CN202246834U - 一种薄膜沉积设备和均热板 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种薄膜沉积设备和均热板，涉及半导体技术领域，为减少反应腔室内的杂质微粒而设计。所述薄膜沉积设备，包括反应腔室，所述反应腔室内设置有加热板，所述加热板上设置有均热板，所述均热板远离所述加热板的上表面上设置有应力缓冲层，所述应力缓冲层的热膨胀系数介于所述均热板的热膨胀系数与所述薄膜沉积设备所沉积的薄膜的热膨胀系数之间。本实用新型可应用于薄膜沉积技术领域。

Description

一种薄膜沉积设备和均热板

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种薄膜沉积设备和均热板。

背景技术

薄膜沉积工艺在半导体加工技术中有着举足轻重的作用。现有技术中，以PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)设备为例，通常包括反应腔室，反应腔室内设置有加热板，加热板上设置有均热板，工艺过程中，衬底放置于均热板上，工艺气体在反应腔室中发生复杂的物理反应后在衬底上形成薄膜。为了使薄膜在衬底上的厚度均一，在薄膜沉积时，需要通过加热板为待沉积薄膜的衬底均匀加热，均热板会将来自加热板的热量均匀地传导给衬底。

但是，通常衬底的面积较均热板的面积小，沉积薄膜时，在均热板的没有被衬底覆盖的区域也会沉积上薄膜，在长期的工艺过程中，均热板会反复经历降温和升温过程。而如果均热板反复经历降温和升温过程，均热板上沉积的薄膜就会因为与均热板的材质热膨胀系数相差较大而交错受力，并因而破碎生成杂质微粒，弥漫在反应腔室中，从而对工艺质量产生不良影响。

实用新型内容

本实用新型提供了一种薄膜沉积设备和均热板，能够减少反应腔室内的杂质微粒。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种薄膜沉积设备，包括反应腔室，所述反应腔室内设置有加热板，所述加热板上设置有均热板，所述均热板远离所述加热板的上表面上设置有应力缓冲层，所述应力缓冲层的热膨胀系数介于所述均热板的热膨胀系数与所述薄膜沉积设备所沉积的薄膜的热膨胀系数之间。

一种用于薄膜沉积设备的均热板，所述均热板的一侧表面上设置有应力缓冲层，所述应力缓冲层的热膨胀系数介于所述均热板的热膨胀系数与所述薄膜沉积设备所沉积的薄膜的热膨胀系数之间。

本实用新型实施例提供的薄膜沉积设备和均热板，均热板的表面设置有应力缓冲层，使原来沉积在均热板上的薄膜沉积在应力缓冲层上。应力缓冲层、均热板和薄膜在温度变化时都会伴有相应的形变，并且由于应力缓冲层的热膨胀系数介于均热板的热膨胀系数与薄膜沉积设备所沉积的薄膜的热膨胀系数之间，应力缓冲层的形变量与同样条件下的均热板的形变量相比，更接近薄膜的形变量，即薄膜与应力缓冲层的形变量的差小于薄膜与均热板的形变量的差，因而能够有效减小薄膜在反复受冷或受热过程中由于薄膜与均热板的形变量的不同而导致薄膜承受的较大应力，因此可以有效改善薄膜破碎的情况，减少薄膜沉积设备反应腔室内的杂质微粒，改善工艺质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的薄膜沉积设备的一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的薄膜沉积设备的另一种结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的薄膜沉积设备的另一种结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的薄膜沉积设备的另一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种薄膜沉积设备，包括反应腔室1，反应腔室1内设置有加热板2，加热板2上设置有均热板3，均热板3的上表面设置有应力缓冲层31；

本实施例中，均热板3的上表面包括载片区域32和除载片区域32之外的边缘区域33，其中，载片区域32用于承载需要进行工艺加工的衬底(图中未示出)，应力缓冲层31设置在边缘区域33上。需要说明是，本实用新型不限于此，应力缓冲层31可设置在均热板3整个上表面上，还可设置在边缘区域33及一部分载片区域32上；

其中，应力缓冲层31的热膨胀系数介于均热板3的热膨胀系数与薄膜沉积设备在均热板3上沉积的薄膜的热膨胀系数之间。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，均热板3的上表面是指均热板3的远离加热板2的表面，均热板3的下表面是指均热板3的与上表面相对的、靠近加热板2的表面。

本实用新型实施例提供的薄膜沉积设备，在均热板3的表面设置有应力缓冲层31，使原来沉积在均热板3上的薄膜，特别是沉积在除载片区域32之外的边缘区域33上的薄膜，沉积在应力缓冲层31上。应力缓冲层31、均热板3和薄膜在温度变化时都会伴有相应的形变，并且由于应力缓冲层的热膨胀系数介于均热板的热膨胀系数与薄膜沉积设备所沉积的薄膜的热膨胀系数之间，应力缓冲层31的形变量与同样条件下的均热板3的形变量相比，更接近薄膜的形变量，即薄膜与应力缓冲层31的形变量的差小于薄膜与均热板3的形变量的差，因而本实用新型实施例提供的均热板3，能够减小薄膜在反复受冷或受热过程中由于薄膜与均热板3的形变量的不同而导致薄膜承受的较大应力，因此可以有效改善薄膜破碎的情况，减少薄膜沉积设备反应腔室1内的杂质微粒，改善工艺质量。

显然，均热板3导热性能的好坏将直接影响对衬底的加工效果。因此，一般的，均热板3的材料都具有良好的导热性，优选的，均热板3的材料为石英。可选的，应力缓冲层31的材料可以根据加工工艺中需要沉积的薄膜的材料的不同而选择，只要使应力缓冲层31的热膨胀系数介于均热板3的热膨胀系数与薄膜沉积设备所沉积的薄膜的热膨胀系数之间即可。例如，在本实用新型的一个实施例中，薄膜沉积设备所沉积的薄膜为铝薄膜，则可以选择氮化铝材料作为均热板3与铝薄膜之间的应力缓冲层31。

需要说明的是，由于很多薄膜材料的热膨胀系数都处于一个数量级，因此，一种材料的应力缓冲层31通常可以作为很多种薄膜沉积工艺的应力缓冲层。

另外，在均热板3上设置应力缓冲层31难免会影响均热板3的导热性能，为了减小这种影响，优选的，应力缓冲层31的材料除了要满足上述热膨胀系数的条件外，还要具有良好的导热性，以保证对均热板3上的衬底进行均匀的热量传导，例如，上述实施例中的氮化铝材料就具有良好的导热性，是种较佳的应力缓冲层材料。

当然，均热板3也可以采用其它具有良好导热性的材料来制作，本实用新型对此不做限制，此时应力缓冲层31的材料也可根据均热板3的材料进行相应的调整，使应力缓冲层31的热膨胀系数介于均热板3的热膨胀系数与薄膜沉积设备所沉积的薄膜的热膨胀系数之间。

可选的，应力缓冲层31可以只分布在均热板3的上表面的一部分区域，也可以分布在均热板3的上表面的全部区域上，本实用新型对此不作限定。由于只有沉积在均热板3上的薄膜才会在反复的受热或受冷过程中破碎形成杂质微粒，因此，优选的，应力缓冲层31在均热板3上的位置被设置在除载片区域32之外的边缘区域33。这样，一方面，应力缓冲层31的设置能够使本来会沉积到均热板3上的薄膜沉积在应力缓冲层31上，能够使薄膜在受热或受冷的工艺过程中承受较小的应力而不被破坏、形成杂质微粒，另一方面，由于应力缓冲层31只分布在边缘区域33，而放置在载片区域32上的衬底在没有应力缓冲层31的情况下能直接与均热板3接触，这样就避免了应力缓冲层31对均热板3的导热性能的影响，进一步保证了薄膜的工艺质量。

可以理解的，影响均热板3与薄膜的形变的因素除了彼此的热膨胀系数之外，还有工艺过程中均热板3与薄膜所经历的温度的变化量。同样条件下，温度的变化量越大，均热板3和薄膜在温度变化前后的形变量就越大，相应的，其形变量的差也就越大，而薄膜承受的应力也就越大，于是薄膜更容易破碎形成杂质微粒，影响工艺质量。

因此，除了在均热板3上设置应力缓冲层31之外，进一步的，还可以通过降低边缘区域33在工艺过程中所经历的温度变化量来进一步减小薄膜与均热板3的形变量的差异，从而减小薄膜因此所承受的应力，有效减少薄膜的破碎情况，改善工艺质量。具体的，如图2所示，在本实用新型的另一个实施例中，均热板3靠近于加热板2的下表面上设置有凸起34，凸起34设置在均热板3的下表面的与载片区域32相对的区域上，均热板3通过凸起34与加热板2相接触。即，在均热板3下方的加热板2就只与凸起34接触，而与均热板3的下表面的与边缘区域33相对的区域相隔离。此时，由于边缘区域33的热量主要由载片区域32处传递过来而不是由均热板3下侧的加热板2进行直接加热而来，因此，可以在一定程度上减小边缘区域33的温度变化，减小均热板3的边缘区域33上的薄膜在受冷或受热过程中承受的应力，进而有效减小薄膜破碎的情况，进一步减少反应腔室1内的杂质微粒，有效改善工艺质量。

可选的，在本实用新型的另一个实施例中，如图3所示，也可以通过将加热板2的面积减小，使其小于均热板3的面积来降低边缘区域33的温度变化。优选的，可以使加热板2在均热板上3的投影与载片区域32在均热板3上的投影重合，即加热板2只分布在均热板3的下表面的与载片区域32相对的区域302中，而不在均热板3的下表面的与边缘区域33相对的区域303中，从而在一定程度上减小了边缘区域33在工艺过程中所经历的温度变化，有效减小均热板3的边缘区域33上的薄膜在受冷或受热过程中承受的应力，从而有效减小薄膜破碎的情况，减少了反应腔室1内的杂质微粒，有效提高了工艺质量。

当然，如图4所示，在本实用新型的另一个实施例中，也可以通过在均热板3的靠近于加热板2的下表面上设置凸起34的同时减小加热板2的面积的方式，来更有效的减小边缘区域33在工艺过程中所经历的温度变化量，从而有效减小薄膜破碎的情况，减少反应腔室1内的杂质微粒，进而有效提高工艺质量。

需要说明的是，本实用新型提供的薄膜沉积设备可以是物理气相沉积设备或化学气相沉积设备，也可以是其它类型的薄膜沉积设备，本实用新型对此不做限制。

相应的，本实用新型还提供了一种用于薄膜沉积设备的均热板，前述薄膜沉积设备的实施例中所提供的任何一种均热板的所有特征均适用于本均热板。

本实用新型实施例提供的均热板在用于薄膜沉积设备时，均热板的表面设置有应力缓冲层，能够有效减小沉积在均热板上的薄膜在反复受冷或受热过程中由于薄膜与均热板的形变量的不同而导致薄膜承受的较大应力，因此可以有效改善薄膜破碎的情况，减少薄膜沉积设备反应腔室内的杂质微粒，改善工艺质量。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种薄膜沉积设备，包括反应腔室，所述反应腔室内设置有加热板，所述加热板上设置有均热板，其特征在于，

所述均热板远离所述加热板的上表面上设置有应力缓冲层，所述应力缓冲层的热膨胀系数介于所述均热板的热膨胀系数与所述薄膜沉积设备所沉积的薄膜的热膨胀系数之间。

2.根据权利要求1所述的薄膜沉积设备，其特征在于，所述均热板的材料为石英，所述应力缓冲层的材料为氮化铝。

3.根据权利要求1所述的薄膜沉积设备，其特征在于，所述均热板的上表面包括载片区域和除所述载片区域之外的边缘区域，所述应力缓冲层设置于所述边缘区域上。

4.根据权利要求3所述的薄膜沉积设备，其特征在于，所述均热板靠近于所述加热板的下表面上设置有凸起，所述凸起设置在所述下表面的与所述载片区域相对的区域上，所述均热板通过所述凸起与所述加热板相接触。

5.根据权利要求3或4所述的薄膜沉积设备，其特征在于，所述加热板的面积小于所述均热板的面积。

6.根据权利要求5所述的薄膜沉积设备，所述加热板在所述均热板上的投影与所述载片区域在所述均热板上的投影重合。

7.一种用于薄膜沉积设备的均热板，其特征在于，

所述均热板的一侧表面上设置有应力缓冲层，所述应力缓冲层的热膨胀系数介于所述均热板的热膨胀系数与所述薄膜沉积设备所沉积的薄膜的热膨胀系数之间。

8.根据权利要求7所述的均热板，其特征在于，所述均热板的材料为石英，所述应力缓冲层的材料为氮化铝。

9.根据权利要求7所述的均热板，其特征在于，所述均热板设置有应力缓冲层的表面包括载片区域和除所述载片区域之外的边缘区域，所述应力缓冲层设置于所述边缘区域上。

10.根据权利要求9所述的均热板，其特征在于，所述均热板除设置有应力缓冲层的表面之外的另一侧表面上设置有凸起，所述凸起设置在所述另一侧表面与所述载片区域相对的区域上。

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