CN204550745U - 晶圆电镀前处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种晶圆电镀前处理装置，其特征在于，包括：处理槽；所述处理槽设有容腔；所述容腔用于存放电镀前处理液；晶圆承载装置；所述晶圆承载装置用于承载晶圆；所述晶圆承载装置可相对所述处理槽做升降运动，承载晶圆进入或移出所述容腔。本新型提供的晶圆电镀前处理装置，用于在晶圆电镀前，对晶圆进行处理，以去除晶圆表面的沟槽及盲孔内的气泡，避免晶圆表面的沟槽及盲孔内的气泡对镀层产生影响，提高晶圆电镀质量。

Description

晶圆电镀前处理装置

技术领域

本新型涉及晶圆制造领域，特别涉及一种晶圆电镀前处理装置。

背景技术

晶圆(Wafer)是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。在晶圆上电镀一层导电金属，并对导电金属层进行加工以制成导电线路。而晶圆生产过程中，晶圆表面会形成沟槽，还会形成盲孔。长期生产实践证明，晶圆表面的沟槽或盲孔内易储存气泡。电镀液难以到达盲孔内，由于电镀液无法到达盲孔内，因此盲孔内表面无法达到电镀要求，降低电镀品质。因此，为提高电镀质量，需要处理晶圆以去除晶圆表面的杂质及盲孔内的气泡。

新型内容

本新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种在晶圆电镀前对晶圆进行处理的晶圆电镀前处理装置。

为实现以上目的，本新型通过以下技术方案实现：

晶圆电镀前处理装置，其特征在于，包括：

处理槽；所述处理槽设有容腔；所述容腔用于存放电镀前处理液；

晶圆承载装置；所述晶圆承载装置用于承载晶圆；所述晶圆承载装置可相对所述处理槽做升降运动，承载晶圆进入或移出所述容腔；

第一驱动装置；所述第一驱动装置驱动所述晶圆承载装置做升降运动或者通过第一传动装置驱动所述晶圆承载装置做升降运动；所述第一驱动装置为伺服电机或步进电机。

优选地是，所述第一传动装置为丝杠螺母；所述丝杠螺母包括螺纹配合的丝杆和螺母；所述丝杆和所述螺母其中之一受所述第一驱动装置驱动旋转，另一个与所述晶圆承载装置连接带动所述晶圆承载装置升降。

优选地是，还包括支撑臂；所述支撑臂设置在所述处理槽的一侧；所述丝杆可转动地安装在所述支撑臂上，受所述第一驱动装置驱动旋转；所述螺母与所述晶圆承载装置连接。

优选地是，还包括导向装置；所述导向装置包括至少一个导轨和滑块；所述导轨设置在所述支撑臂上；所述滑块设置在所述导轨上，且可沿所述导轨移动；所述螺母与所述滑块连接。

优选地是，还包括横梁和槽盖；所述横梁一端与所述螺母连接，另一端与所述槽盖连接；所述晶圆承载装置与所述槽盖连接，并位于所述槽盖的下方；所述第一驱动装置通过所述第一传动装置驱动所述横梁做升降运动，通过所述横梁带动所述槽盖和所述晶圆承载装置做升降运动；所述晶圆承载装置承载晶圆进入所述容腔后，所述槽盖抵靠所述处理槽将所述容腔密封。

优选地是，槽盖所述横梁和所述槽盖之间设有弹性装置；所述槽盖抵靠所述处理槽时，所述弹性装置压缩变形。

优选地是，所述弹性装置为压缩弹簧。

优选地是，所述横梁上设有第一套筒；所述槽盖上设有第二套筒；所述第一套筒套设在所述第二套筒上；所述第一套筒和所述第二套筒可相对移动；所述第一套筒的上端设有挡片，用于限制所述第二套筒相对所述第一套筒向上移动的行程；所述第一套筒的内壁上设有台阶；所述第二套筒上设有凸缘；所述凸缘位于所述第一套筒内，所述台阶用于限制所述凸缘相对所述第一套筒向下移动的行程；所述弹性装置置于所述第二套筒内，上端抵靠所述挡片，下端抵靠所述第二套筒的内壁。

优选地是，所述晶圆承载装置包括支架和至少一个晶圆支撑结构；所述晶圆支撑结构安装在所述支架上，每个所述晶圆支撑结构支撑一个晶圆地设置；所述晶圆支撑结构包括第一支撑板；所述第一支撑板呈弧形；所述第一支撑板上设有至少一个挡板；所述挡板沿竖直方向延伸，并高出所述第一支撑板。

优选地是，所述晶圆支撑结构还包括第二支撑板；所述第二支撑板呈弧形；所述第二支撑板与所述第一支撑板间隔设置，并通过所述挡板与所述第一支撑板连接。

优选地是，所述挡板的个数为多个；多个所述挡板相互间隔设置。

优选地是，所述晶圆支撑结构通过销钉可转动地安装在所述支架上；所述晶圆支撑结构转动后，所述晶圆支撑结构上设有挡板的一侧下降；还包括至少一个第二驱动装置；每个所述第二驱动装置驱动一个所述晶圆支撑结构转动或通过一个第二传动装置驱动一个所述晶圆支撑结构转动；所述第二驱动装置为气缸。

优选地是，所述支架上设有阻挡壁；所述阻挡壁位于所述晶圆支撑结构的转动路径上，用于限制所述晶圆支撑结构的转动行程。

优选地是，所述第二传动装置包括连杆；所述连杆的一端与第二驱动装置连接，另一端与所述支撑板可转动连接；所述连杆在所述第二驱动装置驱动下，推动或拉动所述晶圆支撑结构，使所述晶圆支撑结构转动。

优选地是，所述容腔的内壁上设有喷嘴；所述喷嘴可向晶圆喷射液体。

优选地是，所述处理槽设有抽气口；所述抽气口将抽真空装置与所述容腔连通；所述抽真空装置用于将所述容腔抽真空。

优选地是，还包括液位计；所述液位计用于检测所述容腔内存储的电镀前处理液的液位。

晶圆电镀前处理装置本新型提供的晶圆电镀前处理装置，用于在晶圆电镀前，对晶圆进行处理，以去除晶圆表面的杂质及盲孔内的气泡，避免晶圆表面的杂质及盲孔内的气泡对镀层产生影响，提高晶圆电镀质量。

附图说明

图1为本新型中的晶圆电镀前处理装置的结构示意图；

图2为本新型中的处理槽的结构示意图；

图3为本新型中的晶圆承载装置的结构示意图；

图4为图3的另一角度示意图；

图5为图4中的I放大示意图；

图6为本新型中的晶圆承载装置的结构主视图；

图7为本新型中的晶圆电镀前处理装置的局部剖视图；

图8为本新型中的晶圆支撑结构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本新型进行详细的描述：

如图1和2所示，晶圆电镀前处理装置，包括处理槽1。处理槽1设有容腔11。容腔11用于存放电镀前处理液，用以对晶圆进行电镀前处理。晶圆承载装置2用于承载晶圆01。晶圆承载装置2可相对处理槽1做升降运动，承载晶圆01进入或移出容腔11。

容腔11的内壁上设有喷嘴(图中未示出)，喷嘴可向容腔11内的晶圆01喷射液体，提高电镀前处理的效率和效果。

处理槽1设有抽气口12，抽气口12将抽真空装置(图中未示出)与容腔11连通。抽真空装置用于将容腔11抽真空，使容腔11内形成负压，避免液体外溢或者对晶圆进行负压处理，提高电镀前处理的效率和效果。还包括液位计(图中未示出)，液位计用于检测容腔11内存放的电镀前处理液的液位。

如图1-6所示，晶圆电镀前处理装置，还包括第一驱动装置，第一驱动装置可选用伺服电机或步进电机。本实施例选用伺服电机31。伺服电机31通过第一传动装置驱动晶圆承载装置2做升降运动。

处理槽1的一侧设有一支撑臂4。第一传动装置包括螺纹配合的丝杆51和螺母9图中未示出)。丝杆51可转动地安装在支撑臂4上，受伺服电机31驱动旋转。螺母与晶圆承载装置2连接，带动晶圆承载装置2沿丝杆51做升降运动。

支撑臂上还设有导向装置，导向装置包括两个导轨6和一个滑块52。两个导轨6分别设置在丝杆51的两侧。滑块52的两端分别设置在两个导轨6上，且可沿导轨6移动。螺母与滑块52连接。导轨6和滑块52可限制螺母转动，使螺母在丝杆51转动时沿丝杆51移动，从而带动晶圆承载装置2做升降运动，提高升降稳定性。

晶圆电镀前处理装置还包括槽盖7和横梁8。晶圆承载装置2与槽盖7连接，并位于槽盖7的下方。横梁8一端与滑块52连接，另一端与槽盖7连接。螺母沿丝杆51升降，通过滑块52和横梁8推动槽盖7一同升降，从而带动晶圆承载装置2升降。晶圆承载装置2承载晶圆下降至容腔11内后，槽盖7在横梁8的按压下抵靠处理槽1，将容腔11密封。如图7所示，横梁8上设有第一套筒81，槽盖7上设有第二套筒82，第一套筒81套设在第二套筒82上，第一套筒81和第二套筒82可相对移动。第一套筒81的上端设有挡片83，用于限制第二套筒82相对第一套筒81向上移动的行程。第一套筒81的内壁上设有台阶811，第二套筒82上设有凸缘821。凸缘821位于第一套筒81内，台阶811用于限制凸缘821相对第一套筒81向下移动的行程。第二套筒82内容置有弹性装置，弹性装置选用压缩弹簧84。压缩弹簧84上端抵靠挡片83，下端抵靠第二套筒82的内壁。横梁8按压槽盖7抵靠处理槽1时，压缩弹簧84压缩变形，将横梁8的按压力缓慢释放，起到缓冲作用，避免槽盖7变形，提高槽盖7对容腔11的密封效果。

晶圆承载装置2包括支架21和两个晶圆支撑结构22。支架21上端与槽盖7的下表面连接。两个晶圆支撑结构22设置在支架21上，并沿竖直方向排列。每个晶圆支撑结构22用于支撑一个晶圆01。如图8所示，晶圆支撑结构22包括第一支撑板221，第一支撑板221的呈弧形。第一支撑板221上设有多个相互间隔的挡板222，挡板222沿竖直方向延伸，并高出第一支撑板221。晶圆支撑结构22还包括第二支撑板223，第二支撑板223的呈弧形。第二支撑板223与第一支撑板221间隔设置，并通过挡板222与第一支撑板221连接。晶圆支撑结构22通过销钉23可转动地安装在支架21上。晶圆支撑结构22转动后，晶圆支撑结构22上设有挡板222的一侧上升或下降。支架21上设有阻挡壁211，阻挡壁211位于晶圆支撑结构22的转动路径上，用于限制晶圆支撑结构22的转动行程，使晶圆支撑结构22转动至指定位置。

晶圆电镀前处理装置还包括两个第二驱动装置，第二驱动装置选用气缸32。气缸32安装在槽盖7上。每个气缸32通过一个第二传动装置驱动一个晶圆支撑结构22转动。第二传动装置包括连杆53，连杆53位于槽盖7的下方。每个气缸32的活塞杆贯穿槽盖7与一个连杆53的上端连接，每个晶圆支撑结构22与一个连杆53的下端可转动连接。连杆53在气缸32的驱动下，推动或拉动晶圆支撑结构22，使晶圆支撑结构22转动。

本新型的晶圆电镀前处理装置的使用方法如下：

启动伺服电机31，驱动螺母52沿丝杆51上升。螺母52上升的同时，通过横梁8推动槽盖7和晶圆承载装置一同上升，容腔11打开，晶圆承载装置移出容腔11。如图1所示，将两个晶圆01分别插入第一支撑板221和第二支撑板223之间的间隙，使晶圆01水平搭放在第一支撑板221的上表面，且侧面抵靠挡板222。

启动气缸32，驱动连杆53向下移动。推杆53向下移动的同时，推动晶圆支撑结构22转动。晶圆支撑结构22转动后，晶圆支撑结构22上设有挡板222的一侧下降，从而使晶圆01倾斜。

启动伺服电机31，驱动螺母52沿丝杆51下降。螺母52下降的同时，通过横梁8推动槽盖7和晶圆承载装置一同下降。晶圆承载装置承载晶圆01进入容腔11内，使晶圆01与电镀前处理液接触。槽盖7在横梁8的按压下抵靠处理槽1，将容腔11密封，避免电镀前处理液溢出容腔11。横梁8按压槽盖7抵靠处理槽1时，压缩弹簧81压缩变形，将横梁8的按压力缓慢释放，起到缓冲作用，避免槽盖7变形，提高槽盖7对容腔11的密封效果。

晶圆01在前处理液中保持倾斜状态，有利于液体将晶圆01盲孔内的气泡置换出来，提高前处理效果。另一方面，若晶圆01保持水平状态下降，与液体沿水平方向的接触面积较大，晶圆下降受到的阻力也就较大，能耗大。且液体在晶圆01的按压下液面提升较高，极易出现满溢现象。而通过晶圆承载装置承载晶圆01，使晶圆01保持倾斜状态下降，可大大减少晶圆与液体沿水平方向的接触面积，从而降低晶圆下降时受到的阻力，节省能耗。同时可降低液体在晶圆01的按压下液面的提升高度，避免满溢现象的发生。晶圆支撑结构22可转动地设置，既可以转动至水平，方便将晶圆插在晶圆支撑结构上；也可以在晶圆放置后，使晶圆倾斜地进入处理槽内，使用方便且安全。

待电镀前处理充分后，启动伺服电机31，驱动螺母52沿丝杆51上升。螺母52上升的同时，通过横梁8推动槽盖7和晶圆承载装置一同上升，容腔11打开，晶圆承载装置移出容腔11。启动气缸32，驱动连杆53向上移动。推杆53向上移动的同时，拉动晶圆支撑结构22转动，使晶圆01回复水平状态。采用人工或机械手将晶圆从晶圆承载装置上取下并送入下一道加工工序。

通过控制螺母52上述的高度，使位于上方的晶圆支撑结构22露出容腔11，位于下方的晶圆支撑结构22仍位于液体内进行电镀前处理。即拿取位于上方的晶圆的同时，还可以对位于下方的晶圆进行电镀前保护处理，生产效率大大提高。

本新型中的上、下、水平、竖直均以图6为参考，为清楚地描述本新型而使用的相对概念，并不构成对权利要求范围的限制。

本新型中的实施例仅用于对本新型进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本新型保护范围内。

Claims (17)

1.晶圆电镀前处理装置，其特征在于，包括：

处理槽；所述处理槽设有容腔；所述容腔用于存放电镀前处理液；

晶圆承载装置；所述晶圆承载装置用于承载晶圆；所述晶圆承载装置可相对所述处理槽做升降运动，承载晶圆进入或移出所述容腔；

晶圆电镀前处理装置第一驱动装置；所述第一驱动装置驱动所述晶圆承载装置做升降运动或者通过第一传动装置驱动所述晶圆承载装置做升降运动；晶圆电镀前处理装置所述第一驱动装置为伺服电机或步进电机。

2.根据权利要求1所述的晶圆电镀前处理装置，其特征在于，所述第一传动装置为丝杠螺母；所述丝杠螺母包括螺纹配合的丝杆和螺母；所述丝杆和所述螺母其中之一受所述第一驱动装置驱动旋转，另一个与所述晶圆承载装置连接带动所述晶圆承载装置升降。

3.根据权利要求2所述的晶圆电镀前处理装置，其特征在于，还包括支撑臂；所述支撑臂设置在所述处理槽的一侧；所述丝杆可转动地安装在所述支撑臂上，受所述第一驱动装置驱动旋转；所述螺母与所述晶圆承载装置连接。

4.根据权利要求3所述的晶圆电镀前处理装置，其特征在于，还包括导向装置；所述导向装置包括至少一个导轨和滑块；所述导轨设置在所述支撑臂上；所述滑块设置在所述导轨上，且可沿所述导轨移动；所述螺母与所述滑块连接。

5.根据权利要求3所述的晶圆电镀前处理装置，其特征在于，还包括横梁和槽盖；所述横梁一端与所述螺母连接，另一端与所述槽盖连接；所述晶圆承载装置与所述槽盖连接，并位于所述槽盖的下方；所述第一驱动装置通过所述第一传动装置驱动所述横梁做升降运动，通过所述横梁带动所述槽盖和所述晶圆承载装置做升降运动；所述晶圆承载装置承载晶圆进入所述容腔后，所述槽盖抵靠所述处理槽将所述容腔密封。

6.根据权利要求5所述的晶圆电镀前处理装置，其特征在于，所述横梁和所述槽盖之间设有弹性装置；所述槽盖抵靠所述处理槽时，所述弹性装置压缩变形。

7.根据权利要求6所述的晶圆电镀前处理装置，其特征在于，所述弹性装置为压缩弹簧。

8.根据权利要求6所述的晶圆电镀前处理装置，其特征在于，所述横梁上设有第一套筒；所述槽盖上设有第二套筒；所述第一套筒套设在所述第二套筒上；所述第一套筒和所述第二套筒可相对移动；所述第一套筒的上端设有挡片，用于限制所述第二套筒相对所述第一套筒向上移动的行程；所述第一套筒的内壁上设有台阶；所述第二套筒上设有凸缘；所述凸缘位于所述第一套筒内，所述台阶用于限制所述凸缘相对所述第一套筒向下移动的行程；所述弹性装置置于所述第二套筒内，上端抵靠所述挡片，下端抵靠所述第二套筒的内壁。

9.根据权利要求1所述的晶圆电镀前处理装置，其特征在于，所述晶圆承载装置包括支架和至少一个晶圆支撑结构；所述晶圆支撑结构安装在所述支架上，每个所述晶圆支撑结构支撑一个晶圆地设置；所述晶圆支撑结构包括第一支撑板；所述第一支撑板呈弧形；所述第一支撑板上设有至少一个挡板；所述挡板沿竖直方向延伸，并高出所述第一支撑板。

10.根据权利要求9所述的晶圆电镀前处理装置，其特征在于，所述晶圆支撑结构还包括第二支撑板；所述第二支撑板呈弧形；所述第二支撑板与所述第一支撑板间隔设置，并通过所述挡板与所述第一支撑板连接。

11.根据权利要求9或10所述的晶圆电镀前处理装置，其特征在于，所述挡板的个数为多个；多个所述挡板相互间隔设置。

12.根据权利要求9或10所述的晶圆电镀前处理装置，其特征在于，所述晶圆支撑结构通过销钉可转动地安装在所述支架上；所述晶圆支撑结构转动后，所述晶圆支撑结构上设有挡板的一侧下降；还包括至少一个第二驱动装置；每个所述第二驱动装置驱动一个所述晶圆支撑结构转动或通过一个第二传动装置驱动一个所述晶圆支撑结构转动；所述第二驱动装置为气缸。

13.根据权利要求12所述的晶圆电镀前处理装置，其特征在于，所述支架上设有阻挡壁；所述阻挡壁位于所述晶圆支撑结构的转动路径上，用于限制所述晶圆支撑结构的转动行程晶圆电镀前处理装置。

14.根据权利要求12所述的晶圆电镀前处理装置，其特征在于，所述第二传动装置包括连杆；所述连杆的一端与第二驱动装置连接，另一端与所述支撑板可转动连接；所述连杆在所述第二驱动装置驱动下，推动或拉动所述晶圆支撑结构，使所述晶圆支撑结构转动。

15.根据权利要求1所述的晶圆电镀前处理装置，其特征在于，所述容腔的内壁上设有喷嘴；所述喷嘴可向晶圆喷射液体。

16.根据权利要求1所述的晶圆电镀前处理装置，其特征在于，所述处理槽设有抽气口；所述抽气口将抽真空装置与所述容腔连通；所述抽真空装置用于将所述容腔抽真空。

17.根据权利要求1所述的晶圆电镀前处理装置，其特征在于，还包括液位计；所述液位计用于检测所述容腔内存储的电镀前处理液的液位。