一种用于双面电镀的系统的制作方法

1.本发明涉及晶圆电镀的技术领域，具体为一种用于双面电镀的系统。


背景技术：

2.近些年3d封装的兴起逐渐出现了以tsv为升级的tgv、tcv、mems等封装型式，此类封装工艺与传统的封装区别为需要对晶圆的正面以及背面均进行电镀作业；在目前的电镀设备中以nexx、lam、amat为代表的设备均无法满足此类先进工艺的需求。
3.现有的电镀槽结构，其结构见图1；一般为一个电源+一个阳极+一个治具组成的单面电镀设备结构，该类结构只能实现单面电镀的工艺架构平台。并不能满足双面电镀工艺平台的需求。
4.有鉴于此，有必要对现有技术中无法实现双面电镀的方式加以改进，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提供了一种用于双面电镀的系统，其可满足双面同时电镀的需求，提高了电镀效率。
6.一种用于双面电镀的系统，其特征在于，其包括：
7.电镀槽体；
8.双面电镀夹具；
9.两个阳极槽体，每个阳极槽体内置有可溶性阳极靶材；
10.以及电池组；
11.所述电镀槽体内布置有两个阳极槽体、双面电镀夹具，所述电镀槽体内设置有电镀液，所述电镀液包括有电镀原液、以及对应的添加剂，所述双面电镀夹具的夹持中心位置夹持有待电镀的晶圆，被夹持的晶圆的正面和背面的外侧分别布置有一个阳极槽体，每个阳极槽体的朝向晶圆的正面或背面的面域为敞口、其余为封闭面域，所述阳极槽体的敞口区域封装有离子膜，所述离子膜用于隔绝添加剂进入阳极槽体内；
12.电镀状态下所述电镀液的液面不低于需要电镀的晶圆的最高点位置，所述电镀槽体的内腔通过管路连接有外置的电镀液循环系统
13.所述电镀槽体的内腔内设置有阳极液，所述阳极槽体内腔连接有阳极液循环系统；
14.所述电池组的负极通过线路连接晶圆，所述电池组的正极分别通过线路连接对应位置的可溶性阳极靶材。
15.其进一步特征在于：
16.所述电镀液中的添加剂包括光亮剂、整平剂之类的有机材料；
17.所述电镀液中的添加剂还包括有沉积加速剂；
18.所述电池组为两组独立电源或单组电源；
19.单组电源时，单组电源的负极通过线路连接晶圆，单组电源的正极分别通过线路连接两块可溶性阳极靶材的对应位置；
20.两组独立电源时，每组独立电源对应于一个阳极槽体布置，每个独立电源的负极分别通过线路连接晶圆，单每个独立电源的正极分别通过线路连接两块可溶性阳极靶材的对应位置；
21.所述阳极液循环系统设置有第一泵体，所述阳极液循环系统分别通过管路连通至两个阳极槽体的内腔，通过第一泵体完成对于阳极液的循环输送作业；
22.所述电镀液循环系统设置有第二泵体，所述电镀液循环系统通过管路连接电镀槽体的内腔、通过第二泵体完成对于电镀液的循环输送作业；
23.所述双面电镀夹具包括本体、正面压环、背面压环，所述本体的中位置设置有贯穿定位孔，所述贯穿定位孔的厚度方向中部位置用于放置待电镀的晶圆，所述正面压环、背面压环分别相向固装于所述本体的对应表面，所述正面压环、背面压环的中心内环相向凸起、分别用于压附住晶圆外环的对应表面，所述晶圆的待电镀区域对应于两个导电压环的中心孔位置布置，所述正面压环、背面压环不遮挡晶圆的待电镀区域，所述正面压环、背面压环还分别设置有带有梳状导电齿的弹性导电体，所述弹性导电体的梳状导电齿分别贴合所述晶圆的对应表面位置；
24.所述正面压环、背面压环的用于压附晶圆外环对应表面的部分为包括径向内端整体压附环、以及径向外末端的梳状压附齿，所述径向内端整体压附环用于压附晶圆的径向次末端表面，所述径向外末端的梳状导电齿用于压附晶圆的径向末端表面，梳状导电齿具备弹性，不会硬性压附晶圆的径向末端的对应表面，从而不会损坏晶圆的径向外环位置；
25.所述梳状导电齿的环形安装部嵌装于所述正面压环或/背面压环、本体的径向内环对应端面组合形成的内凹槽，两侧的环形安装部之间导电连接，两侧的环形安装部还设置有外接件，外接件通过线路连接至所述电池组的负极；
26.所述正面压环、背面压环的整体压附环的压附面内嵌装有第一密封圈，所述正面压环、背面压环的径向外侧朝向本体的端面分别嵌装有第二密封圈，所述第二密封圈贴合本体的对应端面布置，所述第一密封圈贴合所述晶圆的对应端面设置，带有梳状导电齿的弹性导电体位于第一密封圈、第二密封圈所形成的环面区域内，其保护弹性导电体不受腐蚀，且由于弹性导电体具备弹性，使得整个晶圆均匀导电，且两组弹性导电体的设置，使得晶圆的双面导电；
27.所述正面压环、背面压环中的一个压环通过快速拆装方式连接在本体上，所述快速拆装方式具体为螺丝固定、榫卯结构连接、气囊反扣连接。
28.采用本发明后，其区别传统电镀槽，本发的电镀槽体内具备两个循环系统：阴极循环系统、阳极循环系统；阴极循环系统内循环的液体为电解过程中的电镀液，其含有一定量的添加剂，添加剂多为有机物质，且有机物质极易与可溶性阳极靶材发生反应，故设置了离子膜，隔离膜可以将电镀液中的添加剂阻挡不与阳极靶材直接接触；通过离子膜将阳极循环与阴极循环分开，使添加剂无法进入到阳极部分与阳极靶材进行反应，从而延长镀液寿命；其通过一次电镀即可完成晶圆的双面电镀，即采用双面同时生长的模式，以前需要多次电镀的工艺可集成为一次电镀工艺，且双面同时电镀应力平衡，无多次电镀后的应力方向不稳定导致的晶圆翘曲等风险，所以晶圆可以做的更薄，对封装的尺寸缩减也有更大的帮
助。
附图说明
29.图1为现有技术的电镀槽体结构示意图；
30.图2为本发明的具体实施例示意简图；
31.图3为本发明的双面电镀夹具的立体图；
32.图4为本发明的双面电镀夹具的剖视图；
33.图5为图4的a处局部放大结构示意图；
34.图中序号所对应的名称如下：
35.电镀槽体10、双面电镀夹具20、贯穿定位孔201、径向内端整体压附环202、连接块203、本体21、正面压环22、背面压环23、阳极槽体30、可溶性阳极靶材40、单组电源50、第一线路51、第二线路52、电镀液60、晶圆70、离子膜80、电镀液循环系统90、第二泵体91、第一输出管路92、第一回流管路93、阳极液100、阳极液循环系统110、第一泵体111、第二输出管路组件112、第二回流管路组件113、弹性导电体120、梳状导电齿121、环形安装部122、第一密封圈130、第二密封圈140、螺栓150。
具体实施方式
36.一种用于双面电镀的系统，见图2-图5，其包括电镀槽体10、双面电镀夹具20、两个阳极槽体30、以及电池组；
37.每个阳极槽体30内置有可溶性阳极靶材40，具体实施时电池组为单组电源50；
38.电镀槽体10内布置有两个阳极槽体30、双面电镀夹具20，电镀槽体10内设置有电镀液60，电镀液60包括有电镀原液、以及对应的添加剂，添加剂包括光亮剂、整平剂之类的有机材料，其成分大多是有机衍生物、譬如巯基丙磺酸(mps)、二巯基-泛磺酸(dps)或二(3-磺基丙基)二硫化物(sps)，也可以使用其他化合物；
39.电镀液60中的添加剂还包括有无限制的沉积加速剂，譬如2-巯基乙烷磺酸(mesa)、3-巯基-丙烷磺酸(mpsa)、二巯基丙酰磺基-镍镍酸(dmpsa)、二巯基乙烷磺酸(dmesa)、3-巯基丙烯酸、巯基丙酮酸、3-巯基丁醇和1-硫基乙醇之类；
40.双面电镀夹具20的夹持中心位置夹持有待电镀的晶圆70，被夹持的晶圆70的正面和背面的外侧分别布置有一个阳极槽体30，每个阳极槽体30的朝向晶圆的正面或背面的面域为敞口、其余为封闭面域，阳极槽体30的敞口区域封装有离子膜80，离子膜80用于隔绝添加剂进入阳极槽体内，具体实施时，离子膜80为高分子树脂纤维膜；
41.电镀状态下电镀液60的液面不低于需要电镀的晶圆70的最高点位置，电镀槽体10的内腔通过管路连接有外置的电镀液循环系统90，电镀液循环系统90设置有第二泵体91，电镀液循环系统90通过第一输出管路92、第一回流管路93连接电镀槽体10的内腔、通过第二泵体91完成对于电镀液60的循环输送作业；
42.电镀槽体30的内腔内设置有阳极液100，阳极槽体30内腔连接有阳极液循环系统110，阳极液循环系统110设置有第一泵体111，阳极液循环系统110分别通过第二输出管路组件112、第二回流管路组件113连通至两个阳极槽体30的内腔，通过第一泵体111完成对于阳极液100的循环输送作业。阳极液100的组成：以电镀cu为例，其包括cl-、h2so4、h2o，亦可
直接为电镀原液。
43.具体实施例、见图2，单组电源50的负极通过第一线路51连接晶圆70，单组电源50的正极分别通过两组第二线路52连接两块可溶性阳极靶材40的对应位置，每组第二线路52一一对应连接对应的可溶性阳极靶材40。
44.另一较佳实施例中，电池组为两组独立电源，每组独立电源对应于一个阳极槽体30布置，每个独立电源的负极分别通过线路连接晶圆，单每个独立电源的正极分别通过线路连接两块可溶性阳极靶材的对应位置。
45.以下重点对双面电镀夹具进行阐述
46.双面电镀夹具20包括本体21、正面压环22、背面压环23，本体21的中位置设置有贯穿定位孔201，贯穿定位孔201的厚度方向中部位置用于放置待电镀的晶圆70，正面压环22、背面压环23分别相向固装于本体的对应表面，正面压环22、背面压环23的中心内环相向凸起、分别用于压附住晶圆70外环的对应表面，晶圆70的待电镀区域对应于两个压环的中心孔位置布置，正面压环22、背面压环23不遮挡晶圆70的待电镀区域，正面压环22、背面压环23还分别设置有带有梳状导电齿121的弹性导电体120，弹性导电体120的梳状导电齿121分别贴合晶圆70的对应表面位置；
47.正面压环22、背面压环23的用于压附晶圆70外环对应表面的部分为包括径向内端整体压附环202、以及径向外末端的梳状压附齿121，径向内端整体压附环202用于压附晶圆70的径向次末端表面，径向外末端的梳状导电齿121用于压附晶圆70的径向末端表面，梳状导电齿121具备弹性，不会硬性压附晶圆70的径向末端的对应表面，从而不会损坏晶圆的径向外环位置；
48.梳状导电齿121的环形安装部122嵌装于正面压环22或/背面压环23、本体21的径向内环对应端面组合形成的内凹槽，两侧的环形安装部122之间导电连接，两侧的环形安装部122还设置有外接件，外接件通过线路连接至电池组的负极；
49.正面压环22、背面压环23的径向内端整体压附环202的压附面内嵌装有第一密封圈130，正面压环22、背面压环23的径向外侧朝向本体的端面分别嵌装有第二密封圈140，第二密封圈140贴合本体21的对应端面布置，第一密封圈130贴合晶圆70的对应端面设置，带有梳状导电齿121的弹性导电体120位于第一密封圈130、第二密封圈140所形成的环面区域内，其保护弹性导电体120不受腐蚀，且由于弹性导电体具备弹性，使得整个晶圆均匀导电，且两组弹性导电体120的设置，使得晶圆的双面导电；
50.正面压环22、背面压环23中的一个压环通过快速拆装方式连接在本体上，快速拆装方式具体为螺丝固定、榫卯结构连接、气囊反扣连接。
51.双面电镀夹具20的实施例、见图3-图5，正面压环22、背面压环23分别环布有若干螺栓定位孔，螺栓150贯穿背面压环23的螺栓定位孔后、贯穿本体21上的贯穿螺纹孔再螺纹连接正面压环22的螺栓定位孔，其中弹性导体120的环形安装部122对应于螺栓布置，螺栓150为导体直接贯穿并接触连接环形安装部122，其使得导电连接稳定可靠，后续只需将线路连接至上部位置的螺栓150即可完成晶圆70的两面导电连接。
52.双面电镀夹具20在具体实施时，在其本体21的上部设置有连接块203，连接块203用于将双面电镀夹具20的位置固定布置。
53.双面电镀夹具20的实施例的具体操作如下，当需要电镀时候将正面压环22连同弹
性导电体120打开，放入晶圆70，放回弹性导电体120以及正面压环22之后螺栓紧固。
54.其区别传统电镀槽，本发的电镀槽体内具备两个循环系统：阴极循环系统、阳极循环系统；阴极循环系统内循环的液体为电解过程中的电镀液，其含有一定量的添加剂，添加剂多为有机物质，且有机物质极易与可溶性阳极靶材发生反应，故设置了离子膜，隔离膜可以将电镀液中的添加剂阻挡不与阳极靶材直接接触；通过离子膜将阳极循环与阴极循环分开，使添加剂无法进入到阳极部分与阳极靶材进行反应，从而延长镀液寿命；其通过一次电镀即可完成晶圆的双面电镀，即采用双面同时生长的模式，以前需要多次电镀的工艺可集成为一次电镀工艺，且双面同时电镀应力平衡，无多次电镀后的应力方向不稳定导致的晶圆翘曲等风险，所以晶圆可以做的更薄，对封装的尺寸缩减也有更大的帮助。
55.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
56.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。