CN219174650U - 半导体电镀设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种半导体电镀设备，包括底座和3个以上支撑杆，3个以上支撑杆均匀间隔设置于底座的同一圆周面上；所述支撑杆包括堵头、弹性伸缩件及活塞销钉，所述堵头固定于所述底座上，所述弹性伸缩件一端与所述堵头固定连接，所述活塞销钉与所述弹性伸缩件相连接。本实用新型的半导体电镀设备经改善的结构设计，在底座上设置3个以上具有弹性的支撑杆支撑晶圆，支撑杆可根据不同工艺晶圆的表面平坦度情况/翘曲度自动进行伸缩调整，由此起到一个受力缓冲的作用，从而提高机台对不同工艺类型晶圆的适用性，降低机台跑大翘曲晶圆时的破片风险，提高电镀良率。

Description

半导体电镀设备

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种半导体设备，特别是涉及一种半导体电镀设备。

背景技术

电镀是利用电解作用使金属或其它材料工件的表面附着一层金属膜的工艺。通过电镀可以起到防止金属氧化(如锈蚀)，提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性(硫酸铜等)及增进美观等作用。此外，电镀工艺还具有可镀材料多、镀膜效率高等优点而在半导体芯片制造领域得到广泛的应用。例如在半导体后段封装中，电镀被用于制作各种金属凸块，或者用于制作UBM阻挡层的保护层，以及用于制作各种引线键合的键合面等。

一种常见的半导体电镀设备的局部结构如图1所示，其包括底座11以及位于底座中间且表面积远小于待镀晶圆13的表面积的凸块12。电镀作业时，将待镀晶圆13以镀膜面朝上的方式放置于凸块12上，导电环14压至镀膜面的边缘(非电镀区域)，由此将晶圆的非镀膜面密封，之后将晶圆的镀膜面浸入电镀液中进行电镀。如图1中所示，当晶圆13放置于凸块12上，边缘被导电环14向下按压的同时，晶圆13中心会受到凸块12向上的挤压力。由于底座11中间的凸块12为非弹性块(即没有任何弹性)，晶圆13中心受力没有任何缓冲，使得晶圆容易发生破裂。尤其是晶圆表面平坦度越差、厚度及边缘翘曲越大，破裂风险越高。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种半导体电镀设备，用于解决现有技术中的半导体电镀设备，当晶圆放置于底座的凸块上，边缘被导电环按压的过程中，凸块沿相反方向对晶圆中心进行挤压，由于凸块为非弹性块，晶圆中心受力没有任何缓冲，容易导致晶圆破裂等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种半导体电镀设备，所述半导体电镀设备包括底座和3个以上支撑杆，3个以上支撑杆均匀间隔设置于底座的同一圆周面上；所述支撑杆包括堵头、弹性伸缩件及活塞销钉，所述堵头固定于所述底座上，所述弹性伸缩件一端与所述堵头固定连接，所述活塞销钉与所述弹性伸缩件相连接。

可选地，所述支撑杆为6个。

可选地，所述弹性伸缩件包括弹簧。

可选地，所述堵头与底座通过螺纹固定。

可选地，所述支撑杆所在的圆周面的直径大于等于待电镀的晶圆面积的二分之一且小于等于待电镀的晶圆面积的四分之三。

可选地，所述活塞销钉包括陶瓷销。

可选地，所述底座的中心设置有真空孔。

可选地，所述底座上设置有固定导电环的卡槽。

可选地，所述底座与升降装置相连接。

可选地，所述升降装置包括气缸。

如上所述，本实用新型的半导体电镀设备，具有以下有益效果：本实用新型的半导体电镀设备经改善的结构设计，在底座上设置3个以上具有弹性的支撑杆支撑晶圆，支撑杆可根据不同工艺晶圆的表面平坦度情况/翘曲度自动进行伸缩调整，由此起到一个受力缓冲的作用，从而提高机台对不同工艺类型晶圆的适用性，降低机台跑大翘曲晶圆时的破片风险，提高电镀良率。

附图说明

图1显示为现有技术中的半导体电镀设备的例示性局部结构示意图。

图2显示为本实用新型提供的半导体电镀设备的例示性局部结构示意图。

图3显示为本实用新型提供的半导体电镀设备中的支撑杆在底座上的分布示意图。

图4显示为本实用新型提供的半导体电镀设备进行电镀作业时的示意图。

图5显示为本实用新型提供的半导体电镀设备中的支撑杆的结构示意图。

图6显示为本实用新型提供的半导体电镀设备的例示性局部俯视结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。如在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。

在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。为使图示尽量简洁，各附图中并未对所有的结构全部标示。

请参阅图2至图6。

如图2至图6所示，本实用新型提供一种半导体电镀设备，所述半导体电镀设备包括底座21和3个以上支撑杆22，3个以上支撑杆22均匀间隔设置于底座21的同一圆周面上；所述支撑杆22包括堵头221、弹性伸缩件222及活塞销钉223，弹性伸缩件顾名思义为具有一定弹性，在不同受力情况下可进行收缩或伸展的结构件，所述堵头221固定于所述底座21上，所述弹性伸缩件222一端与所述堵头221固定连接，所述活塞销钉223与所述弹性伸缩件222相连接。

使用本实用新型提供的半导体电镀设备时，先将晶圆24放置于支撑杆22上，当将压电环向下按压晶圆24边缘(非镀膜区域)时，支撑杆22提供一个与导电环23的按压力方向相反方向的挤压力，由此将晶圆24固定。由于支撑杆22具有弹性，因而挤压晶圆24的过程中会根据晶圆24的表面平坦度情况自动进行挤压力的调整，避免因局部挤压力太大造成晶圆24破裂。

本实用新型的半导体电镀设备经改善的结构设计，在底座上设置3个以上具有弹性的支撑杆支撑晶圆，支撑杆可根据不同工艺晶圆的表面平坦度情况/翘曲度自动进行伸缩调整，由此起到一个受力缓冲的作用，从而提高机台对不同工艺类型晶圆的适用性，降低机台跑大翘曲晶圆时的破片风险，提高电镀良率。

半导体电镀设备还包括电镀槽27和阳极板26，电镀槽27用于容纳电镀液，阳极板26设置于电镀槽27内，通常固定于电镀槽27的底部，且阳极板26的工作表面与待镀晶圆24的电镀面相对设置，晶圆24的电镀面通过导电环23与外部电源的阴极电连接。阳极板26通常为由钛基体上烧结多层特种混合贵金属氧化物组成。

具体地，底座21包括相互固定连接的第一部分211和第二部分212，第二部分212通常位于第一部分211的正中间，且第二部分212的表面积与晶圆24表面积接近，第一部分211的表面积大于第二部分212的表面积也大于晶圆24的表面积，也即第二部分212的正投影完全落在第一部分211上。支撑杆22设置于第一部分211背离第二部分212的表面，而导电环23则与第一部分211的边缘，也即未被第二部分212覆盖的区域相连接，例如通过螺丝相固定，因而第一部分211的表面相应设置有螺丝孔(未标示)。电镀过程中，底座21背离晶圆24的一面与电镀支撑架相固定，电镀支撑架与一升降装置25，例如与一气缸相连接。当需要进行电镀作业时，电镀支撑架带动底座21朝电镀槽27的方向下降，使得晶圆24以电镀面朝下的方式浸置于电镀液中。且在电镀过程中，可以根据需要调整晶圆24相对于阳极板26的距离。在同一电镀工艺中，晶圆24相对于阳极板26的位置通常需保持固定，因而设备上可以设置一用于检测晶圆24相对于阳极板26的高度的距离传感器。

于一较佳示例中，所述支撑杆22为6个，可以为晶圆24提供良好稳定的支撑。

所述弹性伸缩件222的较佳选择为弹簧，其材质可以为防电镀液腐蚀以及防静电的金属材质，例如为不锈钢材质，且表面可以设置有防镀涂层，但不仅限于此，弹性伸缩件222还可以为其他具有弹性的结构，例如为可以防电镀液腐蚀的弹性膜片。

于一示例中，所述堵头221与底座21通过螺纹固定。例如于底座21上设置与支撑杆22一一对应的凹槽，凹槽的内螺纹与堵头221的外螺纹相匹配，通过旋进旋出的方式实现支撑杆22的安装拆卸。在其他示例中，堵头221和底座21也可以通过螺丝等紧固件固定，具体不限。

于一示例中，所述支撑杆22所在的圆周面的直径大于等于待电镀的晶圆24面积的二分之一且小于等于待电镀的晶圆24面积的四分之三，较佳地为三分之二，既可以对晶圆24提供良好的支撑，又可以避免造成漏液。

所述活塞销钉223同样需采用可防静电和防电镀液腐蚀的材质。在一示例中，所述活塞销钉223可以采用陶瓷销，但不仅限于此，例如还可以为碳化硅材质。所述活塞销钉223可具有内凹圆弧形顶面，可以给晶圆提供更平稳的支撑。

于一示例中，所述底座21的中心设置有真空孔，该真空孔与一气密性检测装置相连通，用以检测电镀过程中晶圆24的气密性。例如可通过该真空孔向晶圆、底座以及绕设于底座周向的密封圈围成的密闭空间内通入氮气等惰性气体，待稳定后检测该区域的气压，以判断是否存在漏气。

所述导电环23可以任何合适的方式与所述底座21相固定。于一示例中，所述底座21上设置有固定导电环23的卡槽，或者导电环23也可以和底座21通过螺丝固定，或者同时采用这两种方式，即先将导电环23的一端设置于底座21的卡槽内，再用螺丝将两者固定。在进一步的示例中，卡槽上可设置有沿径向延伸的滑槽，因而在需要时可以移动导电环23的位置，以适应对不同尺寸晶圆24的电镀需求。

所述半导体电镀设备还可以具有一密闭腔体(未示出)，电镀槽27位于该密闭腔体内。密闭腔体顶部可以设置有过滤风机，底部可以设置有排气装置，以使密闭腔体内，同时也是使电镀槽27内保持无尘环境，提高电镀良率。半导体电镀设备还可以具有一供液系统，该供液系统通过一穿设密闭腔体腔壁上的管路，将电镀液供应至电镀槽27中。

综上所述，本实用新型提供一种半导体电镀设备。所述半导体电镀设备包括底座和3个以上支撑杆，3个以上支撑杆均匀间隔设置于底座的同一圆周面上；所述支撑杆包括堵头、弹性伸缩件及活塞销钉，所述堵头固定于所述底座上，所述弹性伸缩件一端与所述堵头固定连接，所述活塞销钉与所述弹性伸缩件相连接。本实用新型的半导体电镀设备经改善的结构设计，在底座上设置3个以上具有弹性的支撑杆支撑晶圆，支撑杆可根据不同工艺晶圆的表面平坦度情况/翘曲度自动进行伸缩调整，由此起到一个受力缓冲的作用，从而提高机台对不同工艺类型晶圆的适用性，降低机台跑大翘曲晶圆时的破片风险，提高电镀良率。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种半导体电镀设备，其特征在于，所述半导体电镀设备包括底座和3个以上支撑杆，3个以上支撑杆均匀间隔设置于底座的同一圆周面上；所述支撑杆包括堵头、弹性伸缩件及活塞销钉，所述堵头固定于所述底座上，所述弹性伸缩件一端与所述堵头固定连接，所述活塞销钉与所述弹性伸缩件相连接。

2.根据权利要求1所述的半导体电镀设备，其特征在于，所述支撑杆为6个。

3.根据权利要求1所述的半导体电镀设备，其特征在于，所述弹性伸缩件包括弹簧。

4.根据权利要求1所述的半导体电镀设备，其特征在于，所述堵头与底座通过螺纹固定。

5.根据权利要求1所述的半导体电镀设备，其特征在于，所述支撑杆所在的圆周面的直径大于等于待电镀的晶圆面积的二分之一且小于等于待电镀的晶圆面积的四分之三。

6.根据权利要求1所述的半导体电镀设备，其特征在于，所述活塞销钉包括陶瓷销。

7.根据权利要求1所述的半导体电镀设备，其特征在于，所述底座的中心设置有真空孔。

8.根据权利要求1所述的半导体电镀设备，其特征在于，所述底座上设置有固定导电环的卡槽。

9.根据权利要求1所述的半导体电镀设备，其特征在于，所述底座与升降装置相连接。

10.根据权利要求9所述的半导体电镀设备，其特征在于，所述升降装置包括气缸。

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