壓環(huán)、承載裝置及半導體加工設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微電子加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種壓環(huán)、承載裝置及半導體加工設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]娃通孔技術(shù)(through silicon via,以下簡稱TSV)技術(shù)是通過在芯片和芯片之間、晶圓和晶圓之間制作垂直導通，實現(xiàn)芯片之間互連的最新技術(shù)，由于TSV技術(shù)能夠使芯片在三維方向堆疊的密度最大、芯片之間的互連線最短、外形尺寸最小，并且大大改善芯片速度和低功耗的性能，成為目前電子封裝技術(shù)中最先進的一種技術(shù)。
[0003]TSV技術(shù)包括采用磁控濺射設(shè)備在硅通孔內(nèi)沉積阻擋層和銅籽晶層的工藝過程，圖1為磁控濺射設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中沿A-A，線的剖視圖。請一并參閱圖1和圖2，磁控濺射設(shè)備包括反應(yīng)腔室10，在反應(yīng)腔室10的底部設(shè)置有的卡盤11和壓環(huán)12，卡盤11用于承載基片S ;在壓環(huán)12的內(nèi)周壁上且沿其周向設(shè)置有多個壓爪121，借助多個壓爪121的下表面疊置在基片S上表面的邊緣區(qū)域，以將基片S固定在卡盤11上；在反應(yīng)腔室10的頂部設(shè)置有靶材13，借助激勵電源與靶材13電連接，用于將反應(yīng)腔室10內(nèi)的工藝氣體激發(fā)形成等離子體，并提供給靶材13 —定的負偏壓，以吸引反應(yīng)腔室10內(nèi)等離子體中的正離子轟擊靶材13的表面，轟擊使得靶材13表面的金屬原子自靶材13的表面逸出沉積在基片S表面的硅通孔內(nèi)；在靶材11的上方設(shè)置有磁控管14，磁控管14用于將反應(yīng)腔室10內(nèi)的等離子體聚集在靶材13的下方。另外，為能夠?qū)哂懈呱顚挶鹊墓柰變?nèi)沉積金屬薄膜，使得卡盤11與射頻電源15電連接，用以向卡盤11施加一定的負偏壓，射頻電源15的輸出功率越大，使得卡盤11上加載的負偏壓越高，從而可以吸引更多的金屬離子沉積至硅通孔內(nèi)，進而可以提高沉積金屬薄膜的臺階覆蓋率。
[0004]為避免輕度打火在反應(yīng)腔室10內(nèi)產(chǎn)生一定的污染顆粒以及嚴重打火對基片S造成損壞，需要使得卡盤11、壓環(huán)12和基片S等電位，為此，卡盤11與壓環(huán)12通過導線線圈電連接，以使二者等電位；壓環(huán)12的壓爪121靠近基片S的下表面完全與基片S的上表面接觸，如圖3所示，當在基片S上沉積金屬薄膜時，使得壓爪121與基片S電連接，從而實現(xiàn)壓環(huán)12與基片等電位。但是，由于TSV技術(shù)中沉積的金屬薄膜比較厚，容易發(fā)生壓爪121與基片S粘片現(xiàn)象，這使得在基片S與壓爪121分離時撕裂與壓爪121接觸的部分金屬薄膜，甚至會導致基片S碎裂，因此，多個壓爪121中的部分壓爪12采用如圖4所示的壓爪121的結(jié)構(gòu)，其中，壓爪121的靠近基片S中心區(qū)域的下表面與基片S的上表面存在間距，以避免金屬原子和離子沉積在該間距形成的間隙內(nèi)，從而可以避免壓爪和基片相接觸的位置發(fā)生粘片，但是，由于部分壓爪121仍然采用如圖3所示的壓爪，因此仍然會存在一定程度的粘片現(xiàn)象。
[0005]因此，目前亟需一種既能夠避免打火現(xiàn)象發(fā)生，又能夠避免粘片現(xiàn)象發(fā)生的壓環(huán)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種壓環(huán)、承載裝置及半導體加工設(shè)備，其既可以解決打火現(xiàn)象發(fā)生的問題，又可以解決粘片現(xiàn)象發(fā)生的問題。
[0007]為解決上述問題之一，本發(fā)明提供了一種壓環(huán)，所述壓環(huán)與卡盤配合使用，用以將基片固定在所述卡盤上，所述壓環(huán)包括壓環(huán)本體和沿所述壓環(huán)本體周向設(shè)置的輔助件，所述輔助件采用絕緣材料制成，且包括第一部分和第二部分，其中，所述第一部分用于疊壓基片上表面的邊緣區(qū)域，且所述第一部分的靠近所述基片的中心區(qū)域的部分與所述基片的之間存在第一間隙；所述第二部分朝向所述基片下表面凸出，且設(shè)置在所述壓環(huán)本體和所述基片的側(cè)壁外側(cè)之間。
[0008]其中，所述輔助件為沿所述壓環(huán)本體的周向設(shè)置的環(huán)形輔助件，或者，所述輔助件包括沿所述壓環(huán)本體的周向間隔設(shè)置多個所述子輔助件。
[0009]其中，所述壓環(huán)本體的內(nèi)周壁上形成有凸部，且所述凸部位于所述第一部分的上方。
[0010]其中，所述凸部的下表面與所述基片上表面之間的豎直間距>U/300，和/或，位于所述第二部分外側(cè)的壓環(huán)本體與所述基片的外側(cè)壁之間的最小水平間距>U/300，其中，所述豎直間距和水平間距的單位為_，U表示所述壓環(huán)上加載的最大電壓值，單位為V。
[0011]其中，所述凸部的內(nèi)徑不大于所述輔助件的內(nèi)徑，并且，所述凸部和所述第一部分的靠近所述基片的中心區(qū)域的部分之間在豎直方向上形成有至少一個第二間隙。
[0012]其中，每個所述第二間隙在豎直方向上的尺寸小于所述壓環(huán)所在的反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體的平均自由程。
[0013]其中，所述第一間隙在豎直方向上的尺寸小于所述壓環(huán)所在的反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體的平均自由程。
[0014]其中，所述平均自由程=0.05/P，其中，所述平均自由程的單位為_ ；P表示所述反應(yīng)腔室的氣壓，單位為Torr。
[0015]其中，每個所述第二間隙在水平方向的尺寸和豎直方向上的尺寸的比值大于3:1。
[0016]其中，所述第一間隙在水平方向的尺寸和豎直方向上的尺寸的比值大于3:1。
[0017]作為另外一個技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種承載裝置，包括壓環(huán)和卡盤，所述卡盤用于承載基片，所述壓環(huán)用于與所述卡盤配合，將所述基片固定在所述卡盤上，所述壓環(huán)采用本發(fā)明另一技術(shù)方案提供的壓環(huán)。
[0018]再作為另外一個技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種半導體加工設(shè)備，包括反應(yīng)腔室，在所述反應(yīng)腔室內(nèi)設(shè)置有承載裝置，所述承載裝置采用本發(fā)明另一技術(shù)方案提供的承載裝置。
[0019]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]本發(fā)明提供的壓環(huán)，其包括采用絕緣材料制成的輔助件，且輔助件包括用于疊壓基片上表面的邊緣區(qū)域的第一部分，以及朝向基片下表面凸出且設(shè)置在壓環(huán)本體和基片的側(cè)壁外側(cè)之間的第二部分，這增大了壓環(huán)本體與基片外表面之間的距離，由于壓環(huán)發(fā)生打火現(xiàn)象的耐壓值與該距離成正比，因而可以提高壓環(huán)發(fā)生打火現(xiàn)象的耐壓值，從而可以避免打火現(xiàn)象的發(fā)生；另外，借助第一部分的靠近基片的中心區(qū)域的部分與基片的之間存在第一間隙，可以避免薄膜沉積后造成粘片現(xiàn)象，從而可以避免在基片和壓環(huán)分離時基片邊緣的薄膜撕裂對反應(yīng)腔室造成顆粒污染和基片碎裂。
[0021]本發(fā)明提供的承載裝置，其包括壓環(huán)和卡盤，卡盤用于承載基片，壓環(huán)用于與卡盤配合，將基片固定在卡盤上，其壓環(huán)采用本發(fā)明另一技術(shù)方案提供的壓環(huán)，因而既可以避免打火現(xiàn)象的發(fā)生，又可以避免粘片現(xiàn)象的發(fā)生，從而可以提高工藝的穩(wěn)定性。
[0022]本發(fā)明提供的半導體加工設(shè)備，其采用本發(fā)明另一技術(shù)方案提供的承載裝置，因而可以提高工藝的穩(wěn)定性，從而可以提高設(shè)備的可靠性和產(chǎn)能，進而可以提高經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0023]圖1為磁控濺射設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為圖1中沿A-A’線的剖視圖；
[0025]圖3為圖2中壓爪的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為圖2中壓爪的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5為本發(fā)明實施例提供的第一種壓環(huán)與基片之間的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6為本發(fā)明實施例提供的第二種壓環(huán)與基片之間的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0029]圖7為本發(fā)明實施例提供的第三種壓環(huán)與基片之間的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0030]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖來對本發(fā)明提供的壓環(huán)、承載裝置及半導體加工設(shè)備進行詳細描述。
[0031]圖5為本發(fā)明實施例提供的第一種壓環(huán)與基片之間的結(jié)構(gòu)示意圖。請參閱圖5，本實施例提供的壓環(huán)與卡盤配合使用，用以將基片固定在卡盤上，該壓環(huán)包括壓環(huán)本體20和沿壓環(huán)本體20的周向設(shè)置的輔助件21。其中，壓環(huán)本體20采用金屬材料制成；輔助件21采用絕緣材料制成，絕緣材料包括石英或陶瓷，且該輔助件21包括第一部分211和第二部分212，其中，第一部分211用于疊壓基片S上表面的邊緣區(qū)域，且第一部分211的靠近基片S的中心區(qū)域的部分與基片的之間存在第一間隙22 ;第二部分212朝向基片S下表面凸出，且設(shè)置在壓環(huán)本體20和基片S的側(cè)壁外側(cè)之間。
[0032]優(yōu)選地，第一間隙22在豎直方向上的尺寸a小于壓環(huán)所在的反應(yīng)腔室中的等離子體的平均自由程，這可以增加等離子體沉積在該第一間隙22內(nèi)的難度，因而可以使得等離子很難沉積在壓環(huán)和基片相接觸的位置處，從而可以避免發(fā)生粘片現(xiàn)象。
[0033]具體地，等離子體的平均自由程=0.05/P,平均自由程的單位為mm ；P表示反應(yīng)腔室的氣壓，單位為Torr。在本實施例中，壓環(huán)應(yīng)用在物理氣相沉積設(shè)備的反應(yīng)腔室內(nèi)，該反應(yīng)腔室的氣壓一般小于15mT0rr，根據(jù)上述計算方法可以計算出等離子體的平均自由程等于3.3mm,因此,第一間隙22的在豎直方向上的尺寸a —般取值小于3mm。
[0034]進一步優(yōu)選地，第一間隙22在水平方向的尺寸b和在豎直方向上的尺寸的比值大于3:1，這可以進一步增加等離子體沉積在壓環(huán)與基片接觸處的位置處的難度，從而可以進一步避免發(fā)生粘片現(xiàn)象。
[0035]在本實施例中，輔助件21包括沿壓環(huán)本體20的周向間隔設(shè)置多個子輔助件，換言之，輔助件21由多個均包括第一部分211和第二部分212的子輔助件組成，每個子輔助件的第一部分211的下表面用于疊壓在基片S上表面的邊緣區(qū)域，每個子輔助件的第二部分212設(shè)置在壓環(huán)本體20與基片S的側(cè)壁外側(cè)之間。可以理解，沿壓環(huán)本體20周向間隔設(shè)置的多個子輔助件，可以實現(xiàn)疊置在基片S的部分邊緣區(qū)域，而并未疊