CN220246240U - 一种改善薄膜内应力的镀膜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种改善薄膜内应力的镀膜装置，包括机体，所述机体内开设内腔，所述内腔底面中心位置垂直转动连接转柱，所述转柱顶端固接电极部件，所述电极部件包括壳体，所述壳体顶面固定嵌接嵌板，所述嵌板上均匀开设多个电极穴孔，所述嵌板底面位于电极穴孔四角外侧位置分别固接两个第一柱块及两个第二柱块。本实用新型通过设置的滑杆、调节杆上的传动结构实现平板电极在电极穴孔内的水平位置调整，实现每个可调节负偏压区域的位置改变，使得可调整负偏压的电极区域可以根据晶圆表面不同的应力或方阻的区域进行调整，使得产生负偏压不同大小的区域与晶圆表面不同的应力或方阻的区域更加对应，最终保证镀膜的内应力均匀性。

Description

一种改善薄膜内应力的镀膜装置

技术领域

本实用新型涉及镀膜设备技术领域，具体为一种改善薄膜内应力的镀膜装置。

背景技术

对于溅射镀膜工艺，从靶材表面溅射下来的金属粒子与反应气体反应并最终在晶圆表面沉积形成薄膜。溅射镀膜工艺中的各项参数，包括靶材表面磁场分布、气体流量和压力、反应温度、基片负偏压等，都可能对薄膜品质产生重要影响；而这其中，靶材表面磁场和基片负偏压的影响尤为突出。比如，靶材表面磁场对方阻均匀性和应力均匀性等薄膜特性有着非常大的影响；负偏压对薄膜特性的影响也非常大，利用负偏压对阳离子的吸引和加速作用，增大基片偏压能加大阳离子轰击晶圆表面沉积薄膜的能量，可以让薄膜的应力从张应力变到压应力，还可以增加溅射薄膜的致密度从而改变薄膜的方阻。但是，对于常见的磁控溅射设备，靶材表面磁场的均匀性往往难以尽如人意，其中一大原因就是常见镀膜设备中靶材背面的磁控管设计的出发点都是为了改善膜厚的均匀性和靶材利用率，所以难以兼顾溅射薄膜的方阻均匀性和应力均匀性。这样设计出来的磁控管就会造成晶圆中心区域和边缘区域附近的惰性气体离子的分布存在很大的差异性，分布不均匀的离子对晶圆表面薄膜的轰击能量也会不同，从而会影响到晶圆表面薄膜的应力均匀性和方阻均匀性，致使薄膜内应力不均匀的现象。

对此，授权公告号为CN112708865A的中国发明专利公开了一种用于改善薄膜均匀性的镀膜设备，该改善薄膜均匀性的镀膜设备包括腔体、沉积源、晶圆基座，靶材位于腔体的上部，磁铁位于靶材上方，晶圆基座位于腔体下部，晶圆基座包括基座表面及位于基座表面下方的平板电极，平板电极用于提供偏压场，平板电极被一个或多个绝缘环分为多个电极区域，每个被绝缘环分开的电极区均能独立产生一个脉冲直流偏压或者射频偏压，以在晶圆表面不同区域产生相同或者不同的负偏压。

该改善薄膜均匀性的镀膜设备通过对平板电极的进行分区，由此可以根据晶圆表面不同区域的工艺需要设定不同的偏压大小，并通过调节各电极区域串联电阻的阻值来优化沉积薄膜的应力均匀性和方阻均匀性，能大幅提高沉积薄膜的品质，实现镀膜后内应力更加均匀的效果，但是其平板电极分区固定，可以进行负偏压调节的区域是固定位置，不能调整，实际使用时难以使得电极中负偏压调节的区域与晶圆表面不同的应力或方阻的区域进行对应，特别是不同的晶圆表面不同的应力或方阻的区域还会出现插别，这种情况就会导致负偏压调整时无法与晶圆表面需调整的位置进行对应，还是会影响镀膜表面内应力均匀性的现象。

为此我们提出一种改善薄膜内应力的镀膜装置用于解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种改善薄膜内应力的镀膜装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种改善薄膜内应力的镀膜装置，包括机体，所述机体内开设内腔，所述内腔底面中心位置垂直转动连接转柱，所述转柱顶端固接电极部件；

所述电极部件包括壳体，所述壳体顶面固定嵌接嵌板，所述嵌板上均匀开设多个电极穴孔，所述嵌板底面位于电极穴孔四角外侧位置分别固接两个第一柱块及两个第二柱块，两个所述第一柱块与两个第二柱块之间水平固接两个滑杆，两个所述滑杆上分别水平套接两个滑套，两个所述滑套之间固接调节杆，所述调节杆顶面开设第一滑槽，所述第一滑槽内滑动连接第一滑块，所述第一滑块顶面固接平板电极，所述平板电极位于电极穴孔内侧，所述平板电极上固接可变电阻。

优选的，所述内腔内位于电极部件上方位置固接晶圆台，所述内腔内位于晶圆台上方位置固接框板，所述框板顶面固接沉积源，所述晶圆台表面开设晶圆固定位，所述晶圆台内部固接加热器。

优选的，所述内腔两侧位于框板下方位置固接两个条板，两个所述条板与框板两侧之间插接两个侧条，两个所述侧条之间固接靶材。

优选的，两个所述第二柱块之间固接动力杆，所述动力杆侧壁开设第二滑槽，所述滑套内侧壁固接第二滑块，所述第二滑块滑动连接在第二滑槽内，两个所述第一柱块内分别转动连接两个从动带轮，两个所述第二柱块内分别转动连接两个主动带轮，所述主动带轮及从动带轮上套接同步带，所述同步带位于第二滑槽内，所述第二滑块上水平开设通口，所述同步带其中一股固接第二滑块、另一股穿过通口，所述动力杆内中心位置固接双轴伺服减速电机，所述双轴伺服减速电机两转轴端分别固接两个动力轴，两个所述动力轴端部分别固接两个主动带轮转轴端。

优选的，其中一个所述滑套内固接第二伺服减速电机，所述第一滑槽内水平转动连接丝杆，所述第一滑块内固接螺纹套筒，所述丝杆螺纹连接螺纹套筒，所述第二伺服减速电机转轴端固接丝杆端部。

优选的，所述机体底面固接传动壳，所述传动壳内固接第一伺服减速电机，所述第一伺服减速电机转轴端固接主动齿轮，所述转柱转轴端位于传动壳内并固接从动齿轮，所述主动齿轮啮合连接从动齿轮。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过设置的滑杆、调节杆上的传动结构实现平板电极在电极穴孔内的水平位置调整，实现每个可调节负偏压区域的位置改变，使得可调整负偏压的电极区域可以根据晶圆表面不同的应力或方阻的区域进行调整，使得产生负偏压不同大小的区域与晶圆表面不同的应力或方阻的区域更加对应，最终保证镀膜的内应力均匀性。

附图说明

图1为本实用新型第一、二个实施例中主体结构示意图；

图2为本实用新型第一、二个实施例中主体剖切结构示意图；

图3为本实用新型第一、二个实施例中电极部件处爆炸结构示意图；

图4为本实用新型第一、二个实施例中嵌板处结构示意图；

图5为本实用新型图4中A处结构放大结构示意图；

图6为本实用新型第一、二个实施例中平板电极处传动结构示意图。

图中：1、机体；2、电极部件；3、晶圆台；11、内腔；12、转柱；13、框板；14、沉积源；15、条板；16、侧条；17、靶材；18、传动壳；19、第一伺服减速电机；110、主动齿轮；111、从动齿轮；21、壳体；22、嵌板；23、电极穴孔；24、第一柱块；25、第二柱块；26、滑杆；27、动力杆；28、滑套；29、调节杆；210、第一滑槽；211、第一滑块；212、平板电极；213、可变电阻；214、主动带轮；215、从动带轮；216、同步带；217、第二滑槽；218、第二滑块；219、通口；220、双轴伺服减速电机；221、动力轴；222、丝杆；223、螺纹套筒；224、第二伺服减速电机；31、晶圆固定位；32、加热器。

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。

实施例1：

请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：一种改善薄膜内应力的镀膜装置，包括机体1，机体1内开设内腔11，内腔11底面中心位置垂直转动连接转柱12，转柱12顶端固接电极部件2；

电极部件2包括壳体21，壳体21顶面固定嵌接嵌板22，嵌板22上均匀开设多个电极穴孔23，嵌板22底面位于电极穴孔23四角外侧位置分别固接两个第一柱块24及两个第二柱块25，两个第一柱块24与两个第二柱块25之间水平固接两个滑杆26，两个滑杆26上分别水平套接两个滑套28，两个滑套28之间固接调节杆29，调节杆29顶面开设第一滑槽210，第一滑槽210内滑动连接第一滑块211，第一滑块211顶面固接平板电极212，平板电极212位于电极穴孔23内侧，平板电极212上固接可变电阻213，每个平板电极212均通过一个直流电源控制，可变电阻213可以调节阻值进而调整每个平板电极212位置的负偏压大小，实现根据晶圆表面不同区域应力或方阻改变负偏压的效果，通过不同负偏压大小对阳离子的吸引和加速作用，调节晶圆上表面附近阳离子往下轰击晶圆表面不同区域的能量，使得晶圆表面沉积薄膜应力均匀性和方阻均匀性，保证镀膜均匀性，多个平板电极212设置在多个电极穴位23内部，通过设置的滑杆26、调节杆29上的传动结构实现平板电极212在电极穴孔23内的水平位置调整，实现每个可调节负偏压区域的位置改变，使得可调整负偏压的电极区域可以根据晶圆实际情况进行调整，使得产生负偏压不同大小的区域与晶圆实际情况更加对应，最终保证镀膜的内应力均匀性。

实施例2：

请参阅图1-6，为本实用新型第二个实施例，该实施例基于上一个实施例，内腔11内位于电极部件2上方位置固接晶圆台3，内腔11内位于晶圆台3上方位置固接框板13，框板13顶面固接沉积源14，晶圆台3表面开设晶圆固定位31，晶圆台3内部固接加热器32，晶圆固定位31上用于固定晶圆。

内腔11两侧位于框板13下方位置固接两个条板15，两个条板15与框板13两侧之间插接两个侧条16，两个侧条16之间固接靶材17，通过沉积源14轰击晶圆表面进行镀膜。

两个第二柱块25之间固接动力杆27，动力杆27侧壁开设第二滑槽217，滑套28内侧壁固接第二滑块218，第二滑块218滑动连接在第二滑槽217内，两个第一柱块24内分别转动连接两个从动带轮215，两个第二柱块25内分别转动连接两个主动带轮214，主动带轮214及从动带轮215上套接同步带216，同步带216位于第二滑槽217内，第二滑块218上水平开设通口219，同步带216其中一股固接第二滑块218、另一股穿过通口219，动力杆27内中心位置固接双轴伺服减速电机220，双轴伺服减速电机220两转轴端分别固接两个动力轴221，两个动力轴221端部分别固接两个主动带轮214转轴端，通过双轴伺服减速电机220带动同步带216工作带动平板电极212移动。

其中一个滑套28内固接第二伺服减速电机224，第一滑槽210内水平转动连接丝杆222，第一滑块211内固接螺纹套筒223，丝杆222螺纹连接螺纹套筒223，第二伺服减速电机224转轴端固接丝杆222端部，通过第一滑块211带动平板电极212移动。

机体1底面固接传动壳18，传动壳18内固接第一伺服减速电机19，第一伺服减速电机19转轴端固接主动齿轮110，转柱12转轴端位于传动壳18内并固接从动齿轮111，主动齿轮110啮合连接从动齿轮111，可以使得电极部件2发生转动，再次调整每个平板电极212与晶圆的对应位置。

实施例3：

请参阅图1-6，为本实用新型第三个实施例，该实施例基于上述两个实施例，本实用新型使用时，将晶圆固定在晶圆固定位31上，沉积源14通过等离子体(如氩气等)轰击靶材17，将靶材17上的原材料溅射出以后，直接沉积到晶圆表面，或同时通入反应气体以在晶圆表面形成所需材料组分的薄膜，完成镀膜，在镀膜时，电极部件2中的各个平板电极212根据晶圆表面不同区域应力或方阻改变负偏压的大小，同时平板电极212调整位置以对应晶圆表面不同的应力或方阻区域，通过不同负偏压大小对阳离子的吸引和加速作用，调节晶圆上表面附近阳离子往下轰击晶圆表面不同区域的能量，使得晶圆表面沉积薄膜应力均匀性和方阻均匀性，保证镀膜均匀性；本实用新型通过设置的滑杆26、调节杆29上的传动结构实现平板电极212在电极穴孔23内的水平位置调整，实现每个可调节负偏压区域的位置改变，使得可调整负偏压的电极区域可以根据晶圆表面不同的应力或方阻的区域进行调整，使得产生负偏压不同大小的区域与晶圆表面不同的应力或方阻的区域更加对应，最终保证镀膜的内应力均匀性。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种改善薄膜内应力的镀膜装置，包括机体(1)，其特征在于：

所述机体(1)内开设内腔(11)，所述内腔(11)底面中心位置垂直转动连接转柱(12)，所述转柱(12)顶端固接电极部件(2)；

所述电极部件(2)包括壳体(21)，所述壳体(21)顶面固定嵌接嵌板(22)，所述嵌板(22)上均匀开设多个电极穴孔(23)，所述嵌板(22)底面位于电极穴孔(23)四角外侧位置分别固接两个第一柱块(24)及两个第二柱块(25)，两个所述第一柱块(24)与两个第二柱块(25)之间水平固接两个滑杆(26)，两个所述滑杆(26)上分别水平套接两个滑套(28)，两个所述滑套(28)之间固接调节杆(29)，所述调节杆(29)顶面开设第一滑槽(210)，所述第一滑槽(210)内滑动连接第一滑块(211)，所述第一滑块(211)顶面固接平板电极(212)，所述平板电极(212)位于电极穴孔(23)内侧，所述平板电极(212)上固接可变电阻(213)。

2.根据权利要求1所述的一种改善薄膜内应力的镀膜装置，其特征在于：所述内腔(11)内位于电极部件(2)上方位置固接晶圆台(3)，所述内腔(11)内位于晶圆台(3)上方位置固接框板(13)，所述框板(13)顶面固接沉积源(14)，所述晶圆台(3)表面开设晶圆固定位(31)，所述晶圆台(3)内部固接加热器(32)。

3.根据权利要求2所述的一种改善薄膜内应力的镀膜装置，其特征在于：所述内腔(11)两侧位于框板(13)下方位置固接两个条板(15)，两个所述条板(15)与框板(13)两侧之间插接两个侧条(16)，两个所述侧条(16)之间固接靶材(17)。

4.根据权利要求1所述的一种改善薄膜内应力的镀膜装置，其特征在于：两个所述第二柱块(25)之间固接动力杆(27)，所述动力杆(27)侧壁开设第二滑槽(217)，所述滑套(28)内侧壁固接第二滑块(218)，所述第二滑块(218)滑动连接在第二滑槽(217)内，两个所述第一柱块(24)内分别转动连接两个从动带轮(215)，两个所述第二柱块(25)内分别转动连接两个主动带轮(214)，所述主动带轮(214)及从动带轮(215)上套接同步带(216)，所述同步带(216)位于第二滑槽(217)内，所述第二滑块(218)上水平开设通口(219)，所述同步带(216)其中一股固接第二滑块(218)、另一股穿过通口(219)，所述动力杆(27)内中心位置固接双轴伺服减速电机(220)，所述双轴伺服减速电机(220)两转轴端分别固接两个动力轴(221)，两个所述动力轴(221)端部分别固接两个主动带轮(214)转轴端。

5.根据权利要求1所述的一种改善薄膜内应力的镀膜装置，其特征在于：其中一个所述滑套(28)内固接第二伺服减速电机(224)，所述第一滑槽(210)内水平转动连接丝杆(222)，所述第一滑块(211)内固接螺纹套筒(223)，所述丝杆(222)螺纹连接螺纹套筒(223)，所述第二伺服减速电机(224)转轴端固接丝杆(222)端部。

6.根据权利要求1所述的一种改善薄膜内应力的镀膜装置，其特征在于：所述机体(1)底面固接传动壳(18)，所述传动壳(18)内固接第一伺服减速电机(19)，所述第一伺服减速电机(19)转轴端固接主动齿轮(110)，所述转柱(12)转轴端位于传动壳(18)内并固接从动齿轮(111)，所述主动齿轮(110)啮合连接从动齿轮(111)。