本發(fā)明涉及化學(xué)氣相沉積技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種PECVD成膜裝置及其成膜方法。

背景技術(shù)：

等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)是借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電離，在局部形成等離子體，而等離子體化學(xué)活性很強(qiáng)，很容易發(fā)生反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的薄膜。為了使化學(xué)反應(yīng)能在較低的溫度下進(jìn)行，利用了等離子體的活性來促進(jìn)反應(yīng)，因而這種CVD稱為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)。

在PECVD成膜過程中，對(duì)加熱基座進(jìn)行加熱達(dá)到設(shè)定溫度并且穩(wěn)定后，真空機(jī)械手將基板放入反應(yīng)腔室，基板由穿過加熱基座臺(tái)階孔的支撐針支撐，隨后加熱基座上升與基板慢慢接觸，加熱基座繼續(xù)上升，支撐針由于重力作用相對(duì)于加熱基座向下運(yùn)動(dòng)，與基板慢慢脫離，最終加熱基座與基板完全接觸，支撐針與基板完全脫離，支撐針由于具有下端窄頂部寬的高爾夫球釘(golf-tee)形狀，最終其上表面凹陷在加熱基座內(nèi)部，然后提供環(huán)境條件，產(chǎn)生等離子體開始沉積，基板在有支撐針位置與無支撐針位置(基板直接與加熱基座接觸位置)受熱不均勻，引起基板上所成的膜不均勻(Pin Mura)現(xiàn)象，影響成膜質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種PECVD成膜裝置及其成膜方法，能夠有效提高基板受熱均勻性，降低Pin Mura現(xiàn)象，進(jìn)而提高成膜質(zhì)量。

本發(fā)明實(shí)施例采用下述技術(shù)方案：

一種PECVD成膜裝置，包括反應(yīng)腔室，設(shè)置于所述反應(yīng)腔室一側(cè)的真空閥門，設(shè)置于所述反應(yīng)腔室下部的支撐加熱系統(tǒng)，設(shè)置于所述反應(yīng)腔室上部的噴淋頭，控制所述支撐加熱系統(tǒng)上表面至所述噴淋頭距離的控制桿以及與所述噴淋頭連接的進(jìn)氣管，所述支撐加熱系統(tǒng)包括加熱基座、支撐針以及支撐底座，所述支撐針包括支撐針本體以及設(shè)置在支撐針本體內(nèi)部的加熱器,所述支撐針本體包括支撐頂部和支撐桿部，所述加熱器的加熱主體設(shè)置在所述支撐頂部內(nèi)部。

優(yōu)選地，所述支撐針本體材質(zhì)為陶瓷。

優(yōu)選地，所述支撐加熱系統(tǒng)還包括溫度傳感器，所述支撐頂部與所述溫度傳感器連接。

優(yōu)選地，所述溫度傳感器設(shè)置在支撐針本體內(nèi)部。

優(yōu)選地，所述溫度傳感器為熱電偶傳感器。

優(yōu)選地，所述支撐加熱系統(tǒng)還包括超溫傳感器，所述支撐頂部與所述超溫傳感器連接。

優(yōu)選地，所述超溫傳感器設(shè)置在支撐針本體內(nèi)部。

優(yōu)選地，所述加熱基座包括多個(gè)臺(tái)階孔，每個(gè)所述臺(tái)階孔上部孔徑尺寸大于中部尺寸，所述支撐頂部外徑尺寸小于臺(tái)階孔上部孔徑尺寸，支撐桿部外徑尺寸小于臺(tái)階孔中部孔徑尺寸。

優(yōu)選地，所述支撐加熱系統(tǒng)還包括帶有滾輪的軸套，所述臺(tái)階孔中部的孔徑尺寸小于上部以及下部孔徑尺寸，所述軸套固定在所述臺(tái)階孔下部，所述滾輪朝向臺(tái)階孔中心線方向凸出。

優(yōu)選地，所述加熱器為電阻絲加熱器。

一種PECVD成膜方法，包括以下步驟：

步驟1：對(duì)加熱基座進(jìn)行加熱，同時(shí)對(duì)利用支撐針本體內(nèi)部的加熱器對(duì)支撐針本體進(jìn)行加熱，二者設(shè)定加熱溫度相同；

步驟2：當(dāng)加熱基座以及支撐針本體達(dá)到設(shè)定溫度，并且加熱基座實(shí)際溫度穩(wěn)定后，打開真空閥門，將基板送入反應(yīng)腔室，由支撐針本體支撐基板，關(guān)閉真空閥門；

步驟3：控制桿升起加熱基座，使加熱基座與基板接觸并達(dá)到預(yù)定工藝位置；

步驟4：提供環(huán)境條件，產(chǎn)生等離子體開始沉積。

優(yōu)選地，基板送入反應(yīng)腔室前，通過溫度傳感器監(jiān)測(cè)支撐針本體的支撐頂部溫度，所述加熱基座與支撐針本體達(dá)到設(shè)定溫度后，控制加熱器，使支撐頂部的實(shí)際溫度也穩(wěn)定后，再打開真空閥門。

優(yōu)選地，基板送入反應(yīng)腔室后，通過溫度傳感器監(jiān)測(cè)支撐針本體的支撐頂部溫度，控制加熱器，使支撐頂部的實(shí)際溫度與設(shè)定溫度或加熱基座實(shí)際溫度相同。

本發(fā)明實(shí)施例采用的上述至少一個(gè)技術(shù)方案能夠達(dá)到以下有益效果：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的PECVD成膜裝置，其內(nèi)的支撐針包括支撐針本體以及設(shè)置在支撐針本體內(nèi)部的加熱器，因此，支撐針本體維持支撐針支撐作用的同時(shí)，在基板成膜過程中，加熱器可以對(duì)支撐針上方的基板進(jìn)行有效加熱，對(duì)支撐針本體的加熱溫度設(shè)置成與加熱基座相同，能夠有效提高基板受熱均勻性，降低Pin Mura現(xiàn)象，進(jìn)而有效提高成膜質(zhì)量。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例PECVD成膜裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例PECVD成膜裝置支撐加熱系統(tǒng)局部放大示意圖；

圖3為本發(fā)明較佳實(shí)施例PECVD成膜方法流程圖；

圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施例PECVD成膜方法加熱基座與基板未接觸時(shí)示意圖；

圖5為本發(fā)明較佳實(shí)施例PECVD成膜方法加熱基座與基板剛好接觸時(shí)示意圖；

圖6為本發(fā)明較佳實(shí)施例PECVD成膜方法加熱基座到達(dá)預(yù)定工藝位置時(shí)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明具體實(shí)施例及相應(yīng)的附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的技術(shù)方案。

如圖1以及圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種PECVD成膜裝置，包括反應(yīng)腔室1，設(shè)置于反應(yīng)腔室1一側(cè)的真空閥門2，設(shè)置于反應(yīng)腔室1下部的支撐加熱系統(tǒng)3，設(shè)置于反應(yīng)腔室1上部的噴淋頭4，控制支撐加熱系統(tǒng)3上表面至噴淋頭4距離的控制桿5以及與噴淋頭4連接的進(jìn)氣管6。

具體地，支撐加熱系統(tǒng)3包括加熱基座100、支撐針200、支撐底座300、溫度傳感器400、超溫傳感器500以及軸套600。

加熱基座100中設(shè)有多個(gè)貫穿其上下表面的臺(tái)階孔110，每個(gè)臺(tái)階孔110中部的孔徑尺寸小于上部以及下部的孔徑尺寸，加熱基座300可以通過控制桿5的驅(qū)動(dòng)而上下移動(dòng)。

支撐針200的下端可以通過臺(tái)階孔110而穿過加熱基座并位于支撐底座300上，支撐針200的上端位于加熱基座300的上方可以支撐需要成膜的基板。具體地，支撐針200包括支撐針本體210以及設(shè)置在支撐針本體210內(nèi)部的加熱器220。進(jìn)一步地，支撐針本體210包括支撐頂部211和支撐桿部212，支撐頂部211的外徑尺寸大于支撐桿部212的外徑尺寸，并且大于臺(tái)階孔110中部的孔徑尺寸，但是小于臺(tái)階孔110上部的孔徑尺寸，支撐桿部212的外徑尺寸小于臺(tái)階孔110中部的孔徑尺寸。在本實(shí)施中，支撐針本體210呈圓柱狀。

在本實(shí)施例中，加熱器220電阻絲加熱器，加熱器220的加熱主體設(shè)置在支撐頂部211內(nèi)部，主要對(duì)支撐頂部211進(jìn)行加熱。另外，加熱器220還有一部分位于支撐桿部212內(nèi)部，用于連接加熱器220的加熱主體與外部加熱電源(圖中未示出)。溫度傳感器400以及超溫傳感器500設(shè)置在支撐針本體210內(nèi)部，與支撐頂部211連接，感測(cè)支撐頂部211溫度。軸套600固定在加熱基座100的臺(tái)階孔110的下部，軸承600內(nèi)側(cè)，即其朝向臺(tái)階孔110中心線方向帶有凸出的滾輪610。

本實(shí)施例提供的PECVD成膜裝置，通過將支撐針200設(shè)計(jì)成支撐針本體210以及設(shè)置在支撐針本體210內(nèi)部的加熱器220組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，如此，支撐針本體210既可以維持支撐針200的支撐作用，又可以在PECVD成膜過程中，加熱器220可以通過對(duì)支撐針本體210的加熱，進(jìn)而對(duì)支撐針200上方的基板進(jìn)行有效加熱，消除支撐針200與無支撐針200處基板受熱不均的現(xiàn)象，使基板受熱基本相同。

在本實(shí)施例中，支撐頂部211與溫度傳感器400連接，通過溫度傳感器400可及時(shí)監(jiān)控支撐頂部211溫度，鍍膜過程中通過溫度傳感器400監(jiān)測(cè)到的溫度及時(shí)調(diào)節(jié)加熱器220，使支撐頂部211與加熱基座100溫度保持一致，進(jìn)而更加有效提高基板受熱均勻性，降低Pin Mura現(xiàn)象。另外，支撐頂部211與超溫傳感器500連接，防止支撐針本體210以及加熱器220因?yàn)榧訜釡囟冗^高導(dǎo)致?lián)p壞，對(duì)支撐針200起到防過熱保護(hù)功能。

支撐針本體210材質(zhì)優(yōu)選為陶瓷，一方面陶瓷材料絕緣性能好，當(dāng)在基板上鍍絕緣膜時(shí)，可防止導(dǎo)電粒子進(jìn)入膜內(nèi)，影響成膜質(zhì)量，另一方面陶瓷材料硬度高，具有良好的支撐作用，此外，陶瓷材料耐高溫，允許較高的成膜溫度，擴(kuò)大了工藝窗口。

本實(shí)施例提供的PECVD成膜裝置為了使溫控裝置的設(shè)置與原有的成膜裝置具有更好的兼容性，與支撐頂部211連接的溫度傳感器400以及超溫傳感器500設(shè)置在支撐針本體210內(nèi)部，當(dāng)然溫度傳感器400以及超溫傳感器500也可以設(shè)置在支撐針本體210外部，溫度傳感器400可為熱電偶傳感器。

此外，由于支撐頂部211外徑尺寸小于臺(tái)階孔110上部的孔徑尺寸，支撐桿部212外徑尺寸小于臺(tái)階孔110中部的孔徑尺寸，如此，減小了支撐針200在上下移動(dòng)過程中與加熱基座100的臺(tái)階孔110內(nèi)壁面之間的摩擦。同時(shí)帶有滾輪610的軸套600固定在加熱基座100的臺(tái)階孔110的下部，滾輪610可以避免支撐針200在上下移動(dòng)過程中產(chǎn)生晃動(dòng)而與臺(tái)階孔110上部和中部的內(nèi)壁面接觸。因此，軸套600的設(shè)置可以避免支撐針200與臺(tái)階孔110內(nèi)壁面之間摩擦，加強(qiáng)了對(duì)支撐針200限位作用。

如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種通過PECVD成膜裝置進(jìn)行成膜的方法，該方法包括以下步驟，

步驟1：對(duì)加熱基座100進(jìn)行加熱，同時(shí)對(duì)利用支撐針本體210內(nèi)部的加熱器220對(duì)支撐針本體210進(jìn)行加熱，二者設(shè)定加熱溫度相同。

步驟2：當(dāng)加熱基座100以及支撐針本體210達(dá)到設(shè)定溫度，并且加熱基座100實(shí)際溫度穩(wěn)定后，打開真空閥門2，將基板S送入反應(yīng)腔室1，由支撐針本體210支撐基板S，關(guān)閉真空閥門2。

需要說明的是，支撐頂部211與溫度傳感器400以及超溫傳感器500連接，基板S送入反應(yīng)腔室1前，溫度傳感器400感測(cè)支撐針本體210的支撐頂部211溫度，加熱基座100與支撐針本體210達(dá)到設(shè)定溫度后，控制加熱器220，使支撐頂部211的實(shí)際溫度也穩(wěn)定后，再打開真空閥門2，即加熱基座100與支撐頂部211的實(shí)際溫度全部穩(wěn)定后，再打開真空閥門。具體地，加熱基座100與支撐頂部211的實(shí)際溫度全部穩(wěn)定后，真空泵將反應(yīng)腔室抽真空至1-10mtorr，打開真空閥門2，由機(jī)械手將基板S放入反應(yīng)腔室1，由支撐針本體210支撐基板S。如圖4所示，支撐針300下端抵在支撐底座300上，基板S由支撐針本體210支撐，即由支撐針200支撐，支撐針200穿過加熱基座100，加熱基座100初始位置在基板S下，不與基板S接觸，之后機(jī)械手退出反應(yīng)腔室1，關(guān)閉真空閥門2。

步驟3：控制桿5升起加熱基座100，使加熱基座100與基板S接觸并達(dá)到預(yù)定工藝位置。

啟動(dòng)升起程序，通過控制桿5升起加熱基座100，加熱基座100不斷上升，與基板S慢慢靠近接觸，加熱基座100與基板S剛好接觸，如圖5所示。

此后，控制桿5繼續(xù)升起加熱基座100，帶動(dòng)基板S上升，支撐針200由于重力作用，相對(duì)加熱基座100下降，與基板S慢慢脫離。

本實(shí)施例為了減小支撐針200上下移動(dòng)時(shí)與加熱基座100的臺(tái)階孔110內(nèi)壁面的摩擦力，設(shè)置支撐針200支撐桿部212直徑尺寸小于臺(tái)階孔110中部孔徑尺寸，支撐針200支撐頂部211直徑尺寸小于臺(tái)階孔110上部孔徑尺寸，但是大于臺(tái)階孔110中部孔徑尺寸，使支撐針200上下移動(dòng)時(shí)不與臺(tái)階孔110的內(nèi)壁面接觸。同時(shí)，為了使支撐針200位置穩(wěn)定，在加熱基板100的臺(tái)階孔110的下部固定安裝帶有滾輪610的軸套600，軸套600的滾輪610既保證了支撐針200位置穩(wěn)定，又避免支撐針200與臺(tái)階孔11內(nèi)壁面的摩擦，可以有效減小支撐針200磨損，提高支撐針200的壽命。

最終，由于支撐針200支撐頂部211落入臺(tái)階孔110上部，同時(shí)，支撐針200的下端脫離支撐底座300，而加熱基座100達(dá)到與噴淋頭4距離適當(dāng)?shù)匾粋€(gè)預(yù)定工藝位置，如圖6所示。

步驟4：提供環(huán)境條件，產(chǎn)生等離子體開始沉積。

將等離子源以及反應(yīng)氣體通過進(jìn)氣管6，進(jìn)入噴淋頭4，通過射頻電源施加射頻電壓，產(chǎn)生等離子體，等離子體中高速運(yùn)動(dòng)的電子撞擊到中性的反應(yīng)氣體分子，就會(huì)使中性反應(yīng)氣體分子變成碎片或處于激活的狀態(tài)而發(fā)生反應(yīng)，沉積成膜。

在基板的成膜過程中，對(duì)加熱基座100與支撐針本體210同時(shí)進(jìn)行加熱，二者設(shè)定溫度相同可使基板S在有支撐針200和無支撐針200位置受熱更加均勻。

基板S送入反應(yīng)腔室1后，通過溫度傳感器400監(jiān)測(cè)支撐針本體210的支撐頂部211溫度，控制使加熱器220對(duì)支撐頂部211加熱的實(shí)際溫度與設(shè)定溫度相同，進(jìn)一步調(diào)控基板S受熱均勻性，或者，控制使加熱器220對(duì)支撐頂部211加熱的實(shí)際溫度與加熱基座100實(shí)際溫度相同，此方法可以更加精確地調(diào)控基板S受熱均勻性。

此外，本實(shí)施例PECVD成膜方法可在加熱器220加熱過程中，利用在支撐針本體210內(nèi)部的超溫傳感器500可防止支撐針本體210以及加熱器220因?yàn)榧訜釡囟冗^高導(dǎo)致?lián)p壞。

綜上所述，本發(fā)明提供的PECVD成膜裝置，其內(nèi)的支撐針包括支撐針本體以及設(shè)置在支撐針本體內(nèi)部的加熱器，因此，支撐針本體維持支撐針支撐作用的同時(shí)，在基板成膜過程中，加熱器可以對(duì)支撐針上方的基板進(jìn)行有效加熱，對(duì)支撐針本體的加熱溫度設(shè)置成與加熱基座相同，能夠有效提高基板受熱均勻性，降低Pin Mura現(xiàn)象，進(jìn)而有效提高成膜質(zhì)量。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。