JPH10313005A - 金属膜のリフロー方法 - Google Patents
金属膜のリフロー方法Info
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- JPH10313005A JPH10313005A JP12254297A JP12254297A JPH10313005A JP H10313005 A JPH10313005 A JP H10313005A JP 12254297 A JP12254297 A JP 12254297A JP 12254297 A JP12254297 A JP 12254297A JP H10313005 A JPH10313005 A JP H10313005A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属膜の表面が酸化した場合においても、金
属膜を確実にリフローすることを可能とする。 【解決手段】 金属膜４の表面が酸化した状態のウェハ
を、減圧した水素（Ｈ2）還元雰囲気２０を保持したチ
ャンバーに搬送し、この減圧した水素還元雰囲気中でレ
ーザリフロー装置により金属膜４の表面を走査しながら
塩化キセノン（ＸｅＣｌ）レーザ光２１等からなるレー
ザ光を照射してリフローさせる。リフローする場合の雰
囲気を、水素還元雰囲気２０としたので、金属膜４の表
面に生じた酸化膜１０が効率的に還元される。この還元
反応によって金属膜４の表面が酸化膜１０のないクリー
ンな表面となるので、リフロー時において金属膜４の表
面拡散が促進されて表面マイグレーションを助け、金属
膜４を良好にリフローすることができる。
属膜を確実にリフローすることを可能とする。 【解決手段】 金属膜４の表面が酸化した状態のウェハ
を、減圧した水素（Ｈ2）還元雰囲気２０を保持したチ
ャンバーに搬送し、この減圧した水素還元雰囲気中でレ
ーザリフロー装置により金属膜４の表面を走査しながら
塩化キセノン（ＸｅＣｌ）レーザ光２１等からなるレー
ザ光を照射してリフローさせる。リフローする場合の雰
囲気を、水素還元雰囲気２０としたので、金属膜４の表
面に生じた酸化膜１０が効率的に還元される。この還元
反応によって金属膜４の表面が酸化膜１０のないクリー
ンな表面となるので、リフロー時において金属膜４の表
面拡散が促進されて表面マイグレーションを助け、金属
膜４を良好にリフローすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、段差を有する金属
膜の平坦化を行う金属膜のリフロー方法に関する。
膜の平坦化を行う金属膜のリフロー方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ（Large Scale Integration ）の
高集積化、高速化により、その内部配線の微細化、多層
化が進んでおり、これに伴い、配線形成時の平坦化技術
や微細配線の加工および信頼性確保が重要な課題となっ
ている。これらの課題を解決する手段のひとつとして、
銅（Ｃｕ）等による埋め込み配線技術が検討されてい
る。
高集積化、高速化により、その内部配線の微細化、多層
化が進んでおり、これに伴い、配線形成時の平坦化技術
や微細配線の加工および信頼性確保が重要な課題となっ
ている。これらの課題を解決する手段のひとつとして、
銅（Ｃｕ）等による埋め込み配線技術が検討されてい
る。
【０００３】ここで、埋め込み配線とは、層間絶縁膜上
に配線パターンの溝（以下、単に「配線溝」という。）
や層間の電気的接続用の接続孔を形成し、この配線溝等
の中に銅等の配線材料を埋め込み、余剰部分をエッチバ
ックまたはＣＭＰ（Chemicaland Mechanical Polishin
g；化学的機械研磨）法によって除去し、溝部分にのみ
銅等の配線材料を残すという方法である。この方法によ
れば、配線部分が層間絶縁膜に埋め込まれた形状となる
ため、このあとの工程での層間平坦化が容易となる利点
がある。
に配線パターンの溝（以下、単に「配線溝」という。）
や層間の電気的接続用の接続孔を形成し、この配線溝等
の中に銅等の配線材料を埋め込み、余剰部分をエッチバ
ックまたはＣＭＰ（Chemicaland Mechanical Polishin
g；化学的機械研磨）法によって除去し、溝部分にのみ
銅等の配線材料を残すという方法である。この方法によ
れば、配線部分が層間絶縁膜に埋め込まれた形状となる
ため、このあとの工程での層間平坦化が容易となる利点
がある。
【０００４】また、埋め込み配線技術では、配線溝や接
続孔に銅等を埋め込むわけだが、この埋め込み方法とし
ては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学的気
相）法やスパッタリング（以下、単に「スパッタ」とい
う。）法により銅等を成膜した後、この成膜した銅等を
加熱してリフローさせるという方法がある。このような
方法の場合、埋め込み特性では、ＣＶＤ法の方が優れて
いるが、配線の信頼性に関わる膜質の面で問題があり、
現在も実用化のための検討が進められている。
続孔に銅等を埋め込むわけだが、この埋め込み方法とし
ては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学的気
相）法やスパッタリング（以下、単に「スパッタ」とい
う。）法により銅等を成膜した後、この成膜した銅等を
加熱してリフローさせるという方法がある。このような
方法の場合、埋め込み特性では、ＣＶＤ法の方が優れて
いるが、配線の信頼性に関わる膜質の面で問題があり、
現在も実用化のための検討が進められている。
【０００５】一方、スパッタ法により銅等を成膜した
後、この成膜した銅等を加熱してリフローさせる方法の
場合には、銅の膜質自体に問題はなく、低抵抗で信頼性
の高い配線が得られる。また、アルミニウム（Ａｌ）合
金系の配線を形成する場合と比較して低温でリフローで
きること、銅等の成膜後、ウェハを一度大気中に取り出
した場合でもリフローできるなど、プロセス面でもアル
ミニウム合金に対して利点が多く、最近特に注目されて
いる。ただし、埋め込み特性は、ＣＶＤ法より劣るた
め、リフロー法による埋め込み特性を改善する方法が各
種検討されている。
後、この成膜した銅等を加熱してリフローさせる方法の
場合には、銅の膜質自体に問題はなく、低抵抗で信頼性
の高い配線が得られる。また、アルミニウム（Ａｌ）合
金系の配線を形成する場合と比較して低温でリフローで
きること、銅等の成膜後、ウェハを一度大気中に取り出
した場合でもリフローできるなど、プロセス面でもアル
ミニウム合金に対して利点が多く、最近特に注目されて
いる。ただし、埋め込み特性は、ＣＶＤ法より劣るた
め、リフロー法による埋め込み特性を改善する方法が各
種検討されている。
【０００６】図４は、リフロー法を用いた従来の埋め込
み配線技術を説明するための配線プロセスの工程図であ
る。
み配線技術を説明するための配線プロセスの工程図であ
る。
【０００７】埋め込み配線では、まず、通常のＬＳＩ製
造プロセスにより、ウェハ上に素子形成等を行った後、
層間絶縁膜１０１を形成し、この層間絶縁膜１０１に配
線溝１０２や接続孔（図示せず）を形成する（図４
（ａ））。次に、スパッタ法により層間絶縁膜１０１上
に窒化チタン（ＴｉＮ）およびチタン（Ｔｉ）からなる
バリアメタル（ＴｉＮ／Ｔｉ）膜１０３を下地として形
成した後、配線材料となる銅等の金属を成膜して金属膜
１０４を形成する（図４（ｂ））。ここまでの工程で
は、配線材料となる銅等の金属が配線溝１０２の内部に
完全に充填されていない状態なので、金属膜１０４をリ
フロー法により加熱して平坦化することにより、銅等の
金属が配線溝１０２に埋め込まれるようにする（図４
（ｃ））。最後に、配線溝１０２以外の領域にあるバリ
アメタル膜１０３および金属膜１０４を除去する（図４
（ｄ））。これにより、層間絶縁膜１０１の配線溝１０
２にのみ金属膜１０４が埋め込まれる。
造プロセスにより、ウェハ上に素子形成等を行った後、
層間絶縁膜１０１を形成し、この層間絶縁膜１０１に配
線溝１０２や接続孔（図示せず）を形成する（図４
（ａ））。次に、スパッタ法により層間絶縁膜１０１上
に窒化チタン（ＴｉＮ）およびチタン（Ｔｉ）からなる
バリアメタル（ＴｉＮ／Ｔｉ）膜１０３を下地として形
成した後、配線材料となる銅等の金属を成膜して金属膜
１０４を形成する（図４（ｂ））。ここまでの工程で
は、配線材料となる銅等の金属が配線溝１０２の内部に
完全に充填されていない状態なので、金属膜１０４をリ
フロー法により加熱して平坦化することにより、銅等の
金属が配線溝１０２に埋め込まれるようにする（図４
（ｃ））。最後に、配線溝１０２以外の領域にあるバリ
アメタル膜１０３および金属膜１０４を除去する（図４
（ｄ））。これにより、層間絶縁膜１０１の配線溝１０
２にのみ金属膜１０４が埋め込まれる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように埋め込み配線技術にリフロー法を用いた場合に
は、例えば、リフロー前の段階（図４（ｂ））におい
て、ウェハを一度大気中に取り出すと、銅等の金属は酸
化し易いため、成膜した金属膜１０４の表面が酸化し、
金属膜１０４の表面拡散が抑制されてしまい、これによ
り、リフロー特性が大幅に劣化してしまうという問題が
あった。
ように埋め込み配線技術にリフロー法を用いた場合に
は、例えば、リフロー前の段階（図４（ｂ））におい
て、ウェハを一度大気中に取り出すと、銅等の金属は酸
化し易いため、成膜した金属膜１０４の表面が酸化し、
金属膜１０４の表面拡散が抑制されてしまい、これによ
り、リフロー特性が大幅に劣化してしまうという問題が
あった。
【０００９】図５は、酸化した金属膜１０４の状態を説
明するウェハの断面図である。この図に示したように、
金属膜１０４の表面が酸化した場合には、金属膜１０４
の表面に金属酸化物による酸化膜１１０が形成される。
このように、金属膜１０４の表面に酸化膜１１０が形成
された場合には、表面から酸化膜１１０を除去しなけれ
ば、金属膜１０４を良好にリフローできないという問題
が生ずる。
明するウェハの断面図である。この図に示したように、
金属膜１０４の表面が酸化した場合には、金属膜１０４
の表面に金属酸化物による酸化膜１１０が形成される。
このように、金属膜１０４の表面に酸化膜１１０が形成
された場合には、表面から酸化膜１１０を除去しなけれ
ば、金属膜１０４を良好にリフローできないという問題
が生ずる。
【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、金属膜の表面が酸化した場合におい
ても、金属膜を確実にリフローすることが可能な金属膜
のリフロー方法を提供することにある。
ので、その目的は、金属膜の表面が酸化した場合におい
ても、金属膜を確実にリフローすることが可能な金属膜
のリフロー方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明による金属膜のリ
フロー方法は、金属膜の表面に生じた金属酸化物を還元
しながら、金属膜の平坦化を行うものである。このと
き、例えば、金属膜の表面に還元雰囲気中で熱エネルギ
ービームを照射することにより、金属酸化物を還元する
ようにしてもよいし、金属膜の表面に、加熱した水素を
吹き付けることにより、金属酸化物を還元するようにし
てもよい。
フロー方法は、金属膜の表面に生じた金属酸化物を還元
しながら、金属膜の平坦化を行うものである。このと
き、例えば、金属膜の表面に還元雰囲気中で熱エネルギ
ービームを照射することにより、金属酸化物を還元する
ようにしてもよいし、金属膜の表面に、加熱した水素を
吹き付けることにより、金属酸化物を還元するようにし
てもよい。
【００１２】このような金属膜のリフロー方法では、金
属膜の平坦化が、金属膜の表面に生じた金属酸化物の還
元と共に行われる。これにより、例えばリフロー法を用
いた埋め込み配線技術において、銅等の配線材料を良好
に配線溝に埋め込むことを可能とする。
属膜の平坦化が、金属膜の表面に生じた金属酸化物の還
元と共に行われる。これにより、例えばリフロー法を用
いた埋め込み配線技術において、銅等の配線材料を良好
に配線溝に埋め込むことを可能とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で
は、本発明の金属膜のリフロー方法を金属の埋め込み配
線技術に適用した例について説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で
は、本発明の金属膜のリフロー方法を金属の埋め込み配
線技術に適用した例について説明する。
【００１４】まず、本発明の第１の実施の形態について
説明する。図１および図２は、本発明の第１の実施の形
態に係る金属の埋め込み配線プロセスを説明するための
工程図である。
説明する。図１および図２は、本発明の第１の実施の形
態に係る金属の埋め込み配線プロセスを説明するための
工程図である。
【００１５】埋め込み配線では、まず、図１（ａ）に示
したように、通常のＬＳＩ製造プロセスにより、シリコ
ン基板等のウェハ上に素子形成等を行った後、層間絶縁
膜１を形成し、この層間絶縁膜１に配線溝２や接続孔
（図示せず）を形成する。ここで、配線溝２の形成方法
としては、例えば、通常のリソグラフィーや、ＲＩＥ
（Reactive Ion Etching；反応性イオンエッチング）法
等が適用される。また、ここで形成される配線溝２は、
例えば、幅が０．４μｍ、深さが０．５μｍの溝であ
る。
したように、通常のＬＳＩ製造プロセスにより、シリコ
ン基板等のウェハ上に素子形成等を行った後、層間絶縁
膜１を形成し、この層間絶縁膜１に配線溝２や接続孔
（図示せず）を形成する。ここで、配線溝２の形成方法
としては、例えば、通常のリソグラフィーや、ＲＩＥ
（Reactive Ion Etching；反応性イオンエッチング）法
等が適用される。また、ここで形成される配線溝２は、
例えば、幅が０．４μｍ、深さが０．５μｍの溝であ
る。
【００１６】次に、図１（ｂ）に示したように、高真空
中におけるマグネトロンスパッタ法等により、層間絶縁
膜１上に窒化チタン（ＴｉＮ）およびチタン（Ｔｉ）か
らなるバリアメタル（ＴｉＮ／Ｔｉ）膜３を下地として
形成する。また、バリアメタル膜３を下地として形成し
た後には、引き続き高真空中にて連続的にマグネトロン
スパッタ法等により、バリアメタル膜３上に金属膜４を
形成する。なお、この工程では、金属膜４は配線溝２の
内部において完全に充填された状態にはなっていない。
中におけるマグネトロンスパッタ法等により、層間絶縁
膜１上に窒化チタン（ＴｉＮ）およびチタン（Ｔｉ）か
らなるバリアメタル（ＴｉＮ／Ｔｉ）膜３を下地として
形成する。また、バリアメタル膜３を下地として形成し
た後には、引き続き高真空中にて連続的にマグネトロン
スパッタ法等により、バリアメタル膜３上に金属膜４を
形成する。なお、この工程では、金属膜４は配線溝２の
内部において完全に充填された状態にはなっていない。
【００１７】ここで、チタンの成膜条件としては、例え
ばＤＣパワーが５ｋＷ、プロセスガスとしてアルゴン
（Ａｒ）を１００ｓｃｃｍ導入し、圧力が０．４Ｐａ、
基板温度が１５０℃、膜厚を２０ｎｍという条件で成膜
する。また、窒化チタンの成膜条件としては、例えばＤ
Ｃパワーが５ｋＷ、プロセスガスとしてアルゴン（Ａ
ｒ）を３０ｓｃｃｍ，、窒素（Ｎ2）を８０ｓｃｃｍ導
入し、圧力が０．４Ｐａ、基板温度が１５０℃、膜厚を
５０ｎｍという条件で成膜する。
ばＤＣパワーが５ｋＷ、プロセスガスとしてアルゴン
（Ａｒ）を１００ｓｃｃｍ導入し、圧力が０．４Ｐａ、
基板温度が１５０℃、膜厚を２０ｎｍという条件で成膜
する。また、窒化チタンの成膜条件としては、例えばＤ
Ｃパワーが５ｋＷ、プロセスガスとしてアルゴン（Ａ
ｒ）を３０ｓｃｃｍ，、窒素（Ｎ2）を８０ｓｃｃｍ導
入し、圧力が０．４Ｐａ、基板温度が１５０℃、膜厚を
５０ｎｍという条件で成膜する。
【００１８】また、金属膜４としては、例えば純粋な銅
または銅の合金等を用いて成膜する。なお、一般にリフ
ローを行う場合には、金属が配線溝２（または接続孔）
の上部の開口部分でつながり、溝内部にボイドのできた
構造となるのを避けることが望ましい。このため、金属
膜４の形成方法としては、ターゲットとウェハ間の距離
（Ｔ−Ｓ間距離）をとったカバレッジのよい遠距離スパ
ッタ法を利用することが望ましい。また、アルミニウム
（Ａｌ）成膜の際に行うような基板加熱を行わないこと
により、金属のマイグレーションを防止し、開口部分で
金属膜４がつながった形状となることを防ぐことが望ま
しい。ここで、金属膜４として、例えば銅を用いた場合
の成膜条件としては、ＤＣパワーが１５ｋＷ、プロセス
ガスとしてアルゴン（Ａｒ）を１００ｓｃｃｍ導入し、
圧力が０．４Ｐａ、基板温度が１５０℃、Ｔ−Ｓ間距離
が２５０ｍｍ、膜厚を１０００ｎｍという条件で成膜す
る。
または銅の合金等を用いて成膜する。なお、一般にリフ
ローを行う場合には、金属が配線溝２（または接続孔）
の上部の開口部分でつながり、溝内部にボイドのできた
構造となるのを避けることが望ましい。このため、金属
膜４の形成方法としては、ターゲットとウェハ間の距離
（Ｔ−Ｓ間距離）をとったカバレッジのよい遠距離スパ
ッタ法を利用することが望ましい。また、アルミニウム
（Ａｌ）成膜の際に行うような基板加熱を行わないこと
により、金属のマイグレーションを防止し、開口部分で
金属膜４がつながった形状となることを防ぐことが望ま
しい。ここで、金属膜４として、例えば銅を用いた場合
の成膜条件としては、ＤＣパワーが１５ｋＷ、プロセス
ガスとしてアルゴン（Ａｒ）を１００ｓｃｃｍ導入し、
圧力が０．４Ｐａ、基板温度が１５０℃、Ｔ−Ｓ間距離
が２５０ｍｍ、膜厚を１０００ｎｍという条件で成膜す
る。
【００１９】なお、銅等の金属膜４の形成には、遠距離
スパッタ法の他にもカバレッジのよい他のスパッタ法、
例えばコリメートスパッタ、イオン化スパッタ法等を利
用して行ってもよい。
スパッタ法の他にもカバレッジのよい他のスパッタ法、
例えばコリメートスパッタ、イオン化スパッタ法等を利
用して行ってもよい。
【００２０】また、図１（ｂ）のようにバリアメタル膜
３および金属膜４を形成した後に、この金属膜４が配線
溝２の内部に完全に充填されていない状態で、一度、ウ
ェハを大気中に取り出す。このように一度大気中にウェ
ハを取り出すと、図１（ｃ）に示したように、金属膜４
の表面が酸化し、金属酸化物からなる酸化膜１０が形成
される。このように金属膜４の表面に酸化膜１０が形成
されると、通常のリフロー法では金属膜４を十分にリフ
ローさせることができない。
３および金属膜４を形成した後に、この金属膜４が配線
溝２の内部に完全に充填されていない状態で、一度、ウ
ェハを大気中に取り出す。このように一度大気中にウェ
ハを取り出すと、図１（ｃ）に示したように、金属膜４
の表面が酸化し、金属酸化物からなる酸化膜１０が形成
される。このように金属膜４の表面に酸化膜１０が形成
されると、通常のリフロー法では金属膜４を十分にリフ
ローさせることができない。
【００２１】そこで、図２（ａ）に示したように、金属
膜４の表面が酸化した状態のウェハを減圧した水素（Ｈ
2）還元雰囲気２０を保持したチャンバーに搬送し、こ
の減圧した水素還元雰囲気中でレーザリフロー装置によ
り金属膜４の表面を走査しながら塩化キセノン（ＸｅＣ
ｌ）レーザ光２１等からなるレーザ光を照射して、リフ
ローさせる。これにより、レーザ照射された部分の酸化
膜１０が還元されるので、図１（ｃ）に示したような配
線溝２の内部に完全に充填されていない状態で且つ表面
が酸化した状態の金属膜４が、良好にリフロー法により
加熱、平坦化され配線溝１０２内部に完全に埋め込まれ
る。なお、レーザリフローの条件としては、例えば，プ
ロセスガスとして水素（Ｈ2）を５００ｓｃｃ導入し、
また、圧力を６７Ｐａ、基板温度を４００℃、レーザ波
長を３０８ｎｍ（ＸｅＣｌ）、レーザ出力を６６７ｍＪ
とする。また、ここでのレーザ光が本発明における熱エ
ネルギービームに対応する。
膜４の表面が酸化した状態のウェハを減圧した水素（Ｈ
2）還元雰囲気２０を保持したチャンバーに搬送し、こ
の減圧した水素還元雰囲気中でレーザリフロー装置によ
り金属膜４の表面を走査しながら塩化キセノン（ＸｅＣ
ｌ）レーザ光２１等からなるレーザ光を照射して、リフ
ローさせる。これにより、レーザ照射された部分の酸化
膜１０が還元されるので、図１（ｃ）に示したような配
線溝２の内部に完全に充填されていない状態で且つ表面
が酸化した状態の金属膜４が、良好にリフロー法により
加熱、平坦化され配線溝１０２内部に完全に埋め込まれ
る。なお、レーザリフローの条件としては、例えば，プ
ロセスガスとして水素（Ｈ2）を５００ｓｃｃ導入し、
また、圧力を６７Ｐａ、基板温度を４００℃、レーザ波
長を３０８ｎｍ（ＸｅＣｌ）、レーザ出力を６６７ｍＪ
とする。また、ここでのレーザ光が本発明における熱エ
ネルギービームに対応する。
【００２２】上記のようにリフロー法により、金属膜４
を平坦化して配線溝２内部に埋め込まれた状態にした
ら、最後に、図２（ｂ）に示したように、配線溝２（お
よび接続孔）以外の部分に存在する金属膜４とバリアメ
タル膜３とをＣＭＰ法等により除去する。これにより、
層間絶縁膜１の配線溝２（および接続孔）にのみ金属膜
４が形成される。ここで、ＣＭＰ法の条件としては、例
えば，研磨圧力が１００ｇ／ｃｍ2、回転数が定盤３０
ｒｐｍ、研磨ヘッド３０ｒｐｍ、研磨パッドがＳＵＢＡ
IV、スラリーがＨ２０２ベース（アルミナスラリー含
有）、流量が１００ｃｃ／ｍｉｎ、温度が２５〜３０℃
である。
を平坦化して配線溝２内部に埋め込まれた状態にした
ら、最後に、図２（ｂ）に示したように、配線溝２（お
よび接続孔）以外の部分に存在する金属膜４とバリアメ
タル膜３とをＣＭＰ法等により除去する。これにより、
層間絶縁膜１の配線溝２（および接続孔）にのみ金属膜
４が形成される。ここで、ＣＭＰ法の条件としては、例
えば，研磨圧力が１００ｇ／ｃｍ2、回転数が定盤３０
ｒｐｍ、研磨ヘッド３０ｒｐｍ、研磨パッドがＳＵＢＡ
IV、スラリーがＨ２０２ベース（アルミナスラリー含
有）、流量が１００ｃｃ／ｍｉｎ、温度が２５〜３０℃
である。
【００２３】以上説明したように、本発明の第１の実施
の形態に係る埋め込み配線技術によれば、金属膜４をレ
ーザ光によりリフローする場合に、その雰囲気を、水素
還元雰囲気２３としたので、金属膜４の表面に生じた酸
化膜１０が効率的に還元される。この還元反応によって
金属膜４の表面が酸化膜１０のないクリーンな表面とな
るので、リフロー時において金属膜４の表面拡散が促進
されて表面マイグレーションを助け、金属膜４を良好に
リフローすることができる。これにより、埋め込み特性
が向上し、金属膜４を配線溝２に確実に埋め込むことが
可能となり、低抵抗の配線が得られ、配線形成における
信頼性を確保することができる。
の形態に係る埋め込み配線技術によれば、金属膜４をレ
ーザ光によりリフローする場合に、その雰囲気を、水素
還元雰囲気２３としたので、金属膜４の表面に生じた酸
化膜１０が効率的に還元される。この還元反応によって
金属膜４の表面が酸化膜１０のないクリーンな表面とな
るので、リフロー時において金属膜４の表面拡散が促進
されて表面マイグレーションを助け、金属膜４を良好に
リフローすることができる。これにより、埋め込み特性
が向上し、金属膜４を配線溝２に確実に埋め込むことが
可能となり、低抵抗の配線が得られ、配線形成における
信頼性を確保することができる。
【００２４】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。本実施の形態において、図１で示した工程ま
では上記第１の実施の形態と同様であるため、以下では
その説明を省略し、その後のリフロー処理工程のみを説
明する。
説明する。本実施の形態において、図１で示した工程ま
では上記第１の実施の形態と同様であるため、以下では
その説明を省略し、その後のリフロー処理工程のみを説
明する。
【００２５】図３は、本発明の第２の実施の形態に係る
金属の埋め込み配線プロセスを説明するための工程図で
ある。
金属の埋め込み配線プロセスを説明するための工程図で
ある。
【００２６】上記第１の実施の形態では、金属膜４の表
面が酸化した状態のウェハを（図１（ｃ））、水素還元
雰囲気中でレーザリフロー装置により、リフローする例
を示したが（図２（ａ））、本実施の形態では、図３
（ａ）に示したように、金属膜４の表面が酸化した状態
のウェハを４００℃程度に加熱したヒータ上に搬送する
と共に、加熱水素３０を、金属膜４の表面を走査しなが
ら吹き付けて、リフローさせる。これにより、加熱した
水素が吹き付けられた部分の酸化膜１０が還元されるの
で、配線溝２の内部に完全に充填されていない状態で且
つ表面が酸化した状態の金属膜４が、良好にリフロー法
により加熱、平坦化され配線溝１０２内部に完全に埋め
込まれる。なお、ここでのリフロー処理の条件として
は、例えば，基板温度が４００℃、プロセスガスとして
水素を導入し、水素吹き付け圧力を１ｋｇ／ｃｍ2、水
素加熱温度を４００℃とする。
面が酸化した状態のウェハを（図１（ｃ））、水素還元
雰囲気中でレーザリフロー装置により、リフローする例
を示したが（図２（ａ））、本実施の形態では、図３
（ａ）に示したように、金属膜４の表面が酸化した状態
のウェハを４００℃程度に加熱したヒータ上に搬送する
と共に、加熱水素３０を、金属膜４の表面を走査しなが
ら吹き付けて、リフローさせる。これにより、加熱した
水素が吹き付けられた部分の酸化膜１０が還元されるの
で、配線溝２の内部に完全に充填されていない状態で且
つ表面が酸化した状態の金属膜４が、良好にリフロー法
により加熱、平坦化され配線溝１０２内部に完全に埋め
込まれる。なお、ここでのリフロー処理の条件として
は、例えば，基板温度が４００℃、プロセスガスとして
水素を導入し、水素吹き付け圧力を１ｋｇ／ｃｍ2、水
素加熱温度を４００℃とする。
【００２７】上記のようにリフロー法により、金属膜４
を平坦化して配線溝２内部に埋め込まれた状態にした
ら、最後に、上記第１の実施の形態の場合と同様に、配
線溝２（および接続孔）以外の部分に存在する金属膜４
とバリアメタル膜３とをＣＭＰ法等により除去する（図
３（ｂ））。これにより、層間絶縁膜１の配線溝２（お
よび接続孔）にのみ金属膜４が形成される。なお、以上
で説明した以外の部分は上記第１の実施の形態と同様で
ある。
を平坦化して配線溝２内部に埋め込まれた状態にした
ら、最後に、上記第１の実施の形態の場合と同様に、配
線溝２（および接続孔）以外の部分に存在する金属膜４
とバリアメタル膜３とをＣＭＰ法等により除去する（図
３（ｂ））。これにより、層間絶縁膜１の配線溝２（お
よび接続孔）にのみ金属膜４が形成される。なお、以上
で説明した以外の部分は上記第１の実施の形態と同様で
ある。
【００２８】以上説明したように、本発明の第２の実施
の形態に係る埋め込み配線技術によれば、リフロー処理
の工程において、金属膜４の表面に加熱水素３０を直接
吹き付けるようにしたので、金属膜４の表面に生じた酸
化膜１０が効率的に還元される。この還元反応によって
金属膜４の表面が酸化膜１０のないクリーンな表面とな
るので、リフロー時において金属膜４の表面拡散が促進
されて表面マイグレーションを助け、金属膜４を良好に
リフローすることができる。これにより、埋め込み特性
が向上し、金属膜４を配線溝２に確実に埋め込むことが
可能となり、低抵抗の配線が得られ、配線形成における
信頼性を確保することができる。
の形態に係る埋め込み配線技術によれば、リフロー処理
の工程において、金属膜４の表面に加熱水素３０を直接
吹き付けるようにしたので、金属膜４の表面に生じた酸
化膜１０が効率的に還元される。この還元反応によって
金属膜４の表面が酸化膜１０のないクリーンな表面とな
るので、リフロー時において金属膜４の表面拡散が促進
されて表面マイグレーションを助け、金属膜４を良好に
リフローすることができる。これにより、埋め込み特性
が向上し、金属膜４を配線溝２に確実に埋め込むことが
可能となり、低抵抗の配線が得られ、配線形成における
信頼性を確保することができる。
【００２９】なお、本発明は、上記第１および第２の実
施の形態に関わらず種々の変形実施が可能である。例え
ば、上記第１および第２の実施の形態では、バリアメタ
ル膜３および金属膜４を形成した後、ウェハを一度大気
中に取り出し、レーザ照射または水素吹き付けによるリ
フロー処理を行った例を示したが、ウェハを一度大気中
に取り出すことなく、バリアメタル膜３および金属膜４
の形成からリフロー処理までを真空中で一貫して行うこ
とも可能である。
施の形態に関わらず種々の変形実施が可能である。例え
ば、上記第１および第２の実施の形態では、バリアメタ
ル膜３および金属膜４を形成した後、ウェハを一度大気
中に取り出し、レーザ照射または水素吹き付けによるリ
フロー処理を行った例を示したが、ウェハを一度大気中
に取り出すことなく、バリアメタル膜３および金属膜４
の形成からリフロー処理までを真空中で一貫して行うこ
とも可能である。
【００３０】また、上記では、本発明の金属膜のリフロ
ー方法を金属の埋め込み配線技術に適用した例について
説明したが、リフロー処理を利用する他の技術に適用し
てもかまわない。
ー方法を金属の埋め込み配線技術に適用した例について
説明したが、リフロー処理を利用する他の技術に適用し
てもかまわない。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし４の
いずれかに記載の金属膜のリフロー方法によれば、金属
膜の平坦化が、金属膜の表面に生じた金属酸化物の還元
と共に行われるので、リフロープロセス改善に有効な金
属酸化物の還元が可能となる。これにより、金属膜の表
面が酸化した場合においても、金属膜を確実にリフロー
することが可能となり、例えば、リフロー法を用いた埋
め込み配線技術において、埋め込み特性が向上し、銅等
の配線材料を良好に配線溝に埋め込み、低抵抗の配線を
得て、配線形成における信頼性を確保することができ
る。
いずれかに記載の金属膜のリフロー方法によれば、金属
膜の平坦化が、金属膜の表面に生じた金属酸化物の還元
と共に行われるので、リフロープロセス改善に有効な金
属酸化物の還元が可能となる。これにより、金属膜の表
面が酸化した場合においても、金属膜を確実にリフロー
することが可能となり、例えば、リフロー法を用いた埋
め込み配線技術において、埋め込み特性が向上し、銅等
の配線材料を良好に配線溝に埋め込み、低抵抗の配線を
得て、配線形成における信頼性を確保することができ
る。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る金属の埋め込
み配線プロセスを説明するための工程図である。
み配線プロセスを説明するための工程図である。
【図２】図１に続く工程を説明するための工程図であ
る。
る。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る金属の埋め込
み配線プロセスを説明するための工程図である。
み配線プロセスを説明するための工程図である。
【図４】従来の埋め込み配線技術を説明するための工程
図である。
図である。
【図５】従来の酸化した金属膜の状態を説明するウェハ
の断面図である。
の断面図である。
１，１０１…層間絶縁膜、２，１０２…配線溝、３，１
０３…バリアメタル膜、４，１０４…金属膜、１０，１
１０…酸化膜
０３…バリアメタル膜、４，１０４…金属膜、１０，１
１０…酸化膜
Claims (4)
- 【請求項１】 金属膜の平坦化を行う金属膜のリフロー
方法において、 前記金属膜の表面に生じた金属酸化物を還元しながら、
前記金属膜の平坦化を行うことを特徴とする金属膜のリ
フロー方法。 - 【請求項２】 前記金属膜の表面に、還元雰囲気中で熱
エネルギービームを照射することにより、前記金属酸化
物を還元しながら、前記金属膜の平坦化を行うことを特
徴とする請求項１記載の金属膜のリフロー方法。 - 【請求項３】 前記金属膜の表面に、加熱した水素を吹
き付けることにより、前記金属酸化物を還元しながら、
前記金属膜の平坦化を行うことを特徴とする請求項１記
載の金属膜のリフロー方法。 - 【請求項４】 前記金属膜の平坦化は、絶縁膜で形成さ
れた配線用の溝に前記金属膜を埋め込むように行われる
ことを特徴とする請求項１記載の金属膜のリフロー方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12254297A JPH10313005A (ja) | 1997-05-13 | 1997-05-13 | 金属膜のリフロー方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12254297A JPH10313005A (ja) | 1997-05-13 | 1997-05-13 | 金属膜のリフロー方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10313005A true JPH10313005A (ja) | 1998-11-24 |
Family
ID=14838459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12254297A Pending JPH10313005A (ja) | 1997-05-13 | 1997-05-13 | 金属膜のリフロー方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10313005A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100431105B1 (ko) * | 2002-07-15 | 2004-05-12 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 구리 배선 형성방법 |
| AU2006225880B2 (en) * | 2005-03-18 | 2012-01-19 | Yts Science Properties Pte. Ltd. | Hydrogen forming apparatus, laser reduction apparatus, energy transformation apparatus method for forming hydrogen and electricity generation system |
| CN103397192A (zh) * | 2013-08-06 | 2013-11-20 | 涂国坚 | 提纯镍铁的方法 |
| JP2014111846A (ja) * | 2005-06-02 | 2014-06-19 | Chevron Phillips Chemical Co Lp | 保護のために表面を処理する方法 |
| KR20210013248A (ko) * | 2018-10-04 | 2021-02-03 | (주)알엔알랩 | 반도체 디바이스 제조 방법 |
-
1997
- 1997-05-13 JP JP12254297A patent/JPH10313005A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100431105B1 (ko) * | 2002-07-15 | 2004-05-12 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 구리 배선 형성방법 |
| AU2006225880B2 (en) * | 2005-03-18 | 2012-01-19 | Yts Science Properties Pte. Ltd. | Hydrogen forming apparatus, laser reduction apparatus, energy transformation apparatus method for forming hydrogen and electricity generation system |
| JP2014111846A (ja) * | 2005-06-02 | 2014-06-19 | Chevron Phillips Chemical Co Lp | 保護のために表面を処理する方法 |
| CN103397192A (zh) * | 2013-08-06 | 2013-11-20 | 涂国坚 | 提纯镍铁的方法 |
| CN103397192B (zh) * | 2013-08-06 | 2015-03-25 | 涂国坚 | 提纯镍铁的方法 |
| KR20210013248A (ko) * | 2018-10-04 | 2021-02-03 | (주)알엔알랩 | 반도체 디바이스 제조 방법 |
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