專利名稱：配線及層間連接通孔的形成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過電鍍在基板上形成微細的配線及層間連接孔(通 孔)的技術。
背景技術：
由于電子設備的小型化，在芯片直接塔載于薄膜(C0F)及半導體 封裝基板等中，銅配線的配線間距在20pm以下的微細化要求也不斷 提高。伴隨著微細化很難確保配線形成及配線間的移動耐性。
近年來，作為在基板上形成微細配線及層間連接孔(通孔)的方 法，使用電鍍法。電鍍法與物理氣相沉積(PVD)法、化學氣相沉積(CVD) 法相比，具有成本低、生產(chǎn)量高、批量生產(chǎn)性優(yōu)良等優(yōu)點。通過電鍍 在基板上形成配線及層間連接通孔的方法中，公知的有各種方法，其 中之一是鑲嵌法(Damascene method)。鑲嵌法是用適當?shù)姆椒ㄔ诨?板上形成槽及凹部。槽形成與配線圖案相對應的形狀，凹部形成在應 該配置通孔的位置。接下來，通過電鍍使金屬在基板的表面析出。由 該析出金屬填充槽及凹部。這樣，由填充入槽及凹部的析出金屬形成 配線及層間連接通孔。
專利文獻l:日本特開2006-210565號公報
專利文獻2:日本特開2006-206950號公報
專利文獻3:日本特開2002-155390號公報

發(fā)明內(nèi)容
鑲嵌法中，由通過電鍍而析出的金屬在基板上形成配線或通孔。 然而，通過電鍍而析出的金屬不只覆蓋基板上的槽及凹部，也覆蓋槽 及凹部以外的部分。因此，進行電鍍后，需要將不需要的金屬層除去
的工序。該操作較復雜。另外，難以正確地除去該金屬層。
本發(fā)明的目的是通過電鍍在基板上形成配線或?qū)娱g連接通孔時， 使除去不需要的金屬層的操作減輕化。
根據(jù)本發(fā)明，在電鍍使用的電鍍液中添加添加劑。添加劑雖然具 有抑制電鍍反應的功能，但具有隨著電鍍反應的進行其抑制電鍍反應 功能減少的特性。由此，可以使金屬在形成于基板上的槽及凹部有選 擇地析出。
根據(jù)本發(fā)明，電鍍使用的電鍍液的極化曲線中，電位處于第一電
位E1和第二電位E2之間時，轉(zhuǎn)速為1000rpm時，若使電位進一步向 負位移，電流密度就會急劇增加。電位處于第一電位El和第二電位 E2之間時，轉(zhuǎn)速為1000rpm時的極化曲線與轉(zhuǎn)速為零時的極化曲線相交。
根據(jù)本發(fā)明，通過鑲嵌法在基板上形成配線或?qū)娱g連接通孔時， 在基板上形成具有規(guī)定的表面粗糙度的槽及凹部。
根據(jù)本發(fā)明，通過電鍍，在基板上形成配線或通孔時，可以使除 去不需要的金屬層的操作減輕化。


圖1是說明本發(fā)明的配線的形成方法的圖； 圖2是說明本發(fā)明的層間連接通孔的形成方法的圖； 圖3是說明本發(fā)明的層間連接通孔的形成方法的圖； 圖4是說明本發(fā)明的配線的形成方法的圖； 圖5是說明本發(fā)明的配線及層間連接通孔的形成方法的圖； 圖6是表示本發(fā)明的配線及層間連接通孔板的鍍銅膜厚的評價位 置的剖面圖7是說明本發(fā)明的電鍍液的特性的圖8是表示本發(fā)明的配線及層間連接通孔的形成方法的實施例的 電鍍條件的圖。
符號說明 1…基板
2…抗蝕劑
3…第一金屬層(底層) 4…第二金屬層(銅鍍膜) 5…銅箔 6…模具
8...凹部
具體實施例方式
首先，對本發(fā)明的概要進行說明。根據(jù)本發(fā)明，在電鍍使用的電 鍍液中添加添加劑。電鍍液可以使用酸性硫酸銅溶液。電鍍使用的酸 性硫酸銅溶液已公知，在此不進行詳細說明。另外，使用酸性硫酸銅 溶液時，配線及通孔由銅形成。配線及通孔也可由銅以外的金屬形成。 例如鎳、鋁等都可以。在這種情況下，作為電鍍液，使用作為配線及 通孔的原料的金屬的溶液。電鍍的底層即導電層所使用的金屬，可以 是銅，可以使用銅以外的金屬例如鎳、鈷、鉻、鎢、鈀、鈦、或含有 這些金屬中的至少一種的合金。
根據(jù)本發(fā)明，添加劑具有抑制電鍍反應的功能，但具有隨著電鍍 反應的進行其抑制電鍍反應的功能減少的特性。添加劑只要是具有這 種功能及特性的物質(zhì)，任何物質(zhì)都可以。本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了花青 染料及其衍生物具有這樣的功能及特性?；ㄇ嗳玖峡梢杂孟旅娴氖阶?表示出來。不過，n是0， 1, 2, 3中的任一個。
〔化1〕
作為這樣的用于鍍銅的添加劑，以既抑制電鍍反應，隨著電鍍反<formula>formula see original document page 7</formula>
應的進行的同時又會失去抑制電鍍反應的效果的物質(zhì)為佳。添加劑抑 制電鍍反應的效果可以通過在電鍍液中添加添加劑，金屬的析出過電 壓增大來確認。添加劑隨著電鍍反應的進行的同時失去電鍍反應抑制 效果的效果，可以通過電鍍液的流速越大，電鍍金屬的析出過電壓越 增大來確認。這種情況表明，添加劑向第一金屬層表面的供給速度越 快，電鍍反應的抑制效果越高。添加劑失去對電鍍反應的抑制效果時，
下面，對通過使用含有這樣的添加劑的電鍍液進行電鍍，可以使 電鍍在凹部內(nèi)基本選擇性地析出的理由進行陳述。使用這種添加劑進 行電鍍時，隨著電鍍反應的進行，在第一金屬層表面，添加劑失去其 效果。其結果，在第一金屬層表面參與電鍍反應的實效性的添加劑濃 度減少。添加劑的濃度減少時添加劑利用來自溶液中的擴散進行供給。 此時，在凹部內(nèi)和基板表面，添加劑濃度的減少速度不同。凹部內(nèi)， 因為在第一金屬層形成有凹凸，因此與基板表面相比，相對地表面積 大。因此，凹部內(nèi)添加劑濃度減少的速度快。另外，凹部內(nèi)距電鍍液 液面的距離比基板表面長。因此，在凹部內(nèi)，添加劑的供給減慢，擴 散引起的添加劑濃度的增加速度慢。因此，在凹部內(nèi)，與基板表面相 比添加劑的濃度維持在低的狀態(tài)。由于該添加劑具有抑制電鍍反應的 效果，在添加劑濃度低的凹部內(nèi)電鍍反應不會被抑制，電鍍膜可以在 凹部內(nèi)有選擇性地成長。
作為具有這種特性的電鍍液優(yōu)選具有以下特性，即，在用旋轉(zhuǎn)圓
盤電極測定的極化曲線中，相對于電極靜止時，具有電極以1000rpm 旋轉(zhuǎn)時的電流值成為1/100以下的電位區(qū)域。如圖7所示，這種電鍍 液中，在某電位E，， 1000rpm時的電流密度B相對于靜止時(Orpm) 的電流密度A為1/100以下。
如上所述，具有這種極化曲線的電鍍液，可以使金屬在基板上的 槽及凹部內(nèi)有選擇地析出。
根據(jù)本發(fā)明，通過鑲嵌法在基板上形成配線及層間連接通孔。在 此，對鑲嵌法進行說明，并且對基板上形成的槽及凹部內(nèi)的表面粗糙
度進行說明。作為粗糙度的指標，已知的是JISB0601規(guī)定的算術平均 粗糙度Ra及JISB0601規(guī)定的粗糙度曲線要素的平均長度RSm。根據(jù) 鑲嵌法，在基板上通過適當?shù)姆椒ㄐ纬刹奂鞍疾俊２坌纬膳c配線圖案 相對應的形狀，凹部形成在應該配置層間連接通孔的位置。根據(jù)本發(fā) 明，以槽及凹部內(nèi)具有規(guī)定的表面粗糙度的方式形成槽及凹部。接下 來，在形成有槽及凹部的基板上形成作為電鍍的底層的第一金屬層。 接下來，通過電鍍，在基板表面形成第二金屬層。
在實行電鍍之前，測定形成有第一金屬層的基板的表面粗糙度。 其結果，槽及凹部內(nèi)的算術平均粗糙度Ra為0.01~4ym，優(yōu)選為 0. 01~1.0pm。粗糙度曲線要素的平均長度RSm為0. 005 ~8pm，優(yōu) 選為0. 01~2. Opm。槽及凹部以外的區(qū)域即基板的表面的算術平均粗 糙度Ra優(yōu)選為0. 001 ~ 0. 002 p m。粗糙度曲線要素的平均長度RSm為 10~50jum，優(yōu)選為20 40Mm。
如上所述，槽及凹部內(nèi)的算術平均粗糙度Ra比槽及凹部以外的區(qū) 域即基板的表面的算術平均粗糙度Ra大。槽及凹部內(nèi)的算術平均粗糙 度Ra為槽及凹部以外的區(qū)域的算術平均粗糙度Ra的10倍以上。槽及 凹部內(nèi)的粗糙度曲線要素的平均長度RSm比槽及凹部以外的區(qū)域即基 板的表面的粗糙度曲線要素的平均長度RSm小。槽及凹部內(nèi)的粗糙度 曲線要素的平均長度RSm為槽及凹部以外的區(qū)域的粗糙度曲線要素的 平均長度RSm的1/10以下。
基板上的槽及凹部內(nèi)的表面粗糙度在形成第一金屬層的前后基本 上不變化。因此，通過在基板上形成具有所需要的表面粗糙度的槽及 凹部，在形成第一金屬層后，可以得到具有所需要的表面粗糙度的槽 及凹部。
這樣，在基板上形成具有所需要的表面粗糙度的槽及凹部，在其 上形成第一金屬層，并且，使用添加了本發(fā)明中的添加劑的電鍍液， 通過進行電鍍，可以使金屬在基板上的槽及凹部內(nèi)有選擇地析出。在 基板上的槽及凹部以外的區(qū)域即基板的表面上不析出金屬。因此，減 輕了將在基板的表面上析出的金屬除去的工序。本發(fā)明可以適用于LSI內(nèi)的銅配線及Si貫通電極的形成。
以下，對本申請發(fā)明人實施的電鍍實施例進行說明。本申請發(fā)明 人實施了實施例1~8和比較例1的電鍍實驗。實施例1~8是使用添 加了本發(fā)明的添加劑的電鍍液的電鍍實驗，比較例l是使用現(xiàn)有電鍍 液的電鍍實驗。電鍍液是在濃度為150g/cW的五水硫酸銅化合物內(nèi)添 加濃度為180g/dm3的硫酸而制成。通過在該電鍍液內(nèi)添加本發(fā)明的添 加劑制成本發(fā)明的電鍍液。
圖8表示實施例1 ~ 8及比較例1的實驗條件及試驗結果。添加劑
的種類欄內(nèi)記載的記號表示下列的化學物質(zhì)。
A-l: 2-[(1， 3-二氫-l， 3， 3-三甲基-2H-p引咮-2-亞基)-曱基]
-l， 3， 3-三曱基-3H-吲哚総高氯酸鹽(酯)
A-2: 2-[ 3- (1， 3-二氫-l， 3， 3-三甲基-2H-吲哚-2-亞基)-l-丙烯 基]-l， 3， 3-三甲基-3H-吲哚絲氯化物(indolium chloride)
A-3: 2-[ 5- (1, 3-二氫-l， 3， 3-三曱基-2H-吲哚-2-亞基)-1， 3-戊 二烯基]-l， 3, 3-三甲基-3H-吲咮鎗碟化物(indolium iodide)
A-4: 2-[ 7- (1， 3-二氬-l， 3， 3-三甲基-2H-吲哚-2-亞基)-1， 3， 5-庚三烯基]-1， 3， 3-三甲基-3H-吲咮総碘化物(indolium iodide)
B: 3-乙基-2-[ 5-(3-乙基-2(3H)-苯并噻唑亞基 (benzothiazolylidene ) )-l， 3-戊二烯基]苯并漆唑総碘化物 (benzothiazolium iodide)
C: 詹納斯綠B
JISB0601中規(guī)定的算術平均粗糙度Ra及JISB0601中規(guī)定的粗糙 度曲線要素的平均長度RSm是形成第一金屬層后測定的基板上的槽及 凹部的表面粗糙度的測定值。 實施例1
參照附圖1對本發(fā)明的配線的形成方法進行說明。在此，對本申 請的發(fā)明人實施的實施例1進行說明。如圖1 (a)所示，作為基板l 準備厚度為25 nm的聚酰亞胺薄膜(東k 'f工水》林式會社制kapton EN)。
如圖1 (b)所示，對基板l的表面進行粗面化處理。在粗面化處 理中，用將氧化鋁微粒噴射到基板1表面的噴砂處理。在粗面化處理 中，可以使用化學粗面化處理、電粗面化處理、或機械粗面化處理中 的任一種，或使用它們的組合。在化學粗面化處理中有使用NaOH 水溶液等堿溶液的堿蝕刻處理；使用高錳酸鹽、重鉻酸鹽、過硫酸鹽、 次氯酸鹽、亞氯酸鹽、氯酸鹽等的酸性鹽進行酸化處理，使用肼等的 蝕刻等。電粗面化處理中有真空中等離子處理、大氣中電暈處理等。 機械粗面化處理中有用金屬絲刷來刷等。
粗面化處理后，通過表面粗糙度測定裝置對基板1的表面的表面 粗糙度進行測定。如圖8所示，JISB0601中規(guī)定的算術平均粗糙度Ra 為0. 4 jam, JISB0601中規(guī)定的粗糙度曲線要素的平均長度RSm為1. 1 ju m。
如圖1 (c)所示，在粗面化后的基板1的表面上，形成抗蝕劑膜 2?？刮g劑使用新日鐵化學社制V-259PA。作為抗蝕劑可以用日立化成 社制RY-3219、旭化成工k夕卜口 -夕久社制SPG-202等?？刮g劑膜 的厚度為10jum。
如圖1 (d)所示，通過光刻法在抗蝕劑膜2上沿配線圖案形成寬 7 ~ 100 nm的槽2a。
如圖1 (e)所示，形成作為電鍍的底層的第一金屬層3。金屬層 3形成于基板的表面即槽3a內(nèi)和槽3a以外的區(qū)域3c。在本例中，第
一金屬層3為通過非電解鍍鎳形成的鎳膜。非電解鍍鎳液使用奧野制 藥社制卜少；/少、；7* 口 < 66。鎳的膜厚為200nm。在底層的形成方法 中，不只非電解鍍鎳法，也可以用蒸鍍法、濺射法、化學氣相沉積(CVD ) 法等。另外，作為第一金屬層不只鎳膜，還可以使用鉻、鎢、鈀、鈦 及它們的合金的膜。
形成第一金屬層3后，利用表面粗糙度測定裝置，對槽3a內(nèi)的表 面粗糙度及槽3a以外的區(qū)域3c的表面粗糙度進行測定。槽3a內(nèi)的表 面粗糙度與粗面化處理后測定的基板1的表面的表面粗糙度相同。另 外，槽3a以外的區(qū)域3c中，JISB0601中規(guī)定的算術平均粗糙度Ra
為0. OOlnm, JISB0601中規(guī)定的粗糙度曲線要素的平均長度RSm為 34 ja m。
如圖1 (f)所示，通過電鍍銅形成第二金屬層4。第二金屬層4 是銅鍍膜。電鍍條件如圖8所示。另外，電鍍時間為10分鐘，電流密 度為1. 0A/dm2,電鍍液的溫度為25X:。
銅電鍍后對配線截面進行了觀察。如圖6所示，槽3a內(nèi)的銅電鍍 膜厚度為Tl，槽3a以外的區(qū)域3c中的銅電鍍膜厚度為T3。實施例1 中，槽3a內(nèi)銅電鍍膜厚度Tl為10jam。另外，槽3a以外的區(qū)域3c 中，銅電鍍膜厚度T3為0. OOlnm以下。因此，可以判明實施例1中， 銅電鍍膜在基板上的槽3a內(nèi)有選擇地沉積。在槽3a以外的區(qū)域3c
即基板的表面幾乎不析出銅。
如圖l(g)所示，將抗蝕劑膜2表面的第一金屬層3即鎳膜除去。 除去鎳膜使用MEC社制的CH-1935。除去鎳膜也可以使用Meltex社制 的Melstrip、 EBARA-UDYLITE社制的'〉 一 卜* 口》f 口七義等?？刮g劑 膜2的表面形成的少量的銅電鍍膜可以和鎳膜同時除去。
這樣，實施例l中，不需要將抗蝕劑膜2的表面即槽3a以外的區(qū) 域3c的銅電鍍膜除去，可以容易地制造具有深lOiam、寬7 100jam 的銅配線的線路板。 實施例2
參照圖2對本發(fā)明的層間連接通孔的形成方法進行說明。在此， 對本申請發(fā)明者實施的實施例2進行說明。如圖2(a)所示，作為基 板1，準備厚度為25 jam的聚酰亞胺薄膜(東k f-水》林式會社 制Kapton EN)，在其表面貼付厚度12 ji m的銅箔5。
如圖2 (b)所示，對銅箔5的表面進行粗面化處理。粗面化處理 與實施例1相同。
粗面化處理后，通過表面粗糙度測定裝置對銅箔5的表面粗糙度 進行測定。如圖8所示，JISB0601中規(guī)定的算術平均粗糙度Ra為0. 4 Him， JISB0601中規(guī)定的粗糙度曲線要素的平均長度RSm為0. 8 " m。
如圖2(c)所示，在已粗面化的銅箔5的表面形成抗蝕劑膜2。抗
蝕劑用新日鐵化學社制V-259PA?？刮g劑膜的厚度為10jam。
如圖2 (d)所示，通過光刻法在抗蝕劑膜2上將直徑為20 ~ 200 pm凹部2a形成在應配置層間連接通孔的位置。
如圖2 (e)所示，形成作為電鍍的底層的第一金屬層3。金屬層 3形成在基板的表面即凹部3b內(nèi)和凹部3b以外的區(qū)域3c。在本例中， 第一金屬層3是由非電解鍍鎳形成的鎳膜。非電解鍍鎳液使用奧野制 藥社制卜7y少、；7口4 66。鎳的膜厚為200nm。
形成第一金屬層3后，利用表面粗糙度測定裝置對凹部3b內(nèi)的表 面粗糙度及凹部3b以外的區(qū)域3c的表面粗糙度進行測定。凹部3b 內(nèi)的表面粗糙度與粗面化處理后測定的基板1的表面的表面粗糙度相 同。另外，在凹部3b以外的區(qū)域3c中，JISB0601中規(guī)定的算術平均 粗糙度Ra為0. 002jjm， JISB0601中規(guī)定的粗糙度曲線要素的平均長 度RSm為27 pm。
如圖2(f)所示，通過銅電鍍形成第二金屬層4。第二金屬層4 是銅電鍍膜。電鍍條件如圖8所示。另外，電鍍時間為IO分鐘，電流 密度為1.0A/dm2，電鍍液的溫度為25匸。
如圖2(g)所示，將抗蝕劑膜2表面的笫一金屬層3即鎳膜除去。 鎳膜的除去使用與實施例l相同的方法。
這樣，在實施例2中，不需要將抗蝕劑膜2的表面即凹部31)以外 的區(qū)域3c的銅電鍍膜除去，可以容易地制造具有直徑20~ 200 ^1111的 層間連接通孔的線路板。 實施例3
參照圖3對本發(fā)明的層間連接通孔的形成方法進行說明。在此， 對本申請的發(fā)明者實施的實施例3進行說明。實施例3除銅箔的粗面 化處理工序在抗蝕劑凹部形成后進行之外與實施例2相同。如圖3(a) 所示，準備厚度為25nm的聚酰亞胺薄膜(東k ':T-;K7林式會社 制KaptonEN)作為基板l，其表面貼付厚度12 y m的銅箔5。
如圖3 (b)所示，在銅箔5的表面形成抗蝕劑膜2。抗蝕劑用新 日鐵化學社制V-259PA?？刮g劑膜的厚度為10pm。 如圖3 (c)所示，通過光刻法在抗蝕劑膜2上將直徑為20 ~ 200 pm凹部2a形成在應配置層間連接通孔的位置。
如圖3 (d)所示，對銅箔5的表面進行粗面化處理。即對抗蝕劑 膜2的凹部2a中露出的銅箔5進行粗面化處理。粗面化處理與實施例 1相同。從圖3 (e)到圖3 (g)和圖2 (e)到圖2 (g)相同。即， 如圖3 (e)所示，形成作為電鍍底層的第一金屬層3。如圖3 (f )所 示，通過銅電鍍形成第二金屬層4。第二金屬層4是銅電鍍膜。電鍍 條件如圖8所示。
銅電鍍后對配線截面進行觀察。如圖6所示，凹部3b內(nèi)的銅電鍍 膜厚度為T2，實施例3中，凹部3b內(nèi)的銅電鍍膜厚度T2為10pm。 另夕卜，凹部3b以外的區(qū)域3c中的銅電鍍膜厚度T3為0. OOljjffl以下。 因此，可以判明實施例3中，銅電鍍膜在基板上的凹部3b內(nèi)有選擇地 沉積。在凹部3b以外的區(qū)域3c即基板的表面幾乎不析出銅。
如圖3(g)所示，將抗蝕劑膜2表面的第一金屬層3即鎳膜除去。 這樣，在實施例3中不需要將抗蝕劑膜2的表面即凹部3b以外的區(qū)域 3c的銅電鍍膜除去，可以容易地制造具有直徑20~ 200 pm的層間連 接通孔的線路板。 實施例4
參照圖4，對本發(fā)明的配線的形成方法進行說明。在此，對本申 請的發(fā)明者實施的實施例4進行說明。如圖4 (a)所示，準備厚度為 50ym的聚酰亞胺薄膜(Ube Industries社制UPILEX)作為基板1。
如圖4 (b)所示，利用激態(tài)復合物激光器在基板1的表面沿配線 圖案形成深7ym、寬7-100jLim的槽la。
利用表面粗糙度測定裝置對基板1的槽la內(nèi)的表面粗糙度進行測 定。如圖8所示，JISB0601中規(guī)定的算術平均粗糙度Ra為0. 05 jam, JISB0601中規(guī)定的粗糙度曲線要素的平均長度RSm為0. 2 n m。
如圖4 (c)所示，通過濺射法形成第一金屬層3。金屬層3在基 板的表面即槽3a內(nèi)和槽3a以外的區(qū)域3c內(nèi)形成。第一金屬層是含有 25%的鉻的鎳膜。膜厚為100nm。
形成第一金屬層3后，利用表面粗糙度測定裝置對槽3a內(nèi)的表面 粗糙度和槽3a以外的區(qū)域3c的表面粗糙度進行測定。槽3a內(nèi)的表面 粗糙度與形成第一金屬層3前的表面粗糙度相同。另夕卜，在槽3a以外 的區(qū)域3c中，JISB0601中規(guī)定的算術平均粗糙度Ra為0. 001 pm， JISB0601中規(guī)定的粗糙度曲線要素的平均長度RSm為34jum。
如圖4(d)所示，通過銅電鍍形成第二金屬層4。第二金屬層4 是銅電鍍膜。電鍍條件如圖8所示。另外，電鍍時間為5分鐘，電流 密度為2. 0A/dm2，電鍍液的溫度為25匸。
銅電鍍后對配線截面進行觀察。實施例4中，槽3a內(nèi)的銅電鍍膜 厚度T1為7nm。另外，槽3a以外的區(qū)域3c中的銅電鍍膜厚度T3為 0. OOlpm以下。因此，可以判明實施例4中，銅電鍍膜在基板上的槽 3a內(nèi)有選擇地沉積。在槽3a以外的區(qū)域3c即基板的表面幾乎不析出 銅。
如圖4(e)所示，將基板l表面的第一金屬層3即鎳膜除去。除 去鎳膜使用MEC社制的CH-1935。形成于抗蝕劑表面的少量的銅電鍍 膜可以和鎳膜同時除去。
這樣，實施例4中不需要將基板1的表面即槽3a以外的區(qū)域3c 的銅電鍍膜除去，可以容易地制造具有深7 nm、寬7 100jam的銅配 線的線路板。 實施例5
參照圖5，對本發(fā)明的配線及層間連接通孔的形成方法進行說明。 在此，對本申請的發(fā)明者實施的實施例5進行說明。如圖5 (a)所示， 準備厚度為100 pm的聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜(Teijin Dupont Film社制TEFLEX)作為基板1。該薄膜含有銅箔5。
如圖5 (b)所示，使用鎳制模具6進行納米壓印處理，在基板1 的表面形成深5Mm、寬5 100jum的槽7，同時，在槽7的底面形成 深5pm、直徑為5pm的凹部8。槽7沿配線圖案形成，并且凹部8 在層間連接通孔應該形成的位置形成。
納米壓印處理后，利用表面粗糙度測定裝置對槽7及凹部8的表
面粗糙度進行測定。如圖8所示，JISB0601中規(guī)定的算術平均粗糙度 Ra為0. 4|am， JISB0601中規(guī)定的粗糙度曲線要素的平均長度RSm為 1. 1 ja m。
如圖5(c)所示，通過蝕刻法將凹部8的底部的樹脂除去，使銅 箔5露出。如圖5(d)所示，對露出的銅箔5的表面進行粗面化處理。 粗面化處理與實施例1相同。
粗面化處理后，利用表面粗糙度測定裝置對露出的銅箔5的表面 粗糙度進行測定。如圖8所示，JISB0601中規(guī)定的算術平均粗糙度Ra 為0. 4jam， JISB0601中規(guī)定的粗糙度曲線要素的平均長度RSm為1.1 M m。
如圖5 (e)所示，使用濺射法形成第一金屬層3。金屬層3形成 于基板的表面即槽3b及凹部3a內(nèi)和其以外的區(qū)域3c。實施例5的第 一金屬層3為鈦膜，膜厚為50nm。
形成第一金屬層3后，利用表面粗糙度測定裝置對凹部3a、槽部 3b、及其以外的區(qū)域3c的表面粗糙度進行測定，槽部3b及凹部3a 的銅箔的表面粗糙度與形成第一金屬層3前測定的表面粗糙度相同。 另外，在槽部及凹部以外的區(qū)域3c即基板的表面，JISB0601中規(guī)定 的算術平均粗糙度Ra為0. OOliam, JISB0601中規(guī)定的粗糙度曲線要 素的平均長度RSm為30pm。
如圖5(f)所示，通過銅電鍍形成第二金屬層4。第二金屬層4 是銅電鍍膜。電鍍條件如圖8所示。另外，電鍍時間為20分鐘，電流 密度為O. 5A/dm2，電鍍液的溫度為25t:。
銅電鍍后對配線截面進行觀察。實施例5中，槽3a內(nèi)的銅電鍍膜 厚度Tl為5pm,凹部內(nèi)的銅電鍍膜厚度T2為10nm。納米壓印加工 部以外的區(qū)域即在基板表面的銅電鍍膜厚度T3為O.OOlpm以下。因 此，可以判明實施例5中，銅電鍍膜有選擇地在基板上的槽3a內(nèi)沉積。 在槽3a以外的區(qū)域3c即基板的表面幾乎不析出銅。
如圖5(g)所示，將基板1的表面的第一金屬層3即鎳膜除去。 除去鎳膜使用MEC社制的CH-1935。形成于抗蝕劑表面的少量的銅電
鍍膜可以和鎳膜同時除去。
這樣，實施例5中不需要將基板1的表面即槽3a以外的區(qū)域3c 的銅電鍍膜除去，可以容易地制造一并具有深5pm、寬5 100yni的 銅配線和直徑為5jum的層間連接通孔的線路板。 實施例6
再次參照圖1對本發(fā)明的配線的形成方法進行說明。在此，對本 申請的發(fā)明者實施的實施例6進行說明。如圖1 (a)所示，準備厚50 jiim的液晶聚合物薄膜('〉'^Orr'751少夕只社制BIAC)作為基板 1。
如圖1 (b)所示，對基板l的表面進行粗面化處理。在粗面化處 理中，利用將氧化鋁微細粒子噴射到基板1表面的噴砂處理。
粗面化處理后，利用表面粗糙度測定裝置對基板1的表面粗糙度 進行測定。如圖8所示，JISB0601中規(guī)定的算術平均粗糙度Ra為0.6 jam, JISB0601中規(guī)定的粗糙度曲線要素的平均長度RSm為1.5jnm。
如圖1 (c)所示，在粗面化后的基板l的表面上形成抗蝕劑膜2。 抗蝕劑使用日立化成社制RY-3219?？刮g劑膜的厚度為5 pim。
如圖1 (d)所示，通過光刻法在抗蝕劑膜2上形成寬5~100jum 的槽2a。
如圖1 (e)所示，形成作為電鍍的底層的第一金屬層3。第一金 屬層3是通過非電解鍍形成的銅膜。非電解鍍液使用日立化成社制 CUST-201。銅的膜厚為IOO認。
形成第一金屬層3后，利用表面粗糙度測定裝置對槽3a內(nèi)的表面 粗糙度及槽3a以外的區(qū)域3c的表面粗糙度進行測定，槽3a內(nèi)的表面 粗糙度與粗面化處理后測定的基板1的表面的表面粗糙度相同。另外， 槽3a以外的區(qū)域3c中，JISB0601中規(guī)定的算術平均粗糙度Ra為0. 001 jam, JISB0601中規(guī)定的粗糙度曲線要素的平均長度RSm為31pm。
如圖1 (f )所示，通過銅電鍍形成第二金屬層4。第二金屬層4 是銅電鍍膜。電鍍條件如圖8所示。另外，電鍍時間為10分鐘，電流 密度為1. 0A/dm2,電鍍液的溫度為"r。
銅電鍍后對配線截面進行觀察。在實施例6中，槽3a內(nèi)的銅電鍍 膜厚度Tl為10pm。另外，槽3a以外的區(qū)域3c的銅電鍍膜厚度T3 為0. 001 pra以下。因此，可以判明實施例6中，銅電鍍膜有選擇地在 基板上的槽3a內(nèi)沉積。在槽3a以外的區(qū)域3c即基板的表面幾乎不析 出銅。
如圖1 (g)所示，將抗蝕劑膜2表面的第一金屬層3即銅膜除去。 除去銅膜使用MEC社制的CH-1935 。鎳膜的除去使用MEC社制的 MECBRITE VE-7100系列。形成于抗蝕劑表面的少量的銅電鍍膜可以和 鎳膜同時除去。
這樣，實施例6中不需要將抗蝕劑膜2的表面即槽3a以外的區(qū)域 3c的銅電鍍膜除去，可以容易地制造具有深lOprn、寬5 100jam的 銅配線的線路板。 實施例7
再次參照圖1，對本發(fā)明的配線的形成方法進行說明。在此，對 本申請的發(fā)明者實施的實施例7、 8進行說明。實施例7 8的添加劑 的種類、添加劑的濃度、及電鍍電流密度與實施例1不同，除此之外 與實施例l相同。電鍍條件如圖8所示。
銅電鍍后對配線截面進行觀察。實施例7及8中，槽3a內(nèi)的銅電 鍍膜厚度Tl為10pm,另外，槽3a以外的區(qū)域3c銅電鍍膜厚度T3 為0. 001 jim以下。因此，可以判明，實施例7及8中銅電鍍膜有選擇 地在基板上的槽3a內(nèi)沉積。在槽3a以外的區(qū)域3c即基板的表面幾乎 不沖斤出銅。
這樣，實施例7及8中不需要將抗蝕劑膜2的表面即槽3a以外的 區(qū)域3c的銅電鍍膜除去，可以容易地制造具有深lOjam、寬7~100 jum的銅配線的線路板。 比較例1
比較例1除在電鍍液中不含添加劑外與實施例1相同。電鍍條件 如圖8所示。對銅電鍍后的配線截面進行觀察。比較例中槽3a內(nèi)的銅 電鍍膜厚度Tl為2. 1 jum，另外，槽3a以外的區(qū)域3c中的銅電鍍膜
厚度T3為2.2/am。因此，可以判明，比較例中，銅電鍍膜在基板上 的槽3a內(nèi)和槽3a以外的區(qū)域3c上幾乎均一地沉積。即基板的表面可 以析出與槽3a幾乎相同厚度的銅。
比較例中，必需將抗蝕劑膜2的表面及槽3a以外的區(qū)域3c內(nèi)的 銅電鍍膜除去，難以制造具有深10pm，寬7~ 100pm的銅配線的線 路板。
以上，對本發(fā)明的實例進行了說明，本發(fā)明不限定于上述的實施 例，本領域技術人員很容易理解，在本發(fā)明所要求保護的范圍內(nèi)可以 進行各種各樣的變更。
權利要求
1、一種配線及層間連接通孔的形成方法，其特征在于，具有在基板的表面形成與配線圖案相對應的槽并在應該形成層間連接通孔的位置形成凹部的槽及凹部形成工序、在形成有所述槽及所述凹部的基板的表面形成作為電鍍的底層的第一金屬層的底層形成工序、以及通過電鍍在所述槽及所述凹部形成第二金屬層的電鍍工序，在用于所述電鍍工序的電鍍液中添加添加劑，所述添加劑具有抑制電鍍反應的功能，且具有隨著電鍍反應的進行其抑制該電鍍反應的功能降低的特性。
2、 如權利要求1所述的配線及層間連接通孔的形成方法，其特征 在于，所述添加劑含有由下式表示的花青染料或其衍生物的至少一種， 其中，n是0， 1, 2， 3中的任一個，〔化1〕<formula>formula see original document page 2</formula>
3、 如權利要求1所述的配線及層間連接通孔的形成方法，其特征 在于，所述添加劑具有使金屬的析出過電壓增大的功能。
4、 如權利要求1所述的配線及層間連接通孔的形成方法，其特征 在于，所述電鍍液具有以下特性求表示圓盤電極的每轉(zhuǎn)內(nèi)圓盤電極的電位和電流密度的關系的極 化曲線時，在第一電位的區(qū)域，圓盤電極的轉(zhuǎn)速為1000rpm時的電流 密度比圓盤電極的轉(zhuǎn)速為零時的電流密度小，在比所述第一電位的區(qū) 域負的第二施加電位的區(qū)域，圓盤電極的轉(zhuǎn)速為1000rpm時的電流密度比圓盤電極的轉(zhuǎn)速為零時的電流密度大。
5、 如權利要求1所述的配線及層間連接通孔的形成方法，其特征 在于，所述電鍍液具有以下特性求表示圓盤電極的每轉(zhuǎn)內(nèi)圓盤電極的電位和電流密度的關系的極 化曲線時，電位在相對于標準氬電極電位為+100~ 200mV的范圍內(nèi)， 圓盤電極的轉(zhuǎn)速為1000rpm時的電流密度在圓盤電極的轉(zhuǎn)速為零時的 電流密度的1/100以下，電位在相對于標準氫電極電位比-100mV負 的范圍內(nèi)，圓盤電極的轉(zhuǎn)速為1000rpm時的電流密度比圓盤電極的轉(zhuǎn) 速為零時的電流密度大。
6、 如權利要求1所述的配線及層間連接通孔的形成方法，其特征 在于，所述電鍍液為酸性硫酸銅溶液，所述第二金屬層由銅形成。
7、 如權利要求1所述的配線及層間連接通孔的形成方法，其特征 在于，所述第一金屬層由銅、鎳、鈷、鉻、鎢、鈀、鈦或含有鎳、鈷、 鉻、鴒、鈀、鈦或它們中的至少一種的合金形成。
8、 如權利要求1所述的配線及層間連接通孔的形成方法，其特征 在于，只對所述槽及所述凹部進行粗面化處理。
9、 如權利要求1所述的配線及層間連接通孔的形成方法，其特征 在于，所述底層形成工序之后且所述電鍍工序之前，所述槽及所述凹 部的JISB0601規(guī)定的算術平均粗糙度Ra比所述槽及所述凹部以外的 區(qū)域的JISB0601規(guī)定的算術平均粗糙度Ra大。
10、 如權利要求1所述的配線及層間連接通孔的形成方法，其特 征在于，所述底層形成工序之后且所述電鍍工序之前，所述槽及所述 凹部的JISB0601規(guī)定的粗糙度曲線要素的平均長度RSm比所述槽及所 述凹部以外的區(qū)域的JISB0601規(guī)定的粗糙度曲線要素的平均長度RSm小。
11、 如權利要求1所述的配線及層間連接通孔的形成方法，其特 征在于，所述底層形成工序之后且所述電鍍工序之前，所述槽及所述 凹部的nSB0601規(guī)定的算術平均粗糙度Ra為所述槽及所述凹部以外 的區(qū)域的JISB0601規(guī)定的算術平均粗糙度Ra的10倍以上；所述槽及 所述凹部的JISB0601規(guī)定的粗糙度曲線要素的平均長度RSm為所述槽 及所述凹部以外的區(qū)域的JISB0601規(guī)定的粗糙度曲線要素的平均長 度RSm的1/10倍以下。
12、 如權利要求1所述的配線及層間連接通孔的形成方法，其特征在于，所述底層形成工序之后且所述電鍍工序之前，所述槽及所述凹部的JISB0601規(guī)定的算術平均粗糙度Ra為0. 01~4nm，所述槽及 所述凹部的JISB0601規(guī)定的粗糙度曲線要素的平均長度RSm為 0. 005 ~ 8 jam。
13、 如權利要求1所述的配線及層間連接通孔的形成方法，其特 征在于，所述槽及凹部形成工序中，在所述基板上同時形成所述槽和 所述凹部。
14、 如權利要求1所述的配線及層間連接通孔的形成方法，其特 征在于，所述槽和所述凹部通過光刻法、激光照射法、納米壓印法的 4壬一方法形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種配線及層間連接通孔的形成方法，通過電鍍在基板上形成配線或?qū)娱g連接通孔時，使除去不需要的金屬層的操作減輕化。在電鍍使用的電鍍液中添加添加劑。添加劑具有抑制電鍍反應的功能，但具有隨著電鍍反應的進行其抑制電鍍反應的功能減少的特性。添加劑具有使金屬的析出過電壓增大的功能，但具有隨著反應的進行使金屬的析出過電壓減小的特性。由此，可以使金屬在形成于基板上的槽及凹部內(nèi)有選擇地析出。在基板上形成配線或?qū)娱g連接通孔時，在基板上形成具有規(guī)定的表面粗糙度的槽及凹部。
文檔編號H01L21/48GK101378632SQ20081021109
公開日2009年3月4日 申請日期2008年8月20日 優(yōu)先權日2007年8月30日
發(fā)明者珍田聰, 端場登志雄, 赤星晴夫, 鈴木齊 申請人:日立電線株式會社