无接触地移动基材的方法和设备技术

一种无接触地推动基材（140）的方法，其包括：-提供沿纵向延伸并至少被第一壁（120）和第二壁（134）限定的加工隧道（102）；-提供第一气体轴承和第二气体轴承（124和134），所述第一气体轴承和第二气体支撑分别由基本沿着所述第一壁和第二壁横向流动的气体提供；-将加工隧道的第一纵向部分分成多个压力区段（116），其中一个压力区段中的气体轴承（124、134）的平均气压不同于相邻压力区段中的气体轴承的平均气压；-在第一壁（120）和第二壁（130）之间提供基材（140）；以及-使相邻压力区段（116）之间的平均气压差沿着加工隧道的纵向方向驱动基材。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体加工领域，更具体地涉及一种无接触地支撑半导体基材并将其移动通过加工环境的方法，还涉及实现所述方法的设备。背景国际专利申请W02009/142，487 (Granneman等)揭示了一种以连续方式无接触地加工半导体晶片的原子层沉积(ALD)设备。该设备包含沿运输方向延伸并被至少两个隧道壁限定的向下倾斜的加工隧道。所述两个隧道壁都设置有多个气体注入通道，从而提供相对气体轴承，在其之间可以浮动地容纳基材。以运输方向来看，在至少一个壁上的气体注入通道分别与第一前体气体源、吹扫气体源、第二前体气体源和吹扫气体源依次相连接，从而形成一系列的ALD区段，所述ALD区段在使用时分别包含含有第一前体气体、吹扫气体、第二前体气体和吹扫气体的连续区。为了使容纳在气体轴承之间的基材沿运输方向移动，力口工隧道至少是部分 向下倾斜的，从而利用重力驱动基材通过连续ALD区段。当基材通过ALD区段时，膜沉积在基材上面。虽然相对于水平方向倾斜的加工隧道可以容易并可靠地确定基材的速度，但是采用该速度会涉及改变隧道的倾斜角。这可能需要精确的倾斜机制，这会使得设备的设计变复杂并增加其生产和维护成本。或者，可以手动调节加工隧道的倾斜度(例如通过更换沿加工隧道长度支撑起隧道的支撑物)，这会消耗大量的劳动力。因此，本专利技术的目的是提供一种无接触地使浮动支撑的基材移动通过加工隧道的替代方法，并提供实现所述方法的半导体加工替代设备。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及无接触地移动基材的方法。该方法包括提供沿纵向延伸并至少被第一壁和第二壁限定的加工隧道，所述壁相互平行并分隔开，从而使得平行于壁的基本平坦的基材容纳在它们之间。该方法还可以包括提供第一气体轴承和第二气体轴承，所述第一气体轴承由基本沿着所述第一壁横向流动的气体提供，所述第二气体轴承由基本沿着所述第二壁横向流动的气体提供。该方法还可以包括将加工隧道的第一纵向部分分成多个压力区段，其中一个压力区段中的第一和第二气体轴承的平均气压不同于相邻压力区段中的第一和第二气体轴承的平均气压。此外，该方法可以包括在第一壁和第二壁之间提供基材，从而使所述基材浮动地容纳在第一和第二气体轴承之间，通过相邻压力区段之间的平均气压差实现沿加工隧道的纵向驱动基材。本专利技术的另一个方面涉及基材加工设备。该设备包含沿纵向延伸并至少被第一壁和第二壁限定的加工隧道，所述壁相互平行并分隔开，从而使得平行于壁的基本平坦的基材容纳在它们之间。该设备还可包含设置在第一和第二隧道壁上的多个气体注入通道，其中第一隧道壁上的气体注入通道配置成提供第一气体轴承，而第二隧道壁上的气体注入通道配置成提供第二气体轴承，所述气体轴承配置成浮动支撑所述基材并将其容纳在它们之间。根据第一纵向分割方式，可以将加工隧道分割成多个压力区段，与某一压力区段连接的气体注入通道配置成以某一平均气压注入气体，所述某一平均气压不同于与相邻压力区段连接的气体注入通道注入气体的平均气压。根据本专利技术的方法和设备采用第一和第二气体轴承，在它们之间可浮动地容纳基材。通常认为所述第一和第二气体轴承是分别覆盖了第一和第二壁的动态气垫。虽然它们是沿加工隧道的纵向延伸的，但是组成各个气体轴承的气体基本沿横向流动。也就是说，至少组成气体轴承的某一纵向部分的气体的平均速度在加工隧道的横向方向的分量大于加工隧道纵向方向的分量。气体基本沿横向方向流动的原因在下文详述。将加工隧道纵向分割成多个压力区段。相邻压力区段的气体轴承的平均气压不同。也就是说，一个压力区段中的混合的第一和第二气体轴承的平均静压不同于相邻压力区段中的混合的第一和第二气体轴承的平均静压。因此在相邻压力区段之间存在压差，进而沿着加工隧道的长度存在压差。容纳在气体轴承之间的基材经受该压差，因此沿压差的方向发生移动。从物理学观点来看，推动基材的作用力具有两个分量。基材的横向延伸边缘上的压力差，即其前边缘和后边缘上的压力差形成第一分量。作用在基材主表面上的粘滞力形成第二分量:加工隧道中的压差导致气体轴承的气体沿加工隧道的纵向流动，进而在基材上产生前进(即压差方向)的粘滞拖曳力。但是，一旦基材发生移动，它还会经受向后的粘滞拖曳力。当三个作用力分量平衡或者相互抵消时，基材维持恒定的速度。下面，进一步参考数学模型更详细地描述前述的作用力分量。通过改变相邻压力区段之间的压力差可以改变控制基材速度的压差。在本专利技术的设备中，通过控制各气体注入通道将气体注入到加工隧道中的压力，可以对压力区段的气体轴承所采用的压力进行容易和精确的控制。在设备的典型实施方式中，可以通过与气体注入通道和/或其连接的气源相连的常规可控气压调节器实现所述控制。 虽然动态气体轴承的气体可能在加工隧道的纵向方向具有速度分量，需要强调的是气体基本是沿横向流动的，即至少从平均上来说，纵向速度分量小于横向速度分量。实际上，本领域已知通过气流推动浮动支撑的基材。例如，GB1，268，913揭示了一种气动半导体晶片运输系统。所述运输系统包含配置成接受制品例如半导体晶片的输送管，通过该输送管进行运输。所述输送管的下壁由多孔材料形成，通过所述多孔材料吹气从而形成气体膜，制品可以浮动地悬浮在该气体膜上。所述运输系统还包含在输送管的纵向方向上实现气体压差的装置。实际上，这些装置产生流动/吹动通过输送管的气流，该气流使得位于其中的浮动支撑的制品和它一起发生拖曳。虽然GB’ 913的输送系统其自身可以令人满意地工作，但是GB’ 913中用于推动制品前进的纵向气流明显与原子层沉积加工环境不相容，其中相互反应、横向延伸的气流组成了气体轴承(参见2009/142,487或者下文详述)。基本纵向的、推动基材的气流会搅乱横向反应物气流，使得它们混合并因此导致不合乎希望且无法控制的化学气相沉积。为了避免此类影响，优选地，根据本专利技术的方法优选必须保证压力区段中的第一和第二气体轴承的平均纵向速度分量不大于所述压力区段中的所述气体的平均横向速度分量的20%。本专利技术所用的横向气流的另一个优点在于它们可以形成对基材移动实现良好控制的刚性气体轴承。它们可能特别有助于当基材移动通过加工隧道时对其进行横向稳定化，从而避免了与横向隧道壁发生碰撞。横向气流帮助下的基材的横向稳定化在共同待审的Levitech B.V.的专利申请NL2003836中有更具体的描述，所以未在本文中进行详细描述。本文提到该效果的目的仅是为了澄清，基本横向流动的气体轴承的有利使用不仅限于原子层沉积领域，还可用于其他基材加工处理，如退火。在本专利技术的一个实施方式中，在至少三个相连的压力区段中的平均气压可以设定如下:从纵向方向来看，平均压力是单调增或者单调减的。该实施方式可以将基材单项运输通过加工隧道。可以随时间改变所述区段上的压差方向，从而有效地反转基材的运输方向，并提供基材的双向运输。在根据本专利技术方法的实施方式中，多个相连压力区段中的平均气压可以设定如下:当基材移动通过这些压力区段时，经受基本恒定的压差。基材上基本恒定的压差通常能保证基本恒定的基材速度，这在下文进行详述。术语“基本恒定的压差”可以理解成横穿过各个压力区段时，经受的瞬时压差与经受的平均压差的差异不大于35%，优选不大于20%。本专利技术揭示的“压力驱动”方法的显著特点是加工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无接触地推动基材（140）的方法，其包括：‑提供加工隧道（102），其沿纵向方向延伸并至少被第一壁（120）和第二壁（130）限定，所述壁相互平行并分隔开，从而使得平行于壁的基本平坦的基材（140）容纳在它们之间；‑提供第一气体轴承（124）和第二气体支撑（134），所述第一气体轴承由基本沿着所述第一壁（120）横向流动的气体提供，所述第二气体轴承由基本沿着所述第二壁（130）横向流动的气体提供；‑将加工隧道的第一纵向部分分成多个压力区段（116），其中一个压力区段中的第一和第二气体轴承（124、134）的平均气压不同于相邻压力区段中的第一和第二气体轴承的平均气压；‑在所述第一壁（120）和第二壁（130）之间提供基材（140），该基材以漂浮状态容纳在所述第一气体轴承（124）和第二气体轴承之间（134）；以及‑使相邻压力区段（116）之间的平均气压差沿着加工隧道的纵向方向驱动基材。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·H·A·格兰尼曼，V·库兹耐特索夫，
申请(专利权)人：磊威技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL