JP2019520701A - 12面形の移送チャンバ、及び、かかる移送チャンバを有する処理システム - Google Patents

12面形の移送チャンバ、及び、かかる移送チャンバを有する処理システム Download PDF

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transfer
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transfer chamber
load lock
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栗田 真一
真一 栗田
真 稲川
真 稲川
ハンチョン エイチ. リン,
ハンチョン エイチ. リン,
松本 隆之
隆之 松本
スハール アンウォー,
スハール アンウォー,
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Abstract

複数の基板の処理に適した処理システム用の移送チャンバ、及び、かかる移送チャンバを使用する方法が、提供される。この移送チャンバは、リッドと、リッドの反対側に配置された底部と、リッドと底部とを密封連結し、かつ内部空間を画定している複数の側壁とを含み、複数の側壁は12面形の面を形成している。面の各々には開口が形成され、この開口は、基板がそこを通過するよう構成されている。移送ロボットが内部空間の中に配置されており、この移送ロボットは、1つの開口を通って別の開口まで基板を支持するよう構成された、エフェクタを有する。【選択図】図1

Description

本開示の実施形態は、概して、大面積基板(例えば、LCD、OLED、及びその他の種類のフラットパネルディスプレイやソーラーパネルなど)を真空処理するための真空処理システムに関し、より具体的には、かかる処理システムの移送チャンバに関する。
関連技術の説明
大面積基板は、フラットパネルディスプレイ(すなわち、LCD、OLED、及びその他の種類のフラットパネルディスプレイ)やソーラーパネルなどを製造するために使用される。大面積基板は、通常、様々な堆積、エッチング、プラズマ処理、並びに、その他の回路及び/又はデバイスの製造プロセスが実施される、一又は複数の真空処理チャンバ内で処理される。真空処理チャンバ同士は、典型的には、共通の一真空移送チャンバによって連結されており、この真空移送チャンバは、種々の真空処理チャンバ間で基板を移送するロボットを包含する。移送チャンバと、この移送チャンバに接続された他のチャンバ(処理チャンバなど)との集合体は、処理システムと称されることが多い。
フラットパネルディスプレイの製造において、基板は、真空条件のもとにありつつ、様々な処理チャンバ間で動かされる。基板への膜の堆積にはかなり長い時間が必要になりうるので、多くの場合、生産目標の達成に必要な基板処理スループットを実現するために、複数の処理システムが利用される。しかし、複数の処理システムを使用することで貴重な工場フロアスペースが消費されると共に、堆積プロセスの単なるスピードアップは、不十分な膜品質につながることが多い。
ゆえに、改良型の処理システムが必要とされている。
本開示の実施形態は概して、大面積基板の真空処理に関する。一実施形態では、複数の基板の処理に適した処理システム用の移送チャンバ、及び、かかる移送チャンバを使用する方法が、提供される。この移送チャンバは、リッドと、リッドの反対側に配置された底部と、リッドと底部とを密封連結し、かつ内部空間を画定する複数の側壁とを含み、複数の側壁は、12面形の面を形成している。面の各々には開口が形成され、この開口は、基板がそこを通過するよう構成されている。移送ロボットが内部空間の中に配置されており、この移送ロボットは、1つの開口を通って別の開口まで基板を支持するよう構成された、エフェクタを有する。
別の実施形態では、複数の基板を製造するための処理システムが提供される。このシステムは移送チャンバを含む。この移送チャンバは、リッドと、リッドの反対側に配置された底部と、リッドと底部とを密封連結し、かつ内部空間を画定する複数の側壁とを含み、複数の側壁は、12面形の面を形成している。面の各々には開口が形成され、この開口は、基板がそこを通過するよう構成されている。移送ロボットが内部空間の中に配置される。ロードロックチャンバは、移送チャンバに連結され、かつ開口を有する。この開口は、移送チャンバの開口のうちの1つと位置が合っており、かつ、移送チャンバのこの開口に密封式に取り付けられている。マスクチャンバは、移送チャンバに連結され、かつ開口を有する。この開口は移送チャンバの開口のうちの別の開口と位置が合っており、かつ、移送チャンバのこの開口に密封式に取り付けられている。複数の処理チャンバは、移送チャンバに連結され、かつ複数の開口を有する。これらの開口はそれぞれ、移送チャンバの開口のうちの1つと位置が合っており、かつ、移送チャンバのこの開口に密封式に取り付けられている。移送ロボットは、移送チャンバに取り付けられたチャンバのうちの1つから別のチャンバまで、基板又はマスクを支持し、動かすよう構成された、エフェクタを有する。
別の実施形態では、複数の基板を処理する方法が提供される。この方法は、7つの基板を移送チャンバに移送することを含む。方法は、移送チャンバに直接取り付けられた7つの別個の処理チャンバ内で、この7つの基板にケイ素含有膜を堆積させることも含む。1度の膜堆積の後に7つの基板を移送チャンバの外に移送することにより、方法は終了する。
本開示の上述の特徴を詳しく理解しうるように、(上記で簡単に要約した)本開示のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られ、一部の実施形態は付随する図面に示されている。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることから、付随する図面はこの開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに、留意されたい。
一実施形態による、移送チャンバを有する、複数の基板を真空処理するための処理システムの上方断面図である。 一実施形態による、図1の処理システムに図示しているロードロックチャンバの側方断面図である 一実施形態による、図1の移送チャンバの上面図である。 一実施形態による、図1の移送チャンバの側面図である。 一実施形態による、図1の移送チャンバ内で使用されるロボットの側方断面図である 一実施形態による、図1のバッファチャンバの側方断面図である。 一実施形態による、図1のマスクチャンバの側方断面図である。 一実施形態による、図1の処理システムの処理チャンバのうちの1つの側方断面図である 一実施形態による、図1の移送チャンバの動作のフロー図である。
理解を容易にするために、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を指し示すのに、同一の参照番号を使用した。1つの実施形態で開示されている要素は、具体的な記述がなくとも、他の実施形態で有益に利用されうると想定される。
本開示の実施形態は概して、大面積基板(例えば、LCD、OLED、及びその他の種類のフラットパネルディスプレイやソーラーパネルなど)を真空処理するための真空処理システムに関する。本書では、大面積基板上に堆積を実施するための真空処理システムについて説明しているが、この真空処理システムは、代替的には、基板にその他の真空プロセス(とりわけ、エッチング、イオン注入、アニーリング、プラズマ処理、及び物理的気相堆積など)を実施するようにも、構成されうる。
図1は、本開示の一実施形態による、複数の基板102に真空処理を実施するための処理システム100の上方断面図である。処理システム100は移送チャンバ110を有する。移送チャンバ110には複数の処理チャンバ120が連結されている。加えて、一又は複数のロードロックチャンバ140が移送チャンバ110に連結されている。オプションで、マスクチャンバ130とバッファチャンバ150の一方又は両方が、移送チャンバ110に連結されうる。処理システム100を形成している、移送チャンバ110、処理チャンバ120、ロードロックチャンバ140、並びに、追加で取り付けられた任意のチャンバは、それらの中の真空環境を維持するために密封連結される。
処理システム100は、複数の基板102を保持し、処理するよう構成されている。各基板102は、長さ、幅、及び厚さを有する。基板102の長さは、一部の実施形態では、幅よりも50%以上長いものでありうる。例えば、一実施形態では、各基板102は、約1500mmの長さと約925mmの幅とを有する。基板102の厚さは、数ミリメートル以下(例えば、約0.3ミリメートル〜約0.5ミリメートルの厚さ)でありうる。基板102は、ガラス、プラスチック、又はその他の材料からなりうる。
基板102は、ロードロックチャンバ140を通って処理システム100を出入りするように動かされうる。ここで図2に示しているロードロックチャンバ140の概略図を簡潔に確認するに、ロードロックチャンバ140は2つの単一キャビティ(空洞部)を備えるロードロックでありうる。ロードロックチャンバ140は、第1ロードロックキャビティ201(例えば、下側ロードロック基板受容キャビティ)と、第1ロードロックキャビティ201の上方に配置された、第2ロードロックキャビティ202(例えば、上側ロードロック基板受容キャビティ)とを含む。第1ロードロックキャビティ201は、第1内部空間221を有する。第2ロードロックキャビティ202は、第2内部空間222を有する。各内部空間221、222は、その中に基板を収容するようサイズ決定される。
ロードロックチャンバ140は、オプションで、第1ロードロックキャビティ201及び第2ロードロックキャビティ202の内部空間221、222にそれぞれ連結された、下側と上側の排気システム204も含む。ロードロックチャンバ140は、オプションで、第1ロードロックキャビティ201及び/又は第2ロードロックキャビティ202にプロセスガスを提供するための、ガス供給システム205を含みうる。プロセスガスは、例えば、不活性ガス(アルゴンなど)、又はその他のプロセス不活性ガス(窒素など)を含みうる。
第1ロードロックキャビティ201と第2ロードロックキャビティ202の各々は、内部空間221、222の中に配置された基板支持体209であって、その上に一又は複数の基板102を支持するよう構成された、基板支持体209を含む。基板支持体209は、更に、基板102がロードロックキャビティ201、202内にある時にそれを回転させるよう、構成されうる。基板支持体209は、基板102を配向するために、少なくとも90度まで(あるいは180度までのこともある)回転しうる。ロードロックチャンバ140は、各角部に、基板102の位置及び状態をモニタするための基板破損センサを有しうる。この構成を用いることで、ロードロックチャンバ140は、250マイクロメートルの範囲内で基板の位置合わせを維持することが可能になりうる。
第1ロードロックキャビティ201と第2ロードロックキャビティ202の各々は、それぞれドア206a、206bを含み、ドア206a、206bは、基板を出し入れするためにロードロックキャビティ201、202へのアクセスを可能にするために、開かれうる。例えば、ファクトリインターフェース(FI:図示せず)、又は、通常は大気圧に維持されているその他のエリアを通って、製造設備の諸部分に出入りする基板の移送を促進するために、ドア206a、206bが開かれうる。一例では、第1ロードロックキャビティ201へのアクセスを可能にして、大気圧に維持されている環境からの基板の移送を促進するために、ドア206aが開かれうる一方、第2ロードロックキャビティ202のドア206bは、移送チャンバ110内に維持されている真空環境への基板の移送を促進するために閉ざされうる。
第1ロードロックキャビティ201と第2ロードロックキャビティ202の各々は、それぞれ、ロードロックチャンバ140を移送チャンバ110から密封するためのスリットバルブ207a、207bも含む。スリットバルブ207a、207bが動作することで、処理システム100内で移送チャンバ110を出入りする、基板102の移送が促進される。一態様では、処理システム100の移送チャンバ110による基板の移送を可能にするために、スリットバルブ207a、207bが開かれうる。例えば、第1ロードロックキャビティ201へのアクセスを可能にして、第1ロードロックキャビティ201から処理システム100の移送チャンバ110への基板の移送を促進するために、スリットバルブ207aが開かれうる一方、スリットバルブ207bは、第2ロードロックキャビティ202とFI又は他の大気圧領域との間での基板の移送を促進するためにドア206bが開いている時に、大気圧から第2ロードロックキャビティ202へのアクセスが可能になるよう、閉ざされうる。
排気システム204は、第1ロードロックキャビティ201及び第2ロードロックキャビティ202に連結されている。排気システム204は、第1ロードロックキャビティ201及び第2ロードロックキャビティ202の内部空間からのガスの除去を促進する。排気システム204は、バルブ211、212を通じてロードロックキャビティ201、202に連結された、ポンプ213を含みうる。第1内部空間221及び第2内部空間222は、ポンプダウン(真空引き)され、約780Torr〜100mTorr未満の圧力で動作しうる。ポンプ213は、約20秒を下回る時間内で、第1又は第2の内部空間221、222の中の圧力をポンプダウンする(すなわち、780Torrから約100mTorr未満まで圧力を低減する)のに十分なものでありうる。同様に、バルブ211、212は、ベントを行うこと、及び、20秒以下の時間内で100mTorrから約780Torrまで圧力を戻すことが可能である。
プロセスガスが、ガス供給システム205を介して、第1又は第2のロードロックキャビティ201、202に供給されうる。ガス供給システム205は、ガス供給源217と第1又は第2のロードロックキャビティ201、202とを連結する、第1バルブ215、216を含む。
別の例では、ロードロックチャンバ140が一度に1つの基板だけを取り扱いうるように、ロードロックチャンバ140は単一のロードロックキャビティ(例えば第1ロードロックキャビティ201)を含みうる。単一基板キャビティ構成では、ロードロックチャンバ140は、処理システム100と隣接した処理システムとを連結するための通過部(pass through)として機能してよく、これにより、基板は、真空を損なうことなく(すなわち、基板を大気圧に暴露することなく)処理システム同士の間で移送されうる。
図1に示している更に別の例では、ロードロックチャンバ140Aは、一度に1つの基板だけを取り扱いうるように第1ロードロックキャビティ201のみを有しうる一方、ロードロックチャンバ140Bは、2つの基板を同時に取り扱いうるように、第1ロードロックキャビティ201と第2ロードロックキャビティ202の両方を含みうる。ゆえに、処理システム100は、ロードロックチャンバ140Aを通じて隣接する処理システム同士の間で基板を移送すると共に、ロードロックチャンバ140Bを通じて、大気圧のファクトリインターフェースとの間で基板を移送するよう、構成されうる。
図3Aは、一実施形態による、図1の移送チャンバ110の上面図である。図3Bは、一実施形態による、図1の移送チャンバ110の側面図である。ここで図1、図3A、及び図3Bを参照するに、ロードロックチャンバ140は、スリットバルブ207において、移送チャンバ110の面310に連結されている。移送チャンバ110は、リッド364と底面362とを有する。複数の側壁316が、リッド364と底面362とを密封連結し、かつ、内部空間302を画定している。リッド364は、側壁316にヒンジ止めされてよく、かつ、内部空間302を移送チャンバ110の外部の環境に露出する開放位置と、側壁316に対する気密密封を形成する閉鎖位置との間で、可動でありうる。複数の側壁316が移送チャンバ110の外周314を形成する。図3Aの上面図に示しているように、外周314は、12の面310を有する多角形状を有する。処理システム100の中心111は、移送チャンバ110の中心311と一致しうる。あるいは、中心311は、処理システム100の中心111と位置が合っていない。
移送チャンバ110の面310は、側壁316を貫通して形成された開口312を有する。開口312は、基板102が開口312を通過し、移送チャンバ110の内部空間302に入ることが可能になるよう、サイズ決定される。例えば、開口312は、基板102の幅を上回る水平方向幅を有する。一例では、開口312は、少なくとも925mmの水平方向幅を有する。面310は、実質的に平らであり、かつ、他のチャンバ(120、130、140、150)のうちの1つと密封係合するよう構成されている。
面310の開口312及び当接している処理チャンバ(例えばロードロックチャンバ140、マスクチャンバ130、処理チャンバ120、バッファチャンバ150、又はその他のチャンバ)の周囲に密封を形成するために、密封、ガスケット、又はその他の技法が利用されうる。例えば、ロードロックチャンバ140と移送チャンバ110の面310の開口312との間に気密密封を提供するために、Oリング(図示せず)が利用されうる。ロードロックチャンバ140と移送チャンバ110との間の連結は、密封によって気密にされ、これにより、スリットバルブ207が移送チャンバ110に対して開いている時には、ロードロックチャンバ140の内部空間221、222の大気圧が移送チャンバ110の内部空間302でも維持されうる。
排気システム204が移送チャンバ110に連結される。排気システム204は、移送チャンバ110の内部空間302における真空環境を維持するために、内部空間302からガスを除去する。排気システム204は、内部空間302の中に約10Torr〜約50mTorrの雰囲気を創出するよう、動作可能である。
2つのアーム付きの真空移送ロボット112が、移送チャンバ110の内部空間302の中に配置される。ロードロックチャンバ140内の基板102は、移送ロボット112によって移送チャンバ110内へと、スリットバルブ207を通じて移送されうる。ここで簡潔に図4を参照するに、図4は、一実施形態による、図1の移送チャンバ110内で使用されるロボット112の一実施形態の側方断面図である
移送ロボット112は、移送チャンバ110内に配置されており、かつ、基板102及びマスク132を、移送チャンバ110を取り囲んでいるチャンバ(例えば、処理チャンバ120、ロードロックチャンバ140、及びマスクチャンバ130)に出し入れするように動かすために、使用されうる。移送ロボット112は、基部448上に配置された本体446を有する。移送ロボット112は、オプションで、冷却プレート447を有しうる。冷却プレート447は、基板102から移送ロボット112に伝達される熱量を減少させるための熱伝達流体を提供する、冷却流体源(図示せず)に取り付けられうる。本体446は、基部448を通って延在する垂直軸の周りで回転可能である。
移送ロボット112は、第1エンドエフェクタ442(すなわち上側エンドエフェクタ)に取り付けられた、リスト(手首部)445を有する。リスト445及び第1エンドエフェクタ442は、ガイド464に取り付けられうる。ガイド464は、本体446のレール463に沿って動きうる。リスト445及び第1エンドエフェクタ442は、レール463に沿って水平に可動であり、かつ、基部448に対して回転する。第1エンドエフェクタ442は、基板102を、移送ロボット112によって動かされている間に支持するよう構成されている、基板支持面を含む。リスト445及び第1エンドエフェクタ442は、本体446の上方で実質的に中心方向に縮んでいる(centered)後退位置と、第1エンドエフェクタ442が、本体446の前方部分449を越えて横方向に伸長することにより、移送チャンバ110に取り付けられたチャンバのうちの1つの中に位置付けられて基板の移送が促進されうる、伸張位置との間で、可動である。本体446の前方部分449を、第1エンドエフェクタ442が伸長する方向に配向し、チャンバのうちのいずれかと位置を合わせるために、本体446は回転しうる。
別の例では、リスト445及び第1エンドエフェクタ442は、リスト445が反対側の端部と比べて移送チャンバ110の中心311に近くなるように、中心311から横方向にオフセットしている。ゆえに、移送ロボット112の重心411は、移送チャンバ110の中心311を中心とした基部448から、距離413だけオフセットしうる。第1エンドエフェクタ142を中心311からオフセットさせることで、第1エンドエフェクタ442の短く低コストになった可動域を使用する、他のチャンバ120、130、140、150との間での基板の移送を促進するための第1エンドエフェクタ442の横方向の伸長が、可能になる。第1及び/又は第2のエンドエフェクタ442、444で基板102を移送する時に移送ロボット112の重量のバランスを取るために、カウンターウェイト460がリスト445に隣接して配置されうる。
移送ロボット112は、2つの基板102又は2つのマスク132を、移送チャンバ110を取り囲んでいるチャンバのうちの1つ(処理チャンバ120など)に出し入れするように、同時に動かすことが可能である。移送ロボット112の第1エンドエフェクタ442は、基板102を支持するのに十分な長さ416と幅を有しうる。長さ416は径方向に平行であり、移送ロボット112は、この径方向において、例えば、移送チャンバ110の中心311から処理チャンバ120のうちの1つの中へと径方向に伸長しうる。移送ロボット112は、基板102を1つのチャンバから別のチャンバに動かすために、水平方向に約5085ミリメートルの距離だけ伸長し、かつ、垂直方向に約550ミリメートル動きうる。一実施形態では、移送ロボット112の第1エンドエフェクタ442は、水平方向に少なくとも約5000ミリメートルの距離だけ伸長し、かつ、垂直方向に少なくとも約540ミリメートルの距離だけ動きうる。移送ロボット112は、基板の損傷を防止し、スループットを向上させるよう、0.5ミリメートル未満の位置再現性を有しうる。一部の実施形態では、移送ロボット112は、上側エンドエフェクタ(すなわち第1エンドエフェクタ442)と、下側エンドエフェクタ(すなわち第2エンドエフェクタ444)とを含んでよく、これらのエンドエフェクタにより、移送ロボット112が、第1と第2のエンドエフェクタ442、444上の複数の基板102及び/又はマスク132を、互いとは無関係に動かすことが可能になりうる。一部の実施形態では、第1と第2のエンドエフェクタ442、444は、2つの基板102又は2つのマスク132を同時に動かすために使用されうる。移送ロボット112が第1と第2のエンドエフェクタ442、444を含む場合、各エンドエフェクタは、モータによって個別に制御されうる。一実施形態では、移送ロボット112は、第1と第2のエンドエフェクタ442、444を有し、かつ、各アームについて別個のモータを有する、2つのアーム付きロボットである。別の実施形態では、移送ロボット112は、共通の連結部を通じて連結された、第1と第2のエンドエフェクタ442、444を有する。移送ロボット112は、約20秒を下回る時間で処理チャンバ120とロードロックチャンバ140との間で基板102を交換するのに十分なほどに、迅速でありうる。加えて、移送ロボット112は、約40秒間を下回る時間で、マスクチャンバ130と処理チャンバ120との間でマスクを交換しうる。
基板のキズ及び位置合わせの検出装置451(検出装置451)が、オプションで、移送ロボット112の本体446に取り付けられうる。第1エンドエフェクタ442上に配置された基板102は、第1エンドエフェクタ442が伸長し、後退する際に、検出装置451のそばを通る。第1エンドエフェクタ442上に位置付けられた基板102が、検出装置451内のセンサのそばを通って動く際に、第1と第2のエンドエフェクタ442、444に対する基板102の位置と共に、基板102のエッジにおける不具合が検出される。
移送ロボット112は、処理チャンバ120及びロードロックチャンバ140に出入りさせるように、基板102を動かしうる。しかし、プロセスの流れに沿って起こる事象により、処理チャンバ120を離れた基板102の行き場がなくなっている時には、基板102はバッファチャンバ150へと移送されうる。図5は、一実施形態による、図1に示しているバッファチャンバ150の側方断面図である。バッファチャンバ150は、基板102が処理システム100内の別のチャンバに移送されるか、又は、処理システム100の外部に移送されるのを待機している間、基板102を保持するよう構成されている。例えば、第1チャンバにおいて第1基板の処理が予定されているが、第1チャンバは、この時点では、その中で処理されている第2基板によって占有されていることがある。第1基板は、移送ロボット112によってバッファチャンバ150に移送されて、第1処理チャンバが使用可能になるのを第1基板が待機している間に他の基板が他のチャンバに出入りするように動かされるよう、移送ロボット112を解放しうる。
バッファチャンバ150は、内部空間510を画定し、封入している、リッド508と、壁506と、フロア504とを有しうる。壁506には開口530が形成されうる。開口530は、基板102がそこを通過するよう構成されている。バッファチャンバ150は、オプションで、開口530のための、スリットバルブ又はその他の閉鎖機構を有しうる。加えて、開口530は、移送チャンバ110の面310の開口312のうちの1つと位置が合うよう構成されている。バッファチャンバ150が移送チャンバ110の面310と気密密封を形成しうるように開口530の周囲に密封を形成するために、密封、ガスケット、又は他の好適な技法が利用されうる。バッファチャンバ150の内部空間510は、気密であり、かつ、約10mTorr未満のベース圧力に維持されうる。バッファチャンバ150は、内部の圧力を維持するための真空ポンプを有しうる。あるいは、内部空間510のこの圧力は、バッファチャンバ150内の圧力が、開口312、530を通じて移送チャンバ110内の圧力と等しい場合に、実現されうる。ゆえに、バッファチャンバ150は、移送チャンバ110と類似した動作温度(すなわち、約50mTorr〜約100mTorr)を有しうる。
バッファチャンバは支持ラック540を有しうる。支持ラック540は、シャフト542によって支持されている。シャフト542は駆動ユニット544に取り付けられうる。駆動ユニット544は、支持ラック540を上昇及び下降させるために、シャフト542を伸張位置と後退位置との間で垂直に動かすことが可能な、線形モータ、機械的デバイス、液圧ユニット、又は他の好適な可動機構でありうる。支持ラック540はスロット524を有しうる。各スロット524は、そこに基板102を受け入れるよう構成されうる。支持ラック540は、複数の基板102を対応するスロット524内に保持するよう構成されうる。例えば、支持ラック540は、バッファチャンバ150の内部空間510の中に、6つの基板を内部に保持するための6つのスロット524を有しうる。
支持ラック540は、移送ロボット112によるアクセスのためにスロット524と開口530との位置が合うよう、駆動ユニット544によって上昇又は下降しうる。移送ロボット112は、スロット524からロードロックチャンバ140(又は、一部の事例では処理チャンバ120)に、基板を動かしうる。加えて、移送ロボット112は、マスク132を、マスクチャンバ130から、内部で基板102を処理するための処理チャンバ120に動かしうる。図6は、一実施形態による、図1のマスクチャンバ130の側方断面図である。
下記で詳述する、処理システム100内で実施されるプロセスにおいては、複数のマスク132が利用されうる。マスクチャンバ130は、種々の処理チャンバ120の中で実施されるプロセス(堆積プロセスなど)で使用されるべきマスク132を保管するために、使用されうる。例えば、マスクチャンバ130は、一又は複数のカセット620内に、約4〜約30のマスク132を保管しうる。各マスク132は、基板102の長さ及び幅に類似するようにサイズ決定されうる、長さ及び幅を有する。
マスクチャンバ130は、内部空間604を画定するチャンバ本体602を含む。スリットバルブ618が、チャンバ本体602に連結されうる。スリットバルブ618は、処理システム100の移送チャンバ110に連結され、かつ、内部空間604を出入りするマスク132の通過を可能にするよう構成されている。移送ロボット112は、基板102を動かすことに類似した様態で、スリットバルブ618を出入りするように、第1エンドエフェクタ442上のマスク132を動かすことが可能である。
リッド部材606が、チャンバ本体602に連結されうる。リッド部材606は、リッド部材606が(図の)閉鎖位置にある時に内部空間604を封入するよう、構成されうる。軌道部材626が、チャンバ本体602に連結されうる。リッドアクチュエータ628により、リッド部材606が、開放位置と閉鎖位置のいずれかに位置付けられうる。一実施形態では、リッドアクチュエータ628はエアシリンダである。内部空間604へのアクセスを開き、閉ざすために、リッド部材606は、軌道部材626に沿って、チャンバ本体602に対して平行移動しうる。一実施形態では、リッド部材606は軌道部材626に沿って第1方向に平行移動してよく、カセット620は、内部空間604を出入りするように動かされうる。
内部空間604は、内部にマスク132を取り出し可能に保持するよう構成されたラック622を有するカセット620を受容するよう、サイズ決定されうる。カセット620は、クレーン又は他の類似の装置によってマスクチャンバ130に送られ、内部空間604の中に位置付けられうる。一又は複数の位置合わせアクチュエータ624が、チャンバ本体602に連結されうる。位置合わせアクチュエータ624は、カセット620の一部分と嵌合するよう、かつ、内部空間604への移送中のカセット620の位置付けを支援するよう、構成されうる。一実施形態では、位置合わせアクチュエータ624はエアシリンダである。洗浄又は調整が必要な使用後のマスク132は、リッド部材606を開くこと、及び、使用後のマスクを内包しているカセット620を取り出すことにより、マスクチャンバ130から取り出されうる。新しいマスク132は新しいカセット620によってマスクチャンバ130に提供されてよく、次いで、リッド部材606が閉ざされうる。
マスクチャンバ130は、マスク132を調整すること、より具体的にはマスク132を加熱及び冷却することに適した環境を内部空間604の中に創出するよう、構成されうる。ポンプ装置612は、チャンバ本体602に連結されてよく、かつ、この空間内に真空を発生させるよう構成されうる。一実施形態では、ポンプ装置612は低温ポンプである。ポンプ装置612は空間内に真空環境を発生させることが可能であり、この真空環境は、実質的に、マスクチャンバ130が連結されている移送チャンバ110の環境と類似していることがある。そのため、マスク132のうちの1つを受容するか又は放出するためにスリットバルブ618が開かれても、真空は損なわれないことがあり、これにより、マスク移送の効率が向上しうる。一実施形態では、マスクチャンバ130は、約100mTorr〜約760Torrの圧力で動作する。
加熱部材644が、カセット620及びマスク132に隣接して、内部空間604の中でチャンバ本体602に連結されうる。加熱部材644は、マスク132を加熱するよう、更に、マスク132の冷却を支援するよう、構成されうる。一実施形態では、加熱部材644は反射式又は抵抗式の加熱器でありうる。加熱部材644は、摂氏約20度〜摂氏約100度(例えば、摂氏約40度〜摂氏約80度)の温度に、マスク132を加熱し、冷却するよう構成されうる。通常、新しいマスクは加熱されることがあり、使用後のマスクは冷却されうる。温度センサが、チャンバ本体602に連結され、内部空間604内へと延在し、かつ、内部空間604の中に配置されたマスク132の温度を表示するよう構成されうる。
線形アクチュエータに連結され、内部空間604の中に配置されているプラットフォーム630は、カセット620に接触するよう、かつ、内部空間604を通してカセット620を平行移動させるよう、構成されうる。一実施形態では、プラットフォーム630は、約1500mm〜約2500mm(例えば、約2200mm〜約2300mm)の一ストローク距離だけ、垂直方向に平行移動するよう構成されている。プラットフォーム630は、マスク132がカセット620から取り出されうるか又はカセット620内に配置されうるように、スリットバルブ618に対してカセット620内のラック622を位置付けうる。移送ロボット112は、内部で基板102を処理するための処理チャンバ120内へと、マスクを動かしうる。
図7は、一実施形態による、図1に示している処理システム100の処理チャンバ120のうちの1つの側方断面図である図1に示しているように、複数の処理チャンバ120(例えば処理チャンバ120Aから120F)が存在しうる。処理チャンバ120A〜120Fは各々、化学気相堆積(CVD)チャンバでありうる。あるいは、処理チャンバ120A〜120F(集合的には処理チャンバ120)は各々、CVDチャンバ、プラズマCVDチャンバ、原子層堆積(ALD)チャンバ、又はその他の種類の堆積チャンバといった、多種多様なチャンバのうちの1つでありうる。処理チャンバ120は各々、一又は複数の基板102及びマスク132を収容して、各処理チャンバ120の中で一又は複数の基板102に対して実施されるべきプロセス(堆積プロセスなど)を実行可能にしうる。一実施形態では、処理チャンバ120は、詳細に後述するCVDチャンバである。
処理チャンバ120はチャンバ本体702を含む。チャンバ本体702は側壁701を有する。側壁701は、チャンバ本体702の内部の処理スペース716を取り囲み、画定している。側壁701は、開口704を有する第1の壁703を含む。開口704は、スリットバルブ又は類似の器具が動作することによって、開閉しうる。第1の壁703は、移送ロボット112が伸張する方向に対して、概して直角である。第1の壁703は、移送チャンバ110の面310に対する気密密封を有しうる。開口704は、移送チャンバ110の開口312と位置が合ってよく、かつ、基板102及び/又はマスク132が、移送ロボット112によって、そこを通じて処理チャンバ120の処理スペース716の中へと移送されるよう、構成されている。
ポンプ装置(図示せず)は、チャンバ本体702に連結されてよく、かつ、処理スペース716内に真空を発生させるよう構成されうる。一実施形態ではポンプ装置は低温ポンプである。ポンプ装置は処理スペース716内に真空環境を発生させてよく、この真空環境は、実質的に、処理チャンバ120が連結されている移送チャンバ110の環境に類似していることがある。そのため、マスク132と基板102のうちの1つを受容するか又は放出するためにスリットバルブが開かれても、真空は損なわれないことがあり、これにより、処理チャンバ120の効率が向上しうる。一実施形態では、処理チャンバ120は約100mTorr〜約2Torrの圧力で動作する。
処理チャンバ120は、一又は複数の基板102を支持するための基板支持体709を含む。基板支持体209は、処理中に基板102が配置される支持面710を含む。基板支持体709は、一又は複数の加熱素子715を含みうる。一実施形態では、加熱素子715は、それを通って流れる熱伝達流体を有する別の実施形態では、加熱素子715は抵抗加熱器である。他の実施形態では、一又は複数の加熱素子715は、基板支持体709の加熱の個別制御を提供するよう、構成されうる。例えば、基板支持体709のための加熱素子715は、個別に制御され、複数の加熱ゾーンに配置されうる。加熱素子715は、摂氏約50度〜摂氏約100度まで基板支持体709を加熱しうる。加熱素子715は、基板支持体209に配置された基板102を、摂氏約77.5度〜摂氏約82.5度の温度に維持するよう、構成されうる。
処理チャンバ120は、その中に配置された、側壁701の内表面705、ディフューザー712、及びチャンバ本体702を加熱するための追加の加熱器を有しうる。ディフューザー712及び側壁701は、全体を通るように配置された、熱伝達流体を流すためのチャネル(図示せず)を有しうる。あるいは、ディフューザー712及び側壁701は、内部に配置された、抵抗式の又は他の好適な加熱器を有しうる。加熱器は、ディフューザー712を摂氏約50度〜摂氏約100度の温度に維持しうる。あるいは、側壁701内に配置された加熱器が、処理チャンバ120のチャンバ本体702を、摂氏約120度±摂氏約30度の温度に維持しうる。
基板102は、処理中に、ディフューザー712に対向している支持面710上に配置される。ディフューザー712は、ディフューザー712と基板102との間に画定された処理スペース716に処理ガスが入ることを可能にする、複数の開口714を含む。処理ガスが、一又は複数のガス源732から、ディフューザー712の上方のバッキング板734に形成された開口を通って供給されると共に、無線周波数源736を用いて、ディフューザー712に電気バイアスが提供されうる。無線周波数源736は、マッチボックス(図示せず)を通じて連結されてよく、処理チャンバ120内のプラズマを維持するための、変動可能な周波数RFを生成しうる。
処理のために、マスク132は、最初に、第1の壁の開口704を通じて処理チャンバ120内へと挿入され、複数の可動位置合わせ(motion alignment)要素718の上に配置される。可動位置合わせ要素718は、x方向751及びy方向753に可動なアクチュエータ724であって、処理チャンバ120内のマスク132と基板102との位置を合わせるよう構成された、アクチュエータ724を有する。次いで、基板102も、第1の壁703の開口704を通じて挿入され、基板支持体709の支持面710を通って延在しうる複数のリフトピン720の上に配置される。次いで、基板102が支持面710上に配置されるように、基板支持体709が、基板102に接触するまで上昇する。基板102が支持面710上に配置されると、マスク132が基板102の上方で適切に位置合わせされているか否かを、一又は複数の可視化システム722が判定する。可視化システム722は、±約10ミクロンの範囲内で、マスク132と基板102との位置合わせを判定しうる。加えて、可視化システム722は、±約50ミクロンの範囲内でのマスク上でのSFローディングの位置合わせを、支援しうる。基板のローディング中に、マスク132が適切に位置合わせされていない場合には、位置合わせシステムの一又は複数のアクチュエータ724が、一又は複数の可動位置合わせ要素718をx方向751及び/又はy方向753に動かして、マスク132の場所を調整する。一又は複数の可視化システム722は次いで、マスク132の位置合わせを再確認する。アクチュエータ724でマスク132の位置を調整し、位置を再確認するこのプロセスは、基板102の上方でマスク132が適切に位置合わせされるまで反復されうる。
マスク132が基板102の上方で適切に位置合わせされると、マスク132は基板102まで下降し、次いで、基板支持体709が、接続されたシャフト726の運動を通じて、マスク132がオプションのシャドウフレーム728に接触するまで上昇する。シャドウフレーム728は、マスク132に載る前には、チャンバ本体702内の、チャンバ本体702の側壁701の一又は複数の内表面705から延在する棚状部730の上に、配置されている。基板支持体209は、基板102、マスク132、及びシャドウフレーム728が処理位置に配置されるまで、上昇し続ける。次いで、マスク132が各基板102の上に配置されている状態で、一又は複数の層707が、上述のプロセスを使用して、処理チャンバ120内の基板102に堆積されうる。例えば、一部の実施形態では、一又は複数の層707は、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素などといった、ケイ素含有材料でありうる。一又は複数の層707は、約5,000オングストローム〜約10,000オングストロームの厚さに堆積されうる。
図1を再度参照するに、処理システム100のレイアウトは、従来型のシステムと比較して、スループットを向上させ、かつシステムの設置面積を低減するよう、構成されている。処理システム100は、一基板あたり約60秒のスループットを有する従来型のシステムと比較すると、一基板あたり約55秒のスループットを有しうる。
処理システム100は、それぞれ約15.40メートル×12.12メートルである、長さ160B及び幅160Aを有しうる。処理システム100の設置面積は、同等のスループットを有する従来型のほとんどのシステムよりも小さい。有利には、処理システム100は、従来型のほとんどのシステムと比較して、全体的な占有フロアスペースは約3/5であるが、スループットが向上している。これにより、クレーンのサイズ及び作業面積が減少するという更なる利点が生じる。例えば、カセット及びその他の器具を動かすクレーンは、それぞれ約12.9メートルと14.9メートルである幅162Aと長さ162Bを越えて、伸長する必要がありうる。
処理システム100のこの構成によってスループットから得られる利点が認識されるよう、これより、図8を参照しつつ、処理システムのサンプル動作について説明する。図8は、一実施形態による、図1に示している移送チャンバ110の動作のフロー図である。
7つの基板が移送チャンバ内へと移送されるブロック810において、方法800が始まる。移送チャンバは、12の面と、移送チャンバ内に配置された単一の移送ロボットとを有する。移送チャンバロボットによって基板の移送が実施される。移送チャンバの12の面の各々は、チャンバ(処理チャンバ、バッファチャンバ、マスクチャンバ、又は、真空環境で基板を処理するために利用されるその他の処理器具など)を受け入れ、かかるチャンバを密封するよう、構成されている。7つの基板は、第1ロードロックチャンバの一又は複数のスロットを通じて移送されうる。一実施形態では、第1ロードロックチャンバは、基板を支持するための2つのスロットを有しており、移送チャンバの面のうちの1つに密封式に取り付けられる。第1と第2の基板が、移送チャンバロボットによって、ロードロックチャンバから移送チャンバを通って移送される。第3と第4の基板が、移送ロボットによる移送のために、第1ロードロック内へと動かされる。基板が移送ロボットによって移送チャンバ内へと動かされていくにつれ、次の基板が、第1ロードロックチャンバ内へと動かされることによって待機列内に配置される。
基板は、移送ロボットによって、移送チャンバに取り付けられた処理チャンバ内へと動かされる。移送チャンバは、外周に沿った12の面を有しており、これらの面に12のチャンバが密封式に取り付けられることが可能になっている。移送チャンバは、一又は複数のロードロックチャンバ及び複数の処理チャンバを有しうる。一実施形態では、移送チャンバには、7つ以上の処理チャンバが取り付けられている。加えて、移送チャンバは、処理チャンバ内で使用される複数のマスクを保持するためのマスクチャンバを有しうる。マスクは、内部で基板を処理するための処理チャンバの各々に、動かされうる。例えば、マスクは、移送チャンバに直接取り付けられているマスクチャンバから、処理チャンバのうちの1つに移送されうる。オプションで、移送チャンバは、移送チャンバを通って動かされるのを待機している待機列内の基板を保持するための、バッファチャンバを有しうる。
ブロック820において、移送チャンバに直接取り付けられた7つの別個の処理チャンバ内で、7つの基板に、ケイ素含有膜が堆積される。基板の各々は、対応する処理チャンバ内へと動かされる。あるいは、2つの基板が単一の処理チャンバ内に動かされ、14の基板が同時に処理されることが可能になることもある。ケイ素含有膜は、とりわけ、SiO、SiON、SiNのうちの1つでありうる。
処理チャンバのうちの1つの中で単一回の膜堆積が実施された後、ブロック830において、7つの基板は移送チャンバの外部に移送される。あるいは、基板は、移送チャンバの外部への移送に先立ってバッファチャンバに移送されうる。バッファチャンバにより、基板を処理チャンバのうちの1つの中で待機又は停止させることを必要とせずに、処理を継続することが可能になりうる。各基板が処理チャンバから動かされるにつれて、新しい基板が処理チャンバ内に配置される。一実施形態では、ロボットは2つのエンドエフェクタを有し、第1エンドエフェクタが処理チャンバから基板を取り出すと共に、第2エンドエフェクタが、この処理チャンバ内に、処理のために基板を配置する。これにより、ロボットの運動が最小化され、ひいては、処理システムのスループットが向上する。基板は、処理システムからの取り出しのために、第1ロードロックチャンバ又は第2ロードロックチャンバに動かされうる。
上述の処理システムにより、比較的小さな設置面積だけを使用しつつ、多数の基板にプロセスを実施することが可能になる。単一の移送チャンバに取り付けられた複数の処理チャンバにより、有利には、基板のハンドリング時間が最小化されると共に、複数の基板が並行して処理されることが可能になり、基板処理のスループットの向上がもたらされる。スループットが向上すると共に設置面積が小さくなることで、システムの運転コスト及び製造の総コストが低減する。
上記の説明は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲を逸脱しなければ、本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されてよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (15)

  1. 移送チャンバであって、
    リッドと、
    前記リッドの反対側に配置された底部と、
    前記リッドと前記底部とを密封連結し、かつ内部空間を画定している複数の側壁であって、別のチャンバに連結するよう構成された12の面を含み、各面が、当該各面を貫通して形成された開口であって、基板が通過可能に構成されている開口を有する、複数の側壁と、
    前記内部空間の中に配置された移送ロボットであって、前記開口を通して基板を移送するよう構成された少なくとも1つのエフェクタを有する、移送ロボットとを備える、移送チャンバ。
  2. 前記移送ロボットが、
    上側エンドエフェクタ及び下側エンドエフェクタを備え、各エンドエフェクタが当該各エンドエフェクタ上に基板を支持するよう構成されており、前記移送ロボットの前記上側エンドエフェクタ及び前記下側エンドエフェクタは、水平方向に少なくとも約5000ミリメートルの距離だけ伸張し、かつ、垂直方向に少なくとも約540ミリメートルの距離だけ動きうる 、請求項1に記載の移送チャンバ。
  3. 複数の基板を処理するための処理システムであって
    リッドと、
    前記リッドの反対側に配置された底部と、
    前記リッドと前記底部とを密封連結し、かつ内部空間を画定している複数の側壁であって、別のチャンバに連結するよう構成された12の面を含み、各面が、当該各面を貫通して形成された開口であって、基板が通過可能に構成されている開口を有する、複数の側壁と、
    前記内部空間の中に配置された移送ロボットであって、前記開口を通して基板を移送するよう構成された少なくとも1つのエフェクタを有する、移送ロボットとを備える、移送チャンバ、
    前記移送チャンバの前記面のうちの1つに連結され、かつ開口を有する第1ロードロックチャンバであって、前記第1ロードロックチャンバの前記開口は、前記第1ロードロックチャンバと前記移送チャンバとの間での基板の移送を可能にするために、前記移送チャンバの前記開口のうちの1つと位置が合っている、第1ロードロックチャンバ、
    前記移送チャンバの前記面のうちの1つに連結され、かつ開口を有するマスクチャンバであって、前記マスクチャンバの前記開口は、前記マスクチャンバと前記移送チャンバとの間でのマスクの移送を可能にするために、前記移送チャンバの前記開口のうちの1つと位置が合っている、マスクチャンバ、及び、
    前記移送チャンバの前記面のうちの1つに連結された複数の処理チャンバ であって、各々が、前記処理チャンバと前記移送チャンバとの間での基板及びマスクの移送を可能にするために、前記移送チャンバの前記開口のうちの1つと位置合わせされた開口を有する、複数の処理チャンバを備える、処理システム。
  4. 開口を有するバッファチャンバを更に備え、前記開口は前記移送チャンバの前記開口のうちの1つと位置が合っており、前記バッファチャンバは、真空環境で5つ以上の基板を保持するよう構成されている、請求項3に記載の処理システム。
  5. 前記移送ロボットが、別々の基板を支持するための上側エンドエフェクタと下側エンドエフェクタとを有する、請求項3に記載の処理システム又は請求項1に記載の移送チャンバ 。
  6. 前記移送ロボットが、少なくとも約5000ミリメートルだけ基板を水平に動かし、かつ、少なくとも約540ミリメートルだけ基板を垂直に動かすよう構成されている、請求項5に記載の処理システム。
  7. 前記移送チャンバの前記内部空間に流体連結されている真空ポンプを更に備え、前記真空ポンプは、前記内部空間の中に約10Torr〜約50mTorrの雰囲気を創出するよう動作可能である、請求項3に記載の処理システム又は請求項1に記載の移送チャンバ。
  8. 前記移送チャンバの前記面のうちの1つに連結され、かつ開口を有する第2ロードロックチャンバであって、前記第2ロードロックチャンバの前記開口は、前記第2ロードロックチャンバと前記移送チャンバとの間での基板の移送を可能にするために、前記移送チャンバの前記開口のうちの1つと位置が合っている、第2ロードロックチャンバを更に備える、請求項3に記載の処理システム。
  9. 前記第2ロードロックチャンバは2つの基板受容キャビティを伴って構成され、前記第1ロードロックチャンバは単一の基板受容キャビティを伴って構成されている、請求項8に記載の処理システム。
  10. 各面を貫通して形成されている前記開口が、約925mmを上回る幅を有する、請求項3に記載の処理システム又は請求項1に記載の移送チャンバ。
  11. 前記複数の処理チャンバが、SiO、SiON、及びSiNからなる群から選択されたケイ素含有膜を堆積させるよう構成されている、請求項3に記載の処理システム。
  12. 複数の基板を処理する方法であって、
    処理システムの移送チャンバに7つの基板を移送することと、
    前記移送チャンバに直接取り付けられた7つの別個の処理チャンバ内で、前記7つの基板にケイ素含有膜を堆積させることと、
    前記ケイ素含有膜堆積物だけを堆積させた後に、前記移送チャンバに連結されたロードロックチャンバ内へと、前記7つの基板を移送することとを含む、方法。
  13. 前記ケイ素含有膜がSiO、SiON、SiNのうちの1つである、請求項12に記載の方法。
  14. 前記7つの基板のうちの一又は複数をバッファチャンバに移送することを更に含む、請求項12に記載の方法。
  15. マスクを、前記移送チャンバに直接取り付けられたマスクチャンバから、前記処理チャンバのうちの一又は複数に移送することと、
    前記マスク及び前記基板を、前記移送チャンバ内に配置された共通の移送チャンバロボットで移送することとを更に含む、請求項12に記載の方法。
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