TW202231931A - 電鍍裝置及電鍍方法 - Google Patents

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王堅
賈照偉
楊宏超
蔡軍
陸陳華
李佳奇
吳勐
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大陸商盛美半導體設備（上海）股份有限公司
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Abstract

本發明的一個實施例揭示了一種電鍍裝置和電鍍方法，該電鍍裝置包括多個平行排列的槳葉，槳葉平行於基板而移動，對電鍍液進行攪拌，一個週期內，槳葉以設定的行程進行往復運動，往復運動的折返點與槳葉的寬度以及相鄰槳葉之間的間隙的最窄寬度有關。本發明通過設計槳葉的尺寸和運動方式，使基板上對應的每個點累計被槳葉遮擋的時間相等，從而接收到的電量相等，進而提高了電鍍高度的一致性。

Description

電鍍裝置及電鍍方法
本發明關於半導體設備領域，尤其關於一種電鍍裝置及電鍍方法。
電鍍是完成銅互連線的主要工藝。目前市場上的電鍍裝置有水準噴流式杯鍍和垂直掛鍍兩種類型，垂直掛鍍是將晶圓垂直浸入鍍液中，一個鍍槽可以同時進行多片電鍍。杯鍍則是將晶圓覆蓋在一個杯狀的鍍槽裡，電鍍以一杯一片的方式進行。相對於掛鍍，杯鍍的工藝過程更加可控，可以滿足更加複雜多樣的產品需求。
隨著技術發展，晶片面積增加，晶片內凸塊數量急劇增加，一顆晶片內甚至有幾萬乃至十萬個以上的凸塊，電鍍工藝對電鍍速率和產出要求越來越高，在先進封裝領域晶片內均勻性也要求更高。然而晶片內均勻性，也就是凸塊的共面性在攪拌不強的情況下很難達到。同時，針對晶片之間互連線的先進封裝工藝，銅柱的高度可達到250um，對電鍍過程中的品質傳輸提出更高要求，普通的攪拌品質傳輸不強，無法滿足產能和品質需求。
為了增強電鍍液的攪拌，可在電鍍裝置中安裝槳葉元件，槳葉元件包括多個與基板表面平行的槳葉，槳葉進行往復運動，對電鍍液進行攪拌，充分的將金屬離子和電鍍液添加劑供給至基板表面。然而在實踐中，普通的槳葉在攪拌過程中，對基板表面遮擋的時間沒有控制，導致基板表面各點接收到的電量不均勻,仍然存在電鍍高度不均勻的問題。
本發明的目的是針對上述技術問題提出一種電鍍裝置及電鍍方法，提高基板上電鍍高度均勻性。
為實現上述目的，本發明的一個實施例提出一種電鍍裝置，該電鍍裝置包括多個平行排列的槳葉，所述槳葉平行於基板而移動，對電鍍液進行攪拌，所述電鍍裝置還包括控制器和驅動機構，所述驅動機構分別與控制器和槳葉連接，所述控制器通過控制驅動機構而使槳葉進行週期運動以使基板上對應的每個點累計被槳葉遮擋的時間相等； 以槳葉的排列方向為座標軸方向，一個週期內，槳葉的運動步驟為： 從座標原點向右移動至座標Δ； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標2c； ... 向右移動至座標Δ+(N-1)*c； 向左移動至座標N*c； 向右移動至座標Δ+N*c； 向左移動回到座標原點； 其中，Δ≥a+b，a為槳葉寬度，b為相鄰槳葉之間的間隙的最窄寬度，
Figure 02_image001
，b=N*a或a=N*b，N為整數。
本發明的另一個實施例提出一種電鍍裝置，該電鍍裝置包括多個平行排列的槳葉，所述槳葉平行於基板而移動，對電鍍液進行攪拌，所述電鍍裝置還包括控制器和驅動機構，所述驅動機構分別與控制器和槳葉連接，所述控制器通過控制驅動機構而使槳葉進行週期運動以使基板上對應的每個點累計被槳葉遮擋的時間相等； 以槳葉的排列方向為座標軸方向，一個週期內，槳葉的運動步驟為： 從座標原點向右移動至座標Δ； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標2c； ... 向右移動至座標Δ+(N-1)*c； 向左移動至座標N*c； 向右移動至座標Δ+N*c； 向左移動至座標N*c； 向右移動至座標Δ+(N-1)*c； ... 向左移動至座標2c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ； 向左移動至座標原點； 向右移動至座標Δ+N*c； 向左移動回到座標原點； 其中，Δ≥a+b，a為槳葉寬度，b為相鄰槳葉之間的間隙的最窄寬度，
Figure 02_image001
，b=N*a或a=N*b，N為整數。
本發明的另一個實施例提出一種電鍍裝置，該電鍍裝置包括多個平行排列的槳葉，所述槳葉平行於基板而移動，對電鍍液進行攪拌，所述電鍍裝置還包括控制器和驅動機構，所述驅動機構分別與控制器和槳葉連接，所述控制器通過控制驅動機構而使槳葉進行週期運動以使基板上對應的每個點累計被槳葉遮擋的時間相等； 以槳葉的排列方向為座標軸方向，一個週期內，槳葉的運動步驟為： 從座標原點向右移動至座標Δ； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標2c； ... 向右移動至座標Δ+(y-2)*c； 向左移動至座標(y-1)*c； 向右移動至座標Δ+(y-1)*c； 向左移動回到座標原點； 其中，Δ≥a+b，a為槳葉寬度，b為相鄰槳葉之間的間隙的最窄寬度，
Figure 02_image003
，y=x*(N+1)，b=N*a或a=N*b，N為大於1的非整數，x取值使x*N為整數。
本發明的另一個實施例提出一種電鍍裝置，該電鍍裝置包括多個平行排列的槳葉，所述槳葉平行於基板而移動，對電鍍液進行攪拌，所述電鍍裝置還包括控制器和驅動機構，所述驅動機構分別與控制器和槳葉連接，所述控制器通過控制驅動機構而使槳葉進行週期運動以使基板上對應的每個點累計被槳葉遮擋的時間相等； 以槳葉的排列方向為座標軸方向，一個週期內，槳葉的運動步驟為： 從座標原點向右移動至座標Δ； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標2c； ... 向右移動至座標Δ+(y-2)*c； 向左移動至座標(y-1)*c； 向右移動至座標Δ+(y-1)*c； 向左移動至座標(y-1)*c； 向右移動至座標Δ+(y-2)*c； ... 向左移動至座標2c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ； 向左移動至座標原點； 向右移動至座標Δ+(y-1)*c； 向左移動回到座標原點； 其中，Δ≥a+b，a為槳葉寬度，b為相鄰槳葉之間的間隙的最窄寬度，
Figure 02_image003
，y=x*(N+1)，b=N*a或a=N*b，N為大於1的非整數，x取值使x*N為整數。
本發明的一個實施例提出一種電鍍方法，該方法包括：設置多個平行排列的槳葉，所述槳葉平行於基板而移動，對電鍍液進行攪拌，控制槳葉的運動以使基板上對應的每個點累計被槳葉遮擋的時間相等； 以槳葉的排列方向為座標軸方向，一個週期內，槳葉的運動步驟為： 從座標原點向右移動至座標Δ； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標2c； ... 向右移動至座標Δ+(N-1)*c； 向左移動至座標N*c； 向右移動至座標Δ+N*c； 向左移動回到座標原點； 其中，Δ≥a+b，a為槳葉寬度，b為相鄰槳葉之間的間隙的最窄寬度，
Figure 02_image001
，b=N*a或a=N*b，N為整數。
本發明的另一個實施例提出一種電鍍方法，該方法包括：設置多個平行排列的槳葉，所述槳葉平行於基板而移動，對電鍍液進行攪拌，控制槳葉的運動以使基板上對應的每個點累計被槳葉遮擋的時間相等； 以槳葉的排列方向為座標軸方向，一個週期內，槳葉的運動步驟為： 從座標原點向右移動至座標Δ； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標2c； ... 向右移動至座標Δ+(N-1)*c； 向左移動至座標N*c； 向右移動至座標Δ+N*c； 向左移動至座標N*c； 向右移動至座標Δ+(N-1)*c； ... 向左移動至座標2c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ； 向左移動至座標原點； 向右移動至座標Δ+N*c； 向左移動回到座標原點； 其中，Δ≥a+b，a為槳葉寬度，b為相鄰槳葉之間的間隙的最窄寬度，
Figure 02_image001
，b=N*a或a=N*b，N為整數。
本發明的另一個實施例提出一種電鍍方法，該電鍍方法包括：設置多個平行排列的槳葉，所述槳葉平行於基板而移動，對電鍍液進行攪拌，控制槳葉的運動以使基板上對應的每個點累計被槳葉遮擋的時間相等； 以槳葉的排列方向為座標軸方向，一個週期內，槳葉的運動步驟為： 從座標原點向右移動至座標Δ； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標2c； ... 向右移動至座標Δ+(y-2)*c； 向左移動至座標(y-1)*c； 向右移動至座標Δ+(y-1)*c； 向左移動回到座標原點； 其中，Δ≥a+b，a為槳葉寬度，b為相鄰槳葉之間的間隙的最窄寬度，
Figure 02_image003
，y=x*(N+1)，b=N*a或a=N*b，N為大於1的非整數，x取值使x*N為整數。
本發明的又一個實施例提出一種電鍍方法，該方法包括：設置多個平行排列的槳葉，所述槳葉平行於基板而移動，對電鍍液進行攪拌，控制槳葉的運動以使基板上對應的每個點累計被槳葉遮擋的時間相等； 以槳葉的排列方向為座標軸方向，一個週期內，槳葉的運動步驟為： 從座標原點向右移動至座標Δ； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標2c； ... 向右移動至座標Δ+(y-2)*c； 向左移動至座標(y-1)*c； 向右移動至座標Δ+(y-1)*c； 向左移動至座標(y-1)*c； 向右移動至座標Δ+(y-2)*c； ... 向左移動至座標2c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ； 向左移動至座標原點； 向右移動至座標Δ+(y-1)*c； 向左移動回到座標原點； 其中，Δ≥a+b，a為槳葉寬度，b為相鄰槳葉之間的間隙的最窄寬度，
Figure 02_image003
，y=x*(N+1)，b=N*a或a=N*b，N為大於1的非整數，x取值使x*N為整數。
本發明通過設計槳葉的運動方式，使基板上對應的每個點被槳葉遮擋的時間相等、接收到的電量相等，從而提高了電鍍高度的一致性。
為詳細說明本發明的技術內容、構造特徵、所達成目的及效果，下面將結合實施例並配合圖式予以詳細說明。
在電鍍裝置中，為了加強電鍍液的攪動，可在與基板相對的位置安裝槳葉，電鍍時，槳葉沿著與基板平行的方向進行往復運動，以加強電鍍液的攪動。由於槳葉本身對電場有遮擋，只有槳葉與槳葉之間的空隙處才能使電場通過，因此基板上正對槳葉的區域會有“陰影”，即“陰影”處接收到的電量比非“陰影”處接收到的電量少。若基板上各點受“陰影”的影響程度不同，各點接收到的電量不相等，則整個基板的電鍍高度就不均勻。
由於電鍍過程中，基板是旋轉的，因此“陰影”造成的結果就表現為基板表面的同心環，即沿基板徑向上的電鍍高度出現明顯的波動，如圖19A中所示。本發明旨在消除“陰影”影響，使基板上各點電鍍高度一致。
實施例1 如圖1所示，本實施例揭示了一種電鍍裝置，包括電鍍槽101、基板夾具102和多個平行排列的條形的槳葉103。其中，基板夾具102用於夾持基板104，槳葉103位於基板104與電極之間，並與基板104平行。電鍍時，基板104和槳葉103浸泡於電鍍槽101中的電鍍液內，槳葉103在驅動機構105的驅動下，沿著與基板104平行的方向進行往復運動，對電鍍液進行攪拌。驅動機構105可以是馬達。槳葉103的運動方向可以進一步通過與其連接的導軌109來限制。驅動機構105連接有控制器106，控制器106通過程式控制驅動機構105的動作，從而控制槳葉103的運動。
如圖2所示，槳葉103由一槳葉板108上開設條形的通孔而形成，槳葉板108的材質為絕緣體，例如PVC、PC、CPVC、PPS、PEEK、PTFE等塑膠材質。具體的，在槳葉板108中間的圓形區域上加工相互平行排列的條形的通孔，通孔供液體和電場穿過，相鄰通孔之間的實體部分則構成槳葉103。圓形區域的尺寸與基板104的尺寸匹配。
如圖3A、圖3B所示，槳葉103的橫截面可大致為等腰梯形，各等腰梯形的底邊位於同一條直線上，該直線的方向即為槳葉103的排列方向。等腰梯形的兩個腰略微帶有弧度。
槳葉103的橫截面還可以是三角形或者矩形。與具有矩形槳葉的槳葉板相比，具有三角形或梯形槳葉的槳葉板的開孔面積更大，使槳葉板108的開孔面積較大的一側朝向基板104，電鍍液在該側攪拌更充分，從而進一步提高電鍍高度均勻性；另一方面，由於槳葉103在高速攪拌過程中容易產生氣泡，氣泡會依附在槳葉103的側面，若將槳葉103的側面設計成斜面，則氣泡更容易從槳葉板108中排出。
如圖4所示，以等腰三角形的槳葉形狀為例，槳葉103的寬度為a，換言之，以槳葉103的排列方向為座標軸的方向，槳葉103在座標軸上的投影的寬度為a，即等腰三角形的底邊的尺寸為a。相鄰槳葉103之間的間隙的最窄寬度為b，換言之，相鄰槳葉103上相互最靠近的兩點之間的距離為b，即相鄰兩個等腰三角形的相鄰頂點之間的距離為b。
本實施例中，a=b，即槳葉板108底部開孔區域的開孔率為50%。
如圖4中箭頭所示，槳葉103的運動方向與槳葉103的排列方向相同，也垂直於槳葉103的長度方向。由於槳葉103本身對電極與基板104之間的電場造成遮擋，因此基板104上與槳葉103對應的區域接收不到電量；由於相鄰槳葉103之間的間隙對電場無遮擋，因此，基板104上與該間隙對應的區域可以接收到電量。在電鍍過程中，若能使基板104上每個點都能接收到相同的電量，就可以使基板104上各點的電鍍高度一致。申請人發現，這需要對槳葉103的尺寸和運動方式進行優化設計。
如圖5中所示，三角形表示槳葉103的橫截面。為方便理解，將其中一個槳葉103繪製為黑色三角形。由於各槳葉103之間的相對位置不變，因此所有槳葉103的運動方式與所選取的黑色三角形的槳葉103的運動方式一致。以槳葉103的排列方向為一維座標軸方向，以所選取的黑色三角形的槳葉103的起始點作為座標原點，具體的，以所選取的黑色三角形的槳葉103的左邊的端點作為座標原點，槳葉103沿座標軸方向進行往復運動，在以下4個座標點折返：Δ,a,Δ+a,0。
為了便於觀察槳葉103的座標位置，圖5中繪製有多條與座標軸垂直的虛線，省略號表示未繪製的若干個槳葉103，帶邊框的箭頭表示槳葉103發生的位移。從圖5中可以看出，一個週期內，槳葉103的動作分為以下四步驟: 步驟501，從座標原點向右移動至座標Δ； 步驟502，向左移動至座標a； 步驟503，向右移動至座標Δ+a； 步驟504，向左移動回到座標原點。
一個週期內，槳葉103左右交替移動，由於基板104上對應的每個點被槳葉103遮擋的時間相等，當電場均勻分佈時，基板104上對應的每個點接收到的電量相等，因此各點的電鍍高度相同。
一個週期內，為使槳葉103在各折返位置覆蓋的座標範圍互不重疊，要求Δ≥a+b，即Δ≥2a，這樣對電鍍中各處的攪拌程度就更加均衡；槳葉103的寬度a的取值範圍可為5mm-15mm，可根據基板104的尺寸和電鍍裝置的零件尺寸設定。以a=5mm，Δ=15mm為例，槳葉103在以下4個座標點折返：15mm，5mm，20mm，0mm。
電鍍工藝中，槳葉103完成一個週期運動後，立刻進入下一週期運動。
實施例2 本實施例揭示了一種電鍍裝置，本電鍍裝置包含實施例1中電鍍裝置的所有結構，如圖1所示。在此不再重複。
與實施例1不同的是，如圖6所示，b=2a，其中，槳葉103的寬度為a，相鄰槳葉103之間的間隙的最窄寬度為b，即本實施例的槳葉板108底部的開孔區域有更大的開孔率，約為66.7%。與50%的開孔率相比，槳葉103本身對電場的遮擋會更少。槳葉103的運動方式也因此不同。在一個週期內，槳葉103在以下6個座標點折返：Δ,a,Δ+a,2a,Δ+2a,0，如圖7所示，槳葉103的動作分為以下6步驟: 步驟701，從座標原點向右移動至座標Δ； 步驟702，向左移動至座標a； 步驟703，向右移動至座標Δ+a； 步驟704，向左移動至座標2a； 步驟705，向右移動至座標Δ+2a； 步驟706，向左移動回到座標原點。
一個週期內，槳葉103左右交替移動，由於基板104上對應的每個點被槳葉103遮擋的時間相等，當電場均勻分佈時，基板104上對應的每個點接收到的電量相等，因此各點的電鍍高度相同。
一個週期內，為使槳葉103在各折返位置覆蓋的座標範圍互不重疊，要求Δ≥a+b，即Δ≥3a。以a=6mm，Δ=20mm為例，槳葉103在以下6個座標點折返：20mm，6mm，26mm，12mm，32mm，0mm。
實施例3 本實施例揭示了一種電鍍裝置，本電鍍裝置包含實施例1中電鍍裝置的所有結構，如圖1所示。在此不再重複。
與實施例1不同的是，如圖8所示，a=2b，其中，槳葉103的寬度為a，相鄰槳葉103之間的間隙的最窄寬度為b，即本實施例的槳葉板108底部的開孔區域有更小的開孔率，約為33.3%。這種尺寸設計可看作是將實施例2中的槳葉103的尺寸與相鄰槳葉103之間的間隙的尺寸對調，因此槳葉103的運動方式可與實施例2中所述的運動方式類似，槳葉103在以下6個座標點折返：Δ,b,Δ+b,2b,Δ+2b,0。
如圖9所示，一個週期內，槳葉103的動作分為以下6步驟: 步驟901，從座標原點向右移動至座標Δ； 步驟902，向左移動至座標b； 步驟903，向右移動至座標Δ+b； 步驟904，向左移動至座標2b； 步驟905，向右移動至座標Δ+2b； 步驟906，向左移動回到座標原點。
一個週期內，槳葉103左右交替移動，由於基板104上對應的每個點被槳葉103遮擋的時間相等，當電場均勻分佈時，基板104上對應的每個點接收到的電量相等，因此各點的電鍍高度相同。
類似的，一個週期內，為使槳葉103折返的座標儘量分散開，要求Δ≥a+b，即Δ≥3b。以b=10mm，Δ=35mm為例，槳葉103停頓的座標為：35mm，10mm，45mm，20mm，55mm，0mm。
實施例4 實施例1至實施例3中，槳葉103的寬度a與相鄰槳葉103之間的間隙的最窄寬度b之間的倍數均為整數。針對槳葉103的寬度a與相鄰槳葉103之間的間隙的最窄寬度b之間的倍數為整數的電鍍裝置，本實施例揭示了以下電鍍方法： 執行控制器中的程式，使槳葉103以如下方式運動：以槳葉103的排列方向為座標軸方向，一個週期內，槳葉103的運動步驟為： 從座標原點向右移動至座標Δ； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標2c； ... 向右移動至座標Δ+(N-1)*c； 向左移動至座標N*c； 向右移動至座標Δ+N*c； 向左移動回到座標原點。 其中，Δ≥a+b，
Figure 02_image001
，b=N*a或a=N*b，N為整數。
一方面，槳葉103正反交替運動，能使電鍍液中的金屬離子和電鍍液添加劑的分佈均勻。另一方面，基板104上對應的每個點被槳葉103遮擋的時間相等，這樣可使基板104上對應的每個點的電鍍高度相同。
或者，一個週期內，槳葉103可以按照以下步驟運動： 從座標原點向右移動至座標Δ； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標2c； ... 向右移動至座標Δ+(N-1)*c； 向左移動至座標N*c； 向右移動至座標Δ+N*c； 向左移動至座標N*c； 向右移動至座標Δ+(N-1)*c； ... 向左移動至座標2c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ； 向左移動至座標原點； 向右移動至座標Δ+N*c； 向左移動回到座標原點。
為了更直觀的顯示槳葉103在各折返點的位置，以b=2a為例，一個週期內，槳葉103的動作分為以下12步驟，如圖10所示： 步驟1001，從座標原點向右移動至座標Δ； 步驟1002，向左移動至座標a； 步驟1003，向右移動至座標Δ+a； 步驟1004，向左移動至座標2a； 步驟1005，向右移動至座標Δ+2a； 步驟1006，向左移動至座標2a； 步驟1007，向右移動至座標Δ+a； 步驟1008，向左移動至座標a； 步驟1009，向右移動至座標Δ； 步驟1010，向左移動至座標原點； 步驟1011，向右移動至座標Δ+2a； 步驟1012，向左移動回到座標原點。
同樣的，基板104上對應的每個點被槳葉103遮擋的時間相等，從而接收到的電量相等，電鍍高度一致。
實施例5 本實施例揭示了一種電鍍裝置，本電鍍裝置包含實施例1中電鍍裝置的所有結構，如圖1所示。在此不再重複。
與實施例1不同的是，如圖11所示，b=1.5a，其中，槳葉103的寬度為a，相鄰槳葉103之間的間隙的最窄寬度為b。
如圖12所示，槳葉103在以下10個座標點折返： Δ,a,Δ+a,2a,Δ+2a,3a,Δ+3a,4a,Δ+4a,0。
一個週期內，槳葉103的動作分為以下10步驟： 步驟1201，從座標原點向右移動至座標Δ； 步驟1202，向左移動至座標a； 步驟1203，向右移動至座標Δ+a； 步驟1204，向左移動至座標2a； 步驟1205，向右移動至座標Δ+2a； 步驟1206，向左移動至座標3a； 步驟1207，向右移動至座標Δ+3a； 步驟1208，向左移動至座標4a； 步驟1209，向右移動至座標Δ+4a； 步驟1210，向左移動回到座標原點。
一個週期內，基板104上對應的每個點被槳葉103遮擋的時間相等，當電場均勻分佈時，基板104上對應的每個點接收到的電量相等，因此各點的電鍍高度相同。
實施例6 在實施例5中，槳葉103的寬度a與相鄰槳葉103之間的間隙的最窄寬度b之間的倍數為大於1的非整數。針對a與b之間的倍數為大於1的非整數的電鍍裝置，本實施例公開了以下電鍍方法： 執行控制器中的程式，使槳葉103以如下方式運動：以槳葉103的排列方向為座標軸方向，一個週期內，槳葉的運動步驟為： 從座標原點向右移動至座標Δ； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標2c； ... 向右移動至座標Δ+(y-2)*c； 向左移動至座標(y-1)*c； 向右移動至座標Δ+(y-1)*c； 向左移動回到座標原點； 其中，Δ≥a+b，a為槳葉寬度，b為相鄰槳葉之間的間隙的最窄寬度，
Figure 02_image003
，y=x*(N+1)，b=N*a或a=N*b，N為大於1的非整數，x取值使x*N為整數。
為理解該方法，可進行以下想像：c為a和b中的較小的那個值，用數個寬度為c的小格去填充寬度為x*(a+b)的大格，x為整數，要求每個小格沿寬度方向排列，覆蓋的位置互不重疊，且剛好將大格填滿，不留空隙。通過選取合適的x值，使x*(a+b)的寬度為c的整數倍時，可滿足要求。而x*(a+b)的寬度為c的整數倍相當於x*(N+1)為整數，即x*N為整數。
將寬度為c的小格看作寬度為c的槳葉103，x* (N+1) 看作一組折返點的個數，寬度為x*(a+b)的大格則看作該槳葉103在該組折返點覆蓋的座標範圍，則上述關於用小格填充大格的描述可看作取得了實施例5中提到的“基板104上對應的每個點被槳葉103遮擋的時間相等”的效果。由於一個週期內的折返點有兩組，因此一個週期內的折返點個數為2*x*(N+1)。為簡化表示，令y= x*(N+1)，則第一組折返點座標為0,c,2c, …, (y-2)*c, (y-1)*c, 第二組折返點座標為Δ,Δ+c,Δ+2c, …, Δ+(y-2)*c,Δ+(y-1)*c。
一個週期內，槳葉103的運動步驟還可以為： 從座標原點向右移動至座標Δ； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標2c； ... 向右移動至座標Δ+(y-2)*c； 向左移動至座標(y-1)*c； 向右移動至座標Δ+(y-1)*c； 向左移動至座標(y-1)*c； 向右移動至座標Δ+(y-2)*c； ... 向左移動至座標2c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ； 向左移動至座標原點； 向右移動至座標Δ+(y-1)*c；向左移動回到座標原點。
同樣的，基板104上對應的每個點被槳葉103遮擋的時間相等，從而接收到的電量相等，電鍍高度一致。
實施例7 本實施例揭示了一種電鍍裝置，本電鍍裝置包含實施例1中電鍍裝置的所有結構，在此不再重複。
此外，如圖13所示，本實施例中的電鍍裝置還包括設置在槳葉103與基板104之間的擴散板107，擴散板107上設有多個通孔，可通過設置通孔的密度和孔徑，進一步提高基板上各點的電鍍高度的一致性。
將本發明一個實施例的不含擴散板107的電鍍裝置與安裝有擴散板107的該電鍍裝置進行對比，圖14展示了兩個電鍍裝置的電鍍結果曲線，圖中橫軸為測試點與基板中心點的距離，縱軸為測試點的電鍍高度，可以看出，含有擴散板的電鍍裝置能取得更均勻的電鍍高度。
實施例8 本實施例揭示了一種電鍍裝置，本電鍍裝置包含實施例1中電鍍裝置的所有結構，如圖1所示，在此不再重複。
與實施例1不同的是，以槳葉103的排列方向為一維座標軸方向，槳葉103的運動方向與座標軸之間有一夾角α，α小於90°。因此，槳葉103的座標是槳葉103的實際位置在座標軸上的投影。如圖15中所示，若槳葉103上某點的實際位置為點A，則該點的座標位置為點A在座標軸上的投影點B。可以這樣理解：由於只有槳葉103的運動在座標軸方向的分量會使基板104上的對應區域接收到的電量變化，因此只考慮槳葉103在該座標軸上的座標變化。
顯然，由於夾角α的存在，槳葉103實際移動的距離更大，因此，可以根據實際情況來設置夾角α的大小。
實施例9 本實施例揭示了一種電鍍裝置，本電鍍裝置包含實施例1中電鍍裝置的所有結構，如圖1所示，在此不再重複。
進一步的，如圖16所示，槳葉板108的一側通過一連接件1011與偏心軸承1010連接，偏心軸承1010與導軌109滑動連接，槳葉板108受驅動機構105的驅動而運動，在沒有偏心軸承1010的情況下，槳葉板108的移動應當沿著導軌109方向，若驅動機構使槳葉板108沿其他方向運動，則槳葉板108會被導軌109卡住。偏心軸承1010的作用是允許槳葉板108的運動方向與導軌方向之間存在細微的偏差，防止由於安裝誤差而導致槳葉板108運動受阻。
為了防止腐蝕性氣體腐蝕精密部件，驅動機構105、偏心軸承1010和導軌109被氮氣保護盒1012包圍。圖17展示了被氮氣保護盒1012包圍的偏心軸承1010和導軌109，氮氣保護盒1012上設有氮氣進口和氮氣出口。氮氣保護盒1012內保持充滿氮氣的狀態，外部氣體無法進入氮氣保護盒1012而腐蝕內部的精密部件。同樣的，驅動機構105也可以被另一個氮氣保護盒包圍。
實施例10 本實施例揭示了一種電鍍裝置，本電鍍裝置包含實施例1中電鍍裝置的所有結構，如圖1所示。在此不再重複。
與實施例1不同的是，如圖18所示，槳葉板108的形狀為方形，適用於方形基板的電鍍，相應的，槳葉103由槳葉板108中間的方形區域開設條形通孔而形成。
需要說明的是，本發明的各實施例中對槳葉103的座標進行限定，是為了體現槳葉103的平移距離，在一個電鍍工藝中，座標軸的原點位置可以任意指定。
為了體現本發明的所達到的效果，圖19A、圖19B和圖19C分別展示了採用現有電鍍裝置的基板電鍍效果、採用本發明電鍍裝置的基板電鍍效果和基板上的測試點的電鍍高度資料。與圖19B相比，圖19A中基板上的同心圓比較明顯，電鍍高度不均勻。圖19C中，橫軸為測試點與基板中心點的距離，縱軸為測試點的電鍍高度，從圖19C中可以看出，採用現有電鍍裝置，沿基板徑向上的電鍍高度出現較大的波動，在靠近基板中心的區域更為明顯；採用本發明的電鍍裝置，基板上各處的電鍍高度更均勻，各處電鍍高度之間小的差異與其他因素有關，該差異在可接受範圍內。
綜上所述，本發明通過上述實施方式及相關圖式說明，己具體、詳實的揭露了相關技術，使本領域的技術人員可以據以實施。而以上所述實施例只是用來說明本發明，而不是用來限制本發明的，本發明的權利範圍，應由本發明的申請專利範圍來界定。至於本文中所述元件數目的改變或等效元件的代替等仍都應屬於本發明的權利範圍。
101:電鍍槽 102:基板夾具 103:槳葉 104:基板 105:驅動機構 106:控制器 107:擴散板 108:槳葉板 109:導軌 1010:偏心軸承 1011:連接件 1012:氮氣保護盒
圖1示例了實施例1中的電鍍裝置的結構示意圖。 圖2示例了實施例1中的槳葉板的俯視圖。 圖3A示例了實施例1中的槳葉板的剖視圖。 圖3B為圖3A中的D部的放大圖。 圖4示例了實施例1中的槳葉的尺寸圖。 圖5示例了實施例1中的槳葉在一個週期內的位置變化。 圖6示例了實施例2中槳葉的尺寸圖。 圖7示例了實施例2中的槳葉在一個週期內的位置變化。 圖8示例了實施例3中槳葉的尺寸圖。 圖9示例了實施例3中的槳葉在一個週期內的位置變化。 圖10示例了實施例4中的槳葉在一個週期內的位置變化的一種方式。 圖11示例了實施例5中槳葉的尺寸圖。 圖12示例了實施例5中槳葉在一個週期內的位置變化。 圖13示例了實施例7中的電鍍裝置的結構示意圖。 圖14示例了實施例7中含有擴散板的電鍍裝置及不含擴散板的電鍍裝置的電鍍結果曲線對比圖。 圖15示例了實施例8中槳葉的座標位置示意圖。 圖16示例了實施例9中的槳葉板與導軌連接結構圖。 圖17示例了實施例9中用於包圍偏心軸承和導軌的氮氣保護盒。 圖18示例了實施例10中的槳葉板的結構示意圖。 圖19A示例了採用現有電鍍裝置的電鍍效果圖。 圖19B示例了採用本發明電鍍裝置的電鍍效果圖。 圖19C示例了採用現有電鍍裝置和本發明電鍍裝置時，基板上的測試點的電鍍高度資料對比圖。
101:電鍍槽
102:基板夾具
103:槳葉
104:基板
105:驅動機構
106:控制器
109:導軌

Claims (14)

  1. 一種電鍍裝置，包括多個平行排列的槳葉，所述槳葉平行於基板而移動，對電鍍液進行攪拌，其特徵在於，所述電鍍裝置還包括控制器和驅動機構，所述驅動機構分別與控制器和槳葉連接，所述控制器通過控制驅動機構而使槳葉進行週期運動以使基板上對應的每個點累計被槳葉遮擋的時間相等； 以槳葉的排列方向為座標軸方向，一個週期內，槳葉的運動步驟為： 從座標原點向右移動至座標Δ； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標2c； ... 向右移動至座標Δ+(N-1)*c； 向左移動至座標N*c； 向右移動至座標Δ+N*c； 向左移動回到座標原點； 其中，Δ≥a+b，a為槳葉寬度，b為相鄰槳葉之間的間隙的最窄寬度，
    Figure 03_image001
    ，b=N*a或a=N*b，N為整數。
  2. 根據請求項1所述的電鍍裝置，其中，所述槳葉與基板之間設有擴散板，所述擴散板上具有多個通孔。
  3. 根據請求項1所述的電鍍裝置，其中，所述電鍍裝置上設有導軌，所述槳葉由一槳葉板上開設條形的通孔而形成，所述槳葉板的一側連接驅動機構，槳葉板的另一側通過偏心軸承與導軌滑動連接。
  4. 根據請求項3所述的電鍍裝置，其中，所述驅動機構、偏心軸承和導軌被氮氣保護盒包圍，所述氮氣保護盒上設有氮氣進口和氮氣出口。
  5. 一種電鍍裝置，包括多個平行排列的槳葉，所述槳葉平行於基板而移動，對電鍍液進行攪拌，其特徵在於，所述電鍍裝置還包括控制器和驅動機構，所述驅動機構分別與控制器和槳葉連接，所述控制器通過控制驅動機構而使槳葉進行週期運動以使基板上對應的每個點累計被槳葉遮擋的時間相等； 以槳葉的排列方向為座標軸方向，一個週期內，槳葉的運動步驟為： 從座標原點向右移動至座標Δ； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標2c； ... 向右移動至座標Δ+(N-1)*c； 向左移動至座標N*c； 向右移動至座標Δ+N*c； 向左移動至座標N*c； 向右移動至座標Δ+(N-1)*c； ... 向左移動至座標2c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ； 向左移動至座標原點； 向右移動至座標Δ+N*c； 向左移動回到座標原點；其中，Δ≥a+b，a為槳葉寬度，b為相鄰槳葉之間的間隙的最窄寬度，
    Figure 03_image001
    ，b=N*a或a=N*b，N為整數。
  6. 根據請求項5所述的電鍍裝置，其中，所述槳葉與基板之間設有擴散板，所述擴散板上具有多個通孔。
  7. 根據請求項5所述的電鍍裝置，其中，所述電鍍裝置上設有導軌，所述槳葉由一槳葉板上開設條形的通孔而形成，所述槳葉板的一側連接驅動機構，槳葉板的另一側通過偏心軸承與導軌滑動連接。
  8. 根據請求項7所述的電鍍裝置，其中，所述驅動機構、偏心軸承和導軌被氮氣保護盒包圍，所述氮氣保護盒上設有氮氣進口和氮氣出口。
  9. 一種電鍍裝置，包括多個平行排列的槳葉，所述槳葉平行於基板而移動，對電鍍液進行攪拌，其特徵在於，所述電鍍裝置還包括控制器和驅動機構，所述驅動機構分別與控制器和槳葉連接，所述控制器通過控制驅動機構而使槳葉進行週期運動以使基板上對應的每個點累計被槳葉遮擋的時間相等； 以槳葉的排列方向為座標軸方向，一個週期內，槳葉的運動步驟為： 從座標原點向右移動至座標Δ； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標2c； ... 向右移動至座標Δ+(y-2)*c； 向左移動至座標(y-1)*c； 向右移動至座標Δ+(y-1)*c； 向左移動回到座標原點； 其中，Δ≥a+b，a為槳葉寬度，b為相鄰槳葉之間的間隙的最窄寬度，
    Figure 03_image003
    ，y=x*(N+1)，b=N*a或a=N*b，N為大於1的非整數，x取值使x*N為整數。
  10. 一種電鍍裝置，包括多個平行排列的槳葉，所述槳葉平行於基板而移動，對電鍍液進行攪拌，其特徵在於，所述電鍍裝置還包括控制器和驅動機構，所述驅動機構分別與控制器和槳葉連接，所述控制器通過控制驅動機構而使槳葉進行週期運動以使基板上對應的每個點累計被槳葉遮擋的時間相等； 以槳葉的排列方向為座標軸方向，一個週期內，槳葉的運動步驟為： 從座標原點向右移動至座標Δ； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標2c； ... 向右移動至座標Δ+(y-2)*c； 向左移動至座標(y-1)*c； 向右移動至座標Δ+(y-1)*c； 向左移動至座標(y-1)*c； 向右移動至座標Δ+(y-2)*c； ... 向左移動至座標2c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ； 向左移動至座標原點； 向右移動至座標Δ+(y-1)*c； 向左移動回到座標原點； 其中，Δ≥a+b，a為槳葉寬度，b為相鄰槳葉之間的間隙的最窄寬度，
    Figure 03_image003
    ，y=x*(N+1)，b=N*a或a=N*b，N為大於1的非整數，x取值使x*N為整數。
  11. 一種電鍍方法，其特徵在於，設置多個平行排列的槳葉，所述槳葉平行於基板而移動，對電鍍液進行攪拌，控制槳葉的運動以使基板上對應的每個點累計被槳葉遮擋的時間相等； 以槳葉的排列方向為座標軸方向，一個週期內，槳葉的運動步驟為： 從座標原點向右移動至座標Δ； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標2c； ... 向右移動至座標Δ+(N-1)*c； 向左移動至座標N*c； 向右移動至座標Δ+N*c； 向左移動回到座標原點； 其中，Δ≥a+b，a為槳葉寬度，b為相鄰槳葉之間的間隙的最窄寬度，
    Figure 03_image001
    ，b=N*a或a=N*b，N為整數。
  12. 一種電鍍方法，其特徵在於，設置多個平行排列的槳葉，所述槳葉平行於基板而移動，對電鍍液進行攪拌，控制槳葉的運動以使基板上對應的每個點累計被槳葉遮擋的時間相等； 以槳葉的排列方向為座標軸方向，一個週期內，槳葉的運動步驟為： 從座標原點向右移動至座標Δ； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標2c； ... 向右移動至座標Δ+(N-1)*c； 向左移動至座標N*c； 向右移動至座標Δ+N*c； 向左移動至座標N*c； 向右移動至座標Δ+(N-1)*c； ... 向左移動至座標2c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ； 向左移動至座標原點； 向右移動至座標Δ+N*c； 向左移動回到座標原點； 其中，Δ≥a+b，a為槳葉寬度，b為相鄰槳葉之間的間隙的最窄寬度，
    Figure 03_image001
    ，b=N*a或a=N*b，N為整數。
  13. 一種電鍍方法，其特徵在於，設置多個平行排列的槳葉，所述槳葉平行於基板而移動，對電鍍液進行攪拌，控制槳葉的運動以使基板上對應的每個點累計被槳葉遮擋的時間相等； 以槳葉的排列方向為座標軸方向，一個週期內，槳葉的運動步驟為： 從座標原點向右移動至座標Δ； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標2c； ... 向右移動至座標Δ+(y-2)*c； 向左移動至座標(y-1)*c； 向右移動至座標Δ+(y-1)*c； 向左移動回到座標原點； 其中，Δ≥a+b，a為槳葉寬度，b為相鄰槳葉之間的間隙的最窄寬度，
    Figure 03_image003
    ，y=x*(N+1)，b=N*a或a=N*b，N為大於1的非整數，x取值使x*N為整數。
  14. 一種電鍍方法，其特徵在於，設置多個平行排列的槳葉，所述槳葉平行於基板而移動，對電鍍液進行攪拌，控制槳葉的運動以使基板上對應的每個點累計被槳葉遮擋的時間相等； 以槳葉的排列方向為座標軸方向，一個週期內，槳葉的運動步驟為： 從座標原點向右移動至座標Δ； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標2c； ... 向右移動至座標Δ+(y-2)*c； 向左移動至座標(y-1)*c； 向右移動至座標Δ+(y-1)*c； 向左移動至座標(y-1)*c； 向右移動至座標Δ+(y-2)*c； ... 向左移動至座標2c； 向右移動至座標Δ+c； 向左移動至座標c； 向右移動至座標Δ； 向左移動至座標原點； 向右移動至座標Δ+(y-1)*c； 向左移動回到座標原點； 其中，Δ≥a+b，a為槳葉寬度，b為相鄰槳葉之間的間隙的最窄寬度，
    Figure 03_image003
    ，y=x*(N+1)，b=N*a或a=N*b，N為大於1的非整數，x取值使x*N為整數。
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