导电密封组件和包含其的电镀夹具的制作方法

1.本发明涉及晶圆电镀领域，尤其涉及一种导电密封组件和包含其的电镀夹具。


背景技术：

2.半导体电镀机是在芯片制造过程中使用的一种设备，用于将电镀液中的金属离子电镀到晶圆表面。电镀机包含框架、电镀槽、循环系统、清洗槽、电镀挂具等部分。其中电镀挂具中的电镀夹具是电镀加工最重要的辅助工具，它对电镀镀层的分布和工作效率有着直接影响。在单面电镀中，电镀挂具的密封性和导电均匀性是单面电镀的关键，同时也是密封压边的关键，在晶圆电镀中，密封和导电压边越小，使成本越低，较大满足晶圆的最大利用率。一旦晶圆和密封件的同心度不足，或者角度发生变化，密封性将会大大降低，得到的电镀层不均匀，无法获得较好的导电均匀性，就会影响晶圆的性能。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中得到的电镀层不均匀，无法获得较好的导电均匀性和密封性能弱的缺陷，提供一种导电密封组件和包含其的电镀夹具。
4.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
5.一种导电密封组件，其用于电镀夹具，所述导电密封组件包括：
6.导电环，所述导电环具有导电端，所述导电端用于与晶圆的边缘电接触；
7.密封部，所述密封部至少设置于所述导电端的内侧，所述密封部具有密封端，所述密封端沿着不垂直于晶圆表面的方向朝所述晶圆延伸，且所述密封端的尺寸厚度沿靠近所述晶圆的方向逐渐变窄，所述密封端朝向所述晶圆的一侧凸出于所述导电端。
8.该导电密封组件在与晶圆接触时，先接触晶圆表面的密封部的密封端由于相对晶圆表面倾斜，且其尺寸厚度沿靠近晶圆的方向逐渐变窄，便于密封端在受力情况下压缩变形，使得导电环能够可靠的与晶圆表面接触，从而在保证密封效果的同时，确保与晶圆电接触的均匀性和可靠性，完成密封和导电的双状态，解决了导电均匀性和密封性对于电镀均匀性的影响，增大了晶圆的利益。
9.较佳地，所述密封部沿晶圆的半径方向分布有至少两个所述密封端，分布在大直径处的所述密封端朝晶圆外侧方向倾斜延伸。
10.本技术方案中，通过设置两个密封端与晶圆接触和压缩，提高密封部的密封可靠性。其中，分布在大直径处的密封端朝着晶圆外侧方向倾斜延伸，便于该密封端在受力之后朝着大直径方向变形，降低使该密封端受压变形的难度。
11.较佳地，分布在小直径处的所述密封端朝晶圆内侧方向倾斜延伸。
12.本技术方案中，分布在小直径处的密封端朝着晶圆内侧方向倾斜延伸，便于该密封端在受力之后朝着小直径方向变形，降低使该密封端受压变形的难度。同时，位于大直径处的密封端和小直径处的密封端朝不同方向受压变形，两者之间不会相互干扰。
13.较佳地，分布在大直径处的所述密封端朝向所述晶圆的一侧凸出于分布在小直径
处的所述密封端。
14.本技术方案中，使两个密封端之间存在高度落差，具体为使内侧的密封端低于外侧的密封端，使得位于外侧的密封端能够先与晶圆表面接触并受压变形，使得位于两个密封端之间的空气从内侧的密封端与晶圆表面的间隙处被排出，从而降低受压密封的难度，提高密封可靠性。
15.较佳地，分布在大直径处的所述密封端的尺寸厚度大于分布在小直径处的所述密封端的尺寸厚度。
16.本技术方案中，进一步降低位于小直径处的密封端的受压变形难度，避免双密封端的设计对该密封部的受压密封难度造成影响。
17.较佳地，所述导电端用于与晶圆接触的部分的形状至少为圆锥体、圆柱体或棱柱体的其中一种。
18.本技术方案中，通过将导电端的末端形状设置为圆锥体、圆柱体或棱柱体的其中一种，提高导电端相对晶圆的电连接可靠性。
19.较佳地，所述密封部朝向所述导电环的一侧表面具有定位结构，所述导电环沿垂直于晶圆表面的方向定位于所述定位结构中。
20.本技术方案中，通过设置定位结构，使得导电环和密封部沿着垂直于晶圆表面的方向能够相互定位，有效避免密封端相对导电端的落差在长期使用过程中产生变化。
21.较佳地，所述密封部朝向所述导电环的一侧表面向内凹陷以形成所述定位结构，所述导电环的表面具有与所述定位结构的形状相匹配的凸块，所述凸块卡设于所述定位结构中。
22.本技术方案中，提供了一种具体、简单可靠的结构设置方案，使得导电环定位在密封部上。
23.较佳地，所述密封部和所述导电环的结构形状均为圆环，所述定位结构沿圆周方向设置在所述密封部的整个外侧表面上。
24.本技术方案中，通过上述结构设置，提高导电环定位在密封部上的效果。
25.较佳地，所述密封端朝向所述晶圆的一侧凸出于所述导电端的高度范围在0.2mm
‑
2mm之间。
26.较佳地，所述密封端的材质硬度不小于60
°
。
27.本技术方案中，通过使密封端的材质硬度不小于60
°
，保证密封端的相对晶圆的密封可靠性。同时，通过上述的对密封端的结构设置，使得密封端在材质硬度相对较高的情况下，也能够被有效的压缩，确保导电件与晶圆表面可靠接触。
28.较佳地，所述密封端的材质硬度不大于90
°
。
29.本技术方案中，通过使密封端的材质硬度不大于90
°
，避免因密封端的材质过硬而导致受压变形困难的情况发生。
30.一种电镀夹具，其包括如上所述的导电密封组件，所述导电密封组件固定于所述电镀夹具的夹具框架上，所述导电密封组件用于与晶圆直接接触。
31.本发明的积极进步效果在于：
32.该导电密封组件及包含其的电镀夹具，在与晶圆接触时，先接触晶圆表面的密封部的密封端由于相对晶圆表面倾斜，且其尺寸厚度沿靠近晶圆的方向逐渐变窄，便于密封
端在受力情况下压缩变形，使得导电环能够可靠的与晶圆表面接触，从而在保证密封效果的同时，确保与晶圆电接触的均匀性和可靠性，完成密封和导电的双状态，解决了导电均匀性和密封性对于电镀均匀性的影响，增大了晶圆的利益。
附图说明
33.图1为本发明的实施例1的导电密封组件的仰视结构图。
34.图2为本发明的实施例1的导电密封组件的侧视剖视图。
35.图3为图2中a部分的局部放大图。
36.图4为本发明的实施例2的导电密封组件的侧视剖视图。
37.图5为图4中b部分的局部放大图。
38.附图标记说明：
39.导电密封组件100
40.导电环1，导电端11
41.密封部2，密封端21，定位结构22
42.晶圆200
具体实施方式
43.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
44.实施例1
45.本发明提供一种电镀夹具，其用于与晶圆200接触，以同时实现电连接和物理密封的目的。该电镀夹具包括有直接与晶圆200进行接触的导电密封组件100，如图1
‑
3所示，导电密封组件100包括相对同心设置的导电环1和密封部2，密封部2和导电环1的结构形状均为圆环。其中，导电环1具有导电端11，导电端11用于与晶圆200的边缘进行电接触，而密封部2至少设置在导电端11的内侧，该密封部2具有密封端21，密封端21沿着不垂直于晶圆表面的方向朝该晶圆200延伸，且密封端21的尺寸厚度d沿靠近晶圆200的方向逐渐变窄，并且密封端21朝向晶圆200的一侧凸出于该导电端11设置，使导电密封组件100在朝着靠近晶圆表面的方向移动时，密封端21先与晶圆200接触。优选地，密封端21凸出于导电端11的高度范围在0.2mm
‑
2mm之间。
46.该导电密封组件100在与晶圆200接触时，先接触晶圆表面的密封部2的密封端21由于相对晶圆表面倾斜，且其尺寸厚度d沿靠近晶圆200的方向逐渐变窄，便于密封端21在受力情况下朝着部不垂直于晶圆表面的方向压缩变形(参见图3中箭头所指方向)，使得导电环1能够可靠的与晶圆表面接触，从而在保证密封效果的同时，确保与晶圆200电接触的均匀性和可靠性，完成密封和导电的双状态，解决了导电均匀性和密封性对于电镀均匀性的影响，增大了晶圆200的利益。
47.此外，导电端11用于与晶圆200接触的部分的形状为圆锥体。通过该结构设置，提高导电端11相对晶圆200的电连接可靠性。而在其他实施例中，导电端11的形状还可以为圆柱体或棱柱体的其中一种，以同样实现提高连接可靠性的目的。
48.另外，本实施例中，密封端21的材质硬度应当在60
°
～90
°
的范围内。具体的，通过
使密封端21的材质硬度不小于60
°
，保证密封端21的相对晶圆200的密封可靠性。同时，通过上述的对密封端21的结构设置，使得密封端21在材质硬度相对较高的情况下，也能够被有效的压缩，确保导电件与晶圆表面可靠接触。而通过使密封端21的材质硬度不大于90
°
，避免因密封端21的材质过硬而导致受压变形困难的情况发生。
49.实施例2
50.本实施例还提供一种电镀夹具，设置在该电镀夹具上的导电密封组件100的具体结构与实施例1中的导电密封组件100大致相同，不同之处在于，如图4
‑
5所示，本实施例中，密封部2沿晶圆200的半径方向c分布有两个密封端21，这两个密封端21具体为分布在晶圆200大直径处的密封端21a和分布在晶圆200小直径处的密封端21b。其中，在大直径处的密封端21a朝晶圆200的外侧方向倾斜延伸。本技术方案中，通过设置两个密封端21与晶圆200接触和压缩，提高密封部2的密封可靠性。其中，分布在大直径处的密封端21a朝着晶圆200的外侧方向倾斜延伸，便于该密封端21a在受力之后朝着大直径方向变形，降低使该密封端21a受压变形的难度。另外，分布在晶圆200的小直径处的密封端21b朝晶圆200的内侧方向倾斜延伸。具体的，通过使该密封端21b朝着晶圆200内侧方向倾斜延伸，便于该密封端21b在受力之后朝着小直径方向变形，降低使该密封端21b受压变形的难度。同时，位于大直径处的密封端21a和小直径处的密封端21b朝着不同方向受压变形，两者之间不会相互干扰。
51.另外，如图5所示，分布在大直径处的密封端21a朝向晶圆200的一侧凸出于分布在小直径处的密封端21b。通过使两个密封端21之间存在高度落差h，具体为使内侧的密封端21b低于外侧的密封端21a，使得位于外侧的密封端21a能够先与晶圆表面接触并受压变形，使得位于两个密封端21之间的空气沿图5中箭头所指方向从内侧的密封端21b与晶圆表面(图5中未示出)的间隙处被排出，从而降低受压密封的难度，提高密封可靠性。
52.如图5所示，分布在大直径处的密封端21a的尺寸厚度大于分布在小直径处的密封端21b的尺寸厚度，通过这种结构设置，以进一步降低位于小直径处的密封端21b的受压变形难度，避免双密封端的设计对该密封部2的受压密封难度造成影响。
53.另外，密封部2朝向导电环1的一侧表面具有定位结构22，导电环1沿垂直于晶圆表面的方向定位在定位结构22上。本实施例中，密封部2朝向导电环1的一侧表面向内凹陷以形成定位结构22，导电环1的表面具有与定位结构22的形状相匹配的凸块，凸块卡在定位结构22中。通过设置定位结构22，使得导电环1和密封部2沿着垂直于晶圆表面的方向能够相互定位，有效避免密封端21相对导电端11的落差在长期使用过程中产生变化。
54.在其他实施例中，密封部2的密封端21数量也可以超过两个，以提供更有效的晶圆密封效果。
55.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。