的美国专利申请公布N0.2010/0320609中有描述，该专利申请通过引用将其整体并入本文。
[0040]适用于本文所述的碱预处理的预润湿溶液可使用多种方法序列来制备。图6示出了用于制备含有硼酸盐缓冲剂的预润湿溶液的一个说明性方法。在操作601，提供来自聚亚烷基二醇类的化合物的水(如去离子水)溶液。接着，在操作603，将硼酸加入到该溶液中。接着，在操作605，将pH调节剂(如氢氧化钾、氢氧化钠、TMAH或NH3)加入到该溶液中，直到溶液的PH值达到所需的值。然后在操作607，所形成的溶液可以任选地脱气。在一些实施方式中，所述预润湿溶液基本上由水、缓冲化合物(例如，硼酸盐、磷酸盐、柠檬酸盐、碳酸盐或它们的组合)、来自聚亚烷基二醇类的化合物、以及PH调节剂组成，其中所述溶液的pH值被调节至所需的值。
[0041]本文提供的方法可以在被配置用于输送预润湿液体到晶片上的任何类型的装置中实施。在一些实施方式中，在不同于电镀室的单独的预润湿室中执行预处理。在其它实施方式中，在电镀室中，在电镀前进行预处理。
[0042]在一些实施方式中，在电镀前在预润湿室中将衬底预润湿，以避免气泡滞留在凹陷特征中。图7中示出了预润湿室的一种实施方式。在该实施方式中示出的预润湿室被配置用于使预润湿液体喷洒到晶片衬底上或在晶片衬底上流动持续一段时间。在图7中，在预润湿室703中用晶片支架702将晶片701保持成面朝上。在一些实施方式中，在预润湿过程中，晶片支架被配置成将晶片衬底保持在基本水平的方向上。在其它实施方式中，在预润湿过程中，晶片支架被配置成将晶片衬底保持在基本垂直的方向上。
[0043]在典型的操作中，首先通过连接到真空系统(未示出)的真空端口 709将对室703进行抽真空。这将使室中的压强减少到低于大气压的压强。在通过真空将室中的气体的大部分去除后，从喷嘴705或其他机构将预润湿液体传送到晶片表面上。在一些实施方式中，预润湿流体在接触晶片表面之前脱气，以避免气体在预润湿流体进入真空环境时释放。在预润湿流体输送过程中，可以利用马达707使晶片旋转以确保晶片完全润湿和暴露。在一些实施方式中，所述预润湿液体首先在晶片衬底的中心约3cm的范围内接触旋转晶片衬底。在预润湿之后，利用马达707使晶片以低转速旋转以去除夹带的预润湿流体，但在晶片表面上留下流体薄层。多余的预润湿流体被排出，并通过端口 711离开真空室。然后晶片被转移到电镀池(如Novellus蛤壳池)以便电镀有通过其表面上的以及其特征内的表面张力保持的预润湿流体薄层。预润湿室通常还会包括控制器713，该控制器713包括用于执行本文所描述的预润湿过程的各个方面的程序指令和/或逻辑。
[0044]在一些实施方式中，预润湿室和电镀室包含在一个模块中，该模块可包括具有程序指令的控制器，用于在预润湿已完成之后将衬底从预润湿室传送至电镀室。
[0045]图8示出了一种在其中执行电镀步骤的装置。该装置包括在其中处理衬底(例如晶片)的一个或多个电镀池。为保持清晰，图8示出了一个电镀池。为了优化自下而上的电镀，将添加剂(例如，促进剂和抑制剂)加入到电解液中；然而，具有添加剂的电解液会与阳极以不期望的方式发生反应。因此，电镀池的阳极区和阴极区有时通过隔膜分离，使得可以在每个区域中使用不同组合物的电镀溶液。在阴极区域内的电镀溶液被称为阴极电解液；并且在阳极区内的电镀溶液被称为阳极电解液。可以使用多个工程设计以将阳极电解液和阴极电解液引入电镀装置。
[0046]参考图8，示出了根据一个实施方式的电镀装置801的示意性横截面图。镀浴803包含电镀溶液(具有如本文所提供的组合物)，其以液面805示出。该容器的阴极液部适于在阴极液内接收衬底。晶片807浸入电镀溶液中，并通过例如安装在可旋转心轴811上的“蛤壳”保持夹具809保持，这使得蛤壳809能与晶片807 —起旋转。具有适合于与本发明一起使用的方面的蛤壳式电镀装置的一般说明详细记载在授权给Patton等人的美国专利6，156，167以及授权给Reid等人的美国专利6，800，187中，这些文献通过引用将其并入本文中以用于所有目的。
[0047]阳极813被布置在镀浴803内的晶片下方，并通过隔膜815 (优选离子选择隔膜)与晶片区域分隔开。例如，可使用Naf1n?阳离子交换隔膜(CEM)。阳极隔膜下面的区域通常被称为“阳极室”。离子选择性阳极隔膜815使得在电镀池的阳极区和阴极区之间能离子连通，同时防止在阳极处产生的颗粒进入晶片附近位置并污染晶片。在电镀过程中重新分配电流流动并由此改善电镀均匀性方面阳极隔膜也是有用的。在授权给Reid等人的美国专利6126798和6569299中提供了合适的阳极隔膜的详细描述，两者都通过引用基于所有目的并入本发明。例如阳离子交换隔膜之类的离子交换隔膜是特别适合于这些应用的。这些隔膜通常是由离聚物材料制成的，离聚物材料如含有磺酸基的全氟化共聚物(如Naf1n?)、磺化聚酰亚胺类、和本领域技术人员公知的适合于阳离子交换的其他材料。选择的合适的Naf 1n?膜的实例包括可得自Dupont de Nemours C0.的N324和N424隔膜。
[0048]在电镀过程中，电镀溶液中的离子被沉积在衬底上。金属离子必须扩散通过扩散边界层并进入TSV孔。协助扩散的一种典型的方式是通过由泵817提供的电镀溶液的对流流动。另外，除晶片旋转之外，也可以使用振动搅动或声波搅动构件。例如，振动换能器808可以被附接到晶片卡盘809。
[0049]电镀溶液经由泵817连续提供到镀浴803。通常，该电镀溶液向上流动透过阳极隔膜815和扩散板819至晶片807的中心，然后沿径向向外并越过晶片807。电镀溶液也可以从镀浴803的侧面提供至浴的阳极区域。电镀溶液然后溢出镀浴803到溢流储液器821中。电镀溶液然后被过滤(未示出)并返回到泵817，从而完成电镀溶液的再循环。在电镀池的某些配置中，不同的电解液通过其中包含阳极的电镀池的部分循环，同时使用微渗透隔膜或离子选择性隔膜防止与主要电镀溶液混合。
[0050]参比电极831位于单独的室833中的镀浴803的外部，该室通过来自所述主镀浴803的溢流补充。可替代地，在一些实施方式中，参比电极定位为尽可能靠近衬底表面，并且参比电极室通过毛细管或通过其他方法连接到晶片衬底的侧面或直接位于晶片衬底之下。在一些优选的实施方式中，所述装置还包括接触感测引线，该接触感测引线连接到该晶片外周并被配置成感测在晶片的外周的所述金属籽晶层的电位，但不携带任何传导至晶片的电流。
[0051 ] 参比电极831通常在期望有以受控的电位进行电镀时采用。参比电极831可以是各种常用的类型中的一种，例如汞/硫酸汞、氯化银、饱和甘汞、或铜金属。在一些实施方式中，除了所述参比电极外，可以使用与晶片807直接接触的接触感测引线，以实现更精确的电位测量(未示出)。
[0052]直流电源835可以被用于控制流动至晶片807的电流。电源835具有通过一个或多个滑环、电刷和触点(未示出)电连接到晶片807的负输出引线839。电源835的正输出引线841电连接到位于镀浴803中的阳极813。电源835、参比电极831和接触感测引线(未示出)可以被连接到系统控制器847，从而使得尤其是能够调节提供给电镀池的元件的电流和电位。例如，控制器可以允许在电位受控和电流受控的状态下电镀。该控制器可以包括程序指令，该程序指令指定需要被施加到电镀池的各种元件的电流和电压电平以及需要改变这些电平的时间。当施加正向电流时，电源835向晶片807施加偏置以使其相对于阳极813具有负电位。这导致电流从阳极813流动至晶片807。而电化学还原(例如Cu2++2e_= Cu0)发生在晶片表面(阴极)，从而导致在晶片的表面上的导电层(例如铜)的沉积。惰性阳极814可以被安装在电镀浴803内的晶片807下面，并通过将隔膜815与晶片区域分离。
[0053]该装置还可以包括用于将电镀溶液的温度保持在特定水平的加热器845。电镀溶液可用于将热传递到镀浴中的其它元件。例如，当晶片807被装入到镀浴中时，加热器845和泵817可以接通，以使电镀溶液通过电镀装置801循环，直到在整个装置中的温度变得大致均匀为止。在一个实施方式中，加热器连接到系统控制器847。系统控制器847可以被连接到热电偶以接收在电镀装置内的电镀溶液温度的反馈并确定对于额外的加热的需求。
[0054]控制器通常包括一个或多个存储器设备和一个或多个处