CN111378997B - 电镀设备和使用该电镀设备的电镀方法 - Google Patents

电镀设备和使用该电镀设备的电镀方法 Download PDF

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Abstract

电镀设备和使用该电镀设备的电镀方法。一种电镀设备，包括镀槽和在镀槽中沿水平方向并配置成支撑基板的台架。电镀设备还包括在基板的两侧的多个阴极和在基板上的阳极，阳极与基板间隔开并且被配置为可在第一方向上移动。

Description

电镀设备和使用该电镀设备的电镀方法
技术领域
本公开涉及电镀设备和使用该电镀设备的电镀方法，更具体地，涉及通过水平镀法形成均匀镀层的电镀设备和使用该电镀设备的电镀方法。
背景技术
镀敷用于通过给予材料和零件的表面功能性质(例如耐腐蚀性、耐久性和导电性)或通过物理、化学和电化学处理改善外观来增加最终产品的附加值。因此，它已广泛用于材料和零件工业。镀敷可分为在水溶液中进行的湿式镀敷和在大气和真空中进行的干式镀敷。湿式镀敷的示例包括电镀、无电镀、阳极氧化和化学转化处理，干式镀敷的示例包括热浸、热喷涂、物理沉积和化学沉积。湿式镀敷具有镀敷速度快，经济可行性高，易于添加各种功能性质，便于连续加工和批量生产等优点。
发明内容
本公开的发明人使用这样的镀敷工艺并开发了用于形成掩模的工艺，例如，在制造有机发光显示设备时使用的精细金属掩模(FMM)。
根据设计，有机发光显示设备的有机层可以具有图案化的发光层结构。在具有图案化发光层结构的有机发光显示设备中，对于各个像素，发射不同颜色光的发光层是分开的。
例如，用于发射红光的红色有机发光层，用于发射绿光的绿色有机发光层和用于发射蓝光的蓝色有机发光层可以分别在红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素中分开。可以使用具有用于各个子像素的开口的掩模(例如，FMM)在各个子像素的发光区域上沉积和图案化有机发光层。
这种掩模通常通过经由曝光和显影形成图案然后经由湿法蚀刻在金属板上转印图案来制造。然而，当使用湿法蚀刻工艺制造掩模时，由于蚀刻的各向同性，难以在蚀刻工艺期间精确地控制图案宽度。因此，难以获得高分辨率图案。
因此，本公开的发明人发明了一种使用湿式镀敷工艺代替上述蚀刻工艺制造掩模的方法。
作为湿式镀敷工艺，广泛使用垂直镀敷方法，其中在镀槽中垂直设置基板的状态下进行镀敷。根据垂直镀敷方法，在镀槽中的镀槽的底部垂直设置基板。也就是说，当镀槽填充有镀液时，在镀液的表面垂直于基板设置的状态下进行镀敷。当通过垂直镀敷方法进行镀敷时，阴极连接到基板上的种子图案的一侧，阳极设置在镀液上。
本公开的发明人发现当使用垂直镀敷方法时可能发生各种问题。例如，根据垂直镀敷方法，因为阴极仅在基板的一侧连接到种子图案，所以阴极和种子图案在单个点处接触。因此，种子图案的电阻随着远离阴极和种子图案之间的接触部分而增加。因此，根据垂直镀敷方法，很难在整个基板上形成均匀的镀层。此外，根据垂直镀敷方法，基板沿垂直方向设置。因此，在镀敷过程中产生的诸如氢这样的气体和诸如盐这样的副产物可以在垂直方向上累积。例如，可以累积镀敷障碍物。此外，根据垂直镀敷方法，需要将沿水平方向转移的基板旋转到垂直方向，以将基板装载到镀槽中。在从镀槽中卸下镀敷基板之后，需要将基板再次旋转到水平方向。因此，镀槽及其外围装置变得笨重。
因此，本公开的发明人认识到垂直镀敷方法的上述问题。然后，本公开的发明人发明了一种使用水平镀敷方法进行镀敷的电镀设备和用于制造该电镀设备的方法。
本公开的一个方面是提供一种使用水平镀敷方法进行镀敷以保持种子图案在基板上的恒定电阻的电镀设备以及用于制造该电镀设备的方法。
本公开的另一方面是提供一种使用水平镀敷方法进行镀敷以最小化镀敷过程中产生的诸如气体或副产物这样的障碍物的累积的电镀设备以及用于制造该电镀设备的方法。
本公开的另一方面是提供一种使用水平镀敷方法执行镀敷以实现用于执行镀敷的镀敷系统的最小体积的电镀设备以及用于制造该电镀设备的方法。
本公开的另一方面是提供一种可以通过将连接到基板上的种子图案的阴极分成多个部分而将不同的电流密度施加到相应的镀敷区域的电镀设备以及用于制造该电镀设备的方法。
作为另一方面，本公开提供一种可以通过最小化取决于镀敷面积的镀敷偏差来改善镀敷厚度的均匀性的电镀设备以及用于制造该电镀设备的方法。
本公开的另一方面提供一种能够使用包括多个子阳极的阳极来调节每个镀敷区域的电流密度的电镀设备以及用于制造该电镀设备的方法。
附加的特征和方面将在随后的描述中阐述，并且部分地将从描述中显而易见，或者可以通过实践本文提供的发明构思来学习。本发明构思的其他特征和方面可以通过书面描述中特别指出的结构、或由其衍生的结构、本发明的权利要求以及附图来实现和获得。
为了实现实施和广泛描述的本发明构思的这些和其他方面，提供了一种电镀设备，其包括镀槽和在镀槽中沿水平方向并且被配置为支撑基板的台架。电镀设备还包括在基板的第一侧和第二侧的多个阴极和在基板上的阳极，阳极与基板间隔开并且被配置为可在第一方向上移动。
在另一方面，提供了一种水平电镀设备，其包括具有填充镀液的空间的镀槽。水平电镀设备还包括多个第一阴极和多个第二阴极，所述多个第一阴极和多个第二阴极设置成在镀槽中彼此面对并且被配置为将不同的电流密度施加到相应的镀敷区域。水平电镀设备还包括在多个第一阴极和多个第二阴极上的阳极，并且阳极被配置为可在多个第一阴极和多个第二阴极之间移动。
另一方面，提供一种电镀方法，包括将包括种子图案的基板沿水平方向放置在镀槽中。电镀方法还包括在基板的第一侧和第二侧放置多个阴极并在基板上放置阳极，阳极与基板间隔开。电镀方法还包括向多个阴极和阳极施加电流，并基于阳极在第一方向上的移动在基板上形成镀层。
根据本公开，可以解决垂直镀敷方法的问题，例如在镀敷方法中产生的种子图案的电阻的不均匀性、副产物的产生、制造设备的大体积。
根据本公开，多个阴极设置在基板的第一侧和第二侧，并且可以调节或调整施加到位置彼此对应的阴极的电压。因此，可以自由地调节施加到每个镀敷区域的电流密度。
根据本公开，可以形成具有均匀厚度的镀层，从而无论镀覆面积如何都改善镀敷厚度的均匀性。
根据本公开，阳极被划分成多个部分，并且电压被选择性地施加到多个划分出的阳极。因此，可以针对各个阳极下的区域不同地调节电流密度。
在检查了下面的附图和详细描述之后，其他系统、方法、特征和优点对于本领域技术人员将是或将变得显而易见。旨在将所有这些附加系统、方法、特征和优点包括在本说明书内，包括在本公开的范围内，并且由所附权利要求保护。本节中的任何内容均不应视为对这些权利要求的限制。下面结合本公开的实施方式讨论其他方面和优点。应当理解，本公开的前述一般描述和以下详细描述都是示例和解释性的，并且旨在提供对要求保护的本公开的进一步说明。
附图说明
可以被包括以提供对本公开的进一步理解并且被并入并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的实施方式，并且与说明书一起用于解释本公开的各种原理。
图1例示了根据本公开的实施方式的电镀设备。
图2是沿图1的X-Z平面截取的剖视图。
图3是沿图1的Y-Z平面截取的剖视图。
图4是根据本公开的实施方式的电镀设备的平面图。
图5是被提供以用于说明施加到根据本公开的实施方式的电镀设备的阴极的电流的曲线图。
图6是根据本公开另一实施方式的电镀设备的平面图。
图7是沿图6的X-Z平面截取的剖视图。
图8A至图8C是分别示出由根据比较例1的电镀设备形成的镀层的厚度、组成比和Z轴方向电流密度的图。
图9是显示分别根据示例1和示例2以及比较例1的每个电镀设备中基于阳极中心的沿Z轴方向的电流密度的图。
图10是根据本公开另一实施方式的电镀设备的平面图。
图11是示出分别根据示例3至5的每个电镀设备中基于阳极中心的沿Z轴方向的电流密度的图。
图12是根据本公开另一实施方式的电镀设备的平面图。
图13是根据本公开的实施方式的电镀方法的流程图。
在整个附图和详细描述中，除非另外描述，否则相同的附图标号应被理解为指代相同的元件、特征和结构。为了清楚、说明和方便，可夸大这些元件的相对尺寸和描绘。
具体实施方式
现在将详细参考本公开的实施方式，其示例可以在附图中示出。在以下描述中，当确定与本文档相关的公知功能或配置的详细描述不必要地模糊本发明构思的主旨时，将省略其详细描述。所描述的处理步骤和/或操作的进展是示例；然而，步骤和/或操作的顺序不限于本文所述的顺序，并且可以如本领域中已知的那样改变，除了必须以特定顺序发生的步骤和/或操作之外。相同的附图标记始终表示相同的元件。选择在以下说明中使用的各个元件的名称仅仅是为了便于编写说明书，因此可以与实际产品中使用的那些不同。现在将详细参考本公开的实施方式，其示例可以在附图中示出。在以下描述中，当确定与本文档相关的公知功能或配置的详细描述不必要地模糊本发明构思的主旨时，将省略其详细描述。所描述的处理步骤和/或操作的进展是示例；然而，步骤和/或操作的顺序不限于本文所述的顺序，并且可以如本领域中已知的那样改变，除了必须以特定顺序发生的步骤和/或操作之外。相同的附图标记始终表示相同的元件。选择在以下说明中使用的各个元件的名称仅仅是为了便于编写说明书，因此可以与实际产品中使用的那些不同。
用于描述本公开的实施方式的附图中公开的形状、尺寸、比率、角度和数量仅仅是示例。因此，本公开不限于所示出的细节。除非另外描述，否则相同的附图标记始终表示相同的元件。在以下描述中，当确定相关已知功能或配置的详细描述不必要地模糊本公开的重点时，可以省略对这种已知功能或配置的详细描述。在使用本说明书中描述的术语“包括”、“具有”和“包含”的情况下，可以添加另一部分，除非使用更限制性的术语，例如“仅”。除非另有相反的说明，否则单数形式的术语可包括复数形式。
在构造元件时，该元件被解释为包括误差或公差范围，即使没有对这种误差或公差范围的明确描述也是如此。
在描述位置关系时，当两个部分之间的位置关系被描述为例如“上”、“上方”、“下”或“紧挨”时，一个或多个其他部分可以设置在两个部分之间，除非使用更限制性的术语，例如“仅”或“直接”。
在描述时间关系时，当时间顺序被描述为例如“之后”、“后续”、“下一个”或“之前”时，可以包括不连续的情况，除非使用更限制性的术语，例如“恰好”、“正好”或“直接”。
在描述本公开的元件时，可以使用诸如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”和“(b)”这样的术语。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件，并且相应元件的本质、顺序、次序或数量不应受该术语的限制。此外，当元件或层被描述为“连接”、“耦合”或“粘附”到另一个元件或层时，该元件或层不仅可以直接连接或粘附到该另一个元件或层，而且还可以间接连接或粘附到另一元件或层，其中一个或多个中间元件或层“设置”在元件或层之间，除非另有说明。
术语“至少一个”应理解为包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。例如，“第一项、第二项和第三项中的至少一个”的含义包括从第一项、第二项和第三项中的两个或更多个提议的所有项的组合以及第一项、第二项或第三项。
应当理解，尽管这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件，而不脱离本公开的范围。
在实施方式的描述中，当一个结构被描述为位于另一结构“上或上方”或“下或下方”时，该描述应被解释为包括结构彼此接触的情况以及第三结构设置在它们之间的情况。给出附图中所示的每个元件的尺寸和厚度仅仅是为了便于描述，并且本公开的实施方式不限于此。
本公开的各种实施方式的特征可以部分地或整体地耦合到彼此或者彼此组合，并且可以彼此不同地互操作并且在技术上被驱动，如本领域技术人员可以充分理解的。本公开的实施方式可以彼此独立地执行，或者可以以相互依赖的关系一起执行。
在下文中，将参考附图详细描述根据本公开的实施方式的电镀设备和电镀方法。在将附图标记添加到每个附图的元件时，尽管在其他附图中示出了相同的元件，但是相同的附图标记可以指代相同的元件。
电镀设备
图1是根据本公开的实施方式的电镀设备的透视图。图2是沿图1的X-Z平面截取的剖视图。图3是沿图1的Y-Z平面截取的剖视图。图4是根据本公开的实施方式的电镀设备的平面图。
参照图1至图4，根据本公开的实施方式的电镀设备100包括镀槽110、台架120、基板130、阴极140、阳极150和喷嘴160。电镀设备100还包括连接单元171、驱动器172、镀液转移单元180、镀液SOL、镀液储存器STORAGE、电源单元POWER和控制器CONTROL。
镀槽110提供填充镀液SOL的内部空间。在镀槽110中，容纳其上要形成镀层的基板130。此外，镀槽110可以具有下述空间尺寸，所述空间尺寸中可以供应足够量的镀液SOL以在基板130上形成镀层并且可以排出剩余的镀液。镀槽110可以具有六面体形状，其具有朝向镀槽110的上部的开口，但是不限于此。
台架120是被配置为将作为镀敷目标对象的基板130装载到镀槽110中并在供应镀液SOL的过程中支撑基板130的基板。台架120可设置在镀槽110中以保持一致的水平状态。例如，台架120可以设置在水平方向(X-Y平面方向)上。此外，台架120可以设置成使得设置在台架120上的基板130的表面平行于镀液SOL的表面。图2和图3例示了镀液SOL的表面是流体以表示镀液SOL是液体，但是镀液SOL的表面可以基本上平行于镀槽110的底表面。
台架120可具有多个杆状台架120，所述多个杆状台架120在特定方向上彼此间隔开，如图1所示。例如，台架120包括沿X轴方向延伸的多个杆，并且多个杆可以沿Y轴方向平行设置。然而，本公开不限于此。例如，台架120可以形成为网状或板状。
此外，台架120可包括安装在多个轴和膜上以转移基板130的辊。当旋转多个轴以转移基板130时，辊相应地旋转。当辊旋转时，台架120支撑设置在镀槽110外部的基板130并将其转移到镀槽110中。当基板130到达镀敷位置时，轴停止驱动，并且台架120用于支撑基板130。图1示出了台架120，其中四个辊安装在五个轴中的每一个上。然而，本公开不限于此。可以设置更多台架120以改善基板130的平坦度。
基板130是镀敷目标对象，并且通过根据本公开实施方式的电镀设备100在基板130的表面上形成镀层。例如，在镀敷工艺期间用作种子的种子图案由基板130上的导电材料形成。其上包括种子图案的基板130设置在台架120上。基板130沿水平方向设置在镀槽110中。因此，当镀槽110填充有镀液SOL时，基板130的表面可以基本上平行于镀液SOL的表面设置。基板130可以是导体或非导体，但不限于此。这里，已经描述了基板130和种子图案是分开的部件，但是基板130可以被定义为包括种子图案。
阴极140设置在基板130的第一侧和第二侧以向基板130施加电流。例如，阴极140可以将电流施加到基板130上的种子图案。因此，镀层可以通过阴极140和阳极150之间的电流形成在基板130的表面上。阴极140可以设置在镀槽110中并且可以与基板130的第一侧和第二侧接触。此外，在基板130的第一侧和第二侧的阴极140也可以固定基板130以便不移动。例如，阴极140还可以被配置为夹具以抓住基板130的第一侧和第二侧，但是不限于此。如果基板130可以通过阴极140完全固定，则可以不提供台架120。
阴极140可以形成为多个阴极140，并且多个阴极140可以在基板130的第一侧和第二侧彼此对应地设置。例如，阴极140可以包括基于作为阳极150的移动方向的X轴方向设置在基板130的相应第一侧和第二侧的多个第一阴极140A和多个第二阴极140B。多个第一阴极140A基于X轴方向设置在基板130的一侧。多个第二阴极140B基于X轴方向设置在基板130的另一侧。这里，基板130的一侧的多个第一阴极140A可以设置成分别面对并对应于设置在基板130的另一侧的多个第二阴极140B。因此，多个第一阴极140A和多个第二阴极140B可以被配置为将不同的电流密度施加到基板130的相应镀敷区域。
多个第一阴极140A和多个第二阴极140B可以平行于镀槽110中的镀液SOL的表面设置。例如，多个第一阴极140A和多个第二阴极140B设置在其上的虚拟平面可以平行于镀液SOL的表面。因此，通过固定基板130的多个阴极140，基板130的表面可以保持与镀液SOL的表面平行。
阳极150位于基板的上部，并且与基板130间隔开，并且将电流施加到基板130。阳极150可以被配置为通过连接单元171和驱动器172在X轴方向上移动。例如，阳极150可以被配置为在多个第一阴极140A和多个第二阴极140B之间移动。通过在阳极150和阴极140之间流动的电流，沿着阳极150的移动方向，与基板130的阳极150所位于的区域相对应的上表面上形成镀层。阳极150的尺寸可以小于作为镀敷目标对象的基板130。在水平电镀设备中，可以在X轴方向上重复移动阳极150一次或多次的同时在基板130上形成镀层。
阳极150可以具有矩形平行六面体形状。例如，阳极150可以具有矩形形状，其沿作为阳极150的移动方向的X轴方向的宽度小于沿垂直于X轴方向的Y轴方向的长度。此外，阳极150可以具有矩形形状，其沿作为阳极150的移动方向的X轴方向的宽度小于沿垂直于X轴和Y轴方向的Z轴方向的高度。例如，阳极150可以具有矩形形状，其X轴方向宽度小于Y轴方向长度和Z轴方向高度，但是不限于此。
喷嘴160向下朝向基板130喷射镀液SOL。喷嘴160可以与阳极150相邻地设置。喷嘴160可以与阳极150结合并且与阳极150一起在X轴方向上移动。喷嘴160从基板130上方供应镀液SOL。因此，喷嘴160可以支持镀槽110中的镀液SOL的循环并保持镀液SOL的恒定浓度。
喷嘴160可以包括沿着基板130的表面在Y轴方向上设置的多个喷嘴。因为使用了多个喷嘴160，所以当执行电镀时可以快速供应镀液SOL。此外，喷嘴160可以基于作为阳极150的移动方向的X轴方向设置在基板130的仅一个表面上或两个表面上。此外，喷嘴160可以是可以以可调节的喷射方向和角度旋转的。
连接单元171设置在镀槽110上并连接到阳极150和喷嘴160。连接单元171可以固定阳极150和喷嘴160并调节阳极150和喷嘴160的Z轴方向高度。连接单元171可以通过驱动器172沿X轴方向移动。连接单元171可以在镀敷过程期间调节喷嘴160相对于基板130的高度，以优化镀液SOL的流速和基板130的各个区域的电流。
驱动器172与连接单元171结合在一起，以在X轴方向(即阳极150的移动方向)上平移连接单元171。驱动器172可设置在镀槽110的边缘或角落上。驱动器172可以移动连接单元171，还可以控制连接单元171的移动速度。因此，驱动器172控制阳极150和喷嘴160的移动速度，以调节或调整将在基板130上形成的镀层的厚度和面积。
镀液SOL可填充镀槽110。镀液SOL可以有用于电镀工艺的各种离子。作为使用根据本公开实施方式的电镀设备和电镀方法制造的产品的掩模可用于在加热环境中而不是在室温下沉积有机层。因此，掩模可由例如殷钢或类似物形成，但不限于此。如果电镀设备使用殷钢进行镀敷，则镀液SOL可以是混合溶液。混合溶液可由无水硫酸镍(NiSO4)、使用氯化镍(NiCl2)等的镍离子、使用无水硫酸铁(FeSO4)等的铁离子源、诸如硼酸这样的pH调节剂、上光剂、应力消除剂和稳定剂组成。然而，本公开并不限于此。在此，假定镀层由殷钢形成，但镀层的材料不限于此。
镀液储存器STORAGE是配置为将镀液SOL储存在电镀设备100中的储存器。通过第二镀液转移线182、镀液转移单元180、第一镀液转移线181和喷嘴160将镀液储存器STORAGE中的镀液SOL喷向基板130。从镀液储存器STORAGE开始的镀液SOL在镀液转移单元180中分支，供应到设置在阳极150侧的Y轴方向上的多个喷嘴160中。一对第一镀液转移线181可对应于设置在阳极150的两个表面上的喷嘴160来设置。
电源单元POWER与阴极140和阳极150电连接，并施加电流。例如，电源单元POWER可向阴极140和阳极150施加电压，以允许恒定电流在阴极140和阳极150之间流动。由于恒定电流在阴极140和阳极150之间流动，因此可以形成厚度和表面轮廓均匀的镀层。
电源单元POWER可向阳极150施加例如直流(DC)电压这样的恒定电压，并向阴极140施加交流(AC)电压。在此，AC电压可具有各种波形，例如正弦波、脉冲波或三角波。例如，电源单元POWER可以向多个第一阴极140A和多个第二阴极140B之中的彼此面对设置的第一阴极140A和第二阴极140A施加相同的电压。例如，当阳极150移动时，在第一阴极140A和阳极150之间流动的电流以及在第二阴极140B和阳极150之间流动的电流可以改变。然而，在阳极150和第一阴极140A之间流动的电流与在阳极150和面对第一阴极140A设置的第二阴极140B之间流动的电流之和可以是恒定的。
控制器CONTROL连接到电源单元POWER，并控制从电源单元POWER到阴极140和阳极150的电流。例如，控制器CONTROL可以调节阴极140和阳极150产生的电流密度，以控制镀层的厚度和表面轮廓。
例如，控制器CONTROL可根据在彼此面对设置的第一阴极140A和第二阴极140B之间移动的阳极150的位置，调节施加到阴极140的电流密度。控制器CONTROL可以感测阳极150的位置。然后，控制器CONTROL可以基于与阳极150的位置相对应的基板130上的镀敷面积来调节施加到多个阴极140的电压，或者打开/关闭阴极140。除此以外，根据阳极150位置的变化施加到多个阴极140的电压可以预先存储在控制器CONTROL的存储器中。当阳极150的位置改变时，控制器CONTROL可以基于存储在存储器中的数据调节施加到多个阴极140的电压或打开/关闭阴极140。因此，控制器CONTROL可以调节或调整施加到每个镀敷区域的电流量，以调节在镀敷区域上形成的镀层的量和厚度。
在根据本公开实施方式的电镀设备100中，阴极140和阳极150之间可流动恒定电流，因此，可形成厚度和表面轮廓均匀的镀层。DC电压可施加到阳极150，AC电压可施加到阴极140。例如，为了在阳极150和阴极140之间保持恒定的电流，控制器CONTROL可以调节施加到彼此面对的第一阴极140A和第二阴极140B的电压的强度。因此，施加到第一阴极140A和第二阴极140B的电流之和可以是恒定的。
图5是被提供以用于说明施加到根据本公开实施方式的电镀设备的阴极的电流的图。例如，图5示出了通过彼此面对的第一阴极140A和第二阴极140B施加的电流。
参照图5，对第一阴极140A和第二阴极140B施加AC电压。例如，如果对第一阴极140A和第二阴极140B施加相同的电压，则在第一阴极140A和阳极150之间流动的电流以及在第二阴极140B和阳极150之间流动的电流可以随着阳极150的移动而改变。然而，由于对第一阴极140A和第二阴极140B施加相同的电压，因此在第一阴极140A和阳极150之间流动的电流与在第二阴极140B和阳极150之间流动的电流之和可以保持恒定。
更具体地，可以将相同的电压施加到第一阴极140A和第二阴极140B。这种情况下，当阳极150位于最靠近第一阴极140A并且距离第二阴极140B最远的位置(t1)时，第一阴极140A和阳极150之间的电阻最小。因此，在第一阴极140A和阳极150之间流动的电流是最大的。另一方面，阳极150位于距第二阴极140B最远的位置，因此，第二阴极140B和阳极150之间的电阻最大，并且在第二阴极140B和阳极150之间流动的电流最小。
然后，随着阳极150从第一阴极140A侧向第二阴极140B侧移动，第一阴极140A和阳极150之间的电阻可以逐渐增加。因此，在第一阴极140A和阳极150之间流动的电流可以逐渐减小。
然后，当阳极150位于最靠近第二阴极140B并且离第一阴极140A最远的位置(t2)时，第二阴极140B和阳极150之间的电阻最小。因此，在第二阴极140B和阳极150之间流动的电流是最大的。另一方面，阳极150位于距第一阴极140A最远的位置，第一阴极140A和阳极150之间的电阻最大，并且在第一阴极140A和阳极150之间流动的电流最小。
垂直电镀方法已用于电镀。根据垂直电镀方法，仅在基板的一侧进行基板的阴极和种子图案之间的连接。因此，阴极和种子图案之间的接触在单个点处进行。因此，种子图案的电阻随着远离阴极和种子图案之间的接触部分而增加。因此，根据垂直电镀方法，很难在整个基板上形成均匀的镀层。此外，根据垂直电镀方法，基板沿垂直方向设置。因此，在镀敷过程中产生的诸如氢这样的气体和诸如盐这样的副产物可以在垂直方向上累积。例如，可以累积镀敷障碍物。此外，根据垂直电镀方法，需要将沿水平方向转移的基板130旋转到垂直方向，以将基板装载到镀槽中。在从镀槽中卸下镀敷基板之后，需要将基板再次旋转到水平方向。因此，镀槽及其外围装置变得笨重。
根据本公开的实施方式的电镀设备100通过水平电镀方法执行电镀工艺，以解决垂直电镀方法的上述问题。例如，根据本公开的实施方式的电镀设备100的多个阴极140可以设置在基板130的第一侧和第二侧。例如，多个第一阴极140A可以设置在基板130的一侧，多个第二阴极140B可以设置在基板130的另一侧。因此，多个阴极140可以电连接到基板130上的种子图案。因此，种子图案的电阻可以由于阴极140和种子图案之间的多重接触而保持恒定。因此，在根据本公开的实施方式的电镀设备100中，可以在整个基板130中保持均匀的电流密度，并且可以形成均匀的镀层。
此外，根据本公开的实施方式的电镀设备100通过水平电镀方法执行电镀工艺，以最小化镀敷障碍物的累积。例如，在根据本公开的实施方式的电镀设备100中，基板130沿水平方向设置。因此，基板130的表面可以基本上平行于镀液SOL的表面设置。因此，可以使镀敷过程中产生的气体或副产物的垂直累积最小化。
此外，根据本公开的实施方式的电镀设备100通过水平电镀方法执行电镀处理，以最小化系统的体积。如果在制造过程中使用在线工艺，则在制造过程中制造目标(例如，基板)在水平方向上移动。因此，如果电镀设备通过水平电镀方法进行镀敷处理，则可以将沿水平方向设置的基板装载到镀槽中。在从镀槽中卸下电镀基板之后，基板可以原样移动到清洁装置或设备。因此，在根据本公开的实施方式的电镀设备100中，不需要用于使基板130从水平方向旋转到垂直方向或从垂直方向旋转到水平方向的任何装置。因此，可以减少系统的体积。根据垂直电镀方法，镀槽的尺寸需要大于基板纵长尺寸的两倍。然而，根据在根据本公开的实施方式的电镀设备100中的水平电镀方法，镀槽110可以具有远小于基板130的尺寸的两倍的尺寸。因此，在根据本公开的实施方式的电镀设备100中，可以减小镀槽110的尺寸以使系统的体积最小化。
在根据本公开的实施方式的电镀设备100中，阴极140可以由多个阴极140组成，因此，可以实现各个镀敷区域的不同电流密度。例如，阴极140可以包括设置在基板130的一侧的多个第一阴极140A和设置在基板130的另一侧的多个第二阴极140B。可以控制施加到分别彼此面对的多个第一阴极140A和多个第二阴极140B的电压。因此，阴极140可以为各个镀敷区域实现不同的电流。例如，为了在对应于多个第一阴极140A和多个第二阴极140B中的最左边的第一阴极140A和第二阴极140B的镀敷区域中实现比对应于位于最左边的第一阴极140A和第二阴极140B旁边的第一阴极140A和第二阴极140B的镀敷区域更高的电流，可以将施加到最左边的第一阴极140A和第二阴极140B的电压调节为高于施加到位于最左边的第一阴极140A和第二阴极140B旁边的第一阴极140A和第二阴极140B的电压。这样，当施加到第一阴极140A之一和第二阴极140B之一的电压被设置成不同于施加到第一阴极140A中的另一个和第二阴极140B中的另一个的电压时，与第一阴极140A之一和第二阴极140B之一相对应的镀敷区域中的电流可以不同于与第一阴极140A中的另一个和第二阴极140B中的另一个相对应的镀敷区域中的电流。因此，如图4所示，如果设置了五对阴极，则可以分别为五个镀敷区域实现不同的电流。
如果一个单个阴极被设置在基板的一侧并且另一单个阴极被设置在基板的另一侧，则单个电压通过阴极被施加到所有镀敷区域。因此，无法实现用于各个镀敷区域的不同电流。即，如果在基板的两侧中的每一个设置单个阴极，为基板的整个区域实现相同的电流。
然而，在根据本公开的实施方式的电镀设备100中，由于多个第一阴极140A被设置在基板的一侧并且多个第二阴极140B被设置在基板的另一侧，因此与单个第一阴极被设置在基板的一侧并且单个第二阴极被设置在基板的另一侧的情况相比，可以实现用于各个镀敷区域的不同电流。
如上所述，在根据本公开实施方式的电镀设备100中，可以使用多个第一阴极140A和多个第二阴极140B来实现用于各个镀敷区域的不同电流。因此，在根据本公开实施方式的电镀设备100中，可以在基板130上形成具有均匀厚度的镀层。
例如，与最左的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域中的镀敷面积可以大于与位于最左的第一阴极140A和第二阴极140B旁边的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域中的镀敷面积。例如，假设具有1cm2的镀敷面积的镀敷层可以形成在与最左的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域中，具有1mm2的镀敷面积的镀敷层可以形成在与最左的第一阴极140A和第二阴极140B旁边的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域中，则设置在与最左的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域中的基板130上的种子图案的尺寸可以大于设置在与最左的第一阴极140A和第二阴极140B旁边的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域中的基板130上的种子图案。然而，如果与最左的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域中的电流和与最左的第一阴极140A和第二阴极140B旁边的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域中的电流相同，则与最左的第一阴极140A和第二阴极140B旁边的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域中的种子图案的电流密度可以大于与最左的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域中的种子图案的电流密度。这种情况下，在与最左的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域中形成的镀层的厚度可以小于在与最左的第一阴极140A和第二阴极140B旁边的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域中形成的镀层的厚度。因此，可以形成具有用于各个镀敷区域的不同厚度的镀敷区域。因此，无法形成具有均匀厚度的镀层。
然而，在根据本公开实施方式的电镀设备100中，考虑每个镀敷区域中的镀敷面积，可以实现用于各个镀敷区域的不同电流。例如，与最左的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域的镀敷面积可以大于与最左的第一阴极140A和第二阴极140B旁边的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域的镀敷面积。这种情况下，施加到与最左的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域的电流可以高于施加到与最左的第一阴极140A和第二阴极140B旁边的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域的电流。因此，与最左的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域和与最左的第一阴极140A和第二阴极140B旁边的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域中，电流密度可以均匀。因此，在根据本公开实施方式的电镀设备100中，镀层的整体厚度可以均匀，并且由镀敷面积差导致的镀层的厚度差可以减小或最小化。因此，可以形成厚度和表面轮廓均匀的镀层。
此外，在根据本公开实施方式的电镀设备100中，施加到一对阴极的电压电平可以被控制。因此，与一对阴极相对应的镀敷区域中的镀层的厚度差可以减小或最小化。例如，在与最左的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域中，随着阳极移动，镀敷面积可以改变。例如，与最左的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域的镀敷面积在第一时间点可以是1cm2，与最左的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域的镀敷面积在第一时间点之后的第二时间点可以是1mm2。然而，如果最左的第一阴极140A和第二阴极140B在第一时间点和第二时间点被施加相同的电压，则具有较小厚度的镀层可在第一时间点形成，具有较大厚度的镀层可在第二时间点形成。因此，在第二时间点施加到最左的第一阴极140A和第二阴极140B的电压可以小于在第一时间点施加到最左的第一阴极140A和第二阴极140B的电压，以便即使阳极移动也实现均匀的电流密度。因此，在根据本公开实施方式的电镀设备100中，镀层的整体厚度可以均匀，并且由镀敷面积差导致的镀层的厚度差可以减小或最小化。因此，可以形成厚度和表面轮廓均匀的镀层。
在根据本公开的实施方式的电镀设备100中，可以使用多个第一阴极140A和多个第二阴极140B来实现各个镀敷区域的不同电流密度。因此，可以形成具有均匀厚度的镀层。例如，对应于最左边的第一阴极140A和第二阴极140B的镀敷区域中的镀敷面积可以大于对应于位于最左边的第一阴极140A和第二阴极140B旁边的第一阴极140A和第二阴极140B的镀敷区域中的镀敷面积。而且，可以对这些镀敷区域施加相同的电流。例如，由于电流密度的差异，形成在对应于最左边的第一阴极140A和第二阴极140B的镀敷区域中的镀层可以具有比形成在对应于位于最左边的第一阴极140A和第二阴极140B旁边的第一阴极140A和第二阴极140B的镀敷区域上的镀层更小的厚度。例如，可以形成对于各个镀敷区域的具有不同厚度的镀层。因此，镀层可能不具有均匀的厚度。然而，在根据本公开的实施方式的电镀设备100中，考虑到每个镀敷区域中的镀敷面积，可以实现各个镀敷区域的不同电流密度。例如，对应于最左边的第一阴极140A和第二阴极140B的镀敷区域中的镀敷面积可以大于对应于位于最左边的第一阴极140A和第二阴极140B旁边的第一阴极140A和第二阴极140B的镀敷区域中的镀敷面积。例如，可以实现对与最左边的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域施加比位于最左边的第一阴极140A和第二阴极140B旁边的第一阴极140A和第二阴极140B相对应的镀敷区域更低的电流密度。因此，镀层的总厚度可以是均匀的，并且可以最小化或减小由镀层面积引起的镀层厚度差异。因此，可以形成厚度和表面轮廓均匀的镀层。
图6是根据本公开另一实施方式的电镀设备的平面图。图7是沿图6的X-Z平面截取的剖视图。图6中所示的电镀设备200与图1所示的电镀设备100大致相同，除了阳极250之外。因此，将省略其重复描述。
参照图6，在根据本公开另一实施方式的电镀设备200中，阳极250包括多个子阳极251和252。
子阳极251和252形成阳极250的单元块。例如，阳极250可以在X轴方向上被划分。例如，第一子阳极251和第二子阳极252在Y轴方向上延伸并且具有与阳极250相同的Y轴方向长度。因此，子阳极251和252可以具有沿作为阳极250的移动方向的X轴方向的宽度小于Y轴方向长度的矩形形状。子阳极251和252可以具有矩形形状，其X轴方向宽度小于Z轴方向高度。因此，子阳极251和252可以具有矩形平行六面体形状，其X轴方向宽度小于Y轴方向长度和Z轴方向高度。
多个子阳极251和252可以在X轴方向上彼此间隔开。因此，多个子阳极251和252可以彼此以预定距离平行设置。
例如，可以将电压独立地施加到多个子阳极251和252中的每一个。例如，多个子阳极251和252可以分别通过单独的线独立地施加电压。因此，可以将相同的电压或不同的电压施加到多个子阳极251和252。可以将电压施加到多个子阳极251和252中的一些，并且可以不施加到其他子阳极。
例如，绝缘层INS1可以设置在彼此间隔开的多个子阳极251和252之间。因此，多个子阳极251和252以及绝缘层INS1在X轴方向上交替设置。绝缘层INS1使与其相邻的多个子阳极251和252绝缘，并在子阳极251和252之间保持恒定的距离。绝缘层INS1可以由能够使与其相邻的两个子阳极251和252电绝缘的绝缘材料形成。例如，绝缘层INS1可以由具有绝缘特性的有机聚合物或诸如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)这样的无机材料形成，但不限于此。
在一些实施方式中，可以不提供设置在多个子阳极251和252之间的绝缘层INS1。即使没有设置绝缘层INS1，也可以如上所述独立地向多个子阳极251和252施加电压。因此，多个子阳极251和252可以是电绝缘的。因为绝缘层INS1设置在多个子阳极251和252之间，所以可以更可靠地确保多个子阳极251和252之间的电绝缘。
在根据本公开另一实施方式的电镀设备200中，阳极250包括多个子阳极251和252。阳极250可用于获得阳极250中心部分中的电流密度是均匀的轮廓。因此，根据本公开另一实施方式的电镀设备200可以形成镀层中厚度和金属的组成比均匀的镀层。
将参考图8A至图9更详细地描述根据本公开另一实施方式的电镀设备的效果。
图8A至图8C是分别示出由根据比较例1的电镀设备形成的镀层的厚度、组成比和Z轴方向电流密度的图。
比较例1是包括单个阳极的电镀设备。例如，阳极的X轴方向宽度为40mm。使用根据比较例1的电镀设备进行镀敷工艺，同时将基板和阳极之间的距离保持在30mm。
图8A示出了当使用根据包括单个阳极的比较例1的电镀设备进行镀敷时基于阳极中心的镀层的X轴方向厚度的测量结果。参考图8A，可以示出镀层的厚度随着远离阳极的中心而急剧减小。由根据比较例1的电镀设备形成的镀层可以具有类似于高斯分布的厚度分布。参考图8A，示出了当使用根据比较例1的电镀设备时，难以均匀地控制镀层的厚度。
图8B示出了当使用根据比较例1的电镀设备进行镀敷时，基于阳极中心的沿X轴方向的镀层中的镍组成比的测量结果。参考图8B，可以示出镍的含量在离阳极中心约+/-50mm的范围内保持恒定在约37％。此外，可以示出镍的含量随着远离距阳极中心大约50mm的位置处而急剧增加。参考图8B中所示的结果，示出当使用根据比较例1的电镀设备时，镀层不具有均匀的性质，并且在非常小的区域中镍的含量可以保持在约37％。
图8C示出了在根据比较例1的电镀设备中基于图8A和图8B的测量结果固定阳极时产生的电流密度的模拟结果。参考图8C，对于宽度为40mm的单个阳极，Z轴方向上的电流密度分布类似于高斯分布。例如，电流密度随着远离阳极中心而急剧下降。由于不均匀的电流密度，根据比较例1的电镀设备难以形成厚度、表面轮廓和镍的组成比均匀的镀层。
可以使用电镀设备制造用于沉积有机层的掩模，并且掩模可以由殷钢形成。例如，非常重要的是实现在约36％至约40％的范围内的镍形成的殷钢的均匀组成比。用于沉积有机层的掩模用于加热环境而不是室温。此外，需要使用掩模将有机层精确地沉积在期望的位置，因此，需要非常精确地形成掩模的图案形状。如果图案的尺寸或形状随温度变化而变化，则不可能将有机层精确地沉积在所需位置。因此，如果通过电镀由殷钢形成掩模，则掩模中镍的组成比需要在约36％至约40％的范围内保持均匀，以使掩模尺寸随着温度变化的变化最小化。如果掩模中镍的组成比在约36％至约40％的范围之外，则掩模的热膨胀系数急剧增加。例如，在使用掩模沉积有机层的过程中，不可能将有机层精确地沉积在期望的位置。
在比较例1中，Z轴方向电流密度随着远离阳极中心而急剧降低。因此，如图8B所示，在约36％到约40％的范围内，极窄区域中镍的组成比可以保持均匀。因此，当使用根据比较例1的电镀设备制造掩模时，掩模中镍的组成比可能不均匀。因此，无法使用掩模更准确地沉积有机层。
图9是示出分别基于根据示例1和2和比较例1的每个电镀设备中的阳极中心沿Z轴方向的电流密度的图。
示例1是根据本公开的又一实施方式的电镀设备。该电镀设备包括沿Y轴方向延伸的第一子阳极和沿Y轴方向延伸并与第一子阳极在X轴方向上间隔开的第二子阳极。例如，第一子阳极和第二子阳极中的每一个宽度为10mm，第一子阳极和第二子阳极之间的距离为20mm。
示例2是根据本公开的另一实施方式的电镀设备。该电镀设备包括沿Y轴方向延伸的第一子阳极、沿Y轴方向延伸并与第一子阳极在X轴方向上间隔开的第二子阳极以及第一子阳极和第二子阳极之间的绝缘层。例如，第一子阳极和第二子阳极中的每一个宽度为10mm，而绝缘层的宽度为20mm。
分别使用根据示例1和2所述的电镀设备进行镀敷工艺，同时基板和阳极之间的距离保持在30mm。利用所形成的镀层对阳极固定时形成的电流密度进行了模拟。
参照图9，可以显示，在多个阳极彼此间隔开的示例1中，与比较例1相比，当远离阳极中心时，Z轴方向电流密度减小。例如，可以显示，在本公开的示例1中，与包括单个阳极的比较例1相比，具有均匀Z轴方向电流密度的区域基于阳极中心而进一步增大尺寸。在此，具有均匀电流密度的区域可以是基于阳极中心的Z轴方向电流密度偏差在最高电流密度的5％以内的区域。因此，在本公开的示例1中，随着远离阳极中心电流密度的急剧降低可以被抑制。因此，在本公开的示例1中，与比较例1相比，可以形成厚度、表面轮廓和镍的组成比均匀的镀层。
此外，在包括多个阳极之间的绝缘层的本公开的示例2中，与本公开的示例1和比较例1相比，基于阳极中心形成更均匀的Z轴方向电流密度。例如，可以显示，根据本公开的示例2基于阳极中心具有均匀电流密度的区域FA2大于根据比较例1的具有均匀电流密度的区域FA0。此外，可以显示，根据本公开的示例2的基于阳极中心具有均匀电流密度的区域FA2大于根据本公开的示例1的具有均匀电流密度的区域FA1。因此，根据本公开示例2的包括多个阳极之间的绝缘层的电镀设备可以基于阳极中心在更宽的区域内获得均匀的电流密度。因此，可以形成厚度、表面轮廓和镍组成比均匀的镀层。
因此，与比较例1相比，本公开的示例1和2可以具有基于阳极的中心具有均匀的Z轴方向电流密度的更宽区域。例如，如图9所示，与比较例1相比，示例1和2具有基于阳极中心的具有均匀电流密度的更宽区域。因此，本公开的示例1和2可具有相对宽的区域，所述区域具有在约36％至约40％的范围内的均匀的镍组成比。因此，如果使用根据示例1和2的电镀设备分别制造掩模，则掩模可以具有相对均匀的镍组成比。因此，如果使用根据示例1和2使用电镀设备制造的掩模，则可以使由温度变化引起的掩模的形状和尺寸的变化最小化。因此，可以更精确地沉积有机层。
图10是根据本公开另一实施方式的电镀设备的平面图。图10所示的电镀设备300与图6所示的电镀设备200大致相同，除了阳极350之外。因此，将省略其重复描述。
参照图10，在根据本公开另一实施方式的电镀设备300中，阳极350包括多个子阳极350A。
图6中所示的电镀设备200包括沿X轴方向划分的多个子阳极251和252。然而，图10中所示的电镀设备300包括沿Y轴方向划分的多个子阳极350A。例如，每个子阳极350A在X轴方向上延伸并且具有与整个阳极350相同的X轴方向宽度。
多个子阳极350A设置为在Y轴方向上彼此间隔开。因此，多个子阳极350A可以彼此以预定距离平行设置。
例如，绝缘层INS2可以分别设置在彼此间隔开的多个子阳极350A之间。因此，多个子阳极350A和绝缘层INS2在Y轴方向上交替设置。每个绝缘层INS2使与其相邻的多个子阳极350A绝缘，并在子阳极350A之间保持恒定的距离。
在根据本公开另一实施方式的电镀设备300中，阳极350包括多个子阳极350A和设置在多个子阳极350A之间的绝缘层INS2。阳极350可用于获得其中阳极350的中心部分中的电流密度均匀的轮廓。因此，根据本公开另一实施方式的电镀设备300可以形成镀层中的厚度和金属组成比均匀的镀层。
随着多个子阳极350A之间的距离增加，具有均匀电流密度的区域的面积可能增加。因为可以在比阳极350的中心更宽的区域中获得均匀的电流密度，所以可以形成厚度、表面轮廓和镍的组成比均匀的镀层。
为了实现各个镀敷区域的期望电流密度，可以将多个子阳极350A之间的距离部分地设置为不同。例如，可以通过关闭多个子阳极350A中的一些来增加子阳极之间的距离。
将参考图11更详细地描述根据本公开另一实施方式的电镀设备的效果。
图11是示出分别根据示例3至5的每个电镀设备中基于阳极中心的沿Z轴方向的电流密度的图。
在本公开的示例3中，包括多个子阳极，所述子阳极在X轴方向上延伸并且在Y轴方向上彼此隔开预定距离。例如，每个子阳极的Y轴方向长度为10mm，子阳极之间的距离为15mm。
除了阳极包括以20mm的距离彼此间隔开的子阳极之外，本公开的示例4与示例3基本相同。
除了阳极包括以25mm的距离彼此间隔开的子阳极之外，本公开的示例5与示例3基本相同。
使用根据示例3至5的电镀设备分别进行电镀工艺，同时将基板和阳极之间的距离保持在30mm。使用形成的镀层对阳极固定时形成的电流密度进行模拟。
参考图11，其中多个子阳极在Y轴方向上间隔开的示例3至5包括基于阳极中心具有均匀电流密度的相应区域FA3、FA4和FA5。
例如，可以示出根据子阳极之间的距离是20mm的示例4的具有均匀电流密度的区域FA4大于根据子阳极之间的距离为15mm的示例3的具有均匀电流密度的区域FA3。此外，可以示出根据子阳极之间的距离是25mm的示例5的具有均匀电流密度的区域FA5大于根据子阳极之间的距离为20mm的示例4的具有均匀电流密度的区域FA4。通过改变在Y轴方向上彼此间隔开的子阳极之间的距离，可以获得在阳极的中心部分中具有均匀电流密度的轮廓。因此，可以形成在镀层中的厚度和金属组成比均匀的镀层。
图12是根据本公开另一实施方式的电镀设备400的平面图。图12所示的电镀设备400与图6所示的电镀设备200大致相同，除了阳极450之外。因此，将省略其重复描述。
参照图12，根据本公开另一实施方式的电镀设备400的阳极450包括在平面上以矩阵形式设置的多个子阳极450A。
在图12所示的电镀设备400中，m个子阳极沿X轴方向设置，n个子阳极沿Y轴方向设置。例如，多个子阳极450A可设置在平面上的M×N矩阵中。在这种情况下，M是2或更大的整数，N是2或更大的整数。
以矩阵形式设置的多个子阳极450A在X轴方向和Y轴方向上彼此隔开设置。在这种情况下，绝缘层INS3可分别设置在彼此隔开的多个子阳极450A之间。因此，多个子阳极450A之间的绝缘层INS3可以网状形式设置。每个绝缘层INS3使在Y轴方向和X轴方向上与之相邻的多个子阳极450A绝缘，并在子阳极450A之间保持恒定距离。
在根据本公开的另一实施方式的电镀设备400中，以矩阵形式设置的多个子阳极450A可分别连接到独立操作的开关上。控制器CONTROL控制每个开关的开/关操作，以独立地向每个子阳极450A施加电压。通过独立地控制每个子阳极450A，可以为所有子阳极450A的每个区域不同地形成子阳极450A和阴极140之间的电流。
根据本公开的另一个实施方式的电镀设备400使用以矩阵形式设置的多个子阳极450A。因此，可以获得阳极450中心部分电流密度均匀的轮廓。因此，根据公开的另一实施方式的电镀设备400可以形成镀层中厚度均匀且金属的组成比均匀的镀层。
此外，根据本公开的另一实施方式的电镀设备400可以独立地控制构成阳极450的多个子阳极450A中的每一个。例如，在根据本公开的另一实施方式的电镀设备400中，可以通过关闭多个子阳极450A中的一些来自由调节打开的子阳极之间的距离。因此，可以为阳极450的每个区域自由调节电流密度。因此，可以形成镀层中厚度均匀且金属的组成比均匀的镀层。
电镀方法
图13是被提供以用于说明根据本公开实施方式的电镀方法的流程图。参考图13，根据本公开实施方式的电镀方法包括在镀槽中的水平方向上放置包括种子图案的基板(S110)。此外，该电镀方法包括在基板的两侧放置多个阴极(S120)，并在基板上放置与基板隔开的阳极(S130)。该电镀方法还包括向多个阴极和阳极施加电流(S140)，并在沿第一方向移动阳极的同时在基板上形成镀层(S150)。将基于上面参照图6和图7描述的电镀设备200描述根据本公开的实施方式的电镀方法，但不限于此。根据本公开的实施方式的电镀方法可以根据本公开的各种实施方式使用其他电镀设备100、300和400。
首先，包括种子图案的基板130在镀槽110中以水平方向设置(S110)。
例如，作为镀敷目标对象的基板130被设置在位于镀槽110内的台架120上。基板130在镀槽110中以水平方向设置。在这种情况下，基板130的设置可以使基板130的表面平行于镀槽110中的镀液SOL的表面。
然后，在基板130的两侧设置多个阴极140(S120)。
多个阴极140设置为与基板130的两侧的至少一部分接触。在这种情况下，多个阴极140连接到基板130上的种子图案并向其施加电流。例如，多个阴极140可以包括多个第一阴极140A和多个第二阴极140B。在这种情况下，多个第一阴极140A可以基于作为阳极250的移动方向的X轴方向设置在基板130的一侧。此外，多个第二阴极140B可以设置在基板130的另一侧。在这种情况下，第一阴极140A分别面向第二阴极140B设置。例如，多个第一阴极140A可以分别面对多个第二阴极140B共线地设置。
然后，将镀液SOL供应到镀槽110中。因此，可以用镀液SOL填充镀槽110。当镀液SOL填充镀槽110时，多个第一阴极140A和多个第二阴极140B可以平行于镀液SOL的表面设置。多个阴极140可以作为夹具以固定基板130。例如，其上设置有多个第一阴极140A和多个第二阴极140B的虚拟平面可以平行于镀液SOL的表面设置。因此，基板130的表面可以保持平行于镀液SOL的表面。
然后，将阳极250设置在基板130上以与基板130间隔开(S130)。
阳极250设置在距基板130的固定表面预定距离处。在阳极250可以与阴极保持恒定电流并且具有均匀电流密度的范围内，基板130与阳极250之间的距离可以自由调节。例如，基板130和阳极250之间的距离可以是约30mm，但不限于此。
喷嘴160可以与阳极250组合设置。例如，喷嘴160也设置成与阳极250一样与基板130的表面间隔开。
然后，将电流施加到多个阴极140和阳极250(S140)。
例如，将负电压施加到阴极140，并且将正电压施加到阳极250。因此，可以在多个阴极140和阳极250之间形成电流。
施加电流的过程(S140)可以包括通过多个阴极140和阳极250向种子图案施加恒定电流。如果恒定电流在阴极140和阳极250之间流动，则可以形成厚度和表面轮廓均匀的镀层。
例如，施加恒定电流的过程可包括向阳极250施加恒定电压并将AC电压施加到多个阴极140。
例如，将AC电压施加到多个阴极140的过程可以包括向多个阴极140施加AC电压，该AC电压随着阳极250移动而变化。为了即使阳极250的位置改变也在基板130上保持恒定电流，可以根据阳极250的位置变化来改变施加到多个阴极140的AC电流的电平。
将AC电压施加到多个阴极140的过程还可以包括将相同的电压施加到彼此面对设置的第一阴极140A和第二阴极140B。因为具有相同电平的AC电压被施加到彼此面对设置的第一阴极140A和第二阴极140B，所以当阳极250移动时，施加到第一阴极140A和第二阴极140B的电流的总和可以保持恒定。此外，可以在阳极250和阴极140之间保持恒定电流。
将AC电压施加到多个阴极140的过程还可以包括基于在与多个阴极140中的每一个对应的位置处的阳极250下方的镀敷面积将可变AC电压施加到多个阴极140中的每一个。当阳极250移动时，基于与多个阴极140中的每一个对应的阳极250下方的镀敷区域中的镀敷面积，调节施加到多个阴极140的电压或者打开/关闭阴极140。对于每个镀敷区域，可以改变电流密度，因此，可以调节要在镀敷区域上形成的镀层的厚度和表面特性。
向阳极250施加恒定电压的过程还可以包括独立地向多个子阳极251和252中的每一个施加电压。
例如，参考图6中所示的电镀设备200，电镀设备200可以使用包括多个子阳极251和252以及设置在多个子阳极251和252之间的绝缘层INS1的阳极250。绝缘层INS1使多个子阳极251和252绝缘并且保持子阳极251和252之间的恒定距离。例如，可以通过独立地向每个子阳极251和252施加电压来独立地控制多个子阳极251和252。因此，对于整个阳极250的每个区域，可以不同地形成阳极250和阴极140之间的电流。
例如，通过打开/关闭多个子阳极251和252中的每一个，可以选择性地将电压施加到多个子阳极251和252。当关闭一些子阳极时，在施加电压的子阳极之间的距离增加。可以改变子阳极251和252之间的距离以获得其中阳极250的中心部分中的电流密度均匀的轮廓。因此，可以在镀层中形成厚度和金属组成比均匀的镀层。
然后，在阳极250沿X轴方向移动的同时，在基板130上形成镀层(S150)。
例如，连接单元171和连接到阳极250的驱动器172可用于沿X轴方向移动阳极250。阳极250在向多个阴极140和阳极250施加电流的状态下沿X轴方向移动。因此，在位于阳极250下方的基板130的上表面上形成镀层。
可通过沿X轴方向平移阳极250来重复形成镀层。
如果喷嘴160与阳极250结合，则喷嘴160与阳极250一起在X轴方向上移动。镀液SOL通过喷嘴160从基板130上方供给。因此，可以将镀液SOL在镀槽110中的浓度变化最小化，并抑制镀层中金属含量的变化。
根据本公开的实施方式的电镀方法涉及一种水平电镀方法，通过该方法将多个阴极设置在基板的两侧。因此，由于阴极和种子图案之间的多重接触，种子图案的电阻可以保持恒定。因此，电流密度可在整个基板上保持均匀，并可形成均匀的镀层。此外，根据本公开的实施方式的电镀方法可以通过将镀液的表面大致平行于基板的表面地放置来抑制镀敷过程中产生的副产品的垂直累积。
此外，所述电镀方法可以通过基板两侧的多个阴极调节施加到各个镀敷区域的电流，从而改变电流密度。例如，电镀方法可以在各个镀敷区域获得不同的电流密度，从而调节在各个镀敷区域上形成的镀层的厚度和表面特性。
此外，根据本公开实施方式的电镀方法使用包括多个子阳极的阳极和绝缘层里选择性地向子阳极施加电压。因此，可以获得阳极中心部分电流密度均匀的轮廓。因此，可以形成镀层中厚度和金属组成比均匀的镀层。
下文将描述本公开的一个实施方式。
根据本公开的实施方式，电镀设备包括镀槽、在镀槽中水平方向上并配置成支撑基板的台架、基板两侧的多个阴极和基板上的阳极，阳极与基板隔开，并且配置成在第一方向上可移动。
根据本公开的一些实施方式，多个阴极可以包括在第一方向的基板的第一侧的多个第一阴极和在第一方向的基板的与第一侧相对的第二侧的多个第二阴极，并且可以配置多个第一阴极中的每一个以对应于多个第二阴极中的每个。
根据本公开的一些实施方式，电镀设备还可以包括电连接到多个阴极和阳极以施加电流的电源单元，以及配置为控制电源单元的控制器。
根据本公开的一些实施方式，第一方向的阳极长度可以短于垂直于第一方向的第二方向的阳极长度。
根据本公开的一些实施方式，阳极可包括多个子阳极，多个子阳极彼此间隔开。
根据本公开的一些实施方式，阳极还可以包括在多个子阳极之间的至少一个绝缘层。
根据本公开的一些实施方式，多个子阳极中的每一个可以在第二方向上延伸，并且多个子阳极和至少一个绝缘层可以在第一方向上交替地设置。
根据本公开的一些实施方式，多个子阳极中的每一个可以在第一方向上延伸，并且多个子阳极和至少一个绝缘层可以在第二方向上交替地设置。
根据本公开的一些实施方式，多个子阳极以矩阵形式设置在平面上。
根据本公开的实施方式，水平电镀设备包括：镀槽，其具有填充镀液的空间；多个第一阴极和多个第二阴极，设置为在镀槽中彼此面对并且被配置为将不同的电流密度施加到相应电镀区域；以及多个第一阴极和多个第二阴极上的阳极，阳极被配置为可在多个第一阴极和多个第二阴极之间移动。
根据本公开的一些实施方式，当镀槽填充有镀液时，可以在其上设置多个第一阴极和多个第二阴极的虚拟平面平行于镀液的表面。
根据本公开的一些实施方式，水平电镀设备还可包括基板，该基板包括与多个第一阴极和多个第二阴极接触的种子图案，基板位于镀槽中，并且当在镀槽中填充镀液时，镀液的表面可以与基板的表面平行。
根据本公开的一些实施方式，水平电镀设备还可包括电连接到多个第一阴极、多个第二阴极和阳极以施加电流的电源单元和配置为控制电源单元的控制器。
根据本公开的一些实施方式，阳极可以包括彼此间隔开的多个子阳极，多个子阳极被分别施加电压。
根据本公开的一些实施方式，阳极还可包括绝缘层，该绝缘层被配置为使多个子阳极电绝缘。
根据本公开的实施方式，一种电镀方法包括：将包括种子图案的基板沿水平方向放置在镀槽中，将多个阴极放置在基板的两侧，将阳极放置在基板上，阳极与基板间隔开，向多个阴极和阳极施加电流，并基于阳极在第一方向上的移动在基板上形成镀层。
根据本公开的一些实施方式，施加电流可以包括通过多个阴极和阳极向种子图案施加恒定电流。
根据本公开的一些实施方式，施加电流可以包括向阳极施加恒定电压并向多个阴极施加交流电压。
根据本公开的一些实施方式，施加交流电压可以包括向多个阴极施加交流电压，该交流电压的电平随着阳极移动而变化。
根据本公开的一些实施方式，多个阴极可以包括在第一方向上在基板的第一侧的多个第一阴极和在第一方向上在基板的第二侧的多个第二阴极，所述多个第一阴极中的每一个可以对应于所述多个第二阴极中的每一个。
根据本公开的一些实施方式，施加交流电压可以包括向多个阴极中的每一个施加交流电压，该交流电压根据在对应于多个阴极中的每一个的位置处的阳极下方的镀敷面积变化。
根据本公开的一些实施方式，阳极可以包括多个子阳极和多个子阳极之间的至少一个绝缘层，并且施加电流还可以包括独立地向多个子阳极中的每个子阳极施加电流。
对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本公开的技术构思或范围的情况下，可以在本公开中进行各种修改和变化。因此，可以预期本公开的实施方式覆盖本公开的修改和变化，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年12月31日提交的韩国专利申请No.10-2018-0173557的权益和优先权，其全部内容通过引用结合于此。

Claims (18)

1.一种电镀设备，所述电镀设备包括：
镀槽；
沿水平方向的基板；
在所述基板的一个表面上的第一方向上在所述基板的第一侧和第二侧的多个阴极；
在所述基板上的阳极，所述阳极与所述基板间隔开并且被配置为能在所述第一方向上移动；和
控制器，所述控制器被配置为控制电源单元基于所述基板上的对应于所述阳极的位置的镀敷面积来调节施加到所述多个阴极的电压，
其中，所述电源单元向所述阳极施加直流电压并向所述多个阴极施加交流电压，并且所述电源单元向所述多个阴极之中的彼此面对设置的第一阴极和第二阴极施加相同的电压，
其中，当所述阳极移动时，在所述阳极和所述第一阴极之间流动的电流与在所述阳极和所述第二阴极之间流动的电流之和是恒定的，
其中，所述阳极包括以矩阵形式设置在平面上的多个子阳极和以网状形式设置在所述多个子阳极之间的至少一个绝缘层，并且
其中，在操作期间，所述多个子阳极分别被施加电压以获得所述阳极的中心部分中的电流密度均匀的轮廓。
2.根据权利要求1所述的电镀设备，其中所述多个阴极包括：
在所述基板的所述第一侧的多个第一阴极，和
在所述基板的所述第二侧的多个第二阴极，并且
所述多个第一阴极中的每一个被配置为对应于所述多个第二阴极中的每一个。
3.根据权利要求2所述的电镀设备，所述电镀设备还包括：
所述电源单元，所述电源单元与所述多个阴极和所述阳极电连接以施加电流。
4.根据权利要求1所述的电镀设备，
其中，在所述基板的所述一个表面上，所述阳极在所述第一方向上的长度短于所述阳极在垂直于所述第一方向的第二方向上的长度。
5.根据权利要求4所述的电镀设备，其中，所述多个子阳极彼此间隔开。
6.根据权利要求5所述的电镀设备，其中：
所述多个子阳极中的每一个在所述第二方向上延伸，并且
所述多个子阳极和所述至少一个绝缘层在所述第一方向上交替设置。
7.根据权利要求5所述的电镀设备，其中：
所述多个子阳极中的每一个在所述第一方向上延伸，并且
所述多个子阳极和所述至少一个绝缘层在所述第二方向上交替设置。
8.根据权利要求1所述的电镀设备，还包括所述镀槽中沿水平方向并配置为支撑所述基板的台架。
9.一种水平电镀设备，所述水平电镀设备包括：
具有填充镀液的空间的镀槽；
多个第一阴极和多个第二阴极，所述多个第一阴极和所述多个第二阴极设置成在所述镀槽中彼此面对并且被配置为向各个镀敷区域施加不同的电流密度；
在所述多个第一阴极和所述多个第二阴极上的阳极，所述阳极被配置为能在所述多个第一阴极和所述多个第二阴极之间移动；和
控制器，所述控制器被配置为控制电源单元基于所述阳极下方的镀敷面积来调节施加到所述多个第一阴极和所述多个第二阴极的电压，
其中，所述电源单元向所述阳极施加直流电压并向所述多个第一阴极和所述多个第二阴极施加交流电压，并且所述电源单元向所述多个第一阴极和所述多个第二阴极之中的彼此面对设置的所述第一阴极和所述第二阴极施加相同的电压，
其中，当所述阳极移动时，在所述阳极和所述第一阴极之间流动的电流与在所述阳极和面对所述第一阴极的所述第二阴极之间流动的电流之和是恒定的，
其中，所述阳极包括以矩阵形式设置在平面上的多个子阳极和以网状形式设置在所述多个子阳极之间的至少一个绝缘层，并且
其中，在操作期间，所述多个子阳极分别被施加电压以获得所述阳极的中心部分中的电流密度均匀的轮廓。
10.根据权利要求9所述的水平电镀设备，其中当所述镀槽填充有所述镀液时，其上设置有所述多个第一阴极和所述多个第二阴极的虚拟平面平行于所述镀液的表面。
11.根据权利要求9所述的水平电镀设备，所述水平电镀设备还包括：
基板，所述基板包括与所述多个第一阴极和所述多个第二阴极接触的种子图案，所述基板位于所述镀槽中，并且
当所述镀槽填充有所述镀液时，所述镀液的表面平行于所述基板的表面。
12.根据权利要求9所述的水平电镀设备，所述水平电镀设备还包括：
所述电源单元，所述电源单元与所述多个第一阴极、所述多个第二阴极和所述阳极电连接，以施加电流。
13.根据权利要求9所述的水平电镀设备，其中，所述多个子阳极彼此间隔开。
14.一种电镀方法，所述电镀方法包括：
将包括种子图案的基板沿水平方向放置在镀槽中；
在所述基板的一个表面上的第一方向上在所述基板的第一侧和第二侧放置多个阴极；
在所述基板上放置阳极，所述阳极与所述基板间隔开；
向所述多个阴极和所述阳极施加电流；和
基于所述阳极在所述第一方向上的移动在所述基板上形成镀层，
其中，施加电流包括向所述多个阴极施加交流电压，并且向所述阳极施加直流电压
其中，施加交流电压包括向所述多个阴极中的每一个施加交流电压，所述交流电压根据对应于所述多个阴极中的每一个的位置处的所述阳极下方的镀敷面积而变化，
其中，向所述多个阴极之中的彼此面对设置的第一阴极和第二阴极施加相同的电压，
其中，当所述阳极移动时，在所述阳极和所述第一阴极之间流动的电流与在所述阳极和所述第二阴极之间流动的电流之和是恒定的，
其中，所述阳极包括以矩阵形式设置在平面上的多个子阳极和以网状形式设置在所述多个子阳极之间的至少一个绝缘层，并且
其中，施加电流还包括独立地将电流施加到所述多个子阳极中的每一个。
15.根据权利要求14所述的电镀方法，其中施加电流包括通过所述多个阴极和所述阳极向所述种子图案施加恒定电流。
16.根据权利要求15所述的电镀方法，其中施加电流还包括：
向所述阳极施加恒定电压。
17.根据权利要求16所述的电镀方法，其中所述交流电压的电平随着所述阳极移动而变化。
18.根据权利要求16所述的电镀方法，其中：
所述多个阴极包括在所述基板的所述第一侧的多个第一阴极和在所述基板的所述第二侧的多个第二阴极，并且
所述多个第一阴极中的每一个对应于所述多个第二阴极中的每一个。
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