TWI638382B - 基板處理裝置 - Google Patents

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TWI638382B
TWI638382B TW105109943A TW105109943A TWI638382B TW I638382 B TWI638382 B TW I638382B TW 105109943 A TW105109943 A TW 105109943A TW 105109943 A TW105109943 A TW 105109943A TW I638382 B TWI638382 B TW I638382B
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崔圭鎭
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Abstract

本發明提供一種基板處理裝置。所述基板處理裝置包含：界定內部空間的第一管；基板固持器，其中多個基板垂直地堆疊在第一管的內部空間中，基板固持器界定多個處理空間，基板在多個處理空間中個別加工；具有多個主要注入孔的氣體供應單元，多個主要注入孔中的每一者經垂直界定以對應於處理空間中的每一者從而將氣體供應至第一管中；以及排氣單元，其被設置以將第一管中的供應至多個處理空間中的氣體排出至外部。所述排氣單元包含多個排氣孔，多個排氣孔面向主要注入孔且垂直地配置成行以對應於處理空間。因此，氣體可在基板上順暢地流動。

Description

基板處理裝置
本揭露內容與基板處理裝置有關，且更特定而言，與能夠允許基板上的氣體順暢地流動的基板處理裝置有關。
一般而言，基板處理設備經分類成能夠一次加工一個基板的單個晶圓型基板處理設備及能夠同時加工多個基板的批量型基板處理設備。單個晶圓型基板處理設備具有簡單結構，但具有低生產力。因此，廣泛使用能夠大量生產基板的批量型基板處理設備。
批量型基板處理設備包含：處理腔室，以多級水平地堆疊的基板容納於處理腔室中且在其中加工；處理氣體供應噴嘴，其用於將處理氣體供應至處理腔室中；以及排氣管線，處理腔室中的氣體是經由排氣管線排出。可如下執行使用批量型基板處理設備的基板加工程序。首先，將多個基板載入於處理腔室中。接著，當處理腔室中的氣體經由排氣管線排出時，經由處理氣體供應噴嘴將處理氣體供應至處理腔室中。此處，經由排氣孔將自處理氣體供應噴嘴注入的處理氣體引入至排氣管線中，處理氣體同時在基板之間傳遞以在基板中的每一者上形成薄膜。
然而，在根據相關技術的基板處理裝置中，自供應噴嘴注入的處理氣體經引入至排氣孔，但非均勻地分佈在基板上。意即，經由基板的中心部分傳遞的處理氣體緩慢地流動，且經由基板的外部部分傳遞的處理氣體快速地流動。因此，基板的中心部分上的薄膜與基板的外部部分上的薄膜之間在薄膜厚度上的差異可能出現以使基板或基板上的薄膜的品質劣化。
[先前技術文件]
[專利文獻]
(專利文獻1)KR10-1392378 B1
本揭露內容提供一種基板處理裝置，其能夠控制氣體的流動，使得氣體在基板上的整個區域中均勻地流動。
本揭露內容亦提供一種基板處理裝置，其能夠在基板上的整個區域中形成具有均勻厚度的薄膜。
根據例示性實施例，一種基板處理裝置包含：界定內部空間的第一管；基板固持器，其中多個基板垂直地堆疊在所述第一管的所述內部空間中，所述基板固持器分開地界定多個處理空間，所述基板在所述多個處理空間中個別加工；具有多個主要注入孔的氣體供應單元，所述多個主要注入孔中的每一者經垂直界定以對應於所述處理空間中的每一者從而將氣體供應至所述第一管中；以及排氣單元，被設置以將所述第一管中的供應至所述多個處理空間中的所述氣體排出至外部，其中所述排氣單元包含多個排氣孔，所述多個排氣孔面向所述主要注入孔且垂直地配置成行以對 應於所述處理空間。
在本發明的一實施例中，所述排氣孔是以具有在與所述基板的堆疊方向交叉的方向上延伸的縫隙形狀的一個孔而提供，或所述排氣孔可包含配置在與所述基板的所述堆疊方向交叉的所述方向上的多個孔。
在本發明的一實施例中，所述排氣孔在與所述基板的所述堆疊方向交叉的方向上具有相對於所述第一管的垂直的中心軸線成大約35°或小於35°的角的寬度，且所述排氣孔可相對於所述中心軸線與所述主要注入孔對稱地配置。
在本發明的一實施例中，所述排氣單元可更包含安置於所述第一管外部的排氣管道，且所述排氣管道可包含：本體部分，垂直地延伸以界定所述氣體移動通過的通路，所述本體部分安置於對應於所述排氣孔的位置處；及連接部分，連接至所述本體部分的下部部分以與所述本體部分連通，所述連接部分具有開放的下部部分。
在本發明的一實施例中，所述排氣單元可更包含連接至所述排氣管道以吸入所述氣體的排氣管線，且所述多個排氣孔可以如下方式來配置：寬度隨著所述排氣孔遠離所述排氣管道連接至所述排氣管線所在的部分而在與所述基板的堆疊方向交叉的方向上逐漸增大。
在本發明的一實施例中，所述排氣管線可包含：凸緣，連接至所述第一管及所述排氣管道中的每一者的下部部分；安置於所述凸緣上的排氣口，所述排氣口具有與所述排氣管道的連接部分連通的一側；排氣管，具有連接至所述排氣口的另一側的一個末 端；控制閥，安置於所述排氣管中以控制所述氣體在所述排氣管中的流動速率；以及排氣泵，連接至所述排氣管的另一末端以吸入所述氣體。
在本發明的一實施例中，所述排氣管線可更包含：路徑切換管，具有在所述控制閥與所述排氣泵之間連接至所述排氣管的一個末端及連接至所述氣體供應單元的另一末端；及路徑切換閥，安置於所述路徑切換管與所述排氣管之間以在所述路徑切換管與所述排氣管之間切換所述氣體移動通過的路徑。
在本發明的一實施例中，所述基板處理裝置可更包含形成於所述連接部分的底部表面及所述凸緣的頂部表面上的位置判定單元。
在本發明的一實施例中，所述氣體供應單元可更包含多個輔助注入孔，所述多個輔助注入孔沿著所述第一管的圓周螺旋地界定以對應於所述處理空間。
在本發明的一實施例中，經由所述輔助注入孔中的每一者注入的氣體的量可為經由所述主要注入孔注入的氣體的量的大約30%或小於30%。
在本發明的一實施例中，所述排氣單元可更包含界定於所述排氣孔的側表面中以對應於所述輔助注入孔的輔助孔。
在本發明的一實施例中，所述基板處理裝置可更包含第二管，所述第二管具有內部空間以容納所述第一管，其中所述排氣管道可安置於所述第一管與所述第二管之間。
在本發明的一實施例中，所述排氣管道可由石英形成且與所述第一管整合。
100‧‧‧基板處理裝置
100a、100b、100c‧‧‧磊晶元件
110‧‧‧腔室
110a‧‧‧上部腔室
110b‧‧‧下部腔室
115‧‧‧插入孔
120‧‧‧第一管/管
130‧‧‧基板固持器
140‧‧‧氣體供應單元
141‧‧‧主要注入孔/主要輔助孔/注入孔
142‧‧‧輔助注入孔
143‧‧‧主要氣體供應管線
144‧‧‧輔助氣體供應管線
144a‧‧‧流動速率閥
145‧‧‧主要氣體供應源
145a‧‧‧矽氣體供應源
145b‧‧‧主要蝕刻氣體供應源
145c‧‧‧主要運載氣體供應源
146‧‧‧輔助氣體供應源
146a‧‧‧摻雜劑氣體供應源/供應源
146b‧‧‧輔助蝕刻氣體供應源/供應源
146c‧‧‧輔助運載氣體供應源/供應源
147a、147b、147c‧‧‧主要氣體控制閥
148a、148b、148c‧‧‧輔助氣體控制閥
150‧‧‧排氣單元
151、151'‧‧‧排氣孔
152‧‧‧排氣管道
152a‧‧‧本體部分
152b‧‧‧連接部分
153‧‧‧排氣管線
153a‧‧‧凸緣
153b‧‧‧排氣口
153c‧‧‧排氣管
153d‧‧‧控制閥
153e‧‧‧排氣泵
153f‧‧‧路徑切換管
153g‧‧‧路徑切換閥
153h‧‧‧供應閥
155‧‧‧輔助孔
160‧‧‧第二管/管
170‧‧‧加熱單元
180‧‧‧支撐單元
181‧‧‧軸桿
182‧‧‧垂直驅動部件
183‧‧‧旋轉驅動部件
184‧‧‧支撐板
184a‧‧‧密封構件
184b‧‧‧承載構件
200‧‧‧轉移元件
210‧‧‧基板處置器
220‧‧‧流入孔
230‧‧‧閘閥
300‧‧‧負載鎖定元件
400‧‧‧緩衝元件
500a、500b‧‧‧清潔元件
1000‧‧‧基板處理設備
S‧‧‧基板
自結合隨附圖式進行的以下描述可更詳細地理解例示性實施例，其中：圖1為根據例示性實施例的基板處理設備的示意圖。
圖2為說明根據例示性實施例的基板處理裝置的結構的視圖。
圖3為根據例示性實施例的排氣管線及氣體供應管線的示意圖。
圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)為說明根據例示性實施例的排氣孔的結構的視圖。
圖5為說明根據例示性實施例的氣體在處理空間中的流動的視圖。
圖6為說明根據例示性實施例的第一管及排氣管道的結構的視圖。
圖7為說明根據例示性實施例的排氣管線的部分的透視圖。
在下文中，將參看隨附圖式詳細地描述特定實施例。然而，可以不同形式體現本發明，且不應將本發明解釋為限於本文中所闡述的實施例。確切而言，提供此等實施例以使得本揭露內容將為透徹且完整的，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明的範疇。在諸圖中，出於說明清楚起見而誇大了層及區的尺寸。類似參考數字貫穿全文指類似組件。
圖1為根據例示性實施例的基板處理設備的示意圖，圖2為說明根據例示性實施例的基板處理裝置的結構的視圖，圖3為根據例示性實施例的排氣管線及氣體供應管線的示意圖，圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)為說明根據例示性實施例的排氣孔的結構的視圖，圖5為說明根據例示性實施例的氣體在處理空間中的流動的視圖，圖6為說明根據例示性實施例的第一管及排氣管道的結構的視圖，且圖7為說明根據例示性實施例的排氣管線的部分的透視圖。
根據例示性實施例的基板處理裝置包含：界定內部空間的第一管120；基板固持器130，其中多個基板S垂直地堆疊在第一管120的內部空間中，及多個處理空間，基板S在所述多個處理空間中個別加工；具有多個主要注入孔141的氣體供應單元140，所述多個主要注入孔141中的每一者經垂直界定以對應於所述處理空間中的每一者從而將氣體供應至第一管120中；以及排氣單元150，其將第一管120中的供應至所述多個處理空間中的氣體排出至外部。
首先，將例示性地描述根據例示性實施例的基板處理設備以理解本揭露內容。
參看圖1，基板處理設備1000包含轉移元件200、負載鎖定元件300、清潔元件500a及500b、緩衝元件400以及磊晶元件100a、100b以及100c。此處，根據例示性實施例的基板處理裝置可為磊晶元件100a、100b以及100c。
轉移元件200在平面圖中具有多邊形形狀。負載鎖定元件300、清潔元件500a及500b、緩衝元件400以及磊晶元件100a、100b以及100c安置於轉移元件200的側表面上。
負載鎖定元件300安置於轉移元件200的側部分上。基板暫時保持在負載鎖定元件300中且藉由轉移元件200裝載於清潔元件500a及500b、緩衝元件400以及磊晶元件100a、100b及100c上。在程序完成之後，藉由轉移元件200卸載基板且暫時將基板保持在負載鎖定元件300中。
轉移元件200、清潔元件500a及500b、緩衝元件400以及磊晶元件100a、100b以及100c中的每一者維持在真空狀態下。負載鎖定元件300在真空狀態與大氣壓狀態之間的條件下切換。負載鎖定元件300可防止外部污染物被引入至轉移元件200、清潔元件500a及500b、緩衝元件400以及磊晶元件100a、100b以及100c中。又，當轉移基板時，基板不曝露於空氣，且因此可防止氧化物膜在基板上生長的現象。
閘閥(未圖示)安置於負載鎖定元件300與轉移元件200之間。當基板S在安置於設備的前側的末端模組50、60以及70與負載鎖定元件300之間移動時，安置於負載鎖定元件300與轉移元件200之間的閘閥關閉。
基板處置器210安置於轉移元件200上。基板處置器210可在負載鎖定元件300、清潔元件500a及500b、緩衝元件400以及磊晶元件100a、100b以及100c之間轉移基板。當基板移動時，轉移元件200被密封以維持在真空狀態下。因此，可防止基板曝露於污染物的現象。
在於磊晶元件100a、100b以及100c中的每一者中執行關於基板的磊晶程序之前，清潔元件500a及500b可清潔基板。為成功地執行磊晶程序，晶體基板上存在的氧化物的量必須減至 最少。若基板的表面氧含量過高，則氧原子可中斷沈積於基板上的材料的結晶配置。因此，磊晶程序可受到有害影響。因此，可在清潔元件500a及500b中執行用於移除形成於基板S上的天然氧化物膜(或表面氧化物)的清潔程序。
磊晶元件(或根據例示性實施例的基板處理設備)100a、100b以及100c中的每一者可在基板上形成磊晶層。此處，磊晶元件100a、100b以及100c中的每一者可為選擇性磊晶元件。在當前例示性實施例中，提供三個磊晶元件100a、100b以及100c。由於磊晶程序與清潔程序相比耗費大量時間，因此多個磊晶元件可用以改良製造良率。然而，磊晶元件100a、100b以及100c的數目可不限於此。
在下文中，將詳細地描述根據例示性元件的基板處理裝置(或磊晶元件)100。
參看圖2，根據例示性實施例的基板處理裝置100包含第一管120、基板固持器130、氣體供應單元140以及排氣單元150。又，基板處理裝置100包含：具有內部空間的腔室110；第二管160，其安置於腔室110中且具有內部空間以容納第一管120；加熱單元170，其經安置以包圍第二管160；以及連接至基板固持器130的支撐單元180。
腔室110具有矩形平行六面體或圓柱形的形狀及內部空間。又，腔室110包含上部腔室110a及下部腔室110b。上部腔室110a與下部腔室110b可彼此垂直地連通。與轉移元件200連通的插入孔115界定於下部腔室110b的一側中。因此，基板S可經由插入孔115自轉移元件200裝載於腔室110中。
流入孔220界定於轉移元件200的對應於腔室110的插入孔115的一側中。閘閥230安置於流入孔220與插入孔115之間。因此，轉移元件200的內部空間與腔室110的內部空間可藉由閘閥230彼此隔離。又，流入孔220及插入孔115可藉由閘閥230來打開及關閉。此處，插入孔115可界定於下部腔室110b中。然而，腔室110可不限於上述的結構及形狀。意即，腔室110可具有各種結構及形狀。
第二管160安置於下部腔室110b的具有開放的上部部分的上部側處或上部腔室110a中。第二管160具有內部空間，磊晶程序或選擇性磊晶程序在所述內部空間中執行。第二管160具有開放的下部部分。又，第一管120可容納於第二管160中。
第一管120可具有圓柱形形狀及開放的下部部分。又，氣體供應單元140的注入孔141界定於第一管120的圓周表面的一側中，且排氣單元150的排氣孔151界定於第一管120的圓周表面的面向注入孔141的另一側中。因此，經由注入孔141供應至第一管120中的氣體可經由排氣孔151排出至外部。第一管120安置於第二管160的內部空間中。第一管120的下部部分連接至稍後將描述的凸緣153a且因此由凸緣153a支撐。然而，第一管120可不限於上述的結構及形狀。意即，第一管120可具有各種結構及形狀。
加熱單元170安置於腔室110中。加熱單元170經安置以包圍第二管160或第一管120的側表面及上部部分。加熱單元170可將熱能提供至第二管160或第一管120以加熱第二管160或第一管120的內部空間。因此，外部的管120或管160的內部空 間的溫度可調整至磊晶程序能夠執行的溫度。
基板固持器130具有多個基板S垂直地堆疊的結構及多個處理空間(多個基板在其中個別加工)。意即，在基板固持器130中，垂直地界定多個層，且將一個基板S裝載於一個層上(或處理空間中)。
基板固持器130可包含：多個突起(未圖示)，所述突起垂直地形成以允許基板S安放於其上；及多個隔離板(未圖示)，所述隔離板中的每一者安置於突起中的每一者的上部或下部側處。因此，隔離板可隔離用於加工基板的處理空間。因此，由於基板S的處理空間是獨立地界定於基板固持器130的多個層中的每一者中，因此可防止處理空間彼此干擾的現象。然而，基板固持器130可不限於上述的結構及形狀。意即，基板固持器130可具有各種結構及形狀。
支撐單元180包含軸桿181、垂直驅動部件182、旋轉驅動部件183以及支撐板184。軸桿181垂直地延伸且具有連接至基板固持器130的下部部分的上部末端。軸桿181可支撐基板固持器130。軸桿181具有下部部分，所述下部部分穿過下部腔室110b且連接至安置於下部腔室110b的外部的垂直驅動部件182及旋轉驅動部件183。
垂直驅動部件182連接至軸桿181的下部末端以使軸181垂直地移動。因此，連接至軸桿181的上部末端的基板固持器130可隨著軸桿181移動而垂直地移動。舉例而言，根據垂直驅動部件182的操作，基板固持器130可向下移動且安置於下部腔室110b中(或裝載基板所在的位置處)。因此，在下部腔室110b中自轉移 元件200裝載的基板S可裝載在安置於下部腔室110b中的基板固持器130上。
當多個基板S完全裝載於基板固持器130上時，基板固持器130藉由垂直驅動部件182向上移動且安置於第二管160或第一管120的內部空間中(或處理位置處)。因此，關於基板S的磊晶程序可在第二管160或第一管120的內部空間中執行。
旋轉驅動部件183連接至軸桿181(其連接至基板固持器130)的下部末端以使基板固持器130旋轉。旋轉驅動部件183可使軸桿181相對於軸桿181的垂直的中心軸線旋轉。因此，連接至軸桿181的基板固持器130可相對於垂直的中心軸線旋轉。當執行基板S的加工程序時，供應至第一管120的一側的一或多種氣體可通過堆疊於基板固持器130上的基板S且排出至第一管120的另一側。此處，當基板固持器130藉由旋轉驅動部件183的操作而旋轉時，通過基板固持器130的氣體可彼此混合且均勻地分佈在基板S上的區域上。因此，沈積於基板S上的膜在品質上可得到改良。
替代地，旋轉驅動部件183可連接至基板固持器130的下部部分。因此，當旋轉驅動部件183根據垂直驅動部件182的操作與基板固持器130一起垂直地移動時，基板固持器130可旋轉。然而，旋轉驅動部件183、垂直驅動部件183以及基板固持器130之間的連接結構可不限於此且可改變。
支撐板184安置於軸桿181上。支撐板184可與基板固持器130一起上升以相對於外部密封第二管160或第一管120中的處理空間。支撐板184經安置以與基板固持器130的下部部分 隔開。又，具有O形環形狀的密封構件184a可安置於支撐板184與第二管160之間或支撐板184與第一管120之間以密封處理空間。承載構件184b安置於支撐板184與軸桿181之間。軸桿181在軸桿181由承載構件184b支撐的狀態下可旋轉。
參看圖3，氣體供應單元140可連接至第一管120以將處理氣體供應至第一管120中。氣體供應單元140包含主要注入孔141，主要注入孔141分別地相對於處理空間在垂直方向上界定於第一管120中。又，氣體供應單元140可更包含多個輔助注入孔142，輔助注入孔142沿著第一管120的圓周以螺旋形狀分別相對於處理空間界定。又，氣體供應單元140可包含主要氣體供應管線143、主要氣體供應源145、輔助氣體供應管線144以及輔助氣體供應源146。
主要氣體供應管線143具有連接至主要注入孔141的一個末端，及連接至主要氣體供應源145的另一末端。因此，供應自主要氣體供應源146的主要氣體可經由主要氣體供應管線143供應至主要注入孔141且注入至第一管120中的基板S。
主要氣體可包含一或多種氣體。舉例而言，主要氣體可包含矽氣體、蝕刻氣體以及運載氣體中的至少任一者。可使用主要形成矽薄膜的氣體(諸如矽烷(SiH4)及二氯矽烷(DCS))作為矽氣體。又，可使用氫氯酸(HCl)作為蝕刻氣體，且可使用氫氣(H2)作為運載氣體。此處，運載氣體可稀釋矽氣體及蝕刻氣體的濃度。由於矽氣體、蝕刻氣體以及運載氣體具有彼此不同的分子量，因此當矽氣體、蝕刻氣體以及運載氣體同時供應時，所述氣體可容易彼此混合。
主要氣體供應源145的數量可和主要氣體中所包含的氣體的種類一樣多。舉例而言，在當前實施例中，可提供矽氣體供應源145a、主要蝕刻氣體供應源145b以及主要運載氣體供應源145c。能夠控制氣體的流動速率的主要氣體控制閥147a、147b以及147c分別地安置於供應源145a、145b以及145c中。又，主要氣體供應管線143具有劃分成多個的另一末端，且經劃分的其他末端分別連接至供應源145a、145b以及145c。意即，分開提供的矽氣體、蝕刻氣體以及運載氣體的移動路徑可彼此組合且連接至主要注入孔141。
輔助氣體供應管線144具有經劃分以連接至多個輔助注入孔142中的每一者的一個末端，及連接至輔助氣體供應源146的另一末端。因此，供應自輔助氣體供應源146的輔助氣體可經由輔助氣體供應管線144供應至輔助注入孔142且因此注入至第一管120中的基板S。
輔助氣體可包含一或多種氣體。舉例而言，輔助氣體可包含摻雜劑氣體、蝕刻氣體以及運載氣體中的至少任一者。此處，運載氣體可稀釋摻雜劑氣體及蝕刻氣體的濃度。由於摻雜劑氣體、蝕刻氣體以及運載氣體可具有彼此不同的分子量，因此當摻雜劑氣體、蝕刻氣體以及運載氣體同時供應時，這些氣體可容易地彼此混合。又，輔助氣體可控制主要氣體的濃度。因此，處理空間中的氣體的組份可藉由使用輔助氣體來調整，且因此可根據基板S適當地建立加工環境。
輔助氣體供應源146的數量和輔助氣體中所包含的氣體的種類一樣多。舉例而言，在當前實施例中，輔助氣體供應源146 包含摻雜劑氣體供應源146a、輔助蝕刻氣體供應源146b以及輔助運載氣體供應源146c。能夠控制氣體的流動速率的輔助氣體控制閥148a、148b以及148c可分別安置於供應源146a、146b以及146c中。因此，可藉由使用輔助氣體控制閥148a、148b以及148c來選擇待供應至處理空間的氣體。
舉例而言，當僅摻雜劑氣體被供應至處理空間時，僅摻雜劑氣體供應源146a的控制閥148a可打開，且輔助蝕刻氣體供應源146b的控制閥148b及輔助運載氣體供應源146c的控制閥148c可關閉。又，當蝕刻氣體及運載氣體被供應至處理空間時，輔助蝕刻氣體供應源146b的控制閥148b及輔助運載氣體供應源146c的控制閥148c可打開，且摻雜劑氣體供應源146a的控制閥148a可關閉。因此，可經由輔助氣體控制閥148a、148b以及148c來選擇一或多個氣體以使用選定氣體作為第二氣體。
又，輔助氣體供應管線144的另一末端被劃分成多個，且多個其他末端分別連接至供應源146a、146b以及146c。意即，分開提供的摻雜氣體、蝕刻氣體以及運載氣體的移動路徑彼此組合且接著經重新劃分以分別連接至多個輔助注入孔142。流動速率閥144a安置於移動路徑中的每一者(輔助氣體供應管線)中，所述移動路徑經劃分且個別地連接至多個注入孔141中的每一者。因此，供應至處理空間中的每一者的第二氣體的量可藉由使用流動速率閥144a獨立地加以控制。
此處，輔助注入孔142的氣體注入量為主要注入孔141的氣體注入量的約30%或小於30%。排氣單元150的排氣孔151經界定以面向且對應於主要注入孔141，而非對應於螺旋地界定的 輔助注入孔142。因此，自輔助注入孔142(其相對於第一管120的垂直的中心軸線與排氣孔151不對稱)注入的氣體可被引入至排氣孔151中，而非均勻地分佈在處理空間中的基板S上。因此，當自輔助注入孔142注入的氣體的量比自主要注入孔141注入的氣體的量多約30%時，氣體在基板S的整個區域中可能不會均勻地分佈。因此，形成於基板S上的薄膜在品質上可能會劣化。
又，自輔助注入孔142注入的氣體可能會干擾自主要注入孔141注入的氣體的流動，從而破壞氣體均勻地供應至基板S上。因此，當自輔助注入孔142注入的氣體的量比自主要注入孔141注入的氣體的量多約30%時，處理空間中的氣體可能不會均勻地流動，且因此，可能不會在基板S上形成具有均勻厚度的薄膜。
因此，為了在穩定地維持氣體在處理空間中的流動同時將氣體均勻地分佈在基板S上，自輔助注入孔142注入的氣體的量必須小於自主要注入孔141注入的氣體的量。然而，氣體供應單元140的結構及供應自氣體供應單元140的氣體的種類可不限於此。意即，氣體供應單元140可具有各種結構，且各種類型的氣體可供應自氣體供應單元140。亦可省略輔助注入孔142及輔助氣體供應管線144。
參看圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)至圖6，排氣單元150可將自氣體供應單元140注入至第一管120中的處理空間的氣體排出至外部。排氣單元150包含界定成行的多個排氣孔151以對應於處理空間從而面向主要注入孔141。又，排氣單元150可包含排氣管道152(其具有氣體在其中移動通過且安置在第一管120外部的路徑)，及連接至排氣管道152以吸收氣體的排氣管線153。
排氣孔151界定於第一管120中以連通第一管120中的處理空間與排氣管道的內部。又，多個排氣孔151垂直地界定成行以面向且對應於主要注入孔141。舉例而言，排氣孔151與主要注入孔141相對於第一管120的垂直的中心軸線對稱地界定。排氣孔151可在與基板S堆疊的方向交叉的方向上延伸。舉例而言，排氣孔151可具有如圖4(a)中所示的縫隙形狀。替代地，排氣孔151可界定為在與基板S的堆疊方向交叉的方向上配置成行的多個孔(未圖示)。
由於排氣孔151經界定以分別對應於處理空間，因此處理空間可彼此隔離且獨立產生用於處理基板S的環境。因此，處理空間中的環境可視基板S的薄膜的條件而個別地控制，且因此，薄膜在品質上可得到改良。
又，由於多個排氣孔151經界定成行，因此可容易提供用於覆蓋多個排氣孔151的排氣管道152。意即，當多個排氣孔151未界定成行時，排氣管道152是沿著彎曲地界定的排氣孔151的配置提供，且因此排氣管道152在結構上可能複雜。然而，由於排氣孔151經界定成行，因此排氣管道152在結構上可簡化且容易安裝。
儘管多個排氣孔151將多個處理空間彼此隔離，但多個排氣孔151與一個排氣管道152連通，且因此，當與分別為多個排氣孔151提供多個排氣吸入線的情況相比時，設備可在結構上簡化。因此，設備可在空間效率上得到改良，且設備的維護可為容易的。
此處，排氣孔151可以如下方式垂直地配置：寬度相對 於第一管120的垂直的中心軸線成約10°至約35°的角向上逐漸增大。替代地，排氣孔151界定所在的多個孔可以如下方式垂直地配置：寬度在與基板S的堆疊方向交叉的方向上成約10°至約35°的角向上逐漸增大。
當排氣孔151以寬度成約10°或小於10°的角向上逐漸增大的方式垂直地配置時，排氣孔151中的每一者的寬度狹窄，且因此氣體可在基板S的中心部分上快速地流動且在基板S的外部部分上緩慢地流動。因此，由於氣體被順暢地供應至基板S的中心部分，但並非順暢地供應至基板S的外部部分，因此薄膜可能不會均勻地形成於基板S的中心部分及外部部分上。因此，薄膜在品質上可能劣化。
當排氣孔151以寬度在與基板S的堆疊方向交叉的方向上成超過約35°的角向上逐漸增大的方式垂直地配置時，主要氣體及輔助氣體可經由加寬的排氣孔151直接排出，無需在處理空間中充分地分佈在基板S上。因此，氣體可被順暢地供應至基板S的外部部分，但並非順暢地供應至基板S的中心部分，且因此基板S的中心部分上的薄膜可具有小於基板S的外部部分上的薄膜的厚度的厚度。因此，基板的中心部分上的薄膜與基板的外部部分上的薄膜之間在薄膜厚度上的差異可能出現以使薄膜的品質劣化。
因此，如圖5中所示，當排氣孔151以寬度相對於第一管120的垂直的中心軸線成約10°至約35°的角向上逐漸增大的方式垂直地配置時，移動通過基板S上的中心部分的氣體的流動速率可與移動通過基板S上的外部部分的氣體的流動速率相同。意 即，氣體的流動速率在基板S上的整個區域中可維持均勻。因此，氣體可均勻地分佈在基板S上以在基板S的整個區域中形成均勻的薄膜厚度。因此，薄膜在品質上可得到改良。
又，排氣孔151可根據高度配置。排氣孔151的高度可隨排氣孔151的寬度增大而減小且可隨排氣孔151的寬度減小而增大。意即，排氣孔151的高度及寬度可彼此成反比。當排氣孔151的寬度減小過多時，排氣孔151在面積上可減小，且因此經由排氣孔151引入的氣體的流動速率可降低。因此，第一管120中的氣體可能不會順暢地排出至外部。因此，若排氣孔151具有相對較小寬度，則排氣孔151的高度可增大以將排氣孔151的面積減小減至最小。
相反，當排氣孔151的寬度增大過多時，第一管120中的氣體可以非均勻地分佈在基板S上的方式引入至排氣孔151中，且因此基板加工程序可能不會順暢地執行。因此，排氣孔151的高度可減小以降低經由排氣孔151引入的氣體的流動速率。因此，可考慮第一管120中的容積及氣體的流動速率來判定排氣孔151的寬度及高度。然而，排氣孔151可不限於上述的結構及形狀。意即，排氣孔151可具有各種結構及形狀。
排氣孔可具有各種結構。意即，如圖4(b)中所說明，多個排氣孔151'可以如下方式配置：寬度隨著排氣孔151'遠離排氣管道152連接至排氣管線153所在的部分而在與基板S的堆疊方向交叉的方向上逐漸增大。舉例而言，當排氣管線153連接至排氣管道152的下部部分以在排氣管道152中自上部側向下吸入氣體時，界定於上部側處的排氣孔的大小大於界定於下部側處的 排氣孔的大小。
意即，鄰近於排氣管線153界定的排氣孔可具有相對大的吸力。另一方面，遠離排氣管線153的排氣孔可具有相對弱的吸力。因此，排氣孔的大小可經調整以將處理腔室中的氣體的吸力的差異視排氣孔與排氣管線153之間的距離變化而出現的現象減至最少。
又，如圖4(c)中所說明，排氣單元150可更包含界定於排氣孔151的側表面中的至少一個輔助孔155以對應於輔助注入孔142。意即，當自輔助注入孔142注入的氣體的量比自主要注入孔141注入的氣體的量多約30%時，可提供對應於輔助注入孔142的輔助孔155，使得氣體均勻地分佈在基板S上。輔助孔155可允許處理空間與排氣管道152連通。意即，可提供輔助孔155以改良經由輔助注入孔142供應的輔助氣體的流動，使得輔助氣體均勻地分佈在基板S上。
參看圖6，排氣管道152安置於第一管120的外壁上。排氣管道152安置於第一管120與第二管160之間。排氣管道152包含：本體部分152a，垂直地延伸以界定氣體在其中移動通過且經安置以對應於排氣孔151的通路；及連接部分152b，連接至本體部分152a的下部部分以與本體部分連通。連接部分152b具有開放的下部部分。
本體部分152a可具有具內部空間的矩形平行六面體。本體部分152a經安置以包圍排氣孔151或排氣孔151及輔助孔155。又，本體部分152a具有開放的下部部分。因此，經由排氣孔151自處理空間引入的氣體沿著排氣管道152的本體部分152a向下移 動。
在與基板S的堆疊方向交叉的方向上，連接部分152b的寬度大於本體部分152a的寬度。又，連接部分152b的開放的下部部分可與稍後將描述的排氣管線153的排氣口153b的上部部分連通。連接部分152b具有對應於排氣口153b的上部部分的形狀的形狀。意即，排氣管線153可具有能夠易於將吸力提供至排氣管道152中的形狀。因此，被引入至排氣管道152的本體部分152a中的氣體可通過連接部分152b且吸入至排氣口153b中。此處，排氣管道152的連接部分152b的寬度可大於本體部分152a的寬度，以允許排氣管線153易於在排氣口153b中吸入氣體。
又，排氣管道152可由石英形成且與第一管120整合。由於有可能引入至排氣管道152中的氣體污染基板處理裝置100的內部，因此排氣管道152可阻止氣體在第一管120與第二管160之間的空間中擴散且引導氣體以使得氣體被吸入至排氣管線153中。
根據相關技術，氣體通過第一管120與第二管160之間的全部空間且被吸入至排氣管線153中。因此，第一管120與第二管160之間的空間容易被通過其中的氣體污染。詳言之，當執行選擇性磊晶程序時，由於蝕刻氣體包含於氣體中，因此設備可被蝕刻氣體污染且被破壞。因此，排氣管道152允許區域(自第一管120與第二管160之間的空間吸入至排氣管線153的氣體在所述區域中移動)減小，藉此減小被氣體污染的面積。意即，僅排氣管道152的內部空間可被氣體污染，而非第一管120與第二管160之間的全部空間被污染。因此，當設備被氣體污染或破壞時，僅需 要修補排氣管道152，且因此設備的維護可為容易的。
由於排氣管道152的內部容易被污染，因此排氣管道152可由石英形成以將排氣管道152的污染減至最少。排氣管道152及第一管120可分開提供。因此，當排氣管道152被污染或破壞時，可僅將排氣管道152與第一管120分離且替換。然而，排氣管道152可不限於上述形狀及材料且具有各種形狀及材料。
參看圖3及圖7，排氣管線153包含：凸緣153a，其連接至第一管120及排氣管道152的下部部分；排氣口153b，其安置於凸緣153a上且具有與排氣管道152的連接部分152b連通的一側；排氣管153c，其具有連接至排氣口153b的另一側的一個末端；控制閥153d，其安置於排氣管153c中以控制排氣管153c中的氣體的流動速率；以及排氣泵153e，其連接至排氣管153c的另一末端以吸入氣體。又，排氣管線153包含：路徑切換管153f，其具有在控制閥153d與排氣泵153e之間連接至排氣管153c的一個末端及連接至氣體供應單元140的另一末端；及路徑切換閥153g，其安置於路徑切換管153f與排氣管153c之間以切換氣體的移動路徑。
凸緣153a的形狀對應於第一管120的形狀。舉例而言，凸緣153a可具有甜甜圈(donut)形狀且連接至第一管120的下部部分。因此，凸緣153a可支撐第一管120。
排氣口153b安置於凸緣153a上以與排氣管道152的下部部分連通。舉例而言，排氣口153b可具有「L」形狀且穿過凸緣153a的側表面及上部部分。排氣口153b具有開放的上部部分及開放的側表面。因此，自與排氣管道152連通的排氣口153b的 上部部分引入的氣體可沿著排氣口153b在側表面方向上移動。
排氣管153c界定氣體移動通過的路徑。排氣管153c具有連接至排氣口153b的開放的側表面的一個末端。因此，移動通過排氣口153b的氣體可被引入至排氣管153c中。
排氣泵153e可連接至排氣管153c的另一末端且提供氣體的吸力。因此，第一管120中的氣體可通過排氣管道152、排氣口153b以及排氣管153c且藉由排氣泵153e排出。
控制閥153d可安置於排氣管153c中以控制移動至排氣泵153e的氣體的流動速率。因此，當控制閥153d打開時，排氣單元150可將第一管120中的氣體排出至外部，且當控制閥153d關閉時，排氣單元150可停止將第一管120中的氣體排出至外部。又，當針對可打開程度調整控制閥153d時，可控制吸入第一管120中的氣體的量。
路徑切換管153f界定氣體移動通過的路徑。路徑切換管153f具有在控制閥153d與排氣泵153e之間連接至排氣管153c的一個末端，及路徑切換管153f的另一末端連接至主要氣體供應管線143的另一末端及輔助氣體供應管線144的另一末端。因此，移動通過排氣管153c的氣體可經由路徑切換管153f朝著氣體供應單元供應且因此被再注入至第一管120中。
又，供應閥153h可分別安置於路徑切換管153f與主要氣體供應管線143的連接部分及路徑切換管153f與輔助氣體供應管線144的連接部分中。因此，供應閥153h可個別地控制經由路徑切換管153f供應至主要氣體供應管線143及輔助氣體供應管線144的氣體的流動速率。
路徑切換閥153g可安置於排氣管153c與路徑切換管153f的連接部分中以切換朝著排氣泵153e及朝著氣體供應單元140的氣體的流動。因此，在初始基板加工程序中，路徑切換閥153g可朝著氣體供應單元140發送自排氣管道引入的氣體。當基板加工程序穩定時，路徑切換閥153g可朝著排氣泵153e發送自排氣管道引入的氣體。如此，可執行排氣操作。然而，排氣管線153可不限於上述結構。意即，排氣管線153可具有各種結構。
位置判定單元(未圖示)可安置於排氣管道152的連接部分152b的底部表面及凸緣153a的頂部表面上。舉例而言，突起可自凸緣153a的頂部表面向上突出，且突起插入至其中的凹槽可界定於連接部分152b的底部表面中。替代地，突起可自連接部分152b的底部表面向下突出，且突起插入至其中的凹槽可界定於凸緣153a的頂部表面中。因此，排氣管道152可藉由突起及凹槽耦接及固定至凸緣153a。
如此，可控制引入至基板S在其中加工的處理空間中的氣體的流動速率，使得在氣體緩慢流動的情況下，氣體在基板S的中心部分的上部側處快速地流動，且在氣體快速流動的情況下，氣體在基板S的外部部分的上部側處緩慢流動。因此，由於氣體在基板S上的整個區域中均勻地流動，因此氣體可均勻地分佈在基板S上的整個區域中。因此，當薄膜藉由使用氣體沈積於基板S上時，以薄膜以均勻厚度在基板S上的整個區域中生長的方式製造的基板S或基板S上的薄膜在品質上可得到改良。
又，可提供排氣管道152以防止設備被氣體污染。意即，由於污染設備的氣體的移動路徑限制於排氣管道152的內部，因 此可防止設備的其他部件被氣體污染的現象。因此，設備的維護可為容易的。
根據例示性實施例，可控制引入至基板在其中加工的處理空間中的氣體的流動。意即，可控制氣體的流動，使得在氣體流動緩慢的情況下，氣體在基板的中心部分的上部側處快速地流動，且在氣體流動快速的情況下，氣體在基板的外部部分的上部側處緩慢地流動。因此，由於氣體在基板上的整個區域中均勻地流動，因此氣體可均勻地分佈在基板上的整個區域中。因此，以薄膜以均勻厚度在基板S上的整個區域中生長的方式製造的基板S或基板S上的薄膜在品質上可得到改良。
又，根據例示性實施例，可提供排氣管道以防止設備被氣體污染。意即，由於污染設備的氣體的移動路徑限制於排氣管道的內部，因此可防止設備的其他部件被氣體污染的現象。因此，設備的維護可為容易的。
儘管已參考具體實施例描述了基板處理裝置，但基板處理裝置不限於此。因此，熟習此項技術者將容易理解，在不脫離藉由隨附申請專利範圍界定的本發明的精神及範疇的情況下，可對其進行各種修改及改變。

Claims (12)

  1. 一種基板處理裝置，包括：第一管，界定內部空間；基板固持器，其中多個基板垂直地堆疊在所述第一管的所述內部空間中，所述基板固持器分開地界定多個處理空間，所述基板在所述多個處理空間中個別加工；氣體供應單元，具有多個主要注入孔，所述多個主要注入孔中的每一者經垂直界定以對應於所述處理空間中的每一者從而將氣體供應至所述第一管中；以及排氣單元，被設置以將所述第一管中的供應至所述多個處理空間中的所述氣體排出至外部，其中所述排氣單元包括多個排氣孔，所述多個排氣孔面向所述主要注入孔且垂直地配置成行以對應於所述處理空間，其中所述氣體供應單元更包括多個輔助注入孔，所述多個輔助注入孔沿著所述第一管的圓周螺旋地界定以對應於所述處理空間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，其中所述排氣孔是以具有在與所述基板的堆疊方向交叉的方向上延伸的縫隙形狀的一個孔而提供，或所述排氣孔包括配置在與所述基板的所述堆疊方向交叉的所述方向上的多個孔。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，其中所述排氣孔在與所述基板的堆疊方向交叉的方向上具有相對於所述第一管的垂直的中心軸線成等於35°或小於35°的角的寬度，且 所述排氣孔相對於所述中心軸線與所述主要注入孔對稱地配置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，其中所述排氣單元更包括安置於所述第一管外部的排氣管道，且所述排氣管道包括：本體部分，垂直地延伸以界定所述氣體移動通過的通路，所述本體部分安置於對應於所述排氣孔的位置處；以及連接部分，連接至所述本體部分的下部部分以與所述本體部分連通，所述連接部分具有開放的下部部分。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的基板處理裝置，其中所述排氣單元更包括連接至所述排氣管道以吸入所述氣體的排氣管線，且所述多個排氣孔以如下方式來配置：寬度隨著所述排氣孔遠離所述排氣管道連接至所述排氣管線所在的部分而在與所述基板的堆疊方向交叉的方向上逐漸增大。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的基板處理裝置，其中所述排氣管線包括：凸緣，連接至所述第一管及所述排氣管道中的每一者的下部部分；排氣口，安置於所述凸緣上，所述排氣口具有與所述排氣管道的所述連接部分連通的一側；排氣管，具有連接至所述排氣口的另一側的一個末端；控制閥，安置於所述排氣管中以控制所述氣體在所述排氣管中的流動速率；以及 排氣泵，連接至所述排氣管的另一末端以吸入所述氣體。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的基板處理裝置，其中所述排氣管線更包括：路徑切換管，具有在所述控制閥與所述排氣泵之間連接至所述排氣管的一個末端及連接至所述氣體供應單元的另一末端；以及路徑切換閥，安置於所述路徑切換管與所述排氣管之間以在所述路徑切換管與所述排氣管之間切換所述氣體移動通過的路徑。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的基板處理裝置，更包括形成於所述連接部分的底部表面及所述凸緣的頂部表面上的位置判定單元。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，其中經由所述輔助注入孔中的每一者注入的氣體的量為經由所述主要注入孔注入的氣體的量的等於30%或小於30%。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，其中所述排氣單元更包括界定於所述排氣孔的側表面中以對應於所述輔助注入孔的輔助孔。
  11. 如申請專利範圍第4項所述的基板處理裝置，更包括第二管，所述第二管具有內部空間以容納所述第一管，其中所述排氣管道安置於所述第一管與所述第二管之間。
  12. 如申請專利範圍第4項所述的基板處理裝置，其中所述排氣管道是由石英形成且與所述第一管整合。
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