TWI749956B

TWI749956B - 薄膜沉積裝置

Info

Publication number: TWI749956B
Application number: TW109145097A
Authority: TW
Inventors: 林俊成
Original assignee: 天虹科技股份有限公司
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2021-12-11
Also published as: TW202225436A

Abstract

本案揭露一種薄膜沉積裝置，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。所述遮蔽件與擋件直接或間接卡合，且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

薄膜沉積裝置

本發明係關於一種薄膜沉積裝置，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裝置。

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裝置，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裝置包括腔體、載台、插銷、至少一擋件與至少一遮蔽件。所述腔體具有容置空間，而載台位於容置空間內並用以承載至少一基板。所述擋件位於容置空間內，且擋件的上表面具有第一凹部，而擋件用以防止載台上的基板的背鍍。所述遮蔽件高於擋件，且遮蔽件的下表面具有第二凹部。所述插銷卡合於擋件的第一凹部與遮蔽件的第二凹部，使遮蔽件透過插銷連接擋件。

可選地，所述遮蔽件還包括凹槽，而凹槽位於遮蔽件的上表面。

可選地，透過置換不同長度的插銷以調整遮蔽件與擋件之間的距離。

可選地，所述薄膜沉積裝置還包括至少一冷卻循環通道且接觸擋件。所述冷卻循環通道用以輸送冷卻流體，以降低擋件的溫度。

基於前述目的的至少其中之一者，本發明實施例提供之膜沉積裝置包括腔體、載台、至少一擋件與至少一遮蔽件。所述腔體具有容置空間，而載台位於容置空間內，並用以承載至少一基板。所述擋件位於容置空間內，且擋件的上表面具有第一凹部，而擋件用以防止載台上的基板的背鍍。所述遮蔽件高於擋件，且遮蔽件的下表面具有第一凸部。所述擋件的第一凹部與遮蔽件的第一凸部對應地卡合，使遮蔽件連接擋件。

基於前述目的的至少其中之一者，本發明實施例提供之膜沉積裝置包括腔體、載台、至少一擋件與至少一遮蔽件。所述腔體具有容置空間，而載台位於容置空間內，並用以承載至少一基板。所述擋件位於容置空間內，且擋件的上表面具有第二凸部，而擋件用以防止載台上的基板的背鍍。所述遮蔽件高於擋件，且遮蔽件的下表面具有第二凹部。所述擋件的第二凸部與遮蔽件的第二凹部對應地卡合，使遮蔽件連接擋件。

簡言之，本發明實施例提供的薄膜沉積裝置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裝置的示意圖。如圖1所示，薄膜沉積裝置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連接腔體15並用以接觸載台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。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。

所述薄膜沉積裝置1還包括插銷19，而插銷19使擋件15與遮蔽件17彼此連接。具體而言，擋件15的蓋環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，而插銷19則卡合於擋件15的第一凹部15a與遮蔽件17的第二凹部17a，以使遮蔽件17透過插銷19連接擋件15，其中遮蔽件17高於擋件15。

在其他實施例中，可選擇置換不同長度的插銷19來卡合於擋件15的第一凹部15a與遮蔽件17的第二凹部17a，以調整遮蔽件17與擋件15之間的距離。

所述遮蔽件17高於擋件15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。遮蔽件17還可包括凹槽171，而凹槽171位於遮蔽件17的上表面，其中凹槽171用以盛接部分靶材原子，並防止沉積於遮蔽件17的靶材原子因受熱融化而滴落到基板W上。所述遮蔽件17可以是一體成形或由多個構件組合而成，且不限制是否與擋件15切齊，遮蔽件17可凸出、切齊或內縮於擋件15。

在其他實施例中，薄膜沉積裝置1也可以不包括插銷19。請參照圖2，圖2是本發明另一實施例之薄膜沉積裝置的示意圖。如圖2所示，薄膜沉積裝置2的構造大致與前述實施例相同，差異僅在於遮蔽件27的構造稍有差異，且擋件15及遮蔽件27不需透插銷19連接。

具體而言，遮蔽件27的下表面具有第一凸部27b，而擋件15的蓋環153的上表面具有第一凹部15a，其中擋件15的第一凹部15a與遮蔽件27的第一凸部27b對應地卡合，以使遮蔽件27連接擋件15且高於擋件15。

所述擋件15可用以防止載台13上的基板W的背鍍，而遮蔽件27高於擋件15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。遮蔽件27還可包括凹槽271，而凹槽271位於遮蔽件27的上表面，其中凹槽271用以盛接部分靶材原子，並防止沉積於遮蔽件27的靶材原子因受熱融化而滴落到基板W上。所述遮蔽件27可以是一體成形或由多個構件組合而成，且不限制是否與擋件15切齊，遮蔽件27可凸出、切齊或內縮於擋件15。

請參照圖3，圖3是本發明又一實施例之薄膜沉積裝置的示意圖。如圖3所示，薄膜沉積裝置3的構造大致與前述實施例相同，差異僅在於擋件25的構造稍有差異，且擋件25及遮蔽件17不需透插銷19連接。

具體而言，遮蔽件17的下表面具有第二凹部17a，而擋件25的蓋環253的上表面具有第二凸部25b，其中擋件25的第二凸部25b與遮蔽件17的第二凹部17a對應地卡合，以使遮蔽件17連接擋件25且高於擋件25。

所述擋件25可用以防止載台13上的基板W的背鍍，而遮蔽件17高於擋件25且遮蔽擋件25，以代替擋件25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25所形成的薄膜，而擋件25上少量或趨於不存在的薄膜則不足以在受熱後自擋件25流動到擋件25與基板W的接觸處，從而改善擋件25與基板W間的黏片問題。遮蔽件17還可包括凹槽171，而凹槽171位於遮蔽件17的上表面，其中凹槽171用以盛接部分靶材原子，並防止沉積於遮蔽件17的靶材原子因受熱融化而滴落到基板W上。所述遮蔽件17可以是一體成形或由多個構件組合而成，且不限制是否與擋件25切齊，遮蔽件17可凸出、切齊或內縮於擋件25。

在其他實施例中，也可以具有兩組遮蔽件。請參照圖4，圖4是本發明再一實施例之薄膜沉積裝置的示意圖。如圖4所示，薄膜沉積裝置4的構造大致與前述實施例相同，差異僅在於薄膜沉積裝置4還具有第二遮蔽件37。請注意，薄膜沉積裝置4的擋件15與遮蔽件17是以圖1的實施例相同，但薄膜沉積裝置4的擋件15與遮蔽件17也可以如圖2及圖3所示，不具有插銷19，而是利用凸部與凹部使擋件15與遮蔽件17彼此卡合。

具體而言，第二遮蔽件37高於遮蔽件17，而第二遮蔽件37具有第二連接部371與第二遮蔽部373，其中第二遮蔽部371是透過第二連接部371與腔體11連接。如圖1所示，第二連接部371與第二遮蔽部373可以是兩個構件以組成第二遮蔽件37，或者，第二連接部371與第二遮蔽部373可以是一體成形構成第二遮蔽件37。

在一個實施例中，第二遮蔽件37的第二遮蔽部373還包括凸起部分3731，以形成一第二凹槽3733位於凸起部分3731與第二連接部371之間，其中凹槽第二凹槽3733也用以盛接部分靶材原子，並減少靶材原子沉積於遮蔽件17及擋件15，如此，可加強防止沉積於遮蔽件17的靶材原子因受熱融化而滴落到基板W上。所述凸起部分3731可以位於第二遮蔽部373的一端，但本發明不以此為限制，凸起部分3731也可以位於第二遮蔽部373的任意處。

所述薄膜沉積裝置1、2、3、4還可以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、25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。

在上述實施例中，薄膜沉積設備1~4還可包括冷卻循環通道12，其中冷卻循環通道12接觸擋件15、25的主體151、251。所述冷卻循環通道12用以輸送冷卻流體，以降低擋件15、25及遮蔽件17、27的溫度，從而加速沉積於遮蔽件17、27的靶材原子的冷卻並形成薄膜於遮蔽件17、27，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。再者，冷卻循環通道12也可接觸第二遮蔽件37。具體而言，冷卻循環通道12可接觸第二遮蔽件37的第二連接部371並降低第二遮蔽件37的溫度，以加速沉積於第二遮蔽件37的靶材原子的冷卻。

綜合以上所述，相較於習知技術，本發明實施例所述之之技術效果，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裝置，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:薄膜沉積裝置

11:腔體

12:冷卻循環通道

13:載台

14:靶材遮板

15、25:擋件

151、251:主體

153、253:蓋環

15a:第一凹部

17、27:遮蔽件

171、271:凹槽

17a:第二凹部

19:插銷

25b:第二凸部

27b:第一凸部

37:第二遮蔽件

371:第二連接部

373:第二遮蔽部

3731:凸起部分

3733:第二凹槽

S:容置空間

W:基板

圖1是本發明實施例之薄膜沉積裝置的示意圖。

圖2是本發明另一實施例之薄膜沉積裝置的示意圖。

圖3是本發明又一實施例之薄膜沉積裝置的示意圖。

圖4是本發明再一實施例之薄膜沉積裝置的示意圖。

1:薄膜沉積裝置

11:腔體

12:冷卻循環通道

13:載台

14:靶材遮板

15:擋件

151:主體

153:蓋環

15a:第一凹部

17:遮蔽件

171:凹槽

17a:第二凹部

19:插銷

S:容置空間

T:靶材

W:基板

Claims

一種薄膜沉積裝置，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，位於該容置空間內，且具有一第一凹部位於該擋件的一上表面，而該擋件用以防止該載台上的該基板的背鍍；至少一遮蔽件，高於該擋件，且具有一第二凹部位於該遮蔽件的一下表面；及一插銷，卡合於該擋件的該第一凹部與該遮蔽件的該第二凹部，使該遮蔽件透過該插銷連接該擋件。
如請求項1所述之薄膜沉積裝置，其中透過置換不同長度的該插銷以調整該遮蔽件與該擋件之間的一距離。
如請求項1所述之薄膜沉積裝置，還包括至少一冷卻循環通道接觸該擋件，該冷卻循環通道用以輸送一冷卻流體，以降低該擋件的溫度。
一種薄膜沉積裝置，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，位於該容置空間內，且具有一第一凹部位於該擋件的一上表面，而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，且具有一第一凸部位於該遮蔽件的一下表面；其中該擋件的該第一凹部與該遮蔽件的該第一凸部對應地卡合，使該遮蔽件連接該擋件。
如請求項4所述之薄膜沉積裝置，還包括至少一冷卻循環通道接觸該擋件，該冷卻循環通道用以輸送一冷卻流體，以降低該擋件的溫度。
一種薄膜沉積裝置，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，位於該容置空間內，且具有一第二凸部位於該擋件的一上表面，而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，且具有一第二凹部位於該遮蔽件的一下表面；其中該擋件的該第二凸部與該遮蔽件的該第二凹部對應地卡合，使該遮蔽件連接該擋件。
如請求項6所述之薄膜沉積裝置，還包括至少一冷卻循環通道接觸該擋件，該冷卻循環通道用以輸送一冷卻流體，以降低該擋件的溫度。