遮蔽装置及具有遮蔽装置的薄膜沉积设备的制作方法

1.本发明有关于一种具有遮蔽装置的薄膜沉积设备，主要通过遮蔽装置完整的遮挡承载盘，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，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。本发明提出一种遮蔽装置及具有遮蔽装置的薄膜沉积设备，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。操作在遮蔽状态的遮蔽板可完整的遮蔽承载盘，以有效避免清洁腔体或靶材时产生的微粒污染承载盘。
8.本发明的一目的，在于提供一种具有遮蔽装置的薄膜沉积设备，主要包括一反应腔体、一承载盘及一遮蔽装置。遮蔽装置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。
9.两个遮蔽板分别包括一侧面，其中两个遮蔽板的侧面相面对，并于两个遮蔽板相面对的侧面上分别设置至少一凹部及至少一凸部。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，其中一个遮蔽板的侧面上的凸部会进入另一个遮蔽板的侧面上的凹部，并在两遮蔽板之间形成一重迭区域，使得两个遮蔽板构成一个完整的遮蔽构
件。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.本发明的一目的，在于提供一种具有遮蔽装置的薄膜沉积设备，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。在本发明一实施例中，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。
11.本发明的一目的，在于提供一种具有遮蔽装置的薄膜沉积设备，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薄膜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。
12.为了达到上述的目的，本发明提出一种具有遮蔽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，并用以承载至少一基板；及一遮蔽装置，包括：一第一遮蔽板，位于容置空间内，并包括一第一内侧面，其中第一内侧面包括至少一凸部；一第二遮蔽板，位于容置空间内，并包括一第二内侧面，其中第二内侧面包括至少一凹部，第一内侧面的凸部对应第二内侧面的凹部；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，其中遮蔽状态的第一遮蔽板的第一内侧面及第二遮蔽板的第二内侧面会相互靠近，而第一内侧面上的凸部则会进入第二内侧面上的凹部，并以第一遮蔽板及第二遮蔽板遮挡承载盘。
13.本发明提出一种遮蔽装置，适用于一薄膜沉积设备，包括：一第一遮蔽板，包括一第一内侧面，其中第一内侧面包括至少一凸部；一第二遮蔽板，包括一第二内侧面，其中第二内侧面包括至少一凹部，第一内侧面的凸部对应第二内侧面的凹部；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，其中遮蔽状态的第一遮蔽板的第一内侧面及第二遮蔽板的第二内侧面会相互靠近，而第一内侧面上的凸部则会进入第二内侧面上的凹部。
14.所述的薄膜沉积设备及遮蔽装置，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。
15.所述的薄膜沉积设备及遮蔽装置，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。
16.所述的薄膜沉积设备及遮蔽装置，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，用以感测进入感测空间的第一遮蔽板及第二遮蔽板。
17.所述的薄膜沉积设备及遮蔽装置，包括至少一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。
18.所述的薄膜沉积设备及遮蔽装置，其中第一遮蔽板的面积大于第二遮蔽板的面积。
19.本发明的有益效果是：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
20.图1为本发明具有遮蔽装置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。
21.图2为本发明薄膜沉积设备的遮蔽装置操作在开启状态一实施例的立体示意图。
22.图3为本发明薄膜沉积设备的遮蔽装置操作在遮蔽状态一实施例的立体示意图。
23.图4为本发明遮蔽装置未操作在遮蔽状态一实施例的部分放大剖面示意图。
24.图5为本发明遮蔽装置操作在遮蔽状态一实施例的部分放大剖面示意图。
25.图6为本发明遮蔽装置未操作在遮蔽状态又一实施例的部分放大剖面示意图。
26.图7为本发明遮蔽装置的驱动装置一实施例的立体剖面示意图。
27.图8为本发明具有遮蔽装置的薄膜沉积设备操作在开启状态一实施例的俯视图。
28.图9为本发明具有遮蔽装置的薄膜沉积设备操作在遮蔽状态一实施例的俯视图。
29.图10为本发明具有遮蔽装置的薄膜沉积设备操作在开启状态又一实施例的俯视图。
30.附图标记说明：10:薄膜沉积设备；100:遮蔽装置；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；141:第一连接臂；143:第二连接臂；15:遮蔽件；151:第一遮蔽板；1511:第一内侧面；1513:第一外侧面；1515:凸部；152:间隔空间；153:第二遮蔽板；1531:第二内侧面；1533:第二外侧面；1535:凹部；154:间隙；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。
具体实施方式
31.请参阅图1，为本发明具有遮蔽装置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，薄膜沉积设备10主要包括一反应腔体11、一承载盘13及一遮蔽装置100，其中反应腔体11包括一容置空间12用以容置承载盘13及部分的遮蔽装置100。
32.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。
33.请配合参阅图2及图3，遮蔽装置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。
34.在本发明一实施例中，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。
35.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。
36.第一遮蔽板151包括一第一内侧面1511及至少一第一外侧面1513，而第二遮蔽板153则包括一第二内侧面1531及至少一第二外侧面1533，其中第一遮蔽板151的第一内侧面1511面对第二遮蔽板153的第二内侧面1531。
37.第一遮蔽板151的第一内侧面1511包括至少一凸部1515，而第二遮蔽板153的第二内侧面1531包括至少一凹部1535。第一内侧面1511的凸部1515对应第二内侧面1531的凹部1535，其中凸部1515的体积略小于凹部1535。如图4所示，凸部1515位于第一遮蔽板151的第一内侧面1511的中间位置，而凹部1535则位于第二遮蔽板153的第二内侧面1531的中间位置。如图6所示，凸部1515位于第一遮蔽板151的第一内侧面1511的上方位置，而凹部1535亦位于第二遮蔽板153的第二内侧面1531的上方位置。
38.如图5所示，本发明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的第一内侧面1511及第二遮蔽板153的第二内侧面1531相互靠近，其中操作在遮蔽状态的第一遮蔽板151的第一内侧面1511与第二遮蔽板153的第二内侧面1531之间形成一间隙154。
39.此外第一遮蔽板151及第二遮蔽板153操作在遮蔽状态时，第一内侧面1511的凸部1515会进入第二内侧面1531的凹部1535内，其中凸部1515与凹部1535之间亦会存在间隙154。
40.第一内侧面1511及第二内侧面1531之间的间隙154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，第一遮蔽板151的凸部1515与第二遮蔽板153的凹部1535亦不会直接接触，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。
41.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的第一内侧面1511及第二遮蔽板153的第二内侧面1531为一直线的侧边，第一遮蔽板151的第一外侧面1513及第二遮蔽板153的第二外侧面1533及一半圆形或弧形的侧边。
42.上述第一遮蔽板151的第一内侧面1511及第二遮蔽板153的第二内侧面1531为直线的侧边仅为本发明一实施例，并非本发明权利范围的限制。在实际应用时，上述第一遮蔽板151的第一内侧面1511及第二遮蔽板153的第二内侧面1531亦可以是对应的曲线或锯齿状侧边。
43.此外第一遮蔽板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发明一实施例，并非本发明权利范围的限制。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。
44.在本发明一实施例中，如图7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。
45.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。在本发明另一实施例中，轴封装置173可以是磁流体轴封。
46.在本发明一实施例中，如图7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。
47.在本发明另一实施例中，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。
48.具体而言，本发明的薄膜沉积设备10及/或遮蔽装置100可操作在两种状态，分别是开启状态及遮蔽状态。如图2及图9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。
49.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。
50.在本发明一实施例中，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，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。
51.此外，如图3及图9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。
52.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。
53.在清洁薄膜沉积设备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。
54.具体而言，本发明通过第一遮蔽板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。
55.此外，亦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，以避免第
一及第二遮蔽板151/153在清洁薄膜沉积设备10的过程中发生高温变形，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。
56.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。
57.在本发明一实施例中，如图8及图9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。
58.在本发明一实施例中，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。
59.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。
60.在实际应用时可依据薄膜沉积设备10上其他机构或动线的配置，调整遮蔽装置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8及图9所示，遮蔽装置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10所示，遮蔽装置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，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。
61.在本发明一实施例中，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。
62.如图10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。
63.本发明优点：
64.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。
65.以上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，即凡依本发明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
于本发明的申请专利范围内。