JP2004068158A

JP2004068158A - Ｅｃｄ反応器内の電流密度改善および機構充填制御方法並びに装置

Info

Publication number: JP2004068158A
Application number: JP2003288446A
Authority: JP
Inventors: David Gonzalez Jr; デイヴィッド　ゴンザレス　ジュニア; Matthew W Losey; マシュー　ダブリュ、ルージー
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2003-08-07
Publication date: 2004-03-04
Also published as: EP1391540A2; EP1391540A3

Abstract

【課題】半導体ウエハー上に導電性フィルムを均一に電気メッキするための装置および方法を提供することである。
【解決手段】電気メッキ反応室内の陰極と陽極との間に電場調整板を配置し、この電場調整板に栓で塞ぐことの可能な複数の開口を空け、所望のメッキ厚さプロファイルに合わせて上記の開口に選択的に栓をして電気メッキ用の電場を制御して、所望のメッキ厚さを実現する。
【選択図】図３

Description

　本発明は一般的に半導体素子に係わり、更に詳細には半導体素子製造に於ける金属層蒸着中の電気メッキまたは電気化学的蒸着の方法並びに装置に関する。

　半導体製品の製造中に、個々の電気素子は半導体基板上またはその内部に形成される。その後、相互接続処理が実施され、此処では複数の電気素子が相互接続されて電気回路が形成される。典型的に、多重階層相互接続ネットワークが電気素子上に形成された複数層内に製造され、これにより素子の能動要素が互いに接続されて所望の回路が生成される。多重階層ネットワーク内の個々の配線層は、絶縁または誘電層を個々の素子または先に相互接続された層の上を覆うように蒸着し、パターン取りし、その中にバイアスおよびトレンチの様な空洞をエッチングして形成される。

　続いて銅などの導電性材料が空洞内に蒸着され、ウエハーを化学機械的研磨（CMP:　chemical mechanical polishing）を用いて平坦化して相互接続構造を形成する。典型的な相互接続構造は、単独または二重象眼細工処理を用いて製造され、この中でトレンチおよびバイアスが誘電層内に形成（例えばエッチングで）される。次に銅がトレンチ及びバイアスの中並びに誘電層を覆って蒸着され、続いてＣＭＰ平坦化により誘電層トレンチおよびバイアス内に象眼された銅配線パターンを残す。この処理工程が繰り返されて、更に別の相互接続層または階層が必要に応じて形成され、これにより所望の回路の相互接続が多重階層相互接続ネットワーク内に形成される。

　しばしば銅を蒸着する前に拡散障壁を象眼空洞内に形成して、銅が誘電材料内部に拡散することを防止または軽減する。その様な障壁は典型的には、例えば窒化タンタル、窒化チタン、および窒化タングステンの様な遷移金属の導電性化合物また同様に種々の遷移金属自身を用いて形成されている。導電性金属、例えばアルミニウム、銅、または同様の金属は障壁層形成の後に空洞を充填するために使用され、此処で銅は、相互接続回路の導電性を改善するために徐々にアルミニウムに取って代わっている。

　その様な相互接続処理に於ける導電性銅材料の蒸着は、一般的に図１Ａ−２に図示されるように、電気メッキで行われる。この型式の処理は電気化学蒸着（ＥＣＤ）と呼ばれる場合もあり、電気メッキ・システム２の中で実施され、このシステムはＥＣＤ反応器と呼ばれる場合もある。この場合、拡散障壁形成の後に、導電性（例えば、銅）種層（図示せず）が最初にウエハー１０上に、典型的に化学蒸気蒸着（ＣＶＤ）または物理蒸気蒸着（ＰＶＤ）技術を介して形成される。システム２でのそれに続くメッキでは、ウエハー１０が電解質溶液で満たされた反応室またはリザーバ６内の陰極／ウエハー・ホルダ４と電気的に結合される。この溶液はリザーバ６の中に入口ポート８を通して注入され、出口ポート１２を通して排出される。

　電圧が陰極／ウエハー・ホルダ４と陽極１４との間に、電源または電源装置１８を介して加えられて、メッキ溶液内に電場１６（例えば図１Ｂ）が確立され、その結果銅が陰極／ウエハー・ホルダ４のウエハー・ワークピース１０に移動して蒸着し、此処でウエハー１０はメッキ処理中はウエハー・ホルダ４への接続を通して陰極として作用する。従って初期種層はウエハー１０上の導電性表面を提供し、それが陰極ウエハー・ホルダ４へ接続していることによって電場線がウエハー１０で終端するようにしている。システム２は更に陽極フィルタ１４ａを含み、粒子状物質が、それ自身典型的に銅で製造されている陰極４上に集積されることを防止している。図２に図示されているように、システム２は更に溶液分散ディスク２０を含み、これは渦巻き状に配置された穴２２を具備していて、電解質メッキ溶液をウエハー１０に対して制御可能な状態で導いている。

　典型的なＥＣＤ処理工程では、ウエハー１０のメッキされた上表面が、リザーバ内で陽極１４に対面するように配置されている。ウエハー・ホルダ構造４は、メッキされた上部ウエハー表面に、その周辺端１０ａで電気的に接触している。しかしながら、種層は有限の厚さがあるので、メッキされたウエハー表面上の内点１０ｂと陰極／ウエハー・ホルダ留め具４に電気的接触がなされている周辺端点１０ａとの間に非ゼロ抵抗が存在する。従って種層は不均一な電圧電位を有し、これは中央１０ｂで正そしてウエハー端１０ａで負であり、結果としてウエハー端１０ａ近くでは中央１０ｂよりも電流密度が高くなり、特にメッキ処理の開始時に顕著である。

　電気メッキ中にウエハー表面上の指定された点での銅蒸着速度は、一般的にそこの電流密度に比例する。従って、ＥＣＤ処理で蒸着された銅は中央１０ｂでは周辺端１０ａよりも薄くなるが、それは種層抵抗のためである。これは図１ｂのグラフ３０に図示されており、蒸着された銅の厚さ（ｙ軸）対位置（ｘ軸）で曲線３２は凹型形状をしている。ＥＣＤリザーバ６内での後続の銅蒸着によりこの不均衡は低減されるが、初期電気蒸着速度は特にウエハー１０の周辺端１０ａで内部１０ｂよりも高くなる。従って、初期蒸着は凹型の銅厚さ形状３２を引き起こし、内部および外部蒸着速度が接近すると均等に構築される。

　最近の半導体素子縮小化努力の結果、機構寸法がより小さくまた機構間隔がより接近してきている。従って、種層の厚さは継続的に薄くなり、その様に接近した間隔の機構間の間隙を充填する際の隘路効果およびその他の問題を回避している。その結果、ウエハー中央１０ｂと周辺端１０ａの間の初期種層抵抗は、種層の薄さと共に増加し続け、銅蒸着の均一性の問題を更に悪化させている。加えて、ウエハー寸法は増加し、例えばウエハー直径で２００ｍｍから３００ｍｍ近くになっている。これは種層の厚さおよび抵抗率が与えられた際に、ウエハー中央１０ｂと周辺端１０ａとの間で高い電圧降下を引き起こす。従って、種層蒸着処理ステップ内での調整は、電気メッキを採用した相互接続処理ステップで蒸着された銅厚さの不均一性解消に対して影響は限られている。

　更に、従来型ＣＭＰ処理はしばしば、皿状化そして／または侵食問題を抱えており、此処では材料が不均一的に取り除かれてしまう。例えば、ＣＭＰ処理は材料をウエハー１０の中央１０ｂで周辺端１０ａよりも多く取り除くため、ＥＣＤ蒸着の不均一性を更に悪化させる。従って、ＥＣＤ処理は厚い銅を周辺端１０ａに、また薄い銅を中央１０ｂに与え、その後ウエハー１０はＣＭＰ処理で平坦化される、この処理は材料を（薄い）中央１０ｂから、（厚い）周辺端１０ａよりも早く取り除く。

　ＣＭＰ処理化学反応およびその他のパラメータは、材料除去の不均一性を低減するように調整されるであろうが、ＣＭＰ処理に先だって銅層を均質にまたは厚さを制御出来るように蒸着する電気メッキ処理を提供することが、一般的には望ましい。その様な方法が無いため、現在努力されていることは、より多量の銅を蒸着して（例えば、電気メッキ処理を長くする）、ウエハーの薄い内部領域１０ｂが完全に充填され、中央１０ｂでのより早いＣＭＰ除去速度に対して補償されるような十分な処理余裕を具備するようにすることを含む。次に、ＣＭＰ平坦化はウエハー１０の周辺端１０ａで充填されたトレンチ間の誘電材料を確実に露出させるために、長時間実施されなければならない。その様な処理精製は両方とも結果としてウエハー毎の処理時間を増加させ（例えば、従って生産量を減少させる）、これは望ましくない。

　更に、特定のＣＭＰ処理では内部領域１０ｂで外部領域１０ａよりも、より大きな材料除去速度有することが知られており、これはもはや最適化することは出来ず、中央１０ｂにより厚い銅を、そして周辺端１０ａにより薄い銅を提供する電気メッキ処理を用いて銅を蒸着することが望ましいであろう。しかしながら、先に述べたように、従来型銅電気メッキ技術ではその様な選択肢は無い。従って、先に述べた問題が軽減または解決される電気メッキを使用して、半導体ウエハーおよびその他の素子を電気メッキするための改善された方法並びに装置に対する必要性が残っている。

　以下に本発明の１つまたはいくつかの特徴を基本的に理解するために、簡単な概要を示す。この概要は本発明の包括的概要では無く、本発明の要点または重要な要素を特定することを意図したものでも、発明の範囲を示すものでも無い。むしろ、概要の第１の目的は本発明のいくつかの概念を、後ほど行うより詳細な説明の前準備として簡単な形で提示することである。本発明は半導体ウエハー上の電気メッキ導電性フィルム、例えば半導体素子製造中の端末処理相互接続処理中の銅蒸着に関する。本発明はウエハーをメッキする際に使用される電場の調整そして／または制御を容易にするために使用可能であり、これにより銅またはその他の金属を蒸着する際にメッキ電流密度の均一性の改善、すなわち蒸着充填の均一性そして／または制御性が促進される。充填の均一性が改善されると、次には蒸着層の厚さを減らすことが容易になり、後続の平坦化処理中に除去される必要のある材料量の削減につながり、これにより処理量の改善が図られる。

　本発明の１つの機能として、電気メッキ・システムおよびその装置が提供されており、この中で電場調整板がリザーバ内に陰極と陽極との間に配置されていて、これはメッキ処理中に使用される電場に作用する塞ぐことの可能な開口を有する。板は１つまたは複数の開口を有し、これは電場を、従ってメッキ中の電流密度および金属蒸着速度を調整するために選択的に栓をすることが可能である。複数の栓が具備されており、これは板の表面を通り過ぎてウエハー作業片の方向に延びることが可能であって、その延長量および栓の延長部分の形状が、メッキ中に電場に作用したりまたは制御するために使用される。電場調整板および栓は任意の誘電型材料、例えばプラスティック、で作ることが可能であり、これによりメッキ処理陰極と陽極間の電場の一部が抑制または調整出来る。

　本発明の種々の機能を採用したシステムは、板の種々の開口内に１つまたは複数のその様な栓を選択的に使用し、メッキ中に所望の電場を実現しており、栓をされた開口の数および位置は、異なる処理処方に対して容易に調整できる。本発明のその他の機能として、複数の電気メッキ手法が提供されており、その中で１つまたは複数の板の開口が選択的に栓をされて、半導体およびその他の素子の製造過程で、銅またはその他の導電性材料を蒸着する際に使用される電場の修正または制御を行う。本発明は従って、たとえ初期種層抵抗が比較的高い場合にも、蒸着厚さを空間的に制御するために使用される。

　先に述べた目的並びに関連する目的を実現するために、本発明の或る実例として示す機能および実現例の詳細が、以下の記述及び添付図に示されている。これらはその中で本発明の原理が採用されている多くの方法の一部を示すものである。本発明のその他の機能、特長および新奇な特徴は、本発明の以下の詳細な説明を、添付図を参照して考慮する事により明らかとなろう。

　次に添付図を参照して本発明を説明する、複数の図を通して同様の参照番号は同様の要素を参照するために使用されている。本発明の種々の特徴のいくつかの実施例が、相互接続処理中に電気メッキ技術を使用して半導体ウエハー上に銅を蒸着するという件に関連して、以下に図示および説明されている。しかしながら、本発明をその他の金属を半導体ウエハー上にまた他の型式の作業片に蒸着するために使用可能であることは理解されよう、従って本発明は図示された実施例に限定されるものではない。

　図３Ａ，３Ｂおよび図５は本発明に基づく好適な電気メッキ・システム１０２を図示し、本発明の特徴に基づく支持装置１０１によりリザーバ１０６内に支持されている電場調整板またはディスク１００を含み、此処で図３Ｂはシステム１０２内の電場線１１６を図示し、これはウエハー１１０の導電性表面上に蒸着された銅材料を提供する銅電気メッキ操作中のものである。ウエハー１１０は電解質メッキ液（図示せず）で満たされた反応室またはリザーバ１０６内で陰極ウエハー・ホルダ１０４に電気的に接続されており、此処でウエハー１１０をホルダ１０４へ接続することにより、ウエハー１１０のメッキされた上表面もまたメッキ処理工程中に陰極として動作する。メッキ液はリザーバ１０６の中に入口ポート１０８を通して注入され、出口ポート１１２を通して抽出される。

　電圧が陰極ウエハー・ホルダ１０４（例えば、ウエハー１１０）と陽極１１４との間に、電源装置１１８を介して加えられてメッキ液の中に電場１１６（例えば図３Ｂ）を確立し、銅材料をウエハー・ホルダ１０４部のウエハー作業片１１０上に蒸着させる。図３Ｂに図示されるように、電場線１１６は板１００内の１つまたは複数の開口１２５によって絞られる。図示されるように、また後ほど説明するように、１つまたは複数の開口１２５は好適に、全部または部分的に栓２２５により、選択的やり方で栓をされたりまたは覆われて、電場線１１６に調節可能性を提供する。陽極フィルタ１１４ａをオプションとして用意し、粒子状物質が陽極１１４上に集積するのを防止することも可能であり、図５に示すように、システム１０２は複数の穴１２２を具備した液拡散膜１２０を含んで、ウエハー１１０への電解質メッキ液の流れを制御することも可能であるが、これは必ずしも必要と言うわけではない。

　また、図４Ａ−４Ｃを参照すると、好適な電場調整板１００は概ね円形をしており、板１００のほぼ中心にある中心開口１２５’を含む。此処に図示されまた説明されている板１００およびその他の電場調整板は概ね円形であるが、その他の任意の板形状も本発明の範囲並びに添付の特許請求の範囲に入るものと考えている。板１００のその他の開口１２５と同様に、中心開口１２５’はほぼ円形をして第１および第２面、それぞれ１００ａおよび１００ｂの間に開いており、此処で板１００は支持装置１０１により、第１面１００ａがほぼ陰極１０４、従ってウエハー１１０に対向し、第２面１００ｂが陽極１１４に対向するように保持されている。

　中心開口１２５’に加えて、図示されている電場調整板１００は３組の半円形スロット形状板開口１２５ａ，１２５ｂ，および１２５ｃを含み、これらは板１００を通して面１００ａと１００ｂとの間に貫通している。半円形スロット開口１２５ａ，１２５ｂ、および１２５ｃの組は板の中心からそれぞれ、第１、第２および第３半径距離１２３ａ，１２３ｂ，および１２３ｃの位置に個別に配置されており、第１、第２および第３開口の組内の複数のスロット１２５ａ，１２５ｂ、および１２５ｃは互いに角度を持って間隔を空けられている。

　図３Ｂに図示されるように、開口１２５は電場線１１６を絞るように動作して、メッキされるウエハー表面の電場を制御するように影響する。この例に於いて、開口１２５を具備する好適な板１００は、ウエハー１１０の全表面に渡って、グラフ１３０の銅厚さ（ｙ軸）対位置（ｘ軸）に示すように、蒸着厚さ１３２が比較的均一となるように電場線１１６に影響する。図３Ｂのグラフ１３０および図１Ｂのグラフ３０から分かるように、システム１０２の電場調整板１００は、従来型システム２で経験した不均一メッキ３２を好適に緩和しており、これは電場線１１６をウエハー１１０の中央１１０ｂに向けてより多く導くことにより実施されている。従って、たとえ不均一ＣＭＰ平坦化処理が採用されたとしても、好適なシステム１０２のメッキ能力は、銅メッキ蒸着およびＣＭＰ平坦化処理ステップの両方で生産性を増加させるような、重要な処理上の特長を与えるはずである。

　好適な板１００は銅メッキの均一性を改善するが、不均一プロファイルを含むその他の所望の蒸着厚さプロファイルも本発明に基づいて実現できるであろう、その場合異なる開口寸法、形状、および配置が電場調整板１００内に具備される。例えば、材料が中央１１０ｂで周辺端１１０ａよりも早く除去されるＣＭＰ処理に対して対策または補償するためには、凸型蒸着プロファイル（例えば、中央１１０ｂで周辺端１１０ａよりもより厚くする）が望ましいはずである。

　次に図６Ａ−７を参照すると、本発明の他の特徴が示されており、これは電場調整板１００の１つまたは複数の開口１２５を選択的に塞いで、電波分布調整し、従って最終蒸着厚さプロファイル全体に対する更なる制御を提供し、また栓素子を板１００の表面から突出させてリザーバ１０６内の電気メッキ電場に影響を与えるようにしたものである。図６Ａ−６Ｃには、好適な電場調整板１００が図示されており、半円形スロット開口の第２組１２５ｂが対応する半円形栓２２５ｂを用いて塞がれている。任意の数の開口１２５を本発明のこの機能に基づいて栓をすることが可能であり、与えられた開口の組内の開口１２５のほとんど全てに栓をすることを含む。

　更に、個別の開口１２５を、必要というわけではないが完全に栓をして、１つまたはいくつかの開口を部分的に塞ぐことで、リザーバ内の電場に必要な程度の影響を効果的に与え、所望の蒸着厚さプロファイルを結果的に実現する事が可能である。これは結果として生じる電場の詳細調整を容易にするので、メッキ処理電流密度およびウエハー作業片１１０の導電性表面全体の蒸着速度の詳細調整を容易にする。従って、本発明は栓２２５または此処には特に図示または説明はされていないがその他の栓部材を用いて開口１２５の全体または部分閉塞を行うことを意図している。

　更に、栓２２５ｂを第１および第２面１００ａおよび１００ｂの間の開口１２５ｂを貫通し、第１面１００ａを距離１４０だけ超過するように（例えば、一般的にウエハー作業片１１０の方向に）作ることが可能である。従って、図７に図示されるように好適な栓２２５ｂの一部がウエハー１１０に向かって延びており、此処で板１００はメッキ・リザーバ１０６内にウエハー１１０から距離１５０離して保持されている。この点に関して、発明者は板開口１２５の１つまたはいくつかの選択的閉塞そして／または一般的にウエハー１１０方向への栓２２５の延長を、個別にまたは組み合わせて採用することにより、ＥＣＤ処理中にウエハー１１０の表面または近くの電場の挙動に効果的に影響を与えることを評価している。更に、本発明に基づく栓は代替的にまたは組み合わせて、板１００の第１面１００ａから外側に距離１４０だけ延びる突起を含むことが可能であり、これは板１００から取り外し可能で有る必要はなく、開口１２５の１つまたはいくつかの近くの電場に影響を与え、調整し、修正変更し、そして／または変更出来るようにしている。

　栓２２５および電場調整板１００は任意の適切な材料、例えばプラスティックで作成し、電場線１１６（図３Ｂ）が、栓をされていない開口１２５の位置で許されている場所を除いて、それを通過することを防止するようにできる。この点に関して、電場調整板１００の第１面１１０ａを距離１４０だけ超えている栓２２５の突出部分は、更に電場線１１６をウエハー表面により近づけることで、電場の挙動に影響を与える。この様にして、栓２２５および電場調整ディスク１００の非開口部分は、それらの位置に応じてリザーバ１０６内の電場を選択的に禁止、偏向そして／または強化する。

　本発明は更に、所望のメッキ・プロファイルに従ってシステム１０２のディスク開口１２５内の栓２２５の自動選択および配置をも考慮しており、此処では個別の処方により（必要で有れば）、ウエハー１１０の個別のバッチのメッキで、どの栓２２５を使用するかを決定する。更に、異なる電場調整板１００および対応する栓２２５を、処方またはその他の考慮に基づいて選択し、メッキ厚さを任意の所望する設計パラメータに、本発明の範囲内で制御することが可能である。更に、栓延長の量または長さ１４０は、その様な考慮に従って選択的に調整できる。これに代わって、または上記の内容と組み合わせて、異なる材料型式の栓２２５そして／または電場調整板１００を、その様な処方またはバッチ仕様に従って選ぶことが可能である。

　図８および図９を参照すると、リザーバ１０６内の電場線１１６は更に、電場調整ディスク１００（例えば、従ってその中の全ての栓２２５も）の、ウエハー作業片１１０に対する位置を変化させることにより、修正変更出来る。例えば、図８に図示されているように、支持具１０１を上昇させて板１００とウエハー１１０の間の間隙１５０’を近づけることが出来る。これに代わって、または組み合わせて、より長い栓２２５ｂ’を採用する事も可能であり、これは板１００の面１００ａからウエハー１１０に向かって更なる距離１０４’だけ、図９に図示するように延びている。

　従って、開口１２５の個数および位置、栓２２５の個数および位置、ウエハー１１０と板１００の間の間隙１５０、および栓２２５の延長長さ１４０、自動または手動による調整の任意の組み合わせを、本発明に基づいて採用することが可能で、所望のメッキ電流密度プロファイル、従ってウエハー１１０の表面全体での所望の蒸着速度プロファイルを実現できることが理解されよう。先に説明したように、金属蒸着に関する制御を改善することにより、好適に蒸着メッキ処理の短縮、また後続のＣＭＰ平坦化ステップそして／またはその他の材料除去処理の短縮を容易にし、そして／またはこれら２つの処理を互いに互換出来るようにしている。

　図６Ｄ−６Ｉを参照すると、本発明の別の機能として異なる形状を有する突出部２２６を含む電場調整栓２２５が提供されており、これは電場調整板１００の第１面１００ａを超えて、延長距離１４０に沿って延びている。１つの例に於いて、栓２２５ｂは図６Ｅに図示されるようにほぼ長方形の断面プロファイルをした突出部２２６を有する。任意の突出部形状が本発明の範囲に入ることを意図しており、それらのいくつかの例が図６Ｄの断線６Ｅ−６Ｅに沿った断面として、図６Ｆ−６Ｉに提示されている。図６Ｆ−６Ｈには、凸型先細形状が提示されており、１つは点２２６’（図６Ｆ）で終端し、別のものは平らな上面２２６’’（図６Ｇ）で終端し、更に別のものは丸くなった面２２６’’’（図６Ｈ）で終端している。凹型形状もまた可能であり、例えば図６Ｉの形状は窪み２２８を有する。

　図６Ｅ−６Ｉに図示されている例は、基本的に例示的なものであり、通常の技量を有する当業者は、本発明を任意の形状の栓突出部を用いて実現し、ＥＤＣメッキ処理中の電場の挙動を制御可能なやり方で修正または制御出来ることは理解されよう。更に、此処に図示され説明されている好適な栓２２５、開口１２５は配置されている横方向の寸法の中で、ほぼ横方向に延びているが、本発明は開口寸法を超えて横方向に延びている栓も考慮している。例えば、栓２２５が横方向開口寸法よりも更に大きな横方向の寸法を有する突出部２２６を有するように作ることも可能であり、これは本発明の範囲内で板１００の第１面１００ａから挿入することが出来る。

　更に、好適な栓２２５は、此処ではその中にそれらが配置されている、対応する開口１２５をほぼまたは完全に塞ぐように、同じ広がりを持つように全体として図示されているが、栓２２５はそれらが配置されている開口１２５を完全にまたはほぼ塞ぐ必要さえも無く、此処でその様な開口１２５を部分的に塞ぐことを本発明に基づき採用し、メッキ中に電場の挙動、従って蒸着速度および厚さに影響を与えることが可能であることは理解されよう。この点に関して更に、好適な板１００の中心開口１２５’もまた、本発明に基づき完全にまたは部分的に塞げることに注意されたい。

　図１０Ａ−１０Ｄを参照すると、本発明の別の特徴は好適なディスク１００内で異なる寸法の栓２２５を使用することを含む。図１０Ａを実現する際に、第１栓２２５ａが１つまたは複数の第１半円スロット開口１２５ａの中に配置され（例えば図示されている例では２つ）、一方第２栓２２５ｃは１つまたは複数の別の開口１２５ｃの組（この場合は４つ）の中に配置される。図１０Ｂを参照すると、栓２２５ａおよび２２５ｃは第１面１００ａを超えて、それぞれ異なる距離２４０および２４０’だけ延びている。別の実現例が図１０Ｃ（図１０Ａの線１０Ｂ−１０Ｂで切断）に図示されており、この中で栓２２５ａおよび２２５ｃの突出長２４０’’は同じであるが、異なる突出部形状を有する。図１０Ｄ（これもまた図１０Ａの線１０Ｂ−１０Ｂで切断）に於いて、２つの栓２２５ａおよび２２５ｃは異なる形状と異なる突出長、それぞれ２４０’’’および２４０’’’’を有する。

　図１０Ｅ−１０Ｇを参照すると、本発明は半導体ウエハー１１０またはその他の作業片の電気メッキ中に、蒸着厚さプロファイルを好適に修正または制御するために採用可能であり、此処に３つの好適な実施例および対応する電場プロファイルが図示されている。図１Ｂに関連して先に説明したように、薄い種層の抵抗値は、初期段階での電気メッキ蒸着速度に関して、本発明の特長無しではウエハー１０の周辺端１０ａで中央１０ｂよりもかなり高い速度となる。図１０Ｅに図示されるように、電場調整板１００を陽極１１４と陰極１０４の間に好適なメッキ・システム１０２（図３Ａ，図５および図７−９）の中で用意することにより、リザーバ１０６内での電場線１１６の分布に影響して、蒸着メッキ電流密度をウエハー中央１１０ｂに向けて引き戻し、これは図１０Ｅの電波強度Ｅ対位置または距離ｄの対応するグラフに示されるとおりである。

　図１０Ｆに示されるように、１つまたは複数の比較的短い栓２２５を板１００の種々の開口１２５の中に含むことにより、電場挙動、従ってウエハー１１０での蒸着速度の更なる調整または修正変更が得られる。図１０Ｇは別の事例を図示しており、この中でより長い栓２２５ａおよび２２５ｃが板１００の中に具備されている。これらの例から分かるように、本発明はメッキ中に電場線１１６を微調整して仮想的に任意の所望の蒸着プロファイルを実現する可能性を与える。この点に於いて、此処には種々の栓２２５が板１００の第１または第２面１００ａおよび１００ｂの片側または両側から突出するように図示されているが、本発明はまた面１００ａまたは１００ｂのいずれからも突出していない栓装置をも考慮していることは注意されよう。

　図１１Ａおよび図１１Ｂを参照すると、別の好適な電場調整ディスクまたは板３００が図示されており、本発明の範囲内で異なる寸法および形状の種々の開口３２５を有しており、此処で板３００の開口３２５用に種々の栓４２５が図１１Ｂに図示されている。板３００は円形の中心開口３２５’、同様に２組の異なる寸法のアーチ型開口３２５ａおよび３２５ｂを含み、これらは対応する栓４２５ａおよび４２５ｃを用いて選択的に塞ぐことが出来る。加えて、板３００は１つまたは複数の対応する長方形栓４２５ｂを用いて塞ぐことの可能な長方形スロット開口３２５ｂ、同様にそれぞれ対応する栓４２５ｄおよび４２５ｅで塞ぐことの可能な円形および正方形開口３２５ｄおよび３２５ｅ開口を含む。任意の寸法または形状の開口そして／または栓を本発明に基づいて採用できることは理解されよう、これは此処に図示そして／または記述されている特定の寸法または形状に限定されるものではない。

　本発明の更に別の特徴によれば、半導体ウエハーまたはその他の作業片上に導電性フィルムを電気メッキするための方法が提供されており、その１例が図１２の中に方法５００として図示されている。好適な方法５００が図示され此処に、一連の行動または事象として説明されているが、本発明は図示されているその様な行動または事象の順番に限定されず、いくつかの行動は異なる順番そして／またはその他の行動または事象と同時に、此処に図示そして／または説明されているものとは別に、本発明に基づいて起こりうることは理解されよう。加えて、本発明に基づく方法を実現するために、図示されている全てのステップが必要とされるものではない。更に、本発明に基づく方法は、此処に図示されかつ説明されている装置およびシステムに関連して、また同様に図示されていないその他のシステムおよび構造に関連して実現出来ることは理解されよう。

　方法５００は５０２で始まり、此処でウエハーは反応室またはその他の電気メッキシステムのリザーバ内の陰極および陽極の１つに近接して、ウエハー保持器が陽極および陰極の１つと電気的に接続され、これによってウエハーがメッキ処理中に陰極または陽極として動作するように配置されている。１つまたは複数の板開口を有する板が５０４で用意され、５０６で１つまたは複数の栓が１つまたは複数の開口を選択的に塞ぐように使用されており、先に図示および説明されている任意の好適な電場調整板および栓、またそれと等価なものとなるようになされている。５０８で電場調整板が陽極および陰極の間に配置され、電解質液が反応器室のリザーバ内の陰極と陽極との間に、５１０で供給される。板とウエハーとの間の相対的な回転が５１２で行われ、これはウエハーが取り付けられている陰極クランプ／ウエハー保持器を回転して行われ、５１４で電圧を陽極と陰極との間に加えてウエハーと陽極との間に電場を確立する。この電場はウエハー表面にメッキ電流を引き起こし、結果として例えば銅のような導電性材料の蒸着（例えばメッキ）をウエハー表面上に行い、その後方法５００は５１６で終了する。

　次に図１３Ａ−図１５を参照すると、本発明に基づいて別の好適な電場調整板および栓が図示されている。図１３Ａには別の円形板６００が図示されており、これは比較的大きな円形中心開口６２５’およびいくつかの半径方向に間隔を置いて配置された、より小さな円形開口６２５ａの組を有する。図１３Ｂ−１３Ｄは、それぞれ異なる突出長７２６’，７２６’’，および７２６’’’の３つの栓７２５’，７２５’’，および７２５’’’を図示し、これらはディスク６００内の円形開口６２５ａの１つまたはいくつかを塞ぐために選択的に採用される。

　図１４および図１５は、本発明に基づく２つの別の好適な円形電場調整板、それぞれ８００および９００を図示している。板８００は、そこから半径方向に延びる６本の支持部材８０４を具備した円形の中心部材８０２と、各々順番に半径が大きくなる一連の６つの円形交差部材８０６ａ−８０６ｆとを含む。支持部材８０４および交差部材８０６は共に半径方向に間隔を持って配置されたアーチ状の開口の組８０８を定だめ、これらを通して電場線が通過する一方で、選択的に部材８０２，８０４，および８０６で阻止され、これは本発明に基づく選択的方法で全体的にまたは部分的に栓をすることが可能である。

　図１５の板９００は上記の板１００と類似の板構造を含み、円形状中心開口９０２および半円状スロット形状板開口９０４ａ−９０４ｆを具備している。此処に図示され説明されているその他の板開口と同様、板９００の開口９０４は、選択的に栓をすることが可能であり、本発明に基づき半導体ウエハーまたはその他の作業片を処理する際のＥＣＤ蒸着特性の制御を容易にする。此処に図示され説明されているものとは別に、その他の形状及び寸法の板、開口、および栓が可能である。当業者にはその様な全ての変形または代替物が本発明および添付の特許請求の範囲内に含まれることは理解されよう。

　本発明を１つまたはいくつかの実施例に関して図示し説明してきたが、本明細書および添付図を読み理解した当業者には、等価の代替物および修正変更が考え得るであろう。特に先に説明した構成要素（組立部品、装置、回路、システム等）で実施される種々の機能に関して、その様な構成要素を説明するために使用された用語（「手段」への言及を含む）は、特に指示されない限り、説明された構成要素の指定された機能（例えば、機能的に等価なもの）を実施する全ての構成要素に対応するものと意図しており、此処に図示されている本発明の好適な実施例内の機能を実施するための、開示されている構造と構造的には等価でないものであってもである。加えて、本発明の個々の特徴はいくつかの実施例の唯一つに関してのみ開示してきたが、その様な特徴は必要に応じて、また任意の指定されたまたは特定の用途に都合がよいように、他の実施例の１つまたはいくつかの特徴と組み合わせることが可能である。更に、「含んでいる(including)」、「含む(includes)」、「有している(having)」、「有する(has)」、「具備する(with)」などの用語、またはそれらの変形が詳細説明そして／または請求の範囲のいずれでも使用されているが、その様な用語は用語「含まれる(comprising)」と或る意味で類似なものに含まれるものと意図している。

以上の説明に関して更に以下の項を開示する。
　（１）半導体ウエハー上に導電性フィルムを電気メッキするためのシステムであって：
　陰極と陽極の第１の１つがウエハーと電気的に接続されている、リザーバ内に配置された陰極と陽極と、
　陰極と陽極とに動作可能な状態で結合され、リザーバ内の陰極と陽極との間の電解質液を通して電場を提供する電源装置と、
　リザーバ内で陰極と陽極との間に配置され、ウエハーにほぼ対面している第１面と、陰極および陽極の第２の１つにほぼ対面している第２面と、第１面と第２面との間に貫通して延びる複数の板開口とを含む板を含む、電場調整装置と、
　複数の板開口の１つの中に配置され、その近くの電場に影響を与える栓とを含む、前記システム。

　（２）第１項記載のシステムにおいて、電場調整装置が更にリザーバ内に配置され、板をリザーバ内の陰極と陽極との間に保持するように動作可能な支持具を含む、前記システム。

　（３）第１項記載のシステムにおいて、板がほぼ円筒状であり、その第１および第２面がほぼ円形であって、複数の板開口が：
　板の中心から第１半径距離に配置され、互いに角度を持って間隔を空けられている開口の第１の組と、
　板の中心から第２半径距離に配置され、互いに角度を持って間隔を空けられている開口の第２の組と、を含み、
　此処で、第２の半径距離が第１の半径距離よりも大きな、前記システム。

　（４）第３項記載のシステムにおいて、開口の第１の組が板の中心から第１半径距離の第１半円に沿って角度を持って延びる第１スロットを含み、この第１半円は第１角距離で広がっており、また開口の第２の組が板の中心から第２半径距離の第２半円に沿って角度を持って延びる第２スロットを含み、この第２半円は第２角距離で広がっている、前記システム。

　（５）第４項記載のシステムにおいて、開口の第１の組が板の中心から第１半径距離にある複数の第１半円に沿って角度を持って個々に延びる複数の第１スロットを含み、これらの第１半円はそれぞれ第１角距離で広がり、互いに角度を持って間隔が空けられており、また開口の第２の組が板の中心から第２半径距離にある複数の第２半円に沿って角度を持って個々に延びる複数の第２スロットを含み、これらの第２半円はそれぞれ第２角距離で広がり、互いに角度を持って間隔が空けられている、前記システム。

　（６）第５項記載のシステムにおいて、栓が半円形状を有し、第１および第２スロットの１つの中に配置され、ほぼ栓をして塞ぐようになされている、前記システム。

　（７）半導体ウエハー上に導電性フィルムを電気メッキするためのシステムであって：
　陰極と陽極の第１の１つがウエハーと電気的に接続されている、リザーバ内に配置された陰極と陽極と、
　陰極と陽極とに動作可能な状態で結合され、リザーバ内の陰極と陽極との間の電解質液を通して電場を提供する電源装置と、
　リザーバ内で陰極と陽極との間に配置され、陰極と陽極の第１の１つにほぼ対面しているほぼ円形の第１面と、陰極と陽極の第２の１つにほぼ対面しているほぼ円形の第２面と、板の第１および第２面の間を通って延び、板の中心から第１半径距離に配置され、互いに角度を持って間隔を空けられている半円形スロットの第１の組と、板の第１および第２面の間を通って延び、板の中心から第２半径距離に配置され、互いに角度を持って間隔を空けられている半円形スロットの第２の組とを含む、電場調整装置とを含み、
　此処で第２半径距離が第１半径距離よりも大きな、前記システム。

　（８）半導体ウエハー上への導電性フィルム電気メッキ中に、電場を制御するための装置であって：
　リザーバ内の陰極と陽極との間に配置可能で、陰極と陽極の１つにほぼ対面している第１面と、陰極と陽極のもうひとつにほぼ対面している第２面と、板を通して第１および第２面の間を通して延びる複数の板開口とを含む、板と、
　複数の板開口の１つの中に配置された栓とを含む、前記装置。

　（９）半導体ウエハー上に導電性フィルムを電気メッキするための方法であって：
　ウエハーをリザーバ内の陰極および陽極の１つの近くに配置し、
　そこを通る複数の板開口を有する板を陽極と陰極の間に用意し、
　少なくとも１つの板開口の少なくとも１部分に選択的に栓をし、
　リザーバ内の陰極と陽極との間に電解質液を供給し、
　陰極と陽極との間に電場を確立する、以上を含む前記方法。

　（１０）第９項記載の方法が更に、陰極および陽極の第１の１つを陰極と陽極の残りの１つに対して回転させることを含む、前記方法。

　（１１）半導体ウエハー（１１０）上に導電性フィルムを電気メッキするための装置および方法が開示されており、此処で電場調整装置（１００）がリザーバ（１０６）内の陰極（１０４）と陽極（１１４）との間に、メッキ処理中に使用される電場（１１６）に影響を与えるように配置されている。電場調整装置（１００）は１つまたは複数の開口を有し、これらはメッキ中に電場を調整するために選択的に栓をすることが可能である。

Ａは、電気メッキ・システムを図示する部分側断面図である。Ｂは、図１Ａのシステム内の電場線を図示する部分側断面図である。流れ拡散膜を有する、図１の電気メッキ・システムを図示する、部分側断面図である。Ａは、本発明の１つの特徴に基づく電場調整板を有する好適な電気メッキシステムを図示する、部分側断面図である。Ｂは、図３Ａの好適なシステム内の電場線を図示する、部分側断面図である。Ａは、本発明の別の特徴に基づく、半円スロット開口を有する好適な電場調整板を図示する上面図である。Ｂは、図４Ａの線４Ｂ−４Ｂに沿った、電場調整板の部分側断面図である。Ｃは、図４Ａの線４Ｃ−４Ｃに沿った、電場調整板の部分側断面図である。電場調整板および流れ拡散膜を有する、図３の電気メッキ・システムを図示する部分側断面図である。本発明の別の特徴に基づく、板開口のいくつかに栓をするために配置された、半円スロット栓を有する図４Ａ−４Ｃの板を図示する上面図である。図６Ａの線６Ｂ−６Ｂに沿った、電場調整板および栓の部分側断面図である。図６Ａの線６Ｃ−６Ｃに沿った、電場調整板および栓の部分側断面図である。本発明の別の特徴に基づく、好適な半円板開口栓を図示する上面図である。本発明の別の特徴に基づく、図６Ｄの線６Ｅ−６Ｅに沿った、好適な栓突出部の部分側断面図である。本発明の別の特徴に基づく、図６Ｄの線６Ｅ−６Ｅに沿った、好適な栓突出部の部分側断面図である。本発明の別の特徴に基づく、図６Ｄの線６Ｅ−６Ｅに沿った、好適な栓突出部の部分側断面図である。本発明の別の特徴に基づく、図６Ｄの線６Ｅ−６Ｅに沿った、好適な栓突出部の部分側断面図である。本発明の別の特徴に基づく、図６Ｄの線６Ｅ−６Ｅに沿った、好適な栓突出部の部分側断面図である。図６Ｄ−６Ｉに図示された型式の、メッキ対象ウエハー作業片に向かって延びる栓を用いた１つまたは複数の栓をされた開口を具備した電場調整板を有する図３および図５の電気メッキ・システムを図示する、部分側断面図である。ウエハー作業片に向かって直立する電場調整板を有する、図７の電気メッキ・システムを図示する部分側断面図である。ウエハー作業片に向かって延びるより長い栓を具備した電場調整板を有する図３，５，７及び８の電気メッキ・システムを図示する部分側断面図である。本発明の別の特徴に基づく第１および第２の放射状に配置された開口の組の中に配置された、異なる角度長の半円スロット栓を有する図４Ａの好適な板を図示する上面図である。図１０Ａの線１０Ｂ−１０Ｂに沿った、場調整板および栓の部分側断面図である。図１０Ａの線１０Ｂ−１０Ｂに沿った、場調整板および栓の部分側断面図である。図１０Ａの線１０Ｂ−１０Ｂに沿った、場調整板および栓の部分側断面図である。図１０Ａの板および栓の線１０Ｅ−１０Ｅに沿った部分側断面図であり、本発明に基づく陽極とウエハー作業片の間の電場に対する、板開口と栓の影響を図示する。図１０Ａの板および栓の線１０Ｅ−１０Ｅに沿った部分側断面図であり、本発明に基づく陽極とウエハー作業片の間の電場に対する、板開口と栓の影響を図示する。図１０Ａの板および栓の線１０Ｅ−１０Ｅに沿った部分側断面図であり、本発明に基づく陽極とウエハー作業片の間の電場に対する、板開口と栓の影響を図示する。Ａは、本発明の別の特徴に基づく異なる寸法および形状の開口を有する、別の好適な電場調整板の上面図である。Ｂは、図１１Ａの板内の１つまたは複数の開口に栓をする際に使用される、種々の栓を図示する上面図である。本発明の別の特徴に基づく、半導体ウエハー上に導電性フィルムを電気メッキするための方法例を図示する流れ図である。Ａは、本発明に基づく一般的に円形開口を有する別の好適な電場調整板を図示する上面図である。Ｂは、本発明に基づく図１３Ａの板内の１つまたは複数の開口に栓をするために使用される、栓を図示する側立面図である。Ｃは、本発明に基づく図１３Ａの板内の１つまたは複数の開口に栓をするために使用される、栓を図示する側立面図である。Ｄは、本発明に基づく図１３Ａの板内の１つまたは複数の開口に栓をするために使用される、栓を図示する側立面図である。本発明に基づく、別の好適な電場調整板を図示する上面図である。本発明に基づく、別の好適な電場調整板を図示する上面図である。

符号の説明

　１００　電場調整装置（板）
　１０１　支持装置
　１０２　電気メッキ・システム
　１０４　陰極
　１０６　リザーバ
　１０８　電解質液入口ポート
　１１０　半導体ウエハー
　１１０ａ，ｂ　ウエハー表面
　１１２　電解質液出口ポート
　１１４　陽極
　１１６　電場線
　１１８　電源装置
　１２０　膜
　１２２　膜開口
　１２５ａ，ｂ，ｃ　開口スロット
　２２５ａ，ｂ，ｃ　栓

Claims

　半導体ウエハー上に導電性フィルムを電気メッキするためのシステムであって：
　陰極と陽極の第１の１つがウエハーと電気的に接続されている、リザーバ内に配置された陰極と陽極と、
　陰極と陽極とに動作可能な状態で結合され、リザーバ内の陰極と陽極との間の電解質液を通して電場を提供する電源装置と、
　リザーバ内で陰極と陽極との間に配置され、ウエハーにほぼ対面している第１面と、陰極および陽極の第２の１つにほぼ対面している第２面と、第１面と第２面との間に貫通して延びる複数の板開口とを含む板を含む、電場調整装置と、
　複数の板開口の１つの中に配置され、その近くの電場に影響を与える栓とを含む、前記システム。