CN111020652B - 一种喷流式电化学沉积设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种喷流式电化学沉积设备，包括电镀槽，通过电镀槽内可并排设置一个或多个喷流机构、阴极、阳极，满足对一个或多个衬底的电解，电镀槽槽内安装有衬底固定架，衬底固定架上安装有衬底，衬底固定架两侧对称设置有喷流机构，喷流机构，喷流机构为中空壳体，且喷流机构两侧分别安装有隔膜、喷流板，喷流板一侧设置有阴极室，隔膜一侧设置有阳极室。本发明通过喷流固定板的设计，隔膜将阴极室内的阴极电解液和阳极室内的阳极电解液分开，电解过程中无需在阳极室里面的溶液添加添加剂，设置圆形形状和方形形状的喷流板，可以满足不同形状被镀物的电解，从而保证不同被镀物的电镀效果。

Description

一种喷流式电化学沉积设备

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种喷流式电化学沉积设备。

背景技术

目前工业电镀所用的电镀设备，为了提高电流密度而需要降低阴极膜厚度，各家用不同方法来促使溶液流动降低阴极膜厚度，有使用机械搅拌的方式，有采用空气搅拌的方式，也有使用阴极运动的方法，当然也有采用喷流的方式，镀速均能有不同程度的提高。但各有自己缺点，机械的方式主要缺点是机械的运动摩擦产生颗粒物影响电镀质量，以及机械本身容易产生故障等，Eductor喷流本身会对电力线产生遮蔽。喷流式电镀装置没有机械运动，机构可靠性高，缺点是喷流装置本身就是一个遮蔽物。

专利文件（CN201821002038.2）公开了一种具有喷流阳极的电镀装置，该电镀装置喷流阳极可以解决电力线干扰的问题，但无法解决阳极氧化导致的添加剂过多消耗的问题，另一方面喷流阳极只能采用不溶性阳极。同时市面现在都是使用离子膜将阴极和阳极隔开，离子膜的缺点是距离阴极太近，容易将离子膜本身的缺点“传染”给镀层。

发明内容

本发明的目的在于提供一种喷流式电化学沉积设备，解决以下技术问题：（1）通过电镀槽内可并排设置一个或多个喷流机构、阴极、阳极，满足对一个或多个衬底的电解，通过喷流机构的设计，隔膜将阴极室内的阴极电解液和阳极室内的阳极电解液分开，电解过程中无需在阳极室里面的溶液添加添加剂，喷流孔的分布可以根据不同衬底的形状而调整，从而满足不同形状被镀物的的电镀效果，喷流板以圆形为主，但不局限于圆形，可以满足不同形状被镀物的电解，解决现有技术中电解过程中阳极氧化导致添加剂消耗过多的技术问题；（2）通过隔膜设置在阳极室一侧，距离阴极室较远，同时隔膜可允许小的离子通过，如H+等，从而可以隔开阴极电解液和阳极电解液而又不影响电力线通过，解决现有技术中电镀过程中使用离子膜将阴极和阳极隔开，容易将离子膜本身的缺点“传染”给镀层。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种喷流式电化学沉积设备，包括电镀槽，所述电镀槽槽内安装有衬底固定架，所述衬底固定架上安装有衬底，所述衬底固定架两侧对称设置有喷流机构，所述喷流机构为中空壳体，且所述喷流机构两侧分别安装有隔膜、喷流板，且所述喷流机构两端均安装有紧固垫，所述隔膜与喷流板设置于两个紧固垫之间，所述喷流机构底部开设有阴极电解液入孔，所述阴极电解液入孔通过水管连接循环泵的出水口，所述循环泵的进水口连接存储罐；

所述喷流板一侧设置有阴极室，位于所述阴极室上的电镀槽开设有溢流孔，两个溢流孔分别设置于衬底固定架两侧，且两个溢流孔分别通过水管连接存储罐，所述隔膜一侧设置有阳极室，所述阳极室内通过支架安装有阳极，两个阳极分别通过导线连接直流电源，所述直流电源通过导线连接衬底。

进一步的，所述阳极室用于存储阳极电解液，所述阴极室用于存储阴极电解液。

进一步的，两个所述紧固垫之间通过紧固螺母、配合螺栓固定连接。

进一步的，所述溢流孔开设于阴极室侧壁靠近顶部位置，两个阳极分别设置于两个隔膜两侧。

进一步的，所述衬底安装于衬底固定架两侧，两个所述喷流板分别设置于两个衬底两侧，且所述衬底固定高度与阳极安装高度相同。

进一步的，所述隔膜、喷流板、紧固垫均呈方形状，所述紧固垫四边等间距开设有若干第一通孔，所述第一通孔内壁贯穿有紧固螺母，所述紧固垫上开设有方形槽。

进一步的，所述隔膜、喷流板、紧固垫均呈圆形状，所述紧固垫上等弧度开设有若干第二通孔，所述第二通孔内壁贯穿有紧固螺母，所述紧固垫上开设有圆形槽。

进一步的，该沉积设备的工作过程如下：

开启直流电源，同时循环泵将存储罐的阴极电解液通过阴极电解液入孔排至喷流机构，喷流机构上的喷流板将阴极电解液喷射至阴极室，并对阴极室内衬底固定架上的衬底进行电解，电解过程中溢出的阴极电解液通过溢流孔、水管排至存储罐内。

本发明的有益效果：

本发明的一种喷流式电化学沉积设备，通过喷流机构的设计，隔膜将阴极室内的阴极电解液和阳极室内的阳极电解液分开，电解过程中无需在阳极室里面的溶液添加添加剂，从而有效避免了阳极对添加剂氧化的问题；

隔膜设置在阳极室一侧，距离阴极室较远，同时隔膜可允许小的离子通过，如H+等，从而可以隔开阴极电解液和阳极电解液而又不影响电力线通过；

喷流孔的分布可以根据不同衬底的形状而调整，从而满足不同形状被镀物的的电镀效果，喷流板以圆形为主，但不局限于圆形，可以满足不同形状被镀物的电解，从而保证不同被镀物的电镀效果，同时该阳极喷流的设计，可以采用不溶性阳极，也可以采用可溶性阳极，适用性高；

通过喷流机构底部阴极电解液入孔的开设，使得阴极室内的电解过程中溢出的阴极电解液可以通过循环泵循环通过阴极电解液入孔排入喷流机构的通槽内，满足阴极电解液的电解；

通过衬底固定架的设置，可以在衬底固定架两侧固定衬底，可以满足同时对多个衬底的电解。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种喷流式电化学沉积设备的结构示意图；

图2是本发明实施例2的喷流装置的爆炸图；

图3是本发明实施例1的紧固垫的结构示意图；

图4是本发明实施例1喷流板的结构示意图。

图中：1、电镀槽；2、喷流机构；3、隔膜；4、喷流板；5、紧固垫；51、第一通孔；52、第二通孔；53、方形槽；54、圆形槽；6、紧固螺母；7、配合螺栓；8、阴极电解液入孔；9、阳极；10、溢流孔；11、直流电源；12、衬底；13、衬底固定架；14、阳极室；16、存储罐；17、循环泵；19、阴极室。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参阅图1、3、4，一种喷流式电化学沉积设备，包括电镀槽1，电镀槽1槽内安装有衬底固定架13，衬底固定架13上安装有衬底12，衬底固定架13两侧对称设置有喷流机构2，喷流机构2，喷流机构2为中空壳体，且喷流机构2两侧分别安装有隔膜3、喷流板4，且喷流机构2两端均安装有紧固垫5，隔膜3、喷流板4设置于两个紧固垫5之间，喷流机构2底部开设有阴极电解液入孔8，阴极电解液入孔8通过水管连接循环泵17的出水口，循环泵17的进水口连接存储罐16；

喷流板4一侧设置有阴极室19，位于阴极室19上的电镀槽1开设有溢流孔10，两个溢流孔10分别设置于衬底固定架13两侧，且两个溢流孔10分别通过水管连接存储罐16，隔膜3一侧设置有阳极室14，阳极室14内通过支架安装有阳极9，两个阳极9分别通过导线连接直流电源11，直流电源11通过导线连接衬底12。阳极9设置于所述的阳极室14中，被一个支架保持着，该支架提供阳极的对位、密封和导电，可以方便的插入和移除。衬底12设置于阴极室19中，被一个支架保持着。该支架提供工件的对位、密封和导电，可以方便的插入和移除。

具体的，阳极室14用于存储阳极电解液，阴极室19用于存储阴极电解液。两个紧固垫5之间通过紧固螺母6、配合螺栓7固定连接。溢流孔10开设于阴极室19侧壁靠近顶部位置，两个阳极9分别设置于两个隔膜3两侧。衬底12安装于衬底固定架13两侧，两个喷流板4分别设置于两个衬底12两侧。隔膜3、喷流板4、紧固垫5均呈方形状，紧固垫5四边等间距开设有若干第一通孔51，第一通孔51内壁贯穿有紧固螺母6，紧固垫5上开设有方形槽53。

实施例2

参阅图1、2，本实施例的喷流式电化学沉积设备与实施例1的区别在于：隔膜3、喷流板4、紧固垫5均呈圆形状，紧固垫5上等弧度开设有若干第二通孔52，第二通孔52内壁贯穿有紧固螺母6，紧固垫5上开设有圆形槽54。

开启直流电源11，同时循环泵17将存储罐16的阴极电解液通过阴极电解液入孔8排至喷流机构2，喷流机构2上的喷流板4将阴极电解液喷射至阴极室19，并对阴极室19内衬底固定架13上的衬底12进行电解，电解过程中溢出的阴极电解液通过溢流孔10、水管排至存储罐16内。

请参阅图1-4所示：

通过电镀槽1内可并排设置一个或多个喷流机构2、阴极、阳极，满足对一个或多个衬底12的电解。通过喷流机构2的设计，隔膜3将阴极室19内的阴极电解液和阳极室14内的阳极电解液分开，电解过程中无需在阳极室里面的溶液添加添加剂；隔膜3设置在阳极室14一侧，距离阴极室19较远，同时隔膜3可允许小的离子通过，如H+等，从而可以隔开溶液而又不影响电力线通过；设置不同形状的喷流板4，可以满足不同被镀物的电解，通过衬底固定架13的设置，可以在衬底固定架13两侧固定多个衬底12，可以满足同时对多个衬底12的电解；通过喷流机构2底部阴极电解液入孔8的开设，使得阴极室19内的电解过程中溢出的阴极电解液可以通过循环泵17循环通过阴极电解液入孔8排入喷流机构2，满足阴极电解液的电解。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。。

Claims (8)

1.一种喷流式电化学沉积设备，其特征在于，包括电镀槽(1)，所述电镀槽(1)槽内安装有衬底固定架(13)，所述衬底固定架(13)上安装有衬底(12)，所述衬底固定架(13)两侧对称设置有喷流机构(2)，所述喷流机构(2)为中空壳体，且所述喷流机构(2)两侧分别安装有隔膜(3)、喷流板(4)，且所述喷流机构(2)两端均安装有紧固垫(5)，所述隔膜(3)与喷流板(4)设置于两个紧固垫(5)之间，所述喷流机构(2)底部开设有阴极电解液入孔(8)，所述阴极电解液入孔(8)通过水管连接循环泵(17)的出水口，所述循环泵(17)的进水口连接存储罐(16)；

所述喷流板(4)一侧设置有阴极室(19)，位于所述阴极室(19)位置的电镀槽(1)上开设有溢流孔(10)，两个溢流孔(10)分别设置于衬底固定架(13)两侧，且两个溢流孔(10)分别通过水管连接存储罐(16)，所述隔膜(3)一侧设置有阳极室(14)，所述阳极室(14)内通过支架安装有阳极(9)，两个阳极(9)分别通过导线连接直流电源(11)，所述直流电源(11)通过导线连接衬底(12)。

2.根据权利要求1所述的一种喷流式电化学沉积设备,其特征在于，所述阳极室(14)用于存储阳极电解液，所述阴极室(19)用于存储阴极电解液。

3.根据权利要求1所述的一种喷流式电化学沉积设备,其特征在于，两个所述紧固垫(5)之间通过紧固螺母(6)与配合螺栓(7)固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种喷流式电化学沉积设备,其特征在于，所述溢流孔(10)开设于阴极室(19)侧壁靠近顶部位置，两个阳极(9)分别设置于两个隔膜(3)两侧。

5.根据权利要求1所述的一种喷流式电化学沉积设备,其特征在于，所述衬底(12)安装于衬底固定架(13)两侧，两个所述喷流板(4)分别设置于两个衬底(12)两侧。

6.根据权利要求1所述的一种喷流式电化学沉积设备,其特征在于，所述隔膜(3)、喷流板(4)、紧固垫(5)均呈方形状，所述紧固垫(5)四边等间距开设有若干第一通孔(51)，所述第一通孔(51)内壁贯穿有紧固螺母(6)，所述紧固垫(5)上开设有方形槽(53)。

7.根据权利要求1所述的一种喷流式电化学沉积设备,其特征在于，所述隔膜(3)、喷流板(4)、紧固垫(5)均呈圆形状，所述紧固垫(5)上等弧度开设有若干第二通孔(52)，所述第二通孔(52)内壁贯穿有紧固螺母(6)，所述紧固垫(5)上开设有圆形槽(54)。

8.根据权利要求1所述的一种喷流式电化学沉积设备,其特征在于，该沉积设备的工作过程如下：

开启直流电源(11)，同时循环泵(17)将存储罐(16)的阴极电解液通过阴极电解液入孔(8)排至喷流机构(2)，喷流机构(2)上的喷流板(4)将阴极电解液喷射至阴极室(19)，并对阴极室(19)内衬底固定架(13)上的衬底(12)进行电解，电解过程中溢出的阴极电解液通过溢流孔(10)、水管排至存储罐(16)内。

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