TW202336255A - 一種高通量薄膜沉積設備、蝕刻設備及其方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種高通量薄膜沉積設備、蝕刻設備及其方法，包括反應腔室、載台控制裝置及工藝隔離裝置；載台控制裝置包括基體載台及主載台，且基體載台位於主載臺上，基體載台用以承載待沉積或待蝕刻的基體並帶動基體運行，主載台用於承載基體載台並帶動基體載台運行；工藝隔離裝置用以提供位於基體載臺上方的工藝隔離區，通過工藝隔離區實現在工藝過程中的工藝隔離，使得工藝過程僅在工藝隔離區內進行，以實現對基體的局部區域進行隔離式工藝過程，且結合載台控制裝置的運行最終實現單一基體上多個局部區域的獨立和均勻的工藝過程。本發明設備結構簡單、適用性廣、易於操作、可製備高均一性薄膜及蝕刻形貌，具有良好的實用性。
Description
本發明屬於薄膜製備技術領域，涉及一種高通量薄膜沉積設備、蝕刻設備及其方法。
物理氣相沉積是當前廣泛採用的薄膜製備技術，其中的濺射工藝可以在較低成本、較快的沉積速度下完成品質優良的薄膜製備。然而目前的物理氣相沉積設備一次僅能在一個晶圓上實現一種組分和厚度的材料製備，即一輪工藝過程中僅使用一組工藝條件。然而新材料的開發需要進行大量的工藝步驟，如採用傳統的物理氣相沉積設備，效率太低，將耗費大量的時間和金錢，為此有必要採用高通量薄膜沉積設備。
目前的高通量薄膜沉積設備已用於多元組分材料的開發，所製備的高通量薄膜通常是非均勻的，一個薄膜中會存在有多種材料組分比例，每一特定組分比例的薄膜面積往往很小，這種非均勻的高通量薄膜有助於發現新材料，例如可以通過X射線光電子能譜的手段去表徵每一組分材料的元素組成和價態，從而瞭解該組分下的材料基本特性，但是如果想對某一沉積點的高通量薄膜進行器件加工，那麼對薄膜的面積、組分和厚度的均一性都提出了更高要求。
因此，亟需開發新的高通量薄膜沉積設備、蝕刻設備及其方法。
鑒於以上該現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種高通量薄膜沉積設備、蝕刻設備及其方法，用於解決現有高通量薄膜沉積設備、蝕刻設備及蝕刻方法難以滿足需求的問題。
為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種高通量薄膜沉積或高通量蝕刻設備，該高通量薄膜沉積或高通量蝕刻設備包括：
反應腔室；
載台控制裝置，該載台控制裝置包括位於該反應腔室內的基體載台及主載台，且該基體載台位於該主載臺上，該基體載台用以承載待沉積或待蝕刻的基體並帶動該基體運行，該主載台用於承載該基體載台並帶動該基體載台運行；
工藝隔離裝置，該工藝隔離裝置位於該反應腔室內，用以提供位於該基體載臺上方的工藝隔離區，該工藝隔離區的隔離範圍小於該基體，通過該工藝隔離區實現在工藝過程中的工藝隔離，使得工藝過程僅在工藝隔離區內進行，以實現對該基體的局部區域進行隔離式工藝過程，且結合該載台控制裝置的運行最終實現單一基體上多個局部區域的獨立和均勻的工藝過程。
可選地，該工藝隔離裝置為掩膜板，其中，該掩膜板位於該反應腔室內，且位於該基體載台的上方，與該基體載台具有間距，該掩膜板上設有至少一個沿該掩膜板的厚度方向貫穿的通孔，以通過該掩膜板提供該工藝隔離區實現工藝隔離。
可選地，還包括靶槍，該靶槍位於該反應腔室內，且位於該掩膜板的上方，與該掩膜板具有間距，用於提供沉積所需的粒子。
可選地，該工藝隔離裝置為通氣裝置，該通氣裝置位於該反應腔室內，且位於該基體載台的上方，該通氣裝置提供惰性氣簾以作為該工藝隔離區實現隔離，其中，該惰性氣簾由惰性氣體構成，該惰性氣體自該通氣裝置吹往該基體，該惰性氣簾頂部與該通氣裝置接觸，底部與該基體接觸，該惰性氣簾將該基體分為兩個區域，其中該惰性氣簾圍成的區域內部用於進行工藝過程，該惰性氣簾圍成的區域外部不受工藝過程的影響。
可選地，還包括工藝氣體入口，該工藝氣體入口位於該惰性氣簾內，通過該工藝氣體入口提供工藝氣體，用於該基體的工藝過程。
可選地，該主載台的中心軸與該工藝隔離區的中心軸重合，該主載台的中心軸與該基體載台的中心軸不重合，且該基體載台的中心軸與該基體的中心軸重合，該基體的待沉積或待蝕刻區域位於該工藝隔離區下方。
可選地，該基體載台帶動該基體運行的方式包括平移及旋轉中的一種或組合；和/或該主載台帶動該基體載台運行的方式包括平移及旋轉中的一種或組合。
可選地，該載台控制裝置包括：
基體載台驅動裝置，該基體載台驅動裝置與該基體載台相連接，用於驅動該基體載台運行；
主載台驅動裝置，該主載台驅動裝置與該主載台相連接，用於驅動該主載台運行；
其中，該基體載台驅動裝置驅動該基體載台運行時，該主載台驅動裝置停止運作；該主載台驅動裝置驅動該主載台運行時，該基體載台驅動裝置停止運作。
可選地，該基體載台驅動裝置為旋轉升降式驅動裝置；和/或該主載台驅動裝置為旋轉升降式驅動裝置。
可選地，該工藝隔離區的形貌包括圓形、矩形、三角形、梯形中的一種或組合。
可選地，該高通量薄膜沉積或高通量蝕刻設備包括應用於物理氣相沉積、化學氣相沉積、脈衝激光沉積及乾蝕刻的設備，其中，該化學氣相沉積包括等離子體增強化學氣相沉積。
另本發明還提供一種高通量薄膜沉積或高通量蝕刻方法，包括以下步驟：
S-a：提供上述任一該的設備；
S-b：使該基體載台不動，該主載台帶動該基體載台運行，且結合該工藝隔離區於位於該工藝隔離區下方的該基體上進行工藝過程，形成一工藝過程局部區域；
S-c：使該主載台不動，該基體載台帶動該基體運行，將該基體的另一待工藝過程的局部區域轉移至該工藝隔離區下方；
S-d：重複步驟S-b及S-c至少一次，以於該基體的多個局部區域分別進行工藝過程，以實現單一基體上多個局部區域的獨立和均勻的工藝過程。
如上所述，本發明的高通量薄膜沉積設備、蝕刻設備及其方法，該高通量薄膜沉積或高通量蝕刻設備包括反應腔室、載台控制裝置及工藝隔離裝置；其中，該載台控制裝置包括位於該反應腔室內的基體載台及主載台，且該基體載台位於該主載臺上，該基體載台用以承載待沉積或待蝕刻的基體並帶動該基體運行，該主載台用於承載該基體載台並帶動該基體載台運行；該工藝隔離裝置位於該反應腔室內，用以提供位於該基體載臺上方的工藝隔離區，該工藝隔離區的隔離範圍小於該基體，通過該工藝隔離區實現在工藝過程中的工藝隔離，使得工藝過程僅在工藝隔離區內進行，以實現對該基體的局部區域進行隔離式工藝過程，且結合該載台控制裝置的運行最終實現單一基體上多個局部區域的獨立和均勻的工藝過程。
其中，當應用於高通量薄膜物理氣相沉積設備時，該隔離裝置為掩模板，以通過該掩膜板提供該工藝隔離區實現薄膜工藝隔離；當應用於高通量薄膜化學氣相沉積設備或高通量乾蝕刻設備時，該工藝隔離裝置為通氣裝置，該通氣裝置提供惰性氣簾以作為該工藝隔離區實現隔離。
本發明的高通量薄膜沉積設備及蝕刻設備具有雙載台及工藝隔離裝置，可實現單一基體上多個局部區域的獨立和均勻的工藝過程，設備結構簡單、適用性廣、易於操作；可提高製備的高通量薄膜的均一性及蝕刻形貌，所製備的高通量薄膜，除可拓展材料方面的表徵範疇外，還能用於進一步的器件製備等，本發明具有良好的實用性。
以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地瞭解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
如在詳述本發明實施例時，為便於說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且該示意圖只是示例，其在此不應限制本發明保護的範圍。此外，在實際製作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
為了方便描述，此處可能使用諸如“之下”、“下方”、“低於”、“下面”、“上方”、“上”等的空間關係詞語來描述附圖中所示的一個元件或特徵與其他元件或特徵的關係。將理解到，這些空間關係詞語意圖包含使用中或操作中的器件的、除了附圖中描繪的方向之外的其他方向。此外，當一層被稱為在兩層“之間”時，它可以是該兩層之間僅有的層，或者也可以存在一個或多個介於其間的層。其中，當元件被稱為“固定於”或“設置於”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者間接在該另一個元件上。當一個元件被稱為是“連接於”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或間接連接至該另一個元件上。
此處可能使用諸如“介於……之間”，該表達表示包括兩端點值，以及可能使用諸如“多個”，該表達表示兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。此外，術語“第一”、“第二”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。
需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖示中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，其組件佈局型態也可能更為複雜。
本實施例提供一種高通量薄膜沉積或高通量蝕刻設備，該高通量薄膜沉積或高通量蝕刻設備包括：
反應腔室；
載台控制裝置，該載台控制裝置包括位於該反應腔室內的基體載台及主載台，且該基體載台位於該主載臺上，該基體載台用以承載待沉積或待蝕刻的基體並帶動該基體運行，該主載台用於承載該基體載台並帶動該基體載台運行；
工藝隔離裝置，該工藝隔離裝置位於該反應腔室內，用以提供位於該基體載臺上方的工藝隔離區，該工藝隔離區的隔離範圍小於該基體，通過該工藝隔離區實現在工藝過程中的工藝隔離，使得工藝過程僅在工藝隔離區內進行，以實現對該基體的局部區域進行隔離式工藝過程，且結合該載台控制裝置的運行最終實現單一基體上多個局部區域的獨立和均勻的工藝過程。
本實施例還提供一種高通量薄膜沉積或高通量蝕刻方法，包括以下步驟：
S-a：提供該的設備；
S-b：使該基體載台不動，該主載台帶動該基體載台運行，且結合該工藝隔離區於位於該工藝隔離區下方的該基體上進行工藝過程，形成一工藝過程局部區域；
S-c：使該主載台不動，該基體載台帶動該基體運行，將該基體的另一待工藝過程的局部區域轉移至該工藝隔離區下方；
S-d：重複步驟S-b及S-c至少一次，以於該基體的多個局部區域分別進行工藝過程，以實現單一基體上多個局部區域的獨立和均勻的工藝過程。
以下通過具體的實施例，對該高通量薄膜沉積、高通量蝕刻設備及其方法進行介紹。
實施例一
現有的高通量薄膜沉積設備和沉積方法難以實現製備均一性較好的薄膜，如專利CN208008884U、CN109355621A、WO2019047167A1等。
如下表，申請人對於高通量薄膜沉積設備沉積薄膜的均一性進行了測評，其中，高通量薄膜沉積設備採用2個4寸靶槍，分別為Al靶槍、Cu靶槍，且靶槍與水平面夾角均為50°，靶-基體相距12cm，基體中心與靶槍共焦中心同軸，變量為基體旋轉與否，旋轉軸與基體同軸。所測量的為基體直徑5cm範圍內的厚度均一性和直徑1.5cm範圍內的元素均一性。
旋轉 不旋轉
厚度均一性 0.6% 6.2%
成分均一性（Al占比均值at%±標準差） 33.8%±0.3% 49.8%±14.5%
因此，在現有的多靶共濺中，基體旋轉可以獲得更好的厚度均一性以及元素成分均一性。在之前的高通量PVD專利中，通常單點的沉積不會做基體的運行處理，如旋轉或平移處理，只追求高通量和元素及厚度的梯度分佈，未考慮元素及厚度的均一性，多靶共濺時的帶來不均勻的問題，因此需要一種新的設計來實現均勻性。
如圖1，本實施例提供一種高通量薄膜物理氣相沉積設備，該高通量薄膜物理氣相沉積設備包括反應腔室30、載台控制裝置、掩膜板25及靶槍24；其中，該載台控制裝置包括位於該反應腔室30內的基體載台26及主載台27，且該基體載台26位於該主載台27上，該基體載台26用以承載待沉積的基體（未圖示）並帶動該基體運行，該主載台27用於承載該基體載台26並帶動該基體載台26運行；該掩膜板25位於該反應腔室30內，且位於該基體載台26的上方，與該基體載台26具有間距，該掩膜板25上設有至少一個沿該掩膜板25的厚度方向貫穿的通孔；該靶槍24位於該反應腔室30內，且位於該掩膜板25的上方，與該掩膜板25具有間距，用於提供沉積所需的粒子。
本實施例中，該高通量薄膜物理氣相沉積設備具有雙載台，在採用該高通量薄膜物理氣相沉積設備進行薄膜沉積時，通過該靶槍24產生粒子，該基體載台26相對該主載台27先不動，該主載台27則帶動該基體載台26運行，粒子通過該掩膜板25中的該通孔於該基體上進行薄膜沉積，形成一沉積區域；而後該主載台27不動，該基體載台26帶動該基體運行，將該基體的另一待沉積區域轉移至該通孔下方，並重複進行沉積步驟，以於該基體的多個局部區域分別進行薄膜沉積，從而製備均一性高的高通量薄膜。
需要說明的是本實施例中該基體可理解為僅具有單層或具有疊層的基體結構，以對該基體進行分區薄膜沉積，具體種類此處不作過分限定。
作為示例，該高通量薄膜沉積設備包括應用於物理氣相沉積、化學氣相沉積或脈衝激光沉積的薄膜沉積設備；其中，該化學氣相沉積可包括等離子體增強化學氣相沉積設備。關於該高通量薄膜化學氣相沉積設備的介紹可參閱實施例二，此處暫不作介紹。
具體的，如圖1，本實施例該高通量薄膜物理氣相沉積設備還包括氣體系統，該氣體系統包括濺射氣體系統與反應氣體系統，其中，濺射氣體系統包括濺射氣體控制閥22與濺射氣體管路23，反應氣體系統包括反應氣體控制閥20與反應氣體管路21，該反應氣體控制閥20及濺射氣體控制閥22位於該反應腔室30外部，可為質量流量控制器，但並非局限於此。該反應氣體管路21及濺射氣體管路23連接對應的氣體控制閥，並通往該反應腔室30內部各功能區，且提供的濺射氣體通在該靶槍24附近，反應氣體則通在該基體附近。
本實施例中，該高通量薄膜沉積設備為適用於物理氣相沉積的薄膜沉積設備，且為適用於濺射的物理氣相沉積設備，但該高通量薄膜沉積設備的應用領域並非局限於此，可通過對圖1中的該高通量薄膜沉積設備進行適應性改進，以適用於不同的應用領域，如可通過添加加熱裝置等，使得該高通量薄膜沉積設備適用於蒸鍍物理氣相沉積，或經適應性改進後適用於如化學氣相沉積，其中，該化學氣相沉積可包括等離子體增強化學氣相沉積或其他化學氣相沉積設備，或經適應性改進後適用於脈衝激光沉積等，此處不作過分限制。
作為示例，該主載台27的中心軸與該通孔的的中心軸重合，該主載台27的中心軸與該基體載台26的中心軸不重合，且該基體載台26的中心軸與該基體的中心軸重合，該基體的待沉積區域位於該通孔下方。
具體的，如圖3所示，該主載台27的中心O與該基體載台26的中心O’不重合，該基體載台26的中心O’與該基體的中心重合，該基體載台26覆蓋該主載台27的中心O，使得該基體的待沉積區域位於該通孔下方，且優選該主載台27及該基體載台26均採用旋轉運行，該主載台27的旋轉軸與該掩膜板25的通孔的中心軸重合，該基體載台26的旋轉軸與該基體中心軸重合，該基體載台26覆蓋該主載台27的中心O，使得該基體的待沉積區域位於該通孔正下方，以便於粒子通過該通孔沉積於該基體上。
作為示例，該基體載台26帶動該基體運行的方式包括平移及旋轉中的一種或組合；和/或該主載台27帶動該基體載台26運行的方式包括平移及旋轉中的一種或組合。
具體的，本實施例中，該基體載台26帶動該基體運行的方式採用旋轉運行，該主載台27帶動該基體載台26運行的方式也採用旋轉運行，以便於形成較為均勻的沉積薄膜，但該基體載台26及該主載台27的運行的方式並非局限於此，如在另一實施例中，也可該基體載台26採用平移運行，該主載台27也採用平移運行；或該基體載台26及該主載台27中一個為平移運行，另一個為旋轉運行。關於該基體載台26及該主載台27的運行方式此處不作過分限制。
作為示例，該載台控制裝置包括：
基體載台驅動裝置29，該基體載台驅動裝置29與該基體載台26相連接，用於驅動該基體載台26運行；
主載台驅動裝置28，該主載台驅動裝置28與該主載台27相連接，用於驅動該主載台27運行；
其中，該基體載台驅動裝置29驅動該基體載台26運行時，該主載台驅動裝置28停止運作；該主載台驅動裝置28驅動該主載台27運行時，該基體載台驅動裝置29停止運作。
具體的，本實施例中，在沉積薄膜的過程中，該基體載台26先不動，粒子通過該掩膜板25的該通孔落在該基體上形成一沉積區域，在該主載台驅動裝置28的帶動下，沉積區域繞其中心做旋轉運行，直至該次沉積停止；該基體載台驅動裝置29則控制該基體的旋轉，將該基體上的其他區域暴露在該掩膜板25上的該通孔的下方，隨後在該主載台驅動裝置28的作用下，進行新一輪沉積。重複沉積過程，最終可在該基體上形成多個局部區域的獨立和均勻的沉積區域。
其中，該基體載台驅動裝置29和該主載台驅動裝置28可分別由各自對應的控制器控制，但也可由同一控制器進行控制，該基體載台驅動裝置29和該主載台驅動裝置28彼此獨立，但又能互相配合，在該基體載台驅動裝置29運作的時候，該主載台驅動裝置28停止運作，而在該基體載台驅動裝置29運作的時候，該主載台驅動裝置28停止運作。
作為示例，該基體載台驅動裝置29為旋轉升降式驅動裝置；和/或該主載台驅動裝置28為旋轉升降式驅動裝置。
具體的，該基體載台驅動裝置29和該主載台驅動裝置28可以均是旋轉升降式驅動裝置，或僅其一是旋轉升降式驅動裝置，以通過該基體載台驅動裝置29和/或該主載台驅動裝置28的升降改變該基體的高度位置，以便於對薄膜沉積的控制。
作為示例，該通孔的形貌包括圓形、矩形、三角形、梯形中的一種或組合。
具體的，該掩膜板25上的該通孔的形狀可為多樣，包括但不限於圓形，矩形、三角形、梯形等，以及該通孔的面積大小不作限定，可根據具體需要進行選擇。
作為示例，該高通量薄膜沉積設備包括N≥1個該靶槍24。
具體的，如圖1，本實施例中，該高通量薄膜沉積設備包括2個該靶槍24，且優選2個該靶槍24共焦，但該靶槍24的個數並非局限於此，如該靶槍24的個數還可為3個、4個、5個等，關於該靶槍24的具體個數可根據需要進行選擇，此處不作過分限制。
作為示例，還包括與該靶槍24相連接的調節裝置（未圖示），用於調節該靶槍24的高度和/或角度。
具體的，該高度調節裝置與該靶槍24相連接，該高度調節裝置用於驅動該靶槍24的移動，其中，該高度調節裝置可採用調節杆，但並非局限於此。
如圖2，本發明還提供一種薄膜沉積方法，包括以下步驟：
S1-1：提供該的高通量薄膜沉積設備；
S1-2：使該基體載台26不動，該主載台27帶動該基體載台26運行，該靶槍24產生的粒子通過該通孔於該基體上進行薄膜沉積，形成一沉積區域；
S1-3：使該主載台27不動，該基體載台26帶動該基體運行，將該基體的另一待沉積區域轉移至該通孔下方；
S1-4：重複步驟S1-2及S1-3至少一次，以於該基體的多個局部區域分別進行薄膜沉積。
關於該高通量薄膜沉積設備的結構此處不作贅述，可參閱上述有關該高通量薄膜沉積設備的介紹。
具體的，如圖3，在採用該高通量薄膜沉積設備沉積製備薄膜時，將待沉積的基體放置在該基體載台26上，該靶槍24提供的粒子通過該掩膜板25上的該通孔如圓形通孔，沉積在該基體上，形成一圓形沉積區域，在此第一沉積過程中，該基體載台26不動，該主載台驅動裝置28控制該主載台27繞中心軸旋轉，意味著該圓形沉積區域在該主載台驅動裝置28的帶動下一直繞其中心旋轉，粒子則可均勻地分佈沉積在該區域，直至該區域沉積結束。而後，該主載台驅動裝置28停止工作，該基體載台驅動裝置29啟動控制該基體載台26繞其中心軸旋轉一定角度後停止工作，此時先前沉積的圓形沉積區域已旋轉至該掩膜板25下方的遮蔽區域，新一輪沉積的粒子將不會對該圓形沉積區域產生影響。此時暴露在該掩膜板25的該通孔的下方的是該基體的另一待沉積區域，粒子通過該掩膜板25的該通孔沉積在該基體上，形成另一新的圓形沉積區域，在此沉積過程中，該基體載台26不動，該主載台驅動裝置28控制該主載台27繞其中心軸旋轉，意味著該圓形沉積區域在該主載台驅動裝置28的帶動下一直繞其中心旋轉，直至該區域沉積結束。周而復始，重複上述沉積步驟，直至完成該基體上多個獨立區域的沉積過程，如圖3中的區域1~區域5，示意了該基體上的多個獨立區域。
實施例二
本實施例提供一種高通量設備，該設備與實施例一的不同之處主要在於：實施例一中該工藝隔離裝置為該掩膜板25，且通過該掩膜板25提供該工藝隔離區實現工藝隔離，以及通過該靶槍24提供沉積所需的粒子；而本實施例則提供一種應用於高通量薄膜化學氣相沉積設備或應用於高通量乾蝕刻的設備，但應用並非局限於此，其中該工藝隔離裝置為通氣裝置，該通氣裝置位於該反應腔室內，且位於該基體載台的上方，該通氣裝置提供惰性氣簾以作為該工藝隔離區實現隔離，該惰性氣簾由惰性氣體構成，該惰性氣體自該通氣裝置吹往待沉積或待蝕刻的該基體，該惰性氣簾頂部與該通氣裝置接觸，底部與待沉積或待蝕刻的該基體接觸，該惰性氣簾將待沉積或待蝕刻的該基體分為兩個區域，其中該惰性氣簾圍成的區域內部用於化學氣相薄膜沉積或乾蝕刻，該惰性氣簾圍成的區域外部不受工藝過程的影響。
具體的，如圖5，應用於高通量薄膜化學氣相沉積設備或應用於高通量乾蝕刻的該設備包括反應腔室30、載台控制裝置、氣體控制系統；其中，該載台控制裝置包括位於該反應腔室30內的基體載台26及主載台27，且該基體載台26位於該主載台27上，該基體載台26用以承載待沉積或待蝕刻的基體（未圖示）並帶動該基體運行，該主載台27用於承載該基體載台26並帶動該基體載台26運行；該氣體控制系統包括工藝氣體控制系統、惰性氣體控制系統、排氣系統（未圖示），其中工藝氣體控制系統包括工藝氣體控制閥12、工藝氣體入口13、工藝氣體14、工藝氣體管路15，惰性氣體控制系統包括通氣裝置16、惰性氣體控制閥17、惰性氣體管路18、惰性氣體。該工藝氣體控制閥12及惰性氣體控制閥17位於該反應腔室30外部，可為質量流量控制器，但並非局限於此。其中，該工藝氣體管路15及惰性氣體管路18連接對應的氣體控制閥，並通往該反應腔室30內部各功能區。該惰性氣體由一個位於該基體載臺上方的該通氣裝置16提供，惰性氣體圍成惰性氣簾19，該惰性氣簾19的頂部與該通氣裝置16接觸，底部與待蝕刻後待沉積的該基體（未圖示）接觸。該惰性氣簾19將待蝕刻或待沉積的該基體分為兩個區域，其中該惰性氣簾19圍成的區域內部為蝕刻區或沉積區、區域外部不受蝕刻或沉積工藝的影響。該工藝氣體14通在該惰性氣簾19內部，該工藝氣體14經該工藝氣體入口13流出，該工藝氣體入口13可以設置在該通氣裝置16上，或可設置在該惰性氣簾19的內部且低於該通氣裝置16的位置，該工藝氣體入口13提供的該工藝氣體14用於該基體的蝕刻或沉積。該惰性氣體與該工藝氣體14經排氣系統排出該反應腔室30，該惰性氣體與該工藝氣體14在排氣系統作用下在該工藝隔離區內流動，不會溢出至工藝隔離區外（未圖示）。
本實施例中，該載台控制裝置包括基體載台26及主載台27，且該基體載台26位於該主載台27上，該基體載台26用以承載待沉積或待蝕刻的該基體並帶動該基體運行，該主載台27用於承載該基體載台26並帶動該基體載台26運行。
本實施例的該設備具有雙載台，在蝕刻或沉積基體時，該基體載台26相對該主載台27不動，該主載台27帶動該基體載台26運行，以對位於該惰性氣簾19內的該基體上待蝕刻或待沉積的一區域進行蝕刻或沉積，形成一工藝區域，而後該主載台27不動，該基體載台26帶動該基體運行，將該基體的另一待工藝過程區域轉移至該惰性氣簾19內進行工藝過程，如蝕刻或沉積，並重複進行蝕刻或沉積的步驟，以對該基體的多個局部區域分別進行工藝過程。
需要說明的是本實施例中該基體可理解為僅具有單層或具有疊層的基體結構，如表面具有沉積薄膜的疊層基體結構，以對該沉積薄膜進行分區蝕刻，或僅為單層的基體結構以直接對該基體進行分區蝕刻，具體種類此處不作過分限定。
作為示例，該基體載台26帶動該基體運行的方式包括平移及旋轉中的一種或組合；和/或該主載台27帶動該基體載台26運行的方式包括平移及旋轉中的一種或組合。
作為示例，該載台控制裝置包括：
基體載台驅動裝置29，該基體載台驅動裝置29與該基體載台26相連接，用於驅動該基體載台26運行；
主載台驅動裝置28，該主載台驅動裝置28與該主載台27相連接，用於驅動該主載台27運行；
其中，該基體載台驅動裝置29驅動該基體載台26運行時，該主載台驅動裝置28停止運作；該主載台驅動裝置28驅動該主載台27運行時，該基體載台驅動裝置29停止運作。
作為示例，該基體載台驅動裝置29為旋轉升降式驅動裝置；和/或該主載台驅動裝置28為旋轉升降式驅動裝置。
其中，關於該設備的該載台控制裝置的結構及操作均可參閱實施例一，此處不作贅述，關於該設備的其他部件可根據具體需要進行靈活設置，此處不作過分限制。
參閱圖4，本實施例還提供一種高通量薄膜化學氣相沉積沉積或高通量乾蝕刻方法，包括以下步驟：
S2-1：提供上述高通量薄膜化學氣相沉積或高通量乾蝕刻設備；
S2-2：使該基體載台26不動，該主載台27帶動該基體載台26運行，該工藝氣體入口13提供該工藝氣體14，該通氣裝置16提供惰性氣體形成該惰性氣簾19，使位於該惰性氣簾19圍成的區域內的該基體上待蝕刻或待沉積的一區域進行蝕刻或沉積工藝，形成一工藝局部區域；
S2-3：使該主載台27不動，該基體載台26帶動該基體運行，將該基體的另一待工藝過程的局部區域轉移至該惰性氣簾19內進行蝕刻或沉積工藝；
S2-4：重複步驟S2-2及S2-3至少一次，以對該基體的多個不同區域分別進行蝕刻或沉積工藝，以實現單一基體上多個局部區域的獨立和均勻的工藝過程。
本實施例中，在進行蝕刻或沉積時，可將待蝕刻或待沉積的基體放置在該基體載台26上，使得該主載台27先不動，通過該基體載台26的運行帶動該基體先運行至該惰性氣簾19的範圍內，而後提供該工藝氣體14及惰性氣體，以提供該惰性氣簾19及位於該惰性氣簾19內的工藝氣體，而後使該基體載台26不動，該主載台27帶動該基體載台26運行，使該基體上位於該惰性氣簾19的範圍內的待蝕刻或待沉積的一區域進行蝕刻或沉積，在此第一蝕刻或沉積過程中，該基體載台26不動，該主載台驅動裝置28控制該主載台27繞中心軸旋轉，意味著該蝕刻或沉積區域在該主載台驅動裝置28的帶動下一直繞其中心旋轉，可實現均勻蝕刻或沉積，直至該區域蝕刻或沉積結束。而後，該主載台驅動裝置28停止工作，該基體載台驅動裝置29啟動控制該基體載台26繞其中心軸旋轉一定角度後停止工作，將該基體的另一待蝕刻或沉積區域轉移至該惰性氣簾19內進行蝕刻或沉積，形成另一新的蝕刻或沉積區域，在此蝕刻或沉積過程中，該基體載台26不動，該主載台驅動裝置28控制該主載台27繞其中心軸旋轉，意味著該蝕刻或沉積區域在該主載台驅動裝置28的帶動下一直繞其中心旋轉，直至該區域蝕刻或沉積結束。周而復始，重複上述蝕刻或沉積步驟，直至完成該基體上多個獨立局部區域的蝕刻或沉積過程，在蝕刻或沉積過程及蝕刻或沉積間隙，該惰性氣簾19與排氣系統可以一直開啟，以保護其他未蝕刻或沉積區域；該工藝氣體14僅在蝕刻或沉積過程中開啟，在蝕刻或沉積間隙關閉。如圖3中的區域1~區域5，示意了該基體上的多個獨立蝕刻或沉積區域，關於該蝕刻或沉積區域的形貌並非局限於圓形，還可包括如方形等，具體可根據需要對該設備進行改進獲得，此處不作過分限制。
綜上所述，本發明的高通量薄膜沉積設備、蝕刻設備及其方法，該高通量薄膜沉積或高通量蝕刻設備包括反應腔室、載台控制裝置及工藝隔離裝置；其中，該載台控制裝置包括位於該反應腔室內的基體載台及主載台，且該基體載台位於該主載臺上，該基體載台用以承載待沉積或待蝕刻的基體並帶動該基體運行，該主載台用於承載該基體載台並帶動該基體載台運行；該工藝隔離裝置位於該反應腔室內，用以提供位於該基體載臺上方的工藝隔離區，該工藝隔離區的隔離範圍小於該基體，通過該工藝隔離區實現在工藝過程中的工藝隔離，使得工藝過程僅在工藝隔離區內進行，以實現對該基體的局部區域進行隔離式工藝過程，且結合該載台控制裝置的運行最終實現單一基體上多個局部區域的獨立和均勻的工藝過程。
其中，當應用於高通量薄膜物理氣相沉積設備時，該隔離裝置為掩模板，以通過該掩膜板提供該工藝隔離區實現薄膜工藝隔離；當應用於高通量薄膜化學氣相沉積設備或高通量薄膜乾蝕刻設備時，該工藝隔離裝置為通氣裝置，該通氣裝置提供惰性氣簾以作為該工藝隔離區實現隔離。
其中，該高通量薄膜物理氣相沉積設備包括反應腔室、載台控制裝置、掩膜板及靶槍，該掩膜板位於該反應腔室內，且位於該基體載台的上方，與該基體載台具有間距，該掩膜板上設有至少一個沿該掩膜板的厚度方向貫穿的通孔，該靶槍位於該反應腔室內，且位於該掩膜板的上方，與該掩膜板具有間距，用於提供沉積所需的粒子；該高通量薄膜化學氣相沉積設備或高通量薄膜乾蝕刻設備包括反應腔室、載台控制裝置、氣體控制系統，其中，該氣體控制系統包括工藝氣體控制系統、惰性氣體控制系統及排氣系統（未圖示），該惰性氣體控制系統產生惰性氣體，惰性氣體圍成惰性氣簾將待蝕刻或沉積的該基體分為兩個區域，惰性氣簾圍成的區域為蝕刻區或沉積區，工藝氣體控制系統產生工藝氣體，工藝氣體在惰性氣簾圍成的蝕刻區或沉積區內完成基體的蝕刻或沉積，惰性氣體與工藝氣體經排氣系統排出反應腔室，惰性氣體與工藝氣體在排氣系統作用下在工藝隔離區內流動，不會溢出至工藝隔離區外。
本發明的高通量薄膜沉積設備及蝕刻設備具有雙載台及工藝隔離裝置，可實現單一基體上多個局部區域的獨立和均勻的工藝過程，設備結構簡單、適用性廣、易於操作；可提高製備的高通量薄膜的均一性及蝕刻形貌，所製備的高通量薄膜，除可拓展材料方面的表徵範疇外，還能用於進一步的器件製備等，本發明具有良好的實用性。
上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的請求項權利範圍所涵蓋。
12:工藝氣體控制閥
13:工藝氣體入口
14:工藝氣體
15:工藝氣體管路
16:通氣裝置
17:惰性氣體控制閥
18:惰性氣體管路
19:惰性氣簾
20:反應氣體控制閥
21:反應氣體管路
22:濺射氣體控制閥
23:濺射氣體管路
24:靶槍
25:掩膜板
26:基體載台
27:主載台
28:主載台驅動裝置
29:基體載台驅動裝置
30:反應腔室
S1~S4、S2-1~S2-4:步驟
圖1顯示為本發明實施例一中提供的高通量薄膜物理氣相沉積設備的結構示意圖。
圖2顯示為本發明實施例一中高通量薄膜物理氣相沉積方法的流程示意圖。
圖3顯示為本發明實施例中高通量薄膜沉積或蝕刻示意圖。
圖4顯示為本發明實施例二中高通量薄膜化學氣相沉積或蝕刻方法的流程示意圖。
圖5顯示為本發明實施例二中提供的高通量薄膜化學氣相沉積或蝕刻設備的結構示意圖。
20:反應氣體控制閥
21:反應氣體管路
22:濺射氣體控制閥
23:濺射氣體管路
24:靶槍
25:掩膜板
26:基體載台
27:主載台
28:主載台驅動裝置
29:基體基體載台驅動裝置
30:反應腔室
Claims (12)
- 一種高通量薄膜沉積或高通量蝕刻設備，其中，該高通量薄膜沉積或高通量蝕刻設備包括： 反應腔室； 載台控制裝置，該載台控制裝置包括位於該反應腔室內的基體載台及主載台，且該基體載台位於該主載臺上，該基體載台用以承載待沉積或待蝕刻的基體並帶動該基體運行，該主載台用於承載該基體載台並帶動該基體載台運行； 工藝隔離裝置，該工藝隔離裝置位於該反應腔室內，用以提供位於該基體載臺上方的工藝隔離區，該工藝隔離區的隔離範圍小於該基體，通過該工藝隔離區實現在工藝過程中的工藝隔離，使得工藝過程僅在工藝隔離區內進行，以實現對該基體的局部區域進行隔離式工藝過程，且結合該載台控制裝置的運行最終實現單一基體上多個局部區域的獨立和均勻的工藝過程。
- 如請求項1所述的高通量薄膜沉積或高通量蝕刻設備，其中：該工藝隔離裝置為掩膜板，其中，該掩膜板位於該反應腔室內，且位於該基體載台的上方，與該基體載台具有間距，該掩膜板上設有至少一個沿該掩膜板的厚度方向貫穿的通孔，以通過該掩膜板提供該工藝隔離區實現工藝隔離。
- 如請求項2所述的高通量薄膜沉積或高通量蝕刻設備，其中：還包括靶槍，該靶槍位於該反應腔室內，且位於該掩膜板的上方，與該掩膜板具有間距，用於提供沉積所需的粒子。
- 如請求項1所述的高通量薄膜沉積或高通量蝕刻設備，其中：該工藝隔離裝置為通氣裝置，該通氣裝置位於該反應腔室內，且位於該基體載台的上方，該通氣裝置提供惰性氣簾以作為該工藝隔離區實現隔離，其中，該惰性氣簾由惰性氣體構成，該惰性氣體自該通氣裝置吹往該基體，該惰性氣簾頂部與該通氣裝置接觸，底部與該基體接觸，該惰性氣簾將該基體分為兩個區域，其中該惰性氣簾圍成的區域內部用於進行工藝過程，該惰性氣簾圍成的區域外部不受工藝過程的影響。
- 如請求項4所述的高通量薄膜沉積或高通量蝕刻設備，其中：還包括工藝氣體入口，該工藝氣體入口位於該惰性氣簾內，通過該工藝氣體入口提供工藝氣體，用於該基體的工藝過程。
- 如請求項1所述的高通量薄膜沉積或高通量蝕刻設備，其中：該主載台的中心軸與該工藝隔離區的中心軸重合，該主載台的中心軸與該基體載台的中心軸不重合，且該基體載台的中心軸與該基體的中心軸重合，該基體的待沉積或待蝕刻區域位於該工藝隔離區下方。
- 如請求項1所述的高通量薄膜沉積或高通量蝕刻設備，其中：該基體載台帶動該基體運行的方式包括平移及旋轉中的一種或組合；和/或該主載台帶動該基體載台運行的方式包括平移及旋轉中的一種或組合。
- 如請求項1所述的高通量薄膜沉積或高通量蝕刻設備，其中：該載台控制裝置包括： 基體載台驅動裝置，該基體載台驅動裝置與該基體載台相連接，用於驅動該基體載台運行； 主載台驅動裝置，該主載台驅動裝置與該主載台相連接，用於驅動該主載台運行； 其中，該基體載台驅動裝置驅動該基體載台運行時，該主載台驅動裝置停止運作；該主載台驅動裝置驅動該主載台運行時，該基體載台驅動裝置停止運作。
- 如請求項8所述的高通量薄膜沉積或高通量蝕刻設備，其中：該基體載台驅動裝置為旋轉升降式驅動裝置；和/或該主載台驅動裝置為旋轉升降式驅動裝置。
- 如請求項1所述的高通量薄膜沉積或高通量蝕刻設備，其中：該工藝隔離區的形貌包括圓形、矩形、三角形、梯形中的一種或組合。
- 如請求項1所述的高通量薄膜沉積或高通量蝕刻設備，其中：該高通量薄膜沉積或高通量蝕刻設備包括應用於物理氣相沉積、化學氣相沉積、脈衝激光沉積及乾蝕刻的設備，其中，該化學氣相沉積包括等離子體增強化學氣相沉積。
- 一種高通量薄膜沉積或高通量蝕刻方法，其中，包括以下步驟： S-a：提供如請求項1-11中任一項所述的設備； S-b：使該基體載台不動，該主載台帶動該基體載台運行，且結合該工藝隔離區於位於該工藝隔離區下方的該基體上進行工藝過程，形成一工藝過程局部區域； S-c：使該主載台不動，該基體載台帶動該基體運行，將該基體的另一待工藝過程的局部區域轉移至該工藝隔離區下方； S-d：重複步驟S-b及S-c至少一次，以於該基體的多個局部區域分別進行工藝過程，以實現單一基體上多個局部區域的獨立和均勻的工藝過程。
Applications Claiming Priority (4)
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