一种兼容多种厚度晶圆的电镀载具及设备的制作方法

本技术涉及半导体设备，尤其涉及一种兼容多种厚度晶圆的电镀载具及设备。

背景技术：

1、半导体集成电路制造过程中，需要对晶圆表面进行金属电镀。晶圆电镀是半导体集成电路制造过程中关键环节之一，该工序的生产效率与质量至关重要。电镀过程中，电源正极连接电镀液中的阳极网，电源负极连接电镀液中的晶圆作为阴极。通过电化学反应使电镀液中的所需金属离子沉积到晶圆表面。

2、现有电镀装置中多数由晶圆旋转来保证电镀的均一性，电镀载具一般为环形卡扣式(如图1)，待镀晶圆电镀面朝外并向下，为保证电镀晶圆在镀槽中导电性与旋转时晶圆不掉落，卡扣一般安装较紧，且载具对待镀晶圆厚度有要求，若生产过程中涉及到晶圆材质或厚度的变化存在电镀载具碎片的情况；或因生产需求变更晶圆厚度时需重新订做电镀载具，并涉及电镀载具的切换。在环形卡扣式载具取放晶圆时较复杂，需要考虑载具的旋转角度。环形卡扣式载具与晶圆表面接触处易产生气泡，电镀面易存在电镀空洞，影响电镀效果。

3、因此，急需设计一款用于兼容多种厚度晶圆的电镀载具，便于晶圆的取放，且减少电镀过程中晶圆表面气泡的产生，并可兼容多种厚度晶圆，避免碎片。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服现有电镀装置容易因晶圆厚度变化导致碎片以及晶圆表面接触处易产生气泡的问题，提供了一种兼容多种厚度晶圆的电镀载具及设备，提高电镀质量以及效率。

2、本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、第一方面，提供一种兼容多种厚度晶圆的电镀载具，所述电镀载具上设置有环形导电圈、螺栓、固定晶圆的弹片以及用于吸附晶圆的真空吸附孔，多个所述弹片环设在所述电镀载具边缘，所述弹片通过所述螺栓与所述环形导电圈连接，所述环形导电圈与电源负极连接。

4、作为一种可选的实施方式，所述电镀载具中间设置有直径大于晶圆直径的凹槽，凹槽上设置有密封圈，所述密封圈直径不超过晶圆直径。

5、作为一种可选的实施方式，所述弹片靠近晶圆侧为弧面。

6、作为一种可选的实施方式，螺栓与弹片外表面覆盖有绝缘层。

7、第二方面，提供一种兼容多种厚度晶圆的电镀设备，包括上述电镀载具，还包括用于盛放电镀液的电镀槽、保障制程温度的温控装置、用于电镀液循环和补充排放的循环系统、传送所述电镀载具的传送机构、用于晶圆取放的晶圆装载平台以及清洁干燥手臂，所述传送机构通过电镀载具手臂与所述电镀载具连接。

8、作为一种可选的实施方式，所述温控装置装于所述电镀槽内，其包含加热模块与冷却模块。

9、作为一种可选的实施方式，所述循环系统包括进液口、进液管孔、阀门、过滤器、泵浦以及流量计。

10、作为一种可选的实施方式，所述传送机构包括齿轮、齿条、蜗杆及伺服电机，所述齿条竖直设置在所述电镀载具手臂上，齿轮固定在所述蜗杆的滑块上，所述滑块通过滑轨固定在设备壁上，所述齿轮和蜗杆分别连接一个伺服电机。

11、作为一种可选的实施方式，所述清洁干燥手臂一端安装有水刀与风刀。

12、作为一种可选的实施方式，所述水刀、风刀均与晶圆表面呈一定的夹角设置。

13、需要进一步说明的是，上述各选项对应的技术特征在不冲突的情况下可以相互组合或替换构成新的技术方案。

14、与现有技术相比，本实用新型有益效果是：

15、(1)本实用新型的电镀载具通过弹片与真空吸附孔对晶圆进行固定，对待镀晶圆厚度没有要求，能适应不同厚度的晶圆，避免晶圆受压过大或因晶圆厚度变化引起的碎片；同时，多个弹片环设在电镀载具上，对晶圆表面的液体流动阻拦效果较小，晶圆表面不易产生气泡，保障电镀的均一性，提高晶圆电镀质量。

16、(2)在一个示例中，电镀载具的真空吸附孔配合密封圈，有固定晶圆的作用，并可避免镀液污染晶圆背面。

17、(3)在一个示例中，弹片靠近晶圆侧为弧面，减少固定晶圆过程中所述弹片旋转对晶圆的摩擦。

18、(4)本实用新型的设备通过温控装置、循环系统、传送机构以及清洁干燥手臂等，可实现对晶圆电镀的自动化控制。

19、(5)在一个示例中，传送机构可以实现电镀载具的上下左右移动，晶圆在电镀过程中左右晃动可保障电镀的均一性。

20、(6)在一个示例中，晶圆装载平台旁安装的清洁干燥手臂可以实现对晶圆的清洁与干燥，避免了电镀液的残留，也可避免手持晶圆到干燥机进行干燥而导致的水渍。

技术特征：

1.一种兼容多种厚度晶圆的电镀载具，其特征在于，所述电镀载具上设置有环形导电圈、螺栓、固定晶圆的弹片以及用于吸附晶圆的真空吸附孔，多个所述弹片环设在所述电镀载具边缘，所述弹片通过所述螺栓与所述环形导电圈连接，所述环形导电圈与电源负极连接。

2.根据权利要求1所述的一种兼容多种厚度晶圆的电镀载具，其特征在于，所述电镀载具中间设置有直径大于晶圆直径的凹槽，该凹槽上设置有密封圈，所述密封圈直径不超过晶圆直径。

3.根据权利要求1所述的一种兼容多种厚度晶圆的电镀载具，其特征在于，所述弹片靠近晶圆侧为弧面。

4.根据权利要求1所述的一种兼容多种厚度晶圆的电镀载具，其特征在于，所述螺栓与所述弹片外表面覆盖有绝缘层。

5.一种兼容多种厚度晶圆的电镀设备，包括权利要求1-4中任意一项所述的电镀载具，其特征在于，还包括用于盛放电镀液的电镀槽、保障制程温度的温控装置、用于电镀液循环和补充排放的循环系统、传送所述电镀载具的传送机构、用于晶圆取放的晶圆装载平台以及清洁干燥手臂，所述传送机构通过电镀载具手臂与所述电镀载具连接。

6.根据权利要求5所述的一种兼容多种厚度晶圆的电镀设备，其特征在于，所述温控装置装于所述电镀槽内，其包含加热模块与冷却模块。

7.根据权利要求5所述的一种兼容多种厚度晶圆的电镀设备，其特征在于，所述循环系统包括进液口、进液管孔、阀门、过滤器、泵浦以及流量计。

8.根据权利要求5所述的一种兼容多种厚度晶圆的电镀设备，其特征在于，所述清洁干燥手臂一端安装有水刀与风刀。

9.根据权利要求8所述的一种兼容多种厚度晶圆的电镀设备，其特征在于，所述水刀、风刀均与晶圆表面呈一定的夹角设置。

技术总结本技术公开了一种兼容多种厚度晶圆的电镀载具及设备，其中电镀载具上设置有环形导电圈、螺栓、固定晶圆的弹片以及用于吸附晶圆的真空吸附孔，多个弹片环设在电镀载具边缘，弹片通过螺栓与环形导电圈连接，环形导电圈与电源负极连接。设备包括电镀载具、用于盛放电镀液的电镀槽、保障制程温度的温控装置、用于电镀液循环和补充排放的循环系统、传送电镀载具的传送机构、用于晶圆取放的晶圆装载平台以及清洁干燥手臂，传送机构通过电镀载具手臂与电镀载具连接。本电镀载具可以适应多种厚度的晶圆，避免因晶圆厚度变化引起的碎片及晶圆背面镀液残留，晶圆表面不易产生气泡，提高晶圆电镀质量。同时本设备可实现对晶圆电镀的自动化以及均一电镀。技术研发人员：程盼盼受保护的技术使用者：成都海威华芯科技有限公司技术研发日：20230731技术公布日：2024/5/6