CN101781789B - 用于基板的金属层抛光方法及电解槽 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种金属层抛光方法，包含下列步骤：提供一电解槽，其包含一阳极、一阴极及一电解液，其中所述阳极及阴极位于所述电解液内；以及将一金属层持续接触所述阳极，以使所述金属层与所述阳极之间的接触面产生一氧化反应，以减少所述金属层厚度。

Description

用于基板的金属层抛光方法及电解槽
【技术领域】
本发明涉及一种金属层抛光方法，更特别涉及一种用于基板的金属层抛光方法，其将一金属层持续接触于所述阳极，以使所述金属层产生氧化反应，以减少所述金属层厚度。
【背景技术】
化学机械抛光(Chemical Mechamical Polishing；CMP)制造方法是将工件压在旋转的研磨垫上，并将具有腐蚀性的加工液供给到所述工件上，然后利用相对运动所进行的加工抛光技术。当所述工件进行腐蚀加工时，同时供给微磨粒的抛光材料，则可对所述工件的凸部进行选择性的抛光。
美国专利公开第2007/0264755A1号，标题为“用以形成微电路的印刷电路板的制造方法(Method Of Manufacturing Printed Circuit Board For FineCircuit Formation)”，揭示一种用以形成微电路的印刷电路板的制造方法，可通过先进行机械抛光，再进行化学蚀刻后，而将电路上表面的金属层的多余部分移除，以取代现有的化学机械抛光(CMP)制造方法。所述机械抛光(mechanical polishing)制造方法及化学蚀刻(chemical etching)制造方法是连续的被应用，以移除且平坦化所述金属层的多余部分。
然而，所述机械抛光制造方法通常会接触且施压于所述印刷基板，因此对所述印刷电路板有很大的涨缩问题。再者，所述化学蚀刻制造方法的均匀性(uniformity)有限，不能选择性区域蚀刻，且所述化学蚀刻制造方法会随时间连续蚀刻，难以控制蚀刻终点或深度。
因此，有必要提供一种金属层的抛光方法，以解决现有技术所存在的问题。
【发明内容】
本发明的主要目的是提供一种金属层抛光方法，其包含下列步骤：提供一电解槽，其包含一阳极、一阴极及一电解液，其中所述阳极及阴极位于所述电解液内；以及将一金属层持续接触所述阳极，以使所述金属层与所述阳极之间的接触面产生一氧化反应，以减少所述金属层厚度。
相较于机械抛光制造方法，本发明的用于基板的金属层抛光方法不会施压于所述基板，因此不会对所述基板有涨缩问题。再者，相较于化学蚀刻制造方法，本发明的用于基板的金属层抛光方法所进行的金属层厚度减少与表面抛光，可具有较高的均匀性(uniformity)。另外，本发明的用于基板的金属层抛光方法可只使所述金属层与所述阳极之间的接触面进行电解抛光，用以选择性区域蚀刻。
达上述目的，本发明提供一种金属层抛光方法，其包含下列步骤：提供一电解槽，其包含一阳极、一阴极及一电解液，其中所述阳极及阴极位于所述电解液内；以及将一金属层持续接触所述阳极，以使所述金属层与所述阳极之间的接触面产生一氧化反应，以减少所述金属层厚度。
【附图说明】
图1：本发明第一实施例的用于基板的金属层抛光方法的流程图。
图2-5：本发明第一实施例的用于基板的金属层抛光方法的剖面示意图。
图6：本发明第二实施例的用于基板的金属层抛光方法的流程图。
图7-9：本发明第二实施例的用于基板的金属层抛光方法的剖面示意图。
【具体实施方式】
为让本发明上述目的、特征及优点更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
请参照图1，其显示本发明的第一实施例的用于基板的金属层抛光方法。请参照图2，在步骤152中，提供一基板100(例如印刷电路板)，其包含一介质层102及一金属层104，所述金属层104配置于所述介质层102上。请参照图3，在步骤154中，提供一电解槽110，其包含一阳极112、一阴极114及一电解液116，其中所述阳极112及阴极114位于所述电解液116内。请参照图4，在步骤156中，通过一夹持装置(图未示)或一输送装置(图未示)，将所述基板100的金属层104持续接触所述阳极112，以使所述金属层104与所述阳极112之间的一接触面108产生氧化反应，以减少所述金属层104厚度，以移除所述金属层104表面上的凸部106，如图5所示。在本实施例中，所述基板100的金属层104的材质为铜，其氧化反应方程式为：Cu→Cu2++2e-。
详细而言，本发明乃利用电解抛光(electrolytic polishing)技术将所述金属层104接触所述阳极112，并通过一电池118将所述阳极112及阴极114通电，在适当操作参数下，使所述金属层104发生电解反应，亦称为反电镀(deplating)，所述金属层104表面因所述氧化反应效应而产生溶解作用，而可达成所述金属层104的厚度减少与表面抛光。应注意的是，本发明并非将所述金属层104作为所述阳极112而直接通电，而是将所述金属层104持续接触所述阳极112，这样只使所述金属层104与所述阳极112之间的接触面108进行电解抛光，如图4所示。所述金属层104所减少的厚度正比于所述金属层104接触于所述阳极112的时间。所述金属层104的减厚速度正比于所述阳极112的电流。在本实施例中，所述金属层104的最后厚度可等于或小于3微米(μm)，作为后续金属线路图案化制造方法之用。
另外，本实施例的所述电解槽110的阳极112及阴极114可为多孔性电极板。所述多孔性电极板须平坦，亦即所述多孔性电极板的粗糙度(roughness)须小于所述金属层的凸部厚度(dimple thickness)。所述多孔性电极板受力时，不能产生形变，因此可使用高硬度及非导电的多孔性载板(carrier)113，再将惰性金属层[例如铂(Pt)或钯(Pd)]形成[例如涂布(coat)]在所述多孔性载板的上下表面，以成为具有多孔性电极板的阳极112及阴极114。再者，可选用对铜不通电时蚀刻很慢的电解液116，例如稀硫酸。所述电解槽110可通过一输入装置补充所述电解液116。
相较于机械抛光制造方法，本发明的用于基板的金属层抛光方法不会施压于所述基板，因此不会对所述基板有涨缩问题。再者，相较于化学蚀刻制造方法，本发明的用于基板的金属层抛光方法所进行的金属层厚度减少与表面抛光，可具有较高的均匀性(uniformity)。另外，本发明的用于基板的金属层抛光方法可只使所述金属层与所述阳极之间的接触面进行电解抛光，用以选择性区域蚀刻。
请参照图6，其显示本发明的第二实施例的用于基板的金属层抛光方法。请参照图7，在步骤252中，提供一基板200(例如印刷电路板)，其包含一第一及第二介质层202、203及一金属层204，其中所述第二介质层203包含多个凹处222及平坦区224，所述金属层204填满所述凹处222并覆盖所述平坦区224，且所述金属层204具有一多余部分226，其位于所述凹处222外及所述平坦区226上。再请参照图3，在步骤254中，提供一电解槽110，其包含一阳极112、一阴极114及一电解液116，其中所述阳极112及阴极114位于所述电解液116内。请参照图8，在步骤256中，将所述基板200的金属层204持续接触所述阳极112，以使所述金属层204产生氧化反应，以移除所述金属层204的多余部分226，如图9所示。在本实施例中，所述基板200的金属层204的材质为铜，其氧化反应方程式为：Cu→Cu2++2e-。
详细而言，本发明乃利用电解抛光(electrolytic polishing)技术将所述金属层204接触所述阳极112，并通过一电池118将所述阳极112及阴极114通电，在适当操作参数下，使所述金属层204发生电解反应(亦称为反电镀deplating)，所述金属层204表面因所述氧化反应效应而产生溶解作用，而可达成所述金属层204的多余部分226移除。应注意的是，本发明并非将所述金属层204作为所述阳极112而直接通电，而是将所述金属层204持续接触所述阳极112，这样只使所述金属层204与所述阳极112之间的接触面208进行电解抛光，如图8所示。所述金属层204的减厚速度正比于所述阳极112的电流。当所述金属层204的多余部分226移除后，则位于所述凹处222内的所述金属层204并不会接触所述阳极112，因而自动控制对所述金属层204停止电解抛光。位于所述凹处222内的所述金属层204可形成一内埋式金属线路。
综上所述，相较于机械抛光制造方法，本发明的用于基板的金属层抛光方法不会施压于所述基板，因此不会对所述基板有涨缩问题。再者，相较于化学蚀刻制造方法，本发明的用于基板的金属层抛光方法所进行的金属层的多余部分移除，可具有较高的均匀性(uniformity)。另外，本发明的用于基板的金属层抛光方法可只使所述金属层与所述阳极之间的接触面进行电解抛光，用以选择性区域蚀刻，并自动控制对所述金属层停止电解抛光。

Claims (5)

1.一种用于基板的金属层抛光方法，其特征在于：所述金属层抛光方法包含下列步骤：提供一基板，其包含一介质层及一金属层，所述金属层配置于所述介质层上；提供一电解槽，其包含一多孔性载板、一阳极、一阴极及一电解液，其中所述多孔性载板具有一上表面及一下表面，另有一第一惰性金属层及一第二惰性金属层，分别形成在所述多孔性载板的上表面及下表面，以分别形成所述阳极及所述阴极，所述阳极及阴极位于所述电解液内；以及将所述基板的金属层持续接触所述阳极，以使所述基板的金属层持续接触所述阳极，以使所述金属层与所述阳极之间的一接触面产生一氧化反应，以减少所述金属层厚度。
2.一种用于基板的金属层抛光方法，其特征在于：所述金属层抛光方法包含下列步骤：提供一基板，其包含一介质层及一金属层，其中所述介质层包含多个凹处及平坦区，所述金属层填满所述凹处并覆盖所述平坦区，且所述金属层具有一多余部分，其位于所述凹处外及所述平坦区上；提供一电解槽，其包含一多孔性载板、一阳极、一阴极及一电解液，其中所述多孔性载板具有一上表面及一下表面，另有一第一惰性金属层及一第二惰性金属层，分别形成在所述多孔性载板的上表面及下表面，以分别形成所述阳极及所述阴极，所述阳极及阴极位于所述电解液内；以及将所述基板的金属层持续接触所述阳极，以使所述金属层与所述阳极之间的一接触面产生一氧化反应，以移除所述金属层的多余部分。
3.如权利要求2所述的金属层抛光方法，其特征在于：其中位于所述凹处内的所述金属层形成一内埋式金属线路。
4.一种用以抛光一金属层的电解槽，其特征在于：所述电解槽包含一多孔性载板，具有一上表面及一下表面，另有一第一惰性金属层及一第二惰性金属层，分别形成在所述多孔性载板的上表面及下表面，以分别形成一阳极及一阴极；以及一电解液，其中所述多孔性载板、阳极及阴极都位于所述电解液内。
5.如权利要求4所述的电解槽，其特征在于：所述电解槽用以抛光一金属层，所述金属层接触所述阳极，所述金属层具有一凸部厚度，且所述多孔性电极板的粗糙度小于所述金属层的凸部厚度。
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