CN104790008A - 电镀方法以及电镀装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够在基板的电镀中将添加剂的浓度控制在适当的范围内的电镀方法以及电镀装置。电镀方法如下：使在表面具有导通孔的基板(W)和阳极(2)相互相对地配置在包含添加剂的电镀液中，在基板(W)和阳极(2)之间施加电压并将金属填充到导通孔内，对被施加于基板(W)的电压进行测定，对每规定时间的电压的变化量进行计算，对电镀液的添加剂的浓度进行调整，以使电庄的变化量被维持在规定的管理范围内。

Description

电镀方法以及电镀装置
技术领域
本发明涉及一种半导体设备的配线形成技术，尤其涉及在形成于晶圆等基板的表面的导通孔的内部填充铜等金属的电镀方法以及电镀装置。
背景技术
半导体设备的配线形成技术中，镀铜工艺正被广泛地采用。随着半导体设备的高集成化的发展，电路的配线细微化，在二维方向上的细微化等级也正接近极限。因此，作为使设备性能进一步提高的技术，TSV(through silicon via(硅通孔))技术备受期待。该TSV技术是在导通孔内埋入铜等导电材料而形成贯通电极，通过该贯通电极来连接半导体芯片彼此的的三维堆叠技术。
在导通孔的内部不形成空隙(所谓的孔隙(void))地埋入金属的重要的关键点是抑制基板的场部(フィールド部)表面上的金属的析出，且促进导通孔的底部的金属的析出。因此，电镀液中一般添加有促进金属的析出的促进剂、以及抑制金属的析出的抑制剂(例如PEG(聚乙二醇(polyethylene glycol)))或整平剂(平滑剂)等抑制成分含有剂。尤其是，为了在具有50μm～200μm的深度的导通孔的内部埋入铜，必须使用抑制作用非常强的抑制成分含有剂。这些促进剂以及抑制成分含有剂被统称为添加剂。
为了不形成孔隙地以金属来填充导通孔内，电镀中的添加剂的浓度管理很重要。添加剂的浓度分析以往都采用CVS(循环伏安剥离(Cyclic Voltammetric Stripping))技术。但是，电镀液中的添加剂伴随着电镀的进行而生成副产物，该副产物有时会对浓度分析结果造成不良的影响。其结果，添加剂的浓度未被正确地管理，可能会在金属内形成孔隙。进一步地，由于添加剂的作用，被电镀了的铜的结晶粒径、配向性等膜质发生变化，因此没有进行添加剂的适当的浓度管理的话，每个基板的膜质恐怕会有偏差。尤其是，在使用抑制作用非常强的抑制成分含有剂的情况下，以CVS技术对抑制成分含有剂的浓度进行适当的测定由于副产物影响到分析而比较困难。
以快速将金属填充于导通孔内为目的，在基板的电镀中使基板上的电流密度提升的技术一直以来都被采用。为了防止孔隙且快速地将金属填充于导通孔内，在金属被埋入至导通孔的大部分时，需要使电流密度上升。但是，以往，电镀的进度是根据电镀时间来判断的，所以难以正确地确定导通孔内的金属的填充率。其结果，有时不能在适当的时机提高电流密度。使电流密度提高的时机过早的话，则会在导通孔内形成孔隙，相反，使电流密度提高的时机过晚的话，则不能缩短电镀所需要的时间。
通常，电镀的终点仅根据电镀时间来管理。但是，电镀的进度的管理方法根据电镀工艺的不同而不同，所以如果仅根据电镀时间来管理电镀的终点的话，则可能会变成电镀不足或者电镀过剩。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006－317197号公报
发明内容
本发明正是鉴于上述的现有的问题点而做出的，以提供能够在基板的电镀中将添加剂的浓度控制在适当范围内的电镀方法以及电镀装置为第一目的。
进一步地，本发明以提供能够正确地确定基板的电镀的进度并缩短电镀时间的电镀方法以及电镀装置为第二目的。
进一步地，本发明以提供能够正确地确定电镀的终点的电镀方法以及电镀装置为第三目的。
第一形态为一种电镀方法，其特征在于，使阳极和表面上形成有导通孔的基板相互相对地配置在含有添加剂的电镀液中，在所述阳极和所述基板之间施加电压并将金属填充到所述导通孔内，对被施加于所述基板的电压进行测定，对每规定时间的电压的变化量进行计算，对所述电镀液的所述添加剂的浓度进行调整，以使得所述电压的变化量被维持在规定的管理范围内。
另外，电压的测定并不限定于对基板和阳极之间的电压进行测定，也可以采用对被浸渍在电镀液中的参照电极和基板之间的电压进行测定等、能够检测基板上的电位的变化的其他手段。
第二形态为一种电镀方法，其特征在于，从用于对基板进行电镀的电镀槽中抽取包含添加剂的电镀液，使第一电极以及第二电极浸渍在所述抽取的电镀液中，在所述第一电极以及所述第二电极之间施加电压，对施加于正析出金属的所述第二电极的电压进行测定，对每规定时间的电压的变化量进行计算，对所述电镀液的所述添加剂的浓度进行调整，以使得所述电压的变化量被维持在规定的管理范围内。
第三形态为一种电镀方法，其特征在于，使阳极和表面上形成有导通孔的基板相互相对地配置在含有添加剂的电镀液中，在所述阳极和所述基板之间施加电压并将金属填充到所述导通孔内，对被施加于所述基板的电压进行测定，对每规定时间的电压的变化量进行计算，在所述电压的变化量超出规定的变动幅度地增加时，使所述基板上的电流密度增加。
第四形态为一种电镀方法，其特征在于，使阳极和表面上形成有导通孔的基板相互相对地配置在含有添加剂的电镀液中，在所述阳极和所述基板之间施加电压并将金属填充到所述导通孔内，对被施加于所述基板的电压进行测定，对每规定时间的电压的变化量进行计算，在所述电压的变化量超出规定的变动幅度地减少时，使所述电压的施加停止。
第五形态为一种电镀方法，其特征在于，使阳极和表面上形成有导通孔的基板相互相对地配置在含有添加剂的电镀液中，在所述阳极和所述基板之间施加电压并将金属填充到所述导通孔内，对被施加于所述基板的电压进行测定，对每规定时间的电压的变化量进行计算，确定所述电压的变化量大于规定的第一阈值的时刻，然后在从所述电压的变化量低于规定的第二阈值的时刻起经过了预先设定的时间时，使所述电压的施加停止。
第六形态为一种电镀方法，其特征在于，使阳极和表面上形成有导通孔的基板相互相对地配置在含有添加剂的电镀液中，在所述阳极和所述基板之间施加电压，并以第一电流密度进行使金属从所述导通孔的底部向上方析出的第一电镀工序，对被施加于所述基板的电压进行测定，对每规定时间的电压的变化量进行计算，在所述电压的变化量超出规定的变动幅度地增加的时刻，使被施加于所述阳极和所述基板之间的电压增加，以比所述第一电流密度高的第二电流密度进行将金属填充到所述导通孔内的第二电镀工序。
第七形态为一种电镀装置，其特征在于，包括：用于保持包含添加剂的电镀液的电镀槽；对表面上形成有导通孔的基板进行保持的基板保持架；与被保持于所述基板保持架上的所述基板相对配置的阳极；在所述基板和所述阳极之间施加电压的电源；对被施加于所述基板的电压进行测定的电压测定器；基于所述电压的测定值，对所述电镀液中的添加剂的浓度进行控制的电镀控制部；以及按照来自所述电镀控制部的指令，对所述电镀液中的所述添加剂的浓度进行调整的浓度调整部，所述电镀控制部对每规定时间的电压的变化量进行计算，并对所述浓度调整部发出指令使该浓度调整部调整所述电镀液的所述添加剂的浓度，以使得所述电压的变化量被维持在规定的管理范围内。
第八形态为一种电镀装置，其特征在于，包括：用于保持包含添加剂的电镀液的电镀槽；对表面上形成有导通孔的基板进行保持的基板保持架；与被保持于所述基板保持架上的所述基板相对配置的阳极；在所述基板和所述阳极之间施加电压的第一电源；对所述电镀液进行分析的电镀液分析部；以及对所述电镀液中的所述添加剂的浓度进行调整的浓度调整部，所述电镀液分析部包括：蓄积从所述电镀槽抽取的电镀液的分析槽；被浸渍在所述分析槽内的所述电镀液中的第一电极以及第二电极；在所述第一电极以及所述第二电极之间施加电压的第二电源；对被施加于析出金属的所述第二电极的电压进行测定的电压测定器；以及基于所述电压的测定值对所述电镀槽内的所述电镀液中的添加剂的浓度进行控制的电镀控制部，所述电镀控制部对每规定时间的电压的变化量进行计算，并对所述浓度调整部发出指令使该浓度调整部调整所述电镀液的所述添加剂的浓度，以使得所述电压的变化量被维持在规定的管理范围内。
第九形态为一种电镀装置，其特征在于，包括：用于保持包含添加剂的电镀液的电镀槽；对表面上形成有导通孔的基板进行保持的基板保持架；与被保持于所述基板保持架上的所述基板相对配置的阳极；在所述基板和所述阳极之间施加电压的电源；对被施加于所述基板的电压进行测定的电压测定器；以及电镀控制部，所述电镀控制部对每规定时间的电压的变化量进行计算，在所述电压的变化量超出规定的变动幅度地增加时对所述电源发出指令使所述电压增加，从而使所述基板上的电流密度上升。
第十形态为一种电镀装置，其特征在于，包括：用于保持包含添加剂的电镀液的电镀槽；对表面上形成有导通孔的基板进行保持的基板保持架；与被保持于所述基板保持架上的所述基板相对配置的阳极；在所述基板和所述阳极之间施加电压的电源；对被施加于所述基板的电压进行测定的电压测定器；以及电镀控制部，所述电镀控制部对每规定时间的电压的变化量进行计算，在所述电压的变化量超出规定的变动幅度地减少时对所述电源发出指令以使所述电压的施加停止。
第十一形态为一种电镀装置，其特征在于，包括：用于保持包含添加剂的电镀液的电镀槽；对表面上形成有导通孔的基板进行保持的基板保持架；与被保持于所述基板保持架上的所述基板相对配置的阳极；在所述基板和所述阳极之间施加电压的电源；对被施加于所述基板的电压进行测定的电压测定器；以及基于所述电压的测定值，对每规定时间的电压的变化量进行计算的电镀控制部，所述电镀控制部确定所述电压的变化量大于规定的第一阈值的时刻，然后在从所述电压的变化量低于规定的第二阈值的时刻起经过了预先设定的时间时，对所述电源发出指令以使所述电压的施加停止。
第十二形态为一种电镀装置，其特征在于，包括：用于保持包含添加剂的电镀液的电镀槽；对表面上形成有导通孔的基板进行保持的基板保持架；与被保持于所述基板保持架上的所述基板相对配置的阳极；在所述基板和所述阳极之间施加电压的电源；对被施加于所述基板的电压进行测定的电压测定器；以及基于所述电压的测定值，对每规定时间的电压的变化量进行计算的电镀控制部，所述电镀控制部对所述电源发出指令以对所述基板和所述阳极之间施加电压，以第一电流密度使金属从所述导通孔的底部向上方析出，在所述电压的变化量超出规定的变动幅度地增加时刻，对所述电源发出指令以使被施加于所述基板和所述阳极之间的电压增加，从而以比所述第一电流密度高的第二电流密度将金属填充到所述导通孔内。
每规定时间的电压的变化量依存于电镀液中的添加剂的浓度而改变。因此，根据第一、第二、第七、第八形态，可以基于电压的变化量将添加剂的浓度控制在适当的范围内。其结果，能够不产生孔隙等缺陷，且能够得到膜质均匀的基板。
基板和阳极之间的电阻随着金属膜的生长而变化。这是因为电阻是根据金属膜的厚度的变化以及添加剂的向金属膜的附着方式的变化而变化的。因此，根据第三、第六、第九、第十二形态的话，可以基于电压的变化正确地把握电镀的的进度，在合适的时机提高电流密度从而缩短电镀时间。
如上所述，基板和阳极之间的电阻随着金属膜的生长而变化。根据第四、第五、第十、第十一形态，可以基于电压的变化正确地确定电镀的终点。
附图说明
图1是示出电镀装置的一实施形态的概略图。
图2是示出基板保持架的立体图。
图3是图2所示的基板保持架的俯视图。
图4是图2所示的基板保持架的右视图。
图5是示出由图4所示的记号A包围的部分的放大图。
图6A至图6D是示出在基板的导通孔内填充铜的工序的图。
图7是示出图1所示的电镀装置的变形例的图。
图8是示出图1所示的电镀装置的另一变形例的图。
图9是示意性地示出电压测定器所测定到的电压的时间变化的一例的曲线图。
图10是示意性地示出电压测定器所测定到的电压的时间变化的其他例子的曲线图。
图11是示意性地示出电压测定器所测定到的电压的时间变化的另一其他例子的曲线图。
图12是示出根据抑制成分含有剂的浓度而不同的电压的时间变化的曲线图。
图13A至图13D是示出根据抑制成分含有剂的浓度而改变的铜的析出状态的图。
图14是示出对基板进行了电镀处理时的电压的时间变化的一例的曲线图。
图15是示出电镀控制部的控制顺序的一例的图。
图16是示出电镀装置的其他实施形态的概略图。
图17是示出图16所示的电镀装置的变形例的图。
图18是示出图16所示的电镀装置的另一变形例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施形态进行说明。在图1至图18中，对于相同或者相当的构成要素，标注相同符号并省略重复的说明。另外，在以下的实施形态中，示出的是在形成于基板的表面的导通孔的内部填充铜的例子。
图1是示出电镀装置的一实施形态的概略图。如图1所示，电镀转置具有电镀槽1，电镀槽1具有储存电镀液的内槽7以及与内槽7相邻配置的溢流槽B。从内槽7的上端溢出的电镀液会流入溢流槽8内。使电镀液循环的电镀液循环线路12的一端连接于溢流槽8的底部，另一端连接于内槽7的底部。流入溢流槽8内的电镀液通过电镀液循环线路12返回到内槽7内。
进一步地，电镀装置具有：保持由铜等金属构成的阳极2且使阳极2浸渍到内槽7内的电镀液的阳极保持架3、以及装卸自如地保持晶圆等基板W且使基板W浸渍到内槽7内的电镀液的基板保持架6。阳极2以及基板W在电镀液中相互相对地配置。阳极2通过阳极保持架3与电源10的正极连接，形成于基板W的表面的晶种层等导电层通过基板保持架6与电源10的负极连接。
进一步地，电镀装置具有靠近被保持于内槽7内的基板保持架6上的基板W的表面并对电镀液进行搅拌的搅拌桨14、以及对基板W上的电位分布进行调整的调整板(regulationplate)15。调整板15具有用于限制电镀液中的电场的开口15a，搅拌桨14被配置在被保持于基板保持架6上的基板W的表面附近。换而言之，搅拌桨14被配置在基板保持架6和阳极保持架3之间。搅拌桨14被铅垂地配置，通过与基板W平行地往复运动来对电镀液进行搅拌，能够在基板W的电镀中将充足的金属离子均匀地供给至基板W的表面。调整板15被配置在搅拌桨14和阳极保持架3之间。
对保持基板W的基板保持架6进行说明。如图2至图5所示，基板保持架6具有矩形平板状的第一保持构件40、和通过铰链42开闭自如地安装于该第一保持构件40上的第二保持构件44。作为其他的构成例，也可以将第二保持构件44设置在与第一保持构件40相对的位置，使该第二保持构件44朝着第一保持构件40前进，再使其从第一保持构件40离开以对该第二保持构件44进行开闭。
第一保持构件40例如是氯乙烯制的。第二保持构件44具有基部46和环状的密封保持架48。密封保持架48例如是氯乙烯制的，并使其与下述的按压环50的滑动良好。在密封保持架48的上部，向内侧突出地被安装有环状的基板侧密封构件52(参照图4以及图5)。该基板侧密封构件52构成为，在基板保持架6保持基板W时，该基板侧密封构件52与基板W的表面外周部压接，密封第二保持构件44和基板W之间的间隙。在与密封保持架48的第一保持构件40相对的面上安装有环状的保持架侧密封构件58(参照图4以及图5)。该保持架侧密封构件58构成为，在基板保持架6保持基板W时，该保持架侧密封构件58与第一保持构件40压接并密封第一保持构件40和第二保持构件44之间的间隙。保持架侧密封构件58位于基板侧密封构件52的外侧。
如图5所示，基板侧密封构件52被夹持在密封保持架48与第一固定环54a之间，并且被安装于密封保持架48。第一固定环54a通过螺栓等紧固件56a安装于密封保持架48上。保持架侧密封构件被夹持在密封保持架48与第二固定环54b之间，并且被安装于密封保持架48。第二固定环54b通过螺栓等紧固件56b安装于密封保持架48上。
在密封保持架48的外周部设置有台阶部，按压环50通过垫片60旋转自如地安装在该台阶部上。按压环50通过第一固定环54a的外周部而被安装成不能脱出。该按压环50由对于酸、碱的耐腐蚀性优良并具有足够的刚性的材料构成。例如，按压环50由钛构成。垫片60由摩擦系数低的材料例如PTFE构成以使按压环50能平滑地旋转。
在按压环50的外侧，沿着按压环50的圆周方向等间隔地设置有多个夹持件62。这些该夹持件62被固定在第一保持构件40上。各夹持件62具有设有向内侧突出的突出部的倒L字状的形状。在按压环50的外周面，设置有向外侧突出的多个突起部50b。这些突起部50b被配置在与夹持件62的位置相对应的位置上。夹持件62的内侧突出部的下表面以及按压环50的突起部50b的上表面为沿着按压环50的旋转方向向彼此相反的方向倾斜的斜面。在沿着按压环50的圆周方向的多个部位(例如三个部位)上设置有向上方突出的凸部50a。由此，通过使旋转销(未图示)旋转并从横向按压旋转凸部50a，从而能够使按压环50旋转。
由此，在将第二保持构件44打开的状态下，向第一保持构件40的中央部插入基板W，通过铰链42将第二保持构件44关闭。通过使按压环50向顺时针方向旋转，使按压环50的突起部50b滑入夹持件62的内侧突出部的内部。通过分别设置于按压环50以及夹持件62上的斜面，将第一保持构件40和第二保持构件44彼此紧固的话，第二保持构件44被固定于第一保持构件40上。通过使按压环50向逆时针方向旋转并使按压环50的突起部50b从夹持件62脱出，从而将第二保持构件44从第一保持构件40解放出来。
第二保持构件44被固定于第一保持构件40时，基板侧密封构件52的下方突出部与基板W的表面外周部压接。基板侧密封构件52被均匀地按压至基板W，由此对基板W的表面外周部和第二保持构件44之间的间隙进行密封。同样地，第二保持构件44被固定于第一保持构件40时，保持架侧密封构件58的下方突出部与第一保持构件40的表面压接。保持架侧密封构件58被均匀地按压至第一保持构件40，由此对第一保持构件40和第二保持构件44之间的间隙进行密封。
如图3所示，在第一保持构件40的端部，设置有一对大致T字型的保持架悬吊装置64。在第一保持构件40的上表面，形成有与基板W的大小基本相等的环状的突条部66。该突条部66具有与基板W的周缘部抵接并对该基板W进行支承的环状的支承面68。在沿着该突条部66的圆周方向的规定位置设置有配置部70。
在配置部70内分别设置有多个(在图示中为12个)导电体(电触点)72。这些导电体72分别与从设置于保持架悬吊装置64上的连接端子76延伸的多个配线相连接。在将基板W载置于第一保持构件40的支承面68上时，该导电体72的端部与图5所示的电触点74的下部弹性地接触。
与导电体72电连接的电触点74通过螺栓等紧固件78固定在第二保持构件44的密封保持架48上。该电触点74形成为板簧形状。电触点74具有位于基板侧密封构件52的外侧的向内侧突出成板簧状的触点部。电触点74在其触点部变得容易弯曲。当用第一保持构件40和第二保持构件44保持基板W时，电触点74的触点部与被支承在第一保持构件40的支承面68上的基板W的外周面弹性地接触。
第二保持构件44的开闭通过未图示的气缸和第二保持构件44的自重来进行。即，第一保持构件40设置有通孔40a，利用气缸(未图示)的活塞杆，通过通孔40a将第二保持构件44的密封保持架48向上方推起从而打开第二保持构件44，通过使活塞杆收缩而使第二保持构件44通过其自重关闭。
图6A至图6D是示出在形成于基板W上的导通孔20内填充铜22的工序的图。如图6A所示，在基板W上，形成有例如孔径为1μm至20μm、深度为5.0μm至200μm的导通孔20，在包含该导通孔20的内表面的基板W的表面形成有作为电解电镀的供电层的导电层21。搅拌桨14与基板W的表面平行地往复运动，对存在于阳极2和基板W之间的电镀液进行搅拌。在该状态下，在阳极2和导电层21之间施加电压，开始基板W的电镀。铜22为一个例子，也可以将其他的金属埋入导通孔20。
包含于电镀液中的添加剂会影响铜22的析出。该添加剂含有促进铜22的析出的促进剂、以及抑制铜22的析出的抑制剂或整平剂(即平滑剂)等抑制成分含有剂。作为促进剂，使用例如聚二硫二丙烷磺酸钠(ビス(3－スルホプロピル)ジスルフイド)(SPS)或者硫代丙烷磺酸钠(メルカプトプロバンスルホン酸ナトリウム)(MPS)等硫黄系化合物。作为抑制剂，使用例如聚乙二醇等高分子界面活性剂，作为整平剂，使用例如聚乙烯亚胺(PEI)、或者健那绿B(JGB)等氮系化合物。电镀液是通过在硫酸铜液等基液(ペース液)中添加添加剂而生成的。
一边搅拌电镀液一边进行基板W的电镀的话，在电镀液流动快的基板W的场部23以及导通孔20的开口部附近，抑制成分含有剂起作用从而抑制铜22的析出。相对于此，在电镀液流动慢的导通孔20的底部，抑制成分含有剂的供给少，促进剂有效地起作用。这样，在电镀液流动快的区域抑制铜22的析出，在电镀液流动慢的区域促进铜22的析出的原因是，分子量比促进剂大的抑制成分含有剂难以通过扩散到达导通孔20的底部的缘故。因此，如图6B所示，铜22优先从导通孔20的底部向上方析出。其结果，如图6C所示，可以防止铜22所引起的导通孔20的入口的堵塞，且能够将铜埋入导通孔20中。
而且，如图6D所示，导通孔20内完全被铜22填埋，进一步地，规定膜厚的铜22在场部23内的导电层21上析出时，停止向阳极2和基板W之间的电压的施加，停止搅拌浆14的往复运动从而结束电镀。
如果使用包含添加剂的电镀液的话，添加剂的浓度主要随着电镀处理量(电镀后的基板的块数)而变化。如图1所示，电镀装置包括对基板W和阳极2之间的电压进行测定的电压测定器24、基于电压的测定值对电镀液中的添加剂的浓度进行控制的电镀控制部25、以及根据来自电镀控制部25的指令对电镀液中的添加剂的浓度进行调整的浓度调整部28。电压测定器24与电源10以及电镀控制部25连接，其构成为，将被施加于基板W的电压的测定值、更具体来说将基板W和阳极2之间的电压的测定值发送给电镀控制部25。电压测定器24具有mV或者mV以下的等级的细致的分辨能力，能够检测对一块基板实施电镀期间的电压的微小的变化。
图7是示出图1所示的电镀装置的变形例的图。也可以如图7所示，使成为测定电压时的电位的基准的参照电极(基准电极)30浸渍于内槽7内的电镀液，对该参照电极30和基板W之间的电压进行测定，以替代对基板W和阳极2之间的电压进行测定。参照电极30优选配置在基板W的附近，以避免妨碍电镀液的搅拌、电镀液中的电场的控制。如图7的一点划线所示，参照电极30以及基板W与电压测定器24电连接。通过这样的结构，能够对参照电极30和基板W之间的电压进行测定。另外，电压的测定方法并不限定于对基板W和阳极2之间的电压进行测定的方法或者对基板W和参照电极30之间的电压进行测定的方法，只要是能够检测基板W的表面电位的变化的方法，也可以采用其他的手段。
图8是示出图1所示的电镀装置的其他变形例的图。在图8中，为了使图简单易懂，省略了电镀控制部25以及浓度调整部28。如图8所示，电镀装置还具有参照电极槽31和盐桥32，该盐桥32被浸渍于参照电极槽31内的电解液以及内槽7内的电镀液中。作为电解液，例如使用用作参照电极30的内部液的氯化钾(KCl)水溶液或者硫酸钾(K2SO4)水溶液等。参照电极30被浸渍在参照电极槽31内的电解液中。如图8的一点划线所示，参照电极30以及基板W与电压测定器24电连接。
盐桥32是将内槽7内的电镀液和参照电极槽31内的电解液电连接、且防止电解液混入电镀液的连接管。盐桥32包括：浸渍于参照电极槽31内的电解液的铅垂管33、浸渍在内槽7内的电镀液中的鲁金毛细管34、以及将铅垂管33以及鲁金毛细管34连接的连接管35。鲁金毛细管34优选配置在基板W的附近以避免妨碍电镀液的搅拌、电镀液中的电场的控制。由于鲁金毛细管34的顶端细、向基板W弯曲，所以能够对基板W附近的电位进行测定。
电镀控制部25构成为，基于从电压测定器24发送来的电压的测定值，对每规定时间的电压的变化量进行计算。浓度调整部28构成为，与电镀控制部25连接，根据来自电镀控制部25的指令对电镀槽1内的电镀液的添加剂的浓度进行调整。更具体来说，在提高添加剂的浓度时，浓度调整部28从溢流槽8抽取电镀液的一部分，将添加剂添加至所抽取的电镀液或者不含添加剂的新的电镀液中，使添加了添加剂的电镀液返回至溢流槽8。或者，也可以将添加剂添加到与内槽7相邻的溢流槽8内。在降低添加剂的浓度时，浓度调整部28从溢流槽8抽取电镀液的一部分，将不含添加剂的新的电镀液添加至溢流槽8。这样的电镀液的浓度调整方法作为溢饲(ブリード·アンド·フィード)法而被熟知。为了降低添加剂的浓度，也可以及进行虚拟(ダミー)电解。
图9是示意性地示出电压测定器24所测定的电压的时间变化的一例的曲线图(电压曲线)。横轴表示时间，纵轴表示电压。基板W在被浸渍于电镀液之前被进行前处理(被称为预湿工序)，导通孔20内由纯水灌满。其后，基板W被浸渍于电镀液中。在对阳极2和基板W之间施加电压之前，利用搅拌桨14来搅拌阳极2和基板W之间的电镀液。通过该搅拌，导通孔20内的纯水被置换为电镀液。在施加电压之前搅拌电镀液的时间被称为无通电时间。在经过了规定的无通电时间之后，在阳极2和基板W之间施加电压，开始基板W的电镀(图9的时刻T1)。图9的时刻T1时的基板W的状态由图6A示出。
在本实施形态中，在开始电镀到结束为止的期间，流经基板W的电流被控制为一定。在刚开始电镀之后，抑制成分含有剂基本不存在于导通孔20的底部，取而代之的是存在有很多促进剂。因此，伴随着电镀的进行，铜22从导通孔20的底部向上方优先析出。即，铜22虽然从导通孔20的底部向上方析出，但在导通孔20的开口部附近基本不析出。由于这样的金属析出速度的差异，实现了所谓的自下而上生长。
随着铜22的析出量增加，基板W和阳极2之间的电阻随电镀时间而减少。流经基板W的电流被电源10控制为一定，因此伴随着电阻的减少，电压也随时间流逝而减少(图9的时刻T2)。图9的时刻T2时的基板W的状态由图6B示出。
铜22的析出进一步地进行，当导通孔20内的铜22的填充率达到30％～90％时，在本实施形态中，电压从下降倾向转变为上升倾向(图9的时刻T3)。这是因为，随着在导通孔20析出的铜22的析出量增加，被供给至导通孔20内的抑制成分含有剂增加，导通孔20内的电阻上升的缘故。电压也伴随着电阻的上升而上升。图9的时刻T3时的基板W的状态由图6C示出。
如图9的时刻T3时的电压波形的变化所示，每规定时间的电压的变化量(以下称为电压变化率)从负转变为正时，即电压从下降倾向转变为上升倾向时。如图6C所示，导通孔20内的30％～90％由铜22填充。即，导通孔20的未填充部分的纵横比小于导通孔20的初期的纵横比。因此，为了提升铜22的填充速度，可以在电压变化率上升的时刻T3提高电压以提高基板W的电流密度。作为一个例子，电流密度被上升至1.5倍～5倍。通过这样地提高电流密度，与从电镀开始到电镀结束以一定的电流密度进行电镀的情况相比，能够有效地缩短电镀时间。通常，在电镀中提高电流密度的时机需要通过很多的实验来确定，但在本实施形态中，可以根据反映实际的电镀进度的电压波形来确定提高电流密度的时机。因此，可以减轻决定电镀条件的负担，还能够排除各种的偏差所造成的影响。
进一步地，在电压变化率从负转变为正时，为了降低抑制成分含有剂的作用，使得搅拌桨14对于电镀液的搅拌强度比电压变化率变化为负时的强度弱。其结果，可以不形成被称为孔隙的空隙，且能够进一步缩短基板W的电镀所需要的时间。
当铜22的析出进一步地进行，导通孔20内完全由铜22填埋时，电压从上升倾向再次转变为下降倾向(图9的时刻T4)。这是因为，电阻随着铜22的膜厚变厚而减小的缘故。图9的时刻T4时的基板W的状态由图6D示出。因此，优选为在电压从上升倾向转变为下降倾向时(即、电压变化率从正转变为负时)结束电镀。这样，根据本实施形态，可以基于电压的变化正确地确定电镀的终点。可以在自电压从上升倾向转变为下降倾向的时刻开始，经过了预先设定的时间之后结束电镀。在结束基板W的电镀时，停止电压的施加，停止搅拌桨14的往复运动。基于电压的监视、以及电压的变化的电镀终点的确定通过电镀控制部25来执行。
到此为止参照图9对电镀的进展和电压波形的变化进行了说明，但电镀中的电压可以根据各种的条件而变化。即，在电镀中，通过增加基板W的表面的铜22的膜厚，来减少电阻。又，在铜22的填埋完成之前，通过伴随着导通孔20内的铜22的填埋的进行而减少导通孔20的纵横比，抑制成分含有剂易于扩散，电阻上升。
电镀中的电压变化由铜22的膜厚的增加或者抑制成分含有剂的扩散量的增加中哪个处于优势来决定。即，因铜22的膜厚的增加而引起的电阻的减少处于优势的话，电压下降，因抑制成分含有剂的扩散量的增加而引起的电阻的上升处于优势的话，电压上升。膜厚的增加以及抑制成分含有剂的扩散都能够根据各种的条件而变化。例如，抑制成分含有剂的扩散量根据抑制成分含有剂的种类、浓度而不同。其种类、浓度基于导通孔20的尺寸、开口率而被最优化。进一步地，抑制成分含有剂的扩散量也根据温度、搅拌强度、电流密度等电镀条件而变化，因此电压根据电镀条件有升有降。
进一步地，在铜22的填埋结束的时刻T4之后，残留在导通孔20的上部的促进剂被置换为抑制成分含有剂，因此电阻上升。然而，抑制成分含有剂的扩散量能够根据之前例举的电镀条件而变化，所以电压能上升、或者下降。
在这样的状况下，从时刻T3到时刻T4的时间段是向导通孔20内的铜22的填入即将结束的期间，在该时间段里，向导通孔20内的抑制成分含有剂的扩散量急剧增加。因此，从时刻T3到时刻T4的电压变化率比电镀时间中的其他时间段的电压变化率大。也就是说，设从时刻T1到时刻T3的电压变化率为g1，从时刻T3到时刻T4的电压变化率为g3，从时刻T4到电镀结束的电压变化率为g4的话，电压变化率的增减能够表现为g1＜g3、g3＞g4。因此，后述的图10以及图11所示那样的电压的变化也可能会发生，电压变化率满足g1＜g3的条件、且电压变化率g3变为负值的情况也可能会存在。
到此为止参照图9对电镀的进展和电压波形的变化进行了说明，但电镀中的电压的变化的方式能够根据添加剂的种类、导通孔的尺寸、导通孔的开口率等各种条件而改变。例如，如图10所示，也存在电压从电镀开始就上升的情况。在图10中，在时刻T1’到时刻T3’的期间中电压都是上升的。伴随着电镀的进行，抑制成分含有剂在导通孔20内起作用时，电阻进一步上升，因此在时刻T3’以后，电压进一步地上升。
又，图9示出导通孔20内完全被铜22填埋之后、电压转变为减少倾向的例子，但根据添加剂的种类、添加剂的分布状态，如图11所示，在时刻T4”以后，电压持续上升的情况也存在。
综合图9到图11的情况，自下而上(ボトムアップ)生长由于导通孔20内的抑制成分含有剂的作用而变弱的时刻(图9的时刻T3、图10的时刻T3’、图11的时刻T3”)可以表现为电压变化率(电压曲线的斜率)超过规定的变动幅度而增加的时刻。又，导通孔20内完全被铜22填埋的时刻(图9的时刻T4、图10的时刻T4’、图11的时刻T4”)可以表现为电压变化率(电压曲线的斜率)超过规定的变动幅度而减少的时刻。上述变动幅度是指用于确定电压变化率的变化点的表示电压变化率的变化程度的规定的基准幅度，电压变化率超过变动幅度的时刻被确定为电压变化率的变化点。
电镀控制部25也可以将电压变化率与规定的阈值进行比较，以取代对电压变化率是否超过了规定的变动幅度进行判断。具体来说，可以预先设置用于确定自下而上生长变弱的时刻(图9的时刻T3、图10的时刻T3’、图11的时刻T3”)的第一阈值、用于确定导通孔20内完全被铜22填埋的时刻(图9的时刻T4、图10的时刻T4’、图11的时刻T4”)的第二阈值。自下而上生长变弱的时刻(图9的时刻T3、图10的时刻T3’、图11的时刻T3)是电压变化率增加并超过第一阈值的时刻。又，导通孔20内完全被铜22填埋的时刻(图9的时刻T4、图10的时刻T4、图11的时刻T4”)是在电压变化率超过了上述第一阈值之后减小并低于第二阈值的时刻。图9所示那样的电压波形的情况下，第一阈值以及第二阈值例如被设定为0(零)。电镀控制部25在电压变化率增加并超过第一阈值时对电源10发出指令以使电流密度增加，在电压变化率减小并低于第二阈值时对电源10发出指令以停止电压的施加，使电镀结束。
为了判断导通孔20内是否正适当地进行金属的埋入，可以预先设定电压变化率应该达到第一阈值的时间(也可以是时间幅度或者时间段)。也就是说，在电压变化率比规定的时间早达到第一阈值的情况下，或者即使经过了规定的时间，电压变化率还没有达到第一阈值的情况下，则认为导通孔20内的金属的埋入发生了某些异常。在该情况下，电镀控制部25可以对电源10发出指令以使电压的施加停止，使电镀结束，并发出异常警报。进一步地，也可以预先设定电压变化率应该达到第二阈值的时间(也可以是时间幅度或者时间段)，将该规定的时间用作为对导通孔20内的金属的埋入产生了某些异常的情况进行检测的指标。
本发明的发明者通过实验确认了，能够基于电镀中的电压变化率(每规定时间的电压的变化量)，对电镀液中的添加剂的浓度的变化进行判断。进一步地，直接来说，本发明的发明者通过实验确认了，为了实现导通孔内的理想的金属埋入，能够根据电压变化率来判断添加剂是否有效地发挥作用。
电镀控制部25中存储(储存)有电压变化率的规定的管理范围。在电镀控制部25所计算出的电压变化率为管理范围外的情况下，电镀控制部25对浓度调整部28发出指令以使电压变化率在管理范围内。浓度调整部28接收该指令，如上所述，对电镀槽1内的电镀液的添加剂的浓度进行调整。
电压变化率能够根据电镀液中的添加剂的浓度而改变。参照图12以及图13A至图13D对其一个例子进行说明。图12是示出根据作为添加剂之一的抑制成分含有剂的浓度而改变的电压的时间变化的曲线图。图13A至图13D是示出根据抑制成分含有剂的浓度而改变的铜22的析出状态的图。
如图12的曲线图(1)所示，电压变化率(电压曲线的斜率)在规定的管理范围(图12中由α表示)内时，如图13A所示，铜22不形成孔隙地填充在导通孔20的整体中。图12的曲线图(2)示出超出管理范围的电压变化率。该曲线图(2)表示在电镀液中的抑制成分含有剂的浓度由于某理由超出理想的浓度范围而增加时电压变化率变大的情形。在这样的情况下，如图13B所示，在导通孔20内形成孔隙。这是因为，浓度高的抑制成分含有剂被供给至导通孔20的底部，铜22难以从导通孔20内的底部向上方析出，其结果导通孔20的开口附近被铜22堵塞的缘故。
图12的曲线图(3)示出在低于规定的管理范围α的情况下的电压变化率。该曲线图(3)示出在电镀液中的抑制成分含有剂的浓度由于某理由超出浓度范围而减少时电压随着时间流逝大幅减小的情形。在这样的情形下，如图13C所示，铜22在基板W的场部23过剩地析出，铜22没有在规定时间以内填充到导通孔20内。
电镀液中的抑制成分含有剂的浓度进一步地降低的话，如图12的曲线图(4)所示，电压变化率进一步地降低。在该情况下，如图13D所示，铜22在基板W的场部23过剩地析出，在导通孔20内形成有孔隙。这是因为，在导通孔20的侧壁的铜22的析出抑制作用变弱，在铜22被填充于导通孔20内之前导通孔20的入口被铜22堵塞的缘故。
由图12的曲线图(2)、曲线图(3)、以及曲线图(4)可知，电压变化率根据抑制成分含有剂的浓度的增减而变化。以下情况被认为是这样的电压变化率的变化的理由之一。如上所述，电压变化率依存于基板W表面的铜22的膜厚的增加所引起的电阻的降低、抑制成分含有剂的扩散量的增加所引起的电阻的上升这两个要因而被确定。抑制成分含有剂的浓度增加的话，铜22难以在基板W的表面析出，铜22的膜厚增加被抑制。因此，在抑制成分含有剂的浓度高的情况下，电压变化率变大。
在抑制成分含有剂的浓度高的情况下，电压变化率处于相比电镀初期在电镀后半段更加增加的倾向。以下情况被认为是其理由。在电镀初期，导通孔20的纵横比大，分子量大的抑制成分含有剂难以通过扩散达到导通孔20的底部。即使电镀液整体的抑制成分含有剂的浓度高，导通孔20内的抑制成分含有剂的扩散量也不会大幅变化。因此，仅仅会产生由于场部23处的电镀反应的抑制効果增加而引起的电压的上升。因此，抑制成分含有剂的少许浓度变化难以对电压变化率的变化造成影响。
相对于此，在电镀后半段，由于导通孔20的纵横比变小，所以抑制成分含有剂易于通过扩散达到导通孔20的底部。而且，电镀液中的抑制成分含有剂的浓度越高，则抑制成分含有剂的扩散量越增加。因此，与抑制成分含有剂的浓度恰当的情况相比，电阻的上升显著，电压变化率大幅上升。
在抑制成分含有剂的浓度低的情况下，抑制场部23处的电镀反应的能力不足，所以基板W的场部23处的铜22的膜厚容易变厚，进一步地，向导通孔20内的抑制成分含有剂的扩散量少。因此，电压变化率降低。
另外，图12的曲线图(1)示出了电压随着时间的流逝而降低的例子，但如上述那样根据添加剂的种类、导通孔的尺寸等条件，电压随着时间的流逝而上升的情况也存在。
电镀控制部25在基板W的电镀过程中，根据电压测定器24发送来电压的测定值计算出电压变化率，在该电压变化率超出了规定的管理范围时，对浓度调整部28发出指令。浓度调整部28根据来自电镀控制部25的指令对电镀槽1内的电镀液的抑制成分含有剂的浓度进行调整。更具体来说，在电压变化率比规定的管理范围小(即，比管理范围的下限值小)时，电镀控制部25发出旨在提高电镀液中的抑制成分含有剂的浓度的指令。浓度调整部28接收该指令，通过在电镀槽1(与内槽7相邻的溢流槽8内)追加抑制成分含有剂来提高电镀液中的抑制成分含有剂的浓度。或者，浓度调整部28也可以从电镀槽1(溢流槽8)抽取电镀液的一部分，将添加剂追加到所抽取的电镀液或者没有包含添加剂的新的电镀液中，使追加了添加剂的电镀液返回至电镀槽1(溢流槽8)中，从而提高电镀液中的抑制成分含有剂的浓度。
作为将添加剂添加到电镀液中的另一其他方法，可以预先设定与电压变化率的管理范围的偏差和添加剂的添加量的关系，将根据该关系而确定的量的添加剂添加到电镀槽1(溢流槽8)的电镀液中。
在电压变化率比规定的管理范围大(即，比管理范围的上限值大)时，电镀控制部25发出旨在降低电镀液中的抑制成分含有剂的浓度的指令。浓度调整部28接收该指令，从溢流槽8抽取电镀液的一部分，将不含有抑制成分含有剂的新的电镀液追加到溢流槽8中，由此降低电镀液中的抑制成分含有剂的浓度。这样，能够基于在基板W的电镀中得到的电压变化率对添加剂的浓度进行调整。其结果，可以将没有孔隙的金属填充于导通孔中。
基于CVS技术的添加剂的浓度管理方法中，由于抑制成分含有剂的副生成物会影响测定结果，所以对抑制成分含有剂的浓度进行管理是比较困难。相对于此，根据本实施形态，可以把握电镀中的导通孔20内的金属埋入的进展状况，且能够实时地监控添加剂的浓度是高还是低，基于其结果对添加剂的浓度进行调整。
图14是示出对基板W电镀时的电压的时间变化的一例的曲线图。横轴表示时间，纵轴表示电压。在图14中，电压随着时间的流逝而减小，在60分钟附近变为上升倾向。该初期的电镀工序是使金属从导通孔20的底部向上方析出的第一电镀工序。在该第一电镀工序中，导通孔20内的铜22的填充率达到80％～90％。在该例子中，在电压从下降倾向转变为上升倾向时(即，电压变化率超出规定的变动幅度地增加时)，优选使被施加于基板W和阳极2之间的电压上升，以使基板W的电流密度上升。其理由有两个。理由一是，在电压转变为上升倾向后，抑制成分含有剂也扩散至导通孔20的底部并附着在该底部，自下而上效应变弱，所以填埋导通孔20内的铜22的未填充部分费时间。理由二是，由于导通孔20内的铜22的填充率上升，即使使电流密度上升也难以产生所谓的夹断(ピンチオフ)。其结果，如图14的粗线所示，可以缩短对基板W进行电镀的时间。在该例子中，电镀所需要的时间缩短了大约20分钟。
这样地在使电压上升了的状态下进行的电镀工序是使金属填充于导通孔20内的第二电镀工序。在该第二电镀工序中，如上所述，以比第一电镀工序中的电流密度(第一电流密度)高的电流密度(第二电流密度)来进行。根据本实施形态，能够基于电压的变化正确地把握电镀的进度，通过在适当的时机提高电流密度来缩短电镀时间。这样的电压的控制通过电镀控制部25来执行。即，在电压变化率超出规定的变动幅度地增加时，电镀控制部25对电源10发出指令，使被施加于基板W和阳极2之间的电压上升。
铜22的析出进一步地进行，导通孔20内完全被铜22填埋的时，电压从上升倾向再次转变为下降倾向。在图14中，电压在时间t4附近转变为下降倾向。在该阶段，电镀大致结束。因此，在该例子中，可以在电压从上升倾向转变为下降倾向时(即，在电压变化率超出规定的变动幅度地增加之后，超出该变动幅度地减少时)停止电镀。具体来说，在电压变化率超出规定的变动幅度地增加之后，超出该变动幅度地减少时，电镀控制部25对电源10发出指令以使施加于基板W和阳极2之间的电压停止。这样，根据本实施形态，电镀控制部25可以基于电压的变化正确地确定电镀的终点。可以在从电压变化率超出变动幅度地减少的时刻起经过了预先设定的时间之后，结束电镀。
参照图14，对由电镀控制部25进行的来自电压测定器24的电压信号(电压值)的处理进行说明。在电镀开始后，电镀控制部25根据规定的时刻t1的电压值V1和规定的时刻t2的电压值V2，计算电压变化率(＝(V2－V1)/(t2－t1))。在对电镀浴进行建浴之后，随着被电镀的基板的块数增加，抑制成分含有剂消耗、变质，因此电压变化率渐渐地降低。在该电压变化率低于规定的设定值的情况下，电镀控制部25对浓度调整部28发出旨在提高电镀液中的抑制成分含有剂的浓度的指令。浓度调整部28接收该指令，从溢流槽8抽取电镀液的一部分，将添加剂追加到所抽取的电镀液或者不含有添加剂的新的电镀液中，使追加了添加剂的电镀液返回至溢流槽8，以提高电镀液中的抑制成分含有剂的浓度。
在上文中对基于规定的时刻t1、t2的电压变化计算电压变化率的例子进行了说明，但本发明并不限定于此。例如、电镀控制部25根据从电压测定器24发送来的电压的测定值，计算出每个微小时间的电压的变化量、即能时刻变化的第一电压变化率，进一步地，可以根据第一电压变化率，确定在电镀开始之后电压值变为极大的时刻tm、电压从下降倾向转变为上升倾向的时刻t3，而且根据时刻tm的电压值Vm和时刻t3的电压值V3计算第二电压变化率(＝(V3－Vm)/(t3－tm))。也可以设定电镀条件以使得电流密度在时刻t3上升。
在时刻t3被确定之后，电镀控制部25可以基于第一电压变化率确定电压从上升倾向转变为下降倾向的时刻t4。时刻t4表示导通孔20的上方的铜22的高度与场部23上的铜22的高度变为基本相同，所以可以在从时刻t4起经过了预先设定的时间之后结束电镀。由于该预先设定的时间包含0(零)秒，所以可以在时刻t4停止电压的施加以结束电镀。
图15是示出电镀控制部25的处理顺序的一例的图。如图15所示，在电镀开始后，电镀控制部25采用从电压测定器24发送来的电压的测定值，计算出能时刻变化的第一电压变化率(步骤1)。电镀控制部25对规定的第一时刻t1的第一电压值V1进行存储(步骤2)，然后存储规定的第二时刻t2的第二电压值V2(步骤3)。而且，电镀控制部25根据这些值计算出第二电压变化率(＝(V2－V1)/(t2－t1))(步骤4)。
在第二电压变化率比规定的管理范围小时，电镀控制部25发出旨在提高电镀液中的抑制成分含有剂的浓度的指令。浓度调整部28接收该指令，提高电镀液中的抑制成分含有剂的浓度。在第二电压变化率比规定的管理范围大时，电镀控制部25发出旨在降低电镀液中的抑制成分含有剂的浓度的指令。浓度调整部28接收该指令，降低电镀液中的抑制成分含有剂的浓度。
电镀控制部25确定第一电压变化率超出规定的变动幅度地增加的第三时刻t3(步骤5)，对电源10发出指令以在第三时刻t3提高基板W的电流密度(步骤6)。进一步地，电镀控制部25确定第四时刻t4，该第四时刻t4是在第一电压变化率超过变动幅度地增加之后，第一电压变化率超出变动幅度地减少的时刻(步骤7)。第四时刻t4是导通孔20上方的铜22的高度与场部23上的铜22的高度变为基本相同的时刻，在从第四时刻t4起经过了预先设定的时间之后结束电镀(步骤8)。该预先设定的时间可以包含0(零)秒。因此，可以在第四时刻t4停止电压的施加以结束电镀。
参照图14所示的电压波形对本实施形态进行了说明，但即使是图10、图11所示那样的电压波形，也同样地能够确定添加剂的浓度管理、电镀电流上升的时机、以及电镀结束的时机。即，可以通过基于电压的测定值计算出电压变化率，预先决定适当的管理范围，来对添加剂的浓度管理等予以确定。
图16是示出电镀装置的其他实施形态的概略图。在上述的实施形态中，对测定阳极2和基板W之间的电压的电镀装置进行了说明，但也可以如图16所示，从电镀槽1抽取电镀液，将电镀槽1内的电镀液转送到电镀液分析部80。参照图16对具体的电镀装置的结构进行说明。
如图16所示，电镀装置包括对电镀液中的添加剂的浓度进行测定的电镀液分析部80。电镀液分析部80包括蓄积从电镀槽1抽取的电镀液的分析槽82、与电源84的正极连接的的第一电极(阳极)86、以及与电源84的负极连接的第二电极(阴极)88。这些第一电极86以及第二电极88被浸渍在分析槽82内的电镀液中。这些电极86、88例如由Pt(铂)、Au(金)、Ag(银)、Pd(钯)、C(碳)、或者SUS(不锈钢)等构成。
进一步地，电镀液分析部80包括：对第一电极86和第二电极88之间的电压进行测定的电压测定器90、以及基于由电压测定器90取得的电压的测定值对电镀槽1内的电镀液中的添加剂的浓度进行控制的电镀控制部92。电压测定器90构成为，与电镀控制部92连接，将被施加于第一电极86和第二电极88之间的电压的测定值发送给电镀控制部92。
电镀液流入线路94的一端与电镀液循环线路12连接，电镀液流入线路94的另一端与分析槽82的底部连接。电镀液循环线路12内的电镀液的一部分通过电镀液流入线路94被传送到分析槽82。向分析槽82的电镀液的转送结束时，在第一电极86和第二电极88之间施加电压。
在第一电极86和第二电极88之间施加电压的话，在第二电极88析出金属(铜)。电压测定器90构成为对被施加于第二电极88的电压15进行测定。例如，电压测定器90对被施加于第一电极86和第二电极88之间的电压进行测定。电镀控制部92构成为，基于电压的测定值，对每规定时间的电压的变化量、即电压变化率进行计算。浓度调整部28构成为，与电镀控制部92连接，根据来自电镀控制部92的指令对电镀槽1内的电镀液的添加剂的浓度进行调整。
用于使电镀液返回至电镀槽1的内槽7的电镀液流出线路96的一端与分析槽82的底部连接，电镀液流出线路96的另一端与电镀液循环线路12连接。进一步地，在分析槽82的底部，连接有用于排出电镀液的排液管98。可以使分析槽82内的电镀液通过电镀液流出线路96以及电镀液循环线路12返回至内槽7内，还可以使分析槽82内的电镀液通过排液管98排出到外部。
由于在第二电极88上不存在有导通孔，所以电压变化率与在具有导通孔的基板上进行电镀的情况不同。但是，依存于添加剂的量的电压变化率的变化倾向是相同的。因此，如果预先决定适当的电压变化率的管理范围的话，可以与上述的情况同样地进行添加剂浓度的管理。作为将添加剂添加于电镀液中的方法，可以预先决定与电压变化率的管理范围的偏差和添加剂的添加量的关系，将根据该关系决定的量的添加剂添加到电镀槽1内的电镀液中。作为将添加剂添加于电镀液的方法，也可以取代上述的方法，从电镀槽1抽取电镀液并将其转送至分析槽82，在分析槽82的电镀液中添加了规定量的添加剂之后计算出电压变化率以确定添加剂的合适的添加量，将所确定的量的添加剂添加于电镀槽1内的电镀液中。这样，由于采用电镀液分析部80来判定添加剂的浓度，所以即使在没有对基板W进行电镀的时候也能够根据电压变化率的变化判断添加剂的量是多还是少。图17是示出图16所示的电镀装置的变形例的图。如图17所示，电镀液分析部80可以对参照电极30和第二电极88之间的电压进行测定，以取代对第一电极86和第二电极88之间的电压进行测定。参照电极30被浸渍在分析槽82内的电镀液中，进一步地，被配置在第二电极88的旁边。如图17的一点划线所示，参照电极30以及第二电极88与电压测定器90电连接，所以电压测定器90可以对参照电极30和第二电极88之间的电压进行测定。电镀控制部92基于电压的测定值对电压变化率进行计算。
图18是示出图16所示的电镀装置的其他的变形例的图。如图18所示，电镀液分析部80还包括参照电极槽31、被浸渍在参照电极槽31内的电解液中的参照电极30、以及被浸渍在参照电极槽31内的电解液以及分析槽82内的电镀液中的盐桥32。盐桥32具有与在图8中说明的盐桥32相同的结构，所以省略其详细的说明。如图18的一点划线所示，参照电极30以及第二电极88与电压测定器90电连接，所以电压测定器90可以对参照电极30和第二电极88之间的电压进行测定。电镀控制部92基于电压的测定值，对电压变化率进行计算。
在电镀液中应管理的抑制成分含有剂以外的添加剂成分的浓度、即促进剂的浓度可以采用CVS技术来测定、管理。但是，本发明并不限定于基于电压变化率的变化对抑制成分含有剂的浓度进行管理的上述实施形态，也可以适用于基于电压变化率的变化对促进剂的浓度进行管理的技术。
到此为止对本发明的实施形态进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施形态，在其技术思想的范围内，当然可以以各种不同的形态来实施。

Claims (28)

1.一种电镀方法，其特征在于，
使阳极和表面上形成有导通孔的基板相互相对地配置在含有添加剂的电镀液中，
在所述阳极和所述基板之间施加电压并将金属填充到所述导通孔内，
对被施加于所述基板的电压进行测定，
对每规定时间的电压的变化量进行计算，
对所述电镀液的所述添加剂的浓度进行调整，以使得所述电压的变化量被维持在规定的管理范围内。
2.如权利要求1所述的电镀方法，其特征在于，所述电压的测定是对所述阳极和所述基板之间的电压进行测定。
3.如权利要求1所述的电镀方法，其特征在于，所述电压的测定是对被浸渍在所述电镀液中的参照电极和所述基板之间的电压进行测定。
4.如权利要求1所述的电镀方法，其特征在于，
所述添加剂是抑制所述金属的析出的抑制成分含有剂，
在所述电压的变化量比所述规定的管理范围小时，将所述抑制成分含有剂添加于所述电镀液。
5.一种电镀方法，其特征在于，
从用于对基板进行电镀的电镀槽中抽取包含添加剂的电镀液，
使第一电极以及第二电极浸渍在所述抽取的电镀液中，
在所述第一电极以及所述第二电极之间施加电压，
对施加于正析出金属的所述第二电极的电压进行测定，
对每规定时间的电压的变化量进行计算，
对所述电镀液的所述添加剂的浓度进行调整，以使得所述电压的变化量被维持在规定的管理范围内。
6.如权利要求5所述的电镀方法，其特征在于，
所述添加剂是抑制所述金属的析出的抑制成分含有剂，
在所述电压的变化量比所述规定的管理范围小时，将所述抑制成分含有剂添加于所述电镀液。
7.一种电镀方法，其特征在于，
使阳极和表面上形成有导通孔的基板相互相对地配置在含有添加剂的电镀液中，
在所述阳极和所述基板之间施加电压并将金属填充到所述导通孔内，
对被施加于所述基板的电压进行测定，
对每规定时间的电压的变化量进行计算，
在所述电压的变化量超出规定的变动幅度地增加时，使所述基板上的电流密度增加。
8.如权利要求7所述的电镀方法，其特征在于，所述添加剂是抑制所述金属的析出的抑制成分含有剂。
9.如权利要求7所述的电镀方法，其特征在于，在使所述电流密度增加之后，所述电压的变化量超出所述规定的变动幅度地减少时，停止所述电压的施加。
10.如权利要求7所述的电镀方法，其特征在于，在从使所述电流密度增加之后、所述电压的变化量超出所述规定的变动幅度地减少的时刻起经过了预先设定的时间之后，停止所述电压的施加。
11.如权利要求7所述的电镀方法，其特征在于，所述电流密度与所述电压的变化量超出所述规定的变动幅度地增加的之前的电流密度相比上升至1.5倍至5倍。
12.一种电镀方法，其特征在于，
使阳极和表面上形成有导通孔的基板相互相对地配置在含有添加剂的电镀液中，
在所述阳极和所述基板之间施加电压并将金属填充到所述导通孔内，
对被施加于所述基板的电压进行测定，
对每规定时间的电压的变化量进行计算，
在所述电压的变化量超出规定的变动幅度地减少时，使所述电压的施加停止。
13.如权利要求12所述的电镀方法，其特征在于，在从所述电压的变化量超出规定的变动幅度地减少的时刻起经过了预先设定的时间时，使所述电压的施加停止。
14.如权利要求12所述的电镀方法，其特征在于，所述添加剂是抑制所述金属的析出的抑制成分含有剂。
15.一种电镀方法，其特征在于，
使阳极和表面上形成有导通孔的基板相互相对地配置在含有添加剂的电镀液中，
在所述阳极和所述基板之间施加电压并将金属填充到所述导通孔内，
对被施加于所述基板的电压进行测定，
对每规定时间的电压的变化量进行计算，
确定所述电压的变化量大于规定的第一阈值的时刻，
然后在从所述电压的变化量低于规定的第二阈值的时刻起经过了预先设定的时间时，使所述电压的施加停止。
16.如权利要求15所述的电镀方法，其特征在于，所述预先设定的时间包含0秒。
17.如权利要求15所述的电镀方法，其特征在于，在所述电压的变化量大于所述规定的第一阈值时使所述基板上的电流密度上升。
18.一种电镀方法，其特征在于，
使阳极和表面上形成有导通孔的基板相互相对地配置在含有添加剂的电镀液中，
在所述阳极和所述基板之间施加电压，并以第一电流密度进行使金属从所述导通孔的底部向上方析出的第一电镀工序，
对被施加于所述基板的电压进行测定，对每规定时间的电压的变化量进行计算，
在所述电压的变化量超出规定的变动幅度地增加的时刻，使被施加于所述阳极和所述基板之间的电压增加，以比所述第一电流密度高的第二电流密度进行将金属填充到所述导通孔内的第二电镀工序。
19.一种电镀装置，其特征在于，包括：
用于保持包含添加剂的电镀液的电镀槽；
对表面上形成有导通孔的基板进行保持的基板保持架；
与被保持于所述基板保持架上的所述基板相对配置的阳极；
在所述基板和所述阳极之间施加电压的电源；
对被施加于所述基板的电压进行测定的电压测定器；
基于所述电压的测定值，对所述电镀液中的添加剂的浓度进行控制的电镀控制部；以及
按照来自所述电镀控制部的指令，对所述电镀液中的所述添加剂的浓度进行调整的浓度调整部，
所述电镀控制部对每规定时间的电压的变化量进行计算，并对所述浓度调整部发出指令使该浓度调整部调整所述电镀液的所述添加剂的浓度，以使得所述电压的变化量被维持在规定的管理范围内。
20.如权利要求19所述的电镀装置，其特征在于，
所述添加剂是抑制所述金属的析出的抑制成分含有剂，
所述电镀控制部在所述电压的变化量比所述规定的管理范围小时对所述浓度调整部发出指令，
所述浓度调整部接收所述指令并将所述抑制成分含有剂添加到所述电镀液中。
21.一种电镀装置，其特征在于，包括：
用于保持包含添加剂的电镀液的电镀槽；
对表面上形成有导通孔的基板进行保持的基板保持架；
与被保持于所述基板保持架上的所述基板相对配置的阳极；
在所述基板和所述阳极之间施加电压的第一电源；
对所述电镀液进行分析的电镀液分析部；以及
对所述电镀液中的所述添加剂的浓度进行调整的浓度调整部，
所述电镀液分析部包括：
蓄积从所述电镀槽抽取的电镀液的分析槽；
被浸渍在所述分析槽内的所述电镀液中的第一电极以及第二电极；
在所述第一电极以及所述第二电极之间施加电压的第二电源；
对被施加于析出金属的所述第二电极的电压进行测定的电压测定器；以及
基于所述电压的测定值对所述电镀槽内的所述电镀液中的添加剂的浓度进行控制的电镀控制部，
所述电镀控制部对每规定时间的电压的变化量进行计算，并对所述浓度调整部发出指令使该浓度调整部调整所述电镀液的所述添加剂的浓度，以使得所述电压的变化量被维持在规定的管理范围内。
22.如权利要求21所述的电镀装置，其特征在于，
所述添加剂是抑制所述金属的析出的抑制成分含有剂，
所述电镀控制部在所述电压的变化量比所述规定的管理范围小时对所述浓度调整部发出指令，
所述浓度调整部接收所述指令并将所述抑制成分含有剂添加到所述电镀槽内的电镀液中。
23.一种电镀装置，其特征在于，包括：
用于保持包含添加剂的电镀液的电镀槽；
对表面上形成有导通孔的基板进行保持的基板保持架；
与被保持于所述基板保持架上的所述基板相对配置的阳极；
在所述基板和所述阳极之间施加电压的电源；
对被施加于所述基板的电压进行测定的电压测定器；以及
电镀控制部，所述电镀控制部对每规定时间的电压的变化量进行计算，在所述电压的变化量超出规定的变动幅度地增加时对所述电源发出指令使所述电压增加，从而使所述基板上的电流密度上升。
24.如权利要求23所述的电镀装置，其特征在于，所述添加剂是抑制所述金属的析出的抑制成分含有剂。
25.一种电镀装置，其特征在于，包括：
用于保持包含添加剂的电镀液的电镀槽；
对表面上形成有导通孔的基板进行保持的基板保持架；
与被保持于所述基板保持架上的所述基板相对配置的阳极；
在所述基板和所述阳极之间施加电压的电源；
对被施加于所述基板的电压进行测定的电压测定器；以及
电镀控制部，所述电镀控制部对每规定时间的电压的变化量进行计算，在所述电压的变化量超出规定的变动幅度地减少时对所述电源发出指令以使所述电压的施加停止。
26.如权利要求25所述的电镀装置，其特征在于，所述添加剂是抑制所述金属的析出的抑制成分含有剂。
27.一种电镀装置，其特征在于，包括：
用于保持包含添加剂的电镀液的电镀槽；
对表面上形成有导通孔的基板进行保持的基板保持架；
与被保持于所述基板保持架上的所述基板相对配置的阳极；
在所述基板和所述阳极之间施加电压的电源；
对被施加于所述基板的电压进行测定的电压测定器；以及
基于所述电压的测定值，对每规定时间的电压的变化量进行计算的电镀控制部，
所述电镀控制部确定所述电压的变化量大于规定的第一阈值的时刻，然后在从所述电压的变化量低于规定的第二阈值的时刻起经过了预先设定的时间时，对所述电源发出指令以使所述电压的施加停止。
28.一种电镀装置，其特征在于，包括：
用于保持包含添加剂的电镀液的电镀槽；
对表面上形成有导通孔的基板进行保持的基板保持架；
与被保持于所述基板保持架上的所述基板相对配置的阳极；
在所述基板和所述阳极之间施加电压的电源；
对被施加于所述基板的电压进行测定的电压测定器；以及
基于所述电压的测定值，对每规定时间的电压的变化量进行计算的电镀控制部，
所述电镀控制部对所述电源发出指令以对所述基板和所述阳极之间施加电压，以第一电流密度使金属从所述导通孔的底部向上方析出，在所述电压的变化量超出规定的变动幅度地增加时刻，对所述电源发出指令以使被施加于所述基板和所述阳极之间的电压增加，从而以比所述第一电流密度高的第二电流密度将金属填充到所述导通孔内。
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