TWI667374B - 用於電鍍槽中之均勻流動行為的方法 - Google Patents

Abstract

提供用於在晶圓上沉積金屬層的設備和方法。第二堰位於主堰的下方區域，使得在電鍍期間超過主堰的溢流電鍍溶液以方位角實質均勻分布的方式流動。提供藉由在電鍍溶液溢出主堰、保持主堰與溢流的電鍍溶液接觸並流至第二堰之上使得而溢流為實質均勻之方位角分布時，在晶圓程序之間增加流速以電鍍晶圓的方法。

Description

用於電鍍槽中之均勻流動行為的方法

本發明係關於電鍍金屬的技術，尤其是關於在電鍍槽中產生均勻流動行為的方法。

「將金屬層沉積至晶圓上」(又稱為「電鍍」或「電沉積」)往往是製造積體電路或半導體元件中的關鍵步驟。受到電鍍程序的基板包括300mm的晶圓與450mm的晶圓。通常將銅電鍍至半導體晶圓上以供積體電路的元件接線之用。

電鍍槽用以在電鍍程序中提供金屬電解質在其內沉積於晶圓上的電鍍溶液。電鍍槽可具有諸多零部件，包括具有腔壁的腔室、晶圓支架、陽極區域、電鍍溶液區域、分隔該等區域的薄膜、各種流入口以及電鍍溶液收集區域，其中溢流的電鍍溶液在電鍍溶液收集區域予以收集以進行過濾、再循環、然後重新將其引入電鍍溶液。

晶圓上所沉積之金屬層的品質為當代晶圓電鍍處理的主要考量。因為在所沉積之金屬膜上的缺陷(例如凹部、突出或粒子)經常會降低晶圓的效能及產率，故在電鍍程序中希望有均勻無缺陷的晶圓。

在晶圓上沉積金屬的設備與方法說明於此。設備涉及電鍍實質上無缺陷且均勻之金屬層至晶圓上的電鍍槽，包括設置為在電鍍期間支撐半導體晶圓並使晶圓浸沒於電鍍溶液的晶圓支架、用於在電鍍期間接收流過電鍍槽之電鍍溶液的流入口、用於在電鍍期間移除流動電解液的流出口、以及腔室壁。腔室壁包括：腔室壁頂表面上的主堰，其中電鍍溶液在電鍍期間、離開流出口以前會溢過該主堰的頂表面、以及位於主堰下方區域的第二堰，其中溢流電鍍溶液於該處積聚並保持與溢出主堰的電鍍溶液接觸， 電鍍溶液因而以方位角(azimuthally) 實質均勻分布的方式溢出主堰。

在各實施例中，電鍍槽也包括在電鍍期間用於支撐陽極的區域。根據某些實施例，電鍍槽也包括陰極區域，其中用於支撐陽極的區域是分隔的陽極腔室。某些實施例中，陰極區域與分隔的陽極腔室係由薄膜所分隔。根據某些實施例，第二堰及主堰為單一結構的各個部件。

某些實施方式中，第二堰與主堰並非是相同單一結構的部件。本實施方式的各實施例中，第二堰包括彈性體。

各實施例中，第二堰位於離主堰少於10公厘(millimeters，mm)處，其中該位置係從主堰頂部與第二堰頂部之間的距離所估測。某些實施例中，第二堰位在離主堰約1與約4mm之間的地方。

根據某些實施例，第二堰界定出頂部至底部估測約在1mm與約2mm之間的緣溝(moat)。各實施例中，緣溝由腔室壁部分界定。各實施例中，第一斜面連接主堰至緣溝而第二斜面連接緣溝至第二堰。緣溝的基部可以為水平形狀或彎曲形狀。

電鍍槽也可包括設置為控制電鍍槽之電鍍溶液流速的控制器，使得流速在電鍍晶圓及電鍍其後的晶圓之間增加。某些實施例中，電鍍槽設置為可在電鍍期間容納體積流速約在2與約30公升之間的電解液。

方法則涉及在電鍍槽中將金屬層電鍍到晶圓上，包括在以電鍍溶液電鍍第一半導體晶圓時，以第一流速將電鍍溶液流至電鍍槽、自電鍍溶液移除第一晶圓、在電鍍第一半導體晶圓之後將電鍍溶液流增為第二流速、將電鍍溶液流速降至約第一流速、以及在第二半導體晶圓接觸流動電鍍溶液時，對第二半導體晶圓電鍍。電鍍溶液溢出主堰至位於主堰下方區域的第二堰，其中溢流的電鍍溶液在該區域積聚並保持與溢出主堰的電鍍溶液接觸，溢出主堰的電鍍溶液溢流因而在方位角上為實質均勻分布。

根據某些實施例，本方法更包括將晶圓向晶圓上的進入處傾斜，並在流動電鍍溶液前，將電鍍槽以低於約0.15°的角度向晶圓上的進入處傾斜。

根據各實施例，第一流速在約2L/min與約20L/min之間。各實施例中，電鍍溶液以第二流速流動約20秒。作為範例，第二體積流速可以比第一體積流速快約1.2至約5倍。某些實施例中，當電鍍溶液以第二流速流動時，在距電鍍溶液之頂表面中心150mm處的電鍍溶液在約5秒之內溢出主堰。換言之，電鍍溶液可放射狀地在約5秒之內流動超過約50mm的距離。

第二堰與主堰為單一結構的個別部件。某些實施例中，第二堰位於離主堰少於10mm處，其中該位置由主堰頂部與第二堰頂部之間測得。某些實施例中，第二堰位於離主堰約1與約4mm之間的位置。

各實施例中，第二堰與主堰並非為相同之單一結構的部件。在這些實施例的一部分中，第二堰包括彈性體。

根據各實施例，第二堰界定出由頂部至底部估測在約1mm與約3mm之間的緣溝。這些實施例的一部分中，緣溝的邊界由腔室壁所部分界定。

這些及其他態樣在以下進一步參照圖式所說明。

以下的說明中，提出諸多特定細節以提供所呈現之實施例的完善理解。所揭露的實施例可在沒有部分或全部此等特定細節的情況下實施。其他情形中，習知的程序操作不予詳述以免不必要地混淆所揭露的實施例。雖然所揭露的實施例將結合特定實施方式說明，但可理解到這並非意欲限制所揭露的實施例。

積體電路的製造往往涉及在電鍍槽中電鍍晶圓或基板。電鍍(又稱為電沉積)可涉及將金屬層沉積到晶圓上。電鍍槽可具有若干零部件，包含晶圓支架、陽極區域、電鍍溶液區域、分隔此等區域的薄膜、固定薄膜的陽極支架、用於流動電鍍溶液或陽極電解溶液的各種流入口、電鍍浴中之電鍍溶液所溢出的腔室壁、以及由外壁所圍繞的溢流電鍍溶液收集區域。為了本揭露書的目的，雖然電鍍溶液意指在電鍍溶液區域的流體且有時稱為「電鍍浴」，電鍍溶液區域亦可稱為「陰極腔室」。相反地，「電鍍浴貯存器」指電鍍溶液在該處予以儲存以受到過濾並循環至電鍍溶液區域的貯存器。

通常，晶圓上的金屬(像是銅)電沉積是藉由將陽極與晶圓(陰極)置於以電解質之電鍍浴(電鍍溶液)所填充的腔室，並施加電流使得溶液中的金屬離子至晶圓之上所發生。電鍍期間，在電鍍溶液溢出腔室壁的頂表面(又稱為「堰」)並落入收集區域的時候，電鍍溶液持續地流入電鍍浴。所收集的溢流電鍍溶液接著返回電鍍溶液貯存器、受到過濾然後再循環而回流進入電鍍浴。

許多電鍍槽具有腔室壁，使得腔室壁的內表面與腔室壁的頂表面以約90°的角度連接，或者腔室壁的外表面與腔室壁的頂表面以約90°的角度連接，或兩者皆是。某些電鍍槽也具有腔室壁，其中在該處的頂表面具有以90°連接外表面的水平部分，以及從水平部分往腔室中心的方向傾斜向下並以大於90°的角度與內壁接合的內傾斜部分。

電鍍的目標是在晶圓上沉積實質均勻的金屬層。離開電鍍浴的均勻電鍍溶液溢流可促進均勻的沉積。此外，均勻溢流可助於從電鍍浴中快速移除會引致缺陷的成分。在可觀察到均勻溢流的電鍍槽中，藉由在方位角實質均勻分布方向上所溢出腔室壁之堰的放射狀流動，會引致缺陷的粒子、氣泡與其他殘骸可離開電鍍浴並進入收集區域。在以適度的高速(例如，以5秒或更少的時間從電鍍浴表面的內側位置流至堰)發生360度的放射狀流動時，可達到良好的結果。

當前用於產生均勻溢流的方法包括傾斜電鍍槽。晶圓上的位置往往根據時鐘上的位置來標明，使其有1點鐘位置、2點鐘位置、3點鐘位置、4點鐘位置、5點鐘位置、6點鐘位置、7點鐘位置、8點鐘位置、9點鐘位置、10點鐘位置、11點鐘位置與12點鐘位置。以電鍍溶液所充滿之電鍍腔室俯視圖的對應位置也仿效相同的慣例，使得晶圓上的1點鐘位置對應腔室圓周上的1點鐘位置、晶圓上的2點鐘位置對應腔室圓周上的2點鐘位置等等。為了本揭露書的目的，傾斜晶圓的進入處位於6點鐘位置，使得晶圓在6點鐘位置向下傾斜並在6點鐘位置先行進入電鍍浴。

將晶圓傾斜使得晶圓的進入處首先下沉進入電解質電鍍浴中，一般認為隨著晶圓沉降進入電鍍溶液，則會減少或消弭在晶圓下受捕集的氣泡。將電鍍槽往進入處傾斜，會使得在晶圓首先進入電解質電鍍浴之電鍍浴部分的電鍍溶液在此區域增加流速，並且一般認為，因為沉降晶圓進入電鍍溶液中時的快速沖洗粒子或氣泡，電鍍溶液中的粒子或氣泡因而減少或移除。

水平校準為用於將晶圓缺陷降到最低並產生均勻溢流的另一種方法，使得電鍍槽實質上垂直於重力方向而使流體得以均勻流出腔室壁邊緣。在完成調整使得電鍍槽水平前，電鍍槽可受到監測及評估。各種其他實施方式或這些實施方式的任意結合已用於在晶圓上產生更為均勻的電沉積。

可使用各種方法以評估電鍍溶液是否可均勻溢流。評估溢流效果特性的方法為氣泡淨空測試。在氣泡淨空測試的實施方式中，氣泡位於電鍍溶液表面上的一處，且在記錄氣泡溢出堰壁以離開電鍍槽的所需時間時，監測該氣泡在表面上所行經的軌跡。氣泡可位於靠近腔室壁之頂表面的各個位置，像是在電鍍浴表面上的6點鐘位置處或12點鐘位置處。氣泡淨空測試可涉及將氣泡置於電鍍浴表面上離電鍍浴表面中心約150mm的每一處(1點鐘位置、2點鐘位置等等)。每一氣泡的流動路徑由在該處之流體的局部行為所支配，並可做出觀測以評估移動氣泡的路徑與氣泡離開腔室的所需時間。許多情況中，係意欲氣泡在預定時間內沿放射狀軌跡至腔室壁，使得溢流可在方位角上為實質均勻分布。例如(僅作為範例)，分配在電鍍腔室中距電鍍溶液表面中心150mm處之3點鐘位置的氣泡應當在自分配之時起算低於5秒鐘之內於3點鐘位置溢流出堰。氣泡離開腔室的所需時間可能因為電鍍溶液而有所變化或隨電鍍槽不同而不同。用於在晶圓上電鍍銅的某些電鍍槽中，氣泡離開腔室的期望所需時間在約3與約5秒之間。氣泡測試的結果可在之後用於決定電鍍槽或電鍍槽的零部件是否需要像是微調水平校準的調整，以符合供低缺陷電鍍所用的氣泡移除軌跡及時間規格。

考量到「以水平校準在包含相同硬體之電鍍槽上重現流體行為模式」係難以達成或甚至不可能達成。已在晶圓沉降之前實施上述的傾斜方法，以試圖在晶圓首先進入電鍍溶液的區域獲得合意的氣泡淨空時間。然而，因為每一電鍍槽在溢流路徑上可能展現出差異，故必須對每一電鍍槽的每一沉積進行水平校準。即使以雷同的方式安裝設備，氣泡離開的表現行為仍未必可以重複，這暗示著除了水平校準以外，還有另一導致不可重現氣泡離開之表現行為的效應。即使是在水平的電鍍槽中，流體的溢流也未必均勻。雖然在某些位置的某些氣泡可能循著放射狀軌跡並在可接受的時間內溢流出堰，但其他氣泡可能不會沿著放射狀軌跡、或可能無法符合時間規格、或兩者皆無法達成，這演示出未能令人滿意的流體流動表現。

針對「流體如何溢流出標準電鍍槽之堰」的封閉分析在流體行為上顯示了出乎意料的結果。在水平電鍍槽中，原先係預期電鍍溶液會從腔室中心以最短路徑放射狀地流抵腔室邊緣。然而，卻觀察到產生堰壁之濕潤現象的「濕潤」與「乾燥」區域而使得流體流動的效果為非對稱。某些情況中，氣泡可能僅在朝腔室「溼潤」區域的非放射狀方向上移動，然後與層流結合離開該區域。與「溼潤」之腔室壁外區域相連的堰區域充分分隔的某些氣泡可能打轉移動、在局部區域極慢地移動及/或未能抵達堰而離開腔室。

圖1A描述在水平電鍍槽內之腔室的兩視圖。圖1A-1為靠近腔室壁101之頂表面或堰105的外壁區域103側視圖。腔室壁101係從一方位角的位置視之，使得腔室壁101的中心往觀察者的方向彎曲，而腔室壁的左右邊緣則彎曲遠離觀察者。抵達腔室壁101之堰105的電鍍溶液可移動直至其捲入引導溶液沿著外區域103向下而溢出腔室壁101、路徑107a、107b、109a、 109b、109c、109d、109e、109f、或109g之其中一者的層流。如圖所示，在標準電鍍槽中，電鍍溶液優先沿著路徑107a、107b、109a、 109b、109c、109d、109e、109f、和109g向下溢出腔室壁101，而在區域111a與111b中完全無電鍍溶液。此等溢流路徑的離開行為可導致其位置隨著電鍍槽不同而無法重現的「乾燥」區域111a與111b。像是區域111a與111b的「乾燥」區域及「溼潤」區域可能在圍繞整個腔室之腔室壁101之堰105附近的整體外區域103各處交替。

圖1A-2顯示本現象的另一視圖。圖1A-2為具有以電鍍溶液充滿之腔室的水平標準電鍍槽俯視圖。位於浴表面上、沿著圓周路徑121並在離電鍍溶液表面中心150mm之1點鐘位置、2點鐘位置等等之每一處的電鍍溶液可能以各種不同的路徑行進而離開腔室。例如，位於10點鐘、11點鐘、12點鐘以及1點鐘位置的電鍍溶液可分別展現出在路徑160、161、162與151上的放射狀溢流而溢出堰105離開腔室。位於5點鐘與6點鐘位置的電鍍溶液也分別展現出路徑155與156上的放射狀溢流而溢出堰105離開腔室。然而，位於7點鐘、8點鐘與9點鐘位置的電鍍溶液分別以隨機路徑157、158、159移動直到其捲入路徑156的層流，從而導致「乾燥」區域111a。位於2點鐘、3點鐘與4點鐘位置的電鍍溶液也分別在路徑152、153與154上隨機移動直到其捲入路徑155的層流，從而導致另一「乾燥」區域111b。圖1A-1與1A-2說明了導致「溼潤」與「乾燥」區域的不均勻溢流和堰範例。還會經常面臨其他的不均勻分布。流動路徑藉由沿著圓周路徑121擺置氣泡並觀察其行為而加以觀察。

更為挑戰性的問題可產生在電鍍程序期間而電鍍槽為傾斜的情況，且在這些傾斜的標準電鍍槽中可觀察到類似的現象。圖1B描述在傾斜電鍍槽內之腔室部分的兩視圖。圖1B-1為腔室壁101之頂表面堰105附近的外壁區域103側視圖。腔室朝觀察者的方向傾斜，使得腔室在腔室壁101的中心處朝觀察者的方向往前傾斜。腔室壁101由一方位角的位置視之，使得腔室壁101的中心可往觀察者的方向彎曲，而腔室壁101的左右邊緣則彎曲遠離觀察者。抵達腔室壁101之堰105的電鍍溶液可改向直至其捲入路徑109a、 109b、109c、109d、109e、109f、和109g上的層流。注意與圖1A的比較，因為腔室是傾斜的，所描述之圖中在左右邊緣的電鍍溶液可沿著路徑109a、 109b、109c、109d、109e、109f、和109g之其中一者行進。因為電鍍溶液優先沿著路徑109a、 109b、109c、109d、109e、109f、和109g之其中一者向下溢流，此溢流行為導致乾燥區域111c與111d。

圖1B-2顯示傾斜腔室中之此現象的另一視圖。圖1B-2描述往6點鐘位置傾斜超過0.1°的電鍍槽，沿著圓周路徑121、於任何離電鍍溶液表面中心150mm處之進入處的氣泡(或在電鍍浴上的任何表面特徵)將主要受到往6點鐘位置方向的重力吸引。這引起一異常獨特的問題，因為位於10點鐘、11點鐘、12點鐘、1點鐘與2點鐘位置的氣泡在離開腔室之前，以較長時間及較長距離分別沿路徑180、181、182、171與172向下行進穿過晶圓受到電鍍的電鍍溶液中心。

標準腔室壁邊緣的輪廓及腔室壁材料的疏水本質可能會增進在腔室壁101之外區域103上的不均衡流體行為。因此，當前的電鍍程序致力於具有均勻的溢流行為以在受沉積的晶圓上減少缺陷。

於此提供者係產生實質上無缺陷及均勻之電鍍晶圓的設備及方法。一般而言，所揭露的實施例涉及位於主堰下方區域的第二堰，其中電鍍溶液從電鍍槽中溢出主堰、到位於主堰與第二堰之間的區域上、溢出第二堰至腔室外的收集區域。可觀察到均勻的溢流行為。 設備

於此揭露的各種設備涉及包括位於腔室壁之主堰或頂表面下方之第二堰的電鍍槽，使得溢流的電鍍溶液首先流溢出主堰、積聚在主堰與第二堰之間、鄰接腔室壁之外區域的區域，接著流溢出第二堰而進入腔室外的收集區域。對於水平與傾斜的電鍍槽，第二堰的使用實質改善了溢出腔室壁的溢流均勻性。

第二堰可裝配於各種類型的電鍍槽。圖2A描述在腔室壁201之外區域203上、主堰205下方具有第二堰270之電鍍槽200的斜向側視剖面。電鍍槽200可具有若干零部件，包括一或更多電場成形插件240、用於增進往晶圓表面方向之均勻向上流動的擴散板241、陽極區域或陽極腔室243、陰極腔室或電鍍浴區域245、分隔此等區域的薄膜247、支撐薄膜247的陽極腔室支架249、分別用於流動電鍍溶液和陽極電解溶液(陽極液)的各流入口246a與246b、電鍍浴區域245內的電鍍溶液會溢流而出的腔室壁201、以及溢流電鍍溶液收集區域248。某實施例中，擴散板241為具有平行但不相通之連串孔洞的流動成形元件，例如說明在申請於2008年11月7日的美國專利申請案第12/291356號，且該案在此全文併入做為參考文獻。儘管圖2A顯示電鍍槽的諸多特徵，但僅有少部分的特徵係直接相關於所揭露的堰設計。因此，具有於此所揭露之堰壁設計的電鍍槽不須包括顯示在圖2A中的某些特徵，例如電場成形插件、擴散板、分隔的陽極腔室(及其相關的薄膜與支架)等等。

圖2B描述圖2A之電鍍槽200的側面剖視放大圖。偕同圖2A的說明，電鍍槽200包括電場成形插件240、擴散板241、陽極腔室243、電鍍浴區域245、將陽極腔室與電鍍浴區域245分隔的薄膜247、在薄膜247上方的陽極支架249、分別用於流動電鍍溶液及陽極電解溶液的各流入口246a與246b。在此，第二堰270實施在腔室壁201的邊緣就在主堰205的下方。電鍍溶液可從腔室200溢流並超過第二堰而進入收集區域248。

各實施例中，第二堰在靠近主堰的頂點處維持環繞圓周的電鍍溶液環。這可確保緊鄰主堰之頂點各處的初始垂直下降區沿著靠近主堰的腔室壁外區域部分保持連續的濕潤，從而確保離開電鍍溶液表面的流體將循放射狀軌跡如此離開。圖3A描述在具有第二堰之水平電鍍槽上的電鍍溶液流體行為的兩視圖。圖3A-1為裝配有第二堰370之腔室壁301的主堰305附近之外區域303的側視圖。電鍍溶液322流溢出腔室壁301的主堰305至第二堰370的表面區域370a上，在該處電鍍溶液於流動超過第二堰370之前積聚，然後向下到外區域303上或經過外區域303。如圖示，電鍍溶液沿著路徑309a、309b、309c、309d、309e、309f、309g、以及309h均勻流出腔室。與圖1A-1比較，外區域303的表面不存在有「乾燥」區域，且路徑309沿著主堰305為均勻分布。

圖3A-2為在具有第二堰之水平電鍍槽的電鍍溶液流體流動行為俯視圖。與圖1A-1相似，發現位於晶圓邊緣周圍的電鍍溶液單元(有時以位於離電鍍溶液表面中心150mm處、沿著圓周路徑321的1點鐘、2點鐘、3點鐘、4點鐘、5點鐘、6點鐘、7點鐘、8點鐘、9點鐘、10點鐘、11點鐘與12點鐘處的氣泡所檢驗) 採取了從其所在之處至主堰305的最短離開路徑，分別沿著均勻放射狀路徑351、352、353、354、355、356、357、358、359、360、361及362行進而直接離開電鍍溶液。

同樣的效果顯現在傾斜的電鍍槽中。某些實驗中，在具有約達0.15°的傾斜電鍍槽中仍保有此效果，0.15°是具有決定性的傾斜，因為在標準電鍍槽中，當電鍍槽傾斜超過0.1°時，重力就會開始吸引流體向下。圖3B描述在具有第二堰之傾斜電鍍槽上的電鍍溶液流體行為的兩視圖。圖3B-1為腔室壁301主堰305附近的外區域303具有第二堰370的傾斜電鍍槽側視圖。電鍍溶液322流溢出腔室壁301的主堰305而至第二堰370的表面區域370a上，在該處電鍍溶液在流溢出第二堰370之前積聚，然後向下到外區域303上或經過外區域303。如圖示，電鍍溶液沿著路徑309a、309b、309c、309d、309e、309f、309g、以及309h均勻流出腔室。放射狀的溢流與圖3A-1所示的行為一致。

圖3B-2為在具有第二堰之傾斜電鍍槽中的電鍍溶液流體流動行為俯視圖。類似於圖1B-1，氣泡可位於離電鍍溶液表面中心150mm、沿著圓周路徑321的1點鐘、2點鐘、3點鐘、4點鐘、5點鐘、6點鐘、7點鐘、8點鐘、9點鐘、10點鐘、11點鐘與12點鐘處。儘管是在傾斜的電鍍槽中，仍可發現這些氣泡採取從其所在之處至主堰305的最短離開路徑，分別沿著均勻放射狀路徑351、352、353、354、355、356、357、358、359、360、361及362行進而直接離開電鍍溶液。此處的放射狀溢流也與如圖3A-2所繪之具有第二堰的水平電鍍槽一致。注意，圖3A的水平電鍍槽及圖3B的傾斜電鍍槽兩者中的路徑顯示出相同的模式。

注意在水平及傾斜電鍍槽兩者中，第二堰370本身可以由電鍍溶液均勻或不均勻地溢流而出，但是未以特定理論所約束地，電鍍槽中的流體軌跡可不受影響，因為第二堰係位於主堰305以下的水平面，而且在第二堰370所保有之容積的存在可確保主堰305下方之腔室壁301外區域303(流體從主堰305初始垂落之處)的連續濕潤。「乾燥」區域隨之而不可能產生在外區域303的頂部，所以可確保從主堰而出的均勻放射狀溢流。在所揭露的實施例中，無論電鍍溶液為何種類型，第二堰305的使用均可改善電鍍溶液的流動行為。根據各實施例，安裝能產生可重現流動效果的電鍍槽可大幅容易許多，且對於像是電鍍槽水平校準、堰壁平整度、電鍍溶液各處的氣流以及可能是親水或疏水之表面封端等之參數的敏感度可予以降低或消弭。

可實施多種不同的第二堰設計。第二堰的一範例為集成式堰，使得第二堰及主堰為單一結構的各自部件。圖4A描寫了在標準電鍍槽腔室壁設計與包括第二堰之設計之間的比較。左側是標準電鍍槽之腔室壁401a的圖示，該腔室壁包括在腔室內部的斜邊431a，以及在堰405a之頂部的水平表面，其中水平表面在堰405a之的頂部與外腔室壁403a以90°接合。溢流流體從斜邊431a往上流至堰405a，接著沿垂直的外腔室壁403a陡然落下。在未以任何特定理論約束的情況下，本設計未增進腔室壁401a之外區域403a的均勻濕潤。

右方的概要圖為電鍍腔室上之腔室壁401的一實施方式。內斜邊431與主堰415以弧形邊緣連接。主堰415與外壁403之具斜度的頂部部分433連接，向下形成部分由第二堰470所界定的緣溝區域435。第二堰470的頂部由上往下彎曲而與腔室壁401的外區域403接合。此處，溢流的流體沿著內斜邊431往上流動，流溢出主堰415，沿著外斜邊433滑下，在緣溝435積聚，流溢出第二堰470，然後沿著腔室壁401的外區域403流下。主堰415與外斜邊433因為在緣溝435的積聚而保持連續濕潤，從而增進在方位角上的均勻流體離開路徑。

圖4B描寫圖4A之電鍍槽400的第二堰設計側視剖面圖。與圖2A與2B的電鍍槽雷同，電鍍槽400包括第二堰470、主堰415、擴散板441、場成形插件440、電鍍溶液區域445、薄膜447、陽極腔室443與溢流電鍍溶液收集區域448。電鍍溶液透過電鍍溶液流入口流入電鍍溶液區域445，流出主堰415至第二堰470，沿著腔室壁401的外區域403向下到電鍍溶液收集區域448。

圖4C描寫圖4A與4B中之第二堰設計的側視剖面放大圖。電鍍槽400包括第二堰470、主堰415、擴散板441、場成形插件440、電鍍溶液區域445、薄膜447、陽極腔室443與溢流電鍍溶液收集區域448。電鍍溶液透過電鍍溶液流入口流入電鍍溶液區域445並填充電鍍溶液區域445。接著電鍍溶液沿著內斜邊431向上流動溢出主堰415而積聚在緣溝435，然後流溢出第二堰470，沿著腔室壁401的外區域403向下至電鍍溶液收集區域448。

一體成形的集成式第二堰可由用於形成電鍍槽或設備之腔室壁的任意適當材料製成。使用材料的範例包括像是聚對苯二甲酸乙二酯(PET或PET-P)、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)的塑膠以及石英。

第二堰的另一範例為增補式第二堰，使得第二堰為可附加於先前完成安裝之電鍍槽之適當電鍍腔室的區域改裝套件(field retrofit kit)或可替換零部件。增補式第二堰可根據其所附加之電鍍槽的類型而改變尺寸與形狀，並且可以是客製化的。增補式第二堰可藉由加裝器件而附加於腔室，以握持並拉動超過腔室頂部或在腔室頂部的第二堰並將第二堰置於就在主堰下方的指定位置。圖5描述出固定並焊接於腔室壁501之外區域503、主堰505下方位置的增補物範例。該增補物以緣溝535、向上斜面537以及第二堰570為特徵。此處，溢流流體522會行進溢出主堰505，沿腔室壁503向下流動並在緣溝535積聚，填充緣溝後沿著斜面537向上而流溢出第二堰570，然後沿著腔室壁503向下至下方的收集區域548。

增補式第二堰可由任何彈性體材料製成。適合的彈性體材料範例包括商業上可取得的彈性體材料或例如Viton®的橡膠。增補式第二堰可由適於將增補物固定在腔室之外壁上並環繞已附加於腔室外壁之任意其他零部件的材料所製成。

第二堰的多種設計實施方式均為可行。以下的零部件可能在外型上有所變化：從腔室壁之內壁至主堰的任何斜面、主堰、連接主堰與緣溝的任何斜面、緣溝、連接緣溝與第二堰的任何斜面、與第二堰。

大部分的緣溝可具有整體為弧形、銳利或水平的外形。緣溝的基部可以是弧形以如圖4A之右圖與圖4B所示地積聚溢流流體。銳利的緣溝可以形成在從主堰至緣溝的斜面以及從第二堰至緣溝的斜面在一位置交會之處。緣溝的基部可以是水平的，如圖5所示者。緣溝的基部也可具有紋路或可包括額外的特徵。

斜面的表面可具有紋路或可為平滑，且斜面的設計可有所變化。斜面也可以各種角度交會於主堰與第二堰的部分。例如，從主堰到緣溝的斜面可以用0°與180°之間的角度與緣溝交會，如圖6所示。概要圖繪製了主堰605、第二堰670及緣溝635。左方圖示中，該角度大於90°，而在右邊的圖示中，該角度小於90°。某些實施例中，斜面約在60°與90°之間。斜面也可在從主堰至緣溝的路徑上有所變化，使得表面為弧形或有刻面。例如，斜面可用某個角度與主堰交會，但是以不同的角度與緣溝交會，使得斜面的表面並非平坦，例如為弧形。

主堰的頂表面可以是弧形、傾斜或平坦的。具有弧形頂表面的主堰範例顯示在圖4A的右側圖示，而具有平坦頂表面的主堰範例顯示於圖5。主堰的頂表面也可以是傾斜的，使得主堰的頂表面往腔室壁的方向往下成一角度，或反之亦然。

對於集成式與增補式的第二堰，第二堰可以是弧形的、傾斜的或水平的。第二堰也可以是弧形的，像是圖4A的右側圖示所示。第二堰也可以是傾斜的，使得第二堰的頂表面朝腔室壁的外表面方向往下成一角度。可形成水平的第二堰使得第二堰的頂部僅為水平平坦的表面。某些實施例中，第二堰的內壁(面向腔室外壁的堰壁)平均而言具有在0° 與 120°之間的角度(0°為水平)或介於約45°與90°之間的角度。對於接近90°及更大的角度，第二堰的內壁必須以適當的距離而偏移於腔室外壁。例如，此偏移可使用緣溝的平坦底部部分達成。

根據所揭露的實施例，可使用這些實施方式的任意組合或任何其他適當設計的實施方式。

第二堰的尺寸可取決於將其實施於上的電鍍槽類型。第二堰的位置係使用主堰頂部的參考點及第二堰頂部的參考點而測得。第二堰可位於主堰的下方，使得兩堰之參考點間的垂直距離小於約10mm，或在約1mm與約4mm之間。如同所解釋的，第二堰可位於鄰近腔室壁的外區域處，使得緣溝形成在腔室壁與第二堰之間，從而使溢流的流體得以在緣溝中積聚。從第二堰頂部至腔室壁(流體從該處流溢出主堰之處)的水平距離可取決於設計的實施方式。從第二堰頂部到腔室壁的距離可在約3mm至約8mm之間。緣溝的深度可在約1mm與約5mm之間，該深度以在第二堰頂部與該緣溝之最低位置間的垂直距離所測定。 某些實施例中，可在第二堰之外使用一或更多額外的堰。例如，也可在電鍍槽上使用第三及第四堰以進一步促進均勻的溢流流體行為。 實驗 實驗1

在水平及傾斜的標準電鍍槽與實施有增補式第二堰的水平及傾斜電鍍槽中進行氣泡淨空測試。所使用的標準電鍍槽為來自Lam Research Corp. 的Lam SABRE® IRISCell電鍍系統，其中該系統在其電鍍槽處於兩正交軸上0.00°的位準時，從未通過氣泡淨空測試。第二堰位於主堰下方約3與4mm之間，並在離第二堰頂部約2mm處具有水平緣溝。氣泡置於電鍍溶液的表面，以在將銅電鍍至300mm之晶圓上的電鍍程序期間測試或可複製的流體流動效果。氣泡置於電鍍腔室中距離電鍍溶液表面中心150mm圓周上的1點鐘、2點鐘、3點鐘、4點鐘、5點鐘、6點鐘、7點鐘、8點鐘、9點鐘、10點鐘、11點鐘與12點鐘位置上。傾斜的晶圓在6點鐘位置進入。觀測每一系列實驗的氣泡，並紀錄氣泡溢出堰而淨空或離開電鍍槽的所需時間。此系列之實驗的結果顯示於圖7。在圖7中，12點鐘的位置由0點鐘的位置所代表。

完成第一系列的實驗以觀測在水平標準電鍍槽中的流體流動行為。此結果顯示於圖7並由曲線701描述。如圖所示，始於0點鐘到4點鐘位置以及11點鐘位置的氣泡具有低於5秒的淨空時間，但是在5點鐘、6點鐘、7點鐘、8點鐘、9點鐘及10點鐘位置的氣泡有超過5秒的淨空時間，對於7點鐘位置的氣泡則達到29秒的高峰值以離開腔室壁邊緣。這些高淨空時間暗示氣泡在離開腔室之前採取頗長而任意的路徑，而非採取從放置點至腔室邊緣的筆直放射狀路徑。

完成第二系列的實驗以觀察在具有輔助式第二堰之水平電鍍槽中的流體流動行為。此結果顯示於圖7並以曲線702代表。如圖所示，始於所有位置的氣泡都具有低於5秒的淨空時間。即使是需要約4秒之最長淨空時間的氣泡仍在低於5秒的時間內離開表面。肉眼觀察即可確認這些氣泡以均勻方式從其所在之處放射狀地向外行進至腔室壁邊緣。

完成第三系列的實驗以觀察在傾斜0.1°之標準電鍍槽內的流體流動行為。該結果顯示於圖7並以曲線703所代表。如圖所示，始於1點鐘位置到8點鐘位置的氣泡有低於5秒的淨空時間，但是在0點鐘、9點鐘、10點鐘及11點鐘位置的氣泡在離開腔室壁前展現出最大值高達30秒的淨空時間。

完成第四、第五及第六系列的實驗以觀察在具有輔助式第二堰之傾斜電鍍槽中的流體流動行為，其中傾斜角係朝6點鐘的進入位置而分別為0.05°、0.1°與0.15°。此等結果顯示於圖7並分別以曲線704、705及706表示。如圖所示，在所有三個系列實驗中，始於所有位置的氣泡淨空時間均少於5秒。注意到，概括而言，淨空時間的趨勢甚至全部一致低於曲線703(傾斜0.1°之標準電鍍槽的結果)的最低淨空時間。由此數據可知第二堰能用於具有傾斜高達0.15°的傾斜電鍍槽，出乎意料地優於之前重力開始往傾斜點方向拉引流體之標準電鍍槽的一般最大傾斜。 實驗2

進行氣泡淨空測試以評估在具有第二堰之其他電鍍槽內的氣泡淨空時間。實驗係使用HA Plus化學物在可由Lam Research Corp.所取得的Lam SABRE® NeXT電鍍系統上進行。電鍍浴的溫度設為25°C。所有的量測均採用具有「高帽」所蓋上的槽2和槽3並開啟所有槽門。「高帽」位於NeXT槽的周圍上方，並用做濺潑擋邊及用以促進電鍍槽各處的均勻氣流。電鍍發生於槽1。電鍍槽係使用設計為坐落於主堰壁、以三點接觸及數位兩軸校準來測定電鍍槽之角度的環形圈狀水平校準治具而架設。使用超音波流量計以在各處監測泵流量。

圖8描寫用於本實驗之電鍍槽的頂部概要圖。如圖所示，四小塊區域880、881、882與883位於腔室壁的外區域，其中纜線與其他管線在該處插入以運行電鍍槽800。這些小區域使電鍍槽的外周處於非對稱狀態。增補式第二堰(圖未示)係位於電鍍槽之主堰的正下方並圍繞該等小區域。氣泡係使用HRVA插件邊緣(insert edge)做為參考起始直徑821徒手分配。

進行無第二堰之電鍍槽的實驗，且結果顯示於圖9A。氣泡淨空測試進行於水平的電鍍槽與具有0.05°、0.10°、0.15°、與-0.10°之傾斜度的傾斜電鍍槽。虛線901代表這些無第二堰之電鍍槽中的電鍍溶液淨空時間。增補式的改裝第二堰裝配於電鍍槽上，並針對水平及傾斜的實施例進行氣泡淨空測試。此等結果以實線902代表。

圖9A之實線的放大圖顯示於圖9B。在關聯於如圖8所示之小區域881、882、883與880的0點鐘位置、4點鐘位置、8點鐘位置與10點鐘位置上顯示有更高的淨空時間。觀察到因為增補式堰係圍繞這些小區域而固定，故第二堰並非在這些小區域連接於腔室壁之平滑連續表面之處的角隅緊密密封而導致有微小間隙，流體即在此間隙處從第二堰的緣溝流出而因此在該處可能形成乾燥區域。儘管如此，如圖9A及9B所示，第二堰的使用仍實質上降低了淨空時間，使得在902線條上的淨空時間係低於10秒。

圖10是具有小區域880、881、882及883之水平電鍍槽的圖示。虛線箭頭代表無第二堰之電鍍槽的氣泡軌跡。氣泡淨空時間平均為8.0秒並具有20.8秒的範圍與7.3秒的標準差。實線箭頭代表具有輔助式第二堰之電鍍槽的氣泡軌跡。氣泡淨空時間平均為2.6秒並具有4.5秒的範圍與1.6秒的標準差。在具有第二堰之電鍍槽中的淨空時間實質受到減少。

圖11是具有小區域880、881、882及883之傾斜電鍍槽的圖示。在兩水準儀處的讀數顯示為0.02°與0.09°。虛線箭頭代表無第二堰之電鍍槽的氣泡軌跡。氣泡淨空時間平均為6.5秒並具有29.7秒的範圍與8.2秒的標準差。實線箭頭代表具有輔助式第二堰之電鍍槽的氣泡軌跡。氣泡淨空時間平均為2.3秒並具有2.9秒的範圍與1.0秒的標準差。

如圖9B、10與11所示，位於0點鐘、4點鐘、8點鐘及10點鐘位置之小區域附近的氣泡展現出非放射狀的軌跡並朝向濕潤區域的方向，導致在水平及傾斜電鍍槽之兩者中的小區域所在之處有乾燥區域。但是，該圖示顯示，在具有第二堰之電鍍槽中的電鍍溶液大致以放射狀方向往外溢流。

可改進設備以將改裝的增補式第二堰焊接而使其在小區域與腔室壁表面所接合的角隅更為緊密，使得電鍍溶液可在小區域處流至第二堰上。塑膠平頂螺絲或其他結構可插入靠近電鍍槽的外壁之處，以便在第二堰會與外壁之外型結構分開之處(例如，在小區域嚙合於電鍍槽的陡峭角度處)對第二堰擠壓。這促進了電鍍槽腔室壁之整體圓周的連續濕潤，以達到在方位角上之更為均勻的流動。此解決方式亦已加以實施並演示─如下表1所示，其結果受到進一步的改善，該表比較標準電鍍槽、具有第二堰的電鍍槽、與使用以平頭螺絲固定之改良式第二堰的結果。

計算在標準電鍍槽及具有第二堰之電鍍槽以及具有改良式第二堰之電鍍槽內的氣泡淨空時間統計資料。該結果顯示於下表1。 相比於標準電鍍槽，具有第二堰的水平與傾斜電鍍槽兩者內的淨空時間之整體平均和範圍實質上較低。具有以平頭螺絲固定之第二堰的傾斜電鍍槽的結果在淨空時間上顯示出最小的標準差以及減少的範圍和平均。 方法

在此提供者係使用包括第二堰的電鍍槽而將金屬電鍍到晶圓上以產生實質上無缺陷之均勻晶圓的方法。大體而言，本方法在使用本文所揭露之第二堰的電鍍槽中電鍍基板。本方法涉及將電解液流溢出主堰壁到在主堰外部、以第二堰所構成的緣溝上。此溢流過程可發生在電鍍期間及/或在電鍍操作之間。

參照圖12，方法1200提供一實施例以按照本文所揭露的設備在電鍍槽中電鍍晶圓。操作1202中，在第一晶圓沒入電鍍溶液以供電鍍程序所用時，電鍍溶液以第一流速透過電鍍溶液流入口而流入電鍍槽中。電鍍溶液係持續流動使電鍍槽以電鍍溶液充滿至邊緣，而電鍍溶液溢流至電鍍槽之腔室外的電鍍溶液收集區域。腔室表面的電鍍溶液流溢出腔室壁上的主堰、沿著腔室壁的外區域向下、進入緣溝然後沿著斜面向上、溢出第二堰然後沿著腔室的外區域向下進入電鍍溶液收集區域。接著將溢流的電鍍溶液輸送離開電鍍槽、受到過濾並且再循環而進入腔室內的電鍍浴。根據所需的金屬沉積厚度，操作1202可在某些實施例中至少持續約30秒。

操作1204中，可自電鍍溶液中移除第一晶圓。操作1206中，電鍍溶液的流速可增至第二流速。此增加的流速可用於自電鍍溶液移除粒子、氣泡或其他可導致缺陷的雜質。理想上，此雜質可快速予以移除而使得電鍍槽在依次的電鍍操作之間具有極短的停滯期。於諸多實施例中，電鍍溶液在此操作期間溢流出主堰而到位於主堰下方區域的第二堰，溢流的電鍍溶液在該處積聚並保持與溢流出主堰的電鍍溶液接觸。在各實施例中，溢出主堰的電鍍溶液溢流在方位角上為實質均勻分布。在此，使得第二堰與主堰為一體結構的集成式第二堰可用於某些實施例中。增補式堰也可用於某些實施例中。根據某些實施例，也可使用第二、第三、第四堰以及其他堰的變化。未以任何特定理論所限制，已相信增加的流速可沖刷去除電鍍溶液中的任何多餘粒子、雜質或氣泡，以在下次的電鍍循環中避免缺陷。

操作1208中，電鍍溶液的流速可降至第一流速附近。接著在操作1210中，第二晶圓沉降進入電鍍溶液，使得第二晶圓與流動的電鍍溶液接觸以受到電鍍。 晶圓可以是200mm、300mm或450mm晶圓以做為已製造的積體電路或半導體。電鍍溶液的範例包括水性的二價銅鹽、酸或鹼，以及一或更多有助於在特徵部內快速「由底部往上」之電填充的有機電鍍添加物。電鍍期間的第一流速可在約2L/min與約20 L/min之間，或在約5L/min與約12 L/min之間，或約6L/min。 應用

此處所揭露的電鍍方法與設備可根據諸多不同類型的電鍍系統而實施。某些實施例中，電鍍系統包括可改變電鍍溶液貯存器之化學組成的用劑系統。陽極與陰極電解液輸送系統可輸送陽極與陰極電解液(有時分別稱為「陽極液」與「陰極液」)至電鍍槽。陽極液輸送系統可以是循環陽極電解液的封閉迴路系統。需要時，過量的陽極電解液可回到貯存器。陽極液輸送系統也可以是開放迴路系統。陰極電解液輸送系統可循環並回到電鍍溶液。陰極電解液與陽極電解液可具有相同或不同的化學組成及性質。例如(僅做為範例)，雖然陰極電解液可包括有機浴添加物，但陽極電解液可實質上不含有機浴添加物。

某些實施例中，陽極區域可以是位於靠近電鍍槽底部的分隔陽極腔室(separated anode chamber，SAC)，並具有與頂部電鍍浴區域分隔的薄膜和支架，其中晶圓從上方沉降至頂部電鍍浴區域以用於金屬沉積。各實施例中，在SAC中的電解液為在約10與約50 gm/L間之銅與在0與約200 gm/L間之H₂ SO₄ 的水溶液。

薄膜可由薄膜支架支撐。其他可選的邊界結構(像是燒結玻璃或多孔聚烯烴)可用於替代薄膜，或者薄膜可予以省略。薄膜可為電性介電質並可包括對直接的流體傳輸有所阻抗的微孔媒介。例如(僅為了範例)，陽離子薄膜可包括以商標名為Nafion®而銷售、可由Wilmington Delaware 的Dupont Corporation取得的薄膜。具有用於構成SAC之薄膜的電鍍設備說明在授予Mayer等人的美國專利第6527920號、以及授予Ried等人的美國專利第6126798號與第6569299號，這些專利全數在此全文併入做為參考文獻。

陽極可布置於陽極腔室中，並可包括金屬或金屬合金。根據某些實施例，金屬或金屬合金可包括銅、銅/磷、鉛、銀/錫或其他合適的金屬。在某些實施例中，陽極為惰性陽極(有時稱為「尺寸穩定」的陽極)。該陽極電連接於電源供應器的正極端點。電源供應器的負極端點可連結於基板的種子層。

陽極電解液流可藉由中心埠而注入陽極腔室並通過陽極。選擇性地，一或更多流量分配管可用於輸送陽極液。使用時，流量分配管可往陽極表面的方向供應陽極電解液，以增加從陽極表面上所解離之離子的對流。

陽極電解液流可透過岐管離開陽極腔室，並回到陽極電解液浴以供再循環之用。某些實施方式中，薄膜可為圓錐形以減少在薄膜中心區域之空氣氣泡的積聚。換言之，陽極腔室頂具有反向的圓錐形狀。電鍍溶液的回流管線可布置在薄膜之放射狀外部分的鄰近處。

儘管顯示陽極為固態物，陽極也可包括複數個像是球型或另一布置成堆之形狀的金屬塊(piece)。使用本方法時，流入流的歧管可布置在陽極腔室的底部。電解液流可受到導引而向上穿透多孔的陽極端板。

陽極電解液可選擇性地由一或更多流量分配管而引導至陽極表面上，以降低與所解離之活化物種的增加或耗盡有關的電壓增加。此方法亦可有助於減少陽極鈍化。

陽極腔室及陰極腔室或電鍍溶液區域可由薄膜所分隔。在所施加之電場的影響下，陽離子自陽極腔室穿透薄膜與陰極腔室而移動至基板。薄膜可實質上阻止非正電荷的電解液成分擴散或對流穿越陽極腔室。例如，薄膜可阻擋陰離子與不帶電荷的有機電鍍添加物。

供應至陰極腔室的陰極電解液可具有不同於陽極電解液的化學物。例如，陰極電解液可包括像是加速劑、抑制劑、均勻劑及其他相似物的添加物。例如(僅做為範例)，陰極電解液可包括氯離子、像是硫脲、苯並三唑、巰基丙烷磺酸(MPS)、二氫硫丙烷磺酸(SPS)、聚乙烯氧化物、聚丙烯氧化物的電鍍浴有機化合物、及/或其他合適的添加物。

各實施例中，陰極電解液可進入陰極腔室並移動穿過歧管至一或更多流量分配管。某些實施方式中可省略流量分配管。例如(僅做為範例)，流量分配管可包括像是聚合物或陶瓷的非導體管狀材料。例如(僅做為範例)，流量分配管可包括具有由小型燒結粒子所組成之管壁的空心管。例如(僅做為範例)，流量分配管可包括在其上鑽有孔洞的固體圍管。

一或更多流量分配管定位為其開口布置將流體流導向薄膜。流量分配管也可定位為將流體流導引至陰極腔室的區域而非導向薄膜。具有凹槽之流量分配管的電鍍設備的論述包含於Mayer等人在2009年12月17日所申請的美國專利申請案第12/640992號，該案在此全文併入做為參考文獻。

電解液最終可行進穿過流動擴散器並從基板的下表面附近通過。電解液可溢出主堰而離開陰極腔室，然後在緣溝中積聚，流溢出第二堰並進入收集區域以受到過濾，並再度循環而返回進入電鍍溶液。

例如(僅為了範例)，流動擴散器可包括孔隙性大體高於20%的微孔擴散器。另一可選地，流動擴散器可包括具離子抗性的有溝板(有時亦稱為高阻抗虛擬陽極，high resistance virtual anode(HRVA))，例如於2009年11月24日所公告的美國專利第7622024號中所揭露者。有溝板通常為低於5%的孔隙度並給予有較高的電性阻抗。在其他實施方式中，流動擴散器可予以省略。

諸多專利說明了包含分隔陽極腔室(SAC)的電鍍設備，其中分隔陽極腔室係適於與在此所揭露的實施方式一起實施。這些專利包括例如美國專利第6126798號、第6527920號以及第6569299號，各專利均於先前併入做為參考文獻，以及公告於2004年11月23日的美國專利第6821407號與公告於2005年5月10日的美國專利第6890416號，兩者在此亦全文併入做為參考文獻。所揭露的實施例也能與係為同時沉積二或更多元素(例如錫與銀)所設計的設備及方法一起實施，例如說明於美國專利申請案第13/305384號者，該案在此為了所有目的而併入做為參考文獻。

在各實施例中，與此處所說明之電鍍設備一起使用的系統具有「蛤殼形抓斗」設計。具有適於與本揭露書一起使用之態樣的蛤殼形抓斗型電鍍設備的概括說明係詳述於在2000年12月5日公告授予Patton等人的美國專利第6156167號，以及在2004年10月5日公告授予Reid等人的美國專利第6800187號，該等專利在此為了所有目的而併入做為參考文獻。

可安裝一系統以調節一或更多陽極腔室內的壓力。第一與第二陽極腔室可包括布置在陽極腔室及相對應之陰極腔室間的薄膜。此系統可在不需精密泵及/或壓力回饋的情況下調節陽極腔室的壓力，這降低了成本與複雜度。

去離子水(DI water)源可透過閥門而提供去離子水至導管。電鍍溶液源透過閥門提供電鍍溶液或電解液至導管。電鍍溶液可為空白開缸液(virgin makeup solution，VMS)。用於以VMS與去離子水而給劑的實施方式論述可見於在2006年10月30日所申請、列舉Buckalew等人為發明人的美國專利申請案第11/590413號，該案在此全文併入做為參考文獻。泵浦可具有與導管流體相通的輸入部。泵浦的輸出部可透過導管而與過濾器(圖未示)的輸入部相通。諸多實施例中，當所有的過濾均以一過濾器處理時，則此過濾器可能是非必要的。

導管可連接至與陽極腔室相連的其他導管，排出閥可用於將流體自導管排出。如同可予以察知的，排出閥可位於電鍍系統的其他位置。例如，排出閥可併入「三方閥門」的閥門變化形態中。導管可從對應的陽極腔室接收電解液。導管可連接額外的導管至壓力調節元件。

壓力調節元件可包括含有在其底表面或底表面附近布置有流入口的外罩。流入口可相通於包括另一流入口與流出口的垂直管狀構件。該外罩更包括第一流出口，該流出口與在該外罩之底表面上或底表面附近的流入口間隔分開。該外罩更包括在該外罩之上部附近的第二流出口。

各實施例中，壓力調節元件可暴露於大氣壓力而使得該元件為「開放式」，從而可產生陽極液再循環的開放迴路。 對大氣壓力的暴露可藉由例如在外罩上設置透氣孔洞或其他開口而達成。在其他情況中，電解液流出管路可具有一開口以容許大氣與電解液接觸。特定的實施例中，流出導管將電解液輸送進可暴露於大氣壓力的水槽內。適於某些實施方式之壓力調節元件的額外細節係說明於在2011年3月18日所申請的美國專利申請案第13/051822號，該案在此全文併入做為參考文獻。

在所描述的實施例中，壓力調節元件更可包括過濾媒介。該過濾媒介可包括從電解液中過濾氣泡的多孔材料。過濾媒介可位於如圖示的水平位置或在其他的任意適當位置，以在陽極電解液回到陽極腔室之前自陽極電解液中過濾氣泡及/或粒子。可更廣泛地使用氣泡分離元件的其他形式。這些包括了多孔性材料的薄板，像是Porex ™商標的過濾產品(Porex Technologies, Fairburn, GA)、網格、活性碳等等。

某些實施方式中，過濾媒介可與導管一致布置在外罩外部。其他實施方式中，過濾媒介可用介於水平及垂直之間的角度布置。還在其他實施方式中，過濾媒介可布置在垂直位置且流出口可布置在外罩的側壁上。仍預期有其他的變化型式。

特定的實施例中，過濾器可具有封套形狀並安裝於管狀構件。它可由上至下而相符於封套或至少符合大部分片段的高度。某些情況中，過濾器包括密封構件，像是設置在過濾器之內圓周處並與管狀構件配對的O型環。過濾器可設置為在輸送電解液至流出口以前自電解液移除粒子及/或氣體氣泡。對於氣泡處理，過濾器具有尺寸約為40微米或更小的孔洞便已足夠，或者在某些情況中，尺寸約為10微米或更小。在特定實施例中，平均的孔洞尺寸在約5與10微米之間。此等過濾器具有移除極其龐大之離子的額外好處。做為範例，合適的過濾器可由Parker Hannifin Corp.，filtration division, Haverhill，MA獲得(例如，具皺褶之5微米尺寸孔洞的聚丙烯過濾器，部件編號PMG050-9FV-PR)。某些設計中，過濾器的外直徑在約2與3公寸之間。進一步的，可選擇過濾器的尺寸使得在過濾器與壓力調節器的外部外罩之間保留部分空間。此間隙可使壓力調節器內的水平感測器調整得以更為容易及更為確實。某些實施例中，調節器的外罩及過濾器的尺寸可有所變化而使得其間保留有約0.2至0.5公寸的間隙。

第一流出口可與導管相通，這將陽極電解液送回並完成陽極電解液的流動迴路。另一導管連接第二流出口至電鍍浴貯存器以隨需求操控陽極電解液的溢流。如上所指出，在某些情況中，導管抵達貯水池之前流入用於容納貯存器的水槽。

某些實施例中，垂直管狀構件的流入口係垂直位於薄膜之至少一部份的下方。垂直管狀構件的流出口位於薄膜的上方。

某些實施例中，電鍍浴貯存器可提供陰極液至陰極腔室。因為自壓力調節器提供至貯存器的電解液可能是沒有電鍍添加物的陽極液，電鍍浴貯存器中的電解液組成可能在輸送至陰極或電鍍溶液腔室之前需要調整。例如，某些電鍍添加物可在電鍍浴容納於貯存器時投入劑量至電鍍浴中。

根據某些實施例，陽極腔室可在一開始充滿電鍍溶液及/或去離子水。可開啟泵浦以提供流動。某些實施方式中，泵浦可提供每分鐘約2至約4公升的流量。泵浦可導致陽極腔室中之電解液的壓力變化。此外，來自電鍍溶液源的乾淨電鍍溶液輸送可引致腔室內部的陽極液壓力暫時增加。隨著陽極腔室內的壓力增加，電解液流出垂直管狀構件並沿著垂直管狀構件的外表面向下流動。電解液接著流經自選過濾媒介並透過流出口流出。

壓力調節元件可調節陽極腔室內的壓力，並有助於防止對薄膜的損傷。系統可使用開放迴路的方法運作且不須高成本的壓力感測器與泵浦。

某些實施例中，可設計並運作系統使得陽極腔室中的陽極液壓力維持在約0及約1磅/平方吋表壓 (psig)之間。某些實施例中，陽極液壓力可在約0.5與約1.0 psig之間，或約0.8 psig。陽極腔室的壓力可以是在壓力調節元件內之壓力落差與由泵浦所引入之壓力的總和。某些實施例中，元件中的壓力落差可以是約為0.1至約0.5 psig，或約0.3 psig。

電沉積(包括基板浸沒)及於此揭露的其他方法可運行在構成更大電沉積設備的零部件中。範例設備包括SABRE® IRISCell™、SABRE® NeXT Cell、SABRE® Extreme Cell與可由Lam Research Corp取得的所有其他SABRE®電鍍槽。圖8顯示範例電沉積設備的概要俯視圖。電沉積設備1300可包括三個分離的電鍍模組1302、1304與1306。電沉積設備1300也可包括設置用於各種程序操作的三個分離模組1312、1314與1316。例如，在某些實施例中，模組1312、1314與1316中的一或更多者可以是旋轉潤濕乾燥(spin rinse drying，SRD)模組。其他實施例中，模組1312、1314與1316中的一或更多者可以是電填充後模組(Post-electrofill module, PEM)，每一模組係設置為運行一功能，像是邊緣斜角移除、背側蝕刻、以及在基板由電鍍模組1302、1304與1306之其中一者處理後的基板酸性潔淨。

電沉積設備1300包括中央電沉積腔室1324。中央電沉積腔室1324係容納化學溶液的腔室，其中該化學溶液在電鍍模組1302、1304與1306中用作電鍍溶液。電沉積設備1300也包括可儲存及輸送用於電鍍溶液之添加物的給劑系統1326。化學稀釋模組1322可儲存並混合化學物以作為蝕刻劑。過濾及泵浦裝置1328可過濾電鍍溶液以供中央電沉積腔室1324之用並將電鍍溶液泵入電鍍模組。

系統控制器1330提供電子控制與介面控制以操作電沉積模組1300。系統控制器1330(可包括一或更多實體或邏輯控制器)控制電鍍設備1300的部分或全部性能。系統控制器1330通常包括一或更多記憶體元件及一或更多處理器。處理器可包括中央處理器(CPU)或電腦、類比及/或數位輸入/輸出連結、步進馬達控制器板及其他類似的元件。用於實施說明於此之適於控制操作的指令可在處理器上執行。這些指令集可儲存在與系統控制器1330有關的記憶體元件上，或者它們也可透過網路提供。某些實施例中，系統控制器1330執行系統控制軟體。

電沉積設備1300中的系統控制軟體可包括指令集，該指令集係用於控制時刻、電解成分之混合、流入口壓力、電鍍槽壓力、電鍍槽溫度、基板溫度、施加於基板與任何其他電極的電流及電位、基板位置、基板旋轉以及由電沉積設備1300所運行之特定程序的其他參數。具體而言，系統控制邏輯也可包括指令集，該指令集用於：將基板浸沒並在整個浸沒程序期間施加適於對基板面提供實質均勻之電流密度的電流。控制邏輯也可提供用於在浸沒期間及/或在浸沒之後將電流脈衝至基板指令集。系統控制邏輯可用任意適合的方式所設置。例如，可撰寫各種處理設備元件的子程式或控制物件以控制進行各種處理設備程序所需的處理設備零部件操作。系統控制軟體可用任何適合的電腦可讀程式語言而編碼。邏輯也可實施為可程式化邏輯元件(例如FPGA)、特定應用積體電路(ASIC)、或其他合適之載體上的硬體。

某些實施例中，系統控制邏輯包括輸入/輸出控制序列指令集以控制上述的各種參數。例如，電鍍程序的各階段可包括由系統控制器1330所執行的一或更多指令集。用於設定浸沒程序階段之程序條件的指令集可包括在所對應的浸沒配方階段中。某些實施例中，可將電鍍配方階段連續安排，使得用於電鍍程序階段的所有指令集可與該程序階段同步執行。

某些實施例中，控制邏輯可分割為像是程式或程式之片段的各種部分。用於此目的的邏輯元件範例包括基板定位元件、電解液組成控制元件、壓力控制元件、加熱器控制元件、以及電位/電流功率供應控制元件。

某些實施例中，可以有與系統控制器1330相關的使用者介面。使用者介面可包括顯示螢幕、設備及/或程序條件的圖像軟體顯示器、以及像是指標裝置、鍵盤、觸控螢幕、麥克風等等的使用者輸入裝置。

某些實施例中，由系統控制器所調整的參數可與製程條件相關聯。非限定的範例包括浴的條件(溫度、組成及流速)、在各階段的基板位置(轉速、線性(垂直)速度、水平夾角)等等。可將這些參數以利用使用者介面所輸入的配方形式提供給使用者。

用於監測程序的信號可藉由系統控制器1330從各程序設備感應器的類比及/或數位輸入連結所提供。用於控制程序的信號可在程序設備的類比與數位輸出連結上輸出。可受到監測之程序設備感應器的非限定範例包括質量流控制器、壓力感測器(如流體壓力計)、熱電耦、光學位置感應器等。適當的程式化回饋與演算法控制可與來自這些感測器的數據一起使用以維持程序條件。

一實施例中，指令集可包括將基板安插至晶圓支架、將基板傾斜、在浸沒期間施加陰極電流至基板以在浸沒期間提供實質上穩定的電流密度、以及在基板上電沉積含銅結構。

吊掛裝置1340可從像是卡匣1342或卡匣1344的基板匣中選取基板。卡匣1342或1344可以是前開式的一體化容器(front opening unified pod，FOUP)。FOUP可以是封閉體，此封閉體係設計為在受控環境下穩固並安全容置基板並可使基板得以移除以供藉由裝配有適合之裝載埠與自動操縱系統的設備所採取的處理或措施之用。吊掛裝置1340可使用真空吸附或其他吸附機構而支撐基板。

吊掛裝置1340可接合於晶圓操縱站點1332、卡匣1342或1344、傳輸站點1350或校準器1348。因為傳輸站點1350，吊掛設備1346得以取用基板。傳輸站點1350可以是吊掛設備1340與1346可不經過校準器1348而傳遞基板來去的狹縫或位置。然而在某些實施例中，為確保基板在吊掛設備1346上正確對準以精準地傳輸到電鍍模組，吊掛設備1346可以用校準器1348對準基板。吊掛設備1346也可傳送基板至電鍍模組1302、1304或1306之其中一者，或至設置用於各種程序操作的三個分離模組1312、1314及1316之其中一者。

根據上述方法的程序操作範例可如下進行：(1) 在電鍍模組1304中將銅電沉積至基板上以形成含銅結構；(2) 在SRD模組1312中潤濕並乾燥基板；以及(3)在模組1314中進行邊緣斜角移除。

設置為在電鍍、潤濕、乾燥與PEM之連續程序操作的整個期間提供高效基板循環的設備可有益於在製造環境中所使用的實施方式。為達此目的，模組1312可設置為旋轉潤濕乾燥及邊緣斜角移除(edge bevel removal, EBR)腔室。因為模組1312，基板僅需在電鍍模組1304與模組1312之間傳遞以供電鍍銅及EBR操作之用。

另一可選實施例的電沉積設備1400概要圖示於圖14。本實施例中，電沉積設備1400具有各自包含電鍍浴、成對或多個「二重」配置的一套電鍍槽1407。除了電鍍本身，電沉積設備1400可進行多樣化的其他電鍍相關程序及子步驟，像是旋轉潤濕、旋轉乾燥、金屬及矽的濕式蝕刻、無電沉積、前潤濕及前化學處理、還原、退火、光阻剝除及表面前置活化。由上而下視之，電沉積設備1400概要顯示於圖14，且在該圖中僅揭示單一階層或「樓層」，但其可易於由熟悉本技術領域者理解到：此等設備(例如來自Lam Research Corp 的SABRE® 3D tool )可具有二或更多互相層疊其上的階層，每一階層可能具有相同或不同類型的處理站點。

再次參照圖14，此範例中，受到電鍍的基板1406通常可透過前端負載FOUP 1401而提供至電沉積設備1400，並經由前端自動操作機1402從FOUP引領至電沉積設備1400的主要基板處理區域，前端自動操作機1402可縮回並從一站點以多維度移動由轉軸1403所驅動的基板1406至另一可進入的站點—本範例中顯示為兩前端可取用的站點1404以及也是兩前端可取用的站點1408。前端可取用的站點1404及1408可包括例如前處理站點及SRD站點。前端自動操作機1402之「側邊至側邊」的橫向移動可利用自動操作機軌道1402a而達成。基板1406的每一者可由連接至馬達(圖未示)之轉軸1403所驅動的杯型/錐形組件(圖未示)所支撐，且馬達可裝附於固定托座1409。本範例亦顯示有四個「二重」電鍍槽1407，共計為8個電鍍槽1407。電鍍槽1407可用於電鍍銅以供含銅結構之用，並電鍍焊接材料以供焊接結構所用。系統控制器(圖未示)可耦接於電沉積設備1400以控制電沉積設備1400的部分或全部特性。系統控制器可予以程式化或以其他方式設置以執行按照先前本文所述之程序的指令集。 結論

儘管前述實施例已經為了清楚理解的目的而以某些細節說明，顯而易見某些變化及改良可在所附加之申請專利範圍的範疇內實施。應當注意，存在有諸多實施本實施例之程序、系統及設備的其他可選方式。因此，本實施例應理解為說明性質而非限制性質，且實施例不限於此處所列舉的細節。

101‧‧‧腔室壁

103‧‧‧外壁區域

105‧‧‧堰

107a、107b、109a、 109b、109c、109d、109e、109f、109g‧‧‧路徑

111a、111b‧‧‧乾燥區域

121‧‧‧圓周路徑

200‧‧‧電鍍槽

201‧‧‧腔室壁

203‧‧‧外區域

205‧‧‧主堰

240‧‧‧電場成形插件

241‧‧‧擴散板

243‧‧‧陽極區域或陽極腔室

245‧‧‧陰極腔室或電鍍浴區域

246a、246b‧‧‧流入口

248‧‧‧溢流電鍍溶液收集區域

249‧‧‧陽極腔室支架

270‧‧‧第二堰

301‧‧‧腔室壁

303‧‧‧外區域

305‧‧‧主堰

309a、309b、309c、309d、309e、309f、309g、309h‧‧‧路徑

322‧‧‧電鍍溶液

351、352、353、354、355、356、357、358、359、360、361、362‧‧‧路徑

370‧‧‧第二堰

400‧‧‧電鍍槽

401‧‧‧腔室壁

401a‧‧‧腔室壁

403‧‧‧外腔室壁

403a‧‧‧外腔室壁

405a‧‧‧堰

415‧‧‧主堰

431‧‧‧斜邊

431a‧‧‧斜邊

435‧‧‧緣溝

440‧‧‧場成形插件

441‧‧‧擴散板

443‧‧‧陽極腔室

445‧‧‧電鍍溶液區域

447‧‧‧薄膜

448‧‧‧溢流電鍍溶液收集區域

470‧‧‧第二堰

501‧‧‧腔室壁

503‧‧‧外區域

505‧‧‧主堰

535‧‧‧緣溝

537‧‧‧斜面

570‧‧‧第二堰

605‧‧‧主堰

635‧‧‧緣溝

670‧‧‧第二堰

1300‧‧‧電沉積設備

1302‧‧‧模組

1304‧‧‧模組

1306‧‧‧模組

1312‧‧‧模組

1314‧‧‧模組

1316‧‧‧模組

1322‧‧‧化學稀釋模組

1324‧‧‧沉積腔室

1326‧‧‧給劑系統

1328‧‧‧泵浦裝置

1330‧‧‧系統控制器

1332‧‧‧晶圓操縱站點

1340‧‧‧吊掛裝置

1342‧‧‧卡匣

1344‧‧‧卡匣

1346‧‧‧吊掛設備

1348‧‧‧校準器

1350‧‧‧傳輸站點

1400‧‧‧電沉積設備

1401‧‧‧FOUP

1402‧‧‧自動操作機

1402a‧‧‧自動操作機軌道

1403‧‧‧轉軸

1404‧‧‧站點

1406‧‧‧基板

1407‧‧‧電鍍槽

1408‧‧‧站點

1409‧‧‧托座

圖1A描述堰壁之沾濕現象的側視概要圖以及水平電鍍槽的流體溢流行為俯視圖。

圖1B描述堰壁之沾濕現象的側視概要圖以及傾斜電鍍槽的流體溢流行為俯視圖。

按照所揭露之實施例，圖2A為電鍍槽的斜向側視剖面圖。

按照所揭露的實施例，圖2B是電鍍槽之一部分的側視剖面圖。

按照所揭露的實施例，圖3A描述堰壁之沾濕現象的側視概要圖以及水平電鍍槽之流體溢流行為的俯視圖。

按照所揭露的實施例，圖3B描述堰壁之沾濕現象的側視概要圖以及傾斜電鍍槽之流體溢流行為的俯視圖。

按照所揭露的實施例，圖4A係堰壁之比較的概要圖。

按照所揭露的實施例，圖4B為電鍍槽側視剖面圖。

按照所揭露的實施例，圖4C為電鍍槽之一部分的側視剖面圖。

按照所揭露的實施例，圖5為電鍍槽之一部分的側視剖面圖。

按照所揭露的實施例，圖6係描述緣溝的側視圖。

圖7為在標準電鍍槽與所揭露的實施例之間比較氣泡淨空時間的實驗數據圖表。

圖8描述電鍍槽的俯視概要圖。

圖9A為在標準電鍍槽與所揭露之實施例之間比較氣泡淨空時間的實驗數據圖表。

圖9B為在所揭露的實施例中比較氣泡淨空時間的實現數據圖表。

圖10描述標準水平電鍍槽與所揭露之實施例的氣泡軌跡俯視概要圖。

圖11描述傾斜的標準電鍍槽與所揭露之實施例的氣泡軌跡俯視概要圖。

按照所揭露的實施例，圖12為電鍍製程程序流程圖。

圖13為可用於實施各實施例的電鍍設備概要圖。

圖14為可用於實施各實施例的電鍍設備概要圖。

Claims (32)

1. 一種電鍍槽，用於電鍍實質上無缺陷且均勻之金屬層至晶圓上，該電鍍槽包括：一晶圓支架，設置為在電鍍期間支撐一晶圓並將該晶圓浸沒至電鍍溶液中；一流入口，用於在電鍍期間接收流經該電鍍槽的電鍍溶液；一流出口，用於在電鍍期間移除流動的該電鍍溶液；以及一腔室壁，包括：一主堰，位於該腔室壁的頂表面，其中於電鍍期間該電鍍溶液在離開該流出口之前，溢流超過該主堰，以及一第二堰，位於該主堰之下方的一區域，其中溢流的該電鍍溶液在該區域積聚並保持與溢流出該主堰的該電鍍溶液接觸，該電鍍溶液從而以方位角上實質均勻分布的方式溢出該主堰。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電鍍槽，其中該第二堰與該主堰為一單一結構的個別部件。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電鍍槽，其中該第二堰位於離該主堰少於10公厘之位置，且其中該位置係由該主堰的頂部與該第二堰的頂部之間的距離所測得。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電鍍槽，其中該第二堰位於離該主堰約1公厘及約4公厘之間的位置，且其中該位置係由該主堰的頂部與該第二堰的頂部之間的距離所測得。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電鍍槽，其中該第二堰與該主堰並非相同單一結構的部件。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電鍍槽，其中該第二堰包括彈性體。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電鍍槽，其中該第二堰界定出由頂至底測得在約1公厘與約3公厘之間的一緣溝。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電鍍槽，其中該緣溝由該腔室壁部分地界定。
9. 如申請專利範圍第7項所述之電鍍槽，其中一第一斜面將該主堰連接至該緣溝，且一第二斜面將該緣溝連接至該第二堰。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電鍍槽，其中該緣溝的基部為水平形狀。
11. 如申請專利範圍第9項所述之電鍍槽，其中該緣溝的基部為弧形形狀。
12. 如申請專利範圍第1~11項之任一項所述之電鍍槽，更包含一控制器，該控制器設置為控制該電鍍槽內的電鍍溶液之流速，使得該流速於電鍍該晶圓與電鍍一後續晶圓之間遞增。
13. 如申請專利範圍第12項所述之電鍍槽，其中該電鍍槽係設置為在電鍍期間容納一電解液容量，以及其中該流速係介於每分鐘約2及約30公升之間。
14. 如申請專利範圍第1~11項之任一項所述之電鍍槽，更包含在電鍍期間用於支撐陽極的一區域。
15. 如申請專利範圍第14項所述之電鍍槽，更包含一陰極區域，其中用於支撐該陽極的該區域為一分隔的陽極腔室。
16. 如申請專利範圍第15項所述之電鍍槽，其中該陰極區域與該分隔的陽極腔室由一薄膜所分隔。
17. 一種在電鍍槽中的晶圓上電鍍金屬層的方法，該方法包括：在以一電鍍溶液對一第一晶圓電鍍時，以一第一流速將該電鍍溶液流動至一電鍍槽；自該電鍍溶液中移除該第一晶圓；在電鍍該第一晶圓之後，將該電鍍溶液流量增至一第二流速，其中該電鍍溶液流溢出一主堰至位於該主堰之下方區域的一第二堰，其中溢流的該電鍍溶液在該區域積聚並保持與溢流出該主堰的該電鍍溶液接觸，溢流出該主堰的該電鍍溶液之溢流從而在方位角上為實質均勻分布；將該電鍍溶液的流速降至約該第一流速；以及在一第二晶圓與流動的該電鍍溶液接觸時，電鍍該第二晶圓。
18. 如申請專利範圍第17項所述之在電鍍槽中的晶圓上電鍍金屬層的方法，在流動該電鍍溶液之前更包含：將該第一晶圓朝該第一晶圓上的一進入點傾斜，以及將該電鍍槽以低於約0.15°的角度朝該第一晶圓上的該進入點傾斜。
19. 如申請專利範圍第17項所述之在電鍍槽中的晶圓上電鍍金屬層的方法，其中該第一流速在約2L/min與約20L/min之間。
20. 如申請專利範圍第17項所述之在電鍍槽中的晶圓上電鍍金屬層的方法，其中該電鍍溶液以該第二流速流動約20秒。
21. 如申請專利範圍第17項所述之在電鍍槽中的晶圓上電鍍金屬層的方法，其中該第二流速係該第一流速的約1.2至約5倍大。
22. 如申請專利範圍第17項所述之在電鍍槽中的晶圓上電鍍金屬層的方法，其中當該電鍍溶液以該第二流速流動時，該電鍍溶液於該電鍍溶液的表面上在低於約5秒內放射狀流動超過約50mm的距離。
23. 如申請專利範圍第17項所述之在電鍍槽中的晶圓上電鍍金屬層的方法，其中該第二堰及該主堰為一單一結構的個別部件。
24. 如申請專利範圍第17項所述之在電鍍槽中的晶圓上電鍍金屬層的方法，其中該第二堰係位於離該主堰少於10mm之位置，且其中該位置係由該主堰的頂部及該第二堰的頂部之間的距離所測得。
25. 如申請專利範圍第17項所述之在電鍍槽中的晶圓上電鍍金屬層的方法，其中該第二堰係位於離該主堰約1與約4mm之位置，且其中該位置係由該主堰的頂部及該第二堰的頂部之間的距離所測得。
26. 如申請專利範圍第17項所述之在電鍍槽中的晶圓上電鍍金屬層的方法，其中該第二堰及該主堰並非相同單一結構的部件。
27. 如申請專利範圍第26項所述之在電鍍槽中的晶圓上電鍍金屬層的方法，其中該第二堰包括彈性體。
28. 如申請專利範圍第17項所述之在電鍍槽中的晶圓上電鍍金屬層的方法，其中該第二堰界定出由頂至底測得在約1公厘與約3公厘之間的一緣溝。
29. 如申請專利範圍第28項所述之在電鍍槽中的晶圓上電鍍金屬層的方法，其中該緣溝由一腔室壁所部分界定。
30. 一種電鍍槽，用於電鍍實質上無缺陷且均勻之金屬層至晶圓上，該電鍍槽包括：一晶圓支架，設置為在電鍍期間支撐一半導體晶圓並將該半導體晶圓浸沒於電鍍溶液中；一流入口，用於在電鍍期間接收流經該電鍍槽的該電鍍溶液；一流出口，用於在電鍍期間移除流動的該電鍍溶液；以及實質上環形的一腔室壁，包括：一主堰，位於該腔室壁的頂部表面上，該電鍍溶液在電鍍期間於離開該流出口之前，溢流超過該主堰，以及一第二堰，定位於該主堰下方的一區域處，其中溢流的電鍍溶液可在該區域處積聚並與溢流出該主堰的該電鍍溶液保持接觸，該電鍍溶液藉此在操作期間以方位角上實質均勻分布的方式溢出該主堰，且該電鍍溶液相關於實質上環形的該腔室壁以一放射狀軌跡流過該腔室壁的頂部表面。
31. 一種電鍍槽，用於電鍍實質上無缺陷且均勻之金屬層至晶圓上，該電鍍槽包括：一晶圓支架，設置為在電鍍期間支撐一半導體晶圓並將該半導體晶圓浸沒於電鍍溶液中，其中該半導體晶圓具有一進入處；一流入口，用於在電鍍期間接收流經該電鍍槽的該電鍍溶液；一流出口，用於在電鍍期間移除流動的該電鍍溶液；以及一腔室壁，包括：一主堰，位於該腔室壁的頂部表面上，該電鍍溶液在電鍍期間於離開該流出口之前，溢流超過該主堰，以及一第二堰，定位於該主堰下方的一區域處，其中溢流的電鍍溶液可在該區域處積聚並與溢流出該主堰的該電鍍溶液保持接觸，該電鍍溶液藉此以方位角上實質均勻分布的方式溢出該主堰，其中該電鍍槽係以大於0.05°且小於約0.15°的一角度向該半導體晶圓上的該進入處傾斜。
32. 一種電鍍槽，用於電鍍實質上無缺陷且均勻之金屬層至晶圓上，該電鍍槽包括：一晶圓支架，設置為在電鍍期間支撐一半導體晶圓並將該半導體晶圓浸沒於電鍍溶液中；一流入口，用於在電鍍期間接收流經該電鍍槽的該電鍍溶液；一流出口，用於在電鍍期間移除流動的該電鍍溶液；以及實質上環形的一腔室壁，包括：一主堰，位於該腔室壁的頂部表面上，該電鍍溶液在電鍍期間於離開該流出口之前，溢流超過該主堰，以及一第二堰，定位於該主堰下方的一區域處，其中溢流的電鍍溶液可在該區域處積聚並與溢流出該主堰的該電鍍溶液保持接觸，該電鍍溶液藉此以方位角上實質均勻分布的方式溢出該主堰，且在操作期間，該半導體晶圓的一表面係相關於該主堰及第二堰定向於約90°。