主電極及其形成方法

專利名稱：主電極及其形成方法
技術領域：
本發明涉及一種主電極(master electrode)和該主電極的形成方法。該 主電極可應用于如2005年11月28日提交的名稱為"多層結構的形成方法
(METHOD OF FORMING A MULTILAYER STRUCTURE)"的一件審査中 的瑞典專利申請0502538-2中所述的蝕刻方法或電鍍方法。該申請的說明書 的內容在此并入作為參考。該主電極與名稱為"電極和該電極的形成方法
(ELECTRODE AND METHOD OF FORMING THE ELECTRODE)"的一件 審查中的瑞典專利申請0502539-2中所述的主電極相似。該申請的說明書的 內容在此并入作為參考。該主電極適用于制造包括單層或多層的微米結構和 納米結構的器件。該主電極可用于制造印刷布線板(printed wiring boards, PWB)、印刷電路板(printed circuit boards, PCB)、微電子機械系統(micro electro mechanical systems, MEMS)、集成電路(integrated circuit, IC)互 連、上述IC互連、傳感器、平板顯示器、磁性和光學存儲設備、太陽能電 池、以及其它的電子設備。通過使用該主電極，可以制造導電聚合物中的各 種結構、半導體中的各種結構、金屬中的各種結構、以及其它結構。
背景技術：
WO 02/103085涉及一種電化學圖案復制方法(ECPR)以及用于制造包 括微米結構和納米結構的器件的導電主電極的構造。由主電極所定義的蝕刻 圖案或電鍍圖案被復制到導電材料，即基底上。所述主電極與基底緊密接觸， 利用接觸蝕刻/電鍍方法將所述蝕刻/電鍍圖案直接轉移到導電材料，即基底 上。所述接觸蝕刻/電鍍方法在局部電化學室(local electrochemical cell)中 進行，所述電化學室形成于位于主電極和基底之間的封閉或開放的空腔中。
所述主電極用于與欲在其上形成結構的基底配合使用。所述主電極形成 至少一個(一般是多個)在其中發生蝕刻或電鍍的電化學室。由于主電極應 當用于多次蝕刻或電鍍過程，所以該主電極可以由耐久性材料制成。
問題在于，與其它區域相比，靠近種子層(seed layer)的接觸區域的電 化學室中(如周邊)的蝕刻速率或電鍍速率較高。
當在設置有種子層(該種子層傳導基底上的電流)的基底上進行蝕刻和 /或電鍍時，會遇到這個問題。如果種子層太薄而在種子層上形成實質性的電 位差，則在基底的整個表面上，電化學室中的電流密度不同，使得蝕刻深度 或電鍍高度不同。由于電流密度與室電壓之間為指數函數關系，該問題更加 嚴重了。

發明內容
本發明的目的是提供一種用于至少部分地消除或緩解上述問題的主電極。
根據本發明的一個方面，提供了一種系統，該系統包括設置在基底上的 主電極，該主電極包括圖案層，該圖案層至少部分為絕緣材料并且該圖案層 具有設置有多個空腔的第一表面，所述空腔中設置有導電材料，該電極導電
材料與至少一個電極電源接觸器電連接；所述基底包括上表面，該上表面與
所述第一表面相接觸或者與所述第一表面相鄰地設置，并且該上表面具有設 置在其上的導電材料或由導電材料構成的結構，該基底導電材料與至少一個
電源接觸器電連接；由此形成多個由所述空腔、所述基底導電材料和所述電 極導電材料限定的電化學室，該電化學室含有電解液；其中，所述電極導電 材料與所述電極電源接觸器之間的電極電阻、以及所述基底導電材料與所述 基底電源接觸器之間的基底電阻被調適為在各個電化學室中提供預定的電 流密度。
在一種實施方式中，所述電極電阻和基底電阻可以各自是由至少一種具 有預定比電導率的導電材料形成的，所述比電導率的定義是所述材料的厚度 除以所述材料的電阻。在所述主電極的表面上，所述比電導率可以被設置為 多樣化的。所述比電導率可以通過改變所述材料的厚度而被設置為多樣化 的。所述比電導率可以通過改變所述材料的電阻而被設置為多樣化的。所述 材料可以為摻雜的半導體材料，該半導體材料的摻雜被設置為多樣化的，以 提供所述電阻。
在一種實施方式中，所述電極導電材料可以包括盤，該盤的大小與所述 第一表面基本相同。所述盤可以由導電材料和/或半導電材料制成。所述電極 導電材料可以包括設置在各個空腔底部的空腔導電材料。所述空腔導電材料 可以為設置在所述空腔的底部的材料，并且為惰性材料。所述空腔導電材料 可以為預沉積在所述空腔中的另外的材料，并且在電鍍過程中被至少部分地 消耗掉。所述空腔導電材料可以與所述盤電接觸。
在一種實施方式中，所述盤的厚度可以基本不變。所述盤可以包括多個 比電導率不同的盤部件，該盤部件設置在彼此的頂部。
在一種實施方式中，所述電極電源接觸器可以設置在所述盤的中部。所 述電極電源接觸器可以包括幾個不連續的接觸器。所述不連續的接觸器可以 包括至少一個設置在從所述盤的中心起的半徑上的環形接觸器或環形片斷 接觸器。每個不連續的接觸器可以在電鍍或蝕刻過程中被提供有特定的電 壓。
在一種實施方式中，所述盤可以基本上為圓形。至少一個所述盤部件的 厚度可以隨著與所述盤的中心的距離而改變。
在一種實施方式中，所述基底電阻可以至少部分由種子層所提供，該種 子層設置在基底上表面的至少一部分上。所述基底電極接觸器可以設置在所 述基底種子層的周邊的至少一部分上。所述基底電極接觸器可以沿著所述基
底種子層的周邊進行設置。所述基底電極接觸器可以包括幾個不連續的接觸 器。每個不連續的接觸器可以在電鍍或蝕刻過程中被提供有特定的電壓。所 述主電極可以包括至少一個用于與所述種子層相接觸的接觸區域，以將電流 提供給所述種子層。
在一種實施方式中，所述圖案層可以包括至少一個導電材料區域，該導 電材料設置在所述第一表面的空腔之間的區域，以在電鍍或蝕刻過程中與所 述基底導電材料進行接觸，以在所述區域上提高所述基底導電材料的比電導 率。
在一種實施方式中，如果所述電極導電材料的表面上的電位差和/或所 述基底導電材料的表面上的電位差很大，則可以進行所述調適，由此所述表
面之間的所述電化學室中的電流密度差大于1%，例如大于2%。所述調適可 以使得電極導電材料的比電導率平均為所述基底導電材料的比電導率的 0.1-100倍，如0.5-20倍，例如1-10倍，如l-7倍。各個空腔可以設置有材
料，對于各個空腔，該材料的厚度是特定的。
根據另一方面，提供一種主電極，該主電極將被設置在基底上，所述主 電極包括圖案層，該圖案層至少部分為絕緣材料并且該圖案層具有設置有多 個空腔的第一表面，所述空腔中設置有導電材料，該電極導電材料與至少一 個電極電源接觸器電連接；由此將會形成多個由所述空腔、所述電極導電材 料和基底限定的電化學室；其中，相對于將要形成的基底導電材料，對所述 電極導電材料和所述電極電源接觸器之間的電極電阻進行調適，以在各個電 化學室中提供預定的電流密度。
在一種實施方式中，所述電極電阻和基底電阻可以各自是由至少一種具 有預定比電導率的導電材料形成的，所述比導電率的定義是所述材料的厚度 除以所述材料的電阻。在所述主電極的表面上，所述比電導率可以被設置為 多樣化的。所述比電導率可以通過改變所述材料的厚度而被設置為多樣化
的。所述比電導率可以通過改變所述材料的電阻而被設置為多樣化的。所述 材料可以為摻雜的半導體材料，該半導體材料的摻雜被設置為多樣化的，以 提供所述多樣化的電阻。
在一種實施方式中，所述電極導電材料可以包括盤，該盤的大小與所述 第一表面基本相同。所述盤可以由導電材料和/或半導電材料制成。所述電極 導電材料可以包括設置在各個空腔底部的空腔導電材料。所述空腔導電材料 可以為設置在所述空腔的底部的材料，并且為惰性材料。所述空腔導電材料 可以為預沉積在所述空腔中的另外的材料，并且在電鍍過程中被至少部分地 消耗掉。所述空腔導電材料可以與所述盤電接觸。
在一種實施方式中，所述盤的厚度可以基本不變。所述盤可以包括多個 比電導率不同的盤部件，所述盤部件設置在彼此的頂部。所述電極電源接觸 器可以設置在所述盤的中心。所述電極電源接觸器可以包括幾個不連續的接 觸器。所述不連續的接觸器可以包括至少一個設置在從所述盤的中心起的半 徑上的環形接觸器或環形片斷接觸器。每個不連續的接觸器在電鍍或蝕刻過 程中可以被提供有特定的電壓。
在一種實施方式中，所述盤可以基本上為圓形。所述盤部件中的至少一 個的厚度可以隨著與該盤的中心的距離而改變。各個空腔可以設置有材料， 對于各個空腔，該材料的厚度是特定的。
根據又一方面，提供了一種將材料預沉積到主電極的空腔中的方法，該 主電極包括圖案層，該圖案層含有絕緣材料并且其中形成有所述空腔，導電 電極層形成所述空腔的底部，所述導電電極層具有用于與外部電源進行電連 接的接觸部分，該方法包括在支持物上設置接觸部件；將所述主電極設置 在所述接觸部件上，以在所述接觸部件和所述導電電極層之間通過至少兩個 接觸部分形成電接觸；將待沉積到所述空腔中的材料構成的電鍍陽極設置到 所述主電極上，由此形成由所述空腔、所述基底導電層和所述電鍍陽極所限定的電化學室，該電化學室含有電解液；將電源連接到所述接觸部件和所述 電鍍陽極上，使電流經過所述電化學室，將材料從所述陽極轉移至作為陰極 的所述導電電極層，以將所述材料沉積到位于所述導電電極層的頂部的空腔 中。
根據再一方面，提供了一種利用主電極對基底進行蝕刻或電鍍的方法， 所述主電極包括圖案層，該圖案層至少部分為絕緣材料并且該圖案層具有設 置有多個空腔的第一表面，所述空腔中設置有導電材料，該電極導電材料與 至少一個電極電源接觸器電連接，該方法包括將所述主電極設置到支持物 上；給所述空腔提供電解液；將基底設置到所述主電極上，該基底包括上表 面，該上表面與所述第一表面相接觸或者與所述第一表面相鄰地設置，并且 該上表面具有設置在其上的導電材料或由導電材料構成的結構，該基底導電 材料與至少一個電源接觸器電連接，由此形成多個由所述空腔、所述基底導 電材料和所述電極導電材料限定的電化學室，該電化學室含有電解液；將電 源連接到所述電極電源接觸器和所述基底電源接觸器上，使電流經過所述電 化學室，將材料在所述主電極與所述基底之間進行轉移；由此，該方法還包 括選擇比電導率與所述基底導電材料相適應的主電極。


通過以下結合附圖對一些實施方式進行的詳細描述可以看出本發明的 進一步的目的、特征和優點，其中
圖1 (a)至1 (d)為由導電載體或半導電載體形成主電極的一些方法 步驟的橫截面示意圖2 (a)至2 (d)為由不導電載體形成主電極的一些方法步驟的橫截 面示意圖3 (a)至3 (e)為由在圖案中添加有導電電極層的導電載體形成主
電極的一些方法步驟的橫截面示意圖4 (a)至4 (e)為形成主電極的一些方法步驟的橫截面示意圖，該 主電極具有設置于所述載體中的圖案；
圖5為其中圖案的空腔較深的主電極的橫截面示意圖6 (a)至6 (c)為形成主電極的一些方法步驟的橫截面示意圖，該 主電極具有結合絕緣圖案層的粘合層；
圖7 (a)和7 (b)分別為設置于大基底上的主電極的橫截面示意圖和 俯視圖7 (c)分別為設置有一個或幾個凹槽的主電極的橫截面示意圖，圖7 (d)至7 (e)為設置有一個或幾個凹槽的主電極的俯視圖7 (f)至7 (i)為主電極的橫截面示意圖，該主電極具有與基底進行 接觸的接觸區域；
圖8 (a)和8 (b)為一種實施方式中主電極和種子層上的電位分布圖， 圖8 (c)為表示該實施方式中的電流分布圖9 (a)和9 (b)為另一種實施方式中主電極和種子層上的電位分布 圖，圖9 (c)為表示該實施方式中的電流分布圖10 (a)和10 (b)為再一種實施方式中主電極和種子層上的電位分 布圖，圖10 (c)為表示該實施方式中的電流分布圖11 (a)和11 (b)為又一種實施方式中主電極和種子層上的電位分 布圖，圖U (c)為表示該實施方式中的電流分布圖12為幾個電化學室中的導電通路的橫截面放大示意圖13 (a)和13 (b)為橫截面示意圖，其中，開始時，基底是凹面的；
圖14 (a)和14 (b)為與圖13 (a)和13 (b)類似的橫截面示意圖， 其中，開始時，基底是凸面的；
圖15 (a)至15 (e)為主電極具有位于圖案層中的三維空腔的實施方
式的橫截面示意圖16 (a)至16 (c)為主電極具有位于圖案層中的三維空腔的另一種 實施方式的橫截面示意圖17 (a)至17 (b)為主電極具有不同深度的空腔的實施方式的橫截 面示意圖，所述主電極的預沉積材料的分布不均勻；
圖18 (a)至18 (b)為主電極具有不同深度的空腔的另一種實施方式 的橫截面示意圖，所述主電極的預沉積材料的分布不均勻；
圖19 (a)為具有幾個接觸部分的主電極的橫截面示意圖，圖19 (b) 為圖19 (a)的主電極的平面示意圖20 (a)至20 (b)為極性模式中的電化學室和電流分布的橫截面示 意圖，圖21 (a)至21 (b)為線性模式中的電化學室和電流分布的橫截面 示意圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖描述本發明的一些實施方式。描述這些實施方式的目的 是為了使本領域技術人員能夠實施本發明并公開最佳方案。然而，這些實施 方式不對本發明構成限制，而不同特征的其它組合也可能在本發明的范圍之 內。
當在設置有種子層(該種子層對基底上的電流進行傳導)的基底上進行 蝕刻和/或電鍍時，在種子層上產生實質性的電位差，尤其是種子層較薄時和 蝕刻/電鍍的電流較高時。如果由于種子層上的電位差而導致電化學室的電位 差超過約1%，則電化學室中的電流密度的差異程度將使形成的蝕刻/電鍍結 構中出現可觀察到的高度差。由于電流密度與室電壓之間為指數函數關系， 該問題更加嚴重了。 1%的室電壓差異所引起的結構高度差異大于1%。
當基底上的種子層較薄時，這個問題更嚴重。在本說明書中，我們將使 用比電導率的概念，所述比電導率為導電層的厚度(h)除以其電阻率(p)。
厚度小于lpm的銅層可能存在這個問題。這樣的薄層的比電導率為約58Q—1。
在比電導率低于約ioooa1，如低于約iooa1，例如低于約20Q"時，我
們觀察到了這種現象。
已經在約0.1A/dn^至約100A/dr^的電流密度下進行了這樣的觀察。 對于不同的接觸幾何條件，所述問題也會不同。在基底中，種子層通常
只能接觸到基底的周邊。如果基底的其它地方也能夠接觸到，例如通過孔 (via)，則可以消除或減小電位差。
有時候，基底上的導電結構有助于提高比電導率，從而減輕該問題。 下面給出一些實施方式來減輕該問題。因此，設計用于形成電化學室的
主電極，由此主電極在一定程度上模擬電化學室的電位差。 這可以通過不同方式的主電極來實現。
可以使主電極的比電導率適應于基底的導電層的比電導率。因此，主電 極的比電導率應當為基底的導電層的比電導率的約0.1-100倍，如0.5-20倍， 如1-10倍。
在基底的薄種子層在其周邊上被接觸、并且主電極在中心處被接觸的極 性幾何形狀(polargeometry)中，主電極的比電導率應當為基底的導電層的 比電導率的約1-10倍，如約3-8倍，如約5-7倍。
在基底的薄種子層在其一側被接觸、并且主電極在另一側被接觸的線性 幾何形狀(linear geometry)中，主電極的比電導率應當為基底的導電層的 比電導率的約0.2-10倍，如約0.5-5倍，如約0.8-1.2倍。
可以通過改變導電材料的厚度或改變該材料的電阻率來使主電極的整 個表面上的比電導率多樣化。例如，可以通過在整個表面上以不同的程度摻 雜半導體材料如硅來使所述電阻率多樣化。摻雜率決定所述電阻率。
在主電極在中心處被接觸的實質性的中心或極性布局中，中間的比電導
率將會高并且朝周邊降低。
解決所述問題的另一種方式是模擬基底上的電流密度分布，使主電極的 整個表面上具有幾個接觸部分并且給所述接觸部分供應不同電位的電壓。用 這種方法，可以降低基底的整個表面上的電化學室電位差的波動。
通過將幾個接觸部分和主電極的不同比電導率結合使用，可以控制各個 室的電流密度。
在一些實施方式中，期望使基底的整個表面上的電流密度多樣化。在這 種情況下，可以將幾個接觸部分的方式和主電極導電材料具有的不同的比電 導率或調適的比電導率的方式結合使用來得到想要的電流分布。
根據選定的基底的條件對所述主電極進行調適。然而，在用空腔中的預 沉積的陽極材料進行電鍍的過程中，可能由于電鍍陽極(如陽極板、陽極片 或陽極球)的電化學沉積而發生預沉積。如果電極導電材料的電導率較低， 則存在這樣的風險，即距離主電極的中心接觸部分較遠的空腔中的預沉積較 少，特別是陽極較厚并且導電率較高時。為了消除這種現象，可以使主電極 具有幾個接觸部分或使主電極以大面積接觸，從而降低預沉積速度的差異。 因此，可以將特定的接觸部分用于預沉積，而將其它接觸部分用于電鍍過程。
各個電化學室中的電流密度取決于陽極與陰極之間的距離，特別是當用 于電化學室的電解液的電導率較低時或者當所用的電流密度較高如接近極 限電流時。因此，可以通過各個室中的材料厚度來控制電化學室之間的電流 密度分布。
上述原理可以體現在如上所述的主電極中。下面給出關于主電極以及主 電極的形成方法的一般性說明。描述一些能夠用于制備一種或多種材料的單 層或多層結構的主電極的形成方法，包括利用如下所述的電化學圖案復制 (ECPR)技術。該方法一般包括形成包括載體的主電極，所述載體的至 少一些部分是導電的/半導電的；形成導電電極層，該導電電極層在EPCR
電鍍中用作陽極，在EPCR蝕刻中用作陰極；和形成絕緣圖案層，該絕緣圖 案層限定所述空腔，在ECPR過程中，EPCR蝕刻或電鍍在所述空腔中進行； 使外部電源與所述的載體的導電部分和/或與導電電極層之間可以電接觸。
所述主電極包括至少一個用于形成電化學室的空腔。盡管可以存在單獨 的室，但是一般使用許多室。因此，可以認為主電極的表面的室密度為例如 1-50%，表示室占主電極的總表面的1-50%。主電極的橫向尺寸可以為幾十 毫米或幾百毫米，甚至是幾千毫米，所述空腔可以為微米級或納米級。
利用ECPR技術，所述主電極將用于制備單層或多層結構，所述ECPR 技術包括以下三個步驟，艮P:
a) 將主電極與基底(如基底的種子層)接觸，以形成多個電化學室；
b) 通過蝕刻在所述種子層中形成結構，或者通過電鍍在所述種子層上 形成結構；和
c) 將所述主電極和所述基底分開。
在步驟(a)中，在電解液的存在下，將包括導電電極層和絕緣圖案層 的主電極與基底的導電頂層或種子層緊密地物理接觸，所述導電電極層為至 少一種材料，該材料一般為惰性的(如鉑或金)，并且可以被提供有預沉積 的材料(如銅或鎳)。通過這種方法，形成填充有電解液的電化學室。所述 室由主電極上的絕緣結構的空腔、主電極的導電電極層或預沉積的陽極材 料、以及基底的導電頂層所限定。
所述種子層可以包括一層或幾層的下列材料金屬，如Ru、 Os、 Hf、 Re、 Rh、 Cr、 Au、 Ag、 Cu、 Pd、 Pt、 Sn、 Ta、 Ti、 Ni、 Al;上述金屬的合 金；Si;其它材料，如W、 TiN、 TiW、 NiB、 NiP、 NiCo、 NiBW、 NiM-P、 W、 TaN、 Wo、 Co、 CoReP、 CoP、 CoWP、 CoWB、 CoWBP;導電聚合物， 如聚苯胺(polyaninline);焊接材料，如SnPb、 SnAg、 SnAgCu、 SnCu， 所述SnCu如蒙耐合金(monel)和坡莫合金(permalloy);和/或它們的組
合。在用于ECPR過程之前，可以對基底的種子層進行清洗和活化。清洗的 方法可以包括使用有機溶劑和/或無機溶劑，所述有機溶劑的例子包括丙酮或 醇；所述無機溶劑的例子包括硝酸、硫酸、磷酸、鹽酸、醋酸、氫氟酸、強 氧化劑、和/或去離子水，所述強氧化劑的例子包括過氧化物、過硫酸鹽和氯 化鐵。也可以通過施用氧等離子體、氬等離子體和/或氫等離子體，或者通過 機械去除雜質，進行清洗。可以用去除氧化物的溶液對種子層的表面進行活 化，例如硫酸、硝酸、鹽酸、氫氟酸、磷酸和蝕刻劑，所述蝕刻劑的例子包 括過硫酸鈉、過硫酸銨、過氧化氫、氯化鐵、和/或其它含有氧化劑的溶液。
將主電極與基底的頂層緊密接觸的方法包括將主電極的絕緣圖案與基 底上的圖案層對齊。該步驟可以包括使用主電極的正面或背面的對齊標記， 主電極的對齊標記能夠與基底上的對齊標記對齊。所述對齊步驟可以在施加 電解液之前或之后進行。在將主電極與基底接觸之前，可以事先將預沉積的 陽極材料設置在位于絕緣圖案層的空腔中的所述導電電極層上。在將主電極 與基底接觸之前，可以預先以將主電極空腔中的預沉積的陽極材料進行清洗 和活化，清洗和活化的方法與基底種子層的相同。
所述電解液包括適用于電化學蝕刻和/或電鍍的陽離子和陰離子的溶 液，例如常規的電鍍液。例如，當ECPR蝕刻或電鍍的結構為銅時，可以使 用硫酸銅電解液，如酸性硫酸銅電解液。所述酸性可以包括pH小于4，例 如pI^2-4。在一些實施方式中，可以使用添加劑如抑制劑、流平劑和/或加 速齊U，例如聚乙二醇(PEG)和氯離子禾口/或二(3-硫代丙基)二硫化物(SPS)。 在另外的實例中，當ECPR蝕刻或電鍍的結構為鎳時，可以使用瓦特電解液 (Watt's bath)。適用于ECPR蝕刻或電鍍的結構的不同材料的電解液體系 在以下文獻中，尋至lj描述Lawrence J. Dumey, et. al., Electroplating Engineering Handbook, 4th ed., (1984)。
在第二步驟(b)中，使用外部電源將電壓施加到主電極和基底的種子
層上，以在由主電極的空腔所限定的各個電化學室的內部以及基底的頂層同
時進行電化學過程，從而利用ECPR蝕刻或電鍍形成導電材料的結構。
當施加電壓的方式使基底上的種子層為陽極且主電極中的導電電極層 為陰極時，種子層的材料溶解，同時該材料沉積到主電極的空腔內部。通過 溶解所述種子層而形成的凹槽將種子層的剩余結構分開。由剩余的種子層所 形成的結構為主電極的絕緣圖案層的空腔的負片圖案(negative image)，這 些結構在下文中被稱作"ECPR蝕刻結構"。
當施加電壓的方式使主電極中的導電電極層為陽極且基底上的種子層 為陰極時，主電極的空腔內的預沉積的陽極材料溶解，同時在充滿電解液的 空腔中，該材料沉積到基底的導電層上。由沉積在基底的導電層上的材料所 形成的結構為主電極的絕緣圖案層的空腔的正片圖案(positive image)，這 些結構在下文中被稱作"ECPR電鍍結構"。
所述ECPR蝕刻結構或ECPR電鍍結構可以包括導電材料，如金屬或合 金，例如Au、 Ag、 Ni、 Cu、 Sn、 Pb、禾口/或SnAg、 SnAgCu、 AgCu、禾口/或 它們的組合，例如Cu。
在一種實施方式中，通過利用作為陽極的材料的ECPR蝕刻并將所述材 料沉積到作為陰極的導電電極上，將所述陽極材料預沉積到主電極的空腔 中，所述導電電極位于主電極的絕緣圖案層的空腔中。在其它實施方式中， 通過將所述材料選擇性地用常規的電鍍、非電解鍍、浸鍍、化學氣相沉積 (CVD)、有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)、(帶電的)顆粒涂布、化 學接枝和/或電接枝到所述導電電極層上，對所述陽極材料進行預沉積，所述 導電電極層位于主電極的絕緣圖案層的空腔中。
可以以提高所述蝕刻結構和/或電鍍結構的均勻性和/或性能的方式施加 電壓。施加的電壓可以為直流(DC)電壓、脈沖電壓、方形脈沖電壓(square pulsed voltage)、逆脈沖電壓、和/或它們的組合。
可以通過選擇所施加的電壓波形、振幅和頻率的最優化的組合，提高所 述蝕刻結構和/或電鍍結構的均勻性。可以通過監測時間和經過主電極的電流 來控制蝕刻深度或電鍍厚度。如果電極的總面積已知，則可以由經過電極面 積的電流來預測電流密度。電流密度與蝕刻速度或電鍍速度有關，因此可以 由蝕刻或電鍍的速度和時間來預測蝕刻深度和電鍍高度。
在一些實施方式中，在達到溶解的陽極材料的底表面之前，通過斷開所 施加的電壓，結束蝕刻或電鍍過程。對于蝕刻過程，這意味著當覆蓋下面的 .基底層的種子層中的蝕刻凹槽的底部仍留有層時，停止該過程。否則種子層 的某些部分的電連接可能會有中斷的危險。對于電鍍過程，這意味著當仍留
有如5-50%的預沉積的陽極材料層覆蓋導電電極層時，停止該過程。否則， 相應電化學室中的電流分布可能不均勻。
在一些實施方式中，電鍍結構的預期高度明顯小于預沉積的陽極材料的 厚度。這意味著在必須預沉積新的陽極材料之前，可以將幾層結構電鍍到一 個或幾個基底上。在一些實例中，預沉積的材料的厚度可以為電鍍結構的厚 度的至少兩倍。
在一些實施方式中，可以直接地在彼此上施用多層ECPR電鍍結構。 在第三步驟(c)中，在形成ECPR蝕刻或電鍍結構后，以使對主電極 的損傷或者對基底的ECPR蝕刻或電鍍結構的損傷最小化的方式將主電極與 基底分開。該方法可以如下進行將基底保持在固定的位置并以與基底表面 垂直的方向移動所述主電極，或者，將主電極保持在固定的位置并以與主電 極表面垂直的方向移動所述基底。在其它實施方式中，為了使分離更容易進 行，可以以不太平行的方式進行分離。在ECPR蝕刻或電鍍步驟之后，可以 使用去除方法將沉積在主電極的空腔內的剩余材料去除掉，所述去除方法包 括施用適用于溶解剩余材料的濕式蝕刻化學品。例如，各向異性蝕刻方法還 可以與干式蝕刻方法(如離子濺射法、反應離子蝕刻(RIE)、等離子體輔
助蝕刻、激光消融、離子研磨) 一起使用。在一些實施方式中，所述去除方 法包括干式蝕刻方法和濕式蝕刻方法的組合。在一些實施方式中，還可以通
過分別在任何陰極和/或作為替代品的基底上進行常規電鍍和/或ECPR電鍍 來除去剩余的材料。在一些實施方式中，在將主電極用于另一個ECPR蝕刻 步驟之前，或者在將新的材料預沉積到主電極的空腔內而用于ECPR電鍍步 驟之前，進行所述去除。或者，在電鍍過程中，對于多個工序，預沉積的材 料的一部分可以只用于單個工序，而預沉積的材料的其它部分可以用于下一 個工序。或者，在蝕刻過程中，沉積在陰極即主電極上的材料可以不必在各 個工序之間被除去，但是可以在第二個工序和第三個等工序之間被除去。 主電極的形成方法的三種實施方式一般包括如下步驟
1、 提供絕緣載體或導電/半導電載體；
2、 在所述載體的至少一些部分上設置導電電極層；
3、 在所述導電電極層的至少一些部分上設置絕緣層。 或者
1、 提供絕緣載體或導電/半導電載體；
2、 在所述載體的至少一些部分上設置絕緣圖案層；
3、 在所述載體的沒有被絕緣圖案層覆蓋的選定部分上設置導電電極層。 或者
1、 提供導電/半導電載體，并在該載體上形成圖案；
2、 在所述形成有圖案的載體的至少一些部分上設置絕緣圖案層；
3、 在所述形成有圖案的載體的沒有被絕緣圖案層覆蓋的選定部分中設 置導電電極層。
在ECPR蝕亥U、 ECPR電鍍、預沉積、清洗和/或去除方法中，用于暴露 于化學環境和/或電化學環境中的主電極的一部分的材料一般對所述化學環 境和/或電化學環境中的溶解和氧化具有耐受性。
在一種實施方式中，所述導電電極層被設置于所述載體上，所述絕緣圖 案層被設置于導電電極層上。
在另一種實施方式中，所述絕緣圖案層被設置于所述載體上，所述導電 電極層被設置于位于絕緣圖案層的空腔內的載體的至少一部分上。
在又一種實施方式中，在所述載體中形成有凹槽，所述絕緣圖案層設置 于載體的沒有設置凹槽的區域，而所述導電電極層設置于載體的沒有被絕緣 圖案層所覆蓋的凹槽的底部及壁上。
所述載體可以包括一層或幾層如下材料
至少一種導電/半導電材料；或者
至少一種導電/半導電材料和至少一層絕緣材料。
所述載體的所述層可以為柔性層和/或硬質層和/或柔性層與硬質層的組 合。在一些實施方式中，所述的載體的硬度足以在施加力量以使主電極與基
底接觸時避免明顯向下彎曲至所述絕緣圖案的空腔中，從而在ECPR蝕刻和 /或ECPR電鍍過程中避免載體與基底之間的短路接觸。例如，當施加所需的 壓力時，載體向下彎曲的距離應當小于空腔高度的50%，例如小于25%,如 小于10%，例如小于1。/。。在一些實施方式中，所述載體的柔韌度足以在ECPR 蝕刻和/或ECPR電鍍過程中施加力量以使主電極與基底接觸時補償基底的 起伏度和/或不均勻度。在某些情況下，載體至少與基底一樣柔韌。例如，基 底可以為玻璃、石英或硅晶片。在該實例中，主電極載體的柔韌度可以分別 與玻璃、石英或硅晶片的柔韌度相同或者比玻璃、石英或硅晶片的柔韌度更 咼。
導電/半導電材料可以為以下材料導電聚合物、導電漿料、金屬、Fe、 Cu、 Au、 Ag、 Pt、 Si、 SiC、 Sn、 Pd、 Pt、 Co、 Ti、 Ni、 Cr、 Al、銦錫氧化 物(ITO) 、 SiGe、 GaAs、 InP、 Ru、 Ir、 Re、 Hf、 Os、 Rh、合金、含磷合 金、SnAg、 PbAg、 SnAgCu、 NiP、 AuCu、硅化物、不銹鋼、黃銅、導電聚
合物、焊接材料、和/或它們的組合。絕緣層可以包括氧化物，如Si02、 A1203、 Ti02、石英、玻璃；氮化物，如SiN;聚合物，聚酰亞胺、聚氨酯、
環氧聚合物、丙烯酸酯聚合物、聚二甲基硅氧垸(PDMS)、(天然)橡膠、 硅樹脂、漆、彈性體、腈橡膠、三元乙丙橡膠(EPDM)、氯丁橡膠、聚四 氟乙烯(PFTE)、聚對苯二甲撐、和/或如下所述的用于所述絕緣圖案層的 其它材料。
在一種實施方式中，載體包括至少部分被絕緣材料涂層覆蓋的導電/半 導電盤。可以設置所述絕緣材料涂層，使得它覆蓋了所述導電/半導電盤的除 了前面和背面的中心部分以外的所有部分。所述絕緣材料涂層可以通過以下 方法來設置熱氧化、等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)、物理氣相沉 積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、火焰水解沉積(FHD)、電學陽極氧 化、原子層沉積(ALD)、旋轉涂布、噴涂、輥涂、粉末涂覆(powder-coating)、 膠粘、熱解、通過其它合適的涂布方法粘結、和/或它們的組合。絕緣材料涂 層可以被選擇性地設置于所述導電/半導電盤的預定的區域，或者將絕緣材料 涂層設置于整個導電/半導電盤，然后除去選定區域的絕緣材料涂層。例如， 所述絕緣材料涂層可以通過蝕刻方法被去除，例如使用蝕刻掩膜來保護絕緣 材料涂層應該完好的區域、和/或利用機械去除方法。
所述蝕刻方法可以為干式蝕刻和/或濕式蝕刻。所述濕式蝕刻通過施用 能夠溶解待蝕刻的材料的液態化學物質而進行，所述化學物質通常包括強氧 化化學物質，如強堿等。例如，可以用緩沖的、稀釋的或濃縮的氫氟酸來蝕 刻Si02。所述干式蝕刻可以包括離子濺射、反應離子蝕刻(RIE)、等離子 體輔助蝕刻、激光消融、離子研磨。蝕刻掩膜的圖案可以用平版印刷方法制 得，例如照相平版印刷術、激光平版印刷術、電子束平版印刷術、納米壓印 (nanoimprinting)、和/或其它適用于使蝕刻掩膜具有圖案的平版印刷方法。 所述蝕刻掩膜可以為聚合物材料，例如用于所述平版印刷方法的抗蝕劑，如
薄膜光致抗蝕劑、聚酰亞胺、BCB、和/或厚膜抗蝕劑。蝕刻掩膜還可以為含 有以下材料的硬掩膜SiN、 SiC、 Si02、 Pt、 Ti、 TiW、 TiN、 Al、 Cr、 Au、 Ni、其它硬質材料、和/或它們的組合。所述硬質掩膜通過所述平版印刷方法 形成圖案，然后選擇對硬質掩膜的未被圖案化的平版印刷掩膜所覆蓋的區域 進行蝕刻。所述機械去除方法可以包括拋光、研磨、鉆孔、切除、噴砂或流 體噴砂、和/或它們的組合。
在另一種實施方式中，載體包括至少部分為導電/半導電材料的絕緣盤。 在這種情況下，導電/半導電部分可以設置于絕緣盤的中心。在一種實施方式 中，載體是通過在絕緣材料盤的選定區域中形成空腔并在該空腔中設置導電 /半導電材料而形成的。所述絕緣盤中的空腔可以通過所述濕式蝕刻方法、所 述干式蝕刻方法和/或所述機械去除方法而形成。所述蝕刻掩膜可以用于形成 空腔的方法中，所述蝕刻掩膜可以通過所述平版印刷方法形成圖案。在空腔 中設置所述導電/半導電材料的方法可以為PVD、 CVD、濺射、非電鍍沉積、 浸漬沉積、電鍍沉積、機械放置、焊接、膠粘、其它合適的沉積方法、和/ 或它們的組合。在一些實施方式中，可以在載體上進行平面化步驟，以提高 平面度并降低表面粗糙度。
所述導電電極層可以包括一層或多層導電/半導電材料。例如，導電電 極層可以含有Fe、 Cu、 Sn、 Ag、 Au、 Pd、 Co、 Ti、 Ni、 Pt、 Cr、 Al、 W、 ITO、 Si、 Ru、 Rh、 Re、 Os、 Hf、其它金屬、合金、含磷合金、SnAg、 SnAgCu、 CoWP、 CoWB、 CoWBP、 NiP、 AuCu、硅化物、石墨、不銹鋼、導電聚合 物、焊接材料和/或它們的組合。導電電極層可以通過以下方法設置于載體上 ALD、金屬有機化學氣相沉積(MOCVD) 、 PVD、 CVD、濺射、非電鍍沉 積、浸漬沉積、電鍍沉積、電接枝、其它合適的沉積方法、和/或它們的組合。 在一些實施方式中，通過使用以下方法，所述導電電極層可以選擇性地沉積 于導電/半導電表面非電鍍沉積、電鍍沉積、浸漬沉積、電接枝、化學接枝、選擇性CVD、禾口/或選擇性MOCVD。
在一些實施方式中，所述導電電極層經過熱方法處理。所述熱方法可以 在高度真空、合成氣體、氫氣、氮氣、氧氣含量低的氣體環境、和/或它們的 結合中進行。所述熱方法可以為退火(例如，快速熱退火(RTA))、熔爐 處理、電爐處理、和/或它們的組合。在某些實施方式中，通過降低內部應力 和/或與所述載體的接觸阻力，所述熱方法可以提高導電電極層與載體之間的 粘附力、和/或提高主電極的電學性能和/或機械性能(如硬度和/或耐磨性)。 在一些實施方式中，導電電極層是通過設置幾層至少一種材料并在設置下一 層之前用所述熱方法處理至少一層而形成的。
在一種實施方式中，在設置所述導電電極層之前，將粘合層設置于載體 的至少某些部分上。所述粘合層可以含有一種或幾種提高導電電極層與載體 之間的粘附力的材料。所述粘合層可以含有導電材料，例如Pt、 Al、 Ni、 Pd、 Cr、 Ti、 TiW，或絕緣材料，例如AP-3000 (Dow Chemicals)、 AP-100 (Silicon Resources)、 AP-200 (Silicon Resources)、 AP-300 (Silicon Resources)、硅烷(如 六甲基二硅胺烷(HMDS))、和/或它們的組合。如果需要，粘合層沒有覆 蓋所述載體的所有區域，以能夠與所述載體電連接，例如當粘合層絕緣時。 或者，可以將粘合層設置成覆蓋整個載體，然后在導電電極層與載體需要電 連接的區域除去某些部分，例如正面的中心。在某些實施方式中，粘合層還 可以起到催化層的作用，以促進或改善導電電極層的沉積。可以利用沉積方 法設置粘合層，例如電鍍、旋轉涂布、噴涂、浸漬涂布、分子氣相沉積(MVD)、 ALD、 MOCVD、 CVD、 PVD、濺射、非電鍍沉積、浸漬沉積、電接枝、化 學接枝、和/或其它適于粘合材料的沉積方法。
所述絕緣圖案層可以包括一層或幾層具有圖案的電絕緣材料。可以利用 使絕緣圖案層的表面粗糙度較低且厚度均勻度較高的方法來設置該層。在一 些實施方式中，絕緣圖案層可以通過以下方法設置熱氧化、熱氮化、PECVD、
PVD、 CVD、火焰水解沉積(FHD) 、 MOCVD、電化學陽極氧化、ALD、 旋轉涂布、噴涂、浸漬涂布、幕式淋涂、輥涂、粉末涂覆、熱解、膠粘、粘 結、其它沉積技術、和/或它們的結合。
在一種實施方式中，在將絕緣圖案層設置于載體之前，設置粘合層。所 述粘合層可以含有至少一層的至少一種提高絕緣圖案層與載體的表面之間 的粘合性質的材料。所述粘合層可以含有絕緣材料或導電材料。例如所述粘 合層可以含有Pt、 Ni、 Al、 Cr、 Ti、 TiW、 AP-3000 (Dow Chemicals)、 AP-100 (Silicon Resources)、 AP-200 (Silicon Resources)、 AP-300 (Silicon Resources)、 硅烷(如HMDS)、底部防反射涂層(BARC)材料、和/或它們的組合。可 以利用以下方法設置粘合層例如PECVD、 PVD、 CVD、 MOCVD、 ALD、 旋轉涂布、噴涂、輥涂、粉末涂覆、和/或它們的組合。
在一些實施方式中，可以在設置的絕緣圖案層上進行平面化步驟，以得 到更平整的表面。可以在使絕緣圖案層具有圖案之前完成所述平面化步驟。 所述平面化步驟可以包括蝕刻和/或拋光方法如化學機械拋光(CMP)、研 磨(lapping)、接觸平面化(CP)、和/或干式蝕刻方法，如離子濺射、反 應離子蝕刻(RIE)、等離子體輔助蝕刻、激光消融、離子研磨和/或其它平 面化方法，和/或它們的組合。
絕緣圖案層可以含有有機化合物(如聚合物)，以及無機化合物(如氧 化物和/或氮化物)。例如，所用的聚合物材料可以為聚酰亞胺、硅氧烷改 性的聚酰亞胺、BCB、 SU-8、聚四氟乙烯(PTFE)、硅樹脂、彈性體聚合 物、電子束抗蝕劑(如ZEP(Sumitomo))、光致抗蝕劑、薄膜抗蝕劑、厚膜 抗蝕劑、聚環狀石蠟、聚降冰片烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯
(PMMA) 、 BARC材料、卸下層(Lift-Off-Layer， LOL)材料、PDMS、 聚氨酯、環氧聚合物、氟橡膠、丙烯酸酯聚合物、(天然)橡膠、硅樹脂、 漆、丁腈橡膠、三元乙丙橡膠(EPDM)、氯丁橡膠、聚四氟乙烯(PFTE)、
聚對苯二甲撐、氟代亞甲基氰酸酯、無機-有機混合聚合物、(氟化的和/或 氫化的)無定形碳、其它聚合物、和/或它們的組合。例如，所用的無機化合
物可以為有機摻雜的硅玻璃(OSG)、氟摻雜的硅玻璃(FSG) 、 PFTE/ 硅化合物、原硅酸四乙酯(TEOS) 、 SiN、 Si02、 SiON、 SiOC、 SiCN: H、 SiOCH材料、SiCH材料、硅酸鹽、二氧化硅基材料、硅倍半氧烷(SSQ)基 材料、甲基-硅倍半氧烷(MSQ)、氫-硅倍半氧垸(HSQ).、 Ti02、 A1203、 TiN、和/或它們的組合。絕緣圖案層材料可以具有易于進行圖案化過程(平 版印刷術和/或蝕刻)的性質，與下面的層的粘附性好，機械耐久性好，和/ 或在ECPR過程和/或中間的清洗步驟和/或去除步驟中是惰性的。
在一些實施方式中，絕緣圖案層的圖案(空腔)是通過使用包括平版印 刷術和/或蝕刻在內的方法而形成的。所述平版印刷術方法可以包括照相平版 印刷術、紫外光平版印刷術、激光平版印刷術、電子束平版印刷術、納米壓 印、其它平版印刷方法、和/或它們的組合。
根據ECPR蝕刻的或電鍍的結構所要求的尺寸和高度，所述絕緣圖案層 的高度可以不同。在一些實施方式中，所述絕緣圖案層的厚度可以高達幾百 微米。在其它實施方式中，絕緣圖案層可以比較薄，例如低至20納米。在 一些實施方式中，空腔的高度/寬度的比值(稱作縱橫比)小于10，例如小 于約5，例如小于約2，例如小于約l。在一些實施方式中，在上述IC應用 中，絕緣圖案層為小于約50微米，例如小于約15微米，例如小于約5微米， 并且縱橫比小于約5，例如小于約2，如小于約1。在一些實施方式中，在 IC互連應用中，例如對于IC互連總布線來說絕緣圖案層為小于約2微米， 例如對于IC互連中間布線來說絕緣圖案層為小于約500納米，例如對于IC 互連中間布線來說絕緣圖案層為小于約200納米，例如對于IC互連"Metal 1"布線來說絕緣圖案層為小于約100納米，例如對于IC互連"Metal 1"布 線來說絕緣圖案層為小于約50納米。由于所述電化學室內部沒有強制的對
流，因此最大限制電流和最大電鍍/蝕刻速率取決于電解液的性質以及電極之 間的距離即絕緣圖案層的高度。通過使用電化學蝕刻或沉積的材料的離子濃 度更高的電解液，得到更高的限制電流。此外，導電電極層與基底的種子層 之間的距離越近，則限制電流越高。然而，距離近，即絕緣圖案層薄，會增 加短路的危險。待形成的結構層的厚度可以為小于絕緣層厚度的約90%，例
如小于約50°/。，例如小于約10%。
所述蝕刻方法包括使用蝕刻掩膜來保護絕緣材料涂層應該完好的區域 和/或利用機械去除方法。所述蝕刻方法可以包括干式蝕刻和/或濕式蝕刻， 例如離子濺射、反應離子蝕刻(RIE)、等離子體輔助蝕刻、激光消融、離子研 磨。蝕刻掩膜的圖案可以用平版印刷方法制得。所述蝕刻掩膜可以為用于所 述平版印刷方法的聚合物抗蝕劑，如薄膜光致抗蝕劑、聚酰亞胺、BCB、厚 膜抗蝕劑、和/或其它聚合物等。蝕刻掩膜還可以為含有以下材料的硬掩膜 SiN、 Si02、 SiC、 Pt、 Ti、 TiW、 TiN、 Al、 Cr、 Au、 Cu、 Ni、 Ag,、 NiP、 其它硬質材料、它們的合金、和/或它們的組合。所述硬掩膜可以通過如下方 法進行設置PVD、 CVD、 MOCVD、濺射、非電鍍沉積、浸漬沉積、電沉 積、PECVD、 ALD、其它合適的沉積方法、和/或它們的組合。在一些實施 方式中，硬掩膜通過以下步驟形成圖案進行平版印刷方法，然后利用濕式 和/或干式蝕刻方法，在未被圖案化的平版印刷掩膜覆蓋的區域選擇性地對硬 掩膜進行蝕刻。
在一些實施方式中，例如當用于硬掩膜的材料為Cu、 Ni、 NiFe、 NiP、 Au、 Ag、 Sn、 Pb、 SnAg、 SnAgCu、 SnPb和/或它們的組合時，所述硬掩膜 可以包括至少一層ECPR蝕刻的或電鍍的結構。在這種情況下，可以利用其 它主電極并結合所述蝕刻方法來使主電極的絕緣圖案層具有圖案，可能不需 要其它的平版印刷方法。
在一些實施方式中，在設置所述絕緣圖案層之前，設置蝕刻停止層。所
述蝕刻停止層包括至少一層的一種或多種材料，該材料與絕緣圖案層相比受 蝕刻過程的影響更小，由此停止或減緩蝕刻過程，從而在整個絕緣圖案層上 完成蝕刻時保護下面的層。所述蝕刻停止層可以包括以下材料Ti、 Pt、 Au、
Ag、 Cr、 TiW、 SiN、 Ni、 Si、 SiC、 Si02、 Al、 InGaP、 CoP、 CoWP、 NiP、 NiPCo、 AuCo、 BLOkTM(Applied Materials)、或其它受蝕刻方法的影響較小 的材料、和/或它們的組合。
在一種實施方式中，可以對所述圖案化方法進行調整，以改變絕緣圖案 層中的圖案空腔側壁的傾斜角度。傾斜角度取決于ECPR蝕刻的或電鍍的結 構的用途。在一些實施方式中，采用接近于垂直的側壁(絕緣圖案層的側壁 與載體表面之間的傾斜角度接近于90度，垂直的意思是處于水平結構的正 交位置)，以實現特定的電學性質。這意味著側壁與電極表面的正交之間的 角度(傾斜角度)小于約1度，例如小于約0.1度。在其它實施方式中，采 用更大的傾斜角度，以改善主電極與ECPR電鍍的結構的分離方法，不對絕 緣圖案層或ECPR電鍍結構造成損害。該角度可以高達約45度，例如高達 約20度，例如高達約5度。通過改變所述傾斜角度可以改善所述分離方法， 因此傾斜角度大于0度，這意味著絕緣圖案層的空腔的頂部的敞開區域大于 底部(一般稱為"正傾斜角度")。該角度基本上不應該是負的。
在一些實施方式中，用于通過所述平版印刷方法形成絕緣圖案層的光致 抗蝕劑可以具有能夠得到垂直的側壁或正的傾斜角度的化學和物理性質。例 如，可以使用負型光致抗蝕劑如SU-8(Microchem)、 THB (JSR Micro)、或電 子束抗蝕劑如ZEP (Sumitomo),以使傾斜角度接近于零。可以使用其它正性 光致抗蝕劑如AZ AXTM、 AZ P9200、 AZ P4000(AZ Electronic Materials)、 ARF抗蝕劑(JSR Micro)、 SPR抗蝕劑(Rohm & Haas Electronic Materials)、和/或其它的正型光致抗蝕劑，以形成具有正傾斜角度的絕緣圖案層。還可以通 過改變照相平版印刷方法的參數來調節傾斜角度。例如，在通過投射鏡使光 致抗蝕劑曝光時，可以通過改變焦點的深度來改變側壁的傾斜角度。此外， 還可以通過改變照相平版印刷圖案化方法的參數來使傾斜角度最優化，例 如使用波長濾波器、使用抗反射涂層、改進曝光劑量、改進顯影時間、使 用熱處理、和/或它們的組合。
在其它實施方式中，可以對用于使所述絕緣圖案層圖案化的所述蝕刻方 法進行改進，以得到垂直的側壁或正的傾斜角度。例如，可以通過將用于干
式蝕刻方法(如反應離子蝕刻(RIE))的氣體組合物、壓板功率(RF功率)、
和/或等離子體功率(也稱作線圈功率)進行最優化，得到特定的傾斜角度。 所述氣體組合物可以例如含有氟碳化合物、氧氣、氫氣、氯氣和/或氬氣。可 以通過改變側壁上的鈍化物質的聚合度來控制傾斜角度。例如，通過提高或 降低氣體組合物中的氟碳化合物的水平而分別提高或降低聚合水平，分別使 得傾斜角度增加(不太垂直)或降低(更垂直)。而且，聚合度可以通過改
變氧氣和/或氫氣的含量而進行控制:增加氧氣水平會降低聚合度并得到較小 的傾斜角度(更垂直)，反之亦然；和/或增加氫氣水平會提高聚合度并得到 較大的傾斜角度(不太垂直)，反之亦然。在一些實施方式中，通過降低所 述線圈功率并同時使所述壓板功率保持恒定來減小所述傾斜角度(使得更垂 直)。在對所述絕緣圖案層進行蝕刻時，這增強了濺射效果并由此得到更垂 直的側壁。相反，通過提高線圈功率，可以得到相反的效果，從而使傾斜角 度更大(不太垂直)。在另一種實施方式中，通過提高所述壓板功率并同時 使所述線圈功率保持恒定來減小所述傾斜角度(更垂直)。在對所述絕緣圖 案層進行蝕刻時，通過降低所述壓板功率并同時使所述線圈功率保持恒定來 得到更大的傾斜角度(不太垂直)。
在又一種實施方式中，可以利用波紋裝飾方法來形成所述絕緣圖案層的 空腔(圖案)；所述波紋裝飾方法包括首先將犧牲圖案層設置于載體上；
然后，利用上述用于絕緣圖案層的所述設置方法，設置絕緣材料，由此該絕
緣材料覆蓋所述犧牲圖案層并填充犧牲圖案的空腔；利用上述平面化方法， 將所述絕緣材料平面化，直至犧牲圖案層暴露出來；以及除去所述犧牲圖案 層，由此形成絕緣圖案層。例如，所述犧牲圖案層可以通過ECPR蝕刻或電 鍍層結構而形成或者通過己知的平版印刷方法和/或蝕刻/電鍍方法而形成。 對于包含難以直接用平版印刷術和/或蝕刻方法進行圖案化的絕緣圖案層材 料的實施方式，例如可以使用這種可選擇的圖案化方法。
在一種實施方式中，可以對所述絕緣圖案層的表面進行處理，以更好地 與ECPR電鍍的結構進行分離。例如，可以用能夠使所述空腔的側壁與ECPR 電鍍結構的側壁之間具有抗粘結效果的方法對絕緣圖案層表面進行處理。這 可以包括在所述絕緣圖案層表面涂覆能夠降低與ECPR電鍍結構的機械和化 學結合的剝離層(release layer)。這種剝離層可以通過利用旋轉涂布、噴涂、 CVD、 MOCVD、 MVD、 PVD、和/或它們的組合進行設置。所述剝離層可 以含有硅垸，如甲氧基硅烷、氯硅烷、氟硅垸；硅氧垸，如聚二甲基硅氧 烷、聚乙二醇硅氧烷、二甲基硅氧垸低聚體(DMS);和/或其它聚合物， 如無定形氟聚合物、氟碳化合物，聚四氟乙烯(PTFE)、細胞氟聚合物 (Cyto-fluoro-polymers);和/或它們的組合。
在一種實施方式中，用于絕緣圖案層的材料具有被電解液潤濕并填充絕 緣圖案的空腔的性質，和/或用能夠提高被電解液潤濕并填充絕緣圖案的空腔 的能力的方法對用于絕緣圖案層的材料進行處理。在一種實施方式中，至少 一部分絕緣圖案層材料具有低表面能性質并且是親水的，即與水溶液的接觸 角小。此外， 一部分絕緣圖案層材料可以用降低表面能并形成親水性表面的 方法進行處理。這樣的表面處理方法例如可以為熱處理，氧/氮/氬等離子體 處理，用于抗粘附的表面轉化(SURCAS)，和/或用強氧化劑(如過氧化物、 過硫酸鹽、濃酸/堿)進行處理，和/或它們的組合。在其它實施方式中，至 少一部分絕緣圖案層材料具有高表面能或者可以用提高表面能的方法進行
處理，以使表面疏水。這些方法可以包括用氫等離子體進行處理。在一種實 施方式中，絕緣材料層包括一層或幾層至少一種具有這樣性質的材料使得 絕緣圖案層的空腔的側壁變為親水的且絕緣圖案層的頂部變為疏水的。所述 親水性材料例如可以為SiN、 Si02、表面已經被氧等離子體和/或其它具有極 性官能分子基團的材料處理過的聚合物(如光致抗蝕劑和/或彈性體)、和/ 或它們的組合。所述疏水性材料可以為具有非極性官能分子基團的材料，如 末端為氫的聚合物、特富龍、氟代硅烷和氯代硅垸、硅氧垸、氟代彈性體、 和/或它們的組合。
在另一種實施方式中，絕緣圖案層可以具有一層或幾層至少一種材料， 當將主電極向所述種子層擠壓時，該材料能夠促進絕緣圖案層的頂部與基底 的種子層表面之間的機械接觸。如上所述，絕緣圖案層可以包括至少一層柔 性材料如彈性體。在一種實施方式中，絕緣圖案層包括至少一層剛性材料和 至少一層所述彈性體材料。所述彈性體材料層可以設置于所述剛性材料層的 頂部。所述彈性體層可以具有下列性質壓縮系數和/或彈性高；為電絕緣的
和/或電介質性質低；對用于ECPR方法和/或中間的清洗和/或去除步驟的環 境具有良好的化學耐受性，例如對所述電解液的耐受性；通過包括PECVD、 PVD、 CVD、 MOCVD、 ALD、旋轉涂布、噴涂、輥涂、粉末涂覆、熱解、 和/或它們的組合在內的方法進行設置；對下面的層(如金屬、硅、玻璃、氧 化物、氮化物和/或聚合物)的粘合性強；對用于ECPR方法的環境和/或長 時間的收縮或膨脹的抵抗性強，例如在所述電解液中；不溢泌，即不會釋放 污染性的有機化合物；對紫外線敏感；被所述平版印刷方法圖案化；透明； 和/或被所述蝕刻方法(如所述干式蝕刻方法)圖案化。在一些實施方式中， 所述彈性體可以包括聚二甲基硅氧垸(PDMS)、硅樹脂、環氧硅樹脂、氟 代硅樹脂、氟代彈性體、(天然)橡膠、氯丁橡膠、EPDM、腈、丙烯酸酯 彈性體、聚氨酯、和/或它們的組合。在一些實施方式中，所述彈性體層的拉
伸彈性模量(楊氏模量)可以為小于O.lGPa，例如小于lMPa，如小于約 0.05MPa。在一些實施方式中，所述彈性體層的硬度可以為小于90Shore-A， 例如小于3 0 Shore-A ，如小于約5 Shore-A 。
在其它實施方式中，絕緣層設置于已經圖案化的表面的至少一些部分 上，例如圖案化的載體。在一種實施方式中，用一種方法設置絕緣圖案層， 在該方法中，設置的材料與下面的圖案化的載體的結構保持一致，例如用以 下方法熱氧化、熱氮化、濺射、PECVD禾Q/或ALD。所述絕緣層可以被圖 案化，以使所述下面的圖案化的載體的至少一些部分暴露。所述圖案化方法 可以使所述下面的圖案化的載體的空腔的至少一些部分不被絕緣圖案層所 覆蓋。可用的圖案化方法包括用絕緣圖案層覆蓋所述圖案化的載體結構的側 壁和/或頂部，而所述圖案化的載體的空腔的至少某些區域沒有被覆蓋。所述 圖案化方法可以為例如上述的平版印刷方法和/或蝕刻方法。在一些實施方式 中，在設置所述絕緣圖案層之前，所述圖案化的載體在圖案化的結構的頂部 具有至少一層絕緣材料。例如，利用所述蝕刻方法對載體進行圖案化，其中 蝕刻掩膜包括至少一層絕緣材料并且在設置絕緣圖案層之前該蝕刻掩膜沒 有被剝離。這使得與所述圖案化的載體的底部相比，其結構的頂部的絕緣材 料層較厚。在該實施方式中，在使頂部暴露之前，可以利用蝕刻方法如所述 干式蝕刻方法，使圖案化的載體的空腔底部暴露。所述干式蝕刻方法在垂直 于所述圖案化的載體的平面的方向上的蝕刻速度可以高于水平方向，即各向 異性蝕刻，使得圖案化的載體的空腔底部從絕緣圖案材料中暴露出來，而側 壁仍然被絕緣材料所覆蓋。在其它實施方式中，將絕緣圖案層圖案化，以使 能夠用于與所述載體和/或所述導電電極層進行電連接的至少一些部分暴露。 下面將參考附圖描述本發明的主電極的幾種實施方式。 一種實施方式包括提供載體1，該載體1包括導電/半導電盤2和絕緣涂 層3。如圖l (a)所示，所述絕緣涂層3可以覆蓋導電/半導電盤2的除了背
面和正面的中心以外的所有區域。導電電極層4可以設置于載體1的正面上，
覆蓋導電/半導電盤2的至少一些部分并且與該部分電接觸。在一種實施方式 中，所述導電電極層4還覆蓋所述絕緣涂層3的至少一些部分。在一些實施 方式中，在載體的背面的導電/半導電盤的至少一些部分上設置有連接層5， 以能夠將主電極與外部電源良好地電連接。圖1 (b)描述了載體1的一種實 施方式的橫截面，載體l包括導電/半導電盤2和絕緣涂層3、以及導電電極 層4和連接層5。如圖l (c)所示，在一種實施方式中，在載體l和導電電 極層4上設置有絕緣材料6。可以利用所述平版印刷方法和/或蝕刻方法，將 絕緣材料圖案化，形成絕緣圖案層7。圖1 (d)描述了主電極8的一種實施 方式的橫截面，主電極8包括載體1、導電電極層4、連接層5和絕緣圖案 層7。
如圖2 (a)所示，在一種實施方式中，載體1包括中心具有導電孔11 的絕緣盤9，該導電孔ll的至少一些部分填充有導電/半導電材料10。為了 使主電極與基底之間能夠對齊，絕緣盤9可以是透明的。在一種實施方式中， 導電電極層4設置于載體1的正面。此外，可以將連接層5設置于背面，以 使外部電源與主電極良好地電連接。可以由孔11實現導電電極層4與連接 層5之間的電連接。圖2 (b)描述了載體1的一種實施方式的橫截面，載體 l包括絕緣盤9與導電孔11、導電電極層4和連接層5。如圖2 (c)所示， 可以將絕緣材料6設置于載體1和導電電極層4上。可以利用所述平版印刷 方法和/或蝕刻方法，將絕緣材料圖案化，形成絕緣圖案層7。圖2 (d)描述 了主電極的一種實施方式的橫截面，該主電極包括載體l、導電電極層4、 連接層5和絕緣圖案層7，所述載體1包括絕緣盤9和導電孔11 。
另一種實施方式包括提供載體l，該載體l包括導電/半導電盤2，在所 述載體的至少某些部分如正面，該導電/半導電盤2被絕緣涂層3所覆蓋。如 圖3 (a)所示，在一些實施方式中，首先設置絕緣涂層使其完全覆蓋所述導
電/半導電盤2。在一種實施方式中，利用所述平版印刷方法和/或蝕刻方法，
將絕緣材料圖案化，形成絕緣圖案層7。如圖3 (b)所示，在由此形成的空 腔中，導電/半導電盤2的至少某些部分未被覆蓋。如圖3 (c)所示，在絕 緣圖案層的空腔的底部，可以有選擇地將導電電極層4設置于導電/半導電盤 上。絕緣圖案層7的某些部分，如背面的中心，可以被除去，由此使導電/ 半導電盤2暴露，以能夠與主電極進行電連接。連接層5可以設置于主電極 的導電/半導電盤的暴露區域，以使外部電源與主電極能夠良好地電連接。在 一些實施方式中，在設置導電電極層4之前，將背面的絕緣圖案層7的某些 部分去除掉。然后可以在與設置導電電極層4相同的步驟中用相同的方法設 置連接層5。然而，在一些實施方式中，連接層5包括在與設置導電電極層 4相同的步驟中設置的至少一層，以及在后續的步驟中設置的另外的導電層。 圖3 (d)描述了主電極8的一種實施方式的橫截面，主電極8包括導電/半 導電盤2、絕緣圖案層7、導電電極層4和連接層5。圖3 (e)描述了主電 極8的另一種實施方式的橫截面，主電極8包括導電/半導電盤2、絕緣圖案 層7、導電電極層4和連接層5，其中連接層包括幾層，其中至少一層還覆 蓋背面的絕緣圖案層的某些部分。
又一種實施方式包括提供導電/半導電載體1。利用所述平版印刷方法和 /或蝕刻方法，至少將該載體的正面圖案化。在一種實施方式中，用于將載體 圖案化的蝕刻掩膜12含有絕緣材料。
圖4 (a)描述了圖案化的導電/半導電載體1的橫截面，該載體具有作 為蝕刻掩膜12的絕緣材料。可以將絕緣圖案層7設置于所述圖案化的載體 以及蝕刻掩膜12上。如圖4 (b)所示，在一些實施方式中，利用這樣一種 方法設置絕緣圖案層7，使其與下面的圖案層的結構保持一致。由于與層12 結合，這使得所述圖案的頂部的絕緣層比空腔底部的絕緣層厚。
可以利用所述蝕刻方法，以使載體l的圖案底部從絕緣圖案層中暴露出
來，而保留側壁和頂部的絕緣圖案層7。可以使用特征在于對空腔底部的蝕 刻速率高于對側壁的蝕刻速率的干式蝕刻。在一些實施方式中，從空腔底部 和頂部去除掉相同量的絕緣材料，使得頂部的絕緣材料的厚度與用于使載體
圖案化的蝕刻掩膜12的厚度相同。圖4 (c)描述了主電極8，該主電極8 包括圖案化的載體1、蝕刻掩膜8和絕緣圖案層7，該絕緣圖案層7已經被 蝕刻，以使圖案化的載體的空腔底部暴露。
在一些實施方式中，如圖4 (d)所示，在載體1的未被蝕刻掩膜12或 絕緣圖案層7覆蓋的區域有選擇性地設置導電電極層；在接下來的步驟中， 可以在背面設置第二蝕刻掩膜12，以去除絕緣圖案層并由此使載體1的某些 部分暴露。
可以利用所述平版印刷方法和/蝕刻方法來去除背面的部分絕緣圖案層 7。可以在載體的暴露部分設置連接層5，以使外部電源與主電極能夠良好地 電連接。在一些實施方式中，在主電極的背面的中心建立主電極的電連接。 在一些實施方式中，在與設置導電電極層4相同的步驟中設置連接層5。在 這種情況下，在設置導電電極層4之前，完成將連接區域內的載體l暴露的 操作。在一些實施方式中，連接層5僅設置于載體的暴露部分以及絕緣圖案 層7的某些部分。
圖4 (e)描述了主電極的一種實施方式的橫截面，主電極包括導電/半 導電載體l、絕緣圖案層7、導電電極層4和連接層5，載體結構的頂部具有 絕緣的蝕刻掩膜12，導電電極層4設置于圖案化的載體的空腔中，連接層5 設置于背面的絕緣圖案層的某些部分以及載體的暴露部分。
在一些實施方式中，在設置導電電極層4之前，可以通過去除絕緣圖案 層7的空腔底部的載體1的材料，例如通過使用所述蝕刻方法，使主電極8 的空腔更深。在一些實施方式中，可以使用干式蝕刻方法。對于某些實施方 式，所述絕緣圖案層7可以用作蝕刻掩膜。形成更深的空腔使得主電極空腔
可以填充更多用于ECPR電鍍的預沉積材料、和/或在ECPR蝕刻過程中填充 更多蝕刻的材料。
圖5描述了主電極的橫截面，其中絕緣圖案層7的空腔己經被更深地蝕 刻到載體1中，然后載體1被選擇性沉積的導電電極層4所覆蓋。
一種實施方式包括通過結合絕緣結合層13并將其圖案化而在所述載體 1上形成絕緣圖案層7。在某些實施方式中，載體1包括導電/半導電盤2， 除了載體的正面和背面的中心以外，導電/半導電盤2覆蓋有絕緣涂層3。在 其它實施方式中，載體包括在載體l的中心具有導電孔ll的絕緣盤9。
在一些實施方式中，在設置絕緣結合層13之前，己經在載體上設置了 導電電極層4。在一些實施方式中，絕緣結合層粘附于結合載體14上，在將 絕緣結合層13設置于載體1上之后，可以將結合載體14去除掉。例如，絕 緣結合層13可以為位于Si結合載體14上的Si02，或者絕緣結合層13可以 為位于任何可去除的結合載體14上的玻璃(如石英)或聚合物膜。在一些 實施方式中，在將絕緣結合層13與載體1結合之前，可以將粘合層15設置 于絕緣結合層13上，以提高結合性質如粘結強度。粘合層15可以為能夠與 載體和/或載體1上的導電電極層4具有良好的結合性質的材料，并且應當是 導電材料。或者，粘合層15可以為非導電材料，并通過蝕刻而被選擇性地 去除掉。例如，粘合層可以含有與導電電極層4結合良好的金屬和/或合金。 粘合層可以含有上述用于導電電極層4的材料。
圖6 (a)描述了具有導電電極層4的載體1，和具有絕緣結合層13和 粘合層15的結合載體14的橫截面。
圖6 (b)描述了位于結合載體14上的絕緣結合層如何與載體1在中間 具有導電電極層4和粘合層15下結合。在一些實施方式中，在結合過程中， 絕緣層13與載體1之間的層發生變化(例如混合)，形成結合中間層16。 結合載體14可以被機械去除或者通過所述蝕刻方法去除，如干式蝕刻或濕
式蝕刻。去除掉結合載體14之后，可以利用所述平版印刷方法和/或蝕刻方
法對絕緣結合層13進行圖案化。圖6 (c)描述了主電極8的一種實施方式 的橫截面，該主電極8包括圖案化的絕緣結合層13，該絕緣結合層13通過 位于中間的結合中間層16結合于載體1上，所述結合中間層16包括導電電 極層4和粘合層15。在一些實施方式中，導電電極層4可以選擇性地設置于 位于所述結合中間層16上的圖案化的絕緣結合層13的空腔中，或者如果不 存在結合中間層16 (即當絕緣結合層13直接設置于載體1上時)，則導電 電極層4可以選擇性地設置于所述載體1上。
在一種實施方式中，主電極能夠實現外部電源與所述導電電極層的至少 一些部分之間的電連接。
在一些實施方式中，在外部電源與所述載體的導電/半導電材料之間形 成電連接，所述載體與導電電極層的至少一些部分相連。
在一種實施方式中，在外部電源與連接層之間形成電連接，所述連接層 與所述載體的導電/半導電材料的至少一些部分相連，然后所述載體與導電電 極層的至少一些部分相連。
電連接例如可以位于所述載體的背面，即主電極的絕緣結構的對面。在 一些實施方式中，電連接可以用于所述載體的背面的中心。在另一種實施方 式中，電連接形成于正面，例如在所述載體的周邊。
在一些實施方式中，所述載體的絕緣部分和/或絕緣圖案層的設置方式 使得，在ECPR蝕刻或ECPR電鍍過程中，除了由絕緣圖案層和基底限定的 填充有電解液的空腔以外，在導電電極層的電連接與基底的電連接之間將沒 有直接的和/或通過電解液的明顯電連接和/或短路。例如，除了絕緣圖案層 的空腔和電連接區域之外，絕緣材料覆蓋載體的所有導電/半導電部分。
在一些實施方式中，主電極的特征在于，在ECPR蝕刻或電鍍過程中， 當主電極與基底接觸時，允許在外部電源與基底種子層之間形成電連接。
在一些實施方式中，在與基底的物理接觸過程中，用于電接觸的所述種 子層的至少一些區域沒有被主電極所覆蓋。
在一些實施方式中，可以通過使主電極具有與面積較大的基底種子層相 接觸的區域，提供與基底種子層的電接觸。
圖7 (a)描述了主電極8與大面積的基底17種子層18相接觸的區域較 小的實施方式的橫截面。
圖7 (b)描述了主電極與大面積的基底種子層18相接觸的區域較小的 一種實施方式的俯視圖。
在一些實施方式中，主電極和基底的尺寸相同，并且將主電極的至少一 些部分的材料去除掉，以提供用于與基底上的種子層進行電連接的位置。在 一種實施方式中，主電極的周邊設置有凹槽，該凹槽允許與基底的種子層進 行連接。
圖7 (c)描述了主電極8的橫截面，該主電極8具有凹槽19,該凹槽 19允許與基底種子層進行電連接。所述凹槽可以全部圍繞主電極的周邊，或 者位于一些特定的連接位點。
在一些實施方式中，可以形成穿過主電極8的連接通孔20，以允許與基 底17的種子層18的電連接。在一種實施方式中，形成的連接通孔20位于 接近主電極8的周邊。
圖7 (d)描述了主電極8的正面的俯視圖，該主電極8的周邊具有通孔 20，該主電極8包括絕緣圖案層7和導電電極層4。在一種實施方式中，如 圖7 (e)的俯視圖所示，連接通孔20形成于主電極8區域的內部。所述凹 槽和/或連接位點可以通過包括平版印刷方法和/或蝕刻方法在內的方法、禾口/ 或機械方法而形成，所述機械方法的例子包括拋光、研磨、鉆孔、切除、計 算機數控(CNC)加工、超聲加工、金剛石加工(diamondmachining)、噴 水加工、激光加工、噴砂處理或液體噴砂、和/或它們的組合。所述凹槽和/
或連接位點的尺寸可以與電接觸器相配。例如，所述電接觸器可以為金屬薄 片、彈簧、插頭、和/或其它合適的電接觸器、和/或它們的組合。所述電接 觸器含有至少一層在ecpr蝕刻和/或電鍍過程中、和/或所用的電解液中不
會腐蝕或氧化的材料，例如不銹鋼、Au、 Ag、 Cu、 Pd、 Pt、鍍有鉑的鈦、 和/或它們的組合。
在一些實施方式中，由主電極設計所提供的與種子層的連接位點的位置 使得在ECPR蝕刻和/或電鍍過程中，種子層中的電流分布均一。例如，凹槽 可以全部位于主電極的周邊，允許與種子層周邊具有不間斷的電連接。在另 一種實施方式中，多個(例如至少三個)連接通孔可以沿著主電極的周邊均 勻分布，使得能夠實現與基底的種子層具有良好分布的電連接。
在一些實施方式中，主電極的導電的，與導電電極層相連并且與種子層 接觸和/或與種子層接近于電連接的部分涂覆有絕緣材料，以在ECPR蝕刻和 /或ECPR電鍍過程中避免主電極的導電電極層與基底種子層之間的短路。
在一些實施方式中，種子層電連接處為主電極的集成部分。在這種情況 下，主電極上的種子層連接處必須與主電極的導電部分相隔離，所述導電部 分與導電電極層相連。否則，在將主電極用于ECPR蝕刻或電鍍時，在兩個 電極之間會短路。在一些實施方式中，在所述載體的背面中心形成與主電極 的導電電極層的電連接，在所述載體的背面中心，載體的絕緣涂層已經被去 除。在這種情況下，該種子層連接處可以為從背面周邊到正面的導電層，該 導電層與載體的導電部分通過絕緣材料分開。所述種子層連接處可以含有與 用于上述導電電極層的材料相同的材料并且可以用相同的方法設置。
圖7 (f)描述了主電極8，該主電極8包括導電載體、絕緣圖案層7和 導電電極層4。所述絕緣圖案層覆蓋了導電載體的除了正面空腔和背面中心 以外的所有區域，其中，通過連接層5能夠進行電連接。所述種子層連接處 31位于主電極的背面周邊、邊緣、以及正面周邊。種子層連接處31與主電
極的其它導電部分通過絕緣圖案層分開。可以在種子層連接處的橫向側面設 置絕緣層。
圖7 (g)描述了主電極8如何與具有種子層18的基底17接觸，所述主 電極8包括絕緣圖案層7、導電載體1、導電電極層4、連接層5和種子層連 接處31。電解液29被封入到由絕緣圖案層與種子層之間的空腔所限定的電 化學室中。外部電壓源與連接層5相連(所述連接層通過所述載體1與所述 導電電極層4電連接)并與種子層連接處31相連(所述種子層連接處與所 述種子層電連接)，由此預沉積在所述導電電極層上的陽極材料被溶解掉并 通過所述電解液進行轉移，所述導電電極層為陽極并位于絕緣圖案層的空腔 中，并且在種子層上形成電鍍的結構24，所述種子層為陰極并位于所述電化 學室內。通過顛倒電源的極性，種子層發生電化學蝕刻。
圖7 (h)描述如何將種子層連接處31設置在圖案層7的大表面上并基 本上設置在除了接近圖案層的空腔的邊緣以外的整個表面上。由于圖案層的 表面可以形成連續的表面，如圖7 (h)所示的分開的種子層連接處部分31 與其它部分是相互連接的(圖7 (h)中未表示出)。
如圖7 (i)所示，如果圖案層的表面沒有形成連續的表面，則連接處 31的不同部分可以通過載體與載體背面的連接區域相連。與分離的連接部分 31接觸的種子層可以在分離的連接部分31之間形成連接。分離的連接部分 31可以有助于降低種子層特別是薄種子層的電阻。較低的電阻可能具有如下 所述的優勢。
在本發明的一種實施方式中，主電極與包括種子層的基底一起形成至少 一個電化學室，所述主電極包括至少部分地導電的/半導電的載體、導電電極 層、絕緣圖案層、和/或預沉積的陽極材料。所述電化學室包括電解液，所述 電解液被裝入到所述絕緣圖案層的空腔中并且與所述導電電極層或預沉積 的陽極材料和所述種子層相接觸。對載體的所述導電部分、所述導電電極層、
所述種子層、和/或所述預沉積的陽極材料的厚度和電阻進行設置，以使所述 電化學室之間的電流密度的差值最小。例如，可以對所述厚度和電阻進行設
置，以使電流密度的差值小于50%，如小于20%，例如小于10%，如小于 5%，例如小于約1%。
例如，由于薄種子層中的電阻，在所述種子層的任意點之間可以存在阻 性電壓降，即電位差。可以對主電極中的導電材料進行設置，以使所述主電 極的相應點之間具有相似的或相當的阻性電壓降，即電位差。
在一些實施方式中，主電極的所述導電/半導電部分可以包括至少一層 導電/半導電材料，其中所述至少一層的不同區域具有不同的厚度和/或電阻。 在一個實例中，和與主電極的中心的半徑距離較遠的點相比，所述至少一個 導電/半導電層的與主電極的中心的半徑距離較近的點的厚度較大。在另一個 實例中，和與主電極的中心的半徑距離較遠的點相比，所述至少一個導電/ 半導電層的與主電極的中心的半徑距離較近的點的電阻較低。在又一個實例 中，和與主電極的中心的半徑距離較遠的點相比，所述至少一個導電/半導電 層的與主電極的中心的半徑距離較近的點的比電導率較大。
在一些實施方式中，主電極可以包括幾個各自與不同的外部電源相接觸 的點和/或區域。可以將不同的外部電壓施加于所述主電極的點，其中所施加 的外部電壓的差值與所述種子層的相應點之間的電位差值相等或相似，所述 種子層的相應點之間的電位差值由所述種子層中的阻性電壓降引起。
在一些實施方式中，電化學室之間的電位差和/或電流密度差值可以通 過使用數學模型而計算得到、和/或可以在實驗中測定得到。
在一些實施方式中，所述主電極的導電/半導電部分的比電導率等于或 大于所述種子層的比電導率。例如，所述導電/半導電載體、所述導電電極層、 和/或所述預沉積的陽極材料的導電/半導電部分的比電導率之和等于或大于 所述種子層的比電導率，如大2倍，例如大5倍，如大7倍，例如大10倍。
在一些實施方式中，所述主電極為幾何圓形。例如，主電極的尺寸可以
與硅晶片基本相同，例如，根據SEMITM—標準。例如，所述主電極可以具有 標準的100mm、 150mm、 200mm、 300mm或450mm直徑硅晶片的尺寸。所 述基底可以具有基本上與主電極相同的圓形和/或厚度。
在一些實施方式中，對所述主電極進行設置，以允許外部電源與導電電 極層之間的電連接。參考圖19，電連接區域33可以位于主電極8的背面， 例如與所述載體1接觸，所述載體1又與所述導電電極層4相接觸。在主電 極8上可以存在幾個電連接區域33，并且它們被絕緣材料32彼此隔開。電 連接區域33的形狀可以為例如圓形、正方形、矩形、弧形、環形、和/或它 們的片斷。如圖19 (a)和19 (b)所示，在一種實施方式中，主電極的背 面中心設置有圓形連接區域33、和/或在背面的中心環和周邊之間設置有至 少一個環形/弧形連接區域33，并且周邊被絕緣材料32隔開。在一些實施方 式中，在主電極的中心和周邊之間至少有兩個環形和/或弧形連接區域33。 所述至少兩個環形和/或弧形連接區域可以在主電極的中心和周邊之間均勻 地排布。在其它實施方式中，距離中心較遠的不同連接區域之間的半徑距離 可以較小。在一些實施方式中，位于主電極的中心和周邊之間的環形和/或弧 形的個數至少為3，例如至少為4，如至少為5，例如至少為8。連接區域可 以彼此獨立地設置，可以單獨地向各個連接區域施加不同的外部電壓。在一 些實施方式中，在至少一個連接區域的不同點施加不同的外部電壓。可以將 與外部電源的連接施加于一個連接區域的幾個點上，例如，以允許電流/電壓 均勻地分布。
在另外的實施方式中，可以將相同的外部電壓施加于主電極的至少一些 不同的連接區域。在一種實施方式中，在將陽極材料預沉積到所述主電極上 時，例如當用電鍍方法進行預沉積時，所有的或基本上所有的連接區域(如 主電極背面的所有的或基本上所有的連接區域)與電位相同或基本相同的外
部電源相連。所述電鍍方法可以用種子層的ECPR蝕刻方法進行和/或通過標
準的電鍍方法進行。
在一個實例中，主電極與基底形成至少一個電化學室；其中，簡便起見， 假定所述電化學室覆蓋了所述主電極與基底之間的所有區域；其中，所述種 子層包括厚度均勻的薄導電層，該薄導電層位于半徑為200微米的圓形基底 上，其中所述種子層的比電導率為5Q";所述主電極包括載體、導電電極層 和絕緣圖案層；所述主電極為半徑為200mm的盤形；其中，所述載體和導 電電極層的比電導率之和為將外部電壓施加于所述主電極的背面中 心點以及所述種子層的整個周邊上；其中，電化學室中的至少一個點位于主 電極和種子層的半徑中心；電化學室中的至少一個點位于主電極和種子層的 半徑周邊；其中，導電電極層上的電位如圖8 (a)所示，最大電位差為6mV; 其中，種子層上的電位差如圖8 (b)所示，最大電位差為5mV;使得如圖8 (c)所示，中心的電流密度為13.7mA/mm2，周邊的電流密度為13.5 A/dm2。 這個具體的例子描述了如何將主電極的導電部分的比導電率與種子層相配， 以在不同的點得到基本相同的電流密度。
在又一個實例中，其中，所述種子層的比電導率為5Q'，所述載體和導 電電極層的比電導率之和為30a、其中，導電電極層上的電位差如圖9 (a) 所示；其中，種子層上的電位差如圖9 (b)所示；由此，如圖9 (c)所示， 中心的電流密度為13.7 A/dm2，周邊的電流密度為13.7 A/dm2。這個具體的 例子描述了如何將主電極的導電部分的比導電率與種子層相配，以在不同的 點得到基本相同的電流密度。
在又一個實例中，其中，所述種子層的比電導率為5a1，所述載體和導 電電極層的比電導率之和為looa1;其中導電電極層上的電位差如圖10 (a) 所示；由此，如圖IO (b)所示，中心的電流密度為13.7 A/dm2，周邊的電 流密度為14.4A/dm2。這個具體的例子描述了當主電極的導電部分的比導電
率與種子層更不相配時，在不同的點的電流密度產生實質性的差異。
在實例中，電化學室被假定為是覆蓋所述種子層與主電極之間的整個表 面的一個室，但是在許多實施方式中，具有幾個被所述絕緣圖案層隔開的電
化學室。例如，室的區域可以覆蓋種子層和主電極的全部面積的5-50%，它
們可以在所述主電極和種子層的表面上均勻地分布。此外，以上實例中所述 的結果可以與具有多個電化學室的結果相似。
如實例所示，可以根據所述種子層的幾何形狀和比電導率來選擇與所述 至少一個電化學室電連接的主電極的導電層的幾何形狀和電阻，以在主電極
的導電層上得到與種子層上相同或基本相同的電壓降；由此所述電化學室中 的電流密度相同或基本相同。
所述電壓降和電流密度分布可以用于描述任何主體(如主電極和/或種 子層)，所述主體可以用x、 y和z坐標來表示，并且具有施加外部電壓的 接觸點。所述主體的電位分布可以由偏微分方程確定
-CT. (32V/ax2+52V/3y2+32V/3z2)=0
其中CJ為電導率，V為電壓；以電壓V或以電流密度J設定邊界條件， 例如
1、 在所述接觸區域電壓V固定；或者電流密度固定
j = -cj' (aj/ax+aj/ay+aj/3z)
2、 在與所述電化學室相接觸的表面電流密度
j = -cr. (aj/3x+aj/ay+aj/8z);
其中，所述電化學室中的任何點的電流密度可以用巴特勒-福爾默
(Butler-Volmer)方程表示J = i。*exp (C* (T]));其中，io為交換電流密度， C為取決于所述電化學室的電化學性質的常數；n為所述陽極或陰極表面上 的點的過電位。
3、 在電絕緣表面電流密度
<formula>formula see original document page 49</formula>
在一些實施方式中，所述微分方程可以利用計算方法或用于解偏微分方 程的方法進行求解，所述計算方法包括數值方法如用于解普通微分公式
(ODE)的方法，例如歐拉法(Euler's method)、泰勒系列方法(Taylor Series method)或朗格-庫塔法(Runge-Kutta method);所述用于解偏微分方程的 方法如有限差分法(Finite-Difference Method)、克蘭克-尼科爾森法 (Crank-Nicolson method)或橢圓偏微分方程(Elliptic PDE's)。在一些實 施方式中，可以將計算方法用于二維體系，例如通過使用球形坐標。在其它 實施方式中，可以將計算方法用于三維體系。在更進一步的實施方式中，計 算方法可以包括使用有限元素方法(finite-dement-methods)。
在一種實施方式中，選擇主電極的導電層的幾何形狀和比電導率以與種 子層的幾何形狀和比電導率相配可以包括測定所述導電層和/或種子層的電 位分布。此外， 一種實施方式可以包括測定所述至少一個電化學室中的電流 密度(即電鍍/蝕刻速度)分布。由于電鍍/蝕刻速度與電流密度線性相關， 因此測定所述電流分布可以包括例如測定形成于所述至少一個電化學室中 的結構層的厚度分布。在又一種實施方式中，使用反復的方法，其中，在測 定所述至少一個電化學室中的電流密度分布之后，對主電極的所述導電層的 幾何形狀和厚度進行改進；其中，進行后續的改進并測定電流密度分布，直 至所述至少一個電化學室中的任何點之間的電流密度差最小化。
如圖20 (a)和20 (b)所示，電化學室可以具有極性分布，可以為圓 形的，其中在中心具有主電極的第一接觸部分并且沿著周邊具有第二接觸部 分。在這種情況下，導電層與的電阻與比電導率之間為指數關系。因此，如 圖8 (b)所示，種子層上的電位分布將是指數分布。為了獲得比較均勻的電 流密度，主電極的比電導率應當為種子層的比電導率的5-7倍。
在另一種實施方式中，電化學室可以具有線性分布，其中在矩形主電極
的一面具有第一接觸部分并且在矩形種子層的反面具有第二接觸部分。在這 種情況下，電位分布將是線性分布。在一種實施方式中，為了在電化學室中 獲得基本均勻的電流密度，主電極的比電導率應當基本上與種子層的比電導 率相等。
從圖7 (h)可以看出，主電極的比電導率受多個因素的影響。主電極可 以包括為導電/半導電材料的盤1。該盤可以由不同材料的幾個盤部件制成。 這些材料一起形成盤的比電導率。例如，所述盤可以由以預定摻雜率摻雜的 半導體材料(如硅)制成，所述摻雜率決定了電阻。在表面上，所述摻雜可 以是均勻的或者是多樣化的。半導體材料還可以設置有導電材料層，如鉑或 金，以進一步調適比電導率。所述盤的厚度可以是恒定的或多樣化的。
如圖7 (h)所示，所述導電和/或半導電盤可以設置有導電電極層4， 該導電電極層4僅位于空腔的底部。由于該材料與盤相比一般比較薄，因此 它僅在很小的程度上調適比電導率。最后，預沉積的陽極材料可以設置在導 電電極層4上。根據其厚度和室密度，該陽極材料也在一定程度上調適比電 導率。陽極材料越厚且室密度越高，則比電導率越大。在一種實施方式中， 可以對這些材料進行修整，以得到不同長度的電化學室，從而產生不同的電 流密度。例如，如果空腔的高度為25微米，則一個空腔中的材料4的高度 可以為1微米，另一個空腔中的材料4的高度可以為20微米，由此對經過 電化學室的電流產生影響。如果電化學室中的電解液的電導率低或者如果電 流密度高，并且電化學蝕刻/電鍍過程的物質傳輸因此受限，如當接近于極限 電流時，則所述影響是非常明顯的。
從圖7 (h)可以看出，在蝕刻/電鍍過程中與種子層接觸的材料31將有 助于提高種子層的比電導率，從而使電流分布更加均勻。
所有這些因素可以組合使用，以得到理想的最終結果。此外，可以如上 所述在主電極和基底的不同部分施加不同的電位。
在一些實施方式中，在制造主電極8時，載體1的導電/半導電部分以 及導電電極層4的比電導率可以與基底17上的種子層18的比電導率相配， ECPR蝕刻和/或電鍍在基底17上進行。可以通過分別選擇電阻較低或較高 的材料、和/或通過分別增加或減小載體1和/或導電電極層4的厚度，降低 或提高載體1和/或導電電極層4的比電導率。ECPR蝕刻和/或電鍍過程中 的電流的總電阻取決于以下的電阻之和
1、 載體l的導電/半導電部分；
2、 導電電極層4;
3、 在ECPR蝕刻和/或電鍍中形成的電化學室23;
4、 基底的種子層18。
為了方便起見，將由所述載體l的導電/半導電部分產生的電阻稱作Rp 將由所述導電電極層4產生的電阻稱作R4，將由所述種子層18產生的電阻 稱作R18，將由在ECPR蝕刻和/或電鍍中形成的電化學室23產生的電阻稱
作R23。
在一些實施方式中，主電極8的載體1和導電電極層4的特征在于在 ECPR蝕刻和/或電鍍過程中提供的電流在通過載體1、導電電極層4和種子 層18時將遇到相同的總電阻，而與它由哪些區域經過電化學室23無關。在 一些實施方式中，這是通過將外部電源只與載體1的背面中心以及基底17 的種子層18的周邊電接觸而完成的。在這種情況下，如果從載體1的背面 中心開始的電流經過所述載體、導電電極層4和種子層8而到達周邊的電接 觸處，所經過的總電阻是相同的，而與它由哪些區域經過電化學室23無關， 則在ECPR蝕刻和/或電鍍過程中經過的電流密度將是相同的，而與跟種子層 接觸處相關的電化學室的位置無關。因此，在所有電化學室23中，與電流 密度成線性關系的蝕刻和/或電鍍速率將是相同的，而與位置無關。所述的主 電極/種子層電阻配合減輕了常規電沉積/電化學蝕刻方法固有的問題依賴半徑的蝕刻/電鍍速度不均勻，導致沿半徑方向高度分布不均勻；所述問題被 稱為末端效應。
在一些實施方式中，例如在薄種子層上，載體1和導電電極層4的總電 阻低于種子層18的電阻，使得在進行ECPR蝕刻和/或電鍍時，靠近周邊的 電化學室23中的電流密度變得高于位于基底和主電極的中心的電化學室23 的電流密度。在其它實施方式中，例如在厚種子層上，載體l和導電電極層 4的總電阻高于種子層18的電阻，使得在進行ECPR蝕刻和/或電鍍時，靠 近周邊的電化學室23中的電流密度變得低于位于基底17和主電極18的中 心的電化學室23的電流密度。
例如，如圖12所示，可以使中心的電化學室23的電阻R'與周邊的電化 學室的電阻R"相配，因此
1、 如果R'-1/( 1/RV+1/R4') + R18'等于R"-1/(1/Rr + 1/R4") + R,8"， 則j'叫"；或者
2、 如果R' = 1/( 1/R'+ l/RV ) +R18'大于R" = 1/( l/Rr+W ) + Ri8"，則 j'<j";或者
3、 如果R' = l/( 1/R!' + l/RV ) +Ri8'小于R" = l/( 1/R," + l/RV') + Ri8"， 則j、j"，
其中，j'為中心的電化學室的電流密度，j"為周邊的電化學室的電流密度。 通過將電阻R,和R4與R^以不同方式相配，可以在從主電極的中心至 周邊的半徑方向上實現特定的高度分布。
如圖1 (d)所示，由于存在絕緣材料涂層3，載體l的導電部分(如導 電/半導電盤2)僅與正面中心的導電電極層4相連。在這種情況下，只需要 將導電電極層4的電阻和厚度與種子層18相配。在一些實施方式中，ECPR 蝕刻或電鍍的結構沿半徑方向的高度分布可以用來補償在之前或之后步驟 中形成的不同高度分布。在一種實施方式中，主電極的電阻與種子層18相
配，如圖13 (a)所示，種子層18在具有凹層25的基底17上以均勻的厚度 進行設置(例如通過PVD)，因此1/R, + 1/R4〈l/R,s，并且制得的ECPR蝕 刻或電鍍結構24具有凸起的沿半徑方向的高度分布以補償所述凹層，因此 如圖13 (b)所示，所述ECPR蝕刻或電鍍結構24的頂部從基底達到相同的 高度h。在另一種實施方式中，主電極的電阻與種子層18相配，如圖14(a) 所示，種子層18在具有凸層26的基底17上以均勻的厚度進行設置(例如 通過PVD)，因此1/R, + 1/R4 〉 1/R18，并且制得的ECPR蝕刻或電鍍結構 24具有凹陷的半徑高度分布以補償所述凸層，因此如圖14(b)所示，所述 ECPR蝕刻或電鍍結構24的頂部從基底達到相同的高度h。
為了實現特定的電鍍或蝕刻效果，主電極可以設置有盤和電極層，從中 心起盤和電極層具有不同的厚度或不同的材料；所述不同的材料具有不同的 比電導率。例如，厚度可以減半，或者替代性地，從中心起，在一半半徑距 離處，電阻可以變成兩倍。
在一些實施方式中，可以利用使ECPR蝕刻或電鍍結構層的高度分布非 常均勻的方法，對主電極進行設置。但是在其它一些實施方式中，可以在絕 緣圖案層的空腔中改變至少一部分載體和/或導電電極層，以在一部分結構層 中得到不均勻的圖案。在一種實施方式中，如圖21 (a)所示，主電極8的 載體1可以在絕緣圖案層7的至少一個空腔中具有凹槽；所述凹槽涂在具有 導電電極層4的壁上；預沉積的陽極材料28設置在所述導電電極層上。如 圖21 (b)所示，在基底17上的具有所述凹槽的空腔內進行ECPR電鍍的過 程中，在更靠近絕緣圖案層7的壁的區域將達到較高的電流密度(電鍍速率)， 因此ECPR電鍍結構24的高度更高。
在又一種實施方式中，如圖22 (a)所示，載體1和導電電極層4在絕 緣圖案層7的至少一個空腔中施加突起結構；并且預沉積的陽極材料28設 置在所述導電電極層上。如圖22 (b)所示，在基底上的具有所述突起的空
腔內進行ECPR電鍍的過程中，在更靠近突起結構的基底上的區域將達到更 高的電流密度(電鍍速率)，因此ECPR電鍍結構24的高度更高。在某些 情況下，用于形成高度不均勻的結構層的實施方式(如圖2Kb)和圖22(b)) 可以用于以下應用如連鎖突出結構、焊料球放置底座、或機械對齊結構/ 基準。
如上已經以不同的組合和布局描述一些特征和方法步驟。但是，需要強 調的是，本領域技術人員通過閱讀該說明書而得到的其它組合可以實施，并 且這樣的組合在本發明的范圍之內。此外，在本發明的范圍內還可以對不同 的步驟進行改進或改變。本發明僅通過隨附的權利要求來限定。
權利要求
1、一種系統，該系統包括設置在基底上的主電極，所述主電極包括圖案層，該圖案層至少部分為絕緣材料并且該圖案層具有設置有多個空腔的第一表面，所述空腔中設置有導電材料，該電極導電材料與至少一個電極電源接觸器電連接；所述基底包括上表面，該上表面與所述第一表面相接觸或者與所述第一表面相鄰地設置，并且該上表面具有設置在其上的導電材料或由導電材料構成的結構，該基底導電材料與至少一個電源接觸器電連接；由此形成多個由所述空腔、所述基底導電材料和所述電極導電材料限定的電化學室，該電化學室含有電解液；其中，所述電極導電材料與所述電極電源接觸器之間的電極電阻、以及所述基底導電材料與所述基底電源接觸器之間的基底電阻被調適為在各個電化學室中提供預定的電流密度。
2、 根據權利要求1所述的系統，其中，所述電極電阻和基底電阻各自 是由至少一種具有預定的比電導率的導電材料形成的，所述比電導率的定義 是所述材料的厚度除以所述材料的電阻。
3、 根據權利要求2所述的系統，其中，在所述主電極的表面上，所述 比電導率被設置為多樣化的。
4、 根據權利要求3所述的系統，其中，所述比電導率通過改變所述材 料的厚度而被設置為多樣化的。
5、 根據權利要求3或4所述的系統，其中，所述比電導率通過改變所 述材料的電阻而被設置為多樣化的。
6、 根據權利要求5所述的系統，其中，所述材料為摻雜的半導體材料， 該半導體材料的摻雜被設置為多樣化的，以提供所述電阻。
7、 根據前述權利要求中的任意一項所述的系統，其中，所述電極導電 材料包括盤，該盤的大小與所述第一表面基本相同。
8、 根據權利要求7所述的系統，其中，所述盤由導電材料和/或半導電 材料制成。
9、 根據前述權利要求中的任意一項所述的系統，其中，所述電極導電 材料包括設置在各個空腔的底部的空腔導電材料。
10、 根據權利要求9所述的系統，其中，所述空腔導電材料為設置在所 述空腔的底部的材料并且為惰性材料。
11、 根據權利要求IO所述的系統，其中，所述空腔導電材料為預沉積 在所述空腔中的另外的材料并且在電鍍過程中被至少部分地消耗掉。
12、 根據權利要求9、 10或11所述的系統，其中，所述空腔導電材料 與所述盤電接觸。
13、 根據權利要求9-12中的任意一項所述的系統，其中，所述盤的厚 度基本不變。
14、 根據權利要求13所述的系統，其中，所述盤包括多個比電導率不 同的盤部件，該盤部件設置在彼此的頂部。
15、 根據權利要求7-14中的任意一項所述的系統，其中，所述電極電 源接觸器設置在所述盤的中部。
16、 根據權利要求7-15中的任意一項所述的系統，其中，所述電極電 源接觸器包括幾個不連續的接觸器。
17、 根據權利要求15或16所述的系統，其中，所述不連續的接觸器包 括至少一個設置在從所述盤的中心起的半徑上的環形接觸器或環形片段接 觸器。
18、 根據權利要求16或17所述的系統，其中，每個不連續的接觸器在 電鍍或蝕刻過程中被提供有特定的電壓。
19、 根據權利要求7-18中的任意一項所述的系統，其中，所述盤基本 上為圓形。
20、 根據權利要求19所述的系統，其中，所述盤部件中的至少一個的 厚度隨著與所述盤的中心的距離而改變。
21、 根據前述權利要求中的任意一項所述的系統，其中，所述基底電阻 至少部分由種子層所提供，該種子層設置在基底上表面的至少一部分上。
22、 根據權利要求21所述的系統，其中，所述基底電極接觸器設置在 所述基底種子層的周邊的至少一部分上。
23、 根據權利要求21所述的系統，其中，所述基底電極接觸器沿著所 述基底種子層的周邊進行設置。
24、 根據權利要求21、 22或23所述的系統，其中，所述基底電極接觸 器包括幾個不連續的接觸器。
25、 根據權利要求24所述的系統，其中，每個不連續的接觸器在電鍍 或蝕刻過程中被提供有特定的電壓。
26、 根據權利要求21-25中的任意一項所述的系統，其中，所述主電極 包括至少一個用于與所述種子層相接觸的接觸區域，以向所述種子層提供電 流。
27、 根據權利要求21-26中的任意一項所述的系統，其中，所述圖案層 包括至少一個導電材料區域，該導電材料設置在所述第一表面的空腔之間的 部分中，以在電鍍或蝕刻過程中與所述基底導電材料進行接觸，以在所述區 域上提高所述基底導電材料的比電導率。
28、 根據前述權利要求中的任意一項所述的系統，其中，如果所述電極 導電材料的表面上的電位差和/或所述基底導電材料的表面上的電位差很大， 則進行所述調適，由此所述表面之間的所述電化學室中的電流密度差大于 1%，例如大于2%。
29、 根據權利要求28所述的系統，其中，所述調適使得電極導電材料 的比電導率平均為所述基底導電材料的比電導率的0.1-100倍，如0.5-20倍， 例如1隱10倍，如1-7倍。
30、 根據前述權利要求中的任意一項所述的系統，其中，各個空腔設置有材料，對于各個空腔，該材料的厚度是特定的。
31、 一種主電極，該主電極將被設置在基底上，所述主電極包括圖案層，該圖案層至少部分為絕緣材料并且該圖案層具 有設置有多個空腔的第一表面，所述空腔中設置有導電材料，該電極導電材料與至少一個電極電源接觸器電連接；由此將會形成多個由所述空腔、所述電極導電材料和基底限定的電化學室；其中，相對于將要形成的基底導電材料，對所述電極導電材料和所述電 極電源接觸器之間的電極電阻進行調適，以在各電化學室中提供預定的電流 密度。
32、 根據權利要求31所述的主電極，其中，所述電極電阻和基底電阻 各自是由至少一種具有預定的比電導率的導電材料形成的，所述比電導率的 定義是所述材料的厚度除以所述材料的電阻。
33、 根據權利要求32所述的主電極，其中，在所述主電極的表面上， 所述比電導率被設置為多樣化的。
34、 根據權利要求33所述的主電極，其中，所述比電導率通過改變所 述材料的厚度而被設置為多樣化的。
35、 根據權利要求33或34所述的主電極，其中，所述比電導率通過改 變所述材料的電阻而被設置為多樣化的。
36、 根據權利要求35所述的主電極，其中，所述材料為摻雜的半導體 材料，該半導體材料的摻雜被設置為多樣化的，以提供所述多樣化的電阻。
37、 根據權利要求31-36中的任意一項所述的主電極，其中，所述電極 導電材料包括盤，該盤的大小與所述第一表面基本相同。
38、 根據權利要求37所述的主電極，其中，所述盤由導電材料和/或半 導電材料制成。
39、 根據權利要求31-38中的任意一項所述的主電極，其中，所述電極 導電材料包括設置在各個空腔底部的空腔導電材料。
40、 根據權利要求39所述的主電極，其中，所述空腔導電材料為設置 在所述空腔的底部的材料，并且為惰性材料。
41、 根據權利要求40所述的主電極，其中，所述空腔導電材料為預沉 積在所述空腔中的另外的材料，并且在電鍍過程中被至少部分地消耗掉。
42、 根據權利要求39、 40或41所述的主電極，其中，所述空腔導電材 料與所述盤電接觸。
43、 根據權利要求39-42中的任意一項所述的主電極，其中，所述盤的 厚度基本不變。
44、 根據權利要求43所述的主電極，其中，所述盤包括多個比電導率 不同的盤部件，所述盤部件設置在彼此的頂部。
45、 根據權利要求37-44中的任意一項所述的主電極，其中，所述電極 電源接觸器設置在所述盤的中心。
46、 根據權利要求37-45中的任意一項所述的主電極，其中，所述電極 電源接觸器包括幾個不連續的接觸器。
47、 根據權利要求45或46所述的主電極，其中，所述不連續的接觸器 包括至少一個設置在從所述盤的中心起的半徑上的環形接觸器或環形片段 接觸器。
48、 根據權利要求46或47所述的主電極，其中，每個不連續的接觸器 在電鍍或蝕刻過程中被提供有特定的電壓。
49、 根據權利要求37-48中的任意一項所述的主電極，其中，所述盤基 本上為圓形。
50、 根據權利要求49所述的主電極，其中，所述盤部件中的至少一個 的厚度隨著與該盤的中心的距離而改變。
51、 根據權利要求31-50中的任意一項所述的主電極，其中，各個空腔 設置有材料，對于各個空腔，該材料的厚度是特定的。
52、 一種將材料預沉積到主電極的空腔中的方法，該主電極包括圖案層， 該圖案層含有絕緣材料并且其中形成有所述空腔，導電電極層形成所述空腔 的底部，該導電電極層具有用于與外部電源進行電連接的接觸部分，該方法 包括 在支持物上設置接觸部件；將所述主電極設置在所述接觸部件上，以在所述接觸部件和所述導電電極層之間通過至少兩個接觸部分形成電接觸；將由待沉積到所述空腔中的材料構成的電鍍陽極設置到所述主電極上， 由此形成由所述空腔、所述基底導電層和所述電鍍陽極所限定的電化學室， 該電化學室含有電解液；將電源連接到所述接觸部件和所述電鍍陽極上，使電流經過所述電化學 室，將材料從所述陽極轉移至作為陰極的所述導電電極層，以將所述材料沉 積到位于所述導電電極層的頂部的空腔中。
53、 一種利用主電極對基底進行蝕刻或電鍍的方法，所述主電極包括圖 案層，該圖案層至少部分為絕緣材料并且該圖案層具有設置有多個空腔的第 一表面，所述空腔中設置有導電材料，該電極導電材料與至少一個電極電源 接觸器電連接，該方法包括將所述主電極設置到支持物上；給所述空腔提供電解液；將基底設置到所述主電極上，該基底包括上表面，該上表面具有設置在 其上的導電材料或由導電材料構成的結構，所述基底導電材料與至少一個電 源接觸器電連接，由此形成多個由所述空腔、所述基底導電材料和所述電極 導電材料限定的電化學室，該電化學室含有電解液；將電源連接到所述電極電源接觸器和所述基底電源接觸器上，以使電流 經過所述電化學室，將材料在所述主電極與所述基底之間進行轉移；由此，該方法還包括選擇比電導率與所述基底導電材料相適應的主電極。
全文摘要
一種系統和方法，該系統包括設置在基底上的主電極，所述主電極包括圖案層，該圖案層至少部分為絕緣材料并且該圖案層具有設置有多個空腔的第一表面，所述空腔中設置有導電材料，該電極導電材料與至少一個電極電源接觸器電連接；所述基底包括上表面，該上表面與所述第一表面相接觸或者與所述第一表面相鄰地設置，并且該上表面具有設置在其上的導電材料或由導電材料構成的結構，該基底導電材料與至少一個電源接觸器電連接；由此形成多個由所述空腔、所述基底導電材料和所述電極導電材料限定的電化學室，該電化學室含有電解液；其中，所述電極導電材料與所述電極電源接觸器之間的電極電阻、以及所述基底導電材料與所述基底電源接觸器之間的基底電阻被調適為在各個電化學室中提供預定的電流密度。
文檔編號C25F3/14GK101360850SQ200680051055
公開日2009年2月4日 申請日期2006年11月20日 優先權日2005年11月18日
發明者C·阿龍松, M·弗雷登貝格, M·達伊內塞, P·威文-尼爾松, P·默勒 申請人:萊里斯奧魯斯技術公司