JP2003293193A - 微細回路配線形成方法およびこれに用いる装置 - Google Patents
微細回路配線形成方法およびこれに用いる装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 銅めっきにより形成する銅配線の、銅原子そ
のものの移動を、鈍化・抑制させ、マイグレーションを
防ぐ手段を提供すること。 【解決手段】 微細な回路パターンが設けられ、バリア
層および必要によりシード層が形成された電子回路用基
板上に、銅合金めっきによる第１めっき層と、酸性銅め
っきによる第２めっき層を形成することを特徴とする微
細回路配線の形成方法並びに第１めっき層を形成させる
ための銅合金めっき手段、第２めっき層を形成させるた
めの酸性銅めっき手段およびこれらを水洗するための水
洗手段と、電子回路用基板を搬入・搬出するための手段
を有する微細回路配線形成装置。
のものの移動を、鈍化・抑制させ、マイグレーションを
防ぐ手段を提供すること。 【解決手段】 微細な回路パターンが設けられ、バリア
層および必要によりシード層が形成された電子回路用基
板上に、銅合金めっきによる第１めっき層と、酸性銅め
っきによる第２めっき層を形成することを特徴とする微
細回路配線の形成方法並びに第１めっき層を形成させる
ための銅合金めっき手段、第２めっき層を形成させるた
めの酸性銅めっき手段およびこれらを水洗するための水
洗手段と、電子回路用基板を搬入・搬出するための手段
を有する微細回路配線形成装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体、プリント
配線板などの微細な回路パターンが設けられた基板上
に、めっきにより微細回路配線を形成させる方法および
そのための装置に関し、特に、合金めっきを用いること
により、形成された微細回路配線のストレスマイグレー
ションやエレクトロマイグレーションを防ぐ微細回路配
線形成法およびそのための装置に関する。
配線板などの微細な回路パターンが設けられた基板上
に、めっきにより微細回路配線を形成させる方法および
そのための装置に関し、特に、合金めっきを用いること
により、形成された微細回路配線のストレスマイグレー
ションやエレクトロマイグレーションを防ぐ微細回路配
線形成法およびそのための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体、プリント配線板などの微
細な回路パターンが設けられた基板上の配線は、主にア
ルミニウムで形成されていたが、近年は、回路パターン
の微細化に対応し、アルミニウムより電気抵抗の低い銅
も利用されるようになっており、このために主に硫酸銅
めっきが用いられている。
細な回路パターンが設けられた基板上の配線は、主にア
ルミニウムで形成されていたが、近年は、回路パターン
の微細化に対応し、アルミニウムより電気抵抗の低い銅
も利用されるようになっており、このために主に硫酸銅
めっきが用いられている。
【０００３】最近、基板上の回路に対する微細化要求が
一段と高まり、より細かい配線間隔と、より薄い層間が
求められており、マイグレーション耐性に対する要求が
非常に厳しくなっている。このマイグレーションには２
つあり、その一つはエレクトロマイグレーションと呼ば
れる、高密度の電流により配線を形成する金属原子が局
所的に移動し、最終的には配線が切断する現象であり、
他の一つはストレスマイグレーションと呼ばれる、配線
中の応力により、配線を形成する金属原子が移動する現
象である。従来のアルミニウム配線の技術や純銅配線の
技術ではこれらのマイグレーションに対応することが困
難となりつつある。
一段と高まり、より細かい配線間隔と、より薄い層間が
求められており、マイグレーション耐性に対する要求が
非常に厳しくなっている。このマイグレーションには２
つあり、その一つはエレクトロマイグレーションと呼ば
れる、高密度の電流により配線を形成する金属原子が局
所的に移動し、最終的には配線が切断する現象であり、
他の一つはストレスマイグレーションと呼ばれる、配線
中の応力により、配線を形成する金属原子が移動する現
象である。従来のアルミニウム配線の技術や純銅配線の
技術ではこれらのマイグレーションに対応することが困
難となりつつある。
【０００４】このような現象に対応する手段としては、
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）後の銅被膜に対する蓋材の
種類、基板に最初に施すバリアメタルの種類、バリアメ
タルで処理した後のシードメタルの最適化なども盛んに
検討されているが、いずれも十分なものとはいえなかっ
た。
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）後の銅被膜に対する蓋材の
種類、基板に最初に施すバリアメタルの種類、バリアメ
タルで処理した後のシードメタルの最適化なども盛んに
検討されているが、いずれも十分なものとはいえなかっ
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、銅めっきで形成される銅配線
から、銅原子そのものの移動を鈍化・抑制させ、マイグ
レーションを防ぐ手段の提供を目的とするものである。
鑑みなされたものであり、銅めっきで形成される銅配線
から、銅原子そのものの移動を鈍化・抑制させ、マイグ
レーションを防ぐ手段の提供を目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、銅の移動
のしやすさについて鋭意研究を行っていたところ、銅の
移動速度は、純銅中におけるよりも一定の金属との合金
中における場合の方が低いことを見出した。そして、電
子回路を形成する銅めっきに先立ち、銅合金めっき層を
形成させれば、微細配線中におけるマイグレーションが
著しく抑制できることを見出し、本発明を完成した。
のしやすさについて鋭意研究を行っていたところ、銅の
移動速度は、純銅中におけるよりも一定の金属との合金
中における場合の方が低いことを見出した。そして、電
子回路を形成する銅めっきに先立ち、銅合金めっき層を
形成させれば、微細配線中におけるマイグレーションが
著しく抑制できることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】すなわち本発明は、微細な回路パターンが
設けられ、バリア層および必要によりシード層が形成さ
れた電子回路用基板上に、銅合金めっきによる第１めっ
き層と、銅めっきによる第２めっき層を形成することを
特徴とする微細回路配線の形成方法を提供するものであ
る。
設けられ、バリア層および必要によりシード層が形成さ
れた電子回路用基板上に、銅合金めっきによる第１めっ
き層と、銅めっきによる第２めっき層を形成することを
特徴とする微細回路配線の形成方法を提供するものであ
る。
【０００８】また本発明は、第１めっき層を形成させる
ための銅合金めっき手段、第２めっき層を形成させるた
めの銅めっき手段およびこれらを水洗するための水洗手
段と、電子回路用基板を搬入・搬出するための手段を有
する微細回路配線形成装置を提供するものである。
ための銅合金めっき手段、第２めっき層を形成させるた
めの銅めっき手段およびこれらを水洗するための水洗手
段と、電子回路用基板を搬入・搬出するための手段を有
する微細回路配線形成装置を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明方法は、例えば図１に示す
ように、微細回路配線が形成された基板上に（ａ）、バ
リア層を形成した後（ｂ）、シード層または触媒層を形
成させ（ｃ）、銅合金の第１めっき層（ｄ）および銅に
よる第２めっき層を形成させることにより実施される。
図１中、１および３は基板上に形成された層間絶縁層、
２は導電層、４はバリア層、５はシード層または触媒
層、６は銅合金めっき層、７は銅めっき層を示す。
ように、微細回路配線が形成された基板上に（ａ）、バ
リア層を形成した後（ｂ）、シード層または触媒層を形
成させ（ｃ）、銅合金の第１めっき層（ｄ）および銅に
よる第２めっき層を形成させることにより実施される。
図１中、１および３は基板上に形成された層間絶縁層、
２は導電層、４はバリア層、５はシード層または触媒
層、６は銅合金めっき層、７は銅めっき層を示す。
【００１０】本発明方法により微細回路配線が形成され
る基板は、その表面に微細な回路パターンが設けられた
半導体基板やプリント基板である。この基板上の微細な
回路パターンは、例えば、微細な溝や孔により形成され
るものであり、この溝や孔が金属銅で埋められ、回路配
線となる。
る基板は、その表面に微細な回路パターンが設けられた
半導体基板やプリント基板である。この基板上の微細な
回路パターンは、例えば、微細な溝や孔により形成され
るものであり、この溝や孔が金属銅で埋められ、回路配
線となる。
【００１１】この基板は、あらかじめ常法で前処理され
た後、本発明の微細回路配線の形成方法が実施される。
前処理としては、例えば、シリコンウエハ等のシリコン
基板の場合は、例えば、Ｔａ、ＴａＮ、ＴｉＮ、ＷＮ、
ＳｉＴｉＮ、ＣｏＷＰ、ＣｏＷＢ等によるバリア層が形
成される（図１中、（ｂ））。また、この後に電気めっ
きを行う場合は、バリア層形成後の前処理として、ＰＶ
Ｄ等により給電層となる銅シード層が形成される。一
方、この後に無電解めっきを行う場合は、触媒付与層を
形成するための前処理が行われる（図１中、（ｃ））。
た後、本発明の微細回路配線の形成方法が実施される。
前処理としては、例えば、シリコンウエハ等のシリコン
基板の場合は、例えば、Ｔａ、ＴａＮ、ＴｉＮ、ＷＮ、
ＳｉＴｉＮ、ＣｏＷＰ、ＣｏＷＢ等によるバリア層が形
成される（図１中、（ｂ））。また、この後に電気めっ
きを行う場合は、バリア層形成後の前処理として、ＰＶ
Ｄ等により給電層となる銅シード層が形成される。一
方、この後に無電解めっきを行う場合は、触媒付与層を
形成するための前処理が行われる（図１中、（ｃ））。
【００１２】上記のように前処理された基板は、次に銅
合金めっきによる第１めっき層が形成される（図１中、
（ｄ））。このめっきは、微細な回路パターンを形成す
る微細な溝や孔全体を薄く覆うように行う。
合金めっきによる第１めっき層が形成される（図１中、
（ｄ））。このめっきは、微細な回路パターンを形成す
る微細な溝や孔全体を薄く覆うように行う。
【００１３】この第１めっきにおける合金皮膜は、銅と
それ以外の金属を組み合わせた銅合金めっき浴によるも
のである。このめっき浴において使用される銅以外の金
属としては、銅と共析し合金皮膜を形成するものであれ
ば良い。このような金属の例としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｔｌ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、
Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂｉ等が挙げられる。
それ以外の金属を組み合わせた銅合金めっき浴によるも
のである。このめっき浴において使用される銅以外の金
属としては、銅と共析し合金皮膜を形成するものであれ
ば良い。このような金属の例としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｔｌ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、
Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂｉ等が挙げられる。
【００１４】この銅合金皮膜を形成するためのめっき浴
は、電気めっきであってもまた無電解めっきであっても
良いが、銅合金めっき層中の銅以外の金属（以下、「共
析金属」という）の含有量が０.０１−１０ａｔｍ％程
度となるものであることが好ましい。共析金属量が０.
０１ａｔｍ％未満では、マイグレーション耐性の向上効
果がほとんど認められず、また１０ａｔｍ％以上の場合
は、マイグレーション耐性は良いものの、配線や回路を
形成するめっき皮膜の比抵抗が増加し、銅本来の低抵抗
というメリットが失われてしまう。
は、電気めっきであってもまた無電解めっきであっても
良いが、銅合金めっき層中の銅以外の金属（以下、「共
析金属」という）の含有量が０.０１−１０ａｔｍ％程
度となるものであることが好ましい。共析金属量が０.
０１ａｔｍ％未満では、マイグレーション耐性の向上効
果がほとんど認められず、また１０ａｔｍ％以上の場合
は、マイグレーション耐性は良いものの、配線や回路を
形成するめっき皮膜の比抵抗が増加し、銅本来の低抵抗
というメリットが失われてしまう。
【００１５】本発明が対象とする微細回路形成において
は、成膜して形成された配線・回路の抵抗が高いと熱発
生や信号伝達遅延の問題を引き起こす。そこで、第１め
っきにおける合金皮膜は体積抵抗率として５μΩ・ｃｍ
以下、特に３μΩ・ｃｍ以下であることが好ましくい。
は、成膜して形成された配線・回路の抵抗が高いと熱発
生や信号伝達遅延の問題を引き起こす。そこで、第１め
っきにおける合金皮膜は体積抵抗率として５μΩ・ｃｍ
以下、特に３μΩ・ｃｍ以下であることが好ましくい。
【００１６】銅合金皮膜を形成するための銅合金めっき
浴はすでに公知であり、本発明方法の実施に当たって
は、これら銅合金めっき浴から、析出金属の種類、析出
割合、比抵抗、めっき条件、実施の容易性等を勘案し、
選択すればよい。
浴はすでに公知であり、本発明方法の実施に当たって
は、これら銅合金めっき浴から、析出金属の種類、析出
割合、比抵抗、めっき条件、実施の容易性等を勘案し、
選択すればよい。
【００１７】例えば、共析金属として、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｌ等を使用する場合は、「合金めっ
き」（榎本英彦,小見崇 著, 日刊工業新聞社, １９８７
年発行）や、「新しい合金めっき法」（ペ・エム・ヴヤ
チェスラヴォフ著, 日・ソ通信社, １９８０年発行）等
の記載を参考とし、銅合金めっき浴を調製することがで
きる。例えば、上記「合金めっき」では、第３５〜４７
頁に銅−亜鉛合金めっきが、第７８〜８７頁に銅−ニッ
ケル合金めっきが、第１３９〜１４０頁に銅−すず合金
めっきが記載され、また、「新しい合金めっき法」で
は、第３９〜４２頁に銅−亜鉛合金めっきが、第４２〜
５１頁に銅−すず合金めっきが、第５２〜５４頁に銅−
ニッケル合金めっきが、第５４頁には、銅−インジウム
合金めっきがそれぞれ記載されているので、これらを参
考とすることができる。また、共析金属が、ＩｎやＺｒ
の場合は、例えば、「２００１ ＩＩＴＣ Ｐｒｏｃｅｅ
ｄｉｎｇｓ」における、セッションＮｏ.４の第２講演
等（ＣＤ−ＲＯＭ）を参考とすることができる。
ｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｌ等を使用する場合は、「合金めっ
き」（榎本英彦,小見崇 著, 日刊工業新聞社, １９８７
年発行）や、「新しい合金めっき法」（ペ・エム・ヴヤ
チェスラヴォフ著, 日・ソ通信社, １９８０年発行）等
の記載を参考とし、銅合金めっき浴を調製することがで
きる。例えば、上記「合金めっき」では、第３５〜４７
頁に銅−亜鉛合金めっきが、第７８〜８７頁に銅−ニッ
ケル合金めっきが、第１３９〜１４０頁に銅−すず合金
めっきが記載され、また、「新しい合金めっき法」で
は、第３９〜４２頁に銅−亜鉛合金めっきが、第４２〜
５１頁に銅−すず合金めっきが、第５２〜５４頁に銅−
ニッケル合金めっきが、第５４頁には、銅−インジウム
合金めっきがそれぞれ記載されているので、これらを参
考とすることができる。また、共析金属が、ＩｎやＺｒ
の場合は、例えば、「２００１ ＩＩＴＣ Ｐｒｏｃｅｅ
ｄｉｎｇｓ」における、セッションＮｏ.４の第２講演
等（ＣＤ−ＲＯＭ）を参考とすることができる。
【００１８】上記銅合金めっき浴における、銅の濃度と
しては、１−５０ｇ／Ｌ程度、特に、２.５−１０ｇ／
Ｌとすることが好ましい。また、共析金属の量は、その
種類により相違するが、例えば、共析金属がＦｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｒｈ、ＲｕまたはＩｒである場合は、これら
金属の配合量を０.１−５０ｇ／Ｌ程度とすることが好
ましく、特に５−２５ｇ／Ｌが好ましい。更に、共析金
属が、ＺｎまたはＳｎである場合は、それら金属の配合
量は０.０１−１０ｇ／Ｌ程度、特に０.０５−０.５ｇ
／Ｌとすることが好ましく、Ｉｎ、Ｇａ、ＴｌまたはＺ
ｒである場合は、その配合量を０.５−５０ｇ／Ｌ程
度、特に２.５−２５ｇ／Ｌとすることが好ましい。
しては、１−５０ｇ／Ｌ程度、特に、２.５−１０ｇ／
Ｌとすることが好ましい。また、共析金属の量は、その
種類により相違するが、例えば、共析金属がＦｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｒｈ、ＲｕまたはＩｒである場合は、これら
金属の配合量を０.１−５０ｇ／Ｌ程度とすることが好
ましく、特に５−２５ｇ／Ｌが好ましい。更に、共析金
属が、ＺｎまたはＳｎである場合は、それら金属の配合
量は０.０１−１０ｇ／Ｌ程度、特に０.０５−０.５ｇ
／Ｌとすることが好ましく、Ｉｎ、Ｇａ、ＴｌまたはＺ
ｒである場合は、その配合量を０.５−５０ｇ／Ｌ程
度、特に２.５−２５ｇ／Ｌとすることが好ましい。
【００１９】銅と共析金属を含有するめっき浴から銅合
金皮膜を析出させるためには、その析出電位をコントロ
ールし、銅と共析金属の析出電位を近づける必要があ
る。そのためにはその組み合わせに応じた最適な錯化剤
の選定をしなければならない。また、この錯化剤の添加
量も選定する金属種および添加量、各金属の安定度定数
その他によって左右され、また、浴中のｐＨや温度、電
流密度も共析率をコントロールする上で重要なファクタ
ーとなる。さらには、必要により析出抑制剤や析出促進
剤などの有機添加剤などを添加することもできる。
金皮膜を析出させるためには、その析出電位をコントロ
ールし、銅と共析金属の析出電位を近づける必要があ
る。そのためにはその組み合わせに応じた最適な錯化剤
の選定をしなければならない。また、この錯化剤の添加
量も選定する金属種および添加量、各金属の安定度定数
その他によって左右され、また、浴中のｐＨや温度、電
流密度も共析率をコントロールする上で重要なファクタ
ーとなる。さらには、必要により析出抑制剤や析出促進
剤などの有機添加剤などを添加することもできる。
【００２０】銅合金めっき浴に添加される錯化剤として
は、種々のものを挙げることができるが、脂肪族カルボ
ン酸などの有機酸類、有機アミン類、メタりん酸類等が
好ましい。これらの錯化剤の例としては、エチレンジア
ミン四酢酸、エチレンジアミン、Ｎ,Ｎ',Ｎ”,Ｎ'''−
エチレンジニトロテトラプロパン−２−オール、ピロり
ん酸、イミノ二酢酸、ジエチレントリアミン、トリエチ
レンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジアミノ
ブタン、ヒドロキシエチルエチレンジアミン、エチレン
ジアミンテトラプロピオン酸、エチレンジアミンテトラ
メチレンホスホン酸、ジエチレントリアミンテトラメチ
レンホスホン酸並びにそれらの誘導体、及びそれらの塩
類等が挙げられる。
は、種々のものを挙げることができるが、脂肪族カルボ
ン酸などの有機酸類、有機アミン類、メタりん酸類等が
好ましい。これらの錯化剤の例としては、エチレンジア
ミン四酢酸、エチレンジアミン、Ｎ,Ｎ',Ｎ”,Ｎ'''−
エチレンジニトロテトラプロパン−２−オール、ピロり
ん酸、イミノ二酢酸、ジエチレントリアミン、トリエチ
レンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジアミノ
ブタン、ヒドロキシエチルエチレンジアミン、エチレン
ジアミンテトラプロピオン酸、エチレンジアミンテトラ
メチレンホスホン酸、ジエチレントリアミンテトラメチ
レンホスホン酸並びにそれらの誘導体、及びそれらの塩
類等が挙げられる。
【００２１】これらの錯化剤の種類およびその適切な浴
中濃度は、選択する共析金属種およびその量、浴ｐＨ、
成膜時の電流密度、浴温などによって相違するため、厳
密に限定されるものではないが概ね以下の範囲が適当で
あると言える。すなわち、銅合金めっき液中の銅および
共析金属イオンを錯化するのに必要な最低量の１.５倍
以上３０倍未満であることが好ましい。
中濃度は、選択する共析金属種およびその量、浴ｐＨ、
成膜時の電流密度、浴温などによって相違するため、厳
密に限定されるものではないが概ね以下の範囲が適当で
あると言える。すなわち、銅合金めっき液中の銅および
共析金属イオンを錯化するのに必要な最低量の１.５倍
以上３０倍未満であることが好ましい。
【００２２】錯化剤が最低錯化量の１.５倍未満では、
めっき浴そのものや析出するめっき膜質・合金比率など
が不安定になりやすい。また、３０倍以上の添加では、
めっき浴は安定であるが、析出効率の低下による成膜速
度低下が顕著であり、更には、洗浄水などの廃液の廃水
処理性が悪化するため環境上も好ましくない。
めっき浴そのものや析出するめっき膜質・合金比率など
が不安定になりやすい。また、３０倍以上の添加では、
めっき浴は安定であるが、析出効率の低下による成膜速
度低下が顕著であり、更には、洗浄水などの廃液の廃水
処理性が悪化するため環境上も好ましくない。
【００２３】上記錯化剤の特に好ましいものと、その配
合範囲は、次の通りである。 ピロりん酸：５０−１５０ｇ／Ｌ グリシン：２５−１００ｇ／Ｌ エチレンジアミン：２０−１００ｇ／Ｌ ＮＴＡ：５０−１５０ｇ／Ｌ
合範囲は、次の通りである。 ピロりん酸：５０−１５０ｇ／Ｌ グリシン：２５−１００ｇ／Ｌ エチレンジアミン：２０−１００ｇ／Ｌ ＮＴＡ：５０−１５０ｇ／Ｌ
【００２４】上記の第１めっきは、銅合金めっき層の厚
みが、１から２００ｎｍ程度、好ましくは５から５０ｎ
ｍ程度となるまで、つまり、微細な回路パターンを形成
する微細な溝や孔の全体を薄く覆うように行われる。こ
の厚みのめっき層を形成するための条件は、使用する銅
合金めっき浴の種類の他、種々の条件により相違するた
め、各めっき浴に応じた最適条件を個々に定める必要が
ある。すなわち、使用する銅合金めっき浴が電気めっき
であるか無電解めっきであるかによって、基本的な条件
が大きく異なる上、共析金属の種類によっても、めっき
するための条件、例えば、浴温度、めっき時間、攪拌の
有無、電解の有無およびその電流密度等が異なるので、
実験的に最適な条件を定めることが必要である。
みが、１から２００ｎｍ程度、好ましくは５から５０ｎ
ｍ程度となるまで、つまり、微細な回路パターンを形成
する微細な溝や孔の全体を薄く覆うように行われる。こ
の厚みのめっき層を形成するための条件は、使用する銅
合金めっき浴の種類の他、種々の条件により相違するた
め、各めっき浴に応じた最適条件を個々に定める必要が
ある。すなわち、使用する銅合金めっき浴が電気めっき
であるか無電解めっきであるかによって、基本的な条件
が大きく異なる上、共析金属の種類によっても、めっき
するための条件、例えば、浴温度、めっき時間、攪拌の
有無、電解の有無およびその電流密度等が異なるので、
実験的に最適な条件を定めることが必要である。
【００２５】具体的に、本発明の第１めっきとして好ま
しく用いられるめっき浴のうち、電解めっきと無電解め
っきについて、その組成および条件の一例を示せば次の
通りである。
しく用いられるめっき浴のうち、電解めっきと無電解め
っきについて、その組成および条件の一例を示せば次の
通りである。
【００２６】
（電気めっき）
＜浴組成例＞
ピロりん酸銅 ５〜 ２５ ｇ／Ｌ
ピロりん酸すず ０.０１〜 １０ ｇ／Ｌ
ピロりん酸 ７５〜１５０ ｇ／Ｌ
ｐＨ ８.５〜１１.５（ＴＭＡＨにより調整）
＜めっき条件例＞
電流密度 ０.２５〜 １ Ａ／ｄｍ2
めっき時間 １０〜 ４０ 秒
温 度 １５〜 ４０ ℃
【００２７】
（無電解めっき）
＜浴組成例＞
硫酸銅 ５〜 ２５ ｇ／Ｌ
硫酸すず ０.０１〜 １０ ｇ／Ｌ
ＥＤＴＡ １５〜１００ ｇ／Ｌ
グリオキシル酸 ５〜 ６０ ｇ／Ｌ
ｐＨ ９.０〜１３.５（ＴＭＡＨにより調製）
＜めっき条件例＞
めっき時間 １０〜１５０ 秒
温 度 ２０〜 ８０ ℃
【００２８】上記のように、第１めっき層が形成された
基板は、更に該第１めっき層上に銅めっきによる第２め
っき層が形成される（図１中、（ｅ））。
基板は、更に該第１めっき層上に銅めっきによる第２め
っき層が形成される（図１中、（ｅ））。
【００２９】この銅めっき層は、従来から微細回路パタ
ーンを有する基板の銅めっきに使用されてきた酸性銅め
っきやアルカリ性銅めっきを使用することにより行うこ
とができる。すなわち、硫酸またはアルカンもしくはア
ルカノールスルホン酸を含有する銅めっき浴やピロりん
酸を含有する銅めっき浴等により実施することができ
る。
ーンを有する基板の銅めっきに使用されてきた酸性銅め
っきやアルカリ性銅めっきを使用することにより行うこ
とができる。すなわち、硫酸またはアルカンもしくはア
ルカノールスルホン酸を含有する銅めっき浴やピロりん
酸を含有する銅めっき浴等により実施することができ
る。
【００３０】この銅めっき浴の組成や、そのめっき条件
も、従来から基板上の微細回路パターン（溝や孔）を埋
め込むために用いられてきたものをそのまま利用するこ
とができ、例えば硫酸等のアニオン濃度が低いレベリン
グ性の優れた組成を有するものが利用できる。
も、従来から基板上の微細回路パターン（溝や孔）を埋
め込むために用いられてきたものをそのまま利用するこ
とができ、例えば硫酸等のアニオン濃度が低いレベリン
グ性の優れた組成を有するものが利用できる。
【００３１】本発明の第２めっきとして好ましく用いら
れる酸性銅めっき浴について、その組成および条件の一
例を示せば次の通りである。
れる酸性銅めっき浴について、その組成および条件の一
例を示せば次の通りである。
【００３２】
（電気めっき）
＜浴組成例＞
硫酸銅 １５０〜２５０ ｇ／Ｌ
硫 酸 １０〜１００ ｇ／Ｌ
塩 素 ３０〜 ９０ｍｇ／Ｌ
有機添加剤 １〜 ２０ｍＬ／Ｌ
＜めっき条件例＞
電流密度 ０.３〜 ５ Ａ／ｄｍ2
めっき時間 ３０ 秒 〜 ５ 分
温 度 ２０〜 ３０ ℃
【００３３】上記の第２めっきである銅めっきにより微
細回路パターンが埋め込まれた基板は、アニールされた
後、ＣＭＰにより不要な銅めっき部分を除去し、基板上
に銅による微細回路配線が形成される。なお、上では代
表的な酸性銅めっきである硫酸銅めっき浴について示し
たが、ピロリン酸銅めっき浴等のアルカリ性銅めっき浴
を用いても良いことはいうまでもない。
細回路パターンが埋め込まれた基板は、アニールされた
後、ＣＭＰにより不要な銅めっき部分を除去し、基板上
に銅による微細回路配線が形成される。なお、上では代
表的な酸性銅めっきである硫酸銅めっき浴について示し
たが、ピロリン酸銅めっき浴等のアルカリ性銅めっき浴
を用いても良いことはいうまでもない。
【００３４】アニールは、従来の銅めっきによる微細回
路配線の形成でも銅の結晶成長のために行われていた
が、本発明でのアニールは、銅の結晶成長の他、共析金
属の拡散促進の目的があり、マイグレーション耐性をあ
げるために有効である。このアニールは、銅めっき後の
基板を、１００から５００℃程度、好ましくは３００か
ら４００℃程度の温度に保持することにより行われる。
路配線の形成でも銅の結晶成長のために行われていた
が、本発明でのアニールは、銅の結晶成長の他、共析金
属の拡散促進の目的があり、マイグレーション耐性をあ
げるために有効である。このアニールは、銅めっき後の
基板を、１００から５００℃程度、好ましくは３００か
ら４００℃程度の温度に保持することにより行われる。
【００３５】以上説明した本発明方法を有利に実施する
ための装置としては、第１めっき層を形成させるための
銅合金めっき手段、第２めっき層を形成させるための銅
めっき手段およびこれらを水洗するための水洗手段と、
電子回路用基板を搬入・搬出するための手段を有する微
細回路配線形成装置が挙げられる。
ための装置としては、第１めっき層を形成させるための
銅合金めっき手段、第２めっき層を形成させるための銅
めっき手段およびこれらを水洗するための水洗手段と、
電子回路用基板を搬入・搬出するための手段を有する微
細回路配線形成装置が挙げられる。
【００３６】この微細回路配線形成装置の一実施態様の
平面配置図を図２に示すが、この装置は、ロード・アン
ロード部１０、各一対の洗浄・乾燥処理部１２、第１基
板ステージ１４、ベベルエッチ・薬液洗浄部１６及び第
２基板ステージ１８、基板を１８０°反転させる機能を
有する水洗部２０及びめっき処理部２２を有するもので
ある。そして、このめっき処理部２２は、第１めっき層
を形成させるための銅合金めっき浴槽２２ａおよび第２
めっき層を形成させるための銅めっき浴槽２２ｂを含
む。
平面配置図を図２に示すが、この装置は、ロード・アン
ロード部１０、各一対の洗浄・乾燥処理部１２、第１基
板ステージ１４、ベベルエッチ・薬液洗浄部１６及び第
２基板ステージ１８、基板を１８０°反転させる機能を
有する水洗部２０及びめっき処理部２２を有するもので
ある。そして、このめっき処理部２２は、第１めっき層
を形成させるための銅合金めっき浴槽２２ａおよび第２
めっき層を形成させるための銅めっき浴槽２２ｂを含
む。
【００３７】この装置には、更に、ロード・アンロード
部１０、洗浄・乾燥処理部１２及び第１基板ステージ１
４の間で基板の受渡しを行う第１搬送装置２４と、第１
基板ステージ１４、ベベルエッチ・薬液洗浄部１６及び
第２基板ステージ１８の間で基板の受渡しを行う第２搬
送装置２６と、第２基板ステージ１８、水洗部２０及び
めっき処理部２２の間で基板の受渡しを行う第３搬送装
置２８が備えられている。
部１０、洗浄・乾燥処理部１２及び第１基板ステージ１
４の間で基板の受渡しを行う第１搬送装置２４と、第１
基板ステージ１４、ベベルエッチ・薬液洗浄部１６及び
第２基板ステージ１８の間で基板の受渡しを行う第２搬
送装置２６と、第２基板ステージ１８、水洗部２０及び
めっき処理部２２の間で基板の受渡しを行う第３搬送装
置２８が備えられている。
【００３８】上記微細回路配線形成装置の内部は、仕切
り壁７１１によってめっき空間７１２と清浄空間７１３
に仕切られ、これらの各めっき空間７１２と清浄空間７
１３は、それぞれ独自に給排気できるようになってい
る。そして、仕切り壁７１１には、開閉自在なシャッタ
（図示せず）が設けられている。また、清浄空間７１３
の圧力は、大気圧より低く、かつめっき空間７１２の圧
力より高くしてあり、これにより、清浄空間７１３内の
空気が微細回路配線形成装置の外部に流出することがな
く、かつめっき空間７１２内の空気が清浄空間７１３内
に流入することがないようになっている。
り壁７１１によってめっき空間７１２と清浄空間７１３
に仕切られ、これらの各めっき空間７１２と清浄空間７
１３は、それぞれ独自に給排気できるようになってい
る。そして、仕切り壁７１１には、開閉自在なシャッタ
（図示せず）が設けられている。また、清浄空間７１３
の圧力は、大気圧より低く、かつめっき空間７１２の圧
力より高くしてあり、これにより、清浄空間７１３内の
空気が微細回路配線形成装置の外部に流出することがな
く、かつめっき空間７１２内の空気が清浄空間７１３内
に流入することがないようになっている。
【００３９】図３は、本発明の別の実施態様の微細回路
配線形成装置の全体配置図を示すものである。このめっ
き装置は、ロード・アンロード部９１５、各一対のアニ
ール処理部９８６、ベベルエッチ・薬液洗浄部９８４及
び基板ステージ９７８、基板を１８０°反転させる機能
を有する水洗部９８２、第１段めっき処理（銅合金めっ
き）を行う１基の第１のめっき処理部９８０及び第２段
めっき処理（銅めっきによる銅の埋込み）を行う３基の
第２のめっき処理部９７２を有している。
配線形成装置の全体配置図を示すものである。このめっ
き装置は、ロード・アンロード部９１５、各一対のアニ
ール処理部９８６、ベベルエッチ・薬液洗浄部９８４及
び基板ステージ９７８、基板を１８０°反転させる機能
を有する水洗部９８２、第１段めっき処理（銅合金めっ
き）を行う１基の第１のめっき処理部９８０及び第２段
めっき処理（銅めっきによる銅の埋込み）を行う３基の
第２のめっき処理部９７２を有している。
【００４０】更に、ロード・アンロード部９１５、アニ
ール処理部９８６、ベベルエッチ・薬液洗浄９６４及び
基板ステージ９７８の間で基板の受渡しを行う走行自在
な第１搬送装置９１７と、基板ステージ９７８、水洗部
９８２、第１のめっき処理部９８０及び第２のめっき処
理部９７２の間で基板の受渡しを行う走行自在な第２搬
送装置９２４が備えられている。
ール処理部９８６、ベベルエッチ・薬液洗浄９６４及び
基板ステージ９７８の間で基板の受渡しを行う走行自在
な第１搬送装置９１７と、基板ステージ９７８、水洗部
９８２、第１のめっき処理部９８０及び第２のめっき処
理部９７２の間で基板の受渡しを行う走行自在な第２搬
送装置９２４が備えられている。
【００４１】この実施態様の装置では、先ず、表面にシ
ード層を形成した基板をロード・アンロード部９１５か
ら第１搬送装置９１７で一枚ずつ取り出し、基板ステー
ジ９７８を経由して第１のめっき処理部９８０に搬入す
る。
ード層を形成した基板をロード・アンロード部９１５か
ら第１搬送装置９１７で一枚ずつ取り出し、基板ステー
ジ９７８を経由して第１のめっき処理部９８０に搬入す
る。
【００４２】次に、この第１のめっき処理部９８０で、
基板の表面に銅合金めっきを施した後、必要に応じて、
基板を水洗部９８２に搬送して水洗し、しかる後、水洗
後の基板を第２のめっき処理部９７２の一つに搬送す
る。
基板の表面に銅合金めっきを施した後、必要に応じて、
基板を水洗部９８２に搬送して水洗し、しかる後、水洗
後の基板を第２のめっき処理部９７２の一つに搬送す
る。
【００４３】更に、この第２のめっき処理部９７２で、
基板の表面に第２のめっき液を使用した第２段めっき処
理を施して、銅の埋込みを行う。この時、第１段めっき
処理を施すことで、第２のめっきにより得られた銅めっ
き皮膜層とバリア層との間でのマイグレーションが生じ
ず、ボイドや断線のない銅の埋込みが可能となる。
基板の表面に第２のめっき液を使用した第２段めっき処
理を施して、銅の埋込みを行う。この時、第１段めっき
処理を施すことで、第２のめっきにより得られた銅めっ
き皮膜層とバリア層との間でのマイグレーションが生じ
ず、ボイドや断線のない銅の埋込みが可能となる。
【００４４】第２段めっき処理終了後、必要に応じて、
基板を水洗部９８２に搬送して水洗し、しかる後、水洗
後の基板をベベルエッチ・薬液洗浄部９８４に搬送す
る。そして、このベベルエッチ・薬液洗浄部９８４で、
銅めっき処理後の基板を薬液で洗浄するとともに、基板
のベベル部に薄く形成された銅薄膜等をエッチング除去
し、更に純水でリンスした後、高速回転させてスピンド
ライする。しかる後、このスピンドライ後の基板をアニ
ールユニット９８６に搬送してアニールし、アニール終
了後に、第１搬送装置９１７でロード・アンロード部９
１５のカセットに戻すのである。
基板を水洗部９８２に搬送して水洗し、しかる後、水洗
後の基板をベベルエッチ・薬液洗浄部９８４に搬送す
る。そして、このベベルエッチ・薬液洗浄部９８４で、
銅めっき処理後の基板を薬液で洗浄するとともに、基板
のベベル部に薄く形成された銅薄膜等をエッチング除去
し、更に純水でリンスした後、高速回転させてスピンド
ライする。しかる後、このスピンドライ後の基板をアニ
ールユニット９８６に搬送してアニールし、アニール終
了後に、第１搬送装置９１７でロード・アンロード部９
１５のカセットに戻すのである。
【００４５】図４は、本発明の他の実施態様の微細回路
配線形成装置の全体配置図である。この装置は、ロード
・アンロード部９００、アニール処理部９０３、２基の
ベベルエッチ・薬液洗浄部９０２、基板ステージ９０６
及び３基のめっき処理部９０１とを有している。このめ
っき処理部９０１は、第１めっき層を形成させるための
銅合金めっき浴槽９０１ａおよび第２めっき層を形成さ
せるための銅めっき浴槽９０１ｂを含む。
配線形成装置の全体配置図である。この装置は、ロード
・アンロード部９００、アニール処理部９０３、２基の
ベベルエッチ・薬液洗浄部９０２、基板ステージ９０６
及び３基のめっき処理部９０１とを有している。このめ
っき処理部９０１は、第１めっき層を形成させるための
銅合金めっき浴槽９０１ａおよび第２めっき層を形成さ
せるための銅めっき浴槽９０１ｂを含む。
【００４６】更に、この装置には、ロード・アンロード
部９００と基板ステージ９０６との間で基板の受渡しを
行う走行自在な第１搬送装置９０４と、基板ステージ９
０６、アニール処理部９０３、ベベルエッチ・薬液洗浄
部９０２及びめっき処理部９０１との間で基板の受渡し
を行う走行自在な第２搬送装置９０５が備えられてい
る。
部９００と基板ステージ９０６との間で基板の受渡しを
行う走行自在な第１搬送装置９０４と、基板ステージ９
０６、アニール処理部９０３、ベベルエッチ・薬液洗浄
部９０２及びめっき処理部９０１との間で基板の受渡し
を行う走行自在な第２搬送装置９０５が備えられてい
る。
【００４７】図５は、本発明の他の別の実施態様の微細
回路配線形成装置の全体配置図である。このめっき装置
は、ロード・アンロード部１０００、ベベルエッチ・薬
液洗浄部１０５０、洗浄・乾燥処理部（スピン−リンス
−ドライユニット）１０４０、第１段めっき処理（銅合
金めっき）を行う１基の第１のめっき処理部１０１０、
第２段めっき処理（銅めっきによる銅の埋込み）を行う
２基の第２のめっき処理部１０２０及び第１のめっき処
理と第２のめっき処理との間で基板を洗浄する洗浄部１
０３０を有している。更に、ロード・アンロード部１０
００、ベベルエッチ・薬液洗浄部１０５０及び洗浄・乾
燥処理部１０４０との間で基板の受渡しを行う第１搬送
装置１０６０と、ベベルエッチ・薬液洗浄部１０５０、
洗浄・乾燥処理部１０４０、第１のめっき処理部１０１
０、第２のめっき処理部１０２０及び洗浄部１０３０と
の間で基板の受渡しを行う走行自在な第２搬送装置１０
７０が備えられている。
回路配線形成装置の全体配置図である。このめっき装置
は、ロード・アンロード部１０００、ベベルエッチ・薬
液洗浄部１０５０、洗浄・乾燥処理部（スピン−リンス
−ドライユニット）１０４０、第１段めっき処理（銅合
金めっき）を行う１基の第１のめっき処理部１０１０、
第２段めっき処理（銅めっきによる銅の埋込み）を行う
２基の第２のめっき処理部１０２０及び第１のめっき処
理と第２のめっき処理との間で基板を洗浄する洗浄部１
０３０を有している。更に、ロード・アンロード部１０
００、ベベルエッチ・薬液洗浄部１０５０及び洗浄・乾
燥処理部１０４０との間で基板の受渡しを行う第１搬送
装置１０６０と、ベベルエッチ・薬液洗浄部１０５０、
洗浄・乾燥処理部１０４０、第１のめっき処理部１０１
０、第２のめっき処理部１０２０及び洗浄部１０３０と
の間で基板の受渡しを行う走行自在な第２搬送装置１０
７０が備えられている。
【００４８】また図６は、研磨処理部を一体に組み込ん
で、めっき直後に基板表面の研磨が行えるようにした、
本発明の実施態様の微細回路配線形成装置を示す全体配
置図である。この装置は、ロード・アンロードを行う基
板カセット５３１、５３１と、めっき処理部５１２と、
基板を洗浄する洗浄処理部５３５，５３５と、２台の搬
送装置５１４ａ、５１４ｂと、反転機５３９、５３９
と、研磨処理部５４１、５４１と、スピン乾燥機５３４
とを備えている。このうちめっき処理部５１２は、、第
１めっき層を形成させるための銅合金めっき浴槽５１２
ａおよび第２めっき層を形成させるための銅めっき浴槽
５１２ｂを含む。
で、めっき直後に基板表面の研磨が行えるようにした、
本発明の実施態様の微細回路配線形成装置を示す全体配
置図である。この装置は、ロード・アンロードを行う基
板カセット５３１、５３１と、めっき処理部５１２と、
基板を洗浄する洗浄処理部５３５，５３５と、２台の搬
送装置５１４ａ、５１４ｂと、反転機５３９、５３９
と、研磨処理部５４１、５４１と、スピン乾燥機５３４
とを備えている。このうちめっき処理部５１２は、、第
１めっき層を形成させるための銅合金めっき浴槽５１２
ａおよび第２めっき層を形成させるための銅めっき浴槽
５１２ｂを含む。
【００４９】上記装置における基板の流れは、例えば以
下の通りである。まず搬送装置５１４ａが何れかのロー
ド用の基板カセット５３１から処理前の基板を取り出
し、めっき処理部５１２において、銅合金めっき浴槽５
１２ａおよび銅めっき浴槽５１２ｂで順次めっき処理を
施した後、搬送装置５１４ａが基板を何れかの反転機５
３９に受け渡しその被処理面を下向きにした後、もう一
方の搬送装置５１４ｂに受け渡される。搬送装置５１４
ｂは基板を何れかの研磨処理部５４１に受渡し、所定の
研磨がなされる。研磨後の基板は搬送装置５１４ｂによ
って取り出され、何れかの洗浄処理部５３５で洗浄され
た後、他方の研磨処理部５４１に受け渡されて再度研磨
された後、搬送装置５１４ｂにより他方の洗浄処理部５
３５に搬送されて洗浄が行われる。洗浄後の基板は、搬
送装置５１４ｂにより他方の反転機５３９に搬送されて
被処理面が上向きに反転された後、搬送装置５１４ａに
よりスピン乾燥機５３４に搬送されてスピン乾燥され、
その後再び搬送装置５１４ａによりアンロード用の基板
カセット５３１に収納される。
下の通りである。まず搬送装置５１４ａが何れかのロー
ド用の基板カセット５３１から処理前の基板を取り出
し、めっき処理部５１２において、銅合金めっき浴槽５
１２ａおよび銅めっき浴槽５１２ｂで順次めっき処理を
施した後、搬送装置５１４ａが基板を何れかの反転機５
３９に受け渡しその被処理面を下向きにした後、もう一
方の搬送装置５１４ｂに受け渡される。搬送装置５１４
ｂは基板を何れかの研磨処理部５４１に受渡し、所定の
研磨がなされる。研磨後の基板は搬送装置５１４ｂによ
って取り出され、何れかの洗浄処理部５３５で洗浄され
た後、他方の研磨処理部５４１に受け渡されて再度研磨
された後、搬送装置５１４ｂにより他方の洗浄処理部５
３５に搬送されて洗浄が行われる。洗浄後の基板は、搬
送装置５１４ｂにより他方の反転機５３９に搬送されて
被処理面が上向きに反転された後、搬送装置５１４ａに
よりスピン乾燥機５３４に搬送されてスピン乾燥され、
その後再び搬送装置５１４ａによりアンロード用の基板
カセット５３１に収納される。
【００５０】
【作用】現状の銅めっきにより成膜して得られる純銅配
線は、高密度の電流による原子の移動が起きやすく、か
つストレスによる変形も容易で、エレクトロマイグレー
ション耐性や、ストレスマイグレーション耐性に欠け
る。
線は、高密度の電流による原子の移動が起きやすく、か
つストレスによる変形も容易で、エレクトロマイグレー
ション耐性や、ストレスマイグレーション耐性に欠け
る。
【００５１】本発明方法は、銅めっきに先立って、銅合
金めっき層を形成し、銅めっき後にアニール処理を施す
ことで配線自体を合金化することにより、銅原子の移動
や、配線の変形を抑制するものである。
金めっき層を形成し、銅めっき後にアニール処理を施す
ことで配線自体を合金化することにより、銅原子の移動
や、配線の変形を抑制するものである。
【００５２】本発明方法によるマイグレーション耐性向
上効果の理由はまだ解明できていないが、合金化するこ
とにより、銅配線内での銅原子の移動が抑制されるとと
もに、変形に対する耐性が向上するためと考えられる。
上効果の理由はまだ解明できていないが、合金化するこ
とにより、銅配線内での銅原子の移動が抑制されるとと
もに、変形に対する耐性が向上するためと考えられる。
【００５３】
【実施例】次に実施例を挙げ、本発明を更に詳しく説明
するが、本発明はこれら実施例に何ら制約されるもので
はない。
するが、本発明はこれら実施例に何ら制約されるもので
はない。
【００５４】実 施 例 １
ピロりん酸銅 １４.４ｇ／Ｌ、ピロりん酸スズ ０.０５
ｇ／Ｌ、ピロりん酸９４ｇ／Ｌから成り、テトラメチル
アンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）によりｐ
Ｈ９.５に調整した銅合金めっき液をシード層上のめっ
き処理液として使用し、電流密度０.５Ａ／ｄｍ2、めっ
き時間２０秒の第１段めっき処理を行い、しかる後、硫
酸銅 ２２５ｇ／Ｌ、硫酸 ５５ｇ／Ｌ、塩素 ６０ｍｇ
／Ｌ、有機添加剤 ５ｍＬ／Ｌから成る硫酸銅めっき液
を使用し、電流密度２.５Ａ／ｄｍ2、めっき時間２分の
第２段めっき処理（銅の埋め込み）を行った。第１段め
っき液により成膜された皮膜は１質量％のスズを含有す
る銅合金皮膜であった。ＳＥＭ観察の結果、基板の全ビ
アホールにボイドは生じていなかった。第１段めっきと
して合金皮膜を用いなかった場合と比較してエレクトロ
マイグレーション耐性は良好であった。
ｇ／Ｌ、ピロりん酸９４ｇ／Ｌから成り、テトラメチル
アンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）によりｐ
Ｈ９.５に調整した銅合金めっき液をシード層上のめっ
き処理液として使用し、電流密度０.５Ａ／ｄｍ2、めっ
き時間２０秒の第１段めっき処理を行い、しかる後、硫
酸銅 ２２５ｇ／Ｌ、硫酸 ５５ｇ／Ｌ、塩素 ６０ｍｇ
／Ｌ、有機添加剤 ５ｍＬ／Ｌから成る硫酸銅めっき液
を使用し、電流密度２.５Ａ／ｄｍ2、めっき時間２分の
第２段めっき処理（銅の埋め込み）を行った。第１段め
っき液により成膜された皮膜は１質量％のスズを含有す
る銅合金皮膜であった。ＳＥＭ観察の結果、基板の全ビ
アホールにボイドは生じていなかった。第１段めっきと
して合金皮膜を用いなかった場合と比較してエレクトロ
マイグレーション耐性は良好であった。
【００５５】実 施 例 ２
硫酸銅 １５ｇ／Ｌ、硫酸スズ １ｇ／Ｌ、ＥＤＴＡ ５
０ｇ／Ｌおよびグリオキシル酸（ＧＯＡ） ２５ｇ／Ｌ
から成り、ＴＭＡＨによりｐＨ１０.５に調整した無電
解銅合金めっき液をシード層上のめっき処理液として、
温度６０℃、めっき時間６０秒の第１段めっき処理を行
い、しかる後、実施例１と同様のめっき液、めっき条件
にて第２段のめっき処理を行った。第１段めっき液によ
り成膜された皮膜は１.３質量％のスズを含有する銅合
金皮膜であった。ＳＥＭ観察の結果、基板の全ビアホー
ルにボイドは生じていなかった。第１段めっきとして合
金皮膜を用いなかった場合と比較してエレクトロマイグ
レーション耐性は良好であった。
０ｇ／Ｌおよびグリオキシル酸（ＧＯＡ） ２５ｇ／Ｌ
から成り、ＴＭＡＨによりｐＨ１０.５に調整した無電
解銅合金めっき液をシード層上のめっき処理液として、
温度６０℃、めっき時間６０秒の第１段めっき処理を行
い、しかる後、実施例１と同様のめっき液、めっき条件
にて第２段のめっき処理を行った。第１段めっき液によ
り成膜された皮膜は１.３質量％のスズを含有する銅合
金皮膜であった。ＳＥＭ観察の結果、基板の全ビアホー
ルにボイドは生じていなかった。第１段めっきとして合
金皮膜を用いなかった場合と比較してエレクトロマイグ
レーション耐性は良好であった。
【００５６】実 施 例 ３
酢酸銅 １５ｇ／Ｌ、酢酸アンモニウム ４０ｇ／Ｌ、硫
酸ニッケル １０ｇ／ＬおよびＥＤＴＡ ６０ｇ／Ｌより
成り、エチレンジアミンによりｐＨ１２に調整した銅合
金めっき液をシード層上のめっき処理液として使用し、
電流密度０.５Ａ／ｄｍ2、めっき時間２０秒の第１段め
っき処理を行い、しかる後、硫酸銅１８０ｇ／Ｌ、硫酸
２５ｇ／Ｌ、塩素 ４０ｍｇ／Ｌ、有機添加剤 ５ｍＬ
／Ｌから成る硫酸銅めっき液を使用し、電流密度２.５
Ａ／ｄｍ2、めっき時間２分の第２段めっき処理（銅の
埋め込み）を行った。第１段めっき液により成膜された
皮膜は０.８質量％のニッケルを含有する銅合金皮膜で
あった。ＳＥＭ観察の結果、基板の全ビアホールにボイ
ドは生じていなかった。第１段めっきとして合金皮膜を
用いなかった場合と比較してエレクトロマイグレーショ
ン耐性は良好であった。
酸ニッケル １０ｇ／ＬおよびＥＤＴＡ ６０ｇ／Ｌより
成り、エチレンジアミンによりｐＨ１２に調整した銅合
金めっき液をシード層上のめっき処理液として使用し、
電流密度０.５Ａ／ｄｍ2、めっき時間２０秒の第１段め
っき処理を行い、しかる後、硫酸銅１８０ｇ／Ｌ、硫酸
２５ｇ／Ｌ、塩素 ４０ｍｇ／Ｌ、有機添加剤 ５ｍＬ
／Ｌから成る硫酸銅めっき液を使用し、電流密度２.５
Ａ／ｄｍ2、めっき時間２分の第２段めっき処理（銅の
埋め込み）を行った。第１段めっき液により成膜された
皮膜は０.８質量％のニッケルを含有する銅合金皮膜で
あった。ＳＥＭ観察の結果、基板の全ビアホールにボイ
ドは生じていなかった。第１段めっきとして合金皮膜を
用いなかった場合と比較してエレクトロマイグレーショ
ン耐性は良好であった。
【００５７】
【発明の効果】本発明方法によれば、銅で形成される回
路中でのマイグレーションが抑制・鈍化されるため、銅
回路の断線がおきにくく、更なる微細化を図ることが可
能であり、半導体や回路の更なる高速化・高密度化が可
能となる。
路中でのマイグレーションが抑制・鈍化されるため、銅
回路の断線がおきにくく、更なる微細化を図ることが可
能であり、半導体や回路の更なる高速化・高密度化が可
能となる。
【００５８】しかも、本発明方法は、現在、一般的に用
いられている硫酸銅めっき等酸性銅めっきによる回路形
成（成膜）の前段に銅合金めっきを導入したものである
ため、設備の大幅な変更や、特殊な装置を必要とするも
のでないと共に、埋め込み特性に優れ、皮膜抵抗値が低
く、コストも安いという現状の硫酸銅めっき等の特性も
活用できるものである。
いられている硫酸銅めっき等酸性銅めっきによる回路形
成（成膜）の前段に銅合金めっきを導入したものである
ため、設備の大幅な変更や、特殊な装置を必要とするも
のでないと共に、埋め込み特性に優れ、皮膜抵抗値が低
く、コストも安いという現状の硫酸銅めっき等の特性も
活用できるものである。
【００５９】更に、浴種・浴条件を選定する事により、
合金比率を下層から段階的あるいは連続的に変化させた
傾斜組成の成膜とすることも可能である。
合金比率を下層から段階的あるいは連続的に変化させた
傾斜組成の成膜とすることも可能である。
【図１】 本発明工程を示す模式図
【図２】 本発明の微細回路配線形成装置の一実施態様
の平面配置図。
の平面配置図。
【図３】 本発明の微細回路配線形成装置の別の実施態
様の全体配置図。
様の全体配置図。
【図４】 本発明の微細回路配線形成装置の他の実施態
様の全体配置図。
様の全体配置図。
【図５】 本発明の微細回路配線形成装置の他の別の実
施態様の全体配置図。
施態様の全体配置図。
【図６】 研磨処理部を一体に組み込んだ、本発明の微
細回路配線形成装置を示す全体配置図。
細回路配線形成装置を示す全体配置図。
１および３ … … 基板上に形成された層間絶縁層
２ … … 導電層
４ … … バリア層
５ … … シード層または触媒層
６ … … 銅合金めっき層
７ … … 銅めっき層
以 上
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(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 21/288 Ｈ０１Ｌ 21/288 Ｅ
21/3205 Ｈ０５Ｋ 3/18 Ｍ
Ｈ０５Ｋ 3/18 3/22 Ｚ
3/22 3/24 Ａ
3/24 Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｒ
Ｍ
(72)発明者 伊藤 信和
東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株
式会社内
(72)発明者 本郷 明久
東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社
荏原製作所内
(72)発明者 福永 明
東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社
荏原製作所内
(72)発明者 長井 瑞樹
東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社
荏原製作所内
(72)発明者 君塚 亮一
神奈川県藤沢市善行坂１−１−６ 荏原ユ
ージライト株式会社藤沢工場内
(72)発明者 小林 健
神奈川県藤沢市善行坂１−１−６ 荏原ユ
ージライト株式会社藤沢工場内
(72)発明者 佐藤 琢朗
神奈川県藤沢市善行坂１−１−６ 荏原ユ
ージライト株式会社藤沢工場内
Ｆターム(参考） 4K024 AA09 AA15 AB02 AB08 BB11
BB12 CA01 CA02 CA03 CA04
CA06 DB01
4M104 BB04 BB17 BB30 BB32 BB33
BB36 DD52 DD53 DD75 DD78
FF16 FF22 HH01
5E343 AA07 BB14 BB16 BB24 BB55
CC78 DD33 DD43 EE02 ER32
ER39 GG08
5F033 HH11 HH12 HH15 HH21 HH27
HH32 HH33 HH34 JJ11 JJ12
JJ15 JJ21 JJ27 JJ32 JJ33
JJ34 MM02 MM12 MM13 NN06
NN07 PP27 PP28 QQ48 QQ73
WW02 WW03 WW04 XX05
Claims (16)
- 【請求項１】 微細な回路パターンが設けられ、バリア
層および必要によりシード層が形成された電子回路用基
板上に、銅合金めっきによる第１めっき層と、銅めっき
による第２めっき層を形成することを特徴とする微細回
路配線の形成方法。 - 【請求項２】 銅合金めっきによる第１めっき層が、銅
のエレクトロマイグレーションまたはストレスマイグレ
ーションを防ぐものである請求項第１項記載の微細回路
配線の形成方法。 - 【請求項３】 銅合金めっきによる第１めっき層が、銅
および銅と共析可能な金属との合金めっき液から析出さ
れるものである請求項第１項または第２項記載の微細回
路配線の形成方法。 - 【請求項４】 銅と共析可能な金属が、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｔｌ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、
Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｇ、ＡｕまたはＢｉから選ばれた
ものである請求項第３項記載の微細回路配線の形成方
法。 - 【請求項５】 銅合金めっきによる第１めっき層中の銅
以外の金属の含有量が０.０１−１０ａｔｍ％である請
求項第１項ないし第４項の何れかの項記載の微細回路配
線の形成方法。 - 【請求項６】 銅合金めっきによる第１めっき層の比抵
抗が、体積抵抗率として５μΩ・ｃｍ以下である請求項
第１項ないし第５項記載の何れかの項記載の微細回路配
線の形成方法。 - 【請求項７】 銅合金めっきによる第１めっき層が、電
気めっきにより形成されるものである請求項第１項ない
し第６項の何れかの項記載の微細回路配線の形成方法。 - 【請求項８】 銅合金めっきによる第１めっき層が、無
電解めっきにより形成されるものである請求項第１項な
いし第６項の何れかの項記載の微細回路配線の形成方
法。 - 【請求項９】 銅合金めっきによる第１めっき層の厚さ
が、１ｎｍから２００ｎｍである請求項第１項ないし第
８項の何れかの項記載の微細回路配線の形成方法。 - 【請求項１０】 銅めっきによる第２めっき層が、電子
回路用基板上に設けられた微細な溝および／またはビア
ホールを埋め込むものである請求項第１項記載の微細回
路配線の形成方法。 - 【請求項１１】 銅めっきによる第２めっき層が、硫酸
またはアルカンもしくはアルカノールスルホン酸を含有
する銅めっき浴により形成されるものである請求項第１
項または第１０項記載の微細回路配線の形成方法。 - 【請求項１２】 銅めっきによる第２めっき層が、ピロ
りん酸を含有する銅めっき浴により形成されるものであ
る請求項第１項または第１０項記載の微細回路配線の形
成方法。 - 【請求項１３】 銅合金めっきによる第１めっき層と、
銅めっきによる第２めっき層を形成した後、更にアニー
ル処理を行う請求項第１項ないし第１２項記載の微細回
路配線の形成方法。 - 【請求項１４】 アニール処理を、１００ないし５００
℃の温度で行う請求項第１３項記載の微細回路配線の形
成方法。 - 【請求項１５】 第１めっき層を形成させるための銅合
金めっき処理部、第２めっき層を形成させるための銅め
っき処理部およびこれらを水洗するための水洗部と、電
子回路用基板の搬入・搬出部を有する微細回路配線形成
装置。 - 【請求項１６】 更に、めっき後の基板をアニール処理
するためのアニール処理部を有することを特徴とする請
求項第１５項記載の微細回路配線形成装置。
Priority Applications (5)
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