[發明專利]可實現便捷控溫的真空鍍膜工藝設備及方法

有效

• 申請號: 202110493051.2
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN112899632B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 周云;宋維聰;潘錢森
• 申請（專利權）人: 上海陛通半導體能源科技股份有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/54;C23C14/06;C23C14/08;C23C14/10;C23C14/16
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明提供一種可實現便捷控溫的真空鍍膜工藝設備及方法。設備包括濺射源、基座及腔體，濺射源位于腔體頂部，基座位于腔體內，基座表面和/或腔體內壁上形成有復合鍍層，復合鍍層自下而上依次包括金屬層、第一陶瓷層和第二陶瓷層，第一陶瓷層和第二陶瓷層的材料不同。本發明的真空鍍膜工藝設備通過在腔壁內表面和晶圓基座表面沉積復合鍍層，復合鍍層可以充分地吸收高溫工藝套件和晶圓所輻射出來的可見光和近紅外光，可大大加速熱量從高溫工藝套件向低溫腔壁傳遞，以及熱量由高溫晶圓向低溫晶圓基座的傳導，由此可以大幅改善工藝套件和晶圓的散熱和冷卻，非常有利于提高晶圓表面沉積膜層的品質和延長工藝套件的使用壽命。

技術領域

本發明涉及半導體制造設備領域，具體涉及到真空鍍膜工藝設備，特別是涉及一種可實現便捷控溫的真空鍍膜工藝設備及方法。

背景技術

磁控濺射鍍膜工藝中，在磁控管和靶材負偏壓的共同作用下，電離后的高密度高能惰性氣體離子（比如氬離子）對靶材表面進行轟擊，轟擊下來的靶材粒子在晶圓表面沉積形成薄膜，連續且高速的磁控濺射會造成腔體、腔內工藝套件和晶圓的迅速升溫。然而真空腔室內的散熱非常緩慢，過高的腔室溫度會導致腔壁擋板等工藝套件因過熱而發生變形、影響腔內工藝套件的壽命，而過高的晶圓溫度也會嚴重影響成膜的質量，因此很有必要增設特別的控溫裝置，方便對腔室的溫度和晶圓的溫度進行合理地控制。

為了加快晶圓的散熱和冷卻，業界通常采用帶背壓冷卻結構的晶圓基座來加快熱量的傳導，為了獲得更好的冷卻效果還會使用靜電吸盤或機械夾具以保證晶圓和晶圓基座間的良好接觸和熱傳導。雖然上述方法都可以在一定程度上加快晶圓的冷卻和控溫，但都存在明顯缺陷，如靜電吸盤的價格昂貴，而且其冷卻效果會隨時間衰減很快；又比如使用機械夾具容易出現晶圓與夾具相粘的情況，而且還會造成晶圓上膜層缺陷過高的問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種可實現便捷控溫的真空鍍膜工藝設備及方法，用于解決現有技術中的真空磁控濺射設備在濺射過程中容易導致腔體內晶圓迅速升溫，過高的溫度會影響成膜質量和工藝套件的使用壽命，而現有的散熱方式存在價格高和/或容易損傷晶圓等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供所述真空鍍膜工藝設備包括濺射源、基座及腔體，所述濺射源位于腔體頂部，所述基座位于所述腔體內，所述基座表面和/或所述腔體內壁上形成有復合鍍層，所述復合鍍層自下而上依次包括金屬層、第一陶瓷層和第二陶瓷層，所述第一陶瓷層和第二陶瓷層的材料不同。

可選地，所述復合鍍層的厚度為200~600nm，所述金屬層的厚度為60nm~190nm，第一陶瓷層的厚度為60nm~280nm，第二陶瓷層的厚度為50nm~145nm。

可選地，所述金屬層的材質包括鋁、銅、鉬、鎢和不銹鋼中的任意一種或多種的結合，所述第一陶瓷層和第二陶瓷層的材質包括氮化鋁、氧化鋁、氧化鋯、氧化硅和氧化釔中的任意一種或多種的結合。

可選地，所述第一陶瓷層和第二陶瓷層均包括單層或多子層結構。

可選地，所述復合鍍層為兩個及以上，兩個及以上的復合鍍層依次堆疊。

可選地，所述金屬層的材質與所述基座的材質相同。

在一可選方案中，所述腔體為鋁制程腔體，所述濺射源包括鋁靶和磁控管，所述復合鍍層為在制程工藝開始前，利用所述鋁靶濺射而成。

在另一可選方案中，所述腔體為非鋁制程腔體，所述復合鍍層為在制程工藝開始前，將所述濺射源的靶材更換為鋁靶后濺射形成。

在又一可選方案中，所述腔體為非鋁制程腔體，所述腔體上設置有鋁質擋板和ICP線圈；所述復合鍍層的制備方法為，在制程工藝開始前，將ICP線圈連接至射頻電源以激發等離子體，將鋁質擋板放置于所述基座上方并連接至射頻偏壓，氣體離子轟擊鋁質擋板，由此在腔體內壁和基座表面沉積形成所述復合鍍層。