JP2014510842A - 電気化学堆積装置及び補充装置 - Google Patents

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Abstract

基板電気化学堆積装置のプロセス電解液中のイオンを補充するように適合されるプロセス電解液補充モジュールであり、前記補充モジュールは第１のアノード及び第１のカソードを持つ。前記プロセス電解液補充モジュールは、前記化学堆積装置から離れたフレームを持つ。プロセス電解液再循環区画が、前記フレーム内に設けられ、前記プロセス電解液が、前記補充モジュールおと前記堆積装置の間を再循環する。前記フレーム内のアノード区画は前記プロセス電解液再循環区画に接続され、前記アノード区画は前記第２のアノードを持ち、これは可溶性アノードであり、第２のアノード液中に浸透させるために設けられ、及び第１のイオン交換膜を持ち、前記第２のアノード液を前記プロセス電解液から分離し、前記第１のイオン交換膜がカチオン性膜である。カソード区画は、前記プロセス電解液させるために区画に接続される前記フレーム内に設けられ、前記カソード区画は、第２のカソード液中に浸透させるために設けられ、及び第２のイオン交換膜を持ち、前記第２のカソード液を前記プロセス電解液から分離し、前記第２のイオン交換膜が一価選択性膜である。

Description

本開示された実施態様は、一般的には、電気化学堆積のための方法及び装置、より具体的には、電気化学堆積及び補充の方法及び装置に関する。本発明は、米国仮特許出願第６１／４７５４１７号（２０１１年４月１４日出願、発明の名称「ＥＬＥＣＴＲＯ ＯＳＭＯＳＩＳ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＰＲＯＤＵＣＴＩＶＩＴＹ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ」）に基づく優先権を主張するものであり、この全内容は参照されて本明細書に援用される。
電気堆積（電気めっき、電着）は、他のプロセスよりも特に、例えば半導体ウェハ及びシリコンワークピースや基板などの種々の構造及び表面に、スズ、スズ銀、ニッケル、銅の膜を適用するための製造技術として使用される。かかるプロセスで使用されるシステムの重要な特徴は、膜厚さ、組成及び下層のワークピース形状に従う形状などの均一な再現性のある特徴を持つ膜を形成することができる、ということである。電気堆積システムは、枯渇すると補充を必要とする第１の（主）電解質を利用し得る。例示すると、スズ銀応用では、スズ塩溶液補充液が枯渇の場合に必要とされ得る。かかる補充は、前記適用の際に高価となり得るものであって、電気堆積装置又はそのモジュールは、使用とプロセスを再び最適にするためにかなりの停止時間を必要とする。
従って、電気堆積機器の、枯渇したプロセス電解液を補充のための新たなかつ改善された方法及び装置についての要望が存在する。
本発明は、電気堆積装置の、枯渇したプロセス電解液を補充のための新たなかつ改善された方法及び装置を提供する。
開示される実施態様の前記側面及び他の構成が、添付された図面を参照しつつ以下説明される。
図１は、例示的ウェハ電気堆積システムを示す。 図２Ａは、電気堆積モジュールを示す。 図２Ｂは、せん断プレート撹拌部材を示す。 図２Ｃは、せん断プレート撹拌部材を示す。 図２Ｄは、せん断プレート撹拌部材を示す。 図２Ｅは、せん断プレート撹拌部材を示す。 図２Ｆは、部材の振動運動のダイヤグラムを示す。 図２Ｇは、部材の非均一振動運動のグラフを示す。 図２Ｈは、部材の非均一振動運動のグラフを示す。 図３は、電気浸透補充モジュールを示す。 図４は、電気合成フローセルのレイアウトを示す。 図５は、電気堆積部分及び化学製品生産システム（ＣＰＳ）を示す。 図５Ａは、前記ＣＰＳシステムの化学製品生産モジュールを示す。 図６は、化学製品管理及び移送システムを示す。 図７は、電気浸透補充モジュールを示す。 図８は、電気浸透補充モジュールを示す。 図９は、電気化学堆積システムのダイヤグラムを示す。 図１０は、電気化学堆積システムのダイヤグラムを示す。 図１１は、電気化学堆積システムのダイヤグラムを示す。 図１２は、めっきセルの等角図を示す。 図１３は、めっきセルの等角図を示す。 図１４は、めっきセルの上面図を示す。 図１５は、アノードインサートの分解図を示す。 図１６は、アノードインサートの分解図を示す。 図１７は、アノードインサートの側面図を示す。 図１８は、アノードインサートの断面図を示す。 図１９は、アノードインサートの断面図を示す
図１を参照して、開示された実施態様の側面による製造プロセスに好適な市販ウェハ電気堆積装置が示される。前記開示された実施態様の側面は図面に基づき説明されるが、理解されるべきことは、前記開示された実施態様の側面は多くの形でも実施され得る、ということである。加えて、要素又は材料の任意の好適なサイズ、形状又はタイプが使用され得る。前記開示された実施態様は、ＮＥＸＸ Ｓｙｓｔｅｍｓ（Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ ＭＡ）からのストラタス（Ｓｔｒａｔｕｓ）などの市販入手可能な電気堆積装置で実施され得る。システム２００は、国際公開第２００５／０４２８０４Ａ２号（国際公開日２００５年５月１２日）及び米国特許出願公開第２００５／０１６７２７５号（公開日２００５年８月１４日、発明の名称「ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｆｌｕｉｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａ ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ」）（これらの全内容は参照されて本明細書に援用される）に開示された構成を組み込むことが可能である。システム２００は、例示システムとしてブロックダイヤグラムの形で示される。前記開示の他の側面によれば、異なる構成及び配置を持ついくつかのモジュールが設けられ得る。システム２００は工業的電気堆積装置２００Ｍを含み、これはロードポート２０６を含み、これにより基板、例えば前記のフォトレジストで既にパターン化された基板がシステム内に挿入され、又は取り出されることが可能になる。ロードステーション２０４は、ロボットアームを持ち、これは基板２７８を基板ホルダ２７０、２７２、２７４内に移送し、これらは次にトランスポート２８０によりモジュール２１０、２１２、２１４、２１６へ移され（以下より詳細に説明され、図２Ａ及び５で模式的に示される）、並行的に、連続的に、又は並行的と連続的を組み合わせた順で処理されることとなる。例として、連続的又はそうではないプロセスは、銅（Ｃｕ）電気堆積モジュール２１６、ニッケル（Ｎｉ）電気堆積モジュール２１４、スズ（Ｓｎ）電気堆積モジュール２１２、スズ銀（ＳｎＡｇ）電気堆積モジュール２１０を含み得る。さらに、前記開示された側面は、同様に、銅（Ｃｕ）電気堆積モジュール２１６、ニッケル（Ｎｉ）電気堆積モジュール２１４、スズ（Ｓｎ）電気堆積モジュール２１２、スズ銀（ＳｎＡｇ）モジュール又は他の好適な金属堆積モジュールに適用し得る。前記基板は次に前記ロードステーション２０４に戻され、前記基板を取り出し、それらを、基板クリーニングモジュール２０２を通過させ、そこから前記ロードポート２０６へ戻される。クリーニングステップは、例えば脱イオン水を使用し、前記電気堆積ステップの前後に、例えばクリーニングモジュール２６２、２６６が設けられ得る。これに代えて、モジュール２６２及び２６６は、洗浄モジュール同様、リンス又は熱処理モジュールであり得る。補充モジュール２６０、２６４（図１で一般的に識別される）が設けられ、化学製品生産及びモジュール２１０、２１２、２１４及び２１６の補充のために例えばシステム２００の共通筐体（エンクロージャ）内に置かれ得る。例えば、エンクロージャ２００Ｈは、システム２００の前記コンポーネント及びモジュールのためのハウジングを形成し、その中の好適環境及び清浄性を制御する。認識されるように、前記例示的実施では、化学品補助モジュールは共通ハウジング又は領域（ハウジング２００Ｈと同様に）内に配置され、オフボード又は離れて配置され得る、例えば補充モジュール２６０’、１６４’（図１参照）などが、モジュール２１０、２１２、２１４及び２１６の補充のためのオンボードモジュール２６０、２６４と共に又はこれらとは別に設けられ得る。ここで離れた補充モジュールはシステム２００と隣接して配置され、システム２００の下又はシステム２００から離れて、例えばある距離を離して又は別の部屋に配置され得る。開示された実施態様の他の側面によると、補充モジュールは設けられなくてよい。開示された他の側面によると、いくるかのモジュールが、いくつか異なる又は類似の材料を堆積するためにいくらかの好適な組み合わせで、好適に任意の組み合わせで設けられ得る。１又は複数の制御装置２２２が設けられ、前記ステーション又はモジュール内のプロセス及び／又は移送を順序づけるためのそれぞれのステーション又はモジュールに通信可能に接続されている。システム制御装置２２２は、前記システム内２００に設けられ、前記ステーション又はプロセスモジュール間の基板を順序づけ、及びシステム作動、例えばホスト通信、ロットローディング及びアンローディング又は前記システム２００を制御するために必要とされる他の作動を統制管理する。制御装置２２２は、前記ワークピースを、例えば１又は複数のスズ（Ｓｎ）、スズ−銀（ＳｎＡｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）などの好適な金属、金属合金又は他の材料を、アノードを受取るように及びめっき浴を保持するように配置されるプロセスモジュールでめっきするためにプログラム可能である。従って、前記プロセスモジュール２１２のための制御装置は、ワークピース上にスズをめっきするためにプログラム可能である。制御装置２２２は、さらに、前記ワークピースからめっき化学物を実質的に全てシンスすることを支持するように設けられるリンスタンク内でワークピースをリンスするようにプログラムされ得る。制御装置２２２は、さらに、例えば、アノードを受け及びめっき浴を保持するように設けられるプロセスモジュール２１０で、ワークピースをスズ及び銀でめっきするようにプログラムされ得る。制御装置２２２はまた、さらに例えば、前記ワークピースを熱処理して前記スズ及びスズ銀層を相互混合して実質的に均一なスズ−銀合金構造を形成させるように設けられる熱処理モジュール内でワークピースを熱処理するようにプログラムされ得る。制御装置２２２はさらに、例えば、銅電気堆積モジュール２１６で前記ワークピースに銅堆積させるようにプログラムされ得る。制御装置２２２は、さらに、例えば、ニッケル電気堆積モジュール２１４で前記ワークピースにニッケル堆積させるようにプログラムされ得る。制御装置２２２はさらに、前記ワークピースを、クリーニングモジュール２６２でクリーニングするようにプログラムされ得る。開示された実施態様では、上で説明したように、４つの電気堆積モジュールが示され、クリーニングモジュール２６２、２６６及び化学物補充モジュール２６０、２６４が前記図中で一般的方法で例示目的のために識別される。開示された実施態様の他の側面によれば、ひとつのシステムは、任意の好適な構成においていくつかのモジュールが設けられる。例示すると、システム２００は、スズ（Ｓｎ）電気堆積モジュール及びスズ−銀（ＳｎＡｇ）電気堆積モジュールを持ち、さらに、化学物は１又は複数の装置２００Ｍから離れた又はオフボードの、例えば１又は複数の化学物補充又は生産モジュール２６０’、２６４’（図１に例示のためのみで示され、これよりも多くい又は少なくてもよい）から補充される。上で説明した通り、前記装置はまた、１又は複数のオンボード、例えば前記装置に備えられる化学物補充又は生産モジュールを含み得る。さらなる例として、異なる電気堆積モジュールを持つ分離された機器（図示されていない）が設けられ得るさらなる例として、複数重複電気堆積モジュールが設けられ、複数ワークピースが並行に処理されシステムのスループットを増加させ得る。かかるシステム構成の変更、代替、修正の全てが含まれる。
図２Ａを参照して、ここでは例示的電気堆積プロセスモジュール２１０のブロックダイヤグラムが示される。電気堆積モジュール２１０は、例えばＮＥＸＸ Ｓｙｓｔｅｍｓ（Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ ＭＡ）からのＳｔｒａｔｕｓ機器で見出されるモジュールと類似の構成を取り込むことができ、国際公開第２００５／０４２８０４Ａ２号（国際公開日２００５年５月１２日）及び米国特許出願公開第２００５／０１６７２７５号（公開日２００５年８月１４日、発明の名称「ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｆｌｕｉｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａ ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ」）（これらの全内容は参照されて本明細書に援用される）に開示される構成を取り込むことが可能である。例示的電気堆積モジュール２１０は、ハウジング３００を持ち、これは流体３０２を含み、流体３０２はハウジング３００を流通し、流体３０２は、補充モジュール２６０などのモジュールにより再供給又は補充される電解質を循環させ得る。ワークピースホルダ２７２は、ハウジング３００から、ハンドラ２８０により可動であり、基板２７８を保持し得る。２つの基板が示されているが、ホルダ２７２はそれより多いか少ない基板を保持し得る。アノード３１０、３１２がシールドプレート３１４、３１６と共に及びパドル又は流体撹拌アセンブリ３１８と３２０が設けられる。開示される実施態様の他の側面によると、いくつかのアセンブリが設けられる。例えば単一のアノードが設けられ得る。さらなる例示によると、前記アノードはハウジング３００又はシールドプレート３１４、３１６の一部であってよく、パドル又は撹拌アセンブリ３１８及び３２０は設けられなくてもよい。
図２Ｂ〜２Ｄを参照して、せん断プレート撹拌部材３１８’、せん断プレート撹拌部材３１８’の模式的断面及び前記せん断プレート撹拌部材３１８’’の他の模式的断面を示す。図２Ｅを参照すると、代表的せん断プレート撹拌部材３１８Ｘの概略正面図を示し、以下説明されるように前記撹拌部材から流体撹拌の対象とされる対象物表面３０に近接して設けられる。図２Ｆを参照して、望ましい標準フレームに対する撹拌部材の振動運動のダイヤグラムを示す。図２Ｇを参照して、例示的な部材の非均一振動運動のグラフを示す。図２Ｈを参照して、部材の非均一振動運動のグラフを示す。前記せん断プレート撹拌部材及び振動運動は、例えばＮＥＸＸ Ｓｙｓｔｅｍｓ（Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ ＭＡ）からのＳｔｒａｔｕｓ機器で見出されるモジュールの構成を取り込むことができ、及び国際公開第２００５／０４２８０４Ａ２号（国際公開日２００５年５月１２日）及び米国特許出願公開第２００５／０１６７２７５号（公開日２００５年８月１４日、発明の名称「ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｆｌｕｉｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａ ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ」）（これらの全内容は参照されて本明細書に援用される）に開示される構成を取り込むことが可能である。前記せん断プレート撹拌部材及び振動運動は、全ての例示的モジュール、例えば例示的プレートモジュール２１０（図２Ａ参照）で利用でき、又は以下開示され及び開示される実施態様とアノード、カソード又は電気浸透補充モジュール、例えばモジュール２６０、２６０’（図１参照）のイオン交換膜との組み合わせて利用可能である。例えば、１又複数のせん断プレート撹拌部材は、アノード、カソード又は電気浸透補充モジュールのイオン交換膜の１又は複数の表面と組み合わせて使用でき、それにより撹拌し、又はかかる膜の目詰りや汚染を低減させ、又はかかる膜の性能を促進する。
開示される実施態様の種々の側面で、前記膜３１８は、パドルアセンブリ又は流体撹拌パドルとして、説明する目的で参照され得る。開示される実施態様の１つの側面では、前記膜３１８はＳＨＥＡＲ ＰＬＡＴＥ撹拌パドルである。前記膜３１８は、例えば前記ワークピースホルダ２７２により保持されるワークピースのために表面３０に実質的に平行に動かされ得る。前記膜３１８は、非均一振動運動で動かされ、前記流体を撹拌する（例えば図２Ｆから２Ｇに示されるプロフィルを持つ動き）。開示される実施態様の種々の側面では、前記膜３１８の周波数は約０Ｈｚと約２０Ｈｚの間であるが、前記周波数は応用により高くなり得る。開示される実施態様の他の側面によると、前記膜３１８の周波数は約４Ｈｚと約１０Ｈｚの間である。開示される実施態様の他の側面では、前記周波数は約６Ｈｚである。開示される実施態様の他の側面では、前記撹拌パドルは均一振動運動で動かされる。ここで、前記膜３１８は１又は複数のモータ２１６で駆動され得る。前記膜２０４は、接続ロッド２２０を介して前記モータ２１９に接続され得る。ここで、前記モータ２１９は、直線駆動モータ又は直線駆動アセンブリであり得る。好適な直線モータは、ＬｉｎＭｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｄｅｌａｖａｎ、ＷＩ）から入手可能である。開示される実施態様の種々の側面では、前記モータ２１９は、柔軟に又は移動可能にハウジングに設置され得る。前記モータ２１９は前記ハウジングの中心面に配置され得る。開示されるひとつの側面では、前記膜３１８の重量、及び前記膜の往復運動の際に生じる慣性力は、機械的ベアリングによるよりはむしろ前記モータスライダーとモータ巻線間の磁場を介して前記直線モータにより支持され得る。前記１又は複数のモータ２１９はコンピュータ制御され得る。
図２Ｂを参照して、ワークピース処理に際に流体を撹拌するための部材３１８’の例示的実施態様の斜視図が示される。前記部材３１８’は、第１プレート２３２及び第２プレート２３４を含む。開示される実施態様の他の側面では、前記部材は単一プレートを持ち得る。示される例示的実施態様では、それぞれのプレート２３２及び２３４は、一連の空間的に配置される開口部２３６を定める。前記空間的に配置された開口部２３６の形状は、例えば楕円又長方形であり得る。それぞれのプレート２３２及び２３４はまた、一連の空間的に配置されたブレード２３０を流体撹拌のために含み得る。前記空間的に配置されたブレード２４０のプロフィルは、直線、角度付き、カップ状、また四角であり得る。一連の空間的に配置された開口部２３６又は一連の空間的に配置されるブレード２４０の中心点は、実質的に等間隔の規則的に配置され得る。例えば、前記中心は、間が約１０から約３０ｍｍで配置され得る。ひとつの詳細な実施態様では、前記中心は約２０ｍｍ離れて配置され得る。開示される実施態様のひとつの側面では、一連の前記空間配置された開口部２３６は、前記部材３１８’が動かされると前記流体を撹拌する。開示される実施態様のひとつの側面では、前記一連の空間配置されたブレード２４０は、前記部材３１８’が動かされると前記流体を撹拌する。開示される実施態様のひとつの側面では、前記開口部２３６及びブレード２４０の両方が前記流体を撹拌する。開示される実施態様では、前記空間的に配置されるブレード２４０のエッジ表面が流体を撹拌する。前記プレート２３２及び２３４は、好適な金属、プラスチック又はポリマーから形成され得る。好適な金属は、チタン、ステンレス鋼又はアルミニウムが含まれる。好適なプラスチックには、ポリビニルクロリド（ＰＶＣ）、塩化ＰＶＣ（ＣＰＶＣ）、ＨＤＰＥ及びＰＶＤＦを含む。開示される実施態様の種々の側面で、プラスチックプレート２３２及び２３４のいずれかが、表面に近接して設けられ、例えばワークピース又は部材３１８’に隣接する表面から約２ｍｍと約１０ｍｍの間に設けられ得るが、より小さいか、より大きい距離もまた、応用によって表面に近接して設けられ得る。開示される実施態様の他の側面で説明されるように、撹拌部材は同様に、他の表面に隣接して近接させて設けることが可能である。開示される実施態様のひとつの側面では、前記プレート２３２及び２３４の少なくとも１つの厚さは、約３ｍｍと約６ｍｍの間であるが、より小さい又は大きい距離もまた、応用及び／又は前記材料の構成により使用され得る。相対的に薄い片が使用され、それにより前記プレート３１８が隣接する表面又はワークピースに近接して設けられ、望ましい表面３０に対して及びそれを横切る好適な流れの撹拌が可能となる。前記第１及び第２のプレート２３２及び２３４は、１又は複数のスペーサ構造２４４によって結合され前記部材３１８’を構成する。図２Ｂで示されるように、前記第１及び第２のプレート２３２及び２３４は、ネジ２４８で前記スペーサ構造２４４に付設されているが、他の手段、例えば限定されるものではないが、リベット、糊、エポキシ、接着剤又は外部の好適な付設手段が使用され得る。前記プレート２３２及び２３４及びスペーサ構造２４４は、キャビティを定め、その中でワークピースホルダ２７２の実施物が処理の際に挿入される。前記スペーサ構造２４４は、前記部材３１８’の前記ワークピースホルダ２７２への配列を容易にすることができる。開示される実施態様の種々の側面では、前記膜３１８又は３１８’は前記ワークピースホルダ２７２に整列され得るか、又は前記部材３１８又は３１８’の機械的保持の必要がなく高い精度を与える方法で、前記ハウジングにより隣接する表面に整列され得る。前記のとおり、前記モータ２１９は、前記部材３１８又は３１８’を保持し、かつベアリングによる助けなしで、前記流体から前記部材へ付される反作用を、運動中の慣性力と同様に保持し得る。前記部材３１８又は３１８’及びワークピースホルダ２７２（又は表面３０）の間の正確な及び一定の分離は、望まれる場合には、ガイドホイール（図示されていない）又は前記ハウジングに設けられる好適なガイドを用いて達成され得る。前記ガイドホイールは、前記ハウジングの側壁に確実に設けられる軸上を自由に回転し得る。整列ホイールがまた、前記ワークピースホルダ２７２を配置するために前記ハウジングに設けられ得る。前記ガイドホイールと前記整列ホイールとは、前記ワークピース表面への前記部材３１８又は３１８’が、約０．２ｍｍ未満内で一定である、という関係であり得る。このことは、前記部材３１８又は３１８’が実質的に前記ワークピース表面に平行に動かされる際に、前記ワークピース表面で、実質的に均一な流体境界層が生じることを促進する。図２Ｃを参照して、ワークピースの流体処理の際に流体を撹拌するための部材３１８’’の開示される実施態様の他の側面の断面図を示す。前記空間的に配置されるブレード２４０’は、例示目的で一般的カップ形状を持つように示される。図２Ｃでは、前記空間的に配置されるブレード２４０’は、前記表面３０に隣接すて示される（例えば、保持具４２を用いて前記ワークピースホルダ２７２上に保持されるワークピース）開示される実施態様の種々の側面で、一連の空間的に配置される開口部２３６及び／又は前記一連の空間的に配置されるブレード２４０’は、前記部材３１８’が動かされると流体を撹拌する。開示される実施態様のひとつの側面では、前記空間的に配置されるブレード２４０’のエッジ表面が流体を撹拌する。ここで、前記エッジ表面は、側面表面、尖端表面又は曲面表面であり得る。図２Ｄを参照して、部材３１８’’’の開示される実施態様の他の側面の断面を示す。前記空間的に配置されるブレード２４０’’は、角度付きプロフィルであり、前記表面３０に隣接して示されている（例えば、保持具４１を用いてワークピースホルダ２７２上に保持されたワークピース）。開示される実施態様の種々の側面では、前記一連の空間的に配置される開口部２３６及び／又は前記一連の空間的に配置されるブレード２４０’’は、前記部材３１８’’’が動かされると前記流体を撹拌する。上で説明したように、前記撹拌又はパドル部材３１８、３１８’、３１８’’又は３１８’’’（ここでまとめて３１８Ｘと参照する）は前記流体を撹拌するために使用され得る。開示されるある側面では、前記部材３１８Ｘは、非均一振動プロフィルを用いて動かされ得る。ひとつの例示的実施態様では、前記非均一振動運動は、前記非均一振動動きのそれぞれのストロークの後に変更される反転位置を含む。さらには、前記動きは、一連の、実質的に連続した連続的な幾何学的非対称振動として特徴付けることが可能であり、前記一連のそれぞれの連続する振動が、幾何学的に非対称である、少なくとも２つの実質的に連続する対向するストロークを持ち、前記実質的に連続する非対称的振動のそれぞれの実質的に連続するストロ−クの反転位置が、前記振動の実質的に連続するストロークが即座に進行する中心点に関して非対称的に設けられている。
図２Ｅを参照して、特定の表面又に隣接するブレード２４０、２４０’又は２４０’’又は空間的に配置される開口部２３６（以下、まとめて中心点２５２と参照）、又は前記ワークピースの表面３０上のワークピース点２５６は、１回の完全な振動ストローク後に、前記同じワークピース点２５６に戻ることは必要ない。前記中心点２５２は、前記部材３１８Ｘが振動運動する場合に前記ワークピースの表面３０に沿って動くことができ、振動ストロークの１回の完了後、前記中心点２５２’は、ワークピース点２６１の近くにあり得る。開示される実施態様のひとつの側面では、前記非均一振動運動は、第１の振動ストローク及び少なくとも１つ第２周期ストロークを含む。前記第１の振動ストロークの長さは、前記部材３１８Ｘで定められる前記空間的に配置された開口部２３６の前記分離幅と実質的に同じである。ひとつの詳細な実施態様では、前記第１の振動運動ストロークの長さは、前記隣接する空間的に配置された開口部２３６の分離幅と同じである。
図２Ｆを参照して、例示的第１の振動ストローク２６５は、前記部材３１８Ｚの振動ストロークの反転位置を変更する。ひとつの詳細な実施態様では、前記第１の振動ストローク２６５は、前記部材３１８Ｘの中心点２５２の反転位置を変更する。例示的第１の第２の振動ストローク２７３は、前記部材３１８Ｘの振動運動の反転位置を変更し得る。ひとつの詳細な実施態様では、前記第１の第２の振動ストローク２７３は、前記中心点２５２の反転位置２７６を変更し得る。開示される実施態様の種々の側面で、これはまた、前記第１の振動ストローク２６５の反転位置を変化させるものとして理解されるべきである。例示的第２の第２ストローク２８１は、前記部材３１８Ｘの振動運動の反転位置を変更し得る。前記開示される実施態様のひとつの側面では、前記第２の第２ストローク２８１は前記中心点２５２の反転位置２８４を変更し得る。開示される実施態様の種々の側面で、これはまた、前記第１の第２周期的ストローク２７３が反転位置を変更するものとして理解されるべきである。示されるように、中心点２５２は、前記部材３１８Ｘの相対的動きを示すために使用される。前記部材３１８Ｘの表面に沿った全ての点Ｘは、しかし、前記部材３１８が動く際に前記点Ｘの反転位置の変更を示すために使用され得る。開示される実施態様のある側面では、前記部材は複数の片から形成され得る。それぞれの片は、１又は複数の空間的に配置された開口部又は１又は複数の空間的に配置されたブレードを含む。開示される実施態様のひとつの側面では、それぞれの片は別のモータに接続され、モータの動きが近接した片とは独立する。開示される実施態様のひとつの側面では、それぞれの片は同じモータに接続され、前記辺が協調で作用する。開示される実施態様のある側面では、前記複数の片が、ワークピースの同じ側に配置され、それにより前記部材２０４Ｘの２以上の片が前記流体を撹拌する。図２Ｇを参照して、ワークピースの流体処理に際に流体を撹拌するための例示的非均一振動プロフィル２８８のグラフ的表現を示す。図２Ｅ及び２Ｆでの例示的ワークピース２７２及び中心点２５２は説明のための参照されている。前記ワークピース２７２の表面のワークピース点２５６に対して前記部材３１８Ｘの中心点２５２の位置は、時間対してプロットされている。前記部材３１８Ｘの開示される実施態様では、前記中心点２５２の分離幅は約２０ｍｍである。前記第１の振動ストロークは、前記中心点２５２と前記部材３１８Ｘの隣接する中心点との間の分離幅と実質的に同じである。前記第２の振動ストロークは約４０ｍｍである。線２９２は、前記第１の振動ストロークの結果として前記中心点の相対的移動を示す。線２９６は、前記第２の振動ストロークの結果として前記中心点の相対的移動を示す。第１及び第２のストロークの組み合わせを用いることで、ワークピース２７２の前の振動パターンの反転位置が、前記プロセス時間に比較して十分変化し得る。これは、前記ワークピース上の、非均一時間平均電場又は流体流場を除外し得る。これは、前記ワークピースの表面上の電場イメージや流体イメージを最小化することができ、堆積の均一性を改善することとなる。
図２Ｈを参照して、ワークピースの流体処理の際の流体を撹拌するための他の例示的非均一振動プロフィルをグラフ的表現で示す。部材３１８Ｘを持ち、前記中心点２５２の分離は約２０ｍｍである。前記第１の振動ストロークは、前記中心点２５２と、前記部材３１８Ｘの隣接中心点との間の分離幅と実質的に同じである。前記第１の第２振動ストロークは約３０ｍｍである。前記第２の第２振動ストロークは約４０ｍｍである。前記振動運動は、追加の第２の振動ストロークを含み得る。線３０４は、前記第１の振動ストロークの結果として前記中心点の相対的移動を示す。線３０８は、前記第１の第２振動ストロークの結果として前記中心点の相対的移動を示す。線３１３は、前記第２の第２振動ストロークの結果として前記中心点の相対的移動を示す。前記第１の第２振動ストロークの期間は約２秒であり、前記第２の第２振動ストロークの期間は約１０秒である。これは、前記振動反転が起こる位置を移動させることができ、これによりそれぞれの空間的に配置されブレード又はそれぞれの空間的に配置された開口部の中心点の反転点を約０．１ｍｍで広げることができる。これは、前記表面３０上「の前記反転位置のイメージを実質的に除去することを可能にする。前記部材３１８Ｘの振動はまた、前記ワークピース２７２の表面での非振動流体境界を形成する。開示される実施態様の他の側面によると、前記パドルの撹拌運動は均一な振動運動であり得る。開示される実施態様のひとつの側面では、前記部材３１８Ｘは、ワークピース２７２、２７８の表面での流体境界層厚さを低減する。ひとつの詳細な実施態様では、前記流体境界層厚さは、約１０μｍに低減される。さらには、前記部材の動きは、前記表面から流体内の空気又は気泡の取り込みを低減又は実質的に除去し得る。開示される実施態様のひとつの側面では、流体の流れが、めっき又は堆積のためのハウジングの成長膜表面近くに、空気又は気泡を運ぶ。他の実施態様では、前記流体の流れは、以下詳細に説明される、電気浸透補充モジュールのハウジング内のイオン交換膜近くの流体を撹拌する。
図３を参照して、電気浸透補充プロセスモジュール２６０を示す。図３では、第１の移送経路が、せん断プレート電気浸透モジュールのＳｎのものについて示される。開示される実施態様の他の側面によると、任意の好適な金属又は材料が準備され得る（例えばＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇなど）。示されるように、前記補充モジュールは２つの別の膜４１０、４２８を含み、これらは独立して、前記セルカソード４１６、及びアノード４１２をそれぞれお互いから、及ぶプロセス流体から分離している。例えば、Ｓｎ−Ａｇ応用では、第１膜４１０はＡｇ＋−リガンド錯体の可溶性Ｓｎアノード４１２への移送を禁止し、それにより前記Ｓｎアノード４１２上での望ましくないＡｇ浸堆積を防止する。前記カソードでの水電気分解はＯＨ−イオン４１８を与えて、前記プロセスモジュール不溶性アノード３１０で生成されるＨ＋イオン４２０を中和する。アノード膜４１０のアノード側のせん断プレート撹拌３１８Ｘは、流体混合を与えて、Ｓｎ−イオン４２４を前記膜４１０を通るよりよい移動を可能にする。さらには、前記撹拌パドル又はせん断プレート３１８Ｘにより与えられる前記膜上の流体撹拌はまた、膜汚染を大きく防止するか低減し得る（膜の有効性と寿命に見合う利益）。ここで、プロセス電解質は堆積モジュール２１０の作用プロセス電解質３００であり得る。
電気浸透は、金属イオンを供給するための方法及び装置で使用される（例えばプロセス流体に金属イオンを補充する）。上で説明したように、電気化学堆積装置２００は基板堆積モジュール２１０〜２１６（図２Ａ、５参照）を持ち、これは基板ホルダ２７２、アノード３１０及び作用プロセス電解質３００を含む。前記基板堆積モジュールは、好適なパイプシステムと制御装置により電気浸透モジュール２６０と接続され、これは、第１の（例えばカチオン性）膜４１０及び第２のアノード液中に可溶性アノード４１２を含む。モジュール２６０はまた、第２（例えばアニオン性又は両性）の膜４２８及び、第２のカソード液４３０中に不溶性カソード４１６を含む。図３に実現化されるように、示される実施態様では、前記第１の膜４１０は、前記補充モジュール内の分離されたチャンバ内の消費され得るアノードとアノード液を分離する。同様に前記第２の膜４２８は、前記モジュール２６０内で第２の分離チャンバを定め、前記カソード４１６と第２のカソード液４３０を、モジュール２６０内の流体から分離する（例えば第のアノード液、作用プロセス流体）。前記アノード液及びカソード液の参照での前記用語第１及び第２は、前記基板堆積モジュールで作用プロセス電解質（液）（第１）と、前記モジュール２６０中での化学製品製造電解質（液）（第２）とを区別することを説明する目的で使用される。前記作用プロセス（第１）電解液４２４、３００は、前記第１の膜４１０と第２の膜４２８と間に結合された前記モジュール２６０の分離された領域４３２（例えばサイ３の分離チャンバ又は領域）を通じて循環される。前記領域４３２は、前記第２の可溶性アノード４１２及び前記第２のカソード４１６とから、前記膜４１０及び前記膜４２８により分離されている。ここで、前記第２可溶性アノード４１２からイオン４２４、４３４が前記膜４１０を通過して作用プロセス電解液３００内に通過し、この方法で、電気浸透モジュール２６０は前記作用プロセス電解液３００を前記再供給４２４及び再平衡（バランス）４３４イオンで補充する。従って、前記例示的実施態様では、モジュール２６０は３つの実質的に分離された流体区画（コンパートメント）を持ち、これらは特定種類の膜４１０、４２８で分離され、かつ前記区画は例えばセル電圧を最小化するための狭い区画であり得る。示される実施態様では、モジュール２１０のアノード３１０は不活性、不溶性などである。前記作用プロセス電解液３００は、前記基板ホルダ２７２上の基板上の材料の堆積の際に、実質的に連続的に前記電気浸透モジュール２６０を通って循環される。開示される実施態様の他の側面によると、循環は連続的でも、固定された間隔で又は、例えば枯渇、過剰又は決定される他のパラメータのレベルなどのファクタ依存により必要に応じて間欠的であってよい。電気浸透モジュールは１又は複数のせん断プレート３１８Ｘを、例えば前記アノード液４２２中の前記カチオン性膜４１０近くに持ち、前記せん断プレート３１８Ｘが前記カチオン性膜４１０の近くのアノード液４２２を撹拌する。開示される実施態様の他の側面によると、１又は複数のせん断プレートが、イオン交換膜の任意の好適な表面近くに、例えばアノード液４２２内、作用流体領域４３２又はカソード液４３０などに設けられてよい。ここでせん断プレート撹拌は、１又は複数の膜に改善されたイオン移送を与え、膜汚染を防止することを可能にする。電気浸透モジュール６０は、基板堆積モジュール２１０から離れて、又はモジュール２１０の近くに設けられることができる。基板電気浸透モジュール２６０は、任意の好適な第２可溶性アノード、例えばスズペレット、銅、ニッケル又は任意の好適な材料と共に設けられる。電気浸透モジュール２６０は、さらに、必要に応じて単一又は複数の基板堆積モジュールを補充するための設けられ、これらを並行に、順に又は要求される場合に又は任意の組み合わせで補充し得る。第２の可溶性アノード液４１２は、ペレットアノード区画４３６を含み、前記ペレットアノード区画４３６は、可溶性ペレット４３８で、前記電気浸透堆積装置２００の操作を邪魔することなく補充することを可能にする。電気堆積モジュールのための任意の好適な化学物は、同様に、化学製品製造システム（ＣＰＳ）ユニットなどの前記局所的又はオフボードのモジュール２６０で、前記プロセスセル内の不溶性アノードに移動して金属交換と化学物投与する。例えばモジュール２１０で堆積機器２００の前記プロセス区分内でアノードを交換する必要を除去することで、アノード交換及びシステム再生の両方のための前記ＰＭ時間が低減され得る。ＳｎＡｇなどの金属について、前記費用は、溶融金属塩から固体金属アノード材料に切り替えることで大きく節減される。さらに、モジュール２１０の垂直型セル構造は、例えば噴水型セル構造よりもガス発生（前記不溶性アノードで酸素、及び前記ウェハ／カソードで水素）に対しては敏感ではない。ひとつの実施は、可溶性ＳｎアノードＣＰＳシステムのためである得る。開示された実施態様の他の側面では、銅、ニッケル又は他の好適な材料が準備され得る。さらに、モジュール２１０、２６０、２６０’などのサブシステムは、費用節約のためにプロセス機器への更新として設けられる。
図３で示される実施態様では、せん断プレート撹拌を持つ二重膜電気浸透が示される。ここで、化学製品生産システム（ＣＰＳ）２６０は、せん断プレート電気浸透（ＳＰＥＯ）モジュールとして示され、これは前記プロセス化学物４２４、３００及び作用アノード液４２２及びカソード液４３０の間の膜分離を与える。特定のイオン交換膜は、関連する反応を制御するために有用であり、かつ例えば前記アノード膜のアノード側でせん断プレートタイプ撹拌を用いるか又はせん断プレート撹拌なしで、使用するために有用である。例えば、スズ（Ｓｎ）、又はスズ−銀（Ｓｎ−Ａｇ）堆積の場合に、装置２６０は、固体消費可能な（例えばペレット又は一片）スズアノード４１２からスズ（Ｓｎ２＋）の原料を、前記ワークピース２７８で消費されるスズを補充するために準備する。前記ワークピース２７８でスズ−銀（ＳｎＡｇ）の電気堆積の間、スズイオン（Ｓｎ２＋）の補充が、前記固体スズアノードをＳｎＡｇ液からの銀で汚染されることなく、せん断プレート電気浸透（ＳＰＥＯ）モジュール２６０で提供される。ここで、前記ワークピースプロセスモジュール２１０から離れて配置されている固体（例えばペレット又は１片）アノード原４１２からの金属イオンの原料を供給する装置及び方法が示される。プロセスモジュール２１０は、前記の通り、不溶性アノード３１０を含み、前記作用カソード液に金属イオンを溶解し提供することなく、電気堆積に必要なワークピース２７８に電場を生成する。複雑な電気堆積プロセス液の化学物制御のための開示される実施態様のひとつの側面では、遠隔プロセスモジュール２６０が、関連するポンプ、貯蔵及びろ過と共に設けられてよく、前記遠隔プロセスモジュールは、イオン交換膜を含み、これは、第２カソードとアノード対（ペア）と共に、前記作用プロセスカソード液３００を第２アノード液４２２及びカソード液４３０と分離する。好適な適用電圧に応じて、金属イオン４２４は前記第２アノードから溶解し、前記アノード膜を通じて前記第１のプロセス液内に入り、一方水酸化イオンは前記第２カソード４１６で水の解離により生成され、これは次に前記カソード膜を通じて前記第１プロセス液内に入る。ここで、遠隔プロセスモジュール２６０は、電気浸透システムのタイプであり得る。例えば、スズ−銀浴プロセスモジュール２６０のためのスズイオン生成のため、好適には、３つの流体区画４４０、４３２、４４２を含み、それぞれは、好適なポンプにより局所的流体容器に接続され得る。スズペレットアノード区画４４０は、Ｓｎｏｗｐｕｒｅ Ｅｘｃｅｌｌｉｏｎ（Ｉ−１００）又はＤｕｐｏｎｔ Ｎａｆｉｏｎなどのカチオン性膜で分離され、アノード流体４２２は、前記カソード液のｐＨよりも高いｐＨを持つ酸性液であり得る。第１のスズ−銀浴区画４３２は、前記アノード及びカソード膜４１０、４２８で囲まれ、この区画４３２を通じて流れる前記流体４２４、３００は前記第１のＳｎＡｇ浴であり、これは前記遠隔ＣＰＳユニット２６０及び前記ウェハめっき機器２００、２１０の間を循環する。カソード区画４４２は、例えば１価イオン選択性膜（Ａｓｔｏｍ ＣＭＸ−Ｓ）であるイオン膜４２８で分離され得る。前記第１のＳｎＡｇ浴からのＳｎ−アノードの前記イオン性膜分離は、前記Ｓｎ−アノード表面へのＡｇイオン浸透堆積の可能性を最小限化することができる。強い流体撹拌３１８Ｘは、前記膜４１０のアノード側のアノード膜表面に直接隣接し得る。前記電気浸透モジュール２６０（またここで前記化学品生産システム、化学製品生産性システム、補充モジュール又は化学物補充モジュールとも参照される）は、前記第１及び第２の膜４１０、４２８で形成される前記３つの分離チャンバを定める任意の望ましい方法で任意の好適な材料から構成され得る。
図４を参照して、ＣＰＳモジュール２６０に対応する電気合成フローセルのレイアウトを示す。前記実施態様では、モジュール２６０前記３つの分離されたチャンバ構造が、４つの分離された化学液を、前記化学製品生産プロセスの部分として制御され得る。また図５を参照して、例示的数の電気化学堆積プロセスモジュール２１０〜２１６を含み、及び電気浸透（又はせん断プレート電気浸透、ＳＰＥＯ）モジュール２６０を持つ化学製品生産システム（ＣＰＳ）を含む化学製品生産システム（ＣＰＳ）２００の模式図が示される。図６のモジュール２６０は、対向する対（ペア）（例えば双子又は他の好適な二重構造）配置を持ち、これは類似する一対のサブモジュール２６０Ｒ、２６０Ｌ（部分２６０Ｌの実質的に対向する部分２６０Ｒを持つ、図３、４で示されるモジュール２６０に類似して配置されている）を持つ。図５Ａは、ＳＰＥＯモジュール２６０又は図５に示されるモジュールの右手部分２６０Ｒに対応するＳＰＥＯモジュール２６０の拡大模式的図を示す。第１の流体は、主浴又は作用カソード液２５２（例えばＳｎＡｇ浴）を含み、これはウェハ、基板などをめっきする。この化学物の約半分（また、その他の望ましい量）は、前記プロセス機器２００容器にあり、前記主流体の他の部分は前記ＣＰＳユニット内の容器にあり、これは前記ＳＰＥＯモジュール２００を通じて前記ＣＰＳ内で循環する。例示的に、プロセス機器は、前記機器内に５００リットル及び前記ＣＰＳユニット内に数１００リットルを持ち、前記作用カソード液がいくつかの対となる容器（例えばモジュール対も２６０Ｒと２６０Ｌ）に分けられて、ひとつがオフラインとなる場合にも連続生産が可能となる。全てのＳｎＡｇ構成は、前記ＣＰＳでモニターされ、投与量及び排出量で制御され得る。第２の流体は（望まれる場合には）主アノード液２５４、又は作用アノード液を含み、これは小さい容器（例えばメッキ機器それ自体内の）に入れられており、ある場合には前記ＥＣＤモジュール２１０内にイオン交換膜３１１による前記作用カソード液から分離されている。開示される実施態様のある側面では、前記小さい容器は全金属システムのためだけではなく、その場合は前記主浴は、前記ＥＣＤモジュール内で前記ウェハ／カソード及びアノードと流体接触する。第３の流体は前記ＳＰＥＯモジュール内に第２のアノード液２５６を含み、これは前記ＣＰＳ内に局所容器／ポンプを持つ。ここで、ｐＨ及び［Ｓｎ２＋］又は他のイオン、及びＭＳＡ濃度がモニターされ必要に応じて調節される。第４の流体は、前記ＳＰＥＯモジュール内に第２のカソード液を持ち、これは前記ＣＰＳ内の局所容器／ポンプを持つ。ここで、さらなる変動がモニターされ、必要に応じて調節され得る。システムへの変数の例としてはい次のことが挙げられる。
ウェハ、これは「ドラッグイン」として知られるプロセス中に不純物を前記主浴内に堆積し得るか、又は化学添加物を前記主浴に滲出させ、これは潜在的な変動の原因となり、これには例えば次のものが挙げられる。
全堆積活性（電流−時間）：主浴からの金属のカソード堆積及び有機種のカソード反応（絶縁破壊発生）がまた潜在的変動の原因である。
時間：前記主浴内の反応、蒸発、主容器内の酸化は潜在的な変動原因である。
膜上に材料蓄積又はアノード金属の電気溶解がプロセス変動の潜在的原因である。
プロセス干渉、例えば金属ペレットをアノード区画に手動で添加するための干渉は、他にプロセスへの潜在的原因となる。
図６を参照して、電気めっき基板プロセス機器と図５に示される化学製品生産システムとの組み合わせを模式的に示す。図６は、ひとつのシステムレイアオウトを表し、前記プロセスシステム２００内の容器の４つのＥＣＤプロセスモジュールと、前記ＣＰＳ内の単一の電気浸透（ＥＯ）ユニット２６０を示し、これは、ＣＰＳ流体供給６０２、６０４へのプロセス機器２００及び戻り６０６、６０８パイプ、及びポンプ６１０、６１２を持つ容器レイアウトを示す。
図７を参照して、電気浸透補充モジュール２６０’が示される。モジュール２６０’は、モジュール２６０と操作上類似し、図７はＳｎ電気浸透ユニット２６０’の模式図を示す。ここで、３つの流体区画６５２、６５４、６５６は、２つのイオン性膜６５８、６６０で分離され（膜６５８はまた双極性であり得る）、及び前記中心区画６５４は前記プロセス（主）電解液６６２を含み、前記カソード区画は（第２）カソード液６６４とカソード６７０を含み、及び前記アノード区画６５６はアノード液６６６及び可溶性アノード６６８を含む。図８を参照して、電気浸透補充モジュール６０’が示される。ここで、Ｓｎ−電気浸透モジュールの前記主移送経路が示される。膜６６０（例えばカチオン性膜）は、Ａｇ−リガンド錯体の前記可溶性Ｓｎアノード６６８への移動を防止し、それにより前記Ｓｎアノード６６８上での望ましくないＡｇ浸透堆積を防止する。前記カソード６７０での水電気分解がＯＨ−イオン６７２を供給して、前記プロセスモジュール２１０不溶性アノード３１０で生成されるＨ＋イオン６７４を中和する。
図５、５Ａを参照して、開示される実施態様のひとつの側面によると、第２（第１のめっきプロセスモジュールに対して）の電気浸透システム、ＣＰＳは、例えば前記ファブ下部基部に離れて設けられ得る。１又は２つのイオン交換（ひとつは両極性であり得る）膜が上で説明したように、前記可溶性Ｓｎ（又は可溶性金属）アノード及び前記ダミーカソードの間に設けられる。従って、前記脱めっきＳｎ又はその他の金属溶解（金属アノードから）が前記ダミーカソード上の堆積から防止され、Ｓｎイオンは前記主容器内にポンプして戻され、前記ウェハ上のＳｎのめっきを相殺する。図５を参照して、前記プロセスシステム２００内の多重ＳｎＡｇ容器及びプロセスセル２１０〜２１６は、前記ＣＰＳ内で単一電気浸透ユニット２６０により実施され得る。開示される実施態様の他の側面では、他の化学物管理機能がまた、前記ＣＰＳ内に組み込まれることができ、これは例えば浴形成及び電流又は分析結果のいずれかに基づく補充であり得る。電気浸透の潜在的な特徴は、（１）機器が操作中のスズアノード交換；（２）ペレットスズと容易に整合し得る；（３）１つのみの場所でのアノード材料と膜、それぞれのウェハで繰り返されない、保守の容易さと低資本；（４）アノードに関連する非均一性がない、ことである。
図９を参照して、電気化学堆積モジュール８００、ＥＣＤアノード液容器８２６及びＥＣＤカソード液容器８３０が示される。堆積モジュール８００は、以下説明される補充モジュールと共に、又は補充なしでその代わりに示される補充源８４４、８４６を利用して、示されるように使用され得る。示される実施態様では、めっきセル８００は可溶性アノード８１０、異なるＥＣＤアノード液８１２、イオン交換膜８１４及びクロスブリード８１６を持つ。示される実施態様では、可溶性アノード８１０は可溶性アノード、例えば固体Ｓｎアノードなどであり得る。可溶性アノードは、金属がアノード電位で電解液中の溶解されるイオン源であり得る。可溶性アノードを持つシステムでは、前記アノード液は、溶液中に対応する金属イオンを形成するために前記金属が溶解することにより持続される。可溶性アノードは任意の形状であり、金属ブロック、ペレット、金属メッシュなどである。例えば可溶性アノードは、可溶性プレート、例えばＳｎ又は他の金属プレートであり得る。さらに例示として、可溶性アノードは不活性区画内の可溶性Ｓｎ又は他の金属ペレットであり得る。これに代えて任意の好適な源が提供され得る。開示される実施態様の他の側面によると、任意の好適な可溶性アノードが使用され得る。めっきセル８００はさらに、ＥＣＤカソード液８１８及びカソード基板又はウェハ８２０を持つ。ここで、ポンプ８２２は、ＥＣＤアノード液容器８２６とアノード区画８２８の間のＥＣＤアノード液８１２を循環させるために設けられる。さらに、ポンプ８２４は、ＥＣＤカソード液容器８３０とカソード区画８３２の間のＥＣＤカソード液８１８を循環させるために設けられる。ここで、アノード区画８２８はカソード区画８３２から、カチオン交換膜８１４で分離されている。ポンプ８３４は、アノード区画８２８とカソード区画８３２の間のクロスブリード８１６のために設けられ得る。水抽出ユニット８３４は、循環ポンプ８３６及び限外ろ過、イオン性又はその他の類似の膜８３８を含んで設けられ、水選択的膜８３８間の圧力は水の選択的抽出を可能にし、前記抽出はサイズ排除膜８３８間で駆動される。電源８４２は選択的にアノード８１０とカソード又は基板８２０間に、電気化学体積（ＥＣＤ）の間、バイアスを選択的に与える。かかるバイアスは、直流、パルス電流などであり得る。アノード液補充８４４には、Ｓｎ塩、酸化防止剤、ＭＳＡ（メタンスルホン酸）、Ｈ２Ｏなどが添加され得る。アノード液クロスブリードは、Ｓｎ２＋、ＭＳＡ−などを含み得る。カソード液補充８４６は、Ａｇ塩及び、酸化防止剤、レベリング剤などの添加物を含み得る。ブリードアウト８４８は、補充８４４、８４６及び必要な場合ブリードイン８１６などとのバランスをとることが必要とされ得る。Ｓｎアノードの場合、膜８１４は選択的にＳｎ２＋、Ｈ＋及びＨ２Ｏをアノード液区画８２８から、カソード液区画８３２へ通過させ、一方ＭＳＡ−はこれと反対方向に通過する。開示される実施態様では、イオン交換膜８１４は、アノード液８１２とカソード液８１４と離れて存在するように示されている。膜は、前記意図される主に理想的に選択されるものではないから、ある量のクロスブリード８１６又はめっきセルアノード液８１２の前記めっきセルカソード液８１８内への移動が、前記アノード液の補充供給と共に、ある場合には、アノード液８１２とカソード液８１８の間の前記種をバランスするために必要とされ得る。クロスブリード８１６の量及びアノード液供給液の量と識別は、使用者により実施できるものであり、例えばシミュレーションモードなどである。例えば、コントロールモードでは、これらの量及び計画は、制御装置８５０で決定され、より高いレベルでのシステム制御装置と組み合わせて可能である。せん断プレート８５２はさらに、堆積モジュール内に、上で説明したように基板８２０の表面を撹拌するために設けられ得る。開示される実施態様の他の側面によると、任意の好適な構成が設けられてよく、例えば追加のせん断プレートが膜８１４に対して設けられるか、又はその他の構成が設けられてよい。
開示される実施態様の示される側面では、前記めっきセルの目的は溶液から基板又はウェハへ金属を堆積することである。一般的に、このための半反応は、
Ｍｚ＋ ＋ｚｅ−−＞Ｍ０（式１）である。
ここで、電子、ｅ−は、前記セルを通じて流れる電流から供給される。ここで、少なくとも１つの付随する反応があり、これは電気を与え、アノードで起こり、前記基板又はウェハが前記カソードである。前記アノードはまた、式１で消費される金属イオンを置き換えるために金属イオンを与えることができる。加えて、他の金属イオン源が、前記セルへ流体液を投与することにより与えられる。これらのイオン種の潜在的な源は、ＶＭＳ（バージンメークアップ液）であり、これは特定の濃度でいくつかの種を含み、別々の金属イオン濃縮物を含む。これらの濃縮物は、金属自体だけでなく対イオン（例えば硫酸塩やメタンスルホネート）及びまた、好適に酸を含み得る。ここで使用者は、望ましいプロセス結果を達成するために好適な濃度を準備し得る。開示される実施態様の開示される側面によると、ＳｎＡｇめっきが説明されるが、開示される実施態様の他の側面によると任意の好適な種が準備され得る。例えば、問題となる金属は、Ｃｕ、Ｓｎ又はその他の好適な種であり、これは前記システムが構成可能であり拡張可能な応用に依存する。前記開示される実施態様の開示される側面においては、めっきセルは１つ又は２つの溶液からなる。２つの溶液が存在する場合、これらは膜で分離され得る。前記膜は、ある種が膜を越えて移動することを可能にし、他の種は防止する。前記膜の選択性又は特定の種に対する選択性は、膜のタイプ及び実際に称される化学物に依存する。金属イオンに加えて、めっき液は酸を含み、他の少数の金属性種及び通常は有機性の添加物（しかし無機性、例えば塩化物であり得る）を含むことが可能であり、これらはそれぞれ追跡され制御され得る。めっきセルでは、種は生成され又は消費されたりする。前記の通り、消費の例は、前記めっき半反応である。ここで、他の種も同様に消費され得る。ここでいくつかの種は、消費のアイドルモード及び電解モードの両方を持つ。これらの消費モードのそれぞれはそれに伴う速度を持つ。例えば、アイドル消費は、前記セルが置かれ、ウェハを積極的に処理するものではない時間に比例する。これに代えて、電解消費は、電流が前記セルを通過する際に起こり（即ち、ウェハが処理される際）、前記セルを通過する電荷（アンペア・時間）に比例する。前記セル中での前記種の消費を相殺するために、これらの種を含む液を投与することで補充が実施され得る。加えて、前記無機種の投与が準備され得る。かかる投与は、前記無機種がめっきにより消費され、対応するアノードの溶解により補充されない場合に必要となる。また、投与は、希釈で失われる種のメークアップのために準備されるか、フィード及びブリードスキームで供給物として準備され得る。前記添加物の消費は、ある場合には、基板又はウェハからの汚染を、前記浴内に望ましくない副生成物を時間経過と共に蓄積させることがあり得る。ここで副生成物は、メッキ品質を悪化させ得るものであり、めっき品質は許容レベルを維持することが必要とされる。これを達成するために、ブリード及びフィードの種々の形が前記中心的方法が希釈されて使用され、これは制御下で浴の一部分を捨てて新たな液と交換する。前記実施は変更され得る。１つの実施は、「フィード及びブリード」を含み、これは新たなＶＭＡ（バージンメークアップ液）が添加され、及び浴の過剰容積は既定の浴容積が達成されるまで、他の成分を続いて排除することである。他の実施は、「ブリード及びフィード」を含み、これは、浴の既定の部分を、例えば１日ごとに排除し、残る時間で供給することである。他の実施は、「連続ブリード及びフィード」を含み、これはブリード及びフィードが既定の速度で同時になされることである。他の実施は、「不定期ダンプ」であり、これは必要に応じて全部排除（ダンプ）することであり、−これはある基準、例えばＴＯＣ（全有機炭素）レベルなどの設定により起こる。他の実施は、「ブリード及びフィードなし」であり、これは、ある条件が達成、例えば特定の種の濃度が臨界値に達するまで操作される必要性がある場合である。それぞれの場合に、ブリード、フィード又はそれらの両方に制限があり、例えば、ウェハが処理される際に前記浴を乱さないように課される制約又は必要な制約などである。開示される実施態様の開示される側面では、アノードは可溶性又は不溶性であり得る。可溶性アノードは、名前が意味するように、前記電流に比例する速度で溶液中に溶解する。
開示される実施態様の側面では、ウェハ又は基板は、めっき浴に入る前に例えば水で濡らされる。これは前記めっき浴に追加の水源を設ける。この源に対して使用される用語は「ドラッグイン」であり得る。対応するめっき液の損失は、ウェハ又は基板が浴から除去される場合起こり得る。この源を意味する用語は「ドラッグアウト」である。ウェハ又は基板それぞれは、レシピに特定される電流設定でめっきされ得る。実際の使用では、前記レシピはいくつかのステップを含む。制御シナリオでは、ウェハ又は基板のそれぞれの前記電流及びめっき時間履歴は、データベースから利用可能である。制御アルゴリズムでシミュレートされるか又は組み込まれるいくつかのシナリオがあり、これには種々の化学物及びハードウェア構成を含み（前記種々のタンク間の接続の形、及び膜分離装置の有無の形）、前記制御装置を実装することでこれらの種々のシナリオを実行することが可能になる。例えば、スクリプト（又はルーチン）とのインターフェースが、モデル又はその他として前記膜の挙動を再定義する。
示される開示される実施態様の側面では、補充モジュール及びめっき浴制御が制御装置により与えられる。例えば、サンプリング測定及び、使用、濃度及び好適なブリード及びフィード、ブリード／クロスブリードに基づく制御は、標準方法による濃度をモニター、例えば、第１原理に導かれるモデルで強化されたＥＣＩ又はＡｎｃｏｓｙｓにより入手可能なオフボード化学分析システムによる濃度のモニター、又は適切に蓄積された経験的データによりなされ得る。１つ又は全ての容器の予想制御は、機器負荷、部品消費モデル、膜移動モデルなどのファクターを考慮して又はその他により与えられる。ここで、モデルは、第１原理又は適切に蓄積されたデータから導かれ得る。制御装置は、いくつかの異なる目的のための制御ソフトウェを持ち得る。例えば、使用１つのモードはシミュレーションであり、異なるシナリオがモデル化学反応され比較される。第２のモードは制御であり、ここで前記モデルのほとんどのパラメータが固定され、前記ソフトウェアは、予想可能な投与スキームの一部分として使用され、めっき浴の厳しい制御を可能にし、同様に介入の記録を維持することを可能にする。最後に、前記ソフトウェアは、シミュレーションモードの１つのバージョンであり、さらに、経験的データを補正するために使用され、例えば移動パラメータ又は分解速度を決定することを可能にする。
示される開示される実施態様の側面では、膜汚染が低減され管理され得る。前記膜の汚染は、前記膜の、「ポア内」で又は膜の１又は両方の表面での目詰りとして定義され得る。汚染は、その点で膜の抵抗を増加させる結果となり、膜が使用不可能となる。汚染は特に、めっきプロセスで使用されるタイプのＳｎ含有液（アノード液又はカソード液）に重要であり、というのは、前記液は、分散された固体を形成する傾向があるからである（ほとんど溶解性のないＳｎ（ＩＶ）種の生成による）。例えば、前記補充モジュールにおいて、汚染を管理する構造が提供され、例えばいくつかの予防手段がＳｎ（ＩＶ）の形成を最小化するために取られる。このＳｎ（ＩＶ）損失経路を最小化することは、いくつかの利点を持ち：
（１）溶液中の分散固体の量が低減すること（かかる固体は膜の表面に付着して妨害膜を形成するか、又はＳｎ（ＩＶ）種が膜ポア内に沈殿するか、いずれにしても汚染を引き起こす）。及び汚染への助け（２）、補充に必要なＳｎの量を低減すること（濃縮部の投与又は固体源の溶解にいずれかによる）、及び（３）めっき欠陥を低減すること。ここで、Ｓｎ（ＩＶ）はＳｎ（ＩＩ）の酸化により１又２の可能な経路で形成され得る：（１）Ｓｎ（ＩＩ）と溶解Ｏ２ガスとの反応又は（２）アノードでの直接酸化、である。可溶性Ｓｎアノードの使用は、アノードでの酸化によるＳｎ（ＩＶ）形成を最小化する。この理由は、可溶性及び不溶性アノードで起こる主反応の標準電位とＳｎ（ＩＩ）酸化の標準電位を考慮することで理解され得る。Ｓｎ酸化への正味の駆動力は、Ｓｎアノードよりも不溶性アノードではずっと高い。さらに、開示される実施態様での側面では、前記アノードは、バルクのめっき液から、膜で分離され、実質的にＳｎ（ＩＩ）のアノード酸化は除外されている。
Figure 2014510842
 表１：標準電位
前記不活性アノードの除去はまた、前記めっき液中の溶解Ｏ２の生成を低減させることが認められる。開示される実施態様の側面は、実質的にＳｎ（ＩＩ）が含まれず、膜によりめっき液から分離されたアノード液中で、不活性アノードを用いることを含み、従って液中で溶存酸素形成を防止してほとんど影響を与えない。溶存酸素によりＳｎ（ＩＶ）形成はさらに、大気から酸素を積極的に除去するメカニズムを可能にすることで低減され得る。これは、Ｎ２又は他の不活性ガスをパージする、ガスで覆うことを含み、又は溶存酸素を脱ガスすることを含む。加えて酸化防止剤が、Ｓｎ又はＳｎＡｇ浴処方に含まれる。例えば通常の酸化防止剤はヒドロキノンである。かかる酸化防止剤は、酸素をめっき浴から、自体を酸化させることで消去し、及びメッキ片で再生され得る。不活性アノードの使用は、酸化防止剤の経路を与えて、浴中の利用可能な酸化防止剤の量を低減できる。可溶性Ｓｎアノードの使用は、アノードでの酸化防止剤の量を除去又は低減でき、例えば表１の標準電位を参照のこと。前記アノードで汚染の機会をさらに低減するためには、所与のめっき処方物の酸化防止剤、又は酸化防止剤含有成分がアノードに添加され、それによりカソード液同様にアノード液を保護する。これは、Ｃｕ用途ではなくＳｎ又はＳｎＡｇ化学物において実施されることができ、異なるアノード液の使用を導くモチベーターは、Ｃｕの場合とは異なり、前記目的は、アノードで有機添加物の消費を低減するためである。Ｓｎ含有めっき処方物では、前記有機成分は通常は不活性アノードでさえも分解されず；可溶性アノードのより低いアノード電位は、添加物安定化に関して全くまたはほとんど問題とならない。また、アノード液中の有機成分の含有によりクロスブリード液をより効果的なものとするが、というのは前記クロスブリード液は前記受ける（めっき）液の組成により近いものとなるからである。加えて、Ｓｎ（ＩＩ）は低ｐＨで安定であることから、前記アノード液の酸性は維持されるべきである。例えば、好ましい酸性度は、ｐＨは１以下である。開示される実施態様の他の側面によれば、例えばさらにＳｎ（ＩＶ）形成が軽減され、膜汚染及びプロセス効率へ関連する利益を持つ任意の好適な汚染低減が使用される。
示される開示される実施態様の側面において、アノード液成分がまた管理される。アノード液の調節及び選択は、例えば可溶性Ｓｎを使用するように構成されるセルの最適性能のために選択され得る。アノード成分を選択する場合にいくらかの考慮すべき範囲がある。例えば、上で開示されるように１つの考慮は、膜汚染及びプロセス効率に関連する利益のためにＳｎ（ＩＶ）形成を軽減し得る。追加の考慮は、前記膜を横切るＳｎ移動効率を最大化することであり得る。
示される鍛冶される実施態様の側面では、めっき液容積軽減がまた、管理され得る。開示される実施態様の側面では、前記膜を横切るＳｎイオン移動の効率が不完全であるから、必要とされる制御限度内でそれぞれの液を維持するために周期的な調節がなされる必要がある。ひとつの方法は、アノード液を前記めっき液の少量を周期的にクロスブリードし、前記めっき液を次に、例えば水、酸、添加物、酸化防止剤又はＳｎ濃縮物などを含む好適な材料と共に戻すことである。ここで、めっき液のアノード液へのクロスブリードは、選択された浴成分の濃度を制御する方法を与える一方で、時間の経過でめっき液浴の増加の結果となり得る。浴の追加容積は、ブリード及びフィード戦略を採用することで制御され得るものであるが、かかる方法はある場合には望ましくなく場合、特に廃棄される化学物の費用が懸念される場合があり得る。浴の容積を軽減させる他の方法は、好適な選択的膜を通じる限外ろ過により水抽出することである。めっき液溶液蓄積を低減させる他の方法は、補充ブースターモジュールの使用を通じてめっき液クロスブリードへのアノード液の必要性を実質的に除去することである。ここで、前記ブースターモジュール電流は、めっき液膜を横切る前記Ｓｎ移動が不十分なためにメークアップするように調節され得る。加えて、補充モジュールカソード反応は、実質的に酸消費であることから、前記補充モジュールはまた、前記めっき液中の酸蓄積を低減させる役にたつ。
開示される実施態様の側面は、ＳｎＡｇめっきに関して説明されているけれど、任意の材料が使用され得る。例えば、Ｃｕ又は他の材料が、ＳｎＡｇの代えて適用され得る。ここで、変更は、それぞれのセルの化学物、膜材料、ブリード及びフィード又はその他の浴の保守方法などを含む。ここで、Ｃｕについては、化学物は、硫酸又はメタンスルホン酸（ＭＳＡ）系であり得る。Ｃｕめっきの目的は、添加物消費と前記アノードに接触することから前記添加物を保持し、有害副生成物の形成を低減させるためである。Ｃｕでは、酸化及び金属酸化物形成は、ＳｎＡｇの場合よりもそれほど問題ではなく、アノード液保守はいくらか容易であるが、しかし、高Ｃｕ／酸比が、Ｃｕ移動に好ましく及びクロスブリード最小化のために前記アノード液内に維持され得る。ここで前記構成は、主な修正は前記可溶性アノード液の化学物及び性質と実質的に同一性を維持し得る。説明された構成内で、いくつかの化学物管理シナリオを実施する余地があり、例えばクロスブリードの程度と周期、アノード液とカソード液ブリード及びフィード、又はこれらが特定の用途及び化学物パッケージにより指示され得る他の投与必要性などである。さらには、Ｓｎについては、操作の性質はＳｎＡｇとほとんど同じである。ここで、Ａｇが存在しない場合、開示される実施態様の開示される側面の利益は主にＳｎ酸化物の還元であり、この必要性は、ＳｎＡｇとは同じ程度の緊急性はない、というのは可溶性Ｓｎアノードは既にＳｎのために使用されているからである。ＳｎＡｇについては、前記Ｓｎ化学物は、市販で利用可能な任意の化学物パッケージ、例えばＭＳＡ系などであり得る。さらに、Ｃｕについては、開示されるように前記アノード保守オフボードを動かす利点を持ち、前記利点は主に添加物消費、副生成物最小化、ブリード及びフィード低減及び保守の容易性、可能ならばオンツールアノード変更及び利用可能性の増加においてであり得る。
開示される側面は、可溶性ＳｎアノードをＳｎＡｇめっきのために使用し得る。開示される実施態様の他の側面によると、可溶性アノードが、任意の好適なめっき材料として適用され得る。ここで、ＳｎＡｇめっきのための可溶性Ｓｎアノードの使用は、実装が前記Ｓｎアノードを前記めっき物から分離する必要がある場合に利点となるが、というのは、ＡｇはＳｎ上のＡｇにめっきされ、前記分離は膜を介してアノードからめっき化学物を分離する。さらに、別のせん断プレートが、補充モジュールに設けられ得る。さらには、前記めっきモジュール及び／又は補充モジュールはＮ２パージされたモジュールであり、又は他の方法で分離されている。可溶性アノードの構造は、Ｓｎ（ＩＶ）の形成を低減させ、これにより、より低い粒子、低減された汚染及びＳｎのメッキへのさらなる利用可能性を与える結果となる。ここで、より低い電位は、不溶性／不活性アノードの使用に比較して水の酸化を低減し、それによりＯ２を除去する結果となる。可溶性アノードの追加の構造は、酸化防止剤の消費の低減を含む。ここで、ＨＱ（ヒドロキノンは酸化防止剤の例）の標準電位は、Ｓｎ（０）−＞Ｓｎ（ＩＩ）よりも「アノード性」であるが、しかし水の酸化よりもアノード性ではなく、前記膜は前記めっき浴の前記アノードへの暴露を低減する。可溶性アノードの追加の構造は、Ｓｎ補充の費用を節約することを含み、Ｓｎ補充は、高濃度のＳｎの溶液である。可溶性アノードの追加の構造は、ブリードの必要性に低減である。例えば、可溶性Ｓｎ源を用いると、前記めっき浴体積はＳｎ溶液ほど迅速に蓄積しない。さらなる例示では、より優れた保存浴は、長寿命を表す。さらに、ある応用では、望ましくないアノード反応が起こることが抑制され得る。
アノード液中のＳｎの蓄積は、アノード液をカソード液にクロスブリードすることを必要とし、前記アノード液は、酸、水及び可能な少量成分、例えば添加物、酸化防止剤などを含み、戻され得る。膜タイプに依存して膜を横切る水のいくらかの電気浸透水移動が生じ得る。ここで、水は前記アノード液から前記めっき液へ、例えば条件に依存して約１〜２ｍｌ／Ａ＊時間の速度で移動し得る。ここで、体積蓄積は、水抽出、補充などにより軽減され得る。ここで、前記説明は特にスズ銀についてであるが；開示される実施態様の側面は、Ｓｎが例示される他の金属について使用され得る。
開示される側面では、電気化学堆積装置８００が金属を基板８２０上に堆積する。前記電気化学堆積装置８００は、プロセス電解液８１８、８３８を保持するように構成されるフレーム８１１を含む。基板ホルダ（例えば、前記説明されたホルダ２７２又は以下のホルダ１３２０）が移動可能に前記フレーム８１１に接続され、前記基板ホルダは前記プロセス電解液中で基板８２０を支持する。アノード流体区画８２８は移動可能に前記フレーム８１１に接続され、及び前記フレーム内のアノード液８１２を含む流体境界包絡線を定め、かつ前記プロセス電解液から前記アノード液を分離し、前記流体境界包絡線内のアノード８１０を持つ前記流体区画は、基板８２０の前記表面に面し、及びイオン交換膜８１４は、前記アノード８１０と前記基板８２０の前記表面との間に設けられ、前記アノード流体区画流体境界包絡線８２８が、イオン交換膜８１４とアノード８１０を持つユニットとして、前記フレーム８１１から移動可能であり、これについては図１２〜１９などに関して以下説明される。前記ホルダ、前記アノード８１０及び膜８１４がフレーム８１１に配置され、前記アノード８１０からのイオンは前記イオン交換膜８１４を通じて流れて、及び前記基板８２０の表面にイオン堆積することで枯渇したプロセス電解液８１８、９３８内に主にイオンを補充する。他の側面で基板８２０の表面は実質的に垂直方向にある。他の側面では、前記プロセス電解液８１８、９３８は、ＳｎＡｇ又は他の好適な浴を含む。他の側面では、Ｓｎ又はＣｕ又は他の好適なアノードを含む。他の側面では、前記イオン交換膜８１４は、前記アノード液８１２を前記プロセス電解液８１８、９３８から分離される。
図１０を参照して、電気化学堆積モジュール８００又は８００’及び補充モジュール９１２を含むダイヤグラムが示される。示される開示される実施態様では、補充モジュール９１２は、補充モジュール２６０、２６０’などに関して前記の構造を含み得る。示される実施態様では、補充モジュール９１２は第２のカソード区画９１４、めっき液補充チャンネル又は区画９１６、及び第２のアノード区画９１８を含む。第２カソード区画９１４は不活性カソード９２０を含み得る。第２アノード区画９１８は可溶性アノード９２２を含み得る。第２カソード区画９１４は、メッキ液補充チャンネル又は膜９２４による区画９１６から分離され得る。ここで、前記カソード液側の膜９２４又は補充モジュールカソード液膜９２４は、ＣＭＸ−Ｓであり、Ａｓａｈｉ社（日本）で製造されており、例えば膜９２４は＋１、＋２イオン間を区別することができ、例えば「単一価／一価選択性膜」とされている。同様に、第２アノード区画９１８は、カチオン性膜９２６でめっき液補充チャンネル９１６から分離され得る。電源９２８は、アノード９２２とカソード９２０の間に選択的に設けられ得る。ポンプ９３０は、第２アノード区画９１８及びアノード液容器９３４の間の補充モジュールアノード液９３２を循環させ、例えば、第２のアノード液区画９１８はバイパス９３３へ接続されず、及び前記堆積モジュール８００、プロセスアノード液区画８２８へ接続されず、例えばアノード区画入り口及び出口９６０、９６２はブロックされる。ポンプ９３６は、めっき液９３８を、めっき液補充チャンネル又は区画９１６と、プロセスメッキセル８００及び容器９５４との間を再循環させ得る。ここで、ポンプ９３６は、めっき液９３８を、めっき液補充チャンネル又は区画９１６とプロセスめっきセル８００との間を、区画入り口と出口９６４、９６６を通じて再循環させ得る。ポンプ９４０は、補充モジュールカソード液９４２を、第２カソード液区画９１４とカソード容器９４４の間を循環させ得る。水抽出ユニット９４６は、循環ポンプ９４８と限外濾過又は他の類似の膜９５０を持って設けられ、水選択性膜９５０を横切る圧力は、水９５２の選択的抽出を可能にし、前記抽出は膜９５０を横切って駆動され、その駆動はサイズ排除タイプ又はカチオンタイプのいずれかによる。前記水抽出ユニットは例として容器９５４に関して示されているが、前記システムの任意の好適な部分が水抽出ユニット又は必要な場合に他の好適な抽出ユニットを利用し得る。１又は複数のせん断プレート９５６が、膜９２６、９２４などに関して設けられ得る。せん断プレート又は撹拌部材９５６は前記のように、膜汚染を防止するために膜９２６に近接して流体撹拌のためのアノード区画９３２で示される。撹拌部材９５６は、前記の構造を含み、さらに任意の好適なアノード、カソード又は膜表面に設けられ得る。例えば、撹拌部材は、可溶性アノード９２２の近くに設けられ、前記アノード９２２からのイオン移動を増加させ、それにより反応速度を増加させる。これに代えて、撹拌部材は設けられなくてよい。せん断プレート又は撹拌部材９５７は、カソード区画９４２において、カソード９２０の近くに流体撹拌のため示される。撹拌部材９５７は、前記の構造を持ち、任意の好適なアノード、カソード又は膜表面に追加して設けられ得る。これに代えて撹拌部材は設けられなくてよい。カソード９２０近くの撹拌部材９５７は、Ｈ２を排除し、膜９２４を通じて漏れるＳｎの堆積が十分接着され高密度であることを保証する。ここで、前記カチオン性部材９２５を通じてＳｎが拡散する場合、前記カソード９２０上に堆積し、そこで撹拌９５７は反応速度を増加させ、かかる堆積が良好な接着性を持つコンパクトであることを保証する。めっきセル８００’は、セル８００の代替として設けられ、セル８００’はまた、不活性非溶解性アノード又は可溶性アノード、カソードウェハ、せん断又は撹拌プレート及び前記の電源などのいずれかを持つが、例えばメッキセル２１０に関して前記したようにイオン交換膜は持たない。ここで、セル８００’と共に、アノード区間入口及び出口９６０、９６２はブロックされ、堆積モジュール８００はイオン交換膜を持たない。めっき液９３８は前記のように補充液９８６であり、例えばポンプ９３６を使用するか、又は前記プロセス電解液区画と前記補充区画との間の流体を交換し、例えばこれに代えて、単一の双方向の流体供給ポートが、ポート９６４、９６６の代わりに設けられ得る。開示される実施態様の他の側面で、めっきセル８００は、不活性アノード又は可溶性アノード８１０、異なるアノード液８１２、膜８１４、クロスブリード８１６、ウェハカソード８２０及びせん断プレート８５２を含む。めっき液９３８（８１８）は前記のように補充され、前記補充モジュール８００のカソード液は、さらに、前記ＥＣＤモジュール８００のアノード液と共有９８２する。ライン９８２は、補充モジュール９１２の前記カソード区画と堆積モジュール８００のアノード区画の間の流体の共有を示す。かかる共有は、必要なポンプの数と容器の数を低減し、前記２つのそれぞれの区画を通じて１つの流体タンクから流体が直列してポンプされ得る。これに代えて、前記流体は直列よりは並列的にポンプされてよく、例えば、これは追加のライン、例えば前記堆積モジュールと前記補充ユニットへ及びからの並行な源とリターンラインを必要とし、例えばライン９８２が除去されてよいが、前記２つの区画の共有は維持され得る。それぞれの実施態様で、補充セル９１２は主Ｓｎ源として作用し又は補助又はブースター源として作用する。ここで、補助モジュール９１２は、めっき液の補助又はバランスを、前記２つの外部液、アノード液とカソード液との交換により可能とする。補助モジュールカソード液はまた（ＣＸＣ）と参照され、補助モジュールアノード液はまた（ＣＸＡ）として参照され、めっきセルアノード液は（ＰＣＡ）、及び前記メッキ液又はメッキセルカソード液は（ＰＣＣ）と参照される。ここで、開示される実施態様のひとつは前記ＰＣＡとＣＸＡを１つの液に組み合わせることを含む。前記補助モジュールセル９１２は、３つの区画からなる。前記区画は適切な膜９２４、９２６で分離される。ＰＣＣは前記中間の区画９１６を通じる電流は前記アノード液（ＣＸＡ）から前記カソード液（ＣＸＣ）へ前記中間区画９１６を通じて流れる。前記金属イオンにより運ばれる電流と、Ｈ＋イオンにより運ばれる電流との比率は、膜のタイプとその他の条件（濃度、流速、膜履歴など）に依存する。前記ＣＸＡ−ＰＣＣ及びＰＣＣ−ＣＸＣ膜の適切な選択で、金属イオン中のＰＣＣを選択的に増やすことが可能になる。示されるように、補助モジュール９１２は、前記めっきセル８００、８００’での可溶性又は不溶性アノードのいずれかを使用するという柔軟性と整合しているか、又は任意の好適なモジュールを補充する場合に整合している。補充モジュールセル９１２は、前記めっきセルといくつか類似する点があり、例えば両方のセルは少なくともいくつかの類似の反応を持つ。ある構成で、前記補充モジュールセル９１２で可能な追加の反応は、Ｈ＋イオンの水素ガスへの還元である。
前記の通り、システム９００は補充モジュール９１２をもつ変更セル８００を提供し、これはブースターモジュールとして作用し得るものであり、例えば金属イオンが、めっきモジュール８００と補充モジュール９１２の両方により提供され得る。ここで、めっきセル８００は、可溶性アノード、異なるアノード液、膜及びクロスブリードを含む。ここで、補充モジュール９１２は、それぞれのめっきセル８００を持つ第２の源又はブースターモジュールとして使用され得るものであり、モジュール９１２アノード液は、前記めっきセルアノード液と選択的に共有される。記載されたように、電気化学堆積システム９００はモジュール９１２を含み、これは堆積モジュール８００により提供されるめっきイオンを補充するように操作されるものであり、例えば、堆積モジュール８００及び補充モジュール９１２の両方は可溶性Ｓｎを利用し、例えば、固体可溶性Ｓｎプレートアノード及び／又はアノードペレットなどである。この方法で、補充モジュール９１２は、堆積モジュール８００に対してＳｎの第２ソース又はＳｎのブースターソースとして作用する。開示される実施態様の他の側面では、任意の好適な堆積金属又は材料が提供され、例えばＳｎ、ＳｎＡｇ、Ｃｕなどである。前記共有は、連続的に、間欠的に又は必要な場合になされる。前記めっきセルは２つの区画として示されていることが分かるが、これは開示される他の側面によるものであり、なお不溶性又は可溶性アノードが保持され得る。例えば、前記メッキセル８００アノード及び前記補充モジュール９１２アノードの両方が可溶性であり得る。加えて、示される開示される実施態様の側面は、いくらかのアノード液がまた周期的に前記めっき液（ＰＣＣ）へ供給８１６される。示される開示される実施態様の側面では、補充モジュール９１２は、補充モジュール２６０、２６０’などの対する前記の構成を含み得る。示される開示される実施態様の側面では、補充モジュール９１２は、以下説明されるモジュール１５００に関して記載される構造を含み得る。さらに、示される開示される実施態様の側面では、堆積モジュール８００は、以下記載される構成を含み得るものであり、例えばイオン交換膜を持つ、又はイオン交換膜を含まない、構成などである。開示される実施態様のひとつの側面によると、補充モジュール９１２は第２のカソード区画９１４、めっき液補充チャンネル９１６及び第２のアノード区画９１８を含む。第２のカソード区画９１４は不活性カソード９２０を含み得る。第２のアノード区画９１８は可溶性又は不溶性アノード９２２を含み得る。第２のカソード区画９１４は、めっき液補充チャンネル９１６から膜９２４で分離され得るものであり、例えば一価選択性膜である。同様に、第２のアノード区画９１８は、めっき液補充チャンネル９１６からカチオン性膜９２６で分離され得る。電源９２８は、アノード９２２とカソード９２０の間に選択的にバイアスを与え得る。ポンプ９３０は、第２アノード区画９１８、堆積アノード区画８２８及びアノード液容器８３４の間を共有アノード液９３２を循環させ得る。ポンプ８３６は、めっき液補充チャンネル９１６及び堆積カソード区画８３２及び容器９５４の間を、めっき液８３８を循環させ得る。ポンプ９４０は、第２カソード区画９１４とカソード液容器９４４との間を、補充モジュールカソード液９４２を循環させ得る。水抽出ユニット９４６は、循環ポンプ９４８及び限外ろ過又は他の類似膜９５０を含んで設けられ、水選択性膜９５０を横切る圧力は、水の選択的抽出を可能にするものであり、抽出はサイズ排除膜９５０を横切って駆動される。前記水抽出ユニットは例示として陽気９５４に関して示されるが、前記システムの任意の部分が水抽出ユニット又は必要な場合には他の好適な抽出ユニットに利用され得る。１又は複数のせん断又は撹拌プレート９５６は、前記膜９２６、９２４などに対して設けられ得る。めっきセル９１０は可溶性アノード８１０、区画８２８で共有されるアノード液８１２、膜８１４、クロスブリード８１６、ウェハカソード８２０及びせん断又は撹拌プレート８５２を持つ。めっき液９３８は前記のように補充９８６され得るものであり、前記補充モジュール９１２のアノード液は、加えて、前記ＥＣＤモジュール８００のアノード液と共有し得る。ライン９８３は、前記補充モジュール９１２のアノード区画と前記堆積モジュール８００のアノード区画との間のアノード液の共有を示す。かかる共有は、必要なポンプ及び容器の数を低減させ、流体は直列に前記アノード液タンクから２つのそれぞれのアノード液区画を通じてポンプされ得る。これに代えて、前記流体は、直列よりも並列でポンプされ得るものであり、例えば追加のライン、例えば並行ソース及び前記堆積モジュールと前記補充ユニットへ、及び、からのリターンラインを必要とし、例えばライン９８３は除去され得るが、前記２つの区画の間の共有流体の効果は保持され得る。示される実施態様では、補充セル９１２は、連続的又は間欠的又は必要に応じて補充される、Ｓｎの第２又はブースターソースとして作用する。さらに、液９３８は、Ａｇ塩、ＭＳＡ又はその他の必要な好適な添加物を含めて補充される９６７。さらに、液は、例えば酸化防止剤、Ｈ２Ｏなどと共にチャンバ９１４などから補充９８２され得る。ライン９８２は、前記補充モジュール９１２及び前記堆積モジュール８００のアノード区画との間の流体共有を示す。かかる共有は、必要なポンプ及び容器の数を低減させ、流体は、直列に、流体タンクから前記２つのそれぞれの区画へポンプされ得る。これに代えて、前記流体は直列よりは並列にポンプされ得るものであり、これは追加のライン、例えば並行ソース及び前記堆積モジュールと前記補充ユニットへ、及び、からのリターンラインを必要とし、例えばライン９８２は除去され得るが、前記２つの区画の間の共有効果は保持され得る。ここで補充モジュール９１２は、めっき液の補助補充又はバランスを、２つの外部液であるアノード液とカソード液と交換することで可能にする。前記例示的実施態様では、電気化学堆積装置９００は、構成可能に基板８２０の表面にＳｎ又はＳｎ合金を堆積するように適合され得る。ここで、電気化学堆積装置９００は、堆積モジュール８００を含み、これはプロセス電解液９３８を保持するように構成される堆積モジュールフレーム８１１を持つ。前記のように、基板ホルダは移動可能に前記堆積モジュールフレーム８１１に接続されており、前記基板ホルダは基板８２０を前記基板８２０の表面に接触するプロセス電解液９３８と共に支持しており、前記基板は第１のカソードとして作用している。第１の可溶性アノード８１０は前記堆積モジュールフレーム８１１へ接続される。前記堆積モジュール８００は構成可能なプロセス電解液補充モジュールインターフェースポート９８５を持ち、これは第１の構成、例えば図１０に示されるようなプロセス電解液補充モジュール９１２とインターフェースするように構成されるものであり、及び第２の構成、例えば図９に示されるように、プロセス電解液補充モジュール９１２とインターフェースせず前記プロセス電解液補充モジュール９１２が前記電気化学堆積装置９００の部分ではない、ように構成されるものである。前記プロセス電解液補充モジュール９１２は、前記プロセス電解液９３８内のイオンを、前記堆積モジュール８００から離された補充モジュールフレーム９１５を持つ前記プロセス補充モジュール９１２で補充するように適合される。プロセス電解液再循環区画９１６は、前記補充モジュールフレーム９１５に設けられ、前記プロセス電解液９３８が、前記補充モジュール９１２と前記堆積モジュール８００との間を再循環するように構成される。前記補充モジュールフレーム９１５内のアノード区画９１８は、前記プロセス電解液再循環区画９１６に接続され、前記アノード区画９１８は第２の可溶性アノード９２２を持つ、第２のアノード液９３２内に浸透させるためそこに設けられ、及び第１のイオン交換膜９２６を持ち、これは前記第２の電解液９３２を前記プロセス電解液から分離する。前記補充モジュールフレーム内のカソード区画９１４は、前記プロセス電解液再循環区画９１６の接続され、前記カソード区画は第２カソード９２０を持ち、これはそこに第２のカソード液９４２内に浸漬させるために設けられ、及び前記プロセス電解液９３８から前記第２のカソード液９４２を分離する第２のイオン交換膜９２４を持つ。前記第１の可溶性アノード８１０と前記第２の可溶性アノード９２２の両方は、前記第１の構成で前記表面上へのイオン堆積による枯渇した前記プロセス電解液９３８中のイオンを補充する。前記第１の可溶性アノード８１０は、前記第２の構成で表面へのイオン堆積により枯渇した、前記プロセス電解液中のイオンを補充する。開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置９００が提供され、ここで前記構成可能な電解液補充モジュールインターフェースポート９８５は、プロセス電解液入口ポート９６４及びプロセス電解液出口ポート９６６を持ちこれらは前記堆積モジュールフレーム８１１と流体流通され、前記プロセス電解液入口ポート９６４と前記電解液出口ポート９６５は、前記第１の構成では前記補充モジュール９１２と流体流通して接続され、前記第２の構成では、前記プロセス電解液入口ポート９６４と前記プロセス電解液出口ポート９６５とは前記補充モジュール９１２とブロック又は流体流通されない。ここで例えば、前記第２の構成では、補充モジュールインターフェースポート９８５は図９に示されるように接続され得る。開示される実施態様の他の側面では、いくつかの構成が提供され得る。例えば、構成可能なプロセス電解液補充モジュールインターフェースポート９８５は、単一又は多重の専用ポートを持ち、これは補充モジュール９１２と接続可能に又はそうではないように構成可能であり、又はこれに代えて補充モジュール及び／又は循環タンクなどと接続可能に構成可能であり得る。
開示される実施態様のひとつの側面では、プロセス電解液補充モジュール９１２は、基板電気化学堆積装置８００のプロセス電解液９３８中のイオンを補充し、前記装置は第１のアノード８１０及び第１のカソード８２０を持ち、前記補充モジュールは第２のアノードを持つ。前記プロセス電解液補充モジュール９１２は、前記化学堆積装置８００から離れたフレーム９１５を持つ。プロセス電解液循環区画９１６は、前記フレーム内に設けられ、前記プロセス電解液９３８が前記補充モジュール９１２と前記堆積装置８００との間を再循環するように構成される。前記フレーム９１５内のアノード区画は、前記プロセス電解液再循環区画９１６に接続され、前記アノード区画９１８は前記第２のアノードを持ち、これは可溶性アノードであり、第２のアノード液９３２内に浸透させるために設けられており、及び第１のイオン交換膜９２６を持ち、これは前記第２のアノード液９３２を前記プロセス電解液９３８から分離し、前記第１のイオン交換膜９２６はカチオン性膜である。カソード区画９１４は前記フレーム９１５内に設けられ、前記プロセス電解液再循環区画９１６と接続されており、前記カソード区画９１４は、第２のカソード液９４２内に、浸透させるために設けられ、及び第２のイオン交換膜９２４を持ち、これは前記第２のカソード液９４２を前記プロセス電解液９３８から分離し、前記第２のイオン交換膜９２４が一価選択性膜である。他の側面では、撹拌部材９５７が移動可能に前記カソード区画９１４内のフレーム９１５へ、前記第２のカソード９２０と近接して接続され、前記第２のカソード９２０に近い前記第２のカソード液９４２を撹拌する。他の側面では、前記可溶性第２のアノード９２２及び前記第１のイオン交換膜９２６が、前記可溶性第２のアノード９２２からのイオンが、前記第１のイオン交換膜９２６を通じて前記電解液９３８内に流通するように構成される。他の側面では、前記プロセス電解液９３８は、ＳｎＡｇ浴を含み、及びイオンが、前記第２のアノード９２２のＡｇ汚染なく前記プロセス電解液９３８ないで補充される。
図１１を参照して、電気化学堆積装置１５００のダイヤグラムが示される。電気化学堆積装置１５００は、基板表面に、Ｓｎ又はＳｎ合金を堆積させるように適合され得る。これに代えて任意の好適な金属が堆積され得る。電気化学堆積装置１５００は、前記の構成を持つ堆積モジュール１５１２を持つ。例えば、堆積モジュール１５１２は、プロセス電解液１５１０を保持するように構成される堆積モジュールフレーム又はタンク１５１２を持つ。さらに、堆積モジュール１５１２は前記のような前記堆積モジュールフレームと可動に接続された基板ホルダを持ち、前記基板ホルダは前記基板を、前記基板の表面と接触するプロセス電解液１５１０で支持し、前記基板が第１のカソードとして作用する。さらに、堆積モジュール１５１２は、第１の可溶性アノードを持ち、これは前記のような前記堆積モジュールフレームに接続される。システム１５００は、プロセスで前記プロセス電解液１５１０中のイオンを補充するように適合されるプロセス電解液補充モジュール１５１１をさらに含む。ここで、プロセス電解液補充モジュール１５１１は、堆積モジュール１５１２から離れた補充モジュールフレーム１５１３を持つように示される。プロセス電解液再循環区画１５１５は、前記補充モジュールフレーム１５１３内に設けられるように示され、前記プロセス電解液１５１０が、前記補充モジュール１５１１と前記堆積モジュール１５１２との間を、例えばポンプ１５１４などにより再循環するように構成される。アノード区画１５２２は、前記補充モジュールフレーム１５１３内に、前記プロセス電解液再循環区画１５１５に接続されている。ここで、アノード区画１５２２は第２の可溶性アノード１５２０を持ち、これは第２のアノード液１５１８内に浸透させるように設けられる。第１のイオン交換膜１５２４、例えばカチオン膜は前記プロセス電解液１５１０から、前記第２のアノード液１５１８から分離されている。せん断プレート又は撹拌部材１５２６は、膜１５２４の近くの流体撹拌のためにアノード区画内に示されている。撹拌部材１５２６は、前記のような構成を持ち、さらに任意の好適なアノード、カソード又は膜表面に設けられ得る。これに代えて、撹拌部材を設けなくてもよい。タンク１５１６及びポンプ１５４３は、第２のアノード液の循環として示される。緩衝区画１５４０は、前記補充モジュールフレーム１５１３内に示されており、前記プロセス電解液再循環区画１５１５に接続されている。ここで、緩衝区画１５４０は、緩衝液１５４１を含み、及び第２のイオン交換膜１５３８、例えば一価選択性膜を含み、これは前記緩衝液を前記プロセス電解液１５１０と分離する。タンク１５４０及びポンプ１５４４は、緩衝液１５４１を循環させるためである。カソード区画１５２８は補充モジュールフレーム１５１３に示され、緩衝液区画１５４０と接続されている。ここで、カソード区画１５２８は第２のカソード１５３２を持ち、これは第２のカソード液１５２９中に浸透させるために設けられる。カソード区画１５２８は第３のイオン交換膜１５３６を持ち、例えば一価選択性膜であり、これは前記第２カソード液１５２９を前記緩衝液１５４１と分離する。タンク１５３０及びポンプ１５３４が示されるが、これは第２のカソード液１５２９を循環するためである。緩衝液１５４１は、Ｓｎ濃度が閾値を下回るようにＭＳＡ制御され得る。さらに、緩衝液１５４１及び第２のカソード液１５２９は、最初は類似又は同一であってよく、続いてＳｎの低濃度を除いて類似又は同一であってよい。正端子１５４６及び負端子１５４８が、第２アノード１５２０及び第２カソード１５３２にそれぞれ接続され、第２の可溶性アノード１５２０からイオンを、カチオン膜１５２４を通じてプロセス電解液１５１０内に与える。実際には、膜選択性は完全ではなく、例えば膜１５３８を通る４〜５％の流れがＳｎイオンであり、残りがＨ＋イオンであり得る。例示的実施態様では、前記第２カソード液１５２９へ移動されるＳｎの量は、前記追加の緩衝チャンバ１５４０により低レベルに維持され得るものであり、これはＳｎの第２のカソード１５３２への堆積を実質的に排除して寿命を伸ばすことを可能にする。緩衝チャンバ１５４０を追加することで、膜１５３８を通って前記緩衝チャンバ１５４０へ入るＳｎ部分は、なお４〜５％であるが、これらのイオンは、カソードチャンバ１５２８への移動が、緩衝液１５４１を保持する分離タンク１５４２の使用により防止されており、これは時々低Ｓｎ濃度を維持するために排出され得る。前記例示的実施態様では、堆積モジュール１５１２内の前記第１の可溶性アノード及び前記第２の可溶性アノード１５２０は、前記基板表面へのイオン堆積により枯渇した前記プロセス電解液中のイオンを補充する。他の実施態様では、補充モジュール１５１１は、主イオンソースとして使用され得る。開示される実施態様の他の側面では、任意の堆積金属が提供され得る。開示される実施態様の他の側面では、タンク１５４２及びポンプは設けられず、ここでは、補足又はその代わりに、イオン除去セル１５９２が示され、これは緩衝区画１５４０の接続され、ここで緩衝区画１５４０からの緩衝液１５４１がポンプ１５４５により、イオン除去セル１５９２を通って循環され、前記緩衝液１５９１から望ましくないイオンを除去する。ここで、スクラバセル１５９２が設けられ、Ｓｎイオンを前記緩衝液から除去する。「スクラバ」セル１５９２の好適な例は、ＲｅｎｏＣｅｌｌ（Ｒｅｎｏｖａｒｅ社、ランカスター、ＮＹ）である。開示される実施態様の側面では、例えばスクラバセル１５９２、緩衝チャンバ１５４０及びカソードチャンバ１５２８は、共通のカソード液容器１５３０へ戻される前に前記スクラバセル１５９２内でスクラバされた前記緩衝チャンバ液１５４１と液を共有１５９０するものであり、ここで前記共通カソード液は、チャンバ１５４０、１５２８の両方に戻される１５９０。開示される実施態様の他の側面では、任意の好適な堆積金属が提供され得る。
図１２を参照して、堆積モジュール又はめっきセル１３００の斜視図が示される。堆積モジュール１３００は、前記の堆積モジュール又はめっきセル２１０、２１２、２１４、２１６、８００、８９９’又はその他の好適なモジュールで利用され得る構成を持つ。例えば、堆積持モジュール１３００は、補充モジュールと共に使用されてもよく又は補充モジュールと共には使用されなくてもよい。堆積モジュール１３００は、２つの基板１３２１、１３２１’カソードを保持する両面ウェハ又は基板ホルダに関して示され説明される。これに代えて、堆積モジュール１３００の構成は、片面又は他の好適なウェハホルダと共に使用され得る。さらに堆積モジュール又はめっきセル２１０、２１２、２１４、２１６、８００、９１０、９１０’、１０１０、１３００の前記構成は、片面ウェハ、両面ウェハ又はその他の好適なめっきセルにおいて利用され得る。めっきセル１３００はアノードを持ち、これは可溶性又は不溶性のいずれであってもよい。不溶性アノードはまた、不活性として知られ、この用語はここでは交換可能に使用されている。例えば、前記アノードは可溶性Ｓｎアノードであってよく、又はその他の好適な可溶性、又は不溶性アノードが使用され得る。堆積モジュール又はめっきモジュール又はセル１３００は、垂直めっきのためのコンパクトセルとして示され、これは２つの基板をめっきするための独立したアノード液とカソード液を持つ。堆積モジュール又はめっきモジュール又はセル１３００は、第１及び第２のアノードインサート１３１０、１３２０を持つように示され、それぞれがアノード液供給及びリターンポート１３１４、１３１６を持つ。ウェハホルダ１３２０が示され、これはプロセス電解液１３２７内の第１及び第２のアノードインサート１３１０、１３１２の間に設けられる。直線モータ１３２２、１３２４が示され、これはホルダ１３２０の対抗側に設けられ、ホルダ１３２０で保持されるウェハの表面に近いせん断プレートを駆動するために設けられる。以下より詳細に説明されるように、第１及び第２のアノードインサート１３１０、１３１２のそれぞれはアノード及び支持膜を含む。以下より詳細に説明されるように、第１及び第２のアノードインサート１３１０、１３１２は移動可能に、アノードインサートガイド１３２６、１３２８内に保持され、例えば前記アノード、膜などの使用のためにこれらは第１及び第２のアノードインサート１３１０、１３１２の除去を容易にする。図１３を参照して、めっきセル１３００の等角図が示される。示されるように、第１のアノードインサート１３１０は垂直にアノードインサートガイド１３２６から移動可能に示される。ここで、先細支持側１３４０、１３４２は、インサート１３１０の嵌合先細側を受ける。前記のように、前記先細支持側はまた、アノードインサート１３１０を容易に除去し得る封止面を与える。示されるように、セル１３００は、容易に移動可能な膜支持部を持つアノードホルダを持ち、これによりセルフレーム１３２６、１３２８から持ち上がる分離可能なアノードインサート１３１０、１３１２の使用を容易にする。ここで、アノードインサート１３１２及びセルフレーム１３２８はアノードインサート１３１０とセルフレーム１３２６に関して示されるものと類似の構成をもち得る。図１４を参照して、ここではメッキセル１３００の条件図が示される。ここで、めっきモジュール又はセル１３００は、第１及び第２のアノードインサート１３１０、１３１２を持つとして示される。ウェハホルダ１３２０が示され、第１及び第２のアノードインサート１３１０、１３１２の間に設けられる。直線モータ１３２２、１３２４が示され、ホルダ１３２０の対向する側に設けられ、ホルダ１３２０で保持されたウェハの表面の近くのせん断プレート１３５０、１３５２を駆動するように設けられている。流体、空気圧及び電気接続１３１４、１３１６がまた示される。ここでインサート１３１０のフランジ１３５４は、インサート１３１０及びフレーム１３２６の間の嵌合面の全長さでフレーム１３２６内の凹部１３５６に嵌合する。封止１３５８が、インサート１３１０及びフレーム１３２６の間の嵌合面の全長さで、インサート１３１０のフランジ１３５４とフレーム１３２６の凹部１３５６との嵌合との間に、また設けられる。ここでアノードインサート１３１２及びセルフレーム１３２８はまた、アノード１３１０及びセルフレーム１３２６に関して示されるものと類似の構成を持ち得る。図１３に示されるように、アノードインサート１３１０をセルフレーム１３２６から取り外すことは、アノード液流体の排出、インターフェースファスナーの取り外し、及びアノードインサート１３１０の摺動を含む。ここで、先細スライド１３４４、１３４６は容易な取り外しを可能にし、Ｏ−リング封止１３５８との接触としてＯ−リングの抑制摩擦の対してアセンブリを摺動させる必要性を防止し、及び嵌合凹部１３５６は、インサートの前記下部部分がフレーム１３２６の底部へ向かう場合に、嵌合１３５６が起こる際に、例えばインサート１３１０の全高さの１５％であってよい。ここでアノードインサート１３１０は、フランジ１３５８と嵌合凹部１３５６との間に周辺封止１３５６を持ち、これは容易に取り外せるように先細封止係合である。開示される実施態様の他の側面は、任意の嵌合構造が提供され得る。
図１５を参照して、アノードインサートモジュール１３１０の分解図を示す。左側のアノードインサート１３１０の分解図は７つの部品を示す。アノードインサート本体又はモジュールフレーム１３８０は、セグメント化されたスタッドセンブリ又は支持リング１３８２、アノード１３８４、バックサイド膜支持体１３８６、膜１３９０、フロントサイド膜支持体１３９２及び電気形状化封止体１３９４を含む。電気形状化封止体１３９４は、米国特許出願公開第１０／９７１７２６（２００４年１０月２２日出願、名称「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｆｌｕｉｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａ Ｗｏｒｋ Ｐｉｅｃｅ」であり、この全内容は参照され本明細書に援用され）、及び米国特許出願第１３／４４４５７０号（２０１２年４月１１日出願、代理人整理番号第１１４６Ｐ０１３７９８−ＵＳ（Ｉ０１）に開示されている。膜支持体１３８６、１３９２は、以下詳細に説明されるが、シングルピースＴｉ−ウォータージェット切断環状プレートであり、膜１３９０と最小接触し、最大活性膜領域の支持する。ここで垂直バーはまた、非均一堆積の原因となる気泡捕捉を防止する。図１６を参照すると、アノードインサートモジュール１３１２の分解図を示し、インサート１３１０の構成と類似する。右アノードインサート１３１２の分解図は７つの主部品を示す。アノードインサート本体又はモジュールフレーム１４００は、セグメント化スタッドアセンブリ又は支持リング１４０２、アノード１４０４、バックサイド膜支持体１４０６、膜１４０８、フロントサイド膜支持体１４１０及び電気形状化封止体１４１２を含む。図１７を参照すると、アノードインサート１３１０の側面図を示す。ここで、アノードインサート１３１０は、アノード液１３１１を保持する区画を形成し、イオン交換膜１３９０はアノード液１３１１を分離する。インサート１３１０が示され、さらに、アノードバス１４２０に、アノード電気接続１４２２により接続される。バックサイド膜支持体１３８６は、回転防止構成１４２４、１４２６、１４２８、１４３０を持ち、例えばインサート本体１３８０の嵌合凹部と嵌合する指部を持つ。これに代えて、任意の好適な自動回転構成が設けられ得る。同様に、フロントサイド膜支持体１３９２はまた、回転防止構成を持ち、これにより、垂直バー１３９６、１３９８が正確に配列されて、最大膜面積、泡捕捉防止及びパターンのない均一堆積を与える。ここで、前記垂直バー配列と膜支持体が示され、これは保持ボルトを必要としない自己配列である。インサート本体１３８０のＯ−リング流体封止体１４３２は、膜１３９０の対して封止して、アノード１３８４を含む前記アノード液区画と、前記ウェハを含むカソード液区画との間の流体移動を防止する。図１８を参照して、アノードインサート１３１０の部分断面が示される。図１９を参照すると、アノードインサート１３１０の部分断面図が示される。ゴム性周辺封止体１４３４が、アノード１３８４と膜支持体１３９６の間に設けられる。さらに、追加の封止体が、本体１３８０とセグメント化スタッドリング１３８４の間に設けられる。封止リング１４３８が、リング１４３８と本体１３８０の間の封止１４４０と共に設けられ、周辺封止体１４３４とインターフェースを持ち、アノード１３８４のための中心化装置として作用する。セグメント化されたスタッドリング１３８２は、キャプティブネジスタッド１４３６を持ち、これは本体１３８０を通じて突き出ており、多目的セグメント化リングとして作用し、膜１３９０、アノードリング１３８４、フロント及びバックサイド膜保持体１３８６、１３９２及び電場形状化封止体１３９４として作用する。前記アノードインサートアセンブリ１３１０をめっきセル１３００から取り出すと、作業台の上でその使用可能な部品へ次にようにアクセス可能になる：（１）アノードアセンブリを作業台に置いて、膜１３９０及びアノード１３８４にアクセスする、（２）ネジ付きファスナー１４３６からナットを外して電場形状化封止体１３９４を取り外す、（３）前記フロントサイド膜支持体１３９４を取り外す、（４）膜１３９０を取り外し、必要ならば交換する。ここで膜１３９０は、セグメント化リング１３８２のスタッド１４３６のボルトパターンに対応する位置でホール１４４４を持つウォータージェット切断アセンブリであり得る、（５）必要ならばアノードへアクセスする場合バックサイド膜１３８６を取り外し、（６）ゴム製周辺封止体１４３８を緩めて取り外してアノード１３８４を取り外し、次いでアノード端子ネジ１４４６を取り外し、（７）必要ならば膜及びアノードをクリーニングするか交換する。逆の順で組み立てる。これに代えて多少のステップが設けられる。
開示される実施態様の側面では、電気化学堆積装置１３００は基板の表面に金属を堆積する。前記電気化学堆積装置１３００は、プロセス電解液１３２７を保持するように構成されるフレーム１３２６を持つ。基板ホルダ１３２０は、前記フレーム１３２６に接続され、前記基板ホルダ１３２０は前記基板１３２１を支持し、前記プロセス電解液１３２７が基板１３２１の表面に接触する。アノード流体区画は前記フレーム１３２６に接続され、及び前記フレーム中でアノード液１３１１を含む流体境界包絡線を定め、及び前記アノード液を前記プロセス電解液と分離し、前記流体区画は前記基板表面に向かうアノード１３８４を持ち、及びイオン交換膜１３９０が前記フレーム１３２６に接続されて、前記イオン交換膜１３９０は前記アノード液１３１１を前記プロセス電解液１３２７から分離する。前記イオン交換膜１３９０は、第１の側で、第１の膜支持体１３８６で支持され、これは前記フレーム１３２６に接続され、複数の第１の配列化支持体１３９６を持つ。前記イオン交換膜１３９０は、第２の側で、第２の膜支持体１３９２で支持され、これは前記フレーム１３２６に接続され、複数の第１の配列化された支持体１３９６を持つ。他の側面では、前記複数の第１の配列化支持体１３９６は、垂直の第１配列を含み、及び前記複数の第２の配列化支持体１３９８は垂直のバーの配列を含み、及び前記第１の配列化垂直バーは実質的に前記第２の配列化垂直バーと配列化される。他の側面では、前記基板ホルダ１３２０、前記アノード１３８４及び前記イオン交換膜１３９０は、前記フレーム１３２６内に配列されて、金属イオンが、前記イオン交換膜１３９０を通って、前記基板１３２１上に堆積することで枯渇した金属イオンを補充する前記プロセス電解液１３２７内に流通し、及び前記第１及び第２の配列化された支持体１３９６、１３９８が泡捕捉を防止する構成を持つ。他の側面では、前記基板１３２１の表面は実質的に垂直方向である。
開示される実施態様のひとつの側面では、電気化学堆積装置１３００は、前記電気化学堆積装置１３００はフレーム１３２６を持ちこれはプロセス電解液１３２７を保持するように構成される。基板ホルダ１３２０は、移動可能に前記フレーム１３２６及び前記基板１３２１を支持して、前記プロセス電解液１３２７が前記基板１３２１の表面に接触する。アノードモジュール１３１０は、前記フレーム１３２６へ接続され、前記フレーム内にアノード液１３１１を含む流体境界包絡線を定めるように構成され、及び前記アノード液を前記プロセス電解液から分離し、前記流体区画と前記アノードモジュール１３１０が、フレームモジュール１３８０、アノード１３８４及びイオン交換膜１３９０を含み、前記フレーム１３２６から除去し及び挿入するため前記モジュールフレーム１３８０に接続される。前記イオン交換膜１３９０は、前記アノード１３８４及び前記基板１３２１の表面との間に設けられる１３８０である前記モジュールフレームに接続される。
開示される実施態様のひとつの側面では、電気化学堆積装置は、金属を基板表面上に堆積されるように適合されて設けられる。前記電気化学堆積装置は、プロセス電解液を保持するように構成されるフレームを持つ。基板ホルダは、前記フレームに移動可能に接続され、前記基板ホルダは前記プロセス電解液中に基板を保持する。アノード流体区画は、移動可能に前記フレームに接続され、アノード液を含み、及び前記基板表面に面するアノードを持ち、前記アノード流体区画はさらに、前記アノード及び基板表面の間に設けられるイオン交換膜を持ち、前記アノード流体区画は前記イオン交換膜と前記アノードを含むユニットとして移動可能である。前記ホルダ、前記アノード及び前記膜は、前記フレームに配置され、アノードからのイオンが前記イオン交換膜を通って通過し、主に、前記基板表面にイオン堆積することで枯渇する前記プロセス電解液内のイオンを補充する。
開示される実施態様の他の側面では、前記電気化学堆積装置が提供され、前記基板の表面が実質的に垂直方向である。
開示される実施態様の他の側面は、前記電気化学堆積装置が提供され、前記イオン交換膜がカチオン性膜を含む。
開示される実施態様の他の側面は、前記電気化学堆積装置が提供され、前記アノードが可溶性アノードを含む。
開示される実施態様の他の側面は、前記電気化学堆積装置が提供され、前記アノードが不溶性アノードを含む。
開示される実施態様の他の側面は、前記電気化学堆積装置が提供され、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含む。
開示される実施態様の他の側面は、前記電気化学堆積装置が提供され、前記アノードがＳｎアノードを含む。
開示される実施態様の他の側面は、前記電気化学堆積装置が提供され、前記アノードがＣｕアノードを含む。
開示される実施態様の他の側面は、前記電気化学堆積装置が提供され、前記イオン交換膜が前記プロセス電解液から前記アノード液を分離する。
開示される実施態様の他の側面は、前記電気化学堆積装置が、基板の表面上に金属を堆積するように適合されて提供される。前記電気化学堆積装置は、プロセス電解液を保持するように構成されるフレームを持つ。基板ホルダは、前記フレームに接続され、前記基板ホルダが前記基板を支持し、前記プロセス電解液が前記表面に接触する。アノードが、アノード液中のフレームに接続され、及びイオン交換膜は前記フレームに接続され、前記イオン交換膜が前記アノード液が前記プロセス電解液から分離される。前記イオン交換膜は、第１の側で前記フレームに接続される第１の膜支持体で支持され、及び複数の第１の配列された支持体を含む。前記イオン交換膜は、第２の側で前記フレームに接続される第２の膜支持体で支持され、及び複数の第２の配列された支持体を含み、前記複数の第１の配列された支持体と実質的に整列される。
開示される実施態様の他の側面は、電気化学堆積装置が提供され、前記複数の第１の配列された支持体が第１の垂直バーの配列を含み、及び前記複数の第２の配列された支持体が第２の垂直バーを含み、及び前記第１の配列された垂直バーが実質的に、前記第２の配列された垂直バーに整列されている。
開示される他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記基板ホルダ、前記アノード及び前記イオン交換膜が前記フレームに設けられ、金属イオンが前記イオン交換膜を通って、前記プロセス電解液に流れ、前記基板上に堆積することで枯渇した金属イオンを補充し、及び前記第１及び第２の配列された支持体が泡捕捉を防止するように構成される。
開示される他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記基板表面が実質的に垂直方向である。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記イオン交換膜がカチオン性膜を含む。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記アノードが可溶性Ｓｎアノードを含む。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含む。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、基板表面上の金属を堆積するように適合される。前記電気化学堆積装置は、プロセス電解液を保持するフレームを持つ。基板ホルダは移動可能に前記フレームに接続され基板を保持し、前記プロセス電解液を前記表面に接触させる。アノードモジュールは前記フレームに接続され、アノード液を含むように構成され、前記アノードモジュールはモジュールフレーム、アノード及びイオン交換膜を持ち、これは前記モジュールフレームに接続されて、前記アノード及び前記イオン交換膜を持つひとつのユニットとして前記フレームから取り外され及び挿入される。前記イオン交換膜は、前記アノード及び基板表面の間に設けられル前記フレームモジュールに接続される。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記基板ホルダ、前記アノード及び前記イオン交換膜が前記フレーム内に設けられ、金属イオンが前記イオン交換膜を通って、前記プロセス電解液内に流れ、前記基板表面上に堆積することで枯渇する金属イオンを補充する。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記基板表面が実質的に垂直方向である。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記イオン交換膜がカチオン性膜を含む。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記アノードが可溶性アノードを含む。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記アノードが不溶性アノードを含む。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含む。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記アノードがＳｎアノードを含む。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記アノードがＣｕアノードを含む。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記イオン交換膜が、前記アノード液を前記プロセス電解液から分離する。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、第１及び第１のカソードを持つ基板電気化学堆積装置内のプロセス電解液のイオンを補充するように適合され、前記補充モジュールは第２のアノードを持つ。前記プロセス電解液補充モジュールは、前記化学堆積装置から離れてフレームを持つ。プロセス電解液補充区画は、前記フレーム内に設けられ、前記プロセス電解液が、前記補充モジュールと前記堆積装置の間を再循環するように構成される。前記フレーム内のアノード区画は、前記プロセス電解液区画に接続され、前記アノード区画は前記第２のアノードを持ち、それは可溶性アノードであり、第２のアノード液内に浸透させるためにその中に設けられ、及び第１のイオン交換膜を持ち、前記第２のアノード液を前記プロセス電解液と分離し、前記第１のイオン交換膜がカチオン性膜である。カソード区画は前記プロセス電解液再循環区画に接続される前記フレーム内に設けられ、前記カソード区画は、第２のカソード液内に、そこに浸透させるために設けられ、及び第２のイオン交換膜を持ち、前記第２のカソード液を前記プロセス電解液と分離し、前記第２のイオン交換膜が一価選択性膜である。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、これは前記第２カソードと近接する前記カソード区画にある移動可能に前記フレームに接続される拌部材を持ち、前記第２カソードに近い前記第２カソード液を撹拌する。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記可溶性第２のアノード及び第１のイオン交換膜が、前記可溶性アノードからのイオンが前記第１のイオン交換膜を通って前記プロセス電解液へ流れるように構成される。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記アノードが可溶性Ｓｎプレートを含む。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記アノードが可溶性Ｓｎペレットを含む。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記プロセス電解液が、ＳｎＡｇ浴を含む。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含み、及びイオンが、前記第２のアノードのＡｇ汚染なく前記プロセス電解液で補充される。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、基板電気化学堆積装置内のプロセス電解液中のイオンを補充するように適合され、第１のアノード及び第１のカソードを持ち、前記補充モジュールが第２のアノードを持つ。前記プロセス電解液補充モジュールは、前記化学堆積装置から離れたフレームを持つ。プロセス電解液再循環区画が前記フレーム内に設けられ、前記プロセス電解液が、前記補充モジュールと前記堆積装置の間に再循環される。前記フレーム内のアノード区画は前記プロセス電解液再循環区画に接続され、前記アノード区画が前記第２のアノードを持ち、これは可溶性アノードであり、第１のアノード液中に、それに浸透させるために設けられ、及び第１のイオン交換膜を持ち、前記第２のアノード液を前記プロセス電解液と分離する。前記フレーム内の緩衝区画は前記プロセス電解液再循環区画に接続され、前記緩衝区画は緩衝液を含み、及び第２のイオン交換膜を持ち、前記緩衝液を前記プロセス電解液と分離する。前記フレーム内のカソード区画は前記緩衝区画に接続され、前記カソード区画は第２のカソード持ち、これは第２のカソード液内に浸透されるように設けられ、及び第３のイオン交換膜を持ち、前記第２のカソード液を前記緩衝液と分離する。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記可溶性アノード及び前記第１のイオン交換膜が、前記可溶性アノードからのイオンが前記第１のイオン交換膜を通って前記プロセス電解液へ流れるように構成される。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記第１のイオン交換膜がカチオン性膜を含む。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記第２及び第３イオン交換膜が第２及び第３の一価選択性膜を含む。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記第１のイオン交換膜がカチオン性膜を含み、及び前記第２及び第３のイオン交換膜が、第２及び第３の一価選択性膜を含む。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記アノードが不溶性アノード及び可溶性Ｓｎペレットを含む。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含む。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記第１のイオン交換膜が、前記アノードから前記プロセス電解液へイオンを選択的に通過させる。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含み、及びイオンが、前記第２のアノードのＡｇ汚染なく前記プロセス電解液内に補充される。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、第１のアノード及び第１のカソードを持つ基板電気化学堆積装置内にイオンを補充するように適合され、前記補充モジュールが第２のアノードを持つ。前記プロセス電解液補充モジュールは前記化学堆積装置と離れたフレームを持つ。プロセス電解液再循環区画が前記フレーム内に設けられ、前記プロセス電解液が、前記補充モジュールと前記堆積装置の間を再循環する。前記フレーム内のアノード区画は、前記プロセス電解液再循環区画と接続され、前記アノード区画が前記第２のアノードを含み、これは可溶性アノードであり、第２のアノード液中に浸透するように設けられ、及び第１のイオン交換膜を持ち、前記第２のアノード液を前記プロセス電解液と分離する。前記フレーム内の緩衝区画が、前記プロセス電解液再循環区画に接続され、前記緩衝区画が緩衝液を含み、及び第２のイオン交換膜を持ち、前記緩衝液を前記プロセス電解液と分離する。前記フレーム内のカソード区画は前記緩衝区画に接続され、前記カソード区画は第２のカソード液内に浸透するように設けられ、及び第３のイオン交換膜を持ち、前記第２のカソード液を前記プロセス電解液と分離する。イオン除去セルは前記緩衝区画に接続される。前記緩衝区画からの緩衝液は、前記イオン除去セルを通って再循環され、前記イオン除去セルは前記緩衝液から望ましくないイオンを除去する。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記可溶性アノード及び前記第１のイオン交換膜が、前記可溶性第２のアノードからのイオンが前記第１のイオン交換膜を通って前記プロセス電解液に流れるように構成される。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記第１のイオン交換膜がカチオン性膜を含む。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記第２及び第３のイオン交換膜が、第２及び第３の一価選択性膜を含む。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記第１のイオン交換膜がカチオン性膜を含み、及び前記第２及び第３のイオン交換膜が第２及び第３の一価選択性膜を含む。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記アノードが不溶性アノード及び可溶性Ｓｎペレットを含む。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含む。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記第１のイオン交換膜が、前記アノードから前記プロセス電解液へ、Ｓｎ２＋を選択的に通過させる。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含み、及びイオンが、前記第２アノードのＡｇ汚染なく前記プロセス電解液内で補充される。
開示される実施態様の他の側面では、プロセス電解液補充モジュールが提供され、基板表面上に金属を堆積するように適合される。前記電気化学堆積装置は堆積モジュールを持ち、これはプロセス電解液を保持するように構成される堆積モジュールフレームを持つ。基板ホルダは、前記堆積モジュールフレームに移動可能に接続され、前記基板ホルダは前記基板を保持し、前記プロセス電解液は前記基板表面に接触し、前記基板は第１のカソードとして作用する。第１の可溶性アノードは、前記堆積モジュールフレームに接続される。プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記プロセス電解液中のイオンを補充し、前記プロセス電解液補充モジュールは、前記堆積モジュールから離れて補充モジュールフレームを持つ。プロセス電解液再循環区画が、前記補充モジュールフレーム内に設けられ、前記プロセス電解液が、前記補充モジュールと前記堆積モジュールとの間を再循環させる。前記補充モジュールフレーム内のアノード区画は、前記プロセス電解液再循環区画に接続され、前記アノード区画は第２の可溶性アノードを持ち、第２のアノード液中に浸透するように設けられ、及び第１のイオン交換膜を持ち、前記第２のアノード液前記プロセス電解液と分離し、前記第１のイオン交換膜がカチオン性膜である。前記補充持ちフレーム内のカソード区画は、前記プロセス電解液再循環区画に接続され、第２のカソード液中の浸透するように設けられ、及び第２のイオン交換膜を含み、前記第２カソード液を前記プロセス電解液と分離し、前記第２イオン交換膜が一価選択性膜である。前記第１の可溶性アノード及び前記第２の可溶性アノードは、前記表面にイオン堆積することで枯渇するイオンを補充する。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記第２のカソードの近くの前記カソード区画の前記フレームと移動可能に接続される撹拌部材を持ち、前記第２のカソード近くの前記第２のカソード液を撹拌する。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記堆積モジュールがさらに、移動可能な撹拌部材を持ち、これは、前記基板表面上を流体撹拌するための基板表面の近くで前記堆積モジュールフレームと移動可能に接続される。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記堆積モジュールがさらに、プロセスイオン交換膜を持ち、これは前記第１のアノードと前記基板表面との間に設けられる。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記基板表面が実質的に垂直方向である。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含む。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記第１の可溶性アノードが、第１の可溶性Ｓｎアノードを含み、及び前記第２の可溶性アノードが第２の可溶性Ｓｎアノードを含む。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含み、及びイオンが、前記第２のアノードのＡｇ汚染なく前記プロセス電解液に補充される。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積システムが提供され、これは電気化学堆積装置及びプロセス電解液補充モジュールを含み、基板表面に金属を堆積するシステムある。前記電気化学堆積装置は、プロセス電解液を保持するように構成される堆積モジュールを持つ。基板ホルダは、前記堆積モジュールフレームに移動可能に接続され、前記基板ホルダは前記基板を保持し、前記プロセス電解液が前記基板表面に接触し、前記基板表面は第１のカソードとして作用する。第１の可溶性アノードは、前記堆積モジュールフレームに接続される。プロセス電解液補充モジュールが提供され、前記プロセス電解液中のイオンを補充し、前記プロセス電解液補充モジュールは、前記堆積モジュールから離れて補充モジュールフレームを持つ。プロセス電解液再循環区画が、前記補充モジュールフレーム内に設けられ、前記プロセス電解液が、前記補充モジュールと前記堆積モジュールとの間を再循環させる。前記補充モジュールフレーム内のアノード区画は、前記プロセス電解液再循環区画に接続され、前記アノード区画は第２の可溶性アノードを持ち、第２のアノード液中に浸透するように設けられ、及び第１のイオン交換膜を持ち、前記第２のアノード液前記プロセス電解液と分離する。前記補充モジュールフレーム内の緩衝区画は、前記プロセス電解液再循環区画に接続され、前記緩衝区画は緩衝液を含み、及び第２のイオン交換膜を持ち、前記緩衝液を前記プロセス電解液と分離する。前記補充モジュールフレーム内のカソード区画は、前記緩衝区画に接続され、前記カソード区画は、第２のカソード液内に浸透させるように設けられ、及び第３のイオン交換膜を持ち、前記第２のカソード液を前記緩衝液と分離する。前記第１可溶性アノード及び前記第２可溶性アノードは、前記表面へイオン堆積することで枯渇するプロセス電解液中のイオンを補充する。
開示される実施態様の他の側面では電気化学堆積装置が提供され、前記緩衝区画に接続されるイオン除去セルを持つ。前記緩衝区画からの緩衝液は、前記イオン除去セルを通って再循環され、前記イオン除去セルは前記緩衝液から望ましくないイオンを除去する。
開示される実施態様の他の側面では電気化学堆積装置が提供され、前記堆積モジュールがさらに、移動可能なプロセス撹拌部材を含み、これは、前記基板表面上を流体撹拌するため前記基板表面に近接する前記堆積モジュールフレームに移動可能に接続される。
開示される実施態様の他の側面では電気化学堆積装置が提供され、前記堆積モジュールはさらに、前記第１アノード及び前記基板表面の間に設けられるプロセスイオン交換膜を含む。
開示される実施態様の他の側面では電気化学堆積装置が提供され、前記基板表面が実質的に垂直方向である。
開示される実施態様の他の側面では電気化学堆積装置が提供され、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含む。
開示される実施態様の他の側面では電気化学堆積装置が提供され、前記第１の可溶性アノードが第１の可溶性Ｓｎアノードを含み、及び前記第２のアノードが第２の可溶性Ｓｎアノードを含む。
開示される実施態様の他の側面では電気化学堆積装置が提供され、前記第１のイオン交換膜がカチオン性膜を含み、及び前記第２及び第３のイオン交換膜が第２及び第３の一価選択性膜をそれぞれ含む。
開示される実施態様の他の側面では電気化学堆積装置が提供され、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含み、及びイオンが、前記第２のアノードのＡｇ汚染なく前記プロセス電解液中で補充される。
開示される実施態様の他の側面では電気化学堆積装置が提供され、基板表面に金属が堆積されるように適合される。前記電気化学堆積装置は、堆積モジュールを含み、これはプロセス電解液を保持するように構成される堆積モジュールフレームを持つ。基板ホルダは、前記堆積モジュールフレームに移動可能に接続され、前記基板ホルダは前記基板を保持し、前記プロセス電解液は前記基板表面に接触し、前記基板は第１のカソードとして作用する。第１の可溶性アノードは、前記堆積モジュールフレームに接続される。前記堆積モジュールは、構成可能なプロセス電解液補充モジュールインターフェースポートを持ち、これは第１の構成では前記プロセス電解液補充モジュールとインターフェースするように構成されるが、第２の構成では前記プロセス電解液補充モジュールとインターフェースしないように構成され、前記プロセス電解液補充モジュールは前記電気化学堆積装置の一部とはならない。前記プロセス電解液補充モジュールは、前記プロセス電解液中にイオンを補充するように適合され、前記プロセス電解液補充モジュールは、前記堆積モジュールから離れて補充モジュールフレームを持つ。プロセス電解液補充区画は、前記補充モジュールフレーム内に設けられ、前記プロセス電解液が、前記補充モジュールと前記堆積モジュールとの間を再循環するように構成される。前記補充モジュールフレーム内のアノード区画は、前記プロセス電解液再循環区画に接続され、前記アノード区画は第２の可溶性アノードを持ち、第２のアノード液中に浸透するように設けられ、及び第１のイオン交換膜を持ち、前記第２のアノード液を前記プロセス電解液と分離する。前記補充モジュールフレーム内のカソード区画は、前記プロセス電解液再循環区画と接続され、前記カソード区画は第２のカソードが、第２のカソード液中に浸透するように設けられ、及び第２のイオン交換膜を持ち、前記第２のカソード液を前記プロセス電解液と分離する。前記第１の可溶性アノード及び前記第２の可溶性アノードの両方が、前記第１の構成の前記表面上にイオン堆積することで枯渇した前記プロセス電解液中のイオンを補充する。前記第１の可溶性アノードは、前記第２の構成で前記表面上にイオン堆積することで枯渇する前記プロセス電解液中のイオンを補充する。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記構成可能なプロセス電解液補充モジュールインターフェースポートが、プロセス電解液入口ポート及びプロセス電解液出口ポートを持ち、これらは前記堆積モジュールフレームと流体流通し、前記プロセス電解液入口ポート及びプロセス電解液出口ポートは、前記第１の構成では前記補充モジュールと流体流通し、及び前記プロセス電解液入口ポート及びプロセス電解液出口ポートは、前記第２の構成では、前記補充モジュールとは流体流通から脱接続されている。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記堆積モジュールがさらに、移動可能なプロセス撹拌部材を含み、これは、前記基板表面上の流体撹拌のために前記基板表面に近接する前記堆積モジュールフレームに移動可能に接続される。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記堆積モジュールがさらに、プロセスイオン交換膜を含み、これは前記第１のアノードと前記基板表面の間に設けられる。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記基板表面が実質的に垂直方向である。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記プロセス電解液がＡｎＡｇ浴を含む。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記可溶性アノードが可溶性Ｓｎアノードを含み、及び前記第２の可溶性アノードが第２の可溶性Ｓｎアノードを含む。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記第１のイオン交換膜がカチオン性膜を含み、及び前記第２のイオン交換膜が、一価選択性膜を含む。
開示される実施態様の他の側面では、電気化学堆積装置が提供され、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含み、及びイオンが、前記第２アノードＡｇ汚染なく前記プロセス電解液中で補充される。
理解されるべきことは、前記説明は開示される実施態様を説明するものである、ということである。開示される側面からはなれることなく、当業者には、種々の変更・変法などが想到され得る。従って、開示される実施態様の側面は、それら全ての変更等を含むことが意図されこれらは添付特許請求の範囲に含まれる。さらに、異なる構成が相互に異なる従属請求項又は独立請求項に引用されるという単なる事実は、これらの構成の組み合わせが有利には使用されないということを示すものではなく、かかる組み合わせもまた本発明の範囲に含まれる。
開示される１又は複数の側面によると、基板表面に金属を堆積するように適合される電気化学堆積装置が提供され、前記電気化学堆積装置は：プロセス電解液を保持するように構成されるフレーム；前記フレームと移動可能に接続される基板ホルダを含み、前記基板ホルダは前記プロセス電解液中に前記基板を保持し；及び前記フレームに移動可能に接続され、前記フレーム内のアノード液を含む流体境界包絡線を定め及び前記アノード液を前記プロセス電解液から分離する、アノード流体区画を含み、前記境界包絡線内に前記基板表面に面するアノードを持ち、及び前記アノードと前記基板表面の間に設けられるイオン交換膜を含み、前記アノード流体区画流体境界包絡線が、前記イオン交換膜と前記アノードを持つひとつのユニットとして前記フレームから移動可能であり、ここで、前記ホルダ、前記アノード及び前記膜は、前記フレーム内で、前記アノードからのイオンが、前記イオン交換膜を通って前記プロセス電解液内に入り、前記基板表面上にイオン堆積により枯渇するイオンを補充する。
開示される実施態様の１又複数の側面によると、接続されるに記載の前記電気化学堆積装置は、前記基板表面が実質的に垂直補充方向である。
開示される実施態様の１又複数の側面によると請求項１に記載される前記電気化学堆積装置において、前記イオン交換膜はカチオン性膜を含む。
開示される実施態様の１又複数の側面によると請求項１に記載される前記電気化学堆積装置において、前記イオン交換膜はカチオン性膜を含む。
開示される実施態様の１又複数の側面によると請求項１に記載される前記電気化学堆積装置において、前記アノードは不活性アノードを含む。
開示される実施態様の１又複数の側面によると請求項１に記載される前記電気化学堆積装置において、前記プロセス電解液はＳｎＡｇ浴を含む。
開示される実施態様の１又複数の側面によると請求項１に記載される前記電気化学堆積装置において、前記アノードはＳｎアノードを含む。
開示される実施態様の１又複数の側面によると請求項１に記載される前記電気化学堆積装置において、前記アノードはＣｕアノードを含む。
開示される実施態様の１又複数の側面によると請求項１に記載される前記電気化学堆積装置において、前記イオン交換膜は、前記アノード液を前記プロセス電解液から分離する。
開示される実施態様の１又は複数の側面によると、電気化学堆積装置であり、基板表面に金属を堆積するように適合され、前記電気化学堆積装置が：プロセス電解液を保持するように構成されるフレーム；前記フレームに接続される基板ホルダを含み、前記基板ホルダは前記基板を保持して、前記プロセス電解液を前記表面に接触させ；及びアノード液中で前記フレームに接続されるアノード、及び前記フレームに接続されるイオン交換膜を含み、前記イオン交換膜が前記アノード液を前記プロセス電解液から分離し；前記イオン交換膜は、前記フレームに接続される第１の膜支持体で第１の側で保持され、及び複数の第１の配列された支持体を含み；及び前記イオン交換膜が前記フレームに接続される第２の膜支持体により第２の側で支持され、及び前記複数の第１の配列された支持体と実質的に整列される第２の配列された支持体を含む。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項１０に記載された電気化学堆積装置であり、前記複数の第１の配列された支持体が第１の垂直バーの配列を含み、及び前記複数の第２の配列された支持体が第２の垂直バーの配列を含み、及び前記第１の垂直配列バーが前記第２の垂直配列バーと実質的に整列される。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項１０に記載された電気化学堆積装置であり、前記基板ホルダ、前記アノード及び前記イオン交換膜が前記フレーム内に設けられ、金属イオンが前記イオン交換膜を通って、前記プロセス電解液内に入り、前記基板に堆積されることで枯渇する金属イオンを補充し、及び前記第１及び第２の配列された支持体が、泡捕捉を防止するように構成される。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項１０に記載された電気化学堆積装置であり、前記基板が実質的に垂直方向である。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項１０に記載された電気化学堆積装置であり、前記イオン交換膜がカチオン性膜を含む。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項１０に記載された電気化学堆積装置であり、前記アノードが可溶性Ｓｎアノードを含む。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項１０に記載された電気化学堆積装置であり、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含む。
開示される実施態様の１又は複数の側面において、基板表面上に金属を堆積するように適合される電気化学堆積装置が提供され、前記電気化学堆積装置は：プロセス電解液を保持するように構成されるフレーム；前記フレーム内に移動可能に接続され、前記基板を保持して前記プロセス電解液が前記表面に接触させ；前記フレームと接続され、及びアノード液を含むように構成されるアノードモジュールを含み、前記アノードモジュールがモジュールフレームを持ち、前記フレーム内で前記モジュールと接続されるアノード及びイオン交換膜を含み、前記アノードと前記イオン交換膜を持つ１つのユニットとして前記フレーム内からと除去され及び挿入され；及び前記モジュールと接続される前記イオン交換膜が、前記アノードと前記基板表面との間に設けられる。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項１７に記載された電気化学堆積装置であり、前記基板ホルダ、前記アノード及び前記イオン交換膜が前記フレーム内に設けられ、金属イオンが前記イオン交換膜を通って前記プロセス電解液に入り、前記基板に堆積することで枯渇する金属を補充する。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項１７に記載された電気化学堆積装置であり、前記基板表面が実質的に垂直方向である。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項１７に記載された電気化学堆積装置であり、前記イオン交換膜がカチオン性膜を含む。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項１７に記載された電気化学堆積装置であり、前記アノードが可溶性アノードを含む。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項１７に記載された電気化学堆積装置であり、前記アノードが不活性アノードを含む。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項１７に記載された電気化学堆積装置であり、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含む。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項１７に記載された電気化学堆積装置であり、前記アノードがＳｎアノードを含む。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項１７に記載された電気化学堆積装置であり、前記アノードがＣｕアノードを含む。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項１７に記載された電気化学堆積装置であり、前記イオン交換膜が、前記アノード液を前記プロセス電解液から分離する。
開示される実施態様の１又は複数の側面では、プロセス電解液補充モジュールであり、第１のアノードと第１のカソードを持つ基板電気化学堆積装置内のプロセス電解液中のイオンを補充するように適合され、前記補充モジュールが第２のアノードを持ち、前記プロセス電解液補充モジュールが：前記化学堆積装置から離れたフレーム；前記フレームに設けられるプロセス電解液再循環区画を含み、これは前記プロセス電解液を前記補充モジュールと前記堆積装置の間で再循環させるように構成され；前記プロセス電解液再循環区画に接続される前記フレーム内のアノード区画を含み、前記アノード区画が第２のアノードを持ち、これは可溶性アノードであり、第２のアノード液中に浸透させるために設けられ、及び第１のイオン交換膜を持ち、前記第２のアノード液を前記プロセス電解液から分離し、前記第１のイオン交換膜がカチオン性膜である；及び前記プロセス電解液再循環区画に接続される前記フレーム内にカソード区画を含み、前記カソード区画が第２のカソードを持ち、第２のカソード液中に浸透させるため第２カソード液中に設けられ及び第２のイオン交換膜を前記第２のカソード液を前記プロセス電解液から分離させ、前記第２のイオン交換膜が一価選択性膜である。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項２７に記載された前記プロセス電解液補充モジュールであり、さらに、前記第２のカソードに近接する前記カソード区画に内で前記フレームに移動可能に接続される撹拌部材を含み、前記第２のカソード近くに前記第２のカソード液を撹拌する。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項２７に記載された前記プロセス電解液補充モジュールであり、前記可溶性第２のアノード及び前記第１のイオン交換膜が設けられ、前記可溶性アノードからのイオンが、前記第１のイオン交換膜を通って前記プロセス電解液に入る。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項２７に記載された前記プロセス電解液補充モジュールであり、前記アノードが可溶性Ｓｎプレートを含む。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項２７に記載された前記プロセス電解液補充モジュールであり、前記アノードが可溶性Ｓｎペレットを含む。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項２７に記載された前記プロセス電解液補充モジュールであり、前記プロセス電解液ｇＳｎＡｇ浴を含む。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項２７に記載された前記プロセス電解液補充モジュールであり、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含み、及びイオンが、前記第２アノードのＡｇ汚染なく前記プロセス電解液中で補充される。
開示される実施態様の１又は複数の側面により、第１のアノード及び第１のカソードを持つ基板電気化学堆積装置のプロセス電解液中のイオンを補充し、前記補充モジュールが第２のアノードを持つ、プロセス電解液補充モジュールであり、前記プロセス電解液補充モジュールは：前記化学堆積装置から離れたフレーム；前記フレームに設けられるプロセス電解液再循環区画を含み、これは前記プロセス電解液を前記補充モジュールと前記堆積装置の間を再循環させるように構成され；前記プロセス電解液再循環区画に接続される前記フレームのアノード区画を含み、前記アノード区画が前記第２のアノードを持ち、これは可溶性アノードであり、第２のカソード液中に浸透させるために設けられ、及び第１のイオン交換膜を持ち、前記第２のアノード液を前記プロセス電解液から分離し、前記プロセス電解液再循環区画に接続される前記フレーム内に緩衝区画を含み、前記緩衝区画が緩衝液を含み、及び第２のイオン交換膜を持ち、前記緩衝液を前記プロセス電解液から分離し；及び前記緩衝区画に接続される前記フレームにカソード区画を含み、前記カソード区画が第２のカソードを第２のカソード液中に浸透させるために設け、及び第３のイオン交換膜を持ち、前記第２のカソード液を前記緩衝液と分離する。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項２７に記載された前記プロセス電解液補充モジュールであり、前記可溶性第２のアノード及び前記第１のイオン交換膜が設けられ、前記可溶性第２のアノードからのイオンが、前記第１のイオン交換膜を通って前記プロセス電解液に入る。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項２７に記載された前記プロセス電解液補充モジュールであり、前記第１のイオン交換膜がカチオン性膜を含む。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項２７に記載された前記プロセス電解液補充モジュールであり、前記第２及び第３のイオン交換膜が、第２及び第３の一価選択性膜を含む。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項２７に記載された前記プロセス電解液補充モジュールであり、前記第１のイオン交換膜が、カチオン性膜を含み、及び前記第２及び第３のイオン交換膜が第２及び第３の一価選択性膜を含む。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項２７に記載された前記プロセス電解液補充モジュールであり、前記アノードが可溶性Ｓｎアノードを含む。
開示された実施態様の１又は複数の側面により、請求項２７に記載された前記プロセス電解液補充モジュールであり、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含む。
開示される実施態様の１又は複数の側面により、請求項２７に記載された前記プロセス電解液補充モジュールであり、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含み、及びイオンが、前記第２アノードのＡｇ汚染なく前記プロセス電解液中で補充される。
開示される実施態様の１又は複数の側面では、請求項３４乃至４４のいずれか一項に記載の前記プロセス電解液補充モジュールでありさらに：前記緩衝区画に接続されるイオン除去セルを含み、前記緩衝液が、前記イオン除去セルを通って再循環され、前記イオン除去セルが前記緩衝液から望ましくないイオンを除去する。
開示される実施態様の１又は複数の側面による、基板表面上に金属を堆積するように適合される電気化学堆積装置であり、前記電気化学堆積装置が：プロセス電解液を保持するように構成される堆積モジュールフレームを持ち；前記堆積モジュールフレームに移動可能に接続される基板ホルダを含み、前記プロセス電解液が前記基板表面の接触し、前記基板が第１のカソードとして作用し；前記堆積モジュールフレームに接続される第１の可溶性アノードを含み；及び前記堆積モジュールフレームに接続される請求項２７乃至３３のいずれか一項に記載の第１の可溶性アノードを含み、前記第１の可溶性アノード及び前記第２のアノードが、前記表面にイオン堆積することで枯渇された前記プロセス電解液中のイオンを補充する。
開示される実施態様の１又複数の側面により、請求項４３に記載される前記電気化学堆積装置であり、前記堆積モジュールがさらに、移動可能なプロセス撹拌部材を、前記基板表面上を流体撹拌するために前記基板表面に近接して前記堆積モジュールフレームに移動可能に接続される。
開示される実施態様の１又複数の側面により、請求項４３に記載される前記電気化学堆積装置であり、前記堆積モジュールがさらに、前記第１のアノードと前記基板表面の間に設けられるプロセスイオン交換膜を含む。
開示される実施態様の１又複数の側面により、請求項４３に記載される前記電気化学堆積装置であり、前記基板表面が実質的に垂直方向である。
開示される実施態様の１又複数の側面により、請求項４３に記載される前記電気化学堆積装置であり、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含む。
開示される実施態様の１又複数の側面により、請求項４３に記載される前記電気化学堆積装置であり、前記第２のアノードが第２の可溶性Ｓｎアノードを含む。
開示される実施態様の１又複数の側面により、請求項４３に記載される前記電気化学堆積装置であり、前記プロセス電解液がＡｎＡｇ浴を含み、及びイオンが、前記第２のアノードのＡｇ汚染なく前記プロセス電解液中で補充される。
開示される実施態様の１又は複数の側面により、基板表面上に金属を堆積するように適合される電気化学堆積装置であり、前記装置は：プロセス電解液を保持するように構成えされる堆積モジュールフレームを持つ堆積モジュール；前記堆積モジュールフレームの移動可能に接続される基板ホルダを含み、前記プロセス電解液が前記基板表面に接触し、前記基板が第１のカソードとして作用し；前記堆積モジュールフレームと接続される第１の可溶性アノード；請求項３４乃至４１のいずれか一項に記載の前記プロセス電解液補充モジュールを含み、前記第１の可溶性アノード及び第２の可溶性アノードが、前記基板上にイオン堆積することで枯渇する前記プロセス電解液中のイオンを補充する。
開示される実施態様の１つ又は複数の側面により、請求項５０に前記電気化学堆積装置がさらに、前記緩衝区画に接続される移動可能なイオン除去セルを含み、前記緩衝区画からの緩衝液が、前記イオン除去セルを通って再循環され、前記イオン除去セルが前記緩衝液から望ましくないイオンを除去する。
開示される実施態様の１つ又は複数の側面により、請求項５０に前記電気化学堆積装置であり、前記堆積モジュールフレームがさらに、移動可能なプロセス撹拌部材を含み、これは前記基板表面上を流体撹拌するために前記基板表面に近接して前記堆積モジュールフレームに移動可能に接続される。
開示される実施態様の１つ又は複数の側面により、請求項５０に前記電気化学堆積装置であり、さらに前記堆積モジュールが、前記第１アノード及び前記基板表面との間に設けられるプロセスイオン交換膜を含む。
開示される実施態様の１つ又は複数の側面により、請求項５０に前記電気化学堆積装置であり、前記基板表面が実質的に垂直の方向である。
開示される実施態様の１つ又は複数の側面により、請求項５０に前記電気化学堆積装置であり、前記第１の可溶性アノードが、第１の可溶性Ｓｎアノードを含み、及び前記第２の可溶性アノードが第２の可溶性Ｓｎアノードを含む。
開示される実施態様の１つ又は複数の側面により、請求項５０に前記電気化学堆積装置であり、前記第１のイオン交換膜がカチオン性膜を含み、及び前記第２及び第３のイオン交換膜が、第２及び第３の一価選択性膜をそれぞれ含む。
開示される実施態様の１つ又は複数の側面により、請求項５０に前記電気化学堆積装置であり、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含み、及びイオンが、前記第２のアノードのＡｇ汚染なく前記プロセス電解液中で補充される。
開示される実施態様の１又は複数の側面において、基板表面上に金属を堆積するように適合される電気化学堆積装置とプロセス電解液補充プロセスを含む、電気化学堆積システムであり、前記電気化学堆積装置が：プロセス電解液を保持するように構成される堆積モジュールフレームを持つ堆積モジュール；前記堆積モジュールフレームに移動可能に接続される基板ホルダを含み、前記基板ホルダは前記基板を保持し、前記プロセス電解液が前記基板表面に接触し、前記基板が第１のカソードとして作用し；前記堆積モジュールフレームに接続される第１の可溶性アノードを含み；前記堆積モジュールが構成可能なプロセス電解液補充モジュールインターフェースポートを持ち、第１の構成ではプロセス電解液補充モジュールとインタフェースするように構成され、及び第２の構成では、前記プロセス電解液補充モジュールとはインタフェースしないように構成され、前記プロセス電解液補充モジュールが前記電気化学堆積装置の一部とはならない。
開示される実施態様の１又は複数の側面により、請求項５８に記載の前記電気化学堆積システムであり、前記プロセス電解液補充モジュールが前記プロセス電解液中のイオンを補充するように適合され、前記プロセス電解液補充モジュールが、前記堆積モジュールから離れて補充モジュールを持つ。
開示される実施態様の１又は複数の側面により、請求項５８又は５９のいずれか一項に記載の前記電気化学堆積システムであり、前記システムはさらに、前記補充持ちフレームに設けられるプロセス電解液再循環区画を含み、これは前記プロセス電解液を前記補充モジュールと前記堆積モジュールとの間を再循環させるように構成され；前記プロセス電解液再循環区画に接続される前記補充モジュールフレームにアノード区画を含み、前記アノード区画が第２の可溶性アノードを含み、第２のアノード液中に浸透させるために設けられ、及び第１のイオン交換膜を持ち、前記第２のアノード液を前記プロセス電解液と分離し；及び前記プロセス電解液再循環区画に接続される前記補充モジュールフレームにカソード区画を含み、前記カソード区画は、第２のカソード液中に浸透させるために設けられ、及び前記第２のイオン交換膜を持ち、前記カソード液を前記プロセス電解液から分離し；前記第１の構成では、前記第１の可溶性アノード及び前記第２の可溶性アノードの両方が、前記表面上のイオン堆積により枯渇される前記プロセス電解液中のイオンを補充し、及び前記第２の構成では、前記第１の可溶性アノードが前記表面上のイオン堆積により枯渇される前記プロセス電解液中のイオンを補充する。
開示される実施態様の１又は複数の側面で、請求項６０に記載される前記電気化学堆積システムであり、前記構成可能なプロセス電解液補充モジュールインタフェースポートが、前記堆積モジュールフレームと流体流通する、プロセス電解液入口ポート及びプロセス電解液出口ポートを含み、前記第１の構成では、前記プロセス電解液入口ポート及び前記プロセス電解液出口ポートは、前記補充モジュールと流体流通され、及び前記第２の構成では、前記プロセス電解液入口ポート及び前記プロセス電解液出口ポートは、前記補充モジュールとは脱流体流通されている。
開示される実施態様の１又は複数の側面によると、請求項６０に記載される前記電気化学堆積システムであり、前記堆積モジュールがさらに、移動可能なプロセス撹拌部材を含み、これは前記基板表面上を流体撹拌するために前記基板表面に近接する前記堆積モジュールフレームに接続される。
開示される実施態様の１又は複数の側面によると、請求項６０に記載される前記電気化学堆積システムであり、前記堆積モジュールがさらに、前記第１のアノードと前記基板表面との間に設けられるイオン交換膜を含む。
開示される実施態様の１又は複数の側面によると、請求項６０に記載される前記電気化学堆積システムであり、前記基板表面が実質的に垂直の方向である。
開示される実施態様の１又は複数の側面によると、請求項６０に記載される前記電気化学堆積システムであり、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含む。
開示される実施態様の１又は複数の側面によると、請求項６０に記載される前記電気化学堆積システムであり、前記第１の可溶性アノードが第１の可溶性Ｓｎアノードを含み、及び前記第２の可溶性アノードが第２の可溶性Ｓｎアノードを含む。
開示される実施態様の１又は複数の側面によると、請求項６０に記載される前記電気化学堆積システムであり、前記第１のイオン交換膜がカチオン性膜を含み、及び前記第２のイオン交換膜が、一価選択性膜を含む。
開示される実施態様の１又は複数の側面によると、請求項６０に記載される前記電気化学堆積システムであり、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含み、及びイオンが、前記第２のアノードのＡｇ汚染なく、前記プロセス電解液中で補充される。

Claims (68)

  1. 基板表面上に金属を堆積するように適合される電気化学堆積装置であり、前記電気化学堆積装置は：
    プロセス電解液を保持するように構成されるフレーム；
    前記フレームと移動可能に接続される基板ホルダを含み、前記基板ホルダは前記プロセス電解液中に前記基板を保持し；及び
    前記フレームに移動可能に接続され、前記フレーム内のアノード液を含む流体境界包絡線を定め及び前記アノード液を前記プロセス電解液から分離する、アノード流体区画を含み、前記境界包絡線内に前記基板表面に面するアノードを持ち、及び前記アノードと前記基板表面の間に設けられるイオン交換膜を含み、
    前記アノード流体区画流体境界包絡線が、前記イオン交換膜と前記アノードを持つひとつのユニットとして前記フレームから移動可能であり、前記ホルダ、前記アノード及び前記膜は、前記フレーム内で、前記アノードからのイオンが、前記イオン交換膜を通って前記プロセス電解液内に入り、前記基板表面上にイオン堆積により枯渇するイオンを補充する、電気化学堆積装置。
  2. 請求項１に記載の電気化学堆積装置であり、前記基板表面が実質的に垂直補充方向である、電気化学堆積装置。
  3. 請求項１に記載の電気化学堆積装置であり、前記イオン交換膜はカチオン性膜を含む、電気化学堆積装置。
  4. 請求項１に記載の電気化学堆積装置であり、前記アノードが可溶性アノードを含む、電気化学堆積装置。
  5. 請求項１に記載の電気化学堆積装置であり、前記アノードが不溶性アノードを含む、電気化学堆積装置。
  6. 請求項１に記載の電気化学堆積装置であり、前記プロセス電解液はＳｎＡｇ浴を含む、電気化学堆積装置。
  7. 請求項１に記載の電気化学堆積装置であり、前記プロセス電解液はＳｎアノードを含む、電気化学堆積装置。
  8. 請求項１に記載の電気化学堆積装置であり、前記プロセス電解液はＣｕアノードを含む、電気化学堆積装置。
  9. 請求項１に記載の電気化学堆積装置であり、前前記イオン交換膜が、前記アノード液を前記プロセス電解液から分離する、電気化学堆積装置。
  10. 基板表面に金属を堆積するように適合される電気化学堆積装置であり、前記電気化学堆積装置が：
    プロセス電解液を保持するように構成されるフレーム；
    前記フレームに接続される基板ホルダを含み、前記基板ホルダは前記基板を保持して、前記プロセス電解液を前記表面に接触させ；及び
    アノード液中で前記フレームに接続されるアノード、及び前記フレームに接続されるイオン交換膜を含み、前記イオン交換膜が前記アノード液を前記プロセス電解液から分離し；
    前記イオン交換膜は、前記フレームに接続される第１の膜支持体で第１の側で保持され、及び複数の第１の配列された支持体を含み；及び
    前記イオン交換膜が前記フレームに接続される第２の膜支持体により第２の側で支持され、及び前記複数の第１の配列された支持体と実質的に整列される第２の配列された支持体を含む、電気化学堆積装置。
  11. 請求項１０に記載の電気化学堆積装置であり、前記複数の第１の配列された支持体が第１の垂直バーの配列を含み、及び前記複数の第２の配列された支持体が第２の垂直バーの配列を含み、及び前記第１の垂直配列バーが前記第２の垂直配列バーと実質的に整列される、電気化学堆積装置。
  12. 請求項１０に記載の電気化学堆積装置であり、前記基板ホルダ、前記アノード及び前記イオン交換膜が前記フレーム内に設けられ、金属イオンが前記イオン交換膜を通って、前記プロセス電解液内に入り、前記基板に堆積されることで枯渇する金属イオンを補充し、及び前記第１及び第２の配列された支持体が、泡捕捉を防止するように構成される、電気化学堆積装置。
  13. 請求項１０に記載の電気化学堆積装置であり、前記基板が実質的に垂直方向である、電気化学堆積装置。
  14. 請求項１０に記載の電気化学堆積装置であり、前記イオン交換膜がカチオン性膜を含む、電気化学堆積装置。
  15. 請求項１０に記載の電気化学堆積装置であり、前記アノードが可溶性Ｓｎアノードを含む、電気化学堆積装置。
  16. 請求項１０に記載の電気化学堆積装置であり、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含む、電気化学堆積装置。
  17. 基板表面上の金属を堆積するように適合される電気化学堆積装置であり、前記電気化学堆積装置は：
    プロセス電解液を保持するように構成されるフレーム；
    前記フレーム内に移動可能に接続され、前記基板を保持して前記プロセス電解液が前記表面に接触させ；
    前記フレームと移動可能に接続され、及びアノード液を含むように構成されるアノードモジュールを含み、前記アノードモジュールがモジュールフレームを持ち、前記フレーム内で前記モジュールと接続されるアノード及びイオン交換膜を含み、前記アノードと前記イオン交換膜を持つ１つのユニットとして前記フレーム内から除去され及び前記フレーム内に挿入され；及び
    前記モジュールと接続される前記イオン交換膜が、前記アノードと前記基板表面との間に設けられる、電気化学堆積装置。
  18. 請求項１７に記載の電気化学堆積装置であり、前記基板ホルダ、前記アノード及び前記イオン交換膜が前記フレーム内に設けられ、金属イオンが前記イオン交換膜を通って前記プロセス電解液に入り、前記基板に堆積することで枯渇する金属を補充する、電気化学堆積装置。
  19. 請求項１７に記載の電気化学堆積装置であり、前記基板表面が実質的に垂直方向である、電気化学堆積装置。
  20. 請求項１７に記載の電気化学堆積装置であり、前記イオン交換膜がカチオン性膜を含む、電気化学堆積装置。
  21. 請求項１７に記載の電気化学堆積装置であり、前記アノードが可溶性アノードを含む、電気化学堆積装置。
  22. 請求項１７に記載の電気化学堆積装置であり、前記アノードが不活性アノードを含む、電気化学堆積装置。
  23. 請求項１７に記載の電気化学堆積装置であり、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含む、電気化学堆積装置。
  24. 請求項１７に記載の電気化学堆積装置であり、前記アノードがＳｎアノードを含む、電気化学堆積装置。
  25. 請求項１７に記載の電気化学堆積装置であり、前記アノードがＣｕアノードを含む、電気化学堆積装置。
  26. 請求項１７に記載の電気化学堆積装置であり、前記イオン交換膜が、前記アノード液を前記プロセス電解液から分離する、電気化学堆積装置。
  27. 第１のアノードと第１のカソードを持つ基板電気化学堆積装置内のプロセス電解液中のイオンを補充するように適合され、前記補充モジュールが第２のアノードを持つプロセス電解液補充モジュールであり、前記プロセス電解液補充モジュールが：
    前記化学堆積装置から離れたフレーム；
    前記フレームに設けられるプロセス電解液再循環区画を含み、これは前記プロセス電解液を前記補充モジュールと前記堆積装置の間で再循環させるように構成され；
    前記プロセス電解液再循環区画に接続される前記フレーム内のアノード区画を含み、前記アノード区画が第２のアノードを持ち、これは可溶性アノードであり、前記第２のアノードが、第２のアノード液中に、浸透させるために設けられ、及び第１のイオン交換膜を持ち、前記第２のアノード液を前記プロセス電解液から分離し、前記第１のイオン交換膜がカチオン性膜であり；及び
    前記プロセス電解液再循環区画に接続される前記フレーム内にカソード区画を含み、前記カソード区画が第２のカソードを持ち、第２のカソード液中に、浸透させるため設けられ、及び第２のイオン交換膜を前記第２のカソード液を前記プロセス電解液から分離させ、前記第２のイオン交換膜が一価選択性膜である、プロセス電解液補充モジュール。
  28. 請求項１７に記載のプロセス電解液補充モジュールであり、さらに、前記第２のカソードに近接する前記カソード区画に内で前記フレームに移動可能に接続される撹拌部材を含み、前記第２のカソード近くに前記第２のカソード液を撹拌する、プロセス電解液補充モジュール。
  29. 請求項２７に記載のプロセス電解液補充モジュールであり、前記可溶性第２のアノード及び前記第１のイオン交換膜が設けられ、前記可溶性アノードからのイオンが、前記第１のイオン交換膜を通って前記プロセス電解液に入る、プロセス電解液補充モジュール。
  30. 請求項２７に記載のプロセス電解液補充モジュールであり、前記アノードが可溶性Ｓｎプレートを含む、プロセス電解液補充モジュール。
  31. 請求項２７に記載のプロセス電解液補充モジュールであり、前記アノードが可溶性Ｓｎペレットを含む、プロセス電解液補充モジュール。
  32. 請求項２７に記載のプロセス電解液補充モジュールであり、前記プロセス電解液ｇＳｎＡｇ浴を含む、プロセス電解液補充モジュール。
  33. 請求項２７に記載のプロセス電解液補充モジュールであり、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含み、及びイオンが、前記第２アノードのＡｇ汚染なく前記プロセス電解液中で補充される、プロセス電解液補充モジュール。
  34. 第１のアノード及び第１のカソードを持つ基板電気化学堆積装置のプロセス電解液中のイオンを補充し、第２のアノードを持つプロセス電解液補充モジュールであり、前記プロセス電解液補充モジュールは：
    前記化学堆積装置から離れたフレーム；
    前記フレームに設けられるプロセス電解液再循環区画を含み、これは前記プロセス電解液を前記補充モジュールと前記堆積装置の間を再循環させるように構成され；
    前記プロセス電解液再循環区画に接続される前記フレームのアノード区画を含み、前記アノード区画が前記第２のアノードを持ち、これは可溶性アノードであり、前記第２のアノードが、第２のカソード液中に、浸透させるために設けられ、及び第１のイオン交換膜を持ち、前記第２のアノード液を前記プロセス電解液から分離し；
    前記プロセス電解液再循環区画に接続される前記フレーム内に緩衝区画を含み、前記緩衝区画が緩衝液を含み、及び第２のイオン交換膜を持ち、前記緩衝液を前記プロセス電解液から分離し；及び
    前記緩衝区画に接続される前記フレームにカソード区画を含み、前記カソード区画が第２のカソードを持ち、前記第２のカソードが、第２のカソード液中に、浸透させるために設けられ、及び第３のイオン交換膜を持ち、前記第２のカソード液を前記緩衝液と分離する、プロセス電解液補充モジュール。
  35. 請求項２７に記載のプロセス電解液補充モジュールであり、前記可溶性第２のアノード及び前記第１のイオン交換膜が設けられ、前記可溶性第２のアノードからのイオンが、前記第１のイオン交換膜を通って前記プロセス電解液に入る、プロセス電解液補充モジュール。
  36. 請求項２７に記載のプロセス電解液補充モジュールであり、前記第１のイオン交換膜がカチオン性膜を含む、プロセス電解液補充モジュール。
  37. 請求項２７に記載のプロセス電解液補充モジュールであり、前記第２及び第３のイオン交換膜が、第２及び第３の一価選択性膜を含む、プロセス電解液補充モジュール。
  38. 請求項２７に記載のプロセス電解液補充モジュールであり、前記第１のイオン交換膜が、カチオン性膜を含み、及び前記第２及び第３のイオン交換膜が第２及び第３の一価選択性膜を含む、プロセス電解液補充モジュール。
  39. 請求項２７に記載のプロセス電解液補充モジュールであり、前記アノードが可溶性Ｓｎアノードを含む、プロセス電解液補充モジュール。
  40. 請求項２７に記載のプロセス電解液補充モジュールであり、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含む、プロセス電解液補充モジュール。
  41. 請求項２７に記載のプロセス電解液補充モジュールであり、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含み、及びイオンが、前記第２アノードのＡｇ汚染なく前記プロセス電解液中で補充される、プロセス電解液補充モジュール。
  42. 請求項３４乃至４４のいずれか一項に記載のプロセス電解液補充モジュールでありさらに：
    前記緩衝区画に接続されるイオン除去セルを含み、前記緩衝液が、前記イオン除去セルを通って再循環され、前記イオン除去セルが前記緩衝液から望ましくないイオンを除去する、プロセス電解液補充モジュール。
  43. 基板表面上に金属を堆積するように適合される電気化学堆積装置であり、前記電気化学堆積装置が：
    プロセス電解液を保持するように構成される堆積モジュールフレームを持ち；
    前記堆積モジュールフレームに移動可能に接続される基板ホルダを含み、前記プロセス電解液が前記基板表面に接触し、前記基板が第１のカソードとして作用し；
    前記堆積モジュールフレームに接続される第１の可溶性アノードを含み；及び
    前記堆積モジュールフレームに接続される請求項２７乃至３３のいずれか一項に記載の第１の可溶性アノードを含み、
    前記第１の可溶性アノード及び前記第２のアノードが、前記表面にイオン堆積することで枯渇された前記プロセス電解液中のイオンを補充する、堆積モジュールフレーム。
  44. 、請求項４３に記載される電気化学堆積装置であり、前記堆積モジュールがさらに、移動可能なプロセス撹拌部材を、前記基板表面上を流体撹拌するために前記基板表面に近接して前記堆積モジュールフレームに移動可能に接続される、電気化学堆積装置。
  45. 請求項４３に記載される電気化学堆積装置であり、前記堆積モジュールがさらに、前記第１のアノードと前記基板表面の間に設けられるプロセスイオン交換膜を含む、電気化学堆積装置。
  46. 請求項４３に記載の電気化学堆積装置であり、前記基板表面が実質的に垂直方向である、電気化学堆積装置。
  47. 請求項４３に記載の電気化学堆積装置であり、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含む、電気化学堆積装置。
  48. 請求項４３に記載される電気化学堆積装置であり、前記第２のアノードが第２の可溶性Ｓｎアノードを含む、電気化学堆積装置。
  49. 請求項４３に記載される電気化学堆積装置であり、前記プロセス電解液がＡｎＡｇ浴を含み、及びイオンが、前記第２のアノードのＡｇ汚染なく前記プロセス電解液中で補充される、電気化学堆積装置。
  50. 基板表面上に金属を堆積するように適合される電気化学堆積装置であり、前記電気化学堆積装置は：
    プロセス電解液を保持するように構成される堆積モジュールフレームを持つ堆積モジュール；
    前記堆積モジュールフレームに移動可能に接続される基板ホルダを含み、前記プロセス電解液が前記基板表面に接触し、前記基板が第１のカソードとして作用し；
    前記堆積モジュールフレームと接続される第１の可溶性アノード；
    請求項３４乃至４１のいずれか一項に記載の前記プロセス電解液補充モジュールを含み、
    前記第１の可溶性アノード及び第２の可溶性アノードが、前記基板上にイオン堆積することで枯渇する前記プロセス電解液中のイオンを補充する、電気化学堆積装置。
  51. 請求項５０に記載の電気化学堆積装置であり、さらに、前記緩衝区画に接続される移動可能なイオン除去セルを含み、前記緩衝区画からの緩衝液が、前記イオン除去セルを通って再循環され、前記イオン除去セルが前記緩衝液から望ましくないイオンを除去する、前記電気化学堆積装置。
  52. 請求項５０に記載の電気化学堆積装置であり、前記堆積モジュールフレームがさらに、移動可能なプロセス撹拌部材を含み、これは前記基板表面上を流体撹拌するために前記基板表面に近接して前記堆積モジュールフレームに移動可能に接続される、電気化学堆積装置。
  53. 請求項５０に記載の電気化学堆積装置であり、さらに前記堆積モジュールが、前記第１アノード及び前記基板表面との間に設けられるプロセスイオン交換膜を含む、電気化学堆積装置。
  54. 請求項５０に記載の電気化学堆積装置であり、前記基板表面が実質的に垂直の方向である、電気化学堆積装置。
  55. 請求項５０に記載の電気化学堆積装置であり、前記第１の可溶性アノードが、第１の可溶性Ｓｎアノードを含み、及び前記第２の可溶性アノードが第２の可溶性Ｓｎアノードを含む、電気化学堆積装置。
  56. 請求項５０に記載の電気化学堆積装置であり、前記第１のイオン交換膜がカチオン性膜を含み、及び前記第２及び第３のイオン交換膜が、第２及び第３の一価選択性膜をそれぞれ含む、電気化学堆積装置。
  57. 請求項５０に記載の電気化学堆積装置であり、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含み、及びイオンが、前記第２のアノードのＡｇ汚染なく前記プロセス電解液中で補充される、電気化学堆積装置。
  58. 基板表面上に金属を堆積するように適合される電気化学堆積装置とプロセス電解液補充プロセスを含む、電気化学堆積システムであり、前記電気化学堆積装置が：
    プロセス電解液を保持するように構成される堆積モジュールフレームを持つ堆積モジュール；
    前記堆積モジュールフレームに移動可能に接続される基板ホルダを含み、前記基板ホルダは前記基板を保持し、前記プロセス電解液が前記基板表面に接触し、前記基板が第１のカソードとして作用し；
    前記堆積モジュールフレームに接続される第１の可溶性アノードを含み；
    前記堆積モジュールが構成可能なプロセス電解液補充モジュールインターフェースポートを持ち、第１の構成ではプロセス電解液補充モジュールとインタフェースするように構成され、及び第２の構成では、前記プロセス電解液補充モジュールとはインタフェースしないように構成され、前記プロセス電解液補充モジュールが前記電気化学堆積装置の一部とはならない、電気化学堆積システム。
  59. 請求項５８に記載の電気化学堆積システムであり、前記プロセス電解液補充モジュールが前記プロセス電解液中のイオンを補充するように適合され、前記プロセス電解液補充モジュールが、前記堆積モジュールから離れて補充モジュールを持つ、電気化学堆積システム。
  60. 請求項５８又は５９のいずれか一項に記載の電気化学堆積システムであり、
    前記システムはさらに、前記補充持ちフレームに設けられるプロセス電解液再循環区画を含み、これは前記プロセス電解液を前記補充モジュールと前記堆積モジュールとの間を再循環させるように構成され；
    前記プロセス電解液再循環区画に接続される前記補充モジュールフレームにアノード区画を含み、前記アノード区画が第２の可溶性アノードを含み、前記第２の可溶性アノードを、第２のアノード液中に、浸透させるために設けられ、及び第１のイオン交換膜を持ち、前記第２のアノード液を前記プロセス電解液と分離し；及び
    前記プロセス電解液再循環区画に接続される前記補充モジュールフレームにカソード区画を含み、前記カソード区画は第２のカソードを持ち、前記第２のカソードを第２のカソード液中に、浸透させるために設けられ、及び前記第２のイオン交換膜を持ち、前記カソード液を前記プロセス電解液から分離し；
    両方が、前記表面上のイオン堆積により枯渇される前記プロセス電解液中のイオンを補充し、及び前記第２の構成では、前記第１の可溶性アノードが前記表面上のイオン堆積により枯渇される前記プロセス電解液中のイオンを補充する、電気化学堆積システム。
  61. 請求項６０に記載される電気化学堆積システムであり、前記構成可能なプロセス電解液補充モジュールインタフェースポートが、前記堆積モジュールフレームと流体流通する、プロセス電解液入口ポート及びプロセス電解液出口ポートを含み、
    前記第１の構成では、前記プロセス電解液入口ポート及び前記プロセス電解液出口ポートは、前記補充モジュールと流体流通され、及び前記第２の構成では、前記プロセス電解液入口ポート及び前記プロセス電解液出口ポートは、前記補充モジュールとは脱流体流通されている、電気化学堆積システム。
  62. 請求項６０に記載される電気化学堆積システムであり、前記堆積モジュールがさらに、移動可能なプロセス撹拌部材を含み、これは前記基板表面上を流体撹拌するために前記基板表面に近接する前記堆積モジュールフレームに接続される、電気化学堆積システム。
  63. 請求項６０に記載される電気化学堆積システムであり、前記堆積モジュールがさらに、前記第１のアノードと前記基板表面との間に設けられるイオン交換膜を含む、電気化学堆積システム。
  64. 請求項６０に記載される電気化学堆積システムであり、前記基板表面が実質的に垂直の方向である、電気化学堆積システム。
  65. 請求項６０に記載される電気化学堆積システムであり、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含む、電気化学堆積システム。
  66. 請求項６０に記載される電気化学堆積システムであり、前記第１の可溶性アノードが第１の可溶性Ｓｎアノードを含み、及び前記第２の可溶性アノードが第２の可溶性Ｓｎアノードを含む、電気化学堆積システム。
  67. 請求項６０に記載される電気化学堆積システムであり、前記第１のイオン交換膜がカチオン性膜を含み、及び前記第２のイオン交換膜が、一価選択性膜を含む、電気化学堆積システム。
  68. 請求項６０に記載される電気化学堆積システムであり、前記プロセス電解液がＳｎＡｇ浴を含み、及びイオンが、前記第２のアノードのＡｇ汚染なく、前記プロセス電解液中で補充される、電気化学堆積システム。
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