电镀装置及晶圆的电镀方法与流程 专利技术说明

电解或电泳工艺的制造及其应用技术1.本发明涉及晶圆电镀技术领域，尤其涉及一种电镀装置及晶圆的电镀方法。背景技术：2.晶圆的电镀装置包括水平电镀装置和垂直电镀装置，其中，水平电镀装置仅能一次电镀一片晶圆，效率低；垂直电镀装置可以同时电镀多片晶圆，但是晶圆电镀过程中，晶圆表面产生的气泡及电解液电场分布不均匀等因素，影响晶圆的电镀质量。技术实现要素：3.本发明要解决的技术问题是如何提高晶圆的电镀质量和效率，本发明提出一种电镀装置及晶圆的电镀方法。4.根据本发明实施例的电镀装置，包括：5.外腔组件，具有容置腔；6.内腔组件，可拆卸地设于所述容置腔内，所述内腔组件具有多个电镀区域，每个所述电镀区域内均具有间隔设置的阳极板和待电镀部件，所述待电镀部件水平放置，且所述待电镀部件在水平面内可转动。7.根据本发明实施例的电镀装置，采用可组装的内腔组件和外腔组件，在待电镀部件进行电镀时，可以将内腔组件从外腔组件中取出，以便于待电镀部件的放置。电镀装置采用水平电镀的方式，待电镀部件电镀过程中，在水平面内转动，从而可以去除待电镀部件表面产生的气泡，从而提高电镀质量。而且，该电镀装置，可以同时进行多片待电镀部件的电镀，提高了电镀效率。8.根据本发明的一些实施例，所述外腔组件设有第一简谐驱动部，所述第一简谐驱动部与所述阳极板配合，以驱动所述阳极板在水平方向做简谐运动。9.在本发明的一些实施例中，所述外腔组件设有旋转驱动部，所述旋转驱动部与所述待电镀部件配合，以驱动所述待电镀部件转动。10.根据本发明的一些实施例，所述待电镀部件通过夹具固定于所述内腔组件，所述外腔组件具有与所述夹具接触的弹性电刀，当所述内腔组件置于所述容置腔内时，所述夹具的金属内衬与所述弹性电刀接触配合。11.在本发明的一些实施例中，所述阳极板通过连接件固定于所述内腔组件，所述外腔组件具有与所述连接件相适配的固定部，当所述内腔组件置于所述容置腔内时，所述固定部与所述连接件配合连接。12.根据本发明的一些实施例，所述待电镀部件通过所述夹具和所述弹性电刀与外部电源的负极连接，所述阳极板通过所述连接件和所述固定部与外部电源的正极连接。13.在本发明的一些实施例中，所述电镀装置还包括：绝缘板，所述绝缘板设于所述阳极板和所述待电镀部件之间，所述绝缘板具有多个供电解液流通的过孔。14.根据本发明的一些实施例，所述外腔组件设有第二简谐驱动部，所述第二简谐驱动部驱动所述绝缘板在水平面内做简谐运动。15.根据本发明实施例的晶圆的电镀方法，所述方法采用如上所述的电镀装置进行晶圆的电镀，所述方法包括：16.s10，横置内腔组件的框架，并在所述框架内装配多个阳极板、多个绝缘板及多个待电镀晶圆，组成内腔组件；17.s20，将装配好的内腔组件竖直放置于外腔组件的容纳腔内；18.s30，向所述容纳腔注入电解液；19.s40，接通电源，对待电镀晶圆进行电镀。20.根据本发明的一些实施例，步骤s40中，在对待电镀晶圆进行电镀的过程中，通过简谐驱动组件驱动所述绝缘板在水平面内做简谐运动，通过旋转驱动部驱动所述待电镀晶圆在水平面内旋转运动。附图说明21.图1为根据本发明实施例的电镀装置的结构示意图；22.图2为图1中圈示的a部分的局部放大图；23.图3为根据本发明实施例的电镀装置的内腔组件的结构示意图；24.图4为根据本发明实施例的电镀装置的夹具结构示意图；25.图5为根据本发明实施例的晶圆的电镀方法流程图。26.附图标记：27.电镀装置100，28.外腔组件10，容置腔v1，旋转驱动部110，电机111，电机轴112，齿轮113，第二简谐驱动部120，弹性电刀130，固定部140，29.内腔组件20，阳极板210，连接件211，待电镀部件220，夹具221，环形夹片2211，导电金属2212，装配部件2213，绝缘板230，框架240。具体实施方式30.为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。31.本发明中说明书中对方法流程的描述及本发明说明书附图中流程图的步骤并非必须按步骤标号严格执行，方法步骤是可以改变执行顺序的。而且，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。32.如图1所示，根据本发明实施例的电镀装置100，包括：外腔组件10和内腔组件20。33.其中，外腔组件10具有容置腔v1。内腔组件20可拆卸地设于容置腔v1内，内腔组件20具有多个电镀区域，每个电镀区域内均具有间隔设置的阳极板210和待电镀部件220，待电镀部件220水平放置，且待电镀部件220在水平面内可转动。34.根据本发明实施例的电镀装置100，采用可组装的内腔组件20和外腔组件10，在待电镀部件220进行电镀时，可以将内腔组件20从外腔组件10中取出，以便于待电镀部件220的放置。电镀装置100采用水平电镀的方式，待电镀部件220电镀过程中，在水平面内转动，从而可以去除待电镀部件220表面产生的气泡，从而提高电镀质量。而且，该电镀装置100可以同时进行多片待电镀部件220的电镀，提高了电镀效率。35.根据本发明的一些实施例，外腔组件10可以设有第一简谐驱动部，第一简谐驱动部与阳极板210配合，以驱动阳极板210在水平方向做简谐运动。也就是说，在待电镀部件220电镀过程中，第一简谐驱动部可以驱动阳极板210在水平面内做简谐运动，从而可以解决电场不均匀影响电镀效果的问题。36.在本发明的一些实施例中，外腔组件10设有旋转驱动部110，旋转驱动部110与待电镀部件220配合，以驱动待电镀部件220转动。如图2所示，旋转驱动部110可以采用电机111和齿轮113的配合方式，夹具221的环形夹片2211的外侧设有与齿轮113啮合配合的轮齿，齿轮113固定于电机111的电机轴112，电机111运行时，通过齿轮113驱动夹具221带动待电镀部件220转动。当然，也可以采用其他部件或机构来驱动待电镀部件220的转动。37.根据本发明的一些实施例，如图2和图3所示，待电镀部件220通过夹具221固定于内腔组件20，外腔组件10具有与夹具221接触的弹性电刀130，当内腔组件20置于容置腔v1内时，夹具221的导电金属2212内衬与弹性电刀130接触配合。38.需要说明的是，夹具221可以为可扣合的两片环形夹片2211，将待电镀部件220夹持于中间。两片环形夹片2211的外部可以采用塑料等绝缘材质，内部具有导电金属2212内衬，夹具通电时，上环夹片和下环夹片的导电金属2212内衬通过弹性电刀130电连接形成环状电源，以在电镀时，将电流接入待电镀部件220。39.待电镀部件220电镀旋转过程中，弹性电刀130始终与夹具211的导电金属2212内衬保持接触，以保持待电镀部件220电镀过程中持续供电。40.在本发明的一些实施例中，阳极板210通过连接件211固定于内腔组件20，外腔组件10具有与连接件211相适配的固定部140，当内腔组件20置于容置腔v1内时，固定部140与连接件211配合连接。例如，固定部140可以具有弹性伸缩功能的支撑柱，连接件211上设有与支撑柱相适配的配合孔，在放入内腔组件20的过程中，支撑柱被压缩缩入容置腔v1的内壁内，内腔组件20放入至对应位置时，支撑柱伸如配合孔。41.根据本发明的一些实施例，待电镀部件220通过夹具221和弹性电刀130与外部电源的负极连接，阳极板210通过连接件211和固定部140与外部电源的正极连接。由此，可以形成电势差，进行电镀。42.在本发明的一些实施例中，如图1所示，电镀装置100还包括：绝缘板230，绝缘板230设于阳极板210和待电镀部件220之间，绝缘板230具有多个供电解液流通的过孔。电解过程中，电解液通过过孔流动。需要说明的是，通过设置具有多个过孔的绝缘板230，有利于均匀分散电解离子，从而提高待电镀部件220电镀的均匀性。43.根据本发明的一些实施例，如图1所示，外腔组件10设有第二简谐驱动部120，第二简谐驱动部120驱动绝缘板230在水平面内做简谐运动。需要说明的是，电镀过程中，第二简谐驱动部120可以驱动绝缘板230在水平面内做简谐运动，以解决电场不均匀影响电镀质量的问题。44.例如，第二驱动部120可以采用电动气缸，伸缩驱动绝缘板230在水平面内做简谐运动，或者第二驱动部120也可以采用马达和曲轴的配合方式驱动绝缘板230在水平面内做简谐运动。45.根据本发明实施例的晶圆的电镀方法，方法采用如上的电镀装置100进行晶圆的电镀，方法包括：46.s10，横置内腔组件20的框架240，并在框架240内装配多个阳极板210、多个绝缘板230及多个待电镀晶圆，组成内腔组件20，如图3所示；47.在装配晶圆时，可以先在框架240内放入下环夹片，再放入晶圆，然后再放入上环夹片固定晶圆。如图4所示，晶圆固定于两片环形夹片2211之间，两片环形夹片2211通过装配部件2213连接固定。48.s20，将装配好的内腔组件20竖直放置于外腔组件10的容纳腔内；49.内腔组件20与外腔组件10之间具有配合连接机构，在装入内腔组件20的过程中，配合连接机构中的部分弹性部件缩入侧壁内，当内腔组件20装入到位时，弹性部件伸出固定内腔组件20和外腔组件10。50.s30，向容纳腔注入电解液；51.外腔组件10设有电解液注入口，在电解腔，通过电解液注入口注入电解液，随后关闭电解液注入口。52.s40，接通电源，对待电镀晶圆进行电镀。53.根据本发明的一些实施例，步骤s40中，在对待电镀晶圆进行电镀的过程中，通过简谐驱动组件驱动绝缘板230在水平面内做简谐运动，通过旋转驱动部110驱动待电镀晶圆在水平面内旋转运动。54.由此，可通驱动绝缘板230做简谐运动，可以缓解电场分布不均影响电镀均匀性的问题。通过驱动晶圆旋转运动，可以去除晶圆表面产生的气泡，提高晶圆的电镀质量。55.需要说明的是，晶圆夹具211可以制作为具有外周轮齿的结构。如图2所示，旋转驱动部110可以包括：电机111和齿轮113，齿轮113固定于电机111的电极轴112，夹具211的外周轮齿与齿轮130啮合配合，电镀过程中，通过电机驱动晶圆旋转。56.下面参照附图以待电镀部件220为晶圆为例详细描述根据本发明的电镀装置100及电镀方法。值得理解的是，下述描述仅是示例性描述，而不应理解为对本发明的具体限制。57.如图1-图3所示，电镀装置100包括：外腔组件10和内腔组件20。58.其中，外腔组件10具有容置腔v1。内腔组件20可拆卸地设于容置腔v1内，内腔组件20具有多个电镀区域，每个电镀区域内均具有间隔设置的阳极板210和晶圆，晶圆水平放置，且晶圆在水平面内可转动。59.晶圆通过夹具221固定于内腔组件20，外腔组件10具有与夹具221接触的弹性电刀130，当内腔组件20置于容置腔v1内时，夹具221的导电金属2212内衬与弹性电刀130接触配合。60.需要说明的是，夹具221可以为可扣合的两片环形夹片2211，将晶圆夹持于中间。61.两片环形夹片2111的外部可以采用塑料等绝缘材质，侧壁可以具有外周轮齿，内部具有导电金属2212内衬，夹具221通电时，上环夹片和下环夹片的导电金属2212内衬通过弹性电刀130电连接形成环状电源，以在电镀时，将电流接入待电镀晶圆。62.待电镀晶圆电镀旋转过程中，弹性电刀130始终与夹具211的导电金属2212内衬保持接触，以保持待电镀晶圆电镀过程中持续供电。63.外腔组件10设有旋转驱动部110，旋转驱动部110与晶圆配合，以驱动晶圆转动。如图2所示，旋转驱动部110采用电机111和齿轮113的配合方式，驱动晶圆转动。当然，也可以采用其他部件或机构来驱动晶圆的转动。64.阳极板210通过连接件211固定于内腔组件20，外腔组件10具有与连接件211相适配的固定部140，当内腔组件20置于容置腔v1内时，固定部140与连接件211配合连接。例如，固定部140可以具有弹性伸缩功能的支撑柱，连接件211上设有与支撑柱相适配的配合孔，在放入内腔组件20的过程中，支撑柱被压缩缩入容置腔v1的内壁内，内腔组件20放入至对应位置时，支撑柱伸入配合孔。65.如图1所示，电镀装置100还包括：绝缘板230，绝缘板230设于阳极板210和晶圆之间，绝缘板230具有多个供电解液流通的过孔。电解过程中，电解液通过过孔流动。需要说明的是，通过设置具有多个过孔的绝缘板230，有利于均匀分散电解离子，从而提高晶圆电镀的均匀性。66.如图1所示，外腔组件10设有第二简谐驱动部120，第二简谐驱动部120驱动绝缘板230在水平面内做简谐运动。需要说明的是，电镀过程中，第二简谐驱动部120可以驱动绝缘板230在水平面内做简谐运动，以解决电场不均匀影响电镀质量的问题。67.晶圆的电镀方法包括：68.s10，横置内腔组件20的框架240，并在框架240内装配多个阳极板210、多个绝缘板230及多个待电镀晶圆，组成内腔组件20；69.在装配晶圆时，可以先在框架240内放入下环夹片，再放入晶圆，然后再放入上环夹片固定晶圆。70.s20，将装配好的内腔组件20竖直放置于外腔组件10的容纳腔内；71.内腔组件20与外腔组件10之间具有配合连接机构，在装入内腔组件20的过程中，配合连接机构中的部分弹性部件缩入侧壁内，当内腔组件20装入到位时，弹性部件伸出固定内腔组件20和外腔组件10。72.s30，向容纳腔注入电解液；73.外腔组件10设有电解液注入口，在电解腔，通过电解液注入口注入电解液，随后关闭电解液注入口。74.s40，接通电源，对待电镀晶圆进行电镀。75.步骤s40中，在对待电镀晶圆进行电镀的过程中，通过简谐驱动组件驱动绝缘板230在水平面内做简谐运动，通过旋转驱动部110驱动待电镀晶圆在水平面内旋转运动。76.由此，可通驱动绝缘板230做简谐运动，可以缓解电场分布不均影响电镀均匀性的问题。通过驱动晶圆旋转运动，可以去除晶圆表面产生的气泡，提高晶圆的电镀质量。77.综上所述，本发明采用可组装的内腔组件20和外腔组件10，在晶圆进行电镀时，可以将内腔组件20从外腔组件10中取出，以便于晶圆的放置。电镀装置100采用水平电镀的方式，晶圆电镀过程中，在水平面内转动，从而可以去除晶圆表面产生的气泡，从而提高电镀质量。而且，该电镀装置100，可以同时进行多片晶圆的电镀，提高了电镀效率。78.通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。









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