TWI606548B - 基板托架及包括基板托架的半導體製造設備 - Google Patents

Description

基板托架及包括基板托架的半導體製造設備 【交叉參考相關申請案】

本申請主張2015年8月13日在韓國智慧財產權局提交的韓國發明專利第10-2015-0114564號和2016年6月14日在韓國智慧財產權局提交的韓國發明專利第10-2016-0073841號的優先權，其公開內容通過引用全部併入本文中。

一個或複數個實施方式關於一種基板托架和包括該基板托架的半導體製造設備(諸如薄膜沉積設備)。

近來，半導體電路的線寬已經降至二十或二十多奈米(nm)，因此需要在矽基板上沉積非常薄的膜，並使得薄膜沉積製程的條件更加嚴格。此外，有必要增加系統或製程的生產量以實現商業大批量生產。

已經開發了具有各種形狀和結構的沉積反應器以獲得高生產量。例如，已經開發了能夠容納幾十個基板的批量式反應器和在水平方向上能夠容納至少兩個基板的半批量式反應器。已經以各種方式改善了半批量式反應器。這種半批量式反應器的例子包括空間劃分型反應器和多級反應 器設備。在空間劃分型反應器的情況下，複數個基板被放在基板托架諸如基座上，並且在基板托架旋轉的同時在基板上沉積薄膜。在多級反應器設備的情況下，複數個單獨的反應器被佈置在真空腔室中。

複數個反應器設備允許對單個基板進行相對精確的製程控制，並且能夠同時處理複數個基板。因此，最近，多級反應器設備已經廣泛用於製造高度集成裝置的製程中。

然而，當使用多級反應器設備時發生的氣體洩漏導致在多級反應器設備中執行製程期間的各種問題。例如，可能干擾向基板供應源和反應氣體，因此可能對製程產生負面影響。此外，可能發生對外腔室構件的腐蝕和製程設備壽命的減少。

本案發明人已經發現外腔室的頂蓋是引起氣體洩漏的因素之一。例如，其中佈置有單獨反應器的主體的外腔室的上部可能由於外腔室的頂蓋的重量而變形，並且這種變形可對製程和單獨反應器的結構有負面影響。

根據一個或複數個實施方式，可以防止或減少上述問題(諸如多級反應器設備的外腔室的變形，其對單獨的反應器具有負面影響)。

另外的方面將在後面的說明書部分闡述，並且其中一部分可從說明書中明白，或可以通過對提出的實施方式實踐而瞭解。

根據一個或複數個實施方式，一種基板托架，包括：基板支架；和環繞該基板支架的台階部，其中該台階部的 側面和下部中的至少一個包括凹進區域。

該凹進區域可以被設置在該台階部的該側面並可以包括延伸入該側面中的凹槽。

該台階部可以包括上台階和具有與該上台階的高度不同的高度的下台階，並且該凹槽具有比該下台階的寬度更大的寬度。

該下台階的上表面可以在與該凹槽延伸的方向平行的方向上延伸。可選地，該下台階的上表面可以在與該凹槽延伸的方向不平行的方向上延伸。

該下台階的該上表面可以從，該下台階的該上表面從該上台階下降的位置，在朝向該上台階的上表面的延伸表面的傾斜方向上延伸。

該凹進區域可以被設置在該台階部的該下部中並可以沿該台階部的該下部延伸。

該凹進區域可以具有比該台階部的寬度更大的寬度。

可以在該凹進區域的至少一部分中填充彈性材料。

根據一個或複數個實施方式，一種基板托架，被配置成與反應器壁面密封接觸，該基板托架包括：基板容置區域；和環繞該基板容置區域並與該反應器壁面密封接觸的接觸區域，其中當在該面密封接觸期間向該接觸區域施加壓力時，該接觸區域具有彈性行為。

該接觸區域的側面和下部中的至少一個具有凹進形狀。

根據一個或複數個實施方式，一種半導體製造設備，包括：反應器壁；基板托架，被配置成與該反應器壁面密 封接觸並與該反應器壁限定反應區域；和氣體供應單元，被配置成向該反應區域供應氣體，其中當在該面密封接觸期間向該基板托架施加壓力時，該基板托架具有彈性行為。

在該面密封接觸期間，在該基板托架與該反應器壁之間可以形成空間。

該基板托架的至少一部分可以包括上台階和具有與該上台階的高度不同的高度的下台階，並且該空間可以在該面密封接觸期間在該上台階和該反應器壁之間形成。

半導體製造設備進一步可以包括環繞該反應器壁的外腔室，其中通過該外腔室產生在該面密封接觸期間向該基板托架施加的該壓力。

該基板托架可以包括延伸入該基板托架的側面中的凹槽。任選地，該凹槽可以延伸入與該反應區域交疊的區域中。

該基板托架的下部可以具有台階形狀。任選地，該台階形狀可以延伸入與該反應區域交疊的區域中。

根據一個或複數個實施方式，一種半導體製造設備，包括：第一反應器壁；第二反應器壁；氣體供應單元，被配置成向該第一反應器壁內的區域和該第二反應器壁內的區域供應氣體；外腔室，其環繞該第一反應器壁和該第二反應器壁；第一基板托架，被配置成垂直移動並與該第一反應器壁面密封接觸；和第二基板托架，被配置成垂直移動並與該第二反應器壁面密封接觸，其中第一基板托架和第二基板托架中的至少一個包括台階部，並且該台階部的側面和下部中的至少一個包括凹進區域，當在該面密封接 觸期間通過該反應器壁向該凹進區域施加壓力時具有彈性行為。

根據上述實施方式的一個或複數個的基板托架，還可以包括填充該凹進區域的至少一部分的至少一個支撐件。

該支撐件可以具有比該台階部的熱膨脹係數更低的熱膨脹係數。該至少一個支撐件可以包括複數個支撐件，並且該支撐件可以沿該基板托架的圓周不對稱地佈置。

100、300、400、700、1000‧‧‧半導體製造設備

1100、1300、1400、1500‧‧‧半導體製造設備

1600、1700、1800、1900‧‧‧半導體製造設備

151、451‧‧‧第一基板托架

152、452‧‧‧第二基板托架

210‧‧‧基板支撐銷

351、352、550、650、750、1050‧‧‧基板托架

1150、1250、1350、1450、1550‧‧‧基板托架

1650、1750、1850、1950‧‧‧基板托架

570、1070、1270、1370、1670‧‧‧台階部

590、1090、1290、1390‧‧‧凹進區域

A‧‧‧轉移臂

C‧‧‧外腔室

D1‧‧‧第一驅動單元

D2‧‧‧第二驅動單元

H‧‧‧加熱器

H1‧‧‧第一加熱器

H2‧‧‧第二加熱器

L‧‧‧頂蓋

M‧‧‧基板支架

P‧‧‧支撐件

P1、P2‧‧‧孔

R‧‧‧反應區域

R1‧‧‧第一反應區域

R2‧‧‧第二反應區域

R1~R4‧‧‧反應器(圖5A至圖5D、圖8、圖9)

S‧‧‧支撐結構

O‧‧‧通道

W‧‧‧反應器壁

W1‧‧‧第一反應器壁

W2‧‧‧第二反應器壁

W3‧‧‧第三反應器壁

CA‧‧‧接觸區域

RA‧‧‧基板容納區域

LS‧‧‧下台階

LS1‧‧‧第一下台階

LS2‧‧‧第二下台階

SH‧‧‧氣體供應單元

US‧‧‧上台階

US1‧‧‧第一上台階

US2‧‧‧第二上台階

從以下結合圖式進行的實施方式描述中，這些及/或其它方面將變得明顯並且更容易理解。

圖1是示出被配置為多級反應器設備的半導體製造設備的橫截面視圖。

圖2是示出被配置為多級反應器設備的半導體製造設備的另一個示例的視圖。

圖3是示出被配置為多級反應器設備的半導體製造設備中的氣體洩漏的視圖。

圖4是示出根據實施方式的半導體製造設備的示意圖。

圖5A至圖5D是示出根據實施方式的基板托架的示意圖。

圖6是示出根據實施方式的基板托架的橫截面示意圖。

圖7是示出根據實施方式的半導體製造設備的示意圖。

圖8是示出根據圖5A至圖5D中所示基板托架的使 用，通過測量外腔室的壓力增加而得到的實驗結果的圖表。

圖9是示出如何進行圖8所示實驗以測量外腔室的壓力增加的視圖。

圖10是示出根據另一實施方式的基板托架和包括該基板托架的半導體製造設備的示意圖。

圖11是示出根據另一實施方式的基板托架和包括該基板托架的半導體製造設備的示意圖。

圖12至圖19是示出根據其它實施方式的基板托架和包括該基板托架的半導體製造設備的示意圖。

圖20至圖25是根據其它實施方式的基板托架的示意圖。

現在將詳細參考實施方式(其示例在圖式中示出)，其中，在全文中相同的元件符號表示相同的元件。在這一點上，本發明實施方式可以具有不同的形式並且不應視為受限於本文中所述的說明。因此，在下文中僅通過參考圖式來描述實施方式，以解釋本說明書的各方面。在本文中使用的術語“及/或”包括相關列出項目當中一個或複數個的任何和所有組合。當表述例如“…的至少一個”用在元件列表之前時，修飾整個元件列表而非修飾該列表中的單個元件。

現在將參考圖式描述實施方式。

然而，本發明構思可以以很多不同的形式實現並且不應視為受限於本文中提出的實施方式；相反，這些實施方式向本案所屬技術領域中具有通常知識者提供對本發明構 思的清晰理解。也就是說，提供所述實施方式使得本公開將是徹底和完整的，並且將向本案所屬技術領域中具有通常知識者充分傳達本發明構思。

在以下說明書中，使用的術語僅用於解釋具體的實施方式而不限制本發明構思。單數形式的術語可以包括複數形式，除非相反說明。“包括”的含義具體說明形狀、固定數量、步驟、製程、構件、元件及/或其組合，但並不排除其它形狀、固定數量、步驟、製程、構件、元件及/或其組合。在本文中使用的術語“及/或”包括相關列出項目當中的一個或複數個的任何和所有組合。

將理解的是，雖然術語第一、第二等可以在本文中用於描述各種構件、區域及/或元件，但這些構件、區域及/或元件不應受限於這些術語。這些術語不用於表示構件、區域或元件的具體順序、位置關係或等級，而僅用於將一個構件、區域或元件與另一構件、區域或元件區分開。因此，下文中討論的第一構件、區域或元件可被稱為第二構件、區域或元件而不會背離本發明構思的教導。

在下文中，將參考圖式描述實施方式。圖式中示出的形狀可以根據各種因素諸如製造方法及/或公差而不同。也就是說，實施方式不限於圖式中示出的具體形狀。應考慮諸如製造製程中的形狀變化等因素。

圖1是示出被配置為多級反應器設備的半導體製造設備100的橫截面視圖。

參考圖1，半導體製造設備100可以是例如薄膜沉積設備。半導體製造設備100可以包括第一反應器壁W1、 第二反應器壁W2、第一基板托架151、第二基板托架152、第一加熱器H1、第二加熱器H2、第一驅動單元D1、第二驅動單元D2和包括頂蓋L的外腔室C。如圖1所示，半導體製造設備100包括兩個反應器壁、兩個基板托架、兩個加熱器和兩個驅動單元。然而，本發明構思不限於此。例如，半導體製造設備100可以包括三個或更多個反應器壁、三個或更多個基板托架、三個或更多個加熱器和三個或更多個驅動單元。

反應器壁(例如，第一反應器壁W1及/或第二反應器壁W2)可以被佈置在外腔室C中以分別形成反應區域(例如，第一反應區域R1及/或第二反應區域R2)。

例如，反應器壁(例如，第一反應器壁W1及/或第二反應器壁W2)可以與基板托架(例如第一基板托架151及/或第二基板托架152)面密封接觸以分別形成反應區域。反應器壁可以被固定至外腔室C。例如，第一反應器壁W1可以被固定至外腔室C的側壁(未圖示)或外腔室C的頂蓋L。

基板托架(例如，第一基板托架151及/或第二基板托架152)可以被佈置在外腔室C中以支撐反應目標物(例如，半導體基板)。如上所述，可以使基板托架(例如，第一基板托架151及/或第二基板托架152)分別與反應器壁(例如，第一反應器壁W1及/或第二反應器壁W2)面密封接觸，從而形成反應區域(例如，第一反應區域R1及/或第二反應區域R2)。

基板托架(例如，第一基板托架151及/或第二基板托 架152)可以被放在加熱器(例如，第一加熱器H1及/或第二加熱器H2)上。加熱器可以被配置成加熱基板托架。加熱器可以連接至驅動單元(其驅動軸可以垂直移動)。因此，放在加熱器上的基板托架也可以垂直移動。可選擇地，加熱器可以分別與基板托架一體式形成。

多級反應器設備可以接納基板並進行如下所述的反應過程。

在圖2中示出另一個多級反應器設備。參考圖2，轉移機構可以通過可打開的通道O被移至外腔室C中以將基板放在複數個基板托架上。如果基板位於基板托架諸如基座的正上方，則基板支撐銷210可以通過基板托架(和加熱器)中形成的孔被抬升至銷舉起位置，然後，基板可以被放在基板支撐銷210上。然後，基板支撐銷210可以下降至銷降低位置以將基板放在基板托架的容置區域中。

此後，可以在外腔室C中形成真空或可以將惰性氣體諸如氬(Ar)氣充入外腔室C中，並且可以使基板托架與反應器壁的下部接觸以形成反應區域。例如，驅動單元可以舉起加熱器和放置在加熱器上的基板托架，然後，可以使得基板托架與反應器壁表面接觸，從而形成反應區域。此後，可以從原料供應單元向基板供應原料，然後，可以進行半導體製造製程(諸如，薄膜沉積製程)。在反應之後，剩餘的材料可以通過在反應器壁的上部或下部形成的出口(例如排放孔)被排出。

外腔室C的內部壓力可以被設置成比反應區域(反應腔室)的內部壓力低。例如，外腔室C的內部可以充滿惰性 氣體諸如氬(Ar)氣，並且通過反應器壁和基板托架形成的反應區域的內部壓力可以保持為比外腔室C的內部壓力稍高。因此，填充在外腔室C中的惰性氣體不會滲入反應區域(反應腔室)中，並且製程不會受惰性氣體的影響。

在反應腔室中可以進行不同的製程。例如，轉移裝置(諸如轉移臂A)可以被設置在外腔室C中(例如在外腔室C的中心區域中)。在這種情況下，如果通過使用驅動單元降低基板托架和加熱器而打開反應區域，則可以使用轉移裝置在反應腔室之間轉移基板。通過這種方式，可以對每個基板進行各種反應製程。例如，如果在反應腔室中進行各種沉積製程，則在外腔室C中的每個基板上可以依次形成各種薄膜。

圖3示出根據實施方式的半導體製造設備300中的氣體洩漏。半導體製造設備300可以例如是多級反應器設備。

如果使用面密封方法在基板托架351、基板托架352與第一反應器壁W1、第二反應器壁W2之間形成第一反應區域R1和第二反應區域R2(亦即通過使基板托架351和基板托架352與第一反應器壁W1和第二反應器壁W2接觸)，則氣體可能通過接觸區域不可避免地洩露到外腔室C中。如果這種氣體洩露加劇，則源和反應氣體可能在製程期間不能被足夠地供應給基板，因此製程可能受到負面影響。此外，外腔室C的元件可能腐蝕並且製程設備的壽命可能下降，從而對維修工作有負面影響。

本案發明人發現，外腔室C的頂蓋L的重量是引起這種氣體洩漏的原因之一。參考圖3，形成第一反應區域R1 和第二反應區域R2的第一反應器壁W1和第二反應器壁W2被固定至外腔室C的頂蓋L，而頂蓋L由於其重量可能向下變形。在這種情況下，可能將第一反應器壁W1和第二反應器壁W2向下推，因此第一反應器壁W1、第二反應器壁W2與基板托架351、基板托架352之間的接觸可能變得不穩定。

這種不穩定的接觸可能引起氣體從第一反應區域R1和第二反應區域R2(亦即，第一反應器壁W1、第二反應器壁W2與基板托架351、基板托架352之間的腔)洩露到外腔室C(參考圖3中的箭頭)。換言之，由於頂蓋L的變形，第一反應器壁W1和第二反應器壁W2與基板托架351和基板托架352的接觸表面可能彼此失配，因此製程氣體可能從第一反應區域R1和第二反應區域R2洩露到外腔室C。

為了防止這種情況，可以在頂蓋L與外腔室C之間設置支撐結構。例如，可以在頂蓋L與外腔室C之間、在外腔室C的中心區域中放置支撐結構(或如圖4所示，可以在外腔室C與第一反應器壁W1和第二反應器壁W2之間、在外腔室C的中心區域中放置支撐結構S)，從而防止頂蓋L(以及第一反應器壁W1和第二反應器壁W2)的變形。然而，這種支撐結構可能阻擋多級反應器設備的轉移臂(參考圖2中的元件符號A)的移動，因此這種支撐結構的使用受到限制。

圖5A至圖5D是示出根據實施方式的基板托架550的示意圖。

參考圖5A至圖5D，被配置成與反應器壁面密封接觸的基板托架550可以包括基板支架M和台階部570。

基板支架M是其中放置基板的區域。在基板支架M中可以形成用於基板支撐銷(未圖示)的孔P1和用於固定銷(未圖示)的孔P2。孔P1和孔P2的位置可以改變。

台階部570可以環繞基板支架M。例如，台階部570可以形成基板托架550的邊緣區域。台階部570可以形成在與反應器壁面密封接觸的接觸區域中。台階部570可以包括上台階US和高度與上台階US的高度不同的下台階LS。其中，基板支架M可設於基板托架550的上部。

台階部570的側面(例如，下台階LS的側面)可以包括凹進區域590。亦即，凹進區域590可以形成在台階部570的側面並且可以包括延伸入台階部570的側面中的凹槽。凹槽可以平行於台階部570的表面(例如，上台階US的上表面及/或下台階LS的上表面)延伸。意即，基板托架550的側面和下部中的至少一個包括有凹進區域590；該基板支架M所設於基板托架550的上部是相對面於下部，且基板支架M包括有用以放置基板的區域。

根據實施方式，台階部570形成在與反應器壁接觸的接觸區域中。因此，在製程期間，反應副產物或反應副產物所產生的污染物顆粒不會朝向其上放置有基板的基板托架550(基座)的上表面而逆向移動。因此，可以可基板上高品質地形成薄膜。

此外，根據實施方式，凹進區域590形成在台階部570的側面。因此，當反應器壁接觸該台階部570並向下推該 台階部570時，凹進區域590可以起到吸收作用在基板托架550的表面接觸區域(例如，邊緣區域)上的壓力的緩衝器的作用。因此，即使由於頂蓋L的變形而在反應器壁與基板托架550之間發生接觸失配，也可以防止或減少氣體洩漏。

圖6是示出根據實施方式的基板托架650的橫截面示意圖。

參考圖6，基板托架650可以是包括與加熱器中包括的材料相同的材料的基座。該材料可以是鋁(Al)。因此，熱量能夠以較少的損失從加熱器傳遞至基座。

基座可以包括具有的寬度比下台階LS的寬度更大的凹槽。例如，下台階LS的寬度和凹槽的深度(寬度)可以滿足條件A<B，其中A表示從基座的邊緣到下台階LS從上台階US下降的位置測量的長度，並且B表示凹槽的深度。

基座可以包括延性金屬材料，並且凹槽的深度(寬度)可以大於下台階LS的寬度。在這種情況下，沿向下方向從外腔室(和反應器壁)施加到基座的壓力可以被柔性地吸收。因此，可以抑制基座與反應器壁之間細小的氣體洩漏路徑的形成。

圖7是示出根據實施方式的半導體製造設備700的示意圖。該實施方式的半導體製造設備700可以包括基板托架，諸如前面實施方式的基板托架550和基板托架650。因此，將省去其重複描述。

參考圖7，半導體製造設備700可以包括反應器壁W、基板托架750和氣體供應單元SH。

可以使基板托架750與反應器壁W面密封接觸以形成反應區域R。例如，基板托架750的至少一部分可以具有第一台階形狀，而反應器壁W可以具有與第一台階形狀相對應的第二台階形狀。當將第一台階形狀和第二台階形狀彼此接觸時，可以實現面密封。

在如上所述實現面密封後，當通過外腔室(和反應器壁W)向基板托架750施加壓力時，基板托架750可具有彈性行為。為此，可以在基板托架750的側面形成凹槽。該凹槽可以延伸至與反應區域R交疊的區域內。

氣體供應單元SH可以向反應區域R供應氣體。例如，氣體供應單元SH可以是被配置成在垂直於基板的方向上供應反應氣體的噴頭型氣體供應單元或被配置成在平行於基板的方向上供應反應氣體的側流型氣體供應單元。

基板托架750的第一台階形狀可以包括第一上台階US1和具有的高度與第一上台階US1的高度不同的第一下台階LS1。此外，反應器壁W的第二台階形狀可以包括第二上台階US2和具有的高度與第二上台階US 2的高度不同的第二下台階LS2。在這種情況下，在面密封期間，可以在第一上台階US1和第二下台階LS2之間(且在第一下台階LS1和第二上台階US2之間)形成空間。

當基板托架750通過驅動單元被舉起並且與反應器壁W面密封接觸時，該空間可以作為邊界防止第一台階形狀的第一上台階US1與第二台階形狀的第二下台階LS2交疊。

此外，當由於頂蓋變形及/或反應器壁W被加熱而使 得反應器壁W向下移動或變形時，該空間可以起到允許反應器壁W滑動的滑動空間的作用。

例如，如果頂蓋的重心在外腔室的中心處，則當反應器壁W向下移動或變形時，反應器壁可以朝反應區域R向內彎曲。因此，當反應器壁W向內彎曲時，具有彈性的基板托架750可向下彎曲。在這種情況下，反應器壁W可以朝向基板托架750的台階部(在第一下台階LS1和第一上台階US1之間)在該空間中滑動。

圖8是示出根據參考圖5A至圖5D描述的基板托架550的使用，通過測量外腔室的壓力增加而得到的實驗結果的圖表。在實驗中，在外腔室中佈置四個反應器，並且，在同時向兩個反應器供應氬(Ar)氣然後向另外兩個反應器供應氬(Ar)氣的同時，使用壓力錶測量外腔室中的壓力增加。詳細而言，如圖9中所示，在同時向反應器R1和反應器R2供應氬(Ar)氣的同時使用壓力錶測量外腔室的壓力，然後，在同時向反應器R3和反應器R4供應氬(Ar)氣的同時使用壓力錶測量外腔室的壓力。

在圖8中，“A”表示當使用相關技術中的基板托架(亦即，基板托架不包括當在面密封期間施加壓力時賦予基板托架彈性的凹進區域)時，在室溫下從反應器R1、反應器R2、反應器R3和反應器R4向外腔室的氣體洩漏。在這種情況下，這四個反應器R1、反應器R2、反應器R3和反應器R4具有在80mTorr/min或更大範圍內的高漏氣率。

“B”和“C”表示當使用本發明構思的基板托架(與 圖5A至圖5D中示出的基板托架相同)時，在室溫(“B”)和300℃(“C”)下從反應器R1、反應器R2、反應器R3和反應器R4向外腔室的氣體洩漏。

當使用本發明構思的基板托架(與圖5A至圖5D中示出的基板托架相同)時，與在“A”情況下的氣體洩漏率相比，所有這四個反應器R1、反應器R2、反應器R3和反應器R4都具有20mTorr/min或更小範圍內的顯著減少的氣體洩漏率。如在“B”(室溫)和“C”(300℃)的情況下所示，不論溫度如何都能夠不變地管理氣體洩漏。

通常，頂蓋的變形隨溫度的增加而增加。然而，當使用本發明構思的基板托架時，即使在如圖8中的“C”情況下的高溫下頂蓋發生變形，也能夠穩定地進行製程。

圖10是示出根據另一個實施方式的基板托架1050和包括該基板托架1050的半導體製造設備1000的示意圖。本實施方式的基板托架1050可以是前述實施方式的基板托架的變型。因此，將省去相同元件的重複描述。

參考圖10，用於提供彈性的凹進區域1090可以形成在台階部1070的下部中，亦即，在基板托架1050與加熱器H之間。凹進區域1090可以沿台階部1070的下部延伸。凹進區域1090可以具有比台階部1070的寬度更大的寬度。此外，凹進區域1090可以延伸入與反應區域R交疊的區域中。

例如，基板托架1050可以是基座，並且凹進區域1090可以具有台階形狀。如圖5所示，該台階形狀可以具有比從基座的邊緣至基座的上台階的邊緣所測量的長度更大的 長度(亦即，該台階形狀可以與反應區域R交疊)。因此，即使在與基座接觸的同時反應器壁W變形，基座也可以柔性地吸收由反應器壁W施加的壓力。

圖11是示出根據另一個實施方式的基板托架1150和包括該基板托架1150的半導體製造設備1100的示意圖。本實施方式的基板托架1150可以是前述實施方式的基板托架的變型。因此，將省去相同元件的重複描述。

參考圖11，與圖5A至5D中示出的基板托架550的下台階LS不同，下台階LS的上表面可以與凹槽1190延伸的方向不平行。例如，下台階LS的上表面可以沿著從下台階LS的上表面從上台階US下降的位置朝向上台階US的上表面的延伸表面傾斜的傾斜方向上延伸。

可以在基板托架1150的上台階US的側面與反應器壁W(以及在下台階LS的上表面與反應器壁W之間)之間形成空間。

如上所述，該空間可以防止基板托架1150與反應器壁W碰撞並起到滑動空間的作用。例如，在如圖3所示的其中佈置有複數個反應器的外腔室中，如果頂蓋由於其重量而向下變形，則反應器壁可以垂直下降(在與基板托架1150或加熱器垂直的方向上)。在這種情況下，如果反應器壁沿水平變得與基板托架(參考圖7)，則頂蓋與反應器壁可能變形，因此可能在反應器壁與基板托架之間形成氣體洩露路徑。

然而，在圖11所示的基板托架1150的情況下，在基座邊緣部分上形成的台階狀表面(亦即，下台階LS的上表 面)是傾斜的。因此，雖然反應器壁W由於頂蓋的變形而向下移動，但反應器壁W可以沿與基板托架1150之間的接觸面平穩地滑動。亦即，雖然外腔室(和反應器壁)變形，但可以保持基板托架1150與反應器壁W之間的接觸。

圖12至圖19是示出根據其它實施方式的基板托架和包括該基板托架的半導體製造設備的示意圖。圖12至圖19的實施方式的基板托架可以是前述實施方式的基板托架和半導體製造設備的變型。因此，可以省去相同元件的重複描述。

參考圖12，具有彈性的凹進區域1290可以包括凹槽，該凹槽在與台階部1270的表面不平行的方向上(例如，在與上台階US的上表面及/或下台階LS的上表面不平行的方向上)延伸入台階部1270的側面中。例如，凹槽的上表面可以在從台階部1270的側面朝向其上側的方向上延伸。

參考圖13，具有彈性的凹進區域1390可以在與台階部1370的表面不平行的方向上(例如，在與上台階US的上表面及/或下台階LS的上表面不平行的方向上)沿台階部1370的下部延伸。例如，凹進區域1390可以在從台階部1370的側面朝向加熱器H的方向上延伸。

參考圖14，基板托架1450和反應器壁W可以不包括台階部。亦即，基板托架1450的上側可以包括基板容納區域RA和接觸區域CA，並且，隨著反應器壁W變得與接觸區域CA面密封接觸而向接觸區域CA施加壓力時，接觸區域CA的至少一部分可以具有彈性行為。為此，接觸區域CA的側面可以是凹進的。

參考圖15和圖16，基板托架1550和基板托架1650和反應器壁W分別具有傾斜的表面，因此，在傾斜表面變得彼此接觸時實現面密封。參考圖15，半導體製造設備1500的基板托架1550和反應器壁W可以不包括台階部。參考圖16的半導體製造設備1600，基板托架1650可以包括台階部1670而反應器壁W可以不包括台階部。

接觸區域CA的下部(參考圖15)或台階部1670(參考圖16)是凹進的，因此當基板托架1550和基板托架1650變得與反應器壁W面接觸時，基板托架1550和基板托架1650可以柔性地吸收壓力。此外，雖然反應器壁W由於外腔室(和頂蓋)的變形而向下移動，但反應器壁W可以在與基板托架1550和基板托架1650的接觸表面上平穩地滑動。

參考圖17，基板托架1750的第一台階形狀可以包括第一上台階US1和具有的高度與第一上台階US1的高度不同的第一下台階LS1。此外，反應器壁W的第二台階形狀可以包括第二上台階US2和具有的高度與第二上台階US2的高度不同的第二下台階LS2。在這種情況下，當基板托架1750與反應器壁W面接觸時，在第一上台階US1與第二下台階LS2之間(和第一下台階LS1與第二上台階US2之間)可以形成空間。

例如，當反應區域R的溫度很高時，反應器壁W的內表面(面向反應區域R的內表面)的溫度可能比反應器壁W的外表面(面向外腔室的中心區域的外表面)的溫度更高。在這種情況下，反應器壁W的熱膨脹量在內表面處可能比外表面處更大。因此，當反應器壁W向下移動或變形時， 反應器壁W可以在遠離反應區域R的方向上彎曲。在這種情況下，當反應器壁W向外彎曲時，具有彈性的基板托架1750可以向下彎曲，並且，反應器壁W可以在減少該空間的方向上滑動。

參考圖18，基板托架1850的第一台階形狀可以包括第一上台階US1和具有的高度與第一上台階US1的高度不同的第一下台階LS1。此外，反應器壁W的第二台階形狀可以包括第二上台階US2和具有的高度與第二上台階US2的高度不同的第二下台階LS2。在這種情況下，當基板托架1850與反應器壁W面接觸時，在第一上台階US1與第二下台階LS2之間(和第一下台階LS1與第二上台階US2之間)可以形成空間。

圖18中示出的半導體製造設備1800可以針對以下兩種情況形成滑動空間：頂蓋的重心(和氣體供應單元SH的重心)在外腔室的中心處(亦即，如參考圖7所述，反應器壁W傾向於朝反應區域R向內彎曲的情況)的情況；和反應區域R的溫度很高的情況(亦即，如參考圖17所述，反應器壁W傾向於從反應區域R向外彎曲的情況)。

參考圖7和圖18所述的反應器壁W的變形以反應器壁W鄰近外腔室中心的情況為基礎。

參考圖19，在相同條件下，鄰近外腔室C的外壁的反應器壁W外可以在與鄰近外腔室C中心的反應器壁W中心的彎曲方向相反的方向上彎曲(亦即，反應器壁W外和反應器壁W中心可以不對稱彎曲)。例如，如果頂蓋的重心在外腔室C的中心處，則鄰近外腔室C中心的反應器壁 W中心可以朝反應區域R向內彎曲，而鄰近外腔室C的外壁的反應器壁W外可以從反應區域R向外彎曲。參考圖19，基板托架1950和包括該基板托架1950的半導體製造設備1900可以形成針對上述情況(亦即，針對反應器壁不對稱變形的情況)的滑動空間，從而防止氣體洩漏。

圖20至圖25是根據其它實施方式的基板托架的示意圖。圖20至圖25的實施方式的基板托架可以是前述實施方式的基板托架的變型。因此，將省去相同元件的重複描述。

參考圖20，基板托架還可以包括至少一個支撐件P。該至少一個支撐件P可以包括複數個支撐件P，並且該支撐件P可以被放置在凹進區域590中。當在基板托架的側面中形成凹進區域590時，可以使用支撐件P。亦即，支撐件P可以填充從基板托架的側面向內延伸的凹槽的至少一部分。

支撐件P可以防止內部空間(諸如基板托架的凹進區域590)的熱變形。當半導體製造設備在高溫(例如，300℃或更高)下操作時，反應器壁W及/或基板托架可能變形(例如由於熱膨脹)。在這種情況下，基板托架的台階部570可能變形，且氣體可能在反應器壁W和台階部570的接觸表面之間洩露。因此，通過沉積製程形成的膜可能具有較差的厚度均勻性。

然而，根據實施方式，支撐件P被放置於在基板托架的側面形成的凹槽中。因此，雖然在高溫製程期間反應器壁W及/或基板托架變形，但台階部570的變形可以得到 抑制。亦即，通過在基板托架中形成凹槽而賦予基板托架柔性，並且在高溫製程期間使用支撐件P抑制基板托架的變形，從而保證寬溫度範圍內的厚度均勻性。

支撐件可以是各種形狀。在圖20中，支撐件P具有T形使得台階部可以在各個支撐件P的插入部和非插入部之間形成。然而，支撐件P的形狀不限於此。例如，支撐件P可以具有I形並且可以被完全可插入凹進區域590中。在另一示例中，支撐件P的插入部可以具有圓形截面形狀而不是四角形截面形狀。

此外，參考圖21，其示出基板托架的水平截面，複數個尖端可以被部分地佈置在凹進區域590的末端區域作為支撐件P。可以調整該尖端的材料、厚度、寬度、數量和插入深度中的至少一種以得到上述效果(預防熱變形和預防內部氣體洩漏)。

此外，參考圖22，其示出基板托架的水平截面，可以設置環繞凹進區域590的圓周的外緣。與該尖端相同，可以調整該外緣的材料、厚度、寬度、數量(亦即，外緣部件的數量)和插入深度中的一種以得到上述效果。

圖23示出調整尖端及/或外緣的插入深度的示例。如圖23所示，可以調整支撐件P的插入深度以便在高溫製程期間防止基板托架的變形和氣體洩漏同時通過凹進區域590保證基板托架的柔性。例如，支撐件P的插入深度可以不達到反應器壁W的下台階的中點。在另一示例中，支撐件P的插入深度可能小於反應器壁W的下台階的寬度的一半。

支撐件P可以包括具有比基板托架(特別是基板托架的台階部570)的熱膨脹係數更低的熱膨脹係數的材料。例如，如果基板托架包括熱膨脹係數為24×10^-6/℃的鋁，則支撐件P可以包括具有比鋁的熱膨脹係數更低的熱膨脹係數的材料(例如，金屬材料或陶瓷材料)。由於支撐件P具有相對低的熱膨脹係數，所以在高溫製程期間，支撐件P與反應器壁W及/或基板托架相比可以變形更少，因此台階部570的變形可以通過支撐件P得以抑制。

此外，支撐件P可以沿基板托架的圓周不對稱地佈置。例如，如圖24所示，一個支撐件P可以被放置在基板托架的一個區域(左區域)中，並且三個支撐件P可以被佈置在基板托架的其它區域(右區域)中。這個結構可以用於其中佈置有複數個反應器的腔室。例如，在高溫製程期間，反應器壁W在鄰近外腔室的中心區域的區域的溫度可能比在鄰近外腔室的外部區域的區域的溫度更高。在這種情況下，如果不對稱地佈置支撐件P(亦即，如果支撐件P在鄰近外腔室的中心區域的凹進區域590的部分中比在鄰近外腔室的外部區域的凹進區域590的部分中被佈置得更密集)，則可以均勻抑制凹進區域590的變形。

表述“不對稱地佈置支撐件P”並不僅僅與支撐件P的數量有關。在圖24中示出的佈置是與支撐件P的數量有關的非限制性佈置示例。亦即，可以不對稱地設置支撐件P的材料、數量、厚度、寬度和插入深度中的至少一種。

根據實施方式，支撐件P可以包括與如圖25中示出的基板托架中所包括的材料相同的材料。亦即，當機械加 工基板托架時，沿基板托架的整個圓周可以形成凹進區域590。相反，沿基板托架的圓周可以部分地形成凹進區域590，因此未形成凹進區域590的部分可以起到支撐件P的作用。

如上所述，根據上述實施方式的一個或複數個，可以減少或防止穿過反應器壁與基板托架之間的面密封區域的氣體洩漏。例如，雖然其中佈置有複數個反應器的腔室由於腔室的上部的重量而變形，但在腔室中發生的製程可以較少地受腔室變形的影響，因此可以有效管理複數個反應器。

此外，根據一個或複數個實施方式，在室溫和甚至在使得複數個反應器的變形增加的高溫下，製程可以較少地受複數個反應器的變形的影響。

圖式中示出的部件的形狀是用於清楚地理解實施方式的而提供的示例。亦即，部件的形狀可以改變。

應理解的是，本文中描述的實施方式僅應考慮為描述性意義而非用於限制目的。在各個實施方式內的特徵或方面的描述應該典型地被認為可用於在其它實施方式中的其它相似的特徵或方面。

雖然已經參考圖式描述了一個或複數個實施方式，但本案所屬技術領域中具有通常知識者將理解的是，不背離如所附申請專利範圍定義的本發明構思的精神和範圍可以在其中作出形式和細節上的各種變化。

550‧‧‧基板托架

570‧‧‧台階部

P1‧‧‧孔

P2‧‧‧孔

M‧‧‧基板支架

Claims (21)

1. 一種基板托架，包括：基板支架，設於該基板托架的上部；以及環繞該基板支架的台階部；該基板托架的側面和下部中的至少一個包括凹進區域；該基板支架所設於的該上部是相對面於該下部，且該基板支架包括有一區域用以放置一基板。
2. 如請求項1所記載之基板托架，其中該凹進區域被設置在該台階部的該側面並包括延伸入該側面中的凹槽。
3. 如請求項2所記載之基板托架，其中該台階部包括上台階和具有與該上台階的高度不同的高度的下台階；該凹槽具有比該下台階的寬度更大的寬度。
4. 如請求項3所記載之基板托架，其中該下台階的上表面在與該凹槽延伸的方向平行的方向上延伸。
5. 如請求項3所記載之基板托架，其中該下台階的上表面在與該凹槽延伸的方向不平行的方向上延伸。
6. 如請求項5所記載之基板托架，其中該下台階的該上表面，從該下台階的該上表面從該上台階下降的位置，在朝向該上台階的上表面的延伸表面的傾斜方向上延伸。
7. 如請求項1所記載之基板托架，其中該凹進區域被設置在該台階部的該下部中並沿該台階部的該下部延伸。
8. 如請求項7所記載之基板托架，其中該凹進區域具有 比該台階部的寬度更大的寬度。
9. 如請求項1所記載之基板托架，其中該基板托架進一步包括在該凹進區域的至少一部分中填充的彈性材料。
10. 如請求項1所記載之基板托架，其中該基板托架進一步包括填充該凹進區域的至少一部分的至少一個支撐件。
11. 如請求項10所記載之基板托架，其中該支撐件具有比該台階部的熱膨脹係數更低的熱膨脹係數。
12. 如請求項10所記載之基板托架，其中該至少一個支撐件沿該基板托架的圓周不對稱地佈置。
13. 一種基板托架，被配置成與反應器壁面密封接觸，該基板托架包括：基板容置區域；以及接觸區域，其環繞該基板容置區域並與該反應器壁面密封接觸；當在該面密封接觸期間向該接觸區域施加壓力時，該接觸區域具有彈性行為。
14. 如請求項13所記載之基板托架，其中該接觸區域的側面和下部中的至少一個具有凹進形狀。
15. 一種半導體製造設備，包括：反應器壁；基板托架，被配置成與該反應器壁面密封接觸並與該反應器壁限定反應區域；以及氣體供應單元，被配置成向該反應區域供應氣 體；其中當在該面密封接觸期間向該基板托架施加壓力時，該基板托架具有彈性行為；其中在該面密封接觸期間，在該基板托架與該反應器壁之間形成空間；其中該基板托架的至少一部分包括上台階和具有與該上台階的高度不同的高度的下台階；在該面密封接觸期間在該上台階和該反應器壁之間形成該空間。
16. 一種半導體製造設備，包括：反應器壁；基板托架，被配置成與該反應器壁面密封接觸並與該反應器壁限定反應區域；以及氣體供應單元，被配置成向該反應區域供應氣體；其中當在該面密封接觸期間向該基板托架施加壓力時，該基板托架具有彈性行為；其中該半導體製造設備進一步包括環繞該反應器壁的外腔室；通過該外腔室產生在該面密封接觸期間向該基板托架施加的該壓力。
17. 一種半導體製造設備，包括：反應器壁；基板托架，被配置成與該反應器壁面密封接觸並與該反應器壁限定反應區域；以及 氣體供應單元，被配置成向該反應區域供應氣體；其中當在該面密封接觸期間向該基板托架施加壓力時，該基板托架具有彈性行為；其中該基板托架包括延伸入該基板托架的側面中的凹槽。
18. 如請求項17所記載之半導體製造設備，其中該凹槽延伸入與該反應區域交疊的區域中。
19. 一種半導體製造設備，包括：反應器壁；基板托架，被配置成與該反應器壁面密封接觸並與該反應器壁限定反應區域；以及氣體供應單元，被配置成向該反應區域供應氣體；其中當在該面密封接觸期間向該基板托架施加壓力時，該基板托架具有彈性行為；其中該基板托架的下部具有台階形狀。
20. 如請求項19所記載之半導體製造設備，其中該台階形狀延伸入與該反應區域交疊的區域中。
21. 一種半導體製造設備，包括：第一反應器壁；第二反應器壁；氣體供應單元，被配置成向該第一反應器壁內的區域和該第二反應器壁內的區域供應氣體；外腔室，其環繞該第一反應器壁和該第二反應器 壁；第一基板托架，被配置成垂直移動並與該第一反應器壁面密封接觸；以及第二基板托架，被配置成垂直移動並與該第二反應器壁面密封接觸；該第一基板托架和該第二基板托架中的至少一個包括台階部；該台階部的側面和下部中的至少一個包括凹進區域，當在該面密封接觸期間通過該外腔室向該凹進區域施加壓力時該凹進區域具有彈性行為。