TWI622667B - 電化學沉積及補充設備 - Google Patents

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TWI622667B TW105101717A TW105101717A TWI622667B TW I622667 B TWI622667 B TW I622667B TW 105101717 A TW105101717 A TW 105101717A TW 105101717 A TW105101717 A TW 105101717A TW I622667 B TWI622667 B TW I622667B
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戴米崔 帕帕
亞瑟 凱格勒
達維 瓜納西亞
強納森 韓德
約翰妮斯 邱
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Ｔｅｌ Ｎｅｘｘ公司
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Abstract

一種處理電解液補充模組，適用來補充具有第一陽極及第一陰極之基板電化學沉積設備中之處理電解液中的離子，該補充模組具有第二陽極。處理電解液補充模組具有偏離化學沉積設備的框架。處理電解液再循環室設在框架中，該框架被配置來於補充模組與沉積設備間有再循環之處理電解液。框架中的陽極室被耦接至該處理電解液再循環室，該陽極室具有第二陽極，其為可溶陽極，配置於其中供浸入副陽極電解液，並具有分離副陽極電解液與處理電解液之第一離子交換膜，該第一離子交換膜係陽離子膜。陰極室設在被耦接至該處理電解液再循環室之該框架中，該陰極室具有第二陰極，配置於其中供浸入副陰極電解液，並具有分離副陰極電解液與處理電解液之第二離子交換膜，該第二離子交換膜係單價選擇膜。

Description

電化學沉積及補充設備
本申請案請求2011年4月14日所提出，名稱為「電滲透化學生產設備及電沉積」之美國暫時專利申請案第61/475,417號之權益及優先權，在此以參考方式併提其全文。
所揭示實施例一般係有關電化學沉積方法及設備，特別是有關電化學沉積及補充方法及設備。
(相關發展之簡單說明)
電沉積，特別是方法，被用來作為塗覆例如錫、錫銀、鎳、銅等膜於諸如半導體晶圓、矽工件或基板之各種構造及表面之製造技術。用於此等方法之系統之重要特點係其生產具有均勻及可重複特徵，像是膜厚、構成及相對於底層工件輪廓之輪廓的能力。電沉積系統可使用主電解液，其在耗盡時需要補充。舉例來說，在錫銀塗覆中，於耗盡時，需要錫鹽溶液補充。此種補充依塗覆而定，可能 不便宜，且可能需要電沉積工具或用於保養及處理再鑑定之極大停機時間，這會負面影響沉積工具之所有權的成本。因此，在電沉積工具中有用於耗盡處理電解液之補充之新且改良方法及設備的需要。
在以下配合附圖所作之說明書中解釋所揭示實施例之上述態樣及其他特點。
30‧‧‧工件
42‧‧‧保持器
200‧‧‧系統
200M‧‧‧工業電沉積機器
202‧‧‧基板清潔模組
204‧‧‧裝載站
204x‧‧‧構件
210、212、214、216‧‧‧電沉積模組
219‧‧‧馬達
220‧‧‧連接桿
222‧‧‧控制器
232‧‧‧第一板
234‧‧‧第二板
236‧‧‧開口
240、240’、240”‧‧‧葉片
244‧‧‧隔件特點
248‧‧‧螺絲
250‧‧‧中心點
252、252’‧‧‧中心點
253‧‧‧工作陰極電解液
256‧‧‧工件點
257‧‧‧副陽極電解液
260、260’、264、264’‧‧‧補充模組
260R、260L‧‧‧次模組部
261‧‧‧工件點
262、266‧‧‧清潔模組
265‧‧‧主振盪行程
268‧‧‧反轉位置
270、272、274‧‧‧基板(工件)挾持具
273‧‧‧第一副振盪行程
276‧‧‧反轉位置
278‧‧‧工件
280‧‧‧處理器
281‧‧‧第二副振盪行程
284‧‧‧反轉位置
292、296‧‧‧線
300‧‧‧工作處理電解液
300X‧‧‧殼體
302‧‧‧流體
304、308、313‧‧‧線
310、312‧‧‧陽極
311‧‧‧離子交換膜
314、316‧‧‧屏蔽板
318、320‧‧‧流體攪動總成
318’、318”、318”’‧‧‧剪力板攪動構件
318x‧‧‧剪力板攪動構件
319’‧‧‧構件
410‧‧‧第一膜
412‧‧‧副可溶陽極
416‧‧‧陰極
418‧‧‧H-離子
420‧‧‧H+離子
424‧‧‧離子
428‧‧‧第二膜
430‧‧‧陰極電解液
432、440、442‧‧‧流體室
433‧‧‧區域
602、604‧‧‧流體供應
606、608‧‧‧回流管線
610、612‧‧‧泵
652、654、656‧‧‧流體室
658、660‧‧‧離子膜
662‧‧‧處理(主)電解液
664‧‧‧陰極電解液
666‧‧‧陽極電解液
668‧‧‧可溶Sn陽極
670‧‧‧陰極
672‧‧‧OH-離子
674‧‧‧H+離子
800‧‧‧電化學沉積模組
800’‧‧‧電鍍槽
810‧‧‧可溶陽極
811‧‧‧沉積模組架
812‧‧‧ECD陽極電解液
814‧‧‧離子交換膜
816‧‧‧交叉分供
818‧‧‧處理電解液
820‧‧‧基板
822‧‧‧泵
826‧‧‧ECD陽極電解液貯槽
828‧‧‧陽極流體室
830‧‧‧ECD陰極電解液貯槽
832‧‧‧陰極室
834‧‧‧水擷取單元
836‧‧‧循環泵
838‧‧‧選擇膜
840‧‧‧水
842‧‧‧電源
844、846‧‧‧補充源
848‧‧‧分供
850‧‧‧控制器
852‧‧‧剪力板
900‧‧‧電化學沉積系統
910‧‧‧電鍍槽
912‧‧‧補充模組
914‧‧‧陰極室
915‧‧‧補充模組架
916‧‧‧再循環室
918‧‧‧副陽極室
920‧‧‧惰性陰極
922‧‧‧可溶陽極
924‧‧‧離子交換膜
926‧‧‧離子交換膜
928‧‧‧電源
930‧‧‧泵
932‧‧‧副陽極電解液
933‧‧‧旁通
934‧‧‧陽極電解液貯槽
936‧‧‧泵
938‧‧‧處理電解液
940‧‧‧泵
942‧‧‧副陰極電解液
944‧‧‧陰極電解液貯槽
946‧‧‧水擷取單元
948‧‧‧循環泵
950‧‧‧膜
952‧‧‧水
954‧‧‧貯槽
956、957‧‧‧攪動構件
960‧‧‧陽極室入口埠
962‧‧‧陽極室出口埠
964‧‧‧處理電解液入口埠
966‧‧‧處理電解液出口埠
982、983‧‧‧線
985‧‧‧界面埠
1300‧‧‧電鍍槽
1310‧‧‧陽極插件
1311‧‧‧陽極電解液
1314、1316‧‧‧陽極電解液供應及返回埠
1320‧‧‧基板挾持具
1321、1321’‧‧‧基板
1322、1324‧‧‧線性馬達
1326、1328‧‧‧插件導件
1327‧‧‧處理電解液
1340、1342‧‧‧錐狀支撐邊
1344、1346‧‧‧錐狀邊
1354‧‧‧凸緣
1356‧‧‧凹穴
1358‧‧‧密封
1380‧‧‧模組架
1382‧‧‧分段柱環
1384‧‧‧陽極
1386‧‧‧膜支撐
1390‧‧‧離子交換膜
1392‧‧‧膜支撐
1394‧‧‧電成形屏蔽
1396‧‧‧第一陣列支撐
1398‧‧‧第二陣列支撐
1400‧‧‧模組架
1402‧‧‧支撐環
1404‧‧‧陽極
1406‧‧‧背側膜支撐
1408‧‧‧膜
1410‧‧‧前側膜支撐
1412‧‧‧電成形屏蔽
1420‧‧‧陽極匯流排
1422‧‧‧陽極電連接
1424、1426、1428、1430‧‧‧抗旋轉特點
1432‧‧‧O形環液封
1434‧‧‧周邊密封
1436‧‧‧螺柱
1438‧‧‧密封環
1440‧‧‧密封
1444‧‧‧孔
1446‧‧‧陽極終端
1500‧‧‧電化學沉積設備
1510‧‧‧處理電解液
1511‧‧‧電解液補充模組
1512‧‧‧沉積模組
1513‧‧‧沉積模組架
1514‧‧‧泵
1515‧‧‧處理電解液再循環室
1516‧‧‧槽
1518‧‧‧副陽極電解液
1520‧‧‧可溶陽極
1522‧‧‧陽極室
1524‧‧‧離子交換膜
1526‧‧‧攪動構件
1528‧‧‧陰極室
1529‧‧‧副陰極電解液
1530‧‧‧陰極電解液貯槽
1532‧‧‧副陰極
1538‧‧‧交換膜
1540‧‧‧緩衝室
1541‧‧‧緩衝溶液
1542‧‧‧槽
1543‧‧‧泵
1544‧‧‧泵
1545‧‧‧泵
1546‧‧‧正終端
1548‧‧‧負終端
1590‧‧‧緩衝槽
1591‧‧‧緩衝溶液
1592‧‧‧離子移除槽
第1圖顯示例示性電沉積系統；第2A圖顯示電沉積模組；第2B圖顯示剪力板攪動構件；第2C圖顯示剪力板攪動構件；第2D圖顯示剪力板攪動構件；第2E圖顯示剪力板攪動構件；第2F圖顯示構件之振盪動作之圖式；第2G圖顯示構件之不均勻振盪動作之圖表；第2H圖顯示構件之不均勻振盪動作之圖表；第3圖顯示電滲透補充模組；第4圖顯示電合成液流槽佈局；第5圖顯示電沉積部分及化學生產系統(CPS)；第5A圖顯示CPS系統之化學生產模組；第6圖顯示化學管理及轉送系統；第7圖顯示電滲透補充模組；第8圖顯示電滲透補充模組； 第9圖顯示電化學沉積系統之圖式；第10圖顯示電化學沉積系統之圖式；第11圖顯示電化學沉積系統之圖式；第12圖顯示電鍍槽之等角視圖；第13圖顯示電鍍槽之等角視圖；第14圖顯示電鍍槽之俯視圖；第15圖顯示陽極插件之爆炸分解圖；第16圖顯示陽極插件之爆炸分解圖；第17圖顯示陽極插件之側視圖；第18圖顯示陽極插件之剖視圖；以及第19圖顯示陽極插件之剖視圖。
【發明內容及實施方式】
現在參考第1圖，其顯示適用於根據所揭示實施例之製程的商業晶圓電沉積機器。雖然將參考圖示說明所揭示實施例之諸態樣，惟須知，所揭示實施例之諸態樣可以許多形式實施。此外，可使用任何適當尺寸、形狀或類型之元件或材料。所揭示實施例可以市售電沉積機器實施，像是來自Billerica MA中NEXX系統之Stratus。系統200加入根據專利合作協定公告並具有2005年5月12日之公告日之國際申請案WO 2005/042804 A2中所揭示，以及2005年8月14日所公告及名稱為「用以流體處理工件之方法及設備」之美國公告第2005/0167275號所揭示之特點，在此，以參考方式併提其全文。系統200以方塊圖形 式顯示，作為例示性系統。根據所揭示實施例之另一態樣，可設置具有不同配置及位置之或多或少的模組。系統200可包括工業電沉積機器200M，其可包含裝載埠206，藉此，例如如上所述前面描繪光阻圖案之基板被插入系統，以及自其撤出。裝載站204可具有將工件278轉送入基板挾持具270、272及274之機械臂，此等基板挾持具270、272及274接著藉運輸機構280轉送至電沉積模組210、212、214、216(以下更詳細說明，且亦示意顯示於第2A及5圖中)，且並行、連續或以並行與連續組合之方式處理。舉例來說，連續或其他方式之方法可包含銅(Cu)電沉積模組216、鎳(Ni)電沉積模組214、錫(Sn)電沉積模組212、錫銀(SnAg)電沉積模組210。又，所揭示實施例之諸態樣同樣可適用於銅(Cu)電沉積模組216、鎳(Ni)電沉積模組214、錫(Sn)電沉積模組212、錫銀(SnAg)電沉積模組210或任何適當金屬沉積模組。基板可接著退至裝載站204，此站卸下基板，並使它們通過基板清潔模組202，自此，它們被退至裝載埠206。使用例如去離子水之清潔步驟可安排在電沉積步驟之前或之後，例如，可設置清潔模組262、266。替代地，清潔模組262及266可為沖洗或熱處理模組及清潔模組。補充模組260、264(一般標示於第1圖中)可設置，例如位於系統200用於電沉積模組210、212、214、216之化學生產及補充之共同外殼內。例如，外殼200H可形成用於系統200之組件及模組，內有適當環境及清潔 控制。如可瞭解，在例示性實施例中，化學補充模組可不在共同殼體或區域(類似於外殼200 H)內，惟可在板外或遠離板，像是補充模組260’、264’(參見第1圖)可設在或不在補充模組260、264上以用於電沉積模組210、212、214、216之補充。在此，遠距補充模組可鄰接系統200安置在系統200下方或遠離系統200之凹槽中，例如隔某些距離或在個別室中。根據所揭示實施例之另一態樣，可不設置補充模組。根據所揭示實施例之另一態樣，或多或少的適當組合中以及用於或多或少不同或類似材料之適當組合可設成任何適當組合。
可設置一個或更多個控制器222，且其可互通地耦接至各站或模組，以定出站或模組內處理及/或輸送之順序。系統控制器222可設在系統200內，以定出站或處理模組間之基板順序，並協調系統動作，像是主機通信、分裝裝載及卸載或控制系統200所需動作。控制器222可程式化來以適當的金屬、金屬合金及/或其他電鍍材料，例如一個或更多個錫(Sn)、錫銀(SnAg)、銅(Cu)、鎳(Ni)於配設來接受陽極及支撐電鍍浴之處理模組。因此，用於電沉積模組212之控制器222可程式化來鍍錫於工件。控制器222又可程式化來於沖洗槽中沖洗工件，該沖洗槽被配置來支持從工件沖洗實質上所有電鍍化學物。控制器222又可程式化來例如於電沉積模組210中，以錫及銀電鍍工件，該電沉積模組210被配置來接受陽極及支撐電鍍浴。控制器222又可程式化來例如於熱處理模組中 熱處理工件，該熱處理模組被配置來熱處理工件，使錫與錫銀相互混合，並形成實質上均勻錫銀合金特點。控制器222又可程式化來例如以銅電解沉積模組216沉積銅於工件上。控制器222又可程式化來例如以電沉積模組214沉積鎳於工件上。控制器222又可程式化來以清潔模組262清潔工件。於所揭示之實施例中，如前述，圖示四個電沉積模組210、212、214、216以及圖式中以概略方式例如僅為例示而標示之清潔模組262、266及補充模組260、264。根據所揭示實施例之另一態樣，一個系統可具有以任何適當組構配置之更多或更少模組。舉例來說，系統200可具有錫(Sn)電沉積模組及錫銀(SnAg)電沉積模組，化學物從工業電沉積機器200M之一個或更多個遠距或分離機構補充(例如，於第1圖中僅為例示而顯示之一個或更多個補充模組260’、264’，雖則可提供更多或更少。)如前述，設備亦可包含一個或更多個機載裝置，其例如載有設備、化學補充或生產模組。作為又一例子，可提供具有不同電沉積模組之個別工具機(未圖示)。作為又一例子，可提供多個重複之電沉積模組，以容許多個工件被並行處理，以增加系統之通量。因此，涵蓋系統配置之所有此等變化、替代及修改。
現在亦參考第2A圖，其顯示例示性電沉積模組210之方塊圖。電沉積模組210例如可加入類似於Billerica MA中NEXX系統之Stratus工具中之模組之特點，並可加入根據專利合作協定公告並具有2005年5月12日之公 告日之國際申請案WO 2005/042804 A2中所揭示，以及2005年8月14日所公告及名稱為「用以流體處理工件之方法及設備」之美國公告第2005/0167275號所揭示之特點，在此，以參考方式併提其全文。例示性電沉積模組210具有收容流體302之殼體300X，其中，流體302可流經殼體300X，且流體302可為藉諸如補充模組260等之模組再供應或再補充之循環電解液。工件挾持具272可藉運輸機構280自殼體300X卸下，並可挾持工件278。雖然圖示兩片基板，挾持具272卻可挾持更多或更少的基板。陽極310、312設有屏蔽板314、316以及流體攪動總成318及320。根據所揭示實施例之另一態樣，可設置更多或更少總成。例如，可設置單一陽極。舉又一例子，陽極可為殼體300X或屏蔽板314、316之一部分，或可不設置流體攪動總成318及320。
現在參考第2B-2D圖，其分別顯示剪力板攪動構件318’、剪力板攪動構件318’之示意剖視圖及剪力板攪動構件318”之示意剖視圖。亦參考第2E圖，其顯示鄰近工件30配置之代表性剪力板攪動構件318x之另一示意正視圖，如以下將進一步說明，該工件30接受來自攪動構件之流體攪動。亦參考第2F圖，其顯示攪動構件相對於所欲參考框架之振盪動作之圖式。亦參考第2G圖，其顯示構件之例示性不均勻振盪動作之圖表。亦參考第2H圖，其顯示構件之例示性不均勻振盪動作之圖表。剪力板攪動構件及振盪動作加入Billerica MA中NEXX系統之 Stratus工具中之模組之特點，並可加入根據專利合作協定公告並具有2005年5月12日之公告日之國際申請案WO 2005/042804 A2中所揭示，以及2005年8月14日所公告及名稱為「用以流體處理工件之方法及設備」之美國公告第2005/0167275號所揭示之特點，在此，以參考方式併提其全文。剪力板攪動構件可用在任何例示性模組，像是例示性電沉積模組210(亦參見第2A圖)，或者如以下所揭示以及根據所揭示實施例之另一態樣，或有關電滲透補充模組，例如補充模組260、260’(亦參見第1圖)等中之陽極、陰極或離子交換膜。例如，一個或更多個剪力板攪動構件可結合用於攪動等之電滲透補充模組中之陽極、陰極或離子交換膜，以例如減少此種膜之阻塞或堵住或者有助於此種膜之性能。
於所揭示實施例之各個態樣中，為了說明，流體攪動總成318可稱為槳葉或流體攪動槳葉。於所揭示實施例之一個態樣中，流體攪動總成318為剪力板攪動槳葉。流體攪動總成318可實質上平行於例如工件挾持具272所保持之工件30的表面移動。流體攪動總成318可藉由不均勻振盪動作移動，以攪動流體(例如具有如第2F-2G圖所示輪廓之動作)。於所揭示實施例之各個態樣中，流體攪動總成318之振盪頻率可在約0Hz與約20Hz之間，雖則頻率可依用途而更高。根據所揭示實施例之另一態樣，流體攪動總成318的振盪頻率是在約4Hz與約10Hz之間。根據所揭示實施例之另一態樣，振盪頻率可為約6Hz。根據 所揭示實施例之另一態樣，攪動槳葉能以均勻振盪動作移動。在此，流體攪動總成318可藉一個或更多個馬達219移動。流體攪動總成318可使用連接桿220連接至馬達219。在此，馬達219可為線性驅動馬達或線性馬達總成。適當線性馬達包含可自Delavan WI之LinMot公司購得之線性驅動馬達。於所揭示實施例之各個態樣中，馬達219能可固定地或可卸地附裝於殼體。馬達219可定位於殼體之中心平面上。於所揭示實施例之一個態樣中，流體攪動總成318之重量及流體攪動總成318之往復動作期間發生之惰性力量可經由馬達滑件與馬達線圈間之磁場力量而非機械軸承，為線性馬達所支撐。一個或更多個馬達219可電腦控制。
現在再度參考第2B圖，其顯示用以在工件之流體處理期間攪動流體之剪力板攪動構件318’之例示性實施例之立體圖。剪力板攪動構件318’可包含第一板232及第二板234。根據所揭示實施例之另一態樣，構件可僅具有單一板。於圖示之例示性實施例中，第一板232及第二板234各界定一系列分隔開口236。分隔開口236之形狀可例如為卵形或矩形。第一板232及第二板234亦可各包含一系列用以攪動流體之分隔葉片240。分隔葉片240之輪廓可筆直、角形、杯形或方形。此系列分隔開口236或此系列分隔葉片240之中心點可位於實質上等距周期陣列中。例如，中心可定位成其間約10至約30mm。於一個詳細實施例中，中心定位成分開約20mm。於所揭示實施例之一 個態樣中，當剪力板攪動構件318’移動時，系列分隔開口236攪動流體。於所揭示實施例的一態樣中，當剪力板攪動構件318’移動時，系列分隔葉片240攪動流體。於所揭示實施例之一個態樣中，開口236及葉片240攪動流體。於所揭示實施例中，分隔葉片240之邊緣表面攪動流體。第一板232及第二板234可由適當金屬、塑膠或聚合物形成。適當金屬包含鈦、不鏽鋼或鋁。適當塑膠包含聚氯乙烯(PVC)、氯化PVC(CPVC)、HDPE及PVDF。於所揭示實施例之各個態樣中，第一板232及第二板234之任一者可緊鄰一表面，其例如距工件之表面或相鄰剪力板攪動構件318’之表面介於約2mm與約10mm之間，雖則依用途而定，更小或更大之距離可用在緊鄰表面。如於所揭示實施例之其他態樣中將說明，攪動構件同樣可緊鄰鄰接其他表面。於所揭示實施例之一個態樣中，第一板232及第二板234之至少一者之厚度介於約3mm與約6mm之間，雖則依用途及/或材料之構成而定，可使用更小或更大之距離。可使用較薄件，使得流體攪動總成318可定位成如所欲接近相鄰表面或工件，以抵住及越過工件30適當混合電流。第一板232及第二板234可藉一個或更多個隔件特點244結合並形成構件319’。於第2B圖中顯示第一板232及第二板234藉螺絲248附接至隔件特點244，雖則可使用其他機構，包含惟不限於鉚釘、黏膠、環氧樹脂、黏著劑或適當外部附著機構。第一板232及第二板234以及隔件特點244可界定一空腔，工件挾持具272之 一實施例可在處理期間插入其內。隔件特點244可有助於剪力板攪動構件318’對準工件挾持具272。於所揭示實施例之各個態樣中，流體攪動總成318或剪力板攪動構件318’能以提供高精密度惟無需流體攪動總成318或剪力板攪動構件318’之機械支撐之方式，藉殼體對準工件挾持具272或相鄰表面。如以上所述，馬達219可支撐流體攪動總成318或剪力板攪動構件318’，且於動作期間，在無軸承協助下，反應力量及惰性力量自流體傳至構件。流體攪動總成318或剪力板攪動構件318’與工件挾持具272(或工件30)間之精密及一致之分離可如所欲使用安裝在殼體上之導輪(未圖示)或其他適當導件來實現。導輪可在軸上自由轉動，該軸緊固安裝在殼體之側壁上。對準輪亦可安裝在殼體上供定位工件挾持具272。導輪與對準輪間之關係可為流體攪動總成318或剪力板攪動構件318’對工件表面一致在小於約0.2mm內。這提昇在流體攪動總成318或剪力板攪動構件318’實質上平行於工件表面時，發生在工件表面上之實質上均勻流體交界層。現在再度參考第2C圖，其顯示用以在工件之流體處理期間攪動流體之剪力板攪動構件318”之所揭示實施例之另一態樣之剖視圖。為舉例，圖示分隔葉片240’具有一般杯形。於第2C圖中圖示分隔葉片240’鄰近工件30(例如使用保持器42保持於工件挾持具272上之工件)。於所揭示實施例之各個態樣中，當剪力板攪動構件318”移動時，系列分隔開口236及系列分隔葉片240’攪動流體。於所揭示實施例之 一個態樣中，分隔葉片240’之邊緣表面攪動流體。在此，邊緣表面可為側表面、尖銳表面或修圓表面。現在參考第2D圖，其顯示剪力板攪動構件318”’之所揭示實施例之另一態樣之剖視圖。分隔葉片240”可具有成角度之輪廓，且圖示鄰近工件30(例如使用保持器42保持於工件挾持具272上之工件)。於所揭示實施例之各個態樣中，當剪力板攪動構件318”移動時，系列分隔開口236及/或系列分隔葉片240”攪動流體。如以上所示，流體攪動總成318、剪力板攪動構件318’、318”或318”’(在此統稱為318x)可被用來攪動流體。於所揭示實施例之某些態樣中，剪力板攪動構件318x可使用不均勻振盪輪廓來移動。於一個例示性實施例中，不均勻振盪動作包含每一不均勻振盪動作行程之後改變之反轉位置。而且，動作之特徵可在於一系列實質上連續一貫之幾何不對稱振盪，其中，此系列之每一一貫振盪在幾何上不對稱，其具有至少兩個實質上連續之相對行程，其中，實質上連續不對稱振盪之每一實質上連續行程之反轉位置相對於每一緊接之前一實質上連續振盪行程之中心點不對稱配置。
現在參考第2E圖，鄰近工件30之表面上之工件點256或特定表面之葉片240、240’或240”或分隔開口236之中心點(在此統稱為中心點252)無須於一個完整振盪行程之後，返回相同工件點256。中心點252可於剪力板攪動構件318x振盪時及在一個完整振盪行程之後，沿工件30之表面移動，中心點252’可在附近的工件點261。 於所揭示實施例之一個態樣中，不均勻振盪動作包含主振盪行程及至少一個副振盪行程。主振盪行程之長度可實質上與剪力板攪動構件318x所界定之分隔開口236之隔距相同。於一個詳細實施例中，主振盪行程之長度可實質上與相鄰分隔開口236之隔距相同。
現在參考第2F圖，有一例示性主振盪行程265可改變剪力板攪動構件318x之振盪行程之反轉位置。於一個詳細實施例中，主振盪行程265可改變剪力板攪動構件318x之中心點252之反轉位置268。例示性第一副振盪行程273可改變剪力板攪動構件318x之振盪行程之反轉位置。於一個詳細實施例中，第一副振盪行程273改變中心點252之反轉位置276。於所揭示實施例之各個態樣中，這亦可理解為改變主振盪行程265之反轉位置。例示性第二副振盪行程281可改變剪力板攪動構件318x之振盪動作之反轉位置。於所揭示實施例之一個態樣中，第二副振盪行程281改變中心點252之反轉位置284。於所揭示實施例之各個態樣中，這亦可理解為改變第一副振盪行程273之反轉位置。如圖所示，中心點252被用來顯示剪力板攪動構件318x之相對動作。雖然如此，沿剪力板攪動構件318x之表面之任一點X可被用來顯示當剪力板攪動構件318x移動時，點X之反轉位置中的改變。於所揭示實施例之某些態樣中，構件可由複數個元件形成。各元件包含一個或更多個分隔開口或一個或更多個分隔葉片。於所揭示實施例之一個態樣中，每一元件可連接至個別馬 達，使其動作獨立於緊鄰元件外。於所揭示實施例之一個態樣中，每一元件可連接至相同馬達，使此等元件協同移動。於所揭示實施例之某些態樣中，複數個元件位於工件之相同側，使得兩個或更多個構件204x攪動流體。現在參考第2G圖，其顯示用以在工件之流體處理期間攪動流體之例示性不均勻振盪輪廓288之圖表。茲為說明而提及第2E及2F圖中的例示性工件272及中心點252。中心點252及剪力板攪動構件318x相對於工件272表面上之工件點256之位置相對於時間描繪。於剪力板攪動構件318x之所揭示實施例中，中心點252間之隔距約為20mm。主振盪行程實質上與中心點252和剪力板攪動構件318x之相鄰中心點間之隔距相同。副振盪行程約為40mm。線292顯示主振盪行程下中心點之相對移動。線296顯示副振盪行程下中心點之相對移動。藉由使用主與副振盪行程之組合，工件272前面之振盪圖型之反轉位置可相對於時間充份改變。這可排除工件表面上不均勻的平均時間電場或流體場。這可將工件表面上之構件之電場影像或流體場影像抑低至最少，從而改進沉積之均勻度。
現在參考第2H圖，其顯示用以在工件之流體處理期間攪動流體之另一例示性不均勻振盪輪廓301之圖表。藉剪力板攪動構件318x，中心點252之隔距約為20mm。主振盪行程實質上與中心點252和剪力板攪動構件318x之相鄰中心點間之隔距相同。第一副振盪行程約為30mm。第二副振盪行程約為40mm。振盪動作可包含額外 的副振盪行程。線304顯示主振盪行程下中心點之相對移動。線308顯示第一副振盪行程下中心點之相對移動。線313顯示第二副振盪行程下中心點之相對移動。第一副振盪行程之週期約2秒，第二副振盪行程之週期約10秒。這可移動振盪反轉發生之位置，其可擴張每一分隔葉片之反轉點或每一分隔開口之中心點約0.1mm。這可減少或實質上消除反轉位置於工件30上之任何成像。剪力板攪動構件318x之振盪亦可形成在工件272之表面形成非周期性流體交界層。根據所揭示實施例之另一態樣，槳葉之攪動動作可為均勻攪動動作。於所揭示實施例之一個態樣中，剪力板攪動構件318x減少於工件272、278之表面之流體交界層厚度。於一個詳細實施例中，流體交界層厚度減少至小於10μm。而且，構件之動作可從工件30的表面(例如，工件272、278之表面)減少或實質上消除空氣或氣體於流體中之截留。於所揭示實施例之一個態樣中，為電鍍或沉積，流體流攜載殼體中成長膜表面附近之空氣或氣體氣泡。如以下將更詳細說明於另一實施例中，流體流攪動電滲透補充模組之殼體中緊鄰離子交換膜之流體。
現在參考第3圖，其顯示補充模組260。於第3圖中顯示Sn型剪力板電滲透模組中之主輸送路徑。根據所揭示實施例之另一態樣，可提供任何適當金屬或材料(例如Cu、Ni、Sn、SnAg等)。如圖所示，補充模組可包含第一膜410及第二膜428，其可分別獨立地將陰極416與副可溶陽極412相互隔離，以及使其與處理流體隔離。例 如，於SnAg用途中，第一膜410禁止Ag+-配位絡合輸送至副可溶陽極412，藉此，避免無用Ag浸漬沉積於副可溶陽極412上。於陰極之水電解液供應OH-離子418以中和在處理模組的陽極310處所產生之H+離子420。第一膜410之陽極側上之剪力板攪動構件318x可提供流體混合以更佳地經由第一膜410輸送離子424。又，攪動槳葉或剪力板攪動構件318x所促成之膜上之流體攪動亦可避免或大幅減少膜阻塞(具有攸關膜效用及壽命之益處)。在此，處理電解液可為電沉積模組210之工作處理電解液300。
電滲透被用來作為供應金屬離子(例如補充金屬離子至處理流體)以作晶圓電沉積之方法及設備。如前述，系統200可具有電沉積模組210-216(亦參照第2A、5圖)，其具有基板挾持具272、陽極310及工作處理電解液300。基板沉積模組經由適當管線及控制，耦接至界定具有第一(例如陽離子)膜410及副可溶陽極412於副陽極電解液422中之室之補充模組260。補充模組260亦可在陰極電解液430中具有第二(例如陽極或雙極)膜428及陰極416。如由第3圖可知，於圖示之實施例中，第一膜410在補充模組中之隔離室內隔離可消耗之陽極及陽極電解液。同樣地，第二膜428於補充模組260中界定一隔離室，將陰極416及陰極電解液430與補充模組260中的流體(例如副陽極電解液、工作處理電解液)隔離。有關陽極電解液及陰極電解液之主及副用詞在此用於說明目 的，以區別系統200中的工作處理電解液(主)與補充模組260中的化學生產電解液(副)。離子424、工作處理電解液(主)300經由第一膜410及第二膜428間所範囿之補充模組260之區域433(例如第三隔離室或區)再循環。區域433藉第一膜410及第二膜428來與副可溶陽極412及陰極416分離及隔離。在此，來自副可溶陽極412之離子424、434通過第一膜410進入工作處理電解液300，且以此方式，補充模組260以再供應離子424及再平衡離子434補充工作處理電解液300。因此，於例示性實施例中，補充模組260可在補充模組260中具有三個實質上隔離之流體室440、432及442，此等室藉特定種類的第一膜410、第二膜428分離，且此等室可例如為狹室以抑制槽電壓至最低。於圖示之實施例中，電沉積模組210之陽極310可為惰性、不可溶等。在材料沉積於基板挾持具272上之基板上期間，工作處理電解液300可經由補充模組260實質上連續再循環。根據所揭示實施例之另一態樣，再循環可依許多因素，例如像是耗盡、超出之位準或如可決定之其它參數之因素而定，在固定基礎或所需要基礎上連續、間歇。電滲透模組可例如在緊鄰第一膜410之陽極電解液422中具有一片或更多片剪力板攪動構件318x，其中，剪力板攪動構件318x攪動緊鄰第一膜410之陽極電解液422。根據所揭示實施例之另一態樣，一片或更多片剪力板可作成緊鄰例如在陽極電解液422、區域433或陰極電解液430等內之離子交換膜之任何適當 表面。在此，剪力板攪動可設在一片或更多片膜上以改進離子轉送及避免阻塞。補充模組260可設成遠離電沉積模組210或緊鄰電沉積模組210(例如參考第1圖)。補充模組260可設有任何適當副可溶陽極，例如錫丸、銅、鎳或任何適當材料。補充模組260可依必要進一步設來補充單一或多重基板沉積模組，並可並聯、串聯或依需要或以任何適當組合補充。副可溶陽極412包括丸狀陽極室436，其中，可藉丸狀陽極室436補充可溶陽極丸438而不中斷系統200之操作。用於電沉積模組之任何適當化學物同樣可藉由金屬更換及化學配劑，轉移至補充模組260，像是化學生產系統(CPS)單元中之處理槽中的不可溶陽極。藉由消除改變例如電沉積模組210處之系統200之處理部中的需要，減少用於陽極改變及系統再評定兩者之PM時間。就某些金屬，像SnAg而言，成本可藉由從液態金屬鹽換至固態金屬陽極材料大幅減少。又，電沉積模組210中之垂直槽配置可較例如噴泉槽配置提供更大的對氣體產生(在不可溶陽極之氧及在晶圓/陰極之氫)之不敏感性。一個實施可用於可溶Sn陽極CPS系統。於所揭示實施例之其他態樣中，可提供銅、鎳或其他適當材料。又，次系統，像是電沉積模組210、補充模組260、260’等可被提供來作為對處理工具之公公升級，以節省成本。
在第3圖所示實施例中顯示具有剪力板攪動之雙膜電滲透。在此，補充模組260被顯示為剪力板電滲透 (SPEO)模組，其在離子424、工作處理電解液300、工作電解液422與陰極電解液430間提供膜分離。特定離子交換膜可用於控制相關反應，並使用例如剪力板型攪動於陽極膜之陽極側，或無剪力板攪動。例如於錫(Sn)或錫銀(SnAg)沉積情況下，補充模組260由固態可消耗(例如丸或一件)副可溶陽極412提供錫離子(Sn2+)源，以補充在工件278消耗之錫。於工件278上錫銀(SnAg)之電沉積期間，在補充模組260提供錫離子(Sn2+)之補充，不會以來自SnAg溶液之銀污染固態錫陽極。在此顯示從遠離電沉積模組210定位之固態(例如丸或一件)副可溶陽極412供應金屬離子源之設備及方法。如前述，電沉積模組210含有陽極310，以產生電沉積所需電場於工件278上，惟不分解及提供金屬離子進入工作陰極電解液溶液。在用於複雜電沉積處理溶液之化學控制之所揭示實施例之一態樣中，補充模組260可設有相關泵送、儲存及過濾，其中，補充模組可包含離子交換膜，其使工作處理電解液300與副陽極電解液422及陰極電解液430連同副陰極及陽極對分離。響應適當施加之電壓，離子424自副陽極溶解，且通過陽極膜進入主處理溶液，同時，氫氧化物離子藉由水於陰極416之解離而產生，其接著通過陰極膜進入主處理溶液。在此，補充模組260可為電滲透系統型。例如，適於產生用於補充模組260之錫離子，可包含三個流體室440、432、442，其每一者可藉適當泵連接至本地流體貯槽。錫丸陽極室440可 藉諸如Snowpure Excellion(I-100)或杜邦Nafion之第一膜410分離，其中，陽極電解電流體422可為具有高於陰極電解液之pH之酸溶液。流體室432可藉第一膜410及第二膜428，其中，流經此流體室432之離子424、工作處理電解液300係再循環於補充模組260與系統200及電沉積模組210間之主SnAg浴。陰極部442可藉含酸溶液之第二膜428，例如CMX-S單價選擇膜(Astom CMX-S)分離。Sn陽極與主SnAg浴之離子膜分離可大幅最低化Ag浸漬沉積於Sn陽極表面上的可能性。剪力板攪動構件318x可緊鄰第一膜410之陽極側上之陽極膜表面。補充模組260(在此亦稱為化學生產系統、補充模組或化學補充模組)可由任何適當材料，以任何所欲方式，界定以第一膜410及第二膜428形成之三個隔離室。
現在參考第4圖，其顯示對應補充模組260之電合成電流槽佈局。於圖示之實施例中，補充模組260之三個隔離室配置容許待控制之四個個別化學溶液作為化學製程的一部分。現在亦參考第5圖，其顯示系統(CPS)200(亦參見第1圖)之處理部之示意圖，其具有例示性數目之電沉積模組210-216，以及化學生產系統(CPS)部，具有補充(或剪力板電滲透，SPEO)模組260。第6圖中的補充模組260圖示為具有對置對(複式)配置，其具有一對類似次模組部260R、260L(類似於第3-4圖中所示補充模組260配置，次模組部260R實質上與次模組部260L相對)。第5A圖顯示補充模組260，或對應第5圖 中所示模組之次模組部260R者之放大示意圖。第一流體包含主浴或工作陰極電解液253(例如SnAg浴)，其電鍍晶圓、基板等。此化學物之約一半(或其他所欲量)可在系統200貯槽中，主流體之另一部分可在補充模組260之內的貯槽中，該補充模組260係封閉回路，泵經CPS內之系統200。舉例來說，處理工具可在工具中有500公升，在CPS單元中有100公升，其中，工作陰極電解液可分成若干貯槽對(例如次模組部260R、260L)以容許若離線仍繼續生產。所有SnAg成份可在CPS中受到監視，並藉由分配級分供出去來控制。第二流體包含在小貯槽中(例如在電鍍工具本身內)的主陽極電解液254或工作陽極電解液，且藉電沉積模組210內的離子交換膜311(若提供)，與工作陰極電解液分離。於所揭示實施例之某些態樣中，小貯槽可不用於所有系統，於此情況下，主浴與電沉積模組210中的晶圓/陰極及陽極流體接觸。第三流體包含SPEO模組中之副陽極電解液257，其在CPS中有本地貯槽/泵。在此，pH及〔Sn2+〕或其他金屬離子及MSA濃縮可監視並依所需調整。第四流體包含SPEO模組中之副陰極電解液258，其在CPS中有本地貯槽/泵。在此，進一步之變數可監視並依所需調整。系統變化之例示性原因包含：可在已知為「拉入」之處理中沉積雜質入主浴或造成進入主浴之化學添加物之濾出之晶圓係變化之可能原因，像是： 總沉積活性(安培-小時)：金屬自主浴之陰極沉積及有機種類之陰極反應(分解產生)亦為變化之可能原因。
時間：主浴內之反應、蒸發、主貯槽中的氧化係變化之可能原因。
膜上之材料積聚或陽極金屬之電溶解係處理變化之可能原因。
例如因手動添加金屬丸至陽極室而發生之處理中斷係另一處理變化之可能原因。
現在參考第6圖，其顯示組合之電鍍基板處理工具與第5圖所示化學生產系統之示意圖。第6圖顯示系統佈局，其顯示系統200中貯槽內的四個ECD處理模組以及CPS中的補充模組260，具有系統200至補充模組260、流體供應602、604及回流管線606、608，以及貯槽佈局，具有泵610、612。
現在參考第7圖，其顯示補充模組260’。補充模組260’在操作上類似於補充模組260，其中，第7圖顯示補充模組260’之示意圖。在此，三個流體室652、654、656藉二片離子膜658、660(膜658亦可為雙極)，且其中，流體室654收容處理(主)電解液662，陰極室收容(副)陰極電解液664、陰極670，且流體室656收容(副)陽極電解液666及可溶Sn陽極668。亦參考第8圖，其顯示補充模組260’。在此，顯示Sn電滲透模組之主輸送路徑。膜660(例如陽離子膜)禁止Ag配位絡合 物輸送至可溶Sn陽極668，藉此避免無用Ag浸漬沉積於可溶Sn陽極668上。在陰極670的水電解液供應OH-離子672以中和在電沉積模組210之陽極310產生之H+離子674。
再度參考第5-5A圖，根據所揭示實施例之一態樣，可提供例如遠在晶圓廠底層地下室之副(相對於主電鍍處理模組)電滲透系統CPS。如前述，可設置一片或二片離子交換(雖然一膜可為雙極)膜於可溶Sn(或其他可溶金屬)陽極與虛設陰極之間。因此，去解析之Sn或溶解之其他金屬(自金屬陽極)可被阻止沉積在虛設陰極上，使得Sn離子可被泵回入主貯槽，以補償晶圓上析出之Sn。參考第5圖，系統200內的多SnAg貯槽及電沉積模組210-216可被補充模組260用於CPS中。根據所揭示實施例之另一態樣，亦可將其他化學管理功能加入CPS，像是浴補充以及根據電流或根據分析之補充。電滲透之潛在特點：1)當工具運轉時錫陽極被更換；2)容易與丸狀錫相容；3)陽極材料及膜僅在一個地方，不對每一晶圓重覆，容易維修以及低資金成本；4)無關於陽極之不均勻。
現在參考第9圖，其顯示電化學沉積模組800、ECD陽極電解液貯槽826及ECD陰極電解液貯槽830之圖式。電化學沉積模組800可如將說明，結合補充模組使用，或如圖示無補充模組，取而代之，如圖示使用補充源844、846。於圖示之實施例中，電化學沉積模組800具有 可溶陽極810、獨立的ECD陽極電解液812、離子交換膜814及交叉分供816。於圖示之實施例中，可溶陽極810可為可溶陽極，例如固態Sn陽極等。可溶陽極810可為離子源，其中，金屬藉陽極電位溶解成電解液。在具有可溶陽極之系統中，陽極反應藉由金屬溶解以於溶液中形成對應金屬離子來維持。可溶陽極可為任何幾何形狀，不管金屬塊、丸、金屬網等均可。例如，可溶陽極可為可溶板，像是Sn或其他金屬板。舉又一例子來說，可溶陽極可為惰性室中的可溶板，像是Sn或其他金屬板。替代地，可提供任何適當可溶源。根據所揭示實施例之另一態樣，可使用任何適當可溶陽極。電化學沉積模組800又具有處理電解液818及基板820。在此，可設置泵822以再循環ECD陽極電解液812於ECD陽極電解液貯槽826與陽極流體室828之間。又，可設置泵824以再循環處理電解液818於ECD陰極電解液貯槽830與陰極室832之間。在此，陽極流體室828藉離子交換膜814，與陰極室832分離。水擷取單元834可設置來用於陽極流體室828與陰極室832間之交叉分供816。水擷取單元834可設成具有循環泵836及超濾、離子或其他類似的選擇膜838，其中，橫越選擇膜838之壓力容許水840之選擇性擷取，其中，橫越選擇膜838驅動擷取。電源842在電化學沉積(ECD)期間，選擇性提供偏壓於可溶陽極810與基板820之間。此種偏壓可藉直流、脈衝電流等提供。補充源844可包含Sn鹽、抗氧化劑、MSA(甲烷磺酸)、H2O 或以其他方式添加。陽極電解液交叉分供可包含Sn2+、MSA-等。補充源846可包含銀鹽及諸如抗氧化劑之添加劑、整平器等。可能需分供848，依需要平衡補充源844、846及分供816等。於Sn陽極情況下，離子交換膜814可自陽極流體室828至陰極室832選擇性通過Sn2+、H+、H2O，同時，MSA-沿相反方向通過。於所揭示之實施例中顯示有離子交換膜814，且其分離ECD陽極電解液812與陰極電解液。由於膜無法理想地選擇來用於所欲種類，因此，於某些情況下，需要某些量的交叉分供816或ECD陽極電解液812轉送入處理電解液818，以及陽極電解液的補充進給，以平衡ECD陽極電解液812與處理電解液818間之種類。交叉分供816的量及陽極電解液進給溶液的量及辨識可由使用者例如以模擬方式等配置。例如，於控制模式中，此等量及排程可由控制器850可能結合更高階的系統控制器來決定。如前述，剪力板852可進一步設在沉積模組中供於基板820之表面攪動。根據所揭示實施例之另一態樣，可提供任何適當特點，例如，可提供有關離子交換膜814之額外剪力板或其他特點。
於圖示之所揭示實施例之態樣中，電鍍槽之目的在於從溶液沉積金屬至基板或所裝載晶圓。一般而言，對此之半反應可表示為Mz++ze-→M0(式1)。在此，電子e-藉流經槽之電流供應。在此，可有至少一個伴隨反應，其提供電子，且發生在基板或晶圓可為陰極之陽極處。陽極亦可提供金屬離子以替代式1中所消耗者。此外，可藉由 調配液體溶液至槽，提供此等離子之另一源。此等離子種類之潛在源包含VMS(純補充溶液(Virgin Makeup Solution))，其包含以特定濃度出現之許多種類，以及個別金屬離子濃縮。此等濃縮包含金屬本身，惟亦可包含平衡離子(硫酸鹽或甲磺酸)，且亦可包含適當的酸。在此，使用者可提供適當的濃度來實現所欲結果。SnAg電鍍可就所揭示實施例之揭示態樣加以說明，惟根據所揭示實施例之另一態樣，可提供任何適當種類。例如，依可組構及可擴大之系統之用途而定，問題中的金屬可為Cu、Sn或其他適當種類。於所揭示實施例之揭示態樣中，電鍍槽可包含一個或兩個溶液。於有兩個溶液情況下，它們可藉膜分離。膜容許某些種類穿過而轉送，卻阻止其他通過。膜的選擇性或其偏惠特定種類之程度因膜型及實際使用之化學物而異。除了金屬離子外，電鍍溶液可含酸、可能其他較小金屬種類以及通常是有機性質之添加物(惟其可為無機，例如氯化物)；其每一者可追縱及控制。於電鍍槽中，一些種類產生或消耗。如以上所提，消耗例係電鍍半反應。在此，亦可消耗其他種類。在此，某些種類具有空轉及電解液模式的消耗。此等消耗模式的每一者具有與其相關的速率。例如，空轉消耗可與槽就位卻不主動處理晶圓的時間成正比。替代地，電解液消耗發生在電流通過槽時(亦即，當處理晶圓時)，並可被視為與通過槽之電荷(安培/小時)成正比。為補償槽中種類的消耗，可藉由調配含那些種類之溶液，進行補充。此外，可提供無 機種類之調配。當無機種類被電鍍消耗且未藉由對應陽極之溶解補充時，可能需要此種調配。亦可提供調配來補充因稀釋而喪失之種類，或者作為進給及分供方案中的進給。添加劑之消耗以及在某些情況下，來自基板或晶圓之污染可能導致浴中無用副產品之歷時積聚。在此，副產品可能有害於電鍍品質，並因此，必須保持於可接受位準。為達成此項要求，可使用多種形式之分供及進給，其重要方案係稀釋，其中，浴的許多部分被丟棄並在經控制之方式下以新溶液更換。實施可變化。一個實施例可涉及「進給及分供」，其中，可添加新VMS(純補充溶液(Virgin Makeup Solution))及其他成份，直至達到預定浴容積，隨後排出過多的浴容積為止。另一實施例可涉及「分供及進給」，其中，可分供出預定部分之浴，例如每天一次，在剩下的時間期間進給。另一實施例可涉及「連續分供及進給」，其中，可根據既定速率，同時進行分供及進給。另一實施例可涉及「偶而傾卸」，其中，浴可依需要傾卸-可藉一組基準，例如TOC(總有機碳)位準等觸發。另一實施例可涉及「無分供及進給」，其中，於此情況下，可有運轉要件直至達到某些條件為止，例如特定種類之濃度達到臨界值為止。於每一情況下，均有對分供、進給或兩者之限制，像是強加限制，使得當處理晶圓或需要時，不干擾浴。於所揭示實施例之揭示態樣中，陽極可為可溶或不可溶。可溶陽極如其名稱暗示，以和電流成正比之速率溶解於溶液中。
於圖示之所揭示實施例之態樣中，晶圓或基板可在進入電鍍浴之前，例如以水弄溼。這對電鍍浴提供額外的水源。用來標明此源之名詞可為「拉入」。電鍍溶液之對應喪失可發生在晶圓或基板自鍍浴移除時。用來標明此源之名詞可為「拉出」。每一晶圓或基板可在方法所明定之電流標置電鍍。於實際使用中，方法可包含多數步驟。於控制現場，每一晶圓或基板之電流及電鍍時間史可自資料庫取得。有許多現場可模擬或加入控制運算，包含各種化學物及硬體配置(以各個槽間連接之方式及有無模分離器)，其中，控制器之實施可適應此等各個現場。例如界接稿本(或常式)以重新界定膜的行為為模式等。
於圖示之所揭示實施例之態樣中，可藉控制器提供補充模組及電鍍浴控制。例如，根據使用所作抽樣測量及控制、濃縮及適當分供及進給、分供/交叉分供可藉由以標準方法、離機化學分析系統監視濃度，其例如由自第一原理發展之模式增大之ECI或Ancosys供應，或適當地積聚實驗資料來進行。可供應一個或所有貯槽之預測控制，其說明諸如工具裝載之因素，可提供組件消耗模式、膜轉送模式等。在此，模式可自第一原理發展，或適當地積聚實驗資料。控制器有用於若干不同目的之控制軟體。例如，一個使用模式可為模擬，其中，可模式化及比較不同現場。第二個模式可為控制，其中，模式之大多數參數固定，且軟體被用來作為預測調配方案之一部分，其容許嚴密控制電鍍浴，以及維持干涉之記錄。最後，於模擬模式 之一態樣中，軟體可進一步用來使實驗資料互有關係，以容許決定例如轉送參數或分解速率。
於圖示之所揭示實施例之態樣中，可減少及管理膜阻塞。膜阻塞可界定為在「孔」或在一或二膜表面內之膜遮斷。阻塞之結果增加膜之阻力至膜無法使用的程度。阻塞係用在電鍍方法(不管陽極電解液或陰極電解液)中之類型之含Sn溶液特別關心的問題，因為，溶液常易於形成懸浮固體(透過不太可溶之Sn(IV)種類之產生)。可例如在補充模組中提供特點來管理阻塞，例如，可採取一些防備措施將Sn(IV)之形成抑制到最低。此Sn(II)損失途徑的最低化的潛在益處包含：1.減少溶液中懸浮固體量(此種固體可能附著於表面及形成阻抗膜，或者Sn(IV)種類可能沉澱於膜孔內-或者阻塞)。且附屬於阻塞，2.減少補充所需Sn量(藉由濃度之調配或透過固體源之分解)，以及3.電鍍缺點之減少。在此，Sn(IV)可能經由二可能途徑之一，由Sn(II)之氧化形成：(1)Sn(II)與溶解之O2氣體的反應，或(2)在陽極之直接氧化。可溶Sn陽極之使用經由在陽極之氧化，最低化Sn(IV)之形成。其原因可由用於發生在可溶及不可溶陽極之主要反應之標準電位及用於Sn(II)氧化之標準電位的考量得知。在不可溶陽極中朝向Sn氧化的淨驅動力量遠高於在Sn陽極者。而且，在所揭示實施例之態樣中，陽極可藉一片膜(或數片膜)，與總電鍍溶液隔離，大幅消除Sn(II)之陽極氧化。
惰性陽極之消除亦可看得出減少溶解O2在電鍍溶液中的產生。所揭示實施例之態樣包含使用惰性陽極於實質上無Sn(II)且藉膜來與電鍍溶液隔離之陽極電解液中，從而限制效用極小之溶液的溶解氧形成。經由溶解氧發生之Sn(IV)形成可藉由允許從大氣主動排除氧之機構進一步減少。這可包含N2或惰性氣體、噴霧或氣體氮封；或溶液脫氣以移除溶解氧。此外，抗氧化劑化合物可包含在Sn或SnAg浴的配方中。例如，典型抗氧化劑係氫醌。此種抗氧化劑可藉由其本身氧化而從電鍍浴中排出氧。惰性陽極之使用提供抗氧化劑氧化、可用於浴中之抗氧化劑量之途徑。可溶Sn陽極之使用可消除或減少在陽極之抗氧化劑氧化量，其例如參見表1中的標準電位。為進一步減少於陽極阻塞之機會，既定電鍍配方之抗氧化劑或含抗氧化劑成份可添加至陽極電解液，從而保護陽極電 解液及陰極電解液。這可在Sn或SnAg化學作用中而不像在Cu應用中進行，因為，導致獨特陽極電解液之促成因素異於目的不在減少於陽極之有機添加物消耗之Cu情形。藉含Sn電鍍配方，有機成份甚至在陽極仍通常不會劣化；可溶陽極之典型低陽極電位理應與添加物穩定性的關聯極少或無關聯。陽極電解液中有機成份的包含有助於更有效率的交叉分供，因為交叉分供在構成中更接近接受(電鍍)溶液。此外，由於Sn(II)在低pH下穩定，因此，陽極電解液之酸性須維持。例如，較佳酸性可為小於或等於1之pH。根據所揭示實施例之另一態樣，可使用任何適當的阻塞形成減少，例如進一步減輕Sn(IV)形成，其有對膜阻塞及處理效率的相關益處。
於圖示之所揭示實施例之態樣中，亦可管理陽極電解液之構成。陽極電解液之調整及選擇可選來用於例如配置用於可溶Sn之諸槽之最佳性能。在選擇陽極電解液構成上有一些自由範圍，不過，有指定該選擇的考量。例如，如前述之一考量係減輕Sn(IV)形成，其有對膜阻塞及處理效率的相關益處。額外考量可為最大化遍及膜之Sn輸送效率。
於圖示之所揭示實施例之態樣中，亦可管理電鍍溶液容積減少。於所揭示實施例之某些態樣中，越過膜輸送Sn離子的不完美效率可能要求進行定期調整來保持個別溶液於必要控制限度內。一個方案可定期交叉分供小量的陽極電解液至電鍍溶液，電鍍溶液接著例如反饋適當材 料，此材料可包含水、酸、添加物、抗氧化劑或Sn濃縮等。在此，陽極電解液用於電鍍溶液交叉分供同時提供控制所選鍍浴成份之濃度可能造成歷時電鍍溶液浴容積增加。雖然此額外電鍍溶液浴容積可藉由調適分供及進給策略來控制，此種方案在某些情況下卻可能不佳，特別是在丟棄之化學物之成本重要情況下。減輕浴容積之替代方案係藉由透過適當選擇膜超濾水擷取。減少電鍍溶液容積累積之替代方案係藉由透過補充助力模組之使用，大幅消除用於電鍍溶液交叉分供之陽極電解液之需要。在此，助力模組電流可調整以補償越過陽極電解液送至電鍍溶液膜之Sn輸送之效率不彰。此外，由於補充模組陽離子反應實質上係酸消耗，因此，補充模組亦可用來減少電鍍溶液中之酸累積。
雖然所揭示實施例之態樣可就SnAg電鍍加以說明，卻可使用任何適當材料。例如，可提供Cu或其他適當金屬來替代SnAg。在此，變化可包含各槽中的化學物、膜材料、分供及進給或其他鍍浴維修方法等。在此，對Cu，化學物可為硫酸或甲磺酸(MSA)系。Cu鍍之目的可在於避免添加物接觸陽極，以減少添加物消耗及有害副產品形成。對Cu，金屬氧化物之氧化及形成不像對SnAg構成問題，因此，陽極電解液可某種程度簡化，雖則可在陽極電解液中維持高Cu/酸比例，俾對Cu輸送有利及將交叉分供抑至最低。在此，配置可保持實質上相同，主要修改在於化學物及可溶陽極的性質。在前述配置內，有空 間來實施許多化學物管理概要，例如，交叉分供之程度及頻率、陽極電解液及陰極電解液分供及進給。其他調配要件等，凡此均可由特定用途及化學包裝指定。又，就Sn而言，操作本質極像SnAg。在此，於無Ag情況下，所揭示實施例之上述態樣之益處可主要在於Sn氧化物之減少，其中，需要可能不像對SnAg那麼迫切，因為，可溶Sn陽極業已用於Sn。就SnAg而言，Sn化學物可為市售化學包裝之任一者，例如MSA系等。又，就Cu而言，可能有前述機外移動陽極維修之益處，其中，益處主要在於添加物消耗。副產品最少化、分供及進給減少、維修容易、可消除工具上陽極變化及增加可供用性。
所揭示實施例之態樣可使用可溶Sn陽極於SnAg電鍍。根據所揭示實施例之另一態樣，可提供可溶陽極用於任何適當電鍍材料。在此，可溶Sn陽極用於SnAg電鍍帶來潛在的益處，其中，實施要求Sn陽極與電鍍分離，因為Ag可能鍍在Sn上，從而，經由膜分離將電鍍化學物與陽極分離。又，個別剪力板可設在補充膜組中。又，電鍍模組及/或補充膜組可為N2吹掃模組或以其他方式隔離。可溶陽極之特點可包含減少Sn(IV)形成，這造成較低的粒子、減少阻塞及可用於電鍍之額外可用Sn。在此，相較於不可溶/惰性陽極之使用，低陽極電位減少水氧化，並造成O2的消除。可溶陽極之額外特點可包含減少抗氧化劑「消耗」。在此，HQ(氫醌係抗氧化劑例)之標準電位可較Sn(0)→Sn(II)更多「陽極」，惟較 膜減少電鍍浴對陽極之暴露之水氧化更少「陽極」。可溶陽極之額外特點可包含Sn補充成本之節省，其中，Sn補充可為在Sn濃縮中高的Sn液體溶液。可溶陽極之額外特點可包含分供要件之減少。例如，使用可溶Sn源極，電鍍浴容積不會像液態Sn源快速增加。舉又一例子，保存較好的鍍浴可呈現較長的壽命。又，在某些用途中，可提供無用陽極反應的減少發生。
陽極電解液中Sn之積聚可能需要陽極電解液交叉分供至陰極電解液，其中，陽極電解液可反饋水、酸及可能微少成份，例如添加物、抗氧化劑等。依膜型而定，可能發生水越過膜的某些電滲透水輸送。在此，依狀況而定，可例如以1-2ml/A＊hr之速率，自陽極電解液輸送水至電鍍溶液。在此，容積累積可藉由水擷取、補充等減輕。在此，雖然特別說明錫銀，惟所揭示實施例之態樣可用於其他金屬，其中，Sn係例示。
於所揭示實施例之一態樣中，電化學沉積模組800沉積金屬於基板820之表面上。電化學沉積模組800具有沉積模組架811，其配置來保持處理電解液818、選擇膜838。基板挾持具(參見例如前述之挾持具272或以下之基板挾持具1320)可卸地耦接至沉積模組架811，基板挾持具支撐基板820於處理電解液中。陽極流體室828可卸地耦接至沉積模組架811，並容納ECD陽極電解液812，具有面對基板820之表面之可溶陽極810，如將對第12-19圖說明，該陽極流體室828可自沉積模組架811移除 成為例如具有離子交換膜814及可溶陽極810之單元。挾持具、可溶陽極810及離子交換膜814被配置在沉積模組架811中，使來自可溶陽極810之離子通過離子交換膜814而進入，且主要補充處理電解液818、938中基板820表面上之離子沉積所耗盡之離子。於另一態樣中，基板820之表面處於垂直位向。於另一態樣中，處理電解液818、938包括SnAg或其他適當浴。於另一態樣中，陽極包括Sn或Cu或其他適當陽極。於另一態樣中，離子交換膜814使ECD陽極電解液812與處理電解液818、938分離。
現在參考第10圖，其顯示電化學沉積系統900之圖式，該電化學沉積系統900具有電化學沉積模組800或電鍍槽800’並具有補充模組912。於所揭示實施例之態樣中，補充模組912可具有如前述對補充模組260或260’等所述特點。於圖示之實施例中，補充模組912可具有陰極室914、再循環室916以及副陽極室918。陰極室914可收容惰性陰極920。副陽極室918可收容可溶陽極922。陰極室914可藉離子交換膜924，與再循環室916隔開。在此，陰極電解液側之離子交換膜924或補充模組陰極電解液膜可為日本Asahi公司所製CMXS，並例如對陽離子有選擇性，其中，離子交換膜924能在+1、+2離子間有所區別，舉例來說，其為「單價/單價選擇膜」。同樣地，副陽極室918可藉離子交換膜926，與再循環室916隔開。電源928可選擇性提供偏壓於可溶陽極922與惰性 陰極920之間。泵930可循環副陽極電解液932例如於副陽極室918與陽極電解液貯槽934之間，其中，副陽極室918不連接至及旁通933，且不連接至例如電化學沉積模組800及處理陽極流體室828，其中，陽極室入口埠960及陽極室出口埠962被堵住。泵936可再循環處理電解液938於再循環室916、電化學沉積模組800與貯槽954之間。在此，泵936可經由處理電解液入口埠964及處理電解液出口埠966再循環處理電解液938於再循環室916與電化學沉積模組800之間。泵940可循環副陰極電解液942於陰極室914與陰極電解液貯槽944之間。水擷取單元946可設成具有循環泵948及超濾或其他類似膜950，其中，橫越水選擇膜950之壓力容許水952的選擇性擷取，在此，擷取被驅動橫越膜950，其可以是尺寸排除或陽離子類型。雖然相對於貯槽954顯示水擷取單元作為例子，系統之任何適當部分卻可依所需使用水擷取單元或其他適當擷取單元。可對離子交換膜926、924等設置一片或更多片攪動構件956。如前述，攪動構件956圖示位於副陽極電解液932，供緊鄰離子交換膜926流體攪動，以防膜堵住。攪動構件956可具有如前面所述特點，並可額外設在任何適當陽極、陰極或膜表面。例如，攪動構件可鄰近可溶陽極922設置，以增加離子自可溶陽極922之輸送，藉此，增加反應速率。替代地，可不設置攪動構件。圖示剪力板或攪動構件957在副陰極電解液942中，緊鄰惰性陰極920，流體攪動。攪動構件957可具有前述特 點，並可額外設在任何適當陽極、陰極或膜表面。替代地，可不設置攪動構件。惰性陰極920附近之攪動構件957掃掉H2，且確保會經由離子交換膜924洩漏之Sn沉積附著良好且緊密。在此，若任何Sn經由離子交換膜924擴散，其即可沉積於惰性陰極920，在此，攪動構件957增加反應速率，且可確保此一沉積緊實而有良好附著。電鍍槽800’可設來作為電化學沉積模組800之替代例，其中，例如如針對電沉積模組210所說明，電鍍槽800’可如前述，亦具有惰性不可溶陽極、可溶陽極、陰極晶圓、剪力或攪動板以及電源，惟無離子交換膜。在此，電鍍槽800’、陽極室入口埠960及陽極室出口埠962會於970被堵塞，在此，電化學沉積模組800無離子交換膜。處理電解液938如前述例如使用泵936等，例如在處理電解液室與補充室間交換流體，經986補充，其中，替代地，可提供單一雙向流供應埠來取代處理電解液入口埠964、處理電解液出口埠966。在所揭示實施例之另一態樣中，電化學沉積模組800具有惰性陽極或可溶陽極810、獨立的ECD陽極電解液812、離子交換膜814、交叉分供816、基板820以及剪力板852。處理電解液938(818)可如前述補充，且其中，電化學沉積模組800之陰極電解液可額外地經982與電化學沉積模組模組800之陽極電解液共享。線982顯示補充模組912之陰極室與電化學沉積模組800之陽極室間之流體共享。此種共享減少自流體槽經由二個別室串聯泵出流體所需之泵及貯槽的數 目。替代地，液體可並聯而非串聯泵出，這例如需要額外的線，例如接至及接自沉積模組及補充單元的並聯源及返回線，其中，例如線982可移除，惟仍保有二室間共享流體之效果。在各實施例中，補充模組912可用來作為主Sn源或可用來作為副或助力源。在此，補充模組912容許經由與二副溶液、陽極電解液及陰極電解液之交換，電鍍溶液之補充或再平衡。補充模組陰極電解液亦可稱為(CXC)，補充模組陽極電解液亦可稱為(CXA)，電鍍槽陽極電解液可稱為(PCA)，且電鍍溶液或電鍍槽陰極電解液可稱為(PCC)。在此，所揭示實施例之一態樣可涉及將PCA與CXA組合成一種溶液。補充模組912可包含三室。室可藉適當的離子交換膜924、926分離。PCC可流經再循環室916，在此，電流自陽極電解液(CXA)經再循環室916至陰極電解液(CXC)。金屬離子所載電流與H+離子所載電流之比例依膜型及其他條件(濃度、流速、膜歷史)而定。藉由CXA-PCC及PCC-CXC膜之適當選擇，可選擇性豐富金屬離子中之PCC。如即將圖示，補充模組912與使用可溶或不可溶陽極於電化學沉積模組800、電鍍槽800’中或補充任何適當模組時之彈性一致。補充模組912可因電鍍槽而有許多類似性，例如，二槽可有至少某些類似反應。在某些配置下，可添加於補充模組912之反應係形成氫氣之H+離子之還原。
如前面說明，電化學沉積系統900提供具有補充模組912之修改的電化學沉積模組800，該補充模組912可用 來例如作為助力模組，其中，金屬離子可由電化學沉積模組800及補充模組912兩者提供。在此，電化學沉積模組800可具有可溶陽極、個別陽極電解液、膜及交叉分供。在此，補充模組912可用來作為有關電化學沉積模組800之副源或助力模組，其中，補充模組912陽極電解液可選擇性與電鍍槽陽極電解液共享。如將說明，電化學沉積系統900具有補充模組912，其操作來補充例如為電化學沉積模組800所提供之電鍍離子，其中，電化學沉積模組800及補充模組912兩者可使用例如可溶Sn，其每一者具有可溶Sn陽極及/或陽極丸等。以此方式，補充模組912用來作為有關電化學沉積模組800之Sn副源或Sn之助力源。於所揭示實施例之替代態樣中，可提供任何適當的沉積金屬或材料，例如，Sn、SnAg、Cu等。共享可連續或間歇或依所需。根據所揭示實施例之另一態樣，如圖所示，電鍍槽為二室槽，仍可維持不可溶或可溶陽極。例如，電化學沉積模組800陽極及補充模組912陽極兩者可溶。此外，圖示之所揭示實施例之態樣不排除某些陽極電解液亦經816分供入電鍍溶液(PCC)中。於圖示之所揭示實施例之諸態樣中，補充模組912可具有前面就補充模組260、260’等所說明之特點。於圖示之所揭示實施例之其他態樣中，如將說明，補充模組912具有對電化學沉積設備1500所說明之特點。又，於圖示之所揭示實施例之態樣中，電化學沉積模組800可具有以上已述及將說明之特點，例如具有離子交換膜或無離子交換膜。根據所揭示 實施例之一態樣，補充模組912可具有陰極室914、再循環室916以及副陽極室918。陰極室914可收容惰性陰極920。副陽極室918可收容可溶陽極922。陰極室914可藉例如單價選擇膜之離子交換膜924，與再循環室916分離。同樣地，副陽極室918可藉離子交換膜926，與再循環室916分離。電源928可選擇性地提供偏壓於可溶陽極922與惰性陰極920之間。泵930可循環分享副陽極電解液932於副陽極室918、陽極流體室828與陽極電解液貯槽934之間。泵936可再循環處理電解液938於再循環室916、陰極室832與貯槽954之間。泵940可循環副陰極電解液942於陰極室914與陰極電解液貯槽944之間。水擷取單元946可設成具有循環泵948及超濾或其他類似膜950，其中，橫越水選擇膜950之壓力容許水952的選擇性擷取，在此，擷取橫越尺寸排除膜950來驅動。雖然相對於貯槽954顯示水擷取單元作為例子，系統之任何適當部分卻可依所需使用水擷取單元或其他適當擷取單元。可對離子交換膜926、924等提供一個或更多個攪動構件956。電鍍槽910具有可溶陽極810、陽極流體室828中之ECD陽極電解液812、離子交換膜814、交叉分供816、基板820以及剪力板852。處理電解液938可如前述經由986補充，且其中，補充模組912之陽極電解液可額外地與電化學沉積模組模組800之陽極電解液共享。線983顯示補充模組912之陽極室與電化學沉積模組800之陽極室間之陽極電解液共享。此種共享減少自陽極電解液 槽經由二個別陽極電解液室串聯泵出流體所需之泵及貯槽的數目。替代地，液體可並聯而非串聯泵出，這例如需要額外的線，例如接至及接自沉積模組及補充單元的並聯源及返回線，其中，例如線983可移除，惟仍保有二室間共享流體之效果。於圖示之實施例中，補充模組912用來作為副或助力Sn源，其選擇性地連續或間歇或依所需補充。又，處理電解液938可以是經由967補充所需Ag鹽、MAS或其他適當添加物。又，可例如以抗氧化劑、水等自陰極室914等經由982補充溶液。線982顯示補充模組912之陰極室與電化學沉積模組800之陽極室間之流體共享。此種共享減少自流體槽經由二個別室串聯泵出流體所需之泵及貯槽的數目。替代地，液體可並聯而非串聯泵出，這例如需要額外的線，例如接至及接自沉積模組及補充單元的並聯源及返回線，其中，例如線982可移除，惟仍保有二室間共享流體之效果。在此，補充模組912容許經由與二副溶液，陽極電解液及陰極電解液交流，副補充或再平衡電鍍溶液。於例示性實施例中，電化學沉積系統900可適用來以可組構方式沉積Sn或Sn合金至基板820之表面。在此，電化學沉積系統900具有電化學沉積模組800，其具有配置來挾持處理電解液938之沉積模組架811。如前述，基板挾持具可卸地耦接至沉積模組架811，基板挾持具支撐基板820，處理電解液938接觸基板820之表面，基板用來作為第一陰極。可溶陽極810耦接至沉積模組架811。電化學沉積模組800具有界面埠 985，其於第一配置中，如於第10圖中所示，例如界接補充模組912，且於第二配置中，如於第9圖中所示，例如不界接補充模組912，使補充模組912不是電化學沉積系統900之一部分。補充模組912補充離子入處理電解液938中，補充模組912具有偏離電化學沉積模組800之補充模組架915。再循環室916設在補充模組架915中，該補充模組架915配置成具有再循環於補充模組912與電化學沉積模組800間之處理電解液938。補充模組架915中之副陽極室918耦接至再循環室916，副陽極室918具有可溶陽極922，配置於其中供浸入副陽極電解液932，並具有分離副陽極電解液932與處理電解液之離子交換膜926。補充模組架中的陰極室914耦接至再循環室916，陰極室914具有惰性陰極920，配置於其中供浸入副陰極電解液942，並具有分離副陰極電解液942與處理電解液938之離子交換膜924。於第一配置中，可溶陽極810及可溶陽極922兩者將離子補充入表面上之離子沉積所耗盡之處理電解液938中。於第二配置中，可溶陽極810將離子補充入表面上之離子沉積所耗盡之處理電解液938中。於所揭示實施例之另一態樣中，提供一種電化學沉積系統900，其中，界面埠985包括處理電解液入口埠964以及和沉積模組架811液通之處理電解液出口埠966，於第一配置中，處理電解液入口埠964與處理電解液出口埠966耦接成與補充模組912液通，且於第二配置中，處理電解液入口埠964與處理電解液出口埠966阻塞或不與補充模 組912液通。在此，例如於第二配置中，界面埠985可如於第9圖中所示耦接。於所揭示實施例之另一態樣中，可提供更多或更少特點。例如，界面埠985可具有單一或多數專用埠，用以可組構地耦接或不耦接至補充模組912，或者替代地，可組構地耦接至補充模組及/或循環槽等。
於所揭示實施例之一態樣中，補充模組912將離子補充入具有可溶陽極810及基板820之基板電化學沉積模組800、具有可溶陽極922之補充模組中之處理電解液938。補充模組912具有偏離電化學沉積模組800之補充模組架915。再循環室916配置於補充模組架915中，該補充模組架915配置成有處理電解液938再循環於補充模組912與電化學沉積模組800之間。補充模組架915中之副陽極室918耦接至再循環室916，副陽極室918具有屬於可溶陽極之可溶陽極922，配置於其中供浸入副陽極電解液932，並具有分離副陽極電解液932與處理電解液938之離子交換膜926，離子交換膜926係陽離子膜。陰極室914設在補充模組架915中，該補充模組架915耦接至再循環室916，陰極室914具有惰性陰極920，配置於其中供浸入副陰極電解液942，並具有分離副陰極電解液942與處理電解液938之離子交換膜924，離子交換膜924係單價選擇膜。於另一態樣中，攪動構件957緊鄰惰性陰極920，可動地耦接至陰極室914中之補充模組架915，攪動接近惰性陰極920之副陰極電解液942。於另一態樣中，可溶陽極922與離子交換膜926配置成來自可 溶陽極922之離子通過離子交換膜926進入處理電解液938。於另一態樣中，處理電解液938包括SnAg浴，且其中，離子被補充入處理電解液938中而無可溶陽極922之Ag污染。
現在參考第11圖，其顯示電化學沉積設備1500。電化學沉積設備1500可適用來沉積Sn或Sn合金至基板之表面上。替代地，可沉積任何適當金屬。電化學沉積設備1500具有沉積模組1512，其具有如前面所述特點。例如，沉積模組1512可具有沉積模組架或槽，其配置來挾持處理電解液1510。又，沉積模組1512可具有基板挾持具，其如前述，可卸地耦接至沉積模組架，基板挾持具支撐基板，處理電解液1510與基板之表面接觸，且基板用來作為第一陰極。又，如前述，沉積模組1512可具有耦接至沉積模組架之第一可溶陽極。電化學沉積設備1500又具有電解液補充模組1511，其適用來將離子補充入處理電解液1510。在此，電解液補充模組1511如圖示具有偏離沉積模組1512之補充模組架1513。處理電解液再循環室1515如圖示設在補充模組架1513中，並配置成具有例如經由泵1514等再循環於電解液補充模組1511與沉積模組1512間之處理電解液1510。陽極室1522如圖示位於補充模組架1513中，該補充模組架1513耦接至處理電解液再循環室1515。在此，陽極室1522具有可溶陽極1520，配置於其中供浸入副陽極電解液1518。例如為陽離子膜之離子交換膜1524如圖示分離副陽極電解液1518 與處理電解液1510。如圖示，攪動構件1526圖示位於陽極室1522，供緊鄰離子交換膜1524流體攪動。攪動構件1526可具有如前面所述特點，並可額外設在任何適當陽極、陰極或膜表面。替代地，可不設置攪動構件。槽1516及泵1543如圖示用來循環副陽極電解液1518。緩衝室1540如圖示位於補充模組架1513中，該補充模組架1513耦接至處理電解液再循環室1515。在此，緩衝室1540內有緩衝溶液1541，以及例如為單價選擇膜之交換膜1538，其分離緩衝溶液與處理電解液1510。槽1542及泵1544如圖示用來循環緩衝溶液1541。陰極室1528如圖示位於補充模組架1513中，該補充模組架1513耦接至緩衝室1540。在此，陰極室1528具有副陰極1532，配置於其中供浸入副陰極電解液1529。陰極室1528具有單價選擇膜之第三離子交換膜1536，其分離副陰極電解液1529與緩衝溶液1541。陰極電解液貯槽1530及泵1534如圖示用來循環副陰極電解液1529。緩衝溶液1541可MSA控制，使Sn位準保持在臨限以下。又，緩衝溶液1541與副陰極電解液1529可初始類似或相同，且後續類似或相同，除了Sn之低位準。正終端1546及負終端1548可分別連接至可溶陽極1520及副陰極1532，以提供離子，自可溶陽極1520經由離子交換膜1524進入處理電解液1510。在實際用語中，膜選擇性可能不完美，因為通過交換膜1538之電流之4-5%可能為Sn離子，殘留物為H+離子。於例示性實施例中，轉送至副陰極電解液 1529之Sn量可藉額外緩衝室1540維持於低位準，以大幅消除對副陰極1532之Sn沉積而延長壽命。藉由添加緩衝室1540，經由交換膜1538進入緩衝室1540之微量Sn可仍為4-5%等，惟此等離子可藉由使用個別槽1542來保持緩衝溶液1541，避免送至陰極室1528，此緩衝溶液1541可隨時分供以維持低Sn濃度。於例示性實施例中，沉積模組1512中的第一可溶陽極及可溶陽極1520將離子補充入基板表面上之離子沉積所耗盡之處理電解液中。於替代實施例中，電解液補充模組1511可被用來作為主離子源。於所揭示實施例之替代態樣中，可提供任何適當之沉積金屬。於所揭示實施例之另一態樣中，可不設置槽1542及泵，其中，作為補充或替代地，離子移除槽1592如圖示耦接至緩衝室1540，其中，緩衝溶液1541透過泵1545，自緩衝室1540經由離子移除槽1592再循環，離子移除槽1592自緩衝溶液1591移除不要的離子。在此，設置離子移除槽1592以自緩衝槽1590移除Sn離子。離子移除槽1592之適當例子係可自紐約，蘭卡斯特之雷諾瓦公司購得之RenoCell。於所揭示實施例之一態樣中，例如，離子移除槽1592、緩衝室1540、陰極室1528與緩衝槽1590在回到共用陰極電解液貯槽1530之前，分享離子移除槽1592中擦洗之緩衝室溶液1541，其中，共用陰極電解液自緩衝槽1590經由泵1534回到緩衝室1540、陰極室1528。於所揭示實施例之替代態樣中，可提供任何適當之沉積金屬。
現在參考第12圖，其顯示電鍍槽1300之沉積模組之等角視圖。電鍍槽1300可具有可用在前述電沉積模組(或電鍍槽)210、212、214、216、電化學沉積模組800、電鍍槽800’或其他適當模組內之特點。例如，電鍍槽1300可結合或無補充模組來使用。茲圖示電鍍槽1300，且將對雙側晶圓或基板挾持具加以說明，其挾持二基板1321、1321’基板陰極。替代地，電鍍槽1300之特點可結合單一或其他適當晶圓挾持具來使用。又，電沉積模組(或電鍍槽)210、212、214、216、電化學沉積模組800、910、910’、1010、電鍍槽1300之特點可用在單晶圓、雙晶圓或其他適當電鍍槽。電鍍槽1300具有可為可溶或惰性或不可溶之陽極。例如，陽極可為可溶Sn陽極，或可使用任何適當可溶或不可溶陽極。電鍍槽1300圖示為小型槽，用於垂直電鍍，具有獨立陽極電解液及陰極電解液，並用來電鍍二基板。電鍍槽1300圖示具有陽極插件1310、1312，其各具有陽極電解液供應及返回埠1314、1316。基板挾持具1320圖示配置在處理電解液1327中的陽極插件1310、1312之間。線性馬達1322、1324圖示配置在基板挾持具1320之相對側上，並設置來驅動鄰近基板挾持具1320所挾持之晶圓之表面的剪力板。如將更詳細說明，陽極插件1310、1312各含有陽極及被支撐的膜。如將更詳細說明，陽極插件1310、1312可卸地保持在插件導件1326、1328之間，此等插件導件1326、1328有助於例如用在陽極、膜等之保養之陽極插 件1310、1312的移除。亦參考第13圖，其顯示電鍍槽1300之等角視圖。如圖所示，陽極插件1310顯示可自插件導件1326垂直卸下。在此，錐狀支撐邊1340、1342接受陽極插件1310之匹配錐狀邊1344、1346。如將說明，錐狀支撐邊亦提供密封表面，容易移除陽極插件1310。如圖所示，電鍍槽1300具備容易移除之陽極挾持具，其具有模支撐，有助於容易以自插件導件1326、1328昇舉之可分離的陽極插件1310、1312來維修。在此，陽極插件1312與插件導件1328可具有類似於對陽極插件1310與插件導件1326所示者之特點。亦參考第14圖，其顯示電鍍槽1300之俯視圖。在此，電鍍槽1300圖示具有陽極插件1310、1312。基板挾持具1320圖示配置在陽極插件1310、1312之間。線性馬達1322、1324圖示配置在基板挾持具1320之相對側上，並設置來驅動鄰近基板挾持具1320所挾持之晶圓之表面的剪力板1350、1352。亦圖示流體、氣動及電連接1314、1316。在此，陽極插件1310之凸緣1354與插件導件1326中的匹配凹穴1356嚙合達陽極插件1310與插件導件1326間之匹配界面之全長。密封1358亦配置在陽極插件1310之凸緣1354與插件導件1326中的匹配凹穴1356間達陽極插件1310與插件導件1326間之匹配界面之全長。在此，陽極插件1312與插件導件1328亦可具有類似於對陽極插件1310與插件導件1326所示者之特點。自插件導件1326拆卸陽極插件1310涉及如第13圖所示，排出陽極電解電流、移除界接緊固 件以及將陽極插件1310向上滑動。在此，錐狀邊1344、1346允許容易移除，並避免須抵抗O形環密封之拘束摩擦，因為當插件之下部朝向插件導件1326之底部，其與凹穴1356嚙合時，與密封1358及匹配凹穴1356之接觸可能僅在陽極插件1310之總高度之例如15%等。在此，陽極插件1310在凸緣1354與匹配凹穴1356間有周邊密封1356，其為用於容易拆卸之錐狀密封嚙合。於所揭示實施例之另一態樣中，可提供任何適當匹配特點。
現在參考第15圖，其顯示陽極插件1310之爆炸分解圖。如圖所示，陽極插件1310之爆炸分解圖顯示七個主組件。模組架1380收容分段柱環1382、陽極1384、膜支撐1386、離子交換膜1390、膜支撐1392及電成形屏蔽1394。電成形屏蔽1394可具有如2004年10月22日所提出及名稱為「用以流體處理工件之方法及設備」之美國專利申請案第10/971,726號所揭示之特點，在此，以參考方式併提其全文，以及如本案之前之1146P013798-US(I01)add s/n & file所揭示之特點，在此，以參考方式併提。將更詳細顯示之膜支撐1386、1392可為單件Ti水噴注切割圓板，其具有對離子交換膜1390之最小接觸，對最大活性膜區之支撐。在此，垂直棒亦防止可能導致不均勻沉積之氣泡截留。亦參考第16圖，其顯示陽極插件1312之爆炸分解圖，該模組具有類似於陽極插件1310之特點。如圖所示，陽極插件1312之爆炸分解圖顯示七個主組件。模組架1400收容支撐環1402、陽極1404、背側 膜支撐1406、膜1408、前側膜支撐1410及電成形屏蔽1412。亦參考第18圖，其顯示陽極插件1310之側視圖。在此，陽極插件1310形成室保持陽極電解液1311，其中，離子交換膜1390分離陽極電解液1311。陽極插件1310如圖示進一步具有經由陽極電連接1422連接至陽極匯流排1420之陽極。膜支撐1386可具有抗旋轉特點1424、1426、1428、1430，例如與模組架1380中之匹配凹穴匹配之指部。替代地，可提供任何適當的抗旋轉特點。同樣地，膜支撐1392亦可具有抗旋轉特點，使得第一陣列支撐1396及第二陣列支撐1398精密地對齊，以提供最大膜面積、防止氣泡截留以及均勻沉積，例如無圖案。在此，垂直棒對齊及膜支撐本身如圖示，無需保持螺栓。模組架1380中的O形環液封1432抵住離子交換膜1390而密封，以防止收容陽極1384之陽極電解液室與收容晶圓之陰極電解液室間的流體移動。亦參考第18圖，其顯示陽極插件1310之部分剖視圖。亦參考第19圖，其顯示陽極插件1310之部分剖視圖。周邊密封1434可配置在陽極1384與第一陣列支撐1396之間。又，額外密封可設在模組架1380與分段柱環1382之間。密封環1438可設有密封1440於密封環1438與模組架1380之間，可與周邊密封1434界接，並可用來作為用於陽極1384之定中心裝置。分段柱環1382可具有螺柱1436，其貫穿模組架1380突出，並用來作為多用途分段環，以支撐離子交換膜1390、陽極1384、膜支撐1386、1392及電場形成屏蔽 1394。一旦自電鍍槽1300移除陽極插件1310，即可如以下，在工作擡等上進行可保養組件之接近：1.放置陽極總成於工作擡上供接近離子交換膜1390及陽極1384。2.藉由從螺柱1436卸下螺帽，移除電場形成屏蔽1394。3.移除膜支撐1392。4.依需要移除離子交換膜1390並取代。在此，離子交換膜1390可為水噴注切割總成，其在對應於分段柱環1382中的螺柱1436上之螺栓圖案之位置具有孔1444。5.若須接近陽極，即移除膜支撐1386。6.藉由弄鬆及移除密封環1438，並接著移除陽極終端螺絲1446，移除陽極1384。7.依需要清潔或更換膜和陽極。8.按相反順序重組。替代地，可提供更多或更少步驟。
於所揭示實施例之一態樣中，電鍍槽1300沉積金屬至基板1321之表面。電鍍槽1300具有插件導件1326，其配置來保持處理電解液1327。基板挾持具1320耦接至插件導件1326，基板挾持具1320支撐基板1321，使得處理電解液1327與基板1321之表面接觸。陽極1384耦接至陽極電解液1311中的插件導件1326，且離子交換膜1390耦接至插件導件1326，使得離子交換膜1390令陽極電解液1311與處理電解液1327分離。離子交換膜1390藉耦接至插件導件1326並具有複數個第一陣列支撐1396之膜支撐1386支撐於第一側。離子交換膜1390藉耦接至插件導件1326並具有對齊複數個第一陣列支撐1396之複數個第二陣列支撐1398之膜支撐1392支撐於第二側。於另一態樣中，複數個第一陣列支撐1396包括第一垂直棒 陣列，且複數個第二陣列支撐1398包括第二垂直棒陣列，且其中，第一垂直棒陣列與第二垂直棒陣列對齊。於另一態樣中，基板挾持具1320、陽極1384及離子交換膜1390配置於插件導件1326中，使得金屬離子通過離子交換膜1390而進入處理電解液1327，補充基板1321上之沉積所耗盡之離子，且其中第一陣列支撐1396及第二陣列支撐1398具有防止泡沫截留之配置。於另一態樣中，基板1321之表面處於實質上垂直位向。
於所揭示實施例之一態樣中，提供電鍍槽1300，其適用來沉積金屬於基板1321之表面。電鍍槽1300具有插件導件1326，其配置來保持處理電解液1327。基板挾持具1320可卸地耦接至插件導件1326及基板1321，使處理電解液1327接觸基板1321之表面。陽極插件1310耦接至插件導件1326並配置來收容陽極電解液1311，陽極插件1310具有模組架1380、陽極1384以及耦接至模組架1380之離子交換膜1390以從插件導件1326卸除及插入其中而與陽極1384及離子交換膜1390成為一單元。離子交換膜1390耦接至配置於陽極1384與基板1321之表面間之模組架1380。
於所揭示實施例之一態樣中，提供電化學沉積設備，其適用來沉積金屬於基板之表面。電化學沉積設備具有框架，其配置來挾持處理電解液。基板挾持具可卸地耦接至框架，基板挾持具支撐基板於處理電解液中。陽極流體室可卸地耦接至框架，收容陽極電解液，並具有面對基板之 表面的陽極，陽極流體室進一步具有配置於陽極與基板之表面間之離子交換膜，陽極流體室可自框架卸下作為具有離子交換膜及陽極之單元。挾持具、陽極及膜配置於框架中，使來自陽極之離子通過離子交換膜而進入，且主要補充處理電解液中基板之表面上之離子沉積所耗盡之離子。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，基板表面處於實質上垂直位向。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，離子交換膜包括陽離子膜。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，陽極包括可溶陽極。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，陽極包括惰性陽極。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，處理電解液包括SnAg浴。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，陽極包括Sn陽極。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，陽極包括Cu陽極。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，離子交換膜使陽極電解液與處理電解液分離。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其適用來沉積金屬於基板之表面。電化學沉積設備具有框架，其配置來挾持處理電解液。基板挾持具耦接至框 架，基板挾持具支撐基板，使處理電解液接觸表面。陽極耦接至陽極電解液中的框架，且離子交換膜耦接至框架，使得離子交換膜將陽極電解液與處理電解液分開。離子交換膜藉耦接至框架並具有複數個第一陣列支撐之第一膜支撐支撐於第一側。離子交換膜藉耦接至框架並具有實質上對齊複數個第一陣列支撐之複數個第二陣列支撐之第二膜支撐支撐於第二側。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，複數個第一陣列支撐包括第一垂直棒陣列，且複數個第二陣列支撐包括第二垂直棒陣列，且其中，第一垂直棒陣列與第二垂直棒陣列實質上對齊。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，基板挾持具、陽極及離子交換膜配置於框架中，使得金屬離子通過離子交換膜而進入處理電解液，補充基板上之沉積所耗盡之離子，且其中第一及第二陣列支撐具有防止泡沫截留之配置。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，基板表面處於實質上垂直位向。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，離子交換膜包括陽離子膜。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，陽極包括可溶Sn陽極。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，處理電解液包括SnAg浴。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其適用來沉積金屬於基板之表面。電化學沉積設備具有框架，其配置來挾持處理電解液。基板挾持具可卸地耦接至框架，且基板挾持具支撐基板，使處理電解液接觸表面。陽極模組耦接至框架，且配置來收容陽極電解液，陽極模組具有模組架、陽極以及耦接至模組架之離子交換膜以從框架卸除及插入其中而與陽極及離子交換膜成為一單元。離子交換膜耦接至配置於陽極與基板之表面間之模組架。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，基板挾持具、陽極及離子交換膜配置於框架中，使得金屬離子通過離子交換膜而進入處理電解液，補充基板上之沉積所耗盡之離子。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，基板表面處於實質上垂直位向。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，離子交換膜包括陽離子膜。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，陽極包括可溶陽極。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，陽極包括惰性陽極。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，處理電解液包括SnAg浴。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設 備，其中，陽極包括Sn陽極。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，陽極包括Cu陽極。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，離子交換膜使陽極電解液與處理電解液分離。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供一種處理電解液補充模組，適用來將離子補充入具有第一陽極及第一陰極之基板電化學沉積設備中之處理電解液中，該補充模組具有第二陽極。處理電解液補充模組具有偏離該化學沉積設備之框架。處理電解液再循環室配置在框架中，該框架被配置來於補充模組與沉積設備間有處理電解液再循環。陽極室設在被耦接至該處理電解液再循環室之框架中，該陽極室具有第二陽極，其為可溶陽極，配置於其中供浸入副陽極電解液，並具有分離副陽極電解液與處理電解液之第一離子交換膜，該第一離子交換膜係陽離子膜。陰極室設在被耦接至處理電解液再循環室之框架中，該陰極室具有第二陰極，配置於其中供浸入副陰極電解液，並具有分離副陰極電解液與處理電解液之第二離子交換膜，該第二離子交換膜係單價選擇膜。
於所揭示實施例之另一態樣中，處理電解液補充模組設有攪動構件，其緊鄰第二陰極，可動地被耦接至陰極室中之框架，以攪動緊鄰第二陰極之副陰極電解液。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供處理電解液補充模組，其中，可溶第二陽極及第一離子交換膜被配置成， 來自可溶第二陽極之離子通過第一離子交換膜進入處理電解液。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供處理電解液補充模組，其中，陽極包括可溶Sn板。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供處理電解液補充模組，其中，陽極包括Sn丸。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供處理電解液補充模組，其中，處理電解液包括SnAg浴
於所揭示實施例之另一態樣中，提供處理電解液補充模組，其中，處理電解液包括SnAg浴，且其中，離子被補充入處理電解液中而無第二陽極之Ag污染。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供一種處理電解液補充模組，適用來將離子補充入具有第一陽極及第一陰極之基板電化學沉積設備中之處理電解液中，該補充模組具有第二陽極。處理電解液補充模組具有偏離化學沉積設備之框架。處理電解液再循環室配置在框架中，該框架被配置來於補充模組與沉積設備間有處理電解液再循環。框架中的陽極室被耦接至處理電解液再循環室之框架中，該陽極室具有第二陽極，其為可溶陽極，配置於其中供浸入副陽極電解液，並具有分離副陽極電解液與處理電解液之第一離子交換膜。框架中的緩衝室被耦接至處理電解液再循環室，該緩衝室內有緩衝溶液，並具有分離緩衝溶液與處理電解液之第二離子交換膜。框架中的陰極室被耦接至緩衝室，該陰極室具有第二陰極，配置於其中供浸入副陰 極電解液，並具有分離副陰極電解液與緩衝溶液之第三離子交換膜。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供處理電解液補充模組，其中，可溶第二陽極及第一離子交換膜被配置成，來自可溶第二陽極之離子通過第一離子交換膜進入處理電解液。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供處理電解液補充模組，其中，第一離子交換膜包括陽離子膜。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供處理電解液補充模組，其中，第二及第三離子交換膜包括第二及第三單價選擇膜。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供處理電解液補充模組，其中，第一離子交換膜包括陽離子膜，且其中，第二及第三離子交換膜包括第二及第三單價選擇膜。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供處理電解液補充模組，其中，陽極包括不可溶陽極及可溶Sn丸。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供處理電解液補充模組，其中，處理電解液包括SnAg浴。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供處理電解液補充模組，其中，第一離子交換膜選擇性通過離子，使之自陽極至處理電解液。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供處理電解液補充模組，其中，處理電解液包括SnAg浴，且其中，離子被補充入處理電解液中而無第二陽極之Ag污染。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供一種處理電解液補充模組，適用來將離子補充入具有第一陽極及第一陰極之基板電化學沉積設備中之處理電解液，該補充模組具有第二陽極。處理電解液補充模組具有偏離化學沉積設備之框架。處理電解液再循環室配置在框架中，該框架被配置來於補充模組與沉積設備間有處理電解液再循環。框架中之陽極室被耦接至處理電解液再循環室，該陽極室具有第二陽極，其為可溶陽極，配置於其中供浸入副陽極電解液，並具有分離副陽極電解液與處理電解液之第一離子交換膜。框架中之緩衝室被耦接至處理電解液再循環室，該緩衝室內有緩衝溶液，並具有分離緩衝溶液與處理電解液之第二離子交換膜。框架中之陰極室耦接至緩衝室，該陰極室具有第二陰極，配置於其中供浸入副陰極電解液，並具有分離副陰極電解液與緩衝溶液之第三離子交換膜。離子移除槽耦接至緩衝室。來自緩衝室之緩衝溶液經由離子移除槽再循環，該離子移除槽自緩衝溶液移除不要的離子。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供處理電解液補充模組，其中，可溶第二陽極和第一離子交換膜配置成，來自可溶第二陽極之離子通過第一離子交換膜進入處理電解液。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供處理電解液補充模組，其中，第一離子交換膜包括陽離子膜。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供處理電解液補充 模組，其中，第二及第三離子交換膜包括第二及第三單價選擇膜。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供處理電解液補充模組，其中，第一離子交換膜包括陽離子膜，且其中，第二及第三離子交換膜包括第二及第三單價選擇膜。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供處理電解液補充模組，其中，陽極包括不可溶陽極及可溶Sn丸。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供處理電解液補充模組，其中，處理電解液包括SnAg浴。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供處理電解液補充模組，其中，第一離子交換膜選擇性通過Sn2+離子，使之自陽極至處理電解液。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供處理電解液補充模組，其中，處理電解液包括SnAg浴，且其中，離子被補充入處理電解液中而無第二陽極之Ag污染。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供一種電化學沉積設備，適用來沉積金屬至基板表面。該電化學沉積設備具有沉積模組，其具有配置來保持處理電解液之沉積模組架。基板挾持具可卸地被耦接至沉積模組架，該基板挾持具支撐基板，該處理電解液接觸基板之表面，該基板用來作為第一陰極。第一可溶陽極被耦接至沉積模組架。提供一種處理電解液補充模組，適用來將離子補充入處理電解液中，該補充模組具有偏離沉積模組之補充模組架。處理電解液再循環室配置在補充模組架中，其被配置來於補充 模組與沉積模組間有處理電解液再循環。補充模組架中之陽極室被耦接至處理電解液再循環室，該陽極室具有第二可溶陽極，配置於其中供浸入副陽極電解液，並具有分離副陽極電解液與處理電解液之第一離子交換膜，該第一離子交換膜係陽離子膜。補充模組架中之陰極室被耦接至處理電解液再循環室，該陰極室具有第二陰極，配置於其中供浸入副陰極電解液，並具有分離副陰極電解液與處理電解液之第二離子交換膜，該第二離子交換膜係單價選擇膜。第一可溶陽極及第二可溶陽極兩者補充該處理電解液中為表面上沉積所耗盡的離子。
於所揭示實施例之另一態樣中，電化學沉積設備設有可動處理攪動構件，其可動地被耦接至緊鄰第二陰極之陰極室中之框架，以攪動接近第二陰極之副陰極電解液。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，沉積模組又具有可動處理攪動構件，其可動地被耦接至緊鄰基板之表面之沉積模組架，以在該基板之表面上方作流體攪動。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，沉積模組又具有配置在第一陽極與基板之表面間之處理離子交換膜。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，基板之表面處於實質上垂直位向。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，處理電解液包括SnAg浴。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，第一可溶陽極包括第一可溶Sn陽極，且其中，第二可溶陽極包括第二可溶Sn陽極。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，處理電解液包括SnAg浴，且其中，離子被補充入處理電解液中而無第二陽極之Ag污染。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供一種電化學沉積設備，適用來沉積金屬至基板表面。電化學沉積設備具有沉積模組，其具有配置來保持處理電解液之沉積模組架。基板挾持具可卸地被耦接至沉積模組架，該基板挾持具支撐基板，該處理電解液接觸基板之表面，該基板用來作為第一陰極。第一可溶陽極被耦接至該沉積模組架。處理電解液補充模組適用來補充離子於處理電解液中，該處理電解液補充模組具有偏離沉積模組之補充模組架。處理電解液再循環室配置在補充模組架中，其被配置來於補充模組與沉積模組間有處理電解液再循環。補充模組架中之陽極室被耦接至處理電解液再循環室，該陽極室具有第二可溶陽極，配置於其中供浸入副陽極電解液，並具有分離副陽極電解液與處理電解液之第一離子交換膜。補充模組架中之緩衝室被耦接至處理電解液再循環室，該緩衝室內有緩衝溶液，並具有分離緩衝溶液與處理電解液之第二離子交換膜。補充模組架中之陰極室耦接至緩衝室，該陰極室具有第二陰極，配置於其中供浸入副陰極電解液，並具有分離副陰極電解液與緩衝溶液之第三離子交換膜。第一可溶 陽極及第二可溶陽極兩者補充處理電解液中為表面上之離子沉積所耗盡的離子。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，具有離子移除槽，其被耦接至緩衝室。來自緩衝室之緩衝溶液被再循環經離子移除槽，該離子移除槽自該緩衝溶液移除不要的離子。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，沉積模組又包括可動處理攪動構件，其可動地被耦接至緊鄰基板之表面之沉積模組架，以在基板之表面上方作流體攪動。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，沉積模組又包括被配置在第一陽極與基板之表面間之處理離子交換膜。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，基板表面處於實質上垂直位向。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，處理電解液包括SnAg浴。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，第一可溶陽極包括第一可溶Sn陽極，且其中，第二可溶陽極包括第二可溶Sn陽極。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，第一離子交換膜包括第一陽離子膜，且其中，第二及第三離子交換膜分別包括第二及第三單價選擇膜。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設 備，其中，處理電解液包括SnAg浴，且其中，離子被補充於處理電解液中，而無第二陽極之Ag污染。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供一種電化學沉積設備，適用來沉積金屬至基板表面。電化學沉積設備具有沉積模組，其具有配置來保持處理電解液之沉積模組架。基板挾持具可卸地被耦接至沉積模組架，該基板挾持具支撐基板，該處理電解液接觸基板之表面，該基板用來作為第一陰極。第一可溶陽極被耦接至該沉積模組架。沉積模組具有可組構之處理電解液補充模組界面端口，其在第一組構中被配置來與處理電解液補充模組界接，且在第二組構中不與處理電解液補充模組界接，其中，該處理電解液補充模組並非該電化學沉積設備之一部分。處理電解液補充模組適用來補充離子於處理電解液中，該處理電解液補充模組具有偏離沉積模組之補充模組架。處理電解液再循環室配置在補充模組架中，其被配置來於補充模組與沉積模組間有處理電解液再循環。補充模組架中之陽極室被耦接至處理電解液再循環室，該陽極室具有第二可溶陽極，配置於其中供浸入副陽極電解液，並具有分離副陽極電解液與處理電解液之第一離子交換膜。補充模組架中之陰極室耦接至處理電解液再循環室室，該陰極室具有第二陰極，配置於其中供浸入副陰極電解液，並具有分離副陰極電解液與處理電解液之第二離子交換膜。在第一組構中，第一可溶陽極及第二可溶陽極兩者補充處理電解液中為表面上沉積所耗盡的離子。在第二組構中，第一可溶陽極補 充處理電解液中為表面上沉積所耗盡的離子。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，可組構之處理電解液補充模組界面端口包括處理電解液入口端口以及與沉積模組架流體連通之處理電解液出口端口，在第一組構中，處理電解液入口端口與處理電解液出口端口被耦接成與補充模組流體連通，而在第二組構中，處理電解液入口端口與處理電解液出口端口被解耦接成不與補充模組流體連通。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，沉積模組又包括可動處理攪動構件，其可動地被耦接至緊鄰基板之表面之沉積模組架，以在基板之表面上方作流體攪動。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，沉積模組又包括被配置在第一陽極與基板之表面間之處理離子交換膜。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，基板表面處於實質上垂直位向。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，處理電解液包括SnAg浴。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，第一可溶陽極包括第一可溶Sn陽極，且其中，第二可溶陽極包括第二可溶Sn陽極。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，第一離子交換膜包括陽離子膜，且其中，第二 離子交換膜包括單價選擇膜。
於所揭示實施例之另一態樣中，提供電化學沉積設備，其中，處理電解液包括SnAg浴，且其中，離子被補充於處理電解液中，而無第二陽極之Ag污染。
須知，以上說明只是解說所揭示實施例之態樣。在不悖離所揭示實施例之態樣下，熟於本技藝人士可想出各種替代及修改。因此，所揭示實施例之態樣意圖涵蓋落在所附申請專利範圍之範疇內的所有此種替代、修改及變更。又，不同特點載於彼此不同之附屬或獨立申請專利範圍之僅存事實並非意指此等特點之組合無法被有利地使用，此一組合仍在本發明態樣之範疇內。

Claims (42)

  1. 一種處理電解液補充模組，適用來將離子補充入具有第一陽極及第一陰極之基板電化學沉積設備中之處理電解液中，該補充模組具有第二陽極，該處理電解液補充模組包括：框架，係偏離該化學沉積設備；處理電解液再循環室，係設在該框架中，該框架被配置來使該處理電解液於該補充模組與該沉積設備之間再循環；陽極室，係設在被耦接至該處理電解液再循環室之該框架中，該陽極室具有配置於其中供浸入副陽極電解液的該第二陽極，其為可溶陽極，並具有分離該副陽極電解液與該處理電解液之第一離子交換膜，該第一離子交換膜係陽離子膜；以及陰極室，係設在被耦接至該處理電解液再循環室之該框架中，該陰極室具有配置於其中供浸入副陰極電解液的第二陰極，並具有分離該副陰極電解液與該處理電解液之第二離子交換膜，該第二離子交換膜係單價選擇膜。
  2. 如申請專利範圍第1項之處理電解液補充模組，又包括攪動構件，係緊鄰該第二陰極，可動地被耦接至該陰極室中之該框架，以攪動緊鄰該第二陰極之該第二陰極電解液。
  3. 如申請專利範圍第1項之處理電解液補充模組，其中，該可溶第二陽極及該第一離子交換膜被配置成使來 自該可溶第二陽極之離子通過該第一離子交換膜進入該處理電解液。
  4. 如申請專利範圍第1項之處理電解液補充模組，其中，該陽極包括可溶Sn板。
  5. 如申請專利範圍第1項之處理電解液補充模組，其中，該陽極包括可溶Sn丸。
  6. 如申請專利範圍第1項之處理電解液補充模組，其中，該處理電解液包括SnAg浴。
  7. 如申請專利範圍第1項之處理電解液補充模組，其中，該處理電解液包括SnAg浴，且其中，離子被補充入該處理電解液中而無該第二陽極之Ag污染。
  8. 一種處理電解液補充模組，適用來將離子補充入具有第一陽極及第一陰極之基板電化學沉積設備中之處理電解液中，該補充模組具有第二陽極，該處理電解液補充模組包括：框架，係偏離該化學沉積設備；處理電解液再循環室，係設在該框架中，該框架被配置來使該處理電解液於該補充模組與該沉積設備之間再循環；陽極室，係設在被耦接至該處理電解液再循環室之該框架中，該陽極室具有配置於其中供浸入副陽極電解液的該第二陽極，其為可溶陽極，並具有分離該副陽極電解液與該處理電解液之第一離子交換膜；緩衝室，係設在被耦接至該處理電解液再循環室之該 框架中，該緩衝室內有緩衝溶液配置於其中，並具有分離該緩衝溶液與該處理電解液之第二離子交換膜；以及陰極室，係設在被耦接至該緩衝室之該框架中，該陰極室具有配置於其中供浸入副陰極電解液的第二陰極，並具有分離該副陰極電解液與該緩衝溶液之第三離子交換膜。
  9. 如申請專利範圍第8項之處理電解液補充模組，其中，該可溶第二陽極及該第一離子交換膜被配置成使來自該可溶第二陽極之離子通過該第一離子交換膜進入該處理電解液。
  10. 如申請專利範圍第8項之處理電解液補充模組，其中，該第一離子交換膜包括陽離子膜。
  11. 如申請專利範圍第8項之處理電解液補充模組，其中，該第二及第三離子交換膜包括第二及第三單價選擇膜。
  12. 如申請專利範圍第8項之處理電解液補充模組，其中，該第一離子交換膜包括陽離子膜，且其中，該第二及第三離子交換膜包括第二及第三單價選擇膜。
  13. 如申請專利範圍第8項之處理電解液補充模組，其中，該陽極包括可溶Sn陽極。
  14. 如申請專利範圍第8項之處理電解液補充模組，其中，該處理電解液包括SnAg浴。
  15. 如申請專利範圍第8項之處理電解液補充模組，其中，該處理電解液包括SnAg浴，且其中，離子被補充 入該處理電解液中而無該第二陽極之Ag污染。
  16. 如申請專利範圍第8至15項中任一項之處理電解液補充模組，又包括：離子移除槽，係被耦接至該緩衝室；其中，來自該緩衝室之緩衝溶液被再循環經該離子移除槽，且該離子移除槽自該緩衝溶液移除不要的離子。
  17. 一種電化學沉積設備，適用來沉積金屬至基板之表面，該電化學沉積設備包括：沉積模組，係具有配置來保持處理電解液之沉積模組架；基板挾持具，係可卸地耦接至該沉積模組架，該基板挾持具支撐該基板，該處理電解液接觸該基板之該表面，該基板用來作為第一陰極；第一可溶陽極，係耦接至該沉積模組架；以及如申請專利範圍第1至7項中任一項之處理電解液補充模組，其中，該第一可溶陽極及該第二陽極兩者補充該處理電解液中被該表面上之離子沉積所耗盡的離子。
  18. 如申請專利範圍第17項之電化學沉積設備，其中，該沉積模組又包括可動處理攪動構件，係可動地耦接至緊鄰該基板之該表面之該沉積模組架，以在該基板之該表面上方作流體攪動。
  19. 如申請專利範圍第17項之電化學沉積設備，其中，該沉積模組又包括被配置在該第一陽極與該基板之該 表面間之處理離子交換膜。
  20. 如申請專利範圍第17項之電化學沉積設備，其中，該基板之該表面處於實質上垂直位向。
  21. 如申請專利範圍第17項之電化學沉積設備，其中，該處理電解液包括SnAg浴。
  22. 如申請專利範圍第17項之電化學沉積設備，其中，該第一可溶陽極包括第一可溶Sn陽極，且其中，該第二可溶陽極包括第二可溶Sn陽極。
  23. 如申請專利範圍第17項之電化學沉積設備，其中，該處理電解液包括SnAg浴，且其中，離子被補充入該處理電解液中而無該第二陽極之Ag污染。
  24. 一種電化學沉積設備，適用來沉積金屬至基板之表面，該電化學沉積設備包括：沉積模組，係具有配置來保持處理電解液之沉積模組架；基板挾持具，係可卸地耦接至該沉積模組架，該基板挾持具支撐該基板，該處理電解液接觸該基板之該表面，該基板用來作為第一陰極；第一可溶陽極，係耦接至該沉積模組架；以及如申請專利範圍第8至15項中任一項之處理電解液補充模組，其中，該第一可溶陽極及該第二可溶陽極兩者補充該處理電解液中被該表面上之離子沉積所耗盡的離子。
  25. 如申請專利範圍第24項之電化學沉積設備，又 包括：離子移除槽，係耦接至該緩衝室，其中，來自該緩衝室之緩衝溶液被再循環經該離子移除槽，且該離子移除槽自該緩衝溶液移除不要的離子。
  26. 如申請專利範圍第24項之電化學沉積設備，其中，該沉積模組又包括可動處理攪動構件，係可動地被耦接至緊鄰該基板之該表面之該沉積模組架，以在該基板之該表面上方作流體攪動。
  27. 如申請專利範圍第24項之電化學沉積設備，其中，該沉積模組又包括被配置在該第一陽極與該基板之該表面間之處理離子交換膜。
  28. 如申請專利範圍第24項之電化學沉積設備，其中，該基板之該表面處於實質上垂直位向。
  29. 如申請專利範圍第24項之電化學沉積設備，其中，該第一可溶陽極包括第一可溶Sn陽極，且其中，該第二可溶陽極包括第二可溶Sn陽極。
  30. 如申請專利範圍第24項之電化學沉積設備，其中，該第一離子交換膜包括陽離子膜，且其中，該第二及第三離子交換膜分別包括第二及第三單價選擇膜。
  31. 如申請專利範圍第24項之電化學沉積設備，其中，該處理電解液包括SnAg浴，且其中，離子被補充入該處理電解液中而無該第二陽極之Ag污染。
  32. 一種電化學沉積系統，包括電化學沉積設備及處理電解液補充方法，適用來沉積金屬至基板之表面，該電 化學沉積設備包括：沉積模組，係具有配置來保持處理電解液之沉積模組架；基板挾持具，係可卸地耦接至該沉積模組架，該基板挾持具支撐該基板，該處理電解液接觸該基板之該表面，該基板用來作為第一陰極；第一可溶陽極，係耦接至該沉積模組架；以及該沉積模組，係具有可組構之處理電解液補充模組界面端口，在第一組構中被配置來與處理電解液補充模組界接，且在第二組構中被配置來不與該處理電解液補充模組界接，其中，該處理電解液補充模組並非該電化學沉積設備之一部分。
  33. 如申請專利範圍第32項之電化學沉積系統，其中，該處理電解液補充模組適用來補充該處理電解液中之離子，該處理電解液補充模組具有偏離該沉積模組之補充模組架。
  34. 如申請專利範圍第32或33項之電化學沉積系統，其中，該設備又包括：處理電解液再循環室，係設在該補充模組架中，該補充模組架被配置來使該處理電解液於該補充模組與該沉積模組之間再循環；陽極室，係設在被耦接至該處理電解液再循環室之該補充模組架中，該陽極室具有配置於其中供浸入副陽極電解液的第二可溶陽極，並具有分離該副陽極電解液與該處 理電解液之第一離子交換膜；以及陰極室，係設在被耦接至中該處理電解液再循環室之該補充模組架中，該陰極室具有配置於其中供浸入該副陰極電解液的第二陰極，並具有分離該副陰極電解液與該處理電解液之第二離子交換膜，其中，在該第一組構中，該第一可溶陽極及該第二可溶陽極兩者補充該處理電解液中被該表面上之離子沉積所耗盡的離子，且其中，在該第二組構中，該第一可溶陽極補充該處理電解液中被該表面上之離子沉積所耗盡的離子。
  35. 如申請專利範圍第34項之電化學沉積系統，其中，該可組構之處理電解液補充模組界面端口包括處理電解液入口端口以及與該沉積模組架流體連通之處理電解液出口端口，在該第一組構中，該處理電解液入口端口與該處理電解液出口端口被耦接成與該補充模組流體連通，而在該第二組構中，該處理電解液入口端口與該處理電解液出口端口被解耦接成不與該補充模組流體連通。
  36. 如申請專利範圍第34項之電化學沉積系統，其中，該沉積模組又包括可動處理攪動構件，係可動地耦接至緊鄰該基板之該表面之該沉積模組架，以在該基板之該表面上方作流體攪動。
  37. 如申請專利範圍第34項之電化學沉積系統，其中，該沉積模組又包括被配置在該第一陽極與該基板之該表面間之處理離子交換膜。
  38. 如申請專利範圍第34項之電化學沉積系統，其中，該基板之該表面處於實質上垂直位向。
  39. 如申請專利範圍第34項之電化學沉積系統，其中，該處理電解液包括SnAg浴。
  40. 如申請專利範圍第34項之電化學沉積系統，其中，該第一可溶陽極包括第一可溶Sn陽極，且其中，該第二可溶陽極包括第二可溶Sn陽極。
  41. 如申請專利範圍第34項之電化學沉積系統，其中，該第一離子交換膜包括陽離子膜，且其中，該第二離子交換膜包括單價選擇膜。
  42. 如申請專利範圍第34項之電化學沉積系統，其中，該處理電解液包括SnAg浴，且其中，離子被補充入該處理電解液中而無該第二陽極之Ag污染。
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