[发明专利]用于电镀期间的有效质量传递的电解液流体动力学的控制

权利要求书

1.一种电镀设备，其包括：

(a)镀敷腔室，其经配置以容纳电解液和阳极，同时将金属电镀到平面的衬底上；

(b)衬底固持器，其经配置以固持所述平面的衬底以使得在电镀期间将所述衬底的镀敷面与所述阳极分离；以及

(c)流成形元件，其包括面对衬底的表面，所述面对衬底的表面在电镀期间平行于所述衬底的所述镀敷面且与所述镀敷面分离，所述流成形元件包括具有穿过所述流成形元件制成的多个非连通通道的离子电阻性材料，其中所述非连通通道允许在电镀期间输送所述电解液穿过所述流成形元件，且其中所述非连通通道的开口在所述流成形元件的面对衬底的表面上以螺旋形图案布置，使得所述螺旋形图案的中心自所述流成形元件的中心偏移。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述螺旋形图案的中心位于所述流成形元件的周界内。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述螺旋形图案的中心位于所述流成形元件的周界外。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述流成形元件的所述面对衬底的表面的2％到5％之间的面积被所述非连通通道的所述开口所占据。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述螺旋形图案包括局部同轴环。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个非连通通道彼此平行。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个非连通通道中的至少一些通道彼此不平行。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述流成形元件为由离子电阻性材料构成的圆盘，所述离子电阻性材料选自以下材料所构成的组：聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氯乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯、聚砜及聚碳酸酯。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述流成形元件的厚度在5mm与10mm之间。

10.根据权利要求1所述的设备，其中所述流成形元件的所述面对衬底的表面在电镀期间与所述衬底的所述镀敷面分离10毫米或更小的距离。

11.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个非连通通道以相对于所述流成形元件的所述面对衬底的表面90°的角度而被定位。

12.根据权利要求1所述的设备，其中所述流成形元件为具有6,000-12,000个通道的圆盘。

13.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备经配置以在所述衬底镀敷面的方向上且于在电镀期间产生退出所述流成形元件的通道的至少10cm/s的平均流速的条件下使电解液流动。

14.根据权利要求1所述的设备，其进一步包含位于所述流成形元件的所述面对衬底的表面上的流转向器，所述流转向器包括部分沿着所述流成形元件的圆周且具有一或多个间隙的壁结构，且在电镀期间界定所述流成形元件与所述平面的衬底之间的假腔室。

15.一种在衬底上进行电镀的方法，所述方法包含：

(a)将所述衬底提供到镀敷腔室，所述镀敷腔室经配置以容纳电解液和阳极，同时将金属电镀到所述衬底上，其中所述镀敷腔室包含：

(i)衬底固持器，其固持所述衬底以使得在电镀期间将所述衬底的镀敷面与所述阳极分离，以及

(ii)流成形元件，其包括面对衬底的表面，所述面对衬底的表面在电镀期间平行于所述衬底的所述镀敷面且与所述镀敷面分离，所述流成形元件包括具有穿过所述流成形元件制成的多个非连通通道的离子电阻性材料，其中所述非连通通道允许在电镀期间输送所述电解液穿过所述流成形元件，且其中所述非连通通道的开口在所述流成形元件的面对衬底的表面上以螺旋形图案布置，使得所述螺旋形图案的中心自所述流成形元件的中心偏移；

(b)在使所述衬底旋转的同时且在使所述电镀单元中的所述电解液沿所述衬底镀敷面的方向流动通过所述流成形元件的非连通通道的同时将金属镀敷在所述衬底镀敷面上。