CN211057260U - 晶圆电镀机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及晶圆加工领域，公开了一种晶圆电镀机。该晶圆电镀机，包括电镀容器和电源，电镀容器上设置有盖板，电镀容器内设置有阳极金属板，阳极金属板与电源正极相连，盖板内侧设置有至少两个晶圆夹具，晶圆夹具连接有转轴，转轴与盖板转动连接并穿出至盖板的外侧，位于盖板的转轴上设置有蜗轮，盖板上设置有旋转驱动机构，旋转驱动机构连接有蜗杆，蜗杆水平布置于盖板外侧，蜗杆与蜗轮相啮合，晶圆夹具内设置有用于导通晶圆的导电结构，导电结构与电源的负极相连通。该晶圆电镀机在盖板上设置旋转驱动机构，通过同一蜗杆同时控制多个蜗轮转动，从而使电镀过程中晶圆进行转动，从而同时提高各晶圆的电镀的均匀性。
Description
技术领域
本实用新型涉及晶圆加工领域，尤其是一种晶圆电镀机。
背景技术
晶圆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；在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能的集成电路产品。晶圆电镀是晶圆加工过程中一个重要的工艺步骤。
晶圆电镀的基本原理是将晶圆和所要电镀的固体金属一起放入电镀液中，电镀液含有所要电镀的金属离子，晶圆作为电镀阴极，与电源的负极连接，固体金属作为电镀的阳极，与电源的正极连接。金属离子在晶圆(电镀阴极)获得电子，转变为金属沉积于晶圆表面，形成电镀层，同时在阳极不断有固体金属失去电子转变为金属离子，补充电镀液的金属离子浓度。
在晶圆电镀中如何提高电镀的均匀性是十分重要的问题，特别是对于多个晶圆同时进行电镀而言，如何控制其各个晶圆的均匀性是仍是一个难题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种晶圆电镀机，可以同时电镀多个晶圆，同时提高晶圆镀层的均匀性。
本实用新型公开的晶圆电镀机，包括电镀容器和电源，所述电镀容器上设置有盖板，所述电镀容器内设置有阳极金属板，所述阳极金属板与电源正极相连，所述盖板内侧设置有至少两个晶圆夹具，所述晶圆夹具连接有转轴，所述转轴与盖板转动连接并穿出至盖板的外侧，位于盖板的转轴上设置有蜗轮，所述盖板上设置有旋转驱动机构，所述旋转驱动机构连接有蜗杆，所述蜗杆水平布置于盖板外侧，所述蜗杆与蜗轮相啮合，所述晶圆夹具内设置有用于导通晶圆的导电结构，所述导电结构与电源的负极相连通。
优选地，所述蜗杆设置于盖板的中间位置，所述蜗杆的两侧均啮合有蜗轮。
优选地，所述蜗杆的轴向与盖板的长度方向一致。
优选地，所述旋转驱动机构包括低速电机和减速器，所述低速电机通过减速器与蜗杆相连通。
优选地，所述转轴上设置有导电滑环，所述导电滑环对应匹配有电刷，所述导电滑环与晶圆夹具内的导电结构相连通，所述电刷与电源的负极相连通。
优选地，所述晶圆夹具包括基座板、导电环和压环，所述转轴连接于基座板上，所述导电环连接于基座板上，并且导电环位于基座板与压环之间，所述导电环与导电滑环相连通。
优选地，所述导电环包括绝缘外层和导体内层，所述绝缘外层包裹所述导体内层，在导电环背向基座板的一侧沿环向设置有镂空孔，所述导体内层对应镂空孔具有外凸结构，所述外凸结构露出镂空孔，所述导体内层通过与导电滑环相连通。
本实用新型的有益效果是：该晶圆电镀机在盖板上设置旋转驱动机构，通过同一蜗杆同时控制多个蜗轮转动，从而使电镀过程中晶圆进行转动，从而同时提高各晶圆的电镀的均匀性。
附图说明
图1是本实用新型的整体示意图；
图2是盖板外侧的示意图；
图3是盖板内侧的示意图；
图4是晶圆夹具及其转轴的示意图；
图5是导电环的示意图。
附图标记：电镀容器1，盖板2，电源3，阳极金属板4，晶圆夹具5，基座板51，导电环52，外凸结构521，压环53，转轴54，蜗轮55，导电滑环56，电刷57，低速电机6，减速器61，蜗杆62。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
如图1-3所示，本实用新型的晶圆电镀机，包括电镀容器1和电源3，所述电镀容器1上设置有盖板2，所述电镀容器1内设置有阳极金属板4，所述阳极金属板4与电源3正极相连，所述盖板2内侧设置有至少两个晶圆夹具5，所述晶圆夹具5连接有转轴54，所述转轴54与盖板2转动连接并穿出至盖板2的外侧，位于盖板2的转轴54上设置有蜗轮55，所述盖板2上设置有旋转驱动机构，所述旋转驱动机构连接有蜗杆62，所述蜗杆62水平布置于盖板2外侧，所述蜗杆62与蜗轮55相啮合，所述晶圆夹具5内设置有用于导通晶圆的导电结构，所述导电结构与电源3的负极相连通。
其中，晶圆夹具5可以采用现有的各种晶圆电镀夹具，所不同的是，本实用新型的晶圆夹具5连接有转轴54，通过转轴54可以使晶圆夹具5转动，进而使所电镀晶圆发生转动，一方面可以起到扰动电镀液的作用，使电镀液循环更加快速均匀，进而防止局部离子浓度差异，另一方面，要控制电场绝对均匀是十分困难的，但是通过转动晶圆可以在相对不十分均匀的电场条件下，也能获得较为均匀的镀层。
转轴54穿出至盖板2的外侧后，连接有蜗轮55，也就是每个盖板2内侧的晶圆夹具5对应一个盖板2外侧的蜗轮55，而这些蜗轮55全部啮合与同一蜗杆62上，从而实现所有晶圆的同步转动。而且整体结构是较为简单的。为了不妨碍电镀，一般而言晶圆夹具5的主体部分均是绝缘体，不过为了将晶圆与电源3的负极相连通，需要在晶圆夹具5内设置相应的导电结构。本实用新型中，转轴54也可以采用强度较高的绝缘材料，蜗轮55蜗杆62则仍然优选采用金属材料，不过由于蜗轮55蜗杆62处于盖板2外侧，未接触电源3及电镀液，也不会对电镀产生不利影响。
为了最大限度地利用空间，使蜗杆62能够稳定地与蜗轮55传动，作为优选方式，如图2所示，所述蜗杆62设置于盖板2的中间位置，所述蜗杆62的两侧均啮合有蜗轮55。如上所述，每个蜗轮55均对应一个晶圆夹具5，分别可以带动各个晶圆旋转。为进一步，提高蜗杆62的有效利用率，所述蜗杆62的轴向与盖板2的长度方向一致。而盖板2的宽度最好能刚好布置两排晶圆夹具5。如图2和3所示的实施例中，即布置看两排共5个晶圆夹具5。
虽然晶圆的电镀时旋转有利于其电镀的均匀性，但是此旋转速度不宜过快，为此作为优选方式，所述旋转驱动机构包括低速电机6和减速器61，所述低速电机6通过减速器61与蜗杆62相连通。
因为晶圆夹具5是在旋转的，晶圆夹具5的导电结构直接连接电源3是较为困难的，为此，如图4所示，所述转轴54上设置有导电滑环56，所述导电滑环56对应匹配有电刷57，所述导电滑环56与晶圆夹具5内的导电结构相连通，所述电刷57与电源3的负极相连通。电刷57可以在导电滑环56上相对滑动而始终保持导通状态，通过两者的配合即可将旋转部件和静止部件很好地进行导通，从而使晶圆获得稳定的电源3。
如前文所述，晶圆夹具5可以直接采用现有的夹具，不过在此，提供一种优选实施方式，所述晶圆夹具5包括基座板51、导电环52和压环53，所述转轴54连接于基座板51上，所述导电环52连接于基座板51上，并且导电环52位于基座板51与压环53之间，所述导电环52与导电滑环56相连通。在安装晶圆时，首先将压环53取下，然后将晶圆紧贴导电环52布置，使其获得均匀稳定的电源3，然后通过连接压环53压力晶圆即可，具体的连接方式可以采用螺钉连接、粘接、卡接等方式。此处的导电环52即为前文所提到的晶圆夹具5内的导电结构，导电环52需要与导电滑环56相连通，可以通过在转轴54上开孔然后使带有绝缘外层的导线通过转轴54的内部经过，将导电环52与导电滑环56连接在一起。
考虑到晶圆完全将导电环52遮掩是十分困难的，会使导电环52的具体暴露于电镀液中，影响电场的分布，因而，作为有优选实施例，所述导电环52包括绝缘外层和导体内层，所述绝缘外层包裹所述导体内层，在导电环52背向基座板51的一侧沿环向设置有镂空孔，所述导体内层对应镂空孔具有外凸结构521，所述外凸结构521露出镂空孔，所述导体内层通过与导电滑环56相连通。如图5所示，导电环52绝大部分被绝缘外层覆盖，仅与晶圆接触的一面具有外露的外凸结构521，使其与晶圆导通，如此则可以在保证晶圆通电均匀稳定的情况下，降低导电环52对于电场的影响。外凸结构521可以直接在导电环52上冲压形成，加工十分简单。
Claims (7)
1.晶圆电镀机，包括电镀容器(1)和电源(3)，所述电镀容器(1)上设置有盖板(2)，所述电镀容器(1)内设置有阳极金属板(4)，所述阳极金属板(4)与电源(3)正极相连，其特征在于，所述盖板(2)内侧设置有至少两个晶圆夹具(5)，所述晶圆夹具(5)连接有转轴(54)，所述转轴(54)与盖板(2)转动连接并穿出至盖板(2)的外侧，位于盖板(2)的转轴(54)上设置有蜗轮(55)，所述盖板(2)上设置有旋转驱动机构，所述旋转驱动机构连接有蜗杆(62)，所述蜗杆(62)水平布置于盖板(2)外侧，所述蜗杆(62)与蜗轮(55)相啮合，所述晶圆夹具(5)内设置有用于导通晶圆的导电结构，所述导电结构与电源(3)的负极相连通。
2.如权利要求1所述的晶圆电镀机，其特征在于：所述蜗杆(62)设置于盖板(2)的中间位置，所述蜗杆(62)的两侧均啮合有蜗轮(55)。
3.如权利要求2所述的晶圆电镀机，其特征在于：所述蜗杆(62)的轴向与盖板(2)的长度方向一致。
4.如权利要求1所述的晶圆电镀机，其特征在于：所述旋转驱动机构包括低速电机(6)和减速器(61)，所述低速电机(6)通过减速器(61)与蜗杆(62)相连通。
5.如权利要求1所述的晶圆电镀机，其特征在于：所述转轴(54)上设置有导电滑环(56)，所述导电滑环(56)对应匹配有电刷(57)，所述导电滑环(56)与晶圆夹具(5)内的导电结构相连通，所述电刷(57)与电源(3)的负极相连通。
6.如权利要求5所述的晶圆电镀机，其特征在于：所述晶圆夹具(5)包括基座板(51)、导电环(52)和压环(53)，所述转轴(54)连接于基座板(51)上，所述导电环(52)连接于基座板(51)上，并且导电环(52)位于基座板(51)与压环(53)之间，所述导电环(52)与导电滑环(56)相连通。
7.如权利要求6所述的晶圆电镀机，其特征在于：所述导电环(52)包括绝缘外层和导体内层，所述绝缘外层包裹所述导体内层，在导电环(52)背向基座板(51)的一侧沿环向设置有镂空孔，所述导体内层对应镂空孔具有外凸结构(521)，所述外凸结构(521)露出镂空孔，所述导体内层通过与导电滑环(56)相连通。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112144092A (zh) * | 2020-09-21 | 2020-12-29 | 胡丹萍 | 一种整流器配件电镀装置 |
| CN114577178A (zh) * | 2022-03-17 | 2022-06-03 | 新阳硅密（上海）半导体技术有限公司 | 一种电镀头水平检测装置及方法 |
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2019
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