一种用于物理气相沉积设备真空腔体内遮挡件冷却的装置

技术领域

本发明涉及物理气相沉积技术领域，特别是涉及一种用于物理气相沉积设备真空腔体内遮挡件冷却的装置。

背景技术

物理气相沉积是指在真空条件下采用物理方法将材料源(固体或液体)表面气化成气态原子或分子，或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术，可以通过磁控溅射设备来实现。具体地，在磁控溅射过程中，真空腔体内的反应气体电离形成等离子体，通过等离子体轰击靶材，使靶材的金属原子逸出而在真空腔体内扩散，从而对晶圆进行轰击，进而在晶圆上沉积形成薄膜。

当靶材的金属原子在真空腔体内扩散时，容易附着在真空腔体的内壁上而污染内壁。为了解决这一问题，现有技术中在磁控溅射设备的真空腔体内设置遮挡件。但随着磁控溅射的进行，遮挡件的温度会逐步升高，从而影响沉积速率和方块电阻的均匀性。而现有的磁控溅射设备无法对遮挡件进行降温，导致产品良率降低，因此，亟需本领域技术人员解决这一问题。

发明内容

本发明提供了一种用于物理气相沉积设备真空腔体内遮挡件冷却的装置，能够控制遮挡件的温度，使得溅射产品的一致性和稳定性得到提高，从而可以提升产品良率。

本发明提供了如下方案：

一种用于物理气相沉积设备真空腔体内遮挡件冷却的装置，所述物理气相沉积设备包括真空腔体、衬底和遮挡件，所述真空腔体用于进行所述物理气相沉积，所述真空腔体的顶部设置有靶材，所述衬底设置在所述真空腔体内且位于所述靶材的下方，所述衬底用于放置待处理物品，所述遮挡件呈环状，其顶部边缘延伸至所述真空腔体的顶部，底部边缘延伸至所述衬底的外侧边缘，所述遮挡件配置成其外壁与所述真空腔体的内壁之间具有预设空间；

所述装置包括：

冷却设备，设置在所述预设空间中且与所述遮挡件的外壁接触以与所述遮挡件进行热交换。

可选地，所述冷却设备包括冷却管路，所述冷却管路内填充冷却液，所述冷却管路缠绕在所述遮挡件的外壁上。

可选地，所述冷却管路与所述遮挡件的外壁接触的一面形状与所述遮挡件的外壁形状适配。

可选地，所述磁控溅射设备还包括控制器和热交换器，所述热交换器与所述控制器以及所述冷却设备均连接；

所述热交换器用于根据所述控制器的控制调节所述冷却液的温度。

可选地，所述冷却设备还包括冷却液箱，所述冷却液箱的出口与所述冷却管路连接，所述冷却液箱上设置有流量阀；

所述控制器还与所述流量阀连接，用于通过控制所述流量阀的开度来调节所述冷却液的流量。

可选地，所述磁控溅射设备还包括：

温度采集器，设置在所述真空腔体内，所述温度采集器用于采集所述遮挡件的实时温度；

所述控制器根据所述遮挡件的实时温度、施加在所述靶材上的功率和溅射时间来调节所述遮挡件的温度。

可选地，所述控制器将所述遮挡件的温度控制于-45～80℃之间。

可选地，所述热交换器设置在所述真空腔体的外壁上。

可选地，所述真空腔体上开设有贯通孔，所述热交换器经所述贯通孔与所述冷却管路连接，所述贯通孔内设置有密封件。

可选地，所述遮挡件在竖直方向上的截面呈倒梯子型。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的用于物理气相沉积设备真空腔体内遮挡件冷却的装置放置在遮挡件的外壁与真空腔体的内壁之间，并且所述冷却设备与所述遮挡件的外壁直接接触，从而使得两者之间可以进行热交换，以实现对所述遮挡件的温度进行调节，避免所述遮挡件的温度过高，使得溅射产品的一致性和稳定性得到提高，从而可以提升产品良率。

进一步地，通过所述热交换器实现所述冷却液的循环。

当然，本发明的实施例并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是物理气相沉积设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明关于“左”、“右”、“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”“顶部”“底部”等方向上的描述均是基于附图所示的方位或位置的关系定义的，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所述的结构必须以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

针对上述背景技术提出的问题，本发明提供了一种用于物理气相沉积的磁控溅射设备。图1是物理气相沉积设备的结构示意图。如图1所示，所述物理气相沉积设备一般性地包括真空腔体10、衬底20和遮挡件30。所述装置包括冷却设备50。所述真空腔体10用于进行所述物理气相沉积，所述真空腔体10的顶部设置有靶材40。所述衬底20设置在所述真空腔体10内且位于所述靶材40的下方，所述衬底20用于放置待处理物品，所述待处理物品包括晶圆。所述遮挡件30呈环状，其顶部边缘延伸至所述真空腔体10的顶部，底部边缘延伸至所述衬底20的外侧边缘，所述遮挡件30配置成其外壁与所述真空腔体10的内壁之间具有预设空间。所述冷却设备50设置在所述预设空间中且与所述遮挡件30的外壁接触以与所述遮挡件30进行热交换。

上述用于物理气相沉积设备真空腔体内遮挡件冷却的装置设置在遮挡件30的外壁与真空腔体10的内壁之间，并且所述冷却设备50与所述遮挡件30的外壁直接接触，从而使得两者之间可以进行热交换，以实现对所述遮挡件30的温度进行调节，避免所述遮挡件30的温度过高，使得溅射产品的一致性和稳定性得到提高，从而可以提升产品良率。

在一个具体的实施例中，所述冷却设备50包括冷却管路，所述冷却管路内填充冷却液，所述冷却管路缠绕在所述遮挡件30的外壁上。进一步地，所述冷却管路可以绕所述遮挡件30一圈，也可以多圈，可以根据实际的冷却需要以及所述冷却管路的直径进行调节。

其中，所述冷却液包括水、乙二醇或者3283冷冻液等，通过乙二醇或者3283冷冻液可以达到超低温。

更加具体地，所述冷却管路与所述遮挡件30的外壁接触的一面形状与所述遮挡件30的外壁形状适配，以使所述冷却管路与所述遮挡件30的接触面积增大，从而可以提升冷却效率。

在一个具体的实施例中，所述磁控溅射设备还包括控制器(未图示)和热交换器60，所述热交换器60与所述控制器(未图示)以及所述冷却设备50均连接。所述热交换器60用于根据所述控制器(未图示)的控制调节所述冷却液的温度，实现所述冷却液的循环，通过对所述冷却液的温度的调节可以间接地调节所述遮挡件30的温度。

在一个具体的实施例中，所述冷却设备50还包括冷却液箱(未图示)，所述冷却液箱(未图示)的出口与所述冷却管路连接，所述冷却液箱(未图示)上设置有流量阀。所述控制器(未图示)还与所述流量阀连接，用于通过控制所述流量阀的开度来调节所述冷却液的流量，从而调节所述遮挡件30的温度。在所述冷却液的温度一定时，可以通过调节其流量来实现对所述遮挡件30的温度的调节，以使产品的一致性和稳定性得到提高。

在一个优选的实施例中，所述磁控溅射设备还包括温度采集器，设置在所述真空腔体10内，所述温度采集器用于采集所述遮挡件30的实时温度，通过所述温度采集器可以实时地获取到所述遮挡件30的温度，所述控制器(未图示)根据所述遮挡件30的实时温度、施加在所述靶材40上的功率和溅射时间来调节所述遮挡件30的温度，从而实现对所述遮挡件30的温度的精准控制。

在一个具体的实施例中，所述控制器(未图示)将所述遮挡件30的温度控制于-45～80℃之间，更加具体地，所述控制器(未图示)将所述遮挡件30的温度控制于-45℃、0℃、10℃、20℃或80℃，限于篇幅此处不再穷举。

在一个可选的实施例中，所述热交换器60设置在所述真空腔体10的外壁上，其可以通过外部电源工作。

在一个进一步的实施例中，所述真空腔体10上开设有贯通孔，所述热交换器60经所述贯通孔与所述冷却管路连接，所述贯通孔内设置有密封件，所述密封件用于封堵所述热交换器60与所述贯通孔之间和/或所述冷却管路与所述贯通孔之间的缝隙，以提升所述真空腔体10的密闭性，保证所述真空腔体10内的真空环境。

在一个优选的实施例中，所述遮挡件30在竖直方向上的截面呈倒梯子型，以使所述遮挡件30的直径从上至下逐步减小，以便于安装所述冷却管路，且与所述冷却管路进行较好的物理接触。

以上对本发明所提供的技术方案，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。