遮挡装置及具有遮挡装置的薄膜沉积设备的制作方法

1.本实用新型有关于一种具有遮挡装置的薄膜沉积设备，主要于遮挡单元上设置一遮挡凸部及一感测区，其中感测区与遮挡凸部相邻，用以阻隔污染物沉积在感测区，以提高光传感器感测遮挡单元位置的准确性。


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，并透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，通常会透过预烧(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具有遮挡装置的薄膜沉积设备，主要透过驱动装置带动两个遮挡板朝相反方向摆动，使得两个遮挡板操作在一开启状态及一遮挡状态。
8.两个遮挡板的上表面分别设置一遮挡凸部及一感测区，其中感测区与遮挡凸部相邻，并位于遮挡凸部的外侧或内部。在清洁反应腔体时，驱动装置会带动两个遮挡单元以摆动的方式相互靠近，使得两个遮挡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挡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.本实用新型的薄膜沉积腔体包括至少两个光传感器，用以将一感测光束投射在遮挡板的感测区，以确认两个遮挡板确实操作在开启状态。然而在清洁腔体的过程中，往往会在遮挡板的感测区表面沉积薄膜，进而影响光传感器感测遮挡板位置的准确度。为此本实
用新型进一步提出透过遮挡凸部遮挡感测区，以减少感测区在清洁过程中形成薄膜，而有利于光传感器感测遮挡板的操作状态。
10.本实用新型的一目的，在于提供一种具有遮挡装置的薄膜沉积设备，主要包括一反应腔体、一承载盘及一遮挡装置。遮挡装置包括至少一驱动装置、两个遮挡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挡单元分别朝相反方向摆动，使得两个遮挡单元操作在一开启状态或一遮挡状态。
11.两个遮挡单元上皆设置一反射面，当两个遮挡单元操作在遮挡状态时，两个距离感测单元产生的感测光束会分别投射在两个遮挡单元的反射面上，并量测两个距离感测单元与两个遮挡单元之间的距离，以判断两个遮挡单元是否操作在遮挡状态。
12.为了达到上述的目的，本实用新型提出一种具有遮挡装置的薄膜沉积设备，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，并包括一承载面用以承载至少一基板；一遮挡装置，包括：一第一遮挡单元，位于容置空间内，并包括一第一遮挡凸部及一第一感测区，其中第一遮挡凸部及第一感测区位于第一遮挡单元未朝向承载盘的表面，且第一遮挡凸部与第一感测区相邻；一第二遮挡单元，位于容置空间内，并包括一第二遮挡凸部及一第二感测区，其中第二遮挡凸部及第二感测区位于第二遮挡单元未朝向承载盘的表面，且第二遮挡凸部与第二感测区相邻；至少一驱动装置，连接第一遮挡单元及第二遮挡单元，并分别驱动第一遮挡单元及第二遮挡单元朝相反的方向摆动，使得第一遮挡单元及第二遮挡单元在一开启状态及一遮挡状态之间切换，其中遮挡状态的第一遮挡单元及第二遮挡单元相互靠近，并用以遮挡承载盘，而开启状态的第一遮挡单元及第二遮挡单元之间则形成一间隔空间；及至少两个光传感器，设置在反应腔体，并分别用以感测第一遮挡单元的第一感测区及第二遮挡单元的第二感测区，以判断第一遮挡单元及第二遮挡单元是否确实操作在开启状态。
13.本实用新型提供一遮挡装置，包括：一第一遮挡板，包括一第一遮挡凸部及一第一感测区，其中第一遮挡凸部及第一感测区设置在第一遮挡板的一第一上表面，且第一遮挡凸部与第一感测区相邻；一第一连接臂，用以承载第一遮挡板；一第二遮挡板，包括一第二遮挡凸部及一第二感测区，其中第二遮挡凸部及第二感测区设置在第二遮挡单元的一第二上表面，且第二遮挡凸部与第二感测区相邻；一第二连接臂，用以承载第二遮挡板；及至少一驱动装置，经由第一连接臂及第二连接臂分别驱动第一遮挡板及第二遮挡板朝相反的方向摆动，使得第一遮挡板及第二遮挡板在一开启状态及一遮挡状态之间切换，其中遮挡状态的第一遮挡板及第二遮挡板相互靠近，而开启状态的第一遮挡板及第二遮挡板之间则形成一间隔空间。
14.所述的具有遮挡装置的薄膜沉积设备，其中第一遮挡单元包括一第一连接臂及一第一遮挡板，驱动装置经由第一连接臂连接第一遮挡板，第一遮挡凸部及第一感测区位于第一遮挡板上，其中第二遮挡单元包括一第二连接臂及一第二遮挡板，驱动装置经由第二连接臂连接第二遮挡板，第二遮挡凸部及第二感测区位于第二遮挡板上。
15.所述的具有遮挡装置的薄膜沉积设备，包括一靶材，面对承载盘的承载面，其中第一遮挡凸部及第一感测区位于朝向靶材的第一遮挡板的一第一上表面，而第二遮挡凸部及第二感测区则位于朝向靶材的第二遮挡板的一第二上表面。
16.所述的具有遮挡装置的薄膜沉积设备或遮挡装置，其中遮挡状态的第一遮挡凸部
及第二遮挡凸部形成一环状遮挡凸部，而第一感测区及第二感测区则形成一环状感测区，环状感测区位于环状遮挡凸部的外侧。
17.所述的具有遮挡装置的薄膜沉积设备或遮挡装置，其中第一遮挡凸部及第二遮挡凸部为封闭形状的管状凸起。
18.所述的具有遮挡装置的薄膜沉积设备，包括：一第一反射面，设置在第一连接臂上；一第二反射面，设置在第二连接臂上；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操作在遮挡状态的第一连接臂的第一反射面；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操作在遮挡状态的第二连接臂的第二反射面。
19.所述的具有遮挡装置的薄膜沉积设备，其中反应腔体包括两个感测腔室，而两个光传感器分别设置在两个感测腔室，并分别用以感测进入感测腔室的第一遮挡板的第一感测区及第二遮挡板的第二感测区。
20.本实用新型的有益效果是：提供一种新颖的具有遮挡装置的薄膜沉积设备，主要透过遮挡凸部遮挡感测区，以减少感测区在清洁过程中形成薄膜，而有利于光传感器感测遮挡板的操作状态。
附图说明
21.图1为本实用新型具有遮挡装置的薄膜沉积设备操作在遮挡状态一实施例的剖面示意图。
22.图2为本实用新型遮挡装置操作在开启状态一实施例的立体示意图。
23.图3为本实用新型遮挡装置操作在遮挡状态一实施例的立体示意图。
24.图4为本实用新型具有遮挡装置的薄膜沉积设备的部分构造一实施例的立体示意图。
25.图5为本实用新型具有遮挡装置的薄膜沉积设备操作在开启状态一实施例的上方透视图。
26.图6为本实用新型具有遮挡装置的薄膜沉积设备操作在遮挡状态一实施例的上方俯视图。
27.图7为本实用新型具有遮挡装置的薄膜沉积设备操作在遮挡状态又一实施例的剖面示意图。
28.图8为本实用新型遮挡装置操作在开启状态又一实施例的立体示意图。
29.图9为本实用新型具有遮挡装置的薄膜沉积设备操作在开启状态又一实施例的上方透视图。
30.附图标记说明：10-具有遮挡装置的薄膜沉积设备；100-遮挡装置；11-反应腔体；111-挡件；112-开口；113-感测腔室；115-透光窗；12-容置空间；13-环状遮挡凸部；130-环状感测区；131-第一遮挡凸部；132-第一感测区；133-第二遮挡凸部；134-第二感测区；14-第一遮挡单元；141-第一连接臂；143-第一遮挡板；1431-第一上表面；145-第一反射面；15-第二遮挡单元；151-第二连接臂；153-第二遮挡板；1531-第二上表面；155-第二反射面；161-靶材；163-基板；165-承载盘；1651-承载面；17-驱动装置；171-驱动马达；173-轴封装置；18-间隔空间；191-第一距离感测单元；193-第二距离感测单元；195-光传感器；l1-第一
感测光束；l2-第二感测光束。
具体实施方式
31.请参阅图1，为本实用新型具有遮挡装置的薄膜沉积设备操作在遮挡状态一实施例的侧面剖面示意图。如图所示，具有遮挡装置的薄膜沉积设备10主要包括一反应腔体11、一承载盘165及一遮挡装置100，其中反应腔体11包括一容置空间12用以容置承载盘165及部分的遮挡装置100。
32.如图1所示，承载盘165位于反应腔体11的容置空间12内，并包括一承载面1651用以承载至少一基板163。具有遮挡装置的薄膜沉积设备10为物理气相沉积腔体时，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的承载面1651。例如靶材161可设置在反应腔体11的容置空间12的上表面。
33.请配合参阅图2与图3所示，遮挡装置100包括一第一遮挡单元14、一第二遮挡单元15及一驱动装置17，其中第一遮挡单元14及第二遮挡单元15位于容置空间12内。驱动装置17连接第一遮挡单元14及第二遮挡单元15，并分别驱动第一遮挡单元14及第二遮挡单元15朝相反方向摆动。
34.如图2与图3所示，在本实用新型一实施例中，第一遮挡单元14包括一第一连接臂141及一第一遮挡板143，其中第一连接臂141用以承载第一遮挡板143。第二遮挡单元15则包括一第二连接臂151及一第二遮挡板153，其中第二连接臂151用以承载第二遮挡板153。驱动装置17分别透过第一连接臂141及一第二连接臂151连接并带动第一遮挡板143及第二遮挡板153朝相反方向摆动或转动。
35.第一遮挡板143及第二遮挡板153可为板体，并于第一遮挡板143未朝向承载盘165的第一上表面1431设置一第一遮挡凸部131及一第一感测区132，其中第一遮挡凸部131与第一感测区132相邻，例如第一上表面1431为第一遮挡板143朝向靶材161的表面。
36.如图1、图2与图3所示，在本实用新型一实施例中，第一感测区132位于第一遮挡凸部131的外侧或径向外侧，例如第一遮挡板143为半圆形板体，而第一遮挡凸部131则为近似c字形或半圆环状的凸起。于第二遮挡板153未朝向承载盘165的第二上表面1531设置第二遮挡凸部133及第二感测区134，例如第二上表面1531朝向靶材161，其中第二遮挡板153的构造与第一遮挡板143相近。
37.本实用新型具有遮挡装置的薄膜沉积设备10及/或遮挡装置100可操作在开启状态及遮挡状态。如图2及图5所示，驱动装置17驱动第一遮挡单元14及第二遮挡单元15相互远离，并操作在开启状态。第一遮挡单元14及第二遮挡单元15之间会形成一间隔空间18，使得靶材161与承载盘165及基板163之间不存在第一遮挡单元14及第二遮挡单元15。而后可驱动承载盘165及基板163朝靶材161的方向靠近，并透过容置空间12内的气体撞击靶材161，在基板163的表面沉积薄膜。
38.请配合参阅图1、图5及图6所示，反应腔体11包括两个感测腔室113，其中两个感测腔室113凸出反应腔体11。两个感测腔室113的高度小于反应腔体11，并于两个感测腔室113上可分别设置一光传感器195，例如光传感器195可以是距离光传感器、反射式光传感器或对照式光传感器，并包括至少一光发射单元及至少一光接收单元。
39.如图1、图2与图5所示，第一及第二遮挡单元14/15操作在开启状态时，部分的第一
及第二遮挡板143/153会分别进入两个感测腔室113，而两个光传感器195会分别用以感测第一及第二感测区132/134，并判断第一及第二遮挡单元14/15是否确实操作在开启状态。例如两个光传感器195的光发射单元分别将感测光束投射在第一及第二感测区132/134，并透过光传感器195的光接收单元接收第一及第二感测区132/134反射及/或散射的感测光束。
40.如图1、图3与图6所示，在清洁反应腔体11及/或靶材161的过程中，污染物或微粒会沉积在第一遮挡板143及第二遮挡板153上，造成光传感器195无法准确的感测第一遮挡板143及第二遮挡板153。为此本实用新型进一步提出在第一及第二遮挡板143/153朝向靶材161的表面设置第一及第二遮挡凸部131/133，并透过第一及第二遮挡凸部131/133在第一及第二遮挡板143/153上定义出第一及第二感测区132/134。第一及第二遮挡凸部131/133分别与第一及第二感测区132/134相邻，并且第一及第二感测区132/134分别位于第一及第二遮挡凸部131/133的外侧。第一及第二遮挡凸部131/133用以遮挡第一及第二感测区132/134，并避免在第一及第二感测区132/134上沉积薄膜。
41.如图1、图3、图4、图6及图7所示，驱动装置17可驱动第一遮挡单元14及第二遮挡单元15相互靠近，并操作在遮挡状态，其中第一遮挡板143及第二遮挡板153会相互靠近并形成一圆板状的遮挡件，以遮挡承载盘165及/或基板163。
42.如图2、图3、图5与图6所示，第一遮挡凸部131及第二遮挡凸部133可以是c字形或半圆环状的凸起，当第一及第二遮挡板143/153操作在遮挡状态时，第一及第二遮挡凸部131/133会形成一环状遮挡凸部13，其中环状遮挡凸部13的外侧会形成一环状感测区130。透过在第一遮挡板143及第二遮挡板153朝向靶材161的表面形成环状遮挡凸部13，不仅有利于遮挡第一及第二感测区132/134，亦可进一步提高第一遮挡板143及第二遮挡板153的遮挡效果。
43.本实用新型实施例所述的第一遮挡单元14及第二遮挡单元15操作在遮挡状态，可定义为第一遮挡板143及第二遮挡板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，以防止第一遮挡板143及第二遮挡板153在接触过程中产生微粒。
44.操作在遮挡状态的第一遮挡单元14及第二遮挡单元15位在靶材161与承载盘165之间，并在容置空间12内区隔一清洁空间，其中清洁空间与反应空间的区域部分重叠或相近。而后可在清洁空间内进行预烧(burn-in)制程，以清洁靶材161及清洁空间内的反应腔体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。
45.如图7及图8所示，第一及第二遮挡凸部131/133亦可以是多边形管体或圆柱状管体，例如为第一及第二遮挡凸部131/133的剖面为封闭形状的管状凸起，并于第一及第二遮挡凸部131/133的内部形成一第一及第二感测区132/134。
46.如图9所示，第一及第二遮挡凸部131/133的剖面为非封闭形状的凸起，例如为c字型或u字型的凸起，其中第一及第二遮挡凸部131/133可连接第一及第二遮挡板143/153的边缘。
47.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。
48.当第一遮挡板143及第二遮挡板153操作在遮挡状态时，环状遮挡凸部13会位于挡件111下方或外侧，使得环状遮挡凸部13内侧的面积大于或等于的开口112面积，以提高遮挡的效果。
49.在本实用新型一实施例中，如图2及图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透过轴封装置173连接并驱动第一遮挡单元14及第二遮挡单元15朝相反方向摆动，轴封装置173可以是一般常见的轴封或磁流体轴封。
50.如图1、图4及图6所示，本实用新型进一步在第一连接臂141及第二连接臂151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，其中第一距离感测单元191及第二距离感测单元193可以是光学测距仪。
51.如图4所示，第一距离感测单元191与第一遮挡单元14设置在反应腔体11的同一侧，而第二距离感测单元193与第二遮挡单元15则设置在反应腔体11的同一侧。第一及第二距离感测单元191/193分别将一第一及一第二感测光束l1/l2投射至第一及第二遮挡单元14/15的第一及第二反射面145/155上，其中第一及第二感测光束l1/l2分别垂直第一及第二反射面145/155垂直。
52.如图4所示，第一距离感测单元191可由反射的第一感测光束l1量测出第一遮挡单元14与第一距离感测单元191之间的距离，而第二距离感测单元193可由反射的第二感测光束l2量测出第二遮挡单元15与第二距离感测单元193之间的距离，并由量测的距离判断第一及第二遮挡单元14/15是否确实操作在遮挡状态。
53.在本实用新型一实施例中，如图5及图6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。
54.本实用新型优点：
55.提供一种新颖的具有遮挡装置的薄膜沉积设备，主要透过遮挡凸部遮挡感测区，以减少感测区在清洁过程中形成薄膜，而有利于光传感器感测遮挡板的操作状态。
56.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。