多层基板水平电镀电着及无电电镀机构的制作方法

本实用新型涉及电镀电着及无电电镀，尤其是一种多层基板水平电镀电着及无电电镀机构，其中基板一大致呈水平的方式配置在支撑系统上，通过文件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。并通过接触一电极，消弭滚轮接触对镀膜与基板的伤害，无电电镀机构中不需要电极。

背景技术：

以下说明所提的电镀/无电电镀是指一般的无机金属膜沉积;电着是指有机导电性材料膜沉积例如彩色滤光片色料、染料膜或导电性光阻沉积。

一般于平面显示器或半导体制程中，如图1及2所示，为于基板(硅晶圆、玻璃、塑料等)上形成一导电薄膜(铝、钼、铬、铜等金属或以其为主成分的合金)，多利用真空镀膜技术以达成。而在其余工业应用上，则常以电镀/无电电镀技术将如铜、镍、金、银等金属电镀于工业产品上，使其形成一装饰层、保护层或具有所需的特性(如电路板)。

就现有的真空镀膜技术而言，将基板送入一腔体内，再通过抽真空、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、耗能等因素，从而增加大尺寸基板应用的制作成本。

而在现有的电镀技术方面，除了业界熟知的垂直电镀外，还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制程水平转垂直时转向问题等的困难；但就水平电镀而言，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，以既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、染料或导电性光阻电着，造成镀膜损伤、膜厚均匀性不佳以及基板破裂的可能。

因此，为达成以水平方式电镀所需的金属薄膜或电着彩色滤光片色料、染料，以减少使用真空系统的高成本与避免采现有的电镀技术的适用性问题。发明人基于对产业及技术的了解，之前曾提出解决此一问题的方法，但这些方法在技术与空间上仍未能达到最高的效率，所以发明人再次提出更有效的方式，以改进现有技术的缺陷，而使得应用发明人所提出的解决方案可以同时处理电镀/电着/无电电镀等的涂布问题，而不需置备不同的机械来分别处理电镀/电着/无电电镀。

技术实现要素：

为解决上述说明的问题，本实用新型提出一种多层基板水平电镀电着及无电电镀机构，主要提出一具有一组可动镀液档板、一组接触第一电极组、一电镀液注入与回收装置、一组网状、面状或针状第二电极组以及具有阴极电解还原或蚀刻机制的水平电镀系统。通过镀液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组，消弭滚轮接触对镀膜与基板的伤害，无电电镀机构中不需要电极。

当一已通过导电材料涂布、无电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，四片镀液檔板(个别独立、两两或以四片为一组)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，接触第一电极组配合移动而与对应的该基板表面接触于左右两侧或四边的非布线区使对应的该基板导电；同时注入电镀液，通过镀液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组接触后，进行薄膜电镀、彩色滤光片色料、染料或导电性光阻电着程序(于彩色滤光片或导电性光阻电着应用时第一/第二电极组定义与电镀相反)，通过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，进而获致良好均匀的镀膜。

与滚轮型第一/第二电极相较，由于本实用新型中第一/第二电极组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/第二电极组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，可通过附加的电解或湿式蚀刻机制去除。在电镀或电着程序进行时，基板支撑系统除水平配置外，也可具有升降与倾斜机制以呈现一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，于镀液档板与基板缝隙流失的电镀液，通过下方镀液回收系统进行回收，经过过滤、添加剂补充与浓度调整后重复使用，减少成本。

并且，本实用新型中可以将多个基板在同一程序中同时进行电镀，所以可以加快制程，减少时间。另外应用多层的结构，可以使得空间利用效率更高。因此本实用新型可以大大的提升时间及空间利用的整体效率，为现有技术中所不及的。

本实用新型提出一种多层基板水平电镀电着机构，包括: 至少一基板电镀单元，包括：至少两个基板定位在基板支撑系统上，该至少两个基板以近水平的方向配置在一平面上；一镀液围边贴附在该至少两个基板边缘，该镀液围边包围该至少两个基板的周边，形成一周边密封的围边；一第一电极组与各基板非布线区接触使之导电；一第二电极组置于各基板的上方，且不与各基板相接触，该第二电极组的极性与该第一电极组极性相反；以及其中该镀液围边内注入电镀液，使之与基板上方第二电极组接触以进行电镀或电着程序。

其中，该电镀液以缓流的方式注入该镀液围边，即电镀液一边缓慢注入，一边也缓慢流出该镀液围边，其作用使电镀液形成搅拌的作用，所以电解离子可以均匀地镀在该基板上。

其中，还包括一镀液回收系统位于该至少两个基板的下方，在该镀液围边内流失的电镀液通过该镀液回收系统进行回收，经过过滤、添加与浓度调整后重新利用。

其中，该基板支撑系统为多个滚轮或一移动平台或吸真空实体平台。

其中，该第一电极组为多个第一电极，各第一电极分别接触一对应的该基板且该多个第一电极位于同一电位。

其中，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阻基板。

其中，基板上以涂布、无电电镀或溅镀方式沉积一导电薄膜。

其中，该第二电极组为至少一板状电极或至少一网状电极或至少一针状电极组，各板状电极或各网状电极或各针状电极组分别对应该基板，且该至少一板状电极或至少一网状电极或至少一针状电极组位于同一电位。

其中，在金属电镀时，该第二电极组为一不参与电镀反应的不可溶性电极，或为一拟镀金属材料所形成的可溶性阳极。

其中，第一电极组及第二电极组是由半透膜材料包裹电镀液所形成的电极。

其中，在电镀前在基板上覆上一层导电薄膜定义一图案。

其中，该基板支撑系统具有倾斜机制，以调节镀液流场分布均匀性。

其中，该第一电极组以水平方式配置在该镀液围边的下方而与该基板相接触; 且以传动滚轮或机械手臂将各基板送入该基板支撑系统上进行定位。

其中，该至少一基板电镀单元为多个基板电镀单元，其以纵向方式配置。

其中，还包括一镀液回收系统位于该多个基板电镀单元的下方，在该镀液围边内流失的电镀液通过该镀液回收系统进行回收，经过过滤、添加与浓度调整后重新利用。

其中，还包括一安装框体用于支撑该多个基板电镀单元，该安装框体上设有多个呈纵向排列的支撑架；其中各基板电镀单元分别位于对应的该支撑架上，而固定在该安装框体上。

本实用新型还提出一种多层基板水平无电电镀机构，包括:至少一基板电镀单元，包括：至少两个基板定位在基板支撑系统上，该至少两个基板以近水平的方向配置在一平面上；一镀液围边贴附在该至少两个基板边缘，该镀液围边包围该至少两个基板的周边，形成一周边密封的围边；其中该镀液围边内注入活化基板处理液，使之与该至少两个基板上方接触以进行基板活化处理程序；其中该镀液围边内注入无电电镀液，使之与该至少两个基板上方接触以进行无电电镀程序。

其中，该活化基板处理液及该无电电镀液以缓流的方式注入该镀液围边，即活化基板处理液及无电电镀液一边缓慢注入，一边也缓慢流出该镀液围边，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。

其中，还包括一镀液回收系统位于该至少两个基板的下方，在该镀液围边内流失的活化基板处理液及无电电镀液通过该镀液回收系统进行回收，经过过滤、添加与浓度调整后与温度控制及pH控制后重新利用。

其中，该至少一基板电镀单元为多个基板电镀单元，其以纵向方式配置。

其中，还包括一镀液回收系统位于该多个基板电镀单元的下方，在该镀液围边内流失的活化基板处理液及无电电镀液通过该镀液回收系统进行回收，经过过滤、添加与浓度调整后重新利用。

附图说明

图1显示习知的真空镀膜技术。

图2显示习知的水平电镀技术。

图3A至3C显示本实用新型的较佳实施例不同步骤的侧视图

图4A及4B显示本实用新型中不同型式的第二电极组。

图5显示本实用新型的较佳实施例的镀液档板与第一电极组的不同配置方式。

图6显示本实用新型的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多个滚轮。

图7显示本实用新型的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移动平台。

图8显示本实用新型应用于无电电镀的单面基板活化与金属膜沉积。

图9显示本实用新型的流程图。

图10的示意图显示本实用新型中应用滚轮组在不同的方向分别置入基板再加以整合。

图11显示本实用新型中第二电极组为单片的结构。

图12显示该第一电极组、该第二电极组与电源的连接示意图。

图13显示本实用新型应用多个基板电镀单元组成多层的结构。

图14显示本实用新型的基板支撑系统的另一实施例。

附图标记说明

301a基板

301b基板

301c基板

301d基板

302基板支撑系统

303镀液回收系统

304第二电极组

3041第二电极组

3042第二电极组

3045第二电极片

3046网状电极

3047柱(针)状电极组

305电镀液

306镀液档板

3065镀液围边

307第一电极组

3075第一电极

308第二电极组

500滚轮组

502滚轮

503移动平台

504吸真空实体平台

600电源

700基板电镀单元。

具体实施方式

为使本实用新型上述的目的、特征与优点更易于了解，以下特举出较佳的实施例，并配合附图说明。

现就本实用新型的结构组成，及所能产生的功效与优点，配合附图，举本实用新型的一较佳实施例详细说明如下。

本实用新型的基板水平金属薄膜、导电材料沉积构造如图3A至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)将至少两个基板301a、301b、301c、301d，(本例中为四个玻璃基板)送入基板支撑系统302上进行定位，以使得该至少两个基板301a、301b、301c、301d以近水平的方向配置在一平面上。在本实施例中，该基板支撑系统302为多个滚轮502同时支撑该四个玻璃基板(步骤10)。但是此种支撑方式并不用于限制本实用新型，也可以如图10所示，也可以应用不同的滚轮组500在不同的方向分别置入基板301a、301b、301c、301d，再将这些基板301a、301b、301c、301d整合在一平面上。

定位完成后将多个镀液档板306移动而贴附至基板301a、301b、301c、301d边缘，这些镀液档板306包围基板301a、301b、301c、301d的周边，形成一周边密封的围边(步骤11)。本实用新型中镀液档板，为具有刚性、弹性的材料组成。该多个镀液档板306形成一镀液围边3065，本实用新型中也可以以不同形态的镀液围边取代。

移动第一电极组307使与该基板301a、301b、301c、301d非布线区接触使之导电(步骤12)。本实用新型中该第一电极组307为阳极或阴极的一种。其中该第一电极组307为多个并联的第一电极3075，各第一电极3075分别接触一对应的该基板。

在本实用新型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。

将一第二电极组304置于该基板301a、301b、301c、301d的上方，且不与该基板301a、301b、301c、301d相接触(步骤13)。该第二电极304为与该第一电极307极性相反的电极。本实用新型中该第二电极304为一片状的电极，其以略呈水平的方式置于该基板301a、301b、301c、301d的上方。本实用新型中第二电极组304可以是单片的结构，如图11所示；或者第二电极组304也可以是多片第二电极片3045，各第二电极片3045分别对应该基板301a、301b、301c、301d，如图3A所示。

其中该至少两个基板301a、301b、301c、301d、该镀液围边3065、该第一电极组307、该第二电极组304及该电镀液305形成一基板电镀单元700。

如图12所示，本实用新型中该第一电极组307可以视需要形成多个并联的第一电极3075，较佳者，这些第一电极3075相互并联到电源600的一端，以使得其位于相同的电位。同样的该第二电极组304可以视需要形成多个并联的第二电极片3045，较佳者，这些第二电极片3045相互并联到电源600的另一端，以使得其位于相同的电位。

在本实用新型中当对彩色滤光片进行电着(electric deposition)时，基板上方的第二电极组304为阴极。本实用新型中的第二电极组304可为一不参与电镀(electroplating)反应材料所形成的不可溶性电极组(应用于金属电镀)。本实用新型中该第二电极组304，在彩色滤光片或导电性光阻电着中可为一不参与电镀反应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所形成的镀液围边3065使之与基板301a、301b、301c、301d上方第二电极组304接触后进行电镀程序(步骤14)。本实用新型中的电镀液305以缓流的方式注入该镀液档板306所形成的镀液围边3065，即电镀液305一边缓慢注入，一边也缓慢流出该镀液围边3065，其作用使电镀液305形成搅拌的作用，所以电解离子可以均匀地镀在该基板301a、301b、301c、301d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，可通过下方镀液回收系统303进行回收，经过过滤、添加与浓度调整后重新利用，降低成本。

图3C显示本实用新型的第二实施例，其中该第二电极组也可为具有移动机制的可移动式第二电极组308，使与下方基板301a、301b、301c、301d形成局部电镀、电着区域，再通过逐步移动完成全基板301a、301b、301c、301d电镀、电着程序。电镀过程中，通过镀液档板306的贴附，减缓基板301a、301b、301c、301d面上电镀液305的流失。

图4A及4B显示本实用新型的第三实施例，该实施例中显示本实用新型的另一实施例，其中与上一实施例相同的组件及其功用以相同的附图标记表示，其细节也不再赘述，下文仅说明两者不同处。在本实施例中该第二电极组3041为一个或多个网状电极3046(图4A)，或一个或多个柱(针)状电极组3047 (图4B)所形成。各柱(针)状电极组3047包括多个柱(针)状电极。此均在本实用新型的范围内。

图5显示本实用新型的第四实施例，该实施例中显示本实用新型的另一实施例，其中与上一实施例相同的组件及其功用以相同的附图标记表示，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组307以水平方式配置在该镀液围边3065的下方而与该基板301a、301b、301c、301d相接触。同样的在本实施例中该第二电极组3042可为一个或多个网状电极，或一个或多个柱(针)状电极组，各柱(针)状电极组包括多个柱(针)状电极。

图6显示本实用新型的第五实施例，该实施例中显示本实用新型的另一实施例，其中与上一实施例相同的组件及其功用以相同的附图标记表示，其细节也不再赘述，下文仅说明两者不同处。本实施例中显示该多个滚轮502 (也可以是图10所示的多个分别独立的滚轮组500)具有一倾斜机制，可因此倾斜该基板301c、301d，所以可调节电镀层的密度，达到更均匀的电镀层。

图7显示本实用新型的第六实施例，该实施例中显示本实用新型的另一实施例，其中与上一实施例相同的组件及其功用以相同的附图标记表示，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302为一移动平台503，同样地该移动平台503也具有一倾斜机制，可因此倾斜该基板301c、301d，所以可调节电镀层的密度，达到更均匀的电镀层。

如图14所示，本实用新型中该基板支撑系统302也可以为一吸真空实体平台504。

图8显示本实用新型的第七实施例，该实施例中显示本实用新型的另一实施例，其中与上一实施例相同的组件及其功用以相同的附图标记表示，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组移除于无电电镀制程中进行基板活化或无电电镀金属膜沉积，借以达到单面活化基板与单面无电电镀金属沉积。其中先注入活化基板处理液于该镀液围边3065使之与该基板301a、301b、301c、301d上方接触后进行基板活化处理程序。再注入无电电镀液于该镀液围边3065使之与该基板301a、301b、301c、301d上方接触后进行无电电镀程序。另外，活化处理液与无电电镀液可通过第一实施例的镀液回收系统303进行循环使用节省成本。

其中，该至少两个基板301a、301b、301c、301d、该镀液围边3065、该活化基板处理液及该无电电镀液形成一基板电镀单元700。

本实用新型各实施例中的各组件为可同步移动。

指基板上表面的单面电镀，且包括基板全面电镀(panel plating)。且本实用新型中也可以在基板301a、301b、301c、301d上先覆上一层导电薄膜定义一图案后再电镀(pattern plating)。

在本实用新型中的电极(包括第一电极组及第二电极组)，可以是由半透膜材料包裹电镀液所形成的电极。

请参考图13，其中显示本实用新型的第八实施例，其中显示本实用新型可以应用多层的架构予以实施，以节省系统建置的空间。在本实用新型上述的基板电镀单元700的下方另外建构另一基板电镀单元700，而依此方式视空间的需要依序层层架构多个基板电镀单元700。本实施例中还包括一安装框体800用于支撑该多个基板电镀单元700，该安装框体上设有多个呈纵向排列的支撑架801。其中各基板电镀单元700分别位于对应的该支撑架801上，而固定在该安装框体800上。但该镀液回收系统303仅架构在最下面一层水平电镀设备的下方。

本实用新型中还可包括由一电镀/电着/无电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。

请参考图2显示现有技术在制程中滚轮会接触镀膜，所以会造成镀膜损伤、膜厚均匀性不佳以及基板破裂，但本实用新型的所提出的制程方式，如图3A所示，滚轮502并不会接触上方的镀膜，所以不会造成镀膜损伤、膜厚均匀性不佳以及基板破裂的状况。并且，本实用新型中可以将多个基板在同一程序中同时进行电镀，所以可以加快制程，减少时间。另外应用多层的结构，可以使得空间利用效率更高。因此本实用新型可以大大的提升时间及空间利用的整体效率，为现有技术中所不及的。

综上所述，本实用新型人性化的体贴设计，相当符合实际需求。其具体改进现有技术的缺陷，相较于现有技术明显具有突破性的进步优点，确实具有功效的增进，且非易于达成。本实用新型未曾公开或揭露于国内与国外的文献与市场上，已符合专利法的规定。

上述详细说明是针对本实用新型的一可行实施例的具体说明，但该实施例并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本实用新型的保护范围中。