TWI788832B - 用於一基板之化學及/或電解表面處理之一製程流體之分配本體 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用於一基板之化學及/或電解表面處理之一製程流體之分配本體，一種用於一基板在一製程流體中之化學及/或電解表面處理之分配系統，一種用於一基板在一製程流體中之一化學及/或電解表面處理之一分配本體或一分配系統之用途，及一種用於一基板之化學及/或電解表面處理之一製程流體之分配方法。 該分配本體包括：一正面、一背面、至少一入口、一出口陣列及一流量控制陣列。該正面經構形為經引導朝向該基板以用於該基板之該表面處理。該背面與該正面相對配置。該入口經構形用於使該製程流體進入該分配本體中。該出口陣列包括若干出口，該等出口經構形用於使該製程流體離開該分配本體並朝向該基板。該流量控制陣列相對於該製程流體之一流量配置於該出口陣列之上游且包括若干流量控制元件。

Description

用於一基板之化學及/或電解表面處理之一製程流體之分配本體
本發明係關於一種用於一基板之化學及/或電解表面處理之一製程流體之分配本體，一種用於一基板在一製程流體中之化學及/或電解表面處理之分配系統，一種用於一基板在一製程流體中之一化學及/或電解表面處理之一分配本體或一分配系統之用途，及一種用於一基板之化學及/或電解表面處理之一製程流體之分配方法。
用於生產如顯示面板或印刷電路板(PCB)之大型基板之面板之基板尺寸正經歷其等尺寸之顯著增加以便提高製造效率以及適應大尺寸技術要求。
如今，用所謂之HSP系統(意謂含有高速電鍍技術之系統)來達成最佳處理結果。在此一系統中，將一個或兩個HSP以及一個或兩個基板浸沒至容納一電解質及一個或若干陽極之一槽中。在填充有電解質之此槽內，電解質(及藉由此之電流分佈)經引導通過(若干) HSP板朝向(若干)基板表面。
使用HSP系統進行均勻電鍍需要可建立並控制面板之整個作用區域上方之一高均勻流場。作用區域係其中標定發生基板上之處理(例如，具有非常高空間均勻性之銅(或另一金屬)沈積)之空間。在待電鍍之面板變得愈來愈大之情況下，HSP亦需要按比例擴大。與較大尺寸相關聯之兩個主要按比例調整挑戰係電解質之一水平流及/或電流分佈以及一垂直流及/或電流分佈。
垂直非均勻性意謂，在HSP之作用區域之第一厘米內，離開噴射孔之流速通常比分佈遍及HSP系統之剩餘長度之其他噴射孔顯著更高，其中在第一厘米(高流速部分)與HSP之其餘部分(低流速部分)之間具有一急劇流速轉變。
水平非均勻性係由電解質供應分配入口相對於HSP之噴射孔之相對位置引起。定位於頂部上或相對靠近供應入口之噴射孔提供高於定位於供應入口之間的噴射孔之流動電解質速度。
在先前技術中，已藉由實施一所謂之擋板(或多個擋板)以減少非均勻流量分佈來緩解透過遍及基板表面之非均勻電解質及/或電流分佈之非均勻電鍍之問題。然而，安裝一擋板僅提供有限成功，特別是針對大型系統。
一擋板藉由限制電解質在流體之較高流速區域中之流量來達成更佳均勻性且藉此通常顯著降低電解質電鍍速度(因為每單位時間更少電解質到達基板)。一擋板亦僅適用於緩解水平非均勻性問題。以此方式不能解決垂直非均勻性挑戰且因此垂直電鍍系統繼續面臨重大挑戰。因此，尚未根本上解決整體非均勻性問題。
因此，可能需要提供用於一基板之化學及/或電解表面處理之一製程流體之一改良分配本體，該改良分配本體容許提高電鍍均勻性。
藉由獨立技術方案之標的物來解決此問題，其中進一步實施例併入於附屬技術方案中。應注意，下文所描述之本發明之態樣亦適用於用於一基板之化學及/或電解表面處理之一製程流體之一分配本體，用於一基板在一製程流體中之化學及/或電解表面處理之一分配系統，用於一基板在一製程流體中之一化學及/或電解表面處理之一分配本體或一分配系統之一用途，及用於一基板之化學及/或電解表面處理之一製程流體之一分配方法。
根據本發明，提出一種用於一基板之化學及/或電解表面處理之一製程流體之分配本體。該分配本體包括：一正面、一背面、至少一入口、一出口陣列及一流量控制陣列。該正面經構形為經引導朝向該基板以用於該基板之該表面處理。該背面與該正面相對配置。該入口經構形用於使該製程流體進入該分配本體中。該出口陣列包括若干出口，該等出口經構形用於使該製程流體離開該分配本體並朝向該基板。該流量控制陣列相對於該製程流體之一流量配置於該出口陣列之上游且包括若干流量控制元件。
若干流量控制元件在該出口陣列之上游之配置容許平衡朝向噴射孔之電解質之流量。令人驚訝的結果在於，藉由將流量控制元件放置於特定配置中，可獲得HSP內之液體流在水平及垂直方向上之一最佳均勻分佈，且可最小化對流量控制元件之配置之特殊要求。最佳均勻流量分佈導致基板上之一最佳均勻電鍍程序及電鍍結果。若干流量控制元件在出口陣列之上游之配置即使在不顯著降低電解質之整體流速之情況下仍容許流量平衡。
若干流量控制元件在出口陣列之上游之配置容許平衡朝向噴射孔之電解質之流量。此流量平衡係藉由消除層流區域來達成。在一實施例中，流量控制元件因此以一圖案配置以達成製程流體朝向出口陣列之一紊流。在流體動力學中，紊流(turbulence或turbulent flow)係以壓力及流速之混亂變化為特徵之流體運動。其與一層流相反，該層流在一流體在平行層中流動而在彼等層中無干擾時發生。在紊流中，出現許多尺寸之不穩定渦流，其等彼此相互作用。
在一實施例中，流量控制元件係以一圖案配置以在製程流體中達成至少5000之雷諾數(Reynolds number)。雷諾數係一流體中之慣性力與黏滯力之間的比率。運動中之一流體傾向於表現為相對於彼此滑動之無限小厚度(小於光之波長)之片或層。一流體之黏度係流動阻力，該流動阻力繼而變換為層之間的抗剪切力。流體之慣性(動量)係其質量及速度之動態函數或對運動變化之抵抗力，其起作用以在流體層之間產生剪切力。在一流體遇到來自一外部障礙物(諸如一管道之內壁)之黏滯阻力時，產生此剪切力，其中流量因對抗表面的阻力而減慢，而在管道之中心附近保持幾乎不受阻礙。針對任何給定流體，隨著流速增加，慣性力在一特定點處開始克服黏滯力；流體之平滑滑動層開始彼此滾動，且產生粗糙紊流。流量控制元件亦可以一圖案配置以在製程流體中達成至少4000或至少6000之雷諾數。
鑑於紊流及雷諾數，上述圖案可包括(當在流體之一流動方向上看時)具有一第一尺寸、第一形狀及/或相對於彼此以一第一距離配置之一第一列之流量控制元件及具有一第二尺寸、第二形狀及/或相對於彼此以一第二距離配置之至少一第二列之流量控制元件。列可被理解為基本上垂直於流體之流動方向延伸。當在流體流動方向上看時，列可被理解為包括相同種類(大小、形狀及/或距離)之若干流量控制元件。第一尺寸、形狀及/或距離不同於第二尺寸、形狀及/或距離。較佳地，第一尺寸及/或距離可大於第二尺寸及/或距離。當然，反之亦然。相鄰流量控制部件較佳地相對於彼此移位且未彼此對準。當然，可存在不同於其等(若干)相鄰列或所有列之一第三或更多列之流量控制元件。當然，亦可存在在流體流之方向上之成行之配置或具有相同尺寸及形狀之流量控制元件之配置。
在一實施例中，(當在分配本體之一橫截面中看時)流量控制元件之至少一些在正面與背面之間延伸且與正面及背面接觸。其等可被稱為連續流量控制元件。在一實施例中，流量控制元件之至少一些呈柱形或棒形。
在另一實施例中，流量控制元件之至少一些係與正面及背面接觸，但未在正面與背面之間延伸。其等包括配置於正面處之一第一組件及配置於背面處之一第二組件，然而，該等第一及第二組件彼此分離且不彼此交會或接觸。流量控制元件可被稱為不連續的。第一及第二組件可經塑形(例如)為三角形或半球形。第一及第二組件且特定言之其等中心軸可經引導朝向另一者且彼此對準。第一及第二組件且特定言之其等中心軸亦可相對於彼此移位。在所有情況中，第一及第二組件可具有相同形狀及/或尺寸或可為不同的。
在另一實施例中，流量控制元件之至少一些在正面與背面之間延伸且僅與正面或背面之一者接觸。換言之，每流量控制元件僅存在一個組件，該組件僅碰觸一個面，而未觸及另一面。在一實施例中，流量控制元件之至少一些經塑形為鐘乳石或石筍。一鐘乳石係如一冰柱一樣自洞頂懸垂之一逐漸變細結構。因此，經塑形為鐘乳石之一流量控制元件對應於一懸垂、向下逐漸變細之結構。一石筍係來自洞穴地底之一丘或逐漸變細圓柱。因此，經塑形為石筍之一流量控制元件對應於向上逐漸變細之一丘結構。
在一實施例中，若干流量控制元件之至少一些具有不同尺寸。特定言之，若干流量控制元件之至少一些相對於彼此具有不同直徑。在另一實施例中，流量控制元件具有相等尺寸。
在一實施例中，流量控制元件彼此等距配置。在另一實施例中，若干流量控制元件之至少一些相對於彼此以不同距離配置。可取決於個別流量控制元件相對於進入分配本體中之(若干)入口之位置來實施相對於彼此之不同距離。藉由改變流量控制元件之尺寸或體積及/或其等相對於彼此之各自位置，可獲得HSP內之液體流在水平及垂直方向上之一又更均勻分佈。均勻分佈導致基板上之一非常均勻電鍍程序及電鍍結果。藉由實施及定位變化及不等距間隔之流量控制元件(相對於彼此之變化尺寸/體積及/或距離)，此等流量控制元件獲得一均勻流量分佈所需之空間可相對於等距間隔及相等尺寸之流量控制元件所需之空間顯著減少。減少之空間導致HSP之尺寸、其重量及用於生產HSP之材料成本之顯著降低。
在一實施例中，流量控制元件之至少一些具有沿著其等長度之一恆定橫截面。其等可經塑形為柱或棒。在另一實施例中，流量控制元件之至少一些具有沿著流量控制元件之長度之變化尺寸之一橫截面。流量控制元件之至少一些可具有呈角錐體、圓錐形、雙錐形、三角形、多邊形、球形、半球形、沙漏形、波浪形或類似者之形狀之一縱向橫截面。
在一實施例中，流量控制元件之至少一些係塊狀的。在另一實施例中，流量控制元件之至少一些包括用以容許流體流動通過流量控制元件之孔且特定言之通孔。換言之，流量控制元件並非完全塊狀的。
在一實施例中，流量控制元件之至少一些具有一經圖案化表面，特定言之一高爾夫球類型之表面。該經圖案化表面可具有至少5000之一Re值。一高爾夫球類型之表面描述具有凹坑或凹口之一表面。圖案可由規則或不規則間隔之凹口組成，其中凹口可具有相同尺寸或不同尺寸。
當然，可混合所有種類之流量控制元件。較佳地，分配本體包括恰好或至少兩種不同種類之流量控制元件，此意謂在其等之(橫截面)尺寸、形狀及/或距離方面不同之流量控制元件。更佳地，分配本體包括在其等之(橫截面)尺寸方面不同之兩個不同種類之流量控制元件，此意謂一群組之較大流量控制元件及一群組之較小流量控制元件。該等較大流量控制元件靠近入口配置，該等較小流量控制元件靠近製程流體之出口配置。因而，可獲得HSP內之液體流在水平及垂直方向上之一幾乎最佳均勻分佈。該最佳均勻分佈導致基板上之一最佳均勻電鍍程序及電鍍結果。此外，此等流量控制元件所需之空間顯著減小，此導致分配本體之尺寸、重量及材料成本之顯著減小。
可將流量控制陣列最佳化至一固定構建尺寸(在一個維度上)，該固定構建尺寸不必隨著分配本體按比例調整(在此一維度上)以能夠電鍍更大面板。分配本體之固定構建尺寸可在1 cm至10 cm之一範圍內，更佳在2 cm至7 cm之範圍內且最佳在3 cm至5 cm之範圍內(在一個方向上)。此可為在製程流體到達出口陣列之前達成一紊流之最短構建尺寸。
根據本發明，亦提出一種用於一基板在一製程流體中之化學及/或電解表面處理之分配系統。用於一基板在一製程流體中之化學及/或電解表面處理之該分配系統包括如上所述之一分配本體及一基板固持件。該基板固持件經構形以相對於分配本體之一出口陣列固持至少一個基板。
下文更詳細描述分配系統及分配本體之一選用實施例。
分配系統旨在產生用於一化學及/或電解表面處理之標定流量及電流密度圖案且包括浸沒於一流體製程溶液中之分配本體。附接於一合適安裝座中之一基板與流量分配本體相對，該基板之表面係藉由製程溶液濕潤，且在一電解處理之情況下，存在一電極本體，該電極本體較佳定位於流量分配本體之與基板相對之一側上且其亦浸浴於製程溶液中。
流量分配本體具有一正面及與該正面相對定位之一背面，其中在表面處理期間正面面向基板，且正面與待處理之基板表面之間的距離係跨整個表面儘可能恆定。出於此目的，距離可在亞毫米至幾厘米之間。此外，此本體具有用於製程溶液之至少一個入口開口，及在至少一個出口開口或噴嘴中之終止於正面之至少一個選用液體通道。經泵送之製程溶液在基板之方向上以一相對較高速度流動通過此至少一個出口開口，且在該位置處實現所要反應。
為將製程溶液在流量分配本體之背面上排出，可提供至少一個連接通道(較佳多個連接通道)，該至少一個連接通道將製程液體自本體之正面導引至背面，且因此實現製程溶液之一循環，因為可將溶液自此處重新泵送至入口開口中。
至少一個出口開口之平面分佈可近似對應於在基板上反應之表面元件之一分佈，該等表面元件界定待顯示之一結構，使得(例如)一出口開口與一表面元件近似對準。術語「近似」應包括以下兩者：待顯示之結構之表面元件之位置自出口開口之位置之高達出口開口之一直徑或一寬度之一偏差(此亦被稱為一橫向偏移)；及出口開口之一尺寸自形成待顯示之結構之表面元件之一尺寸之一偏差。在後者情況中，出口開口可比對應、近似對準之表面元件大多達一個數量級。術語「近似」亦應包括多個相鄰出口開口在一網格中之一配置，該配置相較於剩餘出口開口之配置變窄，以便流動至與此等出口開口近似對準之基板之一對應、更大表面元件。憑藉選定配置，因此確保以一足夠高流速達成進入待處理之區域中之一均勻傳入流量。
以一有利方式，連接通道之配置近似與待顯示於基板上之結構對應，使得連接通道以一特別較佳方式鄰近於眾多此等通道中之出口開口。此配置引起化學或電解反應之後製程溶液之一直接回流。該直接回流可容許防止尤其自噴射孔排出之製程流體之流量分佈在分配本體之正面與基板之間的一變化，藉此維持均勻流量分佈，從而導致基板上之一最佳均勻電鍍程序及電鍍結果。此外，可達成反應表面區域上之電場之一標定導引。出於此目的，術語「近似」應如上文關於出口開口般針對連接通道來定義。
基板可為用於產生電組件或電子組件之一基本上板狀工件，該基本上板狀工件機械地固定於一安裝座中，且待處理之其表面浸浴於作為來自流量分配本體之處理介質之製程液體中。在一特殊情況下，基板可為一經遮罩或未遮罩導體板、一半導體基板或一膜基板或甚至具有一近似平坦表面之任何金屬或金屬化工件。在本文中應定義一近似平坦表面，使得板狀基板之基板表面之高出部與凹部之間的一高度差最大與基板與流量分配本體之間的距離一樣大。
流量分配本體有利地體現為多件式，較佳為兩件式。以此方式，可簡單地更換流量分配本體之個別組件，使得可調整不同傳入或傳出流量。流量分配本體亦可體現為僅單件式。
藉助於一實心壁(例如，由塑膠材料製成)以一有利方式橫向限制定位於流量分配本體之正面與基板表面之間的一對流腔室，以便迫使製程溶液通過流量分配本體之一標定回流，且束縛視需要施加於該對流腔室中之一電場之效應。
一有利進一步發展提供，在一電化學表面處理之情況下，定位於流量分配本體之背面與反電極之間的填充有製程液體之一空間亦由一進一步實心壁(例如，由塑膠材料製成)橫向限制，以便在通過連接通道之前已均勻化電場。
出口開口可在正面中藉助於鑽孔產生，且具有分別在亞毫米範圍直至毫米範圍內之較佳0.05 mm至10 mm之一直徑或一寬度。作為純鑽孔之替代，出口開口亦可包括單獨產生之噴嘴，該等噴嘴被擰入或插入至正面之材料中。
連接通道可具有一圓形、正方形或矩形橫截面，且就其等之直徑或其等之寬度而言可大於出口開口。以此方式將達成，製程溶液以一標定方式高速地撞擊於基板表面上，且在待處理之表面區域中引起一高材料輸送，而在連接通道中歸因於較大直徑而普遍存在一較低流速。特定言之，在連接通道中普遍存在之壓力亦低很多。在臨界情況下，一連接通道之寬度可為基板尺寸之一數量級。亦可提供，多個連接通道以不同直徑或寬度存在，其中以一特別有利方式，直徑或寬度分別平均大於出口開口之直徑或寬度。
流量分配本體可有利地由塑膠，以尤其有利方式由聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、丙烯酸玻璃(即，聚甲基丙烯酸甲酯)、聚四氟乙烯或將不被製程溶液分解之另一材料組成。
另一有利進一步發展提供，入口開口定位於一傳入及/或傳出流區之外。藉由此一空間分離，將不存在具有傳入或回流之傳入製程液體的影響或僅存在具有傳入或回流之傳入製程液體的輕微影響。以此方式，亦避免任何紊流，此將降低流量分佈速度，且此外在施加一電場之情況下，將避免由連接通道引起之該電場之一部分分離。
一反電極本體有利地附接於流量分配本體之後方區域中，與流量分配本體機械接觸或與流量分配本體空間分離，使得電流流動在反電極與在通過連接通道之製程溶液內充當電極之基板之間進行。取決於所使用之表面處理方法，電極本體可由不溶於製程液體中之一材料(諸如鍍鉑鈦)或另外一可溶材料(舉例而言，諸如待流電沈積之金屬)組成。裝置中可使用在電解表面處理常見之幾乎任何形狀之電極本體，舉例而言，諸如封閉板、柵條狀結構或填充有丸粒之金屬籃。
反電極本體及充當一電極之基板在流量分配本體之不同側上之配置具有實現由以上指定電極之兩者引起之一電場之一均勻場線分佈的優點，此對應於與製程溶液反應之表面區域之配置。因此，場分佈亦以一均勻方式應用於待處理之基板表面。最後，流量分配本體可自由定位於指定電極之間，使得基板表面之部分上之所要反應實質上受由流量分配本體引起之傳入流影響。
根據本發明，亦提出一種如上文所描述之用於一基板在一製程流體中之一化學及/或電解表面處理之一分配本體或一分配系統之用途。其特定言之係一種用於具有在300 mm及更大、較佳800 mm及更大且更佳1000 mm及更大之一範圍內之對角線或直徑之一大型基板之分配本體或分配系統之用途。
根據本發明，亦提出一種用於一基板之化學及/或電解表面處理之一製程流體之分配方法。用於一基板之化學及/或電解表面處理之一製程流體之該分配方法包括以下步驟： -      提供如上文所描述之一分配本體，及 -      提供製程流體自該分配本體之至少一入口通過該分配本體之一流量控制陣列至該分配本體之出口並朝向該基板之一流量。
下文更詳細描述分配方法之一選用實施例。
將具有上述性質之一流量分配本體及待處理之一基板插入至填充有液體製程溶液之一處理池中並對準，使得配備有出口開口之正面與基板表面成平行面定位。小偏差係可容忍的。
若將藉助於自外部施加之一電壓進行表面處理，則將基板連接至一第一電極，使得該電極及基板定位於相同電位上。在此情況中，亦將具有與第一電極相反之一極性之一反電極本體併入至製程溶液中，即，併入至流量分配本體之後方區域中。
將製程溶液泵送至入口開口中，或至多個入口開口中，且作為一傳入流以一高速自一或多個出口開口離開。由於出口開口有利地具有近似待在基板上產生之結構之結構，因此將尤其在與出口開口相對定位之基板表面之彼等點處發生所要反應。製程溶液接著在流量分配本體之正面後方作為一回流流動通過連接通道，且可以此方式被泵送至循環中。藉此，流量分配本體及基板可相對於彼此自由移動，使得可藉由改變流量分配本體之位置來簡單且快速地改變至基板上之傳入流。
在方法之一有利進一步發展中，流量分配本體及基板可進行朝向彼此之一平行相對移動以避免基板表面上的任何靜態液體流。出於此目的，僅流量分配本體或僅基板，但當然亦兩者可以線性衝程狀、圓形樞轉或振盪移動來移動。以此方式，藉由額外移動來支援製程液體之傳入流，且藉助於流量分配本體之永久移動來維持傳入流之動力學。此外，藉助於基板與流量分配本體之空間分離，沿著任何所要軸之一相對移動係可能的。
方法可來自電解或化學表面處理之群組，且特定言之可包括一流電塗佈、化學或電化學蝕刻、陽極氧化或外部無電流金屬沉澱之另一方法。
應理解，根據獨立技術方案之系統、裝置及方法具有(特定言之，如在附屬技術方案中定義之)類似及/或相同較佳實施例。應進一步理解，本發明之一較佳實施例亦可為附屬技術方案與各自獨立技術方案之任何組合。
將自下文所描述之實施例明白及參考下文所描述之實施例闡明本發明之此等及其他態樣。
圖1示意性及例示性地展示根據本發明之用於一基板4之化學及/或電解表面處理之一製程流體6之含有若干流量控制元件30之一分配本體1的一實施例。圖1展示分配本體1及基板4之一垂直安裝，而一水平配置亦為可能的。
(流量)分配本體1浸沒於由塑膠(諸如聚丙烯)製成之一處理池17中之製程流體6或流體製程溶液(其可為水性或非水性)中。在此處理池17中，亦存在具有連接至一電極12之一導電表面之基板4，以及連接至一進一步電極11 (其之極性與電極12之極性相反)之一反電極本體10。反電極本體10經體現為一板，且不具有通孔。反電極本體10、基板4及流量分配本體1彼此空間分離，其中基板4與流量分配本體1之間的一距離係近似20 mm，而流量分配本體1與反電極10之間的距離係近似40 mm。在當前情況中，基板4係一金屬基板，然而，在其他例示性實施例中，亦可使用一半導體基板，諸如一晶圓或一導體板。為將一結構15應用於基板4之部分表面上，基板4配備有一合適標記，該合適標記未或僅微小地被製程溶液6加重。在此背景內容中，「微小」應意謂儘管可藉由製程溶液燒蝕遮罩(例如，一光阻劑)，然而，此程序進展如此緩慢，使得在正常程序持續時間內，遮罩之剩餘部分保持在基板4上。
進一步電極11經體現為一陽極，而電極12用作一陰極。當然，在其他實施例中，若電極12係陽極，則進一步電極11亦可表示陰極。在所繪示之例示性實施例中，金屬係藉助於一流電反應沉澱於基板4上。一電解液體係用作製程液體6。由兩個電極11、12藉助於反電極本體10及基板4之配置來產生之電場始終延伸通過流量分配本體1。藉助於流量分配本體1相對於反電極本體10及基板4之一合適定位，因此，可藉由電解以一特別強傳入流13及亦以電場接近基板4之區域，使得在此等位置處發生一反應。
流量分配本體1具有一正面2，該正面2與基板4儘可能成平行面對準。
一背面3與正面2相對定位。正面與該背面之間存在可用製程溶液6填充之一中空空間、液體通道7。出於此目的，一入口5或入口開口定位於流量分配本體1之定位於正面2與背面3之間的一橫向區域中，該橫向區域配備有用於連接至泵循環之罩殼之一螺紋。流量分配本體1自身由聚丙烯製成。
由正面2及基板4之表面形成之對流腔室進一步受處理池17之壁及進一步壁16限制，此迫使通過連接通道9之一標定回流14，且同時有利地影響電流之場線分佈。在所展示之例示性實施例中，此等壁亦由聚丙烯製成。正如進一步壁16配置於基板4與正面2之間，此壁當然亦可配置於背面3與反電極本體10之間。在所展示之實例中，進一步壁16如處理池17一樣係由一塑膠(諸如聚丙烯)製成。
流量分配本體1中含有具有1 mm之一直徑之鑽孔，該等鑽孔終止於液體通道7之出口8或出口開口(各在正面2處具有一相同直徑)中。除了圓柱形形狀之外，鑽孔亦可具有一圓錐形形狀。出口開口8之分佈近似與待在基板4上產生之結構15對應，即，出口開口8與基板4之其上將顯示結構15之彼等部分表面對準。以此方式，來自出口開口8之傳入流13直接撞擊於基板4之將參與電化學反應之彼等部分表面上。出口開口8係圓形的，但亦可以一橢圓形或矩形形狀或以其他幾何形狀體現，只要可達到一足夠流速即可。出口開口8亦可在一空間尺寸上顯著大於另一出口開口，使得(例如)達成一線形或柱形幾何形狀，其中線或柱可分別跨流量分配本體1之整個長度或寬度延伸。
製程溶液6以一高流速通過出口開口8離開定位於正面2與背面3之間的中空空間，且形成經引導朝向基板4之一傳入流13。金屬塗佈在待應用之結構15處之局部表面區域中發生，且流動方向在該點處反轉。歸因於現較不強烈引導之流，流速降低，所形成之回流14係通過連接通道9經導引至流量分配本體1之背面3。連接通道9鄰近出口開口8定位，且藉此形成待在基板4上產生之亦相對於結構15之表面偏移達近似約2 mm之結構15。在所展示之例示性實施例中，連接通道9係用於流量分配本體1之對應開口中之個別管。
連接通道9具有5 mm之一直徑。歸因於連接通道9及出口開口8之不同尺寸關係，液體壓力及流速在連接通道9中低很多。藉助於處理池17之一排洩口18及一泵(未繪示)將已到達流量分配本體1之背面3之製程溶液6重新泵送至入口開口5中。
為避免任何剛性流向量，且取代達成基板4之儘可能均勻之反應表面區域之一對流，流量分配本體1及基板4係在彼此平行之在兩個方向上多達1 mm之一相對移動中，其中在當前情況下，兩個本體分別平行於傳入流13或回流14移動。
根據本發明，提出用於一基板4在一製程流體6中之化學及/或電解表面處理之一分配系統40。分配系統40包括一分配本體1及一基板固持件(未展示)。該基板固持件經構形以相對於分配本體1之一出口陣列20固持至少一個基板4。
根據本發明，分配本體1包括一正面2、一背面3、至少一入口5、一出口陣列20及一流量控制陣列21。正面2經引導朝向基板4以用於基板4之表面處理。背面3與正面2相對配置。
入口5係用於製程流體6進入分配本體1中之一入口。出口陣列20包括若干出口8，該等出口8係用於製程流體6離開分配本體1並朝向基板4之一出口。流量控制陣列21相對於製程流體6之一流量配置於出口陣列20之上游且包括若干流量控制元件30。
若干流量控制元件30在出口陣列20之上游之配置容許平衡朝向噴射孔之電解質之流量。獲得HSP內之液體流在水平及垂直方向上之一均勻分佈。該均勻流量分佈導致基板4上之一均勻電鍍程序及電鍍結果，而不降低電解質之整體流速。
較佳地，分配本體1包括恰好或至少兩種不同種類之流量控制元件30，此意謂在其等之(橫截面)尺寸、形狀及/或距離方面不同之流量控制元件30。更佳地，分配本體1包括在其等之(橫截面)尺寸方面不同之兩個不同種類之流量控制元件30，此意謂一群組之較大流量控制元件30及一群組之較小流量控制元件30。較大流量控制元件30較靠近入口5配置，較小流量控制元件30較靠近製程流體6之出口陣列20配置。
若干流量控制元件30在出口陣列20之上游之配置特定言之藉由消除層流區域來平衡朝向噴射孔之電解質之流量。因此，流量控制元件30係以一圖案配置以達成製程流體6朝向出口陣列20之一紊流。特定言之，流量控制元件30係以一圖案配置以在製程流體6中達成至少5000之雷諾數。
圖案可包括(當在流體之一流動方向上看時)具有一第一尺寸、第一形狀及/或相對於彼此以一第一距離配置之一第一列之流量控制元件30及具有一第二尺寸、第二形狀及/或相對於彼此以一第二距離配置之至少一第二列之流量控制元件30。列垂直於流體之流動方向延伸且當在流體流動方向上看時包括相同種類(大小、形狀及/或距離)之若干流量控制元件30。第一尺寸及/或距離可大於第二尺寸及/或距離。相鄰流量控制部件相對於彼此移位且未彼此對準。
圖2a至圖2f展示流量控制元件30之側視圖或橫截面視圖。如圖2a中所展示，流量控制元件30之至少一些具有沿著流量控制元件30之長度之變化尺寸之一橫截面。縱向橫截面係呈雙錐之形狀。
如圖2b中所展示，流量控制元件30之至少一些具有沿著其等長度之一恆定橫截面且係連續的(當在分配本體1之一橫截面中看時)，、連續意謂其等在正面2與背面3之間延伸且與正面2及背面3接觸。其等呈柱形或棒形。
如圖2c至圖2f中所展示，流量控制元件30之至少一些係不連續的且與正面2及背面3接觸，但未在正面2與背面3之間延伸。其等包括配置於正面2處之一第一組件31及配置於背面3處之一第二組件32，而第一及第二組件31、32彼此分離且不彼此交會或接觸。第一及第二組件31、32經塑形為三角形或半球形。第一及第二組件31、32且特定言之其等中心軸X可經引導朝向另一者且彼此對準(參見圖2c)。第一及第二組件且特定言之其等中心軸X亦可相對於彼此移位(參見圖2d至圖2f)。
如圖2a至圖2e中所展示，流量控制元件30之至少一些係塊狀的。如圖2f中所展示，流量控制元件30之至少一些包括用以容許流體流動通過流量控制元件30之孔33。換言之，流量控制元件30並非完全塊狀的。
如圖3中所展示，亦提出用於一基板4之化學及/或電解表面處理之一製程流體6之一分配方法。用於一基板4之化學及/或電解表面處理之一製程流體6之該分配方法包括以下步驟： 步驟1.    提供如上文所描述之一分配本體1，及 步驟2     提供製程流體6自該分配本體1之至少一入口5通過分配本體1之一流量控制陣列21至分配本體1之出口8並朝向基板4之一流量。
應注意，本發明之實施例係參考不同標的物描述。特定言之，一些實施例係參考方法類型請求項描述，而其他實施例係參考裝置類型請求項描述。然而，熟習此項技術者將自上文及下文描述瞭解，除非另有告知，否則除屬於一種類型之標的物之特徵之任何組合之外，亦考量用本申請案揭示關於不同標的物之特徵之間的任何組合。然而，可組合所有特徵，從而提供超過該等特徵之簡單總和之協同效應。
雖然已在圖式及前文描述中詳細繪示及描述本發明，但此繪示及描述應被視為闡釋性或例示性而非限制性。本發明並不限於所揭示之實施例。可由熟習此項技術者在自圖式、揭示內容及隨附發明申請專利範圍之研究實踐一所主張發明時理解及實現對所揭示實施例之其他變動。
在發明申請專利範圍中，字詞「包括」並不排除其他元件或步驟，且不定冠詞「一」或「一個」並不排除複數個。一單個單元可實現發明申請專利範圍中引述之若干品項之功能。某些措施在互異之隨附發明申請專利範圍中引述，但僅就此事實，並不指示此等措施之一組合不能用於獲得好處。發明申請專利範圍中之任何元件符號不應被解釋為限制範疇。
1:(流量)分配本體 2:正面 3:背面 4:基板 5:入口/入口開口 6:製程流體/製程溶液/製程液體 7:液體通道 8:出口/出口開口 9:連接通道 10:反電極本體/反電極 11:電極 12:電極 13:傳入流 14:標定回流/回流 15:結構 16:壁 17:處理池 18:排洩口 20:出口陣列 21:流量控制陣列 30:流量控制元件 31:第一組件 32:第二組件 33:孔 40:分配系統
將在下文參考附圖來描述本發明之例示性實施例： 圖1示意性及例示性地展示根據本發明之用於一基板之化學及/或電解表面處理之一製程流體之一分配本體及一分配系統之一橫截面的一側視圖。 圖2a至圖2f示意性及例示性地展示根據本發明之具有流量控制元件之流量控制陣列。 圖3示意性及例示性地展示根據本發明之用於一基板之化學及/或電解表面處理之一製程流體的一分配方法。
1:(流量)分配本體
2:正面
3:背面
4:基板
5:入口/入口開口
6:製程流體/製程溶液/製程液體
7:液體通道
8:出口/出口開口
9:連接通道
10:反電極本體/反電極
11:電極
12:電極
13:傳入流
14:標定回流/回流
15:結構
16:壁
17:處理池
18:排洩口
20:出口陣列
21:流量控制陣列
30:流量控制元件
40:分配系統

Claims (15)

  1. 一種用於一基板(4)之化學及/或電解表面處理之一製程流體(6)之分配本體(1)，其包括：一正面(2)，一背面(3)，至少一入口(5)，一出口陣列(20)，及一流量控制陣列(21)，其中該正面(2)經構形為經引導朝向該基板(4)以用於該基板(4)之該表面處理，其中該背面(3)與該正面(2)相對配置，其中該入口(5)經構形用於使該製程流體(6)進入該分配本體(1)中，其中該出口陣列(20)包括若干出口(8)，該等出口(8)經構形用於使該製程流體(6)離開該分配本體(1)並朝向該基板(4)，其中該流量控制陣列(21)相對於該製程流體(6)之一流量配置於該出口陣列(20)之上游，且其中該流量控制陣列(21)包括若干流量控制元件(30)。
  2. 如請求項1之分配本體(1)，其中該等流量控制元件(30)係以一圖案配置以達成該製程流體(6)朝向該出口陣列(20)之一紊流。
  3. 如請求項1或2之分配本體(1)，其中該等流量控制元件(30)係以一圖 案配置以在該製程流體(6)中達成至少5000之雷諾數。
  4. 如請求項1或2之分配本體(1)，其中該等流量控制元件(30)之至少一些在該正面(2)與該背面(3)之間延伸且與該正面(2)及該背面(3)接觸。
  5. 如請求項1或2之分配本體(1)，其中該等流量控制元件(30)之至少一些呈柱形。
  6. 如請求項1或2之分配本體(1)，其中該等流量控制元件(30)之至少一些在該正面(2)與該背面(3)之間延伸且僅與該正面(2)或該背面(3)之一者接觸。
  7. 如請求項1或2之分配本體(1)，其中該等流量控制元件(30)之至少一些經塑形為鐘乳石或石筍。
  8. 如請求項1或2之分配本體(1)，其中該等流量控制元件(30)之至少一些具有一經圖案化表面。
  9. 如請求項1或2之分配本體(1)，其中該若干流量控制元件(30)之至少一些相對於彼此具有不同尺寸。
  10. 如請求項1或2之分配本體(1)，其中該等流量控制元件(30)之至少一些具有沿著其等長度之一恆定橫截面。
  11. 如請求項1或2之分配本體(1)，其中該等流量控制元件(30)之至少一些具有沿著該等流量控制元件(30)之該長度之變化尺寸之一橫截面。
  12. 如請求項1或2之分配本體(1)，其中該若干流量控制元件(30)之至少一些相對於彼此以不同距離配置。
  13. 一種用於一基板(4)在一製程流體(6)中之化學及/或電解表面處理之分配系統(40)，其包括：如請求項1或2之一分配本體(1)，及一基板固持件，其中該基板固持件經構形以相對於該分配本體(1)之一出口陣列(20)固持至少一個基板(4)。
  14. 一種用於一基板(4)在一製程流體(6)中之一化學及/或電解表面處理如請求項1、2或13之一分配本體(1)或一分配系統(40)之用途。
  15. 一種用於一基板(4)之化學及/或電解表面處理之一製程流體(6)之分配方法，其包括以下步驟：提供如請求項1或2之一分配本體(1)，及提供製程流體(6)自該分配本體(1)之至少一入口(5)通過該分配本體(1)之一流量控制陣列(21)至該分配本體(1)之出口(8)並朝向該基板(4)之一流量。
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