CN115369373B - 遮挡构件及具有遮挡构件的基板处理腔室 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种遮挡构件及具有遮挡构件的基板处理腔室，主要包括一反应腔体、一承载盘、一收纳腔体及一遮挡构件，其中反应腔体连接收纳腔体，而承载盘位于反应腔体内。遮挡构件包括至少一导引单元、至少一连接座、一遮挡板及至少一驱动臂，驱动臂连接并驱动遮挡板在收纳腔体至反应腔体之间位移，其中遮挡板的位移方向与导引单元平行。在进行沉积制程时，驱动臂会带动遮挡板位移至收纳腔体内。在进行清洁制程时，驱动臂会带动遮挡板位移至反应腔体内，以避免在清洁处理腔室的过程中污染承载盘。
Description
技术领域
本发明有关于一种遮挡构件及具有遮挡构件的基板处理腔室，主要通过遮挡构件隔离反应腔室的反应空间及承载盘，以避免在清洁处理腔室的过程中污染承载盘。
背景技术
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。
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。
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。
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。
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。
发明内容
一般而言，基板处理腔室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。本发明提出一种遮挡构件及具有遮挡构件的基板处理腔室，主要通过驱动臂带动遮挡板沿着导引单元在一收纳位置及一遮挡位置之间位移，可避免清洁腔体或靶材时产生的微粒污染承载盘。
本发明的一目的，在于提供一种具有遮挡构件的基板处理腔室，主要包括一反应腔体、一承载盘、一收纳腔体及一遮挡构件，其中收纳腔体连接反应腔体。遮挡构件包括一导引单元、一连接座、一遮挡板及一驱动臂，其中驱动臂连接并带动遮挡板或连接座沿着导引单元在收纳腔体及反应腔体之间位移。
在清洁反应腔体时，驱动臂会带动遮挡板位移至反应腔体内，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，驱动臂会带动遮挡板位移至收纳腔体内，并对反应腔体内的基板进行薄膜沉积。
本发明的一目的，在于提供一种具有遮挡构件的基板处理腔室，其中导引单元的数量为两个，并分别连接遮挡板的两侧。通过两个导引单元的使用，可更稳定的承载及驱动遮挡板，并可使用厚度较厚及重量较重的遮挡板。使用较厚重的遮挡板，可避免在清洁腔体的过程中因为高温造成遮挡板变形，并可防止清洁过程中使用的电浆或产生的污染经由变形的遮挡板接触承载盘或基板。
此外可进一步通过两个衬套分别包覆两个导引单元，以防止驱动臂驱动遮挡板位移时产生的微粒扩散到反应腔体的容置空间。两个导引单元及两个衬套之间的间距大于承载盘及基板的直径，以避免干扰承载盘的位移及影响沉积制程的进行。
在本发明一实施例中，驱动臂可以是折迭式机械手臂，并包括一第一驱动臂及一第二驱动臂，其中第一驱动臂通过一关节轴连接第二驱动臂，并可通过第一驱动臂及第二驱动臂驱动遮挡板沿着导引单元在反应腔体及收纳腔体之间位移。在不同实施例中，驱动臂亦可为伸缩式机械手臂或者是剪刀式机械手臂，同样可以达到驱动遮挡板位移的目的。
为了达到上述的目的，本发明提出一种基板处理腔室，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；一收纳腔体，连接反应腔体，其中收纳腔体包括一收纳空间，流体连接容置空间；及一遮挡构件，包括：至少一导引单元，由收纳空间延伸容置空间；至少一连接座，连接导引单元；一遮挡板，连接连接座；及至少一驱动臂，连接遮挡板或连接座，并用以驱动遮挡板及连接座沿着导引单元在收纳空间及容置空间之间位移，其中遮挡板的位移方向与导引单元平行。
本发明提出一种遮挡构件，适用于一基板处理腔室，包括：至少一导引单元；至少一连接座，连接导引单元；一遮挡板，连接连接座；及至少一驱动臂，连接遮挡板或连接座，并用以带动遮挡板沿着导引单元位移，其中遮挡板的位移方向与导引单元平行。
所述的基板处理腔室及遮挡构件，其中驱动臂包括至少一第一驱动臂及至少一第二驱动臂，第一驱动臂通过第二驱动臂连接遮挡板。
所述的基板处理腔室及遮挡构件，包括一驱动单元连接第一驱动臂，并经由第一驱动臂及第二驱动臂驱动遮挡板在收纳空间及容置空间位移。
所述的基板处理腔室，包括至少一位置感测单元设置于收纳腔体或反应腔体，并用以感测遮挡板的位置。
所述的基板处理腔室，包括一靶材设置在容置空间内并面对承载盘，位移至容置空间的遮挡板位于靶材及承载盘之间。
所述的基板处理腔室及遮挡构件，包括至少一衬套位于容置空间及收纳空间内，衬套包括一隔离空间，而导引单元及连接座位于衬套的隔离空间内。
本发明的有益效果是：提供一种具有遮挡构件的基板处理腔室，在清洁反应腔体时，驱动臂会带动遮挡板位移至反应腔体内，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。
附图说明
图1为本发明基板处理腔室操作在遮挡状态一实施例的侧面剖面示意图。
图2为本发明基板处理腔室操作在收纳状态一实施例的侧面剖面示意图。
图3为本发明基板处理腔室的遮挡构件一实施例的立体剖面示意图。
图4为本发明基板处理腔室操作在收纳状态一实施例的顶部透视图。
图5为本发明基板处理腔室操作在遮挡状态一实施例的顶部透视图。
附图标记说明：10-基板处理腔室；11-反应腔体；111-挡件；112-开口；12-容置空间；121-反应空间；123-清洁空间；13-承载盘；14-收纳空间；15-收纳腔体；151-位置感测单元；161-靶材；163-基板；17-遮挡构件；171-导引单元；173-连接座；175-遮挡板；177-驱动臂；1771-第一驱动臂；1773-第二驱动臂；178-衬套；1781-隔离空间；179-驱动单元。
具体实施方式
请参阅图1及图2，分别为本发明基板处理腔室操作在遮挡状态及收纳状态一实施例的侧面剖面示意图。如图所示，基板处理腔室10主要包括一反应腔体11、一承载盘13、一收纳腔体15及一遮挡构件17，其中反应腔体11连接收纳腔体15，而承载盘13则设置在反应腔体11内。
反应腔体11内具有一容置空间12，用以容置承载盘13。收纳腔体15连接反应腔体11，并具有一收纳空间14，其中收纳空间14流体连接容置空间12，并用以收纳遮挡构件17的遮挡板175。
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。以基板处理腔室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。
请配合参阅图3，遮挡构件17包括至少一导引单元171、至少一连接座173、一遮挡板175及一驱动臂177，其中连接座173连接遮挡板175及导引单元171，而驱动臂177则连接遮挡板175或连接座173，并用以驱动遮挡板175及连接座173相对于导引单元171位移，例如驱动遮挡板175沿着导引单元171及连接座173在收纳空间14及容置空间12之间位移。
在本发明一实施例中，导引单元171可为一杆体，其中导引单元171由收纳腔体15的收纳空间14延伸至反应腔体11的容置空间12，例如收纳腔体15的一个墙面面对反应腔体11的一个墙面，而导引单元171由收纳腔体15的墙面延伸至反应腔体11相面对的墙面。
连接座173设置于导引单元171上，并可沿着导引单元171位移。例如连接座173可包括至少一穿孔，其中导引单元171穿过连接座173的穿孔，使得连接座173及遮挡板175的位移方向平行导引单元171。在不同实施例中，导引单元171可为滑轨，而连接座173则是连接导引单元171的滑座。导引单元171为杆体或滑轨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，驱动臂177可连接一驱动单元179，并通过驱动单元179带动导驱动臂177驱动遮挡板175沿着导引单元171在收纳空间14及容置空间12位移，例如驱动单元179可为马达或步进马达，并可经由一磁流体轴封连接收纳腔体15。
在本发明一实施例中，驱动臂177可包括一第一驱动臂1771及一第二驱动臂1773，例如驱动臂177可为一折迭式机械手臂，其中第一驱动臂1771的一端连接驱动单元179，而另一端则通过关节轴或转轴连接第二驱动臂1773的一端。第二驱动臂1773的另一端则连接遮挡板175或连接座173，并通过驱动单元179驱动第一驱动臂1771及第二驱动臂1773带动遮挡板175位移。
驱动臂177为折迭式机械手臂，并包括第一驱动臂1771及第二驱动臂1773仅为本发明一实施例，而非本发明权利范围的限制。在本发明另一实施例中，驱动臂177亦可以是伸缩式机械手臂或剪刀式机械手臂，同样可以驱动遮蔽板175沿着导引单元171在收纳空间14及容置空间12之间位移。
本发明的基板处理腔室10可操作在两种状态，分别是收纳状态及遮挡状态。驱动臂177可驱动连接座173及遮挡板175沿着导引单元171移动至收纳腔体15的收纳空间14，使得基板处理腔室10操作在收纳状态，如图2及图4所示，其中靶材161与基板163及承载盘13之间不存在遮挡板175。
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。
在本发明一实施例中，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，其中反应腔体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121，防止在反应空间121外的反应腔体11及承载盘13的表面形成沉积薄膜。
此外，驱动臂177可驱动连接座173及遮挡板175沿着导引单元171移动至反应腔体11的容置空间12，使得基板处理腔室10操作在遮挡状态，如图1及图5所示。遮挡板175位于靶材161及基板163与承载盘13之间，并用以隔离靶材161及基板163与承载盘13。
遮挡板175可在容置空间12内区隔一清洁空间123，其中清洁空间123与反应空间121的区域部分重迭或相近。清洁空间123用以进行预烧(burn-in)制程，以清洁靶材161及清洁空间123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。
在清洁基板处理腔室10的过程中，承载盘13及/或基板163会被遮挡板175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。
本发明的遮挡板175通常为板状，例如为圆板但不以此为限，其中遮挡板175的面积大于挡件111形成的开口112及/或承载盘13的面积。
在本发明一实施例中，遮挡构件17的导引单元171及连接座173的数量可为一个，其中导引单元171通过连接座173连接遮挡板175的侧部。导引单元171不会与挡件111的开口112、基板163及/或承载盘13重迭或干涉，以避免影响承载盘13的升降及沉积制程的进行。
在本发明另一实施例中，如图3至图5所示，导引单元171及连接座173的数量可为两个，其中两个导引单元171分别通过连接座173连接遮挡板175的两个侧部。此外两个导引单元171不会与挡件111的开口112、基板163及/或承载盘13重迭或干涉，其中两个导引单元171之间的垂直距离会大于挡件111的开口112、基板163及/或承载盘13的最大长度，例如直径。因此导引单元171不会影响承载盘13的升降及沉积制程的进行。
具体而言，导引单元171及连接座173的数量为两个或两个以上时，可以更稳定地承载及驱动遮挡板175位移。此外使用两个导引单元171及连接座173，将有利于承载较厚或较重的遮挡板175。较厚重的遮挡板175可避免在清洁基板处理腔室10的过程中发生高温变形，并可防止清洁过程中的电浆通过变形的遮挡板175接触下方的承载盘13或基板163。
在本发明一实施例中，遮挡构件17可包括至少一衬套178，其中衬套178位于容置空间12及收纳空间14内，并用以包覆导引单元171及连接座173。具体而言，衬套178可为长条状，并由收纳腔体15的墙面延伸至反应腔体11相面对的墙面。
衬套178具有一隔离空间1781，其中导引单元171及连接座173位于隔离空间1781内。通过衬套178的设置，可避免连接座173沿着导引单元171位移的过程中产生的微粒掉落到容置空间12及/或收纳空间14内，以维持反应腔体11的容置空间12的洁净度。例如衬套178的剖面类似U形，而衬套178的顶部设置有一长条状的间隔，使得连接座173沿着间隔位移。
在本发明一实施例中，可进一步在收纳腔体15上设置至少一位置感测单元151，其中位置感测单元151朝向收纳空间14，并用以感测遮挡板175是否进入收纳空间14。例如位置感测单元151可以是光感测单元。
若遮挡板175未离开反应腔体11的容置空间12，承载盘13便朝靶材161的方向位移，可能导致承载盘13碰撞遮挡板175，而造成承载盘13及/或遮挡板175的损坏。在实际应用时，可设定为只有位置感测单元151感测到遮挡板175完全进入收纳腔体15后，承载盘13才能朝靶材161的方向靠近，以避免承载盘13及遮挡板175发生碰撞。
在本发明另一实施例中，亦可将位置感测单元151设置在反应腔体11上，朝向反应腔体11的容置空间12，其中位置感测单元151用以感测遮挡板175是否还在容置空间12内。具体而言，位置感测单元151只要可以感测遮挡板175的位置，例如确认遮挡板175完全进入收纳腔体15内及/或反应腔体11内不存在遮挡板175即可，位置感测单元151的设置位置或种类并非本发明权利范围的限制。
本发明优点：
提供一种具有遮挡构件的基板处理腔室，在清洁反应腔体时，驱动臂会带动遮挡板位移至反应腔体内，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。
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 (8)
1.一种基板处理腔室，其特征在于，包括：
一反应腔体，包括一容置空间；
一承载盘，位于该容置空间内，并用以承载至少一基板；
一收纳腔体，连接该反应腔体，其中该收纳腔体包括一收纳空间，流体连接该容置空间；及
一遮挡构件，包括：
至少一导引单元，由该收纳空间延伸该容置空间；
至少一连接座，连接该导引单元；
一遮挡板，连接该连接座；及
至少一驱动臂，连接该遮挡板或该连接座，并用以驱动该遮挡板及该连接座沿着该导引单元在该收纳空间及该容置空间之间位移，其中该遮挡板的位移方向与该导引单元平行；
其中该遮挡构件包括至少一衬套位于该容置空间及该收纳空间内，该衬套包括一隔离空间，而该导引单元及该连接座位于该衬套的该隔离空间内。
2.根据权利要求1所述的基板处理腔室，其特征在于，其中该驱动臂包括至少一第一驱动臂及至少一第二驱动臂，该第一驱动臂通过该第二驱动臂连接该遮挡板。
3.根据权利要求2所述的基板处理腔室，其特征在于，包括一驱动单元连接该第一驱动臂，并经由该第一驱动臂及该第二驱动臂驱动该遮挡板在该收纳空间及该容置空间位移。
4.根据权利要求1所述的基板处理腔室，其特征在于，包括至少一位置感测单元设置于该收纳腔体或该反应腔体，并用以感测该遮挡板的位置。
5.根据权利要求1所述的基板处理腔室，其特征在于，包括一靶材设置在该容置空间内并面对该承载盘，位移至该容置空间的该遮挡板位于该靶材及该承载盘之间。
6.一种遮挡构件，适用于一基板处理腔室，其特征在于，包括：
至少一导引单元；
至少一连接座，连接该导引单元；
一遮挡板，连接该连接座；及
至少一驱动臂，连接该遮挡板或该连接座，并用以带动该遮挡板沿着该导引单元位移，其中该遮挡板的位移方向与该导引单元平行；
包括至少一衬套具有一隔离空间，而该导引单元及该连接座位于该衬套的该隔离空间内。
7.根据权利要求6所述的遮挡构件，其特征在于，其中该驱动臂包括至少一第一驱动臂及至少一第二驱动臂，该第一驱动臂通过该第二驱动臂连接该遮挡板。
8.根据权利要求7所述的遮挡构件，其特征在于，包括一驱动单元连接该第一驱动臂，并经由该第一驱动臂及该第二驱动臂驱动该遮挡板沿着该导引单元位移。
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