JP5022529B2 - Copper filling method - Google Patents

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Description

本発明は銅フィリング方法に関して、銅メッキの前に、予めウエハ又は基板の微細凹部を除く表面に銅析出抑制剤をマイクロコンタクト印刷することにより、銅析出を促進又は抑制するための添加剤を含まない銅メッキ浴を用いてウエハ又は基板の微細凹部に良好に銅フィリングできるものを提供する。 The present invention relates to a copper filling method and includes an additive for promoting or suppressing copper deposition by microcontact printing a copper deposition inhibitor on the surface of the wafer or substrate excluding fine recesses in advance before copper plating. Provided is a copper filling bath that can satisfactorily fill copper in fine recesses of a wafer or substrate using a copper plating bath that is not present.

近年、ウエハ又はプリント基板に形成する銅配線パターンの微細化、高密度化などに伴い、ウエハ又は基板のビアホール或はトレンチなどの微細凹部に銅を完全充填(銅フィリング)することが求められている。
従来、ポリエチレングリコール(PEG)、塩化物イオン、ビス(3−スルホプロピル)ジスルフィド又はその2ナトリウム塩(SPS)、ビス(2−スルホプロピル)ジスルフィド又はその2ナトリウム塩などの微量の添加剤を電気銅メッキ浴中に添加することにより、微細凹部への銅フィリングが行われており、例えば、特許文献1の背景技術(同文献1の段落4参照)には、この点が記述されている。
In recent years, with the miniaturization and high density of copper wiring patterns formed on a wafer or printed circuit board, it has been required to completely fill copper (copper filling) into fine recesses such as via holes or trenches on the wafer or substrate. Yes.
Conventionally, a small amount of additive such as polyethylene glycol (PEG), chloride ion, bis (3-sulfopropyl) disulfide or its disodium salt (SPS), bis (2-sulfopropyl) disulfide or its disodium salt is electrically charged. By adding the copper plating bath to the copper plating bath, the copper filling to the fine recesses is performed. For example, this point is described in the background art of Patent Document 1 (see paragraph 4 of the same Document 1).

また、特許文献2には、上記SPSなどのジスルフィド類からなるメッキ促進剤を含む水溶液に基板を予め浸漬して吸着させた後、電気銅メッキを行って銅フィリングする方法が開示されている。
ちなみに、前記特許文献1それ自体の銅メッキ方法もこれに類する。
特許第3124523号公報 特開2001−291954号公報
Further, Patent Document 2 discloses a method of performing copper filling by performing electrolytic copper plating after a substrate is preliminarily immersed and adsorbed in an aqueous solution containing a plating accelerator composed of disulfides such as SPS.
Incidentally, the copper plating method of Patent Document 1 itself is similar to this.
Japanese Patent No. 3124523 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-291554

しかしながら、添加剤を含有する銅メッキ浴を使用して電気メッキを行う従来方法では、作用メカニズムが複雑で、浴管理が容易でないうえ、添加剤が析出皮膜に混入して皮膜特性の低下をもたらすという問題がある。
また、上記SPSなどのメッキ促進剤の水溶液に予め基板を浸漬する上記特許文献2の方法では、基板の微細凹部の内壁面や底面だけでなく、基板表面にもメッキ促進剤が付着するため、この基板表面に付着した促進剤を除去することにより、微細凹部の内壁面のみで選択的に銅析出を促進する必要があり、工程が煩雑で生産性が低い。
However, in the conventional method in which electroplating is performed using a copper plating bath containing an additive, the working mechanism is complicated, the bath management is not easy, and the additive is mixed into the deposited film, resulting in a decrease in film characteristics. There is a problem.
Further, in the method of Patent Document 2 in which the substrate is previously immersed in an aqueous solution of a plating accelerator such as SPS, the plating accelerator is attached not only to the inner wall surface and the bottom surface of the fine concave portion of the substrate, but also to the substrate surface. By removing the promoter adhering to the surface of the substrate, it is necessary to selectively promote copper deposition only by the inner wall surface of the fine recesses, and the process is complicated and the productivity is low.

本発明は、SPSなどの添加剤の含有を要しない銅メッキ浴を用いて、ウエハ又は基板の微細凹部に良好に銅フィリングすることを技術的課題とする。   It is a technical object of the present invention to satisfactorily fill copper in fine concave portions of a wafer or a substrate using a copper plating bath that does not require the addition of an additive such as SPS.

特表2003−502507号公報には、蒸着などにより基板をチタンのシード層で前処理し、パターン形成されたスタンプ(材質はポリジメチルシロキサン)にPdコロイド触媒のインクを塗工し、スタンプを基板に接触させて触媒インクを転写した後、基板を無電解銅メッキ浴に浸漬して銅の微細パターンを形成する、マイクロコンタクト印刷を利用した銅メッキ方法が開示されている。
また、特表2004−527133号公報には、マイクロパターニングされたスタンプにアルカンチオールのインクを塗工し、銅メッキ層を一面に形成した基板にこのスタンプを接触させてマイクロコンタクト印刷をし、アルカンチオールのレジストでマスクされなかった銅をエッチングすることを含む、基板に微細パターンを形成する方法が開示されている。
さらに、上記マイクロコンタクト印刷を利用した微細パターンの形成方法は、特開2002−60979号公報、特開2004−200663号公報、特表2005−520213号公報などに開示されている。
In Japanese translations of PCT publication No. 2003-502507, a substrate is pretreated with a titanium seed layer by vapor deposition or the like, a Pd colloid catalyst ink is applied to a patterned stamp (material is polydimethylsiloxane), and the stamp is placed on the substrate. A copper plating method using microcontact printing is disclosed, in which after a catalyst ink is transferred by contacting the substrate, a substrate is immersed in an electroless copper plating bath to form a fine copper pattern.
In Japanese Patent Publication No. 2004-527133, an alkanethiol ink is applied to a micropatterned stamp, and this stamp is brought into contact with a substrate on which a copper plating layer is formed on one side to perform microcontact printing. A method of forming a fine pattern on a substrate is disclosed that includes etching copper that has not been masked with a thiol resist.
Further, a method for forming a fine pattern using the microcontact printing is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-60979, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-200663, Japanese Patent Application Publication No. 2005-520213, and the like.

本発明者らは、ポリエチレングリコール−ビス(1,2,3−ベンゾトリアゾリルエーテル)などのベンゾトリアゾールのエチレンオキシド付加物の銅メッキへの影響を鋭意研究した結果、当該付加物を代表例とする特定の化合物が銅の析出を有効に抑制することを突き止め、前記マイクロコンタクト印刷の適用により、銅フィリングにこの一連の化合物を活用することを着想した。
即ち、銅析出抑制剤のインクをエラストマーのスタンプに塗工して、微細凹部の形成されたウエハにスタンプを接触させて、ウエハの微細凹部を除く表面に銅析出抑制剤を選択的にマイクロコンタクト印刷した後、電気銅メッキを行うと、インクの作用でウエハ表面への銅の析出が抑制される一方、微細凹部に銅を選択的に充填できることを見い出して、本発明を完成した。
As a result of intensive studies on the influence of ethylene oxide adducts of benzotriazole such as polyethylene glycol-bis (1,2,3-benzotriazolyl ether) on copper plating, the present inventors use the adduct as a representative example. Ascertaining that a specific compound effectively suppresses copper deposition, the idea of utilizing this series of compounds for copper filling by applying the microcontact printing was conceived.
That is, the copper deposition inhibitor ink is applied to an elastomer stamp, and the stamp is brought into contact with a wafer having fine recesses, and the copper deposition inhibitor is selectively microcontacted on the surface of the wafer except for the micro recesses. It was found that when copper electroplating is performed after printing, copper deposition on the wafer surface is suppressed by the action of ink, while copper can be selectively filled in the fine recesses, thereby completing the present invention.

本発明1は、 エラストマーのスタンプに、ポリエチレングリコール−ビス(1,2,3−ベンゾトリアゾリルエーテル)、ポリエチレングリコール−1,2,3−ベンゾトリアゾリルエーテル、アミノ基、メルカプト基又はクロロ基含有ポリエチレングリコール誘導体、チオール類、ベンゾチアゾール類よりなる群から選ばれた化合物の少なくとも一種である銅析出抑制剤よりなるインクを塗工する工程と、
微細凹部の形成されたウエハ又は基板の表面に金属シード層を形成する工程と、
上記ウエハ又は基板にスタンプを接触させてインクをウエハ又は基板表面に転写し、当該ウエハ又は基板の微細凹部を除く表面に銅析出抑制剤の皮膜を選択的にマイクロコンタクト印刷する工程と、
上記ウエハ又は基板に電気銅メッキを施して、ウエハ又は基板表面への銅の析出を抑制するとともに、ウエハ又は基板の微細凹部に銅を析出促進して充填する工程とからなることを特徴とする銅フィリング方法である。
The present invention 1 includes an elastomer stamp containing polyethylene glycol-bis (1,2,3-benzotriazolyl ether), polyethylene glycol-1,2,3-benzotriazolyl ether, amino group, mercapto group or chloro group. Applying an ink comprising a copper precipitation inhibitor that is at least one compound selected from the group consisting of polyethylene glycol derivatives, thiols, and benzothiazoles ;
Forming a metal seed layer on the surface of the wafer or substrate in which fine recesses are formed;
A step of bringing the stamp into contact with the wafer or substrate to transfer the ink to the surface of the wafer or substrate, and selectively microcontact printing a copper deposition inhibitor film on the surface of the wafer or substrate excluding fine recesses;
The method comprises the steps of applying electrolytic copper plating to the wafer or substrate to suppress copper deposition on the wafer or substrate surface, and accelerating and filling copper into the fine recesses of the wafer or substrate. This is a copper filling method.

本発明2は、上記本発明1において、エラストマーのスタンプがポリジメチルシロキサンを材質とするスタンプであり、金属シ−ド層が銅シ−ド層であることを特徴とする銅フィリング方法である。 Invention 2 is a copper filling method according to Invention 1, wherein the elastomeric stamp is a stamp made of polydimethylsiloxane and the metal seed layer is a copper seed layer.

ウエハ又は基板への銅の微細パターン形成に際して、従来では、電気銅メッキ浴にPEGやSPSなどの微量の添加剤を含有させて銅フィリングを行っていた。しかしながら、この添加剤含有の銅メッキ浴を使用すると、作用メカニズムが複雑で、浴管理が容易でないうえ、添加剤が析出皮膜に混入して皮膜特性が低下するという問題があった。
これに対して、本発明は、エラストマーのスタンプに銅析出抑制剤のインクを塗って、微細凹部の形成されたウエハ又は基板にスタンプを接触させ、ウエハ又は基板の微細凹部を除く表面に銅析出抑制剤を選択的にマイクロコンタクト印刷した後、電気銅メッキによりウエハ又は基板の微細凹部に銅を選択的に充填析出する銅フィリング方法である。
即ち、本発明では、マイクロコンタクト印刷を利用した銅フィリングであり、上記添加剤の不要な(アディティブフリーの)銅メッキ浴が使用できるため、浴管理がきわめて容易になり、添加剤の混入で皮膜特性が低下することもない。
Conventionally, when forming a copper fine pattern on a wafer or substrate, copper filling is performed by adding a trace amount of additives such as PEG and SPS to an electrolytic copper plating bath. However, when this additive-containing copper plating bath is used, there is a problem that the mechanism of action is complicated, the bath management is not easy, and the additive is mixed into the deposited film and the film properties are deteriorated.
In contrast, the present invention applies copper deposition inhibitor ink to an elastomeric stamp, contacts the stamp with a wafer or substrate on which fine concave portions are formed, and deposits copper on the surface of the wafer or substrate excluding the fine concave portions. This is a copper filling method of selectively filling and depositing copper in fine concave portions of a wafer or a substrate by electrolytic copper plating after selective microcontact printing of an inhibitor.
In other words, in the present invention, copper filling using microcontact printing is possible, and the above-mentioned additive-free (additive-free) copper plating bath can be used, so that the bath management becomes extremely easy, and the inclusion of the additive makes it possible to coat the film. The characteristics are not deteriorated.

本発明は、ポリエチレングリコール−ビス(1,2,3−ベンゾトリアゾリルエーテル)などの特定の化合物を銅析出抑制剤として含有するインクを塗工したエラストマーのスタンプを微細凹部の形成されたウエハ又は基板に接触させて、銅析出抑制剤をマイクロコンタクト印刷(μCP)した後、電気銅メッキによりウエハ又は基板の表面への銅の析出を抑制しながら、微細凹部に銅を析出促進する銅フィリング方法である。 The present invention relates to an elastomer stamp coated with an ink containing a specific compound such as polyethylene glycol-bis (1,2,3-benzotriazolyl ether) as a copper deposition inhibitor, A copper filling method for promoting copper deposition in fine recesses while making copper contact inhibitor (μCP) contact with the substrate and then suppressing copper deposition on the surface of the wafer or the substrate by electrolytic copper plating It is.

本発明の銅析出抑制剤は、ウエハ又は基板に電気銅メッキを行うに際して銅の析出を抑制可能にする化合物であり、下記の化合物(1)〜(5)よりなる群から選ばれた化合物を単用又は併用する
(1)ポリエチレングリコール−ビス(1,2,3−ベンゾトリアゾリルエーテル)(以下、PBTAという)
(2)ポリエチレングリコール−1,2,3−ベンゾトリアゾリルエーテル
(3)アミノ基、メルカプト基又はクロロ基含有ポリエチレングリコール誘導体
(4)チオール類
(5)ベンゾチアゾール類
Copper deposition inhibitor of the present invention is a compound that can suppress the deposition of copper when performing electrolytic copper plating on the wafer or substrate, a compound selected from the group consisting of the following compounds (1) to (5) It is used alone or in combination.
(1) Polyethylene glycol-bis (1,2,3-benzotriazolyl ether) (hereinafter referred to as PBTA)
(2) Polyethylene glycol-1,2,3-benzotriazolyl ether
(3) Amino glycol, mercapto group or chloro group-containing polyethylene glycol derivative
(4) Thiols
(5) benzothiazoles

上記化合物(1)と(2)はベンゾトリアゾールのオキシエチレン付加物であり、化合物(1)は下式(a)で表され、オキシエチレン鎖の両翼にベンゾトリアゾール環が結合したものである。

Figure 0005022529
(式(a)中、ベンゾトリアゾール環の1位の窒素原子にオキシエチレン鎖の末端が結合している;nは1〜200の整数である)
但し、式(a)の化合物のオキシエチレン付加数nは5〜100が好ましく、より好ましくは68程度(従って、ポリオキシエチレンの平均分子量としては3000程度)である。 The compounds (1) and (2) are oxyethylene adducts of benzotriazole, and the compound (1) is represented by the following formula (a), in which a benzotriazole ring is bonded to both wings of the oxyethylene chain.
Figure 0005022529
(In formula (a), the end of the oxyethylene chain is bonded to the nitrogen atom at the 1-position of the benzotriazole ring; n is an integer of 1 to 200)
However, the oxyethylene addition number n of the compound of the formula (a) is preferably 5 to 100, more preferably about 68 (therefore, the average molecular weight of polyoxyethylene is about 3000).

また、化合物(2)は下式(b)で表され、オキシエチレン鎖の片翼だけにベンゾトリアゾール環が結合したものである。

Figure 0005022529
(式(b)中、ベンゾトリアゾール環の1位の窒素原子にオキシエチレン鎖の末端が結合している;nは1〜200の整数である)
但し、式(b)の化合物のオキシエチレン付加数nは5〜100が好ましく、より好ましくは68程度である。 Compound (2) is represented by the following formula (b), and has a benzotriazole ring bonded to only one wing of the oxyethylene chain.
Figure 0005022529
(In the formula (b), the end of the oxyethylene chain is bonded to the nitrogen atom at the 1-position of the benzotriazole ring; n is an integer of 1 to 200)
However, the oxyethylene addition number n of the compound of the formula (b) is preferably 5 to 100, more preferably about 68.

上記化合物(3)は下記の一般式(c)で表される。
A−(CH2CH2O)n−H …(c)
(式(c)中、AはSH、NH2又はClである)
また、上記化合物(4)のチオール類には下記の一般式(d)で表されるアルカンチオール類を初め、ジチオール類が含まれる。
CH3(CH2)nSH …(d)
(式(d)のnは1〜20の整数である)
上記ジチオール類としては、エタンチオール、オクタンチオールが挙げられる。
さらに、上記化合物(5)のベンゾチアゾール類としては、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−ヒドロキシベンゾチアゾールなどが挙げられる。
The compound (3) is represented by the following general formula (c).
A- (CH 2 CH 2 O) n-H ... (c)
(In the formula (c), A is SH, NH 2 or Cl)
The thiols of the compound (4) include alkanethiols represented by the following general formula (d) and dithiols.
CH 3 (CH 2 ) n SH (d)
(N in the formula (d) is an integer of 1 to 20)
Examples of the dithiols include ethanethiol and octanethiol.
Furthermore, examples of the benzothiazoles of the compound (5) include 2-mercaptobenzothiazole, 2-hydroxybenzothiazole and the like.

本発明は、マイクロコンタクト印刷を利用して微細凹部の形成されたウエハ又は基板に上記銅析出抑制剤を転写した後、電気銅メッキを行って微細凹部に銅フィリングする方法である。
本発明のウエハ又は基板は微細凹部がパターン形成されたものを前提とし、この微細凹部は微細なビアホール或はトレンチを意味する。
銅析出抑制剤よりなるインクを塗工するスタンプは弾性を有する必要があり、任意のエラストマーが使用できるが、良好な弾性や耐薬品性を具備する見地からシリコン系又はフッ素系エラストマーが適しており、特に、シリコン系エラストマーでは、優れたゴム状弾性、ガラスに似た性質、インク分子への緩衝性或はガス透過性などにより、ポリジメチルシロキサンが好ましい(本発明2参照)。
銅析出抑制剤よりなるインクは、例えば、PBTAの場合、エタノールを溶媒とする溶液をインクとして用い、溶液の濃度は0.1〜100ミリモル/Lが適当であり、5ミリモル/L前後がより好ましい。後述する通り、転写によりウエハ又は基板の表面には銅析出抑制剤の皮膜が形成されるが、この皮膜は自己組織化単分子膜(SAMs;self-assembled monolayers)のような薄膜が好ましいので、インクの濃度も単位リットル当たりミリモルの範囲が適している。
The present invention is a method of transferring copper to a fine recess by performing copper electroplating after transferring the copper deposition inhibitor to a wafer or substrate on which a fine recess is formed using microcontact printing.
The wafer or substrate of the present invention is premised on a pattern in which fine concave portions are formed, and the fine concave portions mean fine via holes or trenches.
The stamp applied with the ink made of copper precipitation inhibitor must have elasticity, and any elastomer can be used, but silicon-based or fluorine-based elastomers are suitable from the standpoint of having good elasticity and chemical resistance. In particular, polydimethylsiloxane is preferable for the silicon-based elastomer because of its excellent rubber-like elasticity, properties similar to glass, buffering property to ink molecules or gas permeability (see the present invention 2 ).
For example, in the case of PBTA, an ink composed of a copper precipitation inhibitor uses a solution containing ethanol as a solvent, and the concentration of the solution is suitably 0.1 to 100 mmol / L, and more preferably around 5 mmol / L. preferable. As will be described later, a film of a copper precipitation inhibitor is formed on the surface of the wafer or substrate by transfer, and this film is preferably a thin film such as self-assembled monolayers (SAMs). The ink concentration is suitably in the range of millimoles per liter.

一方、本発明の銅フィリング方法では、微細凹部の形成されたウエハ又は基板の表面には後の工程で電気銅メッキを行うため、当該表面に導電性を付与する見地から、蒸着、スパッタリング、或は無電解メッキなどにより薄い金属シード層を予め形成する。
シード層の材質は銅、ニッケル、スズ、ハンダ、金、銀などを初め、任意の金属が使用できるが、銅が好ましい(本発明2参照)。また、シード層は単層に限らず、複層でも良い。
例えば、金属シード層が銅シード層である場合、ウエハとの密着性の見地から、ウエハの上に先ずチッ化チタンの下地層を形成し、この下地層の上に銅シード層を形成することが好ましい。銅シード層の膜厚は0.001〜1μm程度が好ましい。
On the other hand, in the copper filling method of the present invention , since the surface of the wafer or substrate on which the fine recesses are formed is subjected to electrolytic copper plating in a later step, from the viewpoint of imparting conductivity to the surface, vapor deposition, sputtering, or A thin metal seed layer is previously formed by electroless plating or the like.
The seed layer can be made of any metal such as copper, nickel, tin, solder, gold, silver, etc., but copper is preferred (see Invention 2 ). The seed layer is not limited to a single layer, and may be a multiple layer.
For example, when the metal seed layer is a copper seed layer, from the standpoint of adhesion to the wafer, a titanium nitride underlayer is first formed on the wafer, and a copper seed layer is formed on the underlayer. Is preferred. The film thickness of the copper seed layer is preferably about 0.001 to 1 μm.

そこで、本発明の銅フィリング方法をウエハに適用した場合の処理を図1に基づいて工程順に説明する。
先ず、工程(i)に示すように、シリコンウエハ上に例えばポリジメチルシロキサン(PDMS)を塗布して硬化させた後、ウエハから剥離してPDMSからなるエラストマーのスタンプを作成する。
次いで、工程(ii)に示すように、PDMSのスタンプに銅析出抑制剤(PBTAを代表例とする)のインクを塗工する。
次いで、工程(iii)に示すように、銅析出抑制剤のインクを塗工したスタンプを、銅シード層を形成したウエハに接触させる。このとき、PDMSのスタンプはそのゴム弾性でウエハに密着し、インクはウエハの微細凹部を除く表面(つまり、突出部位のみ)に転写される。
ウエハはエタノール及び/或はイオン交換水などで洗浄して、過剰なインクを除去した後、乾燥することで、工程(iv)に示す通り、ウエハの微細凹部を除く表面に選択的に銅析出抑制剤の皮膜がマイクロコンタクト印刷により形成される。この場合、基本的にはウエハの表面に銅析出抑制剤の自己組織化単分子膜が形成されることが好ましい。
ちなみに、銅析出抑制剤の自己組織化膜を形成するには、前述したように、インクの濃度はごく薄い方が好ましい。
次いで、工程(v)に示すように、銅析出抑制剤が転写されたウエハに電気銅メッキを施すと、銅析出抑制剤の作用により、ウエハ表面への銅の析出は抑制されるとともに、ウエハの微細凹部には当該抑制剤の転写がないため、銅は析出促進して微細凹部を充填し、銅フィリングは達成される。
Therefore, the processing when the copper filling method of the present invention is applied to a wafer will be described in the order of steps based on FIG.
First, as shown in step (i), for example, polydimethylsiloxane (PDMS) is applied on a silicon wafer and cured, and then peeled off from the wafer to produce an elastomer stamp made of PDMS.
Next, as shown in step (ii), an ink of a copper deposition inhibitor (PBTA is a representative example) is applied to a PDMS stamp.
Next, as shown in step (iii), the stamp coated with the copper deposition inhibitor ink is brought into contact with the wafer on which the copper seed layer is formed. At this time, the PDMS stamp adheres to the wafer due to its rubber elasticity, and the ink is transferred to the surface (that is, only the protruding portion) of the wafer except for the fine recesses.
The wafer is washed with ethanol and / or ion-exchanged water, etc. to remove excess ink, and then dried to selectively deposit copper on the surface of the wafer excluding fine recesses as shown in step (iv). A film of the inhibitor is formed by microcontact printing. In this case, basically, it is preferable that a self-assembled monolayer of a copper deposition inhibitor is formed on the surface of the wafer.
Incidentally, in order to form a self-assembled film of a copper deposition inhibitor, as described above, it is preferable that the concentration of ink is very thin.
Next, as shown in step (v), when copper electroplating is performed on the wafer to which the copper deposition inhibitor has been transferred, copper deposition on the wafer surface is suppressed by the action of the copper deposition inhibitor, and the wafer Since there is no transfer of the inhibitor in the fine recesses of copper, copper is promoted to deposit and fill the fine recesses, thereby achieving copper filling.

以下、本発明の銅析出抑制剤(PBTA)の合成例、本発明の銅フィリング方法をウエハに適用した実施例、PBTAをマイクロコンタクト印刷したウエハでのIR測定試験例、PBTAの自己組織化膜の銅メッキ浴中でのカソード分極曲線の測定試験例、PBTAを転写して銅メッキを施したウエハの銅皮膜の深さ方向へのグロー放電発光による分光分析試験例、PBTAを転写したウエハの銅析出の経時変化を電子顕微鏡を用いて微視観察した試験例を順次述べる。
尚、本発明は下記の実施例、合成例、試験例に拘束されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意の変形をなし得ることは勿論である。
Hereinafter, synthesis examples of the copper deposition inhibitor (PBTA) of the present invention, examples in which the copper filling method of the present invention is applied to a wafer, IR measurement test examples on a wafer in which PBTA is microcontact printed, a self-assembled film of PBTA Example of measurement test of cathode polarization curve in copper plating bath, Example of spectroscopic analysis by glow discharge emission in the depth direction of copper film of copper film transferred with copper plating by transferring PBTA, wafer of transferred PBTA Test examples in which the time-dependent change in copper deposition was observed microscopically using an electron microscope will be sequentially described.
The present invention is not limited to the following examples, synthesis examples, and test examples, and it is needless to say that arbitrary modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention.

《PBTAの合成例》
合成例1〜2は、ベンゾトリアゾール環に結合するオキシエチレン(EO)の付加モル数を変化させたものである。
(a)合成例1
本合成例1において、PBTAは、先ず芳香族スルホン酸塩化物とポリエチレングリコール(PEG)からポリエチレングリコール−ω,ω′−ビス(p−トルエンスルホネート)を合成した後、このスルホン酸エステルのオキシエチレン付加物と1,2,3−ベンゾトリアゾールを反応させることで、ベンゾトリアゾール環にオキシエチレン鎖を結合させて製造される。
(1)ポリエチレングリコール−ω,ω′−ビス(p−トルエンスルホネート)の合成
[反応物及び溶媒など]
PEG3000(平均分子量3000;EO68モル):60g
p−トルエンスルホニルクロリド:7.62g
トリエチルアミン:4.04g
塩化メチレン:80ml
[製造方法]
撹拌装置、滴下ロートをセットした300ml四つ口フラスコにPEG3000(EO68モル)を60gと塩化メチレン50mlを仕込み、水冷下で撹拌した。ついで、トリエチルアミン4.04gを加えた。さらに、p−トルエンスルホニルクロリド7.62gを塩化メチレン30mlに溶解した溶液を水冷下にて滴下し、滴下後室温にて7日間撹拌した。
反応終了後、内容物を食塩で飽和した3N塩酸水溶液100mlで洗浄し、ついで飽和食塩水100mlで2回洗浄した。分液した塩化メチレン層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、塩化メチレンを減圧下に留去して生成物60.8gを得た。生成物(ポリエチレングリコール−ω,ω′−ビス(p−トルエンスルホネート))は1H−NMRにて同定した。
(2)PBTA(ポリエチレングリコール(EO68モル)−ω,ω′−ビス(1,2,3−ベンゾトリアゾリルエーテル)の合成
[反応物及び溶媒など]
1,2,3−ベンゾトリアゾール:1.43g
ポリエチレングリコール(EO68モル)
−ω,ω′−ビス(p−トルエンスルホネート):20g
炭酸カリウム:1.82g
1,4−ジオキサン:75ml
[製造方法]
撹拌装置、冷却管をセットした300ml四つ口フラスコに1,2,3−ベンゾトリアゾール1.43gと1,4−ジオキサン60mlを仕込み、40℃に加熱して撹拌下に炭酸カリウム1.82gを加えた。ついで、90℃に昇温し、前記工程(1)で製造したポリエチレングリコール(EO68モル)−ω,ω′−ビス(p−トルエンスルホネート)20gを1,4−ジオキサン15mlに溶解した溶液を30分で滴下した。滴下終了後同温度にて24時間撹拌した。
反応終了後無機物をろ別し、ろ液を減圧に付し溶媒を留去した。そして、得られた残渣を塩化メチレン100mlに溶解し、飽和食塩水100mlで2回洗浄した。ついで、塩化メチレンを減圧下に留去して生成物16.2gを得た。生成物(PBTA=オキシエチレンの付加モル数nは68)は1H−NMRにて同定した。
<< Synthesis example of PBTA >>
In Synthesis Examples 1 and 2, the number of added moles of oxyethylene (EO) bonded to the benzotriazole ring is changed.
(a) Synthesis example 1
In Synthesis Example 1, PBTA was synthesized by first synthesizing polyethylene glycol-ω, ω′-bis (p-toluenesulfonate) from an aromatic sulfonic acid chloride and polyethylene glycol (PEG), and then oxyethylene of this sulfonate ester. It is produced by reacting an adduct with 1,2,3-benzotriazole to bond an oxyethylene chain to the benzotriazole ring.
(1) Synthesis of polyethylene glycol-ω, ω'-bis (p-toluenesulfonate) [Reactants and solvents, etc.]
PEG3000 (average molecular weight 3000; EO68 mol): 60 g
p-Toluenesulfonyl chloride: 7.62 g
Triethylamine: 4.04g
Methylene chloride: 80ml
[Production method]
A 300 ml four-necked flask equipped with a stirrer and a dropping funnel was charged with 60 g of PEG3000 (EO 68 mol) and 50 ml of methylene chloride and stirred under water cooling. Then, 4.04 g of triethylamine was added. Furthermore, a solution prepared by dissolving 7.62 g of p-toluenesulfonyl chloride in 30 ml of methylene chloride was added dropwise under water cooling, and the mixture was stirred at room temperature for 7 days after the addition.
After completion of the reaction, the contents were washed with 100 ml of 3N aqueous hydrochloric acid saturated with sodium chloride, and then washed twice with 100 ml of saturated brine. The separated methylene chloride layer was dried over anhydrous sodium sulfate, and methylene chloride was distilled off under reduced pressure to obtain 60.8 g of a product. The product (polyethylene glycol-ω, ω′-bis (p-toluenesulfonate)) was identified by 1 H-NMR.
(2) Synthesis of PBTA (polyethylene glycol (EO 68 mol) -ω, ω'-bis (1,2,3-benzotriazolyl ether) [reactants and solvents, etc.]
1,2,3-benzotriazole: 1.43 g
Polyethylene glycol (EO68 mol)
-Ω, ω'-bis (p-toluenesulfonate): 20 g
Potassium carbonate: 1.82g
1,4-dioxane: 75 ml
[Production method]
A 300 ml four-necked flask equipped with a stirrer and a condenser is charged with 1.43 g of 1,2,3-benzotriazole and 60 ml of 1,4-dioxane, heated to 40 ° C., and stirred with 1.82 g of potassium carbonate. added. Next, the temperature was raised to 90 ° C., and a solution of 20 g of polyethylene glycol (EO 68 mol) -ω, ω′-bis (p-toluenesulfonate) produced in the above step (1) dissolved in 15 ml of 1,4-dioxane was 30. Added dropwise in minutes. It stirred for 24 hours at the same temperature after completion | finish of dripping.
After completion of the reaction, the inorganic substance was filtered off, the filtrate was subjected to reduced pressure, and the solvent was distilled off. The obtained residue was dissolved in 100 ml of methylene chloride and washed twice with 100 ml of saturated brine. Subsequently, methylene chloride was distilled off under reduced pressure to obtain 16.2 g of the product. The product (PBTA = added mole number n of oxyethylene was 68) was identified by 1 H-NMR.

(b)合成例2
前記合成例1にあっては、スルホン酸エステル部分の脱離に伴いベンゾトリアゾール環にオキシエチレン鎖が付加するのであるが、本合成例2は、ベンゾトリアゾール環にオキシエチレン鎖を直接に付加した例である。
(1)ω,ω′−ジクロロポリエチレングリコール(EO45モル)の合成
[反応物及び溶媒など]
PEG2000(平均分子量2000;EO45モル):60g
塩化チオニル:7.85g
ピリジン:5.45g
[製造方法]
撹拌装置、滴下ロートをセットした300ml四つ口フラスコにPEG2000(EO45モル)を60gとピリジン5.45gを仕込み、水冷下で撹拌した。ついで、塩化チオニル7.85gを滴下した。滴下後60℃に昇温して20時間反応させた後、内容物をエーテル中に投入し、生じた沈殿を吸引濾過した。
この濾物を塩化メチレン150mlに溶解し、食塩で飽和した3N塩酸水溶液50mlで洗浄し、ついで飽和食塩水50mlで2回洗浄した。分液した塩化メチレン層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、塩化メチレンを減圧下に留去して生成物52.3gを得た。生成物(ω,ω′−ジクロロポリエチレングリコール(EO45モル))は1H−NMRにて同定した。
(2)PBTA(ポリエチレングリコール(EO45モル)−ω,ω′−ビス(1,2,3−ベンゾトリアゾリルエーテル))の合成
[反応物及び溶媒など]
1,2,3−ベンゾトリアゾール:2.32g
ω,ω′−ジクロロポリエチレングリコール(EO45モル):20g
炭酸カリウム:2.96g
DMF:80ml
[製造方法]
撹拌装置、滴下ロートをセットした200ml四つ口フラスコに1,2,3−ベンゾトリアゾール2.32g、炭酸カリウム2.96g及びDMF50mlを仕込み、30分間撹拌した。ついで、フラスコを60℃に加温した後、前記工程(1)で製造したω,ω′−ジクロロポリエチレングリコール(EO45モル)20gをDMF30mlに溶解した液を滴下した。滴下後、150℃に加熱して20時間反応させ、放冷した後、不溶物を濾別した。
この濾液を塩化メチレン150mlに溶解し、飽和食塩水100mlで2回洗浄した。分液した有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、溶媒を減圧下に留去して生成物17.3gを得た。生成物(PBTA=オキシエチレンの付加モル数nは45)は1H−NMRにて同定した。
(b) Synthesis example 2
In Synthesis Example 1, an oxyethylene chain is added to the benzotriazole ring as the sulfonic acid ester moiety is eliminated. In Synthesis Example 2, an oxyethylene chain is directly added to the benzotriazole ring. It is an example.
(1) Synthesis of ω, ω'-dichloropolyethylene glycol (EO 45 mol) [Reactants and solvents, etc.]
PEG2000 (average molecular weight 2000; EO45 mol): 60 g
Thionyl chloride: 7.85 g
Pyridine: 5.45g
[Production method]
A 300 ml four-necked flask equipped with a stirrer and a dropping funnel was charged with 60 g of PEG2000 (EO 45 mol) and 5.45 g of pyridine, and stirred under water cooling. Then, 7.85 g of thionyl chloride was added dropwise. After dropping, the temperature was raised to 60 ° C. and reacted for 20 hours, and then the contents were put into ether and the resulting precipitate was suction filtered.
This residue was dissolved in 150 ml of methylene chloride, washed with 50 ml of 3N aqueous hydrochloric acid saturated with sodium chloride, and then washed twice with 50 ml of saturated brine. The separated methylene chloride layer was dried over anhydrous sodium sulfate, and methylene chloride was distilled off under reduced pressure to obtain 52.3 g of a product. The product (ω, ω′-dichloropolyethylene glycol (EO 45 mol)) was identified by 1 H-NMR.
(2) Synthesis of PBTA (polyethylene glycol (EO 45 mol) -ω, ω'-bis (1,2,3-benzotriazolyl ether)) [reactants and solvents, etc.]
1,2,3-benzotriazole: 2.32 g
ω, ω′-dichloropolyethylene glycol (EO 45 mol): 20 g
Potassium carbonate: 2.96g
DMF: 80ml
[Production method]
A 200 ml four-necked flask equipped with a stirrer and a dropping funnel was charged with 2.32 g of 1,2,3-benzotriazole, 2.96 g of potassium carbonate and 50 ml of DMF and stirred for 30 minutes. Next, after the flask was heated to 60 ° C., a solution prepared by dissolving 20 g of ω, ω′-dichloropolyethylene glycol (EO 45 mol) prepared in the above step (1) in 30 ml of DMF was added dropwise. After dropping, the mixture was heated to 150 ° C. and reacted for 20 hours, allowed to cool, and then insolubles were filtered off.
This filtrate was dissolved in 150 ml of methylene chloride and washed twice with 100 ml of saturated brine. The separated organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 17.3 g of a product. The product (PBTA = added mole number n of oxyethylene was 45) was identified by 1 H-NMR.

《銅フィリング方法の実施例》
(1)実施例1
先ず、前記合成例1で得られたPBTA(EO68モル)をエタノールに溶解して、濃度5ミリモル/LのPBTA・エタノール溶液を調製した。
次いで、SILPOT 184及びCATALYST SILPOT 184(共に、東レ・ダウコーニング社製)を10:1の重量割合で混合してポリジメチルシロキサン(PDMS)の溶液を調製し、平滑なシリコンウエハー(モールド)上に塗布した後、70℃、1時間の条件で熱処理して硬化し、ウエハから剥離して、PDMSのスタンプを得た。
一方、パターン形成により微細ビアホールの形成されたシリコンウエハに窒化チタンの下地薄膜を、さらにその上に銅シード層を夫々スパッタリングで形成した。
上記PDMSのスタンプ上に濃度5ミリM(M=モル/L)の上記PBTA・エタノール溶液を塗工し、窒素雰囲気下で1分乾燥した後、シリコンウエハの銅シード層に5秒間接触させ、銅シード表面にPBTAを転写し、ウエハの微細ビアホールを除く突出部分の表面に選択的にPBTAをマイクロコンタクト印刷した。そして、これをエタノールで1分間、イオン交換水で1分間超音波洗浄して、銅シード上にPBTAの自己組織化膜(PBTA−SAMs)を形成した。
<< Example of Copper Filling Method >>
(1) Example 1
First, PBTA (EO 68 mol) obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in ethanol to prepare a PBTA / ethanol solution having a concentration of 5 mmol / L.
Next, SILPOT 184 and CATALYST SILPOT 184 (both manufactured by Toray Dow Corning) were mixed at a weight ratio of 10: 1 to prepare a solution of polydimethylsiloxane (PDMS), and the solution was placed on a smooth silicon wafer (mold). After coating, it was cured by heat treatment at 70 ° C. for 1 hour, and peeled off from the wafer to obtain a PDMS stamp.
On the other hand, a titanium nitride base thin film was formed on a silicon wafer on which fine via holes were formed by pattern formation, and a copper seed layer was formed thereon by sputtering.
The above PBTA / ethanol solution having a concentration of 5 mm (M = mol / L) is applied on the PDMS stamp, dried in a nitrogen atmosphere for 1 minute, and then brought into contact with the copper seed layer of the silicon wafer for 5 seconds. PBTA was transferred onto the surface of the copper seed, and PBTA was selectively microcontact printed on the surface of the protruding portion excluding the fine via hole of the wafer. This was ultrasonically washed with ethanol for 1 minute and with ion-exchanged water for 1 minute to form PBTA self-assembled films (PBTA-SAMs) on the copper seed.

次いで、このウエハに定電位法により電気銅メッキを施し、ウエハの微細ビアホールに銅フィリングを行った。
この場合、電気銅メッキ浴の組成並びにメッキ条件は下記の通りである。
[電気銅メッキ浴]
(1)浴組成
硫酸銅(Cu2+として) 0.80モル/L
硫酸 0.45モル/L
(2)メッキ条件
電位 50mV(対Ag/AgCl)
陽極 白金板
浴温 25℃
Next, this wafer was subjected to electrolytic copper plating by the constant potential method, and copper filling was performed on the fine via hole of the wafer.
In this case, the composition of the electrolytic copper plating bath and the plating conditions are as follows.
[Electric copper plating bath]
(1) Bath composition Copper sulfate (as Cu 2+ ) 0.80 mol / L
Sulfuric acid 0.45 mol / L
(2) Plating conditions Potential 50mV (vs. Ag / AgCl)
Anode Platinum plate Bath temperature 25 ℃

(2)比較例1
上記実施例1を基本として、銅シード層の形成されたウエハにPBTAインクを転写する工程を省略した以外は、実施例1と同様の条件で処理して、銅シード層に電気銅メッキを施した。
(2) Comparative Example 1
Based on the above Example 1, except that the step of transferring the PBTA ink to the wafer on which the copper seed layer was formed was omitted, and the copper seed layer was subjected to electrolytic copper plating under the same conditions as in Example 1. did.

そこで、先ず、上記実施例1に基づいてPBTAをマイクロコンタクト印刷したウエハについて、IR測定試験を行った。
《PBTA転写によるIR測定試験例》
PBTAをマイクロコンタクト印刷したウエハをIR測定し、純粋のPBTA粉末の反射スペクトルと対比することにより、PBTAのウエハ上への転写の適否の確認試験を行った。
図2はその試験結果であり、同図の下のグラフは基準となるPBTAの反射スペクトル、上のグラフは印刷後のウエハの反射スペクトルである。
これによると、印刷後のウエハのスペクトルには、PBTAに由来するC−N伸縮振動(1240cm-1)、C−O−C対称伸縮振動(840cm-1)、芳香族C−H変角振動(960cm-1)の各ピークが確認されたことから、PBTAがウエハ上に確実に転写されていることが判明した。
Therefore, first, an IR measurement test was performed on the wafer on which PBTA was microcontact-printed based on Example 1 described above.
<Example of IR measurement test by PBTA transfer>
A wafer on which PBTA was microcontact-printed was subjected to IR measurement, and a comparison test with the reflection spectrum of pure PBTA powder was performed to confirm the suitability of transfer of PBTA onto the wafer.
FIG. 2 shows the test results. The lower graph of FIG. 2 shows the reflection spectrum of the reference PBTA, and the upper graph shows the reflection spectrum of the wafer after printing.
According to this, the printed wafer spectrum includes CN stretching vibration (1240 cm −1 ) derived from PBTA, C—O—C symmetrical stretching vibration (840 cm −1 ), aromatic C—H bending vibration. Since each peak at (960 cm −1 ) was confirmed, it was found that PBTA was reliably transferred onto the wafer.

《PBTAによる銅メッキ浴中でのカソード分極曲線の測定試験例》
次いで、上記実施例1に基づくPBTA−SAMsの銅メッキ浴中でのカソード分極曲線と、上記比較例1に基づくPBTAを転写しない場合のカソード分極曲線とを夫々測定で求め、両者の対比によりPBTAによる銅の析出電位への影響を調べた。
図3はその試験結果であり、実施例1のカソード分極曲線(点線)は比較例1の分極曲線(実線)より全体が横軸にほぼ平行で、且つ、その負の方向に大きく変移していた。
即ち、ウエハ表面にPBTAの自己組織化膜を形成した実施例1では、比較例1に比して銅の析出電位は大きく卑の方向にシフトし、銅イオンの金属銅への還元の困難性が増大することから、銅の析出抑制効果が確認できた。
特に、−100〜+100mV(対Ag/AgCl/3.3M KCL)の電位領域では、同じ陰極電流密度において実施例1の分極曲線は比較例1のそれより大きく卑の方向にシフトし、強い銅析出の抑制効果が働いていることが判明した。
<< Measurement example of cathode polarization curve in copper plating bath by PBTA >>
Next, the cathode polarization curve in the copper plating bath of PBTA-SAMs based on the above Example 1 and the cathode polarization curve in the case where the PBTA based on the above Comparative Example 1 is not transferred are obtained by measurement, and the PBTA is compared by comparing them. The effect of copper on the deposition potential of copper was investigated.
FIG. 3 shows the test results. The cathode polarization curve (dotted line) of Example 1 is substantially parallel to the horizontal axis and largely changed in the negative direction as compared with the polarization curve (solid line) of Comparative Example 1. It was.
That is, in Example 1 in which a PBTA self-assembled film was formed on the wafer surface, the copper deposition potential was greatly shifted compared to Comparative Example 1, and it was difficult to reduce copper ions to metallic copper. As a result, the copper precipitation suppression effect was confirmed.
In particular, in the potential region of −100 to +100 mV (vs. Ag / AgCl / 3.3M KCL), the polarization curve of Example 1 shifts to a base direction larger than that of Comparative Example 1 at the same cathode current density, and strong copper It was found that the effect of suppressing precipitation was working.

《銅皮膜の深さ方向へのグロー放電発光による分光分析試験例》
次いで、実施例1及び比較例1の電気銅メッキを施した各ウエハの銅皮膜の深さ方向にグロー放電を行い、同放電発光による分光分析試験を行った。
図4はその試験結果であり、このうちの図4cは電気銅メッキを施す以前の銅シード層を形成した段階のウエハにおける強度曲線である。
図4aはPBTAをマイクロコンタクト印刷した実施例1のウエハの強度曲線であり、同図からPBTAに起因する炭素のピークが確認され、ウエハの表面にPBTAが転写されていることが改めて裏付けられた。また、同図4a(実施例1)の強度曲線には、ウエハに形成した銅シード層に起因する銅のピークと、さらに銅シード層の下地として被覆した窒化チタン層に起因するチタンのピークが現れていた。
一方、図4bはウエハにPBTAを転写せずに電気銅メッキを施した比較例1の強度曲線であり、析出銅の大きなピークが現れていたが、前記図4aには、この図4bのような析出銅の大きなピークはまったく認められなかった。
また、図4aの析出銅の膜厚は図4cのメッキ前の銅シード層の膜厚とほとんど同じであった。
以上のことから、図4a(実施例1)を図4b(比較例1)及び図4c(電気銅メッキの前段階)に対比すると、ウエハ表面にPBTAをマイクロコンタクト印刷により転写すると、銅析出が大きく抑制され、電気銅メッキのレジストとしての機能を充分に果すことが明らかとなった。
《Example of spectroscopic analysis by glow discharge emission in the depth direction of copper film》
Subsequently, glow discharge was performed in the depth direction of the copper film of each wafer on which the electrolytic copper plating of Example 1 and Comparative Example 1 was performed, and a spectroscopic analysis test using the same discharge luminescence was performed.
FIG. 4 shows the test results, and FIG. 4c is an intensity curve of the wafer at the stage where the copper seed layer before the electrolytic copper plating is formed.
FIG. 4a is an intensity curve of the wafer of Example 1 in which PBTA was microcontact-printed. From this figure, a carbon peak due to PBTA was confirmed, and it was confirmed again that PBTA was transferred to the surface of the wafer. . Further, the intensity curve in FIG. 4a (Example 1) includes a copper peak caused by the copper seed layer formed on the wafer and a titanium peak caused by the titanium nitride layer coated as a base of the copper seed layer. It was appearing.
On the other hand, FIG. 4b is an intensity curve of Comparative Example 1 in which electrolytic copper plating was performed without transferring PBTA to the wafer, and a large peak of precipitated copper appeared. In FIG. 4a, FIG. No large peak of precipitated copper was observed.
Moreover, the film thickness of the deposited copper in FIG. 4a was almost the same as the film thickness of the copper seed layer before plating in FIG. 4c.
From the above, when FIG. 4a (Example 1) is compared with FIG. 4b (Comparative Example 1) and FIG. 4c (preceding stage of electrolytic copper plating), when PBTA is transferred to the wafer surface by microcontact printing, copper deposition is observed. It was greatly suppressed, and it became clear that the function as a resist for electrolytic copper plating was sufficiently achieved.

《PBTAを転写したウエハへの銅析出の経時変化を微視観察した試験例》
次いで、ウエハにPBTAを転写して電気銅メッキを施した実施例1について、電界放射式(Field emmision)の走査型電子顕微鏡(FE−SEM)によって銅析出の経時変化を微視観察した。
図5はその結果であり、電析時間が450秒を経過するまではウエハ表面への銅析出はほとんど認められず、ビアホール内のみに銅が析出したことが確認できた(図5a〜図5c参照)。
但し、電析時間600秒においては、ウエハ表面に若干の銅析出が認められたが、ホール径500nmのビアホール内部に銅を完全充填させることができた(図5d参照)。
<< Test example of microscopic observation of the time-dependent change of copper deposition on the wafer to which PBTA was transferred >>
Next, with respect to Example 1 in which PBTA was transferred to the wafer and electroplated with copper, the time course of copper deposition was microscopically observed with a field emission scanning electron microscope (FE-SEM).
FIG. 5 shows the results, and almost no copper deposition was observed on the wafer surface until the deposition time passed 450 seconds, and it was confirmed that copper was deposited only in the via holes (FIGS. 5a to 5c). reference).
However, in the electrodeposition time of 600 seconds, some copper deposition was observed on the wafer surface, but copper could be completely filled inside the via hole having a hole diameter of 500 nm (see FIG. 5d).

本発明の銅フィリング方法をウエハに適用した工程図である。It is process drawing which applied the copper filling method of this invention to the wafer. 銅析出抑制剤をマイクロコンタクト印刷したウエハでのIR測定試験結果を示す反射スペクトルである。It is a reflection spectrum which shows the IR measurement test result with the wafer which carried out the micro contact printing of the copper precipitation inhibitor. 銅析出抑制剤の自己組織化膜の銅メッキ浴中でのカソード分極曲線である。It is a cathode polarization curve in the copper plating bath of the self-organization film | membrane of a copper precipitation inhibitor. 銅析出抑制剤を転写して銅メッキを施したウエハの銅皮膜の深さ方向へのグロー放電発光による分光分析試験結果を示す強度曲線である。It is an intensity | strength curve which shows the spectral-analysis test result by the glow discharge light emission to the depth direction of the copper film of the wafer which transferred the copper precipitation inhibitor and gave the copper plating. 銅析出抑制剤を転写したウエハに電気銅メッキを施した場合の銅析出の経時変化を示す電界放射式の走査型電子顕微鏡写真(倍率:2万倍)である。It is a field emission type scanning electron micrograph (magnification: 20,000 times) showing a change with time of copper deposition when electrolytic copper plating is applied to a wafer to which a copper deposition inhibitor is transferred.

Claims (2)

エラストマーのスタンプに、ポリエチレングリコール−ビス(1,2,3−ベンゾトリアゾリルエーテル)、ポリエチレングリコール−1,2,3−ベンゾトリアゾリルエーテル、アミノ基、メルカプト基又はクロロ基含有ポリエチレングリコール誘導体、チオール類、ベンゾチアゾール類よりなる群から選ばれた化合物の少なくとも一種である銅析出抑制剤よりなるインクを塗工する工程と、
微細凹部の形成されたウエハ又は基板の表面に金属シード層を形成する工程と、
上記ウエハ又は基板にスタンプを接触させてインクをウエハ又は基板表面に転写し、当該ウエハ又は基板の微細凹部を除く表面に銅析出抑制剤の皮膜を選択的にマイクロコンタクト印刷する工程と、
上記ウエハ又は基板に電気銅メッキを施して、ウエハ又は基板表面への銅の析出を抑制するとともに、ウエハ又は基板の微細凹部に銅を析出促進して充填する工程とからなることを特徴とする銅フィリング方法。
Polyethylene glycol-bis (1,2,3-benzotriazolyl ether), polyethylene glycol-1,2,3-benzotriazolyl ether, amino group, mercapto group or chloro group-containing polyethylene glycol derivative, thiol A step of applying an ink made of a copper precipitation inhibitor that is at least one compound selected from the group consisting of benzothiazoles ,
Forming a metal seed layer on the surface of the wafer or substrate in which fine recesses are formed;
A step of bringing the stamp into contact with the wafer or substrate to transfer the ink to the surface of the wafer or substrate, and selectively microcontact printing a copper deposition inhibitor film on the surface of the wafer or substrate excluding fine recesses;
The method comprises the steps of applying electrolytic copper plating to the wafer or substrate to suppress copper deposition on the wafer or substrate surface, and accelerating and filling copper into the fine recesses of the wafer or substrate. Copper filling method.
エラストマーのスタンプがポリジメチルシロキサンを材質とするスタンプであり、金属シ−ド層が銅シ−ド層であることを特徴とする請求項1に記載の銅フィリング方法。 2. The copper filling method according to claim 1 , wherein the elastomeric stamp is a stamp made of polydimethylsiloxane, and the metal seed layer is a copper seed layer.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5231863B2 (en) * 2008-05-16 2013-07-10 東京応化工業株式会社 Three-dimensional structure having conductive layer and method of manufacturing three-dimensional metal structure
KR20190110452A (en) * 2018-03-20 2019-09-30 한양대학교 에리카산학협력단 Method for copper electrodeposition filling using flat stamp

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3276919B2 (en) * 1998-03-06 2002-04-22 英夫 本間 High adhesion plating method for resin substrate and copper plating solution used for the method
JP4024532B2 (en) * 2001-12-18 2007-12-19 株式会社リコー Fine particle array film forming method
EP1527374A2 (en) * 2002-07-26 2005-05-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Micro-contact printing method
JP4157985B2 (en) * 2003-06-09 2008-10-01 石原薬品株式会社 Pre-treatment type copper plating method
JP4309873B2 (en) * 2005-06-30 2009-08-05 株式会社東芝 Manufacturing method of electronic device

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