一种用于在衬底上沉积金属的设备的制作方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种用于在衬底上电化学沉积金属的设备，所述设备具有：半导体器件衬底、衬底盒、衬底固持装置、第一机械手、第二机械手、第一装载台、第二装载台、电镀单元和电解液供给单元。本发明提供的在衬底上电化学沉积金属的设备具有多个电镀单元，每个电镀单元能同时处理多片衬底，减少了设备体积，提高了生产效率。并且在电化学沉积金属的过程中，衬底可以围绕阳极做圆周运动，提高了电镀均匀性。
【专利说明】一种用于在衬底上沉积金属的设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于在衬底上沉积金属的设备，具体涉及一种可以同时在多片衬底上电化学沉积金属的设备。
【背景技术】
[0002]近年来，随着芯片尺寸越来越小，集成度越来越高，计算机、通讯、汽车电子和其他消费类产品对集成电路芯片封装技术也提出了更高的要求。芯片封装比以前要求更小、更薄、具备高可靠性、多功能、低能耗和低成本。传统的锡铅凸块(solder bump)封装技术已经无法满足先进封装的要求，铜柱凸块技术(copper pillar)和娃通孔技术(throughsilicon via, TSV)逐渐成为先进封装技术中的两大热点。
[0003]和锡铅凸块一样，铜柱凸块也是应用于覆晶封装上连接芯片和载板的技术。但是与锡铅凸块比较，铜柱凸块具有更好的性能和更低的整体封装成本。与锡铅凸块在焊接回流过程中会塌陷成球状不同，铜柱凸块可以保持其形状，适合更小的线宽，满足高集成度芯片封装的要求。而且铜具有比锡铅合金更小的电阻和更高的热导率，铜柱凸块比锡铅凸块具有更好的导电性和导热性，能降低芯片的能耗和工作时产生的热量。电化学镀铜是制作铜柱凸块的合适工艺。铜柱凸块制作过程为:首先沉积一层籽晶层，然后在籽晶层上涂抹一层光胶并在光胶上形成图案，再在图案中利用电化学的方法沉积金属铜柱，最后去除多余的光胶得到铜柱凸块。
[0004]除了传统的平面式封装技术之外，先进的叠层式三维封装技术近几年来也已在集成电路制造行业中得到应用。三维封装技术使单个封装体内可以堆叠多个芯片，互连线长度显著降低，信号传输更快，成本更低；将多个不同功能的芯片堆叠在一起，使单个封装体实现更多的功能，并且尺寸和重量可以减小数十倍。硅通孔技术是实现三维封装的核心技术之一。硅通孔技术拥有以下几个潜在的优势:I)连接长度可以短至一个芯片的厚度，通过逻辑模块的纵向堆叠而不是横向展开可以大大的减小逻辑模块互连的导线长度；2)高密度高纵深比互连成为可能，将成功在硅片上实现复杂的多芯片系统，其物理集成密度将大大高于现在的多芯片模块(MCM) ；3)由于不同平面上的逻辑模块之间更近的电连接，RC延迟将得到极大的改善。三维芯片堆叠和硅通孔互连需要的关键工艺技术包括:a)形成通孔山)隔绝层，阻挡层和籽晶层的沉积；c)铜填充，去除和RDL ；d)硅片减薄；e)硅片/芯片的定位校准，连线和切割。在硅通孔中沉积铜也需要电化学沉积方法来实现。
[0005]铜柱凸块技术和硅通孔技术对电化学沉积设备具有相似的要求。首先铜柱凸块技术中铜柱的高度和硅通孔中沉积铜的深度都在30至150微米，远远大于芯片后端铜互连工艺中要求的沉积厚度，因此要求电化学沉积设备能达到较高的沉积速率，以实现较大的产率。通常应用于铜柱凸块技术和硅通孔技术要求电化学沉积设备具有不低于40硅片每小时的产率。其次要求电化学沉积设备能实现较好的均匀性。对于铜柱凸块技术，通常要求硅片内电镀形成的铜柱平面度小于5%，以满足后续封装工艺步骤的要求。而对硅通孔技术，通常要求硅片内电镀均匀性小于2%，以满足后续平坦化工艺的要求。而且要求电化学沉积设备具有尽可能低的成本。为了降低成本，电化学沉积设备一个电化学沉积腔体要求能同时处理多片硅片，从而减少电化学沉积腔体的数目和其他相应的硬件，例如电源。
[0006]目前已商业化的用于芯片封装的电化学金属沉积设备部分是基于芯片后端铜互连电化学沉积设备发展而来，一个电化学沉积腔体一次处理一片硅片，在电化学沉积过程中，硅片面水平向下浸于电镀液中并以一定速度旋转。这类设备通常可以实现较好的均匀性，但是由于硅片在电镀液中旋转速度不能过高，否则会引起电镀液飞溅，因此沉积速率通常比较低，约为I微米每小时。为了达到产率的要求，需要增加设备中电化学沉积腔体的数量，因此这类设备通常也具有较高的成本。另有部分电化学金属沉积设备采用硅片垂直浸入电镀液的设计，一个电化学沉积腔体能同时处理2片硅片，降低了成本。但是由于硅片在电化学沉积时静止，通常不能得到较好的均匀性。而且这些商业化电化学沉积设备中，一个阳极只面对一片硅片，同时需要一台控制系统在电化学沉积过程中控制该阳极和硅片之间的电流或电压。一台设备中通常需要十几台甚至几十台控制系统，显著增加了设备成本。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种用于在衬底上电化学沉积金属的设备，所述设备具有:半导体器件衬底，所述半导体器件衬底具有一待沉积面；衬底盒，所述衬底盒用以储存所述半导体器件衬底；衬底固持装置，所述衬底固持装置用以固持所述半导体器件衬底；第一机械手；第二机械手；第一装载台；第二装载台；电镀单元，所述电镀单元具有阳极；电解液，所述电解液具有金属离子和有机化合物；电解液供给单元，供给所述电解液至所述电镀单元；其特征在于:所述第一机械手在所述衬底盒与所述第一装载台间传输所述半导体器件衬底；所述第二机械手在第一装载台与所述第二装载台间传输所述衬底固持装置；所述第一装载台用于所述衬底固持装置水平装载与水平卸载所述半导体器件衬底；所述第一装载台具有翻转装置，用以在水平和竖直面间翻转所述第一装载台；所述第二装载台用于竖直装载与竖直卸载所述衬底固持装置；所述第二装载台具有升降装置，用以相对所述电镀单元升降所述第二装载台；所述第二装载台具有转动装置，用以相对所述电镀单元转动所述第二装载台；所述升降装置通过所述第二装载台带动所述衬底固持装置浸入所述电解液；所述转动装置通过所述第二装载台带动所述衬底固持装置在所述电镀单元中绕所述阳极做圆周运动。
[0008]本发明提供的在衬底上电化学沉积金属的设备具有多个电镀单元，每个电镀单元能同时处理多片衬底，减少了设备体积，提高了生产效率。并且在电化学沉积金属的过程中，衬底可以围绕阳极做圆周运动，提高了电镀均匀性。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1a为本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备的示意图；
[0010]图1b为本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备的俯视图；
[0011]图2为本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备具有的固持存储仓的示意图；
[0012]图3a为本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备具有的第一装载台的示意图；
[0013]图3b为本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备具有的第一装载台的主视图；
[0014]图3c为本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备具有的第一装载台的另一不意图；
[0015]图3d为本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备具有的第一装载台的另一不意图；
[0016]图4a为本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备具有的第二机械手的不意图；
[0017]图4b为本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备具有的第二机械手的主视图；
[0018]图5a为本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备具有的第三机械手的不意图；
[0019]图5b为本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备具有的第三机械手的主视图；
[0020]图6a为本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备具有的电镀单元的不意图；
[0021]图6b为本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备具有的电镀单元的主视图；
[0022]图7a为本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备具有的电镀单元的另一不意图；
[0023]图7b为本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备具有的电镀单元的另一主视图；
[0024]图8为本发明实施例二提供的在衬底上电化学沉积金属的设备的示意图；
[0025]图9为一种利用本发明实施例在衬底上电化学沉积金属的方法。
[0026]具体实施方法
[0027]下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0028]实施例一:
[0029]图1a为本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备的示意图，图1b为本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备的俯视图。所述设备具有衬底盒101、第一机械手102、衬底固持装置104、固持存储仓103、第一装载台105、第二机械手106、第二装载台108、电镀单元109和电解液供给单元110。如图1a和图1b所示，本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备具有4个第二装载台108和4个所述电镀单元109，一个所述第二装载台108对应一个所述电镀单元109。所述衬底盒101装载有多片半导体器件衬底，所述衬底具有一待沉积面。所述衬底固持装置104用于固持I片所述半导体器件衬底，并暴露所述衬底待沉积面。所述固持存储仓103存储有多个所述衬底固持装置104。所述在衬底上电化学沉积金属的设备还具有第三机械手111，所述第三机械手111将所述固持存储仓103中的所述衬底固持装置传送到所述第一装载台105上。所述第一装载台105用于承载所述衬底固持装置104。所述第一机械手102在所述衬底盒101和所述装载台105承载的所述衬底固持装置104之间传送所述半导体器件衬底。所述第二机械手106在所述第一装载台105和所述第二装载台108之间传送所述衬底固持装置104。所述第二装载台108可以承载至少一个所述衬底固持装置104。如图1a和图1b所示，所述第二装载台108可以承载5个所述衬底固持装置104。当所述第二装载台108承载多个所述衬底固持装置104时，所述第二机械手106首先将一个所述衬底固持装置104传送到所述第二装载台108上，然后所述第二装载台108旋转一定角度。例如当所述第二装载台108承载5个所述衬底固持装置104时，所述第二装载台108旋转72度。然后所述第二机械手106将另一个所述衬底固持装置104传送到所述第二装载台108上。如上所述，多个所述衬底固持装置104被依次传送到所述第二装载台108上后，所述第二装载台108带动多个所述衬底固持装置104进入所述电镀单元109。
[0030]所述电镀单元109具有一电镀腔体和至少一个阳极，所述电解液供给单元110向所述电镀腔体中供给电解液。所述电解液具有至少一种金属离子和至少一种有机添加剂，所述金属离子为金、银、铜、铁、锌、钴、镍、铅、锡中的一种或者一种以上的混合。当所述衬底固持装置104被传送到所述第二装载台108上后，所述第二装载台108移动到其对应的所述电镀单元109中，使所述衬底固持装置104固持的衬底的待沉积面浸没于所述电解液中，并在电化学沉积金属的过程中带动所述衬底固持装置104围绕所述阳极做圆周运动。所述设备还具有一供电单元112，所述供电单元112具有至少一个电源。如图1a和图1b所示，本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备具有的所述供电单元112具有至少4个所述电源。一个所述电源连接一个所述第二装载台108与其对应的所述电镀单元109具有的所述阳极。所述电源在电化学沉积金属的过程中与所述阳极和所述衬底待沉积面通过所述电解液电导通。所述设备还具有一检测单元113，所述检测单元113用于检测所述电解液供给单元110中的电解液中金属离子和有机添加剂的浓度。所述设备还有清洗单元107。在电化学沉积金属的步骤完成后，所述第二机械手106将所述衬底固持装置104传送到所述清洗单元107中，对所述衬底固持装置104和其固持的所述衬底进行清洗和干燥。
[0031]图2为所述设备具有的固持存储仓103的示意图。一个所述固持存储仓103存储多个所述衬底固持装置104，所述衬底固持装置104垂直存储于所述固持存储仓103中。所述衬底固持装置104具有一衬底匣，衬底匣正面具有一镂空区域，暴露所述衬底待沉积面。镂空区域内表面边缘有柔性材料密封，保护所述衬底背面不与所述电解液接触。所述衬底匣内部具有一衬底托盘，通过弹簧与衬底匣背面连接，所述衬底托盘具有铁。
[0032]图3a为所述设备具有的第一装载台105的示意图。所述第一装载台105具有一翻转台301和一旋转台302。所述旋转台302内部具有一电磁铁，通过一磁力开关控制。如图3b所示,所述旋转台302可以围绕图中所示通过所述旋转台302中心的轴转动。所述第三机械手111将所述衬底固持装置104从所述固持存储仓103传送到所述第一装载台105上，所述衬底固持装置104垂直固定在所述旋转台302上，如图3c所示。所述翻转台301翻转，使所述旋转台302与固定在所述旋转台302上的所述衬底固持装置104由垂直状态变为水平状态，如图3d所示。所述旋转台302顺时针旋转90度，使所述衬底固持装置104顶部开口面向第一机械手102。所述磁力开关开启，所述旋转台302内部的电磁铁与所述衬底匣中的衬底托盘产生吸引力，所述弹簧被压缩，在所述衬底匣内部形成空间。所述第一机械手102将所述衬底从所述衬底盒101中传送到所述衬底固持装置104的衬底匣中，放置于所述衬底托盘上。当第一机械手102离开所述衬底匣后，所述磁力开关关闭，所述弹簧恢复。所述衬底托盘将所述衬底压在所述镂空区域内表面边缘有柔性材料上，形成密封。所述衬底由所述衬底固持装置104固持。所述旋转台302逆时针旋转90度，所述翻转台翻转，使持有所述衬底的衬底固持装置104恢复到垂直状态。
[0033]图4a为所述设备具有的第二机械手的示意图。所述第二机械手106具有一导轨
401、一基座402、至少一机械手臂403、一垂直升降轴404和一水平移动轴405。所述机械手臂403固定于所述基座402上，在驱动装置的控制下可以沿所述垂直升降轴404垂直移动和沿水平移动轴405水平移动。所述机械手臂403在所述基座402的带动下，也可沿所述导轨401在垂直于垂直升降轴404和水平移动轴405的方向上作水平移动。图4b为所述设备具有的第二机械手的主视图。如图4b所示，所述机械手臂403可以绕图中所示通过所述基座402中心的旋转轴转动。
[0034]图5a为所述设备具有的第三机械手的示意图。所述第三机械手111具有一导轨501、一基座502、至少一机械手臂503和一垂直升降轴504。所述机械手臂503固定于所述基座502上，在驱动装置的控制下可以沿所述垂直升降轴504垂直移动。所述机械手臂503在所述基座502的带动下，也可沿所述导轨501在垂直于垂直升降轴504的方向上作水平移动。图5b为所述设备具有的第三机械手的主视图。如图5b所示，所述机械手臂503可以绕图中所示通过所述基座502中心的旋转轴转动。
[0035]图6a为所述设备具有的电镀单元109的示意图。如图6a所示，所述第二装载台108装载有5个所述衬底固持装置104，并带动5个所述衬底固持装置104浸入到所述电镀单元109中的电解液中。所述设备具有一升降装置1001和一旋转装置1002。所述升降装置1001升起，使所述第二装载台108位于一传送位置，所述第二机械手106将所述衬底固持装置104传送到所述第二装载台108上或者将所述衬底固持装置104从所述第二装载台109上取走。所述升降装置1001降下，使所述第二装载台108带动所述衬底固持装置104浸入到所述所述电镀单元109中的电解液中。所述升降装置1001为气缸、步进马达或者伺服马达中的一种。所述旋转装置1002使所述第二装载台108带动所述衬底固持装置104在所述电镀单元109中做圆周运动。所述旋转装置1002为步进马达或者伺服马达中的一种。图6b为所述设备具有的电镀单元109的主视图。所述电镀单元109具有一电镀腔体601。所述电镀单元具有至少一阳极。如图6b所示，所述电镀单元109具有一阳极602a和另一阳极602b。所述阳极602a和602b均为一管状结构，在所述电镀腔体601中同心而置。所述阳极602a和602b的表面具有孔洞，形成孔洞图案。所述阳极602a和602b的表面的孔洞尺寸为0.5mm至300mm。所述阳极602a和602b的表面的孔洞形状为圆形孔、三角形孔、多边形孔、椭圆形孔、不规则形状孔中的一种或者一种以上的混合。所述阳极602a和602b的表面的孔洞尺寸、形状和孔洞形成的图案相互独立，可以相同，也可以不同。
[0036]图7a为所述设备具有的电镀单元的另一示意图。如图7a所示，所述升降装置1001升起，所述第二装载台108位于所述传送位置，在所述电镀单元109的上方。所述第二装载台108未装载所述衬底固持装置104。图7b为所述设备具有的电镀单元的另一主视图。如图7b所示，所述升降装置1001升起，所述第二装载台108位于所述传送位置，在所述电镀单元109的上方。所述第二装载台108装载有所述衬底固持装置104。
[0037]如图9所示，一种利用本发明实施例一进行电化学沉积金属的方法，包括:
[0038]步骤一，所述第三机械手111将所述衬底固持装置104传送到所述第一装载台105上；
[0039]步骤二，所述第一机械手102将所述衬底由所述衬底盒101传送到所述衬底固持装置104中；
[0040]步骤三，所述第二机械手106将所述持有所述衬底的衬底固持装置104传送到所述第二装载台108上；
[0041]步骤四，所述第二装载台108带动所述衬底固持装置104进入所述电镀单元109中，使所述衬底固持装置104浸入所述电解液中，并带动所述衬底固持装置104围绕所述阳极做圆周运动；
[0042]步骤五，在所述衬底上电化学沉积金属；
[0043]步骤六，所述第二装载台108升起至传送位置；
[0044]步骤七，所述第二机械手106将所述衬底固持装置104传送到所述清洗单元107中；
[0045]步骤八，所述衬底固持装置104在所述清洗单元107中被清洗并干燥；
[0046]步骤九，所述第三机械手111将所述衬底固持装置104传送到所述第一装载台105上；
[0047]步骤十，所述第一机械手101将所述衬底由所述衬底固持装置104中传送回所述衬底盒101中。
[0048]步骤一中所述衬底固持装置104被所述第三机械手111传送到所述第一装载台105上，垂直固定在所述旋转台302上。所述第一装载台105具有的翻转台301翻转，使所述旋转台302及固定在其上的所述衬底固持装置104由垂直转为水平放置。所述旋转台302旋转90度，使所述衬底固持装置104上端开口面对所述第一机械手102。通过所述旋转台302和所述衬底固持装置104之间产生磁力作用，使所述衬底固持装置104处于传送状态。然后如步骤二所述，所述第一机械手102将所述衬底由所述衬底盒101中传送到所述衬底固持装置104中。切断所述旋转台302和所述衬底固持装置104之间的磁力作用，使所述衬底固持装置104处于密封状态并固持所述衬底。步骤三中，当所述第二装载台108承载多个所述衬底固持装置104时，所述第二机械手106首先将一个所述衬底固持装置104传送到所述第二装载台108上，然后所述第二装载台108旋转一定角度。例如当所述第二装载台108承载5个所述衬底固持装置104时，所述第二装载台108旋转72度。然后所述第二机械手106将另一个所述衬底固持装置104传送到所述第二装载台108上。如上所述，多个所述衬底固持装置104被依次传送到所述第二装载台108上后，所述第二装载台108带动多个所述衬底固持装置104进入所述电镀单元109。步骤五中在所述衬底上电化学沉积金属时，所述电源输出为恒电压、恒电流、正相脉冲波、反相脉冲波中的一种或者多种的混合。步骤八中，所述固持装置104在所述清洗单元107中被清洗时，清洗液体为超纯水或者酸性化学液。清洗液体由喷嘴喷射到所述衬底固持单元104表面，或者由清洗单元107底部进入所述清洗单元浸没所述衬底固持单元104。在清洗完成后，所述喷嘴停止喷射清洗液体，或者清洗液体由所述清洗单元底部排出。最后通过向所述衬底固持单元104表面喷射氮气流或者含有异丙醇的氮气流对所述衬底固持单元104进行干燥。
[0049]如图1a所示，107也可为浸润单元。所述浸润单元和所述清洗单元为同一单元。另一种利用本发明实施例一进行电化学沉积金属的方法，包括:
[0050]步骤一，所述第三机械手111将所述衬底固持装置104传送到所述第一装载台105上；
[0051]步骤二，所述第一机械手102将所述衬底由所述衬底盒101传送到所述衬底固持装置104中；
[0052]步骤三，所述第二机械手106将持有所述衬底的所述衬底固持装置104传送到所述浸润单元107中；
[0053]步骤四，所述衬底在所述浸润单元107中进行表面预浸润；
[0054]步骤五，所述第二机械手106将持有所述衬底的所述衬底固持装置104传送到所述第二装载台108上；
[0055]步骤六，所述第二装载台108带动所述衬底固持装置104进入所述电镀单元109中，使所述衬底固持装置104浸入所述电解液中，并带动所述衬底固持装置104围绕所述阳极做圆周运动；
[0056]步骤七，在所述衬底上电化学沉积金属；
[0057]步骤八，所述第二装载台108升起至传送位置；
[0058]步骤九，所述第二机械手106将所述衬底固持装置104传送到所述清洗单元107中；
[0059]步骤十，所述衬底固持装置104在所述清洗单元107中被清洗并干燥；
[0060]步骤十一，所述第三机械手111将所述衬底固持装置104传送到所述第一装载台105 上；
[0061]步骤十二，所述第一机械手101将所述衬底由所述衬底固持装置104中传送回所述衬底盒101中。
[0062]步骤四中，所述待处理的衬底上具有深孔或者沟槽构成的图案。如果所述衬底直接浸入所述电解液，深孔或者沟槽内部无法得到很好的浸润，在电镀过程中会形成缺陷，影响器件的性能和良率。因此有必要在电镀前对所述衬底进行预浸润。在所述浸润单元107中，通过向所述衬底待沉积面输送浸润液体或者含有浸润液体分子的气体，对所述衬底待沉积面进行预浸润，避免电镀时深孔和沟槽中缺陷的产生。
[0063]实施例二:
[0064]图8为本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备的示意图。所述设备具有衬底盒801、第一机械手802、沉底固持装置804、固持存储仓803、第一装载台805、第二机械手806、第二装载台808、电镀单元809和电解液供给单元810。如图8所示，本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备具有4个第二装载台808和4个所述电镀单元809，一个所述第二装载台808对应一个所述电镀单元809。所述衬底盒801装载有多片半导体器件衬底，所述衬底具有一待沉积面。所述衬底固持装置804用于固持I片所述半导体器件衬底，并暴露所述衬底待沉积面。所述固持存储仓803存储有多个所述衬底固持装置804。所述在衬底上电化学沉积金属的设备还具有第三机械手811，所述第三机械手811将所述固持存储仓803中的所述衬底固持装置传送到所述第一装载台805上。所述第一装载台805用于承载所述衬底固持装置804。所述第一机械手802在所述衬底盒801和所述装载台805承载的所述衬底固持装置804之间传送所述半导体器件衬底。所述第二机械手806在所述第一装载台805和所述第二装载台808之间传送所述衬底固持装置804。所述第二装载台808可以承载至少一个所述衬底固持装置804。如图8所示，所述第二装载台808可以承载5个所述衬底固持装置804。所述电镀单元809具有一电镀腔体和至少一个阳极，所述电解液供给单元810向所述电镀腔体中供给电解液。所述电解液具有至少一种金属离子和至少一种有机添加剂，所述金属离子为金、银、铜、铁、锌、钴、镍、铅、锡中的一种或者一种以上的混合。当所述衬底固持装置804被传送到所述第二装载台808上后，所述第二装载台808移动到其对应的所述电镀单元809中，使所述衬底固持装置804固持的衬底的待沉积面浸没于所述电解液中，并在电化学沉积金属的过程中带动所述衬底固持装置804围绕所述阳极做圆周运动。所述设备还具有一供电单元812，所述供电单元812具有至少一个电源。如图8所示，本发明实施例一提供的在衬底上电化学沉积金属的设备具有的所述供电单元812具有至少4个所述电源。一个所述电源连接一个所述第二装载台808与其对应的所述电镀单元809具有的所述阳极。所述电源在电化学沉积金属的过程中与所述阳极和所述衬底待沉积面通过所述电解液电导通。所述设备还具有一检测单元813，所述检测单元813用于检测所述电解液供给单元810中的电解液中金属离子和有机添加剂的浓度。所述设备还有清洗单元807。在电化学沉积金属的步骤完成后，所述第二机械手806将所述衬底固持装置804传送到所述清洗单元807中，对所述衬底固持装置804和其固持的所述衬底进行清洗和干燥。
[0065]本发明实施例二与实施例一的不同之处在于，本发明实施例二提供的在衬底上电化学沉积金属的设备还具有退火单元814。在所述衬底固持装置804和其固持的所述衬底清洗和干燥完成后，所述第三机械手811将所述衬底固持装置804从所述清洗单元807中传送到所述第一装载台805上。所述第一机械手802将所述衬底从所述衬底固持装置804中传送到所述退火单元814中进行退火。退火完成后，所述第一机械手814将所述衬底传送到所述衬底盒801中。
[0066]一种利用本发明实施例二进行电化学沉积金属的方法，包括:
[0067]步骤一，所述第三机械手811将所述衬底固持装置804传送到所述第一装载台805上；
[0068]步骤二，所述第一机械手802将所述衬底由所述衬底盒801传送到所述衬底固持装置804中；
[0069]步骤三，所述第二机械手806将所述持有所述衬底的衬底固持装置804传送到所述第二装载台808上；
[0070]步骤四，所述第二装载台808带动所述衬底固持装置804进入所述电镀单元809中，使所述衬底固持装置804浸入所述电解液中，并带动所述衬底固持装置104围绕所述阳极做圆周运动；
[0071]步骤五，在所述衬底上电化学沉积金属；
[0072]步骤六，所述第二装载台808升起至传送位置；
[0073]步骤七，所述第二机械手806将所述衬底固持装置804传送到所述清洗单元807中；
[0074]步骤八，所述衬底固持装置804在所述清洗单元807中被清洗并干燥；
[0075]步骤九，所述第三机械手811将所述衬底固持装置804传送到所述第一装载台805上；
[0076]步骤十，所述第一机械手802将所述衬底传送到所述退火单元814中；
[0077]步骤十一，所述衬底在所述退火单元814中进行退火；
[0078]步骤十二，所述第一机械手801将所述衬底由所述退火单元814中传送回所述衬底盒801中。
[0079]以上对本发明实施例所提供的方案进行了详细解释，本发明中应用了具体个例对本发明的原理和实施方式进行了阐述，以上的实施例说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理。对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在【具体实施方式】及应用范围上均会有所改变，在不偏离本发明宗旨的基础上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1.一种用于在衬底上电化学沉积金属的设备，所述设备具有: 半导体器件衬底，所述半导体器件衬底具有一待沉积面； 衬底盒，所述衬底盒用以储存所述半导体器件衬底； 衬底固持装置，所述衬底固持装置用以固持所述半导体器件衬底； 第一机械手； 第二机械手； 第一装载台； 第二装载台； 电镀单元，所述电镀单元具有阳极； 电解液，所述电解液具有金属离子和有机化合物； 电解液供给单元，供给所述电解液至所述电镀单元； 升降装置； 转动装置； 其特征在于: 所述第一机械手在所述衬底盒与所述第一装载台间传输所述半导体器件衬底； 所述第二机械手在第一装载台与所述第二装载台间传输所述衬底固持装置； 所述第一装载台用于所述衬底固持装置水平装载与水平卸载所述半导体器件衬底； 所述第一装载台具有翻转装置，用以在水平和竖直面间翻转所述衬底固持装置； 所述第二装载台用于竖直装载与竖直卸载所述衬底固持装置； 所述升降装置用以相对所述电镀单元升降所述第二装载台，通过所述第二装载台带动所述衬底固持装置浸入或离开所述电解液； 所述转动装置用以相对所述电镀单元转动所述第二装载台，通过所述第二装载台带动所述衬底固持装置在所述电镀单元中绕所述阳极做圆周运动。
2.权力要求I所述的设备，其特征在于，所述设备还具有固持存储仓，所述固持存储仓用于存储所述衬底固持装置。
3.权力要求2所述的设备，其特征在于，所述设备还具有第三机械手，所述第三机械手用于将所述衬底固持装置从所述固持存储仓传送到所述第一装载台上。
4.权力要求I所述的设备，其特征在于，所述设备还具有电源，所述电源与所述电镀单元阳极和所述半导体器件衬底待沉积面电导通。
5.权力要求I所述的设备，其特征在于，所述设备还具有清洗单元，所述清洗单元用于清洗和干燥所述衬底和所述衬底固持装置。
6.权力要求I所述的设备，其特征在于，所述设备还具有检测单元，所述检测单元用于检测所述电解液中金属离子和有机化合物的浓度。
7.权力要求I所述的设备，其特征在于，所述设备还具有浸润单元，所述浸润单元用于浸润所述衬底待沉积面。
8.权力要求I所述的设备，其特征在于，所述设备具有至少一个所述电镀单元。
9.权力要求I所述的设备，其特征在于，所述第二装载台装载至少一个所述衬底固持>j-U ρ?α装直。
10.一种利用权利要求1至9中任一项所述的设备在所述衬底上电化学沉积金属的方法，包括: 将所述衬底固持装置从所述固持存储仓竖直传送到所述第一装载台上； 所述第一装载台翻转，使所述衬底固持装置水平而置； 所述第一机械手将所述衬底传送到所述衬底固持装置中； 所述第一装载台翻转，使所述衬底固持装置竖直而置； 所述第二装载台上升到达传送位置； 所述第二机械手将所述衬底固持装置从所述第一装载台上传递到所述第二装载台上； 所述第二装载台下降带动所述衬底固持装置浸入所述电解液； 所述转动装置通过所述第二装载台带动所述衬底固持装置在所述电镀单元中绕所述阳极做圆周运动； 在所述衬底待沉积面上沉积金属； 所述第二装载台带动所述衬底固持装置在所述电镀单元中停止转动； 所述第二装载台上升到达传送位置； 所述第二机械手将所述衬底固持装置传送到所述清洗单元中； 所述衬底固持装置在所述清洗单元中被清洗并干燥； 所述衬底固持装置被所述第三机械手传送到所述第一装载台上； 所述第一机械手将所述衬底传送回所述衬底盒中。
【文档编号】C25D7/12GK104233422SQ201310252879
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月24日 优先权日:2013年6月24日
【发明者】马悦, 何川, 施广涛, 黄允文, 顾岩 申请人:马悦, 何川, 施广涛, 黄允文, 顾岩