[发明专利]高通量薄膜沉积设备及薄膜沉积方法

说明书

本发明提供一种高通量薄膜沉积设备及薄膜沉积方法。设备包括腔体、载台、靶枪、第一气体供给系统及第二气体供给系统；腔体包括相互连通的溅射部和沉积部，溅射部位于沉积部的上方，溅射部的水平表面积小于沉积部的水平表面积；靶枪位于溅射部内，靶枪上设置有靶材；载台用于承载待沉积的衬底，衬底上具有待沉积区，沉积过程中，待沉积区位于靶枪的正下方；第一气体供给系统包括第一气体管路和第一气体喷淋头，第一气体喷淋头为复数个；第二气体供给系统包括第二气体管路，一端与第二气体源相连通，另一端延伸到沉积部内，以向沉积部供应第二气体，第二气体包括反应气体和/或保护气体。本发明有助于提高沉积效率和良率。

技术领域

本发明属于气相沉积技术领域，特别是涉及一种高通量薄膜沉积设备及薄膜沉积方法。

背景技术

传统的物理气相沉积在一次实验中只能使用一个溅射条件，包括气体流量、反应腔体压力、衬底的温度等。因此当需要对溅射工艺窗口(即设定溅射参数)进行研发时需要开展几十甚至成百上千次实验，需要花费大量的时间成本和物质成本。因此，采用高通量实验设备是必要的。高通量薄膜沉积设备用于制造材料薄膜，可以在短时间内实现大量的溅射条件组合，根据应用的需求选出最优工艺窗口。另外，现有的物理气相沉积方法要在单个晶圆上实现不同区域的薄膜的沉积，通常是通过挡板对不同区域的遮挡的技术来实现。然而挡板的加入会极大程度影响溅射出来粒子的运动，粒子可能沉积在挡板上而给后续沉积工艺带来威胁，比如对沉积的薄膜造成一些不良影响，如导致溅射速率下降、导致污染、影响薄膜的均匀性等。此外，现有的高通薄膜沉积设备存在结构复杂、成本高、不易加热、移动部件多及工作效率低等问题。

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高通量薄膜沉积设备及薄膜沉积方法，用于解决现有技术中的高通薄膜沉积设备存在结构复杂、成本高、不易加热、移动部件多及工作效率低，以及采用挡板实现单个晶圆上不同区域的薄膜沉积会影响粒子的运动而给薄膜沉积带来不良影响等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高通量薄膜沉积设备，所述高通量薄膜沉积设备包括：腔体、载台、靶枪、第一气体供给系统及第二气体供给系统；所述腔体包括相互连通的溅射部和沉积部，所述溅射部位于所述沉积部的上方，所述溅射部的水平表面积小于所述沉积部的水平表面积；所述靶枪位于所述溅射部内，所述靶枪上设置有靶材；所述载台位于所述沉积部内，用于承载待沉积的衬底，所述衬底上具有待沉积区，沉积过程中，所述待沉积区位于所述靶材的正下方；所述第一气体供给系统包括第一气体管路和第一气体喷淋头，所述第一气体管路一端与第一气体源相连通，另一端延伸至与所述溅射部内的第一气体喷淋头相连通，所述第一气体喷淋头为复数个，复数个所述第一气体喷淋头位于所述靶枪的周向上，以朝所述靶枪方向供应第一气体，所述第一气体包括惰性气体；所述第二气体供给系统包括第二气体管路，所述第二气体管路一端与第二气体源相连通，另一端延伸到所述沉积部内，且延伸到所述载台的上方，以向所述沉积部供应第二气体，第二气体包括反应气体和/或保护气体。

可选地，所述第一气体管路和/或第二气体管路上设置有质量流量计。

可选地，所述第一气体喷淋头为两个，两个所述第一气体喷淋头对称设置于所述靶枪的相对两侧。

可选地，所述第一气体喷淋头的喷淋面与水平面的夹角为锐角。

可选地，所述高通量薄膜沉积设备还包括旋转装置，与所述载台相连接，以驱动所述载台旋转，以使所述衬底上的不同的待沉积区位于所述靶材的正下方。

可选地，所述高通量薄膜沉积设备还包括调节装置，与所述靶枪相连接，用于调节所述靶枪的高度和/或角度。

可选地，所述高通量薄膜沉积设备还包括加热装置，位于所述沉积部内。

可选地，所述高通量薄膜沉积设备还包括实时测量装置，位于所述沉积部内，用于对所述衬底表面沉积的薄膜进行包括元素成分、薄膜厚度和微观结构的表征。