CN2688723Y - 沉积环及应用此沉积环的支撑装置 - Google Patents

Abstract

一种沉积环，适用于薄膜沉积设备。此沉积环主要由导电外环体与内环体所构成。其中，内环体结合于导电外环体的内缘。而且，内环体的热膨胀系数小于导电外环体的热膨胀系数。本实用新型还涉及一种支撑装置，适于在一薄膜沉积设备中支撑一基板。根据本实用新型，在薄膜沉积过程中，导电材质的外环体可避免发生电弧现象，进而保护基板上所沉积的薄膜。由于沉积环的内缘采用陶瓷或其它热膨胀系数较低的材质，所以可避免沉积环对支撑座造成破坏。

Description

沉积环及应用此沉积环的支撑装置

技术领域

本实用新型涉及一种半导体沉积设备，特别是涉及一种沉积环(Deposition ring)及应用此沉积环的支撑装置。

背景技术

薄膜沉积(Thin film deposition)技术已是半导体(Semiconductor)产业所广泛应用的技术之一。薄膜沉积技术可分为物理气相沉积(Physical VaporDeposition，PVD)以及化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)。前者主要是藉由物理现象进行薄膜沉积，而后者主要是以化学反应的方式进行薄膜沉积。其中，物理气相沉积还以蒸镀(Evaporation)及溅射(Sputtering)为目前的主流。

图1绘示为现有的一种溅射设备的支撑装置的剖面示意图。请参照图1，支撑装置100由支撑座110与沉积环120所构成。其中，支撑座110具有支撑面S1与侧面S2，欲进行薄膜沉积的基板50置放于支撑面S1上，且支撑座110的边缘延伸有凸缘112。沉积环120可拆卸地配置于凸缘112上，沉积环120的主要作用避免薄膜沉积于支撑座110的侧面S2上，以节省清理支撑座110所需的时间与成本，进而提高基板进行薄膜沉积的产量。

现有的沉积环120以不锈钢或铝等导电材质所制成，而支撑座110的材质则通常为陶瓷或其它绝缘材质。其中，导电材质的沉积环120其热膨胀系数大于绝缘材质的支撑座110。在支撑装置100冷却的过程中，沉积环120的尺寸因降温而缩小的速度比支撑座110快速，所以会造成支撑座110受到沉积环120压迫进而损毁的结果。尤其，支撑座110不仅造价昂贵且不易单独更换，更使得此缺点的改进成为重要课题。

为解决上述缺点，陶瓷材质的沉积环120也被应用于支撑装置100，然而陶瓷材质的沉积环120也有缺点。图2绘示为图1中区域A的局部放大图。请参照图2，基板50与沉积环120由于薄膜沉积而在区域B几乎接触时，基板50与沉积环120所累积的电荷即会在区域B发生尖端放电的电弧现象(Arcing)，此种电弧现象会在基板50上所沉积的薄膜造成放电纹路，进而降低薄膜沉积的成品率。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的就是在提供一种沉积环及应用此沉积环的支撑装置，适于避免在薄膜沉积工艺中发生电弧现象，同时避免沉积环对支撑装置的支撑座造成破坏。

基于上述目的，本实用新型提出一种沉积环，适用于薄膜沉积设备。此沉积环主要由导电外环体与内环体所构成。其中，内环体结合于导电外环体的内缘。而且，内环体的热膨胀系数小于导电外环体的热膨胀系数。

此外，导电外环体的材质可为不锈钢，内环体的材质可为陶瓷材料。

另外，沉积环还具有环形沟槽，此环形沟槽位于沉积环的上表面。同时，沉积环还包括限制部，此限制部位于环形沟槽内，限制部可由多个突出部所构成。

或者，沉积环只包括限制部，此限制部位于沉积环的上表面且邻近于沉积环的内缘，限制部可由多个突出部所构成。

基于上述目的，本实用新型还提出一种支撑装置，适于在薄膜沉积设备中支撑基板。此支撑装置主要由支撑座与沉积环所构成。其中，支撑座具有支撑面，基板置放于此支撑面上，且支撑座的边缘延伸有凸缘。沉积环可拆卸地配置于凸缘上，且沉积环定义支撑面的范围。

此沉积环主要由导电外环体与内环体所构成。其中，内环体结合于导电外环体的内缘。而且，内环体的热膨胀系数小于导电外环体的热膨胀系数。

此外，导电外环体的材质可为不锈钢，内环体的材质可为陶瓷材料。

另外，沉积环具有环形沟槽，此环形沟槽位于沉积环的上表面。同时，沉积环还包括限制部，此限制部位于环形沟槽内，且限制部限制基板使其位于支撑面的中央。限制部可由多个突出部构成。

或者，沉积环只包括限制部，此限制部位于沉积环的上表面且邻近于沉积环的内缘，且限制部限制基板使其位于支撑面的中央。限制部可由多个突出部所构成。

再者，沉积环的上表面与支撑面共面。支撑座可为静电支撑座。支撑面具有第一直径，且基板具有第二直径，而第一直径小于第二直径。

综上所述，本实用新型优选实施例的沉积环及应用此沉积环的支撑装置具有下列优点：

(1)在薄膜沉积过程中，导电材质的外环体可避免发生电弧现象，进而保护基板上所沉积的薄膜。

(2)由于沉积环的内缘采用陶瓷或其它热膨胀系数较低的材质，所以可避免沉积环对支撑座造成破坏。

附图说明

为让本实用新型的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图作详细说明。

图1绘示为现有的薄膜沉积设备的支撑装置的剖面示意图。

图2绘示为图1中区域A局部放大图。

图3绘示为本实用新型第一优选实施例的沉积环的上视图。

图4绘示为图3沿I-I′线的剖面图。

图5A绘示为本实用新型第二优选实施例的沉积环的剖面图。

图5B绘示为本实用新型第三优选实施例的沉积环的剖面图。

图6绘示为本实用新型优选实施例的支撑装置的剖面图。

简单符号说明

50：基板

100：支撑装置

110：支撑座

112：凸缘

120：沉积环

S1：支撑面

S2：侧面

A、B：区域

200、200a、200b：沉积环

210：导电外环体

220：内环体

230、230a：环形沟槽

240、240a：限制部

242：突出部

300：支撑装置

350：支撑座

360：凸缘

S3：上表面

S4：支撑面

S5：侧面

R1、R2：直径

具体实施方式

图3绘示为本实用新型第一优选实施例的沉积环的上视图，而图4绘示为图3沿I-I′线的剖面图。请共同参照图3与图4，沉积环200主要由导电外环体210与内环体220所构成。其中，内环体220结合于导电外环体210的内缘，图4所示的结合方式用以举例说明而非用以局限其结合方式。内环体220的热膨胀系数小于导电外环体210的热膨胀系数。在本实施例中，内环体220的热膨胀系数以介于7.5×10^-6K^-1～9.5×10^-6K^-1之间为佳，而导电外环体210的热膨胀系数则以介于11×10^-6K^-1～14×10^-6K^-1之间为佳。

此外，导电外环体210的材质例如不锈钢、铝或是其它导电性佳的材质。内环体220的材质例如陶瓷材料，或是其它热膨胀系数较小的材质。当然，不论是导电外环体210的材质或内环体220的材质，皆需要考虑其与所沉积的薄膜的蚀刻选择比，以便于轻易去除沉积环200上所沉积的薄膜。

另外，沉积环200例如具有环形沟槽230与限制部240。其中，环形沟槽230位于沉积环200的上表面S3，且环形沟槽230的圆心与沉积环200的圆心重迭(即为同心圆)。限制部240例如位于环形沟槽230内，且例如由八个平均排列的突出部242所构成，以做为定位的用途，但本实用新型并不限定限制部的个数、形式及排列方式。

图5A绘示为本实用新型第二优选实施例的沉积环的剖面图，而图5B绘示为本实用新型第三优选实施例的沉积环的剖面图。

请共同参照图5A与图5B，沉积环200a、200b的特征仍在于由导电外环体210与内环体220所构成。其中，内环体220结合于导电外环体210的内缘。内环体220的热膨胀系数小于导电外环体210的热膨胀系数。

接着请参照图5A，沉积环200a例如包括限制部240a，限制部240a位于沉积环200a的上表面S3且邻近于沉积环200a的内缘，限制部240a的形式例如多个突出部。

接着请参照图5B，沉积环200b例如具有环形沟槽230a，环形沟槽230a位于沉积环200b的上表面S3，且环形沟槽230a的圆心与沉积环200b的圆心相同(即为同心圆)。

值得注意的是，虽然在前述本实用新型三种优选实施例的沉积环200，200a，200b中，导电外环体210与内环体220的结合处以靠近沉积环200，200a，200b的内缘处为例做介绍，但导电外环体210与内环体220的结合处也可位于沉积环200，200a，200b的中间部份或靠近外缘处。而且，限制部240，240a并不限定位于导电外环体210的部份，也可以位于内环体220部份。

图6绘示为本实用新型优选实施例的支撑装置的剖面图。支撑装置300适于在一薄膜沉积设备(图未示)中支撑一基板50。薄膜沉积设备例如溅射机(Sputter)或其它薄膜沉积设备。支撑装置300主要由支撑座350以及本实用新型第一优选实施例的沉积环200所构成。其中，支撑座350具有支撑面S4，基板50置放于此支撑面S4上，且支撑座350的边缘延伸有凸缘360。沉积环200例如可拆卸地配置于凸缘360上，且沉积环200定义支撑面S4的范围。当然，沉积环200也可以本实用新型其它优选实施例的沉积环取代之。关于沉积环200的主要特征请参照前面本实用新型的说明书的叙述。

请共同参照图4与图6，由于导电外环体210的材质具有导电性，因此导电外环体210可藉由支撑座350的电荷释放装置(图未示)将沉积环200于薄膜沉积过程中所累积的电荷导出，进而避免发生电弧现象而破坏薄膜沉积的成品率。

此外，由于内环体220的材质具有较小的热膨胀系数，所以在环境温度反复上升与下降的过程中，沉积环200的尺寸变化不会比支撑座350快速，如此即可避免沉积环200施加压力于支撑座350而造成支撑座350的损坏。

另外，沉积环200的限制部240限制基板50使其位于支撑面S4的中央。限制部240的形式例如多个突出部。沉积环200的上表面S3例如与支撑面S4共面。支撑座350例如静电支撑座，利用静电力将基板50吸附于支撑面S4上。

再者，支撑面S4具有直径R1，且基板50具有直径R2，而支撑面S4的直径R1例如小于基板50的直径R2。因此，基板50的边缘会超出支撑座350的支撑面S4，以避免薄膜沉积于支撑面S4上。同时，沉积环200的内缘例如贴近或甚至靠着支撑座350的侧壁S5，以避免薄膜沉积于侧壁S5上。上述设计的目的都是为了避免粘片，同时节省清理支撑座350所需的时间与成本。

沉积环200的环形沟槽230的作用避免基板50上所沉积的薄膜与沉积环200上所沉积薄膜相连。如此，即可保持取出基板50时，基板50上所沉积的薄膜的完整性。

综上所述，本实用新型优选实施例的沉积环及应用此沉积环的支撑装置具有下列优点：

(1)在薄膜沉积过程中，导电材质的外环体可将沉积环所累积的电荷导出，避免在基板靠近沉积环的区域发生电弧现象，进而保护基板上所沉积的薄膜的完整性。

(2)由于沉积环的内缘采用陶瓷或其它热膨胀系数较低的材质，所以在薄膜沉积工艺结束后沉积环不会因温度下降所带来的尺寸缩小而施加压力于支撑装置的支撑座，可避免沉积环对支撑座造成破坏，进而大幅节省更换支撑座所需的成本与时间。

(3)限制部可确保基板位于支撑座中央，以避免基板受到破坏，并在基板上获得较均匀的薄膜沉积。

(4)环形沟槽可确保基板上的薄膜在取出基板后的完整性。

(5)限制部设计为多个突出部的形态，可减少限制部与基板的接触以降低对薄膜沉积的影响。

虽然本实用新型以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本实用新型，本领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。

Claims (19)

1.一种沉积环，适用于一薄膜沉积设备，其特征在于，该沉积环包括：

一导电外环体；以及

一内环体，结合于该导电外环体的内缘，其中该内环体的热膨胀系数小于该导电外环体的热膨胀系数。

2.如权利要求1所述的沉积环，其特征在于该导电外环体的材质包括不锈钢。

3.如权利要求1所述的沉积环，其特征在于该内环体的材质包括陶瓷材料。

4.如权利要求1所述的沉积环，其特征在于该沉积环还具有一环形沟槽，该环形沟槽位于该沉积环的上表面。

5.如权利要求4所述的沉积环，其特征在于该沉积环还包括一限制部，该限制部位于该环形沟槽内。

6.如权利要求5所述的沉积环，其特征在于该限制部包括多个突出部，该些突出部设置于该环形沟槽内。

7.如权利要求1所述的沉积环，其特征在于该沉积环还包括一限制部，该限制部位于该沉积环的上表面且邻近于该沉积环的内缘。

8.如权利要求7所述的沉积环，其特征在于该限制部包括多个突出部，该些突出部设置于该该沉积环的上表面。

9.一种支撑装置，适于在一薄膜沉积设备中支撑一基板，其特征在于，该支撑装置包括：

一支撑座，该支撑座具有一支撑面，该基板置放于该支撑面上，且该支撑座的边缘延伸有一凸缘；

一沉积环，可拆卸地配置于该凸缘上，且该沉积环定义该支撑面的范围，该沉积环包括：

一导电外环体；以及

一内环体，结合于该导电外环体的内缘，其中该内环体的热膨胀系

数小于该导电外环体的热膨胀系数。

10.如权利要求9所述的支撑装置，其特征在于该导电外环体的材质包括不锈钢。

11.如权利要求9所述的支撑装置，其特征在于该内环体的材质包括陶瓷材料。

12.如权利要求9所述的支撑装置，其特征在于该沉积环还具有一环形沟槽，该环形沟槽位于该沉积环的上表面。

13.如权利要求12所述的支撑装置，其特征在于该沉积环还包括一限制部，该限制部位于该环形沟槽内，该限制部限制该基板使其位于该支撑面的中央。

14.如权利要求13所述的支撑装置，其特征在于该限制部包括多个突出部，该些突出部设置于该环形沟槽内。

15.如权利要求9所述的支撑装置，其特征在于该沉积环还包括一限制部，该限制部位于该沉积环的上表面且邻近于该支撑面，该限制部限制该基板使其位于该支撑面的中央。

16.如权利要求15所述的支撑装置，其特征在于该限制部包括多个突出部，该些突出部设置于该该沉积环的上表面。

17.如权利要求9所述的支撑装置，其特征在于该沉积环的上表面与该支撑面共面。

18.如权利要求9所述的支撑装置，其特征在于该支撑座包括静电支撑座。

19.如权利要求9所述的支撑装置，其特征在于该支撑面具有一第一直径，且该基板具有一第二直径，而该第一直径小于该第二直径。

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