TWI729136B - 電鍍期間橫流岐管之動態調制 - Google Patents

Abstract

文中實施例係關於將一或多種材料電鍍至基板上的方法及設備。一般而言，文中所述的實施例使用位於基板附近之具有通道的板，產生在具有通道的板與基板之間且在側藉由流動限制環定義的橫流歧管。可在基板支撐件之下表面與基板支撐件下方之元件(如流動限制環)的上表面之間提供一密封件。在電鍍期間，流體經由具有通道之板中的通道及橫流入口進入橫流歧管，接著在位置與橫流入口相對的橫流出口處離開。在電鍍期間該設備例如可藉著適當地降低與舉升基板與基板支撐件而銜合與去銜合密封件，以在密封狀態與非密封狀態之間切換。

Description

電鍍期間橫流岐管之動態調制

本發明係關於電鍍設備及電鍍方法。更具體而言，本發明係關於在半導體基板上電鍍金屬膜層期間改善電解液流體動力學。

文中揭露之實施例係關於在電鍍期間控制電解液流體動力學的方法及設備。更具體而言，文中所述之方法及設備尤其可用於將金屬電鍍至半導體晶圓基板上，如經由光阻電鍍寬度小於約50 µm 的微小凸塊特徵部(如銅、鎳、錫、及錫合金焊料)及銅矽貫孔(TSV)特徵部。

電化學沉積製程為現代積體電路製造中的既有製程。在21世紀初期幾年中自鋁金屬內連線至銅金屬內連線的轉變驅動了對日益複雜之電沉積製程與電鍍設備的需求。許多此類複雜需要係緣於裝置金屬化層中載帶愈來愈小電流的金屬線。此些銅線係藉著將金屬電鍍至極薄、高高寬比的溝槽與通孔中所形成，此種方法通常被稱為「鑲嵌」製程(護層之前的金屬化)。

電化學沉積現在已準備好去滿足複雜封裝與多晶片內連技術的商業需求，複雜封裝與多晶片內連技術通常口語地被稱為晶片級封裝(WLP)與矽貫孔(TSV)電連接技術。部分由於一般較大的特徵部尺寸(相較於前段製程(FEOL)內連線)及高高寬比，此些技術面臨著極嚴峻的挑戰。

此些技術涉及在比鑲嵌應用尺寸大幅較大的規模上電鍍。根據封裝特徵部的類型與應用(例如經由連接晶片之TSV、內連重佈線、或晶片對板或晶片接合如覆晶柱)，在現行的技術中經電鍍的特徵部通常大於約2微米且通常介於5-100微米之間(如銅柱可約為50微米)。對於某些晶片上的結構如電力匯流排而言，欲電鍍的特徵部可能大於300微米。TSV結構可具有極高的高寬比(如約20:1附近)，但WLP特徵部的高寬比通常約為 1:1(高比寬)或更小。

對於欲沉積之相對較大量的材料而言，不僅僅是特徵部尺寸，WLP與TSV應用的電鍍速度係不同於鑲嵌應用。對於許多WLP應用而言，電鍍必須以至少約2微米/分鐘典型地至少約4微米/分鐘對於某些應用至少約7微米/分鐘的速率填充特徵部。在此些較高電鍍速率的領域中，在電解液中金屬離子有效率地質量傳輸至電鍍表面是很重要的。

較高電鍍速率面臨著電沉積層之均勻度的挑戰，即電鍍必須以高度均勻的方式進行。

文中提供在電鍍期間改善電解液流體動力學及改善電鍍均勻度的方法、設備、及系統。實施例係利用在半導體基板上電鍍作為實例，但本發明不限於此。在某些實施例中，藉著在基板表面的緊鄰附近處增加電解液的橫流速度而達到電解液之經改善的流體動力學及經改善的質量傳輸。在某些實施例中，電解液在平行於基板之電鍍表面之方向上橫跨基板中央處的速度係至少約50 cm/秒。這可藉由下列方式達到：產生橫流(例如藉由來自設備之一選定方位角位置的橫向電解液注射)並同時藉著阻擋電解液出口而密封基板附近的橫流而得到較低的橫流速度。產生橫跨基板中央之橫流的設備與方法係載於2014年8月5日發證之由Mayer 等人作為發明人之名為「Control of Electrolyte Hydrodynamics for Efficient Electrolyte Transfer during Electroplating」的共有美國專利US 8,795,480及2013年11月28日公開之由Abraham等人作為發明人之名為「Cross Flow Manifold for Electroplating Apparatus」的美國專利公開案 US 2013/0313123以及2016年5月20日申請之由Graham 等人作為發明人之名為「Dynamic Modulation of Cross Flow Manifold During Electroplating」的 國專利申請案US 15/161,081，將其所有內容包含於此作為參考。應瞭解，可修改此些文獻中所述的設備以密封文中所述的橫流。

文中的各種實施例使用位於基板附近之具有通道的板，產生在底部上藉由具有通道的板定義、在上藉由基板與基板支撐件定義、且在側藉由橫向流動限制環定義的一橫流歧管。在電鍍期間，流體進入橫流歧管經由具有通道的板中的通道向上流動並經由位於橫流限制環之一側的橫流側入口橫向流動。複數流動路徑在橫流歧管中結合並在橫流出口處離開，橫流出口係與橫流入口相對。藉著在基板支撐件與橫流限制環之間設置一可壓縮的密封元件而密封(至少部分密封)橫流歧管，藉此避免電解液藉由非為與橫流入口相對設置之專用出口的其他路徑離開橫流歧管。歧管內的橫流密封導致橫流中較高的電解液速度。

在文中實施例的一態樣中，提供一種電鍍設備，其包含：(a) 一電鍍室，在將金屬電鍍至一實質平坦的基板上時用以容納一電解液與一陽極；(b) 一基板支撐件，用以支撐該實質平坦的基板俾使該基板之一電鍍面在電鍍期間與該陽極分離；(c) 一離子阻抗元件，包含藉由約10 mm或更小之一間隙與該基板之該電鍍面分離的一面基板表面，該間隙在該離子阻抗元件與該基板之間形成一橫流歧管，其中在電鍍期間該離子阻抗元件係至少與該基板之該電鍍面共同延伸，其中該離子阻抗元件適合用以在電鍍期間提供穿過該離子阻抗元件之離子傳輸；(d) 該橫流歧管之一側入口，用以將該電解液導入該橫流歧管；(e) 該橫流歧管之一側出口，用以接收在該橫流歧管中流動的該電解液，其中該側入口與該側出口在電鍍期間係位於該基板之該電鍍面上方位角相對的周緣位置附近，其中該側入口與該側出口係適合用以於該橫流歧管中產生橫流電解液；及(f) 一密封元件，用以完全或部分密封該橫流歧管之非該側出口的一或多個出口。

在某些實施例中，該設備更可包含位於該離子阻抗元件與該基板支撐件之間之該橫流歧管的外圍的一流動限制元件。該設備更可包含介於該基板支撐件之一表面與該流動限制元件之一表面之間的一滲漏間隙，其中該密封元件係用以在該基板支撐件充分靠近該流動限制元件時密封該滲漏間隙。該密封元件可密封該滲漏間隙的一特定部分。例如，該密封元件可密封至少約75%的該滲漏間隙。在另一實施例中，該密封元件密封約100%的該滲漏間隙。

在某些實施例中，該側出口可形成在該流動限制元件中。在某些此類情況中，該側出口可包含該流動限制元件中的一排空區域，該排空區域在該基板之外圍附近橫跨約20-120度。

該密封元件可具有特定的特性或由特定材料所製成。在某些情況中，該密封元件包含一可壓縮材料。在某些此類情況中，該密封元件可包含一氟聚合物彈性體。該氟聚合物可包含約65-70%的氟。該密封元件可以固定或可卸載的方式附接至該基板支撐件。在某些其他情況中，該密封元件可以固定或可卸載的方式附接至該流動限制元件。在更某些其他情況中，該密封元件可以固定或可卸載的方式附接至非該基板支撐件亦非該流動限制元件的一支架。

當該密封元件銜合時該設備可被認為是處於一密封狀態。當該密封元件未銜合時該設備可被認為是處於一非密封狀態。該設備更可包含具有複數可執行之指令的一控制器，該複數可執行之指令係用以在電鍍期間間歇地在該密封狀態與該非密封狀態之間切換。該控制器更可包含複數可執行的指令，該複數可執行之指令係用以在該設備係處於該非密封狀態時旋轉該基板。在某些情況中，該控制器更可包含複數可執行的指令，該複數可執行之指令係用以將電流施加至該基板，當該設備係處於該非密封狀態時所施加的電流係小於當該設備係處於該密封狀態時所施加的電流。在其他情況中，該控制器更可包含複數可執行的指令，該複數可執行之指令係用以將電流施加至該基板，當該設備係處於該非密封狀態時所施加的電流係大於當該設備係處於該密封狀態時所施加的電流。在更其他的情況中，該控制器更可包含複數可執行的指令，該複數可執行之指令係用以在該設備係處於該密封狀態時將電流施加至該基板並在該設備係處於該非密封狀態時不施加電流至該基板。

在文中揭露之實施例的另一態樣中，提供一種在基板上電鍍的方法，其包含：(a) 在一基板支撐件中接收一實質平坦的基板，其中該基板之一電鍍面係受到暴露，且其中該基板支撐件係用以支撐該基板俾使在電鍍期間該基板之該電鍍面係與一陽極分離；(b)將該基板浸沒至一電解液中，其中約10 mm或更小的一間隙係形成於該基板之該電鍍面與一離子阻抗元件的一上表面之間，該間隙形成一橫流歧管，其中該離子阻抗元件係至少與該基板之該電鍍面共同延伸，其中該離子阻抗元件係適合用於在電鍍期間提供穿過該離子阻抗元件之離子傳輸； (c) 使該電解液(i)自一側入口流進該橫流歧管中、並流出一側出口、及選擇性地(ii)自該離子阻抗元件下方流經該離子阻抗元件、流進該橫流歧管中、並流出該側出口，而與該基板支撐件中的該基板接觸，其中該側入口與該側出口係位於該基板之該電鍍面上方位角相對的周緣位置附近，其中該側入口與該側出口係被設計或配置用以在電鍍期間於該橫流歧管中產生橫流電解液，其中一密封元件在電鍍的至少一部分期間完全或部分密封該橫流歧管之非該側出口的一或多個出口；及(d)在步驟(c)中流動該電解液時將材料電鍍至該基板之該電鍍面。

在各種實施例中，當該密封元件係銜合時該橫流歧管係處於一密封狀態，當該密封元件係未銜合時該橫流歧管係處於一非密封狀態。在某些實施例中，在(d)中電鍍該材料可包含：(i) 當該橫流歧管係處於該非密封狀態時，電鍍該材料並同時旋轉該基板；(ii) 電鍍該材料時同時銜合該密封元件以密封該橫流歧管；(iii) 在該橫流歧管係處於該密封狀態時，電鍍該材料並同時使該基板維持旋轉靜止；及(iv) 電鍍該材料時同時去銜合該密封元件以解除該橫流歧管之密封。該電鍍可在操作(i)-(iv)期間連續進行。在某些此類實例中，在基板上電鍍期間進行在(d)中電鍍該材料的操作 (i)-(iv) 至少三次。在某些實施例中，該橫流歧管係處於該密封狀態超過一總電鍍時間的一半。在某些情況中，在(d)中電鍍該材料可包含：(i) 當該橫流歧管係處於該密封狀態時，同時將該基板維持旋轉靜止並將一第一電流施加至該基板；及(ii) 當該橫流歧管係處於該非密封狀態時，同時旋轉該基板並(A)不施加任何電流至該基板或(B)將不同於該第一電流的一電流施加至該基板。

根據另一態樣，一種電鍍設備包含一電鍍池與一控制器。該控制器包含用以進行文中所提供之任何電鍍方法的複數程式指令。

根據另一態樣，文中提供一種系統，其包含該電鍍設備與一步進設備(stepper)。

根據另一態樣，提供一種非瞬變電腦可讀媒體，其包含控制該設備用之複數可執行程式指令。此些指令包含文中所提供之處理方法所用的程式碼。

下面參考相關圖示說明此些與其他特徵。

在本申請案中，「半導體晶圓」、「晶圓」、「基板」、「晶圓基板」及「部分製造完成之積體電路」等詞可互換使用。熟知此項技藝者當瞭解，「部分製造完成之積體電路」一詞可指於矽晶圓上進行之積體電路製造之眾多階段中之任何階段期間的矽晶圓。下面的詳細說明假設本發明係於晶圓上實施。半導體晶圓通常具有200、300、或450 mm的直徑。然而，本發明不限於此。工作件可具有各種形狀、各種尺寸、及各種材料。除了半導體晶圓外，可受惠於本發明的其他工作件包含各種物品如印刷電路板等。

在下面的敘述中將提供各種特定細節以提供對所述實施例的全面瞭解。本發明之實施例可在缺乏部分或全部此些特定細節的情況下實施。在其他的情況下，不詳細說明習知的製程操作以免不必要地模糊本發明之實施例。雖然將利用所述實施例及特定實施例來說明本發明，但應瞭解，其意不在將本發明限制至所述實施例。

文中所提供的方法及設備可用以在各種基板上進行電鍍，此些基板包含WLP、TSV、及鑲嵌基板。可電鍍各種金屬及金屬合金，其包含但不限於銅、錫、銀、錫銀合金、鎳、金、銦、及鈷。在典型的電鍍製程中，包含受到裸露之導電晶種層的晶圓基板受到陰極偏壓並與正被電鍍之金屬的離子電鍍液接觸。在晶種層表面處的離子被電化學還原以形成金屬層。本發明的各種實施例係利用通過光阻的電鍍作為例示實例，但本發明不限於此。

所述實施例包含用以在電鍍期間控制電解液流體動力學俾以獲得高度均勻之電鍍層的電鍍設備及方法。在特定的實施例中，所述實施例使用能產生撞擊流(指向於或垂直於工作件表面的流動)與剪切流(有時被稱為「橫流」或速度平行於工作件表面的流動)之組合的方法及設備。

一實施例為包含下列特徵的電鍍設備：(a)一電鍍室，在將金屬電鍍至一實質平坦的基板上時用以容納一電解液與一陽極 ；(b)一基板支撐件，用以支撐該基板俾使該基板之一電鍍面在電鍍期間與該陽極分離；(c)一具有通道的離子阻抗元件，包含實質上平行於該基板之該電鍍面並在電鍍期間與該基板之該電鍍面分離的一面基板表面，該具有通道之離子阻抗元件包含複數不彼此溝通的通道，其中該複數不彼此溝通的通道使該電解液在電鍍期間經由該元件傳輸；(d) 一橫流歧管，定義於該基板之該電鍍面與該具有通道之離子阻抗元件之該面基板表面之間，該橫流歧管具有在電鍍期間可動態控制的一高度；(e) 一機構，用以產生一剪切力(橫流)並對在該基板之該電鍍面處之該橫流歧管中流動的該電解液施加該剪切力；及(f)一選擇性的機構，用以促進該基板外圍附近靠近該基板/該基板支撐件之界面處的剪切流。雖然晶圓為實質上平坦的，但其亦通常具有一或多個微觀溝槽且表面可具有一或多個部分受到遮覆而不被暴露至電解液 。在各種實施例中，該設備亦包含一機構，其用以在電鍍池中的該電解液沿著該基板電鍍面的方向流動時旋轉該基板及/或該具有通道的離子阻抗元件。在某些實施例中，該設備可包含一密封件，該密封件係用以避免該電解液在非該橫流歧管之一指定出口的其他位置處離開該橫流歧管，該指定出口係位於與該橫流歧管之一入口相對的一方位角處。

在文中所述的許多情況中，橫流歧管具有在電鍍期間可動態控制的一高度。由於橫流歧管係定義於基板與CIRP之間，可藉由變化基板與CIRP的相對位置來控制橫流歧管之高度。在某些情況中，當CIRP係相對靜止時，直接控制基板的位置。在其他情況中，當基板係相對靜止時，直接控制CIRP的位置(藉由其本身或與電鍍設備的其他部分一起)。在更其他的情況中，可直接控制基板與CIRP兩者的位置。藉著使用在電鍍製程期間可改變高度的橫流歧管，可如文中更進一步討論地，最小化某些電鍍不均勻度。

在某些此類實施例中，在基板支撐件的底表面與一元件(如流動限制元件、CIRP等)的上表面之間可提供一密封件，在基板支撐件係處於其最低位置時該元件的上表面係位於基板支撐件之下。密封件可避免電解液自例如基板支撐件之底部與流動限制元件之上部之間的設備處漏出。在許多實施例中，設備可在經密封之位置(當基板支撐件的位置在其最低處且橫流歧管之高度在最小處時)與非經密封之位置(當基板支撐件舉升且橫流歧管之高度在相對較大時)之間循環。當設備處於非經密封之位置時，可旋轉基板。在此些或其他情況中，當設備處於經密封之位置時，亦可旋轉基板。週期性地密封橫流可增加流過基板表面上方之橫流電解液的體積與速度，藉此提供經改善的電鍍均勻度。

在某些實施例中，用以施加橫流的該機構為一入口，此入口在該具有通道的離子阻抗元件的外圍上或外圍附近具有例如適當的流動引導與分散裝置。該入口引導橫流陰極電解液沿著該具有通道之離子阻抗元件的該面基板表面流動。該入口為方位角不對稱的、部分地沿著該具有通道之離子阻抗元件的周圍、且具有一或多個間隙、且在電鍍期間定義介於該具有通道的離子阻抗元件與該實質平坦的基板之間的一橫流注射歧管。其他元件可選擇性設置以與橫流注射歧管協同工作。此些元件可包含一橫流注射流分散噴淋頭及一橫流限制環，下面將參考圖示更進一步地說明之。

在某些實施例中，用以促進基板外圍附近之剪切流的該機構為邊緣流元件。在某些情況中，該邊緣流元件可為具有通道的離子阻抗板或基板支撐件的一整合部件。在其他情況中，該邊緣流元件可為一分離元件，其係與具有通道的離子阻抗板或與基板支撐件交界。在該邊緣流元件為一分離元件的某些情況中，可分散設置具有不同形狀的複數邊緣流元件，以針對一特定應用調整該基板之邊緣附近的流動分佈。在各種情況中，該邊緣流元件可為方位角不對稱的。下面將說明該邊緣流元件相關的進一步細節。當與具有在電鍍製程期間可主動控制之動態高度之橫流歧管一起實施時，邊緣流元件可尤其助於對抗某些電鍍不均勻度。

在某些實施例中，該設備係用以在電鍍期間使電解液能沿著朝向基板電鍍面或垂直基板電鍍面的方向流動以產生離開該具有通道之離子阻抗元件之孔洞之至少約3 cm/s(如至少約5 cm/s或至少約10 cm/s)的平均流速。在某些實施例中，該設備係用以在條定條件下操作以在橫跨基板電鍍面的中心點處產生約3 cm/s或更大(如約5 cm/s或更大、約10 cm/s或更大、約15 cm/s或更大、或約20 cm/s或更大)的平均橫流電解液速度。此些流率(即離開該離子阻抗元件之孔洞的流率及橫跨基板電鍍面的流率)在某些實施例中適合在電鍍池中施行約20 L/min之總電解液流率並適合約12吋直徑的基板。文中的實施例可與各種基板尺寸一起實施。在某些情況中，基板具有約200 mm、約300 mm、或約450 mm的直徑。又，文中實施例可在廣泛變化的總流率下實施。在某些實施例中，電解液的總流率係介於約1-60 L/min之間、介於約6-60 L/min之間、介於約5-25 L/min之間、或介於約15-25 L/min之間。在電鍍期間所達的流率可被某些硬體限制所限制如所用之泵浦的尺寸與能力。熟知此項技藝者應瞭解，當利用較大的泵浦實施文中所揭露之技術時，文中所列舉的流率可以更高。

在某些實施例中，該電鍍設備包含分離的陽極室與陰極室，在陽極室與陰極室的每一者中有不同的電解液組成、電解液循環迴路、及/或液體動力學表現。可使用離子可穿透之薄膜，抑制陽極室與陰極室之間一或多種成分的直接對流傳輸(藉由流動的質量移動)並維持陽極室與陰極室之間的期望分離。薄膜可阻擋大量電解液流動並排除特定物種如有機添加物的傳輸但同時允許離子如陽離子的傳輸。在某些實施例中，薄膜包含杜邦的NAFION™或相關的離子選擇聚合物。在其他情況中，薄膜並未包含離子交換材料而是包含微孔隙材料。在傳統上，陰極室中的電解液被稱為「陰極電解液」而陽極室中的電解液被稱為「陽極電解液」。通常，陽極電解液與陰極電解液具有不同的組成，陽極電解液包含極少或無電鍍添加物(如加速劑、抑制劑、及/或整平劑)而陰極電解液包含極高濃度的此類添加物。陽極室與陰極室之間的金屬離子與酸的濃度亦通常不同。包含分離陽極室之電鍍設備之實例例如載於下列案件中：2000年11月3日申請之美國專利 US 6,527,920(代理人案號NOVLP007)；2002年8月27日申請之美國專利US 6,821,407(代理人案號NOVLP048)；及2009年12月17日申請之美國專利US 8,262,871(代理人案號NOVLP308)，將上述每一者的所有內容包含於此作為參考。

在某些實施例中，陽極薄膜不需包含離子交換材料。在某些實例中，薄膜係由微孔隙材料如麻州威明頓之Koch Membrane所製造的聚醚碸。此薄膜類型最適合應用至惰性陽極應用如錫銀電鍍與金電鍍，但其亦可被用於可溶陽極應用如鎳電鍍。

在某些實施例及文中他處充分說明的實施例中，陰極電解液被注射至歧管區域(此後被稱為「CIRP歧管區域」，電解液被饋送至此區域中並加以累積)中，接著以實質上均勻的方式被分配通過CIRP的各種彼此不溝通的通道，直接朝向基板表面流去。

在下面的討論中，當所述實施例提及「上」與「下」的特徵(或類似的名詞如「較上」與「較下」的特徵等)或元件時，「上」與「下」等詞只是簡單用來表現本發明之參考或實施的單一框架。亦可使用其他組態如上與下元件相對於重力是相反的及/或上與下元件變成左與右或右與左元件。

雖然文中所述的某些態樣可以各種類型的電鍍設備施行，但為化簡單明白，大部分實例會考慮晶圓面向下的「噴泉(fountain)」電鍍設備。在此類設備中，欲電鍍的工作件(在文中所示的實例中通常為半導體晶圓)大致上具有實質水平的位向(在某些情況中，在部分或整個電鍍製程期間其可偏離真正水平幾度)且可被供電以在電鍍期間旋轉，以得到大致上垂直向上的電解液對流模式。整合自晶圓中央至邊緣的撞擊流質量以及旋轉晶圓在其邊緣相對於其中央的本質較高角速度可產生徑向增加之剪切(平行晶圓)流速。噴泉電鍍類池/設備之一元件的一實例為加州聖荷西之Novellus Systems, Inc.所製造販售的Sabre®電鍍系統。此外，例如在2001年8月申請之美國專利US 6,800,187(代理人案號NOVLP020)及2008年11月7日申請之美國專利US 8,308,931(代理人案號NOVLP299)中說明了噴泉(fountain)電鍍系統，將其所有內容包含於此作為參考。

欲電鍍的基板為大致上平坦或實質上平坦的。如文中所用，具有特徵部如溝槽、通孔、光阻圖案等的基板被認為是實質平坦的。此些特徵部通常具有微細尺寸，但這並非總為真。在許多實施例中，基板表面的一或多個部分可被遮覆而不暴露至電解液。

圖1A與1B的下面說明提供一般非限制性的背景，以協助瞭解文中所述的設備及方法。圖1A提供電化學處理半導體晶圓用之晶圓支撐與定位設備100的透視圖。設備100包含晶圓銜合元件(有時被稱為「殼式」元件)。真實的殼式元件包含杯102與能將壓力施加至晶圓與密封件之間藉此將晶圓固定於杯中的錐103。

杯102係由複數支柱104所支撐，複數支柱104係連接至上板105。此組件(102-105)共同被稱為組件101且藉由轉子106而被馬達107所驅動。馬達107係附接至安裝架109。轉子106將轉矩傳輸至晶圓(此圖中未顯示)以使晶圓在電鍍期間旋轉。轉子106內的氣缸亦提供杯與錐103之間的垂直力以在晶圓與容納於杯內的密封元件(唇式密封件)之間產生密封。對於此討論的目的而言，包含元件102-109的該組件係共同被稱為晶圓支撐件111。然而應瞭解，「晶圓支撐件」的概念通常可延伸至能與晶圓銜合並允許晶圓移動與定位之元件的各種組合與次組合

包含第一板115的傾斜組件係連接至安裝架109，第一板係以可滑移方式連接至第二板。驅動柱113在樞軸連接件119與121處分別連接至板115與板117。是以，驅動柱113提供用以使板115(是以晶圓支撐件111)滑移越過板117的力。晶圓支撐件111的遠端(即安裝架109)係沿著定義板115與板117之間之接觸區域的弧形路徑(未顯示)移動，是以晶圓支撐件111的近端(即杯與錐組件)繞著一虛擬樞軸傾斜。這使得晶圓能以斜角方式進入電鍍浴。

整個設備100係藉由另一致動器(未顯示)垂直舉升上向或向下以將晶圓支撐件111的近端浸沒至電溶液中。此致動器(及相關的舉升動作)提供用以控制基板與CIRP之間之橫流歧管之高度的一可能機構。針對此目的，可使用能使晶圓支撐件111(或支撐真實晶圓的其任何部分)朝向CIRP移動/移動離開CIRP的任何類似機構。圖1A中所示的設備100提供兩元件的定位機構，此機構提供沿著垂直於電解液之軌跡的垂直移動以及允許晶圓自水平位向(平行於電解液表面)偏離的傾斜移動(以一角度浸沒晶圓的能力)。設備100之移動能力與相關硬體的更詳細說明係載於2001年5月31日申請且於2003年4月22日獲證之美國專利US 6,551,487(代理人案號NOVLP022)中，將其所有內容包含於此作為參考。

應注意，設備100通常與一特定的電鍍池一起使用，電鍍池具有能容納陽極 (如銅陽極或非金屬惰性陽極)與電解液的電鍍室。電鍍池亦可包含用以使電解液循環經過電鍍池並緊貼正在電鍍之工作件的抽送系統或抽送連接件。其亦可包含被設計用以維持陽極室與陰極室中之不同電解化學品的薄膜或其他分離件。在一實施例中，可使用一薄膜定義陽極室，陽極室包含實質上不具有抑制劑、加速劑、或其他有機電鍍添加物的電解液，或在另一實施例中陽極電解液與陰極電解液的無機電鍍組成物為實質上相異的。可選擇性地提供將陽極電解液傳輸至陰極電解液的裝置或藉由物理裝置(如包含閥件的直接泵抽、或溢流槽)將陽極電解液傳輸至主電鍍浴。

下面段落提供對殼式設備之杯與錐組件之更詳細說明。圖示1B顯示組件100之一部分101，其橫剖面形式包含錐103與杯102。應注意，此圖示並非杯與錐組件的真實圖示，只是便於討論用的示意圖。杯102藉由支柱 104而受到上板105支撐，支柱104係藉由螺絲108附接。一般而言，杯102提供可讓晶圓145倚靠的支撐件。其包含一開口，來自電鍍池的電解液可經由此開口而與晶圓接觸。應注意，晶圓145具有前側142，前側142為電鍍進行之處。晶圓145的外圍倚於杯102上。錐103向下壓迫晶圓的背側以在電鍍期間將晶圓固定於其位置。

為了將晶圓載入101中，藉由轉子106將錐103自其所示位置舉升，直到錐103接觸上板105為止。自此位置，杯與錐之間可插入晶圓145的間隙增加，因此可將晶圓載入杯中。接著，錐103下降以如圖示使晶圓銜合緊靠杯102的外圍並與沿著晶圓外緣在徑向上超出唇形密封件143的一系統電接觸件(未顯示於1B中)配合。

轉子106傳輸用以使錐103與晶圓145銜合的垂直力與旋轉組件101用的轉矩。在圖示1B中此些經傳輸的力係以箭頭表示。應注意，晶圓電鍍通常在晶圓旋轉時進行(如圖示1B上部處虛線箭頭所表示)。

杯102具有可壓縮之唇形密封件143，其在錐103與晶圓145銜合時形成液密密封。來自錐與晶圓的垂直力壓縮唇形密封件143以形成液密密封。唇形密封件避免電解液接觸晶圓145的背側(可能會在背側處導入污染物種如銅或錫離子與矽直接接觸)並避免電解液接觸設備101的敏感元件。在杯與晶圓之間的界面處亦可有複數密封件，以形成液密密封件而更進一步地保護晶圓145的背側(未顯示)。

錐103亦包含密封件149。如所示，當杯處於銜合狀態時，密封件149係位於錐103的邊緣與杯的上區域附近。此亦保護晶圓145的背側不受到可能自杯上方進入殼式設備之任何電解液的影響。密封件149可固定至錐或杯且可為單一密封件或多部分的密封件。

在電鍍開始時，錐103被舉升高於杯102，然後145被引導至組件102。當晶圓開始被導入杯102中時(通常藉由機器手臂)，其前側 142會輕靠在唇形密封件143上。在電鍍期間，組件101旋轉以協助達到均勻電鍍。在接續的圖示中，將組件101顯示為較單純的形式且關於在電鍍期間用以控制晶圓電鍍表面142處之電解液之流體動力學的元件。是以，能一窺工作件處之質量傳輸與流動剪切的全貌。

如圖示1C中所示，電鍍設備150包含容納陽極 160的電鍍池155。在此實例中，電解液 175流入電鍍池155中在中央流經陽極 160中的開口，且電解液通過具有通道的離子阻抗元件170，離子阻抗元件170具有垂直位向(非橫截的)貫孔而電解液流經貫孔然後撞擊被晶圓支撐件101支撐固定及移動的晶圓145上。具有通道的離子阻抗元件如170在晶圓電鍍表面上提供均勻的撞擊流。根據文中所述的某些實施例，使用此類具有通道之離子阻抗元件的設備係受到配置及/或操作俾以促進在晶圓表面各處的高電鍍率與高均勻電鍍，其包含在高沉積速率領域如WLP與TSV應用下的電鍍。 所述之各種實施例中的任何實施例或所有實施例皆可在鑲嵌及WLP與TSV應用的背景下實施。

圖1D-1G關於可用以促進橫跨受到電鍍之基板表面之橫流的某些技術。與此些圖示相關敘述的各種技術呈現用以促進橫流的替代性策略。是以此些圖示中所述的某些元件為選擇性的且可不存在於所有實施例中。

在某些實施例中，如文中所述單獨配置複數電解液流接口或者配置複數電解液流接口與液流塑形板及分流器的組合以協助橫流。下面所述的各種實施例係關於液流塑形板與分流器的組合，但本發明不限於此。應注意，在某些實施例中相信，橫跨晶圓表面之電解液流向量的大小在靠近排放口或間隙處較大，且隨著橫跨晶圓表面逐漸變小，在最遠離排放口或間隙的虛擬室的內部處最小。如圖1D中所示，藉著使用適當配置的複數電解液流接口，在晶圓表面各處此些橫流向量的大小更均勻。

某些實施例包含複數電解液入口流接口和液流塑形板及分流器組件一起作用以促進橫流。圖1E顯示用以將銅電鍍至晶圓145上之電鍍設備725之複數元件的橫剖面圖，晶圓145係受到晶圓支撐件101支撐、固定及旋轉。設備725包含電鍍池155，電鍍池155為具有陽極室的雙室池，陽極室具有銅陽極160及陽極電解液。陽極室與陰極室係藉由陽離子薄膜740分離，陽離子薄膜740係由支撐元件735所支撐。如文中所述，電鍍設備725包含液流塑形板410。分流器325係位於液流塑形板410的上部上並如文中所述協助產生橫向剪切流。陰極電解液係藉由複數液流接口710而導入陰極室(薄膜 740上方)中。陰極電解液如文中所述自複數液流接口710流動通過液流板410並產生在晶圓145的電鍍表面上產生撞擊流。除了複數陰極電解液流接口710外，額外的液流接口710a引導其出口處的陰極電解液，其出口係位於分流器325之排放口或間隙的遠端位置處。在此實例中，液流接口710a的出口被形成為液流塑形板410中的通道。功能結果為，陰極電解液流被直接導入形成在液流板與晶圓電鍍表面之間的虛擬室中，以促進橫跨晶圓表面的橫流並藉此標準化橫跨晶圓(及液流板410)的流動向量。

圖1F之流動圖顯示液流接口710a(自圖1E)。如圖1F中所示，液流接口710a的出口跨越90度之分流器730的內圓周。熟知此項技藝者應瞭解，接口710a的尺寸、配置、及位置可在不脫離本發明範疇的情況下變化。熟知此項技藝者亦應瞭解，相等的組態可包含使陰極電解液自分流器325中的一接口或通道及/或如圖1E中所示之通道(在液流板410中)離開。其他實施例包含在分流器之(下)側壁(即最靠近液流塑形板上表面的側壁)中的一或多個接口，其中該一或多個接口係位於相對於排放口或間隙之分流器的一部分中。圖示1G顯示與液流塑形板410組裝在一起的分流器750，分流器750具有複數陰極電解液流接口710b，自與分流器之間隙相對的分流器處供給電解液。複數液流接口如710a與710b可以相對於晶圓電鍍表面或液流塑形板上表面之任何角度供給電解液。該一或多個液流接口可將撞擊流輸送至晶圓表面及/或輸送橫(剪切)流。

在一實施例中，例如與圖1E-1G相關的實施例中，文中所述之液流塑形板係與分流器一起使用，其中用以促進橫流(如文中所述)的液流接口亦與液流板/分流器組件一起使用。在液流塑形板具有不均勻孔洞分佈的一實施例中，在一實施例中其具有螺旋孔洞圖樣。術語與流動路徑

提供複數圖示以更進一步地例示與解釋文中所揭露的實施例。圖示尤其包含與所揭露之電鍍設備相關的各種結構元件與流動路徑。此些元件被賦予特定的名稱/參考標號，在說明圖2至22A-22B的敘述中一致地使用此些特定的名稱/參考標號。

下列實施例假設電鍍設備大多包含一分離的陽極室。所述的特徵部係容納於一陰極室中，陰極室包含使陽極室與陰極室分離的薄膜框274與薄膜 202。可使用任何可能數目的陽極與陽極室配置。在下列的實施例中，陰極室中所包含的陰極電解液係大部分位於橫流歧管226中、或位於具有通道的離子阻抗板歧管208中、或位於通道258與262中，通道258與262係用以將陰極電解液輸送至此兩分離的歧管。

下面敘述的大多重點在於控制橫流歧管226中的陰極電解液。陰極電解液經由兩個分離的進入點而進入橫流歧管226：(1)具有通道的離子阻抗板206中的複數通道；及 (2) 橫流起始結構250。藉由CIRP 206中之複數通道到達橫流歧管226中的陰極電解液受到引導以通常實質上垂直的方向朝向工作件的表面流動。此類受到通道輸送的陰極電解液可形成撞擊工作件表面的小噴射流，工作件通常相對於具有通道之板緩慢(如介於約1至30 rpm)旋轉。相反地，藉由橫流起始結構250到達橫流歧管226中的陰極電解液受到引導以實質上平行於工作件之表面的方向流動。

如上面討論中所指示的，在電鍍期間「具有通道的離子阻抗板」206 (或「具有通道的離子阻抗元件」或「CIRP」)係位於工作電極(晶圓或基板)與相對電極(陽極)之間，以塑形電場並控制電解液流特性。文中的各種圖示顯示具有通道的離子阻抗板206相對於所揭露之設備之其他結構特徵部的相對位置。此類離子阻抗元件206的一實例係載於2008年11月7日所申請之美國專利US 8,308,931(代理人案號NOVLP299)，將其所有內容包含於此作為參考。文中所述的具有通道的離子阻抗板適合用以改善晶圓表面上的徑向電鍍均勻度，晶圓表面例如是包含了相對低導電率的晶圓表面或包含了極薄阻抗晶種層的晶圓表面。下面說明具有通道之元件之某些實施例的其他態樣。

在某些實施例中「薄膜框」274(在其他文獻中有時被稱為陽極薄膜框)為用以支撐分離陽極室與陰極室之薄膜 202的結構元件。可具有與文中所揭露之某些實施例相關的其他特徵。尤其，參考圖示之實施例，其可包含用以將陰極電解液朝向橫流歧管226與噴淋頭242輸送的流動通道258與262，噴淋頭242係用以橫流陰極電解液輸送至橫流歧管226。薄膜框274亦可包含池堰壁282，池堰壁282可用以判斷及調節陰極電解液的最上位準。文中的各種圖示顯示在與所揭露之橫流設備相關的其他結構特徵的文義下的薄膜框274。

回到圖示2，薄膜框274為用以支撐薄膜202的剛硬結構元件，薄膜202通常為用以分離陽極室與陰極室的離子交換薄膜。如所解釋的，陽極室可包含第一組成之電解液而陰極室包含第二組成之電解液。薄膜框274亦可包含複數流體調整棒270 (有時被稱為流動限制元件)，流體調整棒270可被用來協助控制輸送至具有通道的離子阻抗元件206的流體輸送。薄膜框274定義陰極室之最下部與陽極室之最上部。所述的元件係皆位於陽極室及陽極室薄膜 202上方之電化學電鍍池之工作件側上。其皆可被視為是陰極室的一部分。然而應瞭解，橫流注射設備的某些實施例不會使用分離的陽極室，因此薄膜框274並非必要的。

大致上位於工作件與薄膜框274之間的是具有通道的離子阻抗板206以及橫流環墊圈238與晶圓橫流限制環 210，橫流環墊圈238與晶圓橫流限制環210每一者可被固定至具有通道的離子阻抗板206。更具體而言，橫流環墊圈238可設置於CIRP 206的正上方而晶圓橫流限制環 210可被設置於橫流環墊圈238上方並被固定至具有通道的離子阻抗板206的上表面，有效地夾置墊圈238。文中的各種圖示顯示橫流限制環210係相對於具有通道的離子阻抗板206設置。

如圖示2中所示，所揭露的最上相關結構特徵部為工作件或晶圓支撐件。在某些實施例中，工作件支撐件可為杯254，杯254常被用於錐與杯的殼式設計如上述之Novellus Systems的Sabre®電鍍設備中所體現的設計。例如圖2與8A-8B顯示杯254相對於設備之其他元件的相對位向。在許多文中的實施例中，如下面更進一步討論的，在電鍍期間可動態控制杯254與CIRP 206之間的距離。

在各種實施例中，可提供邊緣流元件(未顯示於圖2中)。可在大致上位於具有通道的離子阻抗板206上方及/或內部及杯254下方的位置處提供邊緣流元件。下面更進一步說明邊緣流元件。

圖3A顯示根據文中所揭露之一實施例之橫流入口側的特寫橫剖面圖。圖3B顯示根據文中所揭露之一實施例之橫流出口側的特寫橫剖面圖。圖4顯示根據文中所揭露之某些實施例之電鍍設備的橫剖面圖，其顯示該入口側與出口側。在電鍍製程期間，陰極電解液充滿並佔據薄膜框274上之薄膜202之上部與薄膜框堰壁282之間的區域。此陰極電解液區域可被分拆為三個子區域：1)具有通道的離子阻抗板歧管區域208(有時此部件亦被稱為下歧管區域208)，係位於CIRP 206之下與分離陽極室陽離子薄膜202之上(對於使用陽極室陽離子薄膜的設計而言)；2)橫流歧管區域226，係介於晶圓與CIRP 206的上表面之間；及3)上池區域或「電解液限制區域」，係位於殼/杯254之外部及電鍍池堰壁282(其為薄膜框274的一實體部)的內部。當晶圓未受到浸沒且殼/杯254未處於下位置時，第二區域與第三區域係結合為一個區域。

當工作件被載入至工作件支撐件254中時介於具有通道的離子阻抗板206之上部與工作件之下部之間之上述的區域(2)包含陰極電解液且被稱為「橫流歧管」226。在某些實施例中，陰極電解液藉由單一入口接口而進備陰極室。在其他實施例中，陰極電解液經由位於電鍍池中他處的一或多個接口而進入陰極室。在某些情況中，有電鍍池之電鍍浴用之單一入口，其係位於陽極室的外圍且為陽極室池壁的挖空部。此入口連接至電鍍池底部與陽極室處的中央陰極電解液入口歧管。在所揭露的某些實施例中，主要陰極電解液歧管室供給複數陰極電解液室入口孔洞(如12個陰極電解液室入口孔洞)。在各種情況中，此些陰極電解液室入口孔洞被分成兩個群組：一個群組將陰極電解液饋送至橫流注射歧管222，第二個群組將陰極電解液饋送至CIRP歧管208。圖3B顯示單一入口孔洞的橫剖面圖，單一入口孔洞經由通道262供給CIRP歧管208。虛線代表流體的流動路徑。

將陰極電解液分離為兩個不同的流動路徑或兩股不同的液流在電鍍池的底部處於中央陰極電解液入口歧管(未顯示)中發生。該歧管係藉由連接至電鍍池底部的單一導管所供給。陰極電解液的液流自主要陰極電解液歧管分離為兩股液流：位於電鍍池之一側上之12個饋送孔洞中的6個饋送孔洞引導至源CIRP歧管區域208並最終經由CIRP 的各種微通道供給撞擊陰極電解液流。其他6個孔洞亦自中央陰極電解液入口歧管供給，但接著引導至橫流注射歧管222，然後供給橫流噴淋頭242的分散孔洞246(其數量可能大於100個)。在離開橫流噴淋頭孔洞246後，陰極電解液的流動方向自(a)垂直於晶圓而變化為(b)平行於晶圓。此流動變化在液流撞擊時發生且被橫流限制環210之入口空腔250中的表面所限制。最後，在進入橫流歧管區域226後，原本在電鍍池底部於中央陰極電解液入口歧管中分離的兩陰極電解液流重新結合。

在圖示所示的實施例中，進入陰極室之陰極電解液的一部分係直接被提供予具有通道的離子阻抗板歧管208而一部分係直接被提供予橫流注射歧管222。被輸送至具有通道的離子阻抗板歧管208然後被輸送至CIRP下表面之陰極電解液的至少一部分但通常(並非總是)為全部會通過板206中的各種微通道而達到橫流歧管226。經由具有通道的離子阻抗板206中之通道進入橫流歧管226的陰極電解液會以實質上垂直導向之噴射流的方式進入橫流歧管(在某些實施例中，通道具有角度因此其並非完美地垂直晶圓表面，但如噴射流相對於晶圓表面之法向的角度可上至約45度)。進入橫流注射歧管222之陰極電解液的該部分會被直接輸送至橫流歧管226，陰極電解液係以晶圓下方之水平位向橫流的方式進入橫流歧管226。在前往橫流歧管226的途中，橫流陰極電解液通過橫流注射歧管222 與橫流噴淋頭板242(其例如包含約139個直徑約0.048吋的分散孔洞246)，然後藉由橫流限制環210的進入空腔250自垂直向上流被重新引導為平行晶圓表面流。

橫流及噴射流的絕對角度毋需確切地平行或確切地垂直或甚至具有彼此垂直90°的位向。然而一般而言，橫流歧管226中之陰極電解液的橫流大致上會沿著工作件表面的方向而自微具有通道的離子阻抗板206之上表面射出之陰極電解液之噴射流的方向大致上會朝向/垂直工作件表面。

如所述，進入陰極室的陰極電解液會被分為(i)自具有通道的離子阻抗板歧管208流經CIRP 206中之通道然後進入橫流歧管226中的陰極電解液；及(ii)流至橫流注射歧管222中然後流經噴淋頭242中之孔洞246接著流至橫流歧管226中的陰極電解液。自橫流注射歧管區域222直接進入的液流可藉由橫流限制環進入接口(有時被稱為橫流側入口250)進入然後平行於晶圓自電鍍池的一側射出。相對地，藉由CIRP 206之微通道進入橫流歧管區域226的噴射流係自晶圓與橫流歧管226下方進入，噴射流在橫流歧管226內被改道(重新導向)以平行晶圓並朝向橫流限制環出口接口234(有時被稱為橫流出口)流動。

在某些實施例中，進入陰極室的流體被引導至分佈於電鍍池室之陰極室部分之外圍附近(通常為外圍壁)的複數通道258與262。在一特定的實施例中，陰極室的室壁中包含12 個此類通道。

陰極室壁中的複數通道可連接至薄膜框中的對應「橫流饋送通道」。此些饋送通道262中的某些者將陰極電解液直接輸送至具有通道的離子阻抗板歧管208。如所述，被提供至此歧管的陰極電解液接著會通過具有通道的離子阻抗板206的垂直位向小通道然後以陰極電解液之噴射流的方式進入橫流歧管226。

如所述，在圖示所示的一實施例中，陰極電解液經由12個陰極電解液饋送線/管中的6者對「CIRP 歧管室」208饋給。該6個對CIRP歧管208饋給的主管或線262係位於橫流限制環之出口空腔234(晶圓下方流體流出橫流歧管區域226之處)下方並與所有橫流歧管元件(橫流注射歧管222、噴淋頭242、及限制環進入空腔250)相望。

如各種圖示中所示，薄膜框中的某些橫流饋送通道258直接導至橫流注射歧管222(如12 個中的6個)。此些橫流饋送通道258始於電鍍池之陽極室的底部處、接著通過薄膜框274的匹配通道、接著與具有通道的離子阻抗板206之下部上之對應的橫流饋送通道258連接。例如見圖3A。

在一特定的實施例中，有六個分離的饋送通道258用以將陰極電解液直接輸送至橫流注射歧管222然後到達橫流歧管226。為了達到橫流歧管226中的橫流，此些通道258係以方位角不均勻的方式離開進入橫流歧管226。尤其，其於一特定側或橫流歧管226的方位角區域進入橫流歧管226。在圖3A所示的一特定實施例中，用以將陰極電解液直接輸送至橫流注射歧管222的液流路徑258在到達橫流注射歧管222之前會通過四個分離的元件：(1)在電鍍池之陽極室壁中的專用通道；(2)薄膜框274中的專用通道；(3)具有通道的離子阻抗元件206的專用通道(即非為用以將陰極電解液 自 CIRP歧管208輸送至橫流歧管226的1-D通道)；及(4)晶圓橫流限制環 210中的液流路徑。

如所述，複數流動路徑中通過薄膜框274並對橫流注射歧管222饋給的部分流動路徑係被稱為薄膜框中的橫流饋送通道258。複數流動路徑中通過微具有通道的離子阻抗板206並對CIRP歧管饋給的部分流動路徑係被稱為饋給具有通道的離子阻抗板歧管208的橫流饋送通道262或CIRP 歧管饋送通道262。換言之，「橫流饋送通道」一詞包含對橫流注射歧管222饋給之陰極電解液饋送通道258及對CIRP歧管208饋給之陰極電解液饋送通道262兩者。此些液流258與262之間的一差異係如上所述：流經CIRP 206之液流的方向一開始指向晶圓然後因晶圓與橫流限制環210的存在而轉向平行於晶圓，來自自橫流注射歧管222並經由橫流限制環進入接口250離開的橫流部分一開始便平行於晶圓。雖然並欲被限制至任何特定的模型或理論，本發明人相信，撞擊與平行流的此組合與混合能促進實質改善凹/嵌特徵部內的液流穿透，藉此改善質量傳輸。藉著在晶圓下方產生空間均勻的對流場並旋轉晶圓，在旋轉與電鍍製程期間每一特徵部及每一晶粒都能呈現近乎相等的流動模式。

具有通道的離子阻抗板206內不會通過板之微通道的流動路徑(而是以平行晶圓表面流的方式進入橫流歧管226)一開始係以垂直上向的方向通過板206中之橫流饋送通道258，然後進入形成在具有通道的離子阻抗板206之主體內的橫流注射歧管222。橫流注射歧管222為一方位角空腔，其可為板206中的挖空通道並用以將來自各別饋送通道258(如來自6個獨立橫流饋送通道中的每一者)的流體分散至橫流噴淋頭板242的各種複數液流分散孔洞246。此橫流注射歧管222的位置係沿著具有通道的離子阻抗板206之外圍或邊緣區域的一角區段。見例如圖3A及4-6。在某些實施例中，橫流注射歧管222形成一C形結構橫跨板之約90至180°角度的周緣區域。在某些實施例中，橫流注射歧管222的橫跨角度量約為120至約170°，在一更特定的實施例中係介於約140至150°之間。在此些或其他實施例中，橫流注射歧管222的橫跨角度量係至少約為90°。在許多實施例中，噴淋頭242所橫跨的角度量約等於橫流注射歧管222所橫跨的角度量。又，總入口結構250(在許多情況中其包含下列的一或多者：橫流注射歧管222、噴淋頭242、複數噴淋頭孔洞246、及橫流限制環中的一開口)可橫跨此些相同的角度量。

在某些實施例中，注射歧管222中的橫流在具有通道的離子阻抗板206內形成一連續流體耦合的空腔。在此情況中，對橫流注射歧管饋給的所有橫流饋送通道258(例如所有6個通道)離開進入一連續且相連的橫流注射歧管室。在其他實施例中，橫流注射歧管222及/或橫流噴淋頭242被分為兩或更多個角分離且完全或空間分離的區段如圖5(其顯示6個分離的區段)。在某些實施例中，角分離之區域的數目係介於約1-12或介於約4-6之間。在一特定的實施例中，此些角分離之區段中的每一者係流體耦合至設置在具有通道的離子阻抗板206中之一單獨的橫流饋送通道 258。是以例如，在橫流注射歧管222內可有六個角獨立分離的子區域。在某些實施例中，橫流注射歧管222之此些獨立的子區域中的每一者具有相同的體積及/或相同的角橫跨量。

在許多情況中，陰極電解液離開橫流注射歧管222並通過具有許多角分離之陰極電解液出口接口(孔洞)246的橫流噴淋頭板242。見例如圖2、3A-3B、及6。在某些實施例中，例如如圖6中所示，橫流噴淋頭板242係整合至具有通道的離子阻抗板206中。 在某些實施例中，噴淋頭板242係以黏合、栓鎖或其他方式而固定至具有通道的離子阻抗板206之橫流注射歧管222的上部。在某些實施例中，橫流噴淋頭242的上表面係齊平於或略高於具有通道的離子阻抗板206之上表面的平面。以此方式，流經橫流注射歧管222的陰極電解液在一開始可垂直向上流經噴淋頭孔洞246然後在橫流限制環210下方水平流動而流入橫流歧管226中，俾使陰極電解液以實質上平行於具有通道的離子阻抗板之上表面的方向進入橫流歧管226。在其他實施例中，噴淋頭242的位向俾使離開噴淋頭孔洞246的陰極電解液已沿著平行晶圓的方向流動。

在一特定的實施例中，橫流噴淋頭242具有139個角分離的陰極電解液出口孔洞246。更一般而言，可使用能合理建立橫流歧管226內之均勻橫流之任何數目的孔洞。在某些實施例中，在橫流噴淋頭242中有介於約50至約300個之間的此類陰極電解液出口孔洞246。在某些實施例中，有介於約100至200個之間的此類孔洞。在某些實施例中，有介於約120至160個之間的此類孔洞。一般而言，獨立接口或孔洞246的直徑尺寸範圍可自約0.020吋至0.10吋尤其自約0.03吋至0.06吋。

在某些實施例中，此些孔洞246係以角均勻方式沿著橫流噴淋頭242的整個角橫跨量設置(即孔洞246之間的間距係由電鍍池中央與兩相鄰孔洞之間的固定角度所決定)。見例如圖3A與7。在其他實施例中，孔洞246係以非角均勻方式沿著橫流噴淋頭242的整個角橫跨量分佈。在其他的實施例中，非角均勻的孔洞分佈卻是線性(「x」方向)均勻分佈。換言之，在後者中，孔洞分佈俾使孔洞等距分離(若投影至垂直於橫流方向的一軸上，此軸為「x」方向)。每一孔洞246係位於自電鍍池中央算起相等的徑向距離處，且在「x」方向上與相鄰孔洞相距相等的距離。具有此些非角均勻之孔洞246的總效應為，整體橫流模式會更加均勻。

在某些實施例中，藉由晶圓橫流限制環 210更進一步地控制離開橫流噴淋頭242之陰極電解液的方向。在某些實施例中，此環210延伸橫跨具有通道的離子阻抗板206的整個圓周。 在某些實施例中，如圖3A與4中所示，橫流限制環210的橫剖面具有L形。在某些實施例中，晶圓橫流限制環210包含一系列與橫流噴淋頭242之出口孔洞246流體交流的流動導向元件如方向鰭片266。更具體而言，方向鰭片266定義晶圓橫流限制環210之上表面下方與相鄰方向鰭片266之間之大幅分離的流體通道。在某些情況中，鰭片266的目的在於重新導向並限制自橫流噴淋頭孔洞246離開的液流，使其從一徑向向內的方向(若無鰭片266存在液流原本會遵循的方向)改變為「左至右」的流動軌道(左為橫流的入口側250，右為出口側234)。這有助於建立實質上線性的橫流模式。離開橫流噴淋頭242之孔洞246的陰極電解液受到方向鰭片266的引導以沿著方向鰭片266之位向所造成的流線。在某些實施例中，晶圓橫流限制環210之所有方向鰭片266係皆彼此平行。此平行配置有助於在橫流歧管226內建立均勻橫流方向。在各種實施例中，晶圓橫流限制環210的方向鰭片266係沿著橫流歧管226的入口250與出口234側設置。例如，此係例示於圖7的上視圖中。

如所示，在橫流歧管226中流動的陰極電解液自晶圓橫流限制環210的入口區域250流至環210的出口側234，如圖3B與4中所示。某些量的陰極電解液亦可在基板的整個外圍附近滲漏出。相較於在出口側234處離開橫流歧管之陰極電解液，滲漏可是最少量的。在出口側234處，在某些實施例中，有複數方向鰭片266可與入口側的方向鰭片266平行且對準。橫流通過方向鰭片266在出口側234上所產生的通道然後最終直接離開橫流歧管226。接著液流以大致上徑向向外的方式流入陰極室的另一區域中超越晶圓支撐件254與橫流限制環 210，在液流流至累積與再循環用之上堰壁282上方之前，液流被薄膜框的上堰壁282暫時留滯收集。因此應瞭解，圖示(如圖3A、3B與4)僅顯示陰極電解液進入與離開橫流歧管之整個迴路的部分路徑。應注意，例如在圖3B與4所示的實施例中，自橫流歧管226離開之流體不會通過入口側上的小孔洞或類似饋送通道258的通道，而是在其於上述累積區域中累積時會以大致上平行晶圓的方向向外流動。

圖6顯示橫流歧管226的上視圖，其顯示具有通道的離子阻抗板206內的內嵌型橫流注射歧管222並顯示噴淋頭242及出口孔洞246。亦顯示橫流注射歧管流用的六個流體調整棒270。在此圖示中並未安裝橫流限制環210，但顯示了密封於橫流限制環210與CIRP 206之上表面之間之橫流限制環密封墊圈238的輪廓。圖6中所示的其他元件包含CIRP 206(例如其可被用來作為陰極屏蔽插入件)之陽極側上的橫流限制環固定件218、薄膜框274、及螺絲孔278。

在某些實施例中，可調整橫流限制環出口234的幾何特徵以更進一步地最佳化橫流模式。例如，橫流模式朝向限制環210分歧的情況可藉著縮減橫流限制環出口234之外部區域中的開口面積來加以修正。在某些實施例中，出口歧管234可包含分離的複數區段或接口，極類似於橫流注射歧管222。在某些實施例中，出口區段的數目可介於約1-12之間、或介於約4-6之間。此些接口係方位角分離的且佔據著出口歧管234的不同位置(通常相鄰)。在某些情況中可獨立控制經由每一接口的相對流率。此控制可藉由例如使用類似於入口流處所述之控制棒的控制棒270達成。在另一實施例中，可藉著出口歧管的幾何特徵來控制流經出口之不同區段的液流。例如，在接近每一側邊具有較小開口面積但在接近中央具有較大開口面積的出口歧管能造成一解決流動模式 ，在此模式中在接近出口中央處有較多液流離開但在接近出口邊緣處有較少液流離開。亦可使用經由出口歧管234中的接口控制相對流率的其他方法(如泵浦等)。

如所述，進入陰極電解液室的大量陰極電解液係經由複數通道258與262如12個分離的通道而被分別引導至橫流注射歧管222與具有通道的離子阻抗板歧管208中。在某些實施例中，藉由適當的機制可彼此獨立地控制經由此些各別通道258與262的液流。在某些實施例中，此機制涉及用以將液體輸送至各別通道中的複數分離泵浦。在其他實施例中，使用單一泵浦饋給主要陰極電解液歧管，可在饋給流動路徑之複數通道中的一或多者中提供可調整的各種液流限制元件以調整各種通道258與262之間和橫流注射歧管222與CIRP 歧管208區域之間及/或沿著電鍍池之角外圍的相對液流。在圖示所示的各種實施例中，在提供獨立控制的通道中使用一或多個流體調整棒270(有時亦被稱為液流控制元件)。在所示的實施例中，流體調整棒270提供一角空間，陰極電解液在其朝向橫流注射歧管222或具有通道的離子阻抗板歧管208流動期間會在此角空間中受到限制。在完全縮回的狀態下，流體調整棒270對流動提供實質上無阻抗。在完全銜合的動態下，流體調整棒270對流動提供最大阻抗且在某些實施例中能停止經由通道的所有液流。在中間的狀態或位置下，流體調整棒270在液流流經通道內直徑與流體調整棒外直徑之間之受到縮限的角空間時可提供中等位準的流動限制。

在某些實施例中，調整流體調整棒270使電鍍池的操作者或控制器偏好液流流向橫流注射歧管222或具有通道的離子阻抗板歧管208。在某些實施例中，用以將陰極電解液直接輸送至橫流注射歧管222之通道258中之流體調整棒270的獨立調整使操作者或控制器得以控制流入橫流歧管226之流體的方位角分量。

圖8A-8B顯示橫流注射歧管222與對應橫流入口250相對於電鍍杯254的橫剖面圖。橫流入口 250的位置係至少部分地由橫流限制環210的位置所定義。尤其，入口250可被認為是始於橫流限制環210終止之處。注意，在一初始設計中如圖8A中所見，限制環210終止點(與入口250起始點)係位於晶圓邊緣下方，但在修訂過的設計中如圖8B中所見，終止/起始點係位於電鍍杯下方且比初始設計更徑向向外地遠離晶圓邊緣。又，在較早的設計中橫流注射歧管222在橫流環空腔(大致上向左指之箭頭開始舉升上向之處)中具有一段差，這可能在流體進入橫流歧管區域226之點附近形成某些非所欲之紊亂。在某些情況中，邊緣流元件(未顯示)可存在於基板外圍及/或具有通道的離子阻抗板之外圍附近。邊緣流元件可存在於入口250附近及/或出口(未顯示於圖8A與8B中)附近。邊緣流元件可用以引導電解液進入形成於基板之電鍍面與杯254之邊緣之間的一角落，藉此抵消此區域中若非如此則相對低的橫流。

在某些實施例中，設備包含用以完成製程操作的硬體及具有指令的系統控制器，此些指令係用以控制根據文中所揭露之實施例的製程操作。系統控制器通常包含一或多個記憶體裝置及一或多個用以執行指令俾使設備施行根據文中所揭露之實施例之方法的處理器。包含用以控制根據所揭露之實施例之製程操作之指令的機器可讀媒體可耦合至系統控制器。尤其，在某些實施例中，控制器可指定滯留時間、基板支撐件的垂直移動距離、基板支撐件的最大垂直加速度與減速度、基板支撐件的旋轉速度、旋轉步進的角度、基板支撐件的最大加速度與減速度、及上述者的任何組合。在某些實施例中，使用者提供期望的滯留時間與最大旋轉加速度予控制器，然後控制器受到程式化以根據此些數值及記憶體中所儲存之其他參數的數值執行整個方法程序。

在某些實施例中，控制器為系統的一部分，系統可為上述實例的一部分。此類系統可包含半導體製程設備，其包含一製程工具或複數製程工具、一製程室或複數製程室、一製程平臺或複數製程平臺、及/或特定的製程元件(晶圓平臺、氣體流動系統等)。此系統係與一些電子裝置整合，此些電子裝置係用以在半導體晶圓或基板處理之前、期間及之後控制系統的操作。此些電子裝置係稱為「控制器」，其可控制系統或複數系統的各種元件或子部件。取決於製程需求及/或系統類型，控制器可被程式化以控制文中所揭露的任何製程包含輸送電鍍流體、電源設定、晶圓旋轉設定、位置與操作設定、晶圓傳輸進入及離開工具與連接至系統或與系統交界的其他傳輸設備及/或裝載互鎖機構。

概括地說，控制器可被定義為具有各種積體電路、邏輯、記憶體及/或軟體的電子裝置，其可接收指令、發佈指令、控制操作、致能清潔操作、致能終點量測等。積體電路可包含儲存了程式指令之具有韌體形式的晶片、數位訊號處理器(DSP)、被定義為應用特定積體電路(ASIC)的晶片、一或多個微處理器、或能執行程式指令(如軟體)的微控制器。程式指令可為與控制器通訊之具有各種獨立設定(或程式檔案)形式的指令，其定義為了在半導體晶圓上或針對半導體晶圓或針對一系統進行一特定製程所用的操作參數。在某些實施例中，操作參數為製程工程師為了完成一或多膜層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路及/或晶圓之晶粒之製造期間的一或多個製程步驟所定義之配方的一部分。

在某些實施例中控制器為整合至系統、耦合至系統、藉由網路連接至系統、或其組合的電腦的一部分或控制器耦合至電腦。例如，控制器可位於「雲端」中或工廠主機電腦系統的全部或部分中，這允許使用者遠端接取晶圓製程。電腦可致能遠端接取系統以監控製造操作的目前進展、檢視過去製造操作的歷程、自複數製造操作檢視驅勢或效能度量、改變現有製程的參數、設定製程步驟以符合現有製程、或開始一新的製程。在某些實例中，遠端電腦(或伺服器)可經由電腦網路對系統提供製程配方，網路包含區域網路或網際網路。遠端電腦可包含使用者介面，使用者介面讓使用者能進入或程式化參數及/或設定，然後自遠端電腦與系統通訊。在某些實例中，控制器接收具有數據形式的指令，此些指令明白指出在一或多個操作期間欲施行之製程步驟之每一者用的參數。應瞭解，參數係特別針對欲施行之製程的類型及控制器用以交界或控制之工具的類型。因此如上所述，可分散控制器如藉著包含一或多個藉由網路互連並朝向共同目的如文中所述之製程與控制工作的離散控制器。為了此類目的的分散控制器的實例為製程室上的一或多個積體電路，其係與一或多個位於遠端(例如位於平臺位準或遠端電腦的一部分)的積體電路通訊而共同控制製程室上的製程。

不受限地，例示性的系統可包含電漿蝕刻室或模組、沉積室或模組、旋轉沖洗室或模組、金屬鍍室或模組、清潔室或模組、邊緣蝕刻室或模組、物理氣相沉積(PVD)室或模組、化學氣相沉積(CVD)室或模組、原子層沉積(ALD)室或模組、原子層蝕刻(ALE)室或模組、離子植入室或模組、軌道室或模組、及和半導體晶圓之製造相關或用於製造的任何其他半導體製程系統。

如上所述，取決於工具所欲進行的製程步驟或複數步驟，控制器可與下列的一或多者通訊交流：其他工具的電路或模組、其他工具的元件、叢集工具、其他工具的界面、相鄰工具、鄰近工具、位於工廠內的工具、主電腦、另一控制器、或半導體製造工廠中用以將晶圓容器載入與載出工具位置及/或裝載接口的材料運輸用工具。

上文中所述的各種設備/製程可與微影圖案化設備或製程一起使用，例如用以製造半導體裝置、顯示器、LED、光伏面板等的微影圖案化設備或製程。一般而言，雖然沒有必要，但此些設備/製程會在一共同的製造廠房中一起使用或進行。薄膜的微影圖案化通常包含下列步驟的部分者或全部，每一步驟可由許多可能的設備達成：(1)利用旋塗或噴塗設備將光阻施加至一工作件上；(2)利用熱板、爐管或UV固化設備固化光阻；(3)利用一設備如晶圓步進機將光阻曝露至可見光或UV或X射線；(4)利用一設備如濕式槽顯影光阻以選擇性地移除光阻藉此將其圖案化；(5)利用一乾式或電漿輔助蝕刻設備將光阻圖案轉移至下方膜層或工作件中；及(6)利用一設備如RF或微波電漿光阻剝除設備移除光阻。橫流歧管高度的動態調制

雖然某些電鍍設備已被設計為包含基板與CIRP之間的一橫流歧管，但此類設備先前並未被用以在電鍍製程期間施行橫流歧管的動態調制。當調制橫流歧管之高度時，橫流歧管基本上具有一幫泵的功能，使流體流入與流出此區域。

在各種實施例中，在電鍍期間可調制橫流歧管之高度。此類調制可對橫流歧管內的流體動力學條件有極大的影響。例如，增加橫流歧管之高度會增加橫流歧管的體積，因此可造成當電解液被吸入橫流歧管中時橫跨基板的 (大致上)徑向向內的陰極電解液。當此發生時進入橫流歧管的液體可自基板之整個外圍附近滲漏進入(即流體不僅僅是由橫流入口進入)。相對地，減少橫流歧管之高度可減少此區域的體積，因此可造成橫跨基板的 (大致上)徑向向外的陰極電解液。當此發生時離開橫流歧管的液體可藉由橫流出口離開及/或其可自基板之整個外圍附近滲漏出。藉著調制橫流歧管之高度俾使高度週期性地增加及減少，可引導陰極電解液徑向向內及向外流動俾以在特徵部內造成更大的對流並改善特徵部均勻度尤其是基板邊緣附近的特徵部均勻度。

徑向橫流速度係與z軸速度(橫流歧管之高度改變的速度)成比例，這意味著較高的z軸速度產生較高的徑向速度效應。又，徑向橫流速度係與基板上的徑向位置成比例，這意味著在基板外圍附近調制效應最強。由於調制能有效地對抗因例如邊緣厚光阻所造成的邊緣效應，因此這尤其有利。藉著在如文中所述具有邊緣流元件的電鍍設備中施行橫流歧管高度調制可更進一步地減少此類邊緣效應。可使用邊緣流元件將電解液引導進入期望有更大對流的區域中，且高度調制可提供/提昇實質程度的對流。此兩特徵一起合作能提供尤其高品質的均勻電鍍結果。

又，徑向橫流速度和橫流歧管之高度成反比。這意味著當橫流歧管具有較小高度時尤其適合使用調制技術。類似地，這意味著在未裝設橫流歧管/CIRP 的情況中或有裝設此類橫流歧管但橫流歧管遠遠較高的情況中，調制技術明顯地較無用。

應注意確保基板充分地浸沒至電解液中，俾以在橫流歧管之高度增加(或處於最大值)時泡泡不會被吸至基板的電鍍面下方。在某些實施例中，基板可被浸沒至介於約10-20 mm之間的一段小深度。最小浸沒深度通常會對應至橫流歧管的最大高度。調制之距離通常介於約0.1-10 mm之間例如介於約0.5-5 mm之間或介於約1-3 mm之間。此調制距離代表在電鍍期間橫流歧管之最大高度與最小高度之間的差。調制距離可介於約電鍍期間橫流歧管之最大高度的20-80%之間，在某些情況中會介於約40-60%之間。例如，若在電鍍期間橫流歧管的最大高度為5 mm且在電鍍期間橫流歧管的最小高度為3 mm，則調制距離為2 mm (5 mm – 3 mm = 2 mm)，此調制距離為電鍍期間橫流歧管之最大高度的40%(100*2 mm/5 mm = 40%)。

為了改變橫流歧管之高度，有數種選擇可行。橫流歧管係定義於基板與CIRP之間。因此，可變化基板、CIRP、或兩者的位置來變化橫流歧管之高度。在許多實施例中，主動控制基板的位置並同時使CIRP維持在一靜止平面(在該平面內選擇性地旋轉)。藉由基板支撐件或其某部分可控制基板的位置。在某些其他實施例中，可主動控制CIRP的位置並同時使基板維持在一靜止平面(在該平面內選擇性地旋轉)。可藉由一或多個動器或可控制CIRP相對於基板之位置的其他機構來控制CIRP的位置。在一實例中，CIRP朝向基板移動或移動遠離基板但電鍍設備的其他部分如陽極、陰極電解液/陽極電解液分離薄膜等不移動。在另一實例中，藉著移動電鍍設備的一實質部分而使CIRP朝向基板移動或移動遠離基板，電鍍設備的該實質部分可包含如陽極、電鍍室、陰極電解液/陽極電解液分離薄膜等。

在某些實施例中，僅在電鍍製程的一初期部分期間調制橫流歧管之高度，例如在複數特徵部平均50%受到填充之間進行調制。在電鍍的此初期部分期間(當欲填充之複數特徵部最深時)可最有效地調制。在許多其他的實施例中，可在一較長的時間期間內調制橫流歧管之高度 ，在某些情況中可在整個電鍍製程期間進行調制。在某些情況中，可在初始基板定位/浸沒處理之後開始調制，初始基板定位/浸沒處理係涉及如文中他處所述的傾斜基板。調制可具有介於約1-10 Hz之間如介於約3-8 Hz之間的頻率。

調制可以是對稱或不對稱的。當使用對稱調制時，橫流歧管之高度的增加速率係與橫流歧管之高度的減少速率相同。又，增加橫流歧管之高度的動作係鏡射減少橫流歧管之高度的動作(例如，在移動過程期間每一方向上的速率的變異相同)。當使用不對稱調制時，橫流歧管之高度的增加速率及速率變異係與橫流歧管之高度的減少速率及速率變異不同。例如，在許多實施例中，橫流歧管之高度的減少比增加更快。假設橫流歧管之高度係藉由舉升/下降基板所控制，這意味著基板向下移動(減少橫流歧管高度)的速率可比基板向上移動(增加橫流歧管高度)的速率更快。此類技術可有助於避免泡泡被吸至基板下方且亦可有助於在基板面上建立期望的流動模式。在某些其他情況中，橫流歧管之高度的增加速率可比其減少速率更快。此類非對稱性可出現在調制的初始部分、調制的最終部分、或整個調制期間。

圖31A與31B係關於橫流歧管之高度調制介於2 mm至3 mm之間之實例的模型化模擬。換言之，基板之電鍍面與CIRP之面基板表面之間的距離係以1 mm變化且最小高度約為2 mm而最大高度約為3 mm。邊緣效應並未被涵蓋於模型化結果中。橫流歧管之高度係以5 Hz的頻率循環，此顯示於圖31A的上部中。圖31A的中部中顯示橫流歧管之高度(dH/dT)之改變速率的模型化結果。橫跨基板之平均橫流速度係顯示於圖31A的下部中。在此模擬中，並未在橫流歧管中提供分開的橫流且平均橫流速度總是為零。圖31B例示當橫流歧管之高度係如圖31A中所述調制，在不同時間點處橫流歧管中模型化之流動路徑的上視圖。在時間t=0處，橫流歧管之高度正在增加，由於電解液被吸至橫流歧管中因此得到徑向向內的電解液流。接下來在時間t=0.05處，橫流歧管之高度到達最大值3 mm且dH/dt=0。在此時，在基板上電解液向內或向外移動。在時間t=0.1處，橫流歧管之高度正在減少，由於電解液被推出橫流歧管，因此得到徑向向外的電解液流。在時間t=0.15處，橫流歧管之高度到達最小值2 mm且dH/dt=0。再次，此時電解液向內或向外移動。雖然圖31A與31B中的模型化結果係受到簡化(例如藉著排除邊緣效應並假設不提供分開的橫流)，但此些結果例示增加與減少橫流歧管之高度的基本效應。

圖31C與31D提供額外的模型化結果，其係類似於圖31A與31B所顯示的結果。圖31C與31D之模擬與圖31A與31B之模擬不同之處在於，在橫流歧管中分開提供了22.5 LPM的橫流。是以，圖31C之下部中所示的平均橫流速度會隨著橫流歧管之高度的變化而改變。在此實例中，橫流歧管高度以約5 Hz的頻率在2 mm至3 mm之間變化。在時間t=0處，橫流歧管之高度正在減少，且電解液被向內吸。由於分開提供的橫流，所得之電解液流路徑並非確切地徑向向內。橫流速度在靠近電鍍設備的入口側較大，分開提供之橫流電解液係起源自此入口側。在圖31B中，入口側係靠近基板上部(y軸 = 150)，而出口側係靠近基板下部(y軸 = -150)。在靠近電鍍設備之出口側的橫流速度遠遠較小，其中進入橫流歧管的電解液(例如因為橫流歧管的增加高度/體積)在某種程度上係被離開橫流歧管(例如因為分開提供的橫流)的電解液所抵消。在時間t=0.05處，橫流歧管之高度到達最大值3 mm且dH/dt=0。在此時，由於分開提供的橫流，存在橫跨基板的均勻橫流。在時間t=0.1處，橫流歧管之高度正在減少且電解液被推出此區域。在此時，靠近出口處的橫流速度係大於靠近入口處的橫流速率。在時間t=0.15處，橫流歧管之高度到達最小值2 mm且dH/dt=0。在此時再次建立均勻橫流。圖31A-31D一起例示，增加及減少橫流歧管之高度可大幅影響橫流歧管內的流體動力學。

圖31E所示之實驗數據例示在兩個不同情況中之電鍍凸塊的橫剖面形狀。在一情況中，橫流歧管為高度約 2 mm 之傳統靜止橫流歧管。靜止之橫流歧管高度導致圖中所示之灰色實線，例示凸塊高度一側明顯較矮而另一側明顯較高。在另一情況中，以約5 Hz的頻率使橫流歧管在2 mm高度與3 mm高度之間調制。經調制之橫流歧管高度的結果係如黑色虛線，例示凸塊高度在凸塊各處皆相對均勻。如圖31E中所見，當考慮單一電鍍凸塊時，調制橫流歧管之高度導致遠遠較均勻的凸塊高度。相對地，在電鍍期間維持靜止之橫流歧管之高度，凸塊高度在凸塊各處變化更明顯。例如，在橫流歧管之高度維持靜止的各種情況中，凸塊在靠近基板邊緣的一側可較高但在靠近基板中央的一側可較矮。取決於所用之化學品及其他電鍍參數，在其他情況中可產生其他凸塊內的高度不均勻度。此類不均勻度可因流經橫流歧管之橫流電解液之方向性之中央至邊緣的偏差及/或朝向基板邊緣之流動速度大致上快於基板中央之流動速度所造成。

圖32A-32C顯示評估在電鍍期間調制橫流歧管之高度之效應的實驗結果。圖32A係關於在電鍍期間橫流歧管之高度維持均勻的基準實驗。圖32B係關於在電鍍期間橫流歧管之高度受到調制的類似實驗。圖32A與32B所電鍍的基板包含一層邊緣較厚的光阻。尤其，大部分基板上的光阻厚度約為55 µm但基板邊緣附近的光阻厚度約為73 µm，兩者之間的差異約為18 µm。在未調制橫流歧管高度的傳統情況中，靠近基板邊緣附近的最小凸塊高度極低。此問題區域在圖32A中係以虛線圓圈顯示。相對地，如圖32B中所示，當在電鍍期間調制橫流歧管之高度時，最小凸塊高度明顯地較不低。這意味著，在電鍍期間調制橫流歧管之高度的情況中，凸塊高度明顯較均勻尤其是在基板邊緣附近。

圖32C所提供的實驗結果比較兩個電鍍製程。在一製程中，橫流歧管之高度在電鍍期間維持均勻(無高度調制)，在另一製程中，如文中所述調制橫流歧管之高度。顯示基板上之外圍區域的平均凸塊高度。在在電鍍期間調制橫流歧管之高度的情況中，凸塊高度明顯地較均勻。密封橫流歧管

在許多實施例中，在基板支撐件之下表面與基板支撐件下方之元件的上表面之間有一小滲漏間隙(例如約0.5 mm或更大)。此滲漏間隙在電鍍期間通常維持不變以使基板能自由旋轉。此配置的一缺點在於，在電鍍期間，部分電解液會經由此滲漏間隙離開。不幸地，橫跨基板之電鍍面之橫流電解液的體積與速度在有此類滲漏間隙時會係低於無此類滲漏間隙時，這導致電鍍結果中之某種程度上的不均勻度。為了避免此類滲漏並藉此增加橫流電解液的體積與速度，可在基板支撐件之下部與基板支撐件下方之元件(有時但並非總是流動限制元件)的上表面之間提供一密封元件。此技術可實質上增加電鍍特徵部的均勻度。

當晶圓基板受到電鍍時，流過晶圓基板上方(如以平行基板之電鍍面的方向流動橫跨基板)之電鍍溶液的速度會影響例如在高電鍍速率下電鍍之WLP 柱的晶粒內不均勻度 (WID不均勻度)。WID 不均勻度係例示於圖34A中，圖34A顯示基板3400上兩個晶粒之概略橫剖面，其中每一所示的晶粒具有三個具有不同高度的電鍍凸塊3401。WID 不均勻度係以下列方式決定：找到基板3400上每一晶粒中複數凸塊3401的高度範圍(一晶粒中最高與最矮之凸塊3401之間的高度差)，然後取基板上所有晶粒之此些高度範圍之值的一半的平均。

晶粒內的凸塊高度可因經由光阻電鍍期間光阻之不均勻圖案所造成之不均勻電流分佈而變化。圖34B例示經陰極偏壓之基板3400之概略橫剖面圖，基板3400具有形成在光阻層3404中的複數凹陷特徵部3403，在凹陷特徵部3403的底部處裸露導電晶種層。概圖顯示以箭頭3406代表的離子流(在電鍍溶液中由離子驅動的電流)係自陽極 3405(在此處顯示其位於基板3400下方)導向至陰極偏壓之基板3400。陽極 3405提供定電流分佈而陰極(基板3400)經歷不均勻的電流分佈。其顯示，因光阻層3404內不均勻的光阻分佈，故不同的凹陷特徵部3403會見到不同量的離子流。例如，相較於較小光阻沉積物(例如具有較多光阻圖案化/凹陷特徵部3403之區域)，較大光阻沉積物附近發生電流擁擠。例如，相較於提供在具有相對較小光阻沉積物/較大凹陷特徵部3403密度之區域中的凹陷特徵部3403b，提供在具有相對較大光阻沉積物之區域中的凹陷特徵部3403a經歷電流擁擠。

藉著在晶圓基板的附近提供較高流率的電鍍溶液能減輕電流不均勻分佈。在基板支撐件與流動限制元件之間未提供密封的情況中，流經橫流歧管之電鍍溶液有一大部分不會經由專用出口(與橫流歧管入口方位角位置相對)離開。反倒是，部分電鍍溶液會經由流動限制元件與基板支撐件之下部(亦被稱為杯)之間的環形滲漏間隙離開。經由此滲漏間隙的電鍍溶液損失會造成電鍍溶液液流的較低速度。

此問題係由圖34C所示，圖34C顯示在流動限制環與基板支撐件之間缺乏密封元件之一電鍍設備之一部分的橫剖面。換言之，圖34C顯示橫流非密封的一實施例。圖34C顯示受到基板支撐件 3411支撐之基板3400的一側以及位於離子阻抗元件3409之外圍上方之流動限制環 3410 (有時被稱為一插入件，位於基板3400的徑向外部)的一部分。兩箭頭顯示電鍍溶液的流動方向。朝向設備中央的箭頭(指向左)顯示經由入口(此設備之方位角位置相對於此入口的液流出口並未顯示)橫向注射進入橫流歧管 3412的電鍍溶液流。第二箭頭3420 (指向上/向外)顯示流經流動限制環 3410之上部與基板支撐件 3411之下部(杯)之間之滲漏間隙之電解液的離開路線。應瞭解，在所示的實施例中，此滲漏間隙為實質環形的且其位置靠近流動限制環 3410之上部上基板3400的外圍附近且實質上沿著基板3400的圓周。在電鍍期間上至30%的總流動溶液可經由此滲漏間隙損失，藉此減少流動橫跨基板3400之電鍍溶液的量與速度。

在文中所提供的各種實施例中，藉著密封(至少部分密封)在晶圓附近非為專用電溶液出口(有時被稱為側出口或橫流出口)的任何溶液出口來減少電鍍溶液流的損失，專用電溶液出口的方位角位置係與電鍍溶液入口(有時被稱為側入口或橫流入口)相對。在一特定的實施例中，在電鍍之至少一部分期間密封基板支撐件與離子阻抗元件(或位於離子阻抗元件上方的任何流形元件)之間的滲漏間隙。尤其，在某些實施例中，利用一密封元件(有時亦被稱為一密封件)密封流動限制環與基板支撐件之下部之間的滲漏間隙，密封元件可附接至(或整合至)流動限制環的上部、基板支撐件的下部、或兩者。

圖34D例示具有根據文中所提供之一實施例之密封橫流的一設備。顯示設備之一部分(如圖34C中所示)的橫剖面。流動限制環 3410與基板支撐件 3411之間之滲漏間隙係受到密封元件3425(有時亦稱為密封件)阻擋，藉此避免電鍍溶液流經此滲漏間隙。在某些實施例中，密封元件 3425為一可壓縮密封件，其係附接至基板支撐件 3411或流動限制環 3410。

密封元件可由當兩元件(例如基板支撐件與流動限制元件的面基板表面)被按壓在一起時能夠緊密密封兩元件之間之任何間隙的可壓縮材料所製成。密封元件的材料應與電鍍溶液的化學品相匹配。例如，在某些實施例中，材料能化學阻抗酸性電解液。在某些實施例中，較佳地使用抗酸的類橡膠材料尤其是氟聚合物彈性體。在某些實施例中，密封元件包含六氟丙烯(HFP)與偏二氟乙烯(VDF或VF2)的共聚物、或四氟乙烯(TFE)、偏二氟乙烯(VDF)與六氟丙烯(HFP)的三聚物。在某些實施例中，氟聚合物彈性體中的氟含量係介於約65至70%之間。適合用於密封元件之抗酸的氟聚合物彈性體的一實例為杜邦Performance Elastomers, LLC 所販售的Viton^® 。

在某些實施例中，密封元件係附接(以固定方式或可卸載方式)至基板支撐件且被配置為可與基板支撐件作為單一體一起移動。在其他實施例中，密封元件係附接(以固定方式或可卸載方式)至流動限制元件的面基板表面。在其他實施例中，可藉由不同於基板支撐件與流動限制元件的一支架固定密封元件。

圖34E與34F中顯示密封基板支撐件 3411與流動限制環 3410之間之滲漏間隙用的兩個實施例，圖34E與34F顯示設備之相關部分的橫剖面圖。在圖34E中，基板支撐件 3411的底部受到附接至基板支撐件 3411之雨刷型式的密封元件 3425e所修改。密封元件 3425e係類似於可用於基板支撐件 3411之錐部(未顯示)中的密封元件。基板支撐件 3411的底部(杯)係經修改以容納密封元件 3425e。在另一實施例中，密封元件係附接至流動限制環 3410的上部。此實施例係例示於圖34F中，圖34F顯示附接至流動限制環 3410之上部之鑽石形(以橫剖面觀之)的密封元件 3425f。應瞭解，在所示的實施例中由於密封元件密封晶圓基板之外圍附近的環形間隙，因此密封元件通常具有環形結構。在各種實施例中，間隙之周緣的至少75%可被密封。在所示的實施例中，間隙之周緣的100%係受到密封。

在其他的實施例中，基板支撐件之底部的材料及/或流動限制元件的材料係選擇用以有效地密封此兩元件之間。在各種實施例中，密封可為液密。例如，可使用可壓縮之類橡膠材料來製造此些元件的相關部分。在此些實施例中，「密封元件」為基板支撐件及/或流動限制結構本身。應注意，在缺乏所述密封元件的電鍍設備中，基板支撐件及流動限制環係由硬式的不可壓縮材料所製成且當被壓迫靠在一起時無法形成極有效的密封。

由於基板支撐件與固定之流動限制結構之間之滲漏間隙的密封可在電鍍期間阻擋晶圓旋轉，因此提供新的電鍍方法。在各種實施例中，當基板支撐件與流動限制結構之間之滲漏間隙係受到密封時，基板不旋轉，因為此類密封旋轉可能會產生可非所欲地沉積至基板上的粒子。為了避免此問題，文中所述的各種電鍍方法涉及間歇地不密封設備及在非密封狀態下旋轉晶圓。藉著沿著z方向舉升基板支撐件組件可達成不密封而致使晶圓基板旋轉。在非密封狀態期間可停止或可不停止電鍍。在某些實施例中，當設備在非密封位置電鍍時施加至基板的電流可少於當設備在密封位置電鍍時施加至基板的電流。在另一實施例中，當設備在非密封位置電鍍時施加至基板的電流可大於當設備在密封位置電鍍時施加至基板的電流。在密封及非密封位置中晶圓的電鍍面皆維持浸沒於電鍍溶液中。由於提供電鍍溶液之單方向橫流時同時在固定的晶圓上電鍍會導致不均勻度增加，因此旋轉晶圓對於最佳化均勻度是很重要的。

該些方法係例示於圖35中的製程流程圖中。製程始於操作3501，在操作3501處基板被提供至用以產生文中所述之密封橫流環境的電鍍設備中。在某些實施例中，基板為具有受到裸露之光阻層及光阻層中之複數凹陷特徵部的半導體基板，凹陷特徵部的底部處裸露出導電晶種層。被固定至基板支撐件中的基板及基板的電鍍面被浸沒至電鍍溶液中，電鍍溶液包含正在受到電鍍之金屬的離子。基板被浸沒至基板支撐件與下方結構(如流動限制環)之間之滲漏間隙受到密封處之深度。換言之，操作3501涉及密封橫流俾使橫流電解液只能在和入口方向角相對位置之專用出口處離開橫流歧管。和基板之外圍處的晶種層電接觸並在電鍍期間對基板施加陰極壓偏。電鍍溶液經由在選定方位角方向處的入口以平行於基板之電鍍面的方向流進離子阻抗元件與基板之間的橫流歧管中，並經由方位角相對位置處的專用出口離開。又，電解液流的一部分可經由離子阻抗元件的通道進入橫流歧管。

方法接著進行操作3503，在操作3503處將金屬電鍍至基板上同時等待一滯留時間t。在各種實施例中，在操作3503期間不旋轉基板。接下來，在操作3505處，藉著沿著z方向移動基板支撐件與基板距離Δz打破基板支撐件與下方結構(如流動限制環)之間的密封而不密封橫流，藉此致使基板支撐件中的基板相對於電鍍池旋轉。

接下來，在操作3507處，旋轉基板θ度(旋轉步進角度)。操作3507中的旋轉改變了橫流相對於基板之表面的方向，藉此減少因橫流之單一方向性所產生的電鍍不均勻度。接下來，在操作3509處，藉著沿著z方向降低基板支撐件與基板距離Δz而重新密封橫流。

在操作3511中判斷電鍍製程是否已完成。若電鍍尚未完成，方法回到操作3503持續進行，在操作3503處繼續電鍍同時等待額外的滯留時間t。當電鍍製程完成時，方法持續進行操作3513，在操作3513處藉著舉升基板支撐件離開電解液而將基板移出電解液。

電鍍始於操作3501，持續進行操作3503、3505、3507、3509及3511。應注意，當設備係處於非密封位置時，電鍍溶液流的一部分係經由基板支撐件與基板支撐件下方之元件(如流動限制元件)之間之未密封的滲漏間隙損失。然而，此損失係由設備花在密封狀態的時間量所平衡，在密封狀態中不會發生此類非所欲的滲漏。較長的滯留時間係關聯較少量的電鍍流經由未密封的滲漏間隙損失及較高的平均橫流速度。然而，常使用基板的間歇旋轉在單向電解液橫流的系統中達到最佳均勻度。

可依完成電鍍的需求重覆操作3503-3511許多次。在許多實施例中，可在任何步驟中的任何時間處終止電鍍製程，在該時間處自電鍍溶液舉升基板並持續電鍍後製程或使基板維持在溶液中並以傳統方式(密封或非密封方式)進行後續的電鍍步驟。換言之，雖然在圖35中例示操作3511中的決定係於操作3509後發生，但當瞭解，此決定動作可在任何步驟期間進行。

在某些實施例中，滯留時間可為10秒或更長(例如約10-20秒的時間如可使用15秒)，因為此些相對長的滯留時間係關於電解液流的最佳滯留(例如大於75%的流體不會損失)。在某些實施例中，基板支撐件向上移動介於約0.25至2 mm之間的距離而到達非密封位置。在一特定的實施例中，基板支撐件向上移動1 mm，造成密封元件與流動限制結構之間(取決於密封元件的位置，或密封元件與基板支撐件之間)之約0.5 mm的間隙。0.5 mm或更大的間隙足以執行基板旋轉。基板移動的距離可大於因密封元件之可壓縮本質所產生的間隙。在某些情況中旋轉步進角度可不大於180度 (如介於30 – 180之間的角度如可使用約115度)。在其他實施例中，使用較小的角度 (例如介於約5-45度之間)。旋轉步進角度係指在基板旋轉之單一循環期間(例如在圖35的操作3507期間)當基板處於非密封狀態時基板旋轉的角度(θ)。在某些實施例中，旋轉係於每秒介於約1-90度之間的平均角速度進行(可加速及減速)。通常重覆在密封狀態下的電鍍(無旋轉)及在非密封狀態下的電鍍(有旋轉)約30-330個循環，其中每一循環包含在非密封狀態下的一電鍍步驟及在密封狀態下的一電鍍步驟。

應注意，雖然在許多情況中使用間歇非密封與旋轉，在密封狀態下的連續電鍍(無非密封與旋轉)亦落在文中所提供的實施例範圍內。

間歇密封在增加橫流速度與提供不同方向(相對於基板上之一特定方位角位置)之橫流之間提供適當平衡。在某些實施例中，基板處於密封狀態的時間係大於其處於非密封狀態的時間。在某些實施例中，短期間的非密封(相對於密封時間)可達到下列優點的組合：密封(減少液流損失及增加橫流速度)及基板旋轉(因相對於一特徵部之來自多個角度之液流所造成的均勻度改善)。

在某些實施例中，基板支撐件係用以在電鍍的一部分期間旋轉基板。在某些實施例中，設備係用以在電鍍期間於「密封」與「非密封」兩狀態之間交替，其中在「密封」狀態的電鍍期間晶圓基板維持靜止且在「非密封」狀態的電鍍期間晶圓基板旋轉。在某些實施例中，設備係用以垂直移動基板支撐件藉此自「密封」位置移動至「非密封」位置並自「非密封」位置移動至「密封」位置。

在某些實施例中，在基板上電鍍的方法可包含：(a)在一基板支撐件中接收一實質平坦的基板，其中該基板之一電鍍面係受到暴露，且其中該基板支撐件係用以支撐該基板俾使在電鍍期間該基板之該電鍍面係與一陽極分離；(b) 將該基板浸沒至一電解液中，其中約10 mm或更小的一間隙係形成於該基板之該電鍍面與一離子阻抗元件的一上表面之間，該間隙形成一橫流歧管，其中該離子阻抗元件係至少與該基板之該電鍍面共同延伸，其中該離子阻抗元件係適合用於在電鍍期間經由該離子阻抗元件提供離子傳輸；(c) 使該電解液以下列方式與該基板支撐件中的該基板接觸 (i) 自一側入口流進該橫流歧管中、並流出一側出口，及選擇性地 (ii) 自該離子阻抗元件下方流經該離子阻抗元件、流進該橫流歧管中、並流出該側出口，其中該側入口與該側出口係位於該基板之該電鍍面上方位角相對的周緣位置附近，其中該側入口與該側出口係被設計或配置用以在電鍍期間於該橫流歧管中產生橫流電解液，其中在電鍍的至少一部分期間該橫流歧管係受到密封；(d) 在步驟(c)中流動該電解液時將材料電鍍至該基板之該電鍍面。當該橫流歧管係受到密封時，一密封元件可完全或部分密封該橫流歧管之非該側出口的一或多個出口。

在某些實施例中，該方法更包含：未密封橫流歧管使該基板於一非密封狀態下旋轉；於該非密封狀態下旋轉該基板；轉換至密封狀態並於該密封狀態下持續電鍍。在某些實施例中，該方法包含重覆該密封狀態下之電鍍並在電鍍過程期間於該非密封狀態下旋轉該基板數次。

「密封狀態」係指密封元件銜合時的狀態。當基板支撐件係充分靠近基板支撐件 下方的元件(通常但並非總是流動限制元件)而阻擋電解液在滲漏間隙中流動時，密封元件係處於銜合狀態。在密封元件密封100%之滲漏間隙且設備係處於密封狀態的情況中，電解液僅可經由在方位角位置上與橫流入口相對的專用出口離開橫流歧管。在密封元件密封不到 100%之滲漏間隙且設備係處於密封狀態的情況中，電解液可經由和橫流入口相對的專用出口以及滲漏間隙未被密封元件密封之任何區域離開橫流歧管。「非密封狀態」係指密封元件未銜合的狀態。在此類狀態中，基板支撐件太遠離基板支撐件下方的元件俾使密封元件無法此兩元件接觸因此在滲漏間隙中未形成有效密封。在非密封狀態下，存在著其他出口(例如基板支撐件與流動限制元件之間的整個環形滲漏間隙)。一般而言電鍍設備或尤其是橫流歧管可被指稱為處於密封或非密封狀態。類似地，橫流可被稱為密封狀態下的橫流或非密封狀態下的橫流。當瞭解，其係指同一件事 (即當橫流歧管係處於密封狀態則橫流係處於密封狀態且設備係處於密封狀態)。在某些實施例中，從密封狀態轉換至非密封狀態涉及基板支撐件遠離流動限制元件，藉此打破密封狀態。當使用具有晶圓面朝下之位向的設備時，基板支撐件沿著z方向向上移動以打破密封狀態。在某些實施例中，總電鍍時間中大於一半的時間電鍍係於「密封狀態」下進行。

文中所提供的電鍍方法可以美國專利US 8,795,480中所述的設備、美國專利公開案US 2013/0313123中所述的設備、及上述關於各種圖示的設備以文中所述的方式配置密封晶圓附近之橫流後實施。尤其，可將一密封元件施用於此些文獻中所述的任何設備中。例如，可修改SABRE3D設備使其具有密封元件。

在一實施例中，該設備包含：(a)一電鍍室，在將金屬電鍍至一實質平坦的基板上時用以容納一電解液與一陽極；(b) 一基板支撐件，用以支撐該實質平坦的基板俾使該基板之一電鍍面在電鍍期間與該陽極分離；(c)一離子阻抗元件，包含藉由一間隙(通常約10 mm或更小)與該基板之該電鍍面分離的一面基板表面，該間隙在該離子阻抗元件與該基板之間形成一橫流歧管，其中在電鍍期間該離子阻抗元件與該基板之該電鍍面共同延伸，其中該離子阻抗元件適合用以在電鍍期間經由該離子阻抗元件提供離子傳輸；(d)該間隙之一側入口，用以將該電解液導入該橫流歧管；(e)該橫流歧管之一側出口，用以接收在該橫流歧管中流動的該電解液，其中該側入口與該側出口在電鍍期間係位於該基板之該電鍍面上方位角相對的周緣位置附近，其中該側入口與該側出口係適合用以於該橫流歧管中產生橫流電解液，其中該橫流歧管中的該橫流係受到密封。在某些情況中，當橫流受到密封時，電鍍溶液不能經由不同於專用出口 (e)之任何其他出口而離開橫流歧管。在某些實施例中，該設備更包含：(f) 一密封元件，用以完全或部分密封該橫流歧管之非該側出口(e)的一或多個出口。

在某些實施例中，設備更包含位於離子阻抗元件與基板支撐件之間之間隙外圍的一流動限制元件，其沿著離子阻抗元件的圓周。在此些實施例中， 流動限制元件可形成橫流歧管的壁。在某些實施例中，流動限制元件的面基板表面為圓形的且流動限制元件被稱為流動限制環。當使用流動限制環時，密封元件係用以密封基板支撐件與流動限制環之面基板表面之間的出口。較佳地，密封元件密封至少75%之流動限制環的圓周。在圖示及實驗數據所例示的實施例中，密封元件密封100%之流動限制環的圓周。應注意，當使用流動限制環時，電解液橫流歧管用的入口與出口比流動限制環的面基板表面更靠近離子阻抗元件。在某些實施例中，流動限制環之面對離子阻抗元件的表面具有一形狀俾以提供電解液之橫流用的出口(出口 (e))。適合的流動限制環的實例係例示於圖示7中。橫流方向的一實例係例示於圖示1F中。

在其他實施例中，流動限制元件具有一面基板表面，面基板表面僅部分沿著離子阻抗元件的圓周。此類流動限制元件可具有部分沿著離子阻抗元件的圓周的一壁及包含一或多個間隙的一排放區域，其中排放區域所對應的角度係介於約20度至120度之間。排放區域的複數間隙可作為橫流用的出口(出口 (e))。此類元件亦被稱為如文中所述的流動分流器。在此些實施例中，密封元件的設置位置俾以密封基板支撐件與流動限制元件之面基板表面之間的出口。和密封橫流相關的實驗實例與計算模型化

實例A。圖示36A顯示經電鍍之特徵部的一 SEM影像，此特徵部被放置於具有電鍍溶液之密封橫流但基板不受旋轉的一電鍍設備中。橫流的方向係利用箭頭顯示。橫流係平行於基板且係位於相對於電鍍池與基板的一方向上。所示的柱係利用電沉積銅至具有包含由光阻層所製成之凹陷特徵部之表面的基板上所獲得，其中在凹陷特徵部的底部處裸露銅晶種層。在電鍍後，移除光阻獲得所得之柱的SEM影像。柱為200 μm寬及近乎200 μm高。在缺乏旋轉的情況下可觀察到，和橫流方向相關之柱之上部中的不均勻度。

實例B。圖示36B顯示經電鍍之特徵部的一 SEM影像，此特徵部被放置於具有電鍍溶液之密封橫流同時施行基板間歇旋轉(如文中所提供的方法中所述)的一電鍍設備中。尤其使用滯留時間15秒、旋轉角度113°、最大旋轉速度4 rpm (24°/s)、最大旋轉加速度2000°/s² 、及加速度之時變量10,000°/s³ 。在電鍍期間，基板沿著一方向旋轉。圖36B中的箭頭概略顯示和基板上之一選定方位角位置相關之所有方向上的平均橫流。雖然實際橫流仍沿著和電鍍池相關的一單一方向上，基板上之一選定方位角位置本身仍會因為基板旋轉而經歷不同方向的橫流。這平均了不均勻流動方向所造成的不均勻度。設備用於密封狀態之時間對總時間的比例r_sealed 係利用下列參數所計算：基板支撐件動作之旋轉步進角度θ、滯留時間 t、及加速度之時變量、加速度、及速度參數。此計算係由下列方式所完成：在描述加速度之時變量、加速度、速度的特定參數下，決定基板支撐件移動至一新位置所需的時間量(t_unsealed )，接著將該時間量與滯留時間 (t_sealed )比較。 方程式1:

利用MATLAB進行動作輪廓的數值計算，測試三種情況：動作的加速度之時變量(jerk)受限、動作的加速度受限、動作的速度受限。檢查此些輪廓看其是否違反基板支撐件動作參數(如在加速度之時變量受限的輪廓上超過最大加速度)，選擇具有最短動作時間且未違反任何動作參數的輪廓。

圖36C繪示了此些計算的結果，其中x軸為旋轉步進之角度θ而y軸為設備處於密封狀態之時間對總時間的比值。顯示七條曲線，每一條曲線的滯留時間維持固定。自上曲線至下曲線，七條曲線之每一者的滯留時間分別為20、15、10、5、2、1、及0.5秒。圖36D中的表列出了其他參數的數值(對於此計算的目的而言，假設其為常數)。可觀察到，對於滯留時間10秒及更大者而言，針對廣泛範圍的旋轉步進角度，密封狀態時間對總時間的比值大於0.5。

在先前計算中所獲得的數值可用以計算在每一旋轉程序期間經由滲漏間隙損失之電解液流佔總電解液流的分量。假設當設備總是未密封時有30% 的總電解液流損失，則可利用方程式2計算損失之電解液的分量： 方程式2:

其中f_total 為總損失分量，f_unsealed 為當設備總是未密封時的損失分量，r_sealed 為密封時間對總時間的比值，以上述方式計算之。

亦使用MATLAB進行此計算。圖36E繪示了此些計算的結果，其中旋轉步進係列舉於x軸上而總液流的損失分量係舉列於y軸上。顯示七條曲線，每一條曲線的滯留時間維持固定。自下曲線至上曲線，七條曲線之每一者的滯留時間分別為20、15、10、5、2、1、及0.5秒。顯示大於15秒之滯留時間可維持大於90%的液流不損失。

實驗實例C、D、E、F、G及H係利用圖36F說明。

針對複數基板量測WID 不均勻度(如參考圖34A所解釋)，其中電鍍係於能夠密封基板支撐件與流動限制元件之間的設備中進行，基板支撐件與流動限制元件兩者可間歇旋轉且可不間歇旋轉。圖34A中所提供之長條圖中顯示了結果。在所有實例C、D、E、F、G、及H中，將銅電鍍至具有包含了由光阻層所製成之凹陷特徵部之表面的基板上，其中在凹陷特徵部的底部處裸露了銅晶種層。所得的柱為200 μm寬及近200 μm高。

在實例C中，在設備中以4 rpm的固定速度旋轉進行電鍍且基板支撐件與流動限制環之間無密封。在實例D中，以實例C中的相同條件進行電鍍但具有密封及間歇性旋轉，使用下列的旋轉參數： 滯留時間15秒、旋轉角度113°、最大旋轉速度4 rpm、最大旋轉加速度2000°/s² 、及加速度之時變量10,000°/s³ 。對比於實例C中的WID 不均勻度，實例D中所達到的WID 不均勻度改善了13%。

在實例E中，在設備中以4 rpm的固定速度旋轉及非密封的方式進行電鍍。在實例F中，以實例E中的相同條件進行電鍍但具有密封及間歇性旋轉，使用下列的旋轉參數： 滯留時間15秒、旋轉角度113°、最大旋轉速度4 rpm、最大旋轉加速度2000°/s² 、及加速度之時變量10,000°/s³ 。除了電鍍實例E與F在電鍍池中使用了不同的離子阻抗元件外，電鍍實例E與F中所用之條件和實例C與D中所用之條件相同。對比於實例E中的WID 不均勻度，實例F中所達到的WID 不均勻度改善了12%。

在實例H中，在設備中以4 rpm的固定速度旋轉及非密封的方式進行電鍍。在實例G中，以實例H中的相同條件進行電鍍但具有密封及間歇性旋轉，使用下列的旋轉參數： 滯留時間15秒、旋轉角度113°、最大旋轉速度4 rpm、最大旋轉加速度2000°/s² 、及加速度之時變量10,000°/s³ 。實例G與H中所用之光阻層中的特徵部比實例C-F中所用之光阻層中的特徵部分佈更均勻，降低了電流分佈的不均勻度而導致相對低的WID 不均勻度。對比於實例G中的WID 不均勻度，實例H中所達到的WID 不均勻度改善了15%。

在所有的情況中，導入根據文中所提供之方法的密封與間歇旋轉可造成WID 不均勻度的下降。達到12-15%的減少。具有通道之離子阻抗元件的特徵 電功能

在某些實施例中，具有通道的離子阻抗元件206近似於在基板(陰極)附近的一近乎固定且均勻電流的電流源，因此在某些文義下其可被稱為高阻抗虛擬陽極 (HRVA)。如上所述，此元件亦可被稱為具有通道的離子阻抗板(CIRP)。一般而言，CIRP 206的設置係緊密接近晶圓。相對地，如此緊密接近晶圓的陽極極不可能供給近乎固定的電流予晶圓而只能支撐陽極金屬表面處的固定電位平面，藉此使得電流最大，在電流最大處自陽極平面至終端(例如至晶圓上的外圍接觸點)之總阻抗較小。因此雖然具有通道的離子阻抗元件206被稱為高阻抗虛擬陽極 (HRVA)，但這並非意味著在電化學上兩者為可交換使用的。在最佳的操作條件下，CIRP 206較近似於且可能可被較佳地稱為虛擬均勻電流源，使近乎固定的電流源於CIRP 206的上表面各處。雖然CIRP必定可被視為是「虛擬電流源」即其為發射電流的一板，由於CIRP可被視為是發射陽極電流的一位置或源因此其可被視為是「虛擬陽極」， 但CIRP 206的相對高離子阻抗(相對於電解液)比位於相同物理位置處之金屬陽極更能導致其表面各處近乎均勻的電流且更有利於大致上較佳的晶圓均勻度。板對離子流的阻抗隨著板206之各種通道內所包含之電解液的比電阻(通常但並非總是具有等於或近乎類似陰極電解液的電阻)增加、板厚度增加、及孔隙度減少(較少用於電流通道的截面積，例如藉著具有相同直徑的較少孔洞、或具有較小直徑的相同數目孔洞等)而增加。結構

在許多但並非所有實施例中，CIRP 206包含微尺寸(通常小於0.04吋)貫孔，此些貫孔在空間上與離子概念上彼此隔離且不會在CIRP 的主體內形成互連通道。此類貫孔通常被稱為非溝通性貫孔。其通常但並非必須沿著垂直晶圓之電鍍表面的方向作一維延伸(在某些實施例中，非溝通性孔洞相對於大致上平行CIRP前表面的晶圓具有一角度)。通常貫孔係彼此平行。通常孔洞係以方陣方式配置。其他情況中佈局具有偏差螺旋圖樣。此些貫孔係有別於3-D孔隙網路，在3-D孔隙網路中通道係以三維方式延伸並形成互連的孔隙結構，由於貫孔結構，離子流與液流兩者皆平行於表面流動且離子流與液流兩者的路徑皆筆直地朝向晶圓表面。然而在某些實施例中，可使用此類具有互連孔隙網路的多孔板來取代具有1-D通道的(CIRP)。當自板之上表面至晶圓的距離為小距離(例如，間隙約為1/10之晶圓半徑尺寸如小於約5 mm)時，離子流與液流兩者的分歧會受到局部限制、賦予、並與CIRP通道對準。

一例示性的CIRP 206為固體非孔隙介電材料所製成的碟，其為離子與電阻抗的。材料在使用電鍍溶液時亦為化學穩定的。在某些情況中，CIRP 206係由陶瓷材料(如氧化鋁、氧化鍚、氧化鈦、或金屬氧化物的混合物)或塑膠材料(如聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯、聚碸、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯等)所製成且具有介於約6,000 – 12,000個之間的非溝通性貫孔。在許多實施例中，碟206係實質上與晶圓共同延伸(例如使用300 mm晶圓時使用直徑約300 mm 的CIRP碟206)並緊密鄰近晶圓設置例如位於晶圓面下電鍍設備中之晶圓的正下方。較佳地，晶圓的電鍍表面與最近的CIRP 表面之間相距約10 mm內更較佳地約5 mm內。為達此目的，具有通道的離子阻抗板206的上表面可為平坦的或實質上平坦的。通常具有通道的離子阻抗板206的上表面與下表面皆為平坦的或實質上平坦的。

CIRP 206的另一特徵為貫孔的直徑或主要尺寸及其與CIRP 206與基板之間之距離的關係。在某些實施例中，每一貫孔的直徑(或大部分貫孔的直徑、或複數貫孔的平均直徑)係不大於約自電鍍晶圓表面至CIRP 206之最接近表面的距離。是以，在此類實施例中，當CIRP 206被置於距離電鍍晶圓表面之約5 mm內，貫孔的直徑或主要尺寸不應超過約5 mm。

如上所述，板206的整體離子與液流阻抗係取決於板的厚度及孔洞的總孔隙度(使液流得以流經板的面積部分)與尺寸/直徑。低孔隙度的板可具有較高的撞擊流速及離子阻抗。比較相同孔隙度的板，具有較小直徑的1-D 孔洞(因此具有較多數目的1-D孔洞)的板由於有更多的獨立電流源因此在晶圓上可得到更微均勻的電流分佈且亦可得到較高的總壓降(高黏性流動阻抗)，此些獨立電流源的作用使其更像可分散於相同間隙各處的點源。

然而在某些情況中，離子阻抗板206如上所述為多孔隙的。板206中的孔洞可能不會形成獨立的1-D通道而是形成可互連或不互連的貫孔網狀物。應瞭解，除非另外指出，否則文中所用之具有通道的離子阻抗板及具有通道的離子阻抗元件(CIRP)等詞意在包含此類實施例。

在許多實施例中，可修改CIRP 206以包含(或容納)邊緣流元件。邊緣流元件可為CIRP 206的一整合部件(如CIRP與邊緣流元件共同形成一整體結構)，或其可為被安裝於CIRP 206上或附近的一可替換部件。邊緣流元件促進較高程度的橫流，因此促進基板表面上靠近基板邊緣(如靠近基板與基板支撐件之間的介面)的剪切。若未使用邊緣流元件，在基板與基板支撐件之間的介面附近可能會由於例如基板與基板支撐件的幾何特徵及電解液流的方向而建立起相對低橫流的區域。邊緣流元件可具有增加此區域中之橫流的作用，藉此促進在基板各處更均勻的電鍍結果。下面將對討與邊緣流元件相關的進一步細節。

在某些情況中，CIRP 206上包含一系列突出部如圖33A-33E中所示且下面將更進一步討論的。可以各種形狀提供此些突出部。流經貫孔之垂直流

靠近晶圓之離子阻抗但離子可穿透之元件(CIRP)206的元件的存在實質上減少終端效應且改善在終端效應為操作性/相關的某些應用中(如當晶圓晶種層中的電流阻抗係大於電鍍池之陰極電解液的電流阻抗)的徑向電鍍均勻度。CIRP 206藉著以液流擴散歧管板的方式作用亦同時在晶圓表面處提供具有指向向上之電解液之實質上空間均勻擊撞流的能力。很重要的，若相同的元件206被設置在較遠離晶圓處，離子流與液流的均勻改善會變得極不明顯或根本不存在。

又，由於非溝通性貫孔不允許離子流的橫向移動或CIRP 內的液流動作，因此CIRP 206內的中央至邊緣離子流與液流移動受阻，導致徑向電鍍均勻度的更進一步改善。在圖9所示的實施例中，CIRP 206為具有約9000個均勻分佈之一維孔洞的穿孔板，此些孔洞具有微通道的作用且在板表面(例如在電鍍300 mm晶圓的情況中板表面為具有約300 mm直徑之實質上圓形的面積)上係以方陣配置(即孔洞係以行與列配置)，穿孔板具有約4.5%的有效平均孔隙度且一獨立微通道孔洞的直徑約0.67 mm (0.026吋)。如圖9中所示，可使用複數流動分佈調整棒 270，其可較佳地引導液流經由CIRP歧管208並上經CIRP 206中的孔洞而進入橫流歧管226或引導液流經由橫流注射歧管222 與橫流噴淋頭242而進入橫流歧管226。橫流限制環210係安裝在受到薄膜框274所支撐之CIRP的上部上。

應注意，在某些實施例中，CIRP板206可被主要或專門用作為池內電解液流阻抗、液流控制、因此為液流塑形元件，有時被稱為渦輪板(turboplate)。無論板206是否藉著例如平衡終端效應及/或調整電鍍池內電鍍添加物與液流之組合的電場或動力學阻抗而客製徑向沉積均勻度，其可使用上述名稱。是以例如，在晶種金屬的厚度通常較厚(如＞1000 Å厚)且金屬係以極高的速率沉積的TSV與WLP電鍍中，電解液流的均勻分佈是極重要的，而自晶圓晶種層內之歐姆電壓壓降所產生徑向不均勻度控制可能較不需要補償(至少部分因為在使用較高晶種層的情況中中央至邊緣的不均勻度較不嚴重)。因此CIRP板206可被稱為離子阻抗離子可穿透元件以及液流塑形元件，藉著改變離子流的流動、改變材料的對流流動、或兩者其可具有沉積率修正功能。晶圓與具有通道之板之間的距離

在某些實施例中，晶圓支撐件254與相關的定位機制使旋轉中的晶圓極靠近具有通道之離子阻抗元件206之平行上表面。在電鍍期間，基板位置通常俾使其平行或實質上平行離子阻抗元件(例如約10°內)。雖然基板上可具有某些特徵部，但在判斷基板與離子阻抗元件是否實質上平行時只考慮基板的大致上平坦形狀。

在典型的情況中，分離的距離約為0.5-15毫米、或約0.5-10毫米、或約2-8毫米。在某些情況中，分離的距離約為2 mm或更少，如約1 mm或更少。晶圓與CIRP 206之間的分離距離係對應至橫流歧管之高度。如上所述，在電鍍期間可調制此距離/高度以促進在基板表面上更高程度的質量傳輸。

此板與晶圓之間的小距離可在晶圓上產生電鍍圖案，此電鍍圖案係與圖案之獨立孔洞的近接「影像」相關且尤其好發於晶圓旋轉的中央附近。在此類情況中，電鍍環的圖案(厚度或電鍍質地)可在晶圓中央附近發生。 為了避免此現象，在某些實施例中，可將CIRP 206中的獨立孔洞(尤其是在晶圓中央處或附近)建構為具有尤其小的尺寸例如小於約1/5之板與晶圓之間的間隙。當與晶圓旋轉耦合時，小孔洞尺寸使來自板206以噴射流形式出現的撞擊流的流速得以時間平均且能減少或避免小規模的不均勻度(例如微米等級的不均勻度)。儘管採用了上述的預防措施且取決於所用電鍍浴的特性(例如特定的沉積金屬、導電率、及所用的電鍍浴添加物)，在某些情況中，沉積可能傾向於在以微不均勻圖案(例如形成中央環)的方式發生，其係由於時間平均暴露及不同厚度的近接影像圖案(例如在晶圓中央附近具有「靶心」的形狀)且對應至所用之獨立孔洞圖案。若有限孔洞圖案產生不均勻的撞擊流圖案並影響沉積，則此可能發生。在此情況中，已發現在晶圓中央各處導入橫流及/或修改中央處及/或附近的孔洞的規則圖案能大幅消除若非如此則會出現的微不均勻度。具有通道之板 的孔隙度

在各種實施例中，具有通道的離子阻抗板206具有充分低的孔隙度及孔洞尺寸以在正常的操作體積流率下提供黏性流阻抗背壓及高垂直撞擊流率。在某些情況中，具有通道的離子阻抗板206的約1-25%為允許流體到達晶圓表面的開放面積。在特定的實施例中，板206的約2-5%為開放面積。。在另一實施例中，板206的約5-25%、或約10-25%、或約15-25%、或約15-20%為開放面積。在一特定的實例中，板206的開放面積約為3.2%且有效的總開放橫剖面積約為23 cm² 。

在調制橫流歧管之高度的情況中，CIRP應具有充分低的孔隙度以允許調制達到期望的電解液泵抽效應。若CIRP過度多孔，高度調制可能無法具有期望的效應。相關地，在電鍍期間間歇密封橫流歧管的情況中，CIRP對流經CIRP的液流應有充分阻抗以確保當密封(及/或未密封)橫流歧管時源於側入口之電解液流的實質大部分留在橫流歧管內。要不然， 源於側入口之電解液流的不可接受的大部分可經由CIRP 206中的孔隙下流進入CIRP 歧管 208中。在某些時間期間後，此類電解液可向上流經CIRP 206中的孔隙而在接近側出口之更下游位置處進入橫流歧管 226中。遠離基板的此電解液流在某個程度上是可允許的，但可允許的程度不應大到無法接受地減少基板電鍍面上方的橫流。在某些情況中，CIRP中的孔隙(例如在適當的尺寸與密度下)可用以確保源於側入口之電解液流的最大約20%能夠通過CIRP中的孔隙而進入CIRP 歧管中。一般而言，在間歇密封橫流歧管的情況中的CIRP比未進行此類密封的情況中的CIRP更多孔。在傳統的情況中，有時CIRP的孔隙度被限制至約5%或更少。在間歇(或連續)密封橫流歧管的各種實施例中，CIRP的孔隙度可更大如約10%、或約15%、或約20%、或約25%的最大孔隙度。在某些的此類實施例中，CIRP可具有約3%、或約5%、或約10%、或約15%的最小孔隙度。具有通道之板 的孔洞尺寸

可以許多不同的方式達成具有通道的離子阻抗板206的孔隙度。在各種實施例中，孔隙度可利用許多具有小直徑的垂直孔洞來達成。在某些情況中，板206並非由獨立的「鑿」孔所構成，而是由連續多孔隙材料的燒結板所產生。此類燒結板的實例係載於美國專利US 6,964,792(代理人案號NOVLP023)中，將其所有內容包含於此作為參考。在某些實施例中，非溝通性的鑿孔具有約0.01至0.05吋的直徑。在某些情況中，孔洞具有約0.02至0.03吋的直徑。如上所述，在各種實施例中，孔洞具有至多約0.2倍具有通道的離子阻抗板206與晶圓之間之間隙距離的直徑。孔洞通常具有圓形的橫剖面，但並非必須。又，為了能輕易建構，板206中的所有洞可具有相同的直徑。然而此並非必然，板表面上之孔洞的各別尺寸與局部密度皆可依特定需求而變化。

例如，由適當陶瓷或塑膠材料(通常為介電絕緣機械強健的材料)所製成的實心板206中具有大量小孔洞，例如至少約1000個、或至少約3000個、或至少約5000 個、或至少約6000個(發現0.026吋直徑之9465 孔洞是有用的)。如上所述，某些設計具有約9000個孔洞。板206的孔隙度有時少於約25個百分比、或少於約20個百分比、或少於約5個百分比俾使產生高撞擊速度所需的總流率不會太高。相較於較大的孔洞，使用較小的孔洞有助於產生橫跨板的大壓降，這有助於產生橫跨整個板的更均勻向上速度。

一般而言，具有通道的離子阻抗板206上的孔洞分佈具有均勻密度且為非隨機的。然而在某些情況中，孔洞密度可變化尤其是沿著徑向方向變化。在一特定的實施例中，如下面將更完整說明的，在引導液流朝向旋轉基板之中央的板區域中，可有更高的孔洞密度及/或直徑。又，在某些實施例中，引導旋轉晶圓之中央處或附近之電解液的孔洞可促使液流相對於晶圓表面的角度為非直角。又，此區域中的孔洞圖案可具有不均勻電鍍「環」的隨機或部分隨機分佈以解決有限數目之孔洞與晶圓旋轉之間的可能作用。在某些實施例中，可使分流器或限制環210之開放區段附近的孔洞密度低於具有通道的離子阻抗板206遠離所附接之分流器或限制環210之開放區段之區域上的孔洞密度。突出部

在某些實施例中，CIRP的上表面可被修改而曾加最大沉積速率並改善晶圓之表面上方及單獨電鍍特徵部內的電鍍均勻度。之上表面的修改可具有一群複數突出部。

一突出部被定義為被放置/附接至CIRP之面基板側上的一結構，其延伸進入CIRP面與晶圓之間的橫流歧管中。CIRP面(亦被稱為離子阻抗元件面)被定義為CIRP之排除任何突出部的上表面。CIRP面為突出部附接至CIRP之處且亦為流體離開CIRP而進入橫流歧管之處。圖33A顯示CIRP 3300之等角視圖，CIRP 3300具有方位垂直於橫流方向的複數線性突出部3301。線性突出部亦可被稱為脊部，具有一系列複數脊部的CIRP(例如如圖33A中所示)可被稱為棱紋CIRP。CIRP 3300可包含無突出部的外圍區域以使陰極電解液得以向上移動而進入橫流歧管。在許多情況中，複數突出部3301係實質上與受到電鍍之基板的電鍍面共存(例如CIRP上之突出部區域的直徑可落在約5%之基板的直徑內或約1%的基板直徑內)。

複數突出部的位向可有各種方式，但在許多實施例中複數突出部具有位在CIRP中之複數行孔洞之間之長薄脊部的形式，其位向俾使突出部的長度(即其主要/最長的尺寸)垂直流經橫流歧管的橫流。圖33B中顯示在複數行CIRP孔洞3302之間具有長薄線性突出部3301之CIRP 3300的特寫上視圖。複數突出部3301修改了晶圓附近的流場以改善對晶圓的質量傳輸並改善在晶圓之整個表面上的質量傳輸的均勻度。在某些情況中可將複數突出部至現有的CIRP中，或可在製造CIRP時同時形成複數突出部。如圖33B中所示，複數突出部3301的排列方式不會阻礙現行的1-D CIRP貫孔3302。換言之，突出部3301的寬度可小於 CIRP 3300中相鄰行孔洞3302之間的距離。當突出部的位向俾使其長度垂直橫流電解液的方向時，可沿著橫流電解液的方向量測每一突出部 3301的寬度。圖33B顯示可相對於橫流電解液之方向量測之突出部之長度與寬度的方向。圖33B中之突出部的高度延伸出紙面。

在一實例中，CIRP孔洞3302的中心彼此相距2.69 mm且孔洞的直徑為0.66 mm。是以，突出部的寬度可小於約2 mm (2.69 – 2*(0.66/2) mm = 2.03 mm)。在某些情況中，突出部的寬度可小於約1 mm。在某些情況中，突出部的長度對寬度的長寬比至少約為3:1、或至少約為4:1、或至少約為5:1。

在許多實施例中，例如如圖33B中所示，突出部的位向俾使其長度垂直或實質上垂直於橫跨晶圓表面之橫流的方向(有時在文中被稱為z方向)。在某些情況中，複數突出部係以一不同的角度或一組角度排列。

可使用廣泛範圍的突出部形狀、尺寸、及佈局。在某些實施例中突出部具有實質上垂直於CIRP之表面的表面，但在其他實施例中突出部具有以一角度相對於CIRP之表面設置的表面。在更另外的實施例中突出部的形狀可俾使其不具有任何平坦表面。某些實施例可使用各種突出部形狀及/或尺寸及/或位向。

圖33C提供突出部形狀的實例，其以CIRP 3300上之突出部3301的橫剖面顯示。在某些實施例中，突出部大致上具有矩形形狀。在其他實施例中突出部具有三角形、柱形、或其組合之橫剖面。突出部亦可大致上為矩形並具有經加工的三角尖端。在某些實施例中突出部可包含貫穿突出部或位於突出部上的孔洞，此些孔洞的位向實質上平行橫跨晶圓之橫流的方向。

圖33D提供具有不同類型之挖空部之突出部的數個實例。此些結構亦可被稱為流動緩和結構、貫孔、孔洞、或挖空部。貫孔(或孔洞)為一種類型的挖空部，電解液可流過貫孔(見實例(b)-(e)及實例(f)的下挖空部)。相對地，電解液可流過挖空部或於挖空部上方流動(針對並非貫孔的挖空部，見實例(a)及實例(f)的上挖空部)。此些結構可幫助中斷流動模式俾使流動在所有方向上旋繞 (x方向、y方向、及z方向)。

相對於圖33D，實例(a)顯示在其上部處具有矩形挖空部的突出部，實例(b)顯示在接近其下部處具有挖空部所形成之貫孔的突出部，實例(c) 顯示在接近其高度中間處具有矩形挖空部所形成之貫孔的突出部，實例(d)顯示具有一系列圓形/卵形圖案挖空之貫孔的突出部，實例(e)顯示具有一系列鑽石圖案挖空之貫孔的突出部，而實例(f)顯示具有上部及下部交替之梯形圖案挖空部的突出部且下部的挖空部形成貫孔。孔洞可彼此水平對準或可如實例(d)與(f)所示彼此錯開。

其上具有突出部的CIRP與調制橫流歧管之高度的電鍍技術結合時尤其有利。例如，突出部與橫流及調制橫流歧管之高度的小規模交互作用可在特徵部內產生更多混合及紊流。脊部/突出部可擇優地增加某些方向上流動速度。

圖33E例示其上具有一系列線性突出部3301的CIRP 3300。當CIRP 3300包含一系列突出部3301時，調制橫流歧管之高度可擇優地增加突出部之長度/主要尺寸方向上的流動速度。實際上，如圖33E中的箭頭3304所示，突出部可具有擇優地引導電解液往垂直橫流電解液之方向之管道的作用。如箭頭3305所示，調制橫流歧管之高度亦增加平行橫流電解液之方向之方向上的流動速度。然而，在垂直橫流之方向上的流動速度增加更勝於平行突出部3301之長度/主要尺寸之方向上的流動速度增加。因此，顯示箭頭3304大於箭頭3305。流動速度上的此方向性擇優增加可促進更佳的電鍍結果。

在美國專利申請案US 14/103,395中更進一步地討論了其上具有突出部的CIRP，將其所有內容包含於此作為參考。離子阻抗元件的其他實施例

在各種實施例中，離子阻抗元件可具有不同於上述者的特性。例如，雖然上面許多說明係將具有通道的離子阻抗元件指為板，但亦可將離子阻抗元件提供為薄膜、濾件、或其他多孔性結構。可用作為離子阻抗元件之多孔性結構的實例包含但不限於離子阻抗薄膜與濾件、奈米多孔性陽離子薄膜、及具有適當離子阻抗性的其他多孔性板與薄膜。廣義而言，此類離子阻抗元件可與上述具有通道的離子阻抗板具有相同或相似的形狀、尺寸、位置、特性。是以，文中所提供之關於具有通道的離子阻抗板的任何敘述(如尺寸、孔隙度、離子阻抗性、材料等)亦可應用至用以取代CIRP之不同的離子阻抗元件。

此類結構亦具有不同於文中針對CIRP 所述之特性的某些特性。例如，用以取代CIRP的離子阻抗薄膜可比典型的CIRP更薄。在某些實施例中，用以取代 CIRP的多孔性結構可被提供於結構穩定性用的支架或其他結構上。在某些實施例中離子阻抗元件可具有彼此溝通的貫孔但在其他情況中貫孔可不彼此溝通。

在橫流歧管被定義於基板與一受到支撐之薄膜或經燒結之元件結構(如受到支撐之濾件媒體、經燒熔之玻璃或多孔陶瓷元件)之間的情況中，每一孔隙的孔隙尺寸可小於約0.01吋。對於此類之非穿鑿的連續多孔材料而言，其開放面積可大於(例如開放面積大於約30%，在某些實施例中最大的開放面積約50%或40%)在實心材料中經穿鑿獨立孔洞所製成之具有通道之板中的開放面積。由非穿鑿的連續多孔材料所製成的離子阻抗結構可使用遠遠較小的孔隙尺寸(相對於經穿鑿的CIRP)以施加黏性流動阻抗，避免電解液流經由薄膜/元件表面短路。孔隙尺寸、開放面積、及淨流動阻抗之間有一平衡以避免流動短路。較高孔隙度的材料/結構通常使用較小的孔隙及/或更大的元件厚度來達到此平衡。

此類型之適合材料的一實例為下方受到開放框架網路支撐並張緊之經加工之強濾件媒體的薄層，其平均孔隙尺寸係小於約5 um、孔隙度約為35%或更小、厚度為0.001吋或更大。適合之薄膜薄層的少數特定實例包含SelRO奈米過濾MPF-34薄膜、HKF-328聚碸超過濾薄膜、及MFK-618 0.1 um孔隙尺寸之聚碸薄膜，上述者皆由麻州威靈頓的Koch Membrane systems所供應。 由於陽離子與陰離子薄膜提供高流動阻抗及導通橫跨薄膜之離子電流的能力，因此亦可使用陽離子與陰離子薄膜(如Nafion^TM )。在離子阻抗元件為經燒結(燒熔)之多孔性玻璃或陶瓷元件的情況中，元件的厚度以及平均與最大孔隙尺寸決定流經離子阻抗元件的阻抗。一般而言，流經離子阻抗元件(不論是以薄膜、濾件、經燒結/燒熔之玻璃元件、多孔性陶瓷元件、CIRP等實施之)的阻抗應允許小於約100 ml/min/cm² /吋之靜水壓力、更常見地小於約20 ml/min/cm² /吋之水如小於約5 ml/min/cm² /吋的水。邊緣流元件

在許多實施例中，經由使用邊緣流元件及/或液流插入件可改善電鍍結果。一般來說，邊緣流元件影響基板外圍附近靠近基板與基板支撐件之間之介面的液流分佈。在某些實施例中，邊緣流元件可與CIRP整合。在某些其他實施例中，邊緣流元件可與基板支撐件整合。在更其他的實施例中，邊緣流元件可為分離的構件，其可被安裝至CIRP上或基板支撐件上。邊緣流元件可用以調整基板邊緣附近的液流分佈，這對於特定的應用而言是期望的。液流元件有利地促進基板外圍附近的高度橫流，藉此促進更均勻(自基板中央至邊緣)的高品質電鍍結果。邊緣流元件通常至少部分地被設置在基板支撐件之內緣的徑向內部/基板外圍。在某些情況中，如下面將討論的，邊緣流元件可至少部分地位於其他位置處如基板支撐件下方及/或基板支撐件的徑向外部。在本案的許多圖示中，邊緣流元件被稱為「流動元件」。

邊緣流元件可由各種材料所製成。在某些情況中，邊緣流元件可由CIRP及/或基板支撐件的相同材料所製成。一般而言，邊緣流元件的材料希望是電絕緣的。

用以改善基板外圍附近之橫流的另一方法為使用高基板旋轉速率。然而，快速的基板旋轉本身就有一系列的問題，在各種實施例中可加以避免。例如，當基板旋轉太快時，其可避免橫跨基板表面之適當橫流的形成。因此在某些實施例中，基板係以介於約50-300 RPM之間如介於約100-200 RPM之間的速度旋轉。類似地，藉著使用CIRP與基板之間的相對較小間隙可促進基板外圍附近的橫流。然而，較小的CIRP與基板之間的間隙會導致更敏感的電鍍製程，其對製程變數會有更緊的容裕範圍。

圖13A的實驗結果顯示在無邊緣流元件的情況下電鍍圖案化基板所得之凸塊高度對基板上的徑向位置。圖13B的實驗結果顯示與圖13A相關之圖案化基板之晶粒內不均勻度對基板上的徑向位置。值得注意的是，凸塊高度朝向基板邊緣減少。不欲受限於理論或作用機制，一般相信，此低凸塊高度為基板外圍附近相較對低的電解液流的結果。基板與基板支撐件之間之介面附近的不良對流條件會導致較低的局部金屬濃度，進而導致較低的電鍍率。又，在基板邊緣附近的光阻通常較厚，此較厚的光阻厚度會導致較深的特徵部因此較難以得到適當的對流，藉此在導致基板邊緣處的較低電鍍率。如圖13B中所示，基板邊緣附近之此減少的電鍍率/減少的凸塊高度係對應至增加的晶粒內不均勻度。晶粒內不均勻度係以下列方式計算： ((晶粒內的最大凸塊高度)-(晶粒內的最小凸塊高度))/(2*晶粒內的平均凸塊高度)。

圖14A顯示在設備之出口側處基板1400外圍附近的電鍍設備的結構。如箭頭所示，電解液藉著在CIRP 1404上方及在基板1400下方流動並在基板支撐件1406下方離開而離開橫流歧管1402。在此實例中，CIRP 1404具有在基板1400下方之實質上平坦的部分。在此區域的邊緣處靠近基板1400與基板支撐件1406之間之介面處CIRP 1404斜角向下然後再度變平。圖14B顯示和圖14A中所示之區域中基板1400與CIRP 1404之間之液流分佈相關的模型化結果。

模型化結果顯示在距離基板表面0.25 mm處的預測剪速度。值得注意的是，剪切流在基板邊緣附近大幅減少。

圖15之實驗結果係關於凸塊高度對基板上的徑向位置，模型化結果顯示剪切流對基板上的徑向位置(在電解液出口側上)。在此實例中，在電鍍期間基板並未旋轉。實驗的凸塊高度結果和預測剪切速度依循了相同的趨勢，指出較低的剪切速度可能對低邊緣凸塊高度有所貢獻。

圖16A之實驗結果顯示晶粒內不均勻度對基板上的徑向位置。圖16B之實驗結果顯示光阻厚度對基板上的徑向位置。圖16A與16B一起指出，光阻厚度與晶粒內不均勻度之間為強相關，在基板邊緣附近觀察到較高的光阻厚度與不均勻度。

圖17A例示具有邊緣流元件1710安裝於其中之電鍍池的橫剖面圖。邊緣流元件1710係位於基板1700邊緣下方靠近基板1700與基板支撐件 1706之間的介面。在此實例中，CIRP 1704被塑形成包含一舉升的平臺區域，此平臺區域幾乎與基板1700共同延伸。在某些實施例中，邊緣流元件1710的位置可完全或部分地位於CIRP 1704之舉升部的外面。邊緣流元件1710亦可完全或部分地位於CIRP 1704之舉升部上。如箭頭所示電解液流經橫流歧管1702。分流器1708協助塑形電解液流經的路徑。分流器1708被塑形成在入口側(橫流起始處)的形狀係不同於出口側的形狀以促進橫跨基板表面的橫流。

如圖17A中所示，電解液進入電鍍池之入口側上的橫流歧管1702。電解液在邊緣流元件1710附近流動、流經橫流歧管1702、再次在邊緣流元件1710附近流動、然後經由出口離開。如上所述，電解液藉著向上流經CIRP 1704中的孔洞亦進入橫流歧管1702。邊緣流元件1710的一目的在於增加基板1700與基板支撐件 1706之間之介面處的對流。此介面係更詳細地顯示於圖17B中。在不使用邊緣流元件1710的情況下，虛線圓圈中所示之區域中的對流係非所欲地低。邊緣流元件1710影響基板1700邊緣附近之電解液的流動路徑，促進虛線圓圈中所示之區域中的更強對流。這有助於克服基板邊緣附近的低對流與低電鍍率。如圖16A與16B所解釋，這亦有助於克服因不同光阻/特徵部高度所產生的差異。

在某些實施例中，可塑形邊緣流元件1710俾使橫流歧管1702中的橫流被更有利地導向基板1700與基板支撐件1706所形成的角落中。可使用各種形狀來達到此目的。

圖18A-18C顯示用以將邊緣流元件1810安裝至電鍍池中的三種可能配置。亦可使用各種其他配置。無論確切的配置為何，在許多情況中可將邊緣流元件1810塑形為環或弧，但圖18A-18C只顯示邊緣流元件1810之一側的橫剖面圖。在第一配置中(型1，圖18A)，邊緣流元件1810係附接至CIRP 1804。此實例中的邊緣流元件1810不包含任何液流旁通件使電解液在邊緣流元件1810與CIRP 1804之間流動。是以，所有電解液在邊緣流元件1810上方流動。在第二配置中(型2，圖18B)，邊緣流元件1810係附接至CIRP 1804且包含在邊緣流元件與CIRP之間的液流旁通件。液流旁通件係由邊緣流元件1810中的通道所形成。此些通道讓部分電解液能流經邊緣流元件1810(介於邊緣流元件1810之上角落與CIRP 1804之間)。在第三配置中(型3，圖18C)，邊緣流元件1810係附接至基板支撐件1806。在此實例中，電解液可在邊緣流元件1810與CIRP 1804之間流動。又，邊緣流元件1810中的通道使電解液能流經極靠近基板1800與基板支撐件1806之間之介面的邊緣流元件1810。圖18D之表總結了圖18A-18C中所示之邊緣流元件的部分特徵。

圖19A-19E顯示用以達到邊緣流元件1910中之調整能力之不同方法的實例。在某些實施例中，邊緣流元件1910可被安裝於一固定位置如CIRP 1904上且具有固定的幾何特徵如圖19A中所示。然而在許多其他情況中，邊緣流元件的安裝/使用方式可有額外的彈性。例如，在某些情況中可在電鍍製程之間(例如用以依需要相對於其他電鍍製程調整特定的電鍍製程)或一電鍍製程內(例如用以在單一電鍍製程內隨時間調整電鍍參數)調整(手動或自動)邊緣流元件的位置/形狀。

在一實例中，可使用墊片調整邊緣流元件的位置(及某些程度的形狀)。例如，可提供一系列的墊片，針對不同的應用及期望的液流模式/特徵使用各種高度的墊片。墊片可被安裝於CIRP與邊緣流元件之間以舉升邊緣流元件的高度，藉此減少邊緣流元件與基板/基板支撐件之間的距離。在某些情況中，可以方位角不對稱方式使用墊片，藉此達到在不同方位角位置處不同的邊緣流元件高度。利用螺絲(如圖19B與19C中的元件1912所示)或其他機械特徵件以定位液流塑形元件可達到相同的結果。圖19B與19C例示兩個實施例，其中可使用螺絲1912控制邊緣流元件1910的位置。如同使用墊片，可變化螺絲1912(沿著邊緣流元件1910的不同位置處設置)的位置俾以達到邊緣流元件1910之方位角不對稱的定位(例如藉由將螺絲1912設置在不同高度處)。在圖19B與19C每一者中，顯示兩個不同位置處的邊緣流元件1910。在圖19B中，邊緣流元件藉著旋轉一樞軸點而在兩個(或更多)位置之間變化。在圖19C中，邊緣流元件藉著使邊緣流元件線性移動而在兩個(或更多位置)之間變化。可提供額外的螺絲或其他定位機構以確切支撐。

在某些實施例中，在電鍍製程期間例如可使用電的或氣動致動器動態調整邊緣流元件1910的位置及/或形式。圖19D 與19E顯示可利用旋轉致動器1913(圖19D)或線性致動器(圖19E)動態移動邊緣流元件1910甚至於在電鍍製程期間移動邊緣流元件1910的實施例。此類調整能隨著時間精準控制電解液流，藉此得到高度的調整能力並促進高品質電鍍結果。

回到圖18D，圖18A與18B中分別顯示之第一與第二組態因邊緣流元件1810係附接至CIRP 1804(在電鍍期間通常不會旋轉)而允許邊緣流元件1810為方位角不對稱的。不對稱可關於邊緣流元件1810中位於電鍍池之入口側附近之部件與邊緣流元件1810中位於電鍍池之其他位置如出口側附近之部件之間的形狀差異。此類方位角不對稱可用以克服因電解液橫流在電鍍期間跨越基板表面的方式所產生的不均勻度。此類不對稱可關於邊緣流元件1810之複數形狀特性的差異如高度、寬度、邊緣的平滑/銳利、液流旁通通道的存在、垂直位置、水平/徑向位置等。圖18C中所示之被安裝於基板支撐件1806上的第三組態亦可為方位角不對稱的。然而，由於在許多實施例中，基板1800與基板支撐件1806在電鍍期間旋轉，因此邊緣流元件1810中的任何不對稱皆可能因為在電鍍期間邊緣流元件1810與基板1800一起旋轉(至少在如圖18C之實施例所示之邊緣流元件係附接至基板支撐件1806的情況中)而被平均掉。是以，當邊緣流元件係附接至基板支撐件並與基板支撐件一起旋轉時，具有方位角不對稱的邊緣流元件通常不那麼有利。基於此原因，圖18D列出了第三配置之方位角不對稱相關的「無」。文中所述的所有配置皆被視為落在本發明實施例的範疇內。

圖20A-20C例示多種邊緣流元件2010可方位角不對稱的方式。圖20A-20C顯示位於電鍍池中如位於CIRP 2004上之邊緣流元件2010的上視圖。如上所討論，亦可使用其他附接方法。在每一實例中，顯示邊緣流元件2010的橫剖面形狀。在圖20A中，邊緣流元件2010為方位角對稱的且在基板的整個周緣附近延伸。在此處，邊緣流元件2010具有三角形橫剖面，其最高的部分係朝向邊緣流元件2010的內緣設置。在圖20B中，邊緣流元件為方位角不對稱的且在邊緣流元件2010的整個周緣附近延伸。在此處，方位角不對稱係由於邊緣流元件在電解液入口附近具有第一橫剖面形狀(如三角形)而在電解液出口(其位置與入口相對)附近具有第二橫剖面形狀(如圓角柱)。

在類似的實施例中，可使用橫剖面形狀的任何組合。一般而言，橫剖面形狀可為任何形狀包含但不限於三角形、方形、矩形、圓形、橢圓形、圓角的、曲線的、尖的、梯形的、波浪狀的、滴漏形等。流經通道的液流可經由或可不經由邊緣流元件2010本身所提供。在另一類似的實施例中，外圍附近的橫剖面形狀可類似但具有各種尺寸，是以導入方位角不對稱。類似地，橫剖面形狀可相同或類似但相對於基板/基板支撐件及/或CIRP 2004係置於不同垂直及/或水平位置。不同橫剖面形狀之間的轉換可為不連貫或漸進式的。在圖20C中，邊緣流元件2010僅存在於某些方位角位置處。在此處，邊緣流元件2010僅存在於電鍍池的下游(出口)側。在一類似的實施例中，邊緣流元件可僅存在於電鍍池的上游(入口)側。方位角不對稱的邊緣流元件可尤其利於調整電鍍結果以克服因橫流電解液所導致的不對稱。這有助於促進均勻的高品質電鍍結果。顯而易見地，方位角不對稱可源於邊緣流元件形狀的方位角變異、尺寸(如高度及/或寬度)、相對於基板邊緣的位置、旁通區域的存在或配置等。

針對圖20C，在一某些實施例中，弧狀邊緣流元件2010 可在基板外圍附近延伸至少約60°、至少約90°、至少約120°、至少約150°、至少約180°、至少約210°、至少約240°、至少約270°、或至少約300°。在此些或其他實施例中，弧狀邊緣流元件可延伸不大於約90°、不大於約120°、不大於約150°、不大於約180°、不大於約210°、不大於約240°、不大於約270°、不大於約300°、或不大於約330°。弧的中央可位於入口區域附近、出口區域(相對於入口區域)附近、或偏離入口/出口區域的某些其他位置附近。在使用方位角不對稱的某些其他實施例中，此段落中所述的弧形可對應至具有此類不對稱之區域的尺寸。例如，環狀邊緣流元件可因為不同墊片高度安裝於沿著邊緣流元件的不同位置處(如參考圖22所解釋，下面會進一步說明)而具有方位角不對稱。在某些此類實施例中，具有相對較厚或較薄之墊片的區域(是以在安裝後分別導致較高或較矮的邊緣流元件)可橫跨上述具有最小尺寸及/或最大尺寸之任一者的弧。在一實例中，具有相對較大之墊片的區域橫跨至少約60°但不大於約150°。可使用上列之弧尺寸的任何組合且方位角不對稱的存在可為文中所述之任何類型之方位角不對稱。

圖21顯示具有邊緣流元件2110安裝於其中之電鍍池的橫剖面圖。在此實例中，邊緣流元件2110係徑向地位於CIRP 2104之舉升平臺部的外部。邊緣流元件2110的形狀使入口附近的電解液得以以一角度向上移動而到達橫流歧管2102，並類似地使出口附近的電解液以一角度向下移動而離開橫流歧管2102。如圖19A-19E中所示，邊緣流元件的最上部可在CIRP 的舉升部上方延伸。在其他情況中，邊緣流元件的最上部可與CIRP 2104的舉升部齊平。在某些情況中，如文中他處所提及，邊緣流元件的位置為可調整的。邊緣流元件2110的形狀與位置可促進形成在基板2100與基板支撐件 2106之間之角落附近的較高程度橫流。

圖22A顯示CIRP 2204與邊緣流元件2210的橫剖面圖。在此實例中，邊緣流元件2210為一可移除之元件並安裝於CIRP 2204中的溝槽2216中。圖22B提供圖22A 中所示之邊緣流元件2210與CIRP 2204的額外視圖。在此實施例中，利用上至12個螺絲將邊緣流元件2210固定於CIRP 2204上，這12個螺絲提供用以調整邊緣流元件2210之高度/位置的12個獨立位置。在類似的實施例中，可使用任何數目之螺絲/調整/附接點。CIRP 2204可包含可提供電解液自橫流歧管離開之出口的第二溝槽2217，藉此促進橫流電解液。邊緣流元件2210係利用一系統的螺絲(未顯示於圖22A與22B中)而固定至CIRP 2204中的溝槽2216中。

圖22C提供和當電解液離開橫流歧管時之橫流x方向速度相關的模型化結果。亦於圖22C中所示，可使用一系列的複數墊片2218(在此實例中，墊片墊圈適配於螺絲2212周圍，螺絲將邊緣流元件2210固定至CIRP 2204中的溝槽2216中)以調整邊緣流元件2210附近之獨立位置處的邊緣流元件2210的高度。墊片的高度被標示為H。可獨立地調整此些高度以達到邊緣流元件2210之上部與基板(未顯示)之間的方位角不對稱距離。在此實例中，邊緣流元件2210之位置俾使邊緣流元件2210之內緣延伸至高於CIRP 2204之舉升部的一高度/位置(如黑圓圈所示)。

在某些實施例中，邊緣流元件之最上部與CIRP之最上部之間的垂直距離可介於約0-5 mm之間例如介於約0-1 mm之間。在此些或其他情況中，在邊緣流元件上的一或多個位置處此距離可至少約為0.1 mm、或至少約為0.25 mm。邊緣流元件之最上部與基板之間的垂直距離可介於約0.5-5 mm之間，在某些情況中可介於約1-2 mm之間。在各種實施例中，邊緣流元件之最上部與CIRP之最上部之間的距離為CIRP之舉升部與基板表面之距離的約10-90%，在某些情況中約為25-50%。在此段落中的「CIRP的最上部」排除邊緣流元件本身(例如在邊緣流元件係與CIRP整合在一起的情況中)。一般而言，CIRP的最上部為CIRP的上表面，其位置係與橫流歧管中的基板相對。在各種實施例中，如圖21中所示，CIRP包含舉升平臺部。在此類實施例中「CIRP的最上部」為CIRP的舉升平臺部。在CIRP包含一系列突出部的實施例中，複數突出部的上部係相當於「CIRP的最上部」。當決定CIRP的最上部時，只有位於基板正下方之CIRP區域才會被考慮。

回到圖22C之實施例，在無複數墊片2218(或具有適當薄之複數墊片2218)的情況中，邊緣流元件2210的上部約與CIRP 2204的舉升部共平面。在一特定的實施例中，邊緣流元件2210係如圖22C中所示，複數墊片2218係以方位角不對稱的方式設置俾以在電鍍池的入口側附近使邊緣流元件2210的上部約與CIRP 2204的舉升部(例如在入口附近設置了無墊片、數片墊片及/或較薄的複數墊片)共平面或位於CIRP 2204的舉升部下方且在電鍍池的出口側附近使邊緣流元件2210的上部位於CIRP 2204的舉升部(例如在出口附近設置了比入口處更多的墊片及/或較厚的複數墊片)上方但位於CIRP 2204的舉升部的徑向外側。

值得注意的是，形成在基板2200 與基板支撐件 2206之間之角落中的液流有些低但比無邊緣流元件2210之情況所提供的液流更佳。

圖22D之模型化結果顯示利用圖22C所示之設備針對數種不同墊片厚度所得之基板附近之橫流(即水平方向的液流)的x方向速度對基板上的徑向位置。墊片的高度對基板邊緣附近之橫流速度有強影響。一般而言，墊片愈厚則基板邊緣附近之橫流的速度愈快。基板外圍附近之橫流的增加可補償基板邊緣附近通常達到的低電鍍率(例如如上所述因為設備的幾何特徵及/或光阻厚度所造成)。此些差異得以藉著簡單地變化相關位置處的墊片高度而調制/調整邊緣流輪廓。

在某些實施例中，邊緣流元件具有介於約0.1-50 mm 之間的寬度(以外半徑與內半徑之間的差值量測之)。在某些此類情況中，此寬度至少約為0.01 mm、或至少約為0.25 mm。一般而言，此寬度的至少一部分會徑向地位於基板支撐件之內緣的內部。邊緣流元件的高度大幅取決於電鍍設備之剩餘部件的幾何特徵如橫流歧管的高度。又，邊緣流元件的高度取決於此元件係如何被安裝至電鍍設備中及如何容納於設備的其他元件中(如在CIRP中加工所得的溝槽)。在某些實施例中，邊緣流元件可具有介於約0.1-5 mm之間或介於約1-2 mm之間的高度。當使用複數墊片時，可以各種厚度提供之。此些厚度亦取決於電鍍設備的幾何特徵及在設備之CIRP或其他部件中用以將邊緣流元件固定於其中的容納方式。例如，若邊緣流元件安裝於CIRP中的溝槽如圖22A與22B中所示，若CIRP中的溝槽相對地較深，則可能需要較厚的墊片。在某些實施例中，墊片可具有介於約0.25-4 mm之間、或介於約0.5-1.5 mm之間的厚度。

就位置而言，邊緣流元件的位置通常俾使邊緣流元件的至少一部分係徑向地位於基板支撐件之內緣的內部。在許多情況中，這意味著邊緣流元件的位置俾使邊緣流元件的至少一部分係徑向地位於基板邊緣本身的內部。在一某些實施例中，邊緣流元件自基板支撐件之內緣向內延伸的水平距離係至少約為1 mm、或至少約為5 mm、或至少約為10 mm、或至少約為20 mm。在某些實施例中，此距離約為30 mm或更短、例如約為20 mm或更短、約為10 mm或更短、或約為2 mm或更短。在此些或其他實施例中，邊緣流元件自基板支撐件之內緣向外徑向延伸的水平距離可至少約為1 mm、或至少約為10 mm。一般而言，只要邊緣流元件可安裝至電鍍設備中，邊緣流元件自基板支撐件之內緣向外徑向延伸的距離並無上限。

圖23A顯示在使用具有坡道形狀之邊緣流元件的情況中電解液流的模型化結果。在圖23A中，陰影區域係關於電解液流流經之區域。不同的陰影指示電解液的流率。陰影區域上方的白色空間係對應至基板與基板支撐件(例如在圖22C所標示者)。陰影區域下方的白色空間係對應至CIRP與邊緣流元件。對於此例而言，邊緣流元件可具有任何形狀，邊緣流元件與CIRP可一起導致具有圖23A中所示之形狀的液流路徑。在某些情況中，邊緣流元件可簡單地為CIRP的邊緣。在圖23A中，CIRP/邊緣流元件一起導致在基板與基板支撐件之介面附近的坡道形狀。如圖示中所示，坡道具有坡道高度，坡道高度在CIRP的舉升部上方延伸。坡道具有最大高度，最大高度係徑向地位於基板邊緣與基板支撐件之間之介面的內部。在某些實施例中，坡道高度可介於約0.25-5 mm之間例如介於約0.5-1.5 mm之間。坡道之最大高度與基板支撐件之內緣之間的水平距離(圖23A中被標示為「始於杯之坡道插件」) 可介於約1-10 mm之間例如介於約2-5 mm之間。基板支撐件之內緣與坡道之起始部之間的水平距離(圖23A中標示為「內坡道寬度」 ，可介於約1-30 mm之間例如介於約5-10 mm之間)。坡道之起始部與坡道之終止部之間的水平距離(圖23A中標示為「總坡道寬度」，可介於約5-50 mm之間例如介於約10-20 mm之間)。在坡道的內緣上坡道傾斜的平均角度可介於約10-80度之間。在坡道的外緣上坡道傾斜的平均角度可介於約10-80度之間如約介於約40-50度之間。坡道的上部可具有利角或如所示其可為平滑轉角。

圖23B顯示針對不同坡道高度之模型化結果，其例示了流速對基板上的徑向位置。較高的坡道高度會導致較高的流速。較高的坡道高度亦和更大的壓降相關聯。

圖24A顯示和另一類型之邊緣流元件相關的模型化結果。在此實例中，邊緣流元件(如圖23A中所示者，其可為附接至CIRP的獨立元件、或可與CIRP整合)包含允許電解液流經邊緣流元件中之通道的液流旁通件。液流旁通通道的長度被標示為「長度」而液流旁通通道高度被標示為「旁通高度」。「坡道高度」係指液流旁通通道之上部與坡道之上部之間的垂直距離。在某些實施例中，液流旁通通道可具有至少約1 mm或至少約5 mm的最小長度及/或約2 mm或約20 mm的最大長度。液流旁通通道的高度可至少約為0.1 mm、或至少約為4 mm。在此些或其他情況中，液流旁通通道的高度可約為1 mm或更短、或約為8 mm或更短。在某些實施例中，液流旁通通道的高度可約為10-50%之CIRP(如CIRP之舉升部，若其存在)與基板之間的距離(此距離亦為橫流歧管的高度)。類似地，坡道的高度可約為10-90%之CIRP與基板之間的距離。在某些情況中此可對應至至少約0.2 mm、或至少約4.5 mm的坡道高度。在此些或其他情況中，坡道高度可約為6 mm或更短、例如約1 mm或更短。

圖24B顯示利用圖24A中所標示之參數之不同數值所得到的模型化結果。. 值得注意的是，結果顯示，可變化此些幾何參數以調整基板邊緣附近的液流，藉此針對特定的應用達到期望的液流模式。毋需區別此圖中所顯示之不同情況，而是相關結果顯示，藉著變化邊緣流元件的幾何特徵可達到許多不同的液流模式。

圖25顯示和邊緣流元件2510相關的液流模型化結果，邊緣流元件2510係位於形成在基板2500與基板支撐件 2506之間的角落中。在此實例中如所示，邊緣流元件2510包含液流旁通通道以允許電解液流動。值得注意的是，電解液可在CIRP 2504與邊緣流元件2510之間流動且亦可在邊緣流元件2510與基板2500/基板支撐件 2506之間流動。在一實例中，邊緣流元件可直接附接至基板支撐件，如圖18C所述。在另一實例中，邊緣流元件可直接附接至CIRP，如圖18B所述。

圖26A-26D顯示根據文中所揭露之各種實施例之邊緣流插入件的數個實例。在每一情況中只顯示邊緣流元件的一部分。此些邊緣流元件可被安裝於電鍍池中，例如藉著將其附接至CIRP如圖22A中所示之溝槽內。圖26A-26D中所示的邊緣流元件被製造成具有不同高度、不同液流旁通通道高度、不同角度、不同程度的方位角對稱/不對稱性等。在圖26A與26B之邊緣流元件中輕易可見的一種不對稱性為，在某些方位角位置處不存在液流旁通通道，故為了離開電鍍池，電解液必須一路行經此些位置處之邊緣流元件的最上部上方。在邊緣流元件上的其他位置處存在液流旁通通道能使電解液流過邊緣流元件之最上部的上方以及下方。在某些實施例中，邊緣流元件包含具有液流旁通通道的部分(複數部分)及不具有液流旁通通道的部分(複數部分)，如圖26A與26B中所示，不同的部分係位於不同方位角位置處。邊緣流元件可被安裝於電鍍設備中俾使具有液流旁通通道的部分(複數部分)係與電鍍池之入口/出口區域中的一者或兩者對準。在某些實施例中，邊緣流元件被安裝於電鍍設備中俾使不具有液流旁通通道的部分(複數部分)係與電鍍池之入口/出口區域中的一者或兩者對準。

邊緣流元件可為方位角不對稱的另一方式為藉由在邊緣流元件上的不同位置處提供具有不同尺寸的複數液流旁通通道。例如，入口及/或出口附近的液流旁通通道可比遠離入口及/或出口之液流旁通通道更寬或更窄、或更高或更短。類似地，接近入口之液流旁通通道可比接近出口之液流旁通通道更寬或更窄、或更高或更短。在此些或其他情況中，相鄰液流旁通通道之間的空間可為不均勻的。在某些實施例中，相較於遠離入口及/或出口之區域處的液流旁通通道，在入口及/或出口區域附近的液流旁通通道可彼此更靠近(或更遠離)。類似地，相較於在出口區域附近的液流旁通通道，在入口區域附近的液流旁通通道可彼此更靠近(或更遠離)。液流旁通通道的形狀亦可為方位角不對稱的例如以促進橫流。在某些實施例中可達到此結果一個方法為，使用在某種程度上與橫流方向對準的液流旁通通道。在某些實施例中，邊緣流元件的高度為方位角不對稱的。在某些實施例中相對較高的部分可與電鍍設備的入口及/或出口側對準。利用各種高度之墊片而安裝在CIRP 之具有方位角對稱高度的邊緣流元件可達到相同的結果。

雖然能瞭解，電解液可在許多位置處離開電鍍池，但電鍍池的「出口區域」應被理解為和入口(未考慮經由CIRP中之孔洞進入橫流歧管的電解液，入口為橫流電解液開始之處)相對的區域。換言之，入口係對應至橫流實質上開始的上游區域而出口係對應至與該上游區域相對的下游區域。

圖27A-27C顯示和圖28-30相關之數個實驗所用的實驗設備。在此系列的測試中，邊緣流元件2710係於不同位置處以各種高度被安裝於CIRP 2704中。使用四種設備，其在圖27A中被標示為A、B、C、及D。使用各種高度的墊片以使邊緣流元件2710被設置於不同高度。如圖27A中所示，邊緣流元件2710在概念上被分割為上游部2710a(介於約9點鐘位置與3點鐘位置之間)與下游部2710b(介於約4點鐘位置與8點鐘位置之間)。邊緣流元件2710的上游部2710a係與橫流歧管的入口對準(例如入口的中心係位於約12點鐘的位置)。圖27B中的表中呈現了被測試的不同設備。在圖27A中應瞭解，CIRP 2710大致上比圖示下部中所示的更長/更寬。

圖27B中的表說明了和實驗設備相關的三種間隙高度。第一間隙高度(晶圓-CIRP間隙)係對應至基板表面與CIRP之舉升部之間的距離。此為橫流歧管的高度。第二間隙高度(上游間隙)係對應至基板與邊緣流元件之上游部之邊緣流元件最上部之間的距離。類似地，第三間隙高度(下游間隙)係對應至基板與邊緣流元件之下游部之邊緣流元件最上部之間的距離。在設備A中，上游間隙與下游間隙每一者的尺寸係與基板-CIRP間隙的尺寸相同。在此處，邊緣流元件的上部係與CIRP的舉升部齊平。在設備B中，上游間隙與下游間隙的尺寸相等但皆小於基板-CIRP間隙。在此實例中，邊緣流元件係以方位角對稱方式延伸至高於CIRP之舉升部的一位置。在設備C中，上游間隙的尺寸係等於基板-CIRP間隙但下游間隙的尺寸較小。在此實例中，邊緣流元件在邊緣流元件上的上游位置處係與CIRP的舉升部齊平，但在邊緣流元件的下游位置處卻高於CIRP的舉升部。設備D係類似於設備C但具有甚至更小的下游間隙。邊緣流元件與基板之間的較小間隙係由於在邊緣流元件與CIRP之間使用較大的墊片。圖27C顯示和不同位置處之電解液之橫流速度相關的模型化結果。此圖示顯示和圖27A與27B相關的基本實驗設備的幾何特徵。

圖28之實驗數據係關於圖27A-27C所述之設備A與B。為了此實驗，在電鍍期間不游轉基板。圖28中顯示電鍍的凸塊高度對基板上的徑向位置。結果指示，相較於設備A，設備B在基板邊緣附近造成實質上較均勻的凸塊高度。這意味著將邊緣流元件舉升高於CIRP之舉升部的平面對於電鍍均勻度是實質上有利的。

圖29之實驗數據係關於圖27A-27C所述之設備A-D。圖例示了晶粒內不均勻度對基板上的徑向位置。期望較低程度的不均勻度。在各種實施例中，目標為＜5%的晶粒內不均勻度。D設備的效能最佳(最低的不均勻度)。B與C設備的效能亦優於A設備。是以，一般相信，將邊緣流元件舉升高於經舉升之CIRP的平面是尤其有利的，尤其(非必要唯一的)是在邊緣流元件上的下游位置處舉升邊緣流元件。

圖30的實驗結果顯示圖27A-27C所述之設備A-D的電鍍凸塊高度對基板上的徑向位置。設備D導致最均勻的邊緣輪廓及最小的晶粒內不均勻度。圖30中所示的「WiD」值係關於在電鍍後於基板上觀察到的晶粒內厚度不均勻度。

應瞭解，文中所述的配置及/或方法具有例示性的本質，此些特定實施例或實例不應被視為是限制性的，許多變化皆可行。文中所述之特定日常工作或方法可代表任何數目之製程策略中的一或多者。是以，可以所述的順序、其他順序、平行順序、或在某些情況中省略任一者的方式施行所述的各種步進。類似地，可改變上述製程的順序。

本發明的標的包含文中所述之各種製程、系統、配置、其他特徵、功能、動作及/或特性的所有新穎與非顯而易見性組合與次組合以及其所有等效物。額外的實例

在此段落中一些觀察指出，經由橫流歧管226改善橫流是令人期望的。在此段落中測試兩個基本的電鍍池設計。兩設計皆包含限制環210，限制環210有時被稱為分流器，其定義具有通道的離子阻抗板206之上部上的橫流歧管226。兩設計皆未包含邊緣流元件，但若期望可將此類元件加入任一設備中。第一設計(有時被稱為控制設計及/或TC1設計)並未包含此橫流歧管226的側入口。而是，在控制設計中，所有進入橫流歧管226中的液流始於CIRP 206下方且在撞擊晶圓上且橫跨基板表面之前向上流經CIRP 206中的孔洞。第二設計(有時被稱為第二設計及/或TC2設計)包含橫流注射歧管222及使液體直接注射至橫流歧管226內而毋需經過CIRP 206中之通道或孔洞(然而應注意，在某些情況中，被輸送至橫流注射歧管的液流會通過靠近CIRP 206之外圍附近的專用通道如和用以將流體自CIRP歧管208引導至橫流歧管226之通道相異/分離的通道)的所相關硬體。

圖10A與10B至圖12A與12B比較利用無側入口 (10A、11A、及12A)之控制電鍍池所達到之流動模式與利用具有達橫流歧管10B、11B、及12B之側入口之第二電鍍池所達到的流動模式。

圖10A顯示一控制設計電鍍設備之部分的俯視圖。尤其，圖示顯示具有分流器210的CIRP 206。圖10B顯示第二電鍍設備之部分的俯視圖，尤其顯示CIRP 206、分流器210與橫流注射歧管222/橫流歧管入口250/橫流噴淋頭242。圖10A-10B中的液流方向大致上由左至右，朝向分流器210上的出口234。圖10A-10B中所示的設計係對應至圖11A-11B至12A-12B中所模型化的設計。

圖11A顯示液流流經控制設計用的橫流歧管226。在此情況中，橫流歧管226中的所有液流皆源自CIRP 206下方。在一特定點處的液流大小係由箭頭的尺寸來加以表示。在圖11A的控制設計中，液流的大小隨著經過實質上整個橫流歧管226而增加，因為額外的流體通過CIRP 206、撞擊晶圓、然後加入橫流。然而在圖11B的現行設計中，此液流的增加更加不明顯。增加不大係因為部分量的液體經由橫流注射歧管222與相關硬而被直接輸送至橫流歧管226中。

圖12A顯示橫跨在圖10A所示之控制設計設備中受到電鍍之基板表面的水平速度。值得注意的是，流速始於零(在和分流器出口相對的位置處)並增加直到到達出口234為止。不幸地，在控制實施例中晶圓中央處的平均流速係相對地低。因此，自具有通道的離子阻抗板206之通道射出之陰極電解液的噴射流支配了中央區域中的液體動力學行為。由於晶圓的旋轉產生了方位角平均的橫流行為，因此問題不若朝向工作件的邊緣區域那麼明顯。

圖12B顯示橫跨在圖10 B所示之現行設計中受到電鍍之基板表面的水平速度。在此情況中，由於自橫流注射歧管222經側入口 250注射進入橫流歧管226的流體，因此水平速度在入口250處以非零值開始。又，相較於控制設計，在現行設計中增加了晶圓中央處的流率，藉此降低或消除晶圓中央附近的低橫流區域，若非如此則撞擊噴射流可能會此區域的行為。是以，側入口實質上改善了沿著入口至出口方向之橫流率的均勻度且導致更均勻的電鍍厚度。其他實施例

雖然上面已提供特定實施例的全面說明，但可使用各種修改、替代結構、等效物。因此，上面的說明及例示不應被視為是限制由隨附之申請專利範圍所定義之本發明範圍。

100‧‧‧設備101‧‧‧組件102‧‧‧杯103‧‧‧錐104‧‧‧支柱105‧‧‧上板106‧‧‧轉子107‧‧‧馬達108‧‧‧螺絲109‧‧‧安裝架111‧‧‧晶圓支撐件113‧‧‧驅動柱115‧‧‧第一板117‧‧‧板119‧‧‧樞軸連接件121‧‧‧樞軸連接件142‧‧‧前側143‧‧‧唇形密封件145‧‧‧晶圓149‧‧‧密封件150‧‧‧電鍍設備155‧‧‧電鍍池160‧‧‧陽極170‧‧‧離子阻抗元件175‧‧‧電解液202‧‧‧薄膜206‧‧‧具有通道的離子阻抗板208‧‧‧具有通道的離子阻抗板歧管210‧‧‧晶圓橫流限制環218‧‧‧橫流限制環固定件222‧‧‧橫流注射歧管226‧‧‧橫流歧管234‧‧‧橫流限制環出口接口238‧‧‧橫流環墊圈242‧‧‧噴淋頭246‧‧‧分散孔洞250‧‧‧橫流起始結構/空腔254‧‧‧杯258‧‧‧通道262‧‧‧通道266‧‧‧方向鰭片270‧‧‧流體調整棒274‧‧‧薄膜框278‧‧‧螺絲孔282‧‧‧池堰壁325‧‧‧分流器410‧‧‧液流塑形板710‧‧‧液流接口710a‧‧‧液流接口710b‧‧‧液流接口725‧‧‧電鍍設備730‧‧‧分流器735‧‧‧支撐元件740‧‧‧陽離子薄膜750‧‧‧分流器1400‧‧‧基板1402‧‧‧橫流歧管1404‧‧‧CIRP1406‧‧‧基板支撐件1700‧‧‧基板1702‧‧‧橫流歧管1704‧‧‧CIRP1706‧‧‧基板支撐件1708‧‧‧分流器1710‧‧‧邊緣流元件1804‧‧‧CIRP1806‧‧‧基板支撐件1810‧‧‧邊緣流元件1904‧‧‧CIRP1910‧‧‧邊緣流元件1912‧‧‧螺絲1913‧‧‧旋轉致動器2004‧‧‧CIRP2010‧‧‧邊緣流元件2100‧‧‧基板2102‧‧‧橫流歧管2104‧‧‧CIRP2106‧‧‧基板支撐件2110‧‧‧邊緣流元件2200‧‧‧基板2204‧‧‧CIRP2206‧‧‧基板支撐件2210‧‧‧邊緣流元件2212‧‧‧螺絲2216‧‧‧溝槽2217‧‧‧溝槽2218‧‧‧墊片2500‧‧‧基板2504‧‧‧CIRP2506‧‧‧基板支撐件2510‧‧‧邊緣流元件2704‧‧‧CIRP2710‧‧‧邊緣流元件2710a‧‧‧上游部2710b‧‧‧下游部3300‧‧‧CIRP3301‧‧‧線性突出部3302‧‧‧孔洞3304‧‧‧箭頭3305‧‧‧箭頭3400‧‧‧基板3401‧‧‧電鍍凸塊3403‧‧‧凹陷特徵部3403b‧‧‧凹陷特徵部3404‧‧‧光阻3405‧‧‧陽極3406‧‧‧箭頭3409‧‧‧離子阻抗元件3410‧‧‧流動限制環3411‧‧‧基板支撐件3412‧‧‧橫流歧管3420‧‧‧第二箭頭3425‧‧‧密封元件3425e‧‧‧密封元件3425f‧‧‧密封元件3501‧‧‧操作3503‧‧‧操作3505‧‧‧操作3507‧‧‧操作3509‧‧‧操作3511‧‧‧操作3513‧‧‧操作

圖1A顯示電化學處理半導體晶圓用之基板支撐與定位設備的透視圖。

圖1B顯示包含一錐與杯之基板支撐組件之一部分的橫剖面圖。

圖1C顯示可用以實施文中實施例之電鍍池的簡化圖。

圖1D-1G例示可用以促進橫跨基板表面之橫流的各種電鍍設備實施例以及當實施此些實施例時可達到之流體動力學的上視圖。

圖2例示根據文中所揭露之某些實施例之通常存在於陰極室中之電鍍設備之各種部件的分解圖。

圖3A顯示根據文中所揭露之某些實施例之橫流側入口與周遭硬體的特寫圖。

圖3B顯示根據文中所揭露之各種實施例之橫流出口、CIRP歧管入口與周遭硬體的特寫圖。

圖4顯示圖3A-3B中所示之電鍍設備之各種部件的橫剖面圖。

圖5顯示根據文中所揭露之某些實施例之橫流注射歧管與噴淋頭被分割為6個獨立區段。

圖6顯示根據文中所揭露之一實施例之CIRP與相關硬體的上視圖，其尤其著重在橫流的入口側。

圖7例示根據文中所揭露之各種實施例之CIRP與相關硬體的簡化上視圖，其顯示橫流歧管的入口側與出口側。

圖8A-8B顯示根據文中所揭露之某些實施例之橫流入口區域的初始(8A)設計與修改後(8B)設計。

圖9顯示部分受到流動限制環覆蓋且受到框架支撐之CIRP的一實施例。

圖10A顯示CIRP與流動限制環的簡化上視圖，其中未使用側入口。

圖10B顯示根據文中所揭露之各種實施例之CIRP、流動限制環、及橫流側入口的簡化上視圖。

圖11A-11B例示分別流經圖10A-10B中所示之設備之橫流歧管的橫流。

圖12A-12B分別顯示在電鍍期間的水平橫流速度對圖10A-10B中所示之設備的晶圓位置。

圖13A與13B之實驗結果顯示凸塊高度對基板上的徑向位置，其例示了與基板外圍附近之低電鍍速率相關的問題。

圖14A顯示電鍍設備之一部分的橫剖面圖。

圖14B顯示與流經圖14A所示之設備之流動相關的模型化結果。

圖15顯示與剪切流速度對基板上的徑向位置相關的模型化結果以及與凸塊高度對基板上的徑向位置相關的實驗結果，其顯示基板外圍附近之較低程度的電鍍。

圖16A與16B顯示與晶粒內厚度不均勻度(圖16A)與基板上不同徑向位置處之光阻厚度(圖16B)相關的實驗結果。

圖17A與17B顯示根據使用了邊緣流元件之一實施例之電鍍設備的橫剖面圖。

圖18A-18C例示根據文中所揭露之各種實施例之電鍍設備中用以安裝邊緣流元件的三種附接組態。

圖18D之表說明了圖18A-18C中所示之邊緣流元件的某些特徵。

圖19A-19E例示用以調整電鍍設備中之邊緣流元件的方法。

圖20A-20C例示根據文中所揭露之各種實施例之可使用的數種邊緣流元件，其中某些者為方位角不對稱。

圖21例示根據文中所揭露之某些實施例之使用了邊緣流元件與上流插入件之電鍍池的橫剖面圖。

圖22A與22B顯示其中具有溝槽的具有通道的離子阻抗板(CIRP)，邊緣流元件係安裝於溝槽內。

圖22C與22D顯示說明在各種墊片厚度下基板邊緣附近之流速的模型化結果。

圖23A與23B顯示根據文中所揭露之某些實施例之與電鍍設備中之邊緣流元件相關的模型化結果，其中邊緣流元件具有坡道形狀。

圖24A、24B、及25顯示根據文中所揭露之某些實施例之與電鍍設備中之邊緣流元件相關的模型化結果，其中邊緣流元件包含不同類型的液流旁通通道。

圖26A-26D例示邊緣流元件的數個實例，每一者中皆具有液流旁通通道。

圖27A-27C說明用以產生圖28-30中所示之結果的實驗設備。

圖28-30顯示與電鍍凸塊高度(圖28與30)或晶粒內厚度不均勻度(圖29)對基板上的徑向位置相關的實驗結果，其係針對圖27A-27C所述的實驗設備。

圖31A-31D係關於在電鍍期間調制橫流歧管之高度之實施例相關的模型化結果。

圖31E顯示比較在電鍍期間使用靜態或調制橫流歧管高度所達到之凸塊形狀的實驗結果。

圖32A-32C係關於比較在電鍍期間均勻或調制橫流歧管高度之情況的實驗結果。

圖33A例示其上具有一系列線性突出部之一具有通道的離子阻抗元件。

圖33B顯示其上具有一系列線性突出部之一具有通道的離子阻抗元件之部分特寫圖。

圖33C例示根據某些實施例之具有通道的離子阻抗元件上之突出部可用的各種橫剖面形狀。

圖33D顯示在某些實施例中可存在於突出部上的複數挖空。

圖33E顯示類似於圖33A之其上具有一系列線性突出部的一具有通道的離子阻抗元件，其例示當橫流歧管之高度受到調制時複數突出部如何在電鍍期間有利地引導電解液。

圖34A顯示其上具有複數凸塊的基板，其例示晶粒內(WID) 凸塊高度之不均勻度的概念。

圖34B顯示具有形成在光阻中之不均勻分佈之複數特徵部的一基板，其導致電流對特徵部的不均勻分佈。

圖34C例示基板支撐件與流動限制元件之間的滲漏間隙。

圖34D-F例示在滲漏間隙提供有密封元件的實施例。

圖35提供將材料電鍍至基板上之一方法的流程圖，此方法涉及間歇地密封與不密封橫流歧管以及間歇地旋轉基板。

圖36A與36B顯示比較基板在經密封的橫流歧管中不旋轉接收電鍍(圖36A)與基板利用間歇性密封之橫流歧管旋轉接收電鍍之情況的實驗結果。

圖36C顯示和橫流歧管在電鍍期間間歇地密封與不密封(當橫流歧管不密封時基板旋轉)之實施例相關的計算模型化結果。

圖36D之表說明用以產生圖36C中所示之模型化結果的參數。

圖36E顯示和橫流歧管在電鍍期間間歇地密封與不密封(當橫流歧管不密封時基板旋轉)之實施例相關的計算模型化結果。

圖36F提供和不同例示性電鍍製程之WID 不均勻度相關的實驗結果。

3501‧‧‧操作

3503‧‧‧操作

3505‧‧‧操作

3507‧‧‧操作

3509‧‧‧操作

3511‧‧‧操作

3513‧‧‧操作

Claims (18)

1. 一種電鍍設備，包含：(a)一電鍍室，在將金屬電鍍至一實質平坦的基板上時用以容納一電解液與一陽極；(b)一基板支撐件，用以支撐該實質平坦的基板俾使該基板之一電鍍面在電鍍期間與該陽極分離，且用以旋轉該實質平坦的基板；(c)一離子阻抗元件，包含藉由約10mm或更小之一間隙與該基板之該電鍍面分離的一面基板表面，該間隙在該離子阻抗元件與該基板之間形成一橫流歧管，其中在電鍍期間該離子阻抗元件係至少與該基板之該電鍍面共同延伸，其中該離子阻抗元件適合用以在電鍍期間提供穿過該離子阻抗元件之離子傳輸；(d)該橫流歧管之一側入口，用以將電解液導入該橫流歧管；(e)該橫流歧管之一側出口，用以接收在該橫流歧管中流動的電解液，其中該側入口與該側出口在電鍍期間係位於該基板之該電鍍面上方位角相對的周緣位置附近，其中該側入口與該側出口係適合用以於該橫流歧管中產生橫流電解液；(f)一密封元件，用以完全或部分密封該橫流歧管之非該側出口的一或多個出口，其中該密封元件包含一可壓縮材料；及(g)一流動限制元件，位於該離子阻抗元件與該基板支撐件之間之該橫流歧管的外圍， 其中配置成被該密封元件完全或部分密封之該橫流歧管的該一或多個出口包含介於該基板支撐件之一表面與該流動限制元件之一表面之間的一滲漏間隙。
2. 如申請專利範圍第1項之電鍍設備，其中該密封元件密封至少約75%的該滲漏間隙。
3. 如申請專利範圍第2項之電鍍設備，其中該密封元件密封約100%的該滲漏間隙。
4. 如申請專利範圍第1項之電鍍設備，其中該側出口係形成在該流動限制元件中。
5. 如申請專利範圍第4項之電鍍設備，其中該側出口包含該流動限制元件中的一排空區域，該排空區域在該基板之外圍附近橫跨約20-120度。
6. 如申請專利範圍第1項之電鍍設備，其中該密封元件包含一氟聚合物彈性體。
7. 如申請專利範圍第6項之電鍍設備，其中該氟聚合物彈性體包含約65-70%的氟。
8. 如申請專利範圍第1-5項中任一項之電鍍設備，其中該密封元件係以固定或可卸載的方式附接至該基板支撐件。
9. 如申請專利範圍第1-5項中任一項之電鍍設備，其中該密封元件係以固定或可卸載的方式附接至該流動限制元件。
10. 如申請專利範圍第1-5項中任一項之電鍍設備，其中該密封元件係以固定或可卸載的方式附接至與該基板支撐件及該流動限制元件不同的一支架。
11. 如申請專利範圍第1-5項中任一項之電鍍設備，其中當該密封元件銜合時，該設備係處於一密封狀態，並且當該密封元件未銜合時，該設備係處於一非密封狀態，該設備更包含具有複數可執行指令的一控制器，該複數可執行指令係用以在電鍍期間間歇地在該密封狀態與該非密封狀態之間切換。
12. 如申請專利範圍第11項之電鍍設備，其中該控制器更包含用以在該設備處於該非密封狀態時旋轉該基板的可執行指令。
13. 如申請專利範圍第12項之電鍍設備，其中該控制器更包含用以在該設備處於該密封狀態時不旋轉該基板的可執行指令。
14. 一種在基板上電鍍的方法，包含：(a)在一基板支撐件中接收一實質平坦的基板，其中該基板之一電鍍面係受到暴露，且其中該基板支撐件係用以支撐該基板俾使在電鍍期間該基板之該電鍍面係與一陽極分離，並旋轉該基板；(b)將該基板浸沒至一電解液中，其中約10mm或更小的一間隙係形成於該基板之該電鍍面與一離子阻抗元件的一上表面之間，該間隙形成一橫流歧管，其中該離子阻抗元件係至少與該基板之該電鍍面共同延伸，其中該離子阻抗元件係適合用於在電鍍期間提供穿過該離子阻抗元件之離子傳輸；(c)使該電解液以下列方式流動而與該基板支撐件中的該基板接觸：自一側入口流進該橫流歧管中、並流出一側出口，及選擇性地自該離子阻抗元件下方流經該離子阻抗元件、流進該橫流歧管中、並流出該側出口，其中該側入口與該側出口係位於該基板之該電鍍面上方位角相對的周緣位置附近，其中該側入口與該側出口係被設計或配置用以在電鍍期間於該橫流歧管中產生橫流電解液，其中一密封元件包含一可壓縮 材料，且在電鍍的至少一部分期間完全或部分密封該橫流歧管之非該側出口的一或多個出口；(d)在步驟(c)中流動該電解液時將材料電鍍至該基板之該電鍍面，其中一流動限制元件係位於該離子阻抗元件與該基板支撐件之間之該橫流歧管的外圍，且其中配置成被該密封元件完全或部分密封之該橫流歧管的該一或多個出口包含介於該基板支撐件之一表面與該流動限制元件之一表面之間的一滲漏間隙。
15. 如申請專利範圍第14項之在基板上電鍍的方法，其中當該密封元件係銜合時該橫流歧管係處於一密封狀態，當該密封元件係未銜合時該橫流歧管係處於一非密封狀態，其中在步驟(d)中電鍍該材料包含：(i)當該橫流歧管係處於該非密封狀態時，電鍍該材料並同時旋轉該基板；(ii)電鍍該材料，同時銜合該密封元件以密封該橫流歧管；(iii)當該橫流歧管係處於該密封狀態時，電鍍該材料並同時使該基板維持旋轉靜止；及(iv)電鍍該材料，同時去銜合該密封元件以解除該橫流歧管之密封。
16. 如申請專利範圍第15項之在基板上電鍍的方法，其中在基板上電鍍期間進行在步驟(d)中電鍍該材料的操作(i)-(iv)至少三次。
17. 如申請專利範圍第15或16項之在基板上電鍍的方法，其中該橫流歧管係處於該密封狀態超過一總電鍍時間的一半。
18. 如申請專利範圍第14項之在基板上電鍍的方法，其中當該密封元件係銜合時該橫流歧管係處於一密封狀態，當該密封元件係未銜合時該橫流歧管係處於一非密封狀態，其中在步驟(d)中電鍍該材料包含： (i)當該橫流歧管係處於該密封狀態時，將一第一電流施加至該基板並同時使該基板維持旋轉靜止；及(ii)當該橫流歧管係處於該非密封狀態時，(A)不施加任何電流至該基板或(B)將不同於該第一電流的一電流施加至該基板，並同時旋轉該基板。

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