(57)【要約】【課題】  材料成長のための方法および装置を提供する。【解決手段】  無電解メッキ液に曝されるウエハの表面を選択的に加熱するための方法および装置が提供される。放射エネルギ源による選択的加熱は、ウエハ表面と無電解メッキ液との間の境界において温度上昇を引き起こす。この温度上昇は、ウエハ表面においてメッキ反応を生じさせる。したがって、ウエハ表面には、適切に定められた放射エネルギ源によってウエハ表面の温度を変動させることによって開始され且つ制御される無電解メッキ反応を通じて材料が成長される。また、ウエハ表面に近接する上方の位置に平面部材を配することによって、平面部材とウエハ表面との間に無電解メッキ液を閉じ込めることもできる。メッキ反応を通じて成長される材料は、平面部材の平面性に適合する平坦化層を形成する。【選択図】  図２Ａ
2007525594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハの表面上に材料を成長させるための方法であって、
メッキ反応を容易に生じない温度に維持されている無電解メッキ液を、前記ウエハの表面に付ける工程と、
前記ウエハの表面に放射エネルギを浴びせる工程であって、前記放射エネルギは、前記ウエハの表面と前記無電解メッキ液との間の境界でメッキ反応を生じる状態まで、前記ウエハの表面の温度を上昇させる工程と
を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の、ウエハの表面上に材料を成長させるための方法であって、更に、
前記ウエハの表面に存在する材料が前記放射エネルギによって選択的に加熱されるように、前記放射エネルギの波長領域を制御する工程を備える方法。
【請求項３】
請求項１に記載の、ウエハの表面上に材料を成長させるための方法であって、更に、
メッキ反応を生じる温度を充分に下回るように、前記無電解メッキ液の温度を制御する工程を備える方法。
【請求項４】
請求項１に記載の、ウエハの表面上に材料を成長させるための方法であって、
前記ウエハの表面に放射エネルギを浴びせる前記工程は、前記放射エネルギをパルス照射することによって実施される方法。
【請求項５】
請求項１に記載の、ウエハの表面上に材料を成長させるための方法であって、
前記ウエハの表面に放射エネルギを浴びせる前記工程は、前記ウエハを通して前記放射エネルギを伝達し、前記ウエハの表面に到達させることを含む、方法。
【請求項６】
ウエハの表面上に材料を成長させるための装置であって、
囲いとなる壁と、底部とによって定められ、無電解メッキ液を収容するように構成されたタンクと、
前記タンク内に設けられ、前記タンクに収容される前記無電解メッキ液に沈められた位置でウエハをサポートするように構成されたウエハサポート構造と、
前記ウエハサポート構造の上方に設けられ、前記無電解メッキ液に沈められた位置でサポートされる前記ウエハに放射エネルギを向かわせるように方向付けられた放射エネルギ源と
を備える装置。
【請求項７】
請求項６に記載の、ウエハの表面上に材料を成長させるための装置であって、
前記放射エネルギ源は、放射エネルギの入射先である前記ウエハの表面に存在する材料を選択的に加熱可能である波長領域を有する放射エネルギを生成するように構成される装置。
【請求項８】
請求項６に記載の、ウエハの表面上に材料を成長させるための装置であって、
前記放射エネルギ源は、前記放射エネルギを平行化するように構成され、更に、前記ウエハの表面を走査するように構成される装置。
【請求項９】
請求項６に記載の、ウエハの表面上に材料を成長させるための装置であって、
前記ウエハサポート構造は、前記ウエハを往復動させるように構成される装置。
【請求項１０】
ウエハの表面上に材料を成長させるための装置であって、
囲いとなる壁と、底部とによって定められ、無電解メッキ液を収容するように構成されたタンクと、
前記タンクに収容される前記無電解メッキ液にウエハを挿入するように構成され、更に、前記タンクに収容される前記無電解メッキ液から前記ウエハを出すように構成されたウエハホルダと、
前記タンクに収容される前記無電解メッキ液の上方に設けられ、前記タンクに収容される前記無電解メッキ液から前記ウエハが出される際に前記ウエハに放射エネルギを向かわせるように方向付けられた放射エネルギ源と
を備える装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の、ウエハの表面上に材料を成長させるための装置であって、
前記放射エネルギ源は、放射エネルギの入射先である前記ウエハの表面に存在する材料を選択的に加熱可能である波長領域を有する放射エネルギを生成するように構成される装置。
【請求項１２】
ウエハの表面上に材料を成長させるための装置であって、
囲いとなる壁と、底部とによって定められ、無電解メッキ液を収容するように構成されたタンクと、
前記タンク内に設けられ、前記タンクに収容される前記無電解メッキ液に沈められた位置でウエハをサポートするように構成されたウエハサポート構造と、
前記ウエハサポート構造内に設けられ、前記無電解メッキ液に沈められた位置でサポートされる前記ウエハの底面に放射エネルギを向かわせるように方向付けられた放射エネルギ源であって、前記放射エネルギは、前記ウエハの上面に存在する材料を加熱するために前記ウエハを通り抜けることができる放射エネルギ源と
を備える装置。
【請求項１３】
ウエハの上に平坦化層を成長させるための装置であって、
囲いとなる壁と、底部とによって定められ、無電解メッキ液を収容するように構成されたタンクと、
前記タンク内に設けられ、前記タンクに収容される前記無電解メッキ液に沈められた位置でウエハをサポートするように構成されたウエハサポート構造と、
前記ウエハサポート構造の上方に、且つ前記ウエハサポート構造にほぼ平行に設けられ、前記ウエハサポート構造に近づく方向および前記ウエハサポート構造から遠ざかる方向に移動することができ、前記ウエハサポート構造によってサポートされる前記ウエハに近接する位置に配することができる平面部材と、
前記平面部材の上方に、且つ前記ウエハサポート構造の上方に設けられた放射エネルギ源であって、放射エネルギに前記平面部材を通り抜けさせ、前記ウエハサポート構造によってサポートされる前記ウエハに向かわせるように方向付けられた放射エネルギ源と
を備える装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の、ウエハの上に平坦化層を成長させるための装置であって、
前記放射エネルギ源は、放射エネルギの入射先である前記ウエハの表面に存在する材料を選択的に加熱可能である波長領域を有する放射エネルギを生成するように構成される装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の、ウエハの上に平坦化層を成長させるための装置であって、
前記平面部材は、前記放射エネルギ源から放出された放射エネルギを前記ウエハサポート構造に向けて伝達可能である材料で構成される装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の、ウエハの上に平坦化層を成長させるための装置であって、更に、
前記ウエハサポート構造に面さない側である前記平面部材の裏面にあてがわれ、前記平面部材の平面性を制御するように構成された裏当て部材を備える装置。
【請求項１７】
ウエハの表面上に平坦化層を施すための方法であって、
メッキ反応を容易に生じない温度に維持されている無電解メッキ液を、前記ウエハの表面に付ける工程と、
前記ウエハ表面の上部に近接する上方の位置に、前記ウエハ表面との間に介在する無電解メッキ液の一部を追い出す働きをする平面部材を配する工程と、
前記ウエハの表面に放射エネルギを浴びせる工程であって、前記放射エネルギは、前記平面部材を通り抜け、前記無電解メッキ液と前記ウエハ表面との間の境界でメッキ反応を生じる状態まで前記ウエハ表面の温度を上昇させることができ、前記メッキ反応は、前記ウエハ表面と前記平面部材との間に平坦化層を形成する工程と
を備える方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の、ウエハの表面上に平坦化層を施すための方法であって、更に、
前記ウエハの表面に存在する材料が前記放射エネルギによって選択的に加熱されるように、前記放射エネルギの波長領域を制御する工程を備える方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の、ウエハの表面上に平坦化層を施すための方法であって、更に、
前記放射エネルギの波長領域を、前記ウエハ表面に存在する材料を選択的に加熱する波長領域に確実に設定できるように、前記ウエハ表面の状態を監視する工程を備える方法。
【請求項２０】
請求項１７に記載の、ウエハの表面上に平坦化層を施すための方法であって、更に、
前記ウエハ表面に放射エネルギを浴びせる前記工程を中断する工程と、
前記ウエハ表面の上部に近接する前記位置から前記平面部材を取り除く工程であって、前記平面部材の該除去は、前記ウエハ表面を冷却すると共に前記ウエハ表面の近傍に存在する反応物質を補充する働きをする未使用の無電解メッキ液を前記ウエハ表面の上に流れさせる工程と、
前記平面部材を前記ウエハ表面の上部に近接する上方の位置に配する前記工程と、前記ウエハ表面に放射エネルギを浴びせる前記工程とを繰り返す工程と
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、半導体製造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
集積回路やメモリセル等の半導体デバイスの製造では、半導体ウエハ上に特徴を定めるために、一連の製造工程が実施される。半導体ウエハは、シリコン基板上に定められた多層構造状の集積回路を含む。基板のレベルでは、拡散領域を有するトランジスタ素子が形成される。後続のレベルでは、所望の集積回路デバイスを定めるために、相互接続用の金属配線がパターン形成され、トランジスタ素子に電気的に接続される。また、パターン形成された導電層は、誘電体によって他の導電層から隔離される。
【０００３】
半導体ウエハ上に特徴を定めるための一連の製造工程は、とりわけ、各種の材料層を追加する、パターン形成する、エッチングする、除去する、および研磨する等の多くのプロセスを含むことができる。半導体ウエハ上に定められる特徴の複雑性ゆえに、各プロセスは、厳密に実施する必要がある。例えば、ウエハの表面上に材料を成長させる工程は、多くの場合に、ウエハ表面のトポグラフィに材料をむらなく合致させるように実施することを望まれる。
【０００４】
図１Ａは、従来技術にしたがって、非一様な材料成長後のウエハ表面の断面を示した説明図である。ウエハ表面は、特徴１０１，１０２を有するように定められ、これらの特徴１０１，１０２は、ウエハ表面の全域にトポグラフィを形成している。トポグラフィは、ウエハにほぼ平行な面およびウエハにほぼ垂直な面によって特徴付けられる。また、なかには、ウエハに平行でも垂直でもない歪曲した特徴も存在しうる（例えば特徴１０２）。
【０００５】
物理蒸着技術を用いた従来の材料成長方法は、材料の成長源である材料源領域１１１に曝される特徴表面の面積が大きければ大きいほど、より多量の材料を成長させる傾向がある。概して、材料源領域１１１は、ウエハより上方の領域で表される。したがって、ウエハにほぼ平行な特徴表面は、材料源領域１１１に曝される面積が大きいので、より多量の材料をその上に蓄積および成長させる傾向がある。例えば、図１Ａに示されるように、ウエハにほぼ平行な特徴表面上に成長した材料１０３の厚さ１０７は、ウエハにほぼ垂直な特徴表面上に成長した厚さ１０５を上回る。また、材料成長の非一様性は、成長する材料の断絶を生じるほど深刻な場合もある。例えば、図中、歪曲した特徴１０２の張り出しの下に、断絶１０９が示されている。用途次第では、各特徴表面上に、その向きに寄らずに一様な厚さの材料を成長させることを望まれる。また、成長した材料層における断絶の存在は、概して受け入れがたいものである。したがって、材料源領域１１１に対する表面の曝され具合のばらつきによって生じる非一様な材料成長は、大きな問題となる可能性がある。
【０００６】
図１Ｂの１ないし図１Ｂの４は、ボイド形成の原因となる従来の材料成長手順を示した説明図である。図１Ｂの１は、材料１０３の成長前における特徴１０１を有するウエハ表面を示している。特徴１０１は、ウエハ表面のトポグラフィを定めている。これらの特徴は、場合によっては、横寸法に対する縦寸法の比が２：１または３：１を上回る高アスペクト比の特徴を表している。
【０００７】
図１Ｂの２は、隣り合う特徴１０１間の空間を材料１０３で満たすことを意図した材料成長プロセスの初期段階を示している。図１Ａに関して前述されたように、従来の材料成長方法は、結果として、非一様な厚さを有する材料層を成長させる傾向がある。ウエにほぼ平行な特徴１０１表面上に成長した厚さ１０７は、ウエハにほぼ垂直な特徴１０１表面上に成長した厚さ１０５を上回る。
【０００８】
図１Ｂの３は、隣り合う特徴１０１間の空間を材料１０３で満たすことを意図した材料成長プロセスの後続段階を示している。材料成長の非一様性ゆえに、ウエハにほぼ平行な特徴１０１表面は、ウエハにほぼ垂直な特徴１０１表面と比べて、より分厚く材料１０３を蓄積されている。更に、横方向の成長が続行され、横方向の距離が失われるにつれて、反応物質が下方の領域に到達するのが困難になり、これらの領域における成長速度が更に減速する。
【０００９】
図１Ｂの４は、隣り合う特徴１０１間の空間を材料１０３で満たすことを意図した材料成長プロセスの最終結果を示している。材料成長の非一様性ゆえに、ほぼ平行な各特徴１０１表面上に成長した材料は、最後には、隣り合う特徴間にブリッジを形成する厚さに達する。ブリッジは、隣り合う特徴１０１間の空間内に、ボイドすなわち栓穴１１３を形成する。したがって、材料成長の非一様性は、不満足な材料成長結果をもたらす可能性がある。
【００１０】
材料を成長させ、ウエハの表面トポグラフィにむらなく合致させるプロセスに加えて、更に、ウエハの表面を厳密に平坦化して、ウエハの表面トポグラフィのばらつきを低減させるプロセスも望まれる。厳密な平坦化なしでは、ウエハの表面トポグラフィのばらつきが増大するので、結果として、追加の金属配線層の製造が更に大幅に困難になる。
【００１１】
化学機械平坦化（ＣＭＰ）プロセスは、ウエハの平坦化を実施するための方法の一つである。概して、ＣＭＰプロセスは、制御された圧力のもとで、回転しているウエハを、移動している研磨パッドに対して保持および接触させる工程を伴う。ＣＭＰシステムは、一般に、研磨パッドを、回転テーブルまたは直線ベルトの上に構成する。また、ウエハと研磨パッドとの間の境界には、ＣＭＰプロセスの促進および強化のためにスラリが配される。
【００１２】
ＣＭＰプロセスは、ウエハの平坦化を可能にする点で、極めて有能で且つ有用であるが、ウエハの平坦化を実施するための代替技術の探求および開発の継続は、永続的な望みでもある。以上に鑑みると、従来のＣＭＰプロセスに代わるものとして、または従来のＣＭＰプロセスを補うものとして実現可能であるような、ウエハを平坦化する装置および方法が必要とされていることがわかる。
【発明の開示】
【００１３】
一実施形態において、ウエハの表面上に材料を成長させるための方法が開示される。方法は、ウエハの表面に無電解メッキ液を付ける工程を備える。無電解メッキ液は、メッキ反応を生じない温度に維持される。方法は、また、メッキ反応を生じる状態までウエハの表面の温度を上昇させることができる放射エネルギをウエハの表面に浴びせる工程を備える。メッキ反応は、ウエハの表面と無電解メッキ液との間の境界で生じる。
【００１４】
別の一実施形態において、ウエハの表面上に材料を成長させるための装置が開示される。装置は、囲いとなる側壁と、底面とによって定められたタンクを備える。タンクは、無電解メッキ液を収容するように構成される。また、タンク内には、ウエハサポート構造も設けられる。ウエハサポート構造は、タンクに収容される無電解メッキ液に沈められた位置でウエハをサポートするように構成される。装置は、更に、ウエハサポート構造の上方に設けられた放射エネルギ源を備える。放射エネルギ源は、無電解メッキ液に沈められた位置でサポートされるウエハに放射エネルギを向かわせるように方向付けられる。
【００１５】
別の一実施形態において、ウエハの表面上に材料を成長させるための別の装置が開示される。この装置は、囲いとなる側壁と、底面とによって定められたタンクを備える。タンクは、無電解メッキ液を収容するように構成される。装置は、また、タンクに収容される無電解メッキ液にウエハを挿入したり同無電解メッキ液からウエハを出したりするように構成されたウエハホルダも備える。また、タンクに収容される無電解メッキ液の上方には、放射エネルギ源が設けられる。放射エネルギ源は、無電解メッキ液からウエハが出される際に、そのウエハに放射エネルギを向かわせるように方向付けられる。
【００１６】
別の一実施形態において、ウエハの表面上に材料を成長させるための別の装置が開示される。この装置は、囲いとなる側壁と、底面とによって定められたタンクを備える。タンクは、無電解メッキ液を収容するように構成される。また、タンク内には、ウエハサポート構造も設けられる。ウエハサポート構造は、タンクに収容される無電解メッキ液に沈められた位置でウエハをサポートするように構成される。装置は、更に、ウエハサポート構造内に設けられた放射エネルギ源を備える。放射エネルギ源は、無電解メッキ液に沈められた位置でサポートされるウエハの底面に放射エネルギを向かわせるように方向付けられる。放射エネルギは、ウエハの上面上に存在する材料を加熱するために、ウエハを通り抜けることができる。
【００１７】
一実施形態において、ウエハの上に平坦化層を成長させるための装置が開示される。この装置は、底面と、囲いとなる側壁とによって定められたタンクを備える。タンクは、無電解メッキ液を収容するように構成される。装置は、また、タンク内に設けられたウエハサポート構造も備える。ウエハサポート構造は、タンクに収容される無電解メッキ液に沈められた位置でウエハをサポートするように構成される。装置は、更に、ウエハサポート構造の上方に、且つウエハサポート構造にほぼ平行に設けられた平面部材を備える。平面部材は、ウエハサポート構造に近づく方向およびウエハサポート構造から遠ざかる方向の両方向に移動することができる。平面部材は、また、ウエハがウエハサポート構造によってサポートされる際に、そのウエハに近接して配することもできる。また、装置は、平面部材の上方に、且つウエハサポート構造の上方に設けられた放射エネルギ源も備える。放射エネルギ源は、放射エネルギに平面部材を通り抜けさせ、ウエハサポート構造によってサポートされるウエハに向かわせるように方向付けられる。
【００１８】
別の一実施形態において、ウエハの表面上に平坦化層を施すための方法が開示される。この方法は、ウエハ表面に無電解メッキ液を付けるための工程を備える。無電解メッキ液は、メッキ反応を容易に生じない温度に維持される。方法は、また、ウエハ表面の上部に近接する上方の位置に平面部材を配する工程も備える。平面部材は、平面部材とウエハ表面との間に介在する無電解メッキ液の一部を追い出す働きをする。方法は、更に、放射エネルギに平面部材を通り抜けさせることによって、ウエハ表面に放射エネルギを浴びせる工程を備える。放射エネルギは、ウエハ表面の温度を、無電解メッキ液とウエハ表面との間の境界でメッキ反応を生じる状態まで上昇させることができる。メッキ反応は、ウエハ表面と平面部材との間に平坦化層を形成する。
【００１９】
本発明を例示している添付の図面と併せて行われる以下の詳細な説明から、本発明のその他の態様および利点がよりいっそう明らかになる。
【００２０】
本発明は、その更なる利点とともに、添付の図面と併せて行われる以下の説明を参照することによって最も良く理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施形態は、概して、半導体ウエハ（「ウエハ」）の上に材料を成長させるための方法および装置を提供する。より具体的に言うと、本発明は、無電解メッキ液に曝されているウエハ表面上に存在する材料を選択的に加熱するための方法および装置を提供する。選択的加熱は、ウエハ表面に放射エネルギを照射することによって実現される。放射エネルギは、ウエハ表面上に存在する材料を、その周囲の他の材料に優先して加熱する波長領域を有するように定められる。材料成長プロセス中、放射エネルギは、ウエハ表面上に存在する材料の状態変化に最適に従うように調整可能である。ウエハ表面の選択的加熱は、ウエハ表面と無電解メッキ液との間の境界において温度上昇を引き起こす。境界における温度上昇は、ひいては、ウエハ表面においてメッキ反応を生じさせる。したがって、ウエハ表面上には、適切に定められた放射エネルギ源によってウエハ表面の温度を変動させることによって開始され且つ制御される無電解メッキ反応を通じて材料が成長される。
【００２２】
また、本発明の実施形態は、ウエハを平坦化するための方法および装置を提供する。より具体的に言うと、本発明は、ウエハの表面上に存在する陥凹部を満たす働きをする平坦化層をウエハの上に成長させるための方法および装置を提供する。本発明にしたがって、ウエハの上面に近接する上方の位置に平面部材が配される。平面部材の配置は、ウエハ表面上に存在する陥凹部が無電解メッキ液で満たされるように、平面部材とウエハ表面との間に無電解メッキ液を閉じ込める働きをする。次いで、ウエハ表面上に存在する材料を選択的に加熱するために、ウエハ表面に放射エネルギが照射される。ウエハ表面の選択的加熱は、ウエハ表面と無電解メッキ液との間の境界において温度上昇を引き起こす。そして、温度上昇は、ウエハ表面においてメッキ反応を生じさせる。平面部材とウエハ表面との間に存在する無電解メッキ液中に含まれる反応物質は、放射エネルギの継続的照射を通じて消費される。次いで、平面部材は、平面部材とウエハとの間に未使用の無電解メッキ液を散らばらせるために、ウエハから遠ざけられる。次いで、平面部材は元の位置に戻され、放射エネルギが再び照射される。最終的には、メッキ反応を通じて成長した材料によって、平面部材の平面性に合致した平坦化層が形成される。
【００２３】
以下の説明では、本発明の完全な理解を得られるように、多くの詳細が特定されている。しかしながら、当業者ならば明らかなように、本発明は、これらの一部または全部の詳細を特定せずとも実施可能である。また、本発明が不必要に不明瞭になるのを避けるため、周知のプロセス工程の詳細な説明は省略されている。
【００２４】
図２Ａは、本発明の一実施形態にしたがって、ウエハの表面上に材料を成長させるための装置を示した説明図である。この装置は、囲いとなる側壁と、底面とによって定められたタンク２０１を備える。タンク２０１は、無電解メッキ液２０３を収容するように構成される。本発明は、例えばシプレイ社によるＣｕｐｏｓｉｔ２５０などの市販の適切な無電解メッキ液を使用して実現することができる。あるいは、本発明は、専用の無電解メッキ液を新しく開発することもできる。しかしながら、無電解メッキ液２０３は、中温またはそれを上回る高温で反応を生じるように定められていることが好ましい。例えば、一実施形態において、無電解メッキ液２０３は、約４０度未満の温度では反応を生じない。
【００２５】
一実施形態において、タンク２０１に無電解メッキ液２０３を供給するための供給口２１３と、タンク２０１から無電解メッキ液２０３を除去するための排出口２１５とが設けられる。したがって、供給口２１３および排出口２１５は、タンク２０１を通る無電解メッキ液２０３の流れを制御するために使用することができる。一実施形態において、無電解メッキ液２０３は、定期的に補充することができる。別の一実施形態では、タンク２０１内に、無電解メッキ液２０３を連続的に流すことができる。なお、タンク２０１内を通る無電解メッキ液２０３の流れに所望の指向性および一様性を持たせるために、タンク２０１内に、バッフルおよびその他の分流機構を設けることも可能である。更に、一実施形態では、タンク２０１の中の無電解メッキ液２０３の温度を維持するために、タンク２０１の中に熱交換器２２１を設けることが可能である。別の一実施形態では、タンク２０１に入る無電解メッキ液２０３の温度を維持するために、タンク２０１の外側に熱交換器２２１を設けることも可能である。一実施形態において、熱交換器２２１は、無電解メッキ液２０３を流れさせるコイルの形で表される。しかしながら、本発明では、無電解メッキ液２０３の温度に作用を及ぼすのに適した他の任意の熱交換器２２１を使用することが可能である。無電解メッキ液２０３は、充分に低い温度に維持されることが好ましい。例えば、一実施形態において、無電解メッキ液２０３は、約１５℃未満の温度に維持される。このとき、無電解メッキ液２０３の温度の下限は、可溶性による制約を受ける。
【００２６】
図２Ａの装置は、また、無電解メッキ液２０３に沈められた位置でウエハ２０７をサポートするためにタンク２０１内に設けられたウエハサポート構造２０５を備える。一実施形態において、ウエハサポート構造２０５は、ウエハ２０７の底面にほぼ完全に接触するように定められる。しかしながら、他の実施形態において、ウエハサポート構造２０５は、ウエハ２０７の底面に部分的に接触するように定めることも可能である。例えば、一実施形態において、ウエハサポート構造２０５は、ウエハ２０７の底部に接触するように構成された複数の隆起部を含むことができる。複数の隆起部は、ウエハ２０７の底部とウエハサポート構造２０５の上部との間をウエハ移送手段が行き来可能であるように、ウエハサポート構造２０５上に分散して設けることが可能である。別の代表的な一実施形態において、ウエハサポート構造２０５は、ウエハ２０７の底部に接触するように構成された複数の持ち上げピンを含むことができる。複数の持ち上げピンは、ウエハサポート構造２０５に対してウエハ２０７を上げ下げするように作動可能であり、それによって、ウエハサポート構造２０５にウエハ２０７を近づけたりウエハサポート構造２０５からウエハ２０７を遠ざけたりするウエハ２０７の搬送を促進することができる。他の実施形態において、ウエハサポート構造２０５は、ローラまたは指状構造を含むことができる。ウエハサポート構造２０５は、その具体的な実施形態に寄らず、材料成長プロセス中にウエハ２０７をしっかり保持するように構成される。一実施形態において、ウエハサポート構造２０５は、無電解メッキ液２０３に対するウエハ２０７上面の曝され具合を高めるために、材料成長プロセス中に往復動するように構成される。この実施形態において、ウエハサポート構造２０５は、水平方向２１９、垂直方向２１７、回転方向、またはこれらを任意の組み合わせた方向に往復動するように構成することができる。ウエハサポート構造２０５は、無電解メッキ反応によって発生する気泡が閉じ込められる可能性を最小限に抑えられる向きに、ウエハ２０７をサポートするように構成されることが好ましい。
【００２７】
図２Ａの装置は、更に、ウエハサポート構造２０５の上方に設けられた放射エネルギ源２０９を備える。放射エネルギ源２０９は、無電解メッキ液２０３の中に沈められた位置でウエハサポート構造２０５によってサポートされるウエハ２０７に放射エネルギ２１１を向かわせるように方向付けられる。放射エネルギ源２０９は、ウエハ２０７の表面上に存在する材料（すなわち放射エネルギ２１１の入射先の材料）を選択的に加熱可能である波長領域を有する放射エネルギ２１１を生成するように構成される。議論のため、放射エネルギ２１１は、波長を基準にして特徴付けられるものとする。しかしながら、放射エネルギ２１１は、周波数を基準にして特徴付けることも等しく可能である。例えば、ウエハ２０７の表面が材料「Ｘ」によって定められると仮定すると、放射エネルギ２１１は、材料「Ｘ」の原子／分子の励起を増進させられるように、材料「Ｘ」の原子／分子によって吸収される波長領域を有するように定められる。材料「Ｘ」の原子／分子の励起の増進は、結果として、材料「Ｘ」の加熱および温度上昇を引き起こす。材料「Ｘ」の原子／分子を励起させるために必要とされる波長領域を有する放射エネルギ２１１は、周囲の材料の原子／分子を全く、またはあまり励起させないことが好ましい。すぐ周囲にある材料は、一部には、材料「Ｘ」の下に横たわる、または材料「Ｘ」に隣接する異なるウエハ２０７材料、および大量の無電解メッキ液２０３を含む。したがって、放射エネルギ源２０９によって生成される放射エネルギ２１１は、ウエハ２０７の表面上に存在する特定の材料を、その材料の向きに寄らずに選択的に加熱するように構成される。例えば、ウエハ２０７の表面上に存在するＣｕを選択的に加熱するために、放射エネルギは、約２５０ナノメートルの波長を有するように定められる。
【００２８】
一実施形態において、無電解メッキ液２０３は、無電解メッキ反応を生じないように、充分に低い温度に維持される。したがって、無電解メッキ液２０３へのウエハ２０７の浸漬は、無電解メッキ反応を通じてウエハ２０７上に材料成長を生じさせるのには不十分である。しかしながら、放射エネルギ２１１の照射によって、ウエハ２０７表面上に存在する特定の材料を選択的に加熱すると、その特定の材料の温度は、無電解メッキ反応を生じる温度まで上昇する。特定の材料は、放射エネルギ２１１によって選択的に加熱されるので、その特定の材料と無電解メッキ液２０３との間の境界で、無電解メッキ反応が生じる。一実施形態において、放射エネルギ源２０９は、放射エネルギ２１１をパルス方式で生成することができる。ウエハ２０７表面上の特定の材料にパルス方式で放射エネルギ２１１を照射すれば、その特定の材料を周期的に加熱したり冷却したりすることができる。こうすれば、放射エネルギ２１１のパルス照射を通じて、特定の材料と無電解メッキ液２０３との間の境界で生じる無電解メッキ反応を、材料成長のより優れた制御を可能にする周期方式（すなわちパルス方式）で制御することができる。一実施形態において、各放射エネルギパルスの持続時間は、約１ミリ秒〜約５００ミリ秒の範囲内である。なお、放射エネルギ強度の増大は、結果として、放射エネルギによって励起される特定の材料の温度を上昇させ、それに応じて無電解メッキ反応速度を増大させる。したがって、図２Ａの装置では、適切に定められ且つ制御される放射エネルギ２１１を使用してウエハ２０７表面上の特定の材料の温度を変動させることによって開始され且つ制御される無電解メッキ反応を通じて、ウエハ２０７表面上に材料を成長させることができる。
【００２９】
放射エネルギ源２０９は、ウエハ２０７の上面にほぼ一様な量の放射エネルギ２１１を照射するように構成されることが好ましい。図２Ａの実施形態において、放射エネルギ源２０９は、材料成長プロセスのあいだ、固定位置を維持するように構成される。しかしながら、固定放射エネルギ源２０９は、ウエハ２０７の上面の上に放射エネルギ２１１を一様に放射できるとは限らない。ウエハ２０７の上面に放射エネルギ２１１を一様に照射するためには、固定放射エネルギ源２０９と併せて、放射エネルギ２１１を種々反射するもの（面）を使用することが可能である。また、代替の一実施形態では、ウエハ２０７の上面の上に放射エネルギ２１１を一様に照射するために、配列状に並べられた複数の放射エネルギ源を用いることも可能である。更に、図２Ａの装置には、ウエハの表面状態に関連したデータを収集するためにウエハ製造プロセスにおいて好んで使用される各種の監視装置を設けることも可能である。監視装置によって得られたデータは、放射エネルギ源２０９を制御するためのフィードバックとして使用することができる。
【００３０】
図２Ｂは、本発明の一実施形態にしたがって、図２Ａの装置の変形例を示した説明図である。図２Ａと同様に、図２Ｂも、供給口２１３および排出口２１５を有するタンク２０１と、無電解メッキ液２０３と、熱交換器２１１とを備える。ただし、図２Ｂの装置において、放射エネルギ源２０９は、ウエハ２０７の底面の下方に設けられている。また、ウエハサポート構造２０５は、ウエハ２０７をその外周でサポートするように変更されている。図２Ｂの実施形態において、放射エネルギ２１１は、放射エネルギ源２０９からウエハ２０７の底部に向かうように方向付けられる。放射エネルギ２１１は、ウエハ２０７を通り抜けてウエハ２０７の上面に達する。なお、ウエハ２０７の上面は、様々な角度の傾斜によって隔てられた複数の山と谷とを有するトポグラフィとして定めることができる。放射エネルギ２１１は、ウエハ２０７を通り抜ける際のウエハ２０７との相互作用を最小限に抑えられる波長領域を有するように定められる。しかしながら、放射エネルギ２１１の波長領域は、ウエハ２０７の上面に達する際は、ウエハ２０７の上面に存在する材料を選択的に加熱するように定められる。したがって、図２Ａと同様に、図２Ｂは、無電解メッキ反応を通じてウエハ２０７の表面上に材料を成長させ、無電解メッキ反応は、適切に定められ且つ制御される放射エネルギ２１１を使用してウエハ２０７表面の温度を変動させることによって開始され且つ制御される。
【００３１】
図３は、本発明の一実施形態にしたがって、図２Ａの装置の変形例を示した説明図である。図３の装置は、図２Ａに示されるような固定放射エネルギ源２０９の代わりに、平行放射エネルギ源３０１を採用している。平行放射エネルギ源３０１は、放射エネルギ２１１を平行化して、有限の立体角内に収めるように構成される。一実施形態において、平行放射エネルギ源３０１は、放射エネルギ２１１の有限の立体角をウエハ２０７の存在する平面にほぼ垂直にするように方向付けられる。平行放射エネルギ源３０１は、更に、矢印３０３で示されるようにウエハ２０７の表面を走査するように構成される。しかしながら、平行放射エネルギ源３０１は、矢印３０３で示された方向に走査するとは限らず、ウエハ２０７の表面を任意の方向に走査するように構成することが可能である。また、平行放射エネルギ源３０１は、回転点に端を発してウエハ２０７の存在する平面を垂直に貫く軸を中心に、円錐状に回転するように構成することができる。採用される具体的な走査運動に寄らず、平行放射エネルギ源３０１は、ウエハ２０７の上面にほぼ一様な量の放射エネルギ２１１を照射するように構成される。
【００３２】
図４は、本発明の一実施形態にしたがって、図２Ａの装置の別の変形例を示した説明図である。この図に示された装置、即ちウエハ２０７の表面上に材料を成長させる装置は、図２Ａに示されるようなタンク２０１を用いる代わりに、容器４０１を用いている。容器は、上部４０３と、底部と、囲いとなる側壁とによって定められる。タンク２０１と同様に、容器４０１もまた、無電解メッキ液２０３を収容するように構成される。また、容器４０１は、容器４０１に無電解メッキ液２０３を供給するための供給口２１３と、容器４０１から無電解メッキ液２０３を排出するための排出口２１５とを設けることもできる。図４について、ウエハサポート構造２０５、熱交換器２２１、放射エネルギ源２０９、および放射エネルギ２１１は、図２Ａについて説明されたものと等しい。しかしながら、図４について、放射エネルギ２１１は、容器４０１の上部４０３を通り抜けてウエハ２０７に達するものとする。相応して、容器４０１の上部４０３は、放射エネルギ源２０９から放出される放射エネルギ２１１を容器４０１の内部に伝達可能な材料（「容器上部材料」）で構成される。各種の代表的な実施形態において、容器の上部材料は、とりわけ、石英、ガラス、またはポリマのいずれかであることが可能である。一実施形態において、上部材料は、放射エネルギ２１１の波長領域および方向を実質的に変更することなく放射エネルギ２１１を伝達するように構成される。別の一実施形態において、容器上部材料は、放射エネルギ２１１の方向を変更せずに、放射エネルギ２１１の波長領域を、ウエハ２０７の上面に存在する所望の材料を選択的に加熱するのに必要とされる波長領域に変更するように構成される。別の一実施形態において、容器の上部材料は、放射エネルギ２１１の波長領域を変更せずに、放射エネルギ２１１の方向を、ウエハ２０７の上面に一様に分布する方向に変更するように構成される。更に別の一実施形態において、容器の上部材料は、放射エネルギ２１１の波長領域および方向を、ウエハ２０７の上面に放射エネルギ２１１を均一に分布させられる領域および方向に変更するように構成される。
【００３３】
議論のため、無電解メッキ反応を生じる（すなわち材料成長を生じる）ウエハ２０７表面上の部位は、核化部位と称され、ウエハ２０７表面の単位面積当たりの核化部位の数は、核化密度と称される。材料成長の用途次第では、核化密度の増大が望まれる場合がある。核化密度を増大させる方法の一つは、無電解メッキ液の圧力を高める方法である。容器４０１は、高圧の、すなわち大気圧を上回る圧力の無電解メッキ液２０３を収容するように構成することができる。高圧下では、材料成長プロセス中におけるウエハ２０７表面の核化密度が増大する。また、やはり高圧下では、無電解メッキ反応の結果としてウエハ表面上に生じる気泡の形成が抑制される。一実施形態において、供給口２１３および排出口２１５を通る無電解メッキ液２０３の流れは、絞り制御を通じて、容器４０１内における無電解メッキ液２０３の圧力を制御する圧力制御機能を果たすことができる。別の一実施形態では、容器４０１内の無電解メッキ液２０３の圧力を制御する無電解メッキ液循環システム内の圧力制御機能として、加圧器を設けることができる。熱交換器２２１は、図２Ａを参照にして上述されたように、容器４０１内において高圧の無電解メッキ液２０３の温度を制御するために使用される。なお、無電解メッキ液２０３は、無電解メッキ液２０３に求められる化学的要件および容器４０１に求められる機械的要件に適合する適切な圧力および温度に維持することができる。しかしながら、容器内の大半の無電解メッキ液２０３の温度は、無電解メッキ反応を生じる温度より低く維持される。したがって、無電解メッキ反応は、選択的に加熱されたウエハ２０７表面材料と、無電解メッキ液２０３との間の境界においてのみ発生する。また、より低温の無電解メッキ液２０３は、パルス方式で放射エネルギ２１１が照射される際に、選択的に加熱されるウエハ２０７表面の材料を冷却する働きをする。
【００３４】
図５は、本発明の一実施形態にしたがって、図４の装置の変形例を示した説明図である。図５に示された、ウエハ２０７の表面上に材料を成長させるための装置は、図４と同様に、やはり容器５０１を用いている。しかしながら、図５に示された放射エネルギ源２０９は、図４と反対に、容器５０１内に設けられている。したがって、容器５０１の上部５０３は、ウエハ２０７の上方に、且つ無電解メッキ液２０３の中に設けられている。したがって、容器５０１の上部５０３は、放射エネルギ源２０９から放出される放射エネルギ２１１を伝達する必要がない。状況によっては、波長領域および方向を基準に放射エネルギ２１１を調整する際の補助として、容器の上部材料を使用することが適切でないこともある。また、状況によっては、無電解メッキ液を高圧に維持することが望ましいこともあり、このような高圧は、放射エネルギ２１１を伝達しうる容器の上部材料にとって耐え難い場合がある。放射エネルギ源２０９を容器５０１内に設ければ、無電解メッキ液２０３の圧力を制御する機能を維持しつつ、容器の上部材料の強度や、容器の上部材料が放射エネルギ２１１の波長領域および方向にどのように影響を及ぼすか等を考慮する必要を排除することができる。
【００３５】
図４および図５の実施形態において、放射エネルギ源２０９は、材料成長プロセスのあいだ、固定位置を維持するように構成される。しかしながら、固定放射エネルギ源２０９は、そのままでは、ウエハ２０７の上面に放射エネルギ２１１を一様に照射できるとは限らない。ウエハ２０７の上面に放射エネルギ２１１を一様に照射するためには、固定放射エネルギ源２０９と併せて、放射エネルギ２１１を種々反射する構成を用いることが可能である。図４について、放射エネルギ２１１を反射するもの（面）は、容器４０１の内側および外側のいずれか一方または両方に配することができる。図５について、放射エネルギ２１１を反射するもの（面）は、容器５０１の内側に配することができる。
【００３６】
図６は、図３の平行放射エネルギ源３０１を図４の容器４０１と組み合わせて使用しているウエハ２０７の表面上に材料を成長させるための装置を、本発明の一実施形態にしたがって示した説明図である。言い換えると、図６の実施形態は、固定放射エネルギ源２０９を平行放射エネルギ源３０１で置き換えた場合の図４の実施形態を表している。図３について上述された平行放射エネルギ源３０１の特徴は、図６の実施形態で用いられる平行放射エネルギ源３０１にも等しく当てはまる。
【００３７】
図７は、図３の平行放射エネルギ源３０１を図５の容器５０１と組み合わせて使用しているウエハ２０７の表面上に材料を成長させるための装置を、本発明の一実施形態にしたがって示した説明図である。言い換えると、図７の実施形態は、固定放射エネルギ源２０９を平行放射エネルギ源３０１で置き換えた場合の図５の実施形態を表している。図３について上述された平行放射エネルギ源３０１の特徴は、図７の実施形態で用いられる平行放射エネルギ源３０１にも等しく当てはまる。
【００３８】
図８は、本発明の一実施形態にしたがって、ウエハ２０７の表面上に材料を成長させるための装置を示した説明図である。装置は、囲いとなる側壁と、底部とによって定められたタンク８０１を備える。タンク８０１は、無電解メッキ液２０３を収容するように構成される。一実施形態において、タンク８０１は、無電解メッキ液２０３の供給および排出をそれぞれ行うための供給口８０７および排出口８０９を有するように構成される。したがって、図２Ａの供給口２１３および排出口２１５と同様に、図８の供給口８０７および排出口８０９は、タンク８０１を通る無電解メッキ液２０３の流れを制御するために使用される。また、図２Ａと同様に、タンク８０１内の無電解メッキ液２０３の温度を維持するために、タンク８０１内に熱交換器２２１を設けることも可能である。あるいは、タンク８０１に入る無電解メッキ液２０３の温度を維持するために、タンク８０１の外側に熱交換器２２１を設けることも可能である。
【００３９】
図８の装置は、タンク８０１に収容された無電解メッキ液２０３にウエハ２０７を浸すように構成されたウエハホルダ（不図示）も備える。ウエハホルダは、また、無電解メッキ液２０３からウエハ２０７を出すようにも構成される。ウエハホルダは、ウエハ２０７がタンク８０１の中で無電解メッキ液２０３に浸されたり無電解メッキ液２０３から出されたりする際に、ウエハ２０７に係合してウエハ２０７をしっかり保持するように適切に構成される。また、ウエハホルダは、ほぼ一定の方位面内において、制御された速度でウエハを移動させることができる。
【００４０】
図８の装置は、更に、無電解メッキ液２０３の上方に設けられた平行放射エネルギ源３０１を備える。平行放射エネルギ源３０１は、ウエハ２０７を無電解メッキ液２０３から出す際に放射エネルギ２１１をウエハ２０７に向かわせるように方向付けられる。放射エネルギ２１１は、図２Ａについて上述されたものと等しい。したがって、放射エネルギ２１１は、その入射先であるウエハ２０７の表面に存在する特定の材料を選択的に加熱可能である波長領域を有する。ウエハ２０７がタンク８０１の中の無電解メッキ液２０３から出される際に、ウエハ２０７の表面には、無電解メッキ液のメニスカス８１１が付着する。したがって、放射エネルギ２１１による特定の材料の選択的加熱は、その特定の材料と、無電解メッキ液のメニスカス８１１との間の境界で無電解メッキ反応を生じさせる。
【００４１】
一実施形態において、平行放射エネルギ源３０１は、放射エネルギ２１１を平行化して、有限の立体角内に収めるように構成される。一実施形態において、平行放射エネルギ源３０１は、放射エネルギ２１１の有限の立体角をウエハ２０７の移動する方位面にほぼ垂直にするように方向付けられる。平行放射エネルギ源３０１は、また、ウエハ２０７の表面を走査するように構成される。なお、この実施形態において、平行放射エネルギ源３０１は、ウエハ２０７の表面を任意の方向に走査するように構成することが可能である。また、この実施形態において、平行放射エネルギ源３０１は、回転点に端を発してウエハ２０７の移動する方位面を垂直に貫く軸を中心に、円錐状に回転するように構成することができる。しかしながら、採用される具体的な走査運動または回転運動に寄らず、この実施形態の平行放射エネルギ源３０１は、ウエハ２０７が無電解メッキ液２０３から出される際に、ウエハ２０７の表面にほぼ一様な量の放射エネルギ２１１を照射するように構成される。別の一実施形態において、平行放射エネルギ源３０１は、ウエハの直径を弧とする狭い立体角内で放射エネルギを放出するように構成される。この実施形態において、平行放射エネルギ源３０１は、ウエハ２０７が無電解メッキ液２０３から出される際に、ウエハ２０７の表面にほぼ一様な量の放射エネルギ２１１を照射しつつ、一方では、タンク８０１に対して定位置を維持することができる。更に別の一実施形態では、ウエハ２０７が無電解メッキ液２０３から出される際に、ウエハ２０７の表面にほぼ一様に放射エネルギ２１１を照射するために、配列状に並べられた複数の平行放射エネルギ源３０１を用いることもできる。
【００４２】
図８は、また、装置の一連の動作状態を説明している。状態１において、ウエハ２０７は、タンク７０１に収容された無電解メッキ液２０３の上方に配されている。この状態１にあるとき、平行放射エネルギ源３０１は不活性である。状態２において、ウエハ２０７は、矢印８０３で示されるように、タンク８０１に収容された無電解メッキ液２０３に浸される。この状態２にあるとき、平行放射エネルギ源３０１は不活性である。状態３において、ウエハ２０７は、タンク８０１に収容された無電解メッキ液２０３に完全に沈んだ状態にある。この状態３にあるとき、平行放射エネルギ源３０１は不活性である。状態４において、平行放射エネルギ源３０１は活性化され、ウエハ２０７は、矢印８０５で示されるように、タンク８０１に収容された無電解メッキ液２０３から出される。ウエハ２０７が無電解メッキ液２０３から出される際に、ウエハ２０７の表面には、無電解メッキ液のメニスカス８１１が付着する。ウエハ２０７に入射する放射エネルギ２１１は、ウエハ２０７上に存在する特定の材料を加熱させる。ウエハ１０７表面上に存在する特定の材料の加熱は、その特定の材料と、無電解メッキ液のメニスカス８１１との間の境界で無電解メッキ反応を生じさせる。タンク８０１に収容された無電解メッキ液２０３から完全に出されたときに、ウエハ２０７は、その表面全体に一様に放射エネルギ２１１を浴びることになる。したがって、ウエハ２０７の表面には、一様に分布した無電解メッキ反応を通じて一様に材料が成長される。なお、図８の装置の動作中において、タンク８０１の中の無電解メッキ液２０３の流れおよび温度は、図２Ａについて上述されたように制御することが可能である。
【００４３】
図９は、本発明の一実施形態にしたがって、ウエハ２０７の表面上に材料を成長させるための装置を示している。装置は、囲いとなる側壁と、底部とによって定められたタンク９０１を備える。タンク９０１は、無電解メッキ液２０３を収容するように構成される。一実施形態において、タンク９０１は、無電解メッキ液２０３の供給および排出のための供給口９１１および排出口９１３を有するように構成される。したがって、図２Ａの供給口２１３および排出口２１５と同様に、図９の供給口９１１および排出口９１３は、タンク９０１を通る無電解メッキ液２０３の流れを制御するために使用される。また、図２Ａと同様に、タンク９０１の中の無電解メッキ液２０３の温度を維持するために、タンク９０１内に熱交換器２２１を設けることも可能である。あるいは、タンク９０１に入る無電解メッキ液２０３の温度を維持するために、タンク９０１の外側に熱交換器２２１を設けることも可能である。
【００４４】
図９の装置は、また、ウエハサポート＆回転機構９０７を備える。ウエハサポート＆回転機構９０７は、ウエハ２０７を、下部を無電解メッキ液２０３に沈められた位置でサポートするように構成される。一実施形態において、ウエハサポート＆回転機構９０６は、ウエハ２０７の外周に配された複数のローラを含む。各ローラは、矢印９０９で示されるように、ほぼ一定の方位面内でウエハをサポートして回転させるように定められる。一実施形態において、ウエハホルダ９０７は、ウエハ２０７を無電解メッキ液２０３のほぼ半ばまで降下させると共に、材料成長プロセスの完了時にはウエハ２０７を無電解メッキ液２０３から出させるように構成される。
【００４５】
図９の装置は、更に、無電解メッキ液２０３の上方に設けられた平行放射エネルギ源９０３を備える。平行放射エネルギ源９０３は、ウエハ２０７が回転されて無電解メッキ液２０３から出される際に、放射エネルギ２１１をウエハ２０７に向かわせるように方向付けられる。放射エネルギ２１１は、図２Ａについて上述されたものと等しい。したがって、放射エネルギ２１１は、その入射先であるウエハ２０７の表面に存在する特定の材料を選択的に加熱可能である波長領域を有する。ウエハ２０７が回転されてタンク９０１の中の無電解メッキ液２０３から出される際に、ウエハ２０７の表面には、無電解メッキ液のメニスカス９１５が付着する。したがって、放射エネルギ２１１による特定の材料の選択的加熱は、その特定の材料と、無電解メッキ液のメニスカス９１５との間の境界で無電解メッキ反応を生じさせる。また、平行放射エネルギ源９０３は、更に、矢印９０５で示されるように、ウエハ２０７の表面を走査するように構成される。平行放射エネルギ源９０３による走査は、ウエハ２０７が回転されて無電解メッキ液２０３から出される際に、ほぼ一様な量の放射エネルギ２１１を確実にウエハ２０７の表面に照射するように制御される。したがって、無電解メッキ液２０３から出るための各回転が完了するたびに、ウエハ２０７は、その表面全体に一様に放射エネルギ２１１を浴びることになる。したがって、ウエハ２０７の表面には、一様に分布した無電解メッキ反応を通じて一様に材料が成長される。
【００４６】
一実施形態において、平行放射エネルギ源９０３は、放射エネルギ２１１を平行化して、有限の立体角内に収めるように構成される。この実施形態において、平行放射エネルギ源９０３は、放射エネルギ２１１の有限の立体角をウエハ２０７の回転する方位面にほぼ垂直にするように方向付けられる。平行放射エネルギ源９０３は、更に、平行放射エネルギ源９０３に置かれた基準点に端を発してウエハ２０７の回転する方位面を垂直に貫く軸を中心に、円錐状に回転するように構成することができる。別の一実施形態では、ウエハ２０７が回転されて無電解メッキ液２０３から出される際に、ウエハ２０７の表面にほぼ一様に放射エネルギ２１１を照射するために、配列状に並べられた複数の放射エネルギ源を用いることも可能である。
【００４７】
図１０Ａは、本発明の一実施形態にしたがって、ウエハの表面上に材料を成長させるための方法を示したフローチャートである。方法は、ウエハの表面に無電解メッキ液を付ける工程１００１を備える。ウエハ表面に付けられる無電解メッキ液の温度は、無電解メッキ反応を生じる温度より低く維持される。一実施形態において、無電解メッキ液の温度は、無電解メッキ反応を生じる温度より大幅に低く維持される。方法は、また、ウエハ表面に放射エネルギを浴びせる工程１００３を備える。放射エネルギは、ウエハ表面上に存在する特定の材料を、そのウエハ表面上の特定の材料と無電解メッキ液との間の境界で無電解メッキ反応を生じる状態へと選択的に加熱するために使用される。一実施形態において、ウエハ表面は、その上にほぼ一様な量の無電解メッキ反応を生じさせるために、ほぼ一様に放射エネルギを浴びせられる。ウエハ表面上における無電解メッキ反応の一様性は、結果的に、ウエハ表面上における一様な材料成長に繋がる。方法は、更に、ウエハ表面上に存在する特定の材料の選択的加熱を維持するように放射エネルギを制御する工程１００５を備える。一実施形態において、放射エネルギの波長領域は、特定の材料の原子／分子を、その周囲にある異なる材料の原子／分子を励起させることなく優先的に励起させるように制御される。なお、放射エネルギの周波数の制御は、放射エネルギの波長領域の制御に等しい。特定の材料の原子／分子の優先的励起は、その特定の材料の温度を上昇させる。代表的な各実施形態において、特定の材料は、障壁層または種子層のいずれかとして定めることができる。しかしながら、放射エネルギは、原則的にウエハ表面上に存在する任意の材料に対して本発明の方法を適用可能であるように構成することができる。
【００４８】
図１０Ｂは、本発明の一実施形態にしたがって、図１０Ａの工程１００１を詳細に示した説明図である。一実施形態において、工程１００１は、ウエハ表面に無電解メッキ液を付けるための二つの選択肢（「オプション１」および「オプション２」）を有する。オプション１は、ウエハを無電解メッキ液に沈める工程１００７を含む。ウエハが無電解メッキ液に沈められると、オプション１は、二つの小選択肢（「オプション１Ａ」および「オプション１Ｂ」）に分岐する。オプション１Ａは、ウエハを無電解メッキ液に沈められた状態で維持する工程１００９を含む。一実施形態において、無電解メッキ液は、沈められた状態にあるウエハの表面を流れる。別の一実施形態において、ウエハは、沈められた状態で往復動される。オプション１Ｂは、ウエハを無電解メッキ液に沈められた位置から出す工程１０１１を含む。工程１０１１において、沈められた位置から出される際に、ウエハの表面には、無電解メッキ液のメニスカスが付着する。したがって、無電解メッキ液は、沈められた位置からウエハを出された場合もウエハ表面上に残留している。一実施形態において、ウエハを無電解メッキ液に沈めたり無電解メッキ液から出したりする手順は、無電解メッキ液から出されるウエハ表面に工程１００３にしたがって放射エネルギを浴びせる操作と併せて繰り返される。この実施形態において、ウエハを沈めたり出したりする手順は、無電解メッキ反応を通じてウエハ表面上に所望の量の材料を成長させるまで継続される。一実施形態において、ウエハを無電解メッキ液に沈めたり無電解メッキ液から出したりする手順は、ウエハを無電解メッキ液に浸すことによって実施される。代替の一実施形態において、ウエハを無電解メッキ液に沈めたり無電解メッキ液から出したりする手順は、ウエハの一部を無電解メッキ液の中で回転させることによって実施される。
【００４９】
オプション２は、ウエハ表面に無電解メッキ液を付けるための、オプション１に代わる選択肢である。オプション２は、無電解メッキ液を収容している容器の中にウエハを閉じ込める工程１０１３を含む。一実施形態において、容器は、無電解メッキ液をいっぱいに満たされている。別の一実施形態において、容器は、無電解メッキ液を部分的に満たされ、その中にウエハを沈められている。容器内へのウエハの閉じ込めは、ウエハに付ける無電解メッキ液の圧力を増大させることができる。無電解メッキ液の圧力の増大は、結果として、無電解メッキ反応を生じるウエハ表面上の核化部位の密度を増大させる。また、無電解メッキ液の圧力の増大は、無電解メッキ反応に起因する気泡の形成を抑制するために用いることができる。
【００５０】
図１０Ｃは、本発明の一実施形態にしたがって、図１０Ａの工程１００３を詳細に示した説明図である。無電解メッキ反応を開始させるために、放射エネルギを使用してウエハ表面上に存在する特定の材料を選択的に加熱する工程１００３は、ウエハ表面に無電解メッキ液を付けるための選択肢（すなわち、オプション１Ａ、オプション１Ｂ、およびオプション２）との関連のもとで説明される。オプション１Ａにしたがうと、図１０Ｂに関して上述されたように、無電解メッキ液に沈められた位置に維持されている状態のウエハに放射エネルギを浴びせる工程１０１５が実施される。オプション１Ｂにしたがうと、図１０Ｂに関して上述されたように、無電解メッキ液に沈められた位置から出される際のウエハに放射エネルギを浴びせる工程１０１７が実施される。工程１０１７の一実施形態において、ウエハ表面は、無電解メッキ液から出されるや否や放射エネルギを浴びる。オプション２にしたがうと、図１０Ｂに関して上述されたように、無電解メッキ液を収容している容器の中に閉じ込められている状態のウエハに放射エネルギを浴びせる工程１０１９が実施される。一実施形態において、容器内には、放射エネルギ源が設けられている。別の一実施形態において、放射エネルギは、容器の壁を通り抜けてウエハ表面に達する。
【００５１】
ウエハに無電解メッキ液を付けるおよびウエハに放射エネルギを照射するための選択肢（すなわちオプション１Ａ、オプション１Ｂ、およびオプション２）に加えて、放射エネルギをどのようにウエハ表面に照射するかに関する選択肢もある。工程１０２１において、放射エネルギは、定常方式でウエハ表面に照射される。すなわち、放射エネルギは、材料成長プロセスの継続期間を通して間断なくウエハ表面に照射される。あるいは、工程１０２３において、放射エネルギは、材料成長プロセス中にパルス方式でウエハ表面に照射される。一実施形態において、放射エネルギのパルスは、約１ミリ秒〜約５００ミリ秒の範囲内の継続期間を有するように定められる。また、一実施形態では、放射エネルギのパルス間に、無電解メッキ液によってウエハ表面を冷却することができる充分な時間を取っている。なお、オプション１Ａ、オプション１Ｂ、およびオプション２のいずれにおいても、定常方式およびパルス方式の両方式で放射エネルギを照射することが可能である。
【００５２】
ウエハ表面に一様に放射エネルギを照射するための選択肢も存在する。工程１０２５において、放射エネルギは、ウエハ表面全体に同時に照射される。工程１０２７において、放射エネルギは平行化され、ウエハ表面全体を走査する。なお、工程１０２５および工程１０２７のいずれの選択肢も、工程１０２１の定常方式および工程１０２３のパルス方式の両方式による放射エネルギの照射に使用することができる。しかしながら、ウエハ表面に放射エネルギを照射する具体的な方法に寄らず、放射エネルギは、ウエハ表面全体に対してほぼ一様な方式で照射される。
【００５３】
図１０Ｄは、本発明の一実施形態にしたがって、図１０Ａの工程１００５を詳細に示した説明図である。一実施形態において、ウエハ表面上に存在する特定の材料の選択的加熱を維持するように放射エネルギを制御する工程１００５は、ウエハの表面状態を監視するための工程１０２９を備える。工程１０２９による監視は、放射エネルギの波長領域を、ウエハの表面上に存在する所望の材料を選択的に加熱する波長領域に確実に設定できるようにするための、フィードバックを提供する。工程１０２９で監視される表面状態パラメータは、表面材料の種類、表面材料の厚さ、および表面材料の温度を含むことができる。しかしながら、工程１０２９では、ウエハ製造プロセス中に通常的に監視される任意の他の表面状態パラメータを監視することも可能である。一実施形態において、工程１００５は、工程１０２９で得られた監視済みの表面状態にしたがって放射エネルギを調整する工程１０３１を含むこともできる。
【００５４】
上述されたように、本発明は、無電解メッキ液に曝されているウエハ表面を選択的に加熱するための方法および装置を提供する。選択的加熱は、ウエハ表面に放射エネルギを照射することによって実現される。放射エネルギは、ウエハ表面上に存在する材料を、その周囲の他の材料に優先して加熱する波長領域を有するように定められる。材料成長プロセス中、放射エネルギは、ウエハ表面上に存在する材料の状態変化に最適に従うように調整可能である。ウエハ表面の選択的加熱は、ウエハ表面と無電解メッキ液との間の境界において温度上昇を引き起こす。境界における温度上昇は、ひいては、ウエハ表面においてメッキ反応を生じさせる。したがって、ウエハ表面上には、適切に定められた放射エネルギ源を使用してウエハ表面の温度を変動させることによって開始され且つ制御される無電解メッキ反応を通じて材料が成長される。
【００５５】
本発明によって、多くの利点を得られる。例えば、本発明では、ウエハ表面上に材料を成長させ、ウエハ表面のトポグラフィに適合させることができる。また、本発明は、材料成長の高密度化、粒径の微細化、および成長する材料の接着性向上を可能にする。更に、本発明は、より小さい最小形状寸法を有するウエハ表面上における材料の成長を改善することができる。例えば、本発明は、ウエハ表面上における高アスペクト比特徴間の狭い間隙を一様に満たすために使用することができる。
【００５６】
図１１は、本発明の一実施形態にしたがって、ウエハの上に平坦化層を成長させるための装置を示した説明図である。装置は、囲いとなる側壁と、底面とによって定められたタンク１１０１を備える。タンク１１０１は、無電解メッキ液１１０３を収容するように構成される。本発明は、例えばシプレイ社によるＣｕｐｏｓｉｔ２５０などの市販の適切な無電解メッキ液を使用して実現することができる。あるいは、本発明は、専用の無電解メッキ液を新しく開発することもできる。しかしながら、無電解メッキ液１１０３は、中温またはそれを上回る高温で反応を生じるように定められていることが好ましい。例えば、一実施形態において、無電解メッキ液１１０３は、約４０度未満の温度では反応を生じない。
【００５７】
一実施形態において、タンク１１０１に無電解メッキ液１１０３を供給するための供給口１１１３と、タンク１１０１から無電解メッキ液１１０３を除去するための排出口１１１５とが設けられる。したがって、供給口１１１３および排出口１１１５は、タンク１１０１を通る無電解メッキ液１１０３の流れを制御するために使用することができる。一実施形態において、無電解メッキ液１１０３は、定期的に補充することができる。別の一実施形態では、タンク１１０１内に、無電解メッキ液１１０３を連続的に流すことができる。なお、タンク１１０１内を通る無電解メッキ液１１０３の流れに所望の指向性および一様性を持たせるために、タンク１１０１内に、バッフルおよびその他の分流機構を設けることも可能である。更に、一実施形態では、タンク１１０１の中の無電解メッキ液１１０３の温度を維持するために、タンク１１０１の中に熱交換器１１１７を設けることが可能である。別の一実施形態では、タンク１１０１に入る無電解メッキ液１１０３の温度を維持するために、タンク１１０１の外側に熱交換器１１１７を設けることも可能である。一実施形態において、熱交換器１１１７は、無電解メッキ液１１０３を流れさせるコイルの形で表される。しかしながら、本発明では、無電解メッキ液１１０３の温度に作用を及ぼすのに適した他の任意の熱交換器１１１７を使用することができる。無電解メッキ液１１０３は、充分に低い温度に維持されることが好ましい。例えば、一実施形態において、無電解メッキ液１１０３は、約１５℃未満の温度に維持される。このとき、無電解メッキ液１１０３の温度の下限は、可溶性による制約を受ける。
【００５８】
図１１の装置は、また、無電解メッキ液１１０３に沈められた位置でウエハ１１０７をサポートするためにタンク１１０１内に設けられたウエハサポート構造１１０５を備える。一実施形態において、ウエハサポート構造１１０５は、ウエハ１１０７の底面にほぼ完全に接触するように定められる。しかしながら、他の実施形態において、ウエハサポート構造１１０５は、ウエハ１１０７の底面に部分的に接触するように定めることも可能である。一実施形態において、ウエハサポート構造１１０５は、ウエハ１１０７の底部に接触するように構成された複数の持ち上げピンを含むことができる。複数の持ち上げピンは、ウエハサポート構造１１０５に対してウエハ１１０７を上げ下げするように作動可能であり、それによって、ウエハサポート構造１１０５にウエハ１１０７を近づけたりウエハサポート構造１１０５からウエハ１１０７を遠ざけたりするウエハ１１０７の搬送を促進することができる。ウエハサポート構造１１０５は、その具体的な実施形態に寄らず、ウエハ平坦化プロセス中にウエハ１１０７をしっかり保持するように構成される。また、ウエハサポート構造１１０５は、無電解メッキ反応によって発生する気泡が閉じ込められる可能性を最小限に抑えられる向きに、ウエハ２０７をサポートするように構成されることが好ましい。
【００５９】
図１１の装置は、また、ウエハサポート構造１１０５の上方に、且つウエハサポート構造１１０５にほぼ平行に設けられた平面部材１１１９を備える。一実施形態において、平面部材は、垂直面指向のサポート部材１１２１に固定される。サポート部材１１２１は、ウエハサポート構造１１０５にほぼ平行な向きに平面部材１１１９を維持する。サポート部材１１２１は、また、矢印１１２３によって示されるように、ウエハサポート構造１１０５に近づく方向およびウエハサポート構造から遠ざかる方向に平面部材１１１９を移動させるためのメカニズムを提供する。説明を容易にするため、本発明では垂直面指向のサポート構造１１０５が用いられているが、平面部材１１１９に必要なサポート制御および向き制御を可能にするためには、その他にも、構成および向きの様々なサポート部材を採用することが可能である。例えば、一実施形態では、平面部材１１１９を、垂直並進デバイスへの連結部を有する水平サポートリングに固定することができる。具体的な実施形態に寄らず、サポート部材１１２１は、平面部材１１１９を垂直方向に移動可能であること、および平面部材１１１９をウエハサポート構造１１０５にほぼ平行な向きに維持可能であることが望ましい。
【００６０】
ウエハ平坦化プロセスの完了前の時点で、平面部材１１１９に面するウエハ１１０７表面は、下方表面域によって隔てられた複数の上方表面域によって定められたトポグラフィを有する。議論のため、上方表面域は「ピーク」と称され、下方表面域は「トレンチ」と称されるものとする。平面部材１１１９の垂直移動は、ウエハサポート構造１１０５によってサポートされるウエハ１１０７に近接して平面部材１１１９を配せるように、精密に制御される。一実施形態において、ウエハ１１０７に近接して平面部材１１１９を配することは、ウエハ１１０７の上面から約０マイクロメートル〜約３マイクロメートルの範囲内の距離に平面部材１１１９を配することに相当する。このとき、ウエハ１１０７の上面は、平面部材１１１９に面するウエハ１１０７表面上に存在する最も高いピークに対応している。０を上回る値になるのは、厚さのばらつき（うねり、反り、ナノトポグラフィ、膜厚のばらつき、および平坦化の対象となる特徴のトポグラフィ）ゆえである。
【００６１】
平坦化プロセスのあいだ、平面部材１１１９は、ウエハ１１０７に近接して配される。ウエハ１１０７に面する平面部材１１１９表面（「平坦化表面」）は、平坦化プロセス中に達成可能な平面性を定めている。したがって、平坦化表面は、ウエハ１１０７に適用される所望の平面性を表すように、注意深く構成される。一実施形態において、平面部材１１１９は、局所的な剛性および広域的な可撓性を可能にする材料で構成される。すなわち、本実施形態の平面部材１１１９は、広域的に可撓性であると同時に局所的に剛性である。また、本実施形態と併せて、平面部材１１１９の平坦化表面とは反対の裏面に、裏当て部材をあてがうことも可能である。裏当て部材は、平面部材１１１９を通じて平坦化表面に非一様な圧力分布を適用することによって、平坦化表面の平面性を制御するように構成される。各種の実施形態において、裏当て部材は、所望の非一様な圧力分布を実現するために、流体で満たされたチャンバ、または変動バネ定数を有する材料分布の形態を取ることも可能である。更に、別の一実施形態において、平坦化表面は、その全域に渡って剛性である。各種の実施形態において、裏当て部材は、石英、サファイア、またはポリマのいずれかで形成される。しかしながら、平面部材１１１９は、条件に見合った平面性特性および剛性特性を付与する他の各種の材料で形成することも可能である。また、平面部材１１１９材料は、放射エネルギ源１１０９から放出される放射エネルギ１１１１をウエハサポート構造１１０５に向けて伝達可能であることが望ましい。
【００６２】
前述のように、図１１の装置は、更に、平面部材１１１９およびウエハサポート構造１１０５の両者の上方に設けられた放射エネルギ源１１０９を備える。放射エネルギ源１１０９は、放射エネルギ１１１１に平面部材１１１９を通り抜けさせ、無電解メッキ液１１０３に沈められた位置でウエハサポート構造１１０５によってサポートされるウエハ１１０７に向かわせるように方向付けられる。放射エネルギ源１１０９は、平面部材１１１９に面しているウエハ１１０７表面上に存在する材料（すなわち放射エネルギ１１１１の入射先の材料）を選択的に加熱可能である波長領域を有する放射エネルギ１１１１を生成するように構成される。議論のため、放射エネルギ１１１１は、波長を基準にして特徴付けられるものとする。しかしながら、放射エネルギ１１１１は、周波数を基準にして特徴付けることも等しく可能である。例えば、ウエハ１１０７の表面が材料「Ｘ」によって定められると仮定すると、放射エネルギ１１１１は、材料「Ｘ」の原子／分子の励起を増進させられるように、材料「Ｘ」の原子／分子によって吸収される波長領域を有するように定められる。材料「Ｘ」の原子／分子の励起の増進は、結果として、材料「Ｘ」の加熱および温度上昇をもたらす。材料「Ｘ」の原子／分子を励起させるために必要とされる波長領域を有する放射エネルギ１１１１は、周囲の材料の原子／分子を全く、またはあまり励起させないことが好ましい。すぐ周囲にある材料は、一部には、材料「Ｘ」の下に横たわる、または材料「Ｘ」に隣接する異なるウエハ１１０７材料、および大量の無電解メッキ液１１０３を含む。したがって、放射エネルギ源１１０９によって生成される放射エネルギ１１１１は、ウエハ１１０７の表面上に存在する特定の材料を選択的に加熱するように構成される。例えば、ウエハ１１０７の表面上に存在するＣｕを選択的に加熱するためには、放射エネルギは、約２５０ナノメートルの波長を有するように定められる。
【００６３】
一実施形態において、無電解メッキ液１１０３は、無電解メッキ反応を生じないように、充分に低い温度に維持される。したがって、無電解メッキ液１１０３へのウエハ１１０７の浸漬は、無電解メッキ反応を通じてウエハ１１０７上に材料成長を生じさせるのには不十分である。しかしながら、放射エネルギ１１１１の照射を通じてウエハ１１０７表面上に存在する特定の材料を選択的に加熱すれば、その特定の材料の温度を、無電解メッキ反応を生じる温度まで上昇させることができる。特定の材料は、放射エネルギ１１１１によって選択的に加熱されるので、その特定の材料と無電解メッキ液１１０３との間の境界で、無電解メッキ反応が生じる。平面部材１１１９をウエハ１１０７に近接して配したとき、平面部材１１１９の平坦化表面は、ウエハ１１０７の無電解メッキ反応を通じて成長する材料の上限として機能する。したがって、ウエハ１１０７の無電解メッキ反応を通じて成長する材料は、ウエハ１１０７の上に平坦化層を形成し、その平坦化層の平面性は、平坦化表面の平面性によって決定される。
【００６４】
なお、放射エネルギ１１１強度の増大は、結果として、放射エネルギによって励起される特定の材料の温度上昇を引き起こし、それに対応して無電解メッキ反応速度を増大させる。したがって、図１１の装置では、適切に定められ且つ制御される放射エネルギ１１１１を使用してウエハ１１０７表面上の特定の材料の温度を変動させることによって開始され且つ制御される無電解メッキ反応を通じて、ウエハ１１０７の上に平坦化層を成長させることができる。
【００６５】
放射エネルギ源１１０９は、ウエハ１１０７の表面の上にほぼ一様な量の放射エネルギ１１１１を照射するように構成されることが好ましい。一実施形態において、放射エネルギ源１１０９は、平坦化プロセスのあいだ、固定位置を維持するように構成される。しかしながら、固定放射エネルギ源１１０９は、ウエハ１１０７の上面に放射エネルギ１１１１を一様に照射できるとは限らない。ウエハ１１０７の表面の上に放射エネルギ１１１１を一様に照射するためには、固定放射エネルギ源１１０９と併せて、放射エネルギ１１１１を種々反射するもの（面）を使用することが可能である。また、代替の一実施形態では、ウエハ１１０７の上面の上に放射エネルギ１１１１を一様に照射するために、配列状に並べられた複数の放射エネルギ源を用いることも可能である。更に、図１１の装置には、ウエハの表面状態に関連したデータを収集するためにウエハ製造プロセスにおいて好んで使用されている各種の監視装置を設けることも可能である。監視装置によって得られたデータは、放射エネルギ源１１０９を制御するためのフィードバックとして使用することができる。
【００６６】
図１２Ａ〜図１２Ｉは、ウエハの上に平坦化層を成長させることによって実施される平坦化プロセスを、本発明の一実施形態にしたがって示した一連の説明図である。図１２Ａ〜図１２Ｉの各図は、ウエハ１１０７の一部と、それに対応する平面部材１１１９の一部とを、平坦化プロセスの各段階について示した断面図である。図１２Ａに関して、平坦化プロセスは、平面部材１１１９をウエハ１１０７から離れた位置に配し、平面部材１１１９とウエハ１１０７との間に無電解メッキ液１１０３を散らばらせることによって開始される。無電解メッキ液１１０３は、無電解メッキ反応を生じないように、充分に低い温度に維持される。一実施形態では、図１１に関して前述されたように、ウエハ１１０７は、無電解メッキ液１１０３に沈められた位置でウエハサポート構造によってサポートされている。また、図１２Ａに示されるように、平坦化プロセスを施される前のウエハ１１０７は、複数のピーク１２０３およびトレンチ１２０５によって定められた表面トポグラフィを有する。
【００６７】
図１２Ｂに関して、平面部材１１１９は、ウエハ１１０７の上面に近接して配される。このとき、ウエハ１１０７の上面は、ウエハ１１０７の表面上に存在する最も高いピークによって定められる。平面部材１１１９は、また、ウエハを上に配されるウエハサポート構造にほぼ平行になるように方向付けられる。平面部材１１１９がウエハ１１０７に近づくにつれて、平面部材１１１９とウエハ１１０７との間に介在する無電解メッキ液は駆逐され、ウエハ１１０７表面のトレンチ内の無電解メッキ液のみを残留させる。また、平面部材１１１９はウエハ１１０７の上面に近接しているので、平面部材１１１９とウエハ１１０７の上面との間に存在する無電解メッキ液は微量である。一実施形態において、平面部材１１１９は、ウエハ１１０７に損傷を及ぼさない範囲で可能な限りウエハ１１０７の上面の近くに配される。
【００６８】
図１２Ｃにおいて、放射エネルギ１１１１は、平面部材１１１９を通ってウエハ１１０７に伝達される。放射エネルギ１１１１は、ウエハ１１０７の表面に存在する材料を選択的に加熱する波長領域を有することによって、その材料の温度を無電解メッキ反応を生じる状態まで上昇させるように定められる。一実施形態において、放射エネルギ１１１１は、平面部材１１１９とウエハ１１０７との間に存在する無電解メッキ液中に含まれる利用可能な反応物質が原則的に全て消費されるまで照射され続ける。一実施形態において、使用可能な反応物質を消費するのに必要とされる時間は、約０．０１秒〜約１０秒の範囲内である。また、平面部材１１１９の平坦化表面は、無電解メッキ反応を通じて成長される材料の上限として機能する。
【００６９】
図１２Ｄは、平面部材１１１９とウエハ１１０７との間に存在する無電解メッキ液中に含まれる利用可能な反応物質を原則的に全て消費する上記の段階に続く、平坦化プロセスの一段階を示している。放射エネルギ１１１１の照射は、相応して停止される。この段階では、ウエハ１１０７の上に平坦化層１２０１が部分的に成長している。しかしながら、無電解メッキ液中に含まれる反応物質の濃度の限界ゆえに、放射エネルギ１１１１は、一度の照射でウエハ１１０７を完全に平坦化するには不十分である。
【００７０】
図１２Ｅにおいて、平面部材１１１９は、平面部材１１１９とウエハ１１０７との間に未使用の無電解メッキ液１１０３を散らばらせるために、ウエハ１１０７から遠ざけられる。続く図１２Ｆは、平坦化プロセスの新たな繰り返しを表している。このとき、平面部材１１１９は、再びウエハ１１０７の上面に近接して配される。図１２Ｆの段階にあるとき、ウエハ１１０７の上面は、放射エネルギ１１１１の前回の照射中に形成された部分的な平坦化層によって定められる。平面部材１１１９をウエハ１１０７から遠ざけ、次いで平面部材１１１９を再びウエハに近接して配する手順は、リフレッシュと称される。一実施形態において、リフレッシュの手順は、リフレッシュの最中に生じる材料成長の量を最小限に抑えるために、素早く実施される。
【００７１】
図１２Ｇにおいて、放射エネルギ１１１１は、再び平面部材１１１９を通じてウエハ１１０７に伝達される。放射エネルギ１１１１は、ウエハ１１０７の表面に存在する材料を、無電解メッキ反応を生じる温度まで加熱する。放射エネルギ１１１１は、平面部材１１１９とウエハ１１０７との間に存在する無電解メッキ液中に含まれる利用可能な反応物質を原則的に全て消費できるように照射される。
【００７２】
図１２Ｈは、平坦化プロセスの最後の繰り返しの完了を表している。図１２Ｉに示されるように、無電解メッキ反応を通じて成長された材料は、ウエハ１１０７上に存在するトレンチを満たして、ウエハ１１０７の上に平坦化材料層を形成した。平面部材１１１９の平坦化表面は、無電解メッキ反応を通じて成長される材料の上限として機能するので、ウエハの上に成長された平坦化層の平面性は、平坦化表面によって定められる。更に、平坦化表面およびウエハ１１０７表面が共平面に近づくにつれて、平面部材１１１９とウエハ１１０７との間の無電解メッキ液は最少になるので、ウエハ１１０７上における平坦化層の形成は自己制御式である。
【００７３】
図１３は、本発明の一実施形態にしたがって、ウエハの表面上に平坦化層を施すための方法を示したフローチャートである。方法は、ウエハ表面に無電解メッキ液を付ける工程１３１０を備える。無電解メッキ液は、無電解メッキ反応を容易に生じない温度に維持される。一実施形態において、無電解メッキ液は、ウエハを無電解メッキ液に沈めることによってウエハ表面に付けられる。方法は、また、ウエハ表面の上部に近接する上方の位置に平面部材を配する工程１３０３を備える。一実施形態において、平面部材は、ウエハ表面の上部から約０マイクロメートル〜約３マイクロメートルの範囲内の距離に配される。ウエハ表面に近接する位置への平面部材の配置は、平面部材とウエハ表面との間に介在する無電解メッキ液の一部を追い出す働きをする。また、ウエハ表面に近接する位置への平面部材の配置は、無電解メッキ液の一部をウエハ表面の陥凹部に閉じ込める働きもする。
【００７４】
方法は、更に、メッキ反応を生じる状態までウエハ表面の温度を上昇させるために、ウエハ表面に放射エネルギを浴びせる工程１３０５を備える。ウエハ表面に達するため、放射エネルギは、ウエハ表面に近接する上方の位置に配された平面部材を通り抜ける。無電解メッキ液とウエハ表面との間の境界では、ウエハ表面における温度の上昇ゆえに、メッキ反応が生じる。メッキ反応は、結果として、ウエハ表面と平面部材との間に平坦化層を形成する。一実施形態において、ウエハ表面に対する放射エネルギの照射は、ウエハ表面の近傍にある無電解メッキ液中に含まれる反応物質が消費されるまで続けられる。また、一実施形態において、ウエハ表面は、ほぼ一様に放射エネルギを浴びせられる。更に、放射エネルギの波長領域は、ウエハ表面に存在する特定の材料を選択的に加熱するように制御することができる。ウエハ表面における状態は、放射エネルギの波長領域を、ウエハ表面に存在する特定の材料を選択的に加熱する波長領域に確実に設定できるように、監視することができる。
【００７５】
場合によっては、ウエハ表面の近傍にある無電解メッキ液中に含まれる反応物質を全て消費しても、ウエハ表面を完全に平坦化するのに充分でないことがある。このようなとき、工程１３０１〜１３０５は、ウエハ表面において所望の平坦化が達成されるまで、繰り返し実施することができる。例えば、一実施形態において、工程１３０５におけるウエハ表面に対する放射エネルギの照射は、ウエハ表面の近傍にある無電解メッキ液中の反応物質の濃度が特定の低レベルに到達した時点で停止される。次いで、平面部材が、ウエハ表面の上部に近接する位置から取り除かれる。平面部材の除去は、ウエハ表面の上に未使用の無電解メッキ液を流れさす。未使用の無電解メッキ液は、ウエハ表面を冷却すると共にウエハ表面の近傍に存在する反応物質を補充する働きをする。次いで、工程１３０１〜１３０５が繰り返される。
【００７６】
図１４は、ウエハの表面上に平坦化層を施すための別の方法を、本発明の一実施形態にしたがって示したフローチャートである。方法は、ウエハ表面に無電解メッキ液を付ける工程１４０１を備える。無電解メッキ液は、メッキ反応を容易に生じない温度に維持される。一実施形態において、ウエハ表面に無電解メッキ液を付ける工程は、ウエハを無電解メッキ液に沈めることによって実施される。方法は、また、ウエハ表面の上部に近接する上方の位置に平面部材を移動させる工程１４０３を備える。平面部材の移動は、平面部材とウエハ表面との間に介在する無電解メッキ液の一部を追い出す働きをする。また、平面部材の移動は、無電解メッキ液の一部をウエハ表面の陥凹部に閉じ込める働きもする。また、平面部材を通じてウエハ表面に放射エネルギを照射するための工程１４０５も用意される。放射エネルギは、ウエハ表面の温度を、無電解メッキ液とウエハ表面との間の境界でメッキ反応を生じる状態まで上昇させることができる。工程１４０７において、放射エネルギの波長領域は、ウエハ表面に存在する材料が放射エネルギによって選択的に加熱されるように制御することができる。更に、工程１４０９では、平面部材とウエハ表面との間に残存する無電解メッキ液中に存在する反応物質が、メッキ反応によって消費される。方法は、また、ウエハ表面に対する放射エネルギの照射を中断させるための工程１４１１を備える。工程１４１１に続いて、ウエハ表面の上部から平面部材を遠ざけるための工程１４１３が実施される。ウエハ表面の上部からの平面部材の遠ざけは、平面部材とウエハ表面との間に未使用の無電解メッキ液を取り込ませる。方法は、更に、ウエハ表面を平面に近づけるように工程１４０３〜１４１３を繰り返す工程１４１５を備える。一実施形態において、未使用の無電解メッキ液中に存在する反応物質の濃度は、ウエハ表面と、ウエハ表面に近接して配された平面部材との間の無電解メッキ液によって占められる体積の減少分を補うために、サイクルごとに増大される。
【００７７】
以上では、いくつかの実施形態を取り上げて発明の説明を行っているが、当業者ならば、以上の明細書および添付の図面を検討することによって、各種の置換、追加、変更、および等価の形態を了解することができる。したがって、本発明は、このようなあらゆる代替、追加、変更、および等価の形態を、発明の真の趣旨および範囲に入るものとして含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１Ａ】従来技術にしたがって、非一様な材料成長後のウエハ表面の断面を示した説明図である。
【図１Ｂ】ボイド形成に原因となる従来の材料成長手順を示した説明図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態にしたがって、ウエハの表面上に材料を成長させるための装置を示した説明図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態にしたがって、図２Ａの装置の変形例を示した説明図である。
【図３】本発明の一実施形態にしたがって、図２Ａの装置の変形例を示した説明図である。
【図４】本発明の一実施形態にしたがって、図２Ａの装置の別の変形例を示した説明図である。
【図５】本発明の一実施形態にしたがって、図４の装置の変形例を示した説明図である。
【図６】図３の平行放射エネルギ源を図４の容器と組み合わせて使用しているウエハの表面上に材料を成長させるための装置を、本発明の一実施形態にしたがって示した説明図である。
【図７】図３の平行放射エネルギ源を図５の容器と組み合わせて使用しているウエハの表面上に材料を成長させるための装置を、本発明の一実施形態にしたがって示した説明図である。
【図８】本発明の一実施形態にしたがって、ウエハの表面上に材料を成長させるための装置を示した説明図である。
【図９】本発明の一実施形態にしたがって、ウエハの表面上に材料を成長させるための装置を示している。
【図１０Ａ】本発明の一実施形態にしたがって、ウエハの表面上に材料を成長させるための方法を示したフローチャートである。
【図１０Ｂ】本発明の一実施形態にしたがって、図１０Ａの工程１００１を詳細に示した説明図である。
【図１０Ｃ】本発明の一実施形態にしたがって、図１０Ａの工程１００３を詳細に示した説明図である。
【図１０Ｄ】本発明の一実施形態にしたがって、図１０Ａの工程１００５を詳細に示した説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態にしたがって、ウエハの上に平坦化層を成長させるための装置を示した説明図である。
【図１２Ａ】ウエハの上に平坦化層を成長させることによって実施される平坦化プロセスを、本発明の一実施形態にしたがって示した説明図である。
【図１２Ｂ】ウエハの上に平坦化層を成長させることによって実施される平坦化プロセスを、本発明の一実施形態にしたがって示した説明図である。
【図１２Ｃ】ウエハの上に平坦化層を成長させることによって実施される平坦化プロセスを、本発明の一実施形態にしたがって示した説明図である。
【図１２Ｄ】ウエハの上に平坦化層を成長させることによって実施される平坦化プロセスを、本発明の一実施形態にしたがって示した説明図である。
【図１２Ｅ】ウエハの上に平坦化層を成長させることによって実施される平坦化プロセスを、本発明の一実施形態にしたがって示した説明図である。
【図１２Ｆ】ウエハの上に平坦化層を成長させることによって実施される平坦化プロセスを、本発明の一実施形態にしたがって示した説明図である。
【図１２Ｇ】ウエハの上に平坦化層を成長させることによって実施される平坦化プロセスを、本発明の一実施形態にしたがって示した説明図である。
【図１２Ｈ】ウエハの上に平坦化層を成長させることによって実施される平坦化プロセスを、本発明の一実施形態にしたがって示した説明図である。
【図１２Ｉ】ウエハの上に平坦化層を成長させることによって実施される平坦化プロセスを、本発明の一実施形態にしたがって示した説明図である。
【図１３】ウエハの表面上に平坦化層を施すための方法を、本発明の一実施形態にしたがってフローチャートである。
【図１４】ウエハの表面上に平坦化層を施すための別の方法を、本発明の一実施形態にしたがって示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００７９】
１０１，１０２…特徴
１０３…材料
１０５，１０７…材料の厚さ
１０９…材料の断絶
１１１…材料源領域
１１３…ボイド
２０１…タンク
２０３…無電解メッキ液
２０５…ウエハサポート構造
２０７…ウエハ
２０９…放射エネルギ源
２１１…放射エネルギ
２１３…供給口
２１５…排出口
２１７…垂直方向
２１９…水平方向
２２１…熱交換器
３０１…放射エネルギ源
３０３…走査方向
４０１…容器
４０３…容器の上部
５０１…容器
５０３…容器の上部
８０１…タンク
８０３，８０５…移動方向
８０７…供給口
８０９…排出口
８１１…無電解メッキ液のメニスカス
９０１…タンク
９０３…平行放射エネルギ源
９０５…走査方向
９０６…ウエハサポート＆回転機構
９０７…ウエハホルダ
９０９…回転方向
９１１…供給口
９１３…排出口
９１５…無電解メッキ液のメニスカス
１１０１…タンク
１１０３…無電解メッキ液
１１０５…ウエハサポート構造
１１０７…ウエハ
１１０９…放射エネルギ源
１１１１…放射エネルギ
１１１３…供給口
１１１５…排出口
１１１７…熱交換器
１１１９…平面部材
１１２１…サポート部材
１１２３…移動方向
１２０１…平坦化層
１２０３…ピーク
１２０５…トレンチ
【図１Ａ】
2007525594.tif 000003
【図１Ｂ】
2007525594.tif 000004
【図２Ａ】
2007525594.tif 000005
【図２Ｂ】
2007525594.tif 000006
【図３】
2007525594.tif 000007
【図４】
2007525594.tif 000008
【図５】
2007525594.tif 000009
【図６】
2007525594.tif 000010
【図７】
2007525594.tif 000011
【図８】
2007525594.tif 000012
【図９】
2007525594.tif 000013
【図１０Ａ】
2007525594.tif 000014
【図１０Ｂ】
2007525594.tif 000015
【図１０Ｃ】
2007525594.tif 000016
【図１０Ｄ】
2007525594.tif 000017
【図１１】
2007525594.tif 000018
【図１２Ａ】
2007525594.tif 000019
【図１２Ｂ】
2007525594.tif 000020
【図１２Ｃ】
2007525594.tif 000021
【図１２Ｄ】
2007525594.tif 000022
【図１２Ｅ】
2007525594.tif 000023
【図１２Ｆ】
2007525594.tif 000024
【図１２Ｇ】
2007525594.tif 000025
【図１２Ｈ】
2007525594.tif 000026
【図１２Ｉ】
2007525594.tif 000027
【図１３】
2007525594.tif 000028
【図１４】
2007525594.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成17年10月11日(2005.10.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハの表面上に材料を成長させるための方法であって、
メッキ反応を容易に生じない温度に維持されている無電解メッキ液を、前記ウエハの表面に付ける工程と、
前記ウエハの表面に放射エネルギを浴びせる工程であって、前記放射エネルギは、前記ウエハの表面と前記無電解メッキ液との間の境界でメッキ反応を生じる状態まで、前記ウエハの表面の温度を上昇させる工程と、
前記ウエハの表面に存在する材料が前記放射エネルギによって選択的に加熱されるように、前記放射エネルギの波長領域を制御する工程と
を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の、ウエハの表面上に材料を成長させるための方法であって、更に、
メッキ反応を生じる温度を充分に下回るように、前記無電解メッキ液の温度を制御する工程を備える方法。
【請求項３】
請求項１に記載の、ウエハの表面上に材料を成長させるための方法であって、
前記ウエハの表面に放射エネルギを浴びせる前記工程は、前記放射エネルギをパルス照射することによって実施される方法。
【請求項４】
請求項１に記載の、ウエハの表面上に材料を成長させるための方法であって、
前記ウエハの表面に放射エネルギを浴びせる前記工程は、前記ウエハを通して前記放射エネルギを伝達し、前記ウエハの表面に到達させることを含む、方法。
【請求項５】
ウエハの表面上に材料を成長させるための装置であって、
囲いとなる壁と、底部とによって定められ、無電解メッキ液を収容するように構成されたタンクと、
前記タンク内に設けられ、前記タンクに収容される前記無電解メッキ液に沈められた位置でウエハをサポートするように構成されたウエハサポート構造と、
前記ウエハサポート構造の上方に設けられ、前記無電解メッキ液に沈められた位置でサポートされる前記ウエハに放射エネルギを向かわせるように方向付けられた放射エネルギ源と
を備え、前記放射エネルギ源は、放射エネルギの入射先である前記ウエハの表面に存在する特定の材料を選択的に加熱可能である波長領域を有する放射エネルギを生成するように構成される装置。
【請求項６】
請求項５に記載の、ウエハの表面上に材料を成長させるための装置であって、
前記放射エネルギ源は、前記放射エネルギを平行化するように構成され、更に、前記ウエハの表面を走査するように構成される装置。
【請求項７】
請求項５に記載の、ウエハの表面上に材料を成長させるための装置であって、
前記ウエハサポート構造は、前記ウエハを往復動させるように構成される装置。
【請求項８】
ウエハの表面上に材料を成長させるための装置であって、
囲いとなる壁と、底部とによって定められ、無電解メッキ液を収容するように構成されたタンクと、
前記タンクに収容される前記無電解メッキ液にウエハを挿入するように構成され、更に、前記タンクに収容される前記無電解メッキ液から前記ウエハを出すように構成されたウエハホルダと、
前記タンクに収容される前記無電解メッキ液の上方に設けられ、前記タンクに収容される前記無電解メッキ液から前記ウエハが出される際に前記ウエハに放射エネルギを向かわせるように方向付けられた放射エネルギ源と
を備える装置。
【請求項９】
請求項８に記載の、ウエハの表面上に材料を成長させるための装置であって、
前記放射エネルギ源は、放射エネルギの入射先である前記ウエハの表面に存在する材料を選択的に加熱可能である波長領域を有する放射エネルギを生成するように構成される装置。
【請求項１０】
ウエハの表面上に材料を成長させるための装置であって、
囲いとなる壁と、底部とによって定められ、無電解メッキ液を収容するように構成されたタンクと、
前記タンク内に設けられ、前記タンクに収容される前記無電解メッキ液に沈められた位置でウエハをサポートするように構成されたウエハサポート構造と、
前記ウエハサポート構造内に設けられ、前記無電解メッキ液に沈められた位置でサポートされる前記ウエハの底面に放射エネルギを向かわせるように方向付けられた放射エネルギ源であって、前記放射エネルギは、前記ウエハの上面に存在する材料を加熱するために前記ウエハを通り抜けることができる放射エネルギ源と
を備え、前記放射エネルギ源は、放射エネルギの入射先である前記ウエハの表面に存在する特定の材料を選択的に加熱可能である波長領域を有する放射エネルギを生成するように構成される装置。
【請求項１１】
ウエハの上に平坦化層を成長させるための装置であって、
囲いとなる壁と、底部とによって定められ、無電解メッキ液を収容するように構成されたタンクと、
前記タンク内に設けられ、前記タンクに収容される前記無電解メッキ液に沈められた位置でウエハをサポートするように構成されたウエハサポート構造と、
前記ウエハサポート構造の上方に、且つ前記ウエハサポート構造にほぼ平行に設けられ、前記ウエハサポート構造に近づく方向および前記ウエハサポート構造から遠ざかる方向に移動することができ、前記ウエハサポート構造によってサポートされる前記ウエハに近接する位置に配することができる平面部材と、
前記平面部材の上方に、且つ前記ウエハサポート構造の上方に設けられた放射エネルギ源であって、放射エネルギに前記平面部材を通り抜けさせ、前記ウエハサポート構造によってサポートされる前記ウエハに向かわせるように方向付けられた放射エネルギ源と
を備える装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の、ウエハの上に平坦化層を成長させるための装置であって、
前記放射エネルギ源は、放射エネルギの入射先である前記ウエハの表面に存在する材料を選択的に加熱可能である波長領域を有する放射エネルギを生成するように構成される装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の、ウエハの上に平坦化層を成長させるための装置であって、
前記平面部材は、前記放射エネルギ源から放出された放射エネルギを前記ウエハサポート構造に向けて伝達可能である材料で構成される装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載の、ウエハの上に平坦化層を成長させるための装置であって、更に、
前記ウエハサポート構造に面さない側である前記平面部材の裏面にあてがわれ、前記平面部材の平面性を制御するように構成された裏当て部材を備える装置。
【請求項１５】
ウエハの表面上に平坦化層を施すための方法であって、
メッキ反応を容易に生じない温度に維持されている無電解メッキ液を、前記ウエハの表面に付ける工程と、
前記ウエハ表面の上部に近接する上方の位置に、前記ウエハ表面との間に介在する無電解メッキ液の一部を追い出す働きをする平面部材を配する工程と、
前記ウエハの表面に放射エネルギを浴びせる工程であって、前記放射エネルギは、前記平面部材を通り抜け、前記無電解メッキ液と前記ウエハ表面との間の境界でメッキ反応を生じる状態まで前記ウエハ表面の温度を上昇させることができ、前記メッキ反応は、前記ウエハ表面と前記平面部材との間に平坦化層を形成する工程と
を備える方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の、ウエハの表面上に平坦化層を施すための方法であって、更に、
前記ウエハの表面に存在する材料が前記放射エネルギによって選択的に加熱されるように、前記放射エネルギの波長領域を制御する工程を備える方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の、ウエハの表面上に平坦化層を施すための方法であって、更に、
前記放射エネルギの波長領域を、前記ウエハ表面に存在する材料を選択的に加熱する波長領域に確実に設定できるように、前記ウエハ表面の状態を監視する工程を備える方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の、ウエハの表面上に平坦化層を施すための方法であって、更に、
前記ウエハ表面に放射エネルギを浴びせる前記工程を中止する工程と、
前記ウエハ表面の上部に近接する前記位置から前記平面部材を取り除く工程であって、前記平面部材の該除去は、前記ウエハ表面を冷却すると共に前記ウエハ表面の近傍に存在する反応物質を補充する働きをする未使用の無電解メッキ液を前記ウエハ表面の上に流れさせる工程と、
前記平面部材を前記ウエハ表面の上部に近接する上方の位置に配する前記工程と、前記ウエハ表面に放射エネルギを浴びせる前記工程とを繰り返す工程と
を備える方法。
【国際調査報告】
2007525594.tif 000030
2007525594.tif 000031