(57)【要約】  基板（１４０）が２つの気体軸受（１２４、１３４）の間を浮遊状態で、それを通って搬送されることが可能な処理トンネル（１０２）が開示される。処理トンネルを通って基板が搬送されるのを監視するために、トンネルの上部及び下部の壁（１２０、１３０）には、それぞれの基板検出センサ位置に、少なくとも１つの基板検出センサ（Ｓ１、．．．、Ｓ６）が装着され、前記基板検出センサは、前記基板検出センサ位置の付近における及び／又はその位置における前記第１及び第２の壁の間に基板の存在を表す参照信号を生成するように構成される。更に、少なくとも１つの基板検出センサ（Ｓ１、．．．、Ｓ６）に動作可能に接続され、且つ、前記参照信号を時間の関数として記録し且つ前記参照信号を処理するように構成される監視制御部（１６０）が提供される。
2014527285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
‐長手方向（Ｔ）に延び且つ少なくとも第１及び第２の壁（１２０、１３０）で囲まれた処理トンネル（１０２）であって、前記壁は、前記壁に平行に向けられている実質的に平坦な基板（１４０）を前記壁の間に収容できるように、互いに平行で且つ離隔している、処理トンネル（１０２）と、
‐前記第１及び前記第２の壁の両方の中に設けられる複数のガス注入流路（１２２、１３２）であって、前記第１の壁（１２０）内の前記ガス注入流路（１２２）は、第１の気体軸受（１２４）を提供するように構成され、一方前記第２の壁（１３０）内の前記ガス注入流路（１３２）は、第２の気体軸受（１３４）を提供するように構成され、前記気体軸受は、前記気体軸受の間に前記基板（１４０）を浮遊状態で支持し収容するように構成された、複数のガス注入流路（１２２、１３２）と
を備える装置（１００）であって、
‐前記処理トンネルの前記第１及び／又は第２の壁（１２０、１３０）には、それぞれの基板検出センサ位置に少なくとも１つの基板検出センサ（Ｓ’）が装着され、前記基板検出センサは、前記基板検出センサ位置の付近及び／又はその位置における前記第１及び第２の壁の間の基板の存在を表す参照信号を生成するように構成されることを特徴とし、
前記装置は、更に、
‐前記少なくとも１つの基板検出センサ（Ｓ’）に動作可能に接続され、前記参照信号を時間の関数として記録し且つ前記参照信号を処理するように構成される監視制御部（１６０）を備えることを特徴とする
装置（１００）。
【請求項２】
前記少なくとも１つの基板検出センサは、光学式センサ（Ｓ’３）を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの基板検出センサは、前記第１及び／又は第２の気体軸受のガス圧力を登録するように構成される圧力センサ（Ｓ’１、２）を含む、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの基板検出センサ（Ｓ’）は、それぞれの基板検出センサ位置が前記処理トンネル（１０２）の前記長手方向（Ｔ）に沿って離隔している２つの基板検出センサを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記処理トンネル（１０２）は、更に、前記第１及び第２の壁（１２０、１３０）に相互接続する２つの横壁（１０８）で囲まれ、前記横壁（１０８）の各々は複数の長手方向に離隔しているガス排気流路（１１０）を画定し、
前記少なくとも１つの基板検出センサは、それぞれの基板検出センサ位置が前記処理トンネル（１０２）の前記横壁（１０８）に隣接し、且つ前記処理トンネル（１０２）の前記長手方向（Ｔ）に沿って離隔している２つの光学式センサ（Ｓ１、Ｓ２）を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの基板検出センサ（Ｓ’）は、それぞれの基板検出センサ位置が前記処理トンネル（１０２）の前記横方向（Ｌ）に沿って離隔している２つの基板検出センサを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記監視制御部（１６０）は、オペレータによる検査のために、前記少なくとも１つの基板検出センサ（Ｓ’）の前記参照信号に符号化されている情報をその上に表示するように構成されるディスプレイ（１６２）を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記監視制御部（１６０）は、少なくとも１つの基板（１４０）の長手方向及び／又は横方向の位置に関連する少なくとも１つの特性を決定するように構成される、請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記監視制御部（１６０）は、前記長手方向及び／又は横方向の位置に関連する特性を決定するために、複数の基板検出センサ（Ｓ’）の前記参照信号を使用するように構成される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記制御部（１６０）によって決定される前記位置に関連する少なくとも１つの特性は、
‐時間の関数としての基板（１４０）の長手方向の位置と、
‐基板の長手方向の速度と、
‐前記処理トンネル内に存在する基板と別の基板との間の長手方向の距離と
の中の１つを含む、請求項７〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記制御部（１６０）によって決定される前記位置に関連する少なくとも１つの特性は、
‐基板（１４０）の横並進収差と、
‐前記基板（１４０）の回転収差と
の中の１つを含む、請求項８〜１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記監視制御部（１６０）によって決定される前記位置に関連する少なくとも１つの特性は、実質的に平坦な基板のおおよその外周形状を含む、請求項８〜１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記監視制御部（１６０）は、前記長手方向及び／又は横方向の位置に関連する少なくとも１つの特性が所定の特性固有の許容範囲内にあるか否かを決定するように構成される、請求項８〜１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記監視制御部（１６０）は、前記長手方向及び／又は横方向の位置に関連する少なくとも１つの特性が前記所定の特性固有の許容範囲内にないことを検出すると、是正措置を開始するように構成され、前記是正措置は、前記特性を前記許容範囲内に戻すように、前記装置（１００）の動作パラメータを適合させることを含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
‐長手方向（Ｔ）に延び且つ少なくとも第１及び第２の壁（１２０、１３０）で囲まれた処理トンネル（１０２）であって、前記壁は、前記壁に平行に向けられている実質的に平坦な基板（１４０）を前記壁の間に収容できるように、互いに平行で且つ離隔している、処理トンネル（１０２）を提供するステップと、
‐前記第１の壁（１２０）に沿って流れるガスを供給することによって第１の気体軸受（１２４）を提供し、前記第２の壁（１３０）に沿って流れるガスを供給することによって第２の気体軸受（１３４）を提供するステップと、
‐各基板が前記第１及び第２の気体軸受（１２４、１３４）の間に浮遊状態で収容されるように、前記第１の壁（１２０）及び第２の壁（１３０）の間に複数の基板（１４０）を次々に導入するステップと、
‐前記処理トンネル（１０２）の前記長手方向（Ｔ）に沿って前記基板（１３４）を次々に移動するステップと
を備える方法であって、
前記方法は、更に、
‐基板（１４０）が、前記処理トンネル内の少なくとも１つの基板検出位置の付近及び／又はその位置における前記第１及び第２のトンネル壁（１２０、１３０）の間に存在するかどうかを繰り返し登録し、それによって前記少なくとも１つの基板検出位置の付近及び／又はその位置における前記第１及び第２の壁の間の基板の存在を表す少なくとも１つの参照信号を時間の関数として記録するステップと、
‐前記少なくとも１つの記録された参照信号を処理するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの記録された参照信号は、異なる時間において、前記少なくとも１つの基板検出位置における前記複数の基板の中の複数の異なる基板（１４０）の存在を表す、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの記録された参照信号を処理するステップは、オペレータによる検査のためにディスプレイ（１６２）上に、前記参照信号に符号化されている情報を表示するステップを含む、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
表示されている前記情報は、前記基板検出位置からの前記参照信号の振幅対時間のグラフを含み、前記グラフは、前記処理トンネル内の前記それぞれの基板検出位置の付近における及び／又はその位置における前記複数の基板の中の前記基板間の相互作用を明らかにするのに適している、請求項１６及び１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの記録された参照信号を処理するステップは、
‐前記複数の基板の中の少なくとも１つの基板（１４０）の長手方向及び／又は横方向の位置に関連する少なくとも１つの特性を決定するステップを含む、請求項１５〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記長手方向及び／又は横方向の位置に関連する少なくとも１つの特性の前記決定は、複数の長手方向及び／又は横方向に離隔している基板検出位置からの参照信号の使用を伴う、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記位置に関連する少なくとも１つの特性は、単一の基板（１４０）の特性であり、
‐時間の関数として基板（１４０）の長手方向の位置と、
‐基板の長手方向の速度と
の中の１つを含む、請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記位置に関連する少なくとも１つの特性は、基板（１４０）の前記長手方向の速度であり、前記参照信号は、少なくとも１つの圧力センサ（Ｓ’１、２）によって生成され、前記基板の前記長手方向の速度は、前記基板の通過を指し示す前記参照信号の中のピークの立ち上がりまたは立ち下がり傾斜の勾配から、少なくとも部分的に決定される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記位置に関連する少なくとも１つの特性は、基板（１４０）の前記長手方向の速度であり、前記参照信号は、少なくとも１つの光学式基板検出センサ（Ｓ’３）によって生成され、前記基板の前記長手方向の速度は、前記基板の通過を指し示す前記参照信号の中のピークの幅から、少なくとも部分的に決定される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記位置に関連する少なくとも１つの特性は、単一の基板（１４０）の特性であり、
‐基板（１４０）の横方向の並進収差と、
‐前記基板（１４０）回転収差（α）と
の中の１つを含む、請求項１９〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記位置に関連する少なくとも１つの特性は、例えば、
‐２つの基板間の長手方向の距離、
‐少なくとも２つの基板間の平均長手方向の距離、及び
‐トラフィック波の発生の可能性を示す複数の連続する基板間の長手方向の距離の変動
のような複数の基板（１４０）の共通の特性である、請求項１９〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
‐前記長手方向及び／又は横方向の位置に関連する少なくとも１つの特性が、所定の特性固有の許容範囲内にあるか否かを判定するステップ
を更に備える、請求項１９〜２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
‐前記それぞれの基板（群）の前記長手方向及び／又は横方向の位置に関連する少なくとも１つの特性が、前記許容範囲内に入っていないことが検出されると、前記特性を前記許容範囲内に戻すように前記処理トンネル（１０２）の動作パラメータを適応させることを含む是正措置を開始するステップ
を更に備える、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板、例えばシリコン・ウェハ、を２つの気体軸受の間に浮遊状態で収容しながら次々に搬送することができる処理トンネルを含む半導体処理装置に関し、更に具体的には、装置の動作中に全ての異常をタイムリーに検出するためにこれらの基板の動きを監視するためのデバイス及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開第２００９／１４２４８８号には、半導体基板を次々に連続して処理することができる半導体処理装置が開示されている。その装置は、基板を処理しながら搬送することができる直線の軌道を規定する処理トンネルを特徴とする。搬送と処理の間、基板を２つの気体軸受の間に浮遊状態で収容することができ、その気体軸受は非接触で基板を推進できると共に反応性または非反応性処理環境を提供することができる。従来の垂直及び水平（熱）炉で見られるバッチ式処理に比べて、国際公開第’４８８号の装置は、１時間当たり数千枚程度の基板の、大幅に改善されたスループット・レートを提供する。
【０００３】
装置の処理トンネルは、比較的長く、例えば数メートル程度でよく、装置全体（の製造）を停止せずに保守または修理のためにアクセスできない、実際上閉じられた処理トンネル空間を規定する可能性がある。おそらく１時間当たり数千の壊れやすい半導体基板がトンネル空間を高速に移動するので、個々の基板及び基板のセットの両方の動きを監視し、基板の処理における異常を検出し、迅速な是正処置を可能にするツールが実際には不可欠である。
【０００４】
このような監視制御ツールを提供することが本発明の目的である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様は半導体処理装置を対象とする。装置は、長手方向に延び且つ少なくとも第１及び第２の壁で囲まれた処理トンネルを含み、前記壁は、壁に平行に向けられている実質的に平坦な基板を、その壁間に収容できるように、互いに平行で且つ離隔している。装置は第１及び第２の壁の両方の中に設けられる複数のガス注入流路を更に含み、第１の壁内のガス注入流路は、第１の気体軸受を提供するように構成され、一方第２の壁内のガス注入流路は、第２の気体受軸を提供するように構成され、前記気体受軸は、気体軸受の間に前記基板を浮遊状態で支持し収容するように構成される。処理トンネルの第１及び／又は第２の壁には、基板検出センサ位置に少なくとも１つの基板検出センサが装着されており、前記基板検出センサは、前記基板検出センサ位置の付近及び／又はその位置における前記第１及び第２の壁の間の基板の存在を表す参照信号を生成するように構成される。装置は、更に、少なくとも１つの基板検出センサに動作可能に接続され、前記参照信号を時間の関数として記録し且つ前記信号を処理するように構成される監視制御部を含む。
【０００６】
本発明の第２の態様は方法を対象とする。その方法は、長手方向に延び且つ少なくとも第１及び第２の壁で囲まれた処理トンネルを提供するステップ含み、前記壁は、壁に平行に向けられている実質的に平坦な基板をその壁の間に収容できるように、互いに平行で且つ離隔している。この方法は、更に、第１の壁に沿って好ましくは実質的に横方向に流れるガスを提供することによって第１の気体受軸を提供し、第２の壁に沿って好ましくは実質的に横方向に流れるガスを提供するステップによって第２の気体受軸を提供することを含む。この方法は、更に、各基板が第１及び第２の気体受軸の間に浮遊状態で収容されるように、第１及び第２の壁に間に複数の基板を次々に導入するステップ、及び処理トンネルの長手方向に沿って次々に前記基板を移動するステップを含む。更に、この方法は、基板が、前記処理トンネル内の少なくとも１つの基板検出位置の付近及び／又はその位置における第１及び第２のトンネル壁の間に存在するかどうかを繰り返し登録し、それによって前記基板検出位置の付近及び／又はその位置における前記第１及び第２の壁の間の基板の存在を表す少なくとも１つの参照信号を時間の関数として記録するステップと、前記少なくとも１つの記録された参照信号を処理するステップとを備える。
【０００７】
基板検出センサによって生成される参照信号は、トンネルを通って移動する基板の動きに関する豊富な情報源を形成する。この動きは、参照信号（群）を処理することによって分析される可能性があり、その処理は、オペレータによる検査のために参照信号に符号化された情報を表示すること、及び、それに追加してまたはその代わりに自動分析を伴う可能性がある。自動分析中に、参照信号を、参照信号に表され且つ単一の基板または複数の基板の横方向の位置及び／又は長手方向の位置に関連する１つ以上の基板特性を（定量的に）決定するために、分析することができる。決定された特性の値を、特性固有の許容範囲に対して比較して、特に、特性の値をその許容範囲内に戻すように装置／処理トンネルの動作パラメータを適合させることによって、是正処置が必要であるかどうかを確認することができる。
【０００８】
本文では、「長手方向位置」は処理トンネルの長手方向または搬送方向に沿って測定した空間座標を指し、一方「横方向位置」は前記長手方向に直交しトンネル壁に平行な方向に沿って測定した空間座標を指す。用語「基板の位置」は、「基板の長手方向及び／又は横方向位置」が先ほど定義した長手方向及び／又は横方向の寸法で基板が占める空間を指すように、基板によって占有された空間として解釈されるべきである。単一の基板または複数の基板の集合体の長手方向及び／又は横方向の位置に関連する特性の例は、以下の詳細な説明において詳細に議論される。本文の中の用語「記録」は、将来の参照を可能にする形式で情報を登録するまたは保存する行為を指すと解釈することができる。
【０００９】
本発明のこれらの及び他の特徴及び利点は、本発明を限定するのではなく説明することを意図する添付の図面と共に、本発明の特定の実施形態の以下の詳細な説明からより十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る装置の例示的実施形態の一部の概略の長手方向断面図である。
【図２】図１に示す装置の概略の横方向断面図である。
【図３】図１〜２に示す処理トンネルの一部の概略の断面平面図である。
【図４】均等に長手方向に離隔している複数の圧力式基板検出センサからの複数の参照信号を含み、図１〜３を参照して説明するものと同様の本発明に係る装置を用いて様々なテスト中に生成されたグラフを模式的に示す。
【図５】均等に長手方向に離隔している複数の圧力式基板検出センサからの複数の参照信号を含み、図１〜３を参照して説明するものと同様の本発明に係る装置を用いて様々なテスト中に生成されたグラフを模式的に示す。
【図６】均等に長手方向に離隔している複数の圧力式基板検出センサからの複数の参照信号を含み、図１〜３を参照して説明するものと同様の本発明に係る装置を用いて様々なテスト中に生成されたグラフを模式的に示す。
【図７】図１〜３に示すものと同様の処理トンネルの１セクションの概略の断面平面図であり、そのセクションは２つの長手方向に離隔している光学式基板検出センサ及び通過中の偏揺れの基板を含む。
【図８】図７に示した場面において、基板が通過する時の２つの光学式センサからの典型的な正規化光強度の測定値を示す。
【図９】図７に示した場面において、２つの光学式センサの正規化光強度に対する横方向離隔距離の校正曲線を示す。
【図１０】図７に示した場面において、２つの光学式センサの位置における、基板の縁と処理トンネルの横壁との間の距離を示す、時間対横方向離隔距離曲線を示す。
【図１１】図１０のデータに基づく、基板の動きの再構築された視覚的な記述（上のグラフ）、直接比較するための図１０のコピー（中央のグラフ）、及び再び図１０のデータに基づく、基板の通過時の、基板の縁と処理トンネルの横壁の間に作られるヨー角αのグラフ（下のグラフ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る方法を実現する本発明に係る装置の例示的な実施形態を図１〜３を参照して以下に説明する。例示的な実施形態は、空間原子層堆積（ＡＬＤ）装置として設定されている。しかしながら、本発明に係る装置及び方法の適用の範囲は、原子層堆積の分野に限定されないことが理解されよう。装置及び方法は、アニーリングのような別の基板処理処置を行う目的で適用することができる。
【００１２】
開示された装置１００は、基板１４０、例えばシリコン・ウェハを、好ましくは基板の列の一部として直線的にその中を通って搬送することができる処理トンネル１０２を含むことができる。すなわち、基板１４０を、その入り口において処理トンネル１０２の中に挿入し、出口まで一方向に搬送することができる。あるいは、処理トンネル１０２はデッドエンドを有する可能性があり、基板１４０は、処理トンネルの入り口からデッドエンドに向かい、そして入り口に戻る双方向の動きを体験する可能性がある。比較的小さな設置面積を有する装置が所望される場合、このような代替的な双方向システムが好ましい可能性がある。処理トンネル１０２自体は直線状であってもよいが、そのような必要性が必ずしもあるとは限らない。
【００１３】
処理トンネル１０２は、上部壁１３０、下部壁１２０、及び２つの横壁または側壁１０８の４つの壁を含むことができる。上部壁１３０及び下部壁１２０を、水平方向に、または水平に対して角度がある方向に、互いに平行に向け、且つ少し、例えば０．５〜１ｍｍ離して配置し、例えば０．１〜１ｍｍの厚さを有し、上部及び下部壁１３０、１２０に平行に向いている実質的に平坦な、または平面的な基板１４０を、それらの間に、接触せずに収容することができる。実質的に垂直に且つ互いに平行に向いている可能性がある側壁１０８は、上部壁１３０及び下部壁１２０とその横側面で相互に連結することができる。横壁１０８は、被処理基板１４０の幅よりやや大きい距離、例えばその幅プラス０．５〜３ｍｍだけ離して配置することができる。従って、処理トンネル１０２の壁１０８、１２０、１３０は、トンネルの単位長さ当たりの体積が比較的小さく、トンネルの長手方向に順次配列される１つ以上の基板１４０をきちんと収容できる細長い処理トンネル空間１０４を規定しかつその境界を限ることができる。
【００１４】
上部トンネル壁１３０及び下部トンネル壁１２０の両方には、複数のガス注入流路１３２、１２２を設けることができる。壁１３０、１２０のいずれかの中のガス注入流路１３２、１２２は、少なくともいくつかをトンネル１０２の長さに亘って分散する限り、望み通りに配置することができる。例えば、ガス注入流路が壁の長手方向及び横方向の両方向にそれぞれの壁の内面全体に亘って規則的に分散するように、ガス注入流路１３２、１２２を仮想の矩形グリッド、例えば２５ｍｍ×２５ｍｍグリッドの角に配置することができる。
【００１５】
好ましくは、同一のトンネル壁１２０、１３０内の、且つ同一の長手方向の位置におけるガス注入流路を同一のガスまたはガス混合のガス源に接続するように、ガス注入流路１３２、１２２をガス源に接続することができる。ＡＬＤ目的のために、下部壁１２０及び上部壁１３０の少なくとも１つの中のガス注入流路１２２、１３２を、搬送方向Ｔに見て、第１の前駆体ガス源、パージ・ガス源、第２の前駆体ガス源、及びパージ・ガス源に順次接続して、―使用時に―それぞれ、第１の前駆体ガス、パージ・ガス、第２の前駆体ガス、及びパージ・ガスを含む連続するトンネル幅のガス領域を含むことになる機能的ＡＬＤセグメント１１４を生成することができる。そのようなＡＬＤセグメント１１４の１つは、単一のＡＬＤサイクルに対応することが理解されよう。従って、所望の厚さの膜の堆積を可能にするために、搬送方向Ｔに連続して複数のＡＬＤセグメント１１４を配置することができる。処理トンネル１０２内の異なるＡＬＤセグメント１１４は、前駆体の同じ組み合わせを含むことができるが、含む必要はない。異なる構成のＡＬＤセグメント１１４は、例えば、混合膜の堆積を可能にするために採用することができる。
【００１６】
処理トンネルの同一の長手方向の位置を共有しているが、反対側のトンネル壁１２０、１３０に位置する対向するガス注入流路１２２、１３２を、同一のガス組成のガス源に接続するかどうかは、装置１００の所望の構成に依存する可能性がある。両面堆積、すなわち、処理トンネル１０２を通って移動する基板１４０の上面１４０ｂと下面１４０ａの両面のＡＬＤ処置が所望される場合、対向するガス注入流路１２２、１３２を同一のガス源に接続することができる。あるいは、片面だけの堆積、すなわち被処理基板１４０の上面１４０ｂと下面１４０ａの中のただ一面のＡＬＤ処置が所望される場合、基板の被処理面に面するトンネル壁１２０、１３０内のガス注入流路１２２、１３２を反応性ガス源及び不活性ガス源に交互に接続し、一方他方のトンネル壁内のガス注入流路を全て不活性ガス源に接続することができる。
【００１７】
図１〜３の例示的な実施形態において、上部壁１３０内のガス注入流路１３２は、順次トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３、ＴＭＡ）源、窒素（Ｎ２）源、水（Ｈ２Ｏ）源、及び窒素源に接続され、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）原子層堆積サイクルを行うための適切な一連の同一のＡＬＤセグメント１１４を形成する。対照的に、下部壁１２０内のガス注入流路１２２は、全て窒素源に接続される。従って、例示的な装置１００は、上部堆積気体軸受１３４及び下部非堆積気体軸受１２４を維持すると共に、浮遊状態で支持される通過中の基板１４０の上面１４０ｂ上に片面堆積を行うように構成される。
【００１８】
処理トンネル１０２の横壁１０８の各々には、その全長またはその一部に沿って、複数のガス排気流路１１０を設けることができる。ガス排気流路１１０は、処理トンネルの長手方向に、好ましくは等距離に、離して配置することができる。同一の横壁１０８内の２つの隣接するまたは連続するガス排気流路１１０間の距離は、被処理基板１４０の長さに関係する可能性がある（本文では、矩形の基板１４０の「長さ」は、処理トンネル１２０の概ね長手方向に延びる基板の寸法と解釈されるべきである）。基板１４０の長さの横壁部分は、好ましくは約５と１５の間の、より好ましくは８及び１５の間の数の排気流路１１０を含む可能性がある。２つの連続するガス排気流路１１０の中心間距離は約１０〜３０ｍｍの範囲である可能性がある。
【００１９】
ガス排気流路１１０は、処理トンネル１０２の外側に設けられるガス排気管１１２に接続され、そこに流すことができる。装置１００がＡＬＤを行うように設定されている場合、排気ガスは未反応の前駆体を大量に含んでいる可能性がある。従って、互いに異なる反応ガス領域に関連するガス排気流路１１０を同一のガス排気管１１２に接続することは望ましくない可能性がある（故意でなく化学気相堆積をもたらし得る）。それ故、異なる前駆体に対して異なるガス排気管１１２を設けることができる。
【００２０】
装置１００の第１及び第２の壁１２０、１３０は各々１つ以上の、すなわち複数の基板検出センサＳ’を含むことができる。基板検出センサＳ’は、任意の適切なタイプのものであることができ、適切に選択された基板検出センサ位置に配置することができ、その位置は、典型的には長手方向及び横方向位置を含む座標軸ペアで表現することができる。
【００２１】
１つの実施形態では、少なくとも１つの基板検出センサは、光学式センサＳ’３を含むことができる。光学式センサＳ’３は、例えば、処理トンネル１０２の第１及び第２の壁１２０、１３０の１つの中に配置される光源、及び処理トンネルの第１及び第２の壁１２０、１３０内の、光源とは反対側の他の壁に配置される光検出器を含むことができる。光学式センサの利点は、時間的及び位置的に正確な参照信号、特に小さい光検出器領域を有する場合には、実質的にバイナリの参照信号を提供することができるということであり、参照信号は、光源と光検出器との間の見通し線がその間を通過する基板１４０によって、さえぎられる瞬間毎にピークまたはパルスを有する（正方形の）パルス列の形をとることができる。光学式センサは通常基板検出センサ位置の近くの基板の存在に関する情報を提供せずに、その代わりに基板検出センサ位置における基板についての情報だけを提供するので、この利点は欠点に対応する。
【００２２】
この欠点を克服するために、本発明の別の好ましい実施形態の少なくとも１つの基板検出センサは、第１及び／又は第２の気体軸受１２４、１３４のガス圧力を登録するように構成される圧力センサＳ’１、Ｓ’２を含むことができる。圧力センサＳ’１、Ｓ’２は、例えば第１または第２のトンネル壁１２０、１３０の表面に位置する第１の端を有し、且つ圧力変換器に接続される第２の端を有するガス管を含むことができる。ガス管の第１の端に隣接する気体軸受１２４、１３４の圧力の変化は、第２の端の圧力変換器に（ガス管内のガスによって）流体的に伝えられ、その結果、変換器はセンサ位置の、それぞれの軸受の圧力を表す参照信号を生成することができる。
【００２３】
圧力センサＳ’１、Ｓ’２が、それが設けられた位置において及びその付近の両方で、基板１４０の存在を検出できるという事実は、狭い処理トンネルを通って移動する基板が気体軸受１２４、１３４と相互反応するという事実の結果である。より具体的には、基板が気体軸受１２４、１３４内のガスの流れを妨げ、基板１４０の周囲の気体軸受内の圧力変動をもたらす。圧力の観点からは、移動している基板１４０は移動している圧力分布または圧力場と見做すことができる。基板表面１４０ａ、１４０ｂ上の圧力を、それぞれの基板表面上の長手方向及び横方向の関数として３次元でプロットした場合、圧力分布図は、概ね３次元のベル形状のようになり、その頂点は基板の幾何学的中心に対応する位置に位置するであろう。基板１４０の上部及び下部の表面１４０ａ、１４０ｂ上の圧力分布は、一般に基板の面に対して互いに対称であると見做される可能性がある。それ故、基板１４０の中心は、基板の縁に向かって及びそれを越えて低くなる高圧の領域に対応し、その分布は全体として基板と共に移動する。この結果の１つは、基板１４０の前方の位置における気体軸受１２４、１３４内の圧力は、基板が実際にその位置に到着する前でさえ、ガス圧力の変化、典型的には増加を示すであろうということである。同様に、基板１４０の後方の気体軸受１２４、１３４内の圧力は、基板が全く存在しないであろう状況に比べると、依然増大していることを示すであろう。それ故に、通過中の基板１４０の圧力対時間の登録には、先行傾斜及び後続傾斜を有するピークを含むことができ、それらは、光学式センサによって生成されるであろう正方形のパルスのものとは異なり、基板の形状、向き、及び／又は速度についての情報を保持する可能性がある。
【００２４】
装置１００の１つの実施形態では、少なくとも２つのそれぞれの基板検出センサＳ’の位置、すなわち、動作中に、基板が第１及び第２のトンネル壁１２０、１３０の間に存在するかどうかが繰り返し登録される位置及び／又はその付近の位置は、処理トンネル１０２の長手方向Ｔに沿って離隔することができる。すなわち、前記２つの位置は、異なる長手方向座標を有し、共通の横座標または異なる横座標を有することができる。複数の連続する基板検出センサＳ’間の長手方向の距離（トンネルの長手方向Ｔに見て）は、規則的または不規則的であることができるが、生の形式（例えば、時間の関数としての圧力振幅）での複数の記録された参照信号の人による検査を容易にするために、基板検出センサＳ’は長手方向に規則的に離して配置されるのが好ましい可能性がある。少なくとも２つの連続する基板検出センサ間の長手方向の距離は、単一の基板がその存在を前記少なくとも２つの基板検出センサの両方で同時に登録されないように、動作中には被処理基板の長手方向の寸法よりも大きくすることができる。更に、長手方向に離隔している基板検出センサＳ’は、センサＳ’が最大の圧力に晒されるように、基板１４０の幾何学的中心が追従する理想的な経路を画定する線に沿って（図３に示されるように）処理トンネルの横壁間のほぼ中間に配置されるのが好ましい可能性がある。以下により詳しく説明するように、長手方向に離隔しているセンサＳ’は、処理トンネルを通って移動する１つ以上の基板１４０の様々な長手方向の位置に関する特性を決定するために使用することができる。単一の基板のそのような特性の例は処理トンネルの長手方向の基板の速度である。
【００２５】
本発明の別の実施形態では、少なくとも２つのそれぞれの基板検出センサＳ’の位置、すなわち、動作中に、基板１４０が第１及び第２のトンネル壁１２０、１３０の間に存在するかどうかが繰り返し登録される位置及び／又はその付近の位置は、処理トンネル１０２の横方向Ｌに沿って離隔している可能性がある。すなわち、前記２つの位置は、異なる横座標を有し、共通の長手方向座標または異なる長手方向座標を有することができる。横方向に離隔している基板検出センサＳ’は、基板が処理トンネル１０２の横壁１０８の中間の理想的中央位置から横方向に外れているかを正確に検出できるように、基板の横縁部が追従する理想的な経路を画定する線に沿って、処理トンネル１０２の横壁１０８に近接して配置されるのが好ましい可能性がある。
【００２６】
装置１００の種々の基板検出センサＳ’を、監視制御部１６０に動作可能に接続することができる（図１参照）。監視制御部１６０は、時間を記録するためのクロックと、基板検出センサＳ’から受信した参照信号を時間の関数として格納するメモリと、とりわけ、参照信号に対して分析を行うプロセッサ（ＣＰＵ）と、オペレータによるコマンドの入力のための、及び／又はオペレータによる検査のための視覚形式での情報の出力のためのディスプレイ１６２、例えばタッチディスプレイ、とを含むことができる。監視制御部１６０を、ガス注入流路１２２、１３４に接続されるガス源、ガス排気管１１２の中に制限を形成する調整可能なバルブ、処理トンネル１０２の入口に配置される基板搬送アセンブリ、及び／又は処理トンネル１０２の出口に配置される基板排出アセンブリのような装置１００の１つ以上の制御可能な部分を更に動作可能に接続し、それらの動作、例えば、気体軸受１２４、１３４の（局部の）ガス圧力及び基板の挿入及び排出の速度を制御することができる。
【００２７】
装置１００の概略の動作を以下のように説明することができる。使用時には、上部壁１３０及び下部壁１２０内のガス注入流路１３２、１２２の両方は、ガスを処理トンネル空間１０４内に注入する。各ガス注入流路１２２、１３２は、接続されているガス源によって供給されるガスを注入することができる。装置１００は大気圧及び非大気圧の両方で動作可能であるので、ガス注入は任意の適切な圧力で行うことができる。しかしながら、真空ポンプを不要にするために、及び処理トンネルの周囲からトンネル空間１０４の中への（特に基板入口及び出口セクションにおいて）汚染ガスの流れを全て防止するために、トンネル空間は、大気圧より少し高い圧力に維持するのが好ましい可能性がある。従って、ガス注入は大気圧より少し高い圧力、例えば数ミリバール程度過圧で行うことができる。ガス排気管１１２内において、より低い圧力、例えば大気圧が維持されている場合、トンネル空間１０４に注入されるガスは、処理トンネルの長手方向を横向きに横断して、排気管１１２へのアクセスを提供する側壁１０８内のガス排気流路１１０に向かって、自然に流れるであろう。
【００２８】
基板１４０が上部及び下部壁１３０、１２０の間に存在する場合、上部壁１３０内のガス注入流路１３２によってトンネル空間１０４の中に注入されるガス（群）は、上部壁及び基板の上面１４０ｂの間を横方向に流れることができる。基板１４０の上面１４０ｂに亘る横方向のガスの流れは、実際上、上部気体軸受１３４を提供する。同様に、下部壁１２０内のガス注入流路１２２によってトンネル空間１０４の中に注入されるガス（群）は、下部壁と基板１４０の下面１４０ａの間を横向きに流れるであろう。基板１４０の下面１４０ａに亘る横方向のガスの流れは、実際上、下部気体軸受１２４を提供する。上部及び下部気体軸受１２４、１３４は、合わせて、基板１４０を包囲し、浮遊状態で支持することができる。
【００２９】
基板１４０が処理トンネル１０２を通って移動するにつれて、その上面１４０ｂは、上部気体軸受１３４の連続的に配置されたガス領域の各々に存在するガスに帯状に晒される（図３参照）。その領域の配置及びそれぞれのガスが適切に選択されている場合、１つのＡＬＤセグメント１１４を横断することは、基板１４０を１つの原子層堆積サイクルに晒すことと等価である可能性がある。トンネル１０２は、所望の数のＡＬＤセグメント１１４を備えることができるので、トンネルを通りぬける間に基板１４０上に任意の厚さの膜を成長させることができる。処理トンネル１０２が線形であるという特性は、更に被処理基板１４０の連続的な流れを可能にし、それ故相当高いスループット能力を有する原子層堆積装置１００を実現する。
【００３０】
基板１４０の移動は、任意の適切な方法で、接触及び非接触の両方の方式によって達成可能である。基板を搬送するための摩耗する機械部品は、典型的には装置の設計を複雑にし、メンテナンスの必要性を増大させる可能性があるので、とりわけ非接触方式が好ましい。基板１４０を推進する非接触方式は以下を含むことができる。
（ｉ）注入ガスの流れが搬送方向に接線成分を有するように、搬送方向Ｔに対して角度を持って配置されるガス注入流路１２２、１３２によって達成される、方向を持つガスの流れによる推進。このタイプの基板推進の例は国際公開第２００９／１４２４８８号に記載されており、特に図８及び関連する説明の部分を参照されたい。
（ｉｉ）電気力及び／又は磁力による推進。
（ｉｉｉ）処理トンネル１２０の全部またはその一部を水平に対して傾斜させることにより達成できる重力による推進。重力駆動型推進システムは国際公開第２００９／１４２４８８号により詳しく説明されている。
（ｉｖ）処理トンネルを長手方向に沿って複数の圧力セグメントに分割することによって達成できる、処理トンネルの長手方向の圧力差による推進。１つの圧力セグメント内の気体軸受に、隣接する圧力セグメント内の気体軸受の平均ガス圧力と異なる平均ガス圧力を与えると、隣接する圧力セグメント間の平均圧力の差により、処理トンネルの長手方向に沿って基板を移動させることができる。処理トンネルの気体軸受内の圧力差に基づく基板推進システムは、オランダ特許出願第２００５０４９号により詳細に開示されている。
【００３１】
装置１００の構成及び概略の動作をある程度詳細に説明したので、ここで監視制御部１６０の動作に注目する。上述したように、監視制御部１６０は複数の基板検出センサＳ’に動作可能に接続される。監視制御部１６０はセンサＳ’の各々の参照信号を時間の関数として記録し、且つ前記信号を処理するように構成される。
【００３２】
本発明の１つの実施形態では、信号を処理することは、監視制御部１６０のディスプレイ１６２上に１つ以上の信号、すなわちそれらに符号化されている情報を表示することを含むことができる。参照信号を、例えば時間の関数として、すなわち、グラフの第１の軸上に参照信号の振幅を示し、第１の軸に直交する第２の軸上に時間を示すグラフの形式で、表示することができる。信号振幅対時間のグラフは、処理トンネル１０２を通っての基板１４０の動きを示す生データを提供し、オペレータが装置の正しい動作を視覚的に迅速に検査及び検証をすることを可能にする。あるいは、参照信号の情報を、軌道に沿って概ね直線的に移動する基板を表す実体を示すグラフィカルなプレゼンテーションに変換し、処理トンネルの壁１２０、１３０が透明であったならば、オペレータが見るであろうもののイメージを提示することができる。
【００３３】
オペレータが処理トンネル１０２内で何が起きているかを、それが起きている時に、監視できるようにするために、参照信号をリアルタイムに表示するように監視制御部１６０を構成できる。このような場合、グラフは、参照信号を現在から時間的に遡る特定の固定の時間間隔に亘って示す、且つ連続的に更新される連続グラフである可能性がある。あるいは、または更に、監視制御部１６０は、それが保持する信号のデータ記録に基づいて、後に参照信号を表示するように構成することができる。このような場合、時間軸は、装置の動作中の特に注目の時間の特定の選択された期間を表すことができる。なお、監視制御部１６０は、オペレータが表示すべき参照信号及び時間間隔を選択できるように構成することができることが理解される。従って、監視制御部１６０は、オペレータが同じ時間間隔に亘って（すなわち、共通の時間軸上に）、例えば、上下または左右に並べて同時に表示する複数の信号を選択することを可能にする。信号の表示とは別に、監視制御部１６０は、別のコンピュータ上で更なる処理と分析のために、例えば適切なデジタル・フォーマットで格納することにより、参照信号のデータ記録をエクスポートするように構成することもできる。
【００３４】
図４〜６は、図１〜３を参照して説明したものと同様の本発明に係る装置を用いて、様々なテスト中に生成された例示的なグラフを模式的に示す。議論となっている装置１００には、グラフではＳ１、．．．、Ｓ５、Ｓ６と記された５つ（図６）、それぞれ６つ（図４〜５）の圧力式基板検出センサが装着された。基板１４０が通過する時に、センサＳが最大の圧力変動に晒されるように、センサＳの各々は、処理トンネル１０２の横壁１０８間のほぼ中間に、基板１４０の幾何学的中心が追従する理想的経路を画定する線に沿って配置された。基板検出センサＳ間の長手方向の間隔は約１メートルであった。基板検出センサＳ１は処理トンネル１０２の入口に配置され、基板検出センサＳ５（図６）それぞれＳ６（図４〜５）はその出口に配置され、他の基板検出センサＳ２、．．．、Ｓ４、Ｓ５は連続的にそれらの間に配置された。異なるセンサＳ１〜Ｓ６の参照信号は、共通の水平の時間軸上に示され、一方各参照信号は、装置の外部／周囲の大気の圧力に比較して測定され、各センサＳによって登録された圧力振幅を表す専用の縦軸に関連付けられる。図４〜６のグラフを、装置のオペレータがそこから導き出すことができる情報の一部を例示するために簡潔に説明する。
【００３５】
まず、図４を参照すると、各参照信号内の圧力ピークの数を数えることによって図から容易に推測されるように、図は１５枚の基板１４０が続いていることを表す。センサＳ１及びＳ２の参照信号の中の圧力ピークの形状は、センサＳ３〜Ｓ６の参照信号の中のものとは著しく異なり、それらの各々は比較的広い負（下向き）の圧力スパイク及び比較的狭い正（上向き）の圧力スパイクの両方を含み、前者は後者に先行することが直ちに明らかである。圧力ピークの二重スパイク形状は、トンネル空間１０４がトンネルの外部環境と開放連通するように処理トンネル１０２の入口が構成されているという事実の結果である。これにより、特に比較的低速のロード・ロックを使用せずに、基板１４０を処理トンネル１０２に連続的に挿入することができる。しかしながら、トンネル空間の空気は、外部環境の圧力より少し高い圧力に維持される。トンネル内への基板の挿入を容易にするために、ガス交換流体が、処理トンネル１０２の長手搬送方向Ｔに、入口通路の中に注入される。入口への基板１４０の挿入は、基板が入口／トンネル通路を部分的に遮断するので、この交換流体の流れを妨害し、それにより、基板がそこを通過する時に圧力センサＳ１が圧力降下を登録する。正の圧力スパイクは、おそらく、その後端に対する交換流体のよどみによる、基板１４０の後に続く高圧領域の登録である。入口の構成の影響は、センサＳ２の参照信号の正の圧力スパイクの各々に先行する負の圧力スパイクによって示されるように、第２の基板検出センサＳ２の位置において小さいが依然として目立つ。センサＳ２の位置で実施される基板処理によっては、目立つことは、望ましい、または望ましくない可能性があり、交換流体が入口に注入される流量の調整が要求される可能性がある。図４のグラフの別の顕著な特徴は、参照信号の各々の圧力ピークがきちんと、且つかなり規則的に離隔していることである。これは、基板１４０が、それらの間にほぼ一定の（長手方向の）間隙をもって、従って、通常望ましくない、いわゆるトラフィック波（下の図６の議論を参照）の形成がなく、次々に移動することを意味する。更に、図４から、第１及び第２の基板検出センサ位置を通過する時に、基板が加速していることが推測される。第１及び第２の基板検出センサＳ１、Ｓ２の参照信号の対応する圧力ピーク（すなわち、同一基板の通過に関連するピーク）間の時間間隔は、例えば第４及び第５の基板検出センサＳ４、Ｓ５の参照信号の対応する圧力ピークの時間間隔より著しく小さい。実際、基板検出センサＳ３〜Ｓ６の参照信号の対応する圧力ピークの基点は、おおよそ直線１７０上にあることが一目で分かり、これは、センサの長手方向の等距離の間隔を仮定すると、基板１４０はセンサＳ３の長手方向の座標からほぼ一定の速度を維持していることを意味する。
【００３６】
ここで、図５を参照すると、この図は、テスト実行中の監視制御部１６０のディスプレイ１６２のスナップショットの概略図であり、最新のリアルタイムの連続グラフを示す。基板検出センサＳ５及びＳ６の参照信号が異常を示していることは直ちに明らかである。基板検出センサＳ５の参照信号は異常に広い圧力ピーク１７２を含み、一方基板検出センサＳ６の参照信号は、２つの連続するピークの間に、関連する異常に広い時間間隔１７２、及び後続の間隔が狭い２つのピークを含む。センサＳ５の参照信号の幅広い圧力ピーク１７２は、センサＳ５を装着した処理トンネル・セグメントにおいて減速した基板１４０によって引き起こされ、それが、そのセンサによる長引いた高圧の測定値に導いた。圧力ピーク１７２の窪みのある上部は、後続の基板１４０が減速している基板１４０に追いつき、後者を長手方向に押したことを示す。センサＳ６の参照信号のきちんと間隔があいた狭い圧力ピークから、問題が解決され、歩みの遅い基板１４０が軌道に戻ったことを推測できる。しかしながら、その受けた遅延により、現時点で、比較的小さい間隙で後続に先行している。
【００３７】
図６のグラフは、９０枚の基板の終了したテスト・ランを示す５つの参照信号を含む。グラフは、実際のテスト・ランが終了した後に、参照信号のデータ記録に基づいて構築された。図６は基板の集合の動きを示す。図から分かるように、それぞれのセンサＳ１〜Ｓ５の各参照信号の圧力ピークの分布は、経時的に完全に均一ではない。同じ基板検出センサ位置において、幾つかの時間間隔中に、圧力ピークは、密集しているように見え、一方他の時間間隔中ではバラバラに広がっているように見える。圧力ピークの密集は基板１４０の密集を示す。基板１４０が密集している所では、それらの間の（長手方向の）間隙は小さくなり、それは、基板間のガスの（横方向の）流れを制限し、気体軸受内のガス圧力を局所的に上昇させる。これらの局所的な圧力増加は、今度は、基板を押して離散させるように動作する、いくらかの是正措置を提供する。この密集及び離散の動的な進行中に、トラフィック波としても知られている、かく乱の移動が圧力ピーク／基板の分布において起きる可能性がある。図６に示すようなフラフにおいて、かく乱は、圧力ピーク密度を直接見ること、または参照信号の包絡線を見ることのいずれかによって検出可能である。例えば、基板検出センサＳ２の参照信号は、１７６と記された時間間隔においてピーク密度の変動を明らかに示す。同様に、基板検出センサＳ３及びＳ４の参照信号の参照信号包絡線の下部縁１７８、すなわち、これらのそれぞれの信号の圧力ピークの底部を追従／接続した曲線１７８、は、振動を明白に示す。ピーク密度の変動と底部曲線の振動は、それ自体必ずしも当面の問題の兆候ではないが、適切な限界内に入っているかどうかを監視するのが好ましい可能性がある。
【００３８】
オペレータによる視覚的及び典型的には定性的な検査のために参照信号を表示することに加えて、本発明に係る装置１００の監視制御部１６０は、不規則な事象及び異常を検出するために参照信号を自動的に分析し、そのような不規則な事象が検出される場合、オペレータに警告する及び／又は是正処置をとるように構成することができる。
【００３９】
自動分析は、特に、処理トンネル１０２を通って移動する少なくとも１つの基板１４０の長手方向及び／又は横方向の位置に関連する特性を決定することを含むことができる。例として、多数のそのような特性を以下に詳述する。
【００４０】
単一の基板１４０の１つの長手方向の位置に関連する特性は、その長手方向の位置であり、より具体的には、時間の関数としてのその長手方向の位置である。処理トンネル１０２は、典型的には、基板１４０が挿入された順序で次々に移動する直線軌道を画定することができるので、それが進行している時に、単一の基板１４０の位置を監視できる。言い換えれば、異なる参照信号のピークの各々を単一の、個々の基板１４０に関連付けることが可能であり、従って、処理トンネル１０２を通って移動している時に基板１４０を追跡できる。本発明の比較的単純な実施形態では、基板追跡は、複数の長手方向に離隔している基板検出センサＳ’を使用し、それぞれの基板検出センサＳ’によって生成される参照信号の各々のピークを数えることによって実行できる。参照信号の各々の第１のピークは第１の基板に対応し、参照信号の各々の第２のピークは第２の基板に対応する、等。この追跡方法の信頼性は、検出することができ、例えば新しいカウントを開始することによりウェハ追跡処理の校正に使用できる、基板の流れの中に比較的大きな間隙（または他の間隔変動）を生成するように、処理トンネル１０２の入口において基板１４０の挿入を定期的に一時的に停止する（または別の方法では、挿入の速度を変える）ことにより改善することができる。
【００４１】
単一の基板１４０の別の長手方向の位置に関連する特性は、その基板の長手方向の位置の変化の（平均）速度として定義することができる（平均）長手方向速度である。基板１４０の長手方向速度は、種々の方法で基板検出センサの参照信号から決定することができる。
【００４２】
幾つかの手法では、速度は単一の基板検出センサＳ’の参照信号から導くことができる。例えば、光学式よりも圧力式基板検出センサにより適している第１の手法によれば、基板１４０の通過を指し示す圧力ピークの先行及び／又は後続傾斜の勾配は、基板の長手方向速度の尺度として解釈することができる。つまり、勾配が急峻なほど基板の速度は高い。この手法は、どの速度に及びどの精度にどの勾配を対応させるかを定量的に決定するために校正が必要になる可能性がある。光学式基板検出センサに特に適している別の手法によれば、傾斜の勾配ではなく圧力ピークの（平均の）幅を使用することができる。光学式基板検出センサの参照信号の明確に画定された正方形のパルスは、例えばΔｔ秒であり、一方処理中の基板１４０は、基板検出センサの横座標における特有の長手方向の長さＬ（例えば、円形の基板の直径または正方形の基板の縁部の長さ）を有することが知られている。それで、基板の長手方向の速度は、基板の特有の長手方向の長さＬをパルスの時間幅Δｔで割って、つまりｖ＝Ｌ／Δｔとして、計算できる。
【００４３】
幾つかの他の手法では、基板の長手方向の速度は、異なる長手方向に離隔している基板検出センサＳ’の複数の参照信号から導出することができる。そのような手法は、参照信号のピークを特定の基板の通過に関連付ける能力に依存する（上記のウェハ追跡の議論を参照）。異なる参照信号の２つのピークを同一の基板に関連付けることができる場合、その基板の長手方向の速度は、それぞれのセンサの間の固定の既知の長手方向の距離をその２つのピーク（の頂点）間の時間間隔で乗算することによって計算することができる。
【００４４】
基板１４０の更なる長手方向の位置に関連する特性は、その先行者（すなわち、前の基板）、または後続者（すなわち、後の基板）までの（長手方向の）距離である。もちろん、この特性は、２つの基板１４０に共通の長手方向の位置に関連する特性、すなわち、それらの間の距離、としても説明することができる。きれいな正方形のパルス形の参照信号を生成する光学式基板検出センサが使用される場合、連続する基板間の距離ｄは、第１の（前の）パルスの後続傾斜と第２の（後続の）パルスの先行傾斜との間の時間間隔Δｔｔｆ−ｌｆを決定し、この時間間隔に上記のように決定され得る２つの基板の（平均）速度ｖを乗じることによって容易に算出でき、ｄ＝ｖ・Δｔｔｆ−ｌｆを得ることができる。装置１００が圧力型の基板検出センサＳ’を装着している場合、距離ｄは、同様に２つの連続の圧力ピークの頂点間の時間間隔Δｔｔｆを決定し、この時間間隔に２つの基板１４０の（平均）速度ｖを乗じ、そこから基板の特有の長手方向の長さＬを減算して算出でき、ｄ＝ｖ・Δｔｔｆ―Ｌを得ることができる。
【００４５】
横位置に関連する特性の例には、処理トンネル１０２を通って移動する基板１４０が拾得する可能性のある２種類の位置収差、すなわち並進及び回転収差が含まれる。横並進収差は、処理トンネル１０２の横壁１０８の１つに向かい、他から離れる方向に向かう、基板１４０全体の望ましくない横方向変位に関する。回転収差、またはヨーは、基板の平面に垂直の軸を回る、基板１４０の望ましくない回転に関し、その回転は、図３に示す正方形の基板１４０のような非円形基板の（長手方向に延びる）横縁部の、側壁１０８との並びを乱す可能性がある。
【００４６】
これらの収差に関する問題は、移動中の基板１４０と静止側壁１０８との間の接触を招く可能性があるということである。衝突の衝撃により、基板１４０は破損する可能性がある。破損は、後続の基板と接触し、基板の集積と処理トンネルの渋滞を起こす可能性が高い破片の原因となる可能性がある。矩形の基板１４０は、回転がその実効幅を変える可能性があるという、円対称性の欠如から生じる別の問題を有する。その結果として、回転に対して不安定な矩形基板は、処理トンネル１０２の２つの側壁１０８の間で行き詰る、またはぎっしり詰まってしまう可能性がある。その上、互いに衝突する基板の集積はその結果である可能性がある。いずれの場合でも、処理トンネル１０２を一掃するメンテナンスのために装置１００を停止しなければならないであろう。それ故に、処理トンネルを通って移動する基板の並進及び回転運動の安定性の両方を監視し、実際の基板・壁衝突に至る前に、発展中の不安定な動きの開始を発見することが重要である。
【００４７】
基板１４０の横方向の位置及び／又は向きは、異なる横方向または長手方向に離隔している基板検出センサの複数の参照信号を相関し、分析することによって導出することができ、そのセンサは、それぞれ共通の長手方向座標または横座標に設けることができる。
【００４８】
１つの実施形態では、例えば、理想的には基板の無い長手方向のガス流路１０６であるはずの所に基板１４０の存在を検出できるように、２つの圧力式基板検出センサＳ’を、処理トンネル１０２の横側壁１０８に隣接し向かい合って、共通の長手方向の座標に配置することができる（図２参照）。基板１４０が２つの基板検出センサの長手方向の座標を通過する時に、両方のセンサは圧力ピークを生成するであろう。圧力ピークの振幅はそれぞれのセンサ位置でのガス流路１０６の横幅の尺度である。−基板１４０が、並進または回転収差のいずれかにより長手方向のガス流路１０６に侵入するところでは、長手方向のガス流路１０６の幅は局所的に減少し、トンネル空間１０４からガス管１１２へのガスの排出を（再度、局所的に）妨害する。従って、はさまれている長手方向のガス流路１０６の部分における及びその周辺のガス圧力は上昇する。同様に、基板１４０が横方向に側壁１０８から離れる方向に移動するところでは、それぞれの長手方向のガス流路１０６の幅は増大する。これは、局所的に、トンネル空間１０４からのガスの排出を容易にし、ガス圧力の低下をもたらす。―従って、２つの横方向に離隔している基板検出センサＳ’によって登録される２つの実質的に同時のピーク間の振幅の差は、横位置または横並進収差の尺度として解釈することができる。少なくとも正方形の基板の場合、２つのピークの頂点の間のわずかな時間間隔または時間のずれは、更に回転収差を示す可能性がある。しかしながら、回転収差の検出は、通常圧力式センサの代わりに光学式センサを使用する場合に、より容易で且つより正確であろう。
【００４９】
光学式基板検出センサを用いて基板の回転収差及び位置を決定するための適切な実施形態の一例が図７に模式的に示されている。図７は、図１〜３に示されたものと同様の処理トンネル１０２のセクションの概略の断面平面図であり、そのセクションは共通の横座標において長手方向に離隔している２つの光学式基板検出センサＳ１、Ｓ２を含む。図７においてセンサＳ１、Ｓ２は破線の円で示されている。
【００５０】
概念的には、基板検出センサＳ１、Ｓ２の各々の配置は、図１におけるセンサＳ’３の配置に似ている可能性がある。すなわち、各センサＳ１、Ｓ２は光源と光検出器を含むことができる。光源は発光面を含み、光検出器は集光面を含み、それらの面は、それぞれ上部及び下部トンネル壁１２０、１３０の中／上に、互いに向き合って配置することができる。実用的な実施形態では、光源及び光検出器は、実電子機器から離れた場所で動作し、それにより処理トンネルの構築を容易にするために光ファイバを含むことができる。各光センサＳ１、Ｓ２は、例えば、２つの光ファイバを含むことができる。１つのファイバは第１の端において実光源に動作可能に結合し、一方第２の端は発光面を提供することができる。他のファイバは第１の端において実光検出器に動作可能に結合し、一方第２の端は集光面を提供することができる。各センサＳ１、Ｓ２の２つの光ファイバの第２の端は、各センサＳ１、Ｓ２の発光面及び集光面が一直線上にあり、互いに向かい合うように、それぞれ下部及び上部トンネル壁１２０、１３０に配置することができる。発光及び集光面は、少なくともここでの議論に関する限り、事実上それぞれ光源及び光検出器として機能し、従って、以下において、文脈が許す場合、そのようにも呼ばれるであろうことが理解される。
【００５１】
センサＳ１、Ｓ２の光源と光検出器は、処理トンネル１０２の側壁１０８に隣接して配置され、それに沿って、それぞれの理想的には基板の無い長手方向のガス流路１０６を横切って横方向に延びることができる。上述したように、処理トンネル１０８の横壁１０８は、典型的に、被処理基板１４０の幅より少し大きい距離、例えばその幅プラス０．５〜３ｍｍ、だけ離隔している可能性がある。これは、ガス流路１０６が典型的には約０．２５〜１．５ｍｍの幅を有している可能性があることを意味する。処理トンネル１０２の横壁１０８の１つにだけに隣接する基板検出センサＳ１、Ｓ２が常に基板１４０の通過を検出することを確実にするために、光源及び／又は光検出器は、理想的な、侵入物の無い、ガス流路１０６の幅の少なくとも２倍の幅、従って典型的には約０．５〜３ｍｍ、に広がっているのが好ましい可能性がある。
【００５２】
２つのセンサＳ１、Ｓ２間の長手方向の間隔は、基板１４０の縁の長さまたは長手方向の寸法より小さい可能性がある。これは、基板１４０が通過する時に、両方のセンサＳ１、Ｓ２を同時に妨害することができることを保証する。処理トンネル１０２の長手方向の部分を通って移動する時に、基板１４０の回転収差及び位置を連続的に監視することが所望される場合には、２つの隣接するセンサの各々が基板１４０の縁の長さまたは長手方向の寸法の半分に等しい、または、それより小さい距離だけ、長手方向に離隔するように、トンネル１０２の前記部分に沿って、複数のセンサＳ１、Ｓ２を配置することができる。これは、処理トンネル１０２の前記部分の中に存在する単一の基板１４０が常に２つの隣接するセンサを同時に妨害し、参照信号が組み合わされて回転及び位置情報を提供することを可能にすることを確実にする。従って、１５０ｍｍの縁の長さを有する正方形の基板１４０の場合、その全長に亘って基板１４０を監視するように構成される処理トンネル部分は、長手方向に７５ｍｍ以下だけ離隔している複数のセンサを含むことができる。
【００５３】
図７の模式的に示す実施形態では、センサＳ１、Ｓ２の光源及び光検出器は、上述のような光ファイバ、従って、それらの円形断面を含む。センサＳ１、Ｓ２（下記参照）の正確で信頼性の高い校正を促進するために、特に校正結果への、発光及び集光面の周辺湾曲の顕著な影響を回避するために、光ファイバの直径は、侵入物のないガス流路１０６の幅の２倍より約２０〜３０％大きく決めることができ、一方ファイバの第２の端はそれぞれの横壁１０８内に部分的に配置することができる。
【００５４】
使用時に、基板１４０は２つの光学式センサＳ１、Ｓ２を含むトンネルのセクションを横断する時に、それぞれのセンサの発光面及び集光面の間の光の伝送を遮断する。基板１４０により遮断される光の量は、センサＳ１、Ｓ２が隣接して配置されるトンネル横壁１０８への局所的近接度に依存し、基板１４０がそれぞれの横壁１０８に近いほどより多くの光が遮断されるであろう。基板１４０の通過の間、各センサＳ１、Ｓ２の光検出器は、参照信号を生成する。図８は、２つの光センサＳ１、Ｓ２の光検出器からの典型的な正規化光強度測定値を時間の関数として模式的に示す。図では、センサＳ１、Ｓ２に対する正規化光強度値１は、基板１４０の長手方向に延びる縁が、センサＳ１、Ｓ２が隣接して設けられる壁の反対側のトンネル横壁１０８に完全に当接する時に取得される。（この位置では、基板１４０は、２つの光センサＳ１、Ｓ２の間の光伝送の一部を依然として遮断しており、１より大きい正規化光強度値は、それぞれのセンサの長手方向の位置においてトンネル壁１２０、１３０間に、基板が存在しない場合に取得され得る。）他方、センサＳ１、Ｓ２のいずれに対する正規化光強度値０は、それぞれのセンサの発光面及び集光面間の光伝送が完全に遮断されていることを意味し、これは、図７の構成では、センサＳ１、Ｓ２の光ファイバの第２の端が、当横壁１０８内に部分的に埋め込まれているので、実際上あり得ない。
【００５５】
図８の測定値から推測できるように、通過中の基板１４０は、まず上流センサＳ１によって、そしてしばらくして下流センサＳ２によって登録される。両方のセンサＳ１、Ｓ２が基板１４０の存在を一旦登録すると、そして登録している限り、向きに関する情報は正規化光強度測定値から抽出することができる。これらの測定値は基板が通過するにつれて変わる可能性がある。例えば、時間間隔１．５〜１．９秒において、登録された光強度値が降下し、基板が両方のセンサの位置において横方向に壁１０８に近づくことを示す。センサＳ１、Ｓ２によって登録された光強度は約１．９秒から再び増大し、基板が両方のセンサの位置において、横方向に壁１０８から遠ざかって移動することを示す。これらの所見を定量化するためには、センサＳ１、Ｓ２を校正する必要がある。図９は、両方のセンサＳ１、Ｓ２に対する校正曲線を示し、その曲線は、基板の縁と壁１０８の間のそれぞれの離隔距離ｄ１、ｄ２を、それぞれのセンサＳ１、Ｓ２によって登録される正規化光強度に関連付ける。図９の校正曲線を用いて、図８の生の測定値データを、図１０に示す離隔距離ｄ１、ｄ２対時間曲線に変換することができる。図１０の離隔距離対時間曲線は、図７に模式的に示す測定用配置の構成に関する知識（特に、センサＳ１、Ｓ２間の長手方向の間隔）と合わせることによって、センサＳ１、Ｓ２の近くの処理トンネル１０２内のウェハ１４０の位置及び向きを、実質的にリアルタイムに再構築することを可能にするに十分である。
【００５６】
図１１は、図１０（上のグラフ）のデータに基づいて、基板の動きの再構築された視覚的な詳細を示す。更に、直接比較のために図１０のコピー（中央のグラフ）、及び基板１４０の通過中の、基板１４０の縁と処理トンネル１０２の横壁１０８との間に含まれるヨー角αのグラフ（下のグラフ）を示す。当然のことながら、図１１（下のグラフ）の角度αを、時間軸上の各瞬間に対して、図１０のデータから、式ｔａｎ（α）＝（ｄ１−ｄ２）／ｌを組み合わせて決定することができる。ここで、ｌは２つのセンサＳ１、Ｓ２の間の長手方向の間隔である。また、図１０及び１１の曲線のごく最初及びごく最後におけるデータは、完全には信頼できない可能性があることを認識すべきである。これは、基板１４０が、それぞれのセンサＳ１、Ｓ２の間に入る／の間から出る時に、それらの発光面及び集光面の間の光の伝送を部分的に妨げ、記録された正規化光強度測定値は未だ／もはや純粋の離隔距離情報を表さないという事実による。従って、図１１の角度対時間曲線の始め及び終わりにおける急勾配は、実際の角度を表さない。最初の下向きの急勾配は、基板１４０がセンサＳ２の発光面及び集光面の間に入りつつあることを表し、最後の下向きの急勾配は、基板１４０がセンサＳ１の発光面及び集光面の間から出つつあることを表す。図１１のデータの正しい解釈により、図示の時間間隔内の特定の時点での基板１４０の向きが提供される。基板１４０のおおよその長手方向の位置は、センサＳ１、Ｓ２が基板の存在を登録している期間及び基板の寸法から推測することができる。例えば、センサＳ１、Ｓ２が平均時間間隔Δｔ秒の間、基板１４０の存在を登録し、正方形の基板１４０の縁長がＬである場合、基板１４０の前の縁の長手方向の位置ｘ（ｔ）は、ｘ（ｔ）＝ｘＳ１＋（Ｌ／Δｔ）・ｔで近似できる。ここで、ｘＳ１は、センサＳ１の長手方向の位置であり、（Ｌ／Δｔ）は基板１４０の平均速度であり、ｔは、基板がセンサＳ１によって登録されてからの経過した時間である。明らかに、基板の長手方向の位置の計算は、例えば、センサＳ１、Ｓ２の空間的寸法を考慮することによって改善することができるが、これらは、一般的に基板１４０の寸法よりもかなり小さいので、上記の説明は多くの実用上の目的のためには十分正確である可能性がある。
【００５７】
概ね平坦な基板１４０の長手方向及び横方向の位置に関連する特性の例は、その外周形状（上方または下方から見て）である。基板１４０の外周形状は、おおよそ圧力式基板検出センサＳ’の参照信号の圧力ピークの形状によって表される可能性がある。基板１４０の外周形状のより正確な像は、好ましくは光学式基板検出センサＳ’のアレイを用いて取得できる。アレイは、通過する基板１４０の種々の縁を特定の比較的短時間、例えば、約１秒より短い時間間隔内に検出できる構成であり、長手方向及び横方向の両方向に離隔しているセンサを含むことができる。縁の検出に基づいて基板のおおよその形状を決定することができる。
【００５８】
上記の長手方向及び／又は横方向の位置に関連する特性はすべて、定量化し記録して、検査のためにディスプレイ上でオペレータに提示できる。しかしながら、オペレータは、監視制御部１６０のディスプレイを常にはしっかり見ていない可能性があり、問題の進展を、それが発生するときに検出するために監視制御部１６０の付近にいるということがない可能性さえある。従って、監視制御部１６０は、１つ以上の基板１４０の少なくとも１つの長手方向及び／又は横方向の位置に関連する特性が、特定の所定の特性固有の許容範囲内にあるかどうかを、定期的にまたは連続的に判別するように構成することができる。例えば、装置１００が、特定の基板検出センサ位置における基板１４０（の幾何学的中心）の横方向の位置を決定するように設定されている場合、監視制御部１６０は、その幾何学的中心が処理トンネル１０２の長手方向の中心線（横壁１０８の中間の延長）から特定の距離以内にあるかどうかを判別するように構成することができる。別の例では、装置１００は、基板１４０のおおよその外周形状を決定するように設定することができる。このような場合には、監視制御部は、基板の形状が、変形していなく、且つ損傷を受けていない基板の形状に十分一致するか、従って、基板が望ましくない応力を受けているか、及び／又は、例えば破砕によって損傷を受けたか、を判別するように構成することができる。
【００５９】
更に、監視制御部１６０は、少なくとも１つの位置に関連する特性が許容範囲から外れる、すなわちもはやその境界内に入っていない時に、例えば、ディスプレイ上に目を引く警告メッセージを表示し、内部音発生デバイスで音信号を生成し、または携帯電話などのオペレータ通信端末へ電子メッセージを送信することによって、オペレータに警告するように構成することができる。
【００６０】
その代わりに、またはそれに付け加えて、監視制御部１６０は、是正措置を開始するように構成することができる。議論となっている長手方向の及び／又は横方向の位置に関連する特性が実際の是正を許容する場合、是正処置は、その特性を許容範囲に戻すように装置１００の動作パラメータを適合させることを含むことができる。例えば、監視される特性が特定の基板１４０の長手方向の速度であり、この基板の速度が特定の所定の最大閾値を超えていると観測される場合、監視制御部１６０は、基板１４０の周囲の気体軸受１２４、１３４の長手方向の圧力勾配を適合させるために、ガス注入流路１２２、１３２に連結されるガス源を制御し、減速させ、その速度を最大閾値未満に戻すことができる。あるいは、基板の速度がゼロに落ちた、つまり行き詰ったと観測される場合、監視制御部１６０は、例えば基板１４０の周囲の気体軸受１２４、１３４に負の圧力勾配を適用し、それをほぐそうとして基板を強制的に後退させることができ、及び／又は新たな基板を挿入する速度を変更するように、具体的には新たな基板の挿入を停止するように、処理トンネル１０２の入口で基板供給アセンブリを制御することができる。議論となっている長手方向の及び／又は横方向の位置に関連する特性が実際の措置を許容しない場合、例えば基板の破片が検出される場合、是正措置はオペレータに通知すること、及び／又は装置１００の運転を全部または一部分停止することを含むことができる。
【００６１】
上記に、本発明の例示的な実施形態を部分的には添付図面を参照して説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではないことを理解すべきである。開示された実施形態に対する変形は、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、請求された発明を実施する当業者によって理解及び達成されることができる。本明細書全体を通じて、「１つの実施形態」または「実施形態」への言及は、その実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書全体を通して様々な個所における「１つの実施形態では」または「実施形態では」という語句の出現は、必ずしも全てが同一の実施形態を指しているわけではない。更に、１つ以上の実施形態の特定の特徴、構造または特性は、新たな明示的に記載されていない実施形態を形成するために、任意の適切な方法で組み合わせることができることに留意されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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