CN214226899U - 晶圆夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种晶圆夹具，用于晶圆电镀，晶圆夹具包括托板和密封件，托板用于承托晶圆，托板能够将晶圆压设于密封件上，晶圆夹具还包括定位件，定位件具有与晶圆周侧边缘贴合的限位面，在托板将晶圆压设于密封件之前，晶圆与定位件相脱离。该晶圆夹具将从上片口进入的晶圆先放置于定位件上，通过与晶圆周侧边缘贴合的限位面使其与密封件具有良好的同心度，然后通过定位件与托板的相对运动，将晶圆转移到托板上后，再压设于密封件上，以获得更好的密封效果，进而获得更好的电镀均匀性。

Description

晶圆夹具

技术领域

本实用新型涉及晶圆电镀领域，特别涉及一种晶圆夹具。

背景技术

半导体电镀机是在芯片制造过程中使用的一种设备，用于将电镀液中的金属离子电镀到晶圆表面。电镀机包含框架、电镀槽、循环系统、清洗槽、电镀挂具等部分。其中电镀挂具中的晶圆夹具是电镀加工最重要的辅助工具，它对电镀镀层的分布和工作效率有着直接影响。在单面电镀中，电镀挂具的密封性是保护单面电镀的关键，而电镀挂具的密封性又与晶圆密封边缘的一致性密切相关。一旦晶圆和密封件的同心度不足，或者角度发生变化，密封性将会大大降低，得到的电镀层不均匀，无法获得较好的导电均匀性，就会影响晶圆的性能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中晶圆和密封件的同心度不足，得到的电镀层不均匀，无法获得较好的导电均匀性的缺陷，提供一种晶圆夹具。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种晶圆夹具，用于晶圆电镀，所述晶圆夹具包括托板和密封件，所述托板用于承托晶圆，所述托板能够将所述晶圆压设于所述密封件上，所述晶圆夹具还包括定位件，所述定位件具有与所述晶圆周侧边缘贴合的限位面，在所述托板将所述晶圆压设于所述密封件之前，所述晶圆与所述定位件相脱离。

在本实用新型中，采用上述形式，晶圆自晶圆夹具的上片口进入，通过与晶圆周侧边缘贴合的限位面使其与密封件具有良好的同心度，然后通过定位件与托板的相对运动，晶圆在托板的带动下压紧在密封件之前，使定位件相对晶圆脱离，避免定位件对晶圆的周侧的定位影响密封件对晶圆的正常密封，保证正常的密封效果。

较佳地，所述定位件还具有用于承托所述晶圆的承托面，所述承托面位于所述限位面下方。

在本实用新型中，采用上述形式，使晶圆在放置于定位件时，处于整体受力稳定的状态。

较佳地，所述托板相对于所述定位件向上运动，且在相对运动的过程中，所述晶圆与所述定位件沿相对运动方向相脱离。

在本实用新型中，采用上述形式，无论定位件是承托晶圆还是夹持晶圆，都能使晶圆从定位件平稳地转移至托板上，且不会影响已有的同心度。

较佳地，所述晶圆与所述定位件脱离时，所述定位件沿所述晶圆径向方向向外运动。

在本实用新型中，采用上述形式，防止夹持晶圆的力较大，导致晶圆转移过程不顺或发生位移，使晶圆与密封件的同心度降低。

较佳地，所述限位面的上端延伸形成导向面，所述导向面用于引导所述晶圆与所述限位面贴合。

在本实用新型中，采用上述形式，使晶圆从上片口放入定位件时，能够在一定误差范围内自动导向至限位面形成的空间内。

较佳地，所述导向面为向外弯曲的圆弧面。

在本实用新型中，采用上述形式，使导向过程更加顺利，更加方便操作。

较佳地，所述定位件沿所述晶圆周侧方向均匀分布。

在本实用新型中，采用上述形式，定位件在各个方向固定晶圆，使定位效果更好。

较佳地，所述定位件的数量至少为三个。

在本实用新型中，采用上述形式，使定位件能够从三个方向形成较为稳定的结构进行定位。

较佳地，所述托板边缘还设有卡边，所述卡边下端具有卡口，所述卡口的内径等于所述晶圆的外径。

在本实用新型中，采用上述形式，使晶圆从定位件上交换至托板上后，能够恰好卡在卡边内侧，不发生位移，从而保持较好的同心度。

较佳地，所述卡口的内径小于等于所述限位面的内径，所述卡口上方具有向外侧倾斜的斜面。

在本实用新型中，采用上述形式，通过斜面的引导作用，使晶圆从定位件上更容易、更稳定地交换至托板上。

较佳地，所述密封件内侧具有凸起的密封唇，所述密封唇与所述晶圆朝向所述密封件一侧表面密封贴合。

在本实用新型中，采用上述形式，利用密封唇的高度较低这一特点，在满足晶圆与托盘的同心度要求的前提下，施加一定压力可以实现最佳密封效果。

较佳地，所述托板上形成有避让区域，所述避让区域包括所述定位件在所述托板上的投影位置。

在本实用新型中，采用上述形式，使定位件和托板在运动过程中不会相互干涉，也无需增加额外的运动机构，进一步保证了整体稳定性。

较佳地，所述密封件固定于辅助定位件，所述辅助定位件可拆卸安装于辅助安装件上，所述辅助安装件形成于或固定于底座。

在本实用新型中，采用上述形式，使密封件可拆卸连接于底座，从而使工作状态下密封件和托板的同心度不会发生变化，即使拆卸后重新安装也能保证较好的同心度。

较佳地，所述密封件内侧还具有导电件，所述导电件用于导通所述晶圆与电极，所述导电件固定于所述辅助定位件。

在本实用新型中，采用上述形式，将导电件设置于密封件内侧，在电镀过程中实现电路的导通，结构简单，且不影响密封件和托板的同心度。

较佳地，所述辅助定位件与所述辅助安装件通过插销实现连接。

在本实用新型中，采用上述形式，将辅助定位件和辅助安装件以精度较高、稳定性较好的方式实现连接。

较佳地，所述定位件固定于所述底座上。

在本实用新型中，采用上述形式，将定位件和密封件都直接或间接固定于底座上，从而保证两者之间的同心度，使定位件、托板和密封件三者之间都具有良好的同心度。

本实用新型的积极进步效果在于：该晶圆夹具将从上片口进入的晶圆先放置于定位件上，通过与晶圆周侧边缘贴合的限位面使其与密封件具有良好的同心度，然后通过定位件与托板的相对运动，将晶圆转移到托板上后，再压设于密封件上，以获得更好的密封效果，进而获得更好的电镀均匀性。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例中晶圆夹具的内部结构示意图。

图2为本实用新型具体实施例中定位件和托板的具体结构放大示意图。

图3为本实用新型具体实施例中卡边的具体结构放大示意图。

图4为本实用新型具体实施例中晶圆夹具的剖视图。

图5为本实用新型具体实施例中辅助定位件和辅助安装件的结构示意图。

图6为本实用新型具体实施例的另一种实施方式中定位件的结构示意图。

附图标记说明：

晶圆夹具100

上片口101

晶圆200

定位件1

限位面11

承托面12

导向面13

托板2

避让区域21

密封件3

密封唇31

卡边4

卡口41

斜面42

辅助定位件51

辅助安装件52

底座6

固定环7

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

如图1-4所示，本实施例提供一种晶圆夹具100，用于晶圆电镀，晶圆夹具100包括托板2和密封件3，托板2设置在底座6上，其用于承托晶圆200，并且能够在驱动单元(图中未示出)的驱动下相对底座6进行升降。密封件3设置在固定环7上，固定环7也设置在底座6上，在托板2上升时，托板2能够带动晶圆200上升并使其压设在呈环状的密封件3上，导电环设置在密封件3的内部，通过密封件3将晶圆200用于与导电环搭接的边缘部分和晶圆200待电镀的表面之间隔开。

本实施例中，如图1所示，晶圆夹具100还包括三个定位件1，定位件1和托板2均设置在晶圆夹具100的底座6上，三个定位件1均匀分布在托板2的四周，定位件1具有与晶圆200周侧边缘贴合的限位面11。具体的，外部机构在将晶圆200放置于该晶圆夹具100上时，会将晶圆200直接摆放在三个定位件1的承托面12上，三个定位件1的承托面12位于相同高度，并且均高于托板2用于承载晶圆200的表面2a。之后托板2在驱动单元的带动下上升，托板2的表面2a与晶圆200接触，并继续带着晶圆200上升，在托板2带动晶圆200上升并将其压在密封件3之前，晶圆200与定位件1相脱离，避免定位件1的限位面11阻碍晶圆200压紧在密封件3上。

本实施例中，三个定位件1是完全固定在底座6上的，因此无法相对底座6、密封件3或固定环7进行移动，也彻底避免了晶圆200被压紧在密封件3上时，用于定位晶圆200侧面的限位面11影响密封件3的正常密封。

在本实施例中，从上片口101进入的晶圆200先放置于定位件1上，通过与晶圆200周侧边缘贴合的限位面11使其与密封件3具有良好的同心度，然后通过定位件1与托板2的相对运动，将晶圆200转移到托板2的表面2a上后，再压设于密封件3上，以获得更好的密封效果。

具体地，在电镀过程中，对密封性要求较高，当密封效果达到一定程度，电镀层才能保证均匀。而电镀层的均匀程度决定了晶圆200的导电性能，是十分重要的参数。所以为了确保电镀层的均匀程度，本实施例中采用定位件1结合托板2的形式，利用侧边的限位面11，使晶圆200和密封件3保持较高的同心度，以获得更好的密封效果。

如图1-4所示，定位件1还具有用于承托晶圆200的承托面12，承托面12位于限位面11下方。托板2相对于定位件1向上运动，且在相对运动的过程中，晶圆200与定位件1沿相对运动方向相脱离。

本实施例中，利用定位件1下部的承托面12，使晶圆200在放置于定位件1时，处于整体受力稳定的状态，并且在定位件1发生运动时，能够保持晶圆200稳定在承托面12上，不发生移动。

本实施例还提供另一种实施方式：定位件1本身不具有承托面12，晶圆200被限位面11定位的同时，托板2从下方承托晶圆200，当晶圆200与定位件1脱离时，定位件1沿晶圆200径向方向向外运动。

在本实施例中，承托面12的作用是为了承托晶圆200，如果不设置承托面12，可以借用托板2起到承托的作用，并且通过定位件1上的限位面11来固定晶圆200，起到夹持的效果，稳定之后再松开。为了防止夹持晶圆200的力较大，导致晶圆200转移过程不顺或发生位移，使晶圆200与密封件3的同心度降低，当晶圆200与定位件1脱离时，定位件1沿晶圆200径向方向向外运动。

应当理解的是，无论定位件1是承托晶圆200还是夹持晶圆200，本实施例中的两种实施方式都能使晶圆200从定位件1平稳地转移至托板2上，且不会影响已有的同心度。

如图1-4所示，限位面11的上端延伸形成导向面13，导向面13为向外弯曲的圆弧面，用于引导晶圆200与限位面11贴合。

在本实施例中，导向面13可以使晶圆200从上片口101放入定位件1时，能够在一定误差范围内自动导向至限位面11形成的空间内，向外弯曲的圆弧形导向面13能够使导向过程更加顺利，更加方便操作。

具体地，晶圆200从上片口101放入后，先接触到导向面13，然后由于自身重力作用，顺着导向面13下滑落入限位面11围成的，用于容纳晶圆200的空间内。这样避免了直接将晶圆200从上片口101放入用于容纳晶圆200的空间时可能会遇到的卡位或定位不准等问题。

如图1-4所示，定位件1沿晶圆200周侧方向均匀分布，且定位件1的数量至少为三个。

具体地，本实施例中采用三个定位件1，三个定位件1沿晶圆200周侧方向均匀分布，分别从各个方向固定晶圆200，使定位效果更好。由于最少三个定位件1能够形成相对稳定的结构，因此，至少三个定位件1均匀分布的形式，可以使定位件1形成稳定的结构进行定位。

如图6所示，本实施例还提供另一种实施方式：所有定位件1为一个整体，同时具有多个相对独立的限位面11，这些限位面11单独设置并沿晶圆200周侧方向均匀分布。该定位件1的下表面可被整体固定于底座6上。

在本实施例中，多个限位面11协同作用，起到了精确定位的作用。为了避免各个定位件1分开设置而导致某一定位件1的精度不准而影响其他定位件1的精度，将所有定位件1连接为一个整体。

应当理解的是，可以使用连接件连接定位件1，也可以在制造时将所有定位件1一体成型。前者更加利于拆装和调节，便于微调，后者更加利于整体更换，精度较高。本领域技术人员可以根据不同的需求，采用对应的方案。

如图1-4所示，托板2边缘还设有卡边4，卡边4下端具有卡口41，卡口41的内径等于晶圆200的外径。卡口41的内径小于等于限位面11的内径，卡口41上方具有向外侧倾斜的斜面42。

在本实施例中，晶圆200从定位件1上交换至托板2上时，能够恰好从限位面11内侧卡在卡口41的内侧，并且在此过程中不发生横向位移，从而保持较好的同心度。进一步地，通过卡口41上方的斜面42的引导作用，使晶圆200从定位件1上更容易、更稳定地交换至托板2上。

具体地，在不依赖卡边4的情况下，晶圆200可能会在与托板2碰撞的瞬间因冲击而发生颠簸，导致同心度降低。本实施例中，借助设置在托板2边缘的卡边4可以产生晶圆200逐渐从定位件1到托板2过渡的效果，相比之下更稳定。

如图1-4所示，密封件3内侧具有凸起的密封唇31，密封唇31与晶圆200朝向密封件3一侧表面密封贴合。

在本实施例中，利用密封件3上凸起高度较低的密封唇31，在满足晶圆200与托盘2的同心度要求的前提下，从托盘2侧施加一定压力，即可以实现密封的效果。

具体地，本实施例中托板2将晶圆200压设于密封件3上，此时密封件3上的密封唇31将晶圆200朝向密封件3一侧密封，并与外部隔开。电镀过程中，密封件3将电镀液与晶圆200的内侧表面隔开，电镀液接触到晶圆200的外侧表面后，经过导电件形成“电极-晶圆200-电镀液-电极”的电荷通路。在晶圆200与密封件3同心度较好时，各方向上的密封效果都能满足电镀的密封需求，可以使电镀层更加均匀。

如图1-4所示，托板2上形成有避让区域21，避让区域21包括定位件1在托板2上的投影位置。

在本实施例中，由于托板2和定位件1的运动轨迹在同一方向上，且十分可能在相对运动的过程中发生干涉，因此在托板2上形成有避让区域21，使定位件1和托板2在运动过程中不会相互干涉。这样一来也无需增加额外的运动机构，进一步保证了整体稳定性。

具体地，在托板2能够满足支撑条件的前提下，在设计和制造托板2时即可预留空间作为避让区域21。本领域技术人员应当理解，在确定了定位件1的位置之后，根据实际干涉风险在托板2上加工形成的避让也属于避让区域21的一种实现方式。

如图1-5所示，密封件3设置在固定环7上，辅助定位件51固定在固定环7上，用于辅助固定环7在相对底座6拆卸后的定位安装，辅助定位件51可通过接插定位的方式定位于辅助安装件52的孔内，辅助安装件52形成于或固定在底座6上。

在本实施例中，借助辅助定位件51和辅助安装件52使密封件3及固定环7在相对底座6可拆卸的同时，提高拆卸之后的定位安装精度，从而在拆卸固定环7并更换或调试密封件3及导电件之后，在重新将固定环7安装于底座6时，使工作状态下密封件3和托板2之间的同心度不会发生变化，即使拆卸后重新安装也能保证较好的同心度。同时，这种定位销接插固定的方式，也可降低定位的难度，从而降低拆卸固定环7后再次安装所花费的时间。

具体地，密封件3位于底座6上方，密封件3通过固定环7与辅助定位件51相连，辅助定位件51又与辅助安装件52可拆卸连接，辅助安装件52形成于底座6，从而使密封件3与底座6之间形成了相对稳定的连接结构。由于密封件3在某些情况下需要拆下清洁或更换，通过辅助定位件51和辅助安装件52的拆卸安装，从而使其安装位置相对固定，进而提高密封件3的位置精度，保证密封件3与晶圆200的同心度。

在本实施例中，辅助定位件51与辅助安装件52通过插销实现连接，提供了一种辅助定位件51与辅助安装件52之间精度较高、稳定性也较好的连接方式。

应当理解的是，常规可拆卸连接或安装方式均可实现两者的可拆卸连接，本实施例中只是在较为方便、牢固的多种方式中选择插销连接。在多次拆装之后，还是需要精确测量并进行调节，来消除多次拆装累计的误差。

在本实施例中，密封件3内侧还具有导电件(图中未示出)。导电件用于导通晶圆200与电极，导电件固定于辅助定位件51上。通过将导电件设置于密封件3内侧，在电镀过程中实现电路的导通，结构简单，且不影响密封件3和托板2的同心度。

如图1-5所示，定位件1固定于底座6上。

在本实施例中，将定位件1和密封件3都直接或间接固定于底座6上，从而可以保证两者之间的同心度，使定位件1、托板2和密封件3三者之间都具有良好的同心度。

具体地，在遇到特殊情况或者需要拆卸定位件1时，由于定位件1固定于底座6上，而密封件3也固定于底座6上，两者具有相对固定的位置关系。这样一来可以减少反复拆装而造成的位置偏移，即使拆装多次，也能维持定位件1和密封件3之间较好的同心度。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (17)

1.一种晶圆夹具，用于晶圆电镀，所述晶圆夹具包括托板和密封件，所述托板用于承托晶圆，所述托板能够将所述晶圆压设于所述密封件上，其特征在于，所述晶圆夹具还包括定位件，所述定位件具有与所述晶圆周侧边缘贴合的限位面，在所述托板将所述晶圆压设于所述密封件之前，所述晶圆与所述定位件相脱离。

2.如权利要求1所述的晶圆夹具，其特征在于，所述定位件还具有用于承托所述晶圆的承托面，所述承托面位于所述限位面下方。

3.如权利要求2所述的晶圆夹具，其特征在于，所述托板相对于所述定位件向上运动，且在相对运动的过程中，所述晶圆与所述定位件沿相对运动方向相脱离。

4.如权利要求1所述的晶圆夹具，其特征在于，所述托板相对于所述定位件向上运动，且在相对运动的过程中，所述晶圆与所述定位件沿相对运动方向相脱离。

5.如权利要求4所述的晶圆夹具，其特征在于，所述晶圆与所述定位件脱离时，所述定位件沿所述晶圆径向方向向外运动。

6.如权利要求1所述的晶圆夹具，其特征在于，所述限位面的上端延伸形成导向面，所述导向面用于引导所述晶圆与所述限位面贴合。

7.如权利要求6所述的晶圆夹具，其特征在于，所述导向面为向外弯曲的圆弧面。

8.如权利要求1所述的晶圆夹具，其特征在于，所述定位件沿所述晶圆周侧方向均匀分布。

9.如权利要求8所述的晶圆夹具，其特征在于，所述定位件的数量至少为三个。

10.如权利要求1所述的晶圆夹具，其特征在于，所述托板边缘还设有卡边，所述卡边下端具有卡口，所述卡口的内径等于所述晶圆的外径。

11.如权利要求10所述的晶圆夹具，其特征在于，所述卡口的内径小于等于所述限位面的内径，所述卡口上方具有向外侧倾斜的斜面。

12.如权利要求1所述的晶圆夹具，其特征在于，所述密封件内侧具有凸起的密封唇，所述密封唇与所述晶圆朝向所述密封件一侧表面密封贴合。

13.如权利要求1所述的晶圆夹具，其特征在于，所述托板上形成有避让区域，所述避让区域包括所述定位件在所述托板上的投影位置。

14.如权利要求1所述的晶圆夹具，其特征在于，所述密封件固定于辅助定位件，所述辅助定位件可拆卸安装于辅助安装件上，所述辅助安装件形成于或固定于底座。

15.如权利要求14所述的晶圆夹具，其特征在于，所述密封件内侧还具有导电件，所述导电件用于导通所述晶圆与电极，所述导电件固定于所述辅助定位件。

16.如权利要求15所述的晶圆夹具，其特征在于，所述辅助定位件与所述辅助安装件通过插销实现连接。

17.如权利要求16所述的晶圆夹具，其特征在于，所述定位件固定于所述底座上。

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