TWI782532B - 遮擋構件及具有遮擋構件的基板處理腔室 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種遮擋構件及具有遮擋構件的基板處理腔室，主要包括一反應腔體、一承載盤、一收納腔體及一遮擋構件，其中反應腔體連接收納腔體，而承載盤位於反應腔體內。遮擋構件包括至少一導引單元、至少一連接座、一遮擋板及至少一驅動臂，驅動臂連接並驅動遮擋板在收納腔體至反應腔體之間位移，其中遮擋板的位移方向與導引單元平行。在進行沉積製程時，驅動臂會帶動遮擋板位移至收納腔體內。在進行清潔製程時，驅動臂會帶動遮擋板位移至反應腔體內，以避免在清潔處理腔室的過程中汙染承載盤。

Description

遮擋構件及具有遮擋構件的基板處理腔室

本發明有關於一種遮擋構件及具有遮擋構件的基板處理腔室，主要透過遮擋構件隔離反應腔室的反應空間及承載盤，以避免在清潔處理腔室的過程中汙染承載盤。

化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)及原子層沉積(ALD)皆是常用的薄膜沉積設備，並普遍被使用在積體電路、發光二極體及顯示器等製程中。

沉積設備主要包括一腔體及一晶圓承載盤，其中晶圓承載盤位於腔體內，並用以承載至少一晶圓。以物理氣相沉積為例，腔體內需要設置一靶材，其中靶材面對晶圓承載盤上的晶圓。在進行物理氣相沉積時，可將惰性氣體及/或反應氣體輸送至腔體內，分別對靶材及晶圓承載盤施加偏壓，並透過晶圓承載盤加熱承載的晶圓。

腔體內的惰性氣體因為高壓電場的作用，形成離子化的惰性氣體，離子化的惰性氣體會受到靶材上的偏壓吸引而轟擊靶材。從靶材濺出的靶材原子或分子受到晶圓承載盤上的偏壓吸引，並沉積在加熱的晶圓的表面，以在晶圓的表面形成薄膜。

在經過一段時間的使用後，腔體的內表面會形成沉積薄膜，因此需要週期性的清潔腔體，以避免沉積薄膜在製程中掉落，進而汙染晶圓。此外靶材的表面亦可能形成氧化物或其他汙染物，因此同樣需要週期性的清潔靶材。一般而言，通常會透過預燒(burn-in)製程，以電漿離子撞擊腔體內的靶材，以去除靶材表面的氧化物或其他汙染物。

在進行上述清潔腔體及靶材時，需要將腔體內的晶圓承載盤及晶圓取出，或者隔離晶圓承載盤，以避免清潔過程中汙染晶圓承載盤及晶圓。

一般而言，基板處理腔室在經過一段時間的使用後，通常需要進行清潔，以去除腔室內沉積的薄膜及靶材上的氧化物或氮化物。在清潔的過程中產生的微粒會汙染承載盤，因此需要隔離承載盤及汙染物。本發明提出一種遮擋構件及具有遮擋構件的基板處理腔室，主要透過驅動臂帶動遮擋板沿著導引單元在一收納位置及一遮擋位置之間位移，可避免清潔腔體或靶材時產生的微粒汙染承載盤。

本發明的一目的，在於提供一種具有遮擋構件的基板處理腔室，主要包括一反應腔體、一承載盤、一收納腔體及一遮擋構件，其中收納腔體連接反應腔體。遮擋構件包括一導引單元、一連接座、一遮擋板及一驅動臂，其中驅動臂連接並帶動遮擋板或連接座沿著導引單元在收納腔體及反應腔體之間位移。

在清潔反應腔體時，驅動臂會帶動遮擋板位移至反應腔體內，並遮擋容置空間內的承載盤，以避免清潔過程中使用的電漿或產生的污染接 觸承載盤及/或其承載的基板。在進行沉積製程時，驅動臂會帶動遮擋板位移至收納腔體內，並對反應腔體內的基板進行薄膜沉積。

本發明的一目的，在於提供一種具有遮擋構件的基板處理腔室，其中導引單元的數量為兩個，並分別連接遮擋板的兩側。透過兩個導引單元的使用，可更穩定的承載及驅動遮擋板，並可使用厚度較厚及重量較重的遮擋板。使用較厚重的遮擋板，可避免在清潔腔體的過程中因為高溫造成遮擋板變形，並可防止清潔過程中使用的電漿或產生的污染經由變形的遮擋板接觸承載盤或基板。

此外可進一步透過兩個襯套分別包覆兩個導引單元，以防止驅動臂驅動遮擋板位移時產生的微粒擴散到反應腔體的容置空間。兩個導引單元及兩個襯套之間的間距大於承載盤及基板的直徑，以避免干擾承載盤的位移及影響沉積製程的進行。

在本發明一實施例中，驅動臂可以是折疊式機械手臂，並包括一第一驅動臂及一第二驅動臂，其中第一驅動臂透過一關節軸連接第二驅動臂，並可透過第一驅動臂及第二驅動臂驅動遮擋板沿著導引單元在反應腔體及收納腔體之間位移。在不同實施例中，驅動臂亦可為伸縮式機械手臂或者是剪刀式機械手臂，同樣可以達到驅動遮擋板位移的目的。

為了達到上述的目的，本發明提出一種基板處理腔室，包括：一反應腔體，包括一容置空間；一承載盤，位於容置空間內，並用以承載至少一基板；一收納腔體，連接反應腔體，其中收納腔體包括一收納空間，流體連接容置空間；及一遮擋構件，包括：至少一導引單元，由收納空間延伸容置空間；至少一連接座，連接導引單元；一遮擋板，連接連接座； 及至少一驅動臂，連接遮擋板或連接座，並用以驅動遮擋板及連接座沿著導引單元在收納空間及容置空間之間位移，其中遮擋板的位移方向與導引單元平行。

本發明提出一種遮擋構件，適用於一基板處理腔室，包括：至少一導引單元；至少一連接座，連接導引單元；一遮擋板，連接連接座；及至少一驅動臂，連接遮擋板或連接座，並用以帶動遮擋板沿著導引單元位移，其中遮擋板的位移方向與導引單元平行。

所述的基板處理腔室及遮擋構件，其中驅動臂包括至少一第一驅動臂及至少一第二驅動臂，第一驅動臂透過第二驅動臂連接遮擋板。

所述的基板處理腔室及遮擋構件，包括一驅動單元連接第一驅動臂，並經由第一驅動臂及第二驅動臂驅動遮擋板在收納空間及容置空間位移。

所述的基板處理腔室，包括至少一位置感測單元設置於收納腔體或反應腔體，並用以感測遮擋板的位置。

所述的基板處理腔室，包括一靶材設置在容置空間內並面對承載盤，位移至容置空間的遮擋板位於靶材及承載盤之間。

所述的基板處理腔室及遮擋構件，包括至少一襯套位於容置空間及收納空間內，襯套包括一隔離空間，而導引單元及連接座位於襯套的隔離空間內。

10:基板處理腔室

11:反應腔體

111:擋件

112:開口

12:容置空間

121:反應空間

123:清潔空間

13:承載盤

14:收納空間

15:收納腔體

151:位置感測單元

161:靶材

163:基板

17:遮擋構件

171:導引單元

173:連接座

175:遮擋板

177:驅動臂

1771:第一驅動臂

1773:第二驅動臂

178:襯套

1781:隔離空間

179:驅動單元

[圖1]為本發明基板處理腔室操作在遮擋狀態一實施例的側面剖面示意圖。

[圖2]為本發明基板處理腔室操作在收納狀態一實施例的側面剖面示意圖。

[圖3]為本發明基板處理腔室的遮擋構件一實施例的立體剖面示意圖。

[圖4]為本發明基板處理腔室操作在收納狀態一實施例的頂部透視圖。

[圖5]為本發明基板處理腔室操作在遮擋狀態一實施例的頂部透視圖。

請參閱圖1及圖2，分別為本發明基板處理腔室操作在遮擋狀態及收納狀態一實施例的側面剖面示意圖。如圖所示，基板處理腔室10主要包括一反應腔體11、一承載盤13、一收納腔體15及一遮擋構件17，其中反應腔體11連接收納腔體15，而承載盤13則設置在反應腔體11內。

反應腔體11內具有一容置空間12，用以容置承載盤13。收納腔體15連接反應腔體11，並具有一收納空間14，其中收納空間14流體連接容置空間12，並用以收納遮擋構件17的遮擋板175。

承載盤13位於反應腔體11的容置空間12內，並用以承載至少一基板163。以基板處理腔室10為物理氣相沉積腔體為例，反應腔體11內設置一靶材161，其中靶材161面對基板163及承載盤13。

請配合參閱圖3，遮擋構件17包括至少一導引單元171、至少一連接座173、一遮擋板175及一驅動臂177，其中連接座173連接遮擋板175及導引單元171，而驅動臂177則連接遮擋板175或連接座173，並用以驅動遮擋板175及連接座173相對於導引單元171位移，例如驅動遮擋板175沿著導引單元171及連接座173在收納空間14及容置空間12之間位移。

在本發明一實施例中，導引單元171可為一桿體，其中導引單元171由收納腔體15的收納空間14延伸至反應腔體11的容置空間12，例如收納腔體15的一個牆面面對反應腔體11的一個牆面，而導引單元171由收納腔體15的牆面延伸至反應腔體11相面對的牆面。

連接座173設置於導引單元171上，並可沿著導引單元171位移。例如連接座173可包括至少一穿孔，其中導引單元171穿過連接座173的穿孔，使得連接座173及遮擋板175的位移方向平行導引單元171。在不同實施例中，導引單元171可為滑軌，而連接座173則是連接導引單元171的滑座。導引單元171為桿體或滑軌僅為本發明一實施例，並非本發明權利範圍的限制。

在實際應用時，驅動臂177可連接一驅動單元179，並透過驅動單元179帶動導驅動臂177驅動遮擋板175沿著導引單元171在收納空間14及容置空間12位移，例如驅動單元179可為馬達或步進馬達，並可經由一磁流體軸封連接收納腔體15。

在本發明一實施例中，驅動臂177可包括一第一驅動臂1771及一第二驅動臂1773，例如驅動臂177可為一折疊式機械手臂，其中第一驅動臂1771的一端連接驅動單元179，而另一端則透過關節軸或轉軸連接第二驅動 臂1773的一端。第二驅動臂1773的另一端則連接遮擋板175或連接座173，並透過驅動單元179驅動第一驅動臂1771及第二驅動臂1773帶動遮擋板175位移。

驅動臂177為折疊式機械手臂，並包括第一驅動臂1771及第二驅動臂1773僅為本發明一實施例，而非本發明權利範圍的限制。在本發明另一實施例中，驅動臂177亦可以是伸縮式機械手臂或剪刀式機械手臂，同樣可以驅動遮擋板175沿著導引單元171在收納空間14及容置空間12之間位移。

本發明的基板處理腔室10可操作在兩種狀態，分別是收納狀態及遮擋狀態。驅動臂177可驅動連接座173及遮擋板175沿著導引單元171移動至收納腔體15的收納空間14，使得基板處理腔室10操作在收納狀態，如圖2及圖4所示，其中靶材161與基板163及承載盤13之間不存在遮擋板175。

而後可驅動承載盤13及基板163朝靶材161的方向靠近，並透過容置空間12的氣體，例如惰性氣體，撞擊靶材161，以在基板163的表面沉積薄膜。

在本發明一實施例中，反應腔體11的容置空間12可設置一擋件111，其中擋件111的一端連接反應腔體11，而擋件111的另一端則形成一開口112。承載盤13朝靶材161靠近時，會進入或接觸擋件111形成的開口112，其中反應腔體11、承載盤13及擋件111會在容置空間12內區隔出一反應空間121，防止在反應空間121外的反應腔體11及承載盤13的表面形成沉積薄膜。

此外，驅動臂177可驅動連接座173及遮擋板175沿著導引單元171移動至反應腔體11的容置空間12，使得基板處理腔室10操作在遮擋狀態， 如圖1及圖5所示。遮擋板175位於靶材161及基板163與承載盤13之間，並用以隔離靶材161及基板163與承載盤13。

遮擋板175可在容置空間12內區隔一清潔空間123，其中清潔空間123與反應空間121的區域部分重疊或相近。清潔空間123用以進行預燒(burn-in)製程，以清潔靶材161及清潔空間123內的反應腔體11及/或擋件111，並去除靶材161表面的氧化物、氮化物或其他汙染物，及反應腔體11及/或擋件111表面的沉積薄膜。

在清潔基板處理腔室10的過程中，承載盤13及/或基板163會被遮擋板175遮擋或隔離，以避免清潔過程中產生的物質汙染或沉積在承載盤13及/或基板163的表面。

本發明的遮擋板175通常為板狀，例如為圓板但不以此為限，其中遮擋板175的面積大於擋件111形成的開口112及/或承載盤13的面積。

在本發明一實施例中，遮擋構件17的導引單元171及連接座173的數量可為一個，其中導引單元171透過連接座173連接遮擋板175的側部。導引單元171不會與擋件111的開口112、基板163及/或承載盤13重疊或干涉，以避免影響承載盤13的升降及沉積製程的進行。

在本發明另一實施例中，如圖3至圖5所示，導引單元171及連接座173的數量可為兩個，其中兩個導引單元171分別透過連接座173連接遮擋板175的兩個側部。此外兩個導引單元171不會與擋件111的開口112、基板163及/或承載盤13重疊或干涉，其中兩個導引單元171之間的垂直距離會大於擋件111的開口112、基板163及/或承載盤13的最大長度，例如直徑。因此導引單元171不會影響承載盤13的升降及沉積製程的進行。

具體而言，導引單元171及連接座173的數量為兩個或兩個以上時，可以更穩定地承載及驅動遮擋板175位移。此外使用兩個導引單元171及連接座173，將有利於承載較厚或較重的遮擋板175。較厚重的遮擋板175可避免在清潔基板處理腔室10的過程中發生高溫變形，並可防止清潔過程中的電漿通過變形的遮擋板175接觸下方的承載盤13或基板163。

在本發明一實施例中，遮擋構件17可包括至少一襯套178，其中襯套178位於容置空間12及收納空間14內，並用以包覆導引單元171及連接座173。具體而言，襯套178可為長條狀，並由收納腔體15的牆面延伸至反應腔體11相面對的牆面。

襯套178具有一隔離空間1781，其中導引單元171及連接座173位於隔離空間1781內。透過襯套178的設置，可避免連接座173沿著導引單元171位移的過程中產生的微粒掉落到容置空間12及/或收納空間14內，以維持反應腔體11的容置空間12的潔淨度。例如襯套178的剖面類似U形，而襯套178的頂部設置有一長條狀的間隔，使得連接座173沿著間隔位移。

在本發明一實施例中，可進一步在收納腔體15上設置至少一位置感測單元151，其中位置感測單元151朝向收納空間14，並用以感測遮擋板175是否進入收納空間14。例如位置感測單元151可以是光感測單元。

若遮擋板175未離開反應腔體11的容置空間12，承載盤13便朝靶材161的方向位移，可能導致承載盤13碰撞遮擋板175，而造成承載盤13及/或遮擋板175的損壞。在實際應用時，可設定為只有位置感測單元151感測到遮擋板175完全進入收納腔體15後，承載盤13才能朝靶材161的方向靠近，以避免承載盤13及遮擋板175發生碰撞。

在本發明另一實施例中，亦可將位置感測單元151設置在反應腔體11上，朝向反應腔體11的容置空間12，其中位置感測單元151用以感測遮擋板175是否還在容置空間12內。具體而言，位置感測單元151只要可以感測遮擋板175的位置，例如確認遮擋板175完全進入收納腔體15內及/或反應腔體11內不存在遮擋板175即可，位置感測單元151的設置位置或種類並非本發明權利範圍的限制。

以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10:基板處理腔室

11:反應腔體

111:擋件

112:開口

12:容置空間

123:清潔空間

13:承載盤

14:收納空間

15:收納腔體

151:位置感測單元

161:靶材

163:基板

171:導引單元

173:連接座

175:遮擋板

177:驅動臂

178:襯套

179:驅動單元

Claims (8)

1. 一種基板處理腔室，包括：一反應腔體，包括一容置空間；一承載盤，位於該容置空間內，並用以承載至少一基板；一收納腔體，連接該反應腔體，其中該收納腔體包括一收納空間，流體連接該容置空間；及一遮擋構件，包括：至少一導引單元，由該收納空間延伸該容置空間；至少一連接座，連接該導引單元；一遮擋板，連接該連接座，並經由該連接座連接該導引單元；至少一驅動臂，連接該遮擋板或該連接座，並用以驅動該遮擋板及該連接座沿著該導引單元在該收納空間及該容置空間之間位移，其中該遮擋板的位移方向與該導引單元平行；及至少一襯套，位於該容置空間及該收納空間內，該襯套包括一隔離空間，而該導引單元及該連接座位於該襯套的該隔離空間內。
2. 如請求項1所述的基板處理腔室，其中該驅動臂包括至少一第一驅動臂及至少一第二驅動臂，該第一驅動臂透過該第二驅動臂連接該遮擋板。
3. 如請求項2所述的基板處理腔室，包括一驅動單元連接該第一驅動臂，並經由該第一驅動臂及該第二驅動臂驅動該遮擋板在該收納空間及該容置空間位移。
4. 如請求項1所述的基板處理腔室，包括至少一位置感測單元設置於該收納腔體或該反應腔體，並用以感測該遮擋板的位置。
5. 如請求項1所述的基板處理腔室，包括一靶材設置在該容置空間內並面對該承載盤，位移至該容置空間的該遮擋板位於該靶材及該承載盤之間。
6. 一種遮擋構件，適用於一基板處理腔室，包括：至少一導引單元；至少一連接座，連接該導引單元；一遮擋板，連接該連接座，並經由該連接座連接該導引單元；至少一驅動臂，連接該遮擋板或該連接座，並用以帶動該遮擋板沿著該導引單元位移，其中該遮擋板的位移方向與該導引單元平行；及至少一襯套，具有一隔離空間，而該導引單元及該連接座位於該襯套的該隔離空間內。
7. 如請求項6所述的遮擋構件，其中該驅動臂包括至少一第一驅動臂及至少一第二驅動臂，該第一驅動臂透過該第二驅動臂連接該遮擋板。
8. 如請求項7所述的遮擋構件，包括一驅動單元連接該第一驅動臂，並經由該第一驅動臂及該第二驅動臂驅動該遮擋板沿著該導引單元位移。

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