加热模块、物理气相沉积腔室以及沉积设备的制作方法

本发明涉及半导体设备加工技术领域，具体地，涉及一种加热模块、物理气相沉积腔室以及沉积设备。

背景技术：

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，以下简称PVD)技术是半导体领域常用的加工技术，例如磁控溅射工艺，通常是在真空腔室中进行的，且在真空腔室内设置有加热装置，该加热装置包括用于承载基板的基座，以及用于对基板进行加热以使其达到溅射工艺所需要的温度的加热组件。

公知一种加热装置是电阻加热器，其是通过在基座内设置电阻丝，由电阻丝产生的热量经由基座传递至基板，来实现基板的加热。然而，电阻加热器的加热效率较低，基板的升温速度较慢，从而降低了生产效率。尤其对于高温PVD工艺，要求基板在被传送至工艺腔室之后，能够迅速被加热至工艺所需温度；在工艺结束之后，又要求基板的温度能够迅速被降至机械手的耐受温度以下，以保证机械手能够正常进行取放片操作。因此，目前的电阻加热器无法达到高温PVD工艺对快速升降温的要求。

此外，公知另一种加热装置是使用灯泡加热，其同样具有加热效率低的缺点。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种加热模块、物理气相沉积腔室以及沉积设备，加热模块不仅加热效率较高，而且可应用于真空环境或大气环境内，从而可扩大应用范围，例如可设置于物理气相沉积腔室内，对载入物理气相沉积腔室的基板进行高温加热。

本发明的一些实施例提供一种加热模块，用以朝向基板的一个表面进行加热，所述加热模块包括加热灯管，所述加热灯管经配置分布以构成加热区域，且所述加热区域于一投影方向上的投影覆盖所述基板的所述表面；所述加热灯管包括加热段以及非加热段，所述加热段对应所述加热区域，且所述加热段包括加热丝。

本发明的一些实施例提供一种物理气相沉积腔室，包括腔室本体、承载底座以及加热模块。承载底座设置于该腔室本体内并经配置用以承载基板。加热模块设置于腔室本体内并位于承载底座与基板之间，用以对基板进行加热。加热模块包括加热灯管，加热灯管经配置分布以构成加热区域，且加热区域于一投影方向上的投影覆盖基板。加热灯管包括加热段以及非加热段，加热段对应加热区域，且加热段包括加热丝。

本发明的一些实施例提供一种沉积设备，包括第一腔室、第二腔室以及第三腔室。第一腔室经配置用以加载基板。第二腔室经配置用以对基板进行排气工艺以及物理气相沉积工艺。第二腔室包括加热模块，加热模块经配置用以朝向基板进行加热。加热模块包括加热灯管，加热灯管经配置分布以构成加热区域，且加热区域于一投影方向上的投影覆盖基板。加热灯管包括加热段以及非加热段，加热段对应加热区域，且加热段包括加热丝。第三腔室，设置于第一腔室以及第二腔室之间，第三腔室经配置用以将基板由第一腔室通过第三腔室传输至该二腔室。

本发明提供的加热模块、物理气相沉积腔室以及沉积设备，其通过加热灯管经配置分布以构成加热区域，并使加热区域于投影方向上的投影覆盖基板，且以确保对基板使用辐射加热的效果，进而可满足高温物理气相沉积工艺对基板的快速升温及快速降温的要求。而且，本发明提供的加热模块、物理气相沉积腔室以及沉积设备不仅可直接应用于真空环境或大气环境内，应用范围较大，而且真空环境中的加热灯管热量损失更少，从而可进一步提高加热效率。

附图说明

图1A为本发明一些实施例提供的加热模块的剖视图；

图1B为本发明另一些实施例提供的加热模块的剖视图；

图2A为本发明一些实施例采用的加热灯管的排布图；

图2B为本发明一些实施例采用的加热灯管的分区排布图；

图2C为本发明一些实施例采用的加热控制系统的原理方块图；

图2D为本发明一些实施例采用的加热控制系统的流程方块图；

图2E为本发明一些实施例建立加热权重函数的流程方块图；

图3A为本发明一些实施例采用的热辐射屏蔽组件的结构示意图；

图3B为图3A中I区域的放大图；

图3C为图3A中II区域的放大图；

图4A为本发明一些变型实施例采用的加热灯管的排布图；

图4B为本发明一些变型实施例采用的加热灯管的排布图；

图4C为本发明一些变型实施例采用的加热灯管的排布图；

图5为本发明一些实施例提供的物理气相沉积腔室的剖视图；

图6为本发明一些实施例提供的沉积设备的示意图；以及

图7为本发明另一些实施例提供的物理气相沉积腔室的剖视图。

【符号说明】

20 承载底座

10 加热模块

21 基座

22 支撑件

23 基板

23S 表面

24 加热灯管

30 第一提升轴

31 冷却水管

40 腔室本体

41 动支撑柱

42 第二驱动机构

43 连接件

44 第二提升轴

49 驱动装置

51 真空泵

52 保护件

100 第一腔室

200 物理气相沉积腔室

201 物理气相沉积腔室

221 第一支撑柱

222 第二支撑柱

223 第三支撑柱

224 支撑环

241 加热段

242 非加热段

243 导线

244 有效加热区域

250 第二屏蔽件

251 第二竖直部

251S 反射面

252 第二水平部

260 热辐射屏蔽组件

261 第一屏蔽件

261A 第一水平部

261B 第一竖直部

261S 反射面

262 第一屏蔽件

263 第一屏蔽件

271 第一电屏蔽件

272 第二电屏蔽件

281 电极

282 电连接件

282A 第一端

282B 第二端

291 紧固螺钉

292 密封件

293 上法兰

294 波纹管

295 下法兰

300 第三腔室

301 测温器

302 温度控制器

303 调节控制器

304 功率控制器1

305 功率控制器2

321 弧形部

321c 加热灯管

321d 加热灯管

322 直线部

322c 加热丝

322d 加热丝

323 有效加热区域

323c 有效加热区域

323d 有效加热区域

A 长度

B 总长度

C 直径

D 间距

Tmeas 实时温度

Tp 预设目标温度

U 控制信号

U1 子控制信号

U2 子控制信号

Z 投影方向

Z1 加热组

Z2 加热组

Z3 加热组

306 加热组Z1

307 加热组Z2

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明提供的加热模块、物理气相沉积腔室以及沉积设备进行说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的加热模块中，加热灯管经配置分布以构成加热区域，并使加热区域于投影方向上的投影覆盖基板的表面，且以确保对基板使用辐射加热的效果，进而可满足高温物理气相沉积工艺对基板的快速升温及快速降温的要求。

本发明的加热模块不仅可直接应用于真空环境或大气环境内，应用范围较大，而且真空环境中的加热灯管热量损失更少，从而可进一步提高加热效率。

在本发明的加热模块中，不同的子区之间相互屏蔽，从而可分别对不同子区中的加热灯管的加热功率进行单独控制，进而可实现分区调节基板的中心区域及边缘区域的温度，减少不同子区之间的温差，进一步提高基板被加热以及进行相关工艺时的温度均匀性。

请参阅图1A与图2A。图1A为本发明一些实施例提供的加热模块的剖视图，图2A为本发明一些实施例采用的加热灯管的排布图。如图1A所示，加热模块10用于采用热辐射的方式以加热基板23，基板23可为单片基板，或为用于承载多个基板的托盘。在一些实施例中，基板23可包括蓝宝石基板、碳化硅(SiC)基板或其它适合的材质所形成的基板，例如半导体基板、玻璃基板或陶瓷基板，但并不以此为限。如图1A与图2A所示，加热模块10包括加热灯管24，加热灯管24经配置分布以构成加热区域244，且加热区域244于投影方向Z上的投影覆盖基板23的表面23S，故加热模块10可用以朝向基板23的表面23S进行加热。在一些实施例中，加热模块10可包括多个加热灯管24，各加热灯管24包括加热段241以及非加热段242，加热段241对应加热区域244，且加热段241包括可用于产生热量的加热丝24F。在一些实施例中，多根加热灯管24可均为直管，且相互平行、等间隔排布，而由加热灯管24均匀分布构成加热区域244。在一些实施例中，加热模块10可应用于承载底座20中，而承载底座20可用于承载基板23。举例来说，承载底座20可包括基座21以及设置于基座21上的支撑件22，而支撑件22可接触基板23的承载面(也就是表面23S)以达到支撑基板23的效果，但并不以此为限。加热区域244在基座21上的投影覆盖基板23的承载面(也就是表面23S)在基座21上的投影，此情况可实现多根加热灯管24均匀地加热置于支撑件22顶端上的基板23，从而可提高基板23被加热的温度均匀性。

举例来说，上述加热灯管24的加热区域244可由下列方式定义：每根加热灯管24包括加热段241及位于其两端的两个非加热段242，也就是说加热灯管24的中间段可为加热段241，而两个边缘段可为非加热段242。在加热段241中设置有用于产生热量的加热丝24F，且加热丝24F的长度A小于加热灯管24的总长度B，由于加热丝24F是可辐射热量的加热源，因此加热丝24F所在的区域即为有效的加热区域244。此外，在两个非加热段242中可设置有分别与加热丝24F的两端连接的两条导线243，用作加热灯管24的正极及负极，但并不以此为限。因此，加热区域244的至少部分的边缘与加热灯管24在投影方向Z上至少部分重迭，而非加热段242位于加热区域244之外。在一些实施例中，加热灯管24可包括红外线短波长加热灯管、红外线中波长加热灯管或其它适合类型的中波长/短波长加热灯管。较短波长的加热灯管的功率较高，且短波长灯管所产生的辐射可穿透被加热件例如基板23的表面，进而实现对被基板23的快速加热。上述的红外线短波长灯管的热能分配主要集中在波长小于2微米(μm)的区域，更明确地说红外线短波长加热灯管提供的热能中至少50％是以波长小于2微米的辐射方式提供，例如红外线短波长加热灯管提供的热能中可有62.5％是以波长小于2微米的辐射方式提供，但并不以此为限。在一些实施例中，承载底座20的支撑件22可包括多个支撑柱沿基座21的周向间隔分布，例如可包括三根(或三根以上)的支撑柱，而支撑柱经配置用以支撑基板23的承载面。换句话说，承载面的形状及面积可视为被置于支撑件22上的基板23在基座21上正投影的形状及面积。在一些实施例中，支撑件22除可用来提供支撑功能外，也可以经设计使其附有测量温度的功能，用来测量周遭环境或基板23的温度。

图1A可被视为一种将本发明的加热模块10应用于沉积腔室的承载底座20的结构示意图，加热灯管24设置在基座21上，且位于上述承载面的下方，即，位于支撑柱的顶端下方，用于朝向承载面辐射热量，从而可以实现由下方加热的方式加热被基板23。此外，加热模块10可更包括热辐射屏蔽组件260设置在加热灯管24与基座21之间，热辐射屏蔽组件20经配置用以屏蔽由加热灯管24朝向基板23以外的方向辐射出的热量。上述的加热方式可应用于顶部具有靶材的磁控溅射腔室，而且可直接应用于真空环境或大气环境中，不仅应用范围较大，而且真空环境中的加热灯管热量损失更少，从而可进一步提高加热效率。

图1B为本发明另一些实施例提供的加热模块的剖视图。请参阅图1B，加热模块用于采用热辐射的方式加热基板23，基板23可为单片基板，或为用于承载多个基板的托盘。在一些实施例中，承载底座20可包括基座21以及支撑件(本实施例中为支撑环224)，其中支撑环224直接或间接地设置在基座21上，且支撑环224的顶端形成用于支撑基板23的承载面。换句话说，支撑环224经配置用以支撑基板23。应注意的是，本发明的支撑环224并不限于特定形状，举例来说，支撑环224可以为圆形支撑环或多边形支撑环。

通过调整加热灯管24的形状及加热丝24F的长度，可获得所需的有效的加热区域244的形状及尺寸。优选地，加热区域244的形状与上述承载面的形状相对应。例如，如图2A所示，被置于支撑柱的顶端上的基板在基座上的正投影的形状为圆形，即，承载面在基座上的正投影的形状为圆形。在此种情况下，各根加热灯管24中的加热丝24F共同形成的形状亦趋近于圆形，具体而言，多个加热丝24F的长度自承载面的中心区域分别向两侧的边缘区域逐渐减小，且通过将各根加热丝24F的端点依次连接，可获得一个圆形，从而最终形成了圆形的加热区域244。在实际应用中，有效加热区域244的直径C可大于基板的直径，以保证加热区域244在基座21上的投影覆盖承载面在基座21上的投影。另外，相邻两根加热灯管24之间的间距D可根据具体情况进行调整。

另外优选地，多根加热灯管24按承载面的不同区域可被划分为多个子区，各子区内设置有至少一个上述的加热灯管24。换句话说，加热区域244可包括多个子区，多根加热灯管24可位于各子区中，位于不同的子区中的加热灯管24彼此电性分离，且位于同一子区中的加热灯管24彼此电性连接，而位于不同的子区中的加热灯管24彼此相互屏蔽。具体地，图2B为本发明一些实施例采用的加热灯管的分区排布图。请参阅图2B，多根加热灯管24按承载面的中心区域及两侧的边缘区域被划分为分别对应加热组Z1和加热组Z2的两个子区，在每个子区中，加热灯管24之间通过导线电性连接，而不同的子区之间相互屏蔽，从而可分别对两个子区中的加热灯管24的加热功率进行单独控制，进而可实现分区调节基板中心区域及边缘区域的温度，以减少二者之间的温差，进一步提高基板23的温度均匀性。同时，分为多个子区可以将加热电流更均衡的分布到各相供电中，有利于提高整个加热模块的三相负载平衡度。

进一步地，可利用加热控制系统对上述基板的中心区域(例如对应加热组Z2的区域)及边缘区域(例如对应加热组Z1的区域)的温度进行单独控制。具体地，图2C为本发明一些实施例采用的加热控制系统的原理方块图。请参阅图2C，加热控制系统包括测温器301、温度控制器302、调节控制器303以及两个功率控制器(304，305)，其中，测温器301用于在加热工艺执行阶段检测基板任一位置的实时温度，并将其发送至温度控制器302。温度控制器302用于根据由测温器301发送而来的实时温度Tmeas以及预设目标温度Tp生成控制信号U，并将其发送至调节控制器303。该预设目标温度Tp为基板在工艺中所需的温度。调节控制器303用于根据控制信号U及加热权重函数分别获得与两组加热组(Z1，Z2)相对应的两个子控制信号(U1，U2)，并将子控制信号U1发送至第一功率控制器304，将子控制信号U2发送至第二功率控制器305。第一功率控制器304用于根据子控制信号U1调节加热组Z1中的加热灯管的加热功率，从而实现基板边缘区域的温度调节。第二功率控制器305用于根据子控制信号U2调节加热组Z2中的加热灯管的加热功率，从而实现基板中心区域的温度调节。

由此，可实现对基板的中心区域及边缘区域的温度进行独立控制，从而可使基板的温度均匀性满足要求。而且，通过在加热工艺执行阶段利用单个测温器301检测基板任一位置的实时温度，即仅使用单一测温点，就可实现对基板的温度的分区控制，从而在提高基板的温度均匀性的基础上，可避免因多个测温点带来的机台设计及安装难度增加等问题，而且还可降低真空腔室泄漏的机率，从而可降低影响薄膜沉积质量的风险。需要说明的是，在不对多根加热灯管24进行分组即能够满足加热均匀性需求的情况下，便不对多根加热灯管24进行分组。此时温度控制系统可以采用不分组控制方案；若不分组的多根加热灯管24不会对整个加热模块的三相负载平衡度造成明显影响时，硬件上亦可以采用不分组的硬件连接方案。

另外，如图2B所示，三个支撑柱可分别为第一支撑柱221、第二支撑柱222及第三支撑柱223，此外，可将其中一个或多个支撑柱用作测温器的热电偶，例如，将第二支撑柱222用作测温器的热电偶，并设置在加热组Z1所在区域内，该第二支撑柱222兼具支撑及温度检测两个功能，从而不仅可简化加热模块的结构，而且由于热电偶可与基板直接接触，因而可更准确地获得基板的温度，从而可提高温控的准确度。当然，在实际应用中，测温器亦可为诸如红外传感器等的非接触式传感器，如图1B中的测温器301设置于承载底座20中。

上述加热权重函数满足：平衡各组加热组中加热灯管的加热功率比重，以达到平衡基板的中心区域及边缘区域之间的温差以及提高基板的温度均匀性的目的。具体地，加热权重函数可为：在Tmeas<Tp-T时，Un＝U。在Tmeas≥Tp-T时，Un＝fn(U)＝knU+b。其中，n为大于0，且小于或等于N的整数，N表示子区的数目和/或加热组的组数。Tmeas为由测温器检测到的实时温度。Un表示与第n个子区和/或加热组相对应的子控制信号。U表示控制信号。fn(U)表示与第n个子区和/或加热组相对应的预设对应规则。Tp为预设目标温度。T为预设阈值温度。kn表示与第n个子区和/或加热组相对应的权重系数。b为常数。

图2D为本发明一些实施例采用的加热控制系统的流程方块图。请参阅图2D，假设T为50℃。当Tmeas<Tp-50℃时，Un＝U，这样，在基板的实时温度升温至Tp-50℃的升温阶段中，各个功率控制器均在子控制信号Un＝U的控制下分别调节两组加热组(Z1，Z2)中加热灯管的加热功率，保证升温速度。当Tmeas≥Tp-50℃时，Un＝fn(U)＝knU+b，即，U1＝f1(U)＝k1U+b；U2＝f2(U)＝k2U+b。这样，当基板的实时温度接近工艺温度时，第一功率控制器在子控制信号U1＝f1(U)＝k1U+b的控制下调节加热组Z1中加热灯管的加热功率；第二功率控制器在子控制信号U2＝f2(U)＝k2U+b的控制下调节加热组Z2中加热灯管的加热功率，从而在将基板的温度保持在Tp-50℃内的保温阶段中，保证基板的温度均匀性满足要求。

由上可知，采用如上分段函数作为加热权重函数，不仅可在保温阶段实现基板的温度均匀性满足要求，而且还在升温阶段保证升温速度，从而可减少工艺时间，提高工艺效率。

优选地，该加热权重函数的建立可采用以下方式：加热权重函数是在预设阶段，根据基板的温度分布情况通过试凑(trial and error)方法建立。例如，在建立加热权重函数的过程中，在预设阶段，一一对应地在用于支撑基板的承载面中各组加热组所在区域内设置测温点。在检测过程中，对各个测温点的实时温度进行检测；若任意一个测温点检测到的实时温度接近预设目标温度时，则根据此时由各个测温点检测到的实时温度，获得基板的温度分布情况，并根据该温度分布情况建立加热权重函数，以使基板的不同区域之间的温差满足工艺对温度均匀性的要求。在实际应用中，可利用多个热电偶或红外传感器一一对应地检测基板在各个测温点处的实时温度。

下面对建立加热权重函数的具体实施方式进行详细描述。其中，加热灯管的分区方式以如下为例：多根加热灯管被划分为三个子区和/或三组加热组(Z1～Z3)，分别为基板的承载面的中心区域的加热组Z1、位于该中心区域Z1两侧的中间区域的加热组Z2以及分别位于两个中间区域的加热组Z2外侧的两个边缘区域的加热组Z3。与之相对应的测温点为三个，且分别位于中心区域(对应加热组Z1)、中间区域(对应加热组Z2)及边缘区域(对应加热组Z3)内。

图2E为本发明一些实施例建立加热权重函数的流程方块图。请参阅图2E，建立加热权重函数包括以下步骤：

步骤S1，初始化权重系数kn＝1，即，初始化加热权重函数为：U1＝U，U2＝U，U3＝U，以及设置预设目标温度Tp为工艺所需的温度。

步骤S2，各组加热组开始加热，同时分别检测在基板中心区域(对应加热组Z1)、中间区域(对应加热组Z2)及边缘区域(对应加热组Z3)内的测温点的实时温度Tmeas，并将其发送至温度控制器。

步骤S3，温度控制器在任意一个测温点检测到的实时温度Tmeas接近预设目标温度Tp时，判断基板的温度均匀性是否满足要求，若是，则进入步骤S4，若否，则进入步骤S5。具体地，若实时温度Tmeas∈[Tp-5℃，Tp+5℃]，则认为该实时温度Tmeas接近预设目标温度Tp。

步骤S4，判定当前权重系数作为工艺所需的权重系数。

步骤S5，参考实时温度接近预设目标温度Tp的区域(在此，为中心区域，对应加热组Z1)，并根据检测到的中间区域(对应加热组Z2)及边缘区域(对应加热组Z3)的实时温度对k1及k2进行调整。具体地，判断边缘区域(对应加热组Z3)的实时温度是否大于中心区域(对应加热组Z1)的实时温度，若是，则减小k1，然后将减小后的权重系数作为当前权重系数k1；若否，则增大k1，然后将增大后的权重系数作为当前权重系数k1。同时，判断边缘区域(对应加热组Z2)的实时温度是否大于中心区域(对应加热组Z1)的实时温度，若是，则减小k2，然后将减小后的权重系数作为当前权重系数k2；若否，则增大k2，然后将增大后的权重系数作为当前权重系数k2。

步骤S6，各组加热组停止加热，并在基板的温度降至室温之后，进入步骤S2。

在上述步骤S1中，优选地，权重系数的初始值kn＝1，这样，在升温阶段，可使各组加热组均能达到额定功率输出，从而可保证升温速度，减少工艺时间，进而可提高工艺效率。当然，本发明并不局限于此，在实际应用中，加热权重函数的初始值还可根据实际情况设置其它数值。

需要说明的是，在一些实施例中，加热权重函数为分段函数，但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，加热权重函数还可为Un＝fn(U)，这样同样能够实现基板的温度均匀性满足要求。

还需要说明的是，在一些实施例中，Un为线性函数，但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，Un还可为诸如二次函数等的非线性函数，例如，二次函数Un＝k1nU2+k2nU+b。

热辐射屏蔽组件用于屏蔽由加热灯管24朝向周围及底部辐射出的热量。具体地，请一并参阅图3A至图3C，在本实施例中，热辐射屏蔽组件包括第一屏蔽件261、262、263及第二屏蔽件250。每个第一屏蔽件包括第一水平部(例如图3C所示的第一水平部261A)及第一竖直部(例如图3C所示的第一竖直部261B)，其中，第一水平部位于加热灯管24的下方，且覆盖加热区域244；第一竖直部与第一水平部连接，且环绕在加热灯管24的加热段241(即加热区域244)的周围，且第一竖直部的顶部高于加热灯管24，如图3C所示。此外，各个第一屏蔽件的第一竖直部沿平行于承载面的方向互相间隔排布；各个第一屏蔽件的第一水平部沿垂直于承载面的方向互相间隔排布。借助上述三个第一屏蔽件，可防止加热灯管24直接作用于腔室中除了基板23之外的其它零件，而且第一屏蔽件的数量越多，屏蔽掉的辐射热量越多，这是因为在真空中，热量的传导主要为热辐射，假设加热灯管24中加热丝的温度为T0，由其产生的红外短波直接辐射作用于第一屏蔽件261，该第一屏蔽件261吸收辐射热量，且温度升高至T1，同时发出热辐射至第一屏蔽件262，同理，第一屏蔽件262吸收辐射热量，且温度升高至T2；第一屏蔽件263吸收辐射热量，且温度升高至温度为T3。当第一屏蔽件263发出热辐射至基座21时，基座21吸收辐射热量，且温度升高至T4。根据热辐射规律，用作反射屏的三个第一屏蔽件由内而外会有温度的梯度变化，即T0＞T1＞T2＞T3＞T4，从而可降低加热灯管24辐射到基座21及腔室内其它零件的热量，进而可有效避免此等零件的温度过高。在实际应用中，第一屏蔽件的数量并不局限于三个，还可根据具体情况设定为一个，两个或四个以上。

第二屏蔽件250包括第二水平部252及第二竖直部251，其中，第二竖直部251环绕在承载面的周围，且第二竖直部251的顶部高于承载面；第二水平部252环绕在第二竖直部251的外侧，且第二水平部252所在平面高于第一竖直部及加热灯管24。在本实施例中，第二竖直部251位于最内层的第一竖直部的内侧，当然，在实际应用中，第二竖直部251亦可位于最外层的第一竖直部的外侧，或插在任意相邻两个第一竖直部之间。

利用第二屏蔽件250，可有效屏蔽加热灯管24向四周辐射出的热量。由上可知，在上述第一屏蔽件261、262、263及第二屏蔽件250共同作用下，可防止加热灯管24直接作用于腔室中除了基板23之外的其它零件，从而可有效避免此等零件的温度过高。在实际应用中，第一水平部、第一竖直部、第二水平部252及第二竖直部251的朝向加热灯管24的表面(例如图3C所示的反射面261S)可根据具体情况包括平面或曲面。而且，第一屏蔽件261、262、263及第二屏蔽件250的材料可包括诸如钼、不锈钢或石英等可耐受溅射工艺的温度、且在上述温度下具有变形小与低放气特性的材料。另外，优选地，可分别对第一水平部、第一竖直部、第二水平部252及第二竖直部251的朝向加热灯管24的表面(例如图3C所示的反射面261S)进行抛光或涂镀处理，以提高光反射率。换句话说，反射面261S可包括平面或曲面，且反射面261S可包括经抛光或涂镀处理的表面，但并不以此为限。

如图1A所示，在一些实施例中，加热模块10还包括两个电极281及两个电连接件282。其中，两个电极281设置在基座21上，且位于靠近基座21的中心位置处；电极281的上端及下端分别位于基座21的上方及下方；两个电连接件282位于最下层第一水平部与基座21之间，且电连接件282位于热辐射屏蔽组件260与基座21之间，各个电连接件282的其中一端(例如图1A所示的第二端282B)分别与各个电极281电连接，各个电连接件282的其中另一端(例如图1A所示的第一端282A)通过导线(如图2A所示的导线243)与加热灯管24电连接。

优选地，为了防止电连接件282的第一端282A与加热灯管24的连接处以及电连接件282的第二端282B与电极281的连接处对其他组件产生电场干扰，加热模块10还可包括第一电屏蔽件271及第二电屏蔽件272。其中，第一电屏蔽件271采用环形结构，且环绕设置在基座21上，且具有第一封闭空间，用于屏蔽在电连接件282的第一端282A及加热灯管24的连接处产生的电场；第二电屏蔽件272包覆在电极281与电连接件282的连接处，形成第二封闭空间，用于分别屏蔽在电极281与电连接件282的第二端282B的连接处产生的电场。

优选地，为了降低基座21的温度，在基座21内设置有冷却通道(图中未示出)，并利用冷却水管31向冷却通道内输送冷却水，从而可实现对基座21进行冷却，但本发明并不以此为限。

作为上述实施例的一些变型实施例，图4A～4C为本发明一些变型实施例采用的加热灯管的排布图。请参阅图4A，与上述实施例相比，其区别在于加热灯管的形状以及排布方式不同。举例来说，在一些实施例中，每根加热灯管可包括弧形灯管，弧形灯管可包括弧形部321及与该弧形部321的两端连接的直线部322，其中，各根加热灯管的弧形部321同心、且半径不同，且等间隔排布；各根加热灯管的直线部相互平行，且等间隔排布。各根加热灯管中的加热丝共同形成加热区域323，该加热区域323可实现均匀地加热被加热件。

需要说明的是，在上述各个实施例中，加热灯管为多根，但是本发明并不局限于此，在实际应用中，加热灯管还可为一根。

请参阅图4B，与图2A中的实施例相比，加热灯管仅有一根。具体地，在一些实施例中，加热灯管321c中的加热丝322c形成有效加热区域323c。图4C中的加热灯管321d为等间距的平面螺旋管，并通过均匀缠绕而使其中的加热丝322d形成加热区域323d。

作为另一个技术方案，本发明一些实施例还提供一种包含有上述加热模块以及相关组件的物理气相沉积腔室，图5为本发明一些实施例提供的物理气相沉积腔室的剖视图。请一并参阅图1A及图5，物理气相沉积腔室200包括腔室本体40、承载底座20以及加热模块10。承载底座20设置于腔室本体40内，承载底座20经配置用以承载基板23，基板23具有一朝向承载底座20的承载面(也就是表面23S)。加热模块10设置于腔室本体40内并位于基板23的承载面的一侧，用以朝向承载面以对基板23进行加热。如图1A、图2A以及图5所示，加热模块10包括加热灯管24，加热灯管24经配置分布以构成加热区域244，且加热区域244于投影方向Z上的投影覆盖基板23的承载面，中加热灯管24包括加热段241以及非加热段242，加热段241对应加热区域244，且加热段241中设置有用于产生热量的加热丝24F。在一些实施例中，承载底座20包括基座21以及支撑件22，支撑件22设置于基座21上，且加热模块10设置于基板23与基座21之间。值得说明的是，在一些实施例中，物理气相沉积腔室200可视需要包括其它上述实施例的部件，例如热辐射屏蔽组件260、电屏蔽件和/或加热控制系统，但并不以此为限。此外，在一些实施例中，物理气相沉积腔室200还可包括驱动装置49，其至少部分设置于该腔室本体40内，且驱动装置49经配置用以改变基板23和/或基座21的位置。此外，在一些实施例中，加热模块10亦可通过驱动装置49来上升或下降。

在一些实施例中，驱动装置49可包括第一提升轴30、第一驱动机构(图未示)、多个动支撑柱41、连接件43、第二提升轴44及第二驱动机构42。其中，第一提升轴30竖直设置，且该第一提升轴30的上端与基座21连接，第一提升轴30的下端竖直向下延伸至腔室本体40的外部。第一驱动机构设置在腔室本体40的底部，并与第一提升轴30连接，用于通过第一提升轴30驱动基座21上升或下降，从而带动支撑柱22上升或下降，进而实现基板23的取放片操作。

多个动支撑柱41竖直设置在连接件43上，且沿基座21的周向间隔分布，且多个动支撑柱41的顶端用于支撑基板23；第二提升轴44竖直设置，且该第二提升轴44的上端与连接件43连接，第二提升轴44的下端竖直向下延伸至腔室本体40的外部；第二驱动机构42设置在腔室本体40的底部，并与第二提升轴44连接，用于通过第二提升轴44驱动多个动支撑柱41同步上升或下降。当基板23被传入腔室本体40内时，首先放置在动支撑柱41上；然后在第二驱动机构42的驱动下，动支撑柱41下降至低于支撑件22的顶端位置处，在此过程中基板23自动支撑柱41被传递至支撑件22上，此时可开始加热基板23。

当然，在实际应用中，可仅使用上述第一提升轴30及第一驱动机构驱动基座21上升或下降，以实现基板23的取放片操作，在此种情况下，还需要通过在热辐射屏蔽组件的相应位置处开设通道，用以供用于传输基板23的机械手通过，并实现取放片操作。

另外，为了保证腔室的真空度，物理气相沉积腔室200还可包括波纹管组件，该波纹管组件包括上法兰(flange)293、下法兰295及波纹管294。其中，上法兰293通过紧固螺钉291固定在基座21的底部，且套设在第一提升轴30的顶端，且电极281位于由上法兰293的中心孔以及第一提升轴30的中空空间内。此外，在上法兰293与基座21之间还设置有密封件292，用以对二者之间的间隙进行密封。下法兰295套设在第一提升轴30上，并与的密封连接；波纹管294套设在第一提升轴30上，且位于上法兰293与下法兰295之间。

请参阅图1A、图5以及图6，图6为本发明一些实施例提供的沉积设备的示意图。如图1A、图5以及图6所示，本发明一些实施例提供一种沉积设备M1，包括第一腔室100、第二腔室(也就是物理气相沉积腔室200)以及第三腔室300。第一腔室100经配置用以加载基板，例如上述实施例中所述的基板23，故第一腔室100可被视为载入/载出腔室，但并不以此为限。第三腔室300设置于第一腔室100以及第二腔室(也就是物理气相沉积腔室200)之间，第三腔室300经配置用以将基板23由第一腔室100通过该第三腔室300传输至第二腔室，故第三腔室300可被视为传输腔室，但并不以此为限。第二腔室(也就是物理气相沉积腔室200)经配置用以对基板23进行排气工艺以及物理气相沉积工艺。第二腔室(也就是物理气相沉积腔室200)包括加热模块10，加热模块10经配置用以朝向基板23的表面23S进行加热。如图1A与图2A所示，加热模块10包括加热灯管24，加热灯管24经配置分布以构成加热区域244，且加热区域244于投影方向Z上的投影覆盖基板23的表面23S。加热灯管24包括加热段241以及非加热段242，加热段241对应该加热区域244，且加热段241中设置有用于产生热量的加热丝24F。

如图1A、图5以及图6所示，由于第二腔室(也就是物理气相沉积腔室200)中设置有加热模块10，以使得加载的基板可于第二腔室内被加热而进行排气工艺以及溅射工艺。换句话说，基板在加载沉积设备M1之后以及于第二腔室进行加热排气工艺及溅射工艺之前可以不需通过其它加热腔室进行预热和/或排气。

请参阅图7，图7为本发明另一些实施例提供的物理气相沉积腔室的剖视图。如图7所示，与上述图5所示的物理气相沉积腔室200不同的地方在于，本实施例中的物理气相沉积腔室201还可包括真空泵51，真空泵51经配置用以在腔室本体40中形成真空状态。举例来说，真空泵51可包括冷凝泵或其它适合种类的真空泵。此外，冷凝泵在运行的过程中由于冷凝泵的冷板温度升高，会导致其上聚集的大量的固态水、氩、氮和氧等重新进入腔室本体40中，造成泵的抽速降低，整体效率下降，或者需要进行冷凝泵再生。因此，物理气相沉积腔室201还可包括设置于冷凝泵与加热模块10之间的保护件52，用以保护冷凝泵不受腔室高温的影响。在一些实施例中，保护件52可由多层(例如5层)的冷凝泵保护板和安装件组成，冷凝泵保护板可采用例如钼制成。在持续高温工艺的状况下，由于热量的传导主要以辐射为主，根据热辐射规律，冷凝泵保护板温度会由上至下逐步减小，从而实现冷凝泵冷板的温度不受腔室高温的影响。在一些实施例中，上述的沉积装置以及物理气相沉积腔室可用以形成非金属薄膜、金属薄膜或例如氮化铝(AlN)薄膜的金属化合物薄膜，但并不以此为限。换句话说，于上述的第二腔室(也就是物理气相沉积腔室)内进行的溅射工艺可包括氮化铝薄膜溅射工艺，而第二腔室(也就是物理气相沉积腔室)可为氮化铝物理气相沉积腔室，经配置用以于基板上形成氮化铝薄膜。

综上所述，在本发明的加热模块、物理气相沉积腔室以及沉积装置中，利用加热灯管经配置分布以构成加热区域，并使加热区域于投影方向上的投影覆盖基板的表面，且以确保对基板使用辐射加热的效果，进而可满足高温物理气相沉积工艺对基板的快速升温及快速降温的要求。而且，本发明提供的加热模块不仅可直接应用于真空环境或大气环境内，应用范围较大，而且真空环境中的加热灯管热量损失更少，从而可进一步提高加热效率及加热均匀性。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体且详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明构思之前提下，还可做出若干变型及改进，这些都属于本发明的保护范畴。