[发明专利]一种半导体晶圆电镀设备

说明书

本发明属于半导体制造技术领域，具体的说是一种半导体晶圆电镀设备，包括反应腔、磁环、晶圆、保持架和永磁体，晶圆在反应腔内进行电镀反应；磁环水平固定在反应腔内，磁环在反应腔内均匀排列有多层；晶圆两两组成一对、上下对称布置，晶圆设置于磁环上方，一组晶圆之间通过保持架实现连接，作为一组的上下两块晶圆边缘通过密封板实现密封；保持架位于一组晶圆的封闭空间内；永磁体设置于保持架内部，永磁体与磁环对晶圆产生方向相反的作用力，从而实现晶圆在磁环上方的悬浮，晶圆悬浮与电镀溶液内，保证了电镀的均匀性。本发明采用使晶圆悬浮在电镀液中的方式来完成晶圆的电镀，电镀层的均匀性好；同时能够实现批量电镀、工作效率高。

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，具体的说是一种半导体晶圆电镀设备。

背景技术

晶圆Wafer是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。在晶圆上电镀一层导电金属，并对导电金属层进行加工以制成导电线路。电镀是制作这些金属层的关键工艺之一，晶圆电镀是将晶圆置于电镀液中，将电压负极施加到晶圆上预先制作好的薄金属层(种子层)，将电压正极施加到可溶解或不可溶解的阳极上，通过电场作用使得镀液中的金属离子沉积到晶圆表面。

随着半导体技术的发展，越来越薄的种子层被应用于电镀工艺。然而，薄种子层的应用会导致在种子层上电镀金属层的均匀性产生问题。传统的电镀过程中，晶圆处于固定状态，难以保证晶圆与电镀液的均匀接触，同时，为了提高晶圆的利用率，电镀夹具的接电点通常都只与晶圆的最外边缘的种子层接触，晶圆中心的种子层与晶圆边缘的种子层存在电压差，且种子层越薄，压差越大。这可能会导致晶圆中心区域的电镀速率远小于晶圆边缘区域的电镀速率，使得晶圆边缘区域的镀膜厚度大于晶圆中心区域的镀膜厚度，从而影响工艺的均匀性。

鉴于此，本发明所述的一种半导体晶圆电镀设备，采用使晶圆悬浮在电镀液中的方式来完成晶圆的电镀，电镀层的均匀性好；同时能够实现批量电镀、工作效率高。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种半导体晶圆电镀设备，本发明主要用于解决晶圆电镀均匀性不一致的问题。本发明通过磁环和永磁体使晶圆悬浮在电镀液中，能够保证晶圆与电镀液的充分接触、提高电镀层的均匀性；同时通过在反应腔内设置多层结构，能够实现晶圆的批量电镀。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种半导体晶圆电镀设备，包括反应腔、磁环、晶圆、保持架和永磁体，所述反应腔为圆筒状，晶圆在反应腔内进行电镀反应，反应腔的上部设置有进液口，反应腔底部设置有出液口，出液口与进液口通过泵和软管实现连接，用于实现电镀液的循环利用；所述磁环水平固定在反应腔内，磁环在反应腔内均匀排列有多层；所述晶圆两两组成一对、上下对称布置，晶圆设置于磁环上方，一组晶圆之间通过保持架实现连接，作为一组的上下两块晶圆边缘通过密封板实现密封，从而在两块晶圆之间形成密封的空间，进而实现对晶圆的单面电镀；所述保持架位于一组晶圆的封闭空间内；所述永磁体设置于保持架内部，由于晶圆位于磁环与永磁体之间，且保持架两端连接有晶圆,通过永磁体与磁环间存在相反作用力，且磁环连接于反应腔内，在该作用力下只能实现永磁体的悬浮，从而实现晶圆的悬浮。

所述保持架由同轴设置的内外圆环组成，圆环的截面为矩形，内外圆环之间通过支架实现连接，保持架内外圆环的内部为空腔结构，空腔内为负压环境，内外圆环的上下表面均设置有吸附孔，吸附孔与空腔相通，作为一组的晶圆位于保持架的上下表面，晶圆与保持架的吸附孔相贴合，利用负压实现将晶圆固定在保持架上；所述永磁体固定在保持架的空腔内。将晶圆放置在保持架的内外环上时，晶圆与保持架的内外环上下表面的吸附孔接触，由于内外环的空腔为负压环境，晶圆被顺利地吸附在保持架的上下表面。

所述保持架的上下表面设置有密封边，密封边位于晶圆和保持架之间，密封边用于实现晶圆与保持架之间的密封，提高晶圆在保持架上的吸附效果。密封边的存在使外界的气体不容易进入晶圆与保持架之间，提高了晶圆与保持架之间的密封性。