CN112011778B - 一种半导体工艺设备中的卡盘组件及半导体工艺设备 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种半导体工艺设备中的卡盘组件和半导体工艺设备，包括基座、卡盘及电连接结构，卡盘设置于基座上，卡盘包括卡盘主体和设置在卡盘主体中的电加热件，电加热件具有接电端，接电端设置于卡盘主体与基座接触的面上，电连接结构与基座密封连接，基座上开置有贯穿孔，电连接结构穿过贯穿孔与电加热件的接电端可移动地电连接，从而使电连接件能够在卡盘由于受热膨胀等原因发生位移时，始终保持与电加热件电连接的状态，解决了卡盘由于受热膨胀发生位移导致电连接不稳定的问题。

Description

一种半导体工艺设备中的卡盘组件及半导体工艺设备
技术领域
本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种半导体工艺设备中的卡盘组件及半导体工艺设备。
背景技术
在气相沉积处理工艺中，往往需要使用具备气密性的反应装置，以适应真空、近真空或高压的反应环境，同时在反应环境中使用具备电加热功能的卡盘组件，以满足加热需求。
卡盘放置于基座上使用，并由基座上的电连接结构为卡盘供电，当卡盘被加热至高温状态时，金属基座依旧是常温，卡盘在升降温过程中存在膨胀位移，导致两者存在一定的相对滑动，现有技术中用于给卡盘供电的电连接结构的接头无法适应这个变化。
发明内容
本申请实施例提供一种半导体工艺设备中的卡盘组件和半导体工艺设备，以解决上述问题。
本申请实施例采用下述技术方案：
本申请实施例提供一种半导体工艺设备中的卡盘组件，包括基座、卡盘及电连接结构，所述卡盘被设置于所述基座上，所述卡盘包括卡盘主体和设置在所述卡盘主体中的电加热件，所述电加热件具有接电端，所述接电端设置于所述卡盘主体与所述基座接触的面上；所述电连接结构与所述基座密封连接，所述基座上开置有贯穿孔，所述电连接结构穿过所述贯穿孔与所述接电端可移动地电连接，在所述接电端发生移动时，所述电连接结构可保持与所述接电端的电连接。
优选地，所述电连接结构包括底座、绝缘安装筒、移动导电件、固定导电件、弹性支撑件，其中，所述底座与所述基座密封连接，所述底座上对应于所述贯穿孔开设有安装孔；所述绝缘安装筒穿过所述安装孔伸入所述贯穿孔中，所述绝缘安装筒与所述底座密封连接；所述移动导电件与所述固定导电件电连接，所述移动导电件可移动地设置在所述绝缘安装筒中，其一端从所述绝缘安装筒的一侧伸出并与所述接电端可移动地电连接，所述固定导电件固定设置在所述绝缘安装筒中，且与所述绝缘安装筒密封连接，其一端从所述绝缘安装筒的另一侧伸出；所述弹性支撑件设置在所述贯穿孔中，且与所述底座连接，用于向所述移动导电件施加朝向所述接电端的力。
优选地，所述弹性支撑件包括弹性件和绝缘套筒，所述弹性件与所述底座连接，所述绝缘套筒与所述弹性件连接；所述绝缘套筒套设在所述绝缘安装筒伸入所述贯穿孔的部分上，所述移动导电件伸出所述绝缘安装筒的部分位于所述绝缘套筒中；所述绝缘套筒通过设置在其内壁上的连接结构与所述移动导电件连接，以将所述弹性件施加给所述绝缘套筒的朝向所述接电端的力传递至所述移动导电件。
优选地，所述绝缘套筒的内壁上的连接结构包括设置在所述绝缘套筒内壁上的支撑凸环，所述移动导电件上设置有与所述支撑凸环配合的卡接凸环，所述支撑凸环与所述卡接凸环相互抵接，以将所述弹性件施加给所述绝缘套筒的朝向所述接电端的力传递至所述移动导电件。
优选地，所述移动导电件包括弹性导电件和移动导电芯，所述移动导电芯通过所述弹性导电件与所述固定导电件连接，所述移动导电芯一端从所述绝缘安装筒的一侧伸出并与所述接电端可移动地电连接。
优选地，所述接电端为触点片，所述移动导电芯与所述触点片电接触，在所述触点片发生移动时，所述移动导电芯保持与所述触点片的电接触。
优选地，所述触点片与移动导电芯电接触的表面设置有金镀层和银镀层，所述金镀层覆盖所述银镀层；所述移动导电芯呈柱状，由金属制成，其与所述触点片电接触的一端设置有金镀层。
优选地，所述绝缘安装筒钎焊在所述安装孔中，所述固定导电件钎焊在所述绝缘安装筒中，其中，采用的焊料为镍金焊料。
优选地，还包括：绝缘转接头，所述绝缘转接头与所述底座连接，位于所述底座远离所述基座的一侧，所述绝缘转接头中对应于所述安装孔开设有转接孔，所述转接孔中设置有导电转接件，所述导电转接件一端与所述固定导电件电连接，另一端用于与电源导线电连接。
本申请实施例还提供一种半导体工艺设备，包括如上所述的卡盘组件。
本申请实施例提供一种半导体工艺设备中的卡盘组件和半导体工艺设备，包括基座、卡盘及电连接结构，卡盘设置于基座之上，卡盘包括卡盘主体和设置在卡盘主体中的电加热件，电加热件具备接电端，接电端设置于卡盘主体与基座接触的面上，电连接结构与基座密封连接，基座上开置有贯穿孔，电连接结构穿过贯穿孔与接电端可移动地电连接，从而使电连接件能够在卡盘由于受热膨胀等情况下与基座发生相对位移时，始终保持与卡盘电连接的状态，解决了卡盘由于受热膨胀发生位移导致电连接不稳定的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例所提供的半导体工艺设备的结构示意图；
图2为本申请实施例所提供的卡盘组件的结构示意图；
图3为本申请实施例所提供的卡盘组件的部分结构示意图；
图4为本申请实施例所提供的绝缘转接头的结构示意图。
附图标记：1-基座、2-卡盘、3-电连接结构、4-反应腔、5-绝缘转接头、10-贯穿孔、12-钎焊连接点、20-卡盘主体、22-电加热件、30-固定导电件、32-移动导电件、34-底座、36-绝缘安装筒、38-弹性支撑件、50-转接孔、52-导电转接件、220-接电端、320-卡接凸环、322-弹性导电件、324-移动导电芯、340-安装孔、380-绝缘套筒、382-弹性件、3240-供电接头、3800-支撑凸环。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供一种半导体工艺设备中的卡盘组件，如图1所示，包括基座1、卡盘2、电连接结构3，基座1可以与反应罩或反应上盖等结构相互扣合形成用于进行半导体工艺的反应腔4，这里需要说明的是，本申请实施例所提供的反应腔4内优选的为真空腔，也可以为高压腔，即在本申请实施例所提供的反应腔4内为真空状态或高压状态，以适应不同的半导体工艺。本申请实施例中所述的半导体工艺，可以是蚀刻，也可以是气相沉积等。卡盘2被设置于基座1上，在半导体工艺过程中，卡盘2承载晶片并处于反应腔内，为了实现对承载于卡盘2上的晶片的加热功能，卡盘2具备卡盘主体20和电加热件22，电加热件22可以是电热线圈，也可以是电热片等形式。电加热件22具备接电端220，接电端220可以是如图1所示，在卡盘主体20临接于基座1的一侧具备露出于该侧的接电端220，接电端220用于与电源连接并为电加热件22供电。可选的，也可以将接电端220设置于卡盘主体20的其他侧，能够完成接电功能即可。至此对设置于反应腔内的卡盘2相关结构进行了描述，接下来描述为卡盘2供电的结构。
由于如上文所述，反应腔内优选的可以设置为真空腔或高压腔，因此电连接结构3在完成导电功能的同时不应破坏反应腔的气密性，电连接结构2与基座1密封连接，可以是如图2所示，基座1具备贯穿孔10，电连接结构2穿过贯穿孔10与接电端220可移动地电连接，在接电端220发生移动时，电连接结构2可保持与接电端220的电连接。由于卡盘2在设置为真空环境或高压环境的反应腔内进行加热，不可避免的会发生轻微的形变或位移，电连接结构2与接电端220可移动地电连接，可以避免由于这种形变或位移而使卡盘2中的电加热件22断电。
在本发明的一个优选实施例中，如图2所示，电连接结构3包括底座34(材质可以是合金4J29)，底座34与基座1密封连接，优选地可以通过图2所示的O型密封圈密封，底座34上对应于贯穿孔10开设有安装孔340，绝缘安装筒36穿过安装孔340并伸入贯穿孔10中，绝缘安装筒36与底座34密封连接，可以是钎焊连接，还可以是粘接，优选为钎焊连接，这样能够在高温的反应环境下有更好的适应性，安装孔340和贯穿孔10的对应方式可以是如图2所示的正对且首尾连通，也可以是有一定的距离，能够供其他供电结构穿过并保持底座34密封基座1即可。
电连接结构3包括还固定导电件30和移动导电件32。移动导电件32可移动地设置在绝缘安装筒36中，其一端从绝缘安装筒36的一侧伸出并与接电端220可移动地电连接，如图2所示，移动导电件32向上从绝缘安装筒36中伸出。固定导电件30固定设置在绝缘安装筒36中，且与绝缘安装筒36密封连接，其一端从绝缘安装筒36的另一侧伸出，如图2所示，移动导电件32向下从绝缘安装筒36中伸出。固定导电件30密封了绝缘安装筒36中的通道，从而与底座34、绝缘安装筒36、基座1及反应上盖等罩设结构共同配合密闭反应腔，其中，固定导电件30可以以钎焊的形式固定于绝缘安装筒36内，并优选采用镍金焊料进行钎焊，以降低焊材扩散至反应腔内的概率，也可以是将固定导电件30粘接于绝缘安装筒36内等，能够与绝缘安装筒36配合使反应腔形成密闭腔室即可。当然，电连接结构3也可以不包含上述的固定导电件30和移动导电件32，如将二者成形为一个一体化且具备一定弹性的金属结构，能够设置在绝缘安装筒36内、与绝缘安装筒36密封连接以及与接电端220可移动地电连接即可。
为使移动导电件32与接电端220始终保持电接触，电连接结构3还包括弹性支撑件38，弹性支撑件38设置在贯穿孔10中，且与底座34连接，用于向移动导电件32施加朝向接电端220的力。在弹性支撑件38施加的力的作用下，即使卡盘2发生轻微的形变或位移，导致接电端220发生形变或位移，移动导电件32在适应这种形变或位移的同时，可以始终保持与接电端220的电接触。
为了实现中继供电功能，可以如图3所示，固定导电件30从绝缘安装筒36中伸出的一端露出于基座1背离卡盘2的一侧，用于与外部电缆相接，从而可以为电加热件22供电。
优选地，如图3所示，移动导电件32包括弹性导电件322和移动导电芯324，移动导电芯324的一端从绝缘安装筒36中伸出并与接电端220可移动地电连接，移动导电芯324和固定导电件30通过弹性导电件322电连接，移动导电芯324基于弹性导电件322的可伸缩性可移动的设置在绝缘安装筒36中。,当然，也可以是将移动导电件32设置为一体化的具备一定弹性的金属件，如弹簧，通过弹簧的弹性形变保证移动导电件32能够与接电端220保持抵接并电连接，还可以将移动导电件32设置为具备电滑块与电滑轨等辅助固定结构，从而在发生相对位移时可以在相对滑动的同时保持电连接，更多设置方式不再赘述，能够与接电端220保持电连接即可。
在实际使用中，弹性导电件322可以设置为如图3所示的冠簧，固定导电件30的材质可以是合金4J29，底座34和绝缘安装筒36之间可以通过钎焊连接点12密封相连，钎焊连接点12的材质为镍金焊料，这样可以有效降低焊料材质扩散至反应腔4内对反应环境的污染。移动导电芯324可以如图3所示被冠簧夹设并通过冠簧与固定导电件30电连接，还可以设置为固定导电件30具备弹片，通过弹片夹住移动导电芯324，还可以是满足条件的柔性金属连接结构，优选使用冠簧，以满足伸缩、水平摆动、电连接的同时使移动导电芯324尽量稳定，从而保持与固定导电件30的电连接状态。这样即使卡盘2发生形变或位移，也可以保持移动导电芯324与接电端220的电连接。
优选地，当移动导电件32具备如图3所示的移动导电芯324时，接电端220可以设置为触点片的形式，移动导电芯324可以与设置为触点片的接电端220相互抵接的连接，这样当设置为触点片的接电端220发生移动时，移动导电芯324可以保持与接电端220的电接触。
如图3所示，弹性支撑件38可以是如图3所示的包括绝缘套筒380和弹性件382的结构，绝缘套筒380和弹性件382共轴设置，绝缘套筒380套设在绝缘安装筒36伸入贯穿孔10的部分上，移动导电件32伸出绝缘安装筒36的部分位于绝缘套筒380中。在移动导电件32具备如图2所示的移动导电芯324时，移动导电芯324处于绝缘套筒380内并被绝缘套筒380所支撑，这样就形成了一个绝缘套筒380通过弹性件382与底座34相连的结构，从而可以使被绝缘套筒380支撑的移动导电芯324弹性伸出，在实际连接时，接电端220与移动导电芯324相互抵接，弹性件382发生弹性形变，从而能够使移动导电件32能够适应卡盘2的形变和位移。绝缘套筒380的内壁上与移动导电件32之间的连接结构，可以是如图3所示，在绝缘套筒380的一端具备支撑凸环3800，对应的在移动导电芯324的一端具备供电接头3240和周向凸出于供电接头3240的卡接凸环320，支撑凸环3800与卡接凸环320相互抵接并使供电接头3240伸出于绝缘套筒380，这样设置的好处在于可以在满足固定导电件30与无关部位的绝缘性的同时，使真正用于供电的供电接头3240伸出于绝缘套筒380，并满足弹性伸出的要求。
为了进一步增加绝缘效果，如图2及图4所示，基座1还具备绝缘转接头5，绝缘转接头5可以由树脂等绝缘材料制成，从而形成一个类似塞子的结构，绝缘转接头5具备如图2及图4所示的对应安装孔10的转接孔50，在转接孔50中设置有导电转接件52，导电转接件52可以是导电线，也可以是导电柱等结构。导电转接件52一端与固定导电件30电连接，导电转接件52另一端用于与外界的电源导线电连接，从而能够进一步绝缘。
为了降低设置为冠簧的弹性导电件322的材质在反应腔4内的扩散作用，同时增强导电性，设置为冠簧的弹性导电件322的表面可以涂覆有金镀层，同理，在设置为触点片的接电端220的表面同样可以设置有金镀层和银镀层，金镀层覆盖银镀层。银镀层的厚度范围为0.1毫米至0.5毫米，可以为0.2毫米至0.4毫米，优选为0.3毫米。所述金镀层的厚度范围为1微米至5微米，可以为2微米至4微米，优选为3微米。类似的，在如图3所示的柱状的移动导电芯324与设置为触点片的接电端220电接触的一端，即于供电接头3240上，也可以设置有金镀层。
本申请实施例还提供一种半导体工艺设备，其中包括上述的卡盘组件，可以是如图1所示，半导体工艺设备包括基座1、卡盘2、电连接结构3和反应腔4，卡盘2设置于反应腔4中，并由电连接结构3伸入反应腔4为卡盘2供电。基座1可以与反应罩或反应上盖等结构相互扣合形成用于进行半导体工艺的反应腔4，这里需要说明的是，本申请实施例所提供的反应腔4内优选的为真空腔，也可以为高压腔，即在本申请实施例所提供的反应腔4内为真空状态或高压状态，以适应不同的半导体工艺。本申请实施例中所述的半导体工艺，可以是蚀刻，也可以是气相沉积等。本申请实施例所提供的导体工艺设备也可以设置为仅包括上述的卡盘组件中的基座1，将其独立使用或销售等。
本申请实施例提供一种半导体工艺设备中的卡盘组件和半导体工艺设备，包括基座1、卡盘2及电连接结构3，卡盘2设置于基座1之上，卡盘2具备卡盘主体20和电加热件22，电加热件22具备接电端220，电连接结构3与接电端220可移动地电连接，从而使电连接结构3能够在卡盘2由于受热膨胀等情况下与基座1发生相对位移时，始终保持与卡盘2电连接的状态，解决了卡盘2由于受热膨胀发生位移导致电连接不稳定的问题。
以上所述的具体实例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种半导体工艺设备中的卡盘组件，其特征在于，包括基座、卡盘及电连接结构，所述卡盘设置于所述基座上，所述卡盘包括卡盘主体和设置在所述卡盘主体中的电加热件，所述电加热件具有接电端，所述接电端设置于所述卡盘主体与所述基座接触的面上；所述电连接结构与所述基座密封连接，所述基座上开置有贯穿孔，所述电连接结构穿过所述贯穿孔与所述接电端可移动地电连接，在所述接电端发生移动时，所述电连接结构可保持与所述接电端的电连接；
所述电连接结构包括底座、绝缘安装筒、移动导电件、固定导电件、弹性支撑件，其中，
所述底座与所述基座密封连接，所述底座上对应于所述贯穿孔开设有安装孔；
所述绝缘安装筒穿过所述安装孔伸入所述贯穿孔中，所述绝缘安装筒与所述底座密封连接；
所述移动导电件与所述固定导电件电连接，所述移动导电件可移动地设置在所述绝缘安装筒中，其一端从所述绝缘安装筒的一侧伸出并与所述接电端可移动地电连接，所述固定导电件固定设置在所述绝缘安装筒中，且与所述绝缘安装筒密封连接，其一端从所述绝缘安装筒的另一侧伸出；
所述弹性支撑件设置在所述贯穿孔中，且与所述底座连接，用于向所述移动导电件施加朝向所述接电端的力。
2.如权利要求1所述的卡盘组件，其特征在于，所述弹性支撑件包括弹性件和绝缘套筒，所述弹性件与所述底座连接，所述绝缘套筒与所述弹性件连接；所述绝缘套筒套设在所述绝缘安装筒伸入所述贯穿孔的部分上，所述移动导电件伸出所述绝缘安装筒的部分位于所述绝缘套筒中；所述绝缘套筒通过设置在其内壁上的连接结构与所述移动导电件连接，以将所述弹性件施加给所述绝缘套筒的朝向所述接电端的力传递至所述移动导电件。
3.如权利要求2所述的卡盘组件，其特征在于，所述绝缘套筒内壁上的连接结构包括设置在所述绝缘套筒内壁上的支撑凸环，所述移动导电件上设置有与所述支撑凸环配合的卡接凸环，所述支撑凸环与所述卡接凸环相互抵接，以将所述弹性件施加给所述绝缘套筒的朝向所述接电端的力传递至所述移动导电件。
4.如权利要求1所述的卡盘组件，其特征在于，所述移动导电件包括弹性导电件和移动导电芯，所述移动导电芯通过所述弹性导电件与所述固定导电件连接，所述移动导电芯一端从所述绝缘安装筒的一侧伸出并与所述接电端可移动地电连接。
5.如权利要求4所述的卡盘组件，其特征在于，所述接电端为触点片，所述移动导电芯与所述触点片电接触，在所述触点片发生移动时，所述移动导电芯保持与所述触点片的电接触。
6.如权利要求5所述的卡盘组件，其特征在于，所述触点片与移动导电芯电接触的表面设置有金镀层和银镀层，所述金镀层覆盖所述银镀层；所述移动导电芯呈柱状，由金属制成，其与所述触点片电接触的一端设置有金镀层。
7.如权利要求1所述的卡盘组件，其特征在于，所述绝缘安装筒钎焊在所述安装孔中，所述固定导电件钎焊在所述绝缘安装筒中，其中，采用的焊料为镍金焊料。
8.如权利要求1-7任一项所述的卡盘组件，其特征在于，还包括：绝缘转接头，所述绝缘转接头与所述底座连接，位于所述底座远离所述基座的一侧，所述绝缘转接头中对应于所述安装孔开设有转接孔，所述转接孔中设置有导电转接件，所述导电转接件一端与所述固定导电件电连接，另一端用于与电源导线电连接。
9.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的卡盘组件。
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