TWI541388B - 電鍍方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於電鍍方法，且更具體而言，係關於可用於在基板(如半導體基板或類似基板)製造中將金屬(如銅)填充進入介層通孔(via hole)的電鍍方法，該基板具有一些垂直貫穿其內部之穿孔(介層栓塞)，且該等穿孔可用於所謂的半導體晶片三維封裝。
形成垂直貫穿半導體基板的金屬穿孔(如銅)之技術係習知用以電性半導體基板的多層堆疊的多個層的方法。第1A圖至第1C圖係描繪在製程步驟序列中用於產生具有垂直貫穿該基板的銅穿孔之製程。首先，如第1A圖所示，藉由在基底(base)10(如矽晶圓)中形成複數個向上開口的介層通孔(via hole)12(例如：利用微影/蝕刻技術)而形成基板W，且在那之後於該基底10的整體表面(包含該介層通孔12的內部表面)上形成(例如：藉由PVD)形成金屬阻障層14(如鈦)，並且接著在該阻障層14的表面上形成銅晶種層(copper seed layer)16。該介層通孔12的直徑“d”係例如2至50微米(尤其是10至20微米)，且該介層通孔12的深度“h”係例如20至150微米。
除了鈦以外，其他金屬(如鉭(tantalum)與鎢(tungsten)或上述兩者的氮化物)亦可用於作為該阻障層14。此實施方式證實於以下說明書內容。
接下來，利用該銅晶種層16作為陰極電極(cathode)在該基板W的表面上實施銅電鍍，藉此將電鍍金屬(銅)18填充進入該等介層通孔12並且將該電鍍金屬18沉積於該銅晶種層16的表面上，如第1B圖所示。
在那之後，如第1C圖所示，例如藉由化學機械研磨(CMP)移除多餘的銅晶種層16與多餘的電鍍金屬18。再者，該基底10的背表面側係經研磨(例如：到達第1C圖的雙點鏈線所示位置)，藉此曝露出嵌入該介層通孔12中的電鍍金屬18的底面。該基板W(其中具有垂直貫穿該基板W的銅(電鍍金屬18)穿孔)可以此方式產生。
該等介層通孔12的深寬比(aspect ratio)(亦即，深度對直徑的比值)通常很高。此外，該介層通孔12一般而言具有很深的深度。為了藉由電鍍將銅(電鍍金屬)完全填充進入此類具有深高深寬比的介層通孔12且不致產生如位於經嵌入的電鍍金屬中的空洞之缺陷，通常必須以自底部往上(bottom-up)的方式實施電鍍，使得墊鍍金屬較佳地生長自該等介層通孔的底部。此類自底部往上的電鍍一般而言係利用含有各種添加物(如作為電鍍加速劑的SPS(二(3-磺酸)二硫化物)、作為抑制劑(suppressor)的PEG(聚乙二醇(polyethylene glycol))、以及作為均勻劑(leveler)的PEI(聚乙烯亞胺(polyethyleneimine)))的電鍍溶液。基板的表面在吸收這些添加物之後，這些添加物的效果便發揮出來。
藉由PVD所形成的薄膜的步階覆蓋率(step coverage)一般而言相當低。然而，為了藉由PVD在該阻障層14的表面上形成連續的銅晶種層16，必須形成具有相當厚度的銅晶種層16，例如大約800奈米至1000奈米。因此，也就是說，需要形成較薄的晶種層。
在這方面，日本專利特開平編號2007-247062描述一種方法，該方法包括藉由在鈦或類似材料的阻障層14的表面上的共形CVD形成釕(ruthenium)的輔助金屬層(晶種層)20(例如：藉由濺鍍於基板W的整體表面上，如第2圖所示包含介層通孔12的內部表面)以及利用該輔助金屬層20作為陰極電極實施銅電鍍以將該電鍍金屬(銅)填充進入該介層通孔12。日本專利特開平編號2008-244298提出額外在釕的輔助金屬層20的表面上形成銅晶種層22，如第3圖所示。第3圖描繪藉由共同PVD所形成且厚度為大約100奈米至300奈米的銅晶種層22。
申請人已提供一種電鍍方法，該電鍍方法包括藉由在晶種層與陽極電極之間通過電流密度4至20安培/dm2的直流電流持續達0.1至5秒形成初始電鍍薄膜，並且接著藉由在該晶種層與該陽極電極之間通過電流密度0.5至5安培/dm2的直流電流形成次要電鍍薄膜(見日本專利編號3641372)。
申請人也已提出在介層通孔填充電鍍(via-filling electroplating)中施加步階電壓(電壓隨時間以步階形式變化)於基板與陽極電極之間(見日本專利特開平編號2005-97732)。該申請人也已提出一種電鍍方法，關於藉由維持該基板表面與電鍍溶液接觸達預定時間而將電鍍溶液中的添加物吸收至基板的表面釕薄膜，且隨後實施該基板表面的電鍍，以在該釕薄膜的表面上形成電鍍薄膜(見日本專利特開平編號2009-30167)。此外，日本專利編號3780302提出一種電鍍方法，包括首先以陰極電極電流密度5至10安培/dm2實施電鍍達10秒至5分鐘，且隨後以陰極電極電流密度0.5至3安培/dm2實施電鍍達15分鐘至180分鐘。
藉由電鍍所形成的電鍍金屬(電鍍薄膜)的厚度與電鍍期間的電流密度成比例。因此，當藉由電鍍將電鍍金屬填充進入介層通孔時，通常實際上控制電流，使得適於將金屬填充進入該等介層通孔的電流流過陽極電極與覆蓋該等介層通孔的晶種層之間。再者，一般而言，如上所述含有各種添加物的電鍍溶液係用於此類介層通孔填充電鍍。
儘管使用含有添加物的電鍍溶液，但是仍然難以將電鍍金屬(如銅)牢牢地填充進入深高深寬比的介層通孔12(如第2圖所示覆蓋有釕的輔助金屬層(晶種層)20)而不致產生缺陷(如位於經嵌入的電鍍金屬中的空洞)。對於覆蓋有銅晶種層的介層通孔而言，可藉由以預定電流密度實施電鍍而將電鍍金屬填充進入該等介層通孔且不致形成空洞。另一方面，當實施電鍍以將電鍍金屬(銅)填充進入覆蓋有釕的輔助金屬層之介層通孔時，可能在位於經嵌入的電鍍金屬中形成空洞。
當例如藉由共同PVD在釕的輔助金屬層(晶種層)20的表面上形成厚度大約100奈米至300奈米的銅晶種層22時，該銅晶種層22無法形成覆蓋該輔助金屬層20的整體表面，且該釕的輔助金屬層20將曝露於介層通孔12的底部，如第3圖所示。當利用該輔助金屬層20與該銅晶種層22作為陰極電極實施此類基板的介層填充電鍍以將電鍍金屬填充進入該等介層通孔12時，將在經嵌入該介層通孔12中的電鍍金屬中形成空洞。這是因為該輔助金屬層20的片電阻(sheet resistance)高於該銅晶種層22的片電阻，且該電鍍金屬將不均勻地沉積於該輔助金屬層20的表面上。
本發明係有鑑於上述情況所提出。因此，本發明的目的在於提供一種電鍍方法，能夠將電鍍金屬(如銅)牢牢地填充進入介層通孔，即便當該等介層通孔覆蓋有例如釕(具有較銅晶種層稍差的導電性)的輔助金屬層時或者當例如釕的輔助金屬層部份曝露於介層通孔中時，亦不致在經嵌入的電鍍金屬中產生缺陷(如空洞)。
為了達到上述目的，本發明提供一種電鍍方法，包括：製備基板，該基板的表面中形成有介層通孔；將該基板浸漬於預處理溶液中，以實施該基板的預處理；將該基板浸漬於電鍍溶液中，且未施加電壓於該基板與陽極電極之間，該陽極電極係配置於該基板的對面，藉此以該電鍍溶液取代該介層通孔中的該預處理溶液；實施該基板的第一步驟電鍍，同時，將施加於該基板與該陽極電極之該電壓控制為等於或高於一電壓，該電壓使得適於將電鍍金屬填充進入該介層通孔之電流穩定地流動於該基板與該陽極電極之間；以及實施該基板的第二步驟電鍍，同時，將流動於該基板與該陽極電極之間的該電流控制在適於將該電鍍金屬填充進入該介層通孔。
當實施該第一步驟電鍍時，同時控制該電壓為等於或高於適合將電鍍金屬填充進入該介層通孔之電流穩定地流動於該基板與該陽極電極之間所需的電壓值，流動於該基板與該陽極電極之間的電流在電鍍的初始階段暫時較高。因此，將抑制電鍍的添加物優先吸收至例如釕的輔助金屬層開始生長有電鍍薄膜的部份表面上。如此可有助於該輔助金屬層尚未開始生長電鍍薄膜的部份表面上的電鍍薄膜生長，能夠於該輔助金屬層的表面上均勻地沉積該電鍍金屬。在開始於該輔助金屬層的表面上均勻地沉積電鍍金屬之後，適合將該電鍍金屬填充進入該介層通孔的電流穩定地流動於該基板與該陽極電極之間。接著，實施該第二步驟電鍍，同時將電流控制為適合將電鍍金屬填充進入該介層通孔之電流。該第二步驟電鍍係實施於受控制的電流下，持續達沉積所欲電鍍量所必須的時間。此電鍍方法容許該電鍍金屬(如銅)可優先沉積於該介層通孔的底部，亦即，以自底部往上的方式實施，使得該電鍍金屬得以填充進入該介層通孔，而不致在嵌入該介層通孔中的電鍍金屬中產生缺陷(如空洞)。
該基板宜浸漬於該電鍍溶液中持續達10秒至60秒，而不施加電壓於該基板與該陽極電極之間。倘若基板(例如：具有覆蓋介層通孔的銅晶種層)浸漬於電鍍溶液中持續太久，且未施加電壓於該基板與該陽極電極之間，則該銅晶種層將收到該電鍍溶液的傷害。因此，當該基板具有小尺寸的介層通孔(例如：10微米至50微米)時，該基板浸漬於電鍍溶液中且未施加電壓於該基板與該陽極電極之間的時間較佳的情況是大約10秒至20秒，當該基板具有大尺寸的介層通孔(例如：100微米)時，較佳的情況是大約20秒至60秒。
該第一步驟電鍍可持續實施例如達1秒至10分鐘。
藉由實施該第一步驟電鍍持續達如此時間長度，該電鍍金屬可均勻地沉積於例如釕的輔助金屬層的表面上，且能夠穩定流動於該基板與該陽極電極之間的電流。
該第二步驟電鍍能夠以流動於該基板與該陽極電極之間的電流係以步階形式變化之方式實施。
當該電鍍金屬隨著電鍍程序而逐漸沉積於該介層通孔中時，各個介層通孔的未填充部份的深寬比逐漸變化(降低)。該深寬比越低，則越容易於高電流下以自底部往上的方式穩定生長電鍍薄膜的方式實施通孔填充電鍍。因此，可藉由步階變化(增加)流動於該基板與該陽極電極之間的電流來縮短該電鍍時間且增進產能，以回應電鍍金屬填充進入該等介層通孔的程度變化，亦即，各個介層通孔的未填充部份的深寬比變化。
在本發明的較佳態樣中，該電鍍金屬係銅，且非銅金屬係曝露於該介層通孔的至少部份表面上。該非銅金屬係例如釕或鈷，或上述各者的合金。
該電鍍金屬(如銅)可填充進入該介層通孔，且釕、鈷或其合金曝露於該介層通孔的至少部份表面上，而不致產生如位於經嵌入的電鍍金屬中的空洞之缺陷。
本發明使得電鍍金屬(如銅)能夠牢牢地填充進入深高深寬比的介層通孔，即便當該等介層通孔覆蓋有例如釕(具有較銅晶種層稍差的導電性)的輔助金屬層時或者當例如釕的輔助金屬層部份曝露於介層通孔中時，亦不致在經嵌入的電鍍金屬中產生如空洞之缺陷。
現在將參考圖式描述本發明的較佳實施例。以下說明書內容描述例示情形，其中，實施基板表面的銅電鍍，以將銅(電鍍金屬)填充進入設置於該基板表面中的介層通孔，藉此在該基板中形成銅的穿孔。
第4圖係用於實施本發明的電鍍方法的電鍍設備之總體佈局平面圖。此電鍍設備經過設計，以便自動地以連續的方式實施所有電鍍製程，包含基板的預處理、電鍍、以及該電鍍的後續處理。附接有裝甲平板(armored panel)的設施框架(apparatus frame)110的內部係由分隔板112分割成為電鍍空間116以及清潔空間114，該電鍍空間116係用於實施基板之電鍍製程以及沾附有電鍍溶液的基板之處理，該清潔空間114係用於實施其他製程(亦即，與電鍍溶液並未直接相關之製程)。兩個基板支架160(見第5圖)平行配置，且於由分隔板112(該分隔板112將電鍍空間116與該清潔空間114分開)所分隔的分隔部份上設置有作為基板傳送段(substrate delivery section)之基板附接/分離級(substrate attachment/detachment stage)162，用以將基板附接至各個基板支架160以及將基板分離自各個基板支架160。負載/卸載部份120(有基板卡匣儲存基板(substrate cassette storing substrate)接置於其上)係連接至該清潔空間114。再者，該設施框架110具有主控面板(console panel)121設置於其上。
在該清潔空間114中，裝設有對準器(aligner)122以及兩個清潔/烘乾裝置124，該對準器122用於在預定方向上對準基板的定向平面(orientation flat)或凹處(notch)，該清潔/烘乾裝置124係用於清潔電鍍基板並且高速旋轉該基板以甩乾該基板。此外，第一搬運機器手臂128實質上係裝設於這些製程裝置(亦即，該對準器122與該清潔/烘乾裝置124)的中央，藉此在該製程裝置122、124、該基板附接/分離級162、以及接置於負載/卸載部份120上的基板卡匣之間搬運與傳送基板。
裝設於該清潔空間114中的對準器122與清潔/烘乾裝置124係經過設計，以便以水平狀態支撐與處理基板，其中，該基板的前面朝上。
在該電鍍空間116中，自該分隔板112開始依序裝設有儲存器164、預處理裝置126、激活處理裝置166、第一水清潔裝置168a、電鍍設施170、第二水清潔裝置168b、以及吹氣裝置172，其中，該儲存器164係用於儲存或暫時儲存該基板支架160，該預處理裝置126係用於實施預處理(預濕處理)，利用預處理液體(如純水(DIW)或類似液體)清潔該基板表面，並藉由預處理液體沾濕該基板表面來增強其親水性，該激活處理裝置166係用於利用無機酸溶液(如硫酸或鹽酸)或有機酸溶液(如檸檬酸或草酸)蝕刻例如形成於該基板表面上的晶種層上的氧化物薄膜(具有高電阻值)，以移除該氧化物薄膜，該第一水清潔裝置168a係用於以純水清潔該基板表面，該電鍍設施170係用於實施電鍍，該吹氣裝置172係用於將該經電鍍的基板脫水。兩個第二搬運機器手臂174a、174b係裝設於這些裝置旁，以便可沿著軌道176移動。其中一個第二搬運機器手臂174a在該基板附接/分離級162與該儲存器164之間搬運該基板支架160。另一個第二搬運機器手臂174b在儲存器164、預處理裝置126、激活處理裝置166、第一水清潔裝置168a、電鍍設施170、第二水清潔裝置168b、以及吹氣裝置172之間搬運該基板支架160。
如第5圖所示，各該第二搬運機器手臂174a、174b皆具有垂直延伸的本體178，以及可沿著該本體178垂直移動且可繞著該本體178的軸心旋轉的手臂180。該手臂180具有平行設置的兩個基板支架握持部份(substrate holder retaining portion)182，用於可分離地握持該基板支架160。該基板支架160經過設計，以便在曝露出基板的前面同時密封該基板的周圍部份的狀態下支撐基板W，並且能夠將該基板W附接至該基板支架160以及將該基板W自該基板支架160分離。
儲存器164、預處理裝置126、激活處理裝置166、水清潔裝置168a、168b、以及電鍍設施170係經設計，以便與設置於各基板支架160兩端的向外突出部份(outwardly projecting portion)160a相接合，因而支撐該基板支架160，使得該基板支架160懸掛於垂直方向上。該預處理裝置129具有兩個預處理槽(pretreatment tank)127，用於將預處理液體(如溶氧濃度小於例如2毫克/公升的純水(除氧DIW)或類似液體)容置於其中。如第5圖所示，降低該第二搬運機器手臂174b用於以垂直狀態支撐該基板支架160(負載有該基板W)的手臂180，以便接合該預處理槽127的上側端，以懸掛的方式支撐該基板支架160。因此，該預處理裝置126係經設計，使得該基板支架160與該基板W一起浸漬於該預處理槽127中的預處理液體中，以實施預處理(預濕處理(pre-wetting treatment))。該激活處理裝置166具有兩個激活處理槽183，用於將化學液體容置於其中。如第5圖所示，降低該第二搬運機器手臂174b用於以垂直狀態支撐該基板支架160(負載有該基板W)的手臂180，以便接合該激活處理槽183的上側端，以懸掛的方式支撐該基板支架160。因此，該激活處理裝置166係經設計，使得該基板支架160與該基板W一起浸漬於該激活處理槽183中的化學液體中，以實施激活處理。當不需要激活處理時，可省略該激活處理槽183。
同樣地，該水清潔裝置168a、168b具有分別容置有純水的兩個水清潔槽184a與兩個水清潔槽184b，且該電鍍設施170具有容置有電鍍溶液於其中的複數個電鍍槽186。該水清潔裝置168a、168b與該電鍍設施170係經設計，使得該基板支架160與該基板W一起浸漬於該水清潔槽184a、184b中的純水中或者該電鍍槽186中的電鍍溶液中，以相同於上述的方式實施水清潔或電鍍。降低該第二搬運機器手臂174b用於以垂直狀態支撐該基板支架160(負載有該基板W)的手臂180，且向接置於該基板支架160上的基板W噴射空氣或惰性氣體，以吹走附接於該基板支架160與該基板W的液體，以脫水該基板W。因此，該吹氣裝置172係經設計，以便實施吹氣處理(blowing treatment)。
如第6圖所示，設置於該電鍍設施170中的各個電鍍槽186係經設計，以便於其中容置有預定數量的電鍍溶液Q。該基板W(其係維持在曝露出前面(欲電鍍表面)同時由該基板支架160防水密封周圍部份的狀態下)係於垂直方向上浸漬於該電鍍槽186中的電鍍溶液Q中。在此實施例中，作為該電鍍溶液Q的電鍍溶液(除了銅離子、支援電解質(supporting electrolyte)以及鹵素離子以外)含有各種添加物(如作為電鍍加速劑的SPS(二(3-磺酸)二硫化物)、作為抑制劑的PEG(聚乙二醇)、以及作為均勻劑的PEI(聚乙烯亞胺))。較佳的情況是，採用硫酸作為支援電解質，且氯離子宜作為鹵素離子。
溢流槽(overflow)200係設置於該電鍍槽186的上側端周圍，用於容納溢流出該電鍍槽186邊緣的電鍍溶液Q。循環管路(circulation piping)204設置有泵202的一端係連接至該溢流槽200的底部，該循環管路204的另一端係連接至設置於該電鍍槽186底部的電鍍溶液供應入口(supply inlet)186a。因此，該溢流槽200中的電鍍溶液Q藉由該泵202的驅動而回到該電鍍槽186中。於該泵202的下游，定溫單元206與過濾器208插入該循環管路204中，該定溫單元206係用於控制該電鍍溶液Q的溫度，該過濾器208係用於過濾出該電鍍溶液中所含有的異物(foreign matter)。
底板210(其中具有大量的電鍍溶液通道孔(passage hole))係安裝於該電鍍槽186的底部。因此，該底板210將該電鍍槽186的內部分割成為上側基板處理室214以及下側電鍍溶液分配室212。此外，防護板216(其向下垂直延伸)係接置於該底板210的下側表面。
根據此電鍍設施170，藉由該泵202的驅動將該電鍍溶液Q引進該電鍍槽186的電鍍溶液分配室212，通過設置於該底板210中的電鍍溶液通道孔流進該基板處理室214，大約平行於由該基板支架160所握持的基板W的表面而垂直地流動，並接著流進該溢流槽200。
具有對應於該基板W的形狀之圓形陽極電極220係由陽極電極支架222所握持且垂直地設置於該電鍍槽186中。當該電鍍溶液Q填充於該電鍍槽186中時，由該陽極電極支架222所握持的陽極電極220變得浸漬於該電鍍槽186中的電鍍溶液Q中，且面對由該基板支架160所握持的基板W，並且裝設於該電鍍槽186中。
此外，在該電鍍槽186中，調節板(regulation plate)224係裝設於該陽極電極220與欲裝設於該電鍍槽186中預定位置的基板W之間，用於調節該電鍍槽186中的電位(electrical potential)。在此實施例中，該調節板224係由圓柱部份226與矩形邊圈部份(rectangular flange portion)228所組成，且係由介電材料-聚氯乙烯所製成。該圓柱部份226具有如此開口尺寸與軸長度，足夠限制電場的擴大。該調節板224的邊圈部份228的下側端到達該底板210。
在該陽極電極220與欲裝設於該電鍍槽186中預定位置的基板W之間，裝設有垂直延伸作為攪拌工具的攪拌槳232，其平行於該基板W的表面往復運動，以攪拌該基板W與該調節板224之間的電鍍溶液Q。藉由在電鍍期間利用該攪拌槳(攪拌工具)232攪拌該電鍍溶液Q，可將足量的銅離子均勻地供應至該基板W的表面。
如第7圖及第8圖所示，該攪拌槳232係由類似矩形板的組件所組成，該組件具有3毫米至5毫米的均勻厚度“t”，且具有定義垂直延伸的類似帶狀部份232b的複數個平行狹縫(slit)232a。該攪拌槳232係由例如樹脂(如PVC、PP與PTFE、以及SUS或具有鐵弗龍(Teflon)塗層的鈦)所形成。較佳的情況是，接觸該電鍍溶液的至少部份攪拌槳232係電性隔離的。該攪拌槳232的垂直長度L1與該狹縫232a的垂直長度L2係充分大於該基板W的垂直尺寸。再者，該攪拌槳232係經設計，使得其側向長度H及其往復運動距離(往復運動衝程(stroke))的總和充分大於該基板W的側向尺寸。
較佳的情況是，決定該狹縫232a的寬度與數量，當該等狹縫232a之間的帶狀部份232b具有能夠有效攪拌電鍍溶液所必須的剛性且(此外)該電鍍溶液能夠有效地通過該等狹縫232a時，使得各個帶狀部份232b盡可能較窄。
該電鍍設施170設置有電鍍電源250，於電鍍期間，該電鍍電源250的正極經由導線連接至該陽極電極220，而該電鍍電源250的負極經由導線連接至該基板W的表面。該電鍍電源250係連接至控制段(control section)252，且基於來自該控制段252的信號控制該電鍍設施170。
現在將描述第4圖所示電鍍設備中所實施用以將銅(電鍍金屬)填充進入第3圖所示基板W的介層通孔12的電鍍操作的序列。該基板W已經由以下製程所製造，包括在基底10(如矽晶圓)中形成向上開口的介層通孔12、在該基板的整體表面上形成鈦或類似材料的阻障層14、在該阻障層14的表面上形成釕的輔助金屬層20、以及藉由PVD在該輔助金屬層20的表面上形成厚度大約100奈米至300奈米的銅晶種層22。一般而言，由PVD所形成的薄膜的步階覆蓋率很低。因此，當厚度大約100奈米至300奈米的銅晶種層22係由PVD所形成時，該銅晶種層22無法到達該介層通孔12的底部，且釕的輔助金屬層20係曝露於該介層通孔12中。
首先，該基板W係以前表面(欲電鍍表面)朝上的方式放置於基板卡匣中，且該基板卡匣係接置於該負載/卸載部份120上。藉由該第一搬運機器手臂128將其中一個基板W自接置於該負載/卸載部份120上的基板卡匣取出，並且放置於該對準器122上，以於預定方向上對準該基板W的定向平面或凹處。另一方面，藉由第二搬運機器手臂174a將兩個基板支架160(其係以垂直狀態儲存於該儲存器164中)取出，旋轉達90度，使得該基板支架160成為水平狀態，並且接著平行放置於該基板附接/分離級162上。
於預定方向上對準該基板W的定向平面或凹處的基板W係經搬運並以該基板的周圍部份經密封的狀態負載於放置在該基板附接/分離級162上的基板支架160中。藉由該第二搬運機器手臂174a將該兩個基板支架160同時握持、舉起並搬運至該儲存器164。將該基板160旋轉達90度成為垂直狀態並且降低，使得該兩個基板支架160以懸掛的方式保持在(暫時儲存在)該儲存器164中。上述操作係以循序方式反覆地實施，使得基板反覆地負載於該基板支架160(其係儲存於該儲存器164中)中，並且以懸掛方式循序地保持於(暫時儲存於)該儲存器164的預定位置中。
另一方面，藉由該第二搬運機器手臂174b將該兩個基板支架160(已負載有該基板且暫時儲存於該儲存器164中)同時握持、舉起並搬運至該預處理裝置126。各該基板W係浸漬在容置於該預處理槽127中的預處理液體(如純水(DIW))中，藉此實施預處理(預濕處理)。較佳的情況是，利用真空除氣器(vacuum deaerator)或引進惰性氣體將用以作為預處理液體的純水的溶氧濃度宜控制在小於2毫克/公升。接著，以如上所述的相同方式將該兩個基板支架160(各負載有基板W)搬運至該激活處理裝置，其中，該基板W係浸漬於該激活處理槽183所容置的無機酸溶液(如硫酸或鹽酸)或有機酸溶液(如檸檬酸或草酸)中，以將具有高電阻的氧化物薄膜自該晶種層的表面蝕刻移除，藉此曝露出清潔的金屬表面。利用使用於上述預處理中的純水，可控制激活處理中所使用的酸溶液中的溶氧濃度。在該激活處理之後，以如上所述的相同方式將該等基板支架160(各負載有該基板W)搬運至該第一水清潔裝置168a，其中，該基板W的表面係由容置於該第一水清潔槽184a中的純水所清潔。
在以水清潔之後，以如上所述的相同方式將該兩個基板支架160(各負載有該基板W)搬運至該電鍍設施170的電鍍槽186上方。該電鍍槽186已經填充有預定數量且具有預定成分的電鍍溶液Q，該電鍍溶液Q係透過該循環系統(circulation system)進行循環。接著降低該基板支架160，以將該基板支架160所握持的基板W浸漬於該電鍍槽186中的電鍍溶液Q中。各該基板W係裝設於該電鍍溶液Q中面對由該陽極電極支架222所握持的陽極電極220的位置。各陽極電極220係透過該陽極電極支架222連接至該電鍍電源250。
如第9A圖與第9B圖所示，該基板W係持續浸漬於該電鍍溶液Q中達預定時間(t1-t2)，且並未在該陽極電極220與位於該基板表面上的銅晶種層(及輔助金屬層20)之間施加電壓，藉此以該電鍍溶液Q取代該介層通孔12中的預處理溶液。因此，利用該電鍍溶液Q取代該介層通孔12中的預處理溶液，可避免該介層通孔12底部的銅離子與添加物變得稀釋。如此一來，可避免電鍍金屬不正常地沉積，藉此防止在嵌入該介層通孔12中的電鍍金屬中產生缺陷(如空洞)。
倘若該基板W(其具有覆蓋該介層通孔12的銅晶種層22)持續浸漬於該電鍍溶液Q中達過長時間且未於該陽極電極220與該銅晶種層22之間施加電壓，則該銅晶種層22將受到該電鍍溶液Q的損害。因此，當該基板具有小尺寸的介層通孔(例如：10至50微米)時，該基板W浸漬於該電鍍溶液Q中且未於該陽極電極220與該銅晶種層22之間施加電壓的較佳時間係10秒至20秒，而當該基板具有大尺寸的介層通孔(例如：100微米)時，該基板W的較佳浸漬時間係20秒至60秒。
當到達電鍍開始時間t2時，該電鍍電源250的正極係連接至該陽極電極220，且該電鍍電源250的負極係連接至該基板W的銅晶種層22(以及該輔助金屬層20)，且第一步驟電鍍係持續實施達預定時間(t2-t3)，同時將施加於該銅晶種層22(以及輔助金屬層20)與該陽極電極220之間的電壓控制在使得(適合將電鍍金屬填充進入介層通孔12的)電流C1穩定流動於該銅晶種層22(以及該輔助金屬層20)與該陽極電極220之間所需的電壓V1(CV模式)。本文中所謂“適合將電鍍金屬填充進入介層通孔12的電流”係意指能夠使得電鍍金屬填充進入介層通孔12而不至形成空洞的電流。能夠達到無空洞介層通孔填充電鍍的電流範圍取決於介層通孔的直徑與深度。所可能使用的最高電流係取決於因縮減電鍍時間而造成產能增加的觀點。
當(不同於第9A圖所示在經控制的電壓下實施第一步驟電鍍之方法)持續對該基板W實施電鍍以將電鍍金屬填充進入該介層通孔12達預定時間(t2-t4)時，同時將流動於該銅晶種層22(以及該輔助金屬層20)與該陽極電極220之間的電流控制在如第10B圖所示適合將電鍍金屬填充進入該介層通孔12的電流C2(=C1)(CC模式)時，施加於該銅晶種層22(以及該輔助金屬層20)與該陽極電極220之間的電壓初始採取較低數值並且逐漸增加且在經過某時間區間之後到達大約固定的電壓值V2，如第10A圖所示。於本實施例中，此電壓V2係用以作為CV模式進入電壓(entry voltage)V1(V2)。
當如第10B圖所示在經控制的電壓下實施介層通孔填充電鍍時為什麼採取較低數值的初始電壓之原因也許是因為電鍍薄膜並未均勻地生長於該輔助金屬層20的表面上，且電流僅局部地流動於該輔助金屬層20的表面已開始生長電鍍薄膜的部份。該電壓隨著電鍍的進展時間而逐漸增加，且倘若電鍍薄膜開始均勻地生長於該介層通孔中，則該電壓達到固定數值。然而，由於該電鍍薄膜並未均勻且精確地生長，故嵌入該介層通孔中的電鍍金屬中將存在有空洞。
另一方面，當實施該第一步驟電鍍時，同時將施加於該銅晶種層22(及輔助金屬層20)與該陽極電極220之間的電壓控制在使電流C1(其適合將電鍍金屬填充進入該介層通孔12)如第9A圖所示穩定地流動於該銅晶種層22(及該輔助金屬層20)與該陽極電極220之間所必須的電壓V1(CV模式)，流動於該銅晶種層22與該陽極電極220之間的電流於電鍍的初始階段暫時較高，如第9B圖所示。因此，用於抑制電鍍的添加物係優先吸收至輔助金屬層20開始生長有電鍍薄膜的部份表面上。如此可有助於該輔助金屬層20尚未開始生長電鍍薄膜的部份表面上的電鍍薄膜生長，能夠於釕的輔助金屬層20的表面上均勻地沉積該電鍍金屬。在開始於釕的輔助金屬層20的表面上均勻地沉積電鍍金屬(銅)之後，適合將該電鍍金屬填充進入該介層通孔12的電流C1穩定地流動於該銅晶種層22(以及該輔助金屬層20)與該陽極電極220之間。
在此實施例中，於第一步驟電鍍期間的電壓係經過選定與控制，使得適合將該電鍍金屬填充進入該介層通孔12的電流C1穩定地流動。如此一來，可避免電流變得太低而使得電鍍時間變得太長，或者避免電流變得太高而在嵌入該介層通孔12中的電鍍金屬中形成空洞。在此實施例的第一階段電鍍中，即便電流在電鍍開始之後明顯變化，電流仍成為適合介層通孔填充電鍍的固定電流C1。因此，即使當電鍍作用於輔助金屬層(其表面氧化狀態可於基板中或多個基板之間發生變異)上時，仍可將相同基板中或多個基板之間的電鍍變異最小化。
舉例而言，第一步驟電鍍的電鍍時間係1秒至10分鐘。藉由持續實施第一步驟電鍍達上述時間，可將電鍍金屬均勻地沉積在釕的輔助金屬層20的表面上，且能夠穩定流動於該銅晶種層22(及該輔助金屬層20)與該陽極電極220之間的電流。
接著，實施第二步驟電鍍達預定時間(t3-t4)，同時將流動於該銅晶種層22(及該輔助金屬層20)與該陽極電極220之間的電流控制在適合將電鍍金屬填充進入介層通孔12的電流C1(CC模式)，如第9B圖所示。在此實施例的電鍍方法中，能夠容許在第一步驟電鍍的初始階段(CV模式電鍍)有高電流流動於該銅晶種層22(及該輔助金屬層20)與該陽極電極220之間，且該高電流接著迅速地變化為適合將電鍍金屬填充進入介層通孔12的電流C1。該第二步驟電鍍(CC模式電鍍)係實施於經控制的固定電流C1持續達沉積所欲電鍍量所必須的時間。此電鍍方法容許電鍍金屬(銅)優先沉積於該介層通孔12的底部，亦即，以自底部往上的方式，使得該電鍍金屬得以填充進入該介層通孔12，而不致在嵌入的電鍍金屬中產生缺陷(如空洞)。
於自該基板W浸漬於電鍍溶液Q中直到完成電鍍的期間，該攪拌槳232平行於該基板W的表面進行往復運動，(當必要時)攪拌該調節板224與該基板W之間的電鍍溶液Q。倘若在已縮減該介層通孔的深寬比至電鍍溶液能夠輕易到達電鍍金屬表面的程度之後持續劇烈攪拌該電鍍溶液，則電鍍薄膜的生長可能減慢且可能耗用更長的時間以完成介層通孔填充電鍍。在此情況下，較佳的是，當電鍍已進展至某種程度時，宜降低該電鍍溶液的攪拌強度。在完成電鍍之後，停止在該陽極電極220與該基板W的銅晶種層22(以及該輔助金屬層20)之間施加電壓。在此之後，再度由該第二搬運機器手臂174b握持該兩個基板支架160(各負載有基板W)，並且將其自該電鍍槽186撤離。
接著以如上所述的相同方式將該兩個基板支架160搬運至該第二水清潔裝置168b，其中，係藉由將該基板浸漬在該水清潔槽184b所容置的純水中來清潔該基板的表面。在那之後，負載有該基板的基板支架160係以如上所述的相同方式搬運至吹氣裝置(blowing device)172，其中，藉由吹氣或惰性氣體至該基板支架160，以將電鍍液體與水滴自該基板支架160移除。在那之後，將負載有基板的基板支架160回歸該儲存器164，並分別經懸掛及握持於該儲存器164中的預定位置。
該第二搬運機器手臂174b依序重複上述操作，以依序將(在電鍍之後各負載有基板的)基板支架160回歸至該儲存器164中的預定位置，並且將該基板支架160懸掛於該儲存器164中。另一方面，在電鍍之後負載有基板且已回歸至該儲存器164的兩個基板支架160同時為該第二搬運機器手臂174b所鉗制，並且以如上所述的相同方式放置於該基板附接/分離級162上。
裝設於該清潔空間114中的第一搬運機器手臂128自該基板附接/分離級162上的基板支架160取出該基板，並將其搬運至其中一個清潔/烘乾裝置124。在該清潔/烘乾裝置124中，以例如純水清潔該基板(其保持在前面朝上的水平位置)，並且接著藉由高速旋轉將其甩乾。在那之後，藉由該第一搬運機器手臂128將該基板回歸至接置於負載/卸載部份120上的基板卡匣，藉此完成電鍍操作。
實施該第一步驟電鍍的同時也能夠將施加於該銅晶種層22(以及輔助金屬層20)與該陽極電極220之間的電壓控制在使得(適合將電鍍金屬填充進入介層通孔12的)電流穩定流動於該銅晶種層22(以及該輔助金屬層20)與該陽極電極220之間所需的電壓V1(CV模式)，該電壓V1高於電壓V2(V1>V2)。
第11A圖與第11B圖描繪根據本發明另一實施例的電鍍方法。在此實施例中，基板W首先浸漬於電鍍溶液Q中達預定時間(t5-t6)而未施加電壓於該陽極電極220與該基板W的銅晶種層22(以及該輔助金屬層20)之間。接下來，持續實施該基板W的第一步驟電鍍達預定時間(t6-t7)，同時將施加於該銅晶種層22(以及該輔助金屬層20)與該陽極電極220之間控制在電壓V3(CV模式)，該電壓V3係使適合將電鍍金屬填充進入該介層通孔12的電流C3穩定地流動於該銅晶種層22(及該輔助金屬層20)與該陽極電極220之間所必須的電壓。接下來，實施該基板W的CC模式第二步驟電鍍，同時將流動於該銅晶種層22(及該輔助金屬層20)與該陽極電極220之間的電流控制在步階增加電流(stepwise increasing current)：電流C3持續達預定時間(t7-t8)、電流C4持續達預定時間(t8-t9)以及電流C5持續達預定時間(t9-t10)。該電流C4與C5亦適合將電鍍金屬填充進入該介層通孔12。
當電鍍金屬隨著電鍍進展而逐漸沉積於介層通孔12中時，各介層通孔12未經填充部份的深寬比逐漸改變(縮減)。深寬比越低，介層通孔填充電鍍越容易在高電流下穩定地以自底部往上的方式生長電鍍薄膜。因此，藉由步階改變(增加)流動於該基板與該陽極電極之間的電流可縮減電鍍時間並且增加產能，以反應電鍍金屬填充進入該介層通孔12的程度變化(亦即，各介層通孔未經填充部份的深寬比的變化)。
再者，在如第2圖所示基板具有形成於覆蓋包含介層通孔12的內部表面的整體基板表面之阻障層14上的(釕的)輔助金屬層20的情況下，可藉由本發明的電鍍方法將電鍍金屬填充進入該介層通孔12而不至在經嵌入的電鍍金屬中產生如空洞的缺陷。具體而言，首先藉由將該基板浸漬於該預處理溶液中使該基板經過上述的預處理。在預處理之後，該基板浸漬於電鍍溶液中，且未施加電壓於該基板W的輔助金屬層20與位於該基板對面的陽極電極220之間，藉此以電鍍溶液取代該介層通孔12中的預處理溶液。接下來，實施該基板W的第一步驟電鍍，同時將施加於該基板W的輔助金屬層20與該陽極電極220之間的電壓(CV模式)控制為等於或高於使(適合將電鍍金屬填充進入介層通孔12的)電流穩定地流動於該基板W與該陽極電極220之間所必須的電壓。接下來，實施該基板W的第二步驟電鍍，同時將流動於該基板W與該陽極電極220之間的電流(CC模式)控制在適合將電鍍金屬填充進入介層通孔12的電流。
當(不同於第9A圖所示在經控制的電壓下實施第一步驟電鍍之方法)持續對該基板W實施電鍍以將電鍍金屬填充進入該介層通孔12達預定時間(t11-t12)時，同時將流動於該輔助金屬層20與該陽極電極220之間的電流控制在如第12B圖所示適合將電鍍金屬填充進入該介層通孔12的電流C6(CC模式)時，施加於該輔助金屬層20與該陽極電極220之間的電壓初始採取較低數值並且逐漸增加，且在經過某時間區間之後到達大約固定的電壓值V6，如第12A圖的實線所示。因此，採用等於或高於此電壓V6的電壓作為CV模式進入電壓。
相較於上述情況(如第12A圖的虛線所示，其中，該CC模式電鍍實施於具有形成輔助金屬層20上的銅晶種層22的基板上)，本實施例所施加的電壓耗費較長時間到達固定電壓V6。這是因為相較於銅晶種層22部份覆蓋該介層通孔12中的輔助金屬層20(如第2圖及第3圖所示)的情形，本實施例具有面積較大的輔助金屬層20。另一方面，可藉由持續實施CV模式第一步驟電鍍達更長時間，以將電鍍金屬均勻地沉積於第2圖所示的輔助金屬層20上。在電鍍金屬開始均勻地沉積在該輔助金屬層2的表面上之後，適合將電鍍金屬填充進入該介層通孔12的電流穩定地流動於該輔助金屬層20與該陽極電極220之間。
藉由在第一步驟電鍍之後實施第二步驟電鍍，同時控制該電流(CC模式)，電鍍金屬最終可填充進入該介層通孔12且不致於經嵌入的電鍍金屬中產生如空洞之缺陷。
以下範例進一步詳細描述本發明，且非意圖以任何方式限制本發明。
[範例1]
基板樣本係由以下製程所製造，該製程包括：在矽晶圓表面形成直徑7微米且深度85微米的介層通孔；藉由PVD在整體晶圓表面(包含該介層通孔的內部表面)上形成厚度100奈米的鈦阻障層；藉由CVD在該阻障層的表面上形成厚度10奈米的釕層作為輔助金屬層；以及藉由PVD在該輔助金屬層的表面上形成厚度100奈米的銅晶種層。
該樣本係浸漬於溶氧濃度小於2毫克/公升的純水(除氧DIW)中持續1至10分鐘，以實施該樣本的預處理(預濕處理)。在預處理之後，將該樣本浸漬於電鍍溶液中達30秒且未施加電壓於陽極電極與該樣本的銅晶種層(以及輔助金屬層)之間。該電鍍溶液具有下列成分：200公克/公升的五水硫酸銅(copper sulfate pentahydrate)；50公克/公升的硫酸(sulfuric acid)；50毫克/公升的氯(chlorine)；以及適量添加物。接著，在維持該樣本浸漬於該電鍍溶液中的同時，在該陽極電極與該樣本的銅晶種層(及輔助金屬層)之間施加0.3伏特的電壓持續達2分鐘，以在CV模式下實施第一步驟電鍍。在第一步驟電鍍之後，藉由在該陽極電極與該樣本的銅晶種層(及輔助金屬層)之間通過0.3安培/dm2(ASD)的電流持續達120分鐘以在CC模式下實施第二步驟電鍍。
[範例2]
基板樣本係由以下製程所製造，該製程包括：在矽晶圓表面形成直徑7微米且深度85微米的介層通孔；藉由PVD在整體晶圓表面(包含該介層通孔的內部表面)上形成厚度100奈米的鈦阻障層；以及藉由CVD在該阻障層的表面上形成厚度10奈米的釕層作為輔助金屬層。
該樣本係浸漬於溶氧濃度小於2毫克/公升的純水(除氧DIW)中持續1至10分鐘，以實施該樣本的預處理(預濕處理)。在預處理之後，將該樣本浸漬於如範例1所使用的電鍍溶液中達30秒且未施加電壓於陽極電極與該樣本的輔助金屬層之間。接著，在維持該樣本浸漬於該電鍍溶液中的同時，在該陽極電極與該樣本的銅晶種層(及輔助金屬層)之間施加0.3伏特的電壓持續達5分鐘，以在CV模式下實施第一步驟電鍍。在第一步驟電鍍之後，藉由在該陽極電極與該樣本的輔助金屬層之間通過0.3安培/dm2(ASD)的電流持續達120分鐘以在CC模式下實施第二步驟電鍍。
[對照範例1]
如範例1所使用的相同基板樣本係浸漬於溶氧濃度小於2毫克/公升的純水(除氧DIW)中持續1至10分鐘，以實施該樣本的預處理(預濕處理)。在預處理之後，將該樣本浸漬於如範例1所使用的電鍍溶液中達30秒且未施加電壓於陽極電極與該樣本的銅晶種層(及輔助金屬層)之間。接著，在維持該樣本浸漬於該電鍍溶液中的同時，藉由在該陽極電極與該樣本的銅晶種層(及輔助金屬層)之間通過0.3安培/dm2(ASD)的電流持續達120分鐘以在CC模式下實施電鍍。
[對照範例2]
如範例2所使用的相同基板樣本係浸漬於溶氧濃度小於2毫克/公升的純水(除氧DIW)中持續1至10分鐘，以實施該樣本的預處理(預濕處理)。在預處理之後，將該樣本浸漬於如範例1所使用的電鍍溶液中達30秒且未施加電壓於陽極電極與該樣本的輔助金屬層之間。接著，在維持該樣本浸漬於該電鍍溶液中的同時，藉由在該陽極電極與該樣本的輔助金屬層之間通過0.3安培/dm2(ASD)的電流持續達120分鐘以在CC模式下實施電鍍。
第13圖顯示自範例1與範例2以及對照範例1與對照範例2所觀察得到的時間與施加於該陽極電極和該基板樣本之間的電壓之間的關係。第14圖顯示自範例1與範例2以及對照範例1與對照範例2所觀察得到的時間與流動於該陽極電極和該基板樣本之間的電流之間的關係。如第13圖所示，在對照範例1與對照範例2中，需要較長的時間以達到穩定的電壓。尤其在對照範例2中，係於該釕層上實施電鍍，需要相當長的時間以達到穩定的電壓。如第14圖所示，在範例1與範例2中，於電鍍初始階段的高電流迅速降低至適合介層通孔填充電鍍的電流。
第15圖與第16圖分別描繪範例1與範例2中基板樣本的介層通孔在將電鍍金屬(銅)填充進入介層通孔後之圖式；以及第17圖與第18圖分別描繪對照範例1與對照範例2中基板樣本的介層通孔在將電鍍金屬(銅)填充進入介層通孔後之圖式。
如第15圖與第16圖所示，在範例1與範例2中，沒有缺陷(如空洞)的電鍍金屬(銅)304係嵌入設置於該基板樣本300中的介層通孔302中。相較之下，如第17圖所示，在對照範例1中，空洞V係形成於嵌入該基板樣本300的介層通孔302中的電鍍金屬(銅)304的底部。再者，如第18圖所示，在對照範例2中，空洞V係形成於嵌入該基板樣本300的介層通孔302中的電鍍金屬(銅)304的中間。上述結果係彙整於下表1。
儘管已參考較佳實施例對本發明進行描述，且可理解到本發明並未限定於上述實施例，但是本發明的各種變化與變更皆涵蓋於本說明書所傳達的發明概念之範疇內。
10．．．基底
12．．．介層通孔
14．．．阻障層
16．．．銅晶種層
18．．．電鍍金屬
20．．．輔助金屬層
22．．．銅晶種層
110．．．設施框架
112．．．分隔板
114．．．清潔空間
116．．．電鍍空間
120．．．負載/卸載部份
121．．．主控面板
122．．．對準器
124．．．清潔/烘乾裝置
126．．．預處理裝置
127．．．預處理槽
128．．．第一搬運機器手臂
160．．．基板支架
160a．．．向外突出部份
162．．．基板附接/分離級
164．．．儲存器
166．．．激活處理裝置
168a．．．第一水清潔裝置
168b．．．第二水清潔裝置
170．．．電鍍設施
172．．．吹氣裝置
174a．．．第二搬運機器手臂
174b．．．第二搬運機器手臂
176．．．軌道
178．．．本體
180．．．手臂
182．．．基板支架握持部份
183．．．激活處理槽
184a．．．水清潔槽
184b．．．水清潔槽
186．．．電鍍槽
186a．．．電鍍溶液供應入口
200．．．溢流槽
202．．．泵
204．．．循環管路
206．．．定溫單元
208．．．過濾器
210．．．底板
212．．．下側電鍍溶液分配室
214．．．上側基板處理室
216．．．防護板
220．．．陽極電極
222．．．陽極電極支架
224．．．調節板
226．．．圓柱部份
228．．．矩形邊圈部份
232．．．攪拌槳
232a．．．狹縫
232b．．．帶狀部份
250．．．電鍍電源
252．．．控制段
300．．．基板樣本
302．．．介層通孔
304．．．電鍍金屬
d．．．直徑
h．．．深度
H．．．側向長度
L1．．．垂直長度
L2．．．垂直長度
Q．．．電鍍溶液
t．．．厚度
V．．．空洞
W．．．基板
第1A至1C圖係以製程步驟序列描繪用於產生具有銅穿孔的基板之製程，該銅穿孔垂直地貫穿該基板；
第2圖係描繪在阻障層上形成輔助金屬層之剖面圖，該阻障層覆蓋基板的整體表面(包含介層通孔的表面)；
第3圖係描繪在阻障層上連續形成輔助金屬層與銅晶種層之剖面圖，該阻障層覆蓋基板的整體表面(包含介層通孔的表面)；
第4圖係用於實施本發明的電鍍方法的電鍍設備之總體佈局平面圖；
第5圖係設置於第4圖所示的電鍍設備中的第二搬運機器手臂之示意圖；
第6圖係設置於第4圖所示的電鍍設備中的電鍍設施之示意剖面圖；
第7圖係設置於第6圖所示的電鍍設施中的攪拌槳(攪拌工具)之平面圖；
第8圖係沿著第7圖的線A-A之剖面圖；
第9A圖係顯示時間以及施加在陽極電極與基板之間的電壓之間的關係，該關係係根據本發明的實施例實施電鍍而觀察得到；
第9B圖係顯示時間以及流動於該陽極電極與該基板之間的電流之間的關係，該關係是根據本發明的實施例實施電鍍而觀察得到；
第10A圖係顯示時間以及施加在陽極電極與基板之間的電壓之間的關係，該關係係在受控制電流下實施第3圖所示的基板表面的電鍍而觀察得到；
第10B圖係顯示時間以及流動於該陽極電極與該基板之間的電流之間的關係，該關係係在受控制電流下實施第3圖所示的基板表面的電鍍而觀察得到；
第11A圖係顯示時間以及施加在陽極電極與基板之間的電壓之間的關係，該關係係根據本發明的另一實施例實施電鍍而觀察得到；
第11B圖係顯示時間以及流動於該陽極電極與該基板之間的電流之間的關係，該關係係根據本發明的另一實施例實施電鍍而觀察得到；
第12A圖係顯示時間以及施加在陽極電極與基板之間的電壓之間的關係，該關係係在受控制電流下實施第2圖所示的基板表面的電鍍而觀察得到；
第12B圖係顯示時間以及流動於該陽極電極與該基板之間的電流之間的關係，該關係係在受控制電流下實施第2圖所示的基板表面的電鍍而觀察得到；
第13圖係顯示自範例1與範例2以及對照範例1與對照範例2所觀察得到的時間與施加在陽極電極和基板樣本之間的電壓之間的關係；
第14圖係顯示自範例1與範例2以及對照範例1與對照範例2所觀察得到的時間與流動於該陽極電極和該基板樣本之間的電流之間的關係；
第15圖係描繪範例1中基板樣本的介層通孔在將電鍍金屬(銅)填充進入介層通孔後之圖式；
第16圖係描繪範例2中基板樣本的介層通孔在將電鍍金屬(銅)填充進入介層通孔後之圖式；
第17圖係描繪對照範例1中基板樣本的介層通孔在將電鍍金屬(銅)填充進入介層通孔後之圖式；以及
第18圖係描繪對照範例2中基板樣本的介層通孔在將電鍍金屬(銅)填充進入介層通孔後之圖式。
160．．．基板支架
170．．．電鍍設施
186．．．電鍍槽
186a．．．電鍍溶液供應入口
200．．．溢流槽
202．．．泵
204．．．循環管路
206．．．定溫單元
208．．．過濾器
210．．．底板
212．．．下側電鍍溶液分配室
214．．．上側基板處理室
216．．．防護板
220．．．陽極電極
222．．．陽極電極支架
224．．．調節板
226．．．圓柱部份
228．．．矩形邊圈部份
232．．．攪拌槳
250．．．電鍍電源
252．．．控制段
Q．．．電鍍溶液
W．．．基板
Claims (11)
- 一種電鍍方法，包括：製備基板，該基板的表面中形成有介層通孔，其中該介層通孔覆蓋有輔助金屬層、或輔助金屬層部份地曝露於介層通孔中；將該基板浸漬於至少包含抑制劑的電鍍溶液中，該抑制劑係用以抑制該基板的電鍍；施加電壓於該基板與陽極電極之間以讓電流通過該輔助金屬層以及該陽極電極之間，以實施該基板的第一步驟電鍍，同時，控制該電壓以導致電流暫時性變得高於電鍍金屬可填充該介層通孔而不會形成空洞的電流範圍，藉此均勻地將電鍍金屬沉積於該輔助金屬層表面上；以及實施該基板的第二步驟電鍍，同時，將流動於該輔助金屬層與該陽極電極之間的該電流控制在電鍍金屬可填充該介層通孔而不會形成空洞的電流範圍內，藉此以自底部往上(bottom-up)的方式將電鍍金屬填充於該介層通孔。
- 如申請專利範圍第1項所述之電鍍方法，更包括：在將該基板浸漬於該電鍍溶液之前，將該基板浸漬在預處理溶液中以實施該基板的預處理，其中該預處理溶液是溶氧濃度為2毫克/公升以下的純水。
- 如申請專利範圍第1項所述之電鍍方法，更包括：在將該基板浸漬於該電鍍溶液之前，將該基板浸漬在無機酸 溶液或有機酸溶液中，以將形成在該基板表面上的氧化物薄膜予以蝕刻移除。
- 如申請專利範圍第3項所述之電鍍方法，其中，該無機酸溶液包括硫酸或鹽酸，而該有機酸溶液包括檸檬酸或草酸。
- 如申請專利範圍第2項所述之電鍍方法，其中，將該基板浸漬該電鍍溶液中的步驟包括浸漬該基板於電鍍溶液中而未施加電壓於該基板與配置成相對向於該基板的該陽極電極之間，藉此用該電鍍溶液取代在該介層通孔中的預處理溶液。
- 如申請專利範圍第5項所述之電鍍方法，其中，該基板係浸漬於該電鍍溶液中持續10秒至60秒，且未施加電壓於該基板與該陽極電極之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之電鍍方法，其中，該第一步驟電鍍係實施持續1秒至10分鐘。
- 如申請專利範圍第1項所述之電鍍方法，其中，該第二步驟電鍍係經實施，使得流動於該基板與該陽極電極之間的該電流以步階形式變化。
- 如申請專利範圍第5項所述之電鍍方法，其中，該輔助金屬層是由釕或鈷、或兩者的合金所形成。
- 如申請專利範圍第1項所述之電鍍方法，更包括：從該基板被浸漬在該電鍍溶液起，直到該基板的第二步驟電鍍完成為止，攪拌該電鍍溶液。
- 如申請專利範圍第10項所述之電鍍方法，其中當該介 層通孔的深寬比縮減至該電鍍溶液能夠輕易到達形成在該介層通孔內的該電鍍金屬之表面的程度時，降低該電鍍溶液的攪拌強度。
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