压环组件及半导体加工设备的制作方法

本发明属于微电子加工技术领域，具体涉及一种压环组件及半导体加工设备。

背景技术：

磁控溅射，又称为物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，简称PVD)是目前广泛应用的一种薄膜沉积技术。目前，硅通孔(Through Silicon Via，简称TSV)技术是实现三维集成的关键技术，PVD在TSV技术中主要用于在硅通孔内沉积阻挡层和铜籽晶层。

需要说明的是，PVD通常采用静电卡盘固定基片，但是，由于TSV技术中沉积的薄膜厚度较大，较大的薄膜应力会造成静电卡盘不能通过静电吸附固定基片；另外，由于TSV技术多用于后道封装工艺中，基片被减薄后且粘结在玻璃上，采用静电卡盘不能吸附固定粘结在玻璃上的基片。为此，在TSV技术的PVD工艺中，需要采用以机械的方式固定基片图1a为现有技术提供的采用机械方式固定基片的物理气相沉积设备的结构示意图；图1b为图1a中压环的俯视图，请一并参阅图1a和图1b，该物理气相沉积设备包括反应腔室10，反应腔室10内设置有用于承载基片S的基座11和与基座11配合使用的压环12，压环12具有一定的重量，用以叠压在基片S的边缘区域，以将基片S固定的基座11上；另外，基座11内设置有背吹管路(图中未示出)，背吹管路与背吹气源相连通，背吹气源提供的背吹气体经由背吹管路输送至基片S的背面和基座上表面之间，用以冷却基片S。

然而，在实际应用中，采用上述物理气相沉积设备不可避免地会存在以下问题：为保证基片S的冷却效果，应该保证基片S和基座11之间的背吹气体具有一定压力(简称背压)，而压环12的重量需要大于一定范围才能满足背压要求，因此，压环12一般需要采用较重的材 料制成，若压环12采用较轻材料制成，则还需要额外配重才能满足要求。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种压环组件及半导体加工设备，不需要通过限制压环采用较重的材料来满足背压要求，且不需要通过额外增加配重来满足背压要求，从而可以实现借助不同材料制成的压环。

本发明所述的压环材料可以扩展至轻金属或非金属材料，以满足不同工艺的需求。

为解决上述问题之一，本发明提供了一种压环组件，用于与承载基片的基座配合使用，所述压环组件包括压环和用于支撑所述压环的支撑件，所述压环用于叠压所述基片上表面的边缘区域，以固定所述基片；所述压环组件还包括弹性部件，所述弹性部件固定在所述压环和所述支撑件之间，通过所述弹性部件在所述压环固定所述基片时受到拉伸来实现向所述压环施加向下的弹力。

优选地，所述压环组件和所述基座设置在反应腔室内，所述支撑件作为所述反应腔室的内衬，所述支撑件环绕所述反应腔室的内周壁设置，且所述支撑件具有开口朝上且环绕所述反应腔室的内周壁设置的环形沟槽；所述压环的外径大于所述环形沟槽的内径；所述压环搭接在所述环形沟槽的内环壁上，所述弹性部件固定在所述环形沟槽的槽底和所述压环的外边缘之间。

优选地，所述压环的下表面上设置有环形凹部，所述环形凹部搭接在所述环形沟槽的内环壁上。

优选地，还包括第一安装件和第二安装件，所述第一安装件用于将所述弹性部件安装在所述压环上；所述第二安装件用于将所述弹性部件安装在所述支撑件上。

优选地，所述支撑件接地，所述第一安装件﹑所述第二安装件及所述弹性部件中至少一个为绝缘件。

优选地，当所述第二安装件为绝缘件时，所述第二安装件采用在 陶瓷件上镶嵌钣金件制成，所述陶瓷件连接在所述支撑件上，所述钣金件与所述弹性部件相连。

优选地，所述弹性部件的数量大于等于2个，且所有所述弹性部件沿所述压环的周向间隔且均匀设置。

优选地，所述弹性部件包括弹簧。

作为另外一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，包括反应腔室，所述反应腔室内设置有压环组件，所述压环组件采用上述的压环组件。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的压环组件，在压环和支撑件之间设置弹性部件，通过弹性部件在压环固定基片时受到拉伸来实现向压环施加向下的弹力，在此情况下，基片不仅受到压环的重力，而且还间接受到弹性部件的拉伸引起的向下的弹力，或者说，基片还受到弹性部件施加的向下的拉力。因此，本发明提供的压环组件可以通过预设弹性部件的拉伸情况来满足背压要求，这与现有技术相比，不需要通过限制压环采用较重的材料来满足背压要求，因此，压环材料可以扩展至轻金属或非金属材料，且不需要通过额外增加配重来满足背压要求，从而可以实现借助不同材料制成的压环来满足不同工艺的需求。

本发明提供的半导体加工设备，其采用本发明另一技术方案提供的压环组件，不需要通过限制压环采用较重的材料来满足背压要求，压环材料可以扩展至轻金属或非金属材料，且不需要通过额外增加配重来满足背压要求，从而可以实现借助不同材料制成的压环来满足不同工艺的需求，进而提高半导体加工设备的适用性。

附图说明

图1a为现有技术提供的采用机械方式固定基片的物理气相沉积设备的结构示意图；

图1b为图1a中压环的俯视图；

图2a为本发明实施例提供的压环组件应用在物理气相沉积设备中当压环未压住基座时的结构示意图；

图2b为图2a中压环组件固定基片时的状态示意图；以及

图3为图2a中压环组件的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的压环组件及半导体加工设备进行详细描述。

图2a为本发明实施例提供的压环组件应用在物理气相沉积设备中当压环未压住基座时的结构示意图；图2b为图2a中压环组件固定基片时的状态示意图。请一并参阅图2a和图2b，本实施例提供的压环组件，用于与承载基片S的基座30配合使用。具体地，压环组件包括压环20、支撑件和弹性部件21。其中，支撑件用于支撑压环20；压环20用于叠压基片S上表面的边缘区域，以将基片S固定在基座30上。压环20为中间带有环孔的圆形装置，具体地，可以借助压环20下表面的靠近其环孔的环形区域叠压基片S上表面的边缘区域，当然，还可以通过在压环20的内周壁上沿其周向间隔设置有多个压爪，借助每个压爪的下表面叠压在基片S的边缘区域。

弹性部件21固定在压环20和支撑件之间，通过弹性部件21在压环20固定基片S时受到拉伸来实现向压环20施加向下的弹力，从而间接向基片S的边缘区域施加向下的弹力。在本实施例中，基座30可升降，在基座30上升至与压环20下表面相接触时继续上升至预设位置，以实现弹性部件21在压环20固定基片S时受到预设拉伸；弹性部件21优选为弹簧。

如图2b中的弹性部件21相对图2a中的弹性部件21相比，其受到竖直方向上的拉伸，因此，在此情况下，基片S不仅受到压环20的重力，而且还间接受到由于弹性部件21拉伸而施加的向下的弹力，或者说，基片S还受到弹性部件21施加的向下的拉力，因此，本发明实施例提供的压环组件可以通过预设弹性部件21的拉伸情况来实现背压要求，这与现有技术相比，不需要通过限制压环20采用较重的材料来满足背压要求，因此，压环20材料可以扩展至轻金属或非金属材料，且不需要通过额外增加配重来满足背压要求，从而可以实现借助不同 材料制成的压环来满足不同工艺的需求。

下面详细描述本实施例中用于支撑压环20的支撑件的结构。如图2a和图2b所示，压环组件和基座30设置在反应腔室40内，支撑件22作为反应腔室40的内衬，支撑件22环绕反应腔室40的内周壁设置，且支撑件22具有开口朝上且环绕反应腔室40的内周壁设置的环形沟槽221；压环20的外径大于环形沟槽221的内径，压环20搭接在环形沟槽221的内环壁222上，内环壁222是指形成环形沟槽221的靠近反应腔室40中心的环形壁；弹性部件21固定在环形沟槽221的槽底和压环20的外边缘之间。

优选地，压环20的下表面上设置有环形凹部201，环形凹部201搭接在环形沟槽221的内环壁222上。可以理解，借助环形凹部201可以实现对环形沟槽221的内环壁222进行限位，从而可以提高压环组件的可靠性。

请参阅图3，在本实施例中，为实现弹性部件21与压环20、支撑件22固定，压环组件还包括第一安装件23和第二安装件24，第一安装件23用于将弹性部件21安装在压环20上；第二安装件24用于将弹性部件21安装在支撑件22上。并且，由于在实际应用中需要借助基座30与射频电源电连接，以向基片S提高负偏压来吸引等离子体朝向其运动，因此，需要实现基座30、基片S和压环20等电位来避免发生打火现象，基座30、基片S和压环20等电位使得压环20上也加载有射频电压。为此，在本实施例中，支撑件22接地，第一安装件23、第二安装件24及弹性部件21中至少一个为绝缘件，以实现压环20与内衬22电隔离，从而保证工艺。

具体地，当第二安装件24为绝缘件时，第二安装件24采用在陶瓷件上镶嵌钣金件制成，陶瓷件连接在支撑件22上，钣金件与弹性部件21相连。在这种情况下，第一安装件23可以为钣金件。

优选地，弹性部件21的数量大于等于2个，且所有的弹性部件21沿压环20的周向间隔设置，这可以使基片S在其周向上的多个位置受到压力，从而提高基片S周向上的受力均匀性。

进一步优选地，多个弹性部件21沿压环20的周向间隔且均匀设 置，这可以进一步提高基片S周向上的受力均匀性。

另外优选地，弹性部件21的数量大于等于3个。

还需要说明的是，尽管本实施例中支撑件22作为反应腔室40的内衬；但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，可以为单独设置支撑件，不需要通过用于保护反应腔室40内壁的内衬实现支撑压环的作用。

作为另外一个技术方案，本发明实施例还提供一种半导体加工设备，包括反应腔室，反应腔室内设置有上述实施例提供的压环组件。

具体地，半导体加工设备包括物理气相沉积设备，请参阅图2a和图2b，由于物理气相沉积设备的部分结构在上述实施例中已有详细描述，下面仅详细描述物理气相沉积的其他部分结构。具体地，反应腔室40的顶壁上设置有靶材25，并且，在反应腔室40的-顶部上倒扣有采用绝缘材料制成的壳体26，该壳体26与靶材25形成闭合空间，在该闭合空间内提供循环的去离子水27，以冷却靶材25；并且，在该闭合空间内设置有磁控管28，旋转电机29驱动磁控管28在靶材25上方旋转，以提高靶材25被轰击的均匀性。

本发明实施例提供的半导体加工设备，其采用本发明上述实施例提供的压环组件，不仅不需要通过限制压环采用较重的材料来满足背压要求，而且也不需要通过额外增加配重来满足背压要求，从而压环材料可以扩展至轻金属或非金属材料，以满足不同工艺的需求，进而提高半导体加工设备的适用性。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。