CN117303022A - 氧化铜粉末自动计量和添加装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了氧化铜粉末自动计量和添加装置，其用于向水箱添加氧化铜粉末，计量和添加装置包括形成有氧化铜粉末储料腔的料斗、形成有计量腔的计量部件、氧化铜粉末用的输送管路以及振动部件，其中输送管路包括连通储料腔和计量腔的第一管道、连通计量腔和水箱的第二管道，第一管道和第二管道上还分别能够打开或闭合设置；振动部件包括设置在第一管道上的振动体、插设在储料腔内的导流轴。本发明一方面实现氧化铜粉末精准控量和添加，提升每次电镀液铜离子补充的精准度，保证电镀质量；另一方面通过氧化铜粉末自动计量和添加，有效提升铜离子的补充效率，保证晶圆电镀过程稳定，有利于提升镀层质量。

Description

氧化铜粉末自动计量和添加装置

技术领域

本发明属于半导体加工技术领域，具体涉及一种氧化铜粉末自动计量和添加装置。

背景技术

众所周知，晶圆的电镀过程一般是，将晶圆和不可溶性阳极板分别插在含有金属离子的电镀液中并分别通电，其中晶圆通电构成阴极，因此，金属离子在晶圆与阳极板之间形成的电场下，逐渐向晶圆方向移动并沉积在晶圆表面，从而形成晶圆表面的镀层，随着电镀过程的进行，电镀液中的金属离子不断被消耗，金属离子浓度逐渐降低，将会影响晶圆表面镀层的形成，因此，在电镀过程中，需要时刻检测并控制电镀液中金属离子浓度。

目前，在晶圆表面镀铜的工序中，通常是通过人工控制输料装置(例如螺旋输料管)将氧化铜粉末直接加入水箱溶解后与硫酸反应释放铜离子，再使得含铜离子溶液与电镀液相混合，实现铜离子的补充。

然而，在实际生产过程中，上述添加氧化铜的方式存在以下缺陷：

1、每次难以精准控制氧化铜粉末的添加量，导致每次补充的铜离子出现过多或者过少的现象，影响电镀质量；

2、氧化铜添加过程需要人工参与和控制，铜离子补充效率低，尤其是在电镀过程同步进行的情况下，很容易因为铜离子补充不及时而导致镀层质量差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种全新的氧化铜粉末自动计量和添加装置。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种氧化铜粉末自动计量和添加装置，其用于向水箱添加氧化铜粉末，计量和添加装置包括形成有氧化铜粉末储料腔的料斗、形成有计量腔的计量部件、氧化铜粉末用的输送管路以及振动部件，其中输送管路包括连通储料腔和计量腔的第一管道、连通计量腔和水箱的第二管道，第一管道和第二管道上还分别能够打开或闭合设置；振动部件包括设置在第一管道上的振动体、插设在储料腔内的导流轴，其中导流轴一端穿过料斗的出口并与第一管道相对接，且导流轴上形成有连通第一管道与储料腔的导流通道，计量时，第一管道打开，第二管道闭合，且振动体驱使第一管道和导流轴同步在导流通道延伸方向上振动，氧化铜粉末自储料腔逐量通过导流通道和第一管道进入计量腔并累积至设定量；添加时，第一管道闭合，第二管道打开，氧化铜粉末自计量腔通过第二管道进入水箱。

优选地，计量部件设置在料斗的下方，第一管道自两端部分别连接料斗的底部和计量部件的顶部。在此，采用上下布局，更有利于氧化铜粉末落入计量腔中。

优选地，料斗底部的出口、计量部件顶部的进口以及第一管道三者的中心线重合。在此，确保氧化铜粉末的流动路径呈直线状，以减少粘附在管壁上的概率。

优选地，料斗包括形成有储料腔的料斗本体、设置在料斗本体内上部的辅助架，导流轴的另一端部与辅助架相活动连接。在此，通过辅助架对导流轴的对应端部形成支撑，不仅从而提高导流轴的使用寿命

具体的，料斗本体包括呈长方体状的第一分体、自第一分体的四周向下延伸并称倒锥形的第二分体。在此，在添料过程中，确保氧化铜粉末积聚在储料腔的下部并维持有效的高度，以便于氧化铜粉末能够在导流轴的运动中进入导流通道，降低向料斗补充物料的频率。

优选地，辅助架包括与导流轴相垂直的第一架板、连接在第一架板相对两侧的第二架板和第三架板，其中第一架板套设在导流轴的对应端部，振动时，导流轴沿着自身轴线方向往复运动；第二架板和第三架板分别自远离第一架板的一侧与料斗本体的顶部固定连接。在此，能够有效提高辅助架结构的稳定性，延长使用寿命。

优选地，导流轴的周向形成有多个敞开口，且多个敞开口靠近料斗的出口设置。

具体的，每个敞开口为沿着导流轴轴向延伸的长条形孔。在此，通过对敞开口位置及形状的设计，有利于储料腔中位于下部的氧化铜粉末在上方氧化铜粉末的压力下，快速流入导流通道内。

优选地，计量部件为透明管道。在此，便于观察计量腔内氧化铜粉末的量值。

此外，计量部件上还连接有清洁空气的输气管道，且输气管道在计量部件上的连接处靠近计量部件的进口设置，添加时，输气管道向计量腔内输入清洁空气并形成正压以驱使氧化铜粉末输出。在此，确保每次计量好的氧化铜粉末在气压下能够全部输入水箱。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

现有技术的输料装置存在添加误差大、效率低的缺陷，而本发明对氧化铜粉末自动计量和添加装置进行整体设计，巧妙解决现有技术的各种不足和缺陷，采取该自动计量和添加装置，通过振动体驱使导流轴在导流通道延伸方向上振动，从而带动储料腔内氧化铜粉末逐量通过导流通道和第一管道进入计量腔，当计量腔内氧化铜粉末累积至设定量，即自动通过第二管道进入水箱进行混合，以完成电镀液铜离子的补充，因此，与现有技术相比，本发明一方面实现氧化铜粉末精准控量和添加，提升每次电镀液铜离子补充的精准度，保证电镀质量；另一方面通过氧化铜粉末自动计量和添加，有效提升铜离子的补充效率，保证晶圆电镀过程稳定，有利于提升镀层质量。

附图说明

图1为本发明的氧化铜粉末自动计量和添加装置的立体结构示意图；

图2为本发明的氧化铜粉末自动计量和添加装置的左视示意图；

图3为图2中A-A向剖视示意图；

图4为本发明的氧化铜粉末自动计量和添加装置的局部结构分解示意图；

其中：1、料斗；10、料斗本体；q 1、储料腔；101、第一分体；102、第二分体；11、辅助架；111、第一架板；112、第二架板；113、第三架板；

2、计量部件；q2、计量腔；g、输气管道；

3、输送管路；31、第一管道；f 1、上管夹阀；32、第二管道；f2、下管夹阀；

4、振动部件；40、振动体；41、导流轴；t、导流通道；k、敞开口。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1至图4所示，本实施例的氧化铜粉末自动计量和添加装置，其包括料斗1、计量部件2、输送管路3以及振动部件4，其中该自动计量和添加装置用于向水箱添加氧化铜粉末，再在硫酸反应下形成铜离子以补充至电镀液中。

具体的，料斗1形成有氧化铜粉末的储料腔q 1，且料斗1包括形成有储料腔q 1的料斗本体10、设置在料斗本体10内上部的辅助架11，其中料斗本体10包括呈长方体状的第一分体101、自第一分体101的四周向下延伸并称倒锥形的第二分体102，且第一分体101的顶部形成氧化铜粉末的添加口，第二分体102自底部形成出口；辅助架11包括水平设置的第一架板111、连接在第一架板111相对两侧的第二架板112和第三架板113，其中第二架板112和第三架板113分别自远离第一架板111的一侧与料斗本体10的顶部固定连接。

本例中，计量部件2设置在料斗1的下方并形成有计量腔q2，在一些具体实施方式中，计量部件2为竖直延伸的透明管道，且透明管道的顶部形成氧化铜粉末的进口、底部形成氧化铜粉末的出口。

为了方便实施，计量部件2上还连接有清洁空气的输气管道g，且输气管道g在计量部件2上的连接处靠近计量部件2的进口设置，添加时，输气管道g向计量腔q2内输入清洁空气并形成正压以驱使氧化铜粉末输出。

本例中，输送管路3包括连通储料腔q 1和计量腔q2的第一管道31、连通计量腔q2和水箱的第二管道32，第一管道31和第二管道32上还分别能够打开或闭合设置，在一些具体实施方式中，第一管道31自两端部分别连接料斗1的底部和计量部件2的顶部，且料斗1底部的出口、计量部件2顶部的进口以及第一管道31三者的中心线重合。

同时，第一管道31上设置有上管夹阀f1，第二管道32上设有下管夹阀f2，通过上管夹阀f1和下管夹阀f2分别控制第一管道31和第二管道32的打开或者关闭，上管夹阀f1和下管夹阀f2均为现有技术。且为了方便进一步实施，下管夹阀f2和输气管道g相连通，以确保两者同步实施开启或关闭。

本例中，振动部件4包括设置在第一管道31上的振动体40、插设在储料腔q 1内的导流轴41，其中振动体40采用涡轮振动器；导流轴41一端穿过料斗1的出口并与第一管道31相对接、另一端部与辅助架11相活动连接，且导流轴41上形成有连通第一管道31与储料腔q1的导流通道t，在一些具体实施方式中，第一架板111套设在导流轴41的对应端部，且导流轴41与第一架板111相垂直，振动时，导流轴41沿着自身轴线方向往复运动；导流通道t竖直延伸，导流轴41的周向形成有多个与导流通道t上端部连通的敞开口k，其中多个敞开口k靠近料斗1的出口设置,且每个敞开口k为沿着导流轴41轴向延伸的长条形孔。

也就是说，计量时，第一管道31打开，第二管道32闭合，且振动体40驱使第一管道31和导流轴41同步在导流通道t延伸方向上振动，氧化铜粉末自储料腔q 1逐量通过导流通道t和第一管道31进入计量腔q2并累积至设定量；添加时，第一管道31闭合，第二管道32打开，氧化铜粉末自计量腔q2通过第二管道32进入水箱。

此外，料斗1、计量部件2、输送管路3以及振动部件4构成一个氧化铜粉末自动计量和添加组，在本实施例中，氧化铜粉末自动计量和添加组有两个且并排设置。

综上，采取该自动计量和添加装置，通过振动体驱使导流轴在导流通道延伸方向上振动，从而带动储料腔内氧化铜粉末逐量通过导流通道和第一管道进入计量腔，当计量腔内氧化铜粉末累积至设定量，即自动通过第二管道进入水箱进行混合，以完成电镀液铜离子的补充，因此，与现有技术相比，本发明一方面实现氧化铜粉末精准控量和添加，提升每次电镀液铜离子补充的精准度，保证电镀质量；另一方面通过氧化铜粉末自动计量和添加，有效提升铜离子的补充效率，保证晶圆电镀过程稳定，有利于提升镀层质量；第三方面，采用上下布局，更有利于氧化铜粉末自储料腔落入计量腔中，同时确保氧化铜粉末的流动路径呈直线状，以减少粘附在管壁上的概率；第四方面，通过辅助架对导流轴的对应端部形成支撑，不仅从而提高导流轴的使用寿命；第五方面，在添料过程中，确保氧化铜粉末积聚在储料腔的下部并维持有效的高度，以便于氧化铜粉末能够在导流轴的运动中进入导流通道，降低向料斗补充物料的频率；第六方面，通过对敞开口位置及形状的设计，有利于储料腔中位于下部的氧化铜粉末在上方氧化铜粉末的压力下，快速流入导流通道内；第七方面，采用透明管作为计量部件，便于观察计量腔内氧化铜粉末的量值；第八方面，通过输气管道，确保每次计量好的氧化铜粉末在气压下能够全部输入水箱。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种氧化铜粉末自动计量和添加装置，其用于向水箱添加氧化铜粉末，其特征在于：所述计量和添加装置包括形成有氧化铜粉末储料腔的料斗、形成有计量腔的计量部件、氧化铜粉末用的输送管路以及振动部件，其中所述输送管路包括连通所述储料腔和计量腔的第一管道、连通所述计量腔和水箱的第二管道，所述第一管道和所述第二管道上还分别能够打开或闭合设置；所述振动部件包括设置在所述第一管道上的振动体、插设在所述储料腔内的导流轴，其中所述导流轴一端穿过所述料斗的出口并与所述第一管道相对接，且所述导流轴上形成有连通所述第一管道与所述储料腔的导流通道，计量时，所述第一管道打开，所述第二管道闭合，且所述振动体驱使所述第一管道和导流轴同步在所述导流通道延伸方向上振动，氧化铜粉末自所述储料腔逐量通过所述导流通道和第一管道进入所述计量腔并累积至设定量；添加时，所述第一管道闭合，所述第二管道打开，氧化铜粉末自所述计量腔通过所述第二管道进入所述水箱。

2.根据权利要求1所述的氧化铜粉末自动计量和添加装置，其特征在于：所述计量部件设置在所述料斗的下方，所述第一管道自两端部分别连接所述料斗的底部和所述计量部件的顶部。

3.根据权利要求2所述的氧化铜粉末自动计量和添加装置，其特征在于：所述料斗底部的出口、所述计量部件顶部的进口以及所述第一管道三者的中心线重合。

4.根据权利要求2所述的氧化铜粉末自动计量和添加装置，其特征在于：所述料斗包括形成有所述储料腔的料斗本体、设置在所述料斗本体内上部的辅助架，所述导流轴的另一端部与所述辅助架相活动连接。

5.根据权利要求4所述的氧化铜粉末自动计量和添加装置，其特征在于：所述料斗本体包括呈长方体状的第一分体、自所述第一分体的四周向下延伸并称倒锥形的第二分体。

6.根据权利要求4所述的氧化铜粉末自动计量和添加装置，其特征在于：所述辅助架包括与所述导流轴相垂直的第一架板、连接在所述第一架板相对两侧的第二架板和第三架板，其中所述第一架板套设在所述导流轴的对应端部，振动时，所述导流轴沿着自身轴线方向往复运动；所述第二架板和第三架板分别自远离所述第一架板的一侧与所述料斗本体的顶部固定连接。

7.根据权利要求1所述的氧化铜粉末自动计量和添加装置，其特征在于：所述导流轴的周向形成有多个敞开口，且所述多个敞开口靠近所述料斗的出口设置。

8.根据权利要求7所述的氧化铜粉末自动计量和添加装置，其特征在于：每个所述敞开口为沿着所述导流轴轴向延伸的长条形孔。

9.根据权利要求1所述的氧化铜粉末自动计量和添加装置，其特征在于：所述计量部件为透明管道。

10.根据权利要求1或9所述的氧化铜粉末自动计量和添加装置，其特征在于：所述计量部件上还连接有清洁空气的输气管道，且所述输气管道在所述计量部件上的连接处靠近所述计量部件的进口设置，添加时，所述输气管道向所述计量腔内输入清洁空气并形成正压以驱使氧化铜粉末输出。