JP4490426B2 - 補助電極を有する不溶性陽極 - Google Patents
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Description
[0001]本発明の実施形態は、一般的には、メッキ電極が放射状に外向きに位置しているメッキセルに関する。
関連技術の説明
[0002]サブクォーターミクロン(0.25ミクロン未満の)サイズの特徴部のメタライゼーションは、集積回路製造プロセスの現在及び次世代の基礎的な技術である。より詳細には、超大規模集積化型デバイス、即ち、ロジックゲートが百万を超える集積回路を有するデバイスのようなデバイスにおいて、これらのデバイスの中心に位置する多平面相互接続部は、一般的には、高アスペクト比、即ち、約4:1より大きい相互接続特徴部を導電材料、例えば、銅又はアルミニウムで充填することにより形成される。従来、これらの相互接続特徴部を充填するために、化学気相堆積(CVD)や物理気相堆積(PVD)のような堆積技術が用いられてきた。しかしながら、相互接続サイズが縮小し且つアスペクト比が増加するにつれて、従来のメタライゼーション技術によるボイドのない相互接続特徴部充填はますます難しくなる。それ故、そのような特徴部のボイドのない充填のための有望な方法としてメッキ技術、即ち、電気化学メッキ(ECP)や無電解メッキが出てきた。
好適実施形態の詳細な説明
[0017]本発明は、一般的には、小容積セルを用いて半導体基板上に金属をメッキするように構成される電気化学メッキセルを提供する。即ち、セルの容積は、隣接の液体で接続された供給タンク(300mmの基板をメッキするように構成されるセルの場合)においてセル自体に約4リットル未満の電解液、好ましくは約1〜3リットル、潜在的には約2〜約8リットルの電解質溶液を含有する。本発明のセルを作動させるために必要とされる液体の、これらの小容積は、電解メッキセルを所定の数の基板、即ち、100-200に用いることを可能にし、その後、溶液は捨てられ、新しい溶液に置き換えられる。電気化学メッキセルは、一般的には、メッキされる基板とメッキセルの陽極間に位置するカチオン膜によってメッキセルの陽極をメッキセルの陰極又はメッキ電極から液体で分けるように構成される。更に、本発明のメッキセルは、一般的には、アノードコンパートメントへの第1液体溶液、即ち、陽極の上面と膜の下面間の容積と、カソードコンパートメントへの第2液体溶液(第1溶液と一般的には異なるメッキ液)、即ち、膜上面より上に配置された液体容積を設けるように構成される。メッキセルの陽極は、一般的には、その中に形成された複数のスロットを含み、その複数のスロットは相互に平行に位置し、メッキプロセスの間、陽極室表面から濃縮された流体力学的なニュートン液体層を除去するように構成される。膜支持体の第2側部に形成された複数の孔とともに、ここで、複数の孔は膜支持体の対向辺上のスロットと液体連通している、複数のスロット又はチャネルがアセンブリの第1側部に形成された膜支持体は、アノードコンパートメントをカソードコンパートメントから液体で分けるように作動するイオン膜を支持するために用いられる。更に、本発明のメッキセルは、アノードコンパートメントに配置された非メッキ電極を含んでいる。非メッキ電極は、一般的には、基板コンタクト上に蓄積する銅を非メッキにするために陰極(基板コンタクトが陽極として構成される場合)として用いられるように構成される。
[0024]静電相互作用の結果として、Nafion(登録商標)を形成するイオン基は、集合して集合体と呼ばれるきつく圧縮された領域を形成する傾向がある。イオンとイオン対間のこれらの静電相互作用が存在すると分子間力が増強され、それによって、親ポリマーの特性に対して有意な効果が示され、Nafion(登録商標)、又は類似した物理的及び/又は操作可能な特性を有する他の膜を、陽極液室と陰極液室が分かれた電気化学メッキセルに用いられる望ましいイオン膜にする。
Claims (20)
- 電気化学メッキセルであって、
メッキ液を含有するように構成された液体ベースンと、
該液体ベースンの下の部分に配置された陽極液体容積と、
該液体ベースンの上の部分に配置された陰極液体容積と、
該陽極液体容積を該陰極液体容積から分けるために配置されたイオン膜と、
該陽極液体容積の中央に配置されたメッキ電極であって、前記メッキ電極が、ディスク型部材であって、前記ディスク型部材が平行に配置された複数のスロットを有し、各スロットがより長いセグメントと短いセグメントに分けられている、前記メッキ電極と、
該陽極液体容積内で該メッキ電極から外向きに配置された環状補助電極と、
該補助電極及び該メッキ電極と電気で連通している電源であって、非メッキ処理において該補助電極を陰極的にバイアスするとともにメッキ処理において該メッキ電極を陽極的にバイアスするように構成されている、前記電源と、
を備えている前記メッキセル。 - 該メッキ電極が不溶性陽極を備えている、請求項1記載のメッキセル。
- 該不溶性電極が白金電極面を備えている、請求項2記載のメッキセル。
- 該環状補助電極が、不溶性陽極に外接するように且つ該不溶性陽極とほぼ同じ面に配置された環状補助電極を備えている、請求項2記載のメッキセル。
- 該メッキ電極と該補助電極間に配置された絶縁スペーサを更に備えている、請求項1記載のメッキセル。
- 電気化学メッキセルであって、
メッキ液を含有するように構成された液体ベースンと、
該液体ベースンの下の部分に配置された陽極液体容積と、
該液体ベースンの上の部分に配置された陰極液体容積と、
該陽極液体容積を該陰極液体容積から分けるために配置されたイオン膜と、
該陽極液体容積の中央に配置されたメッキ電極であって、前記メッキ電極が、ディスク型部材であって、前記ディスク型部材が平行に配置された複数のスロットを有し、各スロットがより長いセグメントと短いセグメントに分けられている、前記メッキ電極と、
該陽極液体容積内で該メッキ電極から外向きに配置された環状補助電極と、
該補助電極及び該メッキ電極と電気で連通している電源であって、該メッキ構成において該メッキ電極を陽極的にバイアスし、該メッキ構成において該補助電極を陽極的に且つ非メッキ構成においては陰極的に選択的にバイアスするように構成されている、前記電源と、
を備えている、メッキセル。 - 該メッキ電極が銅であり、該補助電極が白金被覆電極である、請求項1記載のメッキセル。
- 電気化学メッキセルであって、
陽極液コンパートメントと、
陽極膜を経て該陽極液コンパートメントとイオンで連通して配置された陰極液コンパートメントと、
該陽極液コンパートメント内に配置された陽極であって、前記陽極が、ディスク型部材であって、前記ディスク型部材が平行に配置された複数のスロットを有し、各スロットがより長いセグメントと短いセグメントに分けられている、前記陽極と、
該陽極液コンパートメント内に配置された環状補助陽極と、
電源と、
を備え、
該陽極が該電源の陽極端子と連通し、該補助陽極が該電源の陰極端子及び該電源の該陽極端子と選択的に連通している前記メッキセル。 - 該陽極と該補助陽極が白金外面を備えている、請求項8記載のメッキセル。
- 該陽極がほぼ平坦な上面を有し、該補助陽極がほぼ平坦な上面を有する環状部材である、請求項9記載のメッキセル。
- 該環状部材が該ディスク型部材に外接するように配置されている、請求項10記載のメッキセル。
- 基板の周辺部と電気的に係合するように構成された複数の導電性コンタクトピンを更に備え、該環状部材の内径は、メッキされる該基板の外径より大きく、該基板は、該メッキセルにおいて該複数の導電性コンタクトピンと接触する周辺部分を有する、請求項11記載のメッキセル。
- 該ディスク型部材の外径が、該基板の該外径より2mm〜10mm大きいサイズである、請求項12記載のメッキセル。
- 該ディスク型部材と該環状部材間に配置された電気絶縁スペーサを備えている、請求項10記載のメッキセル。
- 基板上に金属をメッキする方法であって、
陽極液コンパートメントと、陰極液コンパートメントと、該陽極液コンパートメントを該陰極液コンパートメントから液体的に分けるイオン膜とを有するメッキセル内に基板を配置させるステップと、
該陽極液コンパートメント内に配置された陽極に第1メッキバイアスを与えて該基板に該金属をメッキするステップであって、該陽極がディスク型部材であり、該ディスク型部材が平行に配置された複数のスロットを有し、各スロットがより長いセグメントと短いセグメントに分かれている、前記ステップと、
該陽極液コンパートメント内で該陽極から外向きに配置された環状補助電極に非メッキバイアスを与えるステップであって、該非メッキバイアスは、該補助電極が陰極であり、該メッキセル内の基板接触ピンが陽極であるように構成されている、前記ステップと、
を含む前記方法。 - 該陽極と該補助電極は、白金外面を有する、請求項15記載の方法。
- 該第1メッキバイアスの持続時間の少なくとも一部の間、第2メッキバイアスを該補助電極に印加するステップを含む、請求項15記載の方法。
- 該第2メッキバイアスの持続時間から該非メッキバイアスの持続時間が算出される、請求項17記載の方法。
- 補助電極は、該陽極と同じ面に配置され、該陽極の上面と共平面である上面を有する、請求項1記載のメッキセル。
- 該補助電極の該上面は、該陽極の該上面と共平面である、請求項10記載のメッキセル。
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