TWI587429B - 具橫向穩定機構的浮動式晶圓軌道 - Google Patents

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Description

具橫向穩定機構的浮動式晶圓軌道
本發明係關於半導體處理的領域，更具體地，係關於一設備，其配置為浮動地支撐並處理一列本質上為矩形的晶圓。
在半導體裝置的製造期間，半導體基材或晶圓可遭受諸如沈積和退火的各種不同處理。一用於執行這些處理的設備可配置為連續不斷地處理基材，相對於替代的批次系統，其可提供改善的產量率。因此，該設備的特徵可為一直線軌道或路徑，基材可沿此軌道或路徑運送同時進行處理。
為了簡化這一類設備的設計與減少對週期性維護的需求，基材可較佳地沿該軌道以一「無接觸」法(亦即，一不使用實體接觸基材以沿一所需方向推進基材之機械部件的方法)運送。一這類方法可包括使用兩個氣體軸承(一上部與一下部軸承)，在其間可浮動地容納基材同時運送並處理基材。一伴隨以此方式支撐之基材的問題在於維持氣體軸承所必需之氣體流動可導致基材變得不穩定。結果，基材可開始朝向氣體軸承的邊緣偏離其預定軌線及/或經受角位移。就這一點而言，相關的是諸如空間原子層沈積設備的某些處理設備尤可適於處理矩形基材。由於其固定寬度(沿其長度所見)，矩形基材可較諸如圓形基材更佳地使用該設備的處理能力。不過，矩形基材不具有圓形的對稱性。沿著由側壁定界的窄軌道(為了經濟上之氣體流動管理的原因，其自身可為有利的)，缺少圓形對稱性可導致不穩定的基材與該壁碰撞並在該壁之間卡住。一般而言，最好防止基材-壁的接觸，因為其勢必導致個別、典型易碎之基材的破裂及/或軌道擁塞。因而需要在一可操作之雙氣體軸承內之一能夠修正位置偏差(尤其諸如角偏差)的側向穩定機構。
本發明之一目標在於提供一具有這一類側向穩定系統的設備。
根據本發明之一實施態樣，茲提供一基材處理設備。該設備可包括一處理通道，其包括一下部通道壁、一上部通道壁與兩個側向通道壁。該通道壁可共同定界一處理通道空間，其沿該通道之一運送方向延伸，並配置為容納至少一本質上平面的基材，該基材係定向為平行該上部與下部通道壁。該設備可進一步包括複數個氣體注射管道，其設置在該下部與該上部通道壁這兩者之中。該下部通道壁中的該氣體注射管道可配置為提供一下部氣體軸承，而該上部通道壁中的該氣體注射管道可配置為提供一上部氣體軸承。該氣體軸承可配置為在其間浮動地支撐並容納該基材。每一該側向通道壁亦可包括複數個氣體排氣管道，其中該氣體排氣管道可沿該運送方向隔開。
根據本發明的設備可用於幫助各種半導體處理。舉例來說，在一實施例中，該設備可安裝為一空間原子層沈積設備，其特徵為至少一沈積氣體軸承，其軸承可包括一些空間分隔的反應材料或前驅物。為此目的，該下部壁與該上部壁之至少一個中的氣體注射管道沿該運送方向觀看可連續地連接至一第一前驅物氣體源、一淨化氣體源、一第二前驅物氣體源和一淨化氣體源，以便產生一處理通道區段，其(在使用中)包括分別含有一第一前驅物氣體、一淨化氣體、一第二前驅物氣體和一淨化氣體的連續區域。在另一實施例中，該設備可安裝為一退火站。為此目的，該氣體軸承的氣體流動可在一可沿此運送一基材之軌道之至少一部分的上方加熱至一適當的退火溫度。在尚有另一實施例中，該設備可僅提供用於一安全運送基材的環境。
本發明的這些及其他特徵與優點從為了說明而非限制本發明之本發明之若干實施例的下列詳細敘述連同伴隨圖式當可更完整了解。
根據本發明之設備的構造將在下文以一般性術語敘述。在此情況下，將參照第1和2圖所示之安裝為一空間原子層沈積(ALD)設備的示範性實施例。第1圖為一部分的示範性ALD設備的概略縱向橫剖面圖，其中處理通道的上部與下部壁係為不對稱配置。第2圖為第1圖所示之示範性原子層沈積設備的概略側向橫剖面圖。
根據本發明所揭示的設備100可包括處理通道102，較佳地作為一列基材之部分的基材140(例如，矽晶圓)可通過此處以一直線方式運輸。那就是說，基材140可在處理通道102之一入口處插入處理通道102，以單向運輸至一出口。或者，處理通道102可具有一死端，且基材140可經受始於處理通道之一入口、朝向死端並回到該入口的雙向運動。若所需的是一具有相對較小之檯面面積的設備，則這一類替代的雙向系統可為優選。雖然處理通道102本身可為直線的，但這並非一定必須的情況。
處理通道102可包括四個壁：上部壁130、下部壁120及兩側向壁或側壁108。上部壁130與下部壁120可水平地定向為互相平行，並稍微隔開諸如0.5至1 mm，以致具有諸如0.1至0.3 mm之厚度並定向為平行上部與下部壁130、120之本質上平坦或平面的基材140可在不碰觸到上部與下部壁130、120的情況下容納在其間。可本質上垂直且互相平行地定向的側向壁108可在上部壁130與下部壁120的側邊與這兩者互連。側向壁108可隔開一稍大於欲處理之基材140之寬度的距離(例如，基材寬度加上0.5至3 mm)。因此，處理通道102的壁108、120、130可定義並定界伸長的處理通道空間104，其具有每單位通道長度之相對較小的容積，並能夠容納沿通道縱向連續安排的一或多個基材140。
上部通道壁130與下部通道壁120兩者可設有複數個氣體注射管道132、122。任一壁130、120中的氣體注射管道132、122可依需要安排長度，使至少若干個氣體注射管道跨通道102的長度分散。舉例來說，氣體注射管道132、122可配置在一虛矩形網格(例如，25 mm×25 mm的網格)的角落上，以致氣體注射管道沿一個別壁的縱向與橫向兩個方向規則地分佈在個別壁的整個內表面上方。
氣體注射管道132、122可連接至氣體源，以致較佳的是讓位於相同通道壁120、130中以及位於其相同縱向位置上的氣體注射管道連接至一相同氣體或氣體混合物的氣體源。為了ALD的目的，下部壁120與上部壁130之至少一個中的氣體注射管道122、132沿運送方向T觀看可連續地連接至一第一前驅物氣體源、一淨化氣體源、一第二前驅物氣體源和一淨化氣體源，以便產生處理通道區段114，其(在使用中)將包括分別含有一第一前驅物氣體、一淨化氣體、一第二前驅物氣體和一淨化氣體的連續(全通道)區域。須了解一這一類的通道區段114相當於單一的ALD循環。因此，多個通道區段114可沿運送方向T連續配置，以致能具有所需厚度之薄膜的沈積。處理通道102內的不同區段114可，但不需，包括相同的前驅物組合。舉例來說，不同組成的區段114可用於致能混合薄膜的沈積。
相對的氣體注射管道122、132(共享處理通道的相同縱向位置，但位處相對的通道壁120、130中)是否連接至具有相同氣體組成物的氣體源可取決於設備100的所需配置。若需要雙面沈積(亦即，行進通過處理通道102之基材140之上部表面140b和下表面140a兩者的ALD處理)，則相對的氣體注射管道122、132可連接至相同的氣體源。或者，若僅需要單面沈積(亦即，欲處理之基材104之上部表面140b和下表面140a之僅有一個的ALD處理)，面對欲處理之基材表面之位於通道壁120、130中的氣體注射管道122、132可交替地連接至一反應氣體源與一惰性氣體源，而位於另一通道壁中的氣體注射管道可全部連接至一惰性氣體源。
在第1和2圖的示範性實施例中，上部壁130中的氣體注射管道132係連續地連接至三甲基鋁(Al2(CH3)2，TMA)源、氮(N2)源、水(H2O)源及氮源，以便形成一系列相同的通道區段114，其適於執行氧化鋁(Al2O3)原子層沈積循環。反之，下部通道壁120中的氣體注射管道122則全部連接至一氮源。因此，示範性設備100係安裝為維持上部沈積流體軸承134與下部非沈積流體軸承124，並共同配置為在通過之浮動式支撐之基材140的頂表面140b上執行單面沈積。
處理通道102的每一側向壁108可沿著它的整個長度或一部分的長度設有複數個氣體排氣管道110。氣體排氣管道110可沿處理通道的縱向隔開(較佳的是等距地隔開)。相同側向壁108中之兩個鄰近或連續的氣體排氣通道110間的距離可與欲處理之基材140的長度相關。在本文中，矩形基材140的「長度」係解釋為通常沿處理通道120之縱向延伸的基材尺寸。在下文為了闡明之故，一側向壁部分基材140的長度可較佳地總是包括介於近乎5和20個之間，更佳的是介於8和15個之間的排氣管道110。兩連續氣體排氣管道110間的中心對中心距離可位於近乎10至30 mm的範圍內。兩鄰近氣體排氣管道110之邊緣間的縱向距離可較佳地為至少約75%的該中心對中心距離，也就是說，氣體排氣管道與其中心對中心分開距離相比相對較「短」。氣體排氣管道110可具有任何適用的形狀或尺寸。該側向壁108中的排氣管道110可進一步彼此相同，但此非必需。舉例來說，在設備100之一實施例中，所有氣體排氣管道110可具有矩形橫剖面，其具有約1×0.5 mm2的橫剖面面積。1 mm可相當於沿處理通道102之縱向的尺寸，而0.5 mm可相當於沿處理通道102之高度方向的尺寸。在其他實施例中，排氣管道110當然可具有不同的形狀和尺寸。
氣體排氣管道110可連接至設置在處理通道102外側上的氣體排氣導管112並排放至其中。若將設備100安裝為執行ALD，則排氣氣體可含有未反應前驅物的量。因此，可不希望將與彼此不同之反應氣體區帶相關聯的氣體排氣管道110連接至相同的氣體排氣導管112(其可無意間導致化學氣相沈積)。不同的氣體排氣導管112可因此設置用於不同的前驅物。
設備100的一般操作可如下所述。在使用中，上部壁130與下部壁120中的氣體注射管道132、122兩者將氣體注入處理通道空間104。每一氣體注射管道122、132可注射與其相連之氣體源所提供的氣體。由於設備100能夠在大氣與非大氣這兩種壓力下操作，氣體注射可在任何適用的壓力下發生。不過，為了使真空幫浦成為多餘，且為了防止任何污染氣體從處理通道環境流入通道空間104(尤其在基材入口與出口區段)，通道空間可較佳地保持在稍高於大氣壓力的壓力。因此，氣體注射可在略高於大氣壓力的壓力下發生(例如，1‧103帕等級的過壓力下)。若在氣體排氣導管112中維持較低的壓力(舉例來說，大氣壓力)，則注入通道空間104的氣體將自然地流向旁邊、橫切處理通道的縱向並朝向提供至排氣導管112之出入口之側壁108中的氣體排氣管道110。
若基材140存在於上部和下部壁130、120之間，經由上部壁130中的氣體注射管道132、122注入通道空間104的一或多個氣體可在上部壁和基材之頂表面140b之間流向旁邊。這些跨基材140之頂表面140b的側向氣體流動有效地提供上部流體軸承134。同樣地，經由下部壁120中之氣體注射管道122注入通道空間104的一或多個氣體將在下部壁和基材140之下表面140a之間流向旁邊。這些跨基材140之下表面140a的側向氣體流動有效地提供下部流體軸承124。下部與上部流體軸承124、134可共同圍繞並浮動地支撐基材140。
為了將一薄膜沈積至基材140上，基材可沿運送方向T移動通過處理通道102。基材140的移動可以任何適用的方式實現，藉由接觸法與非接觸法均可。非接觸法為優選，原因之一在於用來驅動基材之耐磨的機械零件典型可使設備的設計變得複雜，並增加對維護的需求。推進基材140的無接觸法可包括藉由導向氣體流推進，導向氣體流係透過以一相對運送方向T之角度放置的氣體注射管道122、132引起，以致注射氣體流沿運送方向具有一正切分量；藉由電力及/或磁力推進；藉由重力推進(重力可藉由相對水平面傾斜整個處理通道120而引起)；及任何其他適用的方法。
無論選擇哪一種驅動基材140的方法，均須謹慎確保達到適用的基材運送速度。在第1和2圖的ALD設備中，基材140的運送速度較佳的是如此，以致當通過一特定前驅物氣體區帶時，一小塊基材表面區域係暴露至前驅物達足夠長時間，以確保其完全飽和。一較長的前驅物區帶通常允許較高的運送速度，反之亦然。不過，須注意飽和時間可取決於所用之前驅物的性質以及個別區帶中的前驅物濃度。
隨著基材140移動通過第1圖的處理通道102，其上表面140b成條狀地遭受存在於每一連續安排且橫斷的氣體區帶中的氣體。若區帶與個別氣體的安排經過適當選擇，橫穿一通道區段114可等效於使基材140遭受一原子層沈積循環。由於通道102可依需要包括盡可能多的區段114，一任意厚度的薄膜可於橫越通道期間在基材140上生長。處理通道102的直線性質進一步致能一欲處理之基材140的連續流，從而實現具有可觀產量能力的原子層沈積設備100。
現已討論過根據本發明之設備的一般操作，續將注意力引向併入其設計的側向穩定機構。
側向穩定機構作用於修正兩種運動/位置偏差，其可藉由基材140行進通過處理通道102而得到：平移與旋轉偏差。一平移偏差涉及整個基材140朝向處理通道102之側向壁108之一並遠離另一側向壁之不需要的向旁邊移動；參見第3圖的左圖。一旋轉偏差涉及基材140之不需要的旋轉，其導致矩形基材的縱向邊緣旋轉而偏離與側壁108的對準；參見第3圖的右圖。
這些偏差之一問題在於其可導致移動基材140與靜態側壁108之間的接觸。由於碰撞的衝擊，基材140可因而破裂。破裂可導致碎屑，其可與隨後的基材接觸，並可能導致基材堆積與處理通道擁塞。矩形基材140具有起因於缺少圓形對稱性的額外問題，此問題在於旋轉可改變其有效寬度。結果，旋轉不穩定的矩形基材可卡住或堵塞在處理通道102的兩側壁108之間。再次，可因基材彼此相撞而導致堆積。在任一情況下，設備100將必須停機維護，以允許清除處理通道102。顯然，破裂的基材、設備的停機時間及耗費在維護的工時代表經濟損耗，其最佳預防之道係藉由避開基材140與通道壁108間的任何接觸。
為了修正平移與旋轉兩種偏差，一側向穩定機構可根據第3圖所繪的箭頭提供修正力。那就是說，左側的平移偏差可藉由一作用在基材140上並將之推往右側的淨力來矯正，而基材的逆時針旋轉可藉由一作用為沿順時針方向旋轉基材的力偶來修正。這類修正係藉由當前所揭示的側向穩定機構來實現。構造上，此側向穩定機構可揭示為包括兩個主要「部件」：一縱向氣體管道106，其係在每一側壁108的旁邊；及複數個氣體排氣管道110，其設置在任一側壁108中。
如所提及，處理通道102可較佳地稍寬於基材140。結果，(窄)縱向氣體管道106可存在於置中之基材140的任一側邊上、位於基材之一側向邊緣與處理通道102之個別側壁108之間。縱向氣體管道106可具有沿處理通道102之縱向的良好傳導性，並可揭示為在使氣體分佈至個別鄰接側壁108中之縱向隔開的氣體排氣管道110之前，收集跨基材表面140a、140b向旁邊流動的氣體。通道102之側向壁中的氣體排氣管道110可作用如流動限制，其禁止氣體從處理通道空間104自由流入排氣導管112。因此，壓力可積聚在鄰接的氣體排氣管道110之間，而相對較低的壓力可發生在氣體排氣管道之處或接近氣體排氣管道之處。
現在，當基材140不穩定並朝向通道102的側壁108移動(由於平移而整個移動或由於旋轉而部份移動)時，其可「侵入」原本沿該側壁存在的縱向氣體管道106。縱向氣體管道106的寬度可因而局部縮減，其轉而可局部地阻礙從通道空間104至氣體導管112的氣體排氣。結果，壓力可積聚在連續排氣管道110之間，其壓力在縱向氣體管道106夾止最多的點上可為最大。由於壓力積聚發生在基材之縱向邊緣的旁邊，該邊緣因而經歷一(分佈式)修正力。更確切地，修正力在最靠近的接近位置可為最大。
在第3圖所示之平移偏差的情況下(左圖)，在接近左側壁108旁邊的縱向氣體管道106受到夾止，而在相對之右側壁旁邊的縱向氣體管道則是加寬。因此，壓力可積聚在晶圓左側上，而右側上的壓力可下降，兩種效應在基材上導致一淨修正力，其作用以將基材推向右側。在第3圖所示之旋轉偏差的情況下(右圖)，在基材之側向邊緣旁邊發展的壓力沿縱向變化，其取決於該邊緣上的一點有多接近個別側壁108：越接近，則該點上的壓力越高。由於配置的對稱性(包括兩側壁本質上一致且對稱地相對彼此的事實)，沿基材140之兩相對邊緣的壓力輪廓導致一糾正的順時針力偶。
可在縱向氣體管道106受基材140夾止時發展的壓力分佈除了在氣體管道的局部寬度上之外，可取決於若干其他參數，其中之一為連續氣體排氣管道110間的中心對中心距離。第3圖所示的兩種情形因此將再詳細一些地說明。平移偏差首先將參照第4至5圖和第6至8圖進行說明，且旋轉偏差隨後將參照第9至11圖進行說明。這些圖式中所示的圖表已透過流體動力學模擬而得到。其主要作用於說明側向穩定機構的定性性質。
第4和5圖繪示在平移偏心基材140旁邊之縱向氣體管道106之(均勻)寬度上之壓力輪廓的相依性。兩圖式係關於鄰近的氣體排氣管道間的中心對中心距離為20 mm的情形。所繪示之圖表的水平軸從而涵蓋從氣體排氣管道的中心(0.000 m之處)至該氣體排氣管道與其鄰居之中途點(0.010 m之處)的縱向距離。個別圖表所屬的實際情形顯示在其右側插圖中。
在第4圖的情形中，基材140左側之縱向氣體管道106的寬度已夾止至0.5 mm，而右側上之縱向氣體管道的寬度已加寬至1.5 mm；基材140的置中位置因此將相當於在基材兩側上的1 mm間隙。該圖表所繪示的事實在於，在基材140左側上之窄(化)的縱向氣體管道106中，壓力在排氣管道110的位置上開始降低，但沿鄰近排氣管道的方向陡增。另一方面，基材140右側上之(加)寬的縱向氣體管道106中的壓力輪廓顯而易見地較不斷然。圖表中的線在約0.002 m的縱向位置上彼此相交。此意指在距離0.000至0.002 m之間，就說是位於或最鄰接特徵為相對配置的氣體排氣管道110的縱向位置處，在基材140上存有差動力，其作用於將基材140更進一步地推向左側。不過，在距離0.002至0.010 m之間，就說是在特徵為在鄰接氣體排氣管道110間延伸之相對配置之側壁部分的縱向位置上，在基材上存有差動力，其作用於將基材推向右側。在基材140整體長度上之結果差動力的整合所導致之結論為一修正淨力的結果，該修正淨力作用在基材上，以將基材推向右側。在第5圖的情形中，基材已移動稍遠至左側，導致至基材左側和右側之分別為0.1和1.9 mm的間隙。在左側、窄化的縱向氣體管道106中，接近排氣管道110的壓力相對於第4圖之圖表所示者已然下降，而介於鄰接氣體排氣管道110間的壓力已然增加(須注意第4和5圖之圖表間的壓力標度差)。另一方面，在右側、加寬的縱向氣體管道106中，壓力輪廓已進一步變得平穩。在基材140整體長度上之結果差動力的整合所導致之結論為一修正淨力的結果，該修正淨力作用在基材上，以將基材推向右側，且該修正淨力大於第4圖所示的情形。因此，基材140愈接近通道102的側壁108，其所經歷的回復力愈大。
第6至8圖繪示在基材140旁邊之縱向氣體管道106內於該管道之(均勻)寬度上、介於鄰近氣體排氣管道110間之壓力分佈的相依性。第6至8圖係關於鄰接的氣體排氣管道間的中心對中心距離分別為10 mm、20 mm和50 mm的情形。每一圖式包括用於1.000 mm、0.500 mm、0.250 mm、0.125 mm和0.063 mm之縱向管道或間隙寬度的資料。所繪示之圖表的水平軸再次涵蓋從氣體排氣管道110之中心(0.000 m之處)至該氣體排氣管道和與其最接近之鄰居之中途點的縱向距離。
個別地，第6至8圖均顯示相同的一般關係：縱向氣體通道106愈窄，位於或最接近排氣管道110之位置與位於兩鄰接排氣管道之間或中途的位置間的壓力差愈大。同時可見，第6至8圖進一步繪示的事實為兩鄰近氣體排氣管道間之漸增的中心對中心距離進一步增加發生在其間的最大壓力。此事實藉由實驗確證，其已顯示鄰近氣體排氣管道110間的中心對中心距離甚至可變得如此大，以致對一移動基材而言，可積聚在其間的壓力變得太大而難以克服。那就是說，基材140可停止行進。此外，發生在最接近排氣管道110的壓力槽隨著增加的管道間距加深，並可導致基材吸靠在側向壁108。對160 mm×160 mm的基材而言，已發現約略介於10和30 mm間之氣體排氣管道的中心對中心分開距離通常提供所需效應，亦即，為了提供回復力之足夠的壓力積聚及為了防止基材140通過之不足的壓力積聚。這些分開距離轉化為在基材140之整體長度上的近乎5至20個氣體排氣管道110。
第9至11圖係關於旋轉偏差。第9圖繪示三個實際情形，其資料在第10和11圖中進行比較。這些實際情形相當於正方形160 mm×160 mm之基材140在處理通道102內的不同角位置。在第一個情形中(頂圖)，基材140的縱向邊緣與通道側壁108對準或平行，且基材整體看來是對稱地放置在其間。在第二情形中(中圖)，基材140已旋轉至其相對角與處理通道102的側壁108分別分開0.5和1.5 mm之距離的位置。且在第三情形中(底圖)，基材140甚至已更進一步旋轉至其相對角與側壁108分別分開0.1和1.9 mm之距離的位置。在處理通道102之側壁108中之鄰接氣體排氣管道110間的中心對中心距離經測量為20 mm，以致一側壁部分(基材140之一邊緣長度)包括8(亦即，160/20)個氣體排氣通道。
第10圖繪示在第9圖所示之每一基材140之整個左側旁邊的縱向氣體管道106中的壓力分佈。壓力分佈呈現一連串的「壓力岩崩」，其位於鄰接的氣體排氣管道110之間。壓力岩崩在縱向氣體管道106夾止最多的地方「最高」，而在縱向氣體管道106最寬的地方最小。沿正縱向(在第9圖中標示為「z」)可見，岩崩高度針對每下一對氣體排氣管道110衰減。對第9圖所示的第一情形(亦即，未旋轉的情形)而言，所有壓力岩崩均具有相同高度。
第10圖所示的左側壓力分佈當然亦存在於基材140的右側上，雖然在右側上其係沿反向發展。將這些反向分佈從第10圖所示的那些減去得出第11圖所示的差動壓力分佈。由於壓力分佈相對基材中心對稱，結果的效應相當於一回復順時針力偶。力偶在第9圖的第三(底)情形中對基材140而言最大，在該圖所示之第二(中)情形中對基材而言稍微較小，且在第一(頂)情形(實際上完全未經旋轉)中對基材而言為零。
相對側壁108提供回復力偶的能力取決於沿基材140之長度分佈之氣體排氣管道110的數目。太少的氣體排氣管道110使壓力分佈不夠好，以致無法沿處理軌道在每一縱向位置產生和緩的回復力。太多排氣管道110使其間的高壓岩崩無法充足發展。如先前，實驗顯示氣體排氣管道的密度，亦即，側向壁108中沿縱向基材邊緣之長度存在的氣體排氣管道110的數目，在5至20的範圍內可行，而在8至15之範圍內的氣體排氣管道密度為優選。
作為增強基材的側向穩定及更特別的是增加任何作用在基材上之修正力量值的一般措施，上文特別參照第1和2圖敘述的基材處理設備100可額外設有複數個定位氣體注射管道123、133。在一較佳實施例中，這些定位氣體注射管道123、133可配置在下部通道壁120及/或上部通道壁130中，較佳的是沿處理通道本質上的整個長度配置，並放置為(i)　在頂視圖中可見：在置中基材140之一側向邊緣與處理通道102之個別側向壁108間的一間隙中(以致定位氣體注射管道123、133直接注入在置中晶圓旁邊延續之縱向延伸的氣體管道106(見第2圖))；及(ii)　沿通道120的縱向可見：介於連續的氣體排氣管道110之間。
第12圖之右上角中的插件概略繪示定位氣體注射管道123、133在頂視圖中的這些位置，該位置係標示為圓點。定位氣體注射管道123、133可僅設置在下部通道壁120中、僅在上部通道壁130中或在壁120、130這兩者之中。在後一種情況下，定位氣體注射管道123、133可較佳地成對安排，其中成對的兩定位氣體注射管道123、133係配置為彼此相對。在設備100之一替代實施例中，定位氣體注射管道可不設置在下部及/或上部通道壁120、130中，而是設置在設備100的側向壁108中，其介於設置在其中的氣體排氣管道110之間。亦預期具有設置在側向壁108與下部及/或上部通道壁120、130之一組合中之定位氣體注射管道的實施例。
定位氣體注射管道123、133可連接至一惰性定位氣體(例如，氮)的氣體源，並可較佳地獨立於氣體注射管道122、132而受控。亦即，定位氣體注射管道123、133的氣體注射率可較佳地獨立於氣體注射管道122、132的氣體注射率而受控。或者，相對於就其本身而言可受控之氣體注射管道122、132的氣體注射率，定位氣體注射管道123、133的氣體注射率可固定。在注射率間之這一類固定關係的情況下，定位氣體注射管道123、133的氣體注射率可較佳地配置為大於氣體注射管道122、132的氣體注射率。在至少一些氣體注射管道122、132配置為注射一惰性製程氣體(其亦可用作一定位氣體(例如，在ALD配置中之(淨化)氣體注射管道122、132的情況下))的情況下，那些氣體注射管道122、132與定位氣體注射管道123、133之流量率間的固定關係可以經濟的方式實現(例如，藉由將個別的管道群組以具有符合所需之注射流量率比之不同直徑的導管連接至單一(主)惰性氣體供應導管)。
第12圖繪示三個不同的壓力分佈，其可發生在位於右上角插件中所示之置中正方形基材140之側邊旁邊的縱向氣體管道中。壓力分佈係與定位氣體之不同的注射流量率相關：分別是0 sccm、47.5 sccm和95 sccm(sccm=每分鐘標準立方公分)。該圖表清楚呈現增加的定位氣體注射流量率相當於氣體排氣管道110(在此範例中，其係隔開15 mm)間之較高的「壓力岩崩」。由於在基材140偏離其理想位置或定向的情況下，較高的壓力岩崩導致基材140上之較大的修正力，定位氣體的注射增強側向穩定機構的操作。
雖然本發明的說明實施例已在上文部分地參照伴隨圖式敘述，須了解本發明並未受限於這些實施例。那些熟悉實行申請專利範圍之本發明的技術者當可從圖式研究、揭示內容與附加的申請專利範圍中了解並實現所揭示之實施例的變異。貫穿此專利說明書之參照「一實施例」意指將一連同該實施例敘述之特定的特徵結構、結構或特性包含在本發明之至少一個實施例中。因此，貫穿此專利說明書之不同地方所出現之「在一實施例中」的措辭不必全部參照相同的實施例。此外，須注意一或多個實施例之特定的特徵結構、結構或特性可以任何適當方式結合，以形成新式、未明確敘述的實施例。
100．．．原子層沈積設備
102．．．處理通道
104．．．處理通道空間
106．．．鄰接側壁的縱向氣體管道
108．．．處理通道的側向壁
110．．．氣體排氣管道
112．．．氣體排氣導管
114．．．通道區段，其包括四個側向延伸的氣體區帶
120．．．下部通道壁
122．．．下部通道壁中的氣體注射管道
123．．．下部通道壁中的定位氣體注射管道
124．．．下部氣體軸承
130．．．上部通道壁
132．．．上部通道壁中的氣體注射管道
133．．．上部通道壁中的定位氣體注射管道
134．．．上部氣體軸承
140．．．基材
140a．．．基材的送風機表面(a)或上表面(b)
T．．．處理通道的運送方向
第1圖為根據本發明之一原子層沈積設備之一示範性實施例之一部分的概略縱向橫剖面圖；
第2圖為第1圖所示之原子層沈積設備之實施例的概略側向橫剖面圖；
第3圖顯示一配置在一處理通道之兩側向通道壁間之基材的兩個概略頂視圖，並大略說明一基材在通過第1和2圖所示之設備之處理通道期間可呈現的兩種運動/位置偏差：平移偏差(左)與旋轉偏差(右)；
第4和5圖顯示一圖表，其繪示在遭遇平移偏心基材的情況下，兩對相對且鄰近之氣體排氣管道間的壓力分佈差；
第6至8圖顯示一圖表，其繪示在單一縱向氣體管道內於管道寬度上之兩鄰近氣體排氣管道間的壓力分佈相依性，其中在個別的圖表中，鄰近氣體排氣管道間之中心對中心的距離為10 mm、20 mm和50 mm；
第9圖為對應一處理通道內之一正方形基材之不同角位置之三個實際情形的頂視圖，其資料在第10和11圖的圖表中進行比較；
第10圖為一圖表，其針對第9圖所示的每一情形繪示沿一縱向氣體管道的壓力分佈，該縱向氣體管道係在基材的整個左側旁邊；
第11圖為一圖表，其針對第9圖所示的每一情形繪示沿一基材長度的差動壓力分佈；及
第12圖為一圖表，其繪示在一基材旁邊之縱向氣體管道的三個壓力分佈，該基材係配置在類似於第1至2圖所示之根據本發明之一基材處理設備的一實施例中，但具有設置在上部和下部通道壁中之額外定位的氣體注射管道。
106．．．鄰接側壁的縱向氣體管道
108．．．處理通道的側向壁
110．．．氣體排氣管道
112．．．氣體排氣導管
120．．．下部通道壁
122．．．下部通道壁中的氣體注射管道
124．．．下部氣體軸承
130．．．上部通道壁
132．．．上部通道壁中的氣體注射管道
134．．．上部氣體軸承
140．．．基材

Claims (20)

  1. 一種基材處理設備，該基材處理設備用以對複數基材進行處理，其中，該些基材為複數相似、本質上為平面的矩形基材，每一該基材皆包含一上表面、一下表面、二縱向邊緣、一前邊緣以及一後邊緣，該二縱向邊緣彼此相對且具有長度，該前邊緣與該後邊緣則具有寬度，- 其中，配置為用於處理該些基材的該基材處理設備包括：- 一處理通道，該處理通道包括一下部通道壁、一上部通道壁及兩側向通道壁，該二側向通道壁的複數側面連接於該下部通道壁與該上部通道壁，其中該下部通道壁與該上部通道壁共同定界一處理通道空間，其沿一運送方向延伸，並配置為容納該些基材，每一該基材的該上表面與該下表面係定向為平行該上部通道壁與該下部通道壁，其中，該處理通道空間比欲在其中處理的該些基材寬0.5至3mm，該處理通道提供複數縱向氣體管道，該些縱向氣體管道是位於該些基材二側面與該處理通道的該些側向通道壁之間；- 複數個氣體注射管道，其設置在該下部通道壁與該上部通道壁這兩者之中，以令該些氣體注射管道在縱向方向以及運送方向皆規則地分布於該下部通道壁與該上部通道壁的整個表面，其中該下部通道壁中的該氣體注射管道係配置為提供一下部氣體軸承，而該上部通道壁中的該氣體注射管道係配置為提供一上部氣體軸承，該下部氣體軸承與該上部氣體軸承係配置為在其間浮動地支撐並容納該基材；及- 複數個氣體排氣管道，其配置用於將該些基材的該些縱向邊緣與該些側向通道壁之間的該些縱向氣體管道中的氣體排出至該處理通道空間外部，其中，該些氣體排氣管道於使用時只能用於排放氣體且被設計用以限制該處理通道空間的氣體流出，藉此使得壓力囤積於該處理通道鄰近於該二側向通道壁之間的區域，以穩定該基材的側邊位置； - 其中，該些氣體排氣管道是沿該運送方向隔開，且鄰近的二該氣體排氣管道間的中心對中心距離係位於10至30mm的範圍內。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中每一該基材的每一該縱向邊緣面對的8至15個之間的該些氣體排氣管道。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中一該側向通道壁中的該些氣體排氣管道或是直接相鄰於其中一該側向通道壁的該些氣體排氣管道皆係等距離地隔開。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該些側向通道壁中的該些氣體排氣管道係相對地配置，以致設置在該些側向通道壁其中之一的該些氣體排氣管道中的每一該氣體排氣管道分別面對設置在另一該側向通道壁中的該些氣體排氣管道的一對應的該氣體排氣管道，其中，設置於其中一該側向通道壁的該些氣體排氣管道是配置用以在該些基材的其中一該縱向邊緣與其中一該側向通道壁之間的該縱向氣體管道中排放氣體，設置於另一該側向通道壁的該些氣體排氣管道則是配置用以在該些基材的另一該縱向邊緣與另一該側向通道壁之間的該縱向氣體管道中排放氣體。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該氣體排氣管道具有一位於0.25至2mm2之範圍內的有效橫剖面面積。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該處理通道空間具有寬度，該處理通道空間的寬度比欲在其中處理的該些基材的其中一該基材的寬度還寬0.5至3mm。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該下部通道壁與該上部通道壁之至少一個中的氣體注射管道沿該運送方向觀看係連續地連接至一第一前驅物氣體源、一淨化氣體源、一第二前驅物氣體源和一淨化氣體源，以便產生一處理通道區段，其(在使用中)包括分別含有一第一前驅物氣體、一淨化氣體、一第二前驅物氣體和一淨化氣體的連續區域，且其中至少兩個這類的通道區段係沿該運送方向連續配置。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其進一步包括加熱裝置，其配置為在一氣體藉由設置在該上部通道壁或下部通道壁中之該些氣體注射管道注入該通道空間前，將該氣體加熱至一適當溫度。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其進一步包括複數個定位氣體注射管道，其設置在該上部通道壁及/或下部通道壁中，並配置為(i)在其中具有一置中基材之該設備的一頂視圖中可見：在該基材的二該縱向邊緣的至少其中一與該處理通道之一個別側向通道壁間的一間隙中；及(ii)沿通道的縱向可見：介於連續的氣體排氣管道之間，其中該些定位氣體注射管道係配置為注射一惰性定位氣體(例如，氮)。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之設備，其中在該設備之一頂視圖中可見，該些定位氣體注射管道係配置為距離該個別側向通道壁不超過1.5mm。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之設備，其中該些定位氣體注射管道係配置為以一流量率注射定位氣體，該流量率大於氣體配置為從該些氣體注射管道注射的一流量率。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該些氣體排氣管道是設置於該二側向通道壁。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之設備，其中每一該氣體排氣管道具有1mm的縱向尺寸以及0.5mm的高度尺寸的矩形橫剖面。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中每一該氣體排氣管道具有約1×0.5mm2的截面積的矩形橫剖面。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該些氣體注射管道的至少其中一者係配置用以注射氣體流，且前述氣體流沿該運送方向具有一正切分量。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該基材的寬度是160mm，該處理通道的寬度是介於160.5-163.0mm之間。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中每一該氣體排氣管道是被一氣體排氣管道邊緣所限制。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之設備，其中鄰近的任二該氣體排氣管道邊緣間的縱向距離為至少約75%的該中心對中心距離。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之設備，其中鄰近的任二該氣體排氣管道邊緣間的縱向距離為7.5mm至22.5mm之間。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該處理通道內每160mm設置有5至20個之間的該氣體排氣管道。
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