JPS6066896A - 基体に金属銅を付着するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、基体に金属銅を付着するための方法に係り、
更に具体的に言えば、銅をパターン状に細石させること
ができる上記方法に係る。

［従来技術］ 従来、銅は、高温による熱着によって又はスパッタリン
グによって、液体の状態から付着されている。

米国特許第３３５６５２７号明細岩は、銅化合物を含む
気体を外部がら加熱することにより銅を付着することを
示している。

米国特許第４３２４８５４号、第４３３５１６０号及び
第４３４０６１７号の明糸書は、有機化合物を用いて、
Ａｌ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｏ及びＷの如き金属
を気体の状態から低温により向性することを示している
。しかしながら、従来技術は、銅を気体の状態から光を
用いて付着することについては、何ら開示していない。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、銅を気体の状態から光を用いて付着す
る方法を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、基体を含む閉鎖チェンバ内に弗素化有機銅化
合物の気体を封入し、上記化合物を光による照射にさら
して金属銅に分解することにより、基体に金属銅を付着
するための方法を提供する。

［実施例］ 本発明の方法は、例えば半導体或は他の電気的素子に又
は被膜上に構造体を形成する場合等に於て、銅をパター
ン状に付着するために、特に有用である。

本発明の方法は、光−熱モード（ｐｈｏｔｏｔｈｅｒｍ
ａｌｍｏｄｅ）でも、又光化学モード（ｐｈｏｔｏｃｈ
ｅｍｉｃａｌｍｏｄｅ）でも実施可能である。両モード
を同時に生せしめることも可能である。光−熱モードに
於ては、レーザからの光が基板の表面により吸収されて
該表面を局部的に加熱することにより、上記表曲に接触
する銅化合物を熱化学的に銅に変換させる。該表面上に
何着させる。光化学モードに於ては、気相の又は基板表
面上に吸着された銅化合物の気体か光を吸収して、励起
し、化学反応を生じて、上記載板表面上に付着した銅原
子を生せしめる。本発明の方法を光化学モードで実施す
る場合には、光はレーザから供給されても、又Ｈｇラン
プの如き非干渉性の光の源から供給されてもよい。

この光化学モードの場合には、水素原子の源として働き
、共環九体（Ｃｏ−ｒｅｄｕｃｔａｎｔ）になる、もう
１つの気体の存在の下で照射が行われるへきである。最
も好ましいそのような材料はエタノールである。アルフ
ァ水素原子を有する全てのアルコールも用いられ、又弱
い炭素−水素紹介を有する他の化合物も用いられる。

光−熱モードは、細く集束されたレーザ・ビームを用い
た“直接書込式”付箔、即ぢ予めパターン化又はマスキ
ングを何ら必要とせず、“書込”が基板又はレーザ・ビ
ームを移動させることにより行われる付着に特に適して
いる。光化学モードに於ては、集束されたビーム・レー
ザ又は非干渉性の光が用いられ、この場合には基板の大
きな面積を金属銅で被覆することができる。選択的にパ
ターン化された何着を行う場合には、マスクを用いるこ
とにより、集束装置により、又は従来技術に於て知られ
ている他の方法により、照射をパターン化することがで
きる。これは、基板をリングラフィ手段によってパター
ン化する必要を除く、本発明の方法は、特別な装置を何
ら必要としない。基板が単に閉鎖チェンバ内に配置され
て、弗素化有機銅化合物の気体が導入される。本発明の
方法が光化学モードで行われる場合には、例えはエタノ
ールの気体も導入される。それから、照射か行われて、
所望の銅の付着が行われる。

本発明の方法に於て用いられる最も望ましい弗素化有機
銅化合物は、ビス（１，１，１，５，５，５−ヘキサフ
ルオロ−２，４−ペンタンジオナート）銅（ＩＩ）であ
る。この化合物の製造については、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ
　Ｃｈｅｍｊｓｔｒｙ、第５巻、第３号、１９６６年３
月に於て、Ｂｅｒｔａｎｄ及びＫａｐｌａｎにより記載
されている。上記化合物は通常、Ｃｕ（ｈｆａｃ）２と
略称されている。以下、この略称を用いて説明する。他
の有用な化合物には、例えば、アシル又はアセチルアセ
トナート銅錯体の弗素化誘導体等かある。それらの材料
の混合物も用いられる。

好ましい基板には、ＳｉＯ２、アルミナ、サファイア及
びシリコン等があるが、多くの材料が用いられ、例えば
絶縁体又は半導体として用いられる重合体の被膜及び他
の材料等も用いられる。

本発明の方法は、めっきのための気相によるパターン状
のシード形成（ｓｅｅｄｉｎｇ）を可能にして、従来の
シード形成技術な改良する。従来のシード形成技術は、
マスキング、及び最終的に非めっき領域のシード（ｓｅ
ｅｄ）を除去することを必要とし、又それらは全て湿式
方法によるものであった。

回路の形成に於て、銅線をパターン化するために多くの
技術が用いられているか、それらは全てマスキング及び
リングラフィを用いた多くの処理工程を必要とする。本
発明の方法による直接的なパターン状の付着は、そのよ
うな工程を不要にする。

本発明の方法による銅の付着は、迅速な速度で行われ、
良好な導電率を有する付着性のある付着物を生じる。

面積の人ぎい被膜又は線或は回路線に於ける欠落部分の
修正にも、本発明の方法を用いることができる。例えは
、幅２０μｍ及び高さ２μｍの銅の回路線の一部が例λ
ば長さ５０μｍに頁って欠落しているこが発見された場
合には、レーザによる”書込”によって上記欠落部分に
銅を付着して、連続的な導電可能な銅線を設けることが
できる。

例１：光−熱モードによる金属Ｕ銅の付着石英の基板を
含む閉鎖チェンバから空気が排気された。Ｃｕ（ｈｆａ
ｃ）２の気体とエタノールの気体との昆合物か上記チェ
ンバ中に導入されて、水銀アーク灯で照射された。上記
石英の基板上に金属銅が付着されて、銅の鏡が形成され
た。何着は全て、室温並びにＣｕ（ｈｆａｃ）２の気体
の雰囲気圧及びエタノールの気体の雰囲気圧に於て行わ
れた。

上記の混合された気体がＫｒＦ又はＡｒＦのエフシマ・
レーザからのパルスを用いて同様に照射されたときにも
、銅の被膜が形成された。

例２：光化学モードによる金属銅の付着球面レンズ又は
円柱レンズのいずれかにより集束されたアルコン・イオ
ン・レーザからの連続的な光（５１５乃至４５７）を用
いて、Ｃｕ（ｈｆａｃ）２・Ｈ２Ｏｘ（ｘ＝Ｏ乃至２）
の気体から、点、線及びシート状被膜の形の右健、シリ
コン（ｎ型及びｐ型）、アルミナ及びサファイアより成
る異なる基板上に、別々の環元に於て、金属銅が何着さ
れた。付着は全て、室温及びＣｕ（ｈｆａｃ）２の気体
の雰囲気圧（約１００ｍＴｏｒｒ）に於て行われた。必
要ならば、ギヤリアとして、窒素の如き不活性ガスを用
いてもよい。

例えば、シリコン表面を２．７乃至５，５×１０５ワッ
ト／ｃｍ２の範囲のエネルギ密度で照射することにより
、銅の点（Ｓｐｏｔｓ）が約５０乃至３００μｍ３／秒
の速度で形成された。４０μｍの集束点を用いて形成さ
れた典型的な点の直径は、５０乃至１００μｍであった
。

他の例に於て、焦束された点をシリコン・ウェハ上のＳ
ｉＯ２被膜に亘って３．１μｍ／秒の速度及び５×１０
５ワット／ｃｍ２のエネルギ密度で走査することにより
、銅線が形成された。その銅線は、約４０００Åの厚さ
、１３０μｍの幅、及び３．５μΩ−ｃｍの抵抗率を有
した。

もう１つの例に於て、厚さ約５００Å及び幅１４０μｍ
の銅線が、５×１０５ワット／ｃｍ２のエネルギ密度及
び３μｍ／秒の走査速度を用いて、アルミナ上に形成さ
れた。この線は、６．９μΩ−ｃｍの抵抗率を有した。

更に他の例に於て、シート状の銅の被膜が、銅を含む有
機金属の気体の存在の下で、円柱状に集束されたビーム
をシリコン・ウェハに亘って走査することによって形成
された。その銅は、Ｘ線光電子放出分光学及びオージェ
用析により、純粋な金属であることが解り、不純物は極
めて少量の酸素たけであった。

ヘキサフルオロ−アセチルアセトナート銅錯体から銅を
蒸着する場合、錯体の室温に於ける典型的な蒸気圧は１
乃牟１０ｍＴｏｒｒであった。適切な時間で蒸着するこ
とを可能とする蒸気圧の妥当な範囲はおよそ０．１ｍＴ
ｏｒｒ乃至１０Ｔｏｒｒである。

蒸着は０ないし２５０℃に於て実施することかできた。

光−熱付着プロセスに於ける表面温度はレーザの出力に
依存して２５０乃至１０００℃の間で変動しうる。エタ
ノール若しくは他のアルコールの存在の下に於ける光化
学細石プロセスに於ては、銅錯体に対して１モル当量以
上のアルコール（最大１００倍）を用いてプロセスを行
った。０より人きい任意の比率を用いて実施可能である
。

［発明の効果］ 本発明の方法ににれば、金属銅を気体の状態から光を用
いて付着することができる。

出願人インターナショナル°ビジネス。

マシーンズ・コーポレーション 代理人弁理士岡１１１次生 （外１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基体を含むチェンバ内にＣｕ（ｈｆａｃ）２の気体を封
   入し、上記化合物を光にさらして金属銅に分解すること
   を含む、基体に金属銅を付着するための方法。