一种晶圆水平电镀夹具的制作方法

本发明涉及晶圆封装湿制程，具体是一种晶圆水平电镀夹具。

背景技术：

1、晶圆电镀夹具是用于装载晶圆浸入至电镀池中进行电镀的装置。晶圆电镀夹具一般分垂直电镀挂具和水平电镀夹具，垂直电镀挂具在电镀过程中一般为固定式安装方式，而水平电镀夹具在电镀过程中一般依靠电镀池上方的旋转驱动机构带动旋转。通过旋转，水平电镀夹具可以消除电镀池中电场电力线分布不均对镀层厚度均一性的影响，故采用水平电镀夹具的晶圆镀层一般比垂直电镀挂具要均匀。

2、目前水平电镀夹具晶圆装载后，一般是通过周向分布的多颗锁紧螺栓将底盘锁紧安装到夹具主体上，这样的连接方式，造成晶圆装卸占用大量时间，影响晶圆电镀的整体效率。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种晶圆水平电镀夹具。

2、为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种晶圆水平电镀夹具，包括：

3、底环单元，其包括金属底环、柔性包胶和多个勾拉销，所述柔性包胶附着于金属底环，多个所述勾拉销成圆周分布且固定连接于所述金属底环上，在所述金属底环的近内圆侧设有露出所述柔性包胶的导电接触部；

4、主盘单元，其包括主盘体、驱动连接头、环形气囊、顶圈、环形弹片、挡圈、导电连接件、气囊充气接头和晶圆接触面板；所述主盘体下表面设有位于外圆周侧内凹的环槽和位于所述环槽内侧的内凹的减材料槽体；所述驱动连接头固定连接于所述主盘体上表面；所述环形气囊、顶圈和环形弹片由内向外依次设置于所述环槽内，所述顶圈上设有多个沿圆周分布的朝向所述环形弹片一侧的顶柱，所述环形弹片上设有多个沿圆周分布的勾挂孔，所述勾挂孔包括用于供所述勾拉销头部穿过的大开口部和用于与所述勾拉销头部相勾挂的小开口部，所述顶柱与所述环形弹片相顶靠的位置位于两个相邻勾挂孔之间；所述挡圈固定连接于所述主盘体，所述挡圈位于所述环形弹片的下方并对环形弹片边部形成限位；所述导电连接件分别与所述驱动连接头和所述挡圈导电连接；所述晶圆接触面板位于所述挡圈下方并与所述主盘体固定连接；所述气囊充气接头与所述环形气囊连通。

5、装载晶圆时，晶圆先放置到所述底环单元上，主盘单元的环形气囊充气，顶圈的顶柱将环形弹片的中间位置向下顶出，底环单元向上顶压到主盘单元下表面，此时底环单元的勾拉销穿过环形弹片的勾挂孔的大开口部，再将底环单元旋转一定角度，使勾拉销转至勾挂孔的小开口部上方，最后环形气囊放气，顶圈解除对环形弹片的顶出力，环形弹片的中间位置向上复位，环形弹片的小开口部边部壁体对勾拉销形成向上的提拉力，以使晶圆边部被稳定夹持并密封在底环单元和主盘单元下表面之间。采用本发明技术方案，无需采用螺栓进行锁付，晶圆的装载快速稳定，环形弹片提供持久稳定均匀的提拉力，提高密封效果；电镀时，采用旋转驱动机构带动本发明晶圆水平电镀夹具转动，能提升晶圆电镀层的均一性。

6、进一步地，所述底环单元的外环边部设有一圈外环密封部，所述底环单元的内环边部设有一圈内环密封部，所述导电接触部靠近所述内环密封部，所述导电接触部所在圆环的公称直径略大于所述内环密封部的公称直径。

7、采用上述优选的方案，提高密封效果。

8、进一步地，所述导电接触部所在圆环的公称直径比所述内环密封部的公称直径大1-3mm。

9、采用上述优选的方案，减少晶圆的压边距离，提升晶圆利用率。

10、进一步地，所述金属底环由外向内依次包括外环薄壁区、中间厚壁区和内环薄壁区，所述外环薄壁区的厚度和内环薄壁区的厚度均小于所述中间厚壁区的厚度，所述内环薄壁区包括多个沿周向均匀分布的第一悬片部，相邻第一悬片部之间由径向分布的第一径向间隔槽隔开，在所述第一悬片部的内径侧的边部设有向上凸出的导电接触部；在两个相邻的第一悬片部之中，其中一个第一悬片部的内径侧还设有从所述导电接触部内侧面根部径向朝里侧延伸的第二悬片部，所述第二悬片部两端还沿周向延伸至相邻第一悬片部的中间位置，相邻的第二悬片部之间由径向分布的第二径向间隔槽隔开，所述第二悬片部沿周向延伸的部位与第一悬片部之间通过周向间隔槽隔开，所述周向间隔槽两端与相邻的两个第一径向间隔槽连通，所述周向间隔槽的中间与一个第二径向间隔槽连通；所述勾拉销位于所述中间厚壁区，所述外环密封部位于所述外环薄壁区的上表面，所述内环密封部位于所述第二悬片部的上表面。

11、采用上述优选的方案，提升导电接触部的弹性形变能力，有助于与晶圆边部保持良好的电导通性能；同时提高内环密封部整周的结构均一性，确保整周密封效果。

12、进一步地，所述第二悬片部的中间位置还设有内侧面开口的减材料孔。

13、进一步地，所述金属底环的外环薄壁区和中间厚壁区上设有多圈间隔分布的上下贯穿的小通孔，所述柔性包胶填充并贯穿于所述第一径向间隔槽、第二径向间隔槽、周向间隔槽、减材料孔以及小通孔，所述外环密封部和内环密封部均集成于所述柔性包胶一体成型而成。

14、采用上述优选的方案，提升柔性包胶的附着强度，确保成型结构饱满。

15、进一步地，所述柔性包胶材质为橡胶、硅胶或者硅橡胶。

16、进一步地，所述底环单元位于导电接触部的径向外侧设有多个间隔分布的导向块，所述晶圆接触面板的边缘设有与所述导向块相匹配的导向槽；所述导向块的内侧面与所述导向槽的槽底相匹配。

17、采用上述优选的方案，在底环单元上抬时，能提供导向定位，确保底环单元与主盘单元的同心度。

18、进一步地，所述主盘体的环槽的外圆周壁下口部设有径向向内延伸的限位凸缘，所述限位凸缘对所述环形弹片外圆周边部形成限位，所述挡圈对所述环形弹片内圆周边部形成限位；所述主盘体的环槽内圆周侧壁处设有竖直设置的限位柱，所述顶圈的内圆边部和环形弹片的内圆周边部设有与所述限位柱匹配的导向孔，所述挡圈的外圆边部设有与所述限位柱顶端形成定位的定位孔。

19、采用上述优选的方案，防止环形弹片和顶圈发生圆周向的偏移，提高环形气囊对顶圈的加压效果，确保环形弹片的勾挂孔的孔位保持稳定。

20、进一步地，所述主盘体的减材料槽体中间位置设有圆环加强壁以及多条从圆环加强壁径向向外延伸的加强肋，所述导电连接件包括导电片和多根导电连接钉，所述导电片包括与所述圆环加强壁相匹配的环体部以及与所述加强肋相匹配的外延部，所述导电连接钉贯穿于所述主盘体，所述导电连接钉两端分别与所述导电片的环体部和所述驱动连接头导电连接，所述导电片的外延部端部与所述挡圈导电连接；所述驱动连接头与所述主盘体的安装面上设有密封圈，所述密封圈位于所述导电连接钉外周。

21、采用上述优选的方案，电镀池系统的阴极依次经驱动连接头、导电连接钉、导电片、挡圈、环形弹片、勾拉销、金属底环、导电接触部最终与晶圆边部形成电导通，采用发散状的多路电连接通路，提高导电连接可靠性。

22、进一步地，所述气囊充气接头的充气口位于所述主盘体的上表面一侧。

23、进一步地，所述主盘体上还安装有气密性检测充气接口，所述气密性检测充气接口从所述主盘体上表面贯穿至所述减材料槽体。

24、进一步地，所述底环单元的上表面设有用于指示晶圆缺口对齐位置的下指示印记，所述主盘单元的外周边缘设有用于指示底环单元对齐位置的上指示印记以及位于所述上指示印记处的位置识别件，还包括在电镀池内设置一个电场较弱区域并在该区域设置一位置检测器件，在所述位置检测器件检测到所述位置识别件的位置信号时，晶圆水平电镀夹具的转动速度降低。

25、电镀时，晶圆缺口位置会导致电力线集中，进而导致晶圆缺口处镀层较厚。采用上述优选的方案，通过检测晶圆缺口位置，并针对性地降低电场强度，提升晶圆整体电镀均一性。

26、进一步地，所述环形弹片包括外圆周边部、内圆周边部和中间形变部，所述勾挂孔位于所述中间形变部上，所述中间形变部的两端经曲折形连接部与所述外圆周边部和内圆周边部连接。

27、采用上述优选的方案，提高环形弹片的弹性能力。