一种电镀机电镀液气泡消除机构

技术领域

本发明涉及半导体晶圆加工技术领域，尤其涉及一种电镀机电镀液气泡消除机构。

背景技术

常见的电镀机设备是通过循环运行的传动装置带动晶圆沿着装有电镀液的电镀槽内运行，晶圆不断地从电镀槽的一端进入，并从另一端输出，电镀液中的电镀离子在此过程中电镀在晶圆的表面上。

目前的电镀工艺槽包括位于上部供晶圆在其中进行电镀的电镀槽、位于下部用于回收电镀液的储液槽、以及位于电镀槽和储液槽之间的回流槽，电镀槽沿晶圆输送方向的两侧设有溢流口，电镀槽内的电镀液通过溢流口流出后经过回流槽内再进入储液槽内；同时，储液槽内的电镀液依次经过输送管道、位于电镀槽内的喷流管，并从喷流管上的喷射孔向电镀槽喷出，实现电镀液在电镀工艺槽内的循环流动。

但是，电镀槽内的大量电镀液直接通过溢流口俯冲入回流槽的方式，由于溢流口和回流槽之间的落差大，电镀液落入回流槽时发生撞击会产生大量气泡，这些气泡在短时间内来不及消散，被强大的水流带入储液槽内，含有大量气泡的电镀液再次输送到电镀槽内进行利用时，该部分电镀液带入的泡沫和空气会在电镀板上形成气泡点，气泡会跑到晶圆的孔内，导致孔内洗不干净，电镀的时候形成漏镀、包心等现象。

发明内容

基于现有的由于溢流口和回流槽之间的落差大，电镀液落入回流槽时发生撞击会产生大量气泡，这些气泡在短时间内来不及消散，被强大的水流带入储液槽内，含有大量气泡的电镀液再次输送到电镀槽内进行利用时，该部分电镀液带入的泡沫和空气会在电镀板上形成气泡点，气泡会跑到晶圆的孔内，导致孔内洗不干净，电镀的时候形成漏镀、包心的技术问题，本发明提出了一种电镀机电镀液气泡消除机构。

本发明提出的一种电镀机电镀液气泡消除机构，包括对晶圆用电镀液实现容纳的电镀箱，所述电镀箱的下端腔体内部设置有对电镀后的电镀液实现出液动作的双位出液机构，所述电镀箱的下方分别设置有用于对电镀液实现排气减压动作的减压缓冲机构和用于对电镀液中的大量气泡实现消除动作的气泡消除机构，所述减压缓冲机构位于气泡消除机构的上方。

其中，所述双位出液机构包括出液电机、左螺旋片和右螺旋片，所述出液电机驱动所述左螺旋片和右螺旋片同步转动后，带动电镀液在所述电镀箱的下端腔体内，分别以左螺旋片和右螺旋片的螺旋轨迹朝所述电镀箱下端腔体两侧实现螺旋输送，进而以实现对电镀液的双位出液的动作。

其中，所述减压缓冲机构包括呈弧形状的滑板，所述双位出液机构在对电镀液出液过程中，通过所述减压缓冲机构对由所述双位出液机构输送的电镀液实现排气减压的动作。

其中，所述气泡消除机构包括纤维棉，通过所述纤维棉对电镀液中的大量气泡实现截留消除的动作。

优选地，所述双位出液机构还包括设置在电镀箱内部的安装腔和电机腔，且所述安装腔的内底壁与电机腔的内顶壁连通，所述安装腔的两侧内壁与电镀箱的下端腔体内壁连通，所述出液电机固定安装在电机腔的内壁，所述出液电机的输出轴通过联轴器固定安装有一端贯穿并延伸至安装腔内部的传动轴，所述传动轴的顶端固定安装有驱动锥齿轮，所述驱动锥齿轮的外表面啮合有呈对称分布的啮合锥齿轮。

优选地，两个所述啮合锥齿轮相背的表面均固定连接有连接套，所述连接套的外表面通过轴承与安装腔的内壁安装，所述连接套的一端固定连接有啮合齿轮，所述啮合齿轮的外表面啮合有通过轴承和密封圈与所述安装腔的内壁安装呈对称分布的啮合齿圈，所述出液电机驱动所述驱动锥齿轮与啮合锥齿轮实现啮合后，带动所述啮合齿轮以连接套的轴心为圆心轴向转动，并与啮合齿圈实现啮合运动。

优选地，所述左螺旋片通过螺栓固定安装在位于所述电镀箱下端腔体左侧的啮合齿圈外表面，所述右螺旋片通过螺栓固定安装在位于所述电镀箱下端腔体右侧的啮合齿圈外表面，所述左螺旋片和右螺旋片的外表面分别固定安装有以所述左螺旋片和右螺旋片的螺旋轨迹实现螺旋分布的活性炭过滤网，所述左螺旋片和右螺旋片相背的一端通过轴承均与电镀箱的下端腔体两侧安装。

优选地，所述电镀箱的两侧均固定连通有用于对电镀液实现出液动作的出液管，两个所述出液管的出液端均固定连通有螺旋管，所述双位出液机构在将电镀液通过出液管输送至螺旋管后，通过所述螺旋管使电镀液沿所述螺旋管的螺旋轨迹在所述螺旋管的内部实现螺旋流动。

优选地，所述减压缓冲机构还包括安装在螺旋管下端外表面且呈线性阵列分布的分流管，所述分流管的外表面固定连通有与螺旋管同轴心的减压管，所述减压管的顶端固定连通有与螺旋管同轴心的减压箱，所述减压箱和电镀箱的外表面均固定连接有固定块，所述减压管和减压箱的右侧外表面均呈弧形状，所述减压箱的两侧内壁均开设有呈对称分布的滑槽。

优选地，所述滑槽和减压箱的内壁均与滑板的外表面滑动套接，所述减压箱的内底壁固定连接有呈对称分布的复位弹簧，所述复位弹簧的一端与滑板的下表面固定连接，所述滑槽的内壁开设有外侧内壁与所述减压箱外表面相通的排气孔，所述排气孔的内部设置有用于对所述减压箱内实现排气减压动作的排气组件，所述排气组件由挡环、密封套、挤压球、排气杆、排气弹簧、网格板和防水透气薄膜构成。

优选地，所述挡环和网格板均固定安装在排气孔的内壁，所述密封套固定安装在挡环的内壁，所述排气弹簧固定安装在网格板的一侧表面，所述挤压球固定安装在排气弹簧的一端，所述防水透气薄膜固定安装在所述排气孔靠近网格板另一侧表面的内壁，所述排气杆固定安装在挤压球的外表面，所述排气杆的一端呈球形状，当所述滑板与所述减压箱的内顶壁接触时，所述滑板对所述排气杆施压，使所述排气弹簧收缩运动，带动所述挤压球解除对密封套的挤压密封，使所述减压箱内的空气穿过所述防水透气薄膜，进而对所述减压箱内实现排气减压的动作。

优选地，所述气泡消除机构还包括与分流管连通的消除箱，所述消除箱的内壁分别固定安装有细消除网和精消除网，所述细消除网的消除孔直径大于精消除网的消除孔直径，所述细消除网的纵截面呈弧形状。

优选地，所述消除箱的下表面固定连通有储液箱，所述纤维棉滑动套接在储液箱的内壁，所述纤维棉的下表面四周固定连接有呈半圆状的浮球，所述纤维棉的下表面与浮球的下表面处在同一水平面上，所述储液箱的两侧表面均开设有与水泵进液管连通的出液口。

本发明中的有益效果为：

通过设置双位出液机构、减压缓冲机构和气泡消除机构，采用分流、减压、过滤的方式对含有大量气泡的电镀清洗液实现气泡消除的效果，具体的，先通过出液电机驱动左螺旋片和右螺旋片同步转动后，带动电镀液在电镀箱的下端腔体内，分别以左螺旋片和右螺旋片的螺旋轨迹朝电镀箱下端腔体两侧实现螺旋输送，进而以实现对电镀液的双位出液，其次，通过减压缓冲机构对由双位出液机构输送的电镀液实现排气减压的动作，最后，通过纤维棉对电镀液中的大量气泡实现截留消除。

附图说明

图1为一种电镀机电镀液气泡消除机构的示意图；

图2为一种电镀机电镀液气泡消除机构的电镀箱结构半剖立体图；

图3为一种电镀机电镀液气泡消除机构的螺旋管结构立体图；

图4为一种电镀机电镀液气泡消除机构的左螺旋片结构立体图；

图5为一种电镀机电镀液气泡消除机构的啮合齿轮结构立体图；

图6为一种电镀机电镀液气泡消除机构的出液电机结构半剖立体图；

图7为一种电镀机电镀液气泡消除机构的减压箱结构半剖立体图；

图8为一种电镀机电镀液气泡消除机构的啮合锥齿轮结构半剖立体图；

图9为一种电镀机电镀液气泡消除机构的驱动锥齿轮结构半剖立体图；

图10为一种电镀机电镀液气泡消除机构的减压箱结构爆炸图；

图11为一种电镀机电镀液气泡消除机构的滑板结构立体图；

图12为一种电镀机电镀液气泡消除机构的排气杆结构俯视图；

图13为一种电镀机电镀液气泡消除机构的储液箱结构半剖立体图。

图中：1、电镀箱；2、出液电机；21、安装腔；22、电机腔；23、传动轴；24、驱动锥齿轮；25、啮合锥齿轮；26、连接套；27、啮合齿轮；28、啮合齿圈；29、活性炭过滤网；210、出液管；211、螺旋管；3、左螺旋片；4、右螺旋片；5、滑板；51、分流管；52、减压管；53、减压箱；54、固定块；55、滑槽；56、复位弹簧；57、排气孔；58、挡环；59、密封套；510、挤压球；511、排气杆；512、排气弹簧；513、网格板；514、防水透气薄膜；6、纤维棉；61、消除箱；62、细消除网；63、精消除网；64、储液箱；65、浮球；66、出液口。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-图13，一种电镀机电镀液气泡消除机构，包括对晶圆用电镀液实现容纳的电镀箱1，电镀箱1的下端腔体内部设置有对电镀后的电镀液实现出液动作的双位出液机构，电镀箱1的下方分别设置有用于对电镀液实现排气减压动作的减压缓冲机构和用于对电镀液中的大量气泡实现消除动作的气泡消除机构，减压缓冲机构位于气泡消除机构的上方。

其中，双位出液机构包括出液电机2、左螺旋片3和右螺旋片4，出液电机2驱动左螺旋片3和右螺旋片4同步转动后，带动电镀液在电镀箱1的下端腔体内，分别以左螺旋片3和右螺旋片4的螺旋轨迹朝电镀箱1下端腔体两侧实现螺旋输送，进而以实现对电镀液的双位出液的动作。

其中，减压缓冲机构包括呈弧形状的滑板5，双位出液机构在对电镀液出液过程中，通过减压缓冲机构对由双位出液机构输送的电镀液实现排气减压的动作。

其中，气泡消除机构包括纤维棉6，通过纤维棉6对电镀液中的大量气泡实现截留消除的动作。

进一步地，如图2、图4、图5、图6和图9所示，为了实现向双位出液机构提供动力源，双位出液机构还包括设置在电镀箱1内部的安装腔21和电机腔22，且安装腔21的内底壁与电机腔22的内顶壁连通，安装腔21的两侧内壁与电镀箱1的下端腔体内壁连通，出液电机2固定安装在电机腔22的内壁，出液电机2的输出轴通过联轴器固定安装有一端贯穿并延伸至安装腔21内部的传动轴23，传动轴23的顶端固定安装有驱动锥齿轮24，驱动锥齿轮24的外表面啮合有呈对称分布的啮合锥齿轮25，出液电机2将电能转换成机械能，带动驱动锥齿轮24与啮合锥齿轮25实现啮合传动。

进一步地，如图2、图4、图5、图6和图9所示，为了实现对电镀液进行同轴异向输送出液，两个啮合锥齿轮25相背的表面均固定连接有连接套26，连接套26的外表面通过轴承与安装腔21的内壁安装，连接套26的一端固定连接有啮合齿轮27，啮合齿轮27的外表面啮合有通过轴承和密封圈与安装腔21的内壁安装呈对称分布的啮合齿圈28，考虑到是对电镀液进行双向螺旋输送，因此，在啮合齿圈28与安装腔21接触的表面设置了密封圈，进而可以避免电镀液进入到安装腔21，保证了双位出液机构的正常运行，出液电机2驱动驱动锥齿轮24与啮合锥齿轮25实现啮合后，带动啮合齿轮27以连接套26的轴心为圆心轴向转动，并与啮合齿圈28实现啮合运动，进而利用齿轮外啮合时转向相反的特性，使两个啮合齿圈28实现同轴异向转动的动作。

进一步地，如图2、图4、图5和图6所示，为了实现对电镀液中的杂质进行吸附过滤，左螺旋片3通过螺栓固定安装在位于电镀箱1下端腔体左侧的啮合齿圈28外表面，右螺旋片4通过螺栓固定安装在位于电镀箱1下端腔体右侧的啮合齿圈28外表面，左螺旋片3和右螺旋片4的外表面分别固定安装有以左螺旋片3和右螺旋片4的螺旋轨迹实现螺旋分布的活性炭过滤网29，设置活性炭过滤网29对电镀液中的杂质起到吸附过滤的效果，左螺旋片3和右螺旋片4相背的一端通过轴承均与电镀箱1的下端腔体两侧安装，从而保证了对电镀液实现稳定输送的效果。

进一步地，如图1和图3所示，为了实现将电镀液从电镀箱1内排出，电镀箱1的两侧均固定连通有用于对电镀液实现出液动作的出液管210，两个出液管210的出液端均固定连通有螺旋管211，双位出液机构在将电镀液通过出液管210输送至螺旋管211后，通过螺旋管211使电镀液沿螺旋管211的螺旋轨迹在螺旋管211的内部实现螺旋流动。

进一步地，如图1、图3和图10所示，为了实现对电镀液排气减压，减压缓冲机构还包括安装在螺旋管211下端外表面且呈线性阵列分布的分流管51，分流管51的外表面固定连通有与螺旋管211同轴心的减压管52，减压管52的顶端固定连通有与螺旋管211同轴心的减压箱53，减压箱53和电镀箱1的外表面均固定连接有固定块54，减压管52和减压箱53的右侧外表面均呈弧形状，减压箱53的两侧内壁均开设有呈对称分布的滑槽55，因电镀液在对晶圆电镀过程中，电镀液与空气发生了接触，使得完成电镀后的电镀液中含有空气，进而造成了双位出液机构在对电镀液出液时，会产生大量的气泡，因此，当电镀液流动至分流管51内时，电镀液中的水压将带动滑板5在减压箱53内实现弧形滑动。

进一步地，如图1、图3、图10和图11所示，为了实现使滑板5具有复位功能，滑槽55和减压箱53的内壁均与滑板5的外表面滑动套接，减压箱53的内底壁固定连接有呈对称分布的复位弹簧56，当减压缓冲机构对减压箱53内完成排气减压动作后，利用复位弹簧56的弹性带动滑板5实现复位动作，复位弹簧56的一端与滑板5的下表面固定连接，滑槽55的内壁开设有外侧内壁与减压箱53外表面相通的排气孔57，排气孔57的内部设置有用于对减压箱53内实现排气减压动作的排气组件，排气组件由挡环58、密封套59、挤压球510、排气杆511、排气弹簧512、网格板513和防水透气薄膜514构成。

进一步地，如图12所示，为了实现对减压箱53内自动减压，挡环58和网格板513均固定安装在排气孔57的内壁，密封套59固定安装在挡环58的内壁，排气弹簧512固定安装在网格板513的一侧表面，挤压球510固定安装在排气弹簧512的一端，防水透气薄膜514固定安装在排气孔57靠近网格板513另一侧表面的内壁，排气杆511固定安装在挤压球510的外表面，排气杆511的一端呈球形状，当滑板5与减压箱53的内顶壁接触时，滑板5对排气杆511施压，使排气弹簧512收缩运动，带动挤压球510解除对密封套59的挤压密封，使减压箱53内的空气穿过防水透气薄膜514，进而对减压箱53内实现排气减压的动作。

进一步地，如图10和图13所示，为了实现对电镀液中的大量气泡双重消除，气泡消除机构还包括与分流管51连通的消除箱61，消除箱61的内壁分别固定安装有细消除网62和精消除网63，细消除网62的消除孔直径大于精消除网63的消除孔直径，细消除网62的纵截面呈弧形状，增大了细消除网62与电镀液的接触面积。

进一步地，如图10和图13所示，为了实现使纤维棉6漂浮在电镀液表面，对电镀液中的气泡消除，消除箱61的下表面固定连通有储液箱64，纤维棉6滑动套接在储液箱64的内壁，纤维棉6的下表面四周固定连接有呈半圆状的浮球65，纤维棉6的下表面与浮球65的下表面处在同一水平面上，通过浮球65使纤维棉6漂浮在位于储液箱64内的电镀液液面，进而通过纤维棉6对电镀液中含有的气泡实现最终消除的效果，储液箱64的两侧表面均开设有与水泵进液管连通的出液口66。

通过设置双位出液机构、减压缓冲机构和气泡消除机构，采用分流、减压、过滤的方式对含有大量气泡的电镀清洗液实现气泡消除的效果，具体的，先通过出液电机2驱动左螺旋片3和右螺旋片4同步转动后，带动电镀液在电镀箱1的下端腔体内，分别以左螺旋片3和右螺旋片4的螺旋轨迹朝电镀箱1下端腔体两侧实现螺旋输送，进而以实现对电镀液的双位出液，其次，通过减压缓冲机构对由双位出液机构输送的电镀液实现排气减压的动作，最后，通过纤维棉6对电镀液中的大量气泡实现截留消除。

工作原理：步骤一，对晶圆完成电镀后的电镀液通过电镀箱1内的两个出液口66流入电镀箱1下端的两侧腔体内，控制出液电机2启动，首先，通过传动轴23带动驱动锥齿轮24与啮合锥齿轮25实现啮合后，带动啮合齿轮27以连接套26的轴心为圆心轴向转动，并与啮合齿圈28实现啮合运动，进而利用啮合齿轮27与啮合齿圈28外啮合时转向相反的特性，使两个啮合齿圈28实现同轴异向转动，带动左螺旋片3和右螺旋片4双向同步转动，其次，带动电镀液在电镀箱1的下端腔体内，分别以左螺旋片3和右螺旋片4的螺旋轨迹朝电镀箱1的下端腔体两侧方向实现螺旋输送，最后，使电镀液流入位于电镀箱1两侧的出液管210内，进而以实现对电镀液的双位出液动作，通过在左螺旋片3和右螺旋片4的螺旋外表面设置活性炭过滤网29对电镀液中的杂质起到吸附过滤的效果；

步骤二，电镀液通过出液管210流入螺旋管211后，电镀液沿螺旋管211内壁的螺旋轨迹在螺旋管211的内部实现螺旋流动，通过螺旋管211和分流管51的配合，对电镀液实现分流，进而达到减少电镀液气泡产生的效果；

步骤三，因电镀液在对晶圆电镀过程中，电镀液与空气发生了接触，使得完成电镀后的电镀液中含有空气，进而造成了双位出液机构在对电镀液出液时，会产生大量的气泡，因此，当电镀液流动至分流管51内时，电镀液中的水压将带动滑板5在减压箱53内实现弧形滑动，当分流管51内电镀液的水压达到一定值时，在水压的作用下，滑板5与减压箱53的内顶壁接触，同时滑板5对排气杆511施压，使排气弹簧512收缩运动，带动挤压球510解除对密封套59的挤压密封，使减压箱53内的空气穿过防水透气薄膜514，进而对减压箱53内实现排气减压的动作；

步骤四，经减压缓冲机构减压后的电镀液流入消除箱61内，设置细消除网62和精消除网63对电镀液中含有的大量气泡实现双重消除的效果，消除后的电镀液最终流入储液箱64内，通过浮球65使纤维棉6漂浮在位于储液箱64内的电镀液液面，进而通过纤维棉6对电镀液中含有的气泡实现最终消除的效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。