屏蔽190(白色)和W灰色显示的阴极电解质。工件边缘图示为 191。屏蔽190可由与垂直环状环194接合的水平环192组成。替代地，水平环192可单独使用 且支撑在间隔物(spacer)上。替代地，水平环192可支撑在上杯中的弹黃上。在此设计中，当 工件往上移动远离上杯时，弹黃将屏蔽190(或128)抬起至升高位置。当工件位于靠近上杯 的最初较低位置时，支承工件的转子使屏蔽往下进入上杯中的凹口内。水平环192可设在上 杯周围的凹口或凹槽中。与图IOC的设计相比，在图IOD的设计中，环192的水平方向容许取 样电流通过垂直环194上方和下方的、曲壁与工件间的缝隙的整个高度。水平环194进一步 限制电流路径，W助于调整通过水平环192上方或下方的取样电流量。当图IOC中的屏蔽128 控制涌向晶片边缘的电流时，所有取样电流也集中于该处而从屏蔽128上方流向屏蔽128顶 部与晶片间的较小缝隙。可改变其他设计参数，W缓和此设计中对工件边缘电流取样的重 大影响。
[0064] 图9图示处理器20的外侧和用于提供处理流体进出处理器20的连接器或配件 (fittings)。参照图6及图9,阳极电解质经由入口 154提供至内部阳极电解质腔室110。阳极 电解质经由入口 148提供至外部阳极电解质腔室112。配件146是用于外部阳极电解质腔室 112的阳极电解质闲置状态再循环端口。配件150是外部阳极电解质腔室112的返回/更新端 口。配件156是内部阳极电解质腔室的返回/更新端口。如图6所示，阳极电解质经由循环狭 槽162流出内部阳极电解质腔室，且阳极电解质经由循环狭槽160流出外部阳极电解质腔 室。在闲置状态期间时，处理器含有阳极电解质但不主动处理，出口 152允许阳极电解质往 外部阴极电解质流出处理器。运将降低阳极电解质液面，使阳极电解质不接触薄膜，因而更 好地避免阴极电解质与阳极电解质的组分扩散。
[0065] 参照图5及图9,阴极电解质在内部阴极电解质腔室120中往上并放射状向外流动， 且被收集在收集环腔室122中。阴极电解质流出收集环腔室122而到达返回端口 158W用于 再循环。阴极电解质液面指示器140监测上杯76中的阴极电解质液面。在此所用的术语"阳 极电解质"和"阴极电解质"是指处理器中的电解质位置，而不一定是组成电解质的任何特 定化学物质。指示器140可连接至计算机控制器，计算机控制器控制该处理器或自动化系统 的处理器阵列。计算机控制器也可用于控制处理器20操作中的各种其他参数。如图9所示， 过量的阴极电解质经由阴极电解质排放装置142流出处理器。
[0066] 如图2、图3及图4所示，电动机184旋转头部30中的转子180。转子180适于支承工件 或晶片。转子上的接触环181电接触工件。喷嘴186可提供于头部30中且集中对准工件上方， 并支承转子180的位置。
[0067] 图14、图15及图16图示可与处理器20-起使用的电流取样电极组件200。组件200 包括环202,环202附接至外壳204。导线208(例如销线)延伸穿过薄膜管206,薄膜管206设在 环202中的凹槽216内。导线208的末端止于外壳204内且经由连接器210连接至电压源。电解 质经由入口配件212和出口配件214累抽通过薄膜管206,入口配件212和出口配件214附接 至外壳204。提供至取样组件200的电解液（"取样电解质"）可不同于提供至上杯76中的阴极 电解液。如图9及图16所示，组件200安装于上杯76顶部，并可用于改变处理器20的电流流动 特性。可快速又轻松地作为一个单元(as a unit)从上杯76移除和替换组件200。
[0068] 使用时，把通常具有导电晶种层的工件装载至头部。工件上的晶种层连接至电源， 通常为连接至阴极。若头部被装载成面朝上的位置，则将头部翻转W使转子和转子中支承 的工件面朝下。接着将头部降低至容器上，直到工件接触到容器内的阴极电解质为止。工件 与上杯76的弯曲上表面124之间的间隔会影响工件表面的电流密度均匀度。通常，工件-表 面缝隙（弯曲上表面124的任何部分与工件间的最小尺寸)为约4mm至14mm。在处理期间可改 变此缝隙。工件可被往上移动而逐渐远离表面124,或者工件可从缝隙起点（staging gap) 快速移动到缝隙终点(ending gap)。升降/旋转机构可用于升降头部及旋转或翻转头部。在 此设计中，头部被旋转成面朝上位置，W将晶片装载至头部中或从头部卸载。为进行处理， 接着将支承晶片的头部旋转成面朝下位置，头部接着往下移动而将晶片或至少晶片的下表 面放入电解液（electrolyte bath)中。
[0069] 阳极电解质被提供至内部阳极电解质腔室110中并分离进入外部阳极电解质腔室 112。阴极电解质被提供至周围供应导管84中。取样电解质被供应至入口配件212。一般通过 降低头部来移动工件W使工件接触阴极电解质。开启通往阳极70、72的电流，来自阳极的电 流流过内部与外部阳极电解质腔室110、120中的阳极电解质。阳极电解质本身如图6中的虚 线箭头指示流动。来自内部与外部阳极的电流流经阳极电解质，且分别流过内部和外部薄 膜85、86而进入上杯76的开放空间内所包含的阴极电解质中。
[0070] 在上杯76内，阴极电解质从供应导管84放射状向内流向扩散体护罩增压室87,接 着如图8A箭头指示进入扩散体74。阴极电解质从扩散体往上流动且放射状向外朝各个方向 移动越过上杯76的弯曲上表面124。阴极电解质中的金属离子沉积于工件上而在工件上形 成金属层。开启电动机184来旋转转子180和工件，使工件上沉积更均匀。大部分的阴极电解 质接着流入收集环122。小部分的阴极电解质往下流过狭槽90-104和管子92A-104A而进入 外部阴极电解质腔室78。阴极电解质接着流出处理器20。
[0071] 通常在电化学处理器中，电流倾向于流过所有可用路径，致使反应器内的电压梯 度产生所谓的漏电流Current leaks)。电流可通过阳极沟道间的诸如薄膜或通风孔/狭槽 等路径泄漏。电流也可沿着处理器部件（例如扩散体）的壁泄漏。运将造成工件表面的电流 密度变化，W致改变沉积速率，最终导致锻上工件各处的金属层具有不能接受的厚度变化， 尤其是在铜镶嵌应用中。反应器内的电压梯度在电锻开始及结束时会特别大。在高电阻晶 种层上电锻时，电流主要在内部阳极70与工件和电流取样器之间。因此，内部阳极杯和薄膜 腔室中的电压会很高(超过100伏特），而外部阳极腔室内的电压很低。即使经由相当小的漏 电流路径，如此大的电压差仍会产生大量漏电流。因此，当在薄晶种层上电锻时，使用分别 单独密封的内部与外部电流路径可改良处理器性能。运包括使用分别单独密封的薄膜。在 较厚的低电阻膜上电锻时，大量电流来自外部阳极，因而会出现与上述相反的情况。接着， 内部与外部阳极沟道或电流路径间会再次存在同样很大、但相反的电压差。
[0072] 参照图5,处理器被描绘成具有内部和外部电流通道。在此描绘中，内部电流通道 通常从内部阳极70经由内部薄膜85、扩散体74和中央阴极电解质腔室124垂直往上延伸到 工件。内部电流通道实质上可被视为圆柱管。外部电流通道可相应被视为从外部阳极72经 由外部薄膜86、外部阴极电解质腔室78及经由上杯中的开口垂直往上延伸到工件。有利地， 内部和外部电流通道被利用密封元件(例如0形环和介电材料的壁)密封及互相隔开，W减 少内部和外部电流通道间的漏电流。
[0073] 上杯76内的管子和狭槽被设计成减少电流漏入或漏出外部阳极腔室。为在电阻晶 种层上均匀电锻，金属膜内需产生较大的径向电压梯度。处理器必须匹配阴极电解质内的 径向电压梯度。因此，沿着弯曲室壁表面从中屯、到边缘将存在较大的电压梯度（由内部阳极 与晶片和取样器之间的电流驱动）。弯曲室壁中的狭槽90、92、94、96处的电压比离中屯、更远 的狭槽98、100、102、104处的电压高。因此，漏电流流入内部狭槽，然后从靠近晶片边缘的狭 槽流出回去。此电流路径是不希望的泄漏，因为它通过沿着弯曲室壁的流体路径绕过了预 期的电流路径，并降低晶片各处的径向电流密度均匀度。为最小化通过此泄漏路径的电流 量，通过使用相对较少且较长的孔桐904、924、944、964、984、1004、1024、1044使该路径电阻 变得很大。同时，运些孔桐列的相对电阻的设定不是为了相关的漏电流，而是为了确保从外 部阳极到晶片的正确的径向电流分布。各列孔桐(各径向圆）的电阻可大于5欧姆，且更特别 地为约10欧姆。狭槽宽度的选择与在电阻晶种层上电锻时沿着曲面存在的电流梯度有关。 宽狭槽会扭曲曲壁，并且不利于晶片各处的径向电流密度分布。当电流沿着壁面行进时，宽 狭槽允许电流下降流入和流出狭槽。然而，需权衡狭槽宽度，因为宽狭槽有利于避免在毯覆 膜上电锻结束时沉积凸块(bumps),该凸块可能在各狭槽下方的晶片上产生。
[0074] 如图11所示，外部狭槽100、102、104可比内部狭槽90、92、94、96、98间隔得更密。通 常，狭槽与工件的间隔越密，狭槽就会靠在一起越近，从而更好地减少工件表面的电流变 化。
[0075] 也可施加电