遮蔽机构及具有遮蔽机构的沉积腔体的制作方法

1.本实用新型有关于一种具有遮蔽机构的沉积腔体，主要通过遮蔽机构遮挡承载盘，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，沉积腔体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遮蔽机构及具有遮蔽机构的沉积腔体，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放置在承载盘上并遮蔽承载盘，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，在于提供一种具有遮蔽机构的沉积腔体，主要包括一反应腔体、一承载盘及一遮蔽机构。遮蔽机构包括一驱动装置、两个承载臂及两个遮蔽板，其中驱动装置通过两个承载臂分别承载两个遮蔽板，并分别驱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或一遮蔽状态。
9.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，而后将两个遮蔽板放置在承载盘上，并通过两个遮蔽板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。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.此外，放置在承载盘上的两个遮蔽板部分重叠，使得遮蔽板可完整的遮蔽承载盘，并可有效隔离承载盘及污染源。两个遮蔽板相重叠的部分并未直接接触，可避免两个遮蔽板接触过程中产生微粒，以减少对反应腔体的污染。
11.本实用新型的一目的，在于提供一种具有遮蔽机构的沉积腔体，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，两个遮蔽板可以在反应腔体的容置空间内进行相反方向的摆动，其中两个遮蔽板可以在反应腔体的容置空间内操作在开启状态或遮蔽状态，可简化反应腔体的构造及缩小反应腔体的体积。
12.本实用新型的一目的，在于提供一种具有遮蔽机构的沉积腔体，其中驱动装置通过两个承载臂分别连接及承载两个遮蔽板，以降低承载臂的负重。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腔体时发生高温变形，并有利于提高遮蔽板遮挡承载盘的效果。
13.为了达到上述的目的，本实用新型提出一种具有遮蔽机构的沉积腔体，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，并包括一承载面用以承载至少一基板；及一遮蔽机构，包括：一第一承载臂，位于容置空间内，包括复数个第一沟槽；一第二承载臂，位于容置空间内，包括复数的第二沟槽；一第一遮蔽板，第一遮蔽板的一表面包括复数个第一支撑脚，其中第一遮蔽板放置在第一承载臂上，而复数个第一支撑脚则分别位于复数个第一沟槽内；一第二遮蔽板，第二遮蔽板的一表面包括复数个第二支撑脚，其中第二遮蔽板放置在第二承载臂上，而复数个第二支撑脚则分别位于复数个第二沟槽内，其中第一遮蔽板的高度高于第二遮蔽板；及一驱动装置，连接第一承载臂及第二承载臂，并分别通过第一承载臂及第二承载臂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，其中遮蔽状态第一遮蔽板及第二遮蔽板分别通过第一支撑脚及第二支撑脚放置在承载盘的承载面上，且部分第一遮蔽板与部分第二遮蔽板重叠以遮蔽该承载盘。
14.本实用新型提出一种遮蔽机构，适用于一沉积腔体，包括：一第一承载臂，包括复数个第一沟槽；一第二承载臂，包括复数的第二沟槽；一第一遮蔽板，第一遮蔽板的一表面包括复数个第一支撑脚，其中第一遮蔽板放置在第一承载臂上，而复数个第一支撑脚则分别位于复数个第一沟槽内；一第二遮蔽板，第二遮蔽板的一表面包括复数个第二支撑脚，其中第二遮蔽板放置在第二承载臂上，而复数个第二支撑脚则分别位于复数个第二沟槽内，其中第一遮蔽板的高度高于第二遮蔽板；及一驱动装置，连接第一承载臂及第二承载臂，并分别通过第一承载臂及第二承载臂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，其中遮蔽状态的部分第一遮蔽板与部分第二遮蔽板重叠，而开启状态的第一遮蔽板及第二遮蔽板之间则会形成一间隔空间。
15.所述的沉积腔体及其遮蔽机构，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承载臂及第二承载臂。
16.所述的沉积腔体及其遮蔽机构，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承载臂，通过轴体连接第二承载臂，并同步驱动轴体及外管体朝相反的方向转动。
17.所述的沉积腔体及其遮蔽机构，其中第一遮蔽板包括一第一内侧面，第二遮蔽板包括一第二内侧面，第一内侧面与第二内侧面相面对，第一沟槽连通第一遮蔽板的第一内侧面，而第二沟槽连通第二遮蔽板的第二内侧面。
18.所述的沉积腔体及其遮蔽机构，其中第一遮蔽板及第二遮蔽板包括至少一第一对位部，而第一承载臂及第二承载臂则包括至少一第二对位部，第一遮蔽板通过第一对位部及第二对位部对位第一承载臂，而第二遮蔽板则通过第一对位部及第二对位部对位第二承载臂。
19.所述的沉积腔体及其遮蔽机构，包括两个感测区连接反应腔体，两个感测区分别包括一感测空间流体连接容置空间，两个感测区的厚度小于反应腔体，其中两个感测区分别设置至少一位置感测单元，用以感测进入感测区的第一遮蔽板及第二遮蔽板。
20.本实用新型的有益效果是：提供一种具有遮蔽装置的沉积设备，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
21.图1为本实用新型具有遮蔽机构的沉积腔体操作在遮蔽状态一实施例的侧面剖面示意图。
22.图2为本实用新型沉积腔体的遮蔽机构操作在遮蔽状态一实施例的立体示意图及其放大剖面立体图。
23.图3为本实用新型沉积腔体的遮蔽机构一实施例的立体分解示意图。
24.图4为本实用新型遮蔽机构的驱动装置及承载臂一实施例的立体示意图。
25.图5为本实用新型遮蔽机构的驱动装置一实施例的立体剖面示意图。
26.图6为本实用新型具有遮蔽机构的沉积腔体操作在开启状态一实施例的俯视图。
27.图7为本实用新型具有遮蔽机构的沉积腔体操作在遮蔽状态一实施例的俯视图。
28.图8为本实用新型具有遮蔽机构的沉积腔体操作在开启状态又一实施例的俯视图。
29.附图标记说明：10-薄膜沉积腔体；100-遮蔽机构；11-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；13-承载盘；131-承载面；141-第一承载臂；1410-第一内侧面；1411-第二对位部；1413
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第一沟槽；143-第二承载臂；1430-第二内侧面；1431-第二对位部；1433-第二沟槽；15-遮蔽件；151-第一遮蔽板；1511-第一对位部；1513-第一支撑脚；152
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间隔空间；153-第二遮蔽板；1531-第一对位部；1533-第二支撑脚；154-重迭区域；161-靶材；17-驱动装置；171-驱动马达；173-轴封装置；1731-外管体；1732
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空间；1733-轴体；18-升降装置；19-位置感测单元。
具体实施方式
30.请参阅图1，为本实用新型具有遮蔽机构的沉积腔体操作在遮蔽状态一实施例的侧面剖面示意图。如图所示，沉积腔体10主要包括一反应腔体11、一承载盘13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 13及部分的遮蔽机构100。
31.承载盘13位于反应腔体11的容置空间12内，并用以承载至少一基板。以沉积腔体
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面对及承载盘13。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13及/或基板。
32.请配合参阅图2及图3，遮蔽机构100包括一第一承载臂141、一第二承载臂143、一第一遮蔽板151、一第二遮蔽板153及一驱动装置17，其中第一承载臂141、第二承载臂143、第一遮蔽板151及第二遮蔽板153位于容置空间12 内。驱动装置17连接第一承载臂141及第二承载臂143，其中第一承载臂141 及第二承载臂143分别用以承载第一遮蔽板151及第二遮蔽板153。驱动装置 17可通过第一承载臂141及第二承载臂143分别驱动第一遮蔽板151及第二遮蔽板153朝相反方向摆动，例如第一承载臂141及第二承载臂143以驱动装置 17为轴心朝相反方向同步摆动。
33.第一遮蔽板151连接第一承载臂141的表面上可设置至少一第一支撑脚 1513及/或至少一第一对位部1511，而第一承载臂141连接第一遮蔽板151的表面上则可设置至少一第一沟槽1413及/或至少一第二对位部1411。在将第一遮蔽板151放置在第一承载臂141时，第一沟槽1413及第二对位部1411分别容置及对应第一支撑脚1513及第一对位部1511。
34.第二遮蔽板153连接第二承载臂143的表面上可设置至少一第二支撑脚 1533及/或至少一第一对位部1531，而第二承载臂143连接第二遮蔽板153的表面上则可设置至少一第二沟槽1433及/或至少一第二对位部1431，其中第二沟槽1433及第二对位部1431分别容置及对应第二支撑脚1533及第一对位部1531。
35.具体而言，第一对位部1511/1531及第二对位部1411/1431可以是对应的构造，并用以对位第一遮蔽板151与第一承载臂141，及对位第二遮蔽板153与第二承载臂143。例如第一对位部1511/1531可以是凸出第一遮蔽板151及第二遮蔽板153表面的锥形体，其中靠近第一遮蔽板151及第二遮蔽板153表面的第一对位部1511/1531的截面积较大，而第二对位部1411/1431可以是设置在第一承载臂141及第二承载臂143表面的锥形状凹槽或凹洞，其中第一承载臂141 及第二承载臂143用以承载第一遮蔽板151及第二遮蔽板153的表面上的第二对位部1411/1431的截面积较大。第一支撑脚1513及第二支撑脚1533可以是设置在第一遮蔽板151及第二遮蔽板153表面的柱状凸起。
36.将第一遮蔽板151及第二遮蔽板153放置在第一承载臂141及第二承载臂 143时，第一对位部1511/1531及第二对位部1411/1431可将第一及第二遮蔽板 151/153引导到第一及第二承载臂141/143的特定或固定位置。第一对位部 1511/1531为凸部及第二对位部1411/1431为凹部仅为本实用新型一实施例，在不同实施例中第一对位部1511/1531可为凹部及第二对位部1411/1431可为凸部。
37.如图4所示，第一承载臂141包括一第一内侧面1410，而第二承载臂143 则包括一第二内侧面1430，其中第一承载臂141的第一内侧面1410面对第二承载臂143的第二内侧面1430。设置在第一承载臂141上的第一沟槽1413连通第一内侧面1410，而设置在第二承载臂143上的第二沟槽1433则连通第二内侧面 1430。
38.第一遮蔽板151及第二遮蔽板153可与第一承载臂141及第二承载臂143 分离，并放置在承载盘13的承载面131上，其中承载盘13的承载面131用以承载至少一基板。
39.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闭合时，第一遮蔽板151及第二遮蔽板153会相互靠近并形成一圆板状的遮蔽件15，并通过遮蔽件15遮挡承载盘13。
40.具体而言，当第一遮蔽板151及第二遮蔽板153相互靠近并形成遮蔽件15 后，可通过升降装置18带动承载盘13朝靶材161的方向位移，使得第一遮蔽板151及第二遮蔽板153分别经由第一支撑脚1513及第二支撑脚1533放置在承载盘13的承载面131上。而后驱动装置17可驱动第一承载臂141及第二承载臂143朝相反方向摆动，使得第一承载臂141及第二承载臂143相互远离。
41.上述将第一遮蔽板151及第二遮蔽板153放置在承载盘13的承载面131后，驱动装置17会驱动第一承载臂141及第二承载臂143相互远离仅为本实用新型一实施例。在不同实施例中，在将第一遮蔽板151及第二遮蔽板13放在承载盘 13的承载面131后，第一承载臂141及第二承载臂143可保持不动。
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，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。此外遮蔽状态的第一遮蔽板151及第二遮蔽板153分别通过第一支撑脚1513及第二支撑脚1533放置在承载盘13的承载面131上，并以第一遮蔽板151及第二遮蔽板153遮蔽承载盘13。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，并于第一遮蔽板151及第二遮蔽板153之间形成一重叠区域154，以提高遮蔽件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。
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。上述第一遮蔽板151及第二遮蔽板153通过直线的侧边相连接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。
46.在本实用新型一实施例中，如图5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连接第一承载臂141 及第二承载臂143。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，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连接第一承载臂141，并经由第一承载臂 141连接并带动第一遮蔽板151摆动。轴体1733连接第二承载臂143，并经由第二承载臂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.在本实用新型一实施例中，如图5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，并通过一连动机构经由第一承载臂141及第二承载臂143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，本实用新型的沉积腔体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及沉积腔体之间不存在第一遮蔽板151及第二遮蔽板153。
52.而后可驱动承载盘13及基板朝靶材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，以在基板的表面沉积薄膜。
53.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11、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表面沉积薄膜，可防止在反应空间外的反应腔体11及承载盘13的表面形成沉积薄膜。
54.此外，如图2及图7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。第一遮蔽板151及第二遮蔽板153可形成遮蔽件15，其中遮蔽件15会位在靶材161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。
56.在本实用新型一实施例中，如图6及图7所示，第一遮蔽板151及第二遮蔽板153可以在反应腔体11的容置空间12内操作在开启状态及遮蔽状态，而不需要额外设置一个或多个储存腔体来储存开启状态的遮蔽板。例如可使得反应腔体11及/容置空间12的体积略大于原本的体积，便可使得第一遮蔽板151 及第二遮蔽板153在反应腔体11的容置空间12内开启或闭合。
57.在本实用新型一实施例中，可进一步在反应腔体11上设置复数个位置感测单元19，例如位置感测单元19可以是光感测单元。位置感测单元19朝向容置空间12，并用以感测第一遮蔽板151及第二遮蔽板153的位置，以判断第一遮蔽板151及第二遮蔽板153是否处在开启状态，可避免载盘13、第一遮蔽板151 及第二遮蔽板153发生不正常的碰撞。
58.此外可依据沉积腔体10上其他机构或动线的配置，调整遮蔽机构100在反应腔体11的位置。以反应腔体11的容置空间12为立方体为例，如图6及图7 所示，遮蔽机构100的驱动装置17可设置在反应腔体11及/或容置空间12的侧边。如图8所示，遮蔽机构100的驱动装置17亦可设置在反应腔体11/或容置空间12的角落或顶角，以利于在反应腔体11的侧边设置基板进料口及抽气管线等机构。
59.在本实用新型一实施例中，反应腔体11可连接两个感测区113，其中感测区113凸出反应腔体11的侧表面，且感测区113的厚度小于反应腔体11。两个感测区113分别包括一感测空间120，且感测区113的感测空间120流体连接反应腔体11的容置空间12，其中感测空间120的厚度或高度小于容置空间12。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。
60.如图8所示，两个感测区113分别设置在反应腔体11相邻的两个侧边，并于两个感测区113上分别设置至少一位置感测单元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。
61.本实用新型优点：
62.提供一种具有遮蔽装置的沉积设备，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。
63.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。