CN104562123A - 晶圆电镀装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆电镀装置，其特征在于，包括：电镀槽；所述电镀槽设有容腔；所述容腔用于存放电镀液；晶圆输送装置；所述晶圆输送装置位于所述电镀槽的一侧，用于将晶圆输送至所述容腔内。本发明提供晶圆电镀装置，可对晶圆进行电镀处理，自动化程度大，生产效率高，生产稳定性好，大大提高了晶圆的电镀品质及良品率。

Description

晶圆电镀装置

技术领域

本发明涉及晶圆制造领域，特别涉及一种晶圆电镀装置。

背景技术

晶圆(Wafer)是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。在晶圆上电镀一层导电金属，并对导电金属层进行加工以制成导电线路。传统的晶圆电镀设备，多采用手工将晶圆放入电镀槽内，电镀设备自动化程度低，生产效率低，稳定性差，晶圆的电镀品质差、良品率低。且现有的电镀设备多为垂直电镀设备，垂直电镀的电镀液压力较小、电镀速度慢、均匀性差。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种可对晶圆进行电镀处理的晶圆电镀装置。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

晶圆电镀装置，其特征在于，包括：

电镀槽；所述电镀槽设有容腔；所述容腔用于存放电镀液；

槽盖；所述槽盖盖住所述容腔且可相对所述电镀槽移动；所述槽盖移动后打开所述容腔；

晶圆输送装置；所述晶圆输送装置位于所述电镀槽的一侧，用于将晶圆输送至所述容腔内；

第一驱动装置和第二驱动装置两者之一或两者；所述第一驱动装置驱动晶圆做升降运动或通过第一传动装置驱动晶圆做升降运动；所述第一驱动装置为第一伺服电机、第一步进电机或第一气缸；

第二驱动装置；所述第二驱动装置驱动晶圆水平移动或通过第二传动装置驱动晶圆水平移动；所述第二驱动装置为第二伺服电机、第二步进电机或第二气缸。

优选地是，所述第一传动装置为第一丝杠螺母；所述第一丝杠螺母包括螺纹配合的第一丝杆和第一螺母；所述第一丝杆和所述第一螺母中的其中一个受所述第一驱动装置驱动旋转，另一个与晶圆连接带动晶圆做升降运动。

优选地是，还包括第一支架；所述第一支架设置在所述电镀槽的一侧；所述第一丝杆可转动地设置在所述第一支架上，受所述第一驱动装置驱动转动；所述第一螺母与晶圆连接。

优选地是，所述第二传动装置为第二丝杠螺母；所述第二丝杠螺母包括螺纹配合的第二丝杆和第二螺母；所述第二丝杆和所述第二螺母中的其中之一受所述第二驱动装置驱动转动，另一个与晶圆连接带动晶圆水平移动。

优选地是，还包括底座；所述电镀槽安装在所述底座上；所述第二丝杆可转动地设置在所述底座上，受所述第二驱动装置驱动转动；所述第二螺母与所述第一支架连接带动晶圆水平移动。

优选地是，还包括晶圆支撑装置；所述晶圆支撑装置设置在所述电镀槽的一侧，用于将晶圆支撑于所述电镀槽的上方；所述晶圆支撑装置包括至少两个支撑臂；所述至少两个支撑臂沿圆周方向均匀分布；所述支撑臂具有沿支撑面；所述至少两个支撑臂上的支撑面处于同一高度；所述至少两个支撑臂可相对移动地设置；还包括第三驱动装置；所述第三驱动装置驱动所述支撑臂移动或通过第三传动装置驱动所述支撑臂移动；所述第三驱动装置为第三伺服电机、第三部步进电机或第三气缸；所述第三气缸的活塞杆与所述支撑臂连接。

优选地是，所述支撑臂设有凸块；所述凸块设置在所述支撑面上并凸出所述支撑面。更优选地是，所述凸块具有弧面，弧面与晶圆边缘相对，可防止撞伤晶圆。

优选地是，所述晶圆支撑装置包括三个所述支撑臂。

优选地是，所述容腔内设有支撑台；所述支撑台设置在所述容腔的侧壁上，并凸出容腔的侧壁；所述晶圆支撑台可将晶圆水平支撑于所述容腔内；所述槽盖可将晶圆抵靠在所述支撑台上。

优选地是，所述晶圆输送装置包括真空吸盘和横梁；所述横梁一端与所述第一螺母连接，另一端与所述真空吸盘连接；所述第一螺母通过所述横梁带动所述真空吸盘做升降运动；所述横梁和所述真空吸盘之间设有第一弹性装置；所述真空吸盘与放置在所述晶圆支撑装置上的晶圆接触时，或是所述真空吸盘带动晶圆抵靠所述支撑台时，所述第一弹性装置压缩变形。

优选地是，所述第一弹性装置为第一压缩弹簧；所述横梁上设有第一套筒；所述真空吸盘上设有第二套筒；所述第一套筒套设在所述第二套筒上；所述第一套筒和所述第二套筒可相对移动；所述第一套筒的上端设有第一挡片，用于限制所述第二套筒相对所述第一套筒向上移动的行程；所述第一套筒的内壁上设有第一台阶；所述第二套筒上设有第一凸缘；所述第一凸缘位于所述第一套筒内，所述第一台阶用于限制所述第一凸缘相对所述第一套筒向下移动的行程；所述第一压缩弹簧置于所述第二套筒内，上端抵靠所述第一挡片，下端抵靠所述第二套筒的内壁。

优选地是，所述槽盖可相对所述电镀槽做升降运动；还包括第四驱动装置；所述第四驱动装置驱动所述槽盖做升降运动或通过第四传动装置驱动所述槽盖做升降运动；所述第四驱动装置为第四伺服电机、第四部步进电机或第四气缸；所述第四气缸位于所述电镀槽的上方；所述第四气缸的活塞杆与所述槽盖连接。

优选地是，所述第四气缸的活塞杆与所述槽盖之间设有第二弹性装置；所述槽盖与所述容腔内的晶圆接触时，所述第二弹性装置压缩变形。

优选地是，所述第二弹性装置为第二压缩弹簧；所述第四气缸的活塞杆上设有第三套筒；所述槽盖上设有第四套筒；所述第三套筒套设在所述第四套筒上；所述第三套筒和所述第四套筒可相对移动；所述第三套筒的上端设有第二挡片，用于限制所述第四套筒相对所述第三套筒向上移动的行程；所述第三套筒的内壁上设有第二台阶；所述第四套筒上设有二凸缘；所述第二凸缘位于所述第三套筒内，所述第二台阶用于限制所述第二凸缘相对所述第三套筒向下移动的行程；所述第二压缩弹簧置于所述第四套筒内，上端抵靠所述第二挡片，下端抵靠所述第四套筒的内壁。

本发明提供晶圆电镀装置，可对晶圆进行电镀处理，自动化程度大，生产效率高，生产稳定性好，大大提高了晶圆的电镀品质及良品率。

附图说明

图1为本发明中的晶圆电镀装置的结构示意图；

图2为本发明中的底座上的局部结构示意图；

图3为本发明中的晶圆电镀装置的局部剖视图；

图4为本发明中的晶圆支撑装置的结构示意图；

图5为本发明中的支撑臂的结构示意图；

图6为本发明中的底座上的结构示意图；

图7为本发明中的底座上的结构主视图；

图8为本发明中的晶圆电镀装置的局部剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的描述：

如图1和2所示，晶圆电镀装置，包括电镀槽1和晶圆输送装置2。电镀槽1设有容腔11。容腔11用于存放电镀液。晶圆输送装置2位于电镀槽1的一侧，用于将晶圆01输送至容腔11内。

电镀槽1的容腔11内设有支撑台12。支撑台11设置在容腔11的侧壁上，并凸出容腔11的侧壁。支撑台12可将晶圆01水平支撑于容腔11内。

晶圆输送装置包括真空吸盘3，通过抽真空装置对真空吸盘3抽真空，使真空吸盘3形成负压，通过负压将晶圆01吸附在真空吸盘3的下表面。

晶圆输送装置2还包括第一驱动装置。第一驱动装置可选用第一伺服电机、第一步进电机或第一气缸。本实施例优选第一伺服电机21作为第一驱动装置。第一伺服电机21通过第一传动装置驱动真空吸盘3做升降运动。第一传动装置为第一丝杠螺母，第一丝杠螺母包括螺纹配合的第一丝杆22和第一螺母23。第一丝杆22和第一螺母23中的其中一个受第一伺服电机21驱动旋转，另一个与真空吸盘3连接并带动真空吸盘3做升降运动。

电镀槽1的一侧设有第一支架41。第一丝杆22可转动地设置在第一支架41上，受第一伺服电机21驱动转动。第一螺母23通过横梁43与真空吸盘3连接，带动真空吸盘3做升降运动。通过第一伺服电机21驱动真空吸盘3做升降运动，实现真空吸盘3抓取晶圆01进入或移出容腔11。

晶圆输送装置2包括第二驱动装置。第二驱动装置可选用第二伺服电机、第二步进电机或第二气缸。本实施例优选第二伺服电机24作为第二驱动装置。第二伺服电机24通过第二传动装置驱动第一支架41水平移动。第二传动装置为第二丝杠螺母，第二丝杠螺母包括螺纹配合的第二丝杆25和第二螺母26。第二丝杆25和第二螺母26中的其中之一受第二伺服电机24驱动转动，另一个与第一支架41连接并带动第一支架41水平移动。

晶圆电镀装置还包括底座42。电镀槽1安装在底座42上，第二丝杆25可转动地设置在底座42上，受第二伺服电机24驱动转动。第二螺母26与第一支架41连接，带动第一支架41水平移动，从而进一步带动真空吸盘3水平移动。通过第二伺服电机24驱动真空吸盘3水平移动，实现真空吸盘3抓取晶圆01靠近或远离电镀槽1。

横梁43的一端与第一螺母23连接，另一端与真空吸盘3连接。晶圆输送装置3通过横梁43带动真空吸盘3运动。横梁43上设有第一套筒51，真空吸盘3上设有第二套筒52。第一套筒51套设在第二套筒52上，第一套筒51和第二套筒52可相对移动。第一套筒51的上端设有第一挡片53，用于限制第二套筒52相对第一套筒51向上移动的行程。第一套筒51的内壁上设有第一台阶54，第二套筒52上设有第一凸缘55。第一凸缘55位于第一套筒51内，第一台阶54用于限制第一凸缘55相对第一套筒51向下移动的行程。第二套筒52内容置有第一弹性装置，第一弹性装置为第一压缩弹簧56。第一压缩弹簧56上端抵靠第一挡片53，下端抵靠第二套筒52的内壁(如图3所示)。

如图4和5所示，晶圆电镀装置还包括晶圆支撑装置。晶圆支撑装置设置在底座42上，并位于电镀槽1的一侧。晶圆支撑装置用于将晶圆01支撑于电镀槽1的上方。晶圆支撑装置包括三个支撑臂61，三个支撑臂61沿圆周方向均匀分布。支撑臂61具有支撑面62，且三个支撑臂61上的支撑面62处于同一高度。支撑臂61还设有凸块63，凸块63设置在支撑面62上，且高于支撑面62。凸块63具有与晶圆01的侧面相适应的弧面。三个支撑臂61可相对移动。晶圆电镀装置还包括第三驱动装置。第三驱动装置选用第三气缸64。第三气缸64的活塞杆65与支撑臂61连接。第三气缸64的活塞杆65的伸缩带动支撑臂61水平往复移动，从而使三个支撑臂61沿径向相互靠近或远离。三个支撑臂61沿径向相互靠近，三个支撑臂61上的支撑面62围成的圆的面积减小。三个支撑臂61沿径向相互远离，三个支撑臂61上的支撑面62围成的圆的面积增大。

真空吸盘3与放置在晶圆支撑装置上的晶圆01接触时，或是真空吸盘3吸附晶圆01抵靠容腔11内的支撑台12时，第一压缩弹簧56压缩变形。第一压缩弹簧56的压缩变形可使横梁43的推动力缓慢释放，起到缓冲作用，避免晶圆01破损，对晶圆01起到保护作用。

如图6和7所示，晶圆电镀装置还包括槽盖7。槽盖7用于将晶圆01压靠在支撑台12上，并将晶圆01密封于容腔11内。槽盖7可相对电镀槽1做升降运动，槽盖7上升后与晶圆01分离并打开容腔11。晶圆电镀装置还包括第四驱动装置，第四驱动装置选用第四气缸71。第四气缸71位于电镀槽1的上方，其活塞杆与槽盖7连接。第二气缸71的活塞杆伸或缩，带动槽盖7下降或上升。

如图8所示，第四气缸71上设有第三套筒73，槽盖7上设有第四套筒74。第三套筒73套设在第四套筒74上，第三套筒73和第四套筒74可相对移动。第三套筒73的上端设有第二挡片75，用于限制第四套筒74相对第三套筒73向上移动的行程。第三套筒73的内壁上设有第二台阶76，第四套筒74上设有第二凸缘77。第二凸缘77位于第三套筒73内，第二台阶76用于限制第二凸缘77相对第三套筒73向下移动的行程。第四套筒74内容置有第二压缩弹簧72。第二压缩弹簧72上端抵靠第二挡片75，下端抵靠第四套筒74的内壁。槽盖7与容腔11内的晶圆接触时，第二压缩弹簧72压缩变形。第二压缩弹簧的压缩变形可使第二气缸的推动力缓慢释放，起到缓冲作用，避免晶圆破损，对晶圆起到保护作用。

本发明的晶圆电镀装置的使用方法如下：

如图1所示，启动第四气缸71，驱动槽盖7上升，打开容腔11。启动第三气缸64，驱动三个支撑臂61相互靠近，使三个支撑臂61上的支撑面62所围成的圆与晶圆01相适应。手持晶圆01或采用机械手夹持晶圆01，将晶圆01放置在支撑臂61上，通过三个支撑臂61上的支撑面62将晶圆水平支撑在电镀槽1的上方。凸块63限制晶圆，防止其滑动脱落，或者偏离位置。凸块63上设置弧面与晶圆的形状相适应，防止撞伤晶圆。晶圆支撑装置在真空吸盘3抓取晶圆01进入容腔11之前临时将晶圆01支撑在电镀槽1上方的指定位置，起到过渡作用。同时可在真空吸盘3再去晶圆01进入电镀槽之前，对晶圆01进行一次位置调整，对晶圆01进行精确定位，使晶圆01准确顺利地进入电镀槽内。

启动第二伺服电机24，通过第二传动装置驱动第一支架41水平移动，从而带动真空吸盘3沿水平方向靠近电镀槽1，使真空吸盘移动至晶圆01上方。启动第一伺服电机21，通过第一传动装置驱动横梁43下降，从而带动真空吸盘3下降并与晶圆01接触。真空吸盘3将晶圆01吸附。

如图6所示，启动第三气缸64，驱动三个支撑臂61相互远离，使三个支撑臂61上的支撑面62围成的圆大于晶圆01，支撑臂61与晶圆01分离，使三个支撑臂61远离晶圆01的下降路径。启动第一伺服电机21，通过第一传动装置驱动真空吸盘3下降，从而带动晶圆01进入容腔11内，使晶圆与容腔11内的支撑台12接触。真空吸盘3放开晶圆01，使晶圆01搭靠在支撑台12上，通过支撑台12将晶圆01水平支撑于容腔11内。启动第一伺服电机21及第二伺服电机24，驱动真空吸盘3上升移出容腔11后沿水平方向远离电镀槽1，使真空吸盘3远离槽盖7的下降路径。

启动第四气缸71，驱动槽盖7下降，使槽盖7的下表面与容腔11内的晶圆01接触，将晶圆01压靠在支撑台12上，并将晶圆01密封于容腔11内。

完成上述步骤后，对容腔11内的晶圆进行电镀处理。

电镀完成后，启动第四气缸71，驱动槽盖7上升，槽盖7与晶圆01分离，并将容腔11打开。启动第二伺服电机24，驱动第一支架41水平移动，带动真空吸盘3沿水平方向靠近电镀槽1，并移动至晶圆01上方。启动第一伺服电机21，驱动真空吸盘3下降并与晶圆01接触。真空吸盘3将晶圆01吸附。启动第一伺服电机21及第二伺服电机24，驱动真空吸盘3上升移出容腔11后沿水平方向远离电镀槽1，从而将晶圆01输送出容腔11。

至此即完成对晶圆01的电镀处理。

本发明中的上、下、水平、竖直均以图7为参考，为清楚地描述本发明而使用的相对概念，并不构成对权利要求范围的限制。

本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。

Claims (14)

1.晶圆电镀装置，其特征在于，包括：

电镀槽；所述电镀槽设有容腔；所述容腔用于存放电镀液；

槽盖；所述槽盖盖住所述容腔且可相对所述电镀槽移动；所述槽盖移动后打开所述容腔；

晶圆输送装置；所述晶圆输送装置位于所述电镀槽的一侧，用于将晶圆输送至所述容腔内；

第一驱动装置和第二驱动装置两者之一或两者；所述第一驱动装置驱动晶圆做升降运动或通过第一传动装置驱动晶圆做升降运动；所述第一驱动装置为第一伺服电机、第一步进电机或第一气缸；

第二驱动装置；所述第二驱动装置驱动晶圆水平移动或通过第二传动装置驱动晶圆水平移动；所述第二驱动装置为第二伺服电机、第二步进电机或第二气缸。

2.根据权利要求1所述的晶圆电镀装置，其特征在于，所述第一传动装置为第一丝杠螺母；所述第一丝杠螺母包括螺纹配合的第一丝杆和第一螺母；所述第一丝杆和所述第一螺母中的其中一个受所述第一驱动装置驱动旋转，另一个与晶圆连接带动晶圆做升降运动。

3.根据权利要求2所述的晶圆电镀装置，其特征在于，还包括第一支架；所述第一支架设置在所述电镀槽的一侧；所述第一丝杆可转动地设置在所述第一支架上，受所述第一驱动装置驱动转动；所述第一螺母与晶圆连接。

4.根据权利要求1所述的晶圆电镀装置，其特征在于，所述第二传动装置为第二丝杠螺母；所述第二丝杠螺母包括螺纹配合的第二丝杆和第二螺母；所述第二丝杆和所述第二螺母中的其中之一受所述第二驱动装置驱动转动，另一个与晶圆连接带动晶圆水平移动。

5.根据权利要求4所述的晶圆电镀装置，其特征在于，还包括底座；所述电镀槽安装在所述底座上；所述第二丝杆可转动地设置在所述底座上，受所述第二驱动装置驱动转动；所述第二螺母与所述第一支架连接带动晶圆水平移动。

6.根据权利要求1所述的晶圆电镀装置，其特征在于，还包括晶圆支撑装置；所述晶圆支撑装置设置在所述电镀槽的一侧，用于将晶圆支撑于所述电镀槽的上方；所述晶圆支撑装置包括至少两个支撑臂；所述至少两个支撑臂沿圆周方向均匀分布；所述支撑臂具有支撑面；所述至少两个支撑臂上的支撑面处于同一高度；所述至少两个支撑臂可相对移动地设置；还包括第三驱动装置；所述第三驱动装置驱动所述支撑臂移动或通过第三传动装置驱动所述支撑臂移动；所述第三驱动装置为第三伺服电机、第三部步进电机或第三气缸；所述第三气缸的活塞杆与所述支撑臂连接。

7.根据权利要求6所述的晶圆电镀装置，其特征在于，所述支撑臂设有凸块；所述凸块设置在所述支撑面上并凸出所述支撑面。

8.根据权利要求6所述的晶圆电镀装置，其特征在于，所述晶圆支撑装置包括三个所述支撑臂。

9.根据权利要求1所述的晶圆电镀装置，其特征在于，所述容腔内设有支撑台；所述支撑台设置在所述容腔的侧壁上，并凸出容腔的侧壁；所述晶圆支撑台可将晶圆水平支撑于所述容腔内；所述槽盖可将晶圆抵靠在所述支撑台上。

10.根据权利要求3所述的晶圆电镀装置，其特征在于，所述晶圆输送装置包括真空吸盘和横梁；所述横梁一端与所述第一螺母连接，另一端与所述真空吸盘连接；所述第一螺母通过所述横梁带动所述真空吸盘做升降运动；所述横梁和所述真空吸盘之间设有第一弹性装置；所述真空吸盘与放置在所述晶圆支撑装置上的晶圆接触时，或是所述真空吸盘带动晶圆抵靠所述支撑台时，所述第一弹性装置压缩变形。

11.根据权利要求10所述的晶圆电镀装置，其特征在于，所述第一弹性装置为第一压缩弹簧；所述横梁上设有第一套筒；所述真空吸盘上设有第二套筒；所述第一套筒套设在所述第二套筒上；所述第一套筒和所述第二套筒可相对移动；所述第一套筒的上端设有第一挡片，用于限制所述第二套筒相对所述第一套筒向上移动的行程；所述第一套筒的内壁上设有第一台阶；所述第二套筒上设有第一凸缘；所述第一凸缘位于所述第一套筒内，所述第一台阶用于限制所述第一凸缘相对所述第一套筒向下移动的行程；所述第一压缩弹簧置于所述第二套筒内，上端抵靠所述第一挡片，下端抵靠所述第二套筒的内壁。

12.槽盖槽盖槽盖槽盖根据权利要求1所述的晶圆电镀装置，其特征在于，所述槽盖可相对所述电镀槽做升降运动；还包括第四驱动装置；所述第四驱动装置驱动所述槽盖做升降运动或通过第四传动装置驱动所述槽盖做升降运动；所述第四驱动装置为第四伺服电机、第四部步进电机或第四气缸；所述第四气缸位于所述电镀槽的上方；所述第四气缸的活塞杆与所述槽盖连接。

13.根据权利要求12所述的晶圆电镀装置，其特征在于，所述第四气缸的活塞杆与所述槽盖之间设有第二弹性装置；所述槽盖与所述容腔内的晶圆接触时，所述第二弹性装置压缩变形。

14.根据权利要求13所述的晶圆电镀装置，其特征在于，所述第二弹性装置为第二压缩弹簧；所述第四气缸的活塞杆上设有第三套筒；所述槽盖上设有第四套筒；所述第三套筒套设在所述第四套筒上；所述第三套筒和所述第四套筒可相对移动；所述第三套筒的上端设有第二挡片，用于限制所述第四套筒相对所述第三套筒向上移动的行程；所述第三套筒的内壁上设有第二台阶；所述第四套筒上设有二凸缘；所述第二凸缘位于所述第三套筒内，所述第二台阶用于限制所述第二凸缘相对所述第三套筒向下移动的行程；所述第二压缩弹簧置于所述第四套筒内，上端抵靠所述第二挡片，下端抵靠所述第四套筒的内壁。