KR20030073874A - 구리 전기도금 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 표면에 구리를 도금할 때 자기장을 적용하여 보다 좋은 도금 특성을 얻을 수 있는 구리 전기도금 방법에 관한 것으로, 구리 이온을 함유한 전해질 용액이 담겨진 케미컬 베스내에 웨이퍼를 넣고, 상기 웨이퍼와 전해질 용액이 접촉하는 상기 케미컬 베스 상단부에 자기장을 걸어주어 전해질 용액에 함유된 구리 이온들이 상기 웨이퍼에 도금되는 것을 특징으로 한다.

Description

구리 전기도금 방법{A METHOD FOR Cu ELECTROPLATING}

본 발명은 구리 전기도금 방법에 관한 것으로, 특히 웨이퍼 표면에 구리를 도금할 때 자기장을 적용하여 보다 좋은 도금 특성을 얻을 수 있는 구리 전기도금 방법에 관한 것이다.

금속배선의 재료로서는 알루미늄(Al)이 주로 이용되어 왔다. 이것은 알루미늄이 전기전도도가 양호할 뿐만 아니라, 가공성이 우수하고 비교적 가격이 저렴하기 때문이다.

그러나 반도체 소자의 고집적 및 고성능화가 진행되면서 알루미늄 재질의 금속배선으로는 고속 소자에서 요구되는 배선 저항을 구현하는데 한계를 보이고있다.

따라서, 최근의 금속배선 공정은 배선 재료로서 알루미늄을 대신하여 저항이 낮고 EM(Electro Migration) 특성이 우수한 구리(Cu)를 이용하려는 노력이 진행되고 있으며, 실제로 반도체 제조 공정에 일부 적용하고 있다.

한편, 구리 배선을 형성함에 있어서 구리를 웨이퍼 전면에 증착하는 기술이 필요하다. 구리막 증착은 CVD(Chemical Vapor Deposition), PVD(Physical Vapor Deposition) 또는 전기도금(Electroplating) 방식으로 증착할 수 있으며, 이 중에서 전기도금 방식은 CVD 및 PVD 방식에 비해 공정상의 잇점이 있다. 그리고 CVD 방식에 비해 비용측면에서 유리하기 때문에 CVD 및 PVD 방식에 비해 많이 이용되고 있다.

즉, 종래의 구리 전기도금 방법은 구리를 배리어(barrier)와 씨드(seed)막이 입혀진 웨이퍼 표면에 전기도금하는 것으로, 구리 이온을 함유한 전해질 용액이 담겨진 케미컬 베스내에 웨이퍼를 넣고, 상기 웨이퍼에 음극전압을 걸어 상기 전해질 용액에 함유된 구리 이온들이 전기분해되어 상기 웨이퍼에 증착되므로 도금된다.

그러나 종래의 구리 전기도금 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

웨이퍼 표면에 많은 구리 이온들이 접근할수록 보다 쉽게 구리 도금이 이루어지는데, 케미컬 베스내에 웨이퍼를 담가 웨이퍼 표면에 구리를 도금하므로 구리 이온 밀도가 떨어져 웨이퍼 표면의 구리 증착막에서 결합이 발생한다.

따라서, 구리배선의 저항을 증가시키는 등의 구리배선의 신뢰성을 감소시킨다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 구리 전기도금 방법에 자기장을 이용하여 전기도금 속도를 향상시키고, 도금된 구리의 조직을 보다 치밀하게 하여 구리배선의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 구리 전기도금 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 구리 전기도금 방법을 설명하기 위한 도면

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 전해질 용액 20 : 케미컬 베스

30 : 전자석층 40 : 웨이퍼

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구리 전기도금 방법은 구리 이온을 함유한 전해질 용액이 담겨진 케미컬 베스내에 웨이퍼를 넣고, 상기 웨이퍼와 전해질 용액이 접촉하는 상기 케미컬 베스 상단부에 자기장을 걸어주어 전해질 용액에 함유된 구리 이온들이 상기 웨이퍼에 도금되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자기장의 발생원은 전자석을 이용하여 자기장의 세기를 조절할 수 있도록, 자장이 미치는 깊이를 조절하기 위해 여러층의 전자석층을 상기 베스 둘레에 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 자기장의 세기는 전류로 조절하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구리 전기도금 방법에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 구리 전기도금 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이 구리 이온들을 함유한 전해질 용액(10)이 담겨있는케미컬 베스(20)의 둘레에 전자석층(30)을 설치한 후, 상기 케미컬 베스(20)내에 웨이퍼(40)를 담근다. 이때, 상기 케미컬 베스(20)의 상단부 즉, 상기 웨이퍼(40)와 전해질 용액(10)이 접촉하는 부위에 자기장을 걸어준다.

한편, 자기장의 발생원은 전자석(30)으로 상기 전자석(30)에 인가되는 전류를 조절하여 자기장의 세기를 조절할 수 있도록 하고, 자장이 미치는 깊이를 조절하기 위해 여러층의 전자석층(30)을 상기 케미컬 베스(20) 둘레에 설치한다.

즉, 도 2에 도시한 바와 같이 자기장에 노출된 구리 이온들이 자기장과 전류(구리 이온의 운동방향)의 수직 방향으로 힘을 받아 연속적으로 회전운동을 하게 함으로써, 구리 이온들이 상기 웨이퍼(40) 표면 근처에 오랜 시간 머물게 되어 그 만큼 상기 웨이퍼(40) 표면에 도금될 확률을 향상시킨다.

그리고 구리 이온의 운동 궤적을 고려하여 자기장의 세기와 깊이를 정정하여 최적화한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 구리 전기도금 방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

자기장층에 유입된 구리 이온들은 웨이퍼 표면에 증착될 때까지 자기장층에 머물됨으로 도금 속도를 향상시킬 수 있고, 웨이퍼 표면의 구리 이온 농도를 향상시킬 수 있다.

그리고 웨이퍼 표면의 구리 이온 농도가 향상되므로 보이드와 같은 불량 발생율이 낮아지고, 농도가 낮은 전해액으로도 충분한 도금 효과을 얻을 수 있다.

또한, 폐전해액양이 줄어 원가절감 및 환경오염을 줄일 수 있다.

그리고 도금 불량 감소로 고수율의 제품을 생산할 수 있다.

Claims (3)

1. 구리 이온을 함유한 전해질 용액이 담겨진 케미컬 베스내에 웨이퍼를 넣고, 상기 웨이퍼와 전해질 용액이 접촉하는 상기 케미컬 베스 상단부에 자기장을 걸어주어 전해질 용액에 함유된 구리 이온들이 상기 웨이퍼에 도금되는 것을 특징으로 하는 구리 전기도금 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 자기장의 발생원은 전자석을 이용하여 자기장의 세기를 조절할 수 있도록, 자장이 미치는 깊이를 조절하기 위해 여러층의 전자석층을 상기 베스 둘레에 설치하는 것을 특징으로 하는 구리 전기도금 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 자기장의 세기는 전류로 조절하는 것을 특징으로 하는 구리 전기도금 방법.