CN216237258U - 开合式遮蔽构件及具有开合式遮蔽构件的薄膜沉积装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有开合式遮蔽构件的薄膜沉积装置，主要包括一反应腔体、一承载盘及一开合式遮蔽构件，其中部分开合式遮蔽构件及承载盘位于反应腔体内。开合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，其中驱动装置连接第一遮蔽板及第二遮蔽板，并用以驱动第一遮蔽板及第二遮蔽板朝相反方向摆动。在进行沉积制程时，驱动装置会带动第一及第二遮蔽板相互远离，并切换到开启状态。在进行清洁制程时，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装置的过程中污染承载盘。

Description

开合式遮蔽构件及具有开合式遮蔽构件的薄膜沉积装置

技术领域

本实用新型有关于一种具有开合式遮蔽构件的薄膜沉积装置，主要通过开合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

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。

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。

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。

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。

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。

实用新型内容

一般而言，薄膜沉积装置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开合式遮蔽构件及具有开合式遮蔽构件的薄膜沉积装置，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。

本实用新型的一目的，在于提供一种具有开合式遮蔽构件的薄膜沉积装置，主要包括一反应腔体、一承载盘及一开合式遮蔽构件。开合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。

本实用新型的一目的，在于提供一种具有开合式遮蔽构件的薄膜沉积装置，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。

本实用新型的一目的，在于提供一种具有开合式遮蔽构件的薄膜沉积装置，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薄膜沉积装置时发生高温变形，并有利于提高遮蔽板遮挡承载盘的效果。

为了达到上述的目的，本实用新型提出一种薄膜沉积装置，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；一挡件，挡件的一端连接反应腔体，而挡件的另一端则形成一开口；及一开合式遮蔽构件，包括：一第一遮蔽板，位于容置空间内；一第二遮蔽板，位于容置空间内；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，其中遮蔽状态的第一遮蔽板及第二遮蔽板用以遮挡承载盘。

本实用新型提出一种开合式遮蔽构件，适用于一薄膜沉积装置，包括：一第一遮蔽板；一第二遮蔽板，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形成一间隔空间。

所述的薄膜沉积装置及开合式遮蔽构件，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。

所述的薄膜沉积装置及开合式遮蔽构件，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。

所述的薄膜沉积装置及开合式遮蔽构件，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。

所述的薄膜沉积装置及开合式遮蔽构件，包括复数个位置感测单元设置于反应腔体，并用以感测第一遮蔽板及第二遮蔽板的位置。

所述的薄膜沉积装置及开合式遮蔽构件，其中第一遮蔽板的面积大于第二遮蔽板的面积。

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装置的过程中污染承载盘。

附图说明

图1为本实用具有开合式遮蔽构件的新型薄膜沉积装置操作在遮蔽状态一实施例的侧面剖面示意图。

图2为本实用新型薄膜沉积装置的开合式遮蔽构件操作在开启状态一实施例的立体示意图。

图3为本实用新型薄膜沉积装置的开合式遮蔽构件操作在遮蔽状态一实施例的立体示意图。

图4为本实用新型开合式遮蔽构件的驱动装置一实施例的立体剖面示意图。

图5为本实用新型开合式遮蔽构件的连动机构一实施例的立体示意图。

图6为本实用具有开合式遮蔽构件的新型薄膜沉积装置操作在开启状态一实施例的俯视图。

图7为本实用具有开合式遮蔽构件的新型薄膜沉积装置操作在遮蔽状态一实施例的俯视图。

图8为本实用具有开合式遮蔽构件的新型薄膜沉积装置操作在开启状态又一实施例的俯视图。

附图标记说明：10-薄膜沉积装置；100-开合式遮蔽构件；11-反应腔体；111- 挡件；112-开口；12-容置空间；121-清洁空间；13-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；153-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；18-连动机构；181-驱动齿轮；183-第一从动齿轮； 185-第二从动齿轮；19-位置感测单元。

具体实施方式

请参阅图1，为本实用新型具有开合式遮蔽构件的薄膜沉积装置操作在遮蔽状态一实施例的侧面剖面示意图。如图所示，薄膜沉积装置10主要包括一反应腔体11、一承载盘13及一开合式遮蔽构件100，其中反应腔体11包括一容置空间12用以容置承载盘13及部分的开合式遮蔽构件100。

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163。以薄膜沉积装置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163。

请配合参阅图2及图3，开合式遮蔽构件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，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。

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及一第二连接臂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。

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及/或基板163。

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。

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。

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。

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，只要第一遮蔽板151及第二遮蔽板153 相连接的侧边可以靠近并结合，都可以有效遮挡承载盘13。

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。

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。

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，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。

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。

在本实用新型另一实施例中，如图5所示，驱动马达171的数量可为一个，并通过一连动机构18经由第一连接臂141及第二连接臂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。具体而言，连动机构18 包括一驱动齿轮181、一第一从动齿轮183及一第二从动齿轮185，其中驱动齿轮181啮合第一从动齿轮183及第二从动齿轮185。第一从动齿轮183通过外管体1731及第一连接臂141连接第一遮蔽板151，而第二从动齿轮185则通过轴体1733及第二连接臂143连接第二遮蔽板153。当驱动齿轮181转动时，第一从动齿轮183及第二从动齿轮185会朝相反方向转动，并驱动外管体1731及轴体1733朝相反方向转动，以带动第一遮蔽板151及第二遮蔽板153同步朝相反方向摆动。

连动机构18包括三个齿轮仅为本实用新型一实施例，在不同实施例中连动机构18可包括复数个转轮及复数个皮带，其中驱动马达171连接其中一个转轮，并通过转轮及皮带带动外管体1731及轴体1733朝相反方向转动。

具体而言，本实用新型的薄膜沉积装置10及/或开合式遮蔽构件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 及基板163之间不存在第一遮蔽板151及第二遮蔽板153。

而后可驱动承载盘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。

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163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。

此外，如图3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。闭合的第一遮蔽板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。

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。

在清洁薄膜沉积装置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。

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。

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可避免在清洁薄膜沉积装置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。

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11的构造。

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。

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，其中位置感测单元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。例如位置感测单元19可以是光感测单元。

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。在实际应用时，可调整位置感测单元19的位置，其中第一遮蔽板151及第二遮蔽板153开启到特定角度后才会被位置感测单元19所感测。而后承载盘13才能朝靶材161的方向靠近，以避免承载盘13、第一遮蔽板151及第二遮蔽板153发生碰撞。

在实际应用时可依据薄膜沉积装置10上其他机构或动线的配置，调整开合式遮蔽构件100在反应腔体11的位置。以反应腔体11的容置空间12为四方体为例，如图6及图7所示，开合式遮蔽构件100的驱动装置17可设置或靠近反应腔体11及/或容置空间12的侧边。如图8所示，开合式遮蔽构件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 11的侧边设置基板进料口及抽气管线等机构。

本实用新型优点：

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装置的过程中污染承载盘。

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。

Claims (6)

1.一种薄膜沉积装置，其特征在于，包括：

一反应腔体，包括一容置空间；

一承载盘，位于该容置空间内，并用以承载至少一基板；

一挡件，该挡件的一端连接该反应腔体，而该挡件的另一端则形成一开口；及

一开合式遮蔽构件，包括：

一第一遮蔽板，位于该容置空间内；

一第二遮蔽板，位于该容置空间内；

一驱动装置，连接该第一遮蔽板及该第二遮蔽板，并分别驱动该第一遮蔽板及该第二遮蔽板朝相反的方向摆动，使得该第一遮蔽板及该第二遮蔽板在一开启状态及一遮蔽状态之间切换，其中该遮蔽状态的该第一遮蔽板及该第二遮蔽板相互靠近，并用以遮挡该承载盘。

2.根据权利要求1所述的薄膜沉积装置，其特征在于，其中该驱动装置包括一轴封装置及至少一驱动马达，该驱动马达通过该轴封装置连接该第一遮蔽板及该第二遮蔽板。

3.根据权利要求2所述的薄膜沉积装置，其特征在于，其中该轴封装置包括一外管体及一轴体，该外管体包括一空间用以容置该轴体，该驱动马达通过该外管体连接该第一遮蔽板，通过该轴体连接该第二遮蔽板，并同步驱动该轴体及该外管体朝相反的方向转动。

4.根据权利要求3所述的薄膜沉积装置，其特征在于，包括一第一连接臂及一第二连接臂，该外管体通过该第一连接臂连接该第一遮蔽板，而该轴体则通过该第二连接臂连接该第二遮蔽板。

5.根据权利要求1所述的薄膜沉积装置，其特征在于，包括复数个位置感测单元设置于该反应腔体，并用以感测该第一遮蔽板及该第二遮蔽板的位置。

6.根据权利要求1所述的薄膜沉积装置，其特征在于，其中该第一遮蔽板的高度高于该第二遮蔽板，该遮蔽状态的部分该第一遮蔽板与部分该第二遮蔽板重叠。

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