電化學(xué)沉積和補(bǔ)給設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊，其適于在具有第一陽極和第一陰極的基底電化學(xué)沉積設(shè)備中補(bǔ)給工藝電解質(zhì)中的離子，所述工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊具有第二陽極。所述工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊具有從化學(xué)沉積設(shè)備偏置的框。工藝電解質(zhì)再循環(huán)隔室設(shè)置在所構(gòu)造的框中，其配置為使得工藝電解質(zhì)在補(bǔ)給模塊與沉積設(shè)備之間再循環(huán)。
【專利說明】電化學(xué)沉積和補(bǔ)給設(shè)備
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年4月14日提交的發(fā)明名稱為“ELECTRO OSMOSIS CHEMICALPRODUCTIVITY APPARATUS AND METHOD FOR ELECTRO DEPOSITION” 的美國臨時專利申請序列號61/475，417的利益和優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引用整體并入本文。
1.【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]所公開的實(shí)施方案一般涉及用于電化學(xué)沉積的方法和設(shè)備，并且更特別地涉及用于電化學(xué)沉積和補(bǔ)給的方法和設(shè)備。
2.【背景技術(shù)】
[0004]電沉積等工藝用作將膜(例如，錫、錫銀、鎳、銅或其它物質(zhì))應(yīng)用于多種結(jié)構(gòu)和表面(例如半導(dǎo)體晶片和硅工件或基底)的制造技術(shù)。用于這種工藝的系統(tǒng)的重要特征是其能夠產(chǎn)生具有均勻且可重復(fù)特性(例如，膜厚度、組成和與下方的工件輪廓相關(guān)的輪廓)的膜。電沉積系統(tǒng)可利用耗盡后需要補(bǔ)給的一次電解質(zhì)。例如，在錫銀應(yīng)用中，在耗盡后可需要錫鹽溶液液體補(bǔ)給。這樣的補(bǔ)給根據(jù)應(yīng)用可能昂貴，并且對于電沉積工具或子模塊可能需要長的停機(jī)時間來維護(hù)和工藝再鑒定，這對沉積工具的購置成本有不利影響。因此，需要用于補(bǔ)給電沉積工具中耗盡的工藝電解質(zhì)的新的改進(jìn)方法和設(shè)備。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]結(jié)合附圖，以下描述中解釋了所公開實(shí)施方案的上述方面和其它特征，在附圖中:
[0006]圖1示出示例性的晶片電沉積系統(tǒng)；
[0007]圖2A示出電沉積模塊；
[0008]圖2B示出剪切板攪拌構(gòu)件；
[0009]圖2C示出剪切板攪拌構(gòu)件；
[0010]圖2D示出剪切板攪拌構(gòu)件；
[0011]圖2E示出剪切板攪拌構(gòu)件；
[0012]圖2F示出構(gòu)件振蕩運(yùn)動的圖示；
[0013]圖2G示出構(gòu)件非均勻振蕩運(yùn)動的圖示；
[0014]圖2H示出構(gòu)件非均勻振蕩運(yùn)動的圖示；
[0015]圖3示出電滲透補(bǔ)給模塊；
[0016]圖4示出電合成流動槽布局；
[0017]圖5示出電沉積部分和化學(xué)制造系統(tǒng)(chemical productivity system, CPS)；
[0018]圖5A示出CPS系統(tǒng)的化學(xué)制造模塊；
[0019]圖6示出化學(xué)品管理和輸送系統(tǒng)；
[0020]圖7示出電滲透補(bǔ)給模塊；[0021]圖8示出電滲透補(bǔ)給模塊；
[0022]圖9示出電化學(xué)沉積系統(tǒng)的圖示；
[0023]圖10示出電化學(xué)沉積系統(tǒng)的圖示；
[0024]圖11示出電化學(xué)沉積系統(tǒng)的圖示；
[0025]圖12示出電鍍槽的等距視圖；
[0026]圖13示出電鍍槽的等距視圖；
[0027]圖14示出電鍍槽的俯視圖；
[0028]圖15示出陽極插入件的分解視圖；
[0029]圖16示出陽極插入件的分解視圖；
[0030]圖17示出陽極插入件的側(cè)視圖；
[0031]圖18示出陽極插入件的截面視圖；
[0032]圖19示出陽極插入件的截面視圖。
[0033]實(shí)施方案詳述
[0034]現(xiàn)參照圖1，其示出根據(jù)所公開實(shí)施方案一個方面的適合于制造工藝的商用晶片電沉積機(jī)。雖然參照附圖描述了所公開實(shí)施方案的方面，但是應(yīng)理解所公開實(shí)施方案的方面可以以許多形式來實(shí)施。此外，可使用任意合適大小、形狀或類型的元件或材料。所公開的實(shí)施方案可在可商購的電沉積機(jī)(例如，來自Billerica MA的NEXX Systems的Stratus)中實(shí)施。系統(tǒng)200可包括如根據(jù)
【公開日】為2005年5月12日的國際申請W02005/042804A2所述以及如2005年8月14日公開并且發(fā)明名稱為“method andapparatus for fluid processing a workpiece” 的美國公開 N0.2005/0167275 所述的特征，其通過引用整體并入本文。以框圖形式作為示例性系統(tǒng)示出系統(tǒng)200。根據(jù)所公開實(shí)施方案的另一個方面，可提供構(gòu)造和位置不同的更多或更少的模塊。系統(tǒng)200可包括裝載端口 206的工業(yè)電沉積機(jī)200M，通過所述裝載端口 206將基底(例如，之前如上所述用光刻膠圖案化的基底)插入系統(tǒng)并從系統(tǒng)中撤去。裝載站204可具有機(jī)械臂，所述機(jī)械臂將基底278轉(zhuǎn)移至基底-保持器270、272、274中，然后通過輸送機(jī)280轉(zhuǎn)移至模塊210、212、214、216 (以下進(jìn)一步更詳細(xì)地描述并且也在圖2A和5中示意性示出)并且平行地、連續(xù)地或平行與連續(xù)組合地進(jìn)行處理。例如，連續(xù)處理或其它處理可包括銅(Cu)電沉積模塊216、鎳(Ni )電沉積模塊214、錫(Sn )電沉積模塊212、錫-銀(SnAg )電沉積模塊210。另外，所公開實(shí)施方案的方面可相似地應(yīng)用于銅(Cu)電沉積模塊216、鎳(Ni)電沉積模塊214、錫(Sn)電沉積模塊212、錫-銀(SnAg)電沉積模塊210或任意合適的金屬沉積模塊。然后基底可返回到裝載站204，所述裝載站204卸載基底并使基底通過基底清洗模塊202，基底由此處返回裝載端口 206。清洗步驟(例如，使用去離子水)可設(shè)置在電沉積步驟之前和之后，例如，可設(shè)置清洗模塊262、266?；蛘?，模塊262和266可以是沖洗或熱處理模塊以及清洗模塊?？稍O(shè)置補(bǔ)給模塊260、264 (在圖1中一般性指示)，例如設(shè)置在系統(tǒng)200的常見封裝件中用于模塊210、212、214和216的補(bǔ)給和化學(xué)制造。例如，封裝件200H可形成用于系統(tǒng)200的部件和模塊的殼體，在其中具有合適的環(huán)境和清潔度控制。如可實(shí)現(xiàn)的，在所述示例性實(shí)施方案中，化學(xué)補(bǔ)給模塊可不位于普通殼體或區(qū)域(與殼體200H相似)中，而是可以是外接(off board)或遠(yuǎn)程的，例如可在具有或沒有用于補(bǔ)給模塊210、212、214和216的內(nèi)部(on board)模塊260、264的情況下設(shè)置補(bǔ)給模塊260’、264’(參見圖1)。在這里，遠(yuǎn)程的補(bǔ)給模塊可放置為靠近系統(tǒng)200、在系統(tǒng)200下方的管槽中或遠(yuǎn)離系統(tǒng)200處，例如隔開一段距離或在單獨(dú)的室中。根據(jù)所公開實(shí)施方案的另一個方面，可不設(shè)置補(bǔ)給模塊。根據(jù)所公開實(shí)施方案的另一個方面，可以以任意合適組合設(shè)置更多或更少合適組合的更多或更少的模塊用于沉積更多或更少的不同或相似材料。
[0035]可設(shè)置一個或多個控制器222并使其與每個站或模塊通信耦接以確定工藝的順序和/或在站或模塊中輸送?？稍谙到y(tǒng)200中設(shè)置系統(tǒng)控制器222以確定站或工藝模塊之間基底的順序并且協(xié)調(diào)系統(tǒng)作用，例如主機(jī)通信、批量裝載和卸載或控制系統(tǒng)200所需的其它的那些作用?？刂破?22可被程序化為在工藝模塊中用合適的金屬、金屬合金和/或其它電鍍材料(例如，用錫(Sn)、錫-銀(SnAg)、銅(Cu)、鎳(Ni )中的一種或多種)來電鍍工件，所述工藝模塊設(shè)置成容納陽極并支撐電鍍浴。因此，用于工藝模塊212的控制器可被程序化為將錫電鍍到工件上?？刂破?22可進(jìn)一步程序化為在沖洗容器中沖洗工件，所述沖洗容器設(shè)置成支持沖洗來自工件的基本上所有的電鍍化學(xué)反應(yīng)。控制器222可進(jìn)一步程序化為例如在工藝模塊210中用錫和銀電鍍工件，所述工藝模塊210設(shè)置成容納陽極并支撐電鍍浴?？刂破?22可進(jìn)一步程序化為例如在熱處理模塊中熱處理工件，所述熱處理模塊設(shè)置成熱處理工件以導(dǎo)致錫和錫-銀層混合并形成基本上均勻的錫-銀合金特征?？刂破?22可進(jìn)一步程序化為例如通過銅電沉積模塊216將銅沉積在工件上。控制器222可進(jìn)一步程序化為例如通過鎳電沉積模塊214將鎳沉積在工件上。控制器222可進(jìn)一步程序化為通過清洗模塊262清洗工件。在所公開的實(shí)施方案中，如之前所述，僅為了舉例的目的，以一般方式在附圖中示出四個電沉積模塊210、212、214、216并且指出了清洗模塊262、266和化學(xué)補(bǔ)給模塊260、264。根據(jù)所公開實(shí)施方案的另一個方面，一個系統(tǒng)可具有以任意合適構(gòu)造設(shè)置的更多或更少個模塊。例如，系統(tǒng)200可具有錫(Sn)電沉積模塊和錫-銀(SnAg)電沉積模塊，并且化學(xué)處理由與設(shè)備200M為遠(yuǎn)程或外接的一個或多個模塊補(bǔ)充(例如，僅為了舉例的目的，圖1中示出一個或多個化學(xué)補(bǔ)給或制造模塊260’、264’，但是可設(shè)置更多或更少個模塊)。如前所述，設(shè)備還可包括一個或更多個內(nèi)部(例如，與設(shè)備一起存在的)化學(xué)補(bǔ)給或制造模塊。作為另一個 示例，可設(shè)置具有不同電沉積模塊的不同工具(未示出)。作為另一個示例，可設(shè)置多個二重電沉積模塊以允許平行地處理多個工件，從而增加系統(tǒng)的生產(chǎn)量。同樣地，本發(fā)明包括系統(tǒng)構(gòu)造的所有的這種變化、替代和修改。
[0036]現(xiàn)還參照圖2A，示出示例性電沉積工藝模塊210的框圖。電沉積模塊210可例如包括與存在于Billerica MA的NEXX Systems的Stratus工具中的模塊相似的特征，并且可具有如在
【公開日】為2005年5月12日的國際申請W02005/042804A2所公開和如2005年8月14日公開并且發(fā)明名稱為“method and apparatus for fluidprocessing a workpiece”的美國公開N0.2005/0167275所公開的特征,兩個文件均通過引用整體并入本文。示例性電沉積模塊210具有容納流體302的殼體300，其中流體302可流經(jīng)殼體300并且其中流體302可以是通過模塊(例如補(bǔ)給模塊260或其它模塊)再供應(yīng)或補(bǔ)給的循環(huán)電解質(zhì)。工件保持器272可通過處理器280由殼體移除并且可保持基底278。雖然示出兩個基底，但是保持器272可保持更多個或更少個基底。陽極310、312設(shè)置有屏蔽板314、316和槳或流體攪拌組件318和320。根據(jù)所公開實(shí)施方案的另一個方面，可設(shè)置更少或更多個組件。例如，可設(shè)置單個陽極。通過另一個示例，陽極可以是殼體300或屏蔽板314,316的一部分并且可不設(shè)置槳或流體攪拌組件318和320。[0037]現(xiàn)參照圖2B至2D，分別示出剪切板攪拌構(gòu)件318’，剪切板攪拌構(gòu)件318’的示意性橫截面視圖和剪切板攪拌構(gòu)件318’’的另一種橫截面示意圖。還參照圖2E，其示出代表性剪切板攪拌構(gòu)件318x的另一個示意性正視圖，所述構(gòu)件318x設(shè)置為在經(jīng)歷來自攪拌構(gòu)件的流體攪拌的物體表面30附近，如以下將進(jìn)一步進(jìn)行描述的。還參照圖2F，其示出攪拌構(gòu)件關(guān)于期望參照系的振蕩運(yùn)動的圖示。還參照圖2G，其示出構(gòu)件示例性非均勻振蕩運(yùn)動的曲線圖。還參照圖2H，其示出構(gòu)件非均勻振蕩運(yùn)動的曲線圖。剪切板攪拌構(gòu)件和振蕩運(yùn)動可包括如存在于Billerica MA之NEXX Systems的Stratus工具中的模塊的特征，并且可具有如在
【公開日】為2005年5月12日的國際申請W02005/042804A2所公開和如2005年8月14日公開并且發(fā)明名稱為“Method and Apparatus for FluidProcessing a Workpiece”的美國公開N0.2005/0167275所公開的特征,兩個文件均通過引用整體并入本文。剪切板攪拌構(gòu)件和運(yùn)動可用于任意示例性模塊，例如示例性電鍍模塊210 (也參見圖2A)或如下公開的和根據(jù)所公開內(nèi)容的另一個方面或關(guān)于電滲透補(bǔ)給模塊(例如模塊260、260’(也參照圖1)或其它模塊)中陽極、陰極或離子交換膜的組合。例如，一個或多個剪切板攪拌構(gòu)件可與電滲透補(bǔ)給部件中的陽極、陰極或離子交換膜的一個或多個表面結(jié)合使用來進(jìn)行攪拌或其它處理，例如以降低這種膜的堵塞或污染，或者另外以有助于這種膜的性能。
[0038]在所公開實(shí)施方案的多個方面中，為了描述的目的，構(gòu)件318可稱為槳組件或流體攪拌槳。在所公開實(shí)施方案的一個方面中，構(gòu)件318是剪切板攪拌槳。構(gòu)件318可與表面30 (例如由工件保持器272保持的工件的表面)基本平行地運(yùn)動。構(gòu)件318可通過非均勻振蕩運(yùn)動運(yùn)動以攪拌流體(例如，具有圖2F至2G所示出的特征的運(yùn)動)。在所公開實(shí)施方案的多個方面中，構(gòu)件318的振蕩頻率可以在約OHz與約20Hz之間，但是根據(jù)應(yīng)用頻率可更高。根據(jù)所公開實(shí)施方案的另一方面，構(gòu)件318的振蕩頻率在約4Hz與約IOHz之間。根據(jù)所公開實(shí)施方案的另一個方面，振蕩頻率可以為約6Hz。根據(jù)所公開內(nèi)容的另一個方面，攪拌槳可以以均勻振蕩運(yùn)動方式運(yùn)動。在這里，構(gòu)件318通過一個或多個發(fā)動機(jī)216來運(yùn)動。構(gòu)件204可使用連桿220與發(fā)動機(jī)219連接。在這里，發(fā)動機(jī)219可以是線性驅(qū)動發(fā)動機(jī)或線性發(fā)動機(jī)組件。合適的線性發(fā)動機(jī)包括得自于Delavan, WI的LinMot Corporation的線性驅(qū)動發(fā)動機(jī)或其它發(fā)動機(jī)。在所公開實(shí)施方案的多個方面中，發(fā)動機(jī)219可與殼體固定或可拆卸地連接。發(fā)動機(jī)219可定位在殼體的中線面上。在所公開實(shí)施方案的一個方面中，構(gòu)件318的重量和構(gòu)件318往復(fù)運(yùn)動期間導(dǎo)致的慣性力可由線性發(fā)動機(jī)通過發(fā)動機(jī)滑塊與發(fā)動機(jī)繞組之間的磁場力而不是通過軸承來支撐。一個或多個發(fā)動機(jī)219可通過計算機(jī)控制。
[0039]現(xiàn)再參照圖2B，其示出用于在工件流體處理期間攪拌流體的構(gòu)件318’的一個示例性實(shí)施方案的透視圖。構(gòu)件318’可包括第一板232和第二板234。根據(jù)所公開實(shí)施方案的另一個方面，構(gòu)件可僅包括一個板。在所示的示例性實(shí)施方案中，每個板232和234限定了一系列間隔開口 236。間隔開口 236的形狀可以是例如橢圓形或矩形。每個板232和234可還包括一系列間隔葉片240用于攪拌流體。間隔葉片240的外形可以是直的、有角的、杯狀的或正方形的。一系列間隔開口 236或一系列間隔葉片240的中心點(diǎn)可定位為基本等距周期陣列。例如，中心可定位為在它們之間約IOmm至約30mm。在一個詳細(xì)的實(shí)施方案中，中心定位在相距20mm處。在所公開實(shí)施方案的一個方面中，一系列間隔開口 236在構(gòu)件318’運(yùn)動時攪拌流體。在所公開實(shí)施方案的一個方面中，一系列間隔葉片240在構(gòu)件318’運(yùn)動時攪拌流體。在所公開實(shí)施方案的一個方面中，開口 236和葉片240均攪拌流體。在所公開的實(shí)施方案中，間隔葉片240的邊緣表面攪拌流體。板232和234可由合適的金屬、塑料或聚合物形成。合適的金屬包括鈦、不銹鋼或鋁。合適的塑料包括聚氯乙烯(PVC)、氯化PVC (CPVC)、HDPE和PVDF。在所公開實(shí)施方案的多個方面中，板232和234之一可定位為緊鄰表面，例如距工件或表面鄰近構(gòu)件318’的表面約2mm至約IOmm,但是根據(jù)應(yīng)用，緊鄰表面可使用更小或更大的距離。如所公開實(shí)施方案的其它方面中將討論的，攪拌構(gòu)件可相似地放置在鄰近與其緊鄰的其它表面處。在所公開實(shí)施方案的一個方面中，板232和234中至少一個的厚度在約3_與約6mm之間,但是根據(jù)應(yīng)用和/或材料結(jié)構(gòu)可使用更小或更大的距離?？墒褂孟鄬Ρ〉钠沟冒?18可定位成接近鄰近表面或工件處，這對于依靠和橫穿表面30的適當(dāng)混合流動是期望的。第一板和第二板232和234可通過一個或多個間隔特征244接合并且形成構(gòu)件319’。在圖2B中，示出第一板和第二板232和234通過螺絲248與間隔特征244連接，但是可使用其它工具，包括但不限于鉚釘、膠、環(huán)氧樹脂、粘合劑或外面合適的連接工具。板232和234以及間隔特征244可限定其中在處理期間可插入工件保持器272的實(shí)施方案的腔室。間隔特征244可有助于使構(gòu)件318’與工件保持器272對準(zhǔn)。在所公開實(shí)施方案的多個方面中，構(gòu)件318或318’可通過殼體與工件保持器272或鄰近表面對準(zhǔn)，以此方法提供了高精確度并且不需要構(gòu)件318或318’的機(jī)械支撐。如上所述，發(fā)動機(jī)219可支撐構(gòu)件318或318’、和由流體給予構(gòu)件的反作用力、以及在沒有軸承輔助的運(yùn)動期間的慣性力。如果需要使用安裝在殼體上的導(dǎo)向輪(未示出)或其它合適導(dǎo)向可實(shí)現(xiàn)構(gòu)件318或318’與工件保持器272 (或表面30)之間的精確和持續(xù)隔開。導(dǎo)向輪可自由地打開牢固安裝在殼體側(cè)壁上的輪軸。對準(zhǔn)輪也可安裝在殼體中用于定位工件保持器272。導(dǎo)向輪與對準(zhǔn)輪之間的關(guān)系可使得構(gòu)件318或318’與工件表面一致到約0.2mm內(nèi)。當(dāng)構(gòu)件318或318’與工件表面基本平行地運(yùn)動時，這促進(jìn)了在工件表面處出現(xiàn)基本均勻的流體邊界層?，F(xiàn)再參照圖2C，其示出用于在工件流體處理期間攪拌流體的構(gòu)件318’’的所公開實(shí)施方案的另一個方面的橫截面。為了舉例的目的，間隔葉片240’示出具有一般的杯狀。在圖2C中，示出間隔葉片240’鄰近表面30 (例如，使用固位器42固定在工件保持器272上的工件)。在所公開實(shí)施方案的多個方面中，一系列間隔開口 236和/或一系列間隔葉片240’在構(gòu)件31`8’ ’運(yùn)動時攪拌流體。在所公開實(shí)施方案的一個方面中，間隔葉片240’的邊緣表面攪拌流體。在這里，邊緣表面可以是側(cè)面、點(diǎn)面或圓面?，F(xiàn)參照圖2D，示出構(gòu)件318’’’的所公開實(shí)施方案之另一個方面的橫截面。間隔葉片240’’可具有有角的外形，并且示出鄰近表面30 (例如，使用固位器42固定在工件保持器272上的工件)。在所公開實(shí)施方案的多個方面中，一系列間隔開口 236和/或一系列間隔葉片240’ ’在構(gòu)件318’’運(yùn)動時攪拌流體。如上所述，攪拌或槳構(gòu)件318、318’、318’’或318’’’(本文中統(tǒng)稱為318x)可用于攪拌流體。在所公開實(shí)施方案的一些方面中，構(gòu)件318x可使用非均勻振蕩規(guī)律運(yùn)動。在一個示例性實(shí)施方案中，非均勻振蕩運(yùn)動包括反轉(zhuǎn)位置，其在非均勻振蕩運(yùn)動的每次沖程后改變。此外，運(yùn)動的特征可在于一系列基本持續(xù)的幾何不對稱振蕩，其中所述一系列振蕩的每次持續(xù)振蕩是幾何不對稱的，具有至少兩個基本上連續(xù)的相反沖程，其中基本持續(xù)不對稱振蕩的每次基本持續(xù)沖程的反轉(zhuǎn)位置設(shè)置為相對于每個在振蕩的基本連續(xù)沖程緊前面的中心點(diǎn)不對稱。[0040]參照圖2E，工件30表面上的葉片240、240’或240’’或鄰近特殊表面或工件點(diǎn)256之間隔開口 236的中心點(diǎn)(本文中統(tǒng)稱為中心點(diǎn)252)在一次完整的振蕩沖程后不需要恢復(fù)到相同的工件點(diǎn)256。中心點(diǎn)252可隨構(gòu)件318x振蕩而沿工件30的表面移動，并且在一次完整的振蕩沖程后，中心點(diǎn)252’可在附近的工件點(diǎn)261處。在所公開實(shí)施方案的一個方面中，非均勻振蕩運(yùn)動包括一次振蕩沖程和至少一次二次振蕩沖程。一次振蕩沖程的長度可與由構(gòu)件318x限定的間隔開口 236的距離基本相同。在一個詳細(xì)的實(shí)施方案中，一次振蕩沖程的長度可與相鄰間隔開口 236的距離基本相同。
[0041 ] 現(xiàn)參照圖2F，一種示例性的一次振蕩沖程265可改變構(gòu)件318x振蕩沖程的反轉(zhuǎn)位置。在一個詳細(xì)的實(shí)施方案中，一次振蕩沖程265改變構(gòu)件318x之中心點(diǎn)252的反轉(zhuǎn)位置268。示例性的第一二次振蕩沖程273可改變構(gòu)件318x之振蕩運(yùn)動的反轉(zhuǎn)位置。在一個詳細(xì)的實(shí)施方案中，第一二次振蕩沖程273改變中心點(diǎn)252的反轉(zhuǎn)位置276。在所公開實(shí)施方案的多個方面中，這也可理解為改變一次振蕩沖程265的反轉(zhuǎn)位置。示例性的第二二次沖程281可改變構(gòu)件318x之振蕩運(yùn)動的反轉(zhuǎn)位置。在所公開實(shí)施方案的一個方面中，第二二次沖程281改變中心點(diǎn)252的反轉(zhuǎn)位置284。在所公開實(shí)施方案的多個方面中，這也可理解為改變第一二次振蕩沖程273的反轉(zhuǎn)位置。如所示出的，使用中心點(diǎn)252示出構(gòu)件318x的相對運(yùn)動。但是，沿構(gòu)件318x表面的任意點(diǎn)X可用于示出點(diǎn)X的反轉(zhuǎn)位置隨構(gòu)件318x運(yùn)動的改變。在所公開實(shí)施方案的一些方面中，構(gòu)件可由多個片形成。每個片包括一個或多個間隔開口或一個或多個間隔葉片。在所公開實(shí)施方案的一個方面中，每個片可與不同的發(fā)動機(jī)連接使得其運(yùn)動不依賴于鄰近的片。在所公開實(shí)施方案的一個方面中，每個片可與相同發(fā)動機(jī)連接使得片一致運(yùn)動。在所公開實(shí)施方案的一些方面中，多個片定位在工件的相同側(cè)上使得構(gòu)件204x的兩個或更多個片運(yùn)動來攪拌流體?，F(xiàn)參照圖2G，示出用于在工件流體處理期間攪拌流體的示例性非均勻振蕩規(guī)律288的圖示。圖2E和2F中的示例性工件272和中心點(diǎn)252為了說明性目的而引用。相對于時間繪制相對于工件272表面上之工件點(diǎn)256的構(gòu)件318x中心點(diǎn)252的位置。在構(gòu)件318x的所公開實(shí)施方案中，中心點(diǎn)252的距離為約20mm。一次振蕩沖程與構(gòu)件318x之中心點(diǎn)252與相鄰中心點(diǎn)之間的距離基本相同。二次振蕩沖程為約40mm。線292示出由一次振蕩沖程引起的中心點(diǎn)的相對移動。線296示出由二次振蕩沖程引起的中心點(diǎn)的相對移動。通過使用一次沖程和二次沖程的組合，工件272前面振蕩模式的反轉(zhuǎn)位置相對于處理時間被充分改變。這可預(yù)防工件表面上的非均勻時間平均電場或流體流場。這可使工件表面上構(gòu)件的電場圖像或流體流動圖像最小化，提高了沉積的均勻性。
[0042]現(xiàn)參照圖2H，示出用于在工件流體處理期間攪拌流體的另一種非均勻振蕩規(guī)律301的圖示。中心點(diǎn)252與構(gòu)件318x的距離為約20mm。一次振蕩沖程與構(gòu)件318x的中心點(diǎn)252與相鄰中心點(diǎn)之間的距離基本相同。第一二次振蕩沖程為約30mm。第二二次振蕩沖程為約40mm。振蕩運(yùn)動可包括另外的二次振蕩沖程。線304示出由一次振蕩沖程引起的中心點(diǎn)的相對移動。線308示出由第一二次振蕩沖程引起的中心點(diǎn)的相對移動。線313示出由第二二次振蕩沖程引起的中心點(diǎn)的相對移動。第一二次振蕩沖程的周期為約2秒，并且第二二次振蕩沖程的周期為約10秒。這可移動振蕩反轉(zhuǎn)發(fā)生的位置，從而可使每個隔開葉片的反轉(zhuǎn)點(diǎn)或每個隔開開口的中心點(diǎn)分開約0.1mm。這可減少或基本上消除對表面30上反轉(zhuǎn)位置的任意成像。構(gòu)件318x的振蕩也可在工件272的表面處形成非周期性流體邊界層。根據(jù)所公開實(shí)施方案的另一個方面，槳的攪拌運(yùn)動可以是均勻的振蕩運(yùn)動。在所公開實(shí)施方案的一個方面中，構(gòu)件318x減少了工件272、278表面處的流體邊界層厚度。在一個詳細(xì)的實(shí)施方案中，流體邊界層厚度減少至小于約ΙΟμπι。而且，構(gòu)件的運(yùn)動可減少或基本上消除來自表面30(例如，工件272、278的表面)的流體中空氣或氣泡的截留。在所公開實(shí)施方案的一個方面中，流體流將空氣或氣泡攜帶到殼體中正在生長的膜表面附近用于電鍍或沉積。在另一個實(shí)施方案中，流體流動在電滲透補(bǔ)給模塊(如以下將更詳細(xì)描述的)的殼體中在鄰近離子交換膜處攪拌流體。
[0043]現(xiàn)參照圖3，示出電滲透補(bǔ)給工藝模塊260。在圖3中，示出Sn形式的剪切板電滲透模塊的主輸送路徑。根據(jù)所公開實(shí)施方案的另一個方面，可提供任意合適的金屬或材料(例如，&1、附、311、31148或其它)。如圖所示，補(bǔ)給模塊可包括兩個隔開的膜410、428，其可分別獨(dú)立地使槽陰極416與陽極412彼此隔離并且與工藝流體隔離。例如，在Sn-Ag應(yīng)用中，第一膜410阻止Ag+配體復(fù)合物輸送到可溶的Sn陽極412，從而避免Sn陽極412上不需要的Ag浸沒沉積。陰極處的水電解提供了 OH-離子418以中和在工藝模塊不可溶陽極310處產(chǎn)生的H+離子420。陽極-膜410陽極側(cè)上的剪切板攪拌318χ可提供流體混合以更好地將Sn離子424輸送通過膜410。此外，如由攪拌槳或剪切板318χ起作用的膜上的流體攪拌也可避免或大大減少膜污染(具有膜有效性或壽命的等量益處)。在這里，工藝電解質(zhì)可以是沉積模塊210的工作工藝電解質(zhì)300。
[0044]電滲透用作供應(yīng)用于晶片電沉積的金屬離子(例如，向工藝流體補(bǔ)給金屬離子)的方法和設(shè)備。如前所述，電化學(xué)沉積設(shè)備200可具有基底沉積模塊210-216 (也參見圖2Α，5)，所述模塊具有基底保持器272、陽極310和工作工藝電解質(zhì)300。基底沉積模塊通過合適的管路和控制與電沉積模塊260耦接，從而限定了具有二次陽極電解液422中的第一(例如，陽離子)膜410和二次可溶陽極412的室。模塊260也可具有二次陰極電解液430中的第二(例如，陰離子或兩極)膜428和二次不可溶陰極416。如由圖3可認(rèn)識到的，在所示出的實(shí)施方案中，第一膜410使補(bǔ)給模塊的隔離室內(nèi)的可耗盡陽極與陽極電解液隔離。相似地，第二膜428在模塊260中限定了第二隔離室，使陰極416和二次陰極電解液430與模塊260中的流體(例如，二次陽極電解液、工作工藝流體)隔離。關(guān)于陽極電解液和陰極電解液的術(shù)語一次和二次在本文中用于描述目的，以區(qū)分基底沉積模塊200中的工作工藝電解質(zhì)(一次)與模塊260中的化學(xué)產(chǎn)生電解質(zhì)(二次)。工作工藝(一次)電解質(zhì)424、300通過限定在第一膜410與第二膜428之間的模塊260的隔離區(qū)432 (例如，第三隔離室或區(qū)域)再循環(huán)。區(qū)域432通過膜410和膜428與二次可溶陽極412和一次陰極416是分隔開的并且與其隔離。在這里，來自二次可溶陽極412的離子424、434通過膜410進(jìn)入工作工藝電解質(zhì)300中，并且以這種方式電滲透模塊260向工作工藝電解質(zhì)300補(bǔ)給再供應(yīng)的424和再平衡的434離子。因此，在示例性實(shí)施方案中，模塊260在電滲透單元260中可具有三個基本隔離的流體隔室440、432和442，所述隔室由特定種類的膜410、428分隔開并且所述隔室可以是窄的隔室，例如，以使槽電壓最小化。在所示出的實(shí)施方案中，模塊210的陽極310可以是惰性的、不可溶的或其它性質(zhì)的。在材料在基底保持器272上的基底上沉積期間，工作工藝電解質(zhì)300可基本持續(xù)地再循環(huán)通過電滲透模塊260。根據(jù)所公開實(shí)施方案的另一個方面，根據(jù)因素，例如，可測定的耗盡、過量或其它參數(shù)的水平，再循環(huán)可以是連續(xù)的、在固定基礎(chǔ)上或根據(jù)需要的基礎(chǔ)上為間歇的。電滲透模塊例如在鄰近陽離子膜410的陽極電解液422中可具有一個或多個剪切板318x，其中所述剪切板318x在鄰近陽離子膜410處攪拌陽極電解液422。根據(jù)所公開實(shí)施方案的另一個方面，可使得一個或多個剪切板鄰近離子交換膜(例如，陽極電解液422、工作流體區(qū)域432或陰極電解液430等中的離子交換膜)的任意合適表面。在這里，可在一個或多個膜上設(shè)置剪切板攪拌以提高離子轉(zhuǎn)移并避免污染。可在距基底沉積模塊210遠(yuǎn)程處或鄰近模塊210處設(shè)置電滲透模塊260 (參見例如圖1)?；纂姖B透模塊260可設(shè)置有任意合適的二次可溶陽極，例如，錫小球、銅、鎳或任意合適材料。電滲透模塊260還可設(shè)置成根據(jù)需要補(bǔ)給單個或多個基底沉積模塊并且平行地、串聯(lián)地或基于需要或以任意合適組合地補(bǔ)給。二次可溶陽極412可包括小球陽極隔室436，其中所述小球陽極隔室436可在不中斷電化學(xué)沉積設(shè)備200操作的情況下補(bǔ)給可溶的陽極小球438。通過內(nèi)部或外界模塊260 (例如，化學(xué)生產(chǎn)系統(tǒng)(CPS)單元)中的金屬置換和化學(xué)反應(yīng)定量給料，用于電沉積模塊的任意合適的化學(xué)反應(yīng)可相似地遷移至處理槽中的不可溶陽極。通過消除改變沉積工具200 (例如，模塊210處)處理段中的陽極的需要，減少了對于陽極改變和系統(tǒng)再定性二者的PM時間。對于一些金屬(如SnAg)，通過將液體金屬鹽換為固體金屬陽極材料可大大降低成本。此外，與例如噴水槽構(gòu)造相比，模塊210中的垂直槽構(gòu)造可為氣體生成(不可溶陽極處的氧和晶片/陰極處的氫)提供更大的不靈敏性。一種實(shí)施可以是用于可溶Sn陽極CPS系統(tǒng)。在所公開實(shí)施方案的另一些方面中，可提供銅、鎳或其它合適材料。此外，可設(shè)置子系統(tǒng)(例如，模塊210、260、260’或其它模塊)升級處理工具以節(jié)約成本。
[0045]在圖3所示的實(shí)施方案中，示出具有剪切板攪拌的雙膜電滲透。在這里,示出作為剪切板電滲透(SPEO)模塊的化學(xué)生產(chǎn)系統(tǒng)(CPS)260，其提供了處理化學(xué)反應(yīng)424、300與工作陽極電解液422和陰極電解液430之間的膜分隔。特定的離子交換膜可用于控制相關(guān)反應(yīng)，并且例如在陽極膜的陽極側(cè)上使用剪切板型的攪拌或沒有剪切板攪拌。例如，在錫(Sn)或錫-銀(Sn-Ag)沉積的情況下，設(shè)備260由固體可耗盡(例如，小球或一片)錫陽極412提供了錫離子(Sn2+)源以補(bǔ)給在工件278處消耗的錫。在工件278上進(jìn)行錫-銀(SnAg)電沉積期間，在剪切板電滲透(SPEO)模塊260處提供了錫離子(Sn2+)的補(bǔ)給，并且固體錫陽極不被來自SnAg溶液的銀污染。在這里，示出由固體(例如，小球或片)陽極源412供應(yīng)金屬離子源的設(shè)備和方法，所 述陽極源412定位為遠(yuǎn)離工件工藝模塊210。如前所述，工藝模塊210包括不可溶陽極310以在工件278上產(chǎn)生電沉積所需的電場，而不溶解金屬離子并將金屬離子提供至工作陰極電解液溶液中。在用于化學(xué)控制復(fù)雜電沉積處理溶液的所公開實(shí)施方案的一個方面中，遠(yuǎn)程的工藝模塊260可設(shè)置為相關(guān)的泵送、儲存和過濾，其中遠(yuǎn)程的工藝模塊可包括與二次陰極和陽極對聯(lián)合使工作工藝陰極電解液300與二次陽極電解液422和陰極電解液430分隔開的離子交換膜。響應(yīng)于合適的施加電壓，金屬離子424由二次陽極中溶解出來并通過陽極膜進(jìn)入一次處理溶液中，同時通過水在二次陰極416處解離產(chǎn)生氫氧根離子，然后氫氧根離子通過陰極膜進(jìn)入一次處理溶液中。在這里，遠(yuǎn)程的工藝模塊260可以是電滲透系統(tǒng)類型。例如，適于產(chǎn)生錫離子的錫-銀浴工藝模塊260可包括三個流體隔室440、432、442，其每一個均可通過合適的泵與局部流體儲器連接。錫小球陽極隔室 440 可被陽離子膜 410 (例如 Snowpure Excellion (1-100)或 Dupont Nafion)分隔開，其中陽極電解液流體422可以是pH高于陰極電解液pH的酸溶液。一次錫-銀浴隔室432可由陽極膜和陰極膜410、428限定，其中流經(jīng)該隔室432的流體424、300是在遠(yuǎn)程CPS單元260與晶片電鍍工具200、210之間再循環(huán)的一次SnAg浴。包含酸性溶液的陰極部分442可被離子膜428 (例如，CMX-S—價選擇性膜(Astom CMX-S))分隔開。Sn-陽極與主要SnAg浴的離子膜分隔可使Ag浸沒沉積到Sn-陽極表面上的可能性大大減少。強(qiáng)烈的流體攪拌318x可緊鄰膜410陽極側(cè)上的陽極膜表面。電滲透模塊260(本文中也稱為化學(xué)生產(chǎn)系統(tǒng)、化學(xué)制造系統(tǒng)、補(bǔ)給模塊或化學(xué)補(bǔ)給模塊)可由任意合適材料以限定通過第一膜和第二膜410、428形成的三個隔離室的任意期望方式構(gòu)建。
[0046]現(xiàn)參照圖4，示出對應(yīng)于CPS模塊260的電合成流動槽布置。在所示出的實(shí)施方案中，模塊260的三個隔離室構(gòu)造允許控制四種分開的化學(xué)溶液作為化學(xué)生產(chǎn)工藝的一部分?，F(xiàn)還參照圖5，示出系統(tǒng)(CPS)200的處理部分的示意性視圖(也參照圖1)，其具有示例性數(shù)目的電化學(xué)沉積工藝模塊210-216和具有電滲透(或剪切板電滲透，SPEO)模塊260的化學(xué)制造系統(tǒng)(CPS)。圖6中的模塊260顯示為具有相對的對(例如，連接或其它合適的雙重)布置，其包括一對相似的子模塊部分260R、260L (與圖3至4中所不模塊260的布置相似，部分260R與部分260L基本相對)。圖5A示出SPEO模塊260或?qū)?yīng)于圖5所示模塊的右手部分260R的放大的示意性視圖。第一流體包括一次浴或電鍍晶片、基底等的工作陰極電解液252 (例如，SnAg浴)。該化學(xué)物質(zhì)中約有一半(或其它期望量)可以在處理工具200儲器中并且一次流體的另一部分可以在CPS單元260內(nèi)的儲器中，所述流體被閉回路泵送通過CPS內(nèi)的SPEO模塊200。例如，處理工具在工具中可具有500升并且在CPS單元中具有100升，其中如果處理工具離線工作，則工作陰極電解液可分成幾個儲器對(例如，模塊對260R、260L)以允許連續(xù)的生產(chǎn)。可在CPS中監(jiān)測所有的SnAg成分并通過定量給料和排放來控制。第二流體包括(如果需要)一次陽極電解液254或工作陽極電解液，所述第二流體在小儲器(例如，在其自己的電鍍工具中)并且通過E⑶模塊210中的離子交換膜311(如果設(shè)置的話)與工作陰極電解液隔開。在所公開實(shí)施方案的一些方面中，小儲器可不用于所有的金屬系統(tǒng)，在這種情況下，一次浴與ECD模塊210中的晶片/陰極和陽極二者流體接觸。第三流體包括SPEO模塊中的二次陽極電解液256，所述SPEO模塊在CPS中具有局部儲器/泵。在這里，可根據(jù)需要監(jiān)測并調(diào)節(jié)PH和[Sn2+]或其它金屬離子以及MSA濃度。第四流體包括SPEO模塊中的二次陰極電解液258，所述SPEO模塊在CPS中具有局部儲器/泵。在這里，可根據(jù)需要監(jiān)測并調(diào)節(jié)另一些變量。系統(tǒng)之變量的示例性來源包括:`[0047]晶片是變量的可能來源，其可在稱為“帶入(drag-1n)”的工藝中使雜質(zhì)沉積成一次浴，或者使化學(xué)添加劑濾出到一次浴中，例如:
[0048]總沉積活性(安培-小時):來自一次浴之金屬的陰極沉積和有機(jī)物質(zhì)的陰極反應(yīng)(分解產(chǎn)生)也是變量的可能來源。
[0049]時間:一次浴中的反應(yīng)、蒸發(fā)、一次儲器中的氧化是變量的可能來源。
[0050]膜上的材料堆積或陽極金屬的電解溶出是工藝變量的可能來源。
[0051]工藝中斷，例如，用于手動添加金屬小球至陽極隔室中的工藝中斷，是工藝變量的另一個可能來源。
[0052]現(xiàn)參照圖6，示出組合之電鍍基底處理工具和圖5所示化學(xué)制造系統(tǒng)的示意圖。圖6代表系統(tǒng)布置，其示出處理系統(tǒng)200的儲器中的四個E⑶工藝模塊和CPS中的單個電沉積(EO)單元260的系統(tǒng)構(gòu)造，通過泵610、612處理工具200流體供應(yīng)602、604至CPS260并且返回606、608管道和儲器布置。
[0053]現(xiàn)參照圖7，示出電滲透補(bǔ)給模塊260’。模塊260’在操作上與模塊260相似，其中圖7示出Sn電滲透單元260’的示意性視圖。在這里，三個流體隔室652、654、656被兩個離子膜658、660隔開(膜658也可以雙極性的)并且其中間隔室654容納工藝(一次)電解質(zhì)662，陰極隔室容納(二次)陰極電解液664和陰極670并且陽極隔室656容納(二次)陽極電解液666和可溶陽極668。還參照圖8，示出電滲透補(bǔ)給模塊260’。在這里，示出Sn電滲透模塊的一次輸送途徑。膜660 (例如，陽離子膜)防止Ag-配體復(fù)合物輸送至可溶Sn陽極668，從而避免Sn陽極668上不需要的Ag浸沒沉積。陰極670處的水電解供應(yīng)OH-離子672以中和在工藝模塊210不可溶陽極310處產(chǎn)生的H+離子674。
[0054]再次參照圖5至5A，根據(jù)所公開實(shí)施方案的一個方面，可設(shè)置二次(相對于一次電鍍工藝模塊)電滲透系統(tǒng)CPS，例如設(shè)置在基層下遠(yuǎn)程處。如前所述，一個或兩個離子交換膜(雖然一個膜可以是雙極性的)可設(shè)置在可溶Sn (或其它可溶金屬)陽極與假陰極之間。因此，去電鍍的Sn或(從金屬陽極)溶解的其它金屬阻礙在假陰極上的沉積，使得Sn離子可泵送回到主儲器中以補(bǔ)償晶片上析出的Sn。參照圖5，處理系統(tǒng)200中的多個SnAg儲器和處理槽210至216可通過CPS的單個電滲透單元260維修。根據(jù)所公開實(shí)施方案的另一個方面，另一些化學(xué)管理功能也可合并到CPS中，例如浴補(bǔ)充和基于電流或基于分析的補(bǔ)給。電滲透的可能特征I)在工具運(yùn)行時替換錫陽極，2)與小球錫容易相容，3)陽極材料和膜僅在一個地方，而不是對于每個晶片重復(fù)，易于維護(hù)并降低資本成本；4)沒有陽極相關(guān)的非均勻性。
[0055]現(xiàn)參照圖9，示出電化學(xué)沉積模塊800、E⑶陽極電解液儲器826和E⑶陰極電解液儲器830的圖示。沉積模塊800可如所述的與補(bǔ)給模塊聯(lián)合使用，或者如所示在沒有補(bǔ)給模塊而是利用所示出的補(bǔ)給源844、846使用。在所示出的實(shí)施方案中，電鍍槽800具有可溶陽極810、不同的ECD陽極電解液812、離子交換膜814和交叉排放(cross bleed) 816。在所示出的實(shí)施方案中，可溶陽極810可以是例如固體SN陽極或其它陽極的可溶陽極。可溶陽極可以是其中金屬通過陽極電勢溶解到電解質(zhì)中的離子的來源。在具有可溶陽極的系統(tǒng)中，陽極反應(yīng)通過金屬在溶液中溶解以形成對應(yīng)金屬離子來維持?？扇荜枠O可以是任意幾何結(jié)構(gòu)，無論是金屬塊、小球、金屬網(wǎng)還是其它結(jié)構(gòu)。例如，可溶陽極可以是可溶板，例如Sn或其它金屬板。通過另一個示例，可溶陽極可以是惰性隔室中的可溶Sn或其它金屬小球?；蛘?，可提供任意合適的可溶來源。根據(jù)所公開實(shí)施方案的另一個方面，可使用任意合適的可溶陽極。電鍍槽800還具有E⑶陰極電解液818和陰極基底或晶片820。在這里，可設(shè)置泵822以使E⑶陽極電解液812在E⑶陽極電解液儲器826與陽極隔室828之間再循環(huán)。此外，可設(shè)置泵824以使E⑶陰極電解液818在E⑶陰極電解液儲器830與陰極隔室832之間再循環(huán)。在這里，陽極隔室828與陰極隔室832通過陽離子交換膜814分隔開?？稍O(shè)置泵834以在陽極隔室828與陰極隔室832之間進(jìn)行交叉排放816?？稍O(shè)置水提取單元834，其具有循環(huán)泵836和超濾膜、離子膜或其它相似的膜838，其中跨越水選擇膜838的壓力允許選擇性提取水840，其中提取通過尺寸排阻膜838驅(qū)動。動力源842在電化學(xué)沉積(ECD)期間選擇性提供陽極810與陰極或基底820之間的偏壓。這樣的偏壓可通過直流、脈沖流或其它產(chǎn)生。陽極電解液補(bǔ)給844可包括Sn鹽、抗氧化劑、MSA (甲磺酸)、H20或者可添加其它物質(zhì)。陽極電解液交叉排放可包括Sn2+、MSA-或其它。陰極電解液補(bǔ)給846可包括Ag鹽和添加劑，例如抗氧化劑、調(diào)節(jié)劑(Ieveler)或其它。可需要排出848以平衡補(bǔ)給844、846并且根據(jù)需要排入816或其它中。在Sn陽極的情況下，膜814可使來自陽極電解液隔室828的Sn+、H+和H2O選擇性進(jìn)入陰極電解液隔室832，同時使MSA-以相反方向通過。在所公開實(shí)施方案中，示出存在離子交換膜814并且其將陽極電解液812與陰極電解液818溶液分隔開。因?yàn)槟τ谄谕镔|(zhì)可能沒有理想的選擇性，所以一些量的交叉排放816或電鍍槽陽極電解液溶液812轉(zhuǎn)移至電鍍槽陰極電解液818中，以及陽極電解液的補(bǔ)充供料在一些情況下對于平衡陽極電解液812與陰極電解液818之間的物質(zhì)可能是必需的。交叉排放816的量和陽極電解液供料溶液的量和特性可由使用者例如以仿真模式等構(gòu)造。例如，在控制模式中，這些量和調(diào)度可通過控制器850，可能聯(lián)合更高水平的系統(tǒng)控制器來確定。還可在沉積模塊中設(shè)置剪切板852以如前述書在基底820表面處進(jìn)行流體攪拌。根據(jù)所公開實(shí)施方案的另一個方面，可設(shè)置任意合適的特征，例如，可相對于膜814設(shè)置另外的剪切板或者可設(shè)置其它特征。[0056]在所示出的公開實(shí)施方案的所述方面中，電鍍槽的目的是使來自溶液的金屬沉積至基底或裝載晶片。一般來說，為此目的的半反應(yīng)可表達(dá)為Mz++ze- —MO (方程I)。在這里，電子e-由流經(jīng)槽的電流供應(yīng)。在這里，可有至少一個伴隨反應(yīng)，其提供電子并且在其中基底或晶片可以是陰極的情況下在陽極發(fā)生。陽極也可提供金屬離子以替換方程I中消耗的那些。此外，可通過定量給料液體溶液至槽來提供這些離子的另一種來源。這些離子物質(zhì)的可能來源包括VMS (Virgin Makeup Solution),其包含以規(guī)定濃度存在的多種物質(zhì)和分開的金屬離子濃縮物。這些濃縮物不但包括金屬自身，而且還可包括抗衡離子(例如，磺酸鹽或甲磺酸鹽)，并且還可包括適當(dāng)?shù)乃?。在這里，使用者可設(shè)置適當(dāng)?shù)臐舛纫詫?shí)現(xiàn)期望的處理結(jié)果。關(guān)于所公開實(shí)施方案的所公開方面，可描述了 SnAg電鍍，但是，根據(jù)所公開實(shí)施方案的另一方面，可提供任意合適的物質(zhì)。例如，根據(jù)系統(tǒng)可構(gòu)造并且可擴(kuò)展的應(yīng)用，所討論的金屬可以是Cu、Sn或其它合適的物質(zhì)。在所公開實(shí)施方案的所公開方面中，電鍍槽可由一種溶液或兩種溶液組成。在當(dāng)存在兩種溶液的情況下，它們可以由膜分隔開。膜允許一些物質(zhì)穿過并且阻擋其它物質(zhì)。膜的選擇性或膜偏好特殊物質(zhì)的程度隨所使用的膜類型和實(shí)際的化學(xué)物質(zhì)改變而改變。除金屬離子之外，鍍覆溶液可包含酸、可能其它的較小金屬物質(zhì)以及常見有機(jī)性質(zhì)的添加劑(但是其可以是無機(jī)的，例如，氯化物)；其每一個均可被追蹤或被控制。在電鍍槽中，產(chǎn)生或消耗了物質(zhì)。如上所示，消耗的一個示例是電鍍半反應(yīng)。在這里，也可消耗另一些物質(zhì)。在這里，一些物質(zhì)具有消耗的空載模式和電解模式兩種。這些消耗模式的每一種具有與其相關(guān)的速率。例如，空載消耗可與槽安置并且不主動處理晶片的時間成比例?；蛘撸?dāng)電流通過槽時(即，當(dāng)晶片被處理時)發(fā)生電解消耗，并且電解消耗可被認(rèn)為是與經(jīng)過槽的電荷(安培.小時)成比例。為了彌補(bǔ)槽中物質(zhì)的消耗，可通過定量給料包含那些物質(zhì)的溶液進(jìn)行補(bǔ)給。另外，可提供無機(jī)物質(zhì)的定量給料。當(dāng)無機(jī)物質(zhì)被電鍍消耗并且沒有通過對應(yīng)陽極溶解補(bǔ)給時，這樣的定量給料可能是必需的。另外，可提供定量給料以補(bǔ)充稀釋中損失的物質(zhì)或者作為進(jìn)料和排放方案的進(jìn)料。添加劑的耗盡以及在一些情況下來自底物或晶片的污染可導(dǎo)致浴中不需要的副產(chǎn)物隨時間積累。在這里，副產(chǎn)物對于電鍍質(zhì)量可以是不利的，所以必須維持在可接受水平。為了實(shí)現(xiàn)這個，可使用多種形式的排放和進(jìn)料，并且中心途徑是稀釋，其中以可控方式廢棄部分浴并替換為新鮮溶液。實(shí)施可以改變。一種實(shí)施可包括這樣的“進(jìn)料和排放”，其中可添加新的VMS (Virgin MakeupSolution)和其它組分直至建立預(yù)定的浴體積，然后排出過量體積的浴。另一種實(shí)施可包括這樣的“進(jìn)料和排放”，其中可排出預(yù)定比例的浴(例如，每天一次)并且在剩余時間期間提供進(jìn)料。另一種實(shí)施可包括這樣的“連續(xù)進(jìn)料和排放”，其中排放和進(jìn)料可根據(jù)確定速率同時進(jìn)行。另一種實(shí)施可包括這樣的“偶然傾倒(Occasional Dumps)”,其中可根據(jù)需要傾倒浴一可能由一套條件，例如，TOC (總有機(jī)碳)水平或其它條件引發(fā)。另一種實(shí)施可包括這樣的“無排放和進(jìn)料”，其中在這種情況下，可需要運(yùn)行直至達(dá)到某一條件，例如，特殊物質(zhì)的濃度達(dá)到臨界值。在每種情況下，關(guān)于排出、進(jìn)料或兩者可能有所限制，例如在根據(jù)需要處理圓片或其它操作時不擾亂浴的強(qiáng)加限制。在所公開實(shí)施方案的所公開方面中，陽極可以是可溶的或不可溶的。顧名思義，可溶陽極以與電流成比例的速率溶解在溶液中。
[0057]在所示出的實(shí)施方案的方面中，晶片或基底可在進(jìn)入電鍍浴之前潤濕，例如用水潤濕。這為電鍍浴提供了另外的水源。用于指示該來源的術(shù)語可以是“帶入”。將晶片或基底從浴中移除后，可發(fā)生鍍覆溶液對應(yīng)的損失。用于指示該來源的術(shù)語可以是“帶出(DragOut)”。每個晶片或基底可以以方案中規(guī)定的電流設(shè)定進(jìn)行電鍍。在實(shí)際使用中，所述方案可包括多個步驟。在控制情況下，每個晶片或基底的電流和電鍍時間歷史可得自于數(shù)據(jù)庫。有多種情況可被模擬或引入控制算法中，包括多種化學(xué)物質(zhì)和硬件構(gòu)造(多個容器之間的連接形式與膜分離器的存在或不存在)，其中控制器的實(shí)施可能能夠適應(yīng)這多種情況。例如，與角標(biāo)(或程序)接合來將膜的行為重新定義為模型等。
[0058]在所示出的公開實(shí)施方案的方面中，補(bǔ)給模塊和電鍍浴控制可由控制器提供。例如，可視情況通過標(biāo)準(zhǔn)方法、外接化學(xué)分析系統(tǒng)(例如由ECI或由第一準(zhǔn)則或累積經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)開發(fā)的模型擴(kuò)增的Ancosys供應(yīng))監(jiān)測濃度，基于用途、濃度的取樣測量和控制以及合適的排放和進(jìn)料、排放/交叉排放?？紤]到可提供例如工具裝載、成分消耗模型、膜轉(zhuǎn)移模型或其它的因素，可提供一個或所有儲器的預(yù)測性控制。在這里，視情況可由第一準(zhǔn)則或累積經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)開發(fā)模型。控制器可具有用于多個不同目的的控制軟件。例如，可模擬使用的一種模式，其中可對不同的情況進(jìn)行模型化并比較。第二模式可以是控制，其中固定模型的大多數(shù)參數(shù)并將軟件用作預(yù)測定量給料方案的一部分，從而允許嚴(yán)格控制電鍍浴，并維持干預(yù)的記錄。最后，在一種形式的仿真模式中，軟件還可用于使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相關(guān)以允許確定例如轉(zhuǎn)移參數(shù)或分解速率。
[0059]在所示出的公開實(shí)施`方案的方面中，可減少和控制膜結(jié)垢。膜的結(jié)垢可定義為在“孔”中或在膜表面的一面或兩面處膜的阻塞。結(jié)果是結(jié)垢增加了使膜的阻力增加至膜不可使用的程度。結(jié)垢特別地與鍍覆工藝中所用類型的含Sn溶液(無論是陽極電解液還是陰極電解液)有關(guān)，原因是溶液通常易于形成懸浮固體(通過產(chǎn)生少量可溶的Sn(IV)物質(zhì))。可例如在補(bǔ)給模塊中設(shè)置特征以控制結(jié)垢，例如，可采取多個防范措施使Sn(IV)的形成最小化。這種Sn(II)損失途徑的最小化具有多個潛在益處，包括:1.減少了溶液中懸浮固體的量(這樣的固體可粘附于表面并形成阻礙膜，或者Sn(IV)物質(zhì)可在膜孔中沉淀——無論哪種方式都造成結(jié)垢)。并且，由于污染，2.減少了補(bǔ)給所需Sn的量(通過定量給料濃縮物或通過溶解固體來源)，以及3.減少了電鍍?nèi)毕?。在這里，Sn(IV)可通過以下兩個可能途徑之一由Sn(II)的氧化形成=(I)Sn(II)與溶解的02氣體反應(yīng)，或者(2)在陽極處直接氧化。使用可溶Sn陽極使陽極處通過氧化Sn (IV)的形成最小化。其原因可由在可溶和不可溶陽極發(fā)生的一次反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)電勢以及Sn(II)氧化的標(biāo)準(zhǔn)電勢的考慮看出。Sn氧化的凈驅(qū)動力在不可溶陽極處比在Sn陽極處要大得多。此外，在所公開實(shí)施方案的方面中，陽極可通過一層膜(或多層膜)與本體鍍覆溶液隔離，基本上消除了 Sn(II)的陽極氧化。
【權(quán)利要求】
1.一種適于將金屬沉積到基底的表面上的電化學(xué)沉積設(shè)備，所述電化學(xué)沉積設(shè)備包括: 構(gòu)造為用于保持工藝電解質(zhì)的框； 與所述框可拆卸地耦接的基底保持器，所述基底保持器將所述基底支撐在所述工藝電解質(zhì)中；以及 陽極流體隔室，其可拆卸地耦接至所述框并且限定流體邊界殼，所述流體邊界殼將陽極電解液容納在所述框中并且將所述陽極電解液與所述工藝電解質(zhì)分隔開，在所述邊界殼中具有朝向所述基底的所述表面的陽極和設(shè)置在所述陽極與所述基底的所述表面之間的離子交換膜，所述陽極流體隔室流體邊界殼可與所述離子交換膜和所述陽極作為單元而從所述框移除； 其中，所述保持器、所述陽極和所述膜布置在所述框中，使得來自所述陽極的離子經(jīng)過所述離子交換膜進(jìn)入所述工藝電解質(zhì)中并且主要補(bǔ)給所述工藝電解質(zhì)中由于離子沉積到所述基底的所述表面上而耗盡的離子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述基底的所述表面為基本上垂直取向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述離子交換膜包括陽離子膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述陽極包括可溶陽極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述陽極包括惰性陽極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的`電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述工藝電解質(zhì)包括SnAg浴。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述陽極包括Sn陽極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述陽極包括Cu陽極。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述離子交換膜使所述陽極電解液分隔于所述工藝電解質(zhì)。
10.一種適于將金屬沉積在基底的表面上的電化學(xué)沉積設(shè)備，所述電化學(xué)沉積設(shè)備包括: 構(gòu)造為用于保持工藝電解質(zhì)的框； 與所述框耦接的基底保持器，所述基底保持器支撐所述基底以使得所述工藝電解質(zhì)接觸所述表面；以及 在陽極電解液中與所述框耦接的陽極，和與所述框耦接的離子交換膜，使得所述離子交換膜將所述陽極電解液與所述工藝電解質(zhì)分隔開； 由第一膜支撐件支撐在第一側(cè)上的所述離子交換膜，所述第一膜支撐件與所述框耦接并且具有多個第一陣列支撐件；以及 由第二膜支撐件支撐在第二側(cè)上的所述離子交換膜，所述第二膜支撐件與所述框耦接并且具有與所述多個第一陣列支撐件基本對準(zhǔn)的多個第二陣列支撐件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述多個第一陣列支撐件包括第一垂直條陣列，并且其中所述多個第二陣列支撐件包括第二垂直條陣列，并且其中所述第一垂直條陣列與所述第二垂直條陣列基本對準(zhǔn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述基底保持器、所述陽極和所述離子交換膜布置在所述框中，使得金屬離子經(jīng)過所述離子交換膜進(jìn)入所述工藝電解質(zhì)中，從而補(bǔ)給由于沉積到所述基底上而耗盡的金屬離子，并且其中所述第一和第二陣列支撐件具有防止氣泡截留的構(gòu)造。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述基底的所述表面為基本上垂直取向。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述離子交換膜包括陽離子膜。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述陽極包括可溶Sn陽極。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述工藝電解質(zhì)包括SnAg浴。
17.—種適于將金屬沉積到基底的表面上的電化學(xué)沉積設(shè)備，所述電化學(xué)沉積設(shè)備包括: 構(gòu)造為用于保持工藝電解質(zhì)的框； 基底保持器，其與所述框可拆卸地耦接并且支撐所述基底以使得所述工藝電解質(zhì)接觸所述表面； 陽極模塊，其與所述框耦接并且構(gòu)造成用于容納陽極電解液，所述陽極模塊具有模塊框、陽極和離子交換膜，所述離子交換膜與所述模塊框耦接并與所述陽極和所述離子交換膜一起作為單元從而能夠從所述框移除和插入所述框中；以及 與所述模塊框耦接的所述離子交換膜，所述離子交換膜設(shè)置在所述陽極與所述基底的所述表面之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述基底保持器、所述陽極和所述離子交換膜布置在所述框中，使得金屬離子經(jīng)過所述離子交換膜進(jìn)入所述工藝電解質(zhì)中補(bǔ)給由沉積在所述基底上而耗盡的金屬離子。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述基底的所述表面為基本上垂直取向。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述離子交換膜包括陽離子膜。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述陽極包括可溶陽極。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述陽極包括惰性陽極。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述工藝電解質(zhì)包括SnAg浴。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述陽極包括Sn陽極。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述陽極包括Cu陽極。
26.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述離子交換膜將所述陽極電解液與所述工藝電解質(zhì)分隔開。
27.—種工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊,其適于在具有第一陽極和第一陰極的基底電化學(xué)沉積設(shè)備中補(bǔ)給工藝電解質(zhì)中的離子，所述補(bǔ)給模塊具有第二陽極，所述工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊包括: 從所述化學(xué)沉積設(shè)備偏置的框； 設(shè)置在所述框中的工藝電解質(zhì)再循環(huán)隔室，所述工藝電解質(zhì)再循環(huán)隔室構(gòu)造成具有在所述補(bǔ)給模塊與所述沉積設(shè)備之間再循環(huán)的所述工藝電解質(zhì)； 在所述框中與所述工藝電解質(zhì)再循環(huán)隔室耦接的陽極隔室，所述陽極隔室具有作為可溶陽極的所述第二陽極，所述第二陽極設(shè)置在所述陽極隔室中以浸沒在二次陽極電解液中，并且所述陽極隔室具有第一離子交換膜，所述第一離子交換膜將所述二次陽極電解液與所述工藝電解質(zhì)分隔開，所述第一離子交換膜是陽離子交換膜；以及 在所述框中與所述工藝電解質(zhì)再循環(huán)隔室耦接的陰極隔室，所述陰極隔室具有第二陰極，所述第二陰極設(shè)置在所述陰極隔室中以浸沒在二次陰極電解液中，并且所述陰極隔室具有第二離子交換膜，所述第二離子交換膜將所述二次陰極電解液與所述工藝電解質(zhì)分隔開，所述第二離子交換膜是一價選擇性膜。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊，其還包括攪拌構(gòu)件，所述攪拌構(gòu)件在緊鄰所述第二陰極處與所述陰極隔室中的所述框可移動地耦接，以攪拌鄰近所述第二陰極處的所述二次陰極電解液。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊，其中所述可溶第二陽極和所述第一離子交換膜布置為使得來自所述可溶第二陽極的離子經(jīng)過所述第一離子交換膜進(jìn)入所述工藝電解質(zhì)中。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊，其中所述陽極包括可溶Sn板。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊，其中所述陽極包括可溶Sn小球。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊，其中所述工藝電解質(zhì)包括SnAg浴。
33.根據(jù)權(quán)利要求27所述的工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊，其中所述工藝電解質(zhì)包括SnAg浴，并且其中離子被補(bǔ)給到所述工藝電解質(zhì)中而不發(fā)生所述第二陽極的Ag污染。
34.—種工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊,其適于在具有第一陽極和第一陰極的基底電化學(xué)沉積設(shè)備中補(bǔ)給工藝電解質(zhì)中的離子，所述補(bǔ)給模塊具有第二陽極，所述工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊包括: 從所述化學(xué)沉積設(shè)備偏置的`框； 設(shè)置在所述框中的工藝電解質(zhì)再循環(huán)隔室，所述工藝電解質(zhì)再循環(huán)隔室構(gòu)造成具有在所述補(bǔ)給模塊與所述沉積設(shè)備之間再循環(huán)的所述工藝電解質(zhì)； 在所述框中與所述工藝電解質(zhì)再循環(huán)隔室耦接的陽極隔室，所述陽極隔室具有作為可溶陽極的第二陽極，所述第二陽極設(shè)置在所述陽極隔室中以浸沒在二次陽極電解液中，并且具有第一離子交換膜，所述第一離子交換膜將所述二次陽極電解液與所述工藝電解質(zhì)分隔開; 在所述框中與所述工藝電解質(zhì)再循環(huán)隔室耦接的緩沖隔室，所述緩沖隔室在其中具有緩沖溶液，并且具有第二離子交換膜，所述第二離子交換膜將所述緩沖溶液與所述工藝電解質(zhì)分隔開；以及 在所述框中與所述緩沖隔室耦接的陰極隔室，所述陰極隔室具有第二陰極，所述第二陰極設(shè)置在所述陰極隔室中以浸沒在二次陰極電解液中，并且所述陰極隔室具有第三離子交換膜，所述第三離子交換膜將所述二次陰極電解液與所述緩沖溶液分隔開。
35.根據(jù)權(quán)利要求27所述的工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊，其中所述可溶第二陽極和所述第一離子交換膜布置為使得來自所述可溶第二陽極的離子經(jīng)過所述第一離子交換膜進(jìn)入所述工藝電解質(zhì)中。
36.根據(jù)權(quán)利要求27所述的工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊，其中所述第一離子交換膜包括陽離子膜。
37.根據(jù)權(quán)利要求27所述的工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊，其中所述第二和第三離子交換膜包括第二和第三一價選擇性膜。
38.根據(jù)權(quán)利要求27所述的工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊，其中所述第一離子交換膜包括陽離子膜，并且其中所述第二和第三離子交換膜包括第二和第三一價選擇性膜。
39.根據(jù)權(quán)利要求27所述的工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊，其中所述陽極包括可溶Sn陽極。
40.根據(jù)權(quán)利要求27所述的工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊，其中所述工藝電解質(zhì)包括SnAg浴。
41.根據(jù)權(quán)利要求27所述的工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊，其中所述工藝電解質(zhì)包括SnAg浴，并且其中離子補(bǔ)給到所述工藝電解質(zhì)中而不發(fā)生所述第二陽極的Ag污染。
42.根據(jù)權(quán)利要求34至44中任一項(xiàng)所述的工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊，其還包括: 與所述緩沖隔室耦接的離子移除槽； 其中，來自所述緩沖隔室的緩沖溶液經(jīng)過所述離子移除槽再循環(huán)，所述離子移除槽從所述緩沖溶液移除不需要的離子。
43.一種適于將金屬沉積到基底的表面上的電化學(xué)沉積設(shè)備，所述電化學(xué)沉積設(shè)備包括: 沉積模塊，其具有構(gòu)造成保持工藝電解質(zhì)的沉積模塊框； 與所述沉積模塊框可拆卸地耦接的基底保持器，所述基底保持器支撐所述基底，所述工藝電解質(zhì)接觸所述基底的所述表面，所述基底用作第一陰極； 與所述沉積模塊框耦接的第一可溶陽極；以及 根據(jù)權(quán)利要求27至33中任一項(xiàng)所述的工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊， 其中，所述第一可溶陽極與所述第二陽極兩者補(bǔ)給所述工藝電解質(zhì)中由于離子沉積到所述表面上而耗盡的離子。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述沉積模塊還包括可移動的工藝攪拌構(gòu)件，所述構(gòu)件在緊鄰所述基底的所述表面處與所述沉積模塊框可移動地耦接，以在所述基底的所述表面上進(jìn)行流體攪拌。
45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述沉積模塊還包括設(shè)置在所述第一陽極與所述基底的所述表面之間的工藝離子交換膜。
46.根據(jù)權(quán)利要求43所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述基底的所述表面為基本上垂直取向。
47.根據(jù)權(quán)利要求43所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述工藝電解質(zhì)包括SnAg浴。
48.根據(jù)權(quán)利要求43所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述第一可溶陽極包括第一可溶Sn陽極，并且其中所述第二可溶陽極包括第二可溶Sn陽極。
49.根據(jù)權(quán)利要求43所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述工藝電解質(zhì)包括SnAg浴，并且其中離子補(bǔ)給到所述工藝電解質(zhì)中而不發(fā)生所述第二陽極的Ag污染。
50.一種適于將金屬沉積到基底的表面上的電化學(xué)沉積設(shè)備，所述電化學(xué)沉積設(shè)備包括: 沉積模塊，其具有構(gòu)造成保持工藝電解質(zhì)的沉積模塊框； 與所述沉積模塊框可拆卸地耦接的基底保持器，所述基底保持器支撐所述基底，所述工藝電解質(zhì)接觸所述基底的所述表面，所述基底用作第一陰極； 與所述沉積模塊框耦接的第一可溶陽極；以及 根據(jù)權(quán)利要求34至41中任一項(xiàng)所述的工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊， 其中，所述第一可溶陽極與所述第二可溶陽極兩者補(bǔ)給所述工藝電解質(zhì)中由于離子沉積到所述表面上而耗盡的離子。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其還包括與所述緩沖隔室耦接的離子移除槽，其中來自所述緩沖隔室的緩沖溶液經(jīng)過所述離子移除槽再循環(huán)，所述離子移除槽從所述緩沖溶液移除不需要的離子。
52.根據(jù)權(quán)利要求50所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，所述沉積模塊還包括可移動的工藝攪拌構(gòu)件，所述構(gòu)件在緊鄰所述基底的所述表面處與所述沉積模塊框可移動地耦接，以在所述基底的所述表面上進(jìn)行流體攪拌。
53.根據(jù)權(quán)利要求50所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述沉積模塊還包括設(shè)置在所述第一陽極與所述基底的所述表面之間的工藝離子交換膜。
54.根據(jù)權(quán)利要求50所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述基底的所述表面為基本上垂直取向。
55.根據(jù)權(quán)利要求50所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述第一可溶陽極包括第一可溶Sn陽極，并且其中所述第二可溶陽極包括第二可溶Sn陽極。
56.根據(jù)權(quán)利要求50所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述第一離子交換膜包括陽離子膜，并且其中所述第二和第三離子交換膜分別包括第二和第三一價選擇性膜。
57.根據(jù)權(quán)利要求50所述的電化學(xué)沉積設(shè)備，其中所述工藝電解質(zhì)包括SnAg浴，并且其中離子被補(bǔ)給到所述工藝電解質(zhì)中而不發(fā)生所述第二陽極的Ag污染。
58.—種電化學(xué)沉積系統(tǒng),其包括適于將金屬沉積到基底的表面上的電化學(xué)沉積設(shè)備和工藝電解質(zhì)補(bǔ)給工藝，所述電化學(xué)沉積設(shè)備包括:` 沉積模塊，其具有構(gòu)造成保持工藝電解質(zhì)的沉積模塊框； 與所述沉積模塊框可拆卸地耦接的基底保持器，所述基底保持器支撐所述基底，所述工藝電解質(zhì)接觸所述基底的所述表面，所述基底用作第一陰極； 與所述沉積模塊框耦接的第一可溶陽極； 所述沉積模塊具有可構(gòu)造的工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊界面接口，所述可構(gòu)造的工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊界面接口在第一構(gòu)造中構(gòu)造成與工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊接合；以及在第二構(gòu)造中構(gòu)造成與所述工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊不接合，其中所述工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊不是所述電化學(xué)沉積設(shè)備的一部分。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的電化學(xué)沉積系統(tǒng)，其中所述工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊適于補(bǔ)給所述工藝電解質(zhì)中的離子，所述工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊具有從所述沉積模塊偏置的補(bǔ)給模塊框。
60.根據(jù)權(quán)利要求58至59中任一項(xiàng)所述的電化學(xué)沉積系統(tǒng)，其中所述設(shè)備還包括設(shè)置在所述補(bǔ)給模塊框中的工藝電解質(zhì)再循環(huán)隔室，所述工藝電解質(zhì)再循環(huán)隔室構(gòu)造成具有在所述補(bǔ)給模塊與所述沉積模塊之間再循環(huán)的所述工藝電解質(zhì)； 在所述補(bǔ)給模塊框中與所述工藝電解質(zhì)再循環(huán)隔室耦接的陽極隔室，所述陽極隔室具有第二可溶陽極，所述第二可溶陽極設(shè)置在所述陽極隔室中以浸沒在二次陽極電解液中，并且所述陽極隔室具有將所述二次陽極電解液與所述工藝電解質(zhì)分隔開的第一離子交換膜；以及 在所述補(bǔ)給模塊框中與所述工藝電解質(zhì)再循環(huán)隔室耦接的陰極隔室，所述陰極隔室具有第二陰極，所述第二陰極設(shè)置在所述陰極隔室中以浸沒在二次陰極電解液中，并且所述陰極隔室具有將所述二次陰極電解液與所述工藝電解質(zhì)分隔開的第二離子交換膜； 其中，在所述第一構(gòu)造中所述第一可溶陽極和所述第二可溶陽極兩者補(bǔ)給所述工藝電解質(zhì)中由于離子沉積所述表面上而耗盡的離子，并且其中在所述第二構(gòu)造中所述第一可溶陽極補(bǔ)給所述工藝電解質(zhì)中由于離子沉積到所述表面上而耗盡的離子。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的電化學(xué)沉積系統(tǒng)，其中所述可構(gòu)造的工藝電解質(zhì)補(bǔ)給模塊接口包括與所述沉積模塊框流體連通的工藝電解質(zhì)入口和工藝電解質(zhì)出口，在所述第一構(gòu)造中所述工藝電解質(zhì)入口和所述工藝電解質(zhì)出口流體連通地耦接至所述補(bǔ)給模塊，并且當(dāng)在所述第二構(gòu)造中時所述工藝電解質(zhì)入口和所述工藝電解質(zhì)出口流體連通地脫離所述補(bǔ)給模塊。
62.根據(jù)權(quán)利要求60所述的電化學(xué)沉積系統(tǒng)，其中所述沉積模塊還包括可移動的工藝攪拌構(gòu)件，所述構(gòu)件在緊鄰所述基底的所述表面處與所述沉積模塊框可移動地耦接，以在所述基底的所述表面上進(jìn)行流體攪拌。
63.根據(jù)權(quán)利要求60所述的電化學(xué)沉積系統(tǒng)，其中所述沉積模塊還包括設(shè)置在所述第一陽極與所述基底的所述表面之間的工藝離子交換膜。
64.根據(jù)權(quán)利要求60所述的電化學(xué)沉積系統(tǒng)，其中所述基底的所述表面為基本上垂直取向。
65.根據(jù)權(quán)利要求60所述的電化學(xué)沉積系統(tǒng)，其中所述工藝電解質(zhì)包括SnAg浴。
66.根據(jù)權(quán)利要求60所述的電化學(xué)沉積系統(tǒng)，其中所述第一可溶陽極包括第一可溶Sn陽極，并且其中所述第二可溶陽極包括第二可溶Sn陽極。
67.根據(jù)權(quán)利要求60所述的電化學(xué)沉積系統(tǒng)，其中所述第一離子交換膜包括陽離子膜，并且其中所述第二離子交 換膜包括一價選擇性膜。
68.根據(jù)權(quán)利要求60所述的電化學(xué)沉積系統(tǒng)，其中所述工藝電解質(zhì)包括SnAg浴，并且其中離子被補(bǔ)給到所述工藝電解質(zhì)中而不發(fā)生所述第二陽極的Ag污染。
【文檔編號】C25D5/18GK103608490SQ201280018375
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月14日
【發(fā)明者】德梅特留斯·帕帕帕納約圖, 阿瑟·凱格勒, 大衛(wèi)·瓜爾納恰, 喬納森·漢德, 約翰內(nèi)斯·基烏 申請人:東京毅力科創(chuàng)尼克斯公司