CN101457379A - 在半导体工件上电镀金属的电镀装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了在半导体工件上电镀金属的电镀装置，是一种具有多个阳极区域和阴极区域的电镀装置。每个区域中的电解液流体场分别由独立的流量控制装置独立控制。提供一表面有褶状通道的气泡收集器，通过收集小气泡并使其聚并，以排出残余气体，实现气体的移除。在气泡收集器中提供一缓冲区域以允许不稳定的微型气泡溶解。

Description

在半导体工件上电镀金属的电镀装置

技术领域

本发明一般而言涉及电镀装置，更具体地说，涉及用于以电化学方式在薄的阻性基材上形成一金属层的装置，这是在晶片上制造超大规模集成(ULSI)电路互连结构的一部分。

背景技术

在ULSI中形成互连结构的过程中，在薄的阻性基材(籽晶层)上以电化学方式沉积金属层，通常是铜层，一般是由一电镀装置实现，该电镀装置包括下列组件：阳极、电源、导电的晶片固持装置、以及电解液单元，该电解液单元中包含由酸、金属盐和其他添加剂组成的混合溶液。

在传统的电镀过程中，整个籽晶层范围内的电流密度是不均匀的。由于“边缘效应”的存在，使得基材周边的电流密度较高。该电流密度的不均匀性使得晶片的边缘具有较高的电镀速率而晶片的中心具有较低的电镀速率。

由于晶片边缘和中心部位的电镀速率差异而导致电镀膜的不均匀性，使得装置的工艺流程中后续的平坦化步骤变得困难。一具有独立电源控制的阳极系统可被应用于电镀装置，以克服上述的不均匀电镀速率的缺陷，美国专利US 6,391,166介绍了一种上述的系统。

当使用惰性阳极或者多个惰性阳极进行电镀时，会在电镀的过程中产生气泡。气泡也有可能是由电解液补给系统，或者对该电镀系统进行干预操作或者日常维护的过程中引入的。当气泡与晶片的电镀表面相接触时，会在电镀膜中形成孔穴，使得装置的良品率降低。在最严重的情况中，当在电解液中产生大量的气泡时，电场会发生改变，并且电镀装置中的电解液流速会由于流动路径被阻塞而严重地降低。

基于浮力和自然对流原理的去气泡装置常常被用在现代的电镀装置中。但是这些装置通常对于小气泡不起作用。当小气泡附着到一个表面上时，它们很难被浮力、附着力和电镀装置中典型流速产生的拉力作用下的合力移除。传统技术中的去气泡装置包括多孔层，该多孔层具有平坦的表面并且呈倒锥形。为了消除大量的小气泡而不改变流体场和电场，需要引入一种使得小气泡能够变成大气泡的气泡聚并机制，并增大去气泡的膜表面积。

随着器件特征尺寸逐渐变小，需要在电镀溶液中添加大量的有机添加剂以实现无孔填充。这些有机成分在电镀的过程中会分解。分解的产物聚集在电镀液中并且降低了填充的性能。如果这些产物作为杂质结合到电镀膜中，它们会成为孔穴的形核核心，导致器件的可靠性失效。

在更加先进的电镀工艺技术中，以提高电镀液排出和补给速率来保证化学试剂新鲜程度通常需要更高的成本。

在电镀装置中流体场不是专门设计的情况下，电镀过程中新鲜的活性有机物成分和分解后的副产物在接近晶片表面区域的电解液中的交换速率(该速率是传质控制的)将是不均匀的。然而，这个问题不能简单地通过提高电镀液排出和补给速率来解决。

发明内容

本发明的实施例是一电镀装置，包括容纳至少两个阳极的阳极腔、容纳至少两个流体区域的阴极腔、至少两个阳极循环体系、至少两个阴极循环体系、一缓冲区、一(通过迫使气泡聚并的)气泡收集器、一电源子系统、一能够有效移除电镀副产物的电解液流体场控制子系统、一电解液分配子系统、以及一晶片固持装置。

该气泡收集器装置包括至少一个多孔膜，其表面形成褶状通道以收集气泡并迫使气泡在其中聚并。褶状通道的横截面是V形或者倒V形，引导聚并后的气泡沿着该通道或者凹槽向上移动并排出。并且该褶状通道增大了气泡收集器表面积，因此增加了总的电解液流通面积，使得电解液在小气泡阻塞气泡收集器的部分孔的时候仍然可以流动。

本发明的实施例还在膜之间提供额外的缓冲区域，该缓冲区域中电解液循环的速率明显低于阴极腔。缓冲区域使得通过底部膜的微型气泡在抵达顶部膜之前有一段时间可以溶解。

本发明包括一种通过控制接近晶片表面的电解液流体场而向电镀基材表面有效供应有机添加剂并从电镀基材表面有效移除副产物的方法。电解液流体场控制通过对阴极腔中流体区域的流体速率和起始-截至时间的联合控制而实现。电解液流体场控制子系统独立控制每一个流体区域中的流体速率和起始-截至时间。有机添加剂的有效供应改善了对于基材上通孔、沟槽和双大马士革结构的金属填充，而电镀副产物的有效移除减小了电镀金属膜的不纯度。

附图说明

图1a示出了根据本发明的一实施例的电镀装置的截面图；

图1b示出了图1a所示的电镀装置的分解图，其中基材和其固持装置没有示出；

图1c示出了同一个电镀装置的俯视图，其中流体分散装置、基材和其固持装置没有示出；

图2示出了电镀装置中的电解液循环的示意图；

图3a示出了第一实施例的气泡收集器的立体图；

图3b示出了图3a所示的气泡收集器的横截面；

图3c示出了该气泡收集器与隔离墙相连接的部分的详细视图；

图4a示出了第二实施例的气泡收集器的立体图；

图4b示出了图4a所示的气泡收集器的部分横截面；

图4c示出了该气泡收集器与隔离墙相连接的部分的详细视图；

图5a示出了第三实施例的气泡收集器的立体图；

图5b示出了图5a所示的气泡收集器的部分横截面；

图5c示出了该气泡收集器与隔离墙相连接的部分的详细视图；

图6a示出了第四实施例的气泡收集器的立体图；

图6b示出了图6a所示的气泡收集器的部分横截面；

图6c示出了根据一实施例该气泡收集器与隔离墙相连接的部分的详细视图；

图6d示出了根据另一实施例该气泡收集器与隔离墙相连接的部分的详细视图；

图7示出了面积之比作为具有不同最大通道高度的径向排布的褶状通道的数量的函数；

图8示出了根据第五实施例的气泡收集器的横截面。

具体实施方式

图1a、1b和1c示出了根据本发明的一实施例的电镀装置。该电镀装置包括：下部腔11，用于容纳阳极并包括多个阳极区域110；上部腔12，包括多个具有独立的阴极电解液入口111的阴极区域120。阳极区域110和阴极区域120都被多个纵向设置的隔离墙102分隔。下部腔11和上部腔12通过横向设置的气泡收集器105互相连接。

在下部腔11的每一个阳极区域110中，一环形的阳极101由一腔基座107支撑并与独立控制的电源通道117相连接。腔基座107具有多个键入式支柱用于固定阳极，该支柱包覆有不导电的材料。该装置的底部是可拆卸的，以便于更换阳极。位于阳极上方的硬质框架116提供对于气泡收集器和该装置的上部结构的机械支持。每一个环形的阳极101是单片或者是由相连接的多片组成。该电镀装置的电源包括多个电源通道117。根据一实施例，下部腔包括至少两个阳极区域110。隔离墙102围绕每一个环形阳极101并分隔电场及限制电解液流体场。隔离墙102的材质是选自不导电的、抗化学腐蚀的塑料。根据一实施例，隔离墙102上具有数个小孔，这些小孔位于靠近气泡收集器105的位置，用作气泡的通道。根据另一个实施例，该隔离墙102上面没有小孔，以完全地隔离相邻阳极区域中的电解液。

电镀电流或者电压由电源通道117独立地施加到每一个环形阳极上。电源的每个独立通道可根据预设的时间施加电压和波形到每一个环形阳极。电源可以是直流或者脉冲电源。

一阳极流体分配子系统由每一个阳极区域中连接到电解液流量控制装置的独立的阳极电解液入口103和独立的阳极电解液出口119组成。该阳极流体分配子系统用于向每一个阳极区域供应电解液并从每一个阳极区域中排出旧的电解液、分解产物和粒子。每一个阳极区域中独立的阳极电解液循环体系使得不同的阳极区域中阳极电解液流之间的混合最小化。

气泡收集器105由一个或多个可透性膜附于硬质开孔或网状的框架上而形成，其中该框架是锥形的或者倒锥形的。位于该气泡收集器框架周边的凹槽115收集气泡并引导它们至一气体出口106。凹槽115可以是倾斜的，相对于水平面形成一个角度。一气体出口106与该凹槽相连接以排出收集的气体。

一个或多个附着的可透性膜302(参考图3a)可为实现不同的功能而设计。下层膜作为气泡的阻挡层，阻挡直径大于数微米至数十微米的气泡。该膜同时防止在下部腔中产生的分解产物进入到上部的电解液中，该膜同时还提供对于上层膜的机械支撑。根据一实施例，气泡收集器的膜由选自下列组中的多孔含氟塑料制成：聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基树脂(PFA)，其膜上的孔的平均直径为2μm到50μm。在另一个实施例中，上层膜用作直径小于2μm的微型气泡的阻挡层。该膜允许特定的离子通过，但是阻止了大分子通过。根据一实施例，上层膜由所述组中具有特定官能团的含氟塑料制成，上层膜的孔的平均直径为2nm到150nm。

该可透性膜的表面上具有褶状通道，以提高气泡收集的效果，并增加该可透性膜的总面积。该褶状通道具有V形或者倒V形的横截面。这种构造能在引导残余气体沿着通道向上排出之前迫使气泡首先在通道内聚并。根据一实施例，褶状通道可以径向排布、螺旋排布或者环状排布，且褶状通道中两个相邻的侧壁之间的夹角是10°到120°。每一个褶状通道的最大高度在2mm到30mm之间。

在静止的电解液溶液中施加在一个气泡上的体积力的总和(忽略重力)由公式(1)给出，并且和气泡的半径密切相关：

$F=\frac{4}{3}{\mathrm{\πg\ρr}}^3-6\mathrm{\π\ηvr}---\left(1\right)$

其中F是体积力的合力，r是气泡的半径，v是气泡的速度，η是该电解液溶液的粘度系数。

具有小的半径的气泡难以在电解液溶液中移动，因为其受的体积合力很小。为了将它们有效地从电解液溶液中移除，需要使它们聚并成大的气泡。褶状通道迫使气泡的移动路径在通道的底部汇合，从而使气泡在该处聚并长大。当气泡的尺寸变大后，更大的体积合力将推动它们沿着通道上向移动并排出。

此外，减小褶状通道的两个相邻的侧壁之间的夹角使由于气泡与侧壁接触而产生的对于浮力效应的阻力减小，使得气泡更加容易移动到褶状通道的底部。

另一方面，褶状通道还增加了膜的表面积，使得膜表面总的电解液流通面积增加。在小气泡出现并附着在膜上部分地阻塞孔的情况下，大的表面积允许保持充分的电解液流通。大的表面积还增加了特定离子过滤的效果。

在图1a和1b中，根据一实施例，上部腔12包括数个阴极区域120，其横截面是环形(中间的一个阴极区域除外，其横截面是圆形)。上部腔12中的每一个阴极区域120具有至少一个连接到电解液流量控制装置的独立供给电解液入口111。多余的电解液从上部腔体周边溢出并从出口118流出。电解液入口111的管路穿过气泡收集器框架和隔离墙102以抵达每一个独立的阴极区域120。阴极区域的电解液流量控制装置可设置不同的流速和开关时间，以使得流体场的流线能够在特定的工艺步骤中被整体地控制或者局部地控制。

需要局部流体场控制来维持靠近电镀表面的区域中电解液混合物的新鲜度，特别是维持混合物中有机添加剂的浓度。有机添加剂的浓度影响到电镀速率、填充能力、以及镀膜上的缺陷。还需要局部流体场控制来从电镀反应区域中有效地移除副产物，防止它们结合到正在生长的金属膜中。通过将副产物从正在反应的表面附近移除，通孔和沟槽构造中的电镀填充缺陷可以最小化，并且使最终的金属线和触点的可靠性得到提高。可调整电解液流量控制装置以获得在整个电镀基材范围内均匀的流体场，以确保在靠近电镀基材的中心部位和边缘部位的区域具有相等的新鲜有机添加剂和反应副产物的交换速率。在整个电镀基材范围内相等的新鲜有机添加剂和反应副产物的交换速率确保了最终得到的电镀膜的成分均匀性，换句话说，提高了在基材的不同位置上制造的器件最终的电阻率均匀性和抗电迁移性能均匀性。

综上所述，通过局部地控制流体场，可以获得如下的效果：控制整个基材上的电镀膜厚度的均匀性；控制整个基材上的电镀膜成分的均匀性；控制整个基材上的电镀膜电阻率的均匀性；控制整个基材上的电镀膜抗电迁移性能的均匀性。

上部腔12的上端还具有流体分散装置112，该流体分散装置设置在接近基材的位置，以使得在每一个阴极区域的顶部产生微观的均匀流体场。根据一实施例，流体分散装置112由下列之一的材料制成：多孔陶瓷、抗化学腐蚀的塑料材料。

位于上部腔12上方的基材固持装置121固持基材122并向其传导电流。有关基材固持装置的详细描述，可参考US 6,248,222、US 6,726,823和US 6,749,728，上述的专利都已转让给本申请的申请人并通过引用结合与此。

来自阳极电解液槽240的电解液溶液以一组流速分别提供给每一个阳极区域。在到达每一个阳极区域之前，该电解液溶液通过泵233、过滤器232，以及流量控制装置204。每一个阳极区域的电解液通过位于下部腔底部的出口219返回到阳极电解液槽240。返回的电解液溶液由流量控制装置238进行控制。在下部腔中所收集的气体从气体出口206被排出到阳极电解液槽240，然后从电极电解液槽240送到排气装置241。一压力泄漏阀234位于过滤器232和阳极电解液槽240之间。阴极电解液槽250中的电解液溶液被以一组流速分别提供给每一个阴极区域。在到达阴极区域之前，该电解液溶液通过泵236、过滤器235、以及流量控制装置208。每一个阴极区域的电解液通过位于上部腔侧壁上的出口218返回到阴极电解液槽250。一压力泄漏阀237位于过滤器235和阴极电解液槽250之间。压力泄漏阀234和237在流量控制装置204和208关闭时打开。

图3a、3b和3c示出了气泡收集器的第一实施例，其中图3a是该气泡收集器的立体图，图3b是其横截面，而图3c是该气泡收集器与隔离墙一起装配时的详细结构。

如图3a和3b所示，数个径向的褶状通道301位于一锥形或者是倒锥形的框架300上。如前面所述的，该径向的褶状通道301具有V形的横截面。电解液溶液通过框架300上的数个开孔305进入到上部腔中。

聚并后的气泡沿着径向的褶状通道向上移动，通过隔离墙307上的小孔308，如图3c所示。根据使用倒锥形框架的一实施例，向上移动的气泡逐渐由气泡收集器外围的凹槽315收集。凹槽315连接到供收集的气体排出的气体出口306。在后面的图中，图示的实施例忽略了凹槽和气体出口以简化说明。根据使用锥形框架的一实施例，气泡在锥形气泡收集器的尖端被收集，而气体出口的管道位于稍微低于尖端最高点的位置，气体出口将气体导出到阳极电解液槽中。

图4a、4b和4c示出了气泡收集器的第二实施例，其中图4a是该气泡收集器的立体图，图4b是其部分横截面，而图4c是该气泡收集器与隔离墙连接的部分的详细结构。

如图4a和4b所示，一螺旋形的褶状通道401位于一锥形或者倒锥形的框架400上，图4a和4b所示的螺旋形的褶状通道是连续的并且覆盖该框架的整个表面。该螺旋形的褶状通道401可以具有与上述的径向的褶状通道相同的横截面形状。数个开孔405用于供电解液溶液通过。

聚并后的气泡沿着螺旋形的褶状通道向上移动，通过隔离墙407上的小孔408，如图4c所示。向上移动的气体以和第一实施例类似的方式被收集并导出。

图5a、5b和5c示出了气泡收集器的第三实施例，其中图5a是该气泡收集器的立体图，图5b是其部分横截面，而图5c是该气泡收集器与隔离墙连接的部分的详细结构。

如图5a和5b所示，数个环形的褶状通道501位于一锥形或者倒锥形的框架500上，图5a和5b所示的环形的褶状通道被设置在不同的垂直位置上。根据一实施例，每一个环形褶状通道的相邻侧壁之间具有相同的夹角。根据另一实施例，不同的环形褶状通道的侧壁之间具有不同的夹角。

对于每一个环形褶状通道，其具有与上述的径向褶状通道相同的横截面形状。数个开孔505用于供电解液溶液通过。

下部的通道中聚并后的气泡通过连接相邻通道的路径509和隔离墙507上的小孔508移动到上部的通道，如图5c所示。向上移动的气体以和第一实施例类似的方式被收集并导出。

图6a、6b、6c和6d示出了气泡收集器的第四实施例，其中图6a是该气泡收集器的立体图，图6b是其部分横截面，图6c和6d是该气泡收集器以两种方式与隔离墙连接从而将收集的气泡排出通道的详细结构。

该第四实施例与第三实施例类似，除了环形褶状通道601被设置在一平面框架600上相同的垂直位置。

根据一实施例，每一个阳极区域是由隔离墙完全分隔开的，隔离墙上没有供气体通过的开孔，以防止阳极电解液与相邻阳极区域中的电解液发生交叉。每一个阳极区域包括一独立的气体出口以将收集的气体排出该装置。在一个实施例中，聚并后的气泡在水平设置的褶状通道中被收集，之后通过连接每个独立区域中具有V形横截面的通道的最高部分的路径609被输送。被收集的气体通过连接到路径609的出气管道606排出，并通过隔离墙607回到阳极电解液槽中，如图6c所示。在另一个实施例中，在褶状通道中收集的聚并后的气泡被电解液流形成的液压压入到位于下方十分接近具有V形横截面通道的最高部分的出气管道610中，并返回到阳极电解液槽中，如图6d所示。在另一个实施例中，在两个隔离墙之间的通道仅具有半个V形的横截面。一隔离墙在具有V形横截面的通道的最低部分将该通道截断，而后一个隔离墙在具有V形横截面的通道的最高部分将该通道截断。在该具体的设置中，两个相邻的隔离墙之间的表面不再需要褶状通道，该气泡收集器适用于不需要彻底移除所有微型气泡的情况。

图7示出了具有径向褶状通道的膜的总面积和没有褶状通道的膜的总面积之比。计算中所使用的变量在表1中给出。基于第一实施例的具有径向褶状通道的膜的总面积可通过公式(2)计算得到。该比例随着通道数量的增加以及通道最大高度的增加而增大。该比例越高，说明用于电解液流通的面积越大。如图所示，在有200个最大高度为10mm的径向褶状通道的情况下，膜的总面积是没有褶状通道的膜的总面积的3倍。

表1

 

锥形基座半径	R
		锥形高度	H
锥形母线长度	L
		褶状通道的最大高度	h
褶状通道的数量	n

$n\·\left(\begin{array}{c}2\sqrt{s(s-\sqrt{{(R\cos \left(\frac{\mathrm{\π}}{n}\right)-\frac{h\sqrt{L^2-R^2{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\π}}{n}\right)}}{H})}^2+H^2})(s-\sqrt{\frac{h^2{L}^2}{H^2}+R^2{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\π}}{n}\right)(1-\frac{h^2}{H^2})})(s-L)}\\ +\frac{R^2\mathrm{\π}}{n}-(R\cos \left(\frac{\mathrm{\π}}{n}\right)-\frac{h\sqrt{L^2-R^2{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\π}}{n}\right)}}{H})R\sin \left(\frac{\mathrm{\π}}{n}\right)\end{array}\right)$

(2)

其中

$s=\frac{(\sqrt{{(R\cos \left(\frac{\mathrm{\π}}{n}\right)-\frac{h\sqrt{L^2-R^2{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\π}}{n}\right)}}{H})}^2+H^2}+\sqrt{\frac{h^2{L}^2}{H^2}+R^2{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\π}}{n}\right)(1-\frac{h^2}{H^2})}+L)}{2}$

图8示出了气泡收集器的第五实施例的横截面，其具有径向的褶状通道以及膜之间的缓冲区。

如图8所示，气泡收集器具有至少两个可透性膜802、803，一缓冲区域804位于这些可透性膜之间，一框架800用于支撑这些可透性膜。数个作为电解液入口的开孔以与第一实施例相同的方式被提供，聚并后的气泡以和第一实施例类似的方式向上移动并被排出。

根据图8所示的实施例，在下层膜802和上层膜803之间存在间隙以形成一缓冲区域。在缓冲区域804内的电解液流速足够慢，为通过下层膜的大多数微型气泡因其不稳定而在该区域内溶解提供了足够的时间。需要说明的是，在本申请中，“微型气泡”是指小于下层膜的孔径的气泡。缓冲区域中的电解液是由一附加的电解液循环体系独立控制的，以提供比上部腔更低的液压。该压力差确保了电解液向下流动，以防止因微型气泡在该膜上暂时性附着而阻碍离子通过上层膜。

该缓冲区域可被应用到任何上述的气泡收集器的实施例中。

Claims (33)

1.一种电镀装置，包括：

下部腔，包括数个由数个隔离墙分隔的阳极区域，其中每个阳极区域形成一阳极电解液循环体系；

上部腔，包括数个由所述数个隔离墙分隔的阴极区域，其中每个阴极区域中的阴极电解液循环体系被独立控制；

气泡收集器，设置在下部腔和上部腔之间，其中该气泡收集器收集气泡，迫使气泡聚并，并引导聚并后的气泡移出所述装置；

流体分散装置，设置在上部腔的顶部；

基材固持装置，位于所述流体分散装置的上方，用于固持所述基材并向所述基材传导电流；

具有多个独立控制的通道的电源；

电解液流量控制装置，用于控制所述腔中的各个区域的电解液；

数个流体分配子系统，用于分配电解液至所述腔中。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气泡收集器包括：

一个或多个框架，支持一个或多个可透性膜；

一路径，供聚并后的气泡向上移动至一气体出口；

其中，所述最接近下部腔的可透性膜具有V形或者倒V形横截面的褶状通道，气泡在所述褶状通道中被收集并被强迫聚并；以及

所述最接近上部腔的可透性膜收集穿过所述最接近下部腔的可透性膜的微型气泡。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述最接近下部腔的可透性膜是由下列材料之一制成：聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基树脂(PFA)，其上的孔径为2μm至50μm之间，该最接近下部腔的可透性膜将在下部腔中产生的分解产物和其上方的电解液分离。

4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述最接近上部腔的可透性膜是由下列材料之一制成：聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基树脂(PFA)，其上的孔径为2nm至150nm之间，该最接近上部腔的可透性膜过滤电解液中的特定离子。

5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述褶状通道的两个相邻侧壁之间的夹角为10°至120°之间。

6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，

减小所述褶状通道的两个相邻侧壁之间的夹角降低了气泡与所述侧壁接触而产生的对于浮力效应的阻力，使得气泡移动到所述褶状通道中并在那里聚并。

7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，

增加具有给定最大高度的褶状通道的数量增加了所述气泡收集器的有效表面积。

8.如权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述褶状通道径向排布在一锥形或者倒锥形的框架上。

9.如权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述褶状通道螺旋状排布在一锥形或者倒锥形的框架上。

10.如权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述褶状通道环状排布在一锥形或者倒锥形的框架上。

11.如权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述褶状通道环状排布在一平面框架上相同的垂直位置。

12.如权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述褶状通道环状排布在一平面框架上不同的垂直位置。

13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，

在每一个阳极区域中，一阳极被一个所述隔离墙所包围，所述阳极连接到电源系统的一个独立控制的通道。

14.如权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述气泡收集器包括一个以上可透性膜；

在所述膜之间提供一间隙形成一缓冲区域；

所述缓冲区域中的电解液是独立控制的。

15.如权利要求1所述的装置，其特征在于，

在每一个阴极区域中，提供至少一个独立控制的电解液入口以控制其局部流体场。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，

所述多个阴极区域内的局部流体场用于控制所述基材的反应表面附近反应物和副产物的物质传输和交换。

17.如权利要求15所述的装置，其特征在于，

所述多个阴极区域内的局部流体场用于控制整个基材范围内电镀膜的成分均匀性。

18.如权利要求15所述的装置，其特征在于，

所述多个阴极区域内的局部流体场用于控制整个基材范围内的填充性能。

19.如权利要求15所述的装置，其特征在于，

所述多个阴极区域内的局部流体场用于控制整个基材范围内电镀膜的电阻率均匀性。

20.如权利要求15所述的装置，其特征在于，

所述多个阴极区域内的局部流体场用于控制整个基材范围内电镀膜的抗电迁移性能均匀性。

21.一种电镀装置，包括：

下部腔，包括数个由数个隔离墙完全分隔的阳极区域，其中每个阳极区域包括独立的阳极电解液循环体系和至少一个独立的气体出口；

上部腔，包括数个由所述数个隔离墙分隔的阴极区域，其中每个阴极区域中的阴极电解液循环体系被独立控制；

气泡收集器，设置在下部腔和上部腔之间；

流体分散装置，设置在上部腔的顶部；

基材固持装置，位于所述流体分散装置的上方，用于固持所述基材并向所述基材传导电流；

具有多个独立控制的通道的电源；

电解液流量控制装置，用于控制所述腔中的各个区域的电解液；

数个流体分配子系统，用于分配电解液至所述腔中。

22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述气泡收集器包括：

一个或多个框架，支持一个或多个可透性膜；

所述气泡收集器的表面在每一个阳极区域中是倾斜的，与水平面成10°至60°的角度。

23.如权利要求22所述的装置，其特征在于，

所述最接近下部腔的可透性膜是由下列材料之一制成：聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基树脂(PFA)，其上的孔径为2μm至50μm之间，该最接近下部腔的可透性膜将在下部腔中产生的分解产物和其上方的电解液分离。

24.如权利要求22所述的装置，其特征在于，

所述最接近上部腔的可透性膜是由下列材料之一制成：聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基树脂(PFA)，其上的孔径为2nm至150nm之间，该最接近上部腔的可透性膜过滤电解液中的特定离子。

25.如权利要求22所述的装置，其特征在于，

每个阳极区域中的气体首先在所述气泡收集器的最高位置被收集，之后被分别导出所述装置。

26.如权利要求22所述的装置，其特征在于，

所述气泡收集器包括一个以上可透性膜；

在所述膜之间提供一间隙形成一缓冲区域；

所述缓冲区域中的电解液是独立控制的。

27.如权利要求21所述的装置，其特征在于，

在每一个阳极区域中，一阳极被一个所述隔离墙完全分隔，所述阳极连接到电源系统的一个独立控制的通道。

28.如权利要求21所述的装置，其特征在于，

在每一个阴极区域中，提供至少一个独立控制的电解液入口以控制其局部流体场。

29.如权利要求28所述的装置，其特征在于，

所述多个阴极区域内的局部流体场用于控制所述基材的反应表面附近反应物和副产物的物质传输和交换。

30.如权利要求28所述的装置，其特征在于，

所述多个阴极区域内的局部流体场用于控制整个基材范围内电镀膜的成分均匀性。

31.如权利要求28所述的装置，其特征在于，

所述多个阴极区域内的局部流体场用于控制整个基材范围内的填充性能。

32.如权利要求28所述的装置，其特征在于，

所述多个阴极区域内的局部流体场用于控制整个基材范围内电镀膜的电阻率均匀性。

33.如权利要求28所述的装置，其特征在于，

所述多个阴极区域内的局部流体场用于控制整个基材范围内电镀膜的抗电迁移性能均匀性。

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