[发明专利]一种微波等离子体设备用的基片台及设备

说明书

本发明提供一种微波等离子体设备中的基片台，用于承载薄片，所述基片台分上下两部分，基片台上半部分为一整体金属，其上表面为一圆环，中央中轴线处为一圆台，圆环与圆台之间有凹槽，圆台用来承载薄片，圆环高度高于圆台高度。基片台下半部为金属圆筒，里面埋有水冷凝管，有低熔点导热金属合金填充水冷凝管与金属圆筒之间，基片台上下半部分之间有一圆盘状高导热材料，该材料被下半部金属圆筒内低熔点导热金属固定在金属圆筒的上表面。由于微波激发的等离子体球是一个能量密度不均匀的球形体，导致对基片台上工件的热辐射量也是分布不均匀的，本基片台能改善微波等离子体的均匀分布性，同时减小基片台的热形变，使得所承载薄片的表面温度有良好的一致性。

技术领域

本发明属于真空微电子技术领域，具体涉及一种基片台。

背景技术

等离子体是继固态，液态，气态之后的作为物质的第四态，在很多领域有着广泛的应用。而要使物质处于等离子体状态，就需要提供一定的能量。微波作为一种电磁波，比较容易的将气体激发成等离子体状态，因此微波等离子体技术在很多领域得到了广泛的应用。

微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)装置一般包括微波系统、真空系统、供气系统和等离子体反应室，等离子体反应室中设有一个自旋转基片台，以制备金刚石膜为例，微波系统产生的微波进入等离子体反应室，在自旋转基片台上方激发供气系统提供的气体产生等离子体球，等离子体球紧贴在成膜衬底材料表面，通过调整不同的反应气体以及调整等离子体的工艺参数，可以在基片台表面沉积金刚石薄膜。

由于微波等离子体激发的特性，在基片台上方，靠近基片台中央区域电场强度最大；靠近基片台边缘区域电场强度较弱；因此用微波激发等离子体往往呈现球形或者椭球形。传统的基片台材料由于要接触到等离子体，往往由能耐高温的材料组成，通常为不锈钢，或者是耐高温的金属材料如钨或者钼。一般将生长衬底材料放在基片台中央处，反应气体通入真空腔内，利用微波激发成等离子体状态，进行衬底材料表面薄膜的沉积和生长。衬底材料表面要获得均匀一致的薄膜的生长，就需要衬底材料表面有一致的温度分布。影响衬底表面温度均匀性主要有两方面因素：1)加热均匀性；2)散热均匀性。对于1)加热均匀性，衬底材料表面由于接触等离子体，因此受到等离子体加热。等离子体是否是均匀分布，会对衬底表面加热均匀性产生一定的影响。在微波CVD真空腔内，由于等离子体成球形或者椭球形，衬底材料表面受到一个非均匀状态的等离子体接触，使得衬底材料表面的温度会因为接触到非均匀分布的等离子体而导致产生差异；对于2)散热均匀性，衬底材料的热量一般都通过基片台中的水冷却管，通过热传导的方式进行散热。如果冷却水管在冷却基片台表面时，要通过基片台表面传热给冷却水管金属，再传递给冷却水，这种散热通过多种材料时，热量流动很容易受到散热材料的分布而产生非均匀流动的现象。当热量流动以非均匀流动的方式进行散热时，根据材料的热胀冷缩的特点，会对散热材料的几何尺寸产生形变，导致基片台表面产生微小的形变，使得衬底材料与基片台的贴合度降低，导致衬底材料的散热非均匀化，由于散热的非均匀化使得衬底材料表面的温度也很难保持一致。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种微波等离子体设备用的基片台，用于承载圆片或者方形薄片，所述基片台分成上下两个部分：上半部由单一金属材料或者相同合金材料加工而成，下半部为带水冷却的复合材料组成。

可选地，所述上半部的上表面成圆形，由围绕圆周的金属圆环和中心部位的金属圆台组成，圆环与圆台之间有一个凹槽，凹槽的宽度在1.0-5.0毫米之间。

可选地，所述上半部的圆环的高度比圆台的高度高，圆环高度比圆台高度高2.0-4.0毫米之间。

可选地，所述上半部的下端面有一个圆形凹槽，用于与所述基片台的下半部接合。

可选地，所述下半部的整体呈圆柱形，主体由金属制成。