KR20170059104A - 기판상에 전기도금하는 전기화학적 증착 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판상에 신뢰성 있고, 일정한 금속 전해도금 또는 전기 화학 증착을 얻기위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명은 여기에 형성된 서브마이크론 형상과 이 위에 형성된 금속 시드층을 가지는 기판으로 균일하고 공극 없는 금속의 증착을 제공하는 것이다. 본 발명은 기판 홀더, 기판 도금 표면을 전기적으로 접촉하는 음극, 기판을 수용하도록 채택된 전해질 입구, 전해질 출구와 개수를 가지는 전해질 용기 및 전해질에 전기적으로 연결하는 양극을 포함하는 전기 화학 증착 셸을 제공하는 것이다.
바람직하게도, 적어도 한방향으로 기판을 진동하기 위해 기판 호울더에 부착되며, 기판 표면을 가로질러 균일한 적층을 제공하기 위해 전해질 출구에 인접하게 보조 전극이 배치된다. 바람직하게도, 주기적인 역전 전류는 기판상의 종횡비 피쳐내의 무공극 금속층을 제공하기 위해 판형상 기간동안에 적용된다.

Description

기판상에 전기도금하는 전기화학적 증착 시스템 및 방법{ELECTRO-CHEMICAL DEPOSITION SYSTEM AND METHOD OF ELECTROPLATING ON SUBSTRATES}

본 출원은 1998년 4월 21일자로 출원하였으며, 발명의 명칭이 ' 기판상의 전기도금 층착 시스템 및 방법'인 미국 출원 제 60/082,521호에 대응하는 출원이다.

본 발명은 기판상에 금속층을 증착하는 것에 관한 것이다. 보다 상세히 기술하면, 본 발명은 기판상에 금속 층을 전기도금하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

서브-마이크론 멀티-레벨 금속화(sub-micron multi-level metallization)는 극초대규모 집적 회로(ultralarge scale integration(ULSI))의 다음 세대용 주요 기술중의 하나이다. 멀티레벨은 콘택트(contact),바이어(via), 라인(line) 및 다른 피쳐(feature)를 포함하며, 높은 종횡비를 갖는 구멍에서 상호연결(interconnect)피쳐의 판형상화(planarization)하는데 필요한 핵심기술이다. 이렇게 상호 관련된 피쳐의믿을만한 구성(formation)은 ULSI을 계승하는데 매우 중요하며, 각 기판 및 다이(die)위에 회로 밀도(circuit density) 및 질을 증가시키기 위해 계속적인 노력이 필요하다.

회로 밀도가 증가될때, 콘택트, 바이어의 너비 및 다른 피쳐 이외에 이들 사이의 유전물질은 서브-마이크론 차원을 감소시키는 반면에, 유전층의 두께는 일정하게 남게되며, 그 결과 피쳐에 대한 종횡비, 예를들어 너비로 나누어진 높이는 증가된다. 많은 전통적인 증착 방법은 종횡비가 2:1을 초과하는 경우, 특히4:1을 초과하는 경우 서브-마이크론 구조를 채우는 것이 어렵다. 그러므로, 종횡비를 갖는 서브-마이크론 피쳐, 무공극의 형성에 바로 큰 영향을 끼친다.한 요소인 알루미늄(Al) 및 알류미늄 합금은 알루미늄의 낮은 전기저항, 실리콘 다이옥시드(SiO2)에 대한 우수한 부착성, 용이한 패턴형성 및 높은 순 형상(pure form)에서 얻을수 있는 능력으로 인하여, 반도체공정에서 라인 및 플러그를 형성하는데 사용된 통상의 금속을 구비한다. 그러나, 알루미늄은 구리 및 은과 같은 다른 전도금속 보다는 큰 전기 저항을 구비하며, 일렉트로마이그레이션(electromigration)현상에는 좋지 않다. 일렉트로마이그레이션은 높은 전류 밀도의 통로에 대응하여 금속 전도체의 원자 이동으로

간주되며, 제조중에 발생되는 에러가 아니라 회로의 작동중에 금속 회로에서 일어나는 현상이다. 일렉트로마이그레이션은 전도체에서 공극의 형성을 야기할수도 있다. 공극은 전도체의 순간 횡단부가 전도체를 통한 전류의 량을 지지하는데 불충분한 크기로 축적되어 성장하며 개방회로를 야기할수도 있다. 이와 같이 열 전도를 이용할수 있는 전도체 영역은 공극의 형성을 감소하며, 전도체 손상의 위험을 증가한다. 이러한 문제는 알루미늄에 구리 및 기밀한 섬유질을 첨가(doping)하므로서 또는 물질의 크리스탈 구조 제어에 의해서 때때로 극복된다. 그러나, 알루미늄에서의 일렉트로마이그레이션은 전류 밀도의 증가에 따라 증가한다.

구리 및 구리의 합금은 알루미늄에 비해 낮은 저항률 및 높은 일렉트로마이그레이션 저항을 갖게된다. 이러한 특징들은 집적의 높은 레벨에서 얻어지며 장치 속도를 증가시키는 높은 전류 밀도를 지지하는데 중요하다. 또한, 구리는 양호한 열 전도율을 가지며, 높은 순수 상태에서 이용 가능하다. 그러므로, 구리는 반도체 기판상에 서브-마이크론, 종횡비 관련 특징을 채우기 위해 선택용 금속이 된다.

반도체 장치의 제조용으로 구리를 사용함에 불구하고, 구리를 적층하여 높은 종회비 특징을 갖는 제조 방법의 선택은 제한된다. 구리의 CVD 적층에 대한 것은 나쁘게 개발되며 복잡하고 값비싼 화학물을 수반하게 된다. 이렇게 생산물을 불만족스럽게 하는 물리적인 증기 증착이 “ 단계 커버리지(step coverage) '

에서의 한계 및 특징에서 형성된 공극때문에 일어난다. 이러한 공정의 한계로서, 회로판상에 패턴을 제조하는데 미리 제한하는 전기도금은 반도체 장치상에 바이

어 및 콘택트를 채우기 위한 방법으로서 나타나게 된다.

일반적으로 피쳐 표면 위로 배리어층을 물리적인 증기 증착 단계, 전도성 금속 시드층의 물리적인 증기 증착, 바람직하게는 배리어층위로 구리를 증기 증착하는 단계, 그리고, 구조/피쳐를 채우기 위해 시드 층 위로 유도 물질을 전기도금하는 단계로 구성된다. 최종적으로, 적층된 층 및 유전층들은 화학 기계적인 폴리싱(CMP)에 의해서 판형상화되어 전도성 상호연결 피쳐를 형성한다.

층형상을 이룬 구조의 횡단면 다이아그램은 전기 전도성 피쳐를 포함하는 하부 층위로 형성된 유전층을 포함한다. 하부 층은 도프형(doped) 실리콘 기판의

형태를 취할수도 있으며, 또는 기판상에 형성된 제 1 또는 연속의 전도층일수도 있다. 유전층은 전반적인 집적회로의 일부를 형성하기 위해 유전체 CVD와 같이 본 기술분야에서 공지된 절차를 따라 하부층위에 형성된다. 적층된후, 유전층은 패턴형성되며, 2중 다매신 바이어 및 와이어 한정치를 형성

하기 위해 에칭된다. 상기 바이어는 전도성 피쳐(15)의 소형부에 노출되는 바닥을 구비한다. 유전층의 에칭은 플라즈마 에칭을 포함하는 일반적으로 널리 공지된 유전 에칭공정에 따라 이루어질수있다.

유전층에 형성된 2중의 다매신 바이어 및 와이어 형상의 횡단면도가 도시되어 있

다. 상기 바이어 및 와이어 형상은 전도성 상호연결의 적층을 용이하게 하며, 상기 상호연결은 하부 전도성 피쳐에 전기 연결을 제공한다. 상기 형상은 트렌치 벽을 갖는 트렌치, 전도성 피쳐의 적어도 일부에 노출되는 바닥 및 바이어 벽을 갖는 바이어들을 제공한다.

탄탈륨 또는 티타늄 니트라이드(TaN)의 배리어 층이 바이어 및 와이어 형상에 적

층되므로, 구멍은 반응성 물리적인 증기 증착을 사용하므로서, 예를들어 니트로젠/아르곤 플라즈마에서 탄달륨 목표를 스퍼터링(SPUTTERING)하므로서 바이어에 남게된다. 바람직하게도, 구멍의 종횡비가 서브-마이크론 와이드 바이어로 높게 되며(예를들어, 4:1 이상), Ta/TaN은 높은 밀도의 플라즈마 환경에서 적층된다. Ta/TaN의 스퍼터형 적층은 이온화되며, 기판상의 네거티브 바이어에 의해서 기판에 직각으로 당겨진다. 배리어 층은 탄탈륨 또는 탄탈륨 니트나이드로 바람직하게 형성되지만, 티타늄, 티타늄 니트라이드 및 이들의 혼합물과 같은 다른 배리어층이 사용될수도 있다. 사용되는 공정은 기질 및 막 성질을 개선하기 위해 PVD, CVD, 또는 조합된 CVD/PVD로 구성될수도 있다. 배리어 층은 반도체 기판 및 유전층속으로 구리의 분산을 한정하며, 그러므로서 상호 연결의 신뢰성을 극적으로 증가시킨다. 배리어 층이 약 25Å 내지 400Å정도, 바람직하게는 100Å의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

PVD 구리 시드 층은 배리어 층위로 배치된다. 다른 금속, 특히 귀금속은 시드

층을 위해 사용된다. PVD 구리 시드(seed) 층은 연속적으로 적층되는 금속층을 위한 양호한 부착성이 제공되며, 구리의 성장을 위한 등각층을 제공한다.

구리층은 구리 플러그로 바이어를 완전히 채우기 위해 PVD 구리 시드 층 위로 전기 도금된다.

구조물의 상부, 예를들어 노출된 구리는 화학 기계적인 폴리싱(CMP)에 의해서 전

기 판형상화된다. 판형상화 공정중에, 구리 시드층, 배리층, 유전층 및 구리층의 일부는 구조물의 상부표면으로부터 제거되어 전도성 상호연결로 전체 판형상 표면을 남긴다.

일반적으로 금속 전기도금은 본 기술분야에서 널리공지되어 있으며, 다양한 기술에 의해서 성취될수 있다. 웨이퍼-계 기판상에 금속을 전기도금하기 위해 셀의 공통적인 설계는 기초 형상을 수반한다. 기판은 원통형 전해질 콘테이너위에 고정된 거리로 판형상 표면으로 위치되며, 전해질은 기판 판형상 표면상에 직각으로 충동한다. 기판이 판형상 시스템의 음극으로 구성되므로, 판형상의 용액에서 이온은 기판의

전도성 노충 표면상에 적층되며, 기판상에 마이크로-사이트(site)를 형성한다. 그러나, 다수의 방해물들

이 서브-마이크론 스케일, 높은 종횡비 피쳐를 갖는 기판에 구리로 전기도금 적층하는데 구성요솔르 파손시킨다. 일반적으로, 3개의 방해물들은 기판 판형상 표면을 가로질러 균일한 전류 밀도 분포를 제공하는데 어렵다. 이러한 판형상 표면은 균일한 두께를 갖는 금속층을 형성하는데 필요하다. 최초의 방해물은 어떻게 기판에 전류를 제공하는 것과 어떻게 전류가 균일하게 분포하는 것에 대한 것이다.

기판 판형상 표면에 동력을 제공하기 위한 전류 방법은 기판 시드 층과 접촉하는 콘택트(예를들어, 핀,핑거 또는 스프링)을 사용한다. 상기 콘택트는 기판의 에지에 가능한 가깝게 시드층을 접촉하게 하여, 콘택트의 존재로 인한 웨이퍼상에 제거할 영역을 최소화한다. “제외' 영역은 기판상에 장치를 궁극적으로 형성하기 위해 더이상 사용되지 않는다. 그러나, 시드층에 대한 콘택트의 접촉 저항은 콘택트-대-콘택트로부터 변화되며, 기판을 가로질러 전류 밀도의 불균일 분포를 야기한다. 또한, 시드층 인터페이스에 대한 콘택트에서 접촉 저항은 콘택트-대-콘택트로부터 변화되며, 동일한 장비를 사용하는 다른 기판들 사이에 불일치한 판형상 분포를 야기한다. 더욱이, 판형상 비는 기판상에 증착되는 얇은 시드층의 저항률로 인하여, 콘택트의 영역에 인접해서는 높게되고, 콘택트로 부터 먼지역은 낮게된다. 전기장에서의 프린지 효과는 판형상된 영역의 에지에서 형성된 높은 국부적인 전지장으로 인하여 기판의 에지에서 일어나며, 이것은 기판의 에지 근처에서 높은 증착비를 일으킨다.

저항 기판 효과(resitive substrate effect)는 전기도금 공정의 초기단계중에 나타나고, 기판 적층 표면상의 전기 도금층 및 시드층이 통상적으로 얇기 때문에 적층의 균일성을 감소시킨다. 금속 판형상은 전류공급 콘택트에 인접하게 집중되는 경향이 있으며, 예를들어 판형상 비는 콘택트에 인접한곳에서 가장 크다. 그이유는 전류 공급 곤택트로 부터 먼 거리가 기판 판형상 표면을 가로지러 균일한 전류 밀도를 제공하기 위해 시드층상에 불충분한 전도 물질로 인하여 증가될때 기판을 가로지르는 전류 밀도가 감소되기 때문이다. 적층 막 두께가 판형상으로 인해 두꺼워질때, 적층된 물질의 충분한 두께가 기판을 가로질러 균일한 전류 밀도를 제공하기 위해 기판 판형상 표면을 가로질러 이용할수 있기 때문에, 저항 기판 효과

는 감소된다.

전통적인 기본 플레이터는 기판 판형상 표면을 가로질러 잔해질의 비균일 유동을 제공하며, 이것은 판형상 이온의 비균일한 보충으로 인하여 판형상 표면상에 비균일한 전류 분포의 효과를 야기하며, 기판을 가로질러 판형상 첨가제는 비균일한 판형상을 일으킨다. 기판의 전해질 유동 균일성은 도금공정동안 고속으로 기판을 회전함으로써 개선될 수 있다. 이런 회전은 전류를 공급하고 인터페이스를 회전할 필요가 있기 때문에 도금 셸 디자인을 복잡하게 한다. 그러나, 여전히 도금 균일성은 잠재적으로 가변성 접촉 저항과

시드층 저항과 기판의 에지 근방의 전기장의 프린지(fringing) 효과에 의해서 기판의 경계면 또는 에지에서 나쁘다.

또한, 도금 사이클 동안 및/또는 도금되어지는 멀티 웨이퍼의 실행중에 일정한 성질을 가지는 시스템에 전해도금 용액을 유지해야 하는 문제가 있다. 전통적으로 기본적인 플레이터 디자인은 일반적으로 전해질로 증착되어지는 금속을 연속적으로 재충전할 필요가 있다. 금속 전해질 재충전 계획은 제어하기 어렵고 전해질내의 공동이온(co-ions)의 축적을 야기하며, 결국 전해질내의 이온 농도이 변화를 제어하기 어렵다. 그러므로, 전해도금 과정은 전해질내의 불일정한 이온 농도에 의해서 불일정한 결과를 만들어낸다.

추가로, 비소모성 양극을 사용하는 도금 셸의 작동은 전해도금 과정동안 산소가 양극상에 전개되기 때문에 버블과 관련된 문제를 야기할 수 있다. 버블과 관련된 문제는 기판 도금 표면에 도달하고 도금 표면과 적절한 전해질 접촉을 방지하는 버블에 의해 발생된 도금 결함을 포함한다. 시스템으로부터 버블 형성을 제거하거나 감소하고 형성 버블을 시스템으로부터 제거하는 것이 바람직하다.

그러므로, 서브-마이크로 형상을 형성하도록 기판상에 균일하고 고품질의 금속층을 증착하는 신뢰성 있고 일정한 금속 전해도금 장치 및 방법을 필요로 하고 있다. 또한 피쳐(feature)내에 공극없이 형상을 채우는 마이크론 크기의 고종횡비 형상을 가지는 기판상의 금속층을 형성할 필요가 있다.

본 발명은 기판상에 신뢰성 있고, 일정한 금속 전해도금 또는 전기 화학 증착을 얻기위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명은 여기에 형성된 서브마이크론 형상과 이 위에 형성된 금속 시드층을 가지는 기판으로 균일하고 공극 없는 금속의 증착을 제공하는 것이다. 본 발명은 기판 홀더, 기판 도금 표면을 전기적으로 접촉하는 음극, 기판을 수용하도록 채택된 전해질 입구, 전해질 출구와 개수를 가지는 전해질 용기 및 전해질에 전기적으로 연결하는 양극을 포함하는 전기 화학 증착 셸을 제공하는 것이다.

증착 셸의 모양 및 치수와 성분은 기판을 균일한 전류 분포를 제공하도록 설계되어 있다. 셸은 관통 유동양극과 모양을 유지하기 쉽게 미립자 없는 전해질의 상당히 균일한 유동의 배합물을 제공하는 다이어프그램 유닛을 구비하고 있다. 또한, 교반 장치는 하나 이상의 방향, 즉, x, y 및/또는 z방향으로 기판을 진동하도록 기판 홀더에 장착될 수 있다. 또한, 보조 전극은 기판 표면의 균일한 증착을 제공하고 필요시 기판의 에지와 접점에서 전기장을 만들도록 전해질 출구에 인접하게 배치될 수 있다. 또한, 주기적인 리버스와 펄스화된 전류를 포함하는 시간 가변 전류 파형은 기판상의 서브-마이크론 형상내에 공극 없는 금속층을 제공하도록 도금 기간동안 적용될 수 있다.

기판 판형상 표면을 갖는 기판위로 금속을 전기화학적으로 적층하는 장치에 있어서,

상기 기판 판형상 표면이 전해질 콘테이너내의 전해질에 노출되는 위치에서 기판을 지지하는데 적용되는 기판 호울더와, 상기 기판 판형상 표면에 전기 접촉하는 음극과, 상기 기판 판형상 표면을 수용하는데 적용되는 개구, 전해질 출구,및 전해질 입구를 포함하는 전해질 콘테이너와, 상기 전해질에 전기적으로 연결된 양극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.

본 발명의 효과는 실시에를 참고하면 보다 이해하기 쉽다.

본 발명은 기판상에 질적으로 높은 금속층을 적층하기 위한 셀의 작동 방법 및 새로운 전기화학적인 셀의 다수 실시예를 제공한다. 본 발명은 또한 매우 작은 형상, 예를들어 마이크론 크기의 형상으로, 금속의 적층, 특히 구리의 적층을 하는데 유익한 새로운 전해질 용액을 제공하는데 있다. 본 발명은 먼저 하드웨어에 관련하여 기술하고, 하드웨어의 작동 및 전해질 용액의 화학성분에 대해 하기에 기술된다.

전기화학적인 셀 하드웨어는 금속을 기판상에 전기 도금용셀의 개략적인 횡단면도. 전기 도금 셀은 콘테이너 바디를 구비하고, 상기 콘테이너 바디는 기판 호울더를 수용하고 지지하기 위해 그 상부가 개방되

어 있다. 콘테이너는 바람직하게도 플라스틱, 플랙시글라스(아크릴 제품), 렉산, PVC, CPVC 및 PVDF와 같은 전기적인 절연 물질로 구성된 환형 셀로 이루어진다. 선택적으로, 콘테이너 바디는 전해질에서 분해되지 않는 셀의 전극(예를들어, 음극 및 양극)으로 부터 전기적으로 절연될수 있는 절연층, 예를들어 테프론, PVDF, 플라스틱 또는 고무, 또는 다른 물질의 조합물로 피복되는 니켈, 티타늄, 스테인레스 스틸과 같은 금속으로 제조된다. 기판 호울더는 콘테이너 바디용 상부 커버로서 사용되며, 하부 기판상에 적층된 기판 지지표면을 구비한다. 콘테이너 바디는 이곳을 통과하는 기판의 형태에 적합한 크기로 형성되며, 통상적으로는 정사각형,사각형 또는 원형의 형태로 적층된 영역의 크기에 알맞게 형성된다.

상기 콘테이너 바디의 하부면에 배치된 전기도금형 용액 입구가 배치된다. 전기도금형 용액은 입구에 연결된 적절한 펌프에 의해서 콘테이너 바디속으로 펌프되어, 기판을 항해 콘테이너 바디의 내측 상향으로 유동되어 노출된 기판 표면과 접촉하게 된다.

상기 기판은 기판 호울더의 기판지지표면상에 고정되며, 바람직하게는 상시 표면에서 다수의 통로가 진공 척(도시되지 않음)을 형성하기 위해 진공으로 유지된다. 음극 접촉 부재는 기판 호울더의 하부면상에 배열되며, 콘테이너 위의 기판을 지지한다. 상기 음극 접촉 부재는 전력 공급부 및 기판사이의 전기 연결부를 제공하는 하나 이상의 접촉부를 포함한다. 음극 접촉 부재는 기판 표면과 전기적으로 접촉하는 다수의 유도 접촉 핑거 또는 와이어들 또는 연속적인 유도 링으로 구성된다.

피복 물질은 판형의 접촉을 방지하며, 기판의 표면에 대한 접촉을 통해 전도특징을 예측할수 있다. 접촉 부재는 셀의 화학적 환경에서 안정적인 금속으로 제조되지만, 플라티늄, 금 및 이들의 합금제와 같은 판형 공정을 통해 구리로 피복될수 있다면, 절연 시트, 중합체 가스켓 또는 피복에 의해서 보호되는 것이 바람직하다.

상기 접촉은 바람지하게도 기판 표면에 낮은 접촉 저항을 제공하며, 특히 기판에 낮은 접촉 저항을 제공 하는 물질로 접촉영역에서 피복되어 있다. 예로서 구리 또는 플라티늄을 포함한다. 음극 접촉 부재(52)의

접촉 영역에 대한 판형(plating)은 전도체의 물리적인 피쳐 및 화학적인 피쳐을 변화시키며, 궁극적으로 접촉 성능을 약화시키므로서 판형상의 편차 및 결점을 가져온다. 그러므로, 접촉 영역은 기판에 물리적으로 접촉되는 접촉영역 밖의 접촉 부재위에 피복재 또는 가스켓, 슬리브 주변 절연 링에 의해서 전해질로

부터 바람직하게 절연된다. 이러한 접촉재들은 PVDF, PVC, 테프론, 고무 또는 다른 적절한 에라스토머를 포함한다. 만약 접촉 부재가 판형상으로 구성되면, 양의 전류는 접촉부재의 탈-판형상을 위해 짧은 시간 동안에 간헐적인 접촉을 통해 통과된다. 이러한 회복공정용 음극은 규정된 양극(반대로 편향됨) 또는 하

기에 기술되는 보조 전극일수도 있다.

통상적으로, 한 동력 공급부는 음극 접촉 부재의 모든 접촉 핀에 연결되며,그 결과 접촉 핀을 통해 평행회로를 가져온다. 핀-대-기판 인터페이스 저항은 핀 위치사이로 변화될때, 보다 많은 전류가 유동되며, 그래서 보다 많은 판형상이 가장 낮은 저항 위치에서 일어난다. 그러나, 각 접촉 핀에 연속적으로 외부 저항기를 위치시키므로서, 각 접촉 핀을 통과하는 전류의 량 및 값은 외부 저항기에 의해서 주로 제어된다. 왜냐하면, 기판 회로에 대한 동력 공급부의 제어 저항기 분기점에 각 접촉 핀-기판 접촉의 전반적인 저항을 더하면 제어 저항기의 것과 거의 동일하기 때문이다. 결국, 각 접촉 핀사이의 전기 성질의 편차는 기판상의 전류분포에 영향을 주지 않으며, 균일한 전류 밀도는 판형상 두께를 균일하게 유지하기 위해 기

여되는 판형상 표면을 가로지른다. 단일 기판상의 판형상 사이클중에 그리고 판형상 상태의 다수의 기판들 사이에 음극 접촉 부재(52)의 반경 방향 어레이 형상에 대해 각 접촉 핀(56)사이의 균일한 전류 분포를 제공하기 위해, 외부 저항기(58)는 각 접촉 핀(56)에 연속적으로 접촉된다.

바람직하게도, 외부 저항기(REXT , 58)저항 값은 회로의 다른 정항 부재의 저항값보다 크다. 도 4에 도시된바와 같이, 각 접촉 핀(56)을 통한 전기 회

로는 동력 공급부와 연속하여 연결되는 각 부품의 저항에 의해서 나타나게 된다. RE는 전해질 용액의 구성성분 및 양극 및 음극 사이의 거리에 통상적으로 좌우되ㅣ는 전해질의 저항을 나타낸다. RA는 경계층 및 2중층내의 기판 판형상 표면에 인접한 전해질의 저항을 나타낸다. RS는 기판 판형상 표면의 저항을 나타내

며, RE는 음극 접촉 핀(56)의 저항을 나타낸다. 바람직하게도, 외부 저항기(REXT)의 저항값은 RE, RA, RS , RC 의 전체보다 크며, 예를들어 REXT＞1Ω, 바람직하게는 REXT＞5Ω이 된다. 외부 저항기(58)는 연속 공정에서 상이한 기판 사이의 균일한 전류 분포를 또한 제공한다.

기판은 판형상이며, 다수의 기판 사이클을 통해 접촉-핀-기판 인터페이스 저항은 변화되며, 궁극적으로 받아들일수 없는 값에 도달하게 된다. 전자 센서/알람(60)은 이 문제에 도달하기 위해 외부 저항기를 통해 전압/전류를 조정하는데 외부 저항기(58)를 통해 연결될수 있다. 외부 저항기(58)를 통해 전압/전류가

높은 핀-기판 저항 표시인 작동 영역밖으로 떨어지면, 센서/알람(60)트리거들은 문제가 작동자에 의해서 고쳐질때까지 판형상 공정을 차단하는 것과 같이 전확하게 측정된다. 선택적으로, 각각의 동력 공급부는 각 접촉 핀에 연결될수 있으며, 기판을 가로질러 균일한 전류 분포를 제공하기 위해 각각 제어되며 조정된다.

접촉 핀 장치의 대안으로, 기판의 원주 에지와 접촉하는 연속적인 링을 구비한 음극 접촉 부재(52)가 있다.

한 실시예에서, 기판은 기판 호울더에서 진공 척에 의해 고정되며, 기판은 음

극 접촉 부재(52)에 대항하여 부하를 받게되며, 엘라스토머(예를들어, 실리콘 고무)링(62)은 전기도금 용액으로부터 기판(48)의 이면을 밀봉하기 위해 그리고 음극 접촉 부재(52)에 대항하여 기판의 부하를 향상 시키기 위해 기판 호울더(44)내에 부분적으로 배치된다. 도 2에 도시된 엘라스토머 링(62)은 다른 형상이

비록 효율적으로 사용되더라도 웨지형상 링으로 구성된다. 기판에 의해서 압축될 때, 엘라스토머 링의 탄성은 음극 접촉 부재(52)와 전기적으로 양호하게 접촉하도록 기판에 힘을 가하고 기판(48)의 이면을 위해 양호한 밀봉을 제공한다.

적절하게도, 기판 호울더(44)는 엘라스토머 링(62)에 의해서 발생된 밀봉을 향상시키고, 기판 판형상 표면(54) 및 음극 접촉 부재(52)사이의 전기 접촉을 위해 엘라스토머 링(62)에 인접하게 배치된 가스 인플 레이트형 블래더(inflated bladder,64)를 포함한다. 상기 가스 인플레이트형 블래더(64)는 엘라스토머 링

(62)에 인접한 환형 캐비티에 배열되며, 엘라스토머 링(62)상에 압력을 가하기 위한 가스에 의해서 팽창 될수 있다. 상기 가스는 기판에 힘을 가하여 엘라스토머 링(62)상에 압력을 주게되고, 기판을 접촉 부재에 접촉시킨다. 엘라스토머 링(62) 및 기판(48)의 이면 사이의 접촉 압력을 줄이기 위해, 릴리이프 밸브는 가스 인플레이트형 블래더(64)에서 가스를 빼내어 엘라스토머 링(62)을 기판 호울더(44)속으로 수축시킨다.

기판 호울더(44)가 콘테이너 바디위에 위치되므로, 기판의 기판 판형상 표면(54)은 콘테이너 바디의 개구와 접촉하게 된다. 기판 호울더(44)는 콘테이너의 상부에 연결된 외측 링(66)상에 배치된다. 절연 O-링(66)은 기판 호울더(44) 및 외측 링 쇼울더(66)사이에 위치된다. 바람직하게도, 기판 호울더(44)는 콘테이너 바디의 베벨형 상부 에지(72)에 대응하는 베벨형 하부(70)를 포함한다. 상기 콘테

이너 바디의 상부 에지는 전해질 유동을 위해 콘테이너 바디 및 기판 호울더(44)사이로 1㎜ 내지 30㎜로 적어도 부분적인 원주 출구(74)를 형성한다. 상기 출구(74)는 콘테이너 바디 및 커버 둘레로 바람직하게 연장되지만,

출구의 너비는 콘테이어 바디의 상부면에 대해 기판 호울더를 상승시거나 하강시키므로서 조절될수 있으므로, 상이한 판형상 공정에 대해 필요한 것을 수용할수

있다. 바람직하게도, 출구는 2㎜ 내지 6㎜사이에 있게 된다. 출구(74)는 전해질의 외측 유동을 향상시키고, 버블현상이 일어나는 정체형 순환 코너를 최소화하기 위해 좁고 경사진 형상을 갖는다.

콘테이너 바디의 상부에 배치된 링(80) 또는 슬리브 삽입부(80)는 기판의 판형상 영역을 정확히 형성하는데 이용된다. 상기 삽입부(80)는 200㎜ 및 300㎜을 포함하는 다양한 크기와, 원형, 사각형, 정사각형등을 포함하는 형상을 갖는 전기도금형 셀을 적용하는데 모듈적으로 변화가능하다. 콘테이너 바디의크기 및 형상은 기판의 크기 및 형상을 최적화하기 위해 기판의 크기 및 형상을 위해 대응적으로 변화된

다. 상기 삽입부(80)는 기판(48)의 에지를 절연함과 동시에, 판형상 표면의 원주로의 전류유동을 제한하므로서 상기 에지가 비-균일한 판형상으로 되는 것을 방지한다. 따라서, 셀 크기가 판형상 표면보다 클때 직면하는 프린징(fringing)효과를 감소시킨다.

판형상이 기판위에 발생될 때, 이온은 용액으로부터 기판상에 적층된다. 추가의 판형상 물질을 제공하기

위해, 이온들은 판형상 표면에 인접한 확산 경계층을 통해 확산된다. 통상적으로, 종래기술에서는 기판으로의 용액 유동 및 기판의 회전에 의해서 유압동력학적인 수단을 통해 부족분은 공급된다. 그러나, 유압 동력학적인 보충방법은 경계층에서 노(no)슬립 상태이기 때문에 불충분한 보충이었다. 한편 종래기술에서

판형상 표면에 인접한 전해질은 제로 속도 및 정치상태로 된다. 이러한 제한을 설명하고 보충분을 증가시

키기 위해, 진동 부재(82)가 기판의 표면에 대량의 이송비(경계층 두께)를 제어하기 위해 제공된다. 진동부재(82)는 기판(48)을 진동하기 위해 기판 호울더(44)에 바람직하게 장착된다. 상기 진동부재(82)는 통상적으로 모터 또는 진동 변환기를 구비하며, 상기 변환기는 약 100Hz 내지 20,000Hz의 주파수로 하나 이상의 축선을 따라 앞뒤로 기판 호울더(44)를 이동시킨다. 진동의 진폭은 약 0.5마이크론 내지 100,000마이크론 사이에 형성된다. 진동부재(82)는 제 2 방향으로 추가의 진동을 제공하며, 상기 제 2 방향은 xy방향에서기판을 진동시키는 것과 같이 기판 판형상 표면에 평행하다.또한 진동부재는 x-y방향에서와 같이 기판 판형상 표면에 대각선방향으로 추가의 진동을 제공할수도 있다. 선택적으로, 진동 부재(82)는 xy-

z방향에서와 같이 여러방향으로 기판을 진동시킬수도 있다.

진동의 주파수는 적층공정에 필요한 대량의 이송비로 꼭 알맞도록 판형상 사이클(하기에 상세히기술된다)에 동기(synchronize)화 될수 있다. 종래의 전기도금 시스템은 종래 전기도금 시스템에서 유체관성으로 인한 감소된 전해질 유동에서 높은 주파수 방해 또는 역전(reversal)이 없기 때문에 이러한 특징에 관게가 있다. 진동은 판형 사이클을 완성한후 기판 표면으로부터 린스 용액 및 잔류 판형상의 제거

를 향상시킨다.

기판 호울더(44)는 균일한 판형상 두께를 추가로 향상시키기 위해 진동 회전하는 것 이외에 부분적으로 또는 전체적으로 회전된다. 회전 작동기(도시되지 않음)는 기판 호울더(44) 및 핀에 부착될수 있으며, 오실래토리 방법으로 기판 호울더의 중심을 통해 중심축선에 대해 기판 호울더를 부분적으로 회전시킨다.

전해질에 대한 판형상 표면의 회전 이동은 증착의 균일성을 향상시키기 위해 판형상 표면을 가로질러 신선한 전해질의 노출을 향상시킨다.

기판(48)을 진동시키는 다른 장점은 진동이 편향에 노출된다는 것과, 새로운 전기도금 용액을 가깝게 한다. 기판에 인접한 용액이 적층금속을 고갈시킬 때, 기판의 왕복이동은 바이어들에 인접한 영역에 제공되며, 구리 또는 다른 금속의 높은 농도를 갖는 신선한 전기도금 용액을 제공한다. 이것은 기판 판형상 표면상의 트렌치 또는 바이어의 입을 용액의 영역으로 병진이동시키므로서 이루어진다. 상기 용액은 트렌치또는 바이어와 대면하지 않으며, 그러므로서 반응물의 저은 고갈을 가져온다. 기판(48) 및 기판 호울더의 진동에 대한 대안으로 전해질의 진동이 있다. 진동 변환기(도시되지 않음)는 전해질을 직접 진동시키기 위해 콘테이너 바디내에 위치된다. 또한, 진동변환기는 콘테이너 바디외치에 놓여 콘테이너 바디

를 진동시키므로서 전해질을 간접적으로 진동시킨다. 진동 부재(82)는 판형상 부재(54)로부터 이동하고 셀로부터 제거되기 위해 버블의 형성을 증가시키므로 버블에 관계된 결점을 제거한다.

가스 버블(bubble)들은 시스템을 통해 전해질 유동으로 운반되거나, 음극 또는 양극에서 전기 화학 반응에 의해서 반생된 셀 속의 기판 설치물로 트랩될수도 있다. 가스 버블들은 판형상의 공정에서 결점을 방지하기 위해 셀로부터 바람직하게 배출된다. 다수의 가스 변환 베인들은 전해질 콘테이너의 측벽을 항해 수반된 가스들을 변화시키기 위해 양극위로 배치될수도 있다. 일반적으로, 가스 버블들은 낮은 비중으로 인하여 보다 높은 높이로 이동하며, 전해질과 함께 유동한다. 상기 전해질은 기판에 대해 상향의 외측으로 유동한다. 상기 전해질에 진동이 적용되거나, 기판 지지 부재는 기판 표면으로 부터 버블을 떼어내며 셀로 부터 가스 버블의 이동을 향상시킨다. 바람직하게도, 다수의 가스 제거 포트들은 셀로부터 가스 버블을 제거하기 위해 기판 호울더(44)를 통해 기판 지지 표면의 주변에 인접하게 배치된다. 가스 제거 포트(81)들은 가스 해제 슬롯을 통한 전해질 유출을 방지하면서 셀로 부

터 가스 버블을 제거하도록 상향각도로 위치된다. 다수의 적절한 측정값은 가스 제거 포트(81)로 부터 전해질 분출을 방지하기 위해 이용할수 있다. 첫째로, 가스 제거 포트(81)들은 전해질의 정적상태에서의 상부보다 높게 위치된다. 둘째로, 가스 제거 포트들은 테플론 튜브 제거에 의해서 소수성(hydrophobic)으로 처리될수 있다. 세번째로, 용액의 유출을 방지하는데 충분한 계산기 가스 압력은 가스 제거 포트의 유출을 통해 외적으로 적용될수 있다. 마지막으로, 가스 제거 포트들은 가스 버블을 잡는데 충분한 소량의 용기로 덮혀진다.

또한, 음극 전극 및 양극 전극에서, 보조 전극은 기판 판형 표면위로 전기장의 형상을 변화시키기 위해 전해질과 접촉상태로 배치된다. 보조 전극(84)은 콘테이너 바디 외측에 바람직하게 위치되어 전기도금형 셀에서 적층 두께, 전류 밀도 및 전위분포를 제어하므로서 기판상에 바람직한 전기도금을 얻을수 있다.

보조 전극(84)이 음극화될때 보조 전극상에 구리 적층이 형성되고, 보조전극(840이 양극화 될때 적층된 구리가 해제되거나 분해되기 때문에, 보조 전극(84)은 콘테이너 바디에 바람직하게 장착되어야 한다. 콘테이너 바디내에 위치된 보조 전극(84)으로, 비-부착성 적층은 볏겨지거나, 분해성 특정 물질은 용액상태로 되어 기판 판형상 표면(54)과 접촉하며 기판상의 결점 또는 손해를 일으킨다. 콘테이

너 바디의 외측에 보조 전극(840을 위치시키므로서, 비-부착성 적층 물질은 순환형 펌프로 외측유동 전해질과 함께 유동한다. 더욱이, 전해질 유량이 콘테이너 바디의 외측에서 비교적 높기 때문에, 비-부착성 적층은 보조 전극(84)상에 발생되는 일이

적게된다. 콘테이너 바디의 외측에 보조 전극을 위치시키는 장점은 주기적인 유지가 다른 모듈형 보조 전극 유니트를 전기도금형 셀속으로 위치시키므로서 용이하게 이루어지는 것인다. 그러나, 보조 전극들을 콘테이너 바디 내측에 위치되는 경우, 적층의 높은 균일성 및 제어의 높은 정도를 야기한다.

보조 전극(84)은 음극 접촉 핀(56)의 대응 어레이와 일치하기 위해 이격된 저극들의 어레이, 링, 일련의 중심 링, 또는 일련의 세그먼트형 링등으로 구성될수도 있다. 보조 전극(84)은 기판(48)상에 전류 및 전위 분포를 양호하게 하기 위해 변화성 평면상에 또는 기판 판형상 표면(54)과 같은 평면상에 위치된다.

선택적으로, 다수의 중심 링 보조 전극들은 바람직한 과정에 따라 연속적으로 전위를 활성화하거나, 상이한 전위를 활성화하기 위한 형태로 구성된다. 도 3은 분리된 접촉의 효과를 극복하기 위해 음극 접촉 핀의 어레이와 매치되는 세그멘트형 전극의 어레이를 구비하는 보조 전극(84)의 형상을 나타내며, 상기 분리된 접촉은 접촉 영역 근처의 적층 두께를 국소화한다. 보조 전극(84)은 분리된 접촉의 국소적인 효과를 균일화하므로서 전기장을 형성한다. 보조 전극(84)은 적층 시간 및 두께에 따른 전류/전위를 변화시키므로서 적층 두께 분포상의 저항 기판의 적대적인 효과를 제거하는데 이용될수 있다. 전류/전위 보조 전극(84)은 전기도금 공정이 연속적일때 전류/전위를 점차적으로 감소시키기 위해 전기도금의 초기단계중에 높은 전류 레벨로부터 동적으로 조정될수 있다. 보조 전극은 전기도금형 공정의 마지막 단계전에 차단되며, 다양한 공정에 어울리도록 프로그램될수 있다. 보조 전극을 사용하면, 초기 저항성 기판 효과를 감소시키기 위해 물리적이고, 비-조정가능한 셀 하드웨어용의 필수품을 제거할수 있다. 또한, 보조 전극은 역전 판형상 사이클과 일치할수 있으므로, 추가로 바람직하게 일치하는 성질을 제공한다.

선택적으로, 보조 전극은 보조 전극의 전위가 접촉 포인트로 부터 다른 거리로 변위되도록, 다수의 접촉포인트를 갖는 세그멘트형 역전 물질을 구비한다. 이러한 형상은 분리된 음극 접촉 부재의 형상에 대해 대응하는 상이한 전위를 제공한다. 효율적인 높은 전위(및 전류)가 음극 접촉 부재의 기판 접촉 포인트에서 제공되며, 효율적인 낮은 전압(및 전류)가 기판/음극 접촉 포인트들 사이의 영역에 제공되도록, 보조전극의 상이함은 분리된 음극 접촉 핀의 형상에 대응하는 가변형 너비 전극을 제공한다. 거리가 기판의 에지 및 보조 전극사이에서 증가될때, 가변식 너비를 갖춘 보조 전극에 의해서 제공된 효율적인 전압이 감소되기 때문에, 가변식 너비의 보조 전극은 음극 접촉 부재가 위치되는 기판의 에지 및 보조 전극사이

의 거리를 기밀하게 한다.

바람직하게, 소모성 양극(90)은 전해질에서 금속 공급원을 제공하기 위해 콘테이너 바디에 배치된다.

완전히 자기-에워싸는 모듈, 용해성 구리 양극(90)은 콘테이너 바디의 중간

부에 위치된다. 모듈 양극은 다공성 덮개(94)로 에워쌓이는 높은 순수 구리와 같은 금속 부품(92), 금속와이어, 또는 천공형 또는 고상 금속 시트로 구성된다. 한 실시예에서, 덮개(94)는 금속 부품(92)이 에워 쌓여지는 중합체 멤브레인 또는 세라믹과 같은 다공성 물질로 구성된다. 양극의 전극 접촉(96)은 금속 부품(92)과 전기 접촉하는 덮개(94)속으로 삽입된다. 양의 전기 접촉(96)은 양극에 전력을 제공하기 위해 동력 공급부(49)에 연결되며, 티타늄, 플라티늄, 플라티늄-코팅형 스테인레스 스틸과 같은 불용해성 물질로 제조된다. 덮개(94)의 다공성 시트는 필터가 둘러쌓여진 양극내의 분해 금속에 의해서 발생된 특정물을 유지하기 때문에 전해질이 없는 부품을 기판 판형상 표면(54)에 제공하는 필터로서 작용한다. 용해성

구리 양극(90)은 가스를 방출하는 불용해성 양극을 사용하는 공정과 다르게 용액속으로 전해질이 없는 가스를 제공하며, 구리 전해질를 일정하게 보충하는데 필요한 것을 최소화 한다. 금속 부품(92)은 전극내에 형성되거나, 둘러쌓여진 천공판 또는 와이어 또는 펠릿 형상으로 된다. 이러한 형상은 전해질 유동을 위해 통로 및 높은 표면영역을 제공한다. 금속 부품의 높은 표면 영역은 산소 방출을 포함한 산화

반응 및 양극화ㄹ르 최소로 하며, 주기적인 역전 판형상 사이클(하기에 상세히 기술됨)의 기판 양극 분해 단계중에 구리판형상에 대해 중간의 전류 밀도를 일으킨다. 만약, 양극상에 추가의 과도한 분해로 인해 전해질에 노출된 작은 표면영역을 구비하는 것이 바람직하다면, 절연 물질로 와이어 또는 천공 판 시트의

하향접촉면(유동을 항하는 면)을 접촉하는 것이 바람직하다.

바람직하게도, 양극(90)은 방해물을 최소화하고 유지를 용이하게 하기 위해 용이하게 대체될수 있는 모듈러 유니트로 구성된다. 바람직하게도, 양극(90)이 기판 판형상 표면(54, 200㎜ 기판)으로 부터 1 인치 보

다 큰 거리로 위치되며, 바람직하게는 4인치 보다 큰거리로 위치된다. 그러므로서, 조립체의 오차, 특정 유동화 및 양극 분해에 의해 발생된 양극 구리에서 레벨의 상이한 효과는 전해질 유동이 기판표면에 도달 할때 무시될수 있다.

상술된 전기 도금형 셀과 같은 구성부품과 비슷하게 구성된 위어 플레이터(weir plater)이다. 그러나, 콘테이너 바디는 판형상 표면과 거의 같은 높이를 갖는 상부면을 구비하는 상부 환형 위어(weir, 43)를 포함한다. 따라서, 상기 판형상 표면은 전해질이 전해질 유출간극(74)으로 부터 위어 넘어로 적게 유동할때라도 전해질과 완전히 접촉하게 된다. 선택적으로, 위어의 상부면이 기판 판형상 표면보다 조금 낮게 위치되므로, 기판 판형상 표면은 전해질이 위어를 과도하게 유동할때 전해질 바로 위로 위치된다. 전해질은 메니스커스(meniscus)성질(예를들어 모세관

형상의 힘)을 통해 기판 판형상표면에 부착된다. 또한, 보조 전극은 전극이 효과적으로 접촉하도록 전해질 유출에 매우 가깝게 재위치된다.

다양한 두께를 갖는 원추형 프로화일 다공성 배리어를 구비하는 유동 조정기(110)는 양극 및 기판사이의 콘테이너 바디에 배치되어 기판 판형상 표면을 균일하게 가로질르는 유동을 향상시킨다. 바람직하게도, 유동 조정기(110)는 기판의 면을 가로질러 떨어진 위치에서 전해질 유동의 상이함을 제공하는데 이용되는

폴리머 또는 세라믹과 같은 다공성 물질을 구비한다. 도 5에는 화살표 A를 따라 기판 판형상 표면 및 다공성 배리어 사이의 전해질 유동이 도시되어 있다. 유동 조정기(110)는 구조의 중심, 즉 웨이퍼의 중심을 항해 얇아진다. 그래서, 이러한 영역을 통해 기판의 중심으로 전해질의 유동이 증가되므로, 기판 판형상

표면을 가로지르는 전해질 유량을 균일하게 한다. 유동 조정기가 없다면, 전해질 유출이 에지부 근처에 인접하게 이루어지기 때문에 전해질 유동은 중시부로 부터 에지부로 증가하게 된다. 또한, 콘(cone)형상의 유동 조정기(110)는 기판 표면으로 부터 경사지면서, 기판의 에지에서 기판 표면으로 부터 멀리 연장

된다. 바람직하게도, 상기 유동 조정기의 경사진 콘 형상 및 두께의 증가는 기판 판형상 표면의 크기 및 소정의 전해질 유동에 따라 최적화되므로서, 기판 판형상 표면을 가로지르는 전해질 유동을 균일하게 한다. 비슷한 효과는 천공판에서도 이루어 진다. 천공 에 대한 크기 및 공간은 소정의 유동 분포를 일으키

도록 조절된다.

파손된 기판 캐쳐(catcher, 도시되지 않음)는 파손된 기판 부분을 잡도록 콘테이너 바디내에 위치된다.

바람직하게도, 파손된 기판 캐쳐는 메시(mesh), 다공성 판 또는 멤브레인을 구비한다. 상술된 다공성 웨지형 또는 천공판은 상기 목적으로 사용된다.

정제형(refining) 전극(도시되지 않음)은 전해질의 예비-전기분해를 위해, 금속의 제거 및, 섬(sump)에 설치된 다른 화학적인 적층을 위해 섬(도시되지 않음)에 위치된다. 정제형 전극은 시스템의 필요에 따라 연속적으로 또는 주기적으로 작동된다. 정제형 전극이 구리로 제조되어 양극성을 가질때, 상기 전극은 배쓰(bath)에서 구리를 보충하는데 이용된다. 이러한 외부 전극은 배쓰에서 구리 농도를 정확하게 조정하기 위해 사용될수 있다.

기준 전극(도시되지 않음)은 음극, 양극, 및 보조 전극의 극성화를 정확하게 결정하는데 사용된다.

전기도금 공정이 완성되면, 전해질은 콘테이너 바디로부터 전해질 저장기 또는 섬(sump)에 배출되며, 가스 나이프(knife)는 기판 판형상 표면상에 남아있는 전해질 막을 제거하는데 사용된다. 상기 가스 나이프는 중공의 양극 전극에 연결된 연장형 에어 튜브 또는 수축형 튜브와 같은 가스 입구를 구비하며, 기판표면으로 부터 전해질을 밀어내는 가스/유체 분산 또는 가스 흐름(stream)을 제공한다. 가스는 콘테이너 바디 및 기판 호울더 사이의 간극을 통해 공급되어 기판 표면위로 유동한다.

따라서, 경계 산란층은 적층중에 최소화된다. 또한 분해 간격중에 진동을 제거하므로서 다량 이송하에서의 분해 처리는 제어된다.

매우 짧게 판형상을 형성하는 동안에 시드층에 대한 금속의 부착부를 개선하기 위해, 높은 전류 밀도의 타격(strike)은 판형상 사이클의 초기에 적용된다. 버블에 관련된 결점을 최소화하기 위해, 상기 타격은 짧게 이루어지며, 전류 밀도는 수소가 방출되는 값을 초과하지 않아야 한다. 이러한 전류 밀도, 바람직하게는 약 100mA/㎠ 내지 1000mA/㎠ 의 전류 밀도는 -0.34V(음극)를 초과하지 않는 과전위에 대응한다. 다른 전해질을 이용하는 각각의 타격 공정은 금속 판형상 물질의 부착을 위해 요구될수도 있다. 각각의 타격은 상이한 전해질로 각각의 셀에서, 또는 상이한 전해질을 안내하고 제거하므로서 동일한 셀에서 이루어진다. 각각의 타격용으로 이용된 전해질은 금속 농도를 보다 엷게 하며, 시안화-계 공식으로 이루어질수도 있다.

금속 시드층은 전해질의 교환성 전류 밀도(약 구리용 1mA/㎠)에 의해서 전해질에서의 용해에 민감하다.

예를들어, 구리의 1500Å는 전류가 적용되지 않는 전해질에서 약 6분 동안 분해된다. 전극에서 용해되는시드층의 위험을 최소화하기 위해, 기판이 전해질에 안내되기 전에 전압은 기찬에 적용된다. 선택적으로 전류는 기판이 전해질에 접촉하게 되는 경우 즉시 적용된다. 적층 전류가 기판 판형상 표면에 적용될때,적층 전류가 전해질의 평형성 됴환 전류 밀도 보다 우세하기 때문에 금속 시드층은 전해질에서 분해로부터 보호된다.

본 발명은 주기적인 역전 판형상 공정중에 인 시튜 전기판형상화(in situ electroplanarization)용으로제공될수도 있다. 바람직하게도, 두 적층 및 분해 단계들이 단일 펄스 또는 연속적으로 빠른 펄스중에 이루어지므로, 공정의 끝에서 트렌치(trench), 바이어(via) 및 다른 연결 피쳐들은 완전히 채워지고 판형상화된다. 전기화학적인 판형상화 단계는 분해중에 높은 전류 밀도를 적용하는 단계를 포함한다. 예를들어,

약 300mA/㎠ 의 분해 역전 전류 밀도이 전기화학적 판형상화 단계로서 약 45초동안 적용되며, 상기 판형 상화 단계는 약 0.03㎛의 잔류 딤플를 갖는 거의 평평한 표면을 발생하게 한다. 이러한 전기화학적인 판

형상화는 화학적 기계적인 폴리싱(CMP)에 필요한 것을 감소시키며, 심지어 임의의 적용에서는 CMP 자체를 제거한다.

화학높은 구리 농도(예를들어, 0.5M 이상, 바람직하게는 0.8M 내지 1.2M 사이)를 갖는 전해질은 서브-마이크론 피쳐의 판형상이라는 한계(거대한 이송 한계)를 극복 하는데 유익하다. 특히, 높은 종횡비를 갖는 서브-마이크론 피쳐가 최소 유동만을 허용하거나, 비 전해질 유동을 허용하기 때문에, 이온의 이송은 분산

만을 하게 되어 작은피쳐의 금속을 적층하게 한다. 전해질에서 약 0.8M 이상의 높은 구리 농도는 분산과정을 향상시키고, 분산 플럭스가 전해질 농도에 비례하기 때문에, 거대한 이송 제한을 제거한다. 바람직한 금속 농도는 약 0.8 내지 1.2M정도이다. 그러나, 일반적으로, 금속 농도가 높을수록, 금속 염이 적절한 용해성 한계에 접근하지 않아야 한다.

종래의 구리 판형상 전해질은 전해질에 높은 전도성을 제공하기 위해 높은 황산 농도(약 1M)을 포함한다.

본 발명의 양호한 실시예가 상술되어 있지만, 상술된 실시예와 다른 실시예가 본 발명의 영역 및 사상을

벗어나지 않으면서 실시될수 있다. 본발명의 영역은 첨부된 청구범위에 의해서 결정된다.

Claims (8)

1. 기판 판형상 표면을 갖는 기판위로 금속을 전기화학적으로 적층하는 장치에 있어서, 상기 기판 판형상 표면이 전해질 콘테이너내의 전해질에 노출되는 위치에서 기판을 지지하는데 적용되는 기판 호울더와,상기 기판 판형상 표면에 전기 접촉하는 음극과, 상기 기판 판형상 표면을 수용하는데 적용되는 개구, 전해질 출구,및 전해질 입구를 포함하는 전해질 콘테이너와,상기 전해질에 전기적으로 연결된 양극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 호울더는,기판 지지 표면을 구비한 진공 척과,
   상기 기판 지지표면 주위에 배치되며, 기판의 원주부와 접촉하는 엘라스토머 링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 지지 호울더는, 상기 지지 표면의 에지에 인접한 하나 이상의 개구를 구비한 하나 이상의 버블 제거 포트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 지지 호울더는, 기판 지지 표면을 구비한 진공 척과,
   상기 기판 지지 표면 주위에 배치되며, 기판의 원주부와 접촉하는데 적용되는 가스 블래더로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 양극은, 전해질의 유동용 다공성 덮개와,
   상기 덮개내에 배치된 금속과,상기 덮개를 통해 배치되며, 전기적으로 상기 금속과 연결된 전극으로 구성되는 것을 특징으로 하는장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 금속은 금속 펠릿, 금속 와이어, 및 금속 미립자들로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 하나 이상의 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 음극은 기판 판형상 표면의 원주부에 배치된 음극 접촉 부재로 구성되며, 상기 음극 접촉부재는 기판 표면과 전기적으로 접촉하는데 적용되는 접촉 표면을 구비한 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 음극 접촉 부재는 반경방향의 접촉핀의 어레이로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.