用于晶圆电镀设备的盖子及晶圆电镀设备的制作方法

本发明涉及一种用于晶圆电镀设备的盖子及晶圆电镀设备。

背景技术：

有些集成电路零部件生产过程中需要电镀，而且对电镀的精度要求非常高。然而，现有技术中的引极晶圆位置固定，不能根据实际需要调节引极晶圆的位置，从而调节阳极与阴极之间的间距，使用不便，无法满足电镀的高精度要求。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于晶圆电镀设备的盖子及晶圆电镀设备。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

根据本发明的第一方面，提供了一种用于晶圆电镀设备的盖子。该盖子包括：

晶圆夹持件，用于固定晶圆；和

第二驱动机构，所述第二驱动机构与所述晶圆夹持件传动连接，用于驱动所述晶圆夹持件沿轴向移动。

可选地，还包括：

安装座，用于盖接在电镀液槽上；所述第一驱动机构安装在所述安装座上；

第一驱动机构，所述第一驱动机构与所述晶圆夹持件传动连接，用于驱动所述晶圆夹持件周向旋转。

可选地，所述第一驱动机构包括第一传动轴，所述晶圆夹持件周向固定在所述第一传动轴上；

所述第一驱动机构被配置为用于带动所述第一传动轴旋转，从而带动所述晶圆夹持机构周向旋转。

可选地，所述第一驱动机构包括第一旋转电机、第一主动轮、第二从动轮；

所述第一主动轮周向固定在所述第一旋转电机的第一输出轴上；

所述第一传动轴周向固定在所述从动轮上；

所述第一主动轮通过传动带带动所述第一从动轮旋转。

可选地，所述晶圆夹持件轴向固定在所述第一传动轴上；

所述第二驱动机构与所述第一传动轴传动连接，用于带动所述第一传动轴沿轴向移动，从而带动所述晶圆夹持件沿轴向移动。

可选地，所述第二驱动机构包括第二旋转电机、第二主动轮、第二从动轮和轴承座；

所述第二从动轮轴向固定在所述安装座上；所述轴承座周向固定在所述安装座上；所述轴承座通过轴承套设在所述第一传动轴上；

所述第二旋转电机的第二输出轴周向固定在所述第二主动轮上，用于带动所述第二主动轮旋转；

所述第二主动轮与所述第二从动轮相啮合，用于带动所述第二从动轮旋转；

所述从动轮设置有内螺纹，所述轴承座设置有外螺纹；所述第二从动轮的内螺纹套设在所述轴承座的外螺纹上，用于带动所述轴承座和所述第一传动轴沿轴向移动。

可选地，所述第二旋转电机安装在所述安装座上；

所述轴承座上固定连接有顶固定板，所述顶固定板上设置有第一导向件；

所述安装座上设置有第二导向件，所述第二导向件与所述第一导向件相配合以限定所述轴承座沿轴向移动。

可选地，所述第一导向件的数量至少有两个；

所述第二导向件的数量与所述第一导向件的数量相等，且分别对应；

所述第二导向件与对应所述第一导向件相配合，从而周向固定所述轴承座。

可选地，所述第一导向件为导向柱，所述第二导向件为导向孔；所述导向柱插设至所述导向孔中。

可选地，所述安装座上可设置有轴向固定件，所述轴向固定件上设置有两个轴向间隔设置的阻挡件；所述第二从动轮轴向固定在两个所述阻挡件之间。

可选地，所述晶圆夹持件上设置有晶圆容置槽，用于固定安装晶圆。

根据本发明的第二方面，提供了一种晶圆电镀设备。该晶圆电镀设备包括：

电镀液槽，所述电镀液槽设置有搅拌装置，用于搅拌电镀液；

上述的盖子，所述盖子盖接在所述电镀液槽上；

晶圆，所述晶圆固定安装在所述晶圆夹持件上。

与现有技术相比，本发明提供的用于晶圆电镀设备的盖子及晶圆电镀设备中，第二驱动机构可带动阴极晶圆沿轴向移动，可实现调节阴极晶圆的位置，可根据需要调节阳极与阴极晶圆之间的距离，从而调节阳极与阴极晶圆之间的电势差，可获得较佳的电镀效果，电镀精度高。

附图说明

图1为本发明一种实施例提供的晶圆电镀设备的结构示意图。

图2为图1中的盖子的结构示意图。

图3为图2的仰视图。

图4为沿图3中a-a方向的剖视图。

图5为图2盖子除去部分安装座后的结构示意图。

图6为图1中的搅拌装置的局部结构示意图。

图7为图6去除壳体后的示意图。

图8为图7另一视角的示意图。

图9为图8的俯视图。

图10为图8中的承载装置的结构示意图。

图11为图1中的电镀液槽的结构示意图。

图12为图11的俯视图。

图13为沿图12中b-b方向的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的描述：

根据是发明的一种实施例，提供了一种晶圆电镀设备。如图1所示，晶圆电镀设备包括电镀液槽、盖子7和晶圆78。电镀液槽的槽壁为绝缘材质，电镀液槽用于容纳电镀液。电镀液槽的底部设置有导电材质，为阳极。例如，阳极可以是阳极网状结构。

盖子7可盖接在电镀液槽上。例如盖子7可转动地安装在电镀槽上。盖子7为绝缘材质。晶圆78可旋转地安装在盖子7上。晶圆78为导电材质，为阴极。盖子7包括第一驱动机构。第一驱动机构与晶圆78传动连接，用于带动晶圆78旋转。

电镀液槽设置有搅拌装置，用于搅拌电镀液槽中的电镀液。搅拌装置为绝缘材质。

当盖子7盖接在电镀液槽上时，阳极与阴极晶圆78相对间隔设置。当晶圆电镀设备接入电源时，晶圆电镀设备的阳极与阴极晶圆78产生电势差，电镀液槽中电镀液的金属离子可游至晶圆78，可将可将金属电镀在晶圆78上。

本实施例的电镀过程中，搅拌装置可搅拌电镀液槽中的电镀液，电镀液分布均匀，第一驱动机构可驱动晶圆78旋转，金属离子可更均匀地电镀在晶圆78表面，避免由于电势线不均匀分布导致金属离子不均匀电镀在晶圆78表面，使用方便，电镀效果好。

晶圆78安装在盖子7上的结构可根据需要选择设置。本实施例中，如图2至图4所示，盖子7可包括晶圆夹持件72，用于固定晶圆78。晶圆夹持件72为绝缘材质。晶圆78固定安装在晶圆夹持件72上。晶圆78相对于晶圆夹持件72周向固定。更优选地，晶圆夹持件72上可设置有晶圆容置槽，晶圆78固定安装在晶圆容置槽中。晶圆78与晶圆夹持件72可同步周向转动。

盖子7还可包括安装座70。安装座70为绝缘材质。安装座70盖接在电镀液槽上。安装座70可拆卸地安装在电镀液槽上，例如安装座70可转动连接在电镀液槽上。第一驱动机构安装在安装座70上。

如图2至图5所示，第一驱动机构可包括第一传动轴89。第一传动轴89为绝缘材质。晶圆夹持件72周向固定在第一传动轴89上。第一驱动机构能带动第一传动轴89旋转，从而带动晶圆夹持机构旋转。如此，晶圆夹持件72可旋转地安装在盖子7的安装座70上。

第一驱动机构包括第一旋转电机80、第一主动轮82、第一从动轮83。例如旋转电机的壳体可固定安装在安装座70上。第一旋转电机80的第一输出轴81周向固定在第一主动轮82上，用于带动第一主动轮82旋转。例如，第一主动轮82与第一输出轴81可同轴固定。第一主动轮82通过传动带84带动第一从动轮83旋转。例如，第一主动轮82可与传动带84相啮合，第一从动轮83可与传动带84相啮合。从动轮周向固定在第一传动轴89上，用于带动第一传动轴89旋转。例如，第一传动轴89可与第一从动轮83同轴固定。

当第一驱动机构工作时可驱动第一输出轴81和第一主动轮82旋转，从而第一主动轮82通过传动带84带动第一从动轮83旋转，进而带动第一传动轴89、晶圆夹持机构及晶圆78同步旋转。

盖子7还可以包括第二驱动机构。晶圆78固定安装在晶圆夹持件72上，晶圆78可相对于晶圆夹持件72轴向固定。第二驱动机构与晶圆夹持件72传动连接，用于驱动晶圆夹持件72及其上的晶圆78沿轴向往复移动。

第二驱动机构可带动阴极晶圆78沿轴向移动，可实现调节阴极晶圆78的位置，可根据需要调节阳极与阴极晶圆78之间的距离，从而调节阳极与阴极晶圆78之间的电势差，可获得较佳的电镀效果，电镀精度高。

第二驱动机构与晶圆夹持件72的传动连接结构可根据需要设置，只要使第二驱动机构能驱动晶圆夹持件72沿轴向移动即可。本实施例中，如图2至图5所示，晶圆夹持件72可轴向固定在第一传动轴89上。第二驱动机构可与第一传动轴89传动连接，用于带动第一传动轴89沿轴向移动，从而带动晶圆夹持件72及晶圆78沿轴向移动。

第二驱动机构可包括第二旋转电机90、第二主动轮92、第二从动轮94和轴承座95。第二从动轮94轴向固定在安装座70上。更优选地，安装座70上可设置有轴向固定件74，轴向固定件74上设置有两个轴向间隔设置的阻挡件740；第二从动轮94轴向固定在两个阻挡件740之间。

轴承座95周向固定在安装座70上。轴承座95套设在第一传动轴89上，且轴承座95与第一传动轴89之间设置有轴承98，如此第一传动轴89可相对于轴承座95周向旋转。轴承座95相对于第一传动轴89轴向固定，可同步轴向移动。

第二旋转电机90的第二输出轴91周向固定在第二主动轮92上，第二旋转电机90的第二输出轴91可带动第二主动轮92旋转。例如，第二输出轴91与第二主动轮92可同轴固定。

第二主动轮92与第二从动轮94相啮合，用于带动第二从动轮94旋转。第二主动轮92和第二从动轮94可均设置为齿轮结构，为两齿轮之间的相互啮合，

从动轮设置有内螺纹，轴承座95设置有外螺纹。第二从动轮94的内螺纹套设在轴承座95上的外螺纹。由于第二从动轮94相对于安装座70轴向固定。轴承座95相对于安装座70周向固定，当通过从动轮的内螺纹与轴承座95的外螺纹的配合作用时，轴承座95仅被允许沿轴向移动。当第二主动轮92带动第二从动轮94转动时，通过从动轮的内螺纹与轴承座95的外螺纹的配合作用，可使轴承座95沿轴向移动。

第二旋转电机90可安装在安装座70上。例如，第二旋转电机90的壳体可固定安装在安装座70上。

如图5所示，轴承座95上可固定连接有顶固定板96。顶固定板96上设置有第一导向件97。安装座70上设置有第二导向件76。第二导向件76与第一导向件97的形状可相匹配地设置。第二导向件76与第一导向件97相配合以实现导向作用，从而限定轴承座95沿轴向移动。

进一步地，第一导向件97的数量可设置有至少有两个。第二导向件76的数量与第一导向件97的数量相等，且分别对应。第二导向件76与对应第一导向件97相配合，从而周向固定轴承座95。如此，轴向座被周向固定，当第二主动轮92带动第二从动轮94转动时，从动轮的内螺纹与轴承座95的外螺纹相互配合作用时，轴承座95由于被周向固定从而不能旋转，轴承座95仅能沿轴向移动。

例如，第一导向件97可设置为导向柱，第二导向件76为导向孔；导向柱插设至导向孔中。又例如，第一导向件97可设置为导向孔，第二导向件76设置为导向柱；导向柱插设至导向孔中。

需要说明的是，轴向座也可通过其他方式被周向固定，本申请并不对其进行唯一限定。

当第二驱动机构工作时，第二旋转电机90的第二输出轴91带动第二主动轮92旋转，第二主动轮92带动第二从动轮94旋转，第二从动轮94通过螺纹配合作用套设带动轴承座95和第一传动轴89沿轴向移动，进而带动晶圆夹持件72沿轴向移动。

如图6至图9所示，搅拌装置可包括壳体3、第三驱动机构1和可转动的承载装置4。壳体3设置有凹槽31。壳体3为绝缘材质。第三驱动机构1包括第三输出轴11。第三驱动机构1的第三输出轴11上安装有主动齿轮20。主动齿轮20为外齿轮。主动齿轮20设置于凹槽31内。例如，第三输出轴11与主动齿轮20可同轴设置，以同步转动。

承载装置4设置于凹槽31内。承载装置4为绝缘材质。承载装置4上安装有搅拌件。搅拌件为绝缘材质。承载装置4为外齿轮。主动齿轮20与中间齿轮22相啮合，中间齿轮22与承载装置4的外齿轮相啮合。第三驱动机构1通过第三输出轴11可带动承载装置4及其上的搅拌件转动，从而实现搅拌件的公转。此外，在其他实施例中，承载装置4也可直接与主动齿轮20相啮合。

搅拌件安装在承载装置4上的具体结构可根据需要设置。本实施例中，承载装置4上固定设置有安装架。搅拌件可旋转地在安装架上。第三驱动机构驱动承载装置4转动，从而带动搅拌件公转，并且带动搅拌件自转。

具体地，如图9所示，承载装置4中部为中空结构。承载装置4上设置有第一安装架41和第二安装架42。第一安装架41和第二安装架42均为绝缘材质。第一安装架41与第二安装架42在承载装置4的中空部相向延伸。

搅拌件可包括第一搅拌件66。搅拌装置还包括驱动第一搅拌件66旋转的第四驱动机构。第四驱动机构与第一搅拌件66传动连接，用于驱动第一搅拌件66自转。

如图所示的示例中，第四驱动机构可设置为内齿轮5。第一安装架41上安装有可转动的第一行星齿轮轴611。第一行星齿轮轴611上套设安装有第一行星齿轮61和第一搅拌件66。第一行星齿轮轴611和第一行星齿轮61均为绝缘材质。第一行星齿轮61和第一搅拌件66可实现同步转动。例如第一行星齿轮61和第一搅拌件66可同轴设置。

第一安装架41上设置有第二行星齿轮轴621。第二行星齿轮轴621上安装有可转动的第二行星齿轮62。第二行星齿轮轴621和第二行星齿轮62均为绝缘材质。第一行星齿轮61与第二行星齿轮62均为外齿轮，且第一行星齿轮61与第二行星齿轮62相互啮合。第二行星齿轮62与内齿轮5相啮合。承载装置4的内齿轮5可通过第二行星齿轮62带动第一行星齿轮轴611及第一搅拌件66自转。

搅拌件还可包括第一搅拌件68。第二安装架42上安装有可转动的第三行星齿轮轴631。第二安装架42上还设置有第四行星齿轮轴641及可第五行星齿轮轴651。第三行星齿轮轴631上套设安装有第三行星齿轮63和第一搅拌件68。第四行星齿轮轴641上套设安装有可转动的第四行星齿轮64。第五行星齿轮轴651上套设安装有可转动的第五行星齿轮65。第三行星齿轮63、第四行星齿轮64及第五行星齿轮65均为外齿轮。第三行星齿轮63、第四行星齿轮64及第五行星齿轮65依次啮合。第五行星齿轮65与内齿轮5啮合。承载装置4的内齿轮5可依次通过第五行星齿轮65、第四行星齿轮64带动第三行星齿轮63及第一搅拌件68自转。

内齿轮5设置于承载装置4上方并同时与第二行星齿轮62和第五行星齿轮65相啮合。内齿轮5设置于凹槽31内。例如，内齿轮5可设置在承载装置4中空结构的内周面上。

第三驱动机构1可设置为伺服电机。使用时，启动第三驱动机构1，其第三输出轴11驱动主动齿轮20旋转，并将驱动力传递至承载装置4，驱动承载装置4转动。驱动承载装置4带动第一搅拌件66及第一搅拌件68转动，实现公转。

驱动承载装置4同时带动第二行星齿轮62及第五行星齿轮65沿内齿轮5圆周方向移动。第二行星齿轮62及第五行星齿轮65沿内齿轮5圆周方向移动过程中，由于内齿轮5固定不动，第二行星齿轮62及第五行星齿轮65受到内齿轮5的内齿驱动而分别绕第二行星齿轮轴621和第五行星齿轮轴651转动。转动的第二行星齿轮62驱动第一行星齿轮61转动，带动第一行星齿轮轴611和第一搅拌件66自转。第一搅拌件66自转是以第一行星齿轮轴611为轴旋转。转动的第五行星齿轮65驱动第四行星齿轮64及第三行星齿轮63转动，进而带动第三行星齿轮轴631及第一搅拌件68自转。第一搅拌件68自转是以第三行星齿轮轴631为轴旋转。第三行星齿轮轴631、第三行星齿轮63、第四行星齿轮轴641、第四行星齿轮64、第五行星齿轮轴651、第五行星齿轮65均为绝缘材质。如此，利用一个主动的第四驱动机构，通过合理地设计传动装置，第一搅拌件66和第一搅拌件68自身可分别实现自转。

如图8所示的示例中，第一搅拌件66的转动方向与第一搅拌件68的转动方向相反设置。例如，当第三驱动机构1驱动承载装置4顺时针转动时，第一搅拌件66可被带动沿逆时针方向转动，第一搅拌件68可被带动沿顺时针方向转动。又例如，当第三驱动机构1驱动承载装置4逆时针转动时，第一搅拌件66可被带动沿顺时针方向转动，第一搅拌件68可被带动沿逆时针方向转动。

本实施例中的内齿轮5通过第二行星齿轮621和第一行星齿轮611共两个行星齿轮与第一搅拌件66传动连接。此外，内齿轮5可通过其他偶数个行星齿轮与第一搅拌件66传动连接。

本实施例中的内齿轮5通过第五行星齿轮65、第四行星齿轮64和第三行星齿轮63共三个行星齿轮与第一搅拌件68传动连接。此外，内齿轮5可通过其他奇数个行星齿轮与第一搅拌件68传动连接。

由于内齿轮5可通过其他偶数个行星齿轮与第一搅拌件66传动连接，内齿轮5可通过其他奇数个行星齿轮与第一搅拌件68传动连接，第一搅拌件66的转动方向与第一搅拌件68的转动方向总是相反。

此外，在其他一些实施例中，可以使用中空的同步带轮代替承载装置4。第三驱动机构1通过同步带驱动承载装置4转动。本实施例中，搅拌件可包括多个搅拌桨。其中每个搅拌桨可以是线性杆状结构，或者t字形结构，或者方体结构等。多个搅拌桨可在圆周方向上间隔排布。如图所示的示例中，第一搅拌件81及第二搅拌件82均包括四个大致呈方形结构的搅拌桨，四个搅拌桨整体大致呈十字形状排布。

此外，在其他一些示例中，搅拌件也可包括一个搅拌桨。其中每个搅拌桨可以是线性杆状结构，或者t字形结构，或者方体结构等。

此外，在其他一些示例中，搅拌件可包括一个或者多个叶轮。叶轮可设置为弧形或者直线形结构。当搅拌件包括多个叶轮时，多个叶轮可交叉分布，例如多个叶轮可设置成2片交叉的叶子或者3片交叉的叶子或者丁字形状的叶子等。

作为优选的实施例，晶圆78的旋转方向与承载装置4的转动方向相反设置，如此晶圆78的旋转方向与搅拌件的公转方向相反。晶圆78的旋转方向与至少一个搅拌件的自转方向可相反设置。此外，晶圆78的旋转方向与承载装置4的转动方向也可相同设置。

此外，在其他一些实施例中，第一驱动机构也可与搅拌件传动连接。第一驱动机构驱动晶圆78周向旋转，并带动搅拌件自转。如此，第一驱动机构可同时驱动晶圆78和搅拌件自转。

本实施例中，如图10至图12所示，电镀槽液上可设置有喷头32。喷头32设置成用于向晶圆78表面喷水。喷头32为绝缘材质。例如，喷头32可设置成管结构。电镀液槽的内壁设置有收集槽30。

当喷头32向晶圆78表面喷水时，第一驱动机构驱动晶圆78旋转，使晶圆78表面的喷水甩出并收集在收集槽30中。

如此，通过设置喷头32和收集槽30，可清洗晶圆78表面，避免晶圆78表面带有不必要的杂质，晶圆78表面仅镀有所需的金属离子，晶圆78的电镀效果更佳。

如图12所示，收集槽30可设置有开口300。开口300与晶圆78在径向上位置相对。晶圆78在旋转时，其上的清水可被甩出至收集槽30中，避免晶圆78表面的喷水进入至电镀液槽中与电镀液混合，导致电镀液的稀释。

为使收集槽30能收集晶圆78旋转时甩出的水，收集槽30由开口300沿轴向朝电镀液槽内部延伸设置。如此，收集槽30能独立地收集晶圆78旋转时甩出的水，收集的水不会流出至与电镀液槽中的电镀液混合。

一种具体实施方式中，如图所示，当喷头32向晶圆78表面喷水时，第一驱动机构驱动晶圆78旋转，喷在晶圆78表面的水可沿圆周的切线方向甩出并收集在收集槽30中，避免落入电镀液槽中导致电镀液的稀释。

本实施例中，第二驱动机构可驱动晶圆夹持件72和晶圆78沿轴向移动，并能带动晶圆78从电镀位置沿轴向移动至清洗位置。

当第二驱动机构带动晶圆78轴向移动至电镀位置时，晶圆78浸在电镀液槽的电镀液中，可实现对晶圆78电镀。

当第二驱动机构带动晶圆78轴向移动至清洗位置时，晶圆78沿轴向移动至脱离电镀液槽的电镀液，此时晶圆78可位于电镀液的液面上方，可被喷头32喷水清洗。

本发明中，电镀过程中，搅拌装置可搅拌电镀液槽中的电镀液，电镀液分布均匀，第一驱动机构可驱动晶圆旋转，金属离子可更均匀地电镀在晶圆表面，避免由于电势线不均匀分布导致金属离子不均匀电镀在晶圆表面，使用方便，电镀效果好。

第二驱动机构可带动阴极晶圆沿轴向移动，可实现调节阴极晶圆的位置，可根据需要调节阳极与阴极晶圆之间的距离，从而调节阳极与阴极晶圆之间的电势差，可获得较佳的电镀效果，电镀精度高。

通过设置喷头和收集槽，可清洗晶圆表面，避免晶圆表面带有不必要的杂质，晶圆表面仅镀有所需的金属离子，晶圆的电镀效果更佳。

本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。