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JP7735686B2 - Electroless copper plating composition and electroless copper plating method - Google Patents

Electroless copper plating composition and electroless copper plating method

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JP7735686B2
JP7735686B2 JP2021086897A JP2021086897A JP7735686B2 JP 7735686 B2 JP7735686 B2 JP 7735686B2 JP 2021086897 A JP2021086897 A JP 2021086897A JP 2021086897 A JP2021086897 A JP 2021086897A JP 7735686 B2 JP7735686 B2 JP 7735686B2
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JP
Japan
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copper plating
electroless copper
group
water
ion source
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JP2021086897A
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秀範 竹内
憲史 田代
真依 齋藤
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Description

本発明は、無電解銅めっき用組成物および無電解銅めっき方法に関する。また本発明は、無電解銅めっき方法に使用するためのキットに関する。 The present invention relates to a composition for electroless copper plating and an electroless copper plating method. The present invention also relates to a kit for use in the electroless copper plating method.

近年、電子機器の小型化、軽量化および高機能化に伴い、半導体素子における金属配線の微細化かつ高密度化が強く要求されている。この微細化および高密度化の要求に伴い、金属配線が形成される凹凸パターンの幅の狭小化が進み、電流密度を確保するために深さが増大し、アスペクト比は増加の一途をたどっている。
標準的なプロセスでは、半導体基板に形成された金属配線のための凹凸パターンの孔(ビア)または溝(トレンチ)の内壁に、銅薄膜からなるシード層をスパッタリングで形成した後、電解めっきによりビアまたはトレンチ内に銅を充填して埋め込みを行う。
このとき、金属配線のための凹凸パターンのアスペクト比が高くなるにつれて、ビアまたはトレンチの底面部の銅めっき膜が十分に成長する前に、ビアまたはトレンチの開口部近くや側面に成長した銅めっき膜同士が接触しやすくなる。銅めっき膜同士が接触すると、配線断面に空孔(ボイド)や継ぎ目(シーム)を形成してしまう。金属配線内部におけるボイドやシームの存在は、配線抵抗の上昇やエレクトロマイグレーション耐性の低下などにつながるため好ましくない。
In recent years, with the trend toward smaller, lighter, and more sophisticated electronic devices, there has been a strong demand for finer and denser metal wiring in semiconductor elements. This demand for finer and denser wiring has led to narrower widths of the concave-convex patterns in which metal wiring is formed, and to increase the depth to ensure sufficient current density, the aspect ratio has been steadily increasing.
In a standard process, a seed layer made of a thin copper film is formed by sputtering on the inner walls of holes (vias) or grooves (trenches) in a concave-convex pattern for metal wiring formed on a semiconductor substrate, and then copper is filled and embedded into the vias or trenches by electroplating.
As the aspect ratio of the concave-convex pattern for metal wiring increases, copper plating films grown near the openings and on the sides of vias or trenches tend to come into contact with each other before the copper plating film at the bottom of the vias or trenches has fully grown. Contact between copper plating films results in the formation of voids and seams in the cross section of the wiring. The presence of voids and seams inside the metal wiring is undesirable because it leads to increased wiring resistance and reduced electromigration resistance.

特開2013-204107号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-204107 特開平03-003296号公報Japanese Patent Application Publication No. 03-003296 特開2002-180259号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-180259 特開2003-268558号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-268558 特開2020-045558号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-045558

金属配線のための凹凸パターンが高アスペクト比を有する場合であっても、ボイドやシームの発生を抑えながらビアまたはトレンチ内に銅を充填し、良好な電気特性を有する金属配線を形成できることが好ましい。
このような状況下、本発明者らは、まず、電解銅めっきを行う前に、無電解銅めっきを行い、凹凸パターンのビアまたはトレンチのボトムアップを図ることを試みた。無電解銅めっきは、低温での成膜が可能であり、密着性も良好であり、複雑なパターン上においても成膜が可能であるといった特長を有している。このため、無電解銅めっきを用いることで、より効率的に金属配線を形成することができると考えられる。
しかし、無電解銅めっきを用いた場合でも、ビアまたはトレンチの内壁の開口部、側面部および底面部におけるめっきが等速成長すると、開口部が閉塞してボイドやシームが形成され易くなる。そこで、本発明者らは、無電解銅めっきにおいて、ビアまたはトレンチの内壁の底面部における銅めっき膜の成長速度と、開口部および側面部における銅めっき膜の成長速度とを制御することで、上記課題を解決しようとした。
なお、電解または無電解銅めっき液としては種々知られているが(例えば、特許文献1ないし5)、無電解銅めっきにおいて金属配線の凹凸パターンのビアまたはトレンチの内壁の開口部、側面部および底面部における銅めっき膜の成長速度を制御することについては着目されていない。
Even when the concave-convex pattern for metal wiring has a high aspect ratio, it is preferable to be able to fill copper into vias or trenches while suppressing the occurrence of voids and seams, and to form metal wiring with good electrical properties.
Under these circumstances, the present inventors first attempted to perform electroless copper plating before electrolytic copper plating to achieve bottom-up via or trench formation in a concave-convex pattern. Electroless copper plating has the advantages of being able to form films at low temperatures, having good adhesion, and being able to form films even on complex patterns. Therefore, it is believed that the use of electroless copper plating can more efficiently form metal wiring.
However, even when electroless copper plating is used, if the plating grows at a uniform rate on the opening, side, and bottom of the inner wall of a via or trench, the opening is easily blocked, and voids and seams are likely to form. Therefore, the inventors attempted to solve the above problem by controlling the growth rate of the copper plating film on the bottom of the inner wall of a via or trench and the growth rate of the copper plating film on the opening and side in electroless copper plating.
Although various electrolytic or electroless copper plating solutions are known (e.g., Patent Documents 1 to 5), no attention has been paid to controlling the growth rate of the copper plating film at the opening, side and bottom of the inner wall of a via or trench in a concave-convex pattern of metal wiring in electroless copper plating.

本発明は、以下に示した無電解銅めっき用組成物、無電解銅めっき方法および無電解銅めっき方法に使用するためのキットに関する。
[1]銅イオン源、錯化剤、還元剤、pH調整剤、および水を含む無電解銅めっき用組成物であって、
置換基を有していてもよい2-アミノチアゾ-ルおよびそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上をさらに含む、無電解銅めっき用組成物。
[2]前記置換基を有していてもよい2-アミノチアゾ-ルが、式:
[式中、RおよびRは、それぞれ互いに独立して、水素原子、C~Cアルキル基、カルボキシル基、カルボキシC~Cアルキル基、ニトロ基、ヒドロキシル基、C~Cアルキルアミノ基、C~Cカルボン酸エステル、またはハロゲン原子である。]
で示される化合物からなる群より選ばれる1種以上である、前記[1]に記載の無電解銅めっき用組成物。
[3]式:
[式中、R、R、R、R、R、R、R、R10、R11、およびR12は、それぞれ互いに独立して、水素原子、C~Cアルキル基、メルカプト基、またはアミノ基である。]
のいずれかで示される含窒素複素環式化合物からなる群より選ばれる1種以上をさらに含む、前記[1]または[2]に記載の無電解銅めっき用組成物。
[4]pH値が11~14の範囲である、前記[1]から[3]のいずれか一項に記載の無電解銅めっき用組成物。
[5]前記錯化剤が、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、トリエチレンテトラミン-N,N,N',N'',N''',N'''-六酢酸、およびクアドロ-ルからなる群より選ばれる1種以上である、前記[1]から[4]のいずれか一項に記載の無電解銅めっき用組成物。
[6]前記還元剤が、ヒドラジンである、前記[1]から[5]のいずれか一項に記載の無電解銅めっき用組成物。
[7]前記pH調整剤が、水酸化テトラメチルアンモニウムである、前記[1]から[6]のいずれか一項に記載の無電解銅めっき用組成物。
[8]前記置換基を有していてもよい2-アミノチアゾ-ルが、2-アミノチアゾ-ル、2-アミノ-4-メチルチアゾ-ル、2-アミノ-5-メチルチアゾール、2-アミノチアゾール-4-カルボン酸、(2-アミノ-4-チアゾリル)酢酸、および2-アミノ-4,5-ジメチルチアゾ-ルからなる群より選ばれる1種以上である、前記[1]から[7]のいずれか一項に記載の無電解銅めっき用組成物。
[9]前記含窒素複素環式化合物が、1,2,4-トリアゾ-ル、4-アミノ-1,2,4-トリアゾ-ル、1H-ベンゾトリアゾ-ル、3-メルカプト-1,2,4-トリアゾ-ル、3-メルカプト-4-メチル-4H-1,2,4-トリアゾ-ル、3-アミノ-5-メルカプト-1,2,4-トリアゾ-ル、4-アミノ-3-メルカプト-4H-1,2,4-トリアゾ-ル、5-メルカプト-1-メチルテトラゾール、2-メルカプトピリミジン、および4,6-ジメチル-2-メルカプトピリミジンからなる群より選ばれる1種以上である、前記[3]から[8]のいずれか一項に記載の無電解銅めっき用組成物。
[10]ハロゲン化物イオン源をさらに含む、前記[1]から[9]のいずれか一項に記載の無電解銅めっき用組成物。
[11]前記ハロゲン化物イオン源が塩酸である、前記[10]に記載の無電解銅めっき用組成物。
[12]前記[1]から[11]のいずれか一項に記載の無電解銅めっき用組成物を基板と接触させる工程と、
前記基板に無電解銅めっき層を形成する工程と
を含む、無電解銅めっき方法。
[13]前記無電解銅めっき層が、銅配線となる無電解銅めっき層である、前記[12]に記載の無電解銅めっき方法。
[14]前記基板が無電解銅めっき層を形成するためのビアまたはトレンチを有しており、
前記ビアまたはトレンチにおける開口部の最短長さに対する深さ方向の最大長さの比(深さ方向の最大長さ/開口部の最短長さ)が2以上である、前記[12]または[13]に記載の無電解銅めっき方法。
[15]前記基板が、無電解銅めっき層を形成するためのシード層であって、銅薄膜、コバルト薄膜、およびルテニウム薄膜からなる群より選ばれる1種以上のシード層を有している、前記[12]から[14]のいずれか一項に記載の無電解銅めっき方法。
[16]前記[12]から[15]のいずれか一項に記載の無電解銅めっき方法に使用するためのキットであって、
銅イオン源、錯化剤、pH調整剤、置換基を有していてもよい2-アミノチアゾ-ルおよびそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上、ならびに水を含み、さらに必要に応じて、式(2a)、(2b)、(2c)、(2d)、または(2e)のいずれかで示される含窒素複素環式化合物からなる群より選ばれる1種以上、およびハロゲン化物イオン源の少なくともいずれかを含む第1液と、
還元剤および水を含む第2液と
を相互に混合されない状態で有する、キット。
[17]前記[12]から[15]のいずれか一項に記載の無電解銅めっき方法に使用するためのキットであって、
銅イオン源、錯化剤、pH調整剤、および水を含み、さらに必要に応じて、式(2a)、(2b)、(2c)、(2d)、または(2e)のいずれかで示される含窒素複素環式化合物からなる群より選ばれる1種以上、およびハロゲン化物イオン源の少なくともいずれかを含む第1液と、
還元剤および水を含む第2液と
置換基を有していてもよい2-アミノチアゾ-ルおよびそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上、ならびに水を含む第3液と
を相互に混合されない状態で有する、キット。
[18]前記[12]から[15]のいずれか一項に記載の無電解銅めっき方法に使用するためのキットであって、
銅イオン源、錯化剤、pH調整剤、および水を含む第1液と、
還元剤および水を含む第2液と
置換基を有していてもよい2-アミノチアゾ-ルおよびそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上、ならびに水を含む第3液と
式(2a)、(2b)、(2c)、(2d)、または(2e)のいずれかで示される含窒素複素環式化合物からなる群より選ばれる1種以上、およびハロゲン化物イオン源の少なくともいずれか、ならびに水を含む第4液と、
を相互に混合されない状態で有する、キット。
[19]前記[12]から[15]のいずれか一項に記載の無電解銅めっき方法に使用するためのキットであって、
銅イオン源、錯化剤、pH調整剤、および水を含む第1液と、
還元剤および水を含む第2液と
置換基を有していてもよい2-アミノチアゾ-ルおよびそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上、ならびに水を含む第3液と
式(2a)、(2b)、(2c)、(2d)、または(2e)のいずれかで示される含窒素複素環式化合物からなる群より選ばれる1種以上、および水を含む第4液と、
ハロゲン化物イオン源および水を含む第5液と
を相互に混合されない状態で有する、キット。
The present invention relates to a composition for electroless copper plating, an electroless copper plating method, and a kit for use in the electroless copper plating method, which are shown below.
[1] A composition for electroless copper plating comprising a copper ion source, a complexing agent, a reducing agent, a pH adjuster, and water,
The electroless copper plating composition further comprises at least one member selected from the group consisting of optionally substituted 2-aminothiazoles and salts thereof.
[2] The optionally substituted 2-aminothiazole is represented by the formula:
[In the formula, R1 and R2 are each independently a hydrogen atom, a C1 - C6 alkyl group, a carboxyl group, a carboxy C1 - C6 alkyl group, a nitro group, a hydroxyl group, a C1 - C6 alkylamino group, a C2 - C7 carboxylic acid ester, or a halogen atom.]
The electroless copper plating composition according to [1] above, wherein the compound is one or more selected from the group consisting of compounds represented by the formula:
[3] Formula:
[In the formula, R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , and R 12 are each independently a hydrogen atom, a C 1 to C 6 alkyl group, a mercapto group, or an amino group.]
The electroless copper plating composition according to [1] or [2] above, further comprising at least one nitrogen-containing heterocyclic compound selected from the group consisting of:
[4] The composition for electroless copper plating according to any one of [1] to [3] above, wherein the pH value is in the range of 11 to 14.
[5] The electroless copper plating composition according to any one of [1] to [4] above, wherein the complexing agent is at least one selected from the group consisting of ethylenediaminetetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, triethylenetetramine-N,N,N',N'',N''',N'''-hexaacetic acid, and quadrol.
[6] The composition for electroless copper plating according to any one of [1] to [5] above, wherein the reducing agent is hydrazine.
[7] The composition for electroless copper plating according to any one of [1] to [6], wherein the pH adjuster is tetramethylammonium hydroxide.
[8] The electroless copper plating composition according to any one of [1] to [7] above, wherein the 2-aminothiazole which may have a substituent is at least one member selected from the group consisting of 2-aminothiazole, 2-amino-4-methylthiazole, 2-amino-5-methylthiazole, 2-aminothiazole-4-carboxylic acid, (2-amino-4-thiazolyl)acetic acid, and 2-amino-4,5-dimethylthiazole.
[9] The electroless copper plating composition according to any one of [3] to [8], wherein the nitrogen-containing heterocyclic compound is at least one selected from the group consisting of 1,2,4-triazole, 4-amino-1,2,4-triazole, 1H-benzotriazole, 3-mercapto-1,2,4-triazole, 3-mercapto-4-methyl-4H-1,2,4-triazole, 3-amino-5-mercapto-1,2,4-triazole, 4-amino-3-mercapto-4H-1,2,4-triazole, 5-mercapto-1-methyltetrazole, 2-mercaptopyrimidine, and 4,6-dimethyl-2-mercaptopyrimidine.
[10] The composition for electroless copper plating according to any one of [1] to [9] above, further comprising a halide ion source.
[11] The electroless copper plating composition according to [10], wherein the halide ion source is hydrochloric acid.
[12] A step of contacting the electroless copper plating composition according to any one of [1] to [11] with a substrate;
and forming an electroless copper plating layer on the substrate.
[13] The electroless copper plating method according to [12], wherein the electroless copper plating layer is an electroless copper plating layer that will become copper wiring.
[14] The substrate has a via or a trench for forming an electroless copper plating layer,
[14] The electroless copper plating method according to [12] or [13], wherein the ratio of the maximum length in the depth direction to the minimum length of the opening in the via or trench (maximum length in the depth direction/shortest length of opening) is 2 or more.
[15] The electroless copper plating method according to any one of [12] to [14], wherein the substrate has a seed layer for forming an electroless copper plating layer, the seed layer being one or more types selected from the group consisting of a copper thin film, a cobalt thin film, and a ruthenium thin film.
[16] A kit for use in the electroless copper plating method according to any one of [12] to [15],
a first liquid containing at least one selected from the group consisting of a copper ion source, a complexing agent, a pH adjuster, 2-aminothiazole which may have a substituent and a salt thereof, and water, and further containing, as necessary, at least one selected from the group consisting of nitrogen-containing heterocyclic compounds represented by any one of formulas (2a), (2b), (2c), (2d), and (2e), and a halide ion source;
A kit comprising a reducing agent and a second liquid containing water, the second liquid being immiscible with each other.
[17] A kit for use in the electroless copper plating method according to any one of [12] to [15],
a first liquid containing a copper ion source, a complexing agent, a pH adjuster, and water, and further containing, as necessary, at least one kind or more selected from the group consisting of nitrogen-containing heterocyclic compounds represented by any one of formulas (2a), (2b), (2c), (2d), and (2e), and at least one of a halide ion source;
The kit comprises a second liquid containing a reducing agent and water, and a third liquid containing one or more members selected from the group consisting of optionally substituted 2-aminothiazoles and salts thereof, and water, which are not mixed with each other.
[18] A kit for use in the electroless copper plating method according to any one of [12] to [15],
a first liquid containing a copper ion source, a complexing agent, a pH adjuster, and water;
a second liquid containing a reducing agent and water; a third liquid containing at least one member selected from the group consisting of optionally substituted 2-aminothiazoles and salts thereof, and water; a fourth liquid containing at least one member selected from the group consisting of nitrogen-containing heterocyclic compounds represented by any one of formulas (2a), (2b), (2c), (2d), and (2e), at least one of a halide ion source, and water;
in a mutually unmixed state.
[19] A kit for use in the electroless copper plating method according to any one of [12] to [15],
a first liquid containing a copper ion source, a complexing agent, a pH adjuster, and water;
a second liquid containing a reducing agent and water; a third liquid containing one or more compounds selected from the group consisting of optionally substituted 2-aminothiazoles and salts thereof, and water; and a fourth liquid containing one or more compounds selected from the group consisting of nitrogen-containing heterocyclic compounds represented by any one of formulas (2a), (2b), (2c), (2d), and (2e), and water.
A kit comprising a halide ion source and a fifth liquid comprising water, in a mutually immiscible state.

本発明によれば、無電解銅めっきにおいて、ビアまたはトレンチの内壁の底面部における銅めっき膜の成長速度と、開口部および側面部における銅めっき膜の成長速度とを制御することができ、開口部および側面部における銅めっき膜の成長を抑制しながら底面部における銅めっき膜の成長を促進することができる。本発明の好ましい態様によれば、金属配線の凹凸パターンが高アスペクト比を有する場合であっても、ボイドやシームの発生を抑制し、良好な電気特性を有する金属配線を効率的に形成することができる。 According to the present invention, in electroless copper plating, it is possible to control the growth rate of the copper plating film at the bottom of the inner wall of a via or trench and the growth rate of the copper plating film at the opening and side surfaces, thereby promoting the growth of the copper plating film at the bottom surface while suppressing the growth of the copper plating film at the opening and side surfaces. According to a preferred embodiment of the present invention, even when the uneven pattern of the metal wiring has a high aspect ratio, it is possible to suppress the occurrence of voids and seams and efficiently form metal wiring with excellent electrical properties.

本発明の無電解銅めっき方法の工程の一例を説明するための図である。1A to 1C are diagrams illustrating an example of steps in the electroless copper plating method of the present invention. 本発明の無電解銅めっき方法におけるビアまたはトレンチの底面部、開口部および側面部における銅めっき膜の成長量を模式的に示した図である。1 is a diagram schematically showing the growth amount of a copper plating film on the bottom, opening, and side surface of a via or trench in the electroless copper plating method of the present invention. FIG.

1.無電解銅めっき用組成物
本発明にかかる無電解銅めっき用組成物は、銅イオン源、錯化剤、還元剤、pH調整剤、および水を含む無電解銅めっき用組成物であって、添加剤として、置換基を有していてもよい2-アミノチアゾ-ルおよびそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上をさらに含むことを特徴とする。本発明にかかる無電解銅めっき用組成物は、半導体基板、半導体パッケージ基板、プリント基板等の基板上の微細な金属配線を形成するための凹凸パターンのビアまたはトレンチの内壁に、薄い銅、コバルト、またはルテニウムのシード層をスパッタリング等で形成した後、無電解銅めっきにより銅めっき膜を成長させてビアおよびトレンチの埋め込みを行うために好適に用いられる。
1. Electroless Copper Plating Composition The electroless copper plating composition of the present invention is a composition for electroless copper plating comprising a copper ion source, a complexing agent, a reducing agent, a pH adjuster, and water, and further comprising at least one additive selected from the group consisting of optionally substituted 2-aminothiazoles and salts thereof. The electroless copper plating composition of the present invention is suitably used to form a thin copper, cobalt, or ruthenium seed layer by sputtering or the like on the inner walls of vias or trenches in a concave-convex pattern for forming fine metal wiring on a substrate such as a semiconductor substrate, a semiconductor package substrate, or a printed circuit board, and then grow a copper plating film by electroless copper plating to fill the vias and trenches.

以下、各成分について説明する。 Each ingredient is explained below.

(a)銅イオン源
本発明に用いられる銅イオン源としては、銅(II)イオンを供給できるものであれば特に限定されない。例えば、銅のほか、硫酸銅、硝酸銅、酢酸銅、塩化第二銅、臭化第二銅、フッ化第二銅、ヨウ化第二銅、および硫酸アンモニウム銅などの銅塩が好ましく挙げられる。また、銅塩は、水和物であってもよい。これらの中でも、銅、硫酸銅、硝酸銅、および酢酸銅がより好ましく、特に硫酸銅および硝酸銅が好ましい。硫酸銅および硝酸銅としては、水和物も好適に用いることができる。銅イオン源は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(a) Copper Ion Source The copper ion source used in the present invention is not particularly limited as long as it can supply copper(II) ions. For example, in addition to copper, copper salts such as copper sulfate, copper nitrate, copper acetate, cupric chloride, cupric bromide, cupric fluoride, cupric iodide, and ammonium copper sulfate are preferred. The copper salt may also be a hydrate. Among these, copper, copper sulfate, copper nitrate, and copper acetate are more preferred, with copper sulfate and copper nitrate being particularly preferred. Hydrates of copper sulfate and copper nitrate can also be suitably used. The copper ion source may be used alone or in combination of two or more.

銅イオン源は、銅イオンとして、無電解銅めっき用組成物1kg中に0.002~0.05モルの範囲で含まれていることが好ましく、0.005~0.04モルの範囲がより好ましく、0.006~0.03モルの範囲が特に好ましい。銅イオンの含有量が上記範囲内であれば、安定的にめっき処理を行うことができ、好適なめっき速度が得られる。なお、銅イオン源として2種以上を用いる場合は、それらの銅イオンの合計量が上記範囲内であればよい。 The copper ion source is preferably contained in a range of 0.002 to 0.05 mol of copper ions per 1 kg of the electroless copper plating composition, more preferably 0.005 to 0.04 mol, and particularly preferably 0.006 to 0.03 mol. If the copper ion content is within the above range, plating can be performed stably and an appropriate plating speed can be obtained. When two or more copper ion sources are used, the total amount of those copper ions should be within the above range.

(b)錯化剤
本発明に用いられる錯化剤は、銅イオンが塩を形成して沈殿しないように銅イオンを錯体化して組成物中での安定性を向上させるために用いられる。本発明に用いられる錯化剤としては、通常、無電解銅めっきに用いられるものであれば特に限定されない。例えば、アミノカルボン酸類、オキシカルボン酸類、およびポリカルボン酸類などが好ましく用いられる。これらの中でも、アミノカルボン酸類を用いることが好ましい。錯化剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(b) Complexing Agent The complexing agent used in the present invention is used to complex copper ions so that they do not form salts and precipitate, thereby improving stability in the composition. The complexing agent used in the present invention is not particularly limited as long as it is one that is typically used in electroless copper plating. For example, aminocarboxylic acids, oxycarboxylic acids, and polycarboxylic acids are preferably used. Among these, aminocarboxylic acids are preferably used. The complexing agent may be used alone or in combination of two or more.

アミノカルボン酸類としては、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸(HEDTA)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、トリエチレンテトラミン-N,N,N',N'',N''',N'''-六酢酸、N,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン(クアドロール)、トランス-1,3-ジアミノシクロヘキサン-N,N,N’,N’-四酢酸(CyDTA)、エチレンジアミンテトラプロピオン酸、ニトリロ三酢酸(NTA)、イミノジ酢酸(IDA)、イミノジプロピオン酸(IDP)、ヒドロキシエチルイミノジ酢酸、1,3-プロパンジアミン四酢酸、1,3-ジアミノ-2-ヒドロキシプロパン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、メタフェニレンジアミン四酢酸、1,2-ジアミノシクロヘキサン-N,N,N’,N’-四酢酸、ジアミノプロピオン酸、グルタミン酸、ジカルボキシメチルグルタミン酸、オルニチン、システイン、N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)グリシン、(S、S)-エチレンジアミンコハク酸、およびこれらの塩などが挙げられる。これらの中でも、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、トリエチレンテトラミン-N,N,N',N'',N''',N'''-六酢酸、およびクアドロ-ルからなる群より選ばれる1種以上が好ましい。 Aminocarboxylic acids include ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid (HEDTA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), triethylenetetramine-N,N,N',N'',N''',N'''-hexaacetic acid, N,N,N',N'-tetrakis(2-hydroxypropyl)ethylenediamine (Quadrol), trans-1,3-diaminocyclohexane-N,N,N',N'-tetraacetic acid (CyDTA), ethylenediaminetetrapropionic acid, nitrilotriacetic acid (NTA), and iminodiacetic acid (I). DA), iminodipropionic acid (IDP), hydroxyethyliminodiacetic acid, 1,3-propanediaminetetraacetic acid, 1,3-diamino-2-hydroxypropanetetraacetic acid, glycol ether diaminetetraacetic acid, metaphenylenediaminetetraacetic acid, 1,2-diaminocyclohexane-N,N,N',N'-tetraacetic acid, diaminopropionic acid, glutamic acid, dicarboxymethylglutamic acid, ornithine, cysteine, N,N-bis(2-hydroxyethyl)glycine, (S,S)-ethylenediaminesuccinic acid, and salts thereof. Among these, one or more selected from the group consisting of ethylenediaminetetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, triethylenetetramine-N,N,N',N'',N''',N'''-hexaacetic acid, and quadrol are preferred.

オキシカルボン酸類としては、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グルコン酸、グルコヘプトン酸、グリコール酸、乳酸、トリオキシ酪酸、アスコルビン酸、イソクエン酸、タルトロン酸、グリセリン酸、ヒドロキシ酪酸、ロイシン酸、シトラマル酸、およびこれらの塩などが挙げられる。 Examples of hydroxycarboxylic acids include citric acid, tartaric acid, malic acid, gluconic acid, glucoheptonic acid, glycolic acid, lactic acid, trihydroxybutyric acid, ascorbic acid, isocitric acid, tartronic acid, glyceric acid, hydroxybutyric acid, leucinic acid, citramalic acid, and salts thereof.

ポリカルボン酸類としては、コハク酸、グルタル酸、マロン酸、アジピン酸、シュウ酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、メサコン酸、およびこれらの塩などが挙げられる。 Examples of polycarboxylic acids include succinic acid, glutaric acid, malonic acid, adipic acid, oxalic acid, maleic acid, citraconic acid, itaconic acid, mesaconic acid, and salts thereof.

錯化剤の含有量は、銅イオンの含有量に対して1倍等量以上であることが好ましく、2倍等量以上であることがより好ましい。具体的には、錯化剤は、無電解銅めっき用組成物1kg中に0.002~0.5モルの範囲で含まれていることが好ましく、0.01~0.4モルの範囲がより好ましく、0.05~0.3モルの範囲が特に好ましい。錯化剤の含有量が上記範囲内であれば、安定的にめっき処理を行うことができる。錯化剤を2種以上用いる場合は、それらの合計量が上記範囲内であればよい。 The content of the complexing agent is preferably at least 1 equivalent of the copper ion content, and more preferably at least 2 equivalents. Specifically, the complexing agent is preferably contained in a range of 0.002 to 0.5 mol per 1 kg of the electroless copper plating composition, more preferably 0.01 to 0.4 mol, and particularly preferably 0.05 to 0.3 mol. If the content of the complexing agent is within the above range, plating processing can be carried out stably. If two or more complexing agents are used, the total amount thereof should be within the above range.

(c)還元剤
本発明に用いられる還元剤は、銅イオンを還元するために用いられる。本発明に用いられる還元剤としては、通常、無電解銅めっきに用いられるものであれば特に限定されない。例えば、ヒドラジン類、ヒドロキシルアミン類、亜硫酸ソーダ、重亜硫酸ソーダ、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、ホルマリン、グリオキシル酸、ジメチルアミノボラン、次亜リン酸、およびそれらの塩などが好ましいものとして挙げられる。還元剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(c) Reducing Agent The reducing agent used in the present invention is used to reduce copper ions. The reducing agent used in the present invention is not particularly limited as long as it is one that is typically used in electroless copper plating. Preferred examples include hydrazines, hydroxylamines, sodium sulfite, sodium bisulfite, formaldehyde, paraformaldehyde, formalin, glyoxylic acid, dimethylaminoborane, hypophosphorous acid, and salts thereof. The reducing agent may be used alone or in combination of two or more.

ヒドラジン類としては、ヒドラジン、炭酸ヒドラジン、硫酸ヒドラジン、1,1-ジエチルヒドラジン、1,2-ジエチルヒドラジン、メチルヒドラジン、エチルヒドラジン、1,1-ジメチルヒドラジン、1,2-ジメチルヒドラジン、1,2-ジイソプロピルヒドラジン、ヒドラジン、シクロヘキシルヒドラジン、アリルヒドラジン、イソプロピルヒドラジンなどが挙げられる。これらの中でも、ヒドラジン、炭酸ヒドラジン、硫酸ヒドラジン、メチルヒドラジン、1,1-ジメチルヒドラジン、1,2-ジメチルヒドラジン、エチルヒドラジン、1,1-ジエチルヒドラジン、1,2-ジエチルヒドラジンが好ましく用いられる。ヒドラジンとしては、水和物も好適に用いることができる。 Examples of hydrazines include hydrazine, hydrazine carbonate, hydrazine sulfate, 1,1-diethylhydrazine, 1,2-diethylhydrazine, methylhydrazine, ethylhydrazine, 1,1-dimethylhydrazine, 1,2-dimethylhydrazine, 1,2-diisopropylhydrazine, hydrazine, cyclohexylhydrazine, allylhydrazine, and isopropylhydrazine. Among these, hydrazine, hydrazine carbonate, hydrazine sulfate, methylhydrazine, 1,1-dimethylhydrazine, 1,2-dimethylhydrazine, ethylhydrazine, 1,1-diethylhydrazine, and 1,2-diethylhydrazine are preferred. Hydrazine hydrates can also be suitably used.

ヒドロキシルアミン類としては、ヒドロキシルアミン、硫酸ヒドロキシルアミン、O-メチルヒドロキシルアミン、O-エチルヒドロキシルアミン、N-メチルヒドロキシルアミン、N,N-ジメチルヒドロキシルアミン、N,O-ジメチルヒドロキシルアミン、N-エチルヒドロキシルアミン、N,N-ジエチルヒドロキシルアミン、N,O-ジエチルヒドロキシルアミン、O,N,N-トリメチルヒドロキシルアミン、N-(2-メトキシエチル)ヒドロキシルアミン、N-アリルヒドロキシルアミン、N,O-ジアリルヒドロキシルアミン、O-シクロヘキシル-N,N-ジメチルヒドロキシルアミンなどが挙げられる。これらの中でも、ヒドロキシルアミン、硫酸ヒドロキシルアミン、N,N-ジエチルヒドロキシルアミンが好ましく用いられる。 Examples of hydroxylamines include hydroxylamine, hydroxylamine sulfate, O-methylhydroxylamine, O-ethylhydroxylamine, N-methylhydroxylamine, N,N-dimethylhydroxylamine, N,O-dimethylhydroxylamine, N-ethylhydroxylamine, N,N-diethylhydroxylamine, N,O-diethylhydroxylamine, O,N,N-trimethylhydroxylamine, N-(2-methoxyethyl)hydroxylamine, N-allylhydroxylamine, N,O-diallylhydroxylamine, and O-cyclohexyl-N,N-dimethylhydroxylamine. Of these, hydroxylamine, hydroxylamine sulfate, and N,N-diethylhydroxylamine are preferred.

還元剤の含有量は、銅イオンの含有量に対して1倍等量以上であることが好ましく、2倍等量以上であることがより好ましい。具体的には、還元剤は、無電解銅めっき用組成物1kg中に0.02~1モルの範囲で含まれていることが好ましく、0.03~0.7モルの範囲がより好ましく、0.04~0.5モルの範囲が特に好ましい。還元剤の含有量が上記範囲内であれば、安定的にめっき処理を行うことができる。還元剤を2種以上用いる場合は、それらの合計量が上記範囲内であればよい。 The content of the reducing agent is preferably at least 1 equivalent of the copper ion content, and more preferably at least 2 equivalents. Specifically, the reducing agent is preferably contained in an amount ranging from 0.02 to 1 mol per 1 kg of the electroless copper plating composition, more preferably from 0.03 to 0.7 mol, and particularly preferably from 0.04 to 0.5 mol. If the content of the reducing agent is within the above range, plating processing can be carried out stably. If two or more reducing agents are used, the total amount of all reducing agents should be within the above range.

(d)pH調整剤
本発明に用いられるpH調整剤は、無電解銅めっき用組成物のpH値を適切な範囲に調整するために用いられる。本発明に用いられるpH調整剤としては、通常、無電解銅めっきに用いられるものであれば特に限定されない。例えば、アルカリ金属水酸化物、アンモニア、アミン、アンモニウム塩、リン酸、硝酸、硫酸などが好ましく用いられる。pH調整剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(d) pH Adjuster The pH adjuster used in the present invention is used to adjust the pH value of the electroless copper plating composition to an appropriate range. The pH adjuster used in the present invention is not particularly limited as long as it is one that is typically used in electroless copper plating. For example, alkali metal hydroxides, ammonia, amines, ammonium salts, phosphoric acid, nitric acid, sulfuric acid, etc. are preferably used. One pH adjuster may be used alone, or two or more pH adjusters may be used in combination.

アルカリ金属水酸化物としては、アルカリ金属の水酸化物であれば特に限定されなく、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化セシウムなどが挙げられる。 The alkali metal hydroxide is not particularly limited as long as it is an alkali metal hydroxide, and examples include potassium hydroxide, sodium hydroxide, lithium hydroxide, and cesium hydroxide.

アミンとしては、アンモニアの水素原子が1から3個の有機基で置換された化合物であれば特に限定されなく、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジエチレングリコールアミン、1-アミノ-2-プロパノールおよびN-ヒドロキシルエチルピペラジンなどのアルカノールアミン;エチルアミン、ベンジルアミン、ジエチルアミン、n-ブチルアミン、3-メトキシプロピルアミン、tert-ブチルアミン、n-ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、n-オクチルアミン、2-エチルヘキシルアミン、o-キシレンジアミン、m-キシリレンジアミン、1-メチルブチルアミン、エチレンジアミン、1,3-プロパンジアミン、2-アミノベンジルアミン、N-ベンジルエチレンジアミン、ジエチレントリアミンおよびトリエチレンテトラミンなどの水酸基を有しない有機アミンが挙げられる。 Amines are not particularly limited as long as they are compounds in which one to three hydrogen atoms of ammonia are substituted with organic groups. Examples include alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, diethylene glycolamine, 1-amino-2-propanol, and N-hydroxylethylpiperazine; and organic amines without hydroxyl groups such as ethylamine, benzylamine, diethylamine, n-butylamine, 3-methoxypropylamine, tert-butylamine, n-hexylamine, cyclohexylamine, n-octylamine, 2-ethylhexylamine, o-xylylenediamine, m-xylylenediamine, 1-methylbutylamine, ethylenediamine, 1,3-propanediamine, 2-aminobenzylamine, N-benzylethylenediamine, diethylenetriamine, and triethylenetetramine.

アンモニウム塩としては水溶性の4級アンモニウム塩であれば特に限定されない。例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)、水酸化エチルトリメチルアンモニウム、または水酸化テトラエチルアンモニウムなどのアルカリ性の4級アンモニウム塩が挙げられる。中でも、水酸化テトラメチルアンモニウムが好ましく使用できる。 The ammonium salt is not particularly limited as long as it is a water-soluble quaternary ammonium salt. Examples include alkaline quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium hydroxide (TMAH), ethyltrimethylammonium hydroxide, and tetraethylammonium hydroxide. Of these, tetramethylammonium hydroxide is preferably used.

これらの中でも、pH調整剤としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化セシウム、トリエチルアミン、アンモニア、水酸化テトラメチルアンモニウム、エタノールアミン、1-アミノ-2-プロパノールが好ましく、水酸化テトラメチルアンモニウムが特に好ましい。 Of these, preferred pH adjusters are potassium hydroxide, sodium hydroxide, lithium hydroxide, cesium hydroxide, triethylamine, ammonia, tetramethylammonium hydroxide, ethanolamine, and 1-amino-2-propanol, with tetramethylammonium hydroxide being particularly preferred.

本発明において、無電解銅めっき用組成物のpH値は11~14の範囲であることが好ましく、12~14の範囲であることがより好ましく、12.5~13.5の範囲であることがさらに好ましい。pH調整剤の含有量は、無電解銅めっき用組成物のpH値が上記の範囲となるように、他の成分の含有量によって適宜決定すればよい。 In the present invention, the pH value of the electroless copper plating composition is preferably in the range of 11 to 14, more preferably in the range of 12 to 14, and even more preferably in the range of 12.5 to 13.5. The content of the pH adjuster may be determined appropriately depending on the content of other components so that the pH value of the electroless copper plating composition falls within the above range.

(e)水
本発明に用いられる水としては、特に制限されないが、蒸留、イオン交換処理、フィルター処理、各種吸着処理などによって、金属イオンや有機不純物、パーティクル粒子などが除去された水が好ましく、特に純水、または超純水が好ましい。
(e) Water The water used in the present invention is not particularly limited, but is preferably water from which metal ions, organic impurities, particles, etc. have been removed by distillation, ion exchange treatment, filtration, various adsorption treatments, etc., and pure water or ultrapure water is particularly preferred.

(f)置換基を有していてもよい2-アミノチアゾールおよびそれらの塩
本発明の無電解銅めっき用組成物は、添加剤として、置換基を有していてもよい2-アミノチアゾールおよびそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上をさらに含む。本発明の好ましい態様によれば、置換基を有していてもよい2-アミノチアゾールおよびそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上を含むことで、ビアまたはトレンチを有する半導体基板、半導体パッケージ基板、プリント基板等の基板に無電解銅めっきを施す際に、ビアまたはトレンチの内壁の底面部における銅めっき膜の成長を促進することができる。すなわち、本発明において、置換基を有していてもよい2-アミノチアゾールおよびそれらの塩は、ビアまたはトレンチの内壁の底面部における銅めっき膜の成長速度を向上させる加速剤として作用することができる。
この作用より、ビアまたはトレンチの内壁の底面部における銅めっき膜の成長速度が相対的により大きくなり、ビアまたはトレンチの底面部の銅めっき膜が優先的に成長することで、ボイドやシームの発生を抑えながら、ビアまたはトレンチ内に銅を充填してビアまたはトレンチの埋め込みを行うことができ、基板にボイドやシームのない無電解銅めっき層を形成することができる。
(f) Optionally Substituted 2-Aminothiazoles and Salts Thereof The electroless copper plating composition of the present invention further contains, as an additive, one or more selected from the group consisting of optionally substituted 2-aminothiazoles and salts thereof. According to a preferred embodiment of the present invention, the inclusion of one or more selected from the group consisting of optionally substituted 2-aminothiazoles and salts thereof can promote the growth of a copper plating film on the bottom of the inner wall of a via or trench when electroless copper plating is performed on a substrate such as a semiconductor substrate, semiconductor package substrate, or printed circuit board having a via or trench. That is, in the present invention, the optionally substituted 2-aminothiazoles and salts thereof can act as accelerators that improve the growth rate of a copper plating film on the bottom of the inner wall of a via or trench.
As a result of this effect, the growth rate of the copper plating film at the bottom of the inner wall of the via or trench becomes relatively faster, and the copper plating film at the bottom of the via or trench grows preferentially. This makes it possible to fill the via or trench with copper while suppressing the occurrence of voids and seams, thereby forming an electroless copper plating layer on the substrate that is free of voids and seams.

置換基を有していてもよい2-アミノチアゾールとしては、2-アミノチアゾール骨格を有していれば特に限定されないが、式:
[式中、RおよびRは、それぞれ互いに独立して、水素原子、C~Cアルキル基、カルボキシル基、カルボキシC~Cアルキル基、ニトロ基、ヒドロキシル基、C~Cアルキルアミノ基、C~Cカルボン酸エステル、またはハロゲン原子である。]
で示される化合物からなる群より選ばれる1種以上であることが好ましい。
The optionally substituted 2-aminothiazole is not particularly limited as long as it has a 2-aminothiazole skeleton, but examples thereof include those represented by the formula:
[In the formula, R1 and R2 are each independently a hydrogen atom, a C1 - C6 alkyl group, a carboxyl group, a carboxy C1 - C6 alkyl group, a nitro group, a hydroxyl group, a C1 - C6 alkylamino group, a C2 - C7 carboxylic acid ester, or a halogen atom.]
It is preferable that the compound is one or more selected from the group consisting of compounds represented by the following formula:

なお、本明細書において、「C~Cアルキル基」は、炭素数1~6のアルキル基を意味する。C~Cアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基などが挙げられる。これらの中でも、C~Cアルキル基としては、メチル基、エチル基が好ましい。
また、「カルボキシC~Cアルキル基」は、カルボキシル基を有する炭素数1~6のアルキル基を意味する。C~Cアルキル基としては、前述したものと同じものが挙げられる。カルボキシC~Cアルキル基の具体例としては、カルボキシメチル基(-CH-COOH)、カルボキシエチル基(-CHCH-COOH)が好ましい。
「C~Cアルキルアミノ基」は、C~Cアルキル基を1つまたは2つ有するアミノ基を意味する。C~Cアルキル基としては、前述したものと同じものが挙げられる。C~Cアルキルアミノ基の具体例としては、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基が好ましい。
「C~Cカルボン酸エステル」は、-COOR(Rは、C~Cアルキル基である)で表される基を意味する。C~Cアルキル基としては、前述したものと同じものが挙げられる。C~Cカルボン酸エステルの具体例としては、カルボン酸メチル、カルボン酸エチルが好ましい。
「ハロゲン原子」は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子のいずれでもよく、特に塩素原子、臭素原子が好ましい。
In this specification, "C 1 -C 6 alkyl group" means an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Examples of the C 1 -C 6 alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, and a hexyl group. Among these, a methyl group and an ethyl group are preferred as the C 1 -C 6 alkyl group.
Furthermore, "carboxy C 1 -C 6 alkyl group" means an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and a carboxyl group. Examples of the C 1 -C 6 alkyl group include the same as those described above. Specific examples of the carboxy C 1 -C 6 alkyl group are preferably a carboxymethyl group (-CH 2 -COOH) or a carboxyethyl group (-CH 2 CH 2 -COOH).
The term "C 1 -C 6 alkylamino group" refers to an amino group having one or two C 1 -C 6 alkyl groups. Examples of the C 1 -C 6 alkyl group include the same as those described above. Specific examples of the C 1 -C 6 alkylamino group include a methylamino group and a dimethylamino group.
" C2 - C7 carboxylic acid ester" means a group represented by -COOR (R is a C1 - C6 alkyl group). Examples of the C1 -C6 alkyl group include the same as those mentioned above. Specific examples of the C2 - C7 carboxylic acid ester are preferably methyl carboxylate and ethyl carboxylate.
The "halogen atom" may be any of a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, with a chlorine atom and a bromine atom being particularly preferred.

これらの中でも、式(1)において、RおよびRが水素原子である化合物;RがC~Cアルキル基であり、Rが水素原子である化合物;Rが水素原子であり、RがC~Cアルキル基である化合物;Rがカルボキシ基であり、Rが水素原子である化合物;RがカルボキシC~Cアルキル基であり、Rが水素原子である化合物;RおよびRがC~Cアルキル基である化合物が好ましく挙げられる。中でも、RがC~Cアルキル基であり、Rが水素原子である化合物;RがカルボキシC~Cアルキル基であり、Rが水素原子である化合物;RおよびRがC~Cアルキル基である化合物からなる群より選ばれる1種以上がより好ましく、RがC~Cアルキル基であり、Rが水素原子である化合物が特に好ましい。 Among these, preferred examples include compounds in which, in formula (1), R 1 and R 2 are hydrogen atoms; compounds in which R 1 is a C 1 -C 6 alkyl group and R 2 is a hydrogen atom; compounds in which R 1 is a hydrogen atom and R 2 is a C 1 -C 6 alkyl group; compounds in which R 1 is a carboxy group and R 2 is a hydrogen atom; compounds in which R 1 is a carboxy C 1 -C 6 alkyl group and R 2 is a hydrogen atom; and compounds in which R 1 and R 2 are C 1 -C 6 alkyl groups. Among these, one or more compounds selected from the group consisting of compounds in which R 1 is a C 1 -C 6 alkyl group and R 2 is a hydrogen atom; compounds in which R 1 is a carboxy C 1 -C 6 alkyl group and R 2 is a hydrogen atom; and compounds in which R 1 and R 2 are C 1 -C 6 alkyl groups are more preferred, and particularly preferred is a compound in which R 1 is a C 1 -C 6 alkyl group and R 2 is a hydrogen atom.

置換基を有していてもよい2-アミノチアゾールの好ましい具体例としては、2-アミノチアゾ-ル、2-アミノ-4-メチルチアゾ-ル、2-アミノ-5-メチルチアゾール、2-アミノチアゾール-4-カルボン酸、(2-アミノ-4-チアゾリル)酢酸、2-アミノ-4,5-ジメチルチアゾ-ル、2-アミノ-5-ニトロチアゾール、2-アミノチアゾール-4-オール、2-アミノチアゾール-4-カルボン酸メチル、2-アミノチアゾール-5-カルボン酸メチル、2-アミノチアゾール-4-カルボン酸エチル、2-アミノチアゾール-5-カルボン酸エチル、2-アミノ-4-メチルチアゾール-5-カルボン酸メチル、5-フルオロチアゾール-2-アミン、5-クロロ-1,3-チアゾール-2-アミン、2-アミノ-5-ブロモ-1,3-チアゾール、2-アミノ-4―ブロモ-1,3-チアゾールが挙げられる。これらの中でも、2-アミノチアゾ-ル、2-アミノ-4-メチルチアゾ-ル、2-アミノ-5-メチルチアゾール、2-アミノチアゾール-4-カルボン酸、(2-アミノ-4-チアゾリル)酢酸、および2-アミノ-4,5-ジメチルチアゾ-ルからなる群より選ばれる1種以上がより好ましく、2-アミノ-4-メチルチアゾ-ル、(2-アミノ-4-チアゾリル)酢酸、および2-アミノ-4,5-ジメチルチアゾ-ルからなる群より選ばれる1種以上が特に好ましく、とりわけ、2-アミノ-4-メチルチアゾ-ルが好ましい。 Specific preferred examples of optionally substituted 2-aminothiazoles include 2-aminothiazole, 2-amino-4-methylthiazole, 2-amino-5-methylthiazole, 2-aminothiazole-4-carboxylic acid, (2-amino-4-thiazolyl)acetic acid, 2-amino-4,5-dimethylthiazole, 2-amino-5-nitrothiazole, 2-aminothiazole-4-ol, methyl 2-aminothiazole-4-carboxylate, methyl 2-aminothiazole-5-carboxylate, ethyl 2-aminothiazole-4-carboxylate, ethyl 2-aminothiazole-5-carboxylate, methyl 2-amino-4-methylthiazole-5-carboxylate, 5-fluorothiazol-2-amine, 5-chloro-1,3-thiazol-2-amine, 2-amino-5-bromo-1,3-thiazole, and 2-amino-4-bromo-1,3-thiazole. Among these, one or more selected from the group consisting of 2-aminothiazole, 2-amino-4-methylthiazole, 2-amino-5-methylthiazole, 2-aminothiazole-4-carboxylic acid, (2-amino-4-thiazolyl)acetic acid, and 2-amino-4,5-dimethylthiazole are more preferred, with one or more selected from the group consisting of 2-amino-4-methylthiazole, (2-amino-4-thiazolyl)acetic acid, and 2-amino-4,5-dimethylthiazole being particularly preferred, with 2-amino-4-methylthiazole being particularly preferred.

上記化合物の塩の具体例としては、ハロゲン化水素酸塩、テトラフルオロホウ酸塩、ヘキサフルオロリン酸塩が挙げられる。中でも、ハロゲン化水素酸塩が好ましく、塩酸塩、臭化水素酸塩が特に好ましい。
置換基を有していてもよい2-アミノチアゾールまたはそれらの塩は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Specific examples of salts of the above compounds include hydrohalides, tetrafluoroborates, and hexafluorophosphates, of which hydrohalides are preferred, and hydrochlorides and hydrobromides are particularly preferred.
The optionally substituted 2-aminothiazoles or salts thereof may be used alone or in combination of two or more.

置換基を有していてもよい2-アミノチアゾールおよびそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上は、無電解銅めっき用組成物中に、質量基準で0.1~100ppmの範囲で含まれていることが好ましく、0.2~50ppmの範囲がより好ましく、0.3~15ppmの範囲が更に好ましく、0.5~10ppmの範囲が特に好ましい。上記範囲内であれば、ビアまたはトレンチのアスペクト比や開口部の長さに応じて、ビアまたはトレンチの内壁の開口部または側面部における銅めっき膜の成長速度に対する底面部における銅めっき膜の成長速度の比を適切な範囲に制御することができる。これにより、埋め込みを行うビアまたはトレンチのアスペクト比や開口部の長さに応じて、ボイドやシームの発生を抑えながら安定的にビアまたはトレンチの埋め込みを行うことができ、基板にボイドやシームのない無電解銅めっき層をより安定して形成することができる。置換基を有していてもよい2-アミノチアゾールまたはそれらの塩を2種以上用いる場合は、それらの合計量が上記範囲内であればよい。 The electroless copper plating composition preferably contains one or more selected from the group consisting of optionally substituted 2-aminothiazoles and their salts in a range of 0.1 to 100 ppm by mass, more preferably 0.2 to 50 ppm, even more preferably 0.3 to 15 ppm, and particularly preferably 0.5 to 10 ppm. Within the above range, the ratio of the growth rate of the copper plating film at the bottom of the via or trench to the growth rate at the opening or side of the inner wall can be controlled within an appropriate range, depending on the aspect ratio of the via or trench and the length of the opening. This allows for stable via or trench filling while suppressing the occurrence of voids and seams, depending on the aspect ratio and opening length of the via or trench to be filled, and allows for more stable formation of an electroless copper plating layer on the substrate that is free of voids and seams. When two or more optionally substituted 2-aminothiazoles or salts thereof are used, the total amount of all of them should be within the above range.

(g)含窒素複素環式化合物
本発明の好ましい一態様によれば、本発明の無電解銅めっき用組成物は、添加剤として、式:
[式中、R、R、R、R、R、R、R、R10、R11、およびR12は、それぞれ互いに独立して、水素原子、C~Cアルキル基、メルカプト基、またはアミノ基である。]
のいずれかで示される含窒素複素環式化合物からなる群より選ばれる1種以上をさらに含む。
(g) Nitrogen-Containing Heterocyclic Compound According to a preferred embodiment of the present invention, the electroless copper plating composition of the present invention contains, as an additive, a nitrogen-containing heterocyclic compound represented by the formula:
[In the formula, R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , and R 12 are each independently a hydrogen atom, a C 1 to C 6 alkyl group, a mercapto group, or an amino group.]
The compound further contains at least one nitrogen-containing heterocyclic compound selected from the group consisting of:

本発明の好ましい態様によれば、本発明の無電解銅めっき用組成物は、式(2a)または式(2b)で示される置換基を有していてもよいトリアゾール、式(2c)で示される置換基を有していてもよいベンゾトリアゾール、式(2d)で示される置換基を有していてもよいテトラゾール、および式(2e)で示される置換基を有していてもよいピリミジンからなる群より選ばれる含窒素複素環式化合物の1種以上を含むことで、半導体基板、半導体パッケージ基板、プリント基板等の基板におけるビアまたはトレンチの内壁の開口部および側面部における銅めっき膜の成長を抑制することができる。すなわち、本発明において、上記含窒素複素環式化合物は、ビアまたはトレンチの内壁の開口部および側面部における銅めっき膜の成長速度を抑制する抑制剤として作用することができる。
この作用より、ビアまたはトレンチの内壁の底面部における銅めっき膜の成長速度が相対的により大きくなり、ビアまたはトレンチの底面部の銅めっき膜が優先的に成長することで、ボイドやシームの発生を抑えながら、ビアまたはトレンチ内に銅を充填してビアまたはトレンチの埋め込みを行うことができ、基板にボイドやシームのない無電解銅めっき層を形成することができる。
また、これらの含窒素複素環式化合物を、上述したビアまたはトレンチの内壁の底面部における銅めっき膜の成長を促進する作用を有する置換基を有してもよい2-アミノチアゾールおよびそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上と組合せることで、ビアまたはトレンチの内壁の開口部および側面部における銅めっき膜の成長速度に対するビアまたはトレンチの内壁の底面部における銅めっき膜の相対的な成長速度を、より効率的かつ安定的に大きくすることができ、これにより、より効率的にボイドやシームの発生を抑えながらビアまたはトレンチの埋め込みを行うことができ、基板にボイドやシームのない無電解銅めっき層を効率的かつ安定的に形成することができる。
According to a preferred embodiment of the present invention, the electroless copper plating composition of the present invention contains one or more nitrogen-containing heterocyclic compounds selected from the group consisting of an optionally substituted triazole represented by formula (2a) or formula (2b), an optionally substituted benzotriazole represented by formula (2c), an optionally substituted tetrazole represented by formula (2d), and an optionally substituted pyrimidine represented by formula (2e), thereby being able to suppress the growth of a copper plating film at the opening and sidewalls of a via or trench in a substrate such as a semiconductor substrate, a semiconductor package substrate, or a printed circuit board. That is, in the present invention, the nitrogen-containing heterocyclic compound can act as an inhibitor that suppresses the growth rate of a copper plating film at the opening and sidewalls of a via or trench.
As a result of this effect, the growth rate of the copper plating film at the bottom of the inner wall of the via or trench becomes relatively faster, and the copper plating film at the bottom of the via or trench grows preferentially. This makes it possible to fill the via or trench with copper while suppressing the occurrence of voids and seams, thereby forming an electroless copper plating layer on the substrate that is free of voids and seams.
Furthermore, by combining these nitrogen-containing heterocyclic compounds with one or more selected from the group consisting of 2-aminothiazoles and salts thereof, which may have a substituent that has the effect of promoting the growth of a copper plating film at the bottom of the inner wall of a via or trench, it is possible to more efficiently and stably increase the relative growth rate of the copper plating film at the bottom of the inner wall of a via or trench relative to the growth rate of the copper plating film at the opening and side of the inner wall of the via or trench.This makes it possible to more efficiently fill the via or trench while suppressing the occurrence of voids and seams, and to efficiently and stably form an electroless copper plating layer free of voids and seams on a substrate.

式(2a)で示される置換基を有していてもよいトリアゾールとしては、1,2,4-トリアゾ-ル、3-メルカプト-1,2,4-トリアゾ-ル、および3-アミノ-5-メルカプト-1,2,4-トリアゾ-ルなどが好ましい。
式(2b)で示される置換基を有していてもよいトリアゾールとしては、4-アミノ-1,2,4-トリアゾ-ル、3-メルカプト-4-メチル-4H-1,2,4-トリアゾ-ル、および4-アミノ-3-メルカプト-4H-1,2,4-トリアゾ-ルなどが好ましい。
式(2c)で示される置換基を有していてもよいベンゾトリアゾールとしては、1H-ベンゾトリアゾ-ル、5-メチル-1H-ベンゾトリアゾール、および5-クロロベンゾトリアゾールなどが好ましい。
式(2d)で示される置換基を有していてもよいテトラゾールとしては、5-メルカプト-1-メチルテトラゾールが好ましい。
式(2e)で示される置換基を有していてもよいピリミジンとしては、2-メルカプトピリミジン、および4,6-ジメチル-2-メルカプトピリミジンなどが好ましい。
The optionally substituted triazole represented by formula (2a) is preferably 1,2,4-triazole, 3-mercapto-1,2,4-triazole, 3-amino-5-mercapto-1,2,4-triazole, or the like.
The optionally substituted triazole represented by formula (2b) is preferably 4-amino-1,2,4-triazole, 3-mercapto-4-methyl-4H-1,2,4-triazole, 4-amino-3-mercapto-4H-1,2,4-triazole, or the like.
The optionally substituted benzotriazole represented by formula (2c) is preferably 1H-benzotriazole, 5-methyl-1H-benzotriazole, 5-chlorobenzotriazole, or the like.
The optionally substituted tetrazole represented by formula (2d) is preferably 5-mercapto-1-methyltetrazole.
As the pyrimidine represented by formula (2e) which may have a substituent, 2-mercaptopyrimidine, 4,6-dimethyl-2-mercaptopyrimidine, etc. are preferred.

これらの中でも、1,2,4-トリアゾ-ル、3-メルカプト-4-メチル-4H-1,2,4-トリアゾ-ル、3-アミノ-5-メルカプト-1,2,4-トリアゾ-ル、4-アミノ-3-メルカプト-4H-1,2,4-トリアゾ-ル、および1H-ベンゾトリアゾ-ルがより好ましい。 Of these, 1,2,4-triazole, 3-mercapto-4-methyl-4H-1,2,4-triazole, 3-amino-5-mercapto-1,2,4-triazole, 4-amino-3-mercapto-4H-1,2,4-triazole, and 1H-benzotriazole are more preferred.

本発明の無電解銅めっき用組成物が、含窒素複素環式化合物を含む場合、含窒素複素環式化合物は、無電解銅めっき用組成物中に、質量基準で0.05~100ppmの範囲で含まれていることが好ましく、0.1~50ppmの範囲がより好ましく、0.2~15ppmの範囲が更に好ましく、0.5~10ppmの範囲が特に好ましい。上記範囲内であれば、ビアまたはトレンチの内壁の開口部および側面部における銅めっき膜の成長速度を抑制することができ、ビアまたはトレンチのアスペクト比や開口部の長さに応じて、適切な範囲に制御することができる。これにより、埋め込みを行うビアまたはトレンチのアスペクト比や開口部の長さに応じて、ボイドやシームの発生を抑えながら安定的にビアまたはトレンチの埋め込みを行うことができ、基板にボイドやシームのない無電解銅めっき層をより安定して形成することができる。上記窒素含有複素環式化合物を2種以上用いる場合は、それらの合計量が上記範囲内であればよい。 When the electroless copper plating composition of the present invention contains a nitrogen-containing heterocyclic compound, the nitrogen-containing heterocyclic compound is preferably contained in the electroless copper plating composition in a range of 0.05 to 100 ppm by mass, more preferably 0.1 to 50 ppm, even more preferably 0.2 to 15 ppm, and particularly preferably 0.5 to 10 ppm. Within the above range, the growth rate of the copper plating film at the opening and side of the inner wall of the via or trench can be suppressed, and can be controlled to an appropriate range depending on the aspect ratio of the via or trench and the length of the opening. This allows for stable filling of the via or trench while suppressing the occurrence of voids and seams, depending on the aspect ratio and length of the opening of the via or trench to be filled, and allows for more stable formation of an electroless copper plating layer on the substrate that is free of voids and seams. When two or more of the above nitrogen-containing heterocyclic compounds are used, the total amount of all of them should be within the above range.

(h)ハロゲン化物イオン源
本発明の無電解銅めっき用組成物は、添加剤として、ハロゲン化物イオン源をさらに含んでいてもよい。
ハロゲン化物イオン源としては、フッ化物イオン源、塩化物イオン源、臭化物イオン源、ヨウ化物イオン源が好ましく、塩化物イオン源および臭化物イオン源がより好ましく、塩化物イオン源が特に好ましい。
ハロゲン化物イオン源の具体例としては、塩酸、臭化水素酸等の酸;塩化ナトリウム、塩化アンモニウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、臭化カリウム、フッ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、塩化第二銅、臭化第二銅などの塩が挙げられる。これらの中でも、塩酸が好ましい。
なお、例えば、塩化第二銅および臭化第二銅は、ハロゲン化物イオン源と銅イオン源の両方の作用を有するものとして使用することができる。
ハロゲン化物イオン源は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(h) Halide Ion Source The electroless copper plating composition of the present invention may further contain a halide ion source as an additive.
As the halide ion source, a fluoride ion source, a chloride ion source, a bromide ion source, or an iodide ion source is preferred, a chloride ion source or a bromide ion source is more preferred, and a chloride ion source is particularly preferred.
Specific examples of halide ion sources include acids such as hydrochloric acid and hydrobromic acid, and salts such as sodium chloride, ammonium chloride, calcium chloride, potassium chloride, potassium bromide, sodium fluoride, potassium iodide, cupric chloride, and cupric bromide. Among these, hydrochloric acid is preferred.
For example, cupric chloride and cupric bromide can be used as a source of both halide ions and copper ions.
The halide ion source may be used alone or in combination of two or more.

本発明の無電解銅めっき用組成物が、ハロゲン化物イオン源を含む場合、ハロゲン化物イオン源は、無電解銅めっき用組成物中に、質量基準で0.1~1000ppmの範囲で含まれていることが好ましく、0.2~500ppmの範囲がより好ましく、0.5~100ppmの範囲が特に好ましい。上記範囲内であれば、ビアまたはトレンチの内壁の底面部における銅めっき膜の成長速度をより向上させることができる。ハロゲン化物イオン源を2種以上用いる場合は、それらの合計量が上記範囲内であればよい。 When the electroless copper plating composition of the present invention contains a halide ion source, the halide ion source is preferably contained in the electroless copper plating composition in an amount of 0.1 to 1000 ppm by mass, more preferably 0.2 to 500 ppm, and particularly preferably 0.5 to 100 ppm. Within the above range, the growth rate of the copper plating film on the bottom of the inner wall of a via or trench can be further improved. When two or more halide ion sources are used, the total amount thereof should be within the above range.

(i)その他の成分
本発明の無電解銅めっき用組成物は、上記成分のほか、無電解銅めっき用組成物において通常用いられる任意の添加剤を、本発明の効果を阻害しない範囲で含むことができる。
例えば、アルキル硫酸塩、アルキルリン酸塩、アルキルスルホン酸塩などの界面活性剤;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリアミン、ポリビニルアルコールなどの水溶性高分子;2、2’-ビピリジル、4、4’-ビピリジル、フェナントロリンなどの安定化剤;硫酸ニッケル、硫酸コバルトなどの金属塩などが挙げられる。
これらの添加剤は、無電解銅めっき膜の平滑性を向上させるレベラーとしての役割を果たす。本発明の無電解銅めっき用組成物がこれらの添加剤を含む場合、これらの添加剤の含有量は1ppm~5000ppm(質量基準)が好適である。
(i) Other Components In addition to the components described above, the electroless copper plating composition of the present invention may contain any additives that are commonly used in electroless copper plating compositions, provided that the effects of the present invention are not impaired.
Examples include surfactants such as alkyl sulfates, alkyl phosphates, and alkyl sulfonates; water-soluble polymers such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyvinylpyrrolidone, polyamines, and polyvinyl alcohol; stabilizers such as 2,2'-bipyridyl, 4,4'-bipyridyl, and phenanthroline; and metal salts such as nickel sulfate and cobalt sulfate.
These additives function as levelers that improve the smoothness of electroless copper plating films. When the electroless copper plating composition of the present invention contains these additives, the content of these additives is preferably 1 ppm to 5000 ppm (by mass).

本発明の無電解銅めっき用組成物は、上記した成分を均一に混合することで製造することができる。 The electroless copper plating composition of the present invention can be produced by uniformly mixing the above-mentioned components.

2.無電解銅めっき方法
本発明の無電解銅めっき方法は、
上述した無電解銅めっき用組成物を基板と接触させる工程と、
前記基板に無電解銅めっき層を形成する工程と
を含むことを特徴とする。
2. Electroless Copper Plating Method The electroless copper plating method of the present invention comprises:
contacting the electroless copper plating composition with a substrate;
and forming an electroless copper plating layer on the substrate.

以下、本発明の無電解銅めっき方法について、図を例示して説明するが、本発明の無電解銅めっき方法は、これに限定されるものではない。図1は、本発明の無電解銅めっき方法の工程の一例を説明するための図である。図1では、本発明の無電解銅めっき方法の工程を説明するために必要な構造のみを模式的に表している。 The electroless copper plating method of the present invention will be described below with reference to illustrative figures, but the electroless copper plating method of the present invention is not limited to these. Figure 1 is a diagram illustrating an example of the steps of the electroless copper plating method of the present invention. Figure 1 schematically illustrates only the structures necessary to explain the steps of the electroless copper plating method of the present invention.

まず、図1(a)に示すとおり、基板100を準備する。基板100は、無電解銅めっき層を形成するためのビアまたはトレンチを有していることが好ましい。ビアまたはトレンチを有する基板100は、例えば、シリコン基板10上に層間絶縁膜20を形成し、この層間絶縁膜20にドライエッチング等によりビアまたはトレンチを形成することで製造することができる。ビアまたはトレンチの内壁を含む層間絶縁膜20の表面には、タンタル層、窒化タンタル層、チタン層、または窒化チタン層などのバリアメタル層30が形成されていてもよく、バリアメタル層30上に化学気相成長法(CVD)またはスパッタリング等により銅薄膜からなるシード層40が形成されていることが好ましい。なお、シード層40は、コバルト薄膜またはルテニウム薄膜からなるものであってもよい。 First, as shown in FIG. 1(a), a substrate 100 is prepared. The substrate 100 preferably has a via or trench for forming an electroless copper plating layer. The substrate 100 with a via or trench can be manufactured, for example, by forming an interlayer insulating film 20 on a silicon substrate 10 and then forming a via or trench in the interlayer insulating film 20 by dry etching or other methods. A barrier metal layer 30, such as a tantalum layer, a tantalum nitride layer, a titanium layer, or a titanium nitride layer, may be formed on the surface of the interlayer insulating film 20, including the inner walls of the via or trench. It is preferable that a seed layer 40 made of a thin copper film is formed on the barrier metal layer 30 by chemical vapor deposition (CVD) or sputtering or other methods. The seed layer 40 may also be made of a thin cobalt or ruthenium film.

次に、上述した本発明の無電解銅めっき用組成物を基板100と接触させることで、図1(b)に示すとおり、ビアまたはトレンチの内壁のシード層40の表面に、無電解銅めっきを施して無電解銅めっき層50を形成し、ビアまたはトレンチ内の少なくとも一部を充填する。このとき、無電解銅めっき層50でビアまたはトレンチ内をすべて充填してもよい。 Next, the electroless copper plating composition of the present invention described above is brought into contact with the substrate 100, thereby forming an electroless copper plating layer 50 on the surface of the seed layer 40 on the inner wall of the via or trench, as shown in FIG. 1(b), thereby filling at least a portion of the via or trench. At this time, the entire via or trench may be filled with the electroless copper plating layer 50.

本発明の無電解銅めっき方法に用いられる無電解銅めっき用組成物については、前記「1.無電解銅めっき用組成物」において説明したとおりであるのでここでは説明を繰り返さない。 The electroless copper plating composition used in the electroless copper plating method of the present invention is as described above in "1. Electroless Copper Plating Composition," so the description will not be repeated here.

本発明の無電解銅めっき方法においては、本発明の無電解銅めっき用組成物が、基板100におけるビアまたはトレンチの内壁に接触する方法であれば、特に限定されなく、一度に複数枚処理するバッチ式、1枚ずつ処理する枚葉式のいずれであってもよい。
めっき処理の際の温度は、特に限定されないが、40℃~90℃が好ましく、より好ましくは40℃~80℃、さらに好ましくは50℃~75℃である。処理時間は、所望のめっき成長量が得られればよく、特に限定されないが、通常、0.5~20分であり、好ましくは1~15分、より好ましくは2~10分である。
めっき処理の際の、pH値は11~14の範囲であることが好ましく、12~14の範囲であることがより好ましく、12.5~13.5の範囲であることがさらに好ましい。
The electroless copper plating method of the present invention is not particularly limited as long as the electroless copper plating composition of the present invention contacts the inner wall of the via or trench in the substrate 100, and may be either a batch method in which multiple substrates are processed at once, or a single-wafer method in which one substrate is processed at a time.
The temperature during plating treatment is not particularly limited, but is preferably 40° C. to 90° C., more preferably 40° C. to 80° C., and even more preferably 50° C. to 75° C. The treatment time is not particularly limited as long as the desired plating growth amount is obtained, but is usually 0.5 to 20 minutes, preferably 1 to 15 minutes, and more preferably 2 to 10 minutes.
The pH value during plating is preferably in the range of 11 to 14, more preferably in the range of 12 to 14, and even more preferably in the range of 12.5 to 13.5.

本発明の無電解銅めっき方法において、無電解銅めっき処理前の基板100が有するビアまたはトレンチにおける開口部の最短長さ(d)に対する深さ方向の最大長さ(h)の比(深さ方向の最大長さ(h)/開口部の最短長さ(d):本明細書中において、アスペクト比ということがある)は2以上であることが好ましく、より好ましくは3以上、さらに好ましくは5以上、特に好ましくは7以上である。開口部の最短長さ(d)は200nm以下であることが好ましく、より好ましくは100nm以下、さらに好ましくは50nm以下、特に好ましくは30nm以下である。開口部の最短長さ(d)の下限値は、特に限定されないが、1nm以上である。 In the electroless copper plating method of the present invention, the ratio of the maximum depth length (h) to the minimum length (d) of the opening of a via or trench in the substrate 100 prior to electroless copper plating (maximum depth length (h)/minimum opening length (d): sometimes referred to herein as the aspect ratio) is preferably 2 or greater, more preferably 3 or greater, even more preferably 5 or greater, and particularly preferably 7 or greater. The minimum opening length (d) is preferably 200 nm or less, more preferably 100 nm or less, even more preferably 50 nm or less, and particularly preferably 30 nm or less. The lower limit of the minimum opening length (d) is not particularly limited, but is preferably 1 nm or greater.

本発明の好ましい態様によれば、本発明の無電解銅めっき用組成物を用いることで、ビアまたはトレンチ内に無電解銅めっき層を形成することができ、ビアまたはトレンチが上記のような高アスペクト比を有する場合であっても、ボイドやシームの発生を抑えながら、ビアまたはトレンチ内に銅を充填することができ、ボトムアップを図ることができる。このように形成された無電解銅めっき層は、銅配線の少なくとも一部を構成する。本発明の無電解銅めっき用組成物を用いて、ビアまたはトレンチ内に銅を完全に充填してもよい。この場合、ビアまたはトレンチ内に形成された無電解銅めっき層が銅配線を構成する。 According to a preferred embodiment of the present invention, the electroless copper plating composition of the present invention can be used to form an electroless copper plating layer in a via or trench. Even when the via or trench has a high aspect ratio as described above, the via or trench can be filled with copper while suppressing the occurrence of voids and seams, achieving a bottom-up plating process. The electroless copper plating layer formed in this manner constitutes at least a portion of the copper wiring. The electroless copper plating composition of the present invention may also be used to completely fill the via or trench with copper. In this case, the electroless copper plating layer formed in the via or trench constitutes the copper wiring.

無電解銅めっき層を形成した後は、必要に応じて電解銅めっきを行い、電解めっき層60を形成してビアまたはトレンチ内を完全に充填してもよい(図1(c)参照)。この場合、ビアまたはトレンチ内に形成された無電解銅めっき層と電解銅めっき層が、銅配線を構成することになる。電解銅めっきに用いられる電解銅めっき用組成物および処理条件は、当技術分野において公知のものを使用することができ、特に限定されない。例えば、国際公開第2007/096390号(特許第5546215号)に記載の電解銅めっき用組成物および処理条件を参照することができる。
さらに必要に応じて、CMP(化学機械研磨)などを施すことにより余分な電解銅めっき層60または無電解銅めっき層50、バリアメタル層30、およびシード層40を取り除いて、基板100に、無電解銅めっき層50および必要に応じて電解銅めっき層60を含む銅配線を形成することができる(図1(d)参照)。
After the electroless copper plating layer is formed, electrolytic copper plating may be performed as needed to form an electrolytic copper plating layer 60, completely filling the via or trench (see FIG. 1(c)). In this case, the electroless copper plating layer and the electrolytic copper plating layer formed in the via or trench constitute the copper wiring. The electrolytic copper plating composition and processing conditions used for the electrolytic copper plating may be those known in the art and are not particularly limited. For example, the electrolytic copper plating composition and processing conditions described in International Publication No. 2007/096390 (Japanese Patent No. 5546215) may be referenced.
Furthermore, if necessary, excess electrolytic copper plating layer 60 or electroless copper plating layer 50, barrier metal layer 30, and seed layer 40 can be removed by performing CMP (chemical mechanical polishing) or the like, thereby forming copper wiring including electroless copper plating layer 50 and, if necessary, electrolytic copper plating layer 60 on substrate 100 (see FIG. 1(d)).

既述したとおり、無電解銅めっきは、一般に、低温での成膜が可能であり、密着性が良好であり、複雑なパターン上においても成膜が可能であるといった特長を有していることが知られている。本発明の好ましい態様によれば、本発明の無電解銅めっき方法は、本発明の無電解銅めっき用組成物を用いて、無電解銅めっきを行うことにより、ボイドやシームの発生を抑えながら、ビアまたはトレンチのボトムアップを図ることができ、無電解銅めっきの利点を活かして基板に銅配線をより効率的に形成することができる。 As mentioned above, electroless copper plating is generally known to have the advantages of being able to form films at low temperatures, having good adhesion, and being able to form films even on complex patterns. According to a preferred embodiment of the present invention, the electroless copper plating method of the present invention performs electroless copper plating using the electroless copper plating composition of the present invention, thereby achieving bottom-up via or trench formation while suppressing the occurrence of voids and seams, and utilizing the advantages of electroless copper plating to more efficiently form copper wiring on a substrate.

本発明の無電解銅めっき方法において、ボイドやシームの発生を抑えるためには、ビアまたはトレンチの底面部の銅めっき膜の成長速度を向上させることが好ましく、開口部および側面部の銅めっき膜の成長速度を抑制して、底面部の銅めっき膜の成長速度を相対的により大きくすることがさらに好ましい。 In the electroless copper plating method of the present invention, in order to suppress the occurrence of voids and seams, it is preferable to increase the growth rate of the copper plating film on the bottom of the via or trench, and it is even more preferable to suppress the growth rate of the copper plating film on the opening and side surfaces and relatively increase the growth rate of the copper plating film on the bottom surface.

本発明の好ましい態様によれば、ビアまたはトレンチの底面部および開口部の銅めっき膜の成長速度の比が以下の関係を満たしていると、ビアまたはトレンチが高アスペクト比を有する場合であっても、ボイドやシームの発生を効果的に抑えながらビアまたはトレンチ内に銅を充填することができる。
すなわち、ある一定時間における底面部の銅めっき膜の成長量(B)/開口部の銅めっき膜の成長量(T)の比(B/T)は大きい方が好ましく、より好ましくは3以上、さらに好ましくは4以上、特に好ましくは7以上である。なお、B/Tは、30以下であることが好ましい。
According to a preferred embodiment of the present invention, when the ratio of the growth rates of the copper plating film at the bottom and opening of a via or trench satisfies the following relationship, even if the via or trench has a high aspect ratio, it is possible to fill the via or trench with copper while effectively suppressing the occurrence of voids and seams.
That is, the ratio (B/T) of the amount of copper plating film grown on the bottom surface (B) to the amount of copper plating film grown on the openings (T) in a certain time period is preferably large, more preferably at least 3, even more preferably at least 4, and particularly preferably at least 7. It is preferable that B/T is 30 or less.

また、本発明のさらに好ましい態様によれば、ビアまたはトレンチの底面部および側面部の銅めっき膜の成長速度の比が以下の関係を満たしていると、ビアまたはトレンチが高アスペクト比を有し、かつ配線幅が狭い場合であっても、ボイドやシームの発生を効果的に抑えながらビアまたはトレンチ内に銅を充填することができる。
すなわち、ある一定時間における底面部の銅めっき膜の成長量(B)/側面部の銅めっき膜の成長量(S)の比(B/S)は大きい方が好ましく、より好ましくは5以上、さらに好ましくは8以上、特に好ましくは9以上である。なお、B/Sは、30以下であることが好ましい。
Furthermore, according to a further preferred embodiment of the present invention, when the ratio of the growth rates of the copper plating film on the bottom and side surfaces of a via or trench satisfies the following relationship, even if the via or trench has a high aspect ratio and a narrow wiring width, it is possible to fill the via or trench with copper while effectively suppressing the occurrence of voids and seams.
That is, the ratio (B/S) of the amount of copper plating film grown on the bottom surface (B) to the amount of copper plating film grown on the side surface (S) in a certain period of time is preferably large, more preferably at least 5, even more preferably at least 8, and particularly preferably at least 9. It is preferable that B/S is 30 or less.

図2は、本発明の無電解銅めっき方法におけるビアまたはトレンチの底面部、開口部、および側面部における銅めっき膜の成長量を模式的に示した図である。本明細書において、ビアまたはトレンチの底面部の銅めっき膜の成長量(B)、開口部の銅めっき膜の成長量(T)、および側面部の銅めっき膜の成長量(S)は、それぞれ、めっき処理前後における、ビアまたはトレンチの断面のSEM写真について、図2(a)に示した部分の長さを測長し、その差分を算出して求めることができる。ここで、図2(b)は、開口部の銅めっき膜の成長量(T)が抑制され、相対的に底面部の銅めっき膜の成長量(B)が増大した結果、ビアまたはトレンチのボトムアップが図られたことを示している。 Figure 2 is a diagram schematically illustrating the amount of copper plating film grown on the bottom, opening, and side of a via or trench in the electroless copper plating method of the present invention. In this specification, the amount of copper plating film grown on the bottom of a via or trench (B), the amount of copper plating film grown on the opening (T), and the amount of copper plating film grown on the side (S) can be determined by measuring the lengths of the portions shown in Figure 2(a) in SEM photographs of the cross section of the via or trench before and after plating and calculating the difference between the lengths. Figure 2(b) shows that the amount of copper plating film grown on the opening (T) is suppressed, while the amount of copper plating film grown on the bottom (B) is relatively increased, resulting in bottom-up growth of the via or trench.

本発明の無電解銅めっき方法によって、微細な金属配線を形成する基板としては、特に限定されるものではないが、例えば、半導体基板、半導体パッケージ基板、プリント基板等の基板が挙げられる。 Substrates on which fine metal wiring can be formed using the electroless copper plating method of the present invention are not particularly limited, but examples include semiconductor substrates, semiconductor package substrates, printed circuit boards, and other substrates.

3.無電解銅めっき用組成物のキット
本発明の無電解銅めっき用組成物のキットは、本発明の無電解銅めっき方法に使用するためのキットであって、
銅イオン源、錯化剤、pH調整剤、置換基を有していてもよい2-アミノチアゾ-ルおよびそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上、および水を含む、さらに必要に応じて式(2a)、(2b)、(2c)、(2d)、または(2e)のいずれかで示される含窒素複素環式化合物からなる群より選ばれる1種以上、およびハロゲン化物イオン源の少なくともいずれかを含む第1液と、
還元剤および水を含む第2液と
を相互に混合されない状態で有している。
あるいは、本発明の無電解銅めっき用組成物のキットの他の実施態様として、
銅イオン源、錯化剤、pH調整剤、および水を含み、さらに必要に応じて式(2a)、(2b)、(2c)、(2d)、または(2e)のいずれかで示される含窒素複素環式化合物からなる群より選ばれる1種以上、およびハロゲン化物イオン源の少なくともいずれかを含む第1液と、
還元剤および水を含む第2液と
置換基を有していてもよい2-アミノチアゾ-ルおよびそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上、ならびに水を含む第3液と
を相互に混合されない状態で有していてもよい。
また、本発明の無電解銅めっき用組成物のキットの他の実施態様として、
銅イオン源、錯化剤、pH調整剤、および水を含む第1液と、
還元剤および水を含む第2液と
置換基を有していてもよい2-アミノチアゾ-ルおよびそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上、ならびに水を含む第3液と
式(2a)、(2b)、(2c)、(2d)、または(2e)のいずれかで示される含窒素複素環式化合物からなる群より選ばれる1種以上、およびハロゲン化物イオン源の少なくともいずれか、ならびに水を含む第4液と、
を相互に混合されない状態で有していてもよい。
また、本発明の無電解銅めっき用組成物のキットの他の実施態様として、
銅イオン源、錯化剤、pH調整剤、および水を含む第1液と、
還元剤および水を含む第2液と
置換基を有していてもよい2-アミノチアゾ-ルおよびそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上、ならびに水を含む第3液と
式(2a)、(2b)、(2c)、(2d)、または(2e)のいずれかで示される含窒素複素環式化合物からなる群より選ばれる1種以上、および水を含む第4液と、
ハロゲン化物イオン源および水を含む第5液と
を相互に混合されない状態で有していてもよい。
3. Electroless Copper Plating Composition Kit The electroless copper plating composition kit of the present invention is a kit for use in the electroless copper plating method of the present invention, comprising:
a first liquid containing at least one selected from the group consisting of a copper ion source, a complexing agent, a pH adjuster, 2-aminothiazole which may have a substituent and a salt thereof, and water, and further containing, as necessary, at least one selected from the group consisting of nitrogen-containing heterocyclic compounds represented by any one of formulas (2a), (2b), (2c), (2d), and (2e), and a halide ion source;
The reducing agent and the second liquid containing water are contained in a mutually immiscible state.
Alternatively, in another embodiment of the kit for electroless copper plating of the present invention,
a first liquid containing a copper ion source, a complexing agent, a pH adjuster, and water, and further containing, as necessary, at least one nitrogen-containing heterocyclic compound selected from the group consisting of nitrogen-containing heterocyclic compounds represented by any one of formulas (2a), (2b), (2c), (2d), and (2e), and at least one halide ion source;
The composition may contain a second liquid containing a reducing agent and water, and a third liquid containing one or more members selected from the group consisting of optionally substituted 2-aminothiazoles and salts thereof, and water, which are not mixed with each other.
In another embodiment of the electroless copper plating composition kit of the present invention,
a first liquid containing a copper ion source, a complexing agent, a pH adjuster, and water;
a second liquid containing a reducing agent and water; a third liquid containing at least one member selected from the group consisting of optionally substituted 2-aminothiazoles and salts thereof, and water; a fourth liquid containing at least one member selected from the group consisting of nitrogen-containing heterocyclic compounds represented by any one of formulas (2a), (2b), (2c), (2d), and (2e), at least one of a halide ion source, and water;
may be present in an unmixed state.
In another embodiment of the electroless copper plating composition kit of the present invention,
a first liquid containing a copper ion source, a complexing agent, a pH adjuster, and water;
a second liquid containing a reducing agent and water; a third liquid containing one or more compounds selected from the group consisting of optionally substituted 2-aminothiazoles and salts thereof, and water; and a fourth liquid containing one or more compounds selected from the group consisting of nitrogen-containing heterocyclic compounds represented by any one of formulas (2a), (2b), (2c), (2d), and (2e), and water.
The fifth liquid may contain a halide ion source and water in a mutually unmixed state.

本発明のキットの各実施態様において、各液を使用時に混合することで、本発明の無電解銅めっき方法に使用することができる。また、混合時に、必要に応じて、pH調整剤をさらに添加して所望のpH範囲に調整することが好ましい。
銅イオン源、錯化剤、pH調整剤、置換基を有していてもよい2-アミノチアゾ-ルおよびそれらの塩、式(2a)、(2b)、(2c)、(2d)、または(2e)のいずれかで示される含窒素複素環式化合物、ハロゲン化物イオン源、および還元剤については、前記「1.無電解銅めっき用組成物」において説明したとおりである。
上記キットの各実施態様において、各成分の使用量は、各液を混合して得られる無電解銅めっき用組成物における含有量が、前記「1.無電解銅めっき用組成物」において記載した範囲になればよい。
上記キットの各実施態様において、各液には、さらに必要に応じて任意成分が含まれていてもよい。任意成分としては、前記「1.無電解銅めっき用組成物」の(i)その他の成分において例示した添加剤等が挙げられる。
In each embodiment of the kit of the present invention, the solutions can be mixed at the time of use to be used in the electroless copper plating method of the present invention. Furthermore, it is preferable that, at the time of mixing, a pH adjuster is further added, if necessary, to adjust the pH to a desired range.
The copper ion source, complexing agent, pH adjuster, optionally substituted 2-aminothiazole and salts thereof, nitrogen-containing heterocyclic compound represented by any one of formulas (2a), (2b), (2c), (2d), and (2e), halide ion source, and reducing agent are as described above in "1. Composition for electroless copper plating."
In each embodiment of the above kit, the amount of each component used may be within the range described above in "1. Composition for electroless copper plating" as the content in the composition for electroless copper plating obtained by mixing the respective solutions.
In each embodiment of the kit, each solution may further contain optional components as necessary, such as the additives exemplified in (i) Other Components in "1. Composition for Electroless Copper Plating" above.

次に、本発明を実施例および比較例を用いてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。 Next, the present invention will be explained in more detail using examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples in any way.

実施例1~24
(1)無電解銅めっき用組成物の調製
基本組成(1.純水(無電解銅めっき用組成物1kg中687.48g)、2.硫酸銅5水和物0.32質量%(無電解銅めっき用組成物1kg中3.20g)、3.ジエチレントリアミン五酢酸5.1質量%(無電解銅めっき用組成物1kg中51.0g)、4.水酸化テトラメチルアンモニウム6.1質量%(無電解銅めっき用組成物1kg中水酸化テトラメチルアンモニウム25質量%水溶液244.0g)、5.2,2-ビピリジル0.002質量%(無電解銅めっき用組成物1kg中0.020g)の順に混合し、攪拌して均一な状態として、6.ヒドラジン一水和物1.4質量%(無電解銅めっき用組成物1kg中ヒドラジン一水和物98質量%14.3g)を調合)に対して、表1に記載の組成比で各成分(成分(f)、成分(g)、成分(h))を混合し、撹拌して均一な状態として、さらにpH調整剤として水酸化テトラメチルアンモニウムを用いてpH値を12.8として、無電解銅めっき用組成物を調製した。
Examples 1 to 24
(1) Preparation of Electroless Copper Plating Composition Basic composition (1. Pure water (687.48 g per 1 kg of electroless copper plating composition), 2. 0.32% by mass of copper sulfate pentahydrate (3.20 g per 1 kg of electroless copper plating composition), 3. 5.1% by mass of diethylenetriaminepentaacetic acid (51.0 g per 1 kg of electroless copper plating composition), 4. 6.1% by mass of tetramethylammonium hydroxide (244.0 g of a 25% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide per 1 kg of electroless copper plating composition), 5. 0.002% by mass of 2,2-bipyridyl (electroless copper plating composition) 6. 1.4 mass% hydrazine monohydrate (prepared by adding 14.3 g of 98 mass% hydrazine monohydrate per kg of electroless copper plating composition) was mixed in this order and stirred to form a homogeneous mixture, and then the components (components (f), (g), and (h)) were mixed in the compositional ratios shown in Table 1 with 1.4 mass% hydrazine monohydrate (prepared by adding 14.3 g of 98 mass% hydrazine monohydrate per kg of electroless copper plating composition) and stirred to form a homogeneous mixture, and the pH was adjusted to 12.8 using tetramethylammonium hydroxide as a pH adjuster to prepare a composition for electroless copper plating.

(2)無電解銅めっき用組成物の評価用サンプルおよび無電解銅めっき処理
無電解銅めっき用組成物の評価用サンプルとして、シリコンウエハにドライエッチング技術を用いてビアを形成し、バリア層としてタンタル、シード層として銅を成膜したウエハを作成した。バリア層およびシード層を成膜したあとのビアにおける深さ方向の最大長さ(h)/開口部の最短長さ(d)比は7.7であった。また、ビアの幅は45nmであった。
前記(1)で調製した無電解銅めっき用組成物に、前記評価用サンプルを、処理温度65℃で5分間浸漬させて、無電解銅めっき処理を施した。次いで、無電解銅めっき用組成物から評価用サンプルを取り出し、超純水に10秒間浸漬して洗浄した。超純水から評価用サンプルを取り出し、窒素ブローで評価用サンプルを乾燥させた。
(2) Evaluation Sample of Electroless Copper Plating Composition and Electroless Copper Plating Process As an evaluation sample of the electroless copper plating composition, a silicon wafer was prepared by forming a via using a dry etching technique, and then depositing a tantalum barrier layer and a copper seed layer. After depositing the barrier layer and the seed layer, the ratio of the maximum depth (h) of the via to the minimum opening length (d) was 7.7. The via width was 45 nm.
The evaluation sample was immersed in the electroless copper plating composition prepared in (1) above at a treatment temperature of 65° C. for 5 minutes to perform electroless copper plating. The evaluation sample was then removed from the electroless copper plating composition and washed by immersion in ultrapure water for 10 seconds. The evaluation sample was then removed from the ultrapure water and dried with nitrogen blow.

(3)めっき成長量の算出
無電解銅めっき処理前後の評価用サンプルを、ビアに対して垂直方向に割断して、処理前後の評価用サンプルの平滑な断面(ビアの断面)を取得した。
次に、得られた評価用サンプルのビアの断面をSEM(株式会社日立ハイテク製「SU9000」)で観察し、ビアの底面部のめっき成長量(B)、開口部のめっき成長量(T)、および側面部のめっき成長量(S)をそれぞれ測長し、各めっき成長量を算出した。底面部のめっき成長量(B)/開口部のめっき成長量(T)の比(B/T比)およびめっき成長量(B)/側面部のめっき成長量(S)の比(B/S比)をそれぞれ算出した。B/T比が3以上のものを合格とした。またB/Sは5以上のものが好ましい。
(3) Calculation of plating growth amount The evaluation sample before and after the electroless copper plating treatment was cut in a direction perpendicular to the via to obtain smooth cross sections (cross sections of the via) of the evaluation sample before and after the treatment.
Next, the cross section of the via of the obtained evaluation sample was observed with an SEM ("SU9000" manufactured by Hitachi High-Tech Corporation), and the plating growth amount (B) at the bottom of the via, the plating growth amount (T) at the opening, and the plating growth amount (S) at the side were measured and each plating growth amount was calculated. The ratio of the plating growth amount (B) at the bottom to the plating growth amount (T) at the opening (B/T ratio) and the ratio of the plating growth amount (B) to the plating growth amount (S) at the side (B/S ratio) were calculated. A B/T ratio of 3 or more was considered acceptable. A B/S of 5 or more is also preferable.

比較例1~3
表1に記載の組成比としたこと以外は、実施例と同様にして無電解銅めっき用組成物を調製し、評価用サンプルを用いて無電解銅めっき処理を行なった。実施例と同様に各めっき成長量を算出した。
Comparative Examples 1 to 3
Electroless copper plating compositions were prepared in the same manner as in Examples, except that the composition ratios were as shown in Table 1, and electroless copper plating treatment was carried out using evaluation samples. Each plating growth amount was calculated in the same manner as in Examples.

結果を表1に示す。 The results are shown in Table 1.

(4)ボイド・シームの有無の確認
前記(1)で調製した無電解銅めっき用組成物の一部について、以下の手順に従って、ボイド、シームの有無を確認した。
無電解銅めっき用組成物の評価用サンプルとして、シリコンウエハにドライエッチング技術を用いてビアを形成し、バリア層としてタンタル、シード層に銅を成膜したウエハを用いた。バリア層およびシード層を成膜したあとの深さ方向の最大長さ(h)/開口部の最短長さ(d)は7.7であった。また、ビアの幅は45nmであった。
前記(1)で調製した無電解銅めっき用組成物に、前記評価用サンプルを、処理温度65℃で10分間浸漬させて、無電解銅めっき処理を施した。次いで、無電解銅めっき用組成物から評価用サンプルを取り出し、超純水に10秒間浸漬して洗浄した。超純水から評価用サンプルを取り出し、窒素ブローで評価用サンプルを乾燥させた。
無電解銅めっき処理前後の評価用サンプルをビアに対して垂直方向に割断して、処理前後の評価用サンプルの平滑な断面(ビアの断面)を取得した。
次に、得られた評価用サンプルのビアの断面をSEM(株式会社日立ハイテク製「SU9000」)で観察し、倍率200,000で写真を撮り、ビア内のボイド、シームの発生の有無を確認した。
ビア10箇所のボイド、シームの有無をそれぞれ確認し、10箇所中7箇所以上ボイド、シームがないものを合格とした。
(4) Confirmation of the Presence of Voids and Seams The presence or absence of voids and seams was confirmed for some of the electroless copper plating compositions prepared in (1) above, according to the following procedure.
As a sample for evaluating the electroless copper plating composition, a silicon wafer was used in which a via was formed by dry etching, and a tantalum barrier layer and a copper seed layer were formed. After the barrier layer and seed layer were formed, the maximum depth (h)/minimum opening length (d) was 7.7. The via width was 45 nm.
The evaluation sample was immersed in the electroless copper plating composition prepared in (1) above at a treatment temperature of 65° C. for 10 minutes to perform electroless copper plating. The evaluation sample was then removed from the electroless copper plating composition and washed by immersion in ultrapure water for 10 seconds. The evaluation sample was then removed from the ultrapure water and dried with nitrogen blow.
The evaluation sample before and after the electroless copper plating treatment was cut in a direction perpendicular to the via to obtain smooth cross sections (cross sections of the via) of the evaluation sample before and after the treatment.
Next, the cross section of the via of the obtained evaluation sample was observed with an SEM ("SU9000" manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) and photographed at a magnification of 200,000 to check for the occurrence of voids and seams in the via.
The presence or absence of voids and seams in each of the 10 vias was checked, and a via with no voids or seams in 7 or more of the 10 was judged to be acceptable.

結果を表2に示す。
The results are shown in Table 2.

以上の結果に示されるとおり、本発明の無電解銅めっき用組成物を用いて無電解銅めっきを行うことで、ビアの底面部のめっき成長を促進し、開口部および側面部のめっき成長を抑制することができる。ビアと同様に凹凸パターンが高アスペクト比を有するトレンチの場合も、上記と同様の結果が得られるものと推測される。本発明によれば、底面部のめっき成長が開口部および側面部のめっき成長よりも優先するため、ボイドやシームの発生を抑制することができる。 As shown by the above results, electroless copper plating using the electroless copper plating composition of the present invention promotes plating growth on the bottom of vias and suppresses plating growth on the openings and side surfaces. It is believed that similar results can be obtained for trenches, which, like vias, have a high aspect ratio in their uneven pattern. According to the present invention, plating growth on the bottom surfaces takes precedence over plating growth on the openings and side surfaces, thereby suppressing the occurrence of voids and seams.

10 シリコン基板
20 層間絶縁膜
30 バリアメタル層
40 シード層
50 無電解銅めっき層
60 電解銅めっき層
100 基板
10 Silicon substrate 20 Interlayer insulating film 30 Barrier metal layer 40 Seed layer 50 Electroless copper plating layer 60 Electrolytic copper plating layer 100 Substrate

Claims (18)

銅イオン源、錯化剤、還元剤、pH調整剤、および水を含む無電解銅めっき用組成物であって、
置換基を有していてもよい2-アミノチアゾ-ルおよびそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上をさらに含み、
前記置換基を有していてもよい2-アミノチアゾ-ルが、式:
[式中、RおよびRは、それぞれ互いに独立して、水素原子、C~Cアルキル基、カルボキシル基、カルボキシC~Cアルキル基、ニトロ基、ヒドロキシル基、C~Cアルキルアミノ基、C~Cカルボン酸エステル、またはハロゲン原子である(ただし、RおよびRが水素原子である場合を除く。)。]
で示される化合物からなる群より選ばれる1種以上である、無電解銅めっき用組成物。
A composition for electroless copper plating comprising a copper ion source, a complexing agent, a reducing agent, a pH adjuster, and water,
further comprising at least one member selected from the group consisting of optionally substituted 2-aminothiazoles and salts thereof;
The optionally substituted 2-aminothiazole is represented by the formula:
[In the formula, R1 and R2 are each independently a hydrogen atom, a C1 - C6 alkyl group, a carboxyl group, a carboxy C1 - C6 alkyl group, a nitro group, a hydroxyl group, a C1 - C6 alkylamino group, a C2 - C7 carboxylic acid ester, or a halogen atom (excluding the case where R1 and R2 are hydrogen atoms).]
The composition for electroless copper plating comprises one or more compounds selected from the group consisting of compounds represented by the formula:
前記置換基を有していてもよい2-アミノチアゾ-ルが、2-アミノ-4-メチルチアゾ-ル、2-アミノ-5-メチルチアゾール、2-アミノチアゾール-4-カルボン酸、(2-アミノ-4-チアゾリル)酢酸、および2-アミノ-4,5-ジメチルチアゾ-ルからなる群より選ばれる1種以上である、請求項1に記載の無電解銅めっき用組成物。 The electroless copper plating composition according to claim 1, wherein the optionally substituted 2-aminothiazole is one or more selected from the group consisting of 2-amino-4-methylthiazole, 2-amino-5-methylthiazole, 2-aminothiazole-4-carboxylic acid, (2-amino-4-thiazolyl)acetic acid, and 2-amino-4,5-dimethylthiazole. 式:
[式中、R、R、R、R、R、R、R、R10、R11、およびR12は、それぞれ互いに独立して、水素原子、C~Cアルキル基、メルカプト基、またはアミノ基である。]
のいずれかで示される含窒素複素環式化合物からなる群より選ばれる1種以上をさらに含む、請求項1または2に記載の無電解銅めっき用組成物。
formula:
[In the formula, R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , and R 12 are each independently a hydrogen atom, a C 1 to C 6 alkyl group, a mercapto group, or an amino group.]
3. The electroless copper plating composition according to claim 1, further comprising at least one nitrogen-containing heterocyclic compound selected from the group consisting of:
前記含窒素複素環式化合物が、1,2,4-トリアゾ-ル、4-アミノ-1,2,4-トリアゾ-ル、1H-ベンゾトリアゾ-ル、3-メルカプト-1,2,4-トリアゾ-ル、3-メルカプト-4-メチル-4H-1,2,4-トリアゾ-ル、3-アミノ-5-メルカプト-1,2,4-トリアゾ-ル、4-アミノ-3-メルカプト-4H-1,2,4-トリアゾ-ル、5-メルカプト-1-メチルテトラゾール、2-メルカプトピリミジン、および4,6-ジメチル-2-メルカプトピリミジンからなる群より選ばれる1種以上である、請求項3に記載の無電解銅めっき用組成物。4. The electroless copper plating composition according to claim 3, wherein the nitrogen-containing heterocyclic compound is at least one selected from the group consisting of 1,2,4-triazole, 4-amino-1,2,4-triazole, 1H-benzotriazole, 3-mercapto-1,2,4-triazole, 3-mercapto-4-methyl-4H-1,2,4-triazole, 3-amino-5-mercapto-1,2,4-triazole, 4-amino-3-mercapto-4H-1,2,4-triazole, 5-mercapto-1-methyltetrazole, 2-mercaptopyrimidine, and 4,6-dimethyl-2-mercaptopyrimidine. pH値が11~14の範囲である、請求項1からのいずれか一項に記載の無電解銅めっき用組成物。 5. The electroless copper plating composition according to claim 1, wherein the pH value is in the range of 11 to 14 . 前記錯化剤が、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、トリエチレンテトラミン-N,N,N',N'',N''',N'''-六酢酸、およびクアドロ-ルからなる群より選ばれる1種以上である、請求項1からのいずれか一項に記載の無電解銅めっき用組成物。 6. The electroless copper plating composition according to claim 1, wherein the complexing agent is at least one selected from the group consisting of ethylenediaminetetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, triethylenetetramine-N,N,N',N'',N''',N' ' '-hexaacetic acid, and quadrol. 前記還元剤が、ヒドラジンである、請求項1からのいずれか一項に記載の無電解銅め っき用組成物。 7. The electroless copper plating composition according to claim 1, wherein the reducing agent is hydrazine. 前記pH調整剤が、水酸化テトラメチルアンモニウムである、請求項1からのいずれか一項に記載の無電解銅めっき用組成物。 8. The electroless copper plating composition according to claim 1, wherein the pH adjuster is tetramethylammonium hydroxide. ハロゲン化物イオン源をさらに含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の無電解銅めっき用組成物。 The electroless copper plating composition according to any one of claims 1 to 8, further comprising a halide ion source. 前記ハロゲン化物イオン源が塩酸である、請求項9に記載の無電解銅めっき用組成物。 The electroless copper plating composition according to claim 9, wherein the halide ion source is hydrochloric acid. 請求項1から10のいずれか一項に記載の無電解銅めっき用組成物を基板と接触させる工程と、
前記基板に無電解銅めっき層を形成する工程と
を含む、無電解銅めっき方法。
contacting a substrate with the electroless copper plating composition of claim 1;
and forming an electroless copper plating layer on the substrate.
前記無電解銅めっき層が、銅配線となる無電解銅めっき層である、請求項11に記載の無電解銅めっき方法。 The electroless copper plating method according to claim 11, wherein the electroless copper plating layer is an electroless copper plating layer that will become copper wiring. 前記基板が無電解銅めっき層を形成するためのビアまたはトレンチを有しており、
前記ビアまたはトレンチにおける開口部の最短長さに対する深さ方向の最大長さの比(深さ方向の最大長さ/開口部の最短長さ)が2以上である、請求項11または12に記載の無電解銅めっき方法。
the substrate has a via or trench for forming an electroless copper plating layer;
13. The electroless copper plating method according to claim 11, wherein the ratio of the maximum depth length to the minimum length of the opening in the via or trench (maximum depth length/minimum opening length) is 2 or more.
前記基板が、無電解銅めっき層を形成するためのシード層であって、銅薄膜、コバルト薄膜、およびルテニウム薄膜からなる群より選ばれる1種以上のシード層を有している、請求項11から13のいずれか一項に記載の無電解銅めっき方法。 The electroless copper plating method according to any one of claims 11 to 13, wherein the substrate has a seed layer for forming an electroless copper plating layer, the seed layer being one or more types selected from the group consisting of a copper thin film, a cobalt thin film, and a ruthenium thin film. 請求項11から14のいずれか一項に記載の無電解銅めっき方法に使用するためのキットであって、
銅イオン源、錯化剤、pH調整剤、置換基を有していてもよい2-アミノチアゾ-ルおよびそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上、ならびに水を含み、さらに必要に応じて、式(2a)、(2b)、(2c)、(2d)、または(2e)のいずれかで示される含窒素複素環式化合物からなる群より選ばれる1種以上、およびハロゲン化物イオン源の少なくともいずれかを含む第1液と、
還元剤および水を含む第2液と
を相互に混合されない状態で有する、キット。
A kit for use in the electroless copper plating method according to any one of claims 11 to 14, comprising:
a first liquid containing at least one selected from the group consisting of a copper ion source, a complexing agent, a pH adjuster, 2-aminothiazole which may have a substituent and a salt thereof, and water, and further containing, as necessary, at least one selected from the group consisting of nitrogen-containing heterocyclic compounds represented by any one of formulas (2a), (2b), (2c), (2d), and (2e), and a halide ion source;
A kit comprising a reducing agent and a second liquid containing water, the second liquid being immiscible with each other.
請求項11から14のいずれか一項に記載の無電解銅めっき方法に使用するためのキットであって、
銅イオン源、錯化剤、pH調整剤、および水を含み、さらに必要に応じて、式(2a)、(2b)、(2c)、(2d)、または(2e)のいずれかで示される含窒素複素環式化合物からなる群より選ばれる1種以上、およびハロゲン化物イオン源の少なくともいずれかを含む第1液と、
還元剤および水を含む第2液と
置換基を有していてもよい2-アミノチアゾ-ルおよびそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上、ならびに水を含む第3液と
を相互に混合されない状態で有する、キット。
A kit for use in the electroless copper plating method according to any one of claims 11 to 14, comprising:
a first liquid containing a copper ion source, a complexing agent, a pH adjuster, and water, and further containing, as necessary, at least one kind or more selected from the group consisting of nitrogen-containing heterocyclic compounds represented by any one of formulas (2a), (2b), (2c), (2d), and (2e), and at least one of a halide ion source;
The kit comprises a second liquid containing a reducing agent and water, and a third liquid containing one or more members selected from the group consisting of optionally substituted 2-aminothiazoles and salts thereof, and water, which are not mixed with each other.
請求項11から14のいずれか一項に記載の無電解銅めっき方法に使用するためのキットであって、
銅イオン源、錯化剤、pH調整剤、および水を含む第1液と、
還元剤および水を含む第2液と
置換基を有していてもよい2-アミノチアゾ-ルおよびそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上、ならびに水を含む第3液と
式(2a)、(2b)、(2c)、(2d)、または(2e)のいずれかで示される含窒素複素環式化合物からなる群より選ばれる1種以上、およびハロゲン化物イオン源の少なくともいずれか、ならびに水を含む第4液と、
を相互に混合されない状態で有する、キット。
A kit for use in the electroless copper plating method according to any one of claims 11 to 14, comprising:
a first liquid containing a copper ion source, a complexing agent, a pH adjuster, and water;
a second liquid containing a reducing agent and water; a third liquid containing at least one member selected from the group consisting of optionally substituted 2-aminothiazoles and salts thereof, and water; a fourth liquid containing at least one member selected from the group consisting of nitrogen-containing heterocyclic compounds represented by any one of formulas (2a), (2b), (2c), (2d), and (2e), at least one of a halide ion source, and water;
in a mutually unmixed state.
請求項11から14のいずれか一項に記載の無電解銅めっき方法に使用するためのキットであって、
銅イオン源、錯化剤、pH調整剤、および水を含む第1液と、
還元剤および水を含む第2液と
置換基を有していてもよい2-アミノチアゾ-ルおよびそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上、ならびに水を含む第3液と
式(2a)、(2b)、(2c)、(2d)、または(2e)のいずれかで示される含窒素複素環式化合物からなる群より選ばれる1種以上、および水を含む第4液と、
ハロゲン化物イオン源および水を含む第5液と
を相互に混合されない状態で有する、キット。
A kit for use in the electroless copper plating method according to any one of claims 11 to 14, comprising:
a first liquid containing a copper ion source, a complexing agent, a pH adjuster, and water;
a second liquid containing a reducing agent and water; a third liquid containing one or more compounds selected from the group consisting of optionally substituted 2-aminothiazoles and salts thereof, and water; and a fourth liquid containing one or more compounds selected from the group consisting of nitrogen-containing heterocyclic compounds represented by any one of formulas (2a), (2b), (2c), (2d), and (2e), and water.
A kit comprising a halide ion source and a fifth liquid comprising water, in a mutually immiscible state.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003268558A (en) 2002-03-18 2003-09-25 Daiwa Fine Chemicals Co Ltd (Laboratory) Electroless plating bath and metal coating obtained by using the plating bath
JP2003313669A (en) 2002-04-23 2003-11-06 Nikko Materials Co Ltd Electroless plating process and semiconductor wafer wherein metal plating layer is formed through the process
JP2009507135A (en) 2005-08-31 2009-02-19 ラム リサーチ コーポレーション System and method for forming patterned copper wire by electroless copper plating
JP2010031361A (en) 2008-07-01 2010-02-12 C Uyemura & Co Ltd Electroless plating solution, electroless plating method using the same, and method for production of wiring board
JP2014528517A (en) 2011-10-05 2014-10-27 アトーテヒ ドイッチュラント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Electroless copper plating solution without formaldehyde
WO2019234085A1 (en) 2018-06-08 2019-12-12 Atotech Deutschland Gmbh Electroless copper or copper alloy plating bath and method for plating

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04202673A (en) * 1990-11-30 1992-07-23 Hitachi Chem Co Ltd Chemical copper plating solution
JPH08246159A (en) * 1995-03-07 1996-09-24 U I Denshi Kk Electroless copper plating solution having stability

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003268558A (en) 2002-03-18 2003-09-25 Daiwa Fine Chemicals Co Ltd (Laboratory) Electroless plating bath and metal coating obtained by using the plating bath
JP2003313669A (en) 2002-04-23 2003-11-06 Nikko Materials Co Ltd Electroless plating process and semiconductor wafer wherein metal plating layer is formed through the process
JP2009507135A (en) 2005-08-31 2009-02-19 ラム リサーチ コーポレーション System and method for forming patterned copper wire by electroless copper plating
JP2010031361A (en) 2008-07-01 2010-02-12 C Uyemura & Co Ltd Electroless plating solution, electroless plating method using the same, and method for production of wiring board
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