TW202208699A - 用於在基板之化學及/或電解表面處理中固持基板的電鍍框架單元 - Google Patents

用於在基板之化學及/或電解表面處理中固持基板的電鍍框架單元 Download PDF

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Abstract

本發明係關於一種用於在一基板之一化學及/或電解表面處理中固持該基板的電鍍框架單元及一種用於裝配用於在一基板之一化學及/或電解表面處理中固持該基板的一電鍍框架單元之方法。 該電鍍框架單元包括一前板、一後板及一真空單元。該前板包括環繞一前凹槽部分之一前框架部分。該後板包括一後框架部分。該前框架部分與該後框架部分彼此連接以將該基板固持在該前框架部分與該後框架部分之間。該真空單元經組態以將該前框架部分與該後框架部分之間的一內部壓力減小至低於一環境壓力，以相對於該後框架部分而附接該前框架部分。

Description

用於在基板之化學及/或電解表面處理中固持基板的電鍍框架單元
本發明係關於一種用於在一基板之一化學及/或電解表面處理中固持該基板的電鍍框架單元以及一種用於裝配用於在一基板之一化學及/或電解表面處理中固持該基板的一電鍍框架單元之方法。
電鍍術係在諸多不同行業中(尤其在半導體相關行業中)用以金屬化表面或表面之一部分的若干種最常用技術中之一種。緣由係，對於各種類型之基板及各種大小之基板而言，該電鍍製程具簡易性及可擴縮性。諸如低操作成本之額外優點使得電鍍或電沈積成為用於一基板之一金屬化之一較佳方法。另外，可在同一時間處理多個基板。
為了在電鍍製程期間達成一充分膜品質及均勻性，尤其重要的係保證與基板之一個或多個表面之極好電接觸，其中通常已存在一個或多個導電種子層，以在基板之表面區域上面分佈一電流密度。極佳電接觸係藉由將用於電鍍製程之基板安裝至一電鍍框架來達成的，該電鍍框架在電鍍製程期間用作一支撐框架。電鍍框架在同一時間充當一搬運框架，該搬運框架用以透過電解質電鍍系統及程序序列自一裝載/卸載站傳送基板並將該基板傳回至該裝載/卸載站。該電鍍框架亦可經設計以同時搬運多個基板。
先前技術之電鍍框架係由兩個框架部分(一上部半框架及一下部半框架)組成，其中透過機械力將一基板夾置在上部半框架與下部半框架之間。框架部分將電觸點按壓至基板表面，基板表面已製備有用於電鍍製程之一種子層。某些框架被夾持在一起；某些框架必須手動地旋擰在一起。電觸點周圍之一密封環可用以避免電觸點被電鍍，此類框架接著被稱為一乾式觸點框架。亦存在不密封電觸點以使其不透電解質溶液之所謂濕式觸點框架。
先前技術之電鍍框架透過複雜幾何夾持系統施加一機械力來確保對基板之一牢固固定，此通常需要大量螺釘來手動緊固。此等手動緊固程序經常導致施加至基板上之力不均勻，且此極常導致不可靠電接觸，從而產生一不均勻電鍍製程。
歸因於用於透過對螺釘之手動緊固來固定基板所需之干涉，基板之一全自動裝載及卸載亦係不可能的，或者僅能透過複雜機器人系統之一實施方案來實現。
此等複雜幾何夾持系統之另一主要缺點係隅角、邊緣及間隙之存在，其等對於在電鍍製程之後進行沖洗及乾燥係極具有挑戰性且耗時的。用於移除所有化學殘留物之一徹底沖洗以及用於避免留下任何乾燥殘留物之一徹底乾燥對電鍍製程之一成功完成至關重要。
在乾式觸點框架的情形中，基板表面之大部分被電解質電鍍溶液屏蔽。以此方式，基板之頂部表面上之一顯著區域被消耗以用於形成電觸點，此減小了用於構建裝置之可用表面區域。若更多表面區域可用於功能性，則對於電鍍製程而言將具有顯著成本優點。
另外，已發現，使用一密封環來保護電觸點之乾式觸點框架對於大規模基板之自動裝載及卸載係極成問題的，並且經常導致一失效電接觸。此失效電接觸在大多數情況下不能被立即偵測到，而是僅在電鍍製程之後被偵測到，此時基板已被誤處理並且不得不以一高成本報廢。
在濕式觸點框架的情形中，電觸點或接腳通常提供極可靠電接觸，但在電鍍製程期間會被嚴重塗佈。隨著時間的推移，經嚴重塗佈之電觸點導致一更大表面接觸區域，此導致隨後經處理基板的一電鍍可變性(當接觸區域增加時，將有更大量之電流通過)。
在同一時間，與基板上之其他區域相比，當使用濕式觸點框架時，電接觸區域傾向於在基板表面上電鍍有一較厚金屬層(過度電鍍)。當現在在裝置之構建期間透過電鍍製程來處理基板數次(通常高達10次或更多次)時，電接觸區域中之明顯較厚金屬層可會在基板之後續處理期間(例如在用後續表面層(如光阻劑層或絕緣層或鈍化層)來塗佈期間)產生問題。
因此，可存在提供用於在一基板之一化學及/或電解表面處理中固持該基板的一經改良電鍍框架單元之一需要，特定而言，此允許一更均勻之電鍍製程。
藉由獨立申請項之標的物來解決上文所闡述之問題，其中將其他實施例併入附屬申請項中。應注意，下文中所闡述之本發明之態樣亦適用於用於在一基板之一化學及/或電解表面處理中固持該基板的該電鍍框架單元及用於裝配用於在一基板之一化學及/或電解表面處理中固持該基板的一電鍍框架單元之該方法。
根據本發明，呈現一種在一基板之一化學及/或電解表面處理中固持該基板的電鍍框架單元。該電鍍框架單元包括 -  一前板， -  一後板，及 -  一真空單元。
該前板包括環繞一前凹槽部分之一前框架部分。
該後板包括一後框架部分。視情況，該後框架部分環繞一後凹槽部分。
該前框架部分與該後框架部分彼此連接以將該基板固持在該前框架部分與該後框架部分之間。
該真空單元經組態以將該前框架部分與該後框架部分之間的一內部壓力減小至低於一環境壓力，以相對於該後框架部分而附接該前框架部分。
該前板與該後板可一起形成一電鍍框架。該前板及該後板可各自形成環繞一凹槽或孔之一框架。
該前框架部分與該後框架部分彼此連接，此可理解為該前框架部分與該後框架部分僅彼此接觸、彼此相鄰地設置及彼此觸碰。該前框架部分與該後框架部分並未彼此緊固。
該內部壓力可理解為由該前框架部分及該後框架部分形成並環繞的一腔體之一內部內之壓力。
該環境壓力可理解為大氣壓力。
該真空單元可理解為一泵且特定而言可理解為一抽吸泵。該內部壓力與該環境壓力之間的壓力差可導致該前框架部分與該後框架部分之間的一抽吸力。該抽吸力可導致該前框架部分與該後框架部分之間的附接或固定接合，以在該前框架部分與該後框架部分之間機械地固持並電接觸該基板。
新電鍍框架單元可理解為一濕式觸點真空框架，其中藉由該抽吸力將該前框架部分與該後框架部分固持就位。該抽吸力可導致至該基板上之一機械力，以將該基板固持在該前框架部分與該後框架部分之間。換言之，該前框架部分及該後框架部分可理解為兩個部分框架或半框架，其等藉由該經減小壓力或真空而不是習用所使用的機械緊固裝置(如(例如)用以固持並接觸該基板之螺釘)來牽拉在一起。
該新電鍍框架單元可允許藉助優異機械穩定性以及施加至基板上的尤其均勻且經良好定義之力來達成對該基板之一經改良緊固。此可導致尤其在該基板之至少一前側及/或及一後側上之極可靠電接觸，此允許一極均勻電鍍。該新電鍍框架單元可達成大規模基板之一簡單、快速及可靠之自動裝載及卸載，而手動裝載較佳地仍係可能的。
該新電鍍框架單元可消除或至少顯著減小該等電觸點上之電鍍之副效應，此可允許隨後經處理基板之一穩定電鍍。該新電鍍框架單元可顯著減輕或減少該基板表面上之該等電接觸區域中之一過度電鍍，此可在同一基板之後續處理步驟期間允許一穩定電鍍。該新電鍍框架單元可在電鍍期間顯著減小一屏蔽接觸區域，此會留下待用於功能性之更多表面區域。
可極容易、高效及有效地對該新電鍍框架單元進行沖洗及乾燥，而不會增加一沖洗及乾燥時間及/或不會在該該基板表面上(尤其在材料隅角、邊緣及間隙中)留下乾燥殘留物(如水跡)。
在一實施例中，該真空單元包括配置在該電鍍框架內之一內部經減小壓力源。該內部經減小壓力源可係一泵，較佳地一真空泵。該泵可配置在該前框架部分與該後框架部分之間。該泵可附接至該前板及/或該後板。
在一實施例中，該真空單元包括一真空連接線，該真空連接線經組態以連接至配置在該電鍍框架外部之一外部經減小壓力源。此真空連接線可替代該內部經減小壓力源，或除該內部經減小壓力源外亦存在該真空連接線。在後一情形中，該外部經減小壓力源可經定尺寸以初始安置該經減小壓力，而該內部經減小壓力源可經定尺寸以僅例如根據所改變條件或壓力損失而調整該經減小壓力。該外部經減小壓力源可配置在用於該基板之一裝載/卸載站處。該外部經減小壓力源可係一泵，較佳地一真空泵。
在一實施例中，該電鍍框架單元進一步包括電接觸部分，該等電接觸部分配置在該前框架部分及/或該後框架部分處以電接觸該基板。該等電接觸部分可包括按壓至該基板上之電觸點。在一實施例中，該等電接觸部分自該前框架部分延伸至該前凹槽部分中。在一實施例中，該等電接觸部分自該後框架部分延伸至該後凹槽部分中。在一實施例中，該等電接觸部分係指狀的。此意指該等電接觸部分具有一縱向延伸部，該縱向延伸部大於垂直於該等電接觸部分之縱向延伸部的該等電接觸部分之寬度。此外，該縱向延伸部及/或該寬度較佳地大於該等電接觸部分之材料或壁厚度。該等電觸點可由具有一非導電塗層之金屬或一合金(例如一Cu合金)製成(例如由塑膠製成，且尤其由作為一熱塑性氟聚合物(例如Halar)之一聚合物製成)，以僅在該等電接觸部分相對於該基板之直接接觸之一位置處曝露導電金屬或合金。具有或不具有塗層之該等電接觸部分之形狀可減小一開放式電接觸區域以僅與該基板表面進行直接接觸，以便顯著減少該等電接觸部分上之一過度電鍍。
上文所闡述之設計可確保該基板之僅一絕對最小部分被屏蔽或遮蔽而不透電解質溶液，此會留下待用於功能性之更多表面區域。延伸或指狀電接觸部分之另一優點係一優異沖洗及乾燥性質，此乃因該基板之僅一絕對最小部分被屏蔽或遮蔽而不透沖洗液體及乾燥氣流。當自一沖洗槽拉出該基板時，僅存在對沖洗液體之一彎月面之最小量阻力，且僅存在對一乾燥氣流之最小量阻力，並且不具有隱藏隅角，此使得留下殘留物之一風險極低。
在一實施例中，將該等電接觸部分設置在該前框架部分及該後框架部分處。該前框架部分處之該等電接觸部分可相對於該後框架部分處之該等電接觸部分而位移。換言之，該前框架部分或半框架及該後框架部分或半框架上之該等電接觸部分或指狀物未對準至同一位置，而是相對於彼此而移位一特定距離。特定而言，該等接觸部分或指狀物可自左而右或自上而下地偏移。該等電接觸部分之此經位移配置可達成一更均勻電鍍。
該前框架部分處之縱向延伸或指狀電接觸部分可具有一第一方向；該後框架部分處之指狀電接觸部分可具有一第二方向。方向可係相同的，但較佳地可有所不同。舉例而言，該第一方向與該第二方向相交，使得當在一俯視圖中觀看時，該前框架部分處之指狀電接觸部分與該後框架部分處之指狀電接觸部分將彼此交叉。該方向之特徵在於可與各別框架部分之一邊緣成一角度。該等指狀電接觸部分與對應框架部分之毗鄰邊緣之間的一角度可係在10°至80°之一範圍中，較佳地在20°至70°之一範圍中，更佳地在30°至70°之一範圍中。
該等電接觸部分之經位移配置可在不增加接觸區域中之所沈積金屬層的情況下達成對同一基板之多次後續處理。此可藉由在首先顛倒且然後旋轉180度之兩個後續程序中安裝基板來達成。以此方式，接觸區域中之平均過度電鍍在整個基板邊緣上面得到平衡。舉例而言，若在後續處理期間應用一組兩個、三個或更多個電鍍框架，則所有電鍍框架僅在指狀物之放置上有所不同，不存在電觸點被接觸兩次。此可導致基板邊緣上之金屬沈積之一最終平滑度，且此可使得基板之一顯著較大部分能夠用於功能性裝置。此會減少消耗成本且允許對基板以及化學品、電及其他所需資源之節省。
在一實施例中，該等電接觸部分係彈簧負載的。該等電觸點可由金屬(例如Au)或一合金製成，且可實施由一塑膠材料(例如PTFE)製成之一膜以達成彈簧負載功能。彈簧負載之電接觸部分可理解為單針彈簧接腳，且可包括一柱塞、一筒狀物及一彈簧。當將力施加至該接腳時，該彈簧被壓縮且該柱塞在該筒狀物內部移動。該筒狀物之性質會保持該柱塞，當該接腳未鎖定就位時會阻止該彈簧將該柱塞推出。較佳地，在該柱塞與該筒狀物之間存在一密封件或膜，以防止任何液體或電解質進入該筒狀物並與該彈簧發生接觸。否則，該液體或電解質可能結晶並阻礙該彈簧之移動，且藉此阻礙電接觸部分之移動。換言之，該彈簧負載可防止任何液體或電解質洩漏至液體或電解質不應進入之區域中。始終確保一優異電接觸且可在具有該基板之該電鍍框架浸入至一電鍍溶液之前自動測試該電接觸。一彈簧負載力可經組態並經設計使得每一電接觸部分將相同恆定力施加至該基板上，從而確保一恆定功率密度自電接觸部分傳輸至該基板，以確保一均勻電鍍。
在一實施例中，該電鍍框架單元進一步包括一密封單元，該密封單元配置在該前框架部分及/或該後框架部分處以相對於該後框架部分而密封該前框架部分。該密封單元可係或可包括一密封環。該密封單元可配置在該等電觸點周圍。此可避免該等電觸點經受該電解質並被電鍍。
與如(例如)螺釘之習用機械緊固裝置相比，使用經減小壓力或真空將該前板及該後板作為兩個部分框架或半框架固持在一起之優點係可施加一極均勻、經良好定義且因此較低之力。與不銹鋼及諸如此類之先前技術之應用相比，此達成更軟材料之一應用來構建該電鍍框架單元。諸多較軟材料(如(例如) Al或諸多銅合金)之優點係，作為一基本材料性質，該等較軟材料具有一高得多之電導率以及溫度，且因此准許較高電流密度(高達400安培)到達基板表面並藉此達成具有顯著較高速度之沈積製程。此導致每沈積設備之基板處理量之一顯著增加，且藉此導致設備之擁有成本之一顯著降低以及較高盈利能力。出於安全緣由，一高熱導率亦係有利的，以便在例如突然局部極高電流密度的情況下避免過熱。此設計可使用諸多材料來構建新電鍍框架單元，例如不銹鋼、Ti-Pt、Au、Pt、CuSn6、Ag、CuBe及諸如此類。
如上文所闡釋，與如(例如)螺釘之習用所使用的機械緊固裝置相比，經減小壓力或真空之使用可達成用以固持該基板之一更均勻且因此更低之力。與先前技術相比，更低之力可達成由該前板及該後板組成之較薄電鍍框架之一使用。在一實施例中，經連接之前框架部分及後框架部分之一位置處的該電鍍框架之厚度係15 mm或更小，較佳地13 mm或更小。在一實例中，經連接之前框架部分及後框架部分之一位置處的該電鍍框架之厚度係在5 mm至15 mm、更佳地5 mm至10 mm之一範圍中。與先前技術相比，較薄電鍍框架可使得能夠將該基板放置得顯著更靠近一(例如高速度電鍍)分佈主體，此可進一步提高一電鍍速度。
如上文所闡釋，與先前技術相比，經減小壓力或真空之該使用達成一較低之力之一使用，且藉此達成更軟之電鍍框架之一使用。在一實施例中，該前框架部分及/或該後框架部分係由具有500 MPa或更小之一降伏強度的一材料製成。該前框架部分及/或該後框架部分可由具有400 MPa或更小之一降伏強度的一材料製成。該降伏強度可係在50 MPa至300 MPa、較佳地50 MPa至200 MPa、更佳地50 MPa至100 MPa之一範圍中。該前框架部分及/或該後框架部分可由具有習用所使用的小於鋼之一降伏強度的一降伏強度之一材料製成。
與先前技術相比，經減小壓力或真空之該使用可達成一較低之力，且藉此達成更軟及/或更薄之電鍍框架(前板與後板一起)之一使用。與先前技術之材料(例如鋼)相比，更軟及/或更薄之電鍍框架可具有一較高電導率以及溫度，且因此准許較高電流密度到達該基板表面，並且藉此達成具有顯著較高速度之沈積製程。在一實施例中，該前框架部分及/或該後框架部分係由具有在20℃下2×106 S/m及更大、較佳地在20℃下3×106 S/m及更大、更佳地4×106 S/m及更大之一電導率的一材料製成。在一實施例中，該前框架部分及/或該後框架部分係由具有在20℃下65 W/mK及更大、較佳地在20℃下150 W/mK及更大、更佳地在20℃下250 W/mK及更大之一熱導率的一材料製成。該前框架部分及/或該後框架部分可由具有大於習用所使用的鋼之一電導率及/或一熱導率的一電導率及/或一熱導率之一材料製成。
在一實施例中，該前框架部分及/或該後框架部分塗佈有一聚合物材料或諸如此類。該塗層可由塑膠製成，且特定而言由如一熱塑性氟聚合物之一聚合物製成。該塗層可由Halar、全氟烷氧基烷烴或諸如此類製成。該塗層可保護該前框架部分及/或該後框架部分免受化學腐蝕。
在一實施例中，該電鍍框架單元進一步包括一鎖定單元，該鎖定單元配置在該前板及/或該後板處以相對於該後框架部分而鎖定該前框架部分。藉助於該前框架部分與該後框架部分之間的經減小壓力，該鎖定單元可理解為除上文所闡述之第一鎖定元件之外的一第二鎖定元件。換言之，除經減小壓力或真空之外，該鎖定單元可形成一額外鎖定機構。該鎖定單元可係一備用物，以防該經減小壓力或真空可能失效。該第一鎖定元件與該第二鎖定元件可一起形成一較佳自動雙鎖定機構。該鎖定單元或該第二鎖定元件可係基於一經減小壓力或真空儲器、一(電)磁力、一機械夾持力或者能夠在該第一鎖定元件不能夠藉助於該前框架部分與該後框架部分之間的該經減小壓力來將兩個框架部分固持在一起的情況下將基板固定就位的另一技術。
在一實施例中，該電鍍框架單元進一步包括一搬運裝置。電鍍框架單元與搬運裝置之組合亦可理解為電鍍框架系統。該搬運裝置或Bernoulli裝置可經組態以用於對該基板之一無接觸固持，此意指該搬運裝置或Bernoulli裝置可在不接觸該基板的情況下固持該基板。該無接觸固持可理解為在不觸碰該基板或與該基板發生接觸的情況下固持或支撐該基板。「無接觸」及「在不觸碰或不發生接觸的情況下」可理解為在基本上無接觸及基本上不觸碰該基板或不與該基板發生接觸的情況下。未觸碰到功能性結構之特定部分或敏感部分或者基板之最大區域。然而，可在基板之邊緣、隅角或經特別指定(禁止)區帶或小的區域處觸碰到基板。搬運裝置可藉助於被動構件(例如接腳)或主動構件(例如夾持器)來觸碰並固持基板。緣由係為了保護基板之表面及基板之表面上所提供之功能性結構。該搬運裝置可固持基板，且特定而言可固定基板以防止一滑動，如(例如)一橫向滑動。該搬運裝置亦可拉直一彎曲基板，此意指使得該彎曲基板更平展或平坦。該搬運裝置可相對於該前板及/或該後板而移動以相對於由該前板及後板形成之該電鍍框架而移動該基板。該搬運裝置可經組態以在該電鍍框架內且特定而言在由該電鍍框架之該前板及該後板形成之一腔室內移動、搬運或輸送該基板。該搬運裝置可沿著垂直於該電鍍框架及/或該基板之一縱向延伸部的該電鍍框架及/或該基板之一寬度在一橫向(水平)方向上移動。該搬運裝置可在垂直於該電鍍框架及/或該基板之一縱向延伸部的一第一(X)橫向(水平)方向及一第二(Y)橫向(水平)方向上移動。
在一實施例中，該電鍍框架單元進一步包括一搬運臂，特定而言，該搬運臂經組態以觸碰該基板並僅將該基板固持在該基板之一預定固持部分中，例如該基板表面上之功能性結構或其他敏感部分之外部之一所謂禁止區帶。電鍍框架單元與搬運臂之該組合亦可理解為電鍍框架系統。該基板之該預定固持部分可配置在該基板之邊緣及/或隅角處。該搬運臂或機器人臂可藉助於例如一真空端執行器、一磁性抓握器、一機械夾持器或諸如此類來固持該基板。該搬運臂可相對於該前板及/或該後板而移動以相對於該電鍍框架(前板與後板一起)而移動該基板。該搬運裝置可用以移動、搬運該基板或將該基板輸送入及/或輸送出該電鍍框架，且特定而言輸送入及/或輸送出由該電鍍框架之該前板及該後板形成之一開放腔室。該搬運臂可沿著該電鍍框架及/或該基板之該縱向延伸部在一線性(垂直)方向上移動。
該搬運臂與該無接觸搬運裝置之一組合可經組態以藉助於該搬運臂將該基板引入該電鍍框架或該電鍍框架附近，該搬運臂在該基板之至少一適合預定固持部分(禁止區帶)處抓握並固持該基板。該搬運臂可接著經組態以將該基板移位或移交至該搬運裝置，該搬運臂甚至可將該基板無接觸地固持在該基板表面上之功能性結構或其他敏感部分之區域中。該搬運臂及/或該搬運裝置可經組態以將該基板引入由該前板及該後板形成之該開放式電鍍框架中。該搬運裝置可經組態以在該電鍍框架內移動並調整該基板。該搬運裝置可經組態以固持該基板，直至該電鍍框架用以藉助於該所施加抽吸力來固持該基板為止，且接著該搬運裝置可經組態以釋放該基板。該搬運裝置及該搬運臂可移回至其等靜止位置。
換言之，首先可藉由該搬運臂固持該基板之該預定固持部分來固持並移動該基板。接著可藉由該搬運裝置在例如基板表面上之任意及均勻功能性部分或敏感部分處無接觸地抓握該基板。該搬運裝置一固持住該基板，該搬運臂便可釋放該預定固持部分。該搬運裝置可將該基板調動至該電鍍框架中。該基板之該預定固持部分現可自由地由該電鍍框架抓握。該電鍍框架一固持住該基板，該搬運裝置便可釋放該基板表面。因此，可在不毀壞基板表面上之該等功能性結構及其他敏感部分的情況下搬運並調動該基板。
在一實施例中，該電鍍框架單元進一步包括一控制單元，該控制單元用以藉由該搬運裝置及該搬運臂來控制該搬運裝置及該搬運臂之該(該等)運動以及該基板之該(該等)緊固及/或釋放。該控制單元可進一步經組態以藉助於該電鍍框架來控制該基板之該緊固及/或釋放。
根據本發明，亦呈現一種用於在一基板之一化學及/或電解表面處理中固持該基板的電鍍系統。該電鍍系統包括如上文所闡述之該電鍍框架單元及一基板。該基板被固持在該電鍍框架單元之一前框架部分與一後框架部分之間。
根據本發明，亦呈現一種用於裝配用於在一基板之一化學及/或電解表面處理中固持該基板的一電鍍框架單元之方法。用於裝配該電鍍框架單元之該方法包括以下步驟，並不一定以此次序： -  提供具有環繞一前凹槽部分之一前框架部分的一前板， -  提供具有一後框架部分之一後板， -  在該前框架部分與該後框架部分之間插入一基板，使得該前框架部分及該後框架部分將該基板固持在該前框架部分與該後框架部分之間，及 -  將該前框架部分與該後框架部分之間的一內部壓力減小至低於一環境壓力，以相對於該後框架部分而附接該前框架部分。
用於裝配一電鍍框架單元之新方法可允許裝配具有該基板之一經改良緊固的一電鍍框架單元，該電鍍框架單元具有優異機械穩定性並具有施加至該基板上之尤其均勻及經良好定義之力。此可導致尤其在該基板之至少一前側及/或一後側上提供極可靠電接觸，此允許裝配之後的一極均勻電鍍。
用於裝配一電鍍框架單元之新方法可消除或至少顯著減小該等電觸點上之電鍍之副效應，此可允許隨後所處理之基板之一穩定電鍍。
用於裝配一電鍍框架單元之新方法可允許裝配一電鍍框架單元，在不增加一沖洗及乾燥時間的情況下及/或在不在該基板表面上(尤其在材料隅角、邊緣及間隙中)留下乾燥殘留物(如水跡)的情況下，對該電鍍框架單元進行沖洗及乾燥係極容易、高效且有效的。
在一實施例中，用於裝配一電鍍框架單元之該方法包括配置在該電鍍框架單元內之一內部經減小壓力源之一提供。在一實施例中，用於裝配一電鍍框架單元之該方法包括經組態以連接至配置在該電鍍框架單元外部之一外部經減小壓力源的一真空連接線之一提供。
在一實施例中，用於裝配一電鍍框架單元之該方法包括用以電接觸該基板的該前框架部分及/或該後框架部分處之電接觸部分之一配置。該等電接觸部分可包括按壓至該基板上之電觸點。該等電接觸部分可自該前框架部分延伸至該前凹槽部分中。該等電接觸部分可自該後框架部分延伸至該後凹槽部分中。在一實施例中，該等電接觸部分係指狀的。該前框架部分處之該等電接觸部分可相對於該後框架部分處之該等電接觸部分而位移。
在一實施例中，用於裝配一電鍍框架單元之該方法包括配置在該前框架部分及/或該後框架部分處的用以相對於該後框架部分而密封該前框架部分的一密封單元之一配置。
在一實施例中，用於裝配一電鍍框架單元之該方法包括配置在該前板及/或該後板處的用以相對於該後框架部分而鎖定該前框架部分的一鎖定單元之一配置。
在一實施例中，用於裝配一電鍍框架單元之該方法包括該基板藉助於至少接觸該基板之一預定固持部分之一搬運臂而靠近該電鍍框架單元之一固持及/或移動。在一實施例中，用於裝配一電鍍框架單元之該方法包括該基板藉助於一搬運裝置接觸該基板表面上之例如一任意及均勻功能性部分或敏感部分在該電鍍框架單元內之一無接觸固持及/或移動。在一實施例中，用於裝配一電鍍框架單元之該方法包括該搬運裝置一固持住該基板便進行之該搬運臂及該預定固持部分之一釋放。在一實施例中，用於裝配一電鍍框架單元之該方法包括該基板藉助於該電鍍框架較佳地在該基板之該預定固持部分處之一固持及/或接觸。在一實施例中，用於裝配一電鍍框架單元之該方法包括該電鍍框架一固持住該基板便進行之該搬運裝置之一釋放。
應理解，根據獨立申請項之該裝置及該方法具有特定而言與附屬申請項中所定義的類似及/或等同之較佳實施例。應進一步理解，本發明之一較佳實施例亦可係附屬申請項與各別獨立申請項之任一組合。
參考下文中所闡述之實施例，本發明之彼等及其他態樣將變得顯而易見並得以闡明。
圖1 示意性並例示性地展示根據本發明的用於在一基板30之一化學及/或電解表面處理中固持該基板30的一電鍍系統之一實施例。在圖1中以一分解視圖展示該電鍍系統。該電鍍系統包括基板30及根據本發明的用於在一基板30之一化學及/或電解表面處理中固持該基板30的一電鍍框架單元10。
電鍍框架單元10包括一前板11、一後板14及一真空單元17。
前板11包括環繞一前凹槽部分13之一前框架部分12。
後板14包括環繞一後凹槽部分16之一後框架部分15。
前框架部分12與後框架部分15彼此連接以將基板30固持在前框架部分12與後框架部分15之間。前框架部分12及後框架部分15係處於未彼此緊固但僅彼此接觸之一裝配狀態中。
真空單元17經組態以將前框架部分12與後框架部分15之間的一內部壓力減小至低於一環境壓力，以相對於後框架部分15而附接前框架部分12。真空單元17在此處至少係一抽吸泵。內部壓力係由前框架部分12及後框架部分15形成並環繞的一腔體或腔室之一內部內的壓力。環境壓力在此處係大氣壓力。
真空單元17在此處包括配置在電鍍框架單元10內及配置在後板14處之一內部經減小壓力源。真空單元17在此處進一步包括一真空連接線18，真空連接線18連接至配置在電鍍框架單元10外部之一外部經減小壓力源(未展示)。
基板30被固持在電鍍框架單元10之前框架部分12與後框架部分15之間。內部壓力與環境壓力之間的壓力差會導致前框架部分12與後框架部分15之間的一抽吸力。該抽吸力繼而導致前框架部分12相對於後框架部分15之附接，以在前框架部分12與後框架部分15之間機械地固持並電接觸基板30。
電鍍框架單元10包括一密封單元20，密封單元20在此處配置在後框架部分15處以相對於彼此而密封前框架部分12及後框架部分15，從而避免電觸點經受電解質並被電鍍。密封單元20在此處包括兩個密封環。
圖2 示意性並例示性地展示根據本發明的用於在一基板30之一化學及/或電解表面處理中固持該基板30的一電鍍框架單元10之一實施例之一細節。如圖1及圖2中所展示，電鍍框架單元10包括複數個電接觸部分19，電接觸部分19配置在前框架部分12及後框架部分15處以電接觸基板30。電接觸部分19自前框架部分12延伸至前凹槽部分13或後凹槽部分16中。電接觸部分19係指狀的，此意指電接觸部分19具有大於垂直於電接觸部分19之縱向延伸部的電接觸部分19之寬度的一縱向延伸部。安裝至前框架部分12之電接觸部分19之縱向延伸部在相對於安裝至後框架部分15之電接觸部分19之縱向延伸部的一相反方向上延伸。當在圖2之俯視圖中觀看時，安裝至前框架部分12之電接觸部分19與安裝至後框架部分15之電接觸部分19相交。此外，前框架部分12處之電接觸部分19及安裝至後框架部分15之電接觸部分19並非起始於同一位置處，其等相對於彼此而位移或偏移。
圖3a 在一俯視圖中示意性並例示性地展示根據本發明的用於在一基板30之一化學及/或電解表面處理中固持該基板30的一電鍍系統之一實施例，圖 3b 在一側視圖中展示同一電鍍系統。如在圖1中，電鍍系統包括一基板30及一電鍍框架單元10。電鍍框架單元10包括一前板11、一後板14及一真空單元。前板11包括環繞一前凹槽部分13之一前框架部分12。後板14包括環繞一後凹槽部分16之一後框架部分15。真空單元在此處包括一真空連接線18，真空連接線18連接至配置在電鍍框架單元10外部之一外部經減小壓力源(未展示)。
前框架部分12及後框架部分15係處於僅彼此接觸之經裝配狀態中。內部壓力與環境壓力之間的壓力差會導致前框架部分12與後框架部分15之間的一抽吸力。該抽吸力繼而導致前框架部分12相對於後框架部分15之一固定附接，以在前框架部分12與後框架部分15之間機械地固持並電接觸基板30。
圖4 及圖5 在一剖視圖中示意性並例示性地展示根據本發明的用於在一基板之一化學及/或電解表面處理中固持該基板的一電鍍框架單元10之一實施例。電接觸部分19係彈簧負載的。
圖6 在一總體3D視圖中示意性並例示性地展示根據本發明的用於在一基板30之一化學及/或電解表面處理中固持該基板30的一電鍍系統之一實施例。該電鍍系統在此處包括一搬運裝置25或Bernoulli裝置，搬運裝置25或Bernoulli裝置在不觸碰基板30的情況下用於基板30之一無接觸固持，以保護基板30之表面及基板30表面上所提供之功能性結構。搬運裝置25可在電鍍框架內輸送基板30，電鍍框架可理解為由電鍍框架單元10之前板11及後板14形成之一腔室。搬運裝置25在此處可沿著垂直於電鍍框架單元10及/或基板30之一縱向延伸部的電鍍框架單元10及/或基板30之一寬度至少在一個橫向(水平)方向上移動。
電鍍系統在此處進一步包括一搬運臂24，搬運臂24用以觸碰基板30並將基板30固持在基板表面上之功能性結構或其他敏感部分之外部的基板30之一預定固持部分中。搬運臂或機器人臂可藉助於例如一真空端執行器或諸如此類來固持基板30。搬運臂24可相對於前板11及/或後板14而移動以相對於前板11及/或後板14而移動基板30。搬運裝置25可移動以將基板30輸送至電鍍框架中及/或輸送出電鍍框架，電鍍框架可理解為由電鍍框架單元10之前板11及後板14形成之一腔室。搬運臂24在此處可沿著電鍍框架單元10及/或基板30之縱向延伸部在一線性(垂直)方向上移動。
搬運臂24與無接觸搬運裝置25之組合可藉助於搬運臂24來使基板30位於電鍍框架附近，搬運臂24抓握基板30並將基板30固持在一適合預定固持部分處。搬運臂24可接著將基板30移位至搬運裝置25，搬運裝置25甚至將基板30無接觸地固持在基板表面上之功能性結構或其他敏感部分之區域中。搬運裝置25可將基板30插入開放式電鍍框架中並在開放式電鍍框架中調整基板30。搬運裝置25可固持基板30，直至電鍍框架閉合以藉助於所施加抽吸力來固持基板30為止，且然後可釋放搬運裝置25並將其移回至一開始或靜止位置。
圖7 示意性並例示性地展示用於基板之一無接觸固持的一搬運裝置25或Bernoulli裝置之一實施例。將藉由一舉升力L或抽吸力來固持基板30，舉升力L或抽吸力係藉由一空氣壓力A或空氣流透過搬運裝置25而提供的。
必須注意，本發明之實施例係參考不同標的物來闡述的。特定而言，某些實施例係參考方法類型申請項來闡述的，而其他實施例係參考裝置類型申請項來闡述的。然而，熟習此項技術者將依據上文及下文闡述而瞭解到，除非另有說明，否則除歸屬於一種類型之標的物的特徵之任一組合之外，與不同標的物相關之特徵之間的任一組合亦被視為與本申請案一起揭示。然而，所有特徵皆可經組合，從而提供比特徵之簡單加總更好的協作效應。
雖然在各圖式及前述闡述中已詳細圖解說明及闡述本發明，但此圖解說明及闡述可視為說明性或例示性的且並不加以限制。本發明並不限於所揭示實施例。依據對各圖式、本揭示內容及附屬申請項之一研究，熟習此項技術者可理解及實現所揭示實施例之其他變化形式，以實踐一所主張揭示內容。
在申請專利範圍中，字詞「包括」並不排除其他元件或步驟，且不定冠詞「一(a)」或「一(an)」並不排除一複數。一單個處理器或其他單元可實現申請專利範圍中所列舉之數個物項之功能。在互不相同之附屬請求項中列舉某些措施之某些事實並不指示無法有利地使用彼等措施之一組合。申請專利範圍中之任何元件符號皆不應解釋為限制範疇。
10:電鍍框架單元 11:前板 12:前框架部分 13:前凹槽部分 14:後板 15:後框架部分 16:後凹槽部分 17:真空單元 18:真空連接線 19:電接觸部分 20:密封單元 24:搬運臂 25:搬運裝置/無接觸搬運裝置 30:基板 A:空氣壓力 L:舉升力
將在下文中參考隨附圖式闡述本發明之例示性實施例： 圖1示意性並例示性地展示根據本發明的用於在一基板之一化學及/或電解表面處理中固持該基板的一電鍍系統之一實施例。 圖2示意性並例示性地展示根據本發明的用於在一基板之一化學及/或電解表面處理中固持該基板的一電鍍框架單元之一實施例之一細節。 圖3a在一俯視圖中示意性並例示性地展示根據本發明的用於在一基板之一化學及/或電解表面處理中固持該基板的一電鍍系統之一實施例。 圖3b在一側視圖中展示同一電鍍系統。 圖4在一剖視圖中示意性並例示性地展示根據本發明的用於在一基板之一化學及/或電解表面處理中固持該基板的一電鍍框架單元之一實施例。 圖5在一剖視圖中示意性並例示性地展示根據本發明的用於在一基板之一化學及/或電解表面處理中固持該基板的一電鍍框架單元之一實施例。 圖6示意性並例示性地展示根據本發明的用於在一基板之一化學及/或電解表面處理中固持該基板的一電鍍系統之一實施例。 圖7示意性並例示性地展示用於該基板之一無接觸固持的一搬運裝置或Bernoulli裝置之一實施例。
10:電鍍框架單元
11:前板
12:前框架部分
13:前凹槽部分
14:後板
15:後框架部分
16:後凹槽部分
17:真空單元
18:真空連接線
19:電接觸部分
20:密封單元
30:基板

Claims (15)

  1. 一種用於在一基板(30)之一化學及/或電解表面處理中固持該基板(30)的電鍍框架單元(10)，其包括： 一前板(11)， 一後板(14)，及 一真空單元(17)， 其中該前板(11)包括環繞一前凹槽部分(13)之一前框架部分(12)， 其中該後板(14)包括一後框架部分(15)， 其中該前框架部分(12)與該後框架部分(15)彼此連接以將該基板(30)固持在該前框架部分(12)與該後框架部分(15)之間，且 其中該真空單元(17)經組態以將該前框架部分(12)與該後框架部分(15)之間的一內部壓力減小至低於一環境壓力，以相對於該後框架部分(15)而附接該前框架部分(12)。
  2. 如請求項1之電鍍框架單元(10)，其中該真空單元(17)包括配置在該電鍍框架單元(10)內之一內部經減小壓力源或者一真空連接線(18)，該真空連接線(18)經組態以連接至配置在該電鍍框架單元(10)外部之一外部經減小壓力源。
  3. 如請求項1或2之電鍍框架單元(10)，其中該後框架部分(15)環繞一後凹槽部分(16)。
  4. 如請求項1或2之電鍍框架單元(10)，其進一步包括電接觸部分(19)，該等電接觸部分(19)配置在該前框架部分(12)及/或該後框架部分(15)處以電接觸該基板(30)。
  5. 如請求項1或2之電鍍框架單元(10)，其中該等電接觸部分(19)自該前框架部分(12)延伸至該前凹槽部分(13)中及/或自該後框架部分(15)延伸至該後凹槽部分(16)中。
  6. 如請求項4之電鍍框架單元(10)，其中該等電接觸部分(19)係指狀的。
  7. 如請求項4之電鍍框架單元(10)，其中該等電接觸部分(19)設置在該前框架部分(12)及該後框架部分(15)處，且其中該前框架部分(12)處之該等電接觸部分(19)相對於該後框架部分(15)處之該等電接觸部分(19)而位移。
  8. 如請求項4之電鍍框架單元(10)，其中該等電接觸部分(19)係彈簧負載的。
  9. 如請求項1或2之電鍍框架單元(10)，其進一步包括一密封單元(20)，該密封單元(20)配置在該前框架部分(12)及/或該後框架部分(15)處以相對於該後框架部分(15)而密封該前框架部分(12)。
  10. 如請求項1或2之電鍍框架單元(10)，其中該前框架部分(12)與該後框架部分(15)一起之一厚度係15 mm或更小。
  11. 如請求項1或2之電鍍框架單元(10)，其中該前框架部分(12)及/或該後框架部分(15)係由具有500 MPa及更小之一降伏強度、2×106 S/m或更大之一電導率及/或65 W/mK或更大之一熱導率的一材料製成。
  12. 如請求項1或2之電鍍框架單元(10)，其進一步包括一鎖定單元，該鎖定單元配置在該前板(11)及/或該後板(14)處以相對於該後框架部分(15)而鎖定該前框架部分(12)。
  13. 如請求項1或2之電鍍框架單元(10)，其進一步包括用於該基板(30)之一無接觸固持之一搬運裝置(25)，且該搬運裝置(25)可相對於該前板(11)及/或該後板(14)而移動以相對於該電鍍框架單元(10)而移動該基板(30)。
  14. 如請求項1或2之電鍍框架單元(10)，其進一步包括用於觸碰並固持該基板(30)之一預定固持部分的一搬運臂(24)，且該搬運臂(24)可相對於該前板(11)及/或該後板(14)而移動以相對於該電鍍框架單元(10)而移動該基板(30)。
  15. 一種用於裝配用於在一基板(30)之一化學及/或電解表面處理中固持該基板(30)的一電鍍框架單元(10)之方法，該方法包括： 提供具有環繞一前凹槽部分(13)的一前框架部分(12)之一前板(11)， 提供具有一後框架部分(15)之一後板(14)， 在該前框架部分(12)與該後框架部分(15)之間插入一基板(30)，使得該前框架部分(12)及該後框架部分(15)將該基板(30)固持在該前框架部分(12)與該後框架部分(15)之間，及 將該前框架部分(12)與該後框架部分(15)之間的一內部壓力減小至低於一環境壓力，以相對於該後框架部分(15)而附接該前框架部分(12)。
TW110117730A 2020-08-25 2021-05-17 用於在基板之化學及/或電解表面處理中固持基板的電鍍框架單元 TWI836217B (zh)

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