JP2018536986A - 基板キャリアシステム - Google Patents

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Abstract

本明細書に記載の実施形態は、基板キャリアシステムに関する。基板キャリアシステムは、マルチチャンバ処理システム内で基板を移送するためのキャリアを含む。キャリアは、基板を受け入れるために、ロードロックチャンバ内に配置されてもよく、基板は、キャリア上で処理チャンバに移送される。処理チャンバ内で、キャリアが、基板とともに、サセプタ上に配置される。キャリアはまた、処理チャンバ内の基板のエッジの熱制御を向上させることができる。基板キャリアシステムは、処理チャンバ内での基板の反復可能な位置決めと、ロードロックチャンバおよび処理チャンバ内でのキャリアの反復可能な位置決めのための位置決め機構をさらに含む。【選択図】図３Ａ

Description

本開示の実施形態は、概して、半導体処理におけるシステムに関する。より具体的には、本明細書で提供される実施形態は、基板キャリアシステムに関する。
半導体基板は、集積デバイスおよびマイクロデバイスの製造を含む広範囲の用途のために処理される。基板を処理する１つの方法は、誘電体材料または導電性金属などの材料を基板の上面に堆積させることを含む。エピタキシーは、処理チャンバ内の基板の表面上に通常シリコンまたはゲルマニウムの薄い、超純粋な層を成長させるために使用される１つの堆積プロセスである。集積デバイスおよびマイクロデバイスの製造は、典型的には、１つ以上のロードロックチャンバ、１つ以上の移送チャンバ、および１つ以上の処理チャンバを含むマルチチャンバ処理システムで行われる。マルチチャンバ処理システム内での基板の移送は、ロボットなどの基板ハンドリング要素によって行うことができる。しかし、基板ハンドリング要素は、基板の裏面に損傷を与え、基板の裏面に傷または欠陥を形成する可能性がある。
したがって、基板の裏面への損傷を最小限にするための改良された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、基板キャリアシステムに関する。一実施形態では、基板キャリアシステムは、処理チャンバ内のサセプタ上に配置されたキャリアを含む。キャリアは、上面と、複数の突起が形成された底面と、外面と、上面に対して傾斜している内面とを含む。
上述した本開示の特徴を詳細に理解することができるように、上で簡潔に要約した本開示のより詳細な説明が、いくつかを添付の図面に示す実施形態を参照して行なわれる。しかしながら、添付の図面は、例示的な実施形態のみを示しており、したがって、その範囲を限定するものではなく、他の同様に有効な実施形態を認めることができることに留意されたい。
本明細書に記載の一実施形態によるマルチチャンバ処理システムの概略斜視図である。 本明細書に記載の実施形態によるロードロックチャンバの概略斜視図である。 図２のロードロックチャンバの概略断面図である。 図３Ａのロードロックチャンバの一部の詳細図である。 別の実施形態による処理チャンバの一部の詳細図である。 本明細書に記載の一実施形態によるキャリアの底面図である。 別の実施形態による方法を要約するフロー図である。 図５の方法の一部を実行するように動作している図２のロードロックチャンバの断面図である。 図５の方法の一部を実行するように動作している図２のロードロックチャンバの断面図である。 図５の方法の一部を実行するように動作している図２のロードロックチャンバの断面図である。 図５の方法の一部を実行するように動作している図２のロードロックチャンバの断面図である。 図５の方法の一部を実行するように動作している図２のロードロックチャンバの断面図である。 図５の方法の一部を実行するように動作している図２のロードロックチャンバの断面図である。 図５の方法の一部を実行するように動作している図２のロードロックチャンバの断面図である。
理解を容易にするために、図面に共通の同一の要素を示すために、可能な限り、同一の参照番号を使用している。一つの実施形態の要素および特徴は、さらなる説明なしに他の実施形態に有益に組み込まれることが、意図される。
本明細書に記載の実施形態は、基板キャリアシステムに関する。基板キャリアシステムは、マルチチャンバ処理システム内で基板を移送するためのキャリアを含む。キャリアは、基板を受け入れるために、ロードロックチャンバ内に配置されてもよく、基板は、キャリア上で処理チャンバに移送される。処理チャンバ内で、キャリアが、基板とともに、サセプタ上に配置される。キャリアはまた、処理チャンバ内の基板のエッジの熱制御を向上させることができる。基板キャリアシステムは、処理チャンバ内での基板の反復可能な位置決めと、ロードロックチャンバおよび処理チャンバ内でのキャリアの反復可能な位置決めのための位置決め機構をさらに含む。
図１は、本明細書に記載の一実施形態によるマルチチャンバ処理システム１００の概略斜視図である。マルチチャンバ処理システム１００は、１つ以上の前方開口型統一ポッド（ＦＯＵＰ）１０２、１つ以上のロードロックチャンバ１０４、少なくとも１つの移送チャンバ１０６、および１つ以上の処理チャンバ１０８を含むことができる。ロードロックチャンバ１０４から処理チャンバ１０８へ、またはその逆に基板を移送するために、移送チャンバ１０６内にロボット１１０を配置することができる。ＦＯＵＰ１０２からロードロックチャンバ１０４へ、またはその逆に基板を移送するために、ＦＯＵＰ１０２とロードロックチャンバ１０４との間に別のロボット１１２を配置することができる。１つ以上の処理チャンバ１０８は、基板上に材料をエピタキシャル堆積させるための処理チャンバを含むことができる。
図２は、本明細書に記載の実施形態による１つ以上のロードロックチャンバ１０４の１つの概略斜視図である。ロードロックチャンバ１０４は、チャンバ壁に結合された位置合わせリング、位置合わせリングに結合された１つ以上の位置合わせピン、複数のリフトピン、およびエアパックを含むことができる。複数のリフトピンは、先端部（ｐｅｒｌａｓｔ先端部）がつけられていてもよく、または基板の裏面を傷つけない材料で作られていてもよい。しかし、このようなピンは、例えばエピタキシーチャンバなどの多くの処理チャンバでは、材料が処理チャンバ内の処理環境に耐えることができないので、使用できない。キャリアリングまたはプラッタなどのキャリアが、ロードロックチャンバ１０４内のキャリアシェルフ上に配置されてもよい。キャリアシェルフは、ロードロックチャンバ１０４の底部に結合されてもよいし、またはロードロックチャンバ１０４のチャンバ壁に移動可能に結合されてもよい。図４に示すように、キャリア４０２は、円形であってもよく、また複数の開口部４０４を含むプラッタであってもよい。図２を再び参照すると、位置合わせリングおよび位置合わせピンなどの位置合わせ要素を使用して、基板をキャリア上に配置する前に、基板をロードロックチャンバ１０４内のキャリアに位置合わせすることができる。基板が載置されたキャリアを処理チャンバ１０８内でサセプタと位置合わせすると共に位置合わせ要素を利用することにより、各基板は、処理チャンバ１０８内で同じ場所及び配向に配置される。これは、エピタキシャル堆積において見られる基板内および基板間の両方の不均一性に対する主要な原因の１つに対処することができる。
図３Ａは、ロードロックチャンバ１０４の概略断面図である。図３に示すように、ロードロックチャンバ１０４は、エアベアリング面を有するエアベアリングベースをさらに含む。動作中、リフトピンは、エアベアリング面で浮いている。基板がリフトピン上に配置されると、エアパックによって生成された空気が、チャンバ壁にしっかりと結合された位置合わせリングおよび位置合わせピンなどの位置合わせ要素に対して基板を静かに移動させる。位置合わせ要素は、キャリアシェルフへのキャリアの位置決め機構のおかげで、キャリアに対して同じ場所に常に合わせられる。基板がキャリアに位置合わせされると、エアベアリングがロックされ、リフトピンが降下するか、またはキャリアシェルフおよびキャリアが持ち上げられて、リフトピンから基板をピックアップする。
ロードロックチャンバ１０４は、基板ハンドリングアセンブリ３０４を収容するエンクロージャを画定するチャンバ本体３０２を備える。基板ハンドリングアセンブリ３０４は、基板位置決めアセンブリ３０６と、基板位置決めアセンブリ３０６の周囲に配置された作動される位置合わせアセンブリ３０８とを含む。基板位置決めアセンブリ３０６は、１つ以上の支持ピン３１０を含み、各支持ピン３１０は、ひっかき傷を生じることなく基板の裏面に接触するための軟らかい先端部３１２を有する。支持ピン３１０は、金属、石英、またはセラミックなどの構造的に強い材料であってもよく、先端部３１２は、ポリマー材料、例えば、ＰＥＲＬＡＳＴ（登録商標）（テキサス州ヒューストンのＰｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇから入手可能なパーフルオロエラストマー材料）などのゴム材料または他のエラストマー材料であってもよい。
図３Ｂは、図３Ａのロードロックチャンバ１０４の詳細図である。キャリアとシェルフの位置合わせ機構が、示されている。図３Ｂにおいて、位置合わせアセンブリ３０８は、位置合わせ部材３１４、位置合わせ支持体３１６、およびキャリア３１８を含む。位置合わせ支持体３１６は、軸方向部３２２と、第１の延長部３２０と、シェルフ３２４とを有する。第１の延長部３２０は、軸方向部３２２から半径方向内向きに延び、位置合わせ部材３１４に接続する。シェルフ３２４もまた、軸方向部３２２から半径方向内向きに延び、キャリア３１８のための台を提供する。キャリア３１８およびシェルフ３２４は、開口部３２６を画定し、そこを通ってピン３１０が延び、基板のハンドリングおよび位置決めを提供する。軸方向部３２２は、基板が通過してロードロックチャンバ１０４に出入りすることができる通路３２８を有する。通路３２８と整列するように、ロードロックチャンバ１０４の第１の壁３５６にも通路３５４が形成されている。
基板位置決めアセンブリ３０６はまた、ピン３１０を支持するベアリングプレート３３０を含む。ベアリングプレート３３０は、平坦であってもまたは湾曲していてもよいが、ロードロックチャンバ１０４内で基板を支持および操作するのに適した位置にピン３１０を延ばすための表面を提供する構造的に強い部材である。ベアリングプレート３３０は、ピン３１０と同じ材料であっても、または異なる材料であってもよい、任意の適切な材料で作られてもよい。ベアリングプレート３３０は、特定の実施形態の必要性に応じて、石英、セラミック、プラスチック、または金属であってもよい。場合によっては、ベアリングプレートは、処理後に半導体ウェハによって生成されるガスに対して不活性な材料で作られているか、またはその材料でコーティングされている。そのような材料は、上に列挙した材料を含むことができる。
ガスクッション部材３３２が、ベアリングプレート３１０の下に配置され、ロードロックチャンバ１０４の第２の壁３３４の上に配置されるか、または取り付けられ得る。ガス源３３６が、ガス導管３３８を通してガスクッション部材３３２にガスを供給し、ポンピングポート３４０が、ロードロックチャンバ１０４からガスを除去する。ガスクッション部材３３２を通るガスの流れは、ガスクッション部材３３２とベアリングプレート３３０との間にガスクッションを提供する。
ブレーキアセンブリ３４２は、１つ以上のブレーキピン３４４と、ブレーキ支持体３４６と、シール部材３４８と、ブレーキアクチュエータ３５０とを含む。ブレーキピン３４４は、ロードロックチャンバ１０４の第２の壁３３４を貫通し、ガスクッション部材３３２を貫通して配置され、ベアリングプレート３３０と接触するように延びることができる。ブレーキピン３４４が、ベアリングプレート３３０と接触していないとき、ベアリングプレート３３０は、ガスクッション部材３３２によって提供されるガスクッション上で浮くことができ、ロードロックチャンバ１０４内で自由に移動することができる。ブレーキピン３４４が延びてベアリングプレート３３０に接触すると、ベアリングプレート３３０の動きが止まる。ブレーキピン３４４は、ロードロックチャンバ１０４の外側に位置してもよいブレーキ支持体３４６から延びている。壁３３４の開口部３５２が、ブレーキピン３４４のための通路を提供する。シール部材３４８が、開口部３５２の周囲にシールを維持する。アクチュエータ３５０が、ブレーキ支持体３４６に結合され、第２の壁３３４に取り付けられてもよい。アクチュエータ３５０は、ねじアクチュエータ、サーボアクチュエータ、または半導体処理チャンバに一般的に使用される別のタイプのアクチュエータであってもよい。
位置合わせアセンブリ３０８は、位置合わせ部材３１４に結合された、または位置合わせ部材３１４の一体部分として形成された１つ以上の位置合わせピン３５４を含む。位置合わせピン３５４は、位置合わせ部材３１４の内縁３５８から半径方向内向きに突き出ている。位置合わせ部材３１４は、概してリング形状であり、リングまたはリングの一部であってもよい。一実施形態では、位置合わせ部材３１４は、ハーフリングである。位置合わせピン３５４の各々は、位置合わせプロセス中にピン３１０の先端部３１２上に配置された基板に接触し得る位置合わせエッジ３５６を有する。各位置合わせエッジ３５６は、キャリア３１８に最も近い第１の端部３６０と、キャリア３１８から最も遠い第２の端部３６２とを有する。各位置合わせエッジ３５６は、第１の端部３６０においてよりも第２の端部３６２においてロードロックチャンバ１０４の中心軸３６４に近く、そのため各位置合わせエッジ３５６は、位置合わせピン３５４の頂部に向かって内側に傾斜している。
位置合わせピン３５４の傾斜またはテーパ形状は、ブレーキピン３４４が引っ込められて、基板位置決めアセンブリ３０６がガスクッションに浮いているときに、先端部３１２に配置された基板が正しく位置合わせされるような位置に、基板位置決めアセンブリ３０６を移動させる位置決め力を提供する。位置合わせを達成するために、位置合わせアセンブリ３０８は、基板位置決めアセンブリ３０６がガスクッション上に浮いている間、先端部３１２上に配置された基板と係合するように、軸方向（すなわち、ロードロックチャンバ１０４の軸３６４に沿って）に作動され得る。位置合わせアセンブリ３０８の下方への動きと、位置合わせピン３５４と基板の傾斜接触によって生成された横方向の力が、基板を位置合わせする。次いで、ブレーキアセンブリ３４２が展開され、ブレーキピン３４４が延びてベアリングプレート３３０に接触し、基板を位置合わせされた位置に固定することができる。位置合わせアセンブリおよび基板位置決めアセンブリの動作が、以下でさらに説明される。
位置合わせアセンブリの構成要素は、ロードロックチャンバ内での動作のための任意の適切な材料で作られてよい。石英、セラミック、プラスチック、または金属を、位置合わせ支持部材および位置合わせリングに使用することができる。位置合わせピンは、基板に接触するのに適した任意の材料で作ることができる。石英、シリコン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、またはそれらの混合物を使用することができる。位置合わせピンはまた、任意の都合のよい材料で作られ、次いで基板に接触するのに適した材料でコーティングされてもよい。したがって、例えば、位置合わせピンは、石英または窒化ケイ素でコーティングされた金属またはセラミックで作られてもよい。
図３Ｂは、シェルフ３２４上に配置されたキャリア３１８の詳細図である。キャリア３１８は、シェルフ３２４の第２の位置合わせ機構３６６と嵌合するための第１の位置合わせ機構３６４を有する。位置合わせ機構３６４および３６６が、ロードロックチャンバ１０４内のキャリア３１８の位置合わせを提供し、それにより、基板が位置合わせアセンブリ３０６および基板位置決めアセンブリ３０８の動作によって位置合わせされたときに、キャリア３１８を予測可能な方法で基板に接触するように配置することができる。以下でさらに説明するように、基板が載置されたキャリア３１８が、基板の処理のために処理チャンバに挿入されてもよい。
基板の位置合わせおよび位置決めが重要である場合、図３Ｂの位置合わせ機構が、処理チャンバ内で再現されてもよい。例えば、処理チャンバ１０８は、基板支持体がサセプタを含むエピタキシーチャンバであってもよい。サセプタは、キャリア３１８を位置合わせするための図３Ｂの位置合わせ機構３６６を含むことができる。図３Ｃは、別の実施形態による処理チャンバの一部の詳細図である。処理チャンバは、図１の処理チャンバ１０８のうちの１つとすることができる。基板３２３が載置されたキャリア３１９が示されている。キャリア３１９は、基板３２５を損傷することなくキャリア３１９と基板３２５との間の接触を最小にするために、テーパ付き基板支持面３２５を特徴とする。キャリア３１９は、処理のためにサセプタ３２１上に配置される。位置合わせ機構３６４および３６６が、キャリア３１９およびサセプタ３２１に形成され、キャリア３１９および基板を処理チャンバ内の所望の位置および配向に位置決めする。
キャリア３１９は、サセプタ３２１の開口部を通って配置されるピンを有するリフトピンアセンブリ（図示せず）を使用して、処理チャンバ内で操作される。そのような開口部が、３６７に示されている。リフトピンは、開口部３６７を通って延び、基板３２３を運ぶキャリア３１９をサセプタ３２１の上方に持ち上げ、ロボットエンドエフェクタがキャリア３１９にアクセスできるようにする。
位置合わせ機構３６４および３６６は、キャリア３１８およびシェルフ３２４全体の周りの連続的なリング状構造であってもよい。位置合わせ機構は、キャリア３１８およびシェルフ３２４に形成されたマッチング機構を備えた、不連続なリング状構造、一連のバンプ、一連の細長いバンプ、一連のリッジなどであってもよい。いくつかの実施形態は、１つの位置合わせ機構を有し、他の実施形態は、複数の位置合わせ機構を有してもよい。一実施形態では、３つの半球が、キャリアの広がりの周りに等距離の角変位でキャリア３１８の表面に沿って形成され、３つの凹部が、マッチングするように、シェルフ３２４（および処理チャンバ１０８の基板支持体）に形成される。上記で言及したバンプおよびリッジは、図３Ｂに示すような円形の輪郭、または三角形、円錐台形、卵形、楕円形などの別の好都合な輪郭を有することができる。不規則な形状を使用することもできる。
キャリアは、基板の直径よりも約３〜４ｍｍ小さい内径を有するキャリアリングであってもよい。これは、基板上の温度および膜堆積を制御することが最も困難な箇所に、キャリアリングとサセプタとの間の熱的不連続性をもたらす。
キャリアは、サセプタと類似または同じ性質を有する材料で作ることができる。一実施形態では、キャリアは、ＳｉＣまたは同等物でコーティングされたシリコンで作られる。キャリアは、円対称であってもよい。円形の熱的不連続性は、より側部から側部までのまたは数個のピン状の侵入よりも、克服することが潜在的に容易である。動作中、キャリアは、サセプタよりも高温または低温のいずれかにすることができ、それに応じて、例えば基板のエッジでの不均一性を相殺するなど、基板のエッジに影響を及ぼすことができる。
キャリアはディスクであってもよい。図４は、別の実施形態によるキャリア４００の底面図である。キャリア４００は、キャリア４００の底面に配置された３つの半球などの複数の突起４０８などの位置決め機構を含むディスク４０２であってもよい。サセプタの上面およびロードロックチャンバ１０４内のキャリアシェルフの上面は、キャリアリングの位置決め機構がその中に置かれるための、１つの球形ポケットおよび２つの溝などの対応する機構を含むことができる。キャリアの底面の１つの突起が球形ポケット内に配置され、他の２つの突起が溝内に配置されるので、サセプタおよびキャリアシェルフの上面の機構は、熱膨張を可能にする。位置決め機構は、キャリアとサセプタとの間の熱的接触を制御する際の別の要素としても作用することができる。
キャリア４００はまた、サセプタであってもよい。そのような実施形態では、２つの別個の構成要素として示される図３Ｃの構成要素３１９および３２１は、開口部３６７を有さない１つの構成要素である。キャリア４００がサセプタである場合、複数の凹部４０６が、キャリア４００を処理チャンバ内で支持するために、キャリア４００の底面に設けられてもよい。凹部４０６は、当技術分野で知られているように、三脚型サセプタ支持体のアームに係合することができ、または凹部４０６は、任意の好都合なサセプタ支持体に係合するような形状にすることができる。キャリア４００がサセプタであり、かつサセプタ支持体が十分なクリアランスを有する場合（三脚型支持体に当てはまるように）、ロボットエンドエフェクタによるキャリア４００へのアクセスを提供するためのリフトピンアセンブリは、処理チャンバ内に必要とされない。サセプタ支持体は、リフトピンアセンブリのように機能することができ、キャリア４００を処理チャンバ内の搬送位置に持ち上げ、その間にロボットエンドエフェクタがキャリア４００の下に延び、処理チャンバからロードロックチャンバ内への搬送のために、基板と共にキャリア４００をロボットエンドエフェクタ上に下降させる。キャリア４００上の位置決め機構４０８は、上述したように、ロードロックチャンバ内のシェルフ３２４上でのキャリア４００の位置合わせを保つ働きをする。サセプタでもあるキャリアは、炭化ケイ素、石英などの熱処理チャンバ内のサセプタ材料として有用な材料で作られるか、または材料でコーティングされてもよい。サセプタキャリアは、炭化ケイ素でコーティングされたシリコンで作られてもよい。
一実施形態では、キャリア３１８またはキャリア３１９は、キャリアリングである。図３Ｃのキャリア３１９は、上面３２７、底面３２９、外面３３１、および内面３２５を含むことができる。内面３２５は、基板の上面３３３またはキャリアリングの上面３２７に対して傾斜していてもよい。基板は、ロードロックチャンバ１０４内のキャリアリング上に配置されてもよく、基板のエッジのみが、キャリアリングの内面と接触する。キャリアリングの傾斜した内面は、動作中に基板が回転している間、基板を固定する。
動作中、キャリア３１８または３１９は、シェルフ３２４上に、またはロボットがキャリアをセットしてからロボットアームまたはエンドエフェクタを引き出すことを可能にする他の構造上に、ロードロックチャンバ１０４内で配置される（または前の処理からそこに残されていてもよい）。次いで、基板が、ロボット１１２によってロードロックチャンバに導入され、キャリアの上方にある移送平面上でリフトピン上に配置される。ここでもやはり、キャリアは、開いた中心部（リング形状）またはピン孔のいずれかを有する。次に、上記の方法を用いて基板をキャリアに位置合わせし、リフトピンを下げて、基板をキャリア上に配置する。キャリアは、傾斜した内面を含んでもよく、基板の底部エッジのみが、内面と接触している。次に、ロボット１１０が、基板が載置されたキャリアをピックアップして、ロードロックチャンバの外に引っ込む。このように、基板は、ロボット１１０と接触しておらず、したがって、移送中に基板を損傷する危険性を排除する。ロボット１１０は、キャリアおよび基板を処理チャンバ１０８の１つの中に入れて、リフトピン上に配置する。キャリアの背面が、リフトピンと接触している。リフトピンを下降させて、基板が載置されたキャリアをサセプタ上に配置する。キャリアは、処理中にサセプタの一部として機能する。エピタキシャル層堆積後などのプロセスの終わりに、基板が載置されたキャリアは、リフトピンによって持ち上げられ、ロボット１１０によってピックアップされる。ロボット１１０は、キャリアおよび基板をロードロックチャンバ内に入れて、キャリアシェルフ上に配置する。リフトピンが上昇し、基板をキャリアから持ち上げ、ロボット１１２が、基板をリフトピンから離し、ロードロックチャンバの外に移動させる。
図５は、別の実施形態による方法５００を示すフロー図である。方法５００は、半導体基板をハンドリングする方法である。図６Ａ〜図６Ｇは、図５の方法の一部を実行するように動作している図２のロードロックチャンバの断面図であり、図５の関係する工程の説明に関連して説明する。
５０２において、基板が、ロードロックチャンバ内の基板位置決めアセンブリ上に配置される。図６Ａに示すように、基板６０２が、ロードロックチャンバ６０４内に配置されている。基板６０２は、ロードロックチャンバ６０４の第１の壁６０８の開口部（図６Ａには見えない）を通ってロボットエンドエフェクタ６０６によって運ばれる。さらに後述するように、基板をロードロックチャンバ６０４から処理チャンバに移動させるための移送ロボットによるアクセスのための開口部６１１が、第１の壁６０８に示されている。基板６０２は、ピン６１０、ベアリングプレート６１４、およびガスクッション部材６１６を含む基板位置決めアセンブリ６１３の一部である複数の基板支持ピン６１０の上方に、ロボットエンドエフェクタ６０６によって位置決めされる。基板支持ピン６１０は、上述したように、基板６０２に損傷を与えることなく基板６０２と直接接触する軟らかい先端部６１２を有する。図６Ｂに示すように、基板６０２は、ピン６１０の先端部６１２上に配置され、ロボットエンドエフェクタ６０６は、ロボットエンドエフェクタ６０６の移動とピン６１０の移動の任意の組み合わせによって基板６０２を係合解除する。ピン６１０は、ガスクッション部材６１６の動作によって、基板６０２をロボットエンドエフェクタ６０６から係合解除するのを助けるために移動することができる。ロボットエンドエフェクタ６０６は、ロードロックチャンバ６０４から引き出される。
５０４において、基板は、位置合わせアセンブリと係合される。位置合わせアセンブリは、ロードロックチャンバの一部である。図６Ｃに示すように、ピン６１０の先端部６１２上に載っている基板６０２と係合するために、位置合わせアセンブリ６１８が、ロードロックチャンバ６０４内に設けられている。位置合わせアセンブリ６１８は、位置合わせ部材６２０、位置合わせ支持体６２２、およびキャリア６２４を含む。位置合わせ部材６２０は、複数の位置合わせピン６２６を含む。位置合わせ部材６２０、位置合わせ支持体６２２、およびキャリア６２４は、上記の通りであり得る。位置合わせアセンブリ６１８は、位置合わせアクチュエータ６２８を含み、ポジショナ６３０が、ロードロックチャンバ６０４の第２の壁６３４の第１の開口部６３２を通って配置される。第１の開口部６３２は、第１の開口部６３２の周りの従来のＯリング構成を使用してシールされてもよい。位置合わせアクチュエータ６２８は、ポジショナ６３０を直線的に移動させ、必要に応じてポジショナ６３０を延ばしたり引っ込めたりして、位置合わせアセンブリ６１８をロードロックチャンバ６０４の軸６３６に沿って移動させる。
別の実施形態では、ポジショナ６３０が、磁気ポジショナであり、アクチュエータ６２８が、磁気アクチュエータであり、ポジショナ６３０およびアクチュエータ６２８が、磁気的にのみ結合され、直接的に物理的に結合されていなくてもよい。そのような実施形態では、ポジショナ６３０は、チャンバ本体の壁の開口部を通って配置されなくてもよい。そのような実施形態では、磁気アクチュエータは、磁石を有し、ポジショナは、アクチュエータ内の磁石に磁気的に結合する磁石を有する。磁気アクチュエータが移動すると、ポジショナの磁石は、アクチュエータへの磁気的結合を維持し、アクチュエータと共に移動する。そのような実施形態では、磁気アクチュエータは、チャンバ本体の側面上に配置され、チャンバ本体の側面に沿って軸方向に外部磁石を移動させて、ポジショナ６３０を軸方向に移動させることができる。
位置合わせアセンブリ６１８の移動により、位置合わせピン６２６は、位置合わせアセンブリ６１８の位置合わせ位置で基板６０２と接触する。５０６において、位置合わせアセンブリが基板を位置合わせするために、摩擦のない支持が、基板に対して提供される。図６Ｄに示すように、ロードロックチャンバ６０４は、複数のブレーキピン６４０、ブレーキ支持体６４２、シール部材６４４、およびブレーキアクチュエータ６４６を含むブレーキアセンブリ６３８を有する。上述したように、ブレーキピン６４０は、ロードロックチャンバ６０４の第２の壁６３４内の複数の第２の開口部６４３を通って、ガスクッション部材６１６を通って配置され、ベアリングプレート６１４に接触するように延ばすことができる。ブレーキアセンブリ６３８の特徴および動作は、上述した通りである。摩擦のない支持が、ガスクッション部材６１６の動作によって基板６０２に提供される。ガス源６４８が、第３の開口部６５０を通ってガスクッション部材６１６に流体的に結合される。ガスが、ガスクッション部材６１６を出て、ガスクッション部材６１６とベアリングプレート６１６との間に入り、基板６０２を摩擦なく支持するためのガスクッションを提供する。ガスは、第２の壁６３４の第４の開口部６５２を通ってロードロックを出る。第２の壁６３４における開口部として示されているが、ガスパージまたは排出が、ロードロックチャンバ６０４の任意の壁の任意の好都合な開口部によって提供されてもよい。
位置合わせピン６２６が、ガスクッション部材６１６の動作による摩擦のない支持の上に載っている基板６０２と接触する。位置合わせピン６２６の傾斜したエッジは、矢印６１９およびガスクッション部材６１６によって示される位置合わせアセンブリ６１８の軸方向の移動および力を、矢印６２１によって様々に示される基板位置決めアセンブリ６１３に対する横方向の力に変換する。基板位置決めアセンブリ６１３は、加えられた横方向の力を等しくするように横方向に移動し、基板６０２を位置合わせする。次に、ブレーキアクチュエータ６４６を作動させて、ブレーキピン６４０を延ばし、ベアリングプレート６１４に係合させ、基板位置決めアセンブリ６１３を位置合わせされた位置に固定する。図６Ｅは、基板位置決めアセンブリ６１３を固定するために展開されたブレーキアセンブリ６３８を示す。
位置合わせアセンブリ６１８は、ポジショナ６３０に対する正味の横方向の力を検出する横方向の力検出器６３３を含むことができる。位置合わせアセンブリ６１８が、基板６０２を位置合わせするために移動しているとき、基板６０２および基板位置決めアセンブリ６１３の慣性は、位置合わせアセンブリ６１８に対する横方向の反作用力を生じさせることがあり、これは、基板６０２が、位置合わせされた位置にまだ到達していないことを示す。アクチュエータ６２８が、位置合わせアセンブリ６１８を基板位置決めアセンブリ６１３に向かって移動させ続けて、基板６０２が十分に位置合わせピン６２６と接触して、横方向の力検出器６３３によって検出される位置合わせアセンブリ６１８に対する正味の横方向の力がほぼ平衡になるまで、基板６０２を位置合わせされた位置に向かって移動させるように、制御され得る。その時、横方向の力検出器６３３は、位置合わせアセンブリ６１８が移動するのを止めると、インパルスを記録することができ、したがって、位置合わせアセンブリ６１８は、基板６０２が位置合わせされた位置に到達したことを登録することができ、位置合わせアクチュエータ６２８は、ポジショナ６３０を移動させるのを止め、ブレーキピン６３０が適用されてもよい。いくつかの実施形態では、力検出器６３３は、ポジショナ６３０に適用される圧電歪みインジケータであってもよい。あるいは、位置合わせアセンブリ６１８の停止位置は、チャンバおよび基板の既知の形状から計算されてもよい。
５０８において、基板キャリアが、基板と係合される。基板キャリアは、基板と、キャリア以外の基板ハンドリング機器との間の直接的な接触なしに、処理チャンバ内の基板の操作を可能にする。基板ハンドリング機器とのすべての接触は、キャリアによって吸収される。図６Ｅに示すように、位置合わせアクチュエータ６２８は、ポジショナ６３０を延ばして、位置合わせアセンブリ６１８を基板搬送位置に移動させる。したがって、位置合わせアクチュエータ６２８は、位置合わせアセンブリ６１８を基板位置合わせ位置と基板搬送位置との間で移動させる。キャリア６２４が、基板６０２と係合し、先端部６１２から基板６０２を係合解除する。基板６０２は、上記の位置合わせ工程５０４および５０６における位置合わせアセンブリ６１８の動作によってキャリア６２４と正確に位置合わせされる。
５１０において、移送ロボットが、キャリアに係合される。図６Ｆに示すように、移送ロボット６５４が、第１の壁６０８の開口部６１１を通ってロードロックチャンバ６０４に入る。移送ロボット６５４は、図１の移送チャンバ１０６内に配置されたロボット１１０であってもよい。移送ロボット６５４は、開口部６１１および位置合わせ支持体６２２の開口部６１５を通ってロードロックチャンバ６０４への妨げられない進入を提供する、６５６の仮想線で示された進入構成で、ロードロックチャンバ６０４に入る。キャリア６２４に係合する位置に到達すると、移送ロボット６５４は、係合位置に移動し、移送ロボット６５４のエンドエフェクタ６５８が、キャリア６２４に係合し、キャリア６２４を位置合わせ支持体６２２から離す。
５１２において、キャリアおよび基板は、ロードロックチャンバから除去され、処理チャンバ内に置かれる。図６Ｇに示すように、キャリア６２４および基板６０２を運ぶ移送ロボット６５４が、ロードロックチャンバ６０４を出る。次に、移送ロボット６５４は、処理チャンバ（図示せず）に入り、図３Ｃおよび図４に関連して上述した位置合わせ機構および／または支持機構を係合させるように、キャリア６２４を置く。基板位置決めアセンブリ６１３は、基板およびキャリアが出て行った後に、必要に応じて、任意の好都合なホーミング機構を介して、ホーム位置に持って来ることができる。図６Ｇでは、基板位置決めアセンブリ６１３がホーム位置に戻っているのが示され、ブレーキピン６４０は、基板位置決めアセンブリ６１３をホーム位置に固定するための展開位置に示されている。
上記は、本開示の実施形態を対象とするが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他のさらなる実施形態を考え出すこともでき、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. エンクロージャを画定するチャンバ本体と、
    前記エンクロージャ内に配置され、ガスクッションを備える基板位置決めアセンブリと、
    前記エンクロージャ内で前記基板位置決めアセンブリの周りに配置された作動される基板位置合わせアセンブリと、
    前記基板位置決めアセンブリに係合するように配置されたブレーキアセンブリと
    を備えるロードロックチャンバ。
  2. 前記基板位置決めアセンブリが、ベアリングプレートと、前記ベアリングプレートに結合された複数の支持ピンであって、各支持ピンが、軟らかい先端部を有する、複数の支持ピンと、前記ベアリングプレートを支持するように配置されたガスクッション部材とを備える、請求項１に記載のロードロックチャンバ。
  3. 前記基板位置合わせアセンブリが、位置合わせ支持体と、前記位置合わせ支持体に接続された位置合わせ部材とを備える、請求項１に記載のロードロックチャンバ。
  4. 前記位置合わせ支持体が、第１の端部および第２の端部を有する軸方向部と、前記位置合わせ部材を前記位置合わせ支持体に接続する前記第１の端部からの延長部と、前記第２の端部から延びるシェルフとを含む、請求項３に記載のロードロックチャンバ。
  5. 前記シェルフ上に取り外し可能に配置されたキャリアをさらに備え、前記キャリアおよびシェルフが、マッチング位置合わせ機構を有する、請求項４に記載のロードロックチャンバ。
  6. 前記ブレーキアセンブリが、前記チャンバ本体の壁の複数の開口部を通って配置され、ブレーキ支持体に結合された複数のブレーキピンと、前記複数の開口部の周りに配置されたシール部材と、前記ブレーキ支持体に結合されたアクチュエータとを備える、請求項１に記載のロードロックチャンバ。
  7. 前記基板位置合わせアセンブリが、位置合わせ支持体と、前記位置合わせ支持体に接続された位置合わせ部材と、前記チャンバ本体の壁の開口部を通って配置され、前記位置合わせ支持体に結合されたポジショナと、前記ポジショナに結合されたアクチュエータとを備える、請求項１に記載のロードロックチャンバ。
  8. 前記位置合わせ部材が、リングの少なくとも一部であり、前記位置合わせ部材の内半径に配置された複数の位置合わせピンを含み、各位置合わせピンが、傾斜した内側エッジを有する、請求項７に記載のロードロックチャンバ。
  9. エンクロージャを画定するチャンバ本体と、
    前記エンクロージャ内に配置され、ガスクッションを備える基板位置決めアセンブリと、
    前記エンクロージャ内で前記基板位置決めアセンブリの周りに配置された作動される基板位置合わせアセンブリであって、
    位置合わせ支持体と、
    前記位置合わせ支持体に接続された位置合わせ部材であって、内半径と、前記内半径に配置された複数の位置合わせピンとを有する位置合わせ部材と
    を備える基板位置合わせアセンブリと、
    前記基板位置決めアセンブリに係合するように配置されたブレーキアセンブリと
    を備えるロードロックチャンバ。
  10. 前記ブレーキアセンブリが、前記チャンバ本体の壁の複数の開口部を通って配置され、ブレーキ支持体に結合された複数のブレーキピンと、前記ブレーキ支持体に結合されたアクチュエータと、前記複数の開口部の周りに配置されたシール部材とを備える、請求項９に記載のロードロックチャンバ。
  11. 前記基板位置決めアセンブリが、ベアリングプレートと、前記ベアリングプレートに結合された複数の支持ピンであって、前記支持ピンの各々が、軟らかい先端部を有する、複数の支持ピンと、前記ベアリングプレートを支持するように配置されたガスクッション部材とを備える、請求項９に記載のロードロックチャンバ。
  12. 前記位置合わせアセンブリが、基板位置合わせ位置と基板搬送位置との間で移動するように作動される、請求項９に記載のロードロックチャンバ。
  13. 前記基板位置合わせアセンブリが、
    前記位置合わせ支持体に結合されたポジショナと、
    前記ポジショナに結合されたリニアアクチュエータと、
    前記ポジショナに結合された横方向の力検出器と
    をさらに備える、請求項９に記載のロードロックチャンバ。
  14. エンクロージャを画定するチャンバ本体と、
    前記エンクロージャ内に配置された基板位置決めアセンブリであって、軟らかい先端部を有する複数の支持ピンと、前記複数のピンに結合されたベアリングプレートと、前記ベアリングプレートを支持するように配置されたガスクッションとを備える基板位置決めアセンブリと、
    前記エンクロージャ内で前記基板位置決めアセンブリの周りに配置された作動される基板位置合わせアセンブリであって、
    軸方向部と、前記軸方向部の第１の端部における第１の延長部と、前記軸方向部の第２の端部におけるシェルフとを有する位置合わせ支持体と、
    前記第１の延長部によって前記位置合わせ支持体に接続された位置合わせ部材であって、内半径と、前記内半径に配置された複数の位置合わせピンとを有し、各位置合わせピンが、傾斜した内側エッジを有する、位置合わせ部材と、
    前記位置合わせ支持体に結合されたポジショナと、
    前記ポジショナに結合されたアクチュエータと
    を備える基板位置合わせアセンブリと、
    前記基板位置決めアセンブリに係合するように配置されたブレーキアセンブリであって、前記チャンバ本体の壁の複数の開口部を通って配置され、ブレーキ支持体に結合された複数のブレーキピンと、前記ブレーキ支持体に結合されたアクチュエータと、前記複数の開口部の周りに配置されたシール部材とを備えるブレーキアセンブリと
    を備えるロードロックチャンバ。
  15. 前記シェルフ上に取り外し可能に配置されたキャリアをさらに備える、請求項１４に記載のロードロックチャンバ。
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