專利名稱：基板上進(jìn)行水平式電鍍、電沉積或無電極電鍍加工的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種于基板上鍍膜的工藝，具體來說，涉及于基板上進(jìn)行水平式電 鍍、電沉積或無電極電鍍等的加工方法。
背景技術(shù)：
本說明書以下所提的電鍍/無電極電鍍是指一般的無機(jī)金屬膜沉積法；電沉積只 是指有機(jī)導(dǎo)電性材料膜沉積法，例如彩色濾光片色料、染料膜或?qū)щ娦怨饷綦娮璧?沉積。
一般于平面顯示器或半導(dǎo)體工藝中中，如圖l及圖2所示，為于基板(硅晶圓、 玻璃、塑料等)上形成導(dǎo)電薄膜(鋁、鉬、鉻、銅等金屬或以其為主成分的合金膜)， 多利用真空鍍膜技術(shù)完成。而在其余工業(yè)應(yīng)用上，則常以電鍍/無電極電鍍技術(shù)將如 銅、鎳、金、銀等金屬鍍于工業(yè)產(chǎn)品上，使其形成裝飾層、保護(hù)層或具有所需特性 的膜層(如電路板)。
就現(xiàn)有技術(shù)的真空鍍膜技術(shù)而言，是將基板送入一腔體內(nèi)，再透過抽真空、腔 體電壓與氣體流量的控制，產(chǎn)生離子轟擊靶材使得靶材表面原子被打出而經(jīng)擴(kuò)散沉 積于基板。就此技術(shù)，因需真空環(huán)境、再加上設(shè)備復(fù)雜昂貴、耗能大等因素，從而 增加大尺寸基板應(yīng)用的制作成本。
而在現(xiàn)有技術(shù)的電鍍技術(shù)方面，除了業(yè)界熟知的垂直電鍍外，尚有應(yīng)用于電路 板的水平電鍍技術(shù)。垂直電鍍部分受限于基板的固定、吊掛與電極配置，而有操作 時(shí)間較長、鍍膜均勻性較差、大尺寸操作不易以及前后工藝中水平轉(zhuǎn)垂直時(shí)轉(zhuǎn)向問 題等的困難；就水平電鍍而言，應(yīng)用于半導(dǎo)體或平面顯示器基板時(shí)，由于基板尺寸 外型的不同、膜厚需求的差異與基板耐受度等的不同，原有應(yīng)用于電路板水平電鍍 的導(dǎo)電滾輪與鍍槽設(shè)計(jì)將不利于前述基板的電鍍或彩色濾光片色料、染料或?qū)щ娦?光敏電阻電沉積，造成鍍膜損傷、膜厚均勻性不佳以及基板破裂的可能。
因此，為實(shí)現(xiàn)以水平方式電鍍所需的金屬薄膜或電沉積彩色濾光片色料、染料，
以減少使用真空系統(tǒng)的高成本與現(xiàn)有電鍍技術(shù)的適用性問題，本發(fā)明提供一種新的 于基板上進(jìn)行水平式電鍍、電沉積或無電極電鍍等的加工方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基板上水平式電鍍、電沉積或無電極電鍍的方法。 為解決上述說明的問題，本發(fā)明提出一種于基板上水平式電鍍/電沉積/無電極 電鍍方法，主要提出具有一組可動(dòng)鍍液檔板、 一組接觸第一電極、 一電鍍液注入與 回收裝置、 一組網(wǎng)狀、面狀或針狀的第二電極以及具有陰極電解還原或蝕刻機(jī)制的 水平式電鍍系統(tǒng)。借由檔板維持基板上適足的電鍍液量與良好的流場(chǎng)分布，改善大 面積電鍍時(shí)鍍膜均勻性。并通過接觸第一電極，消除滾輪接觸對(duì)鍍膜與基板的傷害， 無電極電鍍法中不需要電極。
本發(fā)明所述的基板上水平式電鍍、電沉積或無電極電鍍的方法包括下面步驟 將一塊已經(jīng)過導(dǎo)電材料涂布、無電極電鍍或?yàn)R鍍導(dǎo)電金屬使待電鍍面導(dǎo)電的基 板，以傳動(dòng)滾輪或機(jī)械手臂進(jìn)入基板支撐系統(tǒng)定位時(shí)，四片檔板(各自獨(dú)立、兩兩 為一組或以四片為一組)分別移動(dòng)而接觸于基板電鍍面上的非布線區(qū)或貼附于基板 邊緣，移動(dòng)第一電極接觸基板，其與基板表面接觸于左右兩側(cè)或四邊的非布線區(qū)使 基板導(dǎo)電；同時(shí)注入電鍍液，借由檔板減緩基板電鍍面上鍍液流失速度而維持一定 鍍液高度。之后，當(dāng)鍍液高度上升而與基板上方網(wǎng)狀或針狀不溶解性第二電極接觸 后，進(jìn)行薄膜電鍍、彩色濾光片色料、染料或?qū)щ娦怨饷綦娮桦姵练e程序(于彩色 濾光片或?qū)щ娦怨饷綦娮桦姵练e應(yīng)用時(shí)第一/第二電極定義與電鍍時(shí)相反)，借由鍍 液持續(xù)的注入與流失，達(dá)到鍍液攪拌與良好流場(chǎng)分布的目的，進(jìn)而獲良好均勻的鍍 膜。
與常用的滾輪型第一/第二電極相較，由于這里的第一/第二電極為具接觸性的 柱狀或片狀，且接觸區(qū)為非布線區(qū)，可避免線路區(qū)鍍膜刮傷并配合第一/第二電極的 適當(dāng)配置提高鍍膜均勻性。在基板電鍍完成后，針對(duì)陰極表面可能形成的鍍膜，可 透過附加的電解或濕式蝕刻機(jī)制去除。在電鍍或電沉積程序進(jìn)行時(shí)，基板支撐系統(tǒng) 除水平配置外，亦可具有升降與傾斜機(jī)制以呈現(xiàn)與基板進(jìn)入方向軸垂直或平行的微 傾角度，以達(dá)到更佳的流場(chǎng)分布。
另外，于檔板與基板縫隙流失的電鍍液，透過下方回收槽進(jìn)行回收，經(jīng)過過濾、
添加劑補(bǔ)充與濃度調(diào)整后重復(fù)使用，減少成本。
為使本發(fā)明上述的目的、特征與優(yōu)點(diǎn)更易于了解，以下特舉出較佳的實(shí)施例， 并配合


之。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的真空鍍膜技術(shù)；
圖2是現(xiàn)有技術(shù)的水平式電鍍技術(shù)；
圖3A至圖3C是本發(fā)明較佳實(shí)施例不同步驟的側(cè)視圖4A及圖4B是本發(fā)明中不同型式的第二電極；
圖5是本發(fā)明較佳實(shí)施例的電鍍液檔板與第一電極的不同配置方式； 圖6是本發(fā)明較佳實(shí)施例基板支撐系統(tǒng)微傾角度示意圖，其中該基板支撐系統(tǒng) 為數(shù)個(gè)滾輪；
圖7是本發(fā)明較佳實(shí)施例基板支撐系統(tǒng)微傾角度示意圖，其中該基板支撐系統(tǒng) 為一平臺(tái)；
圖8是本發(fā)明應(yīng)用于無電極電鍍的單面基板活化與金屬膜沉積； 圖9是本發(fā)明的流程圖。
附圖標(biāo)號(hào)如下301基板；302基板支撐系統(tǒng)；303回收系統(tǒng)；304第二電極;
305電鍍液；306鍍液緩流檔板；307第一電極；308第二電極；401鍍液檔板；402 電極；501基板；502滾輪。
具體實(shí)施例方式
茲謹(jǐn)就本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成，及所能產(chǎn)生的功效與優(yōu)點(diǎn)，配合圖式，舉本發(fā)明的 一些較佳實(shí)施例詳細(xì)說明如下。
本發(fā)明的基板水平金屬薄膜、導(dǎo)電材料沉積構(gòu)造如圖3A至圖3C所繪，并請(qǐng)參 考圖9的流程圖，該程序是先以傳動(dòng)滾輪或機(jī)械手臂(未圖示)將基板301 (本例 中為玻璃基板)送入基板支撐系統(tǒng)302上進(jìn)行定位。在本實(shí)施例中，該基板支撐系 統(tǒng)302為數(shù)個(gè)滾輪(步驟IO)。
定位完成后將數(shù)個(gè)鍍液緩流檔板306移動(dòng)而貼附至基板301邊緣，這些鍍液緩 流檔板306包圍基板301的周邊，形成圍邊(步驟ll)。本發(fā)明中鍍液檔板為具剛、彈性的材料組成。
移動(dòng)第一電極307使與該基板301非布線區(qū)接觸使導(dǎo)電(步驟12)。本發(fā)明中 該第一電極307為陽極或陰極的一種。在本發(fā)明中基板可以是硅晶圓基板、玻璃基 板、金屬基板、塑料基板、或彩色濾光片基板。
將第二電極304置于該基板301的上方，且不與該基板301相接觸(步驟13)。 該第二電極304與該第一電極307極性相反的電極。本發(fā)明中該第二電極304為一 片狀的電極，其以略程水平的方式置于該基板301的上方。在本發(fā)明中當(dāng)對(duì)彩色濾 光片進(jìn)行電沉積(electric deposition)時(shí)，基板上方的第二電極為陰極。本發(fā)明中的 第二電極304可為一種不參與電鍍(electroplating)反應(yīng)的材料所形成的不可溶性 電極(應(yīng)用于金屬電鍍)。本發(fā)明中該第二電極304，在彩色濾光片或?qū)щ娦怨饷?電阻電沉積中可為一種不參與電鍍反應(yīng)的材料所形成的不可溶性陰極。
注入電鍍液305于該鍍液檔板306所形成的圍邊使之與基板301上方第二電極 304接觸后進(jìn)行電鍍程序(步驟14)。本發(fā)明中的電鍍液305以緩流的方式注入該 鍍液檔板306所形成的的圍邊，即電鍍液305 —邊緩慢注入， 一邊也緩慢流出該圍 邊，其作用使電鍍液305形成攪拌的作用，所以該電解離子可以均勻地鍍?cè)谠摶?301上。因此溢流作用使電鍍液305形成一良好的攪拌，溢流速度控制依實(shí)際上應(yīng) 用所需作調(diào)整，達(dá)成較佳的流場(chǎng)分布，獲致所需均勻的薄膜。而電鍍液305的流失， 可透過下方鍍液回收系統(tǒng)303進(jìn)行回收，經(jīng)過過濾、濃度調(diào)整后重新利用，降低成 本。
圖3C顯示本發(fā)明的第二實(shí)施例，其中該第二電極亦可為具移動(dòng)機(jī)制的可移動(dòng) 式第二電極308，使與下方基板301形成局部電鍍、電沉積區(qū)域，再透過逐步移動(dòng) 完成全基板301電鍍、電沉積程序。電鍍過程中，借由鍍液檔板306的貼附，減緩 基板301面上電鍍液305的流失。
圖4A及圖4B顯示本發(fā)明的第三實(shí)施例，該實(shí)施例中顯示本發(fā)明的另一實(shí)施方 案，其中與上一實(shí)施例相同的組件及其功用以相同的圖號(hào)表示，其細(xì)節(jié)也不再贅述， 下文僅說明兩者不同處。在本實(shí)施例中該第一電極3071為一網(wǎng)狀電極(圖4A)， 或數(shù)個(gè)柱狀電極(圖4B)所形成。此均在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
圖5顯示本發(fā)明的第四實(shí)施例，該實(shí)施例中顯示本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中與 上一實(shí)施例相同的組件及其功用以相同的圖號(hào)表示，其細(xì)節(jié)也不再贅述，下文僅說
明兩者不同處。在本實(shí)施例中該第一電極402以水平方式配置在鍍液文件板401的 下方而與該基板301相接觸。同樣的在本實(shí)施例中該第一電極可為一網(wǎng)狀電極或數(shù) 個(gè)柱狀電極。
圖6顯示本發(fā)明的第五實(shí)施例，該實(shí)施例中顯示本發(fā)明的另一實(shí)施方案，其中 與上一實(shí)施例相同的組件及其功用以相同的圖號(hào)表示，其細(xì)節(jié)也不再贅述，下文僅 說明兩者不同處。本實(shí)施例中顯示該滾輪502組具有傾斜機(jī)制，可因此傾斜該基板 501，所以可調(diào)節(jié)電鍍層的密度，達(dá)到更均勻的電鍍層。
圖7顯示本發(fā)明的第六實(shí)施例，該實(shí)施例中顯示本發(fā)明的另一實(shí)施方案，其中 與上一實(shí)施例相同的組件及其功用以相同的圖號(hào)表示，其細(xì)節(jié)也不再贅述，下文僅 說明兩者不同處。本實(shí)施例中顯示該基板支撐系統(tǒng)為一平臺(tái)502，同樣地該平臺(tái)502 也具有一傾斜機(jī)制，可因此傾斜該基板501，所以可調(diào)節(jié)電鍍層的密度，達(dá)到更均 勻的電鍍層。
圖8顯示本發(fā)明的第七實(shí)施例，該實(shí)施例中顯示本發(fā)明的另一實(shí)施方案，其中 與上一實(shí)施例相同的組件及其功用以相同的圖號(hào)表示，其細(xì)節(jié)也不再贅述，下文僅 說明兩者不同處。本實(shí)施例中顯示將第一與第二電極移除，于無電極電鍍工藝中進(jìn) 行，實(shí)行基板活化或無電極電鍍金屬膜沉積，借以達(dá)到單面活化基板與單面無電極 電鍍金屬沉積。其中先注入活化基板處理液于該檔板所形成的的圍邊，使之與基板 上方接觸后進(jìn)行基板活化處理程序。再注入無電極電鍍液于該檔板所形成的的圍邊 使之與基板上方接觸后進(jìn)行無電極電鍍程序。而活化處理液與無電極電鍍液均可借 由第一實(shí)施例的回收系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)使用節(jié)省成本。上面所用的"活化基板處理液"， 是本領(lǐng)域常用的該處理液，是本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員熟知的，無須贅述。
本發(fā)明各實(shí)施例中的各組件是可同步移動(dòng)組件。
本發(fā)明是指基板上表面的單面電鍍，且包含基板全面電鍍(panelplating)。且 本發(fā)明中也可以在基板301上先覆蓋一層導(dǎo)電薄膜定義一圖案后再電鍍(pattern plating)。
本發(fā)明中的電極(包含第一電極及第二電極)，可以是由半透膜材料包裹電鍍 液所形成的電極。
本發(fā)明中尚可包含由電鍍/電沉積/無電極電鍍液參數(shù)控制系統(tǒng)進(jìn)行pH、溫度與 循環(huán)伏分析、粒徑分布分析、電荷分布、導(dǎo)電度，實(shí)時(shí)反應(yīng)電鍍狀況等的監(jiān)控。綜上所述，本發(fā)明人性化的體貼設(shè)計(jì)，相當(dāng)符合實(shí)際需求。相較于現(xiàn)有技術(shù)技 術(shù)明顯具有突破性的進(jìn)步優(yōu)點(diǎn)，確實(shí)具有功效的增進(jìn)。
上列詳細(xì)說明是針對(duì)本發(fā)明的可行實(shí)施例的具體說明，這些實(shí)施例并非用以限 制本發(fā)明專利的權(quán)利要求范圍，凡未脫離本發(fā)明技術(shù)精神所為的等效實(shí)施或變更， 均應(yīng)包含于本發(fā)明的專利范圍中。
權(quán)利要求
1.一種于基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，包含下列步驟將基板送入基板支撐系統(tǒng)上進(jìn)行定位，其中該基板以大致水平的方向配置；將數(shù)個(gè)鍍液檔板移動(dòng)貼附至基板邊緣，這些鍍液檔板包圍基板的周邊，形成圍邊；移動(dòng)第一電極使與該基板非布線區(qū)接觸使之導(dǎo)電；將第二電極置于該基板的上方，且不與該基板相接觸，該第二電極的極性與該第一電極極性相反；以及注入電鍍液于該鍍液檔板所形成的的圍邊，使之與基板上方第二電極接觸后進(jìn)行電鍍或電沉積程序。
2. 如權(quán)利要求1所述的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，包含 下述步驟電鍍液以緩流的方式注入該鍍液檔板所形成的的圍邊，即電鍍液一邊緩慢注 入， 一邊也緩慢流出該圍邊，其作用使電鍍液形成攪拌的作用，所以該電解離子可 以均勻地鍍?cè)谠摶迳稀?br> 3. 如權(quán)利要求2所述的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，電鍍 液的流失，可透過下方鍍液回收系統(tǒng)進(jìn)行回收，經(jīng)過過濾、進(jìn)行濃度調(diào)整后重新利 用。
4. 如權(quán)利要求1的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，該基板支 撐系統(tǒng)為數(shù)個(gè)滾輪或一平臺(tái)。
5. 如權(quán)利要求1的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，該第二電 極為一片狀電極，其以大致呈水平的方式置于該基板的上方。
6. 如權(quán)利要求1的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，基板是硅 晶圓基板、玻璃基板、金屬基板、塑料基板、或彩色濾光片或?qū)щ娦怨饷綦娮杌?中的一項(xiàng)。
7. 如權(quán)利要求1的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，基板上以 涂布、無電極電鍍、濺鍍等方式沉積有導(dǎo)電薄膜。
8. 如權(quán)利要求1所述的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，該、第二電極為板狀，網(wǎng)狀、或針狀電極。
9. 如權(quán)利要求1所述的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，該第 二電極置于基板上方，相對(duì)間距可根據(jù)需要調(diào)整。
10. 如權(quán)利要求1所述的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，彩色 濾光片或?qū)щ娦怨饷綦娮桦姵练e時(shí)，基板上方的第二電極可為不溶性陰極。
11. 如權(quán)利要求l所述的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，在金 屬電鍍時(shí)，第二電極為不參與電鍍反應(yīng)的不溶性電極，或?yàn)橐粩M鍍金屬材料所形成 的可溶性陽極。
12. 如權(quán)利要求1所述的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，該第 二電極為可移動(dòng)電極。
13. 如權(quán)利要求1所述的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，第一 電極及第二電極是由半透膜材料包裹電鍍液所形成的電極。
14. 如權(quán)利要求1所述的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，在基 板上先覆上一層導(dǎo)電薄膜定義一圖案后再電鍍。
15. 如權(quán)利要求1所述的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，電鍍、 電沉積材料包含銅、銀、鋁，金屬，導(dǎo)電色料、染料、導(dǎo)電膠體。
16. 如權(quán)利要求1所述的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，鍍液 檔板包括長方體或?yàn)閳A柱體。
17. 如權(quán)利要求1所述的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，基板 支撐系統(tǒng)具有傾斜機(jī)制，以調(diào)節(jié)鍍液流場(chǎng)分布均勻性。
18. 如權(quán)利要求1所述的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，包含 由電鍍、電沉積液參數(shù)控制系統(tǒng)進(jìn)行pH、溫度與循環(huán)分析、粒徑分布分析、電荷分 布、導(dǎo)電度，實(shí)時(shí)反應(yīng)電鍍狀況的監(jiān)控。
19. 如權(quán)利要求1所述的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，該第 一電極以水平方式配置在鍍液文件板的下方而與該基板相接觸。
20. 如權(quán)利要求1所述的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，以傳 動(dòng)滾輪或機(jī)械手臂將基板送入基板支撐系統(tǒng)上進(jìn)行定位。
21. 如權(quán)利要求1所述的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，各組 件為可同步移動(dòng)組件。
22. —種于基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，包含下列步驟 以傳動(dòng)滾輪或機(jī)械手臂將基板送入基板支撐系統(tǒng)上進(jìn)行定位；其特征在于，該基板以大致水平的方向配置；將數(shù)個(gè)檔板移動(dòng)而貼附至基板邊緣，這些檔板包圍基板的周邊，形成圍邊； 注入活化基板處理液于該檔板所形成的的圍邊，使之與基板上方接觸后進(jìn)行基板活化處理程序；以及注入無電極電鍍液于該檔板所形成的的圍邊，使之與基板上方接觸后進(jìn)行無電極電鍍程序。
23. 如權(quán)利要求22所述的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，包 含下述步驟活化基板處理液及無電極電鍍液以緩流的方式注入該檔板所形成的的圍邊，即 活化基板處理液及無電極電鍍液一邊緩慢注入， 一邊也緩慢流出該圍邊，其作用為 形成攪拌作用，以均勻地活化基板或均勻沉積鍍膜。
24. 如權(quán)利要求22所述的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，活 化基板處理液及無電極電鍍液的流失，可透過下方回收系統(tǒng)進(jìn)行回收，經(jīng)過過濾、 濃度調(diào)整、溫度控制及pH控制后重新利用。
25. 如權(quán)利要求22所述的基板上水平式電鍍、電沉積的方法，其特征在于，各 組件為可同步移動(dòng)組件。
全文摘要
一種水平式電鍍的設(shè)備，主要包含一組鍍液檔板、一組第一電極、一組網(wǎng)狀、面狀或針狀的第二電極、一電極再生與鍍液回收系統(tǒng)；當(dāng)基板水平送至定位時(shí)，以前述鍍液緩流文件板與接觸陰極對(duì)基板進(jìn)行夾持與導(dǎo)電，再透過電鍍液的注入與上方的陽極接觸形成電鍍環(huán)境，進(jìn)行陰極側(cè)基板單面電鍍或透過電沉積液的注入與上方的陰極接觸形成電沉積環(huán)境，進(jìn)行陽極側(cè)基板單面彩色濾光片色料、染料或?qū)щ娦怨饷綦娮桦姵练e。本文是提供水平式電鍍/電沉積/無電極電鍍的設(shè)備，可供基板的上表面形成單面均勻薄膜水平電鍍、彩色濾光片色料、染料或?qū)щ娦怨饷綦娮桦姵练e或利用化學(xué)氧化還原法單面沉積金屬膜。
文檔編號(hào)C25D17/00GK101109094SQ20061009899
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2006年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月18日
發(fā)明者廖彥珍 申請(qǐng)人:廖彥珍