采用可溶性阳极的晶圆电镀试验装置的制作方法

本技术属于半导体设备领域，具体涉及一种采用可溶性阳极的晶圆电镀试验装置。

背景技术：

1、晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片。进一步地，在对晶圆的先进封装技术中，重要工艺流程包括：涂胶—曝光—显影—烘烤—电镀—去胶—清洗，即先在晶圆上涂覆一层光刻胶，光刻胶经过曝光发生化学反应，然后通过显影将所需要的细微图形从掩模版转移至晶圆上，最后运用电化学反应，在晶圆的金属介质层上镀出所需金属，构成金属导线。

2、目前，在晶圆正式投入电镀生产之前，一般需要进行晶圆电镀试验以检验各电镀条件能否满足生产要求，也就是说，通过设置电镀试验装置，采用小型试验槽模拟电镀槽，然后将阳极板和晶圆分别插入试验槽内的电镀液中，并各自通电以形成阳极和阴极，从而启动电镀试验。

3、然而，在实际工作过程中，存在以下缺陷：

4、1、可溶性阳极板在电镀试验过程中会逐渐消耗变薄，不仅造成阳极板的装夹不稳定，而且容易使得阳极板与晶圆之间的间距逐渐变化，影响电流密度在晶圆表面分布的均匀程度，直接导致镀层厚度分布不均匀，从而容易导致试验结果不准确；

5、2、现有的阳极板装夹过程繁琐，操作十分不便。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的采用可溶性阳极的晶圆电镀试验装置。

2、为解决以上技术问题，本实用新型采取如下技术方案：

3、一种采用可溶性阳极的晶圆电镀试验装置，其包括盛有电镀液的试验槽，试验槽自顶部敞开并形成阳极和阴极的插装口；试验装置还包括用于装夹晶圆的晶圆夹持单元、用于装夹可溶性阳极板的阳极板夹持单元，其中晶圆夹持单元和阳极板夹持单元分别自对应的插装口插入试验槽；阳极板夹持单元包括载架、贴合在载架一侧面上并形成夹持区的环形压板、位于夹持区内的弹性件，阳极板装夹在夹持区内，压板和弹性件分别抵触在阳极板的正面和背面上，且随着阳极板的消耗，弹性件驱使阳极板逐渐向晶圆方向偏移并压紧在压板上，阳极板与晶圆的间距保持不变。

4、优选地，压板包括环形板本体、自板本体的内侧向内延伸的压边部，阳极板夹持时，板本体自内侧面与阳极板的周边相贴合，压边部压紧在阳极板正面的边缘处。在此，不仅实现对阳极板的夹持，还能够确保处于压板环形区域内的阳极板面积最大，延长一块阳极板的消耗周期，保证金属离子供应稳定，提升镀层质量。

5、优选地，压边部与阳极板的侧面之间设有环形缓冲垫；和/或，压边部的中心线与阳极板的中心线重合设置。在此，组装时，避免阳极板受压变形和损坏。

6、优选地，载架包括架板、位于架板一侧的凸台，其中凸台、板本体、压边部之间形成夹持区。

7、具体的，夹持时，凸台的边缘与阳极板的边缘对齐，板本体自内侧面同步贴合阳极板和凸台的周边，且板本体通过螺栓件与架板相固定连接。在此，压板与载架之间能够形成配合，便于在组装时确保阳极板定位精准。

8、优选地，凸台上形成有多个定位槽；弹性件有多个且一一对应插装在多个定位槽内，其中每个弹性件为弹簧，且弹簧的对应端部冒出定位槽并抵触在阳极板的背面。在此，方便弹性件的安装。

9、具体的，多个定位槽绕着阳极板的中心线方向圆周阵列分布。在此，阳极板背面所受弹性力分布均匀，在阳极板消耗过程中，弹性件能够顶推阳极板向晶圆方向平移。

10、优选地，晶圆夹持单元的结构与阳极板夹持单元的结构相同。在此，结构简单，方便晶圆的装载和卸载。

11、优选地，试验装置还包括搅拌单元，搅拌单元包括设置在晶圆夹持单元和阳极板夹持单元之间的格栅板、驱动格栅板上下往复运动的驱动部件，其中格栅板、晶圆、阳极板三者相互平行，且格栅板上形成有上下间隔分布的多个格栅孔，每个格栅孔为水平延伸的长条形孔。在此，通过格栅板上下搅动电镀液，确保金属离子在电镀液中分布均匀，从而有利于在晶圆表面形成厚度分布均匀的镀层。

12、具体的，格栅板相对阳极板靠近晶圆设置，且格栅板自相对两侧与晶圆夹持单元形成滚动配合。在此，减少格栅板上下运动的摩擦力，减少磨损，延长使用寿命；同时，能够保证晶圆在整个电镀过程中不受涌动的电镀液的影响，保持静止状态，从而提升镀层质量。

13、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：

14、现有技术的晶圆电镀试验中阳极板存在装夹操作繁琐不便、因消耗导致装夹不稳定、阳极板与晶圆间距变大而影响镀层形成的缺陷，而本实用新型对试验装置的结构进行整体设计，巧妙解决现有技术的各种不足和缺陷，采取该试验装置后，将晶圆和阳极板对应装载于各自的夹持单元并通过对应的插装口插入试验槽内，在电镀过程中，随着阳极板的逐渐消耗变薄，弹性件的弹性力始终保持驱使阳极板向晶圆方向偏移的趋势，从而使得阳极板保持贴合压紧在压板上，阳极板与晶圆的间距保持不便，因此，与现有技术相比，本实用新型一方面通过压板与弹性件的配合，实现阳极板在电镀过程中随着自身的消耗自动偏移以保持与晶圆的间距不变，保证晶圆表面镀层形成稳定，提高试验结果的准确性；另一方面实现阳极板快速稳定装夹，操作简单、方便。

技术特征：

1.一种采用可溶性阳极的晶圆电镀试验装置，其包括盛有电镀液的试验槽，其特征在于：所述试验槽自顶部敞开并形成阳极和阴极的插装口；所述试验装置还包括用于装夹晶圆的晶圆夹持单元、用于装夹可溶性阳极板的阳极板夹持单元，其中所述晶圆夹持单元和阳极板夹持单元分别自对应的所述插装口插入所述试验槽；所述阳极板夹持单元包括载架、贴合在所述载架一侧面上并形成夹持区的环形压板、位于所述夹持区内的弹性件，所述阳极板装夹在所述夹持区内，所述压板和所述弹性件分别抵触在所述阳极板的正面和背面上，且随着所述阳极板的消耗，所述弹性件驱使所述阳极板逐渐向所述晶圆方向偏移并压紧在所述压板上，所述阳极板与所述晶圆的间距保持不变。

2.根据权利要求1所述的采用可溶性阳极的晶圆电镀试验装置，其特征在于：所述压板包括环形板本体、自所述板本体的内侧向内延伸的压边部，阳极板夹持时，所述板本体自内侧面与所述阳极板的周边相贴合，所述压边部压紧在所述阳极板正面的边缘处。

3.根据权利要求2所述的采用可溶性阳极的晶圆电镀试验装置，其特征在于：所述压边部与所述阳极板的侧面之间设有环形缓冲垫；和/或，所述压边部的中心线与阳极板的中心线重合设置。

4.根据权利要求2所述的采用可溶性阳极的晶圆电镀试验装置，其特征在于：所述载架包括架板、位于所述架板一侧的凸台，其中所述凸台、所述板本体、所述压边部之间形成所述的夹持区。

5.根据权利要求4所述的采用可溶性阳极的晶圆电镀试验装置，其特征在于：夹持时，所述凸台的边缘与所述阳极板的边缘对齐，所述板本体自内侧面同步贴合所述阳极板和所述凸台的周边，且所述板本体通过螺栓件与所述架板相固定连接。

6.根据权利要求4所述的采用可溶性阳极的晶圆电镀试验装置，其特征在于：所述凸台上形成有多个定位槽；所述弹性件有多个且一一对应插装在所述多个定位槽内，其中每个所述弹性件为弹簧，且弹簧的对应端部冒出所述定位槽并抵触在所述阳极板的背面。

7.根据权利要求6所述的采用可溶性阳极的晶圆电镀试验装置，其特征在于：所述多个定位槽绕着所述阳极板的中心线方向圆周阵列分布。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的采用可溶性阳极的晶圆电镀试验装置，其特征在于：所述晶圆夹持单元的结构与所述阳极板夹持单元的结构相同。

9.根据权利要求1所述的采用可溶性阳极的晶圆电镀试验装置，其特征在于：所述试验装置还包括搅拌单元，所述搅拌单元包括设置在所述晶圆夹持单元和所述阳极板夹持单元之间的格栅板、驱动所述格栅板上下往复运动的驱动部件，其中所述格栅板、晶圆、阳极板三者相互平行，且所述格栅板上形成有上下间隔分布的多个格栅孔，每个所述格栅孔为水平延伸的长条形孔。

10.根据权利要求9所述的采用可溶性阳极的晶圆电镀试验装置，其特征在于：所述格栅板相对所述阳极板靠近所述晶圆设置，且所述格栅板自相对两侧与所述晶圆夹持单元形成滚动配合。

技术总结本技术涉及的采用可溶性阳极的晶圆电镀试验装置，其包括盛有电镀液的试验槽，试验槽自顶部敞开并形成阳极和阴极的插装口；试验装置还包括用于装夹晶圆的晶圆夹持单元、用于装夹可溶性阳极板的阳极板夹持单元，其中晶圆夹持单元和阳极板夹持单元分别自对应的插装口插入试验槽；阳极板夹持单元包括载架、贴合在载架一侧面上并形成夹持区的环形压板、位于夹持区内的弹性件，阳极板装夹在夹持区内，压板和弹性件分别抵触在阳极板的正面和背面上。本技术一方面实现阳极板在电镀过程中随着自身的消耗自动偏移以保持与晶圆的间距不变，保证晶圆表面镀层形成稳定，提高试验结果的准确性；另一方面实现阳极板快速稳定装夹，操作简单、方便。技术研发人员：孙雪峰,肖凌峰,黎恩源受保护的技术使用者：晟盈半导体设备（江苏）有限公司技术研发日：20230927技术公布日：2024/5/16