DE19820878A1 - Verfahren zum Abscheiden einer Materialschicht auf einem Substrat und Plattierungssystem - Google Patents

Verfahren zum Abscheiden einer Materialschicht auf einem Substrat und Plattierungssystem

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Verfahren und Systeme zum Abscheiden von Schichten auf Substraten, und insbe­ sondere Verfahren und Systeme zum Elektroplattieren von metall­ haltigen Schichten auf diesen Substraten.
Momentan erfordern Halbleitervorrichtungen höhere Stromdichten zum Betrieb, wobei sie immer noch Elektromigration oder anderen Zuverlässigkeitsproblemen widerstehen sollen. Kupfer wird un­ tersucht als mögliche Alternative für die momentane Aluminium- oder Aluminium-Kupfer-Metallisierung. Eines der erfolgverspre­ chendsten Verfahren zum Abscheiden von Kupfer auf einem Substrat besteht in der Verwendung von Plattierungsverfahren, wie z. B. die Elektroplattierung.
Fig. 1 enthält eine Illustration einer Querschnittsansicht ei­ nes Elektroplattierungssystems 10 nach dem Stand der Technik. Das System 10 enthält eine Kammer 11 mit einem Auslaßport 102. Das System enthält weiterhin einen Becher 12 (Behälter), wel­ cher einen Einlaßport 112 zum Aufnehmen eines Plattierungsfluid aufweist, sowie einen Diffuser 13 innerhalb des Bechers 12. Ei­ ne Anode 14 liegt zwischen dem Becher 12 und dem Diffuser 13. Das System 10 enthält weiterhin einen Kopf 15, welcher einen Drehtisch 151 aufweist, und Klemmfinger 152 sind die Kathode für das System 10 und sind typischerweise aus platiniertem Ti­ tan hergestellt. Im Betrieb des Systems 10 läuft die Plattie­ rungslösung 19 in den Becher 12 durch den Einlaßport 112, fließt an der Anode 14 vorbei, an der Punktionen aus der Anode 14 in die Plattierungslösung 19 gelöst werden. Die Plattie­ rungslösung 19 fließt weiter nach oben durch den Diffuser 13, um das Substrat 20 zu erreichen. Die Plattierungslösung 19 fließt dabei über die Seiten des Bechers 12, nach unten zwi­ schen den Wänden des Bechers 12 und der Kammer 11 und durch den Auslaßport 102. Die Anode 14 und die Klemmfinger 152 sind zur Plattierung des Substrats 20 vorgespannt.
Während des Betriebs dieses Systems 10 nach dem Stand der Tech­ nik tritt typischerweise eine nicht gleichmäßige Abscheidung auf, wie in Fig. 2 illustriert. Wie in Fig. 2 gezeigt, hat das Halbleitervorrichtungssubstrat 20 ein Basismaterial 22, welches ein Isolator, ein Leiter, oder eine Kombination von Isolatoren und Leitern sein kann, wobei eine leitende Keim­ schicht 24 über dem Basismaterial 22 liegt. Das Plattierungsma­ terial 26 wird auf die Keimschicht 24 plattiert. Es sei be­ merkt, daß das Substrat 20 in das System 10 mit der Oberseite nach unten weisend geladen wird. In Fig. 2 ist das Substrat nach oben gewendet, so daß die Schicht 26 nach oben in Fig. 2 weist. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Abscheidung des Plattie­ rungsmaterials 26 typischerweise nahe dem Rand des Substrats 20 dicker und nahe seinem Zentrum dünner. Diese nicht gleichmäßige Abscheidung bewirkt Probleme, insbesondere wenn das Plattie­ rungsmaterial 26 chemisch-mechanisch zu polieren ist. Das Po­ lieren entfernt üblicherweise Material nahe dem Zentrum des Substrats schneller und Material nahe den Rändern des Substrats langsamer. Die Kombination des dickeren Bereichs des Plattie­ rungsmaterials 26 nahe dem Rand des Substrats 20 und die gerin­ gere Polierrate nahe dem Rand betont die nicht Gleichförmigkeit des Plattierungsmaterials 26 nach dem Polieren. Während des Po­ lierens wird zu viel vom darunterliegenden Basismaterial 22 aufgrund der nicht idealen Polierselektivität entfernt, oder eine Ring von Restmaterial wird um den Rand des Substrats 20 zurückgelassen, was beides unerwünscht ist.
Elektrische Abnahmeplatten bzw. Robberplatten werden beim Plat­ tieren von gedruckten Leiterplattensubstraten verwendet. Die Abnahmeplatte wird an der beiterplatte angebracht und durch Schneiden des Stücks der Leiterplatte mit der Abnahmeplatte de­ struktiv entfernt.
Eine Notwendigkeit liegt im Schaffen eines Systems, welches entweder gleichmäßiger hinsichtlich der Abscheidung ist oder welches in der Lage ist, etwas mehr Material nahe dem Zentrum des Substrats im Vergleich zu seinen Rändern zu plattieren, um das erhöhte Polieren zu kompensieren, welches man typischerwei­ se nahe dem Zentrum eines Substrats findet.
Die Erfindung schafft das in Anspruch 1 angegebene Verfahren zum Abscheiden einer Materialschicht. Bevorzugte Weiterbildun­ gen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung beispielshalber und ohne Beschränkung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug­ nahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert, in de­ nen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemen­ te bezeichnen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Illustration einer Querschnittsansicht eines Plattierungssystems nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine Illustration einer Querschnittsansicht eines Be­ reichs eines Halbleitersubstrats, nachdem ein Materi­ al auf das Substrat unter Verwendung eines Verfahrens nach dem Stand der Technik plattiert worden ist;
Fig. 3 eine Illustration einer Querschnittsansicht eines Elektroplattierungssystems in Übereinstimmung mit ei­ ner Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine Illustration einer Oberansicht des Plattierungs­ kopfes zum Illustrieren der Beziehung zwischen dem Substrat und den Klemmstrukturen gemäß einer Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine Illustration einer Querschnittsansicht eines Be­ reichs eines Halbleitervorrichtungssubstrats nach der Plattierung eines Materials unter Verwendung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 6 eine Illustration einer Querschnittsansicht eines Plattierungssystems mit einem Anodendesign in Über­ einstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Fachleute werden verstehen, daß die Elemente in den Figur vereinfacht und veranschaulichend illustriert sind und nicht notwendigerweise skaliert sind. Beispielsweise sind die Dimen­ sionen von einigen der Elemente in den Figur im Vergleich zu übrigen Elementen übertrieben, um zur Verbesserung des Ver­ ständnisses der Ausführungsform(en) der vorliegenden Erfindung beizutragen.
Ein neuartiges Elektroplattierungssystem und ein neuartiges Elektroplattierungsverfahren machen die elektrische Stromdichte über der Halbleitervorrichtung-Substratoberfläche gleichmäßiger während der Plattierung, um eine gleichmäßigere oder zuge­ schnittene Abscheidung eines leitfähigen Materials zu ermögli­ chen. Die Modifizierer der elektrischen Stromdichte reduzieren die elektrische Stromdichte nahe dem Rand des Substrats, wo die Plattierungsrate sonst am höchsten wäre. Durch die Reduzierung der Stromdichte nahe dem Rand des Substrats wird die Plattie­ rung gleichmäßiger oder kann so zugeschnitten werden, daß leicht mehr Material nahe dem Zentrum des Substrats plattiert wird. Das System kann ebenfalls derart modifiziert werden, daß das Material der Bereiche mit dem Stromdichtemodifizierer auf den Klemmstrukturen entfernt werden kann, ohne irgendeinen Be­ reich des Kopfs zu entfernen oder sonst den bogenförmigen Modi­ fizierer der elektrischen Stromdichte von dem System zu entfer­ nen. Diese Reinigung in-situ reduziert die Länge der Still­ standszeit der Gerätschaft, erhöht die Lebensdauer der Gerät­ schaft und reduziert Partikelzahlen.
Fig. 3 enthält eine Illustration einer Querschnittsansicht ei­ nes Elektroplattierungssystems 30 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das System 30 ist ähnlich wie das System 10, jedoch das System 30 enthält Klemm­ strukturen 36 mit Klemmabschnitten 362 (Kathode oder zweite Elektrode) und bogenförmigen Modifiziererbereichen 364 (erstes Merkmal bzw. erste Einrichtung) sowie einen ringförmigen Modi­ fizierer 37 für die elektrische Stromdichte (erstes Merkmal oder zweites Merkmal, abhängig von der Ausführungsform). Die Klemmstrukturen 36 sind leitfähig. Das System 30 enthält eine Kammer 31 mit einem Auslaßport 302, sowie einen Becher 32 mit einem Einlaßport 312 zum Aufnehmen eines Plattierungsfluid. In­ nerhalb des Bechers 32 erzeugt ein Diffuser 33 eine laminarere Strömung der Plattierungslösung (Ionenflüssigkeit) 39 durch den Becher 32. Eine Anode 34 (erste Elektrode) liegt zwischen dem Becher 32 und dem Diffuser 33. Die Anode 34 enthält typischer­ weise Material, welches auf ein Halbleitervorrichtungssubstrat 20 plattiert wird.
Das System 30 enthält weiterhin einen Kopf 35, welcher einen Drehtisch 351 aufweist, sowie Klemmstrukturen 36 und einen ringförmigen Modifizierer 37. Der Drehtisch 351, Diffuser 33, Becher 32 und die Kammer 31 enthalten ein nicht leitfähiges Ma­ terial, wie z. B. Polyethylen, Fluorkohlenstoffe (i.e. TeflonTM) oder dergleichen. Diese Materialien reduzieren die Wahrschein­ lichkeit von jeglicher Stromleitung oder jeglichen störenden Reaktionen mit der Plattierungslösung. Die Anode 14, die Klemm­ strukturen 36 und die ringförmigen Modifizierer 37, jegliche leitenden Schichten, welche auf dem Substrat 20 liegen, wie z. B. die leitende Keimschicht 24, sollten die einzigen leiten­ den Materialien in Kontakt mit der Plattierungslösung 39 sein.
Fig. 4 enthält eine Illustration einer Oberansicht eines Halb­ leitervorrichtungssubstrats 20, welches auf dem Drehtisch 51 mit den Klemmstrukturen 36 gehalten wird. Jede der Strukturen 36 enthält einen Klemmbereich 362 und einen Modifiziererbereich 364 für die elektrische Stromdichte. Der Klemmbereich 362 und der Modifiziererbereich 364 für die elektrische Stromdichte sind leitend. Der Bereich 364 ist zumindest einen Millimeter breiter und erstreckt sich zumindest einen Millimeter weiter zur Anode 34 hin als der Teil des Bereichs 362, welcher zwi­ schen dem Substrat 20 und der Anode 34 liegt. Bei dieser beson­ deren Ausführungsform liegt die Bogenlänge von jedem der Berei­ che 364 in einem Bereich von etwa 5-50 mm und beträgt nominell 25 mm. Die Höhe von jedem der bogenförmigen Modifiziererberei­ che 364 liegt in einem Bereich von etwa 5-15 mm und beträgt no­ minell 10 mm. Die Dicke von jedem der Bereiche 364 liegt im Be­ reich von etwa 2-6 mm Dicke. Der ringförmige Modifizierer 36 ist leitend und derart positioniert, daß es einem Zwischenraum in einem Bereich von etwa 5-15 mm zwischen der Struktur 36 und dem ringförmigen Modifizierer 37 gibt. Ahnlich wie die Bereiche 364 verläuft der Modifizierer 37 weiter zur Anode 34 hin. Der Modifizierer 37 hat einen Umfang, welcher größer ist als die Summer der Breiten der Bereiche 262. Mit anderen Worten ist der Modifizierer 37 "breiter" als die Bereiche 362.
Der ringförmige Modifizierer 37 weist im allgemeinen eine Höhe im Bereich von etwa 5-25 mm sowie eine Dicke in einem Bereich von 10 bis 15 Mikrometern (Mikron) auf. Bei einer Ausführungs­ form ist der ringförmige Modifizierer 37 nahe der Oberseite des Bechers 32 positioniert. Der ringförmige Modifizierer 37 liegt irgendwo entlang des Bechers 32 zwischen dem Diffuser 39 und der Oberseite des Bechers 32. Typischerweise ist der ringförmi­ ge Modifizierer 37 an dem Becher 12 angebracht. Der ringförmige Modifizierer 37 kann ein kontinuierlicher Ring sein oder kann entlang der Wände des Bechers 32 segmentiert sein. Bei einer bestimmten Ausführungsform sind sowohl die Strukturen 36 als auch der ringförmige Modifizierer 37 aus demselben Material hergestellt wie demjenigen, welches auf das Substrat 20 pla­ ziert wird, um die Wahrscheinlichkeit einer Kontaminierung der Plattierungslösung 39 zu reduzieren. Falls ein Kupfermaterial plattiert wird, sind die Strukturen 36, der ringförmige Modifi­ zierer 37 und die Anode 34 aus Kupfer hergestellt. Bei alterna­ tiven Ausführungsformen jedoch könnten unterschiedliche Mate­ rialien verwendet werden. Die Kathode (zweite Elektrode) für das System 30 enthält die Klemmbereiche 362. Die Bereiche 364 und der ringförmige Modifizierer 37 sind zwei Typen von Modifi­ zierern für die elektrische Stromdichte für das System 30 und sind von dem Substrat 20 beabstandet.
Ein spezielles Beispiel der Plattierung von Kupfer wird nach­ stehend erörtert. Obwohl viele Details angegeben werden, soll die Information rein illustrativ sein, und den Schutzumfang der Erfindung nicht beschränken. Im Betrieb des Systems 30 läuft die Plattierungslösung 39 in den Becher 32 durch den Einlaßport 312. Die Plattierungslösung enthält Kupfer (Cu), Kupfersulfat (Cu2SO4), Schwefelsäure (H2SO4), Chloridionen, wie z. B. diejeni­ gen von HCl. Die Plattierungslösung 39 fließt an der Anode 34 vorbei, an der Punktionen 34 in die Plattierungslösung 39 ge­ löst werden. Die Plattierungslösung 39 strömt weiter nach oben durch den Diffuser 33, um das Substrat 20 zu erreichen. Die Plattierungslösung 39 strömt dabei über die Seiten des Bechers 32, hinab zwischen den Wänden des Bechers 32 und der Kammer 31 und durch den Auslaßport 302.
Während des ersten Teils des Prozesses wird die Anode 34 durch Bilden eines kupferoxidartigen Filmes auf zumindest einen Teil der Anode 34 konditioniert, und zwar insbesondere aber nicht beschränkt auf den Teil der Anode 34, welcher direkt den Struk­ turen 36 gegenüberliegt. Nach der Konditionierung werden Zu­ satzmittel zur Lösung 39 hinzugegeben, bevor ein Halbleiter­ substrat die Plattierungslösung 39 kontaktiert.
Eine leitende Keimschicht wird über der primären Oberfläche (Vorrichtungsseite) des Substrats 20 gebildet. In diesem Bei­ spiel ist das Substrat 20 ein kreisförmiger Wafer. Die leitende Keimschicht 24 fördert die Plattierung auf dem Substrat 20. Die leitende Keimschicht 24 enthält typischerweise ein Refraktärme­ tall mit Material, wie z. B. Titan, Tantal, Titannitrid, Tantal­ nitrid und dergleichen. Das Substrat 20 mit der leitenden Keim­ schicht 24 wird dann auf dem Drehtisch 351 montiert und wird durch die Klemmbereiche 362 der Strukturen 36 an seinem Platz gehalten. Der Kopf 35 wird dann derart abgesenkt, daß ein Be­ reich der Strukturen 36 und der Keimschicht 24 in Kontakt mit der Plattierungslösung 39 ist. Vorsicht sollte angewandt wer­ den, um die rückseitige (nicht ausgesetzte) Oberfläche des Substrats 20 vor einer Kontaktierung der Lösung 39 zu bewahren.
Während der Plattierung werden die Anode 34, die Strukturen 36 und der ringförmige Modifizierer 37 vorgespannt, um eine Schicht 56 aus Plattierungsmaterial abzuscheiden. Obwohl die Anode 34, die Strukturen 36 und der ringförmige Modifizierer 37 eine positive oder eine negative Vorspannungspolarität aufwei­ sen können oder elektrisch auf Masse liegen können, liegt die Anode 44 auf einem positiveren Potential als die Strukturen 36 und der ringförmige Modifizierer 37. Bei einer bestimmten Aus­ führungsform sind sowohl der ringförmige Modifizierer 37 als auch die Strukturen 36 auf etwa demselben Potential. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der ringförmige Modifizierer 37 derart vorgespannt, daß das Potential auf den Strukturen 36 zwischen dem Potential der Anode 34 und des ringförmigen Modi­ fizierers 37 liegt. Die Vorspannungsbedingungen können während des Plattierens im wesentlichen konstant gehalten werden, oder können zeitlich variiert werden, (d. h. gepulst (Rechteckwelle), sägezahnförmig, sinusoidal oder dergleichen). Wie in dieser Be­ schreibung verwendet, enthält das Vorspannen nicht das elektri­ sche Schweben der Komponente, kann aber das Setzen von einer der Systemkomponenten auf Massepotential enthalten.
Für jede Ausführungsform hilft das Vorspannen der Strukturen 36 und des ringförmigen Modifizierers 37 bei der Reduzierung der Stromdichte an dem Rand, was wiederum die Plattierungsrate nahe dem Rand des Substrats 20 im Vergleich zu dem Zustand redu­ ziert, bei dem keine Modifizierer für die elektrische Strom­ dichte verwendet werden. Das Plattieren fährt fort, bis eine gewünschte Dicke an Plattierungsmaterial 56 gebildet ist. Bei einer Ausführungsform liegt diese typischerweise in einem Be­ reich von etwa 6000 bis 15000 Angström. Anders als beim Stand der Technik ist die Dicke des Plattierungsmaterials gleichför­ miger oder kann leicht dicker in der Mitte des Substrats 20, wie in Fig. 5 illustriert, sein. Es sei bemerkt, daß in Fig. 5 das Substrat 20 umgekehrt ist, so daß das plattierte Material 56 nach oben in Fig. 5 weist. Das Potential auf den Modifizie­ rern für die elektrische Stromdichte wird derart eingestellt, daß die erwünschten Gleichmäßigkeitsresultate erzielt werden. Die Schicht 56 kann derart abgeschieden werden, daß die Dicken­ differenz der Schicht 56 über den Mittelpunkt und einem Punkt innerhalb von 10 mm von dem Rand des Substrats nicht mehr als 5% der Dicke der Schicht 56 über dem Zentrum beträgt. Während des Plattierens sind die Betriebsparameter mit Ausnahmen der aus­ drücklich erwähnten dieselben, welche üblicherweise beim Stand der Technik verwendet werden.
Die Modifizierer für die elektrische Stromdichte können nicht destruktiv von dem Substrat 20 entfernt werden, wie es mit den Abnehmern nach dem Stand der Technik entfernt wird, welche in Kontakt mit dem gedruckten Leiterplatten während der Plattie­ rung sind. Die folgende Verarbeitung muß noch durchgeführt wer­ den, während das Substrat 20 in Waferform ist. Falls die Modi­ fizierer für die elektrische Stromdichte in Kontakt mit dem Substrat 20 wären und destruktiv entfernt würden, wären folgen­ de Verarbeitungsschritte nahezu unmöglich durchzuführen, da das Substrat 20 keine im wesentlichen kreisförmige Gestalt hätte. Das zerbrochene Substrat würde Partikel erzeugen, würde scharfe Kanten bzw. Ränder aufweisen und würde wahrscheinlichermaßen während der folgenden Prozeßschritte zerbrechen, was die Aus­ beute erniedrigt.
Nach der Plattierung wird eine Verarbeitung durchgeführt, um eine im wesentlichen vervollständigte Vorrichtung zu bilden. Die Schritte können das chemisch-mechanische Polieren der Schicht 56, das Bilden von zusätzlichen Isolier- und Verbin­ dungsschichten, falls erforderlich, sowie das Bilden einer Pas­ sivierungsschicht über der obersten Verbindungsschicht beinhal­ ten. Falls die Schicht 56 für Lotflügel verwendet wird, hat die Schicht 56 eine Dicke über dem Zentrum des Substrats, welche in einem Bereich von etwa 40-160 Mikrometern liegt, und wird durch Ätzen strukturiert.
Nachdem das Plattieren vervollständigt ist kann ein anderes Substrat plattiert werden, oder die Strukturen 36 können durch Entfernen von zumindest einem Teil des Plattierungsmaterials gereinigt werden, welches auf den Strukturen 36 abgeschieden wird, wenn die Plattierungsschicht 56 auf das Substrat 20 abge­ schieden wird. Das Reinigen kann auf verschiedene Arten und Weisen erzielt werden. Bei einer Ausführungsform kann das Rei­ nigen durch Vorspannen der Strukturen 36 auf einem positiveren Potential im Vergleich zur Anode 34 durchgeführt werden. Bei noch einer weiteren Ausführungsform werden die Strukturen 36 auf einem positiveren Potential im Vergleich zum ringförmigen Modifizierer 37 vorgespannt. Bei dieser besonderen Ausführungs­ form ist die Anode 34 elektrisch schwebend. Falls die Anode 34 elektrisch schwebt, wird der Film, welcher auf der Anode 34 während der Konditionierung erzeugt wird, während des Reini­ gungsprozesses im wesentlichen ungestört bleiben. Falls die An­ ode 34 nicht schweben gelassen wird, würde der Film beeinflußt werden und müßte konditioniert werden. Nachdem Reinigungs­ schritt können weitere Substrate bearbeitet werden.
Das System 30 kann ebenfalls verwendet werden, um weitere Mate­ rialien einschließlich Gold und Nickel zu plattieren. Zusätzli­ cherweise kann das System zur Abscheidung von Legierungen ver­ wendet werden. Beispielsweise zählen dazu leitende Hügel, wel­ che in Halbleitervorrichtungen für Ballgitteranordnungen (ball grid arrays) verwendet werden. Die leitenden Hügel enthalten typischerweise eine Blei-Zinn-Legierung. Blei hat ein Oxidati­ onspotential von +0,126 V, und Zinn hat ein Oxidationspotential von +0,136 V. Deshalb wird Zinn im Vergleich zu Blei leichter oxidiert. Die Anode 34 sollte ein metallisches Element aufwei­ sen, welches leichter oxidiert wird, und nicht das andere me­ tallische Element. Andererseits kann die Anode 34 nach dem Plat­ tieren von Substraten Grübchen aufweisen. In diesem speziellen Fall sollte die Anode 34 Zinn aber nicht Blei aufweisen. Die Plattierungslösung 39 enthält Blei und Zinn sowohl im elementa­ ren (reduzierten) als auch im ionischen (oxidierten) Zuständen. Die Abscheidungsparameter, insbesondere die Konzentrationen von Blei und Zinn in der Plattierungslösung und die Vorspannungsbe­ dingungen für die Anode 34, die Strukturen 36 und den ringför­ migen Modifizierer 37 können verändert werden, um die Zusammen­ setzung der Legierung zu modifizieren. Die Legierung kann im wesentlichen eine gleichmäßige oder eine abgestufte (diskrete oder kontinuierlich) Zusammensetzung aufweisen.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform wird das System 30 ver­ wendet, um weiterte elektroaktive Materialien auf das Substrat 20 abzuscheiden. Bei dieser Anwendung würde das Material nega­ tiv geladen werden, und deshalb werden das Substrat 20 und die Strukturen 36 jetzt die Anode, und was als die Anode 34 verwen­ det wird, wird die Kathode. Auf diese Art und Weise wird die Stromrichtung innerhalb der Plattierungslösung 39 im wesentli­ chen umgekehrt. Die vorliegende Erfindung enthält weitere Aus­ führungsformen. Bei einer Ausführungsform werden die Strukturen 36 derart modifiziert, daß die Klemmbereiche 362 und die Be­ reich 364 separate Teile sind. In diesem Fall werden die Berei­ che 364 und die Klemmbereiche 362 an den Drehtisch als indivi­ duelle Komponenten angebracht. Bei weiteren Ausführungsformen sind die Bereiche 364 permanent an den Klemmbereichen 362 ange­ bracht oder sind ein entfernbarer Bereich, welcher von Zeit zu Zeit von den Klemmbereichen abgenommen werden kann.
Während der Plattierung können die Strukturen 36 vollständig oder teilweise in die Plattierungslösung 39 eingetaucht werden. Die Gestalten von einem oder beiden der Modifizierer für die elektrische Stromdichte sollte an die Gestalt des Randes des Substrats 20 angepaßt sein. Beispielsweise sind die Bereiche 364 bogenförmige Bereiche, und alle Punkte entlang des Innen­ randes dieser bogenförmigen Bereiche 364 sind im wesentlichen gleich beabstandet von dem Substrat 20. Falls das Substrat 20 rechteckig mit geraden Rändern ist, wären die bogenförmigen Mo­ difiziererbereiche mit Innenrändern versehen, welche dem Substrat 20 gegenüberliegen, und im wesentlichen parallel zum entsprechenden Rand des Substrats 20 verlaufen würden.
Alternative Designs für den ringförmigen Modifizierer 37 sind ebenfalls möglich. Bei weiteren Ausführungsformen verläuft der ringförmige Modifizierer 37 über die Oberseite des Bechers 32. Beispielsweise könnte der ringförmige Modifizierer 37 zinnenar­ tige Ränder aufweisen, welche ermöglichen, daß die Plattie­ rungslösung 39 zwischen den zinnenartigen Rändern und aus dem Becher 32 fließt. Diese Art und Weise ist die Plattierungslö­ sung 39 nicht in Kontakt mit dem oberen Bereich des ringförmi­ gen Modifizierers 37. Dies würde am wahrscheinlichsten verwen­ det werden, falls ein segmentierter ringförmiger Modifizierer zur Plattierung verwendet würde. Ahnlich wie bei einer vorheri­ gen Ausführungsform sollte die Gestalt des ringförmigen Modifi­ zierers 37 im wesentlichen dieselbe sein, wie diejenige des Be­ chers 32, welcher im allgemeinen an die Gestalt des Substrats 20 angepaßt ist. Im Fall eines kreisförmigen Substrats 20 haben der ringförmige Modifizierer 27 und der Becher 32 kreisförmige Strukturen. Falls das Substrat 20 rechteckig ist, haben der ringförmige Modifizierer 37 und der Becher 32 ebenfalls recht­ eckige Gestalten.
Bei noch weiteren Ausführungsformen sind nur Bereiche des ring­ förmigen Modifizierers 37 leitende. Bei einer bestimmten Aus­ führungsform hat ein Segment des ringförmigen Modifizierers 37 seine obere Hälfte leitende, und ein benachbarter Bereich des ringförmigen Modifizierers 37 hat seine untere Hälfte leitend. Bei noch einer weiteren Ausführungsform ist der gesamte obere Bereich oder der gesamte untere Bereich oder jegliche Kombina­ tion davon leitend. Ebenfalls sollte die Positionierung des ringförmigen Modifizierers 37 derart getroffen werden, daß die Gleichmäßigkeit der Plattierung optimal ist.
Das System 30 kann lediglich mit den Strukturen 36 oder den ringförmigen Modifizierer 37 als den Modifizierern für die elektrische Stromdichte betrieben werden. Die Verwendung von beiden Modifizierern für die elektrische Stromdichte erhöht die Möglichkeit einer besseren Steuerung der elektrischen Strom­ dichte während der Plattierung und deshalb eine erhöhte Steue­ rung der Dickenvariation des Plattierungsmaterials 56 über dem Substrat 20.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform kann die Anodengestalt modifiziert werden, um die Stromdichte zu optimieren, so daß sie über der Oberfläche des Wafers gleichmäßiger ist. Wie in Fig. 6 illustriert hat eine konisch gestaltete Anode 64 einen abgeschrägten Rand. Dies ändert die Stromdichte nahe dem Substrat 20. Natürlich sind weitere Formen möglich.
In der vorherigen Beschreibung wurde die Erfindung mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen beschrieben. Jedoch erkennt der Durchschnittsfachmann, daß verschiedene Modifikationen und Än­ derungen durchgeführt werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie er in den angehängten Patentansprüchen definiert ist. Dementsprechend sollen die Be­ schreibung und die Figur als illustrativ und nicht als ein­ schränkend betrachtet werden, und alle solche Modifikationen sollen im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung enthalten sein. In den Patentansprüchen decken jegliche Mittel-plus- Funktion-Ausdrücke die Strukturen ab, welche hier beschrieben wurden und die die genannten Funktionen bzw. die genannte Funk­ tion durchführen. Die Mittel-plus-Funktion-Ausdrücke decken ebenfalls strukturelle Äquivalente und Äquivalentstrukturen ab, welche die genannten Funktionen bzw. Funktion ausführen.

Claims (16)

1. Verfahren zum Abscheiden einer Materialschicht (56) über einem Substrat mit folgenden Schritten:
Setzen des Substrats (20) in ein Plattierungssystem (30) mit:
einem Behälter (32);
einer ersten Elektrode (34) innerhalb des Behälters (32);
einer zweiten Elektrode (36), welche elektrisch mit dem Substrat (20) verbunden ist;
einem ersten Merkmal (364, 37), welches ein Leiter oder ein Modifizierer für die elektrisch Stromdichte ist, wobei das erste Merkmal (364, 37):
um einen Abstand von dem Substrat (20) beabstandet ist;
eine größere Breite aufweist als die Breite der zwei­ ten Elektrode (362); und
weiter zur ersten Elektrode (34) hin als zur zweiten Elektrode (362) hin verläuft;
eine Ionenflüssigkeit (39), wobei die Ionenflüssigkeit (39) die erste Elektrode (34), die zweite Elektrode (362), das Substrat (20) und das erste Merkmal (364, 37) kontak­ tiert;
Setzen der ersten Elektrode (34) auf ein erstes Potential, der zweiten Elektrode (362) auf ein zweites Potential und des er­ sten Merkmals (364, 37) auf ein drittes Potential, wobei:
die Materialschicht (56) auf das Substrat (20) abgeschie­ den wird; und
das erste Potential verschieden vom zweiten und dritten Potential ist; und
Entfernen des Substrats (20) von dem Plattierungssystem (30).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Setzens der ersten Elektrode (34) auf das erste Po­ tential den Schritt des Setzens der ersten Elektrode (34) auf das erste Potential, der zweiten Elektrode (362) auf das zweite Potential und des ersten Merkmals (364, 37) auf das dritte Po­ tential aufweist, wobei das zweite und dritte Potential im we­ sentlichen das gleiche Potential sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Setzens der ersten Elektrode (34) auf ein erstes Potential den Schritt des Setzens der ersten Elektrode (34) auf das erste Potential, der zweiten Elektrode (362) auf das zweite Potential, des ersten Merkmals (37) auf das dritte Potential aufweist, wobei:
das erste, zweite und dritte Potential verschiedene Poten­ tiale sind; und
das zweite Potential zwischen dem ersten und dem dritten Potential liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Setzens des Substrats (20) das Positionieren des Substrats (20) mit einem Rand nahe dem ersten Merkmal (364, 37), welches eine Gestalt ähnlich einem Bereich des Randes hat, aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Setzens der ersten Elektrode (34) auf ein erstes Potential das Erzeugen einer gepulsten Potentialdifferenz auf­ weist, welche periodisch mit der Zeit variiert.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (34) einen Querschnitt aufweist, der zumindest teilweise von konischer Gestalt ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Setzens der ersten Elektrode (34) auf ein erstes Potential die Schicht (56) über einem ersten Punkt näher einem Zentrum des Substrats (20) mit einer ersten Dicke und über ei­ nem zweiten Punkt näher einem Rand des Substrats (20) mit einer zweiten Dicke abscheidet, welche nicht dicker als die erste Dicke ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt des Entfernens von zumindest einem Teil der Material­ schicht, welche auf die zweite Elektrode (362) während des Schritts des Setzens der ersten Elektrode (34) auf ein erstes Potential abgeschieden wird, wobei das erste Merkmal (37) auf ein niedrigeres Potential als die zweite Elektrode (362) ge­ setzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt des Drehens des Substrats (20) und der ersten Elektrode (34) relativ zueinander während des Schritts des Setzens der ersten Elektrode (34) auf ein erstes Potential.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Setzens der ersten Elektrode (34) auf das erste Po­ tential eine Materialschicht (56) abscheidet, welche eine Le­ gierung mit einem ersten metallischen Element und einem zweiten metallischen Element ist, das vom ersten metallischen Element verschieden ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Setzens das Setzen des Substrats (20) in das Plattierungssystem umfaßt, wobei:
die erste Elektrode (34) das erste metallische Element und nicht das zweite metallische Element aufweist;
das erste metallische Element ein höheres Oxidationspoten­ tial als das zweite metallische Element hat; und
die Ionenflüssigkeit (39) Ionen des zweiten metallischen Elements aufweist.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (20) ein Halbleitervorrichtungssubstrat (20) aufweist.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Merkmal (37) eine Ringgestalt aufweist und an dem Behäl­ ter (32) angebracht ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Merkmal segmentiert ist.
15. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt des Drehens des ersten Merkmals (364) bezüglich der er­ sten Elektrode (34) während des Schritt des Setzens der ersten Elektrode (34) auf ein erstes Potential.
16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Plattierungssystem (30) weiterhin ein zweites Merkmal (37) aufweist, welches von dem Substrat (20) und dem er­ sten Merkmal (364) beabstandet ist; und
der Prozeß weiterhin den Schritt des Entfernens von zu­ mindest einem Teil des Materials der zweiten Elektrode (362) und dem ersten Merkmal (364) durch elektrisches Schwebenlassen der ersten Elektrode (34) und des Setzens der ersten Elektrode (362) und des ersten Merkmals (364) auf ein erstes Potential und des zweiten Merkmals (37) auf ein zweites Potential, welches geringer als das ersten Po­ tential ist, aufweist, wobei dieser Schritt nach dem Schritt des Entfernens des Substrats durchgeführt wird.
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