CN214753696U - 一种用于进行半导体工艺的反应腔室 - Google Patents

一种用于进行半导体工艺的反应腔室 Download PDF

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Abstract

一种用于进行半导体工艺的反应腔室，包括环绕反应腔室内壁设置的下遮蔽件、用于承载待加工晶圆且能够升降的承载装置和用于在进行半导体工艺时将晶圆固定在承载装置上的机械压环，机械压环包括压环内环和压环外环；压环外环的外周边缘环绕设置于下遮蔽件上；压环内环包括内环主体和设于内环主体的外周的搭接部，搭接部搭接于压环外环的内周边缘的上表面；承载装置能够上升以将压环内环顶起，带动搭接部脱离压环外环，以使压环内环压在晶圆的边缘。本实用新型中，压环内环搭接于压环外环并能够被承载装置上升顶起而脱离压环外环，从而在压住晶圆防止其工艺过程中发成位移的同时，减少直接作用于晶圆上的重量，使晶圆被压碎的风险大大降低。

Description

一种用于进行半导体工艺的反应腔室
技术领域
本实用新型属于半导体技术领域，更具体地，涉及一种用于进行半导体工艺的反应腔室。
背景技术
磁控溅射，又称为物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)，是集成电路制造过程中沉积金属层和相关材料广泛采用的方法。目前硅通孔(Through Silicon Via，TSV)技术的应用越来越广泛，该技术大大降低了芯片之间的互连延迟，并且是三维集成实现的关键技术。PVD在TSV中的应用主要是在硅通孔内部沉积阻挡层和铜籽晶层。在硅通孔的磁控溅射中，通常采用机械压环(clamp ring)对硅片晶圆进行固定，尤其是用于封装领域的PVD设备中，晶圆，即待加工件放置在基座，即承载装置上，工艺时，基座上升至晶圆被机械压环压住，以防止晶圆在工艺过程中发成位移，而现有技术中，机械压环尺寸及重量过大，会导致晶圆被压碎的现象。机械压环的壁厚已经很薄无法通过减薄来降低重量。
因此，需要设计一种新型用于进行半导体工艺的反应腔室，能够降低晶圆被压碎的风险。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于进行半导体工艺的反应腔室，能够降低晶圆被压碎的风险。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于进行半导体工艺的反应腔室，包括环绕所述反应腔室内壁设置的下遮蔽件、用于承载待加工晶圆且能够升降的承载装置和用于在进行半导体工艺时将所述晶圆固定在所述承载装置上的机械压环，所述机械压环包括压环内环和压环外环；其中，
所述压环外环的外周边缘环绕设置在所述下遮蔽件上；
所述压环内环包括内环主体和设于所述内环主体的外周的搭接部，所述搭接部搭接于所述压环外环的内周边缘的上表面；
所述承载装置能够上升以将所述压环内环顶起，带动所述搭接部脱离所述压环外环，以使所述压环内环压在所述晶圆的边缘。
优选地，所述压环外环的内周边缘的上表面设有第一环形槽，所述搭接部的边缘遮蔽部分所述第一环形槽。
优选地，所述压环外环的内周边缘处设有多个凸起，用于支撑所述压环内环。
优选地，所述压环外环的外周边缘设有第二环形槽，所述下遮蔽件的一端固定于所述反应腔室的内壁，所述下遮蔽件的另一端具有与所述第二环形槽开口方向相反的环形弯折部，所述压环外环与所述下遮蔽件通过第二槽相配合以形成迷宫结构。
优选地，所述压环外环的内周壁上设有多个缺口，所述内环主体的外周壁设有多个与所述缺口一一对应的凸台。
优选地，所述缺口的形状包括弧形、半圆形或矩形中的任意一种或组合；所述凸台具有与对应所述缺口相匹配的形状。
优选地，所述承载装置为圆盘形，所述承载装置的外周设有沿径向向外伸出的环形凸缘，所述环形凸缘的外周设有环形的第一斜面；
所述压环外环的下表面设有与所述压环外环同心的基座孔，所述基座孔由下向上依次包括直孔段和斜孔段，当所述承载装置上升至与所述机械压环接触时，所述承载装置位于所述基座孔内，且所述斜孔段能够与设于所述第一斜面相贴合。
优选地，所述基座孔的孔底设有多个定位孔，所述环形凸缘上设置有多个与所述定位孔一一对应的定位销。
优选地，所述承载装置的上表面设有环形的凸起部，所述凸起部的外周壁设有环形的第二斜面；
所述压环内环的下表面设有第三环形槽，所述第三环形槽的外周壁为斜面，当所述承载装置上升至与所述机械压环接触时，所述凸起部位于所述第三环形槽内，所述第三环形槽的外周壁能够与所述第二斜面相贴合。
优选地，所述内环主体中心设有通孔，所述通孔的边缘设有向所述压环内环的中心伸出的多个压爪，用于压住所述晶圆的边缘。
本实用新型涉及的用于进行半导体工艺的反应腔室，其有益效果在于，机械压环通过压环内环和压环外环形成分体式结构，压环外环用于与下遮蔽件固定，压环内环搭接于压环外环，并能够被承载装置上升顶起而脱离压环外环，从而在压住晶圆防止其工艺过程中发成位移的同时，减少直接作用于晶圆上的重量，使晶圆被压碎的风险大大降低，能够适应薄片需要被压的场合，并且适用于半导体封装PVD设备中和其他IC PVD设备。
本实用新型的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本实用新型的一个实施例的用于进行半导体工艺的反应腔室的结构示意图；
图2示出了根据本实用新型的一个实施例的用于进行半导体工艺的反应腔室的压环压于晶圆时的状态示意图；
图3示出了根据本实用新型的示例性实施例的用于进行半导体工艺的反应腔室中压环外环的结构示意图；
图4示出了根据本实用新型的示例性实施例的用于进行半导体工艺的反应腔室中压环内环的结构示意图；
图5示出了根据本实用新型的示例性实施例的用于进行半导体工艺的反应腔室中压环外环与压环内环连接处的局部示意图；
图6示出了图5中A处的放大示意图；
图7示出了根据本实用新型的示例性实施例的用于进行半导体工艺的反应腔室晶圆位于工艺位置时压环内环与压环外环脱离状态的局部态示意图；
图8示出了图7中的局部放大示意图；
附图标记说明：
1、下遮蔽件，2、压环外环，21第一环形槽，22凸起，23第二环形槽， 24缺口，25基座孔，26定位孔，3、承载装置，4、晶圆，5、压环内环， 51搭接部，52内环主体，53凸台，54第三环形槽，55压爪。
具体实施方式
下面将更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然以下描述了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。
为解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种用于进行半导体工艺的反应腔室，包括环绕反应腔室内壁设置的下遮蔽件、用于承载待加工晶圆且能够升降的承载装置和用于在进行半导体工艺时将晶圆固定在承载装置上的机械压环，机械压环包括压环内环和压环外环；其中，
压环外环的外周边缘环绕设置于下遮蔽件上；
压环内环包括内环主体和设于内环主体的外周的搭接部，搭接部搭接于压环外环的内周边缘的上表面；
承载装置能够上升以将压环内环顶起，带动搭接部脱离压环外环，以使压环内环压在晶圆的边缘。
本实用新型涉及的用于进行半导体工艺的反应腔室，机械压环通过压环内环和压环外环形成分体式结构，压环外环用于与下遮蔽件固定，压环内环搭接于压环外环，并能够被承载装置上升顶起而脱离压环外环，从而在压住晶圆防止其工艺过程中发成位移的同时，减少直接作用于晶圆的重量，使晶圆被压碎的风险大大降低，能够适应薄片需要被压的场合，并且适用于半导体封装PVD设备中和其他IC PVD设备。
承载装置上升作用于压环内环，使压环内环与压环外环脱离，压环外环的重量压于下遮蔽件上，待加工晶圆承受压环内环的重量，使晶圆被机械压环压碎的风险大大降低。
优选地，压环外环的内周边缘的上表面设有第一环形槽，搭接部的边缘遮蔽部分第一环形槽。第一环形槽设于搭接部外缘下方，以防止金属粒子溅射到压环内环的边缘后与压环外环粘接起来造成颗粒产生。
优选地，压环外环的内周边缘设有多个凸起，用于支撑压环内环。使用时，压环内环落于压环外环上，压环外环的凸起接触贴合于压环内环的搭接部的下表面，具有支撑作用。
优选地，凸起为柱体，凸起的横截面为圆形、矩形或三角形。
优选地，压环外环的外周边缘设有第二环形槽，下遮蔽件的一端固定于反应腔室的内壁，下遮蔽件的另一端具有与第二环形槽开口方向相反的环形弯折部，压环外环与下遮蔽件通过第二环形槽与环形弯折部相配合形成迷宫结构。
第二环形槽的开口朝下，环形弯折部的开口朝上，环形弯折部的截面为U型，第二环形槽与弯折部相互插接以形成迷宫结构。第二环形槽由于自重与弯折部的顶端接触贴合形成迷宫结构，防止等离子体落到反应腔下面。
优选地，压环外环的内周壁上设有多个缺口，内环主体的外周壁设有多个与缺口一一对应的凸台。使用时，压环内环落于压环外环上，凸台沿下落方向插入并卡接于缺口内，缺口与凸台的配合使得两者具有定位关系，约束压环内环只能够上下运动，防止压环内环旋转。
优选地，缺口的形状包括弧形、半圆形或矩形中的任意一种或组合，凸台具有与缺口相匹配的形状。可选地，缺口贯穿压环外环的上表面和下表面。
优选地，承载装置为圆盘形，承载装置的外周设有沿径向向外伸出的环形凸缘，环形凸缘的外周设有环形的第一斜面；
压环外环的下表面设有与压环外环同心的基座孔，基座孔由下向上依次包括直孔段和斜孔段，当承载装置上升至与机械压环接触时，承载装置位于基座孔内，且斜孔段能够与第一斜面相贴合，使承载装置在上升至与机械压环接触时，即工艺位置时能够与压环外环同心。
优选地，基座孔的孔底设有多个定位孔，环形凸缘上设置有多个与定位孔一一对应的定位销，定位孔用于配合承载装置上的销，销与定位孔配合起定位作用，避免压环外环和承载装置之间发生旋转。
优选地，承载装置的上表面设有环形的凸起部，凸起部的外周壁设有环形的第二斜面；
压环内环的下表面设有第三环形槽，第三环形槽的外周壁为斜面，当承载装置上升至与机械压环接触时，凸起部位于第三环形槽内，第三环形槽的外周壁能够与第二斜面相贴合，使承载装置在上升至工艺位置时能够与压环内环同心。
优选地，压环内环的内环主体中心设有通孔，通孔的边缘设有向压环内环的中心伸出的多个压爪，用于压住晶圆的边缘。多个压爪沿周向均布。
优选地，压环内环与压环外环的材质为钛，也可以采用其他金属材质如不锈钢、铝等，也可以采用非金属材质如陶瓷AL2O3。
本实用新型涉及的用于进行半导体工艺的反应腔室在使用时，压环外环落于下遮蔽件上，压环内环落于压环外环上，且压环外环的凸起接触贴合于压环内环的搭接部的下表面，待加工的晶圆传输至承载装置上，在晶圆进行半导体工艺时，晶圆随承载装置上升至承载装置的外周的环形凸缘顶到压环外环，此时压环内环落在晶圆上，使得晶圆被压环内环压住；
当承载装置继续带着晶圆上升至工艺位置时，压环内环从压环外环上方脱离，并与压环外环的凸起之间形成间隙Δ，此时，压环内环的重量完全压在晶圆上。
晶圆在进行工艺时，受压重量仅为压环内环的重量，减少了四分之一左右的重量，晶圆被机械压环压碎的风险大大降低，压环外环的材质及重量都不会影响晶圆，压环内环的形状容易设计，以保证合适的尺寸去压晶圆。由于100-500微米的薄片更容易压碎，本实用新型涉及的用于进行半导体工艺的反应腔室能够适应薄片需要被压的场合，应用于半导体封装PVD 设备中，也可以应用于其他IC PVD设备中，并且能够应用于8英寸腔室， 12英寸腔室，8寸/12寸兼容的PVD腔室。
实施例1
如图1至图8所示，本实用新型提供了一种用于进行半导体工艺的反应腔室，包括环绕反应腔室内壁设置的下遮蔽件1、用于承载待加工晶圆4 且能够升降的承载装置3和用于在进行半导体工艺时将晶圆4固定在承载装置3上的机械压环，机械压环包括压环内环5和压环外环2；其中，
压环外环2的外周边缘环绕设置于下遮蔽件1上；
压环内环5包括内环主体52和设于内环主体52的外周的搭接部51，搭接部51搭接于压环外环2的内周边缘的上表面；
承载装置3能够上升以将压环内环5顶起，带动搭接部51脱离压环外环2，以使压环内环5压在晶圆4的边缘。
在本实施例中，压环外环2的内周边缘设有第一环形槽21，搭接部51 的边缘遮蔽部分第一环形槽21。
压环外环2的内周边缘处设有多个凸起22，用于支撑压环内环5。使用时，压环内环5落于压环外环2上，压环外环2的凸起22接触贴合于压环内环5的搭接部51的下表面。凸起22为柱体，凸起22的横截面可以为圆形。
在实施例中，凸起22的数量为三个。
在本实施例中，压环外环2的外周边缘设有第二环形槽23，下遮蔽件 1的一端固定于反应腔室的内壁，下遮蔽件1的另一端具有与第二环形槽 23开口方向相反的环形弯折部，压环外环2与下遮蔽件1通过第二环形槽 23与环形弯折部相配合形成迷宫结构。
压环外环2的内周壁上设有多个缺口24，内环主体52的外周壁设有多个与缺口24一一对应的凸台53。使用时，压环内环5落于压环外环2上，凸台53沿下落方向插入并卡接于缺口24内。缺口24的形状为半圆形，凸台53具有与缺口相匹配的形状。
在本实施例中，缺口24和凸台53的数量均为三个。
承载装置3为圆盘形，承载装置3的外周设有沿径向向外伸出的环形凸缘，环形凸缘的外周设有环形的第一斜面；压环外环2的下表面设有与压环外环2同心的基座孔25，基座孔25由下向上依次包括直孔段和斜孔段，当承载装置3上升至与机械压环接触时，承载装置3位于基座孔25内，且斜孔段能够与第一斜面相贴合，使承载装置3在上升至与机械压环接触时，即工艺位置时能够与压环外环2同心。
基座孔25的孔底设有多个定位孔26，环形凸缘上设置有多个与定位孔 26一一对应的定位销，定位孔26用于配合承载装置3上的销。
在本实施例中，定位孔26的数量为三个。
承载装置3的上表面设有环形的凸起部，凸起部的外周壁设有环形的第二斜面；压环内环5的下表面设有第三环形槽54，第三环形槽54的外周壁为斜面，当承载装置3上升至与机械压环接触时，凸起部位于第三环形槽54内，第三环形槽54的外周壁能够与第二斜面相贴合，使承载装置3 在上升至工艺位置时能够与压环内环5同心。
压环内环5的内环主体52中心设有通孔，通孔的边缘设有向压环内环 5的中心伸出的多个压爪55，用于压住晶圆4的边缘。多个压爪55沿周向均布。
在本实施例中，压爪55的数量为八个。
压环内环5与压环外环2的材质为钛。
本实用新型涉及的用于进行半导体工艺的反应腔室在使用时，压环外环2落于下遮蔽件1上，压环内环5落于压环外环2上，且压环外环2的凸起22接触贴合于压环内环5的搭接部51的下表面，待加工的晶圆4传输至承载装置3上，在晶圆4进行半导体工艺时，晶圆4随承载装置3上升至承载装置3的外周的环形凸缘顶到压环外环2，此时压环内环5落在晶圆4上，使得晶圆4被压环内环5压住；
当承载装置3继续带着晶圆4上升至工艺位置时，压环内环5从压环外环2上方脱离，并与压环外环2的凸起22之间形成间隙Δ，此时，压环内环5的重量完全压在晶圆4上。
以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种用于进行半导体工艺的反应腔室，包括环绕所述反应腔室内壁设置的下遮蔽件(1)、用于承载待加工晶圆(4)且能够升降的承载装置(3)和用于在进行半导体工艺时将所述晶圆(4)固定在所述承载装置上的机械压环，其特征在于，所述机械压环包括压环内环(5)和压环外环(2)；其中，
所述压环外环(2)的外周边缘环绕设置于所述下遮蔽件(1)上；
所述压环内环(5)包括内环主体(52)和设于所述内环主体(52)的外周的搭接部(51)，所述搭接部(51)搭接于所述压环外环(2)的内周边缘的上表面；
所述承载装置(3)能够上升以将所述压环内环(5)顶起，带动所述搭接部(51)脱离所述压环外环(2)，以使所述压环内环(5)压在所述晶圆(4)的边缘。
2.根据权利要求1所述的用于进行半导体工艺的反应腔室，其特征在于，所述压环外环(2)内周边缘的上表面设有第一环形槽(21)，所述搭接部(51)的边缘遮蔽部分所述第一环形槽(21)。
3.根据权利要求1所述的用于进行半导体工艺的反应腔室，其特征在于，所述压环外环(2)的内周边缘处设有多个凸起(22)，用于支撑所述压环内环(5)。
4.根据权利要求1所述的用于进行半导体工艺的反应腔室，其特征在于，所述压环外环(2)的外周边缘设有第二环形槽(23)，所述下遮蔽件(1)的一端固定于所述反应腔室的内壁，所述下遮蔽件(1)的另一端具有与所述第二环形槽(23)开口方向相反的环形弯折部，所述压环外环(2)与所述下遮蔽件(1)通过所述第二环形槽(23)与所述环形弯折部相配合以形成迷宫结构。
5.根据权利要求1所述的用于进行半导体工艺的反应腔室，其特征在于，所述压环外环(2)的内周壁上设有多个缺口(24)，所述内环主体(52)的外周壁设有多个与所述缺口(24)一一对应的凸台(53)。
6.根据权利要求5所述的用于进行半导体工艺的反应腔室，其特征在于，所述缺口(24)的形状包括弧形、半圆形或矩形中的任意一种或组合；所述凸台(53)具有与对应所述缺口(24)相匹配的形状。
7.根据权利要求1所述的用于进行半导体工艺的反应腔室，其特征在于，所述承载装置(3)为圆盘形，所述承载装置(3)的外周设有沿径向向外伸出的环形凸缘，所述环形凸缘的外周设有环形的第一斜面；
所述压环外环(2)的下表面设有与所述压环外环(2)同心的基座孔(25)，所述基座孔(25)由下向上依次包括直孔段和斜孔段，当所述承载装置(3)上升至与所述机械压环接触时，所述承载装置(3)位于所述基座孔(25)内，且所述斜孔段能够与所述第一斜面相贴合。
8.根据权利要求7所述的用于进行半导体工艺的反应腔室，其特征在于，所述基座孔(25)的孔底设有多个定位孔(26)，所述环形凸缘上设置有多个与所述定位孔(26)一一对应的定位销。
9.根据权利要求1所述的用于进行半导体工艺的反应腔室，其特征在于，所述承载装置(3)的上表面设有环形的凸起部，所述凸起部的外周壁设有环形的第二斜面；
所述压环内环(5)的下表面设有第三环形槽(54)，所述第三环形槽(54)的外周壁为斜面，当所述承载装置(3)上升至与所述机械压环接触时，所述凸起部位于所述第三环形槽(54)内，所述第三环形槽(54)的外周壁能够与所述第二斜面相贴合。
10.根据权利要求1所述的用于进行半导体工艺的反应腔室，其特征在于，所述内环主体(52)中心设有通孔，所述通孔的边缘设有向所述压环内环(5)的中心伸出的多个压爪(55)，用于压住所述晶圆(4)的边缘。
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