专利名称：微型电子工件电化学处理用的装置和方法
技术领域：
本申请涉及反应容器及这种容器在微型电子工件电化学处理中制造和使用的方法。
背景技术：
微型电子器件，例如半导体器件和场致发射显示器通常使用多种不同类型的设备(“工具”)在微型电子工件上和/或微型电子工件中制造的。许多这样的加工设备都具有一个单个的处理站，以此对工件进行一种或多种加工处理。其他加工设备具有多个处理站，以此对单个工件或成批工件进行一系列不同的加工处理。在典型的加工过程中，在沉积阶段会在工件上形成一层或多层导电材料。然后，通常对工件进行蚀刻和/或抛光处理(即整平处理)，用以除去沉积的导电层的一部分，从而形成电隔离触点和/或导电线路。
工件上进行金属或其他材料电镀所用的电镀工具正成为日益有效的加工设备类型。电镀技术和无电敷镀技术可用于在工件上沉积铜、焊锡、坡莫合金、金、银、白金和其他金属，以形成敷层或图案层。一种典型的镀铜工艺是将铜籽晶层通过化学气相沉积法(CVD)、物理气相沉积法(PVD)、无电敷镀工艺或其他适当的方法沉积到工件的表面上。在形成所述籽晶层之后，在有电处理溶液情况下通过在所述籽晶层及阳极之间施加适当的电动势将铜的敷层或图案层镀到工件上。然后，在工件转移至另一个加工设备之前随后的工序是对工件进行清洁、蚀刻和/或退火处理。
图1表示一个单晶片处理站1的一个实施例，该处理站1包括一个容器2，以接收从一个流体入口3进入的电镀液流，流体入口3位于容器2的下部。该处理站1可包括一个阳极4；具有多个孔7的一个板式漫射器6；和用于支承工件5的一个工件保持件9。该工件保持件9可具有多个电触头，以对工件5表面上的籽晶层提供电流。当相对于阳极4对籽晶层加偏压负电动势时，该籽晶层就起到阴极的作用。在操作中，电镀流体围绕阳极4流动，并通过漫射器6上的孔7作用到工件5的电镀表面上。该电镀液是一种电解液，它在阳极4和工件5表面上的阴极籽晶层之间传导电流。这样，电镀液中的离子就镀敷到工件5的表面上。
制造微型电子器件用的电镀设备必须满足许多特殊的性能标准。例如，许多加工过程必须在通路中能形成宽度小于0.5μm的小触头，且希望所述小触头的宽度小于0.1μm。因此，镀敷的金属层需要经常填充大约0.1μm宽的通路或沟道，镀敷的材料层也应在工件5的整个表面上沉积成所需的均匀厚度。影响镀敷层均匀性的一个因素是电镀液在工件表面上的质量转移。该参数通常受到与工件表面相垂直的电镀液流速的影响。影响镀敷层均匀性的另一个因素是整个晶片表面上电场的电流密度。
现有电镀设备需要解决的一个问题是在工件表面上达到均匀的质量转移。参考图1，现有的电镀工具通常来用漫射器6来提高与工件表面相垂直的液流均匀性。虽然漫射器6改进了液流的均匀性，但仍然产生与工件5表面相垂直的流速高的多个局限区(箭头8所示)。该局限区通常与漫射器6上孔7的位置相对应。与局限区中基片相垂直的高液流速度增加了电镀液在这些局限区中的质量转移。这样就特别加快了在整个孔7局限区的镀敷速率。虽然在板式漫射器上已使用了许多不同构型的孔，但这些漫射器仍不能为当前多种应用提供所需精度的足够的均匀性。
现有电镀工具需要解决的另一个问题是气泡或微粒可对与工件5表面相邻的电镀液中的漫射层产生破坏。例如，气泡可能由处理设备的管道装置和泵送系统引至电镀液中，或者气泡可从惰性阳极中释放出来。自耗阳极经常被用于防止和减少气泡在电镀液中的释放，但是这些阳极会受到腐蚀并且可形成一个必须保持的钝化膜表面。此外，自耗阳极经常要产生电镀液含带的微粒。因此，气泡和/或微粒可流到工件5的表面而破坏均匀性，从而对镀层的质量造成影响。
均匀镀层的另一个问题是在工件5的表面要提供一个所需的电场。电镀液中的电流分布受到整个接触面籽晶层的均匀性、阳极的构型和/或条件以及箱室结构的影响。但是，镀层表面上的电流密度分布可以改变。例如，在一个电镀循环过程中，由于电镀材料覆盖到籽晶层上而通常会使电流密度分布产生变化，或者，当自耗阳极由于腐蚀而改变形状以及电镀液中的组分浓度改变时，所述电流密度分布可长时间地变化。因此，这样就难以在工件5的表面上保持所需的电流密度。
发明内容
本发明的目的在于微型电子工件电化学处理用的反应容器、包括有这种反应容器的处理站以及使用这些装置的方法。根据本发明的反应容器的几个实施例通过构造电极来解决在工件上达到所需质量转移的问题，这样，反应容器中的主液流导引件和/或场成形单元就将基本上均匀的主液流引导至工件。此外，根据本发明的几个实施例场成形单元产生虚电极，这样就将工件与电极隔离。从而便于使用较大的电极，以延长电极的寿命，这样就消除“烧毁”电极达到缩短停工期的需要，和/或提供一种只控制容器中一个或多个电极的电流来操纵电场的能力。此外，本发明的其他实施例包括有反应容器中的接口件，该接口件阻止反应容器中的微粒、气泡和其他不需要的物质与工件相接触，以提高工件加工表面的质量和均匀性。所述接口件还可使反应容器使用两种不同类型的流体，例如阴极电解液和阳极电解液，这样就减少经常补充添加剂的需要，而且为在反应容器中设置电极和其他部件增加更大的灵活性。
在本发明的一个实施例中，反应容器包括具有外壁的一个外容器；一个第一出口，构造的该第一出口将主液流引导至所述外容器中；和至少一个第二出口，构造的该第二出口将与主液流分离的副液流引导至所述外容器中。该反应容器还可包括外容器中的一个场成形单元和至少一个电极。所述场成形单元可以是与第二出口相接合的一个绝缘组件，以接收副液流，并构造成容纳通过外容器的至少一部分而与主液流分离的副液流。该场成形单元还具有至少一个电极室，副液流可与主液流分离流过所述电极室。电极布置在电极室中。
在具体实施例中，场成形单元具有一个隔室组件和一个虚拟电极单元，所述隔室组件具有多个电极室。隔室组件可包括多个环形壁，所述环形壁包括定心于公共轴线的一个内壁即第一环形壁及与第一环形壁同心的一个外壁即第二环形壁，所述第二环形壁对第一环形壁径向向外间隔布置。场成形单元的环形壁可布置在外容器的外壁内，这样，第一和第二壁之间的环形空间就限定了一个第一电极室，而第二壁和外壁之间的环形空间限定了一个第二电极室。该具体实施例的反应容器可具有第一电极室中的一个第一环形电极和/或第二电极室中的一个第二环形电极。
虚拟电极单元可包括多个分隔部，所述分隔部具有连接在电极室相应环形壁上的横向部分及从横向部分凸出的唇部。在一个实施例中，第一分隔部具有环形第一唇部，该第一唇部限定了一个中心开口，而第二分隔部具有围绕第一唇部的一个环形第二唇部，该第二唇部限定了一个环形开口。
在其他实施例中，反应容器还可包括与外容器相接合的一个分配器及外容器中的一个主液流导引件。所述分配器可包括第一出口和第二出口，这样，第一出口将主液流引导至主液流导引件中，而第二出口将与主液流分离的副液流引导至场成形单元中。主液流导引件可对主液流进行调节，以将所需的液流提供至工件处理部位。在一个具体实施例中，主液流导引件引导主液流通过第一分隔部第一环形唇部的中心开口。副液流被分配至场成形单元的电极室中以在反应容器中，形成电场。
在一个实施例的执行过程中，主液流可流过至少部分由主液流导引件和第一分隔部唇部限定的一个第一液流通道。主液流可以是流过反应容器的支配液流，这样控制工件上的质量转移。副液流通常可容纳在场成形单元中，这样，通过虚拟电极单元和电极室就可使电极电场成形。例如，在具有第一和第二环形电极的实施例中，第一电极的电效应表现的似乎被置于由第一分隔部唇部所限定的中心开口中，第二电极的电效应表现的似乎被置于第一和第二唇部之间的环形开口中。但是，可利用场成形单元将实际电极与工件相隔离，这样，实际电极的尺寸和形状就不会影响工件所感受到的电场。
几个实施例的一个特征在于，场成形单元将工件与电极隔离。因此，所述电极就可大于在没有场成形单元时的电极大小，因为实际电极的尺寸和结构对工件所感受到的电场不会造成明显影响。这种情况在电极是自耗阳极时，是非常有用的，因为阳极尺寸加大延长了它们的使用寿命，从而减小了维护工具所需的停工期。此外，这样也减少了“烧毁”阳极的需要，因为场定形元件减小了阳极薄膜对工件所感受到的电场形状的影响。这些益处显著提高了反应容器的运行效率。
本发明几个实施例的另一个特征在于，在工件的表面提供了均匀的质量转移。由于场成形单元将实际电极与工件所感受到的有效面积分离，故实际电极可构造的容纳内部结构，使沿着更加需要的液流路径引导液流。例如，这种内部结构可使主液流沿着中心路径流动。此外，一个具体实施例包括一个中心主液流导引件，该导引件沿着完全相反的矢量径向向内喷射主液流，在与工件表面相垂直的方向产生非常均匀的主液流流速。
所述反应容器还可包括由电极下游场成形单元支承的一个接口件。该接口件可与电极室中的副液流流体连通。例如，该接口件可以是一个过滤器/或一个离子膜。两种情况的接口件都能阻止副液流中的微粒(例如，来自阳极的微粒)和气泡到达工件的表面，从而降低被加工表面的不均匀性。因而提高了工件表面的质量。另外，在使用离子膜的情况下，所构造的接口件可防止流体在副液流和主液流之间流动，同时使优选的离子在两种液流之间流动。这样就可使主液流和副液流为不同类型的流体，例如阴极电解液和阳极电解液，从而减少了经常补充添加剂的需要，而且为设置反应容器的电极及其他部件增加更大的灵活性。
图1为现有技术中的电镀箱的示意图；图2为本发明一个实施例的一种电处理设备的立视图(isometricview)，该电处理设备具有电处理站以对微型电子工件进行处理；图3为本发明一个实施例的电处理站的剖视图，该电处理站具有在电处理设备中使用的一个处理箱，图3中示意性示出选择的部件；图4为沿图8A线4-4对处理箱的一个剖面部分所作的立视图；图5A-5D为本发明一个实施例的处理箱中所用的分配器剖视图；图6为一个立视图，表示沿图8B线6-6所作的与图4处理箱不同的剖视部分；图7A为本发明一个实施例的处理箱中使用的一个接口件立视图；图7B为图7A中的接口件剖视图；
图8A、8B为处理箱的平面俯视图，该图分别作为图4、图6立视剖面图的参考。
具体实施例方式
下述内容将披露在电化学处理站和联合工具中所用电化学反应容器的几个实施例的细节和特征，所述电化学反应容器用于对微型电子工件进行处理。本申请中所用的术语“微型电子工件”包括由基片形成的工件，在所述基片上和/或基片中制造有微电子电路或部件、数据存储元件或分层和/或小型机械元件。应当认识到在下文中提出的一些细节以某种方式所描述的下述实施例足可使本领域的技术人员制作和利用所披露的实施例。但是，在下文中所描述的一些细节和优点对实现本发明的某些实施例可能不是必需的。此外，本发明还可包括其他实施例，这些实施例也在权利要求的范围内，但图2-8B中未作详细描述。
通过对工件进行电化学处理(例如，电镀和/或电解抛光)所用的环境和设备，可对电化学反应容器的操作和特征有着最好的理解。因此，首先参考图2和图3对具有处理站的联合工具实施例进行描述，所述处理站带有电化学反应容器。然后，参考图4-8B对电化学反应容器的一些实施例细节和特征进行描述。
A.带有电化学处理站的联合工具选择实施例图2为本发明一个实施例的具有电化学处理站120处理设备100的立视图。图中以剖视图形式显示了处理设备100的一部分，以示出所选择的内部部件。在该实施例的一个方面，处理设备100可包括箱体102，箱体102具有内部区域104，该内部区域104限定了与外部区域105至少部分隔离的一个内封闭空间。箱体102还可包括多个孔106(图2中只显示出一个)，微型电子工件101可通过孔106在内部区域104和装/卸站110之间进出。
装/卸站110可具有各装在护罩113中的两个容器支撑件112。所构造的容器支撑件112用于将工件容器114相对于箱体102上的孔106定位。各个工件容器114可在一个“微型”清洁环境中容纳多个微型电子工件101，从而运载多个工件通过未达清洁标准的其他环境。从箱体102的内部区域104经过孔106均可进入每个工件容器114。
处理设备100还可包括多个电化学处理站120和箱体102内部区域104中的一个转移装置130。例如，处理设备100可以是一个电镀工具，该电镀工具还包括清洁/蚀刻盒122、无电敷镀站、退火站和/或计量站。
转移装置130包括在处理站之间内部区域104纵向延伸的一个线性轨道132。该转移装置130还可包括一个由轨道132支承的自动装置134。在图2所示的具体实施例中，第一组处理站是沿着第一排R1-R1布置的，而第二组处理站是沿着第二排R2-R2布置的。线性轨道132在第一排和第二排处理站之间延伸，自动装置134可沿着轨道132进入任一处理站中。
图3示出一个电化学处理箱120的实施例，该电化学处理箱120具有一个端头组件150和一个处理箱200。端头组件150包括一个旋转马达152；与旋转马达152相接合的一个转子154；及由转子154装有的一个接触组件160。转子154可具有一个衬板155和一个密封件156。衬板155可横向移至第一位置和第二位置之间的工件101处(箭头T)。在所述第一位置，衬板155与工件101的后部相接触(如图3实线所示)，在所述第二位置，衬板155与工件101的后部分离(如图3虚线所示)。接触组件160可具有一个支撑件162；由支撑件162支承的多个触头164；及在支撑件162和转子154之间延伸的多根轴166。触头164可以是环形弹簧触头或其它类型的触头，构造的与工件101上的一部分籽晶层相接合。在电化学处理箱120中可使用市场上可买到的端头组件150和接触组件160。在美国专利No.6,228,232、No.6,080,691及美国专利申请No.09/385,784、No.09/386,803、No.09/386,610、No.09/386,197、No.09/501,002、No.09/733,608、No.09/804,696中披露了特别适用的端头组件150和接触组件160，上述这些专利和申请在此均作为参考使用。
处理箱200包括一个外壳体202(在图3中示意示出)及外壳体202中的一个反应容器204(在图3中同样示意示出)。反应容器204装有至少一个电极(图3未示出)并将电处理液引导至工件101。例如，电处理液可流过堰口(箭头F)进入外壳体202中，该外壳体202收集电处理液并将其送回箱中。下面将参考图4-8B示出反应容器204的几个实施例并加以描述。
在运行过程中，端头组件150将工件保持在反应容器204的工件处理部位，这样，工件的至少一个电镀表面与电处理液相接合。通过接触组件160工件电镀表面和反应容器204中一个或多个电极之间施加电动势使在溶液中产生电场。例如，可相对于反应容器204中的电极加偏压到接触组件160一个负电动势，将材料镀敷到工件上。另一方面，可相对于反应容器204中的电极加偏压到接触组件160一个正电动势，以(a)从工件上除去镀层材料或电解抛光工件上的镀层材料，或(b)沉积其他材料(例如，电泳抗蚀剂)。因此，通常在将工件用作为阴极或阳极的情况下，可根据电化学过程中所用材料的具体类型将材料沉积到工件上或将材料从工件上除去。
B.在电化学处理箱中所用的反应容器选择实施例图4-8B示出在处理箱200中所用反应容器204的几个实施例。如上所述，外壳体202装有反应容器204。外壳体202可具有排放管210，以使从反应容器204中流出的处理流体回流至储存箱中，外壳体202还具有多个开口，以接装入口和电气配件。反应容器204可包括一个外容器220，该外容器220具有与壳体202径向向内间隔的外壁222。外容器220还可具有一个在外壁222和壳体202之间的螺旋间隔件224，以形成一个螺旋坡道(即螺旋结构)，螺旋坡道上的处理流体可向下流至壳体202的底部。该螺旋坡道减小了回流流体的涡旋，从而抑制回流流体中夹带气体。
在图4中示出反应容器204的具体实施例，该反应容器204可包括一个分配器300，用以接收主液流Fp和副液流F2；一个主液流导引件400，该主液流导引件400与分配器300相接合，以对主液流Fp进行调节；及与分配器300相接合的一个场成形单元500，该场成形单元500以这种方式容纳副液流F2，即在反应容器204成形的电场。反应容器204还可包括场成形单元500隔室中至少一个电极600及由电极下游场成形单元500装有的至少一个过滤器或其它类型的接口件700。主液流导引件400可通过相对于公共轴线A-A向内径向喷射主液流而对该液流Fp进行调节，而场成形单元500的一部分则将调节的主液流Fp朝着工件引导。在几个实施例中，流经主液流导引件400及场成形单元500中心的主液流对工件表面的处理液的质量转移进行控制。场成形单元500还限定了电场的形状，如果副液流流过该场成形单元，则对工件表面的质量转移产生影响。反应容器204还可具有其他的部件构型以引导主液流Fp和副液流F2流过处理箱200。例如，在处理箱中反应容器204可不布置分配器，而是在反应容器204上接合不同液流的单独流体管线，以提供所需分配的流体流过主液流导引件400和场成形单元。例如，反应容器204可具有在外容器220上的第一出口，以将主液流引导至反应容器中；以及在外容器上的第二出口，以将副液流引导至反应容器204中。下面将对上述各个部件详细说明。
图5A-5D示出将主液流引导至主液流导引件400及将副液流引导至场成形单元500所用分配器300的一个实施例。参考图5A，分配器300可包括一个主体310，主体310有多个环形台阶312(分别标有参考编号312a-d)及台阶312上的环形槽314。最外层的台阶312d位于外容器220(图4)外壁222(虚线所示)径向向内的位置。每个内部台阶312a-c的相应凹槽314可安装场成形单元500的环形壁(虚线所示)。分配器300还可包括一个第一入口320，以接收主液流Fp，及一个充注室330，以接收副液流F2。第一入口320可具有倾斜的环形空腔322，以便在主液流导引件400之下形成一个通道324(图4清楚示出)用来引导主液流Fp。分配器300还可具有沿着充注室330上部的多个上孔332，及沿着充注室330下部的多个下孔334。如在下文中详述的那样，上孔和下孔均通过主体310与通道相通，以将副液流F2分配至台阶312的升液部。分配器300还可具有其他构型，例如一个“无台阶”圆盘或非圆形状。
图5A-5D进一步示出通过分配器300主体310通道的一种构型。参考图5A，多个第一通道340从一些下孔334延伸至第一台阶312a升液部的开口。图5B示出从上孔332延伸至第二台阶312b升液部开口的多个第二通道342，图5C示出从上孔332延伸至第三台阶312c升液部开口的多个第三通道344。同样，图5D示出从下孔334延伸至第四台阶312d升液部的多个第四通道346。
图5A-5D中构造的通道340-346具体实施例用于尽量将在充注室330中聚集的气泡径向向外传送，这样，这些气泡便可被俘获，并将其从副液流F2中除去。这种结构是有益的，因为场成形单元500通过连续将气泡径向向外输送经过电极室将气泡从副液流F2中除去。例如，第一台阶312a上隔室中的气泡B经过第二和第三台阶312b-c上的隔室可顺序级联(cascade)，然后将其从第四台阶312d上的隔室中除去。因此，第一通道340(图5A)运送来自下孔334的流体，以减少气体量，气泡在下孔334中不太可能聚积，所述气体需要从第一台阶312a上的内隔室至外隔室的全部路径中级联布置。副液流F2中的气泡更有可能在该液流流经通道340-346之前而在充注室330的顶部聚集。因此，所述上孔332与第二通道342和第三通道344相接合，以将这些气泡向外运送超过第一台阶312a，这样，所述这些气泡就不需要通过这么多的隔室级联。在该实施例中，上孔332不与第四通道346相连，因为这样会产生一个从公共轴线向下倾斜的通道，该通道会与第三台阶312c上的槽314交会。这样，第四通道346就从下孔334延伸至第四台阶312d。
再次参考图4，主液流导引件400通过分配器300的第一入口320接收主液流Fp。在一个实施例中，主液流导引件400包括一个内隔板410和一个外隔板420。内隔板可具有一个基座412及从基座412向上且径向向外凸出的一个壁414。所述壁414例如可为倒锥台(frusto-conical)形，且具有多个孔416。孔416可以是洞孔、长槽或其他形式的开口。在所示实施例中，孔416为环形延伸的径向槽，所述径向槽相对于公共轴线向上倾斜，将主液流沿着多个完全相反的矢量相对于公共轴线径向向内和向上喷射。内隔板410还可包括一个锁止件418，该锁止件418将内隔板410接合到分配器300上。
外隔板420可包括具有多个孔424的一个外壁422，在这个实施例中，孔424是与内隔板410孔416成横向方向延伸的长槽。主液流Fp流过(a)第一入口320，(b)内隔板410基座412下面的通道324，(c)外隔板420的孔424，然后，流过(d)内隔板410的孔416。外隔板420和内隔板410的组合对液流在内隔板410上的孔416出口的流向进行调节。这样，主液流导引件400可沿着完全相反的矢量喷射主液流，所述完全相反的矢量相对于公共轴线向上倾斜，以产生具有高度均匀流速的液流。在其他实施例中，孔416不相对于公共轴线向上倾斜，这样，孔416就可相对于公共轴线垂直、乃至向下喷射主液流。
图4还示出场成形单元500的一个实施例，该场成形单元500接收来自主液流导引件400下游的主液流Fp。场成形单元500中还容纳副液流F2，并将反应容器204中的电场成形。在该实施例中，场成形单元500具有一个隔室结构，该隔室结构具有多个壁部510(分别标有参考编号510a-d)，所述壁部510限定了电极室520(分别标有参考编号520a-d)。所述壁部510可以是环形裙件或分隔件，壁部510可装到分配器300中的一个环形槽314内。在一个实施例中，所述壁部510没有被固定到分配器300上，从而，可迅速将场成形单元500从分配器300上取下。这样可容易地进入电极室520和/或迅速取下场成形单元500，以改变电场的形状。
场成形单元510可具有从主液流导引件400向外的至少一个壁部510，以防止主液流Fp与电极相接触。在图4所示的具体实施例中，场成形单元500具有由第一壁部510a和第二壁部510b限定的第一电极室520a；由第二壁部510b和第三壁部510c限定的第二电极室520b；由第三壁部510c和第四壁部510d限定的第三电极室520c；由第四壁部510d和容器220外壁222限定的第四电极室520d。该实施例的所述壁部510a-d是同心环形分隔件，这些分隔件限定了环形电极室520a-d。场成形单元的其他实施例可具有不同构型的壁部，以形成非环形的电极室和/或每个电极室可进一步分隔为小室。第二至第四壁部510b-d还可包括洞孔522，以使第一至第三电极室520a-c中的气泡径向向外“级联”至下一个外部电极室520，如对图5A-5D所述的那样。然后，气泡通过贯穿外壁222上的排出孔525从第四电极室520d中排出。在其他实施例中，气泡可通过排出孔524排出。
电极室520设有电气离散室，用来容装电极组件，该电极组件具有至少一个电极，而通常具有两个或更多电极600(分别标有参考编号600a-d)。电极600可以是环形件(例如，环形圈或弧形截面)，所构造的这种电极600配装在环形电极室中，或者电极600可具有适于特殊工件的其他形状(如直线形)。例如，在所示实施例中，电极组件包括第一电极室520a中的第一环形电极600a；第二电极室520b中的第二环形电极600b；第三电极室520c中的第三环形电极600c；第四电极室520d中的第四环形电极600d。如本申请中均作为参考用的美国申请No.60/206,661、09/845,505和09/804,697中所描述的那样，可相对于工件将相同或不同的电动势加偏压到每个电极600a-d上，以控制工件表面上的电流密度。在其他实施例中，电极600可以是非圆形状或其他形状的截面。
具有多个电极的反应容器204的实施例对电镀或电解抛光带来多种益处。例如，在电镀应用中，即使籽晶层互不相同或电处理浴液具有不同的传导性和/或不同的组分浓度，也可相对于工件将不同的电动势加偏压到电极600上，而使不同工件达到均匀电镀。此外，具有多种电极设计形式的另一个益处在于，在一个电镀循环中或在不同的电镀循环中，可对电镀进行控制，以得到镀层的不同最终填充厚度或不同的电镀速率。具体实施例的其他益处在于，可对电流密度进行控制，以(a)在零件填充过程中提供均匀的电流密度和/或(b)在工件上获得特殊镀膜外形(例如，凹形，凸形，平坦形)的镀层。因此，多种电极构型中的电极相互独立对控制电化学处理带来多种益处，(a)弥补工件之间籽晶层中的缺陷或差异，(b)调整电处理浴液中的变化，和/或(c)获得预定零件填充或镀膜外形。
场成形单元500还可包括一个虚拟电极单元，该虚拟电极单元与隔室组件的壁部510相接合，以便单独成形电极600产生的电场。在图4所示的具体实施例中，虚拟电极单元分别包括第一至第四分隔部530a-530d。第一分隔部530a可具有与第二壁部510b相接合的第一部分532a；在第一壁部510a上面向下垂挂的一个裙部534；向上突出的一个唇部536a。唇部536a具有一个内表面537，该内表面537引导从主液流导引件400排出的主液流Fp。第二分隔部530b可具有与第三壁部510c相接合的第一部分532b；从所述第一部分532b向上突出的唇部536b。第三分隔部530c可具有与第四壁部510d相接合的第一部分532c；从所述第一部分532c向上突出的唇部536c。第四分隔部530d可具有由容器220的外壁222支承的第一部分532d；从所述第一部分532d向上突出的唇部536d。第四分隔部530d不可与外壁222相连，这样，仅通过提升虚拟电极单元就可快速将场成形单元500从容器204中取出。利用密封件527密封第四分隔部530d和外壁222之间的接口，以防止流体和电流从第四电极室520d中泄露出来。密封件527可以是一个唇形密封件。此外，每个部分532a-d可以是相对于公共轴线横向延伸的横向部分。
各个分隔部530a-d可由绝缘材料加工或模制成单片，或者各个分隔部530a-d可以是焊接在一起的单独绝缘件。在其他实施例中，各个分隔部530a-d不相互连接在一起和/或它们具有不同的构型。在图4所示的具体实施例中，分隔部530a-d为环形的水平构件，每个唇部536a-d为围绕公共轴线同心布置的环形垂直构件。
壁部510和分隔部530a-d通常为绝缘材料，它们容纳处理液的副液流F2以便成形电极600a-d产生的电场。例如，副液流F2可流过(a)每个电极室520a-d，(b)各个分隔部530a-d之间，然后，(c)向上穿过唇部536a-d之间的环形开口。在该实施例中，流过第一电极室520a的副液流F2恰在主液流导引件400之前可加入前室中的主液流Fp中。流过第二至第四电极室520b-d的副液流可在离唇部536a-d顶部边缘以外可加入到主液流Fp中。然后，电处理液流流过连接在边缘538的防护堰进入外壳体202和容器220外壁222之间的间隙中，如国际专利申请No.PCT/US00/10120中所披露的那样。副液流F2中的流体可防止从电极室520a-d中流出加入到主液流Fp中，同时仍使电流从电极600流至主液流。在这一替代实施例中，副液流F2可通过壁部510上的孔522及外壁222上的孔525从反应容器204中排出。在另一个实施例中，副液流的流体不加入到主液流中，可在外壁222上的排出孔525上接合一个管道，这样，从场成形单元500中流出的副液流回流便不与从外壁222外部螺旋坡道向下流的主液流回流相混合。场成形单元500可具有与图4所示实施例不同的构型。例如，电极室组件可只有单个的壁部510，该单个壁部510限定单个电极室520，反应容器204可只包括单个的电极600。任何一个实施例的场成形单元仍将主液流和副液流分开，这样，主液流就不与电极相接合，从而将工件和单个电极隔离。将工件与电极600a-d隔离的一个优势在于所述电极就可相应地大于在没有场成形单元时的电极的大小，因为电极的尺寸对施加到工件上的电场无任何影响。这种结构在使用自耗电极的情况下非常有用，因为电极尺寸的增大延长了每个电极的寿命，从而减少了对电极进行维护和更换所需的停工期。
因此，图4所示反应容器204的实施例可具有第一管道系统，以调节和引导主液流Fp至工件；第二管道系统以调节和引导副液流F2。例如，第一管道系统可包括分配器300的入口；在主液流导引件400基座412和分配器300倾斜空腔322之间的通道324；在外隔板420壁部422和场成形单元500第一壁部510a之间的充注室；主液流导引件400；和第一唇部536a的内表面537。第一管道系统通过使主液流Fp流过主液流导引件400并使其沿着内表面537流动来调节主液流Fp的方向，这样，与工件相垂直的主液流Fp的流速至少在工件表面上是基本均匀的。因此，可控制主液流Fp和工件的转动，以控制工件电处理介质的质量转移。
第二管道系统例如可包括充注室330、分配器300的通道340-346；场成形单元500的壁部510；和场成形单元500的分隔部530。副液流F2与电极600相接触，以在场成形单元500内形成单独的电场，所述场成形单元500与主液流Fp电接合。例如，场成形单元500将电极600a-d产生的各个电场分开，以在分隔部的唇部536a-d限定的开口顶部产生“虚拟电极”。在该具体实施例中，第一唇部536a内的中心开口限定了第一虚拟电极，在第一和第二唇部536a-b之间的环形开口限定了第二虚拟电极；在第二和第三唇部536b-c之间的环形开口限定了第三虚拟电极；在第三和第四唇部536c-d之间的环形开口限定了第四虚拟电极。这些都是“虚拟电极”，因为场成形单元500成形实际电极600a-d的各个电场，这样，电极600a-d的作用表现得似乎被置于唇部536a-d的顶部边缘之间。这样就使实际电极600a-d与主液流隔离，从而可带来如下文中详述的一些益处。
处理箱200另外一个实施例包括至少一个接口件700(分别标有参考编号700a-d)，以对电处理液的副液流F2作进一步调节。例如，接口件700可以是过滤器，所述过滤器俘获电极(即阳极)或其他微粒源产生的副液流中的微粒。过滤器型接口件700也可防止副液流F2中的气泡流入电处理液的主液流Fp中。这样就有效地迫使气泡径向向外流过场成形单元500壁部510上的孔522。在其他实施例中，接口件700可以是离子膜，该离子膜可使副液流F2中的离子流过接口件700。可选择离子膜接口件700以(a)使电处理液的流体和离子流过接口件700，或(b)只使所需的离子流过接口件，这样就可防止流体本身流出于离子膜以外。
图6是图4反应容器204的另一个立视图，该图示出沿不同剖面所作的一个剖视部分。更具体地说，图8A示出图4的剖视图，而图8B则示出图6的剖视图。现在回到图6，该图进一步示出一个实施例，相对于场成形单元500的分隔部530a-d构造多个接口件700a-d。第一个接口件700a可连接到第一分隔部530a的裙部534上，这样，副液流F2的第一部分流过第一电极600a、穿过裙部534上的开口535、然后流至第一接口件700a。副液流F2的另一部分可流过第二电极600b，到达第二接口件700b。同样，部分副液流F2可流过第三和第四电极600c-d，到达第三和第四接口件700c-d。
当接口件700a-d为使副液流F2中的流体流过接口件700a-d的过滤器或离子膜时，副液流F2就加入到主液流Fp中。副液流F2在第一电极室520a中的部分可流过裙部534上的开口535和第一接口件700a，然后流入第一壁部510a和隔板420的外壁422之间的充注室中。因此，该部分副液流F2就加入主液流Fp中且流过主液流导引件400。该具体实施例中的副液流F2的其他部分流过第二至第四电极室520b-d，然后，流过唇部536a-d之间的环形开口。因此，第二至第四接口件700b-d可连接到第二至第四电极600b-d下游的场成形单元500上。
在图6所示的具体实施例中，第二接口件700b垂直布置在第一和第二分隔部530a-b之间，第三接口件700c垂直布置在第二和第三分隔部530b-c之间，第四接口件700d垂直布置在第三和第四分隔部530c-d之间。接口组件710a-d通常垂直安装，或至少相对于水平面成向上倾斜的角度以迫使气泡升高，以便气泡可通过壁部510a-d上的孔522逸出(图4)。这样就可防止气泡积聚，气泡积聚会潜在地破坏由各个电极产生的电场。
图7A、7B示出本发明实施例的接口组件710，以将接口件700安装到场成形单元500上。该接口组件710可包括环形接口件700和用于保持接口件700的固定件720。固定件720可包括具有多个开口732的第一框架730和具有多个开口742的第二框架740(图7A明显示出)。第一框架上的孔732可与第二框架740上的孔742对准布置。第二框架还可包括多个环形齿744，所述齿744围绕第二框架的圆周延伸。应当认识到在其他实施例中，所述齿744可在第二框架740的外表面朝不同方向交替延伸，但是，所述齿744通常围绕第二框架740上的上环带和下环带的圆周延伸，以便与分隔部536a-d形成环形密封(图6)。接口件700可压紧在第一框架730和第二框架740之间，以将该接口件700牢牢固定就位。接口组件710还可包括围绕框架730、740顶部延伸的顶带750a及围绕框架730、740底部延伸的底带750b。顶带750a和底带750b可通过环形焊接点752焊接到框架730、740上。此外，第一和第二框架730、740可通过焊接点754相互焊接在一起。应当认识到，接口组件710可具有由场成形单元500构型(图6)和电极室520a-d的特殊构型(图6)限定的多种不同实施例。
当接口件700是使电处理液的副液流F2流过第一框架730上的孔732的一种过滤部件时，过滤后的溶液部分继续沿着一定路径(箭头Q)加入上述的主液流Fp中。过滤器型接口件700的一种适当的材料是POREX，这种材料是一种过滤微粒的多孔塑料，可防止微粒透过接口件。在使用可消耗阳极(例如，磷化铜或氨基磺酸镍)的电镀系统中，接口件700可防止阳极产生的微粒到达工件的电镀表面。
在其他实施例中，接口件700是离子膜，该接口件700可渗透优选的离子，致使这些离子穿过接口件700而进入主液流Fp中。一种适当的离子膜是由DuPont公司制造的NAFION全氟化膜。在一种镀铜的应用中，使用了NAFION 450型离子选择膜。电镀用的其他适当的离子膜可以是渗透许多阳离子的聚合物，但是却拒透阴离子和非极性物质。应当认识到；在电解抛光应用中，可选择可渗透阴离子但却拒透阳离子和非极性物质的接口件700。优选的离子可在驱动力的作用下输送通过离子膜接口件700，所述驱动力为离子在所述膜两侧的浓度差、电动势差或流体静压力差。
采用防止电处理液流体流过接口件700的离子膜可使电流通过接口件，同时将流体中的微粒、有机添加剂和气泡过滤出来。例如，在电镀应用中，接口件700可渗透阳离子，与工件相接触的主液流Fp可以是阴极电解液，而不与工件相接触的副液流F2可以是单独的阳极电解液，因为这些流体在该实施例中不混合。具有单独阳极电解液液流和阴极电解液液流的益处在于；消除添加剂在阳极上的消耗，因为阳极需要经常补充添加剂。此外，与反应容器204“虚拟电极”方面相结合的这种特征减少了这样一种需要，即为达到预定电流分布确保阳极上有固体黑膜而将阳极“烧毁”的需要，因为电流分布是由场成形单元500的构型控制的。上述特征的另一个益处在于，还可消除预定副液流F2中添加剂消耗量的需要，因为当上述两种流体相互分离时，副液流F2中的添加剂对主液流Fp不会造成影响。
通过上面的描述可以认识到这里所描述的本发明的具体实施例只是为了举例说明，只要在不脱离本发明的实质和范围的情况下可对所述实施例进行各种修改。因此，本发明除了所附权利要求规定外不受限制。
权利要求
1.一种用于微型电子工件的电化学处理的装置，该装置包括一个反应容器，该反应容器包括外容器，该外容器具有一个外壁；第一出口，所构造的该第一出口将主液流引导至所述外容器中；至少一个第二出口，所构造的该第二出口将与主液流分离的副液流引导至所述外容器中；在外容器中的一个绝缘场成形单元，与第二出口相接合，以接收所述副液流，所述场成形单元构造成容纳通过外容器的至少一部分而与主液流分离的副液流。所述场成形单元具有至少一个电极室，副液流可流过该电极室同时与所述主液流分离；电极室中的一个电极。
2.根据权利要求1所述的装置，该装置还包括一个主液流导引件，该主液流导引件包括一个第一隔板，该第一隔板具有多个第一孔，至少主液流可通过所述第一孔；第一隔板下游的一个第二隔板，所述第二隔板具有多个第二孔，主液流在流过所述第一孔后可流过所述第二孔。
3.根据权利要求1所述的装置，该装置还包括一个主液流导引件，该主液流导引件包括定心于公共轴线的一个环形外隔板，该外隔板具有多个第一孔；同心布置在外隔板内的一个环形内隔板，该内隔板具有多个第二孔，其中，主液流流过外隔板的第一孔，然后再流过内隔板的第二孔。
4.根据权利要求1所述的装置，该装置还包括一个主液流导引件，该主液流导引件包括定心于公共轴线的一个环形外隔板，该外隔板具有多个通常为垂直的槽；同心布置在外隔板内的一个环形内隔板，该内隔板具一个倒锥台形壁，所述倒锥台形壁具有多个相对于公共轴线倾斜向上的环形延伸的径向槽，其中，主液流流过外隔板的垂直槽，然后再流过内隔板的环形槽，以沿着多个完全相反的矢量相对于公共轴线径向向内和向上喷射。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，场成形单元包括布置在外容器外壁中的一个绝缘壁，而电极室位于绝缘壁和外壁之间，其中，副液流流过绝缘壁一侧上的电极室，而主液流流过绝缘壁的另一侧。
6.根据权利要求1所述的装置，其中场成形单元包括外容器中的环形壁，所述环形壁在所述外壁的内部径向间隔开，以限定定心于公共轴线的中心开口，电极室位于所述环形壁和外壁之间，这样，使主液流流过所述中心开口，而副液流流过所述电极室。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，场成形单元包括在外容器中定心于公共轴线的一个第一环形壁，所述第一环形壁与所述外壁径向向内间隔开；在外容器中与第一环形壁同心的一个第二环形壁，该第二环形壁位于第一环形壁和外壁之间，其中，第二环形壁的内表面限定第一电极室的外侧，而第二环形壁的外表面则限定第二电极室的内侧；该装置还包括第一电极室中的第一环形电极及第二电极室中的第二环形电极。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，场成形单元包括在外容器中定心于公共轴线的第一环形壁，所述第一环形壁在所述外壁内部径向间隔开；在外容器中与第一环形壁同心的一个第二环形壁，该第二环形壁位于第一环形壁和外壁之间，其中，第二环形壁的内表面限定第一电极室的外侧，而第二环形壁的外表面则限定第二电极室的内侧；具有第一分隔部和第二分隔部的一个虚拟电极单元，第一分隔部具有与第一和第二环形壁相接合的一个第一横向部分以及一个第一环形唇部，该第一环形唇部从第一横向部分凸出，以限定一个为所述主液流用的内液流路径，第二分隔部具有在第一横向部分之上的一个第二横向部分以及从第二横向部分凸出的一个第二环形唇部，该第二环形唇部围绕第一环形唇部，以在二者之间限定一个环形开口；该装置还包括第一电极室中的第一环形电极及第二电极室中的第二环形电极。
9.根据权利要求1所述的装置，该装置还包括与外容器相接合的一个分配器，该分配器具有一个中心出口和多个外出口，所述中心出口限定所述第一出口，而所述外出口则限定所述第二出口。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述分配器包括一个入口，用于接收主液流；与所述入口相接合的一个环形空腔，所述环形空腔限定所述中心出口；与所述入口分开的一个充注室，以接收所述副液流；在充注室上部中的多个上孔；在充注室下部中的多个下孔；从所述孔延伸到对应的外出口的多个通道。
11.根据权利要求9所述的装置，其中，所述分配器包括具有多个环形台阶的一个环形主体；贯穿所述主体的用于接收主液流的入口；与所述入口分开的一个充注室，用于接收所述副液流；在充注室上部中的多个上孔；在充注室下部中的多个下孔；从所述孔延伸到环形主体台阶处的对应的外出口的多个通道。
12.根据权利要求1所述的装置，该装置还包括由电极下游场成形单元支承的一个接口件，该接口件与电极室中的副液流流体连通，所构造的接口件防止副液流中被选出的物质进入主液流和/或防止主液流中被选出的物质进入副液流。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，接口件包括一个过滤器，该过滤器可将微粒从副液流和/或主液流中除去。
14.根据权利要求12所述的装置，其中，接口件包括一个离子膜，所构造的离子膜使得被选出的离子在副液流和主液流之间流动。
15.根据权利要求12所述的装置，其中，接口件包括一个离子膜，所构造的离子膜使得被选出的离子在副液流和主液流之间流动，其中，所述离子膜至少基本上不渗透主液流和副液流的流体。
16.根据权利要求12所述的装置，其中，接口件包括一个离子膜，所构造的离子膜使得被选出的离子在副液流和主液流之间流动，其中，所述离子膜至少基本上可渗透副液流和/或主液流的流体。
17.根据权利要求1所述的装置，该装置还限定一种处理工具，该处理工具包括所述反应容器，该装置还包括具有内封闭空间的一个箱体；在封闭空间中的一个电化学处理站，该处理站具有一个端头组件，该端头组件具有用以保持工件的工件支撑件；具有壳体的一个处理箱，其中，反应容器位于该壳体中；在封闭空间中的一个转换装置，该转换装置具有一个末端操作器，以操纵箱体中的微型电子工件。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，反应容器还包括一个主液流导引件，该主液流导引件包括一个第一隔板，该第一隔板具有多个第一孔，至少主液流可通过所述第一孔；在所述隔板下游的一个第二隔板，所述第二隔板具有多个第二孔，主液流在流过所述第一孔后可流过所述第二孔。
19.根据权利要求17所述的装置，其中，反应容器的场成形单元包括布置在容器外壁中的一个绝缘壁，电极室位于绝缘壁和外壁之间，其中，副液流流过绝缘壁一侧的电极室，而主液流则流过绝缘壁的另一侧。
20.根据权利要求17所述的装置，其中，反应容器还包括与外容器相接合的一个分配器，该分配器具有一个中心出口和多个外出口，所述中心出口限定所述第一出口，而所述外出口限定所述第二出口。
21.根据权利要求17所述的装置，其中，反应容器还包括由电极下游场成形单元支承的一个接口件，所构造的接口件防止副液流中被选出的物质进入主液流和/或防止主液流中被选出的物质进入副液流。
22.一种用于处理微型电子工件的电化学处理箱的反应容器，该反应容器包括一个外容器，该外容器具有一个外壁；与外容器相接合的一个分配器，该分配器具有一个第一出口和至少一个第二出口，所构造的第一出口将主液流引导至所述外容器中，所构造的第二出口将与主液流分离的副液流引导至外容器中；在外容器中的一个绝缘场成形单元，其与分配器相接合，以接收所述副液流，所述的场成形单元构造成容纳通过外容器的至少一部分而与主液流分离的副液流，所述场成形单元具有至少一个电极室，副液流可流过该电极室同时与所述主液流分离；电极室中的一个电极；由电极下游的场成形单元支承载的一个接口件，该接口件与电极室中的副液流流体连通，所构造的接口件防止副液流中被选出的物质进入主液流和/或防止主液流中被选出的物质进入副液流。
23.根据权利要求22所述的装置，该装置还包括一个主液流导引件，该主液流导引件包括一个第一隔板，该第一隔板具有多个第一孔，至少主液流可通过所述第一孔；第一隔板下游的一个第二隔板，所述第二隔板具有多个第二孔，主液流在流过所述第一孔后可流过所述第二孔。
24.根据权利要求22所述的装置，该装置还包括一个主液流导引件，该主液流导引件包括定心于公共轴线上的一个环形外隔板，该外隔板具有多个第一孔；同心布置在外隔板内的一个环形内隔板，该内隔板具有多个第二孔，其中，主液流流过外隔板的第一孔，然后，再流过内隔板的第二孔。
25.根据权利要求22所述的装置，其中，场成形单元包括布置在外容器外壁中的一个绝缘壁，而电极室位于绝缘壁和外壁之间，其中，副液流流过绝缘壁一侧上的电极室，而主液流流过绝缘壁的另一侧。
26.根据权利要求22所述的装置，其中，场成形单元包括在外容器中定心于公共轴线的一个第一环形壁，所述第一环形壁与所述外壁径向向内间隔开；在外容器中与第一环形壁同心的一个第二环形壁，该第二环形壁位于第一环形壁和外壁之间，其中，第二环形壁的内表面限定第一电极室的外侧，而第二环形壁的外表面则限定第二电极室的内侧；该装置还包括第一电极室中的一个第一环形电极及第二电极室中的一个第二环形电极。
27.根据权利要求22所述的装置，其中，场成形单元包括外容器中定心于公共轴线的一个第一环形壁，所述第一环形壁与所述外壁径向向内间隔布开；在外容器中与第一环形壁同心的一个第二环形壁，该第二环形壁位于第一环形壁和外壁之间，其中，第二环形壁的内表面限定第一电极室的外侧，而第二环形壁的外表面则限定第二电极室的内侧；具有第一分隔部和第二分隔部的一个虚拟电极单元，第一分隔部具有与第一和第二环形壁相接合的一个第一横向部分以及一个第一环形唇部，该第一环形唇部从第一横向部分凸出，以限定一个为所述主液流用的内液流路径，第二分隔部具有在第一横向部分之上的一个第二横向部分以及从第二横向部分凸出的一个第二环形唇部，该第二环形唇部围绕第一环形唇部，以在二者之间限定一个环形开口；该装置还包括第一电极室中的第一环形电极及第二电极室中的第二环形电极。
28.根据权利要求22所述的装置，其中，分配器包括一个入口，用于接收主液流，所述第一出口与所述入口流体连通；与所述入口分开的一个充注室，用于接收所述副液流；在充注室上部中的多个上孔；在充注室下部中的多个下孔；从所述孔延伸至多个外出口的多个通道，其中所述外出口限定第二出口。
29.根据权利要求22所述的装置，其中，所述分配器包括具有多个环形台阶的一个环形主体；贯穿所述主体的一个入口，用于接收主液流；第一出口与所述入口流体连通；与所述入口分开的一个充注室，用于接收所述副液流；在充注室上部中的多个上孔；在充注室下部中的多个下孔；从所述孔延伸至环形主体台阶处多个外出口的多个通道，所述外出口限定所述第二出口。
30.根据权利要求22所述的装置，其中，接口件包括一个过滤器，该过滤器可在副液流加入主液流之前将微粒从副液流中除去。
31.根据权利要求22所述的装置，其中，接口件包括一个离子膜，所构造的离子膜使得被选出的离子从副液流流至主液流。
32.根据权利要求22所述的装置，其中，接口件包括一个离子膜，所构造的离子膜使得被选出的离子从副液流流至主液流，其中，所述离子膜至少基本上不渗透副液流的流体。
33.根据权利要求22所述的装置，其中，接口件包括一个离子膜，所构造的离子膜使得被选出的离子从副液流流至主液流，其中所述离子膜至少基本上可渗透副液流的流体。
34.一种用于处理微型电子工件的电化学处理箱的反应容器，该反应容器包括一个外容器，该外容器具有一个外壁；与外容器相接合的一个分配器，该分配器具有一个第一出口和至少一个第二出口，所构造的第一出口将主液流引导至所述外容器，所构造的第二出口将与主液流分离的副液流引导至外容器中；外容器中的一个主液流导引件，其与分配器相接合，以接收来自第一出口的主液流，并将该主液流引导至一个工件处理部位；在外容器中的一个绝缘场成形单元，其与分配器相接合，以接收来自第二出口的副液流，所构造的场成形单元容纳通过外容器的至少一部分而与主液流相分离的副液流，所述场成形单元具有至少一个电极室，副液流可流过该电极室同时与所述主液流相分离；电极室中的一个电极；由电极下游处的场成形单元支承的一个接口件，该接口件与电极室中的副液流流体连通，所构造的接口件防止副液流中被选出的物质进入主液流。
35.根据权利要求34所述的装置，其中，主液流导引件包括一个第一隔板，该第一隔板具有多个第一孔，至少主液流可通过所述第一孔；第一隔板下游的一个第二隔板，所述第二隔板具有多个第二孔，主液流在流过所述第一孔后可流过所述第二孔。
36.根据权利要求34所述的装置，其中，主液流导引件包括定心于公共轴线的一个环形外隔板，该外隔板具有多个第一孔；同心布置在外隔板内的一个环形内隔板，该内隔板具有多个第二孔，其中，主液流流过外隔板的第一孔，然后再流过内隔板的第二孔。
37.根据权利要求34所述的装置，其中，主液流导引件包括定心于公共轴线的一个环形外隔板，该外隔板具有多个通常为垂直的槽；同心布置在外隔板内的一个环形内隔板，该内隔板具有一个倒锥台形壁，所述倒锥台形壁具有多个相对于公共轴线倾斜向上的环形延伸的径向槽，其中，主液流流过外隔板的垂直槽，然后再流过内隔板的环形槽，以沿着多个完全相反的矢量相对于公共轴线径向向内和向上喷射。
38.根据权利要求34所述的装置，其中，场成形单元包括布置在外容器外壁中的一个绝缘壁，而电极室位于绝缘壁和外壁之间，其中，副液流流过绝缘壁一侧上的电极室，而主液流流过绝缘壁的另一侧。
39.根据权利要求34所述的装置，其中，场成形单元包括在外容器中定心于公共轴线的一个第一环形壁，所述第一环形壁所述外壁径向向内间隔开；在外容器中与第一环形壁同心的一个第二环形壁，该第二环形壁位第一环形壁和外壁之间，其中，第二环形壁的内表面限定第一电极室的外侧，而第二环形壁的外表面则限定第二电极室的内侧；该装置还包括第一电极室中的第一环形电极及第二电极室中的第二环形电极。
40.根据权利要求34所述的装置，其中场成形单元包括在外容器中定心于公共轴线的一个第一环形壁，所述第一环形壁在所述外壁的内部径向间隔开；在外容器中与第一环形壁同心的一个第二环形壁，该第二环形壁位于第一环形壁和外壁之间，其中，第二环形壁的内表面限定第一电极室的外侧，而第二环形壁的外表面则限定第二电极室的内侧；具有第一分隔部和第二分隔部的一个虚拟电极单元，第一分隔部具有与第一和第二环形壁相接合的一个第一横向部分以及一个第一环形唇部，该第一环形唇部从第一横向部分中凸出，以限定一个为所述主液流用的内液流路径，第二分隔部具有在第一横向部分之上的一个第二横向部分以及从第二横向部分凸出的一个第二环形唇部，该第二环形唇部围绕第一环形唇部，以在二者之间限定一个环形开口；该装置还包括第一电极室中的第一环形电极及第二电极室中的第二环形电极。
41.根据权利要求34所述的装置，其中，所述分配器包括一个用于接收主液流的入口，与所述入口相接合的一个环形空腔，所述环形空腔限定所述第一出口；与所述入口分开的一个充注室，用于接收所述副液流；在充注室上部中的多个上孔；在充注室下部中的多个下孔；从所述孔延伸至多个外出口的多个通道，其中所述外出口限定第二出口。
42.根据权利要求34所述的装置，其中，所述分配器包括具有多个环形台阶的一个环形主体；贯穿所述主体的一个入口，用于接收主液流；与所述入口分开的一个充注室，用于接收所述副液流；在充注室上部中的多个上孔；在充注室下部中的多个下孔；从所述孔延伸至环形主体台阶处多个外出口的多个通道。
43.根据权利要求34所述的装置，其中，接口件包括一个过滤器，该过滤器可在副液流加入主液流之前将微粒从副液流中除去。
44.根据权利要求34所述的装置，其中，接口件包括一个离子膜，所构造的离子膜使得被选出的离子从副液流流至主液流。
45.根据权利要求34所述的装置，其中，接口件包括一个离子膜，所构造的离子膜使得被选出的离子从副液流流至主液流，其中，所述离子膜至少基本上不渗透副液流的流体。
46.根据权利要求34所述的装置，其中，接口件包括一个离子膜，所构造的离子膜使得被选出的离子从副液流流至主液流，其中，所述离子膜至少基本上可渗透副液流的流体。
47.一种用于处理微型电子工件的电化学处理箱的反应容器，该反应容器包括一个外容器，该外容器具有一个外壁；由外容器支承的一个第一流体管道，该第一流体管道具有一个第一入口及与该第一入口相接合的一个主液流通道，该主液流通道位于外容器中，且构造成将主液流引导向一个工件处理部位；由外容器支承的一个第二流体管道，该第二流体管道具有一个绝缘场成形单元，该场成形单元包括有至少一个电极室，所述第二流体管道容纳通过外容器的至少一部分而与主液流分离的副液流；由场成形单元支承的至少一个接口件，该接口件构造成防止副液流中的被选出的物质进入主液流；在接口件上游的至少一个电极室中的至少一个电极。
48.一种用于处理微型电子工件的电化学处理箱的反应容器，该反应容器包括具有外壁的一个容器；在所述容器中的多个隔室包括至少一个第一电极室和一个第二电极室，该第二电极室通过所述容器的至少一部分与第一电极室分离，所构造的所述电极室用于容纳电化学处理液；多个单独的电极包括第一电极室中的至少一个第一电极及第二电极室中的一个第二电极；第一电极和工件部位之间第一电极室的至少一个第一接口件，其中，在所述工件部位可对工件进行处理，所述第一接口件构造成防止被选出的物质横穿该第一接口件。
49.根据权利要求48所述的反应容器，该反应容器还包括一个第二接口件，该第二接口件在第二电极和工件部位之间的所述第二电极室处，其中，所述的第二接口件构造成防止所选出的物质横穿第二接口件。
50.根据权利要求48所述的反应容器，该反应容器还包括在所述容器中的一个第一环形壁及所述容器中的一个第二环形壁，该第二环形壁位于第一环形壁和外壁之间，其中，第一环形壁和第二环形壁之间的第一环形空间限定所述第一电极室，第二环形壁外面的第二环形空间限定所述第二电极室；其中，所述第一电极是第一电极室中的第一环形电极，所述第二电极是第二电极室中的第二环形电极。
51.根据权利要求48所述的反应容器，其中，反应容器还包括所述容器内的一个第一环形壁和所述容器内的一个第二环形壁，该第二环形壁位于第一环形壁和外壁之间，其中，第一环形壁和第二环形壁之间的第一环形空间限定所述第一电极室，第二环形壁外面的第二环形空间限定所述第二电极室；所述第一电极是第一电极室中的第一环形电极，所述第二电极是第二电极室中的第二环形电极；该反应容器还包括一个第二接口件，该第二接口件在第二电极和工件部位之间的所述第二电极室处，其中所述第二接口件构造成防止所选出的物质横穿第二接口件。
52.根据权利要求51所述的反应容器，其中，所述第一和第二接口件包括有过滤器，该过滤器可将流过第一和第二电极室的处理液流中的微粒除去。
53.根据权利要求51所述的反应容器，其中，第一和第二接口件包括有离子膜，所构造的离子膜使得被选出的离子横穿所述膜。
54.根据权利要求51所述的反应容器，其中，第一和第二接口件包括有离子膜，所构造的离子膜使得被选出的离子横穿所述膜，其中第一和第二离子膜对不渗透处理液中的流体。
55.根据权利要求51所述的反应容器，其中，第一和第二接口件包括有离子膜，所构造的离子膜使得被选出的离子横穿所述膜，其中第一和第二离子膜渗透处理液中的流体。
56.根据权利要求48所述的反应容器，该反应容器还包括在外容器中的一个绝缘场成形单元，其被构造成用于接收处理液，该场成形单元具有第一和第二壁部，该第一和第二壁部构造成限定第一和第二电极室，所述第一壁部具有一个开口；一个第二接口件，该第二接口件在第二电极和工件部位之间的所述第二电极室处，其中所述的第二接口件被构造成防止被选出的物质横穿第二接口件，而且其中，第一接口件由第一壁部中开口上的第一壁部支承，第二接口件由场成形单元支承以与容纳在第一和第二壁部之间的处理液相接触。
57.一种用于电化学处理微型电子工件的装置，该装置包括一个处理站，该处理站包括具有一个接触组件和多个触头的一个端头组件，所构造的接触组件将一个微型电子工件保持在处理位置上，所构造的多个触头与处理位置中的工件的一部分相接触；具有壳体的一个处理箱，所构造的壳体在其中安装所述接触组件和一个反应容器，其中，反应容器包括一个外容器，该外容器具有一个外壁；一个第一出口，所构造的第一出口将主液流引导至所述外容器；至少一个第二出口，所构造的第二出口将与主液流分离的副液流引导至外容器中；在外容器中的一个绝缘场成形单元，其与所述第二出口相接合，以接收所述副液流，所构造的场成形单元容纳通过外容器的至少一部分而与主液流分离的副液流，所述场成形单元具有至少一个电极室，副液流可流过该电极室同时与所述主液流分离；电极室中的一个电极。
58.根据权利要求57所述的装置，该装置还包括一个主液流导引件，该主液流导引件包括一个第一隔板，该第一隔板具有多个第一孔，至少主液流可通过所述第一孔；第一隔板下游的一个第二隔板，所述第二隔板具有多个第二孔，主液流在流过所述第一孔后可流过所述第二孔。
59.根据权利要求57所述的装置，该装置还包括一个主液流导引件，该主液流导引件包括定心于公共轴线的一个环形外隔板，该外隔板具有多个第一孔；同心布置在外隔板内的一个环形内隔板，该内隔板具有多个第二孔，其中，主液流流过外隔板的第一孔，然后再流过内隔板的第二孔。
60.根据权利要求57所述的装置，其中，场成形单元包括布置在外容器外壁中的一个绝缘壁，而电极室位于绝缘壁和外壁之间，其中，副液流流过绝缘壁一侧上的电极室，而主液流流过绝缘壁的另一侧。
61.根据权利要求57所述的装置，其中，场成形单元包括外容器中的环形壁，所述环形壁在外壁的内部径向间隔开，以限定定心于公共轴线的中心开口，电极室位于所述环形壁和外壁之间，这样，主液流流过所述中心开口，而副液流流过所述电极室。
62.根据权利要求57所述的装置，其中场成形单元包括在外容器中定心于公共轴线的一个第一环形壁，所述第一环形壁与所述外壁径向向内间隔开；在外容器中与第一环形壁同心的一个第二环形壁，该第二环形壁位于第一环形壁和外壁之间，其中，第二环形壁的内表面限定第一电极室的外侧，而第二环形壁的外表面则限定第二电极室的内侧；该装置还包括第一电极室中的第一环形电极及第二电极室中的第二环形电极。
63.根据权利要求57所述的装置，该装置还包括与外容器相接合的一个分配器，该分配器具有一个中心出口和多个外出口，所述中心出口限定所述第一出口，而所述多个外出口则限定所述第二出口。
64.根据权利要求63所述的装置，其中所述分配器包括一个入口，用于接收主液流；与所述入口相接合的一个环形空腔，所述环形空腔限定所述中心出口；与所述入口分开的一个充注室，用于接收所述副液流；在充注室上部中的多个上孔；在充注室下部中的多个下孔；从所述孔延伸至多个外出口的多个通道，其中，所述外出口限定第二出口。
65.根据权利要求57所述的装置，该装置还包括由电极下游处的场成形单元支承的一个接口件，该接口件与电极室中的副液流流体连通，所构造的接口件防止副液流中被选出的物质进入主液流。
66.根据权利要求65所述的装置，其中，接口件包括一个过滤器，该过滤器可在副液流加入主液流之前将微粒从副液流中除去。
67.根据权利要求65所述的装置，其中，接口件包括一个离子膜，所构造的离子膜使得被选出的离子从副液流流至主液流。
68.根据权利要求65所述的装置，其中，接口件包括一个离子膜，所构造的离子膜使得被选出的离子从副液流流至主液流，其中，所述离子膜至少基本上不渗透副液流的流体。
69.根据权利要求65所述的装置，其中，接口件包括一个离子膜，所构造的离子膜使得被选出的离子从副液流流至主液流，其中，所述离子膜至少基本上可渗透副液流的流体。
70.根据权利要求57所述的装置，该装置还限定一种处理工具，该处理工具包括所述反应容器，该装置还包括具有内封闭空间的一个箱体；在封闭空间中的一个转移装置，该转移装置具有一个末端操作器，以操纵箱体中的微型电子工件；所述处理站在所述内封闭空间中。
71.根据权利要求70所述的装置，其中，反应容器还包括一个主液流导引件，该主液流导引件包括一个第一隔板，该第一隔板具有多个第一孔，至少主液流可通过所述第一孔；在所述隔板下游的一个第二隔板，所述第二隔板具有多个第二孔，主液流在流过所述第一孔后可流过所述第二孔。
72.根据权利要求70所述的装置，其中，反应容器的场成形单元包括布置在容器外壁中的一个绝缘壁，电极室位于绝缘壁和外壁之间，其中，副液流流过绝缘壁一侧上的电极室，而主液流则流过绝缘壁的另一侧。
73.根据权利要求70所述的装置，其中反应容器还包括与外容器相接合的一个分配器，该分配器具有一个中心出口和多个外出口，所述中心出口限定所述第一出口，而所述外出口限定所述第二出口。
74.根据权利要求70所述的装置，其中，反应容器还包括由电极下游处的场成形单元支承的一个接口件，所构造的接口件防止副液流中被选出的物质进入主液流和/或防止主液流中被选出的物质进入副液流。
75.微型电子工件电化学处理用的一种处理站，该处理站包括具有一个接触组件和多个触头的一个端头组件，所构造的接触组件将一个微型电子工件保持在处理位置上，所构造的多个触头与处理位置中的工件的一部分相接触；具有壳体的一个处理箱，所构造的壳体在其中安装所述接触组件和一个反应容器，其中，反应容器包括一个外容器，该外容器具有一个外壁；与外容器相接合的一个分配器，该分配器具有一个第一出口和至少一个第二出口，所构造的第一出口将主液流引导至所述外容器，所构造的第二出口将与主液流分离的副液流引导至外容器中；在外容器中的一个绝缘场成形单元，其与所述分配器相接合，以接收所述副液流，所构造的场成形单元容纳通过外容器的至少一部分而与主液流分离的副液流，所述场成形单元具有至少一个电极室，副液流可流过该电极室同时与所述主液流分离；电极室中的一个电极；由电极下游处场成形单元支承的一个接口件，该接口件与电极室中的副液流流体连通，所构造的接口件防止副液流中被选出的物质进入主液流。
76.根据权利要求75所述的装置，该装置还包括一个主液流导引件，该主液流导引件具有定心于公共轴线的一个环形外隔板，该外隔板具有多个第一孔；同心布置在外隔板内的一个环形内隔板，该内隔板具有多个第二孔，其中，主液流流过外隔板的第一孔，然后再流过内隔板的第二孔。
77.根据权利要求75所述的装置，该装置还包括一个主液流导引件，该主液流导引件包括定心于公共轴线的一个环形外隔板，该外隔板具有多个通常为垂直的槽；同心布置在外隔板内的一个环形内隔板，该内隔板具一个倒锥台形壁，所述倒锥台形壁具有多个相对于公共轴线倾斜向上环形延伸的径向槽，其中，主液流流过外隔板的垂直槽，然后再流过内隔板的环形槽，以沿着多个完全相反的矢量相对于公共轴线径向向内和向上喷射。
78.根据权利要求75所述的装置，其中，场成形单元包括布置在外容器外壁中的一个绝缘壁，而电极室位于绝缘壁和外壁之间，其中，副液流流过绝缘壁一侧上的电极室，而主液流流过绝缘壁的另一侧。
79.根据权利要求75所述的装置，其中，场成形单元包括在外容器中定心于公共轴线的一个第一环形壁，所述第一环形壁对所述外壁径向向内间隔开；在外容器中与第一环形壁同心的一个第二环形壁，该第二环形壁位于第一环形壁和外壁之间，其中，第二环形壁的内表面限定第一电极室的外侧，而第二环形壁的外表面则限定第二电极室的内侧；该装置还包括第一电极室中的第一环形电极及第二电极室中的第二环形电极。
80.根据权利要求75所述的装置，其中所述分配器包括一个用于接收主液流的入口；与所述入口相接合的一个环形空腔，所述环形空腔限定所述第一出口；与所述入口分开的一个充注室，用于接收所述副液流；在充注室上部中的多个上孔；在充注室下部中的多个下孔；从所述孔延伸至多个外出口的多个通道，其中所述外出口限定所述第二出口。
81.根据权利要求75所述的装置，其中，接口件包括一个过滤器，该过滤器可在副液流加入主液流之前将微粒从副液流中除去。
82.根据权利要求75所述的装置，其中，接口件包括一个离子膜，所构造的离子膜使得被选出的离子从副液流流至主液流。
83.根据权利要求75所述的装置，其中，接口件包括一个离子膜，所构造的离子膜使得被选出的离子从副液流流至主液流，其中，所述离子膜至少基本不渗透副液流的流体。
84.根据权利要求75所述的装置，其中，接口件包括一个离子膜，所构造的离子膜使得被选出的离子从副液流流至主液流，其中，所述离子膜至少基本上可渗透副液流的流体。
85.一种用于电化学处理微型电子工件的处理站，该处理站包括具有一个接触组件和多个触头的一个端头组件，所构造的接触组件将一个微型电子工件保持在处理位置上，所构造的多个触头与处理位置中的工件的一部分相接触；具有壳体的一个处理箱，所构造的壳体在其中安装所述接触组件和一个反应容器，其中，反应容器包括一个外容器，该外容器具有一个外壁；与外容器相接合的一个分配器，该分配器具有一个第一出口和至少一个第二出口，所构造的第一出口将主液流引导至所述外容器，所构造的第二出口将与主液流分离的副液流引导至外容器中；在外容器中的一个主液流导引件，其与所述分配器相接合，以接收所述主液流，并将所述主液流引导至一个工件处理部位；在外容器中的一个绝缘场成形单元，其与所述分配器相接合，以接收所述副液流，所构造的场成形单元容纳通过外容器的至少一部分而与主液流分离的副液流，所述场成形单元具有至少一个电极室，副液流可流过该电极室同时与所述主液流分离；电极室中的一个电极；由电极下游处的场成形单元支承的一个接口件，该接口件与电极室中的副液流流体连通，所构造的接口件防止副液流中被选出的物质进入主液流。
86.一种用于电化学处理微型电子工件的处理站，该处理站包括具有一个接触组件和多个触头的一个端头组件，所构造的接触组件将一个微型电子工件保持在处理位置上，所构造的多个触头与处理位置中的工件的一部分相接触；具有壳体的一个处理箱，所构造的壳体在其中安装所述接触组件和一个反应容器，其中，反应容器包括一个外容器，该外容器具有一个外壁；由外容器支承的一个第一流体管道，该第一流体管道具有一个第一入口及与该第一入口相接合的一个主液流通道，该主液流通道位于外容器中，且构造成将主液流引导向一个工件处理部位；由外容器支承的一个第二流体管道，该第二流体管道具有一个绝缘场成形单元，该场成形单元包括有至少一个电极室，所述第二流体管道容纳通过外容器的至少一部分而与主液流分离的副液流；由所述场成形单元支承的至少一个接口件，该接口件构造成防止副液流中的被选出的物质进入主液流；在接口件上游的至少一个电极室中的至少一个电极。
87.一种用于电化学处理微型电子工件的方法，该方法包括使主液流沿着第一液流路径流过一个反应容器；使副液流沿着第二液流路径流过所述反应容器，其中，所述第二液流路径通过所述反应容器的至少一部分与第一液流路径分开；对一个位置处的副液流内的电极施加电动势，在所述位置，副液流与主液流分离。
88.一种电化学处理微型电子工件的方法，该方法包括使主液流沿着第一液流路径流过一个反应容器；使副液流沿着第二液流路径流过所述反应容器，其中，将所述第二液流路径通过所述反应容器的至少一部分与第一液流路径分开；对一个位置处的副液流内的电极施加电动势，在所述位置，副液流与主液流分离；防止(a)来自副液流的物质进入主液流和/或(b)来自主液流的物质进入副液流。
89.一种电化学处理微型电子工件的方法，该方法包括使主液流沿着第一液流路径流过一个反应容器；使副液流沿着第二液流路径流过所述反应容器，其中，所述第二液流路径通过所述反应容器的至少一部分与第一液流路径分开；对一个位置处的副液流内的电极施加电动势，在所述位置，副液流与主液流分离；阻止来自副液流的物质进入主液流。
90.一种微型电子工件的电化学处理方法，该方法包括使主液流沿着第一液流路径流过一个反应容器；使副液流沿着第二液流路径流过所述反应容器，其中，所述第二液流路径通过所述反应容器的至少一部分与第一液流路径分开；对一个位置处的副液流内的电极施加电动势，在所述位置，副液流与主液流分离；只使从副液流中被选出的物质进入主液流。
全文摘要
在一种反应容器(204)中对微型电子工件进行电化学处理所用的装置和方法。反应容器包括具有外壁(222)的一个外容器(220)；将一种主液流引导至外容器中所用的一个第一出口及以将与主液流分离的一种副液流引导至外容器中所用的至少一个第二出口；布置在外容器中的一个绝缘场成形单元(500)，以接收来自第二出口的副液流，所构造的该场成形单元用于容纳与主液流分离的副液流，场成形单元具有至少一个电极室(520)，副液流可通过该电极室；布置在电极室中的一个电极(600)；由电极下游的场成形单元支承的一个接口件(700)，该接口件用于防止来自副液流中被选出的物质进入主液流。
文档编号C25D3/00GK1659315SQ02813840
公开日2005年8月24日 申请日期2002年5月30日 优先权日2001年5月31日
发明者凯尔·M·汉森, 托马斯·L·里茨多尔夫, 格雷戈里·J·威尔逊, 保罗·R·麦克休 申请人:塞米用具公司