KR20080090351A - 평판 디스플레이 제조 프로세스에서 구리층을 기판상에형성하는 개선된 방법 - Google Patents

Abstract

평판 디스플레이 제조 프로세스에서 구리층을 기판상에 형성하는 방법 및 장치가 제공되며, 구리는 기판상에 무전극 피착되어 구리 상호접속층을 형성한다. 구리 소스로서 CuSO₄5H₂O, 착화제로서 타르타르산 칼륨 나트륨 또는 구연산3나트륨, 환원제로서 글리옥실산염, 글리옥실산 또는 인산 나트륨, 안정화제로서 황 유기 화합물, 및 pH 조절제를 함유하는 구리 용액은 구리 상호접속층을 기판상에 형성하는데 이용된다.

구리 용액, 촉매화층, 구리 상호접속층, 도금, 베이스층

Description

평판 디스플레이 제조 프로세스에서 구리층을 기판상에 형성하는 개선된 방법{IMPROVED METHOD FOR PRODUCING A COPPER LAYER ON A SUBSTRATE IN A FLAT PANEL DISPLAY MANUFACTURING PROCESS}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2007년 4월 4일에 출원된 미국 가출원 제60/910,091호의 우선권을 주장하며, 상기 출원의 전체 내용은 본 명세서에 참조 인용된다.

본 발명은 전반적으로 TFT-LCD 평판 디스플레이의 제조 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 구리 상호접속층(copper interconnection layer)을 기판상에 피착하는 방법에 관한 것이다.

트랜지스터를 제조하는데 여러 에칭 프로세스들이 이용되고 있다. 하지만, 구리의 건식 에칭은, 대부분의 구리 종류가 휘발성이지 않거나, 에칭 가스 및 부산물이 거의 부식성이기 때문에 효과적이지 못하다. 비아 홀이 먼저 제조되고, 이어서 구리가 건식(스퍼터링) 및 습식 프로세스(전기 도금)의 조합에 의해 그 홀에 채워지는 다마신 프로세스가 반도체 산업에서 개발되었다. 한편, 평판 디스플레이 산업에서는, 반도체 산업에서와 같이 신호 지연을 줄이기 위한 구리의 이용이 고려 되고 있지만, 다마신 프로세스가 현재의 배선 프로세스보다 더 많은 단계들을 필요로 하기 때문에 이 다마신 방법은 적절치 않은 것으로 고려되며, 대형 기판(예컨대, G5 TFT-LCD 패널용의 1.5m x 1.8m)에 대해서는 여전히 효과적이지 못하다. 또한, 이러한 프로세스의 이용은 얼마간의 기술적 장애를 야기하고, 제조 비용을 증가시킬 것이다. 한편, 구리의 습식 에칭이 또한 연구되고 있다. 그러나, 습식 에칭이 이방성이 아닌 등방성이기 때문에 구리 접속부의 모양을 제어하기가 더 어렵다.

무전극 구리 도금은 PCB(printed circuit board) 산업에서 긴 역사를 가지고 있으며, 이러한 도금 기술 자체는 이미 완전히 발달되어 있다. 도금은 비교적 적은 비용과 낮은 처리 온도에서 순응적이고, 고품질인 구리를 제공한다. 구리 접속부용의 여러 구리 용액이 상업적으로 이용되고 있다. 종래의 구리 용액들 대부분은 환원제로서 포르말린을 함유하거나, 착화제로서 에틸렌디아민테트라아세트산(ethylenediaminetetraacetic acid)(또는 "EDTA")를 함유하고 있다. 환경, 건강 및 안전(EHS) 기준면에서 볼 때, 포르말린은 인간에 대한 발암성 물질로 알려져 있어 그 사용이 최소화되어야 하는 물질이다. 따라서, 이러한 용액을 보다 효과적으로 제조하기 위해서는, 포르말린 등과 같은 물질을 함유한 용액을 가열하여 구리의 도금 속도를 높이도록 권고되고 있다. 그러나, 이러한 용액은 주위 온도에 따라 매우 휘발성이어서 가열할 때 인간에 대한 위험이 증가한다.

EDTA 또한 다른 이유로 인해 주목받는 물질이다. 즉, EDTA는 처리 디바이스로 다루기 힘든 안정된 복합체를 형성할 수 있다. 이러한 물질의 이용은, 안정된 복합체를 분해하기 위해 다량의 산화제가 필요하기 때문에 제한되고 있다. 또한, TFT-LCD 제조에 EDTA를 이용하는 것은 훨씬 더 많은량의 산화제를 필요로 할 것이기 때문에 더 많은 비용이 들게 한다.

이러한 상업적으로 이용가능한 구리 용액들은, 획득된 접속부들이 빈약한 두께 균일성, 베이스층에 대한 빈약한 부착력, 높은 표면 거칠기를 갖거나, 도금 재 현성이 부족하기 때문에 TFT-LCD 애플리케이션용으로는 만족스럽지 못하다.

따라서, 기존의 TFT-LCD 구리 접속부용의 구리 도금 용액보다 더 환경 친화적이고, 동일한 애플리케이션에서의 이용시 이러한 용액의 현재와 같은 단점들을 갖지 않는 TFT-LCD 구리 접속부용의 구리 도금 용액이 필요하다.

이하에서는, 평판 TFT-LCD 제조 환경하에서 구리 도금 기판을 형성하는 신규한 방법에 대해 설명한다.

일 실시예에서, 평판 디스플레이 디바이스 제조시 이용하기 위해 구리 도금 기판을 형성하는 방법이 제공되며, 이 방법은 기판을 제공하는 단계, 및 기판의 일부에 촉매화층을 제공하는 단계를 포함한다. 구리층은 그 후 촉매화된 부분을 구리 용액에 노출시켜 기판의 적어도 촉매화된 부분에 무전극으로 가해진다. 구리 용액은, 구리 소스로서 CuSO₄5H₂O; 타르타르산 칼륨 나트륨 4H₂O 또는 구연산3나트륨 2H₂O를 포함할 수 있는 착화제; 글리옥실산염, 글리옥실산(glyoxilic acid) 또는 인산 나트륨 H₂0를 포함할 수 있는 환원제; 안정화제로서 황 유기 화합물; 및 실온에서 용액의 pH를 9 - 12.5 사이에서 조절하는 pH 조절제를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예들은 다음의 특성들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

-촉매화층은 약 15℃ - 약 35℃ 사이의 온도, 및 약 5초 - 약 3분 사이의 기간 동안 조절된다.

-구리 도금 기판은 약 1% - 약 3% 사이의 수소 부피(질소 평형)를 포함하는 분위기에서 기판을 가열하여 어닐링된다.

-산화 제한 캐핑층이 구리층 상에 제공되고, 이 캐핑층은 NiP 또는 NiXP층(X는 W, MO 및 Re로부터 선택되는 고용융 금속임)이고, 약 100nm - 약 300nm 사이의 두께이다.

-촉매화층은, NH₄OH 용액의 AgNO₃ 혼합물에 베이스층을 노출시켜 얇은 촉매화 은 층을 베이스층 상에 제공함으로써 형성되고, 이 혼합물은 약 0.01% - 약 1%의 NH₄OH 용액에서 약 0.1g/L - 약 10g/L의 AgNO₃를 포함하고, 보다 바람직하게는,약 0.1% - 약 0.5%의 NH₄OH 용액에서 약 1g/L - 약 5g/L의 AgNO₃를 포함한다.

-촉매화층은, NH₄OH 용액의 (NH₃)4PdCl₂ 혼합물에 베이스층을 노출시켜 얇은 촉매화 팔라듐층을 베이스층 상에 제공함으로써 형성되고, 이 혼합물은 약 0.01% - 약 1%의 NH₄OH 용액에서 약 0.1g/L - 약 1.0g/L의 (NH₃)4PdCl₂를 포함하고, 보다 바람직하게는, 약 0.01% - 약 1%의 NH₄OH 용액에서 약 0.3g/L - 약 0.7g/L의 (NH₃)4PdCl₂를 포함한다.

-구리 도금 용액은 약 0.1g/L - 약 10g/L 사이의 NiSO₄6H₂O를 더 포함한다.

-촉매화층은, 약 0.01% - 약 5% 사이, 보다 바람직하게는, 약 0.1% - 약 2% 사이의 글리옥실산염 또는 포스피네이트를 포함하는 혼합물 용액에 촉매화층을 노출시켜 조절된다.

-촉매화층은, 약 0.1g/L - 약 5g/L 사이, 보다 바람직하게는, 약 0.5g/L - 약 3g/L 사이의 DMAB(dimethylamineborane)를 포함하는 혼합물 용액에 촉매화층을 노출시켜 조절된다.

-구리 용액은 약 2g/L - 약 15g/L 사이의 CuSO₄5H₂O를 포함한다.

-구리 용액은 약 40g/L - 약 100g/L 사이, 보다 바람직하게는, 약 65g/L - 약 85g/L 사이의 타르타르산 칼륨 나트륨 4H₂O를 포함한다.

-구리 용액은 약 10g/L - 약 100g/L 사이, 보다 바람직하게는, 약 50g/L - 약 90g/L 사이의 구연산3나트륨 2H₂O를 포함한다.

-구리 용액은 약 0.01% - 약 5% 부피 사이의 글리옥실산염 또는 글리옥실산을 포함한다.

-구리 용액은 약 5g/L - 약 50g/L 사이의 포스피네이트 나트륨을 포함한다.

-안정화제는 약 1ppb - 약 100ppb 사이의 티오요소(thiourea)를 포함한다.

-구리층은 구리 용액을 가열하지 않고 실온에서, 바람직하게는 약 15℃ - 약 35℃ 사이의 온도에서 실질적으로 제공된다.

-구리층은 어떠한 포르말린 또는 EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid)를 함유하지 않는 구리 용액에 의해 제공된다.

이상, 다음에 이어지는 본 발명의 구체적인 내용의 이해를 돕기 위해 본 발명의 특징 및 기술적 이점들에 대해 다소 광범위하게 설명하였다. 이제, 본 발명의 청구범위의 청구대상을 형성할 수 있는 본 발명의 추가 특징 및 이점들에 대해 설명한다. 당업자들이라면, 본 발명의 동일한 목적을 수행하기 위한 다른 구조들 을 수정하거나 디자인하는 기준으로서, 개시된 개념 및 구체적인 실시예들이 쉽게 이용될 수 있다는 점을 알 것이다. 또한, 본 발명의 균등물이 첨부된 청구범위에 개시된 바와 같은 본 발명의 사상과 범주 내에 속한다는 점을 알 것이다.

첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명을 참조하면 본 발명의 특징 및 목적을 보다 잘 이해할 수 있을 것이다. 첨부된 도면에서는, 유사한 구성요소들에 대해 동일하거나 유사한 참조 부호가 부여되어 있다.

일반적으로, 본 발명은 평판 디스플레이 디바이스의 제조시 이용하기 위해 구리 도금 기판을 형성하는 방법에 관한 것으로, 본 방법은 기판을 제공하는 단계, 및 촉매화층을 기판 일부에 제공하는 단계를 포함한다. 구리층은 기판의 촉매화된 부분을 구리 용액에 노출시켜 기판의 적어도 촉매화된 부분에 무전극으로(electrodelessly) 가해진다. 구리 용액은 구리 소스로서 CuSO₄5H₂O; 타르타르산 칼륨 나트륨 4H₂O 또는 구연산3나트륨 2H₂O를 포함할 수 있는 착화제; 글리옥실산염, 글리옥실산(glyoxilic acid) 또는 인산 나트륨 H₂0를 포함할 수 있는 환원제; 안정화제로서 황 유기 화합물; 및 실온에서 용액의 pH를 9 - 12.5 사이에서 조절하는 pH 조절제를 포함한다.

몇몇 실시예들에서는, 촉매화 단계가 15℃ - 35℃ 범위의 실온에서 수행된다. 일 실시예에서, NH₄OH 용액에서의 AgNO₃는 촉매화에 앞서 기판에 피착된 베이스층(베이스층은 NiP 및 NiXP층일 수 있으며, X는 W, Mo, Re 등의 고용융 금 속(refractory metal)임) 상에 얇은 촉매화 은 층을 만드는데 이용될 수 있다. 예컨대, 0.01% - 1%의 NH₄OH 용액에서 0.1g/L - 10g/L의 AgNO₃가 이용되고, 보다 바람직하게는 0.1% - 0.5%의 NH₄OH 용액에서 1g/L - 5g/L의 AgNO₃를 포함하는 용액이 이용된다.

다른 실시예에서는, NH₄OH 용액에서의 (NH₃)4PdCl₂가 NiP 또는 NiXP 베이스층 상에 얇은 촉매화 팔라듐층을 만드는데 이용될 수도 있다. 예컨대, 0.01% - 1%의 NH₄OH 용액에서 0.1g/L - 1g/L의 (NH₃)4PdCl₂가 이용되고, 보다 바람직하게는 0.1% - 0.5%의 NH₄OH 용액에서 0.3g/L - 0.7g/L의 (NH₃)4PdCl₄가 이용된다. 각각의 촉매화 단계는 5초 - 3분과 같은 적절한 시간 동안 수행될 수 있다. 이어서, DIW(탈이온수)로 씻어낸다.

몇몇 실시예들에서, 촉매화층을 조절 용액에 노출시켜 촉매화층을 조절할 수 있다. 이 단계는 통상 15℃ - 35℃ 범위의 실온에서 수행되고, 약 10초 - 약 5분 사이의 시간 동안 행해진다. 일 실시예에 따르면, 0.01% - 5%, 보다 바람직하게는 0.1% - 2%의 글리옥실산 또는 포스피네이트(phosphinate)를 포함하는 용액이 조절 용액으로 이용될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, DMAB(dimethylamineborane) 용액의 0.1g/L - 5g/L, 보다 바람직하게는 0.5g/L - 3g/L을 포함하는 용액이 조절 용액으로 이용될 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 구리 도금 용액은 구리 소스로서 2g/L - 15g/L 사이의 CuSO₄5H₂O를 포함한다. 이 용액은 또한 타르타르산염 또는 구연산염 화합물과 같은 착화제를 포함할 수 있다. 예컨대, 이 용액은 40g/L - 100g/L 사이의 타르타르산 칼륨 나트륨 4H₂O 또는 10g/L - 100g/L 사이의 구연산3나트륨 2H₂O를 포함할 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 구리 용액은 또한 글리옥실산 및 포스피네이트 화합물 그룹으로부터 선택되는 환원제를 포함할 수 있다. 예컨대, 이 용액은 0.01% - 5% 사이의 글리옥실산 또는 5g/L - 50g/L 사이의 포스피네이트 나트륨 H₂O를 포함할 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 니켈 화합물이 이 용액에 첨가되어 구리 도금을 향상시킬 수 있다. 예컨대, 이 용액은 0.1g/L - 10g/L 사이의 NiSO₄6H₂O를 포함할 수 있다. 이 용액은 또한 안정화제로 작용하는 황 유기 화합물을 포함할 수 있다. 예컨대, 이 용액은 약 1ppb - 약 100ppb 사이의 티오요소(thiourea)를 포함할 수 있다. 이 용액의 pH는 NaOH 또는 NH₄OH 등의 알칼리성 용액을 사용함으로써 9 - 12.5 범위로 조절될 수 있다.

구리 용액이 촉매화층의 적어도 일부에 가해질 때, 이 용액은 도금이 전극 없이 접촉을 통해 발생한다는 점에서 무전극으로 가해질 수 있다. 도금 시간은 통상 필요한 두께에 의해 결정되며, 이 시간은 수백 나노미터의 구리층을 얻는데 대개 1분 - 60분, 보다 바람직하게는 3분 - 30분 사이의 범위이다. 또한, DIW로 기 판을 씻어내어 과도한 구리 용액을 제거할 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 기판은 구리층이 가해진 후 어닐링될 수 있다. 이 샘플은 구리 도금 단계가 예를 들어 400℃에서 1시간 동안 또는 150℃에서 3시간 동안 수행된 후에 종래의 방식대로 가열될 수 있다. 어닐링은 분위기 또는 진공 압력에서 1 - 10% 수소(질소 평형)를 포함하는 분위기에서 수행될 수 있다.

몇몇 실시예들에서는, 구리층의 임의의 화학 반응(즉, 산화)을 피하기 위해 캐핑층이 구리층에 더해질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 10nm - 300nm의 NiP 또는 NiXP(X는 W, Mo,Re 등의 고용융 금속임)가 구리층에 무전극으로 가해질 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 구리 도금 용액이 준비되고, 거의 실온(예컨대, 약 15℃ - 약 35℃ 사이)에 가까운 실온 조건에서 구리층이 제공된다.

몇몇 실시예들에서, 구리 도금 용액은 환경, 건강 및 안전에 문제가 있다고 알려진 공지의 발암성 물질, 포르말린을 포함하지 않는다. 또한, 구리 도금 용액은 착화제로서 통상 이용되고 다수의 안전 문제를 지닌 것으로 알려진 다른 물질, EDTA를 포함하지 않는다.

이제, 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따라 평판 디스플레이 디바이스 제조시 이용하기 위해 구리층을 기판상에 제공하는 방법에 대해 설명한다. 도 1은 평판 제조 프로세스의 여러 단계들을 나타내는 도면으로, 이러한 단계들의 순서에 따라 참조 부호 (a) - (h)가 부여되어 있다.

일 실시예에서는, 기판(1)이 제공되고, 그 위에 NiP 또는 NiPX의 베이스 층(2)이 제공된다. 베이스층(2) 위에는, 일반적으로 베이스층(2)보다 얇은 촉매화층(3)이 제공된다. 이어서, 촉매화층(3)은 선택적으로 조절될 수 있다. 그 후, 구리층(4)이 촉매화층(3) 위에 무전극 피착될 수 있다. 일반적으로, 구리층은 촉매화된 층의 적어도 일부를 구리 도금 용액으로 접촉시켜 형성된다. 당업자들에게 알려져 있는 방법에 따라, 포토 레지스트의 패턴(5)이 구리층(4) 상에 피착되어 트렌치(7 및 8)의 패턴을 그린다. 또한, 공지된 방법에 따라, 습식 에칭 용액으로 트렌치(7 및 8) 아래에 위치한 층들(2, 3 및 4)을 제거한다. 그 후, 이러한 층들의 나머지 부분(5 및 6)을 용해하여 기판(1) 상에 제각각의 접속 트랙(2a, 3a, 4a 및 2b, 3b, 4b)의 2개의 적층부를 제공한다. 이어서, 가열 소스(9)로 기판(1) 및 트랙을 가열 처리할 수 있다. 접속 트랙은 보호층(10 및 11)으로 캐핑될 수 있다.

여러 예들

다음의 예들은 본 발명의 실시예들을 보다 자세히 나타내고 있다. 다만, 이러한 예들은 예시적인 것으로 본 발명의 범주를 이에 국한하려는 것은 아니다.

예 1:

구리 도금에 앞서, 잘 알려져 있는 무전극 도금 방법을 이용하여 베이스 기판상에 50nm의 NiP층을 도금하였다. 그 후, 이 샘플을 30초간 AgNO₃ 용액(0.3%의 NH₄OH에서의 1.5g/L의 AgNO₃)에 담그고, 탈이온수(DIW)로 씻어내며, a)CuSO₄5H₂O: 7.5g/L; b)C₄H₄KNaO₆5H₂O: 85g/L; c)NiSO₄6H₂O: 1g/L; d)글리옥실산: 0.8%wt; 및 e)티오요소: 5ppb를 포함하는 구리 도금 용액에 담궜다.

이 용액의 pH는 NaOH에 의해 12로 조절되고, 이 용액은 실온에서 유지된다.

그 후, 이 샘플은 3시간 동안 150℃의 H₂/N₂ 분위기(1% - 99%)에서 어닐링된다. NiP층 상에 도금된 구리는 베이스 기판에 대해 양호한 부착력을 나타내었다. 미세한 거칠기를 보여주는 AFM(Atomic Force Microscope)으로 표면 분석을 행하였다. 또한, 구리층에서의 미세한 불순물만을 보여주는 AES(Auger Electron Spectrometry)로 깊이 프로파일 분석을 행하였다.

예 2:

C₄H₄KNaO₆5H₂O의 60g/L을 포함하고, 11.5의 pH를 갖는 구리 용액이 이용되었고, 그외의 다른 모든 조건은 예 1과 동일하다. NiP층 상에 도금된 구리는 베이스 기판에 대해 양호한 부착력을 나타내었다. AFM으로 표면 분석을 행하였고, AES로 깊이 프로파일 분석을 행하였다.

예 3:

구리 도금 단계는, 글리옥실산의 농도가 0.2%인 것을 제외하면, 예 1과 동일한 조건에서 수행되었다. NiP층 상에 도금된 구리는 베이스 기판에 대해 양호한 부착력을 나타내었다. AFM으로 표면 분석을 행하였고, AES로 깊이 프로파일 분석을 행하였다. 환원제(글리옥실산)의 농도 감소로 인해 도금 속도가 낮아졌다.

예 4:

구리 도금 단계는, 용액의 pH가 11.0으로 유지되고, 글리옥실산의 농도가 1.8%인 것을 제외하면, 예 1과 동일한 조건에서 수행되었다(글리옥실산의 농도가 높아지면 도금 속도가 향상된다). NiP층 상에 도금된 구리는 베이스 기판에 대해 양호한 부착력을 나타내었다. AFM으로 표면 분석을 행하였고, AES로 깊이 프로파일 분석을 행하였다.

예 5:

구리 도금 단계는, NiP 대신에 50nm의 NiXP(X는 W, Mo 또는 Re)가 구리 도금 단계에 앞서 기판상에 도금된 것을 제외하면, 예 1과 동일한 조건에서 수행되었다. NiXP층 상에 도금된 구리는 베이스 기판에 대해 양호한 부착력을 나타내었다. AFM으로 표면 분석을 행하였고, AES로 깊이 프로파일 분석을 행하였다.

예 6:

구리 도금에 앞서, 잘 알려져 있는 무전극 도금 방법을 이용하여 베이스 기판상에 50nm의 NiP층을 도금하였다. 그 후, 이 샘플을 2분간 (NH₃)4PdCl₂ 용액(0.2%의 NH₄OH에서의 0.6g/L의 (NH₃)4PdCl₂)에 담그고, a)CuSO₄5H₂O: 6.0g/L; b)Na₃C₆H₅O₇2H₂O: 15.3g/L; c)NiSO₄6H₂O: 0.5g/L; 및 d)NaH₂PO₂H₂O: 28.6g/L을 포함하는 구리 도금 용액에 담궜다.

이 용액의 pH는 H₃BO₃ 및 NaOH 버퍼 첨가에 의해 9,5로 조절되고, 65℃에서 유지되었다.

구리는 NiP층 상에 도금되었고, 구리층은 예 1 - 예 5에서와 같이 양호한 특성을 나타내었다.

비교예들은 예 1과 동일한 조건에서 수행되었는데 다음과 같은 차이점이 있 다.

비교예 1:

구리는 NiP 또는 NiXP층의 사전 피착 없이 베이스 기판상에 시험적으로 도금된다. 구리 피착은 나쁜 균일성을 나타내거나, 기판에 대한 부착력이 나빴다.

비교예 2:

구리는 촉매화 단계를 수행하지 않고 베이스 기판상에 도금되었다. 어떠한 구리 피착도 관찰되지 않았다.

유사한 방식으로, 촉매화 단계가 제각기 AgNO₃에 대해서는 0.1g/L - 10g/L, NH₄OH에 대해서는 0.01% - 1%의 범위를 벗어난 AgNO₃ 및/또는 NH₄OH의 농도에서 수행되었으며, 구리층 피착의 재현성이 만족스럽지 못하였다.

비교예 3:

구리는 0.01% 이하의 글리옥실산 농도에서 베이스 기판상에 시험적으로 도금되었다. 도금 속도가 너무 느리거나, 어떠한 구리 피착도 수행되지 않았다. 반대로, 글리옥실산의 농도가 5% 이상으로 증가할 때, 도금 속도는 양호하였지만, 이 용액은 불안정하게 되었고, 빠르게 분해되었다.

비교예 4:

어떠한 황 유기 화합물도 구리 용액에 첨가되지 않았다. 구리 피착 혹은 균일성, 또는 기판상의 구리층의 부착력에 어떠한 두드러진 변화도 없었다. 그러나, 구리 용액은 더 불안정하게 되었고, 짧은 시간에 분해되었다. 반대로, 황 유기 화 합물의 농도가 100ppb보다 높아졌을 때, 도금 속도는 구리층의 적당한 두께를 얻기에는 너무 느렸다.

비교예 5:

구리 용액은 35℃ 이상의 온도에서 가열되었다. 도금 속도는 훨씬 양호했지만, 용액이 불안정하게 되었고, 빨리 분해되었다.

비교예 6:

C₄H₄KNaO₆5H₂O의 농도가 40g/L 이하로 유지되었지만, 구리 용액이 예상치못한 침전물을 매우 빨리 일정하지 않게 생성하였다. 반대로, 이 물질의 농도가 100g/L 이상으로 유지되었을 때, 도금 재현성이 더 나빠졌다.

비교예 7:

구리 용액의 pH는 9 이하로 조절되었다. 어떠한 구리 도금도 관찰되지 않았다. 한편, pH가 12.5 이상으로 유지되었을 때, 도금 속도는 높아졌지만, 구리층의 부착력이 더 나빠졌으며, 용액의 유효 기간이 짧아진 것이 관찰되었다.

본 발명의 여러 실시예들에 대해 설명하였지만, 당업자들이라면 본 발명의 사상을 벗어나지 않고서 다양한 수정들을 행할 수 있을 것이다. 본 명세서에 개시된 실시예들은 예시적인 것으로, 본 발명이 이에 국한되지는 않는다. 본 발명의 범주 내에 속하는 여러 변형 및 수정들이 가능하다. 따라서, 본 청구범위의 청구 대상의 모든 균등물을 포함하는 본 발명의 범주는 본 명세서에 개시된 실시예들에 국한되지 않으며, 다음의 청구범위에 의해서만 규정되어 진다.

도 1은 구리층을 기판상에 제공하기 위한 본 발명의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 기판 2: 베이스층

3 : 촉매화층 4 : 구리층

7, 8 : 트렌치

Claims (20)

1. 평판 디스플레이 디바이스 제조시 이용하기 위해, 구리 상호접속층을 기판상에 무전극 피착(electrodelessly deposit)함으로써 구리층을 기판상에 형성하는 방법으로서,

   a)기판을 제공하는 단계;

   b)상기 기판의 적어도 일부에 촉매화층(catalyzation layer)을 제공하는 단계; 및

   c)촉매화된 부분을 구리 용액에 노출시켜 상기 기판의 촉매화된 부분의 적어도 일부에 구리층을 제공하고, 이를 통해 구리 도금 기판을 형성하는 단계를 포함하며,

   상기 구리 용액은,

   1)구리 소스로서 CuSO₄5H₂O;

   2)타르타르산 칼륨 나트륨 4H₂O 또는 구연산3나트륨 2H₂O를 포함하는 착화제;

   3)글리옥실산염, 글리옥실산(glyoxilic acid) 또는 인산 나트륨 H₂0로부터 선택되는 적어도 하나의 요소를 포함하는 환원제;

   4)황 유기 화합물을 포함하는 안정화제; 및

   5)실온에서 구리 용액의 pH를 9 - 12.5 사이에서 조절하는 pH 조절제를 포함 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 구리층을 제공하기에 앞서 상기 촉매화층을 조절하는 단계를 더 포함하며,

   상기 조절 단계는 약 15℃ - 약 35℃ 사이의 온도에서 수행되고, 약 5초 - 약 3분 사이의 기간 동안에 이루어지는 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 구리 도금 기판을 어닐링하는 단계를 더 포함하며,

   상기 어닐링 단계는 약 1% - 약 3% 사이의 수소 부피(질소 평형)를 포함하는 분위기에서 상기 기판을 가열하는 단계를 포함하는 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 구리층 상에 산화 제한 캐핑층(oxidation limiting capping layer)을 제공하는 단계를 더 포함하며,

   a)상기 캐핑층은 NiP 또는 NiXP층이고, X는 W, MO 및 Re로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 고용융 금속(refractory metal)이고,

   b)상기 캐핑층은 약 10nm - 약 300nm 사이의 두께인 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 촉매화층을 제공하기에 앞서, 상기 기판상에 베이스층을 제공하는 단계를 더 포함하며,

   상기 베이스층은 NiP 또는 NiXP층을 포함하고, X는 W, Mo 및 Re로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 고용융 금속인 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 촉매화층을 제공하는 단계는, NH₄OH 용액의 AgNO₃ 혼합물에 상기 베이스층을 노출시켜 얇은 촉매화 은 층을 상기 베이스층 상에 제공하는 단계를 포함하며,

   상기 혼합물은 약 0.01% - 약 1%의 NH₄OH 용액에서 약 0.1g/L - 약 10g/L의 AgNO₃를 포함하는 방법.
7. 제5항에 있어서,

   상기 촉매화층을 제공하는 단계는, NH₄OH 용액의 (NH₃)4PdCl₂ 혼합물에 상기 베이스층을 노출시켜 얇은 촉매화 팔라듐층을 상기 베이스층 상에 제공하는 단계를 포함하며,

   상기 혼합물은 약 0.01% - 약 1%의 NH₄OH 용액에서 약 0.1g/L - 약 1.0g/L의 (NH₃)4PdCl₂를 포함하는 방법.
8. 제1항에 있어서,

   구리 도금 용액은 약 0.1g/L - 약 10g/L 사이의 NiSO₄6H₂O를 더 포함하는 방법.
9. 제2항에 있어서,

   약 0.01% - 약 5% 사이의 글리옥실산염 또는 포스피네이트(phosphinate)를 포함하는 조절 혼합물 용액에 상기 촉매화층을 노출시켜 상기 촉매화층을 조절하는 단계를 더 포함하는 방법.
10. 제2항에 있어서,

    약 0.1g/L - 약 5g/L 사이의 DMAB(dimethylamineborane)를 포함하는 조절 혼합물 용액에 상기 촉매화층을 노출시켜 상기 촉매화층을 조절하는 단계를 더 포함하는 방법.
11. 제1항에 있어서,

    상기 구리 용액은 약 2g/L - 약 15g/L 사이의 CuSO₄5H₂O를 포함하는 방법.
12. 제1항에 있어서,

    상기 구리 용액은 약 40g/L - 약 100g/L 사이의 타르타르산 칼륨 나트륨 4H₂O를 포함하는 방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 구리 용액은 약 65g/L - 약 85g/L 사이의 타르타르산 칼륨 나트륨 4H₂O를 포함하는 방법.
14. 제1항에 있어서,

    상기 구리 용액은 약 10g/L - 약 100g/L 사이의 구연산3나트륨 2H₂O를 포함하는 방법.
15. 제14항에 있어서,

    상기 구리 용액은 약 50g/L - 약 90g/L 사이의 구연산3나트륨 2H₂O를 포함하는 방법.
16. 제1항에 있어서,

    상기 구리 용액은 약 0.01% - 약 5% 부피 사이의 글리옥실산염 또는 글리옥실산을 포함하는 방법.
17. 제1항에 있어서,

    상기 구리 용액은 약 5g/L - 약 50g/L 사이의 포스피네이트 나트륨(sodium phosphinate)을 포함하는 방법.
18. 제1항에 있어서,

    상기 안정화제는 약 1ppb - 약 100ppb 사이의 티오요소(thiourea)를 포함하는 방법.
19. 제1항에 있어서,

    상기 구리 용액을 가열하지 않고 실온에서 상기 구리층을 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
20. 제1항에 있어서,

    포르말린 또는 EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid)를 함유하지 않는 구리 용액을 상기 구리층에 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.

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