[发明专利]改善沉积薄膜厚度均匀性的方法及其掩膜板

说明书

本发明公开一种改善沉积薄膜厚度均匀性的方法及其掩膜板，掩膜板用于在静电卡盘吸附层表面制作图形，所述掩膜板的一侧板面从中心到边缘呈逐级降低的阶梯状，在所述掩膜板上设置有穿透其板面以供沉积形成图形的沉积通道，所述掩膜板的另一侧板面用于与静电卡盘吸附层表面贴合。本发明通过对掩膜板结构进行调整，采用多级阶梯的结构，可以有效改善卡盘吸附层表面薄膜的高度均匀性，高度均匀性可以降低至5％左右；同时，也提高了掩膜板的刚度，由于掩膜板刚度的增加，控制掩膜板高能量沉积过程中的变形量，可以提高薄膜图形尺寸精度。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体地说，涉及半导体核心部件静电卡盘中，一种改善沉积薄膜厚度均匀性的方法及其掩膜板，改善卡盘吸附层表面薄膜均匀性。

背景技术

静电卡盘是半导体设备中核心部件，起到吸附晶圆，控制晶圆表面温度等工艺作用。通常静电卡盘吸附层表面上会制备图形化凸点和圆环，用来减少晶圆与静电卡盘的接触面积，减少划伤，同时还具有缩短晶圆脱附时间等工艺优化效果。

目前凸点的制备常采用增量和减量两种方式。增量即在静电卡盘吸附层表面通过喷涂、沉积等方式制备出凸点(和圆环)，此方式的缺点是凸点(和圆环)与静电卡盘吸附层之间存在内应力，受热、摩擦等环境影响，使用寿命有一定限制，但该方式可以制备出与静电卡盘吸附层不同材料的薄膜，以满足不同的电、热等技术需求；减量方式则是通过喷砂、刻蚀等方式对卡盘吸附层进行图形化减薄，制备出凸点(和圆环)。该方式的优点是凸点(和圆环)与静电卡盘吸附层无内应力，结合力良好，但是无法制备异质材料的卡盘吸附层和凸点(和圆环)。

在采用沉积方法制备图形化凸点过程中，特别是物理气相沉积过程中，设备(如靶材大小)、工艺(沉积束流分散性)、卡盘吸附层面积(如12英寸大尺寸)，沉积图形设计等因素影响，沉积得到图形高度的均匀性会有比较大的差异，有时误差会达到20％左右。

如果设备中靶材尺寸较小，则激发的等离子体束流直径小，而待沉积基体，即卡盘吸附层面积远大于靶材，则在卡盘吸附层中心区域获得更多粒子，从而获得更大的沉积高度值，而边缘则获得较少的离子，最终获得较小的高度值。而且这种位置差异性在卡盘吸附层为12英寸的大尺寸静电卡盘沉积过程中则更为明显。另外，由于，卡盘吸附层除凸点外，还需要沉积额外一些图形薄膜，由于沉积图形直径大小存在差异，在沉积过程中，在掩膜的纵深比影响下，直径较大的图形(如图1中的圆弧形凸起1)会比直径小的图形(图1中的点状凸起2)获得更大的高度值，从而也造成了图形高度均匀性的变差。

发明内容

本发明对掩膜板进行调整，将平面式改为阶梯式结构，改变沉积过程中不同位置和不同图形形貌的陡直度，以弥补沉积过程中出现的高度误差，将整个卡盘吸附层表面的高度误差控制在5％左右。同时，由于掩膜板刚度的增加，控制掩膜板高能量沉积过程中的变形量，可以提高薄膜图形尺寸精度。

本发明所采用的技术方案如下：

一种改善沉积薄膜厚度均匀性的掩膜板，用于在静电卡盘吸附层表面制作图形，

所述掩膜板的一侧板面从中心到边缘呈逐级降低的阶梯状，在所述掩膜板上设置有穿透其板面以供沉积形成图形的沉积通道，所述掩膜板的另一侧板面用于与静电卡盘吸附层表面贴合。

可选的，所述掩膜板为金属或陶瓷材料制成。

可选的，所述金属材料是钛、钛合金、铝、铝合金，316L不锈钢、4J29可伐合金中的一种。

可选的，所述陶瓷材料是氮化铝、氧化铝中的一种。

可选的，所述阶梯状是两级阶梯、三级阶梯、四级阶梯、五级阶梯中的一种。

可选的，所述掩膜板的最薄处厚度为1mm-3mm。

可选的，阶梯状的相邻阶梯的高度差为1mm-10mm。