专利名称：基板上进行水平式电镀、电沉积或无电极电镀加工的方法
技术领域：
本发明涉及一种于基板上镀膜的工艺，具体来说，涉及于基板上进行水平式电 镀、电沉积或无电极电镀等的加工方法。
背景技术：
本说明书以下所提的电镀/无电极电镀是指一般的无机金属膜沉积法；电沉积只 是指有机导电性材料膜沉积法，例如彩色滤光片色料、染料膜或导电性光敏电阻的 沉积。
一般于平面显示器或半导体工艺中中，如图l及图2所示，为于基板(硅晶圆、 玻璃、塑料等)上形成导电薄膜(铝、钼、铬、铜等金属或以其为主成分的合金膜)， 多利用真空镀膜技术完成。而在其余工业应用上，则常以电镀/无电极电镀技术将如 铜、镍、金、银等金属镀于工业产品上，使其形成装饰层、保护层或具有所需特性 的膜层(如电路板)。
就现有技术的真空镀膜技术而言，是将基板送入一腔体内，再透过抽真空、腔 体电压与气体流量的控制，产生离子轰击靶材使得靶材表面原子被打出而经扩散沉 积于基板。就此技术，因需真空环境、再加上设备复杂昂贵、耗能大等因素，从而 增加大尺寸基板应用的制作成本。
而在现有技术的电镀技术方面，除了业界熟知的垂直电镀外，尚有应用于电路 板的水平电镀技术。垂直电镀部分受限于基板的固定、吊挂与电极配置，而有操作 时间较长、镀膜均匀性较差、大尺寸操作不易以及前后工艺中水平转垂直时转向问 题等的困难；就水平电镀而言，应用于半导体或平面显示器基板时，由于基板尺寸 外型的不同、膜厚需求的差异与基板耐受度等的不同，原有应用于电路板水平电镀 的导电滚轮与镀槽设计将不利于前述基板的电镀或彩色滤光片色料、染料或导电性 光敏电阻电沉积，造成镀膜损伤、膜厚均匀性不佳以及基板破裂的可能。
因此，为实现以水平方式电镀所需的金属薄膜或电沉积彩色滤光片色料、染料，
以减少使用真空系统的高成本与现有电镀技术的适用性问题，本发明提供一种新的 于基板上进行水平式电镀、电沉积或无电极电镀等的加工方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基板上水平式电镀、电沉积或无电极电镀的方法。 为解决上述说明的问题，本发明提出一种于基板上水平式电镀/电沉积/无电极 电镀方法，主要提出具有一组可动镀液档板、 一组接触第一电极、 一电镀液注入与 回收装置、 一组网状、面状或针状的第二电极以及具有阴极电解还原或蚀刻机制的 水平式电镀系统。借由档板维持基板上适足的电镀液量与良好的流场分布，改善大 面积电镀时镀膜均匀性。并通过接触第一电极，消除滚轮接触对镀膜与基板的伤害， 无电极电镀法中不需要电极。
本发明所述的基板上水平式电镀、电沉积或无电极电镀的方法包括下面步骤 将一块已经过导电材料涂布、无电极电镀或溅镀导电金属使待电镀面导电的基 板，以传动滚轮或机械手臂进入基板支撑系统定位时，四片档板(各自独立、两两 为一组或以四片为一组)分别移动而接触于基板电镀面上的非布线区或贴附于基板 边缘，移动第一电极接触基板，其与基板表面接触于左右两侧或四边的非布线区使 基板导电；同时注入电镀液，借由档板减缓基板电镀面上镀液流失速度而维持一定 镀液高度。之后，当镀液高度上升而与基板上方网状或针状不溶解性第二电极接触 后，进行薄膜电镀、彩色滤光片色料、染料或导电性光敏电阻电沉积程序(于彩色 滤光片或导电性光敏电阻电沉积应用时第一/第二电极定义与电镀时相反)，借由镀 液持续的注入与流失，达到镀液搅拌与良好流场分布的目的，进而获良好均匀的镀 膜。
与常用的滚轮型第一/第二电极相较，由于这里的第一/第二电极为具接触性的 柱状或片状，且接触区为非布线区，可避免线路区镀膜刮伤并配合第一/第二电极的 适当配置提高镀膜均匀性。在基板电镀完成后，针对阴极表面可能形成的镀膜，可 透过附加的电解或湿式蚀刻机制去除。在电镀或电沉积程序进行时，基板支撑系统 除水平配置外，亦可具有升降与倾斜机制以呈现与基板进入方向轴垂直或平行的微 倾角度，以达到更佳的流场分布。
另外，于档板与基板缝隙流失的电镀液，透过下方回收槽进行回收，经过过滤、
添加剂补充与浓度调整后重复使用，减少成本。
为使本发明上述的目的、特征与优点更易于了解，以下特举出较佳的实施例， 并配合
之。
图1是现有技术的真空镀膜技术；
图2是现有技术的水平式电镀技术；
图3A至图3C是本发明较佳实施例不同步骤的侧视图4A及图4B是本发明中不同型式的第二电极；
图5是本发明较佳实施例的电镀液档板与第一电极的不同配置方式； 图6是本发明较佳实施例基板支撑系统微倾角度示意图，其中该基板支撑系统 为数个滚轮；
图7是本发明较佳实施例基板支撑系统微倾角度示意图，其中该基板支撑系统 为一平台；
图8是本发明应用于无电极电镀的单面基板活化与金属膜沉积； 图9是本发明的流程图。
附图标号如下301基板；302基板支撑系统；303回收系统；304第二电极;
305电镀液；306镀液缓流檔板；307第一电极；308第二电极；401镀液档板；402 电极；501基板；502滚轮。
具体实施例方式
兹谨就本发明的结构组成，及所能产生的功效与优点，配合图式，举本发明的 一些较佳实施例详细说明如下。
本发明的基板水平金属薄膜、导电材料沉积构造如图3A至图3C所绘，并请参 考图9的流程图，该程序是先以传动滚轮或机械手臂(未图示)将基板301 (本例 中为玻璃基板)送入基板支撑系统302上进行定位。在本实施例中，该基板支撑系 统302为数个滚轮(步骤IO)。
定位完成后将数个镀液缓流檔板306移动而贴附至基板301边缘，这些镀液缓 流檔板306包围基板301的周边，形成围边(步骤ll)。本发明中镀液档板为具刚、弹性的材料组成。
移动第一电极307使与该基板301非布线区接触使导电(步骤12)。本发明中 该第一电极307为阳极或阴极的一种。在本发明中基板可以是硅晶圆基板、玻璃基 板、金属基板、塑料基板、或彩色滤光片基板。
将第二电极304置于该基板301的上方，且不与该基板301相接触(步骤13)。 该第二电极304与该第一电极307极性相反的电极。本发明中该第二电极304为一 片状的电极，其以略程水平的方式置于该基板301的上方。在本发明中当对彩色滤 光片进行电沉积(electric deposition)时，基板上方的第二电极为阴极。本发明中的 第二电极304可为一种不参与电镀(electroplating)反应的材料所形成的不可溶性 电极(应用于金属电镀)。本发明中该第二电极304，在彩色滤光片或导电性光敏 电阻电沉积中可为一种不参与电镀反应的材料所形成的不可溶性阴极。
注入电镀液305于该镀液档板306所形成的围边使之与基板301上方第二电极 304接触后进行电镀程序(步骤14)。本发明中的电镀液305以缓流的方式注入该 镀液档板306所形成的的围边，即电镀液305 —边缓慢注入， 一边也缓慢流出该围 边，其作用使电镀液305形成搅拌的作用，所以该电解离子可以均匀地镀在该基板 301上。因此溢流作用使电镀液305形成一良好的搅拌，溢流速度控制依实际上应 用所需作调整，达成较佳的流场分布，获致所需均匀的薄膜。而电镀液305的流失， 可透过下方镀液回收系统303进行回收，经过过滤、浓度调整后重新利用，降低成 本。
图3C显示本发明的第二实施例，其中该第二电极亦可为具移动机制的可移动 式第二电极308，使与下方基板301形成局部电镀、电沉积区域，再透过逐步移动 完成全基板301电镀、电沉积程序。电镀过程中，借由镀液档板306的贴附，减缓 基板301面上电镀液305的流失。
图4A及图4B显示本发明的第三实施例，该实施例中显示本发明的另一实施方 案，其中与上一实施例相同的组件及其功用以相同的图号表示，其细节也不再赘述， 下文仅说明两者不同处。在本实施例中该第一电极3071为一网状电极(图4A)， 或数个柱状电极(图4B)所形成。此均在本发明的范围内。
图5显示本发明的第四实施例，该实施例中显示本发明的另一实施例，其中与 上一实施例相同的组件及其功用以相同的图号表示，其细节也不再赘述，下文仅说
明两者不同处。在本实施例中该第一电极402以水平方式配置在镀液文件板401的 下方而与该基板301相接触。同样的在本实施例中该第一电极可为一网状电极或数 个柱状电极。
图6显示本发明的第五实施例，该实施例中显示本发明的另一实施方案，其中 与上一实施例相同的组件及其功用以相同的图号表示，其细节也不再赘述，下文仅 说明两者不同处。本实施例中显示该滚轮502组具有倾斜机制，可因此倾斜该基板 501，所以可调节电镀层的密度，达到更均匀的电镀层。
图7显示本发明的第六实施例，该实施例中显示本发明的另一实施方案，其中 与上一实施例相同的组件及其功用以相同的图号表示，其细节也不再赘述，下文仅 说明两者不同处。本实施例中显示该基板支撑系统为一平台502，同样地该平台502 也具有一倾斜机制，可因此倾斜该基板501，所以可调节电镀层的密度，达到更均 匀的电镀层。
图8显示本发明的第七实施例，该实施例中显示本发明的另一实施方案，其中 与上一实施例相同的组件及其功用以相同的图号表示，其细节也不再赘述，下文仅 说明两者不同处。本实施例中显示将第一与第二电极移除，于无电极电镀工艺中进 行，实行基板活化或无电极电镀金属膜沉积，借以达到单面活化基板与单面无电极 电镀金属沉积。其中先注入活化基板处理液于该档板所形成的的围边，使之与基板 上方接触后进行基板活化处理程序。再注入无电极电镀液于该档板所形成的的围边 使之与基板上方接触后进行无电极电镀程序。而活化处理液与无电极电镀液均可借 由第一实施例的回收系统进行循环使用节省成本。上面所用的"活化基板处理液"， 是本领域常用的该处理液，是本领域专业人员熟知的，无须赘述。
本发明各实施例中的各组件是可同步移动组件。
本发明是指基板上表面的单面电镀，且包含基板全面电镀(panelplating)。且 本发明中也可以在基板301上先覆盖一层导电薄膜定义一图案后再电镀(pattern plating)。
本发明中的电极(包含第一电极及第二电极)，可以是由半透膜材料包裹电镀 液所形成的电极。
本发明中尚可包含由电镀/电沉积/无电极电镀液参数控制系统进行pH、温度与 循环伏分析、粒径分布分析、电荷分布、导电度，实时反应电镀状况等的监控。综上所述，本发明人性化的体贴设计，相当符合实际需求。相较于现有技术技 术明显具有突破性的进步优点，确实具有功效的增进。
上列详细说明是针对本发明的可行实施例的具体说明，这些实施例并非用以限 制本发明专利的权利要求范围，凡未脱离本发明技术精神所为的等效实施或变更， 均应包含于本发明的专利范围中。
权利要求
1.一种于基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，包含下列步骤将基板送入基板支撑系统上进行定位，其中该基板以大致水平的方向配置；将数个镀液档板移动贴附至基板边缘，这些镀液档板包围基板的周边，形成围边；移动第一电极使与该基板非布线区接触使之导电；将第二电极置于该基板的上方，且不与该基板相接触，该第二电极的极性与该第一电极极性相反；以及注入电镀液于该镀液档板所形成的的围边，使之与基板上方第二电极接触后进行电镀或电沉积程序。
2. 如权利要求1所述的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，包含 下述步骤电镀液以缓流的方式注入该镀液档板所形成的的围边，即电镀液一边缓慢注 入， 一边也缓慢流出该围边，其作用使电镀液形成搅拌的作用，所以该电解离子可 以均匀地镀在该基板上。
3. 如权利要求2所述的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，电镀 液的流失，可透过下方镀液回收系统进行回收，经过过滤、进行浓度调整后重新利 用。
4. 如权利要求1的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，该基板支 撑系统为数个滚轮或一平台。
5. 如权利要求1的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，该第二电 极为一片状电极，其以大致呈水平的方式置于该基板的上方。
6. 如权利要求1的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，基板是硅 晶圆基板、玻璃基板、金属基板、塑料基板、或彩色滤光片或导电性光敏电阻基板 中的一项。
7. 如权利要求1的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，基板上以 涂布、无电极电镀、溅镀等方式沉积有导电薄膜。
8. 如权利要求1所述的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，该、第二电极为板状，网状、或针状电极。
9. 如权利要求1所述的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，该第 二电极置于基板上方，相对间距可根据需要调整。
10. 如权利要求1所述的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，彩色 滤光片或导电性光敏电阻电沉积时，基板上方的第二电极可为不溶性阴极。
11. 如权利要求l所述的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，在金 属电镀时，第二电极为不参与电镀反应的不溶性电极，或为一拟镀金属材料所形成 的可溶性阳极。
12. 如权利要求1所述的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，该第 二电极为可移动电极。
13. 如权利要求1所述的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，第一 电极及第二电极是由半透膜材料包裹电镀液所形成的电极。
14. 如权利要求1所述的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，在基 板上先覆上一层导电薄膜定义一图案后再电镀。
15. 如权利要求1所述的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，电镀、 电沉积材料包含铜、银、铝，金属，导电色料、染料、导电胶体。
16. 如权利要求1所述的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，镀液 档板包括长方体或为圆柱体。
17. 如权利要求1所述的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，基板 支撑系统具有倾斜机制，以调节镀液流场分布均匀性。
18. 如权利要求1所述的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，包含 由电镀、电沉积液参数控制系统进行pH、温度与循环分析、粒径分布分析、电荷分 布、导电度，实时反应电镀状况的监控。
19. 如权利要求1所述的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，该第 一电极以水平方式配置在镀液文件板的下方而与该基板相接触。
20. 如权利要求1所述的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，以传 动滚轮或机械手臂将基板送入基板支撑系统上进行定位。
21. 如权利要求1所述的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，各组 件为可同步移动组件。
22. —种于基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，包含下列步骤 以传动滚轮或机械手臂将基板送入基板支撑系统上进行定位；其特征在于，该基板以大致水平的方向配置；将数个档板移动而贴附至基板边缘，这些档板包围基板的周边，形成围边； 注入活化基板处理液于该档板所形成的的围边，使之与基板上方接触后进行基板活化处理程序；以及注入无电极电镀液于该档板所形成的的围边，使之与基板上方接触后进行无电极电镀程序。
23. 如权利要求22所述的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，包 含下述步骤活化基板处理液及无电极电镀液以缓流的方式注入该档板所形成的的围边，即 活化基板处理液及无电极电镀液一边缓慢注入， 一边也缓慢流出该围边，其作用为 形成搅拌作用，以均匀地活化基板或均匀沉积镀膜。
24. 如权利要求22所述的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，活 化基板处理液及无电极电镀液的流失，可透过下方回收系统进行回收，经过过滤、 浓度调整、温度控制及pH控制后重新利用。
25. 如权利要求22所述的基板上水平式电镀、电沉积的方法，其特征在于，各 组件为可同步移动组件。
全文摘要
一种水平式电镀的设备，主要包含一组镀液档板、一组第一电极、一组网状、面状或针状的第二电极、一电极再生与镀液回收系统；当基板水平送至定位时，以前述镀液缓流文件板与接触阴极对基板进行夹持与导电，再透过电镀液的注入与上方的阳极接触形成电镀环境，进行阴极侧基板单面电镀或透过电沉积液的注入与上方的阴极接触形成电沉积环境，进行阳极侧基板单面彩色滤光片色料、染料或导电性光敏电阻电沉积。本文是提供水平式电镀/电沉积/无电极电镀的设备，可供基板的上表面形成单面均匀薄膜水平电镀、彩色滤光片色料、染料或导电性光敏电阻电沉积或利用化学氧化还原法单面沉积金属膜。
文档编号C25D17/00GK101109094SQ20061009899
公开日2008年1月23日 申请日期2006年7月18日 优先权日2006年7月18日
发明者廖彦珍 申请人:廖彦珍