CN108456860A - 一种沉积腔室和膜层沉积装置 - Google Patents

一种沉积腔室和膜层沉积装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种沉积腔室和膜层沉积装置。该沉积腔室包括腔体、环绕设置在腔体侧壁的内衬、靶材和基座；靶材设置于内衬顶部开口的上方，基座设置于内衬底部开口的下方；还包括遮挡件，遮挡件环绕固定设置于基座外围，且遮挡件在靶材上的正投影覆盖内衬底部。该沉积腔室不仅能够避免等离子体颗粒落入腔体底部，而且能使该沉积腔室无需再设置压环，从而不仅避免了工艺结束后压环与托盘相互脱开时沉积薄膜脱落所导致的颗粒污染，而且克服了压环的设置在工艺过程中带来的沉积工艺不稳定的缺陷，同时还克服了压环的设置所导致的沉积薄膜的不均匀的缺陷，确保了整个工艺过程的稳定性和薄膜沉积的均匀性。

Description

一种沉积腔室和膜层沉积装置
技术领域
本发明涉及磁控溅射技术领域，具体地，涉及一种沉积腔室和膜层沉积装置。
背景技术
ITO(氧化铟锡)PVD(物理气相沉积)机台是用于LED产线ITO膜沉积的设备。用于制备LED芯片的ITO机台工艺腔室的主要结构如图1所示，其中，腔室10顶部的空腔6内设置有冷却液，主要为冷却靶材，腔室10顶部的空腔6内还设置有控制等离子体的磁控管。靶材的主体材料为ITO，等离子体轰击靶材后将ITO沉积到芯片上形成薄膜。腔室10内设置有内衬2，其作用是将腔室10内壁保护起来防止沉积的薄膜污染腔室10内壁；基座4，作用是承载LED芯片的托盘7；压环8，作用是在工艺中压住托盘7。腔室10内部，由靶材3、内衬2、压环8和基座4形成了封闭区域，等离子体只在此区域内产生，以保证沉积的ITO不能通过内衬2与托盘7之间落到腔室10的底部。基座4是可升降的，在沉积工艺过程中，带有托盘7的基座4向上升起顶起压环8一段距离，使得压环8脱离开内衬2；工艺结束后，基座4下降，并带动压环8下降，使压环8与内衬2相接触。
图2展示了一种压环结构，压环8与托盘7完全贴合，当薄膜9沉积在二者之上以后会在二者结合处连在一起，当工艺结束需要取出托盘7时二者脱开，二者结合处的薄膜9会脱落下来形成颗粒污染。
图3展示了又一种压环结构，在托盘7的周围与压环8对应的面上加工环形的槽，而对应的压环8表面为平面，这样在托盘7与压环8结合处有分开的区域，使用该压环结构后沉积的薄膜9避免了将其与托盘7连在一起。
但上述的压环结构都存在以下缺陷：第一，压环在真空腔室中由于需要兼顾两个位置，一个是基座上升后压环被托盘顶起从而脱离内衬，另一个是基座下降后压环与托盘脱离放置在内衬上，在此过程中，压环自身在真空腔室中位置的精确度会影响沉积薄膜的均匀性和沉积工艺的稳定性。
第二，虽然使用压环结构后，达到了封闭等离子体、保护腔室不被污染的目的，但是在ITO PVD工艺中，托盘一般为悬浮电位(与地绝缘)，托载托盘的基座也为悬浮电位，当基座带着托盘顶起压环后，压环也为悬浮电位，这使得整个靶材正对的零部件表面绝大部分都是悬浮电位，只有基座周围的内衬为接地的，即靶材正对的零部件接地面积较小，这很容易导致溅射过程中，溅射粒子能量较大而损伤晶片表面，不利于ITO薄膜在晶片上的沉积。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种沉积腔室和膜层沉积装置。该沉积腔室不仅能够在沉积工艺过程中对内衬中的等离子体形成遮挡，从而避免等离子体颗粒落入腔体底部，而且相对于现有技术，遮挡件的设置，使该沉积腔室无需再设置压环，从而不仅避免了工艺结束后压环与托盘相互脱开时沉积薄膜脱落所导致的颗粒污染，而且克服了压环的设置在工艺过程中带来的沉积工艺的不稳定的缺陷，同时还克服了压环的设置所导致的沉积薄膜的不均匀的缺陷，确保了整个工艺过程的稳定性和薄膜沉积的均匀性。
根据本发明的一方面，提供了一种沉积腔室，包括腔体、环绕设置在所述腔体侧壁的内衬、靶材和基座；所述靶材设置于所述内衬顶部开口的上方，所述基座设置于所述内衬底部开口的下方；还包括遮挡件，所述遮挡件环绕固定设置于所述基座外围，且所述遮挡件在所述靶材上的正投影覆盖所述内衬底部。
可选地，根据本发明的沉积腔室，所述基座包括载台和用于支撑所述载台的支撑部，所述遮挡件环绕所述载台设置，并固定于所述载台的底面。
可选地，根据本发明的沉积腔室，当所述基座上升至工艺位时，所述内衬底部嵌入至所述遮挡件内，且所述遮挡件的侧壁与所述内衬的侧壁之间形成间隙。
可选地，根据本发明的沉积腔室，所述间隙的长宽比为3～5。
可选地，根据本发明的沉积腔室，所述遮挡件包括环形平面和第一筒状结构，其中，
所述环形平面环绕所述载台设置，其内周固定于所述载台的底面；
所述第一筒状结构的一端与所述环形平面的外周连接。
可选地，根据本发明的沉积腔室，所述遮挡件包括环形平面、第一筒状结构和第二筒状结构，其中，
所述第一筒状结构的一端与所述环形平面的外周连接；
所述第二筒状结构的第一端与所述环形平面的内周连接，第二端固定于所述载台的底面。
可选地，根据本发明的沉积腔室，所述第二筒状结构的高度小于所述第一筒状结构的高度。
可选地，根据本发明的沉积腔室，所述载台包括依次设置在所述支撑部上的第一导电层、绝缘层和第二导电层，其中，
所述遮挡件固定于所述第一导电层的底部；以及
所述遮挡件、所述第一导电层和所述支撑部接地。
可选地，根据本发明的沉积腔室，所述绝缘层采用陶瓷材料制成；所述第一导电层和所述第二导电层采用金属材料或金属合金材料制成。
根据本发明的另一方面，提供了一种膜层沉积装置，包括本发明所述的沉积腔室。
本发明的有益效果：本发明所提供的沉积腔室，通过将遮挡件固定设置于基座上，不仅能够在沉积工艺过程中对内衬中的等离子体形成遮挡，从而避免等离子体颗粒落入腔体底部，而且相对于现有技术，遮挡件的设置，使该沉积腔室无需再设置压环，从而不仅避免了工艺结束后压环与托盘相互脱开时沉积薄膜脱落所导致的颗粒污染，而且克服了压环的设置在工艺过程中带来的沉积工艺的不稳定的缺陷，同时还克服了压环的设置所导致的沉积薄膜的不均匀的缺陷，确保了整个工艺过程的稳定性和薄膜沉积的均匀性。
本发明所提供的膜层沉积装置，通过采用上述沉积腔室，不仅提高了该膜层沉积装置的膜层沉积质量，而且提高了该膜层沉积装置膜层沉积工艺的稳定性。
附图说明
图1为现有技术中膜层沉积工艺腔室的结构示意图；
图2为现有技术中一种压环的结构示意图；
图3为现有技术中另一种压环的结构示意图；
图4为本发明实施例1中沉积腔室在工艺位的结构示意图；
图5为本发明实施例1中沉积腔室在取片位的结构示意图；
图6为本发明实施例2中沉积腔室在工艺位的结构示意图。
其中的附图标记说明：
1.腔体；2.内衬；3.靶材；4.基座；41.载台；411.第一导电层；412.绝缘层；413.第二导电层；L.间隙；42.支撑部；5.遮挡件；51.环形平面；52.第一筒状结构；53.第二筒状结构；6.空腔；7.托盘；8.压环；9.薄膜；10.腔室。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明所提供的一种沉积腔室和膜层沉积装置作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种沉积腔室，如图4和图5所示，包括腔体1、环绕设置在腔体1侧壁的内衬2、靶材3和基座4，靶材3设置于内衬2顶部开口的上方，基座4设置于内衬2底部开口的下方；还包括遮挡件5，遮挡件5环绕固定设置于基座4外围，且遮挡件5在靶材3上的正投影覆盖内衬2底部。
其中，沉积腔室内在基片上沉积薄膜的工艺过程在内衬2中进行。工艺过程开始之前，基座4向靠近靶材3方向运动，以便与内衬2的底部对合，从而形成相对封闭的等离子体工艺区域。遮挡件5在靶材3上的正投影覆盖内衬2底部，在沉积工艺过程中，基座4能够与遮挡件5和内衬2对合形成相对封闭的等离子体工艺区域，这使基座4与遮挡件5在沉积工艺过程中能够遮挡从靶材3上射出的溅射粒子，防止溅射粒子从内衬2进入到腔体1，以避免溅射粒子对腔体1内壁形成污染。再次，相比于现有技术中压设于托盘7边缘的压环结构，本实施例中的基座4与遮挡件5为一体结构，这使遮挡件5在随基座4的运动过程中不会发生位置偏移，从而确保了整个工艺过程的稳定性，不会出现如现有技术中的由于压环结构的位置移动所导致的工艺过程不稳定。
通过将遮挡件5固定设置于基座4上，不仅能够在沉积工艺过程中对内衬2中的等离子体形成遮挡，从而避免等离子体颗粒落入腔体1底部，而且相对于现有技术，遮挡件5的设置，使该沉积腔室无需再设置压环，从而不仅避免了工艺结束后压环与托盘相互脱开时沉积薄膜脱落所导致的颗粒污染，而且克服了压环的设置在工艺过程中带来的沉积工艺的不稳定，同时还克服了压环的设置所导致的沉积薄膜的不均匀，确保了整个工艺过程的稳定性和薄膜沉积的均匀性。
本实施例中，基座4包括载台41和用于支撑载台41的支撑部42，遮挡件5环绕载台41设置，并固定于载台41的底面。遮挡件5设置在载台41的底面上；基座4能沿远离和靠近靶材3的方向移动，以带动遮挡件5沿远离和靠近靶材3的方向移动。相比于现有技术中压设于托盘7边缘的压环结构，由于遮挡件5固定设置于载台41的底面上，所以遮挡件5在随基座4上下移动过程中不会发生位置偏移，从而也不会像现有技术中的压环结构那样对溅射粒子在基片上的沉积形成任何遮挡，因此也不会影响基片上薄膜沉积的均匀性；同时，遮挡件5与载台41的固定设置还确保了整个工艺过程的稳定性，不会出现如现有技术中的由于压环结构的位置移动所导致的工艺过程不稳定。
本实施例中，当基座4上升至工艺位时，内衬2底部嵌入至遮挡件5内，且遮挡件5的侧壁与内衬2的侧壁之间形成间隙L。间隙L能使通入腔体1内的工艺气体进入内衬2与基座4对合形成的工艺区域内。其中，在沉积工艺过程中，遮挡件5、基座4和内衬2之间对合形成相对封闭的等离子体工艺区域，等离子体沉积工艺在该相对封闭的区域内进行。内衬2底部嵌入至遮挡件5内，能够防止工艺区域内的溅射粒子进入腔体1中，从而避免对腔体1内壁形成污染；同时还能使通入腔体1内的工艺气体进入内衬2、遮挡件5与基座4对合形成的工艺区域内，从而使沉积工艺正常进行。
优选的，间隙L的长宽比为3～5。如此设置，不仅使工艺气体能顺利地由腔体1进入内衬2中，而且还能确保内衬2中的溅射粒子不会通过间隙L由内衬2进入腔体1中，防止溅射粒子对腔体1内壁造成污染。
本实施例中，遮挡件5包括环形平面51和第一筒状结构52，其中，环形平面51环绕载台41设置，其内周固定于载台41的底面；第一筒状结构52的一端与环形平面51的外周连接。其中，遮挡件5为L形槽；L形槽向远离内衬2的方向凹陷。L形槽的底壁固定设置于载台41底面上，在工艺位时，L形槽的侧壁与内衬2的侧壁至少部分相交错，从而能够形成间隙L，间隙L使腔体1内的工艺气体能进入内衬2、遮挡件5与基座4对合形成的相对封闭的工艺区域内，还能防止溅射粒子由内衬2进入腔体1内，从而避免对腔体1内壁造成污染。
本实施例中，载台41包括依次设置在支撑部42上的第一导电层411、绝缘层412和第二导电层413，其中，遮挡件5固定于第一导电层411的底部；且遮挡件5、第一导电层411和支撑部42接地。如此设置，能使与靶材3相对的基座4及遮挡件5的接地面积相对于现有技术中只有基座周围的内衬2接地的接地面积明显增大，这能使溅射过程中，溅射粒子的能量不至于过大，从而使溅射粒子溅射到基片表面时不会对基片表面造成太大损伤，进而有利于溅射粒子在基片上的沉积，并提高了基片上的薄膜沉积质量。
其中，第二导电层413上用于放置承载基片的托盘7。绝缘层412的设置，能使基片在沉积工艺过程中为悬浮电位，即确保基片上不施加任何电位，也不接地，这样能够确保基片上薄膜沉积的正常进行，从而确保基片上薄膜沉积的质量。绝缘层412上第二导电层413的设置，能使托盘7与基座4良好接触，从而确保基片上薄膜沉积的正常进行，确保基片上薄膜沉积的质量。
优选的，绝缘层412采用陶瓷材料制成；第一导电层411和第二导电层413采用金属材料或金属合金材料制成。
通过将遮挡件5设置为L形槽；L形槽向远离内衬2的方向凹陷。相对于现有技术中的压环结构，L形槽能够增大与靶材3相对的遮挡件5的接地面积，从而使溅射过程中溅射粒子的能量不至于过大，进而使溅射粒子溅射到基片表面时不会对基片表面造成太大损伤，有利于溅射粒子在基片上的沉积，并提高了基片上的薄膜沉积质量。
实施例2：
本实施例提供一种沉积腔室，与实施例1不同的是，如图6所示，遮挡件5包括环形平面51、第一筒状结构52和第二筒状结构53，其中，第一筒状结构52的一端与环形平面51的外周连接；第二筒状结构53的第一端与环形平面51的内周连接，第二端固定于载台41的底面。
其中，第二筒状结构53的高度小于第一筒状结构52的高度。
本实施例中，遮挡件5为矩形槽；矩形槽向远离内衬2的方向凹陷。矩形槽的一侧的侧壁固定设置于载台41的底面上，矩形槽的另一侧侧壁与内衬2的侧壁至少部分相交错，矩形槽向远离内衬2的方向凹陷，相对于现有技术中的压环结构，遮挡件5设置为矩形槽，能够进一步增大与靶材3相对的遮挡件5的接地面积，从而使溅射过程中溅射粒子的能量不至于过大，进而使溅射粒子溅射到基片表面时不会对基片表面造成太大损伤，有利于溅射粒子在基片上的沉积，并提高了基片上的薄膜沉积质量。矩形槽的另一侧侧壁与内衬2的侧壁至少部分相交错，从而能够形成间隙L，间隙L使腔体1内的工艺气体能进入内衬2、遮挡件5与基座4对合形成的相对封闭的等离子体工艺区域内，还能防止溅射粒子由内衬2进入腔体1内，从而避免对腔体1内壁造成污染。
需要说明的是，遮挡件5的形状并不局限于实施例1中的L形槽和本实施例中的矩形槽的结构，遮挡件5也可以设置为其他的任意形状，只要确保与靶材3相对的遮挡件5的接地面积能够足够大，防止溅射粒子溅射到基片表面时不会对基片表面造成太大损伤即可。
本实施例中沉积腔室的其他结构与实施例1中相同，此处不再赘述。
实施例1-2的有益效果：实施例1-2所提供的沉积腔室，通过将遮挡件固定设置于基座上，不仅能够在沉积工艺过程中对内衬中的等离子体形成遮挡，从而避免等离子体颗粒落入腔体底部，而且相对于现有技术，遮挡件的设置，使该沉积腔室无需再设置压环，从而不仅避免了工艺结束后压环与托盘相互脱开时沉积薄膜脱落所导致的颗粒污染，而且克服了压环的设置在工艺过程中带来的沉积工艺的不稳定，同时还克服了压环的设置所导致的沉积薄膜的不均匀，确保了整个工艺过程的稳定性和薄膜沉积的均匀性。
实施例3：
本实施例提供一种膜层沉积装置，包括实施例1-2任意一个中的沉积腔室。
通过采用实施例1-2任意一个中的沉积腔室，不仅提高了该膜层沉积装置的膜层沉积质量，而且提高了该膜层沉积装置膜层沉积工艺的稳定性。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种沉积腔室，包括腔体、环绕设置在所述腔体侧壁的内衬、靶材和基座；所述靶材设置于所述内衬顶部开口的上方，所述基座设置于所述内衬底部开口的下方；其特征在于，还包括遮挡件，所述遮挡件环绕固定设置于所述基座外围，且所述遮挡件在所述靶材上的正投影覆盖所述内衬底部。
2.根据权利要求1所述的沉积腔室，其特征在于，所述基座包括载台和用于支撑所述载台的支撑部，所述遮挡件环绕所述载台设置，并固定于所述载台的底面。
3.根据权利要求1所述的沉积腔室，其特征在于，当所述基座上升至工艺位时，所述内衬底部嵌入至所述遮挡件内，且所述遮挡件的侧壁与所述内衬的侧壁之间形成间隙。
4.根据权利要求3所述的沉积腔室，其特征在于，所述间隙的长宽比为3～5。
5.根据权利要求2所述的沉积腔室，其特征在于，所述遮挡件包括环形平面和第一筒状结构，其中，
所述环形平面环绕所述载台设置，其内周固定于所述载台的底面；
所述第一筒状结构的一端与所述环形平面的外周连接。
6.根据权利要求2所述的沉积腔室，其特征在于，所述遮挡件包括环形平面、第一筒状结构和第二筒状结构，其中，
所述第一筒状结构的一端与所述环形平面的外周连接；
所述第二筒状结构的第一端与所述环形平面的内周连接，第二端固定于所述载台的底面。
7.根据权利要求6所述的沉积腔室，其特征在于，所述第二筒状结构的高度小于所述第一筒状结构的高度。
8.根据权利要求2-7任一所述的沉积腔室，其特征在于，所述载台包括依次设置在所述支撑部上的第一导电层、绝缘层和第二导电层，其中，
所述遮挡件固定于所述第一导电层的底部；以及
所述遮挡件、所述第一导电层和所述支撑部接地。
9.根据权利要求8所述的沉积腔室，其特征在于，所述绝缘层采用陶瓷材料制成；所述第一导电层和所述第二导电层采用金属材料或金属合金材料制成。
10.一种膜层沉积装置，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的沉积腔室。
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