阅读说明：本技术 压环组件、工艺腔室和半导体处理设备 (Compression ring assembly, process chamber and semiconductor processing equipment ) 是由 王宽冒 郭浩 蒋秉轩 侯珏 郑金果 于 2018-06-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种压环组件、工艺腔室和半导体处理设备。包括隔热件、压环以及夹设在所述压环和所述隔热件之间的绝缘支撑件,所述隔热件位于所述压环上方,所述绝缘支撑件的两端分别与所述隔热件和所述压环抵接,并且,所述绝缘支撑件的两端的横截面尺寸大于其中部区域的横截面尺寸。本发明的压环组件,可以有效减少溅射粒子对绝缘支撑件上半部分的沉积,可有效保证绝缘支撑件保持绝缘状态,从而使得压环与隔热件之间保持绝缘状态,提高晶片的工艺良率,并可以有效降低射频功率损耗,降低制作成本。(The invention discloses a pressure ring assembly, a process chamber and semiconductor processing equipment. Establish including heat insulating part, clamping ring and clamp the clamping ring with insulating support piece between the heat insulating part, heat insulating part is located the clamping ring top, insulating support piece's both ends respectively with heat insulating part with the clamping ring butt, and, the cross sectional dimension at insulating support piece's both ends is greater than the regional cross sectional dimension in its middle part. The pressure ring assembly can effectively reduce the deposition of sputtering particles on the upper half part of the insulating support piece, and can effectively ensure that the insulating support piece keeps an insulating state, so that the pressure ring and the heat insulation piece keep an insulating state, the process yield of wafers is improved, the radio frequency power loss can be effectively reduced, and the manufacturing cost is reduced.)

压环组件、工艺腔室和半导体处理设备

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，具体涉及一种压环组件、一种包括该压环组件的工艺腔室和一种包括该工艺腔室的半导体处理设备。

背景技术

磁控溅射，又称为物理气相沉积，是集成电路制造过程中沉积薄膜所广泛采用的方法之一。

目前，物理气相沉积技术主要应用于硅通孔工艺中，其主要采用静电卡盘对晶片进行支撑，与集成电路铜互连工艺不同的是，硅通孔中的沉积的薄膜厚度较大，薄膜应力过大会导致静电卡盘无法对晶片进行静电吸附；并且硅通孔薄膜沉积多出现在后道封装工艺中，晶片一般被减薄后需要采用玻璃粘结对晶片进行支撑，静电卡盘同样无法对玻璃基底进行静电吸附。因此在硅通孔的磁控溅射中，需要采用压环对晶片进行固定。

如图1所示，为现有技术一中的压环组件的结构示意图。压环组件100包括压环110、隔热件120和绝缘支撑件130，隔热件120通过绝缘支撑件130固定在压环110上，并且，绝缘支撑件130将隔热件120与压环110隔绝开。这样，由于绝缘支撑件130具有绝缘性，工艺时隔热件120不带射频偏压，可保证射频能量有效作用在晶片上，实现晶片通孔内壁薄膜的沉积。

但是，如图2所示，由于隔热件120与压环110之间存在空隙，在薄膜沉积过程中，绝缘支撑件130的部分侧壁裸露在等离子体环境中，沉积粒子会通过隔热件120与压环110之间的空隙，沉积到绝缘支撑件130的裸露侧壁上，随着沉积的金属薄膜越来越厚，隔热件120与压环110之间逐渐由绝缘状态变为导通状态，射频功率将会加载至隔热件120上，造成加载在晶片上的射频功率损失，影响工艺结果。

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，提出了一种压环组件、一种包括该压环组件的工艺腔室以及一种包括该工艺腔室的半导体处理设备。

为了实现上述目的，本发明的第一方面，提供了一种压环组件，包括：

隔热件、压环以及夹设在所述隔热件与所述压环之间的绝缘支撑件，其中，

所述隔热件位于所述压环上方；

所述绝缘支撑件的两端分别与所述隔热件和所述压环抵接，并且，所述绝缘支撑件的两端的横截面尺寸大于其中部区域的横截面尺寸。

可选地，所述绝缘支撑件呈柱状结构，所述柱状结构包括第一安装部、第二安装部以及连接所述第一安装部与所述第二安装部的第一连接部；其中，

所述第一安装部与所述隔热件抵接，所述第二安装部与所述压环抵接，并且，所述第一安装部的直径和所述第二安装部的直径均大于所述第一连接部的直径。

可选地，所述绝缘支撑件的尺寸至少满足下述一项关系式：

d₁∈[6mm,12mm]；

d₂∈[9mm,15mm]；

d₃∈[5mm,11mm]；

h∈[17mm,23mm]；

h₁∈[1mm,5mm]；

h₂∈[4mm,8mm]；

其中，d₁为所述第一安装部的直径，d₂为所述第二安装部的直径，d₃为所述第二连接部的直径，h为所述绝缘支撑件的高度，h₁为所述第一安装部的高度，h₂为所述第二安装部的高度。

可选地，所述压环包括第一压环部、第二压环部以及连接所述第一压环部和所述第二压环部的第三压环部，所述隔热件包括上隔热件以及与所述上隔热件连接的下隔热件；

所述第一压环部位于所述绝缘支撑件的外侧，所述第二压环部位于所述绝缘支撑件的内侧，所述第三压环部与所述绝缘支撑件的端部抵接，并且，所述第一压环部的上表面低于所述第二压环部的上表面；

所述下隔热件与所述绝缘支撑件的端部抵接，并且，所述下隔热件与所述第二压环部之间具有第一间隙；

所述上隔热件的外侧壁朝向所述第一压环部的方向延伸并至少超过所述第二压环部的上表面，所述上隔热件的外侧壁与所述第一压环部之间具有第二间隙。

可选地，所述第一压环部的上表面与所述第二压环部的上表面之间的高度差的范围为5mm～11mm。

可选地，所述绝缘支撑件与所述上隔热件的外侧壁之间具有预设的间隙。

可选地，所述隔热件在对应所述绝缘支撑件的位置处设置有第一安装孔，所述压环在对应所述绝缘支撑件的位置处设置有第二安装孔，所述绝缘支撑件的两端分别容置在所述第一安装孔和所述第二安装孔中。

可选地，所述第一安装孔和所述第二安装孔满足下述关系式：

d ₄∈[7mm,13mm]；

d ₅∈[9mm,15mm]；

Dep₁∈[2mm,8mm]；

Dep₂∈[10mm,16mm]；

其中，d₄为所述第一安装孔的直径，Dep₁为所述第一安装孔的深度，d₅为所述第二安装孔的直径，Dep₂为所述第二安装孔的深度。

本发明的第二方面，提供了一种工艺腔室，包括前文记载的所述的压环组件。

本发明的第三方面，提供了一种半导体处理设备，包括前文记载的所述的工艺腔室。

本发明的压环组件、工艺腔室和半导体处理设备。其绝缘支撑件的两端的横截面尺寸大于其中部区域的横截面尺寸。这样，在压环组件处于溅射粒子(例如，等离子体等)环境中时，会有少量的溅射粒子沉积至绝缘支撑件裸露的侧壁上，并且，在沉积的过程中，溅射粒子会从绝缘支撑件的中部区域开始向上沉积，鉴于绝缘支撑件顶部尺寸大于中部区域尺寸，因此，该部分溅射粒子在向上沉积的过程中，绝大部分溅射粒子会沉积在绝缘支撑件的顶端与其中部区域之间的侧壁上，从而可以使得到达绝缘支撑件顶端的溅射粒子很少或几乎为零，进而可有效保证绝缘支撑件与隔热件之间处于绝缘状态。提高晶片的工艺良率，并可以有效降低射频功率损耗，降低制作成本。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的

具体实施方式

一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有技术中压环组件的结构示意图；

图2为图1中所示压环组件的局部示意图；

图3为本发明一实施例中压环组件的结构示意图；

图4为图3中所示压环组件的局部示意图；

图5为本发明一实施例中压环组件的尺寸结构示意图。

附图标记说明

100：压环组件；

110：压环；

111：第一压环部；

112：第二压环部；

113：第三压环部；

114：第二安装孔；

120：隔热件；

121：上隔热件；

122：下隔热件；

123：第一安装孔；

130：绝缘支撑件；

131：第一安装部；

132：第二安装部；

133：第一连接部。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图3和图4所示，本发明的第一方面，涉及一种压环组件100，该压环组件100包括压环110、隔热件120和绝缘支撑件130。压环110可以用于叠置在晶片(图中并未示出)上表面的边缘区域，以固定晶片。隔热件120位于压环110的上方，该隔热件120主要可以保证引入的射频功率有效施加在晶片上，并且还可以有效隔热，避免压环110的温度传导至晶片，从而可以有效避免晶片温度过高。绝缘支撑件130夹设在压环110和隔热件120之间，该绝缘支撑件130的两端分别与隔热件120和压环110抵接，并且，该绝缘支撑件130的两端的横截面尺寸大于其中部区域的横截面尺寸。例如，如图3和图4所示，绝缘支撑件130的横截面尺寸可以自其中部区域向两端依次增大。换句话说，绝缘支撑件130采用一种两端粗中间细的结构。

具体地，当压环组件100处于溅射粒子(例如，等离子体等)环境中时，会有少量的溅射粒子沉积至绝缘支撑件130裸露的侧壁上，例如，如图3所示，溅射粒子会沉积在绝缘支撑件130左侧的侧壁上。在沉积的过程中，溅射粒子会从绝缘支撑件130的中部区域开始向上沉积，鉴于绝缘支撑件130顶部尺寸大于中部区域尺寸，因此，该部分溅射粒子在向上沉积的过程中，绝大部分溅射粒子会沉积在绝缘支撑件130的顶端与其中部区域之间的侧壁上，从而可以使得到达绝缘支撑件130顶端的溅射粒子很少或几乎为零，进而可有效保证绝缘支撑件130与隔热件120之间处于绝缘状态。提高晶片的工艺良率，并可以有效降低射频功率损耗，降低制作成本。

如图3和图4所示，绝缘支撑件130可以呈柱状结构，该柱状结构包括第一安装部131、第二安装部132以及连接第一安装部131和第二安装部132的第一连接部133。其中，第一安装部131与隔热件120抵接，第二安装部132与压环110抵接，并且，第一安装部131的直径和第二安装部132的直径均大于第一连接部133的直径。

具体地，在压环组件100处于溅射粒子环境中时，少量溅射粒子会沉积到第一连接部133上，当第一连接部133所容纳的溅射粒子量饱和时，溅射粒子会向第一安装部131或第二安装部132的方向沉积。并且，由于第一安装部131和第二安装部132的直径均大于第一连接部133的直径，因此，第一安装部131和第二安装部132可以沉积较多的溅射粒子才能够饱和，从而可以吸收溅射到绝缘支撑件130处的全部溅射粒子，这样，到达第一安装部131顶部或第二安装部132的底部的溅射粒子量几乎为零，从而可以有效避免隔热件120与压环110导通。

为了进一步有效减少溅射粒子对绝缘支撑件130上半部分顶部的沉积，以有效保证隔热件120与压环110之间的绝缘状态，如图4和图5所示，绝缘支撑件130的尺寸满足如下关系式：

d₁∈[6mm,12mm] (1)

d₄₂∈[9mm,15mm] (2)

d₃∈[5mm,11mm] (3)

h∈[17mm,23mm] (4)

h₁∈[1mm,5mm] (5)

h₂∈[4mm,8m] (6)

其中，d₁为第一安装部131的直径，d₂为第二安装部132的直径，d₃为第一连接部133的直径，h为绝缘支撑件130的高度，h₁为第一安装部131的高度，h₂为第二安装部132的高度。

如图3和图4所示，压环110包括第一压环部111、第二压环部112以及连接第一压环部111和第二压环部112的第三压环部113，隔热件120包括上隔热件121以及与上隔热件121连接的下隔热件122。

其中，如图3和图4所示，第一压环部111位于绝缘支撑件130的外侧(如图3中所示的绝缘支撑件130的左侧，也即背离压环组件100中心的一侧)，第二压环部112位于绝缘支撑件130的内侧(如图3和图4中所示的绝缘支撑件130的右侧，也即靠近压环组件100中心的一侧)。第三压环部113与绝缘支撑件130的端部(如图3中所示的底端)抵接，并且，第一压环部111的上表面低于第二压环部112的上表面，例如，两者之间的高度差的范围可以为5mm～11mm。

如图3和图4所示，下隔热件122与绝缘支撑件130的端部(如图3中所示的绝缘支撑件130的顶端)抵接，并且，下隔热件122与第二压环部112之间具有第一间隙A。

如图3和图4所示，上隔热件121的外侧壁朝向第一压环部111的方向延伸并至少超过第二压环部112的上表面，该上隔热件121的外侧壁与第一压环部111之间具有第二间隙B。

本实施例结构的压环组件100，第一压环部111的表面相对第二压环部112的表面下移，并且，上隔热件121的外侧壁延长，延长的外侧壁可以对绝缘支撑件130起到遮挡保护作用，这样，可以有效减少溅射粒子对绝缘支撑件130上半部分的沉积，从而可以有效保证隔热件120与压环110之间的绝缘状态。

可选地，绝缘支撑件130与上隔热件121的外侧壁之间具有预设的间隙，例如，该预设的间隙可以是1mm或以上。这样，可以有效保证压环110与隔热件120之间的绝缘状态。

可选地，如图4所示，隔热件120在对应绝缘支撑件130的位置处设置有第一安装孔123，第一安装孔123的尺寸与第一安装部131相匹配，以容置第一安装部131。

压环110在对应绝缘支撑件130的位置处设置有第二安装孔114，第二安装孔114的尺寸与第二安装部132相匹配，以容置第二安装部132。这样，如图4所示，可以有效保证绝缘支撑件130完全隐藏于隔热件120及压环110上的安装孔内。

为了进一步有效减少溅射粒子对绝缘支撑件130上半部分顶部的沉积，以有效保证隔热件120与压环110之间的绝缘状态，第一安装孔123和第二安装孔114可以满足下述关系式：

d₄∈[7mm,13mm] (7)

d₅∈[9mm,15mm] (8)

Dep₁∈[2mm,8mm] (9)

Dep₂∈[10mm,16mm] (10)

其中，d₄为第一安装孔123的直径，Dep₁为第一安装孔123的深度，d₅为第二安装孔114的直径，Dep₂为第二安装孔114的深度。

本发明的第二方面，提供了一种工艺腔室，包括前文记载的压环组件100。

本实施例结构的工艺腔室，具有前文记载的压环组件100的结构，当在进行工艺时，会有少量的溅射粒子沉积至绝缘支撑件130裸露的侧壁上。在沉积的过程中，溅射粒子会从绝缘支撑件130的中部区域开始向上沉积，鉴于绝缘支撑件130顶部尺寸大于中部区域尺寸，因此，该部分溅射粒子在向上沉积的过程中，绝大部分溅射粒子会沉积在绝缘支撑件130的顶端与其中部区域之间的侧壁上，从而可以使得到达绝缘支撑件130顶端的溅射粒子很少或几乎为零，进而可有效保证绝缘支撑件130与隔热件120之间处于绝缘状态。提高晶片的工艺良率，并可以有效降低射频功率损耗，降低制作成本。

本发明的第三方面，提供了一种半导体处理设备(图中并未示出)，包括前文记载的工艺腔室。

本实施例结构的半导体处理设备，具有前文记载的工艺腔室的结构，该工艺腔室又具有前文记载的压环组件100的结构，当在进行工艺时，会有少量的溅射粒子沉积至绝缘支撑件130裸露的侧壁上，在沉积的过程中，溅射粒子会从绝缘支撑件130的中部区域开始向上沉积，鉴于绝缘支撑件130顶部尺寸大于中部区域尺寸，因此，该部分溅射粒子在向上沉积的过程中，绝大部分溅射粒子会沉积在绝缘支撑件130的顶端与其中部区域之间的侧壁上，从而可以使得到达绝缘支撑件130顶端的溅射粒子很少或几乎为零，进而可有效保证绝缘支撑件130与隔热件120之间处于绝缘状态。提高晶片的工艺良率，并可以有效降低射频功率损耗，降低制作成本。

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。