KR20060063808A - 반도체 웨이퍼의 박막 증착 및 평탄화 장치 및 방법 - Google Patents

반도체 웨이퍼의 박막 증착 및 평탄화 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

웨이퍼 표면 상에 금속층을 증착하는 전기도금 장치가 제공된다. 일 예에서, 애노드로서 전기적으로 하전될 수 있는 근접 헤드가 웨이퍼의 표면에 매우 가까이 위치된다. 도금 유체는 웨이퍼와 근접 헤드 사이에 제공되어 극소화된 금속 도금을 생성한다.
전기도금 장치, 근접 헤드

Description

반도체 웨이퍼의 박막 증착 및 평탄화 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DEPOSITING AND PLANARIZING THIN FILMS OF SEMICONDUCTOR WAFERS}
발명의 배경
1. 발명의 분야
본 발명은 반도체 웨이퍼 증착 및 평탄화에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 국소적인 증착을 이용하여 보다 효과적으로 박막을 증착하고 국소적인 평탄화를 가능하게 하는 장치 및 기술에 관한 것이다.
2. 관련 기술의 설명
전기도금은 잘 확립된 증착 기술이다. 반도체 제조 기술에서, 전기도금은 통상적으로 전해질에 웨이퍼를 침지한 상태로 단일 웨이퍼 프로세서에서 수행한다. 전기도금 동안, 통상적으로 애노드의 역할을 하는 포지티브로 하전된 플레이트 (역시 전해질에 침지됨) 에 대하여 네거티브 또는 그라운드 포텐셜에서 웨이퍼를 웨이퍼 홀더 내에 유지한다. 예를 들어, 구리층을 형성하기 위해, 전해질은 통상적으로 약 0.3 M과 약 0.85 M 사이의 CuSO4 이며, pH는 약 0 내지 약 2 사이 (H2SO4로 조절) 이고, Cl- 뿐만 아니라 극소량의 레벨 (ppm 농도) 의 고유 유기 첨가제를 포함하여 증착 품질을 향상시킨다. 도금 프로세스 동안에, 통상적으로 웨이퍼를 회전시켜 균일한 도금을 용이하게 한다. 도금 프로세스 동안 충분한 막 두께가 달성된 후, 웨이퍼를 도금 챔버로부터 다른 챔버로 이동시켜 탈이온 (DI) 수로 헹구고, 웨이퍼 표면으로부터 잔류 전해질을 제거한다. 그 다음, 웨이퍼를 추가로 습식 프로세싱하여 후면 및 빗각 에지로부터 원치않는 구리를 제거하고, 그 후 다른 탈이온수 헹굼으로 습식 프로세싱 화학 잔류물을 제거한다. 그 다음 화학적 기계적 평탄화 (CMP) 작업을 준비하기 이전에 웨이퍼를 건조하고 어닐링한다.
웨이퍼의 진공 프로세싱과 다르게, 현재의 웨이퍼 프로세싱 동안에는 각 "습식" 프로세싱 단계 후 탈이온수 헹굼의 전체 단계를 진행한다. 전해질 희석 관계와 증가된 하드웨어 디자인 복잡성 때문에, 탈이온수 헹굼은 통상적으로 도금 챔버에서 수행하지 않는다. 오늘날, 거의 50 퍼센트의 웨이퍼 도금 툴 (tool) 의 습식 프로세싱 스테이션이 도금 전용이고, 웨이퍼 생산량에 상당히 부정적인 영향을 미치며 프로세싱 비용을 증가시킨다. 또한, 배리어 층 상에 직접적인 구리 도금을 가능하게 하기 위해, 표면 활성화와 도금 사이의 시간을 최소화하는 것이 중요하다. 표면 활성화 후 헹굼을 위한 추가적인 시간과, 웨이퍼를 도금 모듈으로 운반하는 추가적인 시간은 표면 활성화 단계의 효과성을 상당히 제한한다. 습식 프로세싱 단계들 사이에 탈이온수 헹굼을 생략하는 방법이 필요하다.
도금 프로세스 동안, 웨이퍼는 캐소드의 역할을 하며, 이는 전력 공급부가 웨이퍼에 전기적으로 접속되는 것을 필요로 한다. 통상적으로, 웨이퍼 홀더의 많은 개별 컨택이 웨이퍼 홀더를 웨이퍼의 에지에 전기적으로 접속시킨다. 이 컨택들을 통해 웨이퍼를 전기도금하기 위해 이용되는 전류가 제공된다. 도금 전류는 균일한 증착을 제공하기 위해 웨이퍼의 주변 주위에 균일하게 분포되어야 한다. 저항성의 씨드층을 통해 웨이퍼의 일정한 컨택 저항을 유지하는 것이 균일한 증착을 위해 중요하다. 그러므로, 균일한 증착을 제공하기 위해, 컨택이 청결한 것이 바람직하다. 어떤 경우, 컨택의 세정은 도금 작업의 생산성을 더 제한하는 추가적인 단계를 필요로 한다.
구리 전기도금의 다른 난제는 바이폴라 효과이며, 이는 컨택 저항이 매우 높을 때 관찰된다. 이 효과는 컨택 밑의 구리 씨드층을 직접적으로 에칭하는 것을 유도함으로써 전기도금 동안 웨이퍼와 전력 공급부 사이의 전기적 컨택 역할을 한다. 종래 기술의 어프로치는 전해질로부터 컨택을 밀봉하여 컨택 상에 도금이 되는 것을 방지하여 바이폴라 효과를 제거함으로써 이 문제를 해결하려고 했다. 불행하게도, 밀봉이 완벽하지 않아서 컨택이 오염되고 웨이퍼 주변영역을 따른 컨택의 전류 분포로 인해 불균일한 도금을 초래한다. 따라서, 컨택 저항은 도금 프로세스 동안 어떤 다른 방법의 능동적인 모니터링에 의해 제어되어야 한다.
컨택을 웨이퍼의 표면에 적용할 때 추가적인 의도하지 않은 물리적 난제가 발생한다. 컨택이 통상적으로 웨이퍼의 외부 영역에 (예를 들어, 웨이퍼의 1 내지 3 ㎜ 외부영역에) 위치하지만, 웨이퍼의 일정한 전기적 컨택을 유지하기 위해 일정량의 힘이 가해져야만 한다. 그러한 힘의 인가는 어떤 경우에 다공성 저유전상수 유전체막과 같은 특정한 재료의 기계적 응력에 기인하여 웨이퍼에 결함을 야기할 수도 있다.
반도체 웨이퍼의 피쳐 (feature) 치수가 계속 축소됨에 따라, 구리 씨드층 두께 또한 현재의 약 1000 Å 으로부터 약 400 Å 미만으로 감소되는 것이 기대된다. 씨드층의 두께 감소는 피쳐의 상부에서 적당한 사이즈의 개구를 보장하기 위해 필수적이며, 그리하여 구리 전기도금 프로세스 동안에 보이드 (void) 가 없는 갭 충진 (gap fill) 을 가능하게 한다. 씨드층의 역할은 전기도금 동안 도금 전류를 전체 웨이퍼에 분배하는 것이므로, 더 얇고 더 저항성 있는 씨드층은 웨이퍼 주변 영역 상의 컨택 부근의 균일한 도금을 위해 설계된 챔버 내에서 상당한 어려움을 초래한다. 터미널 효과로 공지된 이 효과는 300 ㎜ 웨이퍼와 같은 큰 웨이퍼에서 더욱 잘 나타난다.
따라서 헹굼 프로세스를 제한하고, 씨드층이 거의 없거나 없는 웨이퍼 상에 균일한 전기도금을 생성하면서, 과도한 표면의 힘 없이 충분한 전기적 컨택을 제공하는 전기도금 시스템이 필요하다.
발명의 요약
일반적으로, 본 발명은 도금 프로세스에 기초한 메니스커스를 이용하여 국소적 도금을 제공하는 장치이다. 청구된 발명에서, 도금 및 평탄화 프로세스는 전체 웨이퍼 표면 또는 서브 구경 (sub-aperture) 도금의 경우에서 진행되며, 웨이퍼보다 작은 사이즈의 도금 헤드는 웨이퍼를 스캔하고 국소적인 도금을 제공한다.
본 발명은 프로세스, 장치, 시스템 디바이스 또는 방법을 포함하여, 다양한 방법으로 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 발명의 몇몇 독창적인 실시형태가 아래에 기술된다.
일 실시형태에서, 웨이퍼의 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치가 제공된 다. 웨이퍼의 표면은 캐소드로서 전기적으로 하전될 수 있다. 애노드로서 전기적으로 하전될 수 있는 근접 헤드가 포함된다. 근접 헤드는 복수의 입력부 및 복수의 출력부를 가지며, 근접 헤드가 웨이퍼 표면에 가까이 위치하면 각 복수의 입력부들은 유체를 웨이퍼의 표면으로 운반할 수 있고 각 복수의 출력부는 유체를 웨이퍼의 표면으로부터 제거할 수 있다. 웨이퍼의 표면으로 유체를 운반하고 웨이퍼의 표면으로부터 유체를 제거하는 것은 웨이퍼와 근접 헤드가 하전될 때 국소적인 금속 도금을 가능하게 한다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 애노드로서 전기적으로 하전된 제 1 유체는 제 1 근접 헤드와 금속층을 증착하기 위한 웨이퍼의 표면 사이에서 발생한다. 웨이퍼 표면 상에 비소모성 (non-consumable) 화학 반응을 가능하게 하는 캐소드로서 전기적으로 하전된 제 2 유체는 제 2 근접 헤드와 웨이퍼의 표면 사이에서 발생할 수 있다. 전기적 접속은 웨이퍼의 표면에 금속층을 증착할 때 제 1 유체와 제 2 유체 사이에서 정의된다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 애노드로서 하전된 제 1 유체는 제 1 근접 헤드와 금속층을 증착하기 위한 웨이퍼의 표면 사이에서 발생된다. 웨이퍼 표면에 대해 비소모성 화학 반응을 가능하게 하는 캐소드로서 전기적으로 하전된 제 2 유체는 제 2 근접 헤드와 웨이퍼 표면 사이에서 발생할 수 있다. 전기적 접속은 웨이퍼 표면에 금속층을 증착할 때 제 1 유체와 제 2 유체 사이에서 정의된다. 제 2 근접 헤드는 금속층의 적어도 일부의 제거를 가능하게 하는 패드에 의해 증착된 층과 물리적으로 접속되어 위치한다.
본 발명의 이점은 많으며, 가장 두드러지게, 국소적인 도금을 가능하게 함으로써 도금의 활성 영역을 감소시키고 화학적 교환을 개선하는 실시형태이다. 국소적인 금속 도금은 씨드층에 분배되어야 하는 총 도금 전류를 감소시킴으로써 저항성 씨드층 효과를 상당히 감소시키고 증착 불균일을 개선한다. 인-시추 막 두께 제어 및 평탄화는 프로세싱 동안에 웨이퍼 이동의 수를 감소시킴으로써 증가된 생산성을 제공하며, 특정 장치에 대한 몇몇 애플리케이션을 강화시킨다. 본 발명의 다른 양태 및 이점은 본 발명의 원리의 예에 의해 도시된 첨부한 도면과 함께 하기의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도면의 간단한 설명
본 발명은 첨부한 도면과 함께 하기의 상세한 설명에 의해 쉽게 이해될 것이다. 이 설명을 용이하게 하기 위해, 동일한 참조부호는 동일한 구성 요소를 지정한다.
도 1a는 전기도금 장치를 도시한다.
도 1b는 국소적인 금속 도금 동안에 도시한 전기도금 장치를 도시한다.
도 1c는 전기도금 장치의 근접 헤드의 저면도를 제공한다.
도 1d는 평탄화를 위한 연마 패드가 장착된 전기도금 장치의 투시도를 도시한다.
도 2a는 웨이퍼에 기계적 컨택이 없는 전기도금 장치를 도시한다.
도 2b는 전기도금 작업을 위한 웨이퍼로의 기계적 컨택이 없는 전기도금 장치에 의해 이용되는 전해 반응을 도시한다.
도 2c는 기계적 컨택이 없는 전기도금 장치의 단면도를 제공하며, 웨이퍼 표면의 계면에 전기도금 헤드와 제 2 헤드를 나타낸다.
도 2d는 기계적 컨택이 없는 전기도금 장치의 단면도를 제공하며, 전기도금 헤드와 제 2 헤드가 웨이퍼 표면에 적용될 때 증착된 층의 진행을 나타낸다.
도 3은 전기도금 및 평탄화 장치의 단면도를 제공하며 웨이퍼 표면과의 계면에서 전기도금 및 전해질 헤드를 나타내며, 제 2 헤드에는 평탄화를 위한 연마 패드가 장착된다.
도 4는 전기도금 장치의 작업에 대한 흐름도이다.
바람직한 실시형태의 상세한 설명
기판의 표면을 전기도금 하는 방법 및 장치에 대한 발명이 개시된다. 다음의 설명에서, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 여러 구체적인 상세사항을 설명한다. 그러나, 당업자에 의해 본 발명은 이들 구체적인 상세사항의 일부 또는 전부가 없이도 실시될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 다른 경우, 널리 공지된 프로세스 작업은 본 발명을 불필요하게 불명료하게 만들지 않도록, 설명하지 않는다.
도 1a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 예시적인 전기도금 장치 (100) 의 도면이다. 씨드층 (106) 을 갖는 웨이퍼 (104) 는 지지부 (130) 상에 위치된다. 네거티브 바이어스 전력 공급부 (124) 는 웨이퍼 (104) 를 하전하여 전기적 컨택 (132) 에 의해 캐소드로 기능하도록 한다. 전기적 컨택 (132) 은 웨이퍼 (104) 를 둘러싸는 단일 링의 형태로 형성될 수도 있으며, 하나의 개별 기계적 컨택 또는 복수의 개별 컨택일 수도 있다. 바람직한 실시형태에서, 전기적 컨택 (132) 은 웨이퍼 (104) 의 주변부에 적용되어, 컨택이 에지 외부 영역 (133) 으로 이루어지도록 한다. 에지 외부 영역 (133) 은 200 ㎜ 웨이퍼 및 300 ㎜ 웨이퍼에 대해 통상적으로 1 내지 3 ㎜ 사이이다.
포지티브 전력 공급부 (122) 에 의해 애노드로서 하전된 근접 헤드 (102) 는 암 (103) 에 의해 웨이퍼 (104) 상부에 위치된다. 암 (103) 은 전기도금 작업에 이용되는 유체를 운반 및 제거하기 위한 하나 이상의 도관을 유지하는 도관 채널 (105) 을 구비할 수 있다. 물론, 도관 채널 (105) 은 암 (103) 에 끈으로 묶는 것과 같은 임의 다른 적절한 기술에 의해 근접 헤드 (102) 에 결합될 수 있다. 일 실시형태에서, 암 (103) 은 근접 헤드 (102) 가 방향 (120) 으로 웨이퍼 (104) 를 가로질러 이동하는 것을 용이하게 하는 시스템의 일부이다.
근접 헤드 (102) 의 이동은 웨이퍼 (104) 를 임의의 수의 방법으로 스캔하도록 프로그램될 수 있다. 시스템은 예시적인 것이고, 헤드를 웨이퍼에 아주 가까이 이동시킬 수 있는 임의의 다른 적절한 형태의 구성이 이용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 웨이퍼가 회전할 때, 근접 헤드 (102) 는 웨이퍼 (104) 의 중심에서 시작하여 외부 에지로 점차적으로 선형적으로 이동할 수 있다. 다른 실시형태에서, 근접 헤드 (102) 는 궤도방식으로 원을 그리며 고정된 웨이퍼를 지나다닐 수 있으며 또는 웨이퍼의 전부분을 프로세스 할 수 있는 방법으로 웨이퍼 위를 이동할 수 있다. 다른 실시형태에서, 근접 헤드 (102) 는 왕복 이동을 이용하여 웨이퍼를 스캔할 수도 있으며, 웨이퍼의 일 에지로부터 웨이퍼의 직경으로 반대인 다른 에지로 선형적인 방식으로 이동하거나, 또는 예를 들어, 방사상 이동, 원이동, 나선 이동, 지그재그 이동 등과 같은 다른 비선형 이동으로 이용될 수도 있다. 이동은 사용자가 소망하는 임의의 적절한 구체화된 이동 프로파일일 수도 있다. 이 이동 동안에, 도금 작업은 금속 재료의 균일한 층을 웨이퍼 (104) 표면에 형성한다. 근접 헤드 (102) 의 기능에 관한 상세한 설명과 도금 기술을 하기에 더욱 상세하게 설명한다.
전기도금 장치의 국소적인 금속 도금을 도 1b에 도시한다. 본 명세서에 이용된 국소적인 금속 도금은 금속 재료가 증착된 근접 헤드 (102) 저면의 영역을 정의하도록 의도된다. 도면에 도시한 바와 같이, 근접 헤드 (102) 의 저면 영역은 웨이퍼 (104) 의 표면 영역보다 작다. 따라서, 국소적인 금속 도금은 제 시간에 주어진 점에서 근접 헤드 (102) 아래에서만 발생할 것이다. 웨이퍼 (104) 의 더 많은 표면 상에 금속 도금을 달성하기 위해, 근접 헤드 (102) 는 웨이퍼 (104) 의 다른 표면 영역 상으로 이동할 필요가 있다. 예시적인 실시형태에서, 근접 헤드 (102) 는 도 1a에 도시한 바와 같이 암 (103) 에 결합될 것이다. 웨이퍼 (104) 의 소망하는 영역이 특정 금속 물질로 충분히 도금되는 것을 보장하기 위해 임의의 수의 이동 패턴이 이용될 수 있지만, 한 가지 방법은 웨이퍼 (104) 가 제어된 환경에서 회전하는 동안 암 (103) 이 이동하는 것이다. 또한, 암 (103) 은 근접 헤드 (102) 를 이동시키는 하나의 예시적인 방법일 뿐이다. 예를 들어, 근접 헤드 (102) 를 이동시키는 대신 웨이퍼 (104) 가 이동할 수 있다.
도 1b로 돌아가서, 근접 헤드 (102) 는 씨드층 (106) 을 갖는 웨이퍼 (104) 위에 위치한다. 그러나, 씨드층 (106) 은 옵션이며, 일부 실시형태는 전기도금 작업이 수행되기 이전에, 그 위에 씨드층 (106) 을 형성시키는 것으로부터 이점을 얻을 수도 있다. 구리가 도금되는 재료일 때, 씨드층은 통상적으로 구리의 박층이며 공지된 기술을 이용하여 스퍼터링 되거나 증착될 수도 있다. 그 후, 근접 헤드 (102) 가 웨이퍼 (104) 를 가로지르는 방향 (120) 으로 진행함에 따라 증착층 (108) 이 씨드층 (106) 상에 형성된다. 근접 헤드 (102) 와 씨드층 (106) 사이에 정의된 메니스커스 (116) 에 함유된 전해질 (110) 에 의해 용이해진 전기화학적 반응에 의해 증착층 (108) 이 형성된다. 일 대안적인 실시형태에서, 증착된 층 (108) 은 씨드층이 아닌 층 상에 형성될 수 있다. 그러한 층의 예는 배리어 층 또는 몇몇 다른 층 재료일 수도 있다.
도 1c는 본 발명의 일 실시형태에 따른 근접 헤드 (102) 의 일반적인 저면도를 도시한다. 근접 헤드 (102) 는 복수의 입력부 (112a 및 112b) 와 출력부 (112c) 를 갖는다. 복수의 입력부 (112a 및 112b), 및 복수의 출력부 (112c) 는 하나 이상의 개별 도관에 의해 정의될 수 있다. 각 도관은 근접 헤드 (102) 본체의 제조 동안에 기계가공되거나 형태가 만들어질 수 있다. 다른 실시형태에서, 복수의 입력부 (112a 및 112b) 및 출력부 (112c) 는 도관과 유사한 방법으로 유체가 이동될 수 있게 하는 고리모양의 링에 의해 정의될 수 있다. 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 복수의 입력부 (112a 및 112b) 및 출력부 (112c) 에 대한 특정한 구조의 선택은 많은 물리적 형태 및 형상을 취할 수 있다. 그러나, 선택되는 형태 또는 형상이 입력부에 의해 유체를 기능적으로 운반하고 출력 부에 의해 유체를 제거할 수 있는 것이 중요하다. 따라서, 일 실시형태에서, 웨이퍼 (104) 는 근접 헤드 (102) 아래의 영역을 제외하고는 모든 영역에서 건조 상태로 유지된다.
도시한 바와 같이, 도금 화학은 근접 헤드 (102) 저면의 국소적인 금속 도금을 가능하게 하는 복수의 입력부 (112b) 에 의해 공급된다. 도금 화학은 구리의 증착을 위해 설계될 수도 있지만, 다른 도금 화학이 특정한 애플리케이션 (즉, 요구되는 금속 재료의 종류) 에 따라 대체될 수도 있다. 도금 화학은 증착 금속, 합금, 또는 복합 금속 재료에 대한 수용액에 의해 정의될 수 있다. 일 실시형태에서, 증착된 금속은 구리 재료, 니켈 재료, 탈륨 재료, 탄탈륨 재료, 티타늄 재료, 텅스텐 재료, 코발트 재료, 합금 재료, 복합 금속 재료 등을 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다.
바람직하게 도금 화학은 근접 헤드 (102) 저면의 씨드층 (106) 상부에 위치한 박층의 유체로 정의되는 메니스커스 (116) 로 한정된다. 메니스커스 (116) 를 더 한정하고 정의하기 위해, 이소프로필 알콜 (IPA) 증기가 복수의 입력부 (112a) 에 의해 공급된다. 메니스커스 (116) 의 두께는 바람직한 애플리케이션에 기초하여 변할 수도 있다. 일 예에서, 메니스커스의 두께는 약 0.1 ㎜ 내지 약 10 ㎜ 사이의 범위일 수도 있다. 따라서, 근접 헤드 (102) 는 웨이퍼 표면에 가까이 위치된다. 여기서 사용된 바와 같이, 용어 "가까이" 는 근접 헤드 (102) 의 하부 표면과 웨이퍼 (104) 의 표면 사이의 분리를 정의하며, 유체 메니스커스의 형성을 가능하게 하기 위해 분리가 충분히 되어야 한다. 복수의 출력부 (112c) 는 진공을 제공하여 복수의 입력부 (112b 및 112a) 에 의해 운반된 도금 반응의 유체 부산물을 제거한다.
본 발명에 따라, 증착된 도금 재료는 복수의 입력부 (112b) 에 의해 공급된 전해질 (110) 에서 발생하는 화학 반응에 의해 형성된다. 근접 헤드 (102) 를 애노드로서 하전시키는 것은 화학 반응을 용이하게 한다. 일 예에서, 근접 헤드는 포지티브 바이어스 전압 공급부 (122) 에 전기적으로 결합된다. 도금을 가능하게 하기 위해, 씨드층 (106) 에서 이온의 환원이 화학적으로 수행되며, 네거티브 바이어스 전력 공급부 (124) 로의 전기적인 컨택 (132) 을 통해 씨드층이 캐소드로 하전된다. 화학 반응은 금속층이 증착층 (108) 으로 형성되는 것을 유발한다. 반응 부산물 및 고갈된 반응물 유체는 복수의 출력부 (112c) 를 통해 제거된다.
다른 실시형태에서, 에디 전류 센서 (114) 는 근접 헤드 (102) 에 통합된다. 에디 전류 센서 (114) 는 금속층의 존재 및 두께를 결정하고 언제 특정 프로세스가 완료되는지 (예를 들어, 종료 시점) 를 결정하기 위해 사용된다. 일 실시형태에서, 증착 프로세스 동안 증착된 층 (108) 의 두께가 감지될 수 있다. 이 방법에서, 금속 재료의 제어된 애플리케이션을 달성할 수 있다. 물론, 증착된 층 (108) 의 두께를 측정하기 위한 다른 기술이 사용될 수 있다. 에디 전류 센서의 기능성을 보다 상세하게 설명하기 위해, 발명의 명칭이 "계측학에 기초한 센서의 반도체 프로세싱 툴로의 통합" 이고, 2002년 6월 28일에 출원된 미국 출원 제 10/186,472 호를 참조할 수 있다.
도 1d는 다른 실시형태에 따른 전기도금 및 연마 시스템 (101) 을 도시한다. 이 실시형태에서, 근접 헤드 (102) 에는 연마 패드 (150) 가 장착되고, 연마패드는 증착된 층 (108) 을 평탄화하는 것을 보조한다. 복수의 입력부 (112a 및 112b) 에 의해 공급된 무연마제 (abrasive-free) 반응성 화학물질이 평탄화된 층 (108') 을 용이하게 하는 연마 패드 (150) 에 가해진다. 연마 패드 (150) 는 패드 재료의 채널이 화학적 유체의 통행을 허용하는 한, 임의의 수의 재료로부터 제조될 수 있다. 일 예에서, 재료는 화학적 기계적 연마 (CMP) 장비에 일반적으로 사용되는 재료와 유사한 다공성 폴리머 재료일 수 있다. 다른 재료들은, 예를 들어, Minneapolis Minnesota 의 3M 사의 MWR64 또는 MWR69와 같은 고정된 연마제 재료인 폴리우레탄 화합물을 포함할 수 있다. 일 예시적인 작업에서, 금속 재료의 증착은 연마 패드 (150) 에 의해 용이해지는 연마 작업과 거의 동시에 발생할 것이다. 다른 실시형태에서, 연마는 금속 재료를 증착하는데 이용되는 동일한 근접 헤드 (102) 를 사용하여 수행될 수 있다. 다른 실시형태에서, 도금 헤드 및 연마 헤드는 연마 헤드 및 독립된 제품일 수 있으며, 연마 헤드가 도금 헤드를 따라간다. 그러나, 연마는 증착이 완료된 후 적절한 이후의 시점에서 발생할 수 있다. 이해할 수 있는 바와 같이, 증착 및 연마 작업의 실제 조합은 바람직한 애플리케이션에 따라 선택될 수 있다. 도금 및 평탄화 단계를 바꾸거나 동시에 도금과 평탄화를 수행함으로써, 지형적 편차 및 바람직하지 않은 과도한 재료를 제거한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 예시적인 무컨택 (contact-less) 전 기도금 장치 (200) 의 예시이다. 여기 사용된 무컨택 전기도금 장치는 전해질 컨택을 이용하는 장치이다. 이 실시형태에서, 근접 헤드 (102) 는 메니스커스 (116) 를 생성하기 위해 암 (103) 에 의해 웨이퍼 (104) 에 근접한 관계로 지지된다. 이 예시에서, 상술한 바와 같이, 웨이퍼 (104) 가 지지부 (130) 상에 유지되는 동안 씨드층 (106) 은 메니스커스 (116) 에 노출된다. 근접 헤드 (102) 는 전기적으로 하전되어, 포지티브 전력 공급부 (122) 에 접속됨으로써 애노드의 역할을 수행한다. 또한, 제 2 근접 헤드 (102') 는 암 (103) 에 의해 지지되고, 웨이퍼 (104) 의 표면으로부터 재료를 제거하지 않음과 동시에, 근접 헤드 (102) 에 의한 도금을 가능하게 하는 퍼실리테이터 (facilitator) 로서 역할한다. 암 (103) 은 근접 헤드 (102) 를 지지하는 암 또는 별도의 암의 연장일 수 있다. 이 대안적인 실시형태에서, 제 2 근접 헤드 (102') 는 네거티브 바이어스 전력 공급부 (124) 에 의해 캐소드로서 하전된다. 메니스커스 (116') 는 제 2 근접 헤드 (102') 와 씨드층 (106) 사이에서 정의된다. 메니스커스 (116') 에 의해 가능해지는 퍼실리테이팅은 메니스커스 (116') 자체를 정의하는 화학의 결과이다. 메니스커스 (116') 의 예시적인 화학적 특성은 하기에 제공된다.
도 2b는 증착층 (108) 의 금속 도금을 위한 무컨택 전기도금 장치 (200) 에 의해 사용되는 예시적인 전해질 반응을 도시한다. 앞서 논의한 바와 같이, 근접 헤드 (102) 저면의 메니스커스 (116) 는 포지티브 바이어스 전압 공급부 (122) 를 통해 애노드에 의해 하전되는 전해질 도금 화학을 포함한다.
메니스커스 (116) 는 도 2c에 도시한 바와 같이, 복수의 입력부 (112a) 에 의해 공급되는 IPA 증기 및 복수의 입력부 (112b) 에 의해 공급되는 전해질 (110) 도금 화학을 포함한다. 일 예시적인 실시형태에서, 근접 헤드 (102) 저면의 복수의 입력부 (112b) 는 근접 헤드 (102) 가 포지티브 바이어스 전압 공급부 (122) 로 하전되었을 때 웨이퍼 (104) 표면의 반응이 Cu+2 + 2e- → Cu인 전해질 용액을 제공한다. 이것은 산화환원 반응이므로, 웨이퍼 (102) 표면으로부터 떨어지는 반응은 소모성 Cu 전극이 사용된다면 Cu → Cu+2 + 2e- , 또는 비소모성 전극이 사용된다면 2H2O → O2 + 2e- 이다.
제 2 근접 헤드 (102') 와 유사하게 카운터 전극의 역할을 하는 것은, 네거티브 바이어스 전압 공급부 (124) 에 의해 하전된다. 제 2 근접 헤드 (102') 저면에 형성된 제 2 메니스커스 (116') 는 전해질 화학을 포함한다. 제 2 메니스커스 (116') 는 복수의 입력부 (112a) 에 의해 공급된 IPA 증기 및 복수의 입력부 (112b') 를 통해 공급된 전해질 (110') 을 포함한다. 일 예시적인 실시형태에서, 복수의 입력부 (112b') 는 제 2 근접 헤드 (102') 에서 전해질 용액을 제공하며 웨이퍼 (104) 의 표면에서의 반응은 MeX [착물] → MeX +1 [착물] + e- 의 형태이다. 이 경우, Me는 Cu와 같은 금속이온일 수 있으며, x는 2이다. 착물제는 에틸렌 디아민 또는 암모니아 (NH3) 일 수 있다. 웨이퍼 (104) 의 표면으로부터 떨어지는 반응은 반대일 수 있으며, 예를 들어 MeX +1 [착물] + e- → MeX [착 물] 이다. 다른 화학은 유사한 기능을 제공할 수 있다; 화학은 카운터 전극 화학이 Cu → Cu+2 + 2e- 포텐셜보다 낮은 포텐셜을 갖도록 선택될 수 있으며, 따라서 카운터 전극에서 Cu가 용해되는 것을 억제한다. 또한, 제 2 근접 헤드 (102') 저면의 전해질 (110') 은 에틸렌 글리콜과 같은 다른 첨가제로 Cu 용해의 억제를 보조하도록 맞추어질 수 있다. 전기적 접속 (136) 은 근접 헤드 (102) 와 제 2 근접 헤드 (102') 사이에서 씨드층 (106) 을 통해 확립될 수도 있다. 이 전기적 접속 (136) 을 통해, 전해질 (110) 과 전해질 (110') 이 접속되어 산화환원 결합을 완료하고 근접 헤드 (102) 에 의한 도금을 가능하게 한다. 제 2 근접 헤드 (102') 가 캐소드 (즉, 네거티브 바이어스 전압 공급부) 에 링크를 제공한다는 것을 아는 것이 중요하며, 따라서, 웨이퍼 (104) 와의 물리적 컨택이 없어야 한다. 근접 헤드 (102) 와 제 2 근접 헤드 (102') 의 조합은 바람직한 금속 재료의 보다 효율적이고 균일한 도금을 제공하는 웨이퍼 (104) 로의 무컨택 접속을 정의한다.
다른 실시형태에서, 에디 전류 센서 (114) 는 근접 헤드 (102) 에 일체화된다. 에디 전류 센서 (114) 는 금속층의 존재 및 두께를 결정하고 언제 특정한 프로세스가 완료되는지를 결정하기 위해 사용된다. 일 실시형태에서, 증착된 층 (108) 의 두께는 증착 프로세스 동안에 에디 전류 센서 (114) 에 의해 감지될 수 있다. 이 방법에서, 금속 재료의 제어된 애플리케이션이 달성된다. 도 2d는 증착된 층 (108) 이 웨이퍼 (104) 의 표면 상에 적용됨에 따른 진행을 도시하며, 여기서 제 2 근접 헤드 (102') 는 증착된 층 (108) 상에 위치한다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전기도금 및 평탄화 장치 (300) 를 도시한다. 근접 헤드 (102) 는 앞서 논의한 방법으로 작동한다. 제 2 헤드 (102') 는 상기 논의한 도금 작업에 대한 전기적 경로를 제공한다. 또한, 이 실시형태에서 제 2 헤드 (102') 에는 연마 패드 (150) 가 장착된다. 연마 패드 (150) 는 증착된 층 (108) 의 레벨링 (leveling) 을 제공하여 평탄화된 층 (108') 이 되도록 한다. 연마 패드 (150) 의 존재는 제 2 헤드 (102') 의 전기적 접속 (136) 을 방지하지 않는다. 무연마제 반응성 화학물질은 복수의 입력부 (112a 및 112b') 에 의해 운반되어 레벨링 프로세스를 보조할 수도 있다. 평탄화된 층 (108') 은 근접 헤드 (102) 저면의 증착 프로세스와 동시에 제 2 근접 헤드 (102') 하에서 달성될 수 있다.
다른 실시형태에서, 평탄화는 제 1 근접 헤드 (102) 및 제 2 근접 헤드 (102') 와는 독립적으로 동작하는 제 3 헤드의 저면에서 달성된다. 메니스커스 형성을 통해 운반된 유체와 IPA로의 한정은 헤드에 일체화된 연마 패드와 함께 평탄화를 용이하게 하는 무연마제 화학일 수 있다.
다른 실시형태에서, 연마 패드 (150) 를 갖는 제 2 근접 헤드 (102') 에는 스캐테로미터 시스템 (scatterometer system) (156) 이 장착되고, 스캐테로미터 시스템은 증착된 층 (108) 의 지형으로부터 백스캐터 파라미터를 감지함으로써 평탄화 제어를 제공한다.
도 4는 본 발명에 따른 전기도금 및 평탄화 장치 (400) 의 작업의 예시적인 방법을 제공하는 흐름도이다. 상기 도 1 내지 도 3에서 기술된 전기도금 장치 에서, 오퍼레이터는 씨드층 (402) 을 갖는 웨이퍼를 제공해야 한다. 대안적인 실시형태에서, 웨이퍼는 그 상부에 형성된 씨드층을 갖지 않을 수도 있다. 웨이퍼는 많은 방법으로 웨이퍼 지지부로 이동될 수도 있다. 웨이퍼 이동은 기계적, 진공, 정전기 또는 웨이퍼를 유지하는 다른 방법들에 의해 보조되는 일련의 수동 또는 자동화된 로보트 이동을 포함할 수도 있다. 웨이퍼가 지지부 상에 위치하면, 오퍼레이터는 증착 (404) 을 위한 바람직한 재료를 선택해야 한다. 다음으로, 근접 헤드는 바람직한 증착 영역 (406) 상에 위치된다. 근접 헤드의 위치는 자동화된 루틴 (routine) 에 의해 미리 정해지거나 용이해질 수도 있다. 전압 바이어스는 웨이퍼 및 암 이동 동안 또는 유체가 상술한 복수의 입력부를 통해 제공될 때를 포함하여 증착 이전의 임의의 시기에 증착 (408) 을 담당하는 근접 헤드에 인가될 수도 있다. 근접 헤드가 인가된 바이어스 전압을 가지면, 선택된 유체 입력부 및 진공 출력부가 근접 헤드 저면에 인가되고 (410), 재료가 증착된다 (412).
증착된 층 (414) 의 인-시추 측정은 바람직한 두께가 달성되는 것 (416) 을 보장한다. 근접 헤드는 인-시추 측정 시스템 (414) 으로부터 제공된 피드백에 의해 바람직한 두께가 달성될 때까지 현재 위치에서 머무른다. 일 실시형태에서, 측정 시스템은 상술한 에디 전류 센서 시스템의 하나일 수도 있다. 물론, 다른 두께 측정 기술이 이용될 수도 있다. 바람직한 증착 두께가 달성되면, 증착을 담당하는 근접 헤드는 유체 운반 및 제거 (420) 를 중지할 것이다. 시스템은 그 후 다음 웨이퍼 (422) 를 위해 셋업된다. 일 실시형태에서, 근접 헤드 는 웨이퍼의 평면으로부터 제거되는 반면 다른 실시형태에서는 헤드가 웨이퍼의 상부에 잔류하는 동안 웨이퍼 자체가 이동될 수도 있다. 웨이퍼가 제거되면 다른 웨이퍼가 후속 증착을 위해 지지부 상에 위치될 수도 있다.
상기 도 1d 및 도 3에 기술한 바와 같이 시스템에 평탄화 컴포넌트가 장착될 경우, 증착된 재료는 소망하는 영역에 걸쳐 균일한 증착을 보조하기 위해 레벨링될 것이다. 인-시추 측정 기술은 증착된 층이 평탄화되는 것 (424) 을 보장하기 위해 사용될 수도 있다. 충분한 평탄화가 달성될 때, 유체 운반 및 제거 시스템이 중지될 수 있으며 (420) 시스템은 다음 웨이퍼를 위해 셋업 (422) 될 수 있다. 일 실시형태에서, 근접 헤드는 웨이퍼의 평면으로부터 제거되고, 반면 다른 실시형태에서는, 헤드가 웨이퍼 상부에 잔류한 채로 웨이퍼 자체가 이동될 수도 있다. 웨이퍼가 제거되면, 후속 증착 및 평탄화를 위해 다른 웨이퍼가 지지부 상에 위치될 수도 있다.
본 발명을 몇몇 바람직한 실시형태에 관해 설명하였지만, 당업자가 상기 명세서를 읽고 도면을 연구함으로써 다양한 변경, 추가, 치환 및 그 균등물을 구현할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 여기에 기술된 전기도금 시스템은 예를 들어, 200 ㎜ 웨이퍼, 300 ㎜ 웨이퍼, 플랫 패널 등과 같이 임의의 형상 및 사이즈의 기판에 이용될 수도 있다. 따라서 본 발명은 청구한 발명의 본래의 정신 및 범위 내에 존재하는 그러한 모든 변경, 추가, 치환 및 그 균등물을 포함하도록 의도된다.

Claims (39)

  1. 캐소드로서 전기적으로 하전될 수 있는 웨이퍼의 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치로서,
    복수의 입력부 및 복수의 출력부를 가지며 애노드로서 전기적으로 하전될 수 있는 근접 헤드를 포함하여,
    상기 근접 헤드가 상기 웨이퍼 표면에 가까이 위치될 때, 상기 복수의 입력부의 각각은 상기 웨이퍼의 표면으로 유체를 운반할 수 있으며 상기 복수의 출력부의 각각은 상기 웨이퍼의 표면으로부터 상기 유체를 제거할 수 있으며, 상기 웨이퍼 표면으로의 유체의 운반 및 상기 웨이퍼 표면으로부터의 유체의 제거는 상기 웨이퍼와 상기 근접 헤드가 하전될 때 국소적인 금속 도금을 가능하게 하는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 네거티브 바이어스 전력 공급부와의 컨택 (contact) 에 의해 캐소드로서 전기적으로 하전되는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨택은 상기 웨이퍼의 에지 외부 영역에 형성되는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 근접 헤드는 포지티브 바이어스 전압 공급과의 전기적 컨택을 통해 애노드로서 전기적으로 하전되는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 근접 헤드 상의 상기 복수의 입력부의 각각은 원형 도관, 고리모양의 링 및 분리된 도관 중 하나로 정의되는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체는 하나 이상의 유체로 정의되고 상기 유체는 이소프로필 알콜 (IPA), 전해질 용액, 금속 도금을 가능하게 하는 도금 화학, 및 무연마제 (abrasive-free) 반응성 화학물질로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 도금 화학은 구리 재료, 니켈 재료, 탈륨 재료, 탄탈륨 재료, 티타늄 재료, 텅스텐 재료, 코발트 재료, 합금 재료, 및 복합 금속 재료 중 하나를 포함하는 증착 금속의 수용액에 의해 정의되는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 근접 헤드 상의 상기 복수의 출력부의 각각은 원형 도관, 고리모양의 링, 및 분리된 도관 중 하나로 정의되는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 국소적인 금속 도금은 상기 근접 헤드 저면의 영역 내에서 상기 유체의 체적을 한정하고, 상기 영역은 상기 웨이퍼 표면의 전체보다 작은, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    에디 전류 센서는 상기 국소적인 금속 도금의 모니터링을 가능하게 하는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    연마 패드는 상기 근접 헤드 하부의 두께 편차의 레벨링 (leveling) 을 보조하는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 입력부에 의해 공급되는 상기 무연마제 반응성 화학물질은 상기 연마패드에 적용되는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  13. 웨이퍼 표면 상부에 위치하도록 구성된 제 1 근접 헤드로서, 상기 웨이퍼 표면 상부에 금속층을 증착하기 위해 애노드로서 전기적으로 하전된 제 1 유체는 상기 근접 헤드와 상기 웨이퍼의 표면 사이에서 발생할 수 있는, 상기 제 1 근접 헤드; 및
    상기 웨이퍼의 표면 상부에 위치하도록 구성된 제 2 근접 헤드로서, 상기 웨이퍼의 표면 상부에서 비소모성 화학 반응을 가능하게 하기 위해 캐소드로서 전기적으로 하전된 제 2 유체는 상기 근접 헤드와 상기 웨이퍼의 표면 사이에서 발생할 수 있는, 상기 제 2 근접 헤드를 포함하며,
    전기적 접속은 상기 웨이퍼의 표면 상부에 상기 금속층을 증착할 때 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체 사이에서 정의되는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 유체는 포지티브 바이어스 전압 공급부와의 전기적 컨택을 통해 애노드로서 하전된 상기 제 1 유체의 전해질 특성을 통해 상기 기판에 전기적 결합 (coupling) 을 제공하는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 유체는 네거티브 바이어스 전압 공급부와의 전기적 컨택을 통해 캐소드로서 하전된 상기 제 2 유체의 전해질 특성을 통해 상기 기판에 전기적 결합을 제공하는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 근접 헤드 저면에서 비소모성 화학 반응은 오프세팅 (offsetting) 반응을 생성함으로써 상기 금속층의 용해를 방지하는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 비소모성 화학 반응은 산화 프로세스의 환원에 의해 생성되는 오프세팅 반응인, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 근접 헤드와 상기 제 2 근접 헤드 상의 복수의 입력부의 각각은 원형 도관, 고리모양의 링, 및 분리된 도관 중 하나로 정의되는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 근접 헤드 및 상기 제 2 근접 헤드 상의 복수의 출력부 각각은 원형 도관, 고리모양의 링, 및 분리된 도관 중 하나로 정의되는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 근접 헤드 저면의 유체는 하나 이상의 유체로 정의되고, 상기 유체들은 이소프로필 알콜 (IPA), 전해질 용액, 및 금속 도금을 가능하게 하는 도금 화학으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 도금 화학은 구리 재료, 니켈 재료, 탈륨 재료, 탄탈륨 재료, 티타늄 재료, 텅스텐 재료, 코발트 재료, 합금 재료, 및 복합 금속 재료 중 하나를 포함하는 증착 금속의 수용액에 의해 정의되는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  22. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 근접 헤드 저면의 유체는 하나 이상의 유체로 정의되며, 상기 유체는 이소프로필 알콜 (IPA), 전해질 용액 및 물로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  23. 제 13 항에 있어서,
    상기 국소적인 금속 도금은 상기 제 1 근접 헤드 저면 영역 내의 유체의 체적을 한정하고, 상기 영역은 웨이퍼 표면의 전체보다 작은, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  24. 제 13 항에 있어서,
    상기 에디 전류 센서는 상기 제 1 근접 헤드 저면의 국소적인 금속 도금의 모니터링을 가능하게 하는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  25. 웨이퍼 표면 상부에 위치하도록 구성된 제 1 근접 헤드로서, 상기 웨이퍼 표면 상부에 금속층을 증착하기 위해 애노드로서 전기적으로 하전된 제 1 유체는 상기 근접 헤드와 상기 웨이퍼 표면 사이에서 발생할 수 있는, 상기 제 1 근접 헤드; 및
    상기 웨이퍼 표면 상부에 위치되고 상기 웨이퍼 표면과 물리적으로 컨택하도록 구성된 제 2 근접 헤드로서, 상기 제 2 근접 헤드는 상기 금속층 적어도 일부의 제거를 가능하게 하기 위해 패드에 의해 물리적으로 컨택되고, 상기 웨이퍼 표면 상부에 비소모성 화학 반응을 가능하게 하기 위해 캐소드로서 전기적으로 하전된 제 2 유체는 상기 근접 헤드와 상기 웨이퍼의 표면 사이에서 발생할 수 있는, 상기 제 2 근접 헤드를 포함하고,
    전기적 접속은 상기 웨이퍼 표면 상부에 상기 금속층을 증착할 때 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체 사이에서 정의되는, 웨이퍼의 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 유체는 포지티브 바이어스 전압 공급부와의 전기적 컨택을 통해 애노드로서 하전된 상기 제 1 유체의 전해질 특성을 통해 상기 기판에 전기적 결합을 제공하는, 웨이퍼의 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 유체는 네거티브 바이어스 전압 공급부와의 전기적 컨택을 통해 캐소드로서 하전된 제 2 유체의 전해질 특성을 통해 상기 기판에 전기적 결합을 제공하는, 웨이퍼의 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 근접 헤드 저면에서 상기 비소모성 화학 반응은 오프세팅 반응을 생성함으로써 상기 금속층의 용해를 방지하는, 웨이퍼의 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 비소모성 화학 반응은 산화 프로세스의 환원에 의해 생성된 오프세팅 반응인, 웨이퍼의 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  30. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 근접 헤드와 상기 제 2 근접 헤드 상의 복수의 입력부의 각각은 원형 도관, 고리모양의 링, 및 분리된 도관 중 하나로 정의되는, 웨이퍼의 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  31. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 근접 헤드 및 상기 제 2 근접 헤드 상의 복수의 출력부 각각은 원형 도관, 고리모양의 링, 및 분리된 도관 중 하나로 정의되는, 웨이퍼의 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  32. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 근접 헤드 저면의 유체는 하나 이상의 유체로 정의되며, 상기 유체들은 이소프로필 알콜 (IPA), 전해질 용액, 및 금속 도금을 가능하게 하는 도금 화학으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 도금 화학은 구리 재료, 니켈 재료, 탈륨 재료, 탄탈륨 재료, 티타늄 재료, 텅스텐 재료, 코발트 재료, 합금 재료, 및 복합 금속 재료 중 하나를 포함하는 증착 금속의 수용액에 의해 정의되는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  34. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 근접 헤드 저면의 유체는 하나 이상의 유체이며, 상기 유체들은 이소프로필 알콜 (IPA), 전해질 용액, 물 및 무연마제 반응 화학물질로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  35. 제 25 항에 있어서,
    상기 국소적인 금속 도금은 상기 제 1 근접 헤드 저면 영역 내에서 유체의 체적을 한정하며, 상기 영역은 상기 웨이퍼 표면의 전체보다 작은, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  36. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 근접 헤드 저면에 국소적인 금속 도금의 모니터링을 가능하게 하는 에디 전류 센서를 더 포함하는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  37. 제 25 항에 있어서,
    상기 패드는 상기 제 2 근접 헤드 하부의 금속층의 두께 편차를 레벨링하기 위한 연마 패드를 포함하는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 제 2 근접 헤드 상의 복수의 입력부에 의해 공급되는 상기 무연마제 반응성 화학물질은 상기 연마 패드에 적용되는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
  39. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 근접 헤드 저면의 금속층에서 두께 편차의 레벨링을 제어하는 스캐테로미터 시스템 (scatterometer system) 을 더 포함하는, 웨이퍼 표면을 전기도금 하는 전기도금 장치.
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