KR20030040394A - 외부 영향을 이용하여 작업물의 최상면과 공동면상에놓여진 첨가제 사이의 차이를 형성하는 도금방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 매우 바람직한 방식으로 기판면상의 도전재를 도금하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 공동부상에 놓여진 적어도 하나 이상의 첨가제보다 많은, 대상물의 최상부상에 흡착된 적어도 하나 이상의 첨가제를 제거하여, 접착제가 최상부상에 완전히 재흡착되기 이전에 도전재를 도금시킴으로써 최상부에 대한 공동부가 더욱 도금되게 한다.

Description

외부 영향을 이용하여 작업물의 최상면과 공동면상에 놓여진 첨가제 사이의 차이를 형성하는 도금방법 및 장치{PLATING METHOD AND APPARATUS THAT CREATES A DIFFERENTIAL BETWEEN ADDITIVE DISPOSED ON A TOP SURFACE AND A CAVITY SURFACE OF A WORKPIECE USING AN EXTERNAL INFLUENCE}
여러 단계를 거치는 집적회로(IC)를 제조하는 데에는 많은 단계가 요구된다. 이러한 단계는 반도체웨이퍼 또는 기판상에 도전재나 절연재를 퇴적시킨 다음 포토레지스트 패터닝, 에칭등등을 이용하여 이들 재료를 완전히 또는 부분적으로 제거하는 단계를 포함한다. 포토리소그래피, 패터닝 및 에칭단계후에, 형성된 표면은 매우 다양한 치수 및 형상을 가지는 바이어스, 라인 트렌치, 채널, 본드패드등등과 같은 다양한 공동 또는 피처를 포함하기 때문에 평탄하지 않은 것이 일반적이다. 통상적으로 이들 피처는 에칭 및/또는 화학기계적 폴리싱(CMP)와 같은 추가의 공정단계가 수행되기 이전에 고전도재로 채워진다. 따라서, IC의 여러 단계/부분사이에비저항의 배선구조(interconnection structure)가 형성된다.
구리(Cu)는 낮은 전기 저항성과 일렉트로마이그레이션(electro-migration)에 대한 높은 내성 때문에 IC에서 배선용으로 적합한 재료로 급격히 각광받고 있다. 전착(electrodeposition)은 기판면상의 피처안으로 Cu를 퇴적시키기 위한 가장 대중적인 방법 중의 하나이다.
예상되는 바와 같이, Cu 도금시스템의 여러가지의 다양한 설계법이 상기 산업에서 사용되어 왔다. 예를 들어, 1996년 5월 14일에 발행된 미국특허 제 5,516,412호(Andricacos 외)에는 평탄한 대물위에 막을 전착시키도록 고안된 수직판도금셀이 개시되어 있다. 그 후, 1999년 11월 16일에 발행된 미국특허 제 5,985,123호(Koon)에는 기판크기의 변화에 관련된 비균일한 퇴적문제를 극복하기 위한 또 다른 수직 전기도금장치가 개시되어 있다. 또한, 1998년 12월 29일에 발행된 미국특허 제 5,853,559호(Tamaki 외)에는 도금전해질의 낭비를 최소화하고 전해질의 높은 재생을 달성한 전기도금장치가 개시되어 있다.
Cu 전착공정 중에는, 특별히 배합된 도금액 또는 전해질이 사용된다. 이들 용액이나 전해질은 Cu의 이온종(ionic species)과, 조직, 형태, 및 퇴적된 물질의 도금상태(plating behavior)를 제어하기 위한 첨가제를 함유한다. 첨가제는 퇴적된 층을 매끄럽고 다소 연마할 필요성이 있다.
많은 종류의 Cu 도금용액 배합물(formulation)이 있으며, 그 중 몇몇은 시판되고 있다. 이러한 배합물은 구리원(copper source)(James Kelly 외, Journal of The Electrochemical Society, Vol.146., 2540-2545페이지,(1999)참조)과 같은 황산구리(CuSO4)를 포함하며, 물, 황산(H2SO4), 및 소량의 염화물이온을 포함한다. 알 수 있는 바와 같이, 퇴적된 물질의 바람직한 특성을 얻기 위해서 Cu 도금용액에 다른 화학제가 첨가될 수 있다.
Cu 도금용액내의 첨가제는 억제제(suppressor), 균일화제(leveler), 광택제, 입자정제제(grain refiner), 습식제, 스트레스감소제, 촉진제(accelerator) 등등과 같은 수 개의 카테고리하에서 분류될 수 있다. 많은 경우에서, 흔히 이들 첨가제의 유사한 기능을 서술하기 위해서 다양한 분류가 사용된다. 오늘날, 특히 IC를 제조하는 데 있어서 전자 용도에서 사용되는 용액은 2개의 요소 2개의 원료 패키지로 구성된 보다 단순한 첨가제(예를 들면, Robert Mikkola and LinLin Chen, "Investigation of the Role of The Additive Components for Second Generation Copper Electroplating Chemistries used for advanced Interconnect Metallization(Proceedings of the International Interconnect Technology Conference, 117-119 페이지, 6월 5-7, 2000년 참조)")를 함유한다. 일반적으로, 이들 배합물은 억제제 및 촉진제로 알려져 있다.
통상적으로 억제제는 폴리에틸렌 글리콜-PEG 또는 폴리프로필렌 글리콜-PPG로부터 배합된 폴리머이며, 고전류밀집영역에서 기판면에 그것들을 부착함으로써, 높은 내성을 갖는 막을 형성하고 그 위에 퇴적된 물질을 억제한다고 믿어왔다. 통상적으로, 촉진제는 흡착되는 기판면의 부분상에 Cu 퇴적을 향상시키는 유기 이황화물이다. 이들 2개의 첨가제와 염화물이온간의 상호교착은 Cu 퇴적물의 성질을 결정할 수 있다.
다음의 피처는 종래의 전착방법 및 장치를 더욱 완벽하게 서술하는 데 사용된다. 도 1은 절연체(2)를 갖는 기판(3)의 단면도의 사시도를 예시한다. 종래의 에칭기술을 사용하면, 일렬의 작은 비아(4a)와 같은 피처 및 트렌치(4b)는 절연체(2)와 기판(3) 사이에 형성된다. 이 예시에서, 비아(4a)는 좁고 깊다. 즉, 상기 비아는 높은 종횡비(aspect ratio)를 가진다(즉, 그 깊이 대 폭이 크다). 통상적으로, 비아(4a)의 폭은 미크론이하이다. 한편, 트렌치(4b)는 통상적으로 넓으며 작은 종횡비를 가진다. 다시 말해, 트렌치(4b)의 폭은 그 깊이보다 5 내지 50배이거나 그 보다 크다.
도 2a 내지 도 2c는 Cu로 피처를 채우는 종래의 방법을 예시한다. 도 2a는 다양한 층이 놓여진, 도 1의 기판(3)의 단면도이다. 예를 들어, 이 피처는 배리어층/접착층 또는 부착층(5) 및 시드층(6)이 퇴적되어 있는 절연체(2) 및 기판(3)을 예시한다. 배리어층(5)은 탄탈륨, 탄탈륨질화물, 티타늄, 텅스텐, 또는 TiW 등등, 또는 이 분야에서 통상적으로 사용되고 있는 임의의 다른 재료의 화합물일 수 잇다. 일반적으로, 배리어층(5)은 다양한 스퍼터링법 중 어느 하나를 사용하여 화학기상성장(CVD), 또는 무전해법으로 퇴적된다. 그 후, 시드층(6)은 배리어층(5) 위에 퇴적된다. 시드층(6) 재료는 구리 또는 구리치환물일 수 있고, 다양한 스퍼터링법, CVD 또는 무전 퇴적 또는 화합물을 이용하여 배리어층(5)에 퇴적될 수도 있다.
도 2b에서, 시드층(6)을 퇴적한 후에 도전재(7)(예를 들어 구리층)은 일반적으로 적절한 산 또는 비산도금욕 또는 욕배합(bath formulation)으로부터 그 위에전착된다. 이 단계 중에, Cu 시드층(6) 및/또는 배리어층(5)으로 전기콘택이 이루어지므로, 양극(도시되지 않음)에 대하여 음극(음)전압이 거기에 인가될 수 있다. 그 후, 상술된 바와 같이 특별히 배합된 도금용액을 이용하여 기판면 위에 Cu 재료(7)가 전착된다. 염화물이온, 억제제/반응억제제(inhibitor), 및 촉진제와 같은 첨가제의 양을 조절함으로써, 작은 피처내에 상향식(bottom up) Cu 필름성장을 달성할 수 있다.
Cu재료(7)는 비아(4a)를 완전히 채우고, 일반적으로 큰 트렌치(4b)내에 균일하게 있지만, 사용되는 첨가제가 큰 피처내에서는 작용하지 않기 때문에 트렌치(4b)가 완전히 채워지지 않는다. 예를 들어, 억제제/반응억제제 분자가 재료주변성장을 억제하도록 그것들을 비아(4a)의 최상부에 부착시키기 때문에, 비아(4a)안으로 상향식으로 퇴적된다. 이들 분자는 좁은 개구를 통하여 비아(4a)의 저부면으로 효과적으로 확산될 수 없다. 비아(4a)의 저부면상의 촉진제의 우선흡착으로 인하여 그 영역내에 보다 빠른 성장이 이루어지며, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상향식 성장 및 Cu 퇴적물 프로파일을 형성한다. 적절한 첨가제가 없으면, Cu는 동일한 속도로 비아(4a)의 수직벽 및 저부면상에서 성장시킬 수 있어, 따라서 틈(seam) 및/또는 공백(void)과 같은 결함을 유발한다.
억제제 및 큰 트렌치(4b)의 저면부상의 촉진제 첨가제의 흡착특성은 기판의 필드영역(8)의 최상부상의 흡착특성과 다르지 않다. 그러므로, 트렌치(4b)의 저면부에서의 Cu 두께(t1)는 필드영역(8) 위의 Cu 두께(t2)와 거의 같다.
이로써 알 수 있듯이, Cu 재료(7)로 트렌치(4b)를 완전히 채우기 위해서, 또다른 도금이 요구된다. 도 2c는 추가의 Cu 도금후에 형성된 구조를 예시한다. 이 경우, 필드영역(8)위의 Cu 두께(t3)는 비교적 두꺼우며, 필드영역(8)에서 트렌치(4b)내의 Cu 재료(7)의 최상부까지 단차(s1)가 있다. IC의 응용에서, Cu 재료(7)는 CMP 또는 다른 물질의 제거공정에 종속되기 쉬우므로, 필드영역(8)내의 배리어층(5)과 Cu 재료(7)가 제거되어, 피처내에는 Cu재료(7)만이 남는다. 이들 제거공정은 매우 고가로 알려져 있다.
따라서, 기판상의 작은 피처의 상향식 충전(filling)을 수행하는 도금기술 및 Cu 도금화학제의 개발에 더 많은 관심을 갖게 되었다. 이것은 상기 언급된 바와 같이, 상향식 충전의 부족은 작은 피처내의 결함을 유발할 수 있기 때문에 필요하다. 이들 개발노력의 일부로, 작은 피처의 충전상태는 화학제용액뿐 아니라 전착에 사용된 전원의 종류에도 영향을 받지 않는다는 것을 발견하였다.
최근의 연구는 작은 비아속으로 결함없는 Cu를 퇴적시키는 펄스 또는 펄스리버스 도금방법(예를 들어, 미국특허 제 5,972,192호(Dubin 외, 1999년 10월 26일 발행))및 Gandikota 등이 저술한 "Extension of copper Plating to 0.13㎛ Nodes by Pulse-Modulated Plating", Procedings of International Interconnect Technology Conference, 239-241페이지, 6월 5-7, 2000년)을 이용하는 것이 바람직하다고 제시하고 있다. 펄스리버스 도금공정에서, 음극의 DC전압이라기 보다는 음극전압 펄스가 기판면에 인가된다. 음극펄스 중의 단기간 도금의 후에, 퇴전된 물질로부터 전기화학적 에칭을 유발하는 명백한 기간동안 전압의 극성이 반전된다. 그런 후, 작은 피처가 양질의 Cu로 채워질 때까지 도금 및 에칭사이클이 반복된다.최근의 연구(예를 들어, C.H.Hsieh 등, "Film Properties and Surface Profile after Gap Fill of Electrochemically Deposited Cu Films by DC and Pulse Reverse Process", Proceedings of the International Interconnect Technology Conference, 182-184 페이지, 6월 5-7, 2000년)는, DC공정이 사용될 때에는 비아의 충전이 첨가제의 확산에 의하여 주로 제어되는 반면, 펄스리버스공정이 사용될 때에는 추가흡착에 의하여 주로 제어된다고 제안한다.
상술된 바와 같이, 반도체산업에서의 관심은 Cu로 반도체웨이퍼상의 다양한 피처를 채우는 것에 집중되어 있다. DC와 펄스전원 모두가 이들 Cu 막의 퇴적에 사용되어 왔다. 작은 피처안으로 Cu 성분을 채우면 사용된 전원의 종류의 강한 기능이 발견되었다. 도금용액첨가제의 정확한 역할 및 인가된 전압파형과의 상호작용이 쉽게 이해되지 않더라도, 확산공정 및 첨가제흡착의 키네틱은 금속을 평탄하지 않은 기판면상에 퇴적시키는 방법에 영향을 주는 것은 분명하다.
상기 언급된 바와 같이, 특별한 욕배합 및 펄스도금공정은 작은 피처의 상향식 충전을 얻기 위하여 개발되었다. 하지만, 이들 기술은 큰 피처를 채울때에는 효과적이지 않다는 것을 발견하였다. 큰 피처에서, 첨가제는 그것들 안팎으로 자유로이 확산할 수 있다. 통상적으로 사용되는 염화물이온, 촉진제 및 억제제/작용억제제를 함유하는 첨가제계와 연계하여 표준펄스도금기술을 사용하면, 피처의 폭이 그 깊이보다 상당히 큰 경우에 피처의 저부면으로부터의 가속된 성장을 수행하지 않는다. 이러한 피처내의 Cu의 성장은 일정하며, 큰 피처의 저면부상에 퇴적된 막투께는 필드영역상에 퇴적된 두께와 거의 동일하다.
기판상의 크고 작은 피처에서 가속된 상향식 도금을 달성하기 위한 장치 및 방법은 도 3에 예시된 바와 같이 일반적으로 평탄한 Cu 퇴적물을 구성하기 때문에, 이러한 처리는 처리효율 및 비용면에서 매우 귀중하다. 이 예시에서, 필드영역(8) 위의 Cu 두께(t5)는 도 2c에 도시된 종래의 경우보다 작으며, 단차높이(s2)는 훨씬 더 작다. 도 3에서의 보다 얇은 Cu층을 CMP 또는 다른 방법으로 제거하면 더욱 쉬우며, 비용절감이 절감된다는 것이 중요하다.
그 밖의 것들은 이전에 도 3에 도시된 바와 같은 도금된 Cu 구조의 흡인되는 피처를 상기하였다. 예를 들어, PCT 출원("Electroplated Interconnection Structures on Integrated Circuit Chips", WO 98/27585호, 6월 25일, 1998년)에서, International Business Machines Corporation의 연구원은 도금이 종래의 도금셀에서 수행될 경우 서술된 처리공정은 미크론 이하의 크기의 공동만이 탁월한 충전을 발생한다고 설명한다. 하지만, Aigo가 쓴 미국특허 제 4,339,319호(1982년 7월 13일 발행)에서 서술된 바와 같은 컵도금셀이 사용될 경우 또다른 이점은 실현될 수 있다. 또한, 컵도금셀내의 도금시에 전해질의 매니스커스(meniscus)와 접촉하여 기판면이 잡혀 있는 경우, 매우 상이한 폭의 공동은 도 3에 도시된 것과 유사한 구조를 구성하는 동일한 속도로 신속하게 채워질 수 있다. 또한, PCT출원에는, 매니스커스 도급접근법의 우수한 성능은 기액(air-liquid) 인터페이스에서 표면활성 첨가제분자의 보다 높은 농도로 인한 것이라고 언급되어 있다.
"Method and apparatus for electrochemical deposition"이라는 명칭의, 본 발명의 양수인에 의하여 통상적으로 소유된, 계류중인 미국특허 일련번호 제09/201,928호에서는, 도전재가 퇴적된 패드로 필드영역을 폴리싱하여 필드영역상의 퇴적을 최소화하면서 기판면상의 공동속으로 도전재의 퇴적을 달성시키는 기술이 개시되어 있다. 본 출원서의 도금전해질은 다공의 패드 또는 패드내의 거칠거칠한 부분을 통하여 패드와 기판면 사이의 작은 갭으로 공급된다.
도 4는 반도체웨이퍼상에 평면 또는 거의 평면의 Cu퇴적에 사용될 수 있는 전기화학 기계적 퇴적 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 캐리어헤드(10)는 반도체웨이퍼(16)를 잡아주고 웨이퍼의 도전부에 연결된 전기리드(electrical lead)(17)를 제공한다. 상기 헤드(10)는 제1축선(10b)을 중심으로 시계 또는 반시계방향으로 회전되고 x,y,z 방향으로 이동할 수 있다. 패드(18)는 양극조립체(19)의 최상부에 제공되고 상기 패드(18)는 웨이퍼(16)와 마주한다. 도금재료를 함유한 전해질(20)은 양극조립체(19)를 사용하여 웨이퍼(61) 표면에 도포된다. 전해질(20)은 웨이퍼(16)의 표면과 물리적으로 접촉하는 패드(18)의 구멍/개구부를 통해 흐를 수 있다. 그 다음, 전해질(20)은 웨이퍼(16)와 패드 사이의 좁은 갭내를 흐르다 결국에는 클리닝/필터링/리퍼비싱(refurbishing)후에 재순환되도록(도시 안됨) 패드(18)의 에지를 거쳐 챔버(22)내로 흐른다. 제2전기리드(24)는 양극조립체(19)에 연결된다. 여기서는 음극웨이퍼(16)와 양극조립체(19)에 전위를 제공하는 여느 공지된 방법이 사용될 수 있다.
또한, 양극조립체(19)는 제어된 속도로, 제2축선(10c)을 중심으로 시계 또는 반시계의 두 방향으로 회전될 수 있다. 또한, 축선(10b, 10c)은 실질적으로 서로 평행하다는 것을 이해해야 한다. 웨이퍼(16)와 패드(18) 사이의 갭은 z방향으로 캐리어헤드(10)를 움직임으로써 조정될 수 있다. 웨이퍼(16)표면 및 패드(18)가 접촉상태에 있는 경우, 상기 두 표면상에 가해지는 압력 또한 조정될 수 있다. "Pad Designs and Sructures for a Versatile Materials Processing Apparatus"란 제목으로 2000년 2월 23일에 출원된, 계류중인 미국특허출원 번호 09/511,278은, 웨이퍼표면으로 전해질이 통과해 흐르는 패드(8) 구멍의 다양한 형상 및 형태를 기술하고 있다.
작업시, 전기리드(17)에서 웨이퍼(16)와 전기리드(24)에서 양극조립체(19) 사이에는 전위가 가해져 웨이퍼(16)표면을 양극조립체(19)보다 네거티브하게 만든다. 전해질(20)은 양극조립체(19)에 인접하게 위치한 저장실(도시 안됨)로부터 패드(18)로 도입될 수 있다. 양극조립체(19)의 내부에는, 함께 패드(18)와 웨이퍼(16) 사이의 갭으로 전해질(20)이 이송될 통도를 제공하는 구멍 및 인채널(in-channel)이 만들어질 수 있다.
전위를 가하면, Cu가 전해질로 부터 웨이퍼(16)표면상에 도금된다. 웨이퍼(16)표면에 대해 제어된 압력으로 가압되는 이동패드(18)는 상기 웨이퍼(16)표면의 소정 부분위에서의 Cu의 축적을 최소화하여 상기 웨이퍼(16)표면을 폴리싱한다.
패드는, 전기장은 그를 통과할 수 있으나 양극조립체(19)와 음극웨이퍼(16)간의 단락은 방지될 수 있도록 부도체이고 경질이며 다공성 또는 구멍가공된 형태의 재료인 것이 바람직하다. 패드(18)와 음극웨이퍼(16) 사이의 간격 또는 갭은 1 미크론 미만에서부터 2mm까지의 범위에 속할 수 있다. 패드(18)와 웨이퍼(16)의 직경 또는 단면길이는 대략 5mm에서 300mm의 범위에 속할 수 있다. 웨이퍼(16)의 직경이 커질 수록, 패드의(18)의 직경도 커진다.
본 발명은 일반적으로 반도체도금방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 작업물의 공동부내의 도전재의 도금을 향상시키는 외부 영향을 이용하여 작업대상물의 최상부상에 흡착된 첨가제와 작업대상물의 공동부내에 흡착된 첨가제 사이의 차이를 형성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 절연층 및 그 위에 형성된 다양한 피처를 갖는 기판 단면의 사시도,
도 2a 내지 도 2c는 도 1의 기판상에 도전재료를 퇴적시키는 종래 방법의 단면도,
도 3은 다른 종래방법에 따라 도전재료를 퇴적시킨 기판의 단면도,
도 4는 전기화학 기계적 퇴적장치의 예시도,
도 5는 양극, 음극 및 전해질을 포함하는 종래의 도금셀을 예시하고 있는 도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장치의 부분도,
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마스크 펄스 도금법(mask pulsed plating method)을 예시하고 있는 도,
도 7e는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 7a 내지 도 7d에 대응하는 그래프,
도 8은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 장치의 사시도,
도 9는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 장치의 사시도,
도 10은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 장치의 측면도이다.
본 발명의 목적은 기판표면에 도전재료를 매우 바람직한 방식으로 도금하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 종래기술의 방법 및 장치에 비해 저비용으로 우수한 품질을 제공하는, 보다 효율적인 방식으로 기판표면의 작고 큰 모든 피처에 도전재료를 도금하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 한개 이상의 개구부를 갖는 마스크를 사용하여 기판 표면의 작고 큰 피처에 도전재료를 도금하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기판표면에 대한 마스크 개구부의 이동으로 인하여 기판표면에서 전력이 국부적으로 펄싱되는 동안 작고 큰 피처에 도전재료를 도금하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 이미 가공물의 최상부의 표면부상으로 흡착된 첨가제를 제거하여 이미 흡착된 첨가제가 제거되지 않은 가공물의 캐비티 피처 표면부상에서의 도전재료의 도금성을 개선하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 가공물 캐비티부의 도전재료의 도금성을 개선하기 위하여 가공물 최상부면에서 흡착된 첨가제와 가공물의 캐비티부내에 흡착된 첨가제간의 차를 발생시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 가공물에 대해 이격되어 배치된 마스크를 사용하여 이미 가공물의 최상부면 부분상으로 흡착된 첨가제를 주기적으로 제거한 다음, 더이상 가공물의 어떤 지점과도 접촉하지 않는 마스크를 이용하여 도전재료를 가공물의 캐비티 피처 표면부상에 도금시켜 캐비티부내에서 가공물 최상부면에서의 어떠한 도금보다도 높은 정도의 도금이 수행되도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 가공물표면에는 힘이 가해지지 않는 기간동안 가공물에 대하여 이격되어 배치된 마스크를 사용하여 이미 가공물의 최상부면 부분상으로 흡착된 첨가제를 제거한 다음 상기 가공물상에 도전재료를 도금하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 가공물과 직접적인 물리적 접촉이 없는 외부적 영향을 이용하여 가공물의 캐비티부에 대한 도전재료의 도금성을 개선시키기 위하여 가공물 최상부면에 흡착된 첨가제와 캐비티부내에 흡착된 첨가제간에 차를 발생시키는 것이다.
상기한 본 발명의 목적들은, 특히 선택된 하나 또는 조합으로 가공물표면에 도전재료를 도금시키는 장치 및 방법을 제공하는 본 발명에 의하여 성취된다.
상기 방법의 일 형태에 있어서, 첨가제가 가공물의 캐비티부 및 최상부상으로 흡착되도록 적어도 일 첨가제를 포함하는 전해액이 가공물위에 도포된다. 최상부면으로 흡착된 첨가제가 제거되고 상기 첨가제가 상기 최상부면으로 완전히 재흡착되기 전에 도전재료를 도금시킴으로써 최상부면에 비해 캐비티부가 더욱 도금될 수 있는 외부의 영향이 가해진다.
상기 방법의 일 형태에 있어서, 첨가제가 가공물의 캐비티부 및 최상부로 흡착되도록 적어도 일 첨가제를 포함하는 전해액이 가공물위에 도포된다. 캐비티부에비해 최상부로 흡착되는 첨가제의 양의 차이가 얻어지도록 외부의 영향이 가해진다. 상기의 차가 여전히 존재하는 가운데 도금을 수행함으로써 최상부에 비해 캐비티부가 더욱 도금될 수 있다.
상기 장치의 일 형태에 있어서, 애드와 가공물 사이에 배치되고 가공물에 대하여 이동가능한 마스크는 가공물의 최상부를 물리적으로 스위핑함으로써 그 위로 흡착되는 첨가제를 줄여주는 한편 캐비티부로 흡착되는 첨가제를 유지시켜준다. 그와 가공물 사이에 전기장을 생성시키는 것을 돕는 양극은 가공물위에 배치되는 전해질내의 도전체의 도금을 촉진시키는데 사용된다.
상기 장치의 다른 형태에 있어서, 마스크는 전기장이 존재하는 곳의 형성을 돕는데 사용되는 개방된 영역을 포함하여 가공물상에서 일어나는 도금을 보다 잘 제어되도록 한다.
상기 방법의 다른 형태에 있어서, 첨가제가 가공물의 캐비티부와 최상부상으로 흡착되도록 적어도 일 첨가제를 포함하고 있는 전해액이 가공물위에 도포된다. 최상부면으로 흡착되는 첨가제가 제거되거나, 그렇지 않을 경우 가공물의 캐비티표면의 첨가제에 대하여 변하도록 가공물과 마스크가 서로에 대해 움직이는 동안 상기 가공물의 최상부면과 인접하지만 접촉하지는 않는 이격된 관계로 되어 있는 마스크를 사용하여 외부의 영향이 가해진다. 결과적으로 상기 첨가제가 최상부로 완전히 재흡착되기 전에 도전재료의 도금의 이루어진다.
이제, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다. 본 발명의 발명인들은 기판표면에 도전재료를 마스크펄스(mask-pulse) 도금시킴으로써, 그 안의 다양한 피처에 보다 바람직하고 높은 품질의 도전재료를 퇴적시킬 수 있다는 것을 발견했다.
본 발명은 반도체기판, 편평한 패널, 마그네틱 필름 헤드, 패키징 기판 등과같은 소정의 기판에 사용될 수 있다. 또한, 시간, 압력, 마스크 디자인 등과 같은 특정 처리변수들을 제공하며, 상기 변수들은 제한적이라기 보다는 예시를 위한 것들이다.
본 명세서에서 설명되는 도금법은 소위 "마스크-펄스(mask-pulsed)" 도금이라 칭한다. 본 발명은 간헐적으로 마스크를 기판표면과 접촉하도록 이동시키고 양극과 기판사이에 전력을 인가함으로써 상기 기판상에 도전재료를 마스크 펄스 도금하기 위한 방법 및 장치를 설명하고 있으며, 상기 마스크는 양극과 기판 사이에 자리한다. 또한, 본 발명은 기판표면의 다양한 피처내로 도전재료를 전착시키는 정도를 개선시키는 신규한 도금방법 및 장치에 관한 것이다.
도 5는 양극(31), 음극(32) 및 전해질(33)을 내포하는 도금셀(30)을 예시하고 있다. 상기 도금셀(30)은 종래의 셀이며 본 발명에서 사용되는 도금셀의 정확한 구조는 변경가능하다는 점에 유의해야 한다. 본 명세서에서 제공되는 예들 중에서 음극(32)은 그 최상부면에 다양한 피처를 갖는 웨이퍼(기판)이다. DC 또는 펄스 전압이 웨이퍼(32)와 양극(31) 사이에 가해지는 경우, 전해질(33)로부터의 Cu가 상술된 바와 같이 웨이퍼(32)상에 퇴적된다. DC 또는 펄스 파워간의 차는 동일 피처내에 충전되는 Cu의 품질을 결정한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 있다. 본 발명에서, 마스크(40)는 음극웨이퍼(32)에 밀접하게 위치하며, 이 경우 상기 마스크(40)는 전해질(33)이 웨이퍼(32)의 단면과 물리적으로 접촉하는 개구부(42)를 포함한다. 도 6은 이해와 설명을 쉽게하기 위해 전기접속부, 양극 및 전해질(33)을 함유한 도금셀을 예시하고 있지 않다. 음극 웨이퍼(32)와 양극 사이에 적절한 전압이 가해질 경우, 개구부(42)는 전해질(33)로부터의 Cu가 개구부(42) 바로 아래의 기판(32) 표면상에 도금되도록 한다. 마스크(40)가 음극웨이퍼(32)와 물리적으로 접촉하게 될 경우, 개구부(42) 바로 밑의 기판 영역의 도금은 크게 제한 받을 것이다. 마스크(40)가 화살표(43)로 표시된 바와 같이 수평운동(side to side motion)할 경우, 웨이퍼표면상의 소정 섹션을 통과하는 전류가 변화할 것이다. 이에 대해서는 추후에 보다 자세히 논의하기로 하다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마스크 펄스도금법을 예시하고 있다. 마스크(40)는 음극웨이퍼(32)에 대하여 좌측으로 이동한다(또는 대안적으로, 웨이퍼(32)가 우측으로 이동하거나 마스크(40)와 웨이퍼(32) 둘 모두가 서로에 대하여 이동할 수도 있다). 도 7a에서, 시각 t=t1일 때, 웨이퍼(32) 표면상의 섹션(45)은 전기적으로 절연된 마스크(40) 아래에 위치하고, 전해질에 직접 노출되지 않는다. 따라서, t=t1일 때의 섹션(45)의 도금전류는 도 7e의 그래프에 도시된 바와 같이 매우 작거나 거의 제로에 가깝다. 도 7e는 섹션(45)에서의 시각에 대한 퇴적/도금 전류를 나타낸 그래프이다.
도 7b에서, 개구부(42)가 섹션(45) 위에 오도록 마스크(40) 및/또는 웨이퍼(32)가 이동할 때, 시각 t=t2에서의 섹션(45)에서의 도금전류는 개구부(42)와 섹션(45)이 정렬될 때 급격히 증가한다. 도 7c에서, 높은 전류는 t=t3가 될 때까지 계속 유지된다. 이후에, 도 7d에 도시된 바와 같이 섹션(45)이 마스크(40)의 비개방부 아래에 재배치되면, 전류밀도는 다시 매우 작거나 거의 제로에 가까워진다.
도 7e를 다시 참조하면, 시간 Δt(T2와 T3사이의 시간)는 마스크(40)의 속도 및 개구부(42)의 크기의 함수이다. 또한, 마스크(40)가 웨이퍼(32)에 대하여 빠르게 이동한다면 Δt는 작은 값일 것이다. 또한, 마스크(40)에 복수의 개구부가 존재하거나, 마스크(40)가 전후로 이동한다면, 해당 전류 대 시각 좌표(plot)는 복수의 펄스로 구성될 것이다. 마스크(40)상의 개구부의 크기나 기판과 마스크의 상대속도를 제어함으로써, 기판상의 소정 섹션에서의 전류펄스의 형상, 지속시간 및 반복률이 제어될 수 있다.
상기 예시로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 도금기술을 위해 DC 전원이 사용될 수 있다. 웨이퍼(32)와 물리적으로 접촉하는 솔리드 절연 마스크(40)를 이동시킴으로써, 웨이퍼표면상의 소정 섹션이 급격하고 짧게 전해질 및 인가된 도금전류에 노출될 수 있다. 이는 상술된 종래기술과는 상당히 다르다. 예를 들어, 본 발명에서는, 웨이퍼표면의 소정 섹션에는 실질적으로 전해질이 없다. 상기 섹션이 전해질에 노출되는 동시에 전류의 펄스가 가해지는 경우에만 상기 전해질이 웨이퍼의 섹션에 가해진다.
전류 마스크 펄스 도금법이 첨가제가 없는 단순한 금속 퇴적 전해질(예를 들어, 반응억제제(inhibitors) 및 반응촉진제(acclerators))과 함께 사용되는 경우에는, 종래의 도금과 매우 다른 결과는 기대할 수 없다. 이는 마스크(40)의 개구부(42)의 크기가 웨이퍼(32)표면의 피처크기보다 상당히 더 크기 때문이다. 따라서, 섹션이 개구부(42)를 통해 전해질에 노출될 경우, 보통의 도금이 개시될 것이다. 하지만, 극성화(polarization)에 영향을 주는 첨가제가 더해질 경우, 마스크 펄스도금법은 종래의 펄스 도금기술에서는 존재하지 않는 이점을 제공할 수 있다.
예를 들어, 종래의 용액/화학제(Cu 황산염, 물, 황산 및 염화이온)을 포함하는 Cu도금조 및 첨가제 A를 고려해볼 수 있다. 첨가제 A는 그것이 웨이퍼표면에 흡착될 경우 퇴적을 개선시킨다. 상기 전해질이 도 5에 도시한 것과 같은 종래의 도금셀에 사용될 경우, 웨이퍼(32)의 전체표면은 전해질 및 첨가제 A에 노출될 것이다. 큰 피처의 저부면뿐 아니라 웨이퍼표면상의 필드영역 또한 마찬 첨가제 A를 흡착하고 대등한 정도로 상기 표면상에서 도금이 시작된다.
하지만, 상기 마스크 펄스 도금기술이 동일한 전해질과 함께 사용된다면, 마스크가 이들 상기 영역과 물리적으로 접촉하기 때문에, 필드영역으로부터 첨가제 A를 제거해낼 것이다. 하지만, 작고 큰 피처 모두는 상기 피처들이 마스크와 직접적으로 물리적인 접촉을 하지는 않기 때문에, 흡착된 첨가제 A를 여전히 포함할 것이다. 웨이퍼의 섹션이 전해질에 갑자기 노출될 경우, 이미 흡착된 첨가제 A를 갖는 피처의 저부 및 측면은 필드영역보다 높은 정도로 즉시 도금을 개시할 것이다. 시간 Δt가 첨가제 A이 자체적으로 기판표면에 부착되는데 소요되는 흡착시간보다 작다면, 인가되는 도금전류는 우선적으로 피처를 통해 흘러 충전됨으로써 필드영역상의 퇴적률에 대해 상기 피처내의 퇴적률을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 마스크-펄스도금방법은 기판표면의 다양한 피처들에 향상된 도금을 달성하기 위하여 다양한 추가 응답시간들 간의 차이를 이용한다. 상기 메카니즘은 피처내부의 지역들과는 물리적으로 접촉하지 않는 마스크에 의한 기판(필드지역)의 최상면의 "스위핑(sweeping)"과 관련된다. 필드지역의 스위핑은 씻어진 지역 및 피처내부에 있는 지역내의 흡착종의 농도간의 차이를 규정한다. 표면이 전해질 및 전기장에 갑자기 도출되면, 흡착종을 가지고 있는 피처는 필드지역으로부터 대부분의 도금전류를 끌어당긴다.
본 방법은 다수의 첨가물을 사용하여 고르게 잘 작업된다. 예를 들어, 도금액이 반응억제제(B)와 반응촉진제(C)를 포함하고, 상기 반응억제제의 흡착 키네틱이 반응촉진제의 흡착 키네틱보다 훨씬 크다면, 이하의 메카니즘은 마스크 펄스 도금방법에 사용될 수 있다. 반응억제제(B)와 반응촉진제(C) 양자 모두는 기판의 필드지역을 마스크에 의하여 부분적으로 또는 전체적으로 씻어낼 것이다. 그러나, 양자 모두의 종은 피처에 여전히 존재할 것이다. 기판이 전해질 및 전기장에 노출되면, 반응억제제(B)는 도금전류에 대하여 고저항경로를 발생시키는 필드지역상으로 쉽게 흡착된다. 피처내부에 이미 존재하는 반응촉진제(C)는 이들 지역에서 반응억제제의 작용을 보상하고 상기 전류는 이들 피처를 쉽게 통과할 수 있다. 따라서, 반응촉진제(C)가 필드지역상으로 알맞게 흡착될 때까지는, 피처내부의 막성장속도가 더 높아질 것이다.
반응억제제(D)가 강한 흡착 특성을 갖고, 반응촉진제(E)가 약한 흡착 특성을 갖는 여타의 화학반응에서도 상기와 동일한 결과를 기대할 수 있다. 이 경우에, 마스크는 약하게 결합된 반응촉진제(E)를 필드지역으로부터 쉽게 제거할 수 있는 한편, 피처내 표면에 부착된 반응촉진제(E)는 남아있게 된다. 전해질 및 전기장에 노출되면, 반응촉진제(E)가 필드지역상으로 다시 흡착되기 시작할 때까지는 도금전류가 우선적으로 피처를 통과한다.
상술된 설명은 본 발명에 관련된 메카니즘의 일예일 뿐, 본 발명을 제한하지는 않음을 유의하여야 한다. 본 발명은 다양한 전해질 첨가물의 흡착/탈리 키네틱 간의 차를 이용한다. 본 발명은 1이상의 첨가 종으로 되어 있고, 이미 전체적으로 또는 부분적으로 청소되어 있는 기판표면의 특정 부분에 용액 및 전력을 갑자기 또는 동시에 인가하여 이를 달성한다.
도 6에 도시된 도금시스템의 지오메트리는 매우 간략히 도시되었다. 본 발명을 실시하는데 사용될 수 있는 많은 가능한 설계가 있다. 본 발명의 다소 중요한 형태는 이하에 설명되는 바와 같다.
(1) 평탄한 웨이퍼를 사용할 때 마스크가 평평할 필요가 있다. 마스크는 절연 리지드재료로 만들어져야 하고, 웨이퍼와 마주하는 표면은 경질일 수 있으며, 심지어는 첨가물을 더 효과적으로 "스윕"할 수 있도록 연마재를 포함할 수 있다.
(2) 웨이퍼와 마스크간의 상대이동이 있어야 한다. 웨이퍼, 마스크 또는 양자 모두는 선형 또는 궤도 또는 그 조합으로 이동될 수도 있다.
(3) 마스크와 웨이퍼표면간에는 실질적으로 전해질이 없어야 한다. 웨이퍼표면은 마스크내의 개구부를 통해서만 전해질에 노출되어야 한다.
(4) 마스크내의 개구부의 크기 및 마스크와 웨이퍼간의 상대이동의 속도는 웨이퍼상의 부분이 일시적으로만, 일반적으로 2초미만으로 노출될 수 있도록 해야 하며, 1초미만 예를 들어, 10 내지 500 msec인 것이 바람직하다. 시간간격은 사용되는 첨가물의 흡착특성에 따라 조정되어야 한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 장치의 사시도를 나타낸다. 도 8에서, 마스크(80) 및 전해질채널판(300)은 양극조립체(90)상에 장착된다. 전해질(100)은 종래의 펌핑시스템(도시되지 않음)에 의하여 양극조립체(90)에 공급된다. 전해질(100)은 홀(210)을 통하여 채널판(300)내의 채널(310)안으로 펌핑된다. 작동시, 기판/음극은 마스크(80)의 최상면을 향하도록 위치되고, 기판 및/또는 마스크(80)는 회전된다. 기판은 0.01 내지 0.5 psi 범위의 압력에서 마스크(80)에 대하여 떠밀린다. 더 높은 압력이 사용될 수도 있지만, 필요하지 않을 것이다. 마스크(80)가 사용되면, 전체 양극조립체(90)가 마찬가지로 회전될 수 있다. 음극전압은 양극조립체(90)내부에 위치된 양극(도시되지 않음)에 대하여 기판(도시되지 않음)에 인가된다. 채널(310)을 통과하는 전해질(100)은 마스크(80)내의 개구부(250)를 통하여 웨이퍼표면과 물리적으로 접촉한다. 전해질(100)은 필터링되어 재순환하는 블리딩 홀(320)로부터 연속적으로 배출된다. 거의 없지만, 어떠한 전해질이 실제로 마스크(80)와 웨이퍼표면사이의 계면으로 흘러든다면, 이것은 작동시의 인접접촉의 경우이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 장치의 사시도를 나타낸다. 도 9의 장치는 홀(510) 및 채널판(600)을 제외하고는, 도 8의 장치와 유사하다. 채널판(600)은 상이한 형상의 채널(610)을 포함하며, 이는 마스크(80)의 개구부(250)에 시리얼방식으로 전해질(100)을 분배하도록 사용된다.
도 10은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 측면도를 나타내는 도면이다.또 다른 실시예에서, 도 10은 양극조립체(90)의 최상부상에 존재하는 저장소(110)로 들어오는 전해질(100)을 도시한다. 전해질(100)은 마스크(80)내의 홀(250)을 통하여 웨이퍼(350)의 표면과 접촉한다. 전해질은 블리딩 홀(200)을 통하여 저장소(100)로부터 배출될 수 있다.
본 발명에 사용되는 전원장치는 펄스 또는 DC전원일 수 있지만, DC전원인 것이 바람직하다. 전원은 전류제어모드 또는 전압제어모드 즉, 일정하게 인가되는 전류 또는 일정하게 유지되는 전압을 유지하는데 사용될 수 있다. 전류제어모드를 사용하는 경우에, 마스크내의 개구부의 크기는 피처의 부분 뿐만 아니라, 필드지역의 부분을 동시에 덮도록 충분히 큰 것이 중요하다. 달리 말하면, 웨이퍼표면이 개구부를 통하여 전해질에 노출될 때, 주어진 시간에 필드지역만 전해질에 노출되서는 안된다. 예를 들어, 개구부가 매우 작거나 웨이퍼표면상의 피처의 개수가 적으면(저밀도 피처), 필드지역이 전해질에 노출된다. 이 경우에, 전원은 고정전류를 인가하기 때문에, 모든 전류가 필드지역을 통과할 것이고, Cu가 필드지역에 걸쳐 고르게 도금될 것이다. 필드지역 및 피처 모두가 동시에 노출되면, 전류가 피처를 우선적으로 통과할 것이며, 필드지역보다 피처로 더 많은 Cu가 도금될 것이다. 일부 홀을 통하여 두 지역(필드지역 및 피처) 모두가 항상 동시에 노출되도록 마스크의 개구부의 개수를 증가시키면, 이러한 상태가 보증될 수 있다.
일정한 전압전원이 사용되면, 웨이퍼표면상의 저항에 따라 전류가 자동으로 조정된다. 따라서, 마스크홀이 웨이퍼의 필드지역에만 노출되면, 더 적은 전류가 그 표면에 공급되며, 도금양이 더 적어진다. 피처가 용액에 노출되면, 더 많은 전류가 피처상에 흐르고, 따라서 피처가 우선적으로 도금된다. 따라서, 저밀도피처의 웨이퍼가 코팅되고 및/또는 마스크의 홀의 개수가 제한되어 있는 경우에, 전원의 전압제어모드를 사용하는 것이 더욱 적절하다.
본 발명은 작은 피처와 큰 피처 모두를 채우는데 사용될 수 있다. 그러나, 시리얼 공정이 이용될 수도 있다. 이러한 접근법에는, 2가지 처리단계가 있다. 제1단계시에, 마스크는 마스크와 웨이퍼표면 사이에 충분한 양의 도금액을 지급하면서 웨이퍼표면으로부터 멀리 당겨진다. 이 위치에서, 시스템은 종래의 도금셀과 동일하게 작용한다. 도금액내의 첨가제의 도움에 의하여, 이 단계에서 작은 피처가 채워지고, 도 2b에 도시된 바와 같은 상태가 발생한다. 상기 제1단계에서, 마스크 및 기판은 균일한 퇴적을 위하여 서로에 대하여 이동된다. 그런 다음, 마스크상의 홀/개구부를 제외하고, 마스크는 웨이퍼/마스크 계면으로부터 용액을 스퀴징하면서 표면과 접촉을 이룬다. 상술된 바와 같이 마스크 펄스 도금은 우선적으로 더 큰 피처를 채우기 시작한다. 마스크 펄스 도금기술에서, 마스크홀/개구부가 위치되는 곳을 제외하고, 마스크와 웨이퍼표면 사이에는 실질적으로 도금액이 없다는 것에 유의하여야 한다.
도전재로 구리 및 구리의 합금을 이용함과 동시에, 구리합금, 철, 니켈, 크롬, 인듐, 납, 주석, 납-주석 합금, 무연 땜납 합금, 은, 아연, 카드뮴, 루테늄, 이들의 합금들이 본 발명에 사용될 수 있다. 본 발명은 고성능 제조(fabrication of high performance) 및 매우 신뢰할 수 있는 칩배선, 패키징, 마그네틱, 평판 및 옵토-전자 응용에 특히 적합하다.
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본 발명의 또 다른 실시형태에서, "마스크-펄스(mask-pulse)" 도금은 기판의 공동면상의 첨가제에 대하여 기판의 상부면 위로 흡착된 첨가제를 제거하거나 변화시키는 외부영향 창출함으로써, 기판 위로 도전재료를 마스크-펄스 도금하는 방법 및 장치를 서술한다. 상기 외부영향은 바람직한 실시예에서 서술된 바와 같이, 기판 표면에 근접하지만 접촉하지는 않는 이격 관계로 배치된 마스크를 단속적으로 이동시키고 양극과 기판의 사이에 마스크를 위치시킨 채 양극과 기판 사이에 전력을 인가함으로써 창출될 수 있다.
도 5는 양극(31), 음극(32) 및 전해질(33)을 가진 도금 셀(30)을 도시한다. 도금 셀(30)은 종래의 셀이며 본 발명에서 사용되는 도금 셀의 정확한 기하학적 모양은 일정치 않을 수 있다. 전해질(33)은 음극(32)의 상부면과 첩촉하여 있다. 여기에 제공된 예시에서의 음극(32)은 다양한 모습의 상부면을 가지는 웨이퍼(기판)이다. 웨이퍼(32)와 양극(31)의 사이에 DC 전압 또는 펄스전압이 인가되면, 전해질(33)로부터의 Cu가 상술한 바와 같이 웨이퍼(32)상에 퇴적된다. DC 또는 펄스 전력간의 차이는 작은 피처내에 채워지는 Cu의 품질을 결정한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다. 본 발명에서, 마스크(40)는 통상 0.75㎜ 이하, 바람직하게는 0.1 내지 0.5㎜를 두고 음극 웨이퍼(32)에 가까이 인접하여 위치되며, 상대 운동은 바람직하게는 1 내지 100㎝/s 의 속도이다. 마스크(40)는 개구(42)를 포함하여 상기 개구를 통해 전해질(33)이 이동하게 할 수도 있고, 또는 개구는 없지만 하기 서술되는 바와 같이 기판의 상부면상의 첨가제와기판의 공동부간의 차이를 생성할 수 있는 형상을 가진다. 마스크는 통상 편평하며 짜임새 있는 표면을 가질수도 있어서 마이크로 스케일 수준에서는 거칠 수도 있다. 이해와 설명을 돕기 위해서, 도 6은 전기 접속, 양극 및, 전해질(33)을 가진 도금 셀은 도시하지 않는다. 음극 웨이퍼(32)와 양극의 사이에 적절한 전압을 인가하면, 개구(42)는 전해질(33)로부터의 Cu가, 개구 아래에 있지 않는 영역에서 생길 수 있는 도금보다 더 많은 양으로, 개구(42) 아래의 기판(32)의 표면 위로 도금되게 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상술한 바와 같은 마스크가 외부영향을 창출할 때 작업물 표면에 가까이 인접하여 오도록 사용된다. 따라서 상부면 위로 흡착된 첨가제가 제거되거나 그렇지 않으면 작업물의 공동면상의 첨가제에 대하여 변화되도록 마스크를 사용하여 외부영향이 적용된다. 마스크는 통상 1 내지 5초 동안, 또는 첨가제의 차이로부터 유래하는 상부면과 공동면의 저항간의 차이가 생길 때까지, 상술한 바와 같이 웨이퍼에 가까이 인접하여 적용될 수 있다. 작업물의 상부면 부분상에 있는 첨가제와 작업물의 공동면 부분상의 첨가제간에 상술한 바와 같은 차이가 생긴 후, 마스크는 작업물 표면으로부터 더 멀리, 바람직하게는 0.1㎝ 이상 멀리 이동되며 이후 도금이 시작될 수 있다. 첨가제간 차이가 남아있을 때까지, 도금은 계속될 수 있다. 도금 주기는 첨가제의 흡착속도와 직결된다. 이 시간동안, 차이로 인하여 도금은 작업물의 표면이 아닌 표면상의 피처내에 수행될 것이다. 전해질은 작업물의 전면에 걸쳐 있으므로, 이것은 전류밀도를 낮추고 도금된 층의 두께 균일성을 향상시키는 데 도움을 준다. 마스크를 작업물로부터 더 멀리 이동시키면, 마스크와 작업물의 표면간의 영역에서 전기장선이 휘어져 더 균일한 막을 제공할 수 있다.
충분한 차이가 더이상 존재하지 않게 되면, 마스크는 다시 작업물 표면에 인접하여 이동되고 상술한 바와 같이 외부영향을 창출한다. 이 과정은 소정 두께로 도전재료의 도금이 성취될 때 까지 순환될 수 있다.
본 실시예의 다른 형태에서, 마스크가 작업물의 최상부에 가까이 인접하여 있고 작업물과 마스크가 서로에 대하여 상대 이동하면서 도금이 시작될 수 있으며, 그러면 도금은 마스크가 더이상 작업물의 최상부에 가까이 인접하여 있지 않고 충분한 차이가 존재하는 상태로 계속될 수 있다. 마스크와 작업물이 가까이 인접하여 있을 때에나 그렇지 않을 때에도 도금이 수행되기 때문에, 이것은 공정을 더 빠르게 할 수 있다. 첨가제는 그 용도에 따라 신중히 선택되어야 한다. 특히, 물리적 접촉없이 외부영향에 의하여 제거될 필요가 있는 첨가제 종류는 약한 흡착특성을 가지고 있어서 마스크와 웨이퍼간의 직접 접촉없이도 제거될 수 있는 것이어야 한다.
또 다른 실시예에서는, 도금전류가 첨가제의 흡착특성에 영향을 줄 수 있다는 것에 착안한다. 어떤 첨가제의 경우에, 전류가 흐르는 표면상에 더 강하게 흡착된다. 그러한 경우에, 흡착종은 그 표면에서 전력을 차단하거나 감소시킴으로써(표면에 흐르는 전류를 차단하거나 감소시킴으로써) 흡착되었던 표면으로부터 쉽게 제거될 수 있다. 그러면 결합이 느슨해진 첨가제는 마스크에 의하여 쉽게 제거될 수 있다. 공동부에서는 결합이 느슨해지더라도 첨가제가 외부영향에 의한 영향을 받지않으므로 더 쉽게 머무를 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 마스크가 웨이퍼로부터 멀리 이동되고 계속 가까이 인접하여 있으며 이에 따라 외부영향을 발휘할 수 있는 거리가 증가될 수도 있고, 또는 마스크 이외의 어떤 것으로부터 얻을 수 있는 예를 들어, 웨이퍼의 상부면상의 첨가제를 교반하는 데 사용되는 전해질의 지향성 제트류와 같은 힘을 사용할 수 있다.
이상의 서술내용에서 본 발명의 전체적인 이해를 돕기 위해서 특정 재료, 마스크 디자인, 압력, 화학제, 프로세스 등등 다수의 상세한 항목을 설명하였다. 하지만 당업자라면 본 발명이 상기 특정한 항목에 의지하지 않고도 실시될 수 있음을 인식할 것이다.
이상 다양한 바람직한 실시예를 서술하였지만, 당업자라면 본 발명의 신규한 사상 및 장점을 근본적으로 벗어나지 않으면서 다양한 변형이 있을 수 있음을 쉽게 이해할 것이다.

Claims (123)

  1. 최상부와 공동부를 포함하는 작업물의 도전최상면을 도금하는 방법에 있어서,
    작업물의 도전최상면 위에, 적어도 하나의 첨가제가 그 안에 놓여진 전해액을 가하는 단계로서, 상기 첨가제의 제1부분은 최상부상에 흡착되어지고, 상기 첨가제의 제2부분은 공동부상에 흡착되어지는 것을 특징으로 하는 상기 작업물의 도전최상면 위에 전해액을 가하는 단계;
    상기 최상부에 외부영향(external influence)을 가하는 단계로서, 상기 외부영향은 최상부상에 사전에 흡착된 첨가제의 제1부분의 일부분을 작업물의 최상부로부터 제거하는 것을 특징으로 하는 상기 최상부에 외부영향을 가하는 단계;
    상기 첨가제가 최상부상으로 완전히 재흡착되기 전에, 작업물의 도전최상면을 도금하여, 상기 최상부에 대하여 공동부가 보다 많이 도금이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 상기 작업물의 도전최상면을 도금하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계는, 최상부상에 흡착된 첨가제의 제1부분을 물리적으로 씻어내기 위하여 작업물의 도전최상면 위에 적용되는 가동 마스크를 사용하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계에서의 가동 마스크는 작업물의 최상부와 물리적 접촉을 하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가동 마스크로 외부영향을 가하는 단계는, 도금단계시에 도금전류가 작업물의 영역과 양극간에 존재하도록, 가동 마스크의 개방영역에 정렬되도록 사전에 외부영향을 받도록 된 최상부의 영역을 발생시키는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  5. 제4항에 있어서,
    도금단계시, 제1전류밀도를 갖는 전류펄스는 양극과 작업물의 영역 사이의 가동 마스크의 개방영역내에 형성되고, 상기 제1전류밀도는 가동 마스크에 의하여 커버되는 작업물의 또 다른 영역에 존재하는 제2전류밀도보다 더 큰 것을 특징으로 하는 도금방법.
  6. 제5항에 있어서,
    소정 시간주기에 걸쳐, 복수의 전류펄스들은 양극과 작업물의 상이한 영역들 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  7. 제6항에 있어서,
    함께 합쳐진, 복수의 전류펄스들은 전원에 의하여 제공된 DC 전류와 같은 것을 특징으로 하는 도금방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 도금하는 단계는 도금시에 DC 전력을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 DC 전력을 제공하는 단계는, 도금전류가 실질적으로 일정하게 유지되는 전류제어모드에서 동작하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 DC 전력을 제공하는 단계는, 도금전압이 실질적으로 일정하게 유지되는 전압제어모드에서 동작하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  11. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 첨가제는 반응촉진제(accelerator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  12. 제11항에 있어서,
    도금단계시, 첨가제는 최상부보다 공동부상에 더 많이 흡착되는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 도금하는 단계는, 완전히 제거된 첨가제의 제1부분의 일부분이 재흡착되기 전에만 일어나는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계 및 도금단계들은 반복되는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  15. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 첨가제는, 반응억제제(inhibitor) 및 반응촉진제 모두를 포함하는 복수의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계는, 반응억제제가 반응촉진제보다 더 강한 흡착성을 가지는 결과로, 반응억제제보다 반응촉진제를 더 큰 비율로 제거하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 도금단계는, 완전히 제거된 반응촉진제가 최상부상으로 재흡착되기 전에만 일어나는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계 및 도금단계는 반복되는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계 후에, 상기 반응억제제는 반응촉진제보다 더욱 빠르게 작업물의 최상부상으로 재흡착되는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 도금단계는 반응억제제가 재흡착된 후, 그리고 완전히 제거된 반응촉진제가 최상부상으로 재흡착되기 전에 일어나는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계 및 도금단계는 반복되는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 도금단계는 도금시에 펄스로 된 전력(pulsed power)을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 도금단계는 도금시에 DC 전력을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 도금단계는 구리를 도금하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 도금단계는 구리합금을 도금하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  26. 제1항에 있어서,
    상기 외부영향을 최상부에 가하는 단계는, 최상부와 공동부 사이의 표면저항의 차이(a differential)를 발생시키는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  27. 제1항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계는, 작업물의 도전최상면 위에 적용되는 마스크를 사용하고, 상기 마스크와 작업물간의 상대운동은 최상부상에 흡착된 첨가제의 제1부분의 물리적 스위핑(sweeping)을 발생시켜, 소정 시간주기동안 최상부상에 흡착된 첨가제의 양을 줄일 수 있는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계에서의 가동 마스크는 작업물의 최상부와 물리적 접촉을 하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 가동 마스크로 외부영향을 가하는 단계는, 도금단계시에 도금전류가 작업물의 영역과 양극간에 존재하도록, 가동 마스크의 개방영역에 정렬되도록 사전에 외부영향을 받도록 된 최상부의 영역을 발생시키는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  30. 제1항에 있어서,
    상기 첨가제와 작업물의 표면간의 화학결합(bond)을 느슨하게 하는 것을 도와주는 전해질에 또 다른 첨가제를 첨가하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  31. 최상부와 공동부를 포함하는 작업물의 도전최상면을 도금하는 방법에 있어서,
    작업물의 도전최상면 위에, 적어도 하나의 첨가제가 그 안에 놓여진 전해액을 가하는 단계;
    적어도 하나의 첨가제가 최상부보다는 공동부상에서의 도금을 증진시키는 효과를 생성하기 위하여 상기 최상부에 외부영향을 가하는 단계;
    상기 외부영향을 가하는 단계로부터의 효과가 유지되는 동안, 작업물의 도전최상면을 도금하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계의 효과는, 공동부에 대하여 최상부상에 흡착되는 적어도 하나의 첨가제의 양의 차이를 발생시키는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  33. 제31항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계는, 최상부상에 흡착된 적어도 하나의 첨가제의 제1부분을 물리적으로 씻어내기 위하여, 작업물의 도전최상면 위에 적용되는, 작업물에 대하여 이동가능한 마스크를 사용함으로써, 소정 시간주기동안 상기 최상부상에 흡착된 첨가제의 제1부분의 양을 감소시키는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계에서의 마스크는 작업물의 최상부와 물리적 접촉을 하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 마스크로 외부영향을 가하는 단계는, 도금단계시에 도금전류가 작업물의 영역과 양극간에 존재하도록, 가동 마스크의 개방영역에 정렬되도록 사전에 외부영향을 받도록 된 최상부의 영역을 발생시키는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  36. 제35항에 있어서,
    도금단계시, 제1전류밀도를 갖는 전류펄스는 양극과 작업물의 영역 사이의 가동 마스크의 개방영역내에 형성되고, 상기 제1전류밀도는 가동 마스크에 의하여 커버되는 작업물의 또 다른 영역에 존재하는 제2전류밀도보다 더 큰 것을 특징으로 하는 도금방법.
  37. 제36항에 있어서,
    소정 시간주기에 걸쳐, 복수의 전류펄스들은 양극과 작업물의 상이한 영역들 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  38. 제37항에 있어서,
    함께 합쳐진, 복수의 전류펄스들은 전원에 의하여 제공된 DC 전류와 같은 것을 특징으로 하는 도금방법.
  39. 제35항에 있어서,
    상기 도금하는 단계는 도금시에 DC 전력을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 DC 전력을 제공하는 단계는, 도금전류가 실질적으로 일정하게 유지되는 전류제어모드에서 동작하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  41. 제39항에 있어서,
    상기 DC 전력을 제공하는 단계는, 도금전압이 실질적으로 일정하게 유지되는 전압제어모드에서 동작하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  42. 제31항에 있어서,
    적어도 하나의 첨가제는 반응촉진제를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  43. 제42항에 있어서,
    도금단계시, 첨가제는 최상부보다 공동부상에 더 많이 흡착되는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 도금단계는 상기 효과가 여전히 존재하는 동안 일어나는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 도금단계는 상기 효과가 여전히 존재하는 동안에만 일어나는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  46. 제34항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계의 효과는, 공동부에 대하여 최상부상에 흡착되는 적어도 하나의 첨가제의 양의 차이를 생성시키는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  47. 제46항에 있어서,
    적어도 하나의 첨가제는, 반응억제제 및 반응촉진제 모두를 포함하는 복수의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  48. 제47항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계 후, 상기 차이는 반응억제제가 반응촉진제보다 더 강한 흡착성을 가지는 결과에 따라 존재하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  49. 제47항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계 후, 상기 차이는 반응억제제가 반응촉진제보다 더 빠른 흡착 키네틱(kinetic)을 가지는 결과에 따라 존재하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  50. 제44항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계 및 도금단계는 반복되는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  51. 제31항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계의 효과는, 공동부에 대하여 최상부상에 흡착되는 적어도 하나의 첨가제의 양의 차이를 발생시키는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  52. 제51항에 있어서,
    적어도 하나의 첨가제는, 반응억제제 및 반응촉진제 모두를 포함하는 복수의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  53. 제52항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계 후, 상기 차이는 반응억제제가 반응촉진제보다더 강한 흡착성을 가지는 결과에 따라 존재하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  54. 제52항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계 후, 상기 차이는 반응억제제가 반응촉진제보다 더 빠른 흡착 키네틱을 가지는 결과에 따라 존재하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  55. 제31항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계 및 도금단계는 반복되는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  56. 제31항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계는 마스크를 사용하고, 상기 마스크와 작업물간의 상대운동은 최상부상에 흡착된 적어도 하나의 첨가제의 제1부분의 물리적 스위핑을 발생시켜, 소정 시간주기동안 최상부상에 흡착된 첨가제의 제1부분의 양을 줄이는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  57. 제56항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계에서의 마스크는 작업물의 최상부와 물리적 접촉을 하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  58. 제56항에 있어서,
    상기 마스크로 외부영향을 가하는 단계는, 도금단계시에 도금전류가 작업물의 영역과 양극간에 생성되도록, 가동 마스크의 개방영역에 정렬되도록 사전에 외부영향을 받도록 된 최상부의 영역을 발생시키는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  59. 제57항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계의 효과는, 공동부에 대하여 최상부상에 흡착되는 적어도 하나의 첨가제의 양의 차이를 생성시키는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  60. 제59항에 있어서,
    적어도 하나의 첨가제는, 반응억제제 및 반응촉진제 모두를 포함하는 복수의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  61. 제60항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계 후, 상기 차이는 반응억제제가 반응촉진제보다 더 강한 흡착성을 가지는 결과에 따라 존재하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  62. 제60항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계 후, 상기 차이는 반응억제제가 반응촉진제보다더 빠른 흡착 키네틱을 가지는 결과에 따라 존재하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  63. 제31항에 있어서,
    상기 도금단계는 도금시에 펄스로 된 전력을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  64. 제31항에 있어서,
    상기 도금단계는 도금시에 DC 전력을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  65. 제31항에 있어서,
    상기 도금단계는 구리를 도금하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  66. 제31항에 있어서,
    상기 도금단계는 구리합금을 도금하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  67. 제31항에 있어서,
    상기 외부영향을 최상부에 가하는 단계는, 최상부와 공동부 사이의 표면저항의 차이를 발생시키는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  68. 작업물의 최상면상에 존재하는 전해질내에 놓여진 도체로 작업물의 도전최상면을 도금하는 장치로서, 상기 작업물의 도전최상면은 최상부와 공동부를 포함하고, 그 위에 흡착된 적어도 하나의 첨가제를 구비한 상기 도금장치에 있어서,
    전력이 인가될 수 있도록 사용되어, 양극과 작업물의 최상면 사이에 전기장을 생성하고, 상기 최상면의 도금을 발생시키게 하는 양극;
    상기 양극과 작업물 사이의 작업물의 최상면 가까이에 놓여진 마스크로서, 상기 마스크와 작업물간의 상대운동으로 인하여 작업물의 최상면상에 흡착된 적어도 하나의 첨가제의 제1부분의 물리적 스위핑을 발생시킴으로써, 상기 최상부상에 흡착된 첨가제의 제1부분의 양을 줄이고, 소정 시간주기동안 작업물의 최상부상으로 도금된 도체의 양을 줄일 수 있는 상기 마스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  69. 제68항에 있어서,
    상기 마스크는 작업물의 최상부와 물리적 접촉을 하도록 위치되는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  70. 제68항에 있어서,
    상기 마스크는 절연체로 만들어지는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  71. 제68항에 있어서,
    상기 마스크는 개방영역을 포함하고, 그것을 통하여 전력인가시에 전해질과 도금전류가 마스크의 개방영역에 대응하는 작업물의 영역을 통과할 수 있는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  72. 제71항에 있어서,
    도금시, DC 전력을 제공하는 DC 전원을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  73. 제72항에 있어서,
    제1전류밀도를 갖는 전류펄스는 양극과 작업물의 영역 사이에 가동 마스크의 개방영역내에 형성되고, 상기 제1전류밀도는 상기 가동 마스크에 의하여 커버되지 않는 작업물의 또 다른 영역에 존재하는 제2전류밀도보다 더 큰 것을 특징으로 하는 도금장치.
  74. 제73항에 있어서,
    소정 시간주기에 걸쳐, 복수의 전류펄스들은 양극과 작업물의 상이한 영역들 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  75. 제74항에 있어서,
    함께 합쳐진, 복수의 전류펄스들은 DC 전원에 의하여 제공된 DC 전류와 같은 것을 특징으로 하는 도금장치.
  76. 제71항에 있어서,
    상기 마스크는 작업물의 최상부와 물리적 접촉을 하도록 위치되는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  77. 제76항에 있어서,
    상기 마스크는 절연체를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  78. 제77항에 있어서,
    상기 마스크는 최상부상에 흡착된 첨가제의 제1부분의 양을 줄이는 것을 도와줄 수 있는 연마제를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  79. 제68항에 있어서,
    상기 마스크와 작업물간의 상대운동은 직선운동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  80. 제68항에 있어서,
    상기 마스크와 작업물간의 상대운동은 왕복직선운동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  81. 제68항에 있어서,
    상기 마스크와 작업물간의 상대운동은 궤도운동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  82. 제68항에 있어서,
    상기 마스크와 작업물간의 상대운동은 왕복궤도운동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  83. 제68항에 있어서,
    상기 마스크는 절연체를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  84. 제83항에 있어서,
    상기 마스크는 최상부상에 흡착된 첨가제의 제1부분의 양을 줄이는 것을 도와줄 수 있는 연마제를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  85. 제84항에 있어서,
    상기 마스크는 개방영역을 포함하고, 그것을 통하여 전력인가시에 전해질과 도금전류가 마스크의 개방영역에 대응하는 작업물의 영역을 통과할 수 있는 것을특징으로 하는 도금장치.
  86. 제85항에 있어서,
    상기 마스크는 작업물의 최상부와 물리적 접촉을 하도록 위치되는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  87. 제86항에 있어서,
    상기 마스크와 작업물간의 상대운동은 직선운동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  88. 제86항에 있어서,
    상기 마스크와 작업물간의 상대운동은 왕복직선운동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  89. 제86항에 있어서,
    상기 마스크와 작업물간의 상대운동은 궤도운동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  90. 제86항에 있어서,
    상기 마스크와 작업물간의 상대운동은 왕복궤도운동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  91. 제86항에 있어서,
    상기 마스크는 작업물의 최상부와 물리적 접촉을 하도록 위치되는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  92. 제68항에 있어서,
    도금시에 펄스로 된 전력을 제공하는 펄스로 된 전력원을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  93. 제68항에 있어서,
    DC 전원을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  94. 제93항에 있어서,
    상기 DC 전원은 도금전류가 실질적으로 일정하게 유지되는 전류제어모드에서 동작하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  95. 제93항에 있어서,
    상기 DC 전력은, 도금전압이 실질적으로 일정하게 유지되는 전압제어모드에서 동작하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  96. 최상부와 공동부를 포함하는 작업물의 도전최상면을 도금하는 방법에 있어서,
    작업물의 도전최상면 위에, 도금을 증진시키기 위하여 적어도 하나의 첨가제가 그 안에 놓여진 전해액을 가하는 단계;
    상기 작업물의 도전최상면을 초기 도금하는 단계;
    상기 초기 도금단계 후, 적어도 하나의 첨가제가 최상부보다는 공동부상에서의 도금을 증진시키는 효과를 생성하기 위하여 상기 최상부에 외부영향을 가하는 단계;
    상기 외부영향을 가하는 단계로부터의 효과가 유지되는 동안, 작업물의 도전최상면을 계속해서 도금하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  97. 제96항에 있어서,
    상기 최상면을 초기 도금하는 단계는 충전될 소정의 작은 피처의 공동부를 발생시키는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  98. 최상부와 공동부를 포함하는 작업물의 도전최상면을 도금하는 방법에 있어서,
    작업물의 도전최상면 위에, 적어도 하나의 첨가제가 그 안에 놓여진 전해액을 가하는 단계로서, 상기 첨가제의 제1부분은 최상부상에 흡착되어지고, 상기 첨가제의 제2부분은 공동부상에 흡착되어지는 것을 특징으로 하는 상기 작업물의 도전최상면 위에 전해액을 가하는 단계;
    간접적인 외부영향을 통하여 사전에 최상부상에 흡착된 첨가제의 제1부분의 일부분을 작업물의 최상부로부터 제거하기 위하여, 작업물의 최상부에 대해 이격된 관계로 마스크를 적용시키고, 상기 작업물에 대하여 마스크를 이동시키는 단계;
    상기 마스크가 작업물의 최상부에 대해 적어도 이격된 관계로 유지되는 동안, 상기 첨가제가 최상부상으로 완전히 재흡착되기 전에, 작업물의 도전최상면을 도금하여, 상기 최상부에 대하여 공동부가 보다 많이 도금이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 상기 작업물의 도전최상면을 도금하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  99. 제98항에 있어서,
    상기 마스크를 적용시키는 단계는 마스크를 작업물의 최상면의 .75mm 이내로 적용시키는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  100. 제98항에 있어서,
    상기 마스크를 적용시키는 단계는 마스크를 작업물의 최상면의 0.1 내지 0.5mm 범위 이내로 적용시키는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  101. 제98항에 있어서,
    적어도 하나의 첨가제는 반응촉진제를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  102. 제101항에 있어서,
    도금단계시, 첨가제는 최상부보다 공동부상에 더 많이 흡착되는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  103. 제102항에 있어서,
    상기 도금하는 단계는, 완전히 제거된 첨가제의 제1부분의 일부분이 재흡착되기 전에만 일어나는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  104. 제102항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계, 마스크를 제거하는 단계 및 도금단계는 반복되는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  105. 제98항에 있어서,
    적어도 하나의 첨가제는, 반응억제제 및 반응촉진제 모두를 포함하는 복수의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  106. 제105항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계는, 반응억제제가 반응촉진제보다 더 강한 흡착성을 가지는 결과로, 반응억제제보다 반응촉진제를 더 큰 비율로 제거하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  107. 제106항에 있어서,
    상기 도금단계는, 완전히 제거된 반응촉진제가 최상부상으로 재흡착되기 전에만 일어나는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  108. 제107항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계, 마스크를 제거하는 단계 및 도금단계는 반복되는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  109. 제105항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계 후에, 상기 반응억제제는 반응촉진제보다 더욱 빠르게 작업물의 최상부상으로 재흡착되는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  110. 제109항에 있어서,
    상기 도금단계는 반응억제제가 재흡착되는 동안 및 재흡착된 후, 그리고 완전히 제거된 반응촉진제가 최상부상으로 재흡착되기 전에 일어나는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  111. 제110항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계 및 도금단계는 반복되는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  112. 제98항에 있어서,
    상기 도금단계는 상기 마스크를 작업물의 최상면으로부터 더 멀리 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  113. 제98항에 있어서,
    상기 외부영향을 가하는 단계는, 도금단계시에 도금전류가 작업물의 영역과 양극간에 존재하도록, 마스크의 개방영역에 정렬되도록 사전에 외부영향을 받도록 된 최상부의 영역을 발생시키는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  114. 제113항에 있어서,
    도금단계시, 제1전류밀도를 갖는 전류펄스는 양극과 작업물의 영역 사이의 가동 마스크의 개방영역내에 형성되고, 상기 제1전류밀도는 가동 마스크에 의하여 커버되는 작업물의 또 다른 영역에 존재하는 제2전류밀도보다 더 큰 것을 특징으로 하는 도금방법.
  115. 제98항에 있어서,
    상기 도금단계는 구리를 도금하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  116. 제98항에 있어서,
    상기 도금단계는 구리합금을 도금하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  117. 제98항에 있어서,
    상기 외부영향을 최상부에 가하는 단계는, 최상부와 공동부 사이의 표면저항의 차이를 발생시키는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  118. 제98항에 있어서,
    상기 첨가제와 작업물의 표면간의 화학결합을 느슨하게 하는 것을 도와주는 전해질에 또 다른 첨가제를 첨가하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
  119. 전해질을 사용하여 작업물의 도전최상면을 도금하는 장치로서, 상기 작업물의 도전최상면은 최상부와 공동부를 포함하고, 그 위에 흡착된 적어도 하나의 첨가제를 구비한 상기 도금장치에 있어서,
    전력이 인가될 수 있도록 사용되어, 양극과 작업물의 최상면 사이에 전기장을 생성하고, 상기 최상면의 도금을 발생시키게 하는 양극;
    상기 작업물에 대해 이격된 관계로 놓여진 마스크로서, 상기 마스크는 상기 최상부상에 흡착된 첨가제의 제1부분의 양이 감소되도록, 최상부상에 흡착된 적어도 하나의 첨가제의 제1부분에 대해 이격된 관계에 있는 동안, 마스크와 작업물 사이에 일어나는 상대운동을 이용하여, 도금이 일어나는 동안에 작업물의 최상부상으로 도금된 도체의 양이 줄어드는 상기 마스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  120. 제119항에 있어서,
    상기 마스크는 절연체로 만들어지는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  121. 제119항에 있어서,
    상기 마스크는 개방영역을 포함하고, 그것을 통하여 전력인가시에 전해질과 도금전류가 마스크의 개방영역에 대응하는 작업물의 영역을 통과할 수 있는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  122. 제121항에 있어서,
    상기 마스크는, 작업물에 인가되는 도금전류에 실질적으로 영향을 미치지 않도록 하는 형상으로 되는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  123. 제122항에 있어서,
    작업물 영역에 비해 마스크 영역은 5% 보다 적은 것을 특징으로 하는 도금장치.
KR10-2003-7001967A 2000-08-10 2001-08-09 외부 영향을 이용하여 작업물의 최상면과 공동면상에놓여진 첨가제 사이의 차이를 형성하는 도금방법 및 장치 KR20030040394A (ko)

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