晶圆电镀治具和晶圆电镀装置的制作方法

1.本发明涉及晶圆电镀技术领域，具体而言，涉及一种晶圆电镀治具和晶圆电镀装置。


背景技术：

2.现有技术中，晶圆电镀主要使用挂具方式，挂具的盖板利用螺丝紧固，长期的拧紧螺丝存在滑牙等情况，以及晶圆表面在固定时，由于拧紧的受力不均容易导致其密封性不好，从而造成晶圆电镀效果不佳，影响产品质量。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种晶圆电镀治具和晶圆电镀装置，其能够改善晶圆固定后的密封性能，进而改善晶圆电镀效果，提升产品性能和质量。
4.本发明的实施例是这样实现的：
5.第一方面，本发明提供一种晶圆电镀治具，包括晶圆存放台、密封圈、导电环和盖板，所述晶圆存放台用于放置晶圆，所述密封圈和所述导电环设于所述晶圆存放台和所述盖板之间，所述盖板与所述晶圆存放台连接。所述晶圆存放台上设有第一吸附台，所述第一吸附台用于吸附紧固第一晶圆。
6.在可选的实施方式中，所述盖板与所述晶圆存放台采用压合固定。
7.在可选的实施方式中，所述盖板套设在所述晶圆存放台上，以实现所述盖板与所述晶圆存放台卡接。
8.在可选的实施方式中，所述盖板包括第一环形内表面，所述晶圆存放台包括第一环形外表面，所述第一环形内表面套设在所述第一环形外表面上，所述第一环形内表面与所述第一环形外表面相互抵持。
9.在可选的实施方式中，所述盖板上设有卡槽，所述晶圆存放台上设有与所述卡槽配合的凸块，所述卡槽与所述凸块卡接。
10.在可选的实施方式中，所述第一吸附台用于存放所述第一晶圆的一侧设有第一吸附槽，在所述盖板与所述晶圆存放台卡接的状态下，所述第一吸附槽用于吸附所述晶圆。
11.在可选的实施方式中，所述第一吸附槽内设有支撑块，所述支撑块的高度不高于所述第一吸附槽的槽口。
12.在可选的实施方式中，所述支撑块包括第一支撑块和第二支撑块，所述第一支撑块靠近所述第一吸附槽的侧壁设置，所述第二支撑块设于所述第一吸附槽的中部。
13.在可选的实施方式中，所述晶圆存放台上设有第一沉台和第二沉台，所述第二沉台高于所述第一沉台，所述第一沉台用于放置所述第一晶圆，所述第二沉台用于安装所述密封圈和所述导电环。
14.在可选的实施方式中，所述第一沉台设有所述第一吸附台。
15.在可选的实施方式中，所述第二沉台上设有第一引流口，所述第一引流口用于与
外部电镀药水连通。
16.在可选的实施方式中，所述密封圈或所述导电环设有卡持块，所述卡持块设于所述第一引流口内，以与所述第二沉台卡持。
17.在可选的实施方式中，所述导电环设于所述密封圈远离所述第一晶圆的一侧，所述密封圈上开设有第一通孔，所述导电环设有所述卡持块，所述卡持块与所述第一通孔的位置相对应，所述卡持块穿过所述第一通孔后与所述第一引流口配合。
18.在可选的实施方式中，所述晶圆存放台上设有第三沉台，所述第三沉台高于所述第二沉台，所述第三沉台用于放置第二晶圆。
19.在可选的实施方式中，所述第三沉台上设有第二吸附台，所述第二吸附台上设有第二吸附槽，所述第二吸附槽用于吸附固定所述第二晶圆。
20.在可选的实施方式中，所述第三沉台上开设有第二引流口，所述第二引流口用于与外部电镀药水连通。
21.在可选的实施方式中，还包括底座，所述底座上设有所述晶圆存放台，所述底座上设有药水槽，所述药水槽与所述晶圆存放台连通。
22.在可选的实施方式中，所述底座上设有引线槽，所述引线槽的一端与所述药水槽连通，另一端与所述晶圆存放台连通。
23.在可选的实施方式中，所述引线槽的侧壁凸设在所述底座上，所述盖板与所述引线槽的侧壁卡接。
24.在可选的实施方式中，所述盖板采用透明材料制成。
25.第二方面，本发明提供一种晶圆电镀装置，包括电镀机台和如前述实施方式中任一项所述的晶圆电镀治具，所述晶圆存放台设置在所述电镀机台上。
26.本发明实施例的有益效果是：
27.本发明实施例提供的晶圆电镀治具，在晶圆存放台上设置第一吸附台，第一吸附台用于放置晶圆，在晶圆存放台和盖板连接的状态下，晶圆被紧紧地压贴在第一吸附台上，即第一吸附台内形成负压以牢固地吸附住晶圆，使得晶圆安装后的密封性更好，进而改善晶圆电镀治具的结构密封性能，提升电镀效果和质量。
28.本发明实施例提供的晶圆电镀装置，包括电镀机台和上述的晶圆电镀治具，晶圆电镀治具能够方便地与电镀机台配合，操作更加方便，电镀效率高。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
30.图1为本发明实施例提供的晶圆电镀治具的分解结构示意图；
31.图2为本发明实施例提供的晶圆电镀治具的底座的结构示意图；
32.图3为图2中a处的局部放大示意图；
33.图4为图2中b处的局部放大示意图；
34.图5为本发明实施例提供的晶圆电镀治具的密封圈的结构示意图；
35.图6为本发明实施例提供的晶圆电镀治具的导电环的结构示意图；
36.图7为本发明实施例提供的晶圆电镀治具的盖板的结构示意图；
37.图8为本发明实施例提供的晶圆电镀治具的另一种结构示意图。
38.图标：10-底座；20-盖板；210-卡槽；30-密封圈；310-第一通孔；40-导电环；410-卡持块；110-晶圆存放台；111-贯穿孔；101-晶圆；120-药水槽；130-引线槽；131-侧壁；140-第二通孔；150-第一沉台；151-第一吸附台；152-第一吸附槽；153-支撑块；154-第一支撑块；155-第二支撑块；160-第二沉台；161-第一引流口；170-第三沉台；171-第二吸附台；173-第二引流口。
具体实施方式
39.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
40.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
44.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.随着半导体行业的快速发展，对晶圆的电镀要求也越来越高。目前，晶圆电镀主要使用挂具进行电镀，挂具结构中，上盖大多采用螺丝进行紧固，长期的拧紧螺丝容易出现滑牙的情况，导致结构密封性能欠佳。其次，在固定晶圆表面时，由于滑牙或其它原因存在拧紧时晶圆受力不均，也容易导致其密封性不好，进而导致电镀效果不佳、晶圆破损等问题。此外，每次电镀完成后需要打开上盖检测晶圆表面的电镀情况。若电镀情况不好导致返修，
需要重新安装治具，治具装拆操作麻烦，会浪费大量时间，严重影响电镀效率。
46.为了克服现有技术中的至少一个缺陷，本发明实施例提供的晶圆101电镀治具，可以改善对晶圆101的密封性，进而提高电镀效果和质量。
47.请参照图1，本实施例提供一种晶圆101电镀治具，包括晶圆存放台110、密封圈30、导电环40和盖板20，晶圆存放台110用于放置晶圆101，密封圈30和导电环40设于晶圆存放台110和盖板20之间，盖板20与晶圆存放台110连接；晶圆存放台110上设有第一吸附台151，第一吸附台151用于在盖板20与晶圆存放台110连接的状态下形成负压以吸附晶圆101。通过设置第一吸附台151，可以更好地固定晶圆101，以提高晶圆101及整个治具的密封性，进而改善电镀效果。
48.请参照图2至图4，可选地，第一吸附台151用于存放晶圆101的一侧设有第一吸附槽152，在盖板20与晶圆存放台110卡接的状态下，第一吸附槽152用于吸附晶圆101。容易理解，晶圆101放置在第一吸附槽152的槽口，并盖住第一吸附槽152的槽口，当盖板20与晶圆存放台110连接后，盖板20对晶圆存放台110施加有一定的压力，该压力能作用到晶圆101表面，在挤压晶圆101表面的时候，第一吸附槽152内的空气会被挤出，类似在第一吸附台151内形成负压，将晶圆101仅仅地吸附在第一吸附台151上，对晶圆101的固定效果更佳，整个治具的密封性更好。应当理解，该第一吸附台151可以采用硅胶等材质，在挤压晶圆101表面时，第一吸附台151允许有一定的变形以便于将第一吸附槽152内的空气挤出，有利于形成负压环境。
49.当然，在其它可选的实施方式中，第一吸附台151也可以采用金属、塑料或其他略硬的材质，这里不作具体限定。只要在盖板20施加压力的作用下，晶圆101受到挤压能将第一吸附槽152内的空气至少部分排出即可，即第一吸附槽152内的空气可以被部分或全部排出，以产生更大的吸附力，对晶圆101的吸附固定更加可靠。可选地，第一吸附槽152的槽口可以呈喇叭状，即槽口尺寸大于槽底尺寸，以便于挤压过程中槽内空气的排出。当然，第一吸附槽152的槽口尺寸也可以等于槽底尺寸，这里不作具体限定。
50.可选地，第一吸附槽152内设有支撑块153，支撑块153的高度不高于第一吸附槽152的槽口。通过设置支撑块153，有利于避免第一吸附槽152的槽壁变形量过大而塌陷。本实施例中，支撑块153包括第一支撑块154和第二支撑块155，第一支撑块154靠近第一吸附槽152的侧壁131设置，第二支撑块155设于第一吸附槽152的中部。第一支撑块154的设置可以对第一吸附槽152的侧壁131起到一定的支撑作用，防止第一吸附槽152被挤压时变形量过大而使侧壁131塌陷；第二支撑块155可以对晶圆101起到一定的支撑和保护作用，防止挤压过程中晶圆101变形量过大而被损坏。当然，第一支撑块154也能对晶圆101起到一定的支撑和保护作用。第一支撑块154和第二支撑块155可以均匀间隔设置，使得晶圆101受力更加均匀，第一支撑块154和第二支撑块155的数量可以根据实际情况灵活设定，这里不作具体限定。
51.在其它可选的实施方式中，第一吸附台151也可以设置真空吸入口，晶圆101覆盖在真空吸入口上，通过真空吸入口抽真空以在第一吸附槽152内形成负压环境，对晶圆101实现可靠固定，增强结构的密封性能，从而改善晶圆101的电镀效果和电镀质量。
52.可选地，晶圆存放台110上设有第一沉台150和第二沉台160，第二沉台160高于第一沉台150，第一沉台150用于放置第一晶圆101，第二沉台160用于安装密封圈30和导电环
40。本实施例中，晶圆存放台110中间开设有贯穿孔111，第一沉台150和第二沉台160分别设置在贯穿孔111的孔壁上，由于晶圆101大多为圆形，本实施例中的贯穿孔111为圆孔，第一承台和第二沉台160分别呈圆环形，第二沉台160的直径大于第一沉台150的直径。当然，在其它一些实施例中，贯穿孔111、第一沉台150和第二沉台160的形状不仅限于圆形，也可以是矩形、菱形、多边形或其它任意形状。本实施例中，第一沉台150上设有第一吸附台151。第一吸附台151的数量为多个，沿第一沉台150呈环形均匀分布，以使晶圆101受力更加均匀，密封效果更好。
53.可选地，第二沉台160上设有第一引流口161，第一引流口161用于与外部电镀药水连通。本实施例中，晶圆101电镀治具还包括底座10，晶圆存放台110设置在底座10上，底座10上设有药水槽120，药水槽120与晶圆存放台110连通。可选地，底座10上还设有引线槽130，引线槽130的一端与药水槽120连通，另一端与晶圆存放台110连通。本实施例中，引线槽130远离药水槽120的一端与第一引流口161连通，药水槽120用于储存和收集电镀药水，电镀药水通过引线槽130到达第一引流口161，在导电环40的电流作用下，将电镀药水引流至晶圆101表面，实现对晶圆101的电镀。可以理解，第一引流口161的数量可以是一个，也可以是多个，若第一引流口161的数量为多个，多个第一引流口161沿第二沉台160呈环形均匀间隔分布，每个第一引流口161分别与引线槽130连通，多个第一引流口161的设置，能够使电镀药水分布更加均匀，电镀效果更好，电镀效率更高。
54.可选地，第一引流口161可以倾斜设置，即第一引流口161靠近贯穿孔111的一端更低，靠近引线槽130的一端更高，这样有利于加速电镀药水的流动，确保充足的电镀药水。
55.请参照图5和图6，密封圈30或导电环40上设有卡持块410，卡持块410设于第一引流口161内，以与第二沉台160卡持。即卡持块410与第一引流口161配合，以提高结构密封性。第一沉台150上放置第一晶圆101，第一晶圆101远离第一沉台150的一侧依次设置密封圈30和导电环40，即密封圈30设置在导电环40与第一晶圆101之间，即导电环40设于密封圈30远离第一晶圆101的一侧。可选地，密封圈30上开设有第一通孔310，导电环40设有卡持块410，卡持块410与第一通孔310的位置相对应，卡持块410穿过第一通孔310后与第一引流口161配合。卡持块410与第一引流口161配合可以理解为卡持块410将第一引流口161完全填满，或者，卡持块410将第一引流口161部分填满，预留有一定缝隙供导电引线和电镀药水通过。
56.在其它可选的实施方式中，也可以在晶圆101表面依次设置导电环40和密封圈30，即导电环40设置在密封圈30和晶圆101之间，这样，导电环40上设置卡持块410，卡持块410直接卡入第一引流口161中，密封圈30上可以省略开设第一通孔310。或者，密封圈30上设置卡持块410，导电环40上开设第二通孔140，卡持块410穿过第二通孔140后与第一引流口161配合卡持，也能实现良好的密封效果，这里不作具体限定。
57.可选地，晶圆存放台110与盖板20压合固定，采用压合固定可以避免现有技术中螺丝固定出现的滑牙现象，固定更加可靠，密封性能更好。其次，采用压合固定操作更加简单，无需使用螺丝刀等额外的工具，使得盖板20与晶圆存放台110连接更加方便，连接效率高，在取出或放置晶圆101时，对治具的装拆效率更高。压合固定包括但不限于卡接或套接等，比如，盖板20套设在晶圆存放台110上，以实现盖板20与晶圆存放台110卡接。本实施例中，盖板20包括第一环形内表面，晶圆存放台110包括第一环形外表面，第一环形内表面套设在
第一环形外表面上，第一环形内表面与第一环形外表面相互抵持，比如第一环形内表面与第一环形外表面采用过渡配合连接、间隙配合连接或过盈配合连接等。
58.请参考图7，可选地，盖板20上设有卡槽210，晶圆存放台110上设有与卡槽210配合的凸块，卡槽210与凸块卡接，以实现盖板20和晶圆存放台110的压合固定。本实施例中，引线槽130的侧壁131凸设在底座10上，盖板20上卡槽210的位置与引线槽130的位置相适应，以便于在盖板20和晶圆存放台110压合的过程中，卡槽210与引线槽130的侧壁131卡持固定。可选地，引线槽130上相对设置的两个侧壁131钧卡入盖板20的卡槽210中，即盖板20与引线槽130的侧壁131(见图8)卡接。这样设置，无需单独额外设计卡持结构，结构更加紧凑，治具的加工制作更方便快捷，并且可以进一步提高治具的结构密封性，结构更加稳定可靠。并且，这种固定连接方式操作便捷，装拆效率高，有利于提高电镀效率。当然，在其它可选的实施方式中，盖板20与晶圆存放台110还可以采用其它连接方式，比如两者中任意一个设置内螺纹，另一个设置外螺纹，通过内螺纹和外螺纹的旋紧配合方式实现固定。又如，盖板20上设置卡钩，晶圆存放台110上设置沟槽，卡钩伸入沟槽中实现卡持配合。
59.可选地，底座10上还设有第二通孔140，第二通孔140用于与电镀机台配合，以使底座10安装在电镀机台上。
60.可选地，盖板20采用透明材料制成。这样在不拆卸盖板20的情况下，可以观察晶圆101表面的电镀情况，避免晶圆101在需要返修重镀时重新装拆治具的操作，省时省力，节约大量时间。
61.请参考图8，可选地，晶圆存放台110上设有第三沉台170，第三沉台170高于第二沉台160，第三沉台170用于放置第二晶圆101。第三沉台170的直径大于第二沉台160的直径，第三沉台170可以放置直径尺寸更大的晶圆101，即第二晶圆101的尺寸大于第一晶圆101的尺寸。设置第三沉台170，可以实现对不同尺寸的晶圆101进行电镀，其使用范围更广，适用场景更加灵活，通配型更好，且可以同时电镀两个晶圆101，提高晶圆101的电镀效率。
62.类似地，第三沉台170上设有第二吸附台171，第二吸附台171上设有第二吸附槽，第二吸附槽用于吸附固定第二晶圆101。第二吸附槽内可设置第一支撑块154和第二支撑块155，以对第二吸附槽的槽壁和第二晶圆101起到支撑和保护作用。第二吸附台171的结构和作用和第一吸附台151的结构和作用相同，这里不再赘述。
63.第三沉台170上开设有第二引流口173，第二引流口173用于与外部电镀药水连通。可选地，第二引流口173的数量为一个或多个，若第二引流口173的数量为多个，多个第二引流口173分别与引线槽130连通，多个第二引流口173沿第三沉台170的环向均匀间隔分布，以确保充足的电镀药水，提高电镀效率和质量。第二引流口173与第一引流口161的结构和功能相似，这里不再赘述。可选地，第一引流口161的位置与第二引流口173的位置相对应，即第一引流口161和第二引流口173可以连通，以便于导电引线的走线，也便于电镀药水的流通，电镀效果更好。可以理解，导电引线与导电环40电性连接，能够将电镀药水引导至导电环40，进而到达晶圆101表面，实现对晶圆101的电镀。
64.安装过程中，第一晶圆101放置在第一沉台150上，第二沉台160上依次放置密封圈30和导电环40，第三沉台170上放置第二晶圆101，其中，第一晶圆101采用正向放置，第二晶圆101采用反向放置，这样，可以同时对第一晶圆101和第二晶圆101进行电镀，电镀效率更高。可选地，导电环40的两侧可以分别设置卡持块410，一侧的卡持块410穿过密封圈30上的
第一通孔310后与第一引流口161配合卡持，另一侧的卡持块410与第二引流口173卡持配合，这样，既能提高结构的密封性，又能保证充足的电镀药水，进一步提高电镀效果和质量。
65.可以理解，该晶圆101电镀治具可以单独对第一晶圆101进行电镀，可以单独对第二晶圆101进行电镀，也可以同时对第一晶圆101和第二晶圆101进行电镀。类似地，晶圆存放台110上还可以继续设置第四沉台和第五沉台，第四沉台用于安装第三晶圆101，第五沉台用于安装密封圈30和导电环40，实现更多个不同尺寸晶圆101的电镀，适用场景更多，电镀效率更高，这里不作具体限定。
66.本实施例中，在导电环40通电的状态下，电镀药水依次经过药水槽120、引线槽130、第一引流口161和第二引流口173，最后经导电环40到达晶圆101表面，实现对晶圆101的电镀。可选地，若同时对第一晶圆101和第二晶圆101进行电镀，还可以在第三沉台170上增设密封圈30，对第二晶圆101起到更好的密封作用，进而提高整个治具的密封性能，有利于改善晶圆101电镀效果。
67.本发明实施例还提供一种晶圆101电镀装置，包括电镀机台和上述的晶圆101电镀治具，晶圆存放台110设置在电镀机台上。该晶圆101电镀装置方便对晶圆101进行电镀，装拆效率高，电镀效率高，电镀效果好，通用性强。
68.综上所述，本发明实施例提供的晶圆101电镀治具和晶圆101电镀装置，具有以下几个方面的有益效果：
69.本发明提供的晶圆101电镀治具和晶圆101电镀装置，晶圆存放台110上设有第一沉台150和第三沉台170，可以同时电镀第一晶圆101和第二晶圆101，也可以适用于对不同尺寸晶圆101的电镀，电镀效率高，通配性好。在第一沉台150和第三沉台170上分别设置第一吸附槽152和第二吸附槽，提高对晶圆101的安装密封性，密封性能更好，晶圆101安装更加稳定可靠。分别在第一吸附槽152和第二吸附槽内设置支撑块153，防止第一吸附槽152和第二吸附槽的侧壁131塌陷，同时也能对晶圆101起到支撑和保护作用。盖板20与晶圆存放台110采用压合固定方式，便于装拆，密封性好，结构可靠，晶圆101受力更加均匀，电镀效率高，电镀质量更好。盖板20采用透明材料制成，实现了晶圆101电镀的可视化，观测晶圆101表面电镀情况无需拆卸治具，需要重新电镀时也无需再次安装治具，操作更加简单，省时省力，极大提高了晶圆101电镀效率。
70.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。