CN117448927B - 一种晶圆电镀抗疲劳电环 - Google Patents
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Abstract
本发明属于晶圆电镀技术领域，尤其是一种晶圆电镀抗疲劳电环，包括晶圆托盘，晶圆托盘的内部安装有用于放置晶圆的晶圆托架，晶圆托架的底部安装有环形金属触条，环形金属触条包括呈环形阵列分布在其表面的触脚，晶圆托架的表面呈环形阵列分布设置有弹性机构。该晶圆电镀抗疲劳电环，通过设置弹性机构，避免晶圆挤压环形金属条上的触脚，并在限位支撑块与限位滑槽内的移动使得晶圆能与环形金属条上的触脚接触，便于进行导电，同时弹性机构中的缓冲体、弹片、内壁通过内部弹簧组支撑的柔软膜囊，可在晶圆取走后进行复位，且缓冲体为石墨烯纤维编织而成，因此缓冲体具有导热性，便于将晶圆通电后产生的热量散出，进而提高触脚的使用周期。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆电镀技术领域，尤其涉及一种晶圆电镀抗疲劳电环。
背景技术
晶圆电镀过程中，与晶圆接触的电环上弹簧脚容易在长时间使用后会存在以下问题：
1、长时间频繁的与晶圆边沿接触后会使得弹簧脚出现弹性疲劳，尤其针对现有技术中L型向上弹起的弹簧脚，极易使得L型的拐角处出现疲劳而失去弹性的问题。
2、在基于上述第一条提出疲劳的问题基础上，还会出现热疲劳问题，因为在弹簧脚与晶圆边沿接触后是需要给电环通电来实现电镀的，在通过较大电流后，弹簧脚会因为通电生热后产生热疲劳的，这样会降低电环上弹簧脚的使用周期。
基于上述问题不仅不能及时发现弹簧脚的情况从而进行更换，且频繁更换还易增加生产成本，同时弹簧脚失去弹性还进行电镀容易导致晶圆电镀不均匀，进而影响电镀效率，因此提出一种晶圆电镀抗疲劳电环。
发明内容
基于现有的晶圆在电镀过程中需要频繁与电环上的弹簧脚接触和分离，从而极易使得弹簧脚失去弹性，且不能及时做出提醒进行更换，从而导致晶圆电镀不均匀的技术问题，本发明提出了一种晶圆电镀抗疲劳电环。
本发明提出的一种晶圆电镀抗疲劳电环，包括晶圆托盘，所述晶圆托盘的内部安装有用于放置晶圆的晶圆托架，所述晶圆托架的底部安装有环形金属触条，所述环形金属触条的外表面固定连接有卡环，所述卡环的下表面固定安装在所述晶圆托架上，所述环形金属触条包括呈环形阵列分布在其表面的触脚，所述晶圆托架的表面呈环形阵列分布设置有弹性机构，所述弹性机构设置在两两所述触脚之间；
所述弹性机构包括呈拱形的缓冲体，通过晶圆与所述缓冲体的接触减少晶圆对所述环形金属触条上所述触脚的挤压。
优选地，所述缓冲体的材质为石墨烯纤维。
通过上述技术方案，缓冲体由石墨烯纤维编织而成，墨烯纤维是由石墨烯片层通过特定方法组装而成的纤维材料，具有出色的导电性、导热性和机械强度，同时由于石墨烯本身就具有非常高的弹性，因此制备成的石墨烯纤维同样具有出色的弹性，可以在受到拉伸或扭曲时迅速恢复原状，因此石墨烯纤维的这些性能有效防止触脚出现热疲劳。
优选地，所述晶圆托盘的上表面开设有限位滑槽，所述缓冲体的一端下表面固定安装有呈具有倾角的弹片，所述缓冲体的另一端下表面固定连接有呈水平状态的连接块，所述连接块的下表面固定连接有横截面为三角形的限位支撑块，所述弹片、所述连接块和所述限位支撑块的表面均与所述限位滑槽的内壁滑动连接。
通过上述技术方案，当晶圆往下压时带动缓冲体下移，缓冲体的下移带动弹片、连接块和限位支撑块沿着限位滑槽的内壁同步向下移动，借助缓冲体的材料性质可将热量导出，直到限位支撑块以及弹片与限位滑槽内底壁接触。
优选地，所述晶圆托架的上表面开设有凹槽，所述凹槽的内底壁与所述限位滑槽的内壁连通，所述缓冲体的表面与所述凹槽的内壁滑动卡接。
通过上述技术方案，缓冲体与凹槽内壁的连接对缓冲体的上下移动进行限位。
优选地，所述限位支撑块的一侧表面固定连接有呈倒L型的挤压杆，且所述挤压杆的下端呈圆锥形状。
通过上述技术方案，限位支撑块的下移带动挤压杆下移。
优选地，所述弹性机构还包括固定安装在所述晶圆托盘内壁的柔软膜囊，所述柔软膜囊的内壁呈环形阵列分布设置有多个内部弹簧组。
通过上述技术方案，内部弹簧组由两个呈左右交错分布的弹簧构成，同时两个弹簧不处于同一平面，便于对柔软膜囊内部进行支撑，限位支撑块的下移带动挤压杆呈圆锥形状的一端挤压柔软膜囊。
优选地，所述柔软膜囊的内顶壁呈环形阵列分布设置有与所述触脚数量一致的凸块，且所述柔软膜囊的内底壁呈环形阵列分布设置有与所述凸块数量一致的触点开关。
通过上述技术方案，柔软膜囊上端受到挤压带动凸块接触触点开关。
优选地，所述柔软膜囊的内圈表面呈环形阵列分布设置有与所述触点开关数量一致的LED灯，所述凸块位于所述触点开关的按钮一侧上方。
通过上述技术方案，触点开关直接连接到LED灯的电路中，挤压杆对触点开关的按钮进行按压实现对LED灯的开关控制，当凸块按压触点开关的按钮时，它闭合电路，使电流流过LED灯，从而使LED灯亮起。
优选地，所述触点开关的按钮另一侧表面固定安装有复位弹簧，所述复位弹簧的自由端与所述柔软膜囊的内壁固定连接。
通过上述技术方案，当晶圆取出后，柔软膜囊在内部弹簧组的作用下发生复位，同时弹片以及缓冲体在弹力作用下同样进行复位，从而带动挤压杆远离柔软膜囊，复位弹簧带动触点开关关闭，从而使得LED灯不亮。
本发明中的有益效果为：
通过设置弹性机构，避免晶圆挤压环形金属条上的触脚，并在限位支撑块与限位滑槽内的移动使得晶圆能与环形金属条上的触脚接触，便于进行导电，同时弹性机构中的缓冲体、弹片、内壁通过内部弹簧组支撑的柔软膜囊，可在晶圆取走后进行复位，且缓冲体为石墨烯纤维编织而成，通过弹片、材质为石墨烯纤维的缓冲体以及柔软膜囊具有的弹性使得晶圆远离时，能够自动进行复位，并且石墨烯纤维具有导热性，便于将通电后产生的热量散出，进而提高环形金属条上触脚的使用周期。
附图说明
图1为本发明提出的一种晶圆电镀抗疲劳电环的示意图；
图2为本发明提出的一种晶圆电镀抗疲劳电环的环形金属触条结构立体图；
图3为本发明提出的一种晶圆电镀抗疲劳电环的缓冲体结构立体图；
图4为本发明提出的一种晶圆电镀抗疲劳电环的凹槽结构立体图；
图5为本发明提出的一种晶圆电镀抗疲劳电环的限位支撑块结构立体图；
图6为本发明提出的一种晶圆电镀抗疲劳电环的挤压杆结构立体图；
图7为本发明提出的一种晶圆电镀抗疲劳电环的LED灯结构立体图；
图8为本发明提出的一种晶圆电镀抗疲劳电环的内部弹簧组结构立体图。
图中：1、晶圆托盘；2、晶圆托架；3、环形金属触条；4、卡环；5、触脚；6、缓冲体；601、限位滑槽；602、弹片；603、连接块；604、限位支撑块；605、凹槽；606、挤压杆；607、柔软膜囊；608、内部弹簧组；609、凸块；610、触点开关；611、LED灯；612、复位弹簧。
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。
参照图1-图8，一种晶圆电镀抗疲劳电环，包括晶圆托盘1，晶圆托盘1的内部安装有用于放置晶圆的晶圆托架2，晶圆托架2的底部安装有环形金属触条3，环形金属触条3的外表面固定连接有卡环4，卡环4的下表面固定安装在晶圆托架2上，环形金属触条3包括呈环形阵列分布在其表面的触脚5，晶圆托架2的表面呈环形阵列分布设置有弹性机构，弹性机构设置在两两触脚5之间。
如图3和图5-图6所示，为了避免晶圆直接挤压环形金属触条3上的触脚5，弹性机构包括呈拱形的缓冲体6，通过晶圆与缓冲体6的接触减少晶圆对环形金属触条3上触脚5的挤压。
为了便于缓冲体6复位并便于将触脚5通电后产生的热量散出，缓冲体6的材质为石墨烯纤维，缓冲体6由石墨烯纤维编织而成，墨烯纤维是由石墨烯片层通过特定方法组装而成的纤维材料，具有出色的导电性、导热性和机械强度，同时由于石墨烯本身就具有非常高的弹性，因此制备成的石墨烯纤维同样具有出色的弹性，可以在受到拉伸或扭曲时迅速恢复原状，因此石墨烯纤维的这些性能有效防止触脚5出现热疲劳。
如图3-图6所示，为了使得晶圆能够与触脚5接触，在晶圆托盘1的上表面开设有限位滑槽601，缓冲体6的一端下表面固定安装有呈具有倾角的弹片602，便于带动缓冲体6及时进行复位，缓冲体6的另一端下表面固定连接有呈水平状态的连接块603，连接块603的下表面固定连接有横截面为三角形的限位支撑块604，弹片602、连接块603和限位支撑块604的表面均与限位滑槽601的内壁滑动连接，限位支撑块604在限位滑槽601内的移动对缓冲体6的移动进行限位，同时限位支撑块604与限位滑槽601内底壁的接触对缓冲体6的下移距离进行限制，从而避免晶圆过度挤压触脚5并能与触脚5紧密接触。
如图4所示，为了对缓冲体6的上移进行限位，在晶圆托架2的上表面开设有凹槽605，凹槽605的内底壁与限位滑槽601的内壁连通，缓冲体6的表面与凹槽605的内壁滑动卡接。
如图5-图8所示，为了确定晶圆是否与触脚5全部接触，在限位支撑块604的一侧表面固定连接有呈倒L型的挤压杆606，且挤压杆606的下端呈圆锥形状，弹性机构还包括固定安装在晶圆托盘1内壁的柔软膜囊607，柔软膜囊607的内顶壁呈环形阵列分布设置有与触脚5数量一致的凸块609，且柔软膜囊607的内底壁呈环形阵列分布设置有与凸块609数量一致的触点开关610，柔软膜囊607的内圈表面呈环形阵列分布设置有与触点开关610数量一致的LED灯611，凸块609位于触点开关610的按钮一侧上方，限位支撑块604的下移带动挤压杆606下移，限位支撑块604的下移带动挤压杆606呈圆锥形状的一端挤压柔软膜囊607，柔软膜囊607上端受到挤压带动凸块609接触触点开关610，触点开关610直接连接到LED灯611的电路中，挤压杆606对触点开关610的按钮进行按压实现对LED灯611的开关控制，当凸块609按压触点开关610的按钮时，它闭合电路，使电流流过LED灯611，从而使LED灯611亮起。
如图8所示，为了使得柔软膜囊607具有复位的弹性，柔软膜囊607的内壁呈环形阵列分布设置有多个内部弹簧组608，内部弹簧组608由两个呈左右交错分布的弹簧构成，同时两个弹簧不处于同一平面，便于对柔软膜囊607内部进行支撑。
如图8所示，为了在凸块609不挤压触点开关610时使得LED灯611处于关闭状态，在触点开关610的按钮另一侧表面固定安装有复位弹簧612，复位弹簧612的自由端与柔软膜囊607的内壁固定连接，当晶圆取出后，柔软膜囊607在内部弹簧组608的作用下发生复位，同时弹片602以及缓冲体6在弹力作用下同样进行复位，从而带动挤压杆606远离柔软膜囊607，复位弹簧612带动触点开关610关闭，从而使得LED灯611不亮。
通过设置弹性机构，避免晶圆挤压环形金属条上的触脚5，并在限位支撑块604与限位滑槽601内的移动使得晶圆能与环形金属条上的触脚5接触，便于进行导电，同时弹性机构中的缓冲体6、弹片602、内壁通过内部弹簧组608支撑的柔软膜囊607，可在晶圆取走后进行复位，且缓冲体6为石墨烯纤维编织而成，通过弹片602、材质为石墨烯纤维的缓冲体6以及柔软膜囊607具有的弹性使得晶圆远离时，能够自动进行复位，并且石墨烯纤维具有导热性，便于将通电后产生的热量散出，进而提高环形金属条上触脚5的使用周期。
工作原理：使用时，外部晶圆夹手将晶圆放置到晶圆托盘1内晶圆托架2上的环形金属触条3上，随着外部升降机构下降带动晶圆下移，晶圆的下移带动缓冲体6下移，缓冲体6沿着凹槽605内壁的下移带动弹片602、连接块603和限位支撑块604沿着限位滑槽601的内壁同步向下移动，直到限位支撑块604以及弹片602与限位滑槽601内底壁接触，晶圆的边缘和环形金属触条3上的触脚5接触；
与此同时，限位支撑块604的下移带动挤压杆606下移，挤压杆606的下移使其呈圆锥形状的一端挤压柔软膜囊607，柔软膜囊607上端受到挤压带动凸块609接触触点开关610，凸块609按压触点开关610的按钮时，它闭合电路，使电流流过LED灯611，从而使LED灯611亮起；
电镀过程中，缓冲体6的材料性质可将通电后产生的热量导出；
电镀完成后，外部晶圆夹手取片，当缓冲体6或弹片602被损坏或失去弹性时，则缓冲体6不能进行复位，从而带动连接块603、限位支撑块604和挤压杆606无法复位，只能保持不动，而柔软膜囊607在内部弹簧组608的作用下进行复位，使得挤压杆606呈圆锥状的一端刺破柔软膜囊607，导致柔软膜囊607也无法进行复位，进而使得LED灯611始终处于发光状态，通过屏幕观察到LED灯611的情况从而提醒工作人员对其进行更换处理。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种晶圆电镀抗疲劳电环，包括晶圆托盘（1），其特征在于：所述晶圆托盘（1）的内部安装有用于放置晶圆的晶圆托架（2），所述晶圆托架（2）的底部安装有环形金属触条（3），所述环形金属触条（3）的外表面固定连接有卡环（4），所述卡环（4）的下表面固定安装在所述晶圆托架（2）上，所述环形金属触条（3）包括呈环形阵列分布在其表面的触脚（5），所述晶圆托架（2）的表面呈环形阵列分布设置有弹性机构，所述弹性机构设置在两两所述触脚（5）之间；
所述弹性机构包括呈拱形的缓冲体（6），所述缓冲体（6）的材质为石墨烯纤维，通过晶圆与所述缓冲体（6）的接触减少晶圆对所述环形金属触条（3）上所述触脚（5）的挤压；
所述晶圆托盘（1）的上表面开设有限位滑槽（601），所述缓冲体（6）的一端下表面固定安装有呈具有倾角的弹片（602），所述缓冲体（6）的另一端下表面固定连接有呈水平状态的连接块（603），所述连接块（603）的下表面固定连接有横截面为三角形的限位支撑块（604），所述弹片（602）、所述连接块（603）和所述限位支撑块（604）的表面均与所述限位滑槽（601）的内壁滑动连接，避免晶圆挤压所述环形金属条（3）上的所述触脚（5），并在所述限位支撑块（604）在所述限位滑槽（601）内的移动使得晶圆能与所述环形金属触条（3）上的所述触脚（5）接触；
所述弹性机构还包括固定安装在所述晶圆托盘（1）内壁的柔软膜囊（607），所述柔软膜囊（607）的内壁呈环形阵列分布设置有多个内部弹簧组（608）。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆电镀抗疲劳电环，其特征在于：所述晶圆托架（2）的上表面开设有凹槽（605），所述凹槽（605）的内底壁与所述限位滑槽（601）的内壁连通，所述缓冲体（6）的表面与所述凹槽（605）的内壁滑动卡接。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆电镀抗疲劳电环，其特征在于：所述限位支撑块（604）的一侧表面固定连接有呈倒L型的挤压杆（606），且所述挤压杆（606）的下端呈圆锥形状。
4.根据权利要求1所述的一种晶圆电镀抗疲劳电环，其特征在于：所述柔软膜囊（607）的内顶壁呈环形阵列分布设置有与所述触脚（5）数量一致的凸块（609），且所述柔软膜囊（607）的内底壁呈环形阵列分布设置有与所述凸块（609）数量一致的触点开关（610）。
5.根据权利要求4所述的一种晶圆电镀抗疲劳电环，其特征在于：所述柔软膜囊（607）的内圈表面呈环形阵列分布设置有与所述触点开关（610）数量一致的LED灯（611），所述凸块（609）位于所述触点开关（610）的按钮一侧上方。
6.根据权利要求5所述的一种晶圆电镀抗疲劳电环，其特征在于：所述触点开关（610）的按钮另一侧表面固定安装有复位弹簧（612），所述复位弹簧（612）的自由端与所述柔软膜囊（607）的内壁固定连接。
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