JP2002115097A - 金属堆積を向上させるために電気バイアスを印加する方法 - Google Patents
金属堆積を向上させるために電気バイアスを印加する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 フィーチャ内にボイドを含まない、電気めっ
きによる金属層の堆積方法を提供する。 【解決手段】 電解液に浸した物体のめっき表面上に金
属を堆積させた後に、前記めっき表面上にバルク堆積さ
せるステップを含む方法及び付随する装置である。一態
様において、前記方法は、陽極と前記めっき表面間に電
圧を印加して前記めっき表面上に態様に含まれる前記電
解液中の金属イオンの濃度を高めた後に、前記めっき表
面上に前記バルク堆積させるステップを含む。
きによる金属層の堆積方法を提供する。 【解決手段】 電解液に浸した物体のめっき表面上に金
属を堆積させた後に、前記めっき表面上にバルク堆積さ
せるステップを含む方法及び付随する装置である。一態
様において、前記方法は、陽極と前記めっき表面間に電
圧を印加して前記めっき表面上に態様に含まれる前記電
解液中の金属イオンの濃度を高めた後に、前記めっき表
面上に前記バルク堆積させるステップを含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】１．仮出願の情報 本出願は、2000年5月2日出願の米国仮出願第60／201,13
3号の利益を主張する。この開示内容は本明細書に援用
される。 ２．発明の分野 本発明は、一般的には、基板上の金属層の堆積に関す
る。更に詳細には、本発明は、前記基板上の金属層の堆
積を向上させるために陽極及び基板間の電気バイアスに
関する。
3号の利益を主張する。この開示内容は本明細書に援用
される。 ２．発明の分野 本発明は、一般的には、基板上の金属層の堆積に関す
る。更に詳細には、本発明は、前記基板上の金属層の堆
積を向上させるために陽極及び基板間の電気バイアスに
関する。
【０００２】
【発明の背景】サブクォーターミクロンのマルチレベル
金属化は、次世代の超大規模集積回路（ULSI）の重要な
プロセスである。相互接続フィーチャの信頼できる形成
によって、回路密度が高められ、ＵＬＳＩの受入れが向
上し、個々の処理基板の品質が改善される。回路密度が
増えるにつれて、バイア、コンタクト又は他のフィーチ
ャの幅、又はフィーチャ間の誘電材料の幅が狭くなる。
しかしながら、誘電体層の高さは、同じ時間枠でほとん
ど変化しなかった。それ故、最少幅フィーチャのアスペ
クト比（即ち、フィーチャの高さ又は深さをその幅で割
った値）が最近では高くなってきている。アスペクト比
の高いこれらの小さなフィーチャを形成する処理方式を
得ることにより、従来の堆積法やプロセスへの挑戦が提
起されている。結果として、多大な進行中の努力がボイ
ドを含まないナノメートルサイズの均一なＵＬＳＩフィ
ーチャの形成に向けられている。
金属化は、次世代の超大規模集積回路（ULSI）の重要な
プロセスである。相互接続フィーチャの信頼できる形成
によって、回路密度が高められ、ＵＬＳＩの受入れが向
上し、個々の処理基板の品質が改善される。回路密度が
増えるにつれて、バイア、コンタクト又は他のフィーチ
ャの幅、又はフィーチャ間の誘電材料の幅が狭くなる。
しかしながら、誘電体層の高さは、同じ時間枠でほとん
ど変化しなかった。それ故、最少幅フィーチャのアスペ
クト比（即ち、フィーチャの高さ又は深さをその幅で割
った値）が最近では高くなってきている。アスペクト比
の高いこれらの小さなフィーチャを形成する処理方式を
得ることにより、従来の堆積法やプロセスへの挑戦が提
起されている。結果として、多大な進行中の努力がボイ
ドを含まないナノメートルサイズの均一なＵＬＳＩフィ
ーチャの形成に向けられている。
【０００３】以前には回路ボード上のラインの製造に対
する集積回路設計に限定された電気めっきは、いまで
は、バイア、トレンチ、又はコンタクトのような相互接
続フィーチャを形成するために、銅のような金属を堆積
させるために用いられている。金属電気メッキは、一般
に、種々の手法で達成し得る。電気めっきを含むフィー
チャ充填プロセスは、はじめにフィーチャ表面上に拡散
バリヤ層を堆積させるステップを必要とする。次に、フ
ィーチャ表面上に物理気相堆積（PVD）又は化学気相堆
積（CVD）のようなプロセスでシード層１５を堆積させ
る。次に、前記シード層１５上に電気めっきで金属層を
堆積させる。最後に、導電性相互接続フィーチャを画成
するために、堆積した層を他のプロセス、例えば、化学
機械研磨（CMP）で平坦化し得る。
する集積回路設計に限定された電気めっきは、いまで
は、バイア、トレンチ、又はコンタクトのような相互接
続フィーチャを形成するために、銅のような金属を堆積
させるために用いられている。金属電気メッキは、一般
に、種々の手法で達成し得る。電気めっきを含むフィー
チャ充填プロセスは、はじめにフィーチャ表面上に拡散
バリヤ層を堆積させるステップを必要とする。次に、フ
ィーチャ表面上に物理気相堆積（PVD）又は化学気相堆
積（CVD）のようなプロセスでシード層１５を堆積させ
る。次に、前記シード層１５上に電気めっきで金属層を
堆積させる。最後に、導電性相互接続フィーチャを画成
するために、堆積した層を他のプロセス、例えば、化学
機械研磨（CMP）で平坦化し得る。
【０００４】電気めっきによる金属層の堆積は、基板
（陰極）上に堆積したシード層と別個の陽極間に電流を
流すことにより達成される。陽極と陰極は共に堆積すべ
き金属を含む電解液に浸されている。陽極と電解液間の
化学反応により、金属イオンが電解液に生じる。陽極と
基板上のシード層１５間に印加した適切な電圧により、
金属イオンがシード層へ引きつけられる。
（陰極）上に堆積したシード層と別個の陽極間に電流を
流すことにより達成される。陽極と陰極は共に堆積すべ
き金属を含む電解液に浸されている。陽極と電解液間の
化学反応により、金属イオンが電解液に生じる。陽極と
基板上のシード層１５間に印加した適切な電圧により、
金属イオンがシード層へ引きつけられる。
【０００５】図２Ａは、フィーチャ２０２が形成された
基板の一部を示す図である。フィーチャ２０２は、壁部
２０６と底部２０８を含んでいる。フィーチャの外側
は、水平面２０４である。喉部２１２は、それぞれのフ
ィーチャ２０２の反対側に壁部２０６の間に形成される
フィーチャ２０２の開口を画成している。シード層１５
は、水平面２０４、壁部２０６、及び底部２０８上に施
されている。シード層１５上に金属イオンが堆積する。
フィーチャの壁部２０６と底部２０８や水平面２０４上
の金属層の堆積した厚さが一様でないと、フィーチャが
小さなサイズのために、異なった角の向きの異なったフ
ィーチャ面、又は縁や角の電荷密度が大きいフィーチャ
を生じる結果となる。電解液中に浮遊する金属イオン
は、フィーチャの喉部が小さいために小さなフィーチャ
に入ることが難しい。喉部がふさがれている場合、フィ
ーチャは特に小さな寸法の入口を有する。それ故、フィ
ーチャの中の電解液中における金属イオンの濃度は、フ
ィーチャの外側の電解液中の金属イオンの濃度より低
い。このフィーチャ内の金属イオンの濃度が低いことに
より、フィーチャ内の堆積速度が遅くなる結果となる。
基板の一部を示す図である。フィーチャ２０２は、壁部
２０６と底部２０８を含んでいる。フィーチャの外側
は、水平面２０４である。喉部２１２は、それぞれのフ
ィーチャ２０２の反対側に壁部２０６の間に形成される
フィーチャ２０２の開口を画成している。シード層１５
は、水平面２０４、壁部２０６、及び底部２０８上に施
されている。シード層１５上に金属イオンが堆積する。
フィーチャの壁部２０６と底部２０８や水平面２０４上
の金属層の堆積した厚さが一様でないと、フィーチャが
小さなサイズのために、異なった角の向きの異なったフ
ィーチャ面、又は縁や角の電荷密度が大きいフィーチャ
を生じる結果となる。電解液中に浮遊する金属イオン
は、フィーチャの喉部が小さいために小さなフィーチャ
に入ることが難しい。喉部がふさがれている場合、フィ
ーチャは特に小さな寸法の入口を有する。それ故、フィ
ーチャの中の電解液中における金属イオンの濃度は、フ
ィーチャの外側の電解液中の金属イオンの濃度より低
い。このフィーチャ内の金属イオンの濃度が低いことに
より、フィーチャ内の堆積速度が遅くなる結果となる。
【０００６】電気めっき中の基板に対する金属の堆積速
度が速いと、基板が速くめっきされる結果となるので、
高いスループットを得る速度で基板が処理される。基板
上のシード層１５が電解液に浸される場合、陽極と陰極
間に閉回路が形成される。シード層上の堆積速度は、陽
極からシード層１５まで印加されるバイアス電流の関数
である。しかしながら、はじめにあまりに多くの電流が
陽極から陰極へ加えられると、フィーチャの喉部で堆積
金属が最も速く形成される。堆積した金属は、フィーチ
ャの内側が堆積金属で完全に充填される前にフィーチャ
の喉部を塞ぐと思われる。喉部が塞がれる前にフィーチ
ャ内に金属を堆積させることの難しさは、基板のフィー
チャに含まれる電解液中の金属イオンの濃度を高めるこ
との難しさに起因する。それ故、電気めっき系において
シード層１５に印加される初期バイアス堆積電圧は、フ
ィーチャの喉部２１２を塞ぐことなく電解液がシード層
１５をエッチングすることを耐えるのに十分な金属堆積
を相対的に遅い値（約0.8ボルト）にしばしば制限され
る。陽極とめっき表面間の電流／電圧レベルは、上の水
平面又はフィーチャの外側、又はフィーチャの壁部２０
６やフィーチャの底部２０８の堆積速度を制御する。
度が速いと、基板が速くめっきされる結果となるので、
高いスループットを得る速度で基板が処理される。基板
上のシード層１５が電解液に浸される場合、陽極と陰極
間に閉回路が形成される。シード層上の堆積速度は、陽
極からシード層１５まで印加されるバイアス電流の関数
である。しかしながら、はじめにあまりに多くの電流が
陽極から陰極へ加えられると、フィーチャの喉部で堆積
金属が最も速く形成される。堆積した金属は、フィーチ
ャの内側が堆積金属で完全に充填される前にフィーチャ
の喉部を塞ぐと思われる。喉部が塞がれる前にフィーチ
ャ内に金属を堆積させることの難しさは、基板のフィー
チャに含まれる電解液中の金属イオンの濃度を高めるこ
との難しさに起因する。それ故、電気めっき系において
シード層１５に印加される初期バイアス堆積電圧は、フ
ィーチャの喉部２１２を塞ぐことなく電解液がシード層
１５をエッチングすることを耐えるのに十分な金属堆積
を相対的に遅い値（約0.8ボルト）にしばしば制限され
る。陽極とめっき表面間の電流／電圧レベルは、上の水
平面又はフィーチャの外側、又はフィーチャの壁部２０
６やフィーチャの底部２０８の堆積速度を制御する。
【０００７】図２Ｂに示されるように、堆積中にフィー
チャの喉部２１２が塞がれることを制限するために注意
を払わなければならない。フィーチャの内部が堆積した
物質で充填する前にフィーチャの喉部２１２が塞がれる
場合には、フィーチャ２０２の中にボイド２１４が生じ
る。ボイドが形成された電子デバイスの完全さは損なわ
れている。
チャの喉部２１２が塞がれることを制限するために注意
を払わなければならない。フィーチャの内部が堆積した
物質で充填する前にフィーチャの喉部２１２が塞がれる
場合には、フィーチャ２０２の中にボイド２１４が生じ
る。ボイドが形成された電子デバイスの完全さは損なわ
れている。
【０００８】従って、水平面に金属をバルク堆積する前
にフィーチャを充填する電気めっきプロセスが求められ
ている。そのような電気めっきプロセスによって、最初
の金属イオン堆積プロセス中のフィーチャ内の金属イオ
ンの堆積が改善される。
にフィーチャを充填する電気めっきプロセスが求められ
ている。そのような電気めっきプロセスによって、最初
の金属イオン堆積プロセス中のフィーチャ内の金属イオ
ンの堆積が改善される。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様におい
て、電解液に浸した物体のめっき表面上に金属を堆積さ
せた後に、めっき表面の水平面上にバルク堆積させる方
法及び付随した装置が提供される。めっき表面上にバル
ク堆積させる前にめっき表面上のフィーチャに含まれる
電解液中の金属イオンの濃度を高めるために、陽極から
めっき表面に電圧が印加される。
て、電解液に浸した物体のめっき表面上に金属を堆積さ
せた後に、めっき表面の水平面上にバルク堆積させる方
法及び付随した装置が提供される。めっき表面上にバル
ク堆積させる前にめっき表面上のフィーチャに含まれる
電解液中の金属イオンの濃度を高めるために、陽極から
めっき表面に電圧が印加される。
【００１０】本発明の教示は、添付の図面と共に下記の
詳細な説明を考慮することにより容易に理解され得る。
詳細な説明を考慮することにより容易に理解され得る。
【００１１】理解を容易にするために、可能な場合に
は、図面に共通する同じ要素を表すために同じ符号を用
いる。
は、図面に共通する同じ要素を表すために同じ符号を用
いる。
【００１２】
【発明の実施の形態】下記の説明を考慮した後、金属堆
積用途に本発明の実施形態の教示が容易に用いられ得
る。更に詳しくは、これらの教示は、電気めっき堆積シ
ステムにおいて陽極と半導体ウェーハ（又は陰極として
つくられる他の物体）上のシード層１５間の電圧にバイ
アスをかける方法に利用され得る。そのような電圧のバ
イアスによって、基板に形成されたフィーチャにおいて
金属堆積が向上する。電気めっきセル構造の実施形態が
記載されている。それから、めっき層へ電気を加えるこ
とが記載されている。
積用途に本発明の実施形態の教示が容易に用いられ得
る。更に詳しくは、これらの教示は、電気めっき堆積シ
ステムにおいて陽極と半導体ウェーハ（又は陰極として
つくられる他の物体）上のシード層１５間の電圧にバイ
アスをかける方法に利用され得る。そのような電圧のバ
イアスによって、基板に形成されたフィーチャにおいて
金属堆積が向上する。電気めっきセル構造の実施形態が
記載されている。それから、めっき層へ電気を加えるこ
とが記載されている。
【００１３】半導体ウェーハ又は基板が電気めっきされ
る物体として本明細書に開示されているが、フィーチャ
をもつ物体のシード層上に金属を堆積させるために金属
堆積システムの異なる実施形態の概念も使用し得る。本
明細書に記載される「金属」又は「金属イオン」という
用語は、イオン、原子、又はパーティクルのような基板
上に堆積すべき物質のシード層１５の形態を意味するも
のである。
る物体として本明細書に開示されているが、フィーチャ
をもつ物体のシード層上に金属を堆積させるために金属
堆積システムの異なる実施形態の概念も使用し得る。本
明細書に記載される「金属」又は「金属イオン」という
用語は、イオン、原子、又はパーティクルのような基板
上に堆積すべき物質のシード層１５の形態を意味するも
のである。
【００１４】１．電気めっきセル構造 ここでは、めっき層へ電気を加えることとシード層に対
する金属の付随した堆積速度が記載される。つぎの開示
においては、「めっき電流」や「脱めっき電流」という
用語は、シード層上のめっき作用を増強し脱めっき（エ
ッチング）作用を増強もする傾向をそれぞれにもつシー
ド層のめっき表面に加えられる電流密度を生じる電流を
記載するために用いられる。本開示において、「コンタ
クトリング」という用語は、シード層に電気を供給する
電気コンタクトを述べるものである。コンタクトピン、
コンタクドパッド、又はコンタクトロッドのような他の
既知の種類のコンタクトもシード層に電気を供給するこ
とができる。
する金属の付随した堆積速度が記載される。つぎの開示
においては、「めっき電流」や「脱めっき電流」という
用語は、シード層上のめっき作用を増強し脱めっき（エ
ッチング）作用を増強もする傾向をそれぞれにもつシー
ド層のめっき表面に加えられる電流密度を生じる電流を
記載するために用いられる。本開示において、「コンタ
クトリング」という用語は、シード層に電気を供給する
電気コンタクトを述べるものである。コンタクトピン、
コンタクドパッド、又はコンタクトロッドのような他の
既知の種類のコンタクトもシード層に電気を供給するこ
とができる。
【００１５】図１は、基板４８のシード層１５上に金属
を電気めっきするための電気化学堆積（ECD）システム
１０を示す実施形態である。ＥＣＤシステム１０は、上
開口１３をもつ電解槽１２と、電解槽１２の下部に取付
けられた陽極１６と、基板が電解槽に含まれる電解液
へ、又は電解液からピボットされ得るように基板を固定
する取り外し可能基板ホルダ１４と、を含んでいる。基
板ホルダ１４は、コンタクトリング９とスラストプレー
ト６６を含んでいる。電解液は、電解槽に含まれ、基板
上に形成されるシード層が電解液と接触している場合、
電解液は、陽極と基板上のシード層間に電気ブリッジを
形成する。陽極とシード層間に電圧を印加し、陽極から
シード層まで設定される電流が流れることになる。従っ
て、シード層は、適切に電気バイアスされた場合に陰極
として作用する。
を電気めっきするための電気化学堆積（ECD）システム
１０を示す実施形態である。ＥＣＤシステム１０は、上
開口１３をもつ電解槽１２と、電解槽１２の下部に取付
けられた陽極１６と、基板が電解槽に含まれる電解液
へ、又は電解液からピボットされ得るように基板を固定
する取り外し可能基板ホルダ１４と、を含んでいる。基
板ホルダ１４は、コンタクトリング９とスラストプレー
ト６６を含んでいる。電解液は、電解槽に含まれ、基板
上に形成されるシード層が電解液と接触している場合、
電解液は、陽極と基板上のシード層間に電気ブリッジを
形成する。陽極とシード層間に電圧を印加し、陽極から
シード層まで設定される電流が流れることになる。従っ
て、シード層は、適切に電気バイアスされた場合に陰極
として作用する。
【００１６】電解槽１２は、陽極ベース９０と上セル部
材９２を含んでいる。陽極１６は、陽極支持体９４によ
って陽極ベース９０に取付けられている。陽極支持体９
４は、形が管状であり、貫通接続部９５を取り囲み、陽
極支持体は、好ましくはエラストマー又はプラスチック
材料からつくられている。貫通接続部９５は、陽極１６
をコントローラ９８に接続する陽極支持体９４に含まれ
ている。コントローラ９８は、陽極に供給される電力を
制御する。実施形態においては、外部制御をもつ電源
は、単純化されたコントローラ９８として使用し得る。
また、陽極の両面は、電解槽１２の内側に取り付けるこ
とができる。上セル部材９２は、ファスナで陽極ベース
９０に取り外し可能に留められている。
材９２を含んでいる。陽極１６は、陽極支持体９４によ
って陽極ベース９０に取付けられている。陽極支持体９
４は、形が管状であり、貫通接続部９５を取り囲み、陽
極支持体は、好ましくはエラストマー又はプラスチック
材料からつくられている。貫通接続部９５は、陽極１６
をコントローラ９８に接続する陽極支持体９４に含まれ
ている。コントローラ９８は、陽極に供給される電力を
制御する。実施形態においては、外部制御をもつ電源
は、単純化されたコントローラ９８として使用し得る。
また、陽極の両面は、電解槽１２の内側に取り付けるこ
とができる。上セル部材９２は、ファスナで陽極ベース
９０に取り外し可能に留められている。
【００１７】基板ホルダ１４は、ＥＣＤシステム１０に
含まれる電解液に浸される基板を固定し得るヘッド部分
６４を含んでいる。ヘッド部分６４のある種の実施形態
は、基板の縦軸の周りに基板を回転させるように形成さ
れている。ヘッド部分６４の他の実施形態は、回転せず
に基板を維持するように形成されている。
含まれる電解液に浸される基板を固定し得るヘッド部分
６４を含んでいる。ヘッド部分６４のある種の実施形態
は、基板の縦軸の周りに基板を回転させるように形成さ
れている。ヘッド部分６４の他の実施形態は、回転せず
に基板を維持するように形成されている。
【００１８】基板ホルダ１４のスラストプレート６６
は、ロボットが基板ホルダのコンタクトリング９上に基
板を装着又は脱着するときに上がった位置に移る。シー
ド層でめっきされる基板の表面は、たいてい、ＥＣＤシ
ステムにおいては下向きに面している。基板をコンタク
トリングに挿入した後、基板はコンタクトリング上にあ
り、基板上のシード層１５の周囲はコンタクトリングと
電気的に接触している。次に、スラストプレート６６を
基板の上面に向かって下げて固定し、シード層１５とコ
ンタクトリング９間に力を与えて電気的接触を強化す
る。従って、基板上のシード層１５にコンタクトリング
９を経てコントローラ９８から電気が加えられ得る。あ
る実施形態においては、コンタクトリングとスラストプ
レートと基板４８が一単位として回転し、金属堆積プロ
セス中に基板を回転させる。ある実施形態においては、
コンタクトリングとスラストプレートと基板は、めっき
中は一単位として回転しない。
は、ロボットが基板ホルダのコンタクトリング９上に基
板を装着又は脱着するときに上がった位置に移る。シー
ド層でめっきされる基板の表面は、たいてい、ＥＣＤシ
ステムにおいては下向きに面している。基板をコンタク
トリングに挿入した後、基板はコンタクトリング上にあ
り、基板上のシード層１５の周囲はコンタクトリングと
電気的に接触している。次に、スラストプレート６６を
基板の上面に向かって下げて固定し、シード層１５とコ
ンタクトリング９間に力を与えて電気的接触を強化す
る。従って、基板上のシード層１５にコンタクトリング
９を経てコントローラ９８から電気が加えられ得る。あ
る実施形態においては、コンタクトリングとスラストプ
レートと基板４８が一単位として回転し、金属堆積プロ
セス中に基板を回転させる。ある実施形態においては、
コンタクトリングとスラストプレートと基板は、めっき
中は一単位として回転しない。
【００１９】金属堆積プロセス中、めっき電荷は、基板
４８上に堆積したシード層にコンタクトリング９を経て
コントローラ９８から加えられる。めっき電荷は、基板
上に形成されたシード層１５を電解液７９によって陽極
１６に電気的に結合する陰極として行わせる。荷電した
シード層は、シード層の付近に電解液７９の中に含まれ
る金属を引きつける（通常は金属イオンとして）ので、
基板上のシード層に金属堆積を与える。
４８上に堆積したシード層にコンタクトリング９を経て
コントローラ９８から加えられる。めっき電荷は、基板
上に形成されたシード層１５を電解液７９によって陽極
１６に電気的に結合する陰極として行わせる。荷電した
シード層は、シード層の付近に電解液７９の中に含まれ
る金属を引きつける（通常は金属イオンとして）ので、
基板上のシード層に金属堆積を与える。
【００２０】電解槽に含まれる電解液中の化学薬品は、
適切なめっき及び／又はエッチングを行わせるために維
持される。親水性部材８９は、陽極１６を取り囲んでい
る。また、親水性部材は、基板より上に電解槽１２を水
平に伸長するように取り付けられ得る。電解液と陽極と
の化学反応の結果として、金属イオンの電解液への供給
と陽極スラッジと呼ばれる陽極からの物質の遊離が生じ
る。親水性部材８９は、陽極１６から供給される金属イ
オン（例えば、銅、銅イオン、又はアルミニウム）を陽
極１６から陰極４８へ移しつつ、電解液の中に含まれる
陽極スラッジをろ過するために選ばれる。流入口８０か
ら供給される電解液は、陽極の周りに進み、陽極の上面
と接触することができる。電解液は陽極１６と化学的に
反応し、金属イオンを電解液へ遊離する。電解液は、陽
極１６によって供給される金属イオンを基板４８へ送
る。陽極へ送られる追加の金属イオンは、流入口８０に
よって供給される電解液にも含まれる。
適切なめっき及び／又はエッチングを行わせるために維
持される。親水性部材８９は、陽極１６を取り囲んでい
る。また、親水性部材は、基板より上に電解槽１２を水
平に伸長するように取り付けられ得る。電解液と陽極と
の化学反応の結果として、金属イオンの電解液への供給
と陽極スラッジと呼ばれる陽極からの物質の遊離が生じ
る。親水性部材８９は、陽極１６から供給される金属イ
オン（例えば、銅、銅イオン、又はアルミニウム）を陽
極１６から陰極４８へ移しつつ、電解液の中に含まれる
陽極スラッジをろ過するために選ばれる。流入口８０か
ら供給される電解液は、陽極の周りに進み、陽極の上面
と接触することができる。電解液は陽極１６と化学的に
反応し、金属イオンを電解液へ遊離する。電解液は、陽
極１６によって供給される金属イオンを基板４８へ送
る。陽極へ送られる追加の金属イオンは、流入口８０に
よって供給される電解液にも含まれる。
【００２１】電解液は、電解液流入口８０によって電解
槽１２へ供給される。電解槽１２に移された電解液は、
環状せき部分８３を超えて環状キャッチ部８５へ流れ、
再循環／再生システム８７へ液体で結合している電解液
流出口８８へ排出される。再循環／再生システム８７
は、電気めっきに適するレベルまで電解液の化学を再生
してから、電解液を電解槽１２へ再循環させる。再循環
／再生システム８７から流出した再生電解液は、ここで
記載された電解液の密閉ループを画成する電解槽１２の
流入口８０へ加えられる。
槽１２へ供給される。電解槽１２に移された電解液は、
環状せき部分８３を超えて環状キャッチ部８５へ流れ、
再循環／再生システム８７へ液体で結合している電解液
流出口８８へ排出される。再循環／再生システム８７
は、電気めっきに適するレベルまで電解液の化学を再生
してから、電解液を電解槽１２へ再循環させる。再循環
／再生システム８７から流出した再生電解液は、ここで
記載された電解液の密閉ループを画成する電解槽１２の
流入口８０へ加えられる。
【００２２】図５は、再循環／再生システム８７の実施
形態の概略図である。再循環／再生システム８７は、一
般的には、主電解液タンク５０２と、添加モジュール５
０３と、ろ過モジュール５０５と、化学分析モジュール
５１６と、電解液廃棄ドレーン５２０によって分析モジ
ュール５１６に接続されている電解廃棄処理システム５
２２と、を含んでいる。１以上のコントローラ５１０、
５１１、又は５１９は、主電解液タンク５０２中の電解
液の組成及び再循環／再生システム８７の動作を制御す
る。コントローラ５１０、５１１又は５１９は、独立し
て作用可能であるがコントローラ９８に付随していても
よく、コントローラ５１０、５１１、又は５１９はコン
トローラ９８に物理的に統合されていてもよい。
形態の概略図である。再循環／再生システム８７は、一
般的には、主電解液タンク５０２と、添加モジュール５
０３と、ろ過モジュール５０５と、化学分析モジュール
５１６と、電解液廃棄ドレーン５２０によって分析モジ
ュール５１６に接続されている電解廃棄処理システム５
２２と、を含んでいる。１以上のコントローラ５１０、
５１１、又は５１９は、主電解液タンク５０２中の電解
液の組成及び再循環／再生システム８７の動作を制御す
る。コントローラ５１０、５１１又は５１９は、独立し
て作用可能であるがコントローラ９８に付随していても
よく、コントローラ５１０、５１１、又は５１９はコン
トローラ９８に物理的に統合されていてもよい。
【００２３】主電解液タンク５０２には、電解液の貯槽
が設けられ、１以上の液体ポンプ５０８と弁５０７によ
って電解槽１２に接続している電解供給ライン５１２が
含まれている。主タンク５０２と熱的に接続して配置さ
れた熱交換器５２４又はヒータ／冷却装置は、主電解液
タンク５０２に貯蔵された電解液の温度を制御する。熱
交換器５２４は、コントローラ５１０によって接続され
作動する。
が設けられ、１以上の液体ポンプ５０８と弁５０７によ
って電解槽１２に接続している電解供給ライン５１２が
含まれている。主タンク５０２と熱的に接続して配置さ
れた熱交換器５２４又はヒータ／冷却装置は、主電解液
タンク５０２に貯蔵された電解液の温度を制御する。熱
交換器５２４は、コントローラ５１０によって接続され
作動する。
【００２４】添加モジュール５０３は、供給ラインによ
って主電解タンク５０２に接続され、複数の原料タンク
５０６、又は供給びんと、複数の弁５０９と、コントロ
ーラ５１１と、を含んでいる。原料タンク５０６は、電
解液を形成するために混合される化学薬品を含んでい
る。原料タンクに含まれる原料化学薬品の実施形態は、
電解液を構成する脱イオン水原料タンクと亜硫酸銅原料
タンクを含んでいる。他の原料タンク５０６は、亜硫酸
水素、塩酸（HCl）又はグリコールのような種々の添加
剤を含むことができる。
って主電解タンク５０２に接続され、複数の原料タンク
５０６、又は供給びんと、複数の弁５０９と、コントロ
ーラ５１１と、を含んでいる。原料タンク５０６は、電
解液を形成するために混合される化学薬品を含んでい
る。原料タンクに含まれる原料化学薬品の実施形態は、
電解液を構成する脱イオン水原料タンクと亜硫酸銅原料
タンクを含んでいる。他の原料タンク５０６は、亜硫酸
水素、塩酸（HCl）又はグリコールのような種々の添加
剤を含むことができる。
【００２５】脱イオン水原料タンクは、また、好ましく
はメンテナンス中にシステムを洗浄するためにシステム
に脱イオン水を供給する。各原料タンク５０６に付随し
た弁５０９は、主電解液タンク５０２への化学薬品の流
量を調整し、バタフライ弁、スロットル弁等の多くの市
販の弁でもよい。コントローラ５１１は、弁５０９を活
性化させる。
はメンテナンス中にシステムを洗浄するためにシステム
に脱イオン水を供給する。各原料タンク５０６に付随し
た弁５０９は、主電解液タンク５０２への化学薬品の流
量を調整し、バタフライ弁、スロットル弁等の多くの市
販の弁でもよい。コントローラ５１１は、弁５０９を活
性化させる。
【００２６】電解液ろ過モジュール５０５は、複数のフ
ィルタタンク５０４を含んでいる。電解液リターンライ
ン８８は、プロセスセルのそれぞれと１以上のフィルタ
タンク５０４との間に接続される。フィルタタンク５０
４によって、使用電解液中の望ましくない内容物が除去
された後に再使用するために電解液が主電解液タンク５
０２（電解槽１２）に戻される。主電解液タンク５０２
は、また、フィルタタンク５０４に接続されて主電解タ
ンク５０２中の電解液の再循環とろ過を容易にする。主
タンク５０２からフィルタタンク５０４まで電解液を再
循環することにより、電解液中の望ましくない内容物を
フィルタタンク５０４で連続して除去して一貫したレベ
ルの純度を維持する。更に、主電解液タンク５０２とろ
過モジュール５０５間に電解液を再循環させると、電解
液中の種々の化学薬品を十分に混合させることができ
る。
ィルタタンク５０４を含んでいる。電解液リターンライ
ン８８は、プロセスセルのそれぞれと１以上のフィルタ
タンク５０４との間に接続される。フィルタタンク５０
４によって、使用電解液中の望ましくない内容物が除去
された後に再使用するために電解液が主電解液タンク５
０２（電解槽１２）に戻される。主電解液タンク５０２
は、また、フィルタタンク５０４に接続されて主電解タ
ンク５０２中の電解液の再循環とろ過を容易にする。主
タンク５０２からフィルタタンク５０４まで電解液を再
循環することにより、電解液中の望ましくない内容物を
フィルタタンク５０４で連続して除去して一貫したレベ
ルの純度を維持する。更に、主電解液タンク５０２とろ
過モジュール５０５間に電解液を再循環させると、電解
液中の種々の化学薬品を十分に混合させることができ
る。
【００２７】再循環／再生システム８７は、また、電解
液の化学組成の即時化学分析を与える化学分析モジュー
ル５１６を含んでいる。分析モジュール５１６は、試料
ライン５１３で主電解タンク５０２に、流出ライン５２
１で廃棄処分システム５２２に液体で結合している。分
析モジュール５１６は、一般的には、少なくとも１の分
析器と分析器を作動させるコントローラ５１９を含んで
いる。具体的な処理ツールに必要とされる分析器の数
は、電解液の組成に左右される。例えば、第１分析器は
有機物質の濃度をモニタするために用いることができ、
第２分析器は無機化学薬品に必要である。図５に示され
る個々の実施形態においては、化学分析モジュール５１
６は、自己滴定分析器５１５とサイクリックボルタメト
リストリッパ（CVS）５１７を含んでいる。分析器は共
に種々の業者から市販されている。有利に用いることが
できる自己滴定分析器は、Ｐarker Systemsから入手で
き、サイクリックボルタメトリストリッパはＥＣＩから
入手できる。自己滴定分析器５１５によって、銅、塩化
物、又は酸のような無機物質の濃度が求められる。ＣＶ
Ｓ５１７によって、プロセスセルから主電解液タンク５
０２に戻される処理から得られる電解液と副生成物に用
いることができる種々の添加剤のような有機物質の濃度
が求められる。
液の化学組成の即時化学分析を与える化学分析モジュー
ル５１６を含んでいる。分析モジュール５１６は、試料
ライン５１３で主電解タンク５０２に、流出ライン５２
１で廃棄処分システム５２２に液体で結合している。分
析モジュール５１６は、一般的には、少なくとも１の分
析器と分析器を作動させるコントローラ５１９を含んで
いる。具体的な処理ツールに必要とされる分析器の数
は、電解液の組成に左右される。例えば、第１分析器は
有機物質の濃度をモニタするために用いることができ、
第２分析器は無機化学薬品に必要である。図５に示され
る個々の実施形態においては、化学分析モジュール５１
６は、自己滴定分析器５１５とサイクリックボルタメト
リストリッパ（CVS）５１７を含んでいる。分析器は共
に種々の業者から市販されている。有利に用いることが
できる自己滴定分析器は、Ｐarker Systemsから入手で
き、サイクリックボルタメトリストリッパはＥＣＩから
入手できる。自己滴定分析器５１５によって、銅、塩化
物、又は酸のような無機物質の濃度が求められる。ＣＶ
Ｓ５１７によって、プロセスセルから主電解液タンク５
０２に戻される処理から得られる電解液と副生成物に用
いることができる種々の添加剤のような有機物質の濃度
が求められる。
【００２８】動作中、電解液試料は、試料ライン５１３
を経て化学分析モジュール５１６に流れる。試料を周期
的に取ることができるが、電解液の連続流量は化学分析
モジュール５１６に維持される。試料の一部は、自己滴
定分析器５１５に送られ、一部は適切な分析のためにＣ
ＶＳ 517へ送られる。コントローラ５１９は、分析器５
１５、５１７を作動させる指令信号を開始し、結果とし
てデータが生成される。次に、化学分析器５１５、５１
７からの情報をコントローラ５１９からコントローラ９
８へ通信する。コントローラ９８は情報を処理し、添加
コントローラ５１１へのユーザ決定化学添加量パラメー
タを含む信号を伝送する。受信情報は、１以上の弁５０
９を作動させることにより原料化学補充速度に即時調整
するために用いられ、よって電気めっきプロセス全体に
電解液の所望される、好ましくは一定の化学組成を維持
する。分析モジュールからの廃棄電解液は、次に、流出
ライン５２１を経て電解液廃棄処分システム５２２へ流
れる。
を経て化学分析モジュール５１６に流れる。試料を周期
的に取ることができるが、電解液の連続流量は化学分析
モジュール５１６に維持される。試料の一部は、自己滴
定分析器５１５に送られ、一部は適切な分析のためにＣ
ＶＳ 517へ送られる。コントローラ５１９は、分析器５
１５、５１７を作動させる指令信号を開始し、結果とし
てデータが生成される。次に、化学分析器５１５、５１
７からの情報をコントローラ５１９からコントローラ９
８へ通信する。コントローラ９８は情報を処理し、添加
コントローラ５１１へのユーザ決定化学添加量パラメー
タを含む信号を伝送する。受信情報は、１以上の弁５０
９を作動させることにより原料化学補充速度に即時調整
するために用いられ、よって電気めっきプロセス全体に
電解液の所望される、好ましくは一定の化学組成を維持
する。分析モジュールからの廃棄電解液は、次に、流出
ライン５２１を経て電解液廃棄処分システム５２２へ流
れる。
【００２９】図１の実施形態に示されるコントローラ９
８は、陽極１６や基板／陰極４８上のシード層１５へ供
給しかつ再循環／再生システム８７の全動作を制御する
電圧又は電流を制御する。コントローラ９８は、中央処
理装置（CPU）２６０と、メモリ２６２と、回線部分２
６５と、入出力インターフェース（I／O）２６４と、バ
ス（図示せず）を含んでいる。コントローラ９８は、汎
用コンピュータ、マイクロプロセッサ、マイクロコント
ローラ、又は他の既知の適切な種類のコンピュータ又は
コントローラであってもよい。ＣＰＵ２６０は、コント
ローラ９８の処理動作や算術演算を行い、陽極２０１、
基板４８のシード層へ加えられる電気動作、基板ホルダ
１４の動作、又は再循環／再生システム８７の動作を制
御する。
８は、陽極１６や基板／陰極４８上のシード層１５へ供
給しかつ再循環／再生システム８７の全動作を制御する
電圧又は電流を制御する。コントローラ９８は、中央処
理装置（CPU）２６０と、メモリ２６２と、回線部分２
６５と、入出力インターフェース（I／O）２６４と、バ
ス（図示せず）を含んでいる。コントローラ９８は、汎
用コンピュータ、マイクロプロセッサ、マイクロコント
ローラ、又は他の既知の適切な種類のコンピュータ又は
コントローラであってもよい。ＣＰＵ２６０は、コント
ローラ９８の処理動作や算術演算を行い、陽極２０１、
基板４８のシード層へ加えられる電気動作、基板ホルダ
１４の動作、又は再循環／再生システム８７の動作を制
御する。
【００３０】メモリ２６２は、コンピュータプログラ
ム、オペランド、オペレータ、ディメンショナルバリ
ュ、システム処理温度又は環境設定、又は電気めっき動
作を制御する他のパラメータを共に記憶するランダムア
クセスメモリ（RAM）やリードオンリメモリ（ROM）を含
んでいる。バス（図示ぜす）は、ＣＰＵ ２６０と回路
部分２６５とメモリ２６２とＩ／Ｏ ２６４間にディジ
タル情報を伝送し、コントローラ９８からディジタル情
報を受信するかコントローラ９８へディジタル情報を伝
送する電解液分配システム１００の部分へＩ／Ｏ ２６
４を接続する。
ム、オペランド、オペレータ、ディメンショナルバリ
ュ、システム処理温度又は環境設定、又は電気めっき動
作を制御する他のパラメータを共に記憶するランダムア
クセスメモリ（RAM）やリードオンリメモリ（ROM）を含
んでいる。バス（図示ぜす）は、ＣＰＵ ２６０と回路
部分２６５とメモリ２６２とＩ／Ｏ ２６４間にディジ
タル情報を伝送し、コントローラ９８からディジタル情
報を受信するかコントローラ９８へディジタル情報を伝
送する電解液分配システム１００の部分へＩ／Ｏ ２６
４を接続する。
【００３１】Ｉ／Ｏ ２６４は、コントローラ９８内の
それぞれのコンポーネント間のディジタル情報の伝送を
制御するインターフェースを与える。Ｉ／Ｏ ２６４
は、また、コントローラ９８のコンポーネントと電解液
分配システム１００の異なる部分間のインターフェース
を与える。回線部分２６５は、他のユーザインターフェ
ースデバイス（ディスプレイやキーボードのような）
と、システムデバイスと、コントローラ９８に付随する
他のすべてのアクセサリと、を含んでいる。ディジタル
コントローラ９８の実施形態が本明細書に記載されてい
るが、他のディジタルコントローラやアナログコントロ
ーラも本用途において十分に機能し得るし、本明細書の
範囲内である。
それぞれのコンポーネント間のディジタル情報の伝送を
制御するインターフェースを与える。Ｉ／Ｏ ２６４
は、また、コントローラ９８のコンポーネントと電解液
分配システム１００の異なる部分間のインターフェース
を与える。回線部分２６５は、他のユーザインターフェ
ースデバイス（ディスプレイやキーボードのような）
と、システムデバイスと、コントローラ９８に付随する
他のすべてのアクセサリと、を含んでいる。ディジタル
コントローラ９８の実施形態が本明細書に記載されてい
るが、他のディジタルコントローラやアナログコントロ
ーラも本用途において十分に機能し得るし、本明細書の
範囲内である。
【００３２】２．めっき層に対する電気的処理 実施形態においては、電解液は、主として亜硫酸銅から
生成される。陽極と反応する亜硫酸銅は、陽極で遊離す
る銅イオンを生じる。陽極で遊離する銅イオンは、基板
のシード層１５上に堆積する。実施形態においては、陽
極は純粋な銅又は銅の合金を含んでいる。また、陽極
は、基板上に堆積すべき金属からつくられ得る。陽極と
電解液間の電気化学反応は、純粋な銅をイオンの銅とし
て遊離させる。基板上のシード層において、イオンの銅
は原子の銅に変換し、堆積プロセス中に原子銅の薄膜を
シード層１５上に堆積させる。
生成される。陽極と反応する亜硫酸銅は、陽極で遊離す
る銅イオンを生じる。陽極で遊離する銅イオンは、基板
のシード層１５上に堆積する。実施形態においては、陽
極は純粋な銅又は銅の合金を含んでいる。また、陽極
は、基板上に堆積すべき金属からつくられ得る。陽極と
電解液間の電気化学反応は、純粋な銅をイオンの銅とし
て遊離させる。基板上のシード層において、イオンの銅
は原子の銅に変換し、堆積プロセス中に原子銅の薄膜を
シード層１５上に堆積させる。
【００３３】ここで、陽極と基板上のシード層１５間に
設定される２つの電圧のバイアスに対する堆積速度を得
るために分析が行われる。分析した第１電圧は、0.8ボ
ルトバイアスであり、陽極と基板上のシード層間の本シ
ステムに一般的に印加される最初の電圧である。分析し
た第２電圧は、5.0ボルトバイアスであり、本明細書の
実施形態において陽極と基板上のシード層間に印加され
る電圧の実施形態である。分析に用いられる他の値（電
流、抵抗等）は同じである。次の分析は、堆積速度に対
して電圧がもつ影響を示すものである。下記式は、化学
エッチング速度を１オングストローム／秒とし、基板上
のシード層は電解液に完全に浸されているものとする。
本開示においては、200mm径ウェーハに対する3.14アン
ペアの電流は、10mA／cm2の電流密度を与える。この3.1
4アンペア値は、10mA／cm2の電流密度を維持するのに異
なる径のウェーハの場合は調整されなければならない。
例えば、300mmウェーハに対する10mA／cm2の電流密度は
4.71アンペア値を必要とする。
設定される２つの電圧のバイアスに対する堆積速度を得
るために分析が行われる。分析した第１電圧は、0.8ボ
ルトバイアスであり、陽極と基板上のシード層間の本シ
ステムに一般的に印加される最初の電圧である。分析し
た第２電圧は、5.0ボルトバイアスであり、本明細書の
実施形態において陽極と基板上のシード層間に印加され
る電圧の実施形態である。分析に用いられる他の値（電
流、抵抗等）は同じである。次の分析は、堆積速度に対
して電圧がもつ影響を示すものである。下記式は、化学
エッチング速度を１オングストローム／秒とし、基板上
のシード層は電解液に完全に浸されているものとする。
本開示においては、200mm径ウェーハに対する3.14アン
ペアの電流は、10mA／cm2の電流密度を与える。この3.1
4アンペア値は、10mA／cm2の電流密度を維持するのに異
なる径のウェーハの場合は調整されなければならない。
例えば、300mmウェーハに対する10mA／cm2の電流密度は
4.71アンペア値を必要とする。
【００３４】陽極と基板上のシード層間の0.8ボルトの
バイアスの場合には：下記式のオームの法則を用いる： Ｖ1／Ｖ2＝Ｉ1Ｒ／Ｉ2Ｒ 式（１） 又は ３．１４Ａ／Ｉ＝２．９ボルト／０．８ボルト 式（２） Ｉを誘導するために移項して下記式を得る： Ｉ＝０．８×３．１４Ａ／２．９＝０．８７アンペア 式（３）
バイアスの場合には：下記式のオームの法則を用いる： Ｖ1／Ｖ2＝Ｉ1Ｒ／Ｉ2Ｒ 式（１） 又は ３．１４Ａ／Ｉ＝２．９ボルト／０．８ボルト 式（２） Ｉを誘導するために移項して下記式を得る： Ｉ＝０．８×３．１４Ａ／２．９＝０．８７アンペア 式（３）
【００３５】陰極シード層１５に対する化学エッチング
速度は、約0.7オングストローム／秒であり、電圧に左
右されない。図１に示されるＥＣＤシステムの実施形態
においては、3.14アンペアの電流は、36.7オングストロ
ーム／秒の測定堆積速度を得た。堆積速度は電流に直接
比例するので、陽極と陰極間のバイアス0.8ボルトを有
する堆積速度を得る： ３．１４／Ｉ（０．８ボルト）＝３６．７／ｘ 式（４） ここで、ｘは堆積速度である。この堆積速度の式は、基
板が電解液に完全に浸されている場合にのみあてはま
る。基板を電解液に浸している間、電圧は0.8ボルトで
一定であるが、電流は電解液に浸される基板上のシード
層１５の割合に大きく左右されて上昇する。全シード層
１５を横切る堆積速度は、電流の上昇に比例して徐々に
増加する。上記式から下記式が得られる： ｘ＝３６．７×０．８７／３．１４＝１０．１７Å／秒 式（５） ここで、陽極と基板上のシード層間の５ボルトのバイア
スを用いて同じ計算を行う：オームの法則を用いる： Ｖ1／Ｖ2＝Ｉ1Ｒ／Ｉ2Ｒ 式（６） 上記のように、3.14アンペアの電流は、直径200mmのウ
ェーハの場合には電流密度10mA／cm2に相当する。 ３．１４Ａ／Ｉ＝２．９ボルト／５．０ボルト 式（７） Ｉを誘導するために上記項を移項して下記式を得る： Ｉ＝５．０×３．１４Ａ／２．９＝５．４１アンペア 式（８）
速度は、約0.7オングストローム／秒であり、電圧に左
右されない。図１に示されるＥＣＤシステムの実施形態
においては、3.14アンペアの電流は、36.7オングストロ
ーム／秒の測定堆積速度を得た。堆積速度は電流に直接
比例するので、陽極と陰極間のバイアス0.8ボルトを有
する堆積速度を得る： ３．１４／Ｉ（０．８ボルト）＝３６．７／ｘ 式（４） ここで、ｘは堆積速度である。この堆積速度の式は、基
板が電解液に完全に浸されている場合にのみあてはま
る。基板を電解液に浸している間、電圧は0.8ボルトで
一定であるが、電流は電解液に浸される基板上のシード
層１５の割合に大きく左右されて上昇する。全シード層
１５を横切る堆積速度は、電流の上昇に比例して徐々に
増加する。上記式から下記式が得られる： ｘ＝３６．７×０．８７／３．１４＝１０．１７Å／秒 式（５） ここで、陽極と基板上のシード層間の５ボルトのバイア
スを用いて同じ計算を行う：オームの法則を用いる： Ｖ1／Ｖ2＝Ｉ1Ｒ／Ｉ2Ｒ 式（６） 上記のように、3.14アンペアの電流は、直径200mmのウ
ェーハの場合には電流密度10mA／cm2に相当する。 ３．１４Ａ／Ｉ＝２．９ボルト／５．０ボルト 式（７） Ｉを誘導するために上記項を移項して下記式を得る： Ｉ＝５．０×３．１４Ａ／２．９＝５．４１アンペア 式（８）
【００３６】電気めっきシステムの実施形態においては
200mmのウェーハを用いて、3.14アンペアの電流から36.
7オングストローム／秒の測定堆積速度を得る。堆積速
度は電流に直接比例するので、陽極と陰極間のバイアス
が５ボルトの堆積速度を得る： ３．１４／Ｉ（５．０ボルト）＝３６．７／ｘ 式（９） ここで、ｘは堆積速度である。この堆積速度の式は、基
板が電解液に完全に浸している場合のみあてはまる。基
板を電解液に浸している間、陽極と基板シード層間のバ
イアス電圧は５ボルトで一定であるが、電流は上昇す
る。上昇速度は、電解液に浸される基板シード層の量の
関数である。堆積速度は、電流の上昇に比例して増加す
る。上記式から下記式が得られる： ｘ＝５．４１×３６．７／３．１４＝６３．２Å／秒 式（１０）
200mmのウェーハを用いて、3.14アンペアの電流から36.
7オングストローム／秒の測定堆積速度を得る。堆積速
度は電流に直接比例するので、陽極と陰極間のバイアス
が５ボルトの堆積速度を得る： ３．１４／Ｉ（５．０ボルト）＝３６．７／ｘ 式（９） ここで、ｘは堆積速度である。この堆積速度の式は、基
板が電解液に完全に浸している場合のみあてはまる。基
板を電解液に浸している間、陽極と基板シード層間のバ
イアス電圧は５ボルトで一定であるが、電流は上昇す
る。上昇速度は、電解液に浸される基板シード層の量の
関数である。堆積速度は、電流の上昇に比例して増加す
る。上記式から下記式が得られる： ｘ＝５．４１×３６．７／３．１４＝６３．２Å／秒 式（１０）
【００３７】従って、全シード層が電解液に含まれた陽
極から基板シード層までのバイアス電圧を0.8ボルトの
レベルから５ボルトのレベルまで変えると、式（５）と
式（１０）で示されるように堆積速度が10.17オングス
トローム／秒から63.2オングストローム／秒まで上が
る。
極から基板シード層までのバイアス電圧を0.8ボルトの
レベルから５ボルトのレベルまで変えると、式（５）と
式（１０）で示されるように堆積速度が10.17オングス
トローム／秒から63.2オングストローム／秒まで上が
る。
【００３８】フィーチャの周りの電解液中のボトムアッ
プ電界によって生じるボトムアップ堆積プロセスにおい
ては、フィーチャの底部２０８の電流密度は、フィーチ
ャの水平面２０４と壁部２０６の電流密度を超える。そ
れ故、ボトムアップ堆積においては、フィーチャの底部
２０８における堆積速度は、フィーチャの壁部表面２０
６における堆積速度より大きい。ボトムアップ堆積にお
いては、フィーチャ２０２がボトムアップから完全に充
填され、ボイドのほとんどないフィーチャを得る。ボト
ムアップ堆積後、水平面２０４の金属層上の堆積によ
り、水平面２０４の厚さを充填したフィーチャ２０２よ
り上に更に増加させる。堆積プロセス（水平面２０４に
金属の厚さの大部分を加える）の前にボトムアップ堆積
でフィーチャを充填することが望ましい。
プ電界によって生じるボトムアップ堆積プロセスにおい
ては、フィーチャの底部２０８の電流密度は、フィーチ
ャの水平面２０４と壁部２０６の電流密度を超える。そ
れ故、ボトムアップ堆積においては、フィーチャの底部
２０８における堆積速度は、フィーチャの壁部表面２０
６における堆積速度より大きい。ボトムアップ堆積にお
いては、フィーチャ２０２がボトムアップから完全に充
填され、ボイドのほとんどないフィーチャを得る。ボト
ムアップ堆積後、水平面２０４の金属層上の堆積によ
り、水平面２０４の厚さを充填したフィーチャ２０２よ
り上に更に増加させる。堆積プロセス（水平面２０４に
金属の厚さの大部分を加える）の前にボトムアップ堆積
でフィーチャを充填することが望ましい。
【００３９】シード層の堆積速度を変えるために、シー
ド層１５の面を横切って加えられた電流密度が変動し、
基板が受けている処理の種類によって左右される。実施
形態においては、堆積法は、半導体基板のような物体が
金属堆積プロセス中に受ける６ステップ（ステップ１〜
ステップ６をラベルした）を含んでいる。最初のステッ
プはステップ１をラベルする。ステップ１は、ＥＣＤシ
ステム内に基板を挿入するステップに関する。少量の金
属をステップ１で基板上に堆積させる。基板上のシード
層１５の水平面２０４に対する金属堆積の大部分は、電
気めっきプロセスのステップ３〜６で起こり、電気めっ
きプロセスの「バルク堆積」部分として既知である。こ
こで、ステップ１〜６を順次詳述する。
ド層１５の面を横切って加えられた電流密度が変動し、
基板が受けている処理の種類によって左右される。実施
形態においては、堆積法は、半導体基板のような物体が
金属堆積プロセス中に受ける６ステップ（ステップ１〜
ステップ６をラベルした）を含んでいる。最初のステッ
プはステップ１をラベルする。ステップ１は、ＥＣＤシ
ステム内に基板を挿入するステップに関する。少量の金
属をステップ１で基板上に堆積させる。基板上のシード
層１５の水平面２０４に対する金属堆積の大部分は、電
気めっきプロセスのステップ３〜６で起こり、電気めっ
きプロセスの「バルク堆積」部分として既知である。こ
こで、ステップ１〜６を順次詳述する。
【００４０】ステップ１：陽極と基板上のシード層１５
間の電流バイアスの説明を強調するために、図３は、ス
テップ１〜３の波形の実施形態をそれぞれの電流波形３
１１、３１２、３１４として示す線図であり、横軸３１
６は任意の単位の時間であり、縦軸３１７は陽極と基板
上のシード層１５間に加えた電流アンペアである。
間の電流バイアスの説明を強調するために、図３は、ス
テップ１〜３の波形の実施形態をそれぞれの電流波形３
１１、３１２、３１４として示す線図であり、横軸３１
６は任意の単位の時間であり、縦軸３１７は陽極と基板
上のシード層１５間に加えた電流アンペアである。
【００４１】シード層上の堆積の説明を援助するため
に、シード層１５上に形成される金属堆積層６０４の異
なる段階を示す図６の経過（図６Ａ〜図６Ｆを含む）が
示される。図２Ａ、２Ｂ、又は図６Ａに示されるシード
層１５は、シード層上に堆積した金属から別のものとし
て記載されている。シード層１５と続いての堆積層は、
典型的には同じ金属（例えば、銅）からつくられ、シー
ド層と続いての金属堆積間に材料に基づく境界は存在し
ない。シード層１５は、異なる場所の金属堆積の深さを
示すために続いての金属堆積から別の層として示されて
いる。図６Ａは、壁部２０６と、底部２０８と、水平面
２０４と、に形成されたシード層１５を示している。金
属堆積は、図６Ａではシード層上に形成されていない。
ＰＶＤ又はＣＶＤのようなプロセスによってシード層１
５が施される。そのプロセスは、基板をＥＣＤシステム
に挿入する前に行われる。
に、シード層１５上に形成される金属堆積層６０４の異
なる段階を示す図６の経過（図６Ａ〜図６Ｆを含む）が
示される。図２Ａ、２Ｂ、又は図６Ａに示されるシード
層１５は、シード層上に堆積した金属から別のものとし
て記載されている。シード層１５と続いての堆積層は、
典型的には同じ金属（例えば、銅）からつくられ、シー
ド層と続いての金属堆積間に材料に基づく境界は存在し
ない。シード層１５は、異なる場所の金属堆積の深さを
示すために続いての金属堆積から別の層として示されて
いる。図６Ａは、壁部２０６と、底部２０８と、水平面
２０４と、に形成されたシード層１５を示している。金
属堆積は、図６Ａではシード層上に形成されていない。
ＰＶＤ又はＣＶＤのようなプロセスによってシード層１
５が施される。そのプロセスは、基板をＥＣＤシステム
に挿入する前に行われる。
【００４２】ステップ１の電流３１１は、基板を電解液
に最初に浸す前に又は浸している間に基板に加えられる
電気を必要とする。ステップ１として示される浸漬プロ
セスの間、ある割合のシード層１５だけが電解液に浸さ
れる。基板ホルダ１４の多くの実施形態は、基板が電解
液に浸されるにつれて基板を１〜50RPMに「回転」させ
る。ある割合の基板めっき表面だけが電解液に浸される
ので、陽極から陰極までのめっき電流密度は、ステップ
１の間は比較的小さい。金属は電解液に瞬間的に浸した
基板上のシード層１５の部分にだけ堆積するので、浸漬
プロセス中のシード層１５のすべての部分を横切る低堆
積速度が所望される。そのような金属堆積は、あるシー
ド層部分で起こり、他の部分では起こらない。浸漬が短
くても（かなりの電流密度が基板に加えられた）、シー
ド層の表面を横切って一様でない堆積を招くことがあ
る。ステップ１の間、陰極／基板シード層は、約１〜５
ボルトの範囲の陽極に相対して負電圧のバイアスがかけ
られ、めっき表面へのめっき電流はわずかである。この
わずかなめっき電流は、ｐＨが低い電解液（低ｐＨは電
解液が酸であることを意味する）によるシード層１５の
エッチングを制限する。基板をプロセス位置へ完全に浸
した後、ステップ２を始める。ステップ１は、基板を電
解液へ挿入するために用いられ、一様でない制限された
堆積が制限されたエッチングと組合わせて（又はエッチ
ングなしで）施される。
に最初に浸す前に又は浸している間に基板に加えられる
電気を必要とする。ステップ１として示される浸漬プロ
セスの間、ある割合のシード層１５だけが電解液に浸さ
れる。基板ホルダ１４の多くの実施形態は、基板が電解
液に浸されるにつれて基板を１〜50RPMに「回転」させ
る。ある割合の基板めっき表面だけが電解液に浸される
ので、陽極から陰極までのめっき電流密度は、ステップ
１の間は比較的小さい。金属は電解液に瞬間的に浸した
基板上のシード層１５の部分にだけ堆積するので、浸漬
プロセス中のシード層１５のすべての部分を横切る低堆
積速度が所望される。そのような金属堆積は、あるシー
ド層部分で起こり、他の部分では起こらない。浸漬が短
くても（かなりの電流密度が基板に加えられた）、シー
ド層の表面を横切って一様でない堆積を招くことがあ
る。ステップ１の間、陰極／基板シード層は、約１〜５
ボルトの範囲の陽極に相対して負電圧のバイアスがかけ
られ、めっき表面へのめっき電流はわずかである。この
わずかなめっき電流は、ｐＨが低い電解液（低ｐＨは電
解液が酸であることを意味する）によるシード層１５の
エッチングを制限する。基板をプロセス位置へ完全に浸
した後、ステップ２を始める。ステップ１は、基板を電
解液へ挿入するために用いられ、一様でない制限された
堆積が制限されたエッチングと組合わせて（又はエッチ
ングなしで）施される。
【００４３】ステップ２：このステップは、フィーチャ
を被覆するシード層の一部を含む基板上のシード層の全
トポ線図ィーに密接に接近して金属イオンを引きつけ、
金属が下記のように基板上のシード層１５の異なる部分
（フィーチャ内を含む）に堆積し得る段階を必要とす
る。図３においては、符号３１２は、ステップ２の電流
の実施形態を示すものである。ステップ２は、負のバイ
アス電圧が陽極に対して２〜10ボルトの範囲である基板
のシード層１５で行われる（実施形態は５ボルトを用い
る）。上記式によって示されるように、シード陽極と陽
極間に加えられる５ボルトによって、200mm径基板の場
合は5.41アンペアのおよそのめっき直流が生じる。5.41
アンペア値は、電解液に完全に浸される基板に加えら
れ。電流は上昇に伴い安定化した。ステップ１の時間
は、電解液へ挿入される基板の電流上昇速度によって与
えられる。ステップ１と組合わせたステップ２は、典型
的には1／4〜２秒続き、5秒を超えない。
を被覆するシード層の一部を含む基板上のシード層の全
トポ線図ィーに密接に接近して金属イオンを引きつけ、
金属が下記のように基板上のシード層１５の異なる部分
（フィーチャ内を含む）に堆積し得る段階を必要とす
る。図３においては、符号３１２は、ステップ２の電流
の実施形態を示すものである。ステップ２は、負のバイ
アス電圧が陽極に対して２〜10ボルトの範囲である基板
のシード層１５で行われる（実施形態は５ボルトを用い
る）。上記式によって示されるように、シード陽極と陽
極間に加えられる５ボルトによって、200mm径基板の場
合は5.41アンペアのおよそのめっき直流が生じる。5.41
アンペア値は、電解液に完全に浸される基板に加えら
れ。電流は上昇に伴い安定化した。ステップ１の時間
は、電解液へ挿入される基板の電流上昇速度によって与
えられる。ステップ１と組合わせたステップ２は、典型
的には1／4〜２秒続き、5秒を超えない。
【００４４】電解液に含まれる金属イオンは、ステップ
２での図６Ｂにおける符号６１０と、６１２と、６１４
とによって示されるそれぞれの壁部２０６と、底部２０
８と、水平面２０４とに堆積する。電解液に含まれる金
属イオンは、基板の水平面２０４に隣接する金属イオン
とほぼ同じ濃度でか又は高い濃度でさえバイア又はトレ
ンチに引きつけられる。陽極と基板上のシード層１５間
に高いバイアス電圧を与えると、壁部２０６と、底部２
０８と、水平面２０４との堆積速度が高くなる。これ
は、金属イオンがめっき表面のこの部分に引きつけられ
るからである。陽極に対してステップ２のフィーチャ充
填負バイアス電圧の基板シード層を与えると、基板に隣
接する流体境界層にほとんど影響しない。これは、電圧
レベルが電解液の流体フロー特性にほとんど影響しない
からである。平滑な流体境界層（渦のない）を与える
と、最適金属堆積特性を与える。これは、流体乱流が基
板上の金属堆積を破壊するためである。ステップ２のフ
ィーチャ充填電圧は、フィーチャ内の電解液中の金属イ
オンの濃度を上げる。これは、シード層に加えられた電
荷によってフィーチャの近くに（中にも）多くの金属イ
オンが引きつけられるためである。
２での図６Ｂにおける符号６１０と、６１２と、６１４
とによって示されるそれぞれの壁部２０６と、底部２０
８と、水平面２０４とに堆積する。電解液に含まれる金
属イオンは、基板の水平面２０４に隣接する金属イオン
とほぼ同じ濃度でか又は高い濃度でさえバイア又はトレ
ンチに引きつけられる。陽極と基板上のシード層１５間
に高いバイアス電圧を与えると、壁部２０６と、底部２
０８と、水平面２０４との堆積速度が高くなる。これ
は、金属イオンがめっき表面のこの部分に引きつけられ
るからである。陽極に対してステップ２のフィーチャ充
填負バイアス電圧の基板シード層を与えると、基板に隣
接する流体境界層にほとんど影響しない。これは、電圧
レベルが電解液の流体フロー特性にほとんど影響しない
からである。平滑な流体境界層（渦のない）を与える
と、最適金属堆積特性を与える。これは、流体乱流が基
板上の金属堆積を破壊するためである。ステップ２のフ
ィーチャ充填電圧は、フィーチャ内の電解液中の金属イ
オンの濃度を上げる。これは、シード層に加えられた電
荷によってフィーチャの近くに（中にも）多くの金属イ
オンが引きつけられるためである。
【００４５】陽極とシード層１５間の５ボルトのフィー
チャ充填ステップ２バイアスによって、フィーチャに入
る電解液に含まれる金属イオンの濃度が高められる。空
乏領域９９は、シード層に最も近い位置にある電解質中
に生じる。空乏領域は、亜硫酸銅が銅イオンと亜硫酸イ
オンに解離する電解液中の容積である。正に荷電した銅
イオンは、基板シード層に引きつけられる。空乏領域の
電荷からの負に荷電した亜硫酸イオンは環状せき８３を
超えて再循環／再生システム８７に送られる。他の要因
がすべて一致していると、陽極と基板シード層間の電圧
が大きいほどサイズの大きい空乏領域９９が生じる。フ
ィーチャ内に含まれる電解液中の金属イオンの濃度は、
近接し、電解液チャンバ１２の残りに含まれる電解液中
の金属イオンの濃度を超える。それ故、フィーチャの底
部２０８に対する金属の堆積速度は、水平面２０４であ
るシード層の部分に対する金属の堆積速度と似ている。
フィーチャの底部のこの高堆積速度によってボトムアッ
プ堆積がもたらされる。
チャ充填ステップ２バイアスによって、フィーチャに入
る電解液に含まれる金属イオンの濃度が高められる。空
乏領域９９は、シード層に最も近い位置にある電解質中
に生じる。空乏領域は、亜硫酸銅が銅イオンと亜硫酸イ
オンに解離する電解液中の容積である。正に荷電した銅
イオンは、基板シード層に引きつけられる。空乏領域の
電荷からの負に荷電した亜硫酸イオンは環状せき８３を
超えて再循環／再生システム８７に送られる。他の要因
がすべて一致していると、陽極と基板シード層間の電圧
が大きいほどサイズの大きい空乏領域９９が生じる。フ
ィーチャ内に含まれる電解液中の金属イオンの濃度は、
近接し、電解液チャンバ１２の残りに含まれる電解液中
の金属イオンの濃度を超える。それ故、フィーチャの底
部２０８に対する金属の堆積速度は、水平面２０４であ
るシード層の部分に対する金属の堆積速度と似ている。
フィーチャの底部のこの高堆積速度によってボトムアッ
プ堆積がもたらされる。
【００４６】ステップ２の堆積の間、基板を電解液に浸
した後に十分なステップ２レベルに到達させるために基
板に加えられる電流には一定の時間が必要であるので電
流ランプ３１９が生じる。電流ランプは、電流ステップ
１とステップ２で行われる全堆積速度の量を制限する
（例えば、電流と、電圧と、ウェーハサイズとに相対す
る上記堆積速度は63オングストローム／秒）。
した後に十分なステップ２レベルに到達させるために基
板に加えられる電流には一定の時間が必要であるので電
流ランプ３１９が生じる。電流ランプは、電流ステップ
１とステップ２で行われる全堆積速度の量を制限する
（例えば、電流と、電圧と、ウェーハサイズとに相対す
る上記堆積速度は63オングストローム／秒）。
【００４７】浴中に用いられる電解液の低ｐＨは約0.8
であり、電解液が酸性であることを意味する。電解液の
主成分の１つは塩酸であり、電解液の酸性度に大きく寄
与する。陽極とシード層間に電気バイアスがないと、基
板が電解液に浸される場合に基板上のシード層１５を化
学的にエッチングする。電解液に浸された基板上のシー
ド層のこの化学エッチング速度は、基板上のシード層１
５の電圧レベルに依存しない。化学エッチング速度は、
金属堆積に付随する電気化学反応に関係しない。基板に
電気バイアスをかけて低ｐＨを補償することは重要であ
る。
であり、電解液が酸性であることを意味する。電解液の
主成分の１つは塩酸であり、電解液の酸性度に大きく寄
与する。陽極とシード層間に電気バイアスがないと、基
板が電解液に浸される場合に基板上のシード層１５を化
学的にエッチングする。電解液に浸された基板上のシー
ド層のこの化学エッチング速度は、基板上のシード層１
５の電圧レベルに依存しない。化学エッチング速度は、
金属堆積に付随する電気化学反応に関係しない。基板に
電気バイアスをかけて低ｐＨを補償することは重要であ
る。
【００４８】このステップ２のフィーチャ充填電圧は、
電解液中の金属イオン濃度を高めるレベルであるように
選ばれる。この電圧は、電解液の化学エッチング作用を
補償するのに十分なレベルである。壁部２０６と底部２
０８の金属堆積は、しばしば、基板がＥＣＤシステムに
送られる前に基板上で行われたＰＶＤ又はＣＶＤのよう
な以前の処理の結果として水平面２０４より薄い。基板
のバイアスがかけられていなシード層１５が酸性電解液
に浸される場合には、銅シード層の一部（たぶんフィー
チャ内の底部２０８の壁部２０６）が薄くなり、ほんの
数秒の間に不連続にさえなってしまう。めっきは、シー
ド層が基板上に形成されずに基板の部分で進行し得な
い。銅シード層（シード層１５を形成する）が電解液で
エッチングされることを制限するために陽極に相対して
基板シード層に十分な負の電圧が印加される。バイアス
レベルとめっき電流の結果として、シード層上の金属堆
積速度はシード層上に堆積した物質をエッチングする速
度より大きい。電解液の他の成分としては、堆積増強剤
（基板上のシード層に対する銅堆積速度を増強する）、
光沢剤、又はギャップ充填を促進する抑制剤を含めるこ
とができる。陽極からシード層までの大きなめっき電流
は、エッチング速度が実際には比較的遅い（約0.7オン
グストローム／秒）ためにエッチング速度を補償するこ
とを必要としない。0.7アンペアの電流によって、例え
ば、約10オングストローム／秒の堆積速度が得られる。
電解液中の金属イオン濃度を高めるレベルであるように
選ばれる。この電圧は、電解液の化学エッチング作用を
補償するのに十分なレベルである。壁部２０６と底部２
０８の金属堆積は、しばしば、基板がＥＣＤシステムに
送られる前に基板上で行われたＰＶＤ又はＣＶＤのよう
な以前の処理の結果として水平面２０４より薄い。基板
のバイアスがかけられていなシード層１５が酸性電解液
に浸される場合には、銅シード層の一部（たぶんフィー
チャ内の底部２０８の壁部２０６）が薄くなり、ほんの
数秒の間に不連続にさえなってしまう。めっきは、シー
ド層が基板上に形成されずに基板の部分で進行し得な
い。銅シード層（シード層１５を形成する）が電解液で
エッチングされることを制限するために陽極に相対して
基板シード層に十分な負の電圧が印加される。バイアス
レベルとめっき電流の結果として、シード層上の金属堆
積速度はシード層上に堆積した物質をエッチングする速
度より大きい。電解液の他の成分としては、堆積増強剤
（基板上のシード層に対する銅堆積速度を増強する）、
光沢剤、又はギャップ充填を促進する抑制剤を含めるこ
とができる。陽極からシード層までの大きなめっき電流
は、エッチング速度が実際には比較的遅い（約0.7オン
グストローム／秒）ためにエッチング速度を補償するこ
とを必要としない。0.7アンペアの電流によって、例え
ば、約10オングストローム／秒の堆積速度が得られる。
【００４９】ステップ２のフィーチャ充填バイアスによ
り、電解液に含まれる銅イオンの高移動度が得られる。
ステップ２のフィーチャ充填電圧が高過ぎる場合には、
フィーチャが堆積した物質で塞がれる前にフィーチャの
喉部が塞がる（よってフィーチャ内にボイドが生じ
る）。あまり長くステップ２のフィーチャ充填電圧を印
加すると堆積層の厚さの一様性が低下する。このように
してステップ２の電圧は、基板上のシード層１５の全ト
ポ線図ィー（フィーチャを含む）に密接に近接して銅イ
オンを最初に引きつけ金属を堆積させるように作用す
る。
り、電解液に含まれる銅イオンの高移動度が得られる。
ステップ２のフィーチャ充填電圧が高過ぎる場合には、
フィーチャが堆積した物質で塞がれる前にフィーチャの
喉部が塞がる（よってフィーチャ内にボイドが生じ
る）。あまり長くステップ２のフィーチャ充填電圧を印
加すると堆積層の厚さの一様性が低下する。このように
してステップ２の電圧は、基板上のシード層１５の全ト
ポ線図ィー（フィーチャを含む）に密接に近接して銅イ
オンを最初に引きつけ金属を堆積させるように作用す
る。
【００５０】ステップ３：このステップは、基板上のシ
ード層に初期めっき電流と、パルス電流波形３００を加
える段階を含む。ステップ３の電流の実施形態は、図３
のパルス領域３１４の中に示されている。パルス電流波
形３００においては、陽極から基板上のシード層へ正の
めっき電流が負の脱めっき電流と交替する。めっき電流
は、フィーチャ内に含まれる基板上のシード層上に金属
を堆積させる。脱めっき電流は、続いてのめっき電流が
フィーチャを充填するまでフィーチャの喉部を開けてお
く。ステップ１と、ステップ２と、ステップ３は、基板
上のシード層に形成されるフィーチャを充填するために
相互作用する。
ード層に初期めっき電流と、パルス電流波形３００を加
える段階を含む。ステップ３の電流の実施形態は、図３
のパルス領域３１４の中に示されている。パルス電流波
形３００においては、陽極から基板上のシード層へ正の
めっき電流が負の脱めっき電流と交替する。めっき電流
は、フィーチャ内に含まれる基板上のシード層上に金属
を堆積させる。脱めっき電流は、続いてのめっき電流が
フィーチャを充填するまでフィーチャの喉部を開けてお
く。ステップ１と、ステップ２と、ステップ３は、基板
上のシード層に形成されるフィーチャを充填するために
相互作用する。
【００５１】ステップ２の電流を加えた後、図２Ａに示
される基板上のシード層のある部分が図６Ｂに示される
ように典型的には薄い。例えば、水平面２０４上に堆積
した金属の深さは約200〜2,500オングストロームである
が、フィーチャ内に堆積した金属の深さは約50〜400オ
ングストロームである。従って、ステップ３の初期めっ
き電流３２３は、水平面２０４の基板上の堆積層６１４
と、壁部２０６上の堆積層６１０と、底部２０８上の堆
積層６１２と、の深さをつくるために加えられる。初期
めっき電流３２３は、めっき電流３０８（各パルスサイ
クル３００に加えられる）と同じ電流を加えることを必
要とするが、非初期パルスサイクル３００のめっき電流
３０８より0〜1.5秒延長する。シード層における不連続
の形成を制限するために最も薄いシード層の部分の厚さ
を増すためにめっき電流３０８より長時間開始めっき電
流３２３が加えられる。初期めっき電流は、200mm径ウ
ェーハの場合には約3.14アンペア（1.5〜6.5アンペアの
範囲であってもよい）に約4秒間（１〜７秒間の範囲で
あってもよい）維持される。
される基板上のシード層のある部分が図６Ｂに示される
ように典型的には薄い。例えば、水平面２０４上に堆積
した金属の深さは約200〜2,500オングストロームである
が、フィーチャ内に堆積した金属の深さは約50〜400オ
ングストロームである。従って、ステップ３の初期めっ
き電流３２３は、水平面２０４の基板上の堆積層６１４
と、壁部２０６上の堆積層６１０と、底部２０８上の堆
積層６１２と、の深さをつくるために加えられる。初期
めっき電流３２３は、めっき電流３０８（各パルスサイ
クル３００に加えられる）と同じ電流を加えることを必
要とするが、非初期パルスサイクル３００のめっき電流
３０８より0〜1.5秒延長する。シード層における不連続
の形成を制限するために最も薄いシード層の部分の厚さ
を増すためにめっき電流３０８より長時間開始めっき電
流３２３が加えられる。初期めっき電流は、200mm径ウ
ェーハの場合には約3.14アンペア（1.5〜6.5アンペアの
範囲であってもよい）に約4秒間（１〜７秒間の範囲で
あってもよい）維持される。
【００５２】この初期パルスめっき電流後、パルスサイ
クル３００の電流によってフィーチャの深さの関数であ
る回数パルスを発生させる。具体的な実施形態において
は、電流によって約15回パルスを発生させる。各パルス
サイクル３００は、約0.05〜0.5アンペア（好ましくは
約0.2アンペア）のめっき電流が約0.05〜0.3秒間（好ま
しくは約0.1秒間）、続いて200mm径のウェーハについて
約1.5〜6.5アンペア（好ましくは約3.14アンペア）のめ
っき電流３０８が約１〜５秒間、最後に約-20〜-40アン
ペア（好ましくは約-25アンペア）の脱めっき電流３１
０が約0.05〜0.2秒間（好ましくは約0.1秒間）を含んで
いる。
クル３００の電流によってフィーチャの深さの関数であ
る回数パルスを発生させる。具体的な実施形態において
は、電流によって約15回パルスを発生させる。各パルス
サイクル３００は、約0.05〜0.5アンペア（好ましくは
約0.2アンペア）のめっき電流が約0.05〜0.3秒間（好ま
しくは約0.1秒間）、続いて200mm径のウェーハについて
約1.5〜6.5アンペア（好ましくは約3.14アンペア）のめ
っき電流３０８が約１〜５秒間、最後に約-20〜-40アン
ペア（好ましくは約-25アンペア）の脱めっき電流３１
０が約0.05〜0.2秒間（好ましくは約0.1秒間）を含んで
いる。
【００５３】めっき電流３０６は、電解液に含まれる金
属イオンを再分配し、フィーチャ内の電解液の中の銅イ
オンの濃度を高める。めっき電流３０８によって、フィ
ーチャを含む基板上に金属が堆積する。図６Ｄは、正の
めっき電流３０８後の壁部２０６と、底部２０８と、水
平面２０４上の金属堆積それぞれ６１０と、６１２と、
６１４を示している。図６Ｄにおいては、喉の部分６２
０が全くではないがほとんど塞がれていない。
属イオンを再分配し、フィーチャ内の電解液の中の銅イ
オンの濃度を高める。めっき電流３０８によって、フィ
ーチャを含む基板上に金属が堆積する。図６Ｄは、正の
めっき電流３０８後の壁部２０６と、底部２０８と、水
平面２０４上の金属堆積それぞれ６１０と、６１２と、
６１４を示している。図６Ｄにおいては、喉の部分６２
０が全くではないがほとんど塞がれていない。
【００５４】図６Ｃに示されている金属堆積６１０、６
１２、又は６１４は、陽極からシード層へ流れる初期パ
ルスめっき電流３２３後にそれぞれ厚くなっている。厚
くなった堆積は、続いてのエッチングプロセスによるシ
ード層１５に対する損傷を制限する。
１２、又は６１４は、陽極からシード層へ流れる初期パ
ルスめっき電流３２３後にそれぞれ厚くなっている。厚
くなった堆積は、続いてのエッチングプロセスによるシ
ード層１５に対する損傷を制限する。
【００５５】脱めっき電流３１０は、フィーチャの喉部
６２０に隣接した堆積の部分をエッチングして喉部を開
けたままにする。喉部６２０を開けておくと、連続した
堆積がフィーチャ内にボイドを形成することを制限させ
る。図６Ｅは、脱めっき電流３１０後に壁部２０６と、
底部２０８と、水平面２０４上のそれぞれ金属堆積６１
０と、６１２と、６１４を示している。脱めっき電流３
１０は、特に水平面６１４と喉部６２０の金属堆積をエ
ッチングする。小さな寸法の喉部６２０は、開口の幅を
空間６２２に狭くし、喉部に含まれる電解液の幅（及び
量）を制限する。喉部の電解液の制限量によって電流が
制限され、電解槽１２に含まれる電解液からフィーチャ
に含まれる電解液まで伝導する。空間６２２に含まれる
電解液へ流れる狭くなった電流（脱めっき電流３１０の
間）は、脱めっき電流３１０の間にフィーチャ内の金属
堆積６１０と６１２のエッチングを制限する。めっき電
流３０８の間、壁部２０６、底部２０８、及び水平面２
０４内に金属堆積物が形成する。
６２０に隣接した堆積の部分をエッチングして喉部を開
けたままにする。喉部６２０を開けておくと、連続した
堆積がフィーチャ内にボイドを形成することを制限させ
る。図６Ｅは、脱めっき電流３１０後に壁部２０６と、
底部２０８と、水平面２０４上のそれぞれ金属堆積６１
０と、６１２と、６１４を示している。脱めっき電流３
１０は、特に水平面６１４と喉部６２０の金属堆積をエ
ッチングする。小さな寸法の喉部６２０は、開口の幅を
空間６２２に狭くし、喉部に含まれる電解液の幅（及び
量）を制限する。喉部の電解液の制限量によって電流が
制限され、電解槽１２に含まれる電解液からフィーチャ
に含まれる電解液まで伝導する。空間６２２に含まれる
電解液へ流れる狭くなった電流（脱めっき電流３１０の
間）は、脱めっき電流３１０の間にフィーチャ内の金属
堆積６１０と６１２のエッチングを制限する。めっき電
流３０８の間、壁部２０６、底部２０８、及び水平面２
０４内に金属堆積物が形成する。
【００５６】正のめっき電流３０８と、負の脱めっき電
流３１０と、正のめっき電流３０６を含む交互電流波形
は、金属堆積６１２の深さが上がって図６Ｆに示される
空間６２２を充填するまで交替する。底部２０８から空
間６２２を充填することは、「ボトムアップ堆積」とし
て既知である。よって、空間６２２の堆積物質によるこ
の充填がフィーチャ内のボイドの生成を制限する。脱め
っき電流３１０を加える間、喉部６２０の小さな水平面
積が狭窄とフィーチャ内までのフィーチャの喉部がこの
狭窄によって制限された後に流れる除電流の量を決定す
る結果としてフィーチャ内より強くフィーチャの喉部か
ら銅がエッチングされる。めっき電流中に基板シード槽
に高電流が加えられるので、銅イオンがフィーチャへ進
み（フィーチャの喉部が脱めっき電流によって開けられ
ているので）空間６２２を充填する。
流３１０と、正のめっき電流３０６を含む交互電流波形
は、金属堆積６１２の深さが上がって図６Ｆに示される
空間６２２を充填するまで交替する。底部２０８から空
間６２２を充填することは、「ボトムアップ堆積」とし
て既知である。よって、空間６２２の堆積物質によるこ
の充填がフィーチャ内のボイドの生成を制限する。脱め
っき電流３１０を加える間、喉部６２０の小さな水平面
積が狭窄とフィーチャ内までのフィーチャの喉部がこの
狭窄によって制限された後に流れる除電流の量を決定す
る結果としてフィーチャ内より強くフィーチャの喉部か
ら銅がエッチングされる。めっき電流中に基板シード槽
に高電流が加えられるので、銅イオンがフィーチャへ進
み（フィーチャの喉部が脱めっき電流によって開けられ
ているので）空間６２２を充填する。
【００５７】脱めっき電流３１０は、喉部が仕切られて
いる図２Ｂと図６Ｄに示されるフィーチャ内にボイドを
形成することを制限する。次に、喉部で最も攻撃的に堆
積層をエッチングすることによりフィーチャの喉部を開
けておくために脱めっき電流３１０が加えられる。ステ
ップ３の堆積／エッチング（dep-etch）波形は、平坦で
ない堆積表面を除去し、結果としてボトムアップ成長が
もたらされる。図３に３０８と３１０としてそれぞれ示
されるめっき電流と脱めっき電流は、dep-etchプロセス
として使用し得る。各パルスサイクル３００中の堆積と
エッチングとの比は、好ましくは約1.5：1〜約5：1であ
る。ステップ３のdep-etch波形のサイクル（結果として
図Ｃ６〜図６Ｆに示される堆積層６１０、６１２、及び
６１４の深さが変わる）後、空間６２２が完全に充填さ
れるまで底部の金属の深さ６１２が厚くなる。dep-etch
-depプロセスは、相互接続フィーチャを充填するのにも
用いられる。
いる図２Ｂと図６Ｄに示されるフィーチャ内にボイドを
形成することを制限する。次に、喉部で最も攻撃的に堆
積層をエッチングすることによりフィーチャの喉部を開
けておくために脱めっき電流３１０が加えられる。ステ
ップ３の堆積／エッチング（dep-etch）波形は、平坦で
ない堆積表面を除去し、結果としてボトムアップ成長が
もたらされる。図３に３０８と３１０としてそれぞれ示
されるめっき電流と脱めっき電流は、dep-etchプロセス
として使用し得る。各パルスサイクル３００中の堆積と
エッチングとの比は、好ましくは約1.5：1〜約5：1であ
る。ステップ３のdep-etch波形のサイクル（結果として
図Ｃ６〜図６Ｆに示される堆積層６１０、６１２、及び
６１４の深さが変わる）後、空間６２２が完全に充填さ
れるまで底部の金属の深さ６１２が厚くなる。dep-etch
-depプロセスは、相互接続フィーチャを充填するのにも
用いられる。
【００５８】コンタクト抵抗は、コンタクトリング９と
基板シード層間の電気抵抗の基準である。全フィーチャ
を銅で充填すると、銅の電気的特性が良好なためにコン
タクト抵抗が小さくなる。１以上のフィーチャ上のシー
ド層１５内に生じるギャップ又はボイドのような不連続
は、基板の高コンタクト抵抗を測定することにより堆積
プロセス後に検出することができる。この高コンタクト
抵抗は、銅を含む充填したフィーチャと比べて不連続
（空気を含む）の抵抗が低下する結果となる。シード層
１５内の不連続はシード層が連続していることを確実に
するために継ぎはぎしなければならないのでコンタクト
抵抗を測定するのにステップ２後が良いときである。そ
のような継ぎはぎは、下記のように基板がステップ３〜
６を受ける前に存在しなければならない。シード層をも
たない表面はめっきされ得ない。堆積プロセスは、ステ
ップ３に記載されるシード層不連続を継ぎはぎし得る。 ステップ４、ステップ５、及びステップ６：ステップ３
の後、水平面２０４とステップ３に記載されたように充
填されたフィーチャの上の双方を横切って堆積させるた
めにステップ４と、ステップ５と、ステップ６が組合わ
せられる。図示した幅より厚いフィーチャは、ステップ
３波形では充填されない。それ故、ステップ４と、ステ
ップ５と、ステップ６で加えられるバルク堆積は、充填
した小さなサイズのフィーチャに堆積した金属と水平面
２０４双方を被覆する。ステップ４〜６に記載されるバ
ルク堆積プロセスは、ステップ３の後に充填されずに残
っている大きな寸法のフィーチャを充填する。ステップ
４と、ステップ５と、ステップ６の間、フィーチャは、
上記ステップ１〜３の間に加えられたＤＣ電流とパルス
電流のために充填したままである。ステップ４と、ステ
ップ５と、ステップ６で生じる電気めっきは、陽極と基
板上のシード層１５間の「バルク堆積」と呼ばれる。
「バルク堆積」という用語は、金属の最も大きい深さが
水平面２０４に堆積する場合をこれらのステップが示し
ているので適当である。
基板シード層間の電気抵抗の基準である。全フィーチャ
を銅で充填すると、銅の電気的特性が良好なためにコン
タクト抵抗が小さくなる。１以上のフィーチャ上のシー
ド層１５内に生じるギャップ又はボイドのような不連続
は、基板の高コンタクト抵抗を測定することにより堆積
プロセス後に検出することができる。この高コンタクト
抵抗は、銅を含む充填したフィーチャと比べて不連続
（空気を含む）の抵抗が低下する結果となる。シード層
１５内の不連続はシード層が連続していることを確実に
するために継ぎはぎしなければならないのでコンタクト
抵抗を測定するのにステップ２後が良いときである。そ
のような継ぎはぎは、下記のように基板がステップ３〜
６を受ける前に存在しなければならない。シード層をも
たない表面はめっきされ得ない。堆積プロセスは、ステ
ップ３に記載されるシード層不連続を継ぎはぎし得る。 ステップ４、ステップ５、及びステップ６：ステップ３
の後、水平面２０４とステップ３に記載されたように充
填されたフィーチャの上の双方を横切って堆積させるた
めにステップ４と、ステップ５と、ステップ６が組合わ
せられる。図示した幅より厚いフィーチャは、ステップ
３波形では充填されない。それ故、ステップ４と、ステ
ップ５と、ステップ６で加えられるバルク堆積は、充填
した小さなサイズのフィーチャに堆積した金属と水平面
２０４双方を被覆する。ステップ４〜６に記載されるバ
ルク堆積プロセスは、ステップ３の後に充填されずに残
っている大きな寸法のフィーチャを充填する。ステップ
４と、ステップ５と、ステップ６の間、フィーチャは、
上記ステップ１〜３の間に加えられたＤＣ電流とパルス
電流のために充填したままである。ステップ４と、ステ
ップ５と、ステップ６で生じる電気めっきは、陽極と基
板上のシード層１５間の「バルク堆積」と呼ばれる。
「バルク堆積」という用語は、金属の最も大きい深さが
水平面２０４に堆積する場合をこれらのステップが示し
ているので適当である。
【００５９】水平面上の堆積層の厚さは、設計上の選択
事項であり、物体の企図された使用、電気的特性、及び
設計者の基準と選択に左右される。それだけで、種々の
バルク堆積波形が本発明の範囲内を保ちつつ加えること
ができる。バルク堆積から得られる堆積層の一般的な厚
さは、1.0μ〜3.0μの範囲である。ステップ４は、約１
〜120秒続くことができ、約10ミリアンペア／cm2の電流
密度が物体に加えられる。ステップ５とステップ６にお
いては、陽極から陰極までの電流レベルは、前のステッ
プのレベルから上がり、堆積速度を高める。例えば、ス
テップ５は、約40ミリアンペア／cm2の電流密度が約１
〜120秒間シード層に加えることができるステップを含
むことができる。ステップ６は、約１〜120秒続くこと
ができ、約60ミリアンペア／cm2の電流密度が約１〜120
秒間シード層に加えられる。ステップ４と、ステップ５
と、ステップ６は、説明的バルク堆積波形を示し、ステ
ップ１〜３の波形後に用いることができる波形のみとし
て限定しない。
事項であり、物体の企図された使用、電気的特性、及び
設計者の基準と選択に左右される。それだけで、種々の
バルク堆積波形が本発明の範囲内を保ちつつ加えること
ができる。バルク堆積から得られる堆積層の一般的な厚
さは、1.0μ〜3.0μの範囲である。ステップ４は、約１
〜120秒続くことができ、約10ミリアンペア／cm2の電流
密度が物体に加えられる。ステップ５とステップ６にお
いては、陽極から陰極までの電流レベルは、前のステッ
プのレベルから上がり、堆積速度を高める。例えば、ス
テップ５は、約40ミリアンペア／cm2の電流密度が約１
〜120秒間シード層に加えることができるステップを含
むことができる。ステップ６は、約１〜120秒続くこと
ができ、約60ミリアンペア／cm2の電流密度が約１〜120
秒間シード層に加えられる。ステップ４と、ステップ５
と、ステップ６は、説明的バルク堆積波形を示し、ステ
ップ１〜３の波形後に用いることができる波形のみとし
て限定しない。
【００６０】ステップ４と、ステップ５と、ステップ６
の金属堆積は、フィーチャが既にステップ１〜３で充填
されているのでフィーチャの壁部又は底部上の堆積に影
響しない。ステップ４と、ステップ５と、ステップ６の
電流の処理は、電圧の印加が境界層に影響する電解液の
流体流量とほとんど無関係に起こるので、堆積プロセス
を高める流体境界層の製造にほとんど影響がない。電流
密度の実施形態をこのステップ４と、ステップ５と、ス
テップ６の説明で簡単に示してきたが、適切な既知のめ
っき電流と技術は、水平面上の堆積層における所望の深
さを得るために加えられ得る。
の金属堆積は、フィーチャが既にステップ１〜３で充填
されているのでフィーチャの壁部又は底部上の堆積に影
響しない。ステップ４と、ステップ５と、ステップ６の
電流の処理は、電圧の印加が境界層に影響する電解液の
流体流量とほとんど無関係に起こるので、堆積プロセス
を高める流体境界層の製造にほとんど影響がない。電流
密度の実施形態をこのステップ４と、ステップ５と、ス
テップ６の説明で簡単に示してきたが、適切な既知のめ
っき電流と技術は、水平面上の堆積層における所望の深
さを得るために加えられ得る。
【００６１】３．コントローラ動作 図４は、基板上のシード層に金属を堆積させるのにコン
トローラ９８によって行われる方法４００の実施形態を
示す図である。前記方法４００は、ブロック４０２から
開始し、基板を電解液に浸す前に、陽極と陰極間に加え
られるバイアスは電解槽が開路を決定しているので無視
できる。陰極（ウェーハ）が電解液から取出される（又
は電気的に接触していない）のでこの開路が存在する。
従って、電気通路を形成するために陽極と陰極間に電流
を送る記録媒体がない。方法４００は、ブロック４０４
に続き、基板上のシード層１５が電解液に浸される。こ
の浸漬中、電解液に曝露した基板の表面積が制限される
ためにシード層上の堆積が制限される。浸漬中、閉路
は、陽極と基板上のシード層間に増分が生じる。ブロッ
ク４０４は、上記のようにステップ１のＤＣ電流を加え
るステップとしてみなされる。
トローラ９８によって行われる方法４００の実施形態を
示す図である。前記方法４００は、ブロック４０２から
開始し、基板を電解液に浸す前に、陽極と陰極間に加え
られるバイアスは電解槽が開路を決定しているので無視
できる。陰極（ウェーハ）が電解液から取出される（又
は電気的に接触していない）のでこの開路が存在する。
従って、電気通路を形成するために陽極と陰極間に電流
を送る記録媒体がない。方法４００は、ブロック４０４
に続き、基板上のシード層１５が電解液に浸される。こ
の浸漬中、電解液に曝露した基板の表面積が制限される
ためにシード層上の堆積が制限される。浸漬中、閉路
は、陽極と基板上のシード層間に増分が生じる。ブロッ
ク４０４は、上記のようにステップ１のＤＣ電流を加え
るステップとしてみなされる。
【００６２】方法４００は、ブロック４０７に続き、ス
テップ２のＤＣ電流波形が加えられる。ステップ２の電
圧／電流と組合わせたステップ１の電流／電圧は、典型
的には１〜２秒の総時間で加えられる。ステップの電圧
／電流中、水平面に隣接した電解液に含まれる金属の濃
度と比べてフィーチャ内の電解液に含まれる金属の濃度
を高めることが所望される。従って、フィーチャ内部の
堆積速度は、ボトムアップ堆積を与えるためにフィーチ
ャの外部のシード層の水平面上の堆積速度と同じである
（又は超えている）。ボトムアップ堆積は、他の既知の
堆積充填法より完全にフィーチャを充填する。
テップ２のＤＣ電流波形が加えられる。ステップ２の電
圧／電流と組合わせたステップ１の電流／電圧は、典型
的には１〜２秒の総時間で加えられる。ステップの電圧
／電流中、水平面に隣接した電解液に含まれる金属の濃
度と比べてフィーチャ内の電解液に含まれる金属の濃度
を高めることが所望される。従って、フィーチャ内部の
堆積速度は、ボトムアップ堆積を与えるためにフィーチ
ャの外部のシード層の水平面上の堆積速度と同じである
（又は超えている）。ボトムアップ堆積は、他の既知の
堆積充填法より完全にフィーチャを充填する。
【００６３】方法４００は、次に、ブロック４０８に続
き、上記ステップ３の説明に示されるようにコントロー
ラ９８がパルス波形電圧を印加する。
き、上記ステップ３の説明に示されるようにコントロー
ラ９８がパルス波形電圧を印加する。
【００６４】方法４００は、次に、ブロック４１０に続
き、コントローラ（水平面２０４上に所望の深さの堆積
層を受け次第）は陽極と陰極間に所望の時間ＤＣ電流を
加える。堆積時間は、所望の深さの堆積層に左右され
る。ステップ４と、ステップ５と、ステップ６の電流が
長く加えられるほど、水平面２０４上の金属の堆積層が
大きくなる。
き、コントローラ（水平面２０４上に所望の深さの堆積
層を受け次第）は陽極と陰極間に所望の時間ＤＣ電流を
加える。堆積時間は、所望の深さの堆積層に左右され
る。ステップ４と、ステップ５と、ステップ６の電流が
長く加えられるほど、水平面２０４上の金属の堆積層が
大きくなる。
【００６５】ブロック４１０の後、方法４００はブロッ
ク４１４に続き、電解液から物体が取出される。そのよ
うに基板を電解液から取出すと、陽極と陰極間に導電性
経路がないので、陽極と陰極間に生じる電気開路が結果
として生じる。基板がＥＣＤシステムに更に処理される
場合には、方法４００が次の基板に繰り返される。コン
トローラ９８は、各基板がどのように処理されるか、又
は各基板が同じ反復方法でどのように処理されるかを示
すオペレータからの入力を受け入れ得る。
ク４１４に続き、電解液から物体が取出される。そのよ
うに基板を電解液から取出すと、陽極と陰極間に導電性
経路がないので、陽極と陰極間に生じる電気開路が結果
として生じる。基板がＥＣＤシステムに更に処理される
場合には、方法４００が次の基板に繰り返される。コン
トローラ９８は、各基板がどのように処理されるか、又
は各基板が同じ反復方法でどのように処理されるかを示
すオペレータからの入力を受け入れ得る。
【００６６】本発明の教示を取り入れている種々の実施
形態を詳細に図示及び説明してきたが、当業者はこれら
の教示を更に取り入れている他の多くの異なる実施形態
を容易に講じ得る。
形態を詳細に図示及び説明してきたが、当業者はこれら
の教示を更に取り入れている他の多くの異なる実施形態
を容易に講じ得る。
【図１】電気化学堆積システムの実施形態を示す断面図
である。
である。
【図２Ａ】バイア又はトレンチを含む半導体基板のよう
な物体を示す側断面図である。
な物体を示す側断面図である。
【図２Ｂ】物体が種々の金属堆積プロセスを受けたバイ
ア又はトレンチを含む半導体基板のような物体を示す側
断面図である。
ア又はトレンチを含む半導体基板のような物体を示す側
断面図である。
【図３】電気化学堆積プロセスのステップ１とステップ
２とステップ３で基板に加えられる電流と時間波形の実
施形態における電流と時間の線図である。
２とステップ３で基板に加えられる電流と時間波形の実
施形態における電流と時間の線図である。
【図４】基板のシード層上に金属を堆積させる方法を示
す実施形態である。
す実施形態である。
【図５】図１に示された再循環／再生システムの実施形
態を示す概略図である。
態を示す概略図である。
【図６Ａ】基板のシード層上に金属を堆積させる経過を
示す側面図である。
示す側面図である。
【図６Ｂ】基板のシード層上に金属を堆積させる経過を
示す側面図である。
示す側面図である。
【図６Ｃ】基板のシード層上に金属を堆積させる経過を
示す側面図である。
示す側面図である。
【図６Ｄ】基板のシード層上に金属を堆積させる経過を
示す側面図である。
示す側面図である。
【図６Ｅ】基板のシード層上に金属を堆積させる経過を
示す側面図である。
示す側面図である。
【図６Ｆ】基板のシード層上に金属を堆積させる経過を
示す側面図である。
示す側面図である。
９…コンタクトリング、１０…電気化学堆積システム、
１２…電解槽、１３…上開口、１４…基板ホルダ、１５
…シード層、１６…陽極、４８…基板、陰極、６４…ヘ
ッド部分、６６…スラストプレート、７９…電解液、８
０…流入口、８３…環状せき部分、８７…再循環／再生
システム、８８…流出口、８９…親水性部材、９０…陽
極ベース、９２…上セル部材、９４…陽極支持体、９５
…貫通接続部、９８…コントローラ、１００…電解液分
配システム、２０１…陽極、２０２…フィーチャ、２０
４…水平面、２０６…壁部、２０８…底部、２１２…喉
部、２６０…中央処理装置、２６２…メモリ、２６４…
入出力インターフェース、２６５…配線部分、３００…
パルス電流波形、３０６…めっき電流、３０８…めっき
電流、３１０…脱めっき電流、３１１、３１２、３１４
…電流波形、３１９…電流ランプ、３２３…初期めっき
電流、３９０…線図、４００…方法、４０７、４０８、
４１０、４１４…ブロック、５０２…電解液タンク、５
０３…添加モジュール、５０４…フィルタタンク、５０
５…ろ過モジュール、５０６…原料タンク、５０７…
弁、５０８…液体ポンプ、５１０、５１１…コントロー
ラ、５１２…電解液供給ライン、５１３…試料ライン、
５１５…滴定分析器、５１６…化学分析モジュール、５
１７…サイクリックボルタメトリストリッパ、５１９…
コントローラ、５２０…電解液廃棄ドレーン、５２１…
流出ライン、５２２…電解液廃棄処分システム、５２４
…熱交換器、６０４…金属堆積層、６１０…壁部、６１
２…底部、６１４…水平面、６２０…喉部分、６２２…
空間。
１２…電解槽、１３…上開口、１４…基板ホルダ、１５
…シード層、１６…陽極、４８…基板、陰極、６４…ヘ
ッド部分、６６…スラストプレート、７９…電解液、８
０…流入口、８３…環状せき部分、８７…再循環／再生
システム、８８…流出口、８９…親水性部材、９０…陽
極ベース、９２…上セル部材、９４…陽極支持体、９５
…貫通接続部、９８…コントローラ、１００…電解液分
配システム、２０１…陽極、２０２…フィーチャ、２０
４…水平面、２０６…壁部、２０８…底部、２１２…喉
部、２６０…中央処理装置、２６２…メモリ、２６４…
入出力インターフェース、２６５…配線部分、３００…
パルス電流波形、３０６…めっき電流、３０８…めっき
電流、３１０…脱めっき電流、３１１、３１２、３１４
…電流波形、３１９…電流ランプ、３２３…初期めっき
電流、３９０…線図、４００…方法、４０７、４０８、
４１０、４１４…ブロック、５０２…電解液タンク、５
０３…添加モジュール、５０４…フィルタタンク、５０
５…ろ過モジュール、５０６…原料タンク、５０７…
弁、５０８…液体ポンプ、５１０、５１１…コントロー
ラ、５１２…電解液供給ライン、５１３…試料ライン、
５１５…滴定分析器、５１６…化学分析モジュール、５
１７…サイクリックボルタメトリストリッパ、５１９…
コントローラ、５２０…電解液廃棄ドレーン、５２１…
流出ライン、５２２…電解液廃棄処分システム、５２４
…熱交換器、６０４…金属堆積層、６１０…壁部、６１
２…底部、６１４…水平面、６２０…喉部分、６２２…
空間。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ボー ツェン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ウェスト リヴァーサイド ウェイ 1020 (72)発明者 ハウゴン ウォン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， プリーザントン， ラファイエット コー ト 7821 (72)発明者 ギリッシュ ディクスィット アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， リザーヴ コート 3258 (72)発明者 フーセン チェン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サラトガ， ラ ヴィスタ コート 13081 Ｆターム(参考） 4K024 AA09 AB02 AB17 BA15 BB12 CA03 CA05 DA09 4M104 BB04 DD52 HH13 5F004 AA01 BA08 BB07 BB13 BB18 BB22
Claims (31)
- 【請求項１】 電解液に浸した物体のめっき表面上に金
属を堆積させた後に前記めっき表面の水平面上にバルク
堆積させる方法であって、 前記めっき表面に陽極からの電圧を印加して前記めっき
表面上のフィーチャに含まれる前記電解液中の金属イオ
ンの濃度を高めるステップを含む、方法。 - 【請求項２】 前記方法の間、前記めっき表面が前記電
解液に浸されている、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記印加される電圧は、前記めっき表面
に近接するイオンを引きつけるのに十分な電圧である、
請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記フィーチャは、トレンチ、コンタク
ト、又はバイアのリストから少なくとも１種を含んでい
る、請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 前記めっき表面に前記陽極からの電流を
印加して前記フィーチャにおいて前記金属イオンからの
金属を堆積させ、前記電流が前記バルク堆積させる前に
印加されるステップを更に含む、請求項１に記載の方
法。 - 【請求項６】 前記電流が前記フィーチャを充填するの
に十分な時間加えられる、請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 前記フィーチャが壁部と底部を含み、前
記フィーチャにおいて前記金属を堆積させる前記ステッ
プの間、前記底部に対する堆積速度が前記壁部に対する
堆積速度より大きい、請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 浸した後に前記電流（一定）が５秒間未
満加えられる、請求項１に記載の方法。 - 【請求項９】 前記電圧が２〜10ボルトの範囲内であ
る、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記電圧が５ボルトである、請求項９
に記載の方法。 - 【請求項１１】 プロセッサによって実行される場合、
電解液に浸した物体のめっき表面上に金属を堆積させた
後に前記めっき表面上にバルク堆積させるソフトウエア
を記録しているコンピュータ読み取り可能な記録媒体で
あって、前記プロセッサによって実行される前記ソフト
ウエアは、 陽極と前記めっき表面との間に電圧を印加して前記めっ
き表面上のフィーチャに含まれる前記電解液中の金属イ
オンの濃度を高めるステップを含む方法を行う、コンピ
ュータ読み取り可能な記録媒体。 - 【請求項１２】 前記めっき表面に前記陽極からの電流
を印加して前記フィーチャにおいて前記金属イオンから
金属を析出させ、前記電流が前記バルク堆積させる前に
印加される、請求項１１に記載のコンピュータ読み取り
可能な記録媒体。 - 【請求項１３】 前記電流が前記トレンチ又はバイアの
喉部を塞ぐには十分でない、請求項１２に記載のコンピ
ュータ読み取り可能な記録媒体。 - 【請求項１４】 前記電流が前記トレンチ又はバイアを
充填するのに十分な時間行われる、請求項１２に記載の
コンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 【請求項１５】 前記フィーチャが壁部と底部を含み、
前記フィーチャにおいて前記金属イオンから金属を析出
させる前記ステップの間、前記低部に対する堆積速度が
前記壁部に対する堆積速度より大きい、請求項１２に記
載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 【請求項１６】 前記方法が電解液中で行われる、請求
項１１に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 【請求項１７】 前記電圧を前記めっき表面に印加して
金属イオンの濃度を高める前記ステップが、前記めっき
表面に近接するイオンを引きつけるのに十分な電圧で行
われる、請求項１１に記載のコンピュータ読み取り可能
な記録媒体。 - 【請求項１８】 前記フィーチャがトレンチ又はバイア
のリストからの少なくとも１種を含んでいる、請求項１
１に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 【請求項１９】 前記電圧が５秒間未満印加される、請
求項１１に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒
体。 - 【請求項２０】 前記電圧が２〜10ボルトの範囲内であ
る、請求項１１に記載のコンピュータ読み取り可能な記
録媒体。 - 【請求項２１】 前記電圧が５ボルトである、請求項２
０に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 【請求項２２】 電解液に浸した物体のめっき表面上に
金属を堆積させた後に前記めっき表面上でバルク堆積さ
せる装置であって、 前記めっき表面上のフィーチャに含まれる電解液中の金
属イオンの濃度を高める、陽極から前記めっき表面まで
結合した電圧バイアスデバイスを含む、装置。 - 【請求項２３】 前記フィーチャに含まれる金属イオン
の濃度が高められたときに前記めっき表面が前記電解液
中に浸される、請求項２２に記載の装置。 - 【請求項２４】 前記フィーチャがトレンチ、コンタク
ト、又はバイアのリストからの少なくとも１種を含む、
請求項２２に記載の装置。 - 【請求項２５】 陽極から前記めっき表面に電流を印加
して前記フィーチャにおいて前記金属イオンから金属を
析出させ、前記電流が前記バルク堆積させる前に加えら
れる、請求項２２に記載の装置。 - 【請求項２６】 前記電流バイアスデバイスによって加
えられた前記電流が、前記フィーチャをほとんど充填す
るのに十分な時間加えられる、請求項２５に記載の装
置。 - 【請求項２７】 前記フィーチャが壁部と底部を含み、
前記フィーチャにおいて前記金属イオンから金属を析出
させる前記ステップの間、前記底部に対する堆積速度が
前記壁部に対する堆積速度より大きい、請求項２６に記
載の装置。 - 【請求項２８】 前記電圧バイアスデバイスが前記電圧
を５秒間未満印加する、請求項２２に記載の装置。 - 【請求項２９】 前記電圧バイアスデバイスが前記電圧
を２〜10ボルトの範囲内で印加する、請求項２２に記載
の装置。 - 【請求項３０】 前記電圧バイアスデバイスが５ボルト
の前記電圧を印加する、請求項２９に記載の装置。 - 【請求項３１】 電解液に浸した物体のめっき表面上に
金属を堆積させた後に前記めっき表面上にバルク堆積さ
せる装置であって、 前記めっき表面上のフィーチャに含まれる電解液中の金
属イオンの濃度を高める、陽極から前記めっき表面まで
結合した電圧バイアス手段を含む、装置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US20113300P | 2000-05-02 | 2000-05-02 | |
| US60/201133 | 2000-07-12 | ||
| US09/614407 | 2000-07-12 | ||
| US09/614,407 US6913680B1 (en) | 2000-05-02 | 2000-07-12 | Method of application of electrical biasing to enhance metal deposition |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002115097A true JP2002115097A (ja) | 2002-04-19 |
Family
ID=26896435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001135359A Pending JP2002115097A (ja) | 2000-05-02 | 2001-05-02 | 金属堆積を向上させるために電気バイアスを印加する方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6913680B1 (ja) |
| EP (1) | EP1160846A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002115097A (ja) |
| KR (1) | KR100791393B1 (ja) |
| TW (1) | TW573339B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009277772A (ja) * | 2008-05-13 | 2009-11-26 | Fujitsu Microelectronics Ltd | 電解メッキ方法および半導体装置の製造方法 |
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| US6911136B2 (en) * | 2002-04-29 | 2005-06-28 | Applied Materials, Inc. | Method for regulating the electrical power applied to a substrate during an immersion process |
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| US20060037861A1 (en) * | 2004-08-23 | 2006-02-23 | Manos Paul D | Electrodeposition process |
| US20060237319A1 (en) * | 2005-04-22 | 2006-10-26 | Akira Furuya | Planting process and manufacturing process for semiconductor device thereby, and plating apparatus |
| JP4932370B2 (ja) * | 2006-07-28 | 2012-05-16 | 日本マクダーミッド株式会社 | 電解めっき方法、プリント配線板及び半導体ウェハー |
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| US10011917B2 (en) | 2008-11-07 | 2018-07-03 | Lam Research Corporation | Control of current density in an electroplating apparatus |
| WO2010138465A2 (en) * | 2009-05-27 | 2010-12-02 | Novellus Systems, Inc. | Pulse sequence for plating on thin seed layers |
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| US8877632B1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-11-04 | Intel Corporation | Providing a void-free filled interconnect structure in a layer of package substrate |
| US9945044B2 (en) * | 2013-11-06 | 2018-04-17 | Lam Research Corporation | Method for uniform flow behavior in an electroplating cell |
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| US10000860B1 (en) * | 2016-12-15 | 2018-06-19 | Applied Materials, Inc. | Methods of electrochemical deposition for void-free gap fill |
| CN113363152A (zh) * | 2020-03-06 | 2021-09-07 | 长鑫存储技术有限公司 | 半导体结构及其制作方法 |
Family Cites Families (106)
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