專利名稱：電鍍測試器的陰極卡盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電鍍測試器的陰極卡盤(cartridge)，尤其涉及一種可精密電鍍涂覆有一層金屬層的硅晶片、玻璃襯底和陶瓷襯底等的電鍍測試器的陰極卡盤。
背景技術(shù)：
近年來，電鍍技術(shù)已廣泛應用于各種技術(shù)領(lǐng)域中，比如用于半導體芯片的布線技術(shù)。在半導體相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域，為實現(xiàn)電路的高密度封裝和高性能，要求縮短半導體芯片內(nèi)的布線間距(fine-pitch)。在目前最廣泛采用的布線技術(shù)中，所謂嵌入工藝被廣泛采用。嵌入工藝是在形成層間絕緣膜后，將導電材料通過電鍍技術(shù)嵌入由干法蝕刻工藝形成的布線的溝道圖型的方法。
電鍍技術(shù)的最新應用之一，即LIGA(德語Lithographie GalvanoformungAhformung的縮略)，是用于制造微細機械部件的。LIGA是用X射線形成丙烯酸樹脂模具，模具上淀積厚金屬鍍層，從而模鑄極小金屬部件的技術(shù)。
為實現(xiàn)上例的電鍍技術(shù)，金屬鍍料須均勻淀積于待鍍物上形成的溝道圖型上。為此，本申請的申請人在日本專利申請No.2000-152342(以JP2001-335996A公開；對應于US2002/0008026 A1，EP1164209 A2)中提出了電鍍測試器及用于電鍍測試器的陰極卡盤，用此可在待鍍物的待鍍表面形成均勻的電鍍層。
如圖12所示，用于電鍍測試器的陰極卡盤70包括扁平陰極導體71、前絕緣體72、后絕緣體73和彈性薄板74。扁平陰極導體71包括一個開口，其具有與作為陰極板的待鍍物W的待鍍表面Wa相同的形狀，多個與待鍍表面Wa的邊緣接觸的突起71a，以及不浸入電鍍液從而不與直流電源相連的暴露部分。前絕緣體72包括一個開口，其具有與待鍍表面Wa相同的形狀，并覆蓋陰極導體71的前側(cè)。后絕緣體73為扁平體，包括一將待鍍物W嵌入其中的槽73a，和一個將陰極導體71嵌入其中的槽73b。彈性薄板74夾于待鍍物W和后絕緣體73之間。
然而，如圖13所示，JP2001-335996 A公開的現(xiàn)有技術(shù)有如下問題電鍍液L能到達除待鍍物W的待鍍表面Wa的邊緣Wb、待鍍物W的側(cè)表面Wc及陰極導體71的突起71a以外的71b部分。因此，用于電鍍測試器的現(xiàn)有陰極卡盤的問題之一是除待鍍物W的待鍍表面Wa以外的陰極部分可能浸入電鍍液中。
現(xiàn)在，半導體芯片內(nèi)或半導體芯片上的布線由直徑為0.5微米以下的細線構(gòu)成，故要求極高的布線精度。然而，如果除待鍍物W的待鍍表面Wa以外的陰極部分浸入電鍍液，在待鍍表面的面積就會產(chǎn)生誤差，結(jié)果不能達到所要求的電鍍精度。因此，為了達到高級別的電鍍精度，需要將除待鍍物W的待鍍表面Wa之外的陰極板部分與電鍍液隔開。
本發(fā)明就是為了消除上述弊端而作出的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性的目的是提供一種用于電鍍測試器的陰極卡盤，其能夠?qū)⒊兾锏拇儽砻嬷獾年帢O部分與電鍍液隔開。
根據(jù)本發(fā)明的用于電鍍測試器的陰極卡盤包括一個扁平陰極導體，包括一個開口，其具有與作為陰極板的待鍍物的待鍍表面相同的外形、多個與待鍍表面的邊緣接觸的突起、以及在不浸入電鍍液的部分可與電源負極連接的電源連接部分；一個扁平第一絕緣體，其覆蓋待鍍物的一個待鍍表面，并包括一個與待鍍表面有同樣外形的開口、一個在開口周邊緣形成并在其中嵌入密封劑的密封嵌入槽，一個形成于第一密封劑嵌入槽的外側(cè)且陰極導體嵌入其中的陰極導體嵌入槽、和與陰極導體嵌入槽相鄰形成并將電源連接部分嵌入其中的電源連接部分插槽；和一個扁平第二絕緣體，其覆蓋與待鍍物的待鍍表面相反的另一表面，并包括一個嵌入待鍍物的待鍍物嵌入槽，及一個位于待鍍物嵌入槽外側(cè)將第二密封劑嵌入其中的第二密封劑嵌入槽，當?shù)谝唤^緣體與第二絕緣體結(jié)合時，該第二密封劑嵌入槽位于電源連接部分插槽入口的外側(cè)。第一絕緣體與第二絕緣體結(jié)合在一起，以便使第一絕緣體與第二絕緣體將待鍍物和陰極導體夾在中間。
上述結(jié)構(gòu)使得第一密封劑與待鍍物的待鍍表面的邊緣接觸，第二密封劑與第一絕緣體表面在待鍍物所處位置的外側(cè)接觸，這樣，當?shù)谝唤^緣體與第二絕緣體結(jié)合在一起時，起著將待鍍物的待鍍表面一側(cè)和邊緣與電鍍液隔開的作用。而且，當?shù)谝唤^緣體與第二絕緣體結(jié)合在一起時，電源連接部分插槽的入口被正確定位于第一密封劑和第二密封劑之間，因此，陰極導體突起以外的部分就可與電鍍液隔開。
第一絕緣體可進一步包括第二絕緣體嵌入槽，其在陰極導體嵌入槽外側(cè)形成并且當?shù)谝唤^緣體與第二絕緣體結(jié)合時，將第二絕緣體嵌入其中，以便使第一絕緣體的開口和嵌入第二絕緣體的待鍍物嵌入槽的待鍍物的待鍍表面容易對準。具體來說，當?shù)谝唤^緣體與第二絕緣體結(jié)合在一起時，第一絕緣體的開口和嵌入第二絕緣體的待鍍物嵌入槽的待鍍物的待鍍表面可直接相互對置。
第一絕緣體與第二絕緣體可以用塑料制螺釘固定而結(jié)合。第一絕緣體與第二絕緣體還可用除螺釘以外的方式，如夾子來結(jié)合。
另外，可以在第二絕緣體的待鍍物的嵌入槽中嵌入一個覆蓋與待鍍物的待鍍表面相反的表面薄片彈性體。當?shù)谝唤^緣體與第二絕緣體結(jié)合在一起時，嵌入待鍍物嵌入槽的待鍍物被壓向嵌入第一絕緣體的第一密封劑嵌入槽。結(jié)果，待鍍物的待鍍表面的邊緣可與第一密封劑緊密接觸。這樣獲得的待鍍物的待鍍表面的邊緣與第一密封劑的緊密接觸有助于更好地將待鍍物的待鍍表面邊側(cè)和邊緣與電鍍液隔開。
薄片彈性體還起著填充待鍍物和待鍍物嵌入槽之間的空隙的作用。具體來說，可在第二絕緣體的待鍍物嵌入槽中嵌入具有與待鍍物和待鍍物嵌入槽之間的空隙同樣厚度的彈性體，從而待鍍物和待鍍物嵌入槽之間的空隙可被閉合。如此實現(xiàn)的待鍍物和待鍍物嵌入槽之間無空隙接觸可將嵌入待鍍物嵌入槽的待鍍物牢牢壓向嵌入第一密封劑嵌入槽的第一密封劑。
參照附圖，從如下對優(yōu)選實施例的描述便可對本發(fā)明的其他目的和特征更加明了。


圖1是根據(jù)本發(fā)明電鍍測試器的陰極卡盤的分解透視圖。
圖2A是從第二絕緣體來看的陰極導體的正面圖。
圖2B是沿圖2A的A-A線所取的陰極導體截面圖。
圖3是從第二絕緣體看的第一絕緣體的正面圖。
圖4是沿圖3的B-B線的第一絕緣體的截面圖。
圖5是從第一絕緣體看的第二絕緣體的正面圖。
圖6是沿圖5的C-C線所取的第二絕緣體的截面圖。
圖7A是第一絕緣體和第二絕緣體將結(jié)合在一起時的截面圖。
圖7B是第一絕緣體和第二絕緣體已結(jié)合在一起時的截面圖。
圖8是圖7B虛線包圍部分的放大圖。
圖9是從第一絕緣體看的陰極卡盤的透視圖。
圖10是電鍍測試器的外觀透視圖。
圖11是沿圖10的D-D線所取的電鍍測試器的截面圖。
圖12是電鍍測試器的現(xiàn)有陰極卡盤的分解透視圖。
圖13是現(xiàn)有陰極卡盤的截面圖。
具體實施例方式
以下參考附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。請注意下述實施例的描述是假定用在其一面上涂覆有金屬層的硅襯底作為待鍍物且在金屬層上進行電鍍。
現(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明的電鍍測試器的陰極卡盤的結(jié)構(gòu)(以下簡稱為“陰極卡盤”)。圖1為陰極卡盤的分解透視圖。
如圖1所示，陰極卡盤N包括陰極導體10，它通過作為待鍍物的硅晶片W的待鍍表面Wa進行導電，第一絕緣體20，它覆蓋硅晶片W的待鍍表面Wa(下稱“正面”)以保持陰極導體10，以及第二絕緣體30，它覆蓋硅晶片W的待鍍表面Wa的反面(下稱“背面”)以保持硅晶片W。硅晶片是薄片，薄片彈性體40壓在硅晶片W的背面上。以下詳細說明各部分。
陰極導體10，由例如銅和不銹鋼等導體構(gòu)成。如圖2A所示，陰極導體10包括一個開口11，其具有與硅晶片W的待鍍表面Wa相同的外形；以及電源連接部12，其形狀如同從開口11延伸的長方形片。電源連接部12以預定角度θ傾斜以便使其可插入第一絕緣體20中所設的電源連接部插槽25(見圖2B)。本實施例中，傾斜角θ設為5度。插入第一絕緣體20中的電源連接部插槽25的電源連接部12(其有一部分部浸入電鍍液中)，在不浸入電鍍液的部位與電源的負極連接。沿開口部11的周邊，以預定間隔設置多個與硅晶片W的待鍍表面Wa的邊緣接觸的突起13。
第一絕緣體20，由例如丙烯酸樹脂板或其他絕緣材料構(gòu)成。如圖3和4所示，第一絕緣體20包括一開口11，其具有與硅晶片W的待鍍表面Wa相同的外形。在第一絕緣體20的一個表面上，沿開口21的周邊附近的一條線形成嵌入第一O形環(huán)22的第一O形環(huán)嵌入槽23。
當?shù)谝唤^緣體20與第二絕緣體30結(jié)合時，第一O形環(huán)22與硅晶片W的待鍍表面Wa的邊緣Wb接觸，由此待鍍表面Wa的邊緣Wb和側(cè)面Wc與電鍍液L隔開(見圖8)。上述“第一O形環(huán)22”相當于發(fā)明內(nèi)容中所要求保護的“第一密封劑”。應當明白，密封劑不限于本實施例列舉的O形環(huán)。
在O形環(huán)嵌入槽23外側(cè)形成嵌入陰極導體10的陰極導體嵌入槽24，并緊鄰陰極導體嵌入槽24形成嵌入陰極導體10的電源連接部分12的電源連接部分插槽25。在陰極導體嵌入槽24的外側(cè)形成第二絕緣體嵌入槽26，當?shù)谝唤^緣體20與第二絕緣體30結(jié)合在一起時，第二絕緣體30嵌入其中。第二絕緣體30嵌入第二絕緣體嵌入槽26的結(jié)構(gòu)使得第一絕緣體20和第二絕緣體30可能結(jié)合在一起，第一絕緣體20的開口21與嵌入第二絕緣體30的待鍍物嵌入槽31的硅晶片W的待鍍表面Wa直接相對。
如圖4所示，形成了電源連接部插槽25，以預定的角度θ從形成陰極導體嵌入槽24的表面(圖右側(cè))向另一表面(圖左側(cè))傾斜。本實施例中，傾斜角度θ設為5度。電源連接部插槽25的入口25a與陰極導體嵌入槽24緊鄰，其出口25b設于第一絕緣體20另一表面的上部。
第二絕緣體30，由例如丙烯酸樹脂板或其他絕緣材料構(gòu)成。如圖5和6所示，在第二絕緣體30的一個表面上形成硅晶片W嵌入其中的待鍍物嵌入槽31。在待鍍物嵌入槽31的外側(cè)進一步形成嵌入第二O形環(huán)32的第二O形環(huán)嵌入槽33。第二O形環(huán)嵌入槽33形成在當?shù)谝唤^緣體和第二絕緣體結(jié)合在一起時，第一絕緣體20的電源連接部插槽25的入口25a的外側(cè)位置(見圖8)。
當?shù)谝唤^緣體20和第二絕緣體30結(jié)合在一起時，第二O形環(huán)32在硅晶片W所處的位置外側(cè)與第一絕緣體20的表面接觸，從而硅晶片W的待鍍表面Wa的邊緣Wb和側(cè)面Wc與電鍍液L隔開(見圖8)。上述“第二O形環(huán)32”相當于發(fā)明內(nèi)容所述要求保護的“第二密封劑”。應當明白，密封劑不限于本
彈性體40由例如橡膠或其他彈性材料構(gòu)成。如圖1和6所示，彈性體40以覆蓋硅晶片W的背面的方式嵌入第二絕緣體30的待鍍物嵌入槽31。如圖8所示，彈性體40將嵌入第二絕緣體30的待鍍物嵌入槽31的硅晶片W壓入嵌入第一絕緣體20的第一O形環(huán)嵌入槽23中的第一O形環(huán)22，這樣，使得硅晶片W的待鍍表面Wa的邊緣Wb與第一O形環(huán)22接觸。結(jié)果，硅晶片W的待鍍表面Wa的邊緣Wb與第一O形環(huán)22的緊密接觸就有可能使硅晶片W的待鍍表面Wa的邊緣Wb和側(cè)面Wc與電鍍液L更可靠地隔開。
彈性體40也起著填充硅晶片W和待鍍物嵌入槽31之間的空隙的作用。更具體來說，如圖6所示，假設硅晶片W和待鍍物嵌入槽31之間的空隙厚度為D，可以在待鍍物嵌入槽31中嵌入厚度為D或大于D的彈性體40，以便硅晶片W和待鍍物嵌入槽31之間的空隙就被閉合。通過填補硅晶片W和待鍍物嵌入槽31之間的空隙D，當?shù)谝唤^緣體和第二絕緣體結(jié)合在一起時，嵌入待鍍物嵌入槽31的硅晶片W可牢固地壓進嵌入第一絕緣體20的第一O形環(huán)嵌入槽23的第一O形環(huán)22。
如圖7A和7B所示，固定陰極卡盤N被設置為將第一絕緣體20和第二絕緣體30結(jié)合在一起，并用塑料螺釘(未示出)固定，使第一絕緣體30的一個表面(圖右側(cè))和第二絕緣體30的一個表面(圖左側(cè))保持硅晶片W和陰極導體10。第一絕緣體20和第二絕緣體30可用除螺釘以外的任何方式，如夾子等進行結(jié)合。
如圖8的放大圖所示，第一O形環(huán)22與硅晶片W待鍍表面Wa的邊緣Wb接觸，而第二O形環(huán)32在待鍍物W外側(cè)位置與第一絕緣體20的表面接觸。這樣，待鍍表面Wa的邊緣Wb和側(cè)面Wc就可與電鍍液L隔開。此外，在第一絕緣體20形成的電源連接部插槽25的入口25a被設置于第一O形環(huán)22和第二O形環(huán)32之間，因此，除陰極導體10的突起13以外的部分就可與電鍍液L隔開。
如上述構(gòu)成的陰極卡盤N，當?shù)谝唤^緣體20和第二絕緣體30結(jié)合在一起時，如圖9所示，從第一絕緣體20側(cè)看，硅晶片W的待鍍表面Wa從第一絕緣體20的開口21暴露出。陰極導體10的電源連接部12通過電源連接部插槽25，并從第一絕緣體20的上部突出。從第一絕緣體20的上部突出的電源連接部12在不浸入電鍍液的部分與電源負極連接。
以下說明應用陰極卡盤N的電鍍測試器。圖10是電鍍測試器的外觀透視圖，圖11是沿圖10的D-D線所取的電鍍測試器的截面圖。
如圖10所示，電鍍測試器50包括電鍍槽51、陰極卡盤(以下簡稱“陰極”)N、陽極導體(以下簡稱“陽極”)52、加熱器53、循環(huán)泵和電源。在圖10和11中，省略對循環(huán)泵和電源的圖示。
電鍍槽51是由透明丙烯酸樹脂板構(gòu)成，由隔板54分成容積大的電鍍隔槽55和容積小的排水槽56。電鍍隔槽55中注入包括銅離子等陽離子的電鍍液。溢出電鍍隔槽55的電鍍液從隔板54邊沿流出進入排水槽56。
陰極N用螺釘固定于電鍍隔槽55中與隔板壁相對的壁上。陰極N不僅可用螺釘還可用夾子等其他方式固定于壁上。從陰極N上部突出的陰極導體10的電源連接部12(見圖9)用不浸入電鍍液的部分與電源負極連接。
陽極52由銅、鎳等薄板制成，并包括支撐部分57，它跨于長方形陽極52的兩上角，如圖10所示。支撐部分57用于將電鍍槽51邊沿上電鍍測試器50的陽極52鉤住，如此鉤住的陽極52與陰極N相對設置。陽極52在其不浸入電鍍液的上部與電源正極相連。
如圖11所示，加熱器53插入加熱器安裝孔58(其在電鍍隔槽55底部設有開口)，并在電鍍隔槽55的底部以預定深度設于電鍍槽51的一側(cè)。為防止電鍍液泄漏，加熱器安裝孔58的入口用橡膠塞密封。
如圖10所示，連接循環(huán)泵(未示出)，是為了從設于排水槽56底部一側(cè)的排出口59吸電鍍液，并將電鍍液從設于電鍍槽51一側(cè)的流入口60送到電鍍隔槽55。來自流入口60并送到電鍍隔槽55的電鍍液從連接于流入口60(見圖11)的噴口61全速噴出。噴口61設置于電鍍隔槽55的底部，并且在陰極N的待鍍表面Wa附近和與陰極N相對的陽極52的表面附近的位置(間隔約1-2毫米)，設置有多個這種噴口61。
電源(圖中未示出)包括與陽極52上部連接的接線端62，與陰極N的陰極導體10的電源連接部12相連的接線端63。接線端62和陽極52上部在不浸入電鍍液的部位相互連接。同樣，接線端63和電源連接部12在不浸入電鍍液的部位相互連接。
具有上述結(jié)構(gòu)的電鍍測試器50，通過將電鍍液注入電鍍槽51直至稍低于隔板54的上邊沿，給循環(huán)泵供電，然后將電源正極連接到接線端62，電源負極連接到接線端63，來對硅晶片(待鍍物)的待鍍表面Wa進行電鍍。
電鍍操作期間，如圖8所示，用第一O形環(huán)22和第二O形環(huán)32將除硅晶片W待鍍表面Wa的邊緣Wb與側(cè)面Wc和陰極導體10的突起13以外的部分與電鍍液L隔開。換句話說，除陰極N中硅晶片W的待鍍表面Wa以外的陰極部分與電鍍液隔開。因此，硅晶片W或待鍍物的待鍍表面的面積不會產(chǎn)生誤差。
以上說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本發(fā)明并不限于所述實施例，在不偏離本發(fā)明的思想和范圍的情況下可作種種改進與變化。
根據(jù)以上所述，本發(fā)明提供了一種用于電鍍測試器的陰極卡盤，其能將除待鍍物表面以外的陰極部分與電鍍液隔開的。
權(quán)利要求
1.一種用于電鍍測試器的陰極卡盤，包括一個扁平陰極導體，其包括一個開口，該開口具有與作為陰極板的待鍍物的待鍍表面相同的外形、多個與待鍍表面的邊緣接觸的突起、以及在不浸入電鍍液的部分可與電源負極連接的電源連接部分；一個扁平第一絕緣體，其覆蓋待鍍物的一個待鍍表面，并包括一個與待鍍表面有同樣外形的開口、一個沿開口周邊緣形成并在其中嵌入第一密封劑的密封劑嵌入槽、一個形成于第一密封劑嵌入槽的外側(cè)且在其中嵌入陰極導體的陰極導體嵌入槽、和與陰極導體嵌入槽相鄰形成并在其中插入電源連接部分的電源連接部分插槽；以及一個扁平第二絕緣體，其覆蓋與待鍍物的待鍍表面相反的表面，并包括一個嵌入待鍍物的待鍍物嵌入槽、和位于待鍍物嵌入槽外側(cè)并在其中嵌入第二密封劑的第二密封嵌入槽，當?shù)谝唤^緣體與第二絕緣體結(jié)合時，該第二密封嵌入槽位于電源連接部分插槽入口的外側(cè)，其中，第一絕緣體與第二絕緣體結(jié)合在一起，以便使第一絕緣體和第二絕緣體將待鍍物和陰極導體夾在中間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電鍍測試器的陰極卡盤，其特征在于，所述第一絕緣體還包括第二絕緣體嵌入槽，其形成于陰極導體嵌入槽的外側(cè)，當?shù)谝唤^緣體與第二絕緣體結(jié)合時，第二絕緣體嵌入該第二絕緣體嵌入槽中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于電鍍測試器的陰極卡盤，其特征在于，第一絕緣體與第二絕緣體用塑料制螺釘固定來結(jié)合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項所述的用于電鍍測試器的陰極卡盤，其特征在于，一個覆蓋與待鍍物的待鍍表面相反的表面的薄片彈性體嵌入所述待鍍物嵌入槽。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于電鍍測試器的陰極卡盤，該陰極卡盤N包括陰極導體10，它使作為待鍍物的硅晶片W的待鍍表面Wa導電；第一絕緣體20，它覆蓋硅晶片W的正面(待鍍表面Wa)并保持陰極導體10；以及第二絕緣體30，它覆蓋硅晶片W的背面(與待鍍表面Wa相反的面)并保持硅晶片W。除硅片W的待鍍表面Wa以外的陰極部分用嵌入第一絕緣體20的第一O形環(huán)22和嵌入第二絕緣體32的第二O形環(huán)32與電鍍液隔開。
文檔編號C25D17/10GK1451788SQ0214673
公開日2003年10月29日 申請日期2002年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月12日
發(fā)明者山本渡 申請人:株式會社山本鍍金試驗器