JP4540981B2 - めっき方法 - Google Patents
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Description
請求項2に記載の発明は、配線用の微細凹部を有する基板を該基板の表面に形成した導電体層をアノードと対面させて配置し、前記基板と前記アノードとの間に多孔質体を配置するとともに、金属イオン、支持電解質及びハロゲンイオンと、有機イオウ化合物、高分子化合物または有機窒素化合物のうち少なくとも一種の化合物を有するめっき液を満たし、(a)前記導電体層と前記アノードとの間を通電させることなく、前記導電体層を前記多孔質体に接触させつつ前記導電体層と前記多孔質体とを相対運動させて、前記導電体層を前記多孔質体に対して静止させる操作と、(b)前記導電体層を前記多孔質体に対して静止させまま前記導電体層を前記多孔質体から引き離す操作と、(c)前記導電体層を前記多孔質体から引き離したまま前記導電体層と前記アノードとの間を通電させる操作と、(d)前記導電体層を前記多孔質体から引き離したまま前記導電体層と前記アノードとの間の通電を解いて所定時間放置する操作、の(a)〜(d)の操作を1サイクルとし該サイクルを所定回数繰り返して、前記微細凹部内に金属を埋込むことを特徴とするめっき方法である。
請求項4に記載の発明は、前記支持電解質が硫酸であり、めっき液中の硫酸濃度が10〜100g/Lであることを特徴とする請求項1または2記載のめっき方法である。
請求項5に記載の発明は、前記ハロゲンイオンが塩素イオンであり、めっき液中の塩素イオン濃度が30〜90mg/Lであることを特徴とする請求項1または2記載のめっき方法である。
有機イオウ化合物としては、N,N−ジメチルジチオカルバミルプロピルスルホン酸、O−エチル−S−(3−プロピルスルホン酸)−ジチオカルボネート、ビス−(スルホプロピル)ジスルフィド等やそれらの塩類を挙げることができる。有機イオウ化合物の添加量は、1〜50ppmであることが好ましい。
高分子化合物としては、ポリプロピレングリコールあるいはそれらのランダムまたはブロック重合ポリマーあるいはそれらの誘導体等のポリエーテル類、ポリ(オキシエチレン・オキシプロピレン)グリコールあるいはそれらのランダムまたはブロック重合ポリマーあるいはそれらの誘導体等のポリエーテル類が挙げられる。高分子化合物の添加量は、50〜300mg/Lであることが好ましい。
有機窒素化合物としては、ポリアルキレンイミンおよびその誘導体、N−染料置換体化合物等のチオ尿素誘導体、サフラニン化合物、アミド類が挙げられる。有機窒素化合物の添加量は、0.1〜50mg/Lであることが好ましい。
揺動アーム500は、図示しないサーボモータからなる上下動モータとボールねじを介して上下動し、図示しない旋回モータを介して、旋回(揺動)するようになっている。なお、モータの代わりに空気圧アクチュエータを使用しても良いことは勿論である。
更に、下層パッド534aは、ある程度の固さであることが好ましく、例えば、その引張り強度が5〜100kg/cm2、曲げ弾性強度が200〜10000kg/cm2程度であればよい。
めっき液Q中の銅イオン濃度は、好ましくは30〜60g/Lである。支持電解質としては硫酸を用いるのが好ましく、このように支持電解質として硫酸を用いた場合のめっき液Q中の硫酸濃度は、好ましくは10〜100g/Lである。また、ハロゲンイオンとしては塩素イオンを用いるのが好ましく、このようにハロゲンイオンとして塩素イオンを用いた場合のめっき液中の塩素イオン濃度は、好ましくは30〜90mg/Lである。
なお、下層パッド534aを基板Wの表面に接触させ、この状態で、下層パッド534aと基板Wとを相対移動させ、この相対移動を停止させた後、下層パッド534aを基板Wの被めっき面から引き離して、カソード電極512をめっき電源550の陰極に、アノード526をめっき電源550の陽極にそれぞれ接続して所定時間めっき(非接触めっき)を行い、しかる後、カソード電極512及びアノード526のめっき電源550との接続を解いて所定時間放置する操作を1サイクルとして、このサイクルを、所定回数、例えば15回繰り返すようにしてもよい。
なお、この例では、酸化防止用のガスとして、N2ガスと数%のH2ガスを混合した混合ガスを流すようにしているが、N2ガスのみを流すようにしてもよい。
そして、めっき処理を行うときには、めっき槽200のめっき槽カバー270を開き、基板ヘッド204を回転させながら下降させ、ヘッド部232で保持した基板Wをめっき槽200内のめっき液に浸漬させる。
先ず、表面にシード層6を形成した基板Wを搬送ボックス10から一枚ずつ取出し、ロード・アンロードステーション14に搬入する。そして、このロード・アンロードステーション14に搬入した基板Wを搬送ロボット16で膜厚測定器24に搬送し、この膜厚測定器24でイニシャル膜厚(シード層6の膜厚)を測定し、しかる後、必要に応じて、基板を反転させてめっき装置18に搬送し、このめっき装置18で、図1(b)に示すように、基板Wの表面に銅層7を堆積させて、銅の埋込みを行う。
なお、この例は、配線材料として、銅を使用した例を示しているが、この銅の他に、銅合金、銀及び銀合金等を使用しても良い。
・硫酸銅五水和物:200g/L
・硫 酸 :50g/L
・塩 素 :60mg/L
・イオウ化合物(N,N−ジメチルジチオカルバミルプロピルスルホン酸):5mg/L
・高分子化合物(ポリプロピレングリコール(分子量=700)):100mg/L
・窒素化合物(サフラニン化合物、ヤヌスグリーンB):2mg/L
4 配線溝(微細凹部)
7 銅層
8 配線
9 保護膜
10 搬送ボックス
18 めっき装置
20 洗浄・乾燥装置
22 ベベルエッチング・裏面洗浄装置
24 膜厚測定器
26 熱処理装置
28 前処理装置
30 無電解めっき装置
32 研磨装置
56 ハウジング部
58 基板ホルダ
60 処理ヘッド
100 処理槽
102 蓋体
120 薬液タンク
132 リンス液供給源
200 めっき槽
202 洗浄槽
204 基板ヘッド
230 ハウジング部
232 ヘッド部
234 吸着ヘッド
320 熱交換器
322 加熱装置
324 攪拌ポンプ
330 めっき液管理ユニット
332 溶存酸素濃度計
422 基板保持部
434 洗浄スポンジ
436 旋回アーム
500 揺動アーム
502 電極ヘッド
504 基板保持部
504a 真空通路
504b 真空吸着溝
506 カソード部
512 カソード電極
514 シール材
520 上下動ハウジング
522 回転ハウジング
524 回転体
526 アノード
528 多孔質体
530 アノード室
532 めっき液含浸材
534 多孔質パッド
534a 下層パッド
534b 上層パッド
540 エアバック(押圧離間機構)
544 めっき液導入管
550 めっき電源
600 めっき液トレー
604 リザーバ
608 めっき液調整タンク
610 温度コントローラ
612 めっき液分析ユニット
820 研磨布
822 研磨テーブル
824 トップリング
828 ドレッサー
922 基板保持部
924 センタノズル
926 エッジノズル
928 バックノズル
1002 チャンバ
1004 ホットプレート
1006 クールプレート
Claims (10)
- 配線用の微細凹部を有する基板を該基板の表面に形成した導電体層をアノードと対面させて配置し、
前記基板と前記アノードとの間に多孔質体を配置するとともに、金属イオン、支持電解質及びハロゲンイオンと、有機イオウ化合物、高分子化合物または有機窒素化合物のうち少なくとも一種の化合物を有するめっき液を満たし、
(a)前記導電体層と前記アノードとの間を通電させることなく、前記導電体層を前記多孔質体に接触させつつ前記導電体層と前記多孔質体とを相対運動させる操作と、
(b)前記導電体層を前記多孔質体に接触させたまま前記導電体層を前記多孔質体に対して静止させた状態で、前記導電体層と前記アノードとの間を通電させる操作と、
(c)前記導電体層を前記多孔質体に接触させたまま前記導電体層と前記アノードとの間の通電を解く操作と、
(d)前記導電体層と前記アノードとの間を通電させることなく、前記導電体層を前記多孔質体から引き離して所定時間放置する操作、
の(a)〜(d)の操作を1サイクルとし該サイクルを所定回数繰り返して、前記微細凹部内に金属を埋込むことを特徴とするめっき方法。 - 配線用の微細凹部を有する基板を該基板の表面に形成した導電体層をアノードと対面させて配置し、
前記基板と前記アノードとの間に多孔質体を配置するとともに、金属イオン、支持電解質及びハロゲンイオンと、有機イオウ化合物、高分子化合物または有機窒素化合物のうち少なくとも一種の化合物を有するめっき液を満たし、
(a)前記導電体層と前記アノードとの間を通電させることなく、前記導電体層を前記多孔質体に接触させつつ前記導電体層と前記多孔質体とを相対運動させて、前記導電体層を前記多孔質体に対して静止させる操作と、
(b)前記導電体層を前記多孔質体に対して静止させまま前記導電体層を前記多孔質体から引き離す操作と、
(c)前記導電体層を前記多孔質体から引き離したまま前記導電体層と前記アノードとの間を通電させる操作と、
(d)前記導電体層を前記多孔質体から引き離したまま前記導電体層と前記アノードとの間の通電を解いて所定時間放置する操作、
の(a)〜(d)の操作を1サイクルとし該サイクルを所定回数繰り返して、前記微細凹部内に金属を埋込むことを特徴とするめっき方法。 - 前記金属イオンが銅イオンであり、めっき液中の銅イオン濃度が30〜60g/Lであることを特徴とする請求項1または2記載のめっき方法。
- 前記支持電解質が硫酸であり、めっき液中の硫酸濃度が10〜100g/Lであることを特徴とする請求項1または2記載のめっき方法。
- 前記ハロゲンイオンが塩素イオンであり、めっき液中の塩素イオン濃度が30〜90mg/Lであることを特徴とする請求項1または2記載のめっき方法。
- 前記めっき液中に、前記有機イオウ化合物が、0.1〜100ppmの濃度で含まれていることを特徴とする請求項1または2記載のめっき方法。
- 前記高分子化合物は、プロピレンオキサイド基またはプロピレンオキサイド基とエチレンオキサイド基を有し、前記めっき液中に、10〜500mg/Lの濃度で含まれていることを特徴とする請求項1または2記載のめっき方法。
- 前記めっき液中に、前記有機窒素化合物が、0.01〜100mg/Lの濃度で含まれていることを特徴とする請求項1または2記載のめっき方法。
- 前記導電体層と前記アノードとの間を通電させる操作を、電流密度が1〜50mA/cm2の電流を0.1〜100秒間流して行い、前記導電体層を前記多孔質体から引き離して所定時間放置する操作を、0.1〜100秒間行うことを特徴とする請求項1記載のめっき方法。
- 前記導電体層と前記アノードとの間を通電させる操作を、前記導電体層と前記アノードとの間に流す電流の電流密度を時間経過に伴って増大させて行うことを特徴とする請求項1または2記載のめっき方法。
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