CN221352706U - 晶圆表面活化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的晶圆表面活化系统，晶圆装载于晶圆载板上，活化系统包括盛有化学药液的活化池、设置在活化池内并与活化池相连通的定位槽、供液管道以及溢流管道，其中定位槽与晶圆载板相匹配并自顶部敞开设置，晶圆载板和晶圆自上而下插入定位槽内；供液管道插入活化池内，且出液端部靠近活化池的底部设置；溢流管道与活化池相连通，且连通处位于晶圆的上方。本实用新型一方面使得化学药液在持续流动中与晶圆表面氧化物充分反应，同时能够实时补充化学药液以维持其浓度稳定，从而有效提升晶圆表面活化效果；另一方面，结构简单、可靠，实施方便。

Description

晶圆表面活化系统

技术领域

本实用新型属于半导体设备领域，具体涉及一种晶圆表面活化系统。

背景技术

在晶圆电镀前，通常需要对晶圆依次进行预润湿和表面活化处理，其中针对晶圆表面活化处理的目的是为了去除晶圆表面的氧化物，使得晶圆表面更容易接受电镀。

目前，现有的晶圆表面活化工序一般是：首先设置盛有稀硫酸的活化池；接着将晶圆通过载具放入活化池内，并保持晶圆完全浸没于稀硫酸中一定时间，使得稀硫酸与晶圆表面氧化物发生反应，从而去除晶圆表面的氧化物；最后取出晶圆，完成晶圆表面的活化。

然而，在实际加工过程中，晶圆浸泡在稀硫酸中时，活化池内的稀硫酸处于静止状态，难以保证稀硫酸与晶圆表面氧化物充分发生反应，而且随着反应的进行，活化池内稀硫酸浓度持续降低，难以保证活化效果。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的晶圆表面活化系统。

为解决以上技术问题，本实用新型采取如下技术方案：

一种晶圆表面活化系统，晶圆装载于晶圆载板上，活化系统包括盛有化学药液的活化池、设置在活化池内并与活化池相连通的定位槽、供液管道以及溢流管道，其中定位槽与晶圆载板相匹配并自顶部敞开设置，晶圆载板和晶圆自上而下插入定位槽内；供液管道插入活化池内，且出液端部靠近活化池的底部设置；溢流管道与活化池相连通，且连通处位于晶圆的上方，活化处理时，化学药液自出液端部持续向上流动并经过定位槽后自溢流管道流出，晶圆保持浸没在化学药液中。

根据本实用新型的一个具体实施和优选方面，定位槽的侧壁上还形成有敞开口，晶圆载板插入定位槽内时，敞开口正对晶圆。

优选地，在晶圆中心线方向上，敞开口与晶圆自边缘相对齐设置。在此，晶圆插入定位槽内时，可直接与活化池内的化学药液进行接触，有利于提升氧化物的去除效果。

优选地，晶圆载板的正面和背面分别装载有一片晶圆；敞开口有两个并与两片晶圆一一对应。在此，一次可实现两片晶圆同步进行活化处理，提升效率。

根据本实用新型的又一个具体实施和优选方面，定位槽的底部与活化池的底部之间形成空间，定位槽的底部还形成有并排间隔分布的多个通孔。在此，不仅便于化学药液自底部向上流动进入定位槽，而且随着活化池排放化学药液，定位槽内的化学药液能够自底部全部释放。

根据本实用新型的又一个具体实施和优选方面，活化池包括矩形底板、自底板四周竖直向上延伸的侧板，其中定位槽自上部架设在各侧板的顶部。在此，结构简单，便于组装和实施。

优选地，活化池还包括连接在相对两侧侧板之间的辅助模块，其中辅助模块、底板以及四周侧板之间形成定位区，组装时，定位槽自上而下插入并定位在定位区内。在此，便于定位槽在活化池内的插装定位，减少化学药液流动对定位槽产生的影响，且定位槽拆装操作简单、方便。

优选地，供液管道自上而下插入活化池，并位于辅助模块远离定位槽的一侧。特别地，化学药液采用酸性溶液，例如，稀硫酸。

根据本实用新型的又一个具体实施和优选方面，底板自上而下倾斜延伸；活化系统还包括与活化池相连通的排液管道、设置在排液管道上的阀门，其中排液管道在活化池上的连通处靠近底板的下端设置。

优选地，溢流管道与排液管道相连接。

此外，活化系统还包括连接在活化池顶部并用于向活化池输送纯水的纯水供应管道。

同时，活化池的侧壁上还设有高位传感器和低位传感器，其中溢流管道与活化池的连通处位于高位传感器的上方。在此，活化池进行清洁或者其他测试状态下，向活化池也输入液体时，能够实现在软件和硬件上双重保险以防止液体直接从活化池或者定位槽的顶部溢出。

由于以上技术方案的实施，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

现有技术的活化池存在难以保证稀硫酸与晶圆表面氧化物充分反应、随着硫酸浓度降低而导致活化效果差的缺陷，而本申请对晶圆表面活化系统的结构进行整体设计，巧妙解决现有技术的不足和缺陷，采取该活化系统后，将装载有晶圆的晶圆载板自上而下插入定位槽内，且晶圆浸没在化学药液中；供液管道持续向活化池的底部输入化学药液，其中化学药液自下而上持续流动并经过定位槽后自溢流管道流出，因此，与现有技术相比，本实用新型一方面使得化学药液在持续流动中与晶圆表面氧化物充分反应，同时能够实时补充化学药液以维持其浓度稳定，从而有效提升晶圆表面活化效果；另一方面，结构简单、可靠，实施方便。

附图说明

下面结合附图和具体的实施例，对本实用新型做进一步详细的说明：

图1为本实用新型晶圆表面活化系统的立体结构示意图；

图2为图1中隐藏活化池一侧侧板后的结构示意图；

图3为本实用新型晶圆表面活化系统的俯视示意图；

附图中：1、活化池；10、底板；11、侧板；12、辅助模块；13、垫块；a1、高位传感器；a2、低位传感器；

2、定位槽；k 1、敞开口；k2、通孔；q、空间；

3、供液管道；

4、溢流管道；

5、排液管道；

6、阀门；

7、纯水供应管道。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1至图3所示，本实施例的晶圆表面活化系统，其包括活化池1、定位槽2、供液管道3、溢流管道4、排液管道5、阀门6；晶圆装载于晶圆载板上。

具体的，活化池1用于盛放化学药液，且包括矩形底板10、自底板10四周竖直向上延伸的侧板11，其中底板10自上而下倾斜延伸，定位槽2自上而下插装在活化池1内，且定位槽2自上部架设在各侧板11的顶部。

为了方便实施，活化池1还包括连接在相对两侧侧板11之间的辅助模块12，其中辅助模块12、底板10以及四周侧板11之间形成定位区，组装时，定位槽2自上而下插入并定位在定位区内。

同时，在活化池1相对两侧侧板11的外壁上还分别设有呈矩形阵列分布的多个垫块13，这样设置的目的是，在晶圆电镀设备中，由于活化池1安装在预润湿池和电镀池之间，通过两侧的垫块13分别抵靠在预润湿池和电镀池的侧壁上，这样一来，活化池1能够实现减薄设计。在活化池1的侧壁上还设有上下设置的高位传感器a 1和低位传感器a2，在清洁或者其他操作场景下，可以通过高位传感器a1和低位传感器a2监测和控制活化池1内的液位高度。

本例中，定位槽2的内腔与晶圆载板相匹配并自顶部敞开设置，且定位槽2与活化池1相连通，活化池1内的化学药液能够进入定位槽2内；晶圆载板和晶圆自上而下竖直插入定位槽2内，且晶圆浸没于化学药液中。在一些具体实施方式中，定位槽2的横截面呈矩形。

具体的，晶圆载板的正面和背面分别装载有一片晶圆；定位槽2的相对两侧侧壁上分别形成有与两片晶圆一一对应的圆形敞开口k 1，晶圆载板插入定位槽2内时，每个敞开口k 1正对对应的晶圆，且在晶圆中心线方向上，敞开口k 1与晶圆自边缘相对齐设置；定位槽2相对两侧侧壁上还分别形成有位于敞开口k 1上方和下方的凸起，组装时，定位槽2自上、下凸起分别与活化池1的对应内壁相贴合，且敞开口k 1与活化池1的内壁相隔开以供化学药液流通。

为了进一步方便实施，定位槽2的底面水平延伸，因此，定位槽2的底部与活化池1上倾斜延伸的底板10之间隔开并形成空间q，定位槽2的底部还形成有并排间隔分布的多个通孔k2，化学药液能够自下而上穿过通孔k2进入定位槽2，也能够自上而下穿过通孔k2排出定位槽2。

本例中，供液管道3自上而下插入活化池1，并位于辅助模块12远离定位槽2的一侧，其中供液管道3的下端部为出液端部并靠近活化池1的底部设置。特别地，化学药液采用酸性溶液，例如，稀硫酸。

溢流管道4与活化池1相连通，且连通处位于晶圆和高位传感器a1的上方，活化处理时，化学药液自出液端部持续向上流动并经过定位槽2后自溢流管道4流出，使得晶圆保持浸没在化学药液中。

排液管道5与活化池1相连通，且连通处靠近靠近底板10的下端设置；阀门6为手动阀门并安装在排液管道5上。溢流管道4与排液管道5相连接，阀门6位于溢流管道4和活化池1之间，换言之，自溢流管道4溢流出的化学药液可直接通过排液管道5排出，不受阀门6的限制。

此外，本实施例的活化系统还包括连接在活化池1顶部并用于向活化池1输送纯水(去离子水)的纯水供应管道7，其中，纯水供应管道7上设置气动阀，根据实际工况控制纯水供应管道7向活化池1内补充纯水。

综上，采取该活化系统后，将装载有晶圆的晶圆载板自上而下插入定位槽内，且晶圆浸没在化学药液中；供液管道持续向活化池的底部输入化学药液，其中化学药液自下而上持续流动并经过定位槽后自溢流管道流出，因此，与现有技术相比，本实用新型一方面使得化学药液在持续流动中与晶圆表面氧化物充分反应，同时能够实时补充化学药液以维持其浓度稳定，从而有效提升晶圆表面活化效果；另一方面，结构简单、可靠，实施方便；第三方面，晶圆插入定位槽内时，可直接与活化池内的化学药液进行接触，有利于提升氧化物的去除效果；第四方面，一次可实现两片晶圆同步进行活化处理，提升效率；第五方面，定位槽底部通孔以及空间的设置，不仅便于化学药液自底部向上流动进入定位槽，而且随着活化池排放化学药液，定位槽内的化学药液能够自底部全部释放；第六方面，通过活化池与定位槽之间配合，便于定位槽在活化池内的插装定位，减少化学药液流动对定位槽产生的影响，且定位槽拆装操作简单、方便。

以上对本实用新型做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种晶圆表面活化系统，晶圆装载于晶圆载板上，其特征在于：所述活化系统包括盛有化学药液的活化池、设置在所述活化池内并与所述活化池相连通的定位槽、供液管道以及溢流管道，其中所述定位槽与所述晶圆载板相匹配并自顶部敞开设置，晶圆载板和晶圆自上而下插入所述定位槽内；所述供液管道插入所述活化池内，且出液端部靠近所述活化池的底部设置；所述溢流管道与所述活化池相连通，且连通处位于晶圆的上方，活化处理时，化学药液自所述出液端部持续向上流动并经过所述定位槽后自所述溢流管道流出，晶圆保持浸没在化学药液中。

2.根据权利要求1所述的晶圆表面活化系统，其特征在于：所述定位槽的侧壁上还形成有敞开口，所述晶圆载板插入所述定位槽内时，所述敞开口正对所述晶圆。

3.根据权利要求2所述的晶圆表面活化系统，其特征在于：在所述晶圆中心线方向上，所述敞开口与所述晶圆自边缘相对齐设置。

4.根据权利要求2或3所述的晶圆表面活化系统，其特征在于：所述晶圆载板的正面和背面分别装载有一片晶圆；所述敞开口有两个并与两片所述晶圆一一对应。

5.根据权利要求1所述的晶圆表面活化系统，其特征在于：所述定位槽的底部与所述活化池的底部之间形成空间，所述定位槽的底部还形成有并排间隔分布的多个通孔。

6.根据权利要求1所述的晶圆表面活化系统，其特征在于：所述活化池包括矩形底板、自所述底板四周竖直向上延伸的侧板，其中所述定位槽自上部架设在所述侧板的顶部。

7.根据权利要求6所述的晶圆表面活化系统，其特征在于：所述活化池还包括连接在相对两侧所述侧板之间的辅助模块，其中所述辅助模块、所述底板以及四周所述侧板之间形成定位区，组装时，所述定位槽自上而下插入并定位在所述定位区内。

8.根据权利要求7所述的晶圆表面活化系统，其特征在于：所述供液管道自上而下插入所述活化池，并位于所述辅助模块远离所述定位槽的一侧。

9.根据权利要求6所述的晶圆表面活化系统，其特征在于：所述底板自上而下倾斜延伸；所述活化系统还包括与所述活化池相连通的排液管道、设置在所述排液管道上的阀门，其中所述排液管道在所述活化池上的连通处靠近所述底板的下端设置；所述溢流管道与所述排液管道相连接。

10.根据权利要求1所述的晶圆表面活化系统，其特征在于：所述活化系统还包括连接在所述活化池顶部并用于向所述活化池输送纯水的纯水供应管道；和/或，所述活化池的侧壁上还设有高位传感器和低位传感器，其中所述溢流管道与所述活化池的连通处位于所述高位传感器的上方。