本发明涉及一种气体喷射装置、包括所述装置的衬底加工设施、及使用所述设施来加工衬底的方法，且更具体来说涉及一种能够轻易地控制衬底上的气体密度分布的气体喷射装置、包括所述装置的衬底加工设施、及使用所述设施来加工衬底的方法。
背景技术：
使用工艺气体来加工衬底的衬底加工装置大体包括：腔室，具有内部空间；平台，设置在所述腔室中且将所述衬底安放在所述平台的上部部分上；发光单元，被定位成面对平台的上侧并发射光以对安放在所述平台上的衬底执行热处理；以及多个喷嘴，在一个方向上对齐及设置以对应于衬底的延伸方向且从平台的上侧朝所述衬底喷射气体。
同时，根据所要执行的衬底加工工艺，在衬底的延伸方向上从所述衬底的上侧开始的气体密度分布可为不同的。举例来说，衬底的边缘区中的气体密度可低于所述衬底的中心区中的气体密度，或者相反，所述衬底的边缘的气体密度可高于所述衬底的中心区的气体密度。为控制此种气体密度分布，应将多个喷嘴中的一些喷嘴打开以喷射气体，且应将一些喷嘴关断以不喷射气体。
然而，在现有技术中，存在工艺切换效率及生产率由于根据所要加工的工艺类型对多个喷嘴中的每一者进行手动打开及关断控制而降低的问题。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)韩国专利申请公开第10-2016-0122523号
技术实现要素：
本发明提供一种能够轻易地控制气体密度分布的气体喷射装置、包括所述装置的衬底加工设施、及使用所述设施来加工衬底的方法。
根据示例性实施例，一种气体喷射装置包括：喷射部件，在衬底的宽度方向上对齐并设置在位于所述衬底的外侧的一侧上，且具有多个喷嘴，所述多个喷嘴朝所述衬底喷射气体；喷射控制单元，被配置成自动地控制以下中的至少一者：是否所述多个喷嘴中的每一者均喷射气体，以及使得通过所述多个喷嘴喷射的所述气体在所述衬底的所述宽度方向上的气体密度分布变为目标气体密度分布。
在实施例中，所述喷射控制单元可包括：气体密度分布类型存储部件，被配置成存储不同的气体密度分布类型；喷射类型存储部件，被配置成存储能够实现所述多个气体密度分布类型中的每一者的多个喷射控制类型；以及喷射控制部件，根据所要执行的衬底工艺，被配置成选择所述气体密度分布类型存储部件中的所述气体密度分布类型中的一者、以及选择所述喷射类型存储部件中的一个喷射控制类型以使得实现所选择的所述气体密度分布类型，且控制所述喷射部件的操作以进行控制来使得所述喷射部件变为所选择的所述喷射控制类型。
在实施例中，所述喷射控制单元可包括存储多个不同工艺类型的工艺类型存储部件，且所述喷射控制部件可选择所述工艺类型存储部件中的工艺类型中的任一者并可选择所述气体密度分布类型存储部件中的所述气体密度分布类型中的任一者以执行所选择的所述工艺类型。
在实施例中，所述喷射部件可包括：喷射区块，设置在位于所述衬底的外侧的一侧上，通过在所述衬底的所述宽度方向上延伸而形成，且所述多个喷嘴设置在所述喷射区块中；多个供应管道，被配置成将气体分别供应到所述多个喷嘴中的每一者；以及喷射阀门，安装在所述多个供应管道中的每一者上，以控制所述供应管道与所述喷嘴之间的连通、以及气体量。
在实施例中，所述喷射控制部件可与所述喷射阀门联锁，以根据所选择的所述喷射控制类型来控制所述多个喷射阀门中的每一者的操作。
在实施例中，所述气体喷射装置还可包括：输送部件，被配置成将气体输送到所述多个供应管道中的每一者；壳体，被设置成在所述输送部件的延伸路径的至少一个位置上容纳所述输送部件的至少一部分；传感器，安放在所述壳体上以感测所述壳体内的所述气体，且从而监测所述气体是否从所述输送部件泄露。
根据另一示例性实施例，一种衬底加工设施包括：安放部分，将衬底安放在其一个表面上；加热单元，面对所述安放部分以提供热量来加热所述衬底；以及气体喷射装置，设置在所述安放部分的上表面之上，被设置成定位在安放于所述安放部分上的所述衬底的外侧的一侧上，具有朝所述衬底喷射气体的多个喷嘴，且所述气体喷射装置自动地控制以下中的至少一者：是否从所述多个喷嘴中的每一者喷射所述气体、以及所述多个喷嘴中的每一者的气体喷射量。
在实施例中，所述气体喷射装置可包括：喷射部件，连接到所述多个喷嘴及所述多个喷嘴中的每一者，具有多个阀门，所述多个阀门被配置成控制以下中的至少一者：所述气体是否从所述多个喷嘴中的每一者喷射、以及所述多个喷嘴中的每一者的气体喷射量；气体密度分布类型存储部件，被配置成存储不同的气体密度分布类型；喷射类型存储部件，被配置成存储能够实现所述多个气体密度分布类型中的每一者的多个喷射控制类型；以及喷射控制部件，被配置成在所述气体密度分布类型存储部件中根据所要执行的衬底工艺来选择所述气体密度分布类型中的任一者，并从所述喷射类型存储部件中选择所述喷射控制类型中的一者以实现所选择的所述气体密度分布类型，且控制所述喷射部件的操作以进行控制而使得所述喷射部件变为所选择的所述喷射控制类型。
在实施例中，所述喷射部件可包括：喷射区块，设置在位于所述衬底的外侧的一侧上，通过在所述衬底的宽度方向上延伸而形成，且所述多个喷嘴设置于所述喷射区块中；以及多个供应管道，分别连接到所述多个喷嘴中的每一者，以将气体供应到所述多个喷嘴中的每一者，其中所述多个喷射阀门分别安放在所述多个供应管道上，且所述喷射控制部件与所述喷射阀门联锁以根据所选择的所述喷射控制类型来控制所述多个喷射阀门中的每一者的操作。
在实施例中，所述衬底加工设施还可包括：输送部件，被配置成将所述气体输送到所述多个供应管道中的每一者；壳体，被设置成在所述输送部件的延伸路径的至少一个位置上容纳所述输送部件的至少一部分；传感器，安放在所述壳体上以感测所述壳体内的所述气体，且从而监测从所述输送部件泄露的所述气体。
在实施例中，所述安放部分可包括：平台，将所述衬底安放在所述平台的上侧上；以及盖构件，与所述平台的所述上侧间隔开，且具有开口以至少暴露出安放在所述平台上的所述衬底，且其中所述喷射部件可从所述平台的所述上侧定位在所述盖构件的一侧上；可设置有排放部件，所述排放部件可被设置成位于所述安放部分的另一外侧面对所述喷射区块，以排放气体；所述平台的一侧与所述盖构件之间的间隔空间可为气体供应通道，从所述喷射部件喷射的所述气体通过所述气体供应通道在所述衬底的定位方向上供应；且所述平台的另一侧与所述盖构件之间的间隔空间可为气体排放通道，穿过所述衬底的上侧的所述气体通过所述气体排放通道在所述排放部件的定位方向上被排放出。
在实施例中，所述加热单元可包括多个灯，所述多个灯被定位成与所述安放部分的上侧相对以在至少一个方向上对齐，并发射光。
在实施例中，所述加热单元可包括定位于所述多个灯与所述安放部分之间的窗口。
根据又一示例性实施例，一种加工衬底的方法包括：将衬底安放在安放部分上；以及从设置在位于所述衬底的外侧的一侧上的多个喷嘴朝所述衬底喷射气体，以处理所述衬底，其中所述从所述多个喷嘴朝所述衬底喷射所述气体可被控制成使得在所述衬底的宽度方向上的气体密度分布变为通过所述多个喷嘴喷射的所述气体的预先存储的多个气体密度分布类型中的一者。
在实施例中，所述从所述多个喷嘴朝所述衬底喷射所述气体可包括：选择在气体密度分布类型存储部件中存储的多个气体密度分布类型中与用于处理所述衬底的工艺对应的气体密度分布类型；从在喷射控制类型存储部件中存储的多个喷射控制类型中选择其中一个喷射控制类型以实作所选择的所述气体密度分布类型；以及控制以下中的至少一者：所述气体是否从所述多个喷嘴中的每一者喷射、以及所述多个喷嘴中的每一者的气体喷射量，使得变为所选择的所述喷射控制类型。
在实施例中，所述气体密度分布类型存储部件可存储分别与被配置成对所述衬底进行处理的腔室内的多个压力条件对应的多个气体密度分布类型；以及所述选择与用于处理所述衬底的工艺对应的气体密度分布类型可根据用于处理所述衬底的所述腔室中的压力来选择所述多个气体密度分布类型中的任一者。
在实施例中，所述加工衬底的方法还可包括：在朝所述衬底喷射气体的同时，加热所述衬底。
在实施例中，所述加热所述衬底可朝所述衬底辐照光。
附图说明
结合附图阅读以下说明，可更详细地理解示例性实施例，在附图中：
图1是示意性地示出根据示例性实施例的气体喷射装置及包括所述气体喷射装置的衬底加工设施的图。
图2是示出根据另一示例性实施例的安放部分及设置在所述安放部分的一侧上的喷射部件的立体图。
图3是从上侧观察的根据又一示例性实施例的安放部分的俯视图，其用于阐述喷射部件的位置。
图4是示意性地示出根据又一示例性实施例的喷射部件及喷射控制单元的图。
图5是示出根据再一示例性实施例的喷射控制单元的立体图。
图6a及图6b是阐述当从喷射部件喷射的气体朝排放部件流动时的气体流动的图。
图7a及图7b及图8a及图8b是分别示意性地示出根据是否多个喷嘴中的每一者均喷射气体而定的气体密度分布的图。
图9到图12是阐述根据是否多个喷嘴中的每一者均喷射气体而定的气体密度分布类型中的每一者的图。
图13是示出根据示例性实施例的喷射控制单元的气体密度分布类型存储部件及喷射控制类型存储部件的示例性概念图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细阐述具体实施例。然而，本发明可实施为不同形式而不应被视为仅限于本文所述的实施例。确切来说，提供这些实施例是为了使此揭露内容将透彻及完整，且将向所属领域中的技术人员充分传达本发明的范围。
图1是示意性地示出根据示例性实施例的气体喷射装置及包括所述气体喷射装置的衬底加工设施的图。图2是示出根据另一示例性实施例的安放部分及设置在所述安放部分的一侧上的喷射部件的立体图。图3是从上侧观察的根据又一示例性实施例的安放部分的俯视图，其用于阐述喷射部件的位置。图4是示意性地示出根据又一示例性实施例的喷射部件及喷射控制单元的图。图5是示出根据再一示例性实施例的喷射控制单元的立体图。图6a及图6b是阐述当从喷射部件喷射的气体朝排放部件流动时的气体流动的图。图7a及图7b及图8a及图8b是分别示意性地示出根据是否多个喷嘴中的每一者均喷射气体而定的气体密度分布的图。图9到图12是阐述根据是否多个喷嘴中的每一者均喷射气体而定的气体密度分布类型中的每一者的图。图13是示出气体密度分布类型存储部件及喷射控制类型存储部件的示例性概念图。
在下文中，将参照附图阐述根据示例性实施例的具有气体喷射装置的衬底加工设施。在此种情形中，根据示例性实施例的衬底加工设施将被阐述为所谓的快速热处理(rapidthermalprocess，rtp)的实例，在快速热处理中会产生高温热量且衬底使用所产生的热量而被快速地热处理。
此外，根据示例性实施例的衬底加工设施可为在近似20托(torr)或小于20托(更优选地，近似5托到近似10托或小于10托)的低压环境下在衬底上形成薄膜的衬底加工设施。
参照图1，根据示例性实施例的衬底加工设施(即，快速热处理设施)包括：腔室100，具有内部空间；安放部分200，位于腔室100内以安放作为对象的衬底s；加热单元300，具有多个灯320，所述多个灯320被定位成与安放部分200相对且提供用于对衬底s进行热处理的热源；气体喷射部件6100，具有多个喷嘴6152及气体喷射装置，所述多个喷嘴6152在衬底s的一个延伸方向上在安放于安放部分200上的衬底s的上侧处对齐及设置以对应于安放部分200从而朝衬底s喷射气体，所述气体喷射装置具有喷射控制单元6200，喷射控制单元6200用于依据在衬底s的延伸方向上所要执行的气体密度分布类型或目标气体密度分布类型来控制从所述多个喷嘴中的每一者喷射的气体；以及排放部件500，排放部件500中的至少一些排放部件500被定位成与腔室100内的所述多个喷嘴相对且具有泵送力。
根据示例性实施例的衬底s可为应用到半导体元件的晶片。当然，所述衬底并非仅限于此，且可根据所要制造的装置而以不同方式应用由玻璃、金属等制成的衬底。
腔室100呈具有可在其中加工衬底s(对象)的内部空间的容器形状，且呈例如其中横截面为矩形的矩形容器形状。更具体来说，根据示例性实施例的腔室在其上侧上具有开口或开放式形状，且被随后要阐述的窗口400及加热单元300密封。此外，在腔室100中，装设有使衬底s进入或离开的进入口(图中未示出)，且可装设有用于输送所述衬底的机器人(图中未示出)。
在以上说明中，腔室100的形状是矩形容器。然而，腔室100的形状并不限于矩形容器，且可被改变成具有用于衬底s的加工空间的各种形状(例如，圆形形状或多边形形状)。
参照图1到图3，安放部分200位于腔室100内，且在本实施例中设置在腔室100的下部部分中。根据实施例的安放部分200将衬底s的一个表面安放在安放部分200上，且同时被形成为具有使得从位于安放部分200中的气体喷射部件喷射的气体能够流入及移动的空间以及使得穿过衬底s的气体能够通过排放部件500(即，气体通道)被排放出的空间。更具体来说，根据实施例的安放部分200包括：平台，用于在所述平台上安放衬底s；盖构件220，与平台210的上侧间隔开且覆盖除安放衬底的区以外的至少其余平台区；支撑件230，位于平台210与盖构件220之间且被配置成支撑盖构件220以使得盖构件220与平台210的上侧间隔开。
平台210被定位成与加热单元300相对且将衬底s安放在上部部分上。根据本实施例的平台210具有板形状，其中所述板形状的上表面中的一些上表面具有高度比其他区的高度低的坡口(groove)，且衬底s安放在所述坡口中，且上面安放有衬底s的区或坡口称为安放坡口211。当然，在平台210中可能不设置有单独的安放坡口211，平台210的上表面可为平的表面，衬底s可安放在一个区中，且此区可为衬底安放区。
在平台210上可设置有能够上升及下降的多个顶升销(liftpin)，且所述多个顶升销用于在平台210上安放衬底s，或将衬底s与平台210分离。所述多个顶升销被插入且被装设成在垂直方向上进行穿透，且被配置成可在所述垂直方向上移动。
盖构件220可具有与平台210的上侧间隔开的中空板形状且在与平台210的安放坡口211对应的区中具有至少一个开口。本文中，盖构件220的开口的面积优选地大于安放坡口211的面积。
如上所述，盖构件220通过支撑件230与平台210的上侧间隔开，且设置在盖构件220与平台210之间的空间中的一些空间是开放式的，且所述空间中的一些空间被间隔开以被支撑件230封闭。换句话说，支撑件230仅设置在盖构件220与平台210之间的空间的一部分中以在盖构件220与平台210之间产生间隔空间。更具体来说，在盖构件220与平台210之间的区中，与所述多个喷射部件6150对应的位置及与排放部件500对应的位置是开放式的(间隔空间)，且支撑件230被设置成可封闭其余位置。
在本文中，在盖构件220与平台210之间的区中，与随后将阐述的喷射部件6150对应的开口区变为使得从喷射部件6150喷射的气体能够在衬底s的定位方向上流入及移动的流动通道(在下文中称为气体供应流动通道240a)，且位于与排放部件500对应的位置中的开口区变为用于排放已穿过衬底s的气体或未反应材料的流动通道(在下文中称为气体排放流动通道240b)。在此种情形中，将气体供应流动通道240a与气体排放流动通道240b设置成面对彼此是优选的。
排放部件500的至少一部分位于腔室100内，且包括排放管道510及连接到排放管道510的排放泵520，排放管道510被定位成对应于安放部分200的一侧中的气体排放流动通道240b。
根据实施例的加热单元300产生光，且是使用所产生的热量来加热衬底s的元件。即，如图1中所示，加热单元300包括：机壳310，被定位成与腔室100的上开口及窗口400相对；以及多个灯320，彼此间隔开以在机壳310的延伸方向上对齐。
机壳310装设在腔室100的上侧上以封闭或密封腔室100的上开口从而保护腔室100免受外部环境影响。此外，在此种机壳310中，所述多个灯320被装设成彼此间隔开。为此，机壳310设置有所述多个安放坡口311，所述多个安放坡口311在朝窗口400或安放部分200的方向上开放且能够容纳灯320。即，机壳310设置有彼此间隔开的所述多个坡口311，安放坡口311在朝窗口400的方向上(例如，在下侧中)具有开放式形状，且灯320安装在安放坡口311中。根据实施例的安放坡口311在下侧中具有但不限于圆顶形状，且可被改变成能够插入灯的各种形状。
每一灯320是如上所述提供热量来对衬底s进行热处理的工具，且装设在设置于机壳310中的所述多个安放坡口311中。因此，从所述多个灯320产生的热量通过窗口400传递到衬底s。
举例来说，根据实施例的灯320包括：灯本体，在所述灯本体内具有灯丝且穿透辐射热量；灯支撑件，用于固定灯本体；灯插座，连接到灯支撑件以接收外部电源。在本文中，灯本体可使用玻璃或石英来制造，以使得辐射热量无损地穿过，且在所述灯本体内填充惰性气体(例如，卤素、氩)是有效的。
所述多个灯320彼此间隔开，且所述多个灯320的排列或布置可根据衬底s的形状、大小、类似条件来以不同方式改变。此外，所述多个灯320可不仅装设在与衬底s的上表面对应的位置处，而且装设在衬底s的外表面处。
在上文中，已阐述使用光来对衬底进行热处理的加热单元。然而，所述实施例并非仅限于此，且可应用例如具有线圈的电阻加热型加热单元等能够对衬底进行加热的各种装置。
窗口400被设置成在加热单元300与工艺腔室100之间封闭腔室100的上开口并使从所述多个灯320产生的热能穿过。同时，窗口400在空间上将加热单元300与腔室100分离，且从而阻挡污染物进入到腔室100中并将加热单元300内的气氛与腔室100分离。此种窗口400可使从灯320产生的90％或高于90％的热能(即，介于近似1微米(μm)到近似4μm的波长能量)穿过。
通过根据实施例的气体喷射装置6000喷射到衬底s的气体可为与衬底s或形成在衬底s上的薄膜反应以形成氧化物膜的反应气体，且所述反应气体可为例如氧气(o2)与氢气(h2)的混合气体。
在下文中，在阐述根据示例性实施例的气体喷射装置6000时，将示例性地阐述气体喷射装置6000将氧气(o2)与氢气(h2)的混合气体(即，反应气体)喷射到衬底s上。然而，通过气体喷射装置6000而喷射的气体并不限于以上所述的氧气及氢气以及反应气体(反应性气体)，且可依据衬底加工目的或工艺的类型来应用各种气体。
根据实施例的气体喷射装置6000执行控制以使得在衬底s的延伸方向上的气体密度分布类型可变为目标气体密度分布类型。在本文中，气体密度分布指代在与从喷射部件喷射的气体向排放方向流动的方向交叉的方向上或在与所述多个喷嘴6152的对齐方向交叉的方向上所述位置中的每一者处的气体密度。
如图1、图2、图4及图5中所示，此种气体喷射装置6000包括：气体喷射部件6100，在与衬底s的延伸方向对应的方向上在安放于安放部分200上的衬底s的外侧的一侧上对齐及设置，且具有喷射部件6150，喷射部件6150被设置成能够在衬底s的定位方向上喷射气体；以及喷射控制单元6200，被配置成根据所有执行的气体密度分布类型或目标气体密度分布类型来控制喷射部件6150的气体喷射。
参照图2、图4及图5，气体喷射部件6100具有在衬底s的宽度方向上对齐及设置的多个喷嘴6152，且气体喷射部件6100包括：喷射部件6150，从安放于安放部分200中的衬底s的上侧定位在衬底s的外侧的一侧上；气体存储部件6110，用于存储所要供应到喷射部件6150的气体；主供应部件6120，主供应部件6120的一端连接到气体存储部件6110；输送部件6130，输送部件6130的一端连接到主供应部件6120且另一端连接到喷射部件6150；主阀门6140，用于控制主供应部件6120与输送部件6130之间的连通；支撑部件6160，用于支撑喷射部件6150；以及监测部件6170，设置在输送部件6130的延伸路径中的至少任一者的位置中以监测从输送部件6130流出的气体。
当所要供应到喷射部件6150的气体是其中多种种类的气体进行混合的气体时，其中多种种类的气体以预定比率进行混合的所述混合气体可存储在气体存储部件6110中。举例来说，当供应氧气(o2)与氢气(h2)的混合气体时，氧气(o2)与氢气(h2)的所述混合气体可存储在气体存储部件6110中。当然，本实施例并非仅限于此，且依据所要混合的气体的数目来设置多个气体存储部件6110，且所述气体是从气体存储部件6110中的每一者供应到主供应部件6120，以使多种种类的气体可在主供应部件6120中进行混合，且此混合气体可被供应到输送部件及喷射部件。
主供应部件6120呈设置有可使气体在内部移动的通道的管道形状，且可被形成为使得主供应部件6120的一端连接到气体存储部件6110，且多个输送部件6130从主供应部件6120分支。此外，在气体存储部件6110与主供应部件6120之间或在主供应部件6120的延伸路径上设置有阀门，且因此当阀门开启时，气体存储部件6110中的气体被供应到主供应部件6120；当阀门关闭时，气体存储部件6110中的气体不被供应到主供应部件6120。
用于控制气体存储部件6110与主供应部件6120之间的连通的阀门可为开启及关闭通过电信号来控制的电子阀门，例如电磁阀门(solenoidvalve)。
输送部件6130将从主供应部件6120提供的气体输送到喷射部件6150(更具体来说，输送到喷射部件6150的供应管道6153)，且可为设置有可使气体移动的通道的管道。如图5中所示，此种输送部件6130设置有多个，且所述多个输送部件6130的所述一端中的每一者连接到主供应部件6120，且另一端连接到喷射部件6150的供应管道6153。
如上所述，输送部件6130设置有多个，所设置的输送部件6130的数目可能小于随后要阐述的供应管道6153的数目。为使一个输送部件6130向多个气体管道供应气体，连接到供应管道6153的区可具有在多个方向上分支的形状。当然，所设置的输送部件6130的数目可对应于供应管道的数目且可以一对一的关系进行连接。
举例来说，如图5中所示，输送部件6130可从主供应部件6120在两个方向上分支，且可具有以下结构：在所述结构中，一个输送部件6130延伸到安放部分200的一个方向以连接到输送部件6130的多个供应管道6153中的多个供应管道6153的一部分，且其他输送部件6130延伸到其他方向以连接到多个供应管道6153的其余部分。
在此种情形中，输送部件6130与供应管道6153之间的连接结构不限于上述实例，且可采用能够将气体输送到所述多个供应管道6153或喷嘴6152中的每一者的任意连接结构。
当然，输送部件6130与多个供应管道6153的连接结构不限于上述结构，且能够将气体供应到所述多个供应管道6153的结构性设计可以各种方式改变。
主阀门6140是用于控制主供应部件6120与输送部件6130之间的连通的阀门，主阀门640可设置在从主供应部件6120分支的输送部件6130之间的连接部分上或设置在每一输送部件6130的延伸路径上。此种主阀门6140可为开启及关闭通过电信号来控制的电子阀门，例如电磁阀门。
如图2及图3中所示，喷射部件6150位于安放于安放部分200上的衬底s的一侧的外侧且是通过向衬底s的一个宽度方向延伸而形成，且包括：喷射区块6151，在喷射区块6151中能够喷射气体的多个喷嘴6152在延伸方向上对齐且彼此间隔开；供应管道6153，供应管道6153中的一端连接输送部件6130且另一端连接设置在喷射区块6151上的喷嘴6152；以及喷射阀门6154，设置在供应管道6153的延伸路径上以控制供应管道6153与喷嘴6152之间的连通。
喷射区块6151是通过延伸到衬底s的宽度方向以在平台210的上侧上定位在盖构件220的外侧的所述一侧上而形成，且被设置成使得下部部分与平台210间隔开。因此，在喷射区块6151和平台210之间间隔出的空间与气体供应流动通道连通，所述气体供应流动通道是在盖构件220和平台210之间间隔出的空间。
如图4中所示，喷射区块6151包括多个喷嘴6152，所述多个喷嘴6152在垂直方向上穿透喷射区块6151且在所述多个喷嘴6152的一端及另一端处开放以朝衬底s喷射气体，且所述多个喷嘴6152在喷射区块6151的延伸方向上或在衬底s的一个宽度方向上对齐且彼此间隔开。在本文中，从供应管道6153提供的气体进入到喷嘴6152的一个端部开口中，且接着从另一端部开口排出。在此种情形中，喷嘴6152的所述另一开口被优选地设置成位于盖构件220的下侧上。
当所述多个喷嘴6152在衬底s的宽度方向上对齐及设置时，所述多个喷嘴6152的对齐长度优选地等于或大于晶片直径。当所述多个喷嘴6152的对齐长度大于晶片直径时，位于两端的喷嘴6152被定位在衬底s的外侧处。举例来说，当衬底s是圆形晶片时，所述多个喷嘴6152在衬底s的直径方向上对齐及设置，所述多个喷嘴6152的对齐长度优选地等于或大于所述晶片的直径。此外，将对齐的所述多个喷嘴6152中定位在中心的喷嘴6152的位置设置成对应于衬底s的直径方向上的中心是优选的。
供应管道6153是用于供应从输送部件6130输送的气体的路线，且可呈具有内部空间的管道形状。供应管道6153设置有多个以对应于多个喷嘴6152，且相应地，供应管道6153的一端连接到输送部件6130且供应管道6153的另一端连接到喷嘴6152。此外，供应管道6153被设置成使得供应管道6153的另一端插入喷嘴6152内或在喷射区块6151的上侧处与喷嘴的一个端部开口连通。
喷射阀门6154控制供应管道6153与喷嘴6152之间的连通，且可设置在输送部件6130与供应管道6153之间的连接部分上或设置在供应管道的延伸路径上。喷射阀门6154可为通过电信号来控制开启及关闭的电子阀门，例如电磁阀门。
根据如上所述的气体喷射部件6100，从主供应部件6120供应的气体通过经由主供应部件6120、所述多个输送部件6130、及所述多个供应管道输送到所述多个喷嘴6152中的每一者来进行喷射。此外，从所述多个喷嘴6152喷射的气体被排出到在喷射区块6151与平台210之间间隔出的空间，且接着在衬底s的定位方向上通过气体供应流动通道240a进行输送，气体供应流动通道240a是与盖构件220和平台210之间的一侧间隔开的空间，且此气体在排放部件500的定位方向上流动的同时与衬底s或形成在衬底s上的薄膜进行反应。举例来说，当衬底s为硅晶片且气体为氧气(o2)与氢气(h2)的混合气体时，可形成siox型氧化硅膜。此外，不与衬底s反应的未反应气体或反应副产物通过气体排放流动通道240b被排放出，气体排放流动通道240b是与盖构件220和平台210之间的另一侧间隔开的空间。
监测部件6170监测气体是否从输送部件6130流出。如图1、图2及图5中所示，监测部件6170包括：壳体6171，覆盖输送部件6130的延伸路径的至少一部分；以及传感器6172，安装在壳体6171上以监测气体是否从位于壳体6171内的输送部件6130流出。
壳体6171可被设置成在输送部件6130的延伸路径上(例如，在与主阀门6140相邻的位置处)覆盖输送部件6130，且可被设置成容纳所述多个输送部件6130。
传感器6172监测气体是否从容纳在壳体6171中的所述多个输送部件6130泄漏到壳体6171内侧，且可被设置成位于壳体6171的外侧以与壳体6171的内侧连通。
根据本实施例的传感器6172根据检测方法来采用电化学方法、光学方法、电方法、类似方法。举例来说，存在例如在气体流出时的情形中检测压力变化的方法等各种方法。传感器6172可根据可检测气体的类型、浓度及检测方法而以不同方式应用。
在以上说明中，监测部件6170在输送部件6130的延伸路径中设置在与主阀门6140相邻的位置处，但并非仅限于此，且监测部件6170可设置在所述多个输送部件6130中的每一者的延伸路径中的任意位置。
支撑部件6160位于喷射区块6151的上侧上，且支撑所述多个输送部件及所述多个供应管道。根据本实施例的支撑部件6160包括：第一支撑构件6161，在与喷射区块6151对应的方向上从喷射区块6151的上侧延伸；以及一对第二支撑构件6162，各自连接到第一支撑构件6161的两端且通过在喷射区块6151的定位方向上延伸而形成。支撑部件6160通过第一支撑构件6161与第二支撑构件6162的连接结构而在第一支撑构件6161与第二支撑构件6162之间设置有空间。
此外，多个供应管道6153在支撑部件6160内对齐及设置以对应于所述多个喷嘴6152的对齐方向，且输送部件6130从主供应部件6120延伸到喷射区块6151的上侧且连接到设置在支撑部件6160内的供应管道6153。
另一方面，通过喷射部件6150喷射的气体流动到衬底s的上表面(其为处理表面)的上侧，且在排放部件500的定位方向上从喷射部件6150流动。在此种情形中，当从一个喷嘴6152排出的气体在排放部件500的方向上流动时，所述气体不在排放部件500的定位方向上从喷嘴6152流动从而具有恒定宽度或面积，且所述气体的宽度或面积通常不是恒定的而是在改变的同时流动。举例来说，从一个喷嘴6152排出的气体朝衬底s逐渐扩散且所述气体的面积变宽，且所述气体可以使得面积朝排放部件500的定位方向变窄的方式流动(参见图6a及图6b、图7a及图7b、及图8a及图8b)。
气体的流动、宽度或面积的变化可能由腔室内的压力变化造成，更具体来说由从喷射部件6150到排放部件的方向的压力变化造成。
另外，所述多个喷嘴6152在一个方向上对齐及设置，且从而从每一喷嘴6152排出的气体的流动或扩散面积受到从位于相邻位置处的喷嘴6152喷射的气体影响(参见图6a及图6b到图8a及图8b)。换句话说，在从一个喷嘴6152喷射的气体在排放部件500的方向上流动的同时，依据当气体从与所述一个喷嘴6152相邻地定位的另一喷嘴6152排出时所排出的气体量及当气体不被排出时所排出的气体量而定，从所述一个喷嘴6152排出的气体的流动或扩散面积有所不同。此外，依据当气体除从所述一个喷嘴6152排出以外还从所述另一喷嘴6152排出时所述一个喷嘴6152与所述另一喷嘴6152之间的距离及当气体从所述多个喷嘴6152排出时所要排出的喷嘴6152的数目而定，气体流动或扩散面积有所不同。
如上所述，气体流动及扩散面积依据在衬底s的延伸方向上对齐的所述多个喷嘴6152中要进行排出的喷嘴6152的位置、用于排出气体的喷嘴6152的数目、要进行排出的喷嘴6152之间间隔出的距离、所要排出的气体量、类似参数而变化。因此，如图7a及图8b中所示，气体的密度依据气体在衬底s的上侧上在与衬底s对应的区中的位置而变化。
换句话说，依据在衬底s的宽度方向上的位置而定，气体密度可为相同的或不同的。更具体来说，当所述多个喷嘴6152的对齐方向称为x轴方向且气体在排放部件500的定位方向上从喷嘴6152流动的方向称为y轴方向时，在y轴方向上相对于上侧的一个位置处沿x轴方向的气体密度可为相同的或不同的。
在此种情形中，所述多个喷嘴6152的对齐方向是衬底s的宽度方向，且从而衬底s的宽度方向为x轴方向。因此，衬底宽度方向(x轴方向)上的气体密度变化可被视为在衬底的宽度方向的延伸方向上的气体密度分布，且所述气体密度分布可依据要进行排出的喷嘴6152的位置、用于排出气体的喷嘴6152的数目、要进行排出的喷嘴6152之间间隔出的距离、所要排出的气体量、类似参数而变化。
举例来说，如图7b中所示，在衬底s的宽度方向(x轴方向)上两个边缘处的气体密度及衬底s的中心部分处的气体密度高于其他区中的气体密度，且除两个边缘及中心部分以外的其他区的气体密度可显示出相似的气体密度分布。
作为另一实例，如图8b中所示，气体密度随着在衬底s的宽度方向(x轴方向)上从两个边缘向中心位置行进而增大，且相对于其他区，两个边缘处的气体密度可能展示出最低气体密度分布。
如图7b中所示的气体密度分布及如图8b中所示的气体密度分布是依据在x轴方向上对齐的所述多个喷嘴6152中用于排出(或喷射)气体的喷嘴6152的位置、相对于用于排出气体的相邻喷嘴6152的距离、用于喷射气体的喷嘴6152的数目、所排出的气体量、类似参数来调整。即，为形成如图7b及图8b中所示气体密度分布，在一个方向上对齐的所述多个喷嘴6152中，气体是通过如图7a及图8a中所示喷嘴6152中的一部分喷射，且气体不从其他喷嘴喷射。
如上所述，相对于衬底s而形成的气体密度分布依据是否从所述多个喷嘴6152中的每一者均喷射气体、及所排出的气体量而变化。在下文中，由不同类型形成的气体密度分布称为气体密度分布类型。
在衬底加工工艺中，衬底s的工艺类型是根据所要制造的目标产物、设备环境、衬底s的类型、类似条件来确定，且存在适合于施行此工艺的气体密度分布类型。举例来说，当要在衬底s上形成薄膜且要在所述衬底的整个区中形成均匀的厚度时，应使用如图6b中所示的气体密度分布类型。作为另一实例，为确保使得沉积在衬底的中心区上的薄膜的厚度高于边缘，所述气体密度分布类型应为如图8b中所示的气体密度分布类型。
为形成一个气体密度分布类型，判断是否从所述多个喷嘴6152中的每一者均喷射气体，此被称为喷射控制类型。即，存在用于执行或形成一个气体密度分布类型的一个喷射控制类型，且所述一个喷射控制类型具有关于所述多个喷嘴6152中的每一者的喷射是否在一个方向上对齐的信息。此外，所述一个喷射控制类型可具有所述多个喷嘴6152中的每一者中的气体排出量信息。
在下文中，将参照图9到图12来阐述根据喷射控制类型而定的气体密度分布类型。在此种情形中，在衬底s的宽度方向上对齐及设置有总共十七个喷嘴6152，且第一喷嘴到第十七喷嘴是从左到右进行命名。在图8a及图8b到图13中，参考编号1到17通过编号方式表示第一喷嘴到第十七喷嘴，其中表示‘1’是第一喷嘴6152，‘2’是第二喷嘴6152，‘3’是第三喷嘴6152，‘4’是第四喷嘴6152，‘5’是第五喷嘴6152，‘6’是第六喷嘴6152，‘7’是第七喷嘴6152，‘8’是第八喷嘴6152，‘9’是第九喷嘴6152，‘10’是第十喷嘴6152，‘11’是第十一喷嘴6152，‘12’是第十二喷嘴6152，‘13’是第十三喷嘴6152，‘14’是第十四喷嘴6152，‘15’是第十五喷嘴6152，‘16’是第十六喷嘴6152，且‘17’是第十七喷嘴6152。
另外，第一喷嘴6152到第十七喷嘴6152中位于最外侧的第一喷嘴6152及位于另一最外侧的第十七喷嘴6152设置在一侧与另一侧上。因此，第一喷嘴6152及第十七喷嘴6152可能不面对衬底s。此外，第二喷嘴6152到第十六喷嘴6152位于第一喷嘴6152与第十七喷嘴6152之间，且被对齐成面对衬底s。此外，在第一喷嘴6152到第十七喷嘴6152中，第九喷嘴6152位于与衬底s的宽度方向上的中心对应的位置处，且第一喷嘴6152到第十七喷嘴6152均等地间隔开或者是不规则的。
在基于与上述条件相同的条件而设置的所述多个喷嘴6152中，例如图9到图12中所示，气体密度分布类型根据控制是否从每一喷嘴6152喷射气体而变化。
首先，如图9中所示，气体从位于最外侧位置处的第一喷嘴6152及第十七喷嘴6152、被设置成最靠近第一喷嘴6152及第十七喷嘴6152的第二喷嘴6152及第十六喷嘴6152、位于中心处的第九喷嘴6152、位于第九喷嘴6152的朝左方向上的第六喷嘴6152及第七喷嘴6152、位于第九喷嘴6152的朝右方向上的第十一喷嘴6152及第十二喷嘴6152排出。此外，气体不从例如第三喷嘴6152到第五喷嘴6152、第八喷嘴6152、第十喷嘴6152及第十三喷嘴6152到第十五喷嘴6152等其余喷射部件排出。如图9中所示，在此种喷射控制类型的情形中，在衬底s的衬底宽度方向上出现具有与整个区相互相似的气体密度的分布类型。
作为另一实例，如图10中所示，气体从第三喷嘴6152及第十五喷嘴6152、第六喷嘴6152及第七喷嘴6152、第十一喷嘴6152及第十二喷嘴6152喷射，且气体不从例如第一喷嘴6152及第二喷嘴6152、第四喷嘴6152及第五喷嘴6152、第八喷嘴6152及第十喷嘴6152、第十三喷嘴6152及第十四喷嘴6152、以及第十六喷嘴6152及第十七喷嘴6152等其余喷嘴喷射。在此种喷射控制类型的情形中，如图10中所示，衬底s的两个边缘处的气体密度最低，衬底s的中心处的气体密度最高，且气体密度趋向于从衬底s的两个边缘朝衬底s的中心增大，且衬底s的中心部分中的气体密度与所述中心部分周围的气体密度显示出彼此相似的气体密度分布类型。
在此种情形中，气体密度分布类型不根据腔室100内的压力而变化，但每一区中的气体密度有所变化。即，如图10中所示，当腔室100内的压力相对高(例如，6.4托(torr))时每一位置处的气体密度高于当所述压力为低的(5托)时每一位置处的气体密度。
作为另一实例，如图11中所示，气体从第四喷嘴6152及第五喷嘴6152、第八喷嘴6152、第十喷嘴6152、第十三喷嘴6152及第十四喷嘴6152喷射，且气体不从例如第一喷嘴6152到第三喷嘴6152、第六喷嘴6152及第七喷嘴6152、第九喷嘴6152、第十一喷嘴6152及第十二喷嘴6152、以及第十五喷嘴6152到第十七喷嘴6152等其余喷嘴6152喷射。在此种喷射控制类型的情形中，如图11中所示，出现其中气体密度趋向于从衬底的中心朝两个边缘方向增大的气体密度分布类型。
在此种情形中，依据腔室100内的压力而定，气体密度分布类型或密度变化趋势中没有显著变化，但每一区中的气体密度有所变化。举例来说，当腔室100内的压力为7托因而相对高时与当腔室100内的压力为5托因而相对低时，气体密度从衬底的中心朝边缘方向增大的趋势是相似的。然而，当压力为7托时，在与第三喷嘴6152及第十六喷嘴6152对应的衬底位置处气体密度最高；当压力为5托时，在与第四喷嘴6152及第五喷嘴6152对应且与第十三喷嘴6152及第十四喷嘴6152对应的衬底位置处气体密度最高。
作为另一实例，如图12中所示，气体从第一喷嘴6152及第二喷嘴6152、第六喷嘴6152及第七喷嘴6152、第九喷嘴6152、第十一喷嘴6152及第十二喷嘴6152、第十六喷嘴6152及第十七喷嘴6152喷射，且气体不从例如第三喷嘴6152到第五喷嘴6152、第八喷嘴6152、第十喷嘴6152、第十三喷嘴6152到第十五喷嘴6152等其余喷嘴6152喷射。在此种喷射控制类型的情形中，如图12中所示，出现其中气体密度趋向于从衬底的中心朝两个边缘方向减少的气体密度分布类型。在此种情形中，腔室100内的压力越高，则每一位置处的气体密度越高。
如上所述，依据是否所述多个喷嘴6152中的每一者均喷射而定，图9到图12中所示气体密度分布类型中的每一者有所不同。换句话说，为获得其中在实际工艺中实际气体密度分布的目标为衬底s的上侧的气体密度分布类型，判断是否用于执行目标气体密度分布类型的所述多个喷嘴6152中的每一者均喷射。在本文中，是否用于形成一个气体密度分布类型的所述多个喷嘴中的每一者均喷射会变为用于形成所述一个气体密度分布类型的喷射控制类型。
举例来说，为实现如图9中所示的气体密度分布类型，需要气体从第一喷嘴6152及第十七喷嘴6152、第二喷嘴6152及第十六喷嘴6152、位于中心的第九喷嘴6152、位于第九喷嘴6152的朝左方向上的第六喷嘴6152及第七喷嘴6152、以及位于第九喷嘴6152的朝右方向上的第十一喷嘴6152及第十二喷嘴6152喷射，且气体不从其余喷嘴喷射。
作为另一实例，为实现如图10中所示的气体密度分布类型，需要气体从第三喷嘴6152及第十五喷嘴6152、第六喷嘴6152及第七喷嘴6152、第十一喷嘴6152及第十二喷嘴6152、以及第九喷嘴6152喷射，且气体不从其余喷嘴喷射。
此外，为实现如图11中所示的气体密度分布类型，需要气体从第四喷嘴6152及第五喷嘴6152、第八喷嘴6152、第十喷嘴6152、以及第十三喷嘴6152及第十四喷嘴6152喷射，且气体不从其余喷嘴喷射。
作为另一实例，为实现如图12中所示的气体密度分布类型，需要气体从第一喷嘴6152及第二喷嘴6152、第六喷嘴6152及第七喷嘴6152、第九喷嘴6152、第十一喷嘴6152及第十二喷嘴6152、以及第十六喷嘴6152喷射，且气体不从其余喷嘴喷射。
在以上说明中，已阐述17个喷嘴6152。然而，本实施例并非仅限于此，且可使用具有少于17个喷嘴及多于17个喷嘴的多个喷嘴。
在根据示例性实施例的气体喷射装置中，喷射控制类型是通过如上所述的所述多个喷嘴6152中的气体喷射控制来控制，从而使得能够在实际工艺中形成所要执行的气体密度分布类型或目标气体密度分布类型。为此，示例性实施例的气体喷射装置包括与气体喷射部件6100联锁的喷射控制单元6200，且从而将喷射部件6150的喷射控制类型确定为在实际工艺中变为目标气体密度分布类型。
参照图4，根据示例性实施例的喷射控制单元6200包括：气体密度分布类型存储部件6210，存储用于执行多个衬底工艺中的每一者的多个气体密度分布类型；喷射控制类型存储部件6220，存储用于执行所述多个气体密度分布类型中的每一者的多个喷射控制类型；喷射控制部件6230，在喷射控制部件6230中根据所要在气体密度分布类型存储部件6210中执行的衬底工艺来选择气体密度分布类型中的一者，在喷射控制类型存储部件6220中选择能够执行气体密度分布类型的一个喷射控制类型，且喷射部件6150的操作受到控制且从而进行控制以使得所述喷射控制类型能够选择所要变为的喷射控制类型。
在此种情形中，根据腔室100内的压力条件，在气体密度分布类型存储部件6210中可存储有多个气体密度分布类型，且在喷射控制类型存储部件6220中可存储有能够实作所述多个气体密度分布类型的每一喷射控制类型。
即，在气体密度分布类型存储部件6210中可存储有与多个压力条件对应的多个气体密度分布类型，且在喷射控制类型存储部件6220中可存储有能够实作所述多个气体密度分布类型的每一喷射控制类型。
在本文中，所述多个气体密度分布类型中的每一者的喷射控制类型可通过用于在制造或设定设备时执行每一气体密度分布类型的重复实验来实现。
气体密度分布类型存储部件6210存储第一气体密度分布类型到第四气体密度分布类型，例如图中所示。喷射控制类型存储部件存储喷射部件6150的第一喷射控制类型到第四喷射控制类型，所述第一喷射控制类型到第四喷射控制类型可实现如图12中所示的第一气体密度分布类型到第四气体密度分布类型中的每一者。
举例来说，喷射控制部件6230将如图12中所示存储在气体密度分布类型存储部件6210及喷射控制类型存储部件6220中的每一者中的多个气体密度分布类型中的每一者与多个喷射控制类型联锁，且因此控制喷射部件的操作。即，喷射控制部件6230控制是否从所述多个喷嘴6152中的每一者均喷射气体、以及气体量。为此，喷射控制部件6230通过信号与多个喷射阀门6154联锁，且从而可通过信号控制所述多个喷射阀门6154。当然，喷射控制部件6230通过信号与所述多个主阀门6140联锁而不与喷射阀门6154联锁，以通过信号控制所述多个主阀门6140，从而使得可控制所述多个喷嘴6152中的每一者中的气体喷射。
在以上说明中，在气体密度分布类型存储部件6210中存储有四个气体密度分布类型，且在喷射控制类型存储部件6220中存储有四个喷射控制类型。然而，本实施例并非仅限于此，且在气体密度分布类型存储部件6210中可存储有四个或更多个不同的气体密度分布类型，且在喷射控制类型存储部件6220中可存储有四个或更多个喷射控制类型。
在下文中，将参照图1到图13阐述根据示例性实施例的使用衬底加工装置来加工衬底的方法。图13在此种情形中，将阐述氧化硅膜在衬底s上的形成来作为实例。
首先，将衬底s(例如，硅晶片)放置在平台210的安放坡口中。接着，在加热单元300的灯320进行操作以将衬底s加热到700℃到1000℃的同时，气体喷射装置6000进行操作以朝衬底s喷射氧气(o2)及氢气(h2)。
在此种情形中，衬底加工装置6000通过根据当前衬底加工工艺的类型进行调整以使得衬底s的上侧上的气体密度分布能够变为所期望类型来进行喷射。举例来说，为所要在此工艺中执行的工艺起见，在变为其中在衬底的宽度方向上在中心部分处的气体密度比边缘的气体密度大的第二气体密度分布类型的情形中，除所述边缘以外的中心部分处的气体密度是相似的或相同的，且气体密度从所述边缘朝最外侧减小，喷射控制部件6230在气体密度分布类型存储部件中选择第二气体密度分布类型。此后，喷射控制部件6230在喷射控制类型存储部件6220中自动地选择能够实现第二气体密度分布类型的第二喷射控制类型，且接着喷射部件6150进行控制以成为第二喷射控制类型。即，喷射控制部件6230容许气体从第一喷嘴6152到第十七喷嘴6152、第三喷嘴6152及第十五喷嘴6152、第六喷嘴6152及第七喷嘴6152、第十一喷嘴6152及第十二喷嘴6152、以及第十五喷嘴6152喷射，且不容许气体从其余喷嘴喷射。
当气体从第三喷嘴6152及第十五喷嘴6152、第六喷嘴6152及第七喷嘴6152、第十一喷嘴6152及第十二喷嘴6152、以及第十五喷嘴6152喷射时，所述气体通过在喷射区块6151与平台210之间间隔出的空间及在盖构件220与平台210之间间隔出的空间在衬底方向上输送，且在衬底的上侧上穿过的同时在排放部件500的定位方向上输送。
在本文中，所述气体是氧气(o2)与氢气(h2)的混合气体，且所述混合气体与衬底进行反应，且所述气体还在衬底的上侧上穿过的同时与所述衬底(硅晶片)进行反应以形成由siox形成的氧化硅膜。此外，尽管衬底s与气体之间的反应是以此种方式执行，然而在所述衬底的上侧上在衬底宽度方向上的气体密度分布处于由喷射控制单元引发的第二气体密度分布类型状态。因此，siox可以所期望工艺类型形成在衬底上。
未与衬底s反应的未反应气体或反应副产物通过排放部件500被排放到外部。
如上所述，在本实施例中，通过喷射控制单元6200使得易于根据所要执行的衬底工艺来控制气体密度分布。即，操作者可将所述多个喷嘴6152的操作控制成使得自动地实现所期望的气体密度分布类型而无需根据所要执行的衬底工艺的类型来控制是否从所述多个喷嘴6152中的每一者均喷射气体。因此，使用多个工艺类型或多个气体密度分布类型使得所述工艺被轻易地执行，且用于调整所述多个喷嘴6152的开启或关闭操作的时间缩短从而提高生产率，且存在可普遍地使用喷射控制单元6200来应对各种种类的工艺条件的优点。
根据示例性实施例，使用多个工艺类型或多个气体密度分布类型使得易于施行所述工艺，且用于调整多个喷嘴的开启或关闭操作的时间可缩短。作为结果，存在能够提高生产率且被普遍地使用从而可应对各种种类的工艺条件的优点。
尽管已参照具体实施例阐述了气体喷射装置、包括气体喷射装置的衬底加工设施、以及使用衬底加工设施来加工衬底的方法，然而其并非仅限于此。因此，所属领域中的技术人员应容易地理解，可在不背离由随附权利要求所界定的本发明精神及范围的条件下对本发明作出各种修改及改变。