电镀液保护装置及包括其的晶圆电镀系统的制作方法

1.本实用新型涉及半导体加工领域，特别涉及一种电镀液保护装置及包括其的晶圆电镀系统。


背景技术：

2.在晶圆电镀工艺中，电镀液的品质对电镀工艺的结果有很大的影响，电镀液中的杂质越多或者电镀液的成分发生变化都会降低电镀质量。现有技术中，工作人员是在电镀槽内对晶圆进行电镀加工，电镀槽为上端敞开的结构，因此导致电镀槽内的电镀液始终暴露在空气中。空气中的悬浮杂质可能会落入电镀液中，电镀液也可能会与空气中的氧气等气体产生化学反应而导致电镀液的成分产生变化，从而对晶圆电镀工艺的质量产生很大的影响，会使电镀工艺的质量降低。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中电镀液直接暴露在空气中而导致电镀质量较低的缺陷，提供一种电镀液保护装置及包括其的晶圆电镀系统。
4.本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
5.一种电镀液保护装置，用于晶圆电镀系统，所述晶圆电镀系统包括电镀槽，所述电镀槽具有用于容纳电镀液的第一空间，所述第一空间与外界隔离；
6.所述电镀液保护装置包括：
7.供气组件，所述供气组件用于提供隔离气体，所述隔离气体与电镀液不发生化学反应；
8.第一气体输送组件，所述第一气体输送组件的进气端与所述供气组件连接并连通，所述第一气体输送组件的出气端与所述第一空间连通，所述隔离气体能够从所述第一气体输送组件的出气端口流入所述第一空间。
9.在本方案中，供气组件产生的隔离气体通过第一气体输送组件传输至电镀槽一侧，隔离气体能够替换掉原本位于电镀槽内的电镀液上方的空气，隔离气体和电镀槽共同形成了与外界隔离的第一空间，从而使位于第一空间内的电镀液能够不与第一空间外的空气接触，以避免空气中的杂质落入电镀液中，并避免电镀液与空气产生化学反应。隔离气体由供气组件提供，不具有杂质，且不与电镀液产生化学反应，因此能够提高电镀液的品质，提高电镀液的保护效果，提高电镀质量。
10.较佳地，所述第一空间具有出气口，所述第一气体输送组件的出气端与所述出气口连通，所述出气口位于所述第一空间内的电镀液的液面上方。
11.在本方案中，上述设置能够使得原本位于第一空间内的空气通过出气口完全排出第一空间，以使第一空间内的电镀液只和隔离气体接触，避免第一空间内的空气中的杂质落入电镀液中，并避免电镀液与第一空间内的空气产生化学反应，进一步提高电镀液的品质，提高电镀液的保护效果，提高电镀质量。
12.较佳地，所述第一气体输送组件的出气端的数量为多个，多个所述第一气体输送组件的出气端环绕所述电镀槽设置。
13.在本方案中，上述设置用于保证电镀槽各部分受气均匀，以避免因为局部隔离气体供应不足而导致电镀液与空气接触，提高对电镀液的保护效果。
14.较佳地，所述电镀液保护装置还包括安装座，所述安装座包括多个首尾相接的侧板，多个所述侧板安装在所述晶圆电镀系统的工作台上并环绕所述电镀槽设置，多个所述侧板围成空心的腔室，所述腔室与所述电镀槽连通，所述第一气体输送组件的出气端口伸入所述腔室内。
15.在本方案中，安装座起到支撑第一气体输送组件的作用，侧板用于将隔离气体聚拢到腔室内，减少隔离气体的流失，从而还能够减少隔离气体的输送量，降低成本。
16.较佳地，所述侧板的上表面位于所述电镀槽的上表面的上方，所述安装座还包括上封板，所述上封板覆盖在多个所述侧板的上表面上，所述上封板具有位于所述电镀槽正上方且贯通至所述电镀槽的电镀口。
17.在本方案中，上封板用于阻挡隔离气体从腔室的上部离开，起到聚拢隔离气体的作用，以保证隔离气体能够流入第一空间，提高电镀液保护装置的可靠性，还能够减少隔离气体的输送量，降低成本。
18.较佳地，所述上封板上还具有供气口，所述第一气体输送组件的出气端插入所述供气口。
19.在本方案中，上述设置使得隔离气体是从电镀槽的上方进入腔室，避免电镀槽的侧壁对隔离气体的阻挡，提高电镀液保护装置的可靠性。
20.较佳地，所述电镀液保护装置还包括上盖板，所述上盖板与所述上封板的上表面抵接；在非工况下，所述上盖板能够完全覆盖住所述上封板上的所述电镀口。
21.在本方案中，上盖板用于在非工况下减少腔室内的隔离气体的泄漏，从而在非工况下，可以减少隔离气体的持续输入量，以降低供气组件的功率，降低成本。
22.较佳地，所述工作台的上表面、多个所述侧板、所述上封板和所述上盖板形成封闭空间，所述第一空间位于所述封闭空间内。
23.在本方案中，上述设置能够在非工况下减少位于封闭空间内的隔离气体的泄漏，从而在非工况下，可以减少隔离气体的持续输入量，甚至可以不用持续输入隔离气体以保证电镀槽内的电镀液始终不与空气接触，能够降低供气组件的功率，降低成本。
24.较佳地，所述封闭空间内部的气体压力大于等于大气压力。
25.在本方案中，上述设置使得外界的空气无法从封闭空间的间隙进入封闭空间的内部，保证电镀液始终无法与外界空气接触，提高对电镀液的保护效果。
26.较佳地，所述晶圆电镀系统还包括用于容纳电镀液的容纳腔，所述容纳腔的内部具有用于容纳电镀液的第二空间，所述第二空间与外界隔离；
27.所述电镀液保护装置还包括第二气体输送组件，所述第二气体输送组件的进气端与所述供气组件连接并连通，所述第二气体输送组件的出气端与所述第二空间连通，所述隔离气体能够从所述第二气体输送组件的出气端口流入所述第二空间。
28.在本方案中，通过向容纳腔的内部输送隔离气体，使得容纳腔的内部能够形成于外界隔离的第二空间，从而保证容纳腔内的电镀液也能够不与空气接触，进一步提高对电
镀液的保护效果。
29.一种晶圆电镀系统，所述晶圆电镀系统包括如上所述的电镀液保护装置。
30.在本方案中，提供一种电镀液保护装置的应用领域，电镀液保护装置用于保护晶圆电镀系统中的电镀液尽可能不直接与空气接触，以避免空气中的杂质落入电镀液以及电镀液与空气产生化学反应，从而提高电镀质量。
31.本实用新型的积极进步效果在于：供气组件产生的隔离气体通过第一气体输送组件传输至电镀槽一侧，隔离气体能够替换掉原本位于电镀槽内的电镀液上方的空气，隔离气体和电镀槽共同形成了与外界隔离的第一空间，从而使位于第一空间内的电镀液能够不与第一空间外的空气接触，以避免空气中的杂质落入电镀液中，并避免电镀液与空气产生化学反应。隔离气体由供气组件提供，不具有杂质，且不与电镀液产生化学反应，因此能够提高电镀液的品质，提高电镀液的保护效果，提高电镀质量。
附图说明
32.图1为本实用新型一实施例的晶圆电镀系统的立体结构示意图。
33.图2为本实用新型一实施例的工况下电镀槽一侧的电镀液保护装置的立体结构示意图。
34.图3为本实用新型一实施例的腔室的剖面结构示意图。
35.图4为本实用新型一实施例的非工况下电镀槽一侧的电镀液保护装置的立体结构示意图。
36.图5为本实用新型一实施例的容纳腔一侧的电镀液保护装置的立体结构示意图。
37.图6为本实用新型一实施例的容纳腔的剖面结构示意图。
38.附图标记说明：
39.工作台1
40.电镀槽2
41.第一空间3
42.第一气体输送组件4
43.第一气体输送组件的进气端41
44.第一气体输送组件的出气端42
45.侧板51
46.腔室52
47.上封板53
48.电镀口531
49.第一供气口532
50.上盖板54
51.封闭空间55
52.容纳腔6
53.第二供气口61
54.第二空间7
55.第二气体输送组件8
56.第二气体输送组件的进气端81
57.第二气体输送组件的出气端82
具体实施方式
58.下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在的实施例范围之中。
59.本实施例提供了一种晶圆电镀系统，用于对晶圆进行电镀加工，如图1
‑
图6所示，晶圆电镀系统包括工作台1、电镀槽2和电镀液保护装置。
60.如图1所示，电镀槽2安装在工作台1上，工作台1起到支撑电镀槽2的作用。晶圆在电镀槽2内进行电镀加工，如图3所示，电镀槽2具有用于容纳电镀液的第一空间3，第一空间3与外界隔离。电镀液保护装置用保护晶圆电镀系统中的电镀液尽可能不直接与空气接触，以避免空气中的杂质落入电镀液以及电镀液与空气产生化学反应，从而提高电镀质量。
61.如图2所示，电镀液保护装置包括供气组件(图中未示出)和第一气体输送组件4。供气组件用于提供与电镀液不发生化学反应的隔离气体，第一气体输送组件的进气端41与供气组件连接并连通，第一气体输送组件的出气端42与第一空间3连通。供气组件产生的隔离气体通过第一气体输送组件4传输至电镀槽2一侧，并从第一气体输送组件的出气端口流入第一空间3。第一空间3由电镀槽2的底面、侧壁和隔离气体形成，隔离气体起到将电镀液和外界空气隔离的作用。
62.供气组件的具体结构和工作原理在本实施例中没有具体论述，本领域技术人员可以选择现有技术中能够实现上述功能的结构作为供气组件。本领域技术人员可以选择惰性气体作为隔离气体，例如氮气等。
63.隔离气体能够替换掉原本位于电镀槽2内的电镀液上方的空气，隔离气体和电镀槽2共同形成了与外界隔离的第一空间3，从而使位于第一空间3内的电镀液能够不与第一空间3外的空气接触，以避免空气中的杂质落入电镀液中，并避免电镀液与空气产生化学反应。隔离气体由供气组件提供，不具有杂质，且不与电镀液产生化学反应，因此能够提高电镀液的品质，提高电镀液的保护效果，提高电镀质量。
64.本实施例中所涉及的第一空间3与外界隔离，并非是指第一空间3完全不与外界连通，而是指第一空间3外部的空气不能进入第一空间3的内部，但是第一空间3内部的空气可以排出至外界，一方面是能够使第一空间3内部的空气排出至外界，减少电镀液与空气的接触，另一方面是避免第一空间3的压强过大，提高安全性。
65.第一空间3具有出气口(图中未示出)，第一气体输送组件的出气端42与出气口连通，出气口位于第一空间3内的电镀液的液面上方。在隔离气体流入第一空间3的过程中，会使原本位于第一空间3内的空气通过出气口完全排出第一空间3的内部，从而使第一空间3内只存在隔离气体，第一空间3内的电镀液只和隔离气体接触，避免第一空间3内的空气中的杂质落入电镀液中，并避免电镀液与第一空间3内的空气产生化学反应，进一步提高电镀液的品质，提高电镀液的保护效果，提高电镀质量。
66.如图2所示，第一气体输送组件的出气端42的数量为多个，多个第一气体输送组件的出气端42环绕电镀槽2设置。本实施例中的第一气体输送组件的出气端42的数量为三个，在其他可替代的实施方式中，第一气体输送组件的出气端42的数量可以根据实际需求进行
设计，具体可以为一个或多个。本实施例设置多个环绕电镀槽2设置的第一气体输送组件的出气端42是用于保证电镀槽2各部分受气均匀，以避免因为局部隔离气体供应不足而导致电镀液与空气接触，提高对电镀液的保护效果。
67.如图2和图3所示，电镀液保护装置还包括安装座，安装座设置在工作台1上，用于起到支撑第一气体输送组件4并聚拢隔离气体的作用。安装座包括多个首尾相接的侧板51，多个侧板51安装在工作台1上并环绕电镀槽2设置，多个侧板51围成空心的腔室52，电镀槽2位于腔室52的内部，腔室52与电镀槽2连通，第一气体输送组件的出气端口伸入腔室52内，隔离气体从第一气体输送组件的出气端口流入腔室52的内部。侧板51用于将隔离气体聚拢到腔室52内，使得隔离气体尽可能流入第一空间3，减少隔离气体的流失，从而还能够减少隔离气体的输送量，降低成本。
68.如图3所示，侧板51高于电镀槽2，侧板51的上表面位于电镀槽2的上表面的上方，以使得隔离气体不会因为电镀槽2外侧壁的阻挡而无法流入第一空间3。安装座还包括上封板53，上封板53覆盖在多个侧板51的上表面上，由于侧板51的上表面位于电镀槽2的上表面的上方，因此上封板53位于电镀槽2的上方。上封板53具有位于电镀槽2正上方且贯通至电镀槽2的电镀口531，在工况下，电镀口531一直处于常开状态，以保证电镀工艺的正常运行。上封板53用于阻挡隔离气体从腔室52的上部离开，起到聚拢隔离气体的作用，以保证隔离气体能够流入第一空间3，提高电镀液保护装置的可靠性，还能够减少隔离气体的输送量，降低成本。
69.如图2所示，上封板53上还具有第一供气口532，第一气体输送组件的出气端42插入第一供气口532，隔离气体是从电镀槽2的上方进入腔室52，避免电镀槽2的侧壁对隔离气体的阻挡，提高电镀液保护装置的可靠性。
70.如图3和图4所示，电镀液保护装置还包括上盖板54，上盖板54与上封板53的上表面抵接，上盖板54的尺寸大于上封板53上电镀口531的尺寸。上盖板54在非工况下使用，用于在非工况下完全覆盖住上封板53上的电镀口531，以减少腔室52内的隔离气体的泄漏，从而在非工况下，可以减少隔离气体的持续输入量，以降低供气组件的功率，降低成本。
71.如图3所示，工作台1的上表面、多个侧板51、上封板53和上盖板54形成封闭空间55，第一空间3位于封闭空间55内。本实施例中所涉及的封闭空间55并非是指封闭空间55必须完全密封，而是指能够最大程度地减少封闭空间55内的隔离气体泄漏，从而在非工况下，可以减少隔离气体的持续输入量，甚至可以不用持续输入隔离气体以保证电镀槽2内的电镀液始终不与空气接触，能够降低供气组件的功率，降低成本。
72.进一步地，形成封闭空间55的各部件的连接处密封处理，以提高封闭空间55的密封性，从而能够不用一直往封闭空间55内输入隔离气体，降低成本。密封处理的具体方法属于本领域的现有技术，在此不做赘述。
73.进一步地，封闭空间55内部的气体压力大于等于大气压力，以使外界的空气无法因为压力而从封闭空间55的间隙进入封闭空间55的内部，保证电镀液始终无法与外界空气接触，提高对电镀液的保护效果。但封闭空间55内部的压力不易于过大，压力过大可能会导致上盖板54因为气体压力而产生移动，无法完全覆盖电镀口531。
74.如图2所示，工况下，取下上封板53上的上盖板54，电镀口531处于常开状态，腔室52内的隔离气体会从电镀口531流出，为避免因为第一空间3内的隔离气体不足而造成电镀
液与空气接触，供气组件需要一直不间断地提供隔离气体，且由于隔离气体的单位流失量较大，因此需要同步加强隔离气体的单位输入量，以保证隔离气体的输入、流失平衡，从而防止电镀液与空气接触，保证电镀液的品质，提高电镀质量。
75.如图4所示，非工况下，将上盖板54完全覆盖住上封板53上的电镀口531，由于上封板53位于电镀槽2的上方，因此不会影响封闭空间55内的隔离气体流向第一空间3，由于封闭空间55内的隔离气体会从封闭空间55的缝隙处(例如上封板53和上盖板54的连接处)流向外界，因此供气系统也需要一直不间断地提供隔离气体，但由于封闭空间55的缝隙较小，因此隔离气体的单位流失量较小，可以减少隔离气体的单位输入量，降低供气组件的功率，降低成本。如果封闭空间55完全密封，供气组件也可以不用一直提供隔离气体。
76.如图1、图5和图6所示，晶圆电镀系统还包括用于容纳电镀液的容纳腔6，容纳腔6用于存放电镀液，电镀槽2中的电镀液和容纳腔6中的电镀液一直循环流动，以提高电镀质量。如图6所示，容纳腔6的内部具有用于容纳电镀液的第二空间7，第二空间7与外界隔离，以防止第二空间7内的电镀液与外界空气接触。电镀液保护装置还包括第二气体输送组件8，第二气体输送组件的进气端81与供气组件连接并连通，第二气体输送组件的出气端82与第二空间7连通，供气组件产生的隔离气体通过第二气体输送组件8传输至容纳腔6一侧，并从第二气体输送组件的出气端口流入第二空间7。如图5所示，容纳腔6的上盖上还具有第二供气口61，第二气体输送组件的出气端82插入第二供气口61。第二空间7由容纳腔6的底面、侧壁和隔离气体形成，隔离气体起到将电镀液和外界空气隔离的作用。
77.本实施例通过向容纳腔6的内部输送隔离气体，使得容纳腔6的内部能够形成于外界隔离的第二空间7，从而保证容纳腔6内的电镀液也能够不与空气接触，进一步提高对电镀液的保护效果。
78.如图5所示，容纳腔6虽然有上盖，但是由于传输电镀液的管子等设备需要插入容纳腔6的内部，因此容纳腔6的内部并非为密封结构，容纳腔6中的气体会流至外界。在想第二空间7输送隔离气体时，第二空间7内部原本的空气能够从容纳腔6原本的缝隙中流至外界，以保证电镀液只和隔离气体接触。供气组件需要持续为容纳腔6提供隔离气体，以防止因为隔离气体的泄漏而使电镀液与空气接触，提高电镀液的保护效果。
79.进一步地，容纳腔6内部的气体压力大于等于大气压力，以使外界的空气无法因为压力而从容纳腔6的间隙进入第二空间7的内部，保证电镀液始终无法与外界空气接触，提高对电镀液的保护效果。但容纳腔6内部的压力不易于过大，压力过大可能会导致容纳腔6的上盖因为气体压力而产生移动，无法完全覆盖电镀口531。
80.本实施例中通过一套供气组件同时为电镀槽2和容纳腔6提供隔离气体，简化电镀液保护装置的结构，降低成本。在其他可替代的实施方式中，也可以通过两套供气组件分别为电镀槽2和容纳腔6提供隔离气体。
81.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于元件正常使用状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制，除非文中另有说明。
82.虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，
这仅是举例说明，本实用新型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实用新型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实用新型的保护范围。