AT514042B1 - Steigerung der Hydrodynamik eines Elektrolyten für den effizienten Massentransfer während einer elektrolytischen Abscheidung - Google Patents

Abstract

Die Ausführungsformen hierin betreffen Verfahren und Vorrichtungen zum Galvanisieren eines oder mehrerer Materialien auf ein Substrat. In vielen Fällen ist das Material ein Metall und das Substrat (145) ist ein Halbleiter-Wafer aber die Ausführungsformen sind nicht derart eingeschränkt. In der Regel nutzen die Ausführungsformen hierin eine perforierte Platte (150) in der Nähe des Substrats (145), einen Querstrom-Sammelkanal (226) nach unten definiert durch die perforierte Platte (150), auf der Oberseite durch das Substrat (145) definiert und auf den Seiten von einem Querstrom-Begrenzungsring (210). Während des Galvanisierens tritt Fluid in den Querstrom-Sammelkanal (226) ein, sowohl nach oben durch die in der perforierten Platte (150) befindlichen Kanäle (910) als auch lateral durch einen seitlichen Querstrom-Einlass (250) der an einer Seite des Querstrom-Begrenzungsrings (210) positioniert ist. Die Strömungspfade kombinieren sich in dem Querstrom-Sammelkanal und treten am Querstrom-Auslass (234) aus, der gegenüber dem Querstrom-Einlass (250) positioniert ist. Durch diese Kombination von Strömungspfaden wird eine verbesserte Gleichmäßigkeit beim Galvanisieren erreicht.

Description

Beschreibung

VERBESSERUNG DER ELEKTROLYT-HYDRODYNAMIK ZUM EFFIZIENTEN STOFFTRANS¬PORTWÄHREND DES GALVANISIERENS

[0001] Die offengelegten Ausführungsformen beziehen sich auf Verfahren und Vorrichtungenzur Kontrolle der Elektrolyt-Hydrodynamik während des Galvanisierens. Insbesondere sind diehier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen von Nutzen für das Galvanisieren von Metallauf Halbleitersubstraten, insbesondere solche mit mehreren, vertieften Strukturen.

[0002] Beispiele für Verfahren und Strukturen können das Through-Resist-Galvanisieren kleinerMicro-Bump-Strukturen (z. B. Kupfer, Nickel, Zinn oder Zinnlötlegierungen) mit Breiten von z. B.weniger als etwa 50 pm und Kupfer-Durchkontaktierungen (TSV) sein.

[0003] Elektrochemische Abscheidungsprozesse sind bewährte Verfahren in der modernenHerstellung integrierter Schaltkreise. Der Übergang von Aluminium auf Kupfer-Leiterbahnver¬bindungen in den frühen Jahren des 21. Jahrhunderts weckte einen Bedarf nach immer raffi¬nierteren Abscheidungsprozessen und Galvanisierungsanlagen. Ein großer Teil der höherenAnsprüche ergab sich als Antwort auf die immer kleiner werdenden, stromführenden Leiterbah¬nen in den Metallisierungsebenen. Diese Kupfer-Leiterbahnen werden in sehr dünne Gräbenund Durchkontaktierungen mit hohen Aspektverhältnissen durch galvanische Abscheidunggebildet, mit einem Verfahren das gewöhnlich als Damascene-Prozess (Metallisierung vorPassivierung) bezeichnet wird.

[0004] Elektrochemische Abscheidung ist mittlerweile in der Lage einen kommerziellen Bedarffür technologisch anspruchsvolle Aufbau- und Multi-Chip-Verbindungstechnologien, bekannterals Wafer-Level Packaging (WLP) und Through-Silicon-Via (TSV) Verbindungstechnologie zuerfüllen. Diese Technologien haben ihre eigenen, spezifischen Herausforderungen zum Teilaufgrund der allgemein größeren Strukturgrößen (verglichen mit der Front End of Line Verbin¬dungstechnologie (FEOL)) und hohen Aspektverhältnisse.

[0005] Abhängig von der Art und Anwendung der jeweils verwendeten Aufbautechnologie (z. B.TSV-Durchkontaktierungen, Verbindungen zur Umverdrahtung, Chip-zu-Board oder Chip-Bonden wie Flip-Chip Pillars) sind die galvanisierten Strukturen nach derzeitiger Technologiegrößer als etwa 2 pm und ihre Hauptabmessung liegt typischerweise bei 5-100 pm (z. B. Kup-fer-Pillars können eine Abmessung von 50 pm haben). Für bestimmte On-Chip Strukturen wiePower-Busleitungen können die zu galvanisierenden Strukturgrössen grösser als 100 pm sein.Das Aspektverhältnis von WLP- Strukturen liegt normalerweise bei 1:1 (Höhe zu Breite) odergeringer, obwohl auch 2:1 erreicht werden kann, im Gegensatz zu TSV-Strukturen mit sehrhohen Aspektverhältnissen (z.B. im Bereich von etwa 20:1).

[0006] Mit dem Schrumpfen von WLP-Strukturgrößen von 100-200 pm auf unter 50 pm (z. B.20 pm) entstehen neuartige Probleme, denn bei diesen Größenordnungen ist die Strukturgrößeund die typische Grenzschichtdicke für den Stofftransport (die Distanz über die konvektiveÜbertragung hin zu einer ebenen Fläche geschieht) nahezu gleich. In früheren Technologienmit größeren Strukturen geschah der konvektive Stofftransport von Flüssigkeit und Stoffendurch die gleichmäßige Durchdringung des Fluidstroms in die Strukturen, aber mit kleinerenStrukturen wird durch die Bildung von Strömungswirbeln und Stauzonen sowohl die Stoffüber¬tragungsrate als auch die Gleichförmigkeit des Wachstums der Struktur behindert. Aus diesemGrund sind neue Verfahren zur Gewährleistung einer starken, gleichmäßigen Stoffübertragungin kleinen Micro-Bump- und TSV-Strukturen notwendig.

[0007] Nicht nur die Strukturgröße sondern auch die Galvanisierungsgeschwindigkeit unter¬scheidet WLP- und TSV-Anwendungen von Damascene-Anwendungen. Für viele WLP-Anwendungen gibt es je nach galvanisierten Metall (z. B. Kupfer, Nickel, Gold, Silber-Lot etc.)eine Balance zwischen den Herstellungs- und Kostenanforderungen auf der einen und dentechnischen Anforderungen und Schwierigkeiten auf der anderen Seite (z. B. Ziele der Kapital¬produktivität mit Variabilität der Wafer-Strukturen und Wafer-Anforderunqen wie Die-Zielqrößen und Struktur-Zielgrößen). Mit Kupfer wird diese Balance üblicherweise bei einer Rate von min¬destens 2 pm/min und typischerweise bei maximal 3-4 pm/min oder mehr, erreicht. Für Galva¬nisierung mit Zinn und Zinnlegierungen, ist eine Galvanisierungsrate von mehr als etwa 3pm/min erforderlich wobei für manche Anwendungen mindestens 7 pm/min erforderlich seinkönnen. Für Nickel und Strike-Gold (z. B. dünne Film-Lagen aus niedrig konzentrierter Goldlö¬sung) können die Galvanisierungsraten zwischen 0.1 pm/min bis 1.5 pm/min variieren. Fürdiesen, in Bezug auf Metalle, Bereich mit höheren Galvanisierungsraten, ist die effiziente Stoff¬übertragung von Metall-Ionen im Elektrolyt zu der zu galvanisierenden Oberfläche von Bedeu¬tung.

[0008] In bestimmten Ausführungsformen muss die Galvanisierung sehr gleichmäßig über diegesamte Fläche eines Wafers erfolgen, um eine gute Gleichmäßigkeit der Galvanisierung in¬nerhalb eines Wafers (WlW-Uniformität), innerhalb und über alle Strukturen eines Dies (WID-Uniformität) und selbst innerhalb der einzelnen Strukturen (WIF-Uniformität) zu erlangen. Diehohe Galvanisierungsrate von WLP- und TSV- Anwendungen setzt Herausforderungen an dieGleichmäßigkeit der galvanisierten Schicht. Für verschiedene WLP-Anwendungen darf dieGalvanisierung eine Radialvariation von höchstens etwa 5% über die Wafer-Oberfläche aufwei¬sen (bezeichnet als WlW-lnhomogenität, die an einer bestimmten Struktur in einem Die fürverschiedene Positionen über den Waferdurchmesser bestimmt wird). Eine ähnlich herausfor¬dernde Anforderung ist die gleichmäßige Abscheidung (Schichtdicke und Form) unterschiedli¬cher Strukturen in unterschiedlichen Größen (z. B. Durchmesser der Struktur) oder Strukturdich¬ten (z. B. eine isolierte Struktur oder eine in der Mitte eines Chip-Die-Arrays eingebettete Struk¬tur). Diese Güteanforderung wird üblicherweise als WID-Inhomogenität bezeichnet. Die WID-Inhomogenität wird gemessen als die Variabilität der Strukturtypen (z. B. < 5% halbes Tole¬ranzband) an einer bestimmten Stelle, wie oben beschrieben, verglichen mit dem Mittelwert derStrukturhöhe oder einer anderen Größe innerhalb eines bestimmten Wafer-Dies auf einer be¬stimmten Wafer-Position (z. B. mittlerer Radius, Mitte oder Rand).

[0009] Eine weitere, anspruchsvolle Anforderung ist eine umfassende Kontrolle der Struktur¬form. Ohne richtige Kontrolle der Strömung und der konvektiven Stoffübertragung, kann dieGalvanisierung einer Linie oder eines Pillars in einer flachen, konvexen oder konkaven Neigungresultieren, dies in zwei oder drei Richtungen (z. B. ein Sattel oder eine gewölbte Form) miteinem im Allgemeinen flachen Profil, wobei dies aber nicht immer erwünscht ist. Zusätzlichmüssen WLP-Anwendungen mit konventionellen, möglicherweise weniger teuren, Pick undPlace Routing-Verfahren konkurrieren. Zusätzlich kann elektrochemische Abscheidung fürWLP-Anwendungen das Galvanisieren verschiedener Nicht-Kupfer Metalle umfassen, wieLötmetalle wie Blei, Zinn, Zinn-Silber und andere Materialien für Underbump-Metallisierung(UBM) wie Nickel, Cobalt, Gold, Palladium und verschiedene Legierungen derselben, wobeimanche Kupfer enthalten. Galvanisieren von nah-eutektischen Zinn-Silber Legierungen ist einBeispiel für einen Abscheidungsprozess einer Legierung, galvanisiert als bleifreies Lot als Al¬ternative zu einem eutektischen Lot auf Blei-Zinn Basis.

ZUSAMMENFASSUNG

[0010] Die hier aufgeführten Ausführungsformen beziehen sich auf Verfahren und Vorrichtun¬gen für das Galvanisieren von Materialien auf ein Substrat. Generell beinhalten die offengeleg¬ten Verfahren die Verwendung eines verbesserten, perforierten lonen-Widerstandselements mitmehreren Durchgangslöchern, um lonentransport durch die Platte zu ermöglichen und eineSerie von Vorsprüngen oder Stufen um die Gleichmäßigkeit einer Galvanisierung zu erhöhen.In einer Ausgestaltung der Ausführungsformen wird eine Galvanisiervorrichtung vorgestellt,umfassend: (a) einer Galvanisierungskammer die ein Elektrolyt und eine Anode enthält, wäh¬rend Metall auf ein im Wesentlichen ebenes Substrats galvanisiert wird; (b) eine Substrat-Halterung so angeordnet, um das im Wesentlichen ebene Substrat zu halten, so dass die gal¬vanisierte Fläche des Substrats von der Anode während der Galvanisierung getrennt ist; (c) einlonen-Widerstandselement mit: (i) mehreren, durch das lonen-Widerstandselement führendeKanäle, um lonentransport durch das lonen-Widerstandselement während einer Galvanisierung zu gewährleisten; (ii) einer dem Substrat zugewandten Seite, die im Wesentlichen parallel zuder zu galvanisierenden Fläche des Substrats ist und von der zu galvanisierenden Fläche desSubstrats durch einen Zwischenraum separiert ist; sowie (iii) mehreren, auf der zum Substratweisenden Seite des lonen-Widerstandselements positionierten Vorsprüngen; (d) eine Eintritts¬öffnung am Zwischenraum um querströmendes Elektrolyt in den Zwischenraum einzuleiten; und(e) eine Austrittsöffnung am Zwischenraum um im Zwischenraum querströmendes Elektrolytaufzufangen, wobei die Einlass- und Auslassöffnung während des Galvanisierungsvorgangsungefähr in azimutal entgegengesetzten Randpositionen an der zu galvanisierenden Seite desSubstrats positioniert sind.

[0011] In bestimmten Ausführungsformen, ist der Abstand zwischen der dem Substrat zuge¬wandten Seite des lonen-Widerstandselements und der zu galvanisierenden Substratseiteweniger als etwa 15 mm, gemessen zwischen der zu galvanisierenden Substratseite und derEbene des lonen-Widerstandselements. Der Abstand zwischen der zu galvanisierenden Sub¬stratseite und der obersten Höhe der Vorsprünge kann in bestimmten Fällen zwischen 0.5- 4mm betragen. Die Vorsprünge können in bestimmten Fällen eine Höhe zwischen 2-10 mmaufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen sind die Vorsprünge, im Mittel, im Wesentli¬chen senkrecht zum querströmenden Elektrolyt angeordnet. Ein, mehrere oder alle Vorsprüngekönnen ein Länge-Breite-Verhältnis von mindestens 3:1 aufweisen. In verschiedenen Ausfüh¬rungsformen sind die Vorsprünge im Wesentlichen deckungsgleich mit der zu galvanisierendenSubstratseite.

[0012] Es können Vorsprünge mit vielen verschiedenen Formen verwendet werden. In man¬chen Fällen sind mindestens zwei verschiedene Formen und/oder Größen von Vorsprüngen aufdem lonen-Widerstandselement vorhanden. Ein oder mehrere Vorsprünge können einen Aus¬schnitt enthalten, durch den Elektrolyt während dem Galvanisieren fließen kann. Die Vorsprün¬ge können im Allgemeinen rechteckig geformt, dreieckig oder zylindrisch oder mit einer Kombi¬nation derselben. Die Vorsprünge können eine noch kompliziertere Form aufweisen, zum Bei¬spiel ein im Allgemeinen rechteckiger Vorsprung mit verschieden geformten Ausschnitten obenund unten am Vorsprung. In manchen Fällen haben die Vorsprünge eine obere Dreieckform.Ein Beispiel ist ein rechteckiger Vorsprung mit einer dreieckigen Spitze. Ein anderes Beispiel istein Vorsprung mit einer insgesamt dreieckigen Form.

[0013] Die Vorsprünge ragen von der perforierten lonen-Widerstandsplatte in einem senkrech¬ten Winkel oder in einem nicht-senkrechten Winkel oder in einer Kombination von Winkeln auf.Somit beinhalten in bestimmten Ausgestaltungen die Vorsprünge eine Fläche die im Wesentli¬chen senkrecht zur Ebene des lonen-Widerstandselements ist. Alternativ oder zusätzlich kön¬nen die Vorsprünge eine Fläche beinhalten, die von der Ebene des lonen-Widerstandselementin einem nicht-rechten Winkel hervorsteht. In manchen Implementierungen bestehen die Vor¬sprünge aus mehr als einem Segment. Beispielsweise können die Vorsprünge ein erstes undzweites Vorsprungssegment beinhalten, wobei das erste und zweite Vorsprungssegment vonder Querstromrichtung des Elektrolyts durch im Wesentlichen ähnliche, aber mit unterschiedli¬chen Vorzeichen versehene Winkel versetzt sind.

[0014] Das lonen-Widerstandselement ist dazu vorgesehen ein elektrisches Feld zu formen unddas Fließverhalten des Elektrolyts nahe am Substrat während der Galvanisierung zu steuern. Inverschiedenen Ausführungsformen, wird ein unterer Sammelbereich unterhalb der unterenSeite des lonen-Widerstandselements positioniert, wobei die untere Seite von der Substrat-Halterung abgewandt ist. Eine zentrale Elektrolytkammer und ein oder mehrere Zuführkanälesind ausgebildet um Elektrolyt von der zentralen Elektrolytkammer zur Einlassöffnung als auchzum unteren Sammelbereich zu leiten. Auf diese Weise kann Elektrolyt direkt der Einlassöff¬nung zugeführt werden um eine Querströmung über den perforierten lonen-Widerstandsele¬ment zu bilden, und Elektrolyt kann gleichzeitig dem unteren Sammelbereich zugeführt werden,wobei es durch die Kanäle in den perforierten lonen-Widerstandselement strömt um in denZwischenraum zwischen den Substrat und den perforierten lonen-Widerstandselement einzutre¬ten. Ein Verteiler für die Querstromzuführung kann strömungstechnisch an die Einlassöffnungangeschlossen werden. Die Querstromzuführung kann zumindest teilweise aus einer Kavität in dem lonen-Widerstandselement gebildet werden. In bestimmten Ausführungsformen ist derVerteiler für die Querstromzuführung vollständig im lonen-Widerstandselement enthalten.

[0015] Ein Ring zur Strömungseingrenzung kann über einen Randbereich des lonen-Wider-standselements positioniert werden. Der Ring zur Strömungseingrenzung hilft die Strömung vondem Verteiler für die Querstromzuführung so umzuleiten, dass sie parallel zur Substratoberflä¬che strömt. Die Vorrichtung kann ebenso einen Mechanismus zur Rotation der Substrat-Halterung während des Galvanisierens, beinhalten. In bestimmten Ausführungsformen kann dieEinlassöffnung einen Bogen von etwa zwischen 90-180° nahe am Randbereich der zu galvani¬sierenden Seite des Substrats aufspannen. Die Einlassöffnung kann mehrere azimutal unter¬schiedliche Segmente aufweisen. Mehrere Elektrolyt-Eintrittszuführungen können ausgebildetwerden um Elektrolyt mehreren azimutal unterschiedlichen Einlasssegmenten zuzuführen. Desweiteren können ein oder mehrere Flusskontrollelemente ausgebildet werden, um unabhängigvoneinander mehrere Elektrolyt-Volumenströmen für mehrere Elektrolyt-Einlassöffnungen zukontrollieren. In mehreren Ausgestaltungen wird die Einlass- und Auslassöffnung zur Erzeu¬gung eines querströmenden Elektrolyts im Zwischenraum verwendet. Damit soll eine Scherkraftauf der zu galvanisierenden Seite des Substrats während des Galvanisierens erzeugt odererhalten werden. In bestimmten Ausführungsformen können die Vorsprünge in mehreren paral¬lelen Reihen angeordnet werden. Diese Reihen können zwei oder mehr diskontinuierliche Vor¬sprünge beinhalten, durch einen Zwischenraum ohne Vorsprung getrennt, wobei die Zwischen¬räume ohne Vorsprung in zwei aneinandergrenzenden Reihen im Wesentlichen nicht in derRichtung des querströmenden Elektrolyts aneinandergereiht sind.

[0016] In einer anderen Ausgestaltung der offengelegten Ausführungsformen wird eine Galva¬nisiervorrichtung vorgestellt, mit: (a) einer Galvanisierkammer um ein Elektrolyt und eine Anodeaufzunehmen, während des Galvanisierens von Metall auf ein im Wesentlichen ebenes Sub¬strat; (b) eine Substrat-Halterung, um ein im Wesentlichen ebenes Substrat zu halten, so dassdie zu galvanisierende Seite des Substrats von der Anode während des Galvanisierens sepa¬riert ist; (c) ein lonen-Widerstandselement, aufweisend: (i) mehreren, durch das lonen-Widerstandselement führende Kanäle, um lonentransport durch das lonen-Widerstandselementwährend einer Galvanisierung zu gewährleisten; (ii) einer dem Substrat zugewandten Seite, dieim Wesentlichen parallel zu der zu galvanisierenden Fläche des Substrats ist und von der zugalvanisierenden Fläche des Substrats durch einen Zwischenraum separiert ist; sowie (iii) eineStufe, die auf der dem Substrat zugewandten Fläche des lonen-Widerstandselements positio¬niert ist. Dabei weist die Stufe eine Höhe und einen Durchmesser auf, wobei der Durchmesserder Stufe im Wesentlichen deckungsgleich mit der zu galvanisierenden Seite des Substrats istund wobei die Höhe und der Durchmesser der Stufe ausreichend klein sind, um Elektrolytflussunter der Substrat-Halterung, über die Stufe und in den Zwischenraum während des Galvanisie¬rens zu ermöglichen; (d) eine Einlassöffnung zum Zwischenraum um Elektrolyt in den Zwi¬schenraum einzulassen; und (e) eine Auslassöffnung zum Zwischenraum um im Zwischenraumfliessendes Elektrolyt aufzufangen, wobei die Ein- und Auslassöffnung ein querströmendesElektrolyt im Zwischenraum bilden, und damit während des Galvanisierens eine Scherkraft aufder zu galvanisierenden Seite des Substrats generieren oder erhalten.

[0017] In einer weiteren Ausgestaltung der offengelegten Ausführungsformen wird eine perfo¬rierte lonen-Widerstandsquelle zur Benutzung in einer Galvanisiervorrichtung zur Galvanisie¬rung von Material auf einem Halbleiterwafer mit Standard-Durchmesser vorgestellt, mit: einerPlatte die ungefähr deckungsgleich mit der zu galvanisierenden Seite des Halbleiterwafers ist,wobei die Platte eine Dicke im Bereich von ungefähr 2-25 mm aufweist; mindestens etwa 1000nicht-kommunizierende Durchgangslöcher durch die gesamte Dicke der Platte verlaufend,wobei die Durchgangslöcher lonentransport durch die Platte während des Galvanisierens er¬möglichen; und mehrere Vorsprünge die auf einer Seite der Platte angeordnet sind.

[0018] In einer anderen Ausgestaltung der offengelegten Ausführungsformen wird ein perforier¬tes lonen-Widerstandselement zur Verwendung in einer Galvanisiervorrichtung zum Galvanisie¬ren von Material auf einen Halbleiterwafer mit Standard-Durchmesser offengelegt, mit: einerPlatte die ungefähr deckungsgleich mit der zu galvanisierenden Seite eines Halbleiterwafers ist, wobei die Platte eine Dicke im Bereich von ungefähr 2-25 mm aufweist; mindestens etwa 1000nicht-kommunizierenden, durch die gesamte Dicke der Platte verlaufenden Durchgangslöchern,wobei die Durchgangslöcher lonentransport durch die Platte während des Galvanisierens er¬möglichen; und eine Stufe bestehend aus einem erhöhten Plattenbereich in einem mittigenBereich der Platte; einem nicht-erhöhten Platten-Bereich positioniert am Randbereich der Plat¬te.

[0019] In einer weiteren Ausgestaltung der offengelegten Ausführungsformen wird ein Verfah¬ren zum Galvanisieren eines Substrats vorgestellt, mit: (a) Aufnahme eines im Wesentlichenebenen Substrats in einer Substrat-Halterung, worin die zu galvanisierende Seite des Substratsausgesetzt ist und die Substrat-Halterung derart ausgebildet ist, dass die zu galvanisierendeSeite des Substrats von der Anode während des Galvanisierens separiert ist; (b) Eintauchen des Substrats in Elektrolyt, wobei ein Zwischenraum zwischen der zu galvanisie¬renden Seite des Substrats und der Fläche des lonen-Widerstandselements gebildet wird,wobei das lonen-Widerstandselement mindestens ungefähr deckungsgleich mit der zu galvani¬sierenden Seite des Substrats ist, wobei das lonen-Widerstandselement lonentransport durchdas lonen-Widerstandselement während des Galvanisierens ermöglicht und wobei das lonen-Widerstandselement mehrere Vorsprünge auf der dem Substrat zugewandten Fläche des lo¬nen-Widerstandselements aufweist und die Vorsprünge im Wesentlichen deckungsgleich mitder zu galvanisierenden Seite des Substrats sind; (c) fliessendes Elektrolyt in Kontakt mit demsich in der Substrat-Halterung (i) befindlichen Substrat aus einer seitlichen Einlassöffnungkommend, in den Zwischenraum, und aus der seitlichen Auslassöffnung hinausfliessend, und(ii) von unterhalb des lonen-Widerstandselements, durch das lonen-Widerstandselement in denZwischenraum, und durch die Auslassöffnung verlassend, wobei die Ein- und Auslassöffnungangeordnet sind um querströmendes Elektrolyt im Zwischenraum während des Galvanisierenszu bilden; (d) Rotieren der Substrat-Halterung; und (e) Galvanisieren von Material auf die zugalvanisierende Seite des Substrats unter Fluss des Elektrolyts wie in (c).

[0020] In manchen Ausführungsformen beträgt der Zwischenraum ungefähr 15 mm oder weni¬ger, gemessen von der zu galvanisierenden Seite des Substrats und der Fläche des lonen-Widerstandselements. Ein Zwischenraum zwischen der zu galvanisierenden Seite des Sub¬strats und der obersten Fläche der Vorsprünge kann im Bereich von ungefähr 0.5-4 mm liegen.In bestimmten Implementierungen kann die seitliche Einlassöffnung in zwei oder mehr azimutalunterschiedliche und strömungstechnisch separierte Sektionen aufgeteilt sein und der Elektro¬lytfluss in die azimutal unterschiedlichen Sektionen kann unabhängig kontrolliert werden. Strö¬mungsleitelemente können in manchen Fällen in dem Zwischenraum positioniert werden. DieStrömungsleitelemente können das Elektrolyt dazu bringen, in einem im Wesentlichen linearenStrömungsweg von der seitlichen Einlassöffnung zur seitlichen Auslassöffnung zu strömen.

[0021] Eine anderen Ausgestaltung der offengelegten Ausführungsformen ist ein Verfahren fürdas Galvanisieren eines Substrats, umfassend: (a) Aufnahme eines im Wesentlichen ebenenSubstrats in einer Substrat-Halterung, worin die zu galvanisierende Seite des Substrats ausge¬setzt ist und die Substrat-Halterung derart ausgebildet ist, dass die zu galvanisierende Seitedes Substrats von der Anode während des Galvanisierens separiert ist; (b) Eintauchen desSubstrats in Elektrolyt, wobei ein Zwischenraum zwischen der zu galvanisierenden Seite desSubstrats und der Fläche des lonen-Widerstandselements gebildet wird, wobei das lonen-Widerstandselement mindestens annähernd deckungsgleich mit der zu galvanisierenden Seitedes Substrats ist, wobei das lonen-Widerstandselement lonentransport durch das lonen-Wi¬derstandselement während des Galvanisierens ermöglicht, und wobei das lonen-Widerstand¬selement eine Stufe auf einer dem Substrat zugewandten Seite des lonen-Widerstandselementaufweist, mit der Stufe in einem mittigen Bereich des lonen-Widerstandselements positioniert,und von einem nicht-erhöhten Bereich des lonen-Widerstandselements umgeben ist. (c) Flies¬sendes Elektrolyt in Kontakt mit dem sich in der Substrat-Halterung (i) befindlichen Substrat auseiner seitlichen Einlassöffnung kommend, über die Stufe, in den Zwischenraum, nochmal überdie Stufe, und aus einer seitlichen Auslassöffnung hinausfliessend, und (ii) von unterhalb deslonen-Widerstandselements, durch das lonen-Widerstandselement in den Zwischenraum, über die Stufe, und durch die Auslassöffnung verlassend, wobei die Ein- und Auslassöffnung soentworfen oder angepasst sind, querströmendes Elektrolyt im Zwischenraum während desGalvanisierens zu bilden; (d) Rotieren der Substrat-Halterung; und (e) Galvanisieren von Mate¬rial auf die zu galvanisierende Seite des Substrats unter Fluss des Elektrolyts wie in (c).

[0022] Diese und andere Merkmale werden nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehöri¬gen Zeichnungen beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0023] FIG. 1A zeigt eine isometrische Ansicht einer perforierten lonen-

Widerstandsplatte, eine Ansammlung von Vorsprüngen aufweisend,und somit mit bestimmten Ausführungsformen übereinstimmend.

[0024] FIG. 1B zeigt eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zur Halterung und

Positionierung eines Substrats für eine elektrochemische Behandlungvon Halbleiterwafern.

[0025] FIG. 1C zeigt einen Querschnitt eines Teils einer Anordnung zum Haltern eines

Substrats insbesondere eines Konus und Cups.

[0026] FIG. 1D zeigt eine vereinfachte Ansicht einer Galvanisier-Zelle die zur Anwen¬ dung der hier erwähnten Ausführungsformen verwendet werden kann.

[0027] FIG. 2 veranschaulicht eine Explosionsdarstellung verschiedener Teile einer

Galvanisiervorrichtung die typischerweise in der Kathodenkammervorhanden sind, in Übereinstimmung mit bestimmten, hier offengeleg¬ten Ausführungsformen.

[0028] FIG. 3A zeigt eine Detailansicht einer seitlichen Querfluss-Einlassöffnung und umgebende Hardware, gemäß bestimmten, hier offengelegten Ausfüh¬rungsformen.

[0029] FIG. 3B zeigt eine Detailansicht einer Auslassöffnung für eine Querströmung, einen CIRP (CIRP = channeled ionically resistive plate, perforierte lo-nen-Widerstandsplatte) -Einlassverteiler und umgebende Hardware, inÜbereinstimmung mit bestimmten, hier aufgeführten Ausgestaltungen.

[0030] FIG. 4 zeigt einen Querschnitt mehrerer Bestandteile der Galvanisiervorrich¬ tung aus FIG. 3A-B.

[0031] FIG. 5 zeigt einen Verteiler für die Querstromzuführung und Showerhead (Showerhead bezeichnet hier eine einem Duschkopf ähnelnde Ein-und Auslassöffnung) unterteilt in 6 einzelne Segmente, gemäß be¬stimmten Ausführungsformen.

[0032] FIG. 6 zeigt eine Draufsicht einer CIRP und zugehöriger Hardware gemäß einer Ausführungsform, mit besonderen Fokus auf die Seite der Quer¬strom-Einlassöffnung.

[0033] FIG. 7 veranschaulicht in einer vereinfachten Draufsicht eine CIRP mit zuge¬ höriger Hardware, die Ein- und Auslassseiten des Querstrom-Sammelkanal zeigend, gemäß mehrerer offengelegter Ausführungs¬formen.

[0034] FIG. 8A-B zeigt eine Ausführung eines Bereichs einer Querfluss-Einlassöffnung, gemäß bestimmten Ausführungsformen.

[0035] FIG. 9 zeigt einen Bereich einer Querfluss-Einlassöffnung unter Hervorhe¬ bung relevanter Formen und Maße.

[0036] FIG. 10A zeigt einen Bereich einer Einlassöffnung wobei ein perforiertes lonen-

Widerstandselement mit Stufe verwendet wird.

[0037] FIG. 10B zeigt ein Beispiel eines perforierten lonen-Widerstandselements mit einer Stufe.

[0038] FIG. 11 zeigt einen Bereich einer Einlassöffnung wobei ein perforiertes lonen-

Widerstandselement mit einer Reihe von Vorsprüngen verwendet wird.

[0039] FIG. 12 zeigt eine Detailansicht einer perforierten lonen-Widerstandsplatte die

Vorsprünge aufweist.

[0040] FIG. 13 und 14 zeigt verschiedene Formen und Ausführungen für Vorsprünge, gemäß bestimmten Ausführungsformen.

[0041] FIG. 15 zeigt einen Vorsprung mit zwei unterschiedlichen Arten von Ausschnit¬ ten.

[0042] FIG. 16 zeigt eine perforierte lonen-Widerstandsplatte mit der Art Vorsprung wie in FIG. 15.

[0043] FIG. 17 zeigt eine vereinfachte Draufsicht einer perforierten Widerstandsplatte mit diskontinuierlichen Vorsprüngen die innerhalb einer Reihe durchZwischenräume separiert sind.

[0044] FIG. 18 zeigt in Detailansicht einen Querschnitt einer lonen-Widerstandsplatte mit Vorsprüngen.

[0045] FIG. 19 illustriert in einer vereinfachte Draufsicht eine Ausführungsform einer perforierten lonen-Widerstandsplatte mit Vorsprüngen aus mehrerenSegmenten.

[0046] FIG. 20 präsentiert experimentelle Daten die zeigen, dass durch Hinzufügen von Vorsprüngen auf einer perforierten lonen-Widerstandsplatte einegleichmäßigere Galvanisierung gefördert wird, indem eine geringereBump-Höhen/Dicken-Variation erreicht wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

[0047] In dieser Anmeldung werden die Begriffe “Halbleiterwafer,” “Wafer,” “Substrat,” “Wafer¬substrat,” und “teilweise hergestellter integrierter Schaltkreis” synonym verwendet. Ein Durch¬schnittsfachmann auf diesem Gebiet würde verstehen, dass der Begriff “teilweise hergestellterintegrierter Schaltkreis” sich demnach auf einen Silizium-Wafer in einem von vielen Fabrikati¬onsschritten für integrierte Schaltkreise beziehen kann. Die nachfolgende detaillierte Beschrei¬bung setzt voraus, dass die Erfindung auf einen Wafer implementiert wird. Oft haben Halb¬leiterwafer einen Durchmesser von 200, 300 oder 450 mm. Jedoch ist die Erfindung nicht da¬rauf beschränkt. Das Werkstück kann verschiedene Formen, Abmessungen und Materialienhaben. Neben Halbleiterwafern gibt es andere Werkstücke, die von dieser Erfindung profitierenkönnen, darunter verschiedene Artikel wie Leiterplatten oder ähnliches.

[0048] In der nachfolgenden Beschreibung sind zahlreiche spezifische Details dargelegt, umein gründliches Verständnis der beschriebenen Ausführungsformen zu vermitteln. Die offenge¬legten Ausführungsformen können ohne einige oder aller dieser spezifischen Details verwendetwerden. In anderen Fällen sind allgemein bekannte Prozessschritte nicht im Detail beschrieben,um das Verständnis der offengelegten Ausführungsbeispiele nicht zu erschweren. Während dieoffengelegten Ausführungsformen in Verbindung mit den spezifischen Ausführungsformenbeschrieben werden, versteht es sich, dass es nicht beabsichtigt ist, die offengelegten Ausfüh¬rungsformen zu beschränken.

[0049] In nachfolgender Abhandlung, unter Bezugnahme auf Ober- und Unterstrukturen (oderähnliche Begriffe wie obere und untere Strukturen etc.) oder Elemente der offengelegten Aus¬führungsformen, werden die Begriffe oben und unten nur zum leichteren Verständnis verwendetund stellen nur einen Bezugspunkt dar oder eine Ausführung der Erfindung. Es sind andereKonfigurationen möglich, zum Beispiel solche, in welchen die oberen und unteren Komponen- ten in Bezug auf die Richtung des Gravitationsfeldes vertauscht wurden und/oder in welchendie oberen und unteren Komponenten zu linken und rechten oder rechten und linken Kompo¬nenten werden. Hierin beschrieben werden Methoden und Vorrichtungen zum Galvanisierenvon einem oder mehreren Metallen auf ein Substrat. Bei den beschriebenen Ausführungsfor¬men ist im Allgemeinen das Substrat ein Halbleiterwafer; jedoch ist die Erfindung nicht daraufbeschränkt.

[0050] Die offengelegten Ausführungsformen umfassen Galvanisiervorrichtungen und Verfah¬ren zur Kontrolle der Elektrolyt-Hydrodynamik während des Galvanisierens um eine in hohemMaße gleichmäßige galvanisierte Schicht zu erzeugen. In bestimmten Implementierungenkönnen die offengelegten Ausführungsformen Verfahren und Vorrichtungen verwenden, dieKombinationen auftreffender Strömungen erzeugen (Strömung auf oder senkrecht zur Werk¬stückoberfläche gerichtet) und Scherströmung (manchmal als "Querstrom" oder Strömungparallel zur Werkstückoberfläche bezeichnet).

[0051] Die offengelegten Ausführungsformen verwenden eine perforierte lonen-Widerstands-platte (CIRP) mit einem schmalen Kanal (ein Querstrom-Sammelkanal) zwischen der zu galva¬nisierenden Waferfläche und der Oberseite der CIRP. Die CIRP dient vielen Funktionen, darun¬ter 1) lonenfluss von einer Anode, die sich im Allgemeinen unterhalb der CIRP befindet, zumWafer zu ermöglichen, 2) einem Fluid den Fluss durch die CIRP aufwärts und im Allgemeinenzur Waferoberfläche zu ermöglichen, und 3) den Fluidstrom eines Elektrolyts aus dem Quer¬strom-Sammelkanal nach außen hin einzugrenzen und zu begrenzen. Der Fluidstrom in demQuerstrom-Sammelkanal wird zum einen aus Fluid, dass durch Durchgangslöcher in die CIRPeingeleitet wird, zum anderen aus Fluid von einer Querstromzuführung, typischerweise auf derCIRP und auf einer Seite des Wafers sich befindend, gebildet.

[0052] In hierin offengelegten Ausführungsformen, ist die Oberseite der CIRP modifiziert um diemaximale Abscheidungsrate und die Gleichmäßigkeit der Galvanisierung über die Waferflächeund innerhalb der zu galvanisierenden Strukturen zu erhöhen. Die Modifikation auf der CIRP-Oberseite kann in der Form einer Stufe oder einer Anordnung von Vorsprüngen sein. FIG. 1Azeigt in einer isometrischen Ansicht eine CIRP 150 mit einer darauf befindlichen Anordnung vonVorsprüngen 151. Diese Modifikationen der CIRP werden nachfolgend genauer erörtert.

[0053] In bestimmten Implementierungen ist die Vorrichtung zum Generieren einer Querströ¬mung in dem Querstrom-Sammelkanal eine Einlassöffnung mit, zum Beispiel, passenden Vor¬richtungen zum Leiten und Verteilen des Fluidstroms am oder in der Nähe des Randbereichsdes perforierten lonen-Widerstandselements. Die Einlassöffnung leitet querströmende Katho-den-Fluid entlang der substratseitigen Fläche des perforierten lonen-Widerstandselements ein.Die Einlassöffnung ist azimutal asymmetrisch teilweise der Umrandung des perforierten lonen-Widerstandselements folgend. Die Einlassöffnung kann einen oder mehrere Zwischen- oderHohlräume umfassen, zum Beispiel einen ringförmigen Hohlraum, bezeichnet als Querstromzu¬führung, der am äußeren Rand des perforierten lonen-Widerstandselement angeordnet ist.Andere Elemente in Verbindung mit der Funktion der Querstromzuführung sind gegebenenfallsvorgesehen. Darin enthalten ein Showerhead zur Verteilung der zugeführten Querströmung, einQuerfluss-Begrenzungsring und Leitelemente für den Fluidstrom, die nachfolgend in Verbin¬dung mit den Zeichnungen beschrieben werden.

[0054] In bestimmten Ausführungsformen ermöglicht die Vorrichtung einen Elektrolyt-Flusswährend des Galvanisierens zu oder senkrecht zu der galvanisierenden Seite eines Substratsmit einer mittleren Fließgeschwindigkeit von mindestens etwa 3 cm/s (z.B. mindestens etwa5 cm/s oder mindestens etwa 10 cm/s) bei Austritt aus den Löchern des perforierten lonen-Widerstandselements. In bestimmten Ausführungsformen ist die Vorrichtung für Betriebsbedin¬gungen konfiguriert, bei denen eine mittlere transversale Elektrolyt-Geschwindigkeit von unge¬fähr 3 cm/s oder höher (z. B. ungefähr 5 cm/s oder höher, ungefähr 10 cm/s oder höher, unge¬fähr 15 cm/s oder höher oder ungefähr 20 cm/s oder höher) über den Mittelpunkt der zu galva¬nisierenden Seite des Substrats erreicht wird. Diese Volumenströme (d. h. die Volumenströmebeim Verlassen der Löcher des lonen-Widerstandselements und Volumenströme über der zu galvanisierenden Seite des Substrats) sind für bestimmte Ausführungsformen angemessen füreine Galvanisierkammer mit einem Gesamt-Volumenstrom von ungefähr 20 l/min und einemSubstrat mit etwa 12 inch (annähernd 300 mm) Durchmesser. Die hier gezeigten Ausführungs¬formen können auf verschiedene Substratgrößen angewendet werden. In manchen Fällen hatdas Substrat einen Durchmesser von ungefähr 200 mm, ungefähr 300 mm oder ungefähr 450mm. Des weiteren können die hier gezeigten Ausführungsformen für einen weiten Bereich desGesamt-Volumenstroms verwendet werden. In bestimmten Implementierungen liegt der Ge¬samt-Volumenstrom im Bereich von etwa 1-60 l/min, im Bereich von etwa 6-60 l/min, im Bereichvon etwa 5-25 l/min oder im Bereich von etwa 15-25 l/min. Die Volumenströme die während desGalvanisierens erreicht werden, können Beschränkungen auf Grund der mit verwendeten Appa¬rate unterliegen, wie Größe und Kapazität der verwendeten Pumpen. Ein Fachmann würdeverstehen, dass die hier genannten Volumenströme größer ausfallen könnten, wenn die offen¬gelegten Verfahren mit größeren Pumpen praktiziert werden würden.

[0055] In einigen Ausführungsformen enthält die Vorrichtung zur Galvanisierung abgetrennteAnoden- und Kathodenkammern in denen sich verschiedene Elektrolytkompositionen, Elektro¬lyt-Kreisläufe und/oder hydrodynamische Systeme in jeder der beiden Kammern befinden. Eineionisch-permeable Membran kann dazu eingesetzt werden, um direkten konvektiven Stofftrans¬port (Massenbewegung durch Strömung) einer oder mehrerer Komponenten zwischen denKammern zu verhindern und eine erwünschte Abtrennung zwischen den Kammern zu gewähr¬leisten. Die Membran kann Elektrolyt-Massenfluss blockieren und Transport bestimmter Sub¬stanzen wie organischer Additive verhindern, wohingegen lonen-Transport selektiv ermöglichtwird, zum Beispiel nur Kationen (Kationenaustauschermembran) oder nur Anionen (Anionen¬austauschermembran). Als typisches Beispiel ist für bestimmte Ausführungsformen die Katio¬nenaustauschermembran NAFION™ von DuPont aus Wilmington/Delaware (USA), in der Mem¬bran mit enthalten oder ein vergleichbares ionisch-selektives Polymer. In anderen Fällen enthältdie Membran kein lonenaustauschmaterial, sondern beinhaltet stattdessen ein mikroporösesMaterial. Üblicherweise wird das Elektrolyt in der Kathode als „Katholyt“ bezeichnet und dasElektrolyt in der Anode wird als „Anolyt“ bezeichnet. Häufig haben Katholyt und Anolyt unter¬schiedliche Zusammensetzungen, wobei das Anolyt keine oder nur wenige Galvanisierungszu¬sätze enthält (z. B Accelerator, Suppressor und/oder Leveier) und das Katholyt signifikanteAnteile dieser Zusätze enthält. Die Konzentration von Metall-Ionen und Säuren verhält sichebenso oft unterschiedlich zwischen beiden Kammern. Ein Beispiel einer Galvanisiervorrichtungmit abgetrennten Anodenkammer ist in US-Patent 6527920, 6821407 und 8262871 beschrie¬ben.

[0056] In manchen Ausführungsformen muss die Membran kein lonenaustauschmaterial ent¬halten. In manchen Beispielen besteht die Membran aus einem mikroporösen Material wiePolyethersulfon, produziert von Koch Membrane, Wilmington/Massachusetts (USA). DieserMembran-Typ ist vor allem anwendbar für inerte Anoden-Anwendungen wie Zinn-Silber- undGold-Galvanisieren, kann aber auch für Anwendungen mit Opferanoden wie Nickel-Galvanisieren verwendet werden.

[0057] In bestimmten Ausführungsformen und wie hier noch ausführlich beschrieben, kann dasKatholyt durch einen der beiden Hauptpfade in der Galvanisierzelle fließen. Im ersten Haupt¬pfad wird das Katholyt in einen Verteilerbereich gespiesen, nachfolgend als „CIRP- Verteilerbe¬reich“ bezeichnet, der unterhalb der CIRP angeordnet ist und im Allgemeinen (aber nicht not¬wendigerweise) oberhalb der Zellen-Membran und/oder Halter für den Membran-Rahmen. VomCIRP-Verteilerbereich strömt das Katholyt aufwärts durch die viele Öffnungen in der CIRP,durch die CIRP in den Substrat-Zwischenraum (häufig auch als Querstrom oder Querstrom-Sammelkanal bezeichnet) und sich in Richtung Wafer-Oberfläche bewegend. In einem zweitenPfad wird dem Querstrom ein Elektrolyt eingespeist, indem Katholyt von einer Seite aus in eineQuerstromzuführung gespiesen wird. Von der Querstromzuführung, trifft das Katholyt in dieCIRP auf den Substrat-Zwischenraum (d. h. den Querstrom-Sammelkanal), dabei über dieSubstrat-Oberfläche in einer zur Substrat-Oberfläche hauptsächlich parallelen Richtung flie¬ßend.

[0058] Obwohl einige der hier beschriebenen Ausgestaltungen für verschiedene Arten vonGalvanisiervorrichtungen angewendet werden können, betreffen die meisten Beispiele Anwen¬dungen der Art „Wafer-Face-Down“ und „Fountain-Plating“ In solchen Vorrichtungen hat das zugalvanisierende Werkstück (gemäß den hier aufgeführten Beispielen typischerweise ein Halblei¬ter-Wafer) im Allgemeinen eine im Wesentlichen horizontale Ausrichtung (die in manchen Fällenein paar Grad von der genauen horizontalen Ausrichtung abweichen kann, für einen Teil oderwährend des gesamten Prozess und kann während des Galvanisierens in Rotation versetztwerden, womit sich ein hauptsächlich vertikal nach oben gerichtetes Elektrolyt-Konvektionsprofilergibt. Zusammen mit dem von der Mitte zum Rand des Wafers fließenden Massenstrom unddurch die höhere Geschwindigkeit eines rotierenden Wafers am Rand relativ zur Mitte, entstehtein in Richtung Rand immer ausgeprägteres Scherströmungsprofil. Als Beispiel einer Vorrich¬tung bzw. Galvanisierkammer vom Typ Fountain-Plating sei das Sabre® Electroplating System,hergestellt und erhältlich von Novellus Systems, Inc., San Jose/Kalifornien (USA), genannt.Überdies sind Galvanisier-Systeme von der Art Fountain-Plating u. a. beschrieben in US- Patent6800187, 8308931.

[0059] Das zu galvanisierende Substrat ist im Allgemeinen eben oder im Wesentlichen eben.Soweit hier zutreffend, wird für ein Substrat mit Strukturen wie Gräben, Durchgangslöchern,Photoresist-Strukturen und ähnlichem, angenommen, dass es im Wesentlichen eben ist. Häufigsind diese Strukturen von mikroskopischen Dimensionen, obwohl dies nicht notwendigerweiseimmer der Fall sein muss. In vielen Ausführungsformen, können ein oder mehrere Bereiche derSubstrat-Oberfläche maskiert sein, um Kontakt mit Elektrolyt zu vermeiden.

[0060] Die nachfolgende Beschreibung zu FIG. 1B gewährt eine allgemeine, nicht-beschrän¬kende Übersicht, die hilft, die hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren zu verstehen.FIG. 1B zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Gerät zur Halterung und Positionierung vonWafern 100, zur elektrochemischen Behandlung von Halbleiter-Wafern. Vorrichtung 100 verfügtüber Komponenten zum Aufnehmen des Wafers (hierin des Öfteren als „Clamshell“ bezeich¬net). Die hier genannte Clamshell beinhaltet einen Cup 102 und einen Konus 103 die einenAnpressdruck zwischen Wafer und Dichtung aufbauen lassen und somit den Wafer im Cuparretieren.

[0061] Cup 102 wird durch Streben befestigt, die mit der Deckplatte 105 verbunden sind. DieAnordnung (102-105), im Gesamten 101, wird von einem Motor 107 über eine Spindel 106angetrieben. Motor 107 ist an einem Befestigungswinkel 109 befestigt. Die Spindel 106 über¬trägt an einem Wafer ein Drehmoment (wird in dieser Abbildung nicht dargestellt), um währenddes Galvanisierens die Rotation zu ermöglichen. Ein Luftzylinder (nicht dargestellt) innerhalbvon Spindel 106 übt ebenso eine Vertikalkraft zwischen dem Cup und dem Konus 103 aus, umeine Abdichtung zwischen dem Wafer und einer Dichtung (Lippendichtung) im Inneren desCups zu gewährleisten. Im Rahmen dieser Abhandlung wird auf die Anordnung mit den Kom¬ponenten 102-109, die kollektive Bezeichnung Wafer-Halterung 111 verwendet. Es ist jedoch zubeachten, dass das Konzept einer „Wafer-Haltung“ sich im Allgemeinen auf vielfältige Kombina¬tionen und Unterkombinationen von Komponenten erstreckt, die einen Wafer aufnehmen undseine Bewegung und Positionierung ermöglichen.

[0062] E in Schwenkmechanismus, bestehend aus einer ersten Platte 115, die verschiebbar miteiner zweiten Platte 117 verbunden ist, ist mit dem Befestigungswinkel 109 verbunden. EinAntriebszylinder 113 ist mit beiden Platten 115 und 117 an den Drehgelenken 119 bzw. 121verbunden. Der Antriebszylinder 113 übt somit eine Kraft auf die Gleitplatte 115 (und damit aufdie Wafer-Halterung 111) über Platte 117 aus. Das distale Ende der Wafer-Halterung 111 (d. h.Befestigungswinkel 109) wird entlang eines gekrümmten Weges (nicht dargestellt), der dieKontaktfläche zwischen Platte 115 und 117 definiert, bewegt. Somit wird das proximale Endeder Wafer-Halterung 111 (d. h. Cup- und Konus-Anordnung) um einen virtuellen Drehpunktgekippt. Damit wird eine geneigte Zuführung eines Wafers in ein Galvanisierungsbad ermög¬licht.

[0063] Die gesamte Vorrichtung 100 wird vertikal auf- oder abbewegt um das proximale Ende der Wafer-Halterung 111 in eine Galvanisierlösung zu tauchen. Dies geschieht durch einenweiteren Aktuator (nicht angezeigt). Somit kann eine Vorrichtung zum Positionieren, bestehendaus zwei Komponenten, eine vertikale Bewegung entlang einer Trajektorie senkrecht zu einemElektrolyt vollführen, und eine Kippbewegung um eine Abweichung von einer horizontalenAusrichtung (parallel zur Elektrolyt-Oberfläche) des Wafers zu ermöglichen (Eintauchen beigekippten Wafer). Eine genauere Beschreibung der Bewegungsmöglichkeiten und der dazuge¬hörigen Hardware für Vorrichtung 100 wird in US- Patent 6551487 beschrieben (durch Verweisvollumfänglich in die vorliegende Offenlegung einbezogen).

[0064] Es ist zu beachten, dass Vorrichtung 100 typischerweise in Galvanisiereinrichtungen miteiner eine Anode (z. B. eine Kupfer-Anode oder eine nicht-metallische, inerte Anode) und Elekt¬rolyt beinhaltenden Galvanisierzelle, Verwendung findet. Die Galvanisierzelle kann ebensoLeitungen und Leitungsanschlüsse für die Elektrolyt-Zirkulation durch die Galvanisierzelle undauf das zu galvanisierende Werkstück, aufweisen. Ebenso können darin Membrane und Sepa¬ratoren enthalten sein, die so beschaffen sind, unterschiedliche Elektrolyt-Zusammensetzungenin einem Anoden- und Kathoden-Raum zu gewährleisten. Physikalische Mittel zum Transfer vonAnolyt zum Katholyt oder zum Galvanisierbad (z. B. direktes Pumpen mit Ventilen) könnenoptional mit enthalten sein.

[0065] Die nachfolgende Beschreibung gibt einen genaueren Einblick in die Anordnung vonCup und Konus der Clamshell. FIG. 1C bildet einen Teil 101 der Anordnung 100 ab, dies bein¬haltet Konus 103 und Cup 102 in Querschnittsansicht. Es ist zu beachten, dass diese Darstel¬lung keine genaue Abbildung einer Konus- und Cup-Anordnung eines Produkts darstellen soll,sondern eine schematische Abbildung zu Diskussionszwecken. Cup 102 wird von der Deckplat¬te 105 getragen, dies geschieht über Streben die mittels Schrauben 108 befestigt sind. ImAllgemeinen stellt Cup 102 eine Auflage dar, auf der Wafer 145 auflagert. Darin enthalten isteine Öffnung, durch die Elektrolyt aus einer Galvanisierzelle den Wafer benetzen kann. Es istzu beachten, dass Wafer 145 eine Frontseite 142 aufweist, an der die Galvanisierung erfolgt.Der Randbereich von Wafer 145 liegt auf Cup 102 auf. Der Konus 103 drückt auf die Rückseitedes Wafers, um diesen während des Galvanisierens zu fixieren.

[0066] Um einen Wafer in 101 aufzunehmen, wird Konus 103 von der abgebildeten Positionangehoben. Dies geschieht mittels Spindel 106, bis Konus 103 die Deckplatte 105 berührt. Indieser Position wird ein Zwischenraum zwischen Cup und Konus gebildet. In diesen kann Wafer145 eingesetzt werden, und somit in den Cup aufgenommen werden. Konus 103 wird dannabgesenkt um, wie abgebildet, den Wafer im Randbereich von Cup 102 einzulegen und miteiner Reihe elektrischer Kontakte (in FIG. 1C nicht dargestellt) zu kontaktieren. Die Kontaktie¬rung erfolgt radial, außerhalb der Lippendichtung 143, entlang des äußeren Randbereichs desWafers. In Ausführungsformen, in denen eine Stufe oder eine Reihe von Vorsprüngen auf derperforierten lonen-Widerstandsplatte (CIRP) zum Einsatz kommt, kann der Wafer auf eine inbestimmten Maße andere Weise eingesetzt werden, damit ein Kontakt des Wafers oder derWafer-Halterung mit der CIRP verhindert wird. Dabei wird der Wafer zuerst durch die Wafer-Halterung in einem Winkel zur Elektrolyt-Oberfläche eingesetzt. Danach rotiert die Wafer-Halterung den Wafer in eine horizontale Position. Während der Drehbewegung des Wafers, isteine Abwärtsbewegung in das Elektrolyt möglich, ohne dabei das CIRP zu behindern. Ein amSchluss stattfindender Schritt des Einlegevorgangs kann eine direkt abwärts gerichtete Einfüh¬rung des Wafers sein. Diese abwärts gerichtete Bewegung kann dann ausgeführt werden, wennder Wafer sich in horizontaler Lage befinden (d. h. nachdem der Wafer nicht mehr gekippt ist).

[0067] Spindel 106 übt sowohl eine vertikale Kraft aus, um über Konus 103 einen Wafer 145aufzunehmen als auch ein Drehmoment um Anordnung 101 zu rotieren. Diese Kraftrichtungenwerden durch Pfeile in FIG. 1C dargestellt. Es ist zu beachten, dass das Galvanisieren desWafers bei rotierenden Wafer ausgeführt wird (wie durch gestrichelte Pfeile ganz oben in FIG.1C dargestellt).

[0068] Cup 102 weist eine zusammendrückbare Lippendichtung 143 auf, mit der eine fluiddich¬te Abdichtung beim Einsetzen des Wafers durch Konus 103 erfolgt. Die Vertikalkräfte von Ko¬ nus und Wafer pressen die Lippendichtung 143 zusammen, damit die fluiddichte Abdichtungerfolgt. Mit der Lippendichtung wird ein Kontakt der Rückseite des Wafers 145 mit Elektrolytverhindert (womit eine Kontamination von Kupfer- oder Zinn-Ionen direkt in Silizium erfolgenkönnte) sowie ein Elektrolyt-Kontakt mit sensiblen Komponenten von Vorrichtung 101. Es kön¬nen sich auch noch Dichtungen zwischen der Trennfläche des Cups und des Wafers befinden,die fluiddichte Abdichtungen bilden, um des weiteren die Rückseite des Wafers 145 (nicht dar¬gestellt) zu schützen.

[0069] Konus 103 beinhaltet ebenso eine Dichtung 149. Gemäß Darstellung, liegt Abdichtung149 nahe am Rand von Konus 103 und dem oberen Bereich vom Cup bei eingelegten Wafer.Damit wird auch Schutz der Rückseite des Wafers 145 vor Elektrolyt gewährleistet, dass in dieClamshell von oberhalb des Cups eintreten könnte. Dichtung 149 kann sowohl mit Konus oderCup verbunden sein, und kann ein einzelnes oder mehrkomponentiges Dichtelement sein.

[0070] Bei Einleiten des Galvanisiervorgangs wird Konus 103 von Cup 102 angehoben undWafer 145 wird der Anordnung 102 zugeführt. Sobald der Wafer zu Beginn in den Cup 102eingeführt wird, typischerweise mittels Roboterarm, sitzt die Wafer-Vorderseite 142 leicht aufder Lippendichtung auf. Während des Galvanisierens rotiert die Anordnung 101 um einegleichmäßige Galvanisierung zu gewährleisten. In nachfolgenden Abbildungen ist die Anord¬nung 101 in einer vereinfachten Form dargestellt. Die Anordnung 101 wird in Verhältnis zu denKomponenten dargestellt, mit denen die Elektrolyt-Hydrodynamik während des Galvanisierensan der Wafer-Oberfläche 142 kontrolliert wird.

[0071] FIG. 1D zeigt in einem Querschnitt die Galvanisiervorrichtung 725 zum Galvanisierenvon Metall auf einen Wafer 145 der von der Wafer-Halterung 101 gehalten, positioniert undrotiert wird. Vorrichtung 725 beinhaltet eine Galvanisier-Zelle 155, eine Zweikammer-Zelle miteiner Anoden-Kammer, zum Beispiel mit einer Kupfer-Anode 160 und Anolyt. Die Anoden-Kammer und Kathoden-Kammer sind getrennt, zum Beispiel durch eine kationische Membran740 die von einer Tragestruktur 735 gehaltert wird. Wie hier beschrieben, beinhaltet die Galva-nisier-Vorrichtung 725 eine CIRP 410. Wie hier auch beschrieben, befindet sich auf CIPR 410ein Fluidumlenkung 325, die eine Funktion bei der Erzeugung von Querströmung erfüllt. DasKatholyt wird der Kathodenkammer (oberhalb von Membran 740) durch die Zuführungen 710zugeführt. Wie hier beschrieben, fließt das Katholyt von den Zuführungen 710 durch die CIRP410 und erzeugt eine auf die zu galvanisierende Seite des Substrats 145 gerichtete Strömung.Zusätzlich zu den Katholyt-Zuführungen 710, wird über eine zusätzliche Zuführung 710a, Ka¬tholyt an der entgegengesetzten Ende des Zwischenraums/Auslassöffnung der FluidumlenkungEnde abgegeben. In diesem Beispiel ist die Auslassöffnung der Fluidzuführung 710 als einKanal in der fluiddefinierenden Platte ausgestaltet. Das funktionelle Ergebnis ist wie folgt: EinKatholyt-Fluss wird direkt der zu galvanisierenden Region zwischen dem CIRP 410 und der zugalvanisierenden Fläche des Wafers zugeführt. Dies geschieht um die Querströmung über denWafer zu verbessern und die Strömungsvektoren über dem Wafer 145 (und Strömungsplatte410) anzugleichen.

[0072] Eine Reihe weiterer Abbildungen illustrieren und erläutern die hierein offengelegtenAusführungsformen. Die Abbildungen inkludieren, unter anderem, eine Reihe von Zeichnungender Strukturelemente und Strömungspfade, in Verbindung mit einer offengelegten Vorrichtungzum Galvanisieren. Diesen Elementen sind bestimmte Namen/Referenznummern zugewiesen,die in der Beschreibung von FIG. 2 bis 19 in konsistenter Weise verwendet werden. FIG. 2präsentiert mehrere Elemente von bestimmten Ausführungsformen, darunter, eine Wafer-Halterung 254, ein Querfluss-Begrenzungsring 210, ein Querstrom-Dichtungsring 238, eineperforierte lonen-Widerstandsplatte (CIRP) 206 mit einem Querfluss-Showerhead 242 undeinem Membran-Rahmen 274 mit Stellstangen zur Fluidkontrolle 274. In FIG. 2 sind dieseElemente in einer Explosionsdarstellung dargestellt um das Zusammenspiel dieser Teile zudemonstrieren.

[0073] Die nachfolgenden Ausführungsformen setzen zum größten Teil voraus, dass die Gal¬vanisiervorrichtung eine separate Anodenkammer aufweist. Die beschriebenen Merkmale sind in einer Kathoden-Kammer enthalten. In Bezug auf FIG. 3A, 3B und 4, enthält die untere Flächeder Kathoden-Kammer einen Membran-Rahmen 274 und eine Membran 202 (NB: Da sie sehrdünn ist, wird die Membran in den Abbildungen nicht dargestellt. Allerdings wird ihre genaueLage 202 als unterhalb der Fläche des Membran-Rahmens 274 angezeigt), mit der die Anoden-Kammer von der Kathoden-Kammer separiert wird. Es können beliebige Konfigurationen vonAnoden- und Kathoden-Kammern eingesetzt werden.

[0074] Die nachfolgende Beschreibung betrifft hauptsächlich die Regelung des Katholyts indem Querstrom-Sammelkanal oder Verteilerbereich 226. Der Querstrom-Sammelkanal 226kann auch als Zwischenraum oder CIRP-Wafer Zwischenraum 226 bezeichnet werden. DasKatholyt wird dem Querstrom-Sammelkanal 226 durch zwei getrennte Zuführungspunkte zuge¬führt: (1) den Kanälen in der perforierten lonen-Widerstandsplatte 206 und (2) der den Quer¬strom einleitenden Struktur 250. Das durch die Kanäle in der CIRP 206 in den Querstrom-Sammelkanal 226 eintretende Katholyt, strömt zur Oberfläche des Werkstücks, üblicherweise ineiner im Wesentlichen senkrechten Richtung. Katholyt, das über die Kanäle eingeleitet wird,bildet kleine Fluid-Strahlen die auf die Werkstück-Oberfläche auftreffen. Diese befindet sich inlangsamer Rotation (z. B. etwa im Bereich von 1 bis 30 U/min) relativ zur perforierten Platte206. Im Gegensatz dazu, ist das im Querstrom-Verteiler 226 über die den Querstrom einleiten¬de Struktur 250 eintretende Katholyt, im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Werkstücksgeleitet.

[0075] Wie in der vorherigen Erörterung ausgeführt wurde, wird eine perforierte lonen-Wider-standsplatte (manchmal auch als perforiertes lonen-Widerstandselement (CIRP) oder virtuelleAnode mit hohen Widerstand (HRVA) bezeichnet) zwischen der Arbeitselektrode (der Waferoder das Substrat) und der Gegenelektrode (der Anode) während des Galvanisierens positio¬niert. Dies ist erforderlich, um einen großen lonensystem-Widerstand nahe an der Wafer-Oberfläche zu realisieren (und somit das elektrische Feld gezielt zu modifizieren) und um dieElektrolyt-Flusscharakteristik zu regeln. Mehrere hier gezeigte Abbildungen zeigen die Relativ-Position der perforierten lonen-Widerstandsplatte 206 in Bezug auf andere Strukturelementeder offengelegten Vorrichtung. Ein Beispiel für ein derartiges lonen-Widerstandselement ist inUS-Patent 8308931 beschrieben. Die hier beschriebene, perforierte lonen-Widerstandsplatte istgeeignet um die radiale Gleichförmigkeit einer Galvanisierung auf Wafer-Oberflächen mit relativkleiner Leitfähigkeit oder mit sehr dünnen Abscheidungslagen zu verbessern. In mehrerenAusführungsformen ist die perforierte lonen-Widerstandsplatte mit einer Stufe oder einer Reihevon Vorsprüngen versehen, wie vorher und nachfolgend erwähnt wird.

[0076] Ein „Membran-Rahmen“ 274 (in mehreren Dokumenten als Anoden-Membran-Rahmenerwähnt) ist ein Strukturelement für einige Ausführungsformen, um eine Membran 202 zumSeparieren einer Anoden- und Kathoden-Kammer, aufzunehmen. Es könnte diesbezüglich auchandere Merkmale in Zusammenhang mit speziellen, hier offengelegten Ausführungsformen,aufweisen. Insbesondere, in Verbindung mit den abgebildeten Ausführungsformen, kann erFluidkanäle 258 und 262 für die Katholyt-Zuführung eines CIRP-Verteilers 208 oder einesQuerstrom-Sammelkanals 226, aufweisen. Des weiteren kann der Membran-Rahmen 274 eineShowerhead-Platte 242, ausgebildet um dem Querstrom-Verteiler querströmendes Katholytzuzuführen, aufweisen. Der Membran-Rahmen 274 kann eine Wehrwand 282 aufweisen, mitderen Hilfe das obere Füllstandslevel an Katholyt kontrolliert und reguliert werden kann. Mehre¬re hier gezeigte Illustrationen zeigen den Membram-Rahmen 274 in Beziehung zu anderenStrukturelementen der offengelegten Galvanisiervorrichtung.

[0077] Der Membran-Rahmen 274 ist eine steife Strukturkomponente zum Haltern einer Memb¬ran 202. Dabei handelt es sich um eine lonenaustausch-Membran, zum Separieren einer Ka¬thoden-Kammer von einer Anoden-Kammer. Wie bereits beschrieben, enthält die Anoden-Kammer ein Elektrolyt einer ersten Zusammensetzung während die Kathoden-Kammer einElektrolyt einer zweiten Zusammensetzung enthält. Der Membran-Rahmen 274 kann darüber-hinaus mehrere Fluid-Regelstangen 270 aufweisen (auch als fluidbegrenzende Elemente be¬zeichnet). Diese dienen zur Kontrolle der Fluid-Zuführung an dem perforierten lonen-Widerstandselement 206. Der Membran-Rahmen 274 definiert den am weitesten unten liegen¬ den Bereich der Kathoden-Kammer und die am weitesten oben liegenden Bereich der Anoden-Kammer. Die beschriebenen Komponenten sind vollumfänglich auf der Werkstückseite einerelektrochemischen Galvanisierzelle positioniert, oberhalb der Anoden-Kammer und der Ano-den-Kammer-Membran 202. Sie können somit als Teil der Kathoden-Kammer angesehen wer¬den. Es wird darauf hingewiesen, dass bestimmte Implementierungen von Vorrichtungen zurZuführung einer Querströmung keine separate Anoden-Kammer verwenden und damit einMembran-Rahmen 274 nicht wesentlich ist.

[0078] Zwischen dem Werksstück und dem Membran-Rahmen 274 ist die perforierte lonen-Widerstandsplatte 206, zusätzlich ein Querstrom-Dichtungsring 238 und der Querfluss-Begren¬zungsring 210. Jede dieser Komponenten kann an die perforierte lonen-Widerstandsplatte 206montiert werden. Der Querstrom-Dichtungsring 238 kann insbesondere direkt auf die CIRP 206positioniert werden. Der Querfluss-Begrenzungsring 210 wird über den Querstrom-Dichtungsring 238 und mit der oberen Fläche der perforierten lonen-Widerstandsplatte 206montiert um somit den Dichtungsring analog zu einem Sandwich einzubinden. In mehreren derhier gezeigten Abbildungen wird der Querfluss-Begrenzungsring 210 in Anordnung mit derperforierten lonen-Widerstandsplatte 206 angezeigt. Des weiteren kann, wie nachfolgend erklärtwird, die CIRP 206 eine Stufe oder eine Reihe von Vorsprüngen aufweisen.

[0079] Die am weitesten oben angeordnete, bedeutende strukturelle Komponente der vorlie¬genden Offenlegung ist, wie in FIG. 2 dargestellt, eine Werkstück- oder Wafer-Halterung. Inbestimmten Ausführungsformen kann die Halterung für das Werkstück ein Cup 254 sein, dassgewöhnlich in Clamshell-Designs mit Konus und Cup Verwendung findet. So ein Design findetAnwendung in dem oben erwähnten Sabre® Galvanisierungs-Tool von Lam Research Corpora¬tion. FIG. 2, 8A und 8B zeigen beispielsweise die relative Orientierung von Cup 254 in Bezug zuanderen Komponenten der Vorrichtung.

[0080] FIG. 3A zeigt in Detailansicht einen Querschnitt einer Seite mit Querfluss-Einlassöffnungeiner Galvanisiervorrichtung gemäß einer hier offengelegten Ausführungsform. FIG. 3B zeigt inDetailansicht den Querschnitt einer seitlichen Querfluss-Auslassöffnung einer Galvanisiervor¬richtung, gemäß einer hier offengelegten Ausführungsform. FIG. 4 zeigt in Detailansicht einenQuerschnitt einer Galvanisier-Vorrichtung sowohl mit Ein- und Auslassseite, in Übereinstim¬mung mit bestimmten, hier offengelegten Ausführungsformen. Während eines Galvanisier-Vorgangs wird der Bereich zwischen der Oberkante der Membran 202 auf dem Membran-Rahmen 274 und der Wehrwand 282 des Membran-Rahmens vom Katholyt eingenommen.Dieser Bereich mit Katholyt kann in drei Unterbereiche unterteilt werden: 1) ein CIRP-Sammelbereich 208 unterhalb der CIRP 206 und (bei Designs mit einer kationischen Membranin der Anoden-Kammer) oberhalb der kationischen Membran 202 der separaten Anodenkam¬mer (dieser Bereich wird auch des Öfteren als unterer Sammelbereich bezeichnet). 2) derQuerstrom-Sammelkanal 226, zwischen dem Wafer und der oberen Fläche der CIRP 206, und3) einen oberen Zellenbereich oder „Elektrolyt-Behälter“ außerhalb der Clamshell/Cup 254 undaußerhalb der Zellen-Wehrwand 282 (in bestimmten Ausführungsformen ein physischer Teildes Membran-Rahmens 274). Der zweite und dritte Bereich bilden einen gemeinsamen Be¬reich, falls der Wafer nicht eingetaucht ist, und die Clamshell/Cup 254 in ihrer unteren Positionsind.

[0081] FIG. 3B zeigt in einem Querschnitt eine einzelne Einlassöffnung, die den CIRP- Sam¬melbereich 208 durch den Kanal 262 speist. Die gepunktete Linie zeigt den Weg des Fluidströ¬mung.

[0082] Das Katholyt kann der Galvanisier-Zelle über einen zentralen Katholyte- Einlassbereich(nicht dargestellt) zugeführt werden, der am Boden der Zelle positioniert ist und über ein einzigeLeitung gespeist wird. Ab hier kann das Katholyt zwei unterschiedliche Strömungspfade oder -richtungen einnehmen. Zum einen (z. B. durch 6 der 12 Zuführungslöcher) fließt Katholyt durchdie Kanäle 262 in den CIRP-Verteilerbereich 208. Nach Zuführung zu dem CIRP-Verteilerbe-reich 208, passiert das Katholyt die Mikrokanäle in der CIRP und in den Querstrom-Sammelkanal 226. Bei dem anderen Strömungspfad (durch die anderen 6 Zuführungslöcher) fließt das Katholyt in die Querstromzuführung 222. Ab hier passiert das Elektrolyt die Verteiler¬löcher 246 (in bestimmten Ausführungsformen mehr als 100) des Querfluss-Showerheads 242.Nach Verlassen der Querfluss-Showerhead-Löcher 246 ändert sich die Richtung der Katholyt-Strömung von (a) senkrecht zum Wafer in (b) parallel zum Wafer. Diese Richtungsänderungerfolgt beim Auftreffen der Strömung auf die Fläche in der Eingangskavität 250 des Querfluss-Begrenzungsrings 210. Schließlich, beim Eintritt in den Querstrom-Verteiler 226 werden diebeiden Katholyt-Strömungen, die ursprünglich in der Zellenbasis im zentralen Katholyt-Einlassbereich separiert wurden, wieder vereinigt.

[0083] Bei den in FIG. 3A, 3B und 4 gezeigten Ausführungsformen wird ein Anteil des in dieKathodenkammer eintretenden Katholyts direkt in den CIRP-Verteilerbereich 208 geleitet undein Anteil wird der Querstromzuführung 222 zugeleitet. Zumindest ein Teil (häufig, jedoch nichtimmer der gesamte Anteil) des dem CIRP-Verteilerbereich 208 zugeführten Katholyts passiertdie mannigfaltigen Mikrokanäle in der Platte 206 und erreicht den Querstrom-Sammelkanal 226.Das Katholyt, das in den Querstrom-Sammelkanal 226 durch die Kanäle in der perforiertenlonen-Widerstandsplatte 206 strömt, tritt in den Querstrom-Sammelkanal 226 als im Wesentli¬chen vertikal gerichtete Fluidstrahlen ein (in bestimmten Ausführungsformen werden die Kanälemit einem Winkel versehen, womit sie nicht perfekt senkrecht zur Wafer-Oberfläche sind, u. a.kann der Fluidstrahlwinkel bis zu 45° zur Normalen der Wafer-Oberfläche betragen). Der Katho-lyt-Anteil der in die Querstromzuführung 222 eintritt, wird dem Querstrom-Sammelkanal 226direkt zugeführt. Dabei tritt es als horizontal gerichteter, unterhalb des Wafers befindlicher,Querfluss ein. Auf dem Weg zu dem Querstrom-Sammelkanal 226 fließt das Katholyt durch dieQuerstromzuführung 222 und die Querstrom-Showerhead-Platte 242 (welche in einer spezifi¬schen Ausführungsform 139 verteilte Löcher mit einem Durchmesser von etwa 0.048 in = etwa1.2 mm enthält). Danach wird das Katholyt von einer vertikalen, aufwärtsgerichteten Fließbewe¬gung zu einem Fluss parallel zur Wafer-Oberfläche, durch das Vorhandensein und die Geomet¬rie der Eingangskavität 250 des Querfluss-Begrenzungsring 210, umgelenkt.

[0084] Die Absolutwinkel des Querstroms und der Fluidstrahlen müssen nicht notwendiger¬weise exakt horizontal oder exakt vertikal sein, des weiteren müssen sie nicht exakt 90° zuei¬nander orientiert sein. Im Allgemeinen jedoch ist die Katholyt-Querströmung in dem Querstrom-Sammelkanal 226 entlang der Oberfläche des Werkstücks gerichtet. Die Richtung der Katholyt-Fluidstrahlen, die aus der oberen Fläche der lonen-Widerstandsplatte mit Mikrokanälen 206austreten, ist im Allgemeinen in Richtung/senkrecht zu der Werkstück-Fläche. Die Mischungaus Querstrom und auf die Wafer-Oberfläche auftreffende Strömung hilft gleichmäßigere Gal¬vanisierungsergebnisse zu erzielen. In bestimmten Ausführungsformen werden Vorsprüngedazu verwendet, um querströmendes Elektrolyt so zu stören, dass es in einer Richtung zurWafer-Oberfläche umgeleitet wird.

[0085] Wie bereits erwähnt, wird das in die Kathodenkammer eintretende Katholyt aufgeteilt, in(i) Katholyt das von dem CIRP-Verteilerbereich 208 durch die Kanäle in der CIRP 206 und dannin den Querstrom-Sammelkanal 226 fließt, und (ii) Katholyt das in die Querstromzuführung 222eintritt, durch die im Showerhead 242 befindlichen Löcher 246 und danach in den Querstrom-Sammelkanal 226. Der aus der Querstromzuführung 222 austretende Strom tritt über die Aus¬trittsöffnungen des Querfluss-Begrenzungsrings, diese werden manchmal auch als Querfluss-Einlassöffnungen 250 bezeichnet, ein und strömt, von einer Seite der Zelle kommend, parallelam Wafer vorbei. Dagegen treten die Fluidstrahlen, die über die Mikrokanäle der CIRP 206 inden Querstrom-Sammelkanal 226 eintreten, von unterhalb des Wafers und des Querstrom-Sammelkanals 226 ein. Dabei wird der Fluidstrahl innerhalb des Querstrom-Sammelkanals 226abgelenkt (umgeleitet) und fließt parallel zum Wafer und in Richtung der Ausgangsöffnungendes Querfluss-Begrenzungsrings 234, auch als Querfluss-Ausgangsöffnung oder Ausgangsöff¬nung bezeichnet.

[0086] In einer speziellen Ausführungsform wird mit sechs Zuführungskanälen 258, Katholytdirekt der Querstromzuführung zugeführt (dieses wird von dort dem Querstrom-Sammelkanal226 zugeführt). Um den Querstrom in dem Querstrom-Sammelkanal zu beeinflussen, endendiese Kanäle 258 in dem Querstrom-Sammelkanal 226 in einer azimutal nicht homogenen

Weise. Genauer betrachtet, enden diese in dem Querstrom-Sammelkanal 226 auf einer be¬stimmten Seite oder azimutalen Bereich (z. B. der Seite der Einlassöffnung) des Querstrom-Sammelkanals 226.

[0087] In einer speziellen Ausführungsform, abgebildet in FIG. 3A, laufen die Fluidwege 258 fürdie direkte Zuführung von Katholyt zur Querstromzuführung 222 durch vier separate Elementebevor sie in der Querstromzuführung 222 enden: (1) spezielle Kanäle in der Wandung derAnodenkammer, (2) spezielle Kanäle im Membran-Rahmen 274, (3) spezielle Kanäle in demperforierten lonen-Widerstandselement 206 (diese speziellen Kanäle unterscheiden sich vonden l-D Mikrokanälen für die Katholyt-Zuführung vom CIRP- Verteilerbereich 208 zum Quer¬strom-Sammelkanal 226), und außerdem (4) Fluid-Pfade in dem Querfluss-Begrenzungsring.Bei einer abweichenden Konstruktion dieser Elemente, würde das Katholyt unter Umständennicht jedes dieser Elemente durchfließen.

[0088] Wie bereits erwähnt, werden die Anteile des Strömungspfads, die den Membran-Rahmen 274 passieren und in die Querstromzuführung 222 im Membran-Rahmen eingespeistwerden, als Querstrom-Speisekanal 258 bezeichnet. In gleicher Weise werden die Anteile desStrömungspfads, die den Membran-Rahmen 274 passieren und den CIRP-Verteilerbereichspeisen, als Querstrom-Speisekanäle 262 zur Speisung des CIRP-Verteilerbereichs oder alsSpeisekanäle 262 für den CIRP-Verteiler 208 bezeichnet. Somit beinhaltet der Begriff „Quer¬strom-Speisekanal“ sowohl die Katholyt-Speisekanäle 258 für die Querstromzuführung 222 unddie Katholyt-Speisekanäle 262 für den CIRP-Verteilerbereich 208. Ein Unterschied zwischenden beiden Fluid-Wegen 258 und 262 wurde oben beschrieben: die Strömungsrichtung durchdie CIRP 206 ist anfangs zum Wafer gerichtet und wird dann parallel zum Wafer abgelenkt,verursacht durch den Wafer und der Querströmung im Querstrom-Sammelkanal, wobei derQuerstrom-Anteil von der Querstromzuführung 222 kommend, und aus den Eingangsöffnungen250 des Querfluss-Begrenzungsrings austretend, im Wesentlichen parallel zu dem Wafer indem Querstrom-Sammelkanal fließt. Ohne dies als Teil eines bestimmten Modells oder Theoriesehen zu wollen, soll diese Kombination und Durchmischung aus auftreffender und parallelerStrömung eine substantiell verbesserte Fluss-Durchdringung in vertieften/eingebetteten Struktu¬ren zu ermöglichen und somit den Stofftransport zu verbessern. Durch die Aufnahme einerReihe von Vorsprüngen auf der CIRP-Oberfläche kann die Durchmischung weiter verbessertwerden. Durch Erzeugen eines räumlich einheitlichen Konvektionsströmungsfeldes unterhalbdes Wafers und durch Rotation des Wafers, erfährt jede Struktur und jedes Die ein nahezuidentisches Strömungsmuster im Verlauf einer Umdrehung und während des Galvanisier-Prozesses.

[0089] Der Strömungspfad für die Zufuhr von querströmenden Elektrolyt beginnt in einer verti¬kalen Aufwärtsrichtung durch Passieren des Querstrom-Speisekanals 258 in Platte 206. Da¬nach tritt der Strömungspfad in die Querstromzuführung 222 ein, die als Bestandteil der perfo¬rierten lonen-Widerstandsplatte 206 ausgebildet ist. Die Querstromzuführung 222 ist eine azi¬mutale Kavität, beispielsweise ausgebildet als ein ausgefräster Kanal innerhalb von Platte 206,die das Fluid von allen Speisekanälen 258 (z. B. von jeden der 6 individuellen Querstrom-Speisekanälen) auf die Verteilungs-Öffnungen 246 der Querstrom-Showerhead- Platte 242verteilt. Diese Querstrom-Zuführung 222 ist an einem Sektor des Randbereichs der perforiertenlonen-Widerstandsplatte 206 angeordnet. Siehe zum Beispiel FIG. 3A und 4-6. FIG. 3A und 4wurden oben vorgestellt. FIG. 5 zeigt eine Showerhead-Platte 242, die über der Querstrom-Zuführung 222 positioniert ist. FIG. 6 zeigt in gleicher Weise eine Showerhead-Platte 242 überder Querstrom-Zuführung 222 positioniert, in Bezug zu anderen Elementen der Galvanisiervor¬richtung.

[0090] In speziellen Ausführungsformen beschreibt die Querstrom-Zuführung 222 eine C-för-mige Struktur über einen Winkel von etwa 90°-180° auf dem Randbereich der Platte, gemäßFIG. 5 und 6. In spezifischen Ausführungsformen ist die Winkelausdehnung, den die Quer¬strom-Zuführung 222 einnimmt, etwa 120°-170° und in einer noch spezifischeren Ausgestaltungliegt die Ausdehnung bei etwa 140°-150°. In dieser oder anderen Ausgestaltungen ist die Win¬kelausdehnung der Querstrom-Zuführung 222 mindestens bei etwa 90°. In vielen Implementie¬ rungen nimmt der Showerhead 242 ungefähr die gleiche Winkelausdehnung ein, wie die Quer-strom-Zuführung 222. Des weiteren kann der gesamte Einlassbereich 250 (dieser umfasstmeistens die Querstromzuführung 222, die Showerhead- Platte 242, die Showerhead-Öffnun-gen 246 und eine Öffnung im Querfluss-Begrenzungsring 210) die gleiche Winkelausdehnungumfassen.

[0091] In spezifischen Ausgestaltungen ist die Querstromzuführung 222 als eine, an die perfo¬rierte lonen-Widerstandsplatte 206 fluidtechnisch angebundene Kavität, ausgebildet. Dabeienden alle Querstrom-Speisekanäle 258 die der Fluid-Zuführung an die Querstromzuführung222 dienen, in einer verbundenen, durchgehenden Querstromzuführungs-Sammelkammer. Inanderen Ausführungsformen ist die Querstrom-Zuführung 222 und/oder der Querstrom-Showerhead 242 in zwei oder mehr winkelig unterteilte und komplett oder teilweise separierteSegmente unterteilt, wie in ABB. 5 gezeigt (6 separierte Segmente zeigend). In einigen Ausge¬staltungen liegt die Anzahl der winkelig unterteilten Segmente zwischen 1-12 oder zwischen 4-6. In einer speziellen Ausführungsform, ist jedes dieser winkelig separaten Segmente fluidtech¬nisch an einen eigenen Querstrom-Speisekanal 258 angebunden, der in der perforierten lonen-Widerstandsplatte enthalten 206 enthalten ist. Somit können, zum Beispiel, sechs winkeligunterteilte und separate Unterregionen als Teil der Querstrom-Zuführung 222 ausgebildet sein,wobei jede durch einen separaten Querstrom-Speisekanal 258 mit Fluid versorgt wird. In be¬stimmten Ausgestaltungen kann jede dieser zu der Querstrom-Zuführung 222 gehörendenUnterregionen das gleiche Volumen und/oder die gleiche Winkelausdehnung aufweisen.

[0092] In vielen Fällen strömt somit Katholyt aus der Querstrom-Zuführung 222 und durch dieQuerstrom-Showerhead-Platte 242 mit mehreren, winkelig separaten Katholyt-Auslassöffnun-gen (Löchern) 246. Vgl. FIG. 2, 3A und 6 (die Katholyt-Auslass-Öffnungen bzw. -Löcher 246werden z. T. nicht abgebildet). In bestimmten Ausführungsformen ist die Querstrom-Shower¬head-Platte 242 in der perforierten lonen-Widerstandsplatte 206 integriert, vgl. FIG. 6. In eini¬gen Ausgestaltungen ist die Showerhead-Platte 242 angeklebt, verschraubt oder anderweitigmit der Oberseite der Querstrom-Zuführung 222 der perforierten lonen-Widerstandsplatte 206befestigt. In bestimmten Ausgestaltung schließt die oberste Fläche des Querstrom-Showerheads 242 bündig oder leicht erhöht mit der obersten Ebene oder einer Fläche derperforierten lonen-Widerstandsplatte 206 ab (ohne Berücksichtigung von Stufen oder Vor¬sprüngen auf der CIRP 206). In dieser Weise strömt das Katholyt durch die Querstrom-Zuführung 222 zu anfangs in vertikaler Richtung nach oben durch die Öffnungen 246 desShowerheads und dann lateral unterhalb des Querstrom-Begrenzungsrings 210. Anschließendströmt das Katholyt in den Querstrom-Sammelkanal 226 in einer mit der Wafer-Fläche im We¬sentlichen parallelen Richtung. In anderen Ausgestaltungen kann der Showerhead 242 in einerWeise angeordnet sein, dass das aus den Showerhead-Öffnungen austretende Katholyt bereitsin einer wafer-parallelen Richtung strömt.

[0093] In einer speziellen Ausgestaltung weist der Querfluss-Showerhead 242 um die 140winkelig getrennte Katholyt-Auslassöffnungen 246 auf. Im Allgemeinen könnte eine beliebigeAnzahl an Öffnungen, mit denen ein hinreichend gleichmäßiger Querfluss im Querstrom-Sammelkanal 226 eingestellt werden kann, verwendet werden. In bestimmten Ausführungsfor¬men gibt es im Querfluss-Showerhead etwa zwischen 50-300 derartiger Katholyt-Auslassöffnungen. In weiteren Ausführungsformen gibt es etwa zwischen 100-200 derartigerÖffnungen. In weiteren Ausführungsformen gibt es etwa zwischen 120-160 derartiger Öffnun¬gen. Im Allgemeinen kann sich die Größe der einzelnen Öffnungen oder Löcher 246 sich imBereich von ungefähr 0.020-0.10 in (ungefähr 0.5-2.5 mm) bewegen. In manchen Fällen vonungefähr 0.030-0.05 in (ungefähr 0.76-1.52 mm) im Durchmesser.

[0094] In bestimmten Ausführungsformen sind die Öffnungen 246 entlang der gesamten Win¬kelausdehnung des Querfluss-Showerheads 242 in äquidistanten Winkelschritten verteilt (d. h.der Abstand zwischen den Löchern 246 wird durch einen festen Winkel zwischen der Zellenmit¬te und zwei benachbarten Löchern bestimmt). In anderen Ausgestaltungen sind die Löcher 246entlang der Winkelausdehnung in nicht-äquidistanten Winkelschritten verteilt. In speziellenAusgestaltungen ist die nicht-äquidistante Winkelverteilung der Löcher eine linear („x-Richtung“) gleichförmige Verteilung. Auf andere Art beschrieben: In diesem, zuletzt erwähnten Fall, ist dieLochverteilung derart, dass bei Projektion der Löcher auf eine Achse senkrecht zum Querstrom,diese gleichmäßig weit auseinander liegen (bei dieser Achse handelt es sich um die „x“-Richtung). Jede Öffnung 246 ist im gleichen radialen Abstand zur Zellenmitte positioniert undder Abstand zweier benachbarter Öffnungen in „x“-Richtung ist äquidistant. Der Haupteffektdieser winkelig nicht-äquidistanten angeordneten Löcher 246 ist ein im Allgemeinen viel gleich¬mäßigeres Querfluss-Strömungsbild. Im Gegensatz ist bei winkelig äquidistant angeordnetenLöchern, der Querstrom über die mittleren Bereich des Substrats niedriger als der Querstromüber den Randbereich, da der Randbereich mehr Löcher aufweist, als für einen gleichförmigenQuerstrom erforderlich ist.

[0095] In speziellen Ausgestaltungen wird die Richtung des Katholyts, das aus dem Querstrom-Showerhead 242 austritt, zusätzlich von dem Querstrom-Begrenzungsring 210 beeinflusst. Inspeziellen Ausgestaltungen umspannt dieser Ring 210 den vollen Umfang der perforiertenlonen-Widerstandsplatte 206. In speziellen Ausgestaltungen weist der Querfluss- Begrenzungs¬ring 210 einen L-förmigen Querschnitt auf, vgl. FIG. 3A, 3B und 4. Diese Form hat den Zweck,auf die untere Fläche einer Substrat-Halterung/Cups 254 zu passen. In bestimmten Ausfüh¬rungsformen beinhaltet der Querströmungs-Begrenzungsring 210 eine Reihe von Elementenzum Leiten des Fluidstroms, wie richtungsweisende Lamellen 266 die in strömungstechnischerVerbindung mit den Auslassöffnungen 246 des Querströmungs-Showerheads 242 stehen. DieLamellen 266 werden insbesondere in FIG. 7, aber auch in FIG. 3A und 4, abgebildet. Die Leit-Lamellen 266 definieren größtenteils getrennte Fluid-Durchtritte unter einer nach unten weisen¬den Fläche des Wafer, den Querfluss-Begrenzungsrings 210 und zwischen benachbarten Leit-Lamellen 266. Manchmal sind die Lamellen 266 dafür verantwortlich, Strömung von den Quer-strom-Showerhead-Löchern 246 aus einer ansonsten radial nach innen gerichteten Strömung,in eine „von links nach rechts“ gerichtete Strömungstrajektorie umzuleiten (links als die Quer¬strom-Einlassseite 250, rechts als die Auslassseite 234). Damit kann ein im Wesentlichen linea¬res Querstrom-Strömungsbild eingestellt werden. Das Katholyt, das aus den Löchern 246 desQuerstrom- Showerheads 242, austritt, wird durch die Leit-Lamellen 266 entlang einer Strö¬mungslinie geleitet. Diese Strömungslinie wird durch die Orientierung der Leit-Lamellen 266vorgegeben. In bestimmten Fällen sind die Leit-Lamellen 266 des Querstrom-Begrenzungsrings210 parallel zueinander angeordnet. Durch diese parallele Anordnung kann ein gleichförmigerQuerstrom in dem Verteilerbereich 226 eingestellt werden. Verschiedene Ausführungen sehenfür den Querstrom-Begrenzungsring 210 des Wafers Leit-Lamellen 266 an der Ein- 250 undAuslassseite des Querstrom-Sammelkanals vor. In anderen Fällen werden die Lamellen 266nur entlang des Einlassbereichs 250 im Querstrom-Sammelkanal verteilt.

[0096] Wie bereits erwähnt wurde, strömt Katholyt im Querstrom-Sammelkanal 226 von einemEinlass-Bereich 250 im Querstrom-Begrenzungsring 210 zu einer Auslass-Seite 234 des Rings210, vgl. FIG. 3B und 4. An der Auslass-Seite 234 sind bei speziellen Ausführungsformen Leit-Lamellen 266 angeordnet, die zu den Leit-Lamellen 266 der Einlass-Seite parallel angeordnetsind und zu diesen fluchtend ausgerichtet sind. Der Querstrom läuft somit durch die von denLeit-Lamellen 266 der Auslass-Seite 234 gebildeten Kanäle und danach aus dem Querstrom-Sammelkanal 226. Hernach strömt das Fluid in einem anderen Bereich der Kathoden-Kammer,grundsätzlich in radialer Richtung auswärts, über die Wafer-Halterung 254 und den Querfluss-Begrenzungsring 210 hinaus. Dabei wird das Fluid kurzzeitig durch die obere Wehrwand 282des Membranrahmens aufgestaut, bevor es über das Wehr 282 zur Rückgewinnung und Rezir-kulation zurückfließt. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass die Abbildungen (z. B. FIG. 3A,3B und 4) nur einen Abschnitt des gesamten Katholyt-Kreislaufs zeigen, nämlich das Eintretenund Verlassen des Querstrom-Sammelkanals. Es ist zu beachten, dass zum Beispiel in der inFIG. 3B und 4 abgebildeten Ausführung, das den Querstrom-Sammelkanal 226 verlassendeFluid nicht durch kleine Öffnungen oder durch Kanäle analog zu den Einlass-Speisekanälen258 an der Einlassseite, zurückfließt. Vielmehr strömt es in einer allgemein, wafer-parallelenRichtung nach außen, nachdem es in der zuvor erwähnten Akkumulations-Region angestautwird.

[0097] Bei der in FIG. 6 abgebildeten Ausführungsform wird eine Draufsicht auf den Querstrom-Sammelkanal 226 gezeigt. In dieser Abbildung wird die Positionierung einer in der perforiertenlonen-Widerstandsplatte 206 eingelassenen Querstrom-Zuführung 222 neben dem Shower-head 242, gezeigt. Obwohl die Auslass-Öffnungen 246 des Showerheads nicht dargestelltwerden, ist davon auszugehen, dass derartige Öffnungen vorhanden sind. Die Fluid-Regelstangen 270 der Querstrom-Zuführung sind ebenso dargestellt. In dieser Abbildung ist derQuerstrom-Begrenzungsring 210 nicht installiert. Es wird jedoch die Kontur des Querstrom-Dichtungsrings 238 gezeigt. Dieser dichtet zwischen dem Querfluss-Begrenzungsring 210 undder oberen Fläche der CIRP 206 ab. Andere in FIG. 6 gezeigte Komponenten beinhalten: Be¬festigungsvorrichtungen 218 für den Querstrom-Begrenzungsring, den Membran-Rahmen 274und Befestigungslöcher 278 auf der Anoden-Seite der CIRP 206 (diese können zum Beispielals Einsatz für eine kathodische Abschirmung verwendet werden).

[0098] In weiteren Ausgestaltungen kann die geometrische Formgebung des Auslasses 234des Querstrom-Begrenzungsring verbessert werden, um das Querstrom-Strömungsbild weiterzu optimieren. Unter anderem kann im Falle eines am Rande des Begrenzungsrings 210 diver¬gierenden Strömungsbildes eine Korrektur durch eine Verkleinerung des freien Bereichs in demäußeren Bereich des Auslasses des Querstrom-Begrenzungsrings 234 bewerkstelligt werden.In bestimmten Ausführungsformen kann der Auslass-Sammelbereich 234 separate Abschnitteoder Öffnungen aufweisen, in einer der Querstrom-Zuführung 222 sehr ähnlichen Art. In be¬stimmten Ausführungsformen sind etwa zwischen 1-12 oder zwischen 4-6 Auslass-Abschnittevorgesehen. Die Öffnungen sind azimutal separiert und belegen unterschiedliche (üblicherweiseaneinander angrenzende) Positionen entlang des Auslass-Sammelbereichs 234. In bestimmtenFällen kann der relative Volumenstrom durch jede der einzelnen Öffnungen unabhängig vonei¬nander kontrolliert werden. Diese Regelung kann beispielsweise durch Regelstangen 270 er¬reicht werden, die den für den Einlass-Bereich beschriebenen Regelstangen ähneln. In anderenAusführungsformen wird die Strömung der separaten Auslass-Abschnitte durch die geometri¬sche Form des Auslass-Sammelbereichs geregelt. Beispielsweise würde sich bei einem Aus-lass-Sammelbereich mit weniger Durchtrittsfläche an den seitlichen Begrenzungen des Auslas¬ses und mehr Durchtrittsfläche in der Mitte, ein Elektrolyt-Strömungsbild mit mehr Durchfluss inder Mitte und weniger Durchfluss am Rande des Auslasses ergeben. Weitere Methoden derVolumenstrom-Regelung durch die Anschlüsse des Ausgang-Sammelbereich 234 könnenebenso verwendet werden (z. B. Pumpen, Prozessventile etc.).

[0099] Wie bereits erwähnt wurde, wird der Katholyt-Massenfluss nach Eintreten in die Katho-lyt-Kammer separat in die Querstrom-Zuführung 222 und in den CIRP-Verteilerbereich 208durch mehrere Zuführkanäle 258 und 262 geleitet. Für bestimmte Ausgestaltungen ist der Fluid-Strom durch die einzelnen Kanäle 258 und 262 unabhängig voneinander geregelt, wobei diesdurch einen passenden Mechanismus bewerkstelligt wird. Für einzelne Ausgestaltungen invol¬viert dieser Mechanismus separate Pumpen um Fluid in die einzelnen Kanäle zu speisen. Inspeziellen Ausgestaltungen wird ein Haupt-Katholyt-Verteiler durch eine einzelne Pumpe ge-spiesen. Dazu können in einen oder mehreren Kanälen, unterschiedliche, einstellbare Elementezur Volumenstrom-Begrenzung verwendet werden. Damit werden die relativen Volumenströmemoduliert, zwischen den einzelnen Kanälen 258 und 262 sowie der Querstrom-Zuführung 222und dem CIRP-Verteilerbereich 208 und/oder winkelig entlang des Randbereichs der Zelle. Fürverschiedene, abgebildete Ausführungsformen, werden eine oder mehrere Fluid-Regelstangen270 (manchmal werden diese auch als Flusskontrollelemente bezeichnet) in den Kanälen ein¬gesetzt um eine individuelle Regelung zu ermöglichen. In den abgebildeten Ausgestaltungen,bilden die Fluid-Regelstangen 270 einen Ringraum in dem Katholyt bei seinem Fluss in Rich¬tung der Querstrom-Zuführung 222 oder der perforierten lonen-Widerstandsplatte 208 einerEinengung unterworfen ist. In einen komplett herausgezogenen Zustand, verursachen die Fluid-Regelstangen 270 praktisch keinen Strömungswiderstand. In einem komplett eingeschobenenZustand, verursachen die Fluid-Regelstangen 270 einen maximalen Strömungswiderstand. Fürbestimmte Implementierungen wird der Durchfluss durch den Kanal sogar komplett gestoppt.Bei mittleren Positionen oder Regeleinstellungen, ermöglicht die Stange 270 es auch, mittlereFluid-Beschränkungen einzustellen, da das Fluid durch den verengten Ringspalt zwischen dem inneren Durchmesser des Kanals und dem äußeren Durchmesser der Fluid-Regelstange fließt.

[00100] In einigen Ausgestaltungen ermöglicht die Einstellung der Fluid-Regelstangen 270, esdem Bediener oder dem Kontrolleur der Galvanisier-Zelle, den Fluid-Strom durch die Quer¬strom-Zuführung 222 oder der perforierten lonen-Widerstandsplatte 208 zu begünstigen. Inspeziellen Ausführungsformen, ermöglicht die individuelle Einstellung der Fluid-Regelstangen270 im Kanal 258, dieser führt der Querstrom-Zuführung 222 direkt Katholyt zu, es dem Opera¬teur oder dem Kontrolleur, die azimutale Komponente des Fluid-Stroms in dem Querstrom-Sammelkanal 226 einzustellen.

[00101] FIG. 8A-B zeigt in einer Querschnittansicht eine Querstrom-Zuführung 222 und dazu¬gehörige Querstrom-Einlassöffnungen 250 in relativer Anordnung zu einem Galvanisier-Cup254. Die Lage des Querstrom-Einlasses 250 ist, zumindest teilweise, durch die Position desQuerstrom-Begrenzungsrings 210, definiert. Präziser gesagt, beginnt der Einlass 250 mit demEnde des Querstrom-Begrenzungsrings 210. In FIG. 8A liegt der Endpunkt des Begrenzungs¬rings 210 (und Anfangspunkt des Einlasses 250) unterhalb der Wafer-Kante wohingegen inFIG. 8B der End/Anfangspunkt ist unterhalb des Galvanisier-Cups und von der Wafer-Kanteaus betrachtet in radialer Richtung weiter außen liegend, als im Design von FIG. 8A. Die Quer-strom-Zuführung 222 in FIG. 8A weist eine Stufe in der Querstrom-Ringkavität (an der Stelle woder im Allgemeinen nach links weisende Strömungspfeil nach oben gekrümmt ist) auf, wodurchin gewisser Weise eine Turbulenz nahe an diesem Fluid-Eintrittspunkt zum Querstrom-Sammelkanal 226, auftritt. Für bestimmte Anwendungen kann eine Minimierung des Auseinan-derfließens der Fluid-Trajektorien nahe an der Wafer-Kante von Vorteil sein. Darüberhinaussollte die Galvanisier-Lösung von der Querstrom-Zuführung 222 zu dem Querstrom-Sammelkanal 226 durch Einhalten einer bestimmten Distanz (z. B. etwa 10-15 mm) einenÜbergangsbereich aufweisen. Damit wird eine gleichmäßigere Elektrolyt-Strömung vor demErreichen der Wafer-Oberfläche erreicht.

[00102] FIG. 9 zeigt in einer Detailansicht den Einlassbereich einer Galvanisiervorrichtung.Diese Abbildung dient zur Veranschaulichung ungefährer Abmessungen und Größenordnungenverschiedener Elemente. Abstand (a) bestimmt die Höhe des Querstrom-Sammelkanals 226.Dies ist der Abstand zwischen der Oberseite der Wafer-Halterung (an dieser Stelle liegt dasSubstrat auf) und der Ebene der am weitesten oben liegenden Fläche des CIRP 206. Da die inFIG. 9 dargestellte CIRP keine Stufe oder Vorsprünge aufweist, kann somit die am weitestenoben liegende Fläche der CIRP 206 auch definitionsgemäß als CIRP-Ebene angesehen wer¬den. Für bestimmte Ausführungsformen wird ein Abstand von etwa 2-10 mm gewählt, zumBeispiel etwa 4.75 mm. Abstand (b) bestimmt den Abstand zwischen der freiliegenden Wafer-Fläche und der am weitesten unten liegenden Fläche der Wafer-Halterung (die untere Flächedes Cups der Wafer-Halterung). Für bestimmte Ausführungsformen wird dieser Abstand aufetwa 1-4 mm festgesetzt, zum Beispiel etwa 1.75 mm. Abstand (c) bestimmt die Höhe einesFluid-Spalts zwischen der oberen Fläche des Querfluss-Begrenzungsrings 210 und der unterenFläche eines Cups 254. Dieser Spalt, angeordnet zwischen dem Querfluss-Begrenzungsring210 und der Unterseite des Cup 254, ermöglicht die Rotation des Cups während des Galvani¬sierens. Er ist üblicherweise so schmal wie möglich um das Auslecken von Fluid aus dem Spaltzu vermeiden und somit das Fluid auf das Innere des Querstrom-Sammelkanals 226 einzugren¬zen. Für bestimmte Ausführungsformen ist der Fluid-Spalt ungefähr 0.5 mm breit. Abstand (d)bestimmt die Höhe des Fluid-Kanals zur Speisung von querströmenden Katholyt in den Quer¬strom-Sammelkanal 226. Der Abstand (d) inkludiert die Höhe des Querstrom-Begrenzungsrings210. Für bestimmte Ausführungsformen ist ein Abstand (d) von etwa 1-4 mm, zum Beispielungefähr 2.5 mm gewählt worden. Zusätzlich abgebildet in FIG. 9 sind die Querstrom-Zuführung222, die Showerhead-Platte 242 mit Verteilungsöffnungen 246 und eine der Leit-Lamellen, 266die an dem Querstrom-Begrenzungsring 210 befestigt ist.

[00103] Die offengelegte Vorrichtung ist dazu vorgesehen die hier beschriebenen Verfahrenauszuführen. Eine passende Vorrichtung beinhaltet die hier beschriebene und abgebildeteHardware sowie eine oder mehrere Steuerungseinrichtungen mit Einstellungen zur Kontrollevon Prozessschritten in Übereinstimmung mit der hier vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung beinhaltet eine oder mehrere Steuerungseinrichtungen zur, unter anderem, Positionierung desWafers im Cup 254 und Konus, Positionierung des Wafers in Bezug auf die perforierte lonen-Widerstandsplatte 206, Rotation des Wafers, Speisung von Katholyt in den Querstrom-Sammelkanal 226, Speisung von Katholyt in den CIRP-Verteilerbereich 208, Zufuhr von Katho¬lyt in die Querstrom-Zuführung 222, Strömungswiderstand/Einstellung der Fluid-Steuerstangen270, Stromzufuhr an Anode, Wafer und eventuell weiteren Elektroden, Vermischen von Elektro¬lyt-Komponenten, zeitliche Regelung der Elektrolyt-Zufuhr, Eingangsdruck, Galvanisier-Zellendruck, Galvanisier-Zellentemperatur, Wafer-Temperatur, sowie weitere Parameter einesbestimmten, von einem Prozesswerkzeug durchgeführten Prozesses.

[00104] Eine System-Kontrolleinrichtung beinhaltet typischerweise eine oder mehrere Spei¬chervorrichtungen und einen oder mehrere Prozessoren zum Ausführen von Anweisungendamit die Vorrichtung Verfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausführenkann. Der Prozessor kann eine zentrale befehlsverarbeitende Einheit (CPU) oder einen Compu¬ter, analoge und/oder digitale Ein/Ausgabeverbindungen, Schrittmotor-Steuerplatinen und ähn¬liche Komponenten. Maschinen-Iesbare Medien mit Anweisungen zur Kontrolle von Prozessab¬läufen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung können mit der System-Kontroll-einheit verbunden werden. Anweisungen zum Umsetzen der angemessenen Kontrollschrittewerden auf dem Prozessor ausgeführt. Diese Anweisungen können in den zu den Kontrollein¬richtungen gehörenden Speichervorrichtungen geladen werden oder über ein Netzwerk geliefertwerden. In bestimmten Ausgestaltungen führt die System-Kontrolleinrichtung eine Software zurSystemsteuerung aus.

[00105] Die System-Steuersoftware kann in geeigneter Weise konfiguriert werden. Unter ande¬rem ist es erforderlich, diverse Subroutinen oder Steuerobjekte für die Komponenten des Pro¬zess-Werkzeugs zu programmieren. Dies kann erforderlich sein, um den Betrieb der Prozess-Werkzeug-Komponenten zu überwachen, was für eine Vielzahl von Prozessschritten erforder¬lich ist. Die System-Steuersoftware kann in einer geeigneten computer-lesbaren Programmier¬sprache kodiert werden.

[00106] Bei bestimmten Ausführungsformen kann die System-Steuersoftware Anweisungsse¬quenzen zur Ein- und Ausgabekontrolle (IOC) enthalten, dienlich zur Kontrolle der verschiede¬nen, oben beschriebenen Parameter. Unter anderem kann jede Phase eines Galvanisierungs¬prozesses eine oder mehrere Ausführungsanweisungen für die Systemsteuerung beinhalten.Beispielsweise können die Anweisungen zum Einstellen von Prozessbedingungen für eineEintauch-Phase in einer entsprechenden Phase des Eintauch-Rezepts aufgerufen werden.Bestimmte Ausgestaltungen erlauben die sequentielle Anordnung der Galvanisier-Phasen ineinem Rezept, um alle Anweisungen einer Prozess-Phase eines Galvanisierprozesses in derjeweiligen Phase gleichzeitig abzuarbeiten.

[00107] Es können je nach Ausgestaltung, weitere Computer-Software und/oder Programmeeingesetzt werden. Beispiele für zweckdienliche Programme oder Programmabschnitte beinhal¬ten ein Programm oder Programmabschnitt zur Substratpositionierung, ein Programm oderProgrammabschnitt zur Regelung der Elektrolyt-Zusammensetzung, ein Programm oder Pro¬grammabschnitt zur Druckregelung, ein Programm oder Programmabschnitt zur Regelung derHeizvorrichtung sowie zur Strom- und Potentialversorgung.

[00108] Darüberhinaus kann die Kontrolleinrichtung eine oder mehrere der folgenden Funktio¬nen regeln: Wafer-Eintauchen (Einfahren, Kippen, Rotation), Fluid-Transfer zwischen Behälternetc. Eine Regelung des Wafer-Eintauchens erfolgt beispielsweise durch entsprechende Anwei¬sungen an die Wafer-Hebeeinrichtung, das Wafer-Kippsystem und den Wafer-Rotati-onsmechanismus zum Ausführen der erwünschten Bewegungen. Die Kontrolleinrichtung kannden Austausch von Fluid zwischen den Behältern regeln, indem beispielsweise bestimmteVentile geöffnet oder geschlossen oder indem bestimmte Pumpen ein- und ausgeschaltet wer¬den. Die Kontrolleinrichtungen regeln diese Steuerungsfunktionen auf Grundlage von Sensor-Ausgaben (z. B. wenn Strom, Stromdichte, Potential, Druck etc. einen bestimmten Grenzwerterreichen), zeitlichen Vorgaben für Prozesse (z. B. das Öffnen von Ventilen zu bestimmten

Zeiten in einem Prozess) oder auf Grund von Anwender-Anweisungen.

[00109] Die hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen können in Verbindung mit Litho-grafie-Strukturierungs-Vorrichtungen und Verfahren, zum Beispiel für die Produktion oder Anfer¬tigung von Halbleiterbauelementen, Displays, LEDs, Photovoltaik-Modulen und ähnlichem.Üblicherweise, wenn auch nicht unbedingt, werden diese Vorrichtungen und Verfahren in einergemeinsamen Fabrikationseinrichtung eingesetzt oder ausgeführt. Lithografische Strukturierungeiner Schicht beinhaltet in der Regel mehrere oder alle der nachfolgenden Prozessschritte,jeder Schritt macht den Einsatz einer Anzahl möglicher Werkzeuge erforderlich: (1) Aufträgenvon Photoresist auf ein Werkstück, i. d. R. Substrat, mittels einer Spin-on- oder Spray-on-Vorrichtung; (2) Temperung des Photoresists unter Verwendung einer Hot-Plate, Konvektions¬ofen oder einer UV-Curing-Vorrichtung; (3) Belichtung des Photoresists mit sichtbaren, UV-Lichtoder Röntgenstrahlen mit einer Vorrichtung wie ein Wafer-Stepper; (4) Entwicklung des Pho¬toresists, um den Photoresist selektiv zu entfernen und somit zu strukturieren wird eine Wet-Bench oder eine ähnliche Vorrichtung eingesetzt. (5) Übertragen der Resist-Struktur auf diedarunterliegende Lage oder Werkstück unter Verwendung einer Vorrichtung zum Trocken- oderPlasmaätzen; und (6) Entfernen des Photoresists unter Verwendung eines RF- oder einesM ikrowel len plasma-Resist-Stri ppers.

MERKMALE EINES PERFORIERTEN IONEN-WIDERSTANDSELEMENTSELEKTRISCHE FUNKTIONEN

[00110] Bestimmte Ausführungsformen des perforierten lonen-Widerstandselements können imWesentlichen als eine nahezu konstante und homogene Stromquelle im Nahbereich des Sub¬strats (Kathode) aufgefasst werden. Im Kontext bestimmter Beschreibungen kann diese somitauch mit dem Begriff virtuelle Anode (mit hohen Widerstand) (HRVA) bezeichnet werden. ImNormalfall wird die CIRP in geringer Entfernung zum Wafer angeordnet. Im Gegensatz dazuwürde eine Anode die ähnlich nah am Wafer angeordnet ist, wesentlich weniger dafür geeignetsein, eine nahezu konstante Stromdichte in Richtung zum und quer zum Wafer bereitzustellen.Eine konstantes Potential an der Metalloberfläche der Anode wäre das naheliegendere Resul¬tat, weshalb dann der Strom an jenen Stellen am größten wäre, an denen der Gesamtwider¬stand von der Anodenebene zu dem Endpunkt (z. B. den Kontaktstellen am Rand des Wafers)klein ist. Während also das perforierte lonen-Widerstandselement manchmal auch als virtuelleAnode (mit hohem Widerstand) (HRVA) bezeichnet wurde, schließt dies nicht ein, dass diesebeiden elektrochemisch gleich sind. Unter idealen Betriebsbedingungen könnte die CIRP bes¬ser als virtuelle Stromquelle mit konstanter Stromdichte beschrieben werden, sie würde somiteinen nahezu homogenen Stromfluss über die obere CIRP-Fläche abgeben. Zum einen kanndie CIRP sicherlich als „virtuelle Stromquelle“ angesehen werden, d. h. es ist eine Ebene vonder Strom abgegeben wird. Und zusätzlich kann diese als „virtuelle Anode“ angenommen wer¬den, da sie als eine Stelle oder Quelle von der anionischer Strom austritt, anzusehen ist. Durchden relativ hohen lonen-Widerstand der CIRP (in Bezug auf das Elektrolyt und Bereiche außer¬halb der CIRP) wird die nahezu homogene Stromdichte über ihre Fläche bedingt. Und als weite¬ren Vorteil eine überragende Gleichmäßigkeit über die Wafer-Fläche im Vergleich zu einerMetallanode an der gleichen physikalischen Position. Der Widerstand der Platte gegenüberlonen-Stromfluss steigt mit Anstieg des spezifischen Widerstands des Elektrolyts, dass in denunterschiedlichen Kanälen der Platte enthalten ist (oft aber nicht immer mit im Vergleich zumKatholyt gleiche Widerstand), ebenso mit der Plattendicke und einer Verringerung in der Porosi¬tät (kleinere Querschnittsfläche für Stromdurchtritt durch weniger Löcher mit gleichen Durch¬messer oder die gleiche Anzahl Löcher bei kleineren Durchmesser etc.)

AUFBAU

[00111] Die CIRP ist eine Scheibe aus einem Material, das etwa zwischen 2-25mm dick seinkann, beispielsweise 12 mm. Die CIRP weist eine sehr große Anzahl Durchgangslöcher auf(typischerweise kleiner als 0.04 in = kleiner als 1 mm), die weniger als etwa 5 Prozent des CIRP-Volumens ausmachen. Besagte Durchgangslöcher sind räumlich und ionisch voneinan¬der getrennt, so dass sie keine Verbindungskanäle innerhalb des Volumens der CIRP bilden(für viele, jedoch nicht alle Implementierungen). Derartige Durchgangslöcher werden häufig alsnicht-kommunizierende Durchgangslöcher bezeichnet. Diese sind typischerweise in einer Rich¬tung oder Dimension ausgedehnt, was in den meisten Fällen, aber nicht zwangsläufig, senk¬recht zu der zu galvanisierenden Fläche des Wafers ist (in bestimmten Ausgestaltungen sinddie nicht-kommunizierenden Durchgangslöcher in einen bestimmten Winkel zum Wafer ange¬ordnet, der im Allgemeinen parallel zur CIRP-Frontfläche ist). Oft sind alle Durchgangslöcher imWesentlichen parallel zueinander. In einigen Ausführungsformen ist die Dicke der CIRP-Plattenicht konstant. Die CIRP-Platte kann am Rand dicker als in der Mitte sein, oder umgekehrt. Dieam weitesten vom Wafer entfernte CIRP-Oberfläche kann eine spezielle Formgebung aufwei¬sen um die lokale Fluid-Strömung und lonen-Stromwiderstand der Platte genau anzupassen.Oft sind die Löcher quadratisch angeordnet, aber auch andere Anordnungen, die zu einer imMittel räumlich gleichmäßigen Lochdichte führen, sind ebenfalls möglich. Es kann natürlich auchdie Lochdichte verändert werden, zum Beispiel durch Anstieg (oder Reduktion) von der CIRP-Mitte zum Rand, woraus ein Anstieg (oder Reduktion) des Widerstands mit dem Abstand vonder CIRP-Mitte erfolgt. Alternativ kann das Layout als ein versetztes Spiralmuster ausgestaltetsein. Die hier erwähnten Durchgangslöcher unterscheiden sich von einer dreidimensionalen,porösen Netzwerkstruktur, bei der sich die Kanäle in alle Raumrichtungen ausdehnen undverknüpfte Porenstrukturen bilden. Durch die spezielle Durchgangsloch-Struktur wird der lonen-strom und der Fluid-Strom parallel zur Oberfläche umgeschichtet. Darüberhinaus werden auchdie Stromlinien von Strom- und Fluidfluss in Richtung zur Wafer-Oberfläche hin begradigt. Inbestimmten Ausführungsformen kann allerdings eine derartige poröse Platte, die ein verbunde¬nes Porennetzwerk aufweist, anstelle einer CIRP verwendet werden. Bei kleinen Abstand zwi¬schen Plattenoberseite und Wafer (z. B. ein Spalt von etwa 1/10 des Wafer-Radius, zum Bei¬spiel etwa 5 mm oder kleiner) ist die Divergenz zwischen Strom-Fluss und Fluid-Fluss auf ei¬nem lokalen Bereich beschränkt und wird von und durch die CIRP-Kanäle ausgerichtet undbestimmt.

[00112] In bestimmten Ausführungsformen umfasst die CIRP eine Stufe, die in etwa deckungs¬gleich mit dem Durchmesser des Substrats ist (z. B. kann der Durchmesser der Stufe innerhalbvon etwa 5 % des Substrat-Durchmessers sein, z. B. etwa 1 %). Eine Stufe ist als ein erhöhterAbschnitt auf der dem Substrat zugewandten Seite der CIRP definiert, die etwa die gleicheAusdehnung wie das zu galvanisierende Substrat aufweist. Der Stufenabschnitt der CIRP weistebenfalls Durchgangslöcher auf, die an die Durchgangslöchern im Hauptbereich der CIRPangepasst sind. Ein Beispiel dieser Ausführungsform ist in FIG. 10A und 10B gezeigt. Aufgabeder Stufe 902 ist es, die Höhe des Querstrom-Sammelkanals 226 zu reduzieren und somit dieStrömungsgeschwindigkeit des Fluids in diesem Bereich zu erhöhen ohne dabei den Volumen¬strom erhöhen zu müssen. Die Stufe 902 kann in gleicher Weise als Plateau-Bereich angese¬hen werden und als ein erhöhter Bereich auf der CIRP 206 implementiert werden.

[00113] Häufig kann der Durchmesser der Stufe 902 etwas kleiner als der innere Durchmesserder Substrat-Halterung 254 (z. B. der äußere Durchmesser der Stufe kann im Bereich von 2-10mm kleiner als der innere Durchmesser der Substrat-Halterung sein) und des Querfluss-Begrenzungsrings 210 gewählt werden. Ohne diesen Unterschied im Durchmesser (dargestelltals Abstand (f)) würde zwischen dem Cup 254 und/oder dem Querfluss-Begrenzungsring 210und der Stufe 902 eine nachteilige Quetschkante entstehen, wodurch das Einströmen einerFluid-Strömung in den Querstrom-Sammelkanal 226 schwierig oder unmöglich wäre. Unterdiesen Umständen würde das Fluid durch den Fluid-Spalt 904 oberhalb der Querfluss-Begren¬zungsring 210 und unterhalb der unteren Substrat-Halterungs/Cup-Fläche 254 austreten. DerFluid-Spalt 904 ist als eine praktikable Maßnahme gedacht, da die Substrat-Halterung 254 zurRotation in der Lage sein sollte, im Gegensatz zur CIRP 206 und anderen Elementen der Gal¬vanisierzelle. Die aus dem Fluid-Spalt 904 austretende Katholyt-Menge sollte vorzugsweiseminimiert werden. Die Stufe 902 kann eine Höhe von etwa 2-5 mm aufweisen, zum Beispieletwa zwischen 3-4 mm. Dies entspricht einer Höhe des Querstrom-Sammelkanals in einemBereich von etwa 1-4 mm oder zwischen 1-2 mm oder weniger als etwa 2.5 mm.

[00114] Bei Vorhandensein einer Stufe, wird die Höhe des Querstrom-Sammelkanals als Ab¬stand zwischen der zu galvanisierenden Wafer-Seite und der erhöhten Stufe 902 der CIRP 206gemessen. In FIG. 10A, wird diese Höhe als Abstand (e) gezeigt. In FIG. 10A ist kein Substratdargestellt. Ein Substrat würde mit seiner zu galvanisierenden Seite auf dem Bereich der Lip¬pendichtung 906 der Substrat-Halterung 254 aufliegen. In bestimmten Implementierungen weistdie Stufe eine abgerundete Kante auf, wodurch das Einströmen von Fluid in den Querstrom-Sammelkanal erleichtert wird. In diesem Fall würde die Stufe einen Übergangsbereich von etwa2-4 mm Breite aufweisen, an dem die Stufe eine Rundung/Schräge aufweist. In FIG. 10A istkeine abgerundete Stufe abgebildet, jedoch wird durch den Abstand (g) ein Bereich gekenn¬zeichnet, an dem sich ein derartiger Übergangsbereich befinden sollte. Radial einwärts, kanndie CIRP flach sein. Der nicht-erhöhte Bereich der CIRP, kann sich um den gesamten Rand derCIRP erstrecken, vgl. FIG. 10B.

[00115] In weiteren Ausführungsformen kann die CIRP eine Reihe von Vorsprüngen auf ihrerOberseite aufweisen. Ein Vorsprung wird als eine Struktur, die an der dem Substrat zugewand¬ten Seite einer CIRP angeordnet/befestigt ist, definiert. Diese Struktur ragt in den Querstrom-Sammelkanal zwischen der CIRP-Ebene und dem Wafer. Die CIRP-Ebene (kann auch alslonen-Widerstandselement-Ebene bezeichnet werden) wird als Oberseite der CIRP, ohne Be¬rücksichtigung von Vorsprüngen, definiert. Die CIRP-Ebene kennzeichnet zum einen die Flä¬che, an der die Vorsprünge mit der CIRP verbunden sind und zum anderen, an dem das Fluiddie CIRP verlässt und in den Querstrom-Sammelkanal eintritt. Beispiele dieser Ausführungs¬form sind in FIG. 1A und 11 dargestellt. FIG. 1A zeigt in einer isometrischen Ansicht eine CIRP150 mit quer zur Querstrom-Richtung angeordneten Vorsprüngen 151. Die Pfeile „I“ und „O“markieren die Richtung der eintretenden bzw. austretenden Strömung. FIG. 11 zeigt in einerDetailansicht den Einlassbereich einer Galvanisier-Vorrichtung mit einer CIRP 206, die Vor¬sprünge 908 aufweist. Die CIRP 206 kann auch einen Randbereich ohne Vorsprünge aufwei¬sen, damit kann das Katholyt in den Querstrom-Sammelkanal 226 hineinfließen. Dieser vor-sprungs-freie Randbereich kann somit eine Breite aufweisen, wie zuvor im Zusammenhang mitdem Abstand Stufe zu Cup-Halterung beschrieben wurde. In vielen Ausführungsformen sind dieVorsprünge in etwa deckungsgleich mit der zu galvanisierenden Seite eines Substrats ist (z. B.kann der Durchmesser des mit Vorsprüngen versehenen Bereichs innerhalb von etwa 5 %,oder auch 1%, des Substrat-Durchmessers sein).

[00116] Die Vorsprünge können in einer vielfältigen Weise angeordnet sein, jedoch sind invielen Ausgestaltungen die Vorsprünge als lange dünne Rippen zwischen Löcher-Kolonnen inder CIRP angeordnet. Die Orientierung der Rippen ist derart, dass sich deren Länge senkrechtzum Querstrom im Querstrom-Sammelkanal erstreckt. In FIG.12 zeigt in einer Detailansichteine CIRP mit langen dünnen Vorsprüngen zwischen Kolonnen von CIRP-Löchern. Diese Vor¬sprünge modifizieren ein an den Wafer angrenzendes Strömungsfeld, womit der Stofftransportzum Wafer verbessert wird sowie die Gleichförmigkeit des Stofftransports über die gesamteWafer-Fläche. Die Vorsprünge können in manchen Fällen in bestehende CIRP Platten eingear¬beitet werden, oder sie werden bei Herstellung der CIRP ausgeformt. In FIG. 12 ist ersichtlich,dass die Vorsprünge in einer Weise angeordnet werden, so dass sie die bestehenden l-D CIRP-Durchgangslöcher 910 nicht blockieren. Es ist somit ist auch ersichtlich, dass die Breite derVorsprünge 908 kleiner als der Abstand zwischen jeder Loch-Kolonne 910 der CIRP 206 seinkann. Beispielsweise können die CIRP-Löcher 910 in einem Abstand von 2.69 mm von Mitte zuMitte angeordnet sein bei einem Lochdurchmesser von 0.66 mm. Folglich sind die Vorsprüngeweniger als etwa 2 mm breit (2.69 - 2*(0.66/2) mm = 2.03 mm). In bestimmten Fällen sind dieVorsprünge weniger als ca. 1 mm breit. In bestimmten Fällen können die Vorsprünge ein Län-ge-Breite-Verhältnis von mindestens 3:1 aufweisen.

[00117] In vielen Ausgestaltungen sind die Vorsprünge mit ihrer Längsrichtung senkrecht oderim Wesentlichen senkrecht zur Richtung der Wafer-Querströmung angeordnet (hier des Öfterenals „z“-Richtung referenziert). Für bestimmte Fälle sind auch Orientierungen der Vorsprünge ineinem anderen Winkel oder in einer Reihe anderer Winkel denkbar.

[00118] Somit ist die Verwendung einer Vielzahl von Formen, Größen und Anordnungen von

Vorsprüngen, denkbar. Bestimmte Ausführungsformen weisen eine Vorsprungsfläche auf, dieim Wesentlichen senkrecht zur CIRP-Fläche ist. In anderen Umsetzungen haben die Vorsprün¬ge eine Fläche, die in einem Winkel relativ zur CIRP-Fläche positioniert ist. In weiteren Umset¬zungen sind die Vorsprünge in einer Weise geformt, so dass sie überhaupt keine flache Flächeaufweisen. Einige Ausführungsformen können eine Auswahl von Vorsprungs-Formen und/oder-Größen und/oder -Orientierungen einsetzen.

[00119] FIG. 13 zeigt in einer Querschnittsansicht von Vorsprüngen 908 auf einer CIRP 206,eine Auswahl von möglichen Formen von Vorsprüngen. In manchen Implementierungen sinddie Vorsprünge generell rechtwinklig geformt. Andere Implementierungen verwenden dreiecki¬ge, zylindrische oder Kombinationen davon, als Vorsprungs-Formgebung. Die Vorsprüngekönnen auch im Allgemeinen rechtwinklig mit einer dreieckig angefertigten Spitze sein. Be¬stimmte Ausgestaltungen verwenden Vorsprünge mit durchgehenden Löchern, in einer imWesentlichen parallel zur Querstrom über dem Wafer verlaufenden Orientierung.

[00120] FIG. 14 zeigt mehrere Beispiele von Vorsprüngen, die verschiedenartige Typen vonDurchgangslöchern aufweisen. Die Durchgangslöcher können auch als Fluid-Aussparungen,Ausschnitte oder Ausschnittsbereiche bezeichnet werden. Durch die Durchgangslöcher wirddas Strömungsbild durchbrochen, so dass die Strömung in alle Richtungen verwirbelt ist (x-Richtung, y-Richtung, z-Richtung). Beispiel (a) zeigt einen Vorsprung mit einem in einer recht¬eckigen Form ausgeschnittenen oberen Bereich, Beispiel (b) zeigt einen Vorsprung mit einem ineiner rechteckigen Form ausgeschnittenen unteren Bereich, Beispiel (c) zeigt einen Vorsprungmit einem in einer rechteckigen Form ausgeschnittenen mittleren Bereich, Beispiel (d) zeigteinen Vorsprung mit einer Reihe von kreisförmigen/oval ausgeschnittenen Löchern, Beispiel (e)zeigt einen Vorsprung mit einer Reihe von diamantförmig ausgeschnittenen Löchern, und Bei¬spiel (f) zeigt einen Vorsprung mit oberen und unteren Bereich alternierend in trapezoider Formausgeschnittenen Bereichen. Die Löcher können horizontal aneinandergereiht oder nacheinan¬der mit einem bestimmten Versatz angeordnet sein, vgl. Beispiele (d) und (f).

[00121] FIG. 15 zeigt in einem Beispiel einen Vorsprung 908 mit alternierenden Ausschnittsar¬ten, ähnlich zu dem Ausgestaltungsbeispiel (e) in FIG. 14. Darin werden zwei Arten von Aus¬schnittsbereichen verwendet, hiermit als erster Ausschnitt 921 und als zweiter Ausschnitt 922referenziert. Diese Ausführungsform verwendet den Ausschnittsbereich 921 im unteren Bereichdes Vorsprungs 908 und den zweiten Ausschnittsbereich 922 im oberen Bereich des Vor¬sprungs 908. Der gesamte Vorsprung kann eine Höhe (a) in einem Bereich von etwa 1-5 mmund eine Dicke (b) etwa in einem Bereich von 0.25-2 mm haben. Der erste Ausschnitt kann eineHöhe (c) im Bereich von etwa 0.2-3 mm aufweisen und eine Länge (d) im Bereich von etwa 2-20 mm. Der zweite Ausschnitt 922 im oberen Bereich des Vorsprungs 908 gelegen, kanngleichermaßen eine Höhe (e) im Bereich von etwa 0.2-3 mm und eine Länge (f) im Bereich vonetwa 2-20 mm aufweisen. Der Abstand (g) zwischen benachbarten, ersten Ausschnitten 921 (d.h. die Periode des ersten Ausschnitts 921) kann in dem Bereich von 4-50 mm liegen. Der Ab¬stand (h) zwischen benachbarten, zweiten Ausschnitten 922 (d. h. die Periode des zweitenAusschnitts 922) kann ebenso in dem Bereich von 4-50 mm liegen. Diese Größenangabenwurden zum besseren Verständnis und nicht als Limitierung angegeben. Die Wafer-Ebene (w)ist oberhalb des Vorsprungs 908 dargestellt. Zwischen der Basis des Vorsprungs 908, mit derCIRP fest verbunden, und der Wafer-Ebene (w) ist der Querfluss-Verteilerbereich 226.

[00122] FIG. 16 zeigt eine Ausgestaltung einer CIRP 206 mit dem Vorsprungstyp 908 wie inFIG. 15. Zusätzlich wird in FIG. 16 der Querfluss-Begrenzungsring 210 gezeigt. Ein Durch¬schnittsfachmann auf diesem Gebiet würde demnach verstehen, dass im Rahmen der offenge¬legten Ausführungsarten, verschiedenste Arten von Vorsprüngen und Auschnittsbereiche Ver¬wendung finden können.

[00123] Bestimmte Ausgestaltungen verwenden Vorsprünge mit Zwischenräumen (manchmalwerden diese als „Vorsprungs-Lücken“ bezeichnet), so dass zwei oder mehr separate/nichtzusammenhängende Vorsprünge in der gleichen Reihe CIRP-Löcher zu finden sind. FIG. 17zeigt ein Beispiel einer CIRP 206 mit Vorsprüngen 908 mit Vorsprungs-Lücken 912. Die Vor- sprungs-Lücken 912 in den Vorsprüngen sind so angeordnet, dass sie in Querstrom-Richtungim Wesentlichen nicht in einer Reihe liegen. Beispielsweise sind in FIG. 17 die Lücken 912 soangeordnet, dass zwischen zwei aneinandergrenzenden Reihen von Vorsprüngen 908 keineLücke in Reihe liegt. Durch die gewollte Verschiebung der Lücken 912 kann die Vermischungdes einströmenden Fluids mit dem Querstrom im Querstrom-Sammelkanal verbessert werden,wodurch die Homogenität der Galvanisierung erhöht wird.

[00124] Einige Ausgestaltungen weisen zwischen jeder Loch-Reihe in der CIRP einen Vor¬sprung auf, wohingegen es bei anderen Implementierungen weniger Vorsprünge sein können.Beispielsweise können bestimmte Ausgestaltungen einen Vorsprung pro weiterer Reihe vonCIRP-Löchern aufweisen oder einen Vorsprung für jede vierte Loch-Reihe etc. In weiterenAusführungsbeispielen kann die Positionierung der Vorsprünge in zufälliger Anordnung erfol¬gen.

[00125] Ein wichtiger Parameter zur Optimierung von Vorsprüngen ist die Vorsprungs-Höhe.Und damit zusammenhängend der Abstand zwischen der Obergrenze des Vorsprungs und derunteren Seite der Wafer-Oberfläche oder das Verhältnis der Vorsprungs-Höhe zur CIRP und zuWafer-Kanal-Höhe. In bestimmten Ausgestaltungen weisen die Vorsprünge eine Höhe im Be¬reich von etwa 2-5 mm auf, z. B. zwischen 4-5 mm. Der Abstand zwischen der Obergrenze desVorsprungs und der Unterseite des Wafers kann etwa zwischen 1-4 mm betragen, zum Beispieletwa 1-2 mm oder weniger als etwa 2.5 mm. Das Verhältnis von Vorsprungs-Höhe zur Höhedes Querstrom-Sammelkanals kann etwa zwischen 1:3 und 5:6 betragen. Bei Vorhandenseinvon Vorsprüngen, wird die Höhe des Querstrom-Sammelkanals als Abstand zwischen der zugalvanisierenden Wafer-Seite und der CIRP-Ebene gemessen, ohne Berücksichtigung vonVorsprüngen.

[00126] FIG. 18 zeigt als Beispiel in einer Detailansicht einen Querschnitt einer CIRP 206, diezwischen den CI RP-Öffnungen 910 positionierte Vorsprünge 908 aufweist. Der Querstrom-Sammelkanal 226 nimmt den Raum zwischen der Wafer-Ebene (w) und der CIRP-Ebene 914ein. Der Querstrom-Sammelkanal 226 kann eine Höhe im Bereich von etwa 3-8 mm aufweisen,z. B. etwa zwischen 4-6 mm. In einer bestimmten Ausgestaltung beträgt diese Höhe etwa 4.75mm. Die Vorsprünge 908 sind zwischen den Lochreihen 910 in der CIRP 206 positioniert. IhreHöhe (b), wie zuvor beschrieben, ist geringer als die Höhe (a) des Querstrom-Sammelkanals226.

[00127] FIG. 19 zeigt in einer Draufsicht eine vereinfachte Darstellung einer alternativen Aus¬gestaltung einer CIRP 206, bei der die Anordnung der Vorsprünge eine andere Form aufweist.In dieser Ausgestaltung besteht jeder Vorsprung 908 aus zwei Segmenten 931 und 932. Zurbesseren Darstellung ist nur ein Vorsprung und eine Gruppe von Vorsprungs-Segmenten ge¬kennzeichnet. Segment 931 und 932 sind senkrecht zueinander ausgerichtet und weisen diegleiche oder im Wesentlichen eine ähnliche (z. B. mit weniger als 10% Unterschied) Länge auf.In weiteren Ausführungsformen können die Segmente 931 und 932 zueinander in einem ande¬ren Winkel ausgerichtet sein und unterschiedliche Längen aufweisen. Weitere Ausgestaltungenweisen zwei voneinander getrennte Segmente 931 und 932 auf. Somit ergeben sich zwei (odermehr) unterschiedliche Vorsprungs-Typen wobei jede zum Querstrom in einem bestimmtenWinkel angeordnet ist. In FIG. 19 fließt der Querstrom wie angegeben von links nach rechts.Jedes Segment 931 und 932 des Vorsprungs 908 ist zu dem Querstrom in einem bestimmtenWinkel angeordnet, wie anhand der Winkel (a) und (b) dargestellt wird. Die Winkel (a) und (b)werden von einer Geraden halbiert, mit der die Querstrom-Strömungsrichtung gekennzeichnetwird. In bestimmten Fällen weisen die Winkel den gleichen oder im Wesentlichen einen ähnli¬chen (z. B. mit weniger als 10% Unterschied) Winkelbetrag auf. Die Ausführungsform unter¬scheidet sich unter anderem von der in FIG. 1A gezeigten Ausgestaltung, da die Vorsprünge908 nicht individuell in einer quer zum Querstrom weisenden Richtung angeordnet sind. Dajedoch die Winkel a und b im Wesentlichen ähnlich sind und da die Länge der Vorsprungs-Segmente im Wesentlichen ähnlich ist, ist die Annahme berechtigt, dass die Vorsprünge imMittel senkrecht zur Querstrom-Richtung angeordnet sind.

[00128] In unterschiedlichen Fällen ist die CIRP eine Scheibe aus einem festen, nichtporösendielektrischen Material mit ionischen und elektrischen Widerstand. Das Material weist ebenso inder verwendeten Galvanisierungslösung chemische Stabilität auf. Für bestimmte Ausführungs¬formen ist die CIRP aus einem keramischen Material gefertigt (z. B. Aluminium-Oxid, Zinn-Oxid,Titan-Oxid oder Mischungen aus Metall-Oxiden) oder aus einem Kunststoff-Material (z. B. Po¬lyethylen, Polypropylen, Polyvinylidendifluoride (PVDF), Polytetrafluorethylen, Polysulfon, Po¬lyvinylchlorid (PVC), Polycarbonat und ähnliche). Sie weist eine Anzahl von etwa 6000 - 12000nicht-kommunizierende Durchgangslöcher auf. Die Scheibe ist in den meisten Ausgestaltungendeckungsgleich zum Wafer (z. B. hat die CIRP-Scheibe bei Verwendung eines 300 mm Waferseinen Durchmesser von etwa 300 mm) und ist in geringem Abstand zum Wafer angeordnet,beispielsweise unterhalb des Wafers in einer Galvanisiervorrichtung mit abwärtsgerichtetenWaferanordnung. In einer bevorzugten Ausführung liegt die galvanisierte Fläche des Wafersinnerhalb von etwa 10 mm oder vorzugsweise innerhalb von etwa 5 mm zur nächsten CIRP-Fläche. Hierzu ist die obere Fläche der perforierten lonen-Widerstandsplatte flach oder imWesentlichen flach ausgeführt. In bestimmten Ausführungen sind sowohl die obere als auch dieuntere Fläche der perforierten lonen-Widerstandsplatte flach oder im Wesentlichen flach.

[00129] Ein weiteres Merkmal der CIRP ist der Durchmesser oder Hauptabmessung derDurchgangslöcher und deren Zusammenhang mit dem Abstand zwischen CIRP und Substrat.In bestimmten Ausführungen weist jedes Durchgangsloch (oder für die Mehrzahl der Durch¬gangslöcher oder für den Mittelwert des Durchgangsloch-Durchmessers) einen Durchmesserauf, der nicht größer als etwa die Distanz von der galvanisierten Wafer-Fläche zu der nächstenCIRP-Fläche ist. Somit sollte in derartigen Ausführungen der Durchmesser oder die Hauptab¬messung der Durchgangslöcher eine Größe von etwa 5 mm nicht überschreiten. Dies trifft fürden Fall zu, dass die CIRP näher als 5 mm von galvanisierten Wafer-Seite entfernt ist.

[00130] Wie bereits ausgeführt wurde, wird der gesamte ionische und der gesamte Strö¬mungswiderstand der Platte durch die Dicke und die Gesamtporosität (Bruchteil der Flächedurch die Durchfluss durch die Platte erfolgen kann) der Platte bestimmt und durch die Grö-ße/Durchmesser der Öffnungen. Platten geringerer Porosität haben höhere Strömungsauftreff-Geschwindigkeiten und höhere ionische Widerstände. Beim Vergleich von Platten mit gleicherPorosität, wird eine mit l-D Löchern kleineren Durchmessers (somit einer großen Anzahl an 1-DLöchern) versehene Platte eine im mikroskopischen Maßstab homogenere Stromverteilung aufdem Wafer aufweisen. Dies ergibt sich daraus, da in diesem Fall mehr Einzel-Stromquellen diemehr wie Punktquellen wirken, in den gleichen Raum einströmen und zusätzlich einen höherenGesamtdruckabfall aufweisen (hoher Viskositätswiderstand).

[00131] Wie bereits erwähnt, können bestimmte Ausführungen der lonen-Widerstandsplatteeine poröse Struktur aufweisen. Die Poren müssen nicht unabhängige l-D Kanäle bilden son¬dern können stattdessen ein Netz von Durchgangslöchern formieren, die miteinander verbun¬den sein können. Es sollte betont werden, dass die hierin verwendeten Begriffe perforiertelonen-Widerstandsplatte (CIRP) und perforiertes lonen-Widerstandselement diese Ausfüh¬rungsformen beinhalten, sofern nichts anderes angegeben wurde.

VERTIKAL-FLUSS DURCH DIE DURCHGANGSLÖCHER

[00132] Ein Element (CIRP) 206 mit ionischen Widerstand aber ionisch durchlässig und nahean einem Wafer angeordnet, reduziert den Klemmeneffekt (engl, terminal effect) und verbessertdie radiale Galvanisierungs-Homogenität für Anwendungen, speziell bei denen KlemmeneffekteVorkommen und einen Einfluss haben. Insbesondere ist dies der Fall, wenn der elektrischeWiderstand in der Seed-Layer im Vergleich zu dem des Katholyts in der Zelle, groß ist. DerCIRP ermöglicht es gleichzeitig, eine im Wesentlichen räumlich-homogene Elektrolyt-Strömungauf die Wafer-Oberfläche einströmen zu lassen, da sie wie ein plattenförmiger Strömungsdif¬fusor wirkt. Wichtig ist, dass wenn dieses Element weiter vom Wafer entfernt angeordnet wird,die Homogenität des lonenstroms und die Optimierungen im Strömungsverhalten deutlich we¬niger ausgeprägt oder nicht mehr vorhanden sind.

[00133] Desweiteren verhindern die nicht-kommunizierenden Durchgangsbohrungen die latera¬le Ausbreitung des lonenstroms und Fluid-Bewegungen innerhalb der CIRP. Ströme und Fluid-Bewegungen von der Mitte zum Rand sind somit innerhalb der CIRP geblockt, was zu weiterenVerbesserungen in der radialen Gleichmäßigkeit der Galvanisierung führt.

[00134] Es sollte betont werden, das bestimmte Ausführungen die CIRP-Platte primär oderausschließlich als einen intrazellulären Elektrolyt-Strömungswiderstand, flusskontrollierendesund somit strömungsformendes Element, manchmal auch als Turboplate bezeichnet, Verwen¬dung finden. Diese Bezeichnung kann unabhängig davon verwendet werden, ob die Platte dieradiale Abscheidungs-Gleichmäßigkeit maßgeblich gestaltet oder nicht. Dies geschieht durch,zum Beispiel, Ausgleichen von Klemmen-Effekten (engl, terminal effect) und/oder Modulationelektrischer Felder oder Penetrationswiderständen von Galvanisierungs-Additiven in der Zellen-Strömung. So ist zum Beispiel in der TSV- und WLP-Galvanik, mit im Allgemeinen großenSeed-Metall- Schichtdicken (z. B. > 1000 Ä) und einer großen Metall-Abscheiderate, einegleichmäßige Verteilung der Elektrolyt-Strömung sehr wichtig. Wohingegen eine Ausgleichungder radialen Ungleichmäßigkeit, resultierend aus dem ohmschen Spannungsabfall in der Seed-Schicht auf dem Wafer, weniger dringlich ist (dies trifft zumindest teilweise zu, da die Ungleich¬mäßigkeit von Mitte zu Rand bei dicken Seed-Schichten weniger ausgeprägt ist). Somit kanndie CIRP-Platte einerseits als ein Element mit einem ionischen Widerstand und mit einer ioni¬schen Permeabilität bezeichnet werden. Zum anderen ist es ein strömungsformendes Elementund kann eine korrektive Funktion zur Regulierung der Abscheiderate übernehmen indem ent¬weder der lonenstrom-Fluss, die konvektive Strömung oder beides verändert wird.

ABSTAND ZWISCHEN WAFER UND PERFORIERTER PLATTE

[00135] In bestimmten Ausgestaltungen halten eine Wafer-Halterung und ein zugehörigerPositionier-Mechanismus einen rotierenden Wafer in der Nähe der parallelen oberen Flächedes perforierten lonen-Widerstandselements. Während des Galvanisierens ist das Substrat imAllgemeinen so positioniert, dass es parallel oder im Wesentlichen parallel zum lonen-Widerstandselement ist (z. B. innerhalb von ca. 10°). Obwohl das Substrat bestimmte Struktu¬ren aufweisen kann, kann nur die im Allgemeinen flache Form des Substrats darüber bestim¬men, ob das Substrat und das lonen-Widerstandselement im Wesentlichen parallel sind.

[00136] In typischen Fällen ist der Trennabstand etwa 1-10 Millimeter oder etwa 2-8 Millimeter.Dieser geringe Abstand der Platte zum Wafer kann ein galvanisiertes Muster auf dem Wafererzeugen. Dies ist bedingt durch eine Abbildung einzelner Loch-Anordnungen im „Nahfeld“,insbesondere nahe des Mittelpunkts der Wafer-Rotation. In einem solchen Fall kann ein Mustervon galvanisierten Ringen (in Dicke oder einer galvanisierten Textur) nahe der Wafer-Mitte dasResultat sein. Um diesen Effekt zu vermeiden, weisen manche Ausgestaltungen in der CIRPLöcher auf (insbesondere in der Wafer-Mitte und in der Nähe), im Einzelnen mit einer sehrkleinen Größe, zum Beispiel kleiner als etwa ein Fünftel des Abstands zwischen Platte undWafer. In Kombination mit einer Wafer-Rotation erlaubt die kleine Porengröße eine zeitlicheMittelung der Strömungsgeschwindigkeit des von der Platte auftreffenden Fluids. Dadurchwerden kleinräumige Ungleichmäßigkeiten reduziert oder komplett vermieden (z. B. in Größen¬ordnungen von Mikrometern). Abhängig von den Eigenschaften des verwendeten Prozessba¬des (z. B. abgeschiedenes Metall, Leitfähigkeiten und Prozessadditive) kann eine AbscheidungMuster von Inhomogenitäten im mikroskopischen Maßstab zur Folge haben (z. B. Formierungvon Ringstrukturen). Dies geschieht trotz der vorher erwähnten Maßnahmen wie der zeitlichgemittelten Einwirkung und ergibt Muster durch Nahfeld-Effekte mit unterschiedlichen Dicken (u.a. als „Bulls-Eye“ um die Wafer-Mitte), auch in Verbindung mit bestimmten Loch-Anordnungendie verwendet werden. Dies wird dadurch verursacht, indem die begrenzte Lochanordnung einnicht gleichmäßiges Strömungsmuster beim Auftreffen erzeugt und somit die Abscheidungbeeinflusst. In diesem Fall wurde erwiesen, dass durch eine laterale Strömung quer über dieWafer-Mitte und/oder durch Modifikationen im regulären Lochmuster am oder nahe in der Mitte,jedes Auftreten von Ungleichförmigkeiten im mikroskopischen Maßstab im weiten Bereich ver¬mieden wird.

POROSITÄT DER PERFORIERTEN PLATTE

[00137] Verschiedene Ausführungen der perforierten lonen-Widerstandsplatte verfügen übereine ausreichend kleine Porosität und Porengröße um Gegendruck durch viskosen Strömungs¬widerstand aufzubauen. Zusätzlich werden dadurch hohe Volumenströme der vertikalen Ein¬strömung bei normalen Betriebs-Volumenströmen erreicht. In manchen Fällen ist etwa 1-10%der perforierten lonen-Widerstandsplatte durchlässiger Bereich, durch den das Fluid die Wafer-Oberfläche anströmen kann. In bestimmten Ausführungen ist etwa 2-5% der Platte durchlässi¬ger Bereich. Eine bestimmte Ausführungsform weist einen durchlässigen Bereich der Platte 206von etwa 3.2% auf, und die effektiv offene Gesamtquerschnittsfläche beträgt etwa 23 cm2.

LOCHGRÖßE DER PERFORIERTEN PLATTE

[00138] Die Porosität der perforierten lonen-Widerstandsplatte kann auf mehreren Wegenimplementiert werden. In verschiedenen Ausführungsformen ist diese mittels einer Vielzahlvertikaler Löcher mit geringen Durchmesser umgesetzt. Teilweise besteht die Platte nicht auseinzelnen „gebohrten“ Löchern, sondern wird aus einer gesinterten Platte bestehend aus einemdurchgängig porösen Material gefertigt. Beispiele derartiger gesinterter Platten sind in US-Patent 6964792 beschrieben (durch Verweis vollumfänglich in die vorliegende Offenlegungeinbezogen). Bei einigen Ausführungen betragen die Durchmesser der gebohrten, nicht¬kommunizierenden Löcher etwa 0.01 bis 0.05 in (etwa 0.25-1.3 mm). Teilweise kann der Loch-Durchmesser auch 0.02 bis 0.03 in (etwa 0.5-0.76 mm) betragen. Wie oben erwähnt, weisenverschiedene Ausführungen Löcher mit einen Durchmesser auf, der höchstens etwa das 0,2-fache des Abstands zwischen der perforierten lonen-Widerstandsplatte und dem Wafer misst.Die Löcher sind im Allgemeinen kreisförmig im Querschnitt, dies ist aber nicht immer der Fall.Desweiteren kann die Fertigung vereinfacht werden, indem alle Löcher in der Platte den glei¬chen Durchmesser haben. Jedoch muss dies nicht der Fall sein, und sowohl die individuelleGröße als auch die lokale Loch-Dichte über die Plattenoberfläche können variieren, sofernspezifische Anforderungen dies erforderlich machen.

[00139] Beispielsweise ist dies eine massive Platte aus einem passenden Keramik- oderKunststoffmaterial (generell ein dielektrisch isolierendes und mechanisch robustes Material) miteiner großen Anzahl kleiner Löcher versehen, z. B. mindestens etwa 1000 oder mindestensetwa 3000 oder mindestens etwa 5000 oder mindestens etwa 6000 (eine Anzahl von 9645Löcher mit 0.026 in (0.66 mm) Durchmesser hat sich als nützlich erwiesen). Wie bereits er¬wähnt, können bestimmte Ausführungen etwa 9000 Löcher aufweisen. Die Porosität der Platteist typischerweise geringer als etwa 5%, somit muss der Gesamtvolumenstrom zum Erzeugeneiner hohen Anströmgeschwindigkeit nicht zu hoch sein. Die Verwendung kleinerer Löchererlaubt einen großen Druckabfall über die Platte zu erzeugen, verglichen mit größeren Löchern.Dies ermöglicht eine gleichmäßige aufwärtsgerichtete Geschwindigkeit durch die Platte zuerzeugen.

[00140] Im Allgemeinen ist die Lochverteilung über der CIRP von gleichförmiger Dichte undnicht zufällig. Es gibt jedoch Ausführungen bei denen die Dichte der Löcher variieren kann,insbesondere in radialer Richtung. Eine spezielle, nachfolgend genauer beschriebene Ausge¬staltung weist eine größere Lochdichte und/oder -durchmesser in dem Bereich der Platte auf,der die Strömung zur Mitte des rotierenden Substrats richtet. Desweiteren können in einigenAusführungen die Löcher, die das Elektrolyt in die Mitte des rotierenden Wafers leiten, eineStrömung in einem nicht-rechten Winkel zur Wafer-Oberfläche induzieren. Zusätzlich hat dieAnordnung der Löcher in diesem Bereich eine zufällige oder teilweise zufällige Verteilung inForm von nicht-gleichförmigen Galvanisierungs-Ringen, damit eine mögliche Wechselwirkungzwischen einer begrenzten Anzahl von Löchern und der Wafer-Rotation beachtet wird. In man¬chen Ausführungen ist die Lochdichte nahe an einem offenen Segment der Fluidumlenkungoder am Begrenzungsring niedriger als in Bereichen der perforierten lonen-Widerstandsplatte,die weiter von dem offenen Segment der befestigten Fluidumlenkung oder des Begrenzungs¬rings entfernt sind.

[00141] Es ist zu beachten, dass die hierin beschriebenen Konfigurationen und/oder Verfahrenvon beispielhafter Beschaffenheit sind, wobei diese spezifischen Ausführungsformen oderBeispiele nicht in beschränkendem Sinn anzusehen sind, da zahlreiche Abwandlungen möglichsind. Die spezifischen Routinen oder Verfahren, welche hierin beschrieben sind, können eineoder mehr einer Anzahl Verarbeitungs-Strategien repräsentieren. Als solches können verschie¬dene Aktionen, welche gezeigt wurden, in der illustrierten Sequenz durchgeführt werden, inanderen Sequenzen, parallel, oder in einigen Fällen ausgelassen werden. Ähnlich kann dieOrdnung der oben beschriebenen Prozesse geändert werden.

[00142] Der Gegenstand der vorliegenden Offenlegung umfasst alle neuen und nicht offen¬sichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen von verschiedenen Prozessen, Systemenund Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen, Aktionen, und/oder Eigenschaften,welche hierin offenbart sind, sowie irgendwelche und alle Äquivalente davon.

BEISPIELE UND EXPERIMENTELLE BEFUNDE

[00143] Modellrechnungen und On-Wafer-Experimente legen nahe, dass die offengelegtenAusführungsformen die Gleichförmigkeit eines Galvanisierungsprozess wesentlich verbessernkönnen. FIG. 20 gibt einen Überblick über experimentelle Befunde mit Kupfergalvanisierung.Zwei unterschiedliche CIRP-Designs wurden getestet (mit und ohne Vorsprünge), jeweils mitzwei unterschiedlichen Abscheidungsraten.

[00144] Das erste CIRP-Design war ein Kontrolldesign, ohne Verwendung von Stufen oderVorsprüngen. Das zweite CIRP-Design beinhaltet eine Ansammlung von 2.5 mm hohen Vor¬sprüngen, zwischen benachbarten Reihen von CIRP-Löchern und quer zur Querstrom-Richtungangeordnet. Die Höhe des Querstrom-Sammelkanals betrug etwa 4.75 mm. Die getestetenKupfer-Abscheidungsraten waren 2.4 und 3.2 pm/min. Somit entsprach der Strom in jedemVersuch einem erforderlichen Stromlevel zur Abscheidung von Metall, mit einer mittleren Ratevon 2.4 und 3.2 pm/min. Die in diesem Experiment verwendeten Galvanisierungschemikalienwar SC40 von Enthone, West Haven/Connecticut (USA), mit einer Schwefelsäure-Konzentrati¬on von etwa 140 g/l und einer Kupferkonzentration (Cu2+lonen) von etwa 40 g/l (von Kupfersul¬fat). Die Konzentrationen der R1- und R2-Additive im Katholyt waren 20 bzw. 12 ml/l. Der Ka-tholyt-Volumenstrom betrug etwa 20 l/min. Die Rotationsgeschwindigkeit des Substrats betrugetwa 4 U/min. Ein Fluid-Spalt zwischen der oberen Fläche des Querfluss-Begrenzungsrings undder unteren Fläche des Cups betrug etwa 5 mm. Der Galvanisierungs-Prozess wurde bei etwa30°C durchgeführt. Die Bump-Höhe nach Galvanisierung wurde an mehreren, verschiedenenPositionen auf der Oberfläche gemessen.

[00145] In allen Fällen war die Bump-Höhe etwas dicker in Nähe des Wafer-Rands und dünnerin Nähe der Wafer-Mitte. Jedoch war die Schichtdicken-Variation für die mit Vorsprüngen ver¬sehene CIRP kleiner als für die Kontroll-CIRP, für beide Abscheidungsraten. Somit zeigt dieCIRP mit Vorsprüngen eine klare Verbesserung hinsichtlich der Schichtdicken-Verteilung derBump-Höhen. Die Koplanarität zwischen dem Kontrollversuch und dem Versuch mit Vorsprün¬gen war im Wesentlichen gleich aber es wird erwartet, dass die Verwendung von Vorsprüngenunter Bedingungen mit einem hohen Massentransport (z. B. bei Kupfer-Abscheidungsraten von> 4 pm/min) bessere Ergebnisse bringt. Die-Koplanarität ist für ein bestimmtes Die definiert als(1/2 x (max. Bump-Höhe - min. Bump-Höhe)/durchschnittliche Bump-Höhe. Die in FIG. 20gezeigte Koplanarität ist der Mittelwert aller Die-Koplanaritäten für einen Wafer. Für diesesExperiment, wurden für einzelne Test-Wafer ungefähr 170 Dies verwendet.

[00146] Weitere Ergebnisse von Modellrechnungen, mit denen die Wirksamkeit von Vorsprün¬gen belegt werden, sind in der US-Provisional Application 60/612559 aufgeführt, die durchBezugnahme oben bereits Teil der vorliegenden Anmeldung gemacht wurde.

ANDERE AUSFÜHRUNGSFORMEN

[00147] Obwohl das obige eine vollständige und komplette Offenlegung der speziellen Ausfüh¬rungsbeispiele vorsieht, können verschiedene Modifikationen, alternative Konstruktionen undÄquivalente verwendet werden. Daher sind die obige Beschreibung und die Illustrationen nichtso zu verstehen, dass sie den durch die beiliegenden Ansprüche bestimmten Umfang der vor¬liegenden Erfindung beschränken.

Claims (31)

1. Patentansprüche 1. Eine Vorrichtung zum Galvanisieren, bestehend aus: (a) eine Galvanisierkammer (725), dazu eingerichtet ein Elektrolyt und eine Anode zu ent¬halten, während Metall auf ein im Wesentlichen ebenes Substrat (145) galvanisiertwird; (b) ein Substrat-Halter (111) dazu eingerichtet, das im Wesentlichen ebene Substrat (145)zu halten, derart dass eine zu galvanisierende Fläche des Substrats (145) von derAnode während der Galvanisierung getrennt ist; (c) ein lonen-Widerstandselement (150), aufweisend: (i) mehrere das lonen-Widerstandselement (150) durchquerende Kanäle, adaptiertzum ionischen Transport durch das lonen-Widerstandselement (150) währenddes Galvanisierens; (ii) einer dem Substrat (145) zugewandten Seite, die im Wesentlichen parallel zu derzu galvanisierenden Fläche des Substrats (145) ist, und von der zu galvanisie¬renden Fläche des Substrats (145) durch einen Zwischenraum (226) separiert ist;und (d) eine Eintrittsöffnung (250) zum Zwischenraum (226) um querströmendesElektrolyt in den Zwischenraum (226) einzulassen; und (e) eine Austrittsöffnung (234) zum Zwischenraum (226) um im Zwischenraum (226) quer¬strömendes Elektrolyt aufzufangen, dadurch gekennzeichnet, dass das lonen-Widerstandselement (150) mehrere Vorsprün¬ge (151, 908) aufweist, die auf der dem Substrat (145) zugewandten Seite des lonen-Widerstandselements (150) angeordnet sind, und die Einlass- und Auslassöffnungen (250, 234) während des Galvanisierungsvorgangs nahevon entgegengesetzten Randpositionen an der zu galvanisierenden Seite des Substrats(145) positioniert sind.
2. 2. Die Vorrichtung zum Galvanisieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass derAbstand zwischen der substratseitigen Seite des lonen-Widerstandselements (150) undder zu galvanisierenden Substratseite weniger als etwa 15 mm beträgt, gemessen zwi¬schen der zu galvanisierenden Substratseite und der Ebene des lonen-Widerstandsele¬ments (150).
3. 3. Die Vorrichtung zum Galvanisieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass derAbstand zwischen der zu galvanisierenden Substratseite und der obersten Höhe der Vor¬sprünge (151,908) zwischen 0,5-4 mm beträgt.
4. 4. Die Vorrichtung zum Galvanisieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieHöhe der Vorsprünge (151,908) etwa zwischen 2-10 mm beträgt.
5. 5. Die Vorrichtung zum Galvanisieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieVorsprünge (151, 908), im Durchschnitt im Wesentlichen senkrecht zum querströmendenElektrolyt angeordnet sind.
6. 6. Die Vorrichtung zum Galvanisieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasszumindest einige der Vorsprünge (151, 908) ein Länge-Breite-Verhältnis von mindestens3:1 aufweisen.
7. 7. Die Vorrichtung zum Galvanisieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassmindestens zwei verschiedene Formen und/oder Größen von Vorsprüngen auf dem lonen-Widerstandselement (150) vorhanden sind.
8. 8. Die Vorrichtung zum Galvanisieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassdiese eine oder mehrere Aussparungen auf zumindest einigen der Vorsprünge (151, 908)aufweist, durch die während der Galvanisierung Elektrolyt fließen kann.
9. 9. Die Vorrichtung zum Galvanisieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasszumindest einige der Vorsprünge (151, 908) eine Fläche aufweisen, die im Wesentlichensenkrecht zu einer lonen-Widerstandsplatte (150) ist.
10. 10. Die Vorrichtung zum Galvanisieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasszumindest einige der Vorsprünge (151, 908) eine Fläche beinhalten, die von der Ebene deslonen-Widerstandselements (150) in einem nichtrechten Winkel hervorsteht.
11. 11. Die Vorrichtung zum Galvanisieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassdiese eine obere Dreieckform bei zumindest einigen Vorsprüngen aufweist.
12. 12. Die Vorrichtung zum Galvanisieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieVorsprünge (151, 908) ein erstes und zweites Vorsprungssegment aufweisen, wobei daserste und zweite Vorsprungssegment von der Querstromrichtung des Elektrolyten durchähnliche, aber mit unterschiedlichen Vorzeichen behaftete Winkel, versetzt sind.
13. 13. Die Vorrichtung zum Galvanisieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassdiese einen unteren Sammelbereich unterhalb einer unteren Fläche des lonen-Wider-standselements (150) aufweist, wobei die untere Seite von dem Substrat-Halter (111) ab¬gewandt ist.
14. 14. Die Vorrichtung zum Galvanisieren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dassdiese eine zentralen Elektrolytkammer aufweist und ein oder mehrere Zuführkanäle ausge¬bildet um Elektrolyt von der zentralen Elektrolytkammer zur Einlassöffnung als auch zumunteren Sammelbereich zu leiten.
15. 15. Die Vorrichtung zum Galvanisieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassdiese eine Querstromzuführung aufweist, die strömungstechnisch an die Einlassöffnungangeschlossen ist.
16. 16. Die Vorrichtung zum Galvanisieren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieQuerstromzuführung zumindest teilweise aus einer Kavität in dem lonen-Widerstandsele-ment (150) gebildet wird.
17. 17. Die Vorrichtung zum Galvanisieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassdiese weiter aufweisend einen Ring zur Strömungseingrenzung der über einen Randbe¬reich des lonen-Widerstandselements (150) positioniert wird.
18. 18. Die Vorrichtung zum Galvanisieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassdiese einen Mechanismus zur Rotation des Substrat-Halters (111) während des Galvani¬sierens.
19. 19. Die Vorrichtung zum Galvanisieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieEinlassöffnung einen Bogen etwa zwischen 90-180° nahe am Randbereich der zu galvani¬sierenden Seite des Substrats (145), aufspannt.
20. 20. Die Vorrichtung zum Galvanisieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassdiese mehrere unterschiedliche Segmente in dem Einlass mehrere Elektrolyt-Eintrittszuführungen um Elektrolyt mehreren unterschiedlichen Einlasssegmenten zuzufüh¬ren und ein oder mehrere Flusskontrollelemente um unabhängig voneinander mehrereElektrolyt-Volumenströmen für mehrere Elektrolyt-Einlassöffnungen während des Galvani¬sierens zu kontrollieren.
21. 21. Die Vorrichtung zum Galvanisieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieVorsprünge (151, 908) im Wesentlichen deckungsgleich mit der zu galvanisierenden Sub¬strat-Seite sind.
22. 22. Die Vorrichtung zum Galvanisieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieVorsprünge (151, 908) in mehreren parallelen Reihen angeordnet sind, wobei diese Reihenzwei oder mehr diskontinuierliche Vorsprünge (151, 908) beinhalten, durch einen Zwi¬schenraum (226) ohne Vorsprung getrennt, wobei die Zwischenräume ohne Vorsprung inzwei aneinandergrenzenden Reihen im Wesentlichen nicht in der Richtung des querströ¬menden Elektrolyten aneinandergereiht sind.
23. 23. Eine Vorrichtung zum Galvanisieren, bestehend aus: (a) eine Galvanisierkammer, dazu eingerichtet ein Elektrolyt und eine Anode zu enthalten,während Metall auf ein im Wesentlichen ebenes Substrat (145) galvanisiert wird; (b) ein Substrat-Halter (111) dazu eingerichtet, das im Wesentlichen ebene Substrat (145)zu halten, derart dass eine zu galvanisierende Fläche des Substrats (145) von derAnode während der Galvanisierung getrennt ist; (c) ein lonen-Widerstandselement (150), aufweisend: (i) mehrere das lonen-Widerstandselement (150) durchquerende Kanäle, adaptiertzum ionischen Transport durch das lonen-Widerstandselement (150) währenddes Galvanisierens; (ii) einer dem Substrat (145) zugewandten Seite die im Wesentlichen parallel zu derzu galvanisierenden Fläche des Substrats (145) ist und von der zu galvanisieren¬den Fläche des Substrats (145) durch einen Zwischenraum (226) separiert ist;sowie (d) eine Einlassöffnung zum Zwischenraum (226) um Elektrolyt in den Zwi¬schenraum (226) einzulassen; und (e) eine Austrittsöffnung zum Zwischenraum (226) um im Zwischenraum (226) strömendesElektrolyt aufzufangen, dadurch gekennzeichnet, dass das lonen-Widerstandselement (150) eine Stufe aufweist, die auf der dem Substrat (145)zugewandten Fläche des lonen-Widerstandselements (150) positioniert ist, wobei die Stufeeine Höhe und einen Durchmesser aufweist, wobei der Durchmesser der Stufe im Wesent¬lichen deckungsgleich mit der zu galvanisierenden Seite des Substrats (145) ist und wobeidie Höhe und der Durchmesser der Stufe ausreichend klein sind, um zu ermöglichen, dassder Elektrolyt während des Galvanisierens unter den Substrat-Halter (111), über die Stufeund in den Zwischenraum (226) fließt; und die Einlass- und Auslassöffnung zur Erzeugung eines querströmenden Elektrolyten im Zwi¬schenraum (226) verwendet werden, womit eine Scherkraft auf der zu galvanisierendenSeite des Substrats (145) während des Galvanisierens erzeugt oder erhalten wird.
24. 24. Eine perforierte lonen-Widerstandsplatte (150) zur Verwendung in einer Galvanisiervorrich¬tung nach einem der Ansprüche 1-25 um Material auf einen Halbleiter-Wafer mit Standard-Durchmesser zu galvanisieren, umfassen: einer Platte die ungefähr deckungsgleich mit der zu galvanisierenden Seite eines Halb¬leiterwafers ist, wobei die Platte eine Dicke im Bereich von ungefähr 2-25 mm aufweist;und mindestens etwa 1000 nicht-kommunizierende Durchgangslöcher durch die gesamte Dickeder Platte verlaufend, wobei die Durchgangslöcher so beschaffen sind, dass sie lonen-transport durch die Platte während des Galvanisierens ermöglichen; dadurch gekennzeichnet, dass lonen-Widerstandsplatte (150) mehrere Vorsprünge (151, 908) enthält, die auf einer Seiteder Platte angeordnet sind.
25. 25. Eine perforierte lonen-Widerstandsplatte (150) zur Verwendung in einer Galvanisiervorrich¬tung nach einem der Ansprüche 1-25 um Material auf einen Halbleiter-Wafer mit Standard-Durchmesser zu galvanisieren, umfasssend: eine Platte die ungefähr deckungsgleich mit der zu galvanisierenden Seite eines Halb¬leiterwafers ist, wobei die Platte eine Dicke im Bereich von ungefähr 2-25 mm aufweist;und mindestens etwa 1000 nicht-kommunizierende Durchgangslöcher durch die gesamte Dickeder Platte verlaufend, wobei die Durchgangslöcher so beschaffen sind, dass sie lonen-transport durch die Platte während des Galvanisierens ermöglichen; dadurch gekennzeichnet, dass lonen-Widerstandsplatte (150) einer Stufe aufweist bestehend aus einem erhöhten Plat¬tenbereich in einem mittigen Bereich der Platte einem nicht-erhöhten Bereich der Platte positioniert am Randbereich der Platte.
26. 26. Ein Verfahren zum Galvanisieren eines Substrats (145), bestehend aus: (a) Aufnahme eines im Wesentlichen ebenen Substrats (145) in einem Substrat-Halter(111), worin die zu galvanisierende Seite des Substrats (145) ausgesetzt ist und derSubstrat-Halter (111) die zu galvanisierende Seite des Substrats (145) von der Anodewährend des Galvanisierens separiert hält; (b) Eintauchen des Substrats (145) in Elektrolyt, wobei ein Zwischenraum (226) zwischender zu galvanisierenden Seite des Substrats (145) und der Fläche eines lonen-Widerstandselements (150) gebildet wird, (c) Fließendes Elektrolyt in Kontakt mit dem sich in dem Substrat-Halter(111) befindlichen Substrat (145) (i) aus einer seitlichen Einlassöffnung (250) kommend, über die Stufe, in den Zwi¬schenraum (226), nochmal über die Stufe, und aus einer seitlichen Auslassöff¬nung (234) hinausfließend, und (ii) von unterhalb des lonen-Widerstandselements (150), durch das lonen-Widerstandselement (150) in den Zwischenraum (226), über die Stufe, und durchdie Auslassöffnung (234) verlassend, (d) Rotieren des Substrat-Halters (111); und (e) Galvanisieren von Material auf die zu galvanisierende Seite des Substrats (145) unterFluss des Elektrolyten gleich wie in (c) dadurch gekennzeichnet, dass das lonen-Widerstandselement (150) mindestens deckungsgleich mit der zu galvanisieren¬den Seite des Substrats (145) ist, das lonen-Widerstandselement (150) für einen lonentransport durch das lonen-Widerstandselement (150) durchlässig ist, das lonen-Widerstandselement (150) mehrere Vorsprünge (151, 908) auf einer demSubstrat (145) zugewandten Fläche des lonen-Widerstandselements (150) aufweistund die Vorsprünge (151, 908) im Wesentlichen deckungsgleich mit der zu galvanisie¬renden Seite des Substrats (145) sind, und die Ein- und Auslassöffnung (250, 234) da¬zu entworfen sind, querströmendes Elektrolyt im Zwischenraum (226) während desGalvanisierens zu ermöglichen.
27. 27. Das Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum(226) ungefähr 15 mm oder weniger beträgt, gemessen von der zu galvanisierenden Seitedes Substrats (145) und der Fläche des lonen-Widerstandselements (150).
28. 28. Das Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum(226) zwischen der zu galvanisierenden Seite des Substrats (145) und der obersten Flächeder Vorsprünge (151, 908) im Bereich von ungefähr 0,5-4 mm liegt.
29. 29. Das Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die seitliche Einlassöff¬nung in zwei oder mehr azimutal unterschiedliche und strömungstechnisch separierte Sek¬tionen aufgeteilt ist und der Elektrolytfluss in die azimutal unterschiedlichen Sektionen un¬abhängig kontrolliert werden kann.
30. 30. Das Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass Strömungsleitelementein dem Zwischenraum (226) positioniert sind und die Strömungsleitelemente das Elektrolytdazu bringen, in einem im Wesentlichen linearen Strömungspfad von der seitlichen Ein¬lassöffnung (250) zur seitlichen Auslassöffnung (234) zu strömen.
31. 31. Ein Verfahren zum Galvanisieren eines Substrats (145), aufweisend: (a) Aufnahme eines im Wesentlichen ebenen Substrats (145) in einem Substrat-Halter(111), worin die zu galvanisierende Seite des Substrats (145) ausgesetzt ist und derSubstrat-Halter (111) derart ausgebildet ist, dass die zu galvanisierende Seite desSubstrats (145) von der Anode während des Galvanisierens separiert ist; (b) Eintauchen des Substrats (145) in Elektrolyt, wobei ein Zwischenraum (226) zwischender zu galvanisierenden Seite des Substrats (145) und der Fläche eines lonen-Widerstandselements (150) gebildet wird, wobei das lonen-Widerstandselement (150) mindestens ungefähr deckungsgleichmit der zu galvanisierenden Seite des Substrats (145) ist, und wobei das lonen-Widerstandselement (150) einen lonentransport durch das lonen-Widerstandselement (150) während des Galvanisierens ermöglicht, (c) Fließen des Elektrolyten im Kontakt mit dem sich in dem Substrat-Halter (111) befindli¬chen Substrat (145), (i) aus einer seitlichen Einlassöffnung kommend, über die Stufe, in den Zwischen¬raum (226), ein weiteres Mal über die Stufe, und aus einer seitlichen Auslassöff¬nung hinausfließend, und (ii) von unterhalb des lonen-Widerstandselements (150), durch das lonen-Widerstandselement (150) in den Zwischenraum (226), über die Stufe, und durchdie Auslassöffnung austretend, (d) Rotieren des Substrat-Halters (111); und (e) Galvanisieren von Material auf die zu galvanisierende Seite des Substrats (145) unterFluss des Elektrolyten wie in (c) dadurch gekennzeichnet, dass das lonen-Widerstandselement (150) eine Stufe auf einer dem Substrat (145) zugewand¬ten Seite des lonen-Widerstandselement (150) aufweist, mit der Stufe in einem mittigenBereich des lonen-Widerstandselements (150) positioniert, und von einem nicht- erhöhtenBereich des lonen-Widerstandselements (150) umgeben ist; und die Ein- und Auslassöff¬nung (250, 234) dazu entworfen sind, querströmenden Elektrolyten im Zwischenraum (226)während des Galvanisierens zu ermöglichen. Hierzu 24 Blatt Zeichnungen