用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备的制作方法

1.本实用新型有关于一种用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备，主要通过两个距离感测单元分别将感测光束投射至两个遮蔽单元，以确定两个遮蔽单元操作在遮蔽状态。


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)皆是常用的薄膜沉积设备，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，薄膜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用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备，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。
8.在清洁反应腔体时，驱动装置带动两个遮蔽单元以摆动的方式相互靠近，使得两个遮蔽单元相靠近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单元以摆动的方式相互远离，并对反应腔体内的基板进行薄膜沉积。
9.本实用新型的一目的，在于提供一种用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备，主要包括一反应腔体、一承载盘及一遮蔽机构。遮蔽机构包括至少一驱动装置、两个遮蔽单元及两个距离感测单元，其中驱动装置连接并驱动两个遮蔽单元分别朝相反方向摆动，使得两个遮蔽单元操作在一开启状态或一遮蔽状态。
10.两个遮蔽单元上皆设置一反射面，当两个遮蔽单元操作在遮蔽状态时，两个距离感测单元产生的感测光束会分别投射在两个遮蔽单元的反射面上，并量测两个距离感测单元与两个遮蔽单元之间的距离，以判断两个遮蔽单元是否操作在遮蔽状态。
11.两个距离感测单元判断两个遮蔽单元操作在遮蔽状态后，才会开始进行预烧及清洁，可有效避免预烧或清洁过程中产生的污染物接触承载盘及/或承载盘下方的反应腔体。
12.本实用新型的一目的，在于提供一种用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备，主要在反应腔体上设置两个遮蔽板感测单元，其中两个遮蔽板感测单元分别用以感测开启状态的两个遮蔽单元，以确认两个遮蔽单元确实操作在开启状态。
13.当两个遮蔽板感测单元判断两个遮蔽单元操作在开启状态后，承载盘才会带动承载的基板往上位移，并对基板进行薄膜沉积制程。因此，可有效避免两个遮蔽单元未确实操作在开启状态下，承载盘便带动基板向上位移而碰撞到遮蔽单元，并造成遮蔽单元、承载盘及基板的损坏。
14.为了达到上述的目的，本实用新型提出一种用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备，包括：一反应腔体，包括一容置空间；一承载盘，位于容置空间内，并用以承载至少一基板；及一遮蔽机构，包括：一第一遮蔽单元，位于容置空间内，并包括一第一反射面；一第二遮蔽单元，位于容置空间内，并包括一第二反射面；至少一驱动装置，连接第一遮蔽单元及第二遮蔽单元，并分别驱动第一遮蔽单元及第二遮蔽单元朝相反的方向摆动，使得第一遮蔽单元及第二遮蔽单元在一开启状态及一遮蔽状态之间切换，其中遮蔽状态的第一遮蔽单元靠近第二遮蔽单元，而开启状态的第一遮蔽单元及第二遮蔽单元之间则形成一间隔空间；一第一距离感测单元，设置在反应腔体上，并用以将一第一感测光束投射至第一遮蔽单元的第一反射面，以确认第一遮蔽单元操作在遮蔽状态；及一第二距离感测单元，设置在反应腔体上，并用以将一第二感测光束投射至第二遮蔽单元的第二反射面，以确定第二遮蔽单元操作在遮蔽状态。
15.所述的用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备，包括两个感测区连接反应腔体，感测区凸出反应腔体，且两个感测区的高度小于反应腔体。
16.所述的用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备，包括两个遮蔽板感测单元分别设置在两个感测区，并分别用以感测进入两个感测区的第一遮蔽单元及第二遮蔽单元，以确定第一遮蔽单元及第二遮蔽单元操作在开启状态。
17.所述的用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备，其中第一遮蔽单元包括一第一连接臂及一第一遮蔽板，驱动装置经由第一连接臂连接第一遮蔽板，第一反射面则设置在第一连接臂上，而第二遮蔽单元则包括一第二连接臂及一第二遮蔽板，驱动装置经由第二连接臂连接第二遮蔽板，第二反射面则设置在第二连接臂上。
18.所述的用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备，其中第一连接臂包括一第一凸出部，第一反射面设置在第一凸出部上，而第二连接臂包括一第二凸出部，第二反射面设置在第二凸出部上。
19.所述的用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备，其中第一遮蔽单元及第二遮蔽单元操作在遮蔽状态，而第一感测光束垂直第一反射面，第二感测光束垂直第二反射面。
20.所述的用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备，其中驱动装置包括一轴封装置及至少一驱动马达，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单元，通过轴体连接第二遮蔽单元，并同步驱动轴体及外管体朝相反的方向转动。
21.所述的用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备，包括两个第一感测单元与外管体相邻，分别用以感测外管体转动至一第一位置及一第二位置，外管体转动至第一位置时，第一遮蔽单元操作在开启状态，而外管体转动至第二位置时，第一遮蔽单元操作在遮蔽状态。
22.所述的用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备，包括两个第二感测单元与轴体相邻，并分别用以感测轴体转动至一第三位置及一第四位置，轴体转动至第三位置时，第二遮蔽单元操作在开启状态，而轴体转动至第四位置时，第二遮蔽单元操作在遮蔽状态。
23.所述的用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备，包括一第一凸出单元及一第二凸出单元，第一凸出单元连接外管体，而第二凸出单元则连接轴体，其中第一凸出单元随着外管体转动，并以第一感测单元感测第一凸出单元，第二凸出单元随着轴体转动，并以第二感测单元感测第二凸出单元。
24.本实用新型的有益效果是：提供一种新颖的用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备，主要通过两个距离感测单元分别将感测光束投射至两个遮蔽单元，以确定两个遮蔽单元操作在遮蔽状态。
附图说明
25.图1为本实用新型用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备操作在遮蔽状态一实施例的侧面剖面示意图。
26.图2为本实用新型薄膜沉积设备的遮蔽机构操作在开启状态一实施例的立体示意图。
27.图3为本实用新型遮蔽机构的驱动装置一实施例的剖面示意图。
28.图4为本实用新型用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备的部分构造一实施例的立体示意图。
29.图5为本实用新型用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备操作在遮蔽状态又一实施例的侧面剖面示意图。
30.图6为本实用新型用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备的反应腔体一实施例的立体示意图。
31.图7为本实用新型用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备操作在开启状态一实施例的上方透视图。
32.图8为本实用新型用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备操作在遮蔽状态一实施例的上方俯视图。
33.图9为本实用新型遮蔽机构的驱动装置又一实施例的剖面示意图。
34.附图标记说明：10-用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备；100-遮蔽机构；11-反应腔体；111-挡件；112-开口；113-感测区；115-透光窗；12-容置空间；121-清洁空间；131-第一感测单元；133-第二感测单元；135-第一凸出单元；137-第二凸出单元；14-第一遮蔽单元；141-第一连接臂；143-第一遮蔽板；145-第一反射面；147-第一凸出部；15-第二遮蔽单元；151-第二连接臂；152-间隔空间；153-第二遮蔽板；155-第二反射面；157-第二凸出
部；161-靶材；163-基板；165-承载盘；17-驱动装置；171-驱动马达；1711-第一驱动马达；1713-第二驱动马达；173-轴封装置；1731-外管体；1732-空间；1733-轴体；18-连动机构；191-第一距离感测单元；193-第二距离感测单元；195-遮蔽板感测单元；20-用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备；l1-第一感测光束；l2-第二感测光束。
具体实施方式
35.请参阅图1，为本实用新型用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜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，用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备10主要包括一反应腔体11、一承载盘165及一遮蔽机构100，其中反应腔体11包括一容置空间12用以容置承载盘165及部分的遮蔽机构100。
36.承载盘165位于反应腔体11的容置空间12内，并用以承载至少一基板163。用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备10为物理气相沉积腔体为例，反应腔体11内设置一靶材161，其中靶材161面对基板163及承载盘165。例如靶材161可设置在反应腔体11的上表面，并朝向位于容置空间12内的承载盘165及/或基板163。
37.请配合参阅图2，遮蔽机构100包括一第一遮蔽单元14、一第二遮蔽单元15及一驱动装置17，其中第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15位于容置空间12内。驱动装置17连接第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15，并分别驱动第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15朝相反方向摆动，例如第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15以驱动装置17为轴心同步摆动。
38.在本实用新型一实施例中，第一遮蔽单元14包括一第一连接臂141及一第一遮蔽板143，其中第一连接臂141用以承载第一遮蔽板143。第二遮蔽单元15则包括一第二连接臂151及一第二遮蔽板153，其中第二连接臂151用以承载第二遮蔽板153。驱动装置17分别通过第一连接臂141及一第二连接臂151带动第一遮蔽板143及第二遮蔽板153朝相反方向摆动或转动。
39.第一遮蔽板143及第二遮蔽板153可为板体，其中第一遮蔽板143及第二遮蔽板153的面积及形状可为相近，例如第一遮蔽板143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143及第二遮蔽板153闭合时，第一遮蔽板143及第二遮蔽板153会相互靠近并形成一圆板状的遮蔽件，并用以遮挡承载盘165及/或基板163。上述第一遮蔽板143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。
40.本实用新型实施例所述的第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15操作在遮蔽状态，可定义为第一遮蔽板143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，以防止第一遮蔽板143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165。
41.具体而言，本实用新型用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备10及/或遮蔽机构100可操作在两种状态，分别是开启状态及遮蔽状态。如图2所示，驱动装置17可驱动第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15朝相反方向摆动，使得第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15相互远离，并操作在开启状态。操作在开启状态的第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15之间会形成一间隔空间152，使得靶材161与承载盘165及基板163之间不存在第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15。
42.而后可驱动承载盘165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。
43.在本实用新型一实施例中，如图1所示，反应腔体11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11，而挡件111的另一端则形成一开口112。承载盘165朝靶材161靠近时，反应腔体11、承载盘165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。
44.此外，如图1及图8所示，驱动装置17可驱动第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15朝相反方向摆动，使得第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15相互靠近，并操作在遮蔽状态。闭合的第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15位在靶材161与承载盘165之间，以遮蔽承载盘165并隔离靶材161及承载盘165。
45.操作在遮蔽状态的第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元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迭或相近。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11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11及/或挡件111表面的沉积薄膜，以避免清洁过程中产生的物质污染或沉积在承载盘165及/或基板163的表面。
46.在本实用新型一实施例中，如图3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连接第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15，例如驱动马达171通过一连动机构18分别连接及驱动第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15朝相反方向同步摆动。驱动马达171位于反应腔体11的容置空间12外，而轴封装置173则穿过并设置在反应腔体11上，其中部分的轴封装置173位于反应腔体11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，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143摆动。轴体1733连接第二连接臂151，并经由第二连接臂151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11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。
49.为了确认第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15是否操作在遮蔽状态，如图1及图8所示，本实用新型进一步在第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15上分别设置一第一反射面145及一第二反射面155，并于反应腔体11上设置一第一距离感测单元191及一第二距离感测单元193。在实际应用时，第一距离感测单元191及第二距离感测单元193可以是光学测距仪。
50.第一距离感测单元191与第一遮蔽单元14设置在反应腔体11的同一侧，其中第一距离感测单元191用以将一第一感测光束l1投射至第一遮蔽单元14上。在实际应用时可调整第一距离感测单元191的设置位置，使得第一遮蔽单元14操作在遮蔽状态时，第一距离感测单元191产生的第一感测光束l1投射在第一遮蔽单元14的第一反射面145。此时第一感测光束l1会与第一反射面145垂直，使得第一距离感测单元191接收到第一反射面145反射的第一感测光束l1。
51.当第一距离感测单元191可由反射的第一感测光束l1量测出第一遮蔽单元14与第一距离感测单元191之间的距离，并由量测的距离判断第一遮蔽单元14是否确实操作在遮
蔽状态。
52.第二距离感测单元193与第二遮蔽单元15设置在反应腔体11的同一侧，其中第二距离感测单元193用以将一第二感测光束l2投射至第二遮蔽单元15上。当第二遮蔽单元15操作在遮蔽状态时，第二距离感测单元193产生的第二感测光束l2会投射在第二遮蔽单元15的第二反射面155，其中第二感测光束l2与第二反射面155垂直，使得第二距离感测单元193可接收到反射的第二感测光束l2，以量测出第二遮蔽单元15与第二感测单元133之间的距离，并由量测的距离判断第二遮蔽单元15是否确实操作在遮蔽状态。
53.在本实用新型一实施例中，如图1所示，反应腔体11上可分别设置一透光窗115，其中第一距离感测单元191及第二距离感测单元193分别面对两个透光窗115，并分别经由两个透光窗115将第一感测光束l1及第二感测光束l2投射在反应腔体11内的第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15上。
54.在本实用新型一实施例中，如图4所示，第一连接臂141可包括一第一凸出部147，其中第一反射面145设置在第一连接臂141的第一凸出部147上。第二连接臂151可包括一第二凸出部157，其中第二反射面155设置在第二连接臂151的第二凸出部157上。
55.请参阅图5，为本实用新型用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备操作在遮蔽状态又一实施例的侧面剖面示意图。如图所示，用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备20主要包括一反应腔体11、一承载盘165及一遮蔽机构100，其中反应腔体11包括一容置空间12用以容置承载盘165及部分的遮蔽机构100。
56.请配合参阅图6、图7及图8所示，反应腔体11上分别设置两个感测区113，其中两个感测区113凸出反应腔体11。两个感测区113的高度小于反应腔体11，并可于两个感测区113上可分别设置一透光窗115。第一距离感测单元191及第二距离感测单元193分别设置在两个感测区113，并分别面对两个透光窗115。第一距离感测单元191及第二距离感测单元193产生第一感测光束l1及第二感测光束l2分别穿透两个透光窗115，并投射在反应腔体11内的第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15上。
57.当第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15操作在遮蔽状态时，第一感测光束l1及第二感测光束l2会分别投射在第一遮蔽单元14的第一反射面145及第二遮蔽单元15的第二反射面155。第一距离感测单元191及第二距离感测单元193会分别接收被第一反射面145及第二反射面155反射的第一感测光束l1及第二感测光束l2，并量测出第一遮蔽单元14与第一距离感测单元191之间的距离，及第二遮蔽单元15与第二距离感测单元193之间的距离，并判断第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15是否确实操作在遮蔽状态，如图8所示。
58.此外，可进一步在两个感测区113上分别设置一遮蔽板感测单元195，其中两个遮蔽板感测单元195分别用以感测进入两个感测区113的第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15。当两个遮蔽板感测单元195感测到第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15时，可判断第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15操作在开启状态，如图7所示。
59.在本实用新型一实施例中，如图9所示，驱动马达171的数量可为两个，分别为第一驱动马达1711及第二驱动马达1713，第一驱动马达1711及第二驱动马达1713分别连接轴封装置173的外管体1731及轴体1733，并通过外管体1731及轴体1733分别带动第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15朝不同方向摆动。
60.两个第一感测单元131与轴封装置173的外管体1731相邻，其中两个第一感测单元
131之间具有一间距，例如两个第一感测单元131与外管体1731的轴心形成一夹角，并分别用以感测外管体1731是否转动到一第一位置(或第一角度)及一第二位置(或第二角度)。
61.当外管体1731转动第一位置时，会带动第一遮蔽板143转动至开启状态，而当外管体1731转动到第二位置时，则会带动第一遮蔽板143转动至遮蔽状态。由于外管体1731与第一遮蔽板143之间基本上不会相对转动，因此可通过两个第一感测单元131感测到外管体1731转动到第一位置或第二位置，确认第一遮蔽板143是否确实操作在开启状态或遮蔽状态。
62.在本实用新型一实施例中，外管体1731上可设置一第一凸出单元135，其中第一凸出单元135朝外管体1731的径向外侧凸出，例如第一凸出单元135可以是长条状体，并通过螺丝或焊接的方式固定在外管体1731上。当外管体1731转动时会带动第一凸出单元135转动，使得第一凸出单元135与第一感测单元131干涉，以利于第一感测单元131感测外管体1731转动至第一位置或第二位置。
63.在本实用新型另一实施例中，遮蔽机构100可进一步设置两个第二感测单元133，其中两个第二感测单元133与轴封装置173的轴体1733相邻。两个第二感测单元133之间具有一间距，并分别用以感测轴体1733转动到一第三位置(或第三角度)及一第四位置(或第四角度)。
64.当轴体1733转动第三位置时，会带动第二遮蔽板153转动至开启状态，而当轴体1733转动到第四位置时，则会带动第二遮蔽板153转动至遮蔽状态。由于轴体1733与第二遮蔽板153之间基本上不会相对转动，因此可通过两个第二感测单元133感测到轴体1733转动到第三位置或第四位置，确认第二遮蔽板153是否确实转动到开启状态或遮蔽状态。
65.在本实用新型一实施例中，轴体1733上可设置一第二凸出单元137，其中第二凸出单元137沿着轴体1733的径向凸出，并会与第二感测单元133干涉，以利于第二感测单元133感测轴体1733转动至第三位置或第四位置。
66.本实用新型上述的第一感测单元131及第二感测单元133亦可应用在只有单一个驱动马达171的构造上，如图3所述的构造。通过过本实用新型上述的构造设计，可确认第一遮蔽单元14及第二遮蔽单元15操作在遮蔽状态或开启状态，可有效防止在进行清洁或预烧制程时对反应腔体11及承载盘165造成污染，同时可避免承载盘165碰撞到第一遮蔽单元14及/或第二遮蔽单元15，而造成机构的损害。
67.本实用新型优点：
68.提供一种新颖的用以感测遮蔽机构开合状态的薄膜沉积设备，主要通过两个距离感测单元分别将感测光束投射至两个遮蔽单元，以确定两个遮蔽单元操作在遮蔽状态。
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。