CN116904953A - 一种气相沉积设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气相沉积设备，该气相沉积设备包括：加热装置以及边缘组件；加热装置包括加热面，加热面用于对放置于加热面一侧的晶圆进行加热；加热面包括边缘分部；边缘组件包括第一边缘结构，第一边缘结构分别与边缘分部以及晶圆接触；第一边缘结构呈环形连续设置，且第一边缘结构至少覆盖边缘分部。采用上述技术手段，通过设置边缘组件能够实现晶圆与边缘分部之间无缝隙，如此在溅射镀膜时不会在加热装置的边缘位置沉积薄膜，进而能够保证加热装置对晶圆进行均匀加热，且延长了加热装置的使用寿命。

Description

一种气相沉积设备

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种气相沉积设备。

背景技术

磁控溅射是物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD）的一种。一般的溅射法可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多材料，且具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点。

现阶段，通常在晶圆加热装置上的若干个孔中加装陶瓷帽，如此可以让晶圆表面的温度更低且均匀，由热传导转变为热辐射，使得晶圆表面温度更低和均匀。

但是，晶圆和晶圆加热装置之间有间隙，长时间沉积会导致晶圆加热装置边缘一圈会镀上薄膜，严重影响晶圆加热装置的使用寿命，同时由于加热装置中间的若干个孔中设置有陶瓷帽，晶圆在进入腔室后，取放晶圆时，顶针会有把陶瓷帽顶出来的风险，以及会存在部分薄膜也会被镀在陶瓷帽，导致陶瓷帽会粘在晶圆背面，有被带出来的风险，如此会严重影响工艺结果及产能。

发明内容

本发明提供了一种气相沉积设备，以实现加热装置对晶圆进行均匀加热，且延长了加热装置的使用寿命。

本发明实施例提供的一种气相沉积设备，包括：加热装置以及边缘组件；

所述加热装置包括加热面，所述加热面用于对放置于所述加热面一侧的晶圆进行加热；

所述加热面包括边缘分部；

所述边缘组件包括第一边缘结构，所述第一边缘结构分别与所述边缘分部以及所述晶圆接触；所述第一边缘结构呈环形连续设置，且所述第一边缘结构至少覆盖所述边缘分部。

可选的，所述加热面还包括中心分部，所述边缘分部围绕所述中心分部；

所述第一边缘结构暴露所述中心分部。

可选的，所述第一边缘结构的宽度为D；

其中，2mm≤D≤3mm。

可选的，所述气相沉积设备还包括，沉积环；所述沉积环位于所述加热装置的边缘，且所述沉积环包括第一沉积槽；

所述边缘组件还包括第二边缘结构，所述第二边缘结构与所述第一边缘结构连接；所述第二边缘结构位于所述第一沉积槽中，所述第一沉积槽用于固定所述第二边缘结构。

可选的，所述边缘组件的厚度为H；

其中，0.2mm≤H≤5mm。

可选的，所述边缘组件包括陶瓷组件。

可选的，所述边缘组件的表面包括保护层。

可选的，所述气相沉积设备还包括：遮蔽环；所述沉积环还包括第二沉积槽；

所述遮蔽环包括连接的水平分部以及竖直分部，所述水平分部与所述气相沉积设备的外壳连接，所述竖直分部位于所述第二沉积槽内。

可选的，所述气相沉积设备还包括复合镀膜；

所述复合镀膜覆盖所述加热面，用于吸收并传递所述加热装置以及所述晶圆辐射的热量。

可选的，所述气相沉积设备还包括：溅射源；

所述溅射源位于所述加热装置的一侧，用于提供待沉积离子。

本发明实施例提供的技术方案，气相沉积设备包括加热装置以及边缘组件，加热装置包括加热面，加热面包括边缘分部，边缘组件包括第一边缘结构，第一边缘结构呈环形连续设置，且第一边缘结构至少覆盖边缘分部，第一边缘结构分别与边缘分部以及晶圆接触，也就是说，第一边缘结构设置在边缘分部以及晶圆之间，通过设置第一边缘结构能够实现边缘分部与晶圆之间无缝隙，即加热装置的边缘与晶圆之间没有缝隙，作为对比例，现有技术中由于加热装置边缘与晶圆之间存在缝隙会导致加热装置边缘沉积薄膜，进而影响加热装置边缘对晶圆边缘的加热效果，导致晶圆受热不均匀，然而本发明实施例由于加热装置的边缘与晶圆之间没有缝隙，因此在溅射镀膜时，不会在加热装置的边缘位置沉积薄膜，不会影响加热装置边缘对晶圆边缘的加热效果，进而能够保证加热装置对晶圆进行均匀加热，且延长了加热装置的使用寿命。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明实施例提供的一种气相沉积设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种边缘组件的俯视示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种气相沉积设备的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种边缘组件的俯视示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

图1为本发明实施例提供的一种气相沉积设备的结构示意图，如图1所示，该气相沉积设备包括：加热装置10以及边缘组件20；加热装置10包括加热面101，加热面101用于对放置于加热面101一侧的晶圆30进行加热；加热面101包括边缘分部1011；边缘组件20包括第一边缘结构201，第一边缘结构201分别与边缘分部1011以及晶圆30接触；第一边缘结构201呈环形连续设置，且第一边缘结构201至少覆盖边缘分部1011。

具体的，晶圆30可以放置于加热装置10的一侧，以便加热装置10对其进行加热。加热装置10包括加热面101，加热面101包括中心分部1012以及围绕中心分部1012设置的边缘分部1011，边缘分部1011以及中心分部1012均能对放置于加热面101一侧的晶圆30进行加热。

进一步的，图2为本发明实施例提供的一种边缘组件的俯视示意图，如图2所示，边缘组件20包括第一边缘结构201，且第一边缘结构201呈环形连续设置，换句换说，第一边缘结构201可以与加热装置10的边缘形状相匹配，且连续设置。此外，第一边缘结构201分别与边缘分部1011以及晶圆30接触，也就是说，第一边缘结构201设置于晶圆30与边缘分部1011之间，通过第一边缘结构201能够实现晶圆30与边缘分部1011之间无缝隙，第一边缘结构201能够覆盖边缘分部1011，如此能够保证在利用磁控溅射技术对晶圆30进行薄膜沉积时，薄膜不会蒸镀在边缘分部1011，进而薄膜不会沉积在加热装置10的边缘位置。

作为对比例，现有技术中由于加热装置边缘与晶圆之间存在缝隙会导致加热装置边缘沉积薄膜，进而影响加热装置边缘对晶圆边缘的加热效果，导致晶圆受热不均匀，然而本发明实施例由于加热装置的边缘与晶圆之间没有缝隙，因此在溅射镀膜时，不会在加热装置的边缘位置沉积薄膜，不会影响加热装置边缘对晶圆边缘的加热效果，如此一方面能够保证加热装置对晶圆进行均匀加热，另一方面能够保证气相沉积设备的使用寿命。

可以理解的是，第一边缘结构201的边缘可以超出晶圆30的范围，如此能够实现第一边缘结构201与晶圆30背面边缘的完全接触，防止薄膜沉积至晶圆30背面的边缘位置。可以理解的是，第一边缘结构201的边缘可以超出边缘分部1011的范围，如此可以实现第一边缘结构201与边缘分部1011完全接触，防止薄膜沉积至边缘分部1011，对加热装置10的加热效果产生影响。

需要说明的是，第一边缘结构201的导热性良好，不会影响加热装置10对晶圆30边缘的加热效果。此外，第一边缘结构201的厚度较小，不会在晶圆30与加热装置10之间形成较大的空气间隙，进而不会影响加热装置对晶圆30的加热效果。

示例性的，气相沉积设备可以是一种物理气相沉积设备。由于物理气相沉积法的沉积粒子能量可调节，反应活性高，通过采用磁控溅射技术制备晶圆具有易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点。

本发明实施例提供的气相沉积设备，通过设置加热装置以及边缘组件，加热装置包括加热面，加热面包括边缘分部，边缘组件包括第一边缘结构，第一边缘结构呈环形连续设置，且第一边缘结构至少覆盖边缘分部，第一边缘结构分别与边缘分部以及晶圆接触，也就是说，第一边缘结构设置在边缘分部以及晶圆之间，通过设置第一边缘结构能够实现边缘分部与晶圆之间无缝隙，即加热装置的边缘与晶圆之间没有缝隙，作为对比例，现有技术中由于加热装置边缘与晶圆之间存在缝隙会导致加热装置边缘沉积薄膜，进而影响加热装置边缘对晶圆边缘的加热效果，导致晶圆受热不均匀，然而本发明实施例由于加热装置的边缘与晶圆之间没有缝隙，因此在溅射镀膜时，不会在加热装置的边缘位置沉积薄膜，不会影响加热装置边缘对晶圆边缘的加热效果，且延长了加热装置的使用寿命。

可选的，继续参考图1和图2，加热面101还包括中心分部1012，边缘分部1011围绕中心分部1012；第一边缘结构201暴露中心分部1012。

具体的，由于晶圆30一般呈圆形，因此，加热装置10一般可以与晶圆30的形状相匹配，以便对晶圆30进行均匀加热。进一步的，边缘分部1011围绕中心分部1012，换句话说，加热装置10的中心分部1012可以是圆形，而边缘分部1011可以是包围中心分部1012的圆环。第一边缘结构201暴露中心分部1012，也就是说，第一边缘结构201为空心环，即第一边缘结构201的中心区域是镂空的，以暴露加热装置10的中心分部1012，如此一方面能够降低边缘组件20的生产成本，另一方面能够保证中心分部1012对晶圆30的加热效果。

可选的，继续参考图2，第一边缘结构201的宽度为D；其中，2mm≤D≤3mm。

具体的，第一边缘结构201的宽度D，满足2mm≤D≤3mm，如此能够保证第一边缘结构201对沉积薄膜的阻挡效果。示例性的，当D＜2mm时，由于第一边缘结构201的宽度较小，不足以对加热装置10边缘的薄膜进行阻挡。当D＞3mm时，由于第一边缘结构201的宽度较大，会影响中心分部1012对晶圆30的加热效果。

可选的，图3为本发明实施例提供的另一种气相沉积设备的结构示意图，如图3所示，气相沉积设备还包括，沉积环40；沉积环40位于加热装置10的边缘，且沉积环40包括第一沉积槽401；边缘组件20还包括第二边缘结构202，第二边缘结构202与第一边缘结构201连接；第二边缘结构202位于第一沉积槽中401，第一沉积槽401用于固定第二边缘结构202。

具体的，沉积环40位于加热装置10的边缘，如此可以将磁控溅射过程中产生的颗粒或者薄膜等残留物沉积至第一沉积槽401中，进而可以防止残留物沉积至气相沉积设备的真空腔室的底部，避免因残留物在真空腔室底部不断沉积进而影响晶圆30的品质。

进一步的，图4为本发明实施例提供的另一种边缘组件的俯视示意图，如图4所示，边缘组件20还包括与第一边缘结构201连接的第二边缘结构202，也就是说，第一边缘结构201与第二边缘结构202可以一体设置。通过设置第二边缘结构202能够进一步保证边缘组件20对薄膜的阻挡效果，防止薄膜沉积在加热装置10的边缘位置，进而可以加强对加热装置10边缘的保护作用。此外，第二边缘结构202位于第一沉积槽中401，第一沉积槽401用于固定第二边缘结构202，进而一方面可以保证边缘组件20的稳定性，另一方面通过第一沉积槽401还可以承接沉积在第二边缘结构202的残留物。

进一步的，继续参考图3，边缘组件20的厚度为H；其中，0.2mm≤H≤5mm。

具体的，边缘组件20的厚度H，满足0.2mm≤H≤5mm，如此能够保证第二边缘结构202与第一沉积槽401的高度相匹配，进而保证第二边缘结构202位于第一沉积槽401中，有利于第一沉积槽401对第二边缘结构202的固定及支撑作用，进而可以保证边缘组件20的稳定性。

可选的，继续参考图1，边缘组件20包括陶瓷组件，也就是说，边缘组件20的材料可以采用陶瓷，一方面陶瓷具有较高的刚强度以及硬度，另一方面陶瓷材料的熔点高，如此不容易在晶圆30进行薄膜沉积的过程中发生反应，此外，由于陶瓷具有较好的导热性能，有利于加热装置10将热量传递至晶圆30。

示例性的，陶瓷组件的材料可以是氧化铝、氮化铝或者氧化锆等，本发明实施例对陶瓷组件的材料不进行具体限定。

可选的，继续参考图1，边缘组件20的表面包括保护层（图中未示出）。

具体的，保护层可以采用喷砂工艺完成，即在第一边缘结构201与第二边缘结构202的表面进行喷砂处理。当边缘组件20采用陶瓷组件时，利用陶瓷为介质通过喷砂处理，由喷枪对陶瓷组件的表面进行喷砂加工，以去除陶瓷组件表面的毛刺，如此能够防止陶瓷组件被污染或者被氧化。

可选的，继续参考图3，气相沉积设备还包括：遮蔽环50；沉积环40还包括第二沉积槽402；遮蔽环50包括连接的水平分部501以及竖直分部502，水平分部501与气相沉积设备的外壳60连接，竖直分部502位于第二沉积槽402内。

具体的，遮蔽环50用于遮挡磁控溅射过程中产生的颗粒或者薄膜等残留物。进一步的，水平分部501与气相沉积设备的外壳60连接，如此残留物可以沉积在水平分部501的表面而不是堆积在真空腔室的底部。此外，竖直分部502位于第二沉积槽402内，如此一方面能够通过第二沉积槽402对竖直分部502进行固定及支撑，进而可以保证遮蔽环50的稳定性。另一方面，通过设置竖直分部502可以用于将磁控溅射过程中产生的颗粒或者薄膜等残留物沉积至第二沉积槽402内，进而可以防止残留物沉积至气相沉积设备的真空腔室的底部，避免残留物在真空腔室的底部不断沉积影响晶圆的品质。

可选的，继续参考图3，气相沉积设备还包括复合镀膜70；复合镀膜70覆盖加热面101，用于吸收并传递加热装置10以及晶圆30辐射的热量。

具体的，复合镀膜70可以充分地吸收加热装置10和晶圆30所辐射出来的热量，并且会极大地加速热量的传递，以使热量由高温位置向低温位置传导，由此可以大幅改善晶圆30的散热和冷却。

进一步的，由于第一边缘结构201覆盖边缘分部1011，说明第一边缘结构201可以保护位于边缘分部1011表面的复合镀膜70，避免由于复合镀膜70的边缘位置沉积薄膜而失效。

示例性的，复合镀膜70可以是采用陶瓷等材料制备形成的复合膜层。

可选的，继续参考图1，气相沉积设备还包括：溅射源80；溅射源80位于加热装置10的一侧，用于提供待沉积离子。

具体的，溅射源80位于加热装置10的一侧，用于向晶圆30提供待沉积离子。示例性的，待沉积离子可以是氮离子。

进一步的，溅射源80可以包括被溅射的靶材，示例性的，靶材的材料可以是钛，溅射源80还可以包括磁控管腔，磁控管腔内设置有极性相反的磁铁，磁铁可以产生磁场束缚电子，限制电子的运动范围，并延长电子的运动轨迹，使电子最大幅度的离化进入真空腔室内的气体原子，以形成该气体的离子，气体原子包括惰性气体原子，离化形成的氮离子在靶材表面形成氮化钛，离化形成的氮离子受靶材上施加的负电压吸引轰击靶材，撞击出靶材表面的氮化钛，并在晶圆30上进行沉积，进而在晶圆30上形成氮化钛薄膜。

综上，本发明实施例提供的气相沉积设备，通过在加热装置的边缘位置设置边缘组件，能够保证边缘组件对加热装置的保护作用，防止由于加热装置边缘与晶圆之间存在缝隙，在利用磁控溅射技术对晶圆进行薄膜沉积时，薄膜会沉积在加热装置的边缘位置，进而对加热装置的加热功能以及对气相沉积设备的工作性能产生影响。由于边缘组件中的第一边缘结构设置在加热装置的边缘分部与晶圆之间，且第一边缘结构与晶圆以及边缘分部之间接触无缝隙，如此能够保证加热装置的工作性能，进而有利于加热装置对晶圆进行均匀加热。此外，边缘组件还可以包括连接的第一边缘结构以及第二边缘结构，第二边缘结构可以位于第一沉积槽中，如此第一沉积槽能够对第二边缘结构进行固定与支撑，进而可以保证边缘组件的稳定性，如此可以提高气相沉积设备的产能。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种气相沉积设备，其特征在于，包括：加热装置以及边缘组件；

所述加热装置包括加热面，所述加热面用于对放置于所述加热面一侧的晶圆进行加热；

所述加热面包括边缘分部；

所述边缘组件包括第一边缘结构，所述第一边缘结构分别与所述边缘分部以及所述晶圆接触；所述第一边缘结构呈环形连续设置，且所述第一边缘结构至少覆盖所述边缘分部，所述第一边缘结构超出所述晶圆的范围；

所述气相沉积设备还包括沉积环；所述沉积环位于所述加热装置的边缘，且所述沉积环包括第一沉积槽；

所述边缘组件还包括第二边缘结构，所述第二边缘结构与所述第一边缘结构连接；所述第二边缘结构位于所述第一沉积槽中，所述第一沉积槽用于固定所述第二边缘结构，所述第一沉积槽还用于承接车载在所述第二边缘结构的残留物。

2.根据权利要求1所述的气相沉积设备，其特征在于，所述加热面还包括中心分部，所述边缘分部围绕所述中心分部；

所述第一边缘结构暴露所述中心分部。

3.根据权利要求2所述的气相沉积设备，其特征在于，所述第一边缘结构的宽度为D；

其中，2mm≤D≤3mm。

4.根据权利要求1所述的气相沉积设备，其特征在于，所述边缘组件的厚度为H；

其中，0.2mm≤H≤5mm。

5.根据权利要求1所述的气相沉积设备，其特征在于，所述边缘组件包括陶瓷组件。

6.根据权利要求1所述的气相沉积设备，其特征在于，所述边缘组件的表面包括保护层。

7.根据权利要求1所述的气相沉积设备，其特征在于，所述气相沉积设备还包括：遮蔽环；所述沉积环还包括第二沉积槽；

所述遮蔽环包括连接的水平分部以及竖直分部，所述水平分部与所述气相沉积设备的外壳连接，所述竖直分部位于所述第二沉积槽内。

8.根据权利要求1所述的气相沉积设备，其特征在于，所述气相沉积设备还包括复合镀膜；

所述复合镀膜覆盖所述加热面，用于吸收并传递所述加热装置以及所述晶圆辐射的热量。

9.根据权利要求1所述的气相沉积设备，其特征在于，所述气相沉积设备还包括：溅射源；

所述溅射源位于所述加热装置的一侧，用于提供待沉积离子。