CN216614824U - 基板承载固定装置及薄膜沉积设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种基板承载固定装置及薄膜沉积设备，主要包括一挡件、一盖环及一承载盘，其中挡件用以承载盖环。挡件的环形底部连接侧壁及环形凸部，并于环形凸部的径向内侧形成一开口。承载盘用以承载一基板，其中承载盘位于盖环的下方，并可进入挡件的开口内。盖环包括一主体部及一遮挡部，其中主体部为环状体，并有部分的主体部覆盖挡件的开口。遮挡部连接主体部的径向外侧，并朝挡件的环形底部的方向凸起，其中盖环的遮挡部与挡件的侧壁之间的间距介于3至10毫米之间，可避免制程气体或靶材原子经由盖环及挡件之间的间隙传递到挡件的外部。

Description

基板承载固定装置及薄膜沉积设备

技术领域

本实用新型有关于一种基板承载固定装置，用以将基板固定在承载盘上，并可减少制程气体或靶材原子污染腔体。

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。

沉积的设备主要包括一腔体及一承载盘，其中承载盘位于腔体内，并用以承载至少一基板。以物理气相沉积为例，腔体内需要设置一靶材，其中靶材面对承载盘上的基板。在进行物理气相沉积时，会通过固定装置将基板固定在承载盘上，并将惰性气体及/或反应气体输送至腔体内，分别对靶材及承载盘施加偏压，其中承载盘还会加热承载的基板。腔体内的惰性气体会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会受到承载盘上的偏压吸引，并沉积在加热的基板的表面，以在基板的表面形成薄膜。

此外在进行物理气相沉积制程时，承载盘可相对于靶材位移，并改变承载盘承载的基板与靶材之间的距离，以调整沉积制程的参数。

实用新型内容

如先前技术所述，习用的薄膜沉积设备虽然可以通过调整承载盘与靶材之间的距离，改变沉积制程的参数。然而习用的薄膜沉积设备的承载盘与靶材之间的距离可调整幅度很小，当承载盘朝靶材的方向位移时，可能会造成制程气体及/或靶材原子及/或靶材分子传递至腔体，并在腔体的内表面形成薄膜沉积，进而对腔体造成污染。为此本实用新型提出一种新颖的基板承载固定装置及应用该基板承载固定装置的薄膜沉积设备，可增加承载盘与靶材之间距离的可调整幅度，并可减少制程气体及/或靶材原子及/或靶材分子进入腔体。

本实用新型的一目的，在于提出一种基板承载固定装置及薄膜沉积设备，主要包括一承载盘、一盖环及一挡件，其中承载盘用以承载至少一基板。挡件用以承载盖环，当承载盘带动承载的基板朝盖环的方向靠近时盖环会接触基板，以将基板固定在承载盘上，并于挡件、盖环、承载盘及/或腔体之间形成一反应空间。

本实用新型的盖环的侧边与挡件之间的间距小于10毫米，以提高盖环及挡件对腔体的遮挡效果，可避免反应空间内的反应气体、靶材原子及/或靶材分子接触盖环及/或挡件外部的腔体，以减少腔体内表面上的薄膜沉积。

此外承载盘可带动承载的基板及盖环继续往靶材的方向靠近，使得盖环离开挡件，以进一步缩短基板与靶材之间的距离。由于本实用新型的盖环与挡件之间的间距较小，即便盖环离开挡件，盖环及挡件仍可提供良好的遮挡效果，可避免反应空间内的反应气体、靶材原子及/或靶材分子传递至盖环及/或挡件外侧的腔体。

本实用新型的一目的，在于提出一种基板承载固定装置及薄膜沉积设备，其中盖环包括一第一盖环及一第二盖环，且第一盖环的半径大于第二盖环，并用以承载第二盖环。当承载盘与盖环接触时，只有第二盖环会接触承载盘上的基板，而承载盘则用以承载第一盖环。通过第一盖环及第二盖环的设计可减少盖环施加在基板上的压力，并降低基板被盖环压碎的机率。

为了达到上述的目的，本实用新型提出一种基板承载固定装置，包括：一挡件，包括一侧壁、一环形底部及一环形凸部，其中环形底部连接侧壁及环形凸部，并于环形凸部的一径向内侧形成一开口；一盖环，用以放置在挡件上，并包括：一主体部，主体部为一环状体，其中部分主体部位于挡件的开口的延伸位置；一遮挡部，连接主体部的一径向外侧，并包括一第一凸起部朝挡件的环形底部的方向凸起，或朝远离挡件的环形底部的方向凸起，其中遮挡部与挡件的侧壁之间的间距介于3至10毫米之间；及一承载盘，包括一承载面用以承载一基板，其中承载盘位于盖环的下方，当承载盘带动基板朝盖环位移时，盖环的主体部会接触基板。

本实用新型提供一种薄膜沉积设备，包括：一腔体，包括一容置空间；一基板承载固定装置，位于容置空间内，包括：一挡件，包括一侧壁、一环形底部及一环形凸部，其中侧壁连接腔体，而环形底部连接侧壁及环形凸部，并于环形凸部的一径向内侧形成一开口；一盖环，用以放置在挡件上，并包括：一主体部，主体部为一环状体，其中部分主体部位于挡件的开口的延伸位置；一遮挡部，连接主体部的一径向外侧，并包括一第一凸起部朝挡件的环形底部的方向凸起，其中遮挡部与挡件的侧壁之间的间距介于3至10毫米之间；及一承载盘，包括一承载面用以承载一基板，其中承载盘位于盖环的下方，当承载盘带动基板朝盖环位移时，盖环的主体部会接触基板。

所述的基板承载固定装置及薄膜沉积设备，其中遮挡部包括一第二凸起部，朝远离挡件的环形底部的方向凸起。

所述的基板承载固定装置及薄膜沉积设备，其中盖环及承载盘分别设置一对应的对位单元，并通过对位单元对位盖环及承载盘。

所述的基板承载固定装置及薄膜沉积设备，其中盖环包括一第一盖环及一第二盖环，第一盖环的周长大于第二盖环，并用以承载第二盖环，当承载盘朝盖环位移时，承载盘用以承载第一盖环，而第二盖环会接触基板，第一盖环及第二盖环分别设置一对应的对位单元，并通过对位单元对位第二盖环及第一盖环。

所述的基板承载固定装置及薄膜沉积设备，包括一环形构件连接承载盘，环形构件位于承载盘的承载面的周围，其中环形构件及盖环分别设置一对应的对位单元，并通过对位单元对位环形构件及盖环。

所述的薄膜沉积设备，包括一靶材设置在腔体内，并面对承载盘及基板，承载盘位于挡件的开口内，并带动盖环离开挡件，以缩短承载盘上的基板与靶材之间的距离。

本实用新型的有益效果是：提供一种基板承载固定装置，用以将基板固定在承载盘上，并可减少制程气体或靶材原子污染腔体。

附图说明

图1为本实用新型基板承载固定装置一实施例的剖面示意图。

图2为本实用新型薄膜沉积设备操作在进出料状态一实施例的剖面示意图。

图3为本实用新型薄膜沉积设备操作在沉积状态一实施例的剖面示意图。

图4为本实用新型薄膜沉积设备操作在沉积状态又一实施例的剖面示意图。

图5为本实用新型基板承载固定装置又一实施例的剖面示意图。

图6为本实用新型基板承载固定装置又一实施例的剖面示意图。

图7为本实用新型基板承载固定装置又一实施例的剖面示意图。

附图标记说明：10-基板承载固定装置；100-薄膜沉积设备；11-承载盘；111- 承载面；113-凹部；115-环形构件；12-基板；13-挡件；131-侧壁；132-开口； 133-环形底部；135-环形凸部；14-容置空间；141-反应空间；15-盖环；151-主体部；153-遮挡部；1531-第一凸起部；1533-第二凸起部；1535-凸起部；155- 凸出部；157-第一盖环；159-第二盖环；161-升降单元；163-承载构件；17-腔体； 171-基板进出口；19-靶材。

具体实施方式

请参阅图1及图2，分别为本实用新型基板承载固定装置一实施例的剖面示意图及本实用新型薄膜沉积设备操作在进出料状态一实施例的剖面示意图。如图所示，基板承载固定装置10用以承载及固定至少一基板12，主要包括至少一承载盘11、一挡件13及一盖环15，其中挡件13用以承载盖环15，而承载盘 11则位于盖环15及/或挡件13下方。

承载盘11包括一承载面111，用以承载基板12。盖环15及/或挡件13的俯视形状近似环形，其中挡件13包括一侧壁131、一环形底部133及一环形凸部 135，环形底部133连接侧壁131及环形凸部135。

挡件13的侧壁131的外观近似圆筒状、空心柱状体、空心圆柱状体或空心圆台状体，其中挡件13的侧壁131的一端可连接腔体17，而侧壁131的另一端则连接环形底部133。

环形底部133的外观近似圆环状，其中环形底部133的一端连接挡件13的侧壁131，例如环形底部133的径向外侧连接侧壁131的底端，其中侧壁131与环形底部133之间的夹角约略为90度。

环形凸部135的外观近似圆筒状、空心柱状体、空心圆柱状体或空心圆台状体，其中环形凸部135的一端连接环形底部133的径向内侧，并于环形凸部 135的一径向内侧形成一开口132。具体而言，侧壁131及环形凸部135分别连接环形底部133的径向外侧及径向内侧，并朝同一方向凸起或延伸，其中侧壁 131的高度大于环形凸部135。

盖环15包括一主体部151及一遮挡部153，其中主体部151为一环状体，而遮挡部153的外观近似圆筒状、空心柱状体、空心圆柱状体或空心圆台状体。具体而言，遮挡部153连接主体部151的径向外侧，其中遮挡部153与主体部 151之间的夹角约略为90度。

盖环15可用以放置在挡件13上，例如挡件13的环形凸部135用以承载盖环15的主体部151的下表面。当盖环15放置在挡件13的环形凸部135时，部分的主体部151会朝向挡件13的环形底部133及/或环形凸部135的径向内侧延伸，并位于挡件13的开口132的延伸位置，以遮蔽或覆盖部分的开口132。此外部分的主体部151会朝挡件13的环形底部133及/或环形凸部135的径向外侧延伸，并遮挡或覆盖大部分的环形底部133。

具体而言，本实用新型所述的盖环15会朝挡件13的侧壁131延伸，并缩小盖环15的遮挡部153与侧壁131之间的间距，其中间距介于3至10毫米(mm) 之间。通过本实用新型的盖环15的特殊设计，可提高盖环15及挡件13的遮挡效果，以减少反应气体及/或沉积过程中产生的靶材原子及/或靶材分子接触挡件 13外部的腔体17。

如图2所示的薄膜沉积设备100主要包括一腔体17及基板承载固定装置10，其中基板承载固定装置10位于腔体17的容置空间14内。挡件13的一端可连接腔体17，而另一端则用以承载盖环15。承载盘11位于盖环15及/或挡件13 的下方，并可相对于盖环15及/或挡件13位移。

腔体17上可设置一基板进出口171，其中承载盘11可朝远离盖环15及/ 或挡件13的方向位移，使得承载盘11的承载面111的高度与基板进出口171 相近。而后可通过一机械手臂经由基板进出口171，将腔体17外部的基板12放置在承载盘11的承载面111上。此外机械手臂亦可经由基板进出口171，将承载盘11的承载面111上的基板12输送至腔体17外部。

在本实用新型一实施例中，薄膜沉积设备100可以是物理气相沉积装置，并于腔体17内设置一靶材19，其中靶材19面对承载盘11及/或基板12。腔体 17上可设置至少一进气口，其中进气口流体连接腔体17的容置空间14，并用以将一制程气体输送至容置空间14内，以进行沉积制程，例如制程气体可以是惰性气体或反应气体。此外亦可于腔体17上设置一抽气口，并通过帮浦经由抽气口将腔体17内的气体抽出，使得容置空间14为低压或真空。

如图3所示，承载盘11可带动承载的基板12朝盖环15、挡件13及/或靶材19的方向位移，使得承载盘11位于挡件13的开口132内，其中盖环15的主体部151接触承载盘11上的基板12，以将基板12固定在承载盘11上。此时承载盘11、盖环15、挡件13及腔体17会在容置空间14内定义一反应空间141，并对反应空间141内的基板12表面进行薄膜沉积。反应空间141基本上为容置空间14内的隔离空间，其中反应空间141内的反应气体、靶材原子及/或靶材分子不会接触挡件13外部的腔体17，以避免在腔体17的表面沉积薄膜，进而造成腔体17的污染。

如图4及图5所示，为于挡件13的开口132内的承载盘11可继续带动承载的基板12朝靶材19的方向位移，以缩短靶材19与承载盘11承载的基板12 之间的距离。此时承载盘11亦会承载盖环15，并带动盖环15离开挡件13。

由于本实用新型的盖环15的遮挡部153与挡件13的侧壁131之间的间隙小于10毫米，因此即便承载盘11带动盖环15离开挡件13，仍可避免反应空间 141内的反应气体、靶材原子及/或靶材分子进入挡件13外部的容置空间14。

具体而言，通过本实用新型所述的薄膜沉积设备100，可避免在腔体17的内表面形成沉积薄膜的情况下，增加承载盘11承载的基板12与靶材19之间距离的可调整范围。如此一来将可以依据沉积制程的需求，调整基板12与靶材19 的距离，以提高沉积在基板12表面的薄膜均匀度。

相较之下，一般的沉积腔体的承载盘11承载的基板12与靶材19之间距离的可调整范围则较小，若欲缩小承载盘11与靶材19之间的间距，往往会造成盖环15与挡件13之间产生过大的空隙，导致反应空间141内的反应气体、靶材原子及/或靶材分子进入挡件13外部的容置空间14，进而在腔体17的内表面形成薄膜沉积。

此外，本实用新型的盖环15的遮挡部153与挡件13的侧壁131之间的间隙会大于3毫米，以避免盖环15与挡件13电性导通，并防止盖环15的遮挡部 153接触或摩擦挡件13的侧壁131，而产生微粒子的污染。

在本实用新型一实施例中，如图1所示，盖环15与承载盘11之间可分别设置一对应的对位单元，例如在盖环15的下表面设置一凸出部155，并在承载盘11上设置一凹部113，其中凸出部155与凹部113之间具有对应的斜面。当承载盘11朝盖环15靠近时，盖环15的凸出部155会接触承载盘11的凹部113，并对位盖环15及承载盘11。

在本实用新型另一实施例中，承载盘11可包括一环形构件115，其中环形构件115位于承载盘11的承载面111周围，并于盖环15与环形构件115之间设置对应的对位单元，以对位盖环15及环形构件115。

在本实用新型一实施例中，基板承载固定装置10可包括至少一升降单元161 及一承载构件163，其中承载构件163设置在承载盘11上，并位于承载盘11承载的基板12下方，例如承载构件163的外观可为环状，并位于环形构件115的内侧。

升降单元161连接承载构件163及承载盘11，并用以带动承载构件163相对于承载盘11位移，例如升降单元161可相对于承载盘11的承载面111伸长，并带动承载构件163离开承载盘11，以通过承载构件163带动基板12离开承载盘11的承载面111，有利于通过机械手臂拿取基板12。

在本实用新型另一实施例中，升降单元161连接承载盘11，并位于承载盘 11承载的基板12下方。升降单元161可相对于承载盘11的承载面111伸长，并带动基板12离开承载盘11的承载面111，如此一来便不需要设置承载构件 163。

图1的遮挡部153包括一第一凸起部1531及一第二凸起部1533，其中第一凸起部1531朝挡件13的环形底部133的方向凸起，而第二凸起部1533则朝远离挡件13的环形底部133的方向凸起。

如图5所示，盖环15可包括一第一盖环157及第二盖环159，第一盖环157 及第二盖环159的俯视形状为环形，其中第一盖环157的最大周长及/或最大半径大于第二盖环159的最大周长及/或最大半径。第二盖环159位于第一盖环157 的上方，并以第一盖环157承载第二盖环159。当承载盘11朝第一盖环157及/ 或第二盖环159位移时，第二盖环159会接触承载盘11承载的基板12的边缘，并将基板12固定在承载盘11的承载面111。

在实际应用时，可将第二盖环159放置在第一盖环157上，并通过第二盖环159将尺寸较小的基板12固定在承载盘11上。此外，亦可将第二盖环159 由第一盖环157上取下，并通过第一盖环157将尺寸较大的基板12固定在承载盘11上。在以第一盖环157将较大尺寸的基板12固定在承载盘11时，有可能需要更换承载盘11或在承载盘11上配置额外的构件。第一盖环157及第二盖环159之间可分别设置一对应的对位单元，并透对对位单元对位第一盖环157 及第二盖环159。

由于本实用新型相较于先前技术而言，盖环15的长度、面积及重量可能较大，并会增加盖环15施加给基板12的压力，进而提高基板12破碎的机率。当盖环15包括第一盖环157及第二盖环159时，可通过承载盘11承载第一盖环 157的重量，通过第二盖环159接触并将基板12固定在承载盘11上，可减少盖环15施加在基板12上的压力，降低基板12碎裂的机率。

如图6所示，盖环15的遮挡部153包括一第一凸起部1531，其中第一凸起部1531朝挡件13的环形底部133的方向凸起。如图7所示，盖环的遮挡部153 包括一凸起部1535，其中凸起部1535朝远离挡件13的环形底部133的方向凸起。

由于本实用新型所述的盖环15可提供良好的遮蔽效果，因此可进一步缩短挡件13的环形凸部135与遮挡部153的第一凸起部1531的高度，以在不影响盖环15及挡件13对腔体17的遮蔽效果的情况下，增加承载盘11承载的基板 12与靶材19之间的可调整距离，例如可在盖环15的主体部151仍接触基板12 的前提下，增加基板12与靶材19之间的距离。

本实用新型优点：

提供一种基板承载固定装置，用以将基板固定在承载盘上，并可减少制程气体或靶材原子污染腔体。

以上所述，仅为本实用新型的一较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型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，均应包括于本实用新型的申请专利范围内。

Claims (9)

1.一种基板承载固定装置，其特征在于，包括：

一挡件，包括一侧壁、一环形底部及一环形凸部，其中该环形底部连接该侧壁及该环形凸部，并于该环形凸部的一径向内侧形成一开口；

一盖环，用以放置在该挡件上，并包括：

一主体部，该主体部为一环状体，其中部分该主体部位于该挡件的该开口的延伸位置；

一遮挡部，连接该主体部的一径向外侧，并包括一第一凸起部朝该挡件的该环形底部的方向凸起，其中该遮挡部与该挡件的该侧壁之间的间距介于3至10毫米，且该遮挡部不接触该挡件的该侧壁；及

一承载盘，包括一承载面用以承载一基板，其中该承载盘位于该盖环的下方，当该承载盘带动该基板朝该盖环位移时，该盖环的该主体部会接触该基板，其中该盖环及该承载盘分别设置一对应的对位单元，并通过该对位单元对位该盖环及该承载盘。

2.根据权利要求1所述的基板承载固定装置，其特征在于，其中该遮挡部包括一第二凸起部，朝远离该挡件的该环形底部的方向凸起。

3.根据权利要求1所述的基板承载固定装置，其特征在于，其中该盖环包括一第一盖环及一第二盖环，该第一盖环的周长大于该第二盖环，并用以承载该第二盖环，当该承载盘朝该盖环位移时，该承载盘用以承载该第一盖环，而该第二盖环会接触该基板，该第一盖环及该第二盖环分别设置一对应的对位单元，并通过该对位单元对位该第二盖环及该第一盖环。

4.根据权利要求1所述的基板承载固定装置，其特征在于，包括一环形构件连接该承载盘，该环形构件位于该承载盘的该承载面的周围，其中该环形构件及该盖环分别设置一对应的对位单元，并通过该对位单元对位该环形构件及该盖环。

5.一种基板承载固定装置，其特征在于，包括：

一挡件，包括一侧壁、一环形底部及一环形凸部，其中该环形底部连接该侧壁及该环形凸部，并于该环形凸部的一径向内侧形成一开口；

一盖环，用以放置在该挡件上，并包括：

一主体部，该主体部为一环状体，其中部分该主体部位于该挡件的该开口的延伸位置；

一遮挡部，连接该主体部的一径向外侧，并包括一凸起部朝远离该挡件的该环形底部的方向凸起，其中该遮挡部与该挡件的该侧壁之间的间距介于3至10毫米，且该遮挡部不接触该挡件的该侧壁；及

一承载盘，包括一承载面用以承载一基板，其中该承载盘位于该盖环的下方，当该承载盘带动该基板朝该盖环位移时，该盖环的该主体部会接触该基板，其中该盖环及该承载盘分别设置一对应的对位单元，并通过该对位单元对位该盖环及该承载盘。

6.一种薄膜沉积设备，其特征在于，包括：

一腔体，包括一容置空间；

一基板承载固定装置，位于该容置空间内，包括：

一挡件，包括一侧壁、一环形底部及一环形凸部，其中该侧壁连接该腔体，而该环形底部连接该侧壁及该环形凸部，并于该环形凸部的一径向内侧形成一开口；

一盖环，用以放置在该挡件上，并包括：

一主体部，该主体部为一环状体，其中部分该主体部位于该挡件的该开口的延伸位置；

一遮挡部，连接该主体部的一径向外侧，并包括一第一凸起部朝该挡件的该环形底部的方向凸起，其中该遮挡部与该挡件的该侧壁之间的间距介于3至10毫米，且该遮挡部不接触该挡件的该侧壁；及

一承载盘，包括一承载面用以承载一基板，其中该承载盘位于该盖环的下方，当该承载盘带动该基板朝该盖环位移时，该盖环的该主体部会接触该基板，其中该盖环及该承载盘分别设置一对应的对位单元，并通过该对位单元对位该盖环及该承载盘。

7.根据权利要求6所述的薄膜沉积设备，其特征在于，其中该遮挡部包括一第二凸起部，朝远离该挡件的该环形底部的方向凸起。

8.根据权利要求6所述的薄膜沉积设备，其特征在于，其中该盖环包括一第一盖环及一第二盖环，该第一盖环的周长大于该第二盖环，并用以承载该第二盖环，当该承载盘朝该第二盖环位移时，该第二盖环会接触该基板，该第一盖环及该第二盖环分别设置一对应的对位单元，并通过该对位单元对位该第二盖环及该第一盖环。

9.根据权利要求6所述的薄膜沉积设备，其特征在于，包括一靶材设置在该腔体内，并面对该承载盘及该基板，该承载盘位于该挡件的该开口内，并带动该盖环离开该挡件，以缩短该承载盘上的该基板与该靶材之间的距离。

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