CN106367805B - 衬底处理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种衬底处理设备，且更确切地说，提供一种可以在多个衬底上独立地执行工艺的批量型衬底处理设备。所述衬底处理设备包含包括多个分割板及多个连接杆的衬底舟、内部反应管、气体供应单元及排气单元，且将多个衬底加载成与所述分割板分开。

Description

衬底处理设备
技术领域
本发明涉及一种衬底处理设备，并且更具体地说，涉及一种可以在多个衬底上独立地执行工艺的批量型衬底处理设备(batch-type substrate processing apparatus)。
背景技术
一般来说，作为衬底处理设备，存在可以在单个衬底上执行衬底工艺的单晶片类型衬底处理设备，及可以在多个衬底上同时执行衬底工艺的批量型衬底处理设备。所述单晶片类型在简单配置方面具有优点但具有低生产率的问题。因此，主要使用实现大规模生产的批量型衬底处理设备。
在现有技术的批量型衬底处理设备中，在垂直方向上堆叠多个衬底且执行工艺。通过衬底工艺之前的单晶片类型工艺或其它工艺或通过输送模块的末端执行器(endeffector)，可能使附着在衬底的底表面上的颗粒在衬底的加载及卸载期间或所述工艺期间落在下部衬底的膜形成表面上，使得可能降低生长的膜的质量。
另外，由于现有技术的批量型衬底处理设备具有一种结构，其中衬底之间的空间被开放，所以尽管通过对应于衬底的喷射嘴供应恒定量的工艺气体，但定位在上侧及下侧处的衬底受到影响，使得无法对衬底舟(substrate boat)中的衬底均匀地执行衬底工艺。
[引文列表]
[专利文献]
专利文献1：韩国专利号10-1313262
发明内容
本发明将提供一种衬底处理设备，其中通过多个分割板形成多个加载空间(loading spaces)，多个衬底将被加载到其中，使得可以对衬底独立地执行工艺。
根据本发明的一方面，提供一种衬底处理设备，其包含：衬底舟，其包含形成多个加载空间的多个分割板及连接所述分割板的多个连接杆，多个衬底加载在所述多个加载空间中，所述多个衬底在多个平台中加载到所述多个加载空间中；内部反应管，在其中形成接纳衬底舟的接纳空间且执行用于加载在衬底舟中的衬底的工艺；气体供应单元，其通过喷射嘴将含有原料气体及蚀刻气体的工艺气体供应到所述衬底；及排气单元，其通过对应于所述喷射嘴而提供的抽吸端口排放所述内部反应管内部的工艺残余物，其中与所述分割板分开地加载所述衬底。
所述气体供应单元可进一步包含多个辅助喷嘴，为相应的加载空间提供所述多个辅助喷嘴以穿透所述内部反应管且与所述分割板的边缘分开。
所述连接杆中的每一个可具备与所述分割板耦合的多个缝隙。
可相对于衬底的加载方向对称地布置所述连接杆。
所述衬底舟可进一步包含多个第一支撑顶端，所述多个第一支撑顶端与所述分割板的边缘耦合且支撑所述衬底。
所述第一支撑顶端可根据所述加载空间而具有不同的高度。
所述衬底舟可进一步包含多个第二支撑顶端，多个所述第二支撑顶端与具有形成于所述连接杆中的每一个中的不同高度的耦合凹槽耦合且支撑所述衬底。
多个所述耦合凹槽可安置到所述加载空间中的每一个，且所述第二支撑顶端可在根据所述加载空间的不同高度处与所述耦合凹槽耦合。
所述气体供应单元可将工艺气体独立地供应给所述加载空间中的每一个。
在根据实施例本发明的衬底处理设备中，通过多个分割板形成多个加载空间，多个衬底将被加载到其中，使得可以对在多个平台中加载于所述加载空间中的衬底独立地执行工艺。因此，通过衬底工艺之前的单晶片类型工艺或其它工艺或通过输送模块的末端执行器，可以防止附着在衬底的底表面上的颗粒在衬底的加载及卸载期间或所述工艺期间落在下部衬底的膜形成表面上，使得可以将相等量的工艺气体供应到衬底。因此，有可能实现均匀生长的膜，其具有用于衬底的极好的质量。另外，可以将气体独立地供应到衬底，使得可以根据衬底的情形而控制气体的供应量。因此，可以在相应的衬底的最佳条件下执行工艺，使得有可能提高生长的膜的质量。另外，可以根据工艺情形将不同的工艺气体选择性地供应到相应的衬底，使得可以通过使用单个工艺在单个腔室中形成各种类型的生长膜。
附图说明
图1为说明根据本发明的实施例的衬底处理设备的横截面图。
图2是说明根据本发明的实施例的使工艺气体流过衬底舟的概念图。
图3(a)及图3(b)是说明根据本发明的实施例的包含第一支撑顶端的衬底舟的图。
图4(a)及图4(b)是说明根据本发明的实施例的包含第二支撑顶端的衬底舟的图。
具体实施方式
在下文，将参考附图详细地描述本发明的实施例。本发明不限于下文揭示的实施例，而是可以各种形式实施。提供所述实施例以便完成对本发明的揭示且让所属领域的技术人员更好地理解本发明。在本说明书中，相同组件是相同参考标号标示。在图式中，可能夸示一些部分的大小以实现更准确的描述，且相同组件由相同的参考标号标示。
在选择性外延生长(selective epitaxial growth，简称：SEG)设备中，供应原料气体及少量蚀刻气体的混合物，使得在衬底上执行沉积反应与蚀刻反应。所述沉积反应及所述蚀刻反应以相对于多晶层及外延层的相对差异的反应速率同时发生。在沉积工艺中，在现有的多晶层或非晶层沉积在至少一个次级层上时，外延层形成于单晶表面上。然而，一般以高于外延层的速率蚀刻所沉积的多晶层。因此，通过改变蚀刻气体的浓度，网选择性过程导致沉积外延材料并且沉积有限或无限的多晶材料。例如，在SEG设备中，可以在单晶硅表面上形成含硅材料的外延层，同时沉积材料不保留在间隔物(spacer)上。
根据本发明的实施例的衬底处理设备100可为此SEG设备。
图1为说明根据本发明的实施例的衬底处理设备的横截面图。
参考图1，根据本发明的实施例的衬底处理设备100经配置以包含：衬底舟110，其包含形成多个衬底10加载在其中的多个加载空间的多个分割板111及连接所述分割板111的多个连接杆112，以允许衬底10在多个平台中加载于所述加载空间中；内部反应管120，在其中形成接纳衬底舟110的接纳空间且执行用于加载在衬底舟110中的衬底10的工艺；气体供应单元130，其通过喷射嘴131将含有原料气体及蚀刻气体的工艺气体供应到衬底10；及排气单元140，其通过对应于喷射嘴131而提供的抽吸端口141排放内部反应管120内部的工艺残余物。
在根据本发明的实施例的衬底处理设备100中，外延层可以形成于衬底10上。在此情况下，衬底处理设备100可为SEG设备。一般来说，在衬底处理设施中，执行输送工艺、清洁工艺及外延工艺。由于外延工艺比清洁工艺花费更长的时间，所以可通过多个衬底处理设备100提高生产良率。衬底处理设备100可执行外延工艺。可通过化学气相沉积执行所述外延工艺，且外延层形成于外延表面上。例如，衬底10上的外延表面可暴露于含有硅气体(例如，SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、Si2H6或SiH4)及运载气体(例如，N2或H2)的工艺气体。在需要将掺杂剂包含在外延层中的情况下，硅气体可进一步含有含掺杂剂的气体(例如，AsH3、PH3或B2H6)。
衬底舟110可在多个平台中(或在垂直方向上)加载多个衬底10以用于执行批量型中的工艺，且衬底舟100可上升及下降以用于所述加载或工艺。例如，衬底舟110可在多个平台中加载二十二个衬底10。在衬底舟110定位在下部腔室162内部提供的加载空间中或加载位置处)时，可将衬底10加载于衬底舟110中。更具体来说，在衬底10在衬底舟110的一个平台中被加载的情况下，如果衬底舟110上升，相对于加载衬底10的平台，下一衬底10可以加载于下部平台中。在所有衬底10都被加载于衬底舟110中时，可将衬底舟110输送到内部反应管120的接纳空间(或过程位置)，且可在内部反应管120的接纳空间中执行外延工艺。
衬底舟110可包含分割板111及连接分割板111的连接杆112，所述分割板形成相应的衬底10加载于其中的加载空间。分割板111个别地形成相应的衬底10加载于其中的加载空间，使得可在相应的加载空间中个别地处理衬底10。即，在垂直方向上向衬底舟110提供加载空间的多个状态，且可将一个衬底10加载于每一加载空间中。因此，衬底10的工艺区域个别地在衬底舟110的相应的加载空间中，使得有可能防止喷射到每一衬底10的工艺气体影响上部或下部衬底10。另一方面，可将陶瓷、石英或合成石英用作分割板111的材料。
在现有技术的批量型衬底处理设备中，在垂直地堆叠多个衬底的状态下，执行若干工艺。通过衬底工艺之前的单晶片类型工艺或其它工艺或通过输送模块的末端执行器，可使附着在衬底的底表面上的颗粒在衬底的加载及卸载期间或所述工艺期间落在下部衬底的膜形成表面上，使得可能降低生长的膜的质量。
然而，在根据本发明的衬底处理设备100中，包含分割板111的衬底舟110用于独立地分离衬底10，使得可以防止附着在衬底10的底表面上的颗粒落在下部衬底10上，且因此可以防止降低生长膜的质量。
另外，由于现有技术的批量型衬底处理设备具备单个工艺气体供应线，所以仅可以控制供应到内部反应管中的工艺气体的量，但无法个别地控制供应到相应的衬底的工艺气体的量。即，无法控制供应到衬底的工艺气体的浓度，且因此，无法控制衬底上的生长膜的厚度。因此，存在以下问题：生长膜的厚度随着衬底变化。另外，为了解决此问题，虽然提供包含多级气体供应喷嘴及排气出口的***以通过多个气体供应喷嘴(或喷射嘴)将恒定量的工艺气体独立地供应到相应的衬底，但由于现有技术的衬底舟具有其中衬底之间的空间被打开的结构，所以气体供应喷嘴中的每一个影响定位在上侧及下侧处的衬底，使得无法对衬底舟中的衬底均匀地执行衬底工艺。
然而，在根据本发明的衬底舟110中，在衬底10与衬底10之间提供分割板111，且因此，独立地分离衬底10。因此，防止喷射在每一衬底10上的工艺气体影响上部或下部衬底10，且因此，可以将相等量的工艺气体供应到所有衬底10。
连接杆112可以连接分割板111。连接杆稳定地支撑分割板111，使得在用于衬底10的工艺期间，不允许分割板111倾斜且不允许加载空间变形。另外，连接杆112使得衬底舟110的组件(例如分割板111)能够彼此一体地耦合。
另外，连接杆112可相对于衬底10的加载方向(或接近方向)被对称地布置。连接杆112可被对称地布置以便稳定地支撑分割板111及衬底10。如果连接杆112覆盖衬底10的加载方向，那么连接杆可在衬底10的加载(或接近加载)期间干扰衬底，且此外，可能加载不了衬底。因此，辅助喷嘴可在衬底10的加载方向上被对称地布置。
本文中，相对于连接杆112，在最接近入口210的位置处对称地布置的连接杆112之间的距离可大于衬底10的宽度。虽然连接杆112相对于衬底10的加载方向对称地布置，但如果在最接近入口210的位置处对称地布置的连接杆112之间的距离小于衬底10的宽度，那么连接杆会干扰衬底10的加载，使得可能加载不了衬底10。因此，在最接近入口210的位置处对称地布置的连接杆112之间的距离可等于或大于衬底10的宽度。如果连接杆112之间的距离等于衬底10的宽度，那么可能难以加载衬底10。相应地，连接杆112之间的距离可经配置以略微大于衬底10的宽度。此时，为了将在最接近入口210的位置处对称地布置的连接杆112之间的距离配置成大于衬底10的宽度，连接杆112需要被布置成比入口210附近的部分更靠近远离入口210的部分。因此，连接杆112可被布置成更靠近远离入口210的部分。
以此方式，连接杆112相对于衬底10的加载方向被对称地布置，使得在最接近入口210的位置处对称地布置的连接杆112之间的距离大于衬底10的宽度。因此，连接杆无法在衬底10的加载期间干扰衬底10，使得可以容易地加载衬底10。由于连接杆112被对称地布置，所以可以稳定地支撑分割板111及衬底10。另外，在衬底10的加载方向上供应工艺气体的情况下，由于工艺气体可以在不被干扰的情况下流向排气单元140，所以可以维持工艺气体的平滑流。因此，有可能在衬底10上有效地形成生长膜。
另一方面，连接杆112中的每一个具备多个缝隙，所述多个缝隙与分割板111耦合。在连接杆112中的每一个中，可在垂直方向上形成缝隙，且分割板111可通过***耦合到所述缝隙中。在此情况下，通过相对于每一缝隙***或提取分割板111的此方法，可以容易地调整分割板111之间的间隔(或高度)。
由分割板111分割的加载空间的高度可根据加载空间而不同。所述高度可根据处理条件而不同。此时，可以容易地通过形成于连接杆112中的缝隙调整分割板111之间的间隔。工艺气体的流可随着相应的加载空间的高度而变化，且可根据加载空间中的工艺气体的供应条件而调整相应的加载空间的高度。例如，在喷射嘴131的直径不同的情况下，如果增加喷射嘴131的直径，那么便加宽工艺气体的喷射角度。因此，为了不影响邻近的加载空间，可根据喷射嘴131的直径而调整相应的加载空间的高度。此时，加载空间的高度可与相应的喷射嘴131的直径成比例。
另一方面，工艺气体中的原料气体、蚀刻气体、运载气体及掺杂剂气体的比率(或浓度)可根据加载空间(或位置)而不同。如果原料气体、蚀刻气体、运载气体及掺杂剂气体的比率不同，那么工艺气体的流也变化。
为了根据原料气体、蚀刻气体、运载气体及掺杂剂气体的比率调整工艺气体的流，那么可调整由分割板111分割的加载空间的高度。因此，加载空间可具有不同高度。
内部反应管120可具有可以在其中接纳衬底舟110的接纳空间，且可以在其中执行用于加载于衬底舟110中的衬底10的工艺。内部反应管120可被配置成圆柱体形状。内部反应管的顶部可闭合且其底部部分可开放。在衬底舟110在垂直方向上上升及下降以定位在内部反应管120的接纳空间中时，可允许衬底舟穿过内部反应管120的开口进入内部反应管120的接纳空间中或从所述接纳空间提取。向内部反应管120的底部部分提供突出部分，所述突出部分从内部反应管120的圆周向外突出以连接到外部管170或腔室160，使得所述突出部分可以连接到外部管170或腔室160的内壁以得到支撑。
另外，内部反应管120可以提供衬底工艺区，将在所述衬底工艺区中执行用于衬底10的工艺。在切换到过程位置时，衬底舟110定位在衬底处理区中，且因此，可以减少衬底处理区的体积。在此情况下，工艺气体的消耗量可以减到最小，且工艺气体可以集中在衬底舟110中加载的衬底10上。
内部反应管120可配置有陶瓷或石英或涂覆有陶瓷的金属。可沿着侧壁向内部反应管120提供通孔以便对应于喷射嘴131及抽吸端口141，且喷射嘴131可***到所述通孔中以穿过所述通孔。
气体供应单元130可通过喷射嘴131将含有原料气体及蚀刻气体的工艺气体供应到衬底10。喷射嘴131可为线性地形成的一个喷射嘴或可为线性地布置的多个喷射嘴。在喷射嘴131是线性地布置的多个喷射嘴的情况下，针对由分割板111分割的每个加载空间(即，针对分割板之间的每个空间)形成喷射嘴131。在此情况下，由于可以通过使用一个喷射嘴131处理一个衬底10，所以均匀的生长膜可以形成于衬底10中的每一个上，且由于可以将工艺气体独立地供应到衬底10，所以可以根据衬底的情形而控制工艺气体的供应量。因此，可以在优化衬底10的条件下执行工艺，使得生长膜的质量可以提高。
可在垂直方向上布置线性地布置的喷射嘴131，且喷射嘴131的直径可被配置成随着喷射嘴布置在距气体供应源(未图示)更远的位置而更大。例如，在通过单个气体供应线将工艺气体从下部部分供应到上部部分的情况下，定位在上侧处的喷射嘴131的直径可被配置成大于定位在下侧处的喷射嘴131的直径。
更具体来说，在喷射嘴131布置在气体供应源附近的情况下，由于从附近位置供应工艺气体，所以工艺气体容易流入。在喷射嘴131远离气体供应源而布置的情况下，由于从较远位置供应工艺气体，所以与喷射嘴131布置在气体供应源附近的位置处相比，难以供应工艺气体。因此，在通过单个气体供应线供应工艺气体且通过喷射嘴131分发工艺气体的情况下，从布置在气体供应源附近的下部喷射嘴131喷射的工艺气体的喷射量可不同于从远离气体供应源而布置的上部喷射嘴131喷射的工艺气体的喷射量。因此，布置在气体供应源附近的喷射嘴131的直径可以被配置成较小，以便减小工艺气体的喷射量，且远离气体供应源而布置的喷射嘴131的直径可以被配置成较大，以便增加工艺气体的喷射量。即，喷射嘴131的直径可经调整以使得布置在气体供应源附近的喷射嘴131及远离气体供应源而布置的喷射嘴131可以供应均匀量的工艺气体。因此，将均匀量的工艺气体供应到加载空间的衬底10，使得有可能提高工艺效率。
气体供应单元130可通过喷射嘴131将含有原料气体及蚀刻气体的工艺气体供应到衬底10。工艺气体可含有原料气体(例如，硅气体，例如SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、Si2H6或SiH4)及蚀刻气体。可将单硅烷(SiH4)、二氯硅烷(DCS、SiH2Cl2)或类似气体用作原料气体(或硅气体)。可将氯化氢(HCl)用作蚀刻气体。工艺气体可进一步含有运载气体。所述运载气体可用于稀释原料气体或蚀刻气体的浓度。可将氮气(N2)及氢气(H2)中的至少一个用作运载气体。因此，通过控制运载气体的供应量，可以控制原料气体或蚀刻气体的浓度，且原料气体、蚀刻气体及运载气体可以归因于分子量中的差异而容易地混合。工艺气体不限于此，而是工艺气体可含有各种气体，例如掺杂剂气体。选择性外延生长工艺涉及沉积反应及蚀刻反应。在需要外延层含有掺杂剂的情况下，可含有掺杂剂气体(例如，AsH3、PH3或B2H6)。另外，含有氯化氢(HCl)的蚀刻气体可以用于清洁以及蚀刻。
另一方面，气体供应单元130可将不同处理气体供应到相应的衬底10。一般来说，在批量型衬底处理设备中，将相同工艺气体供应到衬底，且因此，在衬底10上执行相同衬底工艺。然而，在本发明中，可将不同工艺气体供应到相应的衬底10，使得可以通过使用单个工艺在单个腔室中形成各种类型的生长膜。本文中，工艺气体可根据衬底10而不同、可仅针对衬底10的一部分而不同，且可根据衬底群组而不同。另外，可通过不同的气体供应线将工艺气体供应到衬底舟110的加载空间。因此，可将不同的工艺气体供应到衬底10。在工艺气体根据衬底群组而不同的情况下，相同的气体供应线可根据相同的衬底群组。在多个喷射嘴131的情况下，为了将气体个别地供应到衬底舟110的相应的加载空间，喷射嘴可以被配置成具有不同高度。与下部加载空间接触的喷射嘴131可以被配置成较低，且与上部加载空间接触的喷射嘴131可以被配置成较高。例如，喷射嘴131可布置成沿着内部反应管120的圆周的螺旋形状。在此情况下，喷射嘴131可按照在高度方面从最低的喷射嘴131到最高的喷射嘴131的次序进行布置。因此，与不规则地布置具有不同高度的喷射嘴131的情况相比，有可能提高空间效率。另外，在必要时，可通过线性地布置的喷射嘴131将不同的工艺气体选择性地供应到相应的衬底10。因此，可以通过使用单个工艺使各种类型的生长膜形成于单个腔室中。
以此方式，向气体供应单元130提供用于衬底舟110的相应的加载空间的喷射嘴131，使得可以个别地控制用于相应的加载空间的工艺气体。
通过对应于喷射嘴131而形成的抽吸端口141，排气单元140可排放内部反应管120内部的工艺残余物。抽吸端口141可相对于喷射嘴131被对称地布置，且抽吸端口141的数目或形状可与喷射嘴131的形状或数目相同。由排气单元140排放的内部反应管120内部的工艺残余物可含有未反应的气体及反应副产物。在提供多个喷射嘴131的情况下，还提供多个抽吸端口141。如果抽吸端口141相对于喷射嘴131对称地定位，那么可以有效地排放含有未反应的气体及反应副产物的工艺残余物，且可以有效地控制工艺气体的流量。即，通过调整耗尽速度(或耗尽强度)，可以控制在衬底10上生长的膜的生长速率。在提供多个抽吸端口141的情况下，类似于多个喷射嘴131，抽吸端口可布置成具有不同高度，且抽吸端口141中的每一个可具有缝隙状横截面以便实现有效的抽吸。
另一方面，可向内部反应管120提供支撑部件(未图示)，围绕内部反应管120而提供所述支撑部件以便稳定地支撑气体供应线及排气管线。所述支撑部件可具有环形形状以用于支撑气体供应线及排气管线。内部反应管120的结构及形状不限于此，而是可采用各种结构及形状。
图2是说明根据本发明的实施例的使工艺气体流过衬底舟的概念图。
参考图2，可将衬底10加载成与分割板111分开。在此情况下，工艺气体的气流可以被诱导到衬底10的上表面，且工艺气体可以均匀地穿过衬底10的整个区域。然而，如果衬底10的下表面与底表面(即，分割板)紧密接触，那么在衬底10的上表面定位成低于喷射嘴131的情况下，归因于抽吸端口141，大量工艺气体会在未穿过衬底10的上表面的情况下排出，且归因于衬底10的上表面与喷射嘴131之间的高度中的差异，大量工艺气体可根据喷射速度(或喷射强度)仅到达衬底10的两个侧面部分或中央部分，使得可能难以将工艺气体均匀地供应到整个区域。另外，甚至在允许喷射嘴131及衬底10的上表面在高度上等同的情况下，底表面(即，分割板)也可能会干扰工艺气体，且因此，气体的流仅被诱导到上部部分，使得大量工艺气体可仅到达喷射嘴131附近的衬底10的区域。
在本发明中，由于衬底10中的每一个与分割板111分开，所以如果在衬底10中的每一个定位在喷射嘴131与抽吸端口141之间的中心处的状态下喷射工艺气体，那么会有效地将工艺气体的流诱导到衬底的上部及下部部分，使得工艺气体可以均匀地穿过衬底10的整个区域。即，由于工艺气体的流穿过衬底10的上部及下部部分，所以出现层流，使得生长膜均匀地形成于衬底10的整个区域上。
本文中，由分割板111分割的加载空间的高度(即，分割板之间的间隔)及衬底10与分割板111之间的距离是出现层流的重要因素。根据原料气体、蚀刻气体、运载气体及掺杂剂气体的比率，工艺气体的分子量(或质量、流动速率、浓度)会不同，使得工艺气体的流会变化。因此，为了通过根据原料气体、蚀刻气体、运载气体及掺杂剂气体的比率调整工艺气体的流量来提高衬底10的整个区域上的均匀程度，可以将由分割板111分割的加载空间的高度调整为用于出现层流的加载空间的上述高度。另外，由于工艺气体的流受到衬底10与分割板111之间的距离影响，所以为了解决此问题，可调整衬底10与分割板111之间的距离。将参看图3及图4描述调整衬底10与分割板111之间的距离的详细方法。因此，加载空间的高度可不同，且衬底10与分割板111之间的距离也可不同。
另一方面，在衬底10与分割板111分开的情况下，外延层可以形成于衬底10的所有上表面和下表面上。
气体供应单元130可以被配置成进一步包含辅助喷嘴(未图示)，所述辅助喷嘴是为由分割板111分割的相应的加载空间而提供以穿透内部反应管120且与分割板111的边缘分开。在衬底工艺中，辅助喷嘴可以将辅助气体供应到由分割板111分割的加载空间且可以供应不同于工艺气体的气体。辅助喷嘴中的每一个可供应掺杂剂气体、运载气体及蚀刻气体中的至少一个。掺杂剂气体可以用于与原料气体(例如，硅气体)的混合物中以在衬底10上沉积膜，且运载气体可用于稀释原料气体或蚀刻气体的浓度。因此，通过控制在其中处理衬底10的相应的加载空间中的掺杂剂气体的浓度，可以个别地控制生长膜(例如，硅膜)的掺杂浓度。另外，通过控制供应到相应的加载空间的运载气体的供应量，可以个别地控制用于相应的加载空间的原料气体的浓度及蚀刻气体的浓度。因此，通过借助辅助喷嘴选择性地使用掺杂剂气体、运载气体及蚀刻气体，可以为相应的加载空间选择衬底工艺。即，在仅通过辅助喷嘴供应蚀刻气体的情况下，会增加加载空间中的蚀刻气体的混合比率，使得可以执行蚀刻工艺以便实现衬底10上的选择性外延生长。另外，在仅通过辅助喷嘴供应掺杂剂气体的情况下，会增加加载空间中的掺杂剂气体的混合比率，使得膜可以通过原料气体及掺杂剂气体的混合物而形成于衬底10上。另外，归因于距气体供应源的距离中的差异，将不同量的工艺气体供应到相应的加载空间，使得加载空间可以被控制为具有工艺气体的相同组分及分子量。
更具体来说，在选择性外延生长中，在仅供应蚀刻气体或仅供应蚀刻气体及运载气体的情况下，通过辅助喷嘴供应的气体与工艺气体混合，使得增加加载空间中的蚀刻气体的比率。相应地，在衬底10上的膜缓慢形成的部分中，在膜生长之前，可通过蚀刻气体移除膜。相反，在衬底10上的膜快速形成的部分中，在通过蚀刻气体移除膜之前，膜可沉积生长。以此方式，通过借助辅助喷嘴控制蚀刻气体的浓度，可执行选择性外延工艺。
另一方面，如果停止通过辅助喷嘴的气体供应，那么通过借助喷射嘴131供应工艺气体，膜(例如，硅膜)可形成于加载空间中的衬底10上。另外，可通过不同的气体供应线进行不同的气体供应到相应的辅助喷嘴。因此，可将掺杂剂气体、运载气体或蚀刻气体选择性地供应到加载空间中的每一个。另外，为了将气体个别地供应到衬底舟110的相应的加载空间，喷射嘴可以被配置成具有不同高度。例如，与下部加载空间接触的辅助喷嘴可以被配置成较低，且与上部加载空间接触的辅助喷嘴可以被配置成较高。例如，辅助喷嘴可布置成沿着内部反应管120的圆周的螺旋形状。在此情况下，辅助喷嘴可按照在高度方面从最低的辅助喷嘴到最高的辅助喷嘴的次序进行布置。因此，与不规则地布置具有不同高度的辅助喷嘴的情况相比，有可能提高空间效率。
另外，辅助喷嘴(未图示)可以被配置成穿透内部反应管120的侧壁。在此情况下，由于可以通过辅助喷嘴从衬底舟110的加载空间附近的部位喷射气体，所以可以有效地防止邻近于顶部或底部部分的加载空间干扰通过辅助喷嘴喷射的气体，且可以通过辅助喷嘴有效地控制所供应的气体的流量。
另外，辅助喷嘴(未图示)可以被配置成与分割板111的边缘分开。为了完全防止邻近的加载空间干扰通过辅助喷嘴喷射的气体，最优选的是，辅助喷嘴在衬底舟110的加载空间内部喷射气体。然而，在此情况下，由于辅助喷嘴可能会在衬底舟110的升降期间干扰衬底舟110及分割板111，所以辅助喷嘴可与分割板111的边缘分开。本文中，可将分离距离L界定为最小距离，使得辅助喷嘴无法在衬底舟110的升降期间干扰衬底舟110。可通过使用辅助喷嘴与分割板111之间的高度中的差异、喷射角度θ等而获得所述分离距离L。另外，类似于辅助喷嘴，喷射嘴131也可与分割板111的边缘分开。
气体供应单元可以将工艺气体独立地供应到加载空间。工艺气体可含有运载气体及掺杂剂气体以及原料气体所述蚀刻气体。可将不同量的原料气体、蚀刻气体、运载气体及掺杂剂气体供应到相应的加载空间。此时，可将自然不同的量供应到加载空间，且可将有意不同的量供应到加载空间。例如，在通过单个气体供应线供应工艺气体的情况下，归因于气体供应源附近的喷射嘴131与远离气体供应源的喷射嘴131之间的流动速率中的差异，可将不同的量供应到加载空间。可以通过辅助喷嘴将不同量的原料气体、蚀刻气体、运载气体及掺杂剂气体独立地供应所述加载空间。在本发明中，关于由原料气体、蚀刻气体、运载气体及掺杂剂气体的量中的差异引起的不规则气流，通过调整加载空间的高度，所述气流在衬底10的整个区域上可以是均匀的。因此，有可能解决由原料气体、蚀刻气体、运载气体及掺杂剂气体的量中的天然差异引起的不规则气流的问题，且在原料气体、蚀刻气体、运载气体及掺杂剂气体的量有意被设定成不同的情况下，气流在衬底10的整个区域上可以是均匀的。因此，可以根据相应的工艺条件执行用于衬底10的工艺，使得有可能通过在单个腔室中执行的单个衬底工艺而有效地形成各种类型的生长膜。另一方面，通过辅助喷嘴供应用于每一加载空间的不充分量的气体，原料气体、蚀刻气体、运载气体及掺杂剂气体的量对于加载空间可以是相等的。
轴杆151可连接到衬底舟110的底部。轴杆151可形成为在垂直方向上延伸，且其上端连接到衬底舟110的底部部分。轴杆151具有支撑衬底舟110的功能，且轴杆151的下部部分可穿透下部腔室162以连接到下部腔室162外部的升降驱动单元152及旋转驱动单元153。
升降驱动单元152连接到轴杆151以升起并降下轴杆151，且因此，连接到轴杆151的上端的衬底舟110可以根据轴杆151的升起及降下而升起及降下。例如，通过升降驱动单元152的操作，衬底舟110向下移动以定位在下部腔室162内部(或在加载位置处)，且从输送腔室200加载到下部腔室162中的衬底10可以被加载在衬底舟110中、定位在下部腔室162内部。其后，如果所有衬底10都被加载在衬底舟110中，那么衬底舟110通过升降驱动单元152向上移动以移动到内部反应管120的接纳空间中(或移动到过程位置)。因此，可以在内部反应管120的接纳空间中在衬底10上执行外延工艺。
旋转驱动单元153可连接到与衬底舟110连接的轴杆151以便旋转衬底舟110。旋转驱动单元153可以在轴杆151的垂直方向上围绕中心轴旋转轴杆151。因此，连接到轴杆151的衬底舟110也可在垂直方向上在中心轴中旋转。在执行用于衬底10的工艺时，供应到内部反应管120的一侧的工艺气体可以穿过加载在衬底舟110中的衬底10以从内部反应管120的另一侧排出。此时，如果通过旋转驱动单元153的操作旋转衬底舟110，那么穿过衬底舟110的气体经过混合，且因此，可以在衬底10上的整个区域上均匀地分布工艺气体。因此，可以提高沉积在衬底10上的膜的质量。腔室160可形成为矩形箱或圆柱体的形状且具有内部空间。另外，腔室160可包含上部腔室161及下部腔室162，且上部腔室161及下部腔室162可彼此连通。下部腔室162的一侧可具备与输送腔室200连通的***开口。通过所述***开口，可以将衬底10从输送腔室200加载到腔室160中。输送腔室200的对应于腔室160的***开口的一侧可具备入口210。可在入口210与***开口之间提供闸门阀220。因此，输送腔室200的内部空间及腔室160的内部空间可通过闸门阀220彼此分开。另外，可以通过闸门阀220打开及闭合入口210及***开口。在此情况下，可将***开口提供给下部腔室162。
外部管170可布置到其底部部分是开放的下部腔室162的上侧或布置到上部腔室161，且可定位在腔室160与内部反应管120之间。外部管170可包含在其中接纳内部反应管120且其底部部分是开放的内部空间，在所述内部反应管中执行外延工艺或选择性外延工艺。
支撑板180可安装到轴杆151。支撑板具有与衬底舟110一起升降以密封内部反应管120内部的过程空间或从外面密封外部管170的功能。支撑板180可布置成与衬底舟110的下侧分开。具有O形环的形状的密封部件181证实在支撑板180与内部反应管120之间或在支撑板180与外部管170之间以密封过程空间。另外，可在支撑板180与轴杆151之间提供支承部件182。因此，可以在轴杆由支承部件182支撑的状态下旋转轴杆151。
可在腔室160内部提供加热器190。所述加热器可布置成环绕内部反应管120或外部管170的侧表面或顶部。加热器190具有以下功能：将热能供应到内部反应管120或外部管170以加热内部反应管120或外部管170的内部空间并且将内部反应管120或外部管170的内部空间的温度调整为可以执行外延工艺的温度。
图3(a)及图3(b)是说明根据本发明的实施例的包含第一支撑顶端的衬底舟的图，图3(a)是衬底舟的横截面图，且图3(b)是衬底舟的平面图。
参考图3(a)及图3(b)，衬底舟110可以被配置成进一步包含与分割板111的边缘耦合并且支撑衬底10的第一支撑顶端113。第一支撑顶端113中的每一个可被配置有垂直柱部分及水平支撑部分。垂直柱部分的一侧可与分割板111耦合，且其另一侧可连接到水平支撑部分。水平支撑部分可形成为使得水平支撑部分在垂直柱部分的另一侧处弯曲，或可形成为使得其中心由垂直柱部分支撑。因此，衬底10可以稳定地受到支撑，并且衬底10可以与分割板111分开。另外，第一支撑顶端113可对称地形成。在此情况下，衬底10可以更稳定地受到支撑。
第一支撑顶端113可根据加载空间而具有不同的高度。第一支撑顶端113可形成为具有不同高度的两个或更多个形状。此时，第一支撑顶端113从分割板111刺出，且具有不同形状的第一支撑顶端113经耦合以使得高度可以改变。另外，所述分割板被分割板111替换，借此具有不同高度的形状的第一支撑顶端113经耦合以使得高度可以改变。即，第一支撑顶端113可形成为具有不同高度的各种形状，且所述第一支撑顶端可被根据工艺条件而具有不同高度的第一支撑顶端113更换。此时，与相同的分割板111耦合的第一支撑顶端113的所有高度可彼此相等。生长膜的厚度及形状可根据第一支撑顶端113的高度(或衬底的位置)而不同。可以通过实验确定根据工艺的第一支撑顶端的高度。可将不同量的原料气体、蚀刻气体、运载气体及掺杂剂气体供应到相应的加载空间。在此情况下，第一支撑顶端113可根据加载空间的位置而具有不同高度。另外，第二支撑顶端113可根据用于加载空间的工艺条件而具有不同高度。另一方面，第一支撑顶端113可根据衬底10的厚度或形状而安装以进行更换。更具体来说，第一支撑顶端113可根据衬底10的厚度而安装以更换为具有不同高度。另外，第一支撑顶端113可根据衬底10的形状而安装在更换的支撑位置处。另外，可通过调整衬底10与分割板111之间的距离来控制工艺气体的流。
另外，每一第一支撑顶端113的远端具备点状突出部，使得可以防止衬底10在工艺期间与第一支撑顶端113附接。
图4(a)及图4(b)是根据本发明的实施例说明包含第二支撑顶端的衬底舟的图，图4(a)是衬底舟的横截面图，且图4(b)是衬底舟的平面图。
参考图4(a)及图4(b)，衬底舟110可以被配置成进一步包含第二支撑顶端114，所述第二支撑顶端与形成于连接杆112中的具有不同高度的多个耦合凹槽耦合并且支撑衬底10。第二支撑顶端114中的每一个形成为“-”或类似的形状以便稳定地支撑衬底10并且使衬底10与分割板111分开。另外，第二支撑顶端114可形成为根据连接杆112的位置在不同方向上突出。在此情况下，衬底10可以更稳定地受到支撑。
针对由分割板111分割的加载空间中的每一个定位多个耦合凹槽，且第二支撑顶端114可与根据加载空间而具有不同高度的耦合凹槽耦合。为了调整衬底10与分割板111之间的距离，可调整第二支撑顶端114的高度。
通过使第二支撑顶端114与在垂直方向上形成的具有不同高度的耦合凹槽耦合的此简单方法，是调整第二支撑顶端114的高度。可向连接杆112提供在垂直方向上具有不同高度的耦合凹槽以用于衬底舟110的相应的加载空间。此时，耦合凹槽可以恒定间隔形成，并且在必要时，耦合凹槽之间的间隔可不同。第二支撑顶端114中的每一个可配置有***到耦合凹槽中的***部分，及支撑衬底10的支撑部分。生长膜的厚度及形状可根据第二支撑顶端114的高度(或衬底的位置)以及第一支撑顶端的高度而不同。可以通过实验确定根据工艺的第二支撑顶端的高度。可将不同量的原料气体、蚀刻气体、运载气体及掺杂剂气体供应到相应的加载空间。在此情况下，第二支撑顶端114可根据加载空间的位置而具有不同高度。另外，第二支撑顶端114可根据用于加载空间的工艺条件而具有不同高度。另外，通过调整衬底10与分割板111之间的距离，可以控制工艺气体的流。
另一方面，可同时使用第一支撑顶端113及第二支撑顶端114。在此情况下，第一支撑顶端113形成于难以形成第二支撑顶端114的部分中，使得衬底10可以更稳定地受到支撑。在衬底加载侧中，连接杆112无法布置成不干扰衬底10的加载，且形成于连接杆112中的第二支撑顶端114也无法布置在加载衬底10的侧中。因此，第一支撑顶端113布置在无法布置第二支撑顶端114的衬底加载侧中，使得所述支撑顶端(第一支撑顶端113或第二支撑顶端114)可以在不偏向一个侧的情况下稳定地支撑衬底10。此时，由于提供可以加载及卸载衬底10的上部空间，所以不同于连接杆112，第一支撑顶端113可以布置在衬底加载侧中。然而，如果太大量的第一支撑顶端113布置在衬底加载侧中，那么由于工艺气体的流受到影响，所以第一支撑顶端113的数目可减到最小。
在本发明中，通过多个分割板而形成将加载多个衬底的多个加载空间，使得可以对在多个平台中加载于加载空间中的衬底独立地执行工艺。因此，通过衬底工艺之前的单晶片类型工艺或其它工艺或通过输送模块的末端执行器，可以防止附着在衬底的底表面上的颗粒在衬底的加载及卸载期间或所述工艺期间落在下部衬底的膜形成表面上，并且可以将相等量的工艺气体供应到衬底。因此，有可能实现具有用于衬底的极好的质量的均匀生长的膜。另外，可以将气体独立地供应到衬底，使得可以根据衬底的情形而控制气体的供应量。因此，可以在相应的衬底的最佳条件下执行工艺，使得有可能提高生长的膜的质量。另外，可以根据工艺情形将不同的工艺气体选择性地供应到相应的衬底，使得可以通过使用单个工艺在单个腔室中形成各种类型的生长膜。
虽然已经具体参照本发明的示范性实施例示出和描述了本发明，但是所属领域的技术人员将理解，可以在其中进行形式和细节上的多种改变，而不脱离由所附权利要求书界定的本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种衬底处理设备，其特征在于，包括：
衬底舟，其包含多个分割板及连接所述分割板的多个连接杆，多个所述分割板形成多个衬底被加载在其中的多个加载空间，多个所述衬底在多个平台中被加载到多个所述加载空间中；
内部反应管，在其中形成接纳所述衬底舟的接纳空间并且执行用于加载在所述衬底舟中的所述衬底的工艺；
气体供应单元，其通过多个喷射嘴将含有原料气体及蚀刻气体的工艺气体供应到所述衬底，所述多个喷射嘴提供在相应的所述加载空间中；及
排气单元，其通过对应于所述喷射嘴而提供的抽吸端口排放所述内部反应管内部的工艺残余物，
其中所述衬底被加载成与所述分割板分开，
其中所述气体供应单元进一步包含多个辅助喷嘴，所述多个辅助喷嘴被配置成彼此具有不同高度，以提供到相应的所述加载空间中，
所述多个辅助喷嘴个别地供应选自掺杂剂气体、运载气体及蚀刻气体中的至少一个的辅助气体到相应的所述加载空间，
所述多个辅助喷嘴中的每一个被配置成通过相应的气体供应线供应所述辅助气体，以个别地控制用于相应的所述加载空间的生长膜的掺杂浓度、原料气体的浓度及蚀刻气体的浓度中的至少一个，其中所述多个气体供应线彼此不同。
2.根据权利要求1所述的衬底处理设备，其特征在于，所述多个辅助喷嘴穿透所述内部反应管且与所述分割板的边缘分开。
3.根据权利要求1所述的衬底处理设备，其特征在于，所述连接杆中的每一个具备与所述分割板耦合的多个缝隙。
4.根据权利要求1所述的衬底处理设备，其特征在于，所述连接杆相对于所述衬底的加载方向而对称地布置。
5.根据权利要求1所述的衬底处理设备，其特征在于，所述衬底舟进一步包含与所述分割板的边缘耦合且支撑所述衬底的多个第一支撑顶端。
6.根据权利要求5所述的衬底处理设备，其特征在于，所述第一支撑顶端根据所述加载空间而具有不同高度。
7.根据权利要求1所述的衬底处理设备，其特征在于，所述衬底舟进一步包含多个第二支撑顶端，多个所述第二支撑顶端与形成于所述连接杆中的每一个中的具有不同高度的耦合凹槽耦合并且支撑所述衬底。
8.根据权利要求7所述的衬底处理设备，其特征在于，
其中多个所述耦合凹槽被安置到所述加载空间中的每一个，且
其中所述第二支撑顶端在根据所述加载空间的不同高度处与所述耦合凹槽耦合。
9.根据权利要求1所述的衬底处理设备，其特征在于，所述气体供应单元将所述工艺气体独立地供应到所述加载空间中的每一个。
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