铜镀液、用其镀覆基板的方法以及基板处理单元技术

一种特征为包含胺类化合物和缩水甘油醚的反应聚合物和／或该产物季铵衍生物的铜镀液以及使用该镀液镀覆基板的方法。具有微小电路图案和例如盲通路孔或贯通孔的小孔的基板，如例如硅晶片的半导体晶片或印刷电路板，可以被高度可靠地镀覆铜。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铜镀液及用其镀覆基板的方法
本专利技术涉及铜镀液和使用铜镀液镀覆基板的方法。更具体地说，本专利技术涉及能够在诸如具有微小电路图形和小孔如盲通路孔、贯通孔等的硅晶片半导体基板或印刷电路板上提供高度可靠的铜镀层的铜镀液，以及使用这种铜镀液来镀覆铜的方法。
技术介绍
最近，堆叠法(build-up method)已经用于电子设备的电路贴装，例如蜂窝电话、个人电脑、视频设备、游戏机等等。在堆叠法中，诸如贯通孔和通路孔的小孔穿过层压板，并且在这些小孔中沉积金属使几个不同的电路层相互连接，从而构筑多层电路。在这些小孔中，金属在通路孔中的沉积通过通路孔镀覆或通路填充(via-filling)的方法来实施，通路孔指微小的盲孔(下文称作通路孔)。对于通路孔镀覆，金属薄膜在通路孔内的侧面或底部形成，这就很难在孔上形成导电层。另外，为了保证不同电路层间具有足够的导电性，必须增加金属薄膜沉积的面积。另一方面，金属填充入通路孔中的通路填充方法能够让金属完全填满孔洞，并且如果在填充后通路孔的表面是平坦的，那么还允许在这些孔洞上形成其它的通路孔。因此，该方法对于降低器件的尺寸是非常有利的。由于这种原因，需要从绝缘材料(绝缘层)仅能被有限变平的通路孔镀覆方法转移到可以填充层间连接孔的通路填充方法上。常规地，通路填充通过下面的方法进行：在绝缘层和处于绝缘层下面的导电层之间形成孔洞、由电解镀铜形成小柱，以及通过研磨除去沉积的铜而使表面变平。另一种方法包括通过化学镀铜只活化孔底-->的导电层并且通过化学镀铜选择性地堆积。再一种方法是用铜胶等填充孔洞。在这些方法中，第一种方法需要研磨相当厚的沉积的镀铜层，而第二种方法具有需要很长时间来获得想要厚度镀铜层的缺点。第三种方法是简单的，但却具有严重的可靠性问题。因为该方法使用金属用溶剂等来分散的铜胶，因此会带来许多问题，例如有限的导电性、由于填充后体积的减小而形成空隙或收缩，以及镀层从孔内壁的剥离。由于这些原因，在最近几年中已经建议了一种通过镀覆来完全填充通路孔的方法，并且为此发展了镀液和镀覆方法。但是，迄今所提出的镀液和镀覆方法在实际实例中具有下面的缺点。特别地，许多建议的镀液使用填充通路孔的机理，它们使用含有强的均化组分(leveling component)，例如染料型均化组分的液体。这种均化组分对扩散表现出强烈的限制并且被大量吸附在具有薄扩散层的表面上，因此金属沉积被控制在该表面上，但是在具有厚扩散层的凹陷区(如通路孔内部)相对加速。通路填充能够以这种方式实现。尽管这种镀液适用于镀覆基板整个表面的镀板法，但是当其应用于电路事先已由抗蚀剂等图案化的基板或者具有图案和贯通孔的基板时，均化组分很容易受扩散层的厚度和镀液流速的影响。结果，金属的厚度在通路或线的中央或端部明显不同，或者在贯通孔的入口拐角或贯通孔内壁的一边上金属可能变厚，从而损害了层压层的可靠性和导电性。尽管已经建议了使用脉冲波形的镀覆方法，但是该方法不仅需要会导致高生产成本的高成本设施，而且会引起复杂的电流控制问题。此外，由于包含了三种或多种的添加剂组分，传统的镀液会给分析和控制带来困难。分析和控制的困难损害致密的填充性质、图案化镀覆中薄膜厚度的均匀性和保持一致性的性质，因此明显影响产品的产率和成本。因此，发展一种高度可靠的镀覆基板，特别是那些带有小孔和用-->于线路的微小沟槽的基板的技术是必要的。
技术实现思路
作为为了解决上述问题而长时间对镀液广泛研究的结果，本专利技术的专利技术人已经发现包含特定组分的铜镀液表现出极好的通路填充特性和镀覆均匀性，能够镀覆共存的贯通孔而具有优越的镀覆均匀性，并且能够在具有带微小线路沟槽的电路图案的半导体晶片、印刷电路板等电子电路板上产生具有高导电可靠性的铜镀层，同时具有容易分析镀液中大多数组分的附加优点。具体地说，本专利技术提供了包含胺类化合物和缩水甘油醚的反应聚合物和/或该反应聚合物季铵衍生物的铜镀液。本专利技术进一步提供了一种镀覆基板的方法，该方法包括提供具有导电性的图案化基板并且使用铜镀液镀覆基板。本专利技术还提供用于铜镀液的添加剂。附图说明图1是表示使用本专利技术铜镀液的基板加工装置一个实施例的平面布置图。图2是表示图1基板加工装置中空气流动图。图3是表示图1基板加工装置中区域间的空气流动图。图4是图1基板加工装置被放在清洁室中的实例的外视图。图5是表示基板加工装置另一个实例的平面布置图。图6是表示基板加工装置再另一个实例的平面布置图。图7是表示基板加工装置进一步实例的平面布置图。图8是表示基板加工装置再进一步实例的平面布置图。图9是表示基板加工装置仍再进一步实例的平面布置图。图10是表示使用本专利技术镀覆方法的基板加工装置流程的流程图。图11是表示斜面/背面洗涤装置的轮廓图。图12是表示退火装置实例的纵向截面前视图。-->图13是图12的平面截面图。图14表示由镀覆铜形成铜线路的过程的实例。图15表示基板加工装置仍进一步实施例的全部横断面视图。图16是表示图15基板加工装置中镀液流动的镀液流动图。图17是非镀覆操作期间(基板接收-传送操作)图15整个基板加工装置的横断面视图。图18是维护期间图15整个基板加工装置的横断面视图。图19是阐明在图15基板加工装置的基板接收-传送操作期间外壳(housing)、压环(press ring)和基板间关系的横断面视图。图20是图19的部分放大图。图21是阐明在图15基板加工装置的镀覆和非镀覆操作期间镀液流动的图。图22表示图15基板加工装置的拉绳-牵拉结构(wick-drawingmechanism)的放大横断面视图。图23是图15基板加工装置的电源接触点(探针)的横断面视图。图24是表示使用本专利技术镀液的基板加工装置仍进一步实例的平面图。图25是图24沿A-A线的横断面视图。图26是图24基板加工装置的基板保持部分和阴极部分的横断面视图。图27是图24基板加工装置电极臂部分的横断面视图。图28是图24基板加工装置除去外壳的电极臂部分的横断面视图。图29是表示图24基板加工装置的阳极和镀液浸渗材料的示意图。图30示意性地表示实例1中使用的印刷电路板中盲通路孔部分的结构。图31表示用于在图案镀覆后测量实例1中使用的印刷电路板横断面厚度的测量点图。图32示意性地表示实例2中使用的插件板中线路部分的结构。图33表示用于在镀覆后测量实例2中使用的插件板横断面厚度的-->测量点图。图34表示实例3中使用的贯通孔板的贯通孔横断面结构图和镀覆后膜厚测量点图。  图35是表示实例5中使用的硅晶片通路孔内壁的横断面视图。图36是表示在使用实例5中本专利技术镀液5镀铜后通路孔内壁的横断面视图。图37是表示在使用实例5中本专利技术镀液6镀铜后通路孔内壁的横断面视图。图38是表示在使用实例5中本专利技术镀液7镀铜后通路孔内壁的横断面视图。图39是表示在使用实例5中比较镀液1和2镀铜后通路孔内壁的横断面视图。图40是表示在使用实例5中比较镀液3镀铜后通路孔内壁的横断面视图。具体实施方式本专利技术铜镀液的特征在于包含胺类化合物和缩水甘油醚的反应聚合物和/或该反应聚合物季铵衍生物作为必要的组分。该组分抑制铜沉积到表面上或者突出表面，并且优选地镀覆基板的凹陷处。具体地说，该组分对用铜填充凹陷处起着添加剂的作用。因为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含胺类化合物和缩水甘油醚的反应聚合物和／或该反应聚合物季铵衍生物的铜镀液。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2001-5-9 01/1388221.一种包含胺类化合物和缩水甘油醚的反应聚合物和/或该反应聚合物季铵衍生物的铜镀液。2.根据权利要求1的铜镀液，具有25～75g/L的铜浓度。3.根据权利要求1或权利要求2的铜镀液包含10～1000mg/L的胺类化合物和缩水甘油醚的反应聚合物和/或该反应聚合物季铵衍生物。4.根据权利要求1到3任一项的铜镀液，包含10～200g/L的有机酸或无机酸。5.根据权利要求1到4任一项的铜镀液，包含选自磺烷基磺酸或其盐、双硫有机化合物和二硫代氨基甲酸衍生物构成的组中的一种或多种组分，浓度为0.1～200mg/L。6.根据权利要求1到5任一项的铜镀液，其中铜镀液是酸性的。7.根据权利要求2到6任一项的铜镀液，其中选自硫酸铜、氧化铜、氯化铜、碳酸铜、焦磷酸铜、烷基磺酸铜、链烷醇磺酸铜和有机酸铜盐构成的组中的一种或多种铜化合物被用作铜离子源。8.根据权利要求4到7任一项的铜镀液，其中选自硫酸、链烷硫酸和链烷醇硫酸构成的组中的一种或多种酸被用作有机酸或无机酸。9.根据权利要求1到8任一项的铜镀液，进一步包含氯。10.根据权利要求9的铜镀液，其中氯的浓度为0.01～100mg/L。11.根据权利要求1到10任一项的铜镀液，允许在包含碱性组分和添加剂的镀液中分析控制所有组分。12.一种镀覆基板的方法，该方法包括通过导电性处理来加工图案化的基板；以及使用包含胺类化合物和缩水甘油醚的反应聚合物和/或该反应聚合物季铵衍生物的铜镀液来镀覆基板。13.一种镀覆基板的方法，该方法包括提供带有微小电路图案和在其上形成的金属籽层的电子电路板，以及使用包含胺类化合物和缩水甘油醚的反应聚合物和/或该...

【专利技术属性】
技术研发人员：萩原秀树，君塚亮一，寺岛佳孝，丸山惠美，三宅隆，长泽浩，佐保田毅，饭村诚司，
申请(专利权)人：荏原优莱特科技股份有限公司，株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]