蒸发镀膜装置及其镀膜方法与流程

1.本技术涉及蒸镀技术领域，尤其涉及一种蒸发镀膜装置及其镀膜方法。


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，为了实现蒸镀锅的自转，在蒸镀腔体内装有带动蒸镀锅自转的轨道，但是蒸镀锅转动时容易与轨道摩擦产生金属碎屑，降低产品的综合良率。


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及其镀膜方法，用于解决蒸镀锅与轨道摩擦产生碎屑的问题，提高产品的综合良率。
5.为了实现上述目的，本技术提供了一种蒸发镀膜装置，蒸发镀膜装置包括蒸镀腔体、蒸镀源、多个蒸镀锅、蒸镀锅公转驱动组件和蒸镀锅自转驱动组件；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所述蒸镀区域设置；所述蒸镀锅公转驱动组件设置在所述蒸镀腔体的顶部，驱动多个所述蒸镀锅围绕所述蒸镀源的中心线进行公转；所述蒸镀锅自转驱动组件的一端与所述蒸镀锅公转驱动组件固定连接，另一端与所述蒸镀锅传动连接，控制所述蒸镀锅进行自转；其中，所述蒸镀锅公转驱动组件和所述蒸镀锅自转驱动组件分别独立控制所述蒸镀锅的公转和自转。
6.可选地，所述蒸镀锅公转驱动组件包括设置在所述蒸镀腔体顶部的公转电机、与所述公转电机驱动连接的行星盘以及与所述行星盘连接的第一支撑臂；所述蒸镀锅自转驱动组件包括自转电机以及第二支撑臂，所述自转电机一端与所述第一支撑臂连接，另一端与所述第二支撑臂连接；所述第二支撑臂一端与所述自转电机连接，另一端与所述蒸镀锅固定连接。
7.可选地，所述行星盘设置有三个第一支撑臂，所述第一支撑臂的数量与所述蒸镀锅的数量相同，三个所述第一支撑臂间距相等，三个所述第一支撑臂对应的三个所述蒸镀锅成等边三角形设置，三个所述蒸镀锅中的任意两个蒸镀锅之间的夹角相等，且所述夹角小于等于120度，大于等于30度。
8.可选地，所述自转电机包括自转轴，所述蒸镀锅设置有凹槽，所述自转轴穿过所述凹槽与一螺丝固定；所述自转轴上设置有无油陶瓷轴套，所述无油陶瓷轴套套设在所述自转轴上，且所述无油陶瓷轴套放置在所述凹槽内。
9.可选地，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。
10.本技术还提供了一种蒸发镀膜装置的镀膜方法，用于上述任一所述的蒸发镀膜装置，包括步骤：
11.使蒸镀锅公转驱动组件运行工作，带动多个所述蒸镀锅以所述蒸镀源为中心进行公转；以及
12.使蒸镀锅自转驱动组件运行工作，带动对应的所述蒸镀锅以所述蒸镀锅的中心为圆心进行自转；
13.其中，所述蒸镀锅自转驱动组件一端与所述蒸镀锅公转驱动组件连接，另一端与所述蒸镀锅传动连接，控制所述蒸镀锅进行自转；
14.所述蒸镀锅公转驱动组件和所述蒸镀锅自转驱动组件分别独立控制所述蒸镀锅的公转和自转。
15.可选地，在所述使蒸镀锅自转驱动组件运行工作，带动对应的所述蒸镀锅以所述蒸镀锅的中心为圆心进行自转的步骤中包括：
16.每个所述使蒸镀锅自转驱动组件控制对应的每个所述蒸镀锅的自转速度不同；
17.其中，每个所述蒸镀锅上的晶圆的大小不同。
18.可选地，所述每个所述使蒸镀锅自转驱动组件控制对应的每个所述蒸镀锅的自转速度不同的步骤中包括：
19.在达到预设时间后，所述蒸镀锅的自转方向自动调整变换；
20.其中，所述预设时间的时长小于等于所述晶圆成膜作业总时长的1/2。
21.可选地，所述使蒸镀锅自转驱动组件运行工作，带动对应的所述蒸镀锅以所述蒸镀锅的中心为圆心进行自转的步骤中包括：
22.每个所述使蒸镀锅自转驱动组件控制对应的每个所述蒸镀锅的自转速度达到预设转速的时间不同；
23.其中，多个所述蒸锅中，体积小的所述蒸镀锅达到所述预设速度的时间小于体积大的所述蒸镀锅达到所述预设速度的时间。
24.可选地，所述预设转速的取值范围为10rad/min至20rad/min。
25.相对于在蒸镀腔体内装有带动蒸镀锅自转的轨道来说，本技术提供一种了蒸发镀膜装置，除去原有装置的轨道，通过设置直接与蒸镀锅连接的蒸镀锅自转驱动组件控制蒸镀锅进行自转，避免蒸镀锅自转时与轨道摩擦产生金属碎屑，降低镀膜空间的颗粒度，有利于提高产品的综合良率，同时还可以减少因轨道问题产生的设备故障。
附图说明
26.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：
27.图1是本技术第一实施例的蒸发镀膜装置的示意图；
28.图2是本技术第一实施例的蒸发镀膜装置的蒸镀锅示意图；
29.图3是本技术第二实施例的镀膜方法示意图；
30.图4是本技术第三实施例的镀膜方法示意图；
31.图5是本技术第四实施例的镀膜方法示意图。
32.其中，100、蒸发镀膜装置；110、蒸镀腔体；120、蒸镀源；121、中心线；122、蒸镀区域；130、蒸镀锅；131、蒸镀面；132、内凹面；140、蒸镀锅公转驱动组件；141、行星盘；142、第一支撑臂；143、公转电机；150、蒸镀锅自转驱动组件；151、自转电机；152、第二支撑臂；153、外壳；154、自转轴；155、无油陶瓷轴套；160、晶圆。
具体实施方式
33.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。
34.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。
35.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。
36.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。
37.下面参考附图和可选的实施例对本技术作详细说明。
38.如图1所示，本技术公开了一种蒸发镀膜装置100，蒸发镀膜装置100包括蒸镀腔体110、蒸镀源120、多个蒸镀锅130、蒸镀锅公转驱动组件140和蒸镀锅自转驱动组件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122；所述多个蒸镀锅130对应所述蒸镀区域122设置；所述蒸镀锅公转驱动组件140设置在所述蒸镀腔体110的顶部，驱动多个所述蒸镀锅130围绕所述蒸镀源120的中心线121进行公转；所述蒸镀锅自转驱动组件150的一端与所述蒸镀锅公转驱动组件140固定连接，另一端与所述蒸镀锅130传动连接，控制所述蒸镀锅130进行自转；其中，所述蒸镀锅公转驱动组件140和所述蒸镀锅自转驱动组件150分别独立控制所述蒸镀锅130的公转和自转。
39.蒸镀源120的蒸镀区域边界线穿过蒸镀锅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120的蒸镀区域122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；本技术对应每个蒸镀锅均设有一个蒸镀锅自转驱动组件150，通过蒸镀锅自转驱动组件150驱动所述蒸镀锅130进行自转，无需设置轨道来实现蒸镀锅130的自转，避免蒸镀锅130在旋转的时候与轨道接触摩擦，从而产生金属碎屑，影响成膜的效果。
40.进一步的，所述蒸镀锅公转驱动组件140包括设置在所述蒸镀腔体110顶部的公转电机143、与所述公转电机143驱动连接的行星盘141以及与所述行星盘141连接的第一支撑臂142；所述蒸镀锅自转驱动组件150包括自转电机151以及第二支撑臂152，所述自转电机151一端与所述第一支撑臂142连接，另一端与所述第二支撑臂152连接；所述第二支撑臂152一端与所述自转电机151连接，另一端与所述蒸镀锅130固定连接；行星盘141的中心对应所述蒸镀源120，蒸镀锅130以蒸镀源为中心围绕蒸镀源120设置，行星盘141通过对应的支撑臂与蒸镀锅130连接以实现公转。
41.参考图1至图2，为了实现自转，在行星盘的手臂末端装置可以带动镀锅转动的自转电机151，去除掉原有的轨道，使蒸镀锅130绕行星盘公转的同时不会影响蒸镀锅的自转；自转和公共互不影响；公转和自转的方向可以相同，也可以不同，可以根据实际的成膜状况进行调整；比如自转中途可以改变转动的方向，改善成膜梯形偏移；除此之外，由于加入了自转马达，去除了原来的轨道，在蒸镀锅自转的时候，蒸镀锅130不会与任何金属器件接触，从而避免了蒸镀锅与金属器件的碰撞摩擦，避免金属琐屑进入到晶圆上，影响成膜质量。
42.另外，除了避免其他金属之间的摩擦带来的金属琐屑，对应自转电机151还设置有外壳153，自转电机151转动的时候，产生的碎屑会被外壳153阻挡，避免进入到蒸镀区域122，随蒸镀源材料沉积到晶圆160上；所述自转电机151包括自转轴154，所述蒸镀锅130设置有凹槽，所述自转轴154穿过所述凹槽与一螺丝固定；所述自转轴154上设置有无油陶瓷轴套155，所述无油陶瓷轴套155套设在所述自转轴154上，且所述无油陶瓷轴套155放置在所述凹槽内，进一步的避免了自转轴154与蒸镀锅130之间的摩擦带来的金属琐屑问题。
43.一般的，所述行星盘设置有三个第一支撑臂142，所述第一支撑臂142的数量与所述蒸镀锅130的数量相同，三个所述第一支撑臂142间距相等，三个所述第一支撑臂142对应的三个所述蒸镀锅130成等边三角形设置，三个所述蒸镀锅130中的任意两个蒸镀锅之间的夹角相等，且所述夹角小于等于120度，大于等于30度，通过三角形设置可以使得蒸镀在转动过程中更加稳定，另外控制蒸镀锅之间的夹角以避免蒸镀锅之间的缝隙太大造成蒸镀源材料的浪费。
44.需要说明的是，所述蒸镀锅是行星锅或平锅或齿轮状锅；所述蒸镀锅包括蒸镀面，所述蒸镀面为所述蒸镀锅被蒸镀的一面，所述蒸镀面的端面为圆形，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；蒸镀源位于所有的蒸镀锅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的晶圆上。
45.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；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。
46.作为本技术的第二实施例，如图3所示，本技术还提供了一种蒸发镀膜装置的镀膜方法，用于上述任一实施例所述的蒸发镀膜装置，包括步骤：
47.s1：使蒸镀锅公转驱动组件运行工作，带动多个所述蒸镀锅以所述蒸镀源为中心进行公转；以及
48.s2：使蒸镀锅自转驱动组件运行工作，带动对应的所述蒸镀锅以所述蒸镀锅的中心为圆心进行自转；
49.其中，所述蒸镀锅自转驱动组件一端与所述蒸镀锅公转驱动组件连接，另一端与所述蒸镀锅传动连接，控制所述蒸镀锅进行自转；所述蒸镀锅公转驱动组件和所述蒸镀锅自转驱动组件分别独立控制所述蒸镀锅的公转和自转。
50.通过加入蒸镀锅自转驱动组件单独控制蒸镀锅的自转，那么蒸发镀膜装置内不需要再设置轨道，蒸镀锅自转驱动组件直接控制蒸镀锅的自转，避免蒸镀锅转动时与轨道摩擦产生金属碎屑，导致金属琐屑进入到蒸镀区域随蒸镀源材料一起沉积到晶圆上，从而降低产品的综合良率；所述蒸镀锅公转驱动组件和所述蒸镀锅自转驱动组件分别独立控制所述蒸镀锅的公转和自转，蒸镀锅自转和公转相互独立，如此可以根据晶圆的成膜情况调整转动方向，避免公转和自转始终同向产生梯形膜层。
51.作为本技术的第三实施例，是对上第二实施例的进一步限定，如图4所示，在步骤s2中包括步骤：
52.s21：每个所述使蒸镀锅自转驱动组件控制对应的每个所述蒸镀锅的自转速度不同；
53.其中，每个所述蒸镀锅上的晶圆的大小不同；每个蒸镀锅的自转速度不同，可以得到膜层厚度不同、精度不同的产品，转的越快的得到的产品质量越好。
54.由于每个蒸镀锅都是有独立的自转电机来实现自转，因此每个蒸镀锅的自转速度可以进行控制，设置不同的自转速度，得到不同膜厚不同精度的产品；且在产品的实验阶段非常高效，在一个蒸发镀膜装置中，只要将蒸镀锅的自转速度调节成不一样，成膜结束后可以得到几种因不同自转速度形成的晶圆，再从这些晶圆中选择质量最好的产品，然后采用该产品自转的速度和公转的速度批量生产。
55.为了更进一步的提高成膜质量，本技术还公开一种镀膜方法，该镀膜方法是基于第二实施例和第三实施例的进一步改进，如图5所示，在步骤s21中还包括步骤：
56.s211：在达到预设时间后，所述蒸镀锅的自转方向自动调整变换。
57.每个蒸镀锅在自转的中途可以改变转动的方向，避免蒸镀锅朝同一方向旋转，使得晶圆成膜后产生梯形偏移，本技术在达到预设时间后，自转方向产生改变，原本朝向膜厚增加的方向上，在改变自转方向后，膜厚减薄，而原本朝向膜厚增加的方向的相反方向上的膜厚增加，弥补成膜时的梯形偏移。
58.另外，预设时间可以根据生产所需要的膜厚的时间进行计算得到，一般的，预设时间小于等于成膜所需时间的1/2，比如形成的晶圆最终的膜厚的时间为20秒，则预设时间为小于等于10秒，当然由于在成膜的后半段时间，因为考虑到蒸镀源的材料也会减少，故一般预设时间的时长要小于等于10秒。
59.进一步的，所述使蒸镀锅自转驱动组件运行工作，带动对应的所述蒸镀锅以所述
蒸镀锅的中心为圆心进行自转的步骤中包括：
60.每个所述使蒸镀锅自转驱动组件控制对应的每个所述蒸镀锅的自转速度达到预设转速的时间不同；
61.其中，多个所述蒸锅中，体积小的所述蒸镀锅达到所述预设速度的时间小于体积大的所述蒸镀锅达到所述预设速度的时间，可以根据蒸镀锅的大小去对应设置调整不同的速度，同时也可以根据蒸镀锅上的晶圆的大小去对应的调整改变蒸镀锅自转的速度和方向。
62.目前的蒸镀锅在进行自转时，所述预设转速的取值范围为10rad/min至20rad/min，避免转速太小影响成膜质量，同时也防止转速过大，在进行换向时，减速所需时间太久，无法起到改善梯形膜厚的效果，经多次试验验证，目前以15rad/min进行设定，不仅成膜质量高，而且当需要进行换向旋转的时候，也可以在预设的时间内停止转动，从而更快的实现换向，以得到成膜效果最好的晶圆。
63.当然，除了自转可以换向外，公转也可以进行换向，当蒸镀锅公转到预设时间时，也可以改变公转的方向，同时公转的速度一般控制在8rad/min至12rad/min，公转和自转可以同时改变方向，且同步朝一个方向旋转，即当蒸镀锅顺时针自转时，此时蒸镀锅公转为顺时针，同步旋转，避免转向不同形成气流影响蒸镀源的分布。另外，自转和公转也可以在不同时刻改变方向，旋转时可以朝向不同方向旋转，即当蒸镀锅顺时针自转时，此时蒸镀锅公转为逆时针，可以根据蒸镀源材料的分布情况进行自主旋转。
64.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。
65.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。