JP2012092366A - 銅の電着方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】0.5mmol・l−1と50mmol・l−1との間に含まれる銅イオン濃度と、電着浴の体積あたり0.05%と10%との間に含まれる酸濃度とを有する電着浴中に基板を浸責し、銅の堆積物を電着する。
【選択図】図1
Description
a)(約)0.5mmol・l−1と(約)50mmol・l−1との間に含まれる銅イオン濃度と、電着浴溶液の体積あたり(約)0.05%と(約)10%との間に含まれる酸濃度とを有する電着浴中に基板を浸責する工程と、
b)基板上に、電着浴から銅の堆積物を電着する工程と、
を含む(またはからなる)。
銅イオン源と酸源とを含む濃縮組成物を供給する工程と、
濃縮組成物を脱イオン水を含む溶液に希釈し、(約)0.5mmol・l−1と(約)50mmol・l−1との間に含まれる銅イオン濃度と、電着浴の体積あたり(約)0.05%と(約)10%との間に含まれる酸濃度とを有する電着浴を形成する工程と、を含む。
銅イオン源と酸源とを含む濃縮組成物を供給する工程と、
濃縮組成物を脱イオン水を含む溶液に希釈し、これにより上述の電着浴を形成する工程と、を含む。
a)0.5mmol・l−1と50mmol・l−1との間に含まれる銅イオン濃度と、電着浴溶液の体積あたり0.05%と10%との間に含まれる酸濃度とを有する電着浴の溶液中に基板を浸責する工程と、
b)基板上に、電着浴から銅の堆積物を電着する工程と、
を含む。
i) 高濃度の銅−酸電着浴(250mmol・l−1CuSO4)(■)(黒の四角形)、および
ii)超低濃度の銅−酸電着浴(10mmol・l−1CuSO4)(▲)(黒の三角形)に関して測定された、測定された電流密度とサンプルの電位との片対数プロットを図示する。
図2は明らかに、銅濃度を低くすることにより、堆積電流(および交換電流密度)が低下することにより薄いシード層での相対的な電位低下が大幅に低減されることを明確に示す。
銅イオン源と酸源とを含む濃縮組成物を供給する工程と、
濃縮組成物を脱イオン水を含む溶液に希釈し、0.5mmol・l−1と50mmol・l−1との間に含まれる銅イオン濃度と、電着浴の体積あたり0.05%と10%との間に含まれる酸濃度とを有する電着浴を形成する工程と、を含む。
銅イオン源と酸源とを含む濃縮組成物を供給する工程と、
濃縮組成物を脱イオン水を含む溶液に希釈し、これにより上述の電着浴を形成する工程と、を含む。
(a)10mmol・l−1CuSO4+18mmol・l−1H2SO4+2ppmHCl+100ppmPEG4000+1ppmSPS、ここでPEG4000は平均分子量MW=4000g・mol−1を有するポイエチレングリコール、
(b)10mmol・l−1CuSO4+18mmol・l−1H2SO4+2ppmHCl+200ppmEPE2000+0.04ppmSPS、ここでEPE2000は平均分子量MW=2000g・mol−1を有するポイエチレングリコール−ポイプロピレングリコール−ポイエチレングリコールのブロックコポリマー、
(c)1mmol・l−1CuSO4+18mmol・l−1H2SO4+0.7ppmHCl+200ppmEPE2000+0.02ppmSPS、
を含む電着浴からの銅を用いて充填された、60nm膜厚の初期銅シード層を有する90nm幅のトレンチの断面SEM像である。全ての3つの電着浴で、非常に高品質の、即ちボイド(欠陥)の無い、銅によるトレンチ充填が得られる。
本発明の1つの例示的な方法について以下に詳細に示す。この例は本発明を例示することを意味し、必ずしも本発明の範囲を制限しまたはそうでなければ規定するために使用されるものではない。
成分溶液は、CuSO4・5H2O(>98%、Sigma Aldrich)、H2SO4(96%、Assay、Baker)および脱イオン水(DI水)から準備される。塩化物イオン濃度を0と10ppm(10ppm=10mg・l−1Cl−)との間で変えるためにHCl(Assay、Baker)が加えられる。抑制剤である分子量4000のポリエチレングリコール(PEG4000;Sigma Aldrich)が、10ppmと1000ppm(1000ppm=1000mg・l−1=1g・l−1PEG)との間の濃度で成分溶液に加えられる。促進剤としてビス−(3−ナトリウムスルフォプロピル)ジスルフィド(SPS)が、0.02ppmと2.0ppm(0.02ppm=20ppb=0.02mg・l−1SPS)との間の濃度で加えられる。
a)分析規模(analytical scale)でCuSO4・5H2Oの量の測定が必要とされる。必要な量が式:m(g)=c(mol・l−1)・Mm(g・mol−1)・V(l)により計算される。よって、m(g)=0.01(mol・l−1)・249.684(g・mol−1)・1(l)=2.4968gとなる。
b)分析規模で測定されたCuSO4・5H2Oの適当な量を、1リットルの正確な体積を有する測定ガラス中に定量的移動(quantitative transfer)する。定量的移動は、化学化合物の全ての量の移動が、少量の脱イオン水(DI水)の2−3の部分により援助されることを意味する。
c)量へのH2SO4の添加は以下の式により見出される:Vinitial(l)=Vneeded(l)・Cneeded(mol・l−1)/Cinitial(mol・l−1)。96%H2SO4は18mol・l−1に対応し、式は以下のように表される。Vinitial(l)=1(l)・0.018(mol・l−1)/18(mol・l−1)=1.10−4l=1000μl。
d)1リットルの体積が得られるまで、DI水で測定ガラスを満たす。
e)塩化物イオンが、先に準備された成分電解液に、0.14mol・l−1HClのマイクロリットルの量で加えられる。例えば、濃度が2ppmCl−の濃度を電解液中で得るために、0.14ml・l−1HClが400μl添加される。
f)分析規模でPEGが測定され、それぞれの実験に先立って必要な量だけ添加される。例えば、電解液中で300ppmPEGの濃度を得るために、0.3gのPEGが1lの電解液に加えられる。
g)SPS源として、100mlのDI水中の、1gのSPSの溶液(10000ppmSPS)が使用される。例えば、電解液中で1ppmSPSの濃度を得るために、100μlのSPS溶液(10000ppm)が1lの電解液に加えられた。
基板は、直径が300mmのパターニングされたウエハ(トレンチを有するウエハ)である。2つのタイプの構造(トレンチ)が実験され、即ち、幅90nm(深さは約208nm)のトレンチと、幅35nm(深さは約80nm)のトレンチとが実験された。
全てのテストは、3つの電極とメッキ浴が配置されたガラスの3電極の電気化学セルを用いて、室温で行われる。対電極は作用電極コンパートメントから多孔質のガラスフリット(glass frit)で分離される。作用電極は2cm×2cm程度の寸法のパターニングされたウエハ(サンプル)の一片であり、サンプルホルダーに配置される。メッキ浴に露出したサンプルの面積(作用面積)はそれゆえに1.54cm2であった。全てのテストは、作用電極を、500rpmの回転速度に保持して行われる。それぞれのテストの前に、作用サンプル面積(表部分)とサンプルの裏面の電気接合との間の電気接続を確実にするために、銅のテープがサンプルの表と裏面とを接続するサンプルの端部に配置される。
銅の電気化学的な堆積後に操作電子顕微鏡(SEM)を用いてパターニングされたサンプルが試験される。この目的のために、Ga+イオンのビームを用いたFIBツールが最初に用いられて、トレンチの中央を通って均一にカットし、機械的な劈開中にトレンチから離脱しないことを確実にする。FIBカットの後、サンプルはSEMで実験され、異なる倍率のサンプルの像が記録される。ボイド(銅の堆積物中の欠陥)の外観や不存在が観察される。良好な品質の銅の堆積物は、ボイド(欠陥)の無い堆積物である。
Claims (16)
- 基板上に銅の堆積物を電着する方法であって、
a)0.5mmol・l−1と50mmol・l−1との間に含まれる銅イオン濃度と、電着浴の体積あたり0.05%と10%との間に含まれる酸濃度とを有する電着浴中に基板を浸責する工程と、
b)基板上に、電着浴から銅の堆積物を電着する工程と、
を含む方法。 - 電着浴のpHは酸性であり、好適にはpHは−0.3と3.0との間に含まれ、より好適には−0.2と2.0との間に含まれる請求項1に記載の方法。
- 電着浴は0.1ppmと10ppmとの間、好適には0.5ppmと8ppmとの間、より好適には1ppmと5ppmとの間、更に好適には1ppmと3ppmとの間、更に好適には1.5ppmと2.5ppmとの間、最も好適には1.8ppmと2.2ppmとの間に含まれる塩化物イオン濃度を有する請求項1または2に記載の方法。
- 基板は少なくとも1つの形状の開口部、好適には、トレンチおよびバイアのグループから選択される開口部を備え、形状の開口部は100nmより小さい、好適には70nmより小さい、更に好適には50nmより小さい、より好適には35nmより小さい幅を有する請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 基板は、60nmより薄い、好適には50nmより薄い、更に好適には30nmより薄い、より好適には20nmより薄い、より更に好適には10nmより薄い、最も好適には8nmより薄い膜厚を有する銅シードを備える請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 電着浴は、電着浴の体積あたり、0.05%と1%との間、好適には0.05%と0.7%との間、より好適には0.05%と0.5%との間、更に好適には0.05%と0.3%との間、最も好適には0.05%と0.15%との間に含まれる酸濃度を有する請求項5に記載の方法。
- 電着浴は、10mmol・l−1と200mmol・l−1との間、好適には10mmol・l−1と100mmol・l−1との間、より好適には15mmol・l−1と50mmol・l−1との間、最も好適には15mmol・l−1と25mmol・l−1との間の濃度の硫酸を含む請求項5または6に記載の方法。
- 基板は、銅を含まないシード材料から形成されたシード層を備え、シード材料は、好適にはルテニウムを含む請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 電着浴は、電着浴の体積あたり、5%と10%との間、好適には6%と9.5%との間、より好適には7%と9%との間、最も好適には8%と9%との間に含まれる酸濃度を有する請求項8に記載の方法。
- 電着浴は、1mol・l−1と2mol・l−1との間、好適には1.2mol・l−1と1.9mol・l−1との間、より好適には1.4mol・l−1と1.8mol・l−1との間、最も好適には1.6mol・l−1と1.8mol・l−1との間の濃度の硫酸を含む請求項8はたは9に記載の方法。
- 電着浴は、0.5mmol・l−1と30mmol・l−1との間、好適には0.5mmol・l−1と20mmol・l−1との間、より好適には1.0mmol・l−1と20mmol・l−1との間、更に好適には1.0mmol・l−1と10mmol・l−1との間に含まれる銅イオン濃度を有する請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
- 電着浴は、更に、銅の上への銅の堆積の抑制剤および/または銅の上への銅の堆積の促進剤を含む有機添加剤系を含む請求項1〜11のいずれかに記載の方法。
- 電着浴は、銅の堆積の抑制剤を含み、抑制剤は、好適には20ppmと500ppmとの間に含まれる濃度のポリエチレングリコールであり、および
電着浴は、銅の堆積の促進剤を含み、促進剤は、0.02ppmと2ppmとの間、好適には0.1ppmと1.5ppmとの間、より好適には0.5ppmと1.3ppmとの間、最も好適には0.7ppmと1.0ppmとの間に含まれる濃度のビス−ナトリウムスルホプロピル−ジスルフィドである請求項12に記載の方法。 - 基板上に銅の堆積物を電着するのに適した電着浴を準備する方法であって、
銅イオン源と酸源とを含む濃縮組成物を提供する工程と、
濃縮組成物を、脱イオン水を含む溶液に希釈し、請求項1〜13のいずれかに記載の電着浴を形成する工程と、
を含む方法。 - 請求項14に規定された濃縮組成物。
- 更に、濃縮組成物が脱イオン水を含む溶液に希釈された場合に、0.1ppmと10ppmとの間、好適には0.5ppmと8ppmとの間、より好適には1ppmと5ppmとの間、更に好適には1ppmと3ppmとの間、更に好適には1.5ppmと2.5ppmとの間、最も好適には1.8ppmと2.2ppmとの間に含まれる塩化物イオン濃度を有する電着浴を形成するような量の塩化物イオン源を含む請求項15に記載の濃縮組成物。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114457390A (zh) * | 2022-02-24 | 2022-05-10 | 阳谷祥光铜业有限公司 | 一种超高纯铜箔的制备方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001271197A (ja) * | 2000-02-25 | 2001-10-02 | Lucent Technol Inc | 高い耐力強度および改良された接着性を提供する集積回路中に金属を沈着させるための電気メッキ溶液 |
JP2001271196A (ja) * | 2000-01-20 | 2001-10-02 | Nikko Materials Co Ltd | 銅電気めっき液、銅電気めっき用前処理液及び銅電気めっき方法 |
JP2005320631A (ja) * | 2004-04-26 | 2005-11-17 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | 改善されたメッキ方法 |
JP2007146285A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-06-14 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | レベラー化合物 |
JP2008502806A (ja) * | 2004-06-10 | 2008-01-31 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | バリア金属上への直接の銅メッキを可能にするバリア層表面処理方法 |
JP2010507263A (ja) * | 2006-10-17 | 2010-03-04 | エントン インコーポレイテッド | 超小型電子デバイスの製造におけるフィチャーを埋め込むための銅堆積 |
WO2011001847A1 (ja) * | 2009-07-01 | 2011-01-06 | Jx日鉱日石金属株式会社 | Ulsi微細銅配線埋め込み用電気銅めっき液 |
-
2010
- 2010-10-25 JP JP2010238428A patent/JP2012092366A/ja active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001271196A (ja) * | 2000-01-20 | 2001-10-02 | Nikko Materials Co Ltd | 銅電気めっき液、銅電気めっき用前処理液及び銅電気めっき方法 |
JP2001271197A (ja) * | 2000-02-25 | 2001-10-02 | Lucent Technol Inc | 高い耐力強度および改良された接着性を提供する集積回路中に金属を沈着させるための電気メッキ溶液 |
JP2005320631A (ja) * | 2004-04-26 | 2005-11-17 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | 改善されたメッキ方法 |
JP2008502806A (ja) * | 2004-06-10 | 2008-01-31 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | バリア金属上への直接の銅メッキを可能にするバリア層表面処理方法 |
JP2007146285A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-06-14 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | レベラー化合物 |
JP2010507263A (ja) * | 2006-10-17 | 2010-03-04 | エントン インコーポレイテッド | 超小型電子デバイスの製造におけるフィチャーを埋め込むための銅堆積 |
WO2011001847A1 (ja) * | 2009-07-01 | 2011-01-06 | Jx日鉱日石金属株式会社 | Ulsi微細銅配線埋め込み用電気銅めっき液 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
めっき技術便覧編集委員会, めっき技術便覧, JPN6013054794, 20 July 1983 (1983-07-20), JP, pages 164 - 165, ISSN: 0002671785 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114457390A (zh) * | 2022-02-24 | 2022-05-10 | 阳谷祥光铜业有限公司 | 一种超高纯铜箔的制备方法 |
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