JP2000256898A - ウェーハの銅めっき方法 - Google Patents
ウェーハの銅めっき方法Info
- Publication number
- JP2000256898A JP2000256898A JP11055761A JP5576199A JP2000256898A JP 2000256898 A JP2000256898 A JP 2000256898A JP 11055761 A JP11055761 A JP 11055761A JP 5576199 A JP5576199 A JP 5576199A JP 2000256898 A JP2000256898 A JP 2000256898A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- anode
- plating
- copper
- wafer
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
- C25D7/12—Semiconductors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
- C25D17/10—Electrodes, e.g. composition, counter electrode
Abstract
き液の汚染が少なく、陽極表面の形状変化による電流分
布の乱れを引き起こさず、しかも添加剤の酸化分解の少
ない陽極を用いた銅めっき方法を提供すること。 【解決手段】 耐食性金属基体にイリジウム酸化物を主
体とする被覆を設けた電極を陽極とし、ウェーハを陰極
として、銅イオンを含む液により電解めっきすることを
特徴とするウェーハの銅めっき方法。前記陽極が、イリ
ジウム酸化物と、白金、タンタル、チタン及びニオブか
ら選ばれた金属又は金属酸化物とからなる被覆を設けた
不溶性電極であること、陽極と陰極との間に隔膜として
中性膜あるいはイオン交換膜を設けることが好ましい。
Description
等を形成するのに好適に用いることができるウェーハの
銅めっき方法に関する。
許容電流密度が高く配線部での電力ロスが少ないために
半導体配線材料として注目され、その利用が増えてきて
いる。その形成方法には、スパッタ法、CVD法、無電
解めっき法、そして電解めっき法が採用されている。そ
の中でも電解めっき法は成膜速度が速くスループットを
上げられる他、常温常圧での成膜が可能であり、他の手
法より装置コストも安く取り扱いも容易であるというい
くつかの利点から、主流技術になってきている。
は、銅の溶性電極やPtめっきチタンの不溶性電極があ
るが、個々に幾つかの問題点を抱えている。具体的には
銅の溶性電極を用いた場合には、次に挙げる問題点があ
る。 (1)銅イオンの溶解を均一にするためにブラックフィ
ルムを電極表面に形成させるが、この膜が剥がれ落ちて
粉末となってめっき液内に分散し、銅めっき薄膜内に取
り込まれるために膜抵抗を増大すること、及びめっき液
配管途中に設けられた浮遊粉末除去用フィルムの目詰ま
りを引き起こすこと、(2)ウェーハ上の銅配線の膜厚
分布は均質であることが要求されるが、長時間使用する
溶性電極の表面が高さ不均一に溶解するために極間距離
にアンバランスが生じ、これによって電流分布が乱れて
ウェーハ上のめっき厚みに分布が生じること、(3)被
めっき体であるウェーハの交換時に、溶性電極がめっき
液内に浸漬されたままになるため、無通電時にも銅が溶
解し銅濃度の管理が難しいこと、(4)溶性電極に用い
られる銅板材料には、無酸素銅やタフピッチ銅が使用さ
れるが、JIS H3100によるとその純度は高くて
も99.96%であり、めっき液中に混入する不純物量
は1〔KAH〕通電した時を試算してみると、1.2ト
ンの銅析出量に対し0.5gになり、その汚染量は大き
いいこと。
を用いた場合、めっき液中に添加される平滑剤、光沢
剤、界面活性剤等の有機物添加剤は、Ptめっきチタン
陽極の酸素発生電位が高いために有機物の分解速度が大
きく、添加剤の消耗が増えたり、銅の成膜性が経時的に
変化すること及びセル電圧上昇による電力原単位の上昇
等の問題があった。
る場合においては、従来の銅めっき方法のうち前記した
銅の溶性電極を用いる方法よりは不溶性電極を用いる方
法の方が問題点が少ないが、上記したように種々の問題
点があり、それらを解決する必要がある。本発明の目的
は、ウェーハに銅めっきする場合において、めっき液の
汚染が少なく、陽極表面の形状変化による電流分布の乱
れを引き起こさず、しかも添加剤の酸化分解の少ない陽
極を用いた銅めっき方法を提供することにある。
ウェーハのメッキ方法が提供されて、上記目的が達成さ
れる (1)耐食性金属基体にイリジウム酸化物を主体とする
被覆を設けた電極を陽極とし、ウェーハを陰極として、
銅イオンを含む液により電解めっきすることを特徴とす
るウェーハの銅めっき方法。 (2)前記陽極が、イリジウム酸化物と、白金、タンタ
ル、チタン及びニオブから選ばれた金属又は金属酸化物
とからなる被覆を設けた不溶性電極であることを特徴と
する前記(1)に記載の銅めっき方法。 (3)陽極と陰極との間に隔膜として中性膜あるいはイ
オン交換膜を設けることを特徴とする前記(1)又は
(2)に記載の銅めっき方法。
する上記不溶性電極は、めっき液中に含まれる添加剤の
有機物成分の酸化分解が起こらない程度に酸素発生時の
陽極電位が低く、しかもこのめっき時の条件においても
耐食性に優れている。
リジウム酸化物を主体とした被覆を設ける場合の基体に
は、Ti,Ta,Nb等の弁金属で代表される耐食性の
金属を用いる。この耐食性基体上にイリジウム酸化物の
み、又はこれと白金もしくは非白金族金属酸化物との混
合体又は固溶体を被覆として設けることによって電極を
構成することができる。その製造方法は特に限定され
ず、たとえば、特公昭46−21884号公報、特公昭
46−3954号公報に記載のような熱分解法等種々の
方法により製造される。
属との混合体もしくは固溶体を被覆として設けることに
よっても電極を構成することができる。上記非白金族金
属としては、Ti、TaもしくはNbが好ましい。被覆
を構成する上記金属酸化物は、化学量論的金属酸化物だ
けでなく非化学量論的金属酸化物や格子欠陥を持った酸
化物をも含まれる。また、耐食性金属基体と上記酸化物
被覆の間に、弁金属の金属層もしくは弁金属の単一もし
くは混合酸化物を介在させて耐食性を向上させることも
できる。上記被覆は、1〜10μm程度の厚さの触媒層
であり、電気めっき用陽極として使用されても触媒が消
耗するだけであり、電極の外形寸法はまったく変わるこ
とがなく、電流分布を長時間均一に維持でき、ウェーハ
上の配線めっき厚みを安定に形成することができる。
式電解めっき槽等どのような構造のめっき槽にも適用可
能である。このイリジウム酸化物を主体とする陽極のめ
っき時の通電による消耗量は、約5mg/KAH以下で
あり、溶性電極による混入する不純物成分濃度が500
mg/KAH程度であったのに比べて二桁少ない値であ
り、陽極からのめっき液汚染量は飛躍的に低減される。
また、酸素発生電位もPtめっき電極に比べて500m
Vほど低い値を示し、添加剤の有機物成分の酸化分解力
は低いことがわかる。さらに酸素発生電位が低いことは
めっき時のめっき電圧の低下にも繋がり、電力費の低減
もできる。
間に隔膜として中性膜又はイオン交換膜を設けることに
より、銅めっき液に添加されている動物性脂質等の有機
成分が陽極表面で酸化分解される量を低減でき、陰極周
囲の添加剤濃度を安定化することができる。上記中性膜
としては、ポリエチレン製、ポリエステル製及びポリプ
ロピレン製膜が市販されており(湯浅電池株式会社、中
尾フィルター工業株式会社等)、めっき浴に応じて適宜
選択すればよい。上記イオン交換膜としては、カチオン
膜が適しているが、なかでもナフィオン(Nafio
n)117(デュポン社製)が好ましく使用される。
を限定するものではないことは言うまでもない。
つイリジウム酸化物を主成分とする金属酸化物の混合体
を被覆して6種の不溶性電極を作製した。このときの被
覆厚みは約2μmであった。作製した不溶性電極を陽極
とし、イオン交換水に銅イオン濃度80g/dm3、硫
酸濃度50g/dm3 、塩素イオン濃度50ppmとな
るように硫酸銅(市販特級試薬)、硫酸(試薬級)及び
塩酸を加え、更にゼラチン(試薬級、和光純薬社製)を
重量比で10ppmとしためっき液中で、Ti板を陰極
として電流密度10A/dm2 条件下での電極電位と電
流密度2A/dm2 条件下での1000時間通電後の被
覆の消耗率の測定を行った(実施例1〜6)。比較のた
めにPtめっきチタン電極を陽極として同一条件で電解
した(比較例1)。結果を第1表に示した。
チング加工により0.35μm幅のトレンチを設けた6
インチウェーハ(Siウェーハ)を取り付け、実施例1
と同じめっき液を入れ、陽極に上記実施例3の不溶性電
極を用い、陰極を100rpmで回転させながら陰極電
流密度2A/dm2 、陽分極9秒/陰分極1秒のサイク
ルでパルス電解を行い1.5μmの成膜を行った。電解
後フィールド酸化膜の余分な銅はCMPにより除去し
た。400℃の低温熱処理後、埋め込んだ銅配線の比抵
抗測定及び不純物濃度分析を実施した。まためっき処理
を100回繰り返した後のめっき液中の不純物及び添加
剤濃度を測定した。結果を第2表に示した。
の間に陽極を覆う形で平均孔径0.05μmの中性隔膜
を設け、実施例7と同条件でめっきを行い、形成した銅
配線の比抵抗測定、不純物濃度分析及びめっき処理後の
めっき液中の不純物及び添加剤濃度を測定した。結果を
第2表に示した。 実施例9 陽極を実施例2の不溶性電極に替え、実施例7と同条件
でめっき処理を行い、形成した銅配線の比抵抗測定、不
純物濃度分析及びめっき処理後のめっき液中の不純物及
び添加剤濃度を測定した。結果を第2表に示した。 実施例10 陰極を実施例2の不溶性電極に替え、実施例8と同条件
でめっき処理を行い、形成した銅配線の比抵抗測定、不
純物濃度分析及びめっき処理後のめっき液中の不純物及
び添加剤濃度を測定した。結果を第2表に示した。
処理を行い、形成した銅配線の比抵抗測定、不純物濃度
分析及びめっき処理後のめっき液中の不純物及び添加剤
濃度を測定した。結果を第2表に示した。 比較例3 陽極に比較例1のPtめっきチタン電極を使用し実施例
7と同条件でめっき処理を行い、形成した銅配線の比抵
抗測定、不純物濃度分析及びめっき処理後のめっき液中
の不純物及び添加剤濃度を測定した。結果を第2表に示
した。
えばチタン系基体等の耐食性基体上にイリジウム酸化物
系被覆を施した不溶性電極を陽極として、ウェーハ上に
銅めっきを行う方法であるために、めっき液への導電性
を低下させるような不純物混入を極めて低く抑えること
ができ、それに伴い形成されるめっき層の不純物濃度が
低くなり、陽極の形状変化が無いことから銅配線厚みの
経時的変化が生じることもなく、しかも陽極の陽極電位
が低いことにより酸化作用が小さいので添加剤の劣化が
少なく、めっき作業での銅濃度の管理も容易であるとい
う優れた効果を有する。
Claims (3)
- 【請求項1】 耐食性金属基体にイリジウム酸化物を主
体とする被覆を設けた電極を陽極とし、ウェーハを陰極
として、銅イオンを含む液により電解めっきすることを
特徴とするウェーハの銅めっき方法。 - 【請求項2】 前記陽極が、イリジウム酸化物と、白
金、タンタル、チタン及びニオブから選ばれた金属又は
金属酸化物とからなる被覆を設けた不溶性電極であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の銅めっき方法。 - 【請求項3】 陽極と陰極との間に隔膜として中性膜あ
るいはイオン交換膜を設けることを特徴とする請求項1
又は請求項2に記載の銅めっき方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11055761A JP2000256898A (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | ウェーハの銅めっき方法 |
US09/517,588 US6432293B1 (en) | 1999-03-03 | 2000-03-03 | Process for copper-plating a wafer using an anode having an iridium oxide coating |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11055761A JP2000256898A (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | ウェーハの銅めっき方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000256898A true JP2000256898A (ja) | 2000-09-19 |
Family
ID=13007843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11055761A Pending JP2000256898A (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | ウェーハの銅めっき方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6432293B1 (ja) |
JP (1) | JP2000256898A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003147572A (ja) * | 2001-10-02 | 2003-05-21 | Shipley Co Llc | 基体上に金属層を堆積させるためのメッキ浴および方法 |
JP2003183875A (ja) * | 2001-10-02 | 2003-07-03 | Shipley Co Llc | 基体上に金属層を堆積させるためのメッキ浴および方法 |
JP2006322069A (ja) * | 2005-04-19 | 2006-11-30 | Yuken Industry Co Ltd | 回収型電気亜鉛めっき方法および装置 |
US7670465B2 (en) | 2002-07-24 | 2010-03-02 | Applied Materials, Inc. | Anolyte for copper plating |
WO2018216319A1 (ja) * | 2017-05-22 | 2018-11-29 | 住友電気工業株式会社 | チタンめっき部材の製造方法 |
JP6582353B1 (ja) * | 2019-02-15 | 2019-10-02 | ディップソール株式会社 | 亜鉛又は亜鉛合金電気めっき方法及びシステム |
JPWO2018216320A1 (ja) * | 2017-05-22 | 2020-03-19 | 住友電気工業株式会社 | 溶融塩チタンめっき液組成物およびチタンめっき部材の製造方法 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040217005A1 (en) * | 2002-07-24 | 2004-11-04 | Aron Rosenfeld | Method for electroplating bath chemistry control |
US7247222B2 (en) * | 2002-07-24 | 2007-07-24 | Applied Materials, Inc. | Electrochemical processing cell |
US7223323B2 (en) * | 2002-07-24 | 2007-05-29 | Applied Materials, Inc. | Multi-chemistry plating system |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4469564A (en) * | 1982-08-11 | 1984-09-04 | At&T Bell Laboratories | Copper electroplating process |
JPH0452296A (ja) * | 1990-06-20 | 1992-02-20 | Permelec Electrode Ltd | 銅めっき方法 |
DE4344387C2 (de) * | 1993-12-24 | 1996-09-05 | Atotech Deutschland Gmbh | Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung von Kupfer und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens |
-
1999
- 1999-03-03 JP JP11055761A patent/JP2000256898A/ja active Pending
-
2000
- 2000-03-03 US US09/517,588 patent/US6432293B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003147572A (ja) * | 2001-10-02 | 2003-05-21 | Shipley Co Llc | 基体上に金属層を堆積させるためのメッキ浴および方法 |
JP2003183875A (ja) * | 2001-10-02 | 2003-07-03 | Shipley Co Llc | 基体上に金属層を堆積させるためのメッキ浴および方法 |
JP4559696B2 (ja) * | 2001-10-02 | 2010-10-13 | ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ,エル.エル.シー. | 基体上に金属層を堆積させるためのメッキ浴および方法 |
JP4651906B2 (ja) * | 2001-10-02 | 2011-03-16 | ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ,エル.エル.シー. | 基体上に金属層を堆積させるためのメッキ浴および方法 |
US7670465B2 (en) | 2002-07-24 | 2010-03-02 | Applied Materials, Inc. | Anolyte for copper plating |
JP2006322069A (ja) * | 2005-04-19 | 2006-11-30 | Yuken Industry Co Ltd | 回収型電気亜鉛めっき方法および装置 |
WO2018216319A1 (ja) * | 2017-05-22 | 2018-11-29 | 住友電気工業株式会社 | チタンめっき部材の製造方法 |
JPWO2018216319A1 (ja) * | 2017-05-22 | 2020-03-19 | 住友電気工業株式会社 | チタンめっき部材の製造方法 |
JPWO2018216320A1 (ja) * | 2017-05-22 | 2020-03-19 | 住友電気工業株式会社 | 溶融塩チタンめっき液組成物およびチタンめっき部材の製造方法 |
JP6582353B1 (ja) * | 2019-02-15 | 2019-10-02 | ディップソール株式会社 | 亜鉛又は亜鉛合金電気めっき方法及びシステム |
WO2020166062A1 (ja) * | 2019-02-15 | 2020-08-20 | ディップソール株式会社 | 亜鉛又は亜鉛合金電気めっき方法及びシステム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6432293B1 (en) | 2002-08-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chen et al. | Corrosion resistance mechanism of a novel porous Ti/Sn-Sb-RuOx/β-PbO2 anode for zinc electrowinning | |
Martelli et al. | Deactivation mechanisms of oxygen evolving anodes at high current densities | |
US7232509B2 (en) | Hydrogen evolving cathode | |
US4555317A (en) | Cathode for the electrolytic production of hydrogen and its use | |
JP2003503598A5 (ja) | ||
WO2020042870A1 (zh) | 不溶性阳极酸性电镀铜的镀液生产和再生工艺及装置 | |
JP4734664B1 (ja) | 電解用電極、オゾン電解生成用陽極、過硫酸電解生成用陽極及びクロム電解酸化用陽極 | |
JP2000256898A (ja) | ウェーハの銅めっき方法 | |
Nikoloski et al. | Novel lead–cobalt composite anodes for copper electrowinning | |
Hrussanova et al. | Anodic behaviour of the Pb–Co3O4 composite coating in copper electrowinning | |
Sáez et al. | Lead dioxide film sonoelectrodeposition in acidic media: Preparation and performance of stable practical anodes | |
US20060175204A1 (en) | Mehtod for regenerating etching solutions containing iron for the use in etching or pickling copper or copper alloys and an apparatus for carrying out said method | |
JP3124848B2 (ja) | 金属箔の電解による製造方法 | |
Ved’ et al. | Methods for controlling the composition and morphology of electrodeposited Fe–Mo and Fe–Co–Mo coatings | |
US3497426A (en) | Manufacture of electrode | |
JP4632966B2 (ja) | 電解金属粉の製造方法 | |
JP3507278B2 (ja) | 電気めっき方法 | |
TWI802731B (zh) | 適於從電解池的電解質溶液電鍍或電澱積金屬用之電極及其製法,以及從電解質溶液電鍍或電澱積金屬用之未分隔電解池,和從電解質溶液電鍍或電澱積金屬之製法 | |
JP3455705B2 (ja) | 電気銅めっき装置ならびに前記装置を使用した銅めっき方法 | |
JP4465084B2 (ja) | 銅箔の製造方法及び製造装置 | |
JPH0273689A (ja) | プリント基板の銅メッキ方法 | |
Rudnik et al. | Effect of organic additives on electrodeposition of tin from acid sulfate solution | |
Evans et al. | Studies in the Discontinuities in Electrodeposited Metallic Coatings: Part I. | |
Pring et al. | LXXII.—The electro-deposition of zinc at high current densities | |
JP2001262388A (ja) | 電解用電極 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051125 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060425 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070713 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070725 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070921 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071017 |