压环机构及半导体加工设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体设备制造领域，具体涉及一种压环机构及半导体加工设备。
【背景技术】
[0002]在集成电路的制造过程中，通常采用物理气相沉积(Physical VaporDeposit1n,以下简称PVD)技术进行在晶片上沉积金属层等材料的沉积工艺。随着娃通孔(Through Silicon Via，以下简称TSV)技术的广泛应用，PVD技术主要被应用于在硅通孔内沉积阻挡层和籽晶层。典型的PVD技术，例如集成电路铜互连工艺，通常采用静电卡盘固定晶片，但是对于硅通孔的沉积工艺，由于在硅通孔中沉积的薄膜厚度较大，导致静电卡盘无法与晶片静电吸附，而且在进行后道封装工艺时，在减薄后的晶片背面粘结有玻璃基底，此时静电卡盘同样无法与带有玻璃基底的晶片进行静电吸附，因此，对于硅通孔的沉积工艺，通常采用压环将晶片固定在基座上。
[0003]图1为现有的PVD设备的剖视图。如图1所示，PVD设备包括反应腔室1，在反应腔室I内的顶部设置有靶材4，其与激励电源(图中未示出)电连接，并且在靶材4的上方设置有磁控管5及驱动该磁控管5旋转的驱动源6 ;在反应腔室I内，且位于靶材4的下方设置有用于承载晶片10的基座9，该基座9可升降，且通过上升将晶片10传输至工艺位置进行工艺，或者通过下降将晶片10传输至装卸位置进行取放片。而且，在反应腔室I内还设置有压环8，用于在晶片10位于工艺位置时固定晶片10，该压环8在晶片10离开工艺位置时由内衬7支撑。在TSV技术应用中，由于沉积的阻挡层和籽晶层较厚，因而需要进行长时间的溅射工艺，在长时间高能等离子体中的离子和电子的轰击下，会使得压环8的温度快速上升，导致TSV晶片与压环8相接触的部分会被高温的压环8破坏，甚至发生碎片，从而降低了良品率。
【发明内容】
[0004]本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种压环机构及半导体加工设备，其可以避免因温度过高而导致被加工工件损坏，从而可以提高良品率。
[0005]为实现本发明的目的而提供一种压环机构，包括用于将被加工工件固定在基座上的压环，在所述压环内沿其周向环绕设置有环形通道；通过向所述环形通道输送冷却介质，而实现对所述压环进行冷却。
[0006]优选的，在所述压环的底面设置有与所述环形通道连通的入流口和出流口 ；所述压环机构包括用于向所述环形通道输入和输出冷却介质的输送组件，所述输送组件包括可在所述压环升降时随之伸缩的输入管路和输出管路，二者分别与所述入流口和出流口连通，且自所述反应腔室的底部延伸出去。
[0007]优选的，所述输入管路和输出管路中的每一个管路包括上冷却管和下冷却管，其中，所述上冷却管的上端与所述压环密封连接，所述上冷却管的下端与所述下冷却管的上端相对、且间隔设置，并且在所述上冷却管的下端与所述下冷却管的上端之间设置有环形绝缘件，用以在二者之间形成密封空间，且使二者之间电绝缘；所述下冷却管的下端自所述反应腔室的底部延伸出去；在所述下冷却管的下端连接有柔性管，或者所述下冷却管为柔性管，所述柔性管通过伸直或弯曲而实现所述上冷却管和下冷却管在所述压环升降时随之伸缩。
[0008]优选的，所述输送组件还包括两个波纹管，且分别套设在所述输入管路和输出管路的下冷却管上，并且每个波纹管的上端与所述下冷却管密封连接，每个波纹管的下端与所述反应腔室的底部密封连接，用以对所述下冷却管与所述反应腔室之间的间隙进行密封。
[0009]优选的，所述输送组件还包括两个真空隔离管，二者分别套设在所述输入管路和输出管路的下冷却管上，且位于所述波纹管的底部；所述波纹管的下端与所述真空隔离管的上端密封连接，所述真空隔离管的下端与所述反应腔室的底部密封连接。
[0010]优选的，所述输送组件还包括上法兰和下法兰，所述上法兰和下法兰分别套设在所述上冷却管和下冷却管上，且将所述环形绝缘件夹持固定在二者之间；并且，在所述上法兰与所述环形绝缘件之间，以及所述下法兰与所述环形绝缘件之间分别设置有密封件。
[0011]优选的，所述环形通道为具有两个端部的非闭合环形结构，所述两个端部紧靠在一起；所述入流口和出流口分别对应地位于所述两个端部处。
[0012]优选的，所述环形通道为闭合的环形结构；所述入流口和出流口关于所述压环的中心对称。
[0013]优选的，所述环形通道为一个或多个，且多个所述环形通道互为同心环。
[0014]优选的,所述冷却介质包括冷却液体或者冷却气体。
[0015]作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，包括反应腔室，在所述反应腔室内设置有用于承载被加工工件的基座，以及用于将被加工工件固定在所述基座上的压环机构，所述压环机构采用本发明提供的上述压环机构。
[0016]优选的，所述半导体加工设备包括物理气相沉积设备。
[0017]本发明具有下述有益效果:
[0018]本发明提供的压环机构，其在压环内沿其周向环绕设置有环形通道，通过向该环形通道内输送冷却介质，可以实现对压环进行冷却，从而可以有效降低压环的温度，进而可以避免被加工工件损坏，从而可以提闻良品率。
[0019]本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的上述压环机构，可以避免因温度过高而导致被加工工件损坏，从而可以提高良品率。
【附图说明】
[0020]图1为现有的PVD设备的剖视图；
[0021]图2为本发明实施例提供的压环机构的剖视图；
[0022]图3A为本发明实施例提供的压环机构所采用的一种环形通道的俯视图；
[0023]图3B为本发明实施例提供的压环机构所采用的另一种环形通道的俯视图；
[0024]图3C为本发明实施例提供的压环机构所采用的又一种环形通道的俯视图；
[0025]图4A为本发明实施例提供的压环机构所采用的输送组件的剖视图；以及
[0026]图4B为图4A中I区域的放大图。
【具体实施方式】
[0027]为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的压环机构及半导体加工设备进行详细描述。
[0028]本发明提供的压环机构包括用于将被加工工件固定在基座上的压环，在该压环内沿其周向环绕设置有环形通道，通过向该环形通道输送冷却介质，可以实现对压环进行冷却，从而可以有效降低压环的温度，进而可以避免被加工工件损坏，从而可以提高良品率。
[0029]在实际应用中，压环机构采用机械固定方式将被加工工件固定在基座上，下面对该固定方式的一个【具体实施方式】进行详细描述。具体地，图2为本发明实施例提供的压环机构的剖视图。请参阅图2，基座21用于承载被加工工件23，该基座21是可升降的，用以通过上升将被加工工件23传输至工艺位置进行工艺，或者通过下降将被加工工件23传输至装卸位置进行取片或放片。压环机构包括用于采用机械方式将被加工工件23固定在基座21上的压环22，具体固定方式为:在基座21未上升至工艺位置时，压环22由设置在反应腔室(图中未示出)内的内衬24支撑；在基座21自装卸位置上升，直至到达工艺位置的过程中，压环22被基座21托起并脱离内衬24，同时，压环22利用自身重力压住被加工工件23的边缘区域，从而实现对被加工工件23的固定。
[0030]在压环22内沿其周向环绕设置有环形通道25，该环形通道25的结构如图2和图3A所示，其为具有两个端部的非闭合环形结构，这两个端部紧靠在一起，也就是说，环形通道25近似为一个完整的环形，而仅在两个端部之间具有很小的间隔。而且，在该压环22的底面设置有与环形通道25连通的入流口 251和出流口 252，二者分别对应地位于环形通道25的两个端部处。冷却介质自入流口 251流入环形通道25，并沿环形通道25顺时针流动，然后自出流口 252流出环形通道25，从而实现冷却介质的循环流动。
[0031]但是本发明并不局限于此，事实上，环形通道25还可以为闭合的环形结构，如图3B所示，环形通道25是一个完整的环形。在这种情况下，入流口 251和出流口 252优选关于压环22的中心对称。当冷却介质自入流口 251流入环形通道25之后，会自动分流形成两路，然后在出流口 252处汇聚后，同时流出环形通道25，如图3B中的箭头所示。容易理解，与上述非闭合环形结构的环形通道相比，该闭合的环形结构的环形通道可以将冷却介质的流动路程缩短一半，从而可以避免因冷却介质的流动路程较长而造成冷却介质的上游温度与下游温度之间温差过大，从而可以提高对压环22的冷却均匀性。
[0032]上述两种结构的环形通道的数量均为一个，但是本发明并不局限于此，在实际应用中，环形通道的数量还可以为两个、三个或四个以上，且各个环形通道互为同心环。例如，如图3C所示，环形通道的数量为两个，分别为环形通道25和环形通道26，二者互为同心环。
[0033]需要说明的是，在实际应用中，环形通道的截面形状、尺寸以及在压环内的位置均可以根据具体情况自由设定，只要其能够实现对压环进行冷却即可。
[0034]本发明实施例提供的压环机构还包括用于向上述环形通道输入和输出冷却介质的输送组件。在本实施例中，由于压环22会在基座21上升过程中被基座21托起并脱离内衬24，或者在基座21自工艺位置下降过程中下落