TWI589729B - 用於原子層沉積之設備 - Google Patents

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Description

用於原子層沉積之設備
本發明關於一種用以在一基板的一表面上進行原子層沉積的設備。本發明還進一步關於一種用以在一基板的一表面上進行原子層沉積的方法。
原子層沉積已知係一種用於(重複)沉積一單層目標材料的方法。舉例來說，原子層沉積和化學氣相沉積的差異在於原子層沉積需要至少兩個製程步驟。此等製程步驟中的第一製程步驟包括在該基板表面上塗敷一前軀體氣體。此等製程步驟中的第二製程步驟包括讓該前軀體氣體產生反應，以便形成該單層目標材料。原子層沉積的優點係可達到良好的層厚度控制。
WO2008/085474揭示一種用於原子層沉積的設備。該設備揭示一種空氣軸承(air bearing)效應，俾使得一基板會盤旋在一注射頭上方。對薄板式基板來說，此種盤旋可能不是使用前軀體氣體的有效方式，其中，會有污染的風險存在，而且層的沉積可能會比較不精確。
US2009/081885揭示一種原子層沉積系統，其具有一透過一氣體流體軸承來傳輸的基板。
在本技術領域中希望進一步提高一提供沉積的生產循環的效率。
據此，根據本發明的一項觀點，本發明的目的係提供 一種用於原子層沉積具有前軀體氣體之改善用法的設備與方法，其中，該基板支撐體會被精確地提供。根據一觀點，本發明提供一種用於在一薄板式基板的一表面上進行原子層沉積的設備，其包括：一注射頭，其包括一沉積空間與一氣體軸承，該沉積空間具備一前軀體供應器與一前軀體排出器，該供應器與排出器會被排列成用以透過該沉積空間從該前軀體供應器處提供一前軀體氣流至該前軀體排出器，該沉積空間在使用中會以該注射頭及該基板表面為界限，該氣體軸承包括一軸承氣體注射器，其會被排列成用以將一軸承氣體注射在該注射頭與該基板表面之間，該軸承氣體因而會形成一氣體軸承；以及一運送系統，其會沿著該基板的一平面提供該基板與該注射頭的相對移動，用以形成一運送平面，使得該基板會沿著該運送平面被運送。一支撐部件會被排列在該注射頭的反向處，該支撐部件會被建構成用以提供一氣體軸承壓力排列，其會抵消該運送平面中的注射頭氣體軸承壓力，俾使得該基板會由該氣體軸承壓力排列以無支撐的方式平衡在該注射頭與該支撐部件之間。一運送系統會被提供，其包括一傳動部。該傳動部包括多個傳輸元件，它們會被排列成用以沿著該基板的一平面提供該基板與該注射頭的相對移動，用以形成一運送平面，使得該基板會沿著該運送平面被運送。一反應物供應器會被提供，其會被排列成用以在該傳動部中提供一反應物，用以和被供應在該沉積空間之中的前軀體產生反應。
這可能會增加每個製程循環的沉積次數，於往復運動的情況中至少會有一或二次。
該沉積空間可能會定義一以一基板表面為基準的沉積空間高度D2。該氣體軸承會定義一以一基板為基準的間隙距離D1，其會小於該沉積空間高度D2。
根據另一項觀點，本發明提供一種用於使用一種設備在一基板的一表面上進行原子層沉積的方法，其中，該設備包含一注射頭，該注射頭包括一具備一前軀體供應器的沉積空間以及一具備一軸承氣體注射器的氣體軸承，其中，該沉積空間會定義一以該基板表面為基準的沉積空間高度D2；且其中，該氣體軸承會定義一以該基板為基準的間隙距離D1，其會小於該沉積空間高度D2，該方法包括下面步驟：從該前軀體供應器處供應一前軀體氣體至該沉積空間之中，用以接觸該基板表面；在該注射頭與該基板表面之間注射一軸承氣體，該軸承氣體因而會形成一氣體軸承；在該基板表面的一平面中建立該沉積空間與該基板之間的相對運動；以及提供一氣體軸承壓力排列，其會抵消該運送平面中的注射頭氣體軸承壓力，俾使得該基板會由該氣體軸承壓力排列以無支撐的方式平衡在該注射頭與該支撐部件之間。此方法可視情況藉由使用根據本發明的設備來實行。
藉由該平衡的空氣軸承支撐體，該薄板式基板會受到控制而被固持在該運送平面之中，不會對該基板造成機械性損壞。此外，經由使用空氣軸承可以對該沉積空間進行 獨立壓力控制，從而達到在數種沉積材料與方法中作選擇的自由度。
將前軀體氣體侷限在該沉積空間中會達到控制該沉積空間中之壓力的目的，舉例來說，該沉積空間中的前軀體氣體壓力或是該沉積空間中的總壓力。此外，該設備可能亦包含一沉積空間壓力控制器。該沉積空間中的壓力可能會被控制成和該沉積空間外面的壓力無關，及/或不同於該沉積空間外面的壓力。依此方式可以設定該沉積空間中的預設壓力，較佳的係，其係專門用來最佳化該原子層沉積製程。
在該設備的使用中，該沉積空間會以該基板表面為界限。可以明白的係，依此方式，該基板有助於約束該前軀體氣體。藉由該基板達成的此約束作用可以確保通過該基板表面中之虛擬平面的前軀體氣流實質上會被遏止。然而，這並非必要，而且其甚至可能支持以各種程度被打穿的基板，只要會提供足夠的軸承表面來提供軸承氣體支撐即可。
在該基板表面之該平面中的該沉積空間與該基板之間的相對運動以及將該注射前軀體氣體侷限在該沉積空間中的組合會進一步達到非常有效使用該前軀體氣體的目的。依此方式，某種數額的前軀體氣體便會有效地被分散在該基板表面上方，從而增加一前軀體氣體分子在被射入該沉積空間中之後貼附至該基板表面的機率。
圖1所示的係根據本發明一實施例的概略側視圖。舉例來說，圖中顯示一注射頭1，其具有藉由一氣體軸承區域被分開的兩個沉積空間2、3。理論上，在原子層中雖然需要至少兩道製程步驟；不過，僅有其中一道製程步驟可能需要涉及材料沉積。此材料沉積可能係在具備一前軀體供應器4的沉積空間2中被實行。據此，於此實施例中所示的注射頭包括具備一反應物供應器40的另一沉積空間3，該另一沉積空間3在使用中係以該氣體軸承7為界限。在替代方式中，或者除此之外，亦可以在該反應空間中提供一反應物氣體、一電漿、雷射生成的輻射、以及紫外線輻射之中的至少其中一者，用以在將該前軀體氣體沉積在該基板表面的至少一部分上之後讓該前軀體與該反應物氣體產生反應，以便在該基板表面的該至少一部分上取得該原子層。藉由合宜地清洗空間2、3，該等供應器4與40便可以在處理期間交換使用。
為允許進行電漿沉積，該等前軀體與反應物供應器4、40較佳的係被設計成沒有實質流動限制。因此，朝向一基板表面5的電漿流動不會因任何流動限制而受到阻礙。
於此實施例中，一前軀體氣體會藉由在該基板表面5側邊的流動而於沉積空間2中環行。該氣流會透過該沉積空間從該前軀體供應器4處被提供至前軀體排出器6。在使用中，該沉積空間2會以該注射頭1及該基板表面5為界限。氣體軸承7具備軸承氣體注射器8，它們會被排列在該沉積空間的旁邊，用以將一軸承氣體注射在該注射頭1與 該基板表面5之間，該軸承氣體因而會形成一氣體軸承同時將該注射前軀體氣體侷限在該沉積空間2中。該前軀體排出器6還可額外用來排出軸承氣體，以便防止軸承氣體流入沉積空間2、3之中。
於該實施例中所示的每一個氣體軸承7雖然都被設計成一流動屏障；但是，理論上，這係不必要的。舉例來說，只要可以提供有效的流動屏障，未必要將一用以分開該等沉積空間2、3的流動屏障設計成一氣體軸承。一般來說，一流動屏障的間隙高度可能會大於氣體軸承有作用的間隙高度。於實際的範例中，該氣體軸承會操作在5μm至100μm的間隙高度範圍中；其中，一流動屏障在此等數值以上可能仍然有效，舉例來說，一直到500μm為止。另外，氣體軸承7可能僅在基板9存在時才可作為流動屏障(或是此情況中的氣體軸承)；然而，流動屏障亦可能會或者可能不會被設計成不論基板9是否存在都有作用。重要的係，藉由流動屏障可在任何時間阻止有作用的材料在沉積空間2、3之間流動，用以防止污染。此等流動屏障可能會或者可能不會被設計成氣體軸承7。
圖1雖然沒有明確顯示出一運送系統(請參見圖3中更多細節)；不過，該基板9會相對於該注射頭1被移動，以便從沉積空間2與3處接收後續的沉積材料。藉由該基板9相對於該注射頭1的往復運動，可以控制層數。
重要的係，一支撐部件10會被提供，用以沿著一運送平面(其可被視為基板9的中線)為基板9提供一支撐體。該 支撐部件10被排列在該注射頭的反向處並且被建構成用以提供一氣體軸承壓力排列，該氣體軸承壓力排列會在該運送平面中平衡該注射頭氣體軸承7。雖然並非最理想；不過，可以對稱的排列來提供該作用，較佳的係，該平衡作用係藉由在該支撐部件中有一個和該注射頭1所提供者完全相同的流動排列來提供。因此，較佳的係，該支撐部件10的每一個流動注射噴嘴會朝該注射頭1的一對應噴嘴被對稱定位。依此方式，該基板會藉由該氣體軸承壓力排列以無支撐的方式被固持(也就是，沒有機械性支撐體)在該注射頭1與該支撐部件10之間。更一般來說，該注射頭1中與該支撐部件10中之流動排列在該運送平面中的位置變異(其小於0.5mm，明確地說，小於0.2mm)仍可被視為係一種完全相同的流動排列。因為沒有任何機械性支撐體，所以，可以防止此支撐體遭到污染的風險，其可非常有效地固定該注射頭1相對於該基板9的最佳工作高度。此外，為達清潔的目的，該系統必須有較少的停工時間。再者，重要的係，因為沒有機械性支撐體，所以，該系統的熱容量會降低，從而讓基板對生產溫度會有較快速的加熱反應，這可明顯地提高總生產量。
就此方面來說，該沉積空間會定義一以一基板表面為基準的沉積空間高度D2，且其中，該氣體軸承7(其充當流動屏障)包括一面向一基板表面5的流動限制表面11，用以定義一以一基板為基準的間隙距離D1，其會小於該沉積空間高度D2。該沉積空間具備一前軀體供應器4與一前 軀體排出器6。該供應器與排出器可能會被排列成用以透過該沉積空間從該前軀體供應器處提供一前軀體氣流至該前軀體排出器。在使用中，該沉積空間係以該注射頭1與該基板表面為界限。該沉積空間可能係由一凹腔29所形成，其具有深度D2-D1，其中，該供應器與排出器為終點及/或起點。因此，更一般來說，該凹腔係被定義在該注射頭1之中並且在使用中會面向該基板9。因為有面向該基板的凹腔29，所以，應該瞭解的係，該基板實質上會形成該凹腔的一封閉體，俾使得會形成一用於供應該前軀體氣體的封閉環境。此外，該基板可能會被提供成使得該基板的各種相鄰部件或者甚至是其它相鄰基板或其它部件可以形成此封閉體。該設備可能會被排列成用以藉由該注射頭1的前軀體排出器6從該凹腔處排出該前軀體氣體，用以實質上防止該前軀體氣體漏出該凹腔。可以明白的係，該軸承供應器可以被定位在和該凹腔相隔某個距離處。該凹腔可以在該凹腔中施加不同於該氣體軸承層中之製程條件的製程條件。較佳的係，該前軀體供應器4及/或該前軀體排出器6都被定位在該凹腔之中。
該凹腔29的深度D2-D1可被定義為局部增加該基板9以及該注射頭中具備該軸承氣體注射器8及該前軀體供應器的輸出面之間的距離。D2扣除D1的深度可能係在10至500微米的範圍之中，更佳的係，可能係在10至100微米的範圍之中。
該流動限制表面11可能係由包含軸承氣體注射器8的 凸出部分110所構成。舉例來說，使用中的氣體軸承層係被形成在該表面5以及該流動限制表面11之間。介於該等前軀體排出器6之間的距離C1通常可能係在1至10毫米的範圍之中，其同樣是該沉積空間2、3的典型寬度。該氣體軸承層的典型厚度(由D1來表示)可能係在3至15微米的範圍之中。該凸出部分110的典型寬度C2可能係在1至30毫米的範圍之中。該沉積空間2在該基板9之平面外面的典型厚度D2可能係在3至100微米的範圍之中。
這會達到更有效的製程設定值。因此，舉例來說，從該供應器4處射入該沉積空間2之中的容量前軀體流速會高於該氣體軸承層中的軸承氣體的容量流速；而用於注射該前軀體氣體所需要的壓力則會小於用於在該氣體軸承層中注射該軸承氣體所需要的壓力。因此，要明白的係，該氣體軸承層7的厚度D1通常可能會小於在該基板表面外面的一平面中所測得之該沉積空間2的厚度D2。
在每公尺通道寬度5．10-4至2．10-3m3/s的典型流速以及L=5mm的典型距離(其等於從該前軀體供應器至該前軀體排出器的距離)中，通道厚度Dc(舉例來說，該沉積空間2的厚度D2)較佳的係應該大於25至40μm。然而，該氣體軸承功能較佳的係需要從該前軀體注射頭至該基板非常小的距離，其大小等級通常為5μm，以便滿足剛性和氣體分離方面的需求並且用以最小化所需要的軸承氣體的數量。然而，該沉積空間2中的5μm厚度D2，配合上面所提及的製程條件，卻可能會導致~20巴之無法接受的高壓力 降。因此，較佳的係，必須將該設備設計成具有不同厚度的氣體軸承層(也就是，厚度D1)以及沉積空間(也就是，厚度D2)。對平坦的基板來說(舉例來說，晶圓-或者，含有大量低深寬比(也就是，淺薄型)溝槽8的晶圓，其深寬比A(溝槽深度除以溝槽寬度)10)，製程速度會相依於前軀體流速(以kg/s為單位)：前軀體流速越高，飽和時間越短。
對含有大量高深寬比(也就是，深窄型)溝槽的晶圓來說，A50，製程速度可能會相依於該前軀體流速並且相依於該前軀體分壓。於兩種情況中，製程速度可能實質上不相依於該沉積空間2中的總壓力。製程速度雖然可能(幾乎)不相依於該沉積空間2中的總壓力；不過，基於下面數項理由，該沉積空間2中的總壓力接近大氣壓力可能會有好處：
1.在次大氣壓力處，會希望提高該沉積空間2中的氣體速度Vg，從而會在該沉積空間2中造成非所希的高壓力降。
2.在較低的壓力處，提高氣體速度Vg會在該沉積空間2中導致較短的氣體駐留時間，其會對產量造成負面效應。
3.在較低的壓力處要抑制經由該氣體軸承層來自該沉積空間2的前軀體洩漏的效果可能會比較差。
4.在較低的壓力處，可能會需要用到比較昂貴的真空唧筒。
該沉積空間2中的氣體速度Vg的下限可能係由基板橫向速度Vs來決定：一般來說，為防止該沉積空間2中產生不對稱流動行為，較佳的係，應該滿足下面條件： Vg>>Vs 此條件提供反應空間3之厚度D、D2的較佳上限。只要符合上面所提之必要條件中至少其中一者，而且較佳的係符合所有必要條件，便可以達成一用以在平坦晶圓上以及在含有大量高深寬比溝槽的晶圓上進行快速連續ALD的ALD沉積系統。
據此，在使用中，該沉積空間2中的總氣體壓力可能會不同於該額外沉積空間3中的總氣體壓力。該沉積空間2中的總氣體壓力及/或該額外沉積空間3中的總氣體壓力可能係在0.2至3巴的範圍之中，舉例來說，0.5巴或2巴，或者甚至更低的10毫巴，明確地說，落在0.01至3巴的範圍之中。此等壓力數值可以該前軀體的特性為基礎來選擇，舉例來說，前軀體的揮發性。此外，該設備還可能會被排列成用以平衡該軸承氣體壓力以及該沉積空間中的總氣體壓力，以便最小化流出該沉積空間的前軀體氣體。
圖2概略地顯示一基板邊緣90通過注射頭1中數個噴嘴的情形的切換配置。根據一較佳實施例，該注射頭1包括壓力控制器13，用以相依於基板9的存在來切換該前軀體供應器4、該前軀體排出器6、及/或該氣體注射器8中的任何一者。為清楚起見，圖中僅顯示數條切換線。為齊平一軸承氣體壓力，反向軸承氣體注射器8的軸承氣體線可以被耦合，以便提供均等的軸承氣體壓力。如圖2中的標 記X概略所示，外側噴嘴70的軸承氣體壓力可以被關閉。合宜的方式係，當該基板離開沉積空間3時，前軀體供應器4亦可以被關閉。較佳的係，就在關閉前軀體供應器4之前，和前軀體排出器6反向的排出器60會先被關閉，該排出器60可相依於該沉積空間中一基板9的存在進行切換，因此，當一基板邊緣90通過該前軀體排出器時，一遠離面向該支撐部件之基板表面的前軀體流動便會被提供。
壓力控制器13可以控制沉積空間壓力，以便控制該沉積空間2中的壓力。此外，該控制器13還會控制該氣體軸承層7中的氣體軸承層壓力。
據此，在圖中所示的方法中，一氣流7會被提供，其會被排列成用以提供一氣體軸承壓力，其中，該氣流可以相依於一基板9的存在而被切換，因此，當一基板邊緣90通過一排出器60時，該排出器會選擇性地被關閉，以便提供一遠離該基板9的流動。
圖3所示的係另一實施例的概略平面視圖。此圖中以平面視圖的方式概略繪製該注射頭1。該注射頭1包括分別用於前軀體與反應物的沉積空間2、3的交替狹縫，每一者皆以氣體軸承/流動屏障7為界限。圖中可以看見，該基板會從一導入區(lead in zone)15處被攜載至注射頭1有作用的工作區(working zone)16之中。該工作區16位在該導入區15的旁邊並且會對齊該運送平面，俾使得該基板可在此等區15、16之間輕易地被運送。其還可能會提供一額外的導出區(lead out zone)17。端視製程步驟而定，導入與導出 可以互換或交替。因此，一基板9可以沿著該等兩個區15、17之間的穿過工作區16的一條中線往復移動。
於圖中所示的實施例中，該運送系統具備多對氣體入口181及出口182，它們面向該運送平面並且會沿著該運送平面從出口182朝入口181處提供一流動183。基於清楚顯示起見，圖中僅顯示其中一對。一氣流控制系統會被排列成用以沿著該運送平面提供一氣體軸承壓力以及一氣流183，以便藉由控制該氣流而讓該基板9沿著一穿過該工作區16的中線於該運送平面中移動。
圖4所示的係在垂直於該基板表面的方向中看見的注射頭1的波浪形狀的簡略範例。一般來說，該彎曲形狀會防止發生該基板的第一階彎折模式。據此，從垂直於該基板表面的方向中會看見該氣體軸承7係被形成波浪形狀，用以防止發生該薄板基板的第一階彎折模式。此外，一般來說，沉積空間2、3的形狀可能會跟隨該等氣體軸承狹縫7的形狀，以便達成精簡的注射頭構造。此等變化會最佳化該基板表面上的壓力分佈。對易碎或是撓性的基板來說，此最佳化非常重要。
圖5所示的係一第四實施例的概略側視圖。其會參考前面圖式。明確地說，圖中顯示一導入區15、一工作區16、以及一導出區17。該工作區係由注射頭1與支撐體10所構成。在該導入區及導出區中會提供多個傳輸元件或傳動部18，以便沿著方向R所示的運送平面來傳輸該基板9。根據一實施例，該導入區15包括面向該運送平面的多個傾斜壁 部19。該傳動部18包括多個傳輸元件(請參見圖7A)，它們會被排列成用以沿著該基板的一平面提供該基板與該注射頭的相對運動，用以形成一運送平面，使得該基板會沿著該運送平面被運送。該導入區15包括以和基板9一致的運送平面為基準對稱排列的多個傾斜壁部。該等傾斜壁部19會被形成並且被建構成用以將在朝向該傳動部18的第一運送方向P中於該基板9上方的工作高度Dx從約100至200微米縮減為範圍從30至100微米(較佳的係，約50微米)的低工作高度，以便形成最小間隙距離Dy。
圖6所示的係在第四實施例之變化例中，其進一步稱為第五實施例，用以在一薄板式基板的一表面上進行原子層沉積的設備的概略視圖。圖6和圖5中所示的第四實施例的俯視圖一致。該薄板式基板9可能為撓性或剛性，舉例來說，其可能係一薄片或是一晶圓。該設備可能包括該注射頭1以及用以沿著該基板9的一平面提供該基板9與該注射頭1之相對運動以便形成一運送平面使得該基板9會沿著該運送平面被運送的運送系統。
該運送系統可能包括該導入區15以及該工作區16，該工作區16位在該導入區15的旁邊並且會對齊該運送平面。該注射頭1係被提供在該工作區16之中。該薄板式基板(圖6中雖然並未顯示，但是以元件符號9顯示在圖5中)會被插入該導入區15之中。該導出區17係被提供在該工作區16的旁邊。因此，該工作區16可能係位於該導入區15與該導出區17之間。於該導入區中可能會提供一第一傳 輸元件或傳動部18A，並且於該導出區中可能會提供一第二傳輸元件或傳動部18B。該第一傳動部18A與該第二傳動部18B可能會被排列成如圖7a至f中的進一步詳示，以便透過一受控氣流在該導入區15與該導出區17之間往復地移動該基板，使其通過該工作區16。因此，該第一傳動部18A、該工作區16、以及該第二傳動部18B可能會一起構成一處理區31，其中，該基板9可藉由控制該等傳動部中的氣流而在該等原子層的沉積期間被往復移動。
接收元件32有助於其中一實施例中，將該基板9引入該第一傳輸元件18A之中。
圖7A所示的係該第一傳動部18A、該第二傳動部18B、以及具有注射頭1的工作區16的俯視圖。圖7B所示的係在該導入區15之中被傳輸的基板9。圖7C所示的係該基板9被傳輸經過該工作區16。圖7D所示的係該基板9在該導出區17中反轉該基板9之方向的瞬間。圖7E所示的係該基板9在該導入區15中反轉方向的後續瞬間。圖7F所示的係該基板9被移動遠離該第二傳輸元件18B。因此，圖7B至7F顯示該基板9如何在該導入區15與該導出區17之間被往復移動經過該工作區16。在圖7A至F中，該基板9的移動方向係由箭頭31來表示。
該運送系統可能具備交替排列的多對氣體入口181及氣體出口182，它們係被包含在傳動袋體34之中。在該工作區16的兩個反向側上，傳輸元件18A、18B會各自朝該工作區提供一定向氣流。依此方式便能夠提供一種往復式 運動，其通常係藉由在該基板面向該個別元件時於該等傳輸元件18A、18B中合宜地啟動一氣流來達成。為達此目的，可能會有一基板位置偵測器，舉例來說，用以透過光學式偵測、機械式偵測、或是壓力變化偵測來偵測該位置。一袋體的凹部深度可能係在50至500微米的範圍之中，其通常為100微米。該運送系統可能還進一步包括氣流控制系統，其會被排列成用以沿著該運送平面提供一氣體軸承壓力以及一氣流，如方向R所示。藉由控制該氣流便可以提供該基板9的移動，其通常係藉由提供多個位置感測器來偵測或測量該基板相對於該等傳動部18A、18B的位置或者是否存在。因此，可以運用該氣流在該基板9上所提供的一拖曳作用力來實現該基板9之移動的目的。
在圖7A至F中，該等氣體入口181與氣體出口182會被排列成用以在該導入區15與該導出區17之間往復地移動該基板，使其通過該工作區16。因此，該等第一傳動部18A與第二傳動部18B中的每一者皆可能具備由氣體入口181與氣體出口182所組成的複數個傳動袋體34。被排列在一要被傳輸之基板下方與上方的一對傳動袋體會具有氣體軸承的功能。一般來說，額外的非傳動氣體軸承可能不會具備用於傳輸的任何有向式流動。倘若此氣體軸承提供足夠的剛性的話，那麼，便可以該基板平面為基準非對稱地提供多個袋體34，或者，明確地說，僅在該基板的其中一側提供袋體34。於傳動部18A、18B中遠離該工作區16的一區中，該等傳動袋體34會被定向成朝向該工作區，以 便提供會通過該工作區的往復移動。於傳動部18A、18B中相鄰於該工作區的區中則會提供不同尺寸之交錯配向的袋體，用以維持該基板速度。明確地說，在一基板離開部18A與進入部18B中，其會藉由該基板離開部18A中被定向成朝向該工作區的一中央較大袋體以及該進入部18B中被定向成遠離該工作區16的兩個分散的較小袋體(該等兩個分散較小袋體係被提供在該進入部18B中被定向成朝向該工作區16的一較大中央袋體的旁邊)來維持。在使用中，氣流可能至少部分會從該氣體出口182被導向該氣體入口181。依此方式，氣流的方向可被定義成箭頭36所示，用以提供一有向式的空氣軸承-也就是，在該運送平面中具有一有向式軸承作用力(其會在該運送平面中移動該基板)的空氣軸承。更一般來說，該等氣體出口182可能各自具備一制約部185。此制約部185可達成從該等氣體出口182至該等氣體入口181之氣體供應的改善控制。舉例來說，由該氣流從該等氣體出口182處提供至該等氣體入口181的氣體軸承可以具有較高的剛性。舉例來說，該氣流可能比較不會受到因該基板9之移動所造成的擾動的影響。該制約部185會定義從包含該制約部185的出口182朝向該入口181的氣流方向。或者，一出口182亦可能不具備制約部，這有可能在該袋體中反轉該氣流36。在此變化例中可能會提供額外的(非有向式的)空氣軸承。
於該等第一傳動部18A與第二傳動部18B的每一者之中，具有該等氣體入口181與氣體出口182的該等複數個 傳動袋體34中的至少一第一傳動袋體34A的氣流的方向36可能會被引導朝向該工作區16。進一步言之，於該等第一傳動部18A與第二傳動部18B的每一者之中，具有該等氣體入口181與氣體出口182的該等複數個傳動袋體34中的至少一第二傳動袋體34B的氣流的方向可能會被引導遠離該工作區16。因此，於此變化例中，於該第一傳動部18A與該第二傳動部18B之中，傳動袋體34A的氣流會被引導朝向該工作區16而傳動袋體34B的氣流則會被引導遠離該工作區。因為袋體34A、34B的相反氣流方向的關係，該基板可以移動遠離該工作區，而且該基板亦可以朝該工作區移動。該導入區15中的此等相反移動方向可幫助達成該基板9的往復運動。
該等傳動袋體中的第二傳動袋體34B可能係在該等第一傳動部18A與第二傳動部18B之中位於該工作區16以及該等傳動袋體中的該至少第一傳動袋體34A之間。因此，於該變化例中，在該第一傳動部18A與該第二傳動部18B之中，該等袋體中的該等第二袋體34B可能係位於該等袋體中的該等第一袋體34A中的其中一者與該工作區16之間。藉由此種排列，可以藉著該等袋體中的該等第二袋體34B讓該基板移動通過該工作區16，同時，當其偵測到(藉由位置偵測器(圖中並未顯示))該基板已經實質上通過該工作區16時，還可藉著該等袋體中的該等第一袋體34A來反轉移動的方向31。
或者，從該氣體出口182至該氣體入口181的氣流在 時間上可能為實質連續。因此，從該氣體出口182至該氣體入口181的氣流(舉例來說，該氣流的方向)在該基板的運動期間(舉例來說，在往復運動期間)在時間上可能為實質連續。
該等袋體中的該至少第一袋體34A的氣流的速度及/或空間範圍可能會大於(明確地說，1.5倍大)該等袋體中的該至少第二袋體34B的氣流的速度及/或空間範圍。袋體34中的一對氣體入口181與氣體出口182的空間範圍在圖7A中係由維度H1與H2來表示。H2可能約等於一袋體34中的一入口181與一出口182之間的距離。H1可能約等於該袋體34中的入口181及/或出口182的長度。該等維度H1與H2可決定在彼此橫向跨越的方向中。
依照上面參考圖7A至F所述的方式，該第一傳輸元件18A以及該第二傳輸元件18B可被排列成用以在該導入區15與該導出區17之間往復地移動該基板9，使其通過該工作區16。
因此，在圖3以及圖7A至F中提供本發明一觀點的範例，其中，該運送系統具備，較佳的係，多個交錯排列的氣體入口與氣體出口；其包括一氣流控制系統，該氣流控制系統會被排列成用以沿著該運送平面提供一氣體軸承壓力以及一氣流，以便藉由控制該氣流來移動該基板。較佳的係，在使用中，從一氣體出口至一氣體入口的氣流(其可能專屬於該氣體出口，舉例來說，可能會與該氣體出口形成一對)會沿著一條實質上平行於該運送平面的路徑被引 導。較佳的係，在該導入區及該導出區中會提供多個傳輸元件，以便沿著該運送平面來傳輸該基板。較佳的係，該等傳輸元件包括該等氣體入口與氣體出口。
再者，圖3以及圖7A至F還顯示出本發明一實施例的範例，根據該等範例，該運送系統包括一導入區以及一工作區，該工作區位在該導入區的旁邊並且會對齊該運送平面；其中，該注射頭會被提供在該工作區之中，且其中，一薄板式基板會被插入該導入區之中；其中，一導出區會被提供在該工作區的旁邊；其中，該等氣體入口與出口會被排列成用以在該導入區與該導出區之間往復地移動該基板，使其通過該工作區。相較於被排列成用於單向運動的設備，往復運動的優點係達成一在空間方面更為限縮的設備，以便塗敷多層。較佳的係，該等氣體出口與該等氣體入口之間的氣流的方向、速度、及/或空間範圍會被排列成用以達成該基板的往復運動。
圖7A至F還進一步透過範例圖解根據本發明的一實施例，其中，該等氣體入口與氣體出口會被排列成用以藉由在該導入區中提供一第一傳輸元件以及在該導出區中提供一第二傳輸元件而在該導入區與該導出區之間往復地移動該基板，使其通過該工作區。較佳的係，該第一傳輸元件與第二傳輸元件中的每一者皆具備具有氣體入口與氣體出口的複數個袋體。較佳的係，該氣體控制系統會被排列成用以在該第一傳輸元件與第二傳輸元件中的每一者之中讓具有該等氣體入口與氣體出口的該等袋體中的至少一第一 袋體的氣流的方向以及具有該等氣體入口與氣體出口的該等袋體中的至少一第二袋體的氣流的方向會被引導遠離該工作區。
於可更上位應用的進一步實施例中，在該第一傳輸元件與第二傳輸元件中的每一者之中，具有該等氣體入口與氣體出口的該等袋體中的該至少第二袋體係位於該工作區以及具有該等氣體入口與氣體出口的該等袋體中的該至少第一袋體之間。此種排列的好處係可藉由具有該等氣體入口與氣體出口的該等袋體中的該至少第二袋體施加一作用力在該基板中已經通過該工作區的部分上來維持該基板移動通過該工作區。此種排列的好處係可藉由具有該等氣體入口與氣體出口的該等袋體中的該至少第一袋體來反轉及/或初始化該基板朝該工作區的移動。
於可更上位應用的進一步實施例中，具有該等氣體入口與氣體出口的該等袋體中的該至少第一袋體的氣流的速度及/或空間範圍會大於(明確地說，1.5倍大)具有該等氣體入口與氣體出口的該等袋體中的該至少第二袋體的氣流的速度及/或空間範圍。實驗已經顯示這可能係有利的比例。
圖7G所示的係一具有一替代前軀體/反應物供應器的傳動部排列。於此排列中會藉由使用該傳動部18作為反應物供應器而增加一反應物處理步驟。圖中提供一置中空氣軸承560，其包括多個置中軸承氣體供應器561，它們會沿著該相對移動的方向被提供在該傳動部18的側邊。依此方式，置中剛性會提高，而且晶圓的引導會獲得改善。於該 傳動部18中會提供一反應物供應器。依此方式，該傳動部會提供一反應物，用以和被供應在該沉積空間中的前軀體進行反應。為區分該傳動部與該注射頭，從圖中可以看見，該置中空氣軸承係沿著該相對移動的方向延伸在該傳動部中該反應物供應器的側邊。或者，甚至除此之外，該傳動部和該注射頭的差異亦可能在於該功能部不具備前軀體供應器並且實質上具備多個傳輸元件。本案發明人已經發現，可以使用該傳動部中所使用的氣流作為反應物。明確地說，應該瞭解的係，該設備可被排列成用以提供下面之中至少其中一者作為反應物：反應物氣體、電漿、雷射生成的輻射、以及紫外線輻射。
圖7H所示的係一替代的傳動部排列。圖7G雖然顯示，原則上，該反應物4(舉例來說，此處為一用於含有前軀體之金屬的氧化劑)可以該傳動部(其在功能上會被排列成用以進行引導或傳輸)中所提供的任何供應器排列來供應；不過，可以配置另一沉積空間30用以在該前軀體氣體沉積在工作區16中該注射頭中的一沉積空間2中之後來讓該前軀體於該基板表面的至少一部分上產生反應。
在圖7H的排列中，該注射頭沉積空間2在該基板表面的平面中具有狹長的形狀，其係延伸在橫切於該運送方向的方向中，且其中，在該傳動部中，該反應物供應器係被提供在一傳動部沉積空間30之中；該傳動部沉積空間30的寬度維度W30寬過注射頭沉積空間寬度w3。此大寬度可以在該基板的往復運動中於它的轉向部分中提供合宜的供 應。
第五實施例中該設備的變化例圖解在圖8A至C中。此處，該導入區15中該基板會被引入其中的部分(其會另外被稱為接收元件)可能會具有一頂端壁部19，其可沿著垂直於該運送平面的方向Q來移動，用以設定一工作高度及/或幫助將該基板引入該注射頭1之中。此外，該注射頭1還可以沿著方向P朝該運送平面及遠離該運送平面來移動，用以設定一正確的工作高度。此移動可藉由該空氣軸承的減震作用來提供，也就是，該注射頭可以漂浮的方式被固持。
圖8A至C所示的係沿著圖6中所示的箭頭36所得到的接收元件32的視圖，其係被提供在該導入區15之中。該導入區15(此變化例中的接收元件32)具有一壁部，明確地說，具有一頂端壁部19A，其可沿著垂直於該運送平面的方向來移動。一底部壁部19B在使用中可能為靜止。或者，該頂端壁部19A可能為靜止而該底部壁部19B可以移動；或是，兩個壁部19A、19B皆可以移動。藉由該可以移動的頂端壁部19A，可以幫助將該基板9引入該注射頭1之中。因此，在圖8A至C的變化例中，可沿著垂直於該運送平面的方向來移動的頂端壁部19A係由該接收元件32所形成，用以幫助將該基板9引入該第一傳輸元件18A之中。
該壁部(此處為該頂端壁部19A)會透過一中間位置從一張開位置處移動至一閉合位置。圖8A所示的接收元件32中，該壁部處於張開位置中。圖8B所示的接收元件32中，該壁部處於中間位置中。圖8C所示的接收元件32中，該 壁部處於閉合位置中。在圖8C中，該基板9在使用可能會漂浮在該頂端壁部19A與該底部壁部19B之間。
因此，可以明白的係，藉由該接收元件可提供一種作法讓該導入區被建構成用以在朝向該工作區的方向中縮減該運送平面上方的工作高度(此處為接收間隙W)。該運送平面係在圖5中方向R所示之朝向該工作區的方向中。
該壁部會在垂直於該運送平面的方向中定義一接收間隙W。從圖8A至C可以明白，當該壁部朝該閉合位置移動時，該接收間隙W會縮減。於該張開位置中，該接收間隙W可能會被排列成用於讓該基板9插入該設備之中。因此，該接收間隙可能大於3mm，較佳的係，大於7mm，舉例來說，高達20mm。為防止該基板9與該底部壁部19B接觸，可以在該設備中提供多根可移動的短柱42，用以將該基板放置於其上。
於該中間位置中，該接收間隙W可能會被排列成用於加熱該基板，使其達到工作溫度。因此，該接收間隙可能係在一較低數值(舉例來說，0.2mm)與一較高數值(舉例來說，5mm)之間的範圍中。當該壁部位於該中間位置中時，該接收間隙W的該較低數值可防止該晶圓9與該接收元件32的該等壁部之間發生機械性接觸。否則，因加熱期間誘發的機械性應力所造成的基板翹曲便可能會導致此機械性接觸。當該壁部位於該中間位置中時，該接收間隙W的該較高數值則可以提高加熱的速度。舉例來說，加熱該基板9可能係藉由經過該間隙朝該基板9供應熱量來實行。較佳 的係，該等短柱42包括陶瓷材料。因此，經由該等短柱42的熱傳導實質上可以降低。這可以提高加熱該基板9的速度並且可以促成該晶圓9中均勻的溫度分佈。
於該封閉位置中，該接收間隙W可能會等於該導入區15之剩餘部分中的間隙。該可移動壁部可能會被耦合至該等短柱42，俾使得當該上方壁部19A朝該閉合位置移動時，該等短柱會在該底部壁部19B的表面44下方移動。
因此，更一般來說，處於該張開位置中的接收間隙W實質上能會等於處於該中間位置中的接收間隙W。
因此，根據圖8A至C中所示之範例的本發明的進一步觀點，該運送系統包括一導入區以及一工作區，該工作區位在該導入區的旁邊並且會對齊該運送平面；其中，該注射頭會被提供在該工作區之中，且其中，一薄板式基板會被插入該導入區之中，其中，該導入區具有一壁部，明確地說，具有一頂端壁部，其可以沿著一垂直於該運送平面的方向來移動，用以幫助將該基板引入該注射頭之中。該可以移動壁部可達到增加該頂端壁部與一底部壁部之間的間隙，因而，可以幫助插入該基板。明確地說，其實質上可以防止該壁部與該基板之間發生機械性接觸。
於一根據該進一步觀點的實施例中，在該導入區之中會提供一接收元件，並且較佳的係，會提供一第一傳輸元件，其中，該可以沿著垂直於該運送平面的方向移動的壁部係由該接收元件所形成，以便幫助將該基板引入該第一傳輸元件之中。於該導入區之中有一專屬的接收元件可以 改善該導入區之另一部件(舉例來說，該第一傳輸元件)中的條件及/或構造。
於一根據該進一步觀點的實施例中，該壁部會經過一中間位置從一張開位置處被移到一閉合位置，其中，當該壁部朝該閉合位置移動時，在垂直於該運送平面的方向中由該壁部所定義的接收間隙會縮減，其中，於該張開位置中，該接收間隙會被排列成用於讓該基板插入該設備之中，於該中間位置中，該接收間隙會被排列成用於加熱該基板，使其達到工作溫度，及/或於該封閉位置中，該接收間隙會被排列成用以於該基板及該設備之間形成一氣體軸承。因此，可以實施經過改善的接收作業。藉由調整該接收間隙可以改善用於接收與加熱的製程條件，更明確地說，可以改善用以加熱該基板的加熱速度。
圖9A與圖9B所示的係第五實施例中該設備之變化例的俯視圖與剖視圖。圖9A與圖9B所示的係該基板9。圖9B中所示的剖面係由圖9A中的A-A’所示。圖9A還進一步顯示一沿著該運送平面的設備分部46。舉例來說，該設備分部可能係該導入區15、該導出區17、及/或該工作區16的一部分。
於此變化例中，該設備可能具備一第一置中空氣軸承48A與一第二置中空氣軸承48B，用以置中該基板9，以便沿著一介於該導入區15與該導出區17之間的中線來移動該基板。雙箭頭50所示的係橫切於該基板沿著該注射頭1之中線的總體方向相對移動並且在該基板之平面中的置中 移動。因此，藉由該第一置中空氣軸承48A及/或第二置中空氣軸承48B，可以在方向50之中(也就是，沿著該運送平面)施加一作用力於該基板9的一側表面(此處分別為第一側表面49A及/或第二側表面49B)上。更一般來說，該第一空氣軸承48A及/或第二空氣軸承48B在該基板9之平面中的範圍X3在使用中可能係在從0.1mm至1.5mm的範圍中，明確地說，可能係在從0.3mm至0.8mm的範圍中。
該設備可能進一步具備多個置中軸承氣體供應器56，它們會沿著該基板9與該注射頭1的相對移動方向(此處係由雙箭頭60來表示)被提供在於使用中相鄰於該基板9之該等反向側表面49A、49B的運送平面中。該等供應器56可能各自具備制約部Ri。此制約部可達成供應空氣給該第一置中空氣軸承48A及/或第二置中空氣軸承48B的改善控制。該制約部Ri可以增加該第一置中空氣軸承48A及/或第二置中空氣軸承48B的剛性。
該設備可能具備一置中軸承控制器54，用以控制該第一置中空氣軸承及第二置中空氣軸承中的壓力。此外，該控制器54還可能會被連接至該等置中軸承氣體供應器56，以便控制流出該等置中軸承氣體供應器56的氣體的數量。該等置中空氣軸承的軸承氣體的流動係由箭頭52來表示。圖9A與9B還進一步顯示多個壓力釋放缺口62.i(i=1...4)的範例。此處，壓力釋放缺口62.1、62.2各自沿著該第一空氣軸承48A延伸並且相鄰於該第一空氣軸承48A。此處，壓力釋放缺口62.3、62.4各自沿著該第二空氣軸承48B延 伸並且相鄰於該第二空氣軸承48B。在圖9A中，該等壓力釋放缺口62.1、62.2係位於該第一空氣軸承48A以及介於該注射頭1與該支撐部件10之間的軸承壓力排列64之間。在圖9A中，該等壓力釋放缺口62.3、62.4分別位於該第二空氣軸承48B以及介於該注射頭1與該支撐部件10之間的軸承壓力排列64之間。因此，該等壓力釋放缺口可各自被排列在該軸承壓力排列以及該第一置中空氣軸承48A或第二置中空氣軸承48B之間，以便可以實質上解除該第一置中空氣軸承48A及/或第二置中空氣軸承48B中壓力之控制以及該軸承壓力排列中壓力之控制的關聯性。
更一般來說，該等壓力釋放缺口在與該運送平面平行的方向中的個別寬度X1可能係在從0.1mm至3mm的範圍中，明確地說，可能係在從0.3mm至2mm的範圍中。從該等壓力釋放缺口62.i中至少其中一者至該第一置中空氣軸承48A或第二置中空氣軸承48B的距離X2可能係在從0.1mm至1.5mm的範圍中，明確地說，可能係在從0.3mm至0.8mm的範圍中。
因此，如圖9A與9B中透過範例所示，本發明的一項觀點可能包括：該設備具備一第一置中空氣軸承以及一第二置中空氣軸承，它們會被排列在導入區15與導出區17側邊，用以置中該基板，以便沿著該導入區15與該導出區17之間的一中線來移動該基板。本案發明人所實施的實驗已經顯示出，依此方式，可以達到有利的基板置中效果。藉由該第一置中空氣軸承及/或第二置中空氣軸承，一作用 力會於沿著該運送平面的方向中被施加在該基板的一側表面上。較佳的係，該設備具備一置中軸承控制器，用以控制該第一置中空氣軸承及第二置中空氣軸承中的壓力。較佳的係，該設備具備多個置中軸承氣體供應器，它們會沿著該基板與該注射頭之相對移動的方向被提供在於使用中相鄰於該基板之反向側表面的運送平面中。
圖9A與9B還透過範例顯示出，本發明的該項觀點可能包括：該設備具備多個壓力釋放缺口，較佳的係，四個壓力釋放缺口，它們沿著該第一置中空氣軸承或第二置中空氣軸承延伸並且相鄰於該第一置中空氣軸承或第二置中空氣軸承，較佳的係，各自會被排列在該第一置中空氣軸承或第二置中空氣軸承以及介於該注射頭與該支撐部件之間的軸承壓力排列之間，該等缺口會視情況相互連接，以便在使用中實質上讓該等壓力釋放缺口中的壓力均等。該等壓力釋放缺口可能各自會被排列在該軸承壓力排列以及該第一置中空氣軸承或第二置中空氣軸承之間，以便可以實質上解除該第一置中空氣軸承或第二置中壓力之控制以及該軸承壓力排列中壓力之控制的關聯性。本案發明人所實施的實驗已經顯示出，此等缺口可以提供充分的關聯性解除效果，以便達到實質獨立控制置中作業的目的。圖9C所示的係置中空氣軸承560的替代實施例，其具有經過改善的引導作用。為取代圖9b的缺口62.1至62.4或者除了圖9b的缺口62.1至62.4之外，此圖中可能還提供具有氣體軸承制約部Ri的多個氣體供應器561，它們係沿著該運 送平面被提供在該基板平坦面的兩個反向側並且在使用中會接近該基板9的反向側壁91。也就是，在一具有典型寬度W(舉例來說，150mm)的晶圓中，該等供應器561可能會橫切於該運送方向x(橫切於紙面)被提供在和該基板9之反向側91上該傳動部18的一側壁18.1相隔1至6mm的範圍R之中。
該等供應器561會沒入一凹陷空間562中，該凹陷空間562會沿著該基板9的該等側邊91延伸一段距離。該凹陷空間562會在該凹部中定義一間隙高度g1，其會高於該傳動部18之該等反向側壁18.2和該基板平坦表面92之間的工作間隙高度g2。此凹陷空間壓力配置560會在垂直於該基板9之平面的z方向中提供氣體軸承。在橫切於該運送方向x的y方向中的凹陷空間562的間隙高度g3(通常為0.3至1mm)會額外提供一置中氣體軸承，俾使得該基板9會被置中於該運送方向中。明確地說，在使用中，於該晶圓表面92上方垂直於該凹陷空間562之晶圓表面的第一間隙高度g1會小於垂直於該基板9之該等側邊91的第二間隙高度g3。
於一實施例中，在使用中，該沉積空間會靜止於該基板表面的平面中，而該基板則會移動。於另一實施例中，在使用中，該沉積空間會於該基板表面的平面中移動，而該基板則為靜止。於又一實施例中，在使用中，該沉積空間與該基板兩者都會於該基板表面的平面中移動。
在該基板表面以外的平面中移動可以幫助限制被噴出 的前軀體氣體。該氣體軸承層會讓該注射頭非常接近該基板表面及/或該基板固持器，舉例來說，落在50微米裡面或是落在15微米裡面，舉例來說，在從3至10微米的範圍中，舉例來說，5微米。該注射頭如此接近該基板表面及/或該基板固持器可以將該前軀體氣體局限在該沉積空間，使得該前軀體氣體會因為該緊密靠近的關係而難以從該沉積空間中漏出。於使用中成為該沉積空間之界限的該基板表面可以讓該注射頭非常靠近該基板表面。較佳的係，在使用中，該基板表面不會和該注射頭產生機械性接觸。此接觸會很容易破壞該基板。
視情況，該前軀體供應器會形成該氣體注射器。然而，於一實施例中，該氣體注射器則係由用以創造該氣體軸承層的軸承氣體注射器所形成，該軸承氣體注射器會與該前軀體供應器分離。以此分離的注射器用在該軸承氣體中可以和其它氣體壓力(舉例來說，該沉積空間中的前軀體氣體壓力)分開的方式來控制該氣體軸承層中的壓力。舉例來說，在使用中，該前軀體氣體壓力可能會低於該氣體軸承層中的壓力。視情況，該前軀體氣體壓力係在大氣壓力以下，舉例來說，在從0.01至100毫巴的範圍中，視情況，會在從0.1至1毫巴的範圍中。本案發明人所實施的數值模擬顯示出，前述範圍中的後者可以達成快速沉積製程。舉例來說，當化學反應動力相當快速時，在平坦的基板中的沉積時間可能通常為10微秒，而在有溝槽的基板中通常為20微秒。該沉積空間中的總氣體壓力可能通常為10毫巴。 該前軀體氣體壓力可以該前軀體的特性為基礎來選擇，舉例來說，前軀體的揮發性。在大氣壓力以下(尤其是在從0.01至100毫巴的範圍中)的前軀體氣體壓力使其可以使用廣泛範圍的前軀體，尤其是，具有廣泛範圍揮發性的前軀體。
在使用中，該氣體軸承層通常會因為該注射頭朝該基板表面緊密靠近的關係而急遽地提高該氣體軸承層中的壓力。舉例來說，在使用中，當該注射頭朝該基板移動至兩倍靠近的距離處時(舉例來說，從和該基板表面相隔50微米的位置處移動至和該基板表面相隔25微米的位置處)，該氣體軸承層中的壓力至少會倍增，舉例來說，通常會提高八倍；其它情況亦同。較佳的係，在使用中，該氣體軸承層的剛性係介於每平方公尺103與1010牛頓之間；但是，亦可能在此範圍外面。舉例來說，此已提升的氣體壓力可能係在從1.2至20巴的範圍中，尤其是在從3至8巴的範圍中。一般來說，較強的流動屏障會導致較高的提升壓力。已提升的前軀體氣體壓力會提高該基板表面上該前軀體氣體的沉積速度。因為前軀體氣體的沉積經常會形成原子層沉積的一重大速度限制製程步驟，所以，此實施例會提高原子層沉積的速度。舉例來說，倘若使用該設備來建立一種包含複數個原子層的結構的話(這在實務上經常發生)，製程的速度便很重要。提高速度會以節省成本的方式提高原子層沉積可塗敷的結構的最大層厚度，舉例來說，從10奈米至10奈米以上，舉例來說，在從20奈米至50奈米的範圍中，甚至通常為1000奈米或更大，其現實可行的方式係在數分 鐘甚至數秒鐘完成，端視製程循環的次數而定。生產速度的等級可能係數個nm/sec，不過，其並沒有限制意義。因此，該設備會促成原子層沉積的新應用，例如，在薄片系統(foil system)中提供多個屏障層。其中一種範例係用於有機LED的氣體屏障層，其會被支撐在一基板上。因此，根據本文所揭示的方法與系統，可藉由提供一ALD生產的屏障層來製造一有機LED(其已知非常容易受到氧氣與水的影響)。
於一實施例中，該設備會被排列成用以施加一預應力作用力在沿著方向P被引導朝向該基板表面的注射頭上。該氣體注射器可能會被排列成用以藉由控制該氣體軸承層中的壓力來抵消該預應力作用力。在使用中，該預應力作用力會提高該氣體軸承層的剛性。剛性提高會減少偏離該基板表面之平面的非必要移動。因此，該注射頭可更接近該基板表面來操作，但卻不會碰觸該基板表面。
或者，甚至除此之外，該預應力作用力可藉由磁性來形成，及/或於該注射頭上增加用於創造該預應力作用力的重量而藉由重力來形成。或者，甚至除此之外，該預應力作用力亦可藉由一彈簧或是另外的彈性元件來形成。
於一實施例中，該前軀體供應器會被排列成用以讓該前軀體氣體在橫切於該沉積空間之縱向方向的方向中流動。於一實施例中，該前軀體供應器係由至少一前軀體供應狹縫所形成，其中，該沉積空間的縱向方向會被引導沿著該至少一前軀體供應狹縫。較佳的係，該注射頭會被排 列成用以讓該前軀體氣體在橫切於該至少一前軀體供應狹縫之縱向方向的方向中流動。因為該前軀體氣體黏附至該基板表面而沒有建立任何濃度梯度的關係，這會使得該供應狹縫中的前軀體氣體的濃度實質上為恆定。該前軀體氣體的濃度較佳的係經過選擇略在原子層沉積所需要的最小濃度以上。這會增加該前軀體氣體的有效使用。較佳的係，該沉積空間與該基板之間在該基板表面之平面中的相對運動係橫切於該至少一前軀體供應狹縫的縱向方向。據此，該前軀體排出器會被提供在該前軀體供應器的旁邊，以便定義一會和該基板之運送方向對齊的前軀體氣流。
於一實施例中，該氣體軸承層會形成該侷限結構，明確地說，會形成該流動屏障。於此實施例中，一外側流動路徑可能至少會部分通過該氣體軸承層。因為該氣體軸承層會形成相當有效的侷限結構及/或流動屏障，所以，可以防止透過該外側流動路徑造成前軀體氣體漏失。
於一實施例中，該流動屏障係由該外側流動路徑中的侷限氣體簾幕及/或侷限氣體壓力所形成。此等方式會構成可靠且多變的方式來形成該流動屏障。形成該侷限氣體簾幕及/或壓力的氣體亦可能會形成該氣體軸承層的至少一部分。或者，甚至除此之外，該流動屏障可能係由一被貼附至該注射頭的流體結構所形成。較佳的係，此流體結構係由一可承受高達下面其中一種溫度的流體所製成：80℃、200℃、400℃、以及600℃。此等流體係熟習的人士所已知者。
於一實施例中，該流動屏障係藉由該注射頭與該基板表面之間及/或該注射頭與一在該基板表面之平面中延伸自該基板表面的表面之間的流動間隙所形成，其中，相較於該被噴出的前軀體氣體的體積流動速率，該流動間隙在該外側流動路徑中的厚度與長度會被調適成實質上會阻止該前軀體氣體在該外側流動路徑中的體積流動速率。較佳的係，此流動間隙同時會形成該外側流動路徑，或至少其一部分。較佳的係，該流動間隙的厚度係由該氣體軸承層來決定。於此實施例中，雖然少量的前軀體氣體可能會沿著該外側流動路徑流出該沉積空間；不過，其仍係一種用以形成該流動屏障之不複雜又有效的作法。
於一實施例中，該沉積空間在該基板表面的平面中具有狹長的形狀。該沉積空間中橫切於該基板表面的維度可能會明顯小於(舉例來說，至少5倍或者至少50倍)該沉積空間在該基板表面之平面中的一或多個維度。該狹長形狀可能為平面或者彎曲狀。此狹長形狀會縮減必須被射入該沉積空間中的前軀體氣體的體積，從而會提高該被注射氣體的效率。其還可達成以較短的時間來填充及淨空該沉積空間，從而提高整個原子層沉積製程的速度。
於一實施例中，該設備的沉積空間係由該基板表面與該注射頭之間的一沉積間隙所形成，較佳的係，其最小厚度小於50微米，更佳的係，小於15微米，舉例來說，約3微米。該流動間隙可能具有雷同的維度。一最小厚度小於50微米的沉積空間會達成一相當狹窄的間隙，從而可非常 有效地使用該前軀體氣體；同時又可避免在用以於該基板表面之平面中建立該沉積空間與該基板之間的相對運動的定位系統的基板表面以外的平面中加諸嚴厲的偏離條件。依此方式，該定位系統的成本會比較低廉。該沉積間隙的最小厚度小於15則可以進一步提高該前軀體氣體的有效使用。
該氣體軸承層會使得該流動間隙及/或該沉積間隙變得比較小，舉例來說，其最小厚度小於50微米或是小於15微米，舉例來說，約10微米，甚至接近3微米。
於一實施例中，該注射頭進一步包括一前軀體排出器並且會被排列成用以透過該沉積空間將該前軀體氣體從該前軀體供應器處注射至該前軀體排出器。該前軀體排出器的存在會使得有可能連續流過該沉積空間。於連續的流動中，可以省略用於調節該前軀體氣體之流動的高速閥門。較佳的係，從該前軀體排出器至該前軀體供應器的距離在該設備的使用期間為固定。較佳的係，在使用中，該前軀體排出器與該前軀體供應器兩者皆面向該基板表面。該前軀體排出器及/或該前軀體供應器可分別由一前軀體排出器開口及/或一前軀體供應器開口來形成。
於一實施例中，該前軀體排出器係由至少一前軀體排出狹縫所形成。該至少一前軀體排出狹縫及/或該至少一前軀體供應狹縫可能包括複數個開口，或者可能包括至少一狹槽。使用狹縫可在一比較大的基板表面上達成有效的原子層沉積，或者可在複數個基板上達成同步原子層沉積， 因而會提高該設備的生產力。較佳的係，從該至少一前軀體排出狹縫至該至少一前軀體供應狹縫的距離會明顯小於(舉例來說，小於五十倍以上)該前軀體供應狹縫及/或該前軀體排出狹縫的長度。這有助於讓該沉積空間中的前軀體氣體的濃度實質上為恆定。
於一實施例中，該設備會被排列成用以在該基板表面的平面中於該沉積空間與該基板之間進行相對運動，舉例來說，藉由納入一被排列成用以在該基板表面的平面中移動該基板的捲帶式(reel-to-lreel)系統。公正地看待此實施例，該設備的一般性優點係可以省略一圍繞該注射頭用以於其中創造真空的封閉殼體並且視情況還可以省略一用以將該基板送入該封閉殼體之中但卻不會破壞其中的真空的裝載鎖定器(load lock)。該捲帶式系統較佳的係會形成該定位系統。
根據一觀點，本發明提供一種線性系統，其中，該基板載具係由空氣軸承來合宜地提供。這提供可依照比例排列且連續操作之簡單且可預測的基板移動。
舉例來說，該前軀體氣體可能含有四氯化鉿(HfCl4)，但是，亦可能含有其它類型的前軀體材料，舉例來說，四-(乙基甲基胺基)鉿或是三甲基鋁(Al(CH3)3)。該前軀體氣體會連同一載體氣體(例如，氮氣或是氬氣)一起被射出。該載體氣體中的前軀體氣體的濃度可能通常係在從0.01至1個體積百分比的範圍中。在使用中，該沉積空間2中的前軀體氣體壓力可能通常係在從0.1至1毫巴的範圍中，但是亦可能 接近大氣壓力，或者，甚至遠在大氣壓力以上。該注射頭可能具備一加熱器，以便在該沉積空間中建立一高溫，舉例來說，在130與330℃之間的範圍中。
在使用中，該前軀體氣體在該外側流動路徑中的體積流動速率的典型數值可能係在從500至3000sccm(每分鐘的標準立方公分數)的範圍中。
一般來說，該設備可能會被排列成用以在一反應空間中提供一反應物氣體、一電漿、雷射生成的輻射、以及紫外線輻射之中的至少其中一者，用以在將該前軀體氣體沉積在該基板表面5的至少一部分上之後讓該前軀體產生反應。依此方式，舉例來說，可以達成電漿強化原子雷射沉積，其有利於在低溫處(通常低於130℃)進行處理，以便幫助在塑膠材質上進行ALD製程，舉例來說，用以將撓性電子元件(例如，OLED)塗敷在撓性薄片...等之上，或是對會受到較高溫度(通常高於130℃)影響的任何其它材料進行處理。舉例來說，電漿強化原子層沉積適合沉積高品質之低k值的三氧化二鋁(Al2O3)層，舉例來說，用以製造半導體產品，例如，晶片及太陽能電池。舉例來說，該反應物氣體含有氧化劑氣體，例如，氧氣(O2)、臭氧(O3)，及/或水(H2O)。
於原子層沉積製程的一範例中會發現各種階段。於第一階段中，該基板表面會曝露於該前軀體氣體中，舉例來說，四氯化鉿。倘若該基板表面5完全被前軀體氣體分子覆蓋的話，通常便會停止沉積該前軀體氣體。於第二階段中，該沉積空間2會利用一清洗氣體被清洗，及/或藉由使 用真空來排空該沉積空間2。依此方式，多餘的前軀體分子會被移除。該清洗氣體較佳的係相對於該前軀體氣體為惰性。於第三階段中，該等前軀體分子會曝露於該反應物氣體(舉例來說，氧化劑，舉例來說，水蒸氣(H2O))中。藉由讓該反應物與該等已沉積的前軀體分子產生反應，便會形成該原子層，舉例來說，二氧化鉿(HfO2)。此材料可以作為新一代電晶體的閘極氧化物。於第四階段中，該反應空間會被清洗，以便移除多餘的反應物分子。
本文中雖然沒有清楚表示；不過，根據其中一實施例的任何設備亦可能具有另一實施例中的設備的特點。
本發明的非必要觀點可能包括：一種用以在一薄板式基板的一表面上進行原子層沉積的設備，其包括：-一注射頭，其包括一沉積空間與一氣體軸承，該沉積空間具備一前軀體供應器與一前軀體排出器，該供應器與排出器會被排列成用以透過該沉積空間從該前軀體供應器處提供一前軀體氣流至該前軀體排出器，該沉積空間在使用中會以該注射頭及該基板表面為界限，該氣體軸承包括一軸承氣體注射器，其會被排列成用以將一軸承氣體注射在該注射頭與該基板表面之間，該軸承氣體因而會形成一氣體軸承；-一運送系統，其會沿著該基板的一平面提供該基板與該注射頭的相對運動，用以形成一運送平面，使得該基板會沿著該運送平面被運送；以及一支撐部件會被排列在該注射頭的反向處，該支撐部件會被建構成用以提供一氣體軸承壓力排列，其會抵消該運送平面中的注射頭氣體軸承壓 力，俾使得該基板會由該氣體軸承壓力排列以無支撐的方式被固持在該注射頭與該支撐部件之間；一種設備，其中，該沉積空間係由一凹腔所形成，較佳的係，其具有深度D2-D1，其中，該供應器與排出器為終點及/或起點；一種設備，其中，在垂直於該基板表面的方向中看去，該氣體軸承會被形成波浪形狀，用以防止發生該薄板式基板的第一階彎折模式；一種設備，其中，該運送系統包括一導入區以及一工作區，該工作區位在該導入區的旁邊並且會對齊該運送平面；其中，該注射頭會被提供在該工作區之中，且其中，一薄板式基板會被插入該導入區之中，該導入區會被建構成用以縮減該運送平面上方的工作高度，視情況其係在朝向該工作區的方向中；一種設備，其中，該導入區包括一面向該運送平面的傾斜壁部；一種設備，其中，該導入區具有一壁部，明確地說，具有一頂端壁部，其可以移動，用以設定工作高度；一種設備，其還進一步包括一導出區；一種設備，其中，該注射頭可以移動朝向及遠離該運送平面；一種用於使用一種設備在一基板的一表面上進行原子層沉積的方法，其中，該設備包含一注射頭，該注射頭包括一具備一前軀體供應器的沉積空間以及一具備一軸承氣體注射器的氣體軸承，該方法包括下面步驟：a)從該前軀體供應器處供應一前軀體氣體至該沉積空間之中，用以接觸該基板表面；b)在該注射頭與該基板表面之間注射一軸承氣體，該軸承氣體因而會形成一氣體軸承；c)在該基板表面的一平面中建立該沉積空間與該基板之間的 相對運動；以及d)提供一氣體軸承壓力排列，其會抵消該運送平面中的注射頭氣體軸承壓力，俾使得該基板會由該氣體軸承壓力排列以無支撐的方式被固持在該注射頭與該支撐部件之間；一種方法，其中，該設備包括一反應空間，該方法包括下面步驟：在該反應空間中提供一反應物氣體、一電漿、雷射生成的輻射、以及紫外線輻射之中的至少其中一者，用以在將該前軀體氣體沉積在該基板表面的至少一部分上之後讓該前軀體與該反應物氣體產生反應，以便在該基板表面的該至少一部分上取得該原子層；及/或一種方法，其進一步包括：-提供一氣流，其會被排列成用以沿著該運送平面提供一氣體軸承壓力以及一氣流，以便依照該氣流系統的控制來提供該基板的選擇性移動；以及-相依於該基板是否存在來切換該氣流，俾使得當一基板邊緣通過一排出器時，該前軀體排出器會被關閉，以便提供一遠離該基板的流動。
本發明並不受限於本文中所述的任何實施例，並且可以在熟習人士的能力範圍內進行各種修正，它們皆被視為落在隨附的申請專利範圍裡面。舉例來說，本發明還關於複數個設備以及利用複數個設備來進行原子層沉積的複數種方法。
圖10所示的便係複數個設備72.i.j的概略視圖，i=1、...N且j=1、...M。於此範例中，N等於5且M等於3。然而，於其它範例中，N可能小於或大於5且M可能小於或大於3。多個設備可能會被串連組合，舉例來說，設備 72.1.1、72.1.2、以及72.1.3會被串連組合。被串連組合的多個設備可以被用來在其中一個並且相同的基板9上沉積一或多個ALD層。從圖10可以清楚看出，多個設備亦可能會被並連組合，舉例來說，設備72.1.1、72.2.1、72.3.1、72.4.1、以及72.5.1在圖10係被並連組合。同樣地，所有運動上的反轉型式本質上皆被視為已揭示並且落在本發明的範疇裡面。
雖然本發明中的數個實施例顯示出，該沉積空間定義一以該基板表面為基準的沉積空間高度D2而該氣體軸承定義一以該基板為基準小於該沉積空間高度D2的間隙距離D1，以達到實行本發明的目的；不過，熟習的人士便會瞭解，該氣體軸承間隙以及沉積空間的確實相對維度並不重要。本發明可實行在旁邊有一運送系統的任何合宜注射頭之中。明確地說，由於各個沉積空間之間的小幅間際空間的關係，無法提供置中剛性或者難度很高，所以，該注射頭會被固持在可能的傳動部的旁邊，其中，該等反應物步驟中的其中一者會在該傳動部中實行。這可能會增加每一個製程循環的沉積次數，於往復運動的情況中至少會有一或二次。於特定的實施例中，一置中空氣軸承會沿著該相對移動的方向被提供在該傳動部中該反應物供應器的側邊。本文中使用到的「較佳的係」、「明確地說」、「一般來說」、...等語詞的用意並非要限制本發明。不定冠詞「一」並沒有排除複數的意義。舉例來說，根據本發明一實施例中的一設備可能具備複數個注射頭。可以進一步明白的 係，「相對運動」與「相對移動」等用詞可以互換使用。本文已揭示實施例的觀點可以合宜的方式結合其它實施例並且可被視為已揭示。除此之外，本文中沒有明確或明白說明或主張的特點亦可被納入根據本發明的結構之中，其並不會脫離本發明的範疇。
1‧‧‧注射頭
2‧‧‧沉積空間
3‧‧‧沉積空間
4‧‧‧前軀體供應器
5‧‧‧基板表面
6‧‧‧前軀體排出器
7‧‧‧氣體軸承層
8‧‧‧軸承氣體注射器
9‧‧‧基板
90‧‧‧基板邊緣
91‧‧‧基板側壁
92‧‧‧基板表面
10‧‧‧支撐部件
11‧‧‧流動限制表面
13‧‧‧壓力控制器
15‧‧‧導入區
16‧‧‧工作區
17‧‧‧導出區
18‧‧‧傳輸元件或傳動部
18.1‧‧‧傳動部側壁
18.2‧‧‧傳動部側壁
18A‧‧‧第一傳輸元件或傳動部
18B‧‧‧第二傳輸元件或傳動部
181‧‧‧氣體入口
182‧‧‧氣體出口
183‧‧‧流動
185‧‧‧制約部
19‧‧‧頂端壁部
19A‧‧‧頂端壁部
19B‧‧‧底部壁部
29‧‧‧凹腔
30‧‧‧傳動部沉積空間
31(圖6)‧‧‧處理區
31(圖7B)‧‧‧箭頭(基板的移動方向)
32‧‧‧接收元件
34‧‧‧傳動袋體
34A‧‧‧第一傳動袋體
34B‧‧‧第二傳動袋體
36‧‧‧箭頭(氣流方向)
40‧‧‧反應物供應器
42‧‧‧短柱
44‧‧‧表面
46‧‧‧設備分部
48A‧‧‧第一置中空氣軸承
48B‧‧‧第二置中空氣軸承
49A‧‧‧第一側表面
49B‧‧‧第二側表面
50‧‧‧雙箭頭
52‧‧‧箭頭(軸承氣體的流動方向)
54‧‧‧置中軸承控制器
56‧‧‧置中軸承氣體供應器
60(圖2)‧‧‧排出器
60(圖9A)‧‧‧雙箭頭
62.1…62.4‧‧‧壓力釋放缺口
64‧‧‧軸承壓力排列
70‧‧‧外側噴嘴
110‧‧‧凸出部分
560‧‧‧置中空氣軸承
561‧‧‧置中軸承氣體供應器
562‧‧‧凹陷空間
72.1.1~72.5.3‧‧‧設備
C1‧‧‧前軀體排出器6之間的距離
C2‧‧‧凸出部分110的典型寬度
D1‧‧‧氣體軸承層的典型厚度
D2‧‧‧沉積空間2的典型厚度
P‧‧‧第一運送方向
Q‧‧‧垂直於運送平面的方向
R‧‧‧傳輸方向
H1‧‧‧氣體入口181的空間範圍
H2‧‧‧氣體出口182的空間範圍
g1‧‧‧間隙高度
g2‧‧‧工作間隙高度
g3‧‧‧間隙高度
W‧‧‧接收間隙
W3‧‧‧注射頭沉積空間的寬度
W30‧‧‧傳動部沉積空間的寬度
Ri‧‧‧制約部
X1‧‧‧壓力釋放缺口在與運送平面平行的方向中的寬度
X2‧‧‧壓力釋放缺口中至少其中一者至該第一置中空氣軸承或第二置中空氣軸承的距離
X3‧‧‧第一置中空氣軸承及/或第二置中空氣軸承在基板之平面中的範圍
前面已經參考隨附圖式，以非限制的方式說明過本發明，其中：圖1所示的係根據本發明一實施例的概略側視圖；圖2所示的係根據本發明一實施例的概略側視圖；圖3所示的係另一實施例的平面視圖；圖4所示的係根據本發明另一實施例的注射頭的實施例；圖5所示的係一第四實施例的概略側視圖；圖6所示的係第四實施例之變化例的概略側視圖；圖7A所示的係一第一傳輸元件、一第二傳輸元件、以及一具有一注射頭之工作區的俯視圖；圖7B所示的係一在一導入區中被傳輸的基板；圖7C所示的係該基板被傳輸經過一工作區；圖7D所示的係該基板在一導出區中反轉該基板之方向的瞬間；圖7E所示的係該基板在該導入區中反轉方向的後續瞬間；圖7F所示的係該基板被移動遠離一第二傳輸元件； 圖7G所示的係一具有一替代前軀體/反應物供應器的傳動部排列；圖7H所示的係一替代的傳動部排列；圖8A所示的係一處於一張開位置中具有一壁部的接收元件；圖8B所示的係一處於一中間位置中具有一壁部的接收元件；圖8C所示的係一處於一閉合位置中具有一壁部的接收元件；圖9A所示的係第五實施例中的一設備之變化例的俯視圖；圖9B所示的係第五實施例之設備的變化例的俯視圖；圖9C所示的係置中空氣軸承560的替代實施例；以及圖10所示的係複數個設備的概略視圖。
除非另外提及，否則，所有圖式中相同的元件符號表示相同的元件。
1‧‧‧注射頭
2‧‧‧沉積空間
3‧‧‧沉積空間
4‧‧‧前軀體供應器
5‧‧‧基板表面
6‧‧‧前軀體排出器
7‧‧‧氣體軸承層
8‧‧‧軸承氣體注射器
9‧‧‧基板
10‧‧‧支撐部件
29‧‧‧凹腔
40‧‧‧反應物供應器
110‧‧‧凸出部分
C1‧‧‧前軀體排出器6之間的距離
C2‧‧‧凸出部分110的典型寬度
D1‧‧‧氣體軸承層的典型厚度
D2‧‧‧沉積空間2的典型厚度

Claims (15)

  1. 一種用於在一薄板式基板的一表面上進行原子層沉積的設備，其包括：-一注射頭，其包括：o一沉積空間，其具備一前軀體供應器與一前軀體排出器，該供應器與排出器會被排列成用以透過該沉積空間從該前軀體供應器處提供一前軀體氣流至該前軀體排出器，該沉積空間在使用中會以該注射頭及該基板表面為界限，o一氣體軸承層，其包括一軸承氣體注射器，其會被排列成用以將一軸承氣體注射在該注射頭與該基板表面之間，該軸承氣體因而會形成一氣體軸承；-一支撐部件，其會被排列在該注射頭的反向處，該支撐部件會被建構成用以提供一氣體軸承壓力排列，其會抵消該運送平面中的注射頭氣體軸承壓力，俾使得該基板會由該氣體軸承壓力排列以無支撐的方式平衡在該注射頭與該支撐部件之間；以及-一運送系統，其包括一傳動部(18)，o該傳動部包括多個傳輸元件，它們會被排列成用以沿著該基板的一平面提供該基板與該注射頭的相對移動，o該傳動部的該等傳輸元件包括至少一氣體入口以及至少一氣體出口，用以形成一傳動袋體，其會提供一定向氣流用以提供該相對移動，該至少一氣體入 口會面向該要被處理的基板的表面，o該至少一氣體入口會被排列成用以提供一反應物，用以在該傳動部中提供一反應物，以便和被供應在該沉積空間之中的前軀體產生反應。
  2. 如申請專利範圍第1項的設備，其中，該沉積空間會定義一以該基板表面為基準的沉積空間高度D2，且其中，該氣體軸承會定義一以該基板為基準小於該沉積空間高度D2的間隙距離D1。
  3. 如申請專利範圍第1項的設備，其中，該前軀體排出器會被提供在該前軀體供應器旁邊，用以定義一對齊該基板之運送方向的前軀體氣流；及/或其中，在使用中，該前軀體排出器與該前軀體供應器兩者皆面向該基板表面。
  4. 如申請專利範圍第1項的設備，其中，該注射頭包括壓力控制器，用以相依於一基板的存在來切換該前軀體供應器、該前軀體排出器、及/或該氣體注射器。
  5. 如申請專利範圍第4項的設備，其中，該支撐部件包括一位於一前軀體排出器反向處的排出器，該排出器可相依於該沉積空間中一基板的存在來進行切換，因此，當一基板邊緣通過該前軀體排出器時，一前軀體流動會被提供遠離面向該支撐部件的基板表面。
  6. 如申請專利範圍第1項的設備，其中，該注射頭包括另一沉積空間，其具備一反應物供應器，該另一沉積空間在使用中會以一流動屏障為界限，其中，該設備較佳的係會被排列成用以在該另一沉積空間中提供一反應物氣體、 一電漿、雷射生成的輻射、以及紫外線輻射之中的至少其中一者，用以在將該前軀體氣體沉積在該基板表面的至少一部分上之後讓該前軀體產生反應。
  7. 如申請專利範圍第1項的設備，其中，該運送系統包括一導入區；以及一工作區，該工作區位在該導入區的旁邊並且會對齊該運送平面；其中，該注射頭會被提供在該工作區之中，且其中，一薄板式基板會被插入該導入區之中。
  8. 如申請專利範圍第7項的設備，其中，該注射頭沉積空間在該基板表面的平面中具有狹長的形狀，其係延伸在橫切於該運送方向的方向中，且其中，在該傳動部中，該反應物供應器係被提供在一傳動部沉積空間之中；該傳動部沉積空間的寬度維度寬過注射頭沉積空間寬度。
  9. 如申請專利範圍第8項的設備，其中，該注射頭位於該傳動部沉積空間旁邊。
  10. 如申請專利範圍第1項的設備，其中，該運送系統包括多個傳輸元件，它們具備交替排列的多對氣體入口及氣體出口；其包括一氣流控制系統，其會被排列成用以沿著該運送平面提供一氣體軸承壓力以及一氣流，以便藉由控制該氣流來移動該基板。
  11. 如申請專利範圍第10項的設備，其中，該等氣體出口與氣體入口對會被提供在面向該運送平面的多個袋體之中，以便在該袋體之中沿著該運送平面從一出口處提供一流動至一入口；且其中，該等氣體出口具備一流動制約器， 用以提供一有向式的空氣軸承。
  12. 如申請專利範圍第1至11項中其中一項的設備，其具備一第一置中空氣軸承以及一第二置中空氣軸承，用以置中該基板，以便沿著該導入區與該導出區之間的一條中線來移動該基板。
  13. 一種用於使用一種設備在一基板的一表面上進行原子層沉積的方法，其中，該設備包含一注射頭，該注射頭包括一具備一前軀體供應器的沉積空間以及一具備一軸承氣體注射器的氣體軸承，該方法包括下面步驟：a)從該前軀體供應器處供應一前軀體氣體至該沉積空間之中，用以接觸該基板表面；b)在該注射頭與該基板表面之間注射一軸承氣體，該軸承氣體因而會形成一氣體軸承；c)在該基板表面的一平面中建立該沉積空間與該基板之間的相對運動；以及d)提供一氣體軸承壓力排列，其會抵消該運送平面中的注射頭氣體軸承壓力，俾使得該基板會由該氣體軸承壓力排列以無支撐的方式平衡在該注射頭與該支撐部件之間；e)於一傳動部中提供一朝向該基板側面(92)的軸承氣流，俾使得，在使用中會在該基板的一側面上提供一軸承壓力，以便將該基板置中於該運送方向中；以及f)於該傳動部中提供一反應物，用以和被供應在該沉積空間之中的前軀體進行反應。
  14. 如申請專利範圍第13項的方法，其中，該設備包括 一反應空間，該方法包括下面步驟：在該反應空間中提供一反應物氣體、一電漿、雷射生成的輻射、以及紫外線輻射之中的至少其中一者，用以在將該前軀體氣體沉積在該基板表面的至少一部分上之後讓該前軀體與該反應物氣體產生反應，以便在該基板表面的該至少一部分上取得該原子層。
  15. 如申請專利範圍第13項的方法，其進一步包括：-提供一氣流，其會被排列成用以沿著該運送平面提供一氣體軸承壓力以及一氣流，以便依照該氣流系統的控制來提供該基板的選擇性移動，以便以該注射頭為基準來提供該基板的往復運動。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2159304A1 (en) * 2008-08-27 2010-03-03 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Apparatus and method for atomic layer deposition
EP2281921A1 (en) * 2009-07-30 2011-02-09 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Apparatus and method for atomic layer deposition.
EP2481832A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-01 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Apparatus for atomic layer deposition
NL2007114C2 (en) * 2011-07-14 2013-01-15 Levitech B V Floating substrate monitoring and control device, and method for the same.
DE102012213095A1 (de) * 2012-07-25 2014-01-30 Roth & Rau Ag Gasseparation
NL2013739B1 (en) * 2014-11-04 2016-10-04 Asm Int Nv Atomic layer deposition apparatus and method for processing substrates using an apparatus.
JP6367763B2 (ja) * 2015-06-22 2018-08-01 株式会社荏原製作所 ウェーハ乾燥装置およびウェーハ乾燥方法
US10364497B2 (en) * 2016-02-11 2019-07-30 Intermolecular, Inc. Vapor based site-isolated processing systems and methods
US9738977B1 (en) * 2016-06-17 2017-08-22 Lam Research Corporation Showerhead curtain gas method and system for film profile modulation
US11251019B2 (en) * 2016-12-15 2022-02-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Plasma device
US10400332B2 (en) * 2017-03-14 2019-09-03 Eastman Kodak Company Deposition system with interlocking deposition heads
US10422038B2 (en) * 2017-03-14 2019-09-24 Eastman Kodak Company Dual gas bearing substrate positioning system
US10851457B2 (en) * 2017-08-31 2020-12-01 Lam Research Corporation PECVD deposition system for deposition on selective side of the substrate
JP6863199B2 (ja) 2017-09-25 2021-04-21 トヨタ自動車株式会社 プラズマ処理装置
US12087573B2 (en) 2019-07-17 2024-09-10 Lam Research Corporation Modulation of oxidation profile for substrate processing
KR102695104B1 (ko) * 2019-08-16 2024-08-14 램 리써치 코포레이션 웨이퍼 내에서 차동 보우를 보상하기 위한 공간적으로 튜닝 가능한 증착 방법 및 장치
JP7437187B2 (ja) * 2020-02-26 2024-02-22 Ｊｓｗアクティナシステム株式会社 浮上搬送装置、及びレーザ処理装置
NL2026895B1 (en) * 2020-11-13 2022-06-30 Levitech B V Multi-chamber apparatus and method for ALD
WO2023183526A1 (en) * 2022-03-24 2023-09-28 Massachusetts Institute Of Technology Controlled delamination through surface engineering for nonplanar fabrication
CN117328040B (zh) * 2023-11-14 2024-07-09 无锡松煜科技有限公司 一种钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8203318A (nl) * 1982-08-24 1984-03-16 Integrated Automation Inrichting voor processing van substraten.
US6200389B1 (en) * 1994-07-18 2001-03-13 Silicon Valley Group Thermal Systems Llc Single body injector and deposition chamber
FR2736632B1 (fr) * 1995-07-12 1997-10-24 Saint Gobain Vitrage Vitrage muni d'une couche conductrice et/ou bas-emissive
US7269475B1 (en) * 1998-03-02 2007-09-11 Xerox Corporation Distributed control system with global contraints for controlling object motion with smart matter
US6793733B2 (en) * 2002-01-25 2004-09-21 Applied Materials Inc. Gas distribution showerhead
US20070234956A1 (en) * 2006-04-05 2007-10-11 Dalton Jeremie J Method and apparatus for providing uniform gas delivery to a reactor
US7789961B2 (en) 2007-01-08 2010-09-07 Eastman Kodak Company Delivery device comprising gas diffuser for thin film deposition
US8398770B2 (en) 2007-09-26 2013-03-19 Eastman Kodak Company Deposition system for thin film formation
US8333839B2 (en) * 2007-12-27 2012-12-18 Synos Technology, Inc. Vapor deposition reactor
US20090291209A1 (en) * 2008-05-20 2009-11-26 Asm International N.V. Apparatus and method for high-throughput atomic layer deposition
EP2159304A1 (en) * 2008-08-27 2010-03-03 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Apparatus and method for atomic layer deposition
EP2281921A1 (en) * 2009-07-30 2011-02-09 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Apparatus and method for atomic layer deposition.
NL2005049C2 (en) * 2010-07-07 2012-01-10 Levitech B V Method and apparatus for contactlessly advancing substrates.
EP2481830A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-01 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Apparatus for atomic layer deposition.
EP2481832A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-01 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Apparatus for atomic layer deposition

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JP2014510834A (ja) 2014-05-01
EP2481833A1 (en) 2012-08-01
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