TW201903953A

TW201903953A - 沉積環及卡盤組件

Info

Publication number: TW201903953A
Application number: TW106145175A
Authority: TW
Inventors: 李新穎; 張祿祿; 李冰; 趙夢欣; 邊國棟
Original assignee: 大陸商北京北方華創微電子裝備有限公司
Priority date: 2017-06-08
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2019-01-16
Also published as: TWI668797B; WO2018223659A1; CN109023287B; CN109023287A

Abstract

本申請揭露一種沉積環（50）及使用其的卡盤元件。沉積環（50）在卡盤元件中與壓環和基座配合使用，其包括：具有上表面（52）和下表面（53）的環形本體（51）；形成於該上表面（52）的環形凹槽（55）；其中，該沉積環（50）還包括用於卡接到該基座的卡接部（58）。通過將沉積環（50）卡接到基座，可以降低沉積環（50）的移位和脫落危險，增加沉積環（50）和卡盤元件的有效工作時間。

Description

沉積環及卡盤組件

本發明涉及一種沉積環及使用其的卡盤元件，尤其是一種用於積體電路製備的濺射裝置中的沉積環及卡盤組件。

在積體電路的製備程序中，需要採用物理氣相沉積（以下簡稱PVD）裝置完成沉積薄膜製程，常用的技術是磁控濺射方式，典型的濺射裝置如第1圖所示，該裝置具有反應腔體1、靶材4，絕緣材料2，絕緣材料2和靶材4中間形成腔室並充滿去離子水3。濺射時DC電源會施加偏壓至靶材4，使其相對於接地的反應腔體1成為負壓，以致氬氣放電而產生電漿，且負偏壓同時能將帶正電的氬離子吸引至靶材4。當氬離子的能量足夠高並在由旋轉的磁控管5形成的磁場作用下轟擊靶材4時，會使金屬原子逸出靶材4的表面，並通過擴散沉積在晶片10上，為避免汙染反應腔體1而設置壓環8。基座9設置在反應腔體1內，用於固定、支撐及傳送晶片10並實現溫度控制。為了避免晶片10在製程程序中出現移動或錯位現象，基座9往往使用高溫靜電卡盤結構。在進一步地，為防止汙染高溫靜電卡盤，又設置了沉積環11，用以保護靜電卡盤不被膜層物質汙染；當沉積環11經過噴砂等處理後，汙染物更容易附著到沉積環11上而不脫落，從而可保證製程的持久性；沉積環11另外的設計要求還有拆裝方便、易於更換、可定時清洗等。

第2圖示出先前技術中用在濺射裝置中的一種靜電卡盤元件。其包括絕緣層201、基座202、沉積環203和壓環204。絕緣層201用來支援晶片，基座202則用來支援絕緣層201，同時可以接入RF偏壓，也可實現控制晶片的溫度。

第3圖為第2圖在I處的放大圖。如第3圖所示，為防止沉積環203和壓環204之間產生黏連，壓環204上設置環形的凸起2041，這使得壓環204和沉積環203之間產生縫隙G。

第4圖和第5圖分別示出第2圖的沉積環203的局部截面圖和立體圖。如第4圖和第5圖所示，沉積環203底面是平面，直接落放在基座202上；而頂面形成有凹槽2031，凹槽2031內進行噴砂處理，以增大膜層粒子的沉積面積，防止產生顆粒汙染晶片，同時也延長了沉積環203的清洗週期。

儘管先前技術已經採用凸起2041來防止黏連，但是當濺射製程持續進行一段時間T後，壓環204和沉積環203之間隨著鍍制膜層厚度增加仍可能產生黏連。當壓環204被升起時，由於黏連現象的存在，沉積環203也容易被帶著升起來，導致沉積環203脫離基座202。此外，先前技術中的壓環204僅僅是落放在沉積環203上，無法確保二者同心，可能會導致製程結果偏移。

本發明旨在至少解決先前技術中存在的技術問題之一，提供一種沉積環及使用其的卡盤元件，其至少能夠降低沉積環的移位和脫落危險。

本發明實現上述目的的方案是提供一種沉積環，其在卡盤元件中與壓環和基座配合使用。該沉積環包括：具有上表面和下表面的環形本體；形成於該上表面的環形凹槽；其中，該沉積環還包括卡接部，該卡接部用於將該沉積環卡接到該基座上，以將該沉積環固定在該基座上。

本發明實現上述目的的方案是提供一種卡盤元件，其包括壓環、基座，以及與該壓環和該基座配合使用的沉積環，該沉積環包括具有上表面和下表面的環形本體；以及形成於該上表面的環形凹槽；其中，該沉積環還包括用於將該沉積環卡接到該基座上的卡接部；該卡盤組件還包括卡扣件，該卡扣件包括與該基座相連的下側部、與該卡接部相卡接的上側部以及連接該下側部和該上側部的中間部。

通過將沉積環上卡接到基座，可以降低沉積環的移位和脫落危險，增加沉積環和卡盤元件的有效工作時間。

下面的說明涉及根據本發明的一個實例的卡盤元件，其中第6圖為根據本發明一個實施例的卡盤元件的截面圖，該卡盤組件包括基座40、沉積環50和壓環60；第7圖為第6圖中區域II的局部放大圖，其更清晰地示出沉積環50與基座40和壓環60的配合；第8圖為第6圖所示沉積環50在卡接部處的截面圖。如第6圖至第8圖所示，在該卡盤組件中，沉積環50與壓環60和基座40配合使用。沉積環50包括：具有上表面52和下表面53的環形本體51；形成於該上表面52的環形凹槽55；此外，該沉積環50還包括卡接部58，該卡接部58用於將該沉積環50卡接到該基座40上，以將該沉積環50固定在該基座40上。作為示例，該卡接部58的數量為兩個，且這兩個卡接部58可沿沉積環50的周向而設置在沉積環50的相對兩側（例如，第6圖中的左右兩側）；或者，該卡接部58的數量為兩個以上，且沿環繞基座40的周向設置。

由於沉積環50卡接到基座40，即使在沉積環50和壓環60有少許黏連情況發生時，壓環60的升起也不會將沉積環50帶起。由此，可以降低沉積環50移位和脫落的危險，延長沉積環50的工作時間，同時提高製程結果。

仍參考第7圖和第8圖，較佳地，沉積環50還包括形成於該上表面52的凸起56，凸起56與該壓環60配合，例如，在該壓環60的下表面的與凸起56相對應的位置處設置朝向其上表面凹進的凹槽，借助凸起56與該凹槽的配合，使沉積環50和壓環60的位置同心設置。

通過在沉積環50上增加凸起56，一方面可以使沉積環50和壓環60定位為同心，另一方面也阻礙顆粒進入到凸起56的徑向外側的沉積環50和壓環60之間的區域。另外，對於位於凸起56的徑向內側的沉積環50和壓環60之間的縫隙，本發明採用縮減沉積環50的厚度的方式擴大了該處的縫隙寬度（即，該縫隙在圖中的垂直方向上的寬度），其實，縮減沉積環50的厚度也可以理解為增大凸起56在垂直方向上的高度。這樣，即使卡盤元件已經工作了一段時間T，在縫隙處積累的粒子厚度也不會達到使沉積環50與壓環60黏連的程度。

較佳地，根據本發明一個實施例，沉積環50還包括形成於該上表面52的位於該凸起56的徑向外側的凹陷57，該凹陷57與凸起56在沉積環50和壓環60之間形成迷宮結構，即，凹陷57與凸起56的設置使得沉積環50的上表面的高度參差錯落而形成迷宮結構，由此，阻礙濺射的粒子到達不期望的區域。

請一併參考第7圖、第8圖、第9A圖和第9B圖，其中，第9A圖為根據一個實施例的沉積環及其卡接部的立體圖，第9B圖為第9A圖中的P區域的放大圖。較佳地，根據一個實施例，該卡接部58為形成於該環形本體51中的┏形通道58A，該┏形通道58A為一段連通在其起始端開口和終止端開口之間的管道，其沿垂直方向的剖面形狀類似於字母L沿垂直方向翻轉180度後得到的圖形，本申請中稱為“┏形”，其具體走向為：自位於環形本體51的下表面的起始端開口起向上延伸一段距離後再轉而朝向環形本體51的徑向外側延伸，直至到達位於環形本體51的外表面的終止端開口。

較佳地，該┏形通道58A的夾角為70°至85°，即，其水平段略微向下傾斜。這樣可以更容易卡住卡盤元件的與之配合的對應部件（即，第7圖的卡扣件80，後面將詳細描述）。

需要指出的是，本實施例該┏形通道58A的水平段也可以不必延伸到環形本體51的外表面，即，不設置終止端開口，這樣，該┏形通道58A的走向為：自位於環形本體51的下表面起向上延伸一段距離後再轉而朝向環形本體51的徑向外側延伸。此外，該┏形通道58A的水平段也可以由朝向環形本體51的徑向外側延伸變換為朝向環形本體51的徑向內側延伸，即，將該┏形通道58A在水平方向上翻轉180度，變成形通道。

作為卡接部58的另一個設計示例，如第10圖所示，該卡接部58為形成於該環形本體51下側的┛形掛鉤58B，該┛形掛鉤58B沿垂直方向的剖面形狀類似於字母L沿水平方向翻轉180度後得到的圖形，本申請中稱為“┛形”，其具體走向為：沿著該環形本體51的下側向下延伸一段距離後再轉而朝向環形本體51的徑向內側延伸，並能夠卡住對應的卡扣件80B。

較佳地，該┛形掛鉤58B的夾角為70°至85°，即，其水平段略微向上傾斜，具體地，其水平段中處於環形本體51的徑向外側的一端略低於處於環形本體51的徑向內側的一端。

作為卡接部58的另一個設計示例，如第11圖所示，該卡接部58為形成於該環形本體51下側的沿垂直方向排列的鋸齒列58C，該鋸齒列58C中至少部分鋸齒的走向被設置為自鋸齒末端向鋸齒齒尖傾斜向上，以便給予與之對應的卡扣件80C向上的支撐力，籍此卡住卡扣件80C。為了給卡扣件80C提供更大的支撐力，較佳地，將該鋸齒列中的全部鋸齒的走向均設置為自鋸齒末端向鋸齒齒尖傾斜向上。

因此，無論是通過┏形通道、形通道、┛形掛鉤、鋸齒列還是通過基於本揭露的教導能夠想到的其他設計，本發明的沉積環均可被卡接到基座上，而避免被黏連帶起。

本發明還提供一種卡盤元件，下面結合附圖對其進行詳細描述。

參考第12圖，其為根據本發明一個實施例的卡盤元件的卡扣件的立體圖，並請一併參考第6圖至第8圖，描述根據本發明一個實施例的卡盤元件。該卡盤組件包括壓環60、基座70，以及與壓環60和基座70配合使用的沉積環50，該沉積環50包括具有上表面52和下表面53的環形本體51；形成於該上表面52的環形凹槽55；其中，該沉積環50還包括至少兩個用於卡接到該基座70的卡接部58；該卡盤組件還包括卡扣件80，該卡扣件80包括與該基座70相連的下側部801、與該卡接部58卡接的上側部803以及連接該下側部801和該上側部803的中間部802。

如上所述，由於使用卡扣件80將沉積環50卡接到基座40，即使在壓環60和沉積環50二者之間有少許黏連情況發生時，壓環60的升起也不會將沉積環50帶起。由此，可以降低沉積環50移位和脫落的危險，並延長沉積環50的工作時間。

較佳地，該沉積環50還包括形成於該上表面52的凸起56，且在該壓環60的下表面的與凸起56相對應的位置處設置朝向其上表面凹進的凹槽，凸起56與該凹槽的配合，使沉積環50和壓環60的位置同心設置。

較佳地，沉積環50還包括形成於沉積環50上表面52的位於該凸起56的徑向外側的凹陷57，該凹陷57與形成在壓環60的下表面的凸起56配合，以在沉積環50和壓環60之間形成迷宮結構。

較佳地，卡接部58為形成於環形本體51中的┏形通道58A，該┏形通道58A的走向為：自位於環形本體51的下表面的起始端開口起向上延伸一段距離後再轉而朝向環形本體51的徑向外側延伸，直至到達位於環形本體51的外表面。且卡扣件80的中間部802沿垂直方向，該卡扣件80的上側部803能夠進入該┏形通道58A。

參考第13圖，其示出根據本發明一個實施例的卡扣件的安裝前狀態。為了讓卡扣件80與沉積環50的┏形通道58A卡接，首先要按壓卡扣件80使其中間部802向徑向內側傾斜，以便進入┏形通道58A的垂直段；然後，待卡扣件80的上側部803到達適當位置後，解除按壓。在中間部802的彈力作用下，卡扣件80的上側部803進入該┏形通道58A的水平段並卡住沉積環50，而達到第7圖所示的卡接狀態。

較佳地，該┏形通道58A的夾角為70°至85°，即，其水平段略微向下傾斜。

作為卡接部58A的替代設計的一個示例，如第10圖所示，該卡接部58為形成於該環形本體51下側的┛形掛鉤58B，該┛形掛鉤58B的走向為沿著該環形本體51的下側向下延伸一段距離後再轉而朝向環形本體51的徑向內側延伸，相應地，卡扣件80B的上側部具有容納該┛形掛鉤的條形開口。

較佳地，該┛形掛鉤58B的夾角為70°至85°，即，其水平段略微向上傾斜。

作為卡接部58A的替代設計的另一個示例，如第11圖所示，卡接部為形成與環形本體51下側的沿垂直方向排列的鋸齒列58C，該鋸齒列58C的鋸齒的上表面平行於水平面。相應地，卡扣件80C的上側部具有對應的鋸齒列，卡扣件80的鋸齒列能夠與卡接部58的鋸齒列58C卡合。

儘管上述實施例中，均使用單獨的卡扣件來連接沉積環和基座，但本領域技術人員應該理解，也可以將卡扣件與沉積環和基座之一形成為一體，然後將卡扣件另一端卡接到另一方。

仍參考第13圖，較佳地，卡扣件80的下側部801為弧形片，該弧形片的周向兩側具有安裝孔8011，通過該安裝孔8011，卡扣件80被可拆卸地安裝到基座40上。

這樣的弧形下側部設計，其形狀與基座40的局部輪廓貼合，當通過兩側的安裝孔安裝到基座40上以後，卡扣件50能被牢固地安裝到基座40上。

另外，儘管第13圖中的卡扣件80是安裝到基座40上，然後卡接到沉積環50；可以想到，卡扣件也可以設計為安裝到沉積環上而卡接到基座上。此外，也可以使用銷釘結構來阻止沉積環由於黏連而被壓環帶起。

儘管已經揭露本發明的各種示例性實施例，但是本領域的普通技術人員將理解，在不偏離本發明的精神和保護範圍的情況下，可以做出將實現本發明的某些優勢的各種改變和改進。本領域的普通技術人員明顯理解，可以適當地替代執行相同功能的其他部件。應當注意，參考具體附圖說明的特徵可以與其他附圖的特徵組合起來，即使在未明確提及的情況下。

1‧‧‧反應腔體

2‧‧‧絕緣材料

3‧‧‧去離子水

4‧‧‧靶材

5‧‧‧磁控管

8、204、60‧‧‧壓環

9、202、40‧‧‧基座

10‧‧‧晶片

11、203、50‧‧‧沉積環

201‧‧‧絕緣層

2031‧‧‧凹槽

2041‧‧‧凸起

51‧‧‧環形本體

52‧‧‧上表面

53‧‧‧下表面

55‧‧‧環形凹槽

56‧‧‧凸起

57‧‧‧凹陷

58‧‧‧卡接部

58A‧‧‧┏形通道

58B‧‧‧┛形掛鉤

58C‧‧‧鋸齒列

80、80B、80C‧‧‧卡扣件

801‧‧‧下側部

8011‧‧‧安裝孔

802‧‧‧中間部

803‧‧‧上側部

G‧‧‧縫隙

P‧‧‧區域

參考附圖和說明書可以更好地理解本發明。附圖中的部件不一定按比例繪製，其用意僅在於闡明本發明的原理。在附圖中：第1圖為先前技術的一種濺射裝置的示意圖；第2圖為先前技術的一種靜電卡盤元件的示意圖；第3圖為先前技術的一種沉積環與壓環及基座相配合的示意圖；第4圖為第3圖所示沉積環的局部放大截面圖；第5圖為第3圖所示沉積環的立體圖；第6圖為根據本發明一個實施例的卡盤元件的截面圖，該卡盤組件包括基座、沉積環和壓環；第7圖為第6圖的局部放大圖，更清晰地示出沉積環與基座和壓環的配合；第8圖為第6圖所示沉積環在卡接部處的截面圖；第9A圖及第9B圖為根據一個實施例的沉積環及其卡接部的立體圖；第10圖和第11圖示出沉積環與卡扣件形成卡接的其他替代設計；第12圖為根據本發明一個實施例的卡盤元件的卡扣件的立體圖；第13圖示出根據本發明一個實施例的卡扣件的安裝前狀態。

Claims

一種沉積環（50），其在卡盤元件中與一壓環和一基座配合使用，包括：具有一上表面（52）和一下表面（53）的一環形本體（51）；形成於該上表面（52）的一環形凹槽（55）；其中，該沉積環（50）還包括一卡接部（58），該卡接部（58）用於將該沉積環（50）卡接到該基座上，以將該沉積環（50）固定在該基座上。
如申請專利範圍第1項所述的沉積環，還包括形成於該上表面（52）的一凸起（56），該凸起（56）與該壓環配合，以使該沉積環（50）和該壓環同心設置。
如申請專利範圍第2項所述的沉積環，還包括形成於該上表面（52）的位於該凸起（56）的徑向外側的一凹陷（57），該凹陷（57）與該凸起（56）在該沉積環（50）和該壓環之間形成迷宮結構。
如申請專利範圍第1項所述的沉積環，其中該卡接部（58）為形成於該環形本體（51）中的一┏形通道（58A），該┏形通道（58A）的走向為：自位於該環形本體51的下表面起向上延伸一段距離後再轉而朝向該環形本體51的徑向外側延伸。
如申請專利範圍第4項所述的沉積環，其中該┏形通道（58A）的夾角為70°至85°。
如申請專利範圍第1項所述的沉積環，其中該卡接部（58）為形成於該環形本體（51）下側的一┛形掛鉤（58B），該┛形掛鉤（58B）的走向為：沿著該環形本體51的下側向下延伸一段距離後再轉而朝向該環形本體51的徑向內側延伸。
如申請專利範圍第6項所述的沉積環，其中該┛形掛鉤（58B）的夾角為70°至85°。
如申請專利範圍第1項所述的沉積環，其中該卡接部（58）為形成於該環形本體（51）下側的沿垂直方向排列的一鋸齒列（58C），該鋸齒列58C中至少部分鋸齒的走向被設置為自鋸齒末端向鋸齒齒尖傾斜向上。
一種卡盤元件，包括一壓環（60）、一基座（70），以及與該壓環（60）和該基座（70）配合使用的一沉積環（50），該沉積環（50）包括具有一上表面（52）和一下表面（53）的一環形本體（51）；以及形成於該上表面（52）的一環形凹槽（55）；其中，該沉積環（50）還包括用於將該沉積環（50）卡接到該基座（70）上的一卡接部（58）；該卡盤組件還包括一卡扣件（80），該卡扣件（80）包括與該基座（70）相連的一下側部（801）、與該卡接部（58A）相卡接的一上側部（803）以及連接該下側部（801）和該上側部（803）的一中間部（802）。
如申請專利範圍第9項所述的卡盤元件，其中該沉積環（50）還包括形成於該上表面（52）的一凸起（56），該凸起（56）與形成於該壓環（60）下表面的凹槽配合，以使該沉積環（50）和該壓環（60）同心設置。
如申請專利範圍第10項所述的卡盤元件，其中該沉積環（50）還包括形成於該上表面（52）的位於該凸起（56）的徑向外側的一凹陷（57），該凹陷（57）與形成在該壓環（60）下表面的凸起配合，以在該沉積環（50）和該壓環（60）之間形成迷宮結構。
如申請專利範圍第11項所述的卡盤元件，其中該卡接部（58）為形成於該環形本體（51）中的一┏形通道（58A），該┏形通道（58A）的走向為：自位於該環形本體51的下表面起向上延伸一段距離後再轉而朝向該環形本體51的徑向外側延伸；該卡扣件（80）的中間部（802）沿垂直方向延伸，該卡扣件（80）的上側部（803）能夠進入該┏形通道（58A）。
如申請專利範圍第12項所述的卡盤元件，其中該┏形通道（58A）的夾角為70°至85°。
如申請專利範圍第11項所述的卡盤元件，其中該卡接部（58）為形成於該環形本體（51）下側的一┛形掛鉤（58B），該┛形掛鉤（58B）的走向為：沿著該環形本體51的下側向下延伸一段距離後再轉而朝向該環形本體51的徑向內側延伸；該卡扣件（80）的上側部（803）具有容納該┛形掛鉤（58B）的開口。
如申請專利範圍第14項所述的卡盤元件，其中該┛形掛鉤（58B）的夾角為70°至85°。
如申請專利範圍第11項所述的卡盤元件，其中該卡接部（58）為形成於該環形本體（51）下側的沿垂直方向排列的一鋸齒列（58C），該鋸齒列58C中至少部分鋸齒的走向被設置為自鋸齒末端向鋸齒齒尖傾斜向上；該卡扣件（80）的該上側部具有一鋸齒列，該卡扣件（80）的該鋸齒列能夠與該卡接部（58）的該鋸齒列卡合（58C）。
如申請專利範圍第9項至第16項中任一項所述的卡盤組件，其中該卡扣件（80）的下側部（801）為一弧形片，該弧形片的周向兩側具有一安裝孔（8011），通過該安裝孔（8011），該卡扣件（80）被可拆卸地安裝到該基座（70）上。