JP2007523996A - 電気化学処理セル - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1
Description
[0001]本発明の実施形態は、一般に、隔離された陰極液領域及び陽極液領域を有し、該隔離された領域がイオン膜によって互いに離されているめっきセルに関する。
[0002]サブクォータ・ミクロンサイズの形状構成のメタライゼーションは、集積回路製造プロセスの現在及び将来の世代のための基礎的な技術である。より具体的には、ULSI型デバイス、すなわち、100万個以上の論理ゲートを有する集積回路を有するデバイス等のデバイスにおいて、これらのデバイスの中心に存在する多層配線は、一般に、高アスペクト比、すなわち、およそ4:1以上を充填することによって形成され、銅またはアルミニウム等の導電材料を有する配線形状構成である。従来、化学気相成長(CVD)及び物理気相成長(PVD)等の堆積技術が、これらの配線形状構成を充填するのに用いられてきている。しかし、該配線のサイズが縮小し、かつアスペクト比が増加する場合、従来のメタライゼーション技術によるボイドフリーの配線形状構成フィルは、ますます難しくなる。そのため、めっき技術、すなわち、電気化学めっき(electrochemical plating;ECP)や無電解めっきは、集積回路製造プロセスにおいて、サブクォータ・ミクロンサイズの高アスペクト比配線形状構成のボイドフリー充填のためのプロセスとして期待され始めた。
表1
[0024]Vicorの膜も、本発明のめっきセルに役立たせるのに用いることができる。本発明のめっきセルに用いることができる他の膜は、トクヤマ社によって製造されているNeosepta(登録商標)膜(イオン性または非イオン性)、旭化成社のAciplex(登録商標)膜、Selemlon(登録商標)膜及びFlemion膜(これらの全ては、イオン性または非イオン性として使用できる)、Pall Gellman Science社のRaipare(商標)、およびSolvay社のC−class膜を含む。
Claims (21)
- 陽極液コンパートメントと陰極液コンパートメントとを有する流体ボウルと、
前記陽極液コンパートメントと前記陰極液コンパートメントとの間に配置されたイオン膜と、
前記陽極液コンパートメント内に配置された陽極と、
を備え、
前記イオン膜が、ポリテトラフルオロエチレンをベースとするアイオノマーを備える、電気化学めっきセル。 - 前記イオン膜が、更に、フッ化物ポリマーマトリクスに基づく陽イオン膜を備える、請求項1に記載の電気化学めっきセル。
- 前記イオン膜が、酸性溶液中及び高濃度の基液中の両方で化学的に安定になるように構成されたフッ化物マトリクスを含む、請求項1に記載の電気化学めっきセル。
- 前記イオン膜が、スルホン基及びカルボキシル基のイオン官能基のうちの少なくとも一方を含有するペルフルオロポリマーを備える、請求項1に記載の電気化学めっきセル。
- 前記イオン膜が、約5mA/cm2〜約20mA/cm2のめっき電流密度で、約94%〜約98%の金属イオンを該膜を通して移動させるように構成されている、請求項4に記載の電気化学めっきセル。
- 前記イオン膜が、約20mA/cm2〜約60mA/cm2のめっき電流密度で、約93%〜約97%の金属イオンを該膜を通して移動させるように構成されている、請求項4に記載の電気化学めっきセル。
- 前記イオン膜が、約10mA/cm2のめっき電流密度で、約20オームcm2〜約45オームcm2の導電率を備える、請求項2に記載の電気化学めっきセル。
- 前記イオン膜が、約3ml/Amphr〜約7.5ml/Amphrの水移送度を備える、請求項2に記載の電気化学めっきセル。
- 前記イオン膜が、ポリジビニルベンゾールマトリクスを備える、請求項1に記載の電気化学めっきセル。
- 流体ボウルの下方部に配置された陽極液コンパートメントと、
前記流体ボウルの上方部に配置された陰極液コンパートメントと、
前記陽極液コンパートメントを前記陰極液コンパートメントから隔離するように配置されたフッ化物ポリマーマトリクスを有するポリテトラフルオロエチレンをベースとするアイオノマー陽イオン膜と、
を備える、電気化学めっきセル。 - 前記陰極液コンパートメント内の前記陽イオン膜の上に配置された拡散部材を更に備える、請求項10に記載の電気化学めっきセル。
- 前記拡散膜が、均一な厚さを有する多孔質セラミックディスクである、請求項11に記載の電気化学めっきセル。
- 前記陽イオン膜が、約5mA/cm2〜約20mA/cm2のめっき電流密度で、約94%〜約98%の金属イオンを該膜を通して移動させるように構成されており、また、約20mA/cm2〜約60mA/cm2のめっき電流密度で、約93%〜約97%の金属イオンを、該膜を通して移動させるように構成されている、請求項10に記載の電気化学めっきセル。
- 前記陽イオン膜が、約10mA/cm2のめっき電流密度で、約20オームcm2〜約45オームcm2の導電率を有し、また、約10mA/cm2のめっき電流密度で、約20オームcm2〜約30オームcm2の導電率を有する、請求項10に記載の電気化学めっきセル。
- 前記陽イオン膜が、約3ml/Amphr〜約7.5ml/Amphrの水移送度を有する、請求項10に記載の電気化学めっきセル。
- 金属を基板上にめっきする方法であって、
前記基板を、めっきセルの陰極液チャンバに入っている陰極液中に配置するステップであって、前記陰極液が、
約5g/L〜約15g/Lの濃度の酸ソースと、
約0.8M〜約0.9Mの濃度の銅ソースと、
約25ppm〜約75ppmの濃度の塩素イオンと、
を備える、ステップと、
前記基板と、前記めっきセルの陽極液チャンバ内に配置された陽極との間に、めっきバイアスを印加するステップであって、前記陽極液チャンバが、イオン膜によって前記陰極液チャンバから隔離されており、かつ約51g/Lより大きい濃度を有する銅ソースを備える陽極液が供給されるステップと、
を備える方法。 - 前記陰極液が更に、
約2mL/L〜約3mL/Lの濃度のレベラーと、
約2mL/L〜約3mL/Lの濃度のサプレッサと、
約5.5mL/L〜約8mL/Lの濃度の促進物質と、
を備える、請求項16に記載の方法。 - 前記陽極液が、約2〜約4.8のpHを有する、請求項16に記載の方法。
- 前記陽極液が、約0.1M〜約2Mの銅イオン濃度を有する銅II塩を備える、請求項18に記載の方法。
- 前記銅II塩が、硫酸銅、スルホン酸銅、塩化銅、硝酸銅、およびこれらの混合物のうちの少なくとも1つを備える、請求項19に記載の方法。
- 前記陽極液が、前記イオン膜を介して、約90%〜約100%の銅イオンの銅輸送を実現できる、請求項19に記載の方法。
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