專利名稱：用于鍍覆導(dǎo)電基材的系統(tǒng)和在鍍覆過程中用于夾持導(dǎo)電基材的基材夾持器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電鍍工藝中的基材夾持器。更特別地，本發(fā)明涉及基材夾持器，其包括布置為向連接到基材夾持器的導(dǎo)電基材的背側(cè)上的空腔提供電接觸的物理上能適應(yīng)的接觸裝置。還提供了將基材布置到基材夾持器中的方法。
背景技術(shù)：
電鍍用于多種應(yīng)用中的微電子元件例如互連、部件、波導(dǎo)、感應(yīng)體、接觸墊等。例如通過本發(fā)明制得的主電極適合于涉及單層或多層的微米結(jié)構(gòu)或納米結(jié)構(gòu)的制造，PWB (印刷線路板)、PCB (印刷電路板)、MEMS (微電子機(jī)械系統(tǒng))、IC (集成電路)互連、IC之上互連、傳感器、平板顯示器、磁和光學(xué)存儲裝置、太陽能電池和其它電子器件的制造的應(yīng)用。其還可以用于不同類型的導(dǎo)電聚合物中的結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體中的結(jié)構(gòu)、金屬中的結(jié)構(gòu)以及能夠使用該主電極制造的其它結(jié)構(gòu)。甚至硅中的3D結(jié)構(gòu)例如通過多孔硅形成的也是可能的。化學(xué)氣相沉積和物理氣相沉積也是可以用于鍍金屬的方法，但是由于電鍍通常比其它鍍金屬方法便宜并且可以在環(huán)境溫度和環(huán)境壓力下進(jìn)行，因此電鍍通常是優(yōu)選的。在包含電解質(zhì)的反應(yīng)器中進(jìn)行工件的電鍍。承載待鍍覆金屬的陽極連接到正電壓。在一些情況下，陽極是惰性的，待鍍覆金屬來自電解質(zhì)中的離子。工件例如半導(dǎo)體基材的電導(dǎo)率通常太低而不能使待鍍覆結(jié)構(gòu)通過基材連接到背接觸。因此，待鍍覆結(jié)構(gòu)必須首先設(shè)置有導(dǎo)電層例如種層。引線將圖案連接到前側(cè)上的指狀接觸。指狀接觸又連接到負(fù)電壓。電鍍步驟是電解過程，其中通過電解質(zhì)和在陽極與工件上的導(dǎo)電層(其形成陰極)之間施加的電場金屬從陽極或從電解質(zhì)中的離子轉(zhuǎn)移到導(dǎo)電圖案(陰極)。如上所述，工件通常由非導(dǎo)電材料制成。由于待鍍覆圖案位于前側(cè)，因此必須向前側(cè)上的導(dǎo)電層施加電壓。由于圖案與電極直接接觸會干擾這些區(qū)域中的電鍍過程，因此另外的引線和接觸區(qū)域也必須位于前側(cè)上。所得的配置具有許多缺點(diǎn)-使前側(cè)上的接觸區(qū)域占據(jù)大量空間，其原本能夠用于待鍍覆圖案。-為了占據(jù)盡可能小的空間，接觸區(qū)域限制于工件外周。-靠近電極以加快的速率發(fā)生電鍍過程，導(dǎo)致鍍金屬不均勻。如果能夠接觸工件的任意部分，鍍覆均勻性會得到改善。-在所述工藝期間施加到接觸區(qū)域的指狀電極浸在有破壞性的例如腐蝕性的電解質(zhì)環(huán)境中，導(dǎo)致電極劣化。構(gòu)造耐用電極需要復(fù)雜的設(shè)計(jì)和昂貴的材料。在US6322678中描述了一種替代裝置和方法，其中基材夾持器構(gòu)造有施加到工件背側(cè)上的接觸區(qū)域的電極，所述接觸區(qū)域連接到到達(dá)工件邊緣周圍的引線，或者連接到引導(dǎo)穿過基材的導(dǎo)電孔。然而，由于引線和接觸區(qū)域與預(yù)期的鍍覆不可能相配，因此 US632^578仍伴有這些引線和接觸區(qū)域占據(jù)前側(cè)上的空間的問題。并且，電極固定在靠近基材夾持器外周的幾個(gè)位置，僅確保與意在鍍覆的工件的導(dǎo)電表面的外周接觸，對工件的接觸區(qū)域和引線的布局提出要求以確保將所述工件的接觸區(qū)域和引線正確放置在工件背側(cè)上的相應(yīng)位置中。并且，由于不能確保電極接觸主電極的導(dǎo)電部分，因此根據(jù)US632^578的基材夾持器對于鍍覆ECPR主電極、特別是不意在鍍覆的側(cè)上也具有絕緣材料的主電極來說是無用的。還必須小心地使基材與基材夾持器的電極對齊。此外，電極布置為使得它們可滑動通過基材夾持器，因此不能確保工件背側(cè)與電解質(zhì)隔開。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明尋求減輕、緩解或消除上述缺陷中的一個(gè)或更多個(gè)并提供所述類型的改善的基材夾持器。為此，在第一方面，提供了一種系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括(i)導(dǎo)電基材，其包括第一導(dǎo)電側(cè)和第二導(dǎo)電側(cè)，其中所述導(dǎo)電基材的所述第一側(cè)是待鍍覆的；和(ii)基材夾持器，所述基材夾持器包括連接裝置，用于使所述導(dǎo)電基材連接到所述基材夾持器上，使得所述基材夾持器的第一表面面對所述導(dǎo)電基材的第二側(cè)；和連接到所述基材夾持器的第一表面上的回彈接觸裝置，所述回彈接觸裝置可連接到第一外部電勢；所述導(dǎo)電基材的第二側(cè)設(shè)置有暴露所述導(dǎo)電基材的第二側(cè)的絕緣材料，使得提供至少一個(gè)接觸區(qū)域；其中所述回彈接觸裝置在所述至少一個(gè)接觸區(qū)域中以至少一個(gè)接觸點(diǎn)與暴露的第二側(cè)接觸。在另一個(gè)方面，提供了一種用于在鍍覆導(dǎo)電基材的過程中夾持所述導(dǎo)電基材基材的基材夾持器。所述基材夾持器包括連接裝置，其用于使所述導(dǎo)電基材連接到所述基材夾持器上，使得所述基材夾持器的第一表面面對所述導(dǎo)電基材的第二側(cè)；和回彈接觸裝置，其連接到所述基材夾持器的第一表面并可連接到至少一個(gè)外部電勢。在從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的有利特征。


由下面的參照附圖對本發(fā)明實(shí)施方案的描述，本發(fā)明能夠具有的這些和其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯并得到說明，其中圖1是一個(gè)電鍍處理室的橫截面圖；圖2A-C示出了與本發(fā)明結(jié)合使用的導(dǎo)電基材的示例性設(shè)計(jì)；圖3AJB和4示出了根據(jù)本發(fā)明的基材夾持器的實(shí)施方案；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的基材夾持器的裝載/卸載實(shí)施方案；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的基材夾持器的對齊實(shí)施方案；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的基材夾持器的電接觸實(shí)施方案；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的基材夾持器的電接觸實(shí)施方案；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的基材夾持器的電接觸實(shí)施方案；圖IOA和IOB示出了根據(jù)本發(fā)明的基材夾持器的接觸元件的實(shí)施方案的細(xì)節(jié)；圖IlA和IlB示出了根據(jù)本發(fā)明的基材夾持器的接觸元件的實(shí)施方案的細(xì)節(jié)；圖12A和12B示出了根據(jù)本發(fā)明的基材夾持器的接觸裝置的實(shí)施方案；圖13A和1 示出了根據(jù)本發(fā)明的基材夾持器的接觸裝置的實(shí)施方案；和圖14A和14B示出了根據(jù)本發(fā)明的基材夾持器的接觸裝置的實(shí)施方案。
實(shí)施方案的詳細(xì)描述下面將參照附圖描述本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方案。出于示例性目的描述這些實(shí)施方案以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。然而，這類實(shí)施方案不限制本發(fā)明，并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)不同特征的其它組合是可能的。參照圖1，示出了電鍍處理設(shè)備100的橫截面總視圖。該圖是鍍覆工藝操作原理的簡圖并且旨在說明基材夾持器101在這樣的工藝中的作用。在根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的電鍍工藝期間，將導(dǎo)電基材102連接到基材夾持器 101上。導(dǎo)電基材102可以是導(dǎo)電和/或半導(dǎo)體材料例如金屬材料的晶片、或者摻雜的半導(dǎo)體材料例如硅的晶片。可以通過連接裝置將導(dǎo)電基材102連接到基材夾持器101上，從而將基材的背側(cè)密封以免接觸電鍍工藝中的電解質(zhì)。這樣的連接裝置可以為例如夾緊環(huán)104。 夾緊環(huán)104可以由剛性非導(dǎo)電材料例如Teflon制成。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述導(dǎo)電基材102至少部分包含導(dǎo)電硅晶片。然后可以將一個(gè)或幾個(gè)絕緣材料層或圖案布置在導(dǎo)電基材102上。作為替代方案，可以將其它導(dǎo)電材料布置在導(dǎo)電基材102上。而且，一個(gè)或幾個(gè)絕緣材料層或圖案可以與一個(gè)或幾個(gè)導(dǎo)電材料層或圖案組合以將導(dǎo)電基材102圖案化。在一個(gè)實(shí)施方案中，基材夾持器101由絕緣材料例如PP(聚丙烯)、Teflon或 PEEK(聚醚醚酮)制成，在另一個(gè)實(shí)施方案中，基材夾持器101由導(dǎo)電材料例如不銹鋼制成。 在又一個(gè)實(shí)施方案中，基材夾持器101主要由絕緣材料制成，但可以包含一個(gè)或幾個(gè)與本發(fā)明中進(jìn)一步描述的接觸裝置不同的導(dǎo)電部分。導(dǎo)電基材102利用電絕緣層103圖案化。 該絕緣層103形成凸起結(jié)構(gòu)，在其間形成空腔。在所述空腔內(nèi)，暴露出導(dǎo)電表面，在電鍍工藝期間金屬可以沉積在其上。碗狀物105構(gòu)造有儲存器106。在電鍍工藝期間，儲存器106 充填有電解質(zhì)。電解質(zhì)以平緩的流從外部儲存器(未示出)泵送通過陽極107。陽極107 可以形成為格柵，以便不妨礙電解質(zhì)向上朝向?qū)щ娀?02流動，導(dǎo)電基材102浸沒在電解質(zhì)表面以下。使電解質(zhì)流過由絕緣層103形成的空腔內(nèi)的導(dǎo)電表面。在陽極107(其可以是單片的或分段的)和導(dǎo)電基材102的背側(cè)(其暴露出導(dǎo)電表面由此在該工藝中形成陰極) 之間施加電壓。如以下將進(jìn)一步討論的，可以經(jīng)由基材夾持器101在陽極107和導(dǎo)電基材 102的背側(cè)之間施加電壓。金屬離子由陽極釋放并由電解質(zhì)和所施加的電場載送到暴露的導(dǎo)電表面，在此金屬離子沉積為鍍覆的金屬層。在另一個(gè)實(shí)施方案中，陽極是惰性的，并且僅由電解質(zhì)提供離子。在該實(shí)施方案中，優(yōu)選定期補(bǔ)充新鮮的離子型電解質(zhì)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，可滲透的膜(未示出)可以布置在碗狀物內(nèi)陽極107和基材夾持器101之間，以允許使用兩種電解質(zhì)的工藝，從而在碗狀物中形成第一室(基材夾持器101位于其中)和第二室(陽極107位于其中)。該可滲透的膜可以滲透無機(jī)物質(zhì)例如由在陽極107處金屬的溶解得到的金屬離子和水，但不可以滲透有機(jī)物質(zhì)例如增白劑和抑制劑。可以將第二電解質(zhì)注射到第一室中的膜之上，即其中基材夾持器101所位于的膜的一側(cè)上，并且可以包含增白劑和抑制劑。由于增白劑和抑制劑在陽極107處可能降解，因此通過膜將它們與陽極107分開可能是重要的。在基材夾持器101和陽極107之間引入可滲透的膜解決了上述問題。使得已經(jīng)流過基材的電解質(zhì)如箭頭108所示溢出碗狀物105進(jìn)入外部電解質(zhì)收集槽109中。電解質(zhì)可以從該槽返回到外部儲存器(未示出)中以循環(huán)到工藝中。當(dāng)循環(huán)時(shí)， 電解質(zhì)可以能夠首先經(jīng)過控制站和/或過濾器(未示出)。電解質(zhì)也可以作為廢液收集，這意味著其不會返回到工藝中?；谒婕暗墓に嚨囊筮x擇所選的工藝流。因此，在制造主電極的過程中，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，基材夾持器使基材浸沒在電解質(zhì)中并且通過電鍍使金屬沉積在基材前側(cè)上的空腔內(nèi)，同時(shí)保持背側(cè)密封以免接觸電解質(zhì)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，基材夾持器101可以安裝上活塞110和外部工藝控制設(shè)備(未示出)。在整個(gè)工藝期間，可以使基材夾持器101繞Z軸以任一方向旋轉(zhuǎn)，如圖1所示。這確保了鍍覆工藝關(guān)于經(jīng)過基材的電場和電解質(zhì)流的變化的均勻性。圖1所示的實(shí)施方案顯示了水平布置的基材夾持器101，但是同樣可以將基材夾持器101用于諸如傾斜的鍍覆儀的電鍍設(shè)備。在傾斜的鍍覆儀中，基材夾持器可以例如相對于Z軸傾斜30°到60°，例如45°。另一種替代方案是將基材夾持器101用于諸如掛鍍覆儀(rack plater)的電鍍設(shè)備。在掛鍍儀中，基材夾持器101基本上垂直浸入電解質(zhì)中。 后一替代方案還可以允許多個(gè)基材夾持器101同時(shí)并行用在同一處理設(shè)備100中。由虛線111表示的外部導(dǎo)體和/或空氣管道通過活塞110分別為電接觸裝置(未示出，但包括在基材夾持器101內(nèi))提供電力和為基材夾持器101提供氣體壓力。由于活塞的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，因此可能需要，但不必總是必須通過電刷接觸、滑動接觸和本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為合適的類似摩擦接觸裝置建立與至少一個(gè)外部電源的電接觸。所述空氣管道的目的是為基材夾持器101提供氣體壓力以例如用于諸如使基材 102連接到基材夾持器101上、用于將基材102裝載到基材夾持器101中/將基材102從基材夾持器101卸載、或者用于致使夾緊環(huán)104移動等的應(yīng)用。導(dǎo)體和/或空氣管道111可以從活塞110通到外部單元112，所述外部單元112包括多個(gè)裝置例如選自包括電源、氣體泵、用戶界面(例如計(jì)算機(jī)，通過該計(jì)算機(jī)操作者可以控制所述設(shè)備和/或所述工藝的不同部分)的組的至少一個(gè)裝置。參照圖2A-B，示出了導(dǎo)電基材102和圖案化絕緣層103的多個(gè)示例性實(shí)施方案。 可以在導(dǎo)電基材102面對基材夾持器的側(cè)的第一部分上提供絕緣材料103。因此，背側(cè)絕緣層103A可以圖案化，以在導(dǎo)電基材102所述側(cè)的第二部分處將背側(cè)分成一個(gè)或更多個(gè)接觸區(qū)域203。背側(cè)上的圖案通常，但不必總是為同心環(huán)或環(huán)形段的形狀。中間區(qū)域，即背側(cè)的中心通常，但不必總是暴露出以形成一個(gè)接觸區(qū)域。如關(guān)于圖2C所進(jìn)一步描述的，使整個(gè)背側(cè)暴露出以形成單個(gè)背側(cè)接觸區(qū)域203也在本實(shí)施方案的范圍內(nèi)。圖案化的背側(cè)產(chǎn)生以下有益技術(shù)效果可以使得用于ECPR的主電極(在前側(cè)上的空腔內(nèi)具有預(yù)沉積的材料) 從在背側(cè)上形成的不同接觸區(qū)域連接到幾個(gè)電壓。這使得能夠控制并確保在整個(gè)主電極上鍍覆效果的均勻分布。因此，使得背側(cè)也圖案化是便利的。在一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)電基材的背側(cè)設(shè)置有形成暴露導(dǎo)電基材前側(cè)的至少一個(gè)空腔的絕緣材料，使得在所述空腔內(nèi)設(shè)置有至少一個(gè)接觸區(qū)域。因此，導(dǎo)電基材的所述背側(cè)的第一部分和第二部分布置為使得所述絕緣材料形成至少一個(gè)空腔，其中在所述空腔內(nèi)提供所述至少一個(gè)接觸區(qū)域203。在一個(gè)實(shí)施方案中，至少一個(gè)接觸區(qū)域203覆蓋導(dǎo)電基材102背側(cè)的對角線的至少50%。就此而言，接觸區(qū)域203可以覆蓋導(dǎo)電基材102背側(cè)的對角線的至少80%，例如至少95%。以此方式，可以提供均勻的電壓分布，確保前側(cè)上均勻的鍍覆高度和鍍覆速度。并且，根據(jù)下文，該實(shí)施方案提供以下技術(shù)效果一種特定的背側(cè)圖案可以與接觸裝置304 的不同構(gòu)造相互作用。應(yīng)理解，導(dǎo)電基材102橫向上的電阻率可以足夠大，或者具有不同電勢的接觸區(qū)域之間或前側(cè)上空腔之間的橫向間隔可以足夠大，以在沿導(dǎo)電基材102前側(cè)上的半徑的至少兩個(gè)點(diǎn)中產(chǎn)生不同電勢。當(dāng)基材用作電化學(xué)圖案復(fù)制(electrochemical pattern replication, ECPR)工藝中的主電極時(shí)，前側(cè)絕緣層10 圖案化為待復(fù)制的布置。將由前側(cè)絕緣層1(X3B形成的空腔預(yù)布置(在較早的工藝中)為具有一個(gè)或更多個(gè)基本上惰性的(在所述電解質(zhì)中)導(dǎo)電材料201的層，下文稱為電極層。電極層可以為選自包括Au、Ti、TiW、Cr、Ni、Si、Pd、Pt、 Rh> Co和/或其合金或多相混合物的材料。在由箭頭202表示的電解工藝期間，金屬沉積到所述預(yù)布置的電極層201上。導(dǎo)電基材允許使用邊緣絕緣層103C，其包括至少一種電絕緣材料的至少一個(gè)層， 覆蓋導(dǎo)電基材102的邊緣。當(dāng)將導(dǎo)電基材用作電化學(xué)圖案復(fù)制(ECPR)工藝中的主電極時(shí)， 邊緣絕緣層103C的目的是在所述導(dǎo)電基材和目標(biāo)晶片之間提供電絕緣。邊緣絕緣層的另一個(gè)目的是與基材夾持器101 —起提供氣密密封件和提供在所述工藝期間允許機(jī)械加工 (例如被基材夾持器101夾持，或被機(jī)械臂夾持以將晶片裝載在基材夾持器101中或?qū)⒕瑥幕膴A持器101上卸載)的表面。當(dāng)在所述工藝期間將基材102安裝在基材夾持器101 上時(shí)，邊緣絕緣層103C還用于與墊圈一起形成氣密密封件，以防止電解質(zhì)與基材的背側(cè)接觸。優(yōu)選邊緣絕緣層103C覆蓋距基材邊緣至少1至10mm。邊緣絕緣層103C的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在基材102用作隨后的ECPR工藝的主電極過程中。當(dāng)將該主電極壓到正在圖案化的基材上時(shí)，邊緣絕緣層103C確保了該正在圖案化的基材不會沿邊緣短路。參照圖2C，示出了導(dǎo)電基材102的另一個(gè)示例性實(shí)施方案。在該實(shí)施方案中，整個(gè)背側(cè)暴露出來以在導(dǎo)電基材面對基材夾持器的側(cè)的第二部分中形成單一背側(cè)接觸區(qū)域 203。前側(cè)已經(jīng)結(jié)構(gòu)化，并且電極層201布置在空腔中。絕緣層1(X3B覆蓋側(cè)壁。參照圖3A和3B，示出了根據(jù)本發(fā)明的基材夾持器101的實(shí)施方案和物理上能適應(yīng)的接觸裝置304的工作原理。除了布置為在所述電接觸裝置304和任何外部電源之間提供電接觸的任何進(jìn)一步描述的互連之外，物理上能適應(yīng)的接觸裝置可以是與基材夾持器101 電絕緣的任何電接觸裝置。進(jìn)一步的互連可以為例如經(jīng)過或繞過基材夾持器101的引線。 這類物理上能適應(yīng)的接觸裝置可以適應(yīng)于垂直方向上結(jié)構(gòu)化的表面并與其建立電接觸，而同時(shí)覆蓋基材橫向上的大部分表面區(qū)域。由于隨后的ECPR工藝要求絕緣層(例如邊緣絕緣層103C)的表面和空腔的底部之間具有一定臺階高度，因此還必須能夠使與基材102背側(cè)的電接觸良好。這通過使用基材夾持器101的物理上能適應(yīng)的接觸裝置304來確保。接觸裝置304可以例如是通過回彈而物理上能適應(yīng)的并連接到基材夾持器的意在面對基材 102背側(cè)的表面上。當(dāng)接觸裝置304是回彈的并連接到基材夾持器101的表面上時(shí)，可以通過經(jīng)過或繞過基材夾持器101的引線來確保與外部電源的電接觸。當(dāng)通過經(jīng)過基材夾持器 101的引線來確保與外部電源的電接觸時(shí)，該引線可以與基材夾持器101 —體化，使得該引線在基材夾持器內(nèi)是不可移動的。這確保了內(nèi)部空間306和圍繞基材夾持器的環(huán)境之間的良好的密封效果。
不管基材102背側(cè)上的絕緣層103A、103C的圖案的布置或厚度如何，利用配備有物理上能適應(yīng)的接觸裝置304的基材夾持器101，本發(fā)明的操作者都可以確保與任何暴露的接觸區(qū)域203接觸，如圖3A和;3B中的箭頭所示。該箭頭僅意在顯示垂直適應(yīng)和橫向覆蓋的原理。3A和;3B的箭頭不代表任何物理裝置。典型地，如果不是整個(gè)背側(cè)都是待接觸的，則物理上能適應(yīng)的接觸裝置可以在導(dǎo)電基材102背側(cè)沿從導(dǎo)電基材中心到導(dǎo)電基材外周邊緣的距離連接到至少兩個(gè)接觸區(qū)域 203或兩個(gè)接觸點(diǎn)。所述至少兩個(gè)接觸區(qū)域203可以沿至少一個(gè)半徑定位。通過以沿至少一個(gè)半徑的至少兩個(gè)接觸區(qū)域203接觸基材102的背側(cè)，電流分布更均勻，這使得鍍覆速率比沿至少一個(gè)半徑的僅一個(gè)接觸區(qū)域203高。因此，導(dǎo)電基材面對基材夾持器的側(cè)的第一部分設(shè)置有絕緣材料103A、103C，而導(dǎo)電基材面對基材夾持器的側(cè)的第二部分形成至少一個(gè)接觸區(qū)域203 ；其中回彈接觸裝置304與所述至少一個(gè)接觸區(qū)域內(nèi)的至少一個(gè)接觸點(diǎn)接觸。在一個(gè)實(shí)施方案中，將接觸裝置304的布置圖案化，使得在導(dǎo)電基材前側(cè)上提供幾個(gè)接觸點(diǎn)。參照圖3A，通常用夾緊環(huán)302將導(dǎo)電基材102固定到基材夾持器101上。夾緊環(huán)可以由剛性、絕緣且惰性的材料例如PP(聚丙烯)、Teflon、PEEK(聚醚醚酮)制成，或者可以是涂覆有所述絕緣惰性材料的金屬環(huán)或陶瓷環(huán)。在圖3A中，利用夾緊環(huán)302和基材夾持器101之間垂直界面上的螺紋表面，通過將夾緊環(huán)302旋到基材夾持器101上，來安裝夾緊環(huán)302。夾緊環(huán)302下部可以具有傾斜的不明顯的(low-profile)結(jié)構(gòu)305。該設(shè)計(jì)產(chǎn)生以下技術(shù)效果夾緊環(huán)302會降低基材102前側(cè)附近電解質(zhì)流動的干擾或阻礙。距離d應(yīng)優(yōu)選小于10mm，比如小于5mm，例如小于2mm。夾緊環(huán)302可以具有任何合適的外周或周圍形式，只要其適合于打算使用該夾緊環(huán)302的基材夾持器101和基材102。因此，該外周或周圍形式可以為圓形、正方形、長方形或多邊形。為了確保電解質(zhì)不會泄漏到基材背側(cè)，可以提供墊圈303A-C。此外，如上面所公開的，接觸裝置304可以連接到基材夾持器101的表面上，引線一體化在基材夾持器內(nèi)，所述引線連接接觸裝置和外部電源，以確保電解質(zhì)不會泄漏到基材背側(cè)。墊圈303A-C可以是唇形密封件、雙唇形密封件或ο-環(huán)。墊圈303A密封基材夾持器101和導(dǎo)電基材102之間的內(nèi)部空間306。在操作過程期間或之前/之后，可以通過基材夾持器101和活塞110(未示出)內(nèi)的空氣管道抽出內(nèi)部空間306中的空氣至壓力< 1大氣壓。建立該負(fù)壓以使基材 102固定到基材夾持器101上。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，通過以機(jī)械方式將夾緊環(huán)302壓向基材夾持器 101而使基材102固定到基材夾持器101上也是可行的。這可以通過在基材夾持器101和夾緊環(huán)302之間提供螺旋虎鉗作用(screw vice action)例如借助本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的螺桿/螺栓結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)螺桿/螺栓結(jié)構(gòu)由導(dǎo)電材料制成時(shí)，優(yōu)選地，然后在布置之后用絕緣材料覆蓋所述結(jié)構(gòu)，以避免在所述結(jié)構(gòu)上電鍍?？梢栽诨膴A持器101的本體內(nèi)提供附加的壓力室(未示出)。該室(其通過管道直接連接到內(nèi)部空間306)的作用是保證基材102連接，對抗例如由于管道系統(tǒng)(未示出) 的閥的泄漏導(dǎo)致的不期望的壓力波動。可以由外部源例如真空泵為空氣管道提供負(fù)壓?？梢栽谒鐾獠吭春退隹諝夤艿乐g布置閥。在一個(gè)實(shí)施方案，在處理過程中，連續(xù)為空氣管道提供負(fù)壓，以確保實(shí)現(xiàn)希望的負(fù)壓，即使通過任何閥或墊圈存在不期望的泄漏也是如此。在另一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)裝載或卸載基材時(shí)，所述閥打開以提供負(fù)壓，但在電鍍操作期間關(guān)閉，這可以在不期望的泄漏的情況下降低電解質(zhì)流入真空系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。還可以通過可拆卸的連接器提供負(fù)壓。在這種情況下，基材夾持器可以包括用于確保保持負(fù)壓的止回閥。 通過墊圈30 和303C將外部空間307與外界環(huán)境密封并通過墊圈303A將外部空間307 與內(nèi)部空間密封。在一個(gè)實(shí)施方案中，氣體過壓或負(fù)壓線可以設(shè)置有球閥，由此可以使基材夾持器旋轉(zhuǎn)，而不使壓力供給裝置旋轉(zhuǎn)?？梢匀芜x使外部空間307增加到壓力> 1大氣壓， 例如通過引入壓縮空氣或優(yōu)選基本惰性氣體(例如氮?dú)?，以使外部空間307用作另外的對抗電解質(zhì)通過墊圈3(X3B和303C泄漏的安全措施。還可以布置壓力傳感器(未示出)以監(jiān)測內(nèi)部空間306和外部空間307的壓力，以為外部單元112提供測量值和在未預(yù)期的壓力波動的情況下向操作者發(fā)出警報(bào)或自動開啟防范措施。措施可以包括自動校正壓力或使工藝中止或暫停。如上所述，也可以僅通過夾緊環(huán)302使導(dǎo)電基材102連接到基材夾持器101上，在這種情況下，可以例如通過使用氮?dú)鉃閮?nèi)部空間306提供增加的壓力?？諝夤艿赖膰娮?08可以在基材夾持器101的前表面中成型為凹槽或孔洞。噴嘴 308可以布置為同心環(huán)或徑向線或者二者組合的圖案?？梢詫⒉煌膲毫κ┘拥教幱诓煌瑥较蛭恢玫牟煌瑖娮?08或噴嘴308的組上，即所施加的壓力沿基材夾持器101的同心環(huán)可以是相等的。參照圖:3B，示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的橫截面，其中導(dǎo)電基材102僅通過負(fù)壓連接到基材夾持器101上。墊圈303A密封內(nèi)部空間306，將其與電解質(zhì)隔開。參照圖4，示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，其中在內(nèi)部空間306中建立負(fù)壓。該壓力足夠小以使導(dǎo)電基材102向基材夾持器101彎曲。由此可以與接觸裝置(未示出)例如基本覆蓋基材夾持器101的整個(gè)前側(cè)的導(dǎo)電板建立電接觸。在該實(shí)施方案中，導(dǎo)電基材 102的背側(cè)可以大致完全暴露。在其它實(shí)施方案中，內(nèi)部空間306內(nèi)的負(fù)壓可以與本發(fā)明所述的任何接觸裝置一起使用，以改善接觸裝置和導(dǎo)電基材101之間的電接觸。圖4不包括夾緊環(huán)302，但是當(dāng)使用夾緊環(huán)302時(shí)，同樣能夠使基材102向基材夾持器101彎曲。參照圖5，示出了本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的橫截面。不是將夾緊環(huán)302旋到基材夾持器101上，而是通過沿環(huán)/夾持器的外周間隔開的導(dǎo)引元件501將夾緊環(huán)302和基材夾持器101彼此連接。因此，通過致動器(未示出)例如直線電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)或旋轉(zhuǎn)電動機(jī)或者通過氣動致動器，夾緊環(huán)302可以降到裝載/卸載位置或者升到處理位置。在裝載 /卸載位置中，可以通過機(jī)械臂(未示出)自動或者由操作者手動裝載/卸載基材102。裝載操作可以通過提升基材102與墊圈303A接觸來進(jìn)行，在此通過根據(jù)圖3A的描述隨后建立的負(fù)壓確保連接。將基材放到墊圈30 上并將其提升與墊圈303A接觸也可以用于裝載基材102。優(yōu)選至少兩個(gè)導(dǎo)引元件501之間的距離大于基材102的直徑，以方便基材102裝載到基材夾持器101中或?qū)⒒?02從基材夾持器101上卸載。裝載/卸載裝置的另一個(gè)實(shí)施方案可以為可連接到所述至少一個(gè)管道的壓力致動器502A和/或502B的形式，壓力致動器能夠通過負(fù)壓保持導(dǎo)電基材，所述壓力致動器是可伸縮的以使導(dǎo)電基材靠近或遠(yuǎn)離基材夾持器的第一表面。壓力致動器502A可以為例如真空銷或真空墊，而壓力致動器502B例如可以為真空卡盤。因此，壓力致動器502A和/ 或502B可以安裝在基材夾持器101的前側(cè)。當(dāng)手動或通過機(jī)械臂使基材102靠近基材夾持器101時(shí)，致動器502A和/或502B伸出以通過真空抽吸吸住基材102的背側(cè)。然后致動器502A和/或502B縮回以使基材102與墊圈303A接觸。例如當(dāng)具有三個(gè)致動器真空銷502A時(shí)，致動器502A可以以120°的最大內(nèi)部間距布置成環(huán)狀。致動器502B例如真空卡盤可以安裝在基材夾持器101的中心。致動器502B的直徑小于導(dǎo)電基材102。致動器 502A和502B的伸出和縮回可以通過氣動裝置或者通過直線電動機(jī)或步進(jìn)電動機(jī)或旋轉(zhuǎn)電動機(jī)(未示出)進(jìn)行。代替夾緊環(huán)302，可以用邊緣夾(未示出)例如鉤或邊緣夾圈(與夾緊環(huán)不同)來夾持導(dǎo)電基材102的邊緣或拉導(dǎo)電基材102使其貼靠基材夾持器101和墊圈303A。參照圖6，示出了本發(fā)明另一實(shí)施方案的橫截面。基材夾持器101和夾緊環(huán)302在此設(shè)計(jì)為分別具有傾斜的導(dǎo)引表面601A和601B。導(dǎo)引表面601A和601B用于在裝載操作過程中使基材102在橫向和水平方向上與基材夾持器101對齊?；膴A持器101和夾緊環(huán) 302仍然分別可以具有墊圈303A和30;3B。為清楚起見，它們在圖6中被省去。圖6所示的夾緊環(huán)302可以例如如上所示通過螺配連接到基材夾持器101上。然而，同樣可以采用具有如結(jié)合圖5所描述的導(dǎo)引元件501的設(shè)計(jì)。當(dāng)使用背側(cè)絕緣層103A時(shí)，在將基材102裝載到基材夾持器101中時(shí)可能必須使背側(cè)絕緣層103A的圖案與基材夾持器101的接觸裝置對齊。參照圖7，示出了基材夾持器101的前側(cè)和物理上能適應(yīng)的接觸裝置701的一個(gè)示例性實(shí)施方案。在一個(gè)實(shí)施方案中，物理上能適應(yīng)的接觸裝置701是指該裝置包括接觸元件701A 和互連結(jié)構(gòu)701B。物理上能適應(yīng)的接觸裝置701在此以星形圖案布置，各個(gè)接觸元件701A沿互連結(jié)構(gòu)701B均勻間隔開。互連結(jié)構(gòu)701B的圖案可以設(shè)計(jì)為同心環(huán)或者同心環(huán)和星形的組合。 然而，任何能夠覆蓋導(dǎo)電基材102的大部分的形狀均在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在根據(jù)圖7A的實(shí)施方案中，接觸元件701A通過互連結(jié)構(gòu)701B彼此并聯(lián)電連接。然后接觸元件701A通過互連結(jié)構(gòu)701B彼此并聯(lián)地電連接到共用電勢節(jié)點(diǎn)702。節(jié)點(diǎn)702可以位于或可以不位于基材夾持器101的中心。節(jié)點(diǎn)702又通過活塞110連接到至少一個(gè)外部電勢(未示出)，如結(jié)合圖1所描述的。同樣可以將接觸元件701A單個(gè)或以至少兩個(gè)接觸元件701A的組連接到不同的電勢，以向?qū)щ娀?02的不同部分施加不同的電勢。在這樣的情況下，可能必須通過活塞110將多個(gè)導(dǎo)體連通到至少一個(gè)外部電源，以為不同的接觸元件701A提供不同的電勢。通常當(dāng)向?qū)щ娀?02的不同部分施加不同的電勢時(shí)，優(yōu)選在距離中心某一半徑處將接觸元件70IA的電勢保持在某一水平，例如以同心等電勢環(huán)施加電壓。在不背離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，可以以多種不同的方式設(shè)計(jì)接觸元件701A。但是， 優(yōu)選所有設(shè)計(jì)的共同和特性特征在于接觸元件701A在垂直方向上應(yīng)該是柔性的/回彈的。 因此，使得不管基材表面的結(jié)構(gòu)形貌如何均能夠與導(dǎo)電基材102的背側(cè)建立電接觸。下面將結(jié)合圖9至13更詳細(xì)地描述接觸元件701A的不同設(shè)計(jì)。
參照圖8，示出了本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施方案，顯示了基材夾持器101的前側(cè)和物理上能適應(yīng)的接觸裝置701。圖8裝置與7A裝置的不同之處僅在于中心存在更大的接觸元件701C。在所有其它方面，裝置是相同的并且為物理上能適應(yīng)的接觸裝置701的電連接構(gòu)造和布局提供相同替代方案。在一個(gè)實(shí)施方案中，接觸元件701A由導(dǎo)電材料制成并且設(shè)計(jì)為鉤狀，其在垂直方向上是可柔性回彈的。然后接觸元件701A與導(dǎo)電基材102的背側(cè)電接觸。接觸元件 701A (其為物理上能適應(yīng)的接觸裝置701的一部分)通過互連結(jié)構(gòu)701B與其它類似接觸元件701A并聯(lián)電連接，例如如圖7A和7B中所公開的。然后接觸元件701A可以被略微擠壓， 與導(dǎo)電基材102的背側(cè)絕緣層103A物理接觸。參照圖9，示出了基材夾持器101的前側(cè)和物理上能適應(yīng)的接觸裝置901的另一個(gè)示例性實(shí)施方案。物理上能適應(yīng)的接觸裝置901在此以星形圖案布置，各個(gè)接觸元件901A 以導(dǎo)電回彈管的形式連接到互連結(jié)構(gòu)901B。該管可以例如由導(dǎo)電橡膠制成?；ミB結(jié)構(gòu)901B 和接觸元件901A的圖案也可以設(shè)計(jì)為同心環(huán)或同心環(huán)和星形的組合。任何能夠覆蓋導(dǎo)電基材102的大部分的形狀均在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在該實(shí)施方案中，接觸元件901A通過互連結(jié)構(gòu)901B彼此并聯(lián)地電連接到基材夾持器101中心的共用電勢節(jié)點(diǎn)902。節(jié)點(diǎn)902又通過活塞110(未示出)連接到至少一個(gè)外部電源(未示出)，如結(jié)合圖1所描述的。同樣能夠?qū)⒔佑|元件901A沿其長度分成更短的彼此電絕緣的接觸段(未示出)。然后接觸段可以單個(gè)地或以至少兩個(gè)接觸段的組連接到不同的電勢，以向?qū)щ娀?02的不同部分施加不同的電勢。這可以改善導(dǎo)電基材中的電壓分布，其可以使導(dǎo)電基材上材料的電鍍速率更均勻。鍍覆速率越均勻，使得鍍覆到導(dǎo)電基材102的空腔中的材料越多，并且不會使某些區(qū)域過度充填。如果導(dǎo)電基材在隨后的電化學(xué)圖案復(fù)制(ECPR)工藝中用作主電極并且與目標(biāo)晶片基材接觸，則避免過度充填是至關(guān)重要的，這是因?yàn)檫^度充填的材料會使主電極與所述目標(biāo)基材短路而不能進(jìn)行ECPR工藝。在希望高速率時(shí)，這是尤其重要的。在這樣的情況下，可能必須通過活塞110將多個(gè)導(dǎo)體連通到至少一個(gè)外部電源，以為不同的段提供不同的電勢。通常，當(dāng)向?qū)щ娀?02的不同部分施加不同的電勢時(shí)，優(yōu)選在距離中心某一半徑處將接觸段的電勢保持在某一水平，例如以同心等電勢環(huán)施加電壓。圖IOA和IOB示出了物理上能適應(yīng)的接觸裝置901的柔性。參照圖10A，示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的接觸元件901A之一的詳細(xì)視圖。所示的示例性實(shí)施方案的接觸元件901A由相對柔軟的管狀材料(其是導(dǎo)電的或者其表面涂覆有導(dǎo)電的柔性膜1001)制成。接觸元件901A的內(nèi)部1002可以是中空的或填充有另一種柔性材料。圖IOA顯示了接觸元件901A如何與導(dǎo)電基材102的背側(cè)電接觸。接觸元件901A(其為物理上能適應(yīng)的接觸裝置901的一部分)通過互連結(jié)構(gòu)701B與其它類似的接觸元件 901A并聯(lián)電連接。參照圖10B，示出了略微擠壓的接觸元件901A，與導(dǎo)電基材102的背側(cè)絕緣層103A
物理接觸。接觸元件901A在另一個(gè)實(shí)施方案中可以為導(dǎo)電材料的彈簧。彈簧可以如圖9所示以星形圖案布置，但是也可以布置為同心環(huán)或布置為二者的組合。圖9、10A和IOB中裝置的任何其它特征也適用于所述彈簧。參照圖11A，示出了物理上能適應(yīng)的接觸裝置1101的一個(gè)示例性實(shí)施方案的另一個(gè)視圖。接觸元件1101A包括微波紋管1102A，其可以根據(jù)需要通過致動器例如外部泵單元或其它氣動致動器(未示出)使其膨脹或收縮。當(dāng)將基材裝載到基材夾持器101中時(shí)，例如可以使波紋管1102A膨脹，然后使其收縮以在接觸區(qū)域203處建立電接觸。在基材夾持器101中設(shè)置空氣導(dǎo)管1103并通過至少一個(gè)閥1104經(jīng)由活塞110(未示出)中的空氣管道將其連接到外部氣動致動器在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以通過可拆卸的連接器為空氣導(dǎo)管提供過壓或真空。在這種情況下，可以使用止回閥來保持真空或壓力。如該圖所示，接觸元件1101A通過互連結(jié)構(gòu)1101B并聯(lián)連接。如前所述，結(jié)合圖7 至10，接觸元件1101A也可以單個(gè)地或成組連接，以能夠向不同的接觸元件1101A或不同的接觸元件1101A的組施加不同的電壓。代替波紋管，同樣可以將接觸元件1101A安裝在通過直線電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)或旋轉(zhuǎn)電動機(jī)致動的部件上。參照圖11B，示出了物理上能適應(yīng)的接觸裝置1101的一個(gè)示例性實(shí)施方案的詳細(xì)視圖。此處，接觸元件1101A安裝在回彈彈簧1102B上。當(dāng)將基材102裝載到基材夾持器 101中時(shí)，處于不受機(jī)械應(yīng)力狀態(tài)的回彈彈簧1102B充分伸展以允許接觸元件1101A到達(dá)接觸區(qū)域203。如該圖所示，接觸元件1101A通過互連結(jié)構(gòu)1101B并聯(lián)連接。如前所述，結(jié)合圖7至10，接觸元件1101A也可以單個(gè)地或成組連接，以能夠向不同的接觸元件1101A或不同的接觸元件1101A的組施加不同的電壓。參照圖12A和12B，示出了物理上能適應(yīng)的接觸裝置1201的另一個(gè)示例性實(shí)施方案。接觸元件1201A安裝在相對柔軟的柔性回彈層1202上，所述柔性回彈層1202連接在基材夾持器101(未示出)上。因此，回彈層1202位于接觸元件1201A的近端，而接觸元件 1201A位于回彈層1202的遠(yuǎn)端。當(dāng)將基材102裝載到基材夾持器101(未示出)中時(shí)，柔性回彈層會根據(jù)來自接觸元件1201A的壓力而適應(yīng)。如圖12B所示，與背側(cè)絕緣層103A接觸的接觸元件1201A被推進(jìn)柔性回彈層1202中。其它接觸元件1201A將達(dá)到空腔中并與接觸區(qū)域203接觸。接觸元件1201A可以通過柔性回彈層1202經(jīng)由互連結(jié)構(gòu)(未示出)并聯(lián)連接到共用電壓，或者可以單個(gè)地或以至少兩個(gè)接觸元件1201A的組連接到至少一個(gè)外部電壓源 (未示出)。在一個(gè)實(shí)施方案中，柔性導(dǎo)電膜1203可以布置在接觸元件1201A和導(dǎo)電基材102 之間，即布置在接觸元件1201A的遠(yuǎn)端。然后柔性導(dǎo)電膜1203作為接觸元件1201A和導(dǎo)電基材102之間的界面。在導(dǎo)電基材102的不同部分要求不同電壓的情況下，可能需要將導(dǎo)電膜分成彼此電絕緣的同心環(huán)。參照圖13A和13B，示出了物理上能適應(yīng)的接觸裝置1301的另一個(gè)示例性實(shí)施方案。將剛性導(dǎo)電層1302應(yīng)用于基材夾持器101(未示出)并與其電連接。接觸元件1301A 形成為包括突出結(jié)構(gòu)1303的導(dǎo)電箔。所述結(jié)構(gòu)可以為例如柔性回彈點(diǎn)狀突出體或細(xì)長褶皺體。這類柔性突出結(jié)構(gòu)可以例如通過切割、弄皺、激光切割、沖孔、水射流切割或者通過在導(dǎo)電箔上研磨出所希望的結(jié)構(gòu)而在所述箔中制成。突出體通過成型工藝直接產(chǎn)生或在隨后的步驟(其中使成型的部分變形/彎曲以從平坦的箔上突出)中產(chǎn)生。當(dāng)接觸元件1301A擠壓貼靠裝載到基材夾持器101 (未示出)中的基材102時(shí)，與背側(cè)絕緣層103A物理接觸的突出體1303回彈變形以允許其它突出體1303達(dá)到空腔內(nèi)并與接觸區(qū)域203建立電接觸。在導(dǎo)電基材102的不同部分要求不同電壓的情況下，可以將剛性導(dǎo)電層1302和接觸元件1301A分成彼此電絕緣的同心環(huán)。然后所得接觸元件1301A可以通過剛性導(dǎo)電層 1302經(jīng)由互連結(jié)構(gòu)(未示出)并聯(lián)連接到共用電壓，或者可以單個(gè)地或以至少兩個(gè)接觸元件1301A的組連接到至少一個(gè)外部電壓源(未示出)。參照圖14A和14B，示出了物理上能適應(yīng)的接觸裝置1301的另一個(gè)示例性實(shí)施方案。將相對柔軟的彈性體層1402施加于基材夾持器101(未示出)。接觸元件1401A形成為平坦、依順且導(dǎo)電的箔，施加在所述彈性體層1402的遠(yuǎn)端。當(dāng)通過基材夾持器101使彈性體層1402擠壓貼靠導(dǎo)電基材102時(shí)，彈性體層1402會回彈變形以達(dá)到由背側(cè)絕緣層103A 形成的空腔內(nèi)，由此也擠壓依順接觸元件1401A與導(dǎo)電基材102電接觸?；ミB結(jié)構(gòu)(未示出)可以布置在基材夾持器101上并通過彈性體層1402連接到接觸元件1401A。在導(dǎo)電基材102的不同部分要求不同電壓的情況下，可以將接觸元件1401A分成彼此電絕緣的同心環(huán)。然后所得接觸元件1401A可以通過彈性體層1402經(jīng)由互連結(jié)構(gòu)(未示出)并聯(lián)連接到共用電壓，或者可以單個(gè)地或以至少兩個(gè)接觸元件1401A的組連接到至少一個(gè)外部電壓源(未示出)?，F(xiàn)在參照圖15A和15B，示出了物理上能適應(yīng)的接觸裝置1501的另一個(gè)示例性實(shí)施方案。接觸元件1501A是通過氣密密封件例如ο-環(huán)、唇形密封或膠合密封或者利用機(jī)械固定裝置例如夾緊環(huán)沿外周固定到基材夾持器101的薄導(dǎo)電箔?？梢越?jīng)由基材夾持器101 內(nèi)的噴嘴(未示出)，即接近所述接觸元件1501A，在接觸元件1501A和基材夾持器101之間封閉的空間內(nèi)建立過壓。當(dāng)基材夾持器101和加壓的接觸元件1501A—起隨后擠壓貼靠導(dǎo)電基材102時(shí)，接觸元件1501A變形以達(dá)到由背側(cè)絕緣層103A形成的空腔內(nèi)，由此與導(dǎo)電基材102建立電接觸?，F(xiàn)在參照圖15C和15D，示出了圖15A和15B中所示裝置的一個(gè)替代實(shí)施方案。此處，接觸元件已經(jīng)分成彼此電絕緣的同心環(huán)。然后所得接觸元件1501A可以通過基材夾持器101并聯(lián)連接到共用電壓，或者可以經(jīng)由互連結(jié)構(gòu)(未示出)單個(gè)地或以至少兩個(gè)接觸元件1501A的組連接到至少一個(gè)外部電壓源(未示出)，例如將不同的電壓或電流連接到不同的單個(gè)接觸元件或接觸元件的組?？梢栽诃h(huán)形段之間形成溝槽1503，并可以在所述溝槽中布置閥1502以在接觸元件1501A和基材夾持器101之間封閉的空間之外提供負(fù)壓。這樣的負(fù)壓可以是除上述過壓之外的。該負(fù)壓的目的是改善接觸元件1501A的表面適應(yīng)性。 接觸部分 701A、901A、1001、1101A、1201A、1203、1301A、1401A 和 1501A 可以由耐化學(xué)品和耐腐蝕的具有高電導(dǎo)率的耐久的相對柔性材料(例如選自Cu、Au、Pt、Pd、Ti或鋼的金屬或金屬合金)制成。其也可以涂覆有金屬層或由涂覆有金屬層的絕緣材料制成。涂層可以選自耐久的且耐化學(xué)品的材料，例如Pt、Pd、Ir、Au或混合的導(dǎo)電氧化物?；ミB結(jié)構(gòu)701B、901B、1101B和圖12、13、14和15的任何互連結(jié)構(gòu)(未示出)可以設(shè)置有電阻器、特別是可變電阻器、和電阻表或者合適的任何其它裝置，以在僅使用一個(gè)外部電勢時(shí)對施加于導(dǎo)電基材102不同部分的不同電壓進(jìn)行控制?？勺冸娮杵鞯目刂坪蜏y量值的顯示連接到圖1的外部單元112。
互連結(jié)構(gòu)701B、901B、1101B和圖12、13、14和15的任何互連結(jié)構(gòu)(未示出)也可
以設(shè)置有開關(guān)，以使接觸裝置的不同部分電連接或斷開連接。所述至少一個(gè)外部電源或電壓源可以具有用于為不同的單個(gè)接觸裝置或接觸裝置的組供給和/或控制不同的電勢和/或電流的多個(gè)通道。在本發(fā)明的任意實(shí)施方案中，還可以在基材夾持器101和導(dǎo)電基材102之間引入附加的可以圖案化的絕緣層或膜。這樣的絕緣層或膜的目的是如果需要改變背側(cè)絕緣層 103A則覆蓋特定的暴露的接觸區(qū)域203。所述絕緣層可以是容易移除或可交換的，以對于不同的應(yīng)用例如對于具有不同前側(cè)或背側(cè)絕緣圖案或?qū)щ姴牧系牟煌瑢?dǎo)電基材，容易地改變暴露的接觸區(qū)域203的形狀或尺寸。圖7至15中所公開的實(shí)施方案可以包括圖1和3至6中所公開的空氣管道和噴嘴308以及根據(jù)上述所涉及的詳細(xì)說明。如果圖12至15中所公開的層可透過空氣和/或其它氣體例如氮?dú)?，則這樣的空氣管道和噴嘴可以位于這些不同的層的后面。如果圖12至 15中所公開的層不可透過空氣和/或其它氣體例如氮?dú)?，則這些不同的層可以設(shè)置有對應(yīng)于基材夾持器101前表面中的噴嘴308的穿過這些層的局部定位的通道，由此根據(jù)結(jié)合圖 1至6所述其它實(shí)施方案仍然可以在內(nèi)部空間306內(nèi)提供壓力或負(fù)壓。以相同方式，圖7至15中所公開的實(shí)施方案可以包括圖5中所公開的壓力致動器 502A和502B以及根據(jù)上述所涉及的詳細(xì)說明。然后這類壓力致動器502A和502B可以通過圖12至15中所公開的層在通道中運(yùn)行，由此根據(jù)參照圖5所述其它實(shí)施方案致動器仍然可以夾緊基材102。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的基材夾持器可用于加工和制備主電極，即導(dǎo)電基材形式的電極，在其上絕緣層形成空腔圖案，在該空腔內(nèi)暴露出基材的導(dǎo)電表面。在主電極的制備過程中，基材夾持器使基材浸在電解質(zhì)中并通過電鍍使金屬沉積在基材前側(cè)上的空腔內(nèi)，同時(shí)保持背側(cè)密封以隔離電解質(zhì)。在隨后的電化學(xué)圖案復(fù)制(ECPR)工藝中，將基材用作主電極以制造電子元件、波導(dǎo)等。根據(jù)本發(fā)明的基材夾持器通過使電接觸裝置物理上適合于基材的任何圖案布局和通過對施加到基材不同部分的電壓進(jìn)行精確控制而極大地改善對沉積工藝的控制。雖然上面參照具體示例性實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但是并非意在限于本文所述的具體形式。相反，本發(fā)明僅受所附權(quán)利要求限制，并且除上述具體實(shí)施方案之外的其它實(shí)施方案同樣能夠在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。在權(quán)利要求中，術(shù)語“包括/包含”不排除存在其它元件或步驟。另外，雖然是單獨(dú)列出的，但是多個(gè)裝置、元件或方法步驟可以通過例如單個(gè)單元或處理器執(zhí)行。此外，雖然單個(gè)特征可以包括在不同的權(quán)利要求中，但是這些特征可能可以有利地組合，并且包括在不同權(quán)利要求中并不暗示特征的組合是不可行的和/或不利的。另外，單一的提及并不排除復(fù)數(shù)形式。不含數(shù)量詞以及術(shù)語“第一”、“第二”不排除復(fù)數(shù)。權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記僅作為澄清實(shí)例提供，不應(yīng)被解釋為以任何方式限制權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于鍍覆導(dǎo)電基材的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括(i)導(dǎo)電基材，其包括第一導(dǎo)電側(cè)和第二導(dǎo)電側(cè)，其中所述導(dǎo)電基材的所述第一側(cè)是待鍍覆的；和( )基材夾持器，所述基材夾持器包括連接裝置，用于將所述導(dǎo)電基材連接到所述基材夾持器上，使得所述基材夾持器的第一表面面對所述導(dǎo)電基材的第二側(cè)；和連接到所述基材夾持器的第一表面的回彈接觸裝置，所述回彈接觸裝置可連接到第一外部電勢，其中所述導(dǎo)電基材的所述第二側(cè)的第一部分具有絕緣材料，所述導(dǎo)電基材的所述第二側(cè)的第二部分形成至少一個(gè)接觸區(qū)域；其中所述回彈接觸裝置與所述至少一個(gè)接觸區(qū)域中的至少一個(gè)接觸點(diǎn)接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述導(dǎo)電基材的所述第二側(cè)的第一部分和第二部分布置為使得所述絕緣材料形成至少一個(gè)空腔，其中所述至少一個(gè)接觸區(qū)域設(shè)置在所述空腔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中邊緣絕緣層(103C)覆蓋所述導(dǎo)電基材(10 的邊緣，所述邊緣絕緣層(103C)包括至少一種電絕緣材料的至少一個(gè)層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)接觸區(qū)域覆蓋所述第一側(cè)的對角線的至少50%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述回彈接觸裝置沿從所述導(dǎo)電基材中心到所述導(dǎo)電基材外周邊緣的距離在至少兩個(gè)接觸點(diǎn)與所述接觸區(qū)域接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)接觸區(qū)域設(shè)置在所述導(dǎo)電基材的中心。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述導(dǎo)電基材密封地連接到所述基材夾持器上， 從而防止電解質(zhì)溶液接觸所述導(dǎo)電基材的所述第二側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中使所述絕緣材料圖案化，使得在所述第二導(dǎo)電側(cè)上提供幾個(gè)接觸區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述圖案為同心環(huán)或環(huán)形段的形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中使所述接觸裝置的布置圖案化，使得在所述第二導(dǎo)電側(cè)上提供幾個(gè)接觸點(diǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述連接裝置包括沿所述基材夾持器(101)外周的夾緊環(huán)或邊緣夾，或者壓力提供裝置和氣密密封件，所述氣密密封件沿所述基材夾持器(101)的外周定位。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述夾緊環(huán)(30 或邊緣夾和所述基材夾持器 (101)通過沿所述基材夾持器(101)的外周間隔的導(dǎo)引元件(501)彼此連 接，所述導(dǎo)引元件 (501)連接到致動器，所述致動器適合于降低到裝載/卸載位置和/或升高到處理位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括至少兩個(gè)接觸裝置，其中第一回彈接觸裝置可連接到第一外部電勢，第二回彈接觸裝置可連接到第二外部電勢。
14.一種基材夾持器，用于在鍍覆導(dǎo)電基材過程中夾持所述導(dǎo)電基材，所述基材夾持器包括連接裝置，其用于使所述導(dǎo)電基材連接到所述基材夾持器上，使得所述基材夾持器的第一表面面對所述導(dǎo)電基材的第二側(cè)；和回彈接觸裝置，其連接到所述基材夾持器的第一表面并可連接到至少一個(gè)外部電勢。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的基材夾持器，其中使所述接觸裝置的布置圖案化，使得在所述導(dǎo)電基材的所述第二側(cè)上提供幾個(gè)接觸點(diǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的基材夾持器，其中所述接觸裝置包括互連結(jié)構(gòu)(701B)，其分布在所述基材夾持器的所述第一表面上，使各回彈接觸元件(701A)互連。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基材夾持器，其中所述互連結(jié)構(gòu)(701B)的分布呈選自星形、同心環(huán)形、或同心環(huán)形與星形的組合的形狀。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基材夾持器，其中所述接觸元件(701A)通過所述互連結(jié)構(gòu) (701B)彼此并聯(lián)地電連接到共用電勢節(jié)點(diǎn)(702)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基材夾持器，其中所述接觸元件(701A)在垂直于所述第一表面的方向上是柔性的/回彈的。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的基材夾持器，包括至少一個(gè)管道(111)，所述至少一個(gè)管道 (111)為所述接觸裝置(304)、或?yàn)樗龌膴A持器(101)和所述導(dǎo)電基材之間的空間、或?yàn)樗鼋佑|裝置和所述基材夾持器(101)之間的空間提供過壓或負(fù)壓。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的基材夾持器，其中所述接觸裝置(304)借助于所述接觸裝置的波紋管中所提供的氣體壓力在垂直于所述第一表面的方向上是可移動的。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的基材夾持器，包括連接到所述至少一個(gè)管道的壓力致動器 (502A、502B)，所述壓力致動器能夠通過負(fù)壓保持導(dǎo)電基材，所述壓力致動器是可伸縮的以使所述導(dǎo)電基材靠近或遠(yuǎn)離所述基材夾持器的所述第一表面。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的基材夾持器，包括另外的壓力室，所述另外的壓力室設(shè)置在所述基材夾持器(101)的本體中并連接到所述管道，所述另外的壓力室與所述接觸裝置 (304)連通、或與所述基材夾持器(101)和所述導(dǎo)電基材之間的空間連通、或與所述接觸裝置和所述基材夾持器(101)之間的空間連通。
24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的基材夾持器，其中所述接觸裝置(304)安裝在由直線電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)或旋轉(zhuǎn)電動機(jī)致動的部件上，使得所述接觸裝置(304)在垂直于所述第一表面的方向上是可移動的。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的基材夾持器，其中所述接觸裝置(304)包括在垂直于所述第一表面的方向上是柔性/回彈性的鉤、環(huán)或管。
26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的基材夾持器，其中所述接觸裝置(304)可以連接到所述基材夾持器(101)的所述第一表面，利用所述基材夾持器(101)中的至少一個(gè)一體化的引線， 所述至少一個(gè)引線連接所述接觸裝置和至少一個(gè)外部電勢。
27.根據(jù)權(quán)利要求14所述的基材夾持器，其中所述接觸裝置(1201)包括安裝在連接到所述基材夾持器(101)的所述第一表面上的柔性回彈層(120 上的接觸元件(1201A)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的基材夾持器，包括布置在所述接觸元件(1201A)遠(yuǎn)端的柔性導(dǎo)電膜(1203)。
29.根據(jù)權(quán)利要求14所述的基材夾持器，包括位于所述接觸裝置(1301A)近端的剛性導(dǎo)電層(1302)，所述剛性導(dǎo)電層(130 與所述基材夾持器101電連接，并且其中所述接觸裝置(1301A)是包括向遠(yuǎn)端突出的導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)(1303)的導(dǎo)電箔。
30.根據(jù)權(quán)利要求14所述的基材夾持器，包括施加到所述基材夾持器(101)的所述第一表面的彈性體層(1402)，其中所述接觸元件(1401A)是位于所述導(dǎo)電彈性體層(1402)遠(yuǎn)端的依順的導(dǎo)電箔。
31.根據(jù)權(quán)利要求20所述的基材夾持器，其中所述接觸裝置(1501A)是薄的導(dǎo)電箔，通過氣密密封件沿所述基材夾持器(101)的外周固定到所述基材夾持器(101)的所述第一表面，所述薄的導(dǎo)電箔在所述基材夾持器的所述第一表面和所述薄的導(dǎo)電箔之間建立空間， 所述空間連接到至少一個(gè)第一管道。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的基材夾持器，其中所述接觸裝置(1501)分成彼此電絕緣的同心環(huán)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的基材夾持器，其中在環(huán)形段之間形成的溝槽(150 包括布置在所述溝槽中的閥(1502)，所述閥連接到至少一個(gè)第二管道。
34.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基材夾持器，其中所述互連結(jié)構(gòu)(701B、901B、1101B)設(shè)置有至少一個(gè)電阻器。
全文摘要
提供了用于鍍覆導(dǎo)電基材的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括導(dǎo)電基材，所述導(dǎo)電基材包括第一導(dǎo)電側(cè)和第二導(dǎo)電側(cè)，其中該導(dǎo)電基材的所述第一側(cè)是待鍍覆的。此外，該系統(tǒng)包括具有連接裝置的基材夾持器，用于使導(dǎo)電基材連接到基材夾持器上，使得基材夾持器的第一表面面對導(dǎo)電基材的第二側(cè)?；膴A持器還包括連接到基材夾持器第一表面的回彈接觸裝置，所述回彈接觸裝置可連接到第一外部電勢。導(dǎo)電基材的第二側(cè)設(shè)置有暴露導(dǎo)電基材的第二側(cè)的絕緣材料，使得提供至少一個(gè)接觸區(qū)域，其中回彈接觸裝置與所述至少一個(gè)接觸區(qū)域中的暴露的第二側(cè)接觸。由此還提供了基材夾持器。
文檔編號C25D17/06GK102257186SQ200880132397
公開日2011年11月23日 申請日期2008年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月14日
發(fā)明者帕特里克·莫勒, 米卡埃爾·弗雷登貝格 申請人:萊里斯奧魯斯集團(tuán)