CN219547134U - 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，包括电镀腔及预湿腔，其中，预湿腔包括基座以及位于基座上的硅胶垫、导向柱和塑胶块，所述导向柱、硅胶垫和塑胶块均为多个，多个导向柱沿待镀晶圆的周向间隔分布，硅胶垫和塑胶块位于多个导向柱围设区域内侧，塑胶块位于临近设置的导向柱和硅胶垫之间，且塑胶块的高度低于硅胶垫的高度。本实用新型提供的半导体电镀设备经改善的结构设计，在导向柱和硅胶垫之间设置塑胶材质的垫块，使得当晶圆位置发生轻微偏移时，晶圆的一边搭在塑胶块上能够顺利滑下至正确位置，由于塑胶块的高度略低于硅胶垫，不影响硅胶垫对晶圆的固定作用，从而提高机台对晶圆位置的容差能力，降低机台报警概率，减少破片风险。

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

电镀是指利用电解原理在加工件的表面镀上一薄层其它金属或合金，从而起到防止金属氧化(如锈蚀)，提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性(硫酸铜等)及增进美观等作用的工艺。由于其具有镀层效率高、适用于大面积金属铺线以及厚度较厚的工艺等优点，被广泛应用于半导体中部分金属层的制造。例如在半导体后段封装制造工艺中，电镀工艺常被用于制作基底表面金属铺层以及金属凸块等。

通常，在进行电镀作业前，要先在预湿腔中对晶圆进行预润滑，以在晶圆表面形成水膜，提高电镀质量。为了提高润湿效率和提高润湿均匀性，润湿过程中会通过承载装置的旋转带动晶圆高速旋转。一种常见的半导体电镀设备的润湿腔的局部结构示意图如图1所示，其包括基座11、位于基座11上的硅胶垫12以及导向柱13。当机械手臂将晶圆14放置在基座11上后，导向柱13在外侧卡住晶圆14，防止晶圆14在高速旋转时甩出，而硅胶垫13则依靠摩擦力防止晶圆14在旋转时发生相对位移。但是实际操作中，机械手臂取放总有误差，当晶圆14位置稍微偏移时，晶圆14一端搭在硅胶垫12上的摩擦阻力较大，使得导向柱13失效，晶圆14无法正常滑落到正确位置，容易导致晶圆报警或者在高速旋转时飞出破裂。

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，用于解决现有的电镀设备的预湿腔中，因机械手臂取放晶圆时发生误差，使得当晶圆位置稍微偏移时，晶圆一端搭在硅胶垫上摩擦阻力较大而导致导向柱失效，晶圆无法正常滑落到正确位置，由此会引发晶圆报警或者在高速旋转时飞出破裂等问题。

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电镀腔及预湿腔，其中，预湿腔包括基座以及位于基座上的硅胶垫、导向柱和塑胶块，所述导向柱、硅胶垫和塑胶块均为多个，多个导向柱沿待镀晶圆的周向间隔分布，硅胶垫和塑胶块位于多个导向柱围设区域内侧，塑胶块位于临近设置的导向柱和硅胶垫之间，且塑胶块的高度低于硅胶垫的高度。

可选地，所述硅胶垫、导向柱和塑胶块通过底座固定于基座上。

可选地，所述硅胶垫、导向柱、塑胶块和底座为一体成型结构。

可选地，基座上设置有凹槽，所述底座底部的凸块嵌设于基座的凹槽内。

可选地，所述塑胶块为PP材料块。

可选地，塑胶块与硅胶垫的高度差为0.05～0.2mm。

可选地，所述导向柱为具有锥形顶部的圆形柱，所述硅胶垫为圆柱形垫，所述塑胶块为多边形柱状。

可选地，位于同一侧且临近设置的硅胶垫、导向柱和塑胶块中，所述塑胶块与导向柱的间距小于塑胶块与硅胶垫的间距。

可选地，所述预湿腔中设置有载台，基座位于所述载台上，且载台与旋转装置相连接。

可选地，所述半导体电镀设备还包括清洁腔和中转腔，电镀腔、预湿腔和清洁腔均与中转腔相连接，中转腔内设置有机械手臂。

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：本实用新型提供的半导体电镀设备经改善的结构设计，在预湿腔临近设置的导向柱和硅胶垫之间设置塑胶材质的垫块，使得当晶圆位置轻微偏移时，晶圆的一边搭在塑胶块上能够顺利滑下至正确位置，由于塑胶块的高度略低于硅胶垫，不影响硅胶垫对晶圆的固定作用，从而提高机台对晶圆位置的容差能力，降低机台报警概率，减少破片风险。

附图说明

图1显示为现有技术中的半导体电镀设备的预湿腔的承载装置的局部结构示意图。

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的预湿腔的承载装置的局部结构示意图。

图4显示为采用本实用新型提供的半导体电镀设备在晶圆发生错位时实现自动复位的示意图。

图5显示为本实用新型提供的半导体电镀设备的预湿腔的例示性局部结构示意图。

图6显示为本实用新型提供的半导体电镀设备的电镀腔的例示性局部结构示意图。

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。

如图2至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电镀腔及预湿腔，其中，预湿腔包括基座21以及位于基座21上的硅胶垫24、导向柱25和塑胶块26，塑胶块26具有光滑表面。电镀作业时，硅胶垫24、导向柱25和塑胶块26均固定于基座21上，以共同实现对晶圆23的夹持固定。所述导向柱25、硅胶垫24和塑胶块26均为多个，多个导向柱25沿待镀晶圆23的周向间隔分布，导向柱25较佳地为偶数个，例如为4个或6个，呈两两对称分布，两个对称设置的导向柱25之间的间距略大于晶圆23的直径(例如大于0.1cm)，硅胶垫24和塑胶块26位于多个导向柱25围设区域内侧，该围设区域即为用于放置晶圆23的区域。硅胶垫24和塑胶块26的数量较佳地为与导向柱25数量相同且一一对应设置，塑胶块26位于临近设置的导向柱25和硅胶垫24之间，且塑胶块26的高度低于硅胶垫24的高度，也即塑胶块26的顶面不凸出于硅胶垫24的顶面。在较佳的示例中，位于同一侧且临近设置的硅胶垫24、导向柱25和塑胶块26中，所述塑胶块26与导向柱25的间距小于塑胶块26与硅胶垫24的间距。也就是说，在基座21的同一侧，相较于硅胶垫24，塑胶块26更接近导向柱25，塑胶块26可以紧邻导向柱25设置。需要说明的是，前述的“临近设置”与“同一侧”都是相对基座21中心而言的。也就说，同一侧的硅胶垫24、塑胶块26和导向柱25以离基座21中心的距离由小到大的顺序排列。作为示例，硅胶垫24与基座21中心的间距大于等于待镀晶圆23半径的二分之一且小于晶圆23半径的四分之三。

本实用新型提供的半导体电镀设备经改善的结构设计，在预湿腔的临近设置的导向柱和硅胶垫之间设置塑胶材质的垫块，使得当晶圆位置轻微偏移时，晶圆的一边搭在塑胶块上能够顺利滑下至正确位置(该过程可以参考图4的圆圈处所示)，由于塑胶块的高度略低于硅胶垫，不影响硅胶垫对晶圆的固定作用，从而提高机台对晶圆位置的容差能力，降低机台报警概率，减少破片风险。

如图5所示，所述半导体电镀设备的预湿腔还包括预湿槽29，预湿槽29上，例如预湿槽29的底部设置有排液口291。预润湿作业可以在惰性气体氛围下进行，因而预湿槽29上可以设置进气/排气口(未标示)。预湿槽29内设置有载台31，载台31的上方设置有用于喷洒润湿液的摆臂喷嘴30，该摆臂喷嘴30通常位于晶圆23的正上方。基座21放置于载台31上，且载台31可以与一旋转装置(未示出)相连接，以在需要时驱动载台31旋转，由此带动基座21及晶圆23旋转。由于采用本实用新型提供的结构，不用担心晶圆在高速旋转过程中发生移位。此外，载台31还可以进一步与一升降装置相连接，以在需要时调整晶圆高度。在其他的示例中，也可将摆臂喷嘴30与一旋转装置(未示出)相连接，以在需要时驱动摆臂喷嘴30旋转，进一步提高润湿均匀性。

于一示例中，所述基座21上设置有真空吸嘴22，真空吸嘴22例如为一个，位于基座21正中央，以通过真空吸附将晶圆23固定于基座21上。真空吸嘴22可以具有喇叭状开口以增大和晶圆23的接触面积。

在较佳的示例中，所述硅胶垫24、导向柱25和塑胶块26通过底座27固定于基座21上。这样的结构下，可以通过对底座27的安装拆卸而实现硅胶垫24、导向柱25和塑胶块26在基座21上的安装拆卸。在进一步的示例中，所述硅胶垫24、导向柱25、塑胶块26和底座27为一体成型结构，即这几个结构为固定连接的整体。这样的设计的优点是很容易进行更换，可以快速实现对不同尺寸的晶圆23的电镀作业。当然，在其他示例中，硅胶垫24、导向柱25和塑胶块26也可以各自独立地直接固定于基座21上，这样设计的优点是在个别结构发生损伤时进行单独更换即可，而无需整体更换，可以节约生产成本。

在设置有底座27的情况下，底座27可与合适的方式与基座21固定，例如通过螺丝等紧固件进行固定。在一较佳示例中，基座21上设置有凹槽，所述底座27底部的凸块271嵌设于基座21的凹槽内。例如凹槽上可以设置有内螺纹而底座27的凸块271表面设置有外螺纹，通过旋进旋出的方式实现两者的安装拆卸。此外还可以根据需要调整底座27的高度。

于一示例中，所述塑胶块26为PP(聚丙烯)材料块。PP材料块具有易加工成型和耐磨性好等优点，可以有效避免因和晶圆23发生摩擦而产生颗粒。

塑胶块26与硅胶垫24的高度差不宜过大或过小，否则将难以起到较好的帮助复位的作用。发明人经大量实验发现，塑胶块26与硅胶垫24的高度差较佳地为0.05～0.2mm，更优地为0.1mm。

于一示例中，所述导向柱25为具有锥形顶部的圆形柱，当机械手将晶圆放进润湿腔的过程中发生轻微偏移时，晶圆23会搭在导向柱25顶部圆锥形位置，依靠自身重力，晶圆会沿着锥面滑下。所述硅胶垫24较佳地为圆柱形垫，而所述塑胶块26较佳地为多边形柱状，例如为三角形柱。此外，塑胶块26顶面可以为一弧形导向面，这样有助于帮助晶圆23复位。

所述半导体电镀设备的电镀腔的结构与现有技术相差不大，例如如图6所示，其包括电镀槽32，位于电镀槽32内的阳极33，以及用于固定晶圆23的夹持装置34，夹持装置34在电镀过程中将晶圆的非镀膜面密封以防止漏液。晶圆在预湿腔29内完成预润湿后，通过机械手臂转移至电镀腔中进行电镀作业。电镀过程中，晶圆的电镀面朝向阳极。由于此部分内容非本申请的发明点，对此不做详细展开。

在一些示例中，除上述结构外，如图1所示，所述半导体电镀设备还可以具有清洁腔35和中转腔36，电镀腔、预湿腔和清洁腔35均与中转腔36相连接，中转腔36内设置有用于在不同的腔体之间传送晶圆的机械手臂37。清洁腔35用于对完成电镀作业的晶圆进行清洗干燥，清洗的方法例如可以采用去离子水进行清洁，而干燥方法可以采用氮气吹扫和/或旋转甩干，因而清洁腔35内相应可设置有承载晶圆的载台、用于喷洒清洗液的喷嘴以及气体管路等结构。

本实用新型的半导体电镀设备的其他结构与现有技术相差不大，对此不做详细展开。

目前该结构的半导体电镀设备已经在发明人所在的工厂得到应用，电镀作业中的破片问题得到了显著改善。

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电镀腔及预湿腔，其中，预湿腔包括基座以及位于基座上的硅胶垫、导向柱和塑胶块，所述导向柱、硅胶垫和塑胶块均为多个，多个导向柱沿待镀晶圆的周向间隔分布，硅胶垫和塑胶块位于多个导向柱围设区域内侧，塑胶块位于临近设置的导向柱和硅胶垫之间，且塑胶块的高度低于硅胶垫的高度。本实用新型提供的半导体电镀设备经改善的结构设计，在预湿腔的导向柱和硅胶垫之间设置塑胶材质的垫块，使得当晶圆位置轻微偏移时，晶圆的一边搭在塑胶块上能够顺利滑下至正确位置，由于塑胶块的高度略低于硅胶垫，不影响硅胶垫对晶圆的固定作用，从而提高机台对晶圆位置的容差能力，降低机台报警概率，减少破片风险。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电镀腔及预湿腔，其中，预湿腔包括基座以及位于基座上的硅胶垫、导向柱和塑胶块，所述导向柱、硅胶垫和塑胶块均为多个，多个导向柱沿待镀晶圆的周向间隔分布，硅胶垫和塑胶块位于多个导向柱围设区域内侧，塑胶块位于临近设置的导向柱和硅胶垫之间，且塑胶块的高度低于硅胶垫的高度。

2.根据权利要求1所述的半导体电镀设备，其特征在于，所述硅胶垫、导向柱和塑胶块通过底座固定于基座上。

3.根据权利要求2所述的半导体电镀设备，其特征在于，所述硅胶垫、导向柱、塑胶块和底座为一体成型结构。

4.根据权利要求2所述的半导体电镀设备，其特征在于，基座上设置有凹槽，所述底座底部的凸块嵌设于基座的凹槽内。

5.根据权利要求1所述的半导体电镀设备，其特征在于，所述塑胶块为PP材料块。

6.根据权利要求1所述的半导体电镀设备，其特征在于，塑胶块与硅胶垫的高度差为0.05～0.2mm。

7.根据权利要求1所述的半导体电镀设备，其特征在于，所述导向柱为具有锥形顶部的圆形柱，所述硅胶垫为圆柱形垫，所述塑胶块为多边形柱状。

8.根据权利要求1所述的半导体电镀设备，其特征在于，位于同一侧且临近设置的硅胶垫、导向柱和塑胶块中，所述塑胶块与导向柱的间距小于塑胶块与硅胶垫的间距。

9.根据权利要求1所述的半导体电镀设备，其特征在于，所述预湿腔中设置有载台，基座位于所述载台上，且载台与旋转装置相连接。

10.根据权利要求1所述的半导体电镀设备，其特征在于，所述半导体电镀设备还包括清洁腔和中转腔，电镀腔、预湿腔和清洁腔均与中转腔相连接，中转腔内设置有机械手臂。