专利名称：配线及层间连接通孔的形成方法
技术领域：
本发明涉及通过电镀在基板上形成微细的配线及层间连接孔(通 孔)的技术。
背景技术：
由于电子设备的小型化，在芯片直接塔载于薄膜(C0F)及半导体 封装基板等中，铜配线的配线间距在20pm以下的微细化要求也不断 提高。伴随着微细化很难确保配线形成及配线间的移动耐性。
近年来，作为在基板上形成微细配线及层间连接孔(通孔)的方 法，使用电镀法。电镀法与物理气相沉积(PVD)法、化学气相沉积(CVD) 法相比，具有成本低、生产量高、批量生产性优良等优点。通过电镀 在基板上形成配线及层间连接通孔的方法中，公知的有各种方法，其 中之一是镶嵌法(Damascene method)。镶嵌法是用适当的方法在基 板上形成槽及凹部。槽形成与配线图案相对应的形状，凹部形成在应 该配置通孔的位置。接下来，通过电镀使金属在基板的表面析出。由 该析出金属填充槽及凹部。这样，由填充入槽及凹部的析出金属形成 配线及层间连接通孔。
专利文献l:日本特开2006-210565号公报
专利文献2:日本特开2006-206950号公报
专利文献3:日本特开2002-155390号公报
发明内容
镶嵌法中，由通过电镀而析出的金属在基板上形成配线或通孔。 然而，通过电镀而析出的金属不只覆盖基板上的槽及凹部，也覆盖槽 及凹部以外的部分。因此，进行电镀后，需要将不需要的金属层除去
的工序。该操作较复杂。另外，难以正确地除去该金属层。
本发明的目的是通过电镀在基板上形成配线或层间连接通孔时， 使除去不需要的金属层的操作减轻化。
根据本发明，在电镀使用的电镀液中添加添加剂。添加剂虽然具 有抑制电镀反应的功能，但具有随着电镀反应的进行其抑制电镀反应 功能减少的特性。由此，可以使金属在形成于基板上的槽及凹部有选 择地析出。
根据本发明，电镀使用的电镀液的极化曲线中，电位处于第一电
位E1和第二电位E2之间时，转速为1000rpm时，若使电位进一步向 负位移，电流密度就会急剧增加。电位处于第一电位El和第二电位 E2之间时，转速为1000rpm时的极化曲线与转速为零时的极化曲线相交。
根据本发明，通过镶嵌法在基板上形成配线或层间连接通孔时， 在基板上形成具有规定的表面粗糙度的槽及凹部。
根据本发明，通过电镀，在基板上形成配线或通孔时，可以使除 去不需要的金属层的操作减轻化。
图1是说明本发明的配线的形成方法的图； 图2是说明本发明的层间连接通孔的形成方法的图； 图3是说明本发明的层间连接通孔的形成方法的图； 图4是说明本发明的配线的形成方法的图； 图5是说明本发明的配线及层间连接通孔的形成方法的图； 图6是表示本发明的配线及层间连接通孔板的镀铜膜厚的评价位 置的剖面图7是说明本发明的电镀液的特性的图8是表示本发明的配线及层间连接通孔的形成方法的实施例的 电镀条件的图。
符号说明 1…基板
2…抗蚀剂
3…第一金属层(底层) 4…第二金属层(铜镀膜) 5…铜箔 6…模具
8...凹部
具体实施例方式
首先，对本发明的概要进行说明。根据本发明，在电镀使用的电 镀液中添加添加剂。电镀液可以使用酸性硫酸铜溶液。电镀使用的酸 性硫酸铜溶液已公知，在此不进行详细说明。另外，使用酸性硫酸铜 溶液时，配线及通孔由铜形成。配线及通孔也可由铜以外的金属形成。 例如镍、铝等都可以。在这种情况下，作为电镀液，使用作为配线及 通孔的原料的金属的溶液。电镀的底层即导电层所使用的金属，可以 是铜，可以使用铜以外的金属例如镍、钴、铬、钨、钯、钛、或含有 这些金属中的至少一种的合金。
根据本发明，添加剂具有抑制电镀反应的功能，但具有随着电镀 反应的进行其抑制电镀反应的功能减少的特性。添加剂只要是具有这 种功能及特性的物质，任何物质都可以。本申请的发明人发现了花青 染料及其衍生物具有这样的功能及特性。花青染料可以用下面的式子 表示出来。不过，n是0， 1, 2, 3中的任一个。
〔化1〕
作为这样的用于镀铜的添加剂，以既抑制电镀反应，随着电镀反<formula>formula see original document page 7</formula>
应的进行的同时又会失去抑制电镀反应的效果的物质为佳。添加剂抑 制电镀反应的效果可以通过在电镀液中添加添加剂，金属的析出过电 压增大来确认。添加剂随着电镀反应的进行的同时失去电镀反应抑制 效果的效果，可以通过电镀液的流速越大，电镀金属的析出过电压越 增大来确认。这种情况表明，添加剂向第一金属层表面的供给速度越 快，电镀反应的抑制效果越高。添加剂失去对电镀反应的抑制效果时，
下面，对通过使用含有这样的添加剂的电镀液进行电镀，可以使 电镀在凹部内基本选择性地析出的理由进行陈述。使用这种添加剂进 行电镀时，随着电镀反应的进行，在第一金属层表面，添加剂失去其 效果。其结果，在第一金属层表面参与电镀反应的实效性的添加剂浓 度减少。添加剂的浓度减少时添加剂利用来自溶液中的扩散进行供给。 此时，在凹部内和基板表面，添加剂浓度的减少速度不同。凹部内， 因为在第一金属层形成有凹凸，因此与基板表面相比，相对地表面积 大。因此，凹部内添加剂浓度减少的速度快。另外，凹部内距电镀液 液面的距离比基板表面长。因此，在凹部内，添加剂的供给减慢，扩 散引起的添加剂浓度的增加速度慢。因此，在凹部内，与基板表面相 比添加剂的浓度维持在低的状态。由于该添加剂具有抑制电镀反应的 效果，在添加剂浓度低的凹部内电镀反应不会被抑制，电镀膜可以在 凹部内有选择性地成长。
作为具有这种特性的电镀液优选具有以下特性，即，在用旋转圓
盘电极测定的极化曲线中，相对于电极静止时，具有电极以1000rpm 旋转时的电流值成为1/100以下的电位区域。如图7所示，这种电镀 液中，在某电位E，， 1000rpm时的电流密度B相对于静止时(Orpm) 的电流密度A为1/100以下。
如上所述，具有这种极化曲线的电镀液，可以使金属在基板上的 槽及凹部内有选择地析出。
根据本发明，通过镶嵌法在基板上形成配线及层间连接通孔。在 此，对镶嵌法进行说明，并且对基板上形成的槽及凹部内的表面粗糙
度进行说明。作为粗糙度的指标，已知的是JISB0601规定的算术平均 粗糙度Ra及JISB0601规定的粗糙度曲线要素的平均长度RSm。根据 镶嵌法，在基板上通过适当的方法形成槽及凹部。槽形成与配线图案 相对应的形状，凹部形成在应该配置层间连接通孔的位置。根据本发 明，以槽及凹部内具有规定的表面粗糙度的方式形成槽及凹部。接下 来，在形成有槽及凹部的基板上形成作为电镀的底层的第一金属层。 接下来，通过电镀，在基板表面形成第二金属层。
在实行电镀之前，测定形成有第一金属层的基板的表面粗糙度。 其结果，槽及凹部内的算术平均粗糙度Ra为0.01~4ym，优选为 0. 01~1.0pm。粗糙度曲线要素的平均长度RSm为0. 005 ~8pm，优 选为0. 01~2. Opm。槽及凹部以外的区域即基板的表面的算术平均粗 糙度Ra优选为0. 001 ~ 0. 002 p m。粗糙度曲线要素的平均长度RSm为 10~50jum，优选为20 40Mm。
如上所述，槽及凹部内的算术平均粗糙度Ra比槽及凹部以外的区 域即基板的表面的算术平均粗糙度Ra大。槽及凹部内的算术平均粗糙 度Ra为槽及凹部以外的区域的算术平均粗糙度Ra的10倍以上。槽及 凹部内的粗糙度曲线要素的平均长度RSm比槽及凹部以外的区域即基 板的表面的粗糙度曲线要素的平均长度RSm小。槽及凹部内的粗糙度 曲线要素的平均长度RSm为槽及凹部以外的区域的粗糙度曲线要素的 平均长度RSm的1/10以下。
基板上的槽及凹部内的表面粗糙度在形成第一金属层的前后基本 上不变化。因此，通过在基板上形成具有所需要的表面粗糙度的槽及 凹部，在形成第一金属层后，可以得到具有所需要的表面粗糙度的槽 及凹部。
这样，在基板上形成具有所需要的表面粗糙度的槽及凹部，在其 上形成第一金属层，并且，使用添加了本发明中的添加剂的电镀液， 通过进行电镀，可以使金属在基板上的槽及凹部内有选择地析出。在 基板上的槽及凹部以外的区域即基板的表面上不析出金属。因此，减 轻了将在基板的表面上析出的金属除去的工序。本发明可以适用于LSI内的铜配线及Si贯通电极的形成。
以下，对本申请发明人实施的电镀实施例进行说明。本申请发明 人实施了实施例1~8和比较例1的电镀实验。实施例1~8是使用添 加了本发明的添加剂的电镀液的电镀实验，比较例l是使用现有电镀 液的电镀实验。电镀液是在浓度为150g/cW的五水硫酸铜化合物内添 加浓度为180g/dm3的硫酸而制成。通过在该电镀液内添加本发明的添 加剂制成本发明的电镀液。
图8表示实施例1 ~ 8及比较例1的实验条件及试验结果。添加剂
的种类栏内记载的记号表示下列的化学物质。
A-l: 2-[(1， 3-二氢-l， 3， 3-三甲基-2H-p引咮-2-亚基)-曱基]
-l， 3， 3-三曱基-3H-吲哚総高氯酸盐(酯)
A-2: 2-[ 3- (1， 3-二氢-l， 3， 3-三甲基-2H-吲哚-2-亚基)-l-丙烯 基]-l， 3， 3-三甲基-3H-吲哚絲氯化物(indolium chloride)
A-3: 2-[ 5- (1, 3-二氢-l， 3， 3-三曱基-2H-吲哚-2-亚基)-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-亚基)-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)-苯并噻唑亚基 (benzothiazolylidene ) )-l， 3-戊二烯基]苯并漆唑総碘化物 (benzothiazolium iodide)
C: 詹纳斯绿B
JISB0601中规定的算术平均粗糙度Ra及JISB0601中规定的粗糙 度曲线要素的平均长度RSm是形成第一金属层后测定的基板上的槽及 凹部的表面粗糙度的测定值。 实施例1
参照附图1对本发明的配线的形成方法进行说明。在此，对本申 请的发明人实施的实施例1进行说明。如图1 (a)所示，作为基板l 准备厚度为25 nm的聚酰亚胺薄膜(东k 'f工水》林式会社制kapton EN)。
如图1 (b)所示，对基板l的表面进行粗面化处理。在粗面化处 理中，用将氧化铝微粒喷射到基板1表面的喷砂处理。在粗面化处理 中，可以使用化学粗面化处理、电粗面化处理、或机械粗面化处理中 的任一种，或使用它们的组合。在化学粗面化处理中有使用NaOH 水溶液等碱溶液的碱蚀刻处理；使用高锰酸盐、重铬酸盐、过硫酸盐、 次氯酸盐、亚氯酸盐、氯酸盐等的酸性盐进行酸化处理，使用肼等的 蚀刻等。电粗面化处理中有真空中等离子处理、大气中电晕处理等。 机械粗面化处理中有用金属丝刷来刷等。
粗面化处理后，通过表面粗糙度测定装置对基板1的表面的表面 粗糙度进行测定。如图8所示，JISB0601中规定的算术平均粗糙度Ra 为0. 4 jam, JISB0601中规定的粗糙度曲线要素的平均长度RSm为1. 1 ju m。
如图1 (c)所示，在粗面化后的基板1的表面上，形成抗蚀剂膜 2。抗蚀剂使用新日铁化学社制V-259PA。作为抗蚀剂可以用日立化成 社制RY-3219、旭化成工k夕卜口 -夕久社制SPG-202等。抗蚀剂膜 的厚度为10jum。
如图1 (d)所示，通过光刻法在抗蚀剂膜2上沿配线图案形成宽 7 ~ 100 nm的槽2a。
如图1 (e)所示，形成作为电镀的底层的第一金属层3。金属层 3形成于基板的表面即槽3a内和槽3a以外的区域3c。在本例中，第
一金属层3为通过非电解镀镍形成的镍膜。非电解镀镍液使用奥野制 药社制卜少；/少、；7* 口 < 66。镍的膜厚为200nm。在底层的形成方法 中，不只非电解镀镍法，也可以用蒸镀法、溅射法、化学气相沉积(CVD ) 法等。另外，作为第一金属层不只镍膜，还可以使用铬、钨、钯、钛 及它们的合金的膜。
形成第一金属层3后，利用表面粗糙度测定装置，对槽3a内的表 面粗糙度及槽3a以外的区域3c的表面粗糙度进行测定。槽3a内的表 面粗糙度与粗面化处理后测定的基板1的表面的表面粗糙度相同。另 外，槽3a以外的区域3c中，JISB0601中规定的算术平均粗糙度Ra
为0. OOlnm, JISB0601中规定的粗糙度曲线要素的平均长度RSm为 34 ja m。
如图1 (f)所示，通过电镀铜形成第二金属层4。第二金属层4 是铜镀膜。电镀条件如图8所示。另外，电镀时间为10分钟，电流密 度为1. 0A/dm2,电镀液的温度为25X:。
铜电镀后对配线截面进行了观察。如图6所示，槽3a内的铜电镀 膜厚度为Tl，槽3a以外的区域3c中的铜电镀膜厚度为T3。实施例1 中，槽3a内铜电镀膜厚度Tl为10jam。另外，槽3a以外的区域3c 中，铜电镀膜厚度T3为0. OOlnm以下。因此，可以判明实施例1中， 铜电镀膜在基板上的槽3a内有选择地沉积。在槽3a以外的区域3c
即基板的表面几乎不析出铜。
如图l(g)所示，将抗蚀剂膜2表面的第一金属层3即镍膜除去。 除去镍膜使用MEC社制的CH-1935。除去镍膜也可以使用Meltex社制 的Melstrip、 EBARA-UDYLITE社制的'〉 一 卜* 口》f 口七义等。抗蚀剂 膜2的表面形成的少量的铜电镀膜可以和镍膜同时除去。
这样，实施例l中，不需要将抗蚀剂膜2的表面即槽3a以外的区 域3c的铜电镀膜除去，可以容易地制造具有深lOiam、宽7 100jam 的铜配线的线路板。 实施例2
参照图2对本发明的层间连接通孔的形成方法进行说明。在此， 对本申请发明者实施的实施例2进行说明。如图2(a)所示，作为基 板1，准备厚度为25 jam的聚酰亚胺薄膜(东k f-水》林式会社 制Kapton EN)，在其表面贴付厚度12 ji m的铜箔5。
如图2 (b)所示，对铜箔5的表面进行粗面化处理。粗面化处理 与实施例1相同。
粗面化处理后，通过表面粗糙度测定装置对铜箔5的表面粗糙度 进行测定。如图8所示，JISB0601中规定的算术平均粗糙度Ra为0. 4 Him， JISB0601中规定的粗糙度曲线要素的平均长度RSm为0. 8 " m。
如图2(c)所示，在已粗面化的铜箔5的表面形成抗蚀剂膜2。抗
蚀剂用新日铁化学社制V-259PA。抗蚀剂膜的厚度为10jam。
如图2 (d)所示，通过光刻法在抗蚀剂膜2上将直径为20 ~ 200 pm凹部2a形成在应配置层间连接通孔的位置。
如图2 (e)所示，形成作为电镀的底层的第一金属层3。金属层 3形成在基板的表面即凹部3b内和凹部3b以外的区域3c。在本例中， 第一金属层3是由非电解镀镍形成的镍膜。非电解镀镍液使用奥野制 药社制卜7y少、；7口4 66。镍的膜厚为200nm。
形成第一金属层3后，利用表面粗糙度测定装置对凹部3b内的表 面粗糙度及凹部3b以外的区域3c的表面粗糙度进行测定。凹部3b 内的表面粗糙度与粗面化处理后测定的基板1的表面的表面粗糙度相 同。另外，在凹部3b以外的区域3c中，JISB0601中规定的算术平均 粗糙度Ra为0. 002jjm， JISB0601中规定的粗糙度曲线要素的平均长 度RSm为27 pm。
如图2(f)所示，通过铜电镀形成第二金属层4。第二金属层4 是铜电镀膜。电镀条件如图8所示。另外，电镀时间为IO分钟，电流 密度为1.0A/dm2，电镀液的温度为25匸。
如图2(g)所示，将抗蚀剂膜2表面的笫一金属层3即镍膜除去。 镍膜的除去使用与实施例l相同的方法。
这样，在实施例2中，不需要将抗蚀剂膜2的表面即凹部31)以外 的区域3c的铜电镀膜除去，可以容易地制造具有直径20~ 200 ^1111的 层间连接通孔的线路板。 实施例3
参照图3对本发明的层间连接通孔的形成方法进行说明。在此， 对本申请的发明者实施的实施例3进行说明。实施例3除铜箔的粗面 化处理工序在抗蚀剂凹部形成后进行之外与实施例2相同。如图3(a) 所示，准备厚度为25nm的聚酰亚胺薄膜(东k ':T-;K7林式会社 制KaptonEN)作为基板l，其表面贴付厚度12 y m的铜箔5。
如图3 (b)所示，在铜箔5的表面形成抗蚀剂膜2。抗蚀剂用新 日铁化学社制V-259PA。抗蚀剂膜的厚度为10pm。 如图3 (c)所示，通过光刻法在抗蚀剂膜2上将直径为20 ~ 200 pm凹部2a形成在应配置层间连接通孔的位置。
如图3 (d)所示，对铜箔5的表面进行粗面化处理。即对抗蚀剂 膜2的凹部2a中露出的铜箔5进行粗面化处理。粗面化处理与实施例 1相同。从图3 (e)到图3 (g)和图2 (e)到图2 (g)相同。即， 如图3 (e)所示，形成作为电镀底层的第一金属层3。如图3 (f )所 示，通过铜电镀形成第二金属层4。第二金属层4是铜电镀膜。电镀 条件如图8所示。
铜电镀后对配线截面进行观察。如图6所示，凹部3b内的铜电镀 膜厚度为T2，实施例3中，凹部3b内的铜电镀膜厚度T2为10pm。 另夕卜，凹部3b以外的区域3c中的铜电镀膜厚度T3为0. OOljjffl以下。 因此，可以判明实施例3中，铜电镀膜在基板上的凹部3b内有选择地 沉积。在凹部3b以外的区域3c即基板的表面几乎不析出铜。
如图3(g)所示，将抗蚀剂膜2表面的第一金属层3即镍膜除去。 这样，在实施例3中不需要将抗蚀剂膜2的表面即凹部3b以外的区域 3c的铜电镀膜除去，可以容易地制造具有直径20~ 200 pm的层间连 接通孔的线路板。 实施例4
参照图4，对本发明的配线的形成方法进行说明。在此，对本申 请的发明者实施的实施例4进行说明。如图4 (a)所示，准备厚度为 50ym的聚酰亚胺薄膜(Ube Industries社制UPILEX)作为基板1。
如图4 (b)所示，利用激态复合物激光器在基板1的表面沿配线 图案形成深7ym、宽7-100jLim的槽la。
利用表面粗糙度测定装置对基板1的槽la内的表面粗糙度进行测 定。如图8所示，JISB0601中规定的算术平均粗糙度Ra为0. 05 jam, JISB0601中规定的粗糙度曲线要素的平均长度RSm为0. 2 n m。
如图4 (c)所示，通过溅射法形成第一金属层3。金属层3在基 板的表面即槽3a内和槽3a以外的区域3c内形成。第一金属层是含有 25%的铬的镍膜。膜厚为100nm。
形成第一金属层3后，利用表面粗糙度测定装置对槽3a内的表面 粗糙度和槽3a以外的区域3c的表面粗糙度进行测定。槽3a内的表面 粗糙度与形成第一金属层3前的表面粗糙度相同。另夕卜，在槽3a以外 的区域3c中，JISB0601中规定的算术平均粗糙度Ra为0. 001 pm， JISB0601中规定的粗糙度曲线要素的平均长度RSm为34jum。
如图4(d)所示，通过铜电镀形成第二金属层4。第二金属层4 是铜电镀膜。电镀条件如图8所示。另外，电镀时间为5分钟，电流 密度为2. 0A/dm2，电镀液的温度为25匸。
铜电镀后对配线截面进行观察。实施例4中，槽3a内的铜电镀膜 厚度T1为7nm。另外，槽3a以外的区域3c中的铜电镀膜厚度T3为 0. OOlpm以下。因此，可以判明实施例4中，铜电镀膜在基板上的槽 3a内有选择地沉积。在槽3a以外的区域3c即基板的表面几乎不析出 铜。
如图4(e)所示，将基板l表面的第一金属层3即镍膜除去。除 去镍膜使用MEC社制的CH-1935。形成于抗蚀剂表面的少量的铜电镀 膜可以和镍膜同时除去。
这样，实施例4中不需要将基板1的表面即槽3a以外的区域3c 的铜电镀膜除去，可以容易地制造具有深7 nm、宽7 100jam的铜配 线的线路板。 实施例5
参照图5，对本发明的配线及层间连接通孔的形成方法进行说明。 在此，对本申请的发明者实施的实施例5进行说明。如图5 (a)所示， 准备厚度为100 pm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(Teijin Dupont Film社制TEFLEX)作为基板1。该薄膜含有铜箔5。
如图5 (b)所示，使用镍制模具6进行纳米压印处理，在基板1 的表面形成深5Mm、宽5 100jum的槽7，同时，在槽7的底面形成 深5pm、直径为5pm的凹部8。槽7沿配线图案形成，并且凹部8 在层间连接通孔应该形成的位置形成。
纳米压印处理后，利用表面粗糙度测定装置对槽7及凹部8的表
面粗糙度进行测定。如图8所示，JISB0601中规定的算术平均粗糙度 Ra为0. 4|am， JISB0601中规定的粗糙度曲线要素的平均长度RSm为 1. 1 ja m。
如图5(c)所示，通过蚀刻法将凹部8的底部的树脂除去，使铜 箔5露出。如图5(d)所示，对露出的铜箔5的表面进行粗面化处理。 粗面化处理与实施例1相同。
粗面化处理后，利用表面粗糙度测定装置对露出的铜箔5的表面 粗糙度进行测定。如图8所示，JISB0601中规定的算术平均粗糙度Ra 为0. 4jam， JISB0601中规定的粗糙度曲线要素的平均长度RSm为1.1 M m。
如图5 (e)所示，使用溅射法形成第一金属层3。金属层3形成 于基板的表面即槽3b及凹部3a内和其以外的区域3c。实施例5的第 一金属层3为钛膜，膜厚为50nm。
形成第一金属层3后，利用表面粗糙度测定装置对凹部3a、槽部 3b、及其以外的区域3c的表面粗糙度进行测定，槽部3b及凹部3a 的铜箔的表面粗糙度与形成第一金属层3前测定的表面粗糙度相同。 另外，在槽部及凹部以外的区域3c即基板的表面，JISB0601中规定 的算术平均粗糙度Ra为0. OOliam, JISB0601中规定的粗糙度曲线要 素的平均长度RSm为30pm。
如图5(f)所示，通过铜电镀形成第二金属层4。第二金属层4 是铜电镀膜。电镀条件如图8所示。另外，电镀时间为20分钟，电流 密度为O. 5A/dm2，电镀液的温度为25t:。
铜电镀后对配线截面进行观察。实施例5中，槽3a内的铜电镀膜 厚度Tl为5pm,凹部内的铜电镀膜厚度T2为10nm。纳米压印加工 部以外的区域即在基板表面的铜电镀膜厚度T3为O.OOlpm以下。因 此，可以判明实施例5中，铜电镀膜有选择地在基板上的槽3a内沉积。 在槽3a以外的区域3c即基板的表面几乎不析出铜。
如图5(g)所示，将基板1的表面的第一金属层3即镍膜除去。 除去镍膜使用MEC社制的CH-1935。形成于抗蚀剂表面的少量的铜电
镀膜可以和镍膜同时除去。
这样，实施例5中不需要将基板1的表面即槽3a以外的区域3c 的铜电镀膜除去，可以容易地制造一并具有深5pm、宽5 100yni的 铜配线和直径为5jum的层间连接通孔的线路板。 实施例6
再次参照图1对本发明的配线的形成方法进行说明。在此，对本 申请的发明者实施的实施例6进行说明。如图1 (a)所示，准备厚50 jiim的液晶聚合物薄膜('〉'^Orr'751少夕只社制BIAC)作为基板 1。
如图1 (b)所示，对基板l的表面进行粗面化处理。在粗面化处 理中，利用将氧化铝微细粒子喷射到基板1表面的喷砂处理。
粗面化处理后，利用表面粗糙度测定装置对基板1的表面粗糙度 进行测定。如图8所示，JISB0601中规定的算术平均粗糙度Ra为0.6 jam, JISB0601中规定的粗糙度曲线要素的平均长度RSm为1.5jnm。
如图1 (c)所示，在粗面化后的基板l的表面上形成抗蚀剂膜2。 抗蚀剂使用日立化成社制RY-3219。抗蚀剂膜的厚度为5 pim。
如图1 (d)所示，通过光刻法在抗蚀剂膜2上形成宽5~100jum 的槽2a。
如图1 (e)所示，形成作为电镀的底层的第一金属层3。第一金 属层3是通过非电解镀形成的铜膜。非电解镀液使用日立化成社制 CUST-201。铜的膜厚为IOO認。
形成第一金属层3后，利用表面粗糙度测定装置对槽3a内的表面 粗糙度及槽3a以外的区域3c的表面粗糙度进行测定，槽3a内的表面 粗糙度与粗面化处理后测定的基板1的表面的表面粗糙度相同。另外， 槽3a以外的区域3c中，JISB0601中规定的算术平均粗糙度Ra为0. 001 jam, JISB0601中规定的粗糙度曲线要素的平均长度RSm为31pm。
如图1 (f )所示，通过铜电镀形成第二金属层4。第二金属层4 是铜电镀膜。电镀条件如图8所示。另外，电镀时间为10分钟，电流 密度为1. 0A/dm2,电镀液的温度为"r。
铜电镀后对配线截面进行观察。在实施例6中，槽3a内的铜电镀 膜厚度Tl为10pm。另外，槽3a以外的区域3c的铜电镀膜厚度T3 为0. 001 pra以下。因此，可以判明实施例6中，铜电镀膜有选择地在 基板上的槽3a内沉积。在槽3a以外的区域3c即基板的表面几乎不析 出铜。
如图1 (g)所示，将抗蚀剂膜2表面的第一金属层3即铜膜除去。 除去铜膜使用MEC社制的CH-1935 。镍膜的除去使用MEC社制的 MECBRITE VE-7100系列。形成于抗蚀剂表面的少量的铜电镀膜可以和 镍膜同时除去。
这样，实施例6中不需要将抗蚀剂膜2的表面即槽3a以外的区域 3c的铜电镀膜除去，可以容易地制造具有深lOprn、宽5 100jam的 铜配线的线路板。 实施例7
再次参照图1，对本发明的配线的形成方法进行说明。在此，对 本申请的发明者实施的实施例7、 8进行说明。实施例7 8的添加剂 的种类、添加剂的浓度、及电镀电流密度与实施例1不同，除此之外 与实施例l相同。电镀条件如图8所示。
铜电镀后对配线截面进行观察。实施例7及8中，槽3a内的铜电 镀膜厚度Tl为10pm,另外，槽3a以外的区域3c铜电镀膜厚度T3 为0. 001 jim以下。因此，可以判明，实施例7及8中铜电镀膜有选择 地在基板上的槽3a内沉积。在槽3a以外的区域3c即基板的表面几乎 不冲斤出铜。
这样，实施例7及8中不需要将抗蚀剂膜2的表面即槽3a以外的 区域3c的铜电镀膜除去，可以容易地制造具有深lOjam、宽7~100 jum的铜配线的线路板。 比较例1
比较例1除在电镀液中不含添加剂外与实施例1相同。电镀条件 如图8所示。对铜电镀后的配线截面进行观察。比较例中槽3a内的铜 电镀膜厚度Tl为2. 1 jum，另外，槽3a以外的区域3c中的铜电镀膜
厚度T3为2.2/am。因此，可以判明，比较例中，铜电镀膜在基板上 的槽3a内和槽3a以外的区域3c上几乎均一地沉积。即基板的表面可 以析出与槽3a几乎相同厚度的铜。
比较例中，必需将抗蚀剂膜2的表面及槽3a以外的区域3c内的 铜电镀膜除去，难以制造具有深10pm，宽7~ 100pm的铜配线的线 路板。
以上，对本发明的实例进行了说明，本发明不限定于上述的实施 例，本领域技术人员很容易理解，在本发明所要求保护的范围内可以 进行各种各样的变更。
权利要求
1、一种配线及层间连接通孔的形成方法，其特征在于，具有在基板的表面形成与配线图案相对应的槽并在应该形成层间连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为电镀的底层的第一金属层的底层形成工序、以及通过电镀在所述槽及所述凹部形成第二金属层的电镀工序，在用于所述电镀工序的电镀液中添加添加剂，所述添加剂具有抑制电镀反应的功能，且具有随着电镀反应的进行其抑制该电镀反应的功能降低的特性。
2、 如权利要求1所述的配线及层间连接通孔的形成方法，其特征 在于，所述添加剂含有由下式表示的花青染料或其衍生物的至少一种， 其中，n是0， 1, 2， 3中的任一个，〔化1〕<formula>formula see original document page 2</formula>
3、 如权利要求1所述的配线及层间连接通孔的形成方法，其特征 在于，所述添加剂具有使金属的析出过电压增大的功能。
4、 如权利要求1所述的配线及层间连接通孔的形成方法，其特征 在于，所述电镀液具有以下特性求表示圆盘电极的每转内圆盘电极的电位和电流密度的关系的极 化曲线时，在第一电位的区域，圆盘电极的转速为1000rpm时的电流 密度比圆盘电极的转速为零时的电流密度小，在比所述第一电位的区 域负的第二施加电位的区域，圆盘电极的转速为1000rpm时的电流密度比圆盘电极的转速为零时的电流密度大。
5、 如权利要求1所述的配线及层间连接通孔的形成方法，其特征 在于，所述电镀液具有以下特性求表示圆盘电极的每转内圆盘电极的电位和电流密度的关系的极 化曲线时，电位在相对于标准氩电极电位为+100~ 200mV的范围内， 圆盘电极的转速为1000rpm时的电流密度在圆盘电极的转速为零时的 电流密度的1/100以下，电位在相对于标准氢电极电位比-100mV负 的范围内，圆盘电极的转速为1000rpm时的电流密度比圆盘电极的转 速为零时的电流密度大。
6、 如权利要求1所述的配线及层间连接通孔的形成方法，其特征 在于，所述电镀液为酸性硫酸铜溶液，所述第二金属层由铜形成。
7、 如权利要求1所述的配线及层间连接通孔的形成方法，其特征 在于，所述第一金属层由铜、镍、钴、铬、钨、钯、钛或含有镍、钴、 铬、鴒、钯、钛或它们中的至少一种的合金形成。
8、 如权利要求1所述的配线及层间连接通孔的形成方法，其特征 在于，只对所述槽及所述凹部进行粗面化处理。
9、 如权利要求1所述的配线及层间连接通孔的形成方法，其特征 在于，所述底层形成工序之后且所述电镀工序之前，所述槽及所述凹 部的JISB0601规定的算术平均粗糙度Ra比所述槽及所述凹部以外的 区域的JISB0601规定的算术平均粗糙度Ra大。
10、 如权利要求1所述的配线及层间连接通孔的形成方法，其特 征在于，所述底层形成工序之后且所述电镀工序之前，所述槽及所述 凹部的JISB0601规定的粗糙度曲线要素的平均长度RSm比所述槽及所 述凹部以外的区域的JISB0601规定的粗糙度曲线要素的平均长度RSm小。
11、 如权利要求1所述的配线及层间连接通孔的形成方法，其特 征在于，所述底层形成工序之后且所述电镀工序之前，所述槽及所述 凹部的nSB0601规定的算术平均粗糙度Ra为所述槽及所述凹部以外 的区域的JISB0601规定的算术平均粗糙度Ra的10倍以上；所述槽及 所述凹部的JISB0601规定的粗糙度曲线要素的平均长度RSm为所述槽 及所述凹部以外的区域的JISB0601规定的粗糙度曲线要素的平均长 度RSm的1/10倍以下。
12、 如权利要求1所述的配线及层间连接通孔的形成方法，其特征在于，所述底层形成工序之后且所述电镀工序之前，所述槽及所述凹部的JISB0601规定的算术平均粗糙度Ra为0. 01~4nm，所述槽及 所述凹部的JISB0601规定的粗糙度曲线要素的平均长度RSm为 0. 005 ~ 8 jam。
13、 如权利要求1所述的配线及层间连接通孔的形成方法，其特 征在于，所述槽及凹部形成工序中，在所述基板上同时形成所述槽和 所述凹部。
14、 如权利要求1所述的配线及层间连接通孔的形成方法，其特 征在于，所述槽和所述凹部通过光刻法、激光照射法、纳米压印法的 4壬一方法形成。
全文摘要
本发明提供一种配线及层间连接通孔的形成方法，通过电镀在基板上形成配线或层间连接通孔时，使除去不需要的金属层的操作减轻化。在电镀使用的电镀液中添加添加剂。添加剂具有抑制电镀反应的功能，但具有随着电镀反应的进行其抑制电镀反应的功能减少的特性。添加剂具有使金属的析出过电压增大的功能，但具有随着反应的进行使金属的析出过电压减小的特性。由此，可以使金属在形成于基板上的槽及凹部内有选择地析出。在基板上形成配线或层间连接通孔时，在基板上形成具有规定的表面粗糙度的槽及凹部。
文档编号H01L21/48GK101378632SQ20081021109
公开日2009年3月4日 申请日期2008年8月20日 优先权日2007年8月30日
发明者珍田聪, 端场登志雄, 赤星晴夫, 铃木齐 申请人:日立电线株式会社