JP2003535974A - プログラマブルアノード装置及び関連する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プログラマブルなアノード又は制御可能なアノード及び関連する操作方法である。 【解決手段】 カソードとしての役割を果たす基板を有する金属堆積システムとともに使用されるアノードである。アノードは複数のアノードセグメントと電源とを有する。電源はアノードセグメントの各々に結合されている。他の態様では、方法は電圧又は電流を複数のアノードセグメントの１つに印加するステップを有する。方法は規定時間に亘り待機することで継続し、その後に電圧又は電流を複数のアノードセグメントの他の１つに印加する。他の態様には、アノードにより生成された電界を検出するステップがまず含まれる。電界を均一にするようアノードセグメントの別個の１つ同士の間に供給される電気を制御するステップにより方法は完了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、基板への金属（メタル）の堆積に関する。特に、本発明は基板への
金属堆積に使用されるアノードに関する。

【０００２】

【従来の技術】

４分の１ミクロン以下の多段メタライゼーションは、次世代超大規模集積回路
（ＵＬＳＩ）設計にとって重要な技術である。相互接続フィーチャの信頼性の高
い形成は、高い回路密度を可能にし、ＵＬＳＩの受け入れを改善し、また個々の
処理される基板の質を改善する。回路密度が高まるに伴い、バイア、コンタクト
、他のフィーチャの幅が、フィーチャ同士間の誘電材料の幅と共に、狭くなる。
しかし、誘電体層の高さは実質的に一定のままである。従って、フィーチャのア
スペクト比（即ちフィーチャの高さ即ち深さをフィーチャの幅で割ったもの）が
増加する。の小さい相互接続フィーチャでのアスペクト比の増加は、従来の金属
堆積処理に課題をもたらす。その結果、ボイドを伴わないナノメータサイズの均
一なＵＬＳＩフィーチャを形成する為に継続的に多大な努力がなされるのである
。

【０００３】 集積回路設計においては以前より回路基板上のラインの製造に限定されている
電気めっきが、ここでは、相互接続フィーチャ（例えば、バイア、トレンチ、コ
ンタクト）を形成する為に銅などの金属の堆積にも使用される。金属電気めっき
は種々の技術により実行される。半導体基板（ウェーハ等）の電気めっきを利用
するフィーチャ充填処理の一実施の形態に伴うのは、始めにフィーチャ表面に拡
散バリア層を堆積するステップと、物理気相成長（ＰＶＤ）や化学気相成長（Ｃ
ＶＤ）等の技術を用いてバリア層に導電金属シード層を堆積するステップと、電
気めっきによりシード層に（シード層に付着する）導電金属を堆積するステップ
とである。堆積層は、導電相互接続フィーチャを規定する為に例えば化学機械研
磨（ＣＭＰ）により平坦化される。本開示では、用語「シード層」は、基板の外
側部分を説明する用語「めっき面」と区別なく使われ、外側部分では電気めっき
の間じゅう金属イオンが堆積される。本開示で使用される用語「基板」は、金属
層を堆積可能なウェーハ、基板、物体の全てを有することを意図されている。

【０００４】 電気めっきでの金属の堆積は、シード層に電流を供給し、堆積される金属を含
有する電解液にシード層を晒すことにより達成される。の金属堆積を行う電気め
っきシステムの一実施の形態が図１に示される。ファウンテン・プレーティング
装置（ｆｏｕｎｔａｉｎ ｐｌａｔｅｒ）１０として既知の装置は、基板４８の
シード層１５に金属を堆積する。ファウンテン・プレーティング装置１０には、
上部開口１３を持つ電解質セル１２と、脱着可能な基板支持材１４と、電解質セ
ル１２のベース４４７に近接して取り付けられて配置されるアノード１６とを有
する。コントローラ４２の正極４５は電気的にアノード１６に結合される。コン
トローラ４３の陰極４３は複数のコンタクト２５６を介して基板のシード層１５
に電気的に結合され、コンタクト２５６は電解質セルの周囲周辺で上部開口１３
に近接して配置されている。

【０００５】 図１に示すコンタクト２５６の実施の形態は、基板が基板支持材１４内部では
回転しない簡単なタイプを表す。コンタクトの代替の実施の形態（図示せず）は
、電気又は電流をアノードと基板のシード層との間に印加し続けながらも基板が
電解質セル１２内部で回転可能な方法により、基板支持材と一体化される。電解
質セル１２にはアノードベース９０と上部コンテナセグメント９２とが含まれる
。アノード１６はアノード支持材９４によりアノードベース９０に取り付けられ
る。フィードスルー９６がアノードに電力を供給し、電力はコントローラ９８に
より制御される。アノード１６又は他の部品の修理又は交換の少なくとも一方を
可能にする為に、ナットや、ボルトや、ネジや、他の適切な脱着可能な装置によ
り、上部コンテナセグメント９２はアノードベース９０に密封可能に固定される
。

【０００６】 複数のコンタクト２５６は基板のめっき面１５に接触するように構成され、基
板４８に金属を堆積できるよう、電解質セル１２に入っている電解液にめっき面
１５が浸漬されている。コンタクト２５６は、接続ピンや、接触面や、任意の既
知のタイプの電気的なコンタクトの形を取る場合がある。接触リング２０の周囲
周辺に取り付けられるコンタクトの位置付けは、基板４８のめっき面１５に形成
されたシード層に印加された電界の不規則性を最小にするようになされる。

【０００７】 基板支持材１４は上部開口の上に軸回転可能に取り付けられ、浸漬位置と取り
外し位置との間を移動可能である。基板支持材１４が取り外し位置へと軸回転さ
れると、取り付けられた基板は上部開口１３を介して電解質セル１２から上方へ
と取り外される。基板支持材１４が挿入位置へと軸回転されると、電解質セル１
２に入っている電解液に基板４８のめっき面１５が浸漬されるように、取り付け
られた基板は上部開口１３を介して下方へと軸回転される。浸漬位置にある間、
電解質セル１２に入っている電解質に含まれる金属イオン（一般に銅や銅合金）
は基板に堆積される。基板支持材１４は要望があれば、（例えば、真空チャッキ
ングなどを利用して）基板を基板支持材に接続しておく。

【０００８】 アノード１６を親水性の膜８７が囲む。代案として、親水性の膜はアノードの
上の電解質セル１２全体に水平に広がるように取り付けられる。親水性の膜８７
の材料は、アノード１６から電解液へと通過するアノードスラッジをフィルター
にかけるよう選択される。アノード１６により生成された金属イオン（即ち銅）
は、カソード４８へと親水性の膜８７を通過可能である。入力ポート８０からの
入力である電解液はアノード周辺に向けられる。電解液はアノード１６と相互作
用し、電解液がアノードと反応する為に、放出されるアノード（金属）イオンが
もたらされる。アノード１６により生成された金属イオンを電解液はカソード４
８へと運ぶ。

【０００９】 電解質セル１２の電解液の再循環の間じゅう、電解液は電解質入力ポート８０
を介して電解質セル１２に供給される。電解質セルの電解液は電解質セル１２の
上部に形成された環状せき部分８２からあふれる。環状せき部分８２からあふれ
た電解液は、環状オーバフロードレイン要素８３へと流出する。環状オーバフロ
ードレイン要素８３は電解出力８８を介して再循環又は再生要素８９へと放電す
る。再循環又は再生要素８９は、電解入力ポートへと供給されている電解液の化
学成分を規定された電解液の配合へと回復させる。再生された電解液の使用によ
り、適切なパーセンテージの金属イオンを含有する電解液を用いて金属堆積処理
が確実に行われる。再循環又は再生要素８９により再生された電解液は、電解液
の閉じたループを規定する為に入口ポート８０へと押し込まれる。電気めっきシ
ステムの再循環又は再生要素８９の一実施の形態は、１９９９年４月８日に提出
され一般に譲渡された米国特許出願０９／２８９，０７４号の"Electro-Chemica
l Deposition System”（参考形式で本願に組み込まれる）に開示されている。

【００１０】 金属堆積処理の間、陰電荷（コントローラ４２の陰極４３からコンタクト２５
６を介して基板４８のシード層又はめっき面１５へと印加された）は、カソード
として働く基板の下層に形成されたシード層をもたらし、基板は電解液７９によ
りアノード１６と電気的に結合されている。シード層は電解液７９中の正の金属
イオンを引き付け、従って金属堆積がなされる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】

基板への銅の電気めっきのむらのない均一性はかなりの数の障害物により損な
われる。１つの障害物はコンタクトの位置付けに影響する。図１に示すファウン
テン・プレーティング装置１０では、コンタクト２５６の位置付けは、基板４８
のシード層の周囲１０２に接触するように、かつ基板４８のシード層の中心１０
４には接触しないようになされている。従って基板４８の中心１０４でのシード
層の電流密度は、コンタクト２５６から基板の中心１０４及び周囲１０２の各々
への相対的な距離の結果、基板４８の周囲１０２でのシード層の電流密度より低
い。アノードの一部からカソードへと送出された電流はカソードへの最小抵抗の
経路を求める。基板のめっき面にコンタクト２５６を位置付けることで大半が引
き起こされたシード層の電流密度の不規則性の為に、基板全体に亘る堆積率は変
化する場合がある。

【００１２】 アノードは、電解質セル１２に入っている電解液に均一な電界を（水平面に）
印加するよう設計される。コンタクト２５６は基板のシード層にシード層の周囲
に隣接して接触する。基板のシード層の中心での電流密度は、シード層の材料の
抵抗の為、基板のシード層の周囲での電流密度より小さい。

【００１３】 従って、当該技術で必要なのは、基板のシード層全体に亘り生成された電流密
度の不規則性を部分的に補償するよう構成されたアノードである。周囲から中心
まで基板のシード層全体に亘り均一な電流密度を備えることで、電気めっきされ
る材料の堆積が基板のシード層全体に亘り均一になり予期できるようになる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

本発明は、凡そアノードに関する。１つの態様では、プログラマブルアノード
が、カソードを有する金属堆積システムで使用される。アノードは、電源と、複
数の別個のアノードセグメントとを有する。電源は、アノードセグメントの各々
に結合される。

【００１５】

【発明の実施の形態】

本発明の教示は、以下の詳細な説明を添付の図面と共に検討することで容易に
理解される。

【００１６】 理解の容易のため、添付の各図面に共通の要素を示すには、可能な限り同一の
符号を付すようにした。

【００１７】 以下の説明を考慮に入れた上で、本発明の教示が金属イオン堆積の応用に容易
に利用されること、特に、選択的に通電されるアノードの構成と提供に容易に利
用されることを、当業者ははっきりと認識する。少なくとも１つの態様では、基
板（例えばウェーハ）のシード層全体に印加される電流密度の均一性を改善する
プログラマブルアノードが提供される。

【００１８】 本開示では、アノードとカソードの間に確立される電荷の影響下でカソードの
上に堆積されるべくカソードに移動される、銅及び他の金属からなるイオン、粒
子、切片を説明する為に、「金属」及び「金属イオン」という用語が使用される
。 Ａ．電気めっきセルの構成 図２は、本発明の一実施の形態に従う電気めっきセル２００を有するファウン
テン・プレーティング装置１０の断面図である。電気めっきセル２００にはプロ
グラマブルアノード２０１が含まれる。プログラマブルアノード２０１は、アノ
ードの特定セグメントを通過する電流を独立して制御するよう構成される。アノ
ードの個々のセグメントを通過する個々の電流の制御は、電解質セルに収容され
た電解液中の電界に変化をもたらし、この電界の変化は基板全体の金属堆積の均
一性／不均一性を修正することが可能である。

【００１９】 図２に示す実施の形態では、アノード２０１には、複数のアノードセグメント
２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄが含まれ、アノードセグメントはそれ
ぞれ高純度の無酸素銅（Ｃｕ）などの材料から形成される。複数のアノードセグ
メント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄは各々、想像上のセグメント軸
２０８を中心に幾何学的に集まり、各アノードセグメントには、実質的に同一平
面上の各自の上部セグメント面２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄがある
。４つのアノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄが図２に
示されるが、任意に適切な数だけ設けられてもよい。加えて、複数のアノードセ
グメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄには各々、実質的に同一平面
に各自の下部セグメント面２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ、２０７ｄがある。複
数のアノードセグメント２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ、２０７ｄの隣接するも
の同士を絶縁接続部材２１０が接続する。アノード２１０には一般に、図１に示
す実施の形態に示され以上に説明された親水性の膜９７が含まれているが、表示
を簡単にする為に膜は図２には示されていない。

【００２０】 アノード２１０は、モジュラーアセンブリとして構成され、アセンブリにより
アセンブリ及びアノードセグメントの安全な配置と比較的容易な交換がもたらさ
れる。アノード２１０の少なくとも１つのアノードセグメントとアノードベース
９０との間に絶縁ベース支持材２７０が伸びこれらに接続される。絶縁ベース支
持材２７０をアノードベース９０に接続し、かつ絶縁ベース支持材２７０を少な
くとも１つのアノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄに接
続する為に、ナットやボルト等の交換可能ファスナが使用される。各アノードセ
グメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄの隣接するセグメント同士に
関して絶縁支持部材２１０が物理的に支持する（図５に示す通りである）。絶縁
支持部材２１０は絶縁性の材料からなり、材料は、各アノードセグメントがバイ
アスを電気的にそれぞれ別個の電位までかけられるよう、隣接するアノードセグ
メント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄ同士の間を通過する電流を制限
する。絶縁ベース支持材２７０及び絶縁支持部材２１０は、各アノードセグメン
ト２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄをアノードベース９０及び電解質セ
ル２０１の残部に関連する位置に操作中ずっと固定し続ける為に相互に作用し、
同時に各アノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄを互いに
またセル壁に対して相対的に絶縁し続ける。

【００２１】 アノード２１０の一部は電気めっき処理により消費され、アノードスラッジを
生成する結果となる。アノードの一部が消費されていることにより、アノードは
不規則な形状及び輪郭を呈する。例えば、磨耗したアノードの高さは調和が欠け
ていることが多い。従って、規則的なアノード交換には、電解質セル内部で均一
な電界の発生を維持することが必要である。アノードの一部が消費されているこ
とにより、又は他の理由により、アノード２１０が不規則に成形されるようにな
ったら、アノード２１０は交換されなくてはならない。アノードを交換する為に
、ファスナを取り外した後に上部コンテナセグメント９２をアノードマウント９
０から持ち上げることで、上部コンテナセグメント９２が取り外され、ここでフ
ァスナとは２つの部品を接続するものである。その後にアノード２１０はアノー
ドベース９０から切断され、アノード２１０はモジュラーユニットとして取り外
される。その後に交換モジュラーアノード２１０はアノードベース９０に挿入さ
れ接続される。その後に上部コンテナセグメントは再度移されアノードベースに
固定され、図２に示すように組み立て位置にくる。他の実施の形態では、アノー
ド２１０及びアノードベース９０は単一のモジュラーユニットとして備えられて
もよい。後者の実施の形態では、他のモジュラーアノード２１０ユニット又はア
ノードベース９０ユニットが、消費されたアノード２１０に接続されたアノード
ベース９０を交換する為に備えられる。その後で上部コンテナセグメントは図２
に示す位置に再度移されアノードベースに固定される。

【００２２】 複数のアノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄはそれぞ
れ、個々の電気的接触又はフィードスルー２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０
６ｄによりコントローラ２５４に電気的に接続され、フィードスルーは電解質セ
ル１２を通じて（望ましくは電解質セル１２のベース４４７を通じて）伸びてい
る。フィードスルー２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄは、エラストマー
や絶縁性のプラスチック等の被覆により個々に絶縁されている。被覆は、電解液
との、特に電解質セル２００内部に及ぶ部分の電解液との直接的な化学反応又は
電気的反応を制限する。アノード支持材２７０は、少なくとも1つのアノードセ
グメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄを電解質セル１２のベース４
４７に関して固定させかつ絶縁させて支持する。アノードセグメント２０３ａ、
２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄは円柱形または環状だとして示されているが、ア
ノードが複数のアノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄに
セグメント化されている任意の適切なアノード構成が利用されてもよい。例えば
、図６に示され記載されるようにアノードセグメントは長方形の場合もある。

【００２３】 各アノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄへと供給され
る電圧や電流を、図２の実施の形態に示されるコントローラ２５４が制御する。
コントローラ２５４には、中央処理装置（ＣＰＵ）２６０と、メモリ２６２と、
回路部２６５と、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ）２６４と、バス２６６とが含
まれている。コントローラ２５４は、汎用コンピュータや、マイクロプロセッサ
や、マイクロコントローラや、任意の他の既知で適切なタイプのコンピュータや
コントローラの場合もある。ＣＰＵ２６０は、コントローラ２５４の処理及び計
算を実行し、制御可能な電圧を各々別個の各アノードセグメント２０３ａ、２０
３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄへと印加することによりアノード２１０の操作を制御
する。

【００２４】 メモリ２６２には、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は読み出し専用メモ
リ（ＲＯＭ）の少なくとも一方が含まれ、メモリが共に格納するのは、コンピュ
ータプログラム、オペランド、オペレータ、寸法の値、システムの処理温度及び
構成、電気めっき処理を制御する他のパラメータである。ＣＰＵ２６０と、回路
部２６５と、メモリ２６２と、Ｉ／Ｏ２６４との間のデジタル情報伝達の為に、
バス（図示せず）が備えられ、更にバスはＩ／Ｏ２６４をファウンテン・プレー
ティング装置１０及び関連する装置の部分に接続し、装置とはコントローラ２５
４からデジタル情報を受信しコントローラ２５４へとデジタル情報を送信する装
置である。

【００２５】 Ｉ／Ｏ２６４には、コントローラ２５４の各部品同士間でのデジタル情報の伝
送を制御するインタフェースがある。Ｉ／Ｏ２６４には更に、コントローラ２５
４の部品とファウンテン・プレーティング装置１０の別の部分との間のインタフ
ェースもある。回路部２６５には、他のユーザインタフェース（ディスプレイや
キーボードなど）全てと、システム機器と、コントローラ２５４に関連する他の
付属品とが含まれる。本願ではデジタルコントローラ２５４の一実施の形態が説
明されたが、アナログコントローラと同様に他のデジタルコントローラがの応用
例に適用されてもよく、他のコントローラは本発明の意図する範囲内にある。

【００２６】 図２に示されるアノード２０１の実施の形態は、制御可能に形状が調節される
電界を生成する。プログラマブルアノード２０１に生成された制御可能な電界に
より、基板上のシード層全体に亘る制御可能な電流密度が発生する。個々のアノ
ードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄの各々に供給される電
流の制御による複数のアノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０
３ｄ各々の複合効果により、コントローラ２５４は発生した電磁界の形状を制御
する。

【００２７】 アノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄで発生した電界
は、電気力線２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃ、２０９ｄとしてそれぞれ示される
。電気力線は、表示を簡単にする為に電解質セル１２の右側にのみ示される。右
側の電気力線は、右側に示された電気力線の鏡像であり、図示しない。金属イオ
ンには電気力線に直接追従することにより変化するものがあり、変化は、電解液
における流量流れや、電気力線に対し横方向の金属イオンの拡散や、他の同様な
要因による。電気力線２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃ、２０９ｄが表すのは、個
々のアノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄで発生した金
属イオンがカソード４８に移動する際に追従する一般的な方向である。めっき面
の周囲から外側へと広がる電気力線２０９ｄを発生させるアノードセグメント２
０３ｄについては、金属イオンは主にめっき面の外側の周囲周辺に流れる。

【００２８】 電気力線２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃは更に、アノードセグメント２０３ａ
、２０３ｂ、２０３ｃからカソードに向かう電流の一般的な方向を表す（電気力
線２０９ｄは基板の周囲の外側へ向かう）。電気力線２０９ａ、２０９ｂ、２０
９ｃ、２０９ｄは一般に、個々のアノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０
３ｃ、２０３ｄからカソード（基板４８）の一部へと伸び、カソードの部分はア
ノードセグメントに最も近接しており、これはアノードセグメントからカソード
へと送出された電流がカソードへの最短の（例えば、最小抵抗の）経路を求める
為である。例えば、電気力線２０９ａはアノードセグメント２０３ａから向けら
れて基板４８のめっき面１５と実質上垂直に交差し、これが表すのはアノードセ
グメント２０３ａから基板４８への最短距離である。

【００２９】 電解液（例えば硫酸銅を有する）のボリュームの中から金属イオンが解離され
て、プラスに充電された銅イオン及びマイナスに充電された硫酸イオンになる。
基板又はカソードの領域にある銅イオンは、基板のシード層に引き付けられる。
電解液に残る余分な硫酸イオンは、別個のアノードセグメント２０３ａ、２０３
ｂ、２０３ｃ、２０３ｄに隣接する空乏領域２７０を形成する一因となる。解離
された金属イオンは、基板４８のシード層に堆積される。入力ポート８０からの
電解液流量（及び環状せき部分８２上の対応する電解液の出力流量）が増加する
と、欠乏成分を取り替えることにより空乏領域２７０の物理的な大きさが小さく
なる。の欠乏成分を取り替えることにより、シード層に隣接する電解液の硫酸銅
の供給が増加する。金属イオンを硫酸銅から解離する処理は続行し、ここで解離
された金属イオンはシード層に堆積される。

【００３０】 めっき操作の為に（例えば、接触リング２３０に）位置付けられた基板４８の
至近距離に、かつ間隔を空けて、基準センサ２５０が位置付けられて示される。
基準センサ２５０は基板４８のめっき面１５の表面電位（電流密度）を監視する
。基準センサ２５０は、電流又は電圧を基板に供給するコンタクト２５６からで
きる限り離して位置付けられる。基準センサ２５０のコンタクト２５６からの物
理的な分離は、コンタクトが基準センサに近接して配置されることに起因する電
気的な影響を制限する。基板上のシード層の電流密度は部分的に、電解質セル１
２に入っている電解液に発生した電界により決定される。他の電解液特性が一定
に保たれる場合は、電解液に発生した電界及び電流密度は幾つかの要因により制
御され、要因には、アノードの形状及び構成を変化させることと共に、アノード
２０１の個々のアノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄの
うちの別個の１つを流れる電流を制御することも含まれる。従って、基板の表面
に隣接し基準センサ２５０により監視される表面電位は、アノード２０１の個々
のアノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄを流れる電流の
効果を示す。

【００３１】 図２に示す実施の形態では基準センサは１つのみ示されている。しかし、基板
上のシード層の周囲から中心への電流密度などの表面電位をより正確に示す為に
、電解質セル１２内部の様々な位置に複数の基準センサ２５０が備えられる。基
準センサ２５０は望ましくは互いに間隔を空け、また基準センサは基板４８のめ
っき面全体に亘る様々な表面位置に隣接してそれぞれ位置付けられる。単数又は
複数の基準センサ２５０を所望の位置に支持する為に、電解液に反応しない材料
からなる１つ以上の枠組み（図示せず）が電解質セル内部に備えられる。

【００３２】 代替の実施の形態（図示せず）では、反応しない材料からなるダミーウェーハ
がセンサ２５０のアレイを有し、アレイは望ましくは、読み取りが有用な情報を
もたらすよう、基板のシード層上の実際位置に対応するダミーウェーハ位置に配
列される。読み取りは、基板上のシード層の周囲や、基板上のシード層の中心や
、基板上のシード層全体に亘る様々な位置において要求される場合がある。ダミ
ーウェーハに配置された各センサはダミーウェーハから伸び、ダミーウェーハの
下面の至近距離で電解液の電流密度を感知する。ダミーウェーハはその後、図２
に示す実施の形態で基板４８が位置付けられたと同様の位置に向け電解質セル１
２に挿入されてもよい。実際の基板上において感知されるべきそれぞれの位置に
対応するダミーウェーハ上の位置にセンサが配置されている為、ダミーウェーハ
に処理条件（電流密度など）が適用される。１つ以上の複数のアノードセグメン
ト２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄが通電される際に、同様の処理条件
下で基板上のシード層で発見される電流密度の値を基準センサの出力が示す。

【００３３】 図５に示されたプログラマブルアノードの実施の形態には一般に円柱状の複数
のアノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄが含まれるが、
プログラマブルアノードのアノードセグメントは様々なアノード形状に配列され
る。例えば、他の実施の形態である図６に示されたプログラマブルアノード６０
０には、複数の長方形のアノードセグメント６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃ、６
０２ｄが含まれる。プログラマブルアノード６００は、ＬＣＤディスプレイ等の
、一般に長方形の基板を処理するように構成される。図５に示された実施の形態
に関して上述されたプログラマブルアノードの操作の概念は、図６に示された実
施の形態にも一般に適用される。本願で説明された複数のアノードセグメントを
持つプログラマブルアノードは、様々な基板とアノード形状及び構成とに適用可
能である。

【００３４】 図７は、代替の実施の形態である、複数のアノードセグメント７０２ａ、７０
２ｂを有するプログラマブルアノード７００を開示する。アノードセグメント７
０２ａと７０２ｂとは、図２に示された実施の形態のアノードセグメント２０３
ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄのように単一の軸に配置されていない。アノ
ードセグメント７０２ａは軸７０４ａに配置され、一方アノードセグメント７０
２ｂは軸７０４ｂに配置されている。軸７０４ａは軸７０４ｂからオフセットさ
れている。アノードセグメントの相互からの変位は、シード層の電流密度の非均
一性を補償する。処理中と仮定すると、基板上にあるシード層の水平面の片面が
、シード層の水平面の他の面より厚く被覆される。プログラマブルアノード７０
０の一実施の形態では、アノードセグメント７０２ａは図７の実施の形態に示さ
れるようにアノードセグメント７０２ｂに対し固定されている。軸７０４ａの軸
７０４ｂからのオフセットはシード層の周囲の片面での電流密度を補償し、電流
密度はシード層の周囲の他の面での電流密度よりも大きい。想像されるのは、基
板のシード層全体に亘る電流密度の不規則性の補償を、複数のアノードセグメン
ト間隔の同様な不規則性により行う場合があることである。加えて、基板のシー
ド層全体に亘る電流密度の不規則性を補償する為に、任意の単一アノードセグメ
ントのサイズ及び形状の不規則性が使用される場合もある。

【００３５】 引き続き図７を参照して、プログラマブルアノードの代替の実施の形態では、
アノードセグメント７０２ａはアノードセグメント７０２ｂへと水平にシフト可
能である。基板のシード層全体に亘る電流密度が処理中は同一レベルではないこ
とを基準センサ２５０により確定されると仮定する。１つのアノードセグメント
７０２ａ又は７０２ｂは、シード層の電流密度を均一にする為にシフトされる。
アノードセグメント７０２ａや７０２ｂの軸７０４ａと軸７０４ｂとの相対的な
位置は、アノードセグメント７０２ａと７０２ｂの一方又は両方を相対的に本来
の位置に固定するクランプ機構（図示せず）を緩めることで調節される。単数又
は複数のアノードセグメント７０２ａ又は７０２ｂはその後、希望通りに再度移
される。アノードセグメントの再配置に続き、アノードセグメント７０２ａ及び
７０２ｂを本来の位置に保持する為にクランプ機構が再度締められる。加えて、
アノードセグメントの特定部分の厚さは、基板のシード層の特定位置に印加され
る電流密度を希望通りに変更する為に、矢印７０６ａ及び７０６ｂで示されるよ
うに変更可能である。 Ｂ．可変アノードのタイミング作動の実施の形態 図３及び図４は、アノード２０１に印加される電気を制御する際にコントロー
ラ２５４により実施される方法の２つの実施の形態のフローチャートを示す。の
方法は本質的に説明的なものであり、コントローラにより実行可能な方法のタイ
プの範囲を限定する意図はない。図３の方法は、内側のアノードセグメント２０
３ａに通電し、また時間的に連続して、累進的に外側に位置付けられたアノード
セグメント２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄに通電する。方法には、次に続くアノ
ードセグメントの各々を作動させる間に一般に待機時間がある。方法により、内
側のアノードセグメントの各々が、次に続く外側のアノードセグメントの各々よ
り長い期間にわたり通電される。シード層の面全体に亘り不規則性を補償する為
にアノードセグメントが順番に通電されたり遮断されたりする必要はない。例え
ば、隣接する次のアノードセグメントに先立って１つの内側のアノードセグメン
トが通電される必要はない。また、全アノードセグメントが同時に遮断される必
要もない。例えば、全アノードセグメントが同時に通電可能であり、外側のアノ
ードセグメントが最初に遮断される。

【００３６】 図３に示す金属イオン堆積の実施の形態は、上述のように不均一な金属堆積の
状態を克服し、ここで基板の周囲１０２の周りに位置付けられたコンタクトは基
板に電気を供給する。基板のシード層の端から中心へと考察すると、コンタクト
２５６によるコンタクトの位置の不均一性により、電流密度が不均一になる。基
板のシード層の面全体に亘るの不均一な電流密度がもたらされるのは、コンタク
トが基板の中心１０４より基板の周囲１０２に近接して位置付けられるからであ
る。コンタクトにより供給され、シード層の周囲からシード層の中心へと通過す
る電流を、基板のシード層の抵抗が幾らか制限する。シード層の周囲からシード
層の中心へと通過する電流の抵抗は、電流密度に関してシード層の中心に近いシ
ード層の電流密度のレベルを低下させ、シード層の周囲に近い表面電位を低下さ
せる。

【００３７】 各アノードセグメントからの電流は、該アノードセグメントに最も近接したシ
ード層の部分に移動しようとする。従って、アノードからカソードへと送出され
た電流は最短の経路を求めるので、特定のアノードセグメントに近接したシード
層の部分は特定のアノードセグメントから高い電流密度を与えられる。各アノー
ドセグメントからの電流が最も近接したカソード位置に移動しようとする理由は
、抵抗を小さくするには均質の電解液中を最も近接したシード層位置へ最短距離
を移動する必要があるからである。

【００３８】 瞬間傾斜電流密度の値は、各シード層位置に対してシード層全体に亘り確立さ
れる。一実施の形態である瞬間電流密度のグラフ８００が図８に示され、ここで
横軸８０２は半導体ウェーハの中心（左）から周囲（右）への位置を表し、縦軸
８０４は傾斜電流密度の値（任意の単位）を表す。瞬間傾斜電流密度の値は、シ
ード層位置が特定の電流密度を持つ時間を乗じた電流密度の積を表す。シード層
の金属堆積率は瞬間傾斜電流密度の値に比例している。

【００３９】 瞬間傾斜電流密度の値は、各アノードセグメントの電圧又は電流並びにコンタ
クト２５６の電圧又は電流の関数である。例えば、傾斜電流密度の値８０６ａは
、図２に示す内側のアノードセグメント２０３ａのみが通電された場合を表す。
傾斜電流密度の値８０６ｂは、アノードセグメント２０３ａ及び２０３ｂのみが
通電された場合を表す。傾斜電流密度の値８０６ｃは、アノードセグメント２０
３ａ、２０３ｂ、２０３ｃのみが通電された場合を表す。傾斜電流密度の値８０
６ｄは、アノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄの全てが
通電された場合を表す。図８に示すように、アノードセグメント２０３ａ、２０
３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄの異なる組み合わせが通電されると、瞬間傾斜電流密
度の値が変化する。図８に示される瞬間傾斜電流密度の値８０６ａ、８０６ｂ、
８０６ｃ、８０６ｄは、本質的に代表的なものであり、縮尺のない状態で与えら
れている。合計傾斜電流密度の値８０８は、金属イオンが基板全体に堆積される
期間中の各シード層位置における瞬間傾斜電流密度の値８０６ａ、８０６ｂ、８
０６ｃ、８０６ｄの合計を表す。合計傾斜電流密度の値は、基板のシード層全体
に亘る金属堆積の深さを確実に均一にする為に、シード層の周囲から中心まで実
質的に一定でなくてはならない。

【００４０】 コントローラ２５４は、シード層の面全体に存在する不均一な電流密度を補償
する為に、各アノードセグメントから印加される（その結果、瞬間傾斜電流密度
の値を変化させる）継続時間又は電流レベルの少なくとも一方を変えることがで
きる。不均一性が存在するのは、上述のように、コンタクトが基板の中心１０４
より基板の周囲１０２に近接して位置付けられる為である。組み合わされたアノ
ードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄから印加され、プログ
ラマブルアノード２０１の幅全体に亘る電流の制御は、シード層全体に亘り均一
な電流密度をもたらすよう補償する。個々のアノードセグメント２０３ａ、２０
３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄを介し印加される電流を制御することで、基板のシー
ド層の中心１０４に近接する電流密度が基板のシード層の周囲１０２に近接する
電流密度に相対的に調節される。

【００４１】 図５は、矢印５０２で示される垂直に配置された間隔を示し、間隔は、隣接す
る同一平面上の上部セグメント面２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄの間
に形成されている。電解液は、アノードの下からアノードの上へと通過する際に
間隔を通過可能である。間隔の幅は、金属イオンを発生させることが可能な上面
を有するアノードの領域を拡大する為に最小化される。間隔の幅を最小化するこ
とで、組み合わされたアノードセグメントにより電解質セル１２の幅全体に亘る
電解液での金属イオンの生成の均一性が高められる。アノード間隔５０２の幅は
、隣接するアノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄを絶縁
するに十分である。

【００４２】 ここで説明されるのは、シード層の中心での電流密度よりシード層の周囲での
方が高い電流密度を補償する２つの実施の形態である。第１の実施の形態では、
外側のアノードセグメント２０３ｃ又は２０３ｄが通電されるよりも、内側のア
ノードセグメント２０３ａ又は２０３ｂのみの方が長い合計時間に亘り通電され
る。

【００４３】 第２の実施の形態では、異なるアノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０
３ｃ、２０３ｄに印加される電流又は電圧のレベルが、感知された電流密度に基
づいて変化する。従って、異なるアノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０
３ｃ、２０３ｄ同士の間に印加される電流又は電圧の適切な増加又は減少により
、基板のシード層全体に亘る周囲から中心までの電流密度が均一になる。従って
、瞬間傾斜電流密度の値はシード層の周囲からシード層の中心まで均一になる。

【００４４】 図３は、基板の周囲から中心までの不均一な電流密度を均一にする実施の形態
を実行する方法を示し、ここで、別個のアノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ
、２０３ｃ、２０３ｄへと電流又は電圧が印加されている期間は、シード層の選
択部分の電流密度を制御する為に個々に制御される。図３に示す方法はステップ
３０２から開始し、オペレータ又はロボット（図示せず）により電気めっきされ
る基板４８を基板支持材１４へと挿入する。基板４８が基板支持材１４へと挿入
された後に、基板４８が図２に示された実施の形態に示された電気めっきセル２
００内部の位置に配置される。

【００４５】 方法３００は次にステップ３０４へと続き、本ステップでは、内側のアノード
セグメント２０３ａを作動させる規定レベルの電圧又は電流をコントローラ２５
４が印加する。方法３００は次にステップ３０６へと続き、本ステップでは、ス
テップ３０４の間に印加される電圧又は電流が内側のアノードセグメント２０３
ａにのみ引き続き印加されている規定時間に亘りコントローラ２５４が待機する
。内側のアノードセグメント２０３ａへの電圧又は電流の印加はステップ３１３
まで維持される。内側のアノードセグメント２０３ａのみが作動される（アノー
ドセグメント２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄは作動されない）場合に、基板４８
のシード層の周囲１０２よりも高い電流密度が基板４８のシード層の中心１０４
に印加される。内側のアノードセグメント２０３ａを通電することにより、シー
ド層の中心に近接した電流密度がシード層の側面に比べ高くなる。の高い電流密
度が生じるのは、内側のアノードセグメント２０３ａが物理的に基板４８のシー
ド層の周囲１０２よりも中心１０４に近接して配置されているからである。任意
のアノードセグメントから最も近接したシード層への電気抵抗は、のようにシー
ド層の他の部分よりも小さい。内側のアノードセグメント２０３ａのみが作動さ
れる間、電気めっきセル１２内部で行われる金属イオン堆積の率は、基板４８の
シード層１５の中心１０４に近接しているほうがシード層の周囲１０２よりも高
い。

【００４６】 方法３００は次にステップ３０８と３１０へと続き、連続して電流又は電圧を
次のアノードセグメント２０３ｂに印加する。続く内側のアノードセグメント２
０３ｂが作動された後、ステップ３１０でコントローラ２５４は続行し、作動さ
れているアノードセグメント２０３ａと２０３ｂの両方について電流又は電圧の
レベルを維持する。ステップ３１０では、例えば、基板４８のシード層の周囲は
ステップ３０４の場合よりも電流密度が高く、これは、アノードセグメント２０
３ａと２０３ｂの両方が作動されていて、かつアノードセグメント２０３ａより
もアノードセグメント２０３ｂがシード層の周囲に近接している為である。アノ
ードセグメント２０３ｂはアノードセグメント２０３ａよりもシード層１５の周
囲に近接している。従って、ステップ３１０で金属イオンは堆積され、めっき面
の周囲１０４に近接したところではステップ３０４よりステップ３１０での方が
高い率で堆積金属層を形成する。

【００４７】 アノードセグメント２０３ａと２０３ｂの両方に印加されている電流又は電圧
のレベルは、ステップ３１３まで維持される。ステップ３１２では、内側のアノ
ードセグメント２０３ａと２０３ｂに関して上述した方法と同様な方法で、続く
外側のアノードセグメント２０３ｃと２０３ｄの各々に電圧及び電流が印加され
維持される。特定のアノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３
ｄの各々に電流が供給されると、該アノードセグメントの電流はステップ３１３
まで維持される。最初に内側のアノードセグメント（２０３ａ、次に２０３ｂ、
次に２０３ｃ）が通電されるので、電圧及び電流が内側のアノードセグメントに
印加される時間は、電圧及び電流が外側のアノードセグメントに印加される時間
より長くなる。続くアノードセグメント２０３ａ、次に２０３ｂ、次に２０３ｃ
、最後に２０３ｄ（これはアノードセグメントの作動の順序を表す）の各々の作
動に続き、基板のシード層の中心１０４に相対的に基板のシード層の周囲１０２
に隣接した部分に、特定のアノードセグメントの作動以前よりも高い電流密度を
基板が持つに至る。

【００４８】 基板のシード層の周囲１０２に近接した電流密度は、外側のアノードセグメン
トが通電された後には高くなり、これは外側のアノードセグメント２０３ｃ及び
２０３ｄが内側のアノードセグメント２０３ａ及び２０３ｂよりも基板の周囲に
物理的に近接して配置されているからである。アノードの一部からアノードの一
部へと送出された電流は最短の経路を求める。外側のアノードセグメント２０３
ｃ及び２０３ｄから基板の周囲への電解液中の電気抵抗は、内側のアノードセグ
メント２０３ａ及び２０３ｂから基板の周囲への電解液中の電気抵抗よりも低い
。加えて、外側のアノードセグメント２０３ｃ及び２０３ｄから基板の周囲への
電解液中の電気抵抗は、内側のアノードセグメント２０３ａ及び２０３ｂから基
板の周囲への電解液中の電気抵抗よりも低い。従って、続く各アノードセグメン
ト２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄの作動に続き、シード層の周囲１０
２に近接するほど相対的に金属堆積率が高くなる。

【００４９】 次に続く外側のアノードセグメント２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄの各々の作
動により更に多くの金属が周囲に近接して堆積されるので、電圧又は電流が各ア
ノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄに印加される時間を
調整することにより、基板の面に亘る金属イオンの堆積厚さが制御可能である。
各ステップ３０６、３１０、３１２ごとの各アノードセグメント２０３ａ、２０
３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄが維持される時間は、続くアノードセグメント２０３
ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄの各々が通電された後の、基板のシード層の
中心１０４と比べた基板４８のシード層の周囲１０２での傾斜電流密度の値及び
対応する堆積率を考慮して、経験的に決定されなくてはならない。

【００５０】 コンタクト２５６が基板４８のめっき面１５の周囲に隣接して位置付けられた
ことにより、上述のようにシード層の中心に比べシード層の周囲の電流密度が増
加する。個々のアノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄを
通電するタイミングは、シード層の中心に近接する電流密度を高める為に、以下
に説明するようにコントローラ２５４により制御される。シード層の中心に近接
する電流密度の増加は、シード層の周囲に近接する高い電圧を補償する。

【００５１】 複数の基準センサ又は電流密度センサ２５０は、基板の幅に亘るめっき面に亘
り（且つ隣接して）配置され、シード層の特定の位置での電流密度を定量的に示
す。アノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄの特定の１つ
が通電された場合、シード層の特定の位置での電流密度の定量的な表示は、基準
センサ２５０により得られる。特定の適切なアノードセグメント２０３ａ、２０
３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄに印加された電圧レベルは、基板全体に亘る電流密度
の値を均一にするよう変化させ得る。異なるシードレベル位置での電流密度レベ
ルの定量的な表示により、熟練したオペレータは経験的に各アノードセグメント
の作動のタイミングを決定できる。アノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２
０３ｃ、２０３ｄの作動のタイミングをのように経験的に決定することが望まし
いのは、基板又はアノードの構成が異なる別個の電気めっきセルの使用により、
基板のシード層の異なるシード層位置の電流密度を数学的な計算に基づいて正確
に決定することが困難になるからである。

【００５２】 所望の厚さのある金属イオン堆積層を基板４８のシード層１５全体に亘り設け
る為に、方法３００の各応用例の完了に続いて、オペレータから又は電流密度を
示すセンサからの入力に基づき（望ましくは、経験的な考察の後でオペレータか
らの入力により）ステップ３０６、３１０、３１２の間じゅうコントローラ２５
４が待機時間を適用する。例えば、方法３００の一応用例の完了後、基板の周囲
１０２に隣接した堆積層の深さが基板の中心１０４における堆積層の深さより大
きい場合、ステップ３０６又は３１０の少なくとも一方での待機時間は適切に延
長される。基板の周囲１０２に隣接した堆積層の深さが方法３００の一応用例の
完了後で基板の中心１０４における堆積層の深さより浅い場合、ステップ３０６
及び３１０での待機時間は適切に短縮される。幾つかの基板４８がコントローラ
２５４の作用を受けて電気めっきされた後で、後続の基板のめっき面全体に亘る
堆積材料の深さは正確に測定される。後続のアノードセグメント２０３ａ、２０
３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄを通電する間の待機時間は、基板４８のめっき面１５
全体に亘る堆積材料の深さの不均一性を補償するよう変更可能である。

【００５３】 代案として、コントローラ２５４は上述したように、電流密度センサにより確
定されたシード層の別個の位置における確定電流密度（傾斜電流密度の値）に基
づき、別個のアノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄの作
動のタイミングを得ることができる。コントローラ２５４は望ましくは、金属イ
オン堆積深さを基板の周囲から中心まで均一にする為に、別個のアノードセグメ
ントの作動のタイミングを決定する際に最良適合プログラムを用い、深さは所望
の合計傾斜電流密度の値をもたらす。

【００５４】 基板４８は次にステップ３１２で電気めっきセルから取り除かれる。方法３０
０は次にステップ３１６へと続き、本ステップでは、コントローラ２５４は後続
の基板４８が更なる電気めっきに向け電気めっきセルへと挿入されたかどうかを
決定する。後続の基板４８がある場合は、折り返してステップ３０２に帰ること
で方法３００は繰り返される。後続の基板がない場合は、方法３００は終了する
。更なる基板が電気めっきセル２００により処理される場合には、方法３００は
繰り返されたり再度アクセス（同様なループを用いて）されたりする。

【００５５】 上述した図３の方法はコントローラ２５４を備え、コントローラ２５４は、各
アノードセグメントが通電され始める初期の時間を制御することで各アノードセ
グメントが通電される合計時間を制御する。しかし、別個のアノードセグメント
の各々の継続時間を制御できる他の方法もある。例えば、各アノードセグメント
は所望の合計時間に亘り連続して通電される。即ち、アノードセグメント２０３
ａは所望の秒数に亘り通電可能かつ遮断可能で、アノードセグメント２０３ｂも
所望の秒数に亘り通電可能かつ遮断可能で、アノードセグメント２０３ｃ及び２
０３ｄについても同様である。他の実施の形態では、全アノードセグメントが同
時に通電され、個々の各アノードセグメントが通電される合計時間は、各アノー
ドセグメントが遮断される遮断時間を制御することでコントローラ２５４により
制御される。即ち、全アノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０
３ｄが全て同時に通電され、アノードセグメント２０３ｄが所望時間後に遮断さ
れる。アノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃは、アノードセグメン
ト２０３ｃと比較しアノードセグメント２０３ｄが作動される適性な差を示す所
望時間に亘り維持される。アノードセグメント２０３ｃが次に遮断される。同様
の遮断の処理がアノードセグメント２０３ｂに、また最後に２０３ａにも各々の
時間に続き適用される。 Ｃ．アノードセグメント間の可変電流 図４は、コントローラ２５４により制御される方法の他の実施の形態である方
法４００を示し、コントローラ２５４は電気めっきセル２００内部での電気めっ
き処理を制御する為に使用できる。図４に示す方法４００は、基板４８のシード
層全体に亘り印加される電流密度（及び表面電位）の平衡を継続的に保つ。基板
のシード層の電流密度の値は、１つ以上の基準センサ２５０の検出と同時にコン
トローラ２５４により監視される。基準センサの取り付けは、電気めっきセル即
ちチャンバ１２、電解質セル全体に亘る接続部材（図示せず）、上述のように電
流密度を測定する為に場合によっては電解質セルに挿入されるダミーウェーハの
いずれかになされる。１つの基準センサ２５０が図２の実施の形態で図示される
が、任意の適正な数の基準センサが使用されてもよい。

【００５６】 基準センサ２５０は上述の通り、基板のシード層の電流密度を検出できる任意
の種々のセンサでよい。コントローラ２５４は本実施の形態では基板全体に亘る
表面電位を判断するので、１つの基準センサのみが使用される場合は、異なる位
置の表面電位は仮定される必要がある。の仮定は、電気めっき処理の経験的な知
識によりもたらされるか、測定値が変化しないと仮定すれば電気めっきセル１２
内部の特定位置の定量的な測定によりもたらされる。基板４８における監視され
た電流値の任意の変化は、上述の基準センサ２５０により検出された際に、コン
トローラ２５４へと入力される。コントローラ２５４は、基板のシード層全体に
亘り印加される電流密度を制御する為にアノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ
、２０３ｃ、２０３ｄに印加される電流を変化させる。図４の実施の形態は、別
個のアノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄに印加される
電圧又は電流を制御することに向けたものであり、基板のシード層全体に亘り検
出される電流密度を実質的に均一にする。図４の実施の形態の教示と図３の実施
の形態の教示を組み合わせることも可能であり、従って、各アノードセグメント
が通電される時間が調整される。

【００５７】 方法４００はステップ４０２から開始し、本ステップでは、電気めっきされる
基板が電気めっきセル２００へと挿入される。方法４００はステップ４０４へと
続き、本ステップでは、コントローラ２５４が複数のアノードセグメント２０３
ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄの各々に電気を印加する（図２参照）。ステ
ップ４０４の間、複数のアノードセグメントの各々に印加される電圧又は電流の
レベルは当初は単一の電圧レベルであることが望ましい。従って、アノード２０
１で発生し基板４８へ向かう電界は、電解液中で処理チャンバ２２３の幅全体に
亘り電解液中で実質的に均一でなくてはならない（均一性は壁に隣接する境界条
件の余地を与えない）。

【００５８】 基板の直径に亘り均一な電界を生成するアノードは、上述のように、基板のシ
ード層全体に亘っている不均一な電流密度及び表面電位と組み合わせて考察され
、の不均一な電流密度及び表面電位は基板４８の周囲に接触するコンタクト２５
６により印加された電流密度の不規則性による。従って、アノードにより生成さ
れた均一な電界は、基板全体に亘るシード層の電流密度の不均一性を補償するよ
う変化する。の基準センサ２５０は、基板カソード４８に隣接するセル層内部で
発生した電界を表す。電流密度の不規則性の検出は望ましくは、基板４８全体に
及ぶよう位置付けられた基準センサ２５０のアレイにより達成される。シード層
の電流密度における任意の不均一さは基板全体に亘り不均一な堆積層をもたらす
場合がある。

【００５９】 方法４００はステップ４０６へと続き、本ステップではコントローラ２５４は
、アノードからカソードへと印加される電界の不規則性と、基板４８の表面に結
果として生じる表面電位とを検出する。センサを埋め込まれているダミー基板が
設けられる場合があり、ダミー基板が実際の基板と同様な方法で電気めっきセル
に挿入されるようにする。アノード２０１は次に、接点２５６に印加された電界
に沿って通電される。方法４００はステップ４０８へと続き、本ステップではコ
ントローラ２５４は、カソードへの電磁界において検出された不均一性に基づき
、基板のシード層全体に亘る電流密度を修正する為にアノードセグメント２０３
ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄの任意の１つに印加された電界を調整するか
どうかを決定する。

【００６０】 各アノードセグメントからはより近いシード層位置へはより高い電流密度が印
加され、これは、アノードセグメントからシード層の最も近接した部分への電流
の流れへの抵抗が、シード層の他の更に分離された部分への抵抗よりも低いから
である。基板４８の周囲１０２に隣接して配置された基準センサ２５０により検
出された電界が基板４８の中心１０４に印加される電界よりも強いことを、基準
センサが確定した場合は、基板４８の中心に最も近接して配置されたアノードセ
グメント（例えば２０３ａ、或いは更に２０３ｂ）のみの電流又は電圧のレベル
が上げられるべきである。代案として、基板４８の周囲に最も近接して配置され
たアノードセグメントのみの電流又は電圧のレベルが下げられるべきである。以
上では、比較的単純な不均一性（シード層の周囲ではシード層の中心よりも電流
密度が高い）を補償する為にアノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ
、２０３ｄの電圧又は電流のレベルの制御を説明したが、より複雑な不均一性を
実質的に均一にする為に、個々のアノードセグメントに印加される電気をコント
ローラ２５４（又は熟練したオペレータ）が変更することも意図される。コント
ローラ２５４はステップ４１０へと続き、本ステップでは、の不規則性を補償す
るよう別個の各アノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄへ
印加される電流が調整される。

【００６１】 ステップ４１０で基板のめっき面１５全体に亘る電流を均一にするよう別個の
アノードセグメントをコントローラ２５４が調整した後も、基板に印加された電
界に依然として不均一さがある場合もあり得る。理由の為、本方法は決定ステッ
プ４１１へと続き、本ステップでは、ステップ４０８で検出されステップ４１０
で調整された電界の検出された不規則性（例えば電流密度）の全てが調整で補正
されているかどうかを決定する為に、コントローラ２５４は基板４８のめっき面
１５に隣接する表面電位を再び測定する。

【００６２】 決定ステップ４１１への応答がｎｏである場合、本方法はステップ４０６へと
戻り、本ステップでは、アノードからカソードへと印加された電界の不規則性（
基板の電流密度で示される）が、基板のシード層全体に亘る電流密度をより均一
にするようもう一度調整される。従って、アノードセグメント２０３ａ、２０３
ｂ、２０３ｃ、２０３ｄの異なる１つに印加される電気の更なる調整が必要であ
る。ステップ４０６、４０８、４１０、及び決定ステップ４１１のループ毎にコ
ントローラ２５４が要する時間は、電気めっき処理で金属が堆積されている時間
に比べ（現代のプロセッサの速度を考慮すれば）相対的に短時間である。従って
、金属堆積を実質的に均一にする為にアノードセグメント２０３ａ、２０３ｂ、
２０３ｃ、２０３ｄ内部の電気の調整に要するのは、相対的に短い時間である。
従ってステップ４０６と、４０８と、４１０と、決定ステップ４１１とがループ
をなし、ループは、基板４８のシード層全体に亘る電流密度により検出された電
界が実質的に均一であることをコントローラ２５４が確定するまで継続する。決
定ステップ４１１への応答が“ＹＥＳ”である場合、処理４００はステップ４１
２へと続く。

【００６３】 ステップ４１２では、方法４００は所望される間は電気めっき処理を続ける。
ステップ４０６から４１１への以上のループにより基板のシード層全体に亘る電
流密度は実質的に均一なので、シード層に堆積される金属は基板のめっき面に実
質的に均一な率で堆積されるはずである。方法４００は次にステップ４１４へと
続き、本ステップでは基板４８が電気めっきセル２００から取り外される。

【００６４】 ステップ４１４に続き、方法４００は次に決定ステップ４１６へと続き、本ス
テップではコントローラ２５４は処理する後続の基板があるかどうかを決定する
。決定ステップ４１６への応答がｙｅｓである場合、連続する次の選択された基
板の同一の操作を行う為に、選択された基板がもうなくなるまで処理４００はス
テップ４０２へと折り返す。決定ステップ４１６への応答がｎｏである場合、処
理４００は終了する。更なる基板が電気めっきセル２００により処理される場合
には、方法４００は同様なループを用いて繰り返されたり再度アクセスされたり
する（例えば１分に一度）。４０６から４１１へのループが一度行われた後でも
、連続する同様な基板に印加される電流のレベルは同様なままであるべきである
。従って、図３及び４に示された方法は非常に均一な堆積層を堆積し、堆積は連
続する基板で高度に反復可能である。

【００６５】 本発明の教示を具体化する様々な実施の形態が本願で詳細に示され説明された
が、教示をやはり具体化する多くの他の変形された実施の形態を当業者は容易に
考案できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ファウンテン・プレーティング装置の先行技術の実施の形態の断面図を示す。

【図２】 本発明のファウンテン・プレーティング装置の一実施の形態の断面図を示す。

【図３】 図２に示されるコントローラにより実行される方法の一実施の形態を示す。

【図４】 図２に示されるコントローラにより実行される方法の代替の実施の形態を示す
。

【図５】 図２の断面線５−５の図を示す。

【図６】 長方形に構成されたアノードの図５と同様な図を示す。

【図７】 プログラマブルアノードの他の実施の形態の平面図を示す。

【図８】 基板の位置の関数として傾斜電流密度の値を示すグラフの一実施の形態である
。

【符号の説明】

１５…シード層（めっき面）、４８…基板（カソード）、２０１…プログラマ
ブルアノード、２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄ…アノードセグメント
。

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カソードを有する金属堆積システムとともに使用されるアノ
   ードであって、 複数のアノードセグメントと、 アノードセグメントの各々に結合された電源と を有するアノード。
2. 【請求項２】 複数のアノードセグメントの少なくとも２つが、共通なセグ
   メント軸に垂直な平面に対し互いに相対的に位置合わせされる請求項１のアノー
   ド。
3. 【請求項３】 複数のアノードセグメントのうち少なくとも２つが共通な軸
   に位置合わせされている請求項１のアノード。
4. 【請求項４】 複数のアノードセグメントのうち少なくとも２つが共通な軸
   に位置合わせされていない請求項１のアノード。
5. 【請求項５】 複数のアノードセグメントの各々を互いに相対的に位置付け
   る絶縁性のマウントを更に有する請求項１のアノード。
6. 【請求項６】 複数のアノードセグメントの各々が銅又は銅合金から構成さ
   れる請求項１のアノード。
7. 【請求項７】 複数のアノードセグメントの各々がカソードの異なる部分に
   物理的に最も近接している請求項１のアノード。
8. 【請求項８】 アノードセグメントの少なくとも１つが円柱形である請求項
   １のアノード。
9. 【請求項９】 複数のアノードセグメントから形成されたアノードに電気を
   供給する方法であって、複数のアノードセグメントの各々は異なる半径を有し、
   方法は、 前記複数のアノードセグメントのうち内側の１つに電気を印加するステップと
   、 規定時間に亘り待機するステップと、 前記複数のアノードセグメントのうち続く内側の各々に電気を印加するステッ
   プとを有する方法。
10. 【請求項１０】 規定時間に亘る前記待機の期間が、前記アノードと相互作
    用するカソードにより生成された電界に基づいている、請求項９に示すアノード
    に電気を供給する方法。
11. 【請求項１１】 前記カソードが基板である、請求項１０に示すアノードに
    電気を供給する方法。
12. 【請求項１２】 複数のアノードセグメントのうち少なくとも２つが共通な
    軸に位置合わせされている、請求項９のアノードに電気を供給する方法。
13. 【請求項１３】 複数のアノードセグメントのうち少なくとも２つが共通な
    軸に位置合わせされていない、請求項９のアノードに電気を供給する方法。
14. 【請求項１４】 カソードから間隔を空けた複数のアノードセグメントから
    形成されたアノードに電気を供給する方法であって、方法は、 アノードにより生成された電界を検出するステップと、 検出された電界に応じて複数のアノードセグメントのそれぞれに異なる１つに
    供給される電気を制御するステップとを有する方法。
15. 【請求項１５】 複数のアノードセグメントの各々がカソードの異なる部分
    に物理的に最も近接している請求項１４の方法。
16. 【請求項１６】 ソフトウェアを保管するコンピュータ可読の媒体であって
    、ソフトウェアは、プロセッサにより実行される際、システムに、カソードから
    間隔を空けた複数のアノードセグメントから形成されたアノードへと電気を供給
    させ、プロセッサにより実行されたソフトウェアは方法を実行し、方法は、 前記複数のアノードセグメントのうち内側の１つに電気を印加するステップと
    、 規定時間に亘り待機するステップと、 前記複数のアノードセグメントのうち続く内側の各々に電気を印加するステッ
    プとを有する方法である、媒体。
17. 【請求項１７】 複数のアノードセグメントの各々がカソードの異なる部分
    に物理的に最も近接している請求項１６の方法。