(57)【要約】  本発明は、その外側端部中に電気的接点を含む材料(1)を電気メッキするための、殊に、たとえば、カッププレーター中のウエハなどの基板の電気メッキするための方法および装置に関する。均一な電気メッキという結果を得るために、少なくとも2つの部分的な電解セルが、形成され、それらは、個別に調節することができる、それぞれの電気メッキ電流源(9')および(9")によって、電流が給電される。部分的なカソード(12')および関連する部分的なアノード(7')が、直径方向に遠く離れた部分的なカソード(12")の領域中で給電される。逆に、部分的なカソード(12")は、部分的なカソード(12')の基層を介して、給電される。層厚さ分布の要求される平坦化が、とりわけ、2つの部分的なセルへの電気メッキ電流の量を交互に異なるように調節することによって、および電極(7、12)を互いに対して回転させることによって、実施される。
2012527524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
たとえば、グローバルな電解セル（１１）をともに形成する、グローバルカソード（１２）およびグローバルな溶解性または非溶解性のアノード（７）などの、処理面（３）上の少なくとも１つの電気的な伝導性の層と、
材料（１）の端部領域での電気的接点（１０）とを備え、
殊に、カッププレーターまたは同様の電解処理容器中のウエハなどの基板の電気メッキまたはエッチングのための、前記材料（１）の電気化学的な処理のための方法であって、
部分的な電極（７’、７”）および部分的な反対カソード（１２’、１２”）から構成される、少なくとも２つの直径方向に配置された対の部分的な電解セル（１１’、１１”）が、前記処理容器中で形成され、それらのそれぞれが、調節可能な電流源（９’、９”）から電解電流（Ｉ）を給電され、
それぞれの電流（Ｉ）は、前記材料に前記端部部分から給電され、そしてそれは、前記材料上に前記それぞれの部分的なセル（１１’、１１”）に対向して直径方向に配置される、方法。
【請求項２】
カソード電流（Ｉ）の電気メッキおよびアノード電流（Ｉ）の電解エッチングでは、前記材料は、前記それぞれの部分的なセル（１１’、１１”）に対して対向して直径方向に配置された接触領域（１０’、１０”）を介して、給電されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記部分的な電解セル（１１’および１１”）は、異なる密度の電流（Ｉ）を用いて、同時に、またはほぼ同時に、対として交互に給電されることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
１ミリ秒の時間範囲内の前記異なる電流（Ｉ）の交互給電は、全露光時間の半分までの間、達成されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記交互にスイッチングされる電源（９’、９”）からの、中心における前記材料の電気化学的処理が、好ましい処理であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
端部の電気メッキを優先として、それによって前記部分的な電解セル（１１’および１１”）が、直列抵抗を備えたまたは備えていないスイッチ接点（１６’、１６”）により互いに電気的に接続されることによって、結果として得られる好ましい中心の処理の平坦化が、達成されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記材料（１）と前記部分的なアノード（７’、７”）または部分的なカソード（１２’、１２”）の間での一時的な停止を含む、回転する、または反転して枢動する線形または非線形の相対運動が、蒸着されるまたはエッチングされる金属層を平坦化することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
たとえば、グローバル電極セル（１１）をともに形成する、グローバルカソード（１２）およびグローバルな溶解性または非溶解性のアノード（７）などの、処理されることになる面（３）上の少なくとも１つの電気的な伝導性の層と、
材料（１）の端部領域での電気的接点（１０）とを備え、
殊に、カッププレーターまたは同様の電解処理容器中のウエハなどの基板の電気メッキまたはエッチングのための、前記材料（１）の電気化学的処理のための装置であって、
請求項１から７に記載の前記方法を使用し、
少なくとも２つのアノード（７’、７”）を備え、それらは、互いに対向して直径方向に配置され、前記処理容器（４）中で互いから電気的に絶縁され、そして電気メッキ電流源（９’、９”）から電気メッキ電流を給電され、
前記電気メッキ電流源（９’）の正極が、前記部分的なアノード（７’）上に在り、この電気メッキ電流源（９’）の負極が、前記材料の直径方向に対向する端部上に在って、前記接点（１０”）を介して接続され、さらに、
前記電気メッキ電流源（９”）の前記正極が、前記部分的なアノード（７”）上に在り、この電気メッキ電流源（９”）の前記負極が、前記材料の直径方向に対向する端部上に在って、前記接点（１０”）を介して接続される、装置。
【請求項９】
前記部分的な電極（７’、７”）と前記材料の間の、回転する、または反転して枢動する相対運動のために、少なくとも１つの駆動部が存在することを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記直列抵抗を備えたまたは備えていないスイッチ接点（１６）は、前記制御される部分的な電極（７’、７”）と電気的に接続されることを特徴とする、請求項８および９のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上の薄い、それゆえ高度に抵抗性の層の電気化学的なメッキまたは脱メッキ(deplating)に関する。これは、たとえば、ウエハ上の開始層またはシード層を電気メッキするのに殊に適している。水平または垂直の電気メッキセル、いわゆるカッププレーター(cup plater)などが、とりわけこの目的のために使用され、そこでは、処理すべきでないウエハの裏面が、乾燥または被覆された状態に保たれる。開始層は、たとえば、厚さが、たとえば0.1μmである、スパッタリングされた銅から構成される。この方法で費用効果が高い電気メッキを実施するためには、高い電流密度、たとえば、1A/dm2またはそれより高い密度を使用すべきである。この方法では、材料の全表面の上で得られる層厚さの分布は、可能な許容範囲がもっとも狭い。カソード電気メッキの電流は、材料に、すなわちウエハにだけに、そのウエハの中心が別の電気的な接点のために使用されない場合、その端部から給電することができる。
【背景技術】
【０００２】
開始層が、最初はインピーダンスが高いことの結果として、電気メッキでは、材料の端部から中心までのその経路において、電圧の低下が生じる。したがって、電着層の厚さが、半径方向の勾配として、減少する。材料の直径が増加すると、半径方向の勾配という問題が、不均衡な率で大きくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この問題を改善するための証明された解決策がある。
【０００４】
本発明の目的は、材料の開始条件およびパラメータが異なるときでさえ、電解処理によって、材料上で平坦な層厚さ分布が達成される方法および装置を記述することである。具体的には、材料の直径が大きい場合でさえ、高い広範な電流密度を使用して、平坦な層を電気メッキすることが、あるいは、カッププレーター中で、または同様の電解処理容器中で、電気化学的に層または表面を均等にエッチングすることが、可能であるはずである。
【０００５】
「直径が大きい材料」は、たとえば、直径が200mmまたはそれより大きいウエハを意味する。薄い開始層は、厚さがたとえば、0.1μmである、スパッタリングされた、または化学的に蒸着された金属層を含む。電気化学的プロセスに依存して、高い電流密度は、1A/dm2の範囲内、しかしまた、10A/dm2あるいはそれより大きい範囲内とすることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この問題は、請求項1に記載の方法、および請求項8に記載の装置によって解決される。従属請求項は、本発明の有利な実施形態を主張し、それは、一般に電気メッキの例を使用して述べる。
【０００７】
本発明は、カッププレーターのグローバル電極またはアノードを少なくとも2つの部分的なセルに分割し、それらは、互いから電気的に絶縁されるが、それらは、サイズおよび形状が、全く同一、または実際上全く同一である。それぞれのセルは、好ましくは扇状であり、部分的なセルは、それ自体の個別に割り当てられた電気メッキの電流源から給電される。電気メッキ電流源の正極は、それらの割り当てられた部分的なアノードに接続される。電気メッキ電流源の負極は、本発明によれば、それぞれが、電気メッキ電流源に割り当てられた部分的なアノードからもっとも遠い、材料の端部に接続される、またはそれと接触するように、それらの部分的なカソードに接続される。平坦な材料は、部分的なアノードの上部および下部で等しい部品中に配置されることが好ましい。上記に述べた極性は、電気化学的なエッチングの場合、逆にすべきである。
【０００８】
本発明は、以下に、概略的であり、縮尺が合っていない図1〜図5を参照して述べる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】半導体製造用のウエハなどの円形材料の下面を電解処理するための、本発明によるカッププレーターとしての処理容器を示す横断面図である。
【図２】処理容器中の下部に配置された、2つの部分的な電極を通して、カップの上部に配置された、処理されることになる材料の下面の方向で、上に見た図である。
【図３】カッププレーターとしての処理容器の4つの部分的な電極を通して、処理されることになる材料の下面の方向で見た図である。
【図４】電解セルの抵抗モデルおよび硫酸に基づく銅バスのセル電圧/電流密度カーブに基づき、決定された測定結果を示すグラフである。
【図５】電気メッキ電流の様々なレベルにおける、材料上の電着層および層厚さ分布の定性的な特性を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
たとえば、2つ部分的なアノードから構成されるグローバルアノードを備えたカッププレーターは、最初に、電気メッキのために検討する。これらの部分的なアノードは、それぞれが、概略図2に示すように、互いから電気的に絶縁するために必要なスペースより小さい半円となっており、以下に、より詳細に述べる。以下に、部分的なアノード、部分的なカソードまたは電極、およびそれに関連する部分的な電解セル、ならびに、材料の端部における接点、および整流器または電気メッキ電流源について、いくらかのコメントと共に、細部を提示する。
【００１１】
図1のカッププレーターは、電解液5で満たされた処理容器4と、カップすなわち収集容器8と、この例では電気メッキされることになる材料1用のホルダ2とから本質的に構成される。ウエハなどの材料1は、ホルダ2上に配置され、それは、処理容器4の上部で、ウエハ1の処理されることになる面3を保持して、移動させる。電解液5は、供給ポンプ6によって、注入口13を通って下方に流れて処理容器4中に入る。電解液5は、たとえば、部分的なアノード7'および7"中の開口を通って、ウエハ1の処理される面3を通り、そこから次いで、それは、あふれて収集容器8中に流れ込み、その収集容器は、供給回路のためのポンプ溜めとしても働く。2つの部分的なアノード7'および7"は、互いから絶縁される、すなわち、それらは、その間の電気的な接続の抵抗が、低くない。絶縁性を高める目的で、連続的に互いに電極をメッキする、または脱メッキすることを防止するように、電気的に非伝導性の隔壁14を部分的なアノードの間に挿入することができる。
【００１２】
材料1は、処理容器4の上部で平行に配置され、処理容器4の横断面全体の上部に延在する。グローバルカソードを表す、陰極材料1の処理されることになる(電気メッキされる)面3は、概念上同様に、2つの部分的な領域に、すなわち部分的なカソード12'および12"に分割される。最初は、部分的なカソード12'は、部分的なアノード7'に対して静止しており、さらに、部分的なカソード12"は、最初、部分的なアノード7"に対して静止している。部分的なアノードおよび部分的なカソードは、それぞれ、電解セル11'および11"となり、それらは、一緒に、カッププレーターのグローバル電解セル11となっている。左側に示す部分的なアノード7'は、電気メッキ電流源9'によってアノードとして給電される。電気メッキ電流源9'の負極は、部分的なカソード12"の領域中の電気的接点10"によって、ウエハ1の右側端部に接続される。逆に、電気メッキ電流源9"の負極は、部分的なアノード7'に垂直方向で対向する部分的なカソード12'の領域中で、ウエハ1の左側端部に接続される。摺動する、または回転する接点および取り外し可能な電気的接点10'および10"が、材料に対して直径方向に配置され、負極を材料1に接続するために使用される。電気メッキ電流源9'および9"の電気回路、および関連する機器の位置を図2に示す。この図では、部分的なアノード7'および7"を通して、ウエハの方向で、下方から見ている。
【００１３】
部分的なアノード7'は、整流器または電気メッキ電流源9'を介して給電されて、電解セル11'を、下部の部分的なカソード12'とともに形成し、その部分的なカソードは、この図では、見えない。部分的なアノード7"は、整流器または電気メッキ電流源9"を介して給電されて、電解セル11"を、下部の部分的なカソード12"とともに形成する。
【００１４】
電気的接点(複数可)10'は、部分的なカソード12'において、したがって部分的な電解セル11'において、カソード材料の縁の領域中に配置される。電気的接点(複数可)10"は、部分的なカソード12"において、したがって部分的な電解セル11"において、カソード材料の縁の領域中に配置される。
【００１５】
本発明によれば、電気メッキ電流源または整流器9'は、部分的なアノード7'、左側の部分的な電解セル11'およびカソード材料1の部分的なカソード12'を介して、そこから材料1の部分的なカソード12"の基層を通じ、電気的接点10'を介して送る。同じように、電気メッキ電流源または整流器9"は、部分的なアノード7"、右側の部分的な電解セル11"およびカソード材料1の部分的なカソード12"を介して、そこから材料1の部分的なカソード12'の基層を通じ、電気的接点10'を介して送る。
【００１６】
それゆえ、その上に基層を備える材料の部分的なカソード12'は、部分的な電解セル11"に対するカソード電流のための導電体として働く。その上に基層を備える材料の部分的なカソード12"は、部分的な電解セル11'に対するカソード電流のための導電体として、それに対応して働く。
【００１７】
以下で、図2の例において、2つの限定する場合を検討して、本発明を説明する。
【００１８】
第1の限定する場合は、2つの整流器の1つだけについて、期間tの間、スイッチをオンする場合である。一対の整流器となる、材料の2つの面または部分的なカソード12'、12"の2つのそれぞれの整流器9'、9"は、交互にスイッチをオンにする。一方の面12'の整流器のデュティーサイクルt1および他方の面12"の整流器のデュティーサイクルt2は、同じ持続期間のものであることが好ましい。
【００１９】
第2の限定する場合は、2の部分的なアノード7'、7"の整流器対となる整流器9'、9"について、同じ時間、同じ電流強度Iで、スイッチをオンにする場合である。
【００２０】
第1の限定する場合では、第1の整流器9'について、ある一定の時間tの間、スイッチをオフにする。整流器9"が、部分的な電解セル11"に給電する。部分的な電解セル11"の部分的なカソード12"のためのカソード電気メッキ電流Iの給電は、もっぱら接点10'または接触領域10'を介してのみ、そこから、部分的なカソード12'の基層を通じて達成される。このことは、この部分的な電解セル11"のために、その基層中へ、または部分的なカソード12"中へ電流を給電することが、材料の中心で達成されることが好ましいことを意味する。この部分的な電解セル11"では、次いで、電圧低下が、基層中で、材料の中心から始まり端部に向かって増加し、そして、給電接点10'に対して直径方向である。次いで、ローカルに有効なセル電圧、ならびに電流密度が、この端部への方向で減少する。このことによって、材料が、端部において、実際、部分的な電解セル12"には存在しない端部において、電気的に接触しているにもかかわらず、厚み付けが、材料の中心で生じるように、材料の部分的なカソード12"上で、半径方向の勾配が生じることになる。次いで、この第1の限定する場合では、同じ状況が、部分的な電解セル12'に適用され、そこでは、整流器9"について、同じ時間tの間、スイッチをオフにし、整流器9'について、スイッチをオンにして、部分的なセル12'に給電することが好ましい。
【００２１】
材料1の2つの部分的なカソード12'および12"上への電気メッキ蒸着が、この例では、同じ長さの露出時間の間、連続して達成され、それによって、より薄い電気メッキ部分が、驚くべきことに、それを介して電流が給電された端部において、生じる。これは、全く単純な技術的な制御手段を使用して、以下に述べるような、費用効率が高い平坦化が得られるので、最新技術とは対照的である。最新技術によれば、けれども、より厚い斜めになった平面部分が、端部において生じる。
【００２２】
第2の限定された場合では、整流器9'および9"の両方について、等しい電流Iで同じ時間に、スイッチをオンにするので、電流Iおよび電圧低下が、部分的なカソード中で完全に対称的になる。等しい大きさの電流Iが、材料の両側から中心に向かって流れる。この場合、それぞれの基層中の導電体、およびそこで生じる対称的な電圧低下が、より薄い電気メッキ部分が材料の中心で生じるように、達成される。
【００２３】
本発明による材料1の制御される電気メッキが、これらの2つの限定する場合の1つ内で、行われる。整流器9'および9"の電気メッキ電流Iを、異なる密度において交互に、かつ同時に制御する、または調節することによって、層厚さ分布を非常に正確に調節する、すなわち平坦化することができる。2つの部分的な電解セル11'および11"を通って、交互に、そして好ましくは同時に流れる、異なる密度での電気メッキ電流Iの間の差によって、中心部分において接点が全くないにもかかわらず、材料の中心から遠く材料の端部までの半径方向の部分が、平坦になる、または過度に電気メッキされることさえ可能になる。したがって、制御技術では、電気メッキされることになる材料の様々なパラメータ、具体的には、様々な厚さの基層、蒸着されることになる層の厚さ、および平均電流密度が、考慮され、カッププレーターを適合させる必要がない。同じことが、電解エッチングプロセスのための機器の逆極性についても当てはまる。
【００２４】
好ましい円形材料1の場合では、接点10"または10'からそれぞれの割り当てられた部分的なアノード7'および7"までの距離aおよびbが、異なる。距離bが距離aに比較して、より長いので、端部部分は、電気メッキ電流が直径方向に給電されることによって、材料の中心より少なく電気メッキされる。これは、また、本発明の方法をサポートする。
【００２５】
静止して位置付けされた電極の場合では、層厚さの変動は、絶縁隔壁14に近いなどの、ある領域中で、材料上に生じ得る。ローカルに生ずる層厚さの差を平らにならすために、回転する相対的な運動または他の運動が、一方の部分的なアノード7'および7"と、他方の材料1の間で行われれば、有利である。それゆえ、たとえば、2つの部分的なアノードを使用するとき、材料1が、少なくとも±90°で、周期的に反転する枢動運動することが、有利である。枢動では、運動する材料へ、あるいは運動する部分的なアノードまたは部分的な電極へ、フレキシブルな導電体を介して、技術的に簡単にパワーを供給するのが可能である。技術的に複雑な摺動する、または回転する接点が、必要でない。
【００２６】
材料上に蒸着される層を平坦化するために、材料および部分的なアノードは、また、互いに対して回転するように設計することができる。しかし、これには、たとえば、2つの部分的なアノードの場合、摺動する接点15または回転する接点を介した、材料および/または部分的なアノードへの2極の回転電流の転送が必要である。2つ以上の部分的なアノードの場合、これらの摺動する接点15は、多極とすることが必要である。したがって、材料および/または部分的なアノードの、処理容器4の中心を通過する垂直軸まわりの枢動運動が、費用効率が高く、好ましい。
【００２７】
蒸着される層を平坦化するための別の制御手段は、材料または部分的なアノードの非線形の枢動的な、または回転的な運動から構成される。これは、枢動または回転の速度が、材料または部分的なアノードのある相対的な位置に対して、瞬間的なゼロ速度、すなわち一時的な停止を含み、変動させることができることを意味する。直径方向の端部における、一対の電極の接点10が、一点で、または限られた円弧を通して、材料に電気メッキ電流を給電することができる。ウエハの端部部分は、円弧長さを増加させて電気メッキされることが好ましい。したがって、蒸着層を平坦化する別の方法が存在するが、それは、電気的に制御することができない。
【００２８】
追加の、必要性に依存する制御のために、部分的なアノードは、たとえば、電気的な抵抗が低いリレー接点などの、少なくとも1つの電気的スイッチング接点16を使用して、互いに接続することができる。この場合、部分的な電解セルは、最新技術によるグローバルな電解セルのように振る舞い、殊に薄層が電気メッキされる場合、端部部分が、電気メッキされることが好ましい。これは、たとえば、開始層が、中心部分のための発明の方法によって、電気化学的に処理されることが好ましい場合、露出時間の終わりに向けて平坦化するために、使用することができる。逆に、たとえば、処理は、閉じた回路接点16によって開始することができ、次いで、上記に述べた発明の対策によって中心部分を高めることによって、より厚い端部部分まで平坦化を実施する。
【００２９】
両方の方法は、また、処理中に、数回、交互に実施することができる。電気抵抗を、スイッチ接点16と直列に挿入することができる。これは、1つのスイッチング状態から他への推移をそれほど急激なものにしないようにするための、さらなる制御手段として働く。
【００３０】
処理されることになる層の平坦化のために、本発明による方法および装置は、最新技術による均一な電気化学的処理のための上記に述べた対策と組み合わすことができる。
【００３１】
図3に、4つの個別の電気メッキ電流源9'、9"、9'"および9""を備えた、4つの部分的なアノード7'、7"、7'"および7""を示す。ここでは、やはり、カソード電流が、部分的な電解セル11'、11"、11'"および11""に、それぞれ、材料1中に対の直径方向に配置された接点10'、10"、10'"および10""を介して、給電される。これらの4つの部分的なアノードは、蒸着層の平坦化のための制御可能性を増加させる。材料および/または部分的なアノードの、少なくとも±45°での線形または非線形の周期的な反転する枢動が、蒸着される金属層の平坦化に必要である。技術的に複雑な摺動接点が、枢動には必要でない。撚ったワイヤなどの簡単なフレキシブル導電体が、十分である。材料および/または部分的なアノードに対して4つの摺動接点15を使用することによって、これらは、やはり、互いに対して均等に、または一様でなく回転させることができ、たとえば、実験によって決定された、円形経路上のポイントにおいて、挿入されたブレイクポイントについても同様である。
【００３２】
さらに、奇数個の部分的なアノードが、3個の断片から可能である。枢動角度は、数を増加させることによって、減少させることができる。そうすると、電気メッキ電流源の数が増加する。電気メッキ電流のレベルをタイムリーに制御するための努力も同様である。制御されるスイッチ接点16は、また、材料上の全体にわたって平坦な層厚さ分布を達成するために、必要に応じて、どちらかといえば端部の電気メッキを選ぶことも可能になる。
【００３３】
図4に、部分的な電解セル11'、11"中の電流差ΔIの定量的な効果を示す。電解液が満たされた電解処理容器中の材料を測定することが、ほとんど不可能であるので、データは、抵抗モデルを使用して決定された。このモデルは、回路基板および電解セルなどの比較的実際的な典型的な電気メッキ材料のモデルとなる。
【００３４】
硫酸の銅バスの実際の電解セルのセル電圧/電流密度カーブを図表中に引き、材料全体にわたる測定ポイントに対するカーブが、X2軸上に、そして対応するアノード/カソード電圧が、Y2軸上に引いてある。セル電圧Uzが、Y1軸上にプロットされ、対応する電流密度iが、X1軸上にプロットされている。このUz/iカーブによって、セル電圧Uzに対応する抵抗モデル中で測定されたアノード/カソード電圧に対して、実際の電流密度iを決定することが可能になる。
【００３５】
電流密度が、単位、A/dm2でプロットされ、セル電圧が、単位、ボルトでプロットされている。Uz/iカーブの典型的なコースによって、1.5Vより低いセル電圧Uzでは、金属がほとんど蒸着されないことが示されている。この場合、カソード電流密度iは、0.2A/dm2より小さい。しかし、これは、有利にも、金属の再溶解を防止するのに十分である。セル電圧Uzが1.5Vから2.5Vまでの範囲内では、電流密度は、0.2A/dm2から7.6A/dm2まで増加する。アノード/カソード電圧のカーブによって、左側の電解セル11'中の電流の場合、それは、右側の電解セル11"中の電流の50%までしか通さず、1.5Vまたはそれより小さい範囲内のアノード/カソード電圧が生じることが示されている。これらの低いアノード/カソード電圧またはセル電圧では、実際上、蒸着しない。したがって、電気メッキは、右側の電解セル11"中だけで行われる。アノード/カソード電圧またはセル電圧のコースは、材料の中心において、層を厚く蒸着する、または薄く蒸着するように、調節することができる。もっとも厚い部分は、電気メッキ電流の左側に対して0%および右側に対して100%で生じる。
【００３６】
より薄い部分は、たとえば、電気メッキ電流の左側に対して70%および右側に対して100%で、材料の中心において形成される。
【００３７】
部分的な電解セル11'、11"の両方中の電気メッキ電流が100%の場合、アノード/カソード電圧は、完全に対称的である。もっとも大きく薄くされるのは、まさしく材料の中心で起きる。図表によって、もっとも薄い部分は、電流密度iが4.6A/dm2で電気メッキされ、さらに、もっとも厚い部分は、電流密度iが7.6A/dm2で電気メッキされる。それゆえ、電流密度の差Δ1は、この選ばれた例では、3A/dm2まで大きくなる。これは、2面で電流が給電される最新技術に相当する。
【００３８】
左側に対して30%および右側に対して100%であるアノード/カソード電圧カーブは、右側の部分的なセル11"中で、ほぼ平坦なカーブを示す。約0.1Vの、アノード/カソード電圧の差Δ2は、約0.6A/dm2の、右側電解セル11"中の電流密度の差に対応する。これは、材料のこの半分部分上の、実際上平坦な電気メッキを表す。
【００３９】
電流は、等しく反映される、すなわち、左側で100%であり、さらに、電流が、右側で、たとえば30%まで減少する。この結果、金属の蒸着が、材料全体にわたって、ほとんど完全に平坦になる。
【００４０】
両側で、それゆえ材料上の円形経路上で対称的に生じる、小さいままである電流密度の差は、本発明によって平坦化することができる。この場合、電極7'、7"は、たとえば、駆動部によって、それらの平面において振動運動に掛けることができる。この運動は、材料の枢動運動上に重ねることができる。その結果、電極7'、7"間の分割ライン(複数可)を、処理容器の中心軸から繰り返して移動することになる。それゆえ、わずかに異なる処理の場所が、材料上で移される。この結果、完全に平坦な電気メッキまたは完全に一様な電気化学的なエッチングが得られる。
【００４１】
図5に、材料全体にわたり、その中心ポイントを通る電気メッキの厚さのレベルの勾配を示す簡単化された図表を示す。異なる電流密度Iにおける状況が示されており、ここでは、時間t1およびt2での部分的なステップのそれぞれの後、ならびに時間t1+t2中での材料の完全なメッキの後にパーセンテージとして記号的に示されている。静止した、すなわち、時間t1およびt2の間、電極が相対的に移動しない、2つの部分的なカソード12'および12"上の堆積物の合計を、以下に、図5のカーブによって示す。これらは、電解セル11'および11"中の材料の電気メッキの後の結果である。
【００４２】
図5aに、電気メッキ電流源9'および9"を備え、それらは、等しい電流密度Iに調節されて、同時にスイッチをオンにした、限定する場合を示す。その結果、半径方向の勾配のもっとも薄い部分は、材料の、または部分的なカソード12'、12"から構成されるグローバルカソード12の中央部分中で生じる。層厚さの差は、デルタによって指定し、それは、ここで最大である。
【００４３】
図5bに、電気メッキ電流源9'だけについて、第1の時間t1の間、スイッチをオンにして、部分的なカソード12'が部分的なセル11'に給電し、さらに、その後の時間t2の間、電気メッキ電流源9"だけについてスイッチをオンにして、部分的なカソード12"が部分的なセル11"に給電する、他の限定する場合を示す。つまり、これは、材料の中心中で厚さのレベルが極めて有利に厚み付けされることになる。ここで、また、デルタが最大である。露出時間が、図5aの場合に比較して半分であるので、金属は、約半分だけが、同じ露出時間の間、蒸着される。
【００４４】
図5cに、部分的なセル11'および11"に、同時に、しかし、交互に、異なる電流密度Iを用いて給電するために、電気メッキ電流源9'および9"の両方に対してスイッチをオンにする、2つの限定する場合の中間の状況を示す。これらの電流密度Iは、堆積物の合計が平坦な層になるように、調節される。デルタは、ここではゼロである。層の平坦化は、この例では、2つの期間の後、すなわちt1プラスt2の後、行われる。
【００４５】
図5dに、材料1中の部分的なセル11'および11"両方中の層厚さが、不完全に修正または平坦化されているのを示す。しかし、これらの例によって、発明の方法にだけ基づき、層厚さ分布のプロフィールが、電気メッキ電流Iを制御することによって、個別に達成されるのを可能にすることを示す。規定された電流密度Iが、パーセンテージとしてだけで、説明のためのガイドラインを表す。
【００４６】
時間t1およびt2は、数ミリ秒の範囲内とすることができる。これらは、また、全部の必要な露出時間の半分までに相当させることができる。実際面では、最初の実験に従い、整流器の調節する時間および電流密度I、ならびに他のパラメータに対して、実験に基づいて値を得る。同じことが、いずれの必要な電極の回転または枢動する運動についても、当てはまる。
【符号の説明】
【００４７】
1  材料、ウエハ
2  ホルダ
3  処理面
4  処理容器
5  電解液
6  ポンプ
7、7'、7"、7'"、7""  アノード電極、グローバルアノード、部分的なアノード、部分的な電極
8  収集容器
9、9'、9"、9'"、9""  整流器、電源、電気メッキ電流源
10、10'、10"、10'"、10""  接点、接触領域
11、11'、11"  電解セル、部分的な電解セル、グローバルセル
12、12'、12"、12'"、12""  カソード電極、反対電極、グローバルカソード、部分的なカソード
13  注入口
14  隔壁
15、15'、15"  摺動接点、回転接点
16、16'、16"、16'"、16""  直列抵抗を備えた、または備えていないスイッチ接点
I  電流、直流、電気メッキ電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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