JP5048791B2 - フラットパネルディスプレイの製造のための銅相互接続 - Google Patents
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Description
a)前記基板をフォトレジスト層で被膜する工程と、
b)前記フォトレジスト層をパターン化し、前記フォトレジストの中にパターン化された少なくとも1つのトレンチを含む、パターン化されたフォトレジスト層を得る工程と、
c)前記パターン化されたフォトレジスト層上に第1の触媒層を設け、前記第1の触媒層はフォトレジスト層に対するよりも、少なくとも1つのトレンチの中の基板に対してより良い付着性を持つ工程と
を含む。
d)前記第1の触媒層上に堆積された絶縁層の無電解めっき層を設ける工程と、
e)少なくとも1つのトレンチの位置を除いて、連続して重ねられたフォトレジスト層、第1の触媒層および絶縁層を除去し、基板上に第1の触媒層および絶縁層のパターンを得る工程と
を含む。
d)少なくとも1つのトレンチの位置を除いて、フォトレジスト層および第1の触媒層を除去し、基板上に第1の触媒層のパターンを得る工程と、
e)前記第1の触媒層のパターン上に堆積された絶縁層の無電解めっき層を設け、基板上に第1の触媒層および絶縁層のパターンを得る工程と
を含む。
f)少なくとも絶縁層のパターンの上に、第2の触媒層を設け、触媒化された絶縁層を得る工程
を含んでもよい。
g)工程f)の触媒化された絶縁層の上に、無電解銅めっき層を設ける工程
を含んでもよい。
1)標的上のステンシル層を反転してパターン化し、
2)最終的にパターン化される層を標的の全ての領域上にめっきし、
3)ステンシル層上の層をステンシル層と共に除去するが、この層の他の部分は最終パターンとして標的上に残す
ことから成る。
NaOH、Na2CO3 Na3PO4の混合物のような溶液を使用して、例えば基板を前記溶液中に浸漬することによって基板上(例えばガラス)のあらゆる微量の有機汚染物を除去する。表面が十分に清浄である場合、またはこのような処理が基板を損傷するか、もしくは予期せぬ化学反応を起こすかもしれない場合には、この工程を省略することができる。
この工程の目的は、基板上に微小凹凸を作成し、基板上に堆積される第1の層の付着性を高めることである。この層(例えば、絶縁層)が、その元々の凹凸により基板に対して十分な付着性を持つ場合、またはこのようなマイクロエッチング処理がガラス表面に有害な反応を起こす場合には、この工程を省略してもよい。この工程は、基板を典型的には0.1%ないし5体積%のHFを含む水性溶液(それは10g/Lないし100g/LのNH4Fも含んでいてもよい)に10秒ないし5分間、またはより典型的には0.3%ないし3体積%のHFと30g/Lないし60g/LのNH4Fとを含む水性溶液に30秒ないし3分間浸漬することによってなされる。次に基板をDI純水で洗浄する。
この工程は、
−基板上にフォトレジスト溶液を被膜し、
−プリベーキング(例えば、90℃)を行ってこのような層を乾燥させ、
−この層上にマスクを設け、
−マスクを通してフォトレジストをUV光に露光させ、
−マスクを除去し、
−露光されたフォトレジスト(またはレジストによって未露光のもの)を、TMAH溶液を用いて現像し、DI純水ですすぎ、
−ポストベーキング(例えば、150℃)を行って除去されていないフォトレジストを硬化させる
サブ工程を含む通常のPRパターン化方法によってなされる。
典型的に、SnCl2およびPdCl2溶液をこの工程に使用して、極めて薄いパラジウム触媒層を表面上、特にフォトレジストが除去されたトレンチの中に作製する。その目的のために、基板をSnCl2溶液に浸漬し、次にDI純水ですすぎ、次にPdCl2溶液に浸漬する。好ましくは、0.1ないし10体積%のHClを含む水溶液中の0.1g/Lないし50g/LのSnCl2を用いる。PdCl2溶液は、0.01ないし5体積%のHClと、0.01g/L〜5g/LのPdCl2とを含む水溶液から作られる。より好ましくは、SnCl2溶液は、HClの0.5%ないし5%溶液に溶解した1g/Lないし20g/LのSnCl2を含み、PdCl2溶液は、HClの0.05%ないし1%溶液に溶解した0.1g/Lないし2g/LのPdCl2を含む。
無電解NiPまたはNiMP(Mは、W,MoまたはReからなる群より選択される)は、典型的に絶縁層として堆積される。NiSO4およびNaH2PO2溶液は、NiおよびP源として使用される。NaH2PO2は還元剤としても使用される。錯化剤は、少なくとも1つのカルボキシル基(−COOX:XはH、金属、アルキルからなる群より選択される)を持つ有機化合物、およびそれらの混合物から選択される。好ましくは、それは酢酸、酒石酸、グリコール酸、乳酸およびそれらの混合物からなる群より選択される。NiPをめっきするために、基板を例えば溶液に浸漬する。溶液のpHを、必要な場合はpHバッファーで調節する。1つの実施態様において、10g/Lないし45g/LのNiSO4 7H2O、3g/Lないし50g/LのNaH2PO2 H2O、5mL/Lないし50mLのグリコール酸(70%)および3g/Lの酒石酸の溶液が使用される。鉛化合物を安定剤として0.5ppmないし10ppmの範囲で加えることができる。浴(bath)の温度およびpHは、好ましくはそれぞれ50℃ないし90℃および2ないし9、より好ましくはそれぞれ70℃ないし80℃および2ないし6の範囲に維持される。めっき時間は、めっき速度および所望される厚さによって決定することができ、典型的に50nmのNiP層に対して30秒ないし1分である。次に、基板をDI純水で洗浄する。
パターン化されたフォトレジストを除去するために、基板を除去溶液に(例えば、ここで先に記載した任意の洗浄工程で使用したような同様のアルカリ溶液)、レジストの厚さおよび除去速度に依存して1分ないし15分間浸漬する。次に、基板をDI純水で洗浄する。フォトレジスト表面上にめっきされた絶縁層を、フォトレジストと共に除去するが、基板上に直接めっきされた層は、基板上に残るであろう。除去溶液は、第1の触媒層上の絶縁層で再び被膜された場合のフォトレジストでさえも溶解する能力を持つ。
基板を、NH4OH中にAgNO3、HCl中にPdCl2またはNH4OH中にPd(NH3)4Cl2を含む溶液に浸漬し、基板表面上に極めて薄い銀またはパラジウム層を堆積する。銀層については、典型的に0.01ないし1%のNH4OH溶液中の0.1g/Lないし10g/LのAgNO3が使用される。この工程を、典型的には10秒ないし5分間、好ましくは30秒ないし1分間実施してもよい。パラジウム層については、0.01%ないし5%のHCl溶液中の0.01g/Lないし5g/LのPdCl2が使用される。より好ましくは、0.1g/Lないし2g/LのPdCl2を0.05%ないし1%のHCl溶液に溶解する。他の実施態様において、0.1%ないし5%のNH4OH中の、0.1g/Lないし10g/LのPd(NH3)4Cl2が使用される。
めっきされたCuの厚さ均一性および/または比抵抗が所望される仕様の範囲に無い場合は、任意で還元工程を行ってもよい。この場合、基板を、めっき溶液に浸漬する前にコンディショニング溶液に浸漬する。0.1%ないし5%のHCHO、より好ましくは0.5%ないし3%のHCHOを含む溶液が使用される。HCHOを使用する代わりに、0.1g/Lないし5g/LのDMAB(ジメチルアミンボラン)を含む溶液を使用してもよい(より好ましくは0.5g/Lないし3g/LのDMAB)。
ガラス基板を、NaOH、Na2CO3 Na3PO4を含んだ脱脂溶液に80℃で3分間浸漬し、ガラス表面上の有機汚染物を除去した。
ガラス基板の代わりにシリコンウェーハを用いることを除いて、銅パターンを例1に従って製造した。ウェーハ上で得られた結果は、ガラス基板上で得られたものと同等であった。NiP層のCu拡散性能を試験するために、めっきされたCu/NiP層を400℃でアニールし、X線解析を行ってシリコンウェーハ中に拡散したCuの量を測定した。解析は、ごくわずかなCuの拡散が生じるだけで、NiP層が十分なCuバリア性能を持つことを明らかにした。
絶縁層(NiP)のウェットエッチングを行い、基板上に前記層をパターン化した。
例1と類似しているが、NiP層を堆積させずに銅層を基板上にめっきした。得られた銅層は基板上に対して乏しい付着性しか示さず、それは容易に剥がれた。
任意のベース基板の洗浄工程を除いて、または30℃未満の温度を持つ洗浄溶液で実行される洗浄工程と共に、例1の全ての工程を実行した。最初のガラス表面が有機成分によって汚染された場合は(例えば、指で触る、および掴む、または拭う)、めっきされた層は乏しい厚さ均一性、および/または再現性の欠如を示した。これらの最も不適切な場合において、ここで先に議論したような適当な条件で洗浄工程を実行することは、均一性および/または再現性を向上させた。
任意のマイクロエッチング工程を除いて、例1の全ての工程を実行した。基板の表面が微小凹凸を備えていない場合、めっきされたNiP層は、基板に対して乏しい付着性しか示さなかった。基板に微小凹凸を作製することは、決定的に付着性の向上を助ける。TFT−LCDパネルのための商用ガラス基板を用いる場合(例えば、Corning 7059)、通常、この工程は必須である。
第1の触媒化工程を除いて、例1の全ての工程を実行した。NiP層は基板上にめっきされず、それゆえに銅層は基板に十分に付着しなかった。
第1の触媒化工程において、SnCl2の濃度が0.1g/L未満もしくは50g/L超のいずれかであるか、またはPdCl2の濃度が0.01g/L未満もしくは5g/L超のいずれかであることを除いて、例1に従って種々の比較例を実行した。これら全ての例においては、基板上にNiP層がめっきされないか、またはめっきされたNiP層は乏しい厚さ均一性、乏しい付着性および/または再現性の欠如を示した。それゆえに、NiP上に堆積された銅層は、いずれも満足いくものではなかった。
コンディショニングにおいて浸漬工程をいずれも実行しないか、または使用されたNa2H2PO2溶液の濃度が5g/L未満、または50g/L超のいずれかであることを除いて、例1の全ての工程を基板上で実行した。これら異なる全てのケースにおいて、基板上にNiP層がめっきされないか、またはこのようなNiP層がめっきされた場合は、乏しい厚さ均一性、乏しい付着性および/または再現性の欠如を示した。それゆえに、NiP層上に堆積された銅層は、いずれも満足いくものではなかった。
NiSO4 7H2O、NaH2PO2 H2O、乳酸、グリコール酸、酒石酸および鉛化合物の濃度がここで先に規定したそれぞれの範囲外であることを除いて、種々の例を図1に従って行った。基板上にNiP層がめっきされないか、NiP層がめっきされた場合は乏しい厚さ均一性、乏しい付着性および/または再現性の欠如を示すかのいずれかであった。それゆえに、NiP層上に堆積された銅層は、いずれも満足いくものではなかった。
NiPめっき浴の温度が50℃未満ということを除いては、例1に開示したような類似の方法で種々の例を実行した。通常、基板上にNiP層がめっきされないか、またはめっきされた場合、このようなNiP層は乏しい均一性および/または再現性の欠如を示すかのいずれかであった。
このNiPめっき浴のpHを2未満または9超のいずれかに調節したことを除いて、種々の例を例1に従って実行した。これら種々の全ての例において、基板上にNiP層がめっきされないか、またはめっきされた場合は、NiP層は調和のとれた特性(例えば、厚さ均一性、基板への付着性および再現性)を示さなかった。それゆえに、NiP層上に堆積された銅層はいずれも満足いくものではなかった。さらに、溶液のpHが10を上回る場合、通常、フォトレジストパターンはNiPめっき工程の間に破壊される(溶液中に溶解される)。これは、所望のCuパターンの実行を不可能にする。
第2の触媒化工程を除いて例1の種々の工程を実行した。この場合、通常はNiP層上にCu層をめっきできない。
フォトレジストパターン化工程において、AgNO3の濃度が0.1g/L未満または10g/L超であることを除いて、例1と類似した種々の例を実行した。Cu層がめっきされないか、またはめっきされたCu層は乏しい厚さ均一性、乏しい付着性および/または再現性の欠如を示すかのいずれかであった。
第2の触媒化工程において、NH4OH溶液中のAgNO3の代わりにHCl溶液中のPdCl2またはNH4OH溶液中のPd(NH3)4Cl2を用いて、例1に従って種々の例を実行した。この工程は、0.1%のHCl中の0.3g/LのPdCl2、または2%のNH4OH中の0.25g/LのPd(NH3)4Cl2を使用して3分間の浸漬で実行された。めっきされたCu層は、例1で得られたものと同等の厚さ均一性、付着性、比抵抗および再現性を示した。
CuSO4 5H2O、C4H4KNNaO6 5H2O、Ni化合物、HCHO、および/または硫黄化合物それぞれの濃度が、先述の無電解銅めっき工程において規定されたそれぞれの範囲外であることを除いて、例1と類似した種々の例を実行した。基板上にCu層がめっきされないか、またはめっきされた場合は、乏しい厚さ均一性、乏しい付着性、高い比抵抗および/または再現性の欠如を示した。
Cuめっき浴のpHを9未満または13超のいずれかに調節したことを除いて、例1と類似した種々の例を実行した。pHが9未満の場合はめっき速度があまりに低いので、Cu層は基板上にめっきされなかった。他方で、pHが13を上回る場合、Cu層は乏しい厚さ均一性、乏しい付着性、高い比抵抗および/または再現性の欠如を示した。めっき速度があまりに速すぎて、このことは層の内部応力を増大させるであろうと考えられている。厚さ均一性、付着性および再現性の間で調和のとれた特性は、規定された範囲の銅無電解めっき工程のもとで得られた。
絶縁層の無電解めっきの前にフォトレジストを除去することを除いて、銅パターンを例1に開示したように製造した。フォトレジストPRパターンは、それゆえにフォトレジスト上の触媒層を伴うが、ベース基板上に直接堆積された触媒層は除去されなかった。結果として、触媒パターン化は、フォトレジストパターンの除去後に達成された。次に、絶縁層(NiP)をその後にめっきした。NiP層は触媒層上のみに選択的にめっきされるので、基板上にパターン化されたNiP層を得ることができた。次に、例1に開示したような第2の触媒化工程の後に、Cu無電解めっき工程を行った。
Claims (6)
- フラットパネルディスプレイ相互接続システムに使用するための基板上に銅相互接続層を堆積させる方法であって、
a)前記基板をフォトレジスト層で被膜する工程と、
b)前記フォトレジスト層をパターン化し、前記フォトレジスト層の中にパターン化された少なくとも1つのトレンチを含む、パターン化されたフォトレジスト層を得る工程と、
c)前記パターン化されたフォトレジスト層上に第1の触媒層を設け、前記第1の触媒層は、フォトレジストに対するよりも、少なくとも1つのトレンチの中の基板に対してより良い付着性を持つ工程と、
d)前記第1の触媒層上に堆積された、NiP又はNiMP(MはW,Mo,又はReである)絶縁層の無電解めっき層を設ける工程と、
e)少なくとも1つのトレンチの位置を除いて、連続して重ねられたフォトレジスト層、第1の触媒層および絶縁層を除去し、基板上に第1の触媒層および絶縁層のパターンを得る工程と
を含む方法。 - フラットパネルディスプレイ相互接続システムに使用するための基板上に銅相互接続層を堆積させる方法であって、
a)前記基板をフォトレジスト層で被膜する工程と、
b)前記フォトレジスト層をパターン化し、前記フォトレジスト層の中にパターン化された少なくとも1つのトレンチを含む、パターン化されたフォトレジスト層を得る工程と、
c)前記パターン化されたフォトレジスト層上に第1の触媒層を設け、前記第1の触媒層は、フォトレジストに対するよりも、少なくとも1つのトレンチの中の基板に対してより良い付着性を持つ工程と、
d)少なくとも1つのトレンチの位置を除いて、フォトレジスト層および第1の触媒層を除去し、基板上に第1の触媒層のパターンを得る工程と、
e)前記第1の触媒層のパターン上に堆積されたNiP又はNiMP(MはW,Mo,又はReである)絶縁層の無電解めっき層を設け、基板上に第1の触媒層および絶縁層のパターンを得る工程と
を含む方法。 - さらに、
f)少なくとも絶縁層のパターンの上に第2の触媒層を設け、触媒化された絶縁層を得る工程
を含む請求項1または2による方法。 - さらに、
g)工程f)の触媒化された絶縁層の上に、無電解めっきされる銅層を設ける工程
を含む請求項3による方法。 - さらに、工程a)に先立って、基板を洗浄する工程を含む請求項1ないし4の1項による方法。
- さらに、工程a)に先立って、基板をマイクロエッチングする工程を含む請求項1ないし5の1項による方法。
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