【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体加工，具体涉及一种高效晶圆预润湿设备。
技术介绍
1、晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片。进一步地，在晶圆上电镀一层导电金属层，并对导电金属层进行加工以制成导电线路。
2、目前，由于晶圆表面的加工工艺要求，晶圆表面会存在一些通孔、孔等特征，例如tsv沟槽，这些特征容易形成润湿空隙(dry spots)，也就是说，在电镀过程中，由于电镀液的表面张力，电镀液与晶圆表面之间的固液界面极易形成气体气泡，电镀液无法充分填满这些润湿空隙，从而引起晶圆的镀膜金属夹断，进而在晶圆的特征底部留下空隙而导致缺陷，诸如电路线被阻断等。因此，在对晶圆电镀之前，通常需要对晶圆的表面进行润湿的预处理，以提高晶圆的电镀品质。现有的晶圆润湿方法一般包括喷淋润湿和真空润湿，其中在真空润湿中，传统的工序是将装载有晶圆的晶圆载架放入润湿槽中，然后通过抽真空设备将润湿槽抽真空后，再注入润湿液并保持一定时间后，排出润湿液，恢复润湿槽内气压，最后取出晶圆载架以完成晶圆的预润湿。
3、然而，在实际操作过程中，现有的晶圆预润湿设备存在以下缺陷：
4、1、现有的润湿槽为了能够容纳晶圆载架，其容积通常制作得较大，从而导致抽真空时间较长，且需要注入大量的润湿液充满润湿槽，才能实现对晶圆表面的全覆盖，不仅导致耗时久，效率低，而且还会造成润湿液的浪费，生产成本高；
5、2、润湿槽的顶部为
6、3、预润湿完成后，现有的润湿槽只能通过底部排液管路排放润湿液，排液效率低，无法快速进行下一片晶圆的预润湿操作。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种全新的高效晶圆预润湿设备。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案如下：
3、一种高效晶圆预润湿设备，晶圆自正面的边缘通过导电环压紧并固定在晶圆载架上，预润湿设备包括润湿槽，其中润湿槽自顶部形成敞开口以供晶圆载架插入或取出润湿槽，润湿槽自底部敞开设置；预润湿设备还包括设置在润湿槽下方并自顶部敞开的排液槽、真空单元、供液单元，真空单元包括设置在润湿槽内壁上的压盘、调节部件、真空部件，其中压盘与位于润湿槽内的晶圆相对并平行设置，调节部件驱动压盘靠近或远离晶圆；压盘上还设有环形密封圈，且调节部件驱动压盘靠近晶圆时，密封圈抵触在导电环上，晶圆、压盘、密封圈之间形成第一腔体，晶圆自背面与晶圆载架之间形成有与第一腔体相对称的第二腔体，真空部件分别与第一腔体和第二腔体相连通设置，并驱使第一腔体和第二腔体同步形成真空或自真空恢复正常气压；供液单元与第一腔体相连通，并用于向第一腔体内输送润湿液，排液时，压盘脱离晶圆，且压盘与晶圆之间的润湿液向下穿过润湿槽底部敞口进入排液槽。
4、根据本专利技术的一个具体实施和优选方面，润湿槽包括并排间隔设置的两个槽板、分别连接在两个槽板相对两侧之间的两个侧板，其中两个槽板分别自底部架设在排液槽的顶部；两个侧板分别自底部形成有向内延伸的支撑块，晶圆载架插入润湿槽内并支撑在支撑块上。在此，结构简单，便于安装和实施。
5、根据本专利技术的又一个具体实施和优选方面，排液槽的槽底上下倾斜延伸，其中润湿槽靠近排液槽的槽底较高的一端设置，且排液槽的槽底上较低的一端设有排液管道。在此，有利于排液槽内润湿液快速排出，避免积液而流入润湿槽内。
6、根据本专利技术的又一个具体实施和优选方面，晶圆、压盘、密封圈三者的中心线重合设置。在此，三者精准定位，以确保真空区域覆盖晶圆的正面；同时确保晶圆正面受力均匀，避免变形。
7、根据本专利技术的又一个具体实施和优选方面，压盘上形成有环形槽，其中环形槽的横截面呈外窄的梯形，密封圈卡设在环形槽内。密封圈采用常规的弹性材质。在此，随着压盘与晶圆两者靠近，密封圈逐渐变形并向环形槽内挤压，能够利用环形槽较窄的槽口逐渐提升对密封圈的卡紧力，从而保证密封圈的稳定性，有效提升第一腔体边缘的密封性；同时，密封圈装卸操作简单、方便；
8、优选地，压盘上还设有多个限位块，其中多个限位块绕着密封圈的外周分布，且形成第一腔体时，多个限位块同步抵触在导电环上以阻止压盘向晶圆靠近。这样设置，避免压盘过度靠近并接触晶圆，防止晶圆损坏。
9、具体的，多个限位块同步抵触在导电环上时，压盘与晶圆正面之间的间距为8～15mm。在一些具体实施方式中，该间距为10mm，此时密封圈的变形量为30％，压盘与晶圆之间所形成的腔体在真空状态下产生的真空压力处于最佳。
10、根据本专利技术的又一个具体实施和优选方面，调节部件包括平行设置在压盘远离晶圆一侧的底盘、设置在底盘与压盘之间的气囊，随着气囊充气膨胀，压盘同步向晶圆靠近，随着气囊泄气收缩，压盘同步远离晶圆。在此，结构简单，且便于精准控制压盘的位置。
11、优选地，调节部件还包括连接在压盘远离晶圆一侧的拉簧，气囊充气膨胀时，拉簧驱使压盘保持远离晶圆的运动趋势。在此，实现压盘自动复位。
12、具体的，拉簧有多个，且多个拉簧绕着压盘的中心线圆周阵列分布。
13、根据本专利技术的又一个具体实施和优选方面，真空部件包括与压盘相连接并与第一腔体连通的第一接头、与晶圆载架相连接并与第二腔体连通的第二接头、以及分别连接第一接头和第二接头的气管、与气管连接的真空泵。
14、优选地，压盘的上部形成有在厚度方向上贯穿压盘的气流通道，其中气流通道的外侧端口与第一接头对接、内侧端口与第一腔体连通，且内侧端口靠近第一腔体的顶部设置，外侧端口位于内侧端口的下方；第二接头设置在润湿槽的顶部敞开口处，且当晶圆载架自上而下插入润湿槽内时，第二接头与晶圆载架的顶部对接以与第二腔体连通。在此，自第一腔体的顶部抽真空，这样一来，在向腔体内注入润湿液实施润湿的过程中，一方面能够防止润湿液进入气流通道；另一方面，通过气流通道向腔体内充入氮气以撤去真空时，氮气自上而下流动能够均匀恢复压盘与晶圆之间的气压。
15、优选地，真空部件还包括设置在气管上的传感器、氮气供应管路，其中传感器内形成监测腔，氮气供应管路与监测腔连通，供液时，第一腔体内的润湿液通过气管进入监测腔，供液单元停止供液；排液时，氮气供应管路向监测腔内吹送氮气以驱使监测腔内的润湿液通过气管进入润湿槽中排出。在此，实现对第一腔体内润湿液的监控，确保润湿液充分充满第一腔体内以保证润湿效果；同时，在排液时，能够通过氮气保证传感器内润湿液全部排出，以防止误测。
16、此外，压盘的下部形成有在厚度方向上贯穿压盘的供液通道，其中供液通道的内侧端口靠近第一腔体的底部并与第一腔体连通设置，供液通道的外侧端口位于内侧端口的上方；供液单元包括与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高效晶圆预润湿设备，晶圆自正面的边缘通过导电环压紧并固定在晶圆载架上，所述预润湿设备包括润湿槽，其中所述润湿槽自顶部形成敞开口以供所述晶圆载架插入或取出所述润湿槽，其特征在于：所述润湿槽自底部敞开设置；所述预润湿设备还包括设置在所述润湿槽下方并自顶部敞开的排液槽、真空单元、供液单元，所述真空单元包括设置在所述润湿槽内壁上的压盘、调节部件、真空部件，其中所述压盘与位于所述润湿槽内的晶圆相对并平行设置，所述调节部件驱动所述压盘靠近或远离所述晶圆；所述压盘上还设有环形密封圈，且所述调节部件驱动所述压盘靠近所述晶圆时，所述密封圈抵触在所述导电环上，所述晶圆、所述压盘、所述密封圈之间形成第一腔体，所述晶圆自背面与所述晶圆载架之间形成有与所述第一腔体相对称的第二腔体，所述真空部件分别与所述第一腔体和第二腔体相连通设置，并驱使所述第一腔体和第二腔体同步形成真空或自真空恢复正常气压；所述供液单元与所述第一腔体相连通，并用于向所述第一腔体内输送润湿液，排液时，所述压盘脱离所述晶圆，且所述压盘与晶圆之间的润湿液向下穿过所述润湿槽底部敞口进入所述排液槽。
2.根据权利要求1所述的高
3.根据权利要求1或2所述的高效晶圆预润湿设备，其特征在于：所述排液槽的槽底上下倾斜延伸，其中所述润湿槽靠近所述排液槽的槽底较高的一端设置，且所述排液槽的槽底上较低的一端设有排液管道。
4.根据权利要求1所述的高效晶圆预润湿设备，其特征在于：所述晶圆、所述压盘、所述密封圈三者的中心线重合设置；所述压盘上形成有环形槽，其中所述环形槽的横截面呈外窄的梯形，所述密封圈卡设在所述环形槽内。
5.根据权利要求1所述的高效晶圆预润湿设备，其特征在于：所述压盘上还设有多个限位块，其中所述多个限位块绕着所述密封圈的外周分布，且形成所述第一腔体时，所述多个限位块同步抵触在所述导电环上以阻止所述压盘向所述晶圆靠近；所述多个限位块同步抵触在所述导电环上时，所述压盘与所述晶圆正面之间的间距为8～15mm。
6.根据权利要求1所述的高效晶圆预润湿设备，其特征在于：所述调节部件包括平行设置在所述压盘远离所述晶圆一侧的底盘、设置在所述底盘与所述压盘之间的气囊，随着所述气囊充气膨胀，所述压盘同步向所述晶圆靠近，随着所述气囊泄气收缩，所述压盘同步远离所述晶圆；所述调节部件还包括连接在所述压盘远离所述晶圆一侧的拉簧，所述气囊充气膨胀时，所述拉簧驱使所述压盘保持远离所述晶圆的运动趋势；所述拉簧有多个，且多个所述拉簧绕着所述压盘的中心线圆周阵列分布。
7.根据权利要求1所述的高效晶圆预润湿设备，其特征在于：所述真空部件包括与所述压盘相连接并与所述第一腔体连通的第一接头、与所述晶圆载架相连接并与所述第二腔体连通的第二接头、以及分别连接所述第一接头和第二接头的气管、与所述气管连接的真空泵。
8.根据权利要求7所述的高效晶圆预润湿设备，其特征在于：所述压盘的上部形成有在厚度方向上贯穿所述压盘的气流通道，其中所述气流通道的外侧端口与所述第一接头对接、内侧端口与所述第一腔体连通，且所述内侧端口靠近所述第一腔体的顶部设置，所述外侧端口位于所述内侧端口的下方；所述第二接头设置在所述润湿槽的顶部敞开口处，且当晶圆载架自上而下插入润湿槽内时，所述第二接头与晶圆载架的顶部对接以与所述第二腔体连通。
9.根据权利要求7所述的高效晶圆预润湿设备，其特征在于：所述真空部件还包括设置在所述气管上的传感器、氮气供应管路，其中所述传感器内形成监测腔，所述氮气供应管路与所述监测腔连通，供液时，所述第一腔体内的润湿液通过所述气管进入所述监测腔，所述供液单元停止供液；排液时，所述氮气供应管路向所述监测腔内吹送氮气以驱使所述监测腔内的润湿液通过所述气管进入所述润湿槽中排出。
10.根据权利要求1所述的高效晶圆预润湿设备，其特征在于：所述压盘的下部形成有在厚度方向上贯穿所述压盘的供液通道，其中所述供液通道的内侧端口靠近所述第一腔体的底部并与所述第一腔体连通设置，所述供液通道的外侧端口位于所述内侧端口的上方；所述供液单元包括与供液通道的外侧端口对接的第三接头、与所述第三接头连通的供液管道、设置在所述供液管道上的脱气部件以及水源。
...【技术特征摘要】
1.一种高效晶圆预润湿设备，晶圆自正面的边缘通过导电环压紧并固定在晶圆载架上，所述预润湿设备包括润湿槽，其中所述润湿槽自顶部形成敞开口以供所述晶圆载架插入或取出所述润湿槽，其特征在于：所述润湿槽自底部敞开设置；所述预润湿设备还包括设置在所述润湿槽下方并自顶部敞开的排液槽、真空单元、供液单元，所述真空单元包括设置在所述润湿槽内壁上的压盘、调节部件、真空部件，其中所述压盘与位于所述润湿槽内的晶圆相对并平行设置，所述调节部件驱动所述压盘靠近或远离所述晶圆；所述压盘上还设有环形密封圈，且所述调节部件驱动所述压盘靠近所述晶圆时，所述密封圈抵触在所述导电环上，所述晶圆、所述压盘、所述密封圈之间形成第一腔体，所述晶圆自背面与所述晶圆载架之间形成有与所述第一腔体相对称的第二腔体，所述真空部件分别与所述第一腔体和第二腔体相连通设置，并驱使所述第一腔体和第二腔体同步形成真空或自真空恢复正常气压；所述供液单元与所述第一腔体相连通，并用于向所述第一腔体内输送润湿液，排液时，所述压盘脱离所述晶圆，且所述压盘与晶圆之间的润湿液向下穿过所述润湿槽底部敞口进入所述排液槽。
2.根据权利要求1所述的高效晶圆预润湿设备，其特征在于：所述润湿槽包括并排间隔设置的两个槽板、分别连接在所述两个槽板相对两侧之间的两个侧板，其中所述两个槽板分别自底部架设在所述排液槽的顶部；所述两个侧板分别自底部形成有向内延伸的支撑块，所述晶圆载架插入所述润湿槽内并支撑在所述支撑块上。
3.根据权利要求1或2所述的高效晶圆预润湿设备，其特征在于：所述排液槽的槽底上下倾斜延伸，其中所述润湿槽靠近所述排液槽的槽底较高的一端设置，且所述排液槽的槽底上较低的一端设有排液管道。
4.根据权利要求1所述的高效晶圆预润湿设备，其特征在于：所述晶圆、所述压盘、所述密封圈三者的中心线重合设置；所述压盘上形成有环形槽，其中所述环形槽的横截面呈外窄的梯形，所述密封圈卡设在所述环形槽内。
5.根据权利要求1所述的高效晶圆预润湿设备，其特征在于：所述压盘上还设有多个限位块，其中所述多个限位块绕着所述密封圈的外周分布，且形成所述第一腔体时，所述多个限位块同步抵触在所述导电环上以阻止所述压盘向所述晶圆靠近；所述多个限位块同步抵触在所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙雪峰，
申请(专利权)人：晟盈半导体设备江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：
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