[發(fā)明專利]微電鑄裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810200426.6
• 申請(qǐng)日: 2008-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101376996A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪紅;湯俊;劉瑞;王志民;丁桂甫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C25D1/00
• 分類號(hào): C25D1/00
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)領(lǐng)域的裝置，特別是一種微電鑄裝置。

背景技術(shù)

采用MEMS(Micro?Electro?Mechanical?Systems，微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)可以獲得體積小、重量輕、能耗低、易于批量生產(chǎn)的各種微型器件。其中，以德國(guó)為代表發(fā)展起來(lái)的LIGA(德語(yǔ)Lithographie、Galvanoformung和Abformung的縮寫)技術(shù)是一項(xiàng)利用光刻掩模及電化學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)三維非硅復(fù)雜微結(jié)構(gòu)制造的工藝技術(shù)。由此可見(jiàn)，微電鑄(鍍)技術(shù)已成為MEMS領(lǐng)域關(guān)鍵工藝技術(shù)之一。電鑄的基本原理與電鍍相同，都是基于電化學(xué)反應(yīng)，最大的不同點(diǎn)是厚度的差異：電鍍層的厚度通常在幾十微米以下，而電鑄層的厚度可以達(dá)到幾毫米。采用微電鑄(鍍)技術(shù)實(shí)現(xiàn)MEMS器件的微加工成形，難題之一是如何保證晶圓上各個(gè)單元微結(jié)構(gòu)層厚度的均勻性，厚度的不均勻不僅給后續(xù)加工工藝帶來(lái)很大麻煩，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，而且成品率下降；特別是對(duì)于合金電鑄(鍍)層，不均勻的電流分布使得晶圓上各個(gè)單元微結(jié)構(gòu)的合金成分存在明顯差異，難以滿足微器件的性能需求。

目前，MEMS晶圓專用微電鑄設(shè)備國(guó)內(nèi)市場(chǎng)仍是空白，國(guó)外雖有商品出售，自動(dòng)化控制程度較高，但均勻性問(wèn)題并無(wú)明顯改觀。微電鑄裝置的合理設(shè)計(jì)有望大大提高M(jìn)EMS器件的均勻性，但需要掌握微電鑄體系中，陰極(即晶圓)上的電場(chǎng)分布，特別是微電鑄裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改變對(duì)陰極上電場(chǎng)分布的影響。相關(guān)研究受到越來(lái)越多的關(guān)注。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00610074516.6，公開(kāi)號(hào)CN1865519A的“電鍍裝置”專利申請(qǐng)中，提供了一種在晶片、玻璃基板及陶瓷基板上形成厚度均勻電鍍膜的裝置。該裝置陽(yáng)極、陰極位置呈上下水平放置，且可以調(diào)節(jié)相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)了裝置小型化、簡(jiǎn)單化。但這種裝置對(duì)于電鍍過(guò)程中需要監(jiān)控鍍層厚度、多次測(cè)試時(shí)，裝掛十分繁瑣、操作不方便。而且由于沒(méi)有考慮晶圓上電場(chǎng)分布，引入必要的輔助結(jié)構(gòu)，難以解決晶圓上器件微結(jié)構(gòu)的均勻性問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述裝置中的不足，提出一種微電鑄裝置，通過(guò)設(shè)置電場(chǎng)分布擋板和環(huán)形輔助極陰極夾具，有效提高陰極晶圓上器件微結(jié)構(gòu)的均勻性。整個(gè)裝置簡(jiǎn)單小型、易于制作加工，特別是操作便捷、實(shí)用性強(qiáng)。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括：陰極夾具，陰極，電鑄液攪拌管，進(jìn)液口，電場(chǎng)分布擋板，電場(chǎng)分布擋板定位擋板，出液口，陽(yáng)極，微電鑄槽。所述的微電鑄槽至少具有底板和側(cè)板并在其內(nèi)部注入電鑄液。陽(yáng)極和陰極夾具垂直設(shè)置于微電鑄槽的側(cè)面成彼此面對(duì)，陰極置于陰極夾具中，微電鑄槽的側(cè)板中設(shè)置有用于固定陽(yáng)極和陰極夾具的定位擋板以及多個(gè)電場(chǎng)分布擋板定位擋板。電場(chǎng)分布擋板置于陽(yáng)極與陰極之間，進(jìn)液口置于與陰極相鄰的側(cè)板的下方，電鑄液攪拌管置于陰極的正下方，并與進(jìn)液口相連。出液口置于與陽(yáng)極相鄰的側(cè)板的上方。

所述電場(chǎng)分布擋板與陰極間的距離通過(guò)設(shè)置于微電鑄槽側(cè)板中的多個(gè)電場(chǎng)分布擋板定位擋板調(diào)節(jié)。

所述的微電鑄槽相對(duì)兩側(cè)板中垂直設(shè)置有多個(gè)定位擋板，分別固定陽(yáng)極、陰極夾具和電場(chǎng)分布擋板。進(jìn)液口、出液口分別置于與陽(yáng)極、陰極相鄰的側(cè)板的上方與下方，用于電鑄液的循環(huán)。與進(jìn)液口相連的電鑄液攪拌管置于陰極的正下方，用于減少氫氣泡在陰極表面的滯留。

所述陽(yáng)極為矩形、圓形等不同形狀，材質(zhì)和微電鑄槽材質(zhì)相同的可溶性陽(yáng)極或鉑金、鈦網(wǎng)-鉑金等不溶性陽(yáng)極。

所述陰極為尺寸不同的圓形硅片、玻璃片、陶瓷片以及金屬片等，圖形化了的陰極一面邊緣部分裸露出導(dǎo)電層，與陰極夾具導(dǎo)電部分接觸，使電連接到陰極上。

所述電場(chǎng)分布擋板為絕緣材質(zhì)，由兩部分組成：第一部分，即電場(chǎng)分布擋板基座，是尺寸與陽(yáng)極、陰極板側(cè)的側(cè)板面積相同平板，所述平板中間開(kāi)圓形窗口、且在圓形窗口位置粘接一端帶外螺紋的直徑與圓形窗口直徑相等的圓管；第二部分，即電場(chǎng)分布擋板圓蓋，是一個(gè)帶有內(nèi)螺紋的圓蓋，圓蓋中間開(kāi)有多組同心圓窗口，所述圓蓋與所述第一部分的圓管以螺紋方式旋轉(zhuǎn)固定、靈活更換。由此組合構(gòu)成的擋板使得電場(chǎng)強(qiáng)度獲得重新分布，而且根據(jù)不同的晶圓尺寸，通過(guò)調(diào)節(jié)所述擋板離開(kāi)陰極的距離以及同心圓組的尺寸，在晶圓上獲得良好的電場(chǎng)分布。

所述電場(chǎng)分布擋板定位擋板置于與兩極板側(cè)板相鄰的側(cè)板上，分布在微電鑄槽側(cè)板兩端和中間位置，兩端分別安置一個(gè)定位擋板，用于固定陽(yáng)極、陰極夾具；中間安置多個(gè)定位擋板，用于固定電場(chǎng)分布擋板及調(diào)節(jié)其位置。所述電場(chǎng)分布擋板定位擋板為絕緣材料、呈長(zhǎng)條狀，垂直固定在所述微電鑄槽側(cè)板上。