レーザー材料除去方法および装置
本発明の実施形態は、一般に、太陽電池の製作においてレーザーを使用する材料除去のための方法および装置を提供する。一実施形態では、太陽電池基板に堆積された誘電体層の複数部分を所望のパターンによって正確に除去し、そのパターン化誘電体層を覆うように導電層を堆積させる装置が提供される。一実施形態では、その装置は、導電層の複数部分も所望のパターンで除去する。ある実施形態では、材料の一部分を下にある基板に損傷を与えることなくレーザーを用いて除去するための方法が提供される。一実施形態では、ビームの強度プロファイルは、基板表面に形成されるスポット内の最大強度と最小強度との間の差が最適範囲に低減されるように調整される。一実施例では、基板は、基板の周辺に対して中心でのピーク強度が低下するように位置決めされる。一実施形態では、パルスエネルギーは、誘電体層の所望の部分の熱応力および物理的リフトオフを提供するように改善される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は一般に、太陽電池の製作に関する。特に、本発明の実施形態は、所望のパターンによる材料層の複数部分のレーザー除去のための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、太陽光を直接電力に変換する光起電力（ＰＶ）デバイスである。最も一般的な太陽電池材料は、シリコンであり、それは、単結晶または多結晶基板の形であり、ときにはウェハーと呼ばれることがある。電気を発生させるためにシリコンに基づく太陽電池を形成する償却コストは現在、伝統的な方法を使用して電気を発生させるコストよりも高いので、太陽電池を形成するためのコストを低減することは、望ましい。
【０００３】
さまざまな手法が、太陽電池の活性領域、不動態化領域、および導体を製作することを可能にする。しかしながら、いくつかの問題が、そのような従前の製造方法および装置には存在する。例えば、太陽電池製作の間に誘電体層および導電層の複数部分のレーザー除去を提供する現在の方法は、時間がかかり、下にある基板に損傷を与えることにつながる可能性がある。
【０００４】
したがって、太陽電池の製作の間に層の複数部分を除去し、基板処理能力を改善するための改善されたレーザー除去技術および装置の必要性がある。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一実施形態では、材料除去のための装置は、それの第１の表面に堆積された誘電体層を有する基板を投入領域から基板輸送面上の複数の支持特徴の１つに移送する第１のロボットと、基板の実際の位置を検出し、実際の位置についての情報をシステムコントローラに伝える視覚システムと、誘電体層の一部分を所望のパターンで除去するように位置決めされる第１のレーザースキャナーと、パターン化誘電体層を有する基板を第１のレーザースキャナーから、誘電体層を覆うように導電層を堆積させる堆積チャンバーに輸送する自動化システムとを含む。一実施形態では、システムコントローラは、基板の期待位置からの実際の位置のオフセットを決定し、そのオフセットを補正するために第１のロボットかまたはレーザースキャナーを調整する。
【０００６】
別の実施形態では、レーザー材料除去方法は、基板に堆積された材料のレーザーアブレーションしきい値を決定するステップと、レーザーから放出される光の一部分がアブレーションしきい値より下で基板にぶつかるように基板の位置かまたはレーザーの焦点をぼかすことによりレーザーのパラメータを変更するステップと、下にある基板に損傷を与えることなく材料をアブレーションするステップとを含む。
【０００７】
別の実施形態では、レーザー材料除去の方法は、レーザーから放出される光の焦点をその領域に合わせることによって基板に堆積された誘電体材料の領域に熱応力を加えるステップと、材料を蒸発させることなくその領域から材料を物理的に除去するステップとを含む。
【０００８】
本発明の別の実施形態では、処理は、基板を投入領域から基板輸送面の複数の支持特徴の１つに移送する第１のロボットと、基板の実際の位置を検出し、実際の位置についての情報をシステムコントローラに伝える視覚システムと、基板上に誘電体層を堆積させる第１の堆積チャンバーと、基板が基板輸送面に位置決めされる間に、誘電体層の一部分を基板から所望のパターンで除去するように位置決めされる第１のレーザースキャナーと、パターン化誘電体層を覆うように導電層を堆積させる第２の堆積チャンバーと、基板を第１の堆積チャンバー、第１のレーザースキャナー、および第２の堆積チャンバーの間で輸送する自動化システムとを含む。一実施形態では、システムコントローラは、基板の期待位置からの実際の位置のオフセットを決定し、そのオフセットを補正するためにレーザースキャナーを調整する。
【０００９】
本発明の上で列挙された特徴が、詳細に理解できるように、上で簡潔に要約された本発明のより詳しい記述が、実施形態の参照によりなされてもよく、その実施形態のいくつかは、添付の図面で例示される。しかしながら、本発明は、他の同等に効果的な実施形態を認めてもよいので、添付の図面は、この発明の典型的な実施形態だけを例示し、したがって本発明の範囲を限定すると考えられるべきでないことに留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】太陽電池の表面にコンタクト構造を形成するために使用される処理順序での最初の段階の太陽電池基板の概略横断面図を例示する図である。
【図１Ｂ】太陽電池の表面にコンタクト構造を形成するために使用される処理順序での次の段階の太陽電池基板の概略横断面図を例示する図である。
【図１Ｃ】太陽電池の表面にコンタクト構造を形成するために使用される処理順序でのさらに次の段階の太陽電池基板の概略横断面図を例示する図である。
【図１Ｄ】太陽電池の表面にコンタクト構造を形成するために使用される処理順序でのさらに次の段階の太陽電池基板の概略横断面図を例示する図である。
【図１Ｅ】太陽電池の表面にコンタクト構造を形成するために使用される処理順序でのさらに次の段階の太陽電池基板の概略横断面図を例示する図である。
【図２】太陽電池にコンタクト構造を形成するために使用されるプロセス順序を例示する図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態によるプロセス順序を行うための装置の概略平面図である。
【図３Ｂ】本発明の別の実施形態によるプロセス順序を行うための装置の概略平面図である。
【図４】本発明の一実施形態による視覚システムの上で基板を保持するロボットの概略側面図である。
【図５Ａ】本発明の別の実施形態によるプロセス順序を行うための装置の概略平面図である。
【図５Ｂ】本発明の別の実施形態によるプロセス順序を行うための装置の概略平面図である。
【図６】本発明の一実施形態による基板ホルダーに位置決めされた基板の概略側面図である。
【図７Ａ】本発明の別の実施形態によるプロセス順序を行うための装置の概略平面図である。
【図７Ｂ】本発明の別の実施形態によるプロセス順序を行うための装置の概略平面図である。
【図８】本発明の別の実施形態によるプロセス順序を行うための装置の概略平面図である。
【図９】本発明の別の実施形態によるプロセス順序を行うための装置の概略平面図である。
【図１０】レーザーからの距離に沿ってビームを伝搬するレーザーの概略描写である。
【図１１】図１０で示される指定位置でのビームのガウス強度プロファイルの概略説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態による図１０で示される調整位置でのビームのガウス強度プロファイルの概略説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態による熱成長酸化物の熱応力および物理的リフトオフによって引き起こされるレーザー除去の一例の概略説明図である。
【図１４】本発明の一実施形態によるプラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）によって堆積された酸化シリコンの熱応力および物理的リフトオフによって引き起こされるレーザー除去の一例の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態は一般に、太陽電池の製作でレーザーを使用する材料除去のための方法および装置を提供する。一実施形態では、太陽電池基板に堆積された誘電体層の複数部分を所望のパターンによって正確に除去し、そのパターン化誘電体層を覆うように導電層を堆積させる装置が、提供される。一実施形態では、その装置はまた、導電層の複数部分も所望のパターンで除去する。ある実施形態では、材料の一部分を下にある基板に損傷を与えることなくレーザーを用いて除去するための方法が、提供される。一実施形態では、ビームの強度プロファイルは、基板表面に形成されるスポット内の最大強度と最小強度との間の差が最適範囲に低減されるように調整される。一例では、基板は、基板の周辺に対して中心でのピーク強度が低下するように位置決めされる。一実施形態では、パルスエネルギーは、誘電体層の所望の部分の熱応力および物理的リフトオフを提供するように改善される。
【００１２】
図１Ａ〜１Ｅは、太陽電池１００の表面にコンタクト構造を形成するために使用される処理順序での異なる段階の間の太陽電池基板１１０の概略横断面図を例示する。図２は、太陽電池にコンタクト構造を形成するために使用されるプロセス順序２００を例示する。
【００１３】
図１Ａを参照すると、太陽電池基板１１０は、前面１０１および裏面１２０を有する。一実施形態では、基板１１０は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、またはポリシリコンを含む。他の実施形態では、基板１１０は、有機材料、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、セレン化銅インジウム（ＣｕＩｎＳｅ２）、またはリン化ガリウムインジウム（ＧａＩｎＰ２）、ならびに太陽光を電力に変換するために使用されるＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ／ＧｅもしくはＺｎＳｅ／ＧａＡｓ／Ｇｅなどのヘテロ接合セルを含んでもよい。
【００１４】
ステップ２０２において、図１Ａで示されるように、誘電体層１１１が、基板１１０の裏面１２０に形成される。一実施形態では、誘電体層１１１は、シリコン含有基板の表面１２０に形成される二酸化シリコン層などの酸化シリコン層である。一実施形態では、誘電体層１１１は、窒化シリコン層、酸窒化シリコン層、炭化シリコン層、酸炭化シリコン層、または他の同様の種類の層である。誘電体層１１１は、炉アニールプロセス、急速熱酸化プロセス、大気圧もしくは低圧化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセス、プラズマ強化ＣＶＤプロセス、物理気相堆積（ＰＶＤ）プロセス、蒸発プロセス、噴霧塗布プロセス、スピン塗布プロセス、ロール塗布プロセス、スクリーン印刷プロセス、または別の同様の堆積プロセスなどの、従来の酸化プロセスを使用して形成されてもよい。
【００１５】
一実施形態では、誘電体層１１１は、約５０Åと約３０００Åとの間の厚さの二酸化シリコン層である。別の実施形態では、誘電体層１１１は、約２０００Å未満の厚さの二酸化シリコン層である。一実施形態では、誘電体層１１１は、約１００Åと約１０００Åとの間の厚さを有する窒化シリコン層である。別の実施形態では、誘電体層１１１は、酸化シリコン／窒化シリコン層スタック、アモルファスシリコン／酸化シリコン層スタック、またはアモルファスシリコン／窒化シリコン層スタックなどの、多層膜スタックを含む。一実施形態では、酸化シリコン層は、約２０Åと約３０００Åとの間の厚さであり、窒化シリコン層は、約１００Åと約１０００Åとの間の厚さである。一実施形態では、アモルファスシリコン層は、約３０Åと約１００Åとの間の厚さであり、酸化シリコン層は、約１００Åと約３０００Åとの間の厚さである。一実施形態では、アモルファスシリコン層は、約３０Åと約１００Åとの間の厚さであり、窒化シリコン層は、約１００Åと約１０００Åとの間の厚さである。
【００１６】
ステップ２０４では、基板１１０の裏面１２０の領域１２５が、図１Ｂで示されるように露出される。一実施形態では、領域１２５は、１つまたは複数のレーザーデバイス１９０を使用して誘電体層１１１の複数部分を除去することによって露出される。一実施形態では、レーザーデバイス１９０は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザー、またはファイバーレーザーなどの固体レーザーである。１つまたは複数のレーザーを使用して誘電体層１１１を除去するための方法は後で、題名「Ｌａｓｅｒ Ｒｅｍｏｖａｌ Ｍｅｔｈｏｄｓ」の項で述べられる。
【００１７】
ステップ２０６では、図１Ｃで示されるように、導電層１１４が、基板１１０の裏面１２０の誘電体層１１１を覆うように堆積される。導電層１１４は、基板１１０の裏面１２０の露出領域１２５を通じて基板１１０に電気的に接続される。一実施形態では、形成される導電層１１４は、約５００Åと約５００，０００Åとの間の厚さであり、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）、レニウム（Ｒｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、および／またはアルミニウム（Ａｌ）などの金属を含有する。一実施形態では、導電層１１４は、ＰＶＤプロセスまたは蒸発プロセスによって形成されるアルミニウム（Ａｌ）層である。一実施形態では、導電層１１４は、ＰＶＤプロセスまたは蒸発プロセスによって最初にアルミニウム（Ａｌ）層を堆積させ、次いでＰＶＤプロセスによってニッケルバナジウム（ＮｉＶ）キャッピング層を堆積させることによって形成される２つの層を包含する。
【００１８】
導電層１１４が、互いにかみ合う全バックコンタクト太陽電池構造を覆うように適用される実施形態では、隔離領域を形成するために堆積導電層１１４をパターン化することが、望ましいこともある。そのような実施形態では、ステップ２０８が、図１Ｄで示されるように行われる。一実施形態では、材料が、同じまたは別のレーザーデバイス１９０の使用により領域１３０中の導電層１１４から除去されて、基板１１０に形成された活性領域に各々電気的に接続される導電性特徴１１５および１１６を形成する。一実施形態では、導電性特徴１１５は、基板１１０のｐ型ドープ領域１４１と電気的に接触し、導電性特徴１１６は、基板１１０に形成されたｎ型ドープ領域１４２と電気的に接触し、両方のそのドープ領域は、太陽電池１００の活性領域の複数部分を形成する。
【００１９】
その後に、さまざまな処理ステップが、図１Ｅで示されるように、基板の前面１０１を準備するおよび／またはテクスチャ化するために行われてもよい。一実施形態では、前面１０１は、太陽電池が形成された後に太陽光を受け取るように適合される。１つの場合には、前面１０１は、テクスチャ化され、次いで噴霧塗布かまたは気相の高温拡散プロセスを使用して選択的にドープされる。前面１０１は次いで、反射防止（ＡＲＣ）層１１９（例えば、窒化シリコン）を堆積させることによって不動態化される。一実施形態では、１つまたは複数の活性層１１８を有するヘテロ接合型太陽電池構造（例えば、ｐ型基板上のｉ−ｎ型層）が、テクスチャ化された前面１０１に形成される。一実施形態では、前面１０１の準備は、プロセス順序２００を行うより前に行われる。一実施形態では、前面１０１を準備した後、１つまたは複数の前部コンタクト導電線（図示されず）が、従来のプロセスを使用してその上に形成されて、太陽電池１００の前部コンタクト構造を形成してもよい。
【００２０】
一実施形態では、基板１１０の前面１０１に堆積された層の１つまたは複数の部分が、レーザーデバイス１９０（上で論じられた）などの１つまたは複数のレーザーデバイスを使用して除去される。不動態化および／またはＡＲＣ層を除去するための方法は後で、題名「Ｌａｓｅｒ Ｒｅｍｏｖａｌ Ｍｅｔｈｏｄｓ」の項で述べられる。一例では、１つまたは複数の前部コンタクト導電線（またはフィンガー）が次いで、レーザー除去プロセスによって露出された領域を覆うように堆積される。１つまたは複数の前部コンタクト導電線は次いで、基板１１０への望ましい電気的接続が基板１１０の前面１０１の露出領域を通じて形成されることを確実にするためにさらに処理されてもよい。一実施形態では、１つまたは複数の前部コンタクト導電線は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）、レニウム（Ｒｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（ｐｂ）、および／またはアルミニウム（Ａｌ）などの金属を含有する。
【００２１】
図３Ａは、本発明の一実施形態によるステップ２０４〜２０８を行うための装置３００Ａの概略平面図である。図３Ｂは、本発明の別の実施形態によるステップ２０４〜２０８を行うための装置３００Ｂの概略平面図である。一実施形態では、それの裏面１２０に堆積された誘電体層１１１を有する基板１１０は、送入コンベヤー３１０を用いて受け取り領域３２０中に輸送される。一実施形態では、基板１１０は、送入コンベヤー３１０で個々に輸送される。別の実施形態では、基板１１０は、カセットで輸送される。別の実施形態では、基板１１０は、スタック箱で輸送される。一実施形態では、いったん各個々の基板１１０が、受け取り領域３２０中に配送されると、移送ロボット３３０が、各基板１１０を受け取り領域３２０から取り出し、視覚システム３４０の上で基板１１０を保持する。
【００２２】
図４は、視覚システム３４０の上で基板１１０を保持するロボット３３０の概略側面図である。一実施形態では、視覚システム３４０は、上方注視検査デバイス３４２、照明光源３４４、およびレーザースキャナー３４６を含む。一実施形態では、検査デバイス３４２は、カラーまたは白黒カメラなどのカメラである。一実施形態では、照明光源３４４は、指定波長範囲で光を放出する発光ダイオード（ＬＥＤ）光源である。別の実施形態では、照明光源３４４は、基板１１０の方へ所望の波長の光を放出するための広帯域ランプおよび１つまたは複数のフィルター（図示されず）を含む。一実施形態では、レーザースキャナー３４６は、先に述べられたレーザーデバイス１９０などの固体レーザーを含む。一実施形態では、検査デバイス３４２、照明光源３４４、およびレーザースキャナー３４６は、システムコントローラ３０１と通信する。
【００２３】
システムコントローラ３０１は、全体の装置３００Ａまたは３００Ｂの制御および自動化を容易にし、中央処理ユニット（ＣＰＵ）（図示されず）、メモリ（図示されず）、および支援回路（またはＩ／Ｏ）（図示されず）を包含してもよい。ＣＰＵは、さまざまなチャンバープロセスおよびハードウェア（例えば、コンベヤー、光学検査アセンブリ、モータ、流体配送ハードウェア、その他）を制御するために工業環境で使用され、システムおよびチャンバープロセス（例えば、基板位置、プロセス時間、検出器信号、その他）を監視する任意の形のコンピュータプロセッサの１つであってもよい。メモリは、ＣＰＵに接続され、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、または任意の他の形のデジタル記憶装置などの、ローカルまたはリモートの、すぐに入手できるメモリの１つまたは複数であってもよい。ソフトウェア命令およびデータは、ＣＰＵに指示するためにコード化され、メモリ内に保存できる。支援回路もまた、従来の方法でプロセッサを支援するためにＣＰＵに接続される。支援回路は、キャッシュ、電力供給部、クロック回路、入力／出力回路構成、サブシステム、および同様のものを包含してもよい。システムコントローラ３０１によって読み出し可能なプログラム（またはコンピュータ命令）は、どのタスクが基板で実行できるかを決定する。好ましくは、プログラムは、システムコントローラ３０１によって読み出し可能なソフトウェアであり、それは、少なくとも基板位置情報、さまざまな制御部品の動きの順序、基板光学検査システム情報、およびそれらの任意の組合せを生成し、保存するためのコードを包含する。
【００２４】
一実施形態では、ロボット３３０が、視覚システム３４０の上で基板１１０を保持すると、検査デバイス３４２および照明光源３４４は、システムコントローラ３０１と連動して働いて、レーザースキャナー３４６に関して基板１１０の正確な位置を決定する。その測定結果は次いで、レーザーパターン化のためにレーザースキャナー３４６に関して基板１１０を正確に整列させるために使用される。一実施形態では、その測定結果は、レーザーパターン化のために基板１１０に関してレーザースキャナー３４６を正確に整列させるために使用される。レーザースキャナー３４６は次いで、上で述べられたステップ２０４によって誘電体層１１１の複数部分を所望のパターンで除去する。パターン化に続いて、基板１１０のパターン化表面は、さらなる処理より前に検査デバイス３４２によって検査されてもよい。
【００２５】
別の実施形態では、視覚システム３４０は、受け取り領域３２０内に設置される。この実施形態では、照明光源３４４は、基板１１０の片側に設置されてもよく、検査デバイス３４２は、基板１１０の反対側に設置されてもよい。例として、検査デバイス３４２は、基板１１０の上方に設置されてもよく、一方照明光源３４４は、基板１１０の下方に設置される。この実施形態では、検査デバイス３４２が、基板１１０の画像を獲得し、それらの画像をシステムコントローラ３０１に伝える間、照明光源３４４は、背面照明を提供してもよい。
【００２６】
図３に戻って参照すると、ロボット３３０は次いで、パターン化基板１１０を基板輸送面３５０の指定特徴３５２中に置く。一実施形態では、特徴３５２は、ポケットであり、基板輸送面３５０は、基板キャリアである。別の実施形態では、特徴３５２は、支持要素であり、基板輸送面３５０は、基板取扱いロボットの複数の横方向アームを含む。別の実施形態では、特徴３５２は、支持要素またはポケットであり、基板輸送面３５０は、基板コンベヤーの上面などの、自動化システム３８１のプラットフォーム部分である。基板輸送面３５０の特徴３５２の各々が、パターン化基板１１０で満たされた後、基板１１０は、自動化システム３８１を用いてＰＶＤチャンバーまたは蒸発チャンバーなどの堆積チャンバー３６０中に輸送される。一実施形態では、自動化システム３８１は、基板輸送面３５０の基板１１０を直線的に移動させるためのローラー（図示されず）およびアクチュエータ（図示されず）を含む。一実施形態では、自動化システム３８１は、基板取扱いロボットである。堆積チャンバー３６０では、導電層１１４が、上で述べられたステップ２０６によってパターン化誘電体層１１１を覆うように堆積される。
【００２７】
一実施形態では、導電層１１４が堆積された後、基板１１０は、自動化システム３８１を用いて基板輸送面３５０で堆積チャンバー３６０から外へ輸送される。その時点で、同じまたは別のロボット３３０が、個々の基板１１０をそれのそれぞれの特徴３５２から除去し、それを同じまたは別の視覚システム３４０の上で保持する。一実施形態では、基板１１０の正確な位置決めは、システムコントローラ３０１と連動して検査デバイス３４２および照明光源３４４によって再度決定される。この測定結果は次いで、上で述べられたステップ２０８に従って導電層１１４をレーザーパターン化するためにレーザースキャナー３４６に関して基板１１０をまたは基板１１０に関してレーザースキャナー３４６を正確に整列させるために使用されてもよい。一実施形態では、パターン化導電層１１４は次いで、視覚システム３４０によって検査されてもよい。ロボット３３０は次いで、基板１１０を退出領域３７０中に置き、そこでそれは次いで、送出コンベヤー３８０で装置３００Ａまたは３００Ｂから離れて輸送されてもよい。
【００２８】
図３Ａおよび３Ｂで例示される実施形態は、各個々の基板１１０がレーザースキャナー３４６の座標系に関して設置されるので、基板１１０の層にレーザーパターンの極めて正確な位置決めを提供する。この実施形態はまた、レーザー作動エリアが単一の基板１１０の寸法に限定されるので、比較的簡単なレーザーヘッド設計も可能にする。その上、各基板は、堆積チャンバー３６０の堆積前の側で一度および堆積後の側で一度ロボット３４０によって移動されるだけであるので、基板破損の可能性は、最小限にされる。
【００２９】
図５Ａは、本発明の別の実施形態によるステップ２０４〜２０８を行うための装置５００Ａの概略平面図である。図５Ｂは、本発明の別の実施形態によるステップ２０４〜２０８を行うための装置５００Ｂの概略平面図である。一実施形態では、それの裏面１２０に堆積された誘電体層１１１を有する基板１１０は、送入コンベヤー５１０を用いて受け取り領域５２０中に輸送される。一実施形態では、基板１１０は、送入コンベヤー５１０で個々に輸送される。別の実施形態では、基板１１０は、カセットで輸送される。別の実施形態では、基板１１０は、スタック箱で輸送される。
【００３０】
一実施形態では、視覚システム５４０は、受け取り領域５２０内に設置される。この実施形態では、照明光源５４４は、基板１１０の片側に設置されてもよく、検査デバイス５４２は、基板１１０の反対側に設置されてもよい。例として、検査デバイス５４２は、基板１１０の上方に設置されてもよく、一方照明光源５４４は、基板１１０の下方に設置される。この実施形態では、検査デバイス５４２が、基板１１０の画像を獲得し、それらの画像をシステムコントローラ３０１に伝える間、照明光源５４４は、背面照明を提供してもよい。一実施形態では、検査デバイス５４２および照明光源５４４は、システムコントローラ３０１と連動して働いて、基板１１０の正確な位置を決定する。
【００３１】
一実施形態では、いったん各個々の基板１１０が、受け取り領域５２０中に配送されると、移送ロボット５３０は、基板１１０を受け取り領域５２０から取り出し、基板１１０の位置についての情報を使用して基板１１０を基板ホルダー５４１上に置く。図６は、基板ホルダー５４１に位置決めされた基板１１０の概略側面図である。一実施形態では、誘電体層１１１が、基板１１０の下を向いている側に提供される場合には、基板ホルダー５４１は、基板ポケット５４８および基板ポケット５４８の下方に位置決めされるレーザースキャナー５４６を含む。誘電体層１１１が、基板１１０の上を向いている側に提供される実施形態では、レーザースキャナー５４６は、基板ポケット５４８の上方に位置決めされる。一実施形態では、レーザースキャナー５４６は、レーザーデバイス１９０などの固体レーザーを包含する。一実施形態では、レーザースキャナー５４６は次いで、上で述べられたステップ２０４によって誘電体層１１１の複数部分を所望のパターンで除去する。一実施形態では、１つの基板１１０が、基板ホルダー５４１の１つの基板ポケット５４８でパターン化されている間に、別の（すでにパターン化された）基板１１０が、隣接基板ポケット５４８から除去されてもよくおよび／または第３の基板１１０が、隣接基板ポケット５４８上にロードされてもよい。一実施形態では、基板ホルダー５４１はさらに、基板１１０のパターン化表面を検査するための検査デバイス５４２および照明光源５４４を包含してもよい。
【００３２】
図５Ａおよび５Ｂに戻って参照すると、ロボット５３０は次いで、パターン化基板１１０を基板輸送面５５０の指定特徴５５２中に置く。一実施形態では、特徴５５２は、ポケットであり、基板輸送面５５０は、基板キャリアである。別の実施形態では、特徴５５２は、支持要素であり、基板輸送面５５０は、基板取扱いロボットの複数の横方向アームを含む。別の実施形態では、特徴５５２は、支持要素またはポケットであり、基板輸送面５５０は、基板コンベヤーの上面などの、自動化システム５８１のプラットフォーム部分である。基板輸送面５５０の特徴５５２の各々が、パターン化基板１１０で満たされた後、基板１１０は、自動化システム５８１を用いてＰＶＤチャンバーまたは蒸発チャンバーなどの堆積チャンバー５６０中に輸送される。一実施形態では、自動化システム５８１は、基板輸送面５５０の基板１１０を直線的に移動させるためのローラー（図示されず）およびアクチュエータ（図示されず）を含む。一実施形態では、自動化システム５８１は、基板取扱いロボットである。導電層１１４が次いで、上で述べられたステップ２０６によってパターン化誘電体層１１１を覆うように堆積される。
【００３３】
一実施形態では、導電層１１４が堆積された後、基板１１０は、堆積チャンバー５６０から外へ輸送される。その時点で、同じまたは別のロボット５３０が、個々の基板１１０をそれのそれぞれの特徴５５２から除去し、それを同じまたは別の基板ホルダー５４１中に置いてもよい。レーザースキャナー５４６は次いで、上で述べられたステップ２０８に従って導電層１１４をレーザーパターン化してもよい。一実施形態では、検査デバイス５４２および照明光源５４４が、パターン化導電層１１４を検査するために使用されてもよい。一実施形態では、ロボット５３０は次いで、基板１１０を退出領域５７０中に置き、そこでそれは次いで、送出コンベヤー５８０で装置５００Ａまたは５００Ｂから離れて輸送されてもよい。
【００３４】
図５Ａおよび５Ｂで例示される実施形態は、各個々の基板１１０がレーザースキャナー５４６の座標系に関して設置されるので、基板１１０の層にレーザーパターンの極めて正確な位置決めを提供する。この実施形態はまた、レーザー作動エリアが２つの基板１１０の寸法に限定されるので、比較的簡単なレーザーヘッド設計も可能にする。その上、ロボット５３０は、隣接基板１１０がレーザーパターン化されている間に１つの基板１１０をロード／アンロードしていてもよいので、装置５００Ａまたは５００Ｂの基板１１０処理能力の増加が、達成できる。
【００３５】
図７Ａは、本発明の一実施形態によるステップ２０４〜２０８を行うための装置７００Ａの概略平面図である。図７Ｂは、本発明の別の実施形態によるステップ２０４〜２０８を行うための装置７００Ｂの概略平面図である。一実施形態では、それの裏面１２０に堆積された誘電体層１１１を有する基板１１０は、送入コンベヤー７１０を用いて受け取り領域７２０中に輸送される。一実施形態では、基板１１０は、送入コンベヤー７１０で個々に輸送される。別の実施形態では、基板１１０は、カセットで輸送される。別の実施形態では、基板１１０は、スタック箱で輸送される。一実施形態では、視覚システム７４０は、受け取り領域７２０内に設置される。この実施形態では、照明光源７４４は、基板１１０の片側に設置されてもよく、検査デバイス７４２は、基板１１０の反対側に設置されてもよい。例として、検査デバイス７４２は、基板１１０の上方に設置されてもよく、一方照明光源７４４は、基板１１０の下方に設置される。この実施形態では、検査デバイス７４２が、基板１１０の画像を獲得し、それらの画像をシステムコントローラ３０１に伝えて、期待位置に対する基板１１０の正確な位置を決定する間、照明光源７４４は、背面照明を提供してもよい。
【００３６】
別の実施形態では、いったん各個々の基板１１０が、受け取り領域７２０中に配送されると、移送ロボット７３０は、基板１１０を受け取り領域７２０から取り出し、基板１１０を視覚システム７４０の上で保持する。一実施形態では、ロボット７３０が、基板１１０を視覚システム７４０の上で保持すると、視覚システム７４０は、システムコントローラ３０１と連動して働いて、期待位置に対する基板１１０の正確な位置を決定する。
【００３７】
次に、その測定結果は、基板１１０を基板輸送面７５０の指定特徴７５２中に正確に位置決めするために使用されてもよい。一実施形態では、特徴７５２は、ポケットであり、基板輸送面７５０は、基板キャリアである。別の実施形態では、特徴７５２は、支持要素であり、基板輸送面７５０は、基板取扱いロボットの複数の横方向アームを含む。別の実施形態では、特徴７５２は、支持要素またはポケットであり、基板輸送面７５０は、基板コンベヤーの上面などの、自動化システム７８１のプラットフォーム部分である。一実施形態では、自動化システム７８１は、基板輸送面７５０の基板１１０を直線的に移動させるためのローラー（図示されず）およびアクチュエータ（図示されず）を含む。一実施形態では、自動化システム７８１は、基板取扱いロボットである。
【００３８】
基板輸送面７５０の特徴７５２の各々が、パターン化基板１１０で満たされた後、基板１１０は、所望のパターンによっておよび上で述べられたステップ２０４に従って基板輸送面７５０に位置決めされた基板１１０の各々の誘電体層１１１の複数部分を除去するために、レーザースキャナー７４６の上に（誘電体層１１１が基板１１０の下向きの側に提供される実施形態では）または下に（誘電体層１１１が基板１１０の上向きの側に提供される実施形態では）自動化システム７８１を用いて輸送される。一実施形態では、レーザースキャナー７４６は、レーザーデバイス１９０などの固体レーザーを包含する。一実施形態では、レーザースキャナー７４６は、Ｙ方向に移動する。そのような実施形態では、基板１１０は、自動化システム７８１を用いて、それぞれの行で各基板１１０をパターン化するためにレーザースキャナー７４６を通過した時に１つの行を指標付けされる。別の実施形態では、レーザースキャナー７４６は、ＸおよびＹ方向に移動する。
【００３９】
一実施形態では、装置７００Ａまたは７００Ｂは、レーザースキャナー７４６に関して基板輸送面７５０の正確な位置決めを決定するための視覚システム７９０を包含する。一実施形態では、基板輸送面７５０の正確な位置は、視覚システム７９０および基板輸送面７５０に形成された１つまたは複数の基準マークを使用して決定される。視覚システム７９０は、基板輸送面７５０で見いだされる基準マークを見るように位置決めされる検出器を包含する。レーザースキャナー７４６の周知の位置に関する基板輸送面７５０の位置および角度方向は次いで、システムコントローラ３０１によって決定できる。このオフセットは次いで、各基板１１０の誘電体層１１１をパターン化するためにレーザースキャナー７４６を正確に位置決めするために使用されてもよい。加えて、視覚システム７９０は、各基板１１０のパターン化誘電体層１１１を検査するために使用されてもよい。
【００４０】
一実施形態では、各基板１１０の誘電体層１１１をパターン化した後、基板は、自動化システム７８１を用いてＰＶＤチャンバーまたは蒸発チャンバーなどの堆積チャンバー７６０中に輸送される。堆積チャンバー７６０では、導電層１１４が、上で述べられたステップ２０６によって各基板１１０のパターン化誘電体層１１１を覆うように堆積される。
【００４１】
一実施形態では、導電層１１４が、各基板１１０上に堆積された後、基板１１０は、自動化システム７８１を用いて堆積チャンバー７６０から外へ輸送される。一実施形態では、別のレーザースキャナー７４６が次いで、上で述べられたステップ２０８によって各基板１１０の導電層１１４をパターン化する。
【００４２】
その時点で、同じまたは別のロボット７３０が、各基板１１０をそれのそれぞれの特徴７５２から除去し、基板１１０を退出領域７７０中に置いてもよく、そこでそれは次いで、送出コンベヤー７８０で装置７００Ａまたは７００Ｂから離れて輸送されてもよい。
【００４３】
各個々の基板１１０が、レーザースキャナー７４６の座標系に関して設置されてもよくおよび／または各基板輸送面７５０が、レーザースキャナー７４６の座標系に関して設置されてもよいので、図７Ａおよび７Ｂで例示される実施形態は、基板１１０の層にレーザーパターンの極めて正確な位置決めを提供する。その上、すべてのパターン化プロセスが、基板１１０のローディングの後および／またはアンローディングより前に行われるので、図７Ａおよび７Ｂの実施形態は、移送ロボット７３０の基板処理能力に影響を及ぼさない。
【００４４】
図８は、本発明の一実施形態によるステップ２０２〜２０８を行うための装置８００の概略平面図である。一実施形態では、基板１１０は、送入コンベヤー８１０を用いて受け取り領域８２０中に輸送される。一実施形態では、基板１１０は、送入コンベヤー８１０で個々に輸送される。別の実施形態では、基板１１０は、カセットで輸送される。別の実施形態では、基板１１０は、スタック箱で輸送される。一実施形態では、視覚システム８４０は、受け取り領域８２０内に設置される。この実施形態では、照明光源８４４は、基板１１０の片側に設置されてもよく、検査デバイス８４２は、基板１０の反対側に設置されてもよい。例として、検査デバイス８４２は、基板１１０の上方に設置されてもよく、一方照明光源８４４は、基板１１０の下方に配置される。この実施形態では、検査デバイス８４２が、基板１１０の画像を獲得し、それらの画像をシステムコントローラ３０１に伝えて、期待位置に対する基板１１０の正確な位置を決定する間、照明光源８４４は、背面照明を提供してもよい。
【００４５】
次に、その測定結果は、基板１１０を基板輸送面８５０の指定特徴８５２中に正確に位置決めするために使用されてもよい。一実施形態では、特徴８５２は、ポケットであり、基板輸送面８５０は、基板キャリアである。別の実施形態では、特徴８５２は、支持要素またはポケットであり、基板輸送面８５０は、基板コンベヤーの上面などの、自動化システム８８１のプラットフォーム部分である。
【００４６】
基板輸送面８５０の特徴８５２の各々が、パターン化基板１１０で満たされた後、基板１１０は、自動化システム８８１を用いてＣＶＤチャンバーまたはＰＶＤチャンバーなどの堆積チャンバー８５５中に輸送される。一実施形態では、自動化システム８８１は、基板輸送面８５０の基板１１０を直線的に移動させるためのローラー（図示されず）およびアクチュエータ（図示されず）を含む。堆積チャンバー８５５では、誘電体層１１１が、各基板１１０の裏面１２０に堆積される。
【００４７】
誘電体層１１１が堆積された後、基板は、所望のパターンによっておよび上で述べられたステップ２０４に従って基板輸送面８５０に位置決めされた基板の各々の誘電体層１１１の複数部分を除去するためにレーザースキャナー８４６に輸送される。一実施形態では、レーザースキャナー８４６は、レーザーデバイス１９０などの固体レーザーを包含する。一実施形態では、レーザースキャナー８４６は、Ｙ方向に移動する。そのような実施形態では、基板１１０は、自動化システム８８１を用いて、それぞれの行で各基板１１０をパターン化するためにレーザースキャナー８４６を通過した時に１つの行を指標付けされる。別の実施形態では、レーザースキャナー８４６は、ＸおよびＹ方向に移動する。
【００４８】
一実施形態では、装置８００は、レーザースキャナー８４６に関して基板輸送面８５０の正確な位置決めを決定するための視覚システム８９０を包含する。一実施形態では、基板輸送面８５０の正確な位置は、視覚システム８９０および基板輸送面８５０に形成された１つまたは複数の基準マークを使用して決定される。視覚システム８９０は、基板輸送面８５０で見いだされる基準マークを見るように位置決めされる検出器を包含する。レーザースキャナー８４６の周知の位置に関する基板輸送面８５０の位置および角度方向は次いで、システムコントローラ３０１によって決定できる。このオフセットは次いで、各基板１１０の誘電体層１１１をパターン化するためにレーザースキャナー８４６を正確に位置決めするために使用されてもよい。加えて、視覚システム８９０は、各基板１１０のパターン化誘電体層１１１を検査するために使用されてもよい。
【００４９】
一実施形態では、各基板１１０の誘電体層１１１をパターン化した後、基板１１０は、自動化システム８８１を用いてＰＶＤチャンバーまたは蒸発チャンバーなどの堆積チャンバー８６０中に輸送される。堆積チャンバー８６０では、導電層１１４が、上で述べられたステップ２０６によって各基板１１０のパターン化誘電体層１１１を覆うように堆積される。
【００５０】
一実施形態では、導電層１１４が、各基板１１０上に堆積された後、基板１１０は、自動化システム８８１を用いて堆積チャンバー８６０から外へ輸送される。一実施形態では、別のレーザースキャナー８４６が次いで、上で述べられたステップ２０８によって各基板１１０の導電層１１４をパターン化する。
【００５１】
その時点で、別のロボット８３０が、各基板１１０をそれのそれぞれの特徴８５２から除去し、基板１１０を退出領域８７０中に置いてもよく、そこでそれは次いで、送出コンベヤー８８０で装置８００から離れて輸送されてもよい。
【００５２】
図９は、本発明の一実施形態によるステップ２０２〜２０８を行うための装置９００の概略平面図である。一実施形態では、基板１１０は、送入コンベヤー９１０を用いて受け取り領域９２０中に輸送される。一実施形態では、基板１１０は、送入コンベヤー９１０で個々に輸送される。別の実施形態では、基板１１０は、カセットで輸送される。別の実施形態では、基板１１０は、スタック箱で輸送される。一実施形態では、視覚システム９４０は、受け取り領域９２０内に設置される。この実施形態では、照明光源９４４は、基板１１０の片側に設置されてもよく、検査デバイス９４２は、基板１１０の反対側に設置されてもよい。例として、検査デバイス９４２は、基板１１０の上方に設置されてもよく、一方照明光源９４４は、基板１１０の下方に設置される。この実施形態では、検査デバイス９４２が、基板１１０の画像を獲得し、それらの画像をシステムコントローラ３０１に伝えて、期待位置に対する基板１１０の正確な位置を決定する間、照明光源９４４は、背面照明を提供してもよい。
【００５３】
次に、その測定結果は、基板１１０を基板輸送面９５０の指定特徴９５２中に正確に位置決めするために使用されてもよい。一実施形態では、特徴９５２は、ポケットであり、基板輸送面９５０は、基板キャリアである。別の実施形態では、特徴９５２は、支持要素であり、基板輸送面９５０は、基板取扱いロボットの複数の横方向アームを含む。
【００５４】
基板輸送面９５０の特徴９５２の各々が、基板１１０で満たされた後、基板１１０は、自動化システム９８１を用いてロードロックチャンバー９５３中に輸送される。一実施形態では、自動化システム９８１は、基板取扱いロボットである。次に、一実施形態では、ロードロックチャンバー９５３は、真空ポンプ（図示されず）を使用して所望の圧力まで排気される。ロードロックチャンバー９５３で所望の圧力を達成した後、基板１１０は、自動化システム９８１を用いてＣＶＤまたはＰＶＤチャンバーなどの堆積チャンバー９５５に輸送される。一実施形態では、自動化システムは、追加の基板取扱いロボットを含む。堆積チャンバー９５５では、誘電体層１１１が、上で述べられたステップ２０２に従って各基板１１０の裏面１２０に堆積される。
【００５５】
誘電体層１１１が堆積された後、基板１１０は、所望のパターンによっておよび上で述べられたステップ２０４に従って基板輸送面９５０に位置決めされた基板の各々の誘電体層１１１の複数部分を除去するためにレーザースキャナー９４６に輸送される。一実施形態では、レーザースキャナー９４６は、レーザーデバイス１９０などの固体レーザーを包含する。
【００５６】
一実施形態では、装置９００は、レーザースキャナー９４６に関して基板輸送面９５０の正確な位置決めを決定するための視覚システム９９０を包含する。一実施形態では、基板輸送面９５０の正確な位置は、視覚システム９９０および基板輸送面９５０に形成された１つまたは複数の基準マークを使用して決定される。視覚システム９９０は、基板輸送面９５０で見いだされる基準マークを見るように位置決めされる検出器を包含する。レーザースキャナー９４６の周知の位置に関する基板輸送面９５０の位置および角度方向は次いで、システムコントローラ３０１によって決定できる。このオフセットは次いで、各基板１１０の誘電体層１１１をパターン化するためにレーザースキャナー９４６を正確に位置決めするために使用されてもよい。加えて、視覚システム９９０は、各基板１１０のパターン化誘電体層１１１を検査するために使用されてもよい。
【００５７】
一実施形態では、各基板１１０の誘電体層１１１をパターン化した後、基板１１０は、自動化システム９８１を用いてＰＶＤチャンバーまたは蒸発チャンバーなどの堆積チャンバー９６０中に輸送される。堆積チャンバー９６０では、導電層１１４が、上で述べられたステップ２０６によって各基板１１０のパターン化誘電体層１１１を覆うように堆積される。
【００５８】
一実施形態では、導電層１１４が、各基板１１０上に堆積された後、基板１１０は、上で述べられたステップ２０８によって導電層１１４をパターン化するために同じまたは異なるレーザースキャナー９４６に輸送される。一実施形態では、視覚システム９９０は、各基板１１０のパターン化導電層１１４を検査するために使用されてもよい。
【００５９】
一実施形態では、基板１１０は次いで、ロードロックチャンバー９５３中に移動して戻され、次いでロードロックチャンバー９５３から外へ輸送される。その時点で、同じまたは別のロボット９３０が、各基板１１０をそれのそれぞれの特徴９５２から除去し、基板１１０を退出領域９７０中に置いてもよく、そこでそれは次いで送出コンベヤー９８０で装置９００から離れて輸送されてもよい。
【００６０】
レーザー除去方法
先に提示されたように、材料層（例えば、誘電体層１１１または導電層１１４）の複数部分の除去は、レーザーデバイス１９０の使用により達成されてもよい。典型的には、材料アブレーションは、材料層の完全な蒸発を達成するために基板１１０の特定スポットにおいて特定の周波数、波長、パルス持続時間、およびフルエンスでレーザーデバイス１９０をパルス化することによって実施される。しかしながら、下にある基板１１０に損傷を与えることなく、材料層、特に誘電体層１１１の一部分の完全な蒸発を達成することは、困難である。
【００６１】
基板１１０に損傷を与えることなく誘電体層１１１の一部分を除去する場合の困難さの１つの理由は、基板１１０に焦点を合わされているレーザースポットのエリアを横断する強度の変動に起因する。純粋なガウスプロファイルでビームを放出する（すなわち、基本横またはＴＥＭ００モードで作動する）理想的なレーザーでは、除去されるべき材料上の所望のスポットの中心でのピーク強度は、スポットの周辺付近よりも高い。図１０は、レーザーデバイス１９０からの距離Ｚに沿ってビーム１０００を伝搬するレーザーデバイス１９０の概略描写である。図１１は、図１０での点１１００におけるビーム１０００のガウス強度プロファイルの概略説明図である。図１２は、図１０での点１２００におけるビーム１０００のガウス強度プロファイルの概略説明図である。
【００６２】
図１０および１１を参照すると、ビーム１０００上の点１１００は、所望のスポット１０５０を横断して誘電体層１１１の完全な蒸発を達成するために、レーザーデバイス１９０に関して基板１１０の典型的な「焦点の合っている」位置決めを表す。図でわかるように、スポット１０５０の周辺が、誘電体層１１１の材料のアブレーションしきい値に設定されなければならないので、スポット１０５０の中心でのピーク強度１１１０は、スポット１０５０の周辺での周辺強度１１２０よりかなり高い。このように、周辺強度１１２０は、スポット１０５０の周辺に沿って誘電体層１１１のアブレーションを達成するのにちょうど十分な高さであるが、かなり高いピーク強度１１１０が、スポット１０５０の中心で下にある基板１１０に損傷を引き起こす。
【００６３】
本発明の一実施形態では、基板１１０に損傷を与えることなく所望のスポット１０５０を横断する誘電体層１１１の完全な除去は、例えばビーム１０００に対して基板１１０の位置を調整することによって、誘電体層１１１に配送されるビーム１０００強度プロファイルの焦点をぼかすことによって達成される。一例では、図１０で示されるように、基板１１０は、ビームがより焦点の合っている位置（例えば、点１１００）からより焦点のずれている位置（例えば、点１２００）に移動される。図１０および１２を参照すると、スポット１０５０の中心でのピーク強度１２１０は、スポット１０５０の周辺に沿った周辺強度１２２０よりほんのわずかだけ高いことがわかる。ピーク強度１２１０が、レーザーデバイス１９０の焦点ぼけ（すなわち、基板１１０をビーム１０００の正常焦点領域から外に位置決めすること）に起因してかなり低いので、所望のスポット１０５０内の誘電体層１１１の完全なアブレーションは、下にある基板１１０に損傷を引き起こすことなく除去される。さらに、ビーム１０００は、スポット１０５０の所望の寸法より大きい基板１１０の領域に放出されるが、周辺強度１２２０は、スポット１０５０の周辺に沿って誘電体層１１１のアブレーションを達成するのにちょうど十分な高さであるので、スポット１０５０内の誘電体層１１１の部分だけが、除去される。このしきい値より下のビーム１０００を受け取る誘電体層１１１のどんなエリアも、除去されない。
【００６４】
別の実施形態では、図１２で示されるそれに似たガウス強度分布が、レーザーデバイス１９０の焦点をぼかすことなく達成されるようにビーム１０００を変更するために、ある種の光学部品（例えば、レンズおよびビーム拡大器）が、操作される。同様に、ピーク強度が、スポット１０５０の周辺あたりの周辺強度よりわずかに高いだけであるので、誘電体層１１１の完全な除去は、下にある基板１１０に損傷を引き起こすことなく所望のスポット１０５０内で除去される。
【００６５】
基板１１０に損傷を与えることなく誘電体層１１１の所望の部分を除去する場合の困難さの別の理由は、誘電体材料を蒸発させるのに必要とされる高いパルスエネルギーに起因する。本発明の一実施形態では、かなりより低いパルスエネルギーが、それを蒸発させるよりはむしろ、誘電体層１１１の所望の領域に熱応力を加え、物理的リフトオフを引き起こすために使用される。
【００６６】
図１３は、熱成長酸化物の熱応力および物理的リフトオフによって引き起こされるレーザー除去の一例の概略説明図である。一実施形態では、誘電体層１１１は、基板１１０に熱成長した約１０００Åと約３０００Åとの間の厚さを有する酸化シリコンである。一実施形態では、熱応力および物理的リフトオフは、約１０ピコ秒〜約１５ピコ秒のパルス持続時間および約３５５ｎｍの波長を使用するレーザーデバイス１９０によって達成された。誘電体層１１１のスポットの完全な物理的リフトオフに必要とされるレーザーフルエンスは、約０．１８Ｊ／ｃｍ２であった。この例では、どんなより低いフルエンスも、完全なリフトオフを達成せず、かなりより高いフルエンスは、下にある基板１１０に損傷を引き起こした。
【００６７】
図１４は、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）によって堆積された酸化シリコンの熱応力および物理的リフトオフによって引き起こされるレーザー除去の一例の概略説明図である。一実施形態では、誘電体層１１１は、基板１１０にＰＥＣＶＤによって堆積された約１０００Åと約３０００Åとの間の厚さを有する酸化シリコンである。一実施形態では、熱応力および物理的リフトオフは、約１０ピコ秒および約１５ピコ秒からのパルス持続時間および約３５５ｎｍの波長を使用するレーザーデバイス１９０によって達成された。誘電体層１１１のスポットの完全な物理的リフトオフに必要とされるレーザーフルエンスは、約０．０８Ｊ／ｃｍ２であった。この例では、どんなより低いフルエンスも、完全なリフトオフを達成せず、かなりより高いフルエンスは、下にある基板１１０に損傷を引き起こした。
【００６８】
先述のことは、本発明の実施形態を対象にするが、本発明の他のおよびさらなる実施形態が、本発明の基本的範囲から逸脱することなく考案されてもよく、本発明の範囲は、次に来る特許請求の範囲によって決定される。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は一般に、太陽電池の製作に関する。特に、本発明の実施形態は、所望のパターンによる材料層の複数部分のレーザー除去のための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、太陽光を直接電力に変換する光起電力（ＰＶ）デバイスである。最も一般的な太陽電池材料は、シリコンであり、それは、単結晶または多結晶基板の形であり、ときにはウェハーと呼ばれることがある。電気を発生させるためにシリコンに基づく太陽電池を形成する償却コストは現在、伝統的な方法を使用して電気を発生させるコストよりも高いので、太陽電池を形成するためのコストを低減することは、望ましい。
【０００３】
さまざまな手法が、太陽電池の活性領域、不動態化領域、および導体を製作することを可能にする。しかしながら、いくつかの問題が、そのような従前の製造方法および装置には存在する。例えば、太陽電池製作の間に誘電体層および導電層の複数部分のレーザー除去を提供する現在の方法は、時間がかかり、下にある基板に損傷を与えることにつながる可能性がある。
【０００４】
したがって、太陽電池の製作の間に層の複数部分を除去し、基板処理能力を改善するための改善されたレーザー除去技術および装置の必要性がある。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一実施形態では、材料除去のための装置は、それの第１の表面に堆積された誘電体層を有する基板を投入領域から基板輸送面上の複数の支持特徴の１つに移送する第１のロボットと、基板の実際の位置を検出し、実際の位置についての情報をシステムコントローラに伝える視覚システムと、誘電体層の一部分を所望のパターンで除去するように位置決めされる第１のレーザースキャナーと、パターン化誘電体層を有する基板を第１のレーザースキャナーから、誘電体層を覆うように導電層を堆積させる堆積チャンバーに輸送する自動化システムとを含む。一実施形態では、システムコントローラは、基板の期待位置からの実際の位置のオフセットを決定し、そのオフセットを補正するために第１のロボットかまたはレーザースキャナーを調整する。
【０００６】
別の実施形態では、レーザー材料除去方法は、基板に堆積された材料のレーザーアブレーションしきい値を決定するステップと、レーザーから放出される光の一部分がアブレーションしきい値より下で基板にぶつかるように基板の位置かまたはレーザーの焦点をぼかすことによりレーザーのパラメータを変更するステップと、下にある基板に損傷を与えることなく材料をアブレーションするステップとを含む。
【０００７】
別の実施形態では、レーザー材料除去の方法は、レーザーから放出される光の焦点をその領域に合わせることによって基板に堆積された誘電体材料の領域に熱応力を加えるステップと、材料を蒸発させることなくその領域から材料を物理的に除去するステップとを含む。
【０００８】
本発明の別の実施形態では、処理は、基板を投入領域から基板輸送面の複数の支持特徴の１つに移送する第１のロボットと、基板の実際の位置を検出し、実際の位置についての情報をシステムコントローラに伝える視覚システムと、基板上に誘電体層を堆積させる第１の堆積チャンバーと、基板が基板輸送面に位置決めされる間に、誘電体層の一部分を基板から所望のパターンで除去するように位置決めされる第１のレーザースキャナーと、パターン化誘電体層を覆うように導電層を堆積させる第２の堆積チャンバーと、基板を第１の堆積チャンバー、第１のレーザースキャナー、および第２の堆積チャンバーの間で輸送する自動化システムとを含む。一実施形態では、システムコントローラは、基板の期待位置からの実際の位置のオフセットを決定し、そのオフセットを補正するためにレーザースキャナーを調整する。
【０００９】
本発明の上で列挙された特徴が、詳細に理解できるように、上で簡潔に要約された本発明のより詳しい記述が、実施形態の参照によりなされてもよく、その実施形態のいくつかは、添付の図面で例示される。しかしながら、本発明は、他の同等に効果的な実施形態を認めてもよいので、添付の図面は、この発明の典型的な実施形態だけを例示し、したがって本発明の範囲を限定すると考えられるべきでないことに留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】太陽電池の表面にコンタクト構造を形成するために使用される処理順序での最初の段階の太陽電池基板の概略横断面図を例示する図である。
【図１Ｂ】太陽電池の表面にコンタクト構造を形成するために使用される処理順序での次の段階の太陽電池基板の概略横断面図を例示する図である。
【図１Ｃ】太陽電池の表面にコンタクト構造を形成するために使用される処理順序でのさらに次の段階の太陽電池基板の概略横断面図を例示する図である。
【図１Ｄ】太陽電池の表面にコンタクト構造を形成するために使用される処理順序でのさらに次の段階の太陽電池基板の概略横断面図を例示する図である。
【図１Ｅ】太陽電池の表面にコンタクト構造を形成するために使用される処理順序でのさらに次の段階の太陽電池基板の概略横断面図を例示する図である。
【図２】太陽電池にコンタクト構造を形成するために使用されるプロセス順序を例示する図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態によるプロセス順序を行うための装置の概略平面図である。
【図３Ｂ】本発明の別の実施形態によるプロセス順序を行うための装置の概略平面図である。
【図４】本発明の一実施形態による視覚システムの上で基板を保持するロボットの概略側面図である。
【図５Ａ】本発明の別の実施形態によるプロセス順序を行うための装置の概略平面図である。
【図５Ｂ】本発明の別の実施形態によるプロセス順序を行うための装置の概略平面図である。
【図６】本発明の一実施形態による基板ホルダーに位置決めされた基板の概略側面図である。
【図７Ａ】本発明の別の実施形態によるプロセス順序を行うための装置の概略平面図である。
【図７Ｂ】本発明の別の実施形態によるプロセス順序を行うための装置の概略平面図である。
【図８】本発明の別の実施形態によるプロセス順序を行うための装置の概略平面図である。
【図９】本発明の別の実施形態によるプロセス順序を行うための装置の概略平面図である。
【図１０】レーザーからの距離に沿ってビームを伝搬するレーザーの概略描写である。
【図１１】図１０で示される指定位置でのビームのガウス強度プロファイルの概略説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態による図１０で示される調整位置でのビームのガウス強度プロファイルの概略説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態による熱成長酸化物の熱応力および物理的リフトオフによって引き起こされるレーザー除去の一例の概略説明図である。
【図１４】本発明の一実施形態によるプラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）によって堆積された酸化シリコンの熱応力および物理的リフトオフによって引き起こされるレーザー除去の一例の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態は一般に、太陽電池の製作でレーザーを使用する材料除去のための方法および装置を提供する。一実施形態では、太陽電池基板に堆積された誘電体層の複数部分を所望のパターンによって正確に除去し、そのパターン化誘電体層を覆うように導電層を堆積させる装置が、提供される。一実施形態では、その装置はまた、導電層の複数部分も所望のパターンで除去する。ある実施形態では、材料の一部分を下にある基板に損傷を与えることなくレーザーを用いて除去するための方法が、提供される。一実施形態では、ビームの強度プロファイルは、基板表面に形成されるスポット内の最大強度と最小強度との間の差が最適範囲に低減されるように調整される。一例では、基板は、基板の周辺に対して中心でのピーク強度が低下するように位置決めされる。一実施形態では、パルスエネルギーは、誘電体層の所望の部分の熱応力および物理的リフトオフを提供するように改善される。
【００１２】
図１Ａ〜１Ｅは、太陽電池１００の表面にコンタクト構造を形成するために使用される処理順序での異なる段階の間の太陽電池基板１１０の概略横断面図を例示する。図２は、太陽電池にコンタクト構造を形成するために使用されるプロセス順序２００を例示する。
【００１３】
図１Ａを参照すると、太陽電池基板１１０は、前面１０１および裏面１２０を有する。一実施形態では、基板１１０は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、またはポリシリコンを含む。他の実施形態では、基板１１０は、有機材料、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、セレン化銅インジウム（ＣｕＩｎＳｅ２）、またはリン化ガリウムインジウム（ＧａＩｎＰ２）、ならびに太陽光を電力に変換するために使用されるＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ／ＧｅもしくはＺｎＳｅ／ＧａＡｓ／Ｇｅなどのヘテロ接合セルを含んでもよい。
【００１４】
ステップ２０２において、図１Ａで示されるように、誘電体層１１１が、基板１１０の裏面１２０に形成される。一実施形態では、誘電体層１１１は、シリコン含有基板の表面１２０に形成される二酸化シリコン層などの酸化シリコン層である。一実施形態では、誘電体層１１１は、窒化シリコン層、酸窒化シリコン層、炭化シリコン層、酸炭化シリコン層、または他の同様の種類の層である。誘電体層１１１は、炉アニールプロセス、急速熱酸化プロセス、大気圧もしくは低圧化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセス、プラズマ強化ＣＶＤプロセス、物理気相堆積（ＰＶＤ）プロセス、蒸発プロセス、噴霧塗布プロセス、スピン塗布プロセス、ロール塗布プロセス、スクリーン印刷プロセス、または別の同様の堆積プロセスなどの、従来の酸化プロセスを使用して形成されてもよい。
【００１５】
一実施形態では、誘電体層１１１は、約５０Åと約３０００Åとの間の厚さの二酸化シリコン層である。別の実施形態では、誘電体層１１１は、約２０００Å未満の厚さの二酸化シリコン層である。一実施形態では、誘電体層１１１は、約１００Åと約１０００Åとの間の厚さを有する窒化シリコン層である。別の実施形態では、誘電体層１１１は、酸化シリコン／窒化シリコン層スタック、アモルファスシリコン／酸化シリコン層スタック、またはアモルファスシリコン／窒化シリコン層スタックなどの、多層膜スタックを含む。一実施形態では、酸化シリコン層は、約２０Åと約３０００Åとの間の厚さであり、窒化シリコン層は、約１００Åと約１０００Åとの間の厚さである。一実施形態では、アモルファスシリコン層は、約３０Åと約１００Åとの間の厚さであり、酸化シリコン層は、約１００Åと約３０００Åとの間の厚さである。一実施形態では、アモルファスシリコン層は、約３０Åと約１００Åとの間の厚さであり、窒化シリコン層は、約１００Åと約１０００Åとの間の厚さである。
【００１６】
ステップ２０４では、基板１１０の裏面１２０の領域１２５が、図１Ｂで示されるように露出される。一実施形態では、領域１２５は、１つまたは複数のレーザーデバイス１９０を使用して誘電体層１１１の複数部分を除去することによって露出される。一実施形態では、レーザーデバイス１９０は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザー、またはファイバーレーザーなどの固体レーザーである。１つまたは複数のレーザーを使用して誘電体層１１１を除去するための方法は後で、題名「Ｌａｓｅｒ Ｒｅｍｏｖａｌ Ｍｅｔｈｏｄｓ」の項で述べられる。
【００１７】
ステップ２０６では、図１Ｃで示されるように、導電層１１４が、基板１１０の裏面１２０の誘電体層１１１を覆うように堆積される。導電層１１４は、基板１１０の裏面１２０の露出領域１２５を通じて基板１１０に電気的に接続される。一実施形態では、形成される導電層１１４は、約５００Åと約５００，０００Åとの間の厚さであり、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）、レニウム（Ｒｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、および／またはアルミニウム（Ａｌ）などの金属を含有する。一実施形態では、導電層１１４は、ＰＶＤプロセスまたは蒸発プロセスによって形成されるアルミニウム（Ａｌ）層である。一実施形態では、導電層１１４は、ＰＶＤプロセスまたは蒸発プロセスによって最初にアルミニウム（Ａｌ）層を堆積させ、次いでＰＶＤプロセスによってニッケルバナジウム（ＮｉＶ）キャッピング層を堆積させることによって形成される２つの層を包含する。
【００１８】
導電層１１４が、互いにかみ合う全バックコンタクト太陽電池構造を覆うように適用される実施形態では、隔離領域を形成するために堆積導電層１１４をパターン化することが、望ましいこともある。そのような実施形態では、ステップ２０８が、図１Ｄで示されるように行われる。一実施形態では、材料が、同じまたは別のレーザーデバイス１９０の使用により領域１３０中の導電層１１４から除去されて、基板１１０に形成された活性領域に各々電気的に接続される導電性特徴１１５および１１６を形成する。一実施形態では、導電性特徴１１５は、基板１１０のｐ型ドープ領域１４１と電気的に接触し、導電性特徴１１６は、基板１１０に形成されたｎ型ドープ領域１４２と電気的に接触し、両方のそのドープ領域は、太陽電池１００の活性領域の複数部分を形成する。
【００１９】
その後に、さまざまな処理ステップが、図１Ｅで示されるように、基板の前面１０１を準備するおよび／またはテクスチャ化するために行われてもよい。一実施形態では、前面１０１は、太陽電池が形成された後に太陽光を受け取るように適合される。１つの場合には、前面１０１は、テクスチャ化され、次いで噴霧塗布かまたは気相の高温拡散プロセスを使用して選択的にドープされる。前面１０１は次いで、反射防止（ＡＲＣ）層１１９（例えば、窒化シリコン）を堆積させることによって不動態化される。一実施形態では、１つまたは複数の活性層１１８を有するヘテロ接合型太陽電池構造（例えば、ｐ型基板上のｉ−ｎ型層）が、テクスチャ化された前面１０１に形成される。一実施形態では、前面１０１の準備は、プロセス順序２００を行うより前に行われる。一実施形態では、前面１０１を準備した後、１つまたは複数の前部コンタクト導電線（図示されず）が、従来のプロセスを使用してその上に形成されて、太陽電池１００の前部コンタクト構造を形成してもよい。
【００２０】
一実施形態では、基板１１０の前面１０１に堆積された層の１つまたは複数の部分が、レーザーデバイス１９０（上で論じられた）などの１つまたは複数のレーザーデバイスを使用して除去される。不動態化および／またはＡＲＣ層を除去するための方法は後で、題名「Ｌａｓｅｒ Ｒｅｍｏｖａｌ Ｍｅｔｈｏｄｓ」の項で述べられる。一例では、１つまたは複数の前部コンタクト導電線（またはフィンガー）が次いで、レーザー除去プロセスによって露出された領域を覆うように堆積される。１つまたは複数の前部コンタクト導電線は次いで、基板１１０への望ましい電気的接続が基板１１０の前面１０１の露出領域を通じて形成されることを確実にするためにさらに処理されてもよい。一実施形態では、１つまたは複数の前部コンタクト導電線は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）、レニウム（Ｒｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（ｐｂ）、および／またはアルミニウム（Ａｌ）などの金属を含有する。
【００２１】
図３Ａは、本発明の一実施形態によるステップ２０４〜２０８を行うための装置３００Ａの概略平面図である。図３Ｂは、本発明の別の実施形態によるステップ２０４〜２０８を行うための装置３００Ｂの概略平面図である。一実施形態では、それの裏面１２０に堆積された誘電体層１１１を有する基板１１０は、送入コンベヤー３１０を用いて受け取り領域３２０中に輸送される。一実施形態では、基板１１０は、送入コンベヤー３１０で個々に輸送される。別の実施形態では、基板１１０は、カセットで輸送される。別の実施形態では、基板１１０は、スタック箱で輸送される。一実施形態では、いったん各個々の基板１１０が、受け取り領域３２０中に配送されると、移送ロボット３３０が、各基板１１０を受け取り領域３２０から取り出し、視覚システム３４０の上で基板１１０を保持する。
【００２２】
図４は、視覚システム３４０の上で基板１１０を保持するロボット３３０の概略側面図である。一実施形態では、視覚システム３４０は、上方注視検査デバイス３４２、照明光源３４４、およびレーザースキャナー３４６を含む。一実施形態では、検査デバイス３４２は、カラーまたは白黒カメラなどのカメラである。一実施形態では、照明光源３４４は、指定波長範囲で光を放出する発光ダイオード（ＬＥＤ）光源である。別の実施形態では、照明光源３４４は、基板１１０の方へ所望の波長の光を放出するための広帯域ランプおよび１つまたは複数のフィルター（図示されず）を含む。一実施形態では、レーザースキャナー３４６は、先に述べられたレーザーデバイス１９０などの固体レーザーを含む。一実施形態では、検査デバイス３４２、照明光源３４４、およびレーザースキャナー３４６は、システムコントローラ３０１と通信する。
【００２３】
システムコントローラ３０１は、全体の装置３００Ａまたは３００Ｂの制御および自動化を容易にし、中央処理ユニット（ＣＰＵ）（図示されず）、メモリ（図示されず）、および支援回路（またはＩ／Ｏ）（図示されず）を包含してもよい。ＣＰＵは、さまざまなチャンバープロセスおよびハードウェア（例えば、コンベヤー、光学検査アセンブリ、モータ、流体配送ハードウェア、その他）を制御するために工業環境で使用され、システムおよびチャンバープロセス（例えば、基板位置、プロセス時間、検出器信号、その他）を監視する任意の形のコンピュータプロセッサの１つであってもよい。メモリは、ＣＰＵに接続され、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、または任意の他の形のデジタル記憶装置などの、ローカルまたはリモートの、すぐに入手できるメモリの１つまたは複数であってもよい。ソフトウェア命令およびデータは、ＣＰＵに指示するためにコード化され、メモリ内に保存できる。支援回路もまた、従来の方法でプロセッサを支援するためにＣＰＵに接続される。支援回路は、キャッシュ、電力供給部、クロック回路、入力／出力回路構成、サブシステム、および同様のものを包含してもよい。システムコントローラ３０１によって読み出し可能なプログラム（またはコンピュータ命令）は、どのタスクが基板で実行できるかを決定する。好ましくは、プログラムは、システムコントローラ３０１によって読み出し可能なソフトウェアであり、それは、少なくとも基板位置情報、さまざまな制御部品の動きの順序、基板光学検査システム情報、およびそれらの任意の組合せを生成し、保存するためのコードを包含する。
【００２４】
一実施形態では、ロボット３３０が、視覚システム３４０の上で基板１１０を保持すると、検査デバイス３４２および照明光源３４４は、システムコントローラ３０１と連動して働いて、レーザースキャナー３４６に関して基板１１０の正確な位置を決定する。その測定結果は次いで、レーザーパターン化のためにレーザースキャナー３４６に関して基板１１０を正確に整列させるために使用される。一実施形態では、その測定結果は、レーザーパターン化のために基板１１０に関してレーザースキャナー３４６を正確に整列させるために使用される。レーザースキャナー３４６は次いで、上で述べられたステップ２０４によって誘電体層１１１の複数部分を所望のパターンで除去する。パターン化に続いて、基板１１０のパターン化表面は、さらなる処理より前に検査デバイス３４２によって検査されてもよい。
【００２５】
別の実施形態では、視覚システム３４０は、受け取り領域３２０内に設置される。この実施形態では、照明光源３４４は、基板１１０の片側に設置されてもよく、検査デバイス３４２は、基板１１０の反対側に設置されてもよい。例として、検査デバイス３４２は、基板１１０の上方に設置されてもよく、一方照明光源３４４は、基板１１０の下方に設置される。この実施形態では、検査デバイス３４２が、基板１１０の画像を獲得し、それらの画像をシステムコントローラ３０１に伝える間、照明光源３４４は、背面照明を提供してもよい。
【００２６】
図３に戻って参照すると、ロボット３３０は次いで、パターン化基板１１０を基板輸送面３５０の指定特徴３５２中に置く。一実施形態では、特徴３５２は、ポケットであり、基板輸送面３５０は、基板キャリアである。別の実施形態では、特徴３５２は、支持要素であり、基板輸送面３５０は、基板取扱いロボットの複数の横方向アームを含む。別の実施形態では、特徴３５２は、支持要素またはポケットであり、基板輸送面３５０は、基板コンベヤーの上面などの、自動化システム３８１のプラットフォーム部分である。基板輸送面３５０の特徴３５２の各々が、パターン化基板１１０で満たされた後、基板１１０は、自動化システム３８１を用いてＰＶＤチャンバーまたは蒸発チャンバーなどの堆積チャンバー３６０中に輸送される。一実施形態では、自動化システム３８１は、基板輸送面３５０の基板１１０を直線的に移動させるためのローラー（図示されず）およびアクチュエータ（図示されず）を含む。一実施形態では、自動化システム３８１は、基板取扱いロボットである。堆積チャンバー３６０では、導電層１１４が、上で述べられたステップ２０６によってパターン化誘電体層１１１を覆うように堆積される。
【００２７】
一実施形態では、導電層１１４が堆積された後、基板１１０は、自動化システム３８１を用いて基板輸送面３５０で堆積チャンバー３６０から外へ輸送される。その時点で、同じまたは別のロボット３３０が、個々の基板１１０をそれのそれぞれの特徴３５２から除去し、それを同じまたは別の視覚システム３４０の上で保持する。一実施形態では、基板１１０の正確な位置決めは、システムコントローラ３０１と連動して検査デバイス３４２および照明光源３４４によって再度決定される。この測定結果は次いで、上で述べられたステップ２０８に従って導電層１１４をレーザーパターン化するためにレーザースキャナー３４６に関して基板１１０をまたは基板１１０に関してレーザースキャナー３４６を正確に整列させるために使用されてもよい。一実施形態では、パターン化導電層１１４は次いで、視覚システム３４０によって検査されてもよい。ロボット３３０は次いで、基板１１０を退出領域３７０中に置き、そこでそれは次いで、送出コンベヤー３８０で装置３００Ａまたは３００Ｂから離れて輸送されてもよい。
【００２８】
図３Ａおよび３Ｂで例示される実施形態は、各個々の基板１１０がレーザースキャナー３４６の座標系に関して設置されるので、基板１１０の層にレーザーパターンの極めて正確な位置決めを提供する。この実施形態はまた、レーザー作動エリアが単一の基板１１０の寸法に限定されるので、比較的簡単なレーザーヘッド設計も可能にする。その上、各基板は、堆積チャンバー３６０の堆積前の側で一度および堆積後の側で一度ロボット３４０によって移動されるだけであるので、基板破損の可能性は、最小限にされる。
【００２９】
図５Ａは、本発明の別の実施形態によるステップ２０４〜２０８を行うための装置５００Ａの概略平面図である。図５Ｂは、本発明の別の実施形態によるステップ２０４〜２０８を行うための装置５００Ｂの概略平面図である。一実施形態では、それの裏面１２０に堆積された誘電体層１１１を有する基板１１０は、送入コンベヤー５１０を用いて受け取り領域５２０中に輸送される。一実施形態では、基板１１０は、送入コンベヤー５１０で個々に輸送される。別の実施形態では、基板１１０は、カセットで輸送される。別の実施形態では、基板１１０は、スタック箱で輸送される。
【００３０】
一実施形態では、視覚システム５４０は、受け取り領域５２０内に設置される。この実施形態では、照明光源５４４は、基板１１０の片側に設置されてもよく、検査デバイス５４２は、基板１１０の反対側に設置されてもよい。例として、検査デバイス５４２は、基板１１０の上方に設置されてもよく、一方照明光源５４４は、基板１１０の下方に設置される。この実施形態では、検査デバイス５４２が、基板１１０の画像を獲得し、それらの画像をシステムコントローラ３０１に伝える間、照明光源５４４は、背面照明を提供してもよい。一実施形態では、検査デバイス５４２および照明光源５４４は、システムコントローラ３０１と連動して働いて、基板１１０の正確な位置を決定する。
【００３１】
一実施形態では、いったん各個々の基板１１０が、受け取り領域５２０中に配送されると、移送ロボット５３０は、基板１１０を受け取り領域５２０から取り出し、基板１１０の位置についての情報を使用して基板１１０を基板ホルダー５４１上に置く。図６は、基板ホルダー５４１に位置決めされた基板１１０の概略側面図である。一実施形態では、誘電体層１１１が、基板１１０の下を向いている側に提供される場合には、基板ホルダー５４１は、基板ポケット５４８および基板ポケット５４８の下方に位置決めされるレーザースキャナー５４６を含む。誘電体層１１１が、基板１１０の上を向いている側に提供される実施形態では、レーザースキャナー５４６は、基板ポケット５４８の上方に位置決めされる。一実施形態では、レーザースキャナー５４６は、レーザーデバイス１９０などの固体レーザーを包含する。一実施形態では、レーザースキャナー５４６は次いで、上で述べられたステップ２０４によって誘電体層１１１の複数部分を所望のパターンで除去する。一実施形態では、１つの基板１１０が、基板ホルダー５４１の１つの基板ポケット５４８でパターン化されている間に、別の（すでにパターン化された）基板１１０が、隣接基板ポケット５４８から除去されてもよくおよび／または第３の基板１１０が、隣接基板ポケット５４８上にロードされてもよい。一実施形態では、基板ホルダー５４１はさらに、基板１１０のパターン化表面を検査するための検査デバイス５４２および照明光源５４４を包含してもよい。
【００３２】
図５Ａおよび５Ｂに戻って参照すると、ロボット５３０は次いで、パターン化基板１１０を基板輸送面５５０の指定特徴５５２中に置く。一実施形態では、特徴５５２は、ポケットであり、基板輸送面５５０は、基板キャリアである。別の実施形態では、特徴５５２は、支持要素であり、基板輸送面５５０は、基板取扱いロボットの複数の横方向アームを含む。別の実施形態では、特徴５５２は、支持要素またはポケットであり、基板輸送面５５０は、基板コンベヤーの上面などの、自動化システム５８１のプラットフォーム部分である。基板輸送面５５０の特徴５５２の各々が、パターン化基板１１０で満たされた後、基板１１０は、自動化システム５８１を用いてＰＶＤチャンバーまたは蒸発チャンバーなどの堆積チャンバー５６０中に輸送される。一実施形態では、自動化システム５８１は、基板輸送面５５０の基板１１０を直線的に移動させるためのローラー（図示されず）およびアクチュエータ（図示されず）を含む。一実施形態では、自動化システム５８１は、基板取扱いロボットである。導電層１１４が次いで、上で述べられたステップ２０６によってパターン化誘電体層１１１を覆うように堆積される。
【００３３】
一実施形態では、導電層１１４が堆積された後、基板１１０は、堆積チャンバー５６０から外へ輸送される。その時点で、同じまたは別のロボット５３０が、個々の基板１１０をそれのそれぞれの特徴５５２から除去し、それを同じまたは別の基板ホルダー５４１中に置いてもよい。レーザースキャナー５４６は次いで、上で述べられたステップ２０８に従って導電層１１４をレーザーパターン化してもよい。一実施形態では、検査デバイス５４２および照明光源５４４が、パターン化導電層１１４を検査するために使用されてもよい。一実施形態では、ロボット５３０は次いで、基板１１０を退出領域５７０中に置き、そこでそれは次いで、送出コンベヤー５８０で装置５００Ａまたは５００Ｂから離れて輸送されてもよい。
【００３４】
図５Ａおよび５Ｂで例示される実施形態は、各個々の基板１１０がレーザースキャナー５４６の座標系に関して設置されるので、基板１１０の層にレーザーパターンの極めて正確な位置決めを提供する。この実施形態はまた、レーザー作動エリアが２つの基板１１０の寸法に限定されるので、比較的簡単なレーザーヘッド設計も可能にする。その上、ロボット５３０は、隣接基板１１０がレーザーパターン化されている間に１つの基板１１０をロード／アンロードしていてもよいので、装置５００Ａまたは５００Ｂの基板１１０処理能力の増加が、達成できる。
【００３５】
図７Ａは、本発明の一実施形態によるステップ２０４〜２０８を行うための装置７００Ａの概略平面図である。図７Ｂは、本発明の別の実施形態によるステップ２０４〜２０８を行うための装置７００Ｂの概略平面図である。一実施形態では、それの裏面１２０に堆積された誘電体層１１１を有する基板１１０は、送入コンベヤー７１０を用いて受け取り領域７２０中に輸送される。一実施形態では、基板１１０は、送入コンベヤー７１０で個々に輸送される。別の実施形態では、基板１１０は、カセットで輸送される。別の実施形態では、基板１１０は、スタック箱で輸送される。一実施形態では、視覚システム７４０は、受け取り領域７２０内に設置される。この実施形態では、照明光源７４４は、基板１１０の片側に設置されてもよく、検査デバイス７４２は、基板１１０の反対側に設置されてもよい。例として、検査デバイス７４２は、基板１１０の上方に設置されてもよく、一方照明光源７４４は、基板１１０の下方に設置される。この実施形態では、検査デバイス７４２が、基板１１０の画像を獲得し、それらの画像をシステムコントローラ３０１に伝えて、期待位置に対する基板１１０の正確な位置を決定する間、照明光源７４４は、背面照明を提供してもよい。
【００３６】
別の実施形態では、いったん各個々の基板１１０が、受け取り領域７２０中に配送されると、移送ロボット７３０は、基板１１０を受け取り領域７２０から取り出し、基板１１０を視覚システム７４０の上で保持する。一実施形態では、ロボット７３０が、基板１１０を視覚システム７４０の上で保持すると、視覚システム７４０は、システムコントローラ３０１と連動して働いて、期待位置に対する基板１１０の正確な位置を決定する。
【００３７】
次に、その測定結果は、基板１１０を基板輸送面７５０の指定特徴７５２中に正確に位置決めするために使用されてもよい。一実施形態では、特徴７５２は、ポケットであり、基板輸送面７５０は、基板キャリアである。別の実施形態では、特徴７５２は、支持要素であり、基板輸送面７５０は、基板取扱いロボットの複数の横方向アームを含む。別の実施形態では、特徴７５２は、支持要素またはポケットであり、基板輸送面７５０は、基板コンベヤーの上面などの、自動化システム７８１のプラットフォーム部分である。一実施形態では、自動化システム７８１は、基板輸送面７５０の基板１１０を直線的に移動させるためのローラー（図示されず）およびアクチュエータ（図示されず）を含む。一実施形態では、自動化システム７８１は、基板取扱いロボットである。
【００３８】
基板輸送面７５０の特徴７５２の各々が、パターン化基板１１０で満たされた後、基板１１０は、所望のパターンによっておよび上で述べられたステップ２０４に従って基板輸送面７５０に位置決めされた基板１１０の各々の誘電体層１１１の複数部分を除去するために、レーザースキャナー７４６の上に（誘電体層１１１が基板１１０の下向きの側に提供される実施形態では）または下に（誘電体層１１１が基板１１０の上向きの側に提供される実施形態では）自動化システム７８１を用いて輸送される。一実施形態では、レーザースキャナー７４６は、レーザーデバイス１９０などの固体レーザーを包含する。一実施形態では、レーザースキャナー７４６は、Ｙ方向に移動する。そのような実施形態では、基板１１０は、自動化システム７８１を用いて、それぞれの行で各基板１１０をパターン化するためにレーザースキャナー７４６を通過した時に１つの行を指標付けされる。別の実施形態では、レーザースキャナー７４６は、ＸおよびＹ方向に移動する。
【００３９】
一実施形態では、装置７００Ａまたは７００Ｂは、レーザースキャナー７４６に関して基板輸送面７５０の正確な位置決めを決定するための視覚システム７９０を包含する。一実施形態では、基板輸送面７５０の正確な位置は、視覚システム７９０および基板輸送面７５０に形成された１つまたは複数の基準マークを使用して決定される。視覚システム７９０は、基板輸送面７５０で見いだされる基準マークを見るように位置決めされる検出器を包含する。レーザースキャナー７４６の周知の位置に関する基板輸送面７５０の位置および角度方向は次いで、システムコントローラ３０１によって決定できる。このオフセットは次いで、各基板１１０の誘電体層１１１をパターン化するためにレーザースキャナー７４６を正確に位置決めするために使用されてもよい。加えて、視覚システム７９０は、各基板１１０のパターン化誘電体層１１１を検査するために使用されてもよい。
【００４０】
一実施形態では、各基板１１０の誘電体層１１１をパターン化した後、基板は、自動化システム７８１を用いてＰＶＤチャンバーまたは蒸発チャンバーなどの堆積チャンバー７６０中に輸送される。堆積チャンバー７６０では、導電層１１４が、上で述べられたステップ２０６によって各基板１１０のパターン化誘電体層１１１を覆うように堆積される。
【００４１】
一実施形態では、導電層１１４が、各基板１１０上に堆積された後、基板１１０は、自動化システム７８１を用いて堆積チャンバー７６０から外へ輸送される。一実施形態では、別のレーザースキャナー７４６が次いで、上で述べられたステップ２０８によって各基板１１０の導電層１１４をパターン化する。
【００４２】
その時点で、同じまたは別のロボット７３０が、各基板１１０をそれのそれぞれの特徴７５２から除去し、基板１１０を退出領域７７０中に置いてもよく、そこでそれは次いで、送出コンベヤー７８０で装置７００Ａまたは７００Ｂから離れて輸送されてもよい。
【００４３】
各個々の基板１１０が、レーザースキャナー７４６の座標系に関して設置されてもよくおよび／または各基板輸送面７５０が、レーザースキャナー７４６の座標系に関して設置されてもよいので、図７Ａおよび７Ｂで例示される実施形態は、基板１１０の層にレーザーパターンの極めて正確な位置決めを提供する。その上、すべてのパターン化プロセスが、基板１１０のローディングの後および／またはアンローディングより前に行われるので、図７Ａおよび７Ｂの実施形態は、移送ロボット７３０の基板処理能力に影響を及ぼさない。
【００４４】
図８は、本発明の一実施形態によるステップ２０２〜２０８を行うための装置８００の概略平面図である。一実施形態では、基板１１０は、送入コンベヤー８１０を用いて受け取り領域８２０中に輸送される。一実施形態では、基板１１０は、送入コンベヤー８１０で個々に輸送される。別の実施形態では、基板１１０は、カセットで輸送される。別の実施形態では、基板１１０は、スタック箱で輸送される。一実施形態では、視覚システム８４０は、受け取り領域８２０内に設置される。この実施形態では、照明光源８４４は、基板１１０の片側に設置されてもよく、検査デバイス８４２は、基板１０の反対側に設置されてもよい。例として、検査デバイス８４２は、基板１１０の上方に設置されてもよく、一方照明光源８４４は、基板１１０の下方に配置される。この実施形態では、検査デバイス８４２が、基板１１０の画像を獲得し、それらの画像をシステムコントローラ３０１に伝えて、期待位置に対する基板１１０の正確な位置を決定する間、照明光源８４４は、背面照明を提供してもよい。
【００４５】
次に、その測定結果は、基板１１０を基板輸送面８５０の指定特徴８５２中に正確に位置決めするために使用されてもよい。一実施形態では、特徴８５２は、ポケットであり、基板輸送面８５０は、基板キャリアである。別の実施形態では、特徴８５２は、支持要素またはポケットであり、基板輸送面８５０は、基板コンベヤーの上面などの、自動化システム８８１のプラットフォーム部分である。
【００４６】
基板輸送面８５０の特徴８５２の各々が、パターン化基板１１０で満たされた後、基板１１０は、自動化システム８８１を用いてＣＶＤチャンバーまたはＰＶＤチャンバーなどの堆積チャンバー８５５中に輸送される。一実施形態では、自動化システム８８１は、基板輸送面８５０の基板１１０を直線的に移動させるためのローラー（図示されず）およびアクチュエータ（図示されず）を含む。堆積チャンバー８５５では、誘電体層１１１が、各基板１１０の裏面１２０に堆積される。
【００４７】
誘電体層１１１が堆積された後、基板は、所望のパターンによっておよび上で述べられたステップ２０４に従って基板輸送面８５０に位置決めされた基板の各々の誘電体層１１１の複数部分を除去するためにレーザースキャナー８４６に輸送される。一実施形態では、レーザースキャナー８４６は、レーザーデバイス１９０などの固体レーザーを包含する。一実施形態では、レーザースキャナー８４６は、Ｙ方向に移動する。そのような実施形態では、基板１１０は、自動化システム８８１を用いて、それぞれの行で各基板１１０をパターン化するためにレーザースキャナー８４６を通過した時に１つの行を指標付けされる。別の実施形態では、レーザースキャナー８４６は、ＸおよびＹ方向に移動する。
【００４８】
一実施形態では、装置８００は、レーザースキャナー８４６に関して基板輸送面８５０の正確な位置決めを決定するための視覚システム８９０を包含する。一実施形態では、基板輸送面８５０の正確な位置は、視覚システム８９０および基板輸送面８５０に形成された１つまたは複数の基準マークを使用して決定される。視覚システム８９０は、基板輸送面８５０で見いだされる基準マークを見るように位置決めされる検出器を包含する。レーザースキャナー８４６の周知の位置に関する基板輸送面８５０の位置および角度方向は次いで、システムコントローラ３０１によって決定できる。このオフセットは次いで、各基板１１０の誘電体層１１１をパターン化するためにレーザースキャナー８４６を正確に位置決めするために使用されてもよい。加えて、視覚システム８９０は、各基板１１０のパターン化誘電体層１１１を検査するために使用されてもよい。
【００４９】
一実施形態では、各基板１１０の誘電体層１１１をパターン化した後、基板１１０は、自動化システム８８１を用いてＰＶＤチャンバーまたは蒸発チャンバーなどの堆積チャンバー８６０中に輸送される。堆積チャンバー８６０では、導電層１１４が、上で述べられたステップ２０６によって各基板１１０のパターン化誘電体層１１１を覆うように堆積される。
【００５０】
一実施形態では、導電層１１４が、各基板１１０上に堆積された後、基板１１０は、自動化システム８８１を用いて堆積チャンバー８６０から外へ輸送される。一実施形態では、別のレーザースキャナー８４６が次いで、上で述べられたステップ２０８によって各基板１１０の導電層１１４をパターン化する。
【００５１】
その時点で、別のロボット８３０が、各基板１１０をそれのそれぞれの特徴８５２から除去し、基板１１０を退出領域８７０中に置いてもよく、そこでそれは次いで、送出コンベヤー８８０で装置８００から離れて輸送されてもよい。
【００５２】
図９は、本発明の一実施形態によるステップ２０２〜２０８を行うための装置９００の概略平面図である。一実施形態では、基板１１０は、送入コンベヤー９１０を用いて受け取り領域９２０中に輸送される。一実施形態では、基板１１０は、送入コンベヤー９１０で個々に輸送される。別の実施形態では、基板１１０は、カセットで輸送される。別の実施形態では、基板１１０は、スタック箱で輸送される。一実施形態では、視覚システム９４０は、受け取り領域９２０内に設置される。この実施形態では、照明光源９４４は、基板１１０の片側に設置されてもよく、検査デバイス９４２は、基板１１０の反対側に設置されてもよい。例として、検査デバイス９４２は、基板１１０の上方に設置されてもよく、一方照明光源９４４は、基板１１０の下方に設置される。この実施形態では、検査デバイス９４２が、基板１１０の画像を獲得し、それらの画像をシステムコントローラ３０１に伝えて、期待位置に対する基板１１０の正確な位置を決定する間、照明光源９４４は、背面照明を提供してもよい。
【００５３】
次に、その測定結果は、基板１１０を基板輸送面９５０の指定特徴９５２中に正確に位置決めするために使用されてもよい。一実施形態では、特徴９５２は、ポケットであり、基板輸送面９５０は、基板キャリアである。別の実施形態では、特徴９５２は、支持要素であり、基板輸送面９５０は、基板取扱いロボットの複数の横方向アームを含む。
【００５４】
基板輸送面９５０の特徴９５２の各々が、基板１１０で満たされた後、基板１１０は、自動化システム９８１を用いてロードロックチャンバー９５３中に輸送される。一実施形態では、自動化システム９８１は、基板取扱いロボットである。次に、一実施形態では、ロードロックチャンバー９５３は、真空ポンプ（図示されず）を使用して所望の圧力まで排気される。ロードロックチャンバー９５３で所望の圧力を達成した後、基板１１０は、自動化システム９８１を用いてＣＶＤまたはＰＶＤチャンバーなどの堆積チャンバー９５５に輸送される。一実施形態では、自動化システムは、追加の基板取扱いロボットを含む。堆積チャンバー９５５では、誘電体層１１１が、上で述べられたステップ２０２に従って各基板１１０の裏面１２０に堆積される。
【００５５】
誘電体層１１１が堆積された後、基板１１０は、所望のパターンによっておよび上で述べられたステップ２０４に従って基板輸送面９５０に位置決めされた基板の各々の誘電体層１１１の複数部分を除去するためにレーザースキャナー９４６に輸送される。一実施形態では、レーザースキャナー９４６は、レーザーデバイス１９０などの固体レーザーを包含する。
【００５６】
一実施形態では、装置９００は、レーザースキャナー９４６に関して基板輸送面９５０の正確な位置決めを決定するための視覚システム９９０を包含する。一実施形態では、基板輸送面９５０の正確な位置は、視覚システム９９０および基板輸送面９５０に形成された１つまたは複数の基準マークを使用して決定される。視覚システム９９０は、基板輸送面９５０で見いだされる基準マークを見るように位置決めされる検出器を包含する。レーザースキャナー９４６の周知の位置に関する基板輸送面９５０の位置および角度方向は次いで、システムコントローラ３０１によって決定できる。このオフセットは次いで、各基板１１０の誘電体層１１１をパターン化するためにレーザースキャナー９４６を正確に位置決めするために使用されてもよい。加えて、視覚システム９９０は、各基板１１０のパターン化誘電体層１１１を検査するために使用されてもよい。
【００５７】
一実施形態では、各基板１１０の誘電体層１１１をパターン化した後、基板１１０は、自動化システム９８１を用いてＰＶＤチャンバーまたは蒸発チャンバーなどの堆積チャンバー９６０中に輸送される。堆積チャンバー９６０では、導電層１１４が、上で述べられたステップ２０６によって各基板１１０のパターン化誘電体層１１１を覆うように堆積される。
【００５８】
一実施形態では、導電層１１４が、各基板１１０上に堆積された後、基板１１０は、上で述べられたステップ２０８によって導電層１１４をパターン化するために同じまたは異なるレーザースキャナー９４６に輸送される。一実施形態では、視覚システム９９０は、各基板１１０のパターン化導電層１１４を検査するために使用されてもよい。
【００５９】
一実施形態では、基板１１０は次いで、ロードロックチャンバー９５３中に移動して戻され、次いでロードロックチャンバー９５３から外へ輸送される。その時点で、同じまたは別のロボット９３０が、各基板１１０をそれのそれぞれの特徴９５２から除去し、基板１１０を退出領域９７０中に置いてもよく、そこでそれは次いで送出コンベヤー９８０で装置９００から離れて輸送されてもよい。
【００６０】
レーザー除去方法
先に提示されたように、材料層（例えば、誘電体層１１１または導電層１１４）の複数部分の除去は、レーザーデバイス１９０の使用により達成されてもよい。典型的には、材料アブレーションは、材料層の完全な蒸発を達成するために基板１１０の特定スポットにおいて特定の周波数、波長、パルス持続時間、およびフルエンスでレーザーデバイス１９０をパルス化することによって実施される。しかしながら、下にある基板１１０に損傷を与えることなく、材料層、特に誘電体層１１１の一部分の完全な蒸発を達成することは、困難である。
【００６１】
基板１１０に損傷を与えることなく誘電体層１１１の一部分を除去する場合の困難さの１つの理由は、基板１１０に焦点を合わされているレーザースポットのエリアを横断する強度の変動に起因する。純粋なガウスプロファイルでビームを放出する（すなわち、基本横またはＴＥＭ００モードで作動する）理想的なレーザーでは、除去されるべき材料上の所望のスポットの中心でのピーク強度は、スポットの周辺付近よりも高い。図１０は、レーザーデバイス１９０からの距離Ｚに沿ってビーム１０００を伝搬するレーザーデバイス１９０の概略描写である。図１１は、図１０での点１１００におけるビーム１０００のガウス強度プロファイルの概略説明図である。図１２は、図１０での点１２００におけるビーム１０００のガウス強度プロファイルの概略説明図である。
【００６２】
図１０および１１を参照すると、ビーム１０００上の点１１００は、所望のスポット１０５０を横断して誘電体層１１１の完全な蒸発を達成するために、レーザーデバイス１９０に関して基板１１０の典型的な「焦点の合っている」位置決めを表す。図でわかるように、スポット１０５０の周辺が、誘電体層１１１の材料のアブレーションしきい値に設定されなければならないので、スポット１０５０の中心でのピーク強度１１１０は、スポット１０５０の周辺での周辺強度１１２０よりかなり高い。このように、周辺強度１１２０は、スポット１０５０の周辺に沿って誘電体層１１１のアブレーションを達成するのにちょうど十分な高さであるが、かなり高いピーク強度１１１０が、スポット１０５０の中心で下にある基板１１０に損傷を引き起こす。
【００６３】
本発明の一実施形態では、基板１１０に損傷を与えることなく所望のスポット１０５０を横断する誘電体層１１１の完全な除去は、例えばビーム１０００に対して基板１１０の位置を調整することによって、誘電体層１１１に配送されるビーム１０００強度プロファイルの焦点をぼかすことによって達成される。一例では、図１０で示されるように、基板１１０は、ビームがより焦点の合っている位置（例えば、点１１００）からより焦点のずれている位置（例えば、点１２００）に移動される。図１０および１２を参照すると、スポット１０５０の中心でのピーク強度１２１０は、スポット１０５０の周辺に沿った周辺強度１２２０よりほんのわずかだけ高いことがわかる。ピーク強度１２１０が、レーザーデバイス１９０の焦点ぼけ（すなわち、基板１１０をビーム１０００の正常焦点領域から外に位置決めすること）に起因してかなり低いので、所望のスポット１０５０内の誘電体層１１１の完全なアブレーションは、下にある基板１１０に損傷を引き起こすことなく除去される。さらに、ビーム１０００は、スポット１０５０の所望の寸法より大きい基板１１０の領域に放出されるが、周辺強度１２２０は、スポット１０５０の周辺に沿って誘電体層１１１のアブレーションを達成するのにちょうど十分な高さであるので、スポット１０５０内の誘電体層１１１の部分だけが、除去される。このしきい値より下のビーム１０００を受け取る誘電体層１１１のどんなエリアも、除去されない。
【００６４】
別の実施形態では、図１２で示されるそれに似たガウス強度分布が、レーザーデバイス１９０の焦点をぼかすことなく達成されるようにビーム１０００を変更するために、ある種の光学部品（例えば、レンズおよびビーム拡大器）が、操作される。同様に、ピーク強度が、スポット１０５０の周辺あたりの周辺強度よりわずかに高いだけであるので、誘電体層１１１の完全な除去は、下にある基板１１０に損傷を引き起こすことなく所望のスポット１０５０内で除去される。
【００６５】
基板１１０に損傷を与えることなく誘電体層１１１の所望の部分を除去する場合の困難さの別の理由は、誘電体材料を蒸発させるのに必要とされる高いパルスエネルギーに起因する。本発明の一実施形態では、かなりより低いパルスエネルギーが、それを蒸発させるよりはむしろ、誘電体層１１１の所望の領域に熱応力を加え、物理的リフトオフを引き起こすために使用される。
【００６６】
図１３は、熱成長酸化物の熱応力および物理的リフトオフによって引き起こされるレーザー除去の一例の概略説明図である。一実施形態では、誘電体層１１１は、基板１１０に熱成長した約１０００Åと約３０００Åとの間の厚さを有する酸化シリコンである。一実施形態では、熱応力および物理的リフトオフは、約１０ピコ秒〜約１５ピコ秒のパルス持続時間および約３５５ｎｍの波長を使用するレーザーデバイス１９０によって達成された。誘電体層１１１のスポットの完全な物理的リフトオフに必要とされるレーザーフルエンスは、約０．１８Ｊ／ｃｍ２であった。この例では、どんなより低いフルエンスも、完全なリフトオフを達成せず、かなりより高いフルエンスは、下にある基板１１０に損傷を引き起こした。
【００６７】
図１４は、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）によって堆積された酸化シリコンの熱応力および物理的リフトオフによって引き起こされるレーザー除去の一例の概略説明図である。一実施形態では、誘電体層１１１は、基板１１０にＰＥＣＶＤによって堆積された約１０００Åと約３０００Åとの間の厚さを有する酸化シリコンである。一実施形態では、熱応力および物理的リフトオフは、約１０ピコ秒および約１５ピコ秒からのパルス持続時間および約３５５ｎｍの波長を使用するレーザーデバイス１９０によって達成された。誘電体層１１１のスポットの完全な物理的リフトオフに必要とされるレーザーフルエンスは、約０．０８Ｊ／ｃｍ２であった。この例では、どんなより低いフルエンスも、完全なリフトオフを達成せず、かなりより高いフルエンスは、下にある基板１１０に損傷を引き起こした。
【００６８】
先述のことは、本発明の実施形態を対象にするが、本発明の他のおよびさらなる実施形態が、本発明の基本的範囲から逸脱することなく考案されてもよく、本発明の範囲は、次に来る特許請求の範囲によって決定される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料除去のための装置であって、
第１の表面に堆積された誘電体層を有する基板を投入領域から基板輸送面の複数の支持特徴の１つに移送する第１のロボットと、
前記基板の実際の位置を検出し、前記実際の位置についての情報をシステムコントローラに伝える視覚システムと、
前記誘電体層の一部分を所望のパターンで除去するように位置決めされる第１のレーザースキャナーであって、前記システムコントローラが、前記基板の期待位置からの前記実際の位置のオフセットを決定し、前記オフセットを補正するために前記第１のロボットまたは当該レーザースキャナーを調整するように構成されている、レーザースキャナーと、
パターン化誘電体層を有する前記基板を、前記第１のレーザースキャナーから、前記誘電体層を覆うように導電層を堆積させる堆積チャンバーに輸送する自動化システムと
を含む装置。
【請求項２】
前記基板が、前記誘電体材料の前記部分が前記下にある基板に損傷を与えることなく除去される間、前記第１のレーザースキャナーから放出される光の一部分がアブレーションしきい値より下で前記基板にぶつかるように位置決めされている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１のレーザースキャナーが、前記部分に光の焦点を合わせることによって前記誘電体層の前記部分に熱応力を加え、前記誘電体材料を蒸発させることなく前記誘電体層の前記部分を物理的に除去する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記導電層の一部分を所望のパターンで除去するように位置決めされる第２のレーザースキャナーと、
前記基板を、前記基板輸送面から退出領域に移送する第２のロボットと
をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１のロボットが、前記第１のレーザースキャナーが前記誘電体層の前記部分を除去する間、前記第１の表面が下方に向いている状態で前記基板を保持する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記システムコントローラが、前記基板の期待位置からの前記実際の位置のオフセットを決定し、前記オフセットを補正するために前記第１のロボットまたは前記レーザースキャナーを調整する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１のレーザースキャナーが前記誘電体層の前記部分を除去する間に、前記基板を保持する第１の基板ホルダーをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記レーザースキャナーが、前記基板が前記基板輸送面の前記支持特徴に位置決めされる間に、前記誘電体層の一部分を前記基板から除去するように位置決めされる、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
投入領域から基板輸送面の複数の支持特徴の１つに基板を移送する第１のロボットと、
前記基板の実際の位置を検出し、前記実際の位置についての情報をシステムコントローラに伝える視覚システムと、
前記基板上に誘電体層を堆積させる第１の堆積チャンバーと、
前記基板が前記基板輸送面に位置決めされる間に、前記誘電体層の一部分を前記基板から所望のパターンで除去するように位置決めされる第１のレーザースキャナーであって、前記システムコントローラが、前記基板の期待位置からの前記実際の位置のオフセットを決定し、前記オフセットを補正するために当該レーザースキャナーを調整する、レーザースキャナーと、
前記パターン化誘電体層を覆うように導電層を堆積させる第２の堆積チャンバーと、
前記第１の堆積チャンバー、前記第１のレーザースキャナー、および前記第２の堆積チャンバーの間で前記基板を輸送する自動化システムと
を含む処理装置。
【請求項１０】
前記基板が、前記誘電体材料の前記部分が前記下にある基板に損傷を与えることなく除去される間、前記第１のレーザースキャナーから放出される光の一部分がアブレーションしきい値より下で前記基板にぶつかるように位置決めされている、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１のレーザースキャナーが、前記部分に光の焦点を合わせることによって前記誘電体層の前記部分に熱応力を加え、前記誘電体材料を蒸発させることなく前記誘電体層の前記部分を物理的に除去する、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記導電層の一部分を所望のパターンで除去するように位置決めされる第２のレーザースキャナーと、
前記基板輸送面から退出領域に前記基板を移送する第２のロボットと
をさらに含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
基板を処理するための方法であって、
表面上に堆積された誘電体材料を有する基板の、実際の位置を検出するステップと、
前記基板の期待位置からの前記実際の位置のオフセットを決定するステップと、
前記基板を基板輸送面上の複数の支持特徴の１つにロボットを用いて移送するステップと、
前記オフセットに基づいて第１のレーザーを調整するステップと、
前記誘電体材料の一部分を所望のパターンで前記基板の前記表面から前記第１のレーザーを用いて除去するステップと、
前記基板を堆積チャンバー中に移動させるステップと、
前記パターン化誘電体層を覆うように導電層を堆積させるステップと、
前記オフセットに基づいて第２のレーザーを調整するステップと、
前記導電層の一部分を所望のパターンで前記第２のレーザーを用いて除去するステップと
を含む方法。
【請求項１４】
前記誘電体材料の一部分を除去するステップが、前記誘電体材料の前記部分が前記下にある基板に損傷を与えることなく除去される間に、前記第１のレーザーから放出される光の一部分がアブレーションしきい値より下で前記基板にぶつかるように、前記基板を位置決めするステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記誘電体材料の一部分を除去するステップが、前記部分に光の焦点を合わせることによって前記誘電体材料の前記部分に熱応力を加えるステップと、前記誘電体材料を蒸発させることなく前記誘電体材料の前記部分を物理的に除去するステップとを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１】
材料除去のための装置であって、
第１の表面に堆積された誘電体層を有する基板を投入領域から基板輸送面の複数の支持特徴の１つに移送する第１のロボットと、
前記基板の実際の位置を検出し、前記実際の位置についての情報をシステムコントローラに伝える視覚システムと、
前記誘電体層の一部分を所望のパターンで除去するように位置決めされる第１のレーザースキャナーであって、前記システムコントローラが、前記基板の期待位置からの前記実際の位置のオフセットを決定し、前記オフセットを補正するために前記第１のロボットまたは当該レーザースキャナーを調整するように構成されている、レーザースキャナーと、
パターン化誘電体層を有する前記基板を、前記第１のレーザースキャナーから、前記誘電体層を覆うように導電層を堆積させる堆積チャンバーに輸送する自動化システムと
を含む装置。
【請求項２】
前記基板が、前記誘電体材料の前記部分が前記下にある基板に損傷を与えることなく除去される間、前記第１のレーザースキャナーから放出される光の一部分がアブレーションしきい値より下で前記基板にぶつかるように位置決めされている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１のレーザースキャナーが、前記部分に光の焦点を合わせることによって前記誘電体層の前記部分に熱応力を加え、前記誘電体材料を蒸発させることなく前記誘電体層の前記部分を物理的に除去する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記導電層の一部分を所望のパターンで除去するように位置決めされる第２のレーザースキャナーと、
前記基板を、前記基板輸送面から退出領域に移送する第２のロボットと
をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１のロボットが、前記第１のレーザースキャナーが前記誘電体層の前記部分を除去する間、前記第１の表面が下方に向いている状態で前記基板を保持する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記システムコントローラが、前記基板の期待位置からの前記実際の位置のオフセットを決定し、前記オフセットを補正するために前記第１のロボットまたは前記レーザースキャナーを調整する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１のレーザースキャナーが前記誘電体層の前記部分を除去する間に、前記基板を保持する第１の基板ホルダーをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記レーザースキャナーが、前記基板が前記基板輸送面の前記支持特徴に位置決めされる間に、前記誘電体層の一部分を前記基板から除去するように位置決めされる、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
投入領域から基板輸送面の複数の支持特徴の１つに基板を移送する第１のロボットと、
前記基板の実際の位置を検出し、前記実際の位置についての情報をシステムコントローラに伝える視覚システムと、
前記基板上に誘電体層を堆積させる第１の堆積チャンバーと、
前記基板が前記基板輸送面に位置決めされる間に、前記誘電体層の一部分を前記基板から所望のパターンで除去するように位置決めされる第１のレーザースキャナーであって、前記システムコントローラが、前記基板の期待位置からの前記実際の位置のオフセットを決定し、前記オフセットを補正するために当該レーザースキャナーを調整する、レーザースキャナーと、
前記パターン化誘電体層を覆うように導電層を堆積させる第２の堆積チャンバーと、
前記第１の堆積チャンバー、前記第１のレーザースキャナー、および前記第２の堆積チャンバーの間で前記基板を輸送する自動化システムと
を含む処理装置。
【請求項１０】
前記基板が、前記誘電体材料の前記部分が前記下にある基板に損傷を与えることなく除去される間、前記第１のレーザースキャナーから放出される光の一部分がアブレーションしきい値より下で前記基板にぶつかるように位置決めされている、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１のレーザースキャナーが、前記部分に光の焦点を合わせることによって前記誘電体層の前記部分に熱応力を加え、前記誘電体材料を蒸発させることなく前記誘電体層の前記部分を物理的に除去する、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記導電層の一部分を所望のパターンで除去するように位置決めされる第２のレーザースキャナーと、
前記基板輸送面から退出領域に前記基板を移送する第２のロボットと
をさらに含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
基板を処理するための方法であって、
表面上に堆積された誘電体材料を有する基板の、実際の位置を検出するステップと、
前記基板の期待位置からの前記実際の位置のオフセットを決定するステップと、
前記基板を基板輸送面上の複数の支持特徴の１つにロボットを用いて移送するステップと、
前記オフセットに基づいて第１のレーザーを調整するステップと、
前記誘電体材料の一部分を所望のパターンで前記基板の前記表面から前記第１のレーザーを用いて除去するステップと、
前記基板を堆積チャンバー中に移動させるステップと、
前記パターン化誘電体層を覆うように導電層を堆積させるステップと、
前記オフセットに基づいて第２のレーザーを調整するステップと、
前記導電層の一部分を所望のパターンで前記第２のレーザーを用いて除去するステップと
を含む方法。
【請求項１４】
前記誘電体材料の一部分を除去するステップが、前記誘電体材料の前記部分が前記下にある基板に損傷を与えることなく除去される間に、前記第１のレーザーから放出される光の一部分がアブレーションしきい値より下で前記基板にぶつかるように、前記基板を位置決めするステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記誘電体材料の一部分を除去するステップが、前記部分に光の焦点を合わせることによって前記誘電体材料の前記部分に熱応力を加えるステップと、前記誘電体材料を蒸発させることなく前記誘電体材料の前記部分を物理的に除去するステップとを含む、請求項１３に記載の方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図１Ｅ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図１Ｅ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公表番号】特表２０１２−５０１２４９（Ｐ２０１２−５０１２４９Ａ）
【公表日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２５１１４（Ｐ２０１１−５２５１１４）
【出願日】平成２１年８月２１日（２００９．８．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５４６７７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２７７１２
【国際公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．フロッピー
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２１日（２００９．８．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５４６７７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２７７１２
【国際公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．フロッピー
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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