CN110364409B - 衬底支撑设备、包含其的衬底处理设备以及衬底处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种衬底支撑设备、包含其的衬底处理设备以及能够在不考虑反应空间的压力变化的情况下稳定地装载衬底的衬底处理方法，所述方法包含：供应惰性气体；以及通过依次且反复地供应源气体、供应反应气体以及使反应气体活化来形成薄膜，其中衬底的中心部分与基座的中心部分彼此间隔开以形成分隔空间，衬底上方的反应空间与分隔空间经由一个或多个通道彼此连通，在惰性气体的供应期间通过一个或多个通道将惰性气体引入到分隔空间，且惰性气体防止在薄膜沉积工艺期间分隔空间与反应空间之间的压力不平衡。

Description

衬底支撑设备、包含其的衬底处理设备以及衬底处理方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年4月9日在韩国知识产权局申请的韩国专利申请第10-2018-0041247号的权益，所述申请的公开以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
一个或多个实施例涉及一种衬底支撑设备(例如，基座)、一种包含所述衬底支撑设备的衬底处理设备以及一种衬底处理方法，且更特定来说，涉及一种能够防止在待处理的衬底的后表面上的沉积的衬底支撑设备、一种包含所述衬底支撑设备的衬底处理设备以及一种衬底处理方法。
背景技术
当在装载于半导体设备中的反应空间中的衬底上执行例如沉积或蚀刻的衬底工艺时，归因于例如颗粒等的污染物的产生，衬底的后表面上的薄膜对后续工艺造成不良影响，且降低半导体装置的良率(yield)和装置特性。为了解决这个问题，已根据现有技术尝试通过采用静电卡盘(electrostatic chuck；ESC)基座来提高衬底的后表面与基座之间的附着力。然而，当在高温下执行工艺时，衬底或支撑衬底的基座可能因高温而变形。接着，处理气体可能渗透到变形基座与衬底之间或变形衬底与基座之间的间隙中，进而在衬底的后表面上产生非期望薄膜。为了解决这个问题，已根据现有技术引入使衬底的边缘仅接触基座的边缘接触基座(edge contact susceptor；ECS)装置，但衬底可能根据反应器的压力变化而从设定位置脱离(escape)，且接着，薄膜可能设置在衬底的后表面上。
发明内容
一个或多个实施例包含一种能够防止在薄膜的沉积期间衬底因反应器的压力变化而脱离衬底支撑设备以便防止薄膜沉积在衬底的后表面上的衬底支撑设备、一种包含所述衬底支撑设备的衬底处理设备，以及一种使用所述衬底处理设备的衬底处理方法。
另外的方面将部分地在以下描述中得到阐述，并且部分地将从所述描述中显而易见，或者可以通过对所呈现实施例的实践而习得。
根据一个或多个实施例，一种衬底支撑设备包含：基座主体，包含内部部分、周边部分以及内部部分与周边部分之间的凹入部分；以及环型外缘(rim)，布置在凹入部分中，其中，当衬底安装在环型外缘上时，环型外缘在衬底的边缘排除区内接触衬底，内部部分的上部表面低于环型外缘的上部表面，以使衬底的后表面与内部部分分隔，第一空间在衬底的后表面与内部部分之间形成，第二空间在衬底上方形成，且一个或多个通道在基座主体和环型外缘中的至少一个中形成，所述一个或多个通道单独地或彼此一起使第一空间连接到第二空间。
所述一个或多个通道可设置在环型外缘的内壁与外壁之间，且所述一个或多个通道可沿圆周布置，所述圆周与衬底支撑设备的中心间隔开第一距离。第一距离可大于衬底的半径。
所述一个或多个通道可围绕衬底支撑设备的中心轴线对称地布置。
所述一个或多个通道可包含第一子通道和第二子通道，第一子通道可以是通孔，所述通孔接触环型外缘的上部表面，且因此与第二空间连通且通过穿透环型外缘来朝向环型外缘的下部部分延伸，且衬底可不与第一子通道接触。所述一个或多个通道的第二子通道可与第一空间连通，且第二子通道可具有朝向第一空间逐渐变窄的结构。所述一个或多个通道的第二子通道可与第一空间连通，且第二子通道可在圆周方向上设置。
衬底的边缘排除区与环型外缘之间的接触部分可具有沿圆周连续设置的环形，所述圆周与衬底支撑设备的中心间隔开预定距离。
所述一个或多个通道与第一空间彼此相接的部分可与衬底的后表面间隔开。
根据一个或多个实施例，一种衬底处理设备包含：反应器壁；衬底支撑设备；加热器块；气体入口；气体供应单元；以及排气单元，其中衬底支撑设备包含基座主体和环型外缘，基座主体包含内部部分、周边部分以及内部部分与周边部分之间的凹入部分，且环型外缘布置在凹入部分上，当衬底安装在环型外缘上时，环型外缘在衬底的边缘排除区内接触衬底，反应器壁和衬底支撑设备的周边部分通过面接触(face-contact)来形成反应空间，分隔空间在内部部分与衬底之间形成，且反应空间与分隔空间通过一个或多个通道彼此连通。
所述一个或多个通道可包含第一子通道和第二子通道，第一子通道可设置在反应器壁的表面或内部部分中以与衬底上方的反应空间连通，第二子通道可设置在基座主体和环型外缘中的至少一个的表面或内部部分中以与分隔空间连通，且第一子通道可经由第二子通道与分隔空间连通。第一子通道和第二子通道中的每一个可包含通孔或凹槽。
所述一个或多个通道可包含第一子通道和第二子通道，第一子通道可设置在环型外缘的表面或内部部分中以与反应空间连通，第二子通道可设置在基座主体和环型外缘中的至少一个中以与分隔空间连通，且第一子通道可经由第二子通道与分隔空间连通。第一子通道可包含穿透环型外缘的至少一部分的一个或多个第一通孔，所述一个或多个第一通孔可沿第一圆周彼此间隔开，所述第一圆周在环型外缘的上部表面上具有第一半径，且第一半径可大于衬底的半径。
所述一个或多个通道可具有朝向分隔空间逐渐变窄的结构。
可在执行薄膜沉积工艺之前通过所述一个或多个通道将惰性气体从反应空间引入到分隔空间，且在薄膜沉积工艺之前引入的惰性气体可防止在薄膜的沉积期间反应空间与分隔空间之间的压力不平衡。
根据一个或多个实施例，一种衬底处理方法包含：供应惰性气体；以及通过依次且反复地供应源气体、供应反应气体以及使反应气体活化来沉积薄膜，其中衬底的中心部分与基座的中心部分彼此间隔开以形成分隔空间，衬底上方的反应空间与分隔空间经由一个或多个通道彼此连通，在惰性气体的供应期间通过所述一个或多个通道将惰性气体引入到分隔空间，且引入的惰性气体防止在薄膜的沉积期间分隔空间与反应空间之间的压力不平衡。
通过控制引入到分隔空间中的惰性气体的流动速率来控制在薄膜的沉积期间沉积在衬底的后表面上的膜的厚度。
可在薄膜的沉积期间供应吹扫气体，且可调节在薄膜的沉积期间供应的吹扫气体的流动速率以使分隔空间中的压力与反应空间中的压力彼此相等。
引入的惰性气体可防止在薄膜的沉积期间将源气体和反应气体引入到分隔空间中。
附图说明
通过结合附图对实施例进行的以下描述，这些和/或其它方面将变得显而易见并且更加容易了解，在所述附图中：
图1A是根据实施例的衬底支撑设备(例如，基座主体)的示意图。
图1B是沿图1A的线A-A'截取的衬底支撑设备的横截面视图。
图2A是示出根据实施例的基座主体与环型外缘分离的状态的示意图。
图2B是示出图2A的基座主体和环型外缘的耦合状态的简图。
图2C是沿图2B的线B-B'截取的衬底支撑设备的横截面视图。
图2D是根据实施例的安装在环型外缘上的衬底的简图。
图2E是根据实施例的环型外缘的简图。
图3是根据实施例的包含衬底支撑设备的衬底处理设备的示意性横截面视图。
图4是包含边缘排除区的衬底的示意图。
图5A是根据实施例的包含一个或多个凹槽的环型外缘的简图。
图5B是沿图5A的线C-C'截取的衬底支撑设备的横截面视图。
图5C是包含图5A和图5B的衬底支撑设备的衬底处理设备的部分放大视图。
图6A是根据实施例的包含一个或多个凹槽的衬底支撑设备的简图。
图6B是沿图6A的线D-D'截取的衬底支撑设备的横截面视图。
图6C是包含图6A和图6B的衬底支撑设备的衬底处理设备的部分放大视图。
图7A到图7E是根据实施例的包含通孔的衬底支撑设备的简图。
图8是根据实施例的包含通孔的衬底支撑设备和反应器壁的简图。
图9是根据实施例的衬底支撑设备的简图。
图10是用于描述根据实施例的使用衬底处理设备的衬底处理方法的示意图。
图11是示出当通过使用图5A到图5C的衬底支撑设备来执行工艺时衬底的后表面上的SiO2层的厚度的简图。
图12是在图11中示出的工艺中使用的衬底的示意图。
具体实施方式
现在将对实施例进行详细参考，所述实施例的实例在附图中示出，其中在全文中相似附图标号指代相似元件。在此方面，本实施例可具有不同形式并且不应被解释为限于本文中所阐述的描述。因此，这些实施例仅通过参考附图在下文中描述以解释本描述的各方面。
在下文中，将参考附图来详细描述本发明概念的一个或多个实施例。
然而，本公开的实施例可以许多不同形式体现并且不应被解释为限于本文中所阐述的示例性实施例。相反地，提供这些实施例使得本公开将透彻并且完整，并且将充分地向本领域的普通技术人员传达本公开的范围。
本说明书中所使用的术语仅用于描述特定实施例且并不意欲限制本公开。除非在上下文中具有明显不同的意义，否则以单数形式使用的表述涵盖多数的表述。在本说明书中，应理解，例如“包含”、“具有”以及“包括”的术语意欲指示在说明书中公开的特征、数目、步骤、动作、组件、部件或其组合的存在，且并不意欲排除可存在或可添加一个或多个其它特征、数目、步骤、动作、组件、部件或其组合的可能性。如本文中所使用，术语“和/或”包含相关联的所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。
应理解，虽然本文中使用术语“第一”和“第二”来描述各种构件、区域和/或部分，但这些构件、区域和/或部分不应受这些术语限制。术语不意味着特定次序、上下或优越性，且仅用于区别一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分。因此，在不脱离本公开的范围的情况下，将被描述的第一构件、组件、区域、层或部分也可指代第二构件、组件、区域、层或部分。
在下文中，将参考示意性地示出本公开的实施例的附图来描述本公开的示例性实施例。在所述图中，例如根据制造技术和/或容限，可预期所示出形状的变化。因此，本公开的示例性实施例不应解译为受所述图中所示出的特定形状的限制，且所述实施例包含例如在制造期间发生的形状的改变。
图1A是根据实施例的衬底支撑设备的示意图。图1B是沿图1A的线A-A'截取的衬底支撑设备的横截面视图。
参考图1A和图1B，衬底支撑设备可包含基座主体13。基座主体13包含内部部分1、周边部分3以及设置在内部部分1与周边部分3之间的凹入部分2。如稍后描述，环型外缘可布置在凹入部分2上。
内部部分1和凹入部分2形成第一阶梯形部分10。第一阶梯形部分10可设置在内部部分1与凹入部分2之间。周边部分3和凹入部分2形成第二阶梯形部分20。第二阶梯形部分20可设置在周边部分3与凹入部分2之间。环型外缘可布置在第一阶梯形部分10与第二阶梯形部分20之间。
在一个实施例中，基座主体13包含一个连续组件，且可大体上具有圆形和圆盘形状。然而，基座主体13的形状不限于此，且基座主体13的形状可对应于待处理的衬底的形状。举例来说，当待处理的衬底是具有正方形形状的显示器衬底时，基座主体13可具有正方形形状以便容纳正方形衬底。
基座主体13可调节且配置成能够容纳具有任意直径的半导体衬底的大小，所述半导体衬底例如150毫米、200毫米以及300毫米直径的衬底。此外，基座主体13可包含例如铝或合金的金属材料，或具有高热导率的材料，以便将热从支撑基座主体13的加热器块(未示出)充分传递到衬底。
内部部分1可包含用于装载和支撑衬底的至少一个衬底支撑销孔22。此外，内部部分1可包含至少一个基座主体固定销孔23以便将基座主体13固定到加热器块(未示出)。
周边部分3可具有平坦表面以便通过与反应器的反应器壁的面接触和面密封(face-sealing)来形成反应空间。内部部分1可具有平坦表面以便将热从加热器块(未示出)均匀地传递到衬底。
另外，基座主体13的结构不限于图1A和图1B中示出的实例。举例来说，凹入部分2示出成具有平坦表面，但凹入部分2可具有圆形表面。此外，内部部分1可具有凹入表面。当通过高温工艺使待处理的衬底变形时，待处理的衬底可具有预定曲率，且接着，内部部分1中的凹入表面的曲率可对应于通过高温工艺变形的衬底的曲率。因此，热可均匀地传递到衬底。
图2A是示出根据实施例的基座主体13与环型外缘4彼此分隔的状态的示意图。图2B是示出图2A的基座主体13和环型外缘4的耦合状态的简图。图2C是沿图2B的线B-B'截取的衬底支撑设备的横截面视图。图2D是根据实施例的安装在环型外缘4上的衬底的简图。图2E是根据实施例的环型外缘4的简图。
参考图2A到图2C，根据本公开的实施例的衬底支撑设备可包含用于支撑衬底的基座主体13和环型外缘4。如图2B和图2C中所示出，环型外缘4可安装在凹入部分2上。待处理的衬底可安装在环型外缘4上。
环型外缘4可布置在基座主体13的内部部分1与周边部分3之间。环型外缘4可与内部部分1间隔开，使得即使当内部部分1或环型外缘4在高温下在水平方向上热膨胀时，基座主体13也可维持其形状。举例来说，如图2C中所示出，第一阶梯形部分10与环型外缘4可彼此分隔距离W。
基座主体13和环型外缘4可彼此包含不同材料。举例来说，基座主体13可包含例如铝或合金的金属材料，或具有高热导率的材料，以便将热充分传递到衬底。环型外缘4可包含绝缘体。详细地说，环型外缘4可包含具有低热膨胀速率的材料(例如，陶瓷)以便即使在高温下也稳定地支撑衬底。
环型外缘4可以是具有矩形横截面的圆环形状，但不限于此。举例来说，当凹入部分2具有圆形凹入表面时，环型外缘4可具有凸出底部表面。
根据另一实施例，如图2E中所示出，环型外缘4可具有在环型外缘4的上部表面的内部侧上朝向内部部分1形成的第三阶梯形部分S。在这种情况下，衬底5可安装在第三阶梯形部分S的内部侧上。在实施例中，第三阶梯形部分S可进一步包含衬垫P，且衬底5可安装在衬垫P上。衬底5的边缘部分(例如，边缘排除区(图4的边缘排除区Z))可安装在衬垫P上。第三阶梯形部分S可防止当装载衬底5时衬底5滑动或脱离。
基座主体13和/或环型外缘4可调节且配置成能够容纳具有任意直径的半导体衬底的大小，所述半导体衬底例如150毫米、200毫米以及300毫米直径的衬底。
环型外缘4可以是可从基座主体13拆卸的。更详细地说，环型外缘4的外圆周表面与基座主体13中的凹入部分的内圆周表面(例如，经由外圆周表面与内圆周表面之间的摩擦力)机械地彼此耦合，且接着，环型外缘4可装载在基座主体13上。根据另一实施例，环型外缘4可由具有不同宽度和/或不同高度的另一环型外缘代替。图2A到图2C示出基座主体13与环型外缘4是可分隔的，但可整体地设置。
根据实施例，内部部分1的高度(即，第一阶梯形部分10的高度a)可小于环型外缘4的高度b。即，内部部分1的上部表面可低于环型外缘4的上部表面。以上结构使当衬底5安装在环型外缘4上时衬底5的后表面与内部部分1彼此间隔开，如图2D中所示出。
衬底5与内部部分1之间的距离(b-a)可以是例如0.1毫米到0.5毫米，使得可充分执行从加热器块32(见图3)到衬底5的热辐射。在实例实施例中，距离(b-a)可以是约0.3毫米。
此外，基座主体13的周边部分3的高度，即，第二阶梯形部分20的高度c，可小于环型外缘4的高度b。因此，可防止当处理气体渗透到反应器壁39(见图3)与周边部分3之间的接触表面中时产生的污染源(例如，污染颗粒)或残留在接触表面上的颗粒回流到反应空间(图3的附图标号R)中。
图4是包含边缘排除区Z的衬底5的示意图。
图2E中的衬底5可包含其边缘处的边缘排除区Z，且边缘排除区Z可区别于衬底5的其它区域，区别之处在于因为边缘排除区Z不用作管芯(装置形成区域)，所以均匀沉积不是必需的。一般来说，边缘排除区Z设置在离衬底的边缘2毫米到3毫米内。在本公开中，假定衬底5的边缘排除区Z具有宽度M。
图2D示出图4的衬底5根据实施例安装在环型外缘4上。
在本实施例中，基座主体13(见图2A)和环型外缘4分别包含彼此具有不同热传导速率的材料，且衬底5与内部部分1彼此间隔开。因此，衬底5在接触环型外缘4的部分处和不接触环型外缘4的部分处可具有不同温度。由于沉积工艺通常对衬底5的温度敏感，所以温度的不均匀性会影响沉积工艺。因此，如图2D中所示出，当衬底5安装在环型外缘4上时，环型外缘4可仅在边缘排除区Z内接触衬底5。因此，除边缘排除区Z以外，可确保衬底5的整个面积内的温度均匀度。
韩国专利申请第10-2017-0066979号公开了包含基座主体13和环型外缘4的边缘接触基座(ECS)的详细实施例。
图3是根据实施例的包含衬底支撑设备的衬底处理设备的示意性横截面视图。
参考本实施例所描述的衬底处理设备的实例可包含半导体或显示器衬底沉积设备，但不限于此。衬底处理设备可以是对用于形成薄膜的材料执行沉积所必需的任何种类的设备，或可以是用于均匀地供应原料以供蚀刻或抛光材料的设备。在下文中，将假定衬底处理设备是半导体沉积设备而提供描述。
根据实施例的衬底处理设备包含：反应器38；反应器壁39；衬底支撑设备，包含基座主体13和环型外缘4；加热器块32；气体入口33；气体供应单元34和气体供应单元35；以及排气部分31。
参考图3，衬底支撑设备设置在反应器38中。在实施例中，衬底支撑设备可以是例如参考图2A到图2D所示出的衬底支撑设备。基座主体13包含内部部分1、周边部分3以及设置在内部部分1与周边部分3之间的凹入部分2，且环型外缘4布置在凹入部分2上。如图3中所示出，内部部分1的上部表面低于环型外缘4的上部表面，且因此，衬底5的后表面与内部部分1间隔开。因此，分隔空间G设置在衬底5的后表面与内部部分1之间。
反应器38是在其中执行原子层沉积(atomic layer deposition；ALD)或化学气相沉积(chemical vapor deposition；CVD)工艺或类似工艺的反应器。反应器壁39和衬底支撑设备的周边部分3通过面接触和面密封形成反应空间R。环型外缘4的高度可大于周边部分3的高度，以便防止当处理气体渗透到反应器壁39与周边部分3之间的接触表面中时产生的污染源回流到反应空间R中。
基座主体13和加热器块32可配置成连接到设置在加热器块32的一侧处的装置(未示出)，以便一起移动用于装载/卸载衬底5。举例来说，基座主体13和加热器块32可连接到能够升高/降低基座主体13和加热器块32的装置，且接着，可在反应器壁39与基座主体13之间产生进口，可通过所述进口装载或卸载衬底5。在图3中，衬底5装载在环型外缘4上。根据实施例，反应器38可具有朝上排气结构，但不限于此。
加热器块32包含热线(hot wire)或热元件，且将热供应到基座主体13和衬底5。气体供应单元可包含气体通道34、气体供应板35以及气体流动通道36。气体流动通道36可设置在气体通道34与气体供应板35之间。通过气体入口33引入的处理气体可经由气体流动通道36和气体供应板35供应到反应空间R和衬底5。气体供应板35可以是喷头，且喷头的基底可包含设置以(例如，在竖直方向上)供应处理气体的多个气体供应孔。供应到衬底5上的处理气体可与衬底5或与气体进行化学反应，且接着，可在衬底5上形成薄膜或可蚀刻薄膜。
排气部分可包含排气通道31和排气口37。在反应空间R中，与衬底5进行化学反应之后残留的气体或未反应气体可通过设置在反应器壁39中的排气通道31、排气口37以及排气泵(未示出)排放到外部。排气通道31可在反应器壁39中沿反应器壁39连续设置。排气通道31的上部部分可部分连接到排气口37。
气体通道34和气体供应板35可由金属材料制成，且所述气体通道与所述气体供应板在等离子体工艺期间经由例如螺钉的耦合单元机械地彼此连接以起到电极的作用。在等离子体工艺期间，射频(radio frequency；RF)电源可电性连接到喷头以充当一个电极。详细地说，连接到RF电源的RF负载40可穿透反应器壁39来连接到气体通道34。在这种情况下，基座主体13可充当对置电极(opposite electrode)。在一些实施例中，例如，为了防止在等离子体工艺期间施加的等离子体电源放电，可将绝缘体(未示出)插入在RF负载40与反应器壁39之间和/或气体通道34与反应器壁39之间来形成堆叠结构，且因此，可防止等离子体电源漏电且提高等离子体工艺的效率。
韩国专利申请第10-2016-0152239号详细公开了反应器的气体入口和气体出口的详细实施例。
这里，经由气体供应板35引入到反应空间R中的气体具有根据衬底处理操作的阶段而波动的流动速率，且因此压力不同。举例来说，在原子层沉积工艺的情况下，由于气体频繁交换，所以在衬底处理操作期间基于衬底5而在反应空间R与分隔空间G之间产生约3托到约10托的压力差。归因于压力差，衬底5可能在工艺期间从衬底支撑设备卸载或可从初始位置脱位(dislocated)。因此，可在衬底5与环型外缘4之间产生间隙，且处理气体渗透到间隙中且在衬底5的后表面上产生非期望薄膜。在衬底5的后表面上形成的膜可能不仅相当于反应器中的污染源，且还在后工艺中污染设备。因此，会降低半导体装置的良率和装置特性。因此，需要消除反应空间R与分隔空间G之间的压力差的方法。
为了解决以上问题，本公开引入将反应空间与分隔空间彼此连接的通道。以上这种通道可设置在基座主体13、环型外缘4或反应器壁39中的至少一个中，或所述基座主体、所述环型外缘或所述反应器壁中的至少一个的表面上。在下文中，将在下文参考图5A到图9描述根据本公开的实施例的衬底支撑设备和衬底处理设备。此外，将在下文描述能够通过将惰性气体注入到分隔空间中来维持分隔空间中的恒定压力的衬底支撑设备和衬底处理方法。
图5A是根据实施例的包含一个或多个凹槽的环型外缘4的简图。
一个或多个通道可设置在环型外缘4的表面上和/或环型外缘4的内壁WI与外壁WO之间。所述一个或多个通道可包含第一子通道50和第二子通道51。在图5A中，第一子通道50是凹槽。第一凹槽50可设置在环型外缘4的外壁WO中。第一凹槽50可在环型外缘4的外壁WO中从环型外缘4的上部表面U延伸到下部表面L。多个第一凹槽50可被布置成沿环型外缘4的外壁WO的圆周方向彼此间隔开。所述多个第一凹槽50可围绕环型外缘4的中心轴线或衬底支撑设备的中心轴线对称地布置。
此外，第二子通道51可设置在接触基座主体的凹入部分的表面(即，环型外缘4的下部表面L)上。在图5A中，第二子通道51是凹槽。第二凹槽51可在环型外缘4的下部表面L中从环型外缘4的外壁WO延伸到内壁WI。多个第二凹槽51可被布置成沿环型外缘4的下部表面L的圆周方向彼此间隔开。所述多个第二凹槽51可围绕环型外缘4的中心轴线或衬底支撑设备的中心轴线对称地布置。由于对称布置，所以可经由第一凹槽50和第二凹槽51将反应空间R中的气体均匀地引入到分隔空间G，如稍后将描述。第一凹槽50与第二凹槽51可接合以彼此连接。
图5B是沿图5A的线C-C'截取的装载在基座主体13中的图5A的环型外缘4的横截面视图。
参考图5B，根据实施例的衬底支撑设备可包含用于支撑衬底5的基座主体13和环型外缘4。环型外缘4可安装在凹入部分中。衬底5可安装在环型外缘4上。内部部分1的上部表面可低于环型外缘4的上部表面。以上结构使当衬底5安装在环型外缘4上时衬底5的后表面与内部部分1间隔开。因此，在衬底5的后表面与内部部分1之间产生第一空间G1。在衬底5的上部部分上产生第二空间R1。
一个或多个通道可设置在环型外缘4的表面上。所述一个或多个通道可单独地或彼此一起使第一空间G1连接到第二空间R1。
更详细地说，所述一个或多个通道可包含第一子通道50和第二子通道51。第一子通道50可在环型外缘4的外壁WO中从环型外缘4的上部表面延伸到下部表面，且可与第二空间R1连通。第二子通道51在环型外缘4的下部表面中从环型外缘4的外壁WO延伸到内壁WI，且可与第一空间G1连通。第一子通道50可与第二子通道51连通。第一子通道50可经由第二子通道51与第一空间G1连通。因此，第一子通道50与第二子通道51一起使第一空间G1连接到第二空间R1。
通过调节第一子通道50和第二子通道51的数目和/或每一通道的宽度，可调节从第二空间R1引入到第一空间G1的气体的流动速率。
第一子通道50的宽度h1和第二子通道51的宽度h2可小于衬底5与内部部分1之间的间隔。因此，通过第一子通道50和第二子通道51从第二空间R1引入到第一空间G1中的气体难以通过以上第一子通道50和第二子通道51再次排出到第二空间R1。因此，如稍后将参考图10和图11所描述，通过以上第一子通道50和第二子通道51将在薄膜沉积工艺之前供应的惰性气体引入到第一空间G1中，且第一空间G1中的惰性气体大体上不排出到第二空间R1，而是残留在第一空间G1中。残留的惰性气体可防止在薄膜的沉积期间第一空间G1与第二空间R1之间的压力不平衡。
图5C是包含图5A和图5B的衬底支撑设备的衬底处理设备的部分放大视图。
参考图5C，衬底支撑设备的反应器壁39和周边部分3通过面接触和面密封产生反应空间R。装载在衬底支撑设备的环型外缘4上的衬底5的后表面与内部部分1间隔开，且因此，在衬底5的后表面与内部部分1之间产生分隔空间G。
一个或多个通道可设置在环型外缘4与基座主体13之间和环型外缘4与反应器壁39之间。所述一个或多个通道使分隔空间G连接到反应空间R。在本实施例中，所述一个或多个通道可以是凹槽。
所述一个或多个通道可包含第一子通道50和第二子通道51。第一子通道50可设置在环型外缘4与反应器壁39之间，且可与反应空间R连通。第二子通道51可设置在环型外缘4与基座主体13之间，且可与分隔空间G连通。反应空间R可经由第一子通道50和第二子通道51与分隔空间G连通。
图6A是根据实施例的包含一个或多个凹槽的衬底支撑设备的简图。根据实施例的衬底支撑设备可以是根据上述实施例的衬底支撑设备的经修改实例。在下文中，将省略关于上文所描述的元件的描述。图6B是沿图6A的线D-D'截取的衬底支撑设备的横截面视图，且在图6B中，衬底安装在环型外缘上。
不同于参考图5A到图5C所示出的衬底支撑设备，在图6A和图6B中，连接第一空间G1与第二空间R1的一个或多个通道可设置在基座主体13中。所述一个或多个通道可包含第一子通道60和第二子通道61。在图6A和图6B中，第一子通道60和第二子通道61是凹槽。第一子通道60可设置在基座主体13中的周边部分3的内壁中，即，环型外缘4与周边部分3之间。第一子通道60可沿周边部分3的内壁从周边部分3的上部表面延伸到凹入部分2的上部表面。第一子通道60可与第二空间R1连通。多个第一子通道60可被布置成沿圆周方向在周边部分3的内壁中彼此间隔开。第一子通道60可围绕衬底支撑设备的中心轴线对称地布置。
第二子通道61可设置在基座主体的凹入部分2的上部表面上，即，环型外缘4与凹入部分2之间。第二子通道61可在凹入部分2的上部表面上从周边部分3的内壁(也就是第二阶梯形部分20)延伸到第一阶梯形部分10。多个第二子通道61可被布置成沿圆周方向在凹入部分2的上部表面上彼此间隔开。第二子通道61可围绕衬底支撑设备的中心轴线对称地布置。第二子通道61可与第一空间G1连通。
第一子通道60与第二子通道61可彼此接合。第一子通道60可经由第二子通道61与第一空间G1连通。因此，第一子通道60与第二子通道61一起使第一空间G1连接到第二空间R1。
第一子通道60的宽度h3和第二子通道61的宽度h4可比衬底5与内部部分1之间的间隔小得多。因此，如上文所描述，通过第一子通道60和第二子通道61从第二空间R1引入到第一空间G1中的气体难以通过以上第一子通道60和第二子通道61再次排出到第二空间R1。因此，如稍后将参考图10和图11所描述，在衬底处理工艺之前引入第一空间G1中的惰性气体可防止在薄膜工艺期间第一空间G1与第二空间R1之间的压力不平衡。
图6C是包含图6A和图6B的衬底支撑设备的衬底处理设备的部分放大视图。
参考图6C，衬底支撑设备的反应器壁39和周边部分3通过面接触和面密封产生反应空间R。装载在衬底支撑设备的环型外缘4上的衬底5的后表面与内部部分1间隔开，且因此，在衬底5的后表面与内部部分1之间产生分隔空间G。
一个或多个通道可设置在环型外缘4与基座主体13之间和环型外缘4与反应器壁39之间。所述一个或多个通道使分隔空间G连接到反应空间R。在本实施例中，所述一个或多个通道可以是凹槽。
详细地说，如上文参考图6A和图6B所描述，第一子通道60和第二子通道61可设置在环型外缘4与基座主体13之间。第二子通道61可与分隔空间G连通，且也可与第一子通道60连通。另外，第三子通道62可设置在环型外缘4与反应器壁39之间。特定来说，第三子通道62可以是在反应器壁39的表面上形成的凹槽。第三子通道62可与反应空间R和第一子通道60连通。因此，第一子通道60、第二子通道61以及第三子通道62可将反应空间R与分隔空间G彼此连接。在本实施例中，第一子通道60、第二子通道61以及第三子通道62是凹槽。
图7A到图7E是根据实施例的包含通孔的衬底支撑设备的简图。根据实施例的衬底支撑设备可以是根据上述实施例的衬底支撑设备的经修改实例。在下文中，将省略关于上文所描述的元件的描述。图7A是包含通道的环型外缘4的顶视图。图7B到图7E是图7A的衬底支撑设备的经修改实例的简图。在图7B到图7E中，衬底5安装在环型外缘4上。
参考图7A，使第一空间G1连接到第二空间R1的一个或多个通道可设置在环型外缘4的内壁WI与外壁WO之间。所述多个通道可被布置成沿圆周在环型外缘4的上部表面上彼此间隔开，所述圆周远离衬底支撑设备的中心第一距离(在这种情况下是第一距离D1)。第一距离D1可大于衬底5的半径。因此，当衬底5安装在环型外缘上时，衬底5可不接触通道。所述一个或多个通道可围绕衬底支撑设备的中心轴线对称地布置。不同于上文所描述的衬底支撑设备，在图7A的实例中，所述一个或多个通道是穿透环型外缘4的至少一部分的通孔。
图7B示出图7A的衬底支撑设备的实例，即，沿图7A的线E-E'截取的衬底支撑设备的横截面视图。
参考图7B，图7A的通道可设置在环型外缘4的内壁WI与外壁WO之间。所述一个或多个通道可包含第一子通道70和第二子通道71。在本实施例中，第一子通道70和第二子通道71是通孔。第一子通道70可设置在环型外缘4的内壁WI与外壁WO之间。详细地说，第一子通道70与第二空间R1连通，同时接触环型外缘4的上部表面，且可通过穿透环型外缘4朝下延伸。多个第一子通道70可沿与衬底支撑设备的中心间隔开第一距离D1的圆周来布置。第一子通道70可围绕衬底支撑设备的中心轴线对称地布置。
第一距离D1可大于衬底的半径，且因此，当衬底5安装在环型外缘4上时衬底5可不接触第一子通道70。在衬底5接触第一子通道70的情况下，经由第一子通道70从反应空间R1引入的气体可直接沉积在衬底5的后表面上。一般来说，当衬底5安装在环型外缘4上时，环型外缘4可仅在衬底5的边缘排除区Z内接触衬底5。因此，为了使衬底5不接触第一子通道70，如图7B中所示出，从环型外缘4的内壁WI到第一子通道70的第二距离d1大于边缘排除区Z的宽度M。
在另外的实施例中，为了防止反应空间R1中的处理气体渗透到衬底5的后部中，衬底5可不接触第一子通道70。此外，为了防止反应空间R1中的处理气体直接渗透到衬底5的后表面，可连续设置衬底5的边缘排除区与环型外缘4之间的接触部分。详细地说，衬底5的边缘排除区与环型外缘4之间的接触部分可沿圆周连续形成，所述圆周远离衬底支撑设备的中心预定距离。接触部分将沿环型外缘4的上部表面配置具有预定宽度的环形的接触表面。接触表面可充当壁来防止反应空间R1中的处理气体直接渗透到衬底5的后表面。
第二子通道71可与第一子通道70连通，且可朝向第一空间G1在环型外缘4的侧向方向上延伸。详细地说，第二子通道71从环型外缘4的内壁WI与第一空间G1连通，且可通过穿透环型外缘4在环型外缘4的侧向方向上延伸。第一子通道70可经由第二子通道71与第一空间G1连通。多个第二子通道71可沿与衬底支撑设备的中心间隔开的圆周来布置。在经修改实例中，第二子通道71可沿与衬底支撑设备的中心间隔开的圆周在圆周方向上连续设置。因此，可经由第一子通道70和第二子通道71将气体均匀地引入到第一空间G1中。
在图7B的实例中，第二子通道71沿环型外缘4的下部表面延伸。因此，第二子通道71可在环型外缘4的最下部部分处接触第一空间G1。在经修改实例中，如图7C中所示出，第二子通道71可与环型外缘4的下部表面分隔设置。在这种情况下，第一子通道70可穿透环型外缘4的至少一部分。第二子通道71与第一空间G1彼此相接的部分(图7C的部分X1)可与衬底5的后表面分隔，使得第二子通道71不接触衬底5。通道可具有较长长度和/或具有复杂结构，且因此，通过通道引入到第一空间G1的气体可以不通过通道排出到第二空间R1。因此，可广泛使用比图7C的衬底支撑设备具有更长通道的图7B的衬底支撑设备。在另外的经修改实例中，如图7D中所示出，第二子通道71可具有朝向第一空间G1逐渐变窄的结构(图7D的部分X2)，使得通过通道引入到第一空间G1中的气体可以不再次引入到通道。
第一子通道70的宽度h5和第二子通道71的宽度h6可以比衬底5与内部部分1之间的分隔距离小得多。因此，如上文所描述，通过第一子通道70和第二子通道71从第二空间R1引入到第一空间G1中的气体难以通过以上第一子通道70和第二子通道71再次排出到第二空间R1。因此，如稍后将参考图10和图11所描述，在衬底处理工艺之前引入第一空间G1中的惰性气体可防止在薄膜的沉积期间第一空间G1与第二空间R1之间的压力不平衡。
在本实施例中，第一子通道70和第二子通道71示出为穿透环型外缘4的通孔，但第一子通道70和/或第二子通道71可具有不同形状。举例来说，第一子通道70可以是穿透环型外缘4的通孔，且第二子通道71可以是在环型外缘4的下部表面中形成的凹槽。
图7E示出图7A的衬底支撑设备的实例，即，沿图7A的线E-E'截取的衬底支撑设备的横截面视图。
参考图7E，连接第一空间G1与第二空间R1的通道可包含第一子通道72和第二子通道73。在本实施例中，第一子通道72和第二子通道73是通孔。第一子通道72可设置在环型外缘4的内壁WI与外壁WO之间。详细地说，第一子通道72接触环型外缘4的上部表面且因此与第二空间R1连通，且可通过穿透环型外缘4延伸到环型外缘4的下部表面。
第二子通道73可以是通过穿透基座主体的凹入部分来与第一子通道72连通且与第一空间G1连通的通孔。如上文所描述，环型外缘4可与第一阶梯形部分10分隔距离W。在这种情况下，凹入部分2可包含接触环型外缘4的部分X4和不接触环型外缘4的部分X5。不接触环型外缘4的部分X5可接触第一空间G1。第二子通道73在接触环型外缘4的部分X4处与第一子通道72连通，且可通过穿透基座主体的凹入部分2延伸到不接触环型外缘4的部分X5以与第一空间G1连通。第一子通道72和第二子通道73可将第一空间G1与第二空间R1一起连接。
如上文所描述，通道可具有较长长度和/或具有复杂结构，且因此，通过通道引入到第一空间G1的气体可以不通过通道排出到第二空间R1。因此，可广泛使用比图7B和图7C中示出的衬底支撑设备具有更长通道和更复杂通道结构的图7E的衬底支撑设备。
图8是根据实施例的包含通孔的衬底支撑设备和反应器壁39的简图。根据实施例的衬底支撑设备和衬底处理设备可以是根据上述实施例的衬底支撑设备和衬底处理设备的经修改实例。在下文中，将省略关于上文所描述的元件的描述。
为了使反应空间R连接到分隔空间G，一个或多个通道可设置在基座主体13和反应器壁39的表面上和/或内部部分中。所述一个或多个通道可以是凹槽和通孔。
在本实施例中，所述一个或多个通道可包含第一子通道80和第二子通道81。第一子通道80可设置在反应器壁39中。反应器壁39可包含接触环型外缘4的部分X6和不接触环型外缘4的部分X7。不接触环型外缘4的部分X7位于环型外缘4的上部部分上。第一子通道80通过在高于环型外缘4的上部表面的位置(即，不接触环型外缘4的部分X7)处在侧向方向上穿透反应器壁39来与反应空间R连通，且可通过朝下穿透反应器壁39来延伸到周边部分3的上部表面。
第二子通道81可设置在基座主体13中。在本实施例中，第二子通道81是设置在基座主体13的周边部分3和凹入部分2中的通孔。详细地说，第二子通道81在周边部分3的上部表面处与第一子通道80连通。此外，第二子通道81可通过穿透基座主体13的周边部分3和凹入部分2来延伸到凹入部分2的部分X3(其中部分X3不接触环型外缘4)，且可与分隔空间G连通。反应空间R可经由第一子通道80和第二子通道81与分隔空间G连通。
如上文所描述，通道可具有较长长度和/或具有复杂结构，且因此，通过通道引入到第一空间G1的气体可以不通过通道排出到第二空间R1。因此，可广泛使用比参考以上实施例所描述的衬底处理设备具有更长通道和更复杂通道结构的图8的衬底处理设备。
在本实施例中，第一子通道80和第二子通道81示出为穿透反应器壁39和基座主体13的通孔，但第一子通道80和/或第二子通道81可具有不同形状。举例来说，第一子通道80可以是穿透反应器壁39的通孔，且第二子通道81可以是设置在基座主体13的表面中的凹槽。
图9是根据实施例的衬底支撑设备的简图。根据实施例的衬底支撑设备和衬底处理设备可以是根据上述实施例的衬底支撑设备和衬底处理设备的经修改实例。在下文中，将省略关于上文所描述的元件的描述。
不同于上文所描述的衬底支撑设备和衬底处理设备，在图9中示出的衬底支撑设备不包含用于使第一空间G1连接到第二空间R1的通道。实情为，为了防止衬底5的后表面上的沉积和/或为了将气体(例如，惰性气体)供应到第一空间G1用于平衡与第二空间R1的压力，可设置气体供应单元90。气体供应通道92穿透基座主体的内部部分1来设置，且可连接到气体供应单元90，所述气体供应通道是用于将气体从气体供应单元90供应到第一空间G1的路径。气体供应通道92可围绕内部部分1的中心来布置以便将气体均匀地供应到第一空间G1。此外，用于排放第一空间G1中的气体的排气通道93可依序设置，以防止衬底的后表面上的沉积和/或平衡第一空间G1与第二空间R1之间的压力。排气通道93可设置在基座主体中以与第一空间G1连通。在本实施例中，排气通道93可穿透基座主体的内部部分1来连接到排气单元91。气体供应单元90和排气单元91可调节第一空间G1中的气体量，以便维持第一空间G1与第二空间R1的压力之间的平衡。为了做到这一点，可在气体供应单元90与气体供应通道92之间和排气单元91与排气通道93之间分别添加流动控制器(未示出)，且流动控制器可控制供应到第一空间G1的气体的流动速率和第一空间G1中的压力，同时与连接到第二空间R1的压力计实时通信。
以上公开提供衬底支撑设备(例如，基座)和衬底处理设备的多个实例实施例和多个代表性优点。出于简要描述的目的，这里仅描述相关特性的有限数目的组合。然而，本领域的普通技术人员将了解，任意实例的特性可与另一实例的特性组合。此外，本领域的普通技术人员将了解，优点是非限制性的，且某一优点可以不是或可以不需要是某一实施例的特性。
图10是用于描述根据实施例的通过使用衬底处理设备的衬底处理方法的示意图。根据实施例的衬底处理方法可通过使用根据上述实施例的衬底支撑设备和衬底处理设备来执行。特定来说，在反应空间与分隔空间经由至少一个通道彼此连接的状态下执行衬底处理方法。在下文中，将省略关于上文所描述的元件的描述。在下文中，为描述方便起见，将描述使用图5C的衬底处理设备的实例。
参考图10，衬底处理方法可包含衬底装载工艺(操作1000)、惰性气体供应工艺(操作1010)、源气体供应工艺(操作1020)、反应气体供应工艺(操作1040)、反应气体活化工艺(操作1050)以及衬底卸载工艺(操作1080)。依次且反复地执行源气体供应工艺(操作1020)、反应气体供应工艺(操作1040)以及反应气体活化工艺(操作1050)以沉积所需厚度的薄膜。
详细地说，在操作1000中，通过使用衬底传送臂(未示出)将衬底5装载到反应器中的衬底支撑设备上。详细地说，衬底5的边缘排除区Z(见图4)安装在环型外缘4上，且衬底的中心部分与基座主体的内部部分1彼此间隔开以形成分隔空间G。可通过设置在衬底支撑设备的一侧处的升高装置(未示出)使衬底支撑设备朝下移动以用于装载衬底5，且进口可设置在反应器壁39与衬底支撑设备之间，可通过所述进口装载或卸载衬底5。衬底5可通过进口运送到衬底处理设备中。当完成衬底的装载时，衬底支撑设备通过升高装置朝上移动，且可表面接触反应器壁39以形成反应空间R。
操作1010是在薄膜沉积工艺之前执行的预处理，且将惰性气体供应到反应空间R中。举例来说，惰性气体可以是Ar或N2。可经由至少一个通道(在这种情况下是第一凹槽50和第二凹槽51)将供应到反应空间R中的惰性气体引入到分隔空间G，所述分隔空间是衬底5的下部空间。这里，可充分引入惰性气体直到分隔空间G中的压力到达所期望水平为止。举例来说，可增大/减小惰性气体的流动速率，或可增加/减少用于供应惰性气体的时间。举例来说，用于供应惰性气体的时间可以是60秒。通过控制供应到反应空间R的惰性气体的流动速率和/或通过改变使反应空间R连接到分隔空间G的通道的数目、长度以及形状，可控制引入到分隔空间G中的惰性气体的量，且因此，可控制在薄膜的沉积期间沉积在衬底5的后表面上的膜的厚度。如稍后将描述，引入的惰性气体可防止在薄膜的沉积期间分隔空间G与反应空间R之间的压力不平衡，且可防止在薄膜的沉积期间将源气体和反应气体引入到分隔空间。此外，在操作1010中，还可对衬底执行预加热，使得衬底5的温度在薄膜沉积工艺之前到达处理温度。
在操作1020中，可将源气体供应到反应空间R。可通过运载气体(例如，Ar)将源气体供应到反应器中。在本实施例中，Si源含有硅烷基团。举例来说，Si源可以是下述中的至少一种：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)；以及BEMAS(SiH2[N(Et)(Me)]2)。源气体的流动速率可根据所需薄膜均匀度适当地调节。另外，可在操作1020中供应吹扫气体。在操作1020中，可通过在操作1020期间调节源气体和/或所供应的吹扫气体的流动速率来平衡反应空间R和分隔空间G中的压力。
在操作1040中，可经由气体入口33以及气体供应单元34和气体供应单元35将反应气体供应到反应空间R。反应气体可包含氧，且可以是O2、N2O以及NO2中的至少一种，或其混合物。另外，可在操作1040中供应吹扫气体。在操作1040中，可通过在操作1040期间调节反应气体和/或所供应的吹扫气体的流动速率来平衡反应空间R和分隔空间G中的压力。
在另外的实施例中，衬底处理方法可进一步包含源气体供应工艺(操作1020与反应气体供应工艺(操作1040)之间的吹扫工艺(操作1030)以吹扫源气体。此外，衬底处理方法可进一步包含反应气体活化工艺(操作1050)之后的吹扫工艺(操作1060)，以便吹扫残留的气体。即，为了使原料(源气体和反应气体)不以气相彼此相遇，一旦供应一种原料，那么将残留的原料从反应器完全清除，且接着，将另一原料供应到反应器。
可在操作1030和/或操作1060中将吹扫气体临时供应到反应空间R(见图5C)。在替代性实施例中，可在源气体供应工艺(操作1020)、反应气体供应工艺(操作1040)以及反应气体活化工艺(操作1050)期间将吹扫气体连续供应到反应空间R。可调节供应到反应空间R的吹扫气体的流动速率，使得分隔空间G(见图5C)中的压力与反应空间R中的压力可彼此相等。因此，可减小在工艺期间衬底5上方空间中与衬底5下方空间中的压力之间的差，可防止反应空间R中的衬底5脱位，且可减少衬底5的后表面上的沉积。
在反应气体活化工艺(操作1050)中，可供应等离子体。当供应等离子体时，可获得具有高密度的薄膜，提高源当中的反应性且增大选择源的范围，且可改善薄膜的性质使得可在低温下获得薄膜。
归因于预处理(操作1010)，在执行操作1020到操作1060的薄膜沉积工艺时，衬底5下方的分隔空间G可填充有惰性气体(例如，Ar)。因此，即使当衬底5上方的反应空间R中的压力取决于源气体和/或反应气体的供应/排放和交换而变化时，也可减小反应空间R与分隔空间G之间的压力差，且可防止因压力差导致衬底5从衬底支撑设备脱位。因此，可减少衬底5的后表面上的沉积。此外，由于在执行薄膜沉积工艺时衬底5下方的分隔空间G填充有惰性气体，所以很少源气体和/或反应气体可通过通道引入到分隔空间G中，而是可仅供应到衬底5上方的反应空间R。即，引入分隔空间G中的惰性气体可防止在薄膜的沉积期间将源气体和反应气体引入到分隔空间G中。因此，可减少衬底5的后表面上的沉积。
为了减小反应空间R与分隔空间G之间的压力差，当执行薄膜沉积工艺(即，操作1020到操作1060)时，分隔空间G可填充有惰性气体。为了做到这一点，可执行预处理，如上文所描述。另外，通道的长度可较大和/或可具有复杂结构。由于通道长度增加和/或通道具有复杂结构，所以引入分隔空间G中的气体难以排出回到反应空间R。此外，通道可具有朝向分隔空间G逐渐变窄的结构(图7D的部分X2)，使得通过通道引入分隔空间G中的气体可以不再次引入回到反应空间R中。
当未获得具有所需厚度的薄膜(操作1070，'否')时，反复地执行操作1020到操作1060，且当获得了具有所需厚度的薄膜(操作1070，'是')时，终止薄膜沉积工艺，且在操作1080中，从衬底支撑设备卸载衬底5。当在操作1080中卸载衬底时，衬底支撑设备通过升高装置下降，且衬底传送臂(未示出)可通过在反应器壁39与衬底支撑设备之间形成的间隙或进口来从反应器卸载衬底5。
在根据实施例的衬底处理方法中，执行预处理以通过ECS的一个或多个通道(例如，凹槽或通孔)将惰性气体填充在衬底5的后表面下方的空间中，且可减小在工艺期间衬底5上方空间与下方空间之间的压力差。因此，可在不考虑反应空间的压力变化的情况下对装载在衬底支撑设备上的衬底进行稳定的装载，且可减少衬底的后表面上的沉积。
图11示出当通过使用图5A到图5C的衬底处理设备(在存在使反应空间连接到分隔空间的凹槽的情况下)来执行图10的衬底处理方法时和当通过使用根据现有技术的衬底处理设备(在不存在使反应空间连接到分隔空间的通道的情况下)来执行图10的衬底处理方法时因渗透到衬底的后表面的处理气体而在衬底的后表面上形成的SiO2层的厚度之间的比较。在本实施例中，测量沉积在区域Z1上的薄膜的厚度，所述区域在图12的后表面上从边缘到朝内1毫米。
在图11中，横向轴线指示是否存在凹槽。“有凹槽”指示使用图5A到图5C的衬底处理设备的情况。“无凹槽”指示使用根据现有技术的衬底处理设备的情况。图表的纵向轴线指示在衬底的后表面上形成的薄膜的厚度。
参考图11，当使用根据现有技术的衬底处理设备时，在测量区域(图12的区域Z1)处形成具有555埃厚度的薄膜，但当使用根据实施例的衬底处理设备时，形成具有166埃厚度的薄膜。从以上比较结果可知，当使用根据本公开的衬底处理设备时，与使用根据现有技术的衬底处理设备的情况相比，后表面上的沉积大大减少了(在这种情况下，减小了约70％)。这是因为在衬底的后表面下方的空间中填充了惰性气体以在工艺期间减小衬底上方空间与下方空间之间的压力差，且因此防止衬底从反应空间脱位。
在本说明书中，将标准硅晶片描述为实例，但根据本公开的衬底支撑设备可用来支撑其它种类的衬底，例如经受处理的玻璃衬底，所述处理例如CVD、物理气相沉积(physical vapor deposition；PVD)、蚀刻、退火、杂质分散、光刻等。
前述内容说明示例性实施例，且不应理解为其限制。虽然已经描述几个示例性实施例，但本领域的技术人员将容易了解，在不实质上脱离本公开的新颖教示的情况下，在示例性实施例中的许多修改是可能的。
已示例性地描述本公开的各种示例性实施例，且涉及本公开的本领域的技术人员可在不脱离本公开的范围和精神的情况下作出各种改变和修改。
根据实施例，衬底支撑设备的内部部分与衬底彼此间隔开预定距离以形成分隔空间，且在薄膜沉积工艺之前将惰性气体引入到分隔空间。因此，可减小反应空间与分隔空间之间的压力差以稳定地执行工艺。此外，根据本公开，减小了反应空间与分隔空间之间的压力不平衡，且因此，衬底可稳定地装载在衬底支撑设备上，且可防止因处理气体渗透而导致的衬底的后表面上的沉积。
应理解，应仅按描述性意义且非出于限制的目的来考虑本文中所描述的实施例。每一实施例内的特征或方面的描述通常应被认为是可用于其它实施例中的其它类似特征或方面。
尽管已参考附图描述一个或多个实施例，但本领域普通技术人员应了解，在不脱离由所附权利要求定义的本公开的精神和范围的情况下，可以在其中对形式和细节作出各种改变。

Claims (19)

1.一种衬底支撑设备，包括：
基座主体，包括内部部分、周边部分以及所述内部部分与所述周边部分之间的凹入部分；以及
环型外缘，布置在所述凹入部分中，
其中，当衬底安装在所述环型外缘上时，所述环型外缘在所述衬底的边缘排除区内接触所述衬底，
所述内部部分的上部表面低于所述环型外缘的上部表面，以使所述衬底的后表面与所述内部部分间隔开，
第一空间在所述衬底的后表面与所述内部部分之间形成，
第二空间在所述衬底上方形成，且
一个或多个通道在所述基座主体以及所述环型外缘中的至少一个中形成，所述一个或多个通道单独地或彼此一起使所述第一空间连接到所述第二空间，
其中在执行薄膜沉积工艺之前通过所述一个或多个通道将惰性气体从所述第一空间引入到所述第二空间，且
在所述薄膜沉积工艺之前引入的所述惰性气体防止在薄膜的沉积期间所述第一空间与所述第二空间之间的压力不平衡。
2.根据权利要求1所述的衬底支撑设备，其中所述一个或多个通道设置在所述环型外缘的内壁与外壁之间，且所述一个或多个通道沿圆周布置，所述圆周与所述衬底支撑设备的中心分隔第一距离。
3.根据权利要求2所述的衬底支撑设备，其中所述第一距离大于所述衬底的半径。
4.根据权利要求1所述的衬底支撑设备，其中所述一个或多个通道围绕所述衬底支撑设备的中心轴线对称地布置。
5.根据权利要求1所述的衬底支撑设备，其中所述一个或多个通道包括第一子通道以及第二子通道，
所述第一子通道是通孔，所述通孔接触所述环型外缘的上部表面，且因此与所述第二空间连通且通过穿透所述环型外缘来朝向所述环型外缘的下部部分延伸，且
所述衬底不与所述第一子通道接触。
6.根据权利要求5所述的衬底支撑设备，其中所述一个或多个通道的所述第二子通道与所述第一空间连通，且所述第二子通道具有朝向所述第一空间逐渐变窄的结构。
7.根据权利要求5所述的衬底支撑设备，其中所述一个或多个通道的所述第二子通道与所述第一空间连通，且所述第二子通道在圆周方向上设置。
8.根据权利要求1所述的衬底支撑设备，其中所述衬底的所述边缘排除区与所述环型外缘之间的接触部分具有沿圆周连续设置的环形，所述圆周与所述衬底支撑设备的中心间隔开预定距离。
9.根据权利要求1所述的衬底支撑设备，其中所述一个或多个通道与所述第一空间彼此相接的部分与所述衬底的后表面间隔开。
10.一种衬底处理设备，包括：
反应器壁；
衬底支撑设备；
加热器块；
气体入口；
气体供应单元；以及
排气单元，
其中所述衬底支撑设备包括基座主体以及环型外缘，
所述基座主体包括内部部分、周边部分以及所述内部部分与所述周边部分之间的凹入部分，且所述环型外缘布置在所述凹入部分上，
当衬底安装在所述环型外缘上时，所述环型外缘在所述衬底的边缘排除区内接触所述衬底，
所述反应器壁以及所述衬底支撑设备的所述周边部分通过面接触来形成反应空间，
分隔空间在所述内部部分与所述衬底之间形成，且
所述反应空间与所述分隔空间通过一个或多个通道彼此连通，
所述气体入口、所述气体供应单元以及所述排气单元与所述反应空间以及所述分隔空间连通，
其中在执行薄膜沉积工艺之前通过所述一个或多个通道将惰性气体从所述反应空间引入到所述分隔空间，且
在所述薄膜沉积工艺之前引入的所述惰性气体防止在薄膜的沉积期间所述反应空间与所述分隔空间之间的压力不平衡。
11.根据权利要求10所述的衬底处理设备，其中所述一个或多个通道包括第一子通道以及第二子通道，
所述第一子通道设置在所述反应器壁的表面或内部部分上以与所述衬底上方的所述反应空间连通，
所述第二子通道设置在所述基座主体以及所述环型外缘中的至少一个的表面或内部部分上以与所述分隔空间连通，且
所述第一子通道经由所述第二子通道与所述分隔空间连通。
12.根据权利要求11所述的衬底处理设备，其中所述第一子通道以及所述第二子通道中的每一个包括通孔或凹槽。
13.根据权利要求10所述的衬底处理设备，其中所述一个或多个通道包括第一子通道以及第二子通道，
所述第一子通道设置在所述环型外缘的表面或内部部分上以与所述反应空间连通，
所述第二子通道设置在所述基座主体以及所述环型外缘中的至少一个中以与所述分隔空间连通，且
所述第一子通道经由所述第二子通道与所述分隔空间连通。
14.根据权利要求10所述的衬底处理设备，其中所述一个或多个通道具有朝向所述分隔空间逐渐变窄的结构。
15.根据权利要求13所述的衬底处理设备，其中所述第一子通道包括穿透所述环型外缘的至少一部分的一个或多个第一通孔，
所述一个或多个第一通孔沿第一圆周彼此间隔开，所述第一圆周在所述环型外缘的上部表面上具有第一半径，且
所述第一半径大于所述衬底的半径。
16.一种衬底处理方法，包括：
供应惰性气体；以及
通过依次且反复地供应源气体、供应反应气体以及使所述反应气体活化来沉积薄膜，
其中衬底的中心部分与基座的中心部分彼此间隔开以形成分隔空间，
所述衬底上方的反应空间与所述分隔空间经由一个或多个通道彼此连通，
在所述惰性气体的供应期间通过所述一个或多个通道将所述惰性气体引入到所述分隔空间，且
所述引入的惰性气体防止在所述薄膜的沉积期间所述分隔空间与所述反应空间之间的压力不平衡。
17.根据权利要求16所述的衬底处理方法，其中通过控制引入到所述分隔空间中的所述惰性气体的流动速率来控制在所述薄膜的沉积期间沉积在所述衬底的后表面上的膜的厚度。
18.根据权利要求16所述的衬底处理方法，其中在所述薄膜的沉积期间供应吹扫气体，且调节在所述薄膜的沉积期间供应的所述吹扫气体的流动速率以使所述分隔空间中的压力与所述反应空间中的压力彼此相等。
19.根据权利要求16所述的衬底处理方法，其中引入的所述惰性气体防止在所述薄膜的沉积期间将所述源气体以及所述反应气体引入到所述分隔空间中。
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