KR20140038484A - 상호연결 피처 및 실리콘 관통 전극의 보텀-업 충전을 위한 첨가제를 포함하는 금속 전기도금 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 금속 이온원 및 하나 이상의 폴리아미노아미드를 포함하는 조성물에 관한 것이며, 상기 폴리아미노아미드는 아미드 및 중합체 골격 내에서 채광 관능기 및 상기 중합체 골격 내에 위치하거나 이에 부착되는 방향족 부분을 포함한다.
Description
본 발명은 전자 기판, 특히 마이크로미터 치수 및 높은 종횡비를 갖는 전자 기판 상의 피처의 보텀-업 충전을 위한 금속 전기도금용 조성물에 관한 것이다.
구리 전기도금에 의한 바이어 및 트렌치와 같은 피처의 충전은 반도체 제조 방법의 필수적인 부분이다. 전기도금욕에서 첨가제로서 유기 물질의 존재는 기판 표면 상의 균일한 금속 침착을 달성하고 바이어 내에서 보이드 및 심즈와 같은 결점을 피하는데 있어서 결정적일 수 있다.
US 2004/0045832 A1 은 바이어 또는 마이크로바이어와 같은 높은 종횡비 및 1 내지 500 마이크로미터의 직경을 갖는 바이어 및 트렌치의 구리 전기도금을 위한 메탄술포네이트 기재 조성물을 개시하고 있다. 사용된 첨가제는 고분자량 폴리에테르-유형 억제제, 황 원자 함유 촉진제 (브라이트너), 예를 들어 비스술포프로필 디술피드 (SPS, 3,3'-디티오비스(1-프로판술폰산)), 및 표면평활제, 예를 들어 알킬화 폴리알킬렌이민 또는 히드록시에틸 이미다졸리딘에티온이다.
US 2009/0035940 A1 은 크기가 큰 TSV 피처의 신속한 무결점 구리 전기도금을 위한 첨가제로서 편광자 및 소극제의 용도를 개시하고 있다. 전형적인 바람직한 소극제는 SPS 이다. 전형적인 바람직한 편광자는 메틸 4차화 폴리비닐피리딘이다.
US 6425996 B1 은 필리아미노아미드 및 에피할로히드린, 디할로히드린 및 1-할로겐-2,3-프로판디올 각각의 반응 생성물을 포함하는 표면평활제를 개시하고 있다. 프탈산 또는 테레프탈산은 폴리아미노아미드 중간체를 제조하기 위한 잠재적인 유리체로서 언급되어 있다.
EP 1978134 A1 은 폴리에톡실화 폴리아미드 또는 폴리에톡실화 폴리아미노아미드를 포함하는 표면평활제를 개시하고 있다.
US 2011/062029 는 디에틸렌 트리아민, 아디프산 및 에피클로히드린을 갖는 ε-카프로락탐을 변형함으로써 제조되는 구리 전기도금 폴리아미노아미드 첨가제를 개시하고 있다.
WO 2011/064154 는 구리 전기도금욕에서의 폴리아미노아미드의 용도를 개시하고 있다.
3DTSV 적용에서 피처 치수는 상대적으로 크고 (마이크로미터 크기) 따라서 피처 지질학은, 이미 이중 다마센 적용 (나노미터 크기) 된 것만큼 도금시 구리 그레인 크기에 많은 영향을 미치지 않는다. 크기가 큰 피처에서 도금시 구리 그레인 크기는 구리 침착에 사용되는 도금 화학에 의해 주로 영향을 받는다. 크기가 작은 구리 그레인을 생성시키는 도금 화학을 적용할 때 크기가 큰 구리 그레인을 형성하기 위한 강한 재결정화 공정이 어닐링 공정에 따라 발생할 수 있다. 어닐링 동안 강한 재결정화는 손상을 야기할 수 있는 기판 상의 스트레스를 유도한다. 스트레스 발전은, 크기가 큰 구리 그레인이 구리 침착 동안 피처에서 이미 형성된 경우 최소화되거나 피해질 수 있다.
본 발명의 목적은, 보이드와 같은 (이에 한정되지 않음) 결점을 형성하지 않으면서 마이크로미터 또는 나노미터 규모의 피처로 구리가 신속하게 침착되게 하는 구리 전기도금욕을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 추가의 목적은 크기가 증가된 그레인을 갖는 마이크로미터 규모의 피처로 구리가 침착되게 하고 따라서 어닐링 동안 스트레스를 감소시키는 것이다.
특정 이론에 얽매이지 않으면서, 그레인 크기는 침착된 구리층에서 불순물의 양과 밀접하게 관련된 것으로 여겨진다. 따라서 본 발명의 추가의 목적은 구리가 불순물 함량을 감소시키는 마이크로미터 규모 피처로 침착되게 하는 것이다.
본 발명의 추가의 양태는 양호한 과충전 특성을 갖는 구리 전기도금 첨가제를 제공하는 것이며, 특히 금속 전기도금욕, 바람직하게는 구리 전기도금욕을 이용하여 나노미터 및 마이크로미터 규모의 실질적으로 보이드 및 심이 없는 피처의 충전을 제공할 수 있는 억제제를 제공하는 것이다.
발명의 개요
놀랍게도, 마이크로미터 크기의 피처 충전, 특히 TSV 충전을 위해 구리 전기도금욕에서 첨가제로서 방향족 폴리아미노아미드가 사용될 수 있음이 밝혀졌다.
본 발명은 금속 이온원, 및 본원에 기술된 바와 같은 하나 이상의 방향족 부분을 포함하는 하나 이상의 폴리아미노아미드, 및 임의적으로는 촉진제 및/또는 억제제를 포함하는 조성물을 제공한다.
본 발명의 추가의 양태는 1 내지 500 마이크로미터의 직경 및 4 이상의 종횡비를 갖는 피처, 특히 실리콘 관통 전극을 포함하는 기판 상에서 금속 함유 층을 침착시키는 욕에서 하나 이상의 폴리아미노아미드의 용도이다.
본 발명의 추가의 양태는 하기 단계를 포함하는, 1 내지 500 마이크로미터의 직경 및 4 이상의 종횡비를 갖는 피처, 특히 실리콘 관통 전극을 포함하는 반도체 기판 상에서 금속 층을 침착시키는 방법이다:
a) 본원에 기술된 바와 같은 금속 전기도금 조성물을 포함하는 금속 도금욕을 반도체 기판과 접촉시키는 단계, 및
b) 기판 상에 금속 층을 침착시키기에 충분한 시간 동안 전류 밀도를 기판에 적용하는 단계.
본 발명은 마이크로미터 규모 또는 나노미터 규모로 피처를 함유하는 기판 상의 도금된 금속 층, 특히 도금된 구리 층을 제공하며, 이때 금속 층은 도금 상에서 환원되고 모든 피처는 실질적으로 첨가된 보이드가 없고 바람직하게는 실질적으로 보이드가 없다.
본 발명에 따른 첨가제의 추가의 이점은, 폴리비닐피리딘과 같은 다른 방향족 중합체 첨가제와는 대조적으로 침착된 구리 층의 그레인 크기가 증가되고 불순물 함량이 감소된다는 점이다.
도 1 은 바이어 내에서 보이드 형성을 나타내는 비교예 9 에 따른 구리 침착 후 약 5 마이크로미터의 직경 및 약 55 마이크로미터의 깊이를 갖는 바이어를 나타낸다.
도 2 는 바이어 내에서 보이드 형성을 나타내는 비교예 10 에 따른 구리 침착 후 약 5 마이크로미터의 직경 및 약 55 마이크로미터의 깊이를 갖는 바이어를 나타낸다.
도 3 은 임의의 보이드를 형성하지 않는 전형적인 보텀-업 도금 특성을 나타내는 실시예 11 에 따른 구리 침착 후 약 5 마이크로미터의 직경 및 약 55 마이크로미터의 깊이를 갖는 바이어를 나타낸다.
도 4 는 임의의 보이드를 형성하지 않는 전형적인 보텀-업 도금 특성을 나타내는 실시예 12 에 따른 구리 침착 후 약 5 마이크로미터의 직경 및 약 55 마이크로미터의 깊이를 갖는 바이어를 나타낸다.
도 5 는 임의의 보이드를 형성하지 않는 전형적인 보텀-업 도금 특성을 나타내는 실시예 13 에 따른 구리 침착 후 약 5 마이크로미터의 직경 및 약 40 마이크로미터의 깊이를 갖는 바이어를 나타낸다.
도 6 은 임의의 보이드를 형성하지 않는 전형적인 보텀-업 도금 특성을 나타내는 실시예 14 에 따른 구리 침착 후 약 5 마이크로미터의 직경 및 약 50 마이크로미터의 깊이를 갖는 바이어를 나타낸다.
도 7 은 임의의 보이드를 형성하지 않는 전형적인 보텀-업 도금을 나타내는 실시예15 에 따른 구리 침착 후 약 5 마이크로미터의 직경 및 약 50 마이크로미터의 깊이를 갖는 바이어를 나타낸다.
도 2 는 바이어 내에서 보이드 형성을 나타내는 비교예 10 에 따른 구리 침착 후 약 5 마이크로미터의 직경 및 약 55 마이크로미터의 깊이를 갖는 바이어를 나타낸다.
도 3 은 임의의 보이드를 형성하지 않는 전형적인 보텀-업 도금 특성을 나타내는 실시예 11 에 따른 구리 침착 후 약 5 마이크로미터의 직경 및 약 55 마이크로미터의 깊이를 갖는 바이어를 나타낸다.
도 4 는 임의의 보이드를 형성하지 않는 전형적인 보텀-업 도금 특성을 나타내는 실시예 12 에 따른 구리 침착 후 약 5 마이크로미터의 직경 및 약 55 마이크로미터의 깊이를 갖는 바이어를 나타낸다.
도 5 는 임의의 보이드를 형성하지 않는 전형적인 보텀-업 도금 특성을 나타내는 실시예 13 에 따른 구리 침착 후 약 5 마이크로미터의 직경 및 약 40 마이크로미터의 깊이를 갖는 바이어를 나타낸다.
도 6 은 임의의 보이드를 형성하지 않는 전형적인 보텀-업 도금 특성을 나타내는 실시예 14 에 따른 구리 침착 후 약 5 마이크로미터의 직경 및 약 50 마이크로미터의 깊이를 갖는 바이어를 나타낸다.
도 7 은 임의의 보이드를 형성하지 않는 전형적인 보텀-업 도금을 나타내는 실시예15 에 따른 구리 침착 후 약 5 마이크로미터의 직경 및 약 50 마이크로미터의 깊이를 갖는 바이어를 나타낸다.
본원에 사용되는 바와 같이, "중합체" 또는 "중합성 화합물" 은 둘 이상의 단량체 단위를 포함하는 (평균적으로) 임의의 화합물을 의미하고, 즉, 용어 중합체는 이량체, 삼량체 등, 올리고머 및 고분자량 중합체를 의미한다. 바람직하게는, 중합성 화합물은 4 개 이상의 단량체 단위, 보다 바람직하게는 6 개 이상의 단량체 단위, 가장 바람직하게는 10 개 이상의 단량체 단위를 포함한다 (평균).
폴리아미노아미드 첨가제가 방향족 부분을 포함하는 것이 본 발명에 필수적이다. 본원에 사용되는 바와 같이, "방향족" 은 접합된 pi 전자를 갖는 불포화 유기 분자를 포함하는 임의의 화합물을 의미하고 이는 방향족의 4n+2 Huckel 원칙을 충족시킨다. 방향족 부분은 카르보시클릭 또는 헤테로시클릭 방향족 부분일 수 있다. 이러한 방향족 부분은 비-방향족 부분, 예컨대 알킬기를 포함하나 이에 한정되지 않는 비방향족 부분을 추가로 포함할 수 있다.
방향족 폴리아미노아미드의 예는, 즉 측쇄에서 중합체 골격에 부착되는 하나 이상의 방향족 부분을 포함하는 관능기에 의해 관능화된 중합체 골격 또는 폴리아미노아미드에서 위치하는 하나 이상의 방향족 부분을 포함하는 폴리아미노아미드이다. 방향족 부분이 중합체 골격 내에서 위치하는 경우, 방향족 부분은 바람직하게는 2개의 질소 원자 사이에서 위치한다.
본원에 사용되는 바와 같이, "중합체 골격" 은 중합체의 가장 긴 연속 사슬을 의미하는 반면, "측쇄" 는 다른 사슬을 의미한다.
본원에 사용되는 바와 같이, "피처" 는 트렌치 및 바이어를 포함하나 이에 한정되지 않는 기판 상의 지질학을 지칭한다. "구경" 은 바이어 및 트렌치와 같은 오목한 피처를 지칭한다. 본원에 사용되는 바와 같이, 달리 지시되지 않는 한 용어 "도금" 은 금속 전기도금을 지칭한다. "침착" 및 "도금" 은 본 명세서에서 상호교환적으로 사용된다. 용어 "알킬" 은 C1 내지 C20 알킬을 의미하고 선형, 분지형 및 시클릭 알키을 포함한다. "치환된 알킬" 은 또다른 치환기, 예컨대 시아노, 히드록시, 할로, (C1-C6)알콕시, (C1-C6)알킬티오, 티올, 니트로 등을 포함하나 이에 한정되지 않는 또다른 치환기로 대체된다.
본원에 사용되는 바와 같이 "아릴" 은 페닐, 나프틸 등을 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌 카르보시클릭 방향족 시스템을 의미한다. 본원에 사용되는 바와 같이, "헤테로아릴" 은 예컨대 피리딜 등을 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌 헤테로시클릭 방향족 시스템을 의미한다. "치환된 아릴" 또는 "치환된 헤테로아릴" 은 시아노, 히드록시, 할로, (C1-C6)알콕시, (C1-C6)알킬, (C2-C6)알케닐, (C1-C6)알킬티오, 티올, 니트로 등의 하나 이상의 치환기로 대체된 아릴 고리 상의 하나 이상의 수소를 의미한다. 본원에 사용되는 바와 같이, "알카릴" 은 예컨대 벤질, 나프틸메틸, 자일릴 등을 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌 카르보시클릭 방향족 시스템을 의미한다. 본원에 사용되는 바와 같이 "알크헤테로아릴" 은 알킬 치환된 헤테로시클릭 방향족 시스템, 예컨대 메틸피리딜 등을 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌 시스템을 의미한다.
본원에 사용되는 바와 같이, "알칸디일" 은 선형 또는 분지형, 직쇄 또는 시클릭 알칸의 이라디칼을 지칭한다. 본원에 사용되는 바와 같이, "아릴알칸디일" 은 하나 이상의 아릴 부분을 추가로 포함하는 분지형, 직쇄 또는 시클릭 알킨의 이라디칼을 지칭한다. 하나 이상의 아릴 부분은 알칸 사슬의 말단에서 위치할 수 있거나 알칸 사슬을 개입할 수 있으며, 후자가 바람직하다.
본원에 사용되는 바와 같이, "촉진제" 는 전기도금욕의 도금율을 증가시키는 유기 첨가제를 지칭한다. 용어 "촉진제" 는 본 명세서에서 상호교환적으로 사용된다. 문헌에서, 때때로 촉진제 성분은 또한 "브라이트너", "브라이팅 작용제" 또는 "편광자" 로서 지칭된다.
본원에 사용되는 바와 같이, "저해제" 및 "폴리아미노아미드" 는 동의적으로 사용되는데, 이는 전기도금욕의 도금율을 감소시키기 때문이다. 종래 기술에서, 많은 저해제는 또한 "표면평활제" 또는 "표면평활제" 로서 지칭되는데, 왜냐하면 대부분의 이들 화합물의 나노미터-크기 피처가 소위 레벨링 효과를 나타내기 때문이다. 저해제의 추가의 부류는 소위 "억제제" 또는 "억제 작용제" 로서 지칭되며, 때때로 "습윤화제" 또는 "계면활성제" 로서 지칭된다. 때때로 저해제는 또한 편광자로서 지칭된다.
본원에 사용되는 바와 같이, "도금 선택성" 은 도금 후 바이어에 근저한 웨이퍼 표면 상의 구리 성장과 비교하여 바이어 바닥의 구리 침착 높이 비율을 의미한다.
"과도금" 은 피처가 없는 영역과 비교하여 피처에 대해 더욱 두꺼운 금속 침착을 지칭한다. 본 발명에 따른 첨가제가 "표면평활제"로서 작용하는 한, 본원에 사용되는 바와 같은 "위치 율" 은 분 당 바이어 보텀에서 형성되는 구리 침착의 높이를 의미한다.
본원에 사용되는 바와 같이, "가로세로비" 는 피처의 오프닝 직경에 대해 피처의 깊이의 비를 의미한다.
본 발명의 바람직한 구현예에서 폴리아미노아미드 저해제는, 완전 또는 부분 양자, N-관능화, 또는 N-4차화반응에 의해 수득될 수 있는 하나 이상의 화학식 I 의 구조적 단위 또는 이의 유도체를 포함한다:
[A]p[B]q[D]r (I)
[식 중,
A 는 하기로부터 선택되는 이라디칼이고:
B 는 화학 결합 또는 하기로부터 선택되는 이라디칼이고:
D 는 화학 결합 또는 하기로부터 선택되는 2가 기이고:
D1 은 각 반복 단위 1 내지 p 에 대해 화학 결합 또는 포화, 불포화 또는 방향족 C1 내지 C20 유기 라디칼로부터 선택되는 2가 기이고,
D2, D3 은 독립적으로 직쇄 또는 분지형 C1 내지 C10 알칸디일 (헤테로원자에 의해 임의 치환될 수 있음) 로부터 선택되고,
D4 는 직쇄 또는 분지형 C2 내지 C6 알칸디일, C6 내지 C10 아릴 또는 헤테로아릴 이라디칼, C8 내지 C20 아릴알칸디일, C8 내지 C20 헤테로아릴알칸디일로부터 선택되고,
D5 는 직쇄 또는 분지형 C1- 내지 C7-알칸디일 (헤테로원자로 임의 치환될 수 있음) 로부터 선택되고,
R1 은 각 반복 단위 1 내지 n 에 대해서, 독립적으로 H, C1-C20-알킬 및 C5-C20-아릴 또는 C5-C20-헤테로아릴 (히드록실, 알콕시 또는 알콕시카르보닐에 의해 임의 치환될 수 있음) 로부터 선택되며,
n 은 2 내지 250 의 정수이고,
p 는 2 내지 150 의 정수이고,
q 는 0 내지 150 의 정수이고,
r 은 0 내지 150 의 정수이고,
D1, D4 또는 R1 중 하나 이상은 C5 내지 C20 방향족 부분을 포함하거나, 또는 폴리아미노아미드는 관능화되고/되거나 C5- C20 방향족 부분으로 4차화됨].
특히되화학식 II 의 폴리아미노아미드가 사용될 수 있다.
[식 중,
D1, D2, D3, R1, n 및 p 는 전술된 의미를 갖고,
E1, E2 는 독립적으로 하기로부터 선택된다:
(a) 친핵성 대체 가능한 이탈기,
(b) NH-(C1-C20-알킬) 또는 NH-(C1-C20-알케닐) 또는 NH-아릴,
(c) H-{NH-[D2-NR1]n-D3-NH}
(d) (C1-C20-알킬)-CO-{NH-[D2-NR2]n-D3-NH}, 및
(e) (C1-C20-알케닐)-CO-{NH-[D2-NR2]n-D3-NH},
(f) (C1-C20-아릴)-CO-{NH-[D2-NR2]n-D3-NH},
이때 하나 이상의 D1 또는 R1 은 C5 내지 C20 방향족 부분을 포함한다.
전형적으로, 2가 유기 라디칼은 직쇄 또는 분지형 C1 내지 C20 알칸디일, C5 내지 C20 아릴 이라디칼 또는 C6 내지 C20 아릴알칸디일 (이는 임의적으로는 하나 이상의 헤테로원자에 의해 개입되거나 치환될 수 있음) 이다.
바람직한 구현예에서, D1 은, 각 반복 단위 1 내지 p 에 대해 독립적으로, 화학 결합 또는 C1-C20-알칸디일 기 (이는 임의적으로는 아민 또는 에테르 기에 의해 개입될 수 있음) 로부터 선택된다. 보다 바람직하게는, D1 은, 각 반복 단위 1 내지 p 에 대해 독립적으로, 화학 결합 또는 선형 C1-C6-알칸디일 기, 보다 바람직하게는 선형 C3-, C4-, 및 C5-알칸디일, 가장 바람직하게는 선형 부탄디일 또는 에탄디일 기로부터 선택된다.
또다른 바람직한 구현예에서, D1 은 포화, 불포화 또는 방향족 5- 내지 10-원 고리이다. 보다 바람직하게는 D1 은, 각 반복 단위 1 내지 p 에 대해 독립적으로, C5 내지 C10 아릴 또는 헤테로아릴 이라디칼이다. 가장 바람직하게는 페닐 또는 피리딜 이라디칼로부터 선택된다.
바람직하게는, D2 는 직쇄 또는 분지형 C1 내지 C6 알칸디일, 보다 바람직하게는 (CH2)m 으로부터 선택되고, 이때 m 은 2 내지 6 의 정수, 바람직하게는 2 또는 3, 가장 바람직하게는 2 이다. 가장 바람직하게는 D2 은 (CH2)2 또는 (CH2)3 으로부터 선택된다. 대안적으로는 D2 는 방향족 5- 내지 10-원 고리계일 수 있다.
바람직하게는, D3 은 직쇄 또는 분지형 C1 내지 C6 알칸디일, 보다 바람직하게는 (CH2)m 으로부터 선택되며, 이때 m 은 2 내지 6 의 정수, 바람직하게는 2 또는 3, 가장 바람직하게는 2 이다. 가장 바람직하게는 D3 은 (CH2)2 또는 (CH2)3 으로부터 선택된다.
특히 바람직한 구현예에서 D2 및 D3 은 동일하고 (CH2)2 또는 (CH2)3. 로부터 선택된다.
바람직하게는, D4 는 자일릴렌디일 또는 (CH2)m 로부터 선택되며, 이때 m 은 2 내지 6 의 정수, 바람직하게는 2 또는 3, 가장 바람직하게는 2 이다.
바람직하게는, D5 는 (CH2)m 로부터 선택되며, 이때 m 은 4 내지 6 의 정수이고, 가장 바람직하게는 m 은 5 이다.
이러한 알칸디일 이라디칼 D1, D2, D3, D4 및 D5 는 O 또는 N 원자, 바람직하게는 O 원자에 의해 개입되어 하나 이상의 에테르 기를 포함하는 이라디칼을 형성할 수 있다. 이러한 이라디칼의 바람직한 비제한적 예는 (CH2)2-O-(CH2)2 또는 (CH2)2-O-(CH2)2-O-(CH2)2 이다.
바람직한 구현예에서 폴리아미노아미드는 치환되지 않고 따라서 R1 이 수소이다.
또다른 바람직한 구현예에서 폴리아미노아미드는 N-치환되고 R1 은, 각 반복 단위 1 내지 n 에 대해, 독립적으로, C1-C10-알킬 또는 C1-C10-알케닐, (이는 히드록실, 알콕시 또는 알콕시카르보닐에 의해 임의 치환될 수 있음) 로부터 선택된다. 보다 바람직하게는 R1 은 수소 또는 C1-C3 알킬로부터 선택된다. 가장 바람직하게는 R1 은 메틸이다.
또다른 바람직한 구현예에서 폴리아미노아미드는 N-치환되고 R1 은, 각 반복 단위 1 내지 n 에 대해, 독립적으로, C5-C20-아릴 또는 C5-C20-헤테로아릴 (이는 임의적으로는 히드록실, 알콕시 또는 알콕시카르보닐에 의해 임의 치환될 수 있음) 로부터 선택된다.
바람직하게는, n 은 1 내지 100 의 정수, 보다 바람직하게는 1 내지 10, 보다 바람직하게는 1 내지 5, 가장 바람직하게는 1 또는 2 이다.
바람직하게는 p 는 2 내지 100 , 보다 바람직하게는 2 내지 80, 가장 바람직하게는 5 내지 70 의 정수이다. p 는 중합 정도에 상응한다. 평균적으로 정수가 아닌 수도 가능하다.
바람직하게는 q 는 0 내지 100 의 정수, 보다 바람직하게는 0 내지 20 의 정수, 가장 바람직하게는 0 이다.
바람직하게는 r 은 0 내지 100 의 정수, 보다 바람직하게는 from 0 내지 20 의 정수, 가장 바람직하게는 0 이다.
화학식 (I) 또는 (II) 에 따른 폴리아미도아민이 임의의 추가의 방향족 관능화 시약에 의해 관능화되지 않는 경우, 기 D1 및 D4 중 하나 이상은 아릴 헤테로아릴 또는 알카릴 또는 알킬헤테로아릴로부터 선택된다.
일반적으로, 친핵성 대체 가능한 이탈기는 친핵성 대체 가능한 임의의 관능기일 수 있다. 바람직한 친핵성 대체 가능한 이탈기는 OH, 알콕시, 및 할로겐, 가장 바람직하게는 OH, OCH3, OCH2CH3, 및 Cl 로부터 선택된다.
본 발명의 제 1 의 바람직한 구현예에서 q 및 r 은 둘 모두 0 이고 하나 이상의 폴리아미노아미드는 하나 이상의 디카르복실산과 하나 이상의 폴리알킬렌폴리아민을 반응시켜 수득될 수 있다. 특히, 하나 이상의 폴리알킬렌폴리아민은 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, 디아미노프로필에틸렌디아민, 에틸렌프로필렌트리아민, 3-(2-아미노에틸)아미노프로필아민, 디프로필렌트리아민, 폴리에틸렌이민, 및 이의 혼합물의 군으로부터 선택된다. 특히, 하나 이상의 디카르복실산은 옥살산 (에탄디오산), 말론산 (프로판디오산), 숙신산 (부탄디오산), 타르타르산 (2,3-디히드록시부탄디오산), 말레산 ((Z)-부탄디오산), 이타콘산 (2-메틸리덴-부탄디오산), 글루타르산 (펜탄디오산), 아디프산 (헥산디오산), 수베르산 (옥탄디오산), 세바스산 (데칸디오산), 이미노디아세트산, 아스파르트산 (2-아미노부탄디오산), 글루탐산, 및 이의 혼합물의 군으로부터 선택된다.
본 발명의 추가의 바람직한 구현예에서 q 는 0 이고 하나 이상의 폴리아미노아미드는, 하나 이상의 폴리알킬렌폴리아민을 하나 이상의 디카르복실산 및 하나 이상의 락탐, 아미노산 또는 펩티드와 반응시킴으로써 수득될 수 있다. 특히, 하나 이상의 락탐은 ε-카프로락탐이다.
본 발명의 바람직한 구현예에서, r 은 0 이고 하나 이상의 폴리아미노아미드는, 하나 이상의 폴리알킬렌폴리아민을 하나 이상의 디카르복실산 및 하나 이상의 알킬- 또는 알카릴디아민과 반응시킴으로써 수득될 수 있다. 특히, 하나의 알킬- 또는 알카릴디아민은 에틸렌디아민 또는 자일릴렌디아민이다.
추가의 바람직한 구현예에서, 하나 이상의 폴리아미노아미드는, 하나 이상의 폴리알킬렌폴리아민을 하나 이상의 디카르복실산, 하나 이상의 알킬- 또는 알카릴디아민 및 하나 이상의 락탐, 아미노산 또는 펩티드와 반응시킴으로써 수득될 수 있다.
추가의 바람직한 구현예에서, 화학식 (I) 의 폴리아미노아미드가 관능화된다.
이러한 관능화는 방향족 또는 비-방향족 기로 수행될 수 있다.
관능화된 폴리아미노아미드는 추가의 반응 단계에서 폴리아미노아미드로부터 합성될 수 있다. 추가의 관능화는 폴리아미노아미드의 특성을 변형시키기 위해 제공될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 폴리아미노아미드 내에 존재하는 1차, 2차 및 3차 아미노기가 아미노 기와 반응할 수 있는 적합한 작용제에 의해 전환된다. 이는 관능화된 폴리아미노아미드를 형성한다.
폴리아미노아미드 내에 존재하는 1차, 2차 및 3차 아미노 기는 적합한 양자화제 또는 알킬화제에 의해 양자화되거나 알킬화되거나 4차화반응할 수 있다. 적합한 알킬화제의 예는 활성 할로겐 원자, 예컨대 아르알킬 할라이드, 알킬, 알케닐 및 알키닐 할라이드 등을 함유하는 유기 화합물이다. 또한, 알킬 술포네이트, 알킬 술톤, 에폭시드, 알킬 술파이트, 디알킬 카르보네이트, 메틸 포르미에이트 등과 같은 화합물이 사용될 수 있다. 상응하는 알킬화제의 예는 벤질 클로라이드, 클로로메틸 나프탈렌, 클로로메틸 피리딘, 스티렌 옥시드, 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드, 부틸렌 옥시드, 프로판 술톤, 디메틸 술페이트, 디메틸 술파이트, 디메틸 카르보네이트, (3-클로로-2-히드록시프로필)트리메틸암모늄 클로라이드 등을 포함한다. 바람직한 것은 벤질 클로라이드, 클로로메틸 나프탈렌 및 스티렌 옥시드와 같은 방향족 알킬화제를 사용하는 것이다.
또한, 관능화된 폴리아미노아미드는, 일련의 상이한 양자주입 작용제 또는 알킬화제를 적용함으로써 둘 이상의 추가의 반응 단계로 폴리아미노아미드로부터 합성될 수 있다. 예를 들어, 폴리아미노아미드 내에 존재하는 1차, 2차 및 3차 아미노기가 우선 에폭시드와 반응하고 제 2 반응 단계에서 벤질 클로라이드와 반응한다.
본 발명의 제 2 구현예에 따르면 하기 화학식 III 의 폴리아미노아미드, 또는 완전 또는 부분 양자, N-관능화, 또는 N-4차화반응에 의해 수득될 수 있는 화학식 III 의 폴리아미노아미드의 유도체가 제공된다:
[식 중,
D6 은, 각 반복 단위 1 내지 s 에 대해서 독립적으로, 포화, 불포화 또는 방향족 C1-C20 유기 라디칼로부터 선택되는 2가 기이고,
D7 은 직쇄 또는 분지형 C2-C6 알칸디일, C6-C10 아릴이라디칼, C8-C20 아릴알칸디일로부터 선택되고,
R2 는, 각 반복 단위 1 내지 s 에 대해서 독립적으로, H, C1-C20 알킬, C1-C20 알케닐로부터 선택되고, 이는 히드록실, 알콕시 또는 알콕시카르보닐, 또는 아릴에 의해 임의 치환될 수 있고, 이때 2 개의 R2 는 함께 고리계를 형성할 수 있고,
s 는 1 내지 250 의 정수이고,
이때 하나 이상의 D6, D7 또는 R2 중 하나는 C5-C20 방향족 부분을 포함하거나 폴리아미노아미드는 관능화되거나 C5-C20 방향족 부분으로 4차화됨].
특히 바람직한 폴리아미노아미드는 화학식 IV 의 화합물이다:
[식 중,
이때 D6, D7, R3, 및 s 는 전술된 의미를 갖고,
E3, E4 는 독립적으로 하기로부터 선택되고:
(a) NH-C1-C20-알킬 또는 NH-C1-C20-알케닐 또는 NH-아릴,
(b) N-(C-1-C20-알킬)2 또는 N-(C1-C20-알케닐)2 또는 N-(아릴)2 또는 N-(C1-C20-알킬)(C1-C20-알케닐) 또는 N-(C1-C20-알킬)(아릴) 또는 N-(C1-C20-알케닐)(아릴),
(c) NR2-D7-NR2H, 또는
(d) NR2-D7-NR2-CH2-CH2-CO-NH-(C1-C20-알킬) 또는 NR2-D7-NR2-CH2-CH2-CO-NH-(C1-C20-알케닐) 또는 NR2-D7-NR2-CH2-CH2-CO-NH-아릴,
이때 하나 이상의 D6 또는 R2 는 C5 내지 C20 방향족 부분을 포함함].
이러한 폴리아미노아미드는 또한 충전 나노미터 크기의 피처, 특히 50 nm 이하, 특히 30 nm 이하, 가장 특히 20 nm 이하의 오프닝, 및 4 이상의 종횡비를 갖는 충전 피처에 특히 유용하다.
바람직하게는, D6 은 각 반복 단위 1 내지 s 에 대해서, 독립적으로, (CH2)g 로부터 선택되고, 이때 g 는 1 내지 6 의 정수이고, 가장 바람직하게는 1 이다.
바람직하게는, D7 은 직쇄 C2- 내지 C6-알칸디일, 가장 바람직하게는 C2-C3 알칸디일, 또는 C8- 내지 C20-아릴알칸디일로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 자일릴렌디일이다.
바람직하게는, R2 는, 각 반복 단위 1 내지 s 에 대해서, 독립적으로 H, C1-C20-알킬, C1-C20-알케닐 (이는 히드록실, 알콕시 또는 알콕시카르보닐, 또는 아릴에 의해 임의 치환될 수 있음) 로부터 선택된다. 제 1 의 바람직한 구현예에서, 폴리아미노아미드는 비치환되고 따라서 R2 는 수소이다. 제 2 의 바람직한 구현예에서, 폴리아미노아미드는 N-치환되고 R2 는, 각 반복 단위 1 내지 s 에 대해서, 독립적으로 아릴, C1-C10-알킬 또는 C1-C10-알케닐 (이는 히드록실, 알콕시 또는 알콕시카르보닐에 의해 임의 치환될 수 있음) 으로부터 선택된다. 보다 바람직하게는 R2 는 C1-C3 알킬로부터 선택된다. 일반적으로, 2 개의 R2 는 또한 함께 고리계를 형성할 수 있다.
바람직하게는, E3 및 E4 는 독립적으로 NR2-D7-NR2H 로부터 선택된다.
바람직하게는, s 는 1 내지 150, 보다 바람직하게는 1 내지 100, 가장 바람직하게는 1 내지 50 의 정수이다.
측쇄에서 방향족 부분을 도입하기 위해 화학식 (II) 에 따른 폴리아미도아민이 임의의 추가의 방향족 관능화 시약에 의해 관능화되지 않는 경우, 하나 이상의 기 D6, D7 및 R2 는 아릴, 헤테로아릴, 알카릴, 또는 알크헤테로아릴로부터 선택된다.
바람직한 구현예에서 폴리아미노아미드 III 또는 IV 는, 하나 이상의 디아민을 하나 이상의 N,N'-비스아크릴아미드와 반응시킴으로써 수득될 수 있다. 바람직하게는 하나 이상의 디아민은 2 개의 2차 아미노 기 또는 하나의 2차 및 하나의 1차 아미노기를 포함한다. 특히, 하나 이상의 디아민은 N,N'-디메틸-1,2-디아미노에탄, N,N'-디메틸-1,3-디아미노프로판, N,N'-디메틸-1,4-디아미노부탄, N-N'-디에틸-1,2-디아미노에탄, N,N'-디에틸-1,3-디아미노프로판, N,N'-디에틸-1,4-디아미노부탄, 피페라진, 2-(메틸아미노)에틸아민, 3-(메틸아미노)프로필아민, 2-아미노에틸피페라진, N-(2-아미노에틸)에탄올아민, 에틸렌 디아민, 헥사메틸렌 디아민, 및 에테르아민, 예컨대 H2N-(CH2)2-O-(CH2)2-NH2 또는 H2N- (CH2)2-O-(CH2)2-O-(CH2)2-NH2 의 군으로부터 선택된다. 비방향족 디아민 이외에도, 방향족 디아민 예컨대 4,4'-메틸렌디아닐린, 페닐렌디아민, 페닐렌디아민, 자일릴렌디아민, 및 이의 혼합물 (이에 한정되지 않음) 이 사용될 수 있다.
특히, 하나 이상의 비스아크릴아미드는 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드, N,N'-에틸렌비스아크릴아미드, 1,6-헥사메틸렌비스아크릴아미드, N,N'-옥타메틸렌비스아크릴아미드, 자일렌비스아크릴아미드, 및 이의 혼합물의 군으로부터 선택된다.
추가의 바람직한 구현예에서, 폴리아미노아미드 III 또는 IV 는 하나 이상의 디아민을, 하나 이상의 N,N'-비스아크릴아미드 하나 이상의 1차 아민 예컨대 H-2N-(C1-C20-알킬), H2N-(C1-C20-알케닐) 또는 H2NH-아릴 및/또는 하나 이상의 2차 아민 예컨대 HN(C1-C20-알킬)2, HN(C1-C20-알케닐)2, HN(아릴)2, HN(C1-C20-알킬)(C1-C20-알케닐), HN(C1-C-알킬)(아릴) 또는 HN(C1-C20-알케닐)(아릴) 과 반응시킴으로써 수득될 수 있다.
제 3 의 바람직한 구현예에서, 폴리아미노아미드 III 또는 VI 는 하나 이상의 디아민을 하나 이상의 N,N'-비스아크릴아미드 하나 이상의 모노아크릴아미드 화합물 예컨대 H2C=CH-CO-NH-(C1-C20-알킬), H2C=CH-CO-NH-(C1-C20-알케닐) 또는 H2C=CH-CO-NH-아릴과 반응시킴으로써 수득될 수 있다.
제 4 의 바람직한 구현예에서, 화학식 III 또는 IV 의 폴리아미노아미드가 관능화된다.
관능화된 폴리아미노아미드 III 또는 IV 는 추가의 반응 단계에서 각각 폴리아미노아미드 III 또는 IV 로부터 합성될 수 있다. 추가의 관능화는 폴리아미노아미드 III 또는 VI 의 특성을 변경하기 위해 제공될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 폴리아미노아미드 III 또는 VI 내에 존재하는 1차, 2차 및 3차 아미노기는 아미노 기와 반응할 수 있는 적합한 작용제에 의해 전환된다. 이는 관능화된 폴리아미노아미드 III 또는 VI 를 형성한다.
폴리아미노아미드 II 내에 존재하는 1차, 2차 및 3차 아미노 기는 적합한 양자화 작용제 또는 알킬화제에 의해 알킬화되고/알킬화되거나 4차화반응할 수 있다. 적합한 알킬화제는 활성 할로겐 원자, 예컨대 아르알킬 할라이드, 알킬, 알케닐 및 알키닐 할라이드 등을 함유하는 유기 화합물이다. 또한, 알킬 술포네이트, 알킬 술톤, 에폭시드, 알킬 술파이트, 디알킬 카르보네이트, 메틸 포르미에이트와 같은 화합물이 사용될 수 있다. 상응하는 알킬화제의 예는 벤질 클로라이드, 클로르메틸 나프탈렌, 클로르메틸 피리딘, 스티렌 옥시드, 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드, 부틸렌 옥시드, 프로판 술톤, 디메틸 술페이트, 디메틸 술파이트, 디메틸 카르보네이트, (3-클로로-2-히드록시프로필)트리메틸암모늄 클로라이드 등이 있다. 바람직한 것은 방향족 알킬화제, 예컨대 벤질 클로라이드, 클로르메틸 나프탈렌 및 스티렌 옥시드를 사용하는 것이다.
관능화된 폴리아미노아미드 III 또는 IV 는 또한 일련의 상이한 양자화제 또는 알킬화제의 적용에 의해 둘 이상의 추가의 반응 단계로 폴리아미노아미드 III 또는 IV 로부터 합성될 수 있다. 예를 들어, 폴리아미노아미드 III 또는 VI 내에 존재하는 1차, 2차 및 3차 아미노 기는 에폭시드와 우선 반응하고 제 2 반응 단계에서 벤질 클로라이드와 반응한다.
상기 기술된 합성 경로 외에도, 본 발명에 따른 폴리아미노아미드는 공지된 방법, 예를 들어 WO 03/014192 에 기술된 방법에 의해 제조될 수 있다.
다양한 첨가제는 Cu 도금된 금속에 대해 원하는 표면 마감을 제공하기 위해 전형적으로 욕 내에서 사용될 수 있다. 통상적으로, 하나 초과의 첨가제는 원하는 기능을 형성하는 각 첨가제와 사용된다. 유리하게는, 전기도금욕은 하나 이상의 촉진제, 저해제, 억제제, 할라이드 이온원, 그레인 정제기 및 이의 혼합물을 함유할 수 있다. 가장 바람직하게는, 전기도금욕은 적어도 둘 모두의 촉진제 및 본 발명에 따른 저해제를 함유하고, 임의적으로는 억제제를 함유한다. 또한 다른 첨가제가 본 전기도금욕에 적합하게 사용될 수 있다.
임의의 촉진제는 본 발명에서 사용되는 것이 유리할 수 있다. 본 발명에 유용한 촉진제는 하나 이상의 황 원자 및 술폰산/포스폰산 또는 이의 염을 포함하는 화합물이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일반적으로 바람직한 촉진제는 하기 의 일반 구조를 갖는다:
MAO3XA-RA1-(S)d-RA2
[식 중,
- MA 는 수소 또는 알칼리 금속 (바람직하게는 Na 또는 K) 이고,
- XA 는 P 또는 S 이고,
- d = 1 내지 6, 바람직하게는 2 이고,
- RA1 은 C1-C8 알킬 기 또는 헤테로알킬 기, 아릴 기 또는 헤테로방향족 기로부터 선택된다. 헤테로알킬 기는 하나 이상의 헤테로원자 (N, S, O) 및 1-12 탄소를 가질 것이다.
카르보시클릭 아릴 기는 전형적인 아릴 기, 예컨대 페닐, 나프틸이다. 헤테로방향족 기는 또한 적합한 아릴 기를 함유하고 하나 이상의 N,O 또는 S 원자 및 1-3 세파레이트 또는 융합 고리를 함유하고,
- RA2 는 RA1 과 동일하거나 상이한, RA1' 를 갖는 (-S-RA1'XO3M) 또는 H 로부터 선택됨].
보다 구체적으로는, 유용한 촉진제는 하기 화학식의 화합물을 포함한다;
XAO3S-RA1-SH
XAO3S-RA1-S-S-RA1'-SO3XA
XAO3S-Ar-S-S-Ar-SO3XA
[식 중, RA1 은 상기 정의된 바와 같고, Ar 은 아릴임].
특히 바람직한 촉진제는 하기이다:
- SPS: 비스-(3-술포프로필)-디술파이드 이나트륨 염
- MPS: 3-머캅토-1-프로판술폰산, 나트륨 염
단독 또는 혼합물로 사용되는 촉진제의 다른 예는 MES (2-머캅토에탄술폰산, 나트륨 염); DPS (N,N-디메틸디티오카르밤산 (3-술포프로필에스테르), 나트륨 염); UPS (3-[(아미노-이미노메틸)-티오]-1-프로필술폰산); ZPS (3-(2-벤즈티아졸릴티오)-1-프로판술폰산, 나트륨 염); 3-머캅토-프로필술폰산-(3-술포프로필)에스테르; 메틸-(w-술포프로필)-디술파이드, 이나트륨 염; 메틸-(w-술포프로필)-트리술파이드, 이나트륨 염을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 촉진제는 도금욕의 총 중량 기준으로 약 약 0.1 ppm 내지 약 3000 ppm의 양으로 사용된다. 본 발명에 유용한 촉진제의 적합한 양은 1 내지 500 ppm, 및 보다 특히 2 내지 100 ppm 이다.
임의의 추가의 저해제는 본 발명에 따른 저해제와 조합으로 사용될 수 있다. 특히 소위 "표면평활제" 부류 및 "억제제" 부류의 저해제가 사용될 수 있다.
본 발명에 사용되는 억제제(들)은 중합성 물질, 특히 헤테로원자 치환을 갖는 것, 보다 특히 산소 치환을 갖는 것을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 억제제가 폴리알킬렌옥시드인 것이 바람직하다. 적합한 억제제는 폴리에틸렌 글리콜 공중합체, 특히 폴리에틸렌 글리콜 폴리프로필렌 글리콜 공중합체를 포함한다. 적합한 억제제의 에틸렌 옥시드 및 프로필렌 옥시드의 정렬은 블록, 구배 또는 무작위일 수 있다. 폴리알킬렌 글리콜은 추가의 알킬렌 옥시드 빌딩 블록, 예컨대 부틸렌 옥시드를 포함할 수 있다. 바람직하게는 적합한 억제제의 평균 분자량은 약 2000 g/mol 을 초과한다. 적합한 폴리알킬렌 글리콜의 출발 분자는 알킬 알코올, 예컨대 메탄올, 에탄올, 프로판올, n-부탄올 등, 아릴 알코올, 예컨대 페놀 및 비스페놀, 아카릴 알코올, 예컨대 벤질 알코올, 폴리올 스타터, 예컨대 글리콜, 글리세린, 트리메틸올 프로판, 펜타에리트리톨, 소르비톨, 카르보히드레이트, 예컨대 사카로오스 등, 아민 및 올리고아민, 예컨대 알킬 아민, 아릴 아민, 예컨대 아닐린, 트리에탄올 아민, 에틸렌 디아민 등, 아미드, 락탐, 헤테로시클릭 아민, 예컨대 이미다졸 및 카르복실산일 수 있다. 임의적으로는, 폴리알킬렌 글리콜 억제제는 이온성 기, 예컨대 술페이트, 술포네이트, 암모늄 등에 의해 관능화될 수 있다.
본 발명에 따른 저해제와 조합으로 특히 유용한 억제제는 하기이다:
(a) WO 2010/115796 에 기술된 바와 같은 C3 및 C4 알킬렌 옥시드로부터 선택되는 하나 이상의 화합물 및 에틸렌 옥시드의 혼합물과 셋 이상의 활성 아미노 관능기를 포함하는 아민 화합물을 반응시킴으로써 수득될 수 있는 억제제 (바람직하게는 상기 아민 화합물은 디에틸렌 트리아민, 3-(2-아미노에틸)아미노프로필아민, 3,3'-이미노디(프로필아민), N,N-비스(3-아미노프로필)메틸아민, 비스(3-디메틸아미노프로필)아민, 트리에틸렌테트라아민 및 N,N'-비스(3-아미노프로필)에틸렌디아민으로부터 선택됨).
(b) C3 및 C4 알킬렌 옥시드로부터 선택되는 하나 이상의 화합물 및 에틸렌 옥시드 혼합물과 활성 아미노 관능기를 포함하는 아민 화합물을 반응시킴으로써 수득될 수 있는 억제제 (6000 g/mol 이상의 분자량 Mw 을 갖는 상기 억제제는 WO 2010/115756 에 기술된 바와 같은 에틸렌 C3 및/또는 C4 알킬렌 무작위 공중합체를 형성함).
(c) C3 및/또는 C4 알킬렌 옥시드로부터 선택되는 하나 이상의 화합물 및 에틸렉 옥시드와 셋 이상의 활성 아미노 관능기를 포함하는 아민 화합물을 혼합물로 또는 순차적으로 반응시킴으로써 수득될 수 있는 억제제 (상기 억제제는 WO 2010/115757 에서 기술된 바와 같이 6000 g/mol 이상의 분자량 Mw 을 갖고, 바람직하게는 상기 아민 화합물은 에틸렌 디아민, 1,3-디아미노프로판, 1,4-디아미노부탄, 1,5-디아미노펜탄, 1,6-디아미노헥산, 네오펜탄디아민, 이소포론디아민, 4,9-디옥사데칸-1,12-디아민, 4,7,10-트리옥시아트리데칸-1,13-디아민, 트리에틸렌 글리콜 디아민, 디에틸렌 트리아민, (3-(2-아미노에틸)아미노프로필아민, 3,3'-이미노디(프로필아민), N,N-비스(3-아미노프로필)메틸아민, 비스(3-디메틸아미노프로필)아민, 트리에틸렌테트라아민 및 N,N'-비스(3-아미노프로필)에틸렌디아민으로부터 선택됨).
(d) 화학식 S1 의 화합물로부터 선택되는 억제제:
[식 중,
RS1 라디칼은 각각 독립적으로 에틸렌 옥시드 및 하나 이상의 추가의 C3 내지 C4 알킬렌 옥시드의 공중합체로부터 선택되고, 상기 공중합체는 무작위 공중합체이고, RS2 라디칼은 각각 독립적으로 RS1 또는 알킬로부터 선택되고, XS1 및 YS1 은 독립적으로 2가 스페이서 기이고, 각 반복 단위에 대해 XS1 은 독립적으로 C2 내지 C6 알칸디일 및 ZS1-(O-ZS1)t 로부터 선택되고,
이때 ZS1 라디칼은 각각 독립적으로 C2 내지 C6 알칸디일로부터 선택되고, u 는 0 이상의 정수이고, t 는 1 초과의 정수 (WO 2010/115717 에 기술된 바와 같음) 임,
바람직하게는 스페이서 기 XS1 및 YS1 은 독립적으로, 그리고 각 반복 단위에 대해서 XS1 은 독립적으로, C2 내지 C4 알킬렌으로부터 선택됨. 가장 바람직하게는 XS1 및 YS1 은 독립적으로, 그리고 각 반복 단위에 대해서 XS1 은 독립적으로, 에틸렌 (-C2H4-) 또는 프로필렌 (-C3H6-) 으로부터 선택됨.
바람직하게는 ZS1 은 C2 내지 C4 알킬렌, 가장 바람직하게는 에틸렌 또는 프로필렌으로부터 선택됨.
바람직하게는 s 는 1 내지 10, 보다 바람직하게는 1 내지 5, 가장 바람직하게는 1 내지 3 의 정수임. 바람직하게는 t 는 1 내지 10, 보다 바람직하게는 1 내지 5, 가장 바람직하게는 1 내지 3 의 정수임].
또다른 바람직한 구현예에서 C3 내지 C4 알킬렌 옥시드는 프로필렌 옥시드 (PO) 로부터 선택된다. 이 경우, EO/PO 공중합체 측쇄는 활성 아미노 관능기로부터 출발하여 생성된다.
에틸렌 옥시드 및 추가의 C3 내지 C4 알킬렌 옥시드의 공중합체에서 에틸렌 옥시드의 함량은 일반적으로 약 5 중량% 내지 약 95 중량%, 바람직하게는 약 30 중량% 내지 약 70 중량%, 특히 바람직하게는 약 35 중량% 내지 약 65 중량%일 수 있다.
화학식 (S1) 의 화합물은 아민 화합물과 하나 이상의 알킬렌 옥시드를 반응시킴으로써 제조된다. 바람직하게는 아민 화합물은 에틸렌 디아민, 1,3-디아미노프로판, 1,4-디아미노부탄, 1,5-디아미노펜탄, 1,6-디아미노헥산, 네오펜탄디아민, 이소포론디아민, 4,9-디옥사데칸-1,12-디아민, 4,7,10-트리옥사트리데칸-1,13-디아민, 트리에틸렌 글리콜 디아민, 디에틸렌 트리아민, (3-(2-아미노에틸)아미노)프로필아민, 3,3'-이미노디(프로필아민), N,N-비스(3-아미노프로필)메틸아민, 비스(3-디메틸아미노프로필)아민, 트리에틸렌테트라아민 및 N,N'-비스(3-아미노프로필)에틸렌디아민으로부터 선택된다.
화학식 S1 의 억제제의 분자량 Mw 는 약 500 g/mol 내지 약 30000 g/mol 일 수 있다. 바람직하게는 분자량 Mw 는 약 6000 g/mol 이상, 바람직하게는 약 6000 g/mol 내지 약 20000 g/mol, 보다 바람직하게는 약 7000 g/mol 내지 약 19000 g/mol, 및 가장 바람직하게는 약 9000 g/mol 내지 약 18000 g/mol 이어야만 한다. 억제제에서 알킬렌 옥시드 단위의 바람직한 총량은 약 120 내지 약 360, 바람직하게는 약 140 내지 약 340, 가장 바람직하게는 약 180 내지 약 300 일 수 있다.
억제제에서 알킬렌 옥시드 단위의 전형적인 총량은 약 110 에틸렌 옥시드 단위 (EO) 및 10 프로필렌 옥시드 단위 (PO), 약 100 EO 및 20 PO, 약 90 EO 및 30 PO, 약 80 EO 및 40 PO, 약 70 EO 및 50 PO, 약 60 EO 및 60 PO, 약 50 EO 및 70 PO, 약 40 EO 및 80 PO, 약 30 EO 및 90 PO, 약 100 EO 및 10 부틸렌 옥시드 (BuO) 단위, 약 90 EO 및 20 BO, 약 80 EO 및 30 BO, 약 70 EO 및 40 BO, 약 60 EO 및 50 BO 또는 약 40 EO 및 60 BO to 약 330 EO 및 30 PO 단위, 약 300 EO 및 60 PO, 약 270 EO 및 90 PO, 약 240 EO 및 120 PO, 약 210 EO 및 150 PO, 약 180 EO 및 180 PO, 약 150 EO 및 210 PO, 약 120 EO 및 240 PO, 약 90 EO 및 270 PO, 약 300 EO 및 30 부틸렌 옥시드 (BuO) 단위, 약 270 EO 및 60 BO, 약 240 EO 및 90 BO, 약 210 EO 및 120 BO, 약 180 EO 및 150 BO, 또는 약 120 EO 및 180 BO 일 수 있다.
(e) 하나 이상의 알킬렌 옥시드와의 축합에 의해 화학식 XS2(OH)u 의 하나 이상의 폴리알코올 유래 다가 알코올 축합 화합물을 하나 이상의 알킬렌 옥시드와 반응시켜 폴리옥시알킬렌 측쇄를 포함하는 다가 알코올 축합물을 형성함으로써 수득될 수 있는 억제제 (이때 u 는 3 내지 6 의 정수이고 XS2 는 탄소수 3 내지 10 의 u-가 선형 또는 분지형 지방족 또는 지환족 라디칼 (이는 WO 2011/7012462 에 기술된 바와 같이 치환되거나 비치환될 수 있음).
바람직한 폴리알코올 축합물을 하기 화학식의 화합물로부터 선택된다:
[식 중,
YS2 는 탄소수 1 내지 10 의 u-가 선형 또는 분지형 지방족 또는 지환족 라디칼 (이고 치환되거나 비치환될 수 있음), a 는 2 내지 50 의 정수이고, b 는 각 중합체 암 d 와 동일하거나 상이할 수 있고 1 내지 30 의 정수이고, c 는 2 내지 3 의 정수이고, d 는 1 내지 6 의 정수임. 가장 바람직한 폴리알코올은 글리세롤 축합물 및/또는 펜타에리트리톨 축합물임].
(f) 5 개 이상의 히드록실 관능기를 포함하는 다가 알코올과 하나 이상의 알킬렌 옥시드를 반응시켜 폴리옥시알킬렌 측쇄를 포함하는 다가 알코올을 형성함으로써 수득될 수 있는 억제제 (WO 2011/7012475 에서 기술된 바와 같음).
바람직한 폴리알코올은 하기 화학식 (S3a) 또는 (S3b) 로 표시되는 선형 또는 시클릭 모노사카라이드이다:
HOCH2-(CHOH)v-CH2OH (S3a)
(CHOH)w (S3b)
[식 중, v 는 3 내지 8 의 정수이고 w 는 5 내지 10 의 정수임].
가장 바람직한 모노사카라이드 알코올은 소르비톨, 만니톨, 자일리톨, 리비톨 및 이노시톨이다. 추가의 바람직한 폴리알코올은 하기 화학식 (S4a) 또는 (S4b) 의 모노사카라이드이다:
CHO-(CHOH)x-CH2OH (S4a)
CH2OH-(CHOH)y-CO-(CHOH)z-CH2OH (S4b)
[식 중, x 는 4 내지 5 의 정수이고, 및 y, z 는 정수이고 y + z 는 3 또는 4 임]. 가장 바람직한 모노사카라이드 알코올은 알도오즈, 알로오즈, 알트로오즈, 갈락토오즈, 글루코즈, 굴로오즈, 이도오즈, 만노오즈, 탈로오즈, 글루코헵토오즈, 만노헵토즈 또는 케토오즈 프퍽토오즈, 프시코오즈, 소르보오즈, 타가토오즈, 만노헵툴로오즈, 세도헵툴로오즈, 탈로헵툴로오즈, 알로헵툴로오즈로부터 선택됨.
시드 돌출 과제에 대처하는 효과적인 강력한 억제제가 존재하며 비등각 구리 시드에도 불구하고 실질적으로 결점 없는 트렌치 충전을 제공한다.
억제제가 사용될 때, 이들은 전형적으로는 욕의 중량 기준으로 약 1 내지 약 0,000 ppm, 바람직하게는 약 5 내지 약 10,000 ppm 의 양으로 존재한다.
적합한 표면평활제는 하나 이상의 폴리알칸올아민 및 이의 유도체, 폴리글리신, 폴리(알릴아민), 폴리아닐린, 폴리우레아, 폴리아크릴아미드, 폴리(멜라민-코-포름알데히드), 아민과 에피클로로히드린의 반응 생성물, 아민 및 폴리알킬렌 옥시드의 반응 생성물, 아민과 폴리에폭시드, 폴리비닐피리딘, 폴리비닐이미다졸, 폴리비닐피롤리돈 또는 이의 공중합체, 니그로신, 펜타메틸-파라-로사닐린 히드로할라이드, 헥사메틸-파라로사닐린 히드로할라이드 또는 화학식 N-R-S 의 관능기를 함유하는 화합물 (식 중, R 은 치환될 알킬, 비치환된 알킬, 치환된 아릴 또는 비치환된 아릴임) 의 반응 생성물을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전형적으로, 알킬 기는 (C1-C6)알킬, 바람직하게는 (C1-C4)알킬이다. 일반적으로, 아릴 기는 (C6-C20)아릴, 바람직하게는 (C6-C10)아릴을 포함한다. 이러한 아릴 기는 헤테로원자, 예컨대 황, 질소 및 산소를 포함할 수 있다. 아릴 기는 페닐 또는 나프틸인 것이 바람직하다. 화학식 N-R-S 의 관능기를 함유하는 화합물이 일반적으로 공지되어 있고 일반적으로 시판되고 있으며, 추가의 정제 없이 사용될 수 있다.
이러한 N-R-S 관능기를 함유하는 화합물에서, 황 ("S") 및/또는 질소 ("N") 는 단일 결합 또는 이중 결합을 갖는 이러한 화합물에 부착될 수 있다. 황이 이러한 단일 결합을 갖는 화합물에 부착되는 경우, 황은 또다른 치환기, 예컨대 수소, (C1-C12)알킬, (C2-C12)알케닐, (C6-C20)아릴, (C1-C12)알킬티오, (C2-C12)알케닐티오, (C6-C20)아릴티오 등 (이에 한정되지 않음) 을 가질 것이다. 마찬가지로, 질소는 하나 이상의 치환기, 예컨대 수소, (C1-C12)알킬, (C2-C12)알케닐, (C7-C10)아릴 등을 포함하나 이에 한정되지 않는다. N-R-S 관능기는 비시클릭 또는 시클릭일 수 있다. 시클릭 N-R-S 관능기를 함유하는 화합물은 고리계 내에서 질소 또는 황을 가진 것, 또는 질소 및 황을 둘 모두 가진 것을 포함한다.
일반적으로, 전기도금욕에서 표면평활제의 총 양은 도금욕의 총 중량 기준으로 0.5 ppm 내지 10000 ppm 이다. 표면평활제는 도금욕의 총 중량 기준으로 약 0.1 ppm 내지 약 1000 ppm, 보다 전형적으로는 1 내지 100 ppm 의 총량으로 사용되나, 이러한 범위 초과의 양 또는 미만의 양이 사용될 수 있다.
금속 이온원은 충분한 양, 즉 전기도금욕에서 부분 이상 가용성인 충분한 양으로 전기도금욕 중에서 침착되는 금속 이온을 방출할 수 있는 임의의 화합물일 수 있다. 금속 이온원이 도금욕 내에서 가용성인 것이 바람직하다. 적합한 금속 이온원은 금속 염이고, 금속 술페이트, 금속 할라이드, 금속 아세테이트, 금속 니트레이트, 금속 플루오로보레이트, 금속 알킬술포네이트, 금속 아릴술포네이트, 금속 술파메이트, 금속 글루코네이트 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 금속이 구리인 것이 바람직하다. 금속 이온이 구리 술페이트, 구리 클로라이드, 구리 아세테이트, 구리 시트레이트, 구리 니트레이트, 구리 플루오로보레이트, 구리 메탄 술포네이트, 구리 페닐 술포네이트 및 구리 p-톨루엔 술포네이트인 것이 또한 바람직하다. 구리 술페이트, 펜타히드레이트 및 구리 메탄 술포네이트가 특히 바람직하다. 이러한 금속 염은 일반적으로 시판되고 있으며 추가의 정제 없이 사용될 수 있다.
금속 전기도금 이외에도, 조성물은 금속 함유 층의 무전해 침착에 사용될 수 있다. 특히, 조성물은 Ni, Co, Mo, W 및/또는 Re 를 함유하는 장벽 층의 침착에 사용될 수 있다. 이 경우, 금속 이온 이외에도, III 및 V 족의 추가 원소, 특히 B 및 P 가 무전해 침착용 조성물에 존재할 수 있고 따라서 금속과 공동-침착된다.
금속 이온원은 기판 상의 전기도금에 대해 충분한 금속 이온을 제공하는 임의의 양으로 본 발명에서 사용될 수 있다. 적합한 금속 이온원은 주석 염, 구리 염 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 금속이 구리일 때, 구리 염은 전형적으로 약 1 내지 약 300 g/도금용액ℓ 범위의 양으로 존재한다. 금속 염의 혼합물이 본 발명에 따라 전기도금될 수 있음을 숙지한다. 따라서, 합금, 예컨대 약 2 중량% 이하의 주석을 갖는 구리-주석은 본 발명에 따라 도금되는 것이 유리할 수 있다. 이러한 혼합물에서 각각의 금속 염의 양은 도금되는 특정 합금에 의존적이고 당업자에게 익히 공지되어 있다.
일반적으로, 본 금속 전기도금 조성물은 바람직하게는 전해질을 포함하고, 즉 산성 또는 알칼리성 전해질, 하나 이상의 금속 이온원, 임의적으로는 할라이드 이온, 및 임의적으로는 다른 첨가제, 예컨대 촉진제 및/또는 억제제를 포함한다. 이러한 욕은 전형적으로 수성이다. 물은 다양한 범위의 양으로 존재할 수 있다. 임의의 유형의 물이 사용될 수 있으며, 예컨대 희석수, 탈이온수 또는 수돗물이 사용될 수 있다.
본 발명의 전기도금욕은 임의의 순서로 성분을 결합함으로써 제조될 수 있다. 무기 성분, 예컨대 금속 염, 물, 전해질 및 임의적인 할라이드 이온원이 우선 욕 관에 첨가된 후 유기 성분, 예컨대 표면평활제, 촉진제, 억제제, 계면활성제 등이 첨가되는 것이 바람직하다.
전형적으로, 본 발명의 도금 욕은 10 내지 65 도C 이상에서 사용될 수 있다. 도금욕의 온도가 10 내지 35 도C, 보다 바람직하게는 15 도 내지 30 도C 인 것이 바람직하다.
적합한 전해질은 황산, 아세트산, 플루오로붕산, 알킬술폰산, 예컨대 메탄술폰산, 에탄술폰산, 프로판술폰산 및 트리플루오로메탄 술폰산, 아릴술폰산, 예컨대 페닐 술폰산 및 톨루엔술폰산, 술팜산, 염산, 인산, 테트라알킬암모늄 히드록시드, 바람직하게는 테트라메틸암모늄 히드록시드, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 산은 전형적으로 약 1 내지 약 300 g/ℓ 범위의 양으로 존재한다. 알칼리 전해질은 전형적으로 약 0.1 내지 약 20 g/ℓ 의 양으로 존재하거나 또는 각각 8 내지 13 의 pH 를 나타내고, 보다 전형적으로는 9 내지 12 의 pH 를 나타낸다.
이러한 전해질은 임의적으로는 할라이드 이온원, 예컨대 염화구리에서 염화이온 또는 염산에서 염화이온을 함유할 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 폭넓은 할라이드 이온 농도는 약 0 내지 약 500 ppm 일 수 있다. 전형적으로, 할라이드 이온 농도는 도금 욕 기준으로 약 10 내지 약 100 ppm 범위이다. 전해질이 황산 또는 메탄술폰산이고, 바람직하게는 황산 또는 메탄술폰산 및 염화 이온원의 혼합물인 것이 바람직하다. 본 발명에 유용한 산 및 할라이드 이온원은 일반적으로 시판되며 추가의 정제 없이 사용될 수 있다.
본 발명의 특히 유리한 점은 과도금이 감소되거나 실질적으로 제거되는 것이다. 이러한 감소된 과도금은 후속 화학적 기계적 평탄화 (CMP) 공정, 특히 반도체 제조에서 이러한 공정 동안 구리와 같은 금속을 제거하는데 소요되는 시간 및 노력을 줄이는 것을 의미한다.
금속, 특히 구리는 금속 침착 내에서 보이드를 실질적으로 형성하지 않으면서 본 발명에 따라 구경에 침착된다. 용어 "실질적으로 보이드를 형성하지 않는" 은, 도금 구경의 95% 가 보이드가 없는 것을 의미한다. 도금 구경이 보이드가 없는 것이 바람직하다.
전형적으로, 기판은 본 발명의 도금욕과 기판을 접촉시킴으로써 전기도금된다. 기판은 전형적으로 캐소드로서 기능한다. 도금 욕은 애노드를 함유하고, 이는 가용성이거나 불용성일 수 있다. 임의적으로는, 캐소드 및 애노드는 막에 의해 분리될 수 있다. 포텐셜은 전형적으로는 캐소드에 적용된다. 충분한 전류 밀도가 적용되고 기판에 대한 원하는 두께를 갖는 구리 층과 같은 금속층을 침착시키는데 충분한 시간 동안 도금이 수행된다. 적합한 전류 밀도는 0.1 내지 250 mA/cm2 의 범위를 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 전형적으로, 전류 밀도는 집적 회로의 제조에 구리 침착이 사용되는 경우 0.5 내지 60 mA/cm2 범위이다. 비 전류 밀도는 도금되는 기판, 레벨제 등에 의존적이다. 이러한 전류 밀도 선택은 당업자의 능력 이내이다. 적용되는 전류는 직류 (DC), 교류 (PC), 펄스 리버스 전류 (PRC) 또는 다른 적합한 전류일 수 있다.
일반적으로, 본 발명이 집적 회로의 제조에 사용되는 기판, 예컨대 웨이퍼 상에 침착되는 경우, 도금욕은 사용 동안 교반된다. 임의의 적합한 교반 방법은 본 발명에 따라 사용될 수 있고 이러한 방법은 당업계에 익히 공지되어 있다. 적합한 교반 방법은 비활성 기체 또는 공기 주입, 워크피스 교반, 충격 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 방법은 당업자에게 공지되어 있다. 본 발명이 집적 회로 기판, 예컨대 웨이퍼를 도금하기 위해 사용되는 경우, 웨이퍼는 예컨대 1 내지 150 RPM에서 회전될 수 있고 도금 용액은 회전 웨이퍼를 예를 들어 펌핑 또는 분무에 의해 접촉시킬 수 있다. 대안적으로는, 웨이퍼는 회전되지 않으며 이때 도금욕의 플로우는 원하는 금속 침착을 제공하는데 충분하다.
금속, 특히 구리는 금속 침착 내에서 실질적으로 보이드를 형성하지 않는 본 발명에 따른 구경에서 침착된다. 용어 "실질적으로 보이드가 없는" 이란, 도금 구경의 95% 가 보이가 없는 것을 의미한다. 도금 구경이 보이드가 없는 것이 바람직하다.
본 발명의 공정이 일반적으로 반도체 제작을 참조로 하여 기술되는 반면, 본 발명은 임의의 전해질 공정에 유용할 수 있음을 숙지한다.
높은 반사도를 갖는 본질적으로 표면평활제 또는 판형 구리 침착이 바람직한 경우,
본 발명의 공정이 일반적으로 반도체 제조를 참조로 하여 기술되었으나, 본 발명은 본질적으로 레벨 또는 높은 반사도를 갖는 평탄 구리 침착이 요구되는 경우, 본 발명은 임의의 전해질 가공에 유용할 수 있으며, 과도금이 감소되는 경우 및 보이드가 실질적으로 없는 금속 충전된 작은 피처가 요구된다. 이러한 공정은 인쇄 와이어링 판 제작을 포함한다. 예를 들어, 본 도금욕은 바이어의 도금, 패드 또는 웨이퍼 상의 범프 도금에 대해서 뿐만 아니라 인쇄 와이어링 보드 상에서 바이어, 패드 또는 트레이서의 도금에 유용할 수 있다. 다른 적합한 가공은 패키지 및 상호연결 제조를 포함한다. 따라서, 적합한 기판은 리드 프레임, 상호연결, 인쇄 와이어링 보드 등을 포함한다.
도금 반도체 기판에 대한 도금 장치가 익히 공지되어 있다. 도금 장치는 Cu 전해질을 갖는 전기도금 탱크를 포함하고 이는 적합한 물질, 예컨대 플라스틱 또는 다른 물질로 제조되며 전해질 도금 용액에 대해 비활성이다. 탱크는 특히 웨이퍼 도금에 대해 실린더형일 수 있다. 캐소드는 탱크의 상부 부분에서 수평적으로 침착되고 이는 트렌치 및 바이어와 같은 오프닝을 갖는 실리콘 웨이퍼와 같은 임의의 유형의 기판일 수 있다. 웨이퍼 기판은 전형적으로 Cu 또는 이 위의 도금을 개시하는 다른 금속의 시드 층으로 전형적으로 코팅된다. Cu 시드 층은 화학적 증착 (CVD), 물리적 증착 (PVD) 등에 의해 적용될 수 있다. 애노드는 또한 바람직하게는 웨이퍼 도금에 대해 환형이고 애노드 및 캐소드 사이의 공간을 형성하는 탱크의 낮은 부분에서 수평적으로 침착된다. 애노드는 전형적으로 가용성 애노드이다.
이들 욕 첨가제는 다양한 도구 제조에 의해 개발되는 막 기술과 조합으로 유용하다. 이러한 시스템에서, 애노드는 막에 의한 유기 욕 첨가제로부터 단리될 수 있다. 애노드 및 유기 욕 첨가제의 분리의 목적은, 유기 욕 첨가제의 산화를 최소화하는데에 있다.
캐소드 기판 및 애노드는 각각 정류기 (전력 공급) 으로 와이어링에 의해 전기적으로 연결된다. 직류 또는 교류에 대한 캐소드 기판은 용액에서 Cu 이온이 캐소드 표면 상의 도금된 Cu 금속을 형성하는 캐소드 기판에서 감소되도록 네트 음성 전하를 갖는다. 산화 반응은 애노드에서 발생한다. 캐소드 및 애노드는 탱크에서 수평적으로 또는 수직적으로 침착된다.
본 발명은 금속 층, 특히 구리 층을 다양한 기판 상에 침착시키는데 유용하며, 특히 마이크로미터 크기의 구경을 갖는 것에 유용하다. 예를 들어, 본 발명은 집적 회로 기판, 예컨대 반도체 소자 상에서 마이크로미터 크기의 바이어, 트렌치 또는 다른 구경으로 침착시키는데 특히 적합하다. 하나의 구현예에서, 반도체 소자는 본 발명에 따라 도금된다. 이러한 반도체 소자는 집적 회로 제조에 사용되는 웨이퍼를 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 공정이 일반적으로 반도체 제조를 참조로 하여 기술되나, 본 발명은 본질적으로 레벨 또는 높은 반사도를 갖는 평편 구리 침착이 요구되는 경우 임의의 전해질 공정에 유용할 수 있음을 숙지한다. 따라서, 적합한 기판은 리드 프레임, 상오연결, 인쇄 와이어링 보드 및 필적할만한 피처 크기를 갖는 것을 포함한다.
중량에 대해 모든 %, ppm 또는 비교 가능한 값은 달리 지시되지 않는 한 각 조성물의 총 중량 기준이다. 모든 인용 문헌은 본원에 참조로서 포함되어 있다.
하기 실시예는 본 발명의 범주를 제한하지 않으면서 본 발명을 추가로 기술한다.
실시예
아세트산 중의 중합체의 용액을 과염소산으로 적정함으로써 DIN 53176 에 따라 아민 수를 측정하였다.
Kjeldahl (Ehrenberger, Friedrich: Quantitative organische Elementaranalyse, p. 336 ff.) 에 따라 질소 함량을 측정하였다.
수중 중합체의 용액을 수산화나트륨 수용액으로 적정함으로써 DIN 53402 에 따라 산가를 측정하였다.
용리액으로서 헥사플루오로이소프로판올을 사용하여 크기 배제 크로마토그래피에 의해 분자량 (Mw) 을 측정하였다.
비교예 1: 아디프산 및 디에틸렌 트리아민 (분자비 18:19) 로부터의 폴리아미노아미드 C1
디에틸렌트리아민 (381.3 g, 3.695 mol) 을 2 ℓ 장치에 도입하고 물 (95.3 g) 을 첨가하여 온도를 54 ℃ 까지 증가시켰다. 용액을 60 ℃ 로 가열하고 아디프산 (511.4 g, 3.500 mol) 을 5 분 동안 일부씩 첨가하였다. 이 기간 동안 온도를 125 ℃ 까지 증가시켰다. 그리고 나서, 일정한 질소 스트림을 작동시키고, 온도를 50 분 이내에 180 ℃ 로 증가시키고, 및 물 및 미량의 디에틸렌트리아민을 3 시간 동안 180 ℃ 에서 증발시켰다. 그 결과 생성된 증류액 (221 g) 은 아민 수 0.75 mmol/g 을 나타냈고, 증류액 중 5.7 g 디에틸렌트리아민의 함량을 나타냈다. 가열을 중지하고, 온도가 158 ℃ 에 도달했을 때, 물 (892 g) 을 서서히 첨가하였다. 생성되는 폴리아미노아미드를 수성 용액 (1643 g) (아민 수 2.80 mmol/g, 산가 0.30 mmol/g 및 물 함량 of 54 중량%) 으로서 수득하였다. 겔 투과 크로마토그래피는 Mw = 24500 g/mol 의 평균 분자량을 나타내고 Mw/Mn = 2.3 의 다분산도를 나타낸다. 저장을 위해, 폴리아미노아미드 용액은 추가적인 물에 의해 희석되어 80 중량%의 최종 물 함량을 생성한다.
비교예 2: N,N'-비스-(3-아미노프로필)-에틸렌디아민 (분자비 18:19) 및 아디프산으로부터의 폴리아미노아미드 C2
N,N'-비스-(3-아미노프로필)-에틸렌디아민 (87.1 g, 0.500 mol) 을 250 ml 장치에 두고 물 (21.8 g) 을 64 ℃ 까지의 온도 증가를 나타내도록 첨가하였다. 이어서, 아디프산 (62.9 g, 0.47 mol) 을 5 분 동안 부분적으로 첨가하였다. 그러는 동안 온도가 85 ℃ 까지 상승하였다. 이어서, 일정한 질소 스트림을 켜고 온도를 40 분 내에 180 ℃ 까지 증가시키고, 물 및 미량의 N,N'-비스-(3-아미노프로필)-에틸렌디아민을 180 ℃ 에서 4 h 동안 증류시켰다. 그 결과 생성물 증류액 (38 g) 은 0.40 mmol/g 의 아민 수를 나타냈고, 이는 증류액에서 0.66 g N,N'-비스-(3-아미노프로필)-에틸렌디아민의 함량을 나타낸다. 가열을 중지하고 온도가 160 ℃ 에 도달했을 때 물 (92.9 g) 을 서서히 첨가하였다. 용액을 1 ℓ 둥근 바닥 플라스크에 충전시키고, 이어서 또다른 물 부분 (465 g) 을 첨가시켰다. 폴리아미노아미드 C2 (692 g) 를 수용액 (아민 수 1.64 mmol/g, 산가 0.15 mmol/g 및 물 함량 80 중량%) 으로서 수득하였다. 겔 투과 크로마토그래피는 평균 분자량 Mw = 37700 g/mol 및 다분산도 Mw/Mn = 2.5 를 나타냈다.
실시예 3: 폴리아미노아미드 C1 및 벤질 클로라이드로부터 관능화 폴리아미노아미드 1
폴리아미노아미드 C1 (358 g), 물 (297 g) 및 벤질 클로라이드 (84.9 g, 670 mmol) 를 1ℓ 장치에 두고 80 ℃ 에서 6 h 동안 교반하였다. 생성되는 액체 (50 g) 의 일부는 디클로로에탄 (3 x 20 ml) 에 의해 세척하여 반응하지 않은 벤질 클로라이드 및 부산물 벤질 알코올을 제거하였다. 이어서, 휘발성 화합물을 진공 하에 80 ℃ 에서 제거하여 밝은 장미색 고체 (7.70 g) 로서 표면평활제를 생성하였으며 이는 12.5 g N/ 100g 의 질소 함량을 나타낸다.
실시예 4: 폴리아미노아미드 C1 및 스티렌 옥시드로부터 관능화된 폴리아미노아미드 2
폴리아미노아미드 C1 (200 g) 및 물 (408 g) 을 1 ℓ 장치에 두고 30 분 동안 100 ℃ 로 가열하였다. 이어서, 스티렌 옥시드 (11.5 g) 를 8 분 동안 적가하였다. 반응 혼합물을 4 h 동안 100 ℃ 에서 교반하였고, 실온으로 냉각하였고 용매를 진공하에 80 ℃ 에서 제거하였다. 폴리아미노아미드 2 를 베이지색 고체 (63.5 g) 로서 수득하였다. 겔 투과 크로마토그래피는 평균 분자량 Mw = 27600 g/mol 및 다분산도 Mw/Mn = 1.8 을 나타냈다.
실시예 5: 아디프산 및 디에틸렌 트리아민 (분자비 18:19), PO 및 벤질 클로라이드로부터 관능화 폴리아미노아미드 3
디에틸렌트리아민 (820 g, 7.95 mol) 을 4 ℓ 장치에 도입하고 물 (205 g) 을 첨가하여 54 ℃ 까지의 온도 증가를 야기했다. 용액을 60 ℃ 로 가열시키고 아디프산 (1100 g, 7.53 mol) 을 8 분 동안 일부 첨가하였다. 이러한 시기 동안 온도를 127 ℃ 로 증가시켰다. 이어서, 일정한 질소 스트림을 켜고, 30 분 내에 온도를 180 ℃ 로 증가시키고, 물 및 미량의 디에틸렌트리아민을 3 시간 동안 180 ℃ 에서 증류하였다. 그 결과 생성된 증류액 (488 g) 은 0.48 mmol/ g 의 아민 수를 나타내고, 증류액 중에서 8.0 g 의 디에틸렌트리아민 함량을 나타낸다. 가열을 중지하고 온도가 161 ℃ 에 도달할 때, 물 (1918 g) 을 서서히 첨가하였다. 반응 생성물을 10ℓ Erlenmeyer 플라스크에 충전시키고, 이어서 추가의 물 부분 (4800 g) 을 첨가하였다. 생성되는 폴리아미노아미드 중간체 생성물은 1.42 mmol/g 의 아민 수, 0.06 mmol/g 의 산가 및 중량%의 물 함량을 나타냈다. 겔 투과 크로마토그래피는 Mw = 26600 g/mol 의 평균 분자량 및 Mw/Mn = 2.3 의 다분산도를 나타냈다.
폴리아미노아미드 중간체 (1450 g) 는 2l 오토클레이브에 두고 질소 하에서 110 ℃ 로 가열시켰다. 5.2 bar 의 초기 압력에서, 프로필렌 옥시드 (23.9 g, 0.412 mol) 를 10 분 동안 부분적으로 첨가하고 6.8 bar 의 최대 압력에 도달하였다. 반응 혼합물을 6 h 동안 후반응시켰다. 이어서, 오토클레이브를 30 ℃ 로 냉각시켰다. PO-관능화된 폴리아미노아미드 중간체 생성물을 1.1 mmol/ g 의 아민 수를 갖는 투명한 수용액 (1469 g) 으로서 수득하였다.
PO-관능화된 폴리아미노아미드 (400 g), 물 (343.6 g) 및 벤질 클로라이드 (94.4 g, 0.749 mol) 를 1ℓ 장치에 두었다. 반응 혼합물을 6 h 동안 80 ℃ 에서 교반하여 황색 에멀젼을 생성하였다. 유기 상 (33 g) 을 분리 깔때기로 제거하여 1.91 g N/ 100 g 의 질소 함량을 갖는 황색 수용액 (799 g) 으로서 폴리아미노아미드 3 을 수득하였다.
실시예 6: 폴리아미노아미드 C2 및 1-클로로메틸나프탈렌으로부터 관능화된 폴리아미노아미드 4
폴리아미노아미드 C2 (200 g) 및 물 (318 g) 을 1ℓ 장치에 두고 80 ℃로 가열하였다. 1-클로로메틸나프탈렌 (90% 순도, Aldrich; 8.7 g, 0.049 mol) 을 20 분 동안 적가하였다. 반응 혼합물을 추가의 7 h 동안 80 ℃ 에서 교반하고, 실온으로 냉각하고 휘발성 화합물을 진공 하에 60-80 ℃ 에서 제거하여 고체를 수득하였다. 고체를 다시 99중량 당량의 물에 용해시키고 진한 황산으로 pH 를 5 로 조정하여 99 중량%의 물 함량을 갖는 수용액으로서 폴리아미노아미드 4 를 수득하였다.
실시예 7: 아디프산 및 디프로필렌 트리아민 (분자비 18:19) 및 1-클로로메틸나프탈렌으로부터 관능화된 폴리아미노아미드
디프로필렌트리아민 (65.6 g, 0.500 mol) 을 250 ml 장치에 도입하고 물 (16.4 g) 을 첨가하여 44 ℃ 까지의 온도 증가를 생성하였다. 용액을 74 ℃ 로 가열하고 아디프산 (62.9 g, 0.470 mol) 을 3분 동안 부분적으로 첨가하였다. 이러한 시기 동안 온도를 94 ℃ 로 증가시켰다. 이어서, 일정한 질소 스트림을 시작하고, 온도를 120 ℃ 로 증가시키고, 반응 혼합물을 이러한 온도에서 1 h 동안 교반하였다. 이어서, 1 h 내에서 180 ℃ 까지 추가로 가열하고, 물 및 미량의 디프로필렌트리아민을 180 ℃ 에서 3.5 h 동안 증류하였다. 그 결과 생성된 증류액 (36 g) 은 2.37 mmol/g 의 아민 수를 나타내고, 증류액에서 3.7 g 디프로필렌트리아민 함량을 나타냈다. 가열을 중지하고 온도가 160 ℃ 에 도달했을 때, 물 (118 g) 을 서서히 첨가하였다. 생성 용액을 1 ℓ 둥근 바닥 플라스크에 충전시키고 추가의 물 (354 g) 을 첨가하여 중간체 폴리아미노아미드 생성물 (579 g) 을 제공하였으며 이는 1.0 mmol/ g 의 아민 수, 0.1 mmol/g 의 산가 및 80 중량%의 물 함량을 나타냈다.
폴리아미노아미드 중간체 (203 g) 를 1 ℓ 장치에 두고 80 ℃ 로 가열시켰다. 1-클로로메틸나프탈렌 (90% 순도, Aldrich; 5.9 g, 0.030 mol) 을 35 분 동안 적가하였다. 반응 혼합물을 추가의 6 h 동안 80 ℃ 에서 교반하고, 실온으로 냉각하고 휘발성 화합물을 60-80 ℃ 에서 진공 하에 제거하여 고체를 수득하였다. 고체를 99 중량 당량 물에 다시 용해시키고, 99 중량% 의 물 함량을 갖는 수용액으로서 폴리아미노아미드 5 를 제공하였다.
실시예 8 [(Labor: L1973)]: 피페라진, 자일릴렌디아민 및 메틸렌 비스아크릴아미드로부터 폴리아미도아민 6 (분자비 16,2:9,5:18)
질소로 플러싱된 500 ml 장치를 메틸렌 비스아크릴아미드 (50.0 g, 324 mmol), 물 (150 g) 및 부틸화된 히드록시아니졸 (150 mg, 0.8 mol) 로 충전시켰다. 생성된 혼합물을 강하게 교반하였다 (900 rpm). 반응 플라스크를, 알루미늄 호일로 장치를 감싸 빛으로부터 보호하였다. 혼합물을 0 ℃ 로 냉각시키고 피페라진 (25.1 g, 291 mmol) 및 자일릴렌디아민 (23.3 g, 171 mmol) 을 30 분 동안 부분적으로 첨가하였다. 피페라진 및 자일릴렌디아민의 완전한 첨가 후, 생성 혼합물을 60 분 동안 0 ℃ 에서 교반하였다. 이어서, 냉각욕을 제거하고 반응 혼합물을 주위온도에서 48 h 동안 500 rpm 에서 교반하였다. 미정제 반응 혼합물을 감압 하에 농축시켜 밝은 분홍색 고체로서 표제 화합물을 수득하였다.
생성된 폴리아미노아민은 2.95 mmol/g 의 아민 수를 나타냈다. 겔 투과 크로마토그래피는 Mw = 37400 의 평균 분자량 및 Mw/Mn = 1.7 의 다분산도를 나타냈다.
비교예 9
구리 도금 욕은, 구리 술페이트로서 60 g/l 구리 (황산구리로서), 10 g/l 황산, 0.150 g/l 염화이온 (HCl 로서), 0.100 g/l 의 EO/PO 공중합체 억제제, 및 0.028 g/l 의 SPS 및 DI 물을 결합함으로써 제조하였다. EO/PO 공중합체 억제제는 <5000 g/몰의 분자량 및 말단 히드록시 기를 갖는다. 또한, 비교예 1 로서 제조된 바와 같은 2 ml/l 의 1 중량% 용액의 폴리아미노아미드 C1 을 첨가하였다.
전기도금하기 전에, 약 5 마이크로미터의 직경 및 약 55 마이크로미터의 깊이를 갖는 기판 가공 정공을 바이어의 완전한 습윤에 대해 5 분 동안 초음파 공정을 포함하는 DI-물에 함침시켰다.
습윤 후, 기판을 상기 기술된 도금욕에 함침시키고 30 s 의 대기 시간을 적용시켰다. 이러한 기간 후, 30 분 동안 -1 mA/cm2 의 직류를 적용하여 25 도C 에서 기판을 접촉시킴으로써 웨이퍼 기판 상에 전기도금시켰다. 이에 따라 전기도금된 구리는 기판의 수동 폴리싱 후 광학 현미경으로 조사하였다.
결과는 보텀-업 도금에 실패한 특성을 나타내는 구리 침착을 보여준다. 이는 바이어 내에서 보이드 형성에 의해 도 1 로부터 명백히 나타낼 수 있다.
비교예 10
60 g/l 구리 (황산 구리로서), 10 g/l 황산, 0.150 g/l 염화 이온 (HCl 로서), 0.100 g/l 의 EO/PO 공중합체 억제제, 및 0.028 g/l 의 SPS 및 DI물을 결합함으로써 구리 도금욕을 제조하였다. EO/PO 공중합체 억제제는 <5000 g/몰의 분자량 및 말단 히드록시 기를 갖는다. 또한, 비교예 2 에서와 같이 제조된 폴리아미노아미드 C2의 1 중량% 용액 2 ml/l 를 첨가하였다.
전기도금 전에 약 5 마이크로미터의 직경 및 약 55 마이크로미터의 깊이를 갖는 기판 가공 정공을 바이어의 완전한 흡슈ㄴ 동안 5 분 동안 초음파 공정을 포함하는 DI-물에 함침시켰다.
습윤 후 상기 기술된 도금욕에 기판을 함침시키고 30 s 의 대기시간을 적용하였다. 이러한 기간 후 -1 mA/cm2 의 직류를 30 분 동안 적용함으로써 25 도 C에서 기판을 접촉시킴으로써 웨이퍼 기판 상에 구리를 전기도금시켰다. 기판의 수동 폴리싱 후 이에 따라 전기도금된 구리를 광학 현미경으로 조사하였다.
결과는, 보텀-업 도금 특성을 나타내는데 실패한 구리 침착을 보여준다. 이는 바이어 내에서 보이드 형성에 의해 도 2 로부터 명백히 보여질 수 있다.
실시예 11
60 g/l 구리 (황산구리로서), 10 g/l 황산, 0.150 g/l 염화이온 (HCl 로서), 0.100 g/l 의 EO/PO 공중합체 억제제, 및 0.028 g/l 의 SPS 및 DI 물을 결합함으로써 구리도금욕을 제조하였다. EO/PO 공중합체 억제제는 <5000 g/몰의 분자량 및 말단 히드록시 기를 갖는다. 또한, 실시예 3 에서 제조된 바와 같은 6 ml/l 의 폴리아미노아미드 1 0.26 중량% 용액을 첨가하였다.
전기도금 전에 약 5 마이크로미터의 직경 및 약 55 마이크로미터의 깊이를 갖는 기판 가공 정공을 상기 기술된 바와 같이 300 s 동안 함침시켰다. 이러한 기간 후 30 분 동안 -1 mA/cm2 의 직류를 적용하여 25 도 C 에서 기판을 접촉시킴으로써 웨이퍼 기판 상에 구리를 전기도금하였다. 이에 따라 전기도금된 구리를 FIB/SEM (Focused Ion Beam/Scanning Electron microscopy) 로 조사하였다.
결과 (도 3 참조) 는, 임의의 보이드를 형성하지 않는 전형적인 보텀-업 도금 특성을 갖는 바이오 내에서 유리하게는 구리 침착을 나타낸다.
실시예 12
60 g/l 구리 (황산구리로서), 10 g/l 황산, 0.150 g/l 염화이온 (HCl 로서), 0.100 g/l 의 EO/PO 공중합체 억제제, 및 0.028 g/l 의 SPS 및 DI 물을 결합함으로써 구리 도금욕을 제조하였다. EO/PO 공중합체 억제제는 <5000 g/몰의 분자량 및 말단 히드록시 기를 가졌다. 또한, 실시예 4 에 기술된 바와 같은 6 ml/l 의 폴리아미노아미드 2 0.33 중량% 용액을 첨가하였다.
전기도금 전에 약 5 마이크로미터의 직경 및 약 55 ㎛ 의 깊이를 갖는 기판 가공 정공을 상기 기술된 바와 같이 300 s 기간 동안 함침시켰다. 이러한 기간 후 구리를, 30 분 동안 -1 mA/cm2 의 직류를 적용하여 25 도 C 에서 기판을 접촉시킴으로써 웨이퍼 기판 상에 전기도금하였다. 기판의 수동 폴리싱 후 이에 따라 전기도금된 구리를 광학 현미경으로 조사하였다.
결과 (도 4 참조) 는 임의의 보이드를 형성하지 않는 전형적인 보텀-업 도금 특성을 갖는 바이어 내에서 우선적으로 구리 침착을 나타낸다.
실시예 13
40 g/l 구리 (황산구리로서), 10 g/l 황산, 0.050 g/l 염화이온 (HCl 로서), 0.100 g/l 의 EO/PO 공중합체 억제제, 및 0.028 g/l 의 SPS 및 DI 물을 결합함으로써 구리 도금욕을 제조하였다. EO/PO 공중합체 억제제는 <5000 g/몰의 분자량 및 말단 히드록시 기를 갖는다. 또한, 실시예 5 에서 제조된 바와 같은 1.5 ml/l 의 폴리아미노아미드 3 1 중량% 용액을 첨가하였다.
전기도금 전에, 약 5 마이크로미터의 직경 및 약 40 마이크로미터의 깊이를 갖는 기판 가공 정공을 바이어의 완전한 습윤 동안 5 분 동안 초음파 가공을 포함하는 DI-물에서 함침시켰다.
습윤 후, 상기 기술된 도금욕에 기판을 함침시키고 30 s 의 대기시간을 적용하였다. 이러한 기간 후, 구리를 30 분 동안 -1.5 mA/cm2 의 직류를 적용하여 25 도 C 에서 기판을 접촉시킴으로써 웨이퍼 기판 상에서 전기도금시켰다. 기판의 수동 폴리싱 후 이에 따라 전기도금된 구리를 광학 현미경으로 조사하였다.
결과 (도 5 참조) 는, 임의의 보이드를 형성하지 않는 전형적인 보텀-업 도금 특성을 갖지 않는 바이어 내에서 우선적으로 구리 침착을 보여준다.
실시예 14
60 g/l 구리 (황산구리로서), 10 g/l 황산, 0.050 g/l 염화이온 (HCl 로서), 0.100 g/l 의 EO/PO 공중합체 억제제, 및 0.028 g/l 의 SPS 및 DI 물을 결합함으로써 구리도금욕을 제조하였다. EO/PO 공중합체 억제제는 <5000 g/몰의 분자량 및 말단 히드록시 기를 갖는다. 또한, 실시예 6 에서 제조된 바와 같은 2 ml/l 의 폴리아미노아미드 4 1 중량% 용액을 첨가하였다.
전기도금 전에 약 5 마이크로미터의 직경 및 약 50 마이크로미터의 깊이를 갖는 기판 가공 정공을 바이어의 완전한 습윤 동안 5 분 동안 초음파 가공을 포함하는 DI-물에 함침시켰다.
습윤 후, 상기 기술된 도금욕에 기판을 함침시키고 30 s 의 대기시간을 적용하였다. 이러한 기간 후, 30 분 동안 -1 mA/cm2 직류를 적용하여 25 도C 에서 기판을 접촉시킴으로써 웨이퍼 기판 상에 구리를 전기도금하였다. 기판의 수동 폴리싱 후 이에 따라 전기도금된 구리를 광학 현미경으로 조사하였다.
결과 (도 6 참조) 는, 임의의 보이드를 형성하지 않는 전형적인 보텀-업 도금 특성을 갖는 바이어 내에서 우선적으로 구리 침착을 나타냈다.
실시예 15
60 g/l 구리 (황산구리로서), 10 g/l 황산, 0.050 g/l 염화이온 (HCl 로서), 0.100 g/l 의 EO/PO 공중합체 억제제, 및 0.028 g/l 의 SPS 및 DI 물을 결합함으로써 구리도금욕을 제조하였다. EO/PO 공중합체 억제제는 <5000 g/몰의 분자량 및 말단 히드록시 기를 갖는다. 또한, 실시예 7 에서 제조된 바와 같은 2 ml/l 의 폴리아미노아미드 5 1 중량% 용액을 첨가하였다.
전기도금 전에, 약 5 마이크로미터의 직경 및 약 50 마이크로미터의 깊이를 갖는 기판 가공 정공을 바이어의 완전한 습윤 동안 5 분 동안 초음파 가공을 포함하는 DI-물에 함침시켰다.
습윤 후, 상기 기술된 도금욕에 기판을 함침시키고 30 s 의 대기시간을 적용하였다. 이러한 기간 후, 30 분 동안 -1 mA/cm2 의 직류를 적용하여 25 도 C 에서 기판을 접촉시킴으로써 웨이퍼 기판 상에 구리를 전기도금하였다. 기판의 수동 폴리싱 후 이에 따라 전기도금된 구리를 광학 현미경으로 조사하였다.
결과 (도 7 참조) 는, 임의의 보이드를 형성하지 않는 전형적인 보텀-업 도금 특성을 갖는 바이어 내에서 우선적인 구리 침착을 보여준다.
Claims (21)
- 금속 이온원 및 하나 이상의 폴리아미노아미드를 포함하는 조성물로서, 상기 폴리아미노아미드가 아미드 및 중합체 골격 내의 아민 관능기 및 상기 중합체 골격 내에 위치하거나 이에 부착되는 하나 이상의 방향족 부분을 포함하는 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 방향족 부분이 중합체 골격 내의 2 개의 질소 원자 사이에서 위치하는 조성물.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 폴리아미노아미드가 하기 화학식 I 로 표시되는 구조 단위, 또는 완전 또는 부분 양자, N-관능화 또는 N-4차화반응에 의해 수득가능한 이의 유도체를 포함하는 조성물:
[식 중,
A 는 하기로부터 선택되는 이라디칼이고:
B 는 화학 결합 또는 하기로부터 선택되는 이라디칼이며:
D 는 화학 결합 또는 하기로부터 선택되는 2가 기이고:
D1 는 각 반복 단위 1 내지 p 에 대해 독립적으로, 화학 결합 또는 포화 또는 불포화 C1 내지 C20 유기 라디칼로부터 선택되는 2가 기로부터 선택되며,
D2, D3 은 독립적으로 직쇄 또는 분지형 C1 내지 C10 알칸디일로부터 선택되며, 이는 N 및 O 로부터 선택되는 헤테로원자에 의해 임의 치환될 수 있고,
D4 는 직쇄 또는 분지형 C2 내지 C6 알칸디일, C6 내지 C10 아릴 또는 헤테로아릴 이라디칼, C8 내지 C20 아릴알칸디일, C8 내지 C20 헤테로아릴알칸디일로부터 선택되고,
D5 는 직쇄 또는 분지형 C1- 내지 C7-알칸디일로부터 선택되고, 이는 헤테로원자에 의해 임의 치환될 수 있고,
R1 은, 각 반복 단위 1 내지 n 에 대해, 독립적으로, H, C1-C20-알킬 및 C5-C20-아릴 또는 C5-C20-헤테로아릴로부터 선택되고, 이는 히드록실, 알콕시 또는 알콕시카르보닐에 의해 임의 치환될 수 있고,
n 은 2 내지 250 의 정수이고,
p 는 2 내지 150 의 정수이고,
q 는 0 내지 150 의 정수이고,
r 은 0 내지 150 의 정수이고,
이때 하나 이상의 D4 또는 R1 중 하나는 C5 내지 C20 방향족 부분 을 포함하거나, 또는 폴리아미노아미드는 C5 내지 C20 방향족 부분으로 4차화되고/4차화되거나 관능화됨]. - 제 3 항에 있어서, 폴리아미노아미드가 하기 화학식 II 으로 표시되는 조성물:
[식 중, D1, D2, D3, R1, n 및 p 는 전술된 의미를 갖고,
E1, E2 는 독립적으로 하기로부터 선택되고:
(a) 친핵성 대체 가능한 이탈기,
(b) NH-(C1-C20-알킬) 또는 NH-(C1-C20-알케닐) 또는 NH-아릴,
(c) H-{NH-[D2-NR1]n-D3-NH},
(d) (C1-C20-알킬)-CO-{NH-[D2-NR2]n-D3-NH}, 및
(e) (C1-C20-알케닐)-CO-{NH-[D2-NR2]n-D3-NH},
(f) (C1-C20-아릴)-CO-{NH-[D2-NR2]n-D3-NH},
이때 하나 이상의 D1 또는 R1 은 C5 내지 C20 방향족 부분을 포함함]. - 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, D1 이 C1- C20 알칸디일 기로부터 선택되는 조성물.
- 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, D2 및 D3 이 독립적으로 (CH2)2 및 (CH2)3 으로부터 선택되는 조성물.
- 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, R1 이 수소 또는 메틸인 조성물.
- 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, R1 이 C5 내지 C20 아릴, C5 내지 C20 헤테로아릴, C5 내지 C20 아릴알킬 C5 내지 C20 헤테로아릴알킬로부터 선택되는 조성물.
- 제 8 항에 있어서, 폴리아미노아미드가 C5- C20 방향족 또는 헤테로방향족 부분으로 4차화되고/되거나 관능화되는 조성물.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리아미노아미드가 하나 이상의 폴리알킬렌폴리아민을 하나 이상의 디카르복실산과 반응시킴으로써 수득될 수 있는 조성물.
- 제 10 항에 있어서, 하나 이상의 폴리알킬렌폴리아민이 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, 디아미노프로필에틸렌디아민, 에틸렌프로필렌트리아민, 3-(2-아미노에틸)아미노프로필아민, 디프로필렌트리아민, 폴리에틸렌이민, 및 H2N-(CH2)2-O-(CH2)2-NH2 또는 H2N- (CH2)2-O-(CH2)2-O-(CH2)2-NH2 로부터 선택되는 에테르아민 및 이의 혼합물로부터 선택되는 조성물.
- 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 하나 이상의 디카르복실산이 옥살산, 말론산, 숙신산, 타르타르산, 말레산, 이타콘산, 글루타르산, 아디프산, 수베르산, 세바스산, 이미노디아세트산, 아스파르트산, 글루탐산, 및 이의 혼합물로부터 선택되는 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 폴리아미노아미드가 하기 화학식 III 으로 표시되는 기, 또는 완전 또는 부분 양자, N-관능화 또는 N-4차화반응에 의해 수득가능한 화학식 III 의 폴리아미노아미드의 유도체인 조성물:
[식 중,
D6 은, 각 반복 단위 1 내지 s 에 대해서, 독립적으로, 포화, 불포화 또는 방향족 C1-C20 유기 라디칼로부터 선택되는 2가 기이고,
D7 은 직쇄 또는 분지형 C2-C6 알칸디일, C6-C10 아릴이라디칼, C8-C20 아릴알칸디일로부터 선택되고,
R2 는, 각 반복 단위 1 내지 s 에 대해서, 독립적으로, H, C1-C20 알킬, C1-C20 알케닐로부터 선택되고, 이는 히드록실, 알콕시 또는 알콕시카르보닐, 또는 아릴에 의해 임의 치환될 수 있고, 이때 2 개의 R2 는 함께 고리계를 형성할 수 있고,
s 는 1 내지 250 의 정수이고,
이때 하나 이상의 D6, D7 또는 R2 중 하나는 C5-C20 방향족 부분을 포함하거나 폴리아미노아미드는 C5-C20 방향족 부분으로 4차화되고/4차화되거나 관능화됨]. - 제 13 항에 있어서, 폴리아미노아미드가 하기 화학식 IV 으로 표시되는 조성물:
[식 중, D6, D7, R3, 및 s 는 전술된 의미를 갖고,
E3, E4 는 독립적으로 하기로부터 선택되고:
(a) NH-C1-C20-알킬 또는 NH-C1-C20-알케닐 또는 NH-아릴,
(b) N-(C-1-C20-알킬)2 또는 N-(C1-C20-알케닐)2 또는 N-(아릴)2 또는 N-(C1-C20-알킬)(C1-C20-알케닐) 또는 N-(C1-C20-알킬)(아릴) 또는 N-(C1-C20-알케닐)(아릴),
(c) NR2-D7-NR2H, 또는
(d) NR2-D7-NR2-CH2-CH2-CO-NH-(C1-C20-알킬) 또는 NR2-D7-NR2-CH2-CH2-CO-NH-(C1-C20-알케닐) 또는 NR2-D7-NR2-CH2-CH2-CO-NH-아릴,
이때 하나 이상의 D6 또는 R2 는 C5 내지 C20 방향족 부분을 포함함]. - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 금속 이온이 구리 이온을 포함하는 조성물.
- 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 촉진제를 추가로 포함하는 조성물.
- 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 억제제를 추가로 포함하는 조성물.
- 욕에서 금속 함유 층을 침착시키기 위한 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 폴리아미노아미드의 용도.
- 하기 단계에 의한 기판 상의 금속 층의 침착 방법:
a) 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 포함하는 금속 도금욕을 기판과 접촉시키는 단계, 및
b) 금속 층을 기판 상에 침착시키는데 충분한 시간 동안 전류 밀도를 기판에 적용시키는 단계. - 제 19 항에 있어서, 기판이 마이크로미터 크기의 피처를 포함하고 침착이 수행되어 마이크로미터 크기의 피처를 충전시키는 방법.
- 제 20 항에 있어서, 마이크로미터 크기의 피처가 1 내지 500 마이크로미터 및/또는 4 이상의 종횡비의 크기를 갖는 방법.
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