密封检测装置与方法与流程

1.本发明涉及半导体制造设备领域，特别是涉及一种密封检测装置与方法。


背景技术：

2.在集成电路制造过程中，金属电镀工艺由于其良好的均匀性和适用性而得到广泛应用。除了后道工序中的铜互连结构外，在先进晶圆级封装领域，如铜柱、rdl(重新布线层)、tsv和转接板等制程中，也已普遍使用金属电镀工艺。
3.目前，市场上的电镀设备有水平喷流式杯镀和垂直挂镀等两种类型。其中，挂镀是将晶圆垂直浸入镀液中，一个镀槽可以同时进行多片电镀。杯镀则是将晶圆覆盖在一个杯状的镀槽里，电镀过程以一杯一片的方式进行。相对于挂镀，杯镀的单片式的工艺过程更加可控，是高质量电镀工艺的重要发展方向。在先进的杯镀工艺中，一般需要利用密封圈等密封件来隔离待电镀的基板，使电镀液无法到达基板正面的边缘以及固定基板的基板夹盘的内部。否则，除了基板正面的待电镀区域外，其边缘区域也将被镀上金属，从而影响电镀工艺的稳定性。
4.然而，在现有的杯镀设备中，橡胶材质的密封圈常会在使用过程中发生破损，导致密封性能下降。这不但会造成电镀液侵入非电镀区域而使所得金属薄膜的均匀性恶化，而且电镀液还会侵入并污染基板夹盘的内部组件。对于密封圈破损的检测，当前一般采用人工目检，不但费时费力，也可能存在漏检误检。这不仅增加了生产维护成本，也会使产品良率面临下降风险。
5.因此，有必要提出一种新的密封检测装置与方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种密封检测装置与方法，用于解决现有技术中杯镀设备密封性检测效果不佳的问题。
7.为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种密封检测装置，用于检测电镀设备密封件的密封性，其特征在于，包括：
8.第一电极、第二电极、电流检测模块和判断模块；
9.其中，用于检测电流值的所述电流检测模块通过导线分别连接所述第一电极和所述第二电极，所述判断模块连接所述电流检测模块并获取所述电流值；
10.所述电镀设备所夹持的基板表面被所述密封件分隔为第一区域和第二区域；所述第一电极接触并连接所述第一区域，所述第二电极通过电镀液连接所述第二区域，以在所述第一电极、所述基板、所述第二电极和所述电流检测模块之间构成检测回路；所述电流检测模块通电并检测所述检测回路中的实际电流值，所述判断模块从所述电流检测模块获取所述实际电流值并根据所述实际电流值判断所述密封件对于所述电镀液的密封性。
11.作为本发明的一种可选方案，所述密封检测装置还包括上限电流值设置模块；所述上限电流值设置模块用于设置及存储上限电流值；所述判断模块连接所述上限电流值设
置模块以获取所述上限电流值，并根据所述上限电流值与所述实际电流值的比对结果判断所述密封件对于所述电镀液的密封性。
12.作为本发明的一种可选方案，所述基板包括本征硅片，所述上限电流值的设置范围介于5～15ma。
13.作为本发明的一种可选方案，所述电流检测模块在通电工作时处于恒压模式。
14.作为本发明的一种可选方案，所述密封检测装置还包括报警模块；所述报警模块连接所述判断模块和所述电镀设备，用于在所述判断模块判断所述密封件的密封性失效时发出报警，将所述电镀设备停机并切换至维护模式。
15.本发明还提供了一种一种密封检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
16.将基板装载于电镀设备上，所述电镀设备的密封件将所述基板表面分隔为不接触电镀液的第一区域和接触所述电镀液的第二区域；
17.通过所述第一区域、所述第二区域和所述电镀液形成检测回路，对所述检测回路通电并检测所述检测回路的实际电流值；
18.根据所述实际电流值判断所述密封件对于所述电镀液的密封性。
19.作为本发明的一种可选方案，根据设定的上限电流值与所述实际电流值的比对结果，判断所述密封件对于所述电镀液的密封性。
20.作为本发明的一种可选方案，所述基板包括本征硅片，所述上限电流值的设置范围介于5～15ma。
21.作为本发明的一种可选方案，在恒压模式下对所述检测回路通电。
22.作为本发明的一种可选方案，在根据所述实际电流值判断所述密封件对于所述电镀液的密封性后，还包括对所述密封件表面进行检查的步骤。
23.如上所述，本发明提供了一种密封检测装置与方法，具有以下有益效果：
24.本发明通过引入电流检测模块对密封件密封性能进行检测，实现了对密封件密封性能的自动化检测，避免了现有技术中目检检测所造成的漏检误检，提高了电镀设备的工艺稳定性和稼动率。
附图说明
25.图1显示为本发明实施例一中提供的电镀设备的基板夹盘的正视图。
26.图2显示为图1中aa方向的截面图。
27.图3显示为图2中b区域的局部放大图。
28.图4显示为图3中c区域的局部放大图。
29.图5显示为本发明实施例一中提供的密封检测装置与电镀设备的连接关系图。
30.元件标号说明
31.100
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密封件
32.101
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第一电极
33.102
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第二电极
34.103
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电流检测模块
35.104
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判断模块
36.105
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卡盘
37.106
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电镀液
38.107
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上限电流值设置模块
39.108
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报警模块
40.109
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基板夹盘
41.110
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电镀槽
42.111
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压板
具体实施方式
43.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
44.请参阅图1至图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
45.实施例一
46.请参阅图1至图5，本实施例提供了一种密封检测装置，用于检测电镀设备密封件100的密封性，包括：
47.第一电极101、第二电极102、电流检测模块103和判断模块104；
48.其中，用于检测电流值的所述电流检测模块103通过导线分别连接所述第一电极101和所述第二电极102，所述判断模块104连接所述电流检测模块103并获取所述电流值；
49.所述电镀设备所夹持的基板105表面被所述密封件100分隔为第一区域和第二区域；所述第一电极101接触并连接所述第一区域，所述第二电极102通过电镀液106连接所述第二区域，以在所述第一电极101、所述基板105、所述第二电极102和所述电流检测模块103之间构成检测回路；所述电流检测模块103通电并检测所述检测回路中的实际电流值，所述判断模块104从所述电流检测模块103获取所述实际电流值并根据所述实际电流值判断所述密封件100对于所述电镀液106的密封性。
50.如图1所示，是电镀设备的基板夹盘109，图2是图1中aa方向的截面图，图3是图2中b区域的局部放大图，图4是图3中c区域的局部放大图。对于杯镀的电镀设备而言，所述基板105一般将其待电镀的正面区域朝下，固定于所述基板夹盘109上，并向下浸入电镀槽内进行电镀作业。具体地，如图2、图3及图4所示，通过所述基板夹盘109的压板111部分从上方压住所述基板105，并通过所述密封件100夹持所述基板105的边缘区域，从而固定所述基板105，同时也确保了电镀液不会侵入所述基板105的边缘区域以及所述基板夹盘109的内部。如图4所示，在所述密封件100与所述基板105接触位置，通过所述密封件100将所述基板105分隔为左侧的第一区域和右侧的第二区域。其中，所述第一区域为所述基板105的边缘区域，也是连通所述基板夹盘109内部空间的区域；所述第二区域为所述基板105表面待电镀区域，也是在电镀过程中直接接触电镀液的区域。从图4中还可以看出，本实施例通过设置所述第一电极101从所述基板105的边缘直接接触所述基板105。
51.如图5所示，是本实施例的所述密封检测装置与所述电镀设备的连接关系图。在图5中，所述基板夹盘109安装于所述电镀设备的驱动结构的下方。在电镀工艺过程中，通过所述驱动结构带动所述基板夹盘109将固定其上的所述基板105浸入所述电镀槽110的所述电镀液106中进行电镀。在所述电镀槽110的内壁上还设有所述第二电极102，所述第二电极102通过所述电镀液106连接所述基板105，以在所述第一电极101、所述基板105、所述第二电极102和所述电流检测模块103之间构成检测回路。在密封性检测时，所述电流检测模块103通电并检测所述检测回路中的实际电流值，所述判断模块104从所述电流检测模块103获取所述实际电流值并根据所述实际电流值判断所述密封件100对于所述电镀液106的密封性。
52.对于所述检测回路，在恒压条件下，其根据所述电镀液106有无侵入所述第一区域，将具有不同的电流值。在所述电镀液106未侵入所述第一区域时，所述检测回路必须经过所述基板105，也即由所述基板105连接所述第一电极101，并通过所述电镀液106连接所述第二电极102，如所述基板105电阻率较大，则所述检测回路中将具有较小的电流值；而当所述电镀液106侵入所述第一区域时，在所述第一区域与所述第二区域之间经由所述电镀液106导通，也即所述第一电极101与所述第二电极102直接经所述电镀液106导通，相比所述基板105，其电阻率较小，则所述检测回路中将具有较大的电流值。根据所述检测回路中所测得的电流值的变化，本实施例的所述密封检测装置将直观地判断出所述电镀液106是否侵入所述第一区域，也即是所述电镀液106是否侵入了所述基板105的边缘区域以及所述基板夹盘109的内部区域，这也直接表征了所述密封件100是否发生破损。
53.需要指出的是，在图5中仅简略示意所述电镀设备中与本发明相关的主要结构。在实际的电镀设备中，所述电镀槽110、连接所述基板夹盘109的上部结构、密封结构以及电极等结构可以具有更为复杂的结构，这并不影响本发明的实施。所述电镀设备还应具备图4中所未展示的晶圆传送装置、清洗装置以及电镀液过滤循环装置等其他必要结构。
54.此外，在本发明的所述密封检测装置集成于所述电镀设备时，所述第一电极101、所述第二电极102和所述电流检测模块103中的至少任意一方还直接采用所述电镀设备中的现有部件构成。例如，所述第一电极101和所述第二电极102可以分别是所述电镀设备中在电镀时对所述基板105及所述电镀液106通电的电镀接触电极，所述电流检测模块103可以是具有供电和电流检测功能的电镀电源装置。可选地，所述电流检测模块103在检测回路通电时处于恒压模式，即所述电流检测模块103在电压恒定的状态下供电，并对检测回路中的电流变化进行检测。
55.作为示例，如图5所示，所述密封检测装置还包括上限电流值设置模块107；所述上限电流值设置模块107用于设置及存储上限电流值；所述判断模块104连接所述上限电流值设置模块107以获取所述上限电流值，并根据所述上限电流值与所述实际电流值的比对结果判断所述密封件100对于所述电镀液106的密封性。当所述实际电流值大于所述上限电流值时，即可认为所述密封件100的密封性出现了问题，所述电镀液106已经出现了渗漏。可选地，所述基板105包括本征硅片，所述上限电流值的设置范围介于5～15ma。所述本征硅片可以是未掺杂、未进行金属化工艺的硅衬底晶圆，其具有较大的电阻率，可以看作是绝缘的，相比所述电镀液106较小的电阻率，可以显著表征所述密封件100的密封性能是否出现问题。当然，除了本征硅片外，所述基板105也可以采用其他电阻率较大的材料构成，例如绝缘
性能较好的无机非金属材料或高分子材料。
56.作为示例，如图5所示，所述密封检测装置还包括报警模块108；所述报警模块108连接所述判断模块104和所述电镀设备，用于在所述判断模块104判断所述密封件100的密封性失效时发出报警，将所述电镀设备停机并切换至维护模式，并由设备维护人员及时对所述密封件100进行检查和维护。
57.通过本实施例提供的所述密封检测装置，能够对所述密封件100的密封性能实现自动化检测，避免了现有技术中采用人工目检检测所造成的漏检误检，及时维护密封性不佳的电镀设备。通过所述密封检测装置对电镀设备引入密封性点检的标准化作业流程，将有助于提高电镀设备的工艺稳定性和稼动率。
58.实施例二
59.请参阅图1至图5，本实施例提供了一种密封检测方法，包括如下步骤：
60.1)将基板105装载于电镀设备上，所述电镀设备的密封件100将所述基板105表面分隔为不接触电镀液106的第一区域和接触所述电镀液106的第二区域；
61.2)通过所述第一区域、所述第二区域和所述电镀液106形成检测回路，对所述检测回路通电并检测所述检测回路的实际电流值；
62.3)根据所述实际电流值判断所述密封件100对于所述电镀液106的密封性。
63.在步骤1)中，如图1至图4所示，将基板105装载于电镀设备上，所述电镀设备的密封件100将所述基板105表面分隔为不接触电镀液106的第一区域和接触所述电镀液106的第二区域。具体地，如图1至图4所示，对于杯镀的电镀设备而言，所述基板105正面朝下，固定于所述基板夹盘109上，通过所述基板夹盘109的压板111部分从上方压住所述基板105，并通过所述密封件100夹持所述基板105的边缘区域，从而固定所述基板105。如图4所示，在所述密封件100与所述基板105接触位置，通过所述密封件100将所述基板105分隔为左侧的第一区域和右侧第二区域。其中，所述第一区域为所述基板105的边缘区域，也是连通所述基板夹盘109内部空间的区域；所述第二区域为所述基板105表面待电镀区域，也是在电镀过程中直接接触电镀液的区域。
64.在步骤2)中，如图4和图5所示，通过所述第一区域、所述第二区域和所述电镀液106形成检测回路，对所述检测回路通电并检测所述检测回路的实际电流值。
65.在图5中具体展示了所述检测回路的构成。所述第一电极101接触并连接所述第一区域，所述第二电极102通过电镀液106连接所述第二区域，以在所述第一电极101、所述基板105、所述第二电极102和所述电流检测模块103之间构成检测回路。从图4中还可以看出，本实施例通过设置所述第一电极101从所述基板105的边缘直接接触所述基板105。在所述检测回路形成后，通过所述电流检测模块103对所述检测回路通电并检测所述检测回路的实际电流值。可选地，在恒压模式下对所述检测回路通电。
66.在步骤3)中，如图5所示，根据所述实际电流值判断所述密封件100对于所述电镀液106的密封性。具体地，在恒压条件下，对于具有既定电阻值的基板105而言，对于所述电镀液106侵入和未侵入所述第一区域的两种状态，所述检测回路将具有不同的电流值，由于电镀液106的电阻值远小于基板105的电阻值，相当于导线，所述电镀液106一旦侵入所述第一区域，所述电流检测模块103检测的实际电流将明显偏大，由此，根据所述检测回路中所测得的实际电流值，能够直观地判断出所述电镀液106是否侵入位于所述基板夹盘109边缘
区域的所述第一区域，以及所述密封件100是否发生破损。
67.可选地，在本实施例中，通过上限电流值设置模块107设置及存储上限电流值。所述判断模块104根据设定的上限电流值与所述实际电流值的比对结果，判断所述密封件100对于所述电镀液106的密封性。当所述实际电流值大于所述上限电流值时，即可认为所述密封件100的密封性出现了问题，所述电镀液106已经出现了渗漏。可选地，所述基板105包括本征硅片，所述上限电流值的设置范围介于5～15ma。
68.作为示例，在步骤3)中根据所述实际电流值判断所述密封件100对于所述电镀液106的密封性后，还包括对所述密封件100表面进行检查的步骤。所述密封件100除了出现破损等能够引起所述电镀液106渗漏的缺陷外，其表面也可能在电镀过程中附着导电材料层，进而使所述密封件100丧失绝缘隔离作用。例如，在锡电镀中，由于锡电镀液中的一些二价锡离子会逐渐氧化成四价锡离子，并形成锡泥(主要成分为二氧化锡)悬浮在电镀液中。在多次电镀工艺后，会逐渐附着在所述密封件100表面，并逐渐增多直到接触到所述第一电极101。由于二氧化锡是导电材料，因此，在进行如本实施例所提供的密封检测时，电流将通过所述密封件100和所述第一电极101上的二氧化锡层导电，使所述实际电流值超过所述上限电流值(例如10ma)，进而导致所述报警模块108发出报警。因此，在出现报警时，除了要检查所述密封件100是否出现破损，也需要排查所述密封件100表面是否沉积了导电材料层。在通过设备维护清除所述导电材料层后，再次进行密封检测。如所述实际电流值不超过所述上限电流值，说明所述密封件100的密封性能良好，故障已经排除。反之，则说明所述密封件100仍存在破损等缺陷，需要对所述密封件100进行更换。
69.综上所述，本发明提供了一种密封检测装置与方法，用于检测电镀设备密封件的密封性，所述密封检测装置包括：第一电极、第二电极、电流检测模块和判断模块；其中，用于检测电流值的所述电流检测模块通过导线分别连接所述第一电极和所述第二电极，所述判断模块连接所述电流检测模块并获取所述电流值；所述电镀设备所夹持的基板表面被所述密封件分隔为第一区域和第二区域；所述第一电极接触并连接所述第一区域，所述第二电极通过电镀液连接所述第二区域，以在所述第一电极、所述基板、所述第二电极和所述电流检测模块之间构成检测回路；所述电流检测模块通电并检测所述检测回路中的实际电流值，所述判断模块从所述电流检测模块获取所述实际电流值并根据所述实际电流值判断所述密封件对于所述电镀液的密封性。所述密封检测方法包括如下步骤：将基板装载于电镀设备上，所述电镀设备的密封件将所述基板表面分隔为不接触电镀液的第一区域和接触所述电镀液的第二区域；通过所述第一区域、所述第二区域和所述电镀液形成检测回路，对所述检测回路通电并检测所述检测回路的实际电流值；根据所述实际电流值判断所述密封件对于所述电镀液的密封性。本发明通过引入电流检测模块对密封件的密封性能进行检测，实现了对密封件密封性能的自动化检测，避免了现有技术中目检检测所造成的漏检误检，提高了电镀设备的工艺稳定性和稼动率。
70.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。