TWI821858B - 遮蔽裝置和半導體製程設備 - Google Patents
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Abstract
本發明提供了一種遮蔽裝置和半導體製程設備，該遮蔽裝置用於遮蔽設置於半導體製程設備的製程腔室中基座，該基座用於承載晶圓，遮蔽裝置包括：遮蔽盤和用於承載遮蔽盤的托盤，其中，遮蔽盤包括：遮蔽盤本體和設置在遮蔽盤本體上的突出部，突出部位於遮蔽盤本體朝向托盤的一側；托盤上設置有複數校正機構，複數校正機構沿托盤的周圍方向分佈，複數校正機構用於在遮蔽盤下落至托盤的過程中，在遮蔽盤的重力作用下推動突出部移動至托盤的上表面上的目標位置。本發明能夠提高遮蔽盤與托盤對位的準確性。
Description
本發明涉及半導體加工技術領域，具體涉及一種半導體製程設備中的遮蔽裝置和半導體製程設備。
物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition，PVD）製程過程中有一種製程是預燒靶材（Burn In）。Burn In是藉由製程的方式清除靶材表面的氧化物和其他雜質，在進行Burn In製程時，通常會將遮蔽盤（Shutter Disk）放置到基座或靜電卡盤表面，遮蔽盤用於承接從靶材濺射出的粒子，避免這些粒子汙染基座或靜電卡盤。
PVD腔室通常包括主腔室部以及與該主腔室部連通的遮蔽腔室部，其中，主腔室部中設置有靶材和基座，基座用於支撐晶圓。遮蔽腔室部用於容置遮蔽盤。而且，PVD腔室中還設置有托盤，托盤用於支撐遮蔽盤，且能夠帶動遮蔽盤在主腔室部和遮蔽腔室部之間移動。在進行Burn In製程時，托盤帶動遮蔽盤轉動至主腔室部中，之後，主腔室部中的支撐針將遮蔽盤頂起；遮蔽盤被頂起後，托盤轉動至遮蔽腔室部中；之後，基座上升，以將支撐針上的遮蔽盤托起至製程位置，然後進行Burn In製程。在Burn In製程完成後，藉由類似的流程，使遮蔽盤落在托盤上，再由托盤將遮蔽盤轉動至遮蔽腔室部中。
通常，托盤中心設置有圓錐形凸起，遮蔽盤底部設置有相應的圓錐形凹槽，遮蔽盤放置在托盤上時，二者藉由圓錐形凸起和圓錐形凹槽的配合進行定位。但是，圓錐形凸起和圓錐形凹槽的定位作用只適用於遮蔽盤在托盤上的偏移量較小的情況，當偏移量較大時，圓錐形凸起和圓錐形凹槽將無法再起到定位作用。
本發明旨在至少解決上述技術問題之一，提供了一種半導體製程設備中的遮蔽裝置和半導體製程設備，其能夠提高遮蔽盤與托盤對位的準確性。
為了實現上述目的，本發明實施例提供了一種半導體製程設備中的遮蔽裝置，用於遮蔽設置於該半導體製程設備的製程腔室中的基座，該基座用於承載晶圓，該遮蔽裝置包括：遮蔽盤和用於承載該遮蔽盤的托盤，其中，
該遮蔽盤包括：遮蔽盤本體和設置在該遮蔽盤本體上的突出部，該突出部位於該遮蔽盤本體朝向該托盤的一側；
該托盤上設置有複數校正機構，複數該校正機構沿該托盤的周圍方向分佈，複數該校正機構用於在該遮蔽盤下落至該托盤的過程中，在該遮蔽盤的重力作用下推動該突出部移動至該托盤的上表面上的目標位置。
可選地，該托盤上設置有複數第一安裝孔，複數該校正機構一一對應地安裝於複數該第一安裝孔中；
每個該校正機構均包括校正組件和彈性件，其中，該校正組件可轉動地連接在該第一安裝孔的側壁上，且位於遠離該托盤中心的一側；該彈性件的第一端與該校正組件連接，該彈性件的第二端與該第一安裝孔的側壁連接，該彈性件用於向該校正組件施加彈性作用力，以使該校正組件在沒有外力作用時，位於抵靠在該第一安裝孔的側壁上的第一位置處；並且，該校正組件的一部分在位於該第一位置處時高於該托盤的上表面；
該校正組件被設置為能夠在該遮蔽盤的重力作用下，自該第一位置朝靠近該托盤中心的一側轉動，並在轉動過程中推動該突出部移動至該目標位置。
可選地，每個該校正組件均包括：校正件和支撐件，該校正件的第一端和該支撐件的第一端連接，且連接處藉由轉軸與該第一安裝孔的側壁連接，該支撐件的第二端位於該校正件的第二端的靠近該托盤中心的一側，用於與該突出部的底面接觸，以在該遮蔽盤下落至該托盤的過程中，該支撐件的第二端能夠在該遮蔽盤的重力作用下繞該轉軸朝靠近該托盤中心的一側轉動，並帶動該校正件繞該轉軸轉動；
該校正件的第二端用於在該支撐件的帶動下轉動，並在轉動過程中與該突出部的側面接觸，並推動該突出部；
該彈性件的該第一端與該校正件和支撐件中的一者連接。
可選地，該彈性件為扭轉彈簧，該扭轉彈簧套設在該轉軸上，且該扭轉彈簧的第一端頭與該校正件和支撐件中的一者連接，該扭轉彈簧的第二端頭與該第一安裝孔的側壁連接。
可選地，該校正件的第二端設置有第一輥輪，該第一輥輪用於與該突出部的底面滾動接觸；該支撐件的第二端設置有第二輥輪；該第二輥輪用於與該突出部的側面滾動接觸。
可選地，該突出部的側面設置有弧形的內凹部，該內凹部的半徑為該第一輥輪的半徑的1.5倍~2倍；和/或
該突出部的軸向厚度為該第一輥輪的半徑的2.5倍~4倍。
可選地，該校正件和該支撐件均為板狀彎折結構，且二者一體成型設置。
可選地，該第一安裝孔的側壁上形成有限位部，該校正件在沒有外力作用時，在該彈性件的彈性作用下抵靠在該限位部上；該限位部為在該第一安裝孔的側壁上，且位於遠離該托盤中心的一側形成的斜面，該第一安裝孔在該斜面處的直徑由下而上遞增。
可選地，該托盤上，且靠近中心的位置處設置有第二安裝孔；
該遮蔽裝置還包括第一壓入式感測器，該第一壓入式感測器設置在該第二安裝孔中，該第一壓入式感測器的探頭在自然狀態下突出於該托盤的上表面；該第一壓入式感測器用於藉由偵測該探頭被該遮蔽盤壓入該第一壓入式感測器的程度，來偵測該遮蔽盤的位置狀態。
作為另一個技術方案，本發明還提供一種半導體製程設備，包括：製程腔室、旋轉驅動裝置和本發明提供的上述遮蔽裝置，該遮蔽裝置位於該製程腔室內；
該製程腔室包括：主腔室部以及與該主腔室部連通的遮蔽腔室部，該遮蔽腔室部位於該主腔室部的一側；其中，該主腔室部中設置有該基座；該旋轉驅動裝置與該遮蔽裝置的托盤連接，用於驅動該托盤轉動，以使該托盤能夠帶動該遮蔽盤在該主腔室部和該遮蔽腔室部之間移動。
可選地，該托盤包括承托部和連接臂，該承托部用於承載該遮蔽盤，該承托部藉由該連接臂與該旋轉驅動裝置連接，該遮蔽腔室部的側壁上設置有第二壓入式感測器，該第二壓入式感測器的探頭在自然狀態下朝向該連接臂突出於該遮蔽腔室部的側壁，該第二壓入式感測器用於藉由偵測該探頭被該連接臂壓入該第二壓入式感測器的程度，來偵測該托盤的位置狀態。
可選地，該第二壓入式感測器設置在該遮蔽腔室部的側壁外側，且在該遮蔽腔室部的側壁上設置有通孔，該第二壓入式感測器的探頭經由該通孔而伸入該遮蔽腔室部中，並且該第二壓入式感測器藉由波紋管與該遮蔽腔室部的側壁密封連接，用以密封該通孔。
本發明實施例具有以下有益效果：
在本發明實施例提供的遮蔽裝置和半導體製程設備中，遮蔽盤上設置有突出部，托盤上設置有沿其周圍方向分佈的複數校正結構，複數校正機構能夠在遮蔽盤下落至托盤的過程中，在遮蔽盤的重力作用下推動突出部移動至托盤的上表面上的目標位置，從而可以對突出部在托盤上的位置進行校正，也即，對遮蔽盤的位置進行自校正，從而提高了遮蔽盤與托盤對位的準確性。此外，由於複數校正結構沿托盤的周圍方向分佈，這樣可以避免先前技術中圓錐形凸起和圓錐形凹槽因遮蔽盤偏移量較大無法配合而導致的定位作用失效的問題，從而可以適用於遮蔽盤在托盤上的偏移量較大的情況。
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例的附圖，對本發明實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於所描述的本發明的實施例，本領域普通技術人員在無需創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
這裡用於描述本發明的實施例的術語並非旨在限制和/或限定本發明的範圍。例如，除非另外定義，本發明使用的技術術語或者科學術語應當為本發明所屬領域內具有一般技能的人士所理解的通常意義。應該理解的是，本發明中使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語並不表示任何順序、數量或者重要性，而只是用來區分不同的組成部分。“包括”或者“包含”等類似的詞語意指出現在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵蓋出現在“包括”或者“包含”後面列舉的元件或者物件及其等同，並不排除其他元件或者物件。
圖1為一示例中提供的半導體製程設備的示意圖，較佳地，該半導體製程設備可以為PVD設備，用於進行PVD製程。如圖1所示，該半導體製程設備包括：主腔室部4、遮蔽腔室部6、安裝部3和靶材1，其中，遮蔽腔室部6位於主腔室部4的一側，安裝部3位於主腔室部4的頂部，安裝部3用於安裝製程組件5，製程組件5上具有鏤空窗口。靶材1位於安裝部3頂部，主腔室部4、遮蔽腔室部6、安裝部3和靶材1組成一封閉的腔室，該封閉的腔室與真空幫浦連接，可以使腔室內部達到真空環境。基座18設置在主腔室部4內，用於支撐晶圓，並可以進行升降運動。基座18例如為靜電卡盤，用於採用吸附的方式固定晶圓。複數支撐針19均穿設於基座18中，升降機構30用於帶動複數支撐針19進行升降運動。托盤20用於承載遮蔽盤10，其中，托盤20的上表面上設置有圓錐形凸起11，遮蔽盤10的底部設置有圓錐形凹槽，遮蔽盤10放置在托盤20上時，遮蔽盤10和托盤20藉由圓錐形凸起11和圓錐形凹槽的配合進行定位。托盤20藉由磁流體軸承13連接到旋轉驅動裝置，從而在該旋轉驅動裝置的驅動作用下旋轉。旋轉驅動裝置例如可以包括：電動機16、減速機15和聯軸器14。
在進行Burn In製程時，遮蔽盤10放置在托盤20上，二者藉由托盤20上的圓錐形凸起11和遮蔽盤10上的圓錐形凹槽進行定位。托盤20在旋轉驅動裝置的驅動下帶動遮蔽盤10旋轉，並轉動至主腔室部4中，此時，支撐針19上升，從而將遮蔽盤10頂起，使遮蔽盤10與托盤20分離；之後，托盤20在旋轉驅動機構的驅動下旋轉回遮蔽腔室部6中。然後，基座18上升，並在上升過程中托起遮蔽盤10，使遮蔽盤10與支撐針19分離；當基座18帶動遮蔽盤10上升至製程位（該製程位對應於製程組件5的鏤空窗口處）時，可以進行Burn In製程。Burn In製程完成後，基座18下降，在此下降過程中，支撐針19將基座18上的遮蔽盤10頂起，使遮蔽盤10與基座18分離；之後，旋轉驅動裝置帶動托盤20旋轉至遮蔽盤10下方且位於基座18上方的位置；之後，支撐針19下降，在此下降過程中，遮蔽盤10下落在托盤20上，托盤20再旋轉回遮蔽腔室部6中。
當托盤20旋轉回遮蔽腔室部6時，可以藉由光學感測器偵測托盤20是否旋轉到位。
在圖1所示的半導體製程設備中，雖然遮蔽盤10與托盤20能夠藉由圓錐形凸起11和圓錐形凹槽的配合進行定位，但是，圓錐形凸起11和圓錐形凹槽的定位作用只適用於遮蔽盤10在托盤20上的偏移量較小的情況，當偏移量較大時，圓錐形凸起11和圓錐形凹槽將無法再起到定位作用。另外，採用光學感測器來偵測托盤20是否旋轉到位，光線容易受到零件產生的漫反射影響或受到零件震動的影響，從而造成偵測錯誤。
為了至少解決上述技術問題之一，本發明實施例提供了一種半導體製程設備中的遮蔽裝置，該遮蔽裝置用於遮蔽半導體製程設備的製程腔室中的基座，該基座用於承載晶圓。圖2為本發明的一些實施例中提供的遮蔽裝置的示意圖，如圖2所示，遮蔽裝置包括：遮蔽盤10和用於承載該遮蔽盤10的托盤20。其中，遮蔽盤10包括：遮蔽盤本體10a和設置在該遮蔽盤本體10a上的突出部10b，該突出部10b位於遮蔽盤本體10a朝向托盤20的一側，即，位於遮蔽盤10底部。托盤20上設置有複數校正機構40，複數校正機構40沿托盤20的周圍方向分佈，複數校正機構40用於在遮蔽盤10下落至托盤20的過程中，在遮蔽盤10的重力作用下推動突出部10b移動至托盤20的上表面上的目標位置。該目標位置即為托盤20的軸線與遮蔽盤10（或者突出部10b）的軸線重合的位置，即，實現托盤20與遮蔽盤10的對中。
在本發明實施例中，遮蔽盤10上設置有突出部10b，托盤20上設置有沿其周圍方向分佈的複數校正結構，複數校正機構40能夠在遮蔽盤10下落至托盤20的過程中，在遮蔽盤10的重力作用下推動突出部10b移動至托盤20的上表面上的目標位置，也就是說，在遮蔽盤10下降至托盤20的上表面上的整個過程中，當遮蔽盤10底部的突出部10b下降至與複數校正結構相接觸的位置時，遮蔽盤10的重力可以作為驅動力施加於各個校正結構，驅使各個校正結構推動突出部10b移動，在此移動過程中，由於複數校正結構是沿托盤20的周圍方向分佈的，其藉由共同作用可以自動將突出部10b推動至複數校正結構所在圓周的中心位置處，即，能夠自動將突出部10b推動至使托盤20的軸線與遮蔽盤10（或者突出部10b）的軸線重合的上述目標位置，從而可以對突出部10b在托盤20上的位置進行校正，也即對遮蔽盤10的位置進行自校正，從而提高了遮蔽盤10與托盤20對位的準確性。
此外，由於複數校正結構沿托盤20的周圍方向分佈，這使得只要遮蔽盤10在托盤20上的偏移量沒有超出太多，就能夠保證突出部10b在下落過程中接觸到各個校正結構，從而可以避免先前技術中圓錐形凸起11和圓錐形凹槽因遮蔽盤偏移量較大無法配合而導致的定位作用失效的問題，進而可以適用於遮蔽盤10在托盤20上的偏移量較大的情況。
下面結合附圖對本發明實施例中的遮蔽裝置進行具體介紹。
在一些可選的實施例中，校正機構40的數量可以為6個，或者為其他數量。複數校正機構40沿托盤20的周圍方向均勻分佈。如圖2所示，托盤20上設置有複數第一安裝孔V1，複數校正機構40一一對應地安裝於複數第一安裝孔V1中。圖3為本發明的一些實施例中提供的校正機構的剖視圖，圖4為本發明的一些實施例中提供的校正機構的俯視圖，如圖3和圖4所示，每個校正機構40均包括校正組件41和彈性件43，其中，校正組件41可轉動地連接在第一安裝孔V1的側壁上，且位於遠離托盤20中心的一側；彈性件43的第一端與校正組件41連接，彈性件43的第二端與第一安裝孔V1的側壁連接，第一安裝孔V1用於向校正組件41施加彈性作用力，以使校正組件41在沒有外力作用時，位於抵靠在第一安裝孔V1的側壁上的第一位置（如圖3所在位置）處；並且，校正組件41的一部分在位於上述第一位置處時高於托盤20的上表面，以使得突出部10b在下落過程中能夠接觸到各個校正結構。
校正組件41被設置為能夠在遮蔽盤10的重力作用下，自上述第一位置朝靠近托盤20中心的一側轉動，並在轉動過程中推動突出部10b移動至上述目標位置。需要說明的是，遮蔽盤10的重力作用的大小應滿足使校正組件41能夠克服彈性件43向校正組件41施加的彈性作用力朝靠近托盤20中心的一側轉動。
在遮蔽盤10下降至托盤20的上表面上的整個過程中，當遮蔽盤10底部的突出部10b下降至與複數校正組件41相接觸的位置時，遮蔽盤10的重力可以作為驅動力施加於各個校正組件41，驅使各個校正組件41朝靠近托盤20中心的一側轉動，同時推動突出部10b移動，在此移動過程中，由於複數校正組件41均是朝靠近托盤20中心的一側轉動，其藉由共同作用可以自動將突出部10b推動至上述目標位置。當遮蔽盤10下降至托盤20的上表面上之後，在遮蔽盤10的重力作用下，複數校正組件41的整個部分完全位於第一安裝孔V1中，而不會高於托盤20的上表面，以保證突出部10b的底部能夠與托盤20的上表面相貼合。此外，在遮蔽盤10自托盤20移開之後，在上述彈性件43的彈力作用下，可以使校正組件41複位至上述第一位置處。
上述校正組件41的結構可以有多種，例如，如圖3和圖4所示，校正組件41包括：校正件41a和支撐件41b，校正件41a的第一端和支撐件41b的第一端連接，且連接處藉由轉軸42與第一安裝孔V1的側壁連接，支撐件41b的第二端位於校正件41a的第二端的靠近托盤20中心的一側，用於與突出部10b的底面接觸，以在遮蔽盤10下落至托盤20的過程中，支撐件41b的第二端能夠在遮蔽盤10的重力作用下繞轉軸42朝靠近托盤20中心的一側轉動，並帶動校正件41a繞轉軸42朝靠近托盤20中心的一側轉動，校正件41a的第二端用於在支撐件41b的帶動下朝靠近托盤20中心的一側轉動，並在轉動過程中與突出部10b的側面接觸，並推動突出部10b。彈性件43的第一端與校正件41a和支撐件41b中的一者連接。
在一些可選的實施例中，校正件41a和支撐件41b均為板狀彎折結構，具體地，支撐件41b的第二端能夠彎折延伸至容易與突出部10b的底面接觸的位置處；校正件41a的第二端能夠彎折延伸至容易與突出部10b的側面接觸的位置處，因此，這種板狀彎折結構便於校正件41a和支撐件41b實現各自的功能。當然，校正件41a和支撐件41b在實現各自功能的前提下，二者也可以採用其他任意形狀，例如，弧形，本發明實施例對此沒有特別的限制。
在一些可選的實施例中，校正件41a和支撐件41b可以一體成型設置，或者也可以採用焊接等方式固定連接。另外，校正件41a和支撐件41b可以與轉軸42轉動連接，轉軸42與第一安裝孔V1的側壁固定連接，或者校正件41a和支撐件41b也可以與轉軸42固定連接，轉軸42與第一安裝孔V1的側壁轉動連接。
彈性件43的第一端與校正件41a或支撐件41b連接，第二端與第一安裝孔V1的側壁連接，彈性件43用於在遮蔽盤10遠離托盤20的過程中，向校正件41a或支撐件41b施加作用力。在一些可選的實施例中，如圖3和圖4所示，彈性件43可以為扭轉彈簧，該扭轉彈簧套設在轉軸42上，且扭轉彈簧的第一端頭與校正件41a和支撐件41b中的一者連接，扭轉彈簧的第二端頭與第一安裝孔V1的側壁連接。
當遮蔽盤10遠離托盤20時，在上述扭轉彈簧的彈力作用下，支撐件41b的第二端和校正件41a的第二端均從第一安裝孔V1中露出，並凸出於托盤20的上表面，此時校正件41a處於打開狀態（即，校正件41a抵靠在第一安裝孔V1的遠離托盤20中心的側壁上，校正件41a的第二端和支撐件41b的第二端之間的開口朝上）。當遮蔽盤10下落而壓在支撐件41b上時，支撐件41b和校正件41a繞轉軸42轉動，進而使校正件41a的第二端朝向突出部10b的側面轉動。
在一些可選的實施例中，如圖3所示，第一安裝孔V1的側壁上形成有限位部20a，校正件41a在沒有外力作用時，在彈性件43的作用下抵靠在限位部20a上；該限位部20a為在第一安裝孔V1的側壁上，且位於遠離托盤20中心的一側形成的斜面，第一安裝孔V1在該斜面處的直徑由下而上遞增。這樣，可以使校正件41a在抵靠在該斜面上時能夠處於上述打開狀態。
圖5為本發明的一些實施例中提供的校正機構和遮蔽盤的局部剖視圖，如圖5所示，在一些可選的實施例中，突出部10b的側面設置有弧形的內凹部10s，這樣，校正件41a的第二端在與突出部10b的側面接觸時，可以伸入該內凹部10s中，從而可以藉由使校正件41a的第二端與內凹部10s相配合，來保證校正件41a在轉動的過程中始終與突出部10b保持接觸，換句話說，複數校正結構40中的校正件41a當均與內凹部10s相配合時，可以夾持住突出部10b，使之能夠隨校正件41a的轉動而移動。
為了使得校正件41a的第二端能夠順利進入突出部10b側面的內凹部10s中，如圖4所示，校正件41a的第二端設置有第一輥輪44，該第一輥輪44用於與突出部10b的底面滾動接觸，這樣可以避免因校正件41a的第二端與突出部10b的底面之間的摩擦力過大而阻礙二者之間的相對移動以及可能產生的磨損。第一輥輪44的設置方式例如為：校正件41a的第二端設置有第一轉軸46，第一輥輪44可轉動地設置在第一轉軸46上，可選的，第一輥輪44與第一轉軸46之間設置有軸套，以防止第一輥輪44長時間運轉後發生磨損。另外，支撐件41b的第二端設置有第二輥輪45，該第二輥輪45用於與突出部10b的側面滾動接觸，這樣可以避免因支撐件41b的第二端與突出部10b的側面之間的摩擦力過大而阻礙二者之間的相對移動以及可能產生的磨損，從而可以保證校正件41a能夠推動突出部10b移動。第二輥輪45的設置方式例如為：支撐件41b的第二端設置有第二轉軸47，第二輥輪45設置在第二轉軸47上，可選的，第二輥輪45與第二轉軸47之間設置有軸套，以防止第二輥輪45長時間運轉後發生磨損。
在一些可選的實施例中，如圖5所示，突出部10b的軸向厚度D可以為第一輥輪44的半徑R1的2.5倍~4倍，例如3倍。和/或，內凹部10s的半徑R2可以為第一輥輪44的半徑R1的1.5倍~2倍，這樣既可以使第一輥輪44能夠更容易地進入內凹部10s中，又可以使校正件41a的第二端與內凹部10s之間的配合能夠保證校正件41a在轉動的過程中始終與突出部10b保持接觸。
在一些可選的實施例中，如圖5所示，突出部10b的側面還設置有外凸部10s1，該外凸部10s1與內凹部10s連接，並位於內凹部10s遠離遮蔽盤本體10a的一側，在外凸部10s1與內凹部10s之間以及在外凸部10s1與突出部10b的底面之間均形成有平滑過渡的圓角10c，從而可以使第一輥輪44能夠順滑地轉動至內凹部10s中。此外，藉助外凸部10s1，可以起到將校正件41a的第二端限制在內凹部10s中的作用，從而可以進一步保證校正件41a在轉動的過程中始終與突出部10b保持接觸。
圖6為本發明的一些實施例中提供的複數校正機構推動突出部的過程示意圖，其中，圖6中的（a）圖為遮蔽盤10與校正結構40剛接觸時的示意圖，圖6中的（b）圖為遮蔽盤10下落在托盤20上時的示意圖。如圖6中的（a）圖所示，當遮蔽盤10下落但未接觸到支撐件41b的第二端上的第二輥輪45時，校正件41a在彈性件43的彈力作用下處於打開狀態，遮蔽盤10繼續下落，其突出部10b的底面首先會接觸到第二輥輪45，由於遮蔽盤10的重力遠大於彈性件43的彈力，遮蔽盤10會克服彈性件43的彈力繼續下壓第二輥輪45，從而使校正件41a和支撐件41b同步繞轉軸42轉動，此時第一輥輪44和第二輥輪45的運動方向如圖6（a）中的箭頭所示。然後，遮蔽盤10繼續下壓第二輥輪45，第一輥輪44進入突出部10b側面的弧形內凹部10s內，以推動突出部10b移動，直至遮蔽盤10落在托盤20上，如圖6中的（b）圖所示，此時，經複數校正機構40的校正，遮蔽盤10移動至上述目標位置（即，遮蔽盤10的中心與托盤20的中心重合）。
圖7為本發明的一些實施例中提供的複數校正機構對遮蔽盤的校正原理示意圖，如圖7所示，若遮蔽盤10下落時向左偏移（如圖7中遮蔽盤10的中心O偏離目標位置O’，這種情況下，當遮蔽盤10下降接觸至校正機構40的第二輥輪45時，左側校正機構40的第一輥輪44先進入內凹部10s中，而右側校正機構40的第一輥輪44並沒有進入內凹部10s中；之後，遮蔽盤10繼續下降，左側校正機構40的第一輥輪44會在朝托盤20中心轉動的過程中，向右推動遮蔽盤10的突出部10b，而右側校正機構40的第一輥輪44會在朝托盤20中心轉動的過程中，逐漸進入弧形內凹部10s中。由此左、右兩側的校正機構40在遮蔽盤10的重力作用下，會在遮蔽盤10下落在托盤20上時，將遮蔽盤10校正至托盤20的中心位置。校正機構40的數量為6個或更複數時，可以對遮蔽盤10在6個方向或更多方向上的偏移進行校正。
在一些可選的實施例中，如圖2所示，托盤20上，且靠近中心的位置處設置有第二安裝孔，遮蔽裝置還包括：第一壓入式感測器50，該第一壓入式感測器50設置在上述第二安裝孔中，第一壓入式感測器50的探頭在自然狀態下突出於托盤20的上表面；第一壓入式感測器50用於藉由偵測探頭被遮蔽盤10壓入上述第一壓入式感測器的程度，來偵測遮蔽盤10的位置狀態。在遮蔽盤10下落至托盤20上之後，第一壓入式感測器50的探頭的至少一部分被壓入第一壓入式感測器50，以觸發第一壓入式感測器50。
例如，如圖2所示，第一壓入式感測器50可以包括第一本體51以及與第一本體51活動連接的第一探頭52，第一本體51固定在上述第二安裝孔中，第一壓入式感測器50的第一探頭52在自然狀態下突出於托盤20的上表面。遮蔽盤10下落至托盤20上之後，在遮蔽盤10的重力作用下，第一探頭52受到遮蔽盤10的擠壓，其至少一部分被壓入第一本體51中。其中，當第一探頭52的壓入量達到第一壓入量時，第一壓入式感測器50產生觸發訊號。其中，第一壓入量可以根據第一壓入式感測器50的觸發位置決定，例如，第一壓入量可以為1.5mm。
在本發明實施例中，當遮蔽盤10下落在托盤20上時，第一壓入式感測器50的第一探頭52被壓入一定量，且壓入量達到第一壓入量時，第一壓入式感測器50產生觸發訊號，表明遮蔽盤10落入到位。當遮蔽盤10底部未接觸到托盤20或遮蔽盤10發生傾斜時，第一探頭52未受到擠壓或壓入量未達到第一壓入量，此時，第一壓入式感測器50不會產生觸發訊號。第一壓入式感測器50藉由偵測第一探頭52的壓入量，可以準確地偵測出遮蔽盤10是否落在托盤20上，或者是否發生傾斜。
作為另一個技術方案，本發明實施例還提供了一種半導體製程設備，較佳地，其可以為PVD設備，用於進行PVD製程。圖8為本發明的一些實施例中提供的半導體製程設備的示意圖，如圖8所示，該半導體製程設備包括：製程腔室、驅動裝置和上述遮蔽裝置。其中，遮蔽裝置位於製程腔室內。製程腔室包括：主腔室部4、遮蔽腔室部6、安裝部3和靶材1，遮蔽腔室部6位於主腔室部4的一側，安裝部3位於主腔室部4的頂部，安裝部3用於安裝製程組件5，製程組件5上具有鏤空窗口。靶材1位於安裝部3頂部，主腔室部4、遮蔽腔室部6、安裝部3和靶材1組成一封閉的腔室，該封閉的腔室與真空幫浦連接，可以使腔室內部達到真空環境。基座18設置在主腔室部4內，用於支撐晶圓，並可以進行升降運動。基座18例如為靜電卡盤，用於採用吸附的方式固定晶圓。複數支撐針19均穿設於基座18中，升降機構30用於帶動複數支撐針19進行升降運動。旋轉驅動裝置與遮蔽裝置的托盤20連接，用於驅動托盤20轉動，以使托盤20能夠帶動遮蔽盤10在主腔室部4和遮蔽腔室部6之間移動。
圖9為本發明的一些實施例提供的遮蔽腔室部的俯視圖，如圖8和圖9所示，托盤20上設置有複數（例如6個）校正機構40，複數校正機構40沿托盤20的周圍方向均勻分佈，當遮蔽盤10下落在托盤20上時，複數校正機構40位於遮蔽盤10的突出部的邊緣處。
在一些可選的實施例中，托盤20可以包括承托部21和連接臂22，承托部21用於承載遮蔽盤10，承托部21可以藉由連接臂22與旋轉驅動裝置連接。其中，旋轉驅動裝置可以包括：電動機16、減速機15和聯軸器14。減速機15連接在電動機16與聯軸器14之間，承托部21藉由連接臂22與聯軸器14連接，其中，連接臂22可以藉由磁流體軸承13連接到聯軸器14，磁流體軸承13可以保證製程腔室在托盤20運動過程中保持真空狀態。磁流體軸承13還可以設置安裝通道，訊號線71設置在安裝通道中，用於將托盤20上的第一壓入式感測器50與外接的處理器電連接，處理器可以根據第一壓入式感測器50所產生的觸發訊號判斷出遮蔽盤10是否已下落在托盤20上或者是否發生傾斜。
圖8中的PVD設備進行Burn In製程的過程與上文描述的圖1中的PVD設備類似，這裡不再贅述。
如圖9所示，遮蔽腔室部6的側壁上設置有第二壓入式感測器90，該第二壓入式感測器90的探頭在自然狀態下朝向連接臂22突出於遮蔽腔室部6的側壁，第二壓入式感測器90用於藉由偵測探頭被連接臂22壓入第二壓入式感測器90的程度，來偵測托盤20的位置狀態。例如，第二壓入式感測器90包括：第二主體部90a以及與第二主體部90a連接的第二探頭90b，第二主體部90a設置在遮蔽腔室部6的側壁上，第二探頭90b在自然狀態下朝向連接臂22突出於遮蔽腔室部6的側壁，並且，當遮蔽裝置移動至遮蔽腔室部6中的指定位置時，第二探頭90b的至少一部分被連接臂22壓入第二主體部90a。其中，第二主體部90a可以設置在遮蔽腔室部6的側壁外側，且在遮蔽腔室部6的側壁上設置有通孔，第二壓入式感測器90的第二探頭90b經由該通孔而伸入遮蔽腔室部6中，並且第二壓入式感測器90藉由波紋管與遮蔽腔室部6的側壁密封連接，用以密封上述通孔。
如上文所述，在進行Burn In製程時，托盤20的承托部21將遮蔽盤10送入主腔室部4中後，會轉回遮蔽腔室部6中；另外，在完成Burn In製程後，承載有遮蔽盤10的承托部21也會轉回遮蔽腔室部6中。當承托部21從主腔室部4轉回遮蔽腔室部6中時，連接臂22擠壓第二壓入式感測器90的第二探頭90b，從而將第二探頭90b的至少一部分壓入第二主體部90a中，當第二探頭90b的壓入量達到第二壓入量時，第二壓入式感測器90產生觸發訊號，表示托盤20已到達指定位置。與光學感測器進行偵測的方式相比，利用第二壓入式感測器90進行偵測的方式更加準確。
需要說明的是，上述第二壓入量可以根據實際需要來進行設定，例如，第二壓入量可以為1.5mm。
綜上所述，本發明實施例提供的遮蔽裝置和半導體製程設備中，遮蔽盤上設置有突出部，托盤上設置有沿其周圍方向分佈的複數校正結構，複數校正機構能夠在遮蔽盤下落至托盤的過程中，在遮蔽盤的重力作用下推動突出部移動至托盤的上表面上的目標位置，從而可以對突出部在托盤上的位置進行校正，也即，對遮蔽盤的位置進行自校正，從而提高了遮蔽盤與托盤對位的準確性。此外，由於複數校正結構沿托盤的周圍方向分佈，這樣可以避免先前技術中圓錐形凸起和圓錐形凹槽因遮蔽盤偏移量較大無法配合而導致的定位作用失效的問題，從而可以適用於遮蔽盤在托盤上的偏移量較大的情況。
可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採用的示例性實施方式，然而本發明並不侷限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護範圍。
1:靶材
3:安裝部
4:主腔室部
5:製程組件
6:遮蔽腔室部
10:遮蔽盤
10a:遮蔽盤本體
10b:突出部
10c:圓角
10s:內凹部
10s1:外凸部
11:圓錐形凸起
13:磁流體軸承
14:聯軸器
15:減速機
16:電動機
18:基座
19:支撐針
20:托盤
20a:限位部
21:承托部
22:連接臂
30:升降機構
40:校正結構
41:校正組件
41a:校正件
41b:支撐件
42、46、47:轉軸
43:彈性件
44、45:輥輪
50、90:壓入式感測器
51:本體
52:探頭
71:訊號線
90a:主體部
90b:探頭
D:軸向厚度
O:中心
O’:目標位置
R1、R2:半徑
V1:安裝孔
附圖是用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用於解釋本發明，但並不構成對本發明的限制。在附圖中：
圖1為一示例中提供的半導體製程設備的示意圖。
圖2為本發明的一些實施例中提供的遮蔽裝置的示意圖。
圖3為本發明的一些實施例中提供的校正機構的剖視圖。
圖4為本發明的一些實施例中提供的校正機構的俯視圖。
圖5為本發明的一些實施例中提供的校正機構和遮蔽盤的局部剖視圖。
圖6為本發明的一些實施例中提供的複數校正機構推動突出部的過程示意圖。
圖7為本發明的一些實施例中提供的複數校正機構對遮蔽盤的校正原理示意圖。
圖8為本發明的一些實施例中提供的半導體製程設備的示意圖。
圖9為本發明的一些實施例提供的遮蔽腔室部的俯視圖。
10:遮蔽盤
10a:遮蔽盤本體
10b:突出部
10s:內凹部
20:托盤
20a:限位部
40:校正結構
41a:校正件
41b:支撐件
42:轉軸
43:彈性件
44、45:輥輪
50:壓入式感測器
51:本體
52:探頭
V1:安裝孔
Claims (12)
- 一種半導體製程設備中的遮蔽裝置，用於遮蔽設置於該半導體製程設備的製程腔室中的一基座，該基座用於承載晶圓，其特徵在於，該遮蔽裝置包括：一遮蔽盤和用於承載該遮蔽盤的一托盤，其中， 該遮蔽盤包括：一遮蔽盤本體和設置在該遮蔽盤本體上的一突出部，該突出部位於該遮蔽盤本體朝向該托盤的一側； 該托盤上設置有複數校正機構，複數該校正機構沿該托盤的周圍方向分佈，複數該校正機構用於在該遮蔽盤下落至該托盤的過程中，在該遮蔽盤的重力作用下推動該突出部移動至該托盤的上表面上的一目標位置。
- 如請求項1所述的遮蔽裝置，其中，該托盤上設置有複數第一安裝孔，複數該校正機構一一對應地安裝於複數該第一安裝孔中； 每個該校正機構均包括一校正組件和一彈性件，其中，該校正組件可轉動地連接在該第一安裝孔的側壁上，且位於遠離該托盤中心的一側；該彈性件的第一端與該校正組件連接，該彈性件的第二端與該第一安裝孔的側壁連接，該彈性件用於向該校正組件施加彈性作用力，以使該校正組件在沒有外力作用時，位於抵靠在該第一安裝孔的側壁上的一第一位置處；並且，該校正組件的一部分在位於該第一位置處時高於該托盤的上表面； 該校正組件被設置為能夠在該遮蔽盤的重力作用下，自該第一位置朝靠近該托盤中心的一側轉動，並在轉動過程中推動該突出部移動至該目標位置。
- 如請求項2所述的遮蔽裝置，其中，每個該校正組件均包括：一校正件和一支撐件，該校正件的第一端和該支撐件的第一端連接，且連接處藉由一轉軸與該第一安裝孔的側壁連接，該支撐件的第二端位於該校正件的第二端的靠近該托盤中心的一側，用於與該突出部的底面接觸，以在該遮蔽盤下落至該托盤的過程中，該支撐件的第二端能夠在該遮蔽盤的重力作用下繞該轉軸朝靠近該托盤中心的一側轉動，並帶動該校正件繞該轉軸轉動； 該校正件的第二端用於在該支撐件的帶動下轉動，並在轉動過程中與該突出部的側面接觸，並推動該突出部； 該彈性件的該第一端與該校正件和支撐件中的一者連接。
- 如請求項3所述的遮蔽裝置，其中，該彈性件為一扭轉彈簧，該扭轉彈簧套設在該轉軸上，且該扭轉彈簧的第一端頭與該校正件和支撐件中的一者連接，該扭轉彈簧的第二端頭與該第一安裝孔的側壁連接。
- 如請求項3所述的遮蔽裝置，其中，該校正件的第二端設置有一第一輥輪，該第一輥輪用於與該突出部的底面滾動接觸；該支撐件的第二端設置有一第二輥輪；該第二輥輪用於與該突出部的側面滾動接觸。
- 如請求項5所述的遮蔽裝置，其中，該突出部的側面設置有弧形的一內凹部，該內凹部的半徑為該第一輥輪的半徑的1.5倍~2倍；和/或 該突出部的軸向厚度為該第一輥輪的半徑的2.5倍~4倍。
- 如請求項3所述的遮蔽裝置，其中，該校正件和該支撐件均為板狀彎折結構，且二者一體成型設置。
- 如請求項3所述的遮蔽裝置，其中，該第一安裝孔的側壁上形成一限位部，該校正件在沒有外力作用時，在該彈性件的彈性作用下抵靠在該限位部上；該限位部為在該第一安裝孔的側壁上，且位於遠離該托盤中心的一側形成的一斜面，該第一安裝孔在該斜面處的直徑由下而上遞增。
- 如請求項1至請求項8中任一項所述的遮蔽裝置，其中，該托盤上，且靠近中心的位置處設置有一第二安裝孔； 該遮蔽裝置還包括一第一壓入式感測器，該第一壓入式感測器設置在該第二安裝孔中，該第一壓入式感測器的一探頭在自然狀態下突出於該托盤的上表面；該第一壓入式感測器用於藉由偵測該探頭被該遮蔽盤壓入該第一壓入式感測器的程度，來偵測該遮蔽盤的位置狀態。
- 一種半導體製程設備，其特徵在於，包括：一製程腔室、一旋轉驅動裝置和如請求項1至請求項9中任一項所述的遮蔽裝置，該遮蔽裝置位於該製程腔室內； 該製程腔室包括：一主腔室部以及與該主腔室部連通的一遮蔽腔室部，該遮蔽腔室部位於該主腔室部的一側；其中，該主腔室部中設置有該基座；該旋轉驅動裝置與該遮蔽裝置的托盤連接，用於驅動該托盤轉動，以使該托盤能夠帶動該遮蔽盤在該主腔室部和該遮蔽腔室部之間移動。
- 如請求項10所述的半導體製程設備，其中，該托盤包括一承托部和一連接臂，該承托部用於承載該遮蔽盤，該承托部藉由該連接臂與該旋轉驅動裝置連接，該遮蔽腔室部的側壁上設置有一第二壓入式感測器，該第二壓入式感測器的一探頭在自然狀態下朝向該連接臂突出於該遮蔽腔室部的側壁，該第二壓入式感測器用於藉由偵測該探頭被該連接臂壓入該第二壓入式感測器的程度，來偵測該托盤的位置狀態。
- 如請求項11所述的半導體製程設備，其中，該第二壓入式感測器設置在該遮蔽腔室部的側壁外側，且在該遮蔽腔室部的側壁上設置有一通孔，該第二壓入式感測器的一探頭經由該通孔而伸入該遮蔽腔室部中，並且該第二壓入式感測器藉由波紋管與該遮蔽腔室部的側壁密封連接，用以密封該通孔。
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