[發明專利]可調控式不溶性陽極板及其應用于銅柱電鍍的方法

在審

• 申請號: 201610031537.3
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN106868574A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 王彥智;楊家榮
• 申請（專利權）人: 臺灣先進系統股份有限公司
• 主分類號: C25D17/12
• 分類號: C25D17/12;C25D17/10;C25D21/12
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司72003
• 代理人: 李昕巍,鄭泰強

技術領域

本公開涉及一種可調控式不溶性陽極板，特別是應用于銅柱電鍍工藝與其方法。

背景技術

銅柱凸塊技術是近年來三維集成電路(3D IC)工藝中逐漸獲得大量采用的技術，也在各種應用領域嶄露頭角。由于銅柱可通過使用電鍍方式制作；因此，銅柱電鍍系統成為在3D IC產業中常見的工藝應用系統。一般在3D IC產業的工藝上，通常是在具有圖案(pattern)的硅基板或者是在印刷電路板(PCB)上以電鍍的方式形成銅柱。而在電鍍的過程中，最重要的是讓電鍍所形成的銅柱高度具有均勻性，因此如何電鍍出具有高度均勻性的銅柱即為電鍍技術最重要的效能指標之一。

在現有的電鍍銅柱技術中，為了在電鍍進行時，溶液中的電場可以均勻分布，以便讓電鍍后的銅柱高度能均勻，通常從電鍍工藝所需用到的不溶性陽極板的結構上著手。圖1所示為現有產業界所廣泛使用的網狀結構不溶性陽極板。如圖1所示，該不溶性陽極板是由多條導電金屬線101交叉相連所構成的一網狀結構；其中，每一條導電金屬線101外層均包覆一層氧化銥(IrO2)，當電流自輸入端輸入時，該網狀結構中的每一條導電金屬線101皆同時通電，希望藉以達到讓電場可均勻分布。然而，因為在通電時，便會整個網狀結構均通電，無法調控不同位置的電流大小，亦無法改變通電區域的面積與圖案；因此，在實際應用中有許多限制，不同的結構設計也因應而生。例如，圖2所示為現有產業界所廣泛使用的環狀結構不溶性陽極板。如圖2所示，該不溶性陽極板是由多個半徑大小不等且外層包覆氧化銥的金屬環201所構成的同心圓結構；其中，每一個金屬環201可分別輸出不同大小的電流。

上述這兩種不同的陽極板結構都是為了使電鍍進行時，溶液中的電場可 以均勻分布，以便讓電鍍后的銅柱高度能均勻；然而，依實務上的結果而言，其均勻性普遍不佳。由于現有的銅柱電鍍設備中，除非更換陽極板的設計，否則陽極板的形狀都是固定不變，因此現有技術常利用再加一陽極遮板來改善其銅柱高度的均勻性，但在工藝過程中，常因為陰極的Si基板或者PCB板的圖案不同，導致該陽極遮板的圖案與遮蔽范圍也要隨之變更，徒增實驗上或者是量產線上的不便與降低效率。因此，雖然利用陽極遮板確實可改善均勻性不佳的情形，但仍有其極限存在。如何有效地解決此問題，實是本領域人士所需考慮的問題所在。

發明內容

有鑒于此，本公開的主要目的是提供一種可調控式不溶性陽極板，可應用于銅柱電鍍工藝中。該可調控性的不溶性陽極板，乃是將多個不溶性的金屬柱排列成一陣列，并通過一可編程控制器(programmable controller)，以分別控制每一金屬柱的電流開關及其電流輸出的大小。

根據一實施例，本公開提供一種可調控式不溶性陽極板，可應用于銅柱電鍍工藝，包括：一陽極板，一電源供應器，以及一控制器；其中，該陽極板還包括：一極板，該極板是由一耐酸堿性的材料制成；多個金屬柱，是依一排列方式內嵌于該極板內，該多個金屬柱的每一個金屬柱的一端面是露出于該極板的表面，以接觸一電鍍工藝使用的一電鍍液，而另一端面則分別通過一導線連接于該電源供應器；該控制器是連接于該電源供應器，以控制該電源供應器對每一個金屬柱的供應電流。

更進一步地，在上述實施例中，該控制器是為一可編程控制器、一可編程邏輯控制器(programmable logic controller，PLC)、或一可編程自動化控制器(programmable automation controller，PAC)。

更進一步地，在上述實施例中，該控制器控制該電源供應器對每一個金屬柱的供應電流包括控制電流大小、供電時序、或供電時間長短。

更進一步地，在上述實施例中，該多個金屬柱的排列方式可為一陣列方式、一圓形方式、或其他任意方式。

更進一步地，在上述實施例中，該多個金屬柱的形狀可為一圓形柱、一方形柱、或一矩形柱。

更進一步地，在上述實施例中，該多個金屬柱的表面具有一層導電耐酸堿膜。

根據另一實施例，本公開提供一種使用可調控式不溶性陽極板的銅柱電鍍方法，包括：提供一不溶性陽極板，該不溶性陽極板還包含：一極板，該極板是由一耐酸堿性的材料制成；多個金屬柱，是依一排列方式內嵌于該極板內，該多個金屬柱的每一個金屬柱的一端面是露出于該極板的表面，而另一端面則連接一導線；將該多個金屬柱的每一個金屬柱所連接的導線分別連接至一電源供應器；將該電源供應器連接至一控制器；以及，在電鍍工藝中，通過該控制器控制該電源供應器分別對每一個金屬柱的供應電流。