基片加工設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及在經過加工隧道(processtunnel)運輸期間用于加工雙浮支承基片(double-floatingly supported substrate)的高通量基片加工設備。
[0002]背景
[0003]力維科技(Levitech)有限公司名下的國際專利申請公開W02011/062490揭示了一種包括加工隧道的基片加工設備，半導體基片可經過該加工隧道無接觸地相繼快速前進，同時接受各種處理，例如空間原子層沉積(ALD)和退火。W0’490所解決的問題是維持氣體軸承所需的氣體流動可能使浮動支承在上下氣體軸承之間的基片變得不穩定。結果，基片可能從其預定軌道偏向氣體軸承邊緣且/或發生角位移，因而它們可能與限定加工隧道的壁發生碰撞和/或卡在壁之間。雖然W0’490提出的側向穩定機構能夠令人滿意地顯著降低此類事件發生的概率，但實踐表明，基片-壁之間的接觸不能完全避免。
[0004]在基片-壁之間的接觸涉及基片破裂和/或加工隧道堵塞的情況下，需要能夠快速、方便地進出隧道空間，使得操作人員能夠修復問題，并快速恢復生產過程。當然，這同樣適用于基片因其他原因破裂或卡住的情況。例如，在實踐中，基片在插入加工隧道時可能已經稍有損壞。如果接下來作為(預)退火處理的一部分快速加熱該基片，該有裂紋的基片的熱膨脹可能導致它破成碎片。
【發明內容】
[0005]因此，本發明的目的是提供W0’490所討論的基片加工設備的改進形式，該改進形式使操作人員能夠快速進出加工隧道空間，以便修復其中的任何問題，并且在檢測到問題之后優選在約10-30分鐘內迅速實現繼續操作。
[0006]為此，本發明的第一方面涉及基片加工設備。該設備可包含加工隧道，該加工隧道包括上隧道壁、下隧道壁和兩個側向隧道壁。所述隧道壁可構造成限定出加工隧道空間，該加工隧道空間沿縱向運輸方向延伸，適合接納至少一個平行于上下隧道壁取向的基本上平坦的基片。該設備還可包含在上隧道壁和下隧道壁中均提供的多個氣體注入通道。下隧道壁中的氣體注入通道可構造成提供下氣體軸承，而上隧道壁中的氣體注入通道可構造成提供上氣體軸承。氣體軸承可構造成浮動支承基片和將基片容納在氣體軸承之間。該基片加工設備還可包含多個在兩個側向隧道壁中均提供的排氣通道。或者，排氣通道可提供在上隧道壁和下隧道壁中至少一個隧道壁里緊鄰兩個側向壁的位置。在此方面，“緊鄰”是指與相關側向壁的距離小于5mm，更優選小于2mm。較佳的是，“緊鄰”還指上隧道壁或下隧道壁中的所述排氣通道的位置非常靠近所述側向壁之一，使得上隧道壁或下隧道壁中的所述排氣通道的周向邊緣接觸相關側向壁。位于每個側向隧道壁中或者緊鄰每個側向隧道壁的排氣通道可在運輸方向上相互間隔開。加工隧道可分成包含下隧道壁的下隧道體和包含上隧道壁的上隧道體。所述隧道體可沿著至少一個縱向延伸的接合部以可分離的方式彼此接合，使得它們可在閉合形態與開放形態之間相互移動，其中在閉合形態中，隧道壁限定出加工隧道空間，而開放形態能夠提供通向加工隧道內部的側向維護通道。
[0007]在操作中，隧道體可處于閉合形態。在基片破裂或卡在加工隧道內部的情況下，可停止通過隧道進一步運輸基片，可分離或拆解隧道體，使其處于開放形態，從而允許操作人員進入加工隧道內部清除破裂或卡住的基片。
[0008]各隧道體優選在加工隧道的整個長度(通常至少數米，例如5-15米)上延伸，并且是整體式的，從而可各自作為整體彼此相對移動。因此，加工隧道的開合可指加工隧道在其整個長度上開合。在這種構造中，尋求在隧道空間內部修復問題的操作人員無須在進入隧道前確定問題的位置，相較于例如上隧道體由各個縱向排列的、可相對于整體式下隧道體移動的上隧道子體(sub-body)構成的實施方式，這是一種改進。在堵塞的情況下，這后一種實施方式中的操作人員將不得不決定他應該移動(開)哪一個上隧道子體，以便進入加工隧道內部。可是，堵塞位置可能難于確定，并且可能不限于加工隧道中的單個位置。不僅如此，特別是當氣體軸承采用熱氣體時，移動(開)一個或多個上隧道子體可能導致它們的冷卻速率不同于余下的上隧道子體(這反過來可能給膨脹留下余地)，結果是，在整個加工隧道冷下來之前，移動(開)的上隧道子體可能無法嚴絲合縫地復位。由于這樣冷卻加工隧道可能要花數小時，相當于設備停工時間，最好避免具有分離的上隧道子體或下隧道子體的構造。
[0009]上下隧道體可以多種方式彼此相對移動。在一個實施方式中，例如，上下隧道體可沿縱向延伸的軸線可移動地連接，它們可通過鉸鏈或樞軸以類似于蛤殼的方式圍繞所述軸線相互連接。在另一個優選的實施方式中，上下隧道體是可彼此完全分離的。例如，所述設備可包含夾具(裝置)或壓力機，例如水力夾具/水壓機，構造用來迫使上下隧道體合在一起，實現閉合形態。在另一個實施方式中，夾具或壓力機可額外構造成用來分離上下隧道體，以實現開放形態。通常優選可完全分離的上下隧道體，因為它們能夠得到更緊密的閉合形態:鉸鏈等需要機械運動空間，這可能與實現上下隧道體之間緊密接合的需要相抵觸。然而，在一個實施方式中，基片加工設備可包括鉸鏈，該鉸鏈同時與上下隧道體連接，從而使上隧道體相對于下隧道體鉸連，以實現開放形態，并沿著所述至少縱向延伸的接合部將上下隧道體合到一起。當用鉸鏈將上下隧道體合到一起時，同樣可用至少一個夾具或壓力機迫使上下隧道體沿著至少一個縱向延伸的接合部合起來，實現閉合形態，其中上下隧道體之間形成緊密接合。
[0010]在配有夾具或壓力機的典型實施方式中，上下隧道壁可以是基本平坦的，并且壓力機可構造成用來移動上下隧道體，其中上下隧道壁處于平行關系。
[0011 ]在所述設備的一個實施方式中，下隧道體可包含兩個側向隧道壁，使其下隧道壁與側向隧道壁一起限定出縱向延伸的開放溝道，該開放溝道具有通常呈U形的橫斷面。使下隧道壁而不是上隧道壁包括側向隧道壁，可防止加工隧道里存在的基片在打開隧道時在重力作用下不利地滑動或浮動;側向壁會容納基片及任何碎肩，因此方便其移出。
[0012]在另一個實施方式中，至少一個、優選兩個側向隧道壁可限定相應平坦的朝上接合表面，而上隧道壁可以是基本上平坦的，且限定一個或多個相應平坦的朝下接合表面，所述平坦的朝下接合表面構造成在閉合形態中與相應朝上的平坦接合表面鄰接，從而限定出所述至少一個縱向延伸的接合部。
[0013]將雙浮支承基片無接觸運輸通過加工隧道是這樣一個過程，其中精確控制加工隧道內的壓力分布至關重要。不管所述運輸是重力驅動[例如，如ASM國際有限公司名下的W02009/142,487 (Granneman等)所討論]還是通過縱向壓力分布驅動[如Levi tech有限公司名下的WO 2012/005，577(Granneman等)]，這都是正確的。
[0014]小到幾帕斯卡的不受控壓力偏差就可能使基片不穩定，甚至中斷基片通過加工隧道。
[0015]遺憾的是，分成可相對移動的上下隧道體的加工隧道的固有缺陷是這些隧道體之間存在至少一個、通常兩個接合部。這些接合部可能不是完全液密封的，因而形成泄漏點，加工隧道空間與環境之間可通過泄漏點交換氣體。特別是在加工隧道空間內使用的氣體有毒或能夠相互反應的情況下，它們可能污染清潔室環境和/或影響在此工作的雇員的健康；反過來，氣體交換也可能污染加工隧道空間自身。為了防止加工隧道空間因環境空氣流入而發生化學污染，加工隧道空間內的氣體軸承通常維持在稍高于大氣壓力的壓力下。不過，這種解決方案既不能防止加工氣體從加工隧道空間不受控制地泄漏，也不能防止泄漏點附近相關的不受控制的局部壓力變動一一通常是壓力下降。
[0016]根據一般實踐，可嘗試通過使接合部盡可能流體密封來避免不受控制的泄漏和局部壓力變動，例如沿著隧道體之間的接合部施加細長0形環，并且額外用螺栓沿著接合部將相對的隧道體栓在一起，從而將0形環夾在隧道體之間，密封接合部。但在當前情況下，0形環通常是不適宜的。多數0形環不能用在高于150°C的溫度下和/或涉及ALD前體如三甲基鋁(TMA)的化學侵蝕性