【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电镀预处理，具体地，涉及一种晶圆电镀预处理装置及包含该预处理装置的预处理系统和采用该预处理系统的预处理方法。
技术介绍
1、电镀是半导体工业生产过程中必不可少的工序，而电镀之前的预处理是最重要的工艺流程之一。从微观角度观察晶圆表面可以发现，晶圆表面具有一定数量的凹凸不平的亚微米或深亚微米孔结构，晶圆电镀预处理的目的主要是在电镀工序前将晶圆上的这些孔结构润湿，以保证孔内表面能够顺利镀上镀层材料，保证电镀质量。
2、但目前的晶圆电镀预处理设备和相关工艺技术均较为简陋，使用传统设备和方法进行电镀预处理，溶液由于表面张力、以及气泡与溶液的二相界面很难渗透进入这些孔结构中，导致传统预处理包括真空预处理效果并不显著，影响了晶圆的电镀效果，且工作效率低、效果一般，在一定程度上限制了晶圆电镀工艺的品质。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种晶圆电镀预处理装置，该装置用于电镀工艺流程前的润湿预处理，通过采用特定的机械结构实现真空技术与超/兆声波预处理液体介质传导相结合，不仅提高预处理效率，且提升预处理效果，有效保障晶圆电镀工艺的品质，此外，本专利技术还相应提供一种包含上述晶圆电镀预处理装置的晶圆电镀预处理系统以及采用该系统所进行的预处理方法。
2、根据本专利技术提供的晶圆电镀预处理装置，包括工艺腔室、密封盖板、密封驱动装置、晶圆支撑结构以及超/兆声波装置；
3、所述工艺腔室包括上腔室和下腔室，上腔室的侧壁设有进液口和出液
4、所述晶圆支撑结构包括挂架和用于放置晶圆的晶圆支撑架，晶圆支撑架经挂架固定于密封盖板面向上腔室的一侧；所述密封驱动装置的一端被固定，另一端连接密封盖板，密封驱动装置驱动密封盖板打开上腔室时，晶圆支撑架在密封盖板的带动下远离上腔室，当密封驱动装置驱动密封盖板密封上腔室时，晶圆支撑架在密封盖板的带动下进入上腔室。
5、本技术方案中，通过采用以上所述结构设计，密封盖板上设置的真空抽气口可用于与真空泵连接以使上腔室处于真空状态，下腔室设置有超/兆声波振板，由此实现将真空去气技术和超/兆声波振荡结合于电镀前预处理腔室，在预处理液体介质自由表面上真空和预处理液体介质下方超/兆声波传递的共同作用下，介质液体将会形成众多微泡，在超/兆声波的持续作用下，这些微泡间剧烈的相互作用能够起到很好的搅拌作用，从而挤出晶圆表面深亚微米孔结构空间的残余气体，让晶圆充分均匀润湿，从而提高预处理的效率及效果。
6、进一步地，本申请并非简单的从理论上提出可将真空技术与超/兆声波振动进行结合，而是采用了特定的机械结构设计，例如，本申请对上腔室的密封以及晶圆的取放问题进行了巧妙设计，当需要放入晶圆时，使上腔室处于打开状态，此时密封盖板带动与其固定连接的晶圆支撑结构位于上腔室外部，由此使得可非常容易的将晶圆放置在晶圆支撑结构上，而后，在密封驱动装置的驱动下，密封盖板带动与其固定连接的晶圆支撑结构向靠近上腔室的方向移动，直到密封盖板密封上腔室，与此同时，顺利使晶圆支撑结构置于上腔室内以便于对晶圆进行预处理工艺，由此简化操作流程且进一步提高工艺效率。
7、须说明的是，本申请中，超/兆声波指超声波或兆声波。
8、优选地，所述上腔室和下腔室的开口均向上开放，上腔室的开口外沿外翻并搭于下腔室的开口外沿，由此使得上腔室整体嵌设于下腔室内且上腔室底部与下腔室底部预留空间，该空间内放置超/兆声波振板。
9、本技术方案中，通过采用以上所述结构设计，在保证真空去气技术和超/兆声波振荡结合的基础上，大大简化了工艺腔室的结构，减小了晶圆电镀预处理装置的占地面积。
10、优选地，所述挂架包括第一挂架和第二挂架，晶圆支撑架包括与第一挂架搭接的自由端和与第二挂架转动连接的活动端，在挂持状态下，自由端与活动端水平；
11、当晶圆支撑架在密封盖板的带动下进入上腔室，晶圆支撑架的自由端首先接触上腔室底部，而后自由端借助活动端相较于第二挂架的转动而上抬，由此实现晶圆支撑架在上腔室内的倾斜放置。
12、本技术方案中，通过采用以上所述结构设计，实现晶圆取放时处于水平状态、且晶圆预处理时处于倾斜状态(同时上腔室处于密封状态)，其中，晶圆取放时处于水平状态使得本技术方案可进行自动化的晶圆取放操作(注：目前的晶圆自动取放装置要求晶圆处于水平放置状态或竖直放置状态，而不能是倾斜放置状态)；晶圆预处理时处于倾斜状态能够促使位于晶圆表面深孔中的气体让位于处理液，使处理液更容易抵达晶圆表面的深孔位置，达到更好的预处理效果，而实现这一技术效果的同时，本技术方案还确保了上腔室内处于密封状态。
13、优选地，所述晶圆支撑架自由端的底部相较于活动端低，由此实现晶圆支撑架的自由端首先接触上腔室底部；
14、或者是与自由端接触的上腔室底部一侧相较于与活动端接触的上腔室底部一侧高，由此实现晶圆支撑架的自由端首先接触上腔室底部。
15、本技术方案中，通过采用以上所述结构设计，通过简单的结构设计即实现晶圆支撑架的倾斜放置状态，而无须使用外部驱动装置，结构简单，工艺成本低。
16、优选地，所述晶圆支撑架倾斜放置的角度范围为3°～10°。
17、本技术方案中，通过采用以上所述结构设计，将晶圆的倾斜角度设置在该范围内，更有利于晶圆表面孔洞中的气泡被处理液置换并溢出，实现更好的预处理效果。
18、优选地，所述晶圆支撑架内设置有多个晶圆支撑板，晶圆支撑板用于一一放置晶圆。
19、本技术方案中，通过采用以上所述结构设计，使本装置一次性可预处理两片及两片以上晶圆，由此大大提高效率。
20、优选地，所述超/兆声波装置还包括超/兆声波发生器，所述超/兆声波振板包括超/兆声波反射板和设置于超/兆声波反射板内部的若干个超/兆声波换能器，超/兆声波换能器与超/兆声波发生器电连接。
21、本技术方案中，通过采用以上所述结构设计，将超/兆声波传递至上腔室的晶圆，在此基础上结合真空技术，实现对晶圆的充分均匀润湿，结构设计简单，工艺操作无难度，具有很高的经济推广价值。
22、优选地，所述工艺腔室的底部设置有安装座，密封驱动装置包括对称设置于工艺腔室两侧的驱动缸，驱动缸固定安装于安装座上，驱动缸的伸缩杆外延端部均固定连接密封盖板。
23、本技术方案中，通过两侧驱动缸伸缩杆的伸缩运动驱动密封盖板的升降运动，由此实现对上腔室的密封以及打开，一方面满足了密封盖板上下运动带动晶圆支撑结构进出上腔室以便于晶圆的取放外，相较于密封盖板与上腔室的铰接方式，结构设计更为简单，开启及密封过程更加平稳，且密封效果更佳。
24、一种晶圆电镀预处理系统，包括以上任一项所述的晶圆电镀预处理装置。
25、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种晶圆电镀预处理装置，其特征在于，包括工艺腔室、密封盖板、密封驱动装置、晶圆支撑结构以及超/兆声波装置；
2.根据权利要求1所述的晶圆电镀预处理装置，其特征在于，所述上腔室和下腔室的开口均向上开放，上腔室的开口外沿外翻并搭于下腔室的开口外沿，由此使得上腔室嵌设于下腔室内且上腔室底部与下腔室底部预留空间，该空间内设置超/兆声波振板。
3.根据权利要求1所述的晶圆电镀预处理装置，其特征在于，所述挂架包括第一挂架和第二挂架，晶圆支撑架包括与第一挂架搭接的自由端和与第二挂架转动连接的活动端，在挂持状态下，自由端与活动端水平；
4.根据权利要求3所述的晶圆电镀预处理装置，其特征在于，所述晶圆支撑架自由端的底部相较于活动端低，由此实现晶圆支撑架的自由端首先接触上腔室底部；
5.根据权利要求3所述的晶圆电镀预处理装置，其特征在于，所述晶圆支撑架倾斜放置的角度范围为3°～10°。
6.根据权利要求1所述的晶圆电镀预处理装置，其特征在于，所述晶圆支撑架内设置有多个晶圆支撑板，晶圆支撑板用于一一放置晶圆。
7.根据权利要求
8.根据权利要求1所述的晶圆电镀预处理装置，其特征在于，所述工艺腔室的底部设置有安装座，密封驱动装置包括对称设置于工艺腔室两侧的驱动缸，驱动缸固定安装于安装座上，驱动缸的伸缩杆外延端部均固定连接密封盖板。
9.一种晶圆电镀预处理系统，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的晶圆电镀预处理装置。
10.根据权利要求9所述的晶圆电镀预处理系统，其特征在于，还包括真空系统，所述真空系统包括真空泵和真空管道，真空泵通过真空管道与密封盖板上设置的真空抽气口连接。
11.根据权利要求9所述的晶圆电镀预处理系统，其特征在于，还包括进出液系统，所述进出液系统包括进液管道、出液管道以及储液槽，所述进液管道和出液管道的一端分别连接上腔室的进液口和出液口，进液管道和出液管道的另一端连接储液槽。
12.根据权利要求9所述的晶圆电镀预处理系统，其特征在于，还包括进出水系统，所述进出水系统包括进水管道、出水管道以及水槽，所述进水管道和出水管道的一端分别连接下腔室的进水口和出水口，进水管道和出水管道的另一端连接水槽。
13.根据权利要求9所述的晶圆电镀预处理系统，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统控制晶圆电镀预处理系统的各项参数。
14.一种晶圆电镀预处理方法，其特征在于，采用权利要求9至13任一项所述的晶圆电镀预处理系统，包括如下步骤：
15.根据权利要求14所述的晶圆电镀预处理方法，其特征在于，步骤S50中，在超/兆声波振板工作过程中，间歇性的使下腔室内的水同时注入及排出。
...【技术特征摘要】
1.一种晶圆电镀预处理装置，其特征在于，包括工艺腔室、密封盖板、密封驱动装置、晶圆支撑结构以及超/兆声波装置；
2.根据权利要求1所述的晶圆电镀预处理装置，其特征在于，所述上腔室和下腔室的开口均向上开放，上腔室的开口外沿外翻并搭于下腔室的开口外沿，由此使得上腔室嵌设于下腔室内且上腔室底部与下腔室底部预留空间，该空间内设置超/兆声波振板。
3.根据权利要求1所述的晶圆电镀预处理装置，其特征在于，所述挂架包括第一挂架和第二挂架，晶圆支撑架包括与第一挂架搭接的自由端和与第二挂架转动连接的活动端，在挂持状态下，自由端与活动端水平；
4.根据权利要求3所述的晶圆电镀预处理装置，其特征在于，所述晶圆支撑架自由端的底部相较于活动端低，由此实现晶圆支撑架的自由端首先接触上腔室底部；
5.根据权利要求3所述的晶圆电镀预处理装置，其特征在于，所述晶圆支撑架倾斜放置的角度范围为3°～10°。
6.根据权利要求1所述的晶圆电镀预处理装置，其特征在于，所述晶圆支撑架内设置有多个晶圆支撑板，晶圆支撑板用于一一放置晶圆。
7.根据权利要求1所述的晶圆电镀预处理装置，其特征在于，所述超/兆声波装置还包括超/兆声波发生器，所述超/兆声波振板包括超/兆声波反射板和设置于超/兆声波反射板内部的若干个超/兆声波换能器，超/兆声波换能器与超/兆声波发生器电连接。
8.根据权利要求1所述的晶圆电镀预处理装置，其特征在于，所述工艺腔室...
【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·贺·汪，林鹏鹏，
申请(专利权)人：新阳硅密上海半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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