CN109837518A - 沉积环固定组件、承载装置及反应腔室 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种沉积环固定组件，包括支撑柱、固定板、限位件以及弹性件，其中：支撑柱，第一端用于与所述沉积环连接；固定板，固定设置且所述固定板上开设有安装孔，所述支撑柱的第二端贯穿所述安装孔；限位件，设置在所述支撑柱上；弹性件，被限制在所述限位件和所述固定板之间，且在其弹力作用下所述支撑柱能在所述安装孔内下降，以向所述沉积环施加压紧力来固定沉积环。本发明还提供一种承载装置和反应腔室。本发明大大提高沉积环固定组件、承载装置和反应腔室使用寿命。

Description

沉积环固定组件、承载装置及反应腔室

技术领域

本发明属于半导体加工设备技术领域，具体涉及一种沉积环固定组件、承载装置及反应腔室。

背景技术

物理气相沉积(以下简称PVD)通常应用在集成电路的制备过程中来沉积薄膜，最常用的是磁控溅射沉积方式。图1为典型的磁控溅射沉积腔室的结构示意图，如图1所示，该磁控溅射沉积腔室包括：腔体1、磁控溅射装置、环形内衬7、盖环8和沉积环10。其中，腔体1与靶材4限定出了腔室空间，在靶材4的上方设置磁控溅射装置，包括：磁控管5和电机6，电机6驱动磁控管5在靶材4的上方旋转，以扫描整个靶材4，靶材4与直流电源相连，直流电源会施加偏压给靶材4，使靶材4相对于接地的腔体成为负压，以致工艺气体放电而产生等离子体，并且，该负偏压同时能将带正电的离子吸引至靶材4，当正电的离子的能量足够高并在由旋转的磁控管5形成的磁场作用下轰击靶材4时，会使金属原子逸出靶材表面，可扩散沉积在基片上形成薄膜；在腔室空间内设置有基座9，用于固定、支撑和传输基片以及对基片S进行温控；环形内衬7为桶状结构，套置在腔室的侧壁内侧，保护腔室的内侧壁；环形内衬7具有朝向腔室中心延伸的悬臂，盖环8搭置在基座9和环形内衬7的悬臂上，以遮挡基座9和环形内衬7的悬臂之间的间隙；沉积环10安装在基座9的边缘区域设置的环形凹部内，沉积环10的内径小于基片的直径，外径大于盖环的内径，以使基片的边缘叠压在沉积环10的内圈部分，盖环8叠压在沉积环10的外圈部分。

为防止沉积环10在基片S在上升时被粘起，现有技术中通常采用两个图2所示的弹簧扣将沉积环10固定在基座9上，该弹簧扣包括：薄钣金件2、安装板3和挂钩11，挂钩11和安装板3分别设置在薄钣金件的两端，且朝向两个相反的方向，安装板3还设置有安装孔。具体安装请参阅图3a和图3b，沉积环10上设置有安装孔101，在安装时，给薄钣金件2施加一个作用力F(如图3a所示)，使得挂钩11进入到安装孔101，之后停止施加作用力F(如图3b所示)，则薄钣金件2恢复至原来状态，使得挂钩11挂在安装孔101内，之后安装板3通过安装孔用螺钉固定在基座9的底部。卸载过程与安装过程相反，在此不再赘述。

采用上述弹簧扣在固定沉积环10会存在以下问题：

拆卸次数较多后，薄钣金件2容易发生塑性变形，弹性消失，从而使用寿命降低；第二，由于盖环8为金属材质，要求悬浮电位不可接地，而薄钣金件2为金属材质，公差控制不当，容易与盖环8接触，使得盖环8接地，会影响等离子体的分布，从而风险性较高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种沉积环固定组件、承载装置及反应腔室，可以大大地提高沉积环固定组件、承载装置及反应腔室的使用寿命。

为解决上述问题之一，本发明提供了一种沉积环固定组件，包括支撑柱、固定板、限位件以及弹性件，其中：支撑柱，所述支撑柱的第一端用于与所述沉积环连接；固定板，固定设置且所述固定板上开设有安装孔，所述支撑柱的第二端贯穿所述安装孔；限位件，设置在所述支撑柱上；弹性件，被限制在所述限位件和所述固定板之间，且在其弹力作用下所述支撑柱能在所述安装孔内下降，以向所述沉积环施加压紧力来固定沉积环。

优选地，所述支撑柱包括柱本体和第一凸块，所述柱本体的第一端沿径向向外形成所述第一凸块，所述第一凸块用于搭接在所述沉积环上设置的搭接面上。

优选地，所述支撑柱还包括第二凸块，所述第二凸块位于所述第一凸块和所述固定板之间，所述第二凸块用于防止所述支撑柱在安装过程中自所述安装孔掉落。

优选地，所述第一凸块采用绝缘材料制成。

优选地，所述柱本体、所述第一凸块和所述第二凸块一体成型。

优选地，所述支撑柱能够在所述安装孔内绕自身轴线旋转；所述限位件位于所述固定板下方，且所述限位件套置在所述支撑柱的外周壁上。

优选地，所述弹性件为压簧，套置在所述支撑柱的外周壁上。

本发明还提供一种承载装置，包括用于承载晶片的基座，还包括沉积环和采用上述提供的沉积环固定组件。

优选地，所述支撑柱包括柱本体和第一凸块，所述柱本体的第一端沿径向向外形成所述第一凸块，所述沉积环上设置有供所述沉积环固定组件的柱本体和第一凸块进入的通道；所述通道的内壁上形成有凹部或者缺口，所述凹部或者所述缺口的底面作为搭接面，所述第一凸块搭接在所述搭接面上。

本发明还提供一种反应腔室，包括上述提供的承载装置。

本发明具有以下有益效果：

本发明的沉积环固定组件，包括支撑柱、固定板、限位件和弹性件，其中，支撑柱的第一端与沉积环连接；固定板固定设置且固定板上开设有安装孔，支撑柱的第二端贯穿安装孔；限位件设置在所述支撑柱上；弹性件被限制在限位件和固定板之间，且在其弹力作用下支撑柱能在安装孔内下降，以向沉积环施加压紧力来固定沉积环，由此可知，本发明是采用了弹性件的弹力来固定沉积环，不容易发生弹力消失的问题，这与现有技术中拆卸次数较多后造成薄钣金件容易发生弹性消失相比，可以大大提高沉积环固定组件的使用寿命，从而提高承载装置和反应腔室的使用寿命。

附图说明

图1为典型的磁控溅射沉积腔室的结构示意图；

图2为现有的弹簧扣的结构示意图；

图3a和图3b为现有技术中固定沉积环的过程示意图；

图4为应用本发明提供的第一种沉积环固定组件的结构示意图；

图5a和图5b为图4所示的沉积环固定组件固定沉积环的过程示意图；

图6为应用本发明提供的第二种沉积环固定组件的结构示意图。

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沉积环固定组件、承载装置及反应腔室进行详细描述。

实施例1

图4为应用本发明提供的第一种沉积环固定组件的结构示意图；请参阅图4，本发明实施例提供的沉积环固定组件20，用于固定沉积环30，其中，沉积环固定组件20包括：支撑柱201、固定板202、限位件2011和弹性件203，其中，支撑柱201的第一端(上端)用于与沉积环30连接，限位件2011设置在支撑柱201上；固定板202上设置有安装孔且固定设置，在本实施例中，固定板202与基座40的底部固定，当然，在实际应用中，固定板202也可以与其他部件固定，例如腔室的内壁等；支撑柱201的第二端(下端)贯穿安装孔。

弹性件203被限制在限位件2011和固定板202之间，且在弹性件203弹力作用下使支撑柱201能在安装孔内下降，以间接地向沉积环30施加压紧力来固定沉积环30，从而可以避免沉积环30被基片粘起。

由上可知，本发明实施例提供的沉积环固定组件，采用了弹性件的弹力来固定环，不容易发生弹力消失的问题，这与现有技术中拆卸次数较多后造成薄钣金件容易发生弹性消失相比，可以大大提高沉积环固定组件的使用寿命。

在本实施例中，为实现支撑柱201和沉积环30连接，具体地，支撑柱201包括柱本体和第一凸块2012，主本体的第一端沿径向向外形成有第一凸块2012；第一凸块2012用于搭接在沉积环30上设置的搭接面301上，此时，可阻挡支撑柱201相对沉积环30下降。

优选地，由于第一凸块2012采用绝缘材料制成，因此，即使第一凸块2012与沉积环30连接时与盖环50不小心接触，也不会将盖环50接地，从而可以大大降低第一凸块2012与盖环50接触造成盖环50接地的风险。

优选地，固定板202上的安装孔和支撑柱201的尺寸满足：支撑柱201能够在安装孔内旋转，这样，在这种情况下，可按照如下方式安装：先旋转支撑柱201以及使支撑柱201上升使得第一凸块2012进入沉积环30上设置的供支撑柱201和第一凸块2012进入的通道，该通道沿沉积环30轴向设置，如图5a所示，在第一凸块2012的底面高于上述搭接面301时，该搭接面301为该通道的内壁上形成的缺口的底面，再旋转并向上提拉支撑柱201使第一凸块2012位于搭接面301的上方，最后在弹性件203的弹力作用下使支撑柱201下降，从而第一凸块2012的底面落在搭接面301上，如图5b所示。在此情况下，对沉积环30上设置的通道的宽度仅需要满足支撑柱201的径向宽度通过即可，不需要满足第一凸块2012的在该径向的宽度，从而对沉积环30的要求较低。

另外，优选地，如图4所示，限位件2011设置在固定板202的下方，此时，弹性件203也位于固定板202的下方，弹性件203被限制固定板202的下表面和弹性件203之间；在支撑柱201的侧壁上还设置有第二凸块2013，第二凸块2013位于第一凸块2012和固定板202之间；第二凸块2013用于防止支撑柱201在安装过程中自自安装孔掉落，从而便于操作人员安装。

进一步优选地，柱本体、第一凸块2012和第二凸块2013一体成型，这样，制备过程相对简单。当然，本发明并不局限于此，在实际应用中，三者还可以采用可拆卸的方式固定设置。

另外，优选地，柱本体201、第一凸块2012和第二凸块2013采用相同的材料制成；当然，本发明并不局限于此，在实际应用中，三者还可以采用不同的材料制成。

还优选地，在本实施例中，限位件2011可沿所述支撑柱201的轴向移动，以便控制弹性件203的压缩量。更优选地，限位件2011套置在支撑柱201的外周壁上，进一步优选地，限位件2011与支撑柱201的外周壁螺纹连接，此时，可通过拧限位件2011即可沿支撑柱201的轴向移动，且二者可拆卸，方便拆卸和安装。

上述所述的绝缘材料优选为陶瓷材料。当然，在实际应用中，还可以采用其他绝缘材料，在此不一一列举。

具体地，弹性件203为压簧，套置在支撑柱201的外周壁上，可以在周向上均匀地对支撑柱201施加弹力。当然，本发明并不局限于此，弹性件203还可以采用其他结构，在此不一一列举。

实施例2

图6为应用本发明提供的第二种沉积环固定组件的结构示意图，请参阅图6，本发明实施例提供的沉积环组件与上述实施例1相似，同样包括：支撑柱201、限位件2011、第一凸块2012、固定板202和弹性件203，由于支撑柱201、限位件2011、第一凸块2012、固定板202和弹性件203在上述实施例1中已经进行了详细地描述，在此不再赘述。

下面仅描述本实施例与上述实施例1的不同点。具体地，如图6所示，限位件2011设置在固定板202的上方，这样，弹性件203位于固定板202的上表面上，被固定在限位件2011和固定板202的上表面之间。

另外，本实施例省去了第二凸块2013，这是因为：弹性件203和限位件2011就能够实现第二凸块2013的功能，限制支撑柱201自安装孔掉落。

实施例3

本发明实施例还提供一种承载装置，如图4所示，承载装置包括用于承载基片的基座40、沉积环30和上述实施例1或2提供的沉积环固定组件20。

具体地，沉积环固定组件30的固定板固定在基座40的底部。

还具体地，如图4、图5a和图5b所示，沉积环30上设置有供沉积环固定组件的柱本体和第一凸块2012进入的通道，优选地，该通道为沿轴向贯穿沉积环的厚度的通孔；通道的内壁上形成有缺口，缺口的底面作为搭接面301，第一凸块2012搭接在搭接面上，借助该缺口的设置可便于在安装时便于操作人员观察，从而可以降低安装误差。当然，在实际应用中，还可以在通道的内壁上设置凹部，凹部的底面作为搭接面301。

更具体地，使用该沉积环固定组件20将沉积环30固定在基座40的安装过程为：

S1，准备未安装弹性件203和限位件2011的支撑柱2011。

S2，将支撑柱2011的第二端(即下端)穿过固定板202上的设置的安装孔。

S3，使支撑柱201上的第一凸块2012搭接在沉积环30的搭接面上，具体请参见上述实施例1中的描述。

S4，依次安装弹性件203和限位件2011，并通过调节限位件2011使弹性件203处于一定的压缩状态，这样，弹性件203会提供给支撑柱201向下的弹力，固定住沉积环30。

需要在此说明的是，优选地，沉积环固定组件20的数量为至少两个，至少两个沉积环固定组件20沿沉积环30的周向固定沉积环。

进一步优选地，至少两个沉积环固定组件20沿沉积环30的周向间隔且均匀设置固定沉积环，这样，在沉积环30的周向上给沉积环施加均匀的拉力。

本发明实施例提供的承载装置，由于采用本发明上述实施例1或2提供的沉积环固定组件，因此，可以提高承载装置的使用寿命。

实施例4

本发明实施例还提供一种反应腔室，包括上述实施例提供的承载装置，沉积环30和至少两个沉积环固定组件20，每个沉积环固定组件20采用上述实施例1和2提供的沉积环固定组件。

本发明实施例提供的反应腔室，由于采用本发明上述实施例3提供的承载装置，因此，可以提高反应腔室的使用寿命。

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。

Claims (10)

1.一种沉积环固定组件，其特征在于，包括支撑柱、固定板、限位件以及弹性件，其中：

支撑柱，所述支撑柱的第一端用于与沉积环连接；

固定板，固定设置且所述固定板上开设有安装孔，所述支撑柱的第二端贯穿所述安装孔；

限位件，设置在所述支撑柱上；

弹性件，被限制在所述限位件和所述固定板之间，且在其弹力作用下所述支撑柱能在所述安装孔内下降，以向所述沉积环施加压紧力来固定沉积环。

2.根据权利要求1所述的沉积环固定组件，其特征在于，所述支撑柱包括柱本体和第一凸块，所述柱本体的第一端沿径向向外形成所述第一凸块，所述第一凸块用于搭接在所述沉积环上设置的搭接面上。

3.根据权利要求2所述的沉积环固定组件，其特征在于，所述支撑柱还包括第二凸块，所述第二凸块位于所述第一凸块和所述固定板之间，所述第二凸块用于防止所述支撑柱在安装过程中自所述安装孔掉落。

4.根据权利要求3所述的沉积环固定组件，其特征在于，所述第一凸块采用绝缘材料制成。

5.根据权利要求4所述的沉积环固定组件，其特征在于，所述柱本体、所述第一凸块和所述第二凸块一体成型。

6.根据权利要求2所述的沉积环固定组件，其特征在于，所述支撑柱能够在所述安装孔内绕自身轴线旋转；

所述限位件位于所述固定板下方，且所述限位件套置在所述支撑柱的外周壁上。

7.根据权利要求6所述的沉积环固定组件，其特征在于，所述弹性件为压簧，套置在所述支撑柱的外周壁上。

8.一种承载装置，包括用于承载晶片的基座，其特征在于，还包括沉积环和采用权利要求1-7任意一项所述的沉积环固定组件。

9.根据权利要求8所述的承载装置，其特征在于，所述支撑柱包括柱本体和第一凸块，所述柱本体的第一端沿径向向外形成所述第一凸块；

所述沉积环上设置有供所述柱本体和所述第一凸块进入的通道；

所述通道的内壁上形成有凹部或者缺口，所述凹部或者所述缺口的底面作为搭接面，所述第一凸块搭接在所述搭接面上。

10.一种反应腔室，其特征在于，包括权利要求8或9所述的承载装置。