JP7322175B2

JP7322175B2 - 光学デバイスのための多重深度膜

Info

Publication number: JP7322175B2
Application number: JP2021559554A
Authority: JP
Inventors: カールジェイ．アームストロング，; ルドヴィークゴデット，; ブライアンアレクサンダーコーエン，; ウェインマクミラン，; ジェームズディー．シュトラスナー，; ベンジャミンリオルドン，
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2019-04-11
Filing date: 2020-04-08
Publication date: 2023-08-07
Anticipated expiration: 2040-04-08
Also published as: US11608558B2; CN113646668A; TW202104939A; US20200325576A1; CN115718334A; TWI851709B; KR20210137249A; KR102608899B1; US12084761B2; US20230203647A1; EP3953745A4; WO2020210309A1; JP2022527005A; EP3953745A1

Description

［０００１］本開示の実施形態は概して、光学デバイスに関する。より具体的には、本明細書に記載される実施形態は、光学デバイスの製造のための多重深度膜（ｍｕｌｔｉ－ｄｅｐｔｈｆｉｌｍ）の形成をもたらす。

関連技術の記載
［０００２］光学デバイスは、基板上に形成される光学デバイスの構造の空間的に変化する構造パラメータ（例えば、形状、サイズ、配向）によって、光の伝搬を操作するために使用されてもよい。光学デバイスは、必要に応じて光波面を成形する空間的に変化する光学応答を提供する。光学デバイスのこれらの構造は、局所化された位相不連続性（すなわち、光の波長よりも小さい距離にわたる位相の急激な変化）を誘起することによって、光の伝搬を変化させる。これらの構造は、基板上の異なるタイプの材料、形状、または配置によって構成されてもよく、異なる物理的原理に基づいて動作してもよい。

［０００３］光学デバイスを製造するには、基板上に配置されたデバイス材料層から構造を形成する必要がある。しかしながら、加工されるべき光学デバイスの所望の特性は、様々な深度を有する構造を必要とすることがある。したがって、当該技術分野で必要となるのは、光学デバイスの製造のための多重深度膜を形成するための方法である。

［０００４］一実施形態では、方法が提供される。この方法は、基板の表面上にデバイス材料のベース層を配置することを含む。ベース層は、あるベース層深度を有する。デバイス材料の１つまたは複数のマンドレルが、ベース層の上に配置される。１つまたは複数のマンドレルを配置することは、ベース層の上にマスクを位置決めすることを含む。マスクは、第１のマスク深度を有するスロットのパターンの第１の部分と、第２のマスク深度を有するスロットのパターンの第２の部分とを有する。第１のマスク深度は、第１のマンドレル深度を有するマンドレルに対応し、第２のマスク深度は、第２のマンドレル深度を有するマンドレルに対応する。デバイス材料は、ベース層の上にマスクを位置決めして堆積され、あるベース層深度のベース層と、第１のマンドレル深度および第２のマンドレル深度を有する１つまたは複数のマンドレルと、を有する光学デバイスを形成する。

［０００５］別の実施形態では、方法が提供される。この方法は、基板の表面上にデバイス材料のベース層を配置することを含む。ベース層は、あるベース層深度を有する。デバイス材料の１つまたは複数のマンドレルが、ベース層の上に配置される。１つまたは複数のマンドレルを配置することは、ベース層の上に第１のマスクを位置決めすることと、第１のマスクの上に第２のマスクを位置決めすることとを含む。第１のマスクは、第１のマスク深度を有するスロットの第１のパターンを有する。第１のマスク深度は、第１のマンドレル深度を有するマンドレルに対応する。第２のマスクは、第２のマスク深度を有するスロットの第２のパターンを有する。第２のマスク深度は、第２のマンドレル深度を有するマンドレルに対応する。デバイス材料は、ベース層の上に第１のマスクおよび第２のマスクが位置決めされた状態で堆積され、ベース層深度を有するベース層と、第１のマンドレル深度および第２のマンドレル深度を有する１つまたは複数のマンドレルとを有する光学デバイスを形成する。

［０００６］さらに別の実施形態では、方法が提供される。この方法は、基板の表面上にデバイス材料のベース層を配置することを含む。ベース層は、あるベース層深度を有する。第１のパターン形成されたフォトレジストが、ベース層の上に配置される。第１のパターン形成されたフォトレジストは、第１の開口部と、第１のマンドレル深度に対応する第１の厚さとを有する。デバイス材料は、第１のパターン形成されたフォトレジストの上に堆積される。第１のマンドレル深度を有する１つまたは複数のマンドレルを形成するため、第１のパターン形成されたフォトレジストが除去される。第２のパターン形成されたフォトレジストがベース層および第１のマンドレル深度を有する１つまたは複数のマンドレルの上に配置される。第２のパターン形成されたフォトレジストは、第２の開口部と、第２のマンドレル深度に対応する第２の厚さとを有する。デバイス材料は、第２のパターン形成されたフォトレジストの上に堆積される。第２のパターン形成されたフォトレジストを除去して、第１のマンドレル深度および第２のマンドレル深度を有する１つまたは複数のマンドレルを形成する。

［０００７］別の実施形態では、処理システムは、ファクトリインターフェースと、ファクトリインターフェース内に配置された第１のアクチュエータと、ファクトリインターフェース内に配置された第２のアクチュエータと、ファクトリインターフェース内に配置されたアライナステーション（ａｌｉｇｎｅｒｓｔａｔｉｏｎ）と、ファクトリインターフェースに連結されたフリッパデバイスとを含む。

［０００８］別の実施形態では、キャリアアセンブリを組み立てる方法は、その上にマスクを有するキャリアをアライメントステーションに挿入することと、キャリアとマスクを位置合わせすることと、マスクをキャリアから分離することと、キャリアをアライメントステーションから除去することと、基板をアライメントステーションに挿入することと、基板をマスクに接触させることと、キャリアを基板およびマスクに接触させてキャリアアセンブリを生成することとを含む。

［０００９］本開示の上述の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明は、実施形態を参照することによって、得ることができる。そのうちのいくつかの実施形態は添付の図面で例示されている。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、したがって、その範囲を限定するものと見なされるべきではなく、他の等しく有効な実施形態も許容されうることに留意されたい。

一実施形態による、多重深度膜を形成するための方法のフロー図である。一実施形態による、多重深度膜を形成するための方法の間の基板の概略断面図である。一実施形態による、多重深度膜を形成するための方法の間の基板の概略断面図である。一実施形態による、多重深度膜を形成するための方法の間にチャンバ内に位置決めされた基板の概略断面図である。一実施形態による、多重深度膜を形成するための方法の間にチャンバ内に位置決めされた基板の概略断面図である。一実施形態による、第１のマスクの概略上面図である。一実施形態による、第２のマスクの概略上面図である。一実施形態による、多重深度膜を形成するための方法のフロー図である。一実施形態による、多重深度膜を形成するための方法の間の基板の概略断面図である。一実施形態による、多重深度膜を形成するための方法の間の基板の概略断面図である。一実施形態による、多重深度膜を形成するための方法の間の基板の概略断面図である。一実施形態による、キャリアアセンブリの断面図である。一実施形態による、処理システムおよびオフライン構築ツールの概略上面図である。一実施形態による、処理システムおよびオフライン構築ツールの概略上面図である。一実施形態による、装填された前方開口部一体化ポッドの概略断面図である。一実施形態による、装填された前方開口部一体化ポッドの概略断面図である。様々な動作段階における図７Ｂの構築ツールの概略断面図である。様々な動作段階における図７Ｂの構築ツールの概略断面図である。様々な動作段階における図７Ｂの構築ツールの概略断面図である。様々な動作段階における図７Ｂの構築ツールの概略断面図である。様々な動作段階における図７Ｂの構築ツールの概略断面図である。様々な動作段階における図７Ｂの構築ツールの概略断面図である。

［００２１］理解を容易にするために、図面に共通する同一の要素は、可能であれば同一の参照番号を使用して示してある。一実施形態の要素および特徴は、さらなる記述がなくても、他の実施形態に有益に組み込まれうると考えられる。

［００２２］本開示の実施形態は、光学デバイスの製造のための多重深度膜の形成に関する。図１は、多重深度膜２００を形成するための方法１００のフロー図である。図２Ａおよび図２Ｂは、多重深度膜２００を形成するための方法１００の間の基板２０１の概略断面図である。

［００２３］操作１０１では、図２Ａに示すように、デバイス材料のベース層２０２が基板２０１の表面２０３上に配置される。基板２０１はまた、赤外領域からＵＶ領域（すなわち、約７００から約１５００ナノメートル）の１つまたは複数の波長など、所望の波長または波長範囲の適切な量の光を透過するように選択されてもよい。限定するものではないが、いくつかの実施形態では、基板２０１は、基板２０１が光スペクトルのＵＶ領域に対して約５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９９％以上を透過するように構成される。基板２０１は、基板２０１が所望の波長または波長範囲の光を適切に透過することができ、光学デバイスの適切な支持体として機能することができるという条件で、任意の適切な材料から形成することができる。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、基板２０１の材料は、デバイス材料の屈折率と比べて比較的低い屈折率を有する。基板選択は、限定するものではないが、非晶質誘電体、結晶性誘電体、酸化ケイ素、ポリマー、およびこれらの組み合わせを含む任意の適切な材料の基板を含んでもよい。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、基板２０１は透明材料を含む。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、基板２０１は透明で、０．００１未満の吸収係数を有する。適切な実施例としては、酸化物、硫化物、リン化物、テルル化物、またはこれらの組み合わせが含まれうる。

［００２４］本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、基板２０１の表面２０３上にデバイス材料のベース層２０２を配置することは、液体材料注入キャスティング処理、スピンオンコーティング処理、液体スプレーコーティング処理、ドライパウダーコーティング処理、スクリーン印刷処理、ドクターブレーディング処理、物理気相堆積（ＰＶＤ）処理、化学気相堆積（ＣＶＤ）処理、プラズマ化学気相（ＰＥＣＶＤ）処理、流動性ＣＶＤ（ＦＣＶＤ）処理、および原子層堆積（ＡＬＤ）処理のうちの１つまたは複数を含むが、これらに限定されない。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、材料層は、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化スズ（ＳｎＯ_２）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化カドミウムスズ（酸化スズ）（ＣＴＯ）、およびスズ酸亜鉛（酸化スズ）（ＳｎＺｎＯ_３）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、および非晶質シリコン（ａ－Ｓｉ）含有材料を含むが、これらに限定されない。ベース層２０２は、ベース層２０２から基板２０１の表面２０３までのベース層厚２０４を有する。

［００２５］操作１０２では、図２Ｂに示すように、デバイス材料の１つまたは複数のマンドレル２０８がベース層２０２上に配置され、多重深度膜２００を形成する。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、図３Ａに示すように、操作１０２は、シャドウマスクなどのマスク３０１を基板２０１上に位置決めし、デバイス材料を堆積させることを含む。デバイス材料の堆積は、ＰＶＤ処理、ＣＶＤ処理、ＰＥＣＶＤ処理、ＦＣＶＤ処理、またはＡＬＤ処理のうちの１つまたは複数を含むことができるが、これらに限定されない。デバイス材料の堆積は、真空圧力下で動作可能な堆積チャンバ内で実行されてもよい。

［００２６］マスク３０１は、マスク３０１を貫通して配置されたスロットのパターン３０２を含む。スロットのパターン３０２の第１の部分３０４は、第１のマスク深度３１０を有し、スロット３０２のパターンの第２の部分３０６は、第２のマスク深度３０８を有する。第１のマスク深度３１０を有するスロット３０２のパターンの第１の部分３０４は、第１のマンドレル深度２１０を有する１つまたは複数のマンドレル２０８を形成する。第１のマンドレル深度２１０は、第１のマンドレル深度２１０を有するマンドレル２０８の上面２１２からベース層２０２までの距離である。第２のマスク深度３０８を有するスロット３０２のパターンの第２の部分３０６は、第２のマンドレル深度２１１を有する１つまたは複数のマンドレル２０８を形成する。第２のマンドレル深度２１１は、第２のマンドレル深度２１１を有するマンドレル２０８の上面２１４からベース層２０２までの距離である。図２Ｂに示すように、多重深度膜２００は、ベース層厚２０４を有するベース層２０２と、第１のマンドレル深度２１０および第２のマンドレル深度２１１を有する１つまたは複数のマンドレル２０８とを含む。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、多重深度膜２００は、基板２０１上にデバイス材料の構造を形成するために多重深度膜２００をパターン形成および／またはエッチングするなどのさらなる処理のために、その上に形成された位置合わせマーク（図示せず）を含む。

［００２７］図３Ａおよび図３Ｂに示すように、本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、基板２０１は基板支持体３０３上に保持される。基板支持体３０３は、ベース層２０２およびマンドレル２０８に接触することなく、基板２０１を基板支持体３０３上に保持することができるクランプリング３０５を含む。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、マスク３０１は、クランプリング３０５に組み立てられ、マスク３０１内の窓（例えば、スロット３０２）の寸法を変化させる堆積されたデバイス材料の蓄積速度に基づく間隔で交換される。

［００２８］本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、マスク３０１は、ディスクの外周に接着剤が塗布された基板サイズのディスクから形成される。この接着剤は、基板２０１をクランプリング３０５の下側に取り付けることを可能にする。マスク３０１が最大許容堆積デバイス材料を蓄積した後、チャンバ内のヒータは、接着剤の接着力を消し去る温度まで加熱され、チャンバに連結されたロードロックで回収され交換される基板２０１を解放する。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、マスク３０１は、シャッタディスク領域に装填することができる。機構によって、マスク３０１をクランプリング３０５に取り付けてもよい。解放機構は、クランプリング３０５の下側に取り付けられたマスク３０１を解放することができる。

［００２９］基板支持体３０３は、チャンバ本体３０９を通って延びるステム３０７に連結される。ステム３０７は、基板２０１の移送を容易にするため、基板支持体３０３を処理位置（図示）と移送位置（図示せず）との間で移動させるリフトシステム（図示せず）に接続される。マスク３０１は、マスク３０１を基板２０１と位置合わせするための開口部（図示せず）と、チャンバ本体３０９の１つまたは複数のアクチュエータ３１３に連結されたマスク支持体３１１とを含むことができる。１つまたは複数のアクチュエータ３１３は、マスク３０１（または、図３Ｂの第１のマスク３１５および第２のマスク３１７）を基板２０１と位置合わせするために、マスク支持体３１１の移動を制御する。また、マスク３０１は、操作１０２中に基板２０１のエッジ２０５上へのデバイス材料の堆積を防止することができる。

［００３０］本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、マスク３０１はテープマスクである。テープマスクは、ポリイミドなどのポリマーシートを含むことができる。テープマスクは、スプール上に巻かれてもよい。操作１０２において、テープマスクは、テープを基板２０１と密着させるフィード機構を介して送り込まれる。第１の機構は、静電荷または接着剤などのテープマスクを基板２０１に取り付けるために使用される。ローラまたはピクチャフレームのような第２の機構は、テープマスクを制御された態様で基板２０１上に配置するために使用される。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、テープマスクは、ロール上に巻かれる前にあらかじめパターン形成される。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、レーザスクライビングステーションを使用して、様々なマスクパターンのいずれかを生成する。

［００３１］本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、図３Ｂ、図３Ｃ、および図３Ｄに示すように、操作１０２は、基板２０１の上に第１のマスク３１５および第２のマスク３１７を位置決めすることと、デバイス材料を堆積することとを含む。デバイス材料の堆積は、基板２０１の上に位置決めされた第１のマスク３１５および第２のマスク３１７の両方を用いて行うことができる。デバイス材料の堆積は、第１のマスク３１５を基板２０１の上に位置決めし、続いて第２のマスク３１７を基板２０１の上に位置決めして行うことができる。第１のマスク３１５および第２のマスク３１７を利用して、ベース層厚２０４を有するベース層２０２と、第１のマンドレル深度２１０および第２のマンドレル深度２１１を有する１つまたは複数のマンドレル２０８とを含む多重深度膜２００を形成する。

［００３２］第１のマスク３１５は、第１のマスク３１５を貫通して配置されたスロットのパターン３１４を含む。スロットのパターン３１４は、第１のマスク深度３１６を有する。第１のマスク深度３１６を有するスロットのパターン３１４は、第１のマンドレル深度２１０を有する１つまたは複数のマンドレル２０８を形成する。第２のマスク３１７は、第２のマスク３１７を貫通して配置されたスロットのパターン３１８を含む。スロットのパターン３１８は、第２のマスク深度３２０を有する。スロットのパターン３１８は、スロットのパターン３１４の一部と位置合わせされている。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、スロットのパターン３１８は、スロットのパターン３１４の一部と重なり合う。スロットのパターン３１４の一部と位置合わせされているスロットのパターン３１８は、第２のマンドレル深度２１１を有する１つまたは複数のマンドレル２０８を形成する。第１のマスク３１５および第２のマスク３１７は、基板２０１、ならびに、チャンバ本体３０９の１つまたは複数のアクチュエータ３１３に連結されたマスク支持体３１１に、第１のマスク３１５および第２のマスク３１７を位置合わせするための開口部３１９を含んでもよい。

［００３３］本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、ガントリシステムを使用して、コンベヤベルトから少なくとも１つの基板２０１をピックアップし、各基板２０１をクラムシェルマスク（ｃｌａｍｓｈｅｌｌｍａｓｋ）アプリケータの受け入れ領域内に配置する。クラムシェルマスクアプリケータは、位置合わせ能力を備えることができ、複数のマスク（例えば、第１のマスク３１５および第２のマスク３１７）を基板２０１上に位置合わせすることができる。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、底部マスク（例えば、第１のマスク３１５）は、その上にパターン形成されたフィーチャを有することができ、ブランクオフパッチ（ｂｌａｎｋｏｆｆｐａｔｃｈｅｓ）を底部マスクに貼り付けることができる。ブランクオフパッチは、方法１００の間に連続的に除去されてもよい。

［００３４］図４は、多重深度膜５００を形成する方法４００のフロー図である。図５Ａ～図５Ｃは、多重深度膜５００を形成するための方法４００中の基板２０１の概略断面図である。

［００３５］操作４０１において、第１のパターン形成されたフォトレジスト５０２が、基板２０１の表面２０３上に配置されたデバイス材料のベース層２０２の上に配置される。デバイス材料のベース層２０２は、方法１００の動作１０１で説明したように、基板２０１の表面２０３上に配置される。第１のパターン形成されたフォトレジスト５０２は、フォトレジスト材料をベース層２０２の上に配置し、リソグラフィ処理を行うことによって形成される。第１のパターン形成されたフォトレジスト５０２は、第１のマンドレル深度２１０を有して形成される１つまたは複数のマンドレル２０８に対応する第１の開口部５０４を含む。第１のパターン形成されたフォトレジスト５０２は、第１のマンドレル深度２１０に対応する第１の厚さ５０６を有する。

［００３６］操作４０２では、デバイス材料は、第１のパターン形成されたフォトレジスト５０２の上に堆積され、第１のパターン形成されたフォトレジスト５０２が除去され、第１のマンドレル深度２１０を有する１つまたは複数のマンドレル２０８が形成される。第１のパターン形成されたフォトレジスト５０２を除去することは、リソグラフィ処理またはエッチング処理を含みうる。操作４０３では、第２のパターン形成されたフォトレジスト５０８がベース層２０２および第１のマンドレル深度２１０を有する１つまたは複数のマンドレル２０８の上に配置される。第２のパターン形成されたフォトレジスト５０８は、フォトレジスト材料をベース層２０２の上に配置し、リソグラフィプロセスを行うことによって形成される。第２のパターン形成されたフォトレジスト５０８は、第１のマンドレル深度２１０を有する１つまたは複数のマンドレル２０８の一部と位置合わせされた第２の開口部５１２を含む。第１のマンドレル深度２１０を有する１つまたは複数のマンドレル２０８の一部と位置合わせされた第２の開口部５１２は、操作４０３の後に、第２のマンドレル深度２１１を有する１つまたは複数のマンドレル２０８を形成する。第２のパターン形成されたフォトレジスト５０８は、第１のマンドレル深度２１０と結合された第２の厚さ５１０を有し、第２のマンドレル深度２１１に対応する。

［００３７］操作４０４では、デバイス材料は、第２のパターン形成されたフォトレジスト５０８の上に堆積され、第２のパターン形成されたフォトレジスト５０８が除去され、第２のマンドレル深度２１１を有する１つまたは複数のマンドレル２０８が形成される。第２のパターン形成されたフォトレジスト５０８を除去することは、リソグラフィ処理またはエッチング処理を含みうる。第２のパターン形成されたフォトレジスト５０８を除去することにより、ベース層厚２０４を有するベース層２０２と、第１のマンドレル深度２１０および第２のマンドレル深度２１１を有する１つまたは複数のマンドレル２０８とを含む多重深度膜５００が形成される。

［００３８］図６は、一実施形態によるキャリアアセンブリ６００の概略図である。キャリアアセンブリ６００は、キャリア６０１、基板２０１、およびクランプリングまたはマスク３０１からなる。キャリアアセンブリ６００は、処理中に基板２０１を支持し、移送するために使用される。キャリア６０１は、基板２０１の裏面を損傷しないように、基板の外側エッジ上に基板２０１を支持する。一実施形態では、キャリア６０１は３００ｍｍキャリアである。一実施形態では、基板２０１は２００ｍｍ基板であり、マスク３０１は２００ｍｍマスクである。別の実施形態では、基板２０１は３００ｍｍ基板であり、マスクは３００ｍｍマスクである。

［００３９］図７Ａは、処理システム７００の概略図である。処理システム７００は、ロードロック７０２に連結された移送チャンバ７０１を含む。図７Ａには２つのロードロック７０２が示されているが、単一のロードロック７０２が使用されてもよく、または３つ以上のロードロック７０２が使用されてもよいことを理解されたい。したがって、本明細書に記載の実施形態は、２つのロードロック７０２に限定されるものではない。ロードロック７０２は、ファクトリインターフェース７０４に連結される。ロードポートステーション７０５は、ファクトリインターフェース７０４に連結される。一実施形態では、図７Ａに示すように、４つのロードポートステーション７０５が存在する。図７Ａには４つのロードポートステーション７０５が示されているが、任意の数のロードポートステーション７０５が使用されてもよいことを理解されたい。したがって、本明細書に記載の実施形態は、４つのロードポートステーション７０５に限定されるものではない。一実施形態では、処理システム７００は、エッチング処理チャンバであってもよい。別の実施形態では、処理システム７００は、ＰＶＤ処理チャンバであってもよい。ロードポートステーション７０５は、１つまたは複数のキャリアアセンブリ６００を含む。キャリアアセンブリは、ロードポートステーション７０５およびファクトリインターフェース７０４から離れた場所で組み立てられる。

［００４０］キャリアアセンブリ６００は、オフライン構築ステーション７０３において組み立てられる。構築ステーション７０３は、１つまたは複数のキャリアアセンブリ６００を自動化された形態で構築（ｂｕｉｌｄ）および解体（ｕｎｂｕｉｌｄ）するために使用される。キャリアアセンブリ６００を自動的に構築することは、時間的にもコスト的にも、より効率的であり、潜在的な粒子損傷または破損を防止する。また、キャリアアセンブリ６００を構築することは、キャリアアセンブリ６００を手動で構築する場合よりも、より高品質な製品を自動的に製造する。

［００４１］図７Ｂは、オフライン構築ステーション７０３のより細かな概略図である。構築ステーション７０３は、キャリアアセンブリ６００を組み立てるために利用される。オフライン構築ステーション７０３は、ファクトリインターフェース７０４およびロードポートステーション７０５ａ～７０５ｄを有する。前方開口型統合ポッド（ＦＯＵＰ）８０１ａおよび８０１ｂは、ロードポートステーション７０５ａおよび７０５ｂにそれぞれ配置される。ＦＯＵＰ８０２はロードポートステーション７０５ｄに配置される。フリッパデバイス８０３は、ロードポートステーション７０５ｃに配置される。２つのアクチュエータ７０６および７０７は、ファクトリインターフェース７０４内に配置される。一実施形態では、アクチュエータ７０６は、ＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ社の３００ｍｍＳＣＡＲＡロボットであり、アクチュエータ７０７は、ＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ社の２００ｍｍＳＣＡＲＡロボットである。アクチュエータ７０６および７０７は、互いに独立している。アクチュエータ７０６、７０７は、アクチュエータアーム７０８および７０９を有する。アーム７０８、７０９は、アクチュエータ７０６、７０７がキャリアアセンブリ６００の構成要素を受け入れ、移送することを可能にする。真空チャック７１０およびアライナ７１１は、ファクトリインターフェース７０４内のアクチュエータ７０６と７０７と間のアライナステーション９００に位置決めされる。

［００４２］図８Ａおよび８Ｂは、ＦＯＵＰ８０１および８０２の断面図である。図８Ａは、ＦＯＵＰ８０１を表す。ＦＯＵＰ８０１には、キャリア６０１およびマスク３０１が装填されている。ＦＯＵＰ８０１は３００ｍｍのＦＯＵＰである。一般的なＦＯＵＰは、２５個のスロットを有するカセットである。ＦＯＵＰ８０１は、２５個のスロットの１つおきのスロットを利用してスキップロード（ｓｋｉｐ－ｌｏａｄｅｄ）される。スロット８０４ａ～８０４Ｌは、ＦＯＵＰ８０１の装填されたスロットを表す。スロット８０５は、空きスロットを表す。各ＦＯＵＰ８０１には、１２個のキャリアアセンブリ６００が装填されている。図８ＢはＦＯＵＰ８０２を表す。ＦＯＵＰ８０２には、基板２０１が装填されている。一実施形態では、ＦＯＵＰ８０２は３００ｍｍのＦＯＵＰである。別の実施形態では、ＦＯＵＰ８０２は２００ｍｍ基板ＦＯＵＰである。ＦＯＵＰ８０２には２４枚の基板２０１が装填されている。

［００４３］アライナ７１１は、マスク３０１、基板２０１、およびキャリア６０１をＸＹ方向に向けるために利用される。アライナ７１１は３６０度回転可能である。アライナ７１１は、マスク３０１、基板２０１、またはキャリア６０１を回転させて、マスク３０１、基板２０１、およびキャリア６０１の中心７１２を見つける。アライナ７１１は、マスク３０１、基板２０１、またはキャリア６０１の中心７１２を約０．００１インチの精度で位置決めすることができる。アライナ７１１は、２００ｍｍの基板または３００ｍｍの基板のいずれかを位置合わせすることができる。一実施形態では、マスク３０１、基板２０１、およびキャリア６０１は、図３Ｃおよび図３Ｄに示すように、開口部３１９によって位置合わせされる。後述するように、アライナ７１１は真空チャック７１０を含む。真空チャック７１０は、内側領域９０１および外側領域９０２を有する。内側領域９０１は、基板２０１を固定するように構成される。外側領域９０２は、マスク３０１を固定するように構成される。

［００４４］図９Ａ～図９Ｆは、キャリアアセンブリ６００を構築する構築ステーション７０３の例示的な実施形態の様々なステージの概略断面図である。図９Ａは、処理の開始を示す。この処理は、アクチュエータアーム７０８をＦＯＵＰ８０１ａ内に延ばすアクチュエータ７０６によって開始される。これは、アーム７０８をキャリア６０１の下に延ばすことによって、マスク３０１およびキャリア６０１を受け入れる。アーム７０８は、マスク３０１およびキャリア６０１をアライナ７１１に移送する。アクチュエータ７０６は、マスク３０１およびキャリア６０１をアライナ７１１上に配置し、次いで、アクチュエータ７０６はアーム７０８を後退させる。アライナ７１１は、マスク３０１とキャリア６０１とを位置合わせする。アクチュエータ７０６は、位置合わせされたマスク３０１およびキャリア６０１の下にアーム７０８を延ばす。アクチュエータアーム７０８は、図９Ｂに示されるように、マスク３０１およびキャリア６０１を、真空チャック７１０までの距離９０３だけ持ち上げる。距離９０３は、事前に較正された距離である。真空チャック７１０は、外側領域９０２と係合し、マスク３０１を真空チャック７１０に固定する。マスク３０１が真空チャック７１０に固定されると、アクチュエータアーム７０８は、図９Ｃに示されるように、キャリア６０１を下降させる。一旦下降すると、アクチュエータアーム７０８は、キャリア６０１と共に後退する。

［００４５］アクチュエータ７０７は、アクチュエータアーム７０９をＦＯＵＰ８０２内に延ばす。アーム７０９は、基板２０１を受け入れる。アーム７０９は、基板２０１をアライナ７１１に移送する。アクチュエータ７０７は、アライナ７１１が基板２０１を位置合わせする間、アーム７０９を後退させる。アーム７０９は、図９Ｄに示すように、位置合わせされた基板２０１の下に延びる。図９Ｅに示すように、アーム７０９は、基板２０１を真空チャック７１０までの距離９０３だけ持ち上げる。真空チャック７１０は、内側領域９０１と係合し、基板２０１を真空チャック７１０に固定する。アクチュエータアーム７０９は、ここで、下降および後退する。次に、アクチュエータアーム７０８はキャリア６０１を延ばす。アーム７０８は、キャリア６０１を真空チャック７１０までの距離９０３だけ持ち上げる。真空チャック７１０の内側領域９０２は、基板２０１を解放する。真空チャック７１０の外側領域９０１は、マスク３０１を解放する。図９Ｆに示されるように、完全に組み立てられたキャリアアセンブリ６００は、アーム７０８によって下降される。アクチュエータアーム７０８は、キャリアアセンブリ６００を後退させ、キャリアアセンブリ６００をＦＯＵＰ８０１ａに戻す。ここで、アクチュエータアーム７０８は、ＦＯＵＰ８０１ａから別のマスク３０１およびキャリアアセンブリ６００を回収することができる。下方向８０６に移動すると、アクチュエータアームが次のマスク３０１を回収し、次のスロットからキャリア６０１を受け取る。ＦＯＵＰ８０１ａのすべてのアセンブリが完了するまで、上記で開示された構築処理が繰り返される。ＦＯＵＰ８０１ａのすべてのアセンブリ６００が完了すると、ＦＯＵＰ８０１ｂについて処理が繰り返される。図９Ａ～図９Ｆに示した処理は、ＦＯＵＰ８０１ａおよび８０１ｂ内に完全に組み立てられたキャリアアセンブリ６００をもたらす。

［００４６］上記に開示した処理は、マスク３０１なしで完了することもできる。この処理は、アクチュエータアーム７０８をＦＯＵＰ８０１ａ内に延ばすアクチュエータ７０６によって開始される。この処理は、アーム７０８をキャリア６０１の下に延ばすことによってキャリア６０１を受け入れる。アーム７０８は、キャリア６０１をアライナ７１１に移送する。アクチュエータ７０６は、キャリア６０１をアライナ７１１上に配置し、次いで、アクチュエータ７０６は、アーム７０８を後退させる。アライナ７１１は、キャリア６０１を位置合わせする。一旦位置合わせされると、アクチュエータアーム７０８は、キャリア６０１と共に後退する。

［００４７］アクチュエータ７０７は、アクチュエータアーム７０９をＦＯＵＰ８０２内に延ばす。アーム７０９は、基板２０１を受け入れる。アーム７０９は、基板２０１をアライナ７１１に移送する。アクチュエータ７０７は、アライナ７１１が基板２０１を位置合わせする間、アーム７０９を後退させる。アーム７０９は、位置合わせされた基板２０１の下に延びる。アーム７０９は、基板２０１を真空チャック７１０までの距離９０３だけ持ち上げる。真空チャック７１０は、内側領域９０１と係合し、基板２０１を真空チャック７１０に固定する。アクチュエータアーム７０９は、ここで、下降および後退する。次に、アクチュエータアーム７０８はキャリア６０１を延ばす。アーム７０８は、キャリア６０１を真空チャック７１０までの距離９０３だけ持ち上げる。真空チャック７１０の内側領域９０２は、基板２０１を解放する。基板２０１およびキャリア６０１は、アーム７０８によって下降される。アクチュエータアーム７０８は、基板２０１およびキャリア６０１を後退させ、基板２０１およびキャリア６０１アセンブリをＦＯＵＰ８０１ａに戻す。ここで、アクチュエータアーム７０８は、ＦＯＵＰ８０１ａから別のキャリア６０１を回収することができる。下方向８０６に移動すると、アクチュエータアームは、次のスロットから次のキャリア６０１を回収する。ＦＯＵＰ８０１ａのすべてのアセンブリが完了するまで、上記で開示された構築処理が繰り返される。ＦＯＵＰ８０１ａのすべてのアセンブリが完了すると、ＦＯＵＰ８０１ｂに対して処理が繰り返される。上記で開示された処理は、ＦＯＵＰ８０１ａおよび８０１ｂに完全に組み立てられた基板２０１およびキャリア６０１アセンブリをもたらす。実施形態は、キャリア６０１を位置合わせすること、基板２０１を位置合わせすること、次いでキャリア６０１および基板２０１を１つのアセンブリとして組み立てることを説明しているが、キャリア６０１が位置合わせされている間に基板２０１が真空チャック７１０に連結されるように、基板２０１の位置合わせはキャリア６０１の位置合わせの前に行われうることを理解されたい。

［００４８］基板２０１は、表側と裏側で処理が必要となることがしばしばある。フリッパデバイス８０３により、基板２０１を自動的に反転させることが可能になり、その結果、基板２０１は後続の処理で裏面が処理されうる。
アクチュエータ７０６は、ＦＯＵＰ８０１ａの中へアーム７０８を延ばし、スロット８０４ａからキャリアアセンブリ６００を受け取る。アクチュエータアーム７０８は、キャリアアセンブリ６００をアライナ７１１上に配置する。アクチュエータ７０６は、アーム７０８を後退させる。アライナ７１１は、アセンブリ６００を配向する。アーム７０８は、位置合わせされたアセンブリ６００を受け取り、リフトアセンブリ６００を真空チャック７１０に向かって所定距離９０３だけ持ち上げる。真空チャック７１０は、基板２０１を固定するため内側領域９０１に係合し、マスク３０１を固定するため外側領域９０２に係合する。基板２０１およびマスク３０１を後方に残して、アーム７０８はキャリア６０１を下降させる。アクチュエータ７０６は、アーム７０８およびキャリア６０１を後退させる。アクチュエータ７０７は、アーム７０９を真空チャック７１０の下方に延ばす。アーム７０８は、真空チャック７１０上で基板２０１を受け取るため距離９０３だけ上昇する。真空チャック７１０は、領域９０１をオフにして基板２０１を解放する。アーム７０９は、基板２０１を下降させる。アクチュエータ７０７は、アーム７０９を延ばして、基板２０１をフリッパデバイス８０３の中に配置する。アクチュエータ７０７は、アーム７０９を後退させる。フリッパデバイス８０３は、基板２０１を基板２０１の裏面に対して１８０度反転する。アーム７０９は、フリッパデバイス８０３の中に延び、基板２０１を受け取る。アクチュエータアーム７０９は、基板２０１をアライナ７１１に移送する。アクチュエータ７０７はアーム７０９を後退させ、アライナ７１１は基板２０１を位置合わせする。アーム７０９は、位置合わせされた基板２０１を受け取り、基板２０１を真空チャック７１０まで距離９０３だけ持ち上げる。真空チャック７１０は、内側領域９０１をチャック基板２０１に係合させる。アクチュエータ７０７は、アーム７０９を下降および後退させる。アクチュエータ７０６は、アーム７０８およびキャリア６０１を真空チャック７１０の下方に延ばす。アーム７０８は、キャリア６０１を真空チャック７１０まで持ち上げる。真空チャック７１０は、内側領域９０１および外側領域９０２の係合を解除し、基板２０１およびマスク３０１をキャリア６０１上に解放する。アクチュエータアーム７０８は、フルキャリアアセンブリ６００を下降させる。アクチュエータアーム７０８は、ＦＯＵＰ８０１ａの中へ延び、フルキャリアアセンブリ６００をスロット８０４ａに戻す。ＦＯＵＰ８０１ａのすべてのアセンブリが完了するまで、上記で開示した構築処理が繰り返される。基板２０１が反転された状態で、ＦＯＵＰ８０１ａのすべてのアセンブリ６００が完了すると、ＦＯＵＰ８０１ｂに対して処理が繰り返される。上記で開示した処理は、ＦＯＵＰ８０１ａおよび８０１ｂ内で基板２０１が反転された状態で、完全に組み立てられたキャリアアセンブリ６００をもたらす。次に、キャリアアセンブリ６００は、裏面で基板２０１を処理する準備が整う。上記で開示した処理は、マスク３０１なしで完了することもでき、その結果、キャリア６０１および反転された基板２０１を有するアセンブリが得られる。

［００４９］別の実施形態では、構築ステーション７０３は、キャリアアセンブリ６００を解体するために利用される。マスク３０１およびキャリア６０１は、複数の処理シーケンスに再使用することができる。解体処理は、完全なキャリアアセンブリ６００が装填されたＦＯＵＰ８０１ａおよび８０１ｂから始まる。一実施形態では、基板２０１は処理された表面を有する。別の実施形態では、基板２０１は処理された表面および裏面を有する。アクチュエータアーム７０８は、ＦＯＵＰ８０１ａの中へ延び、スロット８０８からキャリアアセンブリ６００を受け取る。アクチュエータアーム７０８は、キャリアアセンブリ６００をアライナ７１１上に配置する。アクチュエータ７０６はアーム７０８を後退させ、アライナ７１１はアセンブリ６００を位置合わせする。アーム７０８は、アセンブリ６００を受け取るために延びる。アーム７０８は、アセンブリ６００を真空チャック７１０まで距離９０３だけ持ち上げる。真空チャック７１０は、基板２０１を固定するため内側領域９０１に係合し、基板２０１を固定するため外側領域９０２に係合する。次いで、アクチュエータ７０６は、キャリア６０１と共にアーム７０８を下降させ、後退させる。アクチュエータ７０７は、アーム７０９を真空チャック７１０の下方に延ばす。アーム７０９は、真空チャック７１０上の基板２０１までの距離９０３だけ持ち上げられる。真空チャック７１０は、内側領域９０１の係合を解除し、基板２０１をアクチュエータアーム７０９上に解放する。アクチュエータアーム７０９は、基板２０１を下降させ、ＦＯＵＰ８０２の中へ延びる。基板２０１は、ＦＯＵＰ８０２の最も低いスロット８０８ｘに配置される。次いで、アーム７０８は、キャリア６０１を真空チャック７１０の下方に延ばす。アーム７０８は、マスク３０１を受け取るため、キャリア６０１を真空チャック７１０までの距離９０３１１１だけ持ち上げる。真空チャック７１０は、外側領域９０２の係合を解除し、キャリア６０１の上にマスク３０１を解放する。アクチュエータアーム７０８は、マスク３０１およびキャリア６０１アセンブリを下降させ、マスク３０１およびキャリア６０１をスロット８０４Ｌの中に配置する。

［００５０］ＦＯＵＰ８０１ａのアセンブリ６００が完全に解体されると、ＦＯＵＰ８０１ｂに対して処理が繰り返される。この処理は、ＦＯＵＰ８０１ａおよび８０１ｂのすべてのキャリアアセンブリ６００が解体されるまで繰り返される。上述の解体処理の結果は、マスク３０１およびキャリア６０１が装填されたＦＯＵＰ８０１ａおよび８０１ｂ、ならびに処理済み基板２０１が装填されたＦＯＵＰ８０２である。解体処理の間、キャリアアセンブリ６００は、ＦＯＵＰ８０１ａおよび８０１ｂから方向８０７に取り出され、基板２０１は、方向８０７でＦＯＵＰ８０２に装填される。上記で開示した処理は、マスク３０１なしで完了することもでき、その結果、キャリアＦＯＵＰＳ８０１ａおよび８０１ｂにキャリア６０１が装填され、ＦＯＵＰ８０２に処理済み基板２０１が装填される。

［００５１］一実施形態では、方法は、デバイス材料のベース層であって、あるベース層深度を有するベース層を基板の表面上に配置することと、デバイス材料の１つまたは複数のマンドレルをベース層の上に配置することとを含み、１つまたは複数のマンドレルを配置することは、第１のマンドレル深度を有するマンドレルに対応する第１のマスク深度を有するスロットのパターンの第１の部分と、第２のマンドレル深度を有するマンドレルに対応する第２のマスク深度を有するスロットのパターンの第２の部分と、を有するマスクをベース層の上に位置決めすることと、ベース層の上にマスクが位置決めされた状態でデバイス材料を堆積させて、ベース層深度を有するベース層と、第１のマンドレル深度および第２のマンドレル深度を有する１つまたは複数のマンドレルとを有する光学デバイスを形成することと、を含む。デバイス材料は、ＰＶＤによって堆積される。デバイス材料は、ＣＶＤによって堆積される。デバイス材料は、ＡＬＤによって堆積される。マンドレルは、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化スズ（ＳｎＯ_２）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化カドミウムスズ（酸化スズ）（ＣＴＯ）、およびスズ酸亜鉛（酸化スズ）（ＳｎＺｎＯ_３）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、およびアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）含有材料を含む。第１のマンドレル深度は、第２のマンドレル深度より大きい。第１のマスク深度は、第２のマスク深度よりも大きい。

［００５２］別の実施形態では、処理システムは、ファクトリインターフェースと、ファクトリインターフェース内に配置された第１のアクチュエータと、ファクトリインターフェース内に配置された第２のアクチュエータと、ファクトリインターフェース内に配置されたアライナステーションと、ファクトリインターフェースに連結されたフリッパデバイスとを含む。ファクトリインターフェースは、４つのロードポートステーションを含む。フリッパデバイスは、４つのロードポートステーションのうちの第１のロードポートステーションにおいてファクトリインターフェースに連結される。アライナは、第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとの間に配置される。アライナステーションは、真空チャックを備える。真空チャックは、基板を固定するための内側領域と、マスクを別々に固定するための外側領域とを備える。アライナステーションは、アライナを含む。

［００５３］別の実施形態では、キャリアアセンブリを組み立てる方法は、その上にマスクを有するキャリアをアライメントステーションに挿入することと、キャリアとマスクを位置合わせすることと、マスクをキャリアから分離することと、キャリアをアライメントステーションから除去することと、基板をアライメントステーションに挿入することと、基板をマスクに接触させることと、キャリアを基板およびマスクに接触させてキャリアアセンブリを生成することとを含む。マスクをキャリアから分離することは、マスクを真空チャックまで移動させ、マスクを真空チャックに固定することを含む。基板をマスクに接触させることは、基板を真空チャックまで移動させ、基板を真空チャックに固定することを含む。キャリアを基板およびマスクに接触させることは、真空チャックから基板およびマスクを解放することを含む。この方法は、基板をマスクに接触させた後に、キャリアをアライメントステーションに挿入することをさらに含む。マスクの少なくとも一部および基板は、キャリア内に載置される。

［００５４］上記は、本開示の実施形態に向けられているが、本開示の他のおよびさらなる実施形態は、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく考案されてもよく、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

デバイス材料のベース層であって、あるベース層深度を有するベース層を、基板の表面上に配置することと、
前記デバイス材料の１つまたは複数のマンドレルを前記ベース層の上に配置することと
を含む方法であって、前記１つまたは複数のマンドレルを配置することは、
前記ベース層の上にマスクを位置決めすることによって第１のマンドレルと第２のマンドレルをともに形成することであって、前記マスクは、
第１のマンドレル深度を有するマンドレルに対応する第１のマスク深度を有するスロットのパターンの第１の部分と、
第２のマンドレル深度を有するマンドレルに対応する第２のマスク深度を有するスロットのパターンの第２の部分であって、前記第１のマンドレル深度が前記第２のマンドレル深度よりも大きくなるように前記第１のマスク深度は前記第２のマスク深度よりも大きい、第２の部分と
を有する、前記ベース層の上にマスクを位置決めすることによって第１のマンドレルと第２のマンドレルをともに形成することと、
前記ベース層の上に前記マスクが位置決めされた状態で前記デバイス材料を堆積し、前記ベース層深度を有する前記ベース層と、前記第１のマンドレル深度および前記第２のマンドレル深度を有する前記１つまたは複数のマンドレルとを有する光デバイスを形成することと
を含み、前記第１の部分の前記マスクの表面は、前記第２の部分の前記マスクの表面よりも高い、方法。
前記デバイス材料は、ＰＶＤ、ＣＶＤ、またはＡＬＤによって堆積される、請求項１に記載の方法。
前記マンドレルは、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化スズ（ＳｎＯ_２）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化カドミウムスズ（酸化スズ）（ＣＴＯ）、およびスズ酸亜鉛（酸化スズ）（ＳｎＺｎＯ_３）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、およびアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）含有材料を含む、請求項１に記載の方法。