[发明专利]一种共享晶圆夹具的金属镀覆设备和方法

说明书

本发明提供了一种共享晶圆夹具的金属镀覆设备和方法，其中，共享晶圆夹具的金属镀覆设备包括移动机构、晶圆夹具以及多个工作槽；晶圆夹具用于可拆卸固定晶圆，移动机构连接晶圆夹具；工作槽包括工艺槽和镀槽，工艺槽和镀槽共享一个晶圆夹具，移动机构在各个工作槽之间转运该晶圆夹具。本发明提供的共享晶圆夹具的金属镀覆设备和方法，多个工作槽共享一个晶圆夹具，从而有效降低了设备对晶圆夹具数量的要求，极大的降低了设备成本；并且，晶圆夹具在移动机构的带动下在多个工作槽之间进行转运，避免了频繁上下片而导致的晶圆损毁、氧化、翘曲等诸多风险，极大的提高了工艺质量。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造技术领域，具体地，涉及一种共享晶圆夹具的金属镀覆设备和方法。

背景技术

半导体集成电路及其他半导体器件，在生产过程中通常需要进行电镀或化镀工艺，以使晶圆表面形成多种金属层，金属层通常包括铜、镍、锡、金、银等。其中，电镀通常是将晶圆置于电镀液中，将电压负极施加到晶圆上，将电压正极施加到阳极上，通过电场作用使得镀液中的金属离子沉积到晶圆表面。化镀也称无电解镀，是在无外加电流的情况下借助合适的还原剂，使镀液中金属离子还原成金属，并沉积到晶圆表面的一种镀覆方法。

现有技术中，在对晶圆实施电镀或化镀工艺之前，需要对晶圆进行前处理，前处理工艺通常包括：预润湿处理或超声处理等，以排去晶圆表面凹槽或深孔中存在的气泡；碱性处理或酸性处理等，以去除晶圆表面的油污或氧化层，从而提高后续电镀工艺或化镀工艺的质量。在对晶圆实施完电镀或化镀工艺之后，还需要对晶圆进行后处理，后处理工艺通常包括：边缘金属层去除处理、旋转清洗干燥处理等。现有的晶圆镀覆设备，镀槽(电镀槽和/或化镀槽)和工艺槽(前处理工艺槽和/或后处理工艺槽)均至少对应一个用于夹持晶圆的晶圆夹具，这样的布局存在如下不足：

(1)每一个镀槽和工艺槽均须对应设置一个晶圆夹具，晶圆进行前、后处理工艺以及金属镀覆工艺过程中，需要频繁的进行晶圆夹具的切换，增加晶圆损坏的风险；同时，对于晶圆来说，不同晶圆夹具的夹持位置有正负公差，在做多膜层时，频繁的更换晶圆夹具可能会造成膜层应力不均，导致晶圆的翘曲问题。

(2)在某些情况下，晶圆在完成前处理工艺后须在较短时间内进行后续的镀覆工艺或是在完成镀覆工艺后须在较短时间内进行后续的后处理工艺，由于前后处理工艺与镀覆工艺往往在不同的设备中进行，且使用不同的晶圆夹具，这不仅造成效率的低下，还可能造成产品性能的下降。例如，铜容易在空气中氧化形成氧化层，在利用酸性处理工艺去除铜种子层表面的氧化层后，未及时对其进行后续的电镀填孔工艺，将可能导致铜种子层的二次氧化，导致晶圆的电学性能降低。

(3)金属镀覆工艺和前、后处理工艺在不同的设备进行，除因须切换晶圆夹具导致如上所述问题之外，还导致生产效率低、设备占用空间大、增加时间成本和生产成本等问题。

如何在保证生产效率及控制成本的情况下，避免晶圆的损毁、氧化、翘曲等诸多风险，成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种共享晶圆夹具的金属镀覆设备，并相应的提供一种共享晶圆夹具的金属镀覆方法，不同的工作槽(包括工艺槽和镀槽)共享一个晶圆夹具，且晶圆在整个工艺过程中，无须下片，从而解决现有技术所存在的生产效率低、成本高、晶圆损毁风险高、表面易氧化、易出现翘曲问题等诸多缺陷。

为实现本发明的上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种共享晶圆夹具的金属镀覆设备，包括移动机构、晶圆夹具以及多个工作槽；所述晶圆夹具用于可拆卸固定晶圆，移动机构连接晶圆夹具；所述工作槽包括工艺槽和镀槽，工艺槽和镀槽共享一个晶圆夹具，移动机构在各个工作槽之间转运该晶圆夹具。