CN208121226U - 用于电镀设备的晶圆夹具 - Google Patents

Abstract

一种用于电镀设备的晶圆夹具，包括一载具、至少一连动环、至少一电镀载体、至少一上盖以及至少一作动杆，载具于其侧壁处以同圆心方式固定着电镀载体及安装着可被转动的连动环，电镀载体圆周外壁边缘具有多个定位块，连动环圆周外壁底缘局部区域具有一齿轮区段，外壁顶缘则具有多个下卡块；上盖为环状盖体，环内壁顶缘分布着多个定位凹槽，环内壁底缘则设有一固定环，固定环内具有多个上卡块，作动杆纵向安装于载具内，其局部区段具有一齿条，齿条与齿轮区段相啮合。由此，当上盖覆盖于电镀载体后，因定位块位于定位凹槽内而被固定，操作者推动作动杆，利用齿条与齿轮区段啮合，进而使得连动环被转动，利用下卡块契合于上卡块进而旋紧上盖。

Description

用于电镀设备的晶圆夹具

技术领域

本实用新型涉及一种晶圆夹具的技术领域，尤其涉及一种用于电镀设备中夹持晶圆的结构，能避免过度夹紧晶圆，且有利于后续自动化机械的操作。

背景技术

如图1所示，为现有电镀设备的晶圆夹持结构，其于一载具11上固定着一电镀载体12，另外配合使用一内盖13及一上盖14。该电镀载体12圆周外壁具有多个凸块121，该上盖14内壁边缘则具有相对数目的多个上凸块141。使用时，欲电镀的晶圆A先放置于该电镀载体12上，放置该内盖13于该晶圆A上，该晶圆A中央祼露区域即为欲电镀表面，再由该上盖14覆盖于该内盖13及该电镀载体12上并加以旋转，利用该上凸块141与该下凸块121相对移动而产生相互迫紧效果，达到将该电镀载体12、晶圆A、内盖13及上盖14相互卡紧固定的目的。

然而上述结构在使用上具有下列几项缺点：

1.无法以自动化机械辅助操作：由于该上盖14须进行旋转才能锁紧于该电镀载体12，为避免该上盖14刮伤该晶圆A表面，必须利用不会转动的该内盖13作为中间介质，但欲使用自动化机器辅助操作时，因该内盖13的存在，机构运作容易产生干涉，因此目前此类晶圆夹持结构的操作流程皆采用人工进行上、下晶圆的动作，无法利用机器自动化运行；

2.夹紧过程中，容易造成晶圆边缘破裂：在该上盖14进行旋转紧动作时，通常会利用工具辅助施力，容易造成每次施予的力量无法固定，当该上盖14被过度旋紧，会压迫该内盖13施于该晶圆A边缘过大的作用力，容易造成该晶圆A边缘崩裂，产生严重的损失；或是反复多次使用后，过度的施力，也会造成部分上凸块121及下凸块141过度磨损，造成夹紧时于圆周无法提供均匀的施力。

3.载具内须设有多个电线，结构过于复杂：在电镀作业中，该晶圆A为阴极，必须有相关电路与之作连接，使外部电力能传输至此，因此会于该载具11内隐藏及分布着电线，此会增加载具11加工的困难度及后续组装上的麻烦。

有鉴于此，为了解决现有的缺点，本实用新型人凭借着多年的经验，设计了此一用于电镀设备的晶圆夹具。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种晶圆夹具，是运用于电镀设备中，主要采用不同的作动方式，达到夹持晶圆的目的，并有利于后续自动化设备的运作。

为达上述的目的，本实用新型包括一载具、至少一连动环、至少一电镀载体、至少一上盖及至少一作动杆，该载具于其侧壁处以同圆心方式固定着该电镀载体及安装着可被转动的该连动环，该电镀载体圆周外壁边缘具有多个定位块，该连动环圆周外壁底缘的局部区域具有一齿轮区段，外壁顶缘则具有多个下卡块。该上盖为环状盖体，环内壁顶缘分布着多个定位凹槽，壁内壁底缘则设有一固定环，该固定环内具有多个上卡块，当该定位块位于该定位凹槽内时，该上盖与该电镀载体将无法相对旋转，该作动杆纵向安装于该载具内，其局部区段具有一齿条，该齿条与该齿轮区段相啮合。

本实用新型的操作方式为：当晶圆放置于该电镀载体上，由该上盖覆盖于该电镀载体，因该定位块位于该定位凹槽内而使两者被固定。另外操作者推动该作动杆，因该齿条啮合于该齿轮区段而使得该连动环旋转，由该上卡块契合该下卡块就能迫紧该上盖，达到固定的目的，反之若改变该连动环的旋转方向就为解除锁固状态。利用本实用新型的结构能省略该现有内盖的结构，后续就能运用自动机器辅助，达到晶圆自动化上下片的目的。

另外在本实用新型中该作动杆、连动环及固定环皆可采用金属材质所构成，配合该上盖的环内壁内缘的导电线路，即可作为外部电力传输至内部的供电线路，在电镀作业中维持该晶圆为阴极状态。此设计能免除现有须于载具内另设有隐藏电线的设计，简化原本结构的复杂性，让产品更加实用。

再者，在本实用新型中，该连动环安装于该电镀载体圆周外围，且尺寸小于该电镀载体顶缘尺寸，该电镀载体被固定不动，使该连动环仅能旋转但无法脱离该电镀载体。

在本实用新型中，该载具由一板体及一支撑部所构成，形成上宽下窄的T字型结构体，该板体于一侧壁处内凹形成一容置座，该电镀载体及该连动环安装于该容置槽座，该容置槽座内另具有深度更深的一限位槽，该连动环的该齿轮区段则位于该限位槽内，该限位槽呈弧形，限制着该连动环仅能旋转一预定角度。

在本实用新型中，该板体纵向另具有一容置空间，该容置空间局部并与该容置槽座相连通，该作动杆安装于该容置空间，该齿条于该容置空间与该容置槽座相通处与该连动环的该齿轮区段相啮合。

在本实用新型中，该作动杆顶部另设有一导电块，该支撑部相对应处具有一凹槽，该导电块设置该凹槽内其中。

在本实用新型中，该作动杆的啮合区段另包括一活动管、一弹簧及调整件，该活动管能作线性的往复移动，该齿条位于该活动管的侧壁，该弹簧被限制于该活动管与该调整件之间，该调整件经转动能改变与该活动管之间的距离，进而调整该弹簧被预压值。由此在夹持状态下，由该弹簧提供一预设压力于该活动管，使该齿条持续施压于该齿轮区段，维持夹持状态的紧度。

本实用新型的有益效果在于，运用该连动环每次旋转一固定角度，达到旋紧于上盖的目的，能维持每次施力的一致性，避免发生如现有因施力过大造成晶圆损坏的缺点。

以下配合附图及元件符号对本实用新型的实施方式做更详细的说明，以使熟习该项技艺者在研读本说明书后能据以实施。

附图说明

图1现有电镀设备的晶圆夹持结构的分解图；

图2为本实用新型的立体图；

图3为本实用新型的分解图；

图4为本实用新型上盖、电镀载体及连动环的放大示意图；

图5为本实用新型作动杆的局部放大示意图；

图6为本实用新型实际使用状态的示意图。

附图标记如下：

载具 11

电镀载体 12

下凸块 121

内盖 13

上盖 14

上凸块 141

晶圆 A

载具 2

板体 21

基准线 211

支撑部 22

凹槽 221

插梢 222

弹簧 223

第二颈部 224

螺丝 235

容置槽座 23

限位槽 231

容置空间 24

连动环 3

齿轮区段 31

下卡块 32

电镀载体 4

定位块 41

上盖 5

定位凹槽 51

固定环 52

上卡块 53

定位线 54

作动杆 6

齿条 61

活动管 62

弹簧 63

调整件 64

导电块 65

第一颈部 66

晶圆 B

具体实施方式

如图2、图3所示，分别为本实用新型的立体图及分解图，本实用新型晶圆夹具包括一载具2、至少一连动环3、至少一电镀载体4、至少一上盖5及至少一作动杆6。在实施例中是于该载具2两侧皆设有夹持晶圆结构，用以增加生产效率，由于两面结构皆相同，本实用新型仅就其中一侧结构作说明。该连动环3与该电镀载体4采用同心圆方式安装于该载具2的其中一侧壁。该电镀载体4被固定不动，该连动环3能被旋转一角度。该作动杆6纵向安装于该载具2内，并能与该连动环3接触。当上盖5覆盖于该电镀载体4上，经由该作动杆6线性移动而带动该连动环3旋转，就能使该连动环3旋紧该上盖5，达到锁紧固定的目的。

接着就各构件的结构作一说明：

该载具2用以供各构件安装于此，该载具2由一板体21及一支撑部22所构成，形成上宽下窄的T字型结构体，该支撑部22宽度、厚度皆大于该板体21，以利在电镀时，让该板体21呈垂直状潜浸至一电镀槽内。该板体21于一侧壁处内凹形成一容置座23，该容置槽座23用以供该连动环3及电镀载体4安装于此。该容置槽座23内另具有深度更深的一限位槽231。该限位槽231呈弧形，用以限制该连动环3能旋转的角度。另外该板体21纵向另具有一容置空间24，该容置空间24局部并与该容置槽座23相连通。该容置空间24用以容纳该作动杆6。该载具2是由绝缘材料所制成。

该连动环3呈环状，圆周外壁底缘的局部区域具有一齿轮区段31，该齿轮区段31底部并凸出于该连动环3底面，组装时是局部位于该限位槽231内。该限位槽231的弧形大于该齿轮区段31分布长度，用以限制该连动环3所能旋转的角度。该连动环3圆周外壁顶缘分布着多个下卡块32，如图4所示，该下卡块32具有向下倾斜的斜面。该下卡块32是用以锁固该上盖5。组装时，该连动环3安装于该电镀载体4的圆周处，且尺寸小于该电镀载体4顶缘尺寸，故该连动环3仅能旋转但无法脱离该电镀载体4。该连动环3主要用旋转卡掣该上盖5，且因其为金属材质，亦可作为电力的传输介质。

该电镀载体4顶面为电镀时晶圆放置之处。该电镀载体4被以螺丝锁固于该容置槽座23底面，使之无法移动。该电镀载体4顶部圆周边缘具有多个向外凸出的定位块41，在组装时是与该上盖5配合，防止该上盖5转动。

该上盖5为环状盖体，环内壁顶缘分布着多个定位凹槽51，该定位凹槽51的数目及位置是与该定位块41相对应。该上盖5于环内壁底缘则固定着一固定环52，该固定环52内具有多个上卡块53。该上卡块53局部具有倾斜面朝上的斜面。该上卡块53的数目及位置是与该下卡块32相配合。该固定环52为金属材质所制成，另外该上盖5的内壁另可设有导电块(图中画出)与该固定环52相接触或锁固，或是利用金属螺丝(图中画出)锁固该固定环52，利用导电块或金属螺丝将电力传导至环内壁顶缘，以作用电镀时的电力传输的介质。

请一并参阅图5，该作动杆6是安装于该载具2的容置空间24内，负责带动该连动环3旋转。该作动杆6局部区段具有一齿条61，由该齿条61与该连动环3的齿轮区段31相啮合，当该作动杆6被往复拉动，就能带动该连动环3旋转，进而卡紧该上盖5。但本实用新型为了确保在使用时不易松脱及具有适当紧度，在本实施例中，该连动环3与该作动杆6的啮合区段具有一些特殊的设计。如图5所示，该作动杆6的啮合区段另包括一活动管62、一弹簧63及调整件64。该活动管62能作线性的往复移动，该齿条61位于该活动管62侧壁。该弹簧63被限制于该活动管63与该调整件64之间。该调整件64经转动能改变与该活动管62之间的距离，进而调整该弹簧63被预压值。该弹簧63是维持该活动管62的紧度。在作动状态下，该作动杆6是被推至该板体21内，该弹簧63虽被压缩但也持续施压于该活动管62，维持该齿条61啮合于该齿轮区段31的紧度，确保该连动环3旋紧于该上盖5。

在本实用新型中，该作动杆6亦可成为一导体，以作为电性传输的介质。此目的能减少于该载具2内另设其他电线，让结构更为简单。该作动杆6为金属材质，其活动管62、弹簧63及调整件64亦为金属材质。该作动杆6顶部另具有一导电块65，该导电块65形状可依需求而自由变化，以利安装于电镀设备后，能与相关电极接触。该支撑部22相对位置处则具有一凹槽221，以供该导电块65设置其中。

另外为了固定该作动杆6插入该载具2后的位置，该支撑部22处另设有相关的定位结构，以利固定其位置，但可为各种不同的方式，图中仅就其中一种作说明，并不因此限制仅能使用此种方式。该作动杆6靠近该导电块65的局部区段具有一尺寸较小的第一颈部66。该支撑部22相对应处则设有可移动的一插梢222及一弹簧223，该插梢222局部区段也具有尺寸较小的一第二颈部224。如图3所示，该插梢222为上大下小的型体，在组装时，以图面方向由上而下设置于该支撑部22相对应形状的孔洞内，再以螺丝235锁固，利用该弹簧223维持该插梢222的紧度。在卡掣状态下，该插梢222尺寸最大的圆柱区段是位于该第一颈部66处，使该作动杆6无法被移动，但若施予一外力，以图3左侧结构，是将插梢222由下而上推动，使该第二颈部224位于该第一颈部66内，该作动杆6就能拉出一段距离，使该连动环3触除与上盖5的锁固状态。

接着就组装方式及运作模式作一说明：

先将该作动杆6插入该容置空间24，再将该连动环3及该电镀载体4由上而下安装于该容置槽座23内，由该连动环3的齿轮区段31啮合于该齿条61，锁固该电镀载体4，因该限位槽231的关系，该连动环3仅能旋转一特定角度，也使得与之啮合的作动杆6无法脱离。

如图6所示，在未使用时，该作动杆6系被拉出一短距离，即该导电块65脱离该凹槽221。操作者可将一晶圆B放置于该电镀载体4顶面，将该上盖5的定位线54对准与该板体21上的基准线211，该上盖5由上而下覆盖该电镀载体4，利用该定位块41位于该定位凹槽51内，使该上盖5无法被旋动。此时将该作动杆6推入该板体21内，以该齿条61啮合于该齿轮区段31，该连动环3开始转动，以该下卡块32的斜面与上卡块53相接触而产生迫紧效果，利用该连动环3锁紧该上盖5，进而将晶圆B固定其中。反之欲取下该晶圆B，须先触动该插梢222(如图6左侧的背面方向)解除卡掣状态，再将该作动杆6拉开，开启该上盖5，即可取下该晶圆B。另外在本实施中是于该载具2两侧各设有一组晶圆夹持结构，左侧的作动杆6控制左侧面的结构，而右侧作动杆6就控制图面中背面的结构。

综合以上所述，本实用新型的用于电镀设备的晶圆夹具，具有下列几项优点：

1.此结构中并无现有的内盖结构，能利用自动化机器的辅助，达到自动化取、放晶圆的动作；

2.运用该连动环每次旋转一固定角度，达到旋紧于上盖的目的，能维持每次施力的一致性，避免发生如现有因施力过大造成晶圆损坏的缺点；

3.该作动杆内具有弹簧，维持迫紧后亦具有一适当紧度，确保该上盖夹持晶圆的的密封防漏性，避免电镀时电镀液渗入内部结构中；

4.该作动杆、连动环及固定环皆可由金属材质制造，并作为外部电力传输至晶圆处的介质，故结构内中并无现有须具有复杂的电线配置。

以上所述者仅为用以解释本实用新型的较佳实施例，并非企图据以对本实用新型做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的实用新型精神下所作有关本实用新型的任何修饰或变更，皆仍应包括在本实用新型意图保护的范畴。

Claims (7)

1.一种用于电镀设备的晶圆夹具，其特征在于，所述用于电镀设备的晶圆夹具包括一载具、至少一连动环、至少一电镀载体、至少一上盖及至少一作动杆，该载具于其一侧壁处以同圆心方式固定着该电镀载体及安装着可被转动的该连动环，该连动环被限制仅能旋转一角度，该电镀载体圆周外壁边缘具有多个定位块，该连动环圆周外壁底缘的局部区域具有一齿轮区段，外壁顶缘则具有多个下卡块，该上盖为环状盖体，环内壁顶缘分布着多个定位凹槽，壁内壁底缘则设有一固定环，该固定环内具有多个上卡块，该作动杆纵向安装于该载具内，其局部区段具有一齿条，该齿条会与该齿轮区段相啮合。

2.如权利要求1所述的用于电镀设备的晶圆夹具，其特征在于，该连动环安装于该电镀载体圆周外围，且尺寸小于该电镀载体顶缘尺寸，该电镀载体被固定不动，该连动环仅能旋转但无法脱离该电镀载体。

3.如权利要求1所述的用于电镀设备的晶圆夹具，其特征在于，该载具由一板体及一支撑部所构成，形成上宽下窄的T字型结构体，该侧壁是该板体侧面，该侧壁处内凹形成一容置座，该电镀载体及该连动环安装于该容置槽座，该容置槽座内另具有深度更深的一限位槽，该连动环的该齿轮区段则位于该限位槽内，该限位槽呈弧形，限制着该连动环仅能旋转一预定角度。

4.如权利要求3所述的用于电镀设备的晶圆夹具，其特征在于，该板体纵向另具有一容置空间，该容置空间局部并与该容置槽座相连通，该作动杆安装于该容置空间内，该齿条于该容置空间与该容置槽座相通处与该连动环的该齿轮区相啮合。

5.如权利要求3所述的电镀设备的晶圆夹具，其特征在于，该作动杆顶部另设有一导电块，该支撑部相对应处具有一凹槽，该导电块设置该凹槽内其中。

6.如权利要求3所述的电镀设备的晶圆夹具，其特征在于，该作动杆、该连动环及该固定环皆为金属材质，能作为电力传输的介质。

7.如权利要求1所述的电镀设备的晶圆夹具，其特征在于，该作动杆的啮合区段另包括一活动管、一弹簧及一调整件，该活动管能作线性的往复移动，该齿条位于该活动管侧壁，该弹簧被限制于该活动管与该调整件之间，该调整件经转动能改变与该活动管之间的距离，进而调整该弹簧的紧度。