蒸发镀膜装置的镀膜方法和蒸发镀膜装置与流程

1.本技术涉及蒸镀技术领域，尤其涉及一种蒸发镀膜装置的镀膜方法和蒸发镀膜装置。


背景技术：

2.蒸镀，就是将蒸镀材升华后，使其附着在被镀物表面形成薄膜，属于物理沉积的一种，具体为将蒸镀材料转化为气体分子蒸镀材料，而后气体分子蒸镀材料在真空环境中运动附着在待蒸镀物表面，从而在待蒸镀物表面形成薄膜的过程。
3.使用现有的蒸镀设备对晶圆进行蒸镀时，将晶圆放置在蒸镀锅上，蒸镀锅在自转马达的带动下，自转加公转运动，从而带动晶圆自转加公转运动，在现有程序中镀锅公转时一直一个方向转动，在镀膜时存在梯形偏移的现象，产品均匀性不高。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的是提供一种蒸发镀膜装置的镀膜方法和蒸发镀膜装置，用于解决镀膜时存在梯形偏移的现象，产品均匀性不高的问题。
5.为了实现上述目的，本技术提供了一种蒸发镀膜装置的镀膜方法，包括步骤：
6.控制蒸镀锅在第一方向上进行公转；以及
7.在沿第一方向公转时间达到第一预设时间后，控制蒸镀锅在第二方向上进行公转；
8.其中，所述第一方向和所述第二方向方向相反，所述第一预设时间的时长等于所述蒸镀锅在所述第二方向上公转的时长。
9.可选的，所述控制蒸镀锅在第一方向上进行公转的步骤中包括：
10.在第一时间段内，控制蒸镀锅在第一方向上进行加速转动；
11.在第二时间段内，控制蒸镀锅在第一方向上进行匀速转动；以及
12.在第三时间段内，控制蒸镀锅在第一方向上进行减速转动；
13.其中，所述第一时间段的结束时刻为所述第二时间段的开始时刻，所述第二时间段的结束时刻为所述第三时间段的开始时刻；所述第一时间段、所述第二时间段和所述第三时间段的时长之和为所述第一预设时间的时长。
14.可选的，所述第一时间段的时长和所述第三时间段的时长相等，所述第二时间段的时长大于所述第一时间段的时长。
15.可选的，所述第二时间段的时长为56s-62s，所述第一时间段的时长为3-5s。
16.可选的，所述在沿第一方向公转时间达到第一预设时间后，控制蒸镀锅在第二方向上进行公转的步骤中包括：
17.在沿所述第一方向公转时间达到第一预设时间后，控制所述蒸镀锅停止转动，再停留第二预设时间后，控制所述蒸镀锅在所述第二方向上进行公转。
18.可选的，所述在沿第一方向的公转时间达到第一预设时间后，控制蒸镀锅停止转
动，在停留第二预设时间后，控制蒸镀锅在第二方向上进行公转的步骤中包括：
19.在第四时间段内，控制蒸镀锅在第二方向上进行加速转动；
20.在第五时间段内，控制蒸镀锅在第二方向上进行匀速转动；以及
21.在第六时间段内，控制蒸镀锅在第二方向上进行减速转动；
22.其中，所述第四时间段的结束时刻为第五时间段的开始时刻，所述第五时间段的结束时刻为所述第六时间段的开始时刻；所述第四时间段、所述第五时间段和所述第六时间段的时长为所述第一预设时间的时长。
23.可选的，所述在沿第一方向公转时间达到第一预设时间后，控制蒸镀锅在第二方向上进行公转的步骤后包括：
24.控制蒸镀锅在第二方向上进行公转的时间达到第一预设时间后，再停留第二预设时间后，控制蒸镀锅在第一方向上进行公转。
25.可选的，在所述第二时间段，所述蒸镀锅的公转速度为 6-10rad/min。
26.可选的，在镀膜完成开始至结束，所述蒸镀锅改变转动方向的次数大于等于2。
27.本技术还提供了一种蒸发镀膜装置，使用上述任一所述的镀膜方法进行镀膜，所述蒸发镀膜装置包括蒸镀腔体、蒸镀源、多个蒸镀锅以及主电机；所述蒸镀源设置在所述蒸镀腔体的底部，用于将蒸镀材料转化为气体分子蒸镀材料，所述气体分子蒸镀材料在所述蒸镀腔体中运动形成蒸镀区域；所述多个蒸镀锅对应设置在所述蒸镀区域内；所述主电机通过行星盘以及对应的轨道蒸镀锅连接；其中，通过控制所述主电机的开关和旋转模式以控制所述蒸镀锅进行转动，所述蒸镀锅进行公转的同时通过所述轨道进行自转。
28.相对于在蒸镀锅公转时始终保持同一方向转动的方案来说，本技术提供一种了蒸发镀膜装置的镀膜方法，通过改变镀锅的转动方向，即先控制蒸镀锅在第一方向上进行公转；在沿第一方向公转时间达到第一预设时间后，控制蒸镀锅在与第一方向相反的第二方向上进行公转，避免蒸镀锅旋转方向始终保持不变，受气流影响后形成的晶圆的膜厚不均，带来成膜时存在的梯形偏移问题，通过在预设时间后改变转动方向，可以使得晶圆朝原方向转动一侧的膜层易厚的一端，再改变转向后成膜速度下降，最终使得晶圆的整体膜层达到一个均匀的效果，改善梯形偏移问题，提高产品成膜均匀性，提高产品良率。
附图说明
29.所包括的附图用来提供对本技术的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本技术的实施方式，并与文字描述一起来阐释本技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
30.图1是本技术第一实施例的镀膜方法流程示意图；
31.图2是本技术第二实施例的镀膜方法流程示意图；
32.图3是本技术第三实施例的镀膜方法流程示意图；
33.图4是本技术第四实施例的蒸发镀膜装置的示意图；
34.图5是本技术第五实施例的蒸发镀膜装置的示意图。
35.其中，100、蒸发镀膜装置；110、蒸镀腔体；120、蒸镀源；121、蒸镀区域；130、蒸镀锅；131、第一蒸镀锅；132、第二蒸镀锅；133、蒸镀面；134、内凹面；140、轨道；141、第一轨道；
142、第二轨道； 150、主电机；160、行星盘。
具体实施方式
36.需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本技术可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。
37.在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/ 或其组合。
38.另外，“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语，是基于附图所示的方位或相对位置关系描述的，仅是为了便于描述本技术的简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
39.此外，除非另有明确的规定和限定，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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
40.下面参考附图和可选的实施例对本技术作详细说明。
41.作为本技术的第一实施例，如图1所示，本技术提供了一种蒸发镀膜装置的镀膜方法，包括步骤：
42.s1：控制蒸镀锅在第一方向上进行公转；以及
43.s2：在沿第一方向公转时间达到第一预设时间后，控制蒸镀锅在第二方向上进行公转；
44.其中，所述第一方向和所述第二方向方向相反，所述第一预设时间的时长等于所述蒸镀锅在所述第二方向上公转的时长。
45.在镀膜完成开始至结束，通常蒸镀锅改变转动方向的次数大于等于2，通过多次改变镀锅的转动方向，先控制蒸镀锅以所述蒸镀源为中心在第一方向上进行公转；在沿第一方向公转时间达到第一预设时间后，然后控制蒸镀锅以所述蒸镀源为中心在与第一方向相反的第二方向上进行公转，而后又回到第一方向公转，即开始是顺时针方向进行公转，然后是逆时针方向公转，后面再回到顺时针方向公转，通过多次改变转动方向，避免始终顺时针或者始终逆时针方向公转，受惯性影响使得晶圆的一端膜层的沉积速度快，另一端膜层的沉积速率慢，造成成膜时晶圆的厚度不均或者形成梯形膜厚；在一定时间后调整公转方向，使得之前沉积速率快的一端变成沉积速率慢的一端，而沉积速率慢的一端变成沉积速率快的一端，使得晶圆两端最终形成的膜厚保持在相同的厚度，解决成膜时存在的梯形偏移问题，提高产品成膜均匀性，提高产品良率。
46.作为本技术的第二实施例，是对上述第一实施例的进一步细化和完善，如图2所示，所述控制蒸镀锅在第一方向上进行公转的步骤中包括：
47.s11：在第一时间段内，控制蒸镀锅在第一方向上进行加速转动；
48.s12：在第二时间段内，控制蒸镀锅在第一方向上进行匀速转动；以及
49.s13：在第三时间段内，控制蒸镀锅在第一方向上进行减速转动；
50.一般的，所述第一时间段的结束时刻为所述第二时间段的开始时刻，所述第二时间段的结束时刻为所述第三时间段的开始时刻；所述第一时间段、所述第二时间段和所述第三时间段的时长之和为所述第一预设时间的时长；所述第一时间段的时长和所述第三时间段的时长相等，所述第二时间段的时长大于所述第一时间段的时长。
51.所述第一时间段内为开始阶段，由于蒸发源的材料可能没有完全释放出来，蒸镀锅在主电机的作用下由0rad/min开始转动，不断提高速度，保持均匀加速状态进行转动，使得蒸镀源材料可以慢慢沉积在晶圆上；当速度达到预设的值后，不再提高速度，而是保持当前速度进行转动，即进行匀速转动可以使得蒸镀源材料更快速稳定的进行沉积，成膜质量更好；考虑到要对公转方向进行调整，故匀速转动的转速在6-10rad/min内，通常设置在8rad/min，这样在进行换向旋转时，蒸镀锅可以更快的停止下来，且在减速过程中不至于影响产品镀膜质量；故在第二时间段后设定了一个第三时间段作为减速阶段。
52.另外，所述在沿第一方向公转时间达到第一预设时间后，控制蒸镀锅在第二方向上进行公转的步骤中包括：
53.s21：在沿第一方向公转时间达到第一预设时间后，控制蒸镀锅停止转动，再停留第二预设时间后，控制蒸镀锅在第二方向上进行公转。
54.在进行换向前，预留一个第二预设时间作为缓冲时间，在该时间内，主电机停止工作，蒸镀锅也停止了公转，但是由于蒸镀锅进行转动停止后，蒸镀源材料受惯性影响可能还是保持运动状态，此时停留第二预设时间可以使得受惯性影响的蒸镀源材料自然沉积到对应的晶圆上，避免突然直接改变转动方向使得蒸镀源材料受到蒸镀锅带来的转向力而飞出蒸镀区域，最终沉积在蒸镀锅外面，造成蒸镀源材料浪费。
55.作为本技术的第三实施例，是对上述任一实施例的细化和完善，当然该实施例可以与上述实施例作为并列方案，具体的，如图3所示，所述在沿第一方向公转时间达到第一预设时间后，控制蒸镀锅停止转动，在停留第二预设时间后，控制蒸镀锅在第二方向上进行公转的步骤中包括：
56.s211：在第四时间段内，控制蒸镀锅在第二方向上进行加速转动；
57.s212：在第五时间段内，控制蒸镀锅在第二方向上进行匀速转动；以及
58.s213：在第六时间段内，控制蒸镀锅在第二方向上进行减速转动；
59.其中，所述第四时间段的结束时刻为第五时间段的开始时刻，所述第五时间段的结束时刻为所述第六时间段的开始时刻；所述第四时间段、所述第五时间段和所述第六时间段的时长为所述第一预设时间的时长。
60.公转由第一方向转动开始，转换到第二方向，而后由第二方向再回到第一方向，通过至少两次改变公转方向，使得晶圆的两端的沉积速率不断被平均，从而使得晶圆最终的成膜变得更加均匀，在每一次改变方向后进行公转的时候，公转采用的转动方式都可以一样，即先加速转动，然后匀速转动，最后减速转动，从而实现速度上和转动方向上的两种调整改进，形成更高质量的晶圆。
61.同第二实施例一样，本实施例所述在沿第一方向公转时间达到第一预设时间后，
控制蒸镀锅在第二方向上进行公转的步骤后包括：
62.控制蒸镀锅在第二方向上进行公转的时间达到第一预设时间后，再停留第二预设时间后，控制蒸镀锅在第一方向上进行公转。
63.本实施例同样预留一个第二预设时间作为缓冲时间，在该时间内，主电机停止工作，蒸镀锅也停止了公转，避免突然直接改变转动方向使得蒸镀源材料受到蒸镀锅带来的转向力而飞出蒸镀区域，最终沉积在蒸镀锅外面，造成蒸镀源材料浪费。
64.针对上述任一实施例，每个时间段的具体时长可以根据所需产品形成的膜厚的时间来进行限定，就目前形成的所需膜厚的产品来看镀膜的周期为132-148s，对应的所述第二时间段和第五时间段的时长为56s-62s，所述第一时间段和第四时间段的时长为3-5s，匀速转动是在高速转动有利于提高成膜质量，故匀速转动的时长要远大于其他过程转动时长；另外停留的缓冲时间需控制在一定范围内，避免停留时间过长影响成膜的紧密性和稳定性。
65.一般的，镀锅绕轨道公转的同时进行自转，镀锅公转分为六个阶段，分别是顺时针加速转动、匀速转动、减速转动。逆时针加速转动、匀速转动、减速转动。程序执行时，加速时间为4s，匀速转动时间为60s，减速时间为4s,停止时间为2s进行缓冲，接着进行按同样的时间与转速反向转动。正转加反转为一个周期，一个周期用时140s。更改每个工艺作业的程序即可实现不同的转动周期和周期每个时间段的时长。
66.还需要特别说明的是，在所述第二时间段或者所述第四时间段内，所述蒸镀锅的公转速度为6-10rad/min，作为转动时间最长的一个阶段，对于转速的要求比较高，且还要考虑在进行减速或者换向前由对应的转速减少到零转速的时间，故一般将镀锅的转速为8rad/min, 在此转速下停止镀锅可以在几秒内完成，在镀锅停下的几秒内被蒸镀的膜厚有几十埃左右，与产品镀膜几千埃、几万埃相差极小可以忽略。所以不会影响产品镀膜质量。
67.如图4所示，本技术还提供了一种蒸发镀膜装置100，使用上述任一所述的镀膜方法进行镀膜，所述蒸发镀膜装置100包括蒸镀腔体 110、蒸镀源120、多个蒸镀锅130以及主电机150；所述蒸镀源120 设置在所述蒸镀腔体110的底部，用于将蒸镀材料转化为气体分子蒸镀材料，所述气体分子蒸镀材料在所述蒸镀腔体110中运动形成蒸镀区域；所述多个蒸镀锅130对应设置在所述蒸镀区域121内；所述主电机150通过行星盘160以及对应的轨道140与蒸镀锅130连接；其中，通过控制所述主电机150的开关和旋转模式以控制所述蒸镀锅 130进行转动，所述蒸镀锅130进行公转的同时通过所述轨道140进行自转。
68.蒸镀源120的蒸镀区域121边界线穿过蒸镀锅130的中心点公转所经过的路径，该路径即为蒸镀锅130的中心点公转形成圆形轨迹。蒸镀源120产生的气体分子蒸镀材料主要集中在中心部分，当蒸镀源的蒸镀区域边界线穿过蒸镀锅130的中心点公转的圆形轨迹时，在保证镀膜均匀性的前提下，能够最大程度地利用蒸镀材料。所述蒸镀锅 130是行星锅或平锅或齿轮状锅；所述蒸镀锅130包括蒸镀面133，所述蒸镀面为所述蒸镀锅130被蒸镀的一面，所述蒸镀面133的端面为圆形，所述蒸镀面包括由所述端面向内远离所述端面的一侧凹陷形成的内凹面，所述内凹面上设置有晶圆；蒸镀源120位于所有的蒸镀锅130形成的蒸锅区域内的中心位置，蒸镀源中的分子材料向四周扩散至所有的蒸镀锅130的晶圆上。
69.作为本技术的另一实施例，如图5所示，公开了一种蒸发镀膜装置，同样可以采用上述任一实施例的镀膜方法进行镀膜，本实施例的蒸发镀膜装置与上述实施例的蒸发镀膜
装置不同的是，本实施例在蒸发镀膜装置100的蒸镀腔体110内除了放置大小相同的第一蒸镀锅 131之外，还在放置了与第一蒸镀锅131直径不同的第二蒸镀锅132，增大了蒸镀腔体内的空间利用率，且也避免了蒸镀源材料从第一蒸镀锅131之间的缝隙处跑出，造成了蒸镀源材料的浪费，而且不同大小的蒸镀锅还可以生成不同批次的晶圆，避免使用多个不同设备生产不同批次的晶圆造成时间和成本的浪费。
70.所述第一蒸镀锅131和第二蒸镀锅132的数量均设置有三个，三个所述第一蒸镀锅131倾斜设置，呈等边三角形分布，三个所述第二蒸镀锅132倾斜设置，呈等边三角形分布，以保证蒸镀的均匀性。多个蒸镀锅130围绕所述蒸镀源120设置，三个所述第二蒸镀锅132设置在所述第一蒸镀锅131之间的缝隙内，且每个所述第二蒸镀度与相邻的两个所述第一蒸镀锅131之间的间隙大于2mm且小于等于5mm。
71.除此之外，若第一蒸镀锅131之间的间隙处设置了第二蒸镀锅 132之后，若是第二蒸镀锅132与第一蒸镀锅131之间的间隙仍然较大，可以继续在第一蒸镀锅131和第二蒸镀锅132之间的间隙内设置第三蒸镀锅，设置对应的第三轨道用于固定连接第三蒸镀锅，设置对应的第三支撑臂用于连接第三轨道和行星盘160，三层轨道呈上下交错分布，可以更进一步的提高蒸镀源120分子材料的利用率。
72.其中，同一蒸镀腔体内的多个所述蒸镀锅的形状大小可以相同也可以不同，若多个所述蒸镀锅的大小相同，大小相同的每个所述蒸镀锅朝向所述蒸镀源的一面内设有不同大小的晶圆；或多个所述蒸镀锅的大小不同，大小不同的所述蒸镀锅朝向所述蒸镀源的一面内设有不同大小的晶圆，同一所述蒸镀锅朝向所述蒸镀源的一面内设有相同大小的晶圆；小锅上的晶圆可以为4片6寸晶圆，或者8片2寸晶圆，或者几种尺寸晶圆混合搭配，不同大小的蒸镀锅可以生成不同批次的晶圆，避免使用多个不同设备生产不同批次的晶圆造成时间和成本的浪费。
73.需要说明的是，本方案中涉及到的各步骤的限定，在不影响具体方案实施的前提下，并不认定为对步骤先后顺序做出限定，写在前面的步骤可以是在先执行的，也可以是在后执行的，甚至也可以是同时执行的，只要能实施本方案，都应当视为属于本技术的保护范围。
74.需要说明的是,本技术的发明构思可以形成非常多的实施例，但是申请文件的篇幅有限，无法一一列出，因而，在不相冲突的前提下, 以上描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例，各实施例或技术特征组合之后，将会增强原有的技术效果。以上内容是结合具体的可选实施方式对本技术所作的进一步详细说明，不能认定本技术的具体实施只局限于这些说明。对于本技术所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本技术的保护范围。