CN108987304A - 基板处理设备、基板处理方法以及基板支撑装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种基板处理设备、基板处理方法以及基板支撑装置，其防止处理气体在高温处理中侵入基板的后表面。基板支撑装置包括支撑部分，该支撑部分被构造为与在特定温度下变形的基板的边沿去除区域具有线接触。

Description

基板处理设备、基板处理方法以及基板支撑装置
技术领域
一个或多个实施例涉及基板支撑装置(例如基座)以及包括该基板支撑装置的基板处理设备及基板处理方法，并且更具体地，涉及可以防止待处理的基板的后表面沉积的基板支撑装置以及包括该基板支撑装置的基板处理设备。
背景技术
在半导体沉积设备中，加热器通常可以设置在反应器中以向安装的基板供应热量。加热器被称为加热器块，并且可以包括热线和热电偶(thermoelectric couple，TC)。在加热器块的上端进一步设置有基座，基板在反应空间内基本安装在基座上。但是，当在高温下执行处理时，基座或基板可能由于高温而变形。当处理气体侵入变形的基座与基板之间或变形的基板与基座之间时，可沉积基板的后表面。沉积在基板后表面上的膜可能不仅成为反应器中的污染源，而且成为后续工艺中污染设备的污染源。此外，该膜可能会使半导体装置产量和装置性能劣化。
发明内容
一个或多个实施例包括能够防止在膜沉积过程中使用的气体侵入基板的后表面并在其上形成薄膜的基板支撑装置以及包括该基板支撑装置的基板处理设备。
其它方面将在下面的描述中部分地阐述，并且部分地将从描述中显而易见，或者可以通过实践所呈现的实施例而了解。
根据一个或多个实施例，基板支撑装置包括内部部分、周边部分以及形成在内部部分和周边部分之间的凹入部分，其中第一台阶部分形成在内部部分和凹入部分之间，第二台阶部分形成在周边部分和凹入部分之间。
基板支撑装置还可以包括布置在凹入部分中的边缘，其中边缘布置在第一台阶部分和第二台阶部分之间。
边缘可以包括形成在边缘的朝向内部部分的上表面上的第三台阶部分。
第三台阶部分可以包括垫，并且基板可以容纳在该垫上。
第一台阶部分的高度可以低于垫的高度，使得基板的下表面与内部部分间隔开。
第三台阶部分的高度可以低于基板的上表面。
第一台阶部分和边缘可以彼此间隔开。
第二台阶部分的高度可以低于边缘的高度。
边缘可以包括绝缘体。
基板可以容纳在边缘上，基板可以在特定温度下变形以具有朝向内部部分的一定曲率，并且变形的基板可以与边缘具有线接触。
边缘的形成线接触的部分可以具有非直角形状。
根据一个或多个实施例，用于容纳包括边沿去除区域的基板的基板支撑装置，基板支撑装置包括被构造为与在特定温度下变形的基板的边沿去除区域具有线接触的支撑部分。
当基板在第一温度下容纳在支撑部分上时，边沿去除区域可与支撑部分具有第一接触。
基板可以在高于第一温度的第二温度下变形，使得边沿去除区域和基板的侧表面之间的区域与支撑部分具有第二接触，并且基板和支撑部分通过第二接触彼此接触的区域小于基板和支撑部分通过第一接触彼此接触的区域。
基板支撑装置的形成线接触的部分的表面粗糙度可以小于基板支撑装置的其它部分的表面粗糙度。
基板支撑装置可以进一步包括加热部分，该加热部分与基板间隔开布置，其中根据基板和加热部分之间的距离来控制形成在基板上的薄膜的特性。
根据一个或多个实施例，基板处理设备包括反应器壁、基板支撑装置、加热器块、进气单元、气体供应单元和排气单元，其中反应器壁和基板支撑装置具有形成反应空间的面接触，并且基板支撑装置包括基座主体和边缘。
基座主体可以包括内部部分、周边部分以及在内部部分和周边部分之间形成的凹入部分，并且边缘可以布置在凹入部分中。
第一空间可以形成在基板和内部部分之间，并且第二空间可以形成在内部部分和边缘之间。
根据一个或多个实施例，用于沉积薄膜的基板处理方法包括供应源气体、供应反应气体和激活反应气体，这些步骤被重复以沉积薄膜，其中基板和基座彼此间隔开，并且根据基座的主体与基板之间的间隔来控制薄膜的特性。
附图说明
从以下结合附图对实施例的描述中，这些和/或其它方面将变得明显且更容易理解，在附图中：
图1A示意性地示出了根据一个实施例的基板支撑装置，例如基座主体；
图1B是沿着图1A的线A-A'截取的基板支撑装置的横截面图；
图1C示意性地示出了具有圆形凹入表面的基座主体的凹入部分；
图2A示意性地示出了根据一个实施例的基座主体和边缘彼此分离；
图2B示出了图2A的基座主体和边缘彼此联接；
图2C是沿图2B的线B-B'截取的基板支撑装置的横截面图；
图2D示出了边缘联接到图1C的凹入部分；
图3是示出根据一个实施例的边缘被容纳在基座主体的凹入部分中的放大视图；
图4是图3的区域S1的放大截面图；
图5是图3的区域S2的放大截面图；
图6示意性地示出了包括边沿去除区域的基板；
图7示出了根据一个实施例的图6的基板被容纳在垫上；
图8示意性地示出了通过使用图7的组件来执行高温处理；
图9是根据实施例的包括基板支撑装置的基板处理设备的示意性横截面图；
图10A和图10B是示意性示出根据其它实施例的使用基板处理设备的基板处理方法的流程图。
图11A至图11C示出了当通过使用图9的基板处理设备执行处理时沉积在基板的后表面上的SiO2膜的厚度；以及
图12是示出根据一个实施例的当通过等离子增强式原子层沉积(plasma-enhanced atomic layer deposition，PEALD)方法利用基座在基板上沉积SiO2膜时根据基座的内部部分和基板之间的距离的湿蚀刻率(WER)的变化的曲线图。
具体实施方式
提供实施例以向本发明构思所属领域的普通技术人员进一步完整地解释本发明构思。然而，本发明构思不限于此，并且应当理解的是，在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。也就是，可以仅为了解释本发明构思的实施例而呈现关于特定结构或功能的描述。
在本说明书中使用的术语用于解释具体实施例，而不是用于限制本发明构思。因此，除非在上下文中另外明确规定，否则本说明书中的单数的表达包括复数的表达。而且，诸如“包括”和/或“包含”的术语可以被解释为表示特定的特征、数量、步骤、操作、组成元素或其组合，但是不能被解释为排除附加一个或多个其它特征、数字、步骤、操作、组成元素或其组合的存在或可能性。如在本说明书中所使用的，术语“和/或”包括所列项目中的任何一个以及所有的项目的至少一个组合。
在本说明书中，诸如“第一”和“第二”之类的术语在本文中仅用于描述各种构件、部件、区域、层和/或部分，但是组成元件不受术语限制。很明显，这些构件、部件、区域、层和/或部分不受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个构成要素与另一个构成要素的目的。因此，在不脱离本发明构思的正确范围的情况下，第一构件、部件、区域、层或部分可以指代第二构件、部件、区域、层或部分。
在下文中，参考附图详细描述本发明构思的实施例。在附图中，所示形状可以根据例如制造技术和/或公差来修改。因此，本发明构思的实施例可以不被解释为限于本说明书中描述的部分的特定形状，并且可以包括例如在制造期间产生的形状的变化。
图1A示意性地示出了根据一个实施例的基板支撑装置。图1B是沿着图1A的线A-A'截取的基板支撑装置的横截面图。
参考图1A和1B，根据本实施例的基板支撑装置可以包括基座主体B。基座主体B可以在其一个表面上包括内部部分1、周边部分3和形成在内部部分1和周边部分3之间的凹入部分2。如下所述，边缘(参见图2A至图2C)可以布置在凹入部分2中。
内部部分1和凹入部分2形成第一台阶部分10。第一台阶部分10可以形成在内部部分1与凹入部分2之间。周边部分3和凹入部分2形成第二台阶部分20。第二台阶部分20可以形成在周边部分3与凹入部分2之间。边缘可以布置在第一台阶部分10和第二台阶部分20之间。
在一个实施例中，基座主体B被制造成连续的一个部件，通常呈圆形和盘状。然而，基座主体B的形状不限于此，并且基座主体B可以具有与待处理的基板的形状对应的形状。例如，在待处理的基板为矩形显示器基板的情况下，基座主体B可以具有用以容纳矩形基板的矩形形状。
基座主体B可以被调节和构造成具有能够容纳具有特定直径的半导体基板的尺寸，包括例如150mm、200mm和300mm的基板。此外，基座主体B可以由诸如铝或合金的金属材料或具有高导热率的材料形成，以平稳地将热从支撑基座主体B的加热器块(未示出)传递到基板。
内部部分1可以包括至少一个基板支撑销孔22以装载和支撑基板。此外，内部部分1可以包括至少一个基座主体固定支撑销孔23，以将基座主体B固定到加热器块。
周边部分3可以具有平坦表面以通过面接触和面密封反应器的反应器壁来形成反应空间。内部部分1可以具有平坦表面以均匀地将热从加热器块传递到基板。
基座主体B的结构不限于图1A和图1B所示的结构。例如，尽管凹入部分2被示出为平坦的，但是替代地，如图1C所示，凹入部分2可以具有圆形表面。此外，内部部分1也可以具有凹入表面。当待处理的基板在高温处理中变形时，待处理的基板可具有一定曲率。内部部分1的凹入表面的曲率可以对应于在高温处理中变形的基板的曲率，并且因此可以实现到基板的均匀热传递。
图2A示意性地示出根据一个实施例的基座主体B和边缘4彼此分离。图2B示出了图2A的基座主体B和边缘4相互联接。图2C是沿图2B的线B-B'截取的基板支撑装置的横截面图。
参考图2A至图2C，根据本实施例的基板支撑装置可以包括基座主体B和用于支撑基板的边缘4。如图2B和图2C所示，边缘4可以容纳在凹入部分2上。待处理的基板可以容纳在边缘4上。
边缘4可以布置在基座主体B的内部部分1和周边部分3之间。边缘4可以布置成与内部部分1间隔开，并且因此即使当内部部分1或边缘4在高温下沿水平方向热膨胀时，基座主体B也可保持形状。例如，如图2C所示，第一台阶部分10和边缘4可以布置成彼此间隔开距离W。
基座主体B和边缘4可以由不同的材料形成。例如，基座主体B可以由诸如铝或合金的金属材料或者具有高导热率的材料形成，以平稳地将热传递到基板。边缘4可以包括绝缘体。详细地，边缘4可以由例如具有低热膨胀率的陶瓷等材料形成，以在高温下稳定地支撑基板。
尽管边缘4可以是具有矩形截面的环形形状，但是本公开不限于此。例如，当凹入部分2如图1C所示具有圆形凹入表面时，边缘4可以具有如图2D所示的凸出下表面的形状。
基座主体B和/或边缘4可以被调节和构造成具有能够容纳具有特定直径的半导体基板的尺寸，包括例如150mm、200mm和300mm的基板。
边缘4可以从基座主体B上拆卸下来。具体地，边缘4的外周表面与基座主体B的凹入部分2的内周表面彼此机械联接，因此边缘4可以通过例如外周表面和内周表面之间的摩擦力而安装在基座主体B中。在一些实施例中，边缘4可以被具有不同宽度和/或高度的边缘替换。
图3是示出根据一个实施例的边缘4容纳在基座主体B的凹入部分2中的放大视图。图3示出了基板5布置在基板支撑装置中的状态。
参考图3，如上所述，凹入部分2和内部部分1形成第一台阶部分10。周边部分3和凹入部分2形成第二台阶部分20。此外，边缘4布置在第一台阶部分10与第二台阶部分20之间的凹入部分2上。如图3所示，边缘4和内部部分1彼此隔开一定的距离W，因此基座主体B即使在高温下也可以保持其形状。为了执行沉积工艺，周边部分3可以通过面接触和面密封反应器的反应器壁来形成反应空间，这将在下面参考图9进行描述。
根据一个实施例，如图3所示，边缘4可以包括在边缘4的上表面的内侧上朝向内部部分1形成的第三台阶部分30。在这种情况下，基板5可以容纳在第三台阶部分30的内侧上。在一些实施例中，边缘4的第三台阶部分30可以进一步包括垫31，基板5可以容纳在垫上。根据一个实施例，如稍后参考图6和图7所述，基板5的边沿部分，例如边沿去除区域，被容纳在垫31上。
图4是图3的区域S1的放大截面图，示出了基座主体B、边缘4和基板5的相互布置关系。
根据一个实施例，内部部分1的高度“a”，即第一台阶部分10的高度“a”，可以设定为低于从边缘4的下表面到第三台阶部分30的高度，即垫31的高度“b”。在上述结构中，当基板5容纳在垫31上时，基板5的下表面和内部部分1彼此间隔开。由于基板5的下表面和内部部分1彼此间隔开，因此在高温处理期间可以防止处理气体侵入基座和基板之间，原因如下。
在高温处理中，硅基板通常可能朝向加热源例如加热器块向下翘曲，即沿着基座主体B的方向翘曲。当基板的下表面和基板支撑装置彼此不隔开时，如果基板由于高温处理而变形，则在基板与基板支撑装置之间产生间隙。处理气体可能侵入到间隙中，并且侵入处理气体可能沉积在基板5的后表面上。
然而，当基板5的下表面和内部部分1彼此分开时，如图8所示，随着基板5由于高温处理而向下翘曲，在垫31和基板5之间产生接触点。在本实施例中，接触点可以沿着边缘4的上表面形成圆形接触线。接触线可以用作防止反应器中的处理气体侵入基板5下方或基板5与内部部分1之间的空间中的屏障。
在以下描述中，当两个表面彼此接触而形成接触线时，可以说两个表面形成线接触。由线接触引起的接触线可以具有例如与待处理的基板相对应的薄厚度的环形形状的形状。作为另外一种选择，可以在基板支撑装置的角部(例如边缘4)处产生线接触。
为了促进从加热块(图9的72)向基板5的热辐射，基板5和内部部分1之间的距离(b-a)可以是例如0.1mm至0.5mm。在一个示例中，距离(b-a)可以是大约0.3mm。
如上所述，基座主体B可以由诸如铝或合金的金属材料或者具有高导热率的材料形成，以平稳地将热传递到基板。此外，边缘4可以由具有较低热变形的材料(例如陶瓷)形成，以在高温下稳定地支撑基板。这样，当基座主体B在高温下具有比基板5更大的变形程度时，由于基板5和内部部分1以及内部部分1和边缘4彼此间隔开，并且其上容纳基板的边缘4由具有相对低的热变形的材料形成，所以可以在不影响基板的情况下稳定地执行高温处理。
边缘4可以由具有较低热变形的材料形成以在高温下保持与基板5线接触。例如，边缘4可以具有适合于在超过300℃的高温下保持与基板5的线接触的热膨胀率。
当第三台阶部分30的端部G成角度时，随着基板5向下翘曲，基板5可以仅与成角度的端部G具有线接触。具有窄宽度的线接触可能不适合于防止处理气体的侵入。此外，由于成角度的端部G施加到基板5的压力很强，所以基板5可能被损坏。
为了防止这些问题，在另一个实施例中，第三台阶部分30的端部G可以具有圆形形状。圆形形状可以被构造成与通过高温处理变形的基板5形成较大宽度的线接触。如果第三台阶部分30的端部G为圆形，则翘曲的基板5与端部G的接触部分之间的接触部分变宽，因此施加于基板5的压力可以进一步稳定分布。在一个实施例中，圆形的曲率可以是R＝1.0。
在一些实施例中，具有线接触的部分可被抛光以具有低表面粗糙度。因此，在基板支撑装置中具有线接触的部分的表面粗糙度可以小于基板支撑装置的其它部分的表面粗糙度。由此，可以提高基板5与基板支撑装置的接触表面的紧密接触。因此，可以屏蔽处理气体侵入基板5和基板支撑装置之间。
在另一个实施例中，第三台阶部分30可具有朝向边缘4的上表面倾斜的结构H。结构H可以提供自对准功能，以使基板5精确地容纳在边缘4上。
此外，如图4所示，第三台阶部分30的高度“c”可以不高于基板5的上表面。换句话说，第三台阶部分30的高度“c”可以被构造成与基板5的厚度“d”相同或者小于该厚度“d”。因此，供应到基板5的处理气体被引导通过边缘4的上表面上方的排气通道(图9的71)平稳地排出，并且因此可防止反应空间在处理期间被污染。
图5是图3的区域S2的放大截面图，示出了边缘4与周边部分3之间的相互布置关系。
如图5所示，基座主体B的周边部分3的高度，即第二台阶部分20的高度“e”，可被构造成低于边缘4的高度“f”。因此，可防止污染源向后流向反应空间(图9的70)，该污染源为例如在处理气体侵入反应器壁(图9中的79)和周边部分3的接触表面中时产生的污染颗粒或者留在接触表面上的颗粒。
图6示意性地示出了包括边沿去除区域的基板。
基板可以在其边沿处包括边沿去除区域Z。由于边沿去除区域Z未被用作为装置形成部分的模具，所以边沿去除区域Z与基板的其它区域的区别在于不需要沉积的均匀性。典型地，边沿去除区域Z形成在距基板边沿约2mm至3mm的区域中。在本说明书中，假设基板5的边沿去除区域Z具有间隔M。
图7示出了根据一个实施例的图6的基板被容纳在垫31上。
在本实施例中，基座主体B和边缘4由具有不同导热率的材料形成，并且基板S和内部部分1彼此间隔开。因此，在基板S中，接触边缘4的部分和不接触边缘4的部分可以具有不同的温度。由于沉积过程通常对基板S的温度敏感，所以温度的不规则可能影响沉积过程。相应地，如图7所示，当基板5被容纳在边缘4上时，边缘4可以仅在边沿去除区域Z中接触基板5。因此，可以在除了边沿去除区域Z之外的基板5的区域中保证温度均匀性。
此外，当基板5在高温下向下翘曲时，边缘4和基板5可以在边沿去除区域Z内，即距基板5的边沿的间隔M处，形成线接触。相应地，如图8所示，当基板5在高温例如300℃或更高温度下变形时，可能不在基板的除了边沿去除区域Z之外的后表面上执行不必要的沉积。
总结图7和图8的结构，可以如下描述根据实施例的基板支撑装置。
-基板支撑装置可以容纳包括边沿去除区域Z的基板。
-基板支撑装置可以包括支撑部分(未示出)，并且支撑部分可以被构造为与在特定温度(例如300℃)下变形的基板具有线接触。
-(图7)当基板在第一温度(低温)下被容纳在支撑部分上时，基板5的边沿去除区域Z可与支撑部分具有第一接触，即面接触。由于第一接触，边沿去除区域Z的一部分与支撑部分之间的第一距离以及边沿去除区域Z的另一部分与支撑部分之间的第二距离可以基本相同。
-(图8)在高于第一温度的第二温度(高温)下，基板5变形为使得边沿去除区域Z与基板5的一侧(边沿)之间的区域与支撑部分(例如支撑部分的成角度部分或倒圆部分)具有第二接触，即线接触。基板5和支撑部分由于第二接触而彼此接触的区域可以小于基板5和支撑部分由于第一接触而彼此接触的区域。
由于第二接触，边沿去除区域Z的一部分与支撑部分之间的第一距离可以与边沿去除区域Z的另一部分与支撑部分之间的第二距离显著不同。例如，边沿去除区域Z的形成第二接触的一部分与支撑部分之间的第一距离可以小于边沿去除区域Z的未形成第二接触的部分与支撑一部分之间的第二距离。在一些实施例中，为了通过减小第一距离来改善基板5和支撑部分之间的紧密接触，可以抛光形成与边沿去除区域Z的第二接触的支撑部分的一部分。
在一个实施例中，垫31的端部可以被处理成具有非直角形状。例如，端部可以倒角。在另一个示例中，端部可以被处理为圆形。因此，垫31的端部可以与边沿去除区域Z具有线接触。因此，在基板5的后表面中除了边沿去除区域Z之外的区域中可能不执行不必要的沉积，因为垫31的非直角部分与基板5之间的线接触用作防止处理气体在高温处理中侵入的屏障。
在一些实施例中，垫31的长度和倒圆部分的曲率可以被调节以防止处理气体侵入待处理的基板的后表面。例如，垫31的长度可以等于或小于边沿去除区域Z的长度M。在另一个实施例中，倒圆部分可以被构造成具有防止待处理的基板移动或倾斜的曲率。
具体而言，当倒圆部分的曲率值太小，即曲率半径过大时，倒圆部分与待处理的基板之间形成线接触的区域太小，因此该区域可能不适当成为屏障。相反，当倒圆部分具有过大的曲率值，即小的曲率半径时，待处理的基板变形并且因此待处理的基板的位置可能改变。因此，倒圆部分可以具有实现与待处理的基板的足够的接触区域并且减少待处理的基板的移动或倾斜的曲率值。
上面的公开提供了基板支撑装置(例如，基座)的多个实施例以及多个代表性优点。为了简单起见，仅描述相关特征的有限数量的组合。但是，可以理解的是，特性的某个例子可以与特性的另一个例子组合。此外，可以理解的是，优点是非限制性的，并且特定优点不是或不要求是特定实施例的特征。
图9是根据实施例的包括基板支撑装置的基板处理设备的示意性横截面图。虽然本说明书中描述的基板处理设备的示例可以包括用于半导体或显示器基板的沉积设备，但是本公开不限于此。基板处理设备可以是执行用于形成膜的材料的沉积所需的任何设备，或者可以指用于均匀地供应用于材料的蚀刻或抛光的源材料的设备。在以下的说明中，为了便于说明，假定基板处理设备是半导体沉积装置。
根据本实施例的基板处理设备可以包括反应器78、反应器壁79、基座主体B(图9的13)以及基板支撑装置(基座部分)，该基板支撑装置包括边缘4、加热器块72、进气单元73、气体供应单元75和排气单元71。
参考图9，基座部分设置在反应器78中。在本实施例中，基座部分可以是例如图3至图6中所示的基板支撑装置。基座部分的基座主体B可以包括内部部分1、周边部分3和形成在其间的凹入部分2。边缘4布置在凹入部分2上。
反应器78是其中执行原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)或化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)过程的反应器。反应器壁79和基座主体B或13的周边部分3具有面接触和面密封，从而形成反应空间70。为了防止随着处理气体侵入反应器壁79和周边部分3的接触表面而产生的污染源朝向反应空间70回流，边缘4的高度可以高于周边部分3。
用于装载/卸载基板5的基座主体B可以被构造为通过连接到设置在基座主体B的一侧上的装置(未示出)而移动。例如，基座主体B与能够使基座主体B升降的装置连接，在反应器壁79与基座主体B或13之间可以形成输入基板5的入口。在图9中，基板5被装载在边缘4上。根据一个实施例，反应器78可以具有向上的排气结构，但是本公开不限于此。
加热器块72可以包括加热线，并且可以向基座主体B和基板5供热。气体供应单元可以包括气体通道74、气体供应板75和气体流动通道76。气体流动通道76可以形成在气体通道74与气体供应板75之间。通过进气单元73输入的处理气体可以通过气体流动通道76和气体供应板75供应到反应空间70和基板5。气体供应板75可以是喷头，并且喷头的基部可以包括形成为喷射处理气体的多个气体供应孔。供应到基板5的处理气体与基板5发生化学反应或气体之间发生化学反应，然后可以沉积在基板5上。
排气单元可以包括排气通道71和排气口77。在反应空间70中，与基板5发生化学反应后残留的残留气体或非反应性气体可以通过形成于反应器壁79的排气通道71、排气口77和排气泵(未示出)排出到外部。排气通道71可以在反应器壁79中沿反应器壁79连续形成。排气通道71的上部的一部分可以连接到排气口77。
气体通道74和气体供应板75由金属材料形成，并且通过诸如螺钉的联接单元彼此机械联接，并且可以在等离子体处理期间用作电极。在等离子体处理期间，射频(radiofrequency，RF)电源可以电连接到用作电极的喷头。详细地，连接到RF电源的RF杆80可以通过穿透反应器壁79而连接到气体通道74。在这种情况下，基座13可以用作另一电极。在一些实施例中，例如，为了防止在等离子体处理期间施加的等离子体功率被排放到周围环境，绝缘体(未示出)被插入RF杆80和反应器壁79之间和/或气体通道74和反应器壁79之间，由此形成堆叠结构。等离子体处理的效率可以通过防止等离子体功率泄漏而增加。
韩国专利申请No.10-2016-0152239详细描述了反应器78的进气单元73和排气单元的实施例。
图10A和图10B是示意性示出根据其它实施例的使用基板处理设备的基板处理方法的流程图。根据本实施例的基板处理方法可以通过使用根据上述实施例的基板支撑装置和基板处理设备来执行。具体地，基板处理方法在其中基板5和基座13的内部部分1彼此间隔开的状态下执行。在下面的描述中省略了实施例之间的冗余描述。
参考图10A，基板处理方法可以包括源气体供应操作S01、反应气体供应操作S03和反应气体激活操作S04。随着操作顺序地并且重复地执行，可以沉积薄膜。
基板处理方法可以进一步包括在源气体供应操作S01和反应气体供应操作S03之间净化源气体的源气体净化操作S02。此外，基板处理方法还可以包括在反应气体激活操作S04之后净化残留气体的残留气体净化操作S05。这是在将一种材料供应到反应器78之后从反应器78完全去除过量材料之后向反应器78供应另一种材料。因此，可以防止诸如源气体或反应气体的材料在气态下相遇。
在操作S02和/或操作S05期间，净化气体可以暂时供应到反应空间。在另一个实施例中，净化气体可以在源气体供应操作S01、反应气体供应操作S03和反应气体激活操作S04期间连续供应到反应空间。
可以在反应气体激活操作S04中供应等离子体。当供应等离子体时，可以获得高密度薄膜，并且可以改善源(即源和反应气体)之间的反应性，由此导致更多源的选择。此外，薄膜的特性可以得到改善，并且因此薄膜可以在相对低的温度下沉积。
当使用仅在供应等离子体时激活并与基板5上的源分子反应的反应物(例如氧气)时，反应物可在整个基本循环周期内不断供应到反应器78中。这是因为当不供应等离子体时，反应气体用作净化气体。相应地，如图10B所示，可以在整个源气体供应操作S01、源气体净化操作S02、反应气体激活操作S04和残留气体净化操作S05中供应反应气体。
根据本实施例的基板支撑装置可以防止在高温处理中随着处理气体侵入基板5的后表面而产生的基板5的后表面上沉积膜。因此，例如，即使在300℃或以上的高温下也可以执行基板处理方法。
在另外的实施例中，在基板处理方法中，可以通过调节基板5和基座的内部部分1之间的间隔来控制薄膜的耐湿蚀刻性，这将在稍后参考图12描述。
图11A至图11C示出了当通过使用图9的基板处理设备以PEALD方法执行处理时沉积在基板5的后表面上的SiO2膜的厚度。在本实施例中，基板5的下部部分与基座的内部部分1之间的间隔约为0.3mm。
在图11A中，边沿去除区域Z指示基板5和边缘4彼此接触的区域。边沿去除区域Z的宽度M约为2mm。在本实施例中，基板5与边缘4之间的线接触形成在沿着边沿去除区域Z的由虚线表示的部分100处。
[表1]PEALD的SiO2膜的沉积条件
如上表1所示，根据一个实施例，在处理期间，反应空间的压力保持在3托，接触加热器块72的基座主体B保持约300℃的温度，并且反应器壁79保持约150℃至180℃的温度。为了沉积薄膜，依次重复Si源气体供应操作a、Si源净化操作b、反应气体激活操作c和净化操作d的基本循环。具体地，在反应气体激活操作c中供应等离子体。
在本实施例中，Si源可以包括硅烷基。例如，Si源可以为以下中的至少一种：TSA,(SiH3)3N；DSO,(SiH3)2；DSMA,(SiH3)2NMe；DSEA,(SiH3)2NEt；DSIPA,(SiH3)2N(iPr)；DSTBA,
(SiH3)2N(tBu)；DEAS,SiH3NEt2；DIPAS,SiH3N(iPr)2；DTBAS,SiH3N(tBu)2；BDEAS,SiH2(NEt2)2；BDMAS,SiH2(NMe2)2；BTBAS,SiH2(NHtBu)2；BITS,SiH2(NHSiMe3)2；BEMAS,and
SiH2[N(Et)(Me)]2。包含氧的气体可以用作反应物，并且可以是O2、N2O和NO2或其化合物中的至少一种。
在Si源气体供应操作a中，通过供应到容纳源气体的源容器的载气Ar将Si源气体供应到反应器中。
在其中使用包含氧气的反应气体的本实施例中，在整个基本循环周期内供应反应气体。仅当供应等离子体时激活的氧气才会与基板上的Si源分子反应。当不供应等离子体时，氧气可以用作净化气体。因此，在供应等离子体的反应气体激活操作c中激发包含氧的反应气体，以与基板上的硅源反应，并且在不供应等离子体的操作a、b和d中用净化气体Ar连续净化反应器。
气体的流量可以根据基板5周围的期望的薄膜均匀性适当地调节。
图11B示出当部分Y从图11A中的基板的后表面的下端向内扫描约10mm时，沉积在部分Y上的SiO2膜的沉积厚度的变化。图11C示出了当部分X从图11A中的基板的后表面的上端向内扫描约10mm时，沉积在部分X上的SiO2膜的沉积厚度的变化。
在图11B和图11C的曲线图中，横轴表示当基板的直径为约300mm时距离基板的后表面的中心的距离。换句话说，在图11B的横轴中，从-150mm到-148mm的部分表示从基板的中心向下148mm到150mm的部分，即凹口区域(部分Y的边沿去除区域Z)。类似地，在图11C的横轴中，从148mm到150mm的部分表示从基板的中心向上148mm到150mm的部分，即部分X的边沿去除区域Z。曲线图的纵轴表示沉积的薄膜的厚度。
比较图11A和图11C，可以看出，虽然薄膜沉积在从基板5的边沿到形成基板5和边缘4的线接触的部分100的区域(长度为2mm)中，也就是，在边沿去除区域Z中，在从部分100到基板5的内部的区域中沉积厚度大大减小。这是因为基板5被布置成使得待沉积在基板5的后表面上的处理气体仅沉积在基板5的边沿去除区域Z中。
在图11B中，由于横轴上的-150mm至-148mm的部分对应于作为基板5的非沉积区域的凹口部分，所以在横轴的-150mm至-148mm的部分中未测量沉积厚度。尽管基板5包括凹口，但由于凹口的内端部与边缘4形成线接触，因此处理气体可能不会通过凹口侵入基板5的后部。可以看出，在图11B的横轴的-148mm至-140mm的部分几乎不形成沉积物。
图12是示出根据一个实施例的当通过PEALD方法使用图9的基板处理设备在大约300℃的反应器温度下利用基座在基板5上沉积SiO2膜时根据基座的内部部分1和基板5之间的距离的湿蚀刻率(WER)的变化的曲线图。沉积处理的其它条件与图11A至图11C的实施例的处理条件相同。湿蚀刻通过使用稀释的氢氟酸(dHF)溶液执行。
在图12中的曲线图中，横轴表示基座的内部部分1与基板5之间的距离(图4中的b-a)。纵轴表示沉积在基板5的中心部分和边沿部分处的SiO2膜的WER(nm/min)的平均值。
参考图12的曲线图，可以看出，随着基座的内部部分1与基板5之间的距离增加，WER增加。
当蚀刻速度太快时，蚀刻后要去除的材料可能不能适当地移动，并且因此蚀刻表面可能是粗糙的。因此，可以以适当的速度控制蚀刻。根据实施例，可以通过适当地调节基座的内部部分1和基板5之间的间隔来实现期望的WER。
另外，通过调节基座的内部部分1与基板5之间的间隔，可以控制除WER以外的薄膜的特性。例如，基座的内部部分1与基板5之间的间隔可影响在沉积过程中施加的等离子体的密度。
尽管在本说明书中作为示例描述了标准硅晶片，但是根据本实施例的基板支撑装置可以用于支撑其它类型的基板，例如可以经历诸如CVD、物理气相沉积(physical vapordeposition，PVD)、蚀刻、退火、杂质扩散、光刻等处理的玻璃。
如上所述，根据上述实施例，基板支撑装置和包括该基板支撑装置的基板处理设备即使在高温处理中也可以防止随着处理气体侵入基板的后表面而产生在基板的后表面上的膜沉积。此外，根据实施例，由于基座主体的内部部分和基板彼此间隔开一定距离，因此不管可能在高温处理中产生的基板和基座主体的变形如何，都可以在基板上稳定地执行处理。此外，根据上述实施例，当基座主体的内部部分与基板之间的距离被适当地调节时，可以选择性地实施薄膜的特性，例如在随后的蚀刻中的WER。
应该理解的是，在此描述的实施例应该仅被认为是描述性的而不是为了限制的目的。在每个实施例中的特征或方面的描述通常应该被认为可用于其它实施例中的其它类似特征或方面。
虽然参考附图描述了一个或多个实施例，但本领域普通技术人员将会理解，在不脱离由所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (20)

1.一种基板支撑装置，其特征在于，包括：
内部部分；
周边部分；以及
凹入部分，所述凹入部分形成在所述内部部分和所述周边部分之间，
其中在所述内部部分和所述凹入部分之间形成第一台阶部分，并且
在所述周边部分和所述凹入部分之间形成第二台阶部分。
2.根据权利要求1所述的基板支撑装置，其特征在于，还包括布置在所述凹入部分中的边缘，
其中所述边缘布置在所述第一台阶部分与所述第二台阶部分之间。
3.根据权利要求2所述的基板支撑装置，其特征在于，所述边缘包括第三台阶部分，所述第三台阶部分形成在所述边缘的朝向所述内部部分的上表面上。
4.根据权利要求3所述的基板支撑装置，其特征在于，所述第三台阶部分包括垫，并且所述垫上容纳有基板。
5.根据权利要求4所述的基板支撑装置，其特征在于，所述第一台阶部分的高度低于所述垫的高度，使得所述基板的下表面与所述内部部分间隔开。
6.根据权利要求5所述的基板支撑装置，其特征在于，所述第三台阶部分的高度低于所述基板的上表面。
7.根据权利要求2所述的基板支撑装置，其特征在于，所述第一台阶部和所述边缘彼此间隔开。
8.根据权利要求2所述的基板支撑装置，其特征在于，所述第二台阶部分的高度低于所述边缘的高度。
9.根据权利要求2所述的基板支撑装置，其特征在于，所述边缘包括绝缘体。
10.根据权利要求2所述的基板支撑装置，其特征在于，基板容纳在所述边缘上，
所述基板在特定温度下变形以具有朝向所述内部部分的一定曲率，并且
变形的基板与所述边缘具有线接触。
11.根据权利要求10所述的基板支撑装置，其特征在于，所述边缘的形成线接触的部分具有非直角形状。
12.一种用于容纳包括边沿去除区域的基板的基板支撑装置，其特征在于，所述基板支撑装置包括支撑部分，所述支撑部分被构造成与在特定温度下变形的所述基板的边沿去除区域具有线接触。
13.根据权利要求12所述的基板支撑装置，其特征在于，当所述基板在第一温度下容纳在所述支撑部分上时，所述边沿去除区域与所述支撑部分具有第一接触。
14.根据权利要求13所述的基板支撑装置，其特征在于，所述基板在高于所述第一温度的第二温度下变形，使得所述边沿去除区域和所述基板的一侧之间的区域与所述支撑部分具有第二接触，并且
所述基板和所述支撑部分通过所述第二接触彼此接触的区域小于所述基板和所述支撑部分通过所述第一接触彼此接触的区域。
15.根据权利要求12所述的基板支撑装置，其特征在于，所述基板支撑装置的形成所述线接触的部分的表面粗糙度小于所述基板支撑装置的其它部分的表面粗糙度。
16.根据权利要求12所述的基板支撑装置，其特征在于，还包括被布置成与所述基板间隔开的加热部分，
其中根据所述基板和所述加热部分之间的距离来控制在所述基板上形成的薄膜的特性。
17.一种基板处理设备，其特征在于，包括：
反应器壁；
基板支撑装置；
加热器块；
进气单元；
气体供应单元；以及
排气单元，
其中所述反应器壁和所述基板支撑装置具有形成反应空间的面接触，并且
所述基板支撑装置包括基座主体和边缘。
18.根据权利要求17所述的基板处理设备，其特征在于，所述基座主体包括内部部分、周边部分以及形成在所述内部部分和所述周边部分之间的凹入部分，并且
所述边缘布置在所述凹入部分中。
19.根据权利要求18所述的基板处理设备，其特征在于，在所述基板与所述内部部分之间形成第一空间，并且
在所述内部部分和所述边缘之间形成第二空间。
20.一种用于沉积薄膜的基板处理方法，其特征在于，所述方法包括：
供应源气体；
供应反应气体；以及
激活所述反应气体，这些步骤重复地执行以沉积所述薄膜，并且
根据基座的主体和基板之间的间隔来控制所述薄膜的特性。
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