晶圆电镀的挂具的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种晶圆电镀的挂具，其包括上盖、下板、金属导电环，所述上盖内壁设有内螺纹；所述下板上设有晶圆槽，所述晶圆槽的中部开设有电镀孔；所述晶圆槽的外壁设有外螺纹，与所述内螺纹啮合；所述晶圆槽的内壁与所述电镀孔之间设置有平台，所述金属导电环设置于该平台上。本发明晶圆电镀的挂具的上盖采用旋转方式锁紧，不用螺丝人工装卸，操作方便，力度均匀，导电性、密封性能好，所得晶圆镀层均匀，大大节省人力和晶圆报废风险。
【专利说明】晶圆电镀的挂具
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体电镀设备的晶圆电镀装置，特别是涉及一种晶圆电镀的挂具。【背景技术】
[0002]目前市场上的半导体电镀设备中的晶圆电镀挂具使用螺丝固定，具有以下缺点：一、操作程序较为复杂，即当使用安装一次晶圆挂具时，先必须拧开所有牢固的螺丝才能打开挂具上盖，将晶圆安装好后，必须再次重复以上工作，才能将晶圆密封安装于挂具内；二、现有挂具如果安装不好，直接影响到晶圆表面镀层的均一性、导电性，并且对挂具表面使用的螺丝材料要求很高，成本增加很大；现场操作时每次往挂具内安装晶圆，必须手动锁紧每个螺丝，这对工作者来说，大大增加了工作量及工作程序，浪费了大量的时间。
[0003]电镀挂具在五金行业、PCB行业都属于成熟产品，但是在晶圆封装行业对电镀产品镀层的均匀性要求极高，普通的挂具根本无法满足镀层均匀性要求。
[0004]有技术公开了一种晶圆凸点制造挂具，是安装在电镀槽边导电夹具上，这种挂具通过紧固塑料螺丝和金属罗纹套固定，此种操作在装卸上比较繁琐，并且在装卸螺丝时的力度不好掌握，松紧对挂具的导电性能会产生很大的差异，直接影响到镀层的厚度不均匀，而造成晶圆的报废。
【发明内容】
[0005]基于此，有必要针对上述问题，提供一种操作方便，力度均匀，导电性、密封性能好，所得晶圆镀层均匀，大大节省人力和晶圆报废风险的晶圆电镀的挂具。
[0006]为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：
[0007]—种晶圆电镀的挂具， 包括上盖、下板、金属导电环，所述上盖内壁设有内螺纹；
[0008]所述下板上设有晶圆槽，所述晶圆槽的中部开设有电镀孔；
[0009]所述晶圆槽的外壁设有外螺纹，与所述内螺纹啮合；
[0010]所述晶圆槽的内壁与所述电镀孔之间设置有平台，所述金属导电环设置于该平台上。
[0011]本发明晶圆电镀的挂具通过在所述晶圆槽外壁和所述上盖内壁分别设置有相互配合的外内螺纹，使所述上盖与所述晶圆槽槽壁通过螺旋方式锁紧，操作方便，节约时间，且不会因为挂具安装不到位，而引起晶圆表面镀层不均一、导电性能差的不良后果，现有技术多以数个螺丝来固定，螺丝为人工旋钮，不同的螺丝受力可能大小不一，导致晶圆与各接触点的压力不同使电流不等，而电流是影响电镀层厚度的主要因素，从而导致晶圆各部分的电镀层厚度具有差异性，电镀层厚度不均匀。本发明通过带有螺纹的上盖与下板整体锁紧，不存在受力不均的状况，可以使晶圆与导电环均匀接触，通过各接触点电流相对一致保证了镀层的均匀，而且仅需要旋转上盖便操作到位。金属导电环与晶圆（电镀对象）表面线路接触，起到导电作用，从而可以使晶圆表面进行电镀。金属导电环圆环形的设计更符合晶圆外圈导电金属的整体接触，使晶圆表层电镀更加均匀。[0012]在其中一些实施例中，上述晶圆电镀的挂具还包含密封组件，所述密封组件包括硅胶垫片、环形凸台以及压板，所述环形凸台设置在所述平台上，并靠近所述晶圆槽的内壁；
[0013]所述硅胶垫片设置在所述金属导电环和所述平台之间；
[0014]所述压板设置在所述环形凸台上，所述压板的形状与所述环形凸台相配合。
[0015]在其中一些实施例中，所述金属导电环上设置有至少一个电极以及至少一个支撑脚；
[0016]所述环形凸台上开设有与所述电极和支撑脚对应的缺口 ；
[0017]所述硅胶垫片设置有与所述缺口相配合的垫片凸部。
[0018]上述密封组件的设置可以更好的固定金属导电环，并且起到很好的密封作用：其中硅胶垫片具有的柔软性和弹性，当旋紧上盖时，上盖下表面的凸部挤压晶圆，晶圆挤压硅胶垫片达到密封效果。
[0019]所述硅胶垫片上设置有与环形凸台的缺口相配合的垫片凸部，金属导电环上的支撑脚和电极也与缺口的位置相对应，这样的结构可以更好地固定金属导电环和硅胶垫片，使其不容易发生滑动。
[0020]金属导电环上设置的电极与下板上的电线连接，可将外部电流的均匀的传送到晶圆表面。
[0021]上述压板的形状与环形凸台相互配合，可以进一步起到密封的作用，防止电镀液渗入晶圆电镀的挂具内部。
[0022]在其中一些实施例中，所述硅胶垫片的内壁向上设置有凸起，所述金属导电环套设于所述凸起。上述凸起的作用可更好的固定金属导电环的位置。防止上盖旋紧时发生滑动。另外硅胶垫片的凸起设计，可以在上盖旋紧时通过受力挤压带来更好的密封效果，防止镀液渗入晶圆和挂具可能会存在的孔隙处，造成密封不佳，可能导致药水渗透，难以清洗，在多个电镀工序中会造成交叉污染等不良影响。
[0023]在其中一些实施例中，所述环形凸台上设置有第一定位孔，所述压板上设置有与所述第一定位孔相对应的的第二定位孔。
[0024]第一定位孔与第二定位孔通过螺丝可以将压板与环形凸台固定在一起，进一步地固定硅胶垫片和金属导电环。
[0025]在其中一些实施例中，所述上盖的下表面设置有与所述环形凸台内径相配合的凸部。上述凸部主要用于在上盖锁紧时挤压晶圆，达到更好的密封性能。
[0026]在其中一些实施例中，所述压板由透明材料制成。
[0027]上述压板由透明材料制成，可清楚看到压板下各部件及线路的连接情况。
[0028]在其中一些实施例中，所述上盖的上表面设置有至少两个凹部。
[0029]上述凹部的设置是为了更方便锁紧或松开上盖。
[0030]在其中一些实施例中，所述上盖的内壁顶部设置有上盖密封圈。上述上盖密封圈具有弹性，当上盖和晶圆槽槽壁锁紧时，上盖密封圈落在晶圆槽槽壁的顶面，防止了电镀液进入晶圆电镀挂具的内部，达到正面密封效果。晶圆槽槽壁也起到正面二次密封的效果，把电镀液隔绝在晶圆槽槽壁的外面，更有效的保证晶圆电镀挂具内部零件的使用期，延长挂具使用寿命。[0031]本发明相较于现有技术的有益效果为：
[0032]I、锁紧方式比传统螺丝锁紧更简单方便，锁紧力更强；上述晶圆电镀的挂具在每次使用过程中有效减少操作程序，打开上盖只用旋转，靠螺纹锁紧，降低成本，节约时间。现有技术多以数个螺丝来固定，螺丝为人工旋钮，不同的螺丝受力可能大小不一，导致晶圆与各接触点的压力不同使电流不等，而电流是影响镀层厚度的主要因素，电流不等从而导致镀层厚度具有差异性。本发明通过带有螺纹上盖整体锁紧，不存在受力不均的状况，可以使晶圆产品与导电环均匀接触，通过各接触点电流相对一致保证了镀层厚度的均一性。
[0033]2、金属导电环的设计与晶圆接触更均匀，晶圆的表层镀层均一性更好；
[0034]3、密封性更强，药水不易渗透至晶圆非电镀面，密封性的巧妙设计使得晶圆电镀品质提高，且在多个电镀工序中不会导致药水的交叉污染，使电镀晶圆品质更优。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图I为实施例I中晶圆电镀的挂具的爆炸图；
[0036]图2为实施例I中晶圆电镀的挂具的俯视图；
[0037]图3为图2的A向剖面图；
[0038]图4为图2的A向局部放大剖面图；
[0039]图5为实施例I中晶圆电镀的挂具的上盖的底面结构视图；
[0040]图6为实施例I中晶圆电镀的挂具的金属导电环的结构视图；
[0041]图7为实施例I中晶圆电镀的挂具的压板的底面结构视图；
[0042]图8为实施例I中晶圆电镀的挂具的下板的俯视结构视图；
[0043]图9为实施例I中晶圆电镀的挂具的的硅胶垫片的结构视图；
[0044]图10为晶圆电镀层厚度测试点位置示意图。
[0045]附图标记说明：100 :上盖；110 :凸部；120 :上盖密封圈；130 :凹部；200 :下板；210 :硅胶垫片；211 ;垫片凸部；212 :凸起；220 :金属导电环；221 :电极；222 :支撑脚；230 ：压板；231 :第二定位孔；240 :晶圆槽槽壁；250 :环形凸台；251 :缺口 ；252 :第一定位孔；260 :电镀孔；280 :悬挂部；300 :导电铜板；310 :导电铜板槽；400 :电线槽；500 :晶圆。
【具体实施方式】
[0046]以下结合实施例及附图进一步说明本发明。
[0047]实施例I
[0048]本实施例I提供一种晶圆电镀的挂具，如图1-9所示，其包括上盖100、下板200，上盖100还设置有上盖密封圈120 ;下板200上设置有晶圆槽、晶圆槽槽壁240、密封组件、金属导电环220、导电铜板300、导电铜板槽310、电线槽400、电镀孔260、悬挂部280等。
[0049]上盖100内壁设置有内螺纹，晶圆槽的外壁设置有与内螺纹啮合的外螺纹，上盖100与晶圆槽槽壁240可设置为旋转90-3600度锁紧。晶圆槽槽壁240与下板200之间为固定连接或可拆卸连接，本实施例中晶圆槽槽壁240与下板200为可拆卸结构；
[0050]晶圆槽的中部开设有电镀孔260。
[0051]晶圆槽内壁与电镀孔260之间设置有平台，金属导电环220设置于该平台上。金属导电环220上设置有电极221和支撑脚222 (4个电极221以及12个支撑脚222)， 电极221和支撑脚222的个数可以根据实际情况变化，其中电极221的个数会影响镀层的均匀性，本实施例采用的为4个电极221，可以满足电流分布的均匀性，(见表1测试结果)。金属导电环220较薄，为了防止变形，设置了支撑脚222来固定，数目根据需要来具体设置。电极221与设置在下板电线槽400中的电线相连接，电线再与设置在下板200上的导电铜板300相连接。
[0052]密封组件包括硅胶垫片210、压板230、环形凸台250。环形凸台250设置在所述平台上，并靠近晶圆槽的内壁，环形凸台250上开设有与电极221和支撑脚222对应的缺口251。
[0053]环形凸台250上还开设有第一定位孔252，压板230上设有与第一定位孔252对应的第二定位孔231，第一定位孔252与第二定位孔231通过螺丝可以将压板230与环形凸台250固定在一起，进一步地固定硅胶垫片210和金属导电环220。
[0054]硅胶垫片210设置在金属导电环220和所述平台之间，硅胶垫片210上设置有与环形凸台250的缺口 251相配合的垫片凸部211，金属导电环220上的支撑脚222和电极221也与缺口 251的位置相对应，这样的结构可以更好地固定金属导电环220和硅胶垫片210，使其不容易发生滑动。
[0055]硅胶垫片210内壁向上设置有凸起212，所述金属导电环220套设于所述凸起212。上述凸起212的作用可更好的固定金属导电环220的位置，防止上盖100旋紧时发生滑动。另外硅胶垫片210的凸起212设计，可以在上盖100旋紧时通过受力挤压带来更好的密封效果，防止电镀液渗入晶圆500和电镀挂具可能会存在的孔隙处，造成密封不佳，可能导致药水渗透，难以清洗，在多个电镀工序中会造成交叉污染等不良影响。
[0056]压板230的形状与环形凸台250相互配合，可以进一步起到密封的作用，防止电镀液渗入晶圆电镀的挂具内部。压板230为透明材料制成，可以方便看到其下面线路的连结状况。
[0057]上述密封组件的设置可以更好的固定金属导电环220，并且起到很好的密封作用：其中硅胶垫片210具有的柔软性和弹性，当旋紧上盖100时，上盖100下表面的凸部110挤压晶圆500，晶圆500挤压硅胶垫片210达到密封效果。
[0058]上盖100下表面设置有与环形凸台250内径相配合的凸部110，凸部110主要用于在上盖100锁紧时挤压晶圆500，达到更好的密封性能。
[0059]上盖100的上表面设置有凹部130 (4个)，凹部130的个数可以根据实际情况增加或减少。上盖100上表面设置的4个凹部130是为方便锁紧和松开上盖100的而设计的把手。
[0060]上盖密封圈120设置在上盖100内壁的顶部。上盖密封圈120具有弹性，当上盖100和晶圆槽槽壁240锁紧时，上盖密封圈100落在晶圆槽槽壁240的顶面，防止了电镀液进入挂具的内部，达到正面密封效果。晶圆槽槽壁240也起到正面二次密封的效果，把电镀液隔绝在晶圆槽槽壁240的外面，更有效的保证挂具内部零件的使用期，延长挂具使用寿命O
[0061]上盖100通过螺纹和晶圆槽槽壁240锁紧，并嵌入上盖密封圈120达到正面的密封性，依靠锁紧力量挤压晶圆500 (要电镀物体)，晶圆500挤压硅胶垫片210达到背面密封效果。有了正、背面的密封性的保证，就有效的保证晶圆500电镀的质量。[0062]本实施例所述晶圆电镀挂具进行电镀作业的操作步骤如下：旋转扭开上盖100，将晶圆500架设在环形凸台250和电镀孔260之间的平台上，使晶圆500与硅胶垫片210以及金属导电环220接触，然后将上盖100旋转锁紧，最后将晶圆电镀挂具通过悬挂部280挂在电镀池进行电镀工序。整个电镀工序非常简便、操作方便，且各部件的相互作用带来更好的密封效果，晶圆的镀层均匀，大大节省人力和晶圆报废风险。
[0063]以电镀铜柱为例，表1为本实施例I电镀挂具生产出来的晶圆的电镀层厚度与使用现有技术电镀挂具(螺丝固定上盖)生产出来的晶圆的电镀层厚度结果对比。晶圆电镀层测试点的位置请见图10:晶圆取四条直径线，每相邻的直径线夹角为45度，分别取每条线的两端，以及两个端点与中心点中间的点进行测试，测试点一共为17个，测试每个点的电镀层厚度，结果见表1。
[0064]表1实施例I以及对比例I电镀挂具电镀所得晶圆电镀层厚度测试结果对比
【权利要求】
1.一种晶圆电镀的挂具，其特征在于，包括上盖、下板、金属导电环，所述上盖内壁设有内螺纹； 所述下板上设有晶圆槽，所述晶圆槽的中部开设有电镀孔； 所述晶圆槽的外壁设有外螺纹，与所述内螺纹啮合； 所述晶圆槽的内壁与所述电镀孔之间设置有平台，所述金属导电环设置于该平台上。
2.根据权利要求1所述的晶圆电镀的挂具，其特征在于，还包含密封组件，所述密封组件包括硅胶垫片、环形凸台以及压板，所述环形凸台设置在所述平台上，并靠近所述晶圆槽的内壁； 所述硅胶垫片设置在所述金属导电环和所述平台之间； 所述压板设置在所述环形凸台上，所述压板的形状与所述环形凸台相配合。
3.根据权利要求2所述的晶圆电镀的挂具，其特征在于，所述金属导电环上设置有至少一个电极以及至少一个支撑脚； 所述环形凸台上开设有与所述电极和支撑脚对应的缺口； 所述硅胶垫片设置有与所述缺口相配合的垫片凸部。
4.根据权利要求3所述的晶圆电镀的挂具，其特征在于，所述硅胶垫片的内壁向上设置有凸起，所述金属导电环套设于所述凸起。
5.根据权利要求3所述的晶圆电镀的挂具，其特征在于，所述环形凸台上设置有第一定位孔，所述压板上设置有与所述第一定位孔相对应的的第二定位孔。
6.根据权利要求1-5任一项所述的晶圆电镀的挂具，其特征在于，所述上盖的下表面设置有与所述环形凸台内径相配合的凸部。
7.根据权利要求2-5任一项所述的晶圆电镀的挂具，其特征在于，所述压板由透明材料制成。
8.根据权利要求1-5任一项所述的晶圆电镀的挂具，其特征在于，所述上盖的上表面设置有至少两个凹部。
9.根据权利要求1-5任一项所述的晶圆电镀的挂具，其特征在于，所述上盖的内壁顶部设置有上盖密封圈。
【文档编号】C25D7/12GK103469271SQ201310412538
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】王江锋, 陈建平, 汪文珍, 杨明, 饶荣承 申请人:深圳市创智成功科技有限公司