本发明专利技术涉及Cu镀层的形成方法、带有Cu镀层的基板的制造方法及带有Cu镀层的基板。本发明专利技术的Cu镀层的形成方法包含：在基板的一表面以平均结晶粒径成为50nm以上且300nm以下的方式形成Cu种子层的第1工序；在氧气氛中在Cu种子层的表面形成氧化膜的第2工序；将氧化膜的一部分除去的第3工序；对Cu种子层给电、在Cu种子层的氧化膜的表面通过电解镀覆而形成Cu镀层的第4工序。
Method for forming Cu coating, method for manufacturing substrate with Cu coating, and substrate with Cu coating
The invention relates to a method for forming Cu coating, a method for manufacturing a substrate with Cu coating, and a substrate with Cu coating. The formation method of the Cu coating of the invention includes the first process of forming a Cu seed layer on a surface of the substrate with an average crystalline particle size above 50nm and 300nm below; the second process of forming an oxide film on the surface of the Cu seed layer in the oxygen atmosphere; the third process of removing the part of the oxide film; electricity to the Cu seed layer and in the Cu seed layer; The surface of the oxide film of Cu seed layer is electrodeposited to form the fourth step of Cu coating.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】Cu镀层的形成方法、带有Cu镀层的基板的制造方法及带有Cu镀层的基板
本专利技术涉及Cu镀层(Cuめっき)的形成方法、带有Cu镀层的基板的制造方法及带有Cu镀层的基板。
技术介绍
在基板上通过电解镀覆形成Cu镀层的工艺大致具有2个工序。首先，在想要形成镀层的基板(晶片)表面事先形成用于给电的金属薄膜(种子层)。然后，将种子层形成完的基板固定于给电用的夹具，浸入镀敷液，对种子层进行给电，由此形成镀层(例如，专利文献1)。予以说明，在专利文献1中，对于在镀敷前的基板所形成的种子层的抗蚀剂开口部，照射氧等离子体(段落[0008]～[0010])。这是由于：通过氧等离子体照射来在种子层表面形成薄的氧化膜、改善种子层对于镀敷液的润湿性。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006-45651号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题为了得到接近块体的特性的膜，经常提高成膜室的温度来进行种子层的制作。但是，就Cu而言，如果升高温度，则结晶粒径(晶粒大小)变大，因此内部应力增大、形成有Cu种子层的基板的翘曲变大。如果翘曲变大，则在镀敷时发生向基板的背面的迂回、成为镀敷的成品率降低的原因。另外，如果进行基板的薄板化，则应力增大、进而镀敷的成品率降低。本专利技术鉴于上述的课题，目的在于提供成品率提高的Cu镀层的形成方法。用于解决课题的手段就本专利技术的Cu镀层的形成方法而言，包含：第1工序：在基板表面以平均结晶粒径成为50nm以上且300nm以下的方式形成Cu种子层；第2工序：在氧气氛中在Cu种子层的表面形成氧化膜；第3工序：将氧化膜的一部分除去；和第4工序：对Cu种子层给电、在Cu种子层的氧化膜侧的表面通过电解镀覆来形成Cu镀层。专利技术的效果根据本专利技术，通过使Cu种子层的平均结晶粒径成为50nm以上且300nm以下，应力增大受到抑制、能够减轻基板的翘曲，因此能够抑制镀敷不良、提高镀敷的成品率。附图说明图1是用于说明实施方式1的Cu镀层的形成方法的截面示意图。图2是实施方式1的Cu镀层的形成方法的工艺流程图。图3是实施方式1中用使带有Cu种子层的基板维持种子层的结晶粒径的方法来形成镀膜后的带有镀膜的基板的截面SIM像。(b)为(a)的部分放大图。图4是实施方式1中的带有Cu镀层的基板的截面SIM像。图5是实施方式1中的Cu种子层和Cu镀层的蚀刻速率比较图。图6是表示氧化膜的厚度与氧等离子体处理条件的关系的坐标图。图7是表示在Cu种子层的表面所形成的氧化膜表面的接触角与氧化膜的厚度的关系的坐标图。图8的(a)为使氧化膜的厚度成为了5nm以上且25nm以下的范围外时的Cu种子层的表面照片。(b)为Cu镀层的表面照片。图9的(a)为图8(b)中所示的带有镀膜的基板的截面SEM像。(b)为(a)的部分放大图。图10的(a)为实施方式1中的、氧等离子体处理后的Cu种子层的表面照片。(b)为Cu镀层的表面照片。图11为图10(b)中所示的Cu种子层的截面SEM像。(b)为(a)的部分放大图。图12为表示在Cu种子层的表面所形成的氧化膜的表面粗糙度与氧等离子体处理条件的关系的坐标图。图13为表示在Cu种子层上所形成的氧化膜的厚度与氧等离子体处理温度与试样吸附水分的关系的坐标图。图14的(a)为没有进行氧等离子体处理而形成Cu种子层和Cu镀层时的抗蚀剂剥离前的膜的截面SEM像。(b)为(a)的部分放大图。(c)为本实施方式中的抗蚀剂剥离前的膜的截面SEM像。具体实施方式以下参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。予以说明，附图中，同一附图标记表示同一部分或相当部分。[实施方式1]图1是用于说明实施方式1中的Cu镀层的形成方法的截面示意图。图2为实施方式1中的Cu镀层的形成方法的工艺流程图。首先，准备形成Cu电解镀覆层的基板1(图1(a))。接着，在形成Cu镀层的基板1的一表面，使用溅射装置来形成Cu种子层2(给电Cu种子层)(图1(b)、第1工序：图2的S10)。在此，就Cu种子层而言，以膜的平均结晶粒径成为50nm以上且300nm以下的方式形成。例如，不使用调温机构而在室温设定下使用溅射装置等来形成Cu种子层，由此能够抑制晶粒生长、使结晶粒径变小。予以说明，本实施方式中使用的成膜条件的室温广义上是指成膜开始时的腔室内气氛温度为室温(例如20～30℃)。室温因环境和使用条件而异，因此温度范围并不限于上述的范围。予以说明，即使初期的腔室内温度为室温，由于进行成膜，腔室内温度由于溅射能量而上升，因此有时实际成膜温度为室温以上(例如50～100℃)。另外，在进行连续成膜的情况下，成膜室内温度接着上次的成膜时的温度、即使为室温设定也有时成膜开始时的腔室温度高(例如30～80℃)。就这样的情况而言，只要初期为室温设定，也相当于本实施方式中的室温下的成膜。接着，在形成的Cu种子层2上，使用光致抗蚀剂来形成抗蚀剂3(图1(c))。在抗蚀剂3形成后，对于在基板1上所形成的Cu种子层2的抗蚀剂3的开口部的表面照射氧等离子体而形成氧化膜4(图1(d)、第2工序：图2的S20)。在该氧等离子体处理中，控制氧等离子体处理的条件，以使得所形成的氧化膜4的厚度成为5nm以上且25nm以下。予以说明，本专利技术中，氧化膜4包含构成Cu种子层2的Cu的最表面被氧化、改性而成的层。然后，通过稀硫酸洗净等蚀刻处理，将在Cu种子层2的开口部表面所形成的氧化膜4的一部分除去(图1(e)、第3工序：图2的S30)。就实施第3工序而言，是用于将第2工序中所形成的氧化膜4的膜厚或表面再控制为适于镀膜形成的厚度、进行表面改性。虽然为了便于制造工序而需要在Cu种子层的表面形成氧化膜(第2工序)，但在第2工序的氧等离子体处理中将氧化膜形成为所需厚度以上。因此，用第3工序的稀硫酸洗净将多余的氧化膜除去。但是，并不是只要进行稀硫酸洗净(第3工序)就必然能够使氧化膜变薄，如果原来的氧化膜过厚，则不能发挥除去效果。因此，在第2工序的氧等离子体处理中，需要将所形成的氧化膜控制在能够发挥稀硫酸洗净(第3工序)的效果的膜厚范围。另外，通过该第3工序，也能够使氧化膜4的表面状态在第4工序中适于镀膜形成。作为通过氧等离子体处理所形成的氧化膜的除去方法，可列举出干蚀刻、湿蚀刻等。对干蚀刻的气体的种类、湿蚀刻中所使用的蚀刻液的种类等并无特别限定，只要是不对Cu镀层的形成产生不良影响的方法，可使用任意的除去方法。不过，为了提高由氧等离子体处理所产生的Cu种子层的润湿性改善效果，优选进行稀硫酸等的湿蚀刻。然后，将具有Cu种子层2和一部分被除去了的氧化膜4的基板1浸于镀液、对Cu种子层2给电，由此能够在Cu种子层2的氧化膜4侧的表面形成Cu镀层5(图1(f)、第4工序：图2的S40)。作为镀层形成后的工序，可通过水洗处理将镀层形成后的基板1洗净。另外，为了防止Cu镀层5表面的氧化，也可涂布抗氧化剂。在本实施方式中，能够如上述制造带有Cu镀层的基板。带有Cu镀层的基板至少具备基板和在其一表面所形成的Cu镀层。对基板1(被镀敷材料)的结构、材料、形状等并无特别限定，作为基板1，例如可列举出绝缘体基板、半导体基板(半导体晶片)等。作为半导体基板的材质，例如可列举出Si、SiC、GaN等。就基板1而言，例如可以是使用半导体基板所制造本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Cu镀层的形成方法，其包含：第1工序：在基板的一表面以平均结晶粒径成为50nm以上且300nm以下的方式形成Cu种子层；第2工序：在氧气氛中在所述Cu种子层的表面形成氧化膜；第3工序：将所述氧化膜的一部分除去；和第4工序：对所述Cu种子层给电、在所述Cu种子层的所述氧化膜的表面通过电解镀覆而形成Cu镀层。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种Cu镀层的形成方法，其包含：第1工序：在基板的一表面以平均结晶粒径成为50nm以上且300nm以下的方式形成Cu种子层；第2工序：在氧气氛中在所述Cu种子层的表面形成氧化膜；第3工序：将所述氧化膜的一部分除去；和第4工序：对所述Cu种子层给电、在所述Cu种子层的所述氧化膜的表面通过电解镀覆而形成Cu镀层。2.根据权利要求1所述的Cu镀层的形成方法，其中，所述第2工序中所形成的所述氧化膜的厚度为5nm以上且25nm以下。3.根据权利要求1或2所述的Cu...
【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤祐司，藤田淳，吉田基，远藤加寿代，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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