CN104046961A - 衬底支撑器以及包含所述衬底支撑器的衬底处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种衬底支撑器以及包含所述衬底支撑器的衬底处理设备。所述衬底处理设备，包含：腔室，设有反应空间且在底部的中央形成有排气开口；衬底支撑器，设置在所述腔室中且支撑衬底；气体注入组件，设置为与所述衬底支撑器相对，注入处理气体且产生其等离子体；以及排气机，连接到所述排气开口且设置在所述腔室下方以将所述腔室的内部排气，其中所述衬底支撑器包括支撑所述衬底的衬底支撑件以及支撑所述衬底支撑件的外部的多个支撑柱，所述支撑柱将所述排气开口安置于其之间。

Description

衬底支撑器以及包含所述衬底支撑器的衬底处理设备

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2013年3月11日申请的第10-2013-0025602号韩国专利申请案的优先权以及从其得到的所有权益，所述韩国专利申请案的内容全部以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及衬底支撑器以及包含所述衬底支撑器的衬底处理设备，尤其涉及使内部气流均匀的衬底支撑器以及包含所述衬底支撑器的衬底处理设备。

背景技术

一般来说，为了制造半导体装置、显示器、发光二极管(1ight emitting diode，LED)或薄膜晶体管太阳电池，会使用半导体工艺。也就是说，通过多次重复地执行在衬底上气相沉积某一材料的薄膜气相沉积工艺、通过使用光敏材料来曝光薄膜的选定区域的光工艺以及通过移除选定区域中的薄膜而进行图案化的蚀刻工艺而形成某一分层结构。

作为薄膜气相沉积工艺，可使用化学气相沉积(chemical vapor phasedeposition，CVD)方法。在CVD方法中，供应到腔室中的处理气体导致衬底的顶表面上发生化学反应，进而使薄膜生长。而且，为了改善薄膜的膜性质，可使用等离子体增强CVD(PECVD)方法。一般PECVD设备包含：腔室，其中设有特定空间；莲蓬头，设置在所述腔室的内部的顶部；衬底支撑件，设置在所述腔室的内部的底部且支撑所述衬底；以及等离子体产生源(诸如，电极或天线)，设置在所述腔室内部或外部。且，在所述衬底支撑件的底部的中央部分中，支撑所述衬底支撑件的一个支撑柱穿透所述腔室的所述底部的中央部分而形成。第10-1234706号韩国专利揭示了包含衬底支撑件的衬底处理设备的实例。

腔室内部的稳定均匀的等离子体产生源以及均匀气流对于使用PECVD设备来沉积薄膜是最重要的。然而，归因于用于将腔室的内部排气的抽气路径中的不平衡，腔室内部的气流变得不均匀，进而使薄膜的沉积性质恶化且产生粒子。举例来说，因为支撑柱设置在腔室的底部的中央部分，所以有必要在腔室的底部的外部形成排气开口。根据此情形，与排气开口一起形成的区域以及其它区域具有彼此不同的排气时间。因此，衬底上的气体停留时间不同，进而使薄膜的沉积均匀性恶化。明确地说，在约20毫托或更低的低压的工艺的状况下，因为少量原料流入腔室中，所以使用气体来改善沉积均匀性存在限制。

为了克服限制，已使用若干方法。作为最典型的方法，是安装歧管的方法以及在腔室的侧面上形成至少一个排气开口的方法。然而，因为支撑柱设置在腔室的底部的中央部分，所以排气装置安装在腔室的侧面上。而且，当安装涡轮泵以执行低压工艺时，因为支撑柱设置在腔室的底部的中央部分，所以涡轮泵设置在腔室的侧面上。当如上所述在腔室的侧面上设置排气装置时，使腔室内部的压力均匀存在限制。而且，当若干组件插入到腔室中时，等离子体的均匀性可能受到影响。

发明内容

本发明提供一种能够使腔室内部的气流均匀的衬底支撑器以及包含所述衬底支撑器的衬底处理设备。

本发明还提供一种衬底支撑器以及包含所述衬底支撑器的衬底处理设备，在所述衬底支撑器中，排气开口和排气装置设置在腔室的底部的中央部分，且支撑柱形成在衬底支撑件的外部上而不干扰所述排气开口和所述排气装置，进而使所述腔室内部的气流为均匀的。

根据示范性实施例，衬底支撑器包含：衬底支撑件，支撑衬底；以及多个支撑柱，在所述衬底支撑件下方支撑所述衬底支撑件的边缘。

所述衬底支撑器可还包含从所述衬底支撑件的所述边缘向外突出的多个突出部分，且所述多个支撑柱可分别支撑所述突出部分的底部。

所述衬底支撑件可包含：第一区域，与所述衬底的后部接触且加热所述衬底同时维持第一温度；以及第二区域，设置在所述第一区域外部且维持比所述第一温度高或低的第二温度。

所述第二区域可设置得高于或低于所述第一区域。

根据另一示范性实施例，提供一种衬底处理设备，包含：腔室，设有反应空间且在底部的中央形成有排气开口；衬底支撑器，设置在所述腔室中且支撑衬底；气体注入组件，设置为与所述衬底支撑器相对，注入处理气体且产生其等离子体；以及排气机，连接到所述排气开口且设置在所述腔室下方以将所述腔室的内部排气，其中所述衬底支撑器包括支撑所述衬底的衬底支撑件以及支撑所述衬底支撑件的外部的多个支撑柱，所述支撑柱将所述排气开口安置于其之间。

所述衬底处理设备可还包含从所述衬底支撑件的边缘向外突出的多个突出部分，且所述多个支撑柱可分别支撑所述突出部分。

所述衬底支撑件可包含：第一区域，与所述衬底的后部接触且加热所述衬底同时维持第一温度；以及第二区域，设置在所述第一区域外部且维持比所述第一温度高或低的第二温度。

所述气体注入组件可包含：气体注入单元，注入所述处理气体；电力单元，用于将高频电力施加到所述气体注入单元；以及接地板，设置为与所述气体注入单元分开某一间隔且形成有多个穿透孔。

所述衬底处理设备可还包含过滤器，其设置在所述气体注入单元与所述衬底支撑器之间，且形成有多个孔以隔开所述处理气体的等离子体的一部分。

所述气体注入组件可包含：气体注入单元，注入所述处理气体；电极，与所述气体注入单元分开；以及电力单元，用于将高频电力施加到所述电极。

所述衬底处理设备可还包含过滤器，其设置在所述气体注入单元与所述衬底支撑器之间，且形成有多个孔以隔开所述处理气体的等离子体的一部分。

所述气体注入组件可包含：气体注入单元，注入所述处理气体；天线，设置在所述腔室的外部的顶部和侧面中的一者上；以及电力单元，将高频电力施加到所述天线。

所述气体注入组件可包含：上方主体；第一主体，安置在所述上方主体下方而与其分开；第二主体，安置在所述第一主体下方且设有多个第一注入孔和多个第二注入孔；连接管，包含内部空间且经安装以上下穿透所述第一主体和所述第二主体；电力供应单元，将电力施加到所述上方主体、所述第一主体以及所述第二主体中的至少一者，以在所述上方主体与所述第一主体之间形成等离子体区域，且在所述第一主体与所述第二主体之间形成等离子体区域。

所述衬底处理设备可还包含将所述处理气体供应到所述上方主体的第一气体供应管和将所述处理气体供应到所述第一主体与所述第二主体之间的区域的第二气体供应管。

所述第一主体可连接到所述电力供应单元，且所述上方主体和所述第二主体可接地。

所述上方主体可连接到第一电力供应单元，第二主体可连接到第二电力供应单元，且所述第一主体可接地。

所述上方主体可形成有上下连接的多个孔。

所述第一注入孔以及所述第二注入孔可交替地安置以彼此分开。

所述连接管可使用绝缘材料而制造。

所述连接管可穿透所述第一主体且可插入并安装到所述第二主体的所述第二注入孔中。

在所述连接管的区域中，连接到所述第一主体的区域的直径可比连接到所述第二主体的区域的直径大。

附图说明

可结合附图从以下描述更详细地理解示范性实施例。

图1为根据示范性实施例的衬底支撑器的透视图。

图2为图1的衬底支撑器的俯视图。

图3A到图3D为说明图1的衬底支撑器的实例的部分截面图。

图4和图5为根据示范性实施例的衬底处理设备的纵向截面图和横向截面图。

图6和图7分别为根据其它示范性实施例的衬底处理设备的截面图。

图8到图10分别为根据其它示范性实施例的衬底处理设备的截面图。

具体实施方式

下文中，将描述本发明的实施例。然而，本发明不限于下文描述的实施例，而是可体现为各种不同形状。仅提供下文的实施例来全面地揭示本发明且允许所属领域的技术人员完全地了解本发明的范围。

图1为根据本发明的实施例的衬底支撑器的透视图，图2为所述衬底支撑器的俯视图，且图3A到图3D为所述衬底支撑器的部分截面图。

参看图1到图3D，衬底支撑器包含：衬底支撑件110，衬底位于所述衬底支撑件110上；多个突出部分120，设置在衬底支撑件110的外部；以及多个支撑柱130，设置在多个突出部分120的底部且支撑相应突出部分120。也就是说，在衬底支撑器中，多个支撑柱130在衬底支撑件110的底部的边缘上支撑衬底支撑件110。

衬底支撑件110支撑衬底。举例来说，衬底支撑件110设有使衬底被静电力吸附和保持的静电夹盘。然而，除了静电力之外，衬底支撑件110可使用真空吸附或机械力来保持衬底。衬底支撑件110可根据衬底的形状而设置为(例如)圆形形状。然而，当衬底具有矩形形状时，衬底支撑件110可经形成以具有矩形形状。而且，衬底支撑件110可在其中安装有加热器(未图示)。加热器在某一温度下产生热且将热施加到衬底，以使得易于在衬底上执行薄膜沉积工艺。加热器可为卤素灯，且可在衬底支撑件110的周边方向上安装在衬底支撑件110周围。在此状况下，所产生的能量是对衬底支撑件110加热以使衬底的温度升高的辐射能。另一方面，在衬底支撑件110内部，除了加热器之外，可进一步设置冷却管(未图示)。冷却管使冷却剂循环通过衬底支撑件110的内部，进而使寒冷通过衬底支撑件110传递到衬底以将衬底的温度控制为所需要的。如上所述，衬底可由设置在衬底支撑件110内部的加热器加热，且可通过控制加热器的数量而加热到约50到800℃的温度。衬底支撑件110可根据温度划分为多个区域。也就是说，衬底支撑件110可包含使衬底位于其上且将衬底的温度升高到处理温度的第一区域110a以及设置在第一区域110a外部且补偿衬底的边缘的温度的第二区域110b。第一区域110a可大于或等于衬底，以使衬底位于其上且被加热。然而，举例来说，加热器从第一区域110a的中央安置在衬底支撑件110的周边方向上，以使得衬底的边缘可处于比其它区域低的温度下。根据安置加热器的形状，衬底的边缘的温度可高于其它区域的温度。所以，为了基于衬底的中央来补偿边缘的温度，第二区域110b设置在第一区域110a外部。第二区域110b可设置为与第一区域110a的外部接触且与衬底支撑件110的边缘分开某一距离d。也就是说，第二区域110b可按某一宽度设置在第一区域110a与衬底支撑件110的边缘之间。第二区域110b可在比第一区域110a的中央低的温度或高的温度下加热，且可在与第一区域110a的中央相同的温度下加热。所以，可使衬底的中央和边缘的沉积速率为均匀的，且可防止衬底的边缘上出现粒子。也就是说，当衬底的边缘的温度高于衬底的中央的温度时，衬底的边缘的沉积速率可高于衬底的中央的沉积速率。当衬底的边缘的温度低于衬底的中央的温度时，衬底的边缘上可产生粒子。第二区域110b考虑到第一区域110a和突出部分120而形成为一形状。也就是说，第二区域110b的内部可沿着第一区域110a的形状而形成为(例如)圆，且第二区域110b的外部可按均匀距离d1形成在衬底支撑件110的边缘与突出部分120之间。也就是说，第二区域110b具有形成为圆的内部以及沿着衬底支撑件110和突出部分120的边缘的形状而形成的外部。而且，如图3A到图3D所示，第二区域110b可设置为具有各种截面。如图3A所示，第二区域110b可设置为维持比第一区域110a低的相同高度。如图3B所示，第二区域110b可设置为维持比第一区域110a高的相同高度。而且，如图3C所示，第二区域110b可经形成以低于第一区域110a以使厚度从与第一区域110a接触的部分向外部减小。如图3D所示，第二区域110b可经形成以高于第一区域110a且与第一区域110a部分重叠。如图3A和图3C所示，当第二区域110b的高度比第一区域110a低时，可含有具有比第一区域110a大的区域的衬底。如图3B和图3D所示，当第二区域110b的高度比第一区域110a高时，可含有具有与第一区域110a相同或比第一区域110a小的区域的衬底。

突出部分120经形成以从衬底支撑件110的边缘的某些部分突出某一宽度，且可设置至少三个。突出部分120可经形成以具有相同的形状和间隔。举例来说，当设置三个突出部分120时，突出部分120可经设置以与衬底支撑件110的中心形成120°。而且，突出部分120可经设置以具有与衬底支撑件110相同的厚度。然而，突出部分120的厚度可比衬底支撑件110薄或厚。

支撑柱130可设置在突出部分120的底部上且可具有相同的形状和长度。本文中，支撑柱130可支撑衬底支撑件110的一部分。也就是说，突出部分120可经设置以比支撑柱130的宽度宽，以使支撑柱130在突出部分120的底部连接到突出部分120。突出部分120经形成以比支撑柱130的宽度窄，以使支撑柱130设置在突出部分120的底部同时包含衬底支撑件110的一部分。在此状况下，支撑柱130可不从突出部分120的外部突出。支撑柱130通过在突出部分120的底部支撑突出部分120来支撑衬底支撑件110。而且，支撑柱130可上升或下降，以使衬底支撑件110上升或下降。本文中，为了使衬底支撑件110上升或下降同时维持水平，至少三个支撑柱130可按相同速度和高度上升或下降。

已描述了衬底支撑器，其包含在外部形成有多个突出部分120的衬底支撑件110，且包含在突出部分120的底部支撑相应突出部分120的支撑柱130。然而，突出部分120可不另外设置，但多个支撑柱130可在衬底支撑件110的底部的边缘上支撑衬底支撑件110。也就是说，可包含各种状况，其中多个支撑柱130在衬底支撑件110的外部上(排除衬底支撑件110的中央)支撑衬底支撑件110。

衬底支撑件可用于使用等离子体的衬底处理设备，其纵向截面图和横向截面图分别在图4和图5中得以说明。

参看图4和图5，衬底处理设备可包含：腔室200，设有一特定反应空间；衬底支撑器100，支撑衬底10；气体注入组件300，设置在腔室200中且注入处理气体；气体供应器400，供应处理气体；以及排气机500，设置在腔室200的底部以将腔室200排气。

衬底支撑器100包含：衬底支撑件110，衬底10位于所述衬底支撑件110上；突出部分120，设置在衬底支撑件110外部；以及支撑柱130，设置在突出部分120的底部且支撑突出部分120。衬底支撑件110可支撑衬底10以使衬底10位于其上，且可安装有加热器(未图示)以用于加热衬底10。而且，除了加热器之外，冷却剂循环通过的冷却管(未图示)可进一步设置在衬底支撑件110内部，进而将衬底10的温度控制为所需要的。而且，衬底支撑件110可根据温度划分为多个区域。举例来说，衬底支撑件110可包含使衬底10位于其上且将衬底的温度升高到处理温度的第一区域110a以及设置在第一区域110a外部且补偿衬底10的边缘的温度的第二区域110b。突出部分120经形成以从衬底支撑件110的边缘的某些部分突出某一宽度，且可设置至少三个。突出部分120可经形成以具有相同的形状和间隔。举例来说，当设置三个突出部分120时，突出部分120可经设置以与衬底支撑件110的中央形成120°。支撑柱130可设置在突出部分120的底部上，且可具有相同的形状和长度。支撑柱130通过在突出部分120的底部支撑突出部分120来支撑衬底支撑件110。而且，支撑柱130可上升或下降以使衬底支撑件110上升或下降。本文中，为了使衬底支撑件110上升或下降同时维持水平，至少三个支撑柱130可按相同速度和高度上升或下降。另一方面，当突出部分120和支撑柱130分别设置两个时，可能难以在支撑衬底支撑件110且上升和下降的同时维持衬底支撑件110的水平。当突出部分120和支撑柱130分别设置五个或更多时，由突出部分120和支撑柱130占据的部分增加，使得排气空间减小，进而增加排气时间且使得难以控制排气压力。因此，突出部分120和支撑柱130可分别设置三个或四个，以最稳定地维持衬底支撑件110的平衡且不使其部分增加。另一方面，尽管图中未图示，但用于使支撑柱130上升和下降的驱动单元(未图示)可设置在支撑柱130的底部。而且，衬底支撑器100连接到偏压电源(未图示)，且可通过使用偏压电力来控制注入到衬底10中的离子的能量。

腔室200可包含：反应部分210，具有一特定空间，包含具有近似圆形形状的平坦表面212以及从平坦表面212向上延伸的侧壁214；以及盖220，具有近似圆形形状且位于反应部分上方以气密地维持腔室200。侧壁214可维持与衬底支撑器100的某一间隔，其中衬底支撑器100的侧表面与侧壁214在整个区域上可维持相同间隔。当衬底支撑器100和侧壁214在整个区域上维持相同间隔时，可用相同压力通过侧表面从衬底支撑器100的上方区域执行排气。因此，可使排气速度和压力为均匀的，进而改善衬底10上的薄膜的均匀性且抑制粒子的出现。然而，衬底支撑器100在衬底支撑件110外部设有至少三个突出部分120，其分别由至少三个支撑柱130支撑，衬底位于且支撑于衬底支撑件110上。如上所述，为了使突出部分120从衬底支撑件110突出且使衬底支撑件110的侧表面和突出部分120的侧表面与腔室200的侧壁214维持相同距离d2，侧壁214形成有用以容纳突出部分120的凹槽214a。也就是说，侧壁214形成有在其侧表面上具有某一宽度和深度的凹槽214a。所以，在衬底支撑器100中，衬底支撑件110与侧壁214分开某一间隔，且突出部分120在与凹槽214a分开某一间隔时被允许在腔室200内部上升和下降。而且，腔室200的底部(即，平坦表面212的中央部分)形成有连接到排气机500的排气开口212a，排气机500包含排气管、排气单元等。而且，衬底支撑器100的支撑柱130穿过的穿透孔可与中央部分分开形成。

气体注入组件300将处理气体供应到腔室200中且将处理气体激发为等离子体。气体注入组件300包含：气体注入单元310，将例如沉积气体、蚀刻气体等处理气体注入到腔室200中；以及电力供应单元320，将高频电力施加到气体注入单元310。气体注入单元310设置为安装在腔室200中与衬底支撑器100相对的顶部的莲蓬头类型，且朝腔室200的底部注入处理气体。气体注入单元310中设有一特定空间。气体注入单元310的顶部连接到处理气体供应器400，且底部形成有用于将处理气体注入到衬底10上的多个注入孔312。气体注入单元310制造为对应于衬底10的形状，且可制造为近似圆形形状。而且，在气体注入单元310内部，分布板314用于均匀地分布从气体供应器400供应的处理气体。分布板314可连接到处理气体供应器400，可设置成邻近气体入口(处理气体流入其中)，且可经形成以具有某一板形状。也就是说，分布板314可设置成与莲蓬头310的顶表面分开某一间隔。而且，分布板314上可形成有多个穿透孔。如上所述，设置分布板314，进而使从处理气体供应器400供应的处理气体均匀地分布在气体注入单元310内。根据此情形，处理气体可通过气体注入单元310的注入孔312朝底部均匀地注入。而且，气体注入单元310可使用例如铝等导电材料制造，且可设置成与腔室200的侧壁214和盖220分开某一间隔。绝缘体330设置在气体注入单元310与腔室200的侧壁214和盖220之间，以使气体注入单元310与腔室200彼此绝缘。因为气体注入单元310是使用导电材料而制造，所以气体注入单元310可用作用于从电力供应单元320接收高频电力且产生等离子体的上方电极。电力供应单元320穿透腔室200的侧壁214和绝缘体330，连接到气体注入单元310，且将用于产生等离子体的高频电力供应到气体注入单元310。电力供应单元320可包含高频电源(未图示)和匹配单元(未图示)。举例来说，高频电源产生约13.56兆赫兹的高频电力，匹配单元检测腔室200的阻抗且产生虚数阻抗元素和反相的虚数阻抗元素，进而将最大电力供应到腔室以使阻抗与实数的纯电阻相同，且接着产生最佳等离子体。另一方面，因为气体注入组件300设置在腔室200上方且高频电力供应到莲蓬头310，所以腔室200接地，进而在腔室200内部产生处理气体的等离子体。

气体供应器400包含：气体供应源410，分别供应多种处理气体；以及气体供应管420，将处理气体从气体供应源410供应到莲蓬头310。举例来说，处理气体可包含蚀刻气体和薄膜沉积气体。蚀刻气体可包含NH₃、NF₃等。薄膜沉积气体可包含SiH₄、PH₃等。而且，除了蚀刻气体和薄膜沉积气体之外，可供应例如H₂、Ar等惰性气体。而且，控制处理气体的供应的阀和质量流量单元可设置在处理气体供应源与处理气体供应管之间。

排气机500可包含：排气管510，连接到形成在平坦表面212的中央部分中的排气开口212a；以及排气单元520，通过排气管510来将腔室200的内部排气。在此状况下，排气管520可为例如涡轮分子泵等真空泵，其经配置以真空抽吸腔室200的内部，以将某一解压氛围形成为(例如)约0.1毫托或更低的特定压力。排气机500设置在腔室200的底部的中央，进而用均匀压力将腔室200的内部排气。

另一方面，已描述了衬底处理设备包含气体注入组件300，其将高频电力供应到腔室200中的气体注入单元310(作为实例)。然而，衬底处理设备不限于此，且可包含使用各种方法产生等离子体的等离子体产生器。举例来说，电极可形成在气体注入单元310上方而与气体注入单元310分开，且高频电力可施加到所述电极，进而产生等离子体。另外，天线可设置在腔室200的外部的顶部或侧面，且高频电力可施加到所述天线，进而产生等离子体。

如上所述，衬底支撑器在支撑衬底的衬底支撑件110外部形成有多个突出部分120，且在突出部分120的底部设有支撑柱130以支撑衬底支撑件110的边缘。而且，在衬底处理设备中，排气开口212a形成在腔室200的底部的中央且连接到排气机500，且支撑柱130得以设置，其与排气开口212a分开以不与排气开口212a重叠且在衬底支撑件110的边缘上通过突出部分120来支撑衬底支撑件110。也就是说，衬底处理设备在腔室200的底部的中央将腔室200的内部排气，且在腔室200的底部的边缘上支撑衬底支撑件110。因此，使腔室200内部的全部区域上的气流为均匀的，进而改善衬底10上的薄膜沉积的均匀性且抑制粒子的出现。也就是说，因为气流在腔室200内部为均匀的，所以使衬底10上的全部区域上的处理气体的滞留时间为均匀的，进而改善薄膜沉积的均匀性且抑制粒子的出现，这是因为一个区域中的处理气体的滞留时间不会增加。

图6为根据另一实施例的衬底处理设备的截面图，其中气体注入组件300包含接地板340。接地板340可设置为与气体注入单元310分开某一间隔且可连接到腔室200的侧表面。腔室200连接到接地端子，且接着接地板340维持接地电位。另一方面，气体注入单元310与接地板340之间的空间变成用于将通过莲蓬头310注入的处理气体激发为等离子体的反应空间。也就是说，当通过气体注入单元310注入处理气体且将高频电力施加到气体注入单元310时，因为接地板340维持接地状态，所以电位差出现于其中，进而在反应空间中将处理气体激发为等离子体。本文中，气体注入单元310与接地板340之间的空间(即，反应空间的顶部与底部之间的距离)可维持至少使等离子体被激发的距离。举例来说，可维持约3毫米或更多的距离。如上所述，有必要将反应空间中激发的处理气体注入到衬底10上。对此，接地板340设置为某一板形状，其形成有上下穿透接地板340的多个孔342。如上所述设置接地板340，防止反应空间中产生的等离子体与衬底10直接接触，进而减小衬底10的等离子体损伤。而且，接地板340将等离子体保持于反应空间中以降低电子温度。

图7为根据又一实施例的衬底处理设备的截面图，所述衬底处理设备包含设置在衬底支撑器100与气体注入组件300之间的过滤器600。过滤器600设置在接地板340与衬底支撑器100之间，且其侧表面连接到腔室200的侧壁。因此，过滤器600维持接地电位。过滤器600滤除由气体注入组件300产生的等离子体的离子、电子以及光。也就是说，当由气体注入组件300产生的等离子体通过过滤器600时，离子、电子和光被截断以仅使反应物质与衬底10反应。过滤器600使等离子体与过滤器600碰撞至少一次后施加到衬底10。借此，当等离子体与接地电位的过滤器600碰撞时，可吸收具有能量的离子和电子。而且，等离子体的光与过滤器600碰撞且不被允许穿透。过滤器600可形成为各种形状，例如可形成为形成有多个孔610的单一板，可通过成倍地安置形成有孔610的板以使相应板的孔610彼此成对角线而形成为多个板，或可形成为形成有具有某些折射路径的多个孔610的板。

而且，在所述实施例中，可不同地修改气体注入组件。将如下描述根据另一实施例的衬底处理设备。

如图8所示，衬底处理设备可包含：气体注入组件700，包含安置在腔室200中的衬底支撑器100上方的上方主体710；气体注入单元，包含第一主体720和第二主体730，其安置在上方主体710下方而上下彼此分开；以及电力供应单元770，将电力施加到第二主体730。气体注入组件700和气体供应器400可包含朝上方主体710的底部供应处理气体的第一气体供应管420和将处理气体供应到第一主体720与第二主体730之间的空间的第二气体供应管430。

上方主体710安置在设置在腔室200内部的上壁上的第一绝缘构件330a下方而与其分开。上方主体710制造为板形状且包含上下连接的多个孔710a。上方主体710的顶部连接到供应处理气体的第一气体供应管420。通过第一气体供应管420供应的处理气体分散在第一绝缘构件330a与上方主体710之间的空间中，且接着通过设置在上方主体710上的多个孔710a向下注入。上方主体710的至少一个末端与接地腔室200的内壁接触或经连接以与腔室200分开接地。另一方面，第二绝缘构件330b设置于腔室200的侧壁上在上方主体710内部。

气体注入单元包含：第一主体720，安置在上方主体710下方而与其分开；第二主体730，安置在第一主体720下方且包含注入处理气体的多个第一注入孔750a和多个第二注入孔750b；多个连接管740，经插入及安装以穿透第一主体720和第二主体730且注入处理气体；以及冷却构件760，安装在第一主体720内部且使第一主体720冷却。本文中，第一主体720与第二主体730之间的未与多个连接管740安装在一起的部分是空的空间。第一主体720与第二主体730之间的空的空间连接到设置在第二主体730上的多个第一注入孔750a中。而且，第二气体供应管430经安装以使至少一个末端插入到腔室200中而穿透腔室200的侧壁，且将处理气体供应到第一主体720与第二主体730之间的空间。然而，第二气体供应管430不限于此，可经安装以从腔室200的顶部向下延伸到底部以使一个末端安装在第一主体720与第二主体730之间的独立空间中。

第一主体720安置在上方主体710下方而与其分开且连接到施加用于产生等离子体的电力供应单元770。对此，电力供应单元770的至少一个末端穿透安装在腔室200的内壁上的第二绝缘构件330b且连接到第一主体720。而且，当电力供应到第一主体720时，因为第一主体720中可能出现不必要的热，所以冷却构件760插入且安装在第一主体720中。冷却构件760可为冷却剂(例如，水或氮气)流动通过的管。

第二主体730安置在第一主体720下方而与其分开，且其至少一个末端与腔室200的内壁接触或经连接以独立接地。第二主体730设有顶部和底部开放的多个第一注入孔750a和多个第二注入孔750b，其安置在第二主体730上方而彼此分开。也就是说，多个或一个第一注入孔750a位于多个第二注入孔750b之间。也就是说，第一注入孔750a和第二注入孔750b交替地安置在第二主体730上。本文中，多个第一注入孔750a为传递流道，第一主体720与第二主体730之间产生的等离子体通过所述传递流道且从第二主体730向下注入。而且，多个第二注入孔750b为一空间，下文将描述的连接管740分别插入到所述空间中。

连接管740经制造以具有开放顶部和底部且制造为具有内部空间的管形状，且经插入及安装以从顶部到底部穿透第一主体720和第二主体730。也就是说，连接管740经安装以穿透第一主体720且使其一个末端插入到设置在第二主体730中的第二注入孔750b中。本文中，第二主体730上的连接管740位于多个第二注入孔750b之间。连接管740为使上方主体710与第一主体720之间产生的等离子体通过且从第二主体730向下移动的流道。而且，连接管740经制造以使其插入到第一主体720的底部和第二主体730的第二注入孔750b中的区域的直径小于位于第一主体720中的区域的直径。明确地说，插入到第一主体720的底部中和插入到第二主体730中的第二注入孔750b中的区域的直径可彼此相同且可小于位于第一主体720中的区域的直径。举例来说，连接管740经制造以使其截面具有T形状。然而，连接管740不限于此且可制造为各种形状，其将第一主体720连接到第二主体730且具有处理气体流动通过的内部空间。而且，为了使第一主体720与第二主体730绝缘，连接管740可使用绝缘材料(例如，由陶瓷或耐热玻璃(Pyrex)形成的板)或涂覆由陶瓷或耐热玻璃形成的材料以形成涂布膜而制造。而且，连接管740的内径和设置在第二主体730中的第一注入孔750a的大小可为0.01英寸或更多。这是为了在将电力施加到气体注入单元时抑制电弧的出现且在产生等离子体时抑制寄生等离子体。

如下将描述在上方主体710与第一主体720之间的空间中和第一主体720与第二主体730之间的空间中产生等离子体的过程。

当处理气体从第一气体供应管420供应到上方主体710的顶部时，处理气体通过多个孔710a从上方主体710向下注入。本文中，当通过使用电力供应单元770将射频(RF)电力供应到第一主体720且上方主体710接地时，处理气体在上方主体710与第一主体720之间的独立空间中排出，进而产生第一等离子体。在以下内容中，上方主体710与第一主体720之间的独立空间指定为第一等离子体区域P1且第一等离子体区域P1中产生的等离子体指定为第一等离子体。因为第一等离子体区域P1为在顶部(即，上方主体710)接地时定义的空间且RF电力施加到底部(即，第一主体720)，所以第一等离子体区域P1中产生具有高密度和高离子能量的第一等离子体。本文中，第一等离子体可为在顶部接地且RF电力施加到底部时产生的反应性离子沉积(reactive ion deposition，RID)等离子体。第一等离子体具有入射在衬底S上的高密度和高离子能量且具有宽的鞘层区域。第一等离子体区域P1中产生的第一等离子体通过连接管740从气体注入单元向下传递。在以下内容中，气体注入单元下方的空间(即，第二主体730与衬底支撑器100之间的区域)指定为反应区域R。本文中，第一等离子体具有高密度和高离子能量的性质。

而且，当处理气体从第二气体供应管430供应到第一主体720与第二主体730之间的空间时，处理气体分散在第一主体720与第二主体730之间的空间中。本文中，当通过使用电力供应单元770将RF电力供应到第一主体720且第二主体730接地时，第二等离子体产生于第一主体720与第二主体730之间的独立空间中。本文中，因为第二等离子体为在RF电力施加到顶部且底部接地时产生的等离子体增强CVD(PECVD)且具有低等离子体密度和宽的鞘层区域，所以处理速度较高。在以下内容中，上方主体710与第一主体720之间的独立空间指定为第二等离子体区域P2且第二等离子体区域P2中产生的等离子体指定为第二等离子体。本文中，因为第二等离子体区域P2为在底部(即，第二主体730)接地时定义的空间且RF电力施加到顶部(即，第一主体720)，所以第二等离子体区域P2中产生具有比第一等离子体低的密度和离子能量的第二等离子体。此后，第二等离子体区域P2中产生的第二等离子体通过第二主体730中设置的多个第一注入孔750a传递到反应区域R。

如上所述，处理气体分别通过上方主体710和气体注入单元注入，进而部分地注入处理气体。而且，因为将电力施加到上方主体710和将电力施加到气体注入单元是独立控制的，所以在上方主体710与气体注入单元之间的第一等离子体区域P1和气体注入单元内的第二等离子体区域P2中的等离子体的相应出现可独立地控制。所以，可提供具有优良阶梯覆盖的膜性质。

本文中，因为偏压电力施加到衬底10位于其顶部的衬底支撑器100，所以传递到反应区域R的第一等离子体和第二等离子体的离子入射在衬底10的表面上或与衬底10的表面碰撞，进而蚀刻衬底10上形成的薄膜或将薄膜沉积在衬底10上。如上所述，第一等离子体区域P1中产生的第一等离子体具有高密度和离子能量，且第二等离子体区域P2中产生的第二等离子体具有比第一等离子体低的密度和离子能量。当独立使用第一等离子体时，衬底10或衬底10上形成的薄膜可损伤。当独立使用第二等离子体时，处理速度较低。然而，在所述实施例中，具有高密度和离子能量的第一等离子体以及具有比第一等离子体低的密度和离子能量的第二等离子体一起产生，进而改善处理速度，同时防止由于第一等离子体与第二等离子体之间的交互而出现的衬底10或薄膜的损伤。

在以上内容中，如图8所示，已描述了上方主体710安置在绝缘构件330a下方而与其分开且设有多个孔710a。然而，其不限于此，且如图9所示，上方主体710可安装为与第一绝缘构件330a的底部接触且可不设置多个孔710a。本文中，第一气体供应管420从上方主体710向下注入处理气体。

而且，在以上内容中，如图8和图9所示，已描述了气体注入单元的第一主体720与电力供应单元770彼此连接，进而将RF电力供应到第一主体720且使上方主体710和第二主体730接地。然而，其不限于此，且如图10所示，气体注入单元的第一主体720可接地，位于第一主体720上方的上方主体710可连接到施加(例如)RF电力的电力供应单元780，且位于第一主体720下方的第二主体730可连接到电力供应单元790。因为第一等离子体区域P1具有电力供应到顶部(即，上方主体710)且底部(即，第一主体720)接地的结构，所以第一等离子体区域P1中产生的第一等离子体具有比第二等离子体低的密度和离子能量。而且，第二等离子体区域P2具有顶部(即，上方主体710)接地且电力供应到底部(即，第二主体730)的结构，所以第二等离子体区域P2中产生的第二等离子体具有比第一等离子体区域P1中产生的第一等离子体高的密度和离子能量。而且，在如上所述的状况下，如图10所示，使上方主体710冷却的冷却构件710b插入且安装在上方主体710中。

在以下内容中，参看图8，将描述衬底处理设备的操作和处理衬底的方法。

衬底10插入到腔室200中且位于安置在腔室200中的衬底支撑器100上。在所述实施例中，衬底10为晶片但不限于此，且可为玻璃衬底、聚合物衬底、塑料衬底、金属衬底等。

当衬底10位于衬底支撑器100上时，处理气体通过第一气体供应管420供应到上方主体710的顶部且处理气体通过第二气体供应管430供应到气体注入单元的第一主体720与第二主体730之间的空间。在所述实施例中，用于在衬底10上蚀刻薄膜的蚀刻气体用作处理气体。在所述实施例中，处理气体为SiHr、TEOS、O₂、Ar、He、NH₃、N₂O、N₂和CaHb中的一者但不限于此，且可为各种材料。

而且，通过使用电力供应单元770将RF电力供应到第一主体720，且上方主体710和第二主体730分别接地。从第一气体供应管420供应的处理气体从上方主体710向下注入，即，通过设置在上方主体710中的多个孔710a注入到第一等离子体区域P1中。此后，具有高密度和离子能量的第一等离子体通过接地的上方主体710和被施加以RF电力的第一主体720而在第一等离子体区域p1中产生。第一等离子体区域P1中产生的第一等离子体通过连接管740传递到反应区域R。本文中，如上所述，连接管740经安装以从第一主体720的内部延伸到安置在第一主体720下方的第二主体730内部，以使第一等离子体区域P1中产生的第一等离子体通过连接管740均匀地注入到反应区域R中，进而使反应区域R中的第一等离子体的密度为均匀的。

而且，从第二气体供应管430提供的处理气体均匀地分散在第一主体720与第二主体730之间的空间中(即，在整个第二等离子体区域P2中)。此后，第二等离子体通过被施加以RF电力的第一主体720和接地的第二主体730而在第二等离子体区域P2中产生。第二等离子体区域P2中产生的第二等离子体通过多个第一注入孔750a传递到反应区域R且通过多个第一注入孔750a在整个反应区域R上均匀地分散。

传递到反应区域R的第一等离子体和第二等离子体由于交互而改变性质(例如，密度、离子能量等)。也就是说，传递到反应区域R的第一等离子体与在第一等离子体区域P1中时相比密度和离子能量减小，这是由在反应区域R中相遇的第二等离子体的偏差引起的。而且，传递到反应区域R的第二等离子体与在第二等离子体区域P2中时相比密度和离子能量增大，这是由在反应区域R中相遇的第一等离子体的偏差引起的。

此后，反应区域R中的第一等离子体和第二等离子体的离子入射在被施加以偏压电力的衬底10上或与所述衬底10碰撞，进而蚀刻衬底10上形成的薄膜。本文中，尽管图中未图示，但设有多个开口的掩模(未图示)可安置在衬底10上方，且第一等离子体和第二等离子体的离子通过掩模的开口入射在衬底10上且蚀刻衬底10上形成的薄膜。本文中，在所述实施例中，不同地，替代于独立地使用具有高密度和离子能量的等离子体或具有低密度和离子能量的等离子体，一起使用具有高密度和离子能量的等离子体和具有比所述等离子体低的密度和离子能量的等离子体，进而防止由离子前往衬底10而引起的薄膜或衬底10的损伤且减少处理时间。

在以上内容中，已将图8的衬底处理设备描述为实例。然而，图9和图10的衬底处理设备的操作和产生等离子体的过程是类似的。只不过，在图9中，供应到第一气体供应管420的处理气体直接从上方主体710向下注入。而且，在图10中，上方主体710和第二主体730接地，且第一主体720连接到电力供应单元790。第一等离子体产生于上方主体710与第一主体720之间且第二等离子体产生于第一主体720与第二主体730之间。本文中，第二等离子体具有比第一等离子体高的密度和离子能量。

本文中，产生于第一主体720与第二主体730之间的第二等离子体具有比产生于上方主体710与第一主体720之间的第一等离子体高的密度和离子能量。

根据所述实施例的衬底支撑器设有用以支撑衬底支撑件的外部的多个支撑柱，所述衬底支撑件支撑衬底。而且，衬底处理设备在腔室的底部的中央设有包含排气单元的排气机且在排气机外部设有衬底支撑器。所以，因为排气机设置在腔室的中央，所以腔室内部的气流可比排气机设置在腔室的的侧面的一般状况下均匀，进而改善在衬底上沉积薄膜的均匀性且抑制粒子的出现。

而且，根据其它实施例的衬底处理设备，第一等离子体产生于对应于电极构件的内部或外部的第一等离子体区域中且第二等离子体产生于气体注入单元内部的第二等离子体区域中。本文中，第一等离子体和第二等离子体中的一者具有高离子能量和密度且另一者具有比所述一者低的离子能量和密度。如上所述，一起使用具有不同离子能量和密度的第一等离子体和第二等离子体，衬底处理速度可改善且衬底或薄膜的损伤可减小。

而且，衬底处理设备包含经安装以从第一主体延伸到第二主体的气体注入单元以及安置为彼此分开的多个连接管。第一等离子体区域中产生的第一等离子体通过连接管均匀地分散在位于莲蓬头下方的反应区域中。因此，可在整个衬底上维持均匀处理条件。

尽管衬底支撑器和衬底处理设备已参看特定实施例而得以描述，但其不限于此。因此，所属领域的技术人员应易于理解，在不脱离由所附权利要求书定义的本发明的精神和范围的情况下可对其进行各种修改和改变。

Claims (21)

1.一种衬底支撑器，包括：

衬底支撑件，支撑衬底；以及

多个支撑柱，在所述衬底支撑件下方支撑所述衬底支撑件的边缘。

2.根据权利要求1所述的衬底支撑器，还包括从所述衬底支撑件的所述边缘向外突出的多个突出部分，其中所述多个支撑柱分别支撑所述突出部分的底部。

3.根据权利要求1或2所述的衬底支撑器，其中所述衬底支撑件包括：

第一区域，与所述衬底的后部接触且加热所述衬底同时维持第一温度；以及第二区域，设置在所述第一区域外部且维持比所述第一温度高或低的第二温度。

4.根据权利要求3所述的衬底支撑器，其中所述第二区域设置得高于或低于所述第一区域。

5.一种衬底处理设备，包括：

腔室，设有反应空间且在底部的中央形成有排气开口；

衬底支撑器，设置在所述腔室中且支撑衬底；

气体注入组件，设置为与所述衬底支撑器相对，注入处理气体且产生其等离子体；以及

排气机，连接到所述排气开口且设置在所述腔室下方以将所述腔室的内部排气，其中所述衬底支撑器包括支撑所述衬底的衬底支撑件以及支撑所述衬底支撑件的外部的多个支撑柱，所述支撑柱将所述排气开口安置于其之间。

6.根据权利要求5所述的衬底处理设备，还包括从所述衬底支撑件的边缘向外突出的多个突出部分，其中所述多个支撑柱分别支撑所述突出部分。

7.根据权利要求6所述的衬底处理设备，其中所述衬底支撑件包括：

第一区域，其与所述衬底的后部接触且加热所述衬底同时维持第一温度；以及第二区域，其设置在所述第一区域外部且维持比所述第一温度高或低的第二温度。

8.根据权利要求5所述的衬底处理设备，其中所述气体注入组件包括：

气体注入单元，注入所述处理气体；

电力单元，用于将高频电力施加到所述气体注入单元；以及

接地板，设置为与所述气体注入单元分开某一间隔且形成有多个穿透孔。

9.根据权利要求8所述的衬底处理设备，还包括过滤器，其设置在所述气体注入单元与所述衬底支撑器之间且形成有多个孔以隔开所述处理气体的等离子体的一部分。

10.根据权利要求5所述的衬底处理设备，其中所述气体注入组件包括：

气体注入单元，注入所述处理气体；

电极，与所述气体注入单元分开；以及

电力单元，用于将高频电力施加到所述电极。

11.根据权利要求10所述的衬底处理设备，还包括过滤器，其设置在所述气体注入单元与所述衬底支撑器之间且形成有多个孔以隔开所述处理气体的等离子体的一部分。

12.根据权利要求5所述的衬底处理设备，其中所述气体注入组件包括：

气体注入单元，注入所述处理气体；

天线，设置在所述腔室的外部的顶部和侧面中的一者上；以及

电力单元，将高频电力施加到所述天线。

13.根据权利要求5所述的衬底处理设备，其中所述气体注入组件包括：

上方主体；

第一主体，安置在所述上方主体下方而与其分开；

第二主体，安置在所述第一主体下方且设有多个第一注入孔和多个第二注入孔；

连接管，包括内部空间且经安装以上下穿透所述第一主体和所述第二主体；

电力供应单元，将电力施加到所述上方主体、所述第一主体以及所述第二主体中的至少一者以在所述上方主体与所述第一主体之间形成等离子体区域且在所述第一主体与所述第二主体之间形成等离子体区域。

14.根据权利要求13所述的衬底处理设备，还包括将所述处理气体供应到所述上方主体的第一气体供应管和将所述处理气体供应到所述第一主体与所述第二主体之间的区域的第二气体供应管。

15.根据权利要求13所述的衬底处理设备，其中所述第一主体连接到所述电力供应单元且所述上方主体和所述第二主体接地。

16.根据权利要求13所述的衬底处理设备，其中所述上方主体连接到第一电力供应单元，第二主体连接到第二电力供应单元，且所述第一主体接地。

17.根据权利要求13所述的衬底处理设备，其中所述上方主体形成有上下连接的多个孔。

18.根据权利要求13所述的衬底处理设备，其中所述第一注入孔以及所述第二注入孔交替地安置以彼此分开。

19.根据权利要求13所述的衬底处理设备，其中所述连接管是使用绝缘材料而制造。

20.根据权利要求13所述的衬底处理设备，其中所述连接管穿透所述第一主体且插入并安装到所述第二主体的所述第二注入孔中。

21.根据权利要求20所述的衬底处理设备，其中在所述连接管的区域中，连接到所述第一主体的区域的直径比连接到所述第二主体的区域的直径大。