CN112813384B - 薄膜沉积装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种薄膜沉积装置，其具有腔体、载台、至少一挡件与至少一遮蔽件。所述载台用以承载基板，而挡件则防止载台上的基板的背镀。所述遮蔽件与挡件直接或间接卡合，且遮蔽件高于挡件并用以遮蔽挡件，以代替挡件盛接部分未沉积于基板的靶材原子。如此，可避免靶材原子沉积于挡件并形成薄膜，进而防止受热而流动的薄膜自挡件流动到挡件与基板的接触处所造成的黏片问题。

Description

薄膜沉积装置
技术领域
本发明关于一种薄膜沉积装置，尤其指一种利用遮蔽件来避免靶材原子于挡件上形成薄膜，以防止受热的薄膜自挡件流动到挡件与基板的接触处而造成黏片的一种薄膜沉积装置。
背景技术
在集成电路制程中，通常需要进行高温热处理的薄膜沉积制程，例如化学气相沉积制程(CVD)及物理气相沉积制程(PVD)。薄膜沉积制程是使基板在高温的热处理下，使靶材原子于基板表面形成薄膜。
然而在基板的表面形成薄膜的过程中，薄膜的材料会因为温度的累积及热应力的影响，而在基板上形成缺陷，例如凸起或小山丘(hillock)。特别是当薄膜的厚度较大时，温度的累积将会愈多，而更容易在基板上形成缺陷，进而影响产品的良率及可靠度。
为了解决上述的问题，一种方法是使用静电吸盘(Electrostatic Chuck、ESC)取代传统的载台。在沉积制程中，静电吸盘透过静电力吸附基板，并使用冷却气体吹向静电吸盘上的基板，以降低基板的温度及减少基板的温度累积，并降低热应力的影响。然而静电吸盘的造价昂贵并容易损坏，相较于传统的载台会大幅增加沉积制程的成本。
另有一种方法为，在沉积制程中，使用挡件将基板固定在载台，并输送冷却气体到载台与基板之间，以降低基板的温度。然而靶材原子也会沉积于挡件并形成薄膜，当制程中的温度累积愈多时，挡件上的薄膜将会融化并流动到基板或挡件与基板的接触处，造成基板与挡件彼此黏附，且使脏污形成于基板，进而降低产品的良率及可靠度。
发明内容
因此，为了克服现有技术的不足处，本发明实施例提供一种薄膜沉积装置，系在固定基板之挡件的上方设置遮蔽件。所述遮蔽件可代替挡件盛接部分的靶材原子，藉此降低靶材原子沉积于挡件的机率，进而减少脏污形成于基板及降低基板黏附于挡件的机率。
基于前述目的的至少其中之一者，本发明实施例提供之薄膜沉积装置包括腔体、载台、插销、至少一挡件与至少一遮蔽件。所述腔体具有容置空间，而载台位于容置空间内并用以承载至少一基板。所述挡件位于容置空间内，且挡件的上表面具有第一凹部，而挡件用以防止载台上的基板的背镀。所述遮蔽件高于挡件，且遮蔽件的下表面具有第二凹部。所述插销卡合于挡件的第一凹部与遮蔽件的第二凹部，使遮蔽件透过插销连接挡件。
可选地，所述遮蔽件还包括凹槽，而凹槽位于遮蔽件的上表面。
可选地，透过置换不同长度的插销以调整遮蔽件与挡件之间的距离。
可选地，所述薄膜沉积装置还包括至少一冷却循环通道且接触挡件。所述冷却循环通道用以输送冷却流体，以降低挡件的温度。
基于前述目的的至少其中之一者，本发明实施例提供之膜沉积装置包括腔体、载台、至少一挡件与至少一遮蔽件。所述腔体具有容置空间，而载台位于容置空间内，并用以承载至少一基板。所述挡件位于容置空间内，且挡件的上表面具有第一凹部，而挡件用以防止载台上的基板的背镀。所述遮蔽件高于挡件，且遮蔽件的下表面具有第一凸部。所述挡件的第一凹部与遮蔽件的第一凸部对应地卡合，使遮蔽件连接挡件。
可选地，所述遮蔽件还包括凹槽，而凹槽位于遮蔽件的上表面。
可选地，所述薄膜沉积装置还包括至少一冷却循环通道且接触挡件。所述冷却循环通道用以输送冷却流体，以降低挡件的温度。
基于前述目的的至少其中之一者，本发明实施例提供之膜沉积装置包括腔体、载台、至少一挡件与至少一遮蔽件。所述腔体具有容置空间，而载台位于容置空间内，并用以承载至少一基板。所述挡件位于容置空间内，且挡件的上表面具有第二凸部，而挡件用以防止载台上的基板的背镀。所述遮蔽件高于挡件，且遮蔽件的下表面具有第二凹部。所述挡件的第二凸部与遮蔽件的第二凹部对应地卡合，使遮蔽件连接挡件。
可选地，所述遮蔽件还包括凹槽，而凹槽位于遮蔽件的上表面。
可选地，所述薄膜沉积装置还包括至少一冷却循环通道且接触挡件。所述冷却循环通道用以输送冷却流体，以降低挡件的温度。
简言之，本发明实施例提供的薄膜沉积装置可透过遮蔽件盛接部分的靶材原子，以减少靶材原子对挡件的沉积，进而减少沉积时对基板造成的缺陷，故于对薄膜沉积有需求的市场具有优势。
附图说明
图1是本发明实施例的薄膜沉积装置的示意图。
图2是本发明另一实施例的薄膜沉积装置的示意图。
图3是本发明又一实施例的薄膜沉积装置的示意图。
图4是本发明再一实施例的薄膜沉积装置的示意图。
附图标记说明：
1、2、3、4-薄膜沉积装置；11-腔体；12-冷却循环通道；13-载台；14-靶材遮板；15、25-挡件；151、251-主体；153、253-盖环；15a-第一凹部；17、27-遮蔽件；171、271-凹槽；17a-第二凹部；19-插销；25b-第二凸部；27b-第一凸部；37-第二遮蔽件；371-第二连接部；373-第二遮蔽部；3731-凸起部分；3733-第二凹槽；S-容置空间；W-基板。
具体实施方式
为充分了解本发明的目的、特征及功效，兹藉由下述具体的实施例，并配合所附的图式，对本发明做一详细说明，说明如后。
首先，请参照图1，图1是本发明实施例的薄膜沉积装置的示意图。如图1所示，薄膜沉积装置1具有腔体11、载台13、至少一个挡件15与至少一个遮蔽件17。所述腔体11具有容置空间S，而载台13与挡件15位于腔体11的容置空间S内，其中载台13用以承载至少一基板W，而挡件15连接腔体15并用以接触载台13上的基板W，以将基板W固定在载台13上。再者，挡件15用以防止载台13上的基板W的背镀。
具体而言，挡件15具有主体151与盖环153，主体151的一端连接腔体11的内壁，而盖环153形成一圆盘状空间。载台13则位于挡件15形成的圆盘状空间的垂直延伸位置。当载台13靠近挡件15时，挡件15的盖环153会接触载台13上的基板W，以防止基板W从载台13上掉落或脱离。在一个实施例中，挡件15的主体151与盖环153也可以为一体成形的设计。
在薄膜沉积制程中，基板W的表面会形成薄膜。以物理气相沉积(PVD)的溅镀(sputter deposition)为例，通常会在腔体11的内部设置一靶材T，并在靶材T外围的下方设置有靶材遮板19，其中靶材T及基板W相面对。所述靶材T的材料例如但不限制为铝铜合金、铝硅铜合金、纯铝、铜、钛、银、金、镍钒合金、钨或是钛钨合金。
在薄膜沉积制程中，当制程气体输送至腔体11的容置空间S后(图未示)，靶材T及基板W被施加高电压，使得靶材T及基板W之间的容置空间S形成高压电场气体，其中制程气体例如但不限制为惰性气体。高压电场会使得位于靶材T及基板W之间的容置空间S的制程气体解离，并产生电浆。电浆中的正离子会被靶材T的负电压吸引加速，并撞击靶材T的表面，使得获得动能的靶材原子离开靶材T表面并沉积在基板W的表面。物理气相沉积仅为本发明一实施例，并非本发明权利范围的限制，本发明所述的薄膜沉积设备亦可应用在化学气相沉积。
所述薄膜沉积装置1还包括插销19，而插销19使挡件15与遮蔽件17彼此连接。具体而言，挡件15的盖环153的上表面具有第一凹部15a，遮蔽件17的下表面具有第二凹部17a，而插销19则卡合于挡件15的第一凹部15a与遮蔽件17的第二凹部17a，以使遮蔽件17透过插销19连接挡件15，其中遮蔽件17高于挡件15。
在其他实施例中，可选择置换不同长度的插销19来卡合于挡件15的第一凹部15a与遮蔽件17的第二凹部17a，以调整遮蔽件17与挡件15之间的距离。
所述遮蔽件17高于挡件15且遮蔽挡件15，以代替挡件15盛接未沉积于基板W的部分靶材原子，如此，可减少靶材原子沉积于挡件15所形成的薄膜，而挡件15上少量或趋于不存在的薄膜则不足以在受热后自挡件15流动到挡件15与基板W的接触处，从而改善挡件15与基板W间的黏片问题。遮蔽件17还可包括凹槽171，而凹槽171位于遮蔽件17的上表面，其中凹槽171用以盛接部分靶材原子，并防止沉积于遮蔽件17的靶材原子因受热融化而滴落到基板W上。所述遮蔽件17可以是一体成形或由多个构件组合而成，且不限制是否与挡件15切齐，遮蔽件17可凸出、切齐或内缩于挡件15。
在其他实施例中，薄膜沉积装置1也可以不包括插销19。请参照图2，图2是本发明另一实施例的薄膜沉积装置的示意图。如图2所示，薄膜沉积装置2的构造大致与前述实施例相同，差异仅在于遮蔽件27的构造稍有差异，且挡件15及遮蔽件27不需透插销19连接。
具体而言，遮蔽件27的下表面具有第一凸部27b，而挡件15的盖环153的上表面具有第一凹部15a，其中挡件15的第一凹部15a与遮蔽件27的第一凸部27b对应地卡合，以使遮蔽件27连接挡件15且高于挡件15。
所述挡件15可用以防止载台13上的基板W的背镀，而遮蔽件27高于挡件15且遮蔽挡件15，以代替挡件15盛接未沉积于基板W的部分靶材原子，如此，可减少靶材原子沉积于挡件15所形成的薄膜，而挡件15上少量或趋于不存在的薄膜则不足以在受热后自挡件15流动到挡件15与基板W的接触处，从而改善挡件15与基板W间的黏片问题。遮蔽件27还可包括凹槽271，而凹槽271位于遮蔽件27的上表面，其中凹槽271用以盛接部分靶材原子，并防止沉积于遮蔽件27的靶材原子因受热融化而滴落到基板W上。所述遮蔽件27可以是一体成形或由多个构件组合而成，且不限制是否与挡件15切齐，遮蔽件27可凸出、切齐或内缩于挡件15。
请参照图3，图3是本发明又一实施例的薄膜沉积装置的示意图。如图3所示，薄膜沉积装置3的构造大致与前述实施例相同，差异仅在于挡件25的构造稍有差异，且挡件25及遮蔽件17不需透插销19连接。
具体而言，遮蔽件17的下表面具有第二凹部17a，而挡件25的盖环253的上表面具有第二凸部25b，其中挡件25的第二凸部25b与遮蔽件17的第二凹部17a对应地卡合，以使遮蔽件17连接挡件25且高于挡件25。
所述挡件25可用以防止载台13上的基板W的背镀，而遮蔽件17高于挡件25且遮蔽挡件25，以代替挡件25盛接未沉积于基板W的部分靶材原子，如此，可减少靶材原子沉积于挡件25所形成的薄膜，而挡件25上少量或趋于不存在的薄膜则不足以在受热后自挡件25流动到挡件25与基板W的接触处，从而改善挡件25与基板W间的黏片问题。遮蔽件17还可包括凹槽171，而凹槽171位于遮蔽件17的上表面，其中凹槽171用以盛接部分靶材原子，并防止沉积于遮蔽件17的靶材原子因受热融化而滴落到基板W上。所述遮蔽件17可以是一体成形或由多个构件组合而成，且不限制是否与挡件25切齐，遮蔽件17可凸出、切齐或内缩于挡件25。
在其他实施例中，也可以具有两组遮蔽件。请参照图4，图4是本发明再一实施例的薄膜沉积装置的示意图。如图4所示，薄膜沉积装置4的构造大致与前述实施例相同，差异仅在于薄膜沉积装置4还具有第二遮蔽件37。请注意，薄膜沉积装置4的挡件15与遮蔽件17是以图1的实施例相同，但薄膜沉积装置4的挡件15与遮蔽件17也可以如图2及图3所示，不具有插销19，而是利用凸部与凹部使挡件15与遮蔽件17彼此卡合。
具体而言，第二遮蔽件37高于遮蔽件17，而第二遮蔽件37具有第二连接部371与第二遮蔽部373，其中第二遮蔽部371是透过第二连接部371与腔体11连接。如图1所示，第二连接部371与第二遮蔽部373可以是两个构件以组成第二遮蔽件37，或者，第二连接部371与第二遮蔽部373可以是一体成形构成第二遮蔽件37。
在一个实施例中，第二遮蔽件37的第二遮蔽部373还包括凸起部分3731，以形成一第二凹槽3733位于凸起部分3731与第二连接部371之间，其中凹槽第二凹槽3733也用以盛接部分靶材原子，并减少靶材原子沉积于遮蔽件17及挡件15，如此，可加强防止沉积于遮蔽件17的靶材原子因受热融化而滴落到基板W上。所述凸起部分3731可以位于第二遮蔽部373的一端，但本发明不以此为限制，凸起部分3731也可以位于第二遮蔽部373的任意处。
所述薄膜沉积装置1、2、3、4还可以设置有冷却气体输入管线(图未示)，并透过冷却气体输入管线将冷却气体输送载台13与基板W之间，使得冷却气体接触载台13上的基板W，以降低基板W的温度，而挡件15、25则可阻挡载台13上的基板W，以防止基板W被冷却气体吹落或位移。
在上述实施例中，薄膜沉积设备1～4还可包括冷却循环通道12，其中冷却循环通道12接触挡件15、25的主体151、251。所述冷却循环通道12用以输送冷却流体，以降低挡件15、25及遮蔽件17、27的温度，从而加速沉积于遮蔽件17、27的靶材原子的冷却并形成薄膜于遮蔽件17、27，以防止靶材原子因为热累积而融化，进而避免靶材原子滴落到基板W上。再者，冷却循环通道12也可接触第二遮蔽件37。具体而言，冷却循环通道12可接触第二遮蔽件37的第二连接部371并降低第二遮蔽件37的温度，以加速沉积于第二遮蔽件37的靶材原子的冷却。
综合以上所述，相较于现有技术，本发明实施例所述的薄膜沉积装置的技术效果，说明如下。
现有技术中，用以固定基板的挡件会受到靶材原子的沉积并形成薄膜，当制程中的温度累积愈多时，挡件上的薄膜将会融化并流动到基板或挡件与基板的接触处，造成基板的脏污或是基板与挡件彼此黏附，进而降低产品的良率及可靠度。反观本发明所述的薄膜沉积装置，系透过遮蔽件遮蔽挡件，以防止挡件受到过多的靶材原子的沉积，当挡件的薄膜减少时，可减少受热流动的薄膜污染基板，从而改善产品的质量。
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。

Claims (10)

1.一种薄膜沉积装置，其特征在于，所述薄膜沉积装置包括：
一腔体，具有容置空间；
一载台，位于所述容置空间内，并用以承载至少一基板；
至少一挡件，位于所述容置空间内，且具有第一凹部位于所述挡件的上表面，而所述挡件用以防止所述载台上的所述基板的背镀；
至少一遮蔽件，高于所述挡件，并用以遮蔽所述挡件，且具有第二凹部位于所述遮蔽件的下表面；
一插销，卡合于所述挡件的所述第一凹部与所述遮蔽件的所述第二凹部，使所述遮蔽件透过所述插销连接该挡件；及
一第二遮蔽件，高于所述遮蔽件，并用以遮蔽所述挡件及所述遮蔽件，其中所述第二遮蔽件包括一第二连接部与一第二遮蔽部，所述第二遮蔽部透过所述第二连接部与所述腔体连接。
2.根据权利要求1所述的薄膜沉积装置，其特征在于，其中所述遮蔽件还包括凹槽位于所述遮蔽件的上表面。
3.根据权利要求1所述的薄膜沉积装置，其特征在于，其中透过置换不同长度的所述插销以调整所述遮蔽件与所述挡件之间的距离。
4.根据权利要求1所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述薄膜沉积装置还包括至少一冷却循环通道接触所述挡件，所述冷却循环通道用以输送冷却流体，以降低所述挡件的温度。
5.一种薄膜沉积装置，其特征在于，所述薄膜沉积装置包括：
一腔体，具有容置空间；
一载台，位于所述容置空间内，并用以承载至少一基板；
至少一挡件，位于所述容置空间内，且具有第一凹部位于所述挡件的上表面，而所述挡件用以防止所述载台上的所述基板的背镀；
至少一遮蔽件，高于所述挡件，并用以遮蔽所述挡件，且具有第一凸部位于所述遮蔽件的下表面；及
一第二遮蔽件，高于所述遮蔽件，并用以遮蔽所述挡件及所述遮蔽件，其中所述第二遮蔽件包括一第二连接部与一第二遮蔽部，所述第二遮蔽部透过所述第二连接部与所述腔体连接；
其中所述挡件的所述第一凹部与所述遮蔽件的所述第一凸部对应地卡合，使所述遮蔽件连接所述挡件。
6.根据权利要求5所述的薄膜沉积装置，其特征在于，其中所述遮蔽件还包括凹槽位于所述遮蔽件的上表面。
7.根据权利要求5所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述薄膜沉积装置还包括至少一冷却循环通道接触所述挡件，所述冷却循环通道用以输送冷却流体，以降低所述挡件的温度。
8.一种薄膜沉积装置，其特征在于，所述薄膜沉积装置包括：
一腔体，具有容置空间；
一载台，位于所述容置空间内，并用以承载至少一基板；
至少一挡件，位于所述容置空间内，且具有第二凸部位于所述挡件的上表面，而所述挡件用以防止所述载台上的所述基板的背镀；
至少一遮蔽件，高于所述挡件，并用以遮蔽所述挡件，且具有第二凹部位于所述遮蔽件的下表面；及
一第二遮蔽件，高于所述遮蔽件，并用以遮蔽所述挡件及所述遮蔽件，其中所述第二遮蔽件包括一第二连接部与一第二遮蔽部，所述第二遮蔽部透过所述第二连接部与所述腔体连接；
其中所述挡件的所述第二凸部与所述遮蔽件的所述第二凹部对应地卡合，使所述遮蔽件连接所述挡件。
9.根据权利要求8所述的薄膜沉积装置，其特征在于，其中所述遮蔽件还包括凹槽位于所述遮蔽件的上表面。
10.根据权利要求8所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述薄膜沉积装置还包括至少一冷却循环通道接触所述挡件，所述冷却循环通道用以输送冷却流体，以降低所述挡件的温度。
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