本公開涉及一種可調(diào)控式不溶性陽極板，特別是應(yīng)用于銅柱電鍍工藝與其方法。

背景技術(shù)：

銅柱凸塊技術(shù)是近年來三維集成電路(3D IC)工藝中逐漸獲得大量采用的技術(shù)，也在各種應(yīng)用領(lǐng)域嶄露頭角。由于銅柱可通過使用電鍍方式制作；因此，銅柱電鍍系統(tǒng)成為在3D IC產(chǎn)業(yè)中常見的工藝應(yīng)用系統(tǒng)。一般在3D IC產(chǎn)業(yè)的工藝上，通常是在具有圖案(pattern)的硅基板或者是在印刷電路板(PCB)上以電鍍的方式形成銅柱。而在電鍍的過程中，最重要的是讓電鍍所形成的銅柱高度具有均勻性，因此如何電鍍出具有高度均勻性的銅柱即為電鍍技術(shù)最重要的效能指標(biāo)之一。

在現(xiàn)有的電鍍銅柱技術(shù)中，為了在電鍍進行時，溶液中的電場可以均勻分布，以便讓電鍍后的銅柱高度能均勻，通常從電鍍工藝所需用到的不溶性陽極板的結(jié)構(gòu)上著手。圖1所示為現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)界所廣泛使用的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不溶性陽極板。如圖1所示，該不溶性陽極板是由多條導(dǎo)電金屬線101交叉相連所構(gòu)成的一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；其中，每一條導(dǎo)電金屬線101外層均包覆一層氧化銥(IrO2)，當(dāng)電流自輸入端輸入時，該網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的每一條導(dǎo)電金屬線101皆同時通電，希望藉以達到讓電場可均勻分布。然而，因為在通電時，便會整個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)均通電，無法調(diào)控不同位置的電流大小，亦無法改變通電區(qū)域的面積與圖案；因此，在實際應(yīng)用中有許多限制，不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計也因應(yīng)而生。例如，圖2所示為現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)界所廣泛使用的環(huán)狀結(jié)構(gòu)不溶性陽極板。如圖2所示，該不溶性陽極板是由多個半徑大小不等且外層包覆氧化銥的金屬環(huán)201所構(gòu)成的同心圓結(jié)構(gòu)；其中，每一個金屬環(huán)201可分別輸出不同大小的電流。

上述這兩種不同的陽極板結(jié)構(gòu)都是為了使電鍍進行時，溶液中的電場可 以均勻分布，以便讓電鍍后的銅柱高度能均勻；然而，依實務(wù)上的結(jié)果而言，其均勻性普遍不佳。由于現(xiàn)有的銅柱電鍍設(shè)備中，除非更換陽極板的設(shè)計，否則陽極板的形狀都是固定不變，因此現(xiàn)有技術(shù)常利用再加一陽極遮板來改善其銅柱高度的均勻性，但在工藝過程中，常因為陰極的Si基板或者PCB板的圖案不同，導(dǎo)致該陽極遮板的圖案與遮蔽范圍也要隨之變更，徒增實驗上或者是量產(chǎn)線上的不便與降低效率。因此，雖然利用陽極遮板確實可改善均勻性不佳的情形，但仍有其極限存在。如何有效地解決此問題，實是本領(lǐng)域人士所需考慮的問題所在。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本公開的主要目的是提供一種可調(diào)控式不溶性陽極板，可應(yīng)用于銅柱電鍍工藝中。該可調(diào)控性的不溶性陽極板，乃是將多個不溶性的金屬柱排列成一陣列，并通過一可編程控制器(programmable controller)，以分別控制每一金屬柱的電流開關(guān)及其電流輸出的大小。

根據(jù)一實施例，本公開提供一種可調(diào)控式不溶性陽極板，可應(yīng)用于銅柱電鍍工藝，包括：一陽極板，一電源供應(yīng)器，以及一控制器；其中，該陽極板還包括：一極板，該極板是由一耐酸堿性的材料制成；多個金屬柱，是依一排列方式內(nèi)嵌于該極板內(nèi)，該多個金屬柱的每一個金屬柱的一端面是露出于該極板的表面，以接觸一電鍍工藝使用的一電鍍液，而另一端面則分別通過一導(dǎo)線連接于該電源供應(yīng)器；該控制器是連接于該電源供應(yīng)器，以控制該電源供應(yīng)器對每一個金屬柱的供應(yīng)電流。

更進一步地，在上述實施例中，該控制器是為一可編程控制器、一可編程邏輯控制器(programmable logic controller，PLC)、或一可編程自動化控制器(programmable automation controller，PAC)。

更進一步地，在上述實施例中，該控制器控制該電源供應(yīng)器對每一個金屬柱的供應(yīng)電流包括控制電流大小、供電時序、或供電時間長短。

更進一步地，在上述實施例中，該多個金屬柱的排列方式可為一陣列方式、一圓形方式、或其他任意方式。

更進一步地，在上述實施例中，該多個金屬柱的形狀可為一圓形柱、一方形柱、或一矩形柱。

更進一步地，在上述實施例中，該多個金屬柱的表面具有一層導(dǎo)電耐酸堿膜。

根據(jù)另一實施例，本公開提供一種使用可調(diào)控式不溶性陽極板的銅柱電鍍方法，包括：提供一不溶性陽極板，該不溶性陽極板還包含：一極板，該極板是由一耐酸堿性的材料制成；多個金屬柱，是依一排列方式內(nèi)嵌于該極板內(nèi)，該多個金屬柱的每一個金屬柱的一端面是露出于該極板的表面，而另一端面則連接一導(dǎo)線；將該多個金屬柱的每一個金屬柱所連接的導(dǎo)線分別連接至一電源供應(yīng)器；將該電源供應(yīng)器連接至一控制器；以及，在電鍍工藝中，通過該控制器控制該電源供應(yīng)器分別對每一個金屬柱的供應(yīng)電流。

更進一步地，在上述實施例中，該控制器是為一可編程控制器、一可編程邏輯控制器(programmable logic controller，PLC)、或一可編程自動化控制器(programmable automation controller，PAC)。

更進一步地，在上述實施例中，該控制器控制該電源供應(yīng)器對每一個金屬柱的供應(yīng)電流包括控制電流大小、供電時序、或供電時間長短。

更進一步地，在上述實施例中，該多個金屬柱的排列方式可為一陣列方式、一圓形方式、或其他任意方式。

更進一步地，在上述實施例中，該多個金屬柱的形狀可為一圓形柱、一方形柱、或一矩形柱。

更進一步地，在上述實施例中，該多個金屬柱的表面具有一層導(dǎo)電耐酸堿膜。

此設(shè)計與控制方法不僅可改變通電面積與形狀，亦可同時改變不同位置的輸出電流大小，利用可編程邏輯控制器直接控制陽極板通電時的面積、形狀與電流大小的設(shè)備與工藝方法，使得不溶性陽極板的不同位置具有單點可開/關(guān)或輸出不同的電流大小，可改善現(xiàn)今所廣泛使用的不溶性陽極板以及陽極遮板的不足處。由于銅柱電鍍廣泛應(yīng)用于3D IC的產(chǎn)業(yè)上，因此能夠控制電鍍后的銅柱，使其高度具有均勻性，是產(chǎn)業(yè)上重要的目標(biāo)技術(shù)。

附圖說明

圖1所示為現(xiàn)有銅柱電鍍工藝所用的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不溶性陽極板。

圖2所示為現(xiàn)有銅柱電鍍工藝所用的環(huán)狀結(jié)構(gòu)不溶性陽極板。

圖3所示為依據(jù)本公開的一種可調(diào)控式不溶性陽極板的一實施例的示意圖。

圖4～圖7所示分別為依據(jù)本公開的實施例以9×10的金屬柱所排列而成的陽極板陣列為例，說明如何變化通電時陽極板的通電圖案的示意圖。

圖8所示為本公開的一種使用可調(diào)控式不溶性陽極板的銅柱電鍍方法的流程圖。

其中，附圖標(biāo)記說明如下：

101 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不溶性陽極板

201 環(huán)狀結(jié)構(gòu)不溶性陽極板

301 陽極板

3011 極板

3012 金屬柱

3013 導(dǎo)線

302 電源供應(yīng)器

303 控制器

810 提供一不溶性陽極板

820 將金屬柱所連接的導(dǎo)線分別連接至一電源供應(yīng)器

830 將電源供應(yīng)器連接至一控制器

840 電鍍時，控制器控制電源供應(yīng)器分別對各個金屬柱供應(yīng)電流

具體實施方式

以下，參考伴隨的附圖，詳細說明依據(jù)本發(fā)明的實施例，俾使本領(lǐng)域者易于了解。所述的實用新型可以采用多種變化的實施方式，當(dāng)不能只限定于這些實施例。本發(fā)明省略已熟知部分(well-known part)的描述，并且相同的參考號于本發(fā)明中代表相同的元件。

圖3所示為依據(jù)本公開的一種可調(diào)控式不溶性陽極板的一實施例的示意圖。如圖3所示，該可調(diào)控式不溶性陽極板是適用于一銅柱電鍍工藝，包括：一陽極板301，一電源供應(yīng)器302，以及一控制器303；其中，該電源供應(yīng)器 是連接至該陽極板301，于電鍍工藝中提供電流至該陽極板301；該控制器303是連接于該電源供應(yīng)器302，并輸出信號至該控制器303以控制及調(diào)節(jié)在電鍍工藝中該電源供應(yīng)器302提供至該陽極板301的電流。

在本實施例中，該陽極板301還包括：一極板3011，該極板3011是由一耐酸堿性的材料制成，例如，高密度聚乙烯、工業(yè)橡膠、等材料；以及，多個金屬柱3012，是依一排列方式內(nèi)嵌于該極板3011內(nèi)，如圖3的虛線所示。值得說明的是，該多個金屬柱3012的每一個金屬柱的一端面是露出于該極板3011的表面，以接觸在電鍍工藝使用的一電鍍液，而另一端面則分別通過一導(dǎo)線3012連接于該電源供應(yīng)器302。

在本實施例中，該多個金屬柱3012的排列方式可為一陣列方式、一圓形方式、或其他任意方式。同樣地，該多個金屬柱3012的形狀可為一圓形柱、一方形柱、或一矩形柱。更進一步地，該多個金屬柱3012的表面具有一層耐酸堿膜。

更進一步地，本實施例中的該控制器是為一可編程控制器(programmable controller)、一可編程邏輯控制器(programmable logic controller，PLC)、或一可編程自動化控制器(programmable automation controller，PAC)，可通過程序來控制該電源供應(yīng)器302對每一個金屬柱3011的供應(yīng)電流。

再者，在本實施例中，該控制器控制該電源供應(yīng)器對每一個金屬柱的供應(yīng)電流包括控制電流大小、供電時序、或供電時間長短。

換言之，該不溶性陽極板301是由多個表面鍍著一層耐酸堿導(dǎo)電膜的金屬柱3012排列而成的陣列，并將其固定于耐酸堿的極板3011中，通過導(dǎo)線3013將陣列中的各金屬柱3012分別連接至該電源供應(yīng)器302，并利用該控制器303控制電源供應(yīng)器，可精準(zhǔn)調(diào)控單一金屬柱的電流開/關(guān)、電流的輸出大小，藉以調(diào)節(jié)改變電鍍工藝中，陽極板301通電時的電場面積、形狀或強度。

由于本公開可直接控制欲輸出電流的金屬柱位置，因此可以針對不同的應(yīng)用陰極圖案，變換通電時陽極板的電流輸出圖案與大小。

圖4至圖7所示分別為依據(jù)本公開的實施例以9×10的金屬柱所排列而成的陽極板陣列為例，說明如何變化通電時陽極板的通電圖案的示意圖。其中，該金屬柱分別標(biāo)注編號1-90，且實心點(·)表示該金屬柱通電流，空心點(ο)表示該金屬柱未通電流。

如圖4所示，當(dāng)利用一可編程邏輯控制器來控制編號1-90的金屬柱全部通電流時，可看到該陽極板上的通電圖案為矩形。如圖5所示，若是控制編號22-24,30-34,38-44,47-53,56-62,66-70以及76-78等金屬柱有通電流，但其余金屬柱不通電流時，則陽極板的通電形狀會變成圓形圖案。如圖6所示，當(dāng)控制編號4-6,13-15,22-24,31-33,37-45,46-54,58-60,67-69,76-78以及85-87等金屬柱有通電，其余的金屬柱不通電流時，則陽極板的通電區(qū)域形狀會變成十字形。如圖7所示，若是控制編號1-4,6-9,10-13,15-18,19-22,24-27,28-31,33-36,55-58,60-63,64-67,69-72,73-76,78-81,82-85,87-90等金屬柱有通電流，其余金屬柱不通電流時，此陽極板通有電流的圖形，則會變成四個方形的圖案，而中間不通電區(qū)域呈現(xiàn)十字形。由此可知，本公開可以通過該可編程邏輯控制器的程序設(shè)計，精確控制每一個金屬柱是否通電，而達到改變電鍍時陽極板的通電圖案與通電面積的目的，以適用于不同的應(yīng)用需求。

圖8所示為本公開的一種使用可調(diào)控式不溶性陽極板的銅柱電鍍方法的流程圖。如圖8所示，步驟810是提供一不溶性陽極板，該不溶性陽極板還包含：一極板，該極板是由一耐酸堿性的材料制成；多個金屬柱，是依一排列方式內(nèi)嵌于該極板內(nèi)，該多個金屬柱的每一個金屬柱的一端面是露出于該極板的表面，而另一端面則連接一導(dǎo)線。其中，該不溶性陽極板的實施方式可如圖3的實施例說明，在此不再重復(fù)。

步驟820是將該多個金屬柱的每一個金屬柱所連接的導(dǎo)線分別連接至一電源供應(yīng)器。在步驟830中，將該電源供應(yīng)器連接至一控制器。最后，步驟840是在電鍍工藝中，通過該控制器控制該電源供應(yīng)器分別對每一個金屬柱供應(yīng)電流。

綜上所述，本公開的實施例乃使用金屬柱陣列當(dāng)作陽極板，并通過PLC分別控制金屬柱陣列中每一金屬柱的電流輸出，故本陽極板陣列的可調(diào)控性相當(dāng)大，控制方法也相當(dāng)方便，其適用性也更廣泛，對于銅柱高度均勻性較差的位置，可直接控制單一金屬柱的電流輸出，便可改善。如此將可改善目前現(xiàn)有的網(wǎng)狀或環(huán)狀陽極板以及利用陽極遮板控制銅柱高度所不足之處。

再者，因其可直接利用程序，通過PLC調(diào)控電源供應(yīng)器，去進行不同位置的導(dǎo)電金屬柱的開/關(guān)和電流輸出的大小，可直接實現(xiàn)改變陽極板的電流輸 出圖案，不需變更陽極遮板的圖案或遮蔽范圍，則可達到控制銅柱高度均勻性的目的，顯見本發(fā)明的適用范圍較目前常用的控制方式更廣泛。

然而，以上所公開的圖示及說明，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，非為用以限定本發(fā)明的實施，大凡熟悉該項技藝的人士其所依本發(fā)明的精神，所作的變化或修飾，皆應(yīng)涵蓋在以下本案的權(quán)利要求內(nèi)。