CN111206225A - 3d蒸镀的公自转镀锅结构 - Google Patents

Abstract

本发明为一种3D蒸镀的公自转镀锅结构，其包括：公转底盘；公转顶盘借由支撑件环绕运行于公转底盘；镀锅自转模块，具有悬臂结合于公转顶盘；又其齿轮盘结合于悬臂的底侧；及其自转镀盘结合于悬臂且环绕运行于圆形环绕轨道；以及多个晶圆载盘，借由转轴固设于自转镀盘上，又借由外环状齿牙与齿轮盘转动结合。

Description

3D蒸镀的公自转镀锅结构

技术领域

本发明为一种3D蒸镀的公自转镀锅结构，特别为一种应用半导体晶圆片蒸镀的3D蒸镀的公自转镀锅结构。

背景技术

中国台湾专利公告第00470215号(以下简称215号专利)，揭露了一种公自转式晶圆承载器的固定结构，其主要揭露了公转架及可旋转的晶圆承载器P13，然而其存在着下列问题：

一、仅仅只有2旋转轴P110,P120的旋转，蒸镀时晶圆片无法自转，将产生方向性造成阴影以致膜厚不一致的问题。

二、晶圆承载器P13必须借由轴杆AP131的驱动而旋转，而轴杆AP131再加上必须随之旋转的驱动单元，将使的设备的体积增加。

三、整个晶圆承载器P13必须借由滚轮P112支撑，且滚轮P112两侧的配种完全不成比例，将造成旋转结构不稳定及容易损坏。

中国台湾专利公告第M316262号(以下简称262号专利)，揭露了一种真空蒸镀机的被镀物承载装置，其虽然揭露了3旋转轴旋转P120,P120,P130的旋转架、可旋转的承载盘及可旋转的旋转体，然而其存在着下列的问题：

一、所有承载盘P14都借由第一支杆P12提供悬吊支撑，将使得驱动轴B1要承受所有的结构支撑力，加上驱动轴B1还要经常性的旋转，因此容易产生高故障率。

二、承载盘P14仅以第一支杆P12采用悬吊支撑，使得承载盘P14旋转时，容易摇晃抖动，因此影响镀膜质量。

三、旋转体P15借由突杆P152被延伸杆P131拨动而转动，这样的结构行为，将容易使旋转体P15上的晶圆片被过度震动，除了容易造成晶圆片的损伤外，也容易让晶圆片在突然震动的情况下而坠落。

四、旋转体P15转动时，将使晶圆片由上面直接跳跃式翻转至下面，并非线性转动，因此将严重影响镀膜均匀性。

此外、随着半导体制程技术的不断提升，目前制作在晶圆片上的电子组件，有许多已经具有更复杂的三维(3D)结构，因为三维结构将从不同角度都会产生许多不同的阴影，而上述的蒸镀机，无法有效克服三维电子组件421蒸镀制程上阴影的问题，也就是阶梯覆盖不佳的问题。

发明内容

本发明为一种3D蒸镀的公自转镀锅结构，其主要是要解决镀锅对晶圆片进行蒸镀时，镀锅结构支撑不稳、无法提供线性运作、蒸镀角设计不佳导致镀膜厚度均匀性不佳、阶梯覆盖(Step Coverage)差、及镀膜结构不一致的问题。

本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。

本发明提供一种3D蒸镀的公自转镀锅结构，其包括：公转底盘，其为圆形环绕轨道；公转顶盘，其具有多个支撑件，每一个支撑件底部借由公转转轮，环绕运行于公转底盘；多个镀锅自转模块，每一个镀锅自转模块包括:悬臂，其以一倾斜角结合于公转顶盘；齿轮盘，其结合于悬臂的底侧，齿轮盘形成有内环状齿牙；及自转镀盘，其借由转轴结合于悬臂，又自转镀盘的端部，环绕线性运转于公转底盘；以及多个晶圆载盘，每一个晶圆载盘借由转轴固设于自转镀盘上，又借由每一个晶圆载盘的外环状齿牙与内环状齿牙产生线性平稳转动结合。

所述的3D蒸镀的公自转镀锅结构，其中该悬臂是借由角度调整器与该公转顶盘结合。

所述的3D蒸镀的公自转镀锅结构，其中该角度调整器包括第一角度调整单元及第二角度调整单元，又将该自转镀盘与该公转顶盘所形成的18度夹角定义为基准角度。

所述的3D蒸镀的公自转镀锅结构，其中该第一角度调整单元的调整角度为该基准角度的+3、+1、-1或-3度。

所述的3D蒸镀的公自转镀锅结构，其中该第二角度调整单元的调整角度为该基准角度的+2、0、或-2度。

所述的3D蒸镀的公自转镀锅结构，其中蒸镀角度大于或等于70度，又该蒸镀角度是晶圆载盘表面与蒸镀角射线所形成的夹角，又该蒸镀角射线是蒸镀源与该晶圆载盘的载盘边缘所形成的直线。

所述的3D蒸镀的公自转镀锅结构，其中最大的该蒸镀角度与最小的该蒸镀角度的角度差大于或等于10度。

所述的3D蒸镀的公自转镀锅结构，其中该公转底盘与该公转顶盘相互平行且呈水平状态设置。

所述的3D蒸镀的公自转镀锅结构，其中该多个支撑件为三个支撑件，且彼此以等间距方式排列。

所述的3D蒸镀的公自转镀锅结构，其中该多个镀锅自转模块为三个镀锅自转模块，且彼此以等间距方式排列。

借由本发明的实施，至少可以达成下列的进步功效：

一、可以提升镀锅对晶圆片进行蒸镀时，因蒸镀角设计导致镀膜厚度均匀性更佳。

二、所有公转及自转都能以线性平稳的方式运作，且晶圆载盘可线性自转。

三、借由晶圆载盘线性平稳自转，可提升阶梯覆盖状态及使镀膜结构一致。

四、借由上下支撑，提供稳固的结构支撑。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1为习知的一种公自转式晶圆承载器的固定结构图；

图2为习知的一种真空蒸镀机的被镀物承载装置图；

图3为一种具有本发明3D蒸镀的公自转镀锅结构的蒸镀机实施例图；

图4为本发明的一种3D蒸镀的公自转镀锅结构实施例图；

图5为本发明的一种镀锅自转模块实施例图；

图6为本发明的一种角度调整器运作及局部放大实施例图；

图7为本发明的第1轴、第2轴、及第3轴位置实施例图；以及

图8为三维电子组件在晶圆载盘及自转镀盘上的位置关系实施例图。

【主要元件符号说明】

B1：驱动轴 P112：滚轮

P12：第一支杆 P120,P120：旋转轴

P130：旋转轴 P13：晶圆承载器

AP131：轴杆 P131：延伸杆

P14：承载盘 P15：旋转体

P152：突杆 100：3D蒸镀的公自转镀锅结构

10：公转底盘 20：公转顶盘

210：支撑件 220：公转转轮

30：镀锅自转模块 310：悬臂

320：齿轮盘 321：圆形开口

322：内环状齿牙 330：自转镀盘

40：晶圆载盘 410：外环状齿牙

420：晶圆片 421：三维电子组件

50：角度调整器 510：第一角度调整单元

520：第二角度调整单元 60：转轴

70：蒸镀源 910：第1轴

920：第2轴 930：第3轴

940：蒸镀角射线 θ：蒸镀角

X：基准角度

具体实施方式

如图2至图4所示，本实施例为一种3D蒸镀的公自转镀锅结构100，其包括：公转底盘10；公转顶盘20；多个镀锅自转模块30；以及多个晶圆载盘40。

公转底盘10，作为整个公自转镀锅结构100的底部支撑，又为了能达成旋转的功效，公转底盘10可以为圆形环绕轨道。

公转顶盘20，其具有多个支撑件210使公转顶盘20能架设在公转底盘10上。又为了使公转顶盘20有效的旋转，因此在每一个支撑件210底部可以设置公转转轮220。借由公转转轮220可以使公转顶盘20顺畅的环绕运行于公转底盘10上。

为了使公转顶盘20能以最简单又最稳固的方式设置于公转底盘10上，因此多个支撑件210可以为三个支撑件210，又每一个支撑件210彼此是以等间距方式排列，借此可以形成三足鼎立的结构。

又为了使3D蒸镀的公自转镀锅结构100能规律的运转，因此公转底盘10与公转顶盘20彼此是为相互平行的结构，而且公转底盘10与公转顶盘20均以水平状态设置。

如图5所示，多个镀锅自转模块30，每一个镀锅自转模块30包括:悬臂310；齿轮盘320；及自转镀盘330。上述的多个镀锅自转模块30，是可以为三个镀锅自转模块30，且彼此以等间距相互对称的方式排列。

如图6所示，悬臂310，是以一倾斜角结合于公转顶盘20。悬臂310主要用以支撑齿轮盘320及自转镀盘330。为了因应蒸镀时，不同的产品有不同倾斜角的需求，因此悬臂310是可设计成借由角度调整器50与公转顶盘20结合。

上述的角度调整器50，可以包括第一角度调整单元510及第二角度调整单元520，借由第一角度调整单元510及第二角度调整单元520的使用，可以对蒸镀角θ产生不同角度的微调。

本实施例是将自转镀盘330与公转顶盘20所形的18度夹角定义为基准角度X。上述的第一角度调整单元510的调整角度可以为基准角度的+3、+1、-1或-3度。又第二角度调整单元520的调整角度可以为基准角度的+2、0、或-2度。

齿轮盘320，其是固定结合于悬臂310的底侧，齿轮盘320内具有圆形开口321，又圆形开口321形成有内环状齿牙322。齿轮盘320主要用以提供晶圆载盘40旋转时的施力点。

自转镀盘330，其为圆形盘状结构。自转镀盘330的圆心是借由转轴60结合于悬臂310，又自转镀盘330的端部，是环绕线性运转于公转底盘10上，此时公转底盘10也分担了公自转镀锅结构100所需要的结构支撑力，将使得公自转镀锅结构100在运作时能更为平稳。

借由上述的结构，当公转顶盘20旋转时，将带动自转镀盘330移动。又自转镀盘330移动时，因为与公转底盘10产生交互作用，所以在转轴60的支撑下，自转镀盘330因此产生旋转动作。

多个晶圆载盘40，每一个晶圆载盘40用以承载待蒸镀的晶圆片420或物件，又每一个晶圆载盘40是借由转轴60固设于自转镀盘330上。设置时、每一个晶圆载盘40可以等间距的排列方式设置于自转镀盘330的同一个同心圆上，又借由每一个晶圆载盘40的外环状齿牙410与内环状齿牙322产生线性平稳转动式结合。

借由上述的结构，将使自转镀盘330旋转时带动每一个晶圆载盘40移动。又晶圆载盘40移动时，晶圆载盘40的外环状齿牙410将与内环状齿牙322产生交互作用，因此在转轴60的支撑下，将使得晶圆载盘40产生线性旋转动作。

本实施例是利用3个轴心，使镀锅进行公转及自转，借此使晶圆片420与蒸镀源70间产生更多位置及角度的变化，进而提升蒸镀的均匀性、达成较佳的阶梯覆盖(StepCoverage)以及使镀膜结构比较一致。

如图7及图8所示，关于第1轴910，其为公转底盘10与公转顶盘20中心点所形成的轴线；关于第2轴920，是指自转镀盘330其转轴60的中心线；关于第3轴930，其是为晶圆载盘40其转轴60的中心线。

运作时，在马达的驱动下，公自转镀锅结构100沿着第1轴910进行公转，此时自转镀盘330及晶圆载盘40也将随着公转；在自转镀盘33公转的同时，自转镀盘33也会沿着第2轴920进行自转；又自转镀盘330自转时也将带动晶圆载盘40沿着第3轴930自转。

由于上述的公、自转都是以线性方式进行，晶圆载盘40自转时又搭配自转镀盘330自转，可以让晶圆片420与蒸镀源70的角度出现多样的变化，除了可以改善晶圆片420中心与边缘的蒸镀角θ差异，使三维电子组件421蒸镀的均匀性及阶梯覆盖(Step Coverage)提升外，也能以动态的方式克服三维电子组件421因为立体图案结构产生阴影，同时能增加镀膜的均匀性进而使镀膜结构更为一致。

当蒸镀角θ不同，镀膜厚度将使镀膜的结构产生差异，因此在蒸镀角θ度的设计，是可大于或等于70度，又有关蒸镀角θ度的定义，是指晶圆载盘40表面与蒸镀角射线940所形成的夹角，又蒸镀角射线940是蒸镀源70与晶圆载盘40的载盘边缘所形成的直线。

为了达成较佳的阶梯覆盖，任一晶圆载盘40其最大的蒸镀角θ度与最小的蒸镀角θ度的角度差，是可设计成大于或等于10度。有关上述的蒸镀角θ又依照不同产品的需求，可以借由第一角度调整单元510或第二角度调整单元520进行微调。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种3D蒸镀的公自转镀锅结构，其特征在于，其包括：公转底盘，其为圆形环绕轨道；公转顶盘，其具有多个支撑件，每一个该支撑件底部借由公转转轮，环绕运行于该公转底盘；多个镀锅自转模块，每一个该镀锅自转模块包括:悬臂，其以一倾斜角结合于该公转顶盘，又其特征为：每一个该镀锅自转模块又包括:

齿轮盘，其结合于该悬臂底侧，该齿轮盘形成有内环状齿牙；及

自转镀盘，其借由转轴结合于该悬臂，又该自转镀盘的端部，是环绕线性运转于该公转底盘；以及

多个晶圆载盘，每一个该晶圆载盘借由转轴固设于该自转镀盘上，又借由每一个该晶圆载盘的外环状齿牙与该内环状齿牙，产生线性平稳转动结合。

2.如权利要求1所述的3D蒸镀的公自转镀锅结构，其特征在于，其中该悬臂是借由角度调整器与该公转顶盘结合。

3.如权利要求2所述的3D蒸镀的公自转镀锅结构，其特征在于，其中该角度调整器包括第一角度调整单元及第二角度调整单元，又将该自转镀盘与该公转顶盘所形成的18度夹角定义为基准角度。

4.如权利要求3所述的3D蒸镀的公自转镀锅结构，其特征在于，其中该第一角度调整单元的调整角度为该基准角度的+3、+1、-1或-3度。

5.如权利要求3所述的3D蒸镀的公自转镀锅结构，其特征在于，其中该第二角度调整单元的调整角度为该基准角度的+2、0、或-2度。

6.如权利要求1所述的3D蒸镀的公自转镀锅结构，其特征在于，其中蒸镀角度大于或等于70度，又该蒸镀角度是晶圆载盘表面与蒸镀角射线所形成的夹角，又该蒸镀角射线是蒸镀源与该晶圆载盘的载盘边缘所形成的直线。

7.如权利要求6所述的3D蒸镀的公自转镀锅结构，其特征在于，其中最大的该蒸镀角度与最小的该蒸镀角度的角度差大于或等于10度。

8.如权利要求1所述的3D蒸镀的公自转镀锅结构，其特征在于，其中该公转底盘与该公转顶盘相互平行且呈水平状态设置。

9.如权利要求1所述的3D蒸镀的公自转镀锅结构，其特征在于，其中该多个支撑件为三个支撑件，且彼此以等间距方式排列。

10.如权利要求1所述的3D蒸镀的公自转镀锅结构，其特征在于，其中该多个镀锅自转模块为三个镀锅自转模块，且彼此以等间距方式排列。

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