JP2017053031A - Acid copper electroplating bath and method for electroplating low internal stress and good ductility copper deposits - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、良好な延性を有する低内部応力の銅析出物を電気めっきするための銅電気めっき浴に関する。より詳細には、本発明は、酸性銅電気めっき浴が、特定の硫黄含有促進剤と組み合わせてポリアリルアミンを含む、良好な延性を有する低内部応力の銅析出物を電気めっきするための銅電気めっき浴に関する。 The present invention relates to a copper electroplating bath for electroplating low internal stress copper deposits having good ductility. More particularly, the present invention relates to a copper electroplating for electroplating low internal stress copper deposits with good ductility, wherein the acidic copper electroplating bath comprises polyallylamine in combination with certain sulfur-containing accelerators. It relates to a plating bath.
電着金属の内部応力または内在応力は、電気めっき結晶構造中の欠陥によって引き起こされる周知の現象である。電気めっき作業後、このような欠陥は自己修正しようとし、それが析出物に収縮する力(引張強度)または拡張する力(圧縮応力)を誘発する。この応力及びその緩和は問題となる場合がある。例えば、主に基板の片面上に電気めっきする場合、それは基板の可撓性及び応力の大きさに応じて、基板の湾曲、反り、及びゆがみをもたらす場合がある。応力は、基板に対する析出物の接着性を不十分にし、結果的に膨れ、剥離、または亀裂を生じさせる場合がある。これは特に、基板、例えば半導体ウェハまたは比較的平滑な表面トポグラフィーを有するものなどを接着するのが困難な場合に当てはまる。一般に、応力の大きさは、析出物の厚さに比例するため、より厚い析出物が必要とされるときに問題になる場合があるか、または実際に実現可能な析出物の厚さを制限し得る。 The internal or intrinsic stress of electrodeposited metals is a well-known phenomenon caused by defects in the electroplated crystal structure. After the electroplating operation, such defects attempt to self-correct and induce a force that shrinks (tensile strength) or expands (compressive stress) into the precipitate. This stress and its relaxation can be problematic. For example, when electroplating primarily on one side of a substrate, it may cause the substrate to bend, warp and distort, depending on the flexibility and stress magnitude of the substrate. Stress can cause the deposits to adhere poorly to the substrate, resulting in blistering, peeling, or cracking. This is especially true when it is difficult to adhere a substrate, such as a semiconductor wafer or one having a relatively smooth surface topography. In general, the magnitude of the stress is proportional to the thickness of the precipitate, which can be a problem when thicker precipitates are needed, or limit the thickness of the precipitate that can actually be achieved. Can do.
酸性電気めっきプロセスから析出される銅を含むほとんどの金属が、内部応力を呈する。商業的な銅酸性電気めっきプロセスは、電気めっきプロセス及び析出物特性を有益に変性する種々の有機添加剤を利用する。このような電気めっき浴からの析出物が室温自己アニールされ得ることも知られている。このような自己アニーリング中の結晶粒構造の変態は、同時に析出物の応力の変化をもたらし、多くの場合それを増大させる。内部応力それ自体が問題であるだけでなく、通常、析出物が自己アニールするにつれて経時的に、エージング時の変化にさらされ、結果的に予測不可能になる。 Most metals, including copper deposited from the acid electroplating process, exhibit internal stress. Commercial copper acid electroplating processes utilize a variety of organic additives that beneficially modify the electroplating process and deposit properties. It is also known that deposits from such electroplating baths can be self-annealed at room temperature. Such transformation of the grain structure during self-annealing simultaneously leads to a change in the stress of the precipitate, often increasing it. Not only is the internal stress itself a problem, it is usually subject to changes in aging over time as the precipitates self-anneal, resulting in unpredictability.
銅電気めっきにおける内在応力を軽減する基本的なメカニズムは、十分に理解されていない。析出物の厚さの低減、電流密度、すなわち、めっき速度の低下などのパラメータ、基板の種類、シード層またはアンダープレートの選択、電気めっき浴組成、例えば、アニオンの種類、添加剤、不純物、及び汚染物質が析出物の応力に影響することが知られている。応力を低減させるこのような実験手段が利用されてきたが、通常、一貫していないか、または電気めっきプロセスの効率を悪化させる。 The basic mechanism for reducing the intrinsic stress in copper electroplating is not well understood. Parameters such as reduced deposit thickness, current density, i.e. reduced plating rate, choice of substrate type, seed layer or underplate, electroplating bath composition, e.g. anion type, additives, impurities, and It is known that contaminants affect the stress of precipitates. Although such experimental means to reduce stress have been utilized, they are usually inconsistent or reduce the efficiency of the electroplating process.
銅析出物の別の重要なパラメータは、その延性である。延性は、引張応力下で変形する固体材料能力として、定義することができる。銅が引張応力下で経時的に亀裂する可能性を防止または低減するためには、高い延性を有する銅析出物が望ましい。銅析出物は、比較的低い内部応力及び高い延性を有することが理想的であるが、通常、内部応力と延性との間には相反関係がある。したがって、銅電気めっき浴及び銅析出物中の内部応力を軽減するばかりでなく良好なまたは高い延性を提供する方法が依然として必要とされている。 Another important parameter of the copper deposit is its ductility. Ductility can be defined as the ability of a solid material to deform under tensile stress. In order to prevent or reduce the possibility of copper cracking over time under tensile stress, copper precipitates with high ductility are desirable. Ideally, copper precipitates have a relatively low internal stress and high ductility, but there is usually a reciprocal relationship between internal stress and ductility. Accordingly, there remains a need for methods that not only reduce internal stress in copper electroplating baths and copper deposits, but also provide good or high ductility.
酸性銅電気めっき浴は、1種以上の銅イオン源と、1種以上の電解液と、1種以上のポリアリルアミンと、(O−エチルジチオカルボナート)−S−(3−スルホプロピル)−エステル、その酸、及びその塩のうちの1種以上と、1種以上の抑制剤とを含む。 The acidic copper electroplating bath comprises one or more copper ion sources, one or more electrolytes, one or more polyallylamines, (O-ethyldithiocarbonate) -S- (3-sulfopropyl)- 1 type or more of ester, its acid, and its salt, and 1 or more types of inhibitor are included.
方法は、基板を、1種以上の銅イオン源と、1種以上の電解液と、1種以上のポリアリルアミンと、(O−エチルジチオカルボナート)−S−(3−スルホプロピル)−エステル、その酸、及びその塩のうちの1種以上と、1種以上の抑制剤と、を含む、酸性銅電気めっき浴と接触させることと、基板上に低内部応力及び高延性の銅を電気めっきすることと、を含む。 The method comprises a substrate comprising at least one copper ion source, at least one electrolyte, at least one polyallylamine, and (O-ethyldithiocarbonate) -S- (3-sulfopropyl) -ester. Contacting with an acidic copper electroplating bath comprising at least one of acid, its acid and its salt and at least one inhibitor, and applying low internal stress and high ductility copper on the substrate Plating.
本発明はまた、0psi〜950psiの初期内部応力と、エージング後の300psi〜900psiの内部応力と、50lbf以上の最大引張応力の負荷で8%以上の伸び率と、を有する銅膜に関する。 The present invention also relates to a copper film having an initial internal stress of 0 psi to 950 psi, an internal stress of 300 psi to 900 psi after aging, and an elongation of 8% or more at a maximum tensile stress of 50 lbf or more.
本酸性銅析出物は、比較的大きい結晶粒構造を有する低内部応力のものである。内部応力及び結晶粒構造は、析出物がエージングする場合実質的に変化せず、よって銅電気めっき浴及びそこからめっきされた析出物の性能の予測性を増大させる。低内部応力の銅析出物は、同様に良好なまたは高い延性を有するために、本銅析出物は、多くの従来の銅析出物とは対照的に、基板上で容易に亀裂が入らない。本発明の浴から電気めっきされた銅は、多くの従来の銅浴から銅を電気めっきする場合では見られない、低内部応力と延性との良好なバランスを有する。薄い基板が、反る、湾曲する、ゆがむ、膨れる、剥離する、または亀裂し得るという実質的な懸念なく、比較的薄い基板上に銅膜を析出させるために、本銅電気めっき浴を使用することができる。 This acidic copper precipitate is of low internal stress with a relatively large grain structure. Internal stress and grain structure are substantially unchanged when the precipitates age, thus increasing the predictability of the copper electroplating bath and the precipitates plated therefrom. Because the low internal stress copper deposits have good or high ductility as well, the copper deposits do not crack easily on the substrate, in contrast to many conventional copper deposits. Copper electroplated from the baths of the present invention has a good balance of low internal stress and ductility not found when electroplating copper from many conventional copper baths. Use this copper electroplating bath to deposit a copper film on a relatively thin substrate without substantial concern that the thin substrate may warp, bend, warp, swell, peel, or crack. be able to.
文脈が明白に別途示さない限り、以下の略語は以下の意味を有する:℃=摂氏度、g=グラム、mL=ミリリットル、L=リットル、ppm=百万分率=mg/L、A=アンペア=Amp、DC=直流、dm=デシメートル、mm=ミリメートル、μm=マイクロメートル、nm=ナノメートル、Mw=重量平均分子量(g/モル)、SEM=走査型電子顕微鏡、ASD=A/dm2、2.54cm=1インチ、lbf=重量ポンド=4.44822162N、N=ニュートン、psi=ポンド/平方インチ=0.06805気圧、1気圧=1.01325×106ダイン/平方センチメートル、及びRFID=無線認証。 Unless the context clearly indicates otherwise, the following abbreviations have the following meanings: ° C = degrees Celsius, g = grams, mL = milliliters, L = liters, ppm = parts per million = mg / L, A = amps = Amp, DC = direct current, dm = decimeter, mm = millimeter, μm = micrometer, nm = nanometer, Mw = weight average molecular weight (g / mol), SEM = scanning electron microscope, ASD = A / dm 2 , 2.54 cm = 1 inch, lbf = pound weight = 4.44822162 N, N = Newton, psi = pound / square inch = 0.06805 atmospheres, 1 atmosphere = 1.13325 × 10 6 dynes / square centimeter, and RFID = radio Authentication.
本明細書全体を通して使用される場合、用語「析出」、「めっき」、及び「電気めっき」は同じ意味で使用される。用語「部分」は、分子の一部または官能基を意味する。部分 As used throughout this specification, the terms “deposition”, “plating”, and “electroplating” are used interchangeably. The term “moiety” means a part of a molecule or a functional group. portion
は、−CH2−CH2と等しい。不定冠詞「a」及び「an」は、単数及び複数の両方を含む。用語「延性」は、引張応力下で変形する固体材料の能力を意味する。用語「引張応力」は、破壊前に材料が耐える最大応力を意味する。 Is equal to —CH 2 —CH 2 . The indefinite articles “a” and “an” include both the singular and the plural. The term “ductility” means the ability of a solid material to deform under tensile stress. The term “tensile stress” means the maximum stress that a material can withstand before failure.
すべての百分率及び比率は別途示さない限り重量基準である。すべての範囲は、包括的であり、そのような数値範囲が合計で100%になるように制約されることが明らかである場合を除いて任意の順で組み合わせ可能である。 All percentages and ratios are by weight unless otherwise indicated. All ranges are inclusive and can be combined in any order except where it is clear that such numerical ranges are constrained to add up to 100%.
本銅金属電気めっき浴は、低内部応力及び高延性の組み合わせを有する薄膜の銅析出物を提供する。銅金属は、1種以上の銅イオン源と、1種以上の電解液と、1種以上のポリアリルアミンと、(O−エチルジチオカルボナート)−S−(3−スルホプロピル)−エステル、その酸、またはその塩のうちの1種以上と、1種以上の抑制剤と、を含む低応力及び高延性の酸性銅浴から電気めっきされることにより、銅析出物が、低内部応力及び高延性、好ましくは銅析出物がエージングする際の最小限の応力の変化、及び高延性を有する。低内部応力の銅析出物は、通常、2ミクロン以上の比較的大きい析出時結晶粒サイズを有する艶消し外観を有し得る。酸性、低応力、高延性の銅浴はまた、1種以上の塩化物イオン源と酸性銅電気めっき浴に通常含まれる1種以上の従来の添加剤とを含んでもよい。好ましくは、1種以上の塩化物イオン源は、酸性銅電気めっき浴に含まれる。 The copper metal electroplating bath provides a thin film copper deposit having a combination of low internal stress and high ductility. Copper metal includes one or more copper ion sources, one or more electrolytes, one or more polyallylamines, (O-ethyldithiocarbonate) -S- (3-sulfopropyl) -ester, By electroplating from a low stress and high ductility acidic copper bath containing one or more of acids or salts thereof and one or more inhibitors, the copper precipitates have low internal stress and high It has ductility, preferably minimal stress change when copper precipitates age, and high ductility. Low internal stress copper precipitates can have a matte appearance with a relatively large grain size during precipitation, typically 2 microns or more. The acidic, low stress, high ductility copper bath may also include one or more chloride ion sources and one or more conventional additives normally included in acidic copper electroplating baths. Preferably, the one or more chloride ion sources are included in the acidic copper electroplating bath.
好ましくは、1種以上のポリアリルアミンは、一般式: Preferably, the one or more polyallylamine has the general formula:
(式中、変数「n」は、Mwが1000g/モル以上であるような数である)を有する。好ましくは、本発明のポリアリルアミンのMwは4000g/モル〜60,000g/モル、より好ましくは10,000g/モル〜30,000g/モルの範囲である。 (Wherein the variable “n” is a number such that Mw is 1000 g / mol or more). Preferably, the Mw of the polyallylamine of the present invention ranges from 4000 g / mol to 60,000 g / mol, more preferably from 10,000 g / mol to 30,000 g / mol.
ポリアリルアミンは、1〜10ppm、好ましくは1〜5ppm、より好ましくは1〜2ppmの量で酸性銅電気めっき浴中に含まれる。 Polyallylamine is included in the acidic copper electroplating bath in an amount of 1-10 ppm, preferably 1-5 ppm, more preferably 1-2 ppm.
(O−エチルジチオカルボナート)−S−(3−スルホプロピル)−エステル、その酸、及びそのアルカリ金属塩のうちの1種以上が、100ppm〜300ppm、好ましくは120ppm〜220ppmの量で銅電気めっき浴中に含まれる。エステルの酸性形態は、3−[(エトキシチオキソメチル)チオ]−1−プロパンスルホン酸である。アルカリ金属塩は、(O−エチルジチオカルボナート)−S−(3−スルホプロピル)−エステルのカリウム塩、及び(O−エチルジチオカルボナート)−S−(3−スルホプロピル)−エステルのナトリウム塩を含む。好ましくは、(O−エチルジチオカルボナート)−S−(3−スルホプロピル)−エステルのカリウム塩が銅電気めっき浴中に含まれる。理論によって束縛されるものではないが、(O−エチルジチオカルボナート)−S−(3−スルホプロピル)−エステル及び1種以上のポリアリルアミンと組み合わせるそのアルカリ金属塩が、低内部応力及び高延性の銅金属膜析出物の組み合わせを可能にすると考えられる。 One or more of (O-ethyldithiocarbonate) -S- (3-sulfopropyl) -ester, its acid, and its alkali metal salt is copper electroplated in an amount of 100 ppm to 300 ppm, preferably 120 ppm to 220 ppm. Included in the plating bath. The acidic form of the ester is 3-[(ethoxythioxomethyl) thio] -1-propanesulfonic acid. Alkali metal salts are potassium salt of (O-ethyldithiocarbonate) -S- (3-sulfopropyl) -ester and sodium of (O-ethyldithiocarbonate) -S- (3-sulfopropyl) -ester Contains salt. Preferably, the potassium salt of (O-ethyldithiocarbonate) -S- (3-sulfopropyl) -ester is included in the copper electroplating bath. Without being bound by theory, (O-ethyldithiocarbonate) -S- (3-sulfopropyl) -ester and its alkali metal salt in combination with one or more polyallylamines have low internal stress and high ductility. It is thought that the combination of the copper metal film deposits of this is possible.
必要に応じて、1種以上の追加の促進剤が低応力及び高延性の酸性銅電気めっき浴中に含まれてもよい。このような促進剤は、1種以上の抑制剤と組み合わせて、所与のめっき電位でめっき速度の増大をもたらすことができる化合物であることが好ましい。このような任意の促進剤は、3−メルカプト−1−プロパンスルホン酸、エチレンジチオジプロピルスルホン酸、ビス−(ω−スルホブチル)−ジスルフィド、メチル−(ω−スルホプロピル)−ジスルフィド、N,N−ジメチルジチオカルバミン酸(3−スルホプロピル)エステル、3−[(アミノ−イミノメチル)−チオール]−1−プロパンスルホン酸、3−(2−ベンジルチアゾールチオ)−1−プロパンスルホン酸、ビス−(スルホプロピル)−ジスルフィド、及びそれらのアルカリ金属塩である。好ましくは、このような促進剤は、銅電気めっき浴から除かれる。 If desired, one or more additional promoters may be included in the low stress and high ductility acidic copper electroplating bath. Such an accelerator is preferably a compound that, in combination with one or more inhibitors, can provide an increase in plating rate at a given plating potential. Such optional accelerators include 3-mercapto-1-propanesulfonic acid, ethylenedithiodipropylsulfonic acid, bis- (ω-sulfobutyl) -disulfide, methyl- (ω-sulfopropyl) -disulfide, N, N -Dimethyldithiocarbamic acid (3-sulfopropyl) ester, 3-[(amino-iminomethyl) -thiol] -1-propanesulfonic acid, 3- (2-benzylthiazolthio) -1-propanesulfonic acid, bis- (sulfo Propyl) -disulfides and their alkali metal salts. Preferably, such accelerators are removed from the copper electroplating bath.
任意の促進剤が含まれる場合、それらは1ppm以上の量で含まれる。典型的には、このような促進剤は2ppm〜500ppm、より典型的には2ppm〜250ppmの量で酸性銅電気めっき浴中に含まれてもよい。 If optional accelerators are included, they are included in an amount of 1 ppm or more. Typically, such accelerators may be included in the acidic copper electroplating bath in an amount of 2 ppm to 500 ppm, more typically 2 ppm to 250 ppm.
低応力で高延性の酸性銅電気めっき浴中に含まれる抑制剤としては、ポリオキシアルキレングリコール、カルボキシメチルセルロース、ノニルフェノールポリグリコールエーテル、オクタンジオールビス−(ポリアルキレングリコールエーテル)、オクタノールポリアルキレングリコールエーテル、オレイン酸ポリグリコールエステル、ポリエチレンプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、ポリオキシプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルアルコール、ステアリン酸ポリグリコールエステル、及びステアリルアルコールポリグリコールエーテルが挙げられるが、これらに限定されない。このような抑制剤は、0.1g/L〜10g/L、好ましくは0.1g/L〜5g/L、より好ましくは0.1g/L〜2g/L、最も好ましくは0.1g/L〜1g/Lの量で含まれる。 Inhibitors contained in the low stress and high ductility acidic copper electroplating bath include polyoxyalkylene glycol, carboxymethyl cellulose, nonylphenol polyglycol ether, octanediol bis- (polyalkylene glycol ether), octanol polyalkylene glycol ether, Examples include, but are not limited to, oleic acid polyglycol ester, polyethylene propylene glycol, polyethylene glycol, polyethylene glycol dimethyl ether, polyoxypropylene glycol, polypropylene glycol, polyvinyl alcohol, stearic acid polyglycol ester, and stearyl alcohol polyglycol ether. Such inhibitors are 0.1 g / L to 10 g / L, preferably 0.1 g / L to 5 g / L, more preferably 0.1 g / L to 2 g / L, most preferably 0.1 g / L. Included in an amount of ~ 1 g / L.
好適な銅イオン源は銅塩であり、硫酸銅、塩化銅などのハロゲン化銅、酢酸銅、硝酸銅、テトラフルオロホウ酸銅、アルキルスルホン酸銅、アリールスルホン酸銅、スルファミン酸銅、過塩素酸銅、及びグルコン酸銅が挙げられるが、これらに限定されない。例示的なアルカンスルホン酸銅としては、アルカンスルホン酸銅(C1−C6)及びより好ましくはアルカンスルホン酸銅(C1−C3)が挙げられる。好ましいアルカンスルホン酸銅は、メタンスルホン酸銅、エタンスルホン酸銅、及びプロパンスルホン酸銅である。例示的なアリールスルホン酸銅としては、ベンゼンスルホン酸銅及びp−トルエンスルホン酸銅が挙げられるが、これらに限定されない。銅イオン源の混合物を使用してもよい。銅イオン以外の金属イオンの1種以上の塩を酸性銅電気めっき浴に添加してもよい。通常、銅塩は、10〜400g/Lの銅イオン量のめっき液を提供するのに十分な量で存在する。電気めっき浴は、いかなる合金金属も含まない。電気めっき浴は、銅合金析出物または他の任意の金属もしくは金属合金ではない、薄膜銅析出物を対象とする。 Suitable copper ion sources are copper salts, copper halides such as copper sulfate and copper chloride, copper acetate, copper nitrate, copper tetrafluoroborate, copper alkyl sulfonate, copper aryl sulfonate, copper sulfamate, perchlorine Although copper acid and copper gluconate are mentioned, it is not limited to these. Exemplary copper alkanesulfonates include copper alkanesulfonate (C 1 -C 6 ) and more preferably copper alkanesulfonate (C 1 -C 3 ). Preferred copper alkane sulfonates are copper methane sulfonate, copper ethane sulfonate, and copper propane sulfonate. Exemplary copper aryl sulfonates include, but are not limited to, copper benzene sulfonate and copper p-toluene sulfonate. A mixture of copper ion sources may be used. One or more salts of metal ions other than copper ions may be added to the acidic copper electroplating bath. Usually, the copper salt is present in an amount sufficient to provide a plating solution with a copper ion content of 10 to 400 g / L. The electroplating bath does not contain any alloy metal. The electroplating bath is directed to thin film copper deposits that are not copper alloy deposits or any other metal or metal alloy.
好適な電解液としては、硫酸、酢酸、フルオロホウ酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、及びトリフルオロメタンスルホン酸などのアルカンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸などのアリールスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、スルファミン酸、塩酸、臭化水素酸、過塩素酸、硝酸、クロム酸、ならびにリン酸が挙げられるが、これらに限定されない。酸の混合物を本金属めっき浴中に使用してもよい。好ましい酸としては、硫酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、塩酸、及びそれらの混合物が挙げられる。酸は、1〜400g/Lの範囲の量で存在してもよい。電解液は、種々の供給元から一般に市販されており、さらに精製することなく使用してもよい。 Suitable electrolytes include sulfuric acid, acetic acid, fluoroboric acid, methane sulfonic acid, ethane sulfonic acid, propane sulfonic acid, alkane sulfonic acid such as trifluoromethane sulfonic acid, aryl sulfonic acid such as benzene sulfonic acid, p-toluene sulfone. Acids, sulfamic acid, hydrochloric acid, hydrobromic acid, perchloric acid, nitric acid, chromic acid, and phosphoric acid are included, but are not limited to these. Mixtures of acids may be used in the metal plating bath. Preferred acids include sulfuric acid, methane sulfonic acid, ethane sulfonic acid, propane sulfonic acid, hydrochloric acid, and mixtures thereof. The acid may be present in an amount ranging from 1 to 400 g / L. Electrolytes are generally commercially available from various suppliers and may be used without further purification.
また、1種以上の任意の添加剤が電気めっき組成物中に含まれてもよい。このような添加剤としては、平滑化剤、界面活性剤、緩衝剤、pH調節剤、ハロゲン化物イオン源、有機酸、キレート剤、及び錯化剤が挙げられるが、これらに限定されない。このような添加剤は、当技術分野において周知であり、従来の量で使用してもよい。 One or more optional additives may be included in the electroplating composition. Such additives include, but are not limited to, leveling agents, surfactants, buffers, pH adjusters, halide ion sources, organic acids, chelating agents, and complexing agents. Such additives are well known in the art and may be used in conventional amounts.
平滑化剤は、酸性銅電気めっき浴中に含まれてもよい。このような平滑化剤としては、有機スルホスルホネート、例えば1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリジンチオン(HIT)、4−メルカプトピリジン、2−メルカプトチアゾリン、エチレンチオ尿素、チオ尿素、Step等に対する米国特許第6,610,192号、Wang等に対する同第7,128,822号、Hayashi等に対する同第7,374,652号、及びHagiwara等に対する同第6,800,188号に開示されているものが挙げられるが、これらに限定されない。このような平滑化剤は従来の量で含まれてもよい。それらが含まれる場合、1ppb〜1g/Lの量で含まれてもよい。好ましくは、平滑化剤は浴から除かれる。 A leveling agent may be included in the acidic copper electroplating bath. Such smoothing agents include organic sulfosulfonates such as 1- (2-hydroxyethyl) -2-imidazolidinethione (HIT), 4-mercaptopyridine, 2-mercaptothiazoline, ethylenethiourea, thiourea, Step, etc. No. 6,610,192, No. 7,128,822 to Wang et al., No. 7,374,652 to Hayashi et al., And No. 6,800,188 to Hagiwara et al. Include, but are not limited to: Such leveling agents may be included in conventional amounts. If they are included, they may be included in an amount of 1 ppb to 1 g / L. Preferably, the leveling agent is removed from the bath.
従来の非イオン性、アニオン性、カチオン性、及び両性の界面活性剤が電気めっき浴中に含まれてもよい。このような界面活性剤は当技術分野において周知であり、数多く市販されている。通常、界面活性剤は非イオン性である。一般に、界面活性剤は従来の量で含まれる。通常、それらは0.05g/l〜15g/Lの量で電気めっき浴中に含まれてもよい。 Conventional nonionic, anionic, cationic, and amphoteric surfactants may be included in the electroplating bath. Such surfactants are well known in the art and many are commercially available. Usually the surfactant is nonionic. In general, the surfactant is included in conventional amounts. Usually they may be included in the electroplating bath in an amount of 0.05 g / l to 15 g / L.
ハロゲンイオンとしては、塩化物、フッ化物、及び臭化物が挙げられる。このようなハロゲン化物は、通常、水溶性塩または水溶性酸として浴中に添加される。好ましくは、銅電気めっき浴は、塩化物を含む。塩化物は好ましくは、塩酸として、または塩化ナトリウムもしくは塩化カリウムとして浴中に導入される。好ましくは、塩化物は、塩酸として浴中に添加される。ハロゲンは、20ppm〜500ppm、好ましくは20ppm〜100ppmの量で浴中に含まれてもよい。 Halogen ions include chloride, fluoride, and bromide. Such halides are usually added to the bath as water-soluble salts or water-soluble acids. Preferably, the copper electroplating bath contains chloride. The chloride is preferably introduced into the bath as hydrochloric acid or as sodium chloride or potassium chloride. Preferably, the chloride is added to the bath as hydrochloric acid. Halogen may be included in the bath in an amount of 20 ppm to 500 ppm, preferably 20 ppm to 100 ppm.
低応力で高延性の酸性銅電気めっき浴は、1未満〜7未満、好ましくは1未満〜5、より好ましくは1未満〜2、最も好ましくはpHが1未満〜1の範囲のpHを有する。 The low stress, high ductility acidic copper electroplating bath has a pH in the range of less than 1 to less than 7, preferably less than 1 to 5, more preferably less than 1 to 2, and most preferably a pH in the range of less than 1 to 1.
電気めっきは、DCめっき法、パルスめっき法、パルス反転めっき法、光誘導めっき法(LIP)、または光アシストめっき法によるものであってもよい。好ましくは、低応力の高延性銅膜は、DC、LIP、または光アシストめっき法によってめっきされる。一般に、電流密度は、用途に応じて0.5〜50ASDの範囲である。通常、電流密度は1〜20ASD、または例えば4〜20ASDもしくは15〜20ASDの範囲である。電気めっきは、15℃〜80℃、または例えば室温〜60℃、もしくは例えば20℃〜40℃、もしくは例えば20℃〜25℃の範囲の温度で行われる。 The electroplating may be performed by a DC plating method, a pulse plating method, a pulse inversion plating method, a light induction plating method (LIP), or a light assist plating method. Preferably, the low stress, highly ductile copper film is plated by DC, LIP, or light assisted plating. In general, the current density ranges from 0.5 to 50 ASD depending on the application. Usually the current density is in the range of 1-20 ASD, or for example 4-20 ASD or 15-20 ASD. The electroplating is performed at a temperature in the range of 15 ° C to 80 ° C, or such as room temperature to 60 ° C, or such as 20 ° C to 40 ° C, or such as 20 ° C to 25 ° C.
銅膜の内部応力及び延性は、従来の方法を使用して決定されてもよい。通常、低内部応力は、例えばSpecialty Testing and Development社(ジェイコバス、ペンシルベニア州)から入手可能な析出物応力解析装置を使用して測定される。低内部応力は、式S=U/3T×K(式中、Sは応力(psi)であり、Uは較正されたスケールでのたわみの増分数であり、Tは析出物の厚さ(インチ)であり、Kは試験ストリップ較正定数である)によって決定することができる。定数は変動してもよく、析出物応力解析装置により提供される。低内部応力は、めっき直後に測定され、その後、数日間のエージング後、好ましくは2日後、銅膜を基板、例えば従来の銅/ベリリウム合金試験ストリップ上に析出させる。内部応力は、電気めっき直後及びエージング後に室温で測定される。内部応力を測定するために、室温を変動させてもよいが、室温は通常、18℃〜25℃、好ましくは20℃〜25℃の範囲である。好ましくは1〜10μm、より好ましくは1〜5μmの銅膜を試験ストリップ上にめっきする。基板上への銅のめっき直後に測定される初期内部応力は、室温で、0psi〜950psi、好ましくは0psi〜900psi、より好ましくは0psi〜850psiの範囲であってもよい。例えば2日間のエージング後、内部応力は、室温で、300psi〜900psi、好ましくは300psi〜850psi、より好ましくは300psi〜840psiの範囲であってもよい。内部応力は、2日間のエージング期間からわずかに変動してもよいが、本発明の銅膜の内部応力の測定は通常、2日間のエージング期間後の室温で有意に変化しない。 The internal stress and ductility of the copper film may be determined using conventional methods. Typically, low internal stress is measured using a precipitate stress analyzer available from, for example, Specialty Testing and Development (Jacobs, PA). The low internal stress is the formula S = U / 3T × K, where S is the stress (psi), U is the number of deflection increments on the calibrated scale, and T is the thickness of the precipitate (inches ) And K is the test strip calibration constant). The constant may vary and is provided by a precipitate stress analyzer. The low internal stress is measured immediately after plating and then after several days of aging, preferably after 2 days, a copper film is deposited on a substrate, such as a conventional copper / beryllium alloy test strip. Internal stress is measured at room temperature immediately after electroplating and after aging. In order to measure the internal stress, the room temperature may be varied, but the room temperature is usually in the range of 18 ° C to 25 ° C, preferably 20 ° C to 25 ° C. A copper film, preferably 1-10 μm, more preferably 1-5 μm, is plated on the test strip. The initial internal stress measured immediately after plating of copper on the substrate may range from 0 psi to 950 psi, preferably from 0 psi to 900 psi, more preferably from 0 psi to 850 psi at room temperature. For example, after aging for 2 days, the internal stress may range from 300 psi to 900 psi, preferably 300 psi to 850 psi, more preferably 300 psi to 840 psi at room temperature. Although the internal stress may vary slightly from the 2-day aging period, the measurement of the internal stress of the copper film of the present invention typically does not change significantly at room temperature after the 2-day aging period.
延性は、従来の伸び試験及び装置を使用して測定される。好ましくは、伸び試験は、インストロン引張試験機33R4464などの装置による工業規格IPC−TM−650方法を使用して行われる。銅は、ステンレス鋼パネルなどの基板上に電気めっきされる。通常、銅は50〜100μm、好ましくは60〜80μmの厚さで基板上に薄膜として電気めっきされる。銅を基板から剥離させ、1〜5時間、好ましくは2〜5時間アニールする。アニールは100〜150℃、好ましくは110〜130℃の温度で行われ、その後、銅を室温にする。最大引張応力の伸び率または負荷は通常、予め設定されたパラメータではない。最大引張応力の負荷をより大きくすることにより、材料は破壊または亀裂前に耐えることができ、より高いまたはより良好な延性になる。通常、伸び率は、50lbf以上の最大引張応力の負荷で行われる。好ましくは、伸び率は、60lbf以上で行われる。より好ましくは、伸び率は、70lbf〜90lbfの最大引張応力の負荷で行われる。伸び率は、8%以上、好ましくは9%〜15%の範囲である。 Ductility is measured using conventional elongation tests and equipment. Preferably, the elongation test is performed using an industry standard IPC-TM-650 method with equipment such as an Instron tensile tester 33R4464. Copper is electroplated onto a substrate such as a stainless steel panel. Usually, copper is electroplated as a thin film on a substrate with a thickness of 50-100 μm, preferably 60-80 μm. Copper is peeled from the substrate and annealed for 1 to 5 hours, preferably 2 to 5 hours. The annealing is performed at a temperature of 100 to 150 ° C., preferably 110 to 130 ° C., and then the copper is brought to room temperature. The elongation or load of the maximum tensile stress is usually not a preset parameter. By increasing the maximum tensile stress loading, the material can withstand prior to failure or cracking, resulting in higher or better ductility. Usually, the elongation is carried out under a load having a maximum tensile stress of 50 lbf or more. Preferably, the elongation is performed at 60 lbf or more. More preferably, the elongation is performed at a load of a maximum tensile stress of 70 lbf to 90 lbf. The elongation is 8% or more, preferably 9% to 15%.
100〜220μm、もしくは例えば100〜150μmの半導体ウェハなどの比較的薄い基板上、または反り、湾曲、もしくはゆがみが問題である基板の側面に銅をめっきするために、低応力で高延性の酸性銅電気めっき浴及び方法が使用される。また、析出物の膨れ、剥離、または亀裂が一般的である、基板に接着するのが困難である際に、銅をめっきするために、低応力で高延性の酸性銅電気めっき浴が使用されてもよい。例えば、本方法は、フレキシブル回路板などのプリント回路及び配線板、フレキシブル回路アンテナ、RFIDタグ、電解箔、光起電力デバイスの半導体ウェハ、ならびにインターディジット型リアコンタクト太陽電池、真性薄層を有するヘテロ接合(HIT)セル、及び全面めっき型フロントコンタクトセルを含む、太陽電池の製造に使用されてもよい。酸性銅電気めっき浴は、好ましくは、1μm〜5mm、より好ましくは、5μm〜1mmの厚さ範囲で銅をめっきするために使用される。太陽電池のコンタクトの形成における原理導体として銅が使用される場合、銅は、好ましくは1μm〜60μm、より好ましくは5μm〜50μmの厚さ範囲までめっきされる。 Low stress, high ductility acidic copper for plating copper on relatively thin substrates such as 100-220 μm, or for example, 100-150 μm semiconductor wafers, or on the sides of substrates where warping, bending, or distortion is a problem Electroplating baths and methods are used. Also, low stress, high ductility acidic copper electroplating baths are used to plate copper when deposit blistering, peeling, or cracking is common and difficult to adhere to the substrate. May be. For example, the method includes printed circuits and wiring boards such as flexible circuit boards, flexible circuit antennas, RFID tags, electrolytic foils, semiconductor wafers for photovoltaic devices, and interdigitated rear contact solar cells, heterogeneous layers with intrinsic thin layers. It may be used in the manufacture of solar cells, including junction (HIT) cells and full plating front contact cells. The acidic copper electroplating bath is preferably used for plating copper in a thickness range of 1 μm to 5 mm, more preferably 5 μm to 1 mm. When copper is used as the principle conductor in the formation of solar cell contacts, copper is preferably plated to a thickness range of 1 μm to 60 μm, more preferably 5 μm to 50 μm.
酸性銅析出物は、比較的大きい結晶粒構造を有する低内部応力のものである。また、内部応力及び結晶粒構造は、析出物がエージングする場合、実質的に変化せず、よって銅電気めっき浴及びそこからめっきされた析出物の性能の予測性を増大させる。低内部応力銅析出物は、同様に良好な延性を有するために、それらは、多くの従来の銅析出物とは対照的に、基板上で容易に亀裂しない。本発明の浴から電気めっきされた銅は、多くの従来の銅浴から銅を電気めっきする場合では見られない、低内部応力と延性との良好なバランスを有する。基板が、反る、湾曲する、ゆがむ、膨れる、剥離する、または亀裂し得る実質的な懸念なく、比較的薄い基板上に銅を析出させるために、銅電気めっき浴を使用してもよい。 Acidic copper deposits are of low internal stress with a relatively large grain structure. Also, internal stress and grain structure are substantially unchanged when the precipitates age, thus increasing the predictability of the performance of the copper electroplating bath and precipitates plated therefrom. Because low internal stress copper deposits have good ductility as well, they do not crack easily on the substrate, in contrast to many conventional copper deposits. Copper electroplated from the baths of the present invention has a good balance of low internal stress and ductility not found when electroplating copper from many conventional copper baths. A copper electroplating bath may be used to deposit copper on a relatively thin substrate without substantial concern that the substrate may warp, bend, warp, swell, peel, or crack.
本発明を例証するために以下の実施例が提供されるが、その範囲を限定することを意図しない。 The following examples are provided to illustrate the invention, but are not intended to limit the scope thereof.
実施例1
以下の酸性銅電気めっき浴水溶液を調製した。
Example 1
The following acidic copper electroplating bath aqueous solution was prepared.
[表]
[table]
銅電気めっき浴の成分は、有機物を水に添加後、無機成分を添加する従来の実験手順を使用して、構成された。30℃未満の温度で熱適用しながら撹拌または振動を行い、成分のすべてが水中に溶解されたことを確かめた。銅を電気めっきする前に浴を室温にした。酸性銅電気めっき浴のpHは、室温及び銅の電気めっき中、1未満〜1の範囲であった。 The components of the copper electroplating bath were constructed using conventional experimental procedures in which organics were added to water followed by inorganic components. Agitation or vibration was applied while applying heat at a temperature below 30 ° C. to ensure that all of the components were dissolved in water. The bath was brought to room temperature before electroplating the copper. The pH of the acidic copper electroplating bath ranged from less than 1 to 1 during room temperature and copper electroplating.
実施例2
2枚の可撓性の銅合金箔試験ストリップを片面上に誘電体で被覆し、非被覆面上に単面めっきするのを可能にした。試験ストリップをプレーターテープで支持基板にテープ付けし、実施例1における表の浴1の配合物を有する酸性銅めっき浴を含有するハーリングセル内に配置した。浴を室温に維持した。アノードとして銅金属ストリップを使用した。試験箔ストリップ及びアノードを整流器に接続した。それぞれのストリップの非被覆面上に5μm厚の銅を析出させるように、試験箔ストリップを2ASDの平均電流密度で銅めっきした。めっきが完了した後、試験ストリップをハーリングセルから取り出し、ウェハですすぎ、乾燥させてプレーターテープを試験ストリップから取り外した。ストリップ上の銅析出物の内部応力は838psiであると決定された。応力は、式S=U/3T×K(式中、Sは応力(psi)であり、Uは較正されたスケールでのたわみの増分数である)を使用して決定された。Tは析出物の厚さ(インチ)であり、Kは試験ストリップ較正定数である。2日間試験ストリップをエージングした後、各ストリップの応力は837psiであると決定された。エージング後、銅析出物の内部応力は実質的に同じのままであった。
Example 2
Two flexible copper alloy foil test strips were coated with dielectric on one side, allowing single-side plating on the uncoated side. The test strip was taped to a support substrate with a plater tape and placed in a Haring cell containing an acidic copper plating bath having the formulation of bath 1 in the table in Example 1. The bath was maintained at room temperature. A copper metal strip was used as the anode. The test foil strip and anode were connected to a rectifier. The test foil strips were copper plated at an average current density of 2 ASD so that 5 μm thick copper was deposited on the uncoated surface of each strip. After plating was completed, the test strip was removed from the Haring cell, rinsed with a wafer, and allowed to dry to remove the plater tape from the test strip. The internal stress of the copper deposit on the strip was determined to be 838 psi. The stress was determined using the formula S = U / 3T × K where S is the stress (psi) and U is the number of deflection increments on the calibrated scale. T is the deposit thickness (inches) and K is the test strip calibration constant. After aging the test strip for 2 days, the stress on each strip was determined to be 837 psi. After aging, the internal stress of the copper precipitate remained substantially the same.
伸び試験も、工業規格IPC−TM−650方法を使用して実施した。75μmの銅を3.8ASDでステンレス鋼パネル上にめっきした。めっき後、銅膜を剥がし、4時間125℃でアニールした。インストロン引張試験機33R4464で引張試験を行った。浴1の伸び率は14%で、最大引張応力の負荷は76lbfであった。結果は、ポリアリルアミン及び(O−エチジチオカルボナート)−S−(3−スルホプロピル)−エステルのカリウム塩を含有する浴から電気めっきされた銅析出物の内部応力が低く、かつ延性が高かったことを示した。 Elongation tests were also performed using the industry standard IPC-TM-650 method. 75 μm copper was plated on stainless steel panels at 3.8 ASD. After plating, the copper film was peeled off and annealed at 125 ° C. for 4 hours. A tensile test was performed with an Instron tensile tester 33R4464. The elongation of bath 1 was 14% and the maximum tensile stress load was 76 lbf. The results show that the internal stress of the copper deposit electroplated from the bath containing polyallylamine and the potassium salt of (O-ethithiothiocarbonate) -S- (3-sulfopropyl) -ester is low and ductile. It showed that.
実施例3(比較)
2枚の可撓性の銅/ベリリウム合金箔試験ストリップを片面上に誘電体で被覆し、非被覆面上に単面めっきするのを可能にした。試験ストリップをプレーターテープで支持基板にテープ付けし、酸性銅めっき浴2を含有するハーリングセル内に配置した。浴は室温であった。アノードとして銅金属ストリップを使用した。試験箔ストリップ及びアノードを整流器に接続した。それぞれのストリップの非被覆面上に5μm厚の銅を析出させるように、試験箔ストリップを2ASDの平均電流密度で銅めっきした。めっきが完了した後、試験ストリップをハーリングセルから取り出し、ウェハですすぎ、乾燥させてプレーターテープを試験ストリップから取り外した。試験ストリップを析出物応力解析装置の一端で、ねじクランプに挿入した。ストリップ上の銅析出物の内部応力は211psiであると決定された。応力は、式S=U/3T×K(式中、Sは応力(psi)であり、Uは較正されたスケールでのたわみの増分数であり、Tは析出物の厚さ(インチ)であり、Kは試験ストリップ較正定数である)を使用して決定された。2日間試験ストリップをエージングした後、各ストリップの応力は299psiであると決定された。
Example 3 (comparison)
Two flexible copper / beryllium alloy foil test strips were coated with a dielectric on one side, allowing single side plating on the uncoated side. The test strip was taped to the support substrate with a plater tape and placed in a Haring cell containing the acidic copper plating bath 2. The bath was at room temperature. A copper metal strip was used as the anode. The test foil strip and anode were connected to a rectifier. The test foil strips were copper plated at an average current density of 2 ASD so that 5 μm thick copper was deposited on the uncoated surface of each strip. After plating was completed, the test strip was removed from the Haring cell, rinsed with a wafer, and allowed to dry to remove the plater tape from the test strip. The test strip was inserted into the screw clamp at one end of the precipitate stress analyzer. The internal stress of the copper deposit on the strip was determined to be 211 psi. Stress is the formula S = U / 3T × K, where S is the stress (psi), U is the number of deflection increments on the calibrated scale, and T is the thickness of the precipitate in inches. And K is the test strip calibration constant). After aging the test strip for 2 days, the stress on each strip was determined to be 299 psi.
伸び試験も、工業規格IPC−TM−650方法を使用して実施した。75μmの銅を3.8ASDでステンレス鋼パネル上にめっきした。めっき後、銅膜を剥がし、4時間125℃でアニールした。インストロン引張試験機33R4464で引張試験を行った。浴2からめっきされた銅の伸び率は7%であり、最大引張応力での負荷は50lbfのみであった。内部応力は低かったが、銅の延性は、ポリアリルアミンを含んだ浴1ほど高くはなかった。浴2は通常、内部応力は低いが、延性は望ましくなく低い、銅膜を電気めっきする従来の酸性銅電気めっき浴の実施例であった。 Elongation tests were also performed using the industry standard IPC-TM-650 method. 75 μm copper was plated on stainless steel panels at 3.8 ASD. After plating, the copper film was peeled off and annealed at 125 ° C. for 4 hours. A tensile test was performed with an Instron tensile tester 33R4464. The elongation of copper plated from bath 2 was 7% and the load at maximum tensile stress was only 50 lbf. Although the internal stress was low, the copper ductility was not as high as bath 1 with polyallylamine. Bath 2 was typically an example of a conventional acidic copper electroplating bath for electroplating a copper film with low internal stress but undesirable low ductility.
実施例4(比較)
2枚の可撓性の銅/ベリリウム合金箔試験ストリップを片面上に誘電体で被覆し、非被覆面上に単面めっきするのを可能にした。試験ストリップをプレーターテープで支持基板にテープ付けし、実施例1の表において酸性銅めっき浴3を含有するハーリングセル内に配置した。浴は室温であった。アノードとして銅金属ストリップを使用した。試験箔ストリップ及びアノードを整流器に接続した。それぞれのストリップの非被覆面上に5μm厚の銅を析出させるように、試験箔ストリップを2ASDの平均電流密度で銅めっきした。めっきが完了した後、試験ストリップをハーリングセルから取り出し、ウェハですすぎ、乾燥させてプレーターテープを試験ストリップから取り外した。試験ストリップを析出物応力解析装置の一端で、ねじクランプに挿入した。ストリップ上の銅析出物の内部応力は1156psiであると決定された。応力は、式S=U/3T×K(式中、Sは応力(psi)であり、Uは較正されたスケールでのたわみの増分数であり、Tは析出物の厚さ(インチ)であり、Kは試験ストリップ較正定数である)を使用して決定された。2日間試験ストリップをエージングした後、各ストリップの応力は1734psiであると決定された。
Example 4 (comparison)
Two flexible copper / beryllium alloy foil test strips were coated with a dielectric on one side, allowing single side plating on the uncoated side. The test strip was taped to the support substrate with a plater tape and placed in a Haring cell containing the acidic copper plating bath 3 in the table of Example 1. The bath was at room temperature. A copper metal strip was used as the anode. The test foil strip and anode were connected to a rectifier. The test foil strips were copper plated at an average current density of 2 ASD so that 5 μm thick copper was deposited on the uncoated surface of each strip. After plating was completed, the test strip was removed from the Haring cell, rinsed with a wafer, and allowed to dry to remove the plater tape from the test strip. The test strip was inserted into the screw clamp at one end of the precipitate stress analyzer. The internal stress of the copper deposit on the strip was determined to be 1156 psi. Stress is the formula S = U / 3T × K, where S is the stress (psi), U is the number of deflection increments on the calibrated scale, and T is the thickness of the precipitate in inches. And K is the test strip calibration constant). After aging the test strip for 2 days, the stress on each strip was determined to be 1734 psi.
伸び試験も、工業規格IPC−TM−650方法を使用して実施した。75μmの銅を3.8ASDでステンレス鋼パネル上にめっきした。めっき後、銅膜を剥がし、4時間125℃でアニールした。インストロン引張試験機33R4464で引張試験を行った。浴3から析出された銅の伸び率は16%であり、最大引張応力での負荷は62lbfであった。浴3からめっきされた銅膜の延性は良好であったが、内部応力は1000psiを超えて不十分であった。浴3は、内部応力は高いが延性は良好である、従来の酸性銅電気めっきの別の実施例であった。 Elongation tests were also performed using the industry standard IPC-TM-650 method. 75 μm copper was plated on stainless steel panels at 3.8 ASD. After plating, the copper film was peeled off and annealed at 125 ° C. for 4 hours. A tensile test was performed with an Instron tensile tester 33R4464. The elongation percentage of copper deposited from bath 3 was 16%, and the load at maximum tensile stress was 62 lbf. The ductility of the copper film plated from bath 3 was good, but the internal stress was in excess of 1000 psi. Bath 3 was another example of conventional acidic copper electroplating with high internal stress but good ductility.
実施例5(比較)
2枚の可撓性の銅/ベリリウム合金箔試験ストリップを片面上に誘電体で被覆し、非被覆面上に単面めっきするのを可能にした。分岐ポリエチレンイミンを、Mw=2000g/モルであり、かつ一般式:
Example 5 (comparison)
Two flexible copper / beryllium alloy foil test strips were coated with a dielectric on one side, allowing single side plating on the uncoated side. Branched polyethyleneimine has Mw = 2000 g / mol and has the general formula:
(式中、yは、直鎖ポリエチレンイミンの重量平均分子量が約2000g/モルであるような数である)を有する、0.75ppmの直鎖ポリエチレンイミンと取り替えたことを除いて、試験ストリップをプレーターテープで支持基板にテープ付けし、浴1と同様の酸性銅めっき浴を含有するハーリングセル内に配置した。 (Wherein y is a number such that the weight average molecular weight of the linear polyethyleneimine is about 2000 g / mol), with the exception that the test strip was replaced with 0.75 ppm linear polyethyleneimine. The support substrate was taped with a plater tape and placed in a Haring cell containing the same acidic copper plating bath as bath 1.
アノードとして銅金属ストリップを使用した。試験箔ストリップ及びアノードを整流器に接続した。それぞれのストリップの非被覆面上に5μm厚の銅を析出させるように、試験箔ストリップを2ASDの平均電流密度で銅めっきした。めっきが完了した後、試験ストリップをハーリングセルから取り出し、ウェハですすぎ、乾燥させてプレーターテープを試験ストリップから取り外した。試験ストリップを析出物応力解析装置の一端で、ねじクランプに挿入した。ストリップ上の銅析出物の内部応力は631psiであると決定された。応力は、式S=U/3T×K(式中、Sは応力(psi)であり、Uは較正されたスケールでのたわみの増分数であり、Tは析出物の厚さ(インチ)であり、Kは試験ストリップ較正定数である)を使用して決定された。2日間試験ストリップをエージングした後、各ストリップの応力は1578psiであると決定された。 A copper metal strip was used as the anode. The test foil strip and anode were connected to a rectifier. The test foil strips were copper plated at an average current density of 2 ASD so that 5 μm thick copper was deposited on the uncoated surface of each strip. After plating was completed, the test strip was removed from the Haring cell, rinsed with a wafer, and allowed to dry to remove the plater tape from the test strip. The test strip was inserted into the screw clamp at one end of the precipitate stress analyzer. The internal stress of the copper deposit on the strip was determined to be 631 psi. Stress is the formula S = U / 3T × K, where S is the stress (psi), U is the number of deflection increments on the calibrated scale, and T is the thickness of the precipitate in inches. And K is the test strip calibration constant). After aging the test strip for 2 days, the stress on each strip was determined to be 1578 psi.
伸び試験も、工業規格IPC−TM−650方法を使用して実施した。75μm厚の銅膜を3.8ASDでステンレス鋼パネル上にめっきした。めっき後、銅膜を剥がし、4時間125℃でアニールした。インストロン引張試験機33R4464で引張試験を行った。浴からの銅の伸び率は11.8%であり、最大引張応力での負荷は78lbfであった。延性は、高レベルであったが、エージング後の内部応力は1000psiを超え、不十分な浴性能を示した。直鎖ポリエチレンイミンを有する浴4の結果は、ポリアリルアミン及び(O−エチジチオカルボナート)−S−(3−スルホプロピル)−エステルのカリウム塩の組み合わせを除いた銅浴によるものと実質的に同じであった。 Elongation tests were also performed using the industry standard IPC-TM-650 method. A 75 μm thick copper film was plated on a stainless steel panel at 3.8 ASD. After plating, the copper film was peeled off and annealed at 125 ° C. for 4 hours. A tensile test was performed with an Instron tensile tester 33R4464. The elongation of copper from the bath was 11.8% and the load at maximum tensile stress was 78 lbf. The ductility was high, but the internal stress after aging exceeded 1000 psi, indicating poor bath performance. The results for bath 4 with linear polyethyleneimine are substantially the same as those for the copper bath except for the combination of polyallylamine and the potassium salt of (O-ethidithiocarbonate) -S- (3-sulfopropyl) -ester. It was the same.
Claims (8)
b)前記基板上に、前記銅電気めっき浴から低内部応力の高延性銅を電気めっきすることと、を含む、方法。 a) Substrate comprising one or more copper ion sources, one or more electrolytes, one or more branched polyallylamines, and (O-ethyldithiocarbonate) -S- (3-sulfopropyl) -ester Contacting with a copper electroplating bath comprising one or more of the acids or alkali metal salts thereof and one or more inhibitors;
b) electroplating high ductility copper with low internal stress on the substrate from the copper electroplating bath.
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