[發明專利]電鍍方法以及電鍍裝置

有效

• 申請號: 201510022091.3
• 申請日: 2015-01-16
• 公開（公告）號: CN104790008B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 玉理裕介;尾渡晃;長井瑞樹;安田慎吾
• 申請（專利權）人: 株式會社荏原制作所
• 主分類號: C25D5/54
• 分類號: C25D5/54;C25D3/38;C25D17/00;C25D21/12
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所 31210
• 代理人: 彭里

提供一種能夠在基板的電鍍中將添加劑的濃度控制在適當的范圍內的電鍍方法以及電鍍裝置。電鍍方法如下：使在表面具有導通孔的基板(W)和陽極(2)相互相對地配置在包含添加劑的電鍍液中，在基板(W)和陽極(2)之間施加電壓并將金屬填充到導通孔內，對被施加于基板(W)的電壓進行測定，對每規定時間的電壓的變化量進行計算，對電鍍液的添加劑的濃度進行調整，以使電莊的變化量被維持在規定的管理范圍內。

技術領域

本發明涉及一種半導體設備的配線形成技術，尤其涉及在形成于晶圓等基板的表面的導通孔的內部填充銅等金屬的電鍍方法以及電鍍裝置。

背景技術

半導體設備的配線形成技術中，鍍銅工藝正被廣泛地采用。隨著半導體設備的高集成化的發展，電路的配線細微化，在二維方向上的細微化等級也正接近極限。因此，作為使設備性能進一步提高的技術，TSV(through silicon via(硅通孔))技術備受期待。該TSV技術是在導通孔內埋入銅等導電材料而形成貫通電極，通過該貫通電極來連接半導體芯片彼此的的三維堆疊技術。

在導通孔的內部不形成空隙(所謂的孔隙(void))地埋入金屬的重要的關鍵點是抑制基板的場部(フィールド部)表面上的金屬的析出，且促進導通孔的底部的金屬的析出。因此，電鍍液中一般添加有促進金屬的析出的促進劑、以及抑制金屬的析出的抑制劑(例如PEG(聚乙二醇(polyethylene glycol)))或整平劑(平滑劑)等抑制成分含有劑。尤其是，為了在具有50μm～200μm的深度的導通孔的內部埋入銅，必須使用抑制作用非常強的抑制成分含有劑。這些促進劑以及抑制成分含有劑被統稱為添加劑。

為了不形成孔隙地以金屬來填充導通孔內，電鍍中的添加劑的濃度管理很重要。添加劑的濃度分析以往都采用CVS(循環伏安剝離(Cyclic Voltammetric Stripping))技術。但是，電鍍液中的添加劑伴隨著電鍍的進行而生成副產物，該副產物有時會對濃度分析結果造成不良的影響。其結果，添加劑的濃度未被正確地管理，可能會在金屬內形成孔隙。進一步地，由于添加劑的作用，被電鍍了的銅的結晶粒徑、配向性等膜質發生變化，因此沒有進行添加劑的適當的濃度管理的話，每個基板的膜質恐怕會有偏差。尤其是，在使用抑制作用非常強的抑制成分含有劑的情況下，以CVS技術對抑制成分含有劑的濃度進行適當的測定由于副產物影響到分析而比較困難。

以快速將金屬填充于導通孔內為目的，在基板的電鍍中使基板上的電流密度提升的技術一直以來都被采用。為了防止孔隙且快速地將金屬填充于導通孔內，在金屬被埋入至導通孔的大部分時，需要使電流密度上升。但是，以往，電鍍的進度是根據電鍍時間來判斷的，所以難以正確地確定導通孔內的金屬的填充率。其結果，有時不能在適當的時機提高電流密度。使電流密度提高的時機過早的話，則會在導通孔內形成孔隙，相反，使電流密度提高的時機過晚的話，則不能縮短電鍍所需要的時間。

通常，電鍍的終點僅根據電鍍時間來管理。但是，電鍍的進度的管理方法根據電鍍工藝的不同而不同，所以如果僅根據電鍍時間來管理電鍍的終點的話，則可能會變成電鍍不足或者電鍍過剩。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2006－317197號公報

發明內容

本發明正是鑒于上述的現有的問題點而做出的，以提供能夠在基板的電鍍中將添加劑的濃度控制在適當范圍內的電鍍方法以及電鍍裝置為第一目的。

進一步地，本發明以提供能夠正確地確定基板的電鍍的進度并縮短電鍍時間的電鍍方法以及電鍍裝置為第二目的。

進一步地，本發明以提供能夠正確地確定電鍍的終點的電鍍方法以及電鍍裝置為第三目的。