TWI414640B - 垂直懸臂式電鍍夾具 - Google Patents

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Chin Yuan Wu
Yao Hsien Hsieh
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Grand Plastic Technology Co Ltd
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Description

垂直懸臂式電鍍夾具
本發明係有關於一種垂直懸臂式電鍍夾具，特別是一種適用於垂直式電鍍設備，可調整旋轉速度及方向，不限於機台及電鍍種類，易與傳統電鍍設備連結之垂直懸臂式可旋轉電鍍夾具。
在水平電鍍設備發展中，主要以Novellus Systems、Semitool、應用材料等三家電鍍設備廠商為主，國內大多數半導體電鍍設備廠商亦採用此方式進行電鍍設備製造，其設計為陽極固定平放於下方，而陰極可旋轉之設計平行於陽極，鍍液由下方往上方流動而平行於電場電力線之方向，其優點為：陰極夾具能進行旋轉，增加鍍液之擾動，可增加電鍍沉積之均勻度；電鍍夾治具自動化機構容易設計；利用旋轉破壞陰極物件表面之電雙層效應，使金屬離子容易進入陰極。主要缺點為：由於流體流動與電場之電力線呈同一方向，流體流動容易造成電力線混亂，而破壞電鍍沉積之均勻度，使電鍍之微結構產生沉積變形；由於流體流動方向直接衝擊微結構，造成陰極物件中間與周圍之沉積速率產生差異，而形成較差之沉積共平面；由於鍍液直接衝擊微結構，而使氣泡被帶入微結構深孔中形成包覆空孔；陰極物件與陽極物件只能形成一對一沉積。水平電鍍設備之電鍍夾治具不適用於垂直電鍍。
先進技術使用垂直電鍍之電鍍槽體設計，如Nexx Systems之Stratus System。其設計為陽極垂直於槽體之一方，而陰極垂直於槽體之另一方。垂直電鍍之設計優點為：流體流動與電場之電力線呈垂直方向，流體流動不會造成電力線混亂，可增加電鍍沉積之均勻度與共平面；電鍍夾治具自動化機構容易設計；陰極物件與陽極物件能形成一對二沉積，減少電鍍設備之 體積。但仍有缺點：電鍍夾治具無法具有旋轉功能，電鍍沉積均勻度差；陰極物件表面所形成之電雙層效應無法藉由攪拌等方式減少；陰極物件表面因電鍍所產生之氣泡無法藉由陰極旋轉與鍍液接觸磨擦而去除。故Nexx systems為改善陰極物件表面所形成之電雙層效應影響，其在陰極物件前面放置可上、下來回快速擺動之陰極遮罩，以增加陰極表面之鍍液擾動，而降低陰極電雙層效應影響。但電鍍沉積之均勻度仍然不佳；陰極物件因電鍍所產生之氣泡仍存留於填孔中而不能填滿；陽極效率仍不夠。
故有一種需求，能有旋轉功能之垂直懸臂式電鍍夾具。
本發明即針對此一需求，提出一種能解決以上缺點之垂直懸臂式電鍍夾具。
本發明之目的在提供一種垂直懸臂式電鍍夾具，使晶圓旋轉而具攪拌功能，降低陰極物件表面所形成之電雙層效應影響。
本發明之次一目的在提供一種垂直懸臂式電鍍夾具，使晶圓旋轉，降低陰極表面電雙層效應，以增加電鍍沉積之均勻度。
本發明之另一目的在提供一種垂直懸臂式電鍍夾具，使陰極物件因電鍍所產生之氣泡能藉由陰極旋轉與鍍液接觸磨擦而去除。
本發明之又一目的在提供一種垂直懸臂式電鍍夾具，以機械式同步上蓋上鎖機構，降低薄化晶圓於電鍍製程中之破片。
本發明之再一目的在提供一種垂直懸臂式電鍍夾具，具有電導通度量測裝置，確保晶圓上之各導通點具有良好之導通程度，以增加製程之良率與減少製程之不確定性。
為達成上述目的及其他目的，本發明之第一觀點教導一種垂直懸臂式電鍍夾具，固定架可由輸送工具運送至不同之槽， 並垂直懸掛於電鍍槽進行電鍍作業。馬達及傳動裝置使晶圓旋轉而具攪拌功能，晶圓之旋轉速度為每分鐘0至60轉，降低陰極物件表面所形成之電雙層效應影響，以增加電鍍沉積之均勻度，並使陰極物件因電鍍所產生之氣泡能藉由陰極旋轉與鍍液接觸磨擦而去除。包括：一個固定架，呈十字形，以便由輸送工具運送至不同之槽具進行電鍍作業；一組馬達，為旋轉之動力，位於該固定架之上方；一組傳動裝置，連接於該馬達，由變速齒輪驅動惰輪及被動輪使晶圓旋轉，傳動裝置亦可為傳動帶；一組晶圓固定模組，以晶圓座放置晶圓，晶圓導柱導引晶圓，上蓋導柱導引上蓋盤模組，扣爪模組之扣爪機械式同步上鎖上蓋盤模組，每一扣爪電連接至電導通測量裝置。
本發明之以上及其他目的及優點參考以下之參照圖示及最佳實施例之說明而更易完全瞭解。
請參考第1圖，第1圖係顯示依據本發明較佳實施例之垂直懸臂式電鍍夾具之透視圖。垂直懸臂式電鍍夾具100由一呈十字形之固定架102支持，以便由輸送工具運送至不同之槽具進行電鍍作業。請一併參閱第3圖，晶圓固定模組109用以夾持晶圓114，晶圓114由扣爪112固定在扣爪模組110上。馬達104為旋轉之動力，位於該固定架之上方，帶動傳動裝置，本實施例由變速齒輪105驅動惰輪106使晶圓114旋轉，傳動裝置亦可為傳動帶。晶圓旋轉具攪拌功能，並降低陰極物件表面所形成之電雙層效應影響，降低陰極表面電雙層效應，以增加電鍍沉積之均勻度，同時使陰極物件因電鍍所產生之氣泡能藉由陰極旋轉與鍍液接觸磨擦而去除。上蓋盤模組116為固定晶圓之裝置，由扣爪112固定，電連接至電導通測量線盒108。第2圖係顯示依據本發明較佳實施例將馬達及變速齒輪置入馬達箱之垂直懸臂式電鍍夾具之透視圖。馬達箱107固定於固定架102上以保護馬達104及減速輪132。第3圖係顯示依據 本發明較佳實施例之垂直懸臂式電鍍夾具之分解圖。由下至上為扣爪模組110，有八個扣爪112，中間為電線蓋128，將每一扣爪連接至旋轉導電極126，再連接至電導通測量線盒108(見第1圖)，連至電導通度量測裝置(未圖示)，以量測確保晶圓上之各導通點具有良好之導通程度，以增加製程之良率與減少製程之不確定性。惰輪106在固定架102之軸上，驅動被動輪124使晶圓114旋轉。晶圓114置於晶圓座118上，晶圓座118有下導電極122，連接導通電流用，上蓋導柱120用以導引上蓋盤模組116，晶圓導柱119用以導引晶圓，上蓋盤模組116上有迫緊塊117，以機械式同步以均勻之力量上鎖上蓋盤模組，降低薄化晶圓於電鍍製程中之破片。右邊為馬達箱107、馬達104、減速輪132，傳動齒輪130以驅動惰輪106。
藉由以上較佳之具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本創作之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實例來對本發明之範疇加以限制。相反的，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範疇內。
100‧‧‧垂直懸臂式電鍍夾具
102‧‧‧固定架
104‧‧‧馬達
106‧‧‧驅動惰輪
107‧‧‧馬達箱
108‧‧‧電導通測量線盒
109‧‧‧晶圓固定模組
110‧‧‧扣爪模組
112‧‧‧扣爪
114‧‧‧晶圓
116‧‧‧上蓋盤模組
117‧‧‧迫緊塊
118‧‧‧晶圓座
119‧‧‧晶圓導柱
120‧‧‧上蓋導柱
122‧‧‧下導電極
124‧‧‧被動輪
126‧‧‧旋轉導電極
128‧‧‧電線蓋
130‧‧‧傳動齒輪
132‧‧‧減速輪
105‧‧‧變速齒輪
第1圖係顯示依據本發明較佳實施例之垂直懸臂式電鍍夾具之透視圖。
第2圖係顯示依據本發明較佳實施例將馬達及變速齒輪置入馬達箱之垂直懸臂式電鍍夾具之透視圖。
第3圖係顯示依據本發明較佳實施例之垂直懸臂式電鍍夾具之分解圖。
100‧‧‧垂直懸臂式電鍍夾具
102‧‧‧固定架
104‧‧‧馬達
106‧‧‧驅動惰輪
108‧‧‧電導通測量線盒
110‧‧‧扣爪模組
112‧‧‧扣爪
114‧‧‧晶圓
116‧‧‧上蓋盤模組
132‧‧‧減速輪

Claims (4)

  1. 一種垂直懸臂式電鍍夾具，可垂直懸掛於電鍍槽，使晶圓旋轉而具攪拌功能，降低陰極物件表面所形成之電雙層效應影響，降低陰極表面電雙層效應，以增加電鍍沉積之均勻度，並使該陰極物件因電鍍所產生之氣泡能藉由該陰極旋轉與鍍液接觸磨擦而去除，至少包含：一個固定架，呈十字形，以便由輸送工具運送至不同之槽具進行電鍍作業；一組馬達，為旋轉之動力，位於該固定架之上方；一組傳動裝置，連接於該馬達，由變速齒輪驅動惰輪及被動輪使該晶圓旋轉；一組晶圓固定模組，以晶圓座放置該晶圓，晶圓導柱導引該晶圓，上蓋導柱導引上蓋盤模組，扣爪模組之扣爪機械式同步上鎖該上蓋盤模組，每一該扣爪電連接至電導通測量裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之垂直懸臂式電鍍夾具，其中該傳動裝置為齒輪。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之垂直懸臂式電鍍夾具，其中該傳動裝置為傳動帶。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之垂直懸臂式電鍍夾具，其中該晶圓之旋轉速度為每分鐘0至60轉。
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