專利名稱：具有橫向穩(wěn)定機構(gòu)的浮動式晶片軌道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體處理領(lǐng)域，且更具體地涉及被設(shè)置為浮動地支承并處理一列基本矩形的晶片的裝置。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件制造過程中，半導(dǎo)體襯底或晶片可經(jīng)受各種不同加工，諸如例如沉積和退火。用于執(zhí)行這些加工的裝置可被設(shè)置為在連續(xù)順序中處理襯底，相對于可選的分批式系統(tǒng)，其可提供改進的生產(chǎn)速率。相應(yīng)地，所述裝置的特征可在于有在襯底被處理時襯底可被沿其傳輸?shù)木€性軌道或路徑。為了簡化這樣的裝置的設(shè)計、且為了減少對于定期維護的需要，優(yōu)選地襯底可由“非接觸式”方法沿軌道被傳輸，即，該方法不采用物理地接觸襯底的物理組件從而在所期望的方向中推進襯底。一個這樣的方法可涉及使用兩個氣體軸承，一上一下，當(dāng)襯底被傳輸和處理的同時，襯底可被浮動地容納于這兩個氣體軸承之間。如此被支承的襯底所具有的問題在于，由于維持氣體軸承所必須的氣流，襯底可能變得不穩(wěn)定。因此，襯底可能開始偏離它們預(yù)確定的軌道而偏向氣體軸承的邊緣，和/或經(jīng)歷角位移。在這個方面，相關(guān)的是，諸如例如空間原子層沉積裝置之類的一些處理裝置可特別適合于處理矩形襯底。由于它們不變的寬度(沿它們長度所視)，相比例如圓形晶片，矩形襯底可更好地利用裝置的處理能力。然而，矩形襯底不具有圓形對稱性。沿著橫向壁所界定的窄軌道(就經(jīng)濟的氣流管理的理由而言窄軌道本身可能是有利的)，缺乏圓形對稱性可導(dǎo)致不穩(wěn)定的襯底碰撞所述側(cè)壁并卡在所述側(cè)壁之間。一般而言，襯底-壁接觸最好是被避免的，因為它們必然導(dǎo)致各自通常是易碎的襯底的破裂和/或軌道的擁塞。因此期望的是能在操作性的雙氣體軸承中校 正位置偏差(諸如特別是角偏移)的橫向穩(wěn)定裝置。本發(fā)明的目的是提供具有諸如橫向穩(wěn)定系統(tǒng)的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了襯底處理裝置。該裝置可包括處理隧道，其包含下隧道壁、上隧道壁、以及兩個橫向隧道壁。這些隧道壁一起可界定處理隧道空間，該空間在處理隧道的傳輸方向上延伸，且該空間可被設(shè)置為容納取向平行于上和下隧道壁的至少一個基本平面的襯底。該裝置可進一步包括被提供在下和上隧道壁二者中的多個氣體注入通道。下隧道壁中的氣體注入通道可被設(shè)置為提供下氣體軸承，而上隧道壁中的氣體注入通道可被設(shè)置為提供上氣體軸承。所述氣體軸承可被設(shè)置為浮動地支承并容納位于其中的襯底。每一個側(cè)隧道壁還可包括多個排氣通道，其中所述排氣通道可在傳輸方向上間隔地放置?？刹捎酶鶕?jù)本發(fā)明的裝置來輔助各種半導(dǎo)體加工。在一個實施例中，例如，該裝置可被設(shè)置作為空間原子層沉積裝置，其特征在于至少一個沉積氣體軸承，該軸承可包括數(shù)個空間地分離的反應(yīng)物質(zhì)或前體。為此目的，在下壁和上壁中的至少一個中的氣體注入通道，從傳輸方向看，可相繼地連接至第一前體氣源、凈化氣源、第二前體氣源以及凈化氣源，從而創(chuàng)建處理隧道段，該處理隧道段-在使用中-包括連續(xù)的區(qū)域，其各自包含第一前體氣體、凈化氣體、第二前體氣體以及凈化氣體。在另一個實施例中，該裝置可被設(shè)置為退火工位。為此目的，至少在襯底可被沿其傳輸?shù)囊徊糠周壍郎希蓪怏w軸承的氣流加熱至合適的退火溫度。在又一個實施例中，該裝置可僅為襯底提供安全的傳輸環(huán)境。 從下文中對于本發(fā)明的特定實施例的詳細(xì)描述，結(jié)合相應(yīng)附圖，將完全地理解本發(fā)明的這些和其他特征與優(yōu)勢，描述和附圖意在解釋而非限制本發(fā)明。附圖簡述圖I是根據(jù)本發(fā)明的原子層沉積裝置的示例性實施例的一部分的圖示縱向橫截面圖；圖2是圖I中所示的原子層沉積裝置的實施例的圖示橫向橫截面圖；圖3示出放置在處理隧道的兩個橫向隧道壁之間的襯底的圖示俯視圖，且示意性地示出在襯底通過圖I和2中所示裝置的處理隧道過程中，襯底可表現(xiàn)出的兩種運動/位置偏差平移偏差(左)和旋轉(zhuǎn)偏差(右)；圖4和5是示出在平移偏心的襯底的情況下，兩對相對的相鄰排氣通道之間壓強分布的差異的圖；圖6-8是示出單個縱向氣體通道中兩個相鄰排氣通道之間的壓強分布與通道寬度之間的依賴性,其中各圖中相鄰排氣通道之間的中心-到-中心距離分別為10mm、20mm和 50mm ；圖9是三個物理情況的俯視圖，對應(yīng)于處理隧道中正方形襯底的不同角位置，三個位置的數(shù)據(jù)在

圖10和11的圖表中被比較；圖10是對于圖9中所示的每一個情況，圖表示出，沿襯底整個左側(cè)的縱向氣體通道中的壓強分布；圖11是對于圖9中所示的每一個情況，圖表示出，沿襯底長度的不同壓強分布；且圖12是示出沿著被放置在根據(jù)本發(fā)明的襯底處理裝置的實施例中的襯底的縱向氣體通道中的三個壓強分布的圖表，該襯底處理裝置類似于圖1-2中所示的裝置，不過在上和下隧道壁中提供了附加定位氣體注入通道。詳細(xì)描述將在下文以通用術(shù)語描述根據(jù)本發(fā)明的裝置的構(gòu)造。在這樣做的時候，將參考圖I和2中所示的示例性實施例，其被設(shè)置為空間原子層沉積(ALD)裝置。圖I是其中處理隧道的上和下壁被設(shè)置為不對稱的示例性ALD裝置的一部分的圖示縱向橫截面圖。圖2是圖I中所示的示例性原子層沉積裝置的圖示橫向橫截面圖。所公開的根據(jù)本發(fā)明的裝置100可包括處理隧道102，通過該隧道襯底140 (如，硅晶片，優(yōu)選地作為一列襯底的一部分)可被以線性方式傳送。即，在處理隧道102的入口，襯底140可被插入處理隧道102，以被單向地傳送至出口?？蛇x地，處理隧道102可具有閉端，且襯底140可經(jīng)受從處理通道入口向著閉端的單向運動，且回到入口。如果期望具有相對小的覆蓋區(qū)域的裝置，這樣的可選的雙向系統(tǒng)可能是優(yōu)選的。盡管處理隧道102本身可以是直線的，并不是必然需要如此。處理隧道102可包括四個壁上壁130、下壁120、以及兩個橫向或側(cè)壁108。上壁130和下壁120可被水平地取向，互相平行且略微間隔，如O. 5-lmm，這樣基本平坦或平面的襯底140，具有例如O. 1-0. 3mm厚度且取向平行于上和下壁130、120，可在不接觸上下壁的情況下被容納于上下壁之間。橫向壁108，可被基本垂直地取向且互相平行，可在上壁130和下壁120橫向側(cè)處互相連接上下壁。橫向壁108可被間隔距離略微大于將要被處理的襯底140的寬度，如，襯底寬度加上O. 5-3mm。相應(yīng)地，處理隧道102的壁108、120、130可定義并界定具有相對較小的每單位隧道長度體積的細(xì)長隧道空間104，且能容納被連續(xù)放置在隧道縱向方向中的一個或多個襯底140。上隧道壁130和下隧道壁120都可被提供有多個氣體注入通道132、122。在每一個壁130、120中的氣體注入通道132、122可被按照期望設(shè)置，只要它們中的至少一些被散布在跨隧道102的長度上。氣體注入通道132、122可，例如，被設(shè)置在假想矩形格(如，25mmX 25mm格)的角落上,這樣氣體注入通道被有規(guī)律地散布在相應(yīng)壁的縱向和橫向方向的整個內(nèi)表面上。 氣體注入通道132、122可被連接至氣源，優(yōu)選地在相同隧道壁120、130中且位于其相同縱向位置處的氣體注入通道連接至相同氣體或氣體混合物的氣源。出于ALD目的，在下壁120和上壁130中的至少一個中的氣體注入通道122、132，從傳輸方向T看，可相繼地連接至第一前體氣源、凈化氣源、第二前體氣源以及凈化氣源，從而創(chuàng)建處理隧道段114，該處理隧道段-在使用中-包括連續(xù)的(隧道寬度的)氣體區(qū)域，分別包含第一前體氣體、凈化氣體、第二前體氣體以及凈化氣體。可理解的是，一個這樣的隧道段114對應(yīng)于單個ALD周期。相應(yīng)地，多個隧道段114可被連續(xù)地設(shè)置在傳輸方向T中從而確保具有期望厚度的膜的沉積。處理隧道102中的不同段114可，不過不需要，包括相同的前體組合。例如可采用不同地組成的段114以確?；旌夏さ某练e。分享處理隧道的同一縱向位置但位于相對的隧道壁120、130中的相對的氣體注入通道122、132是否被連接至相同氣體組分的氣源可取決于裝置100的所期望的設(shè)置。在期望雙側(cè)沉積的情況下(即，通行穿過處理隧道102的襯底140的上表面140b和下表面140a都進行ALD處理)，相對的氣體注入通道122、132可被連接至相同的氣源?？蛇x地，在僅期望單側(cè)沉積的情況下(即，僅對要處理的襯底140的上表面140b和下表面140a中的一個進行ALD處理)，面對要處理的襯底表面的隧道壁120、130中氣體注入通道122、132可被交替地連接至反應(yīng)和惰性氣源，而其他隧道壁中的氣體注入通道可全部連接至惰性氣源。在圖I和2的示例性實施例中，上壁130中的氣體注入通道132被連續(xù)連接至三甲基鋁(Al2(CH3)2, TMA)源、氮氣(N2)源、水(H2O)源、以及氮氣源，從而形成適于執(zhí)行氧化鋁(Al2O3)原子層沉積周期的一系列相同的隧道段114。下隧道壁120中的氣體注入通道122，反之，可全部連接至氮氣源。相應(yīng)地，示例性裝置100被設(shè)置為維持上沉積流體軸承134和下非沉積流體軸承124，一起被設(shè)置為執(zhí)行在正通過的、被浮動地支承的襯底140的頂部表面140b上的單側(cè)沉積。處理隧道102的橫向壁108的每一個可，沿其整個長度或其一部分，被提供有多個排氣通道110。排氣通道110可被間隔地放置-優(yōu)選地等分布地-在處理隧道的縱向方向中。同一橫向壁108中的兩個相鄰或相繼排氣通道110之間的間距可相關(guān)于將要被處理的襯底140的長度。在本文中，矩形襯底140的“長度”將被構(gòu)建為大體在處理隧道120的縱向方向中延伸的襯底的尺寸。為了以下將闡明的理由，襯底140的橫向壁方向長度可優(yōu)選地始終包括大約5到20個之間、且更優(yōu)選地在8到15個之間，排氣通道110。兩個相繼排氣通道110之間的中心-到-中心距離可在大約10-30mm范圍內(nèi)。兩個相鄰排氣通道10的邊緣之間的縱向距離可優(yōu)選地為所述中心-到-中心距離的至少約75%，這就是說，排氣通道相比其中心-到-中心分離距離而言是相對“短”的。排氣通道110可以是任何合適的形狀或尺寸。在所述橫 向壁108中的排氣通道110可進一步是彼此相同的，但這并不是需要的。在裝置100的一個實施例中，例如，所有排氣通道110可具有橫截面面積約1X0. 5mm2的矩形橫截面。Imm可對應(yīng)于處理隧道102的縱向方向中的尺寸,而O. 5mm可對應(yīng)于處理隧道102的高度方向中的尺寸。在其他實施例中，排氣通道110可，當(dāng)然，具有不同形狀和尺寸。排氣通道110可被連接至被提供在處理隧道102外部的排氣隧道112并排氣到排氣隧道112。在裝置100被設(shè)置為執(zhí)行ALD的情況下，排出的氣體可含有很多未反應(yīng)的前體。相應(yīng)地，不期望的是將與互相不同的反應(yīng)氣體區(qū)域相關(guān)聯(lián)的排氣通道110連接至同一個排氣隧道112 (這可非意在地導(dǎo)致化學(xué)氣相沉積)。因此可為不同前體提供不同排氣隧道112?？扇缦旅枋鲅b置100的一般操作。在使用中，上壁130和下壁120中的氣體注入通道132、122將氣體注射到處理隧道空間104中。每一個氣體注入通道122、132可注入通道所連接的氣源提供的氣體。由于裝置100能在大氣壓和非大氣壓處操作，氣體注入可發(fā)生在任何合適的壓強下。然而，為了呈現(xiàn)真空泵余量，且為了防止任何污染氣體從處理隧道環(huán)境流入隧道空間104(特別是在襯底入口和出口部分)中，隧道空間可優(yōu)選地保持在略高于上述大氣壓下。相應(yīng)地，氣體注入可發(fā)生在略高于大氣壓的壓強下，例如，在I · IO3Pa的數(shù)量級的過壓下。在排氣管道112中維持較低壓強的情況下，例如大氣壓，注入隧道空間104的氣體將自然地側(cè)向流動，橫穿處理隧道的縱向方向且流向提供通道至排氣管道112的側(cè)壁108中的排氣通道110。在襯底140出現(xiàn)在上和下壁130、120之間的情況下，通過上壁130中的氣體注入通道132、122諸如隧道空間104的氣體(多種)可在上壁和襯底的頂部表面之間側(cè)向流動。這些穿過襯底140的頂部表面140b的橫向氣體流有效地提供了上流體軸承134。類似地，通過下壁120中的氣體注入通道122注入隧道空間104的氣體(多種)將在下壁和襯底140的下表面140a之間側(cè)向流動。這些穿過襯底140的底部表面140a的橫向氣體有效地提供了下流體軸承124。上和下流體軸承124、134可一起圍繞并浮動地支承襯底140。為了在襯底140上沉積膜，襯底可在傳輸方向T中被移動通過處理隧道102。襯底140的移動可以任何合適的方法實現(xiàn)，通過接觸式和非接觸式方法均可。非接觸式方法是優(yōu)選的，除了其他理由之外，這是由于用于驅(qū)動襯底的耐磨的機械部件一般可能使得裝置的設(shè)計復(fù)雜化并增加維護的需要。推進襯底140的非接觸式方法可包括由通過氣體注入通道122、132實現(xiàn)的定向氣流的推進，氣體注入通道122、132被放置為相對傳輸方向T有一角度，從而所注入的氣流在傳輸方向上具有切向分量；通過電力和/或磁力的推進；通過重力的推進(這可通過將整個處理隧道120相對于水平傾斜而實現(xiàn))，以及其他任何合適的方法。不論選擇了什么驅(qū)動襯底140的方法，必須注意要確保實現(xiàn)合適的襯底傳輸速度。在圖I和2中的ALD-裝置中，襯底140的傳輸速度優(yōu)選地是，當(dāng)穿過特定前體氣體區(qū)域時，襯底表面區(qū)域的一個片區(qū)被暴露給前體足夠長時間以確保其被完全地浸透。較長的前體區(qū)域一般允許較高的傳輸速度，反之亦然。然而，注意，浸透時間可取決于所使用的前體的本質(zhì)、以及位于相應(yīng)區(qū)域中的前體的濃度。當(dāng)襯底140移動通過圖I的處理隧道102時，其上表面140b是逐條地(strip-wise)經(jīng)受出現(xiàn)在相繼設(shè)置且穿過的氣體區(qū)域中的每一個中的氣體。假設(shè)區(qū)域的設(shè)置和相應(yīng)氣體是被合適地選擇的，橫穿一個隧道段114可等同于使襯底140經(jīng)受一個原子層沉積周期。由于隧道102可包括如所期望的很多段114，在襯底140穿過隧道的過程中，可在襯底140上生長具有任意厚度的膜。處理隧道102的線性本質(zhì)進一步確保所要處理的襯底140的連續(xù)流，因此帶來具有可觀的吞吐量的傳遞原子層沉積裝置100。現(xiàn)在，已經(jīng)討論了根據(jù)本發(fā)明的裝置的一般操作，現(xiàn)在請注意結(jié)合到其設(shè)計中的橫向穩(wěn)定機構(gòu)。
橫向穩(wěn)定機構(gòu)用于校正可能被行進通過處理隧道102的襯底140所獲得的兩種運動/位置偏差平移和旋轉(zhuǎn)偏差。平移偏差是指整個襯底140向著處理隧道102的其中一個橫向壁108并遠離另一個橫向壁的不期望的側(cè)向移動；見圖3中的左側(cè)附圖。旋轉(zhuǎn)偏差是指襯底140的不期望的旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致矩形襯底的縱向邊緣偏離與側(cè)壁108的對齊；見圖3中的右側(cè)附圖。這些偏差的問題在于它們可導(dǎo)致移動襯底140和靜態(tài)側(cè)壁108之間的接觸。由于碰撞的影響，襯底140可能破裂。這破裂可導(dǎo)致可能與后續(xù)襯底相接觸的碎片，且可能導(dǎo)致襯底的堆積以及處理隧道的擁塞。矩形襯底140具有額外的問題(源自其不具備圓形對稱性)，即旋轉(zhuǎn)可改變其有效寬度。因此，旋轉(zhuǎn)地不穩(wěn)定的矩形襯底可能卡在或塞在處理隧道102的兩個側(cè)壁108之間。再次，可能的結(jié)果是襯底堆積撞到彼此。不管哪一種情況，裝置100可能被關(guān)閉來維護從而使得處理隧道102得以被清理。明顯地，破裂的襯底、裝置的停工期、以及花費在維護上的工時代表了經(jīng)濟損失，該經(jīng)濟損失最好能通過避免襯底140和隧道壁108之間的任何接觸而予以避免。為了矯正平移和旋轉(zhuǎn)偏差，橫向穩(wěn)定裝置可提供根據(jù)圖3中所示出的箭頭的校正力。即，通過施加在襯底140上且將其推向右的合力可矯正左側(cè)平移偏差，而通過施加用于將襯底順時針方向旋轉(zhuǎn)的力偶可校正襯底的逆時針旋轉(zhuǎn)。通過當(dāng)前所公開的橫向穩(wěn)定機構(gòu)可實現(xiàn)這樣的校正。從構(gòu)造上而言，這個橫向穩(wěn)定機構(gòu)可被說成包括兩個主要“組件”:沿每一個側(cè)壁108的縱向氣體通道106、以及在任一個側(cè)壁108中提供的多個排氣通道110。如上所述，處理隧道102可優(yōu)選地略寬于襯底140。作為結(jié)果，可在居中心的襯底140的任一橫向側(cè)呈現(xiàn)(窄的)縱向氣體通道106，其位于襯底的橫向邊緣和處理隧道102的對應(yīng)側(cè)壁108之間?？v向氣體通道106在處理隧道102的縱向方向具有良好的傳導(dǎo)力(conductance),且可以說是在將在越過(across)襯底表面140a、140b的側(cè)向流動的氣體分布到各自相鄰的側(cè)壁108中的縱向間隔的排氣通道110之前收集這些氣體。隧道102的橫向壁中的排氣通道110可用作流動限制，抑制自由氣流從處理隧道空間104流入排氣隧道112。相應(yīng)地，可在相鄰排氣通道110之間構(gòu)建壓強，同時在排氣通道處或排氣通道附近可發(fā)生相對低的壓強。現(xiàn)在，當(dāng)襯底140不穩(wěn)定且向隧道102的側(cè)壁108移動時-或者完全由于平移或者部分由于旋轉(zhuǎn)-其可“侵入”原來沿著側(cè)壁呈現(xiàn)的縱向氣體通道106?？v向氣體通道106的寬度可藉此被局部地減少，這進而可能局部地阻塞從隧道空間104向排氣隧道112的排氣。因此，可能在相繼排氣通道110之間構(gòu)建壓強，同時在縱向氣體通道106被壓縮(pinchedoff)最甚處的點，壓強可以是最大的。當(dāng)壓強的構(gòu)建沿著襯底的縱向邊緣而發(fā)生時，所述邊緣經(jīng)受(分布式的)校正力。實際上，校正力在最接近的位置處可能是最大的。在圖3所示的平移偏差的情況下(左側(cè)附圖)，沿著所接近的左側(cè)壁108的縱向氣體通道106被壓縮，同時沿著相對的右側(cè)壁的縱向氣體通道被拓寬。相應(yīng)地，在晶片的左側(cè)可能增大壓強，同時在右側(cè)的壓強可能減少，這兩個效果導(dǎo)致施加在襯底上的合力校正力推動襯底向右。在圖3所示的旋轉(zhuǎn)偏差的情況下(右側(cè)附圖)，沿襯底的橫向邊緣所產(chǎn)生的壓強在縱向方向中變化，取決于所述邊緣上的點如何接近對應(yīng)側(cè)壁108 :越是接近，在所述點處的壓強越大。作為此設(shè)置的對稱性的結(jié)果-此對稱性包括兩個側(cè)壁基本相同且對稱地彼此相對-沿著襯底140的兩個相對邊緣的壓強分布導(dǎo)致矯正性的順時針力偶。當(dāng)縱向氣體通道106由襯底140所壓縮時可產(chǎn)生的壓強分布可，除了氣體通道的局部寬度，還取決于多個其他參數(shù)，其中有相繼排氣通道110之間的中心-到-中心距離。 因此將詳細(xì)描述圖3中所示的兩種情況。首先將參考圖4-5和圖6-8而說明平移偏差，且接著將參考圖9-11而說明旋轉(zhuǎn)偏差。這些附圖中所示的圖表是通過流體動態(tài)模擬而獲得的。它們主要用于說明橫向穩(wěn)定機構(gòu)的定性行為。圖4和5示出沿平移地偏離中心的襯底140的縱向氣體通道106的(均勻)寬度上的壓強分布的依賴性。兩個附圖均涉及其中相鄰排氣通道之間的中心-到-中心距離為20_的情況。所示出的圖表的水平軸因此覆蓋了從排氣通道的中心(在O. 000m)到所述排氣通道與其相鄰?fù)ǖ乐虚g點(在O. OlOm)的縱向距離。對應(yīng)于各自附圖所適合的實際情況被圖示在其右邊插入圖中。在圖4的情況下，在襯底140的左側(cè)的縱向氣體通道106的寬度被壓縮至O. 5mm,而在右側(cè)的縱向氣體通道被拓寬至I. 5mm ;襯底140的居中心位置因此對應(yīng)于距離襯底的兩邊有Imm間隙。圖示出這樣的事實，在位于襯底140左邊的變窄的縱向氣體通道106中，壓強在一排氣通道110位置開始為低，不過在相鄰排氣通道的方向上急劇增加。另一方面，在襯底140右邊的寬(變寬)的縱向氣體通道106中的壓強分布非常不顯著。圖表中的線在約O. 002m處的縱向位置彼此相交。這意味著在O. 000-0. 002m的距離范圍，即在相對地設(shè)置的排氣通道110的縱向位置處或緊鄰其之處，在襯底140上存在著將其進一步推向左的差動力。然而，在O. 002-0. OlOm的距離范圍，即在相鄰排氣通道110之間延伸的被相對地設(shè)置的側(cè)壁部分的縱向位置處，在襯底上存在將其推向右的差動力。結(jié)果，在襯底140的長度范圍上的所引起的差動力的結(jié)合，導(dǎo)致作用在襯底上的矯正合力將其推向右。在圖5的情況中，襯底被更進一步移動向左，導(dǎo)致相對襯底的左邊和右邊分別有O. I和I. 9mm的間隙。在左邊，變窄的縱向氣體通道106，靠近排氣通道110處的壓強相對圖4圖表所示下降了，而相鄰排氣通道110之間的壓強上升(注意圖4和5的圖表之間的壓強比例差異)。另一方面，在右邊，變寬的縱向氣體通道106，壓強分布進一步變平。在襯底140的長度范圍上的所引起的差動力的結(jié)合導(dǎo)致的結(jié)果是作用在襯底上的校正合力將其推向右，且校正合力大于圖4中所示情況的合力。相應(yīng)地，襯底140越是接近隧道102的側(cè)壁108，其所經(jīng)受的恢復(fù)力越大。圖6-8示出在沿襯底140的縱向氣體通道106中相鄰排氣通道110之間的壓強分布對于所述通道的(均勻)寬度的依賴性。圖6-8涉及其中相鄰排氣通道之間的中心-到-中心距離分別為10mm、20mm和50mm的情況。每一個附圖包括縱向通道或間隙寬度為1.000mm、0. 500mm、0. 250mm、0. 125mm以及O. 063mm的數(shù)據(jù)。所示出的圖表的水平軸還是覆蓋了從排氣通道的中心(在O. 000m)到所述排氣通道與其最相鄰?fù)ǖ乐虚g點的縱向距離。個別地，圖6-8都顯示了相同的整體關(guān)系縱向氣體通道106越窄，在排氣通道110處或緊鄰其處的位置與在兩個相鄰排氣通道之間或中間處的位置之間的壓強差異越大。結(jié)合起來看，圖6-8還示出了這樣的事實，兩個相鄰排氣通道之間漸增的中心-到-中心距離，進一步增加了發(fā)生在通道之間的最大壓強。這個事實由試驗確證了，試驗表明相鄰排氣通道110之間的中心-到-中心距離可甚至變得非常大以致在通道之間可增大的壓強可變得過大以使得移動的襯底無法克服。即，襯底140可能會停下來。此外，緊鄰排氣通道110處發(fā)生的壓強槽隨著增加的通道間隔而加深，且可導(dǎo)致襯底被吸向橫向壁108。對于160mmX 160mm的襯底，已經(jīng)發(fā)現(xiàn),排氣通道中心-到-中心間隔距離位于約10到30mm之間一般提供所期望的效果，即，壓強構(gòu)建足夠提供恢復(fù)力以及壓強構(gòu)建不足夠阻止襯底140通過。這些間隔距離轉(zhuǎn)化為在襯底140長度范圍上約5-20個排氣通道110。圖9-11涉及旋轉(zhuǎn)偏差。圖9示出三種物理情況，其數(shù)據(jù)在圖10和11中被比較。這些物理情況對應(yīng)于正方形160mmX 160mm的襯底140在處理隧道102中的不同角位置。在第一種情況下(頂部附圖)，襯底140的縱向邊緣與隧道的側(cè)壁108對齊或與之平行，且襯底作為整體被對稱地放置在其中。在第二種情況下(中間附圖)，襯底140被旋轉(zhuǎn)至其中其相對角距離處理隧道102的側(cè)壁108分別為O. 5和I. 5mm的位置。且在第三種情況下(底部附圖)，襯底140被進一步旋轉(zhuǎn)至其中相對角距離側(cè)壁108分別為O. I和I. 9mm的位置處理隧道102的側(cè)壁108中的相鄰排氣通道110之間的中心-到-中心距離測得為20mm，從而襯底140的邊緣的長度上的側(cè)壁部分包括8 (即，160/20)個排氣通道。圖10示出沿圖9中所示的每一個襯底140的整個左側(cè)的縱向氣體通道106中的壓強分布。該壓強分布展示出位于相鄰排氣孔110之間的一系列“壓強泵”。在縱向氣體通道106被壓縮最甚處壓強泵“最大”，而在縱向氣體通道106最寬處壓強泵最小。從正的縱向方向(圖9中標(biāo)記為“z”)看，泵的高度對每下一對排氣通道110而減少。對于圖9中所不的第一種情況(即，未被旋轉(zhuǎn)的情況)，所有的壓強泵具有一樣的高度。圖10中所示的左側(cè)的壓強分布當(dāng)然還呈現(xiàn)在襯底140的右側(cè)，雖然在右側(cè)上，壓強分布是在反方向上發(fā)展的。從圖10中所示的分布中減去這些反向分布，得到圖11中所示的差分壓強分布。由于壓強分布相對襯底中心是對稱的，所獲得的效果對應(yīng)于順時針恢復(fù)力偶。對于圖9的第三種情況(底部)的襯底140而言，該力偶最大，而對于所示附圖中所示第二種(中間)情況的襯底較小，且對于第一種(頂部)情況(實際上，完全沒有被旋轉(zhuǎn))的襯底而言沒有力偶。相對的側(cè)壁108提供恢復(fù)力偶的能力取決于沿襯底140的長度而分布的排氣通道110的數(shù)量。排氣通道110太少，則壓強分布不夠精密(fine)來實現(xiàn)在沿處理軌道每一處縱向位置處的溫和的恢復(fù)力偶。太多排氣通道100，則在它們之間的高壓泵的構(gòu)建是不充分 的。如前所示，試驗已經(jīng)展示了，排氣通道密度，即，沿縱向襯底邊緣長度的橫向壁108中的排氣通道110的數(shù)量，在5-20個范圍內(nèi)是起作用的，而在8-15個范圍內(nèi)的排氣通道密度是優(yōu)選的。作為增強襯底橫向穩(wěn)定性的一般措施，且更具體地為了增加施加在襯底上的任何校正力的大小，參考特定圖I和2而前述的襯底處理裝置100可附加地被提供有多個氣體注入通道123、133。在優(yōu)選實施例中，這些氣體注入通道123、133的位置可被設(shè)置在下隧道壁120和/或上隧道壁130中，優(yōu)選地基本沿著處理隧道的整個長度，且位于(i)從俯視圖看居中心的襯底140的橫向邊緣和處理隧道120的相應(yīng)橫向壁108之間的間隙中(這樣定位氣體注入通道123、133正好注入沿居中心的晶片兩旁的縱向延伸的氣體通道106 (見圖2))，且(ii)從隧道120的縱向方向看位于相繼的排氣通道110之間。
圖12的右上角的插入圖示意地示出了俯視圖中定位氣體注入通道123、133的位置，這些位置被標(biāo)記為點。定位氣體注入通道123、133可僅被提供在下隧道壁120中、僅提供在上隧道壁130中、或者在兩個壁120、130中。在后一種情況下，定位氣體注入通道123、133可優(yōu)選地成對設(shè)置，其中成一對的兩個定位氣體注入通道123、133被彼此相對地設(shè)置。在裝置100的可選實施例中，定位氣體注入通道可不在下和/或上隧道壁120、130中被提供，而是在裝置100的橫向壁108中提供，位于其中提供的排氣通道110之間。還可預(yù)期在橫向壁108和下和/或上隧道壁120、130的組合中提供定位氣體注入通道的實施例。定位氣體注入通道123、133可被連接至惰性定位氣體的氣源，諸如例如氮氣，且優(yōu)選地可無關(guān)于氣體注入通道122、132而被控制。即，定位氣體注入通道123、133的氣體注入速率可優(yōu)選地?zé)o關(guān)于氣體注入通道122、132的氣體注入速率而被控制?？蛇x地，定位氣體注入通道123、133的氣體注入速率可相關(guān)于氣體注入通道122、132的氣體注入速率而被固定，其自身是可控制的。在注入速率之間這樣的固定關(guān)系的情況下，定位氣體注入通道123、133的氣體注入速率可優(yōu)選地被設(shè)置為大于氣體注入通道122、132的氣體注入速率。在氣體注入通道122、132的至少一些被設(shè)置為注入還被用作定位氣體的惰性處理氣體的情況下(例如，在ALD設(shè)置中的(清潔)氣體注入通道122、132的情況下)，這些氣體注入通道122、132和定位氣體注入通道123、133的流動速率之間的固定關(guān)系可以經(jīng)濟的方式實現(xiàn)，例如，通過將通道的各自的組連接至單個(主要)惰性氣體提供管道，管道具有反應(yīng)所期望的注入流速比的不同直徑。圖12示出在右上角插入圖中所示出的居中心的正方向襯底140的橫向側(cè)的縱向 氣體通道中可發(fā)生的三種不同的壓強分布。這些壓強分布相關(guān)聯(lián)于定位氣體的不同注入流動速率分別為Osccm, 47. 5sccm,和95sccm(sccm =每分鐘標(biāo)準(zhǔn)立方厘米)。從該圖表可明確增加的定位氣體注入流速對應(yīng)于排氣通道110 (在這個示例中為間隔15mm)之間更高的“壓強泵”。由于在襯底140從其理想位置或取向偏離的情況下，更高的壓強泵導(dǎo)致襯底140上更大的校正力，所以定位氣體的注入增強了橫向穩(wěn)定機構(gòu)的操作。盡管部分地參考相應(yīng)附圖已經(jīng)描述了本發(fā)明的說明性實施例，可理解的是本發(fā)明并不受限于這些實施例。通過對附圖、公開內(nèi)容以及所附權(quán)利要求的研究，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在實施所要求保護的發(fā)明時可理解和實現(xiàn)所公開實施例的變型。貫穿本說明書，對“一個實施例”或“一實施例”的引用意味著結(jié)合該實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。因此，在本說明書通篇中的多個位置中短語“在一個實施例中”或“在實施例中”的出現(xiàn)不一定全部指的是同一實施例。進一步，要注意的是，一個或多個實施例的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性，可被以任何合適的方式組合來形成新的、沒有被明確地描述的實施例。部件列表100原子層沉積裝置102處理隧道104處理隧道空間106縱向氣體通道相鄰側(cè)壁、108處理隧道的橫向壁110排氣通道112排氣管114包括四個橫向地延伸的氣體區(qū)域的隧道段120下隧道壁122下隧道壁中的氣體注入通道123下隧道壁中的定位氣體注入通道124下氣體軸承130上隧道壁132上隧道壁中的氣體注入通道133上隧道壁中的定位氣體注入通道134上氣體軸承140 襯底140a, b襯底的下表面(a)或上表面(b)T處理隧道的傳輸方向
權(quán)利要求
1.一種襯底處理裝置(100)，包括 -處理隧道(102)，所述處理隧道包括下隧道壁(120)、上隧道壁(130)、以及兩個橫向隧道壁(108)，其中所述隧道壁一起界定在傳輸方向(T)中延伸的處理隧道空間(104)且所述隧道壁被設(shè)置為容納被取向為與所述上和下隧道壁平行的至少一個基本平面的襯底(140)； -在所述上和下隧道壁中都提供的多個氣體注入通道(122、132)，其中所述下隧道壁中的氣體注入通道被設(shè)置為提供下氣體軸承(124)，而上所述隧道壁中的氣體注入通道被設(shè)置為提供上氣體軸承(134)，所述氣體軸承被設(shè)置為浮動地支承并容納所述襯底位于其之間；且 -提供在兩個所述橫向隧道壁(108)中的多個排氣通道(110),其中每一個橫向壁中的排氣通道在傳輸方向中是被間隔的。
2.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，被設(shè)置為處理矩形襯底(140)，其中在每隧道長度單元內(nèi)的所述橫向隧道壁(108)中的多個排氣通道(110)涉及所述矩形襯底的長度。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述隧道長度單元等于所述裝置被設(shè)置為進行處理的所述襯底(140)的長度，且其中排氣通道密度，即，在每隧道長度單元內(nèi)的所述橫向隧道壁(108)中的排氣通道(110)的數(shù)量，為5-20個范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，在兩個所述橫向隧道壁中的排氣通道密度沿橫向壁長度的至少一部分為8-15個范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1-4中任一個所述的裝置，其特征在于，提供在所述橫向隧道壁(108)中的多個排氣通道中的任意兩個相鄰排氣通道(110)間隔為所述通道的中心-到-中心距離的至少75%。
6.如權(quán)利要求1-5中任一個所述的裝置,其特征在于,所述橫向隧道壁(108)中的排氣通道(100)是等距地間隔的。
7.如權(quán)利要求1-6中任一個所述的裝置,其特征在于,所述橫向隧道壁(108)中的排氣通道(110)是相對向地設(shè)置的，這樣在所述橫向隧道壁的其中一個中所提供的多個排氣通道的每一個排氣通道面對著提供在所述橫向隧道壁的另一個中的多個排氣通道中的對應(yīng)排氣通道。
8.如權(quán)利要求1-7中任一個所述的裝置，其特征在于，在所述橫向隧道壁(108)中的兩個相鄰排氣通道(110)之間的中心-到-中心間距為10-30mm范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1-8中任一個所述的裝置，其特征在于，所述排氣通道(100)具有在0.25-2mm2范圍內(nèi)的有效橫截面積。
10.如權(quán)利要求1-9中任一個所述的裝置，其特征在于，所述處理隧道空間(104)相比其中所要處理的所述襯底(140)寬0. 5-3mm。
11.如權(quán)利要求1-10中任一個所述的裝置，其特征在于，其中在所述下壁(120)和所述上壁(130)中的至少一個中的氣體注入通道(122、132)，在傳輸方向(T)中觀察時，相繼地連接至第一前體氣源、凈化氣源、第二前體氣源以及凈化氣源，從而創(chuàng)建處理隧道段(114)，所述處理隧道段-在使用中時-包括連續(xù)區(qū)域，其分別包含第一前體氣體、凈化氣體、第二前體氣體以及凈化氣體，且其中至少兩個這樣的隧道段被連續(xù)設(shè)置在所述傳輸方向中。
12.如權(quán)利要求1-11中任一個所述的裝置，其特征在于，還包括加熱裝置，其被設(shè)置為在氣體由在所述上(130)或下(120)隧道壁中提供的所述氣體注入通道(132、122)注入所述隧道空間(104)之前，將所述氣體加熱至合適的溫度。
13.如權(quán)利要求1-12中任一個所述的裝置，其特征在于，還包括多個定位氣體注入通道(123、133)，其被提供于上和/或下隧道壁(120、130)中，且被設(shè)置為 (i)從具有居中心的襯底的裝置的俯視圖觀察位于所述襯底(140)的橫向邊緣和所述處理隧道(102)的對應(yīng)橫向壁(108)之間的間隙中，且 (ii)從隧道120的縱向方向觀察位于相繼的排氣通道110之間， 其中所述定位氣體注入通道被設(shè)置為注入惰性定位氣體，諸如氮氣。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述定位氣體注入通道(123、133)，從所述裝置(100)的俯視圖觀察，位于距離相應(yīng)橫向壁(108) I. 5mm以內(nèi)處。
15.如權(quán)利要求13或14所述的裝置，其特征在于，所述定位氣體注入通道(123、133)被設(shè)置為以大于氣體被設(shè)置為從所述氣體注入通道(122、132)注入的流速的流速來注入定位氣體。
全文摘要
一種裝置(100)，包括處理隧道(102)，包括下隧道壁(120)、上隧道壁(130)、以及兩個橫向隧道壁(108)，其中所述隧道壁一起界定在傳輸方向(T)中延伸的處理隧道空間(104)；在上和下隧道壁中均提供的多個氣體注入通道(122、132)，其中下隧道壁中的氣體注入通道被設(shè)置為提供下氣體軸承(124)，而上隧道壁中的氣體注入通道被設(shè)置為提供上氣體軸承(134)，所述氣體軸承被設(shè)置為浮動地支承并容納所述襯底位于其之間；且提供在兩個所述橫向隧道壁(108)中的多個排氣通道(110)，其中每一個橫向壁中的排氣通道在傳輸方向中是被間隔的。
文檔編號H01L21/677GK102687261SQ201080053184
公開日2012年9月19日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
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