TWM240034U - Electric field adjustment device of electroplating tank - Google Patents

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M240034 C7 D7 ^___I_I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8499twf.doc/006 創作說明（/) 本創作是有關於一種電鍍槽電場調整裝置’特別是 有關於一種適用於調整一電鍍槽內之電場分佈的電鍍槽電 場調整裝置。 電鍍（electroplating)爲於某被鍍金屬表面’以電氣 分解作用附上薄薄一層其他金屬。如第1圖所示’於一電 鍍槽100中，將電鍍金屬150連接於電源120之陽極電極 122，而被鍍金屬14〇連接於陰極電極124，電鍍金屬150 和被鍍金屬140皆浸於電鍍槽1〇〇內之電鍍液11〇中，其 中被鍍金屬140之表面，必須要預先做酸、油等之去除前 處理作業。當通電開始進行電鍍，陽極電極122之電鍍金 屬150溶解於電鍍液110中以形成金屬陽離子’此金屬陽 離子與陰極電極124之電荷中和而析出於陰極電極124之 被鍍金屬140上，如此即可於被鍍金屬14〇上電鍍一層電 鑛金屬層。 電鍍製程亦被用於半導體晶圓之製程中’如第2圖 之剖面視圖所示（僅繪示電鑛槽之下半部），將一圓形之 晶圓240 (圖面僅繪示其剖面）固定於一連接於陰極電極 (圖未繪示）之晶圓固定座(wafer holder)260上以進行電 鍍，連接陽極電極（圖未繪示）之電鍍金屬250則包括金 (An)、銅（Cu)、鋁(A1)、鈦鎢合金(TiW)、鈦（Ti)、或鉻（Cr) 等材質。然而，如第2圖之磁場等位線分佈所示，晶圓240 之邊緣242之磁力線較密，使此部分之電流較高，因而造 成晶圓240之邊緣242所電鍍之電鍍金屬層較厚。 習知爲改善前述因電流量分佈不均，所造成晶圓240 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） ---------------------訂---------線"41^" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) M240034 C7 D7 8499twf.doc/006 五、創作說明（2) 之邊緣242電鍍層過厚之缺點，如第3a圖所示（第3b圖爲 第3a圖之側剖面視圖），於晶圓240與電鍍金屬250之間 加設一^中央具有一^圓形貫穿開孔272的g周整板(regUiati〇n plate)270以調整電鍍槽200內晶圓240上之電場分佈；以 及數條攪拌棒（paddle)230以攪拌電鍍液210使其濃度均 勻。其中，因晶圓21〇之形狀爲圓形，故調整板270之貫 穿開孔272的形狀也配合設計爲圓形，如第5圖所示，且 其半徑大小則視晶圓240之半徑大小做設計，而調整板270 之材質爲不導電之非金屬材質。由第4圖可看出加了調整 板270之後電鍍槽200內磁場之變化，特別是晶圓240之 邊緣242部分之磁力線已改善不再如第2圖較其他部位爲 密，如此使得晶圓240上電流分佈均勻，電鍍所得之電鍍 金屬層厚度也可均勻一致。 又因電極一般是接於晶圓240之邊緣，若電鑛金屬 22〇爲金（Au)、銅（Cu)等低電阻之金屬，其由晶圓240中 央到邊緣之電流分佈比較不會受電阻値之影響而有分佈不 均之情形，其所電鍍之金屬層厚度均一性較好。然而，若 電鍍金屬250爲鋁（A1)、鈦鎢合金（TiW)、鈦（Ti)、或鉻（Cr) 等電阻値較高之金屬材質，晶圓240表面上於電鑛過程中 所電鍍之金屬層，由中心到邊緣之電阻値就會比較高，即 使有使用調整板270，其電流分佈仍會有不均句（邊緣之電 流値較高而中央之電流値較低）之現象，使得電鍍結果容 易造成邊緣較厚而中央較薄之情形發生。 因此，本創作的目的在於提出一種電鍍槽電場調整 ---------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） M240034 C7 D7 499twf . doc/006 五、創作說明（、） 裝置，將調整板之開孔數目由一個改爲均勻分布之多個， 但開孔區域仍維持於原開孔之範圍內，其於晶圓上電鍍過 程中形成之電鍍層上電流値較高之部位（前述晶圓之例爲 較接近邊緣之部位），形成多個均勻分布、開孔面積總和 較小之貫開穿孔，而於電流値較低之部位（前述晶圓之例 爲較接近中央之部位）形成多個均勻分布、開孔面積總和 較大之貫穿開孔，且其開口面積總和之比例爲與其上分布 之電流値大小成反比。如此錯由調整電場分佈而減低習知 因電阻値造成電流分佈不均之影響，使電鍍層達到厚度均 一之效果。 依照本創作的上述目的，本創作提出一種電鍍槽電 場調整裝置，適用於調整一電鍍槽內之電場。此電鍍槽內 具有~陽極電極以及一^陰極電極’進行電鑛時一'晶圓連接 於陰極電極，一電鍍金屬連接於陽極電極。晶圓具有進行 電鍍之一電鍍面，此電鍍面爲一圓形面，且晶圓於此電鍍 面上形成一電鍍金屬層。本創作之電鍍槽電場調整裝置係 包括： 一平板，配置於前述電鍍槽內，位於電鍍金屬與晶 圓之間，平行於晶圓。平板上具有多個開孔區域，每一開 孔區域具有至少一貫穿開孔，這些開孔區域之貫穿開孔之 開口面積大小之比例，爲與相對之電鍍金屬層上分布之電 流値成反比。 其中，平板爲不導電之非金屬，且貫穿開孔之形狀 包括圓形、橢圓形、矩形等任意形狀。 5 I--I — — — — — — — — ·1111111 I I I I I-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） M240034 C7 D7 8499twf.doc/006 五、創作說明（+) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 依照本創作之特徵，利用調整板上之貫穿開口爲不 同開口大小與數量之設計，達到配合不同電流分布之區域 其開口面積總和與電流値大小成反比，以調整被鍍物上之 電場分佈，抵銷電流分佈不均之影響，使電鍍層達到厚度 均一之效果。 爲讓本創作之上述和其他目的、特徵、和優點能更 明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作 詳細說明如下： 圖式之簡單說明 第1圖繪示習知電鍍槽之示意圖； 第2圖繪示習知晶圓電鍍時之磁場等位線分佈示意 圖； 第3a圖繪示習知晶圓電鍍時於電鍍槽內加入一調 整板之示意圖； 第3b圖繪示習知晶圓電鍍時於電鍍槽內加入一調 整板之側剖面示意圖； 第4圖繪示習知晶圓電鍍時於電鍍槽內加入一調整 板後之磁場等位線分佈示意圖； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第5圖繪示習知調整板之正面示意圖； 第6圖繪示本創作電鍍槽之側剖面示意圖； 第7圖繪示本創作調整板之正面示意圖。 圖式標號說明 100、200、300 :電鍍槽 110、210、310 :電鍍液 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） M240034 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 創作說明（f) 120、320 :電源 122、222、322 :陽極電極 124、224、324 :陰極電極 140、340 :被鍍物 150、250、350 :電鍍金屬 240 :晶圓 242 :晶圓邊緣 260 ··晶圓固定座 270、370 :調整板 272、373、375、377 :貫穿開孔 230、330 :攪拌棒 341 :電鍍面 342 :電鍍金屬層 372、374、376 ··開孔區域 較佳實施例 同樣的，本實施例之被鍍物340以如前述之圓形晶 圓240爲例，參照第6圖本創作電鍍槽300之側剖面示意 圖，配置於電鍍槽300內之電鍍金屬350連於電源320之 陽極電極322，被鍍物340則連接於電源320之陰極電極 324，電鍍金屬350與被鍍物340皆浸於電鍍槽300內之 電鍍液321裏◦本創作之調整板370爲不導電之非金屬材 質，配置於電鍍金屬350與被鍍物340之間，且平行於被 鍍物340。相同的，也具有數條攪拌棒330配置於調整板 370與被鍍物340之間，以攪拌電鍍液310使之均勻。其 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) M240034 8499twf.doc/006 C7 D7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、創作說明（6) 中，因陰極電極324連接於被鍍物340之邊緣，故被鍍物 340 (電鍍面341爲圓形）上所形成之電鍍金屬層342的 表面上之電流分布，大致爲由圓邊緣之最大電流値逐漸減 小至中央圓心之最小電流値。 再參照第7圖，爲本創作調整板3 7 0之正面示意圖。 調整板370上具有多個開孔區域372、374、以及376 。 其中開孔區域372之位置爲相對於被鍍物340之中央部 位，且具有一貫穿開孔373，開孔區域374、376則呈環形 環繞於開孔區域372外圍。此貫穿開孔373之周邊，以貫 穿孔373之中心爲圓心，，分別於開孔區域374、376上 具有多列呈環狀排列的多個圓形貫穿開孔375、377 (本實 施例以兩列爲例）。這些貫穿開孔375、377之開孔大小 比貫穿開孔373小，而且同一列成環狀排列之貫穿開孔375 或377之開口大小相同，且每一列貫穿開孔（ 377 )，較 前一列較靠近貫穿開孔373之貫穿開孔（ 375 )之開孔大 小爲小且數目較多。其中，貫穿開孔377之開口面積總和 較貫穿開孔375之開口面積總和爲小，且其比例爲依照其 上所分布電流値之反比；又貫穿開孔375之開口面積總和 亦較貫穿孔373之開口面積爲小，其比例亦爲依照其上所 分布電流値之反比。例如本實施例中，較靠近貫穿開孔373 之一列貫穿開孔375，其數目例如爲4個，而其外圈下一 列較遠離貫穿開孔373之一列貫穿開孔377，其數目例如 爲16個，較前一列貫穿開孔375爲多，且孔徑也比較小。 其中，貫穿孔3N與貫穿開孔375、377分布之範圍，位 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱)~" (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 费 訂---------線· M240034 C7 D7 ^_____ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8499twf.doc/〇〇6 創作說明（π ) 於被鍍物340之被電鍍面區域內° 由上述可知，本實施例之調整板370上以此種排列 方式設計之貫穿開孔，其於相對於被鍍物340之邊緣電流 較大之區域，設計數目較多但開口面積總和較小的貫穿開 孔377 ;而越接近被鍍物34〇中央電流較低之部位，設計 數目較少但開口面積總和較大的貫穿開孔375、以及單一 最大的貫穿開孔373，以調整被鍍物340上的電場分佈。 如此，以抵銷因電鍍過程中電鍍金屬層342之電阻値過大’ 造成被鍍物340上中央至外緣電流分佈不均之情形’而達 成電鍍結果電鍍金屬層342厚度均一。 其中，本實施例是以圓形電鍍面之晶圓爲例，然而， 其貫穿開孔當然並不只限於本實施例之兩列（375、377 )、 每一列貫穿開孔之數目也不限定於4 ( 375 )個或16個 (377 )，且貫穿開口 373、375、377之開口形狀也不限 定於圓形，可以爲矩形、橢圓形、或其他任意之開孔形狀。 當被鍍物340之電鍍面341形狀爲矩形、任意多邊形等其 他任意形狀時（不限定於本實施例之圓形），只要視電鍍 物340上之電流分佈，且依照本創作之設計原理：《相對 於被鍍物上電流較大之區域，設計均勻分布且開口面積總 和較小的貫穿開孔；而越接近被鍍物電流較低之部位，設 計均勻分布且開口面積總和較大的貫穿開孔，其開口面積 總和之比例爲依電流値大小成反比》，任何貫穿開口 之 開口形狀與數量的設計安排、以及任何形狀之電鍍平面， 皆可應用於本創作。 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I丨丨！丨丨訂----I I I I . M240034 五、創作說明（习） 本創作之電鍍物，除了可應用於本實施例之晶圓 外，亦可應用於例如印刷電路板或其他需要電鍍之物體平 面上，爲避免因電流分布不均造成電鍍金屬層厚度不均之 情形。 依照上述本創作之實施例可知，本創作具有如下優 點：配合被鍍物上之電流分佈，藉由調整板上之貫穿開口 之不同開口面積總和之設計，以調整被鍍物上之電場分 佈，抵銷電流分佈不均之影響，使電鍍層達到厚度均一之 效果。 雖然本創作已以較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精 神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本創作之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,·丨丨丨丨丨丨丨訂--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. M240034 A8 R8 C8 D8 8499twf.doc/006 六、申請專利範圍 1·一種電鍍槽電場調整裝置，適用於調整一電鍍槽 內之電場，該電鍍槽內具有一陽極電極以及一陰極電極， 進行電鍍時一晶圓連接於該陰極電極，一電鍍金屬連接於 該陽極電極，該晶圓具有進行電鍍之一電鍍面，該電鍍面 爲一圓形面，該晶圓於該電鍍面上形成一電鍍金屬層，係 包括： 一平板，配置於該電鍍槽內，位於該電鍍金屬與該 晶圓之間，平行於該晶圓，該平板上具有複數個開孔區域， 每一該些開孔區域具有至少一貫穿開孔，該些開孔區域之 該貫穿開孔之開口面積大小之比例，爲與相對之該電鍍金 屬層上分布之電流値成反比。 2. 如申請專利範圍第1項所述之電鍍槽電場調整裝 置，該平板爲不導電之非金屬。 3. 如申請專利範圍第1項所述之電鍍槽電場調整裝 置，其中該貫穿開孔之形狀包括圓形。 4. 如申請專利範圍第1項所述之電鍍槽電場調整裝 置，其中該貫穿開孔之形狀包括矩形。 5. 如申請專利範圍第1項所述之電鍍槽電場調整裝 置，其中該貫穿開孔之形狀包括橢圓形。 6. —種電鍍槽電場調整裝置，適用於調整一電鍍槽 內之電場，該電鍍槽內具有一陽極電極以及一陰極電極， 進行電鍍時一被電鍍物連接於該陰極電極，一電鍍金屬連 接於該陽極電極，該被電鍍物具有進行電鍍之一電鍍面， 該電鍍面爲一圓形面，該被電鍍物於該電鍍面上形成一電 11 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 I n n ^1· n n 1·— ϋ I emmM n in —a in ϋ ·ϋ Hi n 19 Hi n ·ϋ i^i i^i ^^1 in I ϋ v^i 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) M240034 8499twf.doc/006 A8 R8 C8 D8 六、申請專利範圍 鍍金屬層，係包括： 一平板，配置於該電鍍槽內，位於該電鍍金屬與該 被電鍍物之間，平行於該被電鍍物，該平板上具有複數個 開孔區域，每一該些開孔區域具有至少一貫穿開孔，該些 開孔區域之該貫穿開孔之開口面積大小之比例，爲與相對 之該電鍍金屬層上分布之電流値成反比。 7. 如申請專利範圍第6項所述之電鍍槽電場調整裝 置，該平板爲不導電之非金屬。 8. 如申請專利範圍第6項所述之電鍍槽電場調整裝 置，其中該貫穿開孔之形狀包括圓形。 9. 如申請專利範圍第6項所述之電鍍槽電場調整裝 置，其中該貫穿開孔之形狀包括矩形。 10. 如申請專利範圍第6項所述之電鍍槽電場調整裝 置，其中該貫穿開孔之形狀包括橢圓形。 11. 一種電鍍裝置，包括： 一電鍍槽； 一電鍍液，容納於該電鍍槽內； 一電源； 一陽極電極，連接於該電源； 一陰極電極，連接於該電源； 一被電鍍物，連接於該陽極電極，浸於該電鍍液中， 該被電鍍物具有進行電鍍之一電鍍面，該被電鍍物於該電 鍍面上形成一電鍍金屬層； 一電鍍金屬，連接於該陰極電極，浸於該電鍍液中； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -·--------訂---------線皿·--------——I*------------ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） M240034 A8 R8 C8 Γ)8 8499twf.doc/006 六、申請專利範圍 以及 一平板，配置於該電鍍槽內，位於該電鍍金屬與該 被電鍍物之間，平行於該被電鍍物，該平板上具有複數個 貫穿開孔，該些貫穿開孔均勻分布於該平板上，每一該些 貫穿開孔之開口面積大小之比例，爲與相對之該電鍍金屬 層上分布之電流値成反比。 12. 如申請專利範圍第11項所述之電鍍裝置，該平 板爲不導電之非金屬。 1 13. 如申請專利範圍第11項所述之電鍍裝置，該被 電鍍物包括印刷電路板。 14. 如申請專利範圍第11項所述之電鍍裝置，該被 電鍍物包括晶圓。 15. 如申請專利範圍第11項所述之電鍍裝置，該電 鍍面呈圓形。 16. 如申請專利範圍第11項所述之電鍍裝置，該電 鍍面呈矩形。 ’ 17. 如申請專利範圍第11項所述之電鍍裝置，該電 鍍面呈任意多邊形。 18. 如申請專利範圍第11項所述之電鑛裝置，更包 括一攪拌棒，配置於該平板與該被鍍物之間，浸於該電鍍 液中，適於進行電鍍時攪拌該電鍍液。 19. 如申請專利範圍第11項所述之電鍍裝置，其中 該貫穿開孔之形狀包括圓形。 20. 如申請專利範圍第11項所述之電鍍裝置，其中 13 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 . - - 一 一 δ, n 1· n m I n n I I— n «11 >ϋ —.K a [ ϋ— m I— -I ϋ I - - -- m «^1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） M240034 8 4 9 9 twf . do c/0 0 6 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍該貫穿開孔之形狀包括矩形。21.如申請專利範圍第11項所述之電鍍裝置，其中 該貫穿開孔之形狀包括橢圓形。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .·--------訂---------線—,丨丨丨 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）