夹持机构及电化学沉积设备的制作方法

1.本发明涉及晶圆电化学沉积技术领域，具体而言，涉及一种夹持机构及电化学沉积设备。


背景技术：

2.在晶圆电化学沉积(ecd)技术领域，cu-tsv(铜电镀硅通孔)填充、高深宽比深孔填充等工艺由于微结构内空气的存在使得镀液无法进入，造成电化学沉积产生内部孔洞等缺陷；因此，在晶圆电化学沉积前，将晶片放入真空预湿腔内，通过抽真空，使晶片待镀微孔内的气泡排出，以防止工艺缺陷的产生。晶片夹持机构用于真空环境下的晶片夹持，在晶片夹持过程中，既要保证真空预湿腔体内真空不得泄露，又要保证柔性夹持，以防对晶片造成损伤。
3.晶片夹持机构的现有技术存在以下不足：
4.第一，密封方式采用“o”型密封圈密封，其磨损快、使用寿命短。密封圈磨损的颗粒物容易造成真空腔体内的污染。
5.第二，采用气缸直接推动夹持杆夹持晶片，为“硬”夹持方式，压缩空气压力以及晶片尺寸等的变化及差异，容易造成晶片的夹碎或损伤。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种夹持机构及电化学沉积设备，以在一定程度上解决现有技术中存在的密封圈磨损快、寿命短，以及夹持结构易导致晶片损伤的技术问题。
7.为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
8.一种夹持机构，包括摆动夹持组件、盖体组件、传动组件和驱动组件；
9.所述驱动组件设置在所述盖体组件上，且所述驱动组件通过所述传动组件驱动连接所述摆动夹持组件，以使所述摆动夹持组件在夹持状态与松开状态之间切换；
10.所述盖体组件内部设置有盖体腔室；所述传动组件位于所述盖体腔室内；
11.所述摆动夹持组件的一部分位于所述盖体腔室内，另一部分伸出所述盖体腔室；所述摆动夹持组件包括密封所述盖体腔室的密封膜片。
12.在上述任一技术方案中，可选地，所述摆动夹持组件还包括夹持杆、支座和摆杆；
13.所述支座与所述盖体组件固定连接，所述摆杆枢接在所述支座上，且所述传动组件与所述摆杆连接；
14.所述密封膜片包括密封膜部和固定设置在所述密封膜部中心的密封连接柱部；
15.所述密封膜部与所述盖体组件密封连接，以密封所述盖体腔室；
16.所述密封连接柱部的顶部与所述摆杆固定连接，所述密封连接柱部的底部与所述夹持杆固定连接；所述密封连接柱部与所述传动组件呈夹角设置。
17.在上述任一技术方案中，可选地，所述摆动夹持组件还包括配置为压紧所述密封膜部的压盖；所述压盖与所述支座固定连接；
18.所述密封膜部的材料为聚四氟乙烯或者硅胶；
19.所述密封膜部的形状为双u形；
20.可选地，所述支座上设置有枢接所述摆杆顶部的转轴；所述摆杆的底部插接在所述密封连接柱部的顶部；所述摆杆的侧部与所述传动组件铰接。
21.在上述任一技术方案中，可选地，所述摆动夹持组件的数量为多个；多个所述摆动夹持组件沿所述驱动组件的周向设置；
22.所述传动组件包括连杆和滑套；所述连杆的数量与所述摆动夹持组件的数量相对应；多个所述连杆设置在所述滑套的周向上；
23.所述连杆的一端与所述滑套铰接，所述连杆的另一端所述摆动夹持组件铰接；
24.所述驱动组件与所述滑套驱动连接。
25.在上述任一技术方案中，可选地，所述盖体组件上固定设置有导向轴；所述滑套套装在所述导向轴上，且所述滑套能够沿所述导向轴的轴向往复移动。
26.在上述任一技术方案中，可选地，所述导向轴上外套有弹性件；所述弹性件位于所述盖体组件与所述滑套之间；所述弹性件具有令所述滑套远离所述盖体组件的趋势；
27.可选地，所述弹性件为弹簧。
28.在上述任一技术方案中，可选地，所述盖体组件包括密封盖和支架；所述支架固定在所述密封盖的上方，且所述支架与所述密封盖形成所述盖体腔室；
29.所述驱动组件固定在所述支架上；
30.所述密封膜片与所述密封盖连接，以密封所述盖体腔室。
31.在上述任一技术方案中，可选地，所述支架的上方固定连接有上罩；
32.所述驱动组件设置在所述上罩与所述支架形成的空腔内；
33.所述密封盖的材质为透明有机玻璃。
34.在上述任一技术方案中，可选地，所述盖体组件固定连接有若干个定位柱；
35.所述定位柱与伸出所述盖体腔室的部分所述摆动夹持组件，位于所述盖体组件的同一表面；
36.所述驱动组件包括气缸、液压缸或电机。
37.一种电化学沉积设备，包括夹持机构。
38.本发明的有益效果主要在于：
39.本发明提供的夹持机构及电化学沉积设备，通过驱动组件驱动传动组件，再经传动组件驱动摆动夹持组件，以使摆动夹持组件在夹持状态与松开状态之间切换，该驱动方式通过传动组件提高了夹持组件运动的柔性，在一定程度上降低了夹持物品的损伤问题；当盖体组件用于与其他结构连接并在盖体组件的下方形成真空腔室时，密封膜片可以有效密封盖体腔室，实现盖体腔室与真空腔室不连通；密封膜片为无密封圈的膜片密封结构，其密封效果好、无磨损、无污染且使用寿命长，同时通过膜片形变在真空无泄漏的情况下实现摆动夹持组件运动以夹持物品或者松开物品。
40.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
41.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。
42.图1为本发明实施例提供的夹持机构的结构示意图；
43.图2为本发明实施例提供的夹持机构的俯视图；
44.图3为本发明实施例提供的夹持机构的底部视图；
45.图4为本发明实施例提供的摆动夹持组件和盖体组件的结构示意图；
46.图5为本发明实施例提供的摆动夹持组件的结构示意图；
47.图6为本发明实施例提供的密封膜片的结构示意图。
48.图标：100-摆动夹持组件；110-夹持杆；120-转轴；130-压盖；140-密封膜片；141-密封膜部；142-密封连接柱部；150-支座；160-摆杆；
49.200-盖体组件；210-密封盖；220-支架；240-上罩；250-导向轴；
50.300-传动组件；310-连杆；320-滑套；400-弹性件；500-驱动组件；600-定位柱。
具体实施方式
51.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采用各种不同的配置来布置和设计。
52.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。
53.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。
54.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。
55.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”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。
56.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。
57.下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
58.实施例
59.本实施例提供一种夹持机构及电化学沉积设备；请参照图1-图6，图1为本实施例提供的夹持机构的半剖示意图；图2为本实施例提供的夹持机构的俯视图，图中未显示支架、上罩和驱动组件等结构；图3为本实施例提供的夹持机构的底部视图；图4为本实施例提供的摆动夹持组件和盖体组件的结构示意图，图中盖体组件仅示出一部分；图5为本实施例提供的摆动夹持组件的结构示意图，图6为密封膜片的半剖结构示意图。
60.本实施例提供的夹持机构，用于真空环境下的片状物夹持，例如用于真空环境下的晶片夹持。本实施例提供的夹持机构，可应用于电化学沉积设备，还可以拓展应用到湿法清洗设备中，应用市场前景广阔。
61.参见图1-图6所示，所述夹持机构，包括摆动夹持组件100、盖体组件200、传动组件300和驱动组件500。其中，摆动夹持组件100用于夹持物品。
62.驱动组件500设置在盖体组件200上，且驱动组件500通过传动组件300驱动连接摆动夹持组件100，以使摆动夹持组件100在夹持状态与松开状态之间切换；例如，驱动组件500的固定端固定连接在盖体组件200上，驱动组件500的驱动端通过传动组件300驱使摆动夹持组件100夹紧物品或者松开物品。本实施例所述物品可为片状物或者及其类似物，例如为晶片。
63.盖体组件200内部设置有盖体腔室；传动组件300位于盖体腔室内。
64.摆动夹持组件100的一部分位于盖体腔室内，另一部分伸出盖体腔室；摆动夹持组件100包括密封盖体腔室的密封膜片140。
65.本实施例中所述夹持机构，通过驱动组件500驱动传动组件300，再经传动组件300驱动摆动夹持组件100，以使摆动夹持组件100在夹持状态与松开状态之间切换，该驱动方式通过传动组件300提高了摆动夹持组件100运动的柔性，在一定程度上降低了夹持物品的损伤问题；当盖体组件200用于与其他结构连接并在盖体组件200的下方形成真空腔室时，密封膜片140可以有效密封盖体腔室，实现盖体腔室与真空腔室不连通；密封膜片140为无密封圈的膜片密封结构，其密封效果好、无磨损、无污染且使用寿命长，同时通过膜片形变在真空无泄漏的情况下实现摆动夹持组件100运动以夹持物品或者松开物品。
66.参见图1-图6所示，本实施例的可选方案中，摆动夹持组件100还包括夹持杆110、支座150和摆杆160。夹持杆110用于夹持物品。
67.支座150与盖体组件200固定连接。例如，支座150通过螺接、粘接卡接等方式固定在盖体组件200上。
68.摆杆160枢接在支座150上，也即摆杆160绕支座150转动。
69.传动组件300与摆杆160连接；可选地，传动组件300与摆杆160铰接，通过传动组件300与摆杆160铰接，以提高传动组件300驱使摆动夹持组件100运动的柔性，在一定程度上降低了夹持物品的损伤问题。
70.可选地，密封膜片140包括密封膜部141和固定设置在密封膜部141中心的密封连
接柱部142。
71.可选地，密封膜部141与盖体组件200密封连接，以密封盖体腔室。
72.可选地，密封连接柱部142的顶部与摆杆160固定连接，密封连接柱部142的底部与夹持杆110固定连接；密封连接柱部142与传动组件300呈夹角设置，例如密封连接柱部142与传动组件300之间的夹角为80度-130度，如85度、90度、100度、110度等。
73.本实施例中，驱动组件500通过传动组件300驱动连接摆杆160，以使摆杆160绕支座150摆转，从而驱使密封连接柱部142绕支座150摆转，进而驱使夹持杆110绕支座150摆转，以夹持物品或者松开物品，可实现对晶片的夹持与松开。
74.本实施例中，支座150和摆杆160位于盖体腔室内；密封连接柱部142位于盖体腔室之外；夹持杆110位于盖体腔室之外，例如位于盖体腔室之外的真空腔室内。
75.参见图4-图6所示，本实施例的可选方案中，摆动夹持组件100还包括配置为压紧密封膜部141的压盖130；压盖130与支座150固定连接；通过压盖130，以将密封膜片140压紧，以使密封膜片140密封盖体腔室，也即实现密封膜片140密封真空腔体，以使密封膜片140上下两部分空间互不连通、实现密封。
76.可选地，密封膜部141的材料为聚四氟乙烯或者硅胶，或者其他柔性材料。其中，聚四氟乙烯的英文名为poly tetra fluoroethylene，简写为ptfe。
77.可选地，密封膜部141的形状为双u形；通过密封膜部141采用双u形柔性结构，以使密封连接柱部142能够沿轴向和径向运动，且双u形柔性结构具有密封凸台，密封效果更佳。
78.可选地，支座150上设置有枢接摆杆160顶部的转轴120，也即摆杆160通过转轴120安装支座150上，通过摆杆160绕转轴120转动，以能够带动夹持杆110摆转。
79.可选地，摆杆160的底部插接在密封连接柱部142的顶部；摆杆160的侧部与传动组件300铰接。
80.参见图1-图4所示，本实施例的可选方案中，摆动夹持组件100的数量为多个；多个摆动夹持组件100沿驱动组件500的周向设置。可选地，多个摆动夹持组件100沿驱动组件500的周向均匀设置。可选地，摆动夹持组件100的数量为3个、4个或者6个，或者其他数量。
81.可选地，摆动夹持组件100的数量为4个，4个摆动夹持组件100对称安装在盖体组件200上，以更好的夹持晶片。
82.可选地，驱动组件500与滑套320驱动连接。传动组件300包括连杆310和滑套320；连杆310的数量与摆动夹持组件100的数量相对应，例如摆动夹持组件100的数量为4个时，连杆310的数量为4个。
83.多个连杆310设置在滑套320的周向上；可选地，多个连杆310均匀设置在滑套320的周向上。通过滑套320，以便于驱动组件500将驱动力传送到多个连杆310上，以使摆动夹持组件100更好的夹紧或者松开。
84.可选地，连杆310的一端与滑套320铰接，连杆310的另一端摆动夹持组件100铰接，形成类似于连杆机构，滑套320运动能够通过连杆310带动摆动夹持组件100中夹持杆110运动，用于实现晶片等物品的夹持及松开。可选地，在驱动组件500的驱动下，滑套320沿竖直方向向下运动。
85.参见图1所示，本实施例的可选方案中，盖体组件200上固定设置有导向轴250；滑套320套装在导向轴250上，且滑套320能够沿导向轴250的轴向往复移动。例如导向轴250的
轴向为竖直方向。通过导向轴250，以导向滑套320的运动方向，以保障摆动夹持组件100对物品夹持的稳定性。
86.参见图1所示，本实施例的可选方案中，导向轴250上外套有弹性件400；弹性件400位于盖体组件200与滑套320之间；弹性件400具有令滑套320远离盖体组件200的趋势；通过弹性件400，以在驱动组件500撤回驱动力时，滑套320在弹性件400的弹性势能作用下能够复位并带动传动组件300复位，例如夹紧物品。
87.可选地，弹性件400为弹簧，或者其他弹性件。
88.参见图1-图4所示，本实施例的可选方案中，盖体组件200包括密封盖210和支架220；支架220固定在密封盖210的上方，且支架220与密封盖210形成盖体腔室；通过密封盖210和支架220，以便于盖体组件200的生产加工。
89.驱动组件500固定在支架220上。
90.密封膜片140与密封盖210连接，以密封盖体腔室。
91.可选地，密封盖210的材质为透明有机玻璃。通过密封盖210的材质为透明有机玻璃，以便于观察；例如密封盖210盖在真空腔上，通过采用透明有机玻璃材质，以便于观察真空腔内的晶片。
92.参见图1-图3所示，本实施例的可选方案中，支架220的上方固定连接有上罩240。
93.驱动组件500设置在上罩240与支架220形成的空腔内；通过上罩240，以保护驱动组件500。
94.参见图1-图3所示，本实施例的可选方案中，盖体组件200固定连接有若干个定位柱600。可选地，定位柱600的数量为3个、4个或者6个，或者其他数量。定位柱600用于物品的定位，例如用于晶片的定位。
95.定位柱600与伸出盖体腔室的部分摆动夹持组件100，位于盖体组件200的同一表面；通过定位柱600定位物品，防止在夹持物品时物品倾斜而导致夹持失败。
96.可选地，驱动组件500包括气缸、液压缸或电机，或者采用其他方式。
97.本实施例中所述夹持机构在夹持晶片时，通过密封膜片140采用双u形柔性结构，实现在晶片夹持过程中实现盖体腔室与真空腔体内外的密封，保证了真空腔内的真空度。同时，利用定位柱600定位，弹性件400驱动，带动传动组件300实现对晶片的柔性夹持，避免了对晶片的损伤。
98.本实施例中所述夹持机构，摆动夹持组件100与密封盖210之间采用无密封圈的膜片密封结构
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密封膜片140，通过密封膜片140形变在保证腔体真空度的情况下实现夹持杆110的运动。摆动夹持组件100通过连杆310连接到滑套320上，形成连杆机构，滑套320能够沿导向轴250在竖直方向作上下运动。夹持杆110的松开由驱动组件500推动滑套320向下运动，通过传动组件300带动摆动夹持组件100运动来完成。利用弹性件400推动滑套320向上运动，通过传动组件300带动摆动夹持组件100实现晶片的柔性夹持，避免了对晶片的损伤。
99.本实施例中所述夹持机构的运动过程例如为：首先驱动组件500的驱动端伸出，推动滑套320沿竖直方向向下运动，通过传动组件300的连杆310带动摆动夹持组件100将所有夹持杆110打开，晶片夹持机构整体移动到晶片夹持位置，电磁阀换向，驱动组件500的驱动端缩回。同时，通过弹性件400使滑套320沿竖直方向向上运动，连杆310带动摆动夹持组件100将所有夹持杆110闭合，将待处理的晶片夹持。密封盖210与真空腔贴合，腔内抽真空，保
持真空度，达到工艺处理时间后，腔内泄压，驱动组件500的驱动端再次驱使夹持杆110打开，取出晶片。
100.本实施例还提供一种电化学沉积设备，包括上述任一实施例所述的夹持机构。所述电化学沉积设备，通过夹持机构的驱动组件500驱动传动组件300，再经传动组件300驱动摆动夹持组件100，以使摆动夹持组件100在夹持状态与松开状态之间切换，该驱动方式通过传动组件300提高了摆动夹持组件100运动的柔性，在一定程度上降低了夹持物品的损伤问题；当盖体组件200用于与其他结构连接并在盖体组件200的下方形成真空腔室时，密封膜片140可以有效密封盖体腔室，实现盖体腔室与真空腔室不连通；密封膜片140为无密封圈的膜片密封结构，其密封效果好、无磨损、无污染且使用寿命长，同时通过膜片形变在真空无泄漏的情况下实现摆动夹持组件100运动以夹持物品或者松开物品。
101.本实施例提供的电化学沉积设备，包括上述的夹持机构，上述所公开的夹持机构的技术特征也适用于该电化学沉积设备，上述已公开的夹持机构的技术特征不再重复描述。本实施例中所述电化学沉积设备具有上述夹持机构的优点，上述所公开的所述夹持机构的优点在此不再重复描述。
102.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。