具有对开式遮蔽构件的沉积设备的制作方法

1.本实用新型有关于一种具有对开式遮蔽构件的沉积设备，主要通过对开式遮蔽构件遮挡承载盘，以避免在清洁处理腔室的过程中污染承载盘。


背景技术：

2.化学气相沉积(cvd)、物理气相沉积(pvd)及原子层沉积(ald)皆是常用的沉积设备，并普遍被使用在集成电路、发光二极管及显示器等制程中。
3.沉积设备主要包括一腔体及一晶圆承载盘，其中晶圆承载盘位于腔体内，并用以承载至少一晶圆。以物理气相沉积为例，腔体内需要设置一靶材，其中靶材面对晶圆承载盘上的晶圆。在进行物理气相沉积时，可将惰性气体及/或反应气体输送至腔体内，分别对靶材及晶圆承载盘施加偏压，并通过晶圆承载盘加热承载的晶圆。
4.腔体内的惰性气体因为高压电场的作用，形成离子化的惰性气体，离子化的惰性气体会受到靶材上的偏压吸引而轰击靶材。从靶材溅出的靶材原子或分子受到晶圆承载盘上的偏压吸引，并沉积在加热的晶圆的表面，以在晶圆的表面形成薄膜。
5.在经过一段时间的使用后，腔体的内表面会形成沉积薄膜，因此需要周期性的清洁腔体，以避免沉积薄膜在制程中掉落，进而污染晶圆。此外靶材的表面亦可能形成氧化物或其他污染物，因此同样需要周期性的清洁靶材。一般而言，通常会通过预烧(burn-in)制程，以电浆离子撞击腔体内的靶材，以去除靶材表面的氧化物或其他污染物。
6.在进行上述清洁腔体及靶材时，需要将腔体内的晶圆承载盘及晶圆取出，或者隔离晶圆承载盘，以避免清洁过程中污染晶圆承载盘及晶圆。


技术实现要素：

7.一般而言，沉积设备在经过一段时间的使用后，通常需要进行清洁，以去除腔室内沉积的薄膜及靶材上的氧化物或氮化物。在清洁的过程中产生的微粒会污染承载盘，因此需要隔离承载盘及污染物。本实用新型提出一种具有对开式遮蔽构件的沉积设备，主要通过驱动装置带动两个遮蔽板朝相反方向摆动，使得两个遮蔽板操作在一开启状态及一遮蔽状态。操作在遮蔽状态的遮蔽板可用以遮蔽承载盘，以避免清洁腔体或靶材时产生的微粒污染承载盘。
8.本实用新型的一目的，在于提供一种具有对开式遮蔽构件的沉积设备，主要包括一腔室主体、一承载盘及一对开式遮蔽构件，其中承载盘及部分的对开式遮蔽构件位于腔室主体内。腔室主体包括一反应腔体及两个感测区，两个感测区连接反应腔体，其中两个感测区的感测空间流体连接反应腔体的容置空间。
9.对开式遮蔽构件包括一驱动装置及两个遮蔽板，其中驱动装置连接并驱动两个遮蔽板分别朝相反方向摆动，使得两个遮蔽板操作在一开启状态及一遮蔽状态。在清洁反应腔体时，驱动装置带动两个遮蔽板以摆动的方式相互靠近，使得两个遮蔽板相连接并遮挡容置空间内的承载盘，以避免清洁过程中使用的电浆或产生的污染接触承载盘及/或其承
载的基板。在进行沉积制程时，驱动装置带动两个遮蔽板以摆动的方式相互远离，并可对反应腔体内的基板进行薄膜沉积。
10.操作在开启状态的两个遮蔽板会相互远离，其中部分遮蔽板会进入腔室主体的两个感测区。两个感测区内分别设置至少一位置感测单元，分别用以感测进入感测区的遮蔽板，以确定两个遮蔽板操作在开启状态。
11.本实用新型的一目的，在于提供一种具有对开式遮蔽构件的沉积设备，主要通过两个遮蔽板构成一个完整的遮蔽件，可缩小收纳遮蔽板需要的空间。在本实用新型一实施例中，两个遮蔽板可以在腔室主体内进行相反方向的摆动或转动，其中腔室主体包括一反应腔体及两个感测区。操作在遮蔽状态的两个遮蔽板会位在反应腔体的容置空间内，并用以遮挡容置空间内的承载座。操作在开启状态的两个遮蔽板则会部份进入感测区，并可通过设置在感测区内的位置感测单元感测遮蔽板，以确认两个遮蔽板操作在开启状态。
12.在确定两个遮蔽板皆操作在开启状态后，才会驱动承载盘朝靶材的方向位移，并对承载盘上的基板进行薄膜沉积。通过上述的动作可确保承载盘朝靶材位移时不会碰撞遮蔽板，以避免造成承载盘及遮蔽板的损坏。
13.本实用新型的一目的，在于提供一种具有对开式遮蔽构件的沉积设备，主要通过两个遮蔽板构成一个完整的遮蔽件，可缩小收纳遮蔽板需要的空间，并可简化腔室主体的构造及缩小腔室主体的体积。
14.本实用新型的一目的，在于提供一种具有对开式遮蔽构件的沉积设备，其中驱动装置通过两个连接臂分别连接及承载两个遮蔽板，以降低连接臂的负重。此外亦可进一步使用厚度较大的遮蔽板，以防止遮蔽板在清洁沉积设备时发生高温变形，并有利于提高遮蔽板遮挡承载盘的效果。
15.为了达到上述的目的，本实用新型提出一种具有对开式遮蔽构件的沉积设备，包括：一腔室主体，包括：一反应腔体，包括一容置空间；两个感测区，连接反应腔体，并分别包括一感测空间流体连接容置空间，其中两个感测区的厚度小于反应腔体；一承载盘，位于容置空间内，并用以承载至少一基板；一挡件，位于容置空间内，挡件的一端连接反应腔体，而挡件的另一端则形成一开口；及一对开式遮蔽构件，包括：一第一遮蔽板；一第二遮蔽板；及一驱动装置，连接第一遮蔽板及第二遮蔽板，并分别驱动第一遮蔽板及第二遮蔽板朝相反的方向摆动，使得第一遮蔽板及第二遮蔽板在一开启状态及一遮蔽状态之间切换，其中操作在开启状态的部分第一遮蔽板及部分第二遮蔽板分别位于两个感测区的感测空间，而操作在遮蔽状态的第一遮蔽板及第二遮蔽板则位于容置空间内，并位于开口及承载盘之间以遮挡承载盘。
16.所述的具有对开式遮蔽构件的沉积设备，其中驱动装置包括一轴封装置及至少一驱动马达，驱动马达通过轴封装置连接第一遮蔽板及第二遮蔽板。
17.所述的具有对开式遮蔽构件的沉积设备，其中轴封装置包括一外管体及一轴体，外管体包括一空间用以容置轴体，驱动马达通过外管体连接第一遮蔽板，通过轴体连接第二遮蔽板，并同步驱动轴体及外管体朝相反的方向转动。
18.所述的具有对开式遮蔽构件的沉积设备，包括一第一连接臂及一第二连接臂，外管体通过第一连接臂连接第一遮蔽板，而轴体则通过第二连接臂连接第二遮蔽板。
19.所述的具有对开式遮蔽构件的沉积设备，包括两个位置感测单元分别设置于两个
感测区，并分别用以感测进入两个感测空间的第一遮蔽板及第二遮蔽板。
20.所述的具有对开式遮蔽构件的沉积设备，其中位置感测单元包括一发射器及一接收器，分别设置在感测区相面对的两个表面，并用以感测进入感测空间的第一遮蔽板及第二遮蔽板。
21.所述的具有对开式遮蔽构件的沉积设备，其中第一遮蔽板及第二遮蔽板操作在开启状态，且位于感测空间内的第一遮蔽板及第二遮蔽板的面积小于位于容置空间内的第一遮蔽板及第二遮蔽板的面积。
22.所述的具有对开式遮蔽构件的沉积设备，其中第一遮蔽板及第二遮蔽板操作在遮蔽状态，部分第一遮蔽板与部分第二遮蔽板重叠。
23.所述的具有对开式遮蔽构件的沉积设备，包括一靶材设置在容置空间内并面对承载盘，处在遮蔽状态的第一遮蔽板及第二遮蔽板位于靶材及承载盘之间。
24.所述的具有对开式遮蔽构件的沉积设备，其中对开式遮蔽构件的驱动装置设置在容置空间的一顶角。
25.本实用新型的有益效果是：提供一种具有遮挡构件的基板处理腔室，在清洁反应腔体时，驱动装置则会带动第一及第二遮蔽板相互靠近，并切换为遮蔽状态以遮蔽承载盘，避免在清洁薄膜沉积机台的过程中污染承载盘。
附图说明
26.图1为本实用新型具有对开式遮蔽构件的沉积设备操作在遮蔽状态一实施例的侧面剖面示意图。
27.图2为本实用新型沉积设备的对开式遮蔽构件操作在开启状态一实施例的立体示意图。
28.图3为本实用新型沉积设备的对开式遮蔽构件操作在遮蔽状态一实施例的立体示意图。
29.图4为本实用新型对开式遮蔽构件的驱动装置一实施例的立体剖面示意图。
30.图5为本实用新型沉积设备操作在开启状态一实施例的俯视图。
31.图6为本实用新型沉积设备操作在遮蔽状态一实施例的俯视图。
32.图7为本实用新型沉积设备的对开式遮蔽构件操作在开启状态一实施例的剖面示意图。
33.图8为本实用新型沉积设备的对开式遮蔽构件操作在遮蔽状态一实施例的剖面示意图。
34.图9为本实用新型沉积设备操作在开启状态又一实施例的俯视图。
35.附图标记说明：10:具有对开式遮蔽构件的沉积设备；100:对开式遮蔽构件；11:腔室主体；110:反应腔体；111:挡件；112:开口；113:感测区；12:容置空间；120:感测空间121:清洁空间；3:承载盘；141:第一连接臂；143:第二连接臂；15:遮蔽件；151:第一遮蔽板；152:间隔空间；53:第二遮蔽板；161:靶材；163:基板；17:驱动装置；171:驱动马达；173:轴封装置；1731:外管体；1732:空间；1733:轴体；19:位置感测单元；191:发射器；193:接收器。
具体实施方式
36.请参阅图1，为本实用新型具有对开式遮蔽构件的沉积设备操作在遮蔽状态一实施例的侧面剖面示意图。如图所示，具有对开式遮蔽构件的沉积设备10主要包括一腔室主体11、一承载盘13及一对开式遮蔽构件100，其中腔室主体11包括一反应腔体110及两个感测区113，且两个感测区113连接反应腔体110。
37.反应腔体110包括一容置空间12用以容置承载盘13及部分的对开式遮蔽构件100，而两个感测区113则分别包括一感测空间120，其中两个感测区113的感测空间120流体连接反应腔体110的容置空间12。
38.承载盘13位于反应腔体110的容置空间12内，并用以承载至少一基板163。以具有对开式遮蔽构件的沉积设备10为物理气相沉积腔体为例，反应腔体110的容置空间12内设置一靶材161，其中靶材161面对基板163及承载盘13。例如靶材161可设置在反应腔体110的上表面，并朝向位于容置空间12内的承载盘13及/或基板163。
39.请配合参阅图2及图3，对开式遮蔽构件100包括一第一遮蔽板151、一第二遮蔽板153及一驱动装置17，其中对开式遮蔽构件100连接反应腔体110。第一遮蔽板151及第二遮蔽板153位于容置空间12内，部分驱动装置17亦位于容置空间12内。驱动装置17连接第一遮蔽板151及第二遮蔽板153，并分别驱动第一遮蔽板151及第二遮蔽板153朝相反方向摆动，使得第一遮蔽板151及第二遮蔽板153在开启状态及遮蔽状态之间切换，例如第一遮蔽板151及第二遮蔽板153以驱动装置17为轴心同步摆动。
40.在本实用新型一实施例中，驱动装置17连接一第一连接臂141及一第二连接臂143，并通过第一连接臂141及一第二连接臂143分别连接第一遮蔽板151及第二遮蔽板153，其中驱动装置17分别通过第一连接臂141及第二连接臂143带动第一遮蔽板151及第二遮蔽板153朝相反方向摆动或转动。
41.第一遮蔽板151及第二遮蔽板153可为板体，其中第一遮蔽板151及第二遮蔽板153的面积及形状可为相近，例如第一遮蔽板151及第二遮蔽板153可为半圆形的板体。当驱动装置17带动第一遮蔽板151及第二遮蔽板153操作在遮蔽状态时，第一遮蔽板151及第二遮蔽板153会相靠近形成一圆板状的遮蔽件15，其中第一遮蔽板151及第二遮蔽板153构成的遮蔽件15会位于反应腔体110的容置空间12内，并用以遮挡承载盘13及/或基板163。
42.本实用新型实施例所述的第一遮蔽板151及第二遮蔽板153操作在遮蔽状态或第一遮蔽板151及第二遮蔽板153相连接，可被定义为第一遮蔽板151及第二遮蔽板153相互靠近，直到两者之间的间距小于一门坎值，例如小于1mm。具体而言，第一遮蔽板151及第二遮蔽板153并不会直接接触，以防止第一遮蔽板151及第二遮蔽板153在接触过程中产生微粒，而污染反应腔体11的容置空间12及/或承载盘13。
43.在本实用新型一实施例中，第一遮蔽板151及第二遮蔽板153可设置在不同的高度，例如第一遮蔽板151高于第二遮蔽板153，当第一遮蔽板151及第二遮蔽板153操作在遮蔽状态时，部分的第一遮蔽板151会与部分的第二遮蔽板153重叠，可提高遮蔽件15的遮挡效果。
44.上述第一遮蔽板151及第二遮蔽板153的面积及形状相近，并为半圆形的板体仅为本实用新型一实施例，并非本实用新型权利范围的限制。在实际应用时，第一遮蔽板151及第二遮蔽板153可以是具有不同面积及形状的板体，亦可为方形、椭圆形或任意几何形状的
板体，例如第一遮蔽板151的面积可大于第二遮蔽板153的面积。只要遮蔽件15是由第一遮蔽板151及第二遮蔽板153所构成，其中第一遮蔽板151及第二遮蔽板153闭合时，可以达到遮挡承载盘13及/或基板163的目的都属于本实用新型的权利范围。
45.以第一遮蔽板151及第二遮蔽板153为半圆形的板体为例，第一遮蔽板151及第二遮蔽板153分别具有一直线的侧边及一半圆形或弧形的侧边，其中第一遮蔽板151及第二遮蔽板153的直线侧边彼此面对。当驱动装置17驱动第一遮蔽板151及第二遮蔽板153相互靠近时，第一遮蔽板151及第二遮蔽板153的直线侧边会相靠近，并形成圆形的遮蔽件15。上述第一遮蔽板151及第二遮蔽板153通过直线的侧边相靠近仅为本实用新型一实施例，并非本实用新型权利范围的限制。在实际应用时，上述第一遮蔽板151及第二遮蔽板153的直线侧边亦可以是对应的曲线或锯齿状侧边，只要第一遮蔽板151及第二遮蔽板153可以形成遮蔽件15，都可以有效遮挡承载盘13。
46.在本实用新型一实施例中，如图4所示，驱动装置17包括至少一驱动马达171及一轴封装置173，其中驱动马达171通过轴封装置173连接第一遮蔽板151及第二遮蔽板153。驱动马达171位于反应腔体110的容置空间12外，而轴封装置173则穿过并设置在反应腔体110，其中部分的轴封装置173位于反应腔体110的容置空间12内。
47.轴封装置173包括一外管体1731及一轴体1733。外管体1731包括一空间1732用以容置轴体1733，其中外管体1731及轴体1733同轴设置，外管体1731固定在反应腔体110上，且外管体1731及轴体1733可相对转动。外管体1731连接第一连接臂141，并经由第一连接臂141连接并带动第一遮蔽板151摆动。轴体1733连接第二连接臂143，并经由第二连接臂143连接并带动第二遮蔽板153摆动。
48.轴封装置173可以是一般常见的轴封，主要用以隔离反应腔体110的容置空间12与外部的空间，以维持容置空间12的真空。在本实用新型另一实施例中，轴封装置173可以是磁流体轴封，并包括复数个轴承、至少一永久磁铁、至少一磁极片及至少一磁性流体。例如轴承可套设在轴体1733的外表面，并位于轴体1733及外管体1731之间，使得轴体1733及外管体1731可相对转动。永久磁铁设置在外管体1731的内表面，并位于两个轴承之间。两个磁极片设置在外管体1731的内表面，并分别位于永久磁铁及两个轴承之间。磁极片与轴体1733的外表面之间具有一间隙，并将磁性流体设置在间隙内。上述关于磁流体轴封的构造仅为本实用新型一实施例，并非本实用新型权利范围的限制。
49.在本实用新型一实施例中，如图4所示，驱动马达171的数量可为两个，两个驱动马达171分别连接轴封装置173的外管体1731及轴体1733，并分别驱动外管体1731及轴体1733朝相反方向同步转动，以通过外管体1731及轴体1733分别带动第一遮蔽板151及第二遮蔽板153朝不同方向摆动。
50.在本实用新型另一实施例中，驱动马达171的数量可为一个，并通过一连动机构分别经由外管体171及轴体173分别连接及驱动第一遮蔽板151及第二遮蔽板153朝相反方向同步摆动。
51.具体而言，本实用新型的具有对开式遮蔽构件的沉积设备10及/或对开式遮蔽构件100可操作在两种状态，分别是开启状态遮蔽状态。如图2及图5所示，驱动装置17可驱动第一遮蔽板151及第二遮蔽板153朝相反方向摆动，使得第一遮蔽板151及第二遮蔽板153相互远离，并操作在开启状态。操作在开启状态的第一遮蔽板151及第二遮蔽板153之间会形
成一间隔空间152，使得靶材161与承载盘13及基板163之间不存在第一遮蔽板151及第二遮蔽板153，其中靶材161经由间隔空间152面对承载盘13。
52.此外，当第一遮蔽板151及第二遮蔽板153操作在开启状态时，部分的第一遮蔽板151及部分的第二遮蔽板153会分别进入流体连接容置空间12的两个感测空间120，其中位于感测空间120内的第一遮蔽板151及第二遮蔽板153的面积小于位于容置空间12内的第一遮蔽板151及第二遮蔽板153的面积。
53.在本实用新型一实施例中，如图1所示，反应腔体110的容置空间12可设置一挡件111，其中挡件111的一端连接反应腔体110，而挡件111的另一端则形成一开口112。承载盘13朝靶材161靠近时，会进入或接触挡件111形成的开口112。反应腔体110、承载盘13及挡件111会在容置空间12内区隔出一反应空间，并在反应空间内的基板163表面沉积薄膜，可防止在反应空间外的反应腔体110及承载盘13的表面形成沉积薄膜。
54.此外，如图3及图6所示，驱动装置17可驱动第一遮蔽板151及第二遮蔽板153朝相反方向摆动，使得第一遮蔽板151及第二遮蔽板153相互靠近，并操作在遮蔽状态。闭合的第一遮蔽板151及第二遮蔽板153不会直接接触，两者之间可存在微小的间隙，或者是两者可设置在不同高度，并于两者之间形成一重叠区域。闭合的第一遮蔽板151及第二遮蔽板153会形成遮蔽件15，其中遮蔽件15会位在靶材161与承载盘13或开口112与承载盘13之间，并用以遮蔽承载盘13以隔离靶材161及承载盘13。
55.遮蔽件15可在容置空间12内区隔一清洁空间121，其中清洁空间121与反应空间的区域部分重叠或相近。可在清洁空间121内进行预烧(burn-in)制程，以清洁靶材161及清洁空间121内的反应腔体110及/或挡件111，并去除靶材161表面的氧化物、氮化物或其他污染物，及反应腔体110及/或挡件111表面沉积的薄膜。
56.在清洁具有对开式遮蔽构件的沉积设备10的过程中，承载盘13及/或基板163会被遮蔽件15遮挡或隔离，以避免清洁过程中产生的物质污染或沉积在承载盘13及/或基板163的表面。
57.具体而言，本实用新型通过第一遮蔽板151及第二遮蔽板153构成遮蔽件15，并通过第一连接臂141及第二连接臂143分别承载第一遮蔽板151及第二遮蔽板153的重量，可降低第一连接臂141及第二连接臂143的负担。
58.通过使用两个连接臂141/143分别承载部分遮蔽板151/153的重量，可进一步增加第一遮蔽板151及第二遮蔽板153的厚度或重量。较为厚重的第一遮蔽板151及第二遮蔽板153可避免在清洁具有对开式遮蔽构件的沉积设备10的过程中发生高温变形，并可防止清洁过程中的电浆或污染通过变形的第一遮蔽板151及第二遮蔽板153接触下方的承载盘13或基板163。
59.此外将遮蔽件15区分成两个可相互连接及分离的第一遮蔽板151及第二遮蔽板153，更有利于缩小开启状态下的第一遮蔽板151及第二遮蔽板153需要的收纳空间，并可简化或调整反应腔体110的构造。
60.在本实用新型一实施例中，如图5及图6所示，反应腔体110可为四方体，而两个感测区113的分别设置在反应腔体110相面对的两的侧表面。如图5及图7所示，第一遮蔽板151及第二遮蔽板153操作在开启状态，其中部分的第一遮蔽板151及部分的第二遮蔽板153分别位于两个感测区113的感测空间120内。
61.在本实用新型一实施例中，可进一步在两个感测区113上分别设置至少一位置感测单元19，并通过两个感测区113的位置感测单元19分别用以感测进入感测空间120的第一遮蔽板151及第二遮蔽板153。当位置感测单元19感测到第一遮蔽板151及第二遮蔽板153时，便可判断第一遮蔽板151及第二遮蔽板153进入感测空间120并操作在开启状态。而后才会驱动承载盘13及基板163朝靶材161的方向靠近，并通过容置空间12内的气体，例如惰性气体，撞击靶材161，以在基板163的表面沉积薄膜。
62.若第一遮蔽板151及第二遮蔽板153未完全处在开启状态，承载盘13便朝靶材161的方向位移，可能导致承载盘13碰撞第一遮蔽板151及第二遮蔽板153，而造成承载盘13、第一遮蔽板151及/或第二遮蔽板153的损坏。
63.在实际应用时，感测区113可以是反应腔体110的延伸，其中感测区113的厚度小于反应腔体110的厚度，或感测空间120的高度小于容置空间12的高度。感测区113具有相面对的两个表面，例如上表面及下表面，而位置感测单元19则设置在感测区113相面对的两个表面上。具体而言，位置感测单元19可包括一发射器191及一接收器193，其中发射器191及接收器193分别设置在感测区113相面对的两个表面上，使得接收器193可接收发射器191发射的讯号，例如位置感测单元19可以是光感测单元。
64.如图7所示，第一遮蔽板151及第二遮蔽板153操作在开启状态，并进入感测区113的感测空间120内，其中位于感测空间120内的第一遮蔽板151及第二遮蔽板153会遮挡光发射器发射的讯号，使得光接收器无法接收到光发射器发出的讯号，并判断第一遮蔽板151及第二遮蔽板153操作在开启状态。
65.反之，如图6及图8所示，第一遮蔽板151及第二遮蔽板153操作在遮蔽状态，其中第一遮蔽板151及第二遮蔽板153会离开感测空间120，使得光接收器可接收光发射器产生的讯号，并判断第一遮蔽板151及第二遮蔽板153操作在遮蔽状态或未操作在开启状态。此时便不能驱动承载盘13朝靶材161的方向位移，以避免承载盘13碰撞第一遮蔽板151及第二遮蔽板153。
66.在实际应用时可依据具有对开式遮蔽构件的沉积设备10上其他机构或动线的配置，调整对开式遮蔽构件100在反应腔体110的位置。如图9所示，对开式遮蔽构件100的驱动装置17可设置或靠近反应腔体110/或容置空间12的角落或顶角，而两个感测区113的设置在反应腔体110相邻的两侧边，以利于在反应腔11的侧边设置基板进料口及抽气管线等机构。
67.本实用新型优点：
68.提供一种具有遮挡构件的基板处理腔室，在清洁反应腔体时，驱动装置则会带动第一及第二遮蔽板相互靠近，并切换为遮蔽状态以遮蔽承载盘，避免在清洁薄膜沉积机台的过程中污染承载盘。
69.以上所述，仅为本实用新型的一较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型申请专利范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的申请专利范围内。