JP2002294483A - シード層修復浴 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】0.5ミクロン以下のような小さなジオメトリ
ーを有する電子デバイスの製造過程においてメタライゼ
ーションの前に酸化および不連続を有するシード層を修
復する方法を提供する。 【解決手段】硫酸銅、酢酸銅、フルオロホウ酸銅又は硝
酸銅から選択された1以上の銅イオン源と、酸性の電解
質を含む電気めっき浴を用い、基体に不連続の無い金属
シード層を形成する。その基体は1以上のアパーチャを
含有する電子デバイス基体を含む製品である。また、化
学的機械的平坦化法により1以上のアパーチャを含む半
導体ウェーハを回転する研磨パッドと接触させ、それか
ら過剰物質を除去する。
ーを有する電子デバイスの製造過程においてメタライゼ
ーションの前に酸化および不連続を有するシード層を修
復する方法を提供する。 【解決手段】硫酸銅、酢酸銅、フルオロホウ酸銅又は硝
酸銅から選択された1以上の銅イオン源と、酸性の電解
質を含む電気めっき浴を用い、基体に不連続の無い金属
シード層を形成する。その基体は1以上のアパーチャを
含有する電子デバイス基体を含む製品である。また、化
学的機械的平坦化法により1以上のアパーチャを含む半
導体ウェーハを回転する研磨パッドと接触させ、それか
ら過剰物質を除去する。
Description
【0001】本発明は、一般的に引き続くメタライゼー
ションのためのシード層の分野に関する。特に、本発明
は、メタライゼーション前にシード層を修復する方法に
関する。
ションのためのシード層の分野に関する。特に、本発明
は、メタライゼーション前にシード層を修復する方法に
関する。
【0002】サブミクロンジオメトリーを有するものと
いったより小さなマイクロエレクトロニクスデバイスへ
の傾向は、より高い密度を扱うためのマルチプルメタリ
ゼーション層を有するデバイスという結果になる。半導
体ウェハー上、(配線としても示される)金属ラインを
形成するのに用いられる1つの一般的な金属は、アルミ
ニウムである。アルミニウムは、比較的安く、低い抵抗
率を有し、比較的エッチングしやすいという利点を有す
る。アルミニウムは、異なった金属層を接続するため
に、ビア中にインターコネクションを形成するのにも用
いられる。しかしながら、ビア/コンタクトホール(c
ontact hole)のサイズがサブミクロン領域
まで小さくなると、ステップカバレージ問題、すなわ
ち、異なった金属層の間のインターコネクションを形成
するのにアルミニウムを用いる際に、信頼性の問題を引
き起こす可能性のある問題が生じる。そのような弱いス
テップカバレージが、高い電流密度をもたらし、エレク
トロマイグレーションを高める。
いったより小さなマイクロエレクトロニクスデバイスへ
の傾向は、より高い密度を扱うためのマルチプルメタリ
ゼーション層を有するデバイスという結果になる。半導
体ウェハー上、(配線としても示される)金属ラインを
形成するのに用いられる1つの一般的な金属は、アルミ
ニウムである。アルミニウムは、比較的安く、低い抵抗
率を有し、比較的エッチングしやすいという利点を有す
る。アルミニウムは、異なった金属層を接続するため
に、ビア中にインターコネクションを形成するのにも用
いられる。しかしながら、ビア/コンタクトホール(c
ontact hole)のサイズがサブミクロン領域
まで小さくなると、ステップカバレージ問題、すなわ
ち、異なった金属層の間のインターコネクションを形成
するのにアルミニウムを用いる際に、信頼性の問題を引
き起こす可能性のある問題が生じる。そのような弱いス
テップカバレージが、高い電流密度をもたらし、エレク
トロマイグレーションを高める。
【0003】ビア中の改良されたインターコネクション
パスを提供するための1つのアプローチは、金属層のた
めにアルミニウムを用いる際に、タングステンといった
金属を用いることで完全に充てんされたプラグを形成す
ることである。しかしながら、タングステン工程は値段
が高く、複雑であり、タングステンは高い抵抗率を有
し、タングステンプラグはボイドの影響を受けやすく、
配線層との弱い境界面を形成する。
パスを提供するための1つのアプローチは、金属層のた
めにアルミニウムを用いる際に、タングステンといった
金属を用いることで完全に充てんされたプラグを形成す
ることである。しかしながら、タングステン工程は値段
が高く、複雑であり、タングステンは高い抵抗率を有
し、タングステンプラグはボイドの影響を受けやすく、
配線層との弱い境界面を形成する。
【0004】銅は、インターコネクト(interco
nnect)メタリゼーションのための代替物質として
提案されてきている。銅は、タングステンと比較して改
良された電気的性質ならびに、アルミニウムよりよいエ
レクトロマイグレーション特性およびより低い抵抗率と
いう利点を有する。銅の欠点は、アルミニウムおよびタ
ングステンと比較してよりエッチングし難いことおよび
二酸化ケイ素といった絶縁層へマイグレーションする傾
向を有することである。そのようなマイグレーションを
妨げるために、窒化チタン、窒化タンタル等といったバ
リア(barrier)層を、銅層の析出の前に用いな
ければならない。
nnect)メタリゼーションのための代替物質として
提案されてきている。銅は、タングステンと比較して改
良された電気的性質ならびに、アルミニウムよりよいエ
レクトロマイグレーション特性およびより低い抵抗率と
いう利点を有する。銅の欠点は、アルミニウムおよびタ
ングステンと比較してよりエッチングし難いことおよび
二酸化ケイ素といった絶縁層へマイグレーションする傾
向を有することである。そのようなマイグレーションを
妨げるために、窒化チタン、窒化タンタル等といったバ
リア(barrier)層を、銅層の析出の前に用いな
ければならない。
【0005】電気化学的析出といった金属層の適用のた
めの典型的な技術は、導電層へ銅を適用するのにのみ適
している。このように、下にある伝導性シード層、典型
的には銅といった金属シード層は、一般に、銅を電気化
学的に析出する前に基体に適用される。そのようなシー
ド層は、物理蒸着(「PVD」)および化学蒸着(「C
VD」)といった様々な方法によって適用されることが
できる。典型的には、シード層は、厚さ50から150
0オングストロームといった他の金属層と比較して薄
い。
めの典型的な技術は、導電層へ銅を適用するのにのみ適
している。このように、下にある伝導性シード層、典型
的には銅といった金属シード層は、一般に、銅を電気化
学的に析出する前に基体に適用される。そのようなシー
ド層は、物理蒸着(「PVD」)および化学蒸着(「C
VD」)といった様々な方法によって適用されることが
できる。典型的には、シード層は、厚さ50から150
0オングストロームといった他の金属層と比較して薄
い。
【0006】米国特許第5,824,599号(Sch
acham−Diamand等)は、ウェハー上のバリ
ア層上の触媒(catalytic)銅層を、真空下、
コンフォーマルなブランケット(blanket)で析
出し、その後真空をやぶることなく触媒銅層上に保護ア
ルミニウム層を析出することによって、銅シード層の表
面上に酸化物が生成するのを妨げる方法を開示してい
る。そのような真空下での銅層のブランケット析出は、
商業的に用いられているそのような手順の典型である。
acham−Diamand等)は、ウェハー上のバリ
ア層上の触媒(catalytic)銅層を、真空下、
コンフォーマルなブランケット(blanket)で析
出し、その後真空をやぶることなく触媒銅層上に保護ア
ルミニウム層を析出することによって、銅シード層の表
面上に酸化物が生成するのを妨げる方法を開示してい
る。そのような真空下での銅層のブランケット析出は、
商業的に用いられているそのような手順の典型である。
【0007】PCT特許出願番号WO99/47731
号(Chen)は、まず最初に超薄シード層を蒸着し、
続いて最終のシード層を形成するために、超薄シード層
を電気化学的に厚くさせることによるシード層の提供方
法を開示している。銅シード層は、アルカリ電解浴を使
用することにより厚くされる。この特許出願によれば、
二工程法は、減少した不連続性、即ちシード層のカバレ
ッジが不完全であるか欠けているシード層中の領域を有
するシード層を提供する。しかしながら、シード層を厚
くするためにこの方法を使用する者は、慣用の酸性電解
質めっき浴を使用する前にシード層をすすぎ、中和しな
ければならないであろう。加えて、そのような酸電気め
っき浴と組み合わせたアルカリエンハンスメント法は、
めっき器具のめっきヘッドの数を倍増させなければなら
ないか、または処理量が減少するであろう。
号(Chen)は、まず最初に超薄シード層を蒸着し、
続いて最終のシード層を形成するために、超薄シード層
を電気化学的に厚くさせることによるシード層の提供方
法を開示している。銅シード層は、アルカリ電解浴を使
用することにより厚くされる。この特許出願によれば、
二工程法は、減少した不連続性、即ちシード層のカバレ
ッジが不完全であるか欠けているシード層中の領域を有
するシード層を提供する。しかしながら、シード層を厚
くするためにこの方法を使用する者は、慣用の酸性電解
質めっき浴を使用する前にシード層をすすぎ、中和しな
ければならないであろう。加えて、そのような酸電気め
っき浴と組み合わせたアルカリエンハンスメント法は、
めっき器具のめっきヘッドの数を倍増させなければなら
ないか、または処理量が減少するであろう。
【0008】ヨーロッパ特許出願EP952242A1
号(ランダウ等)は、小さなくぼみ状構造のボイドの無
い充填用低酸(≦0.4モル)及び高い濃度の銅(>
0.8モル)を含有する電気めっき浴を開示する。シー
ド層の修復は、開示されていない。
号(ランダウ等)は、小さなくぼみ状構造のボイドの無
い充填用低酸(≦0.4モル)及び高い濃度の銅(>
0.8モル)を含有する電気めっき浴を開示する。シー
ド層の修復は、開示されていない。
【0009】従って、特に0.5ミクロン以下のように
小さなジオメトリーを有するデバイスのための、酸化及
び不連続を有するシード層を修復する方法の継続した必
要性が存在する。
小さなジオメトリーを有するデバイスのための、酸化及
び不連続を有するシード層を修復する方法の継続した必
要性が存在する。
【0010】引き続くメタライゼーションの前に実質的
に不連続の無いシード層を提供することにより、酸性電
気めっき液が銅シード層を修復するために使用され得る
ことが、驚くべきことに見出された。
に不連続の無いシード層を提供することにより、酸性電
気めっき液が銅シード層を修復するために使用され得る
ことが、驚くべきことに見出された。
【0011】一態様において、本発明は基体上に堆積し
た金属シード層に、1以上の銅イオン源及び電解質を含
む電気めっき浴を接触させる工程を含む、基体に析出し
た実質的に不連続の無い金属シード層を提供する方法を
提供する。
た金属シード層に、1以上の銅イオン源及び電解質を含
む電気めっき浴を接触させる工程を含む、基体に析出し
た実質的に不連続の無い金属シード層を提供する方法を
提供する。
【0012】第二の態様において、本発明は基体上に堆
積した金属シード層に、1以上の銅イオン源及び電解質
を含む電気めっき浴を接触させる工程を含む電子デバイ
スを製造する方法であって、該銅イオンが10g/Lま
での量で存在する方法を提供する。
積した金属シード層に、1以上の銅イオン源及び電解質
を含む電気めっき浴を接触させる工程を含む電子デバイ
スを製造する方法であって、該銅イオンが10g/Lま
での量で存在する方法を提供する。
【0013】第三の態様において、本発明は、1以上の
銅イオン源及び電解質を含む電気めっき浴であって、銅
イオンが10g/Lまでの量で存在する電気めっき浴を
提供する。
銅イオン源及び電解質を含む電気めっき浴であって、銅
イオンが10g/Lまでの量で存在する電気めっき浴を
提供する。
【0014】第四の態様においては、本発明は、1以上
のアパーチャを含有する電子デバイス基体を含む製品で
あって、各アパーチャは、1以上の銅イオン源及び電解
質を含み、該銅イオンが10g/Lまでの量で存在する
電気めっき組成物から得られたシード層析出物を含有す
る製品を提供する。
のアパーチャを含有する電子デバイス基体を含む製品で
あって、各アパーチャは、1以上の銅イオン源及び電解
質を含み、該銅イオンが10g/Lまでの量で存在する
電気めっき組成物から得られたシード層析出物を含有す
る製品を提供する。
【0015】第五の態様においては、本発明は、半導体
ウェーハを回転する研磨パッドと接触させ、それにより
半導体ウェーハから過剰の物質を除去することを含む化
学的機械的平坦化法を使用することにより1以上のアパ
ーチャを含む半導体ウェーハから過剰物質を除去する方
法であって、ここでアパーチャは、1以上の銅イオン源
及び電解質を含み、該銅イオンが10g/Lまでの量で
存在する電気めっき組成物から得られたシード層析出物
を含有する方法を提供する。
ウェーハを回転する研磨パッドと接触させ、それにより
半導体ウェーハから過剰の物質を除去することを含む化
学的機械的平坦化法を使用することにより1以上のアパ
ーチャを含む半導体ウェーハから過剰物質を除去する方
法であって、ここでアパーチャは、1以上の銅イオン源
及び電解質を含み、該銅イオンが10g/Lまでの量で
存在する電気めっき組成物から得られたシード層析出物
を含有する方法を提供する。
【0016】本明細書を通して使用されるように、明ら
かに断りがない限り次の略語は次の意味を有する;nm
=ナノメーター;g/L=リットル当たりのグラム;μ
m=ミクロン=マイクロメーター;ASF=平方フィー
ト当たりのアンペア;M=モル;及びppm=百万当た
りの部数。
かに断りがない限り次の略語は次の意味を有する;nm
=ナノメーター;g/L=リットル当たりのグラム;μ
m=ミクロン=マイクロメーター;ASF=平方フィー
ト当たりのアンペア;M=モル;及びppm=百万当た
りの部数。
【0017】本明細書を通して用いられる際に、「構
造」は、制限されないが、例えばトレンチおよびビアと
いった基体上のジオメトリーを示す。「アパーチュア」
は、ビアおよびトレンチといったくぼんだ(reces
sed)構造を示す。用語「小さい構造」は、サイズが
1ミクロンかまたはそれより小さい構造を示す。「非常
に小さい構造」は、サイズが1/2ミクロンかまたはそ
れより小さい構造を示す。同様に、「小さいアパーチュ
ア」は、サイズが1ミクロンかまたはそれより小さいア
パーチュアを示し、「非常に小さいアパーチュア」は、
サイズが1/2ミクロンかまたはそれより小さいアパー
チュアを示す。本明細書を通して用いられる際に、文脈
が明らかに他を示さない限り、用語「めっき」は金属電
気めっきを示す。「析出」および「めっき」は、本明細
書を通して互換性があるものとして用いられることがで
きる。用語「促進剤」は、めっき速度を向上させる化合
物を示す。用語「抑制剤」は、めっき速度を抑制する化
合物を示す。「ハロゲン化物」は、フッ化物、塩化物、
臭化物およびヨウ化物を示す。
造」は、制限されないが、例えばトレンチおよびビアと
いった基体上のジオメトリーを示す。「アパーチュア」
は、ビアおよびトレンチといったくぼんだ(reces
sed)構造を示す。用語「小さい構造」は、サイズが
1ミクロンかまたはそれより小さい構造を示す。「非常
に小さい構造」は、サイズが1/2ミクロンかまたはそ
れより小さい構造を示す。同様に、「小さいアパーチュ
ア」は、サイズが1ミクロンかまたはそれより小さいア
パーチュアを示し、「非常に小さいアパーチュア」は、
サイズが1/2ミクロンかまたはそれより小さいアパー
チュアを示す。本明細書を通して用いられる際に、文脈
が明らかに他を示さない限り、用語「めっき」は金属電
気めっきを示す。「析出」および「めっき」は、本明細
書を通して互換性があるものとして用いられることがで
きる。用語「促進剤」は、めっき速度を向上させる化合
物を示す。用語「抑制剤」は、めっき速度を抑制する化
合物を示す。「ハロゲン化物」は、フッ化物、塩化物、
臭化物およびヨウ化物を示す。
【0018】全てのパーセント及び比率は断りの無い限
り重量部である。全ての範囲は、両端の数字を含み、組
合わせ可能である。
り重量部である。全ての範囲は、両端の数字を含み、組
合わせ可能である。
【0019】本発明は、実質的に不連続またはボイドの
ないシード層、特に銅または銅合金シード層を提供する
ことができる特定の希釈電気めっき浴を提供する。本発
明の電気めっき浴は、電子デバイスの製造、特に集積回
路の製造に使用するのに適している。本発明は、実質的
に不連続又はボイドの無いシード層、特に銅又は銅合金
層を提供できるある種の希釈電気めっき浴を提供する。
本電気めっき浴は、特に電子デバイスの製造及び特に集
積回路の製造における使用に特に適する。
ないシード層、特に銅または銅合金シード層を提供する
ことができる特定の希釈電気めっき浴を提供する。本発
明の電気めっき浴は、電子デバイスの製造、特に集積回
路の製造に使用するのに適している。本発明は、実質的
に不連続又はボイドの無いシード層、特に銅又は銅合金
層を提供できるある種の希釈電気めっき浴を提供する。
本電気めっき浴は、特に電子デバイスの製造及び特に集
積回路の製造における使用に特に適する。
【0020】本発明の電気めっき液は、一般に1以上の
銅イオン源及び酸性電解質を含む。本発明の電気めっき
液は、1以上のハロゲン化物、促進剤又は光沢剤、抑制
剤、平滑化剤、グレインリファイナー、湿潤剤及び界面
活性剤等の添加剤を任意に含有してもよい。
銅イオン源及び酸性電解質を含む。本発明の電気めっき
液は、1以上のハロゲン化物、促進剤又は光沢剤、抑制
剤、平滑化剤、グレインリファイナー、湿潤剤及び界面
活性剤等の添加剤を任意に含有してもよい。
【0021】多種類の銅塩が、銅イオン源として本発明
のシード層修復電気めっき液に使用され得る。好適な銅
塩には、硫酸銅、酢酸銅、フルオロホウ酸銅及び硝酸銅
が含まれるが、これらに限定されない。硫酸銅五水塩
が、特に好ましい。本発明の電気めっき浴は、慣用の銅
電気めっき浴に比較して高い希釈度で稼動される。従っ
て、本めっき浴において銅イオンは、約10g/Lまで
の量で存在し、好ましくは約8g/Lまでである。特に
好適なシード層電気めっき浴は、約1から約6g/Lの
銅イオンを含有するものである。
のシード層修復電気めっき液に使用され得る。好適な銅
塩には、硫酸銅、酢酸銅、フルオロホウ酸銅及び硝酸銅
が含まれるが、これらに限定されない。硫酸銅五水塩
が、特に好ましい。本発明の電気めっき浴は、慣用の銅
電気めっき浴に比較して高い希釈度で稼動される。従っ
て、本めっき浴において銅イオンは、約10g/Lまで
の量で存在し、好ましくは約8g/Lまでである。特に
好適なシード層電気めっき浴は、約1から約6g/Lの
銅イオンを含有するものである。
【0022】シード層修復電気めっき浴は、また、錫及
び亜鉛等の他の合金となる元素を含有することができ
る。従って、本発明に有用な銅電気めっき浴は、銅又は
銅合金を析出することができる。
び亜鉛等の他の合金となる元素を含有することができ
る。従って、本発明に有用な銅電気めっき浴は、銅又は
銅合金を析出することができる。
【0023】本発明のめっき浴は、1以上の酸を含む酸
性電解質を使用する。好ましい電解質は、二つの酸又は
三つ酸を含み、より好ましくは二つの酸である。好適な
酸は、無機又は有機である。従って、1以上の酸が本シ
ード層修復電気めっき浴に使用されるとき、その2以上
の酸は、2以上の無機酸、2以上の有機酸又は無機及び
有機酸の混合物であることができる。好適な無機酸とし
ては、硫酸、燐酸、硝酸、ハロゲン化水素酸、スルファ
ミン酸及びフルオロホウ酸等があげられるが、これらに
限定されない。好適な有機酸としては、メタンスルホン
酸等のアルキルスルホン酸、フェニルスルホン酸及びト
リルスルホン酸等のアリールスルホン酸、蟻酸、酢酸及
びプロピオン酸等のカルボン酸、トリフルオロメチルス
ルホン酸及びハロ酢酸等のハロゲン化酸等があげられる
がこれらに限定されない。特に、好適な有機酸として
は、(C1〜C10)のアルキルスルホン酸があげられ
る。特に好適な酸の組み合わせとしては、1以上の無機
酸と1以上の有機酸又は2以上の有機酸混合物があげら
れる。
性電解質を使用する。好ましい電解質は、二つの酸又は
三つ酸を含み、より好ましくは二つの酸である。好適な
酸は、無機又は有機である。従って、1以上の酸が本シ
ード層修復電気めっき浴に使用されるとき、その2以上
の酸は、2以上の無機酸、2以上の有機酸又は無機及び
有機酸の混合物であることができる。好適な無機酸とし
ては、硫酸、燐酸、硝酸、ハロゲン化水素酸、スルファ
ミン酸及びフルオロホウ酸等があげられるが、これらに
限定されない。好適な有機酸としては、メタンスルホン
酸等のアルキルスルホン酸、フェニルスルホン酸及びト
リルスルホン酸等のアリールスルホン酸、蟻酸、酢酸及
びプロピオン酸等のカルボン酸、トリフルオロメチルス
ルホン酸及びハロ酢酸等のハロゲン化酸等があげられる
がこれらに限定されない。特に、好適な有機酸として
は、(C1〜C10)のアルキルスルホン酸があげられ
る。特に好適な酸の組み合わせとしては、1以上の無機
酸と1以上の有機酸又は2以上の有機酸混合物があげら
れる。
【0024】好適な酸の混合物としては、硫酸/メタン
スルホン酸、フルオロホウ酸/トリフルオロメタンスル
ホン酸、硫酸/メタンスルホン酸/フェニルスルホン
酸、硝酸/硫酸/メタンスルホン酸、メタンスルホン酸
/エタンスルホン酸/フェニルスルホン酸、メタンスル
ホン酸/エタンスルホン酸、メタンスルホン酸/エタン
スルホン酸/硫酸、硫酸/酢酸/メタンスルホン酸、硫
酸/メタンスルホン酸/プロピオン酸、トリクロロ酢酸
/硫酸、トリクロロ酢酸/硫酸/メタンスルホン酸及び
トリクロロ酢酸/硫酸/フェニルスルホン酸等があげら
れるが、これらに限定されない。
スルホン酸、フルオロホウ酸/トリフルオロメタンスル
ホン酸、硫酸/メタンスルホン酸/フェニルスルホン
酸、硝酸/硫酸/メタンスルホン酸、メタンスルホン酸
/エタンスルホン酸/フェニルスルホン酸、メタンスル
ホン酸/エタンスルホン酸、メタンスルホン酸/エタン
スルホン酸/硫酸、硫酸/酢酸/メタンスルホン酸、硫
酸/メタンスルホン酸/プロピオン酸、トリクロロ酢酸
/硫酸、トリクロロ酢酸/硫酸/メタンスルホン酸及び
トリクロロ酢酸/硫酸/フェニルスルホン酸等があげら
れるが、これらに限定されない。
【0025】典型的には、二以上の酸が、如何なる比率
で存在してもよい。例えば、二つの酸が使用されると
き、99:1から1:99の如何なる比率で存在しても
よい。好ましくは、二つの酸は90:10から10:9
0の比で存在し、より好ましくは、80:20から2
0:80、更により好ましくは、75:25から25:
75、及びいっそうより好ましくは60:40から4
0:60の比で存在する。3以上の酸が使用されると
き、それらは如何なる比率でも存在され得る。本発明の
電解質において2以上の酸は、慣用的にハロゲン化物イ
オン源として使用される少量の(典型的には100mg
/L未満)のハロゲン化水素酸を含むようには意図され
ていない。
で存在してもよい。例えば、二つの酸が使用されると
き、99:1から1:99の如何なる比率で存在しても
よい。好ましくは、二つの酸は90:10から10:9
0の比で存在し、より好ましくは、80:20から2
0:80、更により好ましくは、75:25から25:
75、及びいっそうより好ましくは60:40から4
0:60の比で存在する。3以上の酸が使用されると
き、それらは如何なる比率でも存在され得る。本発明の
電解質において2以上の酸は、慣用的にハロゲン化物イ
オン源として使用される少量の(典型的には100mg
/L未満)のハロゲン化水素酸を含むようには意図され
ていない。
【0026】本発明のシード層修復浴は高い希釈度で稼
動されるので、斯かる浴に用いられる添加酸の総量は、
慣用の銅電気めっき浴に使用されるものよりも少ない。
従って、電解質は、0から約70g/L、好ましくは、
約10から70g/Lの添加酸を含有することができ
る。二つの無機酸が使用されるときは、それぞれの酸は
少なくとも約0.5g/L、好ましくは少なくとも約1
g/L、更に好ましくは少なくとも2g/Lの量で存在
するのが好ましい。金属イオン源として金属硫酸塩を使
用して、如何なる酸も添加することなく酸性電解質が入
手され得ることは当業者により認識されるであろう。従
って、もしも金属硫酸塩が使用されるとき、2以上の酸
を有する電解質を提供するためには、一つだけの追加の
酸が添加されることが必要とされる。もしハロゲン化水
素酸が使用されるならば、50mg/Lを超える量で好
ましく使用され、より好ましくは100mg/L以上の
量、更により好ましくは200mg以上の量、及びいっ
そうより好ましくは500mg/L以上の量で使用され
る。
動されるので、斯かる浴に用いられる添加酸の総量は、
慣用の銅電気めっき浴に使用されるものよりも少ない。
従って、電解質は、0から約70g/L、好ましくは、
約10から70g/Lの添加酸を含有することができ
る。二つの無機酸が使用されるときは、それぞれの酸は
少なくとも約0.5g/L、好ましくは少なくとも約1
g/L、更に好ましくは少なくとも2g/Lの量で存在
するのが好ましい。金属イオン源として金属硫酸塩を使
用して、如何なる酸も添加することなく酸性電解質が入
手され得ることは当業者により認識されるであろう。従
って、もしも金属硫酸塩が使用されるとき、2以上の酸
を有する電解質を提供するためには、一つだけの追加の
酸が添加されることが必要とされる。もしハロゲン化水
素酸が使用されるならば、50mg/Lを超える量で好
ましく使用され、より好ましくは100mg/L以上の
量、更により好ましくは200mg以上の量、及びいっ
そうより好ましくは500mg/L以上の量で使用され
る。
【0027】ある種の用途については、添加される酸の
総量が少ないことが好ましい。「少ないい酸」とは、電
解質に添加される酸の総量が約0.4モル未満であり、
好ましくは約0.3モル未満、より好ましくは約0.2
モル未満である。
総量が少ないことが好ましい。「少ないい酸」とは、電
解質に添加される酸の総量が約0.4モル未満であり、
好ましくは約0.3モル未満、より好ましくは約0.2
モル未満である。
【0028】本電解質は、任意に1以上のハロゲン化
物、好ましくは少なくとも一つのハロゲン化物を含有す
ることができる。塩化物及び臭化物は、好ましいハロゲ
ン化物であり、塩化物が更に好ましい。広範囲のハロゲ
ン化物濃度(もしハロゲン化物イオンが採用されたなら
ば)が好適に用いられ得る、例えば、めっき液内で約0
(ハロゲン化物イオンが採用されないとき)から100
ppm、より好ましくは約25から約75ppmのハロ
ゲン化物イオンが使用される。斯かるハロゲン化物は、
相当するハロゲン化水素酸又は好適な塩として添加され
得る。
物、好ましくは少なくとも一つのハロゲン化物を含有す
ることができる。塩化物及び臭化物は、好ましいハロゲ
ン化物であり、塩化物が更に好ましい。広範囲のハロゲ
ン化物濃度(もしハロゲン化物イオンが採用されたなら
ば)が好適に用いられ得る、例えば、めっき液内で約0
(ハロゲン化物イオンが採用されないとき)から100
ppm、より好ましくは約25から約75ppmのハロ
ゲン化物イオンが使用される。斯かるハロゲン化物は、
相当するハロゲン化水素酸又は好適な塩として添加され
得る。
【0029】公知の光沢剤を含む多岐に亘る光沢剤(又
は促進剤)は、本発明の電気めっき組成物において採用
され得る。典型的な光沢剤は、1以上の硫黄原子を含有
し、典型的には窒素原子を含まず、約1000以下の分
子量である。スルフィド及び/又はスルホン酸基を有す
る光沢剤化合物が、一般的に好ましい。特に式R’‐S
‐R‐SO3X、[ここで、Rは、任意に置換したアル
キル(シクロアルキルを含む)、任意に置換したヘテロ
アルキル、任意に置換したアリール基、又は任意に置換
したヘテロ脂環式であり;Xは、ナトリウム又はカリウ
ム等の対イオンである;及びR’は、水素又は化学結合
(即ち、‐S‐R‐SO3X、又はより大きな化合物の
置換基である)である]を有する基を含む化合物が好ま
しい。典型的にアルキル基は、1から約16の炭素、よ
り典型的には1から約8又は12の炭素を有するであろ
う。ヘテロアルキル基は、1以上のヘテロ原子(N、O
又はS)を連鎖中に有し、好ましくは1から約16個、
より好ましくは1から約8または12個の炭素原子を有
する。炭素環式アリール基は、典型的にはフェニール及
びナフチル等のアリール基である。ヘテロ芳香族基は、
また、好適なアリール基であろう、そして典型的には1
から約3のN、O又はS、1から3個の分離又は縮合環
を含有し、例えば、クマリニル、キノリニル、ピリジ
ル、ピラジル、ピラジニル、ピリミジル、フリル、ピロ
リル、チエニル、チアゾリル、オキサゾリル、オキシジ
ゾリル、トリアゾール、イミダゾリル、インドリル、ベ
ンゾフラニル及びベンゾチアゾール等があげられる。ヘ
テロ脂環式基は、典型的には1から3のN,O又はS原
子及び1から3の分離又は縮合環を有し、例えば、テト
ラヒドロフラニル、チエニル、テトラヒドロピラニル、
ピペルジニル、モルフォリノ及びピロリンジニル等を有
するであろう。置換アルキル、ヘテロアルキル、アリー
ル又はヘテロ脂環式基の置換基としては、例えば、C1
〜C8アルコキシ;C1〜C8アルキル;ハロゲン、特
にF、Cl及びBr;シアノ及びニトロ等が挙げられ
る。
は促進剤)は、本発明の電気めっき組成物において採用
され得る。典型的な光沢剤は、1以上の硫黄原子を含有
し、典型的には窒素原子を含まず、約1000以下の分
子量である。スルフィド及び/又はスルホン酸基を有す
る光沢剤化合物が、一般的に好ましい。特に式R’‐S
‐R‐SO3X、[ここで、Rは、任意に置換したアル
キル(シクロアルキルを含む)、任意に置換したヘテロ
アルキル、任意に置換したアリール基、又は任意に置換
したヘテロ脂環式であり;Xは、ナトリウム又はカリウ
ム等の対イオンである;及びR’は、水素又は化学結合
(即ち、‐S‐R‐SO3X、又はより大きな化合物の
置換基である)である]を有する基を含む化合物が好ま
しい。典型的にアルキル基は、1から約16の炭素、よ
り典型的には1から約8又は12の炭素を有するであろ
う。ヘテロアルキル基は、1以上のヘテロ原子(N、O
又はS)を連鎖中に有し、好ましくは1から約16個、
より好ましくは1から約8または12個の炭素原子を有
する。炭素環式アリール基は、典型的にはフェニール及
びナフチル等のアリール基である。ヘテロ芳香族基は、
また、好適なアリール基であろう、そして典型的には1
から約3のN、O又はS、1から3個の分離又は縮合環
を含有し、例えば、クマリニル、キノリニル、ピリジ
ル、ピラジル、ピラジニル、ピリミジル、フリル、ピロ
リル、チエニル、チアゾリル、オキサゾリル、オキシジ
ゾリル、トリアゾール、イミダゾリル、インドリル、ベ
ンゾフラニル及びベンゾチアゾール等があげられる。ヘ
テロ脂環式基は、典型的には1から3のN,O又はS原
子及び1から3の分離又は縮合環を有し、例えば、テト
ラヒドロフラニル、チエニル、テトラヒドロピラニル、
ピペルジニル、モルフォリノ及びピロリンジニル等を有
するであろう。置換アルキル、ヘテロアルキル、アリー
ル又はヘテロ脂環式基の置換基としては、例えば、C1
〜C8アルコキシ;C1〜C8アルキル;ハロゲン、特
にF、Cl及びBr;シアノ及びニトロ等が挙げられ
る。
【0030】より詳細には、有用な光沢剤としては、次
式のものがあげられる:XO3S−R−SH、XO3S
−R−S−S−R−SO3X、およびXO3−Ar−S
−S−Ar−SO3X [上記式中、Rは、任意に置換したアルキル基及び好ま
しくは1から6の炭素原子を有するアルキル基であり、
より好ましくは1から4の炭素原子を有するアルキル基
である;Arは、任意に置換したフェニル基又はナフチ
ル基等の任意に置換したアリール基である;及びXは、
ナトリウム又はカリウム等の対イオンである。]
式のものがあげられる:XO3S−R−SH、XO3S
−R−S−S−R−SO3X、およびXO3−Ar−S
−S−Ar−SO3X [上記式中、Rは、任意に置換したアルキル基及び好ま
しくは1から6の炭素原子を有するアルキル基であり、
より好ましくは1から4の炭素原子を有するアルキル基
である;Arは、任意に置換したフェニル基又はナフチ
ル基等の任意に置換したアリール基である;及びXは、
ナトリウム又はカリウム等の対イオンである。]
【0031】幾つかの具体的な好適な光沢剤としては、
例えば、n,n‐ジメチル‐ジチオカルバミン酸‐(3
‐スルホプロピル)エステル;3‐メルカプト‐プロピ
ルスルホン酸‐(3‐スルホプロピル)エステル;3‐
メルカプト‐プロピルスルホン酸(ナトリウム塩);3
‐メルカプト‐1−プロパンスルホン酸(カリウム塩)
とのカルボン酸‐ジチオ‐o‐エチルエステル‐s‐エ
ステル;ビススルホプロピルジスルフィド;3‐(ベン
ズチアゾリル‐s‐チオ)プロピルスルホン酸(ナトリ
ウム塩);ピリジニウムプロピルスルホベタイン;1‐
ナトリウム‐3‐メルカプトプロパン‐1‐スルホネー
ト;米国特許第3,778,357号に記載のスルホア
ルキルスルフィド化合物;ジアルキルアミノ‐チオック
ス‐メチル‐チオアルカンスルホン酸のペルオキシド酸
化生成物;及び上記の混合物が挙げられる。追加の好適
な光沢剤は、また、米国特許第3,770,598号、
第4,374,709号、第4,376,685号、第
4,555,315号及び4,673,469号に記載
されており、全てここで参照として挿入されている。本
発明のめっき組成物に使用される特に好ましい光沢剤
は、n,n‐ジメチル‐ジチオカルバミル酸‐(3‐ス
ルホプロピル)エステル及びビス‐ナトリウム‐スルホ
ノプロピル‐ジスルフィドである。
例えば、n,n‐ジメチル‐ジチオカルバミン酸‐(3
‐スルホプロピル)エステル;3‐メルカプト‐プロピ
ルスルホン酸‐(3‐スルホプロピル)エステル;3‐
メルカプト‐プロピルスルホン酸(ナトリウム塩);3
‐メルカプト‐1−プロパンスルホン酸(カリウム塩)
とのカルボン酸‐ジチオ‐o‐エチルエステル‐s‐エ
ステル;ビススルホプロピルジスルフィド;3‐(ベン
ズチアゾリル‐s‐チオ)プロピルスルホン酸(ナトリ
ウム塩);ピリジニウムプロピルスルホベタイン;1‐
ナトリウム‐3‐メルカプトプロパン‐1‐スルホネー
ト;米国特許第3,778,357号に記載のスルホア
ルキルスルフィド化合物;ジアルキルアミノ‐チオック
ス‐メチル‐チオアルカンスルホン酸のペルオキシド酸
化生成物;及び上記の混合物が挙げられる。追加の好適
な光沢剤は、また、米国特許第3,770,598号、
第4,374,709号、第4,376,685号、第
4,555,315号及び4,673,469号に記載
されており、全てここで参照として挿入されている。本
発明のめっき組成物に使用される特に好ましい光沢剤
は、n,n‐ジメチル‐ジチオカルバミル酸‐(3‐ス
ルホプロピル)エステル及びビス‐ナトリウム‐スルホ
ノプロピル‐ジスルフィドである。
【0032】電解めっき浴において存在する斯かる促進
剤の量は、約0.1から約1000ppmの範囲であ
る。好ましくは、促進剤化合物は、約0.5から約30
0ppm、より好ましくは約1から約100ppm及び
更に好ましくは約2から約50ppmの量で存在する。
剤の量は、約0.1から約1000ppmの範囲であ
る。好ましくは、促進剤化合物は、約0.5から約30
0ppm、より好ましくは約1から約100ppm及び
更に好ましくは約2から約50ppmの量で存在する。
【0033】本発明の組成物において有用な抑制剤は、
重合体物質であり、好ましくはヘテロ原子置換基、特に
酸素結合を有する。一般に好ましい抑制剤は、次式で表
されるような高分子量ポリエーテルである:
重合体物質であり、好ましくはヘテロ原子置換基、特に
酸素結合を有する。一般に好ましい抑制剤は、次式で表
されるような高分子量ポリエーテルである:
【0034】R−O−(CXYCX’Y’O)nH [Rは、約2から20炭素原子を含有するアリール又は
アルキル基であり;X、Y、X’及びY’は、独立に水
素、アルキル好ましくはメチル、エチル又はプロピル、
フェニル等のアリール;ベンジルのようなアラルキル;
及び好ましくは1以上のX、Y、X’及びY’が、水素
であり;及びnは5及び100,000の間の整数であ
る。好ましくは、Rはエチレンであり、nは12,00
0より大きい]。
アルキル基であり;X、Y、X’及びY’は、独立に水
素、アルキル好ましくはメチル、エチル又はプロピル、
フェニル等のアリール;ベンジルのようなアラルキル;
及び好ましくは1以上のX、Y、X’及びY’が、水素
であり;及びnは5及び100,000の間の整数であ
る。好ましくは、Rはエチレンであり、nは12,00
0より大きい]。
【0035】電解めっき浴内に存在する斯かる抑制剤の
量は、約0.1から約1000ppmの範囲である。好
ましくは、抑制剤化合物は、約0.5から約500pp
mの量で存在し、より好ましくは、約1から約200p
pmの量で存在する。
量は、約0.1から約1000ppmの範囲である。好
ましくは、抑制剤化合物は、約0.5から約500pp
mの量で存在し、より好ましくは、約1から約200p
pmの量で存在する。
【0036】界面活性剤は、任意にめっき浴に添加され
ることができる。斯かる界面活性剤は、典型的には浴重
量を基準にして約1から10,000ppm、より好ま
しくは約5から10,000ppmの範囲の濃度で電解
銅めっき液に添加される。特に、好適な本発明のめっき
組成物用界面活性剤は、ポリエチレングリコールコポリ
マーを含む商業的に入手可能なポリエチレングリコール
コポリマーである。斯かるポリマーは、例えば、BAS
F(BASFよりテトロニック(Tetronic)及
びプルロニック(Pluronic)の商品名で販売)
から入手でき、ケマックス社からのコポリマーでもよ
い。
ることができる。斯かる界面活性剤は、典型的には浴重
量を基準にして約1から10,000ppm、より好ま
しくは約5から10,000ppmの範囲の濃度で電解
銅めっき液に添加される。特に、好適な本発明のめっき
組成物用界面活性剤は、ポリエチレングリコールコポリ
マーを含む商業的に入手可能なポリエチレングリコール
コポリマーである。斯かるポリマーは、例えば、BAS
F(BASFよりテトロニック(Tetronic)及
びプルロニック(Pluronic)の商品名で販売)
から入手でき、ケマックス社からのコポリマーでもよ
い。
【0037】平滑化剤は、任意に本めっき浴に添加され
てもよい。1以上の平滑化剤成分が、本めっき浴におい
て使用されることが好ましい。斯かる平滑化剤は、約
0.01から約50ppmの量で使用され得る。好適な
平滑化剤の例は、既述した米国特許第3,770,59
8号、第4,374,709号、第4,376,685
号、第4,555,315号及び第4,673,459
号に記載されている。一般に、有用な平滑化剤として
は、R‐N‐R’[各R及びR’は、独立に置換もしく
は非置換アルキル基又は置換もしくは非置換アリール基
である]を有する化合物のような置換アミノ基を含有す
るものが含まれる。典型的にアルキル基は、1から6の
炭素原子、より典型的には1から4の炭素原子を有す
る。好適なアリール基には、置換又は非置換フェニル又
はナフチルが含まれる。置換アルキル及びアリール基の
置換基は、例えば、アルキル、ハロ及びアルコキシであ
り得る。
てもよい。1以上の平滑化剤成分が、本めっき浴におい
て使用されることが好ましい。斯かる平滑化剤は、約
0.01から約50ppmの量で使用され得る。好適な
平滑化剤の例は、既述した米国特許第3,770,59
8号、第4,374,709号、第4,376,685
号、第4,555,315号及び第4,673,459
号に記載されている。一般に、有用な平滑化剤として
は、R‐N‐R’[各R及びR’は、独立に置換もしく
は非置換アルキル基又は置換もしくは非置換アリール基
である]を有する化合物のような置換アミノ基を含有す
るものが含まれる。典型的にアルキル基は、1から6の
炭素原子、より典型的には1から4の炭素原子を有す
る。好適なアリール基には、置換又は非置換フェニル又
はナフチルが含まれる。置換アルキル及びアリール基の
置換基は、例えば、アルキル、ハロ及びアルコキシであ
り得る。
【0038】より具体的には、好適な平滑化剤には、1
‐(2‐ヒドロキシエチル)‐2‐イミダゾリジンチオ
ン;4‐メルカプトピリジン;2‐メルカプトチアゾリ
ン;エチレンチオウレア;チオウレア;アルキル化ポリ
アルキレンイミン;米国特許第3,956,084号に
記載されたフェナゾニウム化合物;N‐ヘテロ芳香族環
含有ポリマー;第四級、アクリル、重合体アミン;ポリ
ビニルカルバメート;ピロリドン;及びイミダゾールが
含まれるが、これらに限定されない。特に好ましい平滑
化剤は、1‐(2‐ヒドロキシエチル)‐2‐イミダゾリ
ジンチオンである。
‐(2‐ヒドロキシエチル)‐2‐イミダゾリジンチオ
ン;4‐メルカプトピリジン;2‐メルカプトチアゾリ
ン;エチレンチオウレア;チオウレア;アルキル化ポリ
アルキレンイミン;米国特許第3,956,084号に
記載されたフェナゾニウム化合物;N‐ヘテロ芳香族環
含有ポリマー;第四級、アクリル、重合体アミン;ポリ
ビニルカルバメート;ピロリドン;及びイミダゾールが
含まれるが、これらに限定されない。特に好ましい平滑
化剤は、1‐(2‐ヒドロキシエチル)‐2‐イミダゾリ
ジンチオンである。
【0039】本発明のシード層電気めっき浴は、好まし
くは慣用の電気銅めっき浴を上記で特定された範囲内の
銅イオン及び全酸の量を提供するに十分な水で直接希釈
することにより調製されることができる。本発明の電気
めっき浴は、実質的に不連続の無いシード層を提供する
ために、銅又は銅合金シード層を処理し又は修復するの
に有益に使用される。本電気めっき浴の低酸含量は、あ
る量の酸化度を含有するシード層についての使用に好適
である。低度から中位の酸化度を有するシード層につい
ては本発明のシード層修復電気めっき浴は、そのように
酸化されたシード層の少なくとも一部を除去し、修復す
る追加の利点を提供する。本発明は、実質的に不連続が
無く、実質的にシード層の酸化の無いシード層を提供す
るのが好ましい。
くは慣用の電気銅めっき浴を上記で特定された範囲内の
銅イオン及び全酸の量を提供するに十分な水で直接希釈
することにより調製されることができる。本発明の電気
めっき浴は、実質的に不連続の無いシード層を提供する
ために、銅又は銅合金シード層を処理し又は修復するの
に有益に使用される。本電気めっき浴の低酸含量は、あ
る量の酸化度を含有するシード層についての使用に好適
である。低度から中位の酸化度を有するシード層につい
ては本発明のシード層修復電気めっき浴は、そのように
酸化されたシード層の少なくとも一部を除去し、修復す
る追加の利点を提供する。本発明は、実質的に不連続が
無く、実質的にシード層の酸化の無いシード層を提供す
るのが好ましい。
【0040】本電気銅めっき組成物は、従前のより濃縮
された電気銅めっき浴と同様な仕様で好適に使用され
る。本発明のめっき浴は、好ましくは室温以下から例え
ば65℃まで及びそれより高い室温以上の広範な温度範
囲において採用される。めっき組成物は、空気スパージ
ャー、工作物撹拌、衝突又は他の好適な方法によるよう
な使用の過程で好ましく撹拌される。めっきは、好まし
くは、基体特性に応じて約1から40ASFの電流で行
われる。めっき時間は、工作物の困難性に応じて約2分
から1時間又はそれ以上の範囲でよい。
された電気銅めっき浴と同様な仕様で好適に使用され
る。本発明のめっき浴は、好ましくは室温以下から例え
ば65℃まで及びそれより高い室温以上の広範な温度範
囲において採用される。めっき組成物は、空気スパージ
ャー、工作物撹拌、衝突又は他の好適な方法によるよう
な使用の過程で好ましく撹拌される。めっきは、好まし
くは、基体特性に応じて約1から40ASFの電流で行
われる。めっき時間は、工作物の困難性に応じて約2分
から1時間又はそれ以上の範囲でよい。
【0041】上記のように、非常に様々な基体が、本発
明の組成物を用いてめっきされることができる。本発明
の組成物は、小さな直径、高いアスペクト比のマイクロ
ビア、および他のアパーチュアを有する回路板基体とい
った、困難なワークピースをめっきするのに特に有用で
ある。本発明のめっき組成物は、形成された半導体デバ
イス等といった集積回路デバイスのめっきにも特に有用
である。本発明の組成物は、高いアスペクト比のマイク
ロビアおよびトレンチ、例えば4:1かそれ以上のアス
ペクト比を有するもののめっきに特に適している。
明の組成物を用いてめっきされることができる。本発明
の組成物は、小さな直径、高いアスペクト比のマイクロ
ビア、および他のアパーチュアを有する回路板基体とい
った、困難なワークピースをめっきするのに特に有用で
ある。本発明のめっき組成物は、形成された半導体デバ
イス等といった集積回路デバイスのめっきにも特に有用
である。本発明の組成物は、高いアスペクト比のマイク
ロビアおよびトレンチ、例えば4:1かそれ以上のアス
ペクト比を有するもののめっきに特に適している。
【0042】上述したように、約200nmかまたはそ
れより小さい直径を有する、少なくとも4:1のアスペ
クト比は、本発明のめっき溶液を用いて欠損のない(例
えば、イオンビーム試験によるボイドまたは混在物のな
い)効果的な銅めっきをされている。直径が150nm
より小さいかまたは約100nmより小さくすらあり、
5:1、6:1、7:1、10:1またはそれ以上、さ
らには約15:1またはそれ以上のアスペクト比を有す
るアパーチュアが、本発明のめっき溶液を用いて(例え
ば、イオンビーム試験によるボイドまたは混在物のな
い)効果的なめっきをされることができる。本発明は
0.18μmおよびそれより小さいアパーチュアを有す
る基体上のシード層を修復するのに特に適している。
れより小さい直径を有する、少なくとも4:1のアスペ
クト比は、本発明のめっき溶液を用いて欠損のない(例
えば、イオンビーム試験によるボイドまたは混在物のな
い)効果的な銅めっきをされている。直径が150nm
より小さいかまたは約100nmより小さくすらあり、
5:1、6:1、7:1、10:1またはそれ以上、さ
らには約15:1またはそれ以上のアスペクト比を有す
るアパーチュアが、本発明のめっき溶液を用いて(例え
ば、イオンビーム試験によるボイドまたは混在物のな
い)効果的なめっきをされることができる。本発明は
0.18μmおよびそれより小さいアパーチュアを有す
る基体上のシード層を修復するのに特に適している。
【0043】従って、本発明は、基体上に堆積した金属
シード層に、1以上の銅イオン源及び電解質を含む電気
めっき浴を接触させる工程を含む、基体に析出した実質
的に不連続の無い金属シード層を提供する方法であっ
て、該銅イオンが10g/Lまでの量で存在する方法を
提供する。理論に拘束されることを意図しているわけで
はないが、本発明の電気めっき浴では、アパーチャ内部
での銅の析出に対し、シード層内の不連続又はボイドが
優先的に充填され又は修復されるように銅が析出し、実
質的な水平法において銅を析出する、即ち本発明は、実
質的にアパーチャのボトムアップフィル(又はスーパー
フィル)を実質的に提供しない。
シード層に、1以上の銅イオン源及び電解質を含む電気
めっき浴を接触させる工程を含む、基体に析出した実質
的に不連続の無い金属シード層を提供する方法であっ
て、該銅イオンが10g/Lまでの量で存在する方法を
提供する。理論に拘束されることを意図しているわけで
はないが、本発明の電気めっき浴では、アパーチャ内部
での銅の析出に対し、シード層内の不連続又はボイドが
優先的に充填され又は修復されるように銅が析出し、実
質的な水平法において銅を析出する、即ち本発明は、実
質的にアパーチャのボトムアップフィル(又はスーパー
フィル)を実質的に提供しない。
【0044】多岐に亘る基体が、本発明に従い銅でめっ
きされることができる。特に好適なのは、集積回路、プ
リント配線基板内層及び外層及びフレキシブル回路等の
製造に使用されるウェーハのような電子デバイスの製造
に使用される基体である。基体は、ウェーハが好まし
い。
きされることができる。特に好適なのは、集積回路、プ
リント配線基板内層及び外層及びフレキシブル回路等の
製造に使用されるウェーハのような電子デバイスの製造
に使用される基体である。基体は、ウェーハが好まし
い。
【0045】本発明は、また、基体上に堆積した金属シ
ード層に、1以上の銅イオン源及び電解質を含む電気め
っき浴を接触させる工程を含む電子デバイスを製造する
方法であって、該銅イオンが10g/Lまでの量で存在
する方法を提供する。
ード層に、1以上の銅イオン源及び電解質を含む電気め
っき浴を接触させる工程を含む電子デバイスを製造する
方法であって、該銅イオンが10g/Lまでの量で存在
する方法を提供する。
【0046】従って、本発明は、1以上のアパーチャを
含有する電子デバイス基体であって、各アパーチャは1
以上の銅イオン源及び電解質を含む電気めっき組成物で
あって、銅イオンは10g/Lまでの量で存在する組成
物から得られたシード層析出物を含有するものを提供す
る。
含有する電子デバイス基体であって、各アパーチャは1
以上の銅イオン源及び電解質を含む電気めっき組成物で
あって、銅イオンは10g/Lまでの量で存在する組成
物から得られたシード層析出物を含有するものを提供す
る。
【0047】本発明に従い、一旦シード層が修復された
ら、次にアパーチャを充填し又は実質的に充填するため
にメタライゼーションされる。本発明に基づく処理の後
で、ウェーハ等の基体は、メタライゼーション浴に直接
接触されうる。本発明のシード層修復処理及び次のメタ
ライゼーション浴との接触の間のすすぎ工程は、任意で
あるが、好ましくはない。理論に拘束されることを意図
しているわけではないが、本希釈めっき浴との接触の後
で、アパーチャは低酸溶液で保護され、従って、シード
層修復浴から慣用の酸銅電気めっき浴へと移動され得る
と信じられる。
ら、次にアパーチャを充填し又は実質的に充填するため
にメタライゼーションされる。本発明に基づく処理の後
で、ウェーハ等の基体は、メタライゼーション浴に直接
接触されうる。本発明のシード層修復処理及び次のメタ
ライゼーション浴との接触の間のすすぎ工程は、任意で
あるが、好ましくはない。理論に拘束されることを意図
しているわけではないが、本希釈めっき浴との接触の後
で、アパーチャは低酸溶液で保護され、従って、シード
層修復浴から慣用の酸銅電気めっき浴へと移動され得る
と信じられる。
【0048】本発明に基づくシード層修復処理の後で、
基体は、アパーチャを充填又は実質的に充填するために
慣用のメタライゼーション浴に接触される。斯かる慣用
のメタライゼーションは、当業者に公知であり、一般に
本発明の電気めっき浴より濃縮された形態である。斯か
る慣用の酸銅浴においては、銅イオンは、典型的には1
4から21g/の量で存在し、合計の添加酸は約150
から200g/L以上である。斯かるメタライゼーショ
ン浴は、任意に上記したような1以上の追加の成分を含
有することができる。メタライゼーション、即ち、アパ
ーチャの充填の後で、基体は、ウェーハの場合好ましく
は化学的機械的平坦化法(「CMP」)に付される。C
MP手順は、以下の発明に従って行われることができ
る。
基体は、アパーチャを充填又は実質的に充填するために
慣用のメタライゼーション浴に接触される。斯かる慣用
のメタライゼーションは、当業者に公知であり、一般に
本発明の電気めっき浴より濃縮された形態である。斯か
る慣用の酸銅浴においては、銅イオンは、典型的には1
4から21g/の量で存在し、合計の添加酸は約150
から200g/L以上である。斯かるメタライゼーショ
ン浴は、任意に上記したような1以上の追加の成分を含
有することができる。メタライゼーション、即ち、アパ
ーチャの充填の後で、基体は、ウェーハの場合好ましく
は化学的機械的平坦化法(「CMP」)に付される。C
MP手順は、以下の発明に従って行われることができ
る。
【0049】ウェハーは、動いている研摩パッドの表面
に対してウェハーを移動させるウェハーキャリヤーにマ
ウントされる。研磨パッドは、公知の平滑研磨パッドま
たは溝付研磨パッドであることができる。溝付研磨パッ
ドの例は、米国特許第5,177,908号、第5,0
20,283号、第5,297,364号、第5,21
6,843号、第5,329,734号、第5,43
5,772号、第5,394,655号、第5,65
0,039号、第5,489,233号、第5,57
8,362号、第5,900,164号、第5,60
9,719号、第5,628,862号、第5,76
9,699号、第5,690,540号、第5,77
8,481号、第5,645,469号、第5,72
5,420号、第5,842,910号、第5,87
3,772号、第5,921,855号、第5,88
8,121号、第5,984,769号、およびヨーロ
ッパ特許第806267号に開示されている。研磨パッ
ドは、研磨パッドを回転させることができる公知のプラ
テン(platen)上に取り付けられることができ
る。研磨パッドは、限定されないが、接着剤、例えば両
面に接着剤を有する両面テープといった保持手段によっ
てプラテン上に保持されることができる。
に対してウェハーを移動させるウェハーキャリヤーにマ
ウントされる。研磨パッドは、公知の平滑研磨パッドま
たは溝付研磨パッドであることができる。溝付研磨パッ
ドの例は、米国特許第5,177,908号、第5,0
20,283号、第5,297,364号、第5,21
6,843号、第5,329,734号、第5,43
5,772号、第5,394,655号、第5,65
0,039号、第5,489,233号、第5,57
8,362号、第5,900,164号、第5,60
9,719号、第5,628,862号、第5,76
9,699号、第5,690,540号、第5,77
8,481号、第5,645,469号、第5,72
5,420号、第5,842,910号、第5,87
3,772号、第5,921,855号、第5,88
8,121号、第5,984,769号、およびヨーロ
ッパ特許第806267号に開示されている。研磨パッ
ドは、研磨パッドを回転させることができる公知のプラ
テン(platen)上に取り付けられることができ
る。研磨パッドは、限定されないが、接着剤、例えば両
面に接着剤を有する両面テープといった保持手段によっ
てプラテン上に保持されることができる。
【0050】研磨溶液またはスラリーは、研磨パッド上
に供給される。ウェハーキャリヤーは、研磨パッド上の
異なった位置に存在することができる。ウェハーは、限
定されないが例えば水といった、限定されないが流体と
いったものの表面張力、真空、またはウェハーホルダー
といった(限定されないが)任意の適した保持手段によ
って所定の位置に保持されることができる。もし保持手
段が真空によるなら、その際にはウェハーキャリヤーと
接続されている中空軸が存在するのが好ましい。加え
て、中空軸は、例えば空気または不活性ガスに限定され
ないガス圧力を調節するのに、または、最初にウェハー
を保持するために真空を用いるのに用いられることがで
きる。ガスまたは真空は、中空軸からキャリヤーへと流
れる。ガスは、所望の形状(contour)のために
研磨パッドに対してウェハーを移動させることができ
る。真空は、最初にウェハーをウェハーキャリヤーにお
ける所定の位置に保持することができる。いったんウェ
ハーが研磨パッドのトップに置かれたら、真空は解か
れ、研磨パッドに対してウェハーを押しつけるために、
ガス圧を使用することができる。過剰または望まれない
銅は、その後取り除かれる。プラテンおよびウェハーキ
ャリヤーは独立して回転することができる。それゆえ、
ウェハーを同じもしくは異なったスピードで、研磨パッ
ドと同じ方向に回転する、または研磨パッドと逆の方向
に回転することが可能である。
に供給される。ウェハーキャリヤーは、研磨パッド上の
異なった位置に存在することができる。ウェハーは、限
定されないが例えば水といった、限定されないが流体と
いったものの表面張力、真空、またはウェハーホルダー
といった(限定されないが)任意の適した保持手段によ
って所定の位置に保持されることができる。もし保持手
段が真空によるなら、その際にはウェハーキャリヤーと
接続されている中空軸が存在するのが好ましい。加え
て、中空軸は、例えば空気または不活性ガスに限定され
ないガス圧力を調節するのに、または、最初にウェハー
を保持するために真空を用いるのに用いられることがで
きる。ガスまたは真空は、中空軸からキャリヤーへと流
れる。ガスは、所望の形状(contour)のために
研磨パッドに対してウェハーを移動させることができ
る。真空は、最初にウェハーをウェハーキャリヤーにお
ける所定の位置に保持することができる。いったんウェ
ハーが研磨パッドのトップに置かれたら、真空は解か
れ、研磨パッドに対してウェハーを押しつけるために、
ガス圧を使用することができる。過剰または望まれない
銅は、その後取り除かれる。プラテンおよびウェハーキ
ャリヤーは独立して回転することができる。それゆえ、
ウェハーを同じもしくは異なったスピードで、研磨パッ
ドと同じ方向に回転する、または研磨パッドと逆の方向
に回転することが可能である。
【0051】従って、本発明は、半導体ウェーハを回転
する研磨パッドと接触させ、それにより半導体ウェーハ
をから過剰の物質を除去することを含む化学的機械的平
坦化法を使用して半導体ウェーハから過剰な物質を除去
する方法であって、半導体ウェーハは、少なくとも一つ
の可溶性銅塩及び2以上の酸を含む電解質を含む電気銅
めっき組成物で予め電気めっきされている方法を提供す
る。
する研磨パッドと接触させ、それにより半導体ウェーハ
をから過剰の物質を除去することを含む化学的機械的平
坦化法を使用して半導体ウェーハから過剰な物質を除去
する方法であって、半導体ウェーハは、少なくとも一つ
の可溶性銅塩及び2以上の酸を含む電解質を含む電気銅
めっき組成物で予め電気めっきされている方法を提供す
る。
【0052】また、半導体ウェーハを回転する研磨パッ
ドと接触させ、それにより半導体ウェーハから過剰の物
質を除去することを含む化学的機械的平坦化法を使用す
ることにより1以上のアパーチャを含む半導体ウェーハ
から過剰物質を除去する方法であって、ここでアパーチ
ャは、1以上の銅イオン源及び電解質を含み、該銅イオ
ンが10g/Lまでの量で存在する電気めっき組成物か
ら得られたシード層析出物を含有する方法を提供する。
ドと接触させ、それにより半導体ウェーハから過剰の物
質を除去することを含む化学的機械的平坦化法を使用す
ることにより1以上のアパーチャを含む半導体ウェーハ
から過剰物質を除去する方法であって、ここでアパーチ
ャは、1以上の銅イオン源及び電解質を含み、該銅イオ
ンが10g/Lまでの量で存在する電気めっき組成物か
ら得られたシード層析出物を含有する方法を提供する。
【0053】本発明は、電気銅めっき浴に関して記載さ
れているが、当業者にとって、本発明の希釈電気めっき
浴が、錫、錫合金、ニッケル及びニッケル‐合金等のよ
うな多様なめっき浴に使用され得ることが認識されるで
あろう。
れているが、当業者にとって、本発明の希釈電気めっき
浴が、錫、錫合金、ニッケル及びニッケル‐合金等のよ
うな多様なめっき浴に使用され得ることが認識されるで
あろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デービッド・メリックス イギリス,コベントリー州,シーブイ5・ 6ピーユー,アールズドン,ハンティント ン・ロード・66 (72)発明者 デニス・モリッセイ アメリカ合衆国ニューヨーク州11743,ハ ンティントン,トレイナー・コート・36 (72)発明者 マーティン・ダブリュー・ベイズ アメリカ合衆国マサチューセッツ州01748, ホプキントン,ヘイドン・ロウ・ストリー ト・106 (72)発明者 マーク・レフェブレ アメリカ合衆国ニューハンプシャー州 03051,ハドソン,ハイリンデール・ドラ イブ・12 (72)発明者 ジェームズ・ジー・シェルナット アメリカ合衆国マサチューセッツ州01532, ノースボロ,バブコック・ドライブ・5 (72)発明者 ドナルド・イー・ストルジョハン アメリカ合衆国マサチューセッツ州02472 −3546,ウォータータウン,エッジクリ フ・ロード・82 Fターム(参考) 4K023 AA19 AB20 AB33 AB38 BA06 BA07 BA13 BA15 BA20 CB07 CB21 DA06 4K024 AA03 AA07 AA09 AA14 AA21 BB09 BB12 CA01 CA02 CA06 GA16 4M104 BB04 BB30 BB32 DD52 FF18 FF22
Claims (22)
- 【請求項1】基体上に堆積した金属シード層に、1以上
の銅イオン源及び電解質を含む電気めっき浴を接触させ
る工程を含む、基体に析出した実質的に不連続の無い金
属シード層を提供する方法であって、該銅イオンが10
g/Lまでの量で存在する方法。 - 【請求項2】銅イオンが8g/Lまでの量で存在する請
求項1に記載の方法。 - 【請求項3】銅イオンが1から6g/Lまでの量で存在
する請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】銅イオン源が硫酸銅、酢酸銅、フルオロホ
ウ酸銅又は硝酸銅から選択される請求項1に記載の方
法。 - 【請求項5】電解質が酸性である請求項1に記載の方
法。 - 【請求項6】添加酸の量が70g/Lまでである請求項
5に記載の方法。 - 【請求項7】添加酸の量が10から70g/Lである請
求項5に記載の方法。 - 【請求項8】基体上に堆積した金属シード層に、1以上
の銅イオン源及び電解質を含む電気めっき浴を接触させ
る工程を含む電子デバイスを製造する方法であって、該
銅イオンが10g/Lまでの量で存在する方法。 - 【請求項9】銅イオンが8g/Lまでの量で存在する請
求項8に記載の方法。 - 【請求項10】銅イオンが1から6g/Lの量で存在す
る請求項8に記載の方法。 - 【請求項11】銅イオン源が硫酸銅、酢酸銅、フルオロ
ホウ酸銅又は硝酸銅から選択される請求項8に記載の方
法。 - 【請求項12】電解質が酸性である請求項8に記載の方
法。 - 【請求項13】添加酸の量が70g/Lまでである請求
項12に記載の方法。 - 【請求項14】添加酸の量が10から70g/Lである
請求項12に記載の方法。 - 【請求項15】1以上の銅イオン源及び電解質を含む電
気めっき浴であって、銅イオンが10g/Lまでの量で
存在する電気めっき浴。 - 【請求項16】銅イオンが1から6g/Lの量で存在す
る請求項15に記載の電気めっき浴。 - 【請求項17】銅イオン源が硫酸銅、酢酸銅、フルオロ
ホウ酸銅又は硝酸銅から選択される請求項15に記載の
電気めっき浴。 - 【請求項18】電解質が酸性である請求項15に記載の
電気めっき浴。 - 【請求項19】添加酸の量が70g/Lまでである請求
項18に記載の電気めっき浴。 - 【請求項20】添加酸の量が10から70g/Lである
請求項18に記載の電気めっき浴。 - 【請求項21】1以上のアパーチャを含有する電子デバ
イス基体を含む製品であって、各アパーチャは、1以上
の銅イオン源及び電解質を含み、該銅イオンが10g/
Lまでの量で存在する電気めっき組成物から得られたシ
ード層析出物を含有する製品。 - 【請求項22】半導体ウェーハを回転する研磨パッドと
接触させ、それにより半導体ウェーハから過剰の物質を
除去することを含む化学的機械的平坦化法を使用するこ
とにより1以上のアパーチャを含む半導体ウェーハから
過剰物質を除去する方法であって、ここでアパーチャ
は、1以上の銅イオン源及び電解質を含み、該銅イオン
が10g/Lまでの量で存在する電気めっき組成物から
得られたシード層析出物を含有する方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US24223400P | 2000-10-20 | 2000-10-20 | |
US60/242234 | 2000-10-20 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002294483A true JP2002294483A (ja) | 2002-10-09 |
JP2002294483A5 JP2002294483A5 (ja) | 2005-09-15 |
Family
ID=22913979
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001322035A Withdrawn JP2002294483A (ja) | 2000-10-20 | 2001-10-19 | シード層修復浴 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6660153B2 (ja) |
EP (1) | EP1199383A3 (ja) |
JP (1) | JP2002294483A (ja) |
KR (1) | KR20020031075A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006510807A (ja) * | 2002-12-16 | 2006-03-30 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 銅配線および/またはフィルムを研磨および/または洗浄する方法およびそのための組成物 |
CN1326216C (zh) * | 2003-12-30 | 2007-07-11 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种避免漩涡效应缺陷的方法 |
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---|---|---|---|---|
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US6797146B2 (en) * | 2000-11-02 | 2004-09-28 | Shipley Company, L.L.C. | Seed layer repair |
US8002962B2 (en) | 2002-03-05 | 2011-08-23 | Enthone Inc. | Copper electrodeposition in microelectronics |
US7316772B2 (en) * | 2002-03-05 | 2008-01-08 | Enthone Inc. | Defect reduction in electrodeposited copper for semiconductor applications |
US6676823B1 (en) * | 2002-03-18 | 2004-01-13 | Taskem, Inc. | High speed acid copper plating |
US7429401B2 (en) | 2003-05-23 | 2008-09-30 | The United States of America as represented by the Secretary of Commerce, the National Insitiute of Standards & Technology | Superconformal metal deposition using derivatized substrates |
TWI400365B (zh) * | 2004-11-12 | 2013-07-01 | Enthone | 微電子裝置上的銅電沈積 |
TWI341554B (en) * | 2007-08-02 | 2011-05-01 | Enthone | Copper metallization of through silicon via |
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