CN108611615A - 一种用于磁控溅射镀膜的基片台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于磁控溅射镀膜的基片台，包括内部带控温液体流道的基片座、以及一端与基片座相连的旋转轴组件，所述旋转轴组件包括由内至外依次布置的内轴、外轴以及隔热套管，所述内轴为中空结构并与所述控温液体流道的入口连通，所述外轴与所述内轴之间具有控温液体回流间隙，所述控温液体流道的出口与所述控温液体回流间隙连通，所述隔热套管与所述外轴之间具有间隙、且隔热套管两端与所述外轴密封连接，所述隔热套管上设有抽真空接口。本发明具有有利于减少热量损失，便于控温等优点。

Description

一种用于磁控溅射镀膜的基片台
技术领域
本发明涉及半导体工艺设备，尤其涉及一种用于磁控溅射镀膜的基片台。
背景技术
随着微电子工艺要求越来越复杂，磁控溅射镀膜时，基片除了需要旋转之外，很多工艺增加了对基片的加热或者制冷的特殊要求，在基片台内部通过控温液体对基片台盘面进行控温。目前常用的带控温功能的基片台由基片座和旋转轴焊接而成，基片座内设置控温液体流道用于控温，旋转轴在驱动机构的带动下带动基片座旋转。由于旋转轴和基片座直接与外界接触，对基片台内部的控温液体造成很大的热损失，当基片台目标温度偏离室温越大时，所需要进入基片台内部的控温液体温度就会要求越高。基片台在工艺过程中除了需要旋转运动之外，为了实现全自动装卸片，还需要实现基片在基片台与传送机械手之间的转移，也即基片台还能够从机械手上取放基片。现有的传片方式为基片(或基片盘)正面朝上，在基片台中心设计顶升机构，利用顶升机构将基片(或基片盘)从背面顶起一定高度，从而基片与基片台之间形成一定的间隙，方便机械手取放片。这种带顶升机构的可旋转基片台能满足大部分工艺生产需要，但是由于基片采用正面朝上的布置方式，工艺腔室内的膜层颗粒难免会掉落到基片表面，导致良品率降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种有利于减少热量损失，便于控温的用于磁控溅射镀膜的基片台。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于磁控溅射镀膜的基片台，包括内部带控温液体流道的基片座、以及一端与基片座相连的旋转轴组件，所述旋转轴组件包括由内至外依次布置的内轴、外轴以及隔热套管，所述内轴为中空结构并与所述控温液体流道的入口连通，所述外轴与所述内轴之间具有控温液体回流间隙，所述控温液体流道的出口与所述控温液体回流间隙连通，所述隔热套管与所述外轴之间具有间隙、且隔热套管两端与所述外轴密封连接，所述隔热套管上设有抽真空接口。
作为上述技术方案的进一步改进：所述隔热套管远离所述基片座的一端内壁与所述外轴外壁之间的距离为d1，隔热套管靠近基片座的一端内壁与所述外轴外壁之间的距离为d2，则d1＜d2。
作为上述技术方案的进一步改进：所述隔热套管远离所述基片座的一端的最小壁厚大于隔热套管靠近基片座的一端的最大壁厚。
作为上述技术方案的进一步改进：所述隔热套管两端与所述外轴焊接连接。
作为上述技术方案的进一步改进：所述控温液体流道为螺旋结构。
作为上述技术方案的进一步改进：所述基片座用于放置基片的一面朝下布置，所述旋转轴组件位于所述基片座上方，所述基片座下方还设有托片环，所述托片环上设有供机械手通过的缺口并配置有升降驱动机构。
作为上述技术方案的进一步改进：所述托片环上设有基片定位凹槽。
所述外轴远离所述基片座的一端与所述内轴之间安装有旋转接头。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的用于磁控溅射镀膜的基片台，利用中空结构的内轴与基片座内部的控温液体流道的入口连通，利用内轴与外轴之间的间隙与控温液体流道的出口连通，也即该间隙作为控温液体的回流通道，在外轴外部套设隔热套管，隔热套管两端与外轴密封连接、且两者之间具有间隙，通过隔热套管上的抽真空接口可在隔热套管与外轴之间形成真空腔，从而有效地隔离控温液体的热量通过外轴向外界散失，有利于控温。
附图说明
图1是本发明用于磁控溅射镀膜的基片台的立体结构示意图。
图2是本发明用于磁控溅射镀膜的基片台的剖视图。
图3是本发明中的基片座的内部结构示意图。
图4是本发明中的托片环的立体结构示意图。
图中各标号表示：1、控温液体流道；2、基片座；21、座体；22、上盖；3、旋转轴组件；31、内轴；32、外轴；33、隔热套管；331、抽真空接口；332、出线孔；34、控温液体回流间隙；4、托片环；41、缺口；42、基片定位凹槽；5、旋转接头。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1至图4示出了本发明用于磁控溅射镀膜的基片台的一种实施例，本实施例的用于磁控溅射镀膜的基片台，包括内部带冷却液流道1的基片座2、以及一端与基片座2相连的旋转轴组件3，旋转轴组件3包括由内至外依次布置的内轴31、外轴32以及隔热套管33，内轴31为中空结构并与控温液体流道1的入口连通，外轴32与内轴31之间具有控温液体回流间隙34，控温液体流道1的出口与控温液体回流间隙34连通，隔热套管33与外轴32之间具有间隙、且隔热套管33两端与外轴32密封连接，隔热套管33上设有抽真空接口331。
该用于磁控溅射镀膜的基片台，利用中空结构的内轴31与基片座2内部的控温液体流道1的入口连通，利用内轴31与外轴32之间的间隙与控温液体流道1的出口连通，也即该间隙作为控温液体的回流通道，控温液体经过内轴31进入基片座2内部的控温液体流道1，改变基片座2上基片的温度，然后从控温液体回流间隙34流出，控温液体后续的流出可通过连接回水管(图中未示出)等现有结构实现，不再赘述；在外轴32外部套设隔热套管33，隔热套管33两端与外轴32密封连接、且两者之间具有间隙，通过隔热套管33上的抽真空接口331(本实施例中以圆孔替代、简化)可在隔热套管33与外轴32之间形成真空隔热腔，从而有效地隔离控温液体的热量通过外轴32向外界散失，有利于控温以及降低控温液体的温度要求。
进一步地，隔热套管33远离基片座2的一端(本实施例中为上端)内壁与外轴32外壁之间的距离为d1，隔热套管33靠近基片座2的一端(本实施例中为下端)内壁与外轴32外壁之间的距离为d2，则d1＜d2。隔热套管33靠近基片座2的一端与外轴32之间的间隙较大，可为其他元件(例如控温热偶)提供安装空间，控温热偶的接线通过隔热套管33中部的出线孔332引出；相反上端与外轴32之间的间隙较小，有利于保证隔热效果。
更进一步地，由于隔热套管33上需要安装旋转驱动机构、磁流体密封轴等，隔热套管33外壁需要加工为阶梯结构；隔热套管33远离基片座2的一端(本实施例中为上端)的最小壁厚大于隔热套管33靠近基片座2的一端(本实施例中为下端)的最大壁厚。隔热套管33上端的壁厚较厚，有利于保证机械强度，便于与旋转驱动机构相连；下端壁厚较薄，有利于形成足够的安装空间。
进一步地，本实施例中，隔热套管33两端与外轴32焊接连接，结构简单、可靠，有利于保证密封性；下端与外轴32优选采用断续的点焊。当然在其他实施例中也可采用密封圈等实现密封连接。
进一步地，本实施例中，控温液体流道1为螺旋结构，有利于保证控温液体与基片座2之间充分进行热量交换。
进一步地，本实施例中，基片座2用于放置基片的一面朝下布置，旋转轴组件3位于基片座2上方，基片座2下方还设有托片环4，托片环4上设有供机械手通过的缺口41并配置有升降驱动机构(图中未示出)。基片座2用于放置基片(或基片盘)的一面朝下布置，并在下方设置托片环4为基片(或基片盘)提供支撑，可避免工艺腔室内的膜层颗粒掉落至基片上，有利于提高工艺的良品率；采用环形、带缺口41、可升降的部件，便于基片在基片座2与传片机械手之间的传送。例如工艺完成之后，传片机械手先移动至托片环4下方，并与缺口41上下对准，然后升降驱动机构带动托片环4、基片下降，托片环4经过传片机械手后，基片落于传片机械手上；需要将传片机械手上的基片传递至基片座2上时，托片环4先下降，传片机械手移动至托片环4与基片座2之间，并与缺口41上下对准，然后托片环4上升，经过传片机械手之后，基片转移至托片环4上，托片环4带动基片进一步上升，将基片夹紧在托片环4与基片座2之间，即可开始做工艺。
更进一步地，本实施例中，托片环4上设有基片定位凹槽42，有利于升降过程中基片保持稳定，避免移位。
进一步地，本实施例中，外轴32远离基片座2的一端(本实施例中为上端)与内轴31之间安装有旋转接头5，可用于与旋转驱动机构相连，带动基片座2在工艺过程中旋转。
其中，基片座2包括座体21和上盖22，控温液体流道1开设于座体21上表面(或称背面)，上盖22与座体21焊接为一体；外轴32下端采用两级阶梯结构，便于增加与内轴31外壁之间的间隙、以及隔热套管33与外轴32的配合。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种用于磁控溅射镀膜的基片台，包括内部带控温液体流道(1)的基片座(2)、以及一端与基片座(2)相连的旋转轴组件(3)，其特征在于：所述旋转轴组件(3)包括由内至外依次布置的内轴(31)、外轴(32)以及隔热套管(33)，所述内轴(31)为中空结构并与所述控温液体流道(1)的入口连通，所述外轴(32)与所述内轴(31)之间具有控温液体回流间隙(34)，所述控温液体流道(1)的出口与所述控温液体回流间隙(34)连通，所述隔热套管(33)与所述外轴(32)之间具有间隙、且隔热套管(33)两端与所述外轴(32)密封连接，所述隔热套管(33)上设有抽真空接口(331)。
2.根据权利要求1所述的用于磁控溅射镀膜的基片台，其特征在于：所述隔热套管(33)远离所述基片座(2)的一端内壁与所述外轴(32)外壁之间的距离为d1，隔热套管(33)靠近基片座(2)的一端内壁与所述外轴(32)外壁之间的距离为d2，则d1＜d2。
3.根据权利要求2所述的用于磁控溅射镀膜的基片台，其特征在于：所述隔热套管(33)远离所述基片座(2)的一端的最小壁厚大于隔热套管(33)靠近基片座(2)的一端的最大壁厚。
4.根据权利要求1所述的用于磁控溅射镀膜的基片台，其特征在于：所述隔热套管(33)两端与所述外轴(32)焊接连接。
5.根据权利要求1所述的用于磁控溅射镀膜的基片台，其特征在于：所述控温液体流道(1)为螺旋结构。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于磁控溅射镀膜的基片台，其特征在于：所述基片座(2)用于放置基片的一面朝下布置，所述旋转轴组件(3)位于所述基片座(2)上方，所述基片座(2)下方还设有托片环(4)，所述托片环(4)上设有供机械手通过的缺口(41)并配置有升降驱动机构。
7.根据权利要求6所述的用于磁控溅射镀膜的基片台，其特征在于：所述托片环(4)上设有基片定位凹槽(42)。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的用于磁控溅射镀膜的基片台，其特征在于：所述外轴(32)远离所述基片座(2)的一端与所述内轴(31)之间安装有旋转接头(5)。
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