[發明專利]改良厚度均勻性的電鍍裝置與電鍍方法

有效

• 申請號: 200710091505.3
• 申請日: 2007-03-26
• 公開（公告）號: CN101275267A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 朱振甫;王服賢
• 申請（專利權）人: 旭明光電股份有限公司
• 主分類號: C25D17/00
• 分類號: C25D17/00;C25D5/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司
• 代理人: 許靜

技術領域

本發明一般關于電鍍制程技術，尤其關于能夠產生均勻厚層沉積膜的電鍍裝置及電鍍方法。

背景技術

電鍍制程已廣泛地運用于各種領域中，除了傳統上作為表面處理的方法外，也應用于制作電路板、半導體芯片、LED導電基板、及半導體封裝等方面。電鍍乃是將待鍍工件浸沒于含有電鍍金屬的離子溶液中，使電源與電鍍槽內的陰極及陽極(消耗性或非消耗性)電性連接，同時將電鍍金屬置放于陽極、而待鍍工件置放于陰極，通以直流電后便會在待鍍工件的表面沉積一金屬薄膜層。

由于集成電路制造技術的進步，制造0.25微米以下尺寸的線路為目前金屬化制程的主流。隨著線路尺寸日益縮小(意謂深寬比逐漸增加)，傳統上用來填充組件中的內聯機路的化學氣相沉積CVD或物理氣相沉積PVD法已不適用于此系統，但電鍍技術卻可有效率地完成將導電物質填充于具有微小尺寸線路的基板的任務。因此，目前就半導體制程而言，電鍍技術實為一項重要應用技術，與電鍍相關的文獻或專利文件也大多針對半導體制程。

鍍層的厚度均勻性(U)向來為評估電鍍效能的重要指標。影響厚度均勻性的因子大致上可分為物理性及化學性兩類，前者包含待鍍工件的表面形狀及表面積、電鍍液溫度、電鍍液混合性、電極間的距離、是否使用遮蔽件(shield)、電極材料等；后者包含電鍍液組成及濃度、添加劑種類等。特別地是，由于電鍍是以陰陽離子(電荷)移動為媒介的電化學反應，電鍍液的流場分布(電流密度)尤為重要。實際上，待鍍工件在凸部區域電流密集而在凹部區域電流松散，如此極易形成厚度不均勻的鍍層。

近年來，因考慮半導體產業的制程經濟效益，增大晶圓尺寸實為一無法避免的趨勢，然而對于更大尺寸的晶圓或基板，沉積膜層的厚度均勻性更加難以控制。為解決較大尺寸基板的鍍層均勻性不佳的問題，1998年12月4日提出申請的美國專利US?6,103,085即揭露了一種改良噴流型(fountain-type)電鍍設備，其是通過在陰極與陽極之間置放具有整流作用的擴散器構件(diffusermember)，其上包含特殊排列設計的開口，用以防止電解質的通道效應(channeling?effect)，因而獲得均勻的鍍層。

此外，2002年11月26日提出申請的美國專利US?6,802,950揭露了一種可控制電鍍均勻性的方法與設備，其中是通過在陰極、陽極之間設置上述的絕緣遮蔽件來改變電鍍時的電流分布。因為電沉積速率與電場的特性有關，故金屬鍍層的厚度均勻性可由遮蔽件的尺寸及其開口尺寸兩方面進行調整。

半導體制程所用的電鍍設備通常價格昂貴，此狀況有部分是由于半導體制程中的電鍍膜層一般為厚度在50μm以下的薄層鍍膜，故需要在電鍍期間對整體基板進行更精確的鍍層厚度均勻性的控制，因而無可避免地增加了設備所包含的硬件數量、復雜性及成本。對于某些要求較大鍍層厚度的制程而言，若使用如上述等專為半導體制程所開發設計的電鍍設備，耗費成本勢必更大。

有鑒于此，亟需提供容易擴充及安裝、具有成本效益、鍍層均勻性佳、且尤其適合所需鍍層厚度在約50μm～200μm的范圍(例如微機電系統或LED基板的鍍層)的電鍍裝置及方法，以滿足制程的經濟效益。本發明通過同時利用輔助陰極及遮蔽件(即下文所稱的導流板)，以滿足上述制程需求。

發明內容

本發明的一目的在于提供一種能夠產生厚度均勻性達95％以上的鍍層的電鍍裝置，該裝置包含：電鍍槽，內含電鍍液；陽極，浸沒于該電鍍液內；導流板，呈中空圓盤狀，且設置于該陰極與該陽極之間，其上設有復數個孔洞，該導流板是用以導引該電鍍液的方向；陰極夾具，用以固定待鍍工件及傳遞電力；以及輔助陰極，位于待鍍工件的左右側，并與待鍍工件保持一適當距離。

根據本發明的一實施例，該導流板上的復數個直徑大于1μm的孔洞具有相同尺寸，且等間隔式地環繞著該中空部分的外圍。

根據本發明的另一實施例，該導流板上的復數個直徑大于1μm的孔洞具有兩不同尺寸，各自以不同半徑、等間隔式地環繞著該中空部分的外圍。