CN113755935A - 基板载具和电化学沉积设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种基板载具和电化学沉积设备。所述基板载具，包括：吸附板，所述吸附板包括多个吸附单元，所述多个吸附单元用于共同吸附基板，所述多个吸附单元中的每个具有朝向所述基板的吸附面，且所述多个吸附单元中的每个设置有真空孔道，所述真空孔道具有位于所述吸附面上的吸附端；承载板，位于所述吸附板沿其厚度方向的至少一侧，用于承载所述基板，所述承载板具有多个镂空部，所述多个镂空部中的每个暴露出一个所述吸附单元上的吸附端；密封层，位于所述吸附面上，所述密封层、所述吸附面和所述承载板所承载的基板之间形成吸附空间。

Description

基板载具和电化学沉积设备

技术领域

本公开涉及电化学沉积领域，具体涉及一种基板载具和电化学沉积设备。

背景技术

电化学沉积工艺是一种低成本的化学性成膜方式，可以沉积得到任意厚度的金属层。

发明内容

本公开实施例提供一种基板载具和电化学沉积设备。

第一方面，本公开提供一种基板载具，包括：

吸附板，所述吸附板包括多个吸附单元，所述多个吸附单元用于共同吸附基板，所述多个吸附单元中的每个具有朝向所述基板的吸附面，且所述多个吸附单元中的每个设置有真空孔道，所述真空孔道具有位于所述吸附面上的吸附端；

承载板，位于所述吸附板沿其厚度方向的至少一侧，用于承载所述基板，所述承载板具有多个镂空部，所述多个镂空部中的每个暴露出一个所述吸附单元上的吸附端；

密封层，位于所述吸附面上，所述密封层、所述吸附面和所述承载板所承载的基板之间形成吸附空间。

在一些实施例中，所述真空孔道包括主孔道部和多个吸附孔道部，所述多个吸附孔道部中的每个的孔径小于所述主孔道部的孔径，所述主孔道部的一端用于与抽真空装置连通，所述主孔道部的另一端朝向所述吸附面设置，并与所述吸附孔道部的一端连通，所述吸附孔道部的另一端作为所述真空孔道的吸附端。

在一些实施例中，所述密封层包括：

第一密封圈，环绕所述真空孔道的吸附端；

第二密封圈，环绕所述第一密封圈，且位于所述承载板与所述吸附面之间。

在一些实施例中，所述吸附面上设置有第一安装槽和第二安装槽，所述第一密封圈设置在所述第一安装槽中，所述第二密封圈设置在所述第二安装槽中。

在一些实施例中，所述密封层包括：

第一密封垫，设置在所述承载板与所述吸附面之间；

连接部，位于所述镂空部中；

第二密封垫，位于所述镂空部中，并通过所述连接部与所述第一密封垫固定连接，所述第二密封垫与所述吸附面之间形成间隔，所述第二密封垫上设置有通孔；所述第二密封垫在自然状态下突出于所述承载板朝向所述基板的表面。

在一些实施例中，所述吸附面上设置有安装槽，所述密封层还包括安装部，所述安装部与所述第一密封垫连接，并设置在所述安装槽中。

在一些实施例中，所述基板载具还包括连接件，所述连接件将所述承载板与所述吸附单元固定连接。

在一些实施例中，所述吸附板沿其厚度方向的每一侧均设置有所述承载板，

其中，所述多个吸附单元中的一部分为第一吸附单元，所述多个吸附单元中的另一部分为第二吸附单元，所述第一吸附单元的吸附面和所述第二吸附单元的吸附面分别位于所述吸附板的相对两侧，所述第一吸附单元的吸附面与位于所述吸附板其中一侧的承载板的镂空部一一对应，所述第二吸附单元的吸附面与位于所述吸附板另一侧的承载板的镂空部一一对应。

在一些实施例中，所述承载板的材料包括碳纤维。

在一些实施例中，在所述吸附板设置有承载板的每一侧，还设置有导电框，所述导电框环绕多个所述承载板设置。

在一些实施例中，所述基板载具还包括盖板，所述盖板上设置有连接电极，所述连接电极用于连接所述基板的导电种子层和所述导电框。

第二方面，本公开提供了一种电化学沉积设备，包括上述基板载具。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，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公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1为本公开实施例提供的一种吸附板的平面图；

图2为本公开实施例提供的一种基板载具局部剖切后的示意图；

图3A为本公开实施例提供的一种真空孔道的局部示意图；

图3B为本公开实施例提供的一种吸附单元的局部立体图；

图4A为本公开实施例提供的另一基板载具局部剖切后的示意图；

图4B为图4A所示的基板载具承载基板时的示意图；

图5为本公开实施例提供的又一基板载具局部剖切后的示意图；

图6为本公开实施例提供的再一基板载具局部剖切后的示意图；

图7为本公开实施例提供的一种基板载具的整体立体图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开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公开，并不用于限制本公开。

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另作定义，本公开实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

电化学沉积是指在外电场作用下，通过包含金属离子的电解质溶液中正负离子的迁移，在阴极产生金属离子的还原而在基板上获得金属镀层的技术。例如，电解质溶液中的金属离子铜离子时，获得的金属镀层即为铜膜层。

在进行电化学沉积工艺时，电化学沉积设备的容纳槽中容纳有电解质溶液，阳极结构和装载有基板的基板载具均位于电镀槽中。阳极结构和基板载具相对设置，基板载具连接电源的负向输出端，并将电源的负向输出端与基板上的种子层电连接。阳极结构连接电源的正向输出端，从而在阳极结构与基板之间形成电场，进而使电解质中的金属离子附着在基板上，形成电化学沉积膜层。

现有的基板载具结构中，使用了若干个小型真空吸盘吸附住基板，由于在载具上安装真空吸盘的高度很难控制地一致，因此在吸附基板表面时会出现各处受力不均的现象，进而影响到工艺质量，并影响最终产品的质量。另外，在电化学工艺完成后，移除基板载具上的基板时，会出现部分真空吸盘与基板表面未能分离的情况，从而造成宕机，以及导致基板碎裂等问题，带来较大的故障损失。

为了解决上述问题，本公开实施例提供一种基板载具，该基板载具包括吸附板，图1为本公开实施例提供的一种吸附板的平面图，如图1所示，吸附板包括多个吸附单元10，多个吸附单元10用于共同吸附基板40。图2为本公开的一些实施例中提供的一种基板载具局部剖视图，图2是沿吸附板的厚度方向对基板载具进行剖切得到的。结合图1和图2所示，多个吸附单元10中的每个具有朝向基板40的吸附面，且所述多个吸附单元10中的每个设置有真空孔道11，真空孔道11具有位于吸附面上的吸附端12。基板载具还包括承载板20和密封层30。承载板20位于吸附板10沿其厚度方向的至少一侧，用于承载基板40，承载板20具有多个镂空部，多个镂空部中的每个暴露出一个吸附单元11上的吸附端12。密封层30位于吸附面上，密封层30、吸附面和承载板20所承载的基板40之间形成吸附空间。

需要说明的是，吸附单元10的吸附面是指，吸附单元10吸附基板40时朝向基板40的表面，每个吸附单元10可以有一个吸附面，也可以有两个吸附面。另外，吸附面可以为平整的表面，也可以凹凸面。对于图2中所示的吸附单元10而言，其吸附面为上表面。

当吸附单元10中的真空孔道11与抽真空装置连通、且抽真空装置处于工作状态时，基板40载具通过吸附单元11上的吸附端12抽取上述吸附空间中的空气，使得吸附空间内的气压小于外界大气压，甚至形成真空腔室。由于承载板20中的镂空部与吸附空间连接，当形成真空腔室时，在外界大气压的作用下，可以使基板40牢牢被吸附在承载板20上，有效提高了基板载具的可靠性；位于吸附面上的密封层30能够为基板40提供足够的反向静摩擦力，以克服基板40的自重。上述方案克服了基板载具结构中真空吸盘带来的故障率高稳定性差的问题，通过真空孔道11实现真空吸附以保证基板载具的稳定承载与固定，同时密封层30也有效提高了承载板的密封性，有效保证了基板40的稳定性及其位置的准确性。

需要说明的是，本公开实施例提供的基板载具所承载的基板40材质可以是玻璃、石英、塑料等，本公开对此不作限定。

另外，上述承载板20的材料可以为碳纤维材料，即采用碳纤板作为承载板20。碳纤板是一种硬度较高，材质较轻，且耐酸耐碱的绝缘板，因此将其用于承载基板40将不会对基板40的电化学沉积过程造成影响。当然，本领域技术人员也可使用其它具有相同特性的材料作为承载板，本公开对此不作限定。同时，吸附单元10作为为基板40提供真空孔道的功能装置，可以采用非金属的塑料材质，本公开对此不作限定。

图3A为本公开实施例提供的一种真空孔道的局部示意图，在一些实施例中，如图3A所示，真空孔道11包括主孔道部111和多个吸附孔道部112，多个吸附孔道部112中的每个的孔径小于主孔道部111的孔径，主孔道部111的一端用于与抽真空装置连通，主孔道部111的另一端朝向吸附面设置，并与吸附孔道部112的一端连通，吸附孔道部112的另一端作为真空孔道11的吸附端12。

需要说明的是，真空孔道中主孔道部111可以是图3A中所示的L型，也可以是其他形状，其只需保证一端连通抽真空装置，另一端连通多个吸附孔道部112即可，对于其在吸附单元内部的具体通道形状，本公开不作限定。多个吸附孔道部112可以均匀分布，以提高基板40受力的均匀性。

在一些实施例中，如图2所示，密封层30包括：第一密封圈31和第二密封圈32，第一密封圈31环绕真空孔道的吸附端12；第二密封圈32环绕第一密封圈31，且位于承载板20与吸附面之间。其中，第一密封圈31和第二密封圈32可以采用橡胶等柔性材料制成。

在一些实施例中，如图2所示，吸附单元10的吸附面上设置有第一安装槽311和第二安装槽321，第一密封圈31设置在第一安装槽311中，第二密封圈32设置在第二安装槽321中。

图3B为本公开实施例提供的一种吸附单元的局部立体图，由图3B中可以看出，真空孔道11的吸附端12即吸附孔道部112远离主孔道部111的一端，第一密封圈31与第二密封圈32依次环绕设置，通过真空孔道11结合密封层30的形式，实现基板的吸附与重力承载功能。

图3B中所示出的吸附单元横截面形状为矩形，该横截面为垂直于吸附板厚度方向的截面，而吸附单元作为为基板提供真空孔道的功能装置，其只需在吸附面上开设吸附孔道部，以及在侧面连通抽真空装置即可，因此吸附单元可以设置为柱体结构，其横截面可以是任意边形，本公开对此不作限定。

在一些实施例中，图4A为本公开实施例提供的另一基板载具局部剖切后的示意图，图4B为图4A所示的基板载具承载基板时的示意图。如图4A和图4B所示，密封层30包括：第一密封垫33、连接部34和第二密封垫35，第一密封垫33设置在承载板20与吸附面之间。连接部34位于镂空部中。第二密封垫35位于镂空部中，并通过连接部34与第一密封垫33固定连接，第二密封垫35与吸附面之间形成间隔，第二密封垫35上设置有通孔351。第二密封垫35在自然状态下突出于承载板20朝向基板40的表面。

其中，连接部34的材质可以为弹性材质，或者将连接部34设置为可伸缩结构，从而在吸附单元10对基板40进行吸附时，基板40可以挤压第二密封垫35和连接部34，从而使承载板20、连接部34和第二密封垫35处于同一水平面，基板40可以同时与承载板20、连接部34和第二密封垫35接触。

另外，上述自然状态是指在真空孔道所连通的抽真空装置处于非工作状态，或者真空孔道未连通抽真空装置的状态，即吸附空间内的气压与外界大气压相同，基板40没有被吸附在承载板20上的状态。如图4B所示，基板40被吸附时，基板40位于承载板20延其厚度方向一侧。

在一些实施例中，图4A中吸附面上设置有安装槽361，密封层还包括安装部36，安装部36与第一密封垫33连接，并设置在安装槽361中。

在一个示例中，第一密封垫33、连接部34、第二密封垫35和安装部36可以为一体结构，该一体结构可以采用橡胶等柔性材料制成，从而在对基板进行吸附时，提高吸附空间的密封性，进而提高吸附基板的稳定性。

图4A中所示的密封层中，第一密封垫33设置于承载板20与吸附面之间，且与安装槽361中的安装部36连接，从而可以对承载板20与吸附面之间的间隙进行密封；第二密封垫35在自然状态下突出于承载板20朝向基板40的表面，能够提供一定的压缩量，且第二密封垫35上设置有通孔，因此，在对基板40进行吸附时，基板40被可以被吸附在第二密封垫35上。和图2中的结构相比，图4A中的吸附单元在吸附基板40时，基板40与密封层的接触面积增大，从而增大密封层与基板40之间的静摩擦力，提高基板载具的稳定性。

图3B中所示出的第一密封圈31、第二密封圈32，以及图4A中示出的第一密封垫33、第二密封垫34、连接部和安装部35，均为密封层中所设置的部件，其均用于在基板40吸附状态下提供反向静摩擦力，以克服基板的重力，以及增加基板40吸附的稳定性，鉴于此，上述密封层所使用材质均为能够增加物体接触面之间静摩擦力的弹性材料，例如，橡胶。本公开对此材料不作具体限定。

图5为本公开实施例提供的又一基板载具局部剖切后的示意图，在一个示例中，如图5所示，吸附板沿其厚度方向的两侧分别设置有承载板20和承载板21，承载板20和承载板21均具有镂空部。多个吸附单元中的一部分为第一吸附单元51，多个吸附单元中的另一部分为第二吸附单元52，第一吸附单元51的吸附面与第二吸附单元52的吸附面分别位于吸附板的相对两侧，第一吸附单元51的吸附面与承载板20的镂空部对应设置，承载板20用于承载基板40；第二吸附单元52的吸附面与承载板21的镂空部对应设置，承载板21用于承载基板41。

图5中所示的基板载具，还可以包括连接件，以连接承载板与吸附单元。例如，利用连接件61、62将承载板20与第一吸附单元51固定连接；利用连接件63、64将承载板21与第二吸附单元52固定连接。

图6为本公开实施例提供的再一基板载具局部剖切后的示意图，与图5相同的是，图6中的吸附单元同样包括第一吸附单元51和第二吸附单元52，第一吸附单元51的吸附面与第二吸附单元52的吸附面分别位于吸附板的相对两侧，第一吸附单元51的吸附面与承载板20的镂空部对应设置，承载板20用于承载基板40；第二吸附单元52的吸附面与承载板21的镂空部对应设置，承载板21承载基板41。与图5不同的是，在图6中，密封层采用图4A中所示的密封层，即，包括第一密封垫、第二密封垫、安装部和连接部，具体参见上文中对图4A的描述，这里不再赘述。

图6中所示的基板载具中，还可以设置连接件，例如，利用连接件65、66连接承载板20、第一吸附单元51上的第一密封垫和吸附单元51；利用连接件67、68将第二吸附单元52与承载板20固定连接；利用连接件69、610将第一吸附单元51与承载板21固定连接；利用连接件611、612连接承载板20、吸附单元52上的第一密封垫和第二吸附单元52。

需要说明的是，上述图5及图6中的多个连接件可以是螺钉，例如锥形沉头螺钉；也可以是其他连接件，本公开对此不作限定。

在本公开实施例中，第一吸附单元51和第二吸附单元52可以有多种排布方式，例如，如图1所示，第一吸附单元51与第二吸附单元52的排布方式为逐个间隔排布，即，第一吸附单元51和第二吸附单元52排成多行多列，在同一行中，第一吸附单元51和第二吸附单元52交替间隔排列；在同一列中，第一吸附单元51和第二吸附单元52交替排列。又例如，第一吸附单元51与第二吸附单元52也可以采用逐行间隔排布，即，同一行中的吸附单元均为第一吸附单元51或第二吸附单元52，在同一列中，第一吸附单元51和第二吸附单元52交替排列。或者可以采用逐列间隔排布，即，同一列中的吸附单元均为第一吸附单元51或第二吸附单元52，在同一行中，第一吸附单元51和第二吸附单元52交替排列。采用逐个间隔排布、逐行间隔排布或逐列间隔排布的方式，可以使得每一个基板被吸附受到的吸附力分布更均匀，提高吸附稳定性。当然，第一吸附单元51和第二吸附单元52也可以采用其他分布方式，本公开对此不作限定。

还需要说明的是，第一吸附单元51中吸附孔道的主孔道部一端所连接的抽真空装置，与第二吸附单元52中吸附孔道的主孔道部一端所连接的抽真空装置可以是同一装置，也可以是不同装置，本公开对此不做限定。在其是同一抽真空装置的情况下，基板载具两侧的基板可以同时被吸附住、以及同时被释放；在其是不同装置的情况下，基板载具两侧的基板可以在不同的时刻被吸附，从而分别进行电化学沉积。

基于上述方式，通过第一吸附单元51与第二吸附单元52在基板载具两侧相对设置的吸附面，可以同时对两侧的基板进行吸附承载，以提高基板载具承载基板进行电化学沉积的效率。

在一些实施例中，多个吸附单元10可以除了可以通过连接件与承载板进行固定连接，还可以通过粘贴层或其他连接件将多个吸附单元10之间固定连接在一起，以提高吸附稳定性。

在一些实施例中，如图1所示，吸附板可以具有多个吸附区，例如四个，每个吸附区均设置有多个吸附单元10，且每个吸附区的吸附单元10均包括第一吸附单元51和第二吸附单元52。在同一个吸附区，多个第一吸附单元51的吸附面所面向的承载板可以形成为一体，多个第二吸附单元52的吸附面所面向的承载板可以形成为一体。

另外，吸附板还可以包括框架53，框架53环绕多个吸附区，并且还将不同的吸附区间隔开。通过框架53的设置，可以增加吸附板整体的牢固性。

图7为本公开实施例提供的一种基板载具的整体立体图，如图7所示，如图7所示，在一些实施例中，在吸附板设置有承载板的每一侧，均设置有多个承载板20/21和导电框71，导电框71环绕多个承载板20/21设置，例如，导电框71设置在吸附板的框架上。在一些实施例中，基板载具还包括盖板80，盖板80上设置有连接电极，连接电极用于连接基板的导电种子层和导电框71。

由于承载板可以设置于基板载具的任一侧，因此当基板载具中只有吸附层厚度方向一侧设有承载板时，导电框71只在该侧环绕承载板；基板载具在吸附层厚度方向两侧均设有承载板时，两侧承载板外部也均有导电框71环绕设置。

本公开实施例还提供一种电化学沉积设备，其包括上述基板载具。另外，电化学沉积装置还可以包括：容纳槽和电镀槽；其中，容纳槽用于容纳电解质溶液。上述电化学沉积设备在进行电化学沉积时，阳极结构和基板载具相对设置，并放置于容纳槽中。基板载具连接电源的负向输出端，并将电源的负向输出端与基板上的种子层电连接。阳极结构连接电源的正向输出端，从而在阳极结构与基板之间形成电场，进而使电解质中的金属离子附着在基板上，形成电化学沉积膜层。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开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公开的保护范围。

Claims (12)

1.一种基板载具，其特征在于，包括：

吸附板，所述吸附板包括多个吸附单元，所述多个吸附单元用于共同吸附基板，所述多个吸附单元中的每个具有朝向所述基板的吸附面，且所述多个吸附单元中的每个设置有真空孔道，所述真空孔道具有位于所述吸附面上的吸附端；

承载板，位于所述吸附板沿其厚度方向的至少一侧，用于承载所述基板，所述承载板具有多个镂空部，所述多个镂空部中的每个暴露出一个所述吸附单元上的吸附端；

密封层，位于所述吸附面上，所述密封层、所述吸附面和所述承载板所承载的基板之间形成吸附空间。

2.根据权利要求1所述的基板载具，其特征在于，所述真空孔道包括主孔道部和多个吸附孔道部，所述多个吸附孔道部中的每个的孔径小于所述主孔道部的孔径，所述主孔道部的一端用于与抽真空装置连通，所述主孔道部的另一端朝向所述吸附面设置，并与所述吸附孔道部的一端连通，所述吸附孔道部的另一端作为所述真空孔道的吸附端。

3.根据权利要求1所述的基板载具，其特征在于，所述密封层包括：

第一密封圈，环绕所述真空孔道的吸附端；

第二密封圈，环绕所述第一密封圈，且位于所述承载板与所述吸附面之间。

4.根据权利要求3所述的基板载具，其特征在于，所述吸附面上设置有第一安装槽和第二安装槽，所述第一密封圈设置在所述第一安装槽中，所述第二密封圈设置在所述第二安装槽中。

5.根据权利要求1所述的基板载具，其特征在于，所述密封层包括：

第一密封垫，设置在所述承载板与所述吸附面之间；

连接部，位于所述镂空部中；

第二密封垫，位于所述镂空部中，并通过所述连接部与所述第一密封垫固定连接，所述第二密封垫与所述吸附面之间形成间隔，所述第二密封垫上设置有通孔；所述第二密封垫在自然状态下突出于所述承载板朝向所述基板的表面。

6.根据权利要求5所述的基板载具，其特征在于，所述吸附面上设置有安装槽，所述密封层还包括安装部，所述安装部与所述第一密封垫连接，并设置在所述安装槽中。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的基板载具，其特征在于，所述基板载具还包括连接件，所述连接件将所述承载板与所述吸附单元固定连接。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的基板载具，其特征在于，所述吸附板沿其厚度方向的每一侧均设置有所述承载板，

其中，所述多个吸附单元中的一部分为第一吸附单元，所述多个吸附单元中的另一部分为第二吸附单元，所述第一吸附单元的吸附面和所述第二吸附单元的吸附面分别位于所述吸附板的相对两侧，所述第一吸附单元的吸附面与位于所述吸附板其中一侧的承载板的镂空部一一对应，所述第二吸附单元的吸附面与位于所述吸附板另一侧的承载板的镂空部一一对应。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的基板载具，其特征在于，所述承载板的材料包括碳纤维。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的基板载具，其特征在于，在所述吸附板设置有承载板的每一侧，还设置有导电框，所述导电框环绕多个所述承载板设置。

11.根据权利要求10所述的基板载具，其特征在于，所述基板载具还包括盖板，所述盖板上设置有连接电极，所述连接电极用于连接所述基板的导电种子层和所述导电框。

12.一种电化学沉积设备，其特征在于，包括权利要求1至11中任一项所述的基板载具。

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