CN115896904B - 一种晶圆电镀腔室结构 - Google Patents
一种晶圆电镀腔室结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115896904B CN115896904B CN202310221146.8A CN202310221146A CN115896904B CN 115896904 B CN115896904 B CN 115896904B CN 202310221146 A CN202310221146 A CN 202310221146A CN 115896904 B CN115896904 B CN 115896904B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- liquid
- anode
- catholyte
- groove
- chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 259
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 50
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims abstract description 45
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 40
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims abstract description 34
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 16
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 9
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 4
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 206010013496 Disturbance in attention Diseases 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000007888 film coating Substances 0.000 description 1
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
本发明提供了一种晶圆电镀腔室结构，包括腔室主体，腔室主体居中开设阳极液池，阳极液池内安装阳极板，腔室主体侧壁连接阳极液入口，腔室主体内形成与阳极液入口连通的阳极液路；腔室主体位于阳极液池上方安装第二腔室，第二腔室包括连接座和支撑板，连接座的底面固定于腔室主体顶端，连接座的顶面开设阴极液腔体，阴极液腔体底壁居中开设离子交换口，支撑板设置于离子交换口处并伸入阳极液池内，支撑板覆有供阳极电解液中金属离子通过的离子膜；腔室主体侧壁连接阴极液入口，腔室主体内形成阴极液路。本发明用以解决化学镀工艺方法难以满足晶圆生产的电镀效率要求的问题，同时具有有效提高晶圆电镀的镀膜均匀性，进而保证晶圆质量的效果。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆电镀设备技术领域，尤其涉及一种晶圆电镀腔室结构。
背景技术
晶圆制程包含电镀工艺，电镀工艺将晶圆形成器件的正面接触电镀液，并在晶圆正面沉积一层金属膜层，以实现晶圆正面形成的多个器件之间的电性互连。电镀工艺包括垂直电镀(即，挂镀)与水平电镀(即，平镀)。挂镀工艺由于需要将晶圆以垂直姿态整体没入电镀液中，因此存在电镀液消耗量大、电镀设备所需腔室较大及整体电镀设备成本及制造难度较大的缺陷。而平镀工艺只需要将晶圆以水平姿态接触电镀液，因此平镀设备所需腔室深度较小，电镀液消耗量较少及电镀设备的整体体积及制造成本也较低，因此正成为一种主流电镀设备。
现有晶圆平镀工艺由电镀腔和晶圆夹具两部分构成，在对晶圆使用平镀工艺进行电镀时，将晶圆夹持于晶圆夹具处，晶圆夹具带动晶圆下降与电镀腔中的电镀液面接触同时带动晶圆转动直至晶圆电镀完成，然后晶圆夹具再带动晶圆由电镀腔内抬起。现有的平镀工艺中电镀腔通常采用化学镀工艺，即在无外加电流的情况下借助的还原剂，使镀液中金属离子还原成金属，并附着至晶圆表面的镀覆方法。现有采用化学镀工艺的电镀腔中金属离子还原成金属需要耗费较多时间，从而导致每片晶圆电镀时需要花费较多时间，难以满足晶圆电镀对电镀效率的要求。
有鉴于此，有必要对现有技术中的晶圆电镀腔室予以改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于揭示一种晶圆电镀腔室结构，用以解决现有技术中平镀工艺电镀腔采用化学镀工艺方法存在的金属离子还原为金属需要耗费较多时间，从而导致每片晶圆所需要的电镀时间增加，难以满足晶圆生产的电镀效率要求的问题，同时具有有效提高晶圆电镀的镀膜均匀性，进而保证晶圆质量的效果。
为实现上述目的，本发明提供了一种晶圆电镀腔室结构，包括腔室主体，所述腔室主体居中开设阳极液池，所述阳极液池内安装阳极板，所述腔室主体侧壁连接阳极液入口，所述腔室主体内形成与阳极液入口连通的阳极液路，阳极电解液依次经过所述阳极液入口、阳极液路以及阳极板后进入所述阳极液池内；
所述腔室主体位于所述阳极液池上方安装第二腔室，所述第二腔室包括连接座和支撑板，所述连接座的底面固定于所述腔室主体顶端，所述连接座的顶面开设阴极液腔体，所述阴极液腔体底壁居中开设离子交换口，所述支撑板设置于所述离子交换口处并伸入所述阳极液池内，所述支撑板覆有供阳极电解液中金属离子通过的离子膜；
所述腔室主体侧壁连接阴极液入口，所述腔室主体内形成阴极液路，阴极电解液经过所述阴极液入口和阴极液路通过分布于所述离子交换口侧壁的若干个第一通孔进入所述离子交换口后进入所述阴极液腔体。
作为本发明的进一步改进，所述阳极液路包括第一液路槽以及若干与所述第一液路槽连通的第一进液通道，所述第一液路槽环形分布于所述腔室主体的底壁内并与所述阳极液入口连通，所述第一进液通道的底端与所述第一液路槽连通；
所述阳极液池的底壁开设数量与第一进液通道相等的第二通孔，所述第一进液通道的顶端与第二通孔连通，所述阳极板安装于所述第二通孔远离第一进液通道一侧，阳极电解液依次流经所述第一液路槽、第一进液通道以及阳极板后与所述离子膜接触。
作为本发明的进一步改进，所述阳极板与阳极液池的底壁之间形成进液空间，所述阳极液池的底壁居中穿设支撑件，所述支撑件的顶面与阳极板的底面贴合，所述第一液路槽围绕所述支撑件环形分布。
作为本发明的进一步改进，所述阴极液路包括环形分布于所述腔室主体的底壁内的第二液路槽以及若干与所述第二液路槽连通的第二进液通道，所述第二进液通道包括第一通道和第二通道，所述第一通道的底端与第二液路槽连通，所述第一通道的顶端穿过所述腔室主体顶面后延伸至所述连接座内，所述第二通道一端与第一通孔连通，另一端与所述第一通道的顶端相连；
所述第二液路槽与所述阴极液入口连通，所述第二液路槽与所述第一液路槽同心分布，所述第二液路槽与支撑件之间的距离大于所述第一液路槽与支撑件之间的距离。
作为本发明的进一步改进，所述支撑板的顶面和底面设置为两个相互平行的锥形面，所述支撑板的中心处为所述支撑板的最低点并伸入所述阳极液池内，所述支撑板均布若干蜂窝孔。
作为本发明的进一步改进，所述腔室主体远离阳极液池一侧开设供阴极电解液排出的排液槽，所述排液槽的槽底穿设排液管，所述排液槽远离阴极液腔体一侧固定连接环形挡板；
所述环形挡板顶端扣合挡水构件，晶圆居中穿过所述挡水构件后伸入所述阴极液腔体内。
作为本发明的进一步改进，所述挡水构件包括由上至下依次设置的防溅罩、上集液罩以及下集液罩，所述上集液罩与防溅罩连接处均匀开设若干第一过水口，所述上集液罩靠近下集液罩处开设第二过水口；
所述环形挡板远离排液槽一侧连接收集盒，晶圆旋转甩出的清洗液经过所述第一过水口和第二过水口后进入所述收集盒内。
作为本发明的进一步改进，所述腔室主体的顶面围绕阳极液池设置用于固定离子膜边缘的环形膜架，所述支撑板与离子膜之间设置密封圈，所述环形膜架开设密封环槽，所述密封圈和离子膜均嵌合于所述密封环槽内。
作为本发明的进一步改进，所述离子交换口位于支撑板上方安装分流孔板，所述分流孔板与所述阴极液腔体的底面固定，阴极电解液经过所述第一通孔进入所述离子交换口后经过所述分流孔板进入所述阴极液腔体内；
所述分流孔板远离阴离子腔体的底面一侧设置固定环，所述分流孔板均布若干分流孔，所述固定环形成与晶圆形状一致的突出部。
作为本发明的进一步改进，所述腔室主体底壁内位于第一液路槽和第二液路槽之间开设环形分布的第三液路槽，所述第三液路槽与第一液路槽同心设置，所述腔室主体的顶面与阳极液池的池壁连接处形成让位槽，所述让位槽的水平槽壁均匀分布多个第三通孔，所述第三通孔与第三液路槽连通，所述腔室主体侧壁连接阳极液出口，所述阳极液出口与第三液路槽连通。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：首先，通过腔室主体以及安装于腔室主体上方的第二腔室，将开设于腔室主体的阳极液池以及开设于第二腔室的阴极液腔体融合于一体，通过离子膜将阳极电解液中的金属离子补充至阴极电解液中，通过均布于离子交换口的第一通孔不断通入阴极电解液使阴极电解液进入阴极液腔，使得离子交换口中各个位置均有不断通入的阴极电解液，以达到使阴极电解液的液面以最接近水平面的状态进入阴极液腔体中，从而有效提高阴极液腔体内阴极电解液中离子分布以及电场分布的均匀性，进而有效提高晶圆电镀过程中镀膜的均匀性。
其次，通过由第一液路槽以及若干与第一液路槽连通的第一进液通道，以及均布于阳极液池底壁并与第一进液通道连通的第二通孔，当阳极电解液经过阳极液入口进入第一液路槽内后，注满呈环形分布的第一液路槽内，然后通过每个第一液路槽和第二通孔进入阳极液池的底壁与阳极板之间的进液空间内，当阳极电解液充满进液空间后，阳极电解液的液面缓慢提高至透过阳极板并进入阳极液池中，阳极电解液的在阳极液池中的液面高度继续提升直至与离子膜接触，使得金属离子通过离子膜和支撑板进入阴极池中。由于通过多个第二通孔同时向进液空间中注入阳极电解液，在进液空间中无需通过搅拌即可达到阳极电解液与阳极板均匀接触的效果，从而能够达到阳极电解液中金属离子均匀分布的效果，同时有效避免阳极电解液中由于搅拌而导致产生气泡进而影响电镀效果的可能。
最后，通过由第二液路槽和第二进液通道构成的阴极液路，向阴极液入口通入阴极电解液后，注满呈环形分布的第二液路槽后通过第一通道、第二通道和第一通孔后注入离子交换口内，直至阴极电解液面上升至进入阴极电解液槽中。由于阴极电解液是通过第一通孔缓慢而均匀地注入离子交换口内，因此有效避免了由于阴极电解液喷射至阴极液腔体内可能存在的由于阴极电解液流动速度快、冲击力大而对晶圆表面造成喷射现象的可能，同时，第二液路槽、第一通道和第二通道的设置有效减缓了阴极电解液的流速，进而有效避免了由于阴极电解液中心上升可能存在的由于流速快导致金属离子扩散过快从而导致离子浓度损失的可能性。
附图说明
图1为本发明中晶圆电镀腔室整体的结构示意图；
图2为图1中E-E向剖面示意图；
图3为图2中A部放大图；
图4为图1中F-F向剖面示意图；
图5为图4中B部放大图；
图6为本发明中用于体现腔室主体与第二腔室装配关系的爆炸示意图；
图7为第二腔室沿图6中H-H向剖面示意图；
图8为图6中C部放大图；
图9为图6中D部放大图；
图10为本发明中用于体现腔室主体中第一液路槽、第二液路槽以及第三液路槽排布方式示意图；
图11为图10中G部放大图；
图12为本发明中用于体现第三通孔与阳极液出口连接关系的剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
尤其需要说明的是，在下述的实施例中，术语“纵向”是指与地平线或水平面的垂直方向。术语“横向”是指与地平线或水平面的平行方向。
请参照图1至图12所揭示的一种晶圆7电镀腔室结构，其相对于现有技术中的晶圆7电镀腔而言，采用上下排布的腔室主体1和第二腔室3，从而使得阳极液池2与阴极液腔体313处于上下分布的状态并在阳极液池2中安装阳极板22，通过对阳极板22的电解向阳极电解液中补充金属离子，从而达到将传统的化学镀为电解镀的目的，使得金属的电解为金属离子后还原至晶圆7表面的电镀效率得到有效提升，缩短每片晶圆7所需的电镀时间，提高了晶圆7的电镀生产效率。同时，通过对阳极液路12在腔室主体1中的排布方式，有效提高阳极电解液与阳极板22之间接触的均匀性，以使得阳极板22中电解出的金属离子在阳极电解液中的分布无需搅拌即可处于较为均匀的状态，以保证更好的晶圆7电镀效果；以及阴极液路14在腔室主体1和第二腔室3中的排布方式的设计，使得阴极电解液能够缓慢而均匀地注入阴极液腔体313内，避免阴极电解液中金属离子扩散过快而造成晶圆7边缘镀层超过中心厚度的终端效应，同时避免阴极电解液喷射至晶圆7表面导致产生喷射现象，从而达到有效提高晶圆7电镀的镀膜均匀性，保证晶圆7质量的效果。
参图1至图12所示，在本实施方式中，晶圆电镀腔室结构(以下简称晶圆电镀腔室)包括：腔室主体1，腔室主体1居中开设阳极液池2，阳极液池2内安装阳极板22，腔室主体1侧壁连接阳极液入口11，腔室主体1内形成与阳极液入口11连通的阳极液路12，阳极电解液依次经过阳极液入口11、阳极液路12以及阳极板22后进入阳极液池2内；腔室主体1位于阳极液池2上方安装第二腔室3，第二腔室3包括连接座31和支撑板32，连接座31的底面固定于腔室主体1顶端，连接座31的顶面开设阴极液腔体313，阴极液腔体313底壁居中开设离子交换口311，支撑板32设置于离子交换口311处并伸入阳极液池2内，支撑板32覆有供阳极电解液中金属离子通过的离子膜321；腔室主体1侧壁连接阴极液入口13，腔室主体1内形成阴极液路14，阴极电解液经过阴极液入口13和阴极液路14通过分布于离子交换口311侧壁的若干个第一通孔312进入离子交换口311后进入阴极液腔体313。
参图4、图6及图9所示，阳极液路12包括第一液路槽121以及若干与第一液路槽121连通的第一进液通道122，第一液路槽121环形分布于腔室主体1的底壁内并与阳极液入口11连通，第一进液通道122的底端与第一液路槽121连通；阳极液池2的底壁开设数量与第一进液通道122相等的第二通孔15，第一进液通道122的顶端与第二通孔15连通，阳极板22安装于第二通孔15远离第一进液通道122一侧，阳极电解液依次流经第一液路槽121、第一进液通道122以及阳极板22后与离子膜321接触。阳极板22与阳极液池2的底壁之间形成进液空间16，阳极液池2的底壁居中穿设支撑件161，支撑件161的顶面与阳极板22的底面贴合，第一液路槽121围绕支撑件161环形分布。
在对晶圆7进行电镀时，向安装于阳极液池2中的阳极板22通电，阳极板22的电源未具体示出。阳极板22均设若干放置孔221，每个放置孔221内放置一个用于提供金属离子的金属球(未示出)，金属球以及阳极板22的材质可选为铜、镍、锡等，本实施方式中金属球(未示出)以及阳极板22具体材质为铜。阳极电解液通过阳极液入口11通入腔室主体1后，首先进入呈环形分布的第一液路槽121内直至充满第一液路槽121内，然后阳极电解液注入每个第一进液通道122并沿第一进液通道122内竖直向上直至由第二通孔15处进入阳极板22与阳极液池2的底面之间所形成的进液空间16内，阳极电解液的具体流向参图4中箭头所示。由于若干第二通孔15均布于支撑件161周缘，因此阳极电解液能够以均匀的状态进入进液空间16内，使得进液空间16中的液面能够均匀上升，进而使得阳极电解液能够均匀地与阳极板22以及放置于阳极板22的金属球(未示出)接触，以便金属球(未示出)以及阳极板22析出的金属离子能够均匀分布于阳极电解液内，阳极液入口11继续通入阳极电解液，令进液空间16内的液面继续上升直至由均匀分布于阳极板22的放置孔221与金属球(未示出)的间隙处流动至阳极板22上方，以达到阳极电解液中的金属离子浓度分布均匀的效果，直至阳极电解液面上升至与离子膜321接触，令阳极电解液中的金属离子进入离子交换口311中并进入阴极电解液中。通过上述设置，无需对阳极电解液进行搅拌即可达到相同的金属离子在阳极电解液中分布均匀的状态，从而有效避免由于搅拌阳极电解液导致产生气泡进而影响晶圆7的电镀效果的情况发生。
为保证进液空间16的存在，因而阳极板22与阳极液池2的底面之间需要存在间隙，因此阳极液池2的底壁居中穿设与阳极板22底面贴合的支撑件161，当阳极板22的每个放置孔221中对应放置一个金属球(未示出)后，阳极板22会具有较大的重量，由于其边缘固定在阳极液池2内，因此阳极板22中心处在无支撑的状态下受到重力影响更大，产生轻微下坠，长期累加会存在阳极板22变形损坏的可能性，因此设计支撑件161对阳极板22的中心处进行支撑，从而达到延长阳极板22的使用寿命的效果，进而延长晶圆7电镀腔室整体的使用寿命。
参图2和图3，以及图6至图8所示，阴极液路14包括环形分布于腔室主体1的底壁内的第二液路槽141以及若干与第二液路槽141连通的第二进液通道142，第二液路槽141与阴极液入口13连通，第二进液通道142包括第一通道1421和第二通道1422，第一通道1421的底端与第二液路槽141连通，第一通道1421的顶端穿过腔室主体1顶面后延伸至连接座31内，第二通道1422一端与第一通孔312连通，另一端与第一通道1421的顶端相连。其中，支撑板32一体成型于连接座31居中开设的离子交换口311处，在将第二腔室3与腔室主体1安装到一起时，连接座31的底面卡嵌在腔室主体1的顶面上，开设于腔室主体1的部分第一通道1421与开设于连接座31的部分第一通道1421相互对接，连接于离子交换口311的支撑板32伸入阳极液池2中。具体参图7所示，本实施方式中开设于离子交换口311的第一通孔312数量为十二个，因此与第一通孔312连通的第二通道1422以及与第二通道1422连通的第一通道1421的数量均为十二个。向阴极液入口13通入阴极电解液后，阴极电解液注入第二液路槽141内，当阴极电解液充满第二液路槽141后，通过与第二液路槽141连通的第一通道1421上升至进入第二通道1422内，然后沿第二通道1422的长度方向流动后由第一通孔312进入离子交换口311内，阴极电镀液的具体流向参图3中箭头所示。
前文中已经论述过由第一液路槽121和第一进液通道122以及均布于支撑件161周围的第二通孔15可以达到在无需搅拌的状态下使得金属离子在阳极电解液中浓度分布均匀，因此避免了由于搅拌阳极电解液而存在的产生气泡而影响晶圆7电镀效果的问题，进一步地，本实施方式中可以无需考虑排出阳极液池2中注入的阳极电镀液存在的气泡，因此可以直接将连接座31固定于腔室主体1的顶面上，进而达到第一通道1421可以一部分开设于腔室主体1中，另一部分开设于连接座31内，从而使得连接座31与腔室主体1固定在一起时分别形成于腔室主体1和连接座31内的第一通道1421可以相互连通，进一步地达到了通过阴极液入口13进入第二液路槽141中的阴极电镀液能够沿第一通道1421进入连接座31内后，沿第二通道1422流动直至经由第一通孔312进入离子交换口311内。
通过上述阴极液路14的设置，使得阴极电解液能够由均布于离子交换口311的十二个第一通孔312注入，与透过离子膜321的金属离子充分混合，同时继续通入阴极电解液至离子交换口311内的液面高度缓缓提升并升入阴极液腔体313内。在上述过程中，由于离子交换口311具有较大直径，且阴极电解液的液面提升速度较慢，从而有效减缓阴极电解液中金属离子的扩散速度，进而减缓阴极电解液进入阴极液腔体313内后阴极电解液中金属离子的扩散速度，以达到令阴极电解液中金属离子浓度处于较为均匀的状态，有效避免由于阴极电镀液在阴极液腔体313中由于流速快而存在的离子浓度扩散过快，导致阴极液腔体313中靠近边缘处的阴极电镀液中的离子浓度大于中心处的情况，进而导致晶圆7电镀形成的镀膜边缘处厚度大于中心处厚度的终端效应，以保证晶圆7镀层的均匀性。同时，由于阴极电镀液通过均布的第一通孔312缓缓流入离子交换口311，且阴极电镀液的液面缓慢抬升至阴极液腔体313后才与伸入阴极液腔体313中的晶圆7接触，在此过程中阴极电镀液不存在喷射状态，从而有效避免阴极电镀液喷射至晶圆7表面导致晶圆7镀膜受损的可能性。
参图2、图6和图8所示，支撑板32的顶面和底面设置为两个相互平行的锥形面322，支撑板32的中心处为支撑板32的最低点并伸入阳极液池2内，支撑板32均布若干蜂窝孔323。腔室主体1的顶面围绕阳极液池2设置用于固定离子膜321边缘的环形膜架21，支撑板32与离子膜321之间设置密封圈212，环形膜架21开设密封环槽211，密封圈212和离子膜321均嵌合于密封环槽211内。离子交换口311位于支撑板32上方安装分流孔板33，分流孔板33与阴极液腔体313的底面固定，阴极电解液经过第一通孔312进入离子交换口311后经过分流孔板33进入阴极液腔体313内；分流孔板33远离阴极液腔体313的底面一侧设置固定环331，分流孔板33均布若干分流孔(未标注)，固定环331形成与晶圆7形状一致的突出部332。
通过支撑板32由顶面和底面相互平行的锥形面322构成，因此支撑板32的横截面呈V型，支撑板32的作用在于对离子膜321进行支撑使得离子膜321形成与支撑板32一致的形状，当离子膜321附着于支撑板32呈锥形面322设置的底面时，离子膜321也被支撑形成锥形面322状态并伸入阳极液池2中，以达到与阳极电解液具有较大的接触面积，使得通过离子膜321的金属离子能够更均匀地进入阴极电解液中。支撑板32形成若干蜂窝孔323，蜂窝孔323的排布方式具体如图7所示，支撑板32的作用除了对离子膜321进行支撑，还需要供金属离子通过，为了具有更高晶圆7电镀效率，支撑板32需要具有足够的镂空空间以供金属离子通过，蜂窝孔323为正六边形镂空状，在具有足够的供金属离子通过的镂空空间的同时，蜂窝孔323的边缘处能够对离子膜321进行稳定的支持，以便金属离子的正常通过。
支撑板32能够对离子膜321的中心处进行支撑，但无法对离子膜321的周缘进行固定，为了避免离子膜321发生移位，因此在腔室主体1的顶面安装环形膜架21以供对离子膜321的边缘进行固定。将环形膜架21置于腔室主体1的顶面并通过螺栓(未示出)拧紧固定，然后将离子膜321覆盖在阳极液池2的开口处，离子膜321的周缘形状与环形膜架21完全一致，然后通过密封圈212将离子膜321卡嵌至开设于环形膜架21的密封环槽211内，对离子膜321的周缘固定完成，然后将连接座31压在离子膜321表面，通过螺栓(未示出)固定连接座31和腔室主体1，支撑板32撑开离子膜321以将其伸入阳极液池2内。
通过分流孔板33的设置，当离子交换口311中的阴极电解液的液面上升至即将进入阴极液腔体313时，阴极电解液通过均布于分流孔板33的分流孔(未标注)进入阴极液腔体313内，进一步减缓阴极电解液向阴极液腔体313中流动的速度，同时分散阴极电解液向阴极液腔体313中的流动方向，以便阴极电解液中的金属离子能够更为均匀地进入阴极液腔体313内，进而提高晶圆7电镀的均匀性。固定环331固定于分流孔板33顶面，固定环331形成的突出部332在分流孔板33的顶面围成一个与晶圆7形状一致的区域，固定环331正对突出部332处形成缺口333，缺口的两个侧壁之间连线的夹角为45°。当晶圆7伸入阴极液腔体313内时，令晶圆7的三角槽71正对突出部332，由分流孔板33流入阴极液腔的阴极电解液受到突出部332的限制无法继续向外流动，从而令突出部332处的阴极电解液中的金属离子浓度得到保证，进而保证晶圆7的三角槽71处电解效果。而固定环331远离突出部332处形成的缺口333，使得阴极电解液存在一个可以流出的位置，避免固定环331中心处金属离子浓度过高，进一步提高晶圆7电镀效果。
参图10至图12所示，第二液路槽141与第一液路槽121同心分布，第二液路槽141与支撑件161之间的距离大于第一液路槽121与支撑件161之间的距离。腔室主体1底壁内位于第一液路槽121和第二液路槽141之间开设环形分布的第三液路槽17，第三液路槽17与第一液路槽121同心设置，腔室主体1的顶面与阳极液池2的池壁连接处形成让位槽213，让位槽213的水平槽壁均匀分布多个第三通孔2131(参图8所示)，第三通孔2131与第三液路槽17连通，腔室主体1侧壁连接阳极液出口18，阳极液出口18与第三液路槽17连通。腔室主体1远离阳极液池2一侧开设供阴极电解液排出的排液槽19，排液槽19的槽底穿设排液管191，排液槽19远离阴极液腔体313一侧固定连接环形挡板192。
具体参图10所示，第一液路槽121、第二液路槽141以及第三液路槽17均同心环形分布于腔室主体1的底面，并分别通过密封件(未标注)扣合于第一液路槽121、第二液路槽141以及第三液路槽17的槽口处以达到密封目的。为了向阴极液腔体313中提供源源不断的金属离子，阳极电解液需要在阳极液池2中处于流动状态，本实施方式中通过在腔室主体1的顶面与阳极液池2的池壁连接处开设让位槽213，并且在让位槽213的水平槽壁均布若干第三通孔2131排出阳极液池2，液面处于此高度的阳极电解液中的金属离子已经与离子膜321之间完成离子交换，通过第三通孔2131排出阳极液池2，以便新的阳极电解液向上流动并通过离子膜321向阴极液腔体313进行金属离子补充。通过第三通孔2131排出阳极液池2的阳极电解液汇入第三液路槽17后再由阳极液出口18排出腔室主体1，阳极电镀液排出阳极液池2的具体流向参图12中箭头所示。本实施方式中，通过对第一液路槽121、第二液路槽141以及第三液路槽17的有效排布，以及阳极液路12与第二通孔15的开设方式、阴极液路14与第一通孔312的开设方式、第三通孔2131的开设方式，兼具提高阳极电解液中离子分布均匀性且避免气泡产生、提高晶圆7镀膜均匀性且避免终端效应、同时保持阳极液池2内的阳极电解液流动状态的效果。
随着阴极电解液不断通过阴极液入口13进入阴极液腔体313，处于流动状态的阴极电解液保障晶圆7电镀环境中金属离子的均衡状态，当阴极电解液的液面高于阴极液腔体313的顶端时，由阴极液腔体313边缘溢出至排液槽19内，环形挡板192对排液槽19进行密封，通过排液管191将排液槽19中的阴极电解液排出。
参图1至图5所示，环形挡板192顶端扣合挡水构件4，晶圆7居中穿过挡水构件4后伸入阴极液腔体313内。挡水构件4包括由上至下依次设置的防溅罩41、上集液罩42以及下集液罩43，上集液罩42与防溅罩41连接处均匀开设若干第一过水口421，上集液罩42靠近下集液罩43处开设第二过水口422；环形挡板192远离排液槽19一侧连接收集盒193，晶圆7旋转甩出的清洗液经过第一过水口421和第二过水口422后进入收集盒193内。收集盒193底壁连通排水管1931，当收集盒193中收集到的清洗液至一定量，通过排水管1931将液体排出。防溅罩41外侧连接第一传感器5，上集液罩42外侧连接第二传感器6，第一传感器5和第二传感器6的感应端分别穿过防溅罩41和上集液罩42以检测晶圆7在晶圆7电镀腔室中的高度。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种晶圆电镀腔室结构，其特征在于，包括：腔室主体，所述腔室主体居中开设阳极液池，所述阳极液池内安装阳极板，所述腔室主体侧壁连接阳极液入口，所述腔室主体内形成与阳极液入口连通的阳极液路，阳极电解液依次经过所述阳极液入口、阳极液路以及阳极板后进入所述阳极液池内；
所述腔室主体位于所述阳极液池上方安装第二腔室，所述第二腔室包括连接座和支撑板，所述连接座的底面固定于所述腔室主体顶端，所述连接座的顶面开设阴极液腔体，所述阴极液腔体底壁居中开设离子交换口，所述支撑板设置于所述离子交换口处并伸入所述阳极液池内，所述支撑板覆有供阳极电解液中金属离子通过的离子膜；
所述腔室主体侧壁连接阴极液入口，所述腔室主体内形成阴极液路，阴极电解液经过所述阴极液入口和阴极液路通过分布于所述离子交换口侧壁的若干个第一通孔进入所述离子交换口后进入所述阴极液腔体；
所述阳极液路包括第一液路槽以及若干与所述第一液路槽连通的第一进液通道，所述第一液路槽环形分布于所述腔室主体的底壁内并与所述阳极液入口连通，所述第一进液通道的底端与所述第一液路槽连通，阳极电解液依次流经所述第一液路槽、第一进液通道以及阳极板后与所述离子膜接触；
所述阳极板与阳极液池的底壁之间形成进液空间；
所述阴极液路包括环形分布于所述腔室主体的底壁内的第二液路槽以及若干与所述第二液路槽连通的第二进液通道，所述第二进液通道包括第一通道和第二通道，所述第一通道的底端与第二液路槽连通，所述第一通道的顶端穿过所述腔室主体顶面后延伸至所述连接座内，所述第二通道一端与第一通孔连通，另一端与所述第一通道的顶端相连；
所述第二液路槽与所述阴极液入口连通，所述第二液路槽与所述第一液路槽同心分布。
2.根据权利要求1所述的晶圆电镀腔室结构，其特征在于，所述阳极液池的底壁开设数量与第一进液通道相等的第二通孔，所述第一进液通道的顶端与第二通孔连通，所述阳极板安装于所述第二通孔远离第一进液通道一侧。
3.根据权利要求2所述的晶圆电镀腔室结构，其特征在于，所述阳极液池的底壁居中穿设支撑件，所述支撑件的顶面与阳极板的底面贴合，所述第一液路槽围绕所述支撑件环形分布。
4.根据权利要求3所述的晶圆电镀腔室结构，其特征在于，所述第二液路槽与支撑件之间的距离大于所述第一液路槽与支撑件之间的距离。
5.根据权利要求1所述的晶圆电镀腔室结构，其特征在于，所述支撑板的顶面和底面设置为两个相互平行的锥形面，所述支撑板的中心处为所述支撑板的最低点并伸入所述阳极液池内，所述支撑板均布若干蜂窝孔。
6.根据权利要求1所述的晶圆电镀腔室结构，其特征在于，所述腔室主体远离阳极液池一侧开设供阴极电解液排出的排液槽，所述排液槽的槽底穿设排液管，所述排液槽远离阴极液腔体一侧固定连接环形挡板；
所述环形挡板顶端扣合挡水构件，晶圆居中穿过所述挡水构件后伸入所述阴极液腔体内。
7.根据权利要求6所述的晶圆电镀腔室结构，其特征在于，所述挡水构件包括由上至下依次设置的防溅罩、上集液罩以及下集液罩，所述上集液罩与防溅罩连接处均匀开设若干第一过水口，所述上集液罩靠近下集液罩处开设第二过水口；
所述环形挡板远离排液槽一侧连接收集盒，晶圆旋转甩出的清洗液经过所述第一过水口和第二过水口后进入所述收集盒内。
8.根据权利要求5所述的晶圆电镀腔室结构，其特征在于，所述腔室主体的顶面围绕阳极液池设置用于固定离子膜边缘的环形膜架，所述支撑板与离子膜之间设置密封圈，所述环形膜架开设密封环槽，所述密封圈和离子膜均嵌合于所述密封环槽内。
9.根据权利要求5所述的晶圆电镀腔室结构，其特征在于，所述离子交换口位于支撑板上方安装分流孔板，所述分流孔板与所述阴极液腔体的底面固定，阴极电解液经过所述第一通孔进入所述离子交换口后经过所述分流孔板进入所述阴极液腔体内；
所述分流孔板远离阴离子腔体的底面一侧设置固定环，所述分流孔板均布若干分流孔，所述固定环形成与晶圆形状一致的突出部。
10.根据权利要求4所述的晶圆电镀腔室结构，其特征在于，所述腔室主体底壁内位于第一液路槽和第二液路槽之间开设环形分布的第三液路槽，所述第三液路槽与第一液路槽同心设置，所述腔室主体的顶面与阳极液池的池壁连接处形成让位槽，所述让位槽的水平槽壁均匀分布多个第三通孔，所述第三通孔与第三液路槽连通，所述腔室主体侧壁连接阳极液出口，所述阳极液出口与第三液路槽连通。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310221146.8A CN115896904B (zh) | 2023-03-09 | 2023-03-09 | 一种晶圆电镀腔室结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310221146.8A CN115896904B (zh) | 2023-03-09 | 2023-03-09 | 一种晶圆电镀腔室结构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115896904A CN115896904A (zh) | 2023-04-04 |
| CN115896904B true CN115896904B (zh) | 2023-05-30 |
Family
ID=85746762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310221146.8A Active CN115896904B (zh) | 2023-03-09 | 2023-03-09 | 一种晶圆电镀腔室结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115896904B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116623263B (zh) * | 2023-07-24 | 2023-10-31 | 深圳市顺益丰实业有限公司 | 一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置 |
| CN117512750B (zh) * | 2024-01-05 | 2024-03-19 | 苏州智程半导体科技股份有限公司 | 一种晶圆电镀机 |
| CN117626395B (zh) * | 2024-01-25 | 2024-04-26 | 苏州智程半导体科技股份有限公司 | 一种离子滤膜自动导气的晶圆电镀机 |
| CN117721511A (zh) * | 2024-02-07 | 2024-03-19 | 苏州智程半导体科技股份有限公司 | 一种快速补充金属离子的半导体晶圆电化学沉积设备 |
| CN118147727B (zh) * | 2024-05-10 | 2024-09-10 | 苏州智程半导体科技股份有限公司 | 一种晶圆电镀设备 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050284751A1 (en) * | 2004-06-28 | 2005-12-29 | Nicolay Kovarsky | Electrochemical plating cell with a counter electrode in an isolated anolyte compartment |
| US20040134775A1 (en) * | 2002-07-24 | 2004-07-15 | Applied Materials, Inc. | Electrochemical processing cell |
| US9404194B2 (en) * | 2010-12-01 | 2016-08-02 | Novellus Systems, Inc. | Electroplating apparatus and process for wafer level packaging |
| US8496790B2 (en) * | 2011-05-18 | 2013-07-30 | Applied Materials, Inc. | Electrochemical processor |
| US9068272B2 (en) * | 2012-11-30 | 2015-06-30 | Applied Materials, Inc. | Electroplating processor with thin membrane support |
| US9752248B2 (en) * | 2014-12-19 | 2017-09-05 | Lam Research Corporation | Methods and apparatuses for dynamically tunable wafer-edge electroplating |
| US9567685B2 (en) * | 2015-01-22 | 2017-02-14 | Lam Research Corporation | Apparatus and method for dynamic control of plated uniformity with the use of remote electric current |
| US9765443B2 (en) * | 2015-09-02 | 2017-09-19 | Applied Materials, Inc. | Electroplating processor with current thief electrode |
| SG11202001659PA (en) * | 2017-08-30 | 2020-03-30 | Acm Res Shanghai Inc | Plating apparatus |
| TWI810250B (zh) * | 2019-02-27 | 2023-08-01 | 大陸商盛美半導體設備（上海）股份有限公司 | 電鍍裝置 |
| TWI774443B (zh) * | 2021-06-25 | 2022-08-11 | 日商荏原製作所股份有限公司 | 鍍覆裝置及鍍覆方法 |
-
2023
- 2023-03-09 CN CN202310221146.8A patent/CN115896904B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115896904A (zh) | 2023-04-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115896904B (zh) | 一种晶圆电镀腔室结构 | |
| US8475637B2 (en) | Electroplating apparatus with vented electrolyte manifold | |
| US6872288B2 (en) | Apparatus for controlling flow in an electrodeposition process | |
| JP2020531696A (ja) | めっき装置 | |
| CN117512756A (zh) | 一种晶圆电镀阳极装置 | |
| JP7073332B2 (ja) | 半導体ウェハ上の均一な厚さの金属層の電着 | |
| KR101623869B1 (ko) | 수평셀 전기도금장치 | |
| CN113423874B (zh) | 电镀装置及电镀方法 | |
| JP6650072B2 (ja) | 基板に垂直電気金属成膜を行うための装置 | |
| CN117721511A (zh) | 一种快速补充金属离子的半导体晶圆电化学沉积设备 | |
| CN217378065U (zh) | 一种用于水平电镀设备的喷流阳极装置 | |
| TWI410532B (zh) | 晶圓填孔垂直式電極電鍍設備 | |
| CN114808057B (zh) | 电镀装置和电镀系统 | |
| CN211713214U (zh) | 一种具有均衡进液装置的电解槽 | |
| CN118147727B (zh) | 一种晶圆电镀设备 | |
| CN108570701B (zh) | 一种电镀润湿装置 | |
| CN202297813U (zh) | 电镀液稳压分流装置 | |
| KR100748792B1 (ko) | 수직 도금 장치 및 이를 이용한 수직 도금 방법 | |
| JP3677911B2 (ja) | 半導体ウエハのめっき方法及びその装置 | |
| JP3924537B2 (ja) | 電解めっき槽 | |
| CN212357418U (zh) | 电解槽的槽体结构与电解槽 | |
| CN118007221B (zh) | 一种晶圆水平电镀腔室 | |
| KR101256312B1 (ko) | 기판 도금 장치 | |
| JP2535454Y2 (ja) | 金属板の両面電解装置 | |
| CN218435990U (zh) | 一种镀液喷淋线 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 215000, No. 889 Zhonghua Road, Bacheng Town, Kunshan City, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Suzhou Zhicheng Semiconductor Technology Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: Room 3, 299 Yuyang Road, Yushan Town, Kunshan City, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee before: Suzhou Zhicheng Semiconductor Technology Co.,Ltd. Country or region before: China |