JP5893914B2 - 銅めっき溶液およびこれを用いた銅めっき方法 - Google Patents
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Description
前記第2添加剤は、化学式2に示す化合物を含み、
および、
前記第3添加剤は、化学式3に示す化合物を含む。
本発明の技術的思想による銅めっき溶液は、前記第1添加剤を0.5〜200mg/Lに含むことができ、前記第2添加剤を10−400mg/Lに含むことができ、前記第3添加剤を0.5〜200mg/Lに含むことができる。
前記第2添加剤は、化学式2に示す化合物とすることができる。
前記第3添加剤は、化学式3に示す化合物とすることができる。
本発明の技術的思想による銅めっき溶液は、水、銅供給源、電解物質、および平滑剤を含み、前記平滑剤は、化学式3に示す化合物とすることができる。
本発明の技術的思想による銅めっき方法は、銅めっき装置で用いるめっき容器内に銅めっき溶液を注入する工程、および前記銅めっき溶液内にシード層を有する基板を浸漬させ、前記シード層上に銅めっき層を形成する工程を含み、前記銅めっき溶液は、水、銅供給源、電解物質、および第1添加剤を含む。
前記第2添加剤は、化学式2に示す化合物であり、
および、
前記第3添加剤は、化学式3に示す化合物である。
本発明の技術的思想による銅めっき方法は、前記銅めっき溶液を用いて銅をめっきする銅めっき工程における前記銅めっき溶液の温度を15〜60℃に維持することを含むことができる。
本発明の技術的思想の第1実施形態による銅めっき溶液は、銅供給源としてメタンスルホン酸銅(II)((CH3SO3)2Cu)、電解物質としてメタンスルホン酸(CH3SO3H)、塩素イオン源、第1添加剤、第2添加剤、第3添加剤および水を含むことができる。
前記化学式1の化合物は、ポリエーテル化合物として理解されることができる。より好ましくは、前記第1添加剤は、ベンゼン環を有するポリエーテル化合物として理解されることができる。
前記Dは、好ましくは、水素原子、リチウム原子、ナトリウム原子またはカリウム原子とすることができる。前記化学式2の化合物は二硫化物であることがわかる。
前記化学式3の化合物は、ベンジル基で修飾されたポリエチレンイミン化合物として理解されることができる。前記塩素イオンは、前記化合物を電気的中性状態として維持させることができる。
本発明の技術的思想の第2実施形態による銅めっき溶液は、銅供給源としてメタンスルホン酸銅(II)、電解物質としてメタンスルホン酸、塩素イオン源、前記第2添加剤、前記第3添加剤、第4添加剤および水を含むことができる。前記第1実施形態による銅めっき溶液の前記第1添加剤が前記第4添加剤に交換されたものであることがわかる。前記第4添加剤は、ポリプロピレングリコール(polypropylene glycol、(CH2CH(OH)CHOH)n、nは正の整数)とポリエチレンオキシド(polyethylene oxide、(C2H4O)n、nは正の整数)との共重合体であることがわかる。好ましくは約90質量%のポリプロピレングリコールと約10質量%のポリエチレンオキシドとの共重合体であることがわかる。または、前記共重合体は平均分子量3800のジオールまたはポリエーテル化合物であることがわかる。その他に、含有量などは前記第1実施形態による銅めっき溶液を参照して理解することができる。
本発明の技術的思想の第3実施形態による銅めっき溶液は、銅供給源としてメタンスルホン酸銅(II)、電解物質としてメタンスルホン酸、塩素イオン源、前記第2添加剤、前記第3添加剤、第5添加剤および水を含むことができる。前記第1実施形態による銅めっき溶液の前記第1添加剤または前記第2実施形態による前記第4添加剤が前記第5添加剤に交換されたものであることがわかる。好ましくは前記第5添加剤は、約60質量%のポリプロピレングリコールと約40質量%のポリエチレンオキシドとの共重合体であることがわかる。または、前記共重合体は平均分子量4200のポリエーテル化合物であることがわかる。その他に、含有量などは前記第1実施形態による銅めっき溶液を参照して理解することができる。
本発明の技術的思想の第4実施形態による銅めっき溶液は、銅供給源としてメタンスルホン酸銅(II)、電解物質としてメタンスルホン酸、塩素イオン源、前記第2添加剤、前記第3添加剤、第6添加剤および水を含むことができる。前記第1実施形態による銅めっき溶液の前記第1添加剤、前記第2実施形態による銅めっき溶液の前記第4添加剤、または前記第3実施形態による銅めっき溶液の前記第5添加剤が前記第6添加剤に交換されたものであることがわかる。
前記化学式4中、Rは、例えば、次のような化学式5または化学式6のいずれか1つであり、前記第6添加剤は前記Rが化学式5または化学式6である化学式4に示された化合物の2つの組み合わせとすることができる。
本発明の技術的思想の第5実施形態による銅めっき溶液は、銅供給源としてメタンスルホン酸銅(II)、電解物質としてメタンスルホン酸、塩素イオン源、前記第1添加剤、前記第2添加剤、第7添加剤および水を含むことができる。前記第1実施形態による銅めっき溶液の前記第3添加剤が前記第7添加剤に交換されたものであることがわかる。
前記第7添加剤は、スルホン酸塩を有するポリエチレンイミン化合物であることがわかる。その他に、含有量などは前記第1実施形態による銅めっき溶液を参照して理解することができる。
本発明の技術的思想の第6実施形態による銅めっき溶液は、銅供給源としてメタンスルホン酸銅(II)、電解物質としてメタンスルホン酸、塩素イオン源、前記第1添加剤、前記第2添加剤、第8添加剤および水を含むことができる。前記第1実施形態による銅めっき溶液の前記第3添加剤または前記第5実施形態による銅めっき溶液の前記第7添加剤が前記第8添加剤に交換されたものであることがわかる。
前記第8添加剤は、poly(pyridinium)誘導体化合物であることがわかる。その他に、含有量などは前記第1実施形態による銅めっき溶液を参照して理解することができる。前記取消分子は前記単量体を電気的中性状態に維持することができる。
本発明の技術的思想の第7実施形態による銅めっき溶液は、銅供給源としてメタンスルホン酸銅(II)、電解物質としてメタンスルホン酸、塩素イオン源、前記第1添加剤、前記第2添加剤、第9添加剤および水を含むことができる。前記第1実施形態による銅めっき溶液の前記第3添加剤、前記第5実施形態による銅めっき溶液の前記第7添加剤、または前記第6実施形態による前記第8添加剤が前記第9添加剤に交換されたものであることがわかる。
前記第9添加剤はpoly(pyridine)誘導体化合物であることがわかる。その他に、含有量などは前記第1実施形態による銅めっき溶液を参照して理解することができる。
本発明の技術的思想の第8実施形態による銅めっき溶液は、銅供給源としてメタンスルホン酸銅(II)、電解物質としてメタンスルホン酸、塩素イオン源、前記第1添加剤、前記第2添加剤、第10添加剤および水を含むことができる。前記第1実施形態による銅めっき溶液の前記第3添加剤、前記第5実施形態による銅めっき溶液の前記第7添加剤、前記第6実施形態による前記第8添加剤、または前記第7実施形態による銅めっき溶液の前記第9添加剤が前記第10添加剤に交換されたものであることがわかる。
前記第10添加剤はビニルピロリドンと塩化メチルビニルイミダゾリウムの共重合体であることがわかる。その他に、含有量などは前記第1実施形態による銅めっき溶液を参照して理解することができる。
12A めっきパート、
12B 供給パート、
14 めっき容器、
16A 供給口、
16B 循環口、
18 カソード電極、
20 アノード電極、
22 回転モータ、
23 メンブレン、
24 バイアス電源、
26 溶液循環路、
28 補助保存容器、
30 循環ポンプ、
32 循環フィルタ、
34 供給ポンプ、
36 液体流量調節部、
38 単位供給容器、
40 制御部、
42 単位液体流量調節部、
44 モニタリング部、
45 排出バルブ、
46 排出口、
50 銅めっき溶液、
50a 再配合された銅めっき溶液、
110、110a 基板、
120 保護層、
130 マスクパターン、
140、140a バリア層、
150 シード層、
160a 第1銅めっき層、
160b 表面銅めっき層、
160c TSVプラグ、
C 半導体チップ、
H1 第1開口部、
H2 TSVホール、
P 入出力パッド、
SL スクライブレーン、
W ウエハ。
Claims (7)
- 銅めっき装置の銅めっき溶液内にシード層を有する基板を浸漬させ、前記シード層上に銅めっき層を形成する工程を含み、
前記銅めっき溶液が、
水、銅供給源としてメタンスルホン酸銅(II)、電解物質としてメタンスルホン酸、第1添加剤、第2添加剤および第3添加剤を含み、
前記第1添加剤が、化学式1に示す化合物であり、
前記第2添加剤が、化学式2に示す化合物であり、
前記第3添加剤が、化学式3に示す化合物であり、
前記銅めっき溶液が、前記第1添加剤を1.0〜50mg/L、前記第2添加剤を15〜200mg/L、および前記第3添加剤を0.5〜200mg/L含むことを特徴とする銅めっき方法。 - 前記Dが、水素原子、リチウム原子、ナトリウム原子、またはカリウム原子のうちのいずれか1つであることを特徴とする請求項1に記載の銅めっき方法。
- 前記銅めっき溶液が、前記銅供給源としてのメタンスルホン酸銅(II)を200〜500g/L含むことを特徴とする請求項1または2に記載の銅めっき方法。
- 前記銅めっき溶液が、前記電解物質としてのメタンスルホン酸を5〜20g/L含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の銅めっき方法。
- 前記銅めっき溶液が、塩素イオン源をさらに含み、
前記塩素イオン源が、塩化水素または塩化ナトリウムであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の銅めっき方法。 - 前記銅めっき装置が、アノード電極およびカソード電極を含み、
前記アノード電極と前記カソード電極との間の電流密度が1.0〜100mA/cm2であり、
前記電流密度が、相対的に低い電流密度を印加する初期段階および相対的に高い電流密度を印加する後期段階を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の銅めっき方法。 - 水、銅供給源としてメタンスルホン酸銅(II)、電解物質としてメタンスルホン酸、塩素イオン、第1添加剤、第2添加剤、および第3添加剤を含む銅めっき溶液であって、
前記第1添加剤が、化学式1に示す化合物であり、
前記第2添加剤が、化学式2に示す化合物であり、
および、
前記第3添加剤が、化学式3に示す化合物であり、
前記銅めっき溶液が、前記第1添加剤を1.0〜50mg/L、前記第2添加剤を15〜200mg/L、および前記第3添加剤を0.5〜200mg/L含むことを特徴とする銅めっき溶液。
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