[发明专利]可实现便捷控温的真空镀膜工艺设备及方法

说明书

本发明提供一种可实现便捷控温的真空镀膜工艺设备及方法。设备包括溅射源、基座及腔体，溅射源位于腔体顶部，基座位于腔体内，基座表面和/或腔体内壁上形成有复合镀层，复合镀层自下而上依次包括金属层、第一陶瓷层和第二陶瓷层，第一陶瓷层和第二陶瓷层的材料不同。本发明的真空镀膜工艺设备通过在腔壁内表面和晶圆基座表面沉积复合镀层，复合镀层可以充分地吸收高温工艺套件和晶圆所辐射出来的可见光和近红外光，可大大加速热量从高温工艺套件向低温腔壁传递，以及热量由高温晶圆向低温晶圆基座的传导，由此可以大幅改善工艺套件和晶圆的散热和冷却，非常有利于提高晶圆表面沉积膜层的品质和延长工艺套件的使用寿命。

技术领域

本发明涉及半导体制造设备领域，具体涉及到真空镀膜工艺设备，特别是涉及一种可实现便捷控温的真空镀膜工艺设备及方法。

背景技术

磁控溅射镀膜工艺中，在磁控管和靶材负偏压的共同作用下，电离后的高密度高能惰性气体离子（比如氩离子）对靶材表面进行轰击，轰击下来的靶材粒子在晶圆表面沉积形成薄膜，连续且高速的磁控溅射会造成腔体、腔内工艺套件和晶圆的迅速升温。然而真空腔室内的散热非常缓慢，过高的腔室温度会导致腔壁挡板等工艺套件因过热而发生变形、影响腔内工艺套件的寿命，而过高的晶圆温度也会严重影响成膜的质量，因此很有必要增设特别的控温装置，方便对腔室的温度和晶圆的温度进行合理地控制。

为了加快晶圆的散热和冷却，业界通常采用带背压冷却结构的晶圆基座来加快热量的传导，为了获得更好的冷却效果还会使用静电吸盘或机械夹具以保证晶圆和晶圆基座间的良好接触和热传导。虽然上述方法都可以在一定程度上加快晶圆的冷却和控温，但都存在明显缺陷，如静电吸盘的价格昂贵，而且其冷却效果会随时间衰减很快；又比如使用机械夹具容易出现晶圆与夹具相粘的情况，而且还会造成晶圆上膜层缺陷过高的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可实现便捷控温的真空镀膜工艺设备及方法，用于解决现有技术中的真空磁控溅射设备在溅射过程中容易导致腔体内晶圆迅速升温，过高的温度会影响成膜质量和工艺套件的使用寿命，而现有的散热方式存在价格高和/或容易损伤晶圆等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供所述真空镀膜工艺设备包括溅射源、基座及腔体，所述溅射源位于腔体顶部，所述基座位于所述腔体内，所述基座表面和/或所述腔体内壁上形成有复合镀层，所述复合镀层自下而上依次包括金属层、第一陶瓷层和第二陶瓷层，所述第一陶瓷层和第二陶瓷层的材料不同。

可选地，所述复合镀层的厚度为200~600nm，所述金属层的厚度为60nm~190nm，第一陶瓷层的厚度为60nm~280nm，第二陶瓷层的厚度为50nm~145nm。

可选地，所述金属层的材质包括铝、铜、钼、钨和不锈钢中的任意一种或多种的结合，所述第一陶瓷层和第二陶瓷层的材质包括氮化铝、氧化铝、氧化锆、氧化硅和氧化钇中的任意一种或多种的结合。

可选地，所述第一陶瓷层和第二陶瓷层均包括单层或多子层结构。

可选地，所述复合镀层为两个及以上，两个及以上的复合镀层依次堆叠。

可选地，所述金属层的材质与所述基座的材质相同。

在一可选方案中，所述腔体为铝制程腔体，所述溅射源包括铝靶和磁控管，所述复合镀层为在制程工艺开始前，利用所述铝靶溅射而成。

在另一可选方案中，所述腔体为非铝制程腔体，所述复合镀层为在制程工艺开始前，将所述溅射源的靶材更换为铝靶后溅射形成。

在又一可选方案中，所述腔体为非铝制程腔体，所述腔体上设置有铝质挡板和ICP线圈；所述复合镀层的制备方法为，在制程工艺开始前，将ICP线圈连接至射频电源以激发等离子体，将铝质挡板放置于所述基座上方并连接至射频偏压，气体离子轰击铝质挡板，由此在腔体内壁和基座表面沉积形成所述复合镀层。