TWI415968B - 用於在微特徵工件之濕式化學製程中攪動液體的裝置與方法 - Google Patents

Description

用於在微特徵工件之濕式化學製程中攪動液體的裝置與方法

本申請案主張2005年11月23日提出申請的美國臨時專利申請案第60/739,343號的利益。

本發明係相關於用於攪動處理溶液，用以提供高速、在微特徵工件表面處之受到控制的流體流動的裝置及方法，其產生了良好的質量轉移速率、氣泡或微粒的移除、及/或在凹部之中的高品質及高速度的電鍍。根據本發明的裝置係適用於清潔、蝕刻、沉積、及其他用來製造具有非常小特徵的裝置的濕式化學製程。

在許多濕式化學製程之中，擴散層係形成在鄰接工件的處理表面。擴散層是一種鄰接於工件表面的變化材料或種類濃度的薄區域，並且擴散層在濕式化學製程的功效及效率上通常是一項重要因素。其係藉由在表面處消耗或創造材料/種類而產生的。擴散層的厚度支配了成分/反應物到達表面的質量轉移速率，並且因此質量轉移速率可以藉著控制擴散層而受到控制。舉例來說，較薄的擴散層會產生較高的質量轉移速率。因此所希望的是控制在工件處的質量轉移速率來 達成所需的結果。舉例來說，許多製造商尋求增加質量轉移速率來增加蝕刻速率及/或沉積速率，用於降低處理循環的長度。質量轉移速率在將合金沉積到微特徵工件上亦扮演了重要的角色，這是因為在處理溶液之中不同的離子種類具有不同的電鍍性質。因此，增加不然就是控制在工件表面處的質量轉移速率在沉積合金及其他濕式化學製程中是很重要的。

一項用於增加、不然就是控制在工件表面處的質量轉移速率是增加介於處理溶液及工件表面之間的相對速度，且特別是在工件上衝擊的流動(例如，非平行的流動)。許多電化學處理容室使用噴出流體或旋轉工件來增加介於處理溶液及工件表面之間的相對速度。其他類型的器皿包括有具有葉片的攪棒，此等葉片係平移或旋轉鄰接於工件的處理溶液來產生在工件表面處的高速、被攪動的流動。在電化學的處理應用中，舉例來說，攪棒一般來說是緊鄰著工件擺動，且坐落在工件與一個在電鍍溶液中的陽極之間。

前述的技術增進了質量轉移速率，但是對於許多應用來說，它們可能無法提供足夠的質量轉移性質。即使現有帶有一系列平行葉片的攪棒型電鍍工具也無法在許多應用中達成用以充分地降低在工件表面處擴散層厚度的高速度流動。本案發明人在先前發展出一種具有一系列葉片的電鍍系統，其中在葉片之間的空間是完全開放的，以致於在晶圓與陽極之間會有一筆直的直線貫穿介於葉片之間的空間。本案發明人發現到此等系統對於給定的葉片高度來說可能無法在晶圓表面處達成所需要的流動速度，這是因為由此等葉片的 動作所引起的攪拌流動會經由開放的空間而消散離開工件。結果，在此種開放類型的攪棒電鍍工具中的質量轉移速度是有限的。

開放類型的攪棒電鍍工具的這個問題顯著地損害了此等用於電鍍需要顯著地混合來提供在工件處之離子的所需質量轉移速率的合金的工具的功效。在電鍍合金時，合金元素的離子一般來說具有與其他元素不同的電鍍速率或是整體濃度，使得具有較高電鍍速率的合金元素可能會從擴散層處被耗盡及/或被電鍍到晶圓上的具有較高整體濃度的合金會比較多。這樣會造成電鍍層不具有所需合金元素的組成及/或是不均勻的。此外，這個問題在將合金或其他材料電鍍到高縱橫比的特徵時係特別顯著，此等特徵為了最佳的電鍍結果而需要在該等特徵之內再循環。

現存的攪棒電鍍工具也具有數個其他缺點。舉例來說，在許多現有的系統中，攪棒所導致的流體流動並不會在工件的面的各處以一致型態的方式發生。除此之外，旋轉的攪棒在許多應用中一般是不需要的，這是因為介於旋轉的攪棒與工件之間的相對速度會如同攪棒半徑的函數變化，以致於要精確地控制在工件表面處之擴散層中的徑向變化可能會很困難。這些問題更限制現存攪棒類型電鍍工具在許多應用之中的效用。

將晶圓保持水平及使水平攪棒線性地往復來回的系統的另一個挑戰是：它們可能會需要很大的足跡來容納水平行程長度的攪棒。在再循環的攪棒反應器中，一個單一的攪 棒或多個攪棒元件係沿著一個相對於工件的線性路徑往復來回。這在處理工具中可能需要很大的側向水平空間。結果，用於藉著水平往復來回的攪棒來處理200mm及300mm晶圓的反應器係相當地大且在工具中佔去了很大的足跡。這是一個很大的缺點，因為在製造線路中的地板面積空間很昂貴且工具的運作成本通常是以每單位的地板面積每小時所處理的晶圓數目來計算的。結果，許多傳統式水平往復來回的攪棒反應器無法有效率地利用在工具之內可使用的空間。

濕式化學製程的另一個挑戰包括有將微粒從工件表面移除或是防止氣泡影響電鍍的結果。電鍍及蝕刻的處理程序可能會產生俘獲於水平的工件下方的氣泡及微粒，並且清潔的處理程序必須移除已經在晶圓上的微粒。許多傳統系統藉著禁止氣泡及微粒到達工件表面來對付這個挑戰。如果微粒或氣泡變得被俘獲於工件下方的話，那麼平行於工件的流動就必須設法將它們逐出工件。然而，要同時獲得用以移除微粒及/或將氣泡逐出工件的平行流動及用以達成高質量轉移速率的高速衝擊流動是很困難的。因此，存在有提供正切於工件表面的高流動速率的需要。

濕式化學製程的再另一個挑戰是在例如封裝半導體裝置中所使用之盲孔的開口之中電鍍。在許多應用中，半導體沖模係藉著將焊料合金或其他金屬電鍍於開口之中而被封裝，用以在封裝的外部上形成電連接的陣列。然而，除非橫越工件的平行流動係足以使流體在開口之中再循環，那麼材料可以不被電鍍於開口的深度之中。因為在合金之中的離子 種類將會具有不同的質量轉移限制，而使得其中一個種類可能不是以電鍍所需要的，如在上文中已經解釋過的，這在電鍍焊料合金時可能是特別有問題的。因此，也有一個需要是在工件表面處提供比現有的開放類型攪棒電鍍工具所能達到的更高的正切流動速度。

有鑒於前述所提到的，所需要的是提供用於以一種方式攪拌處理溶液的裝置及方法，其係提供了能夠提供良好的質量轉移速率的控制及/或在工件表面處的高速平行(例如，正切的)流動之受到控制的、高速度的流體流動。也有需要的是提供在一個反應器之中之此種具有相當小的足跡之處理溶液的攪拌，用以增加工具的效率。針對反應器來說，也有一個需要是增加、不然就是控制在工件表面處的質量轉移速率、及在工件表面處提供均勻的電場。

本發明提供了用於藉著攪拌器來處理微特徵工件的反應器及方法，此等攪拌器能夠獲得受到控制的、高速的流體流動，而產生了高品質的表面及高效率的濕式化學製程。為了要克服現有之在葉片與一個攪棒之間具有完全開放空間的系統的問題及挑戰，本發明的發明人發展出一種系統，在其中，攪拌器具有沿著一個基部而彼此相隔開的分隔器，而該基部具有介於該等分隔器之間的中間區段或底板。該等分隔器及中間區段形成了複數個可移動的限制部份，此等限制部份含有藉著在接近工件處移動該等分隔器通過處理溶液而引起的攪動流動。更具體地說，當攪拌器在鄰接工件處震動 時，該等分隔器在流體之中產生了渦流或其他高流動速度，並且可移動的限制部份係被建構成為可以移動的混合區域，像是複數個可移動的具有三個側邊的隔間，其係限定了接近工件表面的高能量流體。這樣係在工件處增進了離子濃度，並且令人驚訝地在清潔、蝕刻及/或沉積材料於工件/從工件沉積材料時於工件各處提供了更加均勻的圖案的混合區域，用於形成高品質的表面材料。攪拌器也可以具有短的行程長度，使得反應器的足跡會相當地小。結果，反應器會很有效率且具有成本效益地運作。攪拌器也被設計成使得在處理溶液之中的電場可以在工件表面處有效地操作。具有攪拌器的反應器據此提供了良好的表面最後加工及/或高品質層體、具有低操作成本、及考慮到工件的電化學處理。

根據本發明的反應器可以具有一個帶有一個流動系統的器皿，該流動系統係被建構成用以將處理液體的流動引導通過一個處理區域，使得該流動可以撞擊到工件。反應器也可以包括有一個具有一個基部及複數個特徵的攪拌器，而此等特徵係在基部各處彼此隔開，用以形成對於處理區域開放的可以移動的限制部份。攪拌器係被連結到一個致動器，該致動器係以一種攪拌在工件表面處的處理流體的方式沿著工件的面移動基部及特徵。該基部及該等特徵有利地使被攪拌的流體侷限於鄰接於工件表面的部位，用以達成較高的流動速度，而此較高的流動速度係可以在相當短的行程長度中產生較佳的離子轉移速率及正切的流動。

攪拌器的基部可以是一個板件或另一種提供介於該 等特徵之間的基底以形成複數個隔間的結構。該基部更可以具有複數個開孔，此等開孔係配置成使得介於特徵之間的基底中有開口。該等特徵可以是配置在一個橫向於攪拌器運動方向之方向之中的分隔器，像是連續的或是分段的肋部、葉片或是其他結構。該等特徵及基部係互相移動，使得該等特徵及該基部形成可以移動的凹部、通道、槽、或是其他可以侷限住接近工件處的渦流的混合區域。在電化學的應用中，攪拌器也可以是多孔的或具有開孔，用以容許電流及/或處理溶液可以通過攪拌器。

在操作時，一個工件係坐落在一個處理區域處，並且致動器係移動攪拌器來移動基部及特徵，使得特徵可以在渦流移到接近工件表面時去除此等渦流。在特徵去除渦流之後，可以移動的限制部份係會含有在接近工件表面之混合區域中之被攪拌的流體。因此，提供到流體的能量係繼續存在於接近工件表面的混合區域中，用以在工件表面處產生受到控制的、高速的流體流動。流體流動為提供高速的流體流動分量之大體上渦流，此流動分量係(a)撞擊在工件上，用以促進質量轉移及/或(b)正切於工件表面的流動，用以促進用於移除氣泡/微粒的剪切作用力或是在開口之中的電鍍。正切的流動係造成在工件上之盲穿孔、溝或其他類型之凹入特徵之內的在循環。此等正切流動以相對於混合區域定向的長特徵及很深的特徵(例如，用於其中晶圓是靜止的之焊接電鍍的穿透孔)係特別有用。在這些應用中，於特徵之內的再循環重新補充特徵之中的離子，用以產生較好的填充作用。為了要避免 在工件上產生週期性的不均勻，致動器可以用不均勻的方式移動攪拌器，使得混合區域能夠以一種擬隨機(pseudo-randomized)的方式相對於工件表面移動。除此之外，藉著同時旋轉工件及震動混合區域，可以進一步以一種產生均勻處理的方式隨機化在工件表面各處之混合區域的局部的效果，其中，其性的不均勻係被消除或是至少大致上減少。工件的旋轉也使得在電場中的非對稱性平均分配。

反應器及攪拌器提供數個針對清潔、蝕刻及/或電鍍製程的優點。首先，攪拌器以一種有效地移動在接近工件表面之處理區域之中複數個混合隔間的方式移動基部及特徵(例如，分隔器)二者。此係含有追蹤緊密接近工件表面的渦流，使得渦流的能量可以針對工件作用，而不是散發於在器皿其他部份中之體積要大得很多的流體之中。攪拌器係據此增加了在工件表面處的質量轉移速率。其次，攪拌器的行程長度可能是相當短的，用以提供此種相當地較小足跡的結果。第三，攪拌器的行程長度、行程速度、頻率、運動圖樣及/或其他參數可以受到控制，用以增加在晶圓上之凹入特徵的混合作用及/或在其他方面被調節以改變混合區域相對於工件的位置，用以增進處理的均勻性。根據本發明的反應器因此能夠使得快速、高品質的表面以一種增進處理工具之功效及效率的足跡處理。第四，攪拌器也可以提供在工件處的均勻的、不然就是受到控制的電場，用以避免在工件各處造成不均勻的暗影。因此，根據本發明的反應器非常適用於蝕刻及/或電鍍金屬、合金及其他材料的電化學製程。

100‧‧‧反應器

110‧‧‧殼體

112‧‧‧器皿

114‧‧‧入口

116‧‧‧框邊

120‧‧‧頭部組件

121‧‧‧工件支架

122‧‧‧電接觸器

130‧‧‧攪拌器

132‧‧‧基部

134‧‧‧隔間

140‧‧‧致動器

150‧‧‧控制器

160‧‧‧電極

170‧‧‧阻隔件

172‧‧‧第一電解池

174‧‧‧第二電解池

200‧‧‧多電極反應器

210‧‧‧殼體

212‧‧‧器皿

214a-214d‧‧‧電極隔間

215‧‧‧主要流動入口

218‧‧‧介電隔板

260a-260d‧‧‧電極

262a-262d‧‧‧動力供應源

330‧‧‧攪拌器

332‧‧‧基部

333‧‧‧分隔器

334‧‧‧隔間

336‧‧‧中間區段

337‧‧‧表面

338‧‧‧開孔

514a-514d‧‧‧電極通道

630a‧‧‧攪拌器

630b‧‧‧攪拌器

630c‧‧‧攪拌器

630d‧‧‧攪拌器

630e‧‧‧攪拌器

630f‧‧‧攪拌器

630h‧‧‧攪拌器

630i‧‧‧攪拌器

630l‧‧‧攪拌器

632‧‧‧基部

632i‧‧‧基部

633‧‧‧分隔器

634‧‧‧隔間

634i‧‧‧混合隔間

635i‧‧‧分隔器

635L‧‧‧分隔器

636‧‧‧中間區段

636i‧‧‧中間區段

637‧‧‧表面

638‧‧‧開孔

638a‧‧‧第一開孔

638b‧‧‧第二開孔

638c‧‧‧第二開孔

639a‧‧‧第一區段

639b‧‧‧第二區段

640‧‧‧防護件

640d‧‧‧防護件

642‧‧‧開口

700‧‧‧電極反應器

710‧‧‧殼體

712‧‧‧器皿

720‧‧‧頭部組件

721‧‧‧工件支架

725‧‧‧轉子

728‧‧‧舉起機械裝置

730‧‧‧攪拌器

737‧‧‧平台

738‧‧‧狹長孔

740‧‧‧致動器

742‧‧‧馬達

744‧‧‧滑動架

750a-750d‧‧‧電極隔間

752‧‧‧中央通道

754a-754c‧‧‧外部通道

756a‧‧‧第一壁部

756b、756c‧‧‧外部壁部

757‧‧‧入口

758‧‧‧流動元件

759‧‧‧防護件

760a-760d‧‧‧電極

770‧‧‧馬達

900‧‧‧方法

930‧‧‧直線

932‧‧‧直線

934‧‧‧直線

1000‧‧‧方法

θ‧‧‧角度

F‧‧‧流動、特徵

Fc‧‧‧交叉流動

Fe‧‧‧離開流動

R‧‧‧旋轉主軸

S‧‧‧表面

SL‧‧‧低應變

SH‧‧‧高應變

T‧‧‧箭頭

W‧‧‧工件

W1‧‧‧第一寬度

W2‧‧‧第二寬度

Z‧‧‧處理區域

圖1為根據本發明實例之反應器的概略視圖；圖2為根據本發明另一個實例之反應器的概略視圖；圖3A為根據本發明實例之攪拌器的等角視圖；圖3B為圖3A所示之攪拌器的俯視圖；圖3C為圖3A所示之攪拌器沿著直線3C-3C所截取的剖面視圖；圖3D為圖3C所示之一部份攪拌器的剖面視圖；圖4為根據本發明實例之攪拌器的概略視圖，其係說明了模擬的二維流動；圖5為根據本發明實例之攪拌器的概略視圖，其係說明了模擬的電場；圖6A為根據本發明實例之攪拌器的部份剖面視圖；圖6B為攪拌器另一個實例的部份剖面視圖，此攪拌器具有平坦的底部；圖6C為攪拌器再另一個實例的部份剖面視圖，此攪拌器具有傾斜的中間區段；圖6D為攪拌器另一個實例的部份剖面視圖，此攪拌器具有傾斜的分隔器；圖6E為攪拌器另一個實例的俯視平面圖，此攪拌器具有不同尺寸的開孔；圖6F為攪拌器另一個實例的俯視平面圖，此攪拌器具有帶有不同尺寸區段的開孔； 圖6G為攪拌器結合了位於下方的防護件之另一種實施方式的平面俯視圖；圖6H為具有角度分隔器及開孔之攪拌器另一個實例的平面俯視圖；圖6I為根據本發明另一個實例之攪拌器的等角視圖；圖6J為圖6I所說明之攪拌器的俯視圖；圖6K為圖6J所說明之攪拌器的剖面圖；圖6L為具有介於分隔器之間之複數個開孔的另一個攪拌器實例的部份剖面視圖；圖7為根據本發明另一個實例之反應器的分解等角視圖；圖8A為包括有根據本發明實例之攪拌器之多電極反應器的剖面視圖；圖8B為說明於圖8A中之反應器沿著垂直於圖8A所示之剖面所截取的剖面視圖；圖9A為用於操作根據本發明實例之反應器之方法的流程圖；圖9B為說明在工件一個特徵內之流體流動中之應變的概略曲線圖；圖9C為說明針對在流體流動中不同的應變程度擴散的限制電流密度相對於溝槽深度的曲線圖；圖10A為用於操作根據本發明另一個實例之反應器之方法的流程圖； 圖10B為說明關於攪拌器動作之電流脈衝實施例的曲線圖；以及圖10C為說明關於攪拌器動作之電流脈衝另一個應用的曲線圖。

圖1到圖10C說明了數個用於濕式化學處理微特徵工件之反應器及方法的實例。本發明的數個特殊細節係在以下的描述中及在圖1到圖10C中提出，用以提供對於本發明某些實例的徹底了解。然而，熟習該項技術的人士將會了解的是，本發明可以具有另外的實例，或是可以在沒有說明於以下描述中的數個特殊特徵的情況下實施本發明的其他實例。

圖1概略地說明用於電鍍、蝕刻或是清潔微特徵工件W的反應器100。反應器100包括有一個殼體110、一個在殼體110中的器皿112及一個在器皿112中的處理區域Z，處理流體可以流動通過此區域，用於處理工件W。器皿112可以例如是具有流動系統的內部器皿，其中該流動系統具有一個相對於處理區域Z引導處理流體之流動的入口114。器皿112也可以包括有框邊116或堰口，處理溶液可以溢出此框邊而離開器皿112。

反應器100更包括有一個頭部組件120，其包括有建構成將工件W保持在處理區域Z之中的工件支架121。工件支架121被建構成用以在水平定向中面向下地托住工件W，且頭部組件120可以包括有用以將工件W繞著一個旋轉 主軸R進行旋轉的轉子。如此，頭部組件120被建構成用以將工件W的一個表面S放置在與流過處理區域Z之處理溶液的接觸之中。工件支架121可以更包括有複數個電接觸器122，此等電接觸器被建構成用以接合工件W表面S的周長部位(perimeter portion)。適當的頭部組件120、工件支架121及電接觸器122說明及描述於美國專利第6,080,291號；第6,527,925號；第6,773,560號；及美國專利申請案第11/170,557號之中，所有的專利及專利申請案係以參考的方式加入本文中。

反應器100更包括有在處理區域Z之中的攪拌器130及被連結到攪拌器130的致動器140。攪拌器130係被建構成用以提供鄰接於工件W表面S的複數個可以移動的混合區域。舉例來說，攪拌器130可以具有一個基部132及橫過基部132之複數個彼此分隔開的隔間134。該等隔間134大體上係建構成用以當致動器140移動攪拌器130時，在處理溶液中產生渦流及/或其他被攪動的流動。該等隔間134大體上也被建構成用以短暫地將被攪動的流體容納在緊密地靠近工件W的表面S。這些特徵係在緊鄰工件表面S處造成及容納有高速度的流體流動。如更加詳細地於下文中解釋的，該等隔間134也可以被建構成用以補充更新在混合區域之中的流體及造型接近工件W表面S處的電場。舉例來說，處理溶液的流動可以向上通過攪拌器130或沿著攪拌器130通過。

在操作時，致動器140係移動攪拌器130用以混合鄰接於工件W的處理溶液。更具體地說，隔間134係被建構 成用以在致動器140沿著相對於隔間134的縱向尺寸而橫向的主軸(以箭頭T表示)振動攪拌器130時，釋放尾隨渦流或是在處理流體之中產生其他攪動的流動。該等隔間134大體上將尾隨的渦流侷限在處理區域Z的上方部位之內，使得尾隨渦流的能量可以保持在鄰近於工件W表面S的處理流體之內。渦流提供了高速的流體流動分量，其係(a)撞擊在工件上，用以促進質量的轉移及/或(b)正切於工件表面而流動，用以促進用於移除氣泡/微粒或是電鍍於開口之內的剪切作用力。此不僅提供擴散層的良好控制，像是大體地減少擴散層的厚度，用以在與個別隔間134相關的混合區域之中提供高質量轉移速率，而且亦有助於將氣泡/微粒從工件表面處移除。結果，攪拌器130及致動器140可以控制質量轉移的限制，用於將材料電鍍或蝕刻到/離開工件W，及亦防止氣泡/微粒殘留於工件下方。攪拌器130特別適用於將合金電鍍於開口之中，這是因為(a)質量轉移速率可以藉著攪拌器130的運動參數而受到控制，用以基於在合金溶液中之個別離子種的不同電氣性質來控制薄膜的品質，及/或(b)渦流之平行流動分量的剪切作用力係增進了電鍍於開口之中的能力。反應器100從而提供了良好的薄膜品質及/或用於純金屬、合金及其他材料的高電鍍速率(例如，電泳抵抗性)。

致動器140可以用一種頻率及振幅來振動攪拌器130，以便於以一種最佳化質量轉移速率或是在工件W表面處之其他處理參數的S方式釋放渦流。攪拌器130的振動頻率大體上將取決於攪拌器130的構造(例如，隔間的間隔及尺 寸)、攪拌器130的速度/運動、工件W有多接近隔間134、容室的尺寸、處理溶液的黏性、及其他參數。適當的振動頻率可以例如是等於或接近特殊攪拌器的渦流釋放頻率(vortex shedding frequency)。以接近渦流釋放頻率來振動攪拌器130使得新的渦流可以在先前的渦流抵抗工件而消散時產生。如此，攪拌器可以快速地產生及容納接近工件表面W處的渦流，以用於針對顯著比例的處理循環週期保持高質量轉移速率。

反應器100更可以包括有操作地耦接到致動器140及頭部組件120的控制器150。控制器150可以包括有含有指令之電腦可操作的媒體，此等指令係致使致動器140均勻地及/或不均勻地移動攪拌器130。電腦可操作媒體的指令可以例如是造成致動器140沿著第一行程長度移動攪拌器，並且接著沿著不同於第一行程長度的第二行程長度來移動攪拌器。取代或是除了沿著不同的行程長度移動攪拌器130之外，電腦可操作媒體的指令也可以沿著第一行程長度以第一速度移動攪拌器，並且沿著第二行程長度以不同於第一速度的第二速度移動攪拌器。大體上，攪拌器130運動的不均勻調節改變了隔間134相對於工件W的位置，用以增進在工件W表面S處電鍍/蝕刻的均勻性。攪拌器130此種不均勻的運動可以有效地隨機化在該等隔間134內之高質量轉移區域相對於工件表面W的位置。控制器150更可以致動在頭部組件120中的轉子來旋轉工件支架121，用以進一步隨機化高質量轉移區域的位置。反應器100因此提供了具有橫越工件W表面S 之高質量轉移速率之高度均勻分佈的區域。反應器100因此製造出具有絕佳品質的薄膜及表面。

反應器100可以更包括有在器皿112之中的電極160，用於將材料電鍍或電蝕刻到工件W/將材料電鍍或電蝕刻離開工件W。在操作時，一個電位係被施加到電極160及電接觸器122。工件W據此係變成了一個運轉的電極並且電極160則變成了反電極，用以根據施加到電接觸器122及電極160之電位的極性在表面S處電鍍或是退鍍材料。在電化學製程的應用中，攪拌器130亦被建構成使得電場可以用一種控制相對於工件W的電場分佈之方式通過攪拌器130。舉例來說，攪拌器130可以具有開孔及/或由一種多孔材料來形成。如更加詳細地說明於下文之中的，攪拌器130可以具有複數個長形開孔，處理溶液及電場可以通過此等開孔。此等開孔可以作用如同在處理區域Z之中的虛擬電極，其係另外控制了在處理表面S處的電鍍/退鍍。因此，除了提供了絕佳的質量轉移特徵之外，攪拌器更使得在晶圓W表面S處能夠具有一致及可以控制的電氣參數。

圖2說明了根據本發明另一個實例的多電極反應器200。反應器200的數個元件係相似於圖1所示之反應器100的那些元件，並且相同的元件參考符號係表示在圖1及圖2中之相同的元件。反應器200包括有殼體210、在殼體210中的器皿212、及在器皿212中之複數個獨立電極隔間214a-214d。反應器200亦具有一個主要流動入口215，處理溶液係通過此入口而朝向處理區域Z流動。在反應器200中， 一部份的處理溶液係向上流動而越過器皿212的框邊116，且另一部份的處理溶液則向下流動通過電極隔間214a-214d。這些流動可以在下游結合，且經由出口216而流出。將可以察知的是，反應器200可以具有不同的流動系統，在此系統中，處理溶液係向上流動通過主要入口215以及電極隔間214a-214d。電極隔間214a-214d可以藉著介電隔板218或是壁部而彼此分隔開，用以界定出接近靠近攪拌器130基部132之處理區域Z處的複數個虛擬電極。複數個可以獨立操作的電極260a-260d係被坐落在對應的電極隔間214a-214d之中，且動力供應源262a-262d係操作地連接到對應的電極260a-260d。在操作時，控制器150包括有含有指令之電腦可操作的媒體，此等指令係導致動力供應源262a-262d傳送獨立的電流通過電極260a-260d。用於操作此等反應器之適當的多電極反應器及方法係揭示於美國專利第6,569,297號，及美國專利申請案第10/715,700號；第09/849,505號；第09/866,391號；第09/866,463號；第09/872,151號；第10/158,220號；第10/234,442號；第10/859,749號；第10/729,349號；10/729,357號；第11/218,324號；第10/861,240號；第10/859,748號；及第10/861,899號，所有的專利及專利申請案係以參考的方式加入本文之中。

反應器200更包括有介於虛擬電極與工件W之間之處理區域Z中的攪拌器130。控制器150可以操作致動器140來移動攪拌器130，同時控制頭部組件120來將工件W繞著旋轉主軸R進行旋轉。結果，反應器200可以達成反應器100 相對於處理溶液之攪動的優點，並且也可以獲得具有多個電極、用以另外地控制在反應器200之內電場之用於電鍍/退鍍處理的優點。

圖1所示的反應器100及圖2所示的反應器200可以選擇地在器皿包括有一個阻隔件170，用以將器皿分成第一電解池172及第二電解池174。阻隔件170可以是離子交換薄膜，其係容許選擇的離子可以跨過介於第一及第二電解池172及174之間的薄膜，或是阻隔件可以是大體上限制了介於第一及第二電解池之間之流體流動的過濾器。結果，陽極電解質或是陰極電解質可以被容納在第一電解池172之內，而陽極電解質或是陰極電解質的其中另外一個可以被容納在第二電解池174之內，用以提供在第二電解池174中電鍍溶液中之結構成分的較好的控制。阻隔件170可以根據特殊應用而例如是選擇性陰離子或選擇的陽離子。適當的具有單個或多個包括有薄膜的陽極的反應器實施例係揭示及描述於在上文中以參考的方式加入本文中之數個每個專利申請案之中。

圖3A到圖3D說明了可以使用於上文所描述之反應器100及200之中之攪拌器330的特殊實例。攪拌器330可以具有一個像是板件或是圓盤的基部332及複數個橫越基部332而彼此分隔開的分隔器333。基部332可以是圓形的、以直線構成的(例如，方形)、橢圓形或任何其他適當的形狀。分隔器333一般來說為長形的肋部或葉片，其係在橫向(亦即，不平行)於攪拌器330在處理期間所沿著被平移的方向之方向中延伸。顯示於圖3A到圖3D之中的分隔器333係正向於運 動方向而延伸，但是分隔器333可以具有其他圖案，像是掠形(swept)肋部、波浪狀且彎曲的肋部、人字形肋部、輪胎面狀(tire tread)的肋部等等。基部332及分隔器333係建構於隔間334之中，此等隔間具有由一個分隔器333的一側所界定出的第一壁部、由相鄰分隔器333的相對側邊所界定出的第二壁部及介於第一與第二壁部之間由一部份基部332所界定出的中間區段336。介於分隔器333之間的中間區段336可以具有界定出在隔間334中之底部的表面337，使得隔間334可以是三個側邊的通道。中間區段336可以是介於該等分隔器333之間的平面底部，或是中間區段336可以具有相對的傾斜表面，此等傾斜表面係配置成沿著一個橫向於隔間334縱向尺寸之平面的V形造型剖面(最清楚地顯示在圖5及圖6C之中)。攪拌器330更包括有複數個通過基部332中間區段336的開孔338。開孔338一般來說是在隔間334的縱向方向之中縱向地延伸的長形狹長孔，但是開孔338可以具有其他構造(例如，圓形、方形等等)。

基部332的形狀及隔間334的構造係被設計成用以(a)提供在工件處之受到控制的、高速度流體流動，(b)造形在處理區域中的電場，(c)防止氣泡被俘獲於攪拌器330下方，及(d)限制攪拌器重量，用以提供良好的加速度性能，用於相對於工件振動攪拌器。攪拌器330可以具有數種不同構造，且是從一種或多種不同材料所製造的。舉例來說，攪拌器330可以是從PEEK、鈦、多孔的鈦、多孔陶瓷、其他聚合物或塑膠、或其他適當材料所製造的。

已經由Semitool有限責任公司當做模型製造的攪拌器的實施例在基部332中心處具有大約5-25mm的厚度及在基部332周長處具有大約2-10mm的厚度。基部332的背側可以具有大體上圓錐形的形狀，使得在攪拌器330下方的氣泡可以朝向攪拌器周長遷移，用以防止、不然就是禁止氣泡被俘獲於攪拌器下方。攪拌器330可以替代地具有固定的厚度，而不是圓錐形的輪廓。特殊實施例之攪拌器的基部332在中心區域中具有大約10-15mm的厚度且在周長區域處具有大約2-5mm的厚度。分隔器333可以具有大約1-10mm的高度或深度，橫越基部332而彼此分隔開大約5-25mm。分隔器333的間隔大體上大約與行程的長度相同，並且攪拌器330的行程長度在所選擇的應用中為大約5-30mm。攪拌器330的特殊實施例具有高度大約為1-5mm的分隔器，此等分隔器係橫越基部332而彼此分隔開大約7-10mm。

分隔器333大體上是被設計成使得當攪拌器相對於工件表面而平移時它們能夠在混合隔間334之中產生尾隨渦流(trailing vortices)。除此之外，分隔器333的高度及間隔係被設計成使得混合隔間334可以容納有接近工件處理表面處的尾隨渦流。結果，尾隨渦流中的能量係作用抵抗工件，而不是消散於攪拌器330下方的處理溶液之中。中間區段336及開孔338可以被設計成用以利用在混合隔間334內之尾隨渦流的顯著份量的能量，同時亦容許處理溶液的顯著流動可以流過攪拌器330，用於補充更新在混合隔間334之中的溶液並且傳導電場的電流。對於電鍍的應用來說，開孔338的寬 度為介於分隔器之間之隔間的一個百分比，像是10%-90%、20%-50%或是大約30%。在清潔的應用中，攪拌器330可以不具有任何開孔。開孔338的寬度可以藉著以在隔間334之中流體補充更新的範圍及/或在晶圓處之電場上的效果來平衡圍阻程度(degree of containment)而決定。舉例來說，在某些電鍍應用中，開孔338可以是介於分隔器333之間之間隔的大約15%。

圖4為攪拌器330的概略視圖，其係說明了二維的模擬流動。攪拌器330被放置在接近工件處，用以產生所需的流體流動。舉例來說，攪拌器大體上定位在距離工件W遠於5mm處，且更佳的是遠離工件W表面S大約1-2mm處。攪拌器330的往復來回運動係迫使如同噴射物的流動通過介於工件W與分隔器333之間的空隙。這係形成了沿著混合隔間334之縱向尺寸的圓柱形渦流，並且在工件W處理表面各處產生了具有平行及撞擊分量的高速度流體流動。如圖4所示，圓柱形渦流大體上係被容納於對應的隔間334之內，使得高流體速度的渦流係被侷限在鄰接於工件表面W的處理區域之中。攪拌器330能夠以小於20μm或甚至是小於10μm的擴散層達成非常高度的攪動。至少部份是因為基部332及分隔器333隨著彼此移動而使得混合隔間334可以相對於工件W平移，使得攪拌器330達成了這個結果。更具體地說，因為基部332及分隔器333係一起移動，介於分隔器333之間的中間區段336係抑制了顯著部份的渦流能量經由攪拌器330而消散出去。攪拌器330因此可以製造出產生高質量轉移 速率的薄的擴散層。

圖4進一步說明了在隔間134上方之節點處所發生的最高質量轉移速率。據此，藉著調節攪拌器330的行程長度及/或速度，節點的位置可以相對於工件被大致上隨機化，用以控制在處理表面各處之質量轉移速率的分佈。除此之外，工件可以相對於攪拌器330旋轉，用以進一步增進如上文所解釋之橫過工件表面之質量轉移速率分佈的均勻性。根據攪拌器330的結構及運動，具有攪拌器330的反應器提供了在工件表面各處之特殊之受到控制的、高質量轉移速率。此提供了較好的合金薄膜的控制，這是因為在處理溶液之中的離子是以受到控制的速率出現在工件表面，用於精確沉澱合金成分。結果，攪拌器330對於電鍍合金來說係特別有用。

圖5概略地顯示出由器皿中相似於圖2所示的電極260a-260d而配置之複數個電極所產生的電場。如圖5所示，電極(卻認為陽極1-4)係在個別的電極通道514a-514d中產生了個別的電場元件。聚集的電場係到達攪拌器330的基部332，並且通過在基部332之中的開孔338。如圖5所示，在混合隔間334之中的電場係大體上受到控制，使得工件表面W可以在處理溶液之內遭受到所需的電流分佈。因為攪拌器330相當地薄，而使得電極通道514a-514d的開口可以在相當接近工件W處而被隔開，攪拌器330係可以在工件W處提供此種電場。除此之外，在攪拌器330中的個別開孔338係作用如同相對於工件移動之接近工件W的小型虛擬電極。如此，攪拌器330的運動係移動小型的虛擬電極(亦即，開孔 338)，用以隨機化工件表面W各處的不均勻性，其方式係能夠提供相對於工件W之更加均勻分佈的電場。此係預計可以進一步增進使用攪拌器330之電鍍/退鍍製程的品質。

圖6A說明了根據本發明另一個實例的攪拌器630a。攪拌器630a係相似於上文參照圖3A到圖3D所描述的攪拌器330，並且因此相同的元件參考符號係表示相同的元件。攪拌器630a的分隔器333具有比圖3D所示的那些分隔器相當較長的長度或較大的高度。如此，攪拌器630a的隔間334係比圖3D所示之攪拌器330的那些隔間更深。攪拌器630a分隔器333的高度係適當地在上文所描述之分隔器的範圍之內，並且反射出圖4所示之攪拌器的實例。圖6A所示攪拌器630a之相當深的隔間334係被建構成用以提供更多的處理流體及接近工件表面之較大的混合區域。如上文描述的，隔間的深度是數個變數的一個函數，並且可以針對特殊應用來定做。

圖6B說明了根據本發明再另一個實例的攪拌器630b。攪拌器630b係相似於攪拌器630a，並且因此相同的元件參考符號係表示在圖6A及圖6B中之相同的元件參考符號。攪拌器630b包括有一個基部632及複數個分隔器333。基部632具有大體上固定的厚度，而不是如以上圖3C所示的圓錐形輪廓的基部332。基部632的底部表面因此是至少大體上平坦的或平面的，使得圖6B所示的開孔338可以具有均勻的深度。固定厚度的基部632可以在攪拌器630b各處產生進入隔間334中之處理溶液的均勻補充更新速率，其可以增進 以更大的精確性控制電鍍/蝕刻製程的能力。

參照圖6C，所顯示的是根據本發明另一個實例的攪拌器630c。攪拌器630c具有基部632及分隔器333。攪拌器630c更包括有具有向下朝向開孔338傾斜之表面637的中間區段636。該等傾斜的表面637界定出在隔間334之中的傾斜(例如，V-形造型)底部，此等底部可以使得處理液體能夠更加容易地在隔間334之中補充更新。V形造型的底部也可以減少在隔間中渦流的阻礙。

圖6D說明了根據本發明又另一個實例的攪拌器630d。攪拌器630d具有基部632及複數個沿著基部632彼此分隔的傾覆或是傾斜的分隔器633。更具體地說，分隔器633係相對於基部的頂部表面及/或一個在處理期間將工件保持於其中的工件處理平面而掃過。分隔器633及中間區段336界定出傾斜的隔間334。在操作時，傾斜的隔間634可以因為攪拌器630d往復來回產生吸抽作用，而可以增進流體在隔間634之中的補充更新。

圖6E說明了另一個實例的攪拌器630e，其具有不同尺寸的開孔。攪拌器630e可以具有一個基部332或632、任何分隔器333或633、及上文所描述的任何中間區段336或636。攪拌器630e可以具有第一寬度W1的第一開孔638a及第二寬度W2的第二開孔638b，而第二寬度W2係與第一寬度W1不同。第二開孔638b可以是位在攪拌器630e的相對端部處，並且在許多應用中，第二寬度W2係大於第一寬度W1，用以容許在與處理區域的中央區域相比較之工件處理區 域周長處可以具有與不同的電場及/或流體流動。此種配置在其中工件於處理期間是被保持靜止的應用中(例如，焊接電鍍或電鍍磁性媒介)係特別有用。在這些應用中，發明人相信因為工件邊緣、防護件及攪拌器所造成的電場的互相影響/擾亂，在工件W上的數個區域Z可以具有比其他區域更低的電流密度。較大的第二開口638b因此可以造型在這些區域中的電場，用以補償此等不均勻性。除此之外，當工件旋轉時，局部化的不均勻性可以達到平均。

圖6F說明了另一個實例的攪拌器630f，其具有不同尺寸的開孔。更具體地說，攪拌器630f可以具有一個或多個如上文參照圖6E所描述的第一開孔638a及至少一個第二開孔638c，此第二開孔638c具有一個具有第一寬度W1的第一區段639a及一個具有第二寬度W2的第二區段639b。第一區段639a的第一寬度W1大體上大於第二區段639b的第二寬度W2，用以補償一個於處理期間被保持靜止的晶圓周長處之電場中的不均勻性。攪拌器630f可以根據特殊應用而包括有多於一個的此第二開孔638c。

圖6G說明了在上文中所參照圖3A到圖3D描述的攪拌器330，此攪拌器與一個相對於處理區域而定位在攪拌器330下方的防護件640組合在一起。防護件640可以包括有相對於攪拌器330周長而坐落的複數個開口642。開口642可以造型電場，用以藉著一種相似於在上文中參照圖6E描述之攪拌器630e之較大第二開口638b的方式補償在工件各處區域中電流密度的不均勻性。

參照圖6H，其係說明了根據本發明之攪拌器630h的另一個實例。攪拌器630h具有複數個分隔器333及相對於攪拌器的動作以角度θ縱向延伸的開孔338。分隔器333及開孔338因此相對於攪拌器630h的動作而被掃掠過。藉著掃掠過分隔器333及開孔338，在隔間334之中的渦流也能夠沿著分隔器333縱向地流動。此係可以增進在隔間之中流體的補充更新，或是其可以進一步地混合在隔間334之中的處理溶液。

圖6I到圖6K說明了根據本發明攪拌器630i的另一個實施例。攪拌器630i具有由一種多孔材料所構成的基部632i，此多孔材料可以高度地抵抗流體流動，但是容許在處理溶液中的電流可以通過，用於電鍍/退鍍的處理程序。攪拌器630i據此係可以非常有效地遏制在工件處之流體流動中的能量。攪拌器630i可以包括有複數個由分隔器635i所隔開的混合隔間634i，而此等分隔器635i係沿著基部632i而彼此分開。攪拌器630i據此可以包括有介於分隔器635L之間之平面的或是傾斜的中間區段636i。圖6I到圖61K所示的攪拌器630i與圖3A到圖3D所示之攪拌器330之間的差別在於：攪拌器630i並不需要包括有通過基部632i的開孔。雖然攪拌器630i可以包括有如圖所示在攪拌器330中的開孔，但是基部632i的多孔本質係容許電場可以通過攪拌器630i而不需要開孔。

圖6L說明了根據本發明另一個實例的攪拌器630l。攪拌器630l包括有一個基部632、複數個分隔器333 及界定了複數個如上文所述之隔間334的中間區段336。攪拌器630l更在每個隔間之中包括有複數個開孔638。舉例來說，圖6L所說明的攪拌器630l包括有二個通過每個隔間334底部的開孔638。在其他實例中，攪拌器630l可以具有多於二個的通過隔間底部的開孔。在每個隔間334中之另外的開孔638可以更加均勻地造型電場，或是提供相較於其他攪拌器實例所不同的通過攪拌器630l的流體流動。

圖7為根據本發明之多個電極反應器700之特殊實施例的分解等角視圖。反應器700的數個觀點係說明於特定的細節之中，用以提供進一步對於本發明這個實施例的了解，但是本發明並不被限制於具有數個以下所描述之特殊特徵的反應器。反應器700包括有一個殼體710及一個在殼體之內的器皿712，其中處理溶液可以流動通過此器皿。反應器700更包括有頭部組件720，該頭部組件720具有工件支架721及承載著工件支架721的轉子725。頭部組件720可以被接附到舉起機械裝置728，用以在一個裝載位置及一個處理位置之間舉起/降低頭部組件720。舉起機械裝置728可以更被建構成用以旋轉頭部組件，使得工件支架721可以在裝載位置中面向上或是在處理位置中面向下。

反應器700更包括有上文參照圖3A到圖3D所描述的攪拌器330以及被建構成用以承載攪拌器730的平台737。平台737可以包括有複數個狹長孔738，當平台737及攪拌器330在一個振動動作(箭頭T)中被平移時，處理流體可以流過此等狹長孔738。反應器700更包括有一個致動器740，其具 有馬達742及接附於平台737的滑動架744。馬達742係驅動滑動架744，用以振動平台737及攪拌器330。如更加詳細地描述於下文中的，攪拌器330及平台737係定位在工件支架721下方，用以攪動鄰近於裝載於工件支架721中之工件的處理溶液。

圖8A為進一步詳細說明器皿712及反應器700其他觀點的剖面視圖。相同的元件符號係表示在圖7及圖8A中相同的元件。器皿712可包括有複數個電極隔間750a-750d、一個中央通道752及複數個外部通道754a-754c。中央通道752可以由第一壁部756a所界定，且外部通道754a-754c可以由外部壁部756b、756c及殼體710所界定。器皿712可以更包括有入口757及一個在中央通道752之中的流動元件758，處理溶液的流動F可以通過熱口757而進入器皿712，該流動元件758係調節處理溶液的流動。器皿712可以更包括有一個防護件759，該防護件係建構成用以阻塞一部份外部通道754c，以便於保護工件W的周長部位不受到在外部通道754c中的電場影響。上文參照圖6G所描述的防護件640d可以代替圖7所示的防護件759。

複數個電極760a-760d係坐落在對應的電極隔間750a-750d之中。更具體地說，與中央通道752以流體相連通的一個第一電極750a係使得第一電極760a能夠在中央通道752之中提供一個第一電場成分。第二個到第四個電極760b-760d係坐落在對應的電極隔間750b-750d之中且分別與外部通道754a-754c以流體相連通。如此，電極760b-760d提 供了另外的分別作用通過通道754a-754c的電場分量。所示的反應器700具有四個電極，但是反應器700可以具有任何任何數目之二個或更多個具有或不具有對應的電極隔間及電極通道的電極。平台737及攪拌器330係定位在中央通道752及外部通道754a-754c的開口上方，使得這些開口可以作用如同接近攪拌器330背側的虛擬電極。

在操作時，處理溶液F的流動係通過入口757及流動元件758，用以向上朝向攪拌器330通過。一部份的流體流動係通過在攪拌器330之中的開孔338，而另一部份的處理溶液則向下流過外部通道754a-754c。越過電極760a-760d的反向流動係將在電極處產生的氣泡及微粒掃出器皿712，用以避免在工件表面W上的不均勻性。當攪拌器330相對於工件W平移(箭頭T)時，流過開孔338的部份處理溶液係被容納在隔間334之中。攪拌器330因此係引發了在隔間334之中的渦流或其他的攪動流動，用以如上文所描述的增進工件W的處理。

圖8B為以垂直於圖8A所示之剖面視圖所截取的反應器700另一個剖面視圖。參照圖8B，處理溶液流過入口757且在流動元件758下方分開，使得一部份的處理溶液會向下流動且越過第一電極760a，而另一部份的處理溶液則向上流動而通過流動元件758且到達攪拌器330。流動通過攪拌器330的一部分處理溶液的流動可以器皿712的框邊上方，用以形成離開流動Fe。另一部份的處理溶液可以選擇地沿著分隔器的縱向尺寸流動，用以形成補充更新在工件處理區域中的 處理流體的交叉流動Fc。用於產生此種交叉流動的適當流動系統係描述於2003年12月11日提出申請的美國專利申請案第10/734,098號之中，此申請案係以參考的方式加入本文之中。反應器700更可以包括有一個相對於攪拌器330旋轉工件支架721及工件W的馬達770，用以進一步相對於工件表面W在攪拌器330的隔間之內分佈質量轉移速率。

反應器700可以達到上文參照圖1到圖5所示之反應器及攪拌器而描述的數個優點。更具體地說，攪拌器330的分隔器及基部二者都會移動，使得混合隔間334(圖8A)可以在接近工件表面W的處理區域之中振動。如以上所解釋的，此係增加了在工件表面W處的質量轉移速率，因為其在流體中引起尾隨渦流或其他攪動的流動並且將被攪動的流體控制在接近工件W處。反應器700據此提供了很好的電鍍/蝕刻性質的控制，用於產生高品質的層體或表面。除此之外，攪拌器330的行程長度可能會相當短，因為分隔器可以被分開很短的距離。反應器700可以據此具有相當小的足跡，使得工具可以有效率地利用可以獲得的空間。攪拌器的行程長度及/或行程速度也可以被調節，用以改變混合區域相對於工件的位置，用以增加處理的均勻性。這個觀點可以進一步與旋轉工件支架結合在一起，用以進一步相對於工件表面分佈混合區域。除此之外，在反應器700中的攪拌器330可以在工件W處提供均勻的、不然就是受到控制的電場，用以避免在工件各處的不均勻的暗影作用。因此，反應器700係能夠以一個足跡處理快速的、高品質的表面，而增進反應器700 的功效及效率二者。

圖9A為說明用於使用任何前述攪拌器及反應器而將材料電鍍到工件上的方法900的流程圖。方法900包括有：提供特徵的縱橫比及移動以特徵縱橫比的一個函數來移動攪拌器。攪拌器可以如同特徵縱橫比的一個函數而移動，用以改善離子在特徵之內的分佈情形。

舉例來說，圖9B概略地說明了流體流動之中的應變，此應變係由在工件表面W處流體內的且在一個特徵F之內的攪拌器所造成的。在流體中的應變率為相對於離開攪拌器葉片之距離的速度梯度，且描繪於圖9B之中的斜率係說明了應變率(du/dy)。在流體中的應變指示離子的補充更新速率，並且因此相較於具有低應變SL區域，具有高應變SH的區域將會具有較多的離子。可以控制攪拌器的動作來在特徵F中流體流動之內的應變，且因此相較於沒有任何流體動作的離子擴散而增加了在特徵F之中離子的質量轉移。攪拌器速度及行程長度可以受到控制，用以提供適當的離子更新速率於深的特徵之中並且同時地容許在該特徵之內建立起相對恆穩狀態的離子轉移。大體上，較高的攪拌器速度係會以一種增加在特徵之內之更新速率及離子轉移的方式增加應變率。基於模擬的方式，對於在工件上之凹入特徵中的循環來說，以較低的應變率會比以較高的應變率需要更長的時間，且當建立起循環的恆穩狀態時係可以增進質量的轉移。大體上，具有較高縱衡比的特徵可以因為具有在處理溶液之內的較高應變率而因此是有益處的。結果，攪拌器速度可以隨著增加 縱橫比而增加。而且，可能有利的是提供適當的時間以用於建立起循環，並且此可以藉著針對一個給定的攪拌器速度的較長行程長度而達成。因此，在其他應用中，攪拌器的動作可以在足夠的頻率受到控制而具有相當較長的行程長度，以便於在處理流體之中提供所需的應變及循環持續一段時間。在又其他的應用中，攪拌器的動作也可以在一個電鍍處理期間改變，像是當一個特徵填滿時降低攪拌器的速度，以便於當特徵縱橫比減少時減少流體的應變。

圖9C為說明增加在處理流體中的應變來電鍍於特徵之中之優點的曲線圖。在此曲線圖中，擴散的限制電流密度係與在溝槽之中的離子數目有關係，並且因此較高的電流密度係表示在特徵中有較好的離子轉移速率。如圖9C所示，直線930代表了一個具有第一應變程度的恆穩狀態流動，直線932代表了相似於由前述攪拌器所提供的瞬時流動，而前述攪拌器具有大約為第一應變的兩倍的第二應變，及直線934代表了只依賴用於離子轉移之擴散的靜止的流動。在圖9C中的瞬時應變狀況是一個正弦曲線應用的邊界條件，使得平均應用的應變會等於恆穩狀態應用的應變。用於瞬時直線932之在流體中的高應變係產生了顯著地高於靜止流動934的擴散的限制電流密度，並且係接近恆穩狀態的流動930。藉著使用攪拌器來增加在流體之中的應變，較高的應變速率會在具有50到200微米深度的深特徵之內產生顯著的離子轉移的增加。結果，攪拌器可以達成高質量轉移，其係等同於由橫過的流動或噴射物所引起之高度恆穩狀態的氣流，而不會有達 到在工件各處之均勻加工處理之與橫過的流動或噴射物相關的困難。

圖10A為說明用於與施加到反應器電極的電流脈衝一起操作攪拌器之方法1000的流程圖。方法1000可以包括有選擇一個攪拌器頻率、選擇一個相關於所選擇之攪拌器頻率的電流脈衝、及以選擇的攪拌器頻率及施加到電極的電流波形來電鍍。將可以察知的是，可以在攪拌器頻率之前選擇電流脈衝，使得攪拌器頻率至少部份地為電流脈衝的函數。

在不同的實例中，圖10A所示的方法1000可以與圖9A中的方法900結合在一起。這個方法包括有提供特徵的縱橫比、以特徵縱橫比的函數來移動攪拌器、及將電流脈衝施加到一個運作電極及一個或多個關於縱橫比及/或攪拌器運動的逆電極。可以施加不同的電脈衝於不同的電極，且施加到電極的電脈衝可以在電鍍處理期間動態地改變。除此之外，一個外部逆電極可以在與其他逆電極不同的極性被偏壓，用以根據不同的應用作用如同採集器或是來源。

圖10B說明了其中攪拌器係以一個頻率振動，且將具有第一任務循環(例如，在50%任務循環處為5Hz)之第一波形的電流脈衝化後輸出到電極的實施例。圖10C為說明了另一個根據第二波形(例如，在20%的任務循環為10Hz)而將電流脈衝化的應用的曲線圖。與連續地施加到電極的直流電流相較，圖10B所示的電流脈衝可能會不利地增加不均勻，然而，圖10C所示的電流脈衝可以減少不均勻。因此，方法1000提供了與攪拌器的結構及運動互相關聯的電流脈衝，用 以增加電鍍製程的均勻性。

從前文的說明，將會察知的是，本發明的特殊實例已經為了說明的目的而描述於本文之中，但是可以進行各種修改而不會偏離本發明的精神及範圍。舉例來說，以上任何實例的分隔器可以在攪拌器直徑各處具有不同的高度，或是每個分隔器的頂部部位可以是在垂直於分隔器長度的平面中具有倒V形狀尖峰的尖銳邊緣。除此之外，前述實例的特殊特徵可以與其他與上文所揭示的特殊實例所不同的組合結合在一起。據此，除了隨附的申請專利範圍之外，本發明，並沒有受到限制。

100‧‧‧反應器

110‧‧‧殼體

112‧‧‧器皿

114‧‧‧入口

116‧‧‧框邊

120‧‧‧頭部組件

121‧‧‧工件支架

122‧‧‧電接觸器

130‧‧‧攪拌器

132‧‧‧基部

134‧‧‧隔間

140‧‧‧致動器

150‧‧‧控制器

160‧‧‧電極

170‧‧‧阻隔件

172‧‧‧第一電解池

174‧‧‧第二電解池

R‧‧‧旋轉主軸

T‧‧‧箭頭

W‧‧‧工件

Claims (16)

1. 一種具有液體攪拌作用的反應器，用於在一處理區域中處理一工件，該反應器包含：一器皿，其具有一流動系統，該流動系統建構成用以在該器皿中引導一處理液體流；一攪拌器，其具有一基部及複數個分隔器，該複數個分隔器橫過該基部而彼此分隔，以形成對於該處理區域開放之多個個別可移動隔間；一致動器，其耦接該攪拌器，以沿著該工件的面移動該基部及該等分隔器；以及該等個別可移動隔間具有一第一壁部、一第二壁部以及介於該第一壁部與該第二壁部之間的一中間區段，該第一壁部由一分隔器的一個側邊所界定，該第二壁部由一相鄰分隔器的一相對側邊所界定，且該中間區段由該基部的一部分所界定。
2. 如申請專利範圍第1項所述的反應器，其中該等分隔器包合長形隔板，且該等隔間包含多個長形凹部及多個開孔，該等長形凹部位在該基部中且具有介於該等分隔器之間的多個傾斜底部，而該等開孔位在該等隔間的底部中。
3. 如申請專利範圍第2項所述的反應器，其中該等傾斜底部具有相對的傾斜表面，該等傾斜表面係配置成沿著一平面的V形剖面，該平面橫切該等長形凹部的一縱向主軸。
4. 如申請專利範圍第1項所述的反應器，其中該等分隔器係被建構以當該致動器使該攪拌器沿著相對於該等分隔器之一縱向尺寸而橫切的一主軸往復地來回來時，引起該等隔間內之尾隨渦流(trailing vortices)，並且該等隔間係被建構以將該等尾隨渦流侷限在該處理區域之內。
5. 如申請專利範圍第1項所述的反應器，其中該基部具有一周長區域(perimeter region)以及一中間區域，該周長區域具有一第一厚度，且該中間區域具有不同於該第一厚度之一第二厚度。
6. 如申請專利範圍第1項所述的反應器，更包含一控制系統，該控制系統具有一電腦可操作媒體，該電腦可操作媒體含有導致該致動器以一第一速度沿著一第一行程長度移動該攪拌器並以一第二速度沿著一第二行程長度移動該攪拌器的指令，且該第一行程長度及該第一速度係與該第二行程長度及該第二速度不同。
7. 如申請專利範圍第1項所述的反應器，其中該等分隔器形成具有三個側邊的可移動渦流隔間。
8. 一種用於濕式化學處理工件的方法，包含以下步驟：將一工件的一表面定位成與在一處理區域中的一處理 溶液接觸；在該處理溶液中於該工件之該表面處形成複數個渦流；及將接近該工件之該表面處的該等渦流容納於多個可移動的混合隔間中。
9. 如申請專利範圍第8項所述的方法，更包含以下步驟：與形成及容納該等渦流的同時轉動該工件。
10. 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中形成該複數個渦流的步驟包含以下步驟：震動具有一基部及複數個分隔器的一攪拌器，該等分隔器係橫過該基部而彼此分隔，使得該基部及該等分隔器形成該等可移動的混合隔間。
11. 如申請專利範圍第10項所述的方法，更包含以下步驟：不均勻地震動該攪拌器且同時轉動該工件。
12. 如申請專利範圍第10項所述的方法，更包含以下步驟：以接近該攪拌器的一渦流釋放頻率(vortex shedding frequency)來震動該攪拌器。
13. 如申請專利範圍第10項所述的方法，更包含以下步驟：藉著修改移動該攪拌器的一參數來控制一合金薄膜的組成。
14. 如申請專利範圍第10項所述的方法，更包含以下步驟：根據該工件上之一特徵的縱橫比來選擇該攪拌器的一速度及行程長度。
15. 如申請專利範圍第14項所述的方法，更包含以下步驟：當該特徵被填充且該縱橫比減少時，降低該攪拌器之該速度。
16. 如申請專利範圍第10項所述的方法，更包含以下步驟：就相關於該攪拌器的運動，將施加於該處理溶液中之一電極的電流脈衝化。