发明名称 镀铜用溶液,镀覆方法及镀覆装置
摘要 本发明提出一种镀铜用溶液,其在用于具有晶种层和具有高纵横比的微小凹处之基板上进行镀覆时,可以增强晶种层上的细薄部位且使该微小凹处可以完全填充着铜,而且其很稳定使得在长时间的持续使用后其性能没有降低。该镀覆溶液含有一价或二价铜离子,错合剂,和作为添加剂之有机硫化合物,以及可选用的界面活性剂。
申请公布号 TWI225901 申请公布日期 2005.01.01
申请号 TW091102982 申请日期 2002.02.21
申请人 荏原制作所股份有限公司 发明人 长井瑞树;奥山修一;君塚亮一;小林 健
分类号 C25D3/38;C25D5/10 主分类号 C25D3/38
代理机构 代理人 洪武雄 台北市中正区博爱路八十号六楼;陈昭诚 台北市中正区博爱路八十号六楼
主权项 1.一种镀铜用溶液,其包括一价或二价铜离子,错合 剂和用来阻止铜钳合物脱去钳合剂并沈积在基板 表面上作为添加剂之有机硫化合物, 其中,该铜离子的浓度范围为0.1至100克/升,该错合 剂的浓度范围为0.1至500克/升,该添加剂的浓度范 围为0.1至500毫克/升,且该液体pH値范围为7至14。 2.如申请专利范围第1项之镀铜用溶液,复包括一作 为添加剂之界面活性剂。 3.如申请专利范围第1项之镀铜用溶液,其中,该有 机硫化合物为一种或多种有机硫化物化合物或有 机多硫化物化合物。 4.一种在具有覆盖晶种层的微小凹处的基板上进 行镀覆、以在该微小凹处上填充金属之方法,其包 括经由使该基板表面与镀覆溶液相接触以对该基 板表面进行镀覆,该镀覆溶液包括一价或二价铜离 子,错合剂及作为添加剂之有机硫化合物, 其中,该镀覆溶液具有在0.1至100克/升范围内的铜 离子浓度,在0.1至500克/升范围内的错合剂浓度,在0 .1至500毫克/升范围内的有机硫化合物浓度,且该液 体pH値为7至14。 5.如申请专利范围第4项之方法,其中,该镀覆溶液 复包括一作为添加剂之界面活性剂。 6.如申请专利范围第4项之方法,其中,该镀覆溶液 内的该有机硫化合物为一种或多种有机硫化物化 合物或有机多硫化物化合物。 7.一种在具有覆盖障壁层的微小凹处之基板上进 行镀覆、以在该微小凹处上填充金属之方法,其包 括经由使该基板表面与镀覆溶液相接触以对该基 板表面进行镀覆,该镀覆溶液包括一价或二价铜离 子,错合剂及作为添加剂之有机硫化合物, 其中,该镀覆溶液具有在0.1至100克/升范围内的铜 离子浓度,在0.1至500克/升范围内的错合剂浓度,在0 .1至500毫克/升范围内的有机硫化合物浓度,且该液 体pH値为7至14。 8.如申请专利范围第7项之方法,其中,该镀覆溶液 复包括作为添加剂之界面活性剂。 9.如申请专利范围第7项之方法,其中,该镀覆溶液 内之有机硫化合物为一种或多种有机硫化物化合 物或有机多硫化物化合物。 10.一种在具有覆盖晶种层的微小凹处之基板上进 行镀覆、以在该微小凹处上填充金属之方法,其包 括: 经由使该基板表面与第一镀覆溶液接触,进行该基 板表面的第一阶段镀覆;及 经由使基板表面与第二镀覆溶液接触,进行该基板 表面的第二阶段镀覆; 其中,该第一镀覆溶液包括一价或二价铜离子,错 合剂及作为添加剂之有机硫化合物,且该第二镀覆 溶液具有一有优良均镀性质之组成, 其中,该第一镀覆溶液具有在0.1至100克/升范围内 的铜离子浓度,在0.1至500克/升范围内的错合剂浓 度,在0.1至500毫克/升范围内的有机硫化合物浓度, 且该液体pH値为7至14。 11.如申请专利范围第10项之方法,其中,该第一镀覆 溶液复包括作为添加剂之界面活性剂。 12.如申请专利范围第10项之方法,其中,在该第一镀 覆溶液内之有机硫化合物为一种或多种有机硫化 物化合物或有机多硫化物化合物。 13.一种在具有覆盖障壁层的微小凹处之基板上进 行镀覆、以在该微小凹处上填充金属之方法,其包 括: 经由使该基板表面与第一镀覆溶液接触,进行该基 板表面的第一阶段镀覆;及 经由使该基板表面与第二镀覆溶液接触,进行该基 板表面的第二阶段镀覆; 其中,该第一镀覆溶液包括一价或二价铜离子,错 合剂,及作为添加剂之有机硫化合物,且该第二镀 覆溶液具有一有优良均镀性质之组成, 其中,该第一镀覆溶液具有在0.1至100克/升范围内 的铜离子浓度,在0.1至500克/升范围内的错合剂浓 度,在0.1至500毫克/升范围内的有机硫化合物浓度, 且该液体pH値为7至14。 14.如申请专利范围第13项之方法,其中,该第一镀覆 溶液复包括作为添加剂之界面活性剂。 15.如申请专利范围第13项之方法,其中,该第一镀覆 溶液内之有机硫化合物为一种或多种有机硫化物 化合物或有机多硫化物化合物。 16.一种镀覆装置,其包括: 第一镀覆区,用来在具有覆盖障壁层及/或晶种层 的微小凹处之基板表面上进行第一阶段镀覆; 第一镀覆溶液供料区,用来将第一镀覆溶液供给到 在该第一镀覆区中的镀覆室; 第二镀覆区,用来对已经完成该第一阶段镀覆的基 板表面进行第二阶段镀覆; 第二镀覆溶液供料区,用来将第二镀覆溶液供给到 在该第二镀覆区中的镀覆室;以及 传送区,用来将该基板从该第一镀覆区传送到该第 二镀覆区; 其中,该第一镀覆溶液具有一有优良的均匀电沈积 性质之组成,并包括一价或二价铜离子,错合剂,及 作为添加剂之有机硫化合物,且该第二镀覆溶液具 有一有优良均镀性质之组成。 17.如申请专利范围第16项之镀覆装置,其中,该第一 镀覆溶液具有在0.1至100克/升范围内的铜离子浓度 ,在0.1至500克/升范围内的错合剂浓度,在0.1至500毫 克/升范围内的有机硫化合物浓度,且该液体pH値为 7至14。 18.如申请专利范围第16项之镀覆装置,其中,该第一 镀覆溶液复包括作为添加剂之界面活性剂。 19.如申请专利范围第16项之镀覆装置,其中,在该第 一镀覆溶液内之该有机硫化合物为一种或多种有 机硫化物化合物或有机多硫化物化合物。 图式简单说明: 第1图为一镀覆装置具体实例的平面图; 第2图为显示第1图所示镀覆装置中的气流之示意 图; 第3图为显示第1图所示镀覆装置内诸部位中的气 流之截面图; 第4图为第1图所示镀覆装置放在一洁净室内的透 视图; 第5图为显示出在镀覆过程中整个镀覆区结构的截 面图; 第6图为在镀覆区中镀覆溶液流动之示意图; 第7图为显示出在非镀覆过程中(在传送基板时)整 个镀覆区结构的截面图; 第8图为显示出在维护时整个镀覆区结构的截面图 ; 第9图为解释在腔体转变基板时,冲压环和基板之 间的关系之截面图; 第10图为第9图一部分的放大图; 第11A至11D图为解释在镀覆和非镀覆过程中镀覆溶 液流动之示意图; 第12图为显示出在镀覆区中中心机构的放大截面 图; 第13图为显示出镀覆区中输电接触器(探针)的截面 图; 第14图为显示出根据本发明镀覆方法之具体实例 的程序步骤流程之流程图; 第15图为显示出在两个具有不同极化的不同镀铜 用溶液中的电压与电流密度之间的关系之图解。 第16图为显示出根据本发明镀覆方法之另一具体 实例的程序步骤流程之流程图; 第17图显示出当有机硫化合物(Ⅲ-(4))的量变化为:0 ppm,1 ppm,5 ppm,10 ppm和25 ppm时,错合槽7的电流一电压 曲线; 第18A图为显示出要经由电镀填入铜的通孔所具形 状之图; 第18B图为显示出利用SEM观察到的一个底部空隙之 图; 第18C图为显示出利用SEM观察到的一个狭缝空隙之 图; 第19A至19C图为显示出在一程序步骤序列中经由镀 铜形成铜连接座的图; 第20A和20B图显示出利用传统方法所形成的晶种层 和所具空隙状态之截面图; 第21图为另一种基板镀覆装置的平面图; 第22图为又另一种基板镀覆装置的平面图; 第23图为又另一种基板镀覆装置的平面图; 第24图为显示出一种半导体基板加工装置平面结 构实例之图; 第25图为显示出另一种半导体基板加工装置平面 结构实例之图; 第26图为显示出又另一种半导体基板加工装置平 面结构实例之图; 第27图为显示出又另一种半导体基板加工装置平 面结构实例之图; 第28图为显示出又另一种半导体基板加工装置平 面结构实例之图; 第29图为显示出又另一种半导体基板加工装置结 构平面结构实例之图; 第30图为显示出采用第29图中所示半导体基板加工 装置中个别步骤的流程图; 第31图为显示出斜削面和背部清洁单元之实例的 示意结构图; 第32图为显示出一种无电镀覆装置之实例的示意 结构图; 第33图为显示出一种无电镀覆装置之另一实例的 示意结构图; 第34图为退火单元之实例的垂直截面图;以及 第35图为退火单元的横截图。
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