CN109457284B - 半导体晶圆电镀夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体晶圆电镀夹具，涉及晶圆表面电化学加工的技术领域，以解决现有技术中存在的无法同时电镀多片半导体晶圆且无法调节对半导体晶圆的夹紧力的技术问题。本发明的半导体晶圆电镀夹具包括夹具主体和夹紧机构，夹具主体上设有多个用于放置半导体晶圆的安装孔，夹紧机构包括压紧板、连接装置和连接在压紧板上的夹紧件，压紧板通过连接装置盖合在夹具主体上，夹紧件设于压紧板和夹具主体之间，且能伸入安装孔内与半导体晶圆相抵，其中，夹紧件设有多个，并分别与各个安装孔对应设置。故本发明能一次对多片不同尺寸或者不同厚度的晶圆同时进行电镀，工作效率高，且夹紧力大小可调，镀层的均匀性高，成品率高。

Description

半导体晶圆电镀夹具

技术领域

本发明涉及晶圆表面电化学加工的技术领域，具体而言，涉及一种半导体晶圆电镀夹具。

背景技术

半导体集成电路的生产过程中，需要对晶圆表面进行电镀形成金属层。故晶圆电镀是半导体晶圆制造过程的关键环节之一，其过程是将晶圆放置于电镀液中，晶圆上联接负电压作为阴极，将正电压联接到可溶解或不可溶解的阳极上，通过电场作用使电镀液中的金属离子沉积到晶圆表面。

但是，现有技术中的晶圆电镀夹具大都是只能进行单次单片电镀工艺，工作效率极低。另外，现有技术中的晶圆电镀夹具无法调节对半导体晶圆的夹紧力，从而容易产生碎片，满足不了当前的工艺要求，降低了成品率，造成了资源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体晶圆电镀夹具，以解决现有技术中存在的无法同时电镀多片半导体晶圆且无法调节对半导体晶圆的夹紧力的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种半导体晶圆电镀夹具，用于夹持半导体晶圆，包括夹具主体和夹紧机构，所述夹具主体上设有多个用于放置半导体晶圆的安装孔，所述夹紧机构包括压紧板、连接装置和连接在所述压紧板上的夹紧件，所述压紧板通过所述连接装置盖合在所述夹具主体上，所述夹紧件设于所述压紧板和所述夹具主体之间，且能伸入所述安装孔内与半导体晶圆相抵，其中，所述夹紧件设有多个，并分别与各个所述安装孔对应设置。

故本发明通过设置多个安装孔，使得本发明能一次对多片不同尺寸或者不同厚度的晶圆同时进行电镀，提高了工作效率。另外本发明是通过压紧板盖合在夹具主体，并通过夹紧件伸入安装孔内与半导体晶圆相抵，给予半导体晶圆夹紧力，故使用者可以通过调整压紧板和夹具主体之间的间距，从而调整夹紧件传递的由压紧板给予半导体晶圆的夹紧力大小，保证了通过半导体晶圆的电流密度，提高了镀层的均匀性，避免产生碎片、废品，避免了资源的浪费、提高了成品率，满足了当前的工艺要求。

需要说明的是，夹紧件可以是具有弹性的部件，也可以是具有刚性的部件，只需能传递由压紧板给予半导体晶圆的夹紧力即可。

作为优选，所述夹紧件包括吸盘。

由于吸盘为呈圆形、中间凹陷的盘状，且吸盘为薄壁敞口的中空结构，故可以减少吸盘与半导体晶圆之间的接触面积，且使得吸盘所传递的夹紧力均匀位于半导体晶圆的边缘处，从而使得夹紧可靠，并减小了夹紧力过大给半导体晶圆带来的损伤，避免产生碎片、废品，避免了资源的浪费。

需要说明的是，吸盘可以为弹簧吸盘，也可以为由硅胶制成的吸盘。进一步地，吸盘为由硅胶制成的吸盘，利用硅胶的弹性，即采用柔性夹紧，使得夹紧力可调，可以减小夹紧力过大给半导体晶圆带来的损伤，减少了碎片率，避免产生废品，避免了资源的浪费。

值得一提的是，吸盘的最大外径小于安装孔的内径，且小于半导体晶圆的直径，吸盘的高度大于夹具上板的厚度。

作为优选，所述吸盘上设有第一连接孔，所述第一连接孔内穿设有紧固件，所述夹紧件通过所述紧固件固定在所述压紧板上。

需要说明的是，紧固件包括但不限于螺钉等配件。其中，第一连接孔为通孔，其内壁上可以设有螺纹，也可以不设有螺纹。

作为优选，所述连接装置包括用于将所述压紧板和所述夹具主体连接在一起的固定装置和能调整所述压紧板和所述夹具主体之间间距的微调装置。

连接装置包括固定装置和微调装置，故本发明可以通过设置固定装置，以保证半导体晶圆的夹紧可靠，再通过微调装置调整所述压紧板和夹具主体之间间距，从而可以调整夹紧力，保证了通过半导体晶圆的电流密度，提高了镀层的均匀性，提高了成品率。

作为优选，所述微调装置包括设于所述压紧板上的第二连接孔、顶丝与顶丝螺母，所述顶丝在穿设在第二连接孔内后，所述顶丝的一端与所述夹具主体相抵，另一端与所述顶丝螺母装配固定。

实际应用中，使用者通过调节顶丝螺母和顶丝，从而调整压紧板和夹具主体之间间距，即可以达到调节晶圆的夹紧力的效果，结构简单，便于操作。其中，第二连接孔为通孔，其内壁上可以设有螺纹，也可以不设有螺纹。

作为优选，所述固定装置包括设于所述夹具主体上的第三连接孔、设于所述压紧板上的第四连接孔和固定螺杆以及固定螺母，所述固定螺杆依次穿过第四连接孔和第三连接孔并与所述固定螺母装配固定。

实际应用中，使用者通过固定螺杆以及固定螺母，从而将压紧板和夹具主体固定在一起，即可以达到夹紧半导体晶圆的效果，结构简单，便于操作。其中，第四连接孔为通孔，其内壁上可以设有螺纹，也可以不设有螺纹。

其中，固定螺杆的长度大于夹具主体、压紧板和固定螺母的厚度之和。顶丝的长度大于压紧板和顶丝螺母的厚度之和。

作为优选，所述夹具主体包括夹具上板、导电片和夹具下板，所述导电片夹设在所述夹具上板和所述夹具下板之间，所述安装孔沿深度方向依次包括设于所述夹具上板上的第一通孔、设于所述导电片上的第二通孔和设于所述夹具下板上的第三通孔。

需要说明的是，第二通孔的形状与晶圆相同，比晶圆电镀面积的直径大，各个第二通孔的内壁上均匀分布若干个金属触点，并且各个金属触点均能与晶圆能接触。导电片上还设有导线；导电片上还设有利于通过固定螺杆通过的通孔。第一通孔和第三通孔的直径大于晶圆的直径。

作为优选，所述夹具上板上设有凹槽，所述导电片设于所述凹槽内，所述夹具下板上设有与所述凹槽相配的凸块。

凹槽和凸块的设置，可以限制夹具上板和夹具下板之间的相对运动，使得夹具上板和夹具下板之间的连接更为可靠。

需要说明的是，凸台的形状可以与导电片形状相同。

作为优选，所述第三连接孔沿深度方向依次包括设于所述夹具上板上的定位孔、设于夹具下板上的螺纹孔，所述固定螺杆穿过定位孔与所述螺纹孔装配固定。

固定螺杆穿过定位孔与螺纹孔装配固定，使得螺杆除可以将夹具主体和压紧板固定在一起之外，还可以将夹具上板和夹具下板固定在一起，从而减小了本发明的连接部件，使其结构更为简洁，减小了成本。

需要说明的是，定位孔为通孔，进一步地，定位孔为沉头孔。

作为优选，所述夹具主体上连接有夹具挂板，且所述夹具挂板与所述导电片之间为电性连接。

夹具挂板可用于将本夹具主体与外部结构连接，例如：起悬挂作用。其中，夹具挂板的纵向截面为“L”型。夹具挂板与导电片之间也可以通过螺钉连接。即夹具挂板上设有导线过孔，导电片的导线穿过导线过孔后、由螺钉固定在夹具挂板上并被螺钉挤压，使导电片电连接在夹具挂板上。

基于此，本发明较之原有技术，具有能一次对多片不同尺寸或者不同厚度的晶圆同时进行电镀，工作效率高，且夹紧力大小可调，镀层的均匀性高，成品率高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明半导体晶圆电镀夹具的结构示意图；

图2为本发明半导体晶圆电镀夹具的爆炸图；

图3为本发明夹具挂板和夹具主体的爆炸图；

图4为本发明压紧板和夹紧机构的爆炸图。

图标：1－夹具主体；11－夹具上板；12－导电片；13－夹具下板；131－凸块；2－安装孔；21－第一通孔；22－第二通孔；23－第三通孔；3－压紧板；4－夹紧件；41－吸盘；411－第一连接孔；412－紧固件；5－连接装置；51－微调装置；511－第二连接孔；512－顶丝；513－顶丝螺母；52－固定装置；521－第三连接孔；5211－定位孔；5212－螺纹孔；522－第四连接孔；523－固定螺杆；524－固定螺母；6－夹具挂板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

半导体晶圆电镀夹具的实施例一：

见图1、图2、图3、图4，一种半导体晶圆电镀夹具，用于夹持半导体晶圆，包括夹具主体1和夹紧机构，夹具主体1上设有多个用于放置半导体晶圆的安装孔2，夹紧机构包括压紧板3、连接装置5和连接在压紧板3上的夹紧件4，压紧板3通过连接装置5盖合在夹具主体1上，夹紧件4设于压紧板3和夹具主体1之间，且能伸入安装孔2内与半导体晶圆相抵，其中，夹紧件4设有多个，并分别与各个安装孔2对应设置。

故本发明通过设置多个安装孔，使得本发明能一次对多片不同尺寸或者不同厚度的晶圆同时进行电镀，提高了工作效率。另外本发明是通过压紧板盖合在夹具主体，并通过夹紧件伸入安装孔内与半导体晶圆相抵，给予半导体晶圆夹紧力，故使用者可以通过调整压紧板和夹具主体之间的间距，从而调整夹紧件传递的由压紧板给予半导体晶圆的夹紧力大小，保证了通过半导体晶圆的电流密度，提高了镀层的均匀性，避免产生碎片、废品，避免了资源的浪费、提高了成品率，满足了当前的工艺要求。

需要说明的是，夹紧件可以是具有弹性的部件，也可以是具有刚性的部件，只需能传递由压紧板给予半导体晶圆的夹紧力即可。

在本实施例中，安装孔设有四个，且位于夹具主体的中间位置。四个安装孔成矩形阵列分布。

见图2、图4，夹紧件4包括吸盘41。

由于吸盘为呈圆形、中间凹陷的盘状，且吸盘为薄壁敞口的中空结构，故可以减少吸盘与半导体晶圆之间的接触面积，且使得吸盘所传递的夹紧力均匀位于半导体晶圆的边缘处，从而使得夹紧可靠，并减小了夹紧力过大给半导体晶圆带来的损伤，避免产生碎片、废品，避免了资源的浪费。

需要说明的是，吸盘可以为弹簧吸盘，也可以为由硅胶制成的吸盘。进一步地，吸盘为由硅胶制成的吸盘，利用硅胶的弹性，即采用柔性夹紧，使得夹紧力可调，可以减小夹紧力过大给半导体晶圆带来的损伤，减少了碎片率，避免产生废品，避免了资源的浪费。

值得一提的是，吸盘的最大外径小于安装孔的内径，且小于半导体晶圆的直径，吸盘的高度大于夹具上板的厚度。

见图2、图4，吸盘41上设有第一连接孔411，第一连接孔411内穿设有紧固件412，夹紧件4通过紧固件412固定在压紧板3上。

需要说明的是，紧固件包括但不限于螺钉等配件。其中，第一连接孔为通孔，其内壁上可以设有螺纹，也可以不设有螺纹。

在本实施例中，第一连接孔位于吸盘凹陷部的中间位置。

见图1、图2，连接装置5包括用于将压紧板3和夹具主体1连接在一起的固定装置52和能调整压紧板3和夹具主体1之间间距的微调装置51。

连接装置包括固定装置和微调装置，故本发明可以通过设置固定装置，以保证半导体晶圆的夹紧可靠，再通过微调装置调整所述压紧板和夹具主体之间间距，从而可以调整夹紧力，保证了通过半导体晶圆的电流密度，提高了镀层的均匀性，提高了成品率。

见图1、图2、图4，微调装置51包括设于压紧板3上的第二连接孔511、顶丝512与顶丝螺母513，顶丝512在穿设在第二连接孔511内后，顶丝512的一端与夹具主体1相抵，另一端与顶丝螺母513装配固定。

实际应用中，使用者通过调节顶丝螺母和顶丝，从而调整压紧板和夹具主体之间间距，即可以达到调节晶圆的夹紧力的效果，结构简单，便于操作。其中，第二连接孔为通孔，其内壁上可以设有螺纹，也可以不设有螺纹。

在本实施例中，压紧板为长方体，第二连接孔设有四个，且位于压紧板的四个角上。

见图1、图2、图4，固定装置52包括设于夹具主体1上的第三连接孔521、设于压紧板3上的第四连接孔522和固定螺杆523以及固定螺母524，固定螺杆523依次穿过第四连接孔522和第三连接孔521并与固定螺母524装配固定。

实际应用中，使用者通过固定螺杆以及固定螺母，从而将压紧板和夹具主体固定在一起，即可以达到夹紧半导体晶圆的效果，结构简单，便于操作。其中，第四连接孔为通孔，其内壁上可以设有螺纹，也可以不设有螺纹。

其中，固定螺杆的长度大于夹具主体、压紧板和固定螺母的厚度之和。顶丝的长度大于压紧板和顶丝螺母的厚度之和。

在本实施例中，压紧板为长方体，第四连接孔设有四个，且位于靠近压紧板四个侧面的位置。

见图3，夹具主体1包括夹具上板11、导电片12和夹具下板13，导电片12夹设在夹具上板11和夹具下板13之间，安装孔2沿深度方向依次包括设于夹具上板11上的第一通孔21、设于导电片12上的第二通孔22和设于夹具下板13上的第三通孔23。

需要说明的是，第二通孔的形状与晶圆相同，比晶圆电镀面积的直径大，各个第二通孔的内壁上均匀分布若干个金属触点，并且各个金属触点均能与晶圆能接触。导电片上还设有导线；导电片上还设有利于通过固定螺杆通过的通孔。第一通孔和第三通孔的直径大于晶圆的直径。

见图3，夹具上板11上设有凹槽，导电片12设于凹槽内，夹具下板13上设有与凹槽相配的凸块131。

凹槽和凸块的设置，可以限制夹具上板和夹具下板之间的相对运动，使得夹具上板和夹具下板之间的连接更为可靠。

在本实施例中，凸台的形状与导电片形状相同。

见图3，第三连接孔521沿深度方向依次包括设于夹具上板11上的定位孔5211、设于夹具下板13上的螺纹孔5212，固定螺杆523穿过定位孔5211与螺纹孔5212装配固定。

固定螺杆穿过定位孔与螺纹孔装配固定，使得螺杆除可以将夹具主体和压紧板固定在一起之外，还可以将夹具上板和夹具下板固定在一起，从而减小了本发明的连接部件，使其结构更为简洁，减小了成本。

需要说明的是，定位孔为通孔，进一步地，定位孔为沉头孔。在本实施例中，定位孔为沉头孔。

见图1、图2，夹具主体1上连接有夹具挂板6，且夹具挂板6与导电片12之间为电性连接。

夹具挂板可用于将本夹具主体与外部结构连接，例如：起悬挂作用。其中，夹具挂板的纵向截面为“L”型。夹具挂板与导电片之间也可以通过螺钉连接。即夹具挂板上设有导线过孔，导电片的导线穿过导线过孔后、由螺钉固定在夹具挂板上并被螺钉挤压，使导电片电连接在夹具挂板上。

需要额外说明的是，在本实施例中，夹具上板、夹具下板、压紧板、紧固件、顶丝、顶丝螺母和固定螺母的材质为白色聚氯乙烯，夹具挂板和固定螺杆的材质为钛合金。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种半导体晶圆电镀夹具，用于夹持半导体晶圆，其特征在于：包括夹具主体和夹紧机构，所述夹具主体上设有多个用于放置半导体晶圆的安装孔，所述夹紧机构包括压紧板、连接装置和连接在所述压紧板上的夹紧件，所述压紧板通过所述连接装置盖合在所述夹具主体上，所述夹紧件设于所述压紧板和所述夹具主体之间，且能伸入所述安装孔内与半导体晶圆相抵，其中，所述夹紧件设有多个，并分别与各个所述安装孔对应设置；

所述夹紧件包括由硅胶制成的吸盘，吸盘为呈圆形、中间凹陷的盘状，且吸盘为薄壁敞口的中空结构；

所述吸盘上设有第一连接孔，所述第一连接孔内穿设有紧固件，所述夹紧件通过所述紧固件固定在所述压紧板上；

第一连接孔位于吸盘凹陷部的中间位置。

2.根据权利要求1所述的半导体晶圆电镀夹具，其特征在于：所述连接装置包括用于将所述压紧板和所述夹具主体连接在一起的固定装置和能调整所述压紧板和所述夹具主体之间间距的微调装置。

3.根据权利要求2所述的半导体晶圆电镀夹具，其特征在于：所述微调装置包括设于所述压紧板上的第二连接孔、顶丝与顶丝螺母，所述顶丝在穿设在第二连接孔内后，所述顶丝的一端与所述夹具主体相抵，另一端与所述顶丝螺母装配固定。

4.根据权利要求3所述的半导体晶圆电镀夹具，其特征在于：所述固定装置包括设于所述夹具主体上的第三连接孔、设于所述压紧板上的第四连接孔和固定螺杆以及固定螺母，所述固定螺杆依次穿过第四连接孔和第三连接孔并与所述固定螺母装配固定。

5.根据权利要求4所述的半导体晶圆电镀夹具，其特征在于：所述夹具主体包括夹具上板、导电片和夹具下板，所述导电片夹设在所述夹具上板和所述夹具下板之间，所述安装孔沿深度方向依次包括设于所述夹具上板上的第一通孔、设于所述导电片上的第二通孔和设于所述夹具下板上的第三通孔。

6.根据权利要求5所述的半导体晶圆电镀夹具，其特征在于：所述夹具上板上设有凹槽，所述导电片设于所述凹槽内，所述夹具下板上设有与所述凹槽相配的凸块。

7.根据权利要求5所述的半导体晶圆电镀夹具，其特征在于：所述第三连接孔沿深度方向依次包括设于所述夹具上板上的定位孔、设于夹具下板上的螺纹孔，所述固定螺杆穿过定位孔与所述螺纹孔装配固定。

8.根据权利要求5所述的半导体晶圆电镀夹具，其特征在于：所述夹具主体上连接有夹具挂板，且所述夹具挂板与所述导电片之间为电性连接。