TW202225437A - 薄膜沉積設備 - Google Patents

Abstract

本案揭露一種薄膜沉積設備，其具有腔體、載台、至少一擋件與至少一遮蔽件。所述載台用以承載基板，而擋件則防止載台上的基板的背鍍。所述遮蔽件高於擋件並用以遮蔽擋件，以代替擋件盛接部分未沉積於基板的靶材原子。如此，可避免靶材原子沉積於擋件並形成薄膜，進而防止受熱而流動的薄膜自擋件流動到擋件與基板的接觸處所造成的黏片問題。

Description

薄膜沉積設備

本發明係關於一種薄膜沉積設備，尤其指一種利用遮蔽件來避免靶材原子於擋件上形成薄膜，以防止受熱的薄膜自擋件流動到擋件與基板的接觸處而造成黏片的一種薄膜沉積設備。

在積體電路製程中，通常需要進行高溫熱處理的薄膜沉積製程，例如化學氣相沉積製程(CVD)及物理氣相沉積製程(PVD)。薄膜沉積製程是使基板在高溫的熱處理下，使靶材原子於基板表面形成薄膜。

然而在基板的表面形成薄膜的過程中，薄膜的材料會因為溫度的累積及熱應力的影響，而在基板上形成缺陷，例如凸起或小山丘(hillock)。特別是當薄膜的厚度較大時，溫度的累積將會愈多，而更容易在基板上形成缺陷，進而影響產品的良率及可靠度。

為了解決上述的問題，一種方法是使用靜電吸盤(Electrostatic Chuck、ESC)取代傳統的載台。在沉積製程中，靜電吸盤透過靜電力吸附基板，並使用冷卻氣體吹向靜電吸盤上的基板，以降低基板的溫度及減少基板的溫度累積，並降低熱應力的影響。然而靜電吸盤的造價昂貴並容易損壞，相較於傳統的載台會大幅增加沉積製程的成本。

另有一種方法為，在沉積製程中，使用擋件將基板固定在載台，並輸送冷卻氣體到載台與基板之間，以降低基板的溫度。然而靶材原子也會沉積於擋件並形成薄膜，當製程中的溫度累積愈多時，擋件上的薄膜將會融化並流動到基板或擋件與基板的接觸處，造成基板與擋件彼此黏附，且使髒污形成於基板，進而降低產品的良率及可靠度。

因此，為了克服習知技術的不足之處，本發明實施例提供一種薄膜沉積設備，係在固定基板之擋件的上方設置遮蔽件。所述遮蔽件可代替擋件盛接部分的靶材原子，藉此降低靶材原子沉積於擋件的機率，進而減少髒污形成於基板及降低基板黏附於擋件的機率。

基於前述目的的至少其中之一者，本發明實施例提供之薄膜沉積設備包括腔體、載台、至少一擋件與至少一遮蔽件。所述腔體具有容置空間，而載台及擋件位於容置空間內，其中載台用以承載至少一基板，而擋件用以防止載台上的基板的背鍍。所述擋件具有主體與蓋環，而蓋環為中空盤體。所述遮蔽件高於擋件，且具有連接部與遮蔽部，其中遮蔽部透過連接部與腔體連接。所述遮蔽部為中空盤體，且遮蔽部與蓋環共中心，其中遮蔽部的第一內直徑等於或小於蓋環的第二內直徑，而遮蔽部的第一外直徑大於蓋環的第二外直徑。

可選地，所述遮蔽部還包括第一凸部，以在第一凸部與連接部之間形成凹槽，而凹槽的深度為1~20公釐。

可選地，所述遮蔽部還包括第二凸部，以在遮蔽部的第一凸部與第二凸部之間形成溝槽。

可選地，所述連接部還包括座部與固定部，其中座部連接腔體，而固定部連接遮蔽部。所述連接部還包括凹槽，而凹槽位於座部與固定部之間。

可選地，所述遮蔽部還包括第一凸部，以在第一凸部與座部之間形成凹槽。

可選地，所述遮蔽件還包括第二凸部，以在遮蔽部的第一凸部與第二凸部之間形成溝槽。

可選地，所述遮蔽件還包括第一端、第二端與承載區，其中第一端連接連接部，第二端與第一端彼此相對，而承載區位於第一端與第二端之間。所述第二端的頂部高於承載區，以在第二端與連接部之間形成凹槽。

可選地，所述遮蔽件的材質為不鏽鋼、鈦或鋁合金。

可選地，所述薄膜沉積設備還包括至少一冷卻循環通道。所述冷卻循環通道接觸遮蔽件，用以輸送冷卻流體以降低該遮蔽件的溫度。

可選地，所述薄膜沉積設備還包括靶材遮板，位於遮蔽件的上方。

簡言之，本發明實施例提供的薄膜沉積設備可透過遮蔽件盛接部分的靶材原子，以減少靶材原子對擋件的沉積，進而減少沉積時對基板造成的缺陷，故於對薄膜沉積有需求的市場具有優勢。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，配合所附圖示，做詳細說明如下。

為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後。

首先，請參照圖1，圖1是本發明實施例之薄膜沉積設備的示意圖。如圖1所示，薄膜沉積設備1具有腔體11、載台13、至少一個擋件15與至少一個遮蔽件17。所述腔體11具有容置空間S，而載台13與擋件15位於腔體11的容置空間S內，其中載台13用以承載至少一基板W，而擋件15用以接觸載台13上的基板W，以將基板W固定在載台13上。再者，擋件15用以防止載台13上的基板W的背鍍。

具體而言，擋件15具有主體151與蓋環153，主體151的一端連接腔體11的內壁，而蓋環153形成一圓盤狀空間。具體而言，蓋環153為中空盤體。載台13則位於擋件15形成的圓盤狀空間的垂直延伸位置。當載台13靠近擋件15時，擋件15的蓋環153會接觸載台13上的基板W，以防止基板W從載台13上掉落或脫離。在一個實施例中，擋件15的主體151與蓋環153也可以為一體成形之設計。

在薄膜沉積製程中，基板W的表面會形成薄膜。以物理氣相沉積(PVD)的濺鍍(sputter deposition)為例，通常會在腔體11的內部設置一靶材T，並在靶材T外圍的下方設置有靶材遮板19，其中靶材T及基板W相面對。所述靶材T的材料例如但不限制為鋁銅合金、鋁矽銅合金、純鋁、銅、鈦、銀、金、鎳釩合金、鎢或是鈦鎢合金。

在薄膜沉積製程中，當製程氣體輸送至腔體11的容置空間S後(圖未示)，靶材T及基板W被施加高電壓，使得靶材T及基板W之間的容置空間S形成高壓電場氣體，其中製程氣體例如但不限制為惰性氣體。高壓電場會使得位於靶材T及基板W之間的容置空間S的製程氣體解離，並產生電漿。電漿中的正離子會被靶材T的負電壓吸引加速，並撞擊靶材T的表面，使得獲得動能的靶材原子離開靶材T表面並沉積在基板W的表面。物理氣相沉積僅為本發明一實施例，並非本發明權利範圍的限制，本發明所述的薄膜沉積設備亦可應用在化學氣相沉積。

在一個實施例中，薄膜沉積設備1可設置有冷卻氣體輸入管線(圖未示)，並透過冷卻氣體輸入管線將冷卻氣體輸送載台13與基板W之間，使得冷卻氣體接觸載台13上的基板W，以降低基板W的溫度，而擋件15則可阻擋載台13上的基板W，以防止基板W被冷卻氣體吹落或位移。

所述薄膜沉積設備1的遮蔽件17高於且遮蔽擋件15，以代替擋件15盛接未沉積於基板W的部分靶材原子，如此，可減少靶材原子沉積於擋件15所形成的薄膜，而擋件15上少量或趨於不存在的薄膜則不足以在受熱後自擋件15流動到擋件15與基板W的接觸處，從而改善擋件15與基板W間的黏片問題。所述遮蔽件17的材質例如但不限制為不鏽鋼、鈦或鋁合金。

具體而言，遮蔽件17具有連接部171與遮蔽部173，其中遮蔽部171透過連接部171與腔體11連接。如圖1所示，連接部171與遮蔽部173可以是兩個構件以組成遮蔽件17，或者，如圖2所示，薄膜沉積設備2的連接部271與遮蔽部273可以是一體成形構成遮蔽件27。具體而言，遮蔽部173為中空盤體，且遮蔽部173與擋件15的蓋環153共中心。所述遮蔽件17、27不限制是否與擋件15切齊，遮蔽件17、27可凸出、切齊或內縮於擋件15。具體而言，形成中空盤體的遮蔽部173的中空區的直徑定義為第一內直徑d1，而遮蔽部173外緣的直徑定義為第一外直徑d2，再者，形成中空盤體的蓋環153的中空區的直徑定義為第二內直徑d3，而蓋環153外緣的直徑定義為第二外直徑d4。在一個實施例中，遮蔽部173的第一內直徑d1等於或小於蓋環153的第二內直徑d3，而遮蔽部173的第一外直徑d2大於蓋環153的第二外直徑d4，使遮蔽部173可完整遮蔽蓋環153。

請參照圖3，圖3是本發明再一實施例之薄膜沉積設備的示意圖。薄膜沉積設備3與前述實施例大致相同。在一個實施例中，薄膜沉積設備3的遮蔽件37的遮蔽部373還包括第一凸部372，以形成一凹槽G3位於第一凸部372與連接部371之間，其中凹槽G3用以盛接部分靶材原子，並防止沉積於遮蔽件37的靶材原子因受熱融化而滴落到基板W上。在一個實施例中，凹槽G3的深度d5(第一凸部372到遮蔽部373的垂直距離)為1~20公釐，有利於盛接部分靶材原子。所述第一凸部372可以位於遮蔽部373的一端，但本發明不以此為限制，第一凸部372也可以位於遮蔽部373的任意處。

同樣地，所述連接部371與遮蔽部373可以是兩個構件以組成遮蔽件37，或者，如圖4所示，薄膜沉積設備4的連接部471與遮蔽部473可以是一體成形構成遮蔽件47，而凹槽G4形成於第一凸部472與連接部471之間，以盛接部分靶材原子，並防止沉積於遮蔽件47的靶材原子因受熱融化而滴落到基板W上。

請參照圖5，圖5是本發明又一實施例之薄膜沉積設備的示意圖。薄膜沉積設備5與前述實施例大致相同。在一個實施例中，薄膜沉積設備5的遮蔽件57的遮蔽部573還包括第一凸部572與第二凸部574，以在遮蔽部573形成溝槽G5位於第一凸部572與第二凸部574之間，其中溝槽G5用以盛接部分靶材原子，並防止沉積於遮蔽件57的靶材原子因受熱融化而滴落到基板W上。所述第一凸部572可以位於遮蔽部573的一端，而第二凸部574則位於遮蔽部573的另一端，但本發明不以此為限制，第一凸部572與第二凸部574也可以位於遮蔽部573的任意處。

請參照圖6，圖6是本發明又一實施例之薄膜沉積設備的示意圖。薄膜沉積設備6與前述實施例大致相同。在一個實施例中，薄膜沉積設備6的連接部671還包括座部671a與固定部671b，其中座部671a連接腔體11，而固定部671b連接遮蔽部673。所述連接部671還包括凹槽G6位於座部671a與固定部671b之間，其中凹槽G6用以盛接部分靶材原子，並防止沉積於遮蔽件的靶材原子因受熱融化而滴落到基板W上。

同樣地，所述連接部671與遮蔽部673可以是兩個構件以組成遮蔽件，或者，如圖7所示，薄膜沉積設備7的連接部771與遮蔽部773可以是一體成形構成遮蔽件77，而凹槽G7形成於遮蔽部773與連接部771之間，以盛接部分靶材原子，並防止沉積於遮蔽件77的靶材原子因受熱融化而滴落到基板W上。

請參照圖8，圖8是本發明又一實施例之薄膜沉積設備的示意圖。薄膜沉積設備8與前述實施例大致相同。在一個實施例中，薄膜沉積設備8的遮蔽件的連接部871還包括座部871a與固定部871b，其中座部871a連接腔體11，而固定部871b連接遮蔽部873，其中遮蔽部873還包括第一凸部872，以形成凹槽G8位於第一凸部872與座部871a之間。具體而言，凹槽G8是由遮蔽件的遮蔽部873與連接部871共同形成，以盛接部分靶材原子，並防止沉積於遮蔽件的靶材原子因受熱融化而滴落到基板W上。所述第一凸部872可以位於遮蔽部873的一端，但本發明不以此為限制，第一凸部872也可以位於遮蔽部873的任意處。

同樣地，所述連接部871與遮蔽部873可以是兩個構件以組成遮蔽件，或者，如圖9所示，薄膜沉積設備9的連接部971與遮蔽部973可以是一體成形構成遮蔽件97，而凹槽G9形成於遮蔽部973的第一凸部972與連接部971之間，以盛接部分靶材原子，並防止沉積於遮蔽件97的靶材原子因受熱融化而滴落到基板W上。

請參照圖10，圖10是本發明又一實施例之薄膜沉積設備的示意圖。薄膜沉積設備10與前述實施例大致相同。在一個實施例中，薄膜沉積設備10的遮蔽件107的連接部1071還包括座部1071a、固定部1071b以及凹槽G10’，其中座部1071a連接腔體11，固定部1071b連接遮蔽部1073，而凹槽G10’位於座部671a與固定部671b之間。再者，遮蔽部1073還包括第一凸部1072與第二凸部1074，以在遮蔽部1073形成溝槽G10位於第一凸部1072與第二凸部1074之間。所述凹槽G10’與溝槽G10用以盛接部分靶材原子，並防止沉積於遮蔽件107的靶材原子因受熱融化而滴落到基板W上。所述第一凸部1072可以位於遮蔽部1073的一端，而第二凸部1074則位於遮蔽部1073的另一端，但本發明不以此為限制，第一凸部1072與第二凸部1074也可以位於遮蔽部573的任意處。

請參照圖11，圖11是本發明又一實施例之薄膜沉積設備的示意圖。薄膜沉積設備11與前述實施例大致相同。在一個實施例中，薄膜沉積設備11的遮蔽件117包括第一端1174、第二端1172與承載區1173，其中第一端1174連接連接部1171，而第二端1172與第一端1174彼此相對，其中承載區1173位於第一端1174與第二端1172之間。所述第二端1172的頂部高於承載區1173，以形成凹槽G11位於第二端1172與連接部1171之間。凹槽G11用以盛接部分靶材原子，並防止沉積於遮蔽件117的靶材原子因受熱融化而滴落到基板W上。

在上述實施例中，薄膜沉積設備1~11還可包括冷卻循環通道12，其中冷卻循環通道12接觸遮蔽件的連接部。所述冷卻循環通道12用以輸送冷卻流體，以降低遮蔽件的溫度，從而加速沉積於遮蔽件的靶材原子的冷卻並形成薄膜於遮蔽件，以防止靶材原子因為熱累積而融化，進而避免靶材原子滴落到基板W上。

綜合以上所述，相較於習知技術，本發明實施例所述之薄膜沉積設備之技術效果，係說明如下。

習知技術中，用以固定基板的擋件會受到靶材原子的沉積並形成薄膜，當製程中的溫度累積愈多時，擋件上的薄膜將會融化並流動到基板或擋件與基板的接觸處，造成基板的髒污或是基板與擋件彼此黏附，進而降低產品的良率及可靠度。反觀本發明所述之薄膜沉積設備，係透過遮蔽件遮蔽擋件，以防止擋件受到過多的靶材原子之沉積，當擋件的薄膜減少時，可減少受熱流動的薄膜汙染基板，從而改善產品的品質。

本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，上述實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與前述實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。

1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11:薄膜沉積設備 11:腔體 13:載台 15:擋件 151:主體 153:蓋環 17、27、37、47、57、77、97、107、117:遮蔽件 171、271、371、471、571、671、771、871、971、1071、1171:連接部 173、273、373、473、573、673、773、873、973、1073:遮蔽部 18:冷卻循環通道 19:靶材遮板 1172:第二端 1173:承載區 1174:第一端 372、472、572、872、972、1072:第一凸部 574、1074:第二凸部 d1:第一內直徑 d2:第一外直徑 d3:第二內直徑 d4:第二外直徑 d5:深度 G3、G4、G6、G7、G8、G9、G10’、G11:凹槽 G5、G10:溝槽 S:容置空間 T:靶材 W:基板

圖1是本發明實施例之薄膜沉積設備的示意圖。

圖2是本發明另一實施例之薄膜沉積設備的示意圖。

圖3是本發明再一實施例之薄膜沉積設備的示意圖。

圖4是本發明又一實施例之薄膜沉積設備的示意圖。

圖5是本發明又一實施例之薄膜沉積設備的示意圖。

圖6是本發明又一實施例之薄膜沉積設備的示意圖。

圖7是本發明又一實施例之薄膜沉積設備的示意圖。

圖8是本發明又一實施例之薄膜沉積設備的示意圖。

圖9是本發明又一實施例之薄膜沉積設備的示意圖。

圖10是本發明又一實施例之薄膜沉積設備的示意圖。

圖11是本發明又一實施例之薄膜沉積設備的示意圖。

1:薄膜沉積設備

11:腔體

13:載台

15:擋件

151:主體

153:蓋環

17:遮蔽件

171:連接部

173:遮蔽部

18:冷卻循環通道

19:靶材遮板

d1:第一內直徑

d2:第一外直徑

d3:第二內直徑

d4:第二外直徑

S:容置空間

T:靶材

W:基板

Claims (10)

1. 一種薄膜沉積設備，包括： 一腔體，具有一容置空間； 一載台，位於該容置空間內，並用以承載至少一基板； 至少一擋件，位於該腔體的該容置空間內，該擋件具有一主體與一蓋環，而該蓋環為一中空盤體，該擋件用以防止該載台上的該基板的背鍍；及 至少一遮蔽件，高於該擋件，且具有一連接部與一遮蔽部，該遮蔽部透過該連接部與該腔體連接，其中該遮蔽部為一中空盤體，且該遮蔽部與該蓋環共中心； 其中該遮蔽部的一第一內直徑等於或小於該蓋環的一第二內直徑，而該遮蔽部的一第一外直徑大於該蓋環的一第二外直徑。
2. 如請求項1所述之薄膜沉積設備，其中該遮蔽部還包括一第一凸部，以形成一凹槽位於該第一凸部與該連接部之間，其中該凹槽的一深度為1~20公釐。
3. 如請求項2所述之薄膜沉積設備，其中該遮蔽部還包括一第二凸部，以在該遮蔽部形成一溝槽位於該第一凸部與該第二凸部之間。
4. 如請求項1所述之薄膜沉積設備，其中該連接部還包括一座部與一固定部，該座部連接該腔體，而該固定部連接該遮蔽部，其中該連接部還包括一凹槽位於該座部與該固定部之間。
5. 如請求項4所述之薄膜沉積設備，其中該遮蔽部還包括一第一凸部，以形成一凹槽位於該第一凸部與該座部之間。
6. 如請求項5所述之薄膜沉積設備，其中該遮蔽件還包括一第二凸部，以在該遮蔽部形成一溝槽位於該第一凸部與該第二凸部之間。
7. 如請求項1所述之薄膜沉積設備，其中該遮蔽件還包括一第一端、一第二端與一承載區，該第一端連接該連接部，該第二端與該第一端彼此相對，而該承載區位於該第一端與該第二端之間，其中該第二端的頂部高於該承載區，以形成一凹槽位於該第二端與該連接部之間。
8. 如請求項1所述之薄膜沉積設備，其中該遮蔽件的材質為不鏽鋼、鈦或鋁合金。
9. 如請求項1所述之薄膜沉積設備，還包括至少一冷卻循環通道接觸該遮蔽件，該冷卻循環通道用以輸送一冷卻流體，以降低該遮蔽件的溫度。
10. 如請求項1所述之薄膜沉積設備，還包括一靶材遮板，位於該遮蔽件的上方。

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