CN216404561U - 一种电镀设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电镀设备，包括电镀槽，所述电镀槽构造有用于容纳电镀液的内部空腔，且内部空腔中设置有导电部件和用于夹持晶圆的金属夹具，电源，所述电源分别通过导联件与导电部件及金属夹具电连通，并与导电部件和金属夹具共同构成供电回路，且电源用于为电镀过程供电，控制器，所述控制器用于控制所述供电回路连通所设定的时长，或控制所述电源开启所设定的时长；本电镀设备，结构紧凑、体积小巧，不仅可以满足晶圆的镀金艺需求，而且可以方便、精确的控制单片晶圆的电镀工艺时间及镀膜厚度，从而可以有效解决现有技术存在的不足。

Description

一种电镀设备

技术领域

本实用新型涉及晶圆制造技术领域，具体涉及一种电镀设备。

背景技术

晶圆（wafer)是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅；高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅；硅晶棒在经过研磨、抛光、切片后形成硅晶圆片，也就是晶圆（或称为晶片），晶圆是制造半导体芯片的基本材料，也带代表了电子半导体行业的底层尖端技术。

在晶圆加工工艺中，需要用到镀金（Plating)工艺，即，需要在晶圆上电镀一层金属膜（通常是金膜），晶圆电镀设备是现有技术中常用的，用于在晶圆上镀金属膜的设备，然而，现有的晶圆电镀设备在实际使用过程中，通常不便于控制镀膜厚度、且不能精确控制镀膜厚度的问题，且现有的晶圆电镀设备还存在电镀液使用量大的问题，由于电镀液价格高昂，导致整个镀金工艺的成本非常高，亟待解决。

实用新型内容

本实用新型第一方面要解决现有晶圆电镀设备所存在的，不便于控制镀膜厚度、且不能精确控制镀膜厚度的问题，提供了一种设计更加合理的电镀设备，不仅可以满足在晶圆上镀金属膜的工艺需求，而且可以方便、精确的控制镀膜厚度，主要构思为：

一种电镀设备，包括电镀槽，所述电镀槽构造有用于容纳电镀液的内部空腔，且内部空腔中设置有导电部件和用于夹持晶圆的金属夹具，

电源，所述电源分别通过导联件与导电部件及金属夹具电连通，并与导电部件和金属夹具共同构成供电回路，且电源用于为电镀过程供电，

控制器，所述控制器用于控制所述供电回路连通所设定的时长，或控制所述电源开启所设定的时长。在本方案中，内部空腔用于储存电镀液，并为晶圆的电镀过程提供空间，所述导电部件和金属夹具都能导电，并可以分别作为一个电极，通过与电源电连通，在实际的电镀过程中，电源、导电部件、金属夹具以及内部空腔中的电镀液可以共同构成封闭的回路，以便为设置于金属夹具、并置于电镀液内的晶圆电镀金膜，且在电镀过程中，控制器可以通过控制镀膜的时长来精确控制镀膜的厚度，而镀膜的时长可以通过控制电镀液的通电时长来实现精确控制，而为控制电镀液的通电时长，一种控制方式是：在所设定的通电时长内，控制器确保供电回路始终处于连通状态，以便持续镀膜，而当达到所设定的通电时长时，控制器自动断开供电回路，使得电镀液断电，从而达到精确控制镀膜时长、镀膜厚度的目的；另一种控制方式是：在所设定的通电时长内，控制器确保电源始终处于开启状态，以便持续为电镀液供电，而当达到所设定的通电时长时，控制器自动关闭电源，使得电镀液断电，从而达到精确控制镀膜时长、镀膜厚度的目的；相比于现有的电镀设备，本电镀设备，可以通过精确控制供电时长达到精确控制电镀工艺时间、镀膜厚度的目的，不仅镀膜精度高，而且控制方便。

为封闭所述内部空腔，进一步的，还包括槽盖，所述槽盖可拆卸的设置于所述电镀槽，并用于开启/封闭所述内部空腔，

所述金属夹具设置于所述槽盖或电镀槽。

为解决直流供电的问题，优选的，所述电源为直流开关电源。以便将市电转化为所需的直流电源并供给到电镀液。

优选的，所述导联件为导线和/或导电片。

优选的，所述导电部件为金属电极片。

为解决精确控制供电回路是/否连通的问题，方案一中，所述控制器设置于所述导联件，用于控制导联件的通/断。即可以通过控制器控制导联件的通/断，从而达到控制供电回路是/否连通的目的，进而可以精确控制镀膜时长和镀膜厚度。

优选的，所述控制器为时控开关。时控开关也称为微电脑时控开关，是一个以单片微处理器为核心配合电子电路等组成的一种可定时的开关控制装置。

为解决精确控制供电回路是/否连通的问题，方案二中，所述导联件设置有可控开关，控制器与所述可控开关相连，用于控制可控开关启/闭。当可控开关开启时，供电回路断开，可控开关闭合时，供电回路连通，从而可以利用控制器达到精确控制供电回路是/否连通的目的。

为解决精确控制电源开启时长的问题，优选的，所述控制器与所述电源相连，用于控制电源的启动/关闭。当达到所需要的时长时，控制器控制电源关闭即可，此时，电镀液掉电，电镀过程停止，从而达到控制镀膜厚度的目的。

优选的，所述控制器为单片机、嵌入式芯片或PLC等。

为便于提醒工作人员电镀过程是/否结束，进一步的，还包括运行指示灯，所述运行指示灯与所述控制器相连，当达到所设定镀膜时长时，控制器控制运行指示灯发出灯光提示；

和/或，还包括报警器，所述报警器与所述控制器相连，当达到所设定镀膜时长时，控制器控制报警器发出报警提示。

本实用新型第二方面要解决现有晶圆电镀设备所存在的电镀液使用量大、成本高的问题，进一步的，所述金属夹具的数目为一个；和/或，所述内部空腔的体积为1.5L-3.5L。通过设置一个金属夹具，使得本电镀设备单次只能电镀一片晶圆，所需的电镀液的量大大减少，可以有效降低成本；而通过将内部空腔的体积控制在1.5L-3.5L，可以严格控制电镀液的量，使得内部空腔中电镀液的量满足单次电镀一片晶圆即可，即本电镀设备，主要用于单片晶圆的电镀，不仅可以满足晶圆生产线的镀膜需求，而且可以大大节约电镀液的使用量，从而可以显著降低成本。

为提高晶圆镀金工艺的效率，进一步的，还包括温控模块，所述温控模块包括设置于所述内部空腔中并用于加热电镀液的加热部件、温度传感器以及温控器，所述温控器与所电源相连，所述加热部件和温度传感器分别与所述温控器相连，温度传感器设置于所述电镀槽，用于检测电镀液的温度，温控器用于控制加热部件将电镀液加热到所设定的温度。使得电镀液可以在所设定的温度下进行电镀，可以有效提高晶圆镀金工艺的效率。

优选的，所述加热部件为电加热丝；和/或，所述温度传感器为热电偶。

还包括加热指示灯，所述加热指示灯与所述温控器相连，当加热部件处于加热状态时，温控器控制加热指示灯发出灯光提示。

为解决检测电镀槽内液位高度的问题，进一步的，还包括液位模块，所述液位模块包括设置于所述电镀槽的液位传感器、提示器，所述液位传感器和提示器分别与所述控制器相连，液位传感器用于检测内部空腔中电镀液的液位高度，当所述液位高度低于所设定的阈值时，控制器控制所述提示器发光和/或发出报警声。

优选的，所述提示器为报警器或液位指示灯。

为解决去除电镀液内杂质的问题，进一步的，还包括循环系统，所述循环系统包括循环泵、过滤器以及阀门，所述循环泵、过滤器以及内部空腔通过管道串联在一起，且所述阀门设置于所述管道，所述过滤器内设置有用于过滤杂质的过滤芯。在循环系统中，循环泵用于提供循环动力，过滤器用于过滤电镀液，使得在实际运行时，内部空腔内的电镀液可以在循环泵的驱动下穿过过滤器中的过滤芯，以便利用过滤芯拦截和过滤电镀液中的杂质，去除杂质后的电镀液可以回流入内部空腔，如此循环，可以有效去除内部空腔中的杂质，有利于提高电镀质量。

优选的，所述电镀槽、过滤器、阀门和/或管道采用PP材料制成。

为解决集成和安装问题，进一步的，还包括安装平台，所述电镀槽、电源以及所述循环系统分别安装于所述安装平台。使得整个电镀设备可以集成为一体，更便于本电镀设备的包装、转移、运输及使用，且有利于整个电镀设备的结构更加紧凑、体积更加小巧。

与现有技术相比，使用本实用新型提供的一种电镀设备，不仅可以满足晶圆的镀金艺需求，而且可以方便、精确的控制单片晶圆的电镀工艺时间及镀膜厚度，从而可以有效解决现有技术存在的不足。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例1中提供的一种电镀设备的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为本实用新型实施例1中提供的一种电镀示意图。

图4为本实用新型实施例1中提供的另一种电镀示意图。

图中标记说明

安装平台101、电镀槽102、电源103、槽盖104、导电部件105、金属夹具106、时控开关107、控制器108、导联件109、可控开关110

循环泵201、过滤器202、阀门203、管道204

加热部件301、温度传感器302、液位传感器303、导线304

运行指示灯401、加热指示灯402、液位指示灯403

电镀液500。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

请参阅图1及图2，本实施例中提供了一种电镀设备，包括电镀槽102、电源103以及控制器108，其中，

如图1及图2所示，所述电镀槽102构造有用于容纳电镀液500的内部空腔，以便为晶圆的电镀过程提供空间，如图所示，在更进一步的方案中，还包括槽盖104，所述槽盖104可拆卸的设置于所述电镀槽102，并用于开启/封闭所述内部空腔，达到保护内部电镀液的目的；

所述内部空腔中设置有导电部件105和用于夹持晶圆的金属夹具106，所述导电部件105可以优先采用金属电极片，以便作为一个电极；金属夹具106是采用金属导电材料制成的夹具，夹具的结构可以与现有技术中用于夹持晶圆的夹具相同，这里不再举例说明；金属夹具106可以设置于所述槽盖104、也可以设置于电镀槽102，只需在电镀过程中能没入电镀液即可。

在本实施例中，所述电源103分别通过导联件109与导电部件105及金属夹具106电连通，并与导电部件105和金属夹具106共同构成供电回路，即，电源103、导电部件105及金属夹具106通过导联件109串联在一起，如图3及图4所示，所述导联件109可以为导线和/或导电片，例如，在本实施例中，导联件109采用的是导线，后文不再赘述；所述电源103用于为电镀过程供电，可以优先采用直流开关电源103，以便将市电转化为所需的直流电源103并供给到电镀液，作为举例，所述电源103可以优先采用可调式24V直流电源103。

在本实施例中，控制器108用于控制所述供电回路连通所设定的时长，具体而言，在本实施例中，所述导电部件105和金属夹具106都能导电，并可以分别作为一个电极，通过与电源103电连通，在实际的电镀过程中，电源103、导电部件105、金属夹具106以及内部空腔中的电镀液500可以共同构成封闭的回路，如图3及图4所示，以便为设置于金属夹具106、并置于电镀液内的晶圆电镀金膜，且在电镀过程中，控制器108可以通过控制镀膜的时长来精确控制镀膜的厚度，而镀膜的时长可以通过控制电镀液的通电时长来实现精确控制，而为控制电镀液的通电时长，通过设置控制器108，使得在所设定的通电时长内，控制器108可以确保供电回路始终处于连通状态，以便持续镀膜，而当达到所设定的通电时长时，控制器108自动断开供电回路，使得电镀液断电，从而达到精确控制镀膜时长、镀膜厚度的目的；

为利用控制器108精确控制供电回路是/否连通，在一种实施方式中，所述控制器108可以设置于所述导联件109（如导线，后文不再赘述），如图3所示，以便利用控制器108控制导联件109的通/断，即，可以通过控制器108控制导联件109的通/断，从而达到控制供电回路是/否连通的目的，进而可以精确控制镀膜时长和镀膜厚度；作为举例，此时，所述控制器108可以优先采用时控开关107，如图3所示，时控开关107也称为微电脑时控开关107，是一个以单片微处理器为核心配合电子电路等组成的一种可定时的开关控制装置，当设置于所述供电回路后，在实际使用时，工作人员可以根据所需的镀膜厚度设定电镀时长，开始电镀后，时控开关107使得供电回路连通，并开始自动倒计时，当倒计时完毕后，时控开关107自动断开，从而使得供电回路断开，电镀过程结束，可以获得所需厚度的金镀层。

在另一种实施方式中，所述导联件109设置有可控开关110，如图4所示，控制器108与所述可控开关110相连，用于控制可控开关110启/闭，所述可控开关110可以采用现有技术中常用的可控开关110，如电磁开关、继电器等，当可控开关110处于开启状态时，供电回路断开，当可控开关110处于闭合状态时，供电回路连通，而可控开关110的状态可以通过控制器108进行控制，在这种实施方式中，控制器108仅起到设定电镀时长及倒计时的作用；作为举例，此时，所述控制器108可以优先采用单片机、嵌入式芯片或PLC等。

在更进一步的方案中，如图1及图2所示，本电镀设备还包括运行指示灯401，所述运行指示灯401与所述控制器108相连，当达到所设定镀膜时长时，控制器108控制运行指示灯401发出灯光提示，例如，运行指示灯401通常处于关闭状态，当达到所设定的镀膜时长时，控制器108可以控制运行指示灯401发光，以便达到提示的作用；同样的，本电镀设备还可以包括报警器，所述报警器与控制器108相连，当达到所设定镀膜时长时，控制器108控制报警器发出报警提示，所述报警器可以优先采用声光报警器。

为解决现有晶圆电镀设备所存在的电镀液使用量大、成本高的问题，本电镀设备中，金属夹具106的数目为一个，使得本电镀设备单次只能电镀一片晶圆；相应的，电镀槽102中内部空腔的容量只需满足单次电镀一片晶圆即可，作为举例，所述内部空腔的体积可以为1.5L-3.5L，作为优选，所述容纳于所述内部空腔的中的电镀液的量可以为2.5L，不仅使得本电镀设备中电镀液的使用量大大减少，从而可以显著降低成本，而且本电镀设备还可以满足晶圆生产线的镀膜需求。

为提高晶圆镀金工艺的效率，在更完善的方案中，本电镀设备还包括温控模块，所述温控模块包括设置于所述内部空腔中并用于加热电镀液的加热部件301、温度传感器302以及温控器，如图1及图2所示，所述温控器与所电源103相连，所述加热部件301和温度传感器302分别通过导线304与所述温控器相连，温度传感器302设置于所述电镀槽102，用于检测电镀液的温度，温控器用于控制加热部件301将电镀液加热到所设定的温度，其中，加热部件301可以优先采用电加热丝，温度传感器302可以优先采用热电偶，温控器可以采用现有技术中常用的温控芯片或电路板；通过设置温控模块，使得电镀液可以在工作人员所设定的温度下进行电镀，可以有效提高晶圆镀金工艺的效率。

为便于工作人员查看是否处于加热状态，在进一步的方案中，本电镀设备还包括加热指示灯402，如图1及图2所示，所述加热指示灯402与所述温控器相连，当加热部件301处于加热状态时，温控器可以控制加热指示灯402发出灯光提示，例如，加热指示灯402处于常闭状态，当当加热部件301处于加热状态时，温控器可以控制加热指示灯402发光。

如图1及图2所示，本电镀设备还包括液位模块，所述液位模块包括设置于所述电镀槽102的液位传感器303、以及提示器，所述液位传感器303和提示器分别通过导线304与所述控制器108相连，液位传感器303用于检测内部空腔中电镀液的液位高度，当所述液位高度低于所设定的阈值时，控制器108控制所述提示器发光和/或发出报警声；作为举例，所述提示器可以为报警器或液位指示灯403。

为去除电镀液内杂质，在更进一步的方案中，本电镀设备还包括循环系统，所述循环系统包括循环泵201、过滤器202以及阀门203，如图1及图2所示，所述循环泵201、过滤器202以及内部空腔通过管道204串联在一起，且所述阀门203设置于所述管道204，所述过滤器202内设置有用于过滤杂质的过滤芯；在该循环系统中，循环泵201用于提供循环动力，过滤器202用于过滤电镀液，使得在实际运行时，内部空腔内的电镀液可以在循环泵201的驱动下穿过过滤器202中的过滤芯，以便利用过滤芯拦截和过滤电镀液中的杂质，去除杂质后的电镀液可以回流入内部空腔，如此循环，可以有效去除内部空腔中的杂质，有利于提高电镀质量；作为举例，如图2所示，所述内部空腔的下部通过管道204与循环泵201相连，循环泵201通过管道204与过滤器202相连，过滤器202通过管道204与内部空腔的上部相连通，使得从内部空腔下部流出的电镀液可以经由内部空腔的上部回流入内部空腔，更有利于过滤内部空腔底部杂质。

在本实施例中，所述电镀槽102、过滤器202、阀门203和/或管道204可以优先采用PP材料制成，例如，在实施例中，电镀槽102、过滤器202、阀门203以及管道204都采用PP材料制成。

在更完善的方案中，本电镀设备还包括安装平台101，所述电镀槽102、电源103以及所述循环系统等可以分别安装于所述安装平台101，如图1及图2所示，安装平台101起到支撑的作用，使得整个电镀设备可以集成为一体，更便于本电镀设备的包装、转移、运输及使用，且有利于整个电镀设备的结构更加紧凑、体积更加小巧。

实施例2

本实施例2与上述实施例1的主要区别在于，本实施例所提供的电镀设备中，控制器108用于控制所述电源103开启所设定的时长，即，控制器108用于控制电源103是/否有电，具体而言，通过设置控制器108，使得在所设定的通电时长内，控制器108可以确保电源103始终处于开启状态，以便持续为电镀液供电，而当达到所设定的通电时长时，控制器108自动关闭电源103，使得电镀液断电，从而达到精确控制镀膜时长、镀膜厚度的目的。

在具体实施时，所述控制器108与电源103相连，用于控制电源103的启动/关闭；当达到所需要的时长时，控制器108控制电源103关闭即可，此时，电镀液掉电，电镀过程停止，从而达到控制镀膜厚度的目的；作为一种实施方式，所述控制器108可以与电源103的开关相连，以便控制开关的状态，当开关处于开启状态时，电源103开启，并可以对外供电，当开关处于关闭状态时，电源103关闭，并停止对外供电。

作为另一种实施方式，电源103的输入端设置有可控开关110，例如，电源103设置有用于连接市电的插头，插头通过导线与电源103相连，而所述可控开关110可以设置于所述导线，控制器108与所述可控开关110相连，用于控制可控开关110启/闭。当可控开关110开启时，电源103与市电之间的电路断开，电源103掉电；当可控开关110闭合时，电源103与市电之间的电路连通，电源103可以向外供电，从而可以利用控制器108与可控开关110的配合达到精确控制电源103开启时长的目的。

如实施例1中所述，所述可控开关110可以是电磁开关、继电器等，这里不再赘述。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电镀设备，其特征在于，包括电镀槽，所述电镀槽构造有用于容纳电镀液的内部空腔，且内部空腔中设置有导电部件和用于夹持晶圆的金属夹具，

电源，所述电源分别通过导联件与导电部件及金属夹具电连通，并与导电部件和金属夹具共同构成供电回路，且电源用于为电镀过程供电，

控制器，所述控制器用于控制所述供电回路连通所设定的时长，或控制所述电源开启所设定的时长。

2.根据权利要求1所述的电镀设备，其特征在于，还包括槽盖，所述槽盖可拆卸的设置于所述电镀槽，并用于开启/封闭所述内部空腔，所述金属夹具设置于所述槽盖或电镀槽；

和/或，还包括循环系统，所述循环系统包括循环泵、过滤器以及阀门，所述循环泵、过滤器以及内部空腔通过管道串联在一起，且所述阀门设置于所述管道，所述过滤器内设置有用于过滤杂质的过滤芯；

和/或，还包括安装平台，所述电镀槽、电源以及所述循环系统分别安装于所述安装平台。

3.根据权利要求1所述的电镀设备，其特征在于，所述电源为直流开关电源；

和/或，所述导联件为导线和/或导电片；

和/或，所述导电部件为金属电极片。

4.根据权利要求1-3任一所述的电镀设备，其特征在于，所述控制器设置于所述导联件，用于控制导联件的通/断，且所述控制器为时控开关。

5.根据权利要求1-3任一所述的电镀设备，其特征在于，所述导联件设置有可控开关，控制器与所述可控开关相连，用于控制可控开关启/闭；

或，所述控制器与所述电源相连，用于控制电源的启动/关闭。

6.根据权利要求5所述的电镀设备，其特征在于，所述控制器为单片机、嵌入式芯片或PLC。

7.根据权利要求1-3任一所述的电镀设备，其特征在于，还包括运行指示灯，所述运行指示灯与所述控制器相连，当达到所设定镀膜时长时，控制器控制运行指示灯发出灯光提示；

和/或，还包括报警器，所述报警器与所述控制器相连，当达到所设定镀膜时长时，控制器控制报警器发出报警提示。

8.根据权利要求1-3任一所述的电镀设备，其特征在于，所述金属夹具的数目为一个；

和/或，所述内部空腔的体积为1.5L-3.5L。

9.根据权利要求1-3任一所述的电镀设备，其特征在于，还包括温控模块，所述温控模块包括设置于所述内部空腔中并用于加热电镀液的加热部件、温度传感器以及温控器，所述温控器与所电源相连，所述加热部件和温度传感器分别与所述温控器相连，温度传感器设置于所述电镀槽，用于检测电镀液的温度，温控器用于控制加热部件将电镀液加热到所设定的温度；

和/或，还包括液位模块，所述液位模块包括设置于所述电镀槽的液位传感器、提示器，所述液位传感器和提示器分别与所述控制器相连，液位传感器用于检测内部空腔中电镀液的液位高度，当所述液位高度低于所设定的阈值时，控制器控制所述提示器发光和/或发出报警声。

10.根据权利要求9所述的电镀设备，其特征在于，所述加热部件为电加热丝；

和/或，所述温度传感器为热电偶；

和/或，所述提示器为报警器或液位指示灯。

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