发明名称 用以于三维结构之电化学制造期间监测沉积品质之方法与装置
摘要 本发明揭示一电化学的制造(例如EFAB)方法,以及装置,其在选择性的沉积期间,提供至少一电气参数(例如电压)的监测,其中该经监测的参数被用于协助确定所沉积的沉积物之品质。若该经监测的参数指出该沉积发生一问题,不同改善的操作可被进行,以允许完成该结构的成功形成。
申请公布号 TWI274086 申请公布日期 2007.02.21
申请号 TW092132585 申请日期 2003.11.20
申请人 南加州州立大学 发明人 张刚;柯恩
分类号 C25D5/02(2006.01) 主分类号 C25D5/02(2006.01)
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路3段248号7楼;陈文郎 台北市松山区南京东路3段248号7楼
主权项 1.一种电化学制造方法,该方法系用于由多数黏附 层制造一三维结构,该方法包含下列步骤: (A)选择性地沉积至少一部份的层至该基材上,其中 该基材可包括先前沉积的材料; (B)形成多数层,以致于连续的层系邻接且黏附至先 前沉积的层上,其中该形成包含重复步骤(A)多次; 其中至少多数该选择性的沉积操作包括: (1)黏附一遮罩至一基材; (2)在一镀敷溶液存在下,在一阳极及该基材之间传 导一具有一电压之电流通过在该遮罩之至少一开 口,以致于一选择的沉积材料系沉积在该基材上, 以形成至少一部份的层;以及 (3)由该基材移除该遮罩;且 其中于形成一特定的层之期间,监测与该电流相关 联之该电压。 2.如申请专利范围第1项之方法,其中多数的层包含 至少一结构性的材料及至少一牺牲性的材料。 3.如申请专利范围第1项之方法,其中根据至少某部 份监测的电压,其达到对于一特定的沉积不能接受 之结论,其中该附加地方法包含: (A)移除至少一部份经沉积的材料,该材料与该特定 的层结合;以及 (B)对于至少一部份该特定的层重复该沉积。 4.如申请专利范围第3项之方法,其中该推论系亦根 据一特定的层产生的沉积之视觉的检视。 5.如申请专利范围第3项之方法,其中对于至少一层 ,该测量的电压分布系挤出物的指示。 6.如申请专利范围第3项之方法,其中该测量的电压 分布与该预定的电压分布系可指出挤出物的发生 。 7.一种电化学制造方法,该方法系用于由多数的黏 附层制造一三维的结构,该方法包含下列步骤: (A)选择性地沉积至少一部份的层至该基材上,其中 该基材可包括先前沉积的材料; (B)形成多数层,以致于被形成之连续的层系邻接且 黏附至先前沉积的层上,其中该形成包含重复步骤 (A)多次; 其中至少多数选择性地沉积操作包括: (1)黏附一遮罩至一基材; (2)在一镀敷溶液存在下,在一阳极及该基材之间传 导一具有一电压之电流通过在该遮罩之至少一开 口,以致于一选择的沉积材料系沉积在该基材上, 以形成至少一部份的层;以及 (3)由该基材移除该遮罩;以及 其中在一特定层之一部份的形成期间或之后,该层 之该部份系被检查,且/或形成参数系与预期的参 数値比较,以致于其可作成该层之该部份是否已形 成或正确地形成之确定,且若确定该层之该部份系 正确地形成或系不正确地形成,其将实施下列操作 : i.在与该特定层结合之经沉积的至少一部份的材 料系被移除;且 ii代替的材料系被沉积。 8.如申请专利范围第7项之方法,其中多层包含至少 一结构性材料及至少一牺牲性材料。 9.如申请专利范围第7项之方法,其中该检查包含监 测一选择性的沉积操作的电气特性。 10.如申请专利范围第9项之方法,其中该电气特性 包含该电压。 11.如申请专利范围第9项之方法,其中监测发生于 实质上所有该多数的层形成期间。 12.如申请专利范围第10项之方法,其中用于各层之 经监测的电压包括在沉积时间,对于各层之电压分 布的测量。 13.如申请专利范围第12项之方法,其中用于一特定 层之经测量的电压分布之至少二点用于与一预定 的电压分布作一比较,且基于至少某部份比较的结 果,达到一关于是否该沉积系为可接受的结论。 14.如申请专利范围第7项之方法,其中一些层的每 一个之形成包括至少一均厚的沉积,及选择性的沉 积,其中用于一特定层之选择性地沉积材料系不同 于藉由均厚的沉积所沉积的材料。 15.如申请专利范围第7项之方法,其中多数选择性 的沉积包括多数不同的材料的沉积。 16.如申请专利范围第7项之方法,其中至少一层的 一部份系藉由一非电镀敷沉积方法沉积。 17.如申请专利范围第7项之方法,其中多数的沉积 发生于一些层的每一个之形成期间,其中,在一些 层的每一个上沉积铜,且在一些层上至少一其他沉 积系沉积镍。 18.如申请专利范围第7项之方法,其中用于一些层 的每个之选择性的沉积包含至少二个选择性的沉 积。 19.如申请专利范围第7项之方法,其中一些多数层 系各个利用至少一沉积藉由沉积至少一结构性材 料,以及利用至少一沉积藉由沉积至少一牺牲性材 料而形成。 20.如申请专利范围第16项之方法,其中至少一部份 该至少一牺牲性材料系在多数层形成之后被移除, 以显露一包含一结构性材料的三维结构。 21.如申请专利范围第7项之方法,其中其可确定该 层之一部份并未正确地形成且其可决定与该特定 层结合沉积之该材料之至少一部份系欲加以移除, 但于移除该沉积材料前,其仍允许继续材料之沉积 。 22.如申请专利范围第7项之方法,其中其可确定该 层之一部份并未正确地形成且其可决定与该特定 层结合沉积之该材料之至少一部份系欲加以移除, 且于产生移除该沉积材料之决定时,该特定层之该 形成系快速地废止并开始材料之移除。 23.如申请专利范围第7项之方法,其中与该特定层 结合沉积之该材料之该部份系一选择材料,且其可 确定该层之一部份并未正确地形成,且其可决定该 选择材料之至少一部份系欲加以移除,但于移除该 选择材料前,其发生一不同材料之沉积,其中该不 同材料之至少一部份将与该选择材料之移除部份 一起移除。 24.如申请专利范围第23项之方法,其中该不同材料 系沉积为可给予该选择材料横向支持。 25.如申请专利范围第7项之方法,其中该移除处理 系一包括该选择材料之机械调整之平面化处理。 26.如申请专利范围第25项之方法,其中该选择材料 仅有一与该特定层之形成结合沉积之部份被移除 。 27.如申请专利范围第26项之方法,其中仅有相对于 一先前形成层之特定位准上的与该特定层之形成 结合沉积之该选择材料被移除。 28.如申请专利范围第7项之方法,其中实质上与该 特定层之形成结合沉积之该选择材料之全部被移 除。 29.如申请专利范围第27项之方法,其中实质上与该 特定层之形成及至少一先前形成层结合沉积之该 选择材料的全部被移除。 30.如申请专利范围第7项之方法,其中一不同遮罩 系使用于代替的材料之沉积期间。 31.如申请专利范围第7项之方法,其中若初始地实 施之该等移除及代替操作无法产生该层之该部份 的可接受形成,则至少一第二改善操作组被实施。 32.如申请专利范围第31项之方法,其中一第二改善 操作组系与初始地实施之该等移除及替代操作不 同。 33.如申请专利范围第7项之方法,其中若其确定该 特定层或该特定层之部份之正确形成并未发生,则 该处理系于特定数目之移除及代替操作后停止。 34.如申请专利范围第7项之方法,其中即使其确定 该特定层或该特定层之部份之正确形成并未发生, 该处理系于特定数目之移除及代替操作后继续。 35.如申请专利范围第7项之方法,其中多个排除的 标准系被用以确定正确层是否已正确地形成或正 在正确地形成。 36.如申请专利范围第35项之方法,其中多个排除的 标准中之至少二者导致不同改良处理操作或操作 顺序之执行。 图式简单说明: 第1A-1C图系概要性的描述一CC遮罩镀敷方法之不同 阶段的侧面图,同时第1D-1G图系概要性的描述利用 一不同形式的CC遮罩的一CC遮罩镀敷方法之不同阶 段的侧面图。 第2A-2F图系概要性的描述一电化学的制造方法当 施用至一特定结构的形成时,不同阶段的侧面图, 其中该结构系一牺牲性的材料被选择性地沉积同 时一结构性的材料被均厚的沉积。 第3A-3C图系概要性的描述不同的示范次总成之侧 面图,其中该次总成可用于手动地实行第2A-2F图中 所描述之电化学的制造方法。 第4A-4F图系概要性的描述一用于黏附遮罩镀敷之 第一层结构的形成,其中一第二材料之均厚沉积覆 盖第一材料之沉积位置及该第一材料本身之间之 该等开口。 第4G图描述一因为将沉积材料平面化至所欲位准 而产生之第一层结构的形成之完成。 第4H及4I图个别地描述多层结构形成后之处理状态 及将此结构自牺牲性的材料释放后之状态。 第5图显示在20℃及在50℃之一特定铜浴时,结合的 阳极及阴极的极化曲线。 第6A-6C图描述当三个不同的沉积结果发生时,用于 一第一镀敷浴之电池电压对镀敷时间的图。 第7A及7B图描述当二个不同的沉积结果发生时,用 于一第一镀敷浴之电池电压对镀敷时间的图。 第8图描述刺穿发生处之铜沉积物。
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