本申请要求2016年12月19日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2016-0173619的韩国专利申请的优先权，其公开内容以其整体通过引用并入本文。
技术领域
一个或多个实施例涉及一种基板处理设备，并且更具体地涉及具有改进的均匀性和反应速度的基板沉积设备。
背景技术：
在制造半导体器件的工艺中，随着电线宽度的减小，要求更精确的工艺控制。在作为重要的半导体工艺之一的膜沉积工艺中，已经付出了改善膜沉积的均匀性和沉积速度的各种努力。
在使用流体流动的诸如膜沉积或膜蚀刻等基板处理工艺中，待处理基板的中央部分和边缘部分的反应环境彼此不同。由于反应环境的差异，中心部分和边缘部分的反应的均匀性是重要的。随着电线宽度的减小，这个问题变得更加重要。
此外，在形成细线宽度的工艺中，问题是反应速度降低以执行更精确的处理。特别是，近来用于实现细线宽度的原子层沉积工艺是开关型工艺，在该工艺中通过开启/关闭阀在反应空间中交替地引入源气体和反应气体而一层接一层地沉积原子层。然而，与传统的沉积工艺相比，原子层沉积工艺存在的问题在于生产量(例如每小时处理的基板的数量)较低。
技术实现要素：
一个或多个实施例包括可以具有改进的均匀性和反应速度的基板沉积设备。
其他方面将在下面的描述中部分阐述，并且部分将从描述中显而易见，或者可以通过实践所呈现的实施例而了解。
根据一个或多个实施例，一种基板处理设备，包括：主体部分，其包括排放路径；气体供应单元，其连接到所述主体部分；第一分隔件，其从所述主体部分延伸；第二分隔件，其从所述主体部分延伸，并且布置在所述气体供应单元与所述第一基板之间；以及基板支撑单元，其被构造为与所述第一分隔件表面密封，其中所述第一分隔件和所述第二分隔件之间的第一区域以及所述气体供应单元和所述第二分隔件之间的第二区域连接到所述排放路径。
在第二分隔件和气体供应单元之间可以形成间隙。
主体部分还可以包括：第一排放通道，其将在第一分隔件和第二分隔件之间的第一区域与排放路径相连接；以及第二排放通道，其将气体供应单元和第二分隔件之间的第二区域与排放路径相连接。
基板处理设备还可以包括布置在气体供应单元上的绝缘板，其中第二区域经由绝缘板和主体部分之间的空间与第二排放通道连通。
第二排放通道可以围绕绝缘板的边缘形成。
绝缘板的边缘可以包括凹陷表面，并且第二区域可以经由凹陷表面和主体部分之间的空间与第二排放通道连通。
从第二区域到第二排放通道的路径的方向可以改变至少两次。
基板处理设备可以进一步包括控制器，该控制器被构造成执行一个周期至少一次，该周期包括供应第一气体的第一步骤和供应第二气体的第二步骤。
基板处理设备还可以包括控制器，该控制器被构造为执行一个周期多次，该周期包括供应源气体的第一步骤，清除源气体的第二步骤，供应反应气体的第三步骤以及清除反应气体的第四步骤。
可以通过第一区域和第二区域分配和排放源气体和反应气体中的每一者。
源气体和反应气体可以由气体供应单元供应，并且可以基于布置在气体供应单元和第一分隔件之间的第二分隔件的位置来确定用于供应源气体和反应气体的变化周期。
在第一步骤至第四步骤的至少一部分的时间段期间，从第一区域通过第一排放通道逸出的气体的流量可以小于从第二区域通过第二排放通道逸出的气体的流量。
在第一步骤至第四步骤的至少一部分的时间段期间，从第一区域通过第一排放通道逸出的气体的流量可以大于从第二区域通过第二排放通道逸出的气体的流量。
在第一步骤至第四步骤中的至少一部分的时间段期间，由气体供应单元供应的气体的流量可以与从第一区域通过第一排放通道逸出的气体的流量和从第二区域通过第二排放通道逸出的气体的流量之和大致相同。
反应空间可以由气体供应单元、基板支撑单元和第二分隔件限定。
排放路径的至少一部分可以与气体供应单元重叠。
根据一个或多个实施例，一种基板处理设备，包括：第一分隔件；气体供应单元，其连接到第一分隔件；基板支撑单元，其被构造成与第一分隔件表面密封；第二分隔件，其将第一分隔件和气体供应单元之间的空间分隔成第一区域和第二区域；以及排放路径，其与第一区域和第二区域连通。
根据一个或多个实施例，一种基板处理设备，包括：主体部分；气体供应单元；基板支撑单元，其被构造为与主体部分形成反应空间；以及分隔件，其从主体部分朝向基板支撑单元延伸，其中反应空间由气体供应单元与基板支撑单元之间的分隔件形成，并且在分隔件与气体供应单元之间形成间隙并且该间隙与反应空间连通。
附图说明
结合附图，通过以下对实施例的描述，这些和/或其它方面将变得明显且更易于理解，在附图中：
图1和图2是根据实施例的基板处理设备的示意性横截面图；
图3和图4是根据其他实施例的基板处理设备的示意性横截面图；
图5是根据另一实施例的基板处理设备的示意性横截面图；
图6是根据另一实施例的基板处理设备的透视图；
图7是图6的基板处理设备的沿着图6的线II-II'截取的横截面图；
图8是图7的部分Q的放大横截面图；
图9和图10是根据其他实施例的基板处理设备的示意性横截面图；
图11是示意性地表示使用根据其他实施方式的基板处理设备的膜沉积方法的流程图。
图12和图13是根据其他实施例的基板处理设备的示意性横截面图；
图14是基板处理设备的排放部分的放大横截面图。
图15至图17是根据其它实施例的反应器和包括所述反应器的基板处理设备的示意性透视图；
图18和图19示意性地示出了根据其他实施例的反应器的结构；
图20和图21示意性地示出了根据其他实施例的背板20的结构；
图22至图24分别是根据一个实施例的被包括在气体供应单元中的气体通道的透视图、俯视图和仰视图。
图25和图26示出贯穿背板和气体通道的第四通孔和第五通孔的各种实施例；以及
图27和图28是示出根据一个实施例的在反应器中通过等离子体增强的原子层沉积(PEALD)方法沉积在基板上的SiO2膜的厚度的曲线图。
具体实施方式
现在将详细参考实施例，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。就这一点而言，本发明的实施例可以具有不同的形式，并且不应该被解释为限于在此阐述的描述。因此，下面仅通过参考附图来描述实施例，以解释本说明书的各个方面。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关的列出项目中的一个或多个中的任何一个和所有的组合。诸如“至少一个”之类的表达当在元件列表之前时，修改整个元件列表而不修改列表的单个元件。
提供实施例以进一步向本发明构思所属领域的普通技术人员进一步完整地解释本发明构思。然而，本发明构思不限于此，并且将理解的是，在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。也就是说，可以仅为了解释本发明构思的实施例而呈现关于特定结构或功能的描述。
本说明书中所使用的术语用于解释具体实施例，而不是用于限制本发明构思。因此，除非在上下文中另外明确指定，否则本说明书中的单数的表达包括复数的表达。而且，诸如“包含”和/或“包括”的术语可以被解释为表示某个特征，数量，步骤，操作，组成元件或其组合，但是不能被解释为排除存在或可能附加一个或多个其他特征，数字，步骤，操作，组成元件或其组合。如在本说明书中所使用的，术语“和/或”包括列出的项目中的任何一个以及所有的至少一种组合项目。
在本说明书中，诸如“第一”和“第二”之类的术语在本文中仅用于描述各种构件、零件、区域、层和/或部分，但是组成元件不受这些术语的限制。显而易见的是，构件、零件、区域、层和/或部分不受术语限制。这些术语仅用于区分一个组成元件和另一个组成元件的目的。因此，在不偏离本发明构思的正确范围的情况下，第一构件，零件，区域，层或部分可以指第二构件，部件，区域，层或部分。
在下文中，参照附图详细描述本发明构思的实施例。在附图中，所示形状可以根据例如制造技术和/或公差来修改。因此，本发明构思的实施例不可以被解释为限于本说明书中描述的部分的特定形状，并且可以包括例如在制造期间产生的形状的变化。
图1和图2是根据实施例的基板处理设备的示意性横截面图。
参照图1和图2，每个基板处理设备可以包括主体部分110、导管120、气体供应单元130、基板支撑单元140、盖160和排放孔170。虽然本说明书中描述的基板处理设备的示例可以包括用于半导体或显示基板的沉积设备，但是本公开不限于此。基板处理设备可以是任何进行用于形成膜的材料沉积所需的设备，或者可以指用于均匀地供应源材料以便对材料进行蚀刻或抛光的设备。在以下的描述中，为了便于说明，假定基板处理设备是半导体沉积设备。
主体部分110可以包括排放路径115、第一分隔件W1和第二分隔件W2。排放路径115可以形成在主体部分110中并且可以连接到排放孔170。第一分隔件W1可以从主体部分110朝向基板支撑单元140突出地延伸。第二分隔件W2可以布置在气体供应单元130和第一分隔件W1之间，并且与第一分隔件W1一样，可以从主体部分110朝向基板支撑单元140突出地延伸。
导管120可以是基板处理设备的气体供应通道。导管120可以通过贯穿主体部分110的至少部分(例如中心部分)而连接到气体供应单元130。当沉积设备是原子层沉积设备时，源气体、净化气体和/或反应气体可以通过导管120被供应。当沉积设备是脉冲式化学气相沉积设备时，通过导管120供应的反应气体可以是相互反应的气体。
气体供应单元130可以连接到主体部分110。例如，气体供应单元130可以布置在主体部分110中。详细地，气体供应单元130可以通过固定构件(未示出)被固定到主体部分110。气体供应单元130可以被构造为在反应空间150中向目标对象S供应气体。例如，气体供应单元130可以是被构造为均匀地供应气体的喷头组件。第一分隔件W1和第二分隔件W2之间的第一区域S1以及气体供应单元130和第二分隔件W2之间的第二区域S2可以连接到主体部分110的排放路径115。
气体供应单元130可以包括导电主体并且可以用作产生等离子体的电极。例如，当气体供应单元130连接到射频(RF)杆(未示出)时，气体供应单元130可以用作产生等离子体的电极。
基板支撑单元140可以被构造为提供其中容纳诸如半导体或显示基板的目标对象S的区域。此外，基板支撑单元140可以被构造成接触第一分隔件W1的下表面。例如，基板支撑单元140可由能够执行竖直和旋转运动的支撑部分(未示出)支撑。当基板支撑单元140通过支撑部分的运动而与第一分隔件W1分离或与第一分隔件W1接触时，反应空间150可被打开或关闭。此外，基板支撑单元140可以是导电主体并且可以用作产生等离子体的电极，即，气体供应电极的对电极。
第一排放通道E1和第二排放通道E2可以形成在主体部分110中。第一排放通道E1可以将第一分隔件W1和第二分隔件W2之间的第一区域S1连接到排放通道115。第二排放通道E2可以将气体供应单元130和第二分隔件W2之间的第二区域S2连接到排放通道115。第一排放通道E1和/或第二排放通道E2的至少一部分可以形成为通孔的形式(见图12)。
布置在气体供应单元130和第一分隔件W1之间的第二分隔件W2可以提供反应空间150，用于例如对基板进行沉积、蚀刻或抛光的处理。由于第二分隔件W2的构造，即，第一分隔件W1和气体供应单元130之间的空间划分成第一区域S1和第二区域S2的构造，反应空间150的实际大小可以减小。
通过与图2的基板处理设备的比较，可以清楚地理解反应空间150的大小的减小。当与其中仅形成有第一分隔件W1的图2的基板处理设备比较时，在图1的基板处理设备中，第二分隔件W2被附加地布置在气体供应单元130和第一分隔件W1之间，因此反应空间150的大小减小。
通过减小反应空间150的大小可以提高沉积反应速度。在使用各种类型的气体形成一种类型的膜的工艺(例如，原子层沉积(ALD)工艺、脉冲式化学气相沉积(CVD)工艺等)中，气体的改变速度取决于反应空间150的大小。换句话说，随着反应空间150的减小，填充反应空间150的相关气体的体积减小。因此，气体之间的变化速度，即诸如切换到控制气体供应的变化速度可以更快，并且每单位时间处理的基板的数量(生产率)可以增加。此外，可以减少不必要的反应空间，并且可以减少处理之后残留气体的量，由此能够进行有效的工艺和基板处理。
反应空间150的气体可以通过第一排放通道E1经由第二分隔件W2和气体供应单元130之间的间隙G排放到排放路径115。当第二分隔件W2与基板支撑单元140保持非接触状态，即第二分隔件W2不与基板支撑单元140接触时，可以形成间隙G。通过间隙G的排放可以防止产生例如可能在反应空间150的边缘处形成的气体(例如，源气体、反应气体等)的漩涡。因此，在基板的边缘处的反应(例如，沉积)的均匀性可以得到改进(参见图5)。
第二排放通道E2可以将气体供应单元130和第二分隔件W2之间的第二区域S2中的气体排放到排放路径115。因此，可以排放被限定在气体供应单元130旁边的死体积中的气体，即，第二区域S2中的残留气体。
由气体供应单元130供应的气体的流量可以与从第一区域S1通过第一排放通道E1排放到排放路径115的气体的流量和从第二区域S2通过第二排放通道E2排放到排放路径115的气体的流量之和大致相同。因此，通过调节第一排放通道E1和第二排放通道E2的大小(例如，直径)的比例，可以控制基板边缘周围的排放效率。而且，通过调节间隙的大小，可以控制排放效率和膜均匀性。
图3和图4是根据其他实施例的基板处理设备的示意性横截面图。根据本实施例的基板处理设备可以是根据上述实施例的基板处理设备的修改示例。在下面的描述中省略了实施例之间的冗余描述。
参照图3，第二排放通道E2可以围绕气体供应单元130的边缘形成。例如，凹陷表面可以形成在气体供应单元130的边缘处，并且第二排放通道E2可以形成在气体供应单元130的凹陷表面中。
引入凹陷表面以进一步减小反应空间150的大小。气体供应单元130与第二分隔件W2之间的第二区域S2可以经由凹陷表面与主体部分110之间的空间连通到第二排放通道E2。由于上述连通结构，从第二区域S2到第二排放通道E2的路径P的方向可以改变至少两次。
参照图4，基板处理设备还可以包括布置在气体供应单元130上的绝缘板180。绝缘板180可以布置在气体供应单元130上。在一个实施例中，绝缘板180可以布置在主体部分110和气体供应单元130之间。
第二排放通道E2可以围绕绝缘板180的边缘形成。例如，凹陷表面可以形成在绝缘板180的边缘处，并且第二排放通道E2可以形成在绝缘板180的凹陷表面上。
气体供应单元130与第二分隔件W2之间的第二区域S2可以经由绝缘板180的凹陷表面与主体部分110之间的空间与第二排放通道E2连通。由于上述连通结构，从第二区域S2到第二排放通道E2的路径P的方向可以改变至少两次。
如图3和图4所示，反应空间150的大小可以通过气体供应单元130或绝缘板180的凹陷表面进一步减小。
此外，凹陷表面可以便于处理主体部分110。例如，当第二排放通道E2形成为没有凹陷表面时，第一排放通道E1和第二排放通道E2之间的距离可以与第二分隔件W2的厚度D1相同。
相反，由于实施了通过凹陷表面的连通结构，第一排放通道E1和第二排放通道E2之间的距离可以从D1增加到D2。因此，可以改进用于处理主体部分110的机械稳定性。换句话说，在执行机械处理工艺以形成第一排放通道E1和第二排放通道E2时，可以进一步确保D2-D1的厚度，并且因此可以防止在处理分隔件期间可能发生的机械变形。这样，使用凹陷表面的排放结构，即，至少两次改变从第二区域S2到第二排放通道E2的排放路径的方向的结构可以具有不仅减小反应空间150的大小而且还提高机械加工的稳定性的技术效果。
在一些实施例中，排放路径115的至少一部分可以与气体供应单元130重叠。换句话说，排放路径115可以在横向方向上延伸，使得第二排放通道E2的排放路径的方向根据凹陷表面改变并且沿竖直方向延伸以连接到排放路径115。因此，气体供应单元130、气体供应单元130上的第二排放通道E2、和排放路径115在竖直方向上可以相互重叠。
例如，如图3和图4所示，凹陷表面可以形成在气体供应单元130或绝缘板180的边缘处，并且第二排放通道E2可以由凹陷表面形成。在这种情况下，连接到第二排放通道E2的排放路径115可以被布置为使得排放路径115的相对位置可以与气体供应单元130竖直地重叠。
尽管图3和图4将气体供应单元130和绝缘板180示出为分开的元件，但是气体供应单元130可以被构造为包括绝缘板180。换句话说，绝缘板180可以被实现为气体供应单元130的部分元件。因此，在图3的实施例中，形成在气体供应单元130的边缘处的凹陷表面可以被解释为被包括在气体供应单元130中的绝缘板180的凹陷表面。
图5是根据另一实施例的基板处理设备的示意性横截面图；根据本实施例的基板处理设备可以是根据上述实施例的基板处理设备的修改示例。在下面的描述中省略了实施例之间的冗余描述。
参考图5，基板支撑单元140可以被构造为与主体部分110形成反应空间150。分隔件W可以从主体部分110突出以朝向基板支撑单元140延伸。由于分隔件结构，在气体供应单元130和基板支撑单元140之间可以形成反应空间150。
与反应空间150连通的间隙G可以形成在分隔件W和基板支撑单元140之间。间隙结构可以防止可能在反应空间150的边缘处发生的气体的漩涡现象。
在分隔件W与基板支撑单元140之间没有形成间隙的情况下，由于分隔件W的阻力，上升到靠近分隔件W的气体F1的速度降低。具体而言，上升到靠近分隔件W的气体F1可以具有比离开分隔件W的气体F2的速度相对更小的速度。该速度差引起气体F1和F2之间的密度差(以及与之相应的压力差)。压差可能会产生气体的漩涡。
相反，根据本发明构思的实施例，由于在分隔件W和基板支撑单元140之间形成间隙G，所以可以防止或减少漩涡现象。换句话说，漩涡现象可能随着靠近分隔件W的气体F1'通过间隙G逃逸而不是沿着分隔件W上升而减轻。结果，可以改进基板S的边缘处的沉积的均匀性。
图6是根据另一实施例的基板处理设备100的透视图。图7是沿着图6的线II-II'截取的图6的基板处理设备100的横截面图。图8是图7的部分Q的放大横截面图。
根据本实施例的基板处理设备100可以是根据上述实施例的基板处理设备的修改示例。在下面的描述中省略了实施例之间的冗余描述。
参照图6至图8，基板处理设备100可以包括基板支撑单元140、布置在基板支撑单元140上的主体部分110、安装在主体部分110的内周表面上的气体供应单元130、布置在气体供应单元130和主体部分110之间的支撑构件270、以及将工艺气体供应到气体供应单元130的气体供应部分240。
基板支撑单元140可以支撑基板并且可以具有其中容纳基板的主表面。基板支撑单元140可以是例如基座。在一些实施例中，基板支撑单元140可以被构造为能够通过连接到设置在基板支撑单元140的一侧处的移动部分250而旋转和/或移动。
垂直贯穿贯穿基板支撑单元140的主表面的至少一个孔155可形成在基板支撑单元140中。孔155可容纳至少一个升降销。
主体部分110可以布置在基板支撑单元140的主表面上，并且可以具有带有暴露的上部的中空部分113。
在主体部分110的上表面和下表面中的每一个中形成开口，中空部分113可以在上表面和下表面的开口之间延伸。换句话说，主体部分110可以具有其中主体部分110的内部通过主体部分110的上表面和下表面的开口暴露到外部的形状。然而，中空部分113的下部可以被基板支撑单元140封闭。
中空部分113可以通过气体供应单元130分成上部空间113b和下部空间113a。上部空间113b可以表示主体部分110的上表面的开口与气体供应单元130之间的空间。下部空间113a可以表示气体供应单元130和基板支撑单元140之间的空间。下部空间113a可以被设置为反应空间，其中在放置在基板支撑单元140上的基板上执行沉积工艺。
反应空间是由气体供应单元130、基板支撑单元140和主体部分110所围绕的区域，其表示通过由气体供应单元130供应的气体的化学反应在基板上形成薄膜的空间。
从下部空间113a朝向设置在主体部分110的上部中的排放孔170延伸的排放路径115可以形成在主体部分110的壁中。换句话说，在沉积工艺期间在下部空间113a中产生的排放气体可以通过排放路径115排放到排放孔170。换句话说，基板处理设备100可以具有向上的排放结构。
从下部空间113a朝向设置在主体部分110的上部中的排放孔170延伸的排放通道E1、和排放通道115可以形成在主体部分110的分隔件中。换句话说，在沉积工艺期间在下部空间113a中产生的排放气体可以经由排放通道E1和排放通道115排放到排放孔170。
间隙G可以形成在主体部分110和基板支撑单元140之间。间隙G可以在空间上连接作为反应区域的下部空间113a和排放通道E1。如上所述，由于形成间隙G，可以减轻由于靠近分隔件的气体与远离分隔件的气体之间具有压力差而可能产生的漩涡现象。
气体供应单元130可以设置在主体部分110的内周中，并且与基板支撑单元140间隔开，且下部空间113a置于气体供应单元130与基板支撑单元140之间。气体供应单元130通过贯穿气体供应单元130的多个气体喷嘴向下部空间113a供应工艺气体，并且可以通过接收RF功率在下部空间113a中产生等离子体。
例如，气体供应单元130可以包括背板132和联接到背板132的喷头电极131。在背板132中形成从气体供应部分240延伸的气体供应通道246。贯穿喷头电极131的彼此面对的一个表面和另一个表面的多个喷嘴可以形成在喷头电极131中。从气体供应部240的气体进口245流动的工艺气体可以经由气体供应通道246传递到喷头电极131。工艺气体可以通过喷头电极131的多个喷嘴被供应到下部空间113a。
喷头电极131可以连接到RF连接器182，以从设置在上方的电源单元供应RF功率。
喷头电极131可以包括含例如铝(Al)的材料的金属。背板132可以包括绝缘体，例如陶瓷。
气体供应部分240可以包括其中形成有气体进口245的气体进口管241和布置在气体进口管241与气体供应单元130之间的凸缘部分242。凸缘部分242可以是绝缘体。
形成在气体进口管241中的气体进口245可以设置为多个。具体而言，在诸如其中禁止工艺气体混合的原子层沉积工艺的工艺中，可以根据工艺气体的数量来确定气体进口245的数量。然而，对于没有诸如等离子体的工艺气体激发装置而彼此不反应的气体，可以通过相同的气体进口245供应气体。
在一些实施例中，主体部分110可以包括支撑台阶218，该支撑台阶218沿着主体部分110的内周表面向内突出。气体供应单元130可以由布置在支撑台阶218上的支撑构件270支撑。换句话说，支撑构件270的下侧接触主体部分110的支撑台阶218，并且支撑构件270的上侧可以接触气体供应单元130。主体部分110的分隔件和气体供应单元130的喷头电极131可以通过支撑构件270彼此连接。
支撑构件270可以沿着主体部分110的内周表面延伸。下部空间113a可以被支撑构件270从外部阻挡。此外，气体供应单元130可以布置在支撑构件270上不直接接触主体部分110并且与主体部分110间隔开。
在一些实施例中，可以使用密封构件280来将下部空间113a与上部空间113b有效地分离。O形环可以用作密封构件280，但是本公开并不限于此。
例如，密封构件280可以布置在腔室的支撑构件270和支撑台阶218彼此接触的部分处，并且可以布置在支撑构件270和气体供应单元130彼此接触的部分处。详细地，布置在支撑构件270与支撑台阶218之间以及布置在支撑构件270与气体供应单元130之间的密封构件280可以防止下部空间113a的反应气体泄漏到上部空间113b。
图9和图10是根据其他实施例的基板处理设备的示意性横截面图。图9和图10的基板处理设备可以是根据图7和图8的实施例的基板处理设备的修改示例。在下面的描述中省略了实施例之间的冗余描述。
参照图9和图10，其内部形成有排放路径115的主体部分110可以连接到气体供应单元130。详细地，主体部分110可以经由密封构件280连接到气体供应单元130。
第一分隔件W1可以从主体部分110延伸，并且基板支撑单元140可以与第一分隔件W1表面密封。第二分隔件W2可以像第一分隔件W1一样从主体部分110延伸，并且可以布置在气体供应单元130和第一分隔件W1之间。
第一分隔件W1和第二分隔件W2之间的第一区域S1以及气体供应单元130和第二分隔件W2之间的第二区域S2可以连接到主体部分110的排放路径115。详细地说，第一分隔件W1与第二分隔件W2之间的第一区域S1也可以与连接到排气路径115的第一排放通道E1连通。另外，气体供应单元130与第二分隔件W2之间的第二区域S2可以与连接到排放路径115的第二排放通道E2连通。此外，在第二分隔件W2和气体供应单元130之间可以形成间隙。
图11是示意性地示出使用根据其它实施例的基板处理设备的膜沉积方法(等离子体原子层沉积方法)的流程图。根据本实施例的膜沉积方法可以通过使用图1至图10中所示的基板处理设备来执行。换句话说，被包括在基板处理设备中的控制器可以被构造为执行稍后描述的膜沉积方法。在下面的描述中省略了实施例之间的冗余描述。
参照图1至图10和图11，控制器可以被构造成通过气体供应单元130供应两种类型的源气体。此外，控制器可以被构造成向反应空间113a或150供应或施加等离子体。源气体和等离子体可以交替地和/或以脉冲形式供应。此外，可以在沉积工艺中连续地供应至少部分气体。
例如，当从时间t0到t1将第一气体供应到反应空间113a或150时，第一气体被化学吸附在基板上。然后，从t1到t2的时间内停止供应第一气体，并且向反应空间113a或150供应净化气体，因此残留在反应空间113a或150中的第一气体被排放到反应器的外部。从时间t2到t3将第二气体供应到反应空间113a或150。当第二气体与化学吸附在基板上的第一气体发生化学反应时，形成薄膜层。
为了在低温下形成薄膜层，即，为了能够在低温下进行化学反应，在t2至t3的时间内供应或施加等离子体。为此，可以将RF功率施加到气体供应单元130。然后，从t3到t4的时间内停止供应第二气体，并且再次供应净化气体，因此从反应器移除剩余的第二气体。尽管在图11的实施例中，在供应第二气体期间供应或施加等离子体，但也可以与第一气体的供应同步地供应或施加等离子体。
形成单元薄膜的一次工艺被定义为一个周期。换句话说，将图11中所示的从t0到t4的时间定义为一个周期(1周期)，并且该周期重复若干次，从而可以形成期望厚度的薄膜。
原子层沉积工艺期间的排放可以按照以下顺序进行。
–针对供应源气体A(其可以包括载气)的第一步骤(t0-t1)的气体排放
–针对通过供应净化气体来清除源气体A的第二步骤(t1-t2)的气体排放
–针对供应源气体B的第三步骤(t2-t3)的气体排放
–针对通过供应净化气体来清除源气体B的第四步骤(t3-t4)的气体排放
在第一步骤至第四步骤期间，可以通过气体供应单元130使源气体A和B和/或净化气体供应到反应空间113a或150。在一些实施例中，可以通过第一分隔件W1和第二分隔件W2之间的第一区域S1以及气体供应单元130和第二分隔件W2之间的第二区域S2分配和排放这些气体。
供应源气体A和源气体B的变化周期可以根据第二分隔件W2的位置来决定。此外，可以基于第二分隔件W2和气体供应单元130之间的间隙G的大小来确定变化周期。此外，源气体和净化气体之间的变化周期可以由上述结构来确定。
例如，由于第二分隔件W2布置得更靠近气体供应单元130，因此可以缩短用于供应源气体(或净化气体)的变化周期。而且，随着第二分隔件W2与基板支撑单元140之间的间隙G的大小减小，可以增加用于供应源气体(或净化气体)的变化周期。
在一些实施例中，在第一步骤至第四步骤中的至少一部分的时间段期间，从第一区域S1通过第一排放通道E1逸出的气体的流量可以小于气体从第二区域S2通过第二排放通道E2逸出的气体的流量。例如，第一排放通道E1的截面积可以小于第二排放通道E2的截面积，因此通过第一排放通道E1逸出的气体的流量可以小于通过第二排放通道E2逸出的气体的流量。
此外，在第一步骤至第四步骤的至少一部分的时间段期间，从第一区域S1通过第一排放通道E1逸出的气体的流量可以大于从第二区域S2通过第二排放通道E2逸出的气体的流量。特别是，在从一个步骤到另一个步骤的变化点处，当残留在反应区域中的气体通过第一排放通道E1与新供应的气体一起排放时，通过第一排放通道E1逸出的气体的流量，即，残留在反应区域中的气体的流量和新供应的流量之和，可能大于从第二区域S2通过第二排放通道E2逸出的气体的流量(新供应的气体的流量)。
尽管在附图和基于原子层沉积工艺的详细描述中描述了本发明构思的技术构思，但是该技术构思可以应用于化学气相沉积工艺。换句话说，根据本发明构思的技术构思，通过两个排放通道分配和排放第一气体和第二气体中的每一者，并且该技术概念可以应用于原子层沉积处理，其中至少执行一次包括供应第一气体的第一步骤和供应不与第一气体反应的第二气体的第二步骤的周期，或者该技术概念可以应用于化学气相沉积工艺，特别是脉冲化学气相沉积工艺，其中至少执行一次包括供应第一气体的第一步骤和供应与第一气体反应的第二气体的第二步骤的周期。
图12和图13是根据其他实施例的基板处理设备的示意性横截面图。根据本实施例的基板处理设备可以是根据上述实施例的基板处理设备的修改示例。在下面的描述中省略了实施例之间的冗余描述。
参照图12，在反应器1中，因为反应器壁2和基座25彼此面接触且面密封，所以形成了反应空间18。基板安装在基座25上，并且基座25的下部连接到能够上升/下降以装载/卸载基板的装置(未示出)。
反应器壁2的内部空间可以被第一分隔件5分成第一区域3和第二区域4。第一区域3和第二区域4分别对应于反应器1的上部区域和下部区域。第一区域3可以被第二分隔件6划分成第三区域8和第四区域13。
此外，第一区域3可以被第三分隔件7划分成第四区域13和第五区域14。换句话说，由于第三分隔件7布置在反应器壁2和第二分隔件6之间，所以可以形成第四区域13和第五区域14。
在第三区域8中可以形成第一通孔9。第一通孔9贯穿第一分隔件5，并且连接作为反应器1的上部空间的第三区域8和作为反应器1的下部空间的第二区域4。第一台阶15形成在第一通孔9与第三区域8之间。
在第二区域4与第一分隔件5之间形成有第六区域17。第一通孔9的贯穿第三区域8的宽度朝向第六区域17逐渐增大。第一通孔9的朝向第六区域17增加的空间可以被外部空气填充。外部空气在等离子体处理期间用作绝缘体，因此可以防止在空间中产生寄生等离子体。此外，第六区域17还可以包括第四分隔件19，并且第四分隔件19可以支撑背板20。
气体进口部分被插入第一通孔9中。气体进口部分可以包括第一气体进口6和凸缘27，并且还可以包括贯穿气体进口部分的内部的第一气体供应通道28。第一气体供应通道28贯穿第一气体进口6和凸缘27并且延伸到第二区域4。诸如O形环的密封构件可以被插入到第一气体进口6和凸缘之间的联接面中，从而第一气体供应通道28可以与外部空气隔离。第一气体供应路径29和第二气体供应路径30连接到第一气体进口26以供应用于处理基板的气体。例如，用于原子层沉积过程的源气体、反应气体和净化气体经由第一气体供应路径29，第二气体供应路径30和第一气体供应通道28被供应到反应空间18。凸缘27可以由绝缘体形成并且可以防止在等离子体处理期间等离子体功率的泄漏。
反应器1还可以包括贯穿第三分隔件7的一个表面的第二通孔10。第二通孔10通过依次贯穿第三分隔件7和第一分隔件5而连接到第二区域4。第二通孔10的上部联接到第二气体进口31。在第二通孔10与第二气体进口31之间的联接面中插入诸如O型环等的密封部件，可以防止外部空气的侵入。可以通过第二气体进口31和第二通孔10供应源气体、反应气体或净化气体。如上所述，可以设置多个第二通孔10。
背板20、气体通道21和气体供应板22可以顺序地布置在第一分隔件5与反应空间18之间。气体供应板22和气体通道21可以通过使用联接构件联接。气体通道21和第一分隔件5可以通过使用另一个联接构件而联接。
例如，气体通道21和第一分隔件5可以通过背板20联接。结果，背板20、气体通道21和气体供应板22可以顺序地堆叠在第四分隔件19上方从第一分隔件5突出。气体供应板22可以包括用于向反应空间18中的基板(未示出)供应气体的多个孔。例如，包括气体通道21和气体供应板22的气体供应单元可以是喷头，并且在另一个示例中，气体供应单元可以是用于均匀地供应用于对物体进行蚀刻或抛光的材料的装置。
气流通道24形成在气体通道21与气体供应板22之间。通过第一气体供应通道28供应的气体可以被均匀地供应到气体供应板22。气流通道24的宽度可以从中心部分朝向其周边部分逐渐减小。
第三通孔23可以形成在背板20和气体通道21的一个表面中。第二台阶16可以形成在背板20、气体通道21和第三通孔23之间。根据本发明构思，第三通孔23可以贯穿背板20和气体通道21的中心部分，并且气体进口部分的凸缘27可以插入第一台阶15中到达第二台阶16。
可以在凸缘27和第二台阶16之间，在第一分隔件5和背板20之间，和/或在背板20和气体通道21之间插入诸如O形环的密封构件。因此，可以获得与外部空气的隔离。
反应器1还可以包括贯穿背板20的一个表面的第四通孔11以及贯穿气体通道21的一个表面的第五通孔12。第四通孔11和第五通孔12可以连接到第二通孔10。因此，通过第二通孔10供应的气体被供应到气流通道24。
如图12所示，第五通孔12可以沿垂直方向贯通气体供应板22，或可以沿倾斜方向贯通气体通道21。此外，贯通方向也可以通向气流通道24的内部或其外部。此外，第五通孔12可以布置在气流通道24的中心和边缘之间，或者布置成与边缘间隔开。或者，第五通孔12的位置可以被确定为对应于具有待处理基板的大比表面积的图案化结构的位置。
第四通孔11和/或第五通孔12可以与背板20和气体通道21的中心部分隔开一定距离，并且可以在水平方向上形成多个通孔。或者，第四通孔11和/或第五通孔12可以在朝向背板20和气体通道21的中心部分维持一定距离的同时在竖直方向上形成多个通孔。在第四通孔11和/或第五通孔12中，通孔之间的间隔可根据所需的工艺进行调整。
缓冲空间38可以进一步形成在第二通孔10和第四通孔11之间。缓冲空间38可以保持通过第二通孔10供应的气体已被均匀地供应到第四通孔11。在一些实施例中，缓冲空间38可以形成在第四通孔11和第五通孔12之间。
第一排放部分32形成在反应器1的反应器壁2中。第一排放部分32可以包括第一排放孔33和第一排放通道34。第一排放部分32的第一排放通道34经由贯穿第一分隔件5的第一排放孔33连接到第五区域14。
第五区域14的上部可以联接到排放路径盖36，形成排放路径。在第五区域14与排放路径盖36之间的联接面插入O型环等密封构件，从而将排放路径与外部空气隔离。此外，排放路径盖36的一个表面可以包括气体出口35。气体出口35可以连接到排放泵(未示出)以排放气体。
为了安全起见，反应器1的第四区域13的上部可联接到上盖37。上盖37可以从外部保护RF分配板39。
图13是沿不同方向观察的反应器1的横截面图。参照图13，除了图12的气体供应通道28之外，通过贯穿第一分隔件5的另一个表面而连接到第二区域4的至少一个第六通孔43可以形成在反应器1的第一分隔件5中。第六通孔43可以布置在第二分隔件6和第三分隔件7之间。
联接构件40可以插入第六通孔43中，并且因此气体通道21和第一分隔件5可以通过联接构件40彼此机械联接。背板20在其一个表面中可以包括孔，联接构件40贯穿该孔。背板20连同气体通道21可以机械地联接到第一分隔件5。联接构件40可以是导电主体并且可以是螺钉。
支撑构件41被插入在联接构件40周围，并且支撑构件41由绝缘体形成。因此，联接构件40和第一分隔件5可以通过支撑构件41彼此电绝缘，并且因此可以防止在等离子体处理期间等离子体功率的泄漏。
气体通道21和气体供应板22可以由导电主体形成。因此，气体通道21和气体供应板22可以用作电极以在等离子体处理期间传输等离子体功率。
凸缘27、背板20和支撑构件41可以由绝缘体形成。因此，可以防止等离子体功率经由第一分隔件5通过反应器壁2泄漏。此外，通过用外部空气在凸缘27周围填充第一通孔9和第六区域17，可以防止在空间中产生寄生等离子体。
布置在下部区域(第二区域4)中的气体通道21和气体供应板22可以通过单独的联接构件42彼此联接。联接构件42可以由导电主体形成并且可以是螺钉。在一些实施例中，包括在气体供应单元中的气体通道21和气体供应板22可以一体地形成。
图14是基板处理设备的排放部分的放大横截面图。参照图14，排放部分可以包括第一排放部分2和第二排放部分44。第一排放部分32可以包括第一排放孔33和第一排放通道34。第二排放部分44可以包括第二排放孔45和第二排放通道46。第一排放孔33和第二排放孔45可以贯穿第一分隔件5。此外，第一排放孔33和第二排放孔45可以连接排放路径(即，第五区域14)和排放通道34和46。
在反应空间18中，的与基板发生化学反应后留下的残留气体通过第一排放部分32和第二排放部分44排放。大多数残留气体可以经由排放间隙48流到区域“A”。然后，区域“A”中的残留气体可以通过第一排放部分32并且可以排放到作为排放路径的第五区域14。
被限定在作为与气体通道和气体供应板相邻的盲区的区域“B”的气体可以通过第二排放部分44排放到作为排放路径的第五区域14。第一排放孔33的直径和第二排放孔45的直径可以分别与第一排放通道34直径和第二排放通道46的直径相同或不同。通过适当地调节第一排放孔33、第二排放孔45、第一排放通道34和/或第二排放通道46的直径的比率，可以控制基板的边缘部分周围的排放效率，并且可以相应地调整膜的均匀性。而且，通过调节排放间隙48的大小，可以控制排放效率和膜的均匀性。
图15至图17是根据其它实施例的反应器和包括反应器的基板处理设备的示意性透视图。根据本实施例的基板处理设备可以是根据上述实施例的基板处理设备的修改示例。在下面的描述中省略了实施例之间的冗余描述。
参照图15，除了第一气体进口26、气体出口35和排放路径盖36之外，根据本实施例的反应器还可以包括保护盖50。保护盖50是保护RF输送板52的保护盖。
图16和图17示出移除了保护盖50。参考图16和图17，RF输送板52连接到RF分配板39。RF分配板39电连接到多个RF杆54。在一个实施例中，为了均匀地供应RF功率，RF杆54可以相对于气体通道21的中心例如第一气体进口26的中心对称地布置。
RF输送板52的上部可以连接到RF发生器(未示出)。RF输送板52的下部可以连接到RF分配板39。RF分配板39可以连接到RF杆54。
因此，由RF发生器产生的RF功率经由RF输送板52，RF分配板39和RF杆54输送到气体通道21。气体通道21机械地连接到气体供应板22，并且气体通道21和气体供应板22可以一起用作RF电极。
至少一个RF杆54可以安装在反应器中。RF杆54可以布置成贯穿布置在图12的第二分隔件6与图12的第三分隔件7之间的图12的第一分隔件5的一部分。在另外的实施方式中，如图17所示，可以布置RF杆54中的至少两个，并且RF杆54可以相对于反应器的中心对称地布置。对称布置可以使RF功率被均匀地供应给RF电极21和22。
在一些实施例中，筒式加热器(未示出)可以安装在反应器壁2上方以加热反应器壁。可以对称地布置多个筒式加热器，因此可以实现反应器壁2的均匀的温度梯度。
图18和图19示意性地示出了根据其它实施例的反应器的结构。根据本实施例的反应器可以是根据上述实施例的背板20的透视图(图18)和仰视图(图19)。
参照图18和图19，第二分隔件6可以布置成与反应器壁2的上部空间的中心间隔一定距离。第三分隔件7可以布置在反应器壁2的侧壁和第二分隔件6之间。图12的从上部空间延伸到下部空间的气体供应通道28可以由第二分隔件6的结构提供。
第四分隔件19可以接触图12的背板20的上表面以支撑背板20。
联接构件40和支撑构件41可以插入到螺纹孔56中。因此，图12的气体通道21和图12的背板20可以机械地连接到图12的第一分隔件5。
RF杆54被插入到多个RF杆孔58中并且电连接到气体通道21。
排放路径形成在第五区域14中，并且第一排放孔33和第二排放孔45可以分别连接到图14的第一排放通道34和图14的第二排放通道46，从而形成排放部分。
第一通孔9的宽度可以朝向图12的第六区域17逐渐增加。第六区域17的空间可以被外部空气填充，并且可以在等离子体处理期间用作绝缘体。因此，可以防止在由第一通孔9形成的空间中产生寄生等离子体。
图20和图21示意性地示出了根据其他实施例的背板20的结构；根据本实施例的背板可以是根据上述实施例的背板20的透视图(图20)和仰视图(图21)。
背板20位于图12的第一分隔件5与图12的气体通道21之间。此外，在等离子体处理期间，由绝缘体形成的背板20可以用作绝缘体，以将图12的第一分隔件5与作为RF电极的气体通道21和气体供应板22隔离。
多个第四通孔11可以在背板20的上/下表面中形成为与背板20的中心隔开一定距离。第四通孔11可以从图12的第二通孔11接收气体并且将气体供应到贯穿图12的气体通道21的图12的第五通孔12。第三通孔23位于背板20的中心部分处，并且图12的凸缘27插入到第三通孔23中。
图22至图24分别是根据一个实施例的被包括在气体供应单元中的气体通道21的透视图、俯视图和仰视图。
气体通道21可以包括布置成与气体通道21的中心部分隔开一定距离的多个第五通孔12。
参照图23，气体通道21的上表面中的第五通孔12的位置可以对应于图20和图21中所示的背板20的第四通孔11的位置。
形成在气体通道21中的第五通孔12可以在垂直方向或倾斜方向上贯穿气体通道21。
例如，参照图23，第五通孔12可以在气体通道21的第一表面上沿着具有第一直径d的第一圆周布置或形成。此外，参考图24，第五通孔可以在气体通道21的第二表面上沿着具有第二直径d'的第二圆周布置或形成。在一个示例中，第一直径d可以大于第二直径d'。然而，本发明构思不限于此，并且可以是d＝d'或d≠d'。
图25示出了贯穿背板20和气体通道21的第四通孔11和第五通孔12的各种实施例。
如图25所示，贯穿气体通道21的第五通孔12可以沿垂直方向或倾斜方向贯穿气体供应板22。当第五通孔12沿倾斜方向贯穿气体供应板22时，第五通孔12可以通向气流通道24的内部或其外部。虽然没有示出，但是第四通孔11不限于竖直延伸的形状。
图26示出了根据另一实施例的第二通孔10，第四通孔11和第五通孔12贯穿第三分隔件7，第一分隔件5，背板20和气体通道21。
如图26所示，第二气体进口31，第二通孔10，缓冲空间38，第四通孔11，和第五通孔12中的每一个都设置成多个，并且经由第二气体进口31将多种气体供应到气流通道24。例如，可以通过相应的进口供应源气体、反应气体和净化气体。
经由第二通孔10，第四通孔11和第五通孔12供应到气流通道24的气体可以经由气体供应板22下方的边缘部分被供应到反应空间18的边缘区域或被供应到反应空间18的中心部分和边缘部分之间的区域。结果，可以选择性地制控形成在待处理的基板的边缘区域(边缘部分)中的或形成在基板的中心部分和边缘区域之间的特定外围部分中的膜的均匀性或特性。
例如，可以根据通过第二通孔10，第四通孔11，和第五通孔12供应的气体的流速和贯穿气体通道21的第五通孔12的倾斜度来选择性地控制沉积在基板的边缘区域中的或者在基板的中心部分和边缘部分之间的区域中的膜的均匀性。另外，由于这些因素，可以减小或控制与沉积在基板的中心部分处的膜的均匀性偏差。
例如，可以沉积在基板的中心部分和边缘部分之间具有最小均匀性偏差的膜。在另一个示例中，可以沉积具有凹形形状的膜，其中基板的边缘部分比其中心部分厚，或者可以沉积具有凸形形状的膜，其中基板的中心部分比其边缘部分厚。通过第二通孔10，第四通孔11和第五通孔12供应的气体可以是惰性气体。在一些实施例中，气体可以是参与膜形成的反应气体和/或源气体。
图27和图28是示出根据一个实施例的在反应器中通过等离子体增强的原子层沉积(PEALD)方法沉积在基板上的SiO2膜的厚度的曲线图。该曲线图显示了通过第二通孔10，第四通孔11和第五通孔12供应的气体对膜的均匀性(特别是在基板的边缘部分处沉积的膜的均匀性)的影响。
当基板的直径为300mm时，曲线图的横轴表示距离晶片中心150mm左右的距离。曲线图的纵轴表示膜的厚度。在本实施例中，通过将贯穿贯穿气体通道21的第五通孔12的角度设定为30°并改变气体流量来评估效果。
[表1]
如表1所示，通过作为气体供应通道的第一通孔(主孔)，在整个工艺期间连续地供应1000标准毫升/分钟(sccm)的Ar作为源载体，供应3500sccm的Ar作为净化气体，并且可以供应200sccm的O2作为反应气体(因此，总流量为4700sccm)。在此工艺中，提供400瓦的等离子体，并且在反应空间内维持2托的压强。
只有当供应等离子体并且其与基板上的源分子反应时，才激活氧气。因此，当不供应等离子体时，氧气充当净化气体。因此，氧气在本工艺中可以用作反应性净化气体。
通过第二通孔供应的气体可以是Ar或O2。可以在整个工艺中连续地供应气体。可以根据基板周围的期望的膜均匀性适当地控制气体的流量。
根据上述实施例的发明构思可总结如下。
-通过第一通孔连续供应源气体、净化气体和反应性净化气体的第一操作
-通过第二通孔连续供应净化气体和反应性净化气体中的至少一者的第二操作
-施加等离子体的第三操作
-第一操作和第二操作可以同时执行，而第三操作可以在执行第一操作和第二操作的同时临时执行。
第一通孔对应于图12的气体供应通道28，并且第二通孔对应于贯穿气体供应单元的至少一部分的图12的通孔10、11和12。
如图27所示，可以看出，随着通过第二通孔供应的Ar气体的流量增加，沉积在基板的边缘部分处的膜的厚度减小。另外，如图28所示，可以看出，随着通过第二通孔供应的氧气的流量增加，沉积在基板的边缘部分处的膜的厚度增加。换句话说，通过引起和控制关于供应到反应空间的周边部分的源气体和反应气体的对基板周边部分的阻塞效应，可以控制基板上的膜的均匀性。
本发明构思的实施例不能被解释为限于本说明书中描述的部分的特定形状，并且可以包括例如在制造期间产生的形状的变化。
应该理解的是，这里描述的实施例应该仅仅是描述性的而不是为了限制的目的。在每个实施例中的特征或方面的描述通常应被认为可用于其他实施例中的其他类似特征或方面。
虽然参考附图描述了一个或多个实施例，但是本领域普通技术人员将会理解，在不脱离由所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。