一种晶圆水平电镀腔室的制作方法

本发明涉及晶圆电镀设备，尤其涉及一种晶圆水平电镀腔室。

背景技术：

1、晶圆制程包含电镀工艺，电镀工艺将晶圆形成器件的正面接触电镀液，并在晶圆正面沉积一层金属膜层，以实现晶圆正面形成的多个器件之间的电性互连。电镀工艺包括垂直电镀(即，挂镀)与水平电镀(即，平镀)，挂镀工艺由于需要将晶圆以垂直姿态整体没入电镀液中，因此存在电镀液消耗量大、电镀设备所需腔室较大及整体电镀设备成本及制造难度较大的缺陷，而平镀工艺只需要将晶圆以水平姿态接触电镀液，因此平镀设备所需腔室深度较小，电镀液消耗量较少及电镀设备的整体体积及制造成本也较低，因此正成为一种主流电镀设备。

2、现有的平镀工艺中电镀腔通常采用化学镀工艺，即在无外加电流的情况下借助的还原剂，使镀液中金属离子还原成金属，并附着至晶圆表面的镀覆方法，现有采用化学镀工艺的离子与电解液之间无法均匀的融合，金属离子的流动只能够通过电解液的进出循环实现对不同块晶圆进行镀膜，化学镀中金属离子流动慢，增加了晶圆镀膜的时间，降低了工作的效率，同时电解液无法重复使用，造成电解液的浪费，对于晶圆的镀膜，通过机械手的夹持放置在阴极液池内，容易对阴极液池内的电解液造成污染，从而影响晶圆电镀的质量。

技术实现思路

1、基于现有的化学镀中金属离子流动慢，增加了晶圆镀膜的时间，降低了工作的效率，同时电解液无法重复使用，造成电解液的浪费，机械手夹持放入电镀腔内对电解液造成污染的技术问题，本发明提出了一种晶圆水平电镀腔室。

2、本发明提出的一种晶圆水平电镀腔室，包括腔室主体，还包括安装在所述腔室主体上的罩体、反应装置、均流装置以及支撑装置。

3、所述罩体通过螺栓固定安装在所述腔室主体的上表面。

4、反应装置，所述反应装置位于所述腔室主体的内部，并对晶圆需要化学镀的电解液进行盛放、循环以及反应的动作，所述反应装置包括进液池、阳极液池、阴极液池、带有金属球的阳极板、离子膜以及循环机构，所述循环机构对所述阳极液池和所述阴极液池内的电解液进行循环。

5、均流装置，所述均流装置包括用于拨动的拨动套，所述均流装置位于所述阴极液池的内壁，所述拨动套对所述阴极液池内的电解液进行拨动。

6、支撑装置，所述支撑装置包括用于支撑晶圆的支撑架，所述支撑装置位于所述腔室主体的内部，所述支撑架对需要化学镀的晶圆进行支撑。

7、优选地，所述进液池开设在所述腔室主体的内部，所述进液池的上顶壁开设有进液孔，所述进液孔的横截面呈等腰梯形状，所述进液孔将所述进液池和所述阳极液池连通。

8、通过上述技术方案，进液孔为喇叭状能够便于减少进入阳极液池的水流的流速，同时减少气泡的产生。

9、优选地，所述阳极液池开设在所述腔室主体的内部，所述阳极液池位于所述进液池的上方，所述阳极液池位于所述阴极液池的下方，所述阳极板固定安装在所述阳极液池的内壁并将所述阳极液池分成上下两个腔室。

10、通过上述技术方案，阳极液池盛放阳极电解液，阴极液池盛放阴极电解液，金属球放置在阳极板的通孔内，通过阳极板通电后，以便金属球以及阳极板析出的金属离子能够均匀分布于阳极电解液内，阳极板下方的阳极电解液通过金属球与阳极板之间的间隙缓慢的进入阳极板的上方，减少气泡的产生。

11、优选地，所述离子膜通过支架固定安装在所述阳极液池的上端池口，所述离子膜位于所述阴极液池的下方。

12、通过上述技术方案，通过离子膜，能够便于阳极液池内特定的离子进入阴极液池内，同时能够防止阳极液池内的阳极电解液进入阴极液池。

13、优选地，所述循环机构包括阳极进液管道，所述阳极进液管道固定安装在所述腔室主体的外表面后一端并与所述进液池的内壁固定连通，所述阳极液池的内壁开设有出液通道，所述出液通道是由呈环形阵列分布的出液孔和环形通道构成，所述出液通道的一端固定安装带有三通阀的循环管道，所述循环管道的外表面固定安装有离子选择电极，所述循环管道的一端固定安装有过滤器，所述过滤器的出水端与所述阳极进液管道的外表面固定连通，所述循环管道的另一端固定安装有出液管道，所述腔室主体的内底部固定安装有加热板，所述进液池的内底壁固定安装有温度传感器。

14、通过上述技术方案，阳极液池内的阳极液能够通过出液通道流出后进入循环管道，离子选择电极能够判断循环管道内阳极电解液中金属离子的含量，在金属离子含量超出设定的阈值后，能够控制三通阀开启，使得循环管道内的阳极电解液进入过滤器过滤后再次进入阳极进液管道内进出重复利用，减少阳极进液管道的消耗，过滤器内的过滤膜为超滤膜，能够对阳极电解液中的杂质和气泡进行阻拦，防止影响阳极电解液的纯净度。

15、优选地，所述阴极液池的内壁固定连通有阴极进液管道，所述阴极进液管道是由呈环形阵列分布的进水管和环形管道构成，所述阴极液池的内壁开设有呈环形阵列分布的出水孔，所述腔室主体的内部固定安装有出水管道，所述出水管道的一端通过连接管与所述出水孔固定连通。

16、通过上述技术方案，阴极进液管道能够将阴极电解液输送进入阴极液池内，阴极进液管道位于离子膜的上方，通过环形阵列分布的进水管能够均匀的将阴极电解液流淌在离子膜上，使得阴极电解液内的金属离子的含量均匀。

17、优选地，所述均流装置还包括防水槽体，所述防水槽体的外表面固定安装在所述阴极液池，所述防水槽体的内底壁通过轴承固定安装有旋转架，所述旋转架的外表面与所述拨动套的内壁固定套接，所述拨动套的横截面呈菱形状，所述旋转架的外表面固定安装有保护套，所述保护套的下端与所述防水槽体的上表面固定安装。

18、通过上述技术方案，呈矩形阵列分布的拨动套能够对进入阴极液池的上方的阳极电解液进行拨动，拨动套是由耐高温耐腐蚀的材料构成，例如：氟橡胶，拨动套是由两个相对的半圆构成，且横截面为菱形，能够在转动时，拨动套的凸出面能够将水分割开，减少波动时气泡的产生，使得阴极电解液的金属离子与阴极电解液更好的融合，同时加快阴极电解液的流动速度，便于与晶圆接触的带有金属离子的阴极电解液进行更换。

19、优选地，所述旋转架的一端外表面固定安装有齿轮，所述防水槽体的内壁滑动插接有齿条，所述齿条与所述齿轮啮合，所述腔室主体的内部固定安装有推动液压缸，所述推动液压缸通过连接板与多个所述齿条的一端固定安装。

20、通过上述技术方案，通过推动液压缸的推动，能够推动齿条进行移动，与齿条啮合的多个齿轮能够进行同步转动，带动旋转架进行左右旋转，能够对水进行缓慢拨动。

21、优选地，所述阴极液池的内壁固定安装有消泡膜，所述消泡膜的横截面呈波浪形状。

22、通过上述技术方案，消泡膜是由特定超滤膜构成，能够阻拦杂质和气泡的通过，同时不影响含有金属离子的阴极电解液的通过，能够有效防止气泡和杂质对晶圆镀膜的影响，从而能够提高晶圆镀膜的均匀性和完整性，消泡膜横截面呈波浪形状，能够增加金属离子通过的面积，从而能够增加金属离子通过的数量。

23、优选地，所述支撑装置还包括支撑液压缸，所述支撑液压缸固定安装在所述腔室主体的内部，所述支撑液压缸的活塞杆一端通过连接板与所述支撑架的外表面固定安装，所述支撑液压缸的活塞杆顶端固定安装有折叠套，所述折叠套的一端与所述腔室主体的表面固定安装，所述支撑架的外表面固定安装呈环形阵列分布的垫片。

24、通过上述技术方案，通过支撑液压缸能够对支撑架进行提升，能够带动支撑架上的晶圆进行升降，便于机械手进行取放晶圆，垫片是由耐腐蚀的材料构成，例如橡胶，垫片呈倾斜的三角块形状，与晶圆的接触呈线状，从而能够减少与晶圆的接触面积，防止对晶圆的镀膜造成影响。

25、本发明中的有益效果为：

26、1、通过设置反应装置，能够最大化利用阳极板和金属球之间产生的金属离子最大化的被利用，通过循环管道能够将阳极液池内流出的带有金属离子的阳极电解液进行检测金属离子的含量，在金属离子的含量到达设定的阈值后，能够对循环管道内的阳极电解液再次重复利用，通过过滤器能够对阳极电解液中含有的杂质和气泡进行阻拦，防止杂质和气泡对阳极板和金属球造成污染，从而能够对阳极电解液进行利用，同时通过阴极液池的形状和阳极液池的形状，能够减少占用空间，同时能够使得晶圆充分的与带有金属离子的阴极电解液充分接触，解决了现有的化学镀中金属离子流动慢，增加了晶圆镀膜的时间，降低了工作的效率，同时电解液无法重复使用，造成电解液的浪费的技术问题。

27、2、通过设置均流装置，能够通过拨动套的转动，能够充分对阴极液池内的阴极电解液进行拨动，拨动套之间能够围成圆环，能够使得对阴极电解液进行均匀充分的拨动，防止阴极电解液与金属离子之间不均匀，影响晶圆镀膜的质量，同时拨动套的拨动，能够加快金属离子快速通过消泡膜，加快金属离子与晶圆的接触，从而能够加快晶圆的镀膜的速度，设置的消泡膜，能够有效防止波动可能产生的微小气泡对镀膜产生的影响，解决了解决了现有的化学镀中金属离子流动慢，增加了晶圆镀膜的时间，降低了工作的效率的技术问题。

28、3、通过设置支撑装置，能够对晶圆起到支撑作用，能够自动对晶圆进行抬起和放下的动作，防止机械手伸进阴极液池内，造成阴极电解液的污染，对晶圆镀膜造成影响，通过支撑架的升起和降落，整个自动带动晶圆进行移动，同时垫片的形状能够减少与晶圆之间的接触，从而使得晶圆镀膜能够保持完整性，支撑架能够对多种尺寸的晶圆进行支撑，解决了现有的化学镀中通过机械手夹持放入电镀腔内对电解液造成污染的技术问题。