一种晶圆真空湿润机构及晶圆真空湿润方法技术

本发明专利技术提供了一种晶圆真空湿润机构及晶圆真空湿润方法，晶圆湿润机构包括湿润组件、驱动机构和箱体，箱体内中空并形成腔体，驱动机构具驱动轴，驱动轴连接晶圆夹具，晶圆夹具带动晶圆在腔体内转动；湿润组件包括喷头和转动机构，喷头位于晶圆夹具上方，箱体具上盖，驱动机构具有穿过上盖并与喷头相连的转轴，驱动机构带动喷头在腔体内摆动；喷头摆动形成的平面与晶圆转动形成的平面平行，喷头摆动过程中和晶圆转动过程中存在相对运动，喷头摆动时腔体内处于真空状态。本发明专利技术解决了现有技术中的晶圆真空湿润机构所存在的无法有效排出具有高深宽比的窗口图形或者通孔内的气体从而导致后续电镀失败的技术问题。致后续电镀失败的技术问题。致后续电镀失败的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆真空湿润机构及晶圆真空湿润方法


[0001]本专利技术涉及晶圆制造设备
，尤其涉及一种晶圆真空湿润机构及晶圆真空湿润方法。

技术介绍

[0002]在半导体制造中采用电镀工艺析出电镀液中的金属离子至晶圆的沟槽内以形成金属导线。在集成电路制造中，高深宽比是对光刻工艺中所形成的图形的描述，当晶圆上窗口图形的深宽比达到1:2或晶圆上通孔的孔径小于50微米且孔深大于100微米时，通孔和窗口图形内部会留存气体，晶圆随夹具一同进入电镀腔的过程中通孔以及窗口图形处容易产生气泡，导致通孔内或图形窗口内电镀失败，故在电镀之前需要对晶圆的窗口图形内以及通孔内的气体进行去除。
[0003]现有技术中采取喷水湿润的方式来去除晶圆窗口图形和通孔内存在的气体，晶圆蚀刻图形的一面朝上，喷头固定在晶圆上方喷水，起到将窗口图形和通孔中气体排出并保持窗口和通孔内湿润的目的。
[0004]上述现有技术中存在以下不足：由于喷头固定在晶圆上方，喷洒纯水的过程中容易导致湿润不均匀的情况，产生部分窗口图形和通孔中存积纯水，而另外一部分窗口图形和通孔没有得到充分湿润，气体排出不完全，进而导致后续电镀失败的情况发生。
[0005]有鉴于此，有必要对现有技术中的晶圆真空湿润机构予以改进，以解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于揭示一种晶圆真空湿润机构及晶圆真空湿润方法，用以解决现有技术中的晶圆真空湿润机构所存在的无法有效排出具有高深宽比的窗口图形或者通孔内的气体从而导致后续电镀失败的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种晶圆真空湿润机构，包括：湿润组件、驱动机构和箱体，所述箱体内中空并形成腔体，所述驱动机构具驱动轴，所述驱动轴连接晶圆夹具，所述晶圆夹具带动晶圆在腔体内转动；所述湿润组件包括喷头和转动机构，所述喷头位于晶圆夹具上方，所述箱体具上盖，所述驱动机构具有穿过上盖并带动喷头在腔体内摆动的转轴；所述喷头摆动形成的平面与晶圆转动形成的平面平行，所述喷头摆动过程中和晶圆转动过程中存在相对运动，所述喷头摆动时所述腔体内处于真空状态；所述箱体具底壁，所述驱动机构轴向穿过箱体底壁，所述驱动机构下表面固定连接底板，所述底板上安装升降气缸，所述箱体外壁固定连接支架；所述升降气缸底面固定在底板上，所述升降气缸具活塞杆，活塞杆顶端与所述支架相连；所述上盖与箱体可拆卸连接，所述升降气缸的活塞杆回缩状态下所述箱体顶端低于晶圆下表面；
所述上盖的下表面开设定位槽，所述升降气缸的活塞杆伸出状态下所述箱体顶端嵌入定位槽内，所述腔体内抽气形成真空；所述驱动机构包括底座和安装在底座内的驱动电机，所述底座上方开口并连接防溅罩，所述驱动电机通过所述驱动轴与晶圆夹具同轴固定；所述防溅罩下表面连接真空接头，所述防溅罩上表面形成空腔，所述空腔与真空接头连通，所述防溅罩上安装真空盖板，所述真空盖板扣合在空腔上，所述空腔与真空盖板之间形成气路，所述真空盖板与防溅罩之间存在间隙L，所述腔体内通过间隙L、气路和真空接头抽气形成真空。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述湿润组件包括旋转气缸和摆臂，所述喷头连接在摆臂下表面，所述旋转气缸的转轴与摆臂相连；所述上盖连接有液路接头，所述液路接头底端穿过上盖并连接管路，所述管路与喷头相连，所述管路为软性管道；所述箱体靠近底壁处连接排水管，所述排水管与腔体连通。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述防溅罩包括防溅平面和防溅环面，所述防溅平面覆盖在底座的开口处，所述空腔形成于防溅平面的上表面；所述防溅环面围绕底座侧壁设置，所述底座与防溅环面之间连接密封装置，所述升降气缸的活塞杆升起状态下所述密封装置与箱体底壁上表面抵接，所述腔体内处于密封状态。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述晶圆夹具包括连接座和不少于两个的支撑杆，所述驱动轴与连接座同轴固定，所述支撑杆倾斜固定在所述连接座侧面，多个所述支撑杆呈径向对称分布于连接座上；多个所述支撑杆远离连接座一端分别连接一个夹座，晶圆放置于所述夹座上，所述夹座表面设置卡持晶圆边缘的卡块。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述防溅平面位于真空气路外侧一体成型有密封环，所述真空盖板周缘形成有定位环，所述定位环内壁与密封环的外壁贴合。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述上盖顶壁垂直固定四个连杆，所述连杆顶端连接固定板架，所述上盖通过固定板架保持在固定高度；所述上盖的下表面开设定位槽，所述升降气缸的活塞杆伸出状态下所述箱体顶端嵌入定位槽内。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述支架包括两个平行设置的安装杆和一个加固杆，所述加固杆两端垂直固定在两个安装杆的中点处；所述箱体设置数量为两个，两个所述支架两端分别固定在两个箱体的侧壁上，所述升降气缸的活塞杆连接在加固杆底壁中点处。
[0014]本专利技术还揭示了一种使用晶圆真空湿润机构的晶圆真空湿润方法，基于上述任一所述的晶圆真空湿润机构实现，包括以下步骤：S1，升降气缸的活塞杆回缩，箱体顶端低于晶圆夹具；S2，放置待湿润晶圆到晶圆夹具上；S3，升降气缸的活塞杆升起，箱体顶端与上盖贴合，腔体密闭；S4，腔体内形成真空；
S5，液路接头和管路接通纯水，喷头向晶圆表面喷水，启动驱动电机带动晶圆转动，旋转气缸带动摆臂和喷头摆动，喷头与晶圆之间存在相对运动；S6，湿润完成，关闭旋转气缸，摆臂和喷头归位，管路停止通水，驱动电机转速加大；S7，关闭驱动电机，升降气缸的活塞杆回缩，箱体下降至晶圆下方。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：首先，将晶圆放置到晶圆夹具上，然后分别启动驱动机构和湿润组件，驱动机构带动晶圆周向转动，湿润组件带动喷头在一定角度内摆动，此时由于晶圆和喷头之间存在相对运动，即晶圆转动方向和喷头摆动方向可为同向或反向，同向或反向运动的过程中喷头与晶圆均存在速度差，喷头的摆动速度小于晶圆的转动速度，在喷头的摆动过程中晶圆可转动多周，湿润范围由晶圆的圆心处逐渐扩散到晶圆边缘处，起到良好的排出气体的作用，从而有效解决了现有技术中定向喷水导致晶圆表面湿润不均匀而导致后续电镀失败的问题。腔体内在喷头摆动前即处于真空状态，避免杂质随纯水附着的晶圆表面，保持晶圆质量稳定性。
[0016]其次，当升降气缸的活塞杆处于回缩状态下，箱体与上盖分离，箱体顶端低于晶圆，以便机械手将湿润完毕的晶圆取走，并将待湿润的晶圆放置在晶圆夹具上。晶圆放好后，升降气缸的活塞杆伸出，箱体升起至与上盖贴合，此时可启动旋转气缸和驱动电机对晶圆表面进行湿润，整个过程自动进行，便于晶圆的取放。
[0017]最后，当升降气缸的活塞杆伸出时，箱体顶面与上盖贴合，腔体内处于密闭状态，启动底座上的负压，气路和真空接头抽取腔体内气体使其形成真空。向液路接头和管路中通入纯水，再令旋转气缸和驱动电机启动对晶圆表面进行湿润，湿润完成后摆臂归位，驱动电机继续转动至晶圆表面多余的水分甩掉，管路中通水的过程中逐渐释释放腔体中的真空状态，以便后续升降气缸下拉箱体将晶圆取出。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆真空湿润机构，其特征在于，包括：湿润组件、驱动机构和箱体，所述箱体内中空并形成腔体，所述驱动机构具驱动轴，所述驱动轴连接晶圆夹具，所述晶圆夹具带动晶圆在腔体内转动；所述湿润组件包括喷头和转动机构，所述喷头位于晶圆夹具上方，所述箱体具上盖，所述驱动机构具有穿过上盖并带动喷头在腔体内摆动的转轴；所述喷头摆动形成的平面与晶圆转动形成的平面平行，所述喷头摆动过程中和晶圆转动过程中存在相对运动，所述喷头摆动时所述腔体内处于真空状态；所述箱体具底壁，所述驱动机构轴向穿过箱体底壁，所述驱动机构下表面固定连接底板，所述底板上安装升降气缸，所述箱体外壁固定连接支架；所述升降气缸底面固定在底板上，所述升降气缸具活塞杆，活塞杆顶端与所述支架相连；所述上盖与箱体可拆卸连接，所述升降气缸的活塞杆回缩状态下所述箱体顶端低于晶圆下表面；所述上盖的下表面开设定位槽，所述升降气缸的活塞杆伸出状态下所述箱体顶端嵌入定位槽内，所述腔体内抽气形成真空；所述驱动机构包括底座和安装在底座内的驱动电机，所述底座上方开口并连接防溅罩，所述驱动电机通过所述驱动轴与晶圆夹具同轴固定；所述防溅罩下表面连接真空接头，所述防溅罩上表面形成空腔，所述空腔与真空接头连通，所述防溅罩上安装真空盖板，所述真空盖板扣合在空腔上，所述空腔与真空盖板之间形成气路，所述真空盖板与防溅罩之间存在间隙L，所述腔体内通过间隙L、气路和真空接头抽气形成真空。2.根据权利要求1所述的晶圆真空湿润机构，其特征在于，所述湿润组件包括旋转气缸和摆臂，所述喷头连接在摆臂下表面，所述旋转气缸的转轴与摆臂相连；所述上盖连接有液路接头，所述液路接头底端穿过上盖并连接管路，所述管路与喷头相连，所述管路为软性管道；所述箱体靠近底壁处连接排水管，所述排水管与腔体连通。3.根据权利要求2所述的晶圆真空湿润机构，其特征在于，所述防溅罩包括防溅平面和防溅环面，所述防溅平面覆盖在底座的开口处，所述空腔形成于防溅平面的上表面；所述防溅环面围绕底座侧壁设置，所述底座与防溅环面...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞，
申请(专利权)人：智程半导体设备科技昆山有限公司，
类型：发明
国别省市：