TWI611529B - 基板處理裝置 - Google Patents

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TWI611529B TW105131824A TW105131824A TWI611529B TW I611529 B TWI611529 B TW I611529B TW 105131824 A TW105131824 A TW 105131824A TW 105131824 A TW105131824 A TW 105131824A TW I611529 B TWI611529 B TW I611529B
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崔圭鎭
具滋大
金濬
鄭奉周
朴慶錫
金龍基
金哉佑
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Abstract

本發明涉及一種基板處理裝置，且更具體而言，涉及一種能夠改善基板的整個表面上的製程均勻性的基板處理裝置。基板處理裝置包括：基板舟，基板裝載在基板舟中；反應管，在反應管中對裝載於基板舟中的基板執行處理製程；氣體供應單元，用以經由安置於所述反應管的一側上的噴射噴嘴將製程氣體供應至反應管中；加熱單元，包括多個垂直加熱部件，多個垂直加熱部件在反應管外部沿反應管的圓周安置且用以將反應管的圓周劃分成多個部分，以對反應管的所劃分的多個部分中的每一者進行獨立加熱；以及控制單元，用以控制加熱單元。

Description

基板處理裝置
本發明涉及一種基板處理裝置，且更具體而言，涉及一種能夠改善基板的整個表面上的製程均勻性的基板處理裝置。
大體而言，基板處理裝置被分類成能夠處理一個基板的單晶片型處理裝置及能夠同時處理多個基板的批次型基板處理裝置。這種單晶片型基板處理裝置具有簡單的結構，但生產率低。因此，能夠大量生產基板的批次型基板處理裝置被廣泛地使用。
基板處理裝置可在升高的溫度下對一個或多個基板執行基板處理製程。在其中分多個級裝載多個基板的批次型基板處理裝置中，需要對垂直堆疊的基板進行均勻加熱以使所述處理製程在所有基板上均勻地執行。由於加熱單元對典型基板處理裝置中的反應管外部的整個區進行均勻加熱，因此，由於上部部分及下部部分與環繞部分之間的溫度差異而導致上部部分及下部部分中的每一者可具有比中間部分的溫度低的溫度。
為解決這種限制，正使用其中可將加熱單元劃分成多個級以單獨地控制每一級的方法。
儘管上述方法能夠解決基板的不均勻性，然而可能難以改善所述基板中的每一者的整個表面上的均勻性。為改善基板的整個表面上的均勻性，控制加熱單元的溫度至關重要。然而，典型基板處理裝置使用其中加熱單元對反應管的圓周進行均勻加熱的方法。在這種方法中，由於製程氣體溫度的影響，噴射噴嘴區中的溫度可不同於其它區中的溫度，從而造成處理製程中的不均勻性。當反應管在其整個內部區中具有均勻的溫度時，噴射噴嘴區中的氣體分壓可相對高，從而造成以下限制：基板的靠近噴射噴嘴的一部分比基板的其它部分受到更大程度的處理(例如，生長於基板的靠近噴射噴嘴的部分上的層具有相對厚的厚度)。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
韓國專利公開案第10-2014-0099210號
本發明提供一種基板處理裝置，在所述基板處理裝置中多個垂直加熱部件被獨立地控制以改善基板的整個表面上的製程均勻性。
根據示例性實施例，一種基板處理裝置包括：基板舟，基板裝載於所述基板舟中；反應管，在所述反應管中對裝載於所述基板舟中的所述基板執行處理製程；氣體供應單元，用以經由安置於所述反應管的一側上的噴射噴嘴將製程氣體供應至所述反應管中； 加熱單元，包括多個垂直加熱部件，所述多個垂直加熱部件在所述反應管外部沿所述反應管的圓周安置且用以將所述反應管的所述圓周劃分成多個部分，以對所述反應管的所劃分的所述多個部分中的每一者進行獨立加熱；以及控制單元，用以控制所述加熱單元。
多個垂直加熱部件可包括：第一垂直加熱部件，安置於與所述噴射噴嘴對應的位置；以及第二垂直加熱部件，自所述第一垂直加熱部件沿所述反應管的所述圓周延伸，且安置於所述反應管的所述圓周的至少一部分上。
第一垂直加熱部件的水平橫截面積可小於所述第二垂直加熱部件的水平橫截面積。
第一垂直加熱部件的加熱溫度可對應於所述第二垂直加熱部件的加熱溫度的90%至110%的範圍。
控制單元可包括：第一控制部件，連接至所述第一垂直加熱部件；以及第二控制部件，連接至所述第二垂直加熱部件，其中所述第一垂直加熱部件與所述第二垂直加熱部件可被獨立地控制。
第一控制部件可包括用以測量所述第一垂直加熱部件的溫度的第一溫度測量構件，且所述第二控制部件可包括用以測量所述第二垂直加熱部件的溫度的第二溫度測量構件以及用以測量所述反應管的內部溫度的第三溫度測量構件。
第一控制部件可利用所述第一溫度測量構件的測量值來控制所述第一垂直加熱部件，且所述第二控制部件可利用通過所 述第二溫度測量構件的測量值及所述第三溫度測量構件的測量值而計算出的值來控制所述第二垂直加熱部件。
多個垂直加熱部件可通過堆疊多個被獨立控制的水平加熱元件而形成。
基板處理裝置可進一步包括用以旋轉所述基板舟的旋轉驅動單元。
基板處理裝置可進一步包括排放單元，所述排放單元通過安置於所述反應管的與所述噴射噴嘴對稱的另一側上來排放所述反應管內的殘留氣體，其中所述多個垂直加熱部件可進一步包括第三垂直加熱部件，所述第三垂直加熱部件與所述第一垂直加熱部件對稱地安置於與所述排放單元對應的位置處。
10‧‧‧基板
11‧‧‧溫度輸出部件
12‧‧‧第一輸入部件
13‧‧‧溫度控制部件
21‧‧‧第三輸入部件
22‧‧‧第二輸入部件
23‧‧‧計算控制部件
100‧‧‧基板處理裝置
110‧‧‧基板舟
120‧‧‧反應管
130‧‧‧氣體供應單元
131‧‧‧噴射噴嘴
140‧‧‧加熱單元
141、142、143‧‧‧垂直加熱部件
141a、141b、141c、141d、142a、142b、142c、142d‧‧‧水平加熱元件
150‧‧‧控制單元
151‧‧‧第一控制部件
152‧‧‧第二控制部件
153‧‧‧第三控制部件
154‧‧‧第一溫度測量構件
155‧‧‧第二溫度測量構件
156‧‧‧第三溫度測量構件
160‧‧‧旋轉驅動單元
170‧‧‧排放單元
171‧‧‧抽吸孔
180‧‧‧腔室
181‧‧‧上部腔室
182‧‧‧下部腔室
183‧‧‧***孔
191‧‧‧升降驅動單元
192‧‧‧蓋板
192a‧‧‧密封構件
200‧‧‧傳送腔室
210‧‧‧流入孔
220‧‧‧閘閥
結合附圖閱讀以下說明，可更詳細地理解示例性實施例，其中：圖1是根據示例性實施例的基板處理裝置的剖視圖。
圖2A及圖2B是由根據示例性實施例的多個垂直加熱部件構成的加熱單元的圖式。
圖3A及圖3B是解釋根據示例性實施例的多個垂直加熱部件與控制單元之間的連接的概念圖。
圖4是根據經修改實施例的多個垂直加熱部件的平面圖。
以下，將參照附圖更詳細地闡述具體實施例。然而，本發明可以不同的形式實施，而不應被視為僅限於本文中所述的實施例。確切而言，提供這些實施例是為了使本發明透徹及完整，並向所屬領域中的技術人員充分傳達本發明的範圍。在本說明中，相同的元件由相同的參考編號加以指示。在圖中，為說明清晰起見，誇大了各層及各區的尺寸。通篇中相同的參考編號指代相同的元件。
圖1是根據示例性實施例的基板處理裝置的剖視圖。
參照圖1，根據示例性實施例的基板處理裝置100可包括：基板舟110，在基板舟110上裝載基板10；反應管120，在反應管120中對裝載至基板舟110中的基板10執行處理製程；氣體供應單元130，經由設置於反應管120的一側中的噴射噴嘴131將製程氣體供應至反應管120中；加熱單元140，由在反應管120外部沿反應管120的圓周設置的多個垂直加熱部件141、142構成以對反應管120的圓周進行劃分，且因此對反應管120的所劃分的部分進行獨立加熱；以及控制單元150，控制加熱單元140。
基板舟110中可裝載一個基板或多個基板。因此，可提供其中對所述多個基板執行基板處理製程的批次型基板處理裝置。所述多個基板10可分多個級(或在垂直方向上)裝載至基板舟110中來以批次型方式執行基板處理製程。基板舟110可被升降以裝載基板或執行處理製程。舉例而言，基板舟110可分多個級來裝 載22片基板10。在基板舟110定位於設置於下部腔室162中的裝載空間中(或裝載部分處)時，基板10可被裝載至基板舟110中。更詳細而言，當一個基板10被裝載於基板舟110的一個級上時，基板舟110可上升以使另一基板10被裝載於在基板10所裝載的級之下安置的級上。當多個基板10被完全地裝載至基板舟110中時，基板舟110可移動至反應管120的容納空間(或製程位置)以在反應管120的容納空間中執行基板處理製程。
另外，基板舟110可包括多個分隔板，所述多個分隔板對其中裝載基板10的裝載空間進行分隔。所述多個分隔板可界定其中分別裝載所述多個基板10的多個各別裝載空間，以在所述裝載空間中的每一者中各別地處理所述多個基板10。也就是說，基板舟110可在垂直方向上具有多級裝載空間，且可在所述裝載空間中的每一者中裝載一個基板10。因此，用於處理基板10的區可被各別地界定於基板舟110的裝載空間中以防止噴射至基板10的每一者上的製程氣體對上部基板及下部基板產生影響。可使用陶瓷、石英、合成石英等作為所述分隔板中的每一者的材料。
在根據現有技術的批次型基板處理裝置中，所述多個基板可垂直地堆疊於單個空間中以執行基板處理製程。如此一來，附著於基板的底表面的粒子可在所述基板處理製程之前的單晶片型製程或其他製程中自傳送模組的末端執行器(end-effector)分離，以在載送或取出基板的同時或在所述製程期間落於下部基板的層形成表面上，從而起到使所要生長的層(以下，稱為“生長層”) 的品質劣化的作用。
然而，在根據示例性實施例的基板處理裝置100中，包括多個分隔板的基板舟110可用以獨立地分離多個基板10，從而防止附著於基板10的底表面的粒子落於下部基板的層形成表面上，且因此防止生長層在品質方面發生劣化。
另外，由於根據現有技術的批次型基板處理裝置包括一個製程氣體供應管線，因此只能控制被供應至反應管中的製程氣體的量，而供應至基板中的每一者上的製程氣體的量則無法被各別地控制。也就是說，供應至基板中的每一者上的製程氣體的濃度未受到控制。如此一來，無法控制形成於基板上的生長層的厚度，進而形成具有彼此不同的厚度的基板。另外，為解決這個限制，儘管提供其中設置有多級氣體供應噴嘴及氣體排放孔以向所述基板中的每一者獨立地供應氣體的系統，然而，由於基板舟在各基板之間具有開放結構，因此無法對基板舟內的多個基板執行基板處理。也就是說，即使經由與所述基板中的每一者對應的氣體供應噴嘴(或噴射噴嘴)供應預定量的製程氣體，製程氣體也可對安置於對應位置處的基板及安置於在對應位置上所安置的所述基板的上方及下方的基板產生影響。因此，無法均勻地處理基板舟內的多個基板。
然而，在根據示例性實施例的基板舟110中，可在各基板10之間安裝分隔板以獨立地分離多個基板10，從而防止噴射至基板10的每一者上的製程氣體對上部基板及下部基板產生影響。
另外，基板舟110可進一步包括連接杆(connection bar)，所述連接杆支撐分隔板。可設置多個連接杆。因此，可在所述多個連接杆中界定供多個分隔板***的多個***槽。此處，可在多個連接杆中的每一者中垂直地界定多個***槽，且所述多個分隔板可分別***至***槽中並耦合至所述***槽。在這種情形中，各分隔板之間的距離(或高度)可通過以下簡單的方法來簡單地調整：將分隔板***至***槽或自***槽抽出。
連接杆可將多個分隔板連接至彼此。在連接杆穩定地支撐所述多個分隔板以執行基板處理製程的同時，連接杆可防止所述多個分隔板傾斜且可防止所述裝載空間中的每一者發生變形。另外，多個連接杆可成一體地耦合至基板舟110的元件(例如多個分隔板)。
另外，所述多個連接杆可在基板10的載送方向(裝載方向)上對稱地安置。可對稱地安置所述多個連接杆以穩定地支撐多個分隔板及基板10。當連接杆鋪設於基板10的載送方向上時，由於會在裝載(載送)基板10時出現干涉而無法裝載基板10，因此連接杆可相對於基板10的載送方向對稱地安置。
此處，彼此對稱的且最靠近腔室180的***孔183的各連接杆之間的距離可大於基板10的寬度。即使多個連接杆相對於基板10的載送方向對稱地安置，若彼此對稱的且最靠近腔室180的***孔183的各連接杆之間的距離小於基板10的寬度，則基板的裝載可能受到干涉，且因此，也可能無法裝載基板10。因此， 彼此對稱的且最靠近腔室180的***孔183的各連接杆之間的距離可等於基板10的寬度。若所述各連接杆之間的距離等於基板10的寬度，則由於可能難以裝載基板10，因此可稍微增大各連接杆之間的距離。此處，為使彼此對稱的且最靠近腔室180的***孔183的各連接杆之間的距離進一步增大，則安置於比靠近腔室180的***孔183的位置遠的位置處的所述多個連接杆須被偏置地安置。出於這個原因，所述多個連接杆可被偏置地安置於遠離腔室180的***孔183的部分。
如上所述，當所述多個連接杆彼此對稱地安置，以使彼此對稱的且最靠近腔室180的***孔183的各連接杆之間的距離大於基板10的寬度時，在裝載基板10時可容易地裝載基板而不發生干涉。另外，由於所述多個連接杆彼此對稱地安置，因此所述多個分隔板及基板10可被穩定地支撐。此外，當在基板10的裝載方向上供應製程氣體時，由於製程氣體無干涉地流動至排放單元170，因此製程氣體可順暢地流動，且因此，層可有效地生長於基板10上。
另外，經分隔板分隔的裝載空間的高度可針對每一裝載空間及製程條件而變化。此處，分隔板之間的距離可通過界定於連接杆中的多個耦合槽來簡單地調整。製程氣體的流量可根據所述裝載空間中的每一者的高度而變化。另外，所述裝載空間中的每一者的高度可根據所述裝載空間中的每一者中的製程氣體的供應條件而變化。舉例而言，當各噴射噴嘴131具有彼此不同的直徑時， 若噴射噴嘴131的直徑逐漸增大，則由於製程氣體的噴射角度增大，因此可根據噴射噴嘴131的直徑來調整裝載空間的高度以防止製程氣體對相鄰的裝載空間產生影響。此處，裝載空間中的每一者的高度可與噴射噴嘴131的直徑成比例。
製程氣體可根據裝載空間(或處理位置等)而在原材料氣體、蝕刻氣體、載氣、及摻雜劑氣體的比率(或濃度)方面發生變化。當原材料氣體、蝕刻氣體、載氣、及摻雜劑氣體的比率發生變化時，由於製程氣體的流量變化，因此可根據原材料氣體、蝕刻氣體、載氣、及摻雜劑氣體的比率來調整由分隔板121分隔的裝載空間中的每一者的高度以調整製程氣體的流量。因此，多個裝載空間可在高度方面彼此不同。
可在反應管120中界定在其中容納基板舟110的容納空間，以對裝載於基板舟110中的基板10執行處理製程。反應管120可具有圓柱形狀。另外，反應管120可在其中上部部分閉合的狀態下具有開放的下部部分。在這種情形中，當基板舟110被容納於反應管120的容納空間中或垂直地升降以脫離反應管120的容納空間時，基板舟110可通過反應管120的開口而***至反應管120的容納空間或自反應管120的容納空間抽出。另外，反應管120的下部部分可包括自反應管120的圓周向外突出並連接至外部管(未示出)或腔室180的突出部，以使反應管120連接至外部管(未示出)的內壁或腔室180且由外部管(未示出)的內壁或腔室180支撐。
另外，反應管120可提供在其中執行基板處理製程的基板處理區。當基板舟改變位置至製程位置時，基板舟110可安置於基板處理區中，且所述基板處理區的體積可減小。在這種情形中，製程氣體的使用量可被最小化，且另外，製程氣體可集中至裝載於基板舟110中的基板10上。
反應管120可由陶瓷、石英、或金屬上塗布有陶瓷的材料形成。另外，反應管120可在反應管120的側壁的圓周中具有通孔以對應於噴射噴嘴131及排放單元170。此處，噴射噴嘴131可被***至通孔中以從中穿過。
另外，反應管120可包括內部管及外部管。內部管及外部管中的每一者可具有圓柱形狀且可安置於下部腔室182上方或上部腔室181中。外部管可安置於上部腔室181與內部管之間。內部管可具有容納基板舟110的內部空間以執行基板處理製程。外部管可具有容納內部管的內部空間以執行基板處理製程。另外，內部管及外部管中的每一者可具有開放的下部部分。此處，外部管的內壁及內部管的外壁可彼此間隔開以在外部管與內部管之間形成空間。然而，外部管的結構及形狀並非僅限於此，且因此可作出各種變化。
氣體供應單元130可經由噴射噴嘴131將製程氣體供應至反應管120中。此處，氣體供應單元130可供應含有原材料氣體及蝕刻氣體的製程氣體。噴射噴嘴131可安置於反應管120的一側(或側表面)上。噴射噴嘴131可為一個線性噴射噴嘴或線性 安置的多個噴射噴嘴。在多個噴射噴嘴131為線性安置的情形中，可為其中分別裝載有基板10的每一裝載空間提供噴射噴嘴131。
另外，可垂直地安置經線性安置的所述多個噴射噴嘴131。另外，多個噴射噴嘴131的直徑可在遠離氣體供應源(未示出)的方向上逐漸增大。舉例而言，當製程氣體經由單個氣體供應管線自較低的一側向上供應時，上部噴射噴嘴131a的直徑可大於下部噴射噴嘴131b的直徑。
詳細而言，在接近氣體供應源的噴射噴嘴131b的情形中，製程氣體可自相鄰的位置供應且因此其易於被引入。另一方面，在遠離氣體供應源的噴射噴嘴131a的情形中，製程氣體可自較遠的位置供應，且因此，相比於相鄰的噴射噴嘴131b，可能難以供應製程氣體。因此，當製程氣體經由單個氣體供應管線供應且接著由多個噴射噴嘴131分配時，自接近氣體供應源的下部噴射噴嘴131b噴射的製程氣體的量及自遠離氣體供應源的上部噴射噴嘴131a噴射的製程氣體的量可彼此不同。因此，可減小接近氣體供應源的噴射噴嘴131b的直徑以減少所要噴射的製程氣體的量。另外，可增大遠離氣體供應源的噴射噴嘴131a的直徑以增加所要噴射的製程氣體的量。也就是說，可調整噴射噴嘴131的直徑以經由接近氣體供應源安置的噴射噴嘴131b及遠離氣體供應源的噴射噴嘴131a來供應均勻量的製程氣體。因此，均勻量的製程氣體可被供應至基板10中的每一者以改善製程效率。
另外，氣體供應單元130可對製程氣體進行加熱。在此 種情形中，可解決由於製程氣體的溫度低而造成噴射噴嘴131的區的溫度低於其它區的溫度的限制。詳細而言，需要通過加熱單元140對反應管120進行加熱以調整基板處理空間中的製程條件。
根據示例性實施例的基板處理裝置100可為選擇性磊晶生長(selective epitaxial growth，SEG)設備。在選擇性磊晶生長設備中，可將少量的蝕刻氣體與原材料氣體混合，且接著可供應上述混合物。因此，在基板上可涉及與沉積反應一起進行的蝕刻反應。沉積反應及蝕刻反應可在多晶層(polycrystalline layer)及磊晶層上以相對不同的反應速率同時發生。在沉積製程期間，儘管在現有多晶層或非晶層(amorphous layer)沉積於至少一個第二層上的同時在單晶表面上形成磊晶層，然而所沉積的多晶層一般而言可以比磊晶層處大的速率受到蝕刻。因此，當蝕刻劑氣體的濃度變化時，淨選擇性製程(net selective process)可引起磊晶材料的沉積以及多晶材料的受限沉積或不受限沉積。舉例而言，在選擇性磊晶生長設備中，由含矽材料形成的磊晶層可在不使所沉積的材料保留在間隔壁上的情況下形成於單晶矽表面上。
在根據示例性實施例的基板處理裝置100中，可在基板10上形成磊晶層。一般而言，可在基板處理設備中執行傳送製程、清潔製程、及磊晶製程。由於執行磊晶製程比執行清潔製程花費更多時間，因此可通過多個基板處理裝置100來改善製造產率。基板處理裝置100可執行磊晶製程。當執行磊晶製程時，可向所有處理空間中供應製程氣體。製程氣體可包括原材料氣體(例如矽氣 體)、蝕刻氣體、摻雜劑氣體、及載氣中的至少一者。各種氣體可以各種比率混合，且接著可供應所述混合物以控制欲生長於基板10上的層的厚度。由於各種氣體具有彼此不同的分子量，因此製程氣體的流量可根據所述各種氣體的配給量而變化。因此，在磊晶製程中，製程氣體的流量可為確定欲生長於基板10上的層的厚度及組成的重要因素。
磊晶製程可通過化學氣相沉積來執行。可執行磊晶製程以在磊晶表面上形成磊晶層。舉例而言，基板10上的磊晶表面可暴露於包含矽氣體(例如SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、Si2H6或SiH4)及載氣(例如N2及/或H2)的製程氣體。另外，當磊晶層76需要含有摻雜劑時，矽氣體可進一步包含摻雜劑氣體(例如AsH3、PH3或B2H6)。
氣體供應單元130可經由噴射噴嘴131將含有原材料氣體及蝕刻氣體的製程氣體供應至多個基板10上。製程氣體可包括原材料氣體(例如矽氣體(例如SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、Si2H6及SiH4))及蝕刻氣體。可使用甲矽烷(SiH4)及二氯矽烷(DCS：SiH2Cl2)作為原材料氣體，且可使用氯化氫(hydrogen chloride，HCl)作為蝕刻氣體。製程氣體可進一步包括載氣。載氣可稀釋原材料氣體或蝕刻氣體的濃度。另外，可使用氮氣(N2)及氫氣(H2)中的至少一者作為載氣。因此，可控制欲被供應的載氣的量以控制原材料氣體或蝕刻氣體的濃度。原材料氣體、蝕刻氣體及載氣可易於彼此混合是因原材料氣體、蝕刻氣體及載氣具有彼 此不同的分子量。然而，製程氣體並非僅限於此。舉例而言，製程氣體可進一步包括例如摻雜劑氣體等各種氣體。選擇性磊晶生長製程涉及沉積反應及蝕刻反應。若磊晶層需要包括摻雜劑，則可含有摻雜劑氣體(例如AsH3、PH3或B2H6)。可將包含氯化氫(HCl)的蝕刻氣體用於清潔以及用於蝕刻。
氣體供應單元130可進一步包括分別針對基板裝載空間中的每一者設置的多個輔助噴嘴(未示出)。所述多個輔助噴嘴(未示出)可在基板處理製程中將輔助氣體供應至基板10中的每一者。此處，所述多個輔助噴嘴可供應不同於製程氣體的氣體。所述多個輔助噴嘴可供應摻雜劑氣體、載氣及蝕刻氣體中的至少一者。摻雜劑氣體可與原材料氣體(例如矽氣體)混合以在基板10上沉積生長層，且載氣可稀釋原材料氣體或蝕刻氣體的濃度。如此一來，當在處理基板10的各裝載空間中的每一者內的摻雜劑氣體的濃度受到控制時，可各別地控制生長層(例如矽薄膜)的摻雜濃度。另外，當被供應至裝載空間中的每一者中的載氣的供應量受到控制時，可針對每一裝載空間而各別地控制原材料氣體或蝕刻氣體的濃度。因此，經由所述多個輔助噴嘴可選擇性地使用摻雜劑氣體、載氣及蝕刻氣體以針對每一裝載空間選擇基板處理製程。也就是說，當經由所述多個輔助噴嘴僅供應蝕刻氣體時，裝載空間內的蝕刻氣體的混合比率可增大以執行蝕刻製程，從而在基板10上實現選擇性磊晶生長。另外，當僅供應摻雜劑氣體時，裝載空間內的摻雜劑氣體的混合比率可增大，且因此，原材料氣體及摻雜劑氣體可彼此混 合以在基板10上形成生長層。另外，以不同的比率(這是由於相對於氣體供應源的距離的差異而導致的)供應至裝載空間中的製程氣體可被控制成以相同的組分及分子量被供應至裝載空間。
在針對選擇性磊晶生長的詳細說明中，當僅供應蝕刻氣體或僅供應蝕刻氣體及載氣時，製程氣體及經由所述多個輔助噴嘴供應的氣體可彼此混合，且因此，裝載空間內的蝕刻氣體的比率可增加。因此，在生長出生長層之前，可在生長層緩慢生長的部分處通過蝕刻氣體移除生長層。另一方面，可在通過蝕刻氣體移除生長層之前對層進行沉積以在生長層快速生長的部分處形成生長層。如上所述，可通過所述多個輔助噴嘴來控制蝕刻氣體的濃度以執行選擇性磊晶製程。
此處，當停止經由所述多個輔助噴嘴供應氣體時，可通過噴射噴嘴131供應製程氣體以在裝載空間內的基板10上形成生長層(例如矽薄膜)。另外，可經由彼此不同的氣體供應管線將氣體供應至輔助噴嘴中的每一者中。因此，可針對裝載空間中的每一者選擇性地供應摻雜劑氣體、載氣、及蝕刻氣體。另外，所述多個輔助噴嘴可彼此安置於不同的高度以將氣體單獨地供應至基板舟110的裝載空間中的每一者中。舉例而言，與下部裝載空間接觸的輔助噴嘴可安置於相對低的高度，且與上部裝載空間接觸的輔助噴嘴可安置於相對高的高度。多個輔助噴嘴可沿反應管120的圓周呈螺旋形地安置。在這種情形中，所述多個輔助噴嘴可自安置於最高高度的輔助噴嘴至安置於最低高度的輔助噴嘴相繼地安置。 因此，當與其中多個輔助噴嘴以彼此不同的高度不規則地安置的結構相比時，空間效率可得到改善。
在批次型基板處理裝置中，可垂直地裝載多個基板以執行製程。此處，多個基板處理製程可在升高的溫度下執行。在這種情形中，需要對垂直堆疊的基板進行均勻加熱以在所有基板上執行均勻的處理製程。此外，由於製程氣體在基板中的每一者的側向上被噴射，因此需要提供一種改善基板的整個表面上的均勻性的方法。由於在典型的基板處理裝置中，加熱單元對反應管外部的整個區進行均勻加熱，因此由於上部部分及下部部分與環繞部分之間的溫度差異而使得上部部分及下部部分中的每一者的溫度可低於中間部分的溫度。因此，可能難以執行均勻的處理製程。另外，由於反應管的圓周被均勻地加熱，因此基板中的每一者上的氣體分壓可相對高，從而造成受到製程氣體的溫度影響的噴射噴嘴區與其他區之間存在基板處理差異。
加熱單元140可在反應管120的外部沿反應管120的圓周設置於腔室180中，以環繞反應管120的側表面及上部部分的圓周。加熱單元140可向反應管120提供熱能以對反應管120的內部空間進行加熱。加熱單元140可包括電阻加熱器且可將反應管120的內部空間的溫度調整至能夠實現磊晶製程的溫度。
面，若溫度過低，則製程氣體的反應可能不會良好地發生，且因此，生長層可能無法生長於基板10上。因此，反應管120的內部空間的溫度可被調整至能夠實現磊晶製程的溫度。另外，生長 速率可根據溫度而提高。當溫度升高時，沉積材料的沉積速率可升高以提高生長速率。因此，可調整基板10的處理溫度以調整生長速率。此處，當基板10的各部分(或各區域)的溫度彼此不同時，生長層的生長速率可在基板10的各部分中的每一部分處均不同，且因此，欲生長於基板10上的層可不均勻地生長。另外，當基板10的各部分的溫度彼此不同時，可在對另一基板10進行的處理製程中發生基板處理的不均勻性。
另外，加熱單元140可包括多個垂直加熱部件，所述多個垂直加熱部件對反應管120的圓周進行劃分以對反應管120的所劃分的部分中的每一者進行獨立加熱。當加熱單元140包括多個垂直加熱部件141、142時，反應管120可由多個垂直加熱部件141、142沿反應管120的圓周劃分，且因此，可對反應管120的所劃分的部分進行獨立加熱以調整基板10的每一部分的製程溫度(或製程速率)，從而改善基板10的整個表面上的製程均勻性。此處，多個垂直加熱部件141、142可沿垂直高度執行均勻加熱。
圖2A及圖2B是由根據示例性實施例所述的多個垂直加熱部件構成的加熱單元的圖式，圖2A是由多個垂直加熱部件構成的加熱單元的透視圖，且圖2B是由多個垂直加熱部件構成的加熱單元的平面圖及側面剖視圖。
參照圖1、圖2A及圖2B，多個垂直加熱部件141、142可包括：第一垂直加熱部件141，安置於與噴射噴嘴131對應的位置；以及第二垂直加熱部件142，自第一垂直加熱部件141沿反應 管120的圓周延伸，且安置於反應管120的圓周的至少一部分上。
第一垂直加熱部件141可構成反應管120的圓周的一部分且可被安置於噴射噴嘴131(或與噴射噴嘴對應的位置)的區中。由於噴射噴嘴131的區相對高於其它區，因此若噴射噴嘴131的區在與其它區相同的條件下被加熱，則與其它部分相比，可在相鄰於噴射噴嘴131的部分處進一步執行基板10的處理。當噴射噴嘴131的區的加熱溫度低於其它區的加熱溫度時，基板10的整個表面可被均勻地處理。另外，所供應的製程氣體的溫度使得噴射噴嘴131的區的溫度與其它區相比可降低或升高。此處，由於升高或降低加熱溫度以匹配噴射噴嘴131的區的溫度，因此反應管120的內部溫度可在整個區中被均勻地控制，且基板10的整個表面上的均勻性可得到改善。
第二垂直加熱部件142可自第一垂直加熱部件141沿反應管120的圓周延伸，可構成反應管120的圓周的一部分，且可安置於與第一垂直加熱部件141的位置不同的位置處。此處，第二垂直加熱部件142可自第一垂直加熱部件141的一側延伸且可連接至第一垂直加熱部件141的另一側以形成閉合曲線(例如圓柱形狀)。作為另外一種選擇，第二垂直加熱部件142可與其它垂直加熱部件(例如第三垂直加熱部件)以及第一垂直加熱部件141一起形成閉合曲線。第二垂直加熱部件142可對除第一垂直加熱部件141之外的其他區進行加熱。因此，除噴射噴嘴131的區之外的其它區可具有均勻的溫度。
第一垂直加熱部件141的水平橫截面積可小於第二垂直加熱部件142的水平橫截面積。由於第一垂直加熱部件141僅設置於噴射噴嘴131的區中，因此第一垂直加熱部件141的水平橫截面積可小於第二垂直加熱部件142的水平橫截面積。噴射噴嘴131可佔據小的面積，因為噴射噴嘴131須與排放單元170一起形成層流，且第二垂直加熱部件142可安置於除噴射噴嘴131的區之外的其它區中。因此，第二垂直加熱部件142可充當主加熱器以控制反應管120的內部的總體溫度，且第一垂直加熱部件141可充當輔助加熱器以局部地控制噴射噴嘴131的區的溫度。此處，層流可為維持於水平方向上的平均的均勻流動。在批次型基板處理裝置中，由於製程氣體被供應至基板10的側方向，因此層流可用於在基板10的整個表面上對基板進行均勻處理。
另外，第一垂直加熱部件141的加熱溫度可對應於第二垂直加熱部件142的加熱溫度的90%至110%的範圍。加熱單元140可使用第二垂直加熱部件142作為主加熱器且也可被用作輔助加熱器來對第一垂直加熱部件141的溫度進行精細的及局部的調整(或微調)。因此，反應管120的內部空間的溫度可通過第二垂直加熱部件142被調整至能夠實現磊晶製程的溫度，且因此，反應管120的內部溫度可通過第一垂直加熱部件141在整個區上被均勻地及精細地調整。此處，由於第二垂直加熱部件142充當主加熱器來對反應管120的內部空間的總體溫度進行調整，因此第一垂直加熱部件141的溫度可基於第二垂直加熱部件142的溫 度(100%)來調整。
第一垂直加熱部件141的溫度可被調整至與第二垂直加熱部件142的加熱溫度的90%至110%的範圍對應的加熱溫度。當第一垂直加熱部件141與第二垂直加熱部件142之間的溫度差超過10%(或±10%)時，由於第一垂直加熱部件141與第二垂直加熱部件142之間的溫度差而導致反應管120無法被均勻加熱，從而造成反應管120的溫度差，進而對反應管120造成損壞或變形。舉例而言，當反應管120由石英形成時，反應管120可破裂。
多個垂直加熱部件141、142可通過堆疊被獨立控制的多個水平加熱元件141a、142a而形成。在批次型基板處理裝置中，當垂直加熱部件141或垂直加熱部件142以相同的溫度對反應管120的垂直高度進行加熱時，由於上部部分及下部部分與環繞部分之間的溫度差而導致上部部分及下部部分中的每一者的溫度低於中間部分的溫度。因此，可能難以對基板10均勻地執行處理製程。另外，需要根據高度來控制每一位置的溫度以針對基板10的每一處理空間來調整製程條件。因此，在示例性實施例中，被獨立控制的多個水平加熱元件141a、142a可堆疊以形成垂直加熱部件141或垂直加熱部件142，且因此以不同於其它部分的溫度(例如較高的溫度)對上端及下端(此處可產生相對於周圍環境的溫度差)進行加熱，從而根據垂直高度對反應管120進行均勻加熱。因此，反應管120的內部溫度可在整個區中為均勻的，且基板10的每一處理空間的製程條件可根據處理空間的高度而針對每一位置進行調 整。
控制單元150可控制加熱單元140。此處，控制單元150可連接至加熱單元140以獨立控制多個垂直加熱部件141、142。因此，由於多個垂直加熱部件141、142是由控制單元150獨立控制，因此多個垂直加熱部件141、142可對反應管120的圓周進行劃分以對反應管120的所劃分的部分進行獨立加熱。
圖3A及圖3B是解釋根據示例性實施例所述的多個垂直加熱部件與控制單元之間的連接的概念圖。圖3A是說明多個垂直加熱部件與控制單元之間的連接關係的圖式，且圖3B是說明多個垂直加熱部件及控制單元的排列位置的圖式。
參照圖1、圖3A及圖3B，控制單元150可包括連接至第一垂直加熱部件141的第一控制部件151以及連接至第二垂直加熱部件142的第二控制部件152，以獨立地控制第一垂直加熱部件141及第二垂直加熱部件142。
第一控制部件151可連接至第一垂直加熱部件141以控制第一垂直加熱部件141的加熱。當第一垂直加熱部件141包括多個水平加熱元件141a、141b、141c、141d時，第一垂直加熱部件141可連接至多個水平加熱元件141a、141b、141c、141d中的每一者以控制第一垂直加熱部件141。
另外，第一控制部件151可包括測量第一垂直加熱部件141的溫度的第一溫度測量構件154。第一溫度測量構件154可連接至第一垂直加熱部件141以測量第一垂直加熱部件141的溫度。 第一溫度測量構件154可為釘型熱電偶(spike thermocouple)。在這種情形中，第一溫度測量構件154可接觸第一垂直加熱部件141或安置於第一垂直加熱部件141與反應管120之間，以在第一垂直加熱部件141周圍測量反應管120的外部溫度(或大氣溫度)。
舉例而言，可通過第一溫度測量構件154來測量第一垂直部件141與反應管120之間的溫度，以判斷第一垂直加熱部件141的熱量是否良好地傳遞至反應管120的內部。若第一垂直加熱部件141的熱量不會良好地傳遞至反應管120中(即噴射噴嘴的區中)(或若第一垂直加熱部件與反應管之間的溫度小於參考溫度)，則第一垂直加熱部件141的加熱溫度可升高。另外，若第一垂直加熱部件141的熱量被良好地傳遞至反應管120中(或若第一垂直加熱部件與反應管之間的溫度大於參考溫度)，則第一垂直加熱部件141的加熱溫度可降低。
此處，釘型熱電偶可穿過界定於垂直加熱部件141或垂直加熱部件142中的孔且可被安裝成自反應管120(例如外部管)間隔開預定距離。舉例而言，可在預定的高度以預定的距離界定多個孔以根據高度來確認(或檢測)反應管120的外部溫度，且可將多個釘型熱電偶分別安裝於所述孔中。釘型熱電偶可包括熱電偶導線。熱電偶導線可穿過所述孔並相鄰於反應管120***。另外，由於熱電偶導線是通過將彼此不同的兩個金屬導線的兩端連接至彼此來製造，因此當在兩端的接觸部分處產生溫度差時，可在閉合電路中產生熱電動勢(thermal electrnmotive force)以使電流流經 電路。由於熱電動勢的強度及極性是由兩個金屬導線的兩端及其組合的溫度來確定，因此強度及極性可不受金屬導線中的每一者的粗細及長度的影響。因此，由於根據特定熱電偶的溫度的熱電動勢是事先已知的，因此可通過釘型熱電偶來測量溫度。
一種用於測量溫度的熱觸點可包括前端暴露型觸點、接地型觸點及非接地型觸點。前端暴露型觸點可具有熱電偶導線被暴露以裝設熱觸點的形狀，且因此具有快的回應速率且對微小的溫度變化敏感。接地型觸點可具有將熱電偶導線接地以裝設熱觸點的形狀，且因此具有快的回應速率且足以在高溫、高壓條件下測量溫度。非接地型觸點可具有熱電偶導線被絕緣以裝設熱觸點的形狀，且因此熱電動勢具有輕微的變化，可使用相對長的時間，且使用時可不影響雜訊及電壓。
第二控制部件152可連接至第二垂直加熱部件142以控制對第二垂直加熱部件142的加熱。當第二垂直加熱部件142包括多個水平加熱元件142a、142b、142c、142d時，第二垂直加熱部件142可連接至多個水平加熱元件142a、142b、142c、142d中的每一者以控制第二垂直加熱部件142。
另外，第二控制部件152可包括測量第二垂直加熱部件142的溫度的第二溫度測量構件155及測量反應管120的內部溫度的第三溫度測量構件156。第二溫度測量構件155可連接至第二垂直加熱部件142以測量第二垂直加熱部件142的溫度。第二溫度測量構件155可為釘型熱電偶。在這種情形中，第二溫度測量 構件155可接觸第二垂直加熱部件142或被安置於第二垂直加熱部件142與反應管120之間，以在第二垂直加熱部件142周圍測量反應管120的外部溫度(或大氣溫度)。
第三溫度測量構件156可測量反應管120的內部溫度。此處，第三溫度測量構件156可鄰近反應管120安置以測量內部溫度，且由第三溫度測量構件156測量的值可為接近基板10的周圍溫度，且能夠確認基板10的溫度處於此溫度。另外，第三溫度測量構件156可為輪廓熱電偶(profile thermocouple)。在這種情形中，第三溫度測量構件156可被安置於除噴射噴嘴131的區之外的區中以測量處於真空狀態的反應管120(例如外部管)的內部溫度，從而確認在反應管120中執行的製程是否是在正常溫度條件下執行。
此處，輪廓熱電偶可安置於反應管120的內部管與反應管120的外部管之間。另外，輪廓熱電偶可安置於反應管120中以測量在反應管120中執行製程的實際溫度。
另外，第一控制部件151可利用由第一溫度測量構件154測量的值來控制第一垂直加熱部件141，且第二控制部件152可利用由第二溫度測量構件155的測量值及第三溫度測量構件156的測量值所計算的值來控制第二垂直加熱部件142。
第一控制部件151可包括：第一輸入部件12，接收第一溫度測量構件154的測量值；及溫度控制部件13，根據第一溫度測量構件154的測量值來控制第一垂直加熱部件141的加熱溫度。 第一輸入部件12可連接至第一溫度測量構件154以接收第一溫度測量構件154的測量值。另外，第一輸入部件12可將自第一溫度測量構件154接收的測量值傳輸至溫度控制部件13。
溫度控制部件13可根據自第一輸入部件12接收的第一溫度測量構件154的測量值來控制第一垂直加熱部件141的加熱溫度。此處，當第一溫度測量構件154的測量值小於用於執行製程的正常溫度條件時，第一垂直加熱部件141的加熱溫度可升高。另外，當第一溫度測量構件154的測量值大於用於執行製程的正常溫度條件時，第一垂直加熱部件141的加熱溫度可降低。
第一控制部件151可進一步包括溫度輸出部件11，溫度輸出部件11連接至用於測量反應管120的內部溫度的溫度測量構件(例如第三溫度測量構件156)以接收並輸出測量值。此處，溫度輸出部件11的輸出值可用作簡單參考值，但不可用作用於控制第一垂直加熱部件141的資料。另外，溫度輸出部件11可連接至第三溫度測量構件156。作為另外一種選擇，溫度輸出部件11可連接至與第三溫度測量構件156為相同類型的單獨的溫度測量構件(未示出)。
第二控制部件152可包括：第二輸入部件22，接收第二溫度測量構件155的測量值；第三輸入部件21，接收第三溫度測量構件156的測量值；以及計算控制部件23，通過對自第二輸入部件22接收的第二溫度測量構件155的測量值與自第三輸入部件21接收的第三溫度測量構件156的測量值執行計算來控制第二垂 直部件142的加熱溫度。第二輸入部件22可連接至第二溫度測量構件155以接收第二溫度測量構件155的測量值。另外，第二輸入部件22可將自第二溫度測量構件155接收的測量值傳輸至計算控制部件23。
第三輸入部件21可連接至第三溫度測量構件156以接收第三溫度測量構件156的測量值。另外，第三輸入部件21可將自第三溫度測量構件156接收的測量值傳輸至計算控制部件23。
計算控制部件23可通過分別自第二輸入部件22及第三輸入部件21接收第二溫度測量構件155的測量值及第三溫度測量構件156的測量值來對第二溫度測量構件155的測量值與第三溫度測量構件156的測量值執行計算，並基於計算的結果來控制第二垂直加熱部件142的加熱溫度。
因此，第二控制部件152可通過將第二輸入部件22、第三輸入部件21及計算控制部件23連接至彼此來串級控制(cascade-control)第二垂直加熱部件142。因此，可使第二控制部件152以通過對第二溫度測量構件155的測量值與第三溫度測量構件156的測量值執行計算，來對第二溫度測量構件155測量值資料與第三溫度測量構件156的測量值資料進行合併。出於這個原因，第二控制部件152可更有效地控制第二垂直加熱部件142以維持第二垂直加熱部件142的作為主加熱器的性能並控制反應管120內的總體溫度。此處，計算值可為第二溫度測量構件155的測量值與第三溫度測量構件156的測量值之間的中值或平均值， 且可為通過將第二溫度測量構件155的測量值與第三溫度測量構件156的測量值的和除以測量值的數目(例如2)而獲得的值。
第一控制部件151可僅利用第一垂直加熱部件141的溫度(第一溫度測量構件的測量值)來控制第一垂直加熱部件141的加熱溫度。當還使用第二垂直加熱部件142的溫度(或者第三溫度測量構件的值或單獨的溫度測量構件的測量值)時，通過對流而保持穩定的反應管120的內部溫度可得到反映於第一垂直加熱部件141對其中相對於其它區存在溫度差的局部區進行加熱時，。因此，第二垂直加熱部件142的加熱效果可被反映至第一垂直加熱部件141的控制中，且因此可能難以控制用於改變局部區的溫度的第一垂直加熱部件141。也就是說，儘管第一垂直加熱部件141及第二垂直加熱部件142獨立地對反應管120進行加熱，然而不論局部區的溫度如何，第一垂直加熱部件141及第二垂直加熱部件142可被相似地控制至彼此幾乎相似的加熱溫度。
如上所述，控制第一控制部件151來控制第一垂直加熱部件141的方法與控制第二控制部件152來控制第二垂直加熱部件142的方法可彼此不同。因此，可通過對第一垂直加熱部件141及第二垂直加熱部件142進行有效控制以防止由於局部區中的溫度差而造成基板處理中的不均勻性，並改善基板10的整個表面上的製程均勻性來解決局部區中的溫度差。
根據示例性實施例的基板處理裝置100可進一步包括用於對基板舟110進行旋轉的旋轉驅動單元160。旋轉驅動單元160 可安置於基板舟110之下以對基板舟110進行旋轉。此處，旋轉驅動單元160可在基板舟110的垂直方向上相對於中心軸線對基板舟110進行旋轉。因此，裝載於基板舟110中的基板10也可旋轉。當執行基板處理製程時，被供應至反應管120的一側的製程氣體可穿過裝載於基板舟110中的基板10且接著被泄放至反應管120的另一側。此處，當通過旋轉驅動單元160的操作來旋轉基板舟110時，穿過基板舟110的氣體可被混合。如此一來，基板10的與噴射噴嘴131鄰近的一部分可由於由基板舟110的旋轉帶動基板10旋轉而發生改變。因此，製程氣體可在基板10的整個區域上均勻地分佈。
另外，反應管120的內部溫度可由於對流而在整個區中保持穩定。因此，可以均勻的溫度在基板10的整個表面上執行處理製程。
因此，製程氣體可在基板10的整個區域上均勻地分佈，且另外，可以均勻的溫度在基板10的整個表面上執行處理製程，以改善製程均勻性及沉積於基板10上的生長層的品質。
根據示例性實施例的基板處理裝置100可進一步包括排放單元170，排放單元170通過安置於反應管120的與噴射噴嘴131對稱的另一側上來排放反應管120內的殘留氣體。排放單元170可通過界定於反應管120中的抽吸孔171來排放反應管120內的殘留氣體。此處，反應管120內的製程殘留物可得以排放以在反應管120中形成真空。排放單元170可安置於反應管120中且 與噴射噴嘴131對稱以使抽吸孔171對應於多個噴射噴嘴131中的每一者。此處，抽吸孔171可與噴射噴嘴131對稱地安置且可具有與噴射噴嘴131相同的數目及形狀。排放單元170可排放反應管120內的製程殘留物。此處，製程殘留物可包括非反應氣體及反應副產物。當設置多個噴射噴嘴131時，可設置多個抽吸孔171。當與多個噴射噴嘴131對稱地界定多個抽吸孔171時，可有效地排放包括非反應氣體及反應副產物的製程殘留物以有效地控制製程氣體的流動。也就是說，可通過氣體供應單元130的噴射噴嘴131及排放單元170的抽吸孔171來產生層流。另外，可通過由層流形成在水平方向上平均地維持的均勻流而將製程氣體均勻地供應至基板10的整個表面，以在基板10的整個表面上執行均勻的基板處理。
另外，可調整排放速率(或排放強度)以控制欲在基板10上生長的層的生長速率。多個抽吸孔171的高度可被界定於與多個噴射噴嘴131的高度不同，且抽吸孔171中的每一者可具有狹槽型橫截面以實現有效抽吸。
反應管129可安置於反應管120的圓周上以穩定地支撐氣體供應管線及排放管線。因此，可在反應管129上設置具有環形形狀的支撐構件(未示出)以支撐氣體供應管線及排放管線。然而，示例性實施例並非限制反應管120的結構及形狀。舉例而言，反應管120可具有各種結構及形狀。
圖4是根據經修改實施例所述的多個垂直加熱部件的平 面圖。
參照圖4，多個垂直加熱部件141、142、143可進一步包括在對應於排放單元170的位置處與第一垂直加熱部件141對稱安置的第三垂直加熱部件143。第三垂直加熱部件143可在反應管120的周圍安置於排放單元170的區中。此處，第三垂直加熱部件143可與第一垂直加熱部件141對稱並連接至第三控制部件153且因此由第三控制部件153來控制。可在排放單元170的區與其它區(例如噴射噴嘴131的區)之間產生氣體分壓。當排放單元170具有低的抽吸力時，排放單元170的區中的氣體分壓可相對低於其它區的氣體分壓。因此，第三垂直加熱部件143的加熱溫度可升高。另外，當排放單元170具有高的抽吸力時，排放單元170的區中的氣體分壓可相對高於其它區的氣體分壓。因此，第三垂直加熱部件143的加熱溫度可降低。
另外，由於排放單元170與噴射噴嘴131對稱，因而第三垂直加熱部件143與第一垂直加熱部件141對稱安置。此處，由於噴射噴嘴131與排放單元170的抽吸孔171具有相同的形狀及數目，因此第一垂直加熱部件141與第三垂直加熱部件143可具有相同的形狀。
反應管120的圓周的除第一垂直加熱部件141及第三垂直加熱部件143之外的其餘部分可為第二垂直加熱部件142。此處，第二垂直加熱部件142可被劃分成彼此對稱的兩個或更多個部分。所劃分的部分可由第二控制部件152一起(或等同地)控 制。
如上所述，根據示例性實施例的基板處理裝置100可以局部溫度來控制排放單元170的區，以進一步改善基板10的整個表面上的製程均勻性。
根據示例性實施例的基板處理裝置100可進一步包括容納反應管120的腔室180。腔室180可具有矩形盒形狀或圓柱形狀並具有內部空間。另外，腔室180可包括上部腔室181及下部腔室182。此處，上部腔室181與下部腔室182可彼此連通。與傳送腔室200連通的***孔183可界定於下部腔室182的一側中。因此，基板10可自傳送腔室200裝載至腔室180。流入孔210可界定於傳送腔室200的與腔室180的***孔183對應的一側中。閘閥220可安置於流入孔210與***孔183之間。因此，傳送腔室200的內部空間與腔室180的內部空間可通過閘閥220而彼此隔離。另外，流入孔210及***孔183可通過閘閥220來打開或關閉。此處，***孔183可界定於下部腔室182中。
根據示例性實施例的基板處理裝置100可進一步包括用於升降基板舟110的升降驅動單元191。升降驅動單元191可安置於下部腔室182之下。升降驅動單元191可利用垂直延伸的軸連接至基板舟110的下部部分以垂直地升降基板舟110。所述軸可支撐基板舟110。舉例而言，基板舟110可通過升降驅動單元191的操作而向下移動且接著安置於下部腔室182中(或裝載位置處)。自傳送腔室200裝載至下部腔室182的基板10可裝載至安置於下 部腔室182中的基板舟110中。接著，當多個基板完全裝載至基板舟110中時，基板舟110可通過升降驅動單元191向上移動以移動至上部腔室181(製程位置)。因此，可對反應管120的容納空間中的基板10執行磊晶製程。
根據示例性實施例的基板處理裝置100可進一步包括蓋板192，蓋板192安置於基板舟110之下以通過基板舟110的上升來阻擋上部腔室181與下部腔室182之間的空間，從而將上部腔室181自下部腔室182分隔開。蓋板192可具有圓形板形狀且蓋板192的直徑可大於基板舟110的直徑。蓋板192可安置於基板舟110之下以通過基板舟110的上升來對上部腔室181進行密封。也就是說，當執行基板處理製程時，反應管120的開放的下部部分或外部管(未示出)可關閉。另外，具有O形環形狀的密封構件192a可安置於蓋板192與外部管(未示出)之間或蓋板192與反應管120之間。因此，當執行基板處理製程時，反應管120的內部可與下部腔室182隔離以防止上部腔室181內的製程氣體被引入至下部腔室182中或防止下部腔室182內的異物被引入至上部腔室181中。然而，示例性實施例並非限制蓋板192的結構及形狀。舉例而言，蓋板192可具有各種結構及形狀。
儘管以上主要闡述了批次型基板處理裝置，然而單晶圓型基板處理裝置也可等同地應用至在基板10的側向上供應製程氣體的基板處理裝置。
如上所述，根據示例性實施例，加熱部件可由多個垂直加 熱部件構成，且反應管的圓周可由所述多個垂直加熱部件進行劃分以對所劃分的部分進行獨立加熱，從而改善基板的整個表面上的製程均勻性。另外，由於氣體分壓相對高且受到製程氣體溫度影響的噴射噴嘴區相對於其它區被獨立地控制，因此基板的靠近噴射噴嘴的部分會比基板的其它部分受到更大程度處理的這一限制可得到解決，以改善基板的整個表面上的製程均勻性。此外，由於通過旋轉驅動單元來旋轉基板，因此製程氣體可在基板的整個表面上均勻地分佈，且可進一步改善基板的整個表面上的製程均勻性。另外，設置於噴射噴嘴區中的第一垂直加熱部件可僅測量及控制第一垂直加熱部件的溫度，且設置於其它區中的第二垂直加熱部件可交互地計算第二垂直加熱部件的溫度及反應管的內部溫度以控制所計算的溫度，從而有效地控制基板的每一區域的製程速率及溫度。因此，可進一步改善基板的整個表面上的製程均勻性。
在根據示例性實施例的基板處理裝置中，加熱單元可由多個垂直加熱部件構成，且反應管的圓周可由所述多個垂直加熱部件進行劃分以對所劃分的部分進行獨立加熱，從而改善基板的整個表面上的製程均勻性。另外，由於氣體分壓相對高且受到製程氣體溫度影響的噴射噴嘴相對於其它區而被獨立地控制，因此基板的靠近噴射噴嘴的部分會比基板的其它部分受到更大程度處理的限制可得到解決，以改善基板的整個表面上的製程均勻性。
此外，由於通過旋轉驅動單元來旋轉基板，因此製程氣體可在基板的整個表面上均勻地分佈，且可改善在基板的整個表面 上的溫度均勻性以進一步改善基板的整個表面上的製程均勻性。
另外，設置於噴射噴嘴區中的第一垂直加熱部件可僅測量及控制第一垂直加熱部件的溫度，且設置於其它區中的第二垂直加熱部件可交互地計算第二垂直加熱部件的溫度及反應管的內部溫度以控制所計算的溫度，從而有效地控制基板的每一部分的製程速率及溫度。因此，可進一步改善基板的整個表面上的製程均勻性。
儘管已參照本發明的多個說明性實施例闡述了本發明，然而本發明並非僅限於上述實施例，且因此應理解，所屬領域中的技術入員可設想出落於本發明原理的精神及範圍內的諸多其它修改及實施例。由此，本發明的真正保護範圍應由隨附權利要求的技術範圍來確定。
10‧‧‧基板
100‧‧‧基板處理裝置
110‧‧‧基板舟
120‧‧‧反應管
130‧‧‧氣體供應單元
131‧‧‧噴射噴嘴
140‧‧‧加熱單元
141、142‧‧‧垂直加熱部件
150‧‧‧控制單元
151‧‧‧第一控制部件
152‧‧‧第二控制部件
160‧‧‧旋轉驅動單元
170‧‧‧排放單元
171‧‧‧抽吸孔
180‧‧‧腔室
181‧‧‧上部腔室
182‧‧‧下部腔室
183‧‧‧***孔
191‧‧‧升降驅動單元
192‧‧‧蓋板
192a‧‧‧密封構件
200‧‧‧傳送腔室
210‧‧‧流入孔
220‧‧‧閘閥

Claims (8)

  1. 一種基板處理裝置，包括：基板舟，其中基板裝載於所述基板舟中；反應管，其中在所述反應管中對裝載於所述基板舟中的所述基板執行處理製程；氣體供應單元，用以經由安置於所述反應管的一側上的噴射噴嘴將製程氣體供應至所述反應管中；加熱單元，包括多個垂直加熱部件，其中所述多個垂直加熱部件在所述反應管外部沿所述反應管的圓周安置且用以將所述反應管的所述圓周劃分成多個部分，以對所述反應管的所劃分的所述多個部分中的每一者進行獨立加熱；以及控制單元，用以控制所述加熱單元，其中所述多個垂直加熱部件包括：第一垂直加熱部件，安置於與所述噴射噴嘴對應的位置；以及第二垂直加熱部件，自所述第一垂直加熱部件的一側沿所述反應管的所述圓周延伸，且連接至所述第一垂直加熱部件的另一側，其中所述多個垂直加熱部件分別獨立地加熱所述反應管的內部空間的對應於所述噴射噴嘴的區以及具有與所述對應於所述噴射噴嘴的區的相同的高度的其他區， 所述控制單元獨立地控制所述第一垂直加熱部件及所述第二垂直加熱部件，所述第一垂直加熱部件用以加熱氣體分壓高於所述其他區的所述對應於所述噴射噴嘴的區，所述第二垂直加熱部件用以加熱所述其他區。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，其中所述第一垂直加熱部件的水平橫截面積小於所述第二垂直加熱部件的水平橫截面積。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，其中所述第一垂直加熱部件的加熱溫度對應於所述第二垂直加熱部件的加熱溫度的90%至110%的範圍。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，其中所述控制單元包括：第一控制部件，連接至所述第一垂直加熱部件；以及第二控制部件，連接至所述第二垂直加熱部件。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的基板處理裝置，其中所述第一控制部件包括用以測量所述第一垂直加熱部件的溫度的第一溫度測量構件，且所述第二控制部件包括用以測量所述第二垂直加熱部件的溫度的第二溫度測量構件以及用以測量所述反應管的內部溫度的第三溫度測量構件。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的基板處理裝置，其中所述第一控制部件利用所述第一溫度測量構件的測量值來控制所述第一垂直加熱部件，且所述第二控制部件利用通過所述第二溫度測量構件的測量值及所述第三溫度測量構件的測量值而計算出的值來控制所述第二垂直加熱部件。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，其中所述多個垂直加熱部件是通過堆疊多個被獨立控制的水平加熱元件而形成。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，其進一步包括用以旋轉所述基板舟的旋轉驅動單元。
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