TWI808710B - 鍍覆裝置及鍍覆方法 - Google Patents
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Abstract
一種鍍覆裝置,具備:鍍覆槽,用來保持鍍覆液;陽極,配置於前述鍍覆槽內,具有複數個貫穿孔;基板夾具,將基板保持成面對前述陽極;隔膜,緊密配置於前述陽極的前述基板側的第一面;以及背面板,面對前述陽極的前述第一面的相反側的第二面,以特定間隔與前述第二面分離配置的背面板,調節從前述陽極產生的累積在前述第二面上的氣泡量。
Description
本發明是關於一種鍍覆裝置及鍍覆方法。
做為可對半導體晶圓等基板施加鍍覆處理的鍍覆裝置,已知如美國專利申請第2020-0017989號說明書(專利文獻1)所記載的鍍覆裝置。此鍍覆裝置具備:鍍覆槽,儲留鍍覆液的同時配置有陽極;基板夾具,保持做為陰極的基板成面對陽極配置;以及隔膜,配置於前述陽極與前述基板夾具之間,將鍍覆槽內部分隔成陽極室與陰極室,沿著基板表面使鍍覆液流動。隔膜配置於固定在鍍覆槽內的框架下側,但當陰極室的壓力比陽極室的壓力高,隔膜遠離框架向下方延伸,框架與隔膜之間會形成可捕獲氣泡的口袋。為了防止這種現象,在美國專利申請2020-0017989號說明書(專利文獻1)的裝置中,調整供給至陽極室的鍍覆液,使陽極室的壓力比陰極室的壓力更高,來防止隔膜向下方延伸。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 美國專利申請第2020-0017989號說明書
(發明所欲解決之問題)
在鍍覆裝置中,陽極所產生的酵素等氣體的氣泡會不均勻地累積在基板、隔膜等,氣泡累積部的離子傳導電阻(電阻)增加,可能產生鍍覆膜厚分布的均勻性惡化的情況。例如,在基板的被鍍覆面累積氣泡,可能使基板上的鍍覆膜產生不穩定。又,在隔膜累積氣泡,累積的氣泡成為電阻成分,有使鍍覆變得不穩定之虞。又,在基板附近配置多孔結構的電阻體板時,會在電阻體板累積氣泡,累積的氣泡成為電阻成分,有使鍍覆變得不穩定之虞。
又,在陽極產生的氣體(例如活性氧)若與鍍覆液中的添加劑反應,添加劑會有惡化之虞。
在美國專利申請2020-0017989號說明書(專利文獻1)中,並未提到關於在陽極產生的氣體對於鍍覆所造成的影響。
本發明有鑑於上述情事,一目的係在於在鍍覆裝置中,抑制在陽極產生的氣泡影響鍍覆膜厚分布的均勻性。
(解決問題之手段)
根據本發明的一側面,提供一種鍍覆裝置,具備:鍍覆槽,用來保持鍍覆液;陽極,配置於前述鍍覆槽內,具有複數個貫穿孔;基板夾具,將基板保持成面對前述陽極;隔膜,緊密配置於前述陽極的前述基板側的第一面;以及背面板,面對前述陽極的前述第一面的相反側的第二面,以特定間隔與前述第二面分離配置的背面板,調節從前述陽極產生的累積在前述第二面上的氣泡量。
以下,參照圖式來說明關於本發明的實施形態的鍍覆裝置1000。此外,為了更容易理解物件特徵,圖式以概略表示,各構成要素的尺寸比率等並不限於與實際相同。又,在一些圖式中,做為參考用,圖示了X-Y-Z笛卡兒坐標系。在此笛卡兒坐標系中,Z方向相當於上方,-Z相當於下方(重力作用的方向)。
(第一實施形態)
圖1表示本實施形態之鍍覆裝置1000的整體結構立體圖。圖2表示本實施形態之鍍覆裝置1000的整體結構俯視圖。如圖1、2所示,鍍覆裝置1000具備:裝載埠100、搬送機器人110、對準器120、預濕模組200、預浸模組300、鍍覆模組400、清洗模組500、自旋沖洗乾燥器600、搬送裝置700、及控制模組800。
裝載埠100係用於搬入收納於鍍覆裝置1000中無圖示之FOUP(前開式晶圓傳送盒)等匣盒的基板,或是從鍍覆裝置1000搬出基板至匣盒的模組。本實施形態係在水平方向並列配置4台裝載埠100,不過,裝載埠100之數量及配置不拘。搬送機器人110係用於搬送基板之機器人,且以在裝載埠100、對準器120、及搬送裝置700之間交接基板的方式構成。搬送機器人110及搬送裝置700在搬送機器人110與搬送裝置700之間交接基板時,可經由無圖示之暫置台進行基板的交接。
對準器120係用於將基板之定向範圍或蝕刻除去形成於鍍覆處理前之基板的被鍍覆面之種層表面等存在的電阻大之氧化膜,實施清洗或活化鍍覆凹槽等的位置對準指定方向之模組。本實施形態係在水平方向並列配置2台對準器120,不過,對準器120之數量及配置不拘。預濕模組200藉由將鍍覆處理前之基板的被鍍覆面以純水或脫氣水等處理液濕潤,並將形成於基板表面之圖案內部的空氣替換成處理液。預濕模組200係以在鍍覆時藉由將圖案內部之處理液替換成鍍覆液,而實施容易在圖案內部供給鍍覆液之預濕處理的方式構成。本實施形態係在上下方向並列配置2台預濕模組200,不過預濕模組200之數量及配置不拘。
預浸模組300例如係以實施藉由硫酸或鹽酸等處理液蝕刻除去形成於鍍覆處理前之基板的被鍍覆面之種層表面等上存在之電阻大的氧化膜,清洗或活化鍍覆基底表面之預浸處理的方式構成。本實施形態係在上下方向並列配置2台預浸模組300,不過預浸模組300之數量及配置不拘。鍍覆模組400對基板實施鍍覆處理。本實施形態有2組在上下方向並列配置3台且在水平方向並列配置4台之12台的鍍覆模組400,而設置合計24台之鍍覆模組400,不過鍍覆模組400之數量及配置不拘。
清洗模組500係以為了除去殘留於鍍覆處理後之基板的鍍覆液等而對基板實施清洗處理之方式構成。本實施形態係在上下方向並列配置2台清洗模組500,不過清洗模組500之數量及配置不拘。自旋沖洗乾燥器600係用於使清洗處理後之基板高速旋轉而乾燥的模組。本實施形態係在上下方向並列配置2台自旋沖洗乾燥器,不過自旋沖洗乾燥器之數量及配置不拘。搬送裝置700係用於在鍍覆裝置1000中之複數個模組間搬送基板的裝置。控制模組800係以控制鍍覆裝置1000之複數個模組的方式構成,例如可由具備與作業人員之間的輸入輸出介面之一般電腦或專用電腦而構成。
以下說明鍍覆裝置1000之一連串鍍覆處理的一例。首先,將收納於匣盒之基板搬入裝載埠100。繼續,搬送機器人110從裝載埠100之匣盒取出基板,並將基板搬送至對準器120。對準器120將基板之定向範圍或凹槽等的位置對準指定方向。搬送機器人110將藉由對準器120對準了方向之基板送交預濕模組200。
預濕模組200對基板實施預濕處理。搬送裝置700將實施預濕處理後之基板搬送至預浸模組300。預浸模組300對基板實施預浸處理。搬送裝置700將實施預浸處理後之基板搬送至鍍覆模組400。鍍覆模組400對基板實施鍍覆處理。
搬送裝置700將實施鍍覆處理後之基板搬送至清洗模組500。清洗模組500對基板實施清洗處理。搬送裝置700將實施清洗處理後之基板搬送至自旋沖洗乾燥器600。自旋沖洗乾燥器600對基板實施乾燥處理。搬送裝置700將實施乾燥處理後之基板送交搬送機器人110。搬送機器人110將從搬送裝置700所接收之基板搬送至裝載埠100的匣盒。最後,從裝載埠100搬出收納了基板之匣盒。
此外,圖1或圖2所說明的鍍覆裝置1000的結構,只不過是一例,鍍覆裝置1000的結構並非受限於圖1或圖2的結構。
[鍍覆模組]
接下來,說明關於鍍覆模組400。此外,關於本實施形態的鍍覆裝置1000所具有的複數個鍍覆模組400具有相同結構,所以說明關於一個鍍覆模組400。
圖3是用來說明關於一實施形態的鍍覆模組的結構的剖面圖。圖4是從下方來看鍍覆模組的陽極室的概略圖。
關於本實施形態的鍍覆裝置1000,基板的被鍍覆面向下來接觸鍍覆液,是所謂面朝下型或杯型的鍍覆裝置。關於本實施形態的鍍覆裝置1000的鍍覆模組400,主要具備:鍍覆槽10;陽極41,配置於鍍覆槽10內;基板夾具31,保持做為陰極的基板Wf以面對陽極41來配置。鍍覆模組400可具備使基板夾具31旋轉、傾斜及升降的旋轉機構、傾斜機構及升降機構(省略圖示)。又,鍍覆槽10的外側也可以設有溢流槽20。
鍍覆槽10是由上方具有開口的有底容器來構成。鍍覆槽10具有底壁與從此底壁的外周緣向上方延伸的側壁,此側壁的上部開口。鍍覆槽10具有儲留鍍覆液的圓筒狀的內部空間。做為鍍覆液,也可以是包含構成鍍覆皮膜的金屬元素離子的溶液,其具體例並沒有特別限定。在本實施形態中,使用銅鍍覆處理做為鍍覆處理的一例,使用硫酸銅溶液做為鍍覆液的一例。又,在本實施形態中,鍍覆液包含特定添加劑。但是,並非受限於此結構,鍍覆液也可以是不包含添加劑的結構。鍍覆槽10內部被隔膜71分隔為陽極室Ca與陰極室Cc,陽極室Ca的鍍覆液Pa與與陰極室Cc的鍍覆液Pc可以相同也可以不同。例如,在陽極室Ca的鍍覆液Pa與與陰極室Cc的鍍覆液Pc,有無添加物、濃度彼此可以相同也可以不同。
溢流槽20是由配置於鍍覆槽10的外側的有底容器所構成。溢流槽20暫時儲留超過鍍覆槽10上端的鍍覆液。在一例中,溢流槽20的鍍覆液從溢流槽20用的排出口(未圖示)排出,暫時儲留在儲藏槽(未圖示)後,再回到鍍覆槽10。在圖3的例中,使鍍覆液從陰極室Cc溢流到溢流槽20的溢流堰10c與使鍍覆液從陽極室Ca溢流到溢流槽20的溢流堰10a被設定成大致同一高度。
陽極41配置於鍍覆槽10的內部下部。陽極41的具體種類並未特別限定,可使用溶解陽極或不溶解陽極。在本實施形態中,陽極41做為不溶解陽極來使用。此不溶解陽極的具體種類並未特別限定,可使用白金、鈦、氧化銥等(例如IrO2/Ti、Pt/Ti)。為了抑制鍍覆液中添加劑的分解等目的,陽極41的表面也可以具有頂塗層。
在本實施形態中,陽極41的上面側(基板Wf側)設有陽極罩43。陽極罩43具有露出陽極41的開口部,是藉由開口部調節陽極41露出範圍,來調節從陽極41向基板Wf的電場的電場調節部。陽極罩43可以是具有特定開口尺寸的陽極罩,也可以是可變更開口尺寸的可變陽極罩。陽極罩43為例如具備複數個葉片,也可以藉由與相機光圈一樣的機構來調整開口部的開口尺寸。
在鍍覆槽10的內部,比隔膜71更上方,配置有多孔質的電阻體51。具體來說,電阻體51是由具有複數個孔(細孔)的多孔質版部件所構成。比電阻體51更下方側的鍍覆液,通過電阻體51,可流動至比電阻體51更上方側。此電阻體51是為了在陽極41與基板Wf之間所形成的電場均勻化而設的部件。如此電阻體51配置於鍍覆槽10,可容易地均勻化形成於基板Wf的鍍覆皮膜(鍍覆層)的膜厚。此外,電阻體51在本實施形態並非必須結構,本實施形態也可以是不具備電阻體51的結構。
在鍍覆槽10的內部,基板Wf的附近(在本實施形態是電阻體51與基板Wf之間)也可以配置槳片(省略圖示)。槳片相對於基板Wf的被鍍覆面以大致平行方向往返運動,在基板Wf表面產生強鍍覆液的流動。藉此,可均勻化基板Wf表面附近的鍍覆液中的離子,提升基板Wf表面所形成的鍍覆膜的面內均勻性。
在本實施形態中,陽極41如圖5~7所示,是具有許多貫穿孔41A的板狀部件。陽極41可做為板條(線網)結構或是設有複數個貫穿孔的板狀部件。陽極41的厚度並沒有特別限定,但從陽極41本身的強度以及陽極41表面所產生的氧從貫穿孔內部容易往陽極41的背面排出的觀點來看,是0.5~3mm左右為較佳。貫穿孔的形狀或尺寸也沒有特別限定,但從加工容易性或鍍覆時的電壓穩定性的觀點來看,開口尺寸(圓形時的直徑、四角形時的一邊長度)是1~5mm左右為較佳。陽極41被稱為陽極限制器的陽極夾具42支持在鍍覆槽10內。在陽極41的前面(陰極/基板側的面,在此例為上面),接合或密接有隔膜71(Nafion(註冊商標),多孔質膜等),隔膜71具有鍍覆液可滲透、濕潤的離子穿透性。在本實施形態中,藉由此隔膜71,鍍覆槽10內部被分離成陽極室Ca與陰極室Cc。隔膜71係可讓鍍覆液中的陽離子(例如氫離子H+)穿透,但卻讓鍍覆液中的氣泡及添加劑穿不透的膜。使用不溶解陽極時,在陽極表面鍍覆液中產生氫離子H+。隔膜71可做為例如中性膜、離子交換膜或這些組合。隔膜71也可以重疊複數個膜或層。隔膜71的結構為一例,可做為其他結構。
圖5是陽極41附近的放大剖面圖。陽極41具有許多貫穿孔41A,所以陽極41表面即使在電極反應中,因從貫穿孔41A供給的鍍覆液而總是保持在濕潤狀態。因為隔膜71是具有鍍覆液可滲透濕潤的離子穿透性的膜,所以如同圖所示,陽極41在基板側的面(隔膜71密接處或其附近),與鍍覆液反應,陽離子(例如氫離子H+)通過隔膜71,傳達至陰極室Cc即傳達至基板側。因此,形成從陽極41的基板側的面(隔膜71密接處或其附近)通過隔膜71內部到達基板Wf的離子傳導路徑(電流路徑)。另一方面,陽極41的表面產生的氣體(例如氧氣)的氣泡61不通過隔膜71,通過陽極41的許多貫穿孔41A移動到陽極41的背面(與前面相反側的面)側。移動到陽極41的背面側的氣泡61,通過設在隔膜71外側的排出口11(圖3、圖4),往鍍覆槽10外部排出。
在此結構中,因為隔膜71密接於陽極41的基板側的面,所以可抑制陽極41表面產生的氣泡61向基板Wf側擴散。藉此,可抑制氣泡61向基板側擴散以及氣泡61附著於抵抗體51、基板Wf等。又,因為隔膜71密接於陽極41,所以防止氣泡61累積在隔膜71與陽極41之間。特別是,如隔膜71與陽極41分離時,可避免氣泡61累積在隔膜71的背面。此外,因為成為氣泡61排出路徑的陽極41的背面側,並非陽極41與基板Wf間的主要離子傳導路徑,所以在此即使存在氣泡61,氣泡61也不會成為陽極與基板間的離子傳導電阻成分,對陽極與基板之間的離子傳導(鍍覆電流)幾乎沒有影響。
在此結構中,因為可以從陽極41的基板側的面(隔膜71密接處或其附近)通過隔膜71使陽離子(H+)傳導至基板Wf側,所以可避免氣泡61的影響,並確實確保陽極41與基板Wf之間的離子傳導路徑。
從以上內容,根據此結構,可以穩定確保陽極-陰極間的離子傳導路徑,同時避免氣泡61累積在陽極-陰極間的離子傳導路徑,對離子傳導造成壞影響。結果,可抑制陽極產生的氣泡影響,穩定進行基板上的鍍覆,可提升鍍覆膜厚的均勻性。
此外,在本實施形態中,在鍍覆槽10,於隔膜71的外側設有氣體排出口11(參照圖3、圖4)。移動到陽極41背面側的氣泡61,如圖3所示,從排出口11排出至鍍覆槽10外部。在此結構中,經由排出口11,在陽極41產生的氣泡61可自然排出,不需要使陽極室Ca的鍍覆液循環來排出氣泡。此外,也可以使陽極室Ca的鍍覆液循環。藉此,可以進一步促進陽極室Ca的氣泡排出。在此情況下,藉由抑制氧氣過剩且不均勻地累積在陽極41的下側,可以促進陽極41的貫穿孔41A內的氣泡(氧氣)排出,進一步提升鍍覆膜的均勻性。陽極室Ca之鍍覆液的循環可以與陰極室Cc的鍍覆液的循環路徑80以相同方式構成。但是,如此連接可使得從陽極室Ca排出的鍍覆液再次回到陽極室Ca。
又,在本實施形態中,如圖4所示,陽極夾具42的下面設有缺口42A。缺口42A也可以形成為使陽極夾具42的高度在缺口42A的部分降低,或也可以形成為陽極夾具42在缺口42A的部分不連續。這是因為如圖6及圖7所示,在陽極夾具42的下部比陽極41的背面更向下方突出的結構的情況下,陽極41的背面累積的氣泡61容易通過缺口42A向排出口11移動。缺口42A設在排出口11附近或面對排出口11的位置為較佳。但是也可以不在陽極夾具42設置缺口42A。缺口42A及排出口11,也可以形成複數個在陽極41的周圍。又,在容易排出氣泡61的目的下,也可以使陽極41本身比水平更傾斜地傾斜配置。在此情況下,缺口42A配置在比陽極中心更上方為較佳。
圖6及圖7表示對於陽極41的隔膜71的固定結構的剖面圖。在這些圖中,在陽極41的背面中心部,設有用來供電至陽極41的供電用突起44。供電用突起44也可以與陽極41一體形成,也可以安裝於陽極41。此外,在圖3中,省略壓板72(圖6)、壓環73(圖7)。
在圖6的例中,隔膜71以具有許多貫穿孔72A的壓板72壓抵陽極41的基板側的面,以緊密接觸狀態固定於陽極41的上面。壓板72相對於陽極夾具42被螺桿等締結部件74固定成從上方按壓陽極41、隔膜71。在此結構下,壓板72與陽極41夾持隔膜71,使隔膜71緊密接觸於陽極41。又,在壓板72與隔膜71之間,設有密封這些元件之間的密封部件75(例如O環)。陽極夾具42及壓板72較佳為鍍覆液無法腐蝕的材質,可由例如氯乙烯等樹脂、鉑、鈦等金屬來構成。
在圖7的例中,隔膜71接合於陽極41的基板側的面來固定。隔膜71接合於陽極41的接合層75較佳為具有離子滲透性為較佳。例如,可以是具有離子交換基的樹脂、或包含樹脂及填料的多孔質接合層,在一例中,可以是具有磺酸基的全氟化碳材料。又,隔膜71的外周部被壓環73壓抵並固定於陽極夾具42上。又,在壓環73與隔膜71之間,設有密封這些元件之間的密封部件75(例如O環)。陽極夾具42及壓環73較佳為鍍覆液無法腐蝕的材質,可由例如氯乙烯等樹脂、鉑、鈦等金屬來構成。
(第二實施形態)
圖8是用來說明關於第二實施形態的鍍覆模組的結構。以下,主要說明與上述實施形態不同的點,省略關於與上述實施形態相同的結構的說明。在本實施形態中,鍍覆槽10的陰極室Cc的側壁最下部構成為比排出口11的側壁最下部略高。藉此,將鍍覆槽10的陽極室Cc的溢流面Sc設定為相對於陽極室Ca(排出口11)的溢流面Sa略高(使經由隔膜的液移動在最小限度)。此外,因為排出口11與陽極室Ca聯絡,所以排出口11的溢流面Sa成為陽極室Ca的溢流面。在同圖中,溢流面Sa與溢流面Sc的差表示為h1。在此結構中,如同圖的箭頭A3、A2所示,藉由陰極室Cc對陽極室Ca輕微加壓,可以提升隔膜71對陽極41的密接。
鍍覆槽10具備溢流堰10c,溢流堰10c從陰極室Cc使鍍覆液溢流到鍍覆槽10外部。在此例中,溢流堰10c是鍍覆槽10的陰極室Cc與溢流槽20之間的陰極室Cc側壁。又,鍍覆槽10具備溢流堰10a,溢流堰10a從陽極室Ca使鍍覆液溢流到鍍覆槽10外部。在此例中,溢流堰10a是鍍覆槽10的排出口11與溢流槽20之間的側壁(鍍覆槽10的排出口11的部分側壁)。藉由將溢流堰10c的高度(溢流面Sc)設定成比溢流堰10a的高度(溢流面Sa)更高,產生陰極室Cc與陽極室Ca間的壓力差(陰極室Cc的壓力>陽極室Ca的壓力)。此外,使經由隔膜的液移動在最小限度(或是不過度),設定陰極室Cc與陽極室Ca間的壓力差,即各溢流堰10c、10a的高度。因為其他結構與上述實施形態一樣,所以省略說明。
又,在上述實施形態及本實施形態中,如圖8所示,也可以設有循環路徑80,循環路徑80使溢流槽20內回收的鍍覆液藉由泵81在陰極室Cc循環。在循環路徑80的途中也可以設有儲液槽。
[鍍覆模組的實驗例]
使用上述實施形態的結構的實驗例在以下說明。圖9是實驗用的鍍覆模組(無隔膜)的照片。圖10是實驗用鍍覆模組(有隔膜)的照片。圖12概略表示圖10所示的實驗用鍍覆模組(有隔膜)的剖面。在圖9中,在保持鍍覆液的鍍覆槽10內,配置有陽極41、以及從陽極41以特定間隔於上方分離的陰極32(相當於基板Wf)。在圖10中,在保持鍍覆液的鍍覆槽10內,配置有陽極41、密接於陽極41上面的隔膜71、按壓隔膜71的壓板72、以及從壓板72以特定間隔於上方分離的陰極32。在各圖中,陽極41連接於電源95(參照圖12)的正極端子,陰極32連接於電源95的負極端子。圖9的結構在圖12中變成省略了隔膜71及壓板72。
在圖12中,符號95表示施加電壓於陽極-陰極間的電源,符號91、92表示夾片。如同圖所示,在實驗用鍍覆模組(有隔膜)中,在鍍覆槽10,隔膜71及壓板72是以夾片91、92彼此密接,配置有從壓板72在特定間隔與上方分離的陰極32。此外,在圖12中,雖然省略了隔膜71、壓板72,但與圖9所示的實驗用鍍覆模組(無隔膜)大致一致。
圖11A~圖11E表示說明實驗用鍍覆模組(有隔膜)的組合順序的照片。在圖11A中,在一對夾片91上配置有陽極41。陽極41與夾片91為例如以膠帶等來固定。在圖11B中,在陽極41的上配置隔膜71。在圖11C中,在隔膜71上配置壓板72。在圖11D中,壓板72上配置一對夾片92,藉由夾片91與夾片92以膠帶等固定,將陽極41、隔膜71及壓板72以夾片91、92夾著並固定。圖11E是從下方來看圖11D的狀態的照片。之後,如圖10所示,配置陰極32成從壓板72於上方分離。雖然陰極32因鍍覆液造成的浮力與壓板72分離,但也可以適當地配置陰極32在分隔物等上使其與壓板72分離。
此外,實驗用的鍍覆模組(無隔膜)如圖9所示,鍍覆槽10內配置陽極41,也可以配置陰極32從陽極41於上方分離。雖然陰極32因鍍覆液造成的浮力與壓板72分離,但也可以適當地配置陰極32在間隔物等上使其與壓板72分離。
實驗所使用的各種參數如下所述。又,在實驗中,為了容易觀察在陽極的泡沫產生的狀況,使用不含金屬離子的電解液來取代鍍覆液。在 陽極的電極反應與使用鍍覆液的情況相同。陽極、陰極、電解液(鍍覆液)、做為與陰極相面對的陽極來運作的陽極面積、以及電流密度如下所述。
陽極:IrO2 / Ti板條(線網)
陰極:Pt/Ti板條(線網)
隔墊:Yumicron Y-9207TA(微孔膜)(Yuasa Membrane Systems Co.,Ltd.)
電解液:100克/L-H2SO4
陽極面積:0.24 dm2 (60 mm x 40 mm)
電流密度:5ASD
圖13是鍍覆中的陽極電壓的測量結果。如此測量結果所示,即使在使用隔膜71的情況下,可知通電時的陽極41電壓穩定,表示與無隔膜的情況相同的電壓變化。從此結果可預測,即使使隔膜71密接於陽極41,陽極-陰極間的電壓表示正常變化,可進行正常的鍍覆處理。
圖14A是鍍覆前的鍍覆模組(無隔膜)的照片。圖14B是鍍覆中的鍍覆模組(無隔膜)的照片。如這些圖所示,在鍍覆模組(無隔膜)中,觀測到在陽極41所產生的大量氣泡累積在陽極41的上下兩側。因為做為離子傳導路徑的陽極41-陰極32之間累積大量氣泡,所以預期對鍍覆膜厚的均勻性造成壞影響。
圖15A是鍍覆前的鍍覆模組(有隔膜)的照片。圖15B是鍍覆中的鍍覆模組(有隔膜)的照片。如這些圖所示,在有隔膜的鍍覆模組中,觀測到在陽極41所產生的氣泡雖然存在於陽極41的下側,但抑制了氣泡累積在做為離子傳導路徑的陽極41-陰極32之間。因此,預期可提升鍍覆膜厚的均勻性。
圖16A及圖16B說明從陽極產生的氣泡移動的概略圖。如上述,氣泡累積在陽極41的背面(離基板遠側的面)時,有起因於氣泡而產生陽極41的電壓變動的情況。特別是,使用做為隔膜的離子交換膜的Nafion(註冊商標),在高電流密度鍍覆時有特別顯著表現的傾向。做為此要因,考慮以下兩點。第一要因是藉由累積在陽極41背面的氣泡,環繞到陽極背面側的電場被屏蔽。此要因是不使隔膜密接於陽極的前面(基板側的面)的情況也產生,認為此要因造成對陽極電壓變動的影響變小。做為第二要因,因為陽極背面累積的氣泡浮力造成陽極貫穿孔內的鍍覆液(包含氣泡)的壓力增大,陽極表面(貫穿孔內的內壁、背面)附近的鍍覆液的壓力增大,鍍覆液中的飽和溶氧濃度上升,陽極的電極電位上升。
如圖16A所示,陽極41產生的氣泡61,在陽極41的背面形成氣泡61的層或塊(以下,僅稱為氣泡層)。在此狀態下,因陽極背面的氣泡層造成的浮力,使貫穿孔41A內的鍍覆液(包含氣泡)的壓力成為高的狀態。之後,從陽極41背面的氣泡層,如圖16B虛線所示,氣泡層的一部份脫離陽極41的背面,向排出口11排出時,在氣泡層的一部份離開陽極41背面的部分(虛線處)中,氣泡層暫時不存在陽極背面的狀態,陽極貫穿孔內的鍍覆液(包含氣泡),從背面氣泡層造成的浮力解放。結果,陽極貫穿孔內的鍍覆液的壓力降低,在陽極表面(貫穿孔內壁、背面)附近飽和溶氧濃度降低,陽極41的電極電位也降低。之後,雖然在虛線處也再次形成氣泡層,但如此,當陽極表面(貫穿孔內壁、背面)附近的鍍覆液壓力變動時,在陽極表面附近飽和溶氧濃度變動,陽極41電壓變動,可能使鍍覆膜厚的面內均勻性降低。
(第三實施形態)
圖17A、圖17B以及圖18表示關於第三實施形態的鍍覆模組的陽極附近的結構,圖18是從下方來看陽極附近結構的下視圖,圖17A是沿著圖18的A-A的剖面圖,圖17B是沿著圖18的B-B的剖面圖。圖19表示氣泡調節板的平面圖其剖面圖。在以下,主要說明與上述實施形態不同點,省略關於與上述實施形態相同的結構說明。
在本實施形態中,如圖17A及圖17B所示,在陽極41下方空出特定間隔(例如5mm以下,較佳為2mm以下),來配置氣泡調節板140(也稱為背面板)。氣泡調節板140如圖19所示,具有與陽極41相同的形狀(在此例中為圓形),具有比陽極41更大的徑以覆蓋陽極41整個背面。在氣泡調節板140的中央,設有用來通過供電突起44的貫穿孔141。如圖17A及圖17B所示,在陽極41與氣泡調節板140之間,設有用來調節這些之間的間隔的間隔物130。間隔物130如圖19所示,在氣泡調節板140的上面,也可以用例如接著劑等預先安裝配置。間隔物130具有:周方向間隔物131,在氣泡調節板140的外周部均等配置複數個;以及複數個徑方向間隔物132,在一部份的周方向間隔物131一體設有或安裝設有。在此例中,每隔一個周方向間隔物131,設有徑方向間隔物132。徑方向間隔物132也可以與周方向間隔物131一體設置,或與周方向間隔物131連接或接觸設置。
在本實施形態中,陽極夾具42如圖17B及18所示,具有環狀的上部陽極限制器42B以及下部陽極限制器42C,沿著陽極限制器42B的周方向配置複數個。上部陽極限制器42B是與鍍覆槽10的側壁一體地安裝或安裝於鍍覆槽10的側壁。上部陽極限制器42B抵接於陽極41上面的外周部並按壓陽極41。在上部陽極限制器42B的上面,被締結部件74固定有隔膜71、密封件75以及壓板72。也就是說,壓板72在壓抵隔膜71及密封件75的狀態下,固定於上部陽極限制器42B。在上部陽極限制器42B的下面,被締結部件71A固定有複數個下部陽極限制器42C。各下部陽極限制器42C是對應周方向間隔物131來設置。
上部陽極限制器42B及下部陽極限制器42C固定成從上下夾著陽極41、間隔物130、氣泡調節板140。更詳細來說,為了下部陽極限制器42C與上部陽極限制器42B一起夾著氣泡調節板140及周方向間隔物131,藉由各下部陽極限制器42C以締結部件74A固定於上部陽極限制器42B,陽極41及徑方向間隔物132被夾著固定於上部陽極限制器42B及氣泡調節板140之間。如上述,將氣泡調節板140安裝於陽極41附近的狀態下,如圖17B所示,在氣泡調節板140、陽極41及上部陽極限制器42B之間分別配置有徑方向間隔物132及周方向間隔物131,藉此,陽極41與氣泡調節板140之間的間隔被徑方向間隔物132設定。
在在氣泡調節板140上未配置周方向間隔物131的部分(圖19的周方向間隔物131之間的氣泡調節板140的區域),如圖17A所示,陽極41與氣泡調節板140之間的空間向徑方向外開放。
圖20說明在第三實施形態的陽極背面上的氣泡排出的概略圖。根據本實施形態,因為陽極41的背面存在氣泡調節板140,如同圖所示,陽極41的背面的氣泡61累積,被限制在陽極41與氣泡調節板140的間隔內。因此,陽極41的背面氣泡的累積量變少(氣泡61層的厚度被限制),如圖20的下圖所示的虛線部分,即使氣泡61脫離陽極41排出,陽極41的背面的氣泡累積量變化也小。又,如圖20所示,氣泡的脫離容易在陽極41的背面外側發生。因此,陽極表面(貫穿孔內壁、背面)附近的壓力變化被抑制,陽極表面(貫穿孔內壁、背面)附近的鍍覆液中的飽和溶氧濃度甚至陽極的電極電壓變動被抑制,可抑制鍍覆膜厚的面內均勻性降低。陽極41與氣泡調節板140之間的間隔(相當於徑方向間隔物132的厚度),從陽極41背面的氣泡累積量變小的觀點來看,在不設置氣泡調節板140的情況下,比在陽極41背面所累積的氣泡高度更小為較佳。形成的氣泡高度因使用的鍍覆液的表面張力或密度而不同,但陽極41與氣泡調節板140之間的間隔大約為5mm以下,較佳為2mm以下。
又,因為周方向間隔物131及/或徑方向間隔物132之間的空間在周方向均等配置,所以陽極41背面的氣泡61在周方向均等排出。因此,陽極41背面的氣泡可不偏差地脫離陽極41,可進一步抑制氣泡累積量的變動。又,也可以抑制陽極背面各部的氣泡累積量的不均勻。排出口11也可以設有複數個。例如,鄰接的徑方向間隔物132之間的每一個領域也可以設有排出口11。
又,以均等配置的複數個徑方向間隔物132適度地分割陽極41-氣泡調節板140間的空間,來抑制大型氣泡的脫離。
(變形例)
在上述實施形態中,雖然間隔物130(131、132)成為四角柱形狀,但陽極41-氣泡調節板140間可形成特定間隔(溝),若是不妨礙氣泡排出的形狀、尺寸,則間隔物的形狀、尺寸並沒有特別限定。例如,間隔物也可以做為圓柱形狀、三角柱形狀及/或圓板形狀。又,藉由貫穿氣泡調節板140抵接於陽極41背面,可以採用在陽極-氣泡調節板間形成特定溝的銷形間隔物(後述)。此外,陽極41及氣泡調節板140具有足夠的平面度,即使不使用間隔物132、間隔物132A(後述),也可以形成特定溝的情況下,這些間隔物本身也可以省略。
圖24及圖25表示關於變形例的鍍覆模組的陽極附近的結構,圖25是從下方來看陽極附近結構的仰視圖,圖24是沿著圖25的A-A的剖面圖。圖26是氣泡調節板的平面圖及剖面圖。在以下,主要說明與上述實施形態不同的點,省略關於與上述實施形態相同的結構的說明。如這些圖所示,在變形例中,將上述實施形態的徑方向間隔物132替換為銷形間隔物132A這點不同。銷形間隔物132A為例如螺桿形間隔物,側面具有螺紋,並具有抵接於陽極41背面的平坦或彎曲的前端132B,在基端側具有螺桿頭部132C。在此變形例中,對氣泡調節板140進行切螺紋加工,形成貫穿孔(螺孔)140A,從貫穿孔140A的下側旋入銷形間隔物132A並向上側突出,銷形間隔物132A的前端抵接於陽極41的背面,在陽極41-氣泡調節板140間形成特定間隔(溝)。此外,在其他例中,也可以用其他手段將銷形間隔物132A固定於氣泡調節板140,來取代在銷形間隔物132A及氣泡調節板140形成螺桿。
(第四實施形態)
圖21A、圖21B以及圖22表示關於第三實施形態的鍍覆模組的陽極附近的結構,圖22是從下方來看陽極附近結構的仰視圖,圖21A是沿著圖22的A-A的剖面圖,圖21B是沿著圖22的B-B的剖面圖。圖23是說明陽極背面上的氣泡排出的概略圖,以下,主要說明與上述實施形態不同的點,省略關於與上述實施形態同樣結構的說明。
在本實施形態中,如圖21A、圖21B以及圖22所示,配置有氣泡緩衝用環150以包圍陽極41的周圍,氣泡緩衝用環150具有剖面為矩形的複數個小徑部151及複數個大徑部152。小徑部151與大徑部152如圖22所示,沿著氣泡緩衝用環150的周方向交互配置。小徑部151如圖21A及圖21B所示,寬度(徑方向尺寸)及厚度(高度方向尺寸)形成為比大徑部152更小。小徑部151的下部端面151A位於比大徑部152的下部端面152A更高的位置,小徑部151的下部端面151A與陽極41的背面的高度差的溝G1規定陽極41背面所累積的氣泡61層的厚度(參照圖23)。陽極41背面所累積的氣泡61層超過溝G1的部分,超過氣泡緩衝用環150的小徑部151的下部端面151A,往徑方向外側脫離、排出。小徑部151的上部端面151B位於比大徑部152的上部端面152B更下方,陽極限制器42D與小徑部151的上部端面151A之間形成有溝G2。溝G2是鍍覆液侵入用溝,具有使鍍覆液侵入至陽極41側的功能。陽極限制器42D可以做為與上述上部陽極限制器42B相同結構者。
如圖22所示,固定在環狀的陽極限制器42D的複數個按壓部件42E,沿著陽極限制器42D的周方向設置複數個。各按壓部件42E對應氣泡緩衝用環150的大徑部152設置。在圖示例中,各按壓部件42E配置於大徑部152的周方向的長方向中心。在以陽極限制器42D及按壓部件42E夾住氣泡緩衝用環150的大徑部152的狀態下,陽極限制器42D及按壓部件42E被締結部件74A固定。藉此,氣泡緩衝用環150被安裝於鍍覆槽10成包圍陽極41的周圍。陽極41為例如藉由圖未顯示的間隔物等部件被設在供電用突起44下來配置在特定高度,以陽極限制器42D從上方按壓陽極41的外周部,從上下夾著並固定。
圖23是說明在第四實施形態的陽極背面的氣泡排出的概略圖。根據本實施形態,在陽極41的背面,車過氣泡緩衝用環150的小徑部151的下部端面151A而累積的氣泡61的部分,如圖23下部的圖的虛線所示,超過小徑部151的下端向徑方向外側脫離、排出。在此結構中,超過氣泡緩衝用環150的小徑部151的下部端面151A的氣泡61脫離,預想一次脫離的氣泡量會變得稍大,但因為在陽極41整個背面經常累積氣泡61的層或塊,所以陽極表面(貫穿孔內壁、背面)附近的鍍覆液中的飽和溶氧濃度甚至陽極的電極電壓變動被抑制,可抑制鍍覆膜厚的面內均勻性降低。
根據上述實施形態,達成至少以下作用效果。
(1)根據上述實施形態,在陽極與基板之間的離子傳導路徑上累積氣泡(電阻成分),可抑制對鍍覆膜厚的均勻性造成影響。又,因為可以通過密接於陽極的隔膜使陽離子傳導至基板側,所以可迴避氣泡的影響,並確實確保陽極-基板間的離子傳導路徑。因此,在陽極與基板之間的離子傳導路徑上,可抑制來自陽極的氣泡造成離子傳導電阻產生,並穩定地進行基板上的鍍覆,可提升鍍覆膜厚的均勻性。
(2)根據上述實施形態,因為可使用不溶解陽極做為陽極,所以陽極的維護性提升,降低運行成本。
(3)根據上述實施形態,因為不循環陽極室的鍍覆液,可自然排出陽極產生的氣體,所以鍍覆槽的結構及/或運用簡單。此外,也可以使陽極室的鍍覆液循環,進一步促進氣泡排出。
(4)根據上述實施形態,藉由氣泡調節板或氣泡緩衝用環,可抑制累積在陽極背面上的氣泡脫離造成陽極表面(貫穿孔內壁、背面)附近的急速壓力變化。藉此,可抑制陽極表面(貫穿孔內壁、背面)附近的飽和溶氧濃度變動甚至陽極的電極電壓變動,抑制鍍覆膜厚的面內均勻性降低。
[變形例]
在上述,雖然舉例說明了面朝下型鍍覆模組,但本發明也可以適用於基板的被鍍覆面向上來鍍覆的面朝上型鍍覆模組。
從上述實施形態把握至少以下形態。
[1]根據一形態,提供一種鍍覆裝置,具備:鍍覆槽,用來保持鍍覆液;陽極,配置於前述鍍覆槽內,具有複數個貫穿孔;基板夾具,將基板保持成面對前述陽極;隔膜,緊密配置於前述陽極的前述基板側的第一面;以及背面板,面對前述陽極的前述第一面的相反側的第二面,以特定間隔與前述第二面分離配置的背面板,調節從前述陽極產生的累積在前述第二面上的氣泡量。背面板與陽極之間的距離,被設定為在陽極的第二面上的氣泡的累積量足夠少的短距離(例如5mm以下、較佳為2mm以下),使得陽極的電極電位不因為累積在陽極的第二面上的氣泡的脫離而變動。
根據此形態,因為在具有複數個貫穿孔的陽極的基板側的面,具有使隔膜密接的結構,所以在陽極產生的氣體的氣泡,因隔膜抑制往基板側的移動,同時通過陽極的複數個貫穿孔,往陽極的第二面側移動。又,因為隔膜密接於陽極,所以抑制陽極與隔膜之間累積。結果,抑制了陽極-基板間的離子傳導路徑上氣泡累積。
另一方面,因為經由隔膜可移動陽離子,所以可確保陽極-基板間的離子傳導路徑,可穩定進行基板的電極反應。
結果,抑制陽極-基板間的離子傳導路徑上氣泡累積,並確保陽極-基板間的離子傳導路徑,可穩定進行基板鍍覆,可提升鍍覆膜厚分布的均勻性。也就是說,如以往,與陽極分離配置隔膜的情況下,來自陽極的氣泡累積在離子傳導路徑上的隔膜,可解決對鍍覆膜厚分布的均勻性造成壞影響的問題。
又,根據此形態,因為陽極的第二面側存在背面板,所以可限制陽極第二面上的氣泡厚度在陽極與背面板之間的距離以內。藉此,可以減少陽極第二面上的氣泡累積量。因為可抑制陽極第二面附近的鍍覆液壓力變化,所以可抑制陽極的電極電位變動。
[2]根據一形態,更具備:間隔物,設於前述背面板與前述陽極之間,沿著前述陽極的周方向配置複數個,其中各徑方向間隔物是在前述背面板的中心與外周部之間以徑方向延伸。
根據此形態,可藉由徑方向間隔物調節背面板與陽極之間的距離。又,因為藉由在徑方向延伸的複數個徑方向間隔物維持陽極與背面板之間的距離,所以可抑制陽極及背面板的彎曲,可遍及陽極整個區域來正確地調節陽極與背面板之間的距離。又,可以藉由徑方向間隔物將陽極第二面上累積的氣泡導向徑方向外。若將複數個徑方向間隔物遍及陽極全周以均等間隔配置,可遍及陽極全周均等地將氣泡向徑方向外排出。
[3]根據一形態,更具備:陽極限制器,按壓前述陽極的前述第一面的外周部;以及周方向間隔物,設於前述背面板與前述第一陽極限制器之間,沿著前述陽極的周方向配置複數個。
根據此形態,藉由將陽極限制器與背面板之間的距離維持在想要的距離,可使背面板的安裝穩定。又,可藉由將複數個周方向間隔物分散配置,確保在周方向間隔物間排出氣泡的空間。若將複數個周方向間隔物遍及陽極全周以均等間隔配置,則可遍及陽極全周均等地將氣泡向徑方向外排出。
[4]根據一形態,前述徑方向間隔物設於前述複數個周方向間隔物中的每一個周方向間隔物。
根據此形態,不過度以徑方向間隔物塞住陽極第二面側,可精度良好地維持陽極與背面板之間的距離。
[5]根據一形態,更具備:第二陽極限制器,與前述第一陽極限制器夾持並固定前述周方向間隔物及前述背面板,對應前述周方向間隔物來設置。
根據此形態,可藉由在陽極外側以第一陽極限制器及第二陽極限制器,夾持周方向間隔物及背面板,以陽極限制器及背面板來夾持陽極及徑方向間隔物。又,藉由將複數個第二陽極限制器對應周方向間隔物來設置,可以第二陽極限制器有效地按壓周方向間隔物。
[6]根據一形態,更具備:複數個銷形間隔物,被設成貫穿前述背面板並抵接於前述陽極。
根據此形態,因為使用銷形間隔物,所以單位設置面積小,可高自由度地選擇設置位置及/或數量。
[7]根據一形態,前述銷形間隔物螺合於前述背面板的螺孔,前端抵接於前述陽極。
根據此形態,因為銷形間隔物為螺桿形間隔物,所以可對應螺合於背面板的程度,容易地調節陽極-背面板間的間隔。
[8]根據一形態,具備:鍍覆槽,用來保持鍍覆液;陽極,配置於前述鍍覆槽內,具有複數個貫穿孔;基板夾具,將基板保持成面對前述陽極;隔膜,緊密配置於前述陽極的前述基板側的第一面;以及氣泡緩衝用環,設成包圍前述陽極,具有端面,前述端面配置於遠離與前述陽極的前述第一面相反側的第二面的方向的特定高度位置,以前述端面調節產生於前述陽極並累積在前述第二面上的氣泡量。
根據此形態,與上述[1]所述相同,抑制在陽極-基板間的離子傳導路徑上氣泡累積,並確保陽極-基板間的離子傳導路徑,可穩定進行基板的鍍覆,可提升鍍覆膜厚分布的均勻性。
又,關於陽極第二面所累積的氣泡,因為在陽極第二面經常使氣泡累積至氣泡緩衝用環的端面高度為止,可使氣泡經常存在於整個陽極第二面,所以可抑制隨著陽極第二面上的氣泡排出的氣泡累積量變化。因為可抑制陽極第二面附近的鍍覆液的壓力變化,所以可抑制在陽極的電極電位變動。
[9]根據一形態,更具備:陽極限制器,按壓前述陽極的前述第一面的外周部;前述氣泡緩衝用環,在比前述陽極夠外側,與前述陽極限制器之間形成特定空隙。
根據此形態,可以使鍍覆液從陽極限制器與氣泡緩衝用環之間的空隙侵入陽極側。
[10]根據一形態,前述氣泡緩衝用環具有:複數個第一部分,具有第一厚度;以及複數個第二部分,比前述第一厚度更厚,前述第一部分與前述第二部分在前述緩衝環的周方向交互配置;在前述第二部分抵接於前述陽極限制器的狀態下,遠離前述第一部分的前述基板側的端面,形成調節前述氣泡量的前述端面,靠近前述第一部分的前述基板側的端面,在前述陽極限制器之間形成特定空隙。
根據此形態,具有調節氣泡量的端面與形成鍍覆液侵入用空隙的端面的氣泡緩衝用環,可以用簡單的結構來實現。
[11]根據一形態,更具備:第二按壓部件,與前述陽極限制器夾著並固定前述氣泡緩衝用環的前述第二部分。
根據此形態,藉由陽極限制器及第二按壓部件夾持並固定氣泡緩衝用環的第二部分(厚部),可形成以氣泡緩衝用環的第一部份調節氣泡量的端面與形成鍍覆液侵入用空隙的端面。
[12]根據一形態,前述鍍覆裝置被構成為從前述隔膜到前述基板側的陰極室的鍍覆液的壓力,比從前述隔膜到前述陽極側的陽極室的鍍覆液的壓力更高,藉由前述陰極室的鍍覆液的壓力,前述隔膜被壓抵至前述陽極的前述基板側的面。
根據此形態,藉由陽極室與陰極室的壓力差,將隔膜壓抵陽極,可遍及整面隔膜使密接性提升。
[13]根據一形態,用來連通前述陽極室,從前述陽極室排出氣泡至前述鍍覆槽外部的排出口,被設於前述鍍覆槽。
根據此形態,在陽極產生的氣泡,可通過排氣口自然地排出。
[14]根據一形態,前述鍍覆槽的側壁的高度被設定成前述陰極室的鍍覆液的溢流面,比前述排出口內的鍍覆液的溢流面更高。
根據此形態,藉由將鍍覆槽的側壁高度設定成陰極室的溢流面比陽極室的溢流面更高,可用簡單結構來形成陰極室與陽極室之間的壓力差。
[15]根據一形態,前述隔膜藉由具有複數個貫穿孔的壓板,配置成壓抵於前述陽極的前述基板側的面。
根據此形態,可通過壓板的複數個孔來確保離子傳導路徑,並將整個隔膜壓抵陽極來使密接性提升。
[16]根據一形態,在前述隔膜的外周部,設有用來密閉前述壓板與前述隔膜之間的密封件。
根據此形態,可確實地防止在隔膜以外的部分連通陽極室與陰極室之間。
[17]根據一形態,前述隔膜與前述陽極的前述基板側的面接合。
根據此形態,藉由使隔膜與陽極接合來確實地密接。
[18]根據一形態,前述隔膜經由具有離子穿透性的接合層,與前述陽極的前述基板側的面接合。
根據此形態,藉由使隔膜與陽極接合來確實地密接,同時可經由具有離子穿透性的接合層來確保從陽極到基板的離子傳導路徑。
[19]根據一形態,更設有:壓環,按壓前述隔膜的外周部;以及密封件,用來密閉前述壓環與前述隔膜之間。
根據此形態,可確實防止在隔膜以外的部分連通陽極室與陰極室之間。
[20]根據一形態,前述陽極為不溶解陽極。根據此形態,鍍覆中在不溶解陽極產生的氣體氣泡,可抑制對鍍覆膜厚分布的均勻性造成壞影響。藉由使用不溶解陽極,可達成鍍覆裝置的維持性提升及運行成本降低。
[21]根據一形態,前述基板夾具將前述基板的被鍍覆面向下來保持前述基板,前述陽極在前述基板的下方面對前述基板。根據此形態,對基板使陽極向上面對,即面朝下型鍍覆裝置中,鍍覆中在陽極產生的氣體氣泡,可抑制對鍍覆膜厚分布的均勻性造成壞影響。
[22]根據一形態,提供一種鍍覆方法,是鍍覆基板的方法,準備如[1]~[21]中任一者所述的鍍覆裝置,使用前述鍍覆裝置來鍍覆。
以上,說明關於本發明的實施形態,但上述發明的實施形態是用來容易理解本發明,並非限定本發明。本發明在不脫離其要旨下可進行變更、改良,本發明當然也包含其均等物。又,在解決上述至少一部份問題的範圍,或達成至少一部份效果的範圍內,可進行實施形態及變形例的任意組合,可以進行申請專利範圍及說明書所記載的各構成要素的任意組合或省略。
包含美國專利申請2020-0017989號說明書(專利文獻1)的說明書、申請專利範圍、圖式及摘要的所有揭露,藉由參考做為整體引入本申請案。
10:鍍覆槽
10a、10c:溢流堰
11:排出口
20:溢流槽
31:基板夾具
32:陰極
41:陽極
41A、140A、141:貫穿孔
42:陽極夾具
42A:缺口
42B:上部陽極限制器
42C:下部陽極限制器
42D:陽極限制器
42E:按壓部件
43:陽極罩
44:供電用突起
51:電阻體
61:氣泡
71:隔膜
71A、74、74A:締結部件
72:壓板
72A:貫穿孔
73:壓環
75:密封件
80:循環路徑
81:泵
91、92:夾片
95:電源
100:裝載埠
110:搬送機器人
120:對準器
130:間隔物
131:周方向間隔物
132:徑方向間隔物
132A:銷形間隔物
132B:前端
132C:螺桿頭部
140:氣泡調節板(背面板)
150:氣泡緩衝用環
151:小徑部
151A:下部端面
151B、152B:上部端面
152:大徑部
200:預濕模組
300:預浸模組
400:鍍覆模組
500:清洗模組
600:自旋沖洗乾燥器
700:搬送裝置
800:控制模組
1000:鍍覆裝置
Ca:陽極室
Cc:陰極室
G1、G2:溝
Pa、Pc:鍍覆液
Sa、Sc:溢流面
Wf:基板
[圖1]表示關於一實施形態的鍍覆裝置的整體結構的立體圖。
[圖2]表示關於一實施形態的鍍覆裝置的整體結構的俯視圖。
[圖3]用來說明關於一實施形態的鍍覆模組的結構的剖面圖。
[圖4]從下方來看鍍覆模組的陽極室的概略圖。
[圖5]陽極附近的擴大剖面圖。
[圖6]表示相對於陽極的隔膜固定結構的剖面圖。
[圖7]表示相對於陽極的隔膜固定結構的剖面圖。
[圖8]用來說明關於第二實施形態的鍍覆模組的結構的剖面圖。
[圖9]實驗用的鍍覆模組(無隔膜)的照片。
[圖10]實驗用的鍍覆模組(有隔膜)的照片。
[圖11A]說明實驗用的鍍覆模組(有隔膜)的組裝順序的照片。
[圖11B]說明實驗用的鍍覆模組(有隔膜)的組裝順序的照片。
[圖11C]說明實驗用的鍍覆模組(有隔膜)的組裝順序的照片。
[圖11D]說明實驗用的鍍覆模組(有隔膜)的組裝順序的照片。
[圖11E]說明實驗用的鍍覆模組(有隔膜)的組裝順序的照片。
[圖12]實驗用的鍍覆模組(有隔膜)的概略剖面圖。
[圖13]鍍覆中的陽極電壓的測量結果。
[圖14A]鍍覆前的鍍覆模組(無隔膜)的照片。
[圖14B]鍍覆中的鍍覆模組(無隔膜)的照片。
[圖15A]鍍覆前的鍍覆模組(有隔膜)的照片。
[圖15B]鍍覆中的鍍覆模組(有隔膜)的照片。
[圖16A]說明從陽極產生的氣泡移動的概略圖。
[圖16B]說明從陽極產生的氣泡移動的概略圖。
[圖17A]表示關於第三實施形態的鍍覆模組的陽極附近的結構的剖面圖。
[圖17B]表示關於第三實施形態的鍍覆模組的陽極附近的結構的剖面圖。
[圖18]從下方來看關於第三實施形態的鍍覆模組的陽極附近的結構的仰視圖。
[圖19]關於第三實施形態的氣泡調節板的平面圖及剖面圖。
[圖20]說明陽極背面上的氣泡排出的概略圖。
[圖21A]表示關於第四實施形態的鍍覆模組的陽極附近的結構的剖面圖。
[圖21B]表示關於第四實施形態的鍍覆模組的陽極附近的結構的剖面圖。
[圖22]從下方來看關於第四實施形態的鍍覆模組的陽極附近的結構的仰視圖。
[圖23]說明陽極背面上的氣泡排出的概略圖。
[圖24]表示關於變形例的鍍覆模組的陽極附近的結構的剖面圖。
[圖25]從下方來看關於變形例的鍍覆模組的陽極附近的結構的仰視圖。
[圖26]關於變形例的氣泡調節板的平面圖及剖面圖。
41:陽極
42B:上部陽極限制器
44:供電用突起
71:隔膜
72:壓板
75:密封件
140:氣泡調節板(背面板)
141:貫穿孔
Claims (22)
- 一種鍍覆裝置,具備:鍍覆槽,用來保持鍍覆液;陽極,配置於前述鍍覆槽內,具有複數個貫穿孔;基板夾具,將基板保持成面對前述陽極;隔膜,緊密配置於前述陽極的前述基板側的第一面;以及背面板,面對前述陽極的前述第一面的相反側的第二面,以特定間隔與前述第二面分離配置,調節從前述陽極產生的累積在前述第二面上的氣泡量。
- 如請求項1所述的鍍覆裝置,更具備:徑方向間隔物,設於前述背面板與前述陽極之間,並沿著前述陽極的周方向配置複數個,其中各該徑方向間隔物是在前述背面板的中心與外周部之間以徑方向延伸。
- 如請求項2所述的鍍覆裝置,更具備:第一陽極限制器,按壓前述陽極的前述第一面的外周部;以及周方向間隔物,設於前述背面板與前述第一陽極限制器之間,並沿著前述陽極的周方向配置複數個。
- 如請求項3所述的鍍覆裝置,其中前述徑方向間隔物設於前述複數個周方向間隔物中的每一個。
- 如請求項4所述的鍍覆裝置,更具備:第二陽極限制器,與前述第一陽極限制器一起夾持並固定前述周方向間隔物及前述背面板,且對應前述周方向間隔物來設置。
- 如請求項1所述的鍍覆裝置,更具備:複數個銷形間隔物,被設成貫穿前述背面板並抵接於前述陽極。
- 如請求項6所述的鍍覆裝置,其中前述銷形間隔物螺合於前述背面板的螺孔,前端抵接於前述陽極。
- 一種鍍覆裝置,具備:鍍覆槽,用來保持鍍覆液;陽極,配置於前述鍍覆槽內,具有複數個貫穿孔;基板夾具,將基板保持成面對前述陽極;隔膜,緊密配置於前述陽極的前述基板側的第一面;以及氣泡緩衝用環,設成包圍前述陽極,具有端面,前述端面配置於遠離與前述陽極的前述第一面相反側的第二面的方向的特定高度位置,以前述端面調節產生於前述陽極並累積在前述第二面上的氣泡量。
- 如請求項8所述的鍍覆裝置,更具備:陽極限制器,按壓前述陽極的前述第一面的外周部;前述氣泡緩衝用環,在前述陽極之外側、與前述陽極限制器之間形成特定空隙。
- 如請求項9所述的鍍覆裝置,其中前述氣泡緩衝用環具有:複數個第一部分,具有第一厚度;以及複數個第二部分,比前述第一厚度更厚,前述第一部分與前述第二部分在前述緩衝環的周方向交互配置;在前述第二部分抵接於前述陽極限制器的狀態下,遠離前述第一部分的前述基板側的端面,形成調節前述氣泡量的前述端面,靠近前述第一部分的前述基板側的端面,在前述陽極限制器之間形成特定空隙。
- 如請求項10所述的鍍覆裝置,更具備:第二按壓部件,與前述陽極限制器一起夾著並固定前述氣泡緩衝用環的前述第二部分。
- 如請求項1~11中任一項所述的鍍覆裝置,其中前述鍍覆裝置被構成為從前述隔膜到前述基板側的陰極室的鍍覆液的壓力,比從前述隔膜到前述陽極側的陽極室的鍍覆液的壓力更高,藉由前述陰極室的鍍覆液的壓力,前述隔膜被壓抵至前述陽極的前述基板側的面。
- 如請求項1~11中任一項所述的鍍覆裝置,其中用來連通從前述隔膜到前述陽極側的陽極室、且從前述陽極室排出氣泡至前述鍍覆槽外部的排出口,被設於前述鍍覆槽。
- 如請求項13所述的鍍覆裝置,其中前述鍍覆槽的側壁的高度被設定成從前述隔膜到前述基板側的陰極室的鍍覆液的溢流面,比前述排出口內的鍍覆液的溢流面更高。
- 如請求項1~11中任一項所述的鍍覆裝置,其中前述隔膜藉由具有複數個貫穿孔的壓板,配置成壓抵於前述陽極的前述基板側的面。
- 如請求項15所述的鍍覆裝置,其中在前述隔膜的外周部,設有用來密閉前述壓板與前述隔膜之間的密封件。
- 如請求項1~11中任一項所述的鍍覆裝置,其中前述隔膜與前述陽極的前述基板側的面接合。
- 如請求項17所述的鍍覆裝置,其中前述隔膜經由具有離子穿透性的接合層,與前述陽極的前述基板側的面接合。
- 如請求項17所述的鍍覆裝置,更設有:壓環,按壓前述隔膜的外周部;以及密封件,用來密閉前述壓環與前述隔膜之間。
- 如請求項1~11中任一項所述的鍍覆裝置,其中前述陽極為不溶解陽極。
- 如請求項1~11中任一項所述的鍍覆裝置,其中前述基板夾具將前述基板的被鍍覆面向下以保持前述基板,前述陽極在前述基板的下方面對前述基板。
- 一種基板鍍覆方法,準備如請求項1~21中任一項所述的鍍覆裝置,並使用前述鍍覆裝置來鍍覆。
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