CN115449762A - 一种用于磁控溅射设备的准直器及磁控溅射设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于磁控溅射设备的准直器及磁控溅射设备，涉及磁控溅射技术领域。所述磁控溅射设备设置有真空腔体和靶材，所述真空腔体内设置有靶材放置位置和晶圆放置位置，所述靶材放置位置用于放置所述靶材，所述晶圆放置位置用于放置晶圆，所述准直器设置在所述靶材放置位置和所述晶圆放置位置之间；所述准直器面向所述靶材和/或所述晶圆的表面设置成弧面，且所述准直器的中间厚度大于边缘厚度，所述准直器上开设有多个贯通孔，所述贯通孔用于供所述靶材被轰击得到的粒子穿过。通过本发明能够使得沉积到晶圆表面的靶材粒子所形成的膜厚均匀。
Description
技术领域
本发明磁控溅射设备涉及技术领域，特别是涉及一种用于磁控溅射设备的准直器及磁控溅射设备。
背景技术
物理气相沉积是指在真空条件下采用物理方法将材料源(固体或液体)表面气化成气态原子或分子，或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术，可以通过磁控溅射设备来实现。具体地，在磁控溅射过程中，真空腔体内的反应气体电离形成等离子体，通过等离子体轰击靶材，使靶材的金属原子逸出而在真空腔体内扩散，从而对晶圆进行轰击，进而在晶圆上沉积形成薄膜。
基于PVD的磁控溅射设备，为了改善靶材粒子在晶圆表面的填充能力，通常会在晶圆与靶材之间设置准直器，现有的准直器虽然能够改善靶材粒子在晶圆表面的填充能力，但是会造成靶材粒子在晶圆表面的均匀性变差，表现为晶圆中间区域厚，边缘区域薄，导致晶圆的良品率下降。
因此，如何提供一种新的准直器是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种用于磁控溅射设备的准直器及磁控溅射设备，能够使得沉积到晶圆表面的靶材粒子所形成的膜厚均匀。
本发明提供了如下方案：
第一方面，提供一种用于磁控溅射设备的准直器，所述磁控溅射设备设置有真空腔体和靶材，所述真空腔体内设置有靶材放置位置和晶圆放置位置，所述靶材放置位置用于放置所述靶材，所述晶圆放置位置用于放置晶圆，所述准直器设置在所述靶材放置位置和所述晶圆放置位置之间；
所述准直器面向所述靶材和/或所述晶圆的表面设置成弧面，且所述准直器的中间厚度大于边缘厚度，所述准直器上开设有多个贯通孔，所述贯通孔用于供所述靶材被轰击得到的粒子穿过。
可选地，所述准直器的厚度自中心向边缘逐渐变小，且所述弧面的半径为2200～2800mm。
可选地，所述贯通孔的形状为正六边形。
可选地，正六边形的所述贯通孔的相对边之间的距离为15～25mm。
可选地，所述贯通孔均匀地排布在所述准直器上以使所述准直器呈蜂窝形结构。
可选地，所述准直器与所述晶圆之间的距离为20～40cm。
可选地，所述准直器的外侧边缘向外延伸形成翻边，所述翻边与所述真空腔体的内壁连接。
可选地，所述准直器的形状与所述真空腔体的形状相适配。
可选地，所述准直器与所述真空腔体之间设置有密封件。
第二方面，提供一种磁控溅射设备，包括所述准直器。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的准直器通过将表面设置成弧面且呈现中间厚边缘薄的结构特征，使得分布在准直器上的贯通孔的孔深呈现中间深边缘浅的结构特征，使得与竖直方向的角度较大的靶材粒子不易通过准直器中间的贯通孔，但相对来说较易通过边缘的贯通孔。由于中间位置靶材粒子浓度较高，边缘位置靶材粒子浓度较低，采用现有的准直器容易出现晶圆中间膜厚较厚，边缘膜厚较薄的不均匀现象，但使用本申请的上述准直器可以使得沉积到晶圆表面的靶材粒子所形成的膜厚均匀，在一些情况下，与现有技术相比，可以使得膜厚均匀性提升2～3个百分点，可以达到<2％的膜厚均匀性。
进一步地，采用正六边形结构的贯通孔可以增加准直器上开设的贯通孔的数量，提升开孔率，从而可以使得更多的靶材粒子穿过。
当然，本发明的实施例并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例提供的用于磁控溅射设备的准直器的俯视结构示意图；
图2是本发明一个实施例提供的用于磁控溅射设备的准直器的主视结构示意图；
图3是本发明一个实施例提供的用于磁控溅射设备的结构示意图。
图中：100-准直器，110-弧面，120-贯通孔，130-翻边，200-磁控溅射设备，210-真空腔体，220-靶材放置位置，230-晶圆放置位置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明关于“左”、“右”、“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”“顶部”“底部”等方向上的描述均是基于附图所示的方位或位置的关系定义的，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所述的结构必须以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
针对上述背景技术提出的技术问题，本申请提供一种用于磁控溅射设备的准直器。图1是本发明一个实施例提供的用于磁控溅射设备的准直器的俯视结构示意图。图2是本发明一个实施例提供的用于磁控溅射设备的准直器的主视结构示意图。图3是本发明一个实施例提供的用于磁控溅射设备的结构示意图。如图1所示，同时参见图2～图3，所述磁控溅射设备200设置有真空腔体210和靶材，所述真空腔体210内设置有靶材放置位置220和晶圆放置位置230，所述靶材放置位置220位于所述晶圆放置位置230的上方，所述靶材放置位置220用于放置所述靶材，所述晶圆放置位置230用于放置晶圆，所述准直器100设置在所述靶材放置位置220和所述晶圆放置位置230之间。所述准直器100面向所述靶材和/或所述晶圆的表面设置成弧面110，且所述准直器100的中间厚度大于边缘厚度，所述准直器100上开设有多个贯通孔120，所述贯通孔120用于供所述靶材被轰击得到的粒子(靶材粒子)穿过。可以理解的是，所述准直器100面向所述靶材和/或所述晶圆的表面设置成弧面110包括所述准直器100面向所述靶材的表面设置成弧面110、所述准直器100面向所述晶圆的表面设置成弧面110以及所述准直器100相对的两面均设置成弧面110三个方案。
上述准直器100通过将表面设置成弧面110且呈现中间厚边缘薄的结构特征，使得分布在准直器100上的贯通孔120的孔深呈现中间深边缘浅的结构特征，使得与竖直方向的角度较大的靶材粒子不易通过准直器100中间的贯通孔120，但相对来说较易通过边缘的贯通孔120。由于中间位置靶材粒子浓度较高，边缘位置靶材粒子浓度较低，采用现有的准直器100容易出现晶圆中间膜厚较厚，边缘膜厚较薄的不均匀现象，但使用本申请的上述准直器100可以使得沉积到晶圆表面的靶材粒子所形成的膜厚均匀，在一些情况下，与现有技术相比，可以使得膜厚均匀性提升2～3个百分点，可以达到<2％的膜厚均匀性。
其中，所述靶材包括金属靶材、陶瓷靶材或合金靶材等，所述晶圆包括制作硅半导体电路所用的硅晶片。在磁控溅射过程中使用的惰性气体可以氩气。
具体地，在本申请的一个示例中，所述准直器100的厚度自中心向边缘逐渐变小，所述弧面110的半径为2200～2800mm，对应地，当所述贯通孔120的孔径固定时，从中心至边缘，贯通孔120的孔径与深度比由(1：1)～(1.5：1)逐渐变化至(0.8:1)～(1.2：1)。
优选地，在本申请的一个示例中，所述贯通孔120的形状为正六边形，采用正六边形结构的贯通孔120可以增加准直器100上开设的贯通孔120的数量，提升开孔率，从而可以使得更多的靶材粒子穿过。
进一步地，仅作为示例，正六边形的所述贯通孔120的相对边之间的距离为15～25mm，优选地，所有所述贯通孔120的相对边的距离相同。
优选地，在本申请的一个示例中，所述贯通孔120均匀地排布在所述准直器100上，以使所述准直器100呈蜂窝形结构。
可选地，当所述靶材放置位置220和所述晶圆放置位置230之间的距离为80～100cm时，所述准直器100与所述晶圆之间的距离为20～40cm。
进一步地，在本申请的一个示例中，所述准直器100的外侧边缘向外延伸形成翻边130，所述翻边130与所述真空腔体210的内壁连接，相对地，在所述真空腔体210内设置有与所述翻边130相对应的结构，两者之间可以通过螺栓连接。
优选地，在本申请的一个示例中，所述准直器100的形状与所述真空腔体210的形状相适配，从而可以使得所述准直器100的边缘与所述真空腔体210的内壁贴合，提升密封性，可以避免靶材粒子从两者之间穿过。
优选地，在本申请的一个示例中，所述准直器100与所述真空腔体210之间设置有密封件，所述密封件例如为密封圈，可以进一步提升两者之间的密封性。
对应于上述准直器100，本申请还提供一种磁控溅射设备200，包括上述任意一个示例提供的准直器100，可以理解的是，该磁控溅射设备200还不可避免的包括其他必要部件，例如真空腔体210、设置在真空腔体210内的晶圆放置位置230、设置在真空腔体210顶部的靶材放置位置220等，准直器100设置在晶圆放置位置230和靶材放置位置220之间，通过该准直器100可以使得沉积到晶圆表面的靶材粒子所形成的膜厚均匀。
以上对本发明所提供的技术方案，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种用于磁控溅射设备的准直器，其特征在于，所述磁控溅射设备设置有真空腔体和靶材，所述真空腔体内设置有靶材放置位置和晶圆放置位置，所述靶材放置位置用于放置所述靶材，所述晶圆放置位置用于放置晶圆，所述准直器设置在所述靶材放置位置和所述晶圆放置位置之间；
所述准直器面向所述靶材和/或所述晶圆的表面设置成弧面，且所述准直器的中间厚度大于边缘厚度，所述准直器上开设有多个贯通孔，所述贯通孔用于供所述靶材被轰击得到的粒子穿过。
2.根据权利要求1所述的准直器，其特征在于，所述准直器的厚度自中心向边缘逐渐变小，且所述弧面的半径为2200～2800mm。
3.根据权利要求1所述的准直器，其特征在于，所述贯通孔的形状为正六边形。
4.根据权利要求3所述的准直器，其特征在于，正六边形的所述贯通孔的相对边之间的距离为15～25mm。
5.根据权利要求1所述的准直器，其特征在于，所述贯通孔均匀地排布在所述准直器上以使所述准直器呈蜂窝形结构。
6.根据权利要求1所述的准直器，其特征在于，所述准直器与所述晶圆之间的距离为20～40cm。
7.根据权利要求1所述的准直器，其特征在于，所述准直器的外侧边缘向外延伸形成翻边，所述翻边与所述真空腔体的内壁连接。
8.根据权利要求1所述的准直器，其特征在于，所述准直器的形状与所述真空腔体的形状相适配。
9.根据权利要求1所述的准直器，其特征在于，所述准直器与所述真空腔体之间设置有密封件。
10.一种磁控溅射设备，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的准直器。
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