晶圆固定装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种晶圆固定装置。


背景技术：

[0002]
在半导体电镀领域中，众所周知晶圆本身会存在一定的翘曲，而这样的翘曲不加以重视和处理会对晶圆电镀造成影响。
[0003]
比如，在将晶圆放置于晶圆夹具上时，由于晶圆存在翘曲，导致晶圆相对夹持机构的表面不平容易被夹紧，从而容易产生相对位置的偏移，这一较小范围的位移变化就会就降低晶圆边缘相对晶圆夹具的位置准确性，从而影响后续工艺的实施和实施效果。而倘若通过较大的夹紧力将晶圆夹紧，可能会提高晶圆的局部受力，导致晶圆破损。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术的晶圆因翘曲的关系，无法准确固定在晶圆夹具上，影响后续工艺实施效果的缺陷，提供一种晶圆固定装置。
[0005]
本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0006]
一种晶圆固定装置，其包括夹持机构和真空产生机构，所述夹持机构包括可相互接近的第一端和第二端；
[0007]
当晶圆设置于所述第一端和所述第二端之间时，所述第一端和所述晶圆共同形成一与外界隔绝的腔室，所述真空产生机构连通至所述腔室。
[0008]
该晶圆固定装置，通过设置真空产生机构将第一端与晶圆之间形成的腔室抽真空，以同时通过物理夹紧及真空吸附的方式固定晶圆，从而有效抑制晶圆的翘曲，提高晶圆边缘点接触的准确性，且结构简单，操作方便，极大的提高了电镀的均匀性，并且能够降低晶圆的局部受力，从而降低晶圆的破损率，提高了产能。
[0009]
较佳地，所述第一端朝向所述晶圆的一侧具有凹槽，所述凹槽和所述晶圆共同形成所述腔室。
[0010]
上述结构设置提供了一种第一端与晶圆共同形成腔室的较佳实施结构。
[0011]
较佳地，所述第一端朝向所述晶圆的一侧还具有密封条，所述密封条用于与所述晶圆直接接触，所述密封条环绕所述凹槽设置。
[0012]
密封条用于与晶圆直接接触，以起到密封隔绝的目的。当晶圆放置在第一端上时，与第一端表面相对柔性接触，以使得第二端无需施加较大压力，就能够使相对翘曲的晶圆完全贴覆在第一端上。
[0013]
较佳地，所述凹槽与所述晶圆同心设置，所述凹槽的槽壁直径小于所述晶圆的直径。
[0014]
上述结构设置提供了在第一端上设置凹槽的较佳实施结构。
[0015]
较佳地，所述真空产生机构连通至所述腔室的气口设置于所述凹槽的槽底面，以提高真空产生机构将腔室内气体抽出时，腔室内气体的均匀度。
[0016]
较佳地，所述真空产生机构通过气管连通至所述腔室，所述气管上设有泄压口。
[0017]
通过设置泄压口，可提高撤去腔室内的负压的效率。
[0018]
较佳地，所述夹持机构还包括密封件，所述密封件设置于所述第二端和所述晶圆之间。
[0019]
通过在第二端和晶圆之间设置密封件，避免第二端与晶圆刚性接触而导致晶圆破损的情况发生。
[0020]
较佳地，所述第一端的周侧和所述第二端的周侧均伸出于所述晶圆的边沿，所述第二端的周侧还朝所述第一端的方向延伸，并定位于所述第一端的周侧表面，以实现第二端直接定位于第一端的目的，提高夹持机构的第一端和第二端固定时，两者相对位置的可靠度。
[0021]
较佳地，所述第一端与所述晶圆的非电镀面相接触，避免用于真空固定晶圆的腔室占据晶圆的电镀面，影响电镀工艺的实施。
[0022]
本实用新型的积极进步效果在于：
[0023]
该晶圆固定装置中，通过将由晶圆和夹持机构形成的腔室抽真空，以同时通过物理夹紧及真空吸附的方式固定晶圆，从而有效抑制晶圆的翘曲，提高晶圆边缘点接触的准确性，且结构简单，操作方便，极大的提高了电镀的均匀性，并且能够降低晶圆的局部受力，从而降低晶圆的破损率，提高了产能。
附图说明
[0024]
图1为本实用新型一实施例的晶圆固定装置的结构示意图。
[0025]
图2为本实用新型一实施例的晶圆固定方法的流程示意图。
[0026]
附图标记说明：
[0027]
第一端1，凹槽11，气口12，气管13
[0028]
第二端2
[0029]
腔室3
[0030]
密封条4
[0031]
密封件5
[0032]
晶圆100，电镀面100a
具体实施方式
[0033]
下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。
[0034]
如图1所示，本实用新型提供一种晶圆固定装置，其包括设置在晶圆夹具(图中未示出)上的夹持机构，该夹持机构包括第一端1和第二端2，第一端1和第二端2之间能够相互靠近并相互固定，以在晶圆100设置在第一端1和第二端2之间时，通过第一端1和第二端2对晶圆100实现夹持固定的目的。
[0035]
具体的，当晶圆100放置在第一端1上时，晶圆100朝向第一端1的一侧表面与第一端1能够共同形成一个与外界隔绝的腔室3，该晶圆固定装置还具有真空产生机构(图中未示出)，真空产生机构通过气管13连通至腔室3，在真空产生机构工作时能够抽走腔室3内的空气，从而产生负压，使晶圆100与第一端1保持贴合，以提高晶圆100的平整度，降低晶圆
100翘曲对后续电镀工艺的实施和实施质量造成影响。
[0036]
该晶圆固定装置，通过设置真空产生机构将第一端1与晶圆100之间形成的腔室3抽真空，以同时通过物理夹紧及真空吸附的方式固定晶圆100，从而有效抑制晶圆100的翘曲，提高晶圆100边缘点接触的准确性，且结构简单，操作方便，极大的提高了电镀的均匀性，并且能够降低晶圆100的局部受力，从而降低晶圆100的破损率，提高了产能。
[0037]
其中，通过本实施例的晶圆固定装置在固定晶圆100时，可以在第二端2和第一端1未夹紧晶圆100时就开启真空产生机构抽真空，也可以在第二端2和第一端1将晶圆100夹住时再开启真空产生机构抽真空。上述工序实施的顺序并不会影响晶圆固定装置固定住晶圆100。
[0038]
当然，优选地，在晶圆100放置在第一端1之后，可以先通过第二端2将晶圆100夹在第一端1上，使得晶圆100相对第一端1翘起的一端也能够贴覆在第一端1表面，再开启真空产生机构抽真空，这样，可避免腔室3漏气，提高将空气从腔室3内抽出的效果，从而能更好地达到负压要求。其中，在上述流程中，第二端2将晶圆100夹在第一端1上时，第二端2对晶圆100施加的夹紧力不必过大，仅需满足使晶圆100相对翘起的一端贴覆在第一端1表面即可。
[0039]
另外，当连接于晶圆夹具的机械手移动并搬运晶圆100时，在运动方向的作用力下，晶圆100会移动或弹动，并移动或弹动到晶圆夹具的规定之外的区域，晶圆100的边缘不在规定的位置里，导致在电镀工艺实施时出现漏液，导电不均匀，甚至片子破碎等等的情况。本实用新型通过设置腔室3通过真空吸附的方式进一步固定晶圆100，还可利用持续的负压把移动产生偏移的晶圆100吸回夹持机构(或晶圆夹具)规定的位置，从而避免漏液，导电不均匀，晶圆100破碎等情况的出现。
[0040]
因此，该晶圆固定装置，不仅可改善晶圆100本身的翘曲问题，同时还能在机械手运动过程中，使晶圆100不会产生位置移动，提高了边缘点接触的准确性。
[0041]
本实施例中，夹持机构直接形成在晶圆夹具上。具体的，第一端1为盖板，该盖板的材料为钛板，盖板形成于晶圆夹具的表面，第二端2为夹持件，其呈圆环状，以用于将晶圆100的边缘压紧在盖板上。在图1中，晶圆100的上表面为电镀面100a，晶圆100的下表面为非电镀面，用于与盖板共同形成腔室3。在将晶圆100完全固定在晶圆固定装置上之后，晶圆夹具可调转方向，以使得晶圆100的电镀面100a朝向，以方便实施后续的电镀工艺。
[0042]
如图1所示，本实施例中，第一端1朝向晶圆100的一侧具有凹槽11及密封条4，其中，凹槽11用于和晶圆100共同形成能够抽真空的腔室3。本领域技术人员可以根据实际情况确定第一端1上的凹槽11的形状和尺寸，例如，本实施例中形成圆柱或近似圆柱的腔室3。而密封条4用于与晶圆100直接接触，以起到密封隔绝的目的，该密封条4环绕于凹槽11设置，以在晶圆100放置在第一端1上时，提高晶圆100与凹槽11形成的腔室3的密封度。
[0043]
同时，在第一端1上设置密封条4时，晶圆100放置在第一端1上时，与第一端1表面相对柔性接触，以使得第二端2无需施加较大压力，就能够使相对翘曲的晶圆100完全贴覆在第一端1上。
[0044]
从图中可以看出，本实施例中的凹槽11呈圆形，与晶圆100同心设置，该凹槽11的槽壁直径应小于晶圆100的直径，形成一近似圆柱体的腔室3，该圆柱直径可为晶圆100直径的1/5～19/20，高度可为1.5mm～2mm。本实施例中，腔室3的直径为80mm，高度为1.6mm，且腔
室3与晶圆100同心设置。该圆柱的尺寸本领域技术人员可以根据实际情况确定，以适配于3英寸、4英寸、6英寸、8英寸、12英寸等不同尺寸的晶圆。
[0045]
优选地，凹槽11的槽壁直径也不应过小，以用于保证第一端1相对晶圆100的非电镀面的吸附面积，进而保证晶圆固定装置对晶圆100的固定效果。
[0046]
夹持机构还包括密封件5，密封件5设置在第二端2和晶圆100之间。密封件5可以是橡胶垫等柔性材质，第二端2通过密封件5与晶圆100接触，以避免第二端2与晶圆100直接刚性接触而导致晶圆100破损的情况发生。本实施例中，密封件5固定在第二端2上。本实施例中，密封件5的材料为氟橡胶。
[0047]
另外，从图中可以看出，夹持机构的第一端1和第二端2的周侧均伸出于晶圆100的边沿，第二端2的周侧2a还朝着第一端1的方向延伸，并与第一端1的周侧1a表面相互贴合，以实现第二端2直接定位在第一端1上的目的。该结构设置，可提高夹持机构的第一端1和第二端2固定时，两者相对位置的准确度。
[0048]
本实施例中，真空产生机构通过气管13连通至腔室3，气管13在凹槽11内形成的气口12位于凹槽11的槽底面上。气口12的数量可以为多个，当气口12为1个时，气口12设在凹槽11的中心位置处。在气管13上还可设有泄压口，通过开启泄压口，可快速方便地恢复腔室3内的气压，实现破真空目的。
[0049]
晶圆固定装置还可设有第一气压表或者第一气体流量表，第一气压表用于测量腔室3内的气压，第一气体流量表用于测量腔室3内的气体流量，第一气压表和第一气体流量表可安装在腔室3靠近气口12的位置。
[0050]
此外，晶圆固定装置还可设有第二气压表或者第二气体流量表，第二气压表可以用于测量气体的抽气气压，第二气流表可以用于测量气体的抽气气流。因此，第二气压表和第二气体流量表可安装在气源位置，即真空产生机构上。
[0051]
本实施例中，晶圆固定装置分别安装有第一气压表和第二气压表。若第一气压表与第二气压表检测到的气压差值在第二气压表检测的气压的-10％～10％时，则认为晶圆100相对腔室3的密封性较好，例如：若第二气压表检测到的气压为0.1mpa，第一气压表检测到的气压在0.09mpa～0.11mpa时，则可认为晶圆100相对腔室3的密封性较好；反之，若第一气压表检测到的气压不在该范围内，则可认为晶圆100相对腔室3的密封性较差。这种检测方式相对更准确、可靠，能够满足半导体制造领域相对较高的可靠性需求。
[0052]
当然，在其他实施方式中，可通过第一气体流量表替代第一气压表实现上述功能，也可通过第二气体流量表替代第二气压表实现上述功能。
[0053]
如图2所示，本实用新型还提供一种晶圆固定方法，其包括以下步骤：
[0054]
s1、将晶圆放置在夹持机构的上，使晶圆与夹持机构共同形成一与外界隔绝的腔室；
[0055]
s2、将腔室抽真空，并通过夹持机构固定晶圆。
[0056]
该晶圆固定方法，通过将由晶圆和夹持机构形成的腔室抽真空，以同时通过物理夹紧及真空吸附的方式固定晶圆，从而有效抑制晶圆的翘曲，提高晶圆边缘点接触的准确性，且结构简单，操作方便，极大的提高了电镀的均匀性，并且能够降低晶圆的局部受力，从而降低晶圆的破损率，提高了产能。
[0057]
具体的，在步骤s1中，可将晶圆的非电镀面放置在夹持机构的第一端的端面上，以
使晶圆与第一端的端面共同形成一与外界隔绝的腔室，避免用于真空固定晶圆的腔室占据晶圆的电镀面，影响电镀工艺的实施。
[0058]
另外，在步骤s2中，可以先通过夹持机构固定晶圆，并在夹持机构完成固定之后再将腔室抽真空，以利用夹持机构固定晶圆，避免腔室在晶圆与夹持机构之间产生漏气的缝隙，提高将空气从腔室内抽出的效果，从而能更好地达到负压要求。其中，其中，在通过夹持机构固定晶圆时，夹持机构对晶圆施加的夹紧力不必过大，仅需满足使晶圆翘起的一端贴覆在夹持机构上即可。进一步的，在将腔室抽真空之后，可以进一步利用夹持机构固定晶圆，例如：提高夹持机构对晶圆的夹紧力，以获得更好的固定效果。此时，由于晶圆在真空力的作用下消除了局部翘曲，因此不用担心夹持机构施加的夹紧力会使晶圆局部受力过大而破损的情况发生。
[0059]
在晶圆电镀前，先实施晶圆固定方法，以利用真空将放置在晶圆夹具上的晶圆固定；之后，在电镀过程中，上述真空可以保持，以同样实现固定晶圆的目的；在电镀结束后，需要取下晶圆时，就要实施泄压步骤，具体可以通过开启真空管道中对应泄压阀门来实现。
[0060]
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。