JP2003218061A

JP2003218061A - 配線形成方法

Info

Publication number: JP2003218061A
Application number: JP2002016049A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sato; 浩佐藤
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-01-24
Filing date: 2002-01-24
Publication date: 2003-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】埋め込み時間を短縮することができ、かつ導
通不良を低減させることができる配線形成方法を提供す
る。【解決手段】ウエハＷ上に形成された低誘電率絶縁膜
２のビアホール面２ａにのみバリア膜５及びシード膜６
を形成する。次いで、低誘電率絶縁膜２上に、ビアホー
ル４上に貫通孔８ａを有するレジストパターン８を形成
する。その後、ビアホール４内に還元剤９を噴霧した
後、無電解メッキ液１１に浸漬させて金属１２をビアホ
ール４内に埋め込む。最後に、レジストパターン８を取
り除く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置等の配
線形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の集積度向上により、
半導体装置を構成する配線の微細化が進んでいる。それ
に伴い、微細配線の加工技術、及び信頼性確保が重要な
課題になっている。この課題を解決する手段の一つとし
て、シリコンウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）
上のビアホール及び配線溝に金属を埋め込んで配線を形
成するダマシン法が注目されている。現在、ビアホール
及び配線溝に金属を埋め込む方法としては、電解メッキ
が利用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、電解メッキ
では、デバイスの微細化に伴いシード層が薄膜化してい
るため、電流分布を均一にすることが困難である。その
結果、ビアホール及び配線溝に均一に金属を埋め込むこ
とができないという問題がある。このため、酸化還元反
応を利用する無電解メッキで金属を埋め込むことが提案
されている。

【０００４】しかしながら、無電解メッキで金属を埋め
込むと、多大な時間を要するという問題があり、実用化
されていない。なお、埋め込み速度を向上させるために
塩化パラジウムをビアホール及び配線溝に塗布すること
も提案されているが、その場合であっても、多大な時間
を要するという問題がある。

【０００５】また、無電解メッキ後に、配線に不用な金
属をＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌ
Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）で研磨し平坦化すると、ディッ
シングや残存したスラリにより導通不良が生じ易いとい
う問題がある。

【０００６】本発明は上記従来の問題を解決するために
なされたものである。即ち、埋め込み時間を短縮するこ
とができ、かつ導通不良を低減させることができる配線
形成方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決しようとする手段】本発明の配線形成方法
は、基板上の層間絶縁膜に開口を形成する開口形成工程
と、層間絶縁膜の開口面にのみバリア膜を形成するバリ
ア膜形成工程と、層間絶縁膜上に、感光剤で開口上に貫
通孔を有するマスクを形成するマスク形成工程と、バリ
ア膜の内側に還元剤を供給する還元剤供給工程と、バリ
ア膜の内側に無電解メッキ液を供給して、バリア膜の内
側に金属を埋め込む無電解メッキ工程と、層間絶縁層上
から前記マスクを除去するマスク除去工程と、を具備す
ることを特徴としている。

【０００８】上述した発明及び以下に示す各発明におい
て、特に限定しない限り用語の定義及び技術的意義は次
による。

【０００９】（開口形成工程について）基板としては、
例えば、ウエハ、液晶用のＬＣＤガラス基板を使用する
ことが可能である。層間絶縁膜としては、例えば、低誘
電率絶縁膜（ｌｏｗ−ｋ膜）を使用することが可能であ
る。低誘電率絶縁膜は、例えば、ＳｉＯＦ膜、ＳｉＯＣ
膜、或いは多孔質シリカ膜から構成することが可能であ
る。開口は、溝、孔、或いは貫通孔のいずれであっても
よい。具体的には、例えば、配線溝、コンタクトホー
ル、ビアホールが挙げられる。

【００１０】（バリア膜形成工程について）バリア膜
は、埋め込まれる金属の拡散を抑制するためのものであ
る。バリア膜は、例えば、タンタルナイトライド（Ｔａ
Ｎ）、或いはチタンナイトライド（ＴｉＮ）から構成す
ることが可能である。バリア膜は、層間絶縁膜の開口面
のみに形成されている。ここで、開口面とは、開口を形
作る面のことである。

【００１１】（マスク形成工程について）マスクは、層
間絶縁膜に金属が付着するのを防ぐためのものである。
マスクは、感光剤から形成されている。感光剤として
は、例えば、フォトレジスト、或いは感光性ポリイミド
が挙げられるが、特に限定されない。

【００１２】（還元剤供給工程について）還元剤は、無
電解メッキ液に含まれている金属イオンを還元して金属
を析出させるものである。還元剤としては、例えば、ホ
ルムアルデヒド、テトラヒドロホウ酸カリウム、ジメチ
ルアミンボラン（ＤＭＡＢ）、或いは次亜リン酸ナトリ
ウムが挙げられる。

【００１３】還元剤をバリア膜の内側に供給する方法と
しては、特に限定されないが、例えば、塗布或いは噴霧
等が挙げられる。還元剤は、バリア膜に直接付着するよ
うに供給しなくともよい。即ち、バリア膜の内側に例え
ばシード膜が形成されている場合には、シード膜に付着
するように還元剤を供給する。

【００１４】（無電解メッキ工程について）無電解メッ
キ液は、酸化還元反応を利用してバリア膜の内側に金属
を埋め込めるような液であれば、特に限定されない。無
電解メッキ液は、主に、金属塩溶液と、還元剤とから構
成されている。また、その他、水酸化物の沈殿を防ぐ錯
化剤、溶液中への金属の析出を防ぐ安定剤、及び水素の
取り込みによるボイド発生を防ぐ界面活性剤等を含んで
いることが好ましい。

【００１５】例えば、バリア膜の内側に銅を埋め込む場
合には、金属塩溶液としては例えば硫酸銅溶液或いは塩
化銅溶液が挙げられ、還元剤としては上記したような還
元剤が挙げられる。また、この場合、錯化剤としてはロ
ッシェル塩、エチレンジアミン４酢酸（ＥＤＴＡ）、或
いはジエチレントリアミン５酢酸（ＤＴＰＡ）等が挙げ
られ、安定剤としてはシアン化ナトリウム（ＮａＣ
Ｎ）、或いはビピリジル等が挙げられ、界面活性剤とし
てはシアン化ナトリウム（ＮａＣＮ）、ポリエチレング
リコールが挙げられる。

【００１６】バリア膜の内側に銀を埋め込む場合には、
金属塩溶液としては例えばシアン化銀溶液が挙げられ、
還元剤としては例えばジメチルアミンボラン（ＤＭＡ
Ｂ）が挙げられる。バリア膜の内側に金を埋め込む場合
には、金属塩溶液としては例えばシアン化金溶液が挙げ
られ、還元剤としてはジメチルアミンボラン（ＤＭＡ
Ｂ）等が挙げられる。バリア膜の内側に白金を埋め込む
場合には、金属塩溶液としては例えばシアン化白金溶液
が挙げられ、還元剤としてはジメチルアミンボラン（Ｄ
ＭＡＢ）等が挙げられる。

【００１７】無電解メッキ工程は、例えば時間で制御さ
れる。即ち、予めバリア膜の内側に無電解メッキ液を供
給した時点から完全に金属が埋め込まれる時点までの時
間を測定しておき、その時間に基づいて無電解メッキ工
程が行われる。

【００１８】（マスク除去工程について）マスクの除去
方法については、マスクを除去することができれば、特
に限定されない。このようなマスクの除去方法として
は、例えばアッシングやウエット洗浄等が挙げられる。

【００１９】請求項１記載の配線形成方法は、層間絶縁
膜上に、感光剤で開口上に貫通孔を有するマスクを形成
するマスク形成工程と、バリア膜の内側に還元剤を供給
する還元剤供給工程と、バリア膜の内側に無電解メッキ
液を供給して、バリア膜の内側に金属を埋め込む無電解
メッキ工程とを備えているので、埋め込み時間を短縮す
ることができ、かつ導通不良を低減させることができ
る。即ち、一般に無電解メッキでは、被メッキ面に金属
の核が形成されて、その核を中心に金属が堆積する。従
って、核形成速度が速ければ、埋め込み速度が向上す
る。本発明では、バリア膜の内側に予め還元剤を供給
し、その後無電解メッキ液を供給しているので、還元剤
が付着している面における核形成速度が上昇する。従っ
て、埋め込み速度が向上し、埋め込み時間を短縮するこ
とができる。また、層間絶縁膜上にマスクを形成してい
るので、層間絶縁膜上に金属が付着するのを防ぐことが
できる。その結果、金属を埋め込んだ後、ＣＭＰで研磨
する必要がなくなり、導通不良を低減させることができ
る。

【００２０】上記配線形成方法は、無電解メッキ工程前
に、バリア膜の内側に促進剤を供給する促進剤供給工程
をさらに備えることが可能である。

【００２１】促進剤とは、触媒作用を有し、酸化還元反
応を促進するものである。促進剤としては、例えば、塩
化パラジウム、塩化コバルト、塩化ニッケルのような金
属塩が挙げられる。促進剤供給工程は、無電解メッキ工
程前に行われる。具体的には、例えば、還元剤供給工程
と同時に、還元剤供給工程前に、或いは還元剤供給工程
後に行われる。

【００２２】促進剤をバリア膜の内側に供給する方法と
しては、特に限定されないが、例えば、塗布或いは噴霧
等が挙げられる。促進剤は、バリア膜に直接付着するよ
うに供給しなくともよい。即ち、バリア膜の内側に例え
ばシード膜が形成されている場合には、シード膜に付着
するように供給する。

【００２３】上記配線形成方法は、促進剤供給工程を備
えているので、埋め込み時間をさらに短縮することがで
きる。

【００２４】上記配線形成方法は、還元剤供給工程前
に、バリア膜の内側にシード膜を形成するシード膜形成
工程をさらに備えることが可能である。

【００２５】シード膜とは、埋め込まれた金属の密着性
を高めるものである。シード膜は、埋め込む金属と同一
の金属で構成することが好ましい。例えば、銅を埋め込
む場合であれば、シード膜の構成物質としては銅が好ま
しい。シード膜形成工程は、還元剤供給工程前に行われ
る。具体的には、例えば、促進剤供給工程を備えている
場合には促進剤供給工程前に行われる。

【００２６】上記配線形成方法は、シード膜形成工程を
備えているので、金属の密着性を向上させることができ
る。

【００２７】本発明の他の配線形成方法は、基板上の層
間絶縁膜に開口を形成する開口形成工程と、層間絶縁膜
上に、感光剤で開口上に貫通孔を有するマスクを形成す
るマスク形成工程と、層間絶縁膜の開口面の内側に還元
剤を供給する還元剤供給工程と、開口面の内側に無電解
メッキ液を供給して、開口面の内側に金属を埋め込む無
電解メッキ工程と、層間絶縁層上からマスクを除去する
マスク除去工程と、を具備することを特徴としている。

【００２８】（還元剤供給工程について）還元剤は、開
口面に直接付着するように供給しなくともよい。即ち、
開口面の内側に例えばシード膜が形成されている場合に
は、シード膜に付着するように還元剤を供給する。ここ
で、本発明の開口面にはバリア膜は、形成されていない
ものとする。

【００２９】開口面の内側にシード膜が形成されている
場合には、還元剤として、例えば、ホルムアルデヒド、
テトラヒドロホウ酸カリウム、ジメチルアミンボラン
（ＤＭＡＢ）、或いは次亜リン酸ナトリウムを使用する
ことが可能である。開口面の内側にシード膜が形成され
ていない場合には、還元剤として、例えば有機系のもの
を使用することが可能である。

【００３０】本発明の配線形成方法は、層間絶縁膜上
に、感光剤で開口上に貫通孔を有するマスクを形成する
マスク形成工程と、層間絶縁膜の開口面の内側に還元剤
を供給する還元剤供給工程と、開口面の内側に無電解メ
ッキ液を供給して、開口面の内側に金属を埋め込む無電
解メッキ工程を備えているので、埋め込み時間を短縮す
ることができ、かつ導通不良を低減させることができ
る。

【００３１】上記配線形成方法は、無電解メッキ工程前
に、開口面の内側に促進剤を供給する促進剤供給工程を
さらに備えることが可能である。促進剤は、開口面に直
接付着するように供給しなくともよい。即ち、開口面の
内側に例えばシード膜が形成されている場合には、シー
ド膜に付着するように供給する。上記配線形成方法は、
促進剤供給工程を備えているので、埋め込み時間をさら
に短縮することができる。

【００３２】上記配線形成方法は、還元剤供給工程前
に、開口面にのみシード膜を形成するシード膜形成工程
をさらに備えることが可能である。上記配線形成方法
は、シード膜形成工程を備えているので、金属の密着性
を向上させることができる。

【００３３】上記配線形成方法の層間絶縁膜とマスクと
は、同一物質から構成することが可能である。前記物質
としては、例えば感光性ポリイミドが挙げられる。上記
配線形成方法では、層間絶縁膜とマスクとを同一物質か
ら構成するので、線間リークを防止することができる。
即ち、マスクを除去すると、層間絶縁膜上にマスクの残
渣が存在してしまう。層間絶縁膜とマスクとを異なる物
質から構成した場合には、層間絶縁膜と残渣との界面で
線間リークが起こり易い。本発明では、層間絶縁膜とマ
スクとを同一物質から構成するので、層間絶縁膜と残渣
との密着性が高いので、界面で線間リークが起こり難
い。

【００３４】上記配線形成方法の金属は、銅、銀、金、
及び白金のいずれか１種或いは合金であることが好まし
い。上記配線形成方法では、金属が銅、銀、金、及び白
金のいずれか１種或いは合金であるので、比抵抗が低い
配線、或いは安定した配線を得ることができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明の第１の実施の形態に係る配線形成方法について説明
する。図１は、本実施の形態に係る配線形成方法のフロ
ーを示したフローチャートであり、図２〜図５は本実施
の形態に係る配線形成方法の各工程を模式的に示した模
式図である。

【００３６】図１及び図２（ａ）に示すように、トラン
ジスタのような素子が形成されたウエハＷの下地金属層
１上に、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）により、ＳｉＯＦのような低誘電率
絶縁膜２（層間絶縁膜）を形成する（ステップ１ａ）。

【００３７】ウエハＷの下地金属層１上に低誘電率絶縁
膜２を形成した後、ウエハＷを回転させながら低誘電率
絶縁膜２上に化学増幅型のフォトレジストを塗布する。
フォトレジストを塗布した後、所定のパターンが形成さ
れたマスクを使用して、ｉ線のような紫外線或いはＫｒ
Ｆのような遠紫外線で露光する。その後、現像液により
現像して、図２（ｂ）に示すように、低誘電率絶縁膜２
上にレジストパターン３を形成する（ステップ２ａ）。

【００３８】低誘電率絶縁膜２上にレジストパターン３
を形成した後、レジストパターン３をマスクとして、Ｃ
Ｆ_４或いはＣＨＦ_３のようなＣＦ系のガスにより低誘電
率絶縁膜をドライエッチングし、図２（ｃ）に示すよう
に、低誘電率絶縁膜２に幅約０．５〜０．７μｍのビア
ホール４を形成する（ステップ３ａ）。

【００３９】低誘電率絶縁膜２にビアホール４を形成し
た後、図２（ｄ）に示すように、アッシングによりレジ
ストパターン３を取り除く（ステップ４ａ）。

【００４０】レジストパターン３を取り除いた後、図３
（ａ）に示すように、ビアホール４を形作っているビア
ホール面２ａ（開口面）を含めた低誘電率絶縁膜２の表
面全体に、スパッタリングによりチタンナイトライド
（ＴｉＮ）ようなバリア膜５を形成する（ステップ５
ａ）。バリア膜５の厚さは、ビアホール４以外の部分で
約３．０×１０^−８ｍである。バリア膜５を形成するこ
とにより、後述する無電解メッキで埋め込まれる金属の
拡散が抑制される。

【００４１】低誘電率絶縁膜２の表面全体にバリア膜５
を形成した後、図３（ｂ）に示すように、バリア膜５上
にスパッタリングにより銅（Ｃｕ）のような金属のシー
ド膜６を形成する（ステップ６ａ）。シード膜６の厚さ
は、ビアホール４以外の部分で約３．０×１０^−７ｍで
ある。シード膜６を形成することにより、後述する無電
解メッキで埋め込まれる金属の密着性が向上する。

【００４２】バリア膜５上にシード膜６を形成した後、
ウエハＷを回転させながら低誘電率絶縁膜２上に化学増
幅型のフォトレジストを塗布する。フォトレジストはビ
アホール４を塞ぐまで塗布される。フォトレジストを塗
布した後、ビアホール４内及びビアホール４上のフォト
レジストのみを残すようなパターンが形成されたマスク
を使用して、ｉ線のような紫外線或いはＫｒＦのような
遠紫外線で露光する。その後、現像液により現像して、
図３（ｃ）に示すように、ビアホール４内及びビアホー
ル４上にフォトレジストが残存したレジストパターン７
を形成する（ステップ７ａ）。

【００４３】ビアホール４内及びビアホール４上にフォ
トレジストが残存したレジストパターン７を形成した
後、レジストパターン７をマスクとして、Ｃ_４Ｆ_８或い
はＣＨＦ_３のようなＣＦ系のガスにより露出しているバ
リア膜５及びシード膜６をドライエッチングして、図３
（ｄ）に示すように、露出しているバリア膜５及びシー
ド膜６を取り除く（ステップ８ａ）。その結果、ビアホ
ール４内のバリア膜５及びシード膜６のみが残存する。

【００４４】露出しているバリア膜５及びシード膜６を
ドライエッチングして取り除いた後、図４（ａ）に示す
ように、アッシングによりレジストパターン７を取り除
く（ステップ９ａ）。

【００４５】レジストパターン７を取り除いた後、ウエ
ハＷを回転させながら低誘電率絶縁膜２上に化学増幅型
のフォトレジストを塗布する。フォトレジストはビアホ
ール４を塞ぐまで塗布される。フォトレジストを塗布し
た後、ビアホール４内及びビアホール４上のフォトレジ
ストのみを取り除くようなパターンが形成されたマスク
を使用して、ｉ線のような紫外線或いはＫｒＦのような
遠紫外線で露光する。その後、現像液により現像して、
図４（ｂ）に示すように、ビアホール４内及びビアホー
ル４上のフォトレジストのみが取り除かれたレジストパ
ターン８を形成する（ステップ１０ａ）。即ち、低誘電
率絶縁膜２のビアホール面２ａ以外の表面上には、レジ
ストパターン８が存在している。また、レジストパター
ン８は、ビアホール４上に貫通孔８ａを有している。

【００４６】低誘電率絶縁膜２上にレジストパターン８
を形成した後、図４（ｃ）に示すように、ジメチルアミ
ンボランのような還元剤９と、塩化パラジウムのような
促進剤１０とをビアホール４内に噴霧する（ステップ１
１ａ）。ビアホール４内に噴霧された還元剤９及び促進
剤１０は、シード膜６の内側面に付着する。

【００４７】ビアホール４内に還元剤９と促進剤１０と
を噴霧した後、ウエハＷを無電解メッキ液１１に浸漬さ
せて、図４（ｄ）に示すように、レジストパターン８を
マスクとして、ビアホール４内に金属１２を埋め込む
（ステップ１２ａ）。無電解メッキ液１１は、主に、金
属塩溶液と、還元剤と、錯化剤と、安定剤と、界面活性
剤とから構成されている。

【００４８】本実施の形態では、ビアホール４内に還元
剤９を噴霧した後、ウエハＷを無電解メッキ液１１に浸
漬して金属１２を埋め込んでいるので、埋め込み時間を
短縮することができる。即ち、一般に無電解メッキで
は、被メッキ面に金属の核が形成されて、その核を中心
に金属が堆積する。従って、核の形成速度が速ければ、
埋め込み速度は向上する。本実施の形態では、シード膜
６に還元剤９を付着させた後、無電解メッキ液１１に浸
漬しているので、還元剤９が付着している部分で酸化還
元反応が起こり易くなる。その結果、核の形成速度が上
昇する。従って、埋め込み速度が向上し、埋め込み時間
を短縮することができる。

【００４９】また、本実施の形態では、低誘電率絶縁膜
２のビアホール面２ａ以外の表面をレジストパターン８
でマスクした状態で、無電解メッキ液１１に浸漬させて
いるので、導通不良を低減させることができる。即ち、
低誘電率絶縁膜２のビアホール面２ａ以外の表面をレジ
ストパターン８でマスクすることにより低誘電率絶縁膜
２のビアホール面２ａ以外の表面に金属１２が付着する
のを防ぐことができる。その結果、金属１２を埋め込ん
だ後、ＣＭＰで研磨する必要がなくなり、導通不良を低
減させることができる。

【００５０】さらに、本実施の形態では、ビアホール４
内に還元剤９を噴霧しているので、室温、即ち約１５〜
２５℃で金属１２を埋め込むことが可能になる。即ち、
無電解メッキは、埋め込み速度が小さいので、埋め込み
速度を向上させるために通常５０〜７０℃で行われてい
る。これに対し、本実施の形態では、ビアホール４内に
還元剤９を噴霧しているので、埋め込み速度が大きく、
室温で行うことが可能になる。

【００５１】所定の時間が経過した後、ウエハＷを無電
解メッキ液１１から離間させて、図５（ａ）に示すよう
に、金属１２の埋め込みを終了する（ステップ１３
ａ）。ここで、金属１２の埋め込み時間は、予めダミー
ウエハを使用して金属がレジストパターンと低誘電率絶
縁膜との境界面の高さまで埋め込まれる時間を測定して
おき、その時間に基づいて制御される。

【００５２】金属１２の埋め込みを終了した後、図５
（ｂ）に示すように、アッシングによりレジストパター
ン８を取り除いて、ビアプラグ１３が完成する（ステッ
プ１４ａ）。

【００５３】（第２の実施の形態）以下、本発明の第２
の実施の形態について説明する。なお、以下本実施の形
態以降の実施の形態のうち先行する実施の形態と重複す
る内容については説明を省略する。本実施の形態では、
バリア膜及びシード膜を形成しない例について説明す
る。

【００５４】図６は、本実施の形態に係る配線形成方法
のフローを示したフローチャートであり、図７は本実施
の形態に係る配線形成方法の各工程を模式的に示した模
式図である。図６に示すように、トランジスタのような
素子が形成されたウエハＷの下地金属層１上に低誘電率
絶縁膜２を形成する（ステップ１ｂ）。

【００５５】ウエハＷの下地金属層２上に低誘電率絶縁
膜２を形成した後、ウエハＷを回転させながら低誘電率
絶縁膜２上にフォトレジストを塗布する。その後、露光
し、現像して、低誘電率絶縁膜上にレジストパターン３
を形成する（ステップ２ｂ）。

【００５６】低誘電率絶縁膜２上にレジストパターン３
を形成した後、レジストパターン３をマスクとして、低
誘電率絶縁膜２をドライエッチングし、ビアホール４を
形成する（ステップ３ｂ）。低誘電率絶縁膜２にビアホ
ール４を形成した後、アッシングによりレジストパター
ン３を取り除く（ステップ４ｂ）。

【００５７】レジストパターン３を取り除いた後、ウエ
ハＷを回転させながら低誘電率絶縁膜２上にフォトレジ
ストを塗布する。その後、露光し、現像して、図７
（ａ）に示すように、ビアホール４内及びビアホール４
上のフォトレジストのみが取り除かれたレジストパター
ン８を形成する（ステップ５ｂ）。

【００５８】低誘電率絶縁膜２上にレジストパターン８
を形成した後、図７（ｂ）に示すように、有機系の還元
剤９と、促進剤１０とをビアホール４内に噴霧する（ス
テップ６ｂ）。

【００５９】ビアホール４内に還元剤９と促進剤１０と
を噴霧した後、ウエハＷを無電解メッキ液１１に浸漬さ
せて、レジストパターン８をマスクとして、図７（ｃ）
に示すように、ビアホール４内に金属１２を埋め込む
（ステップ７ｂ）。

【００６０】所定の時間が経過した後、ウエハＷを無電
解メッキ液１１から離間させて、金属１２の埋め込みを
終了する（ステップ８ｂ）。

【００６１】金属１２の埋め込みを終了した後、アッシ
ングによりレジストパターン８を取り除いて、ビアプラ
グ１３が完成する（ステップ９ｂ）。

【００６２】本実施の形態では、バリア膜及びシード膜
を形成しない例について説明したが、その場合であって
も、ビアホール４内に金属１２を埋め込むことができ、
ビアプラグ１３を形成することができる。

【００６３】（第３の実施の形態）以下、本発明の第３
の実施の形態について説明する。本実施の形態では、低
誘電率絶縁膜に感光性ポリイミドを使用し、フォトレジ
ストの代わりに感光性ポリイミドを使用した例について
説明する。

【００６４】図８は、本実施の形態に係る配線形成方法
のフローを示したフローチャートであり、図９は本実施
の形態に係る配線形成方法の各工程を模式的に示した模
式図である。図８に示すように、トランジスタのような
素子が形成されたウエハＷの下地金属層１上に、感光性
ポリイミドから構成された低誘電率絶縁膜２を形成する
（ステップ１ｃ）。

【００６５】ウエハＷの下地金属層１上に低誘電率絶縁
膜２を形成した後、ウエハＷを回転させながら低誘電率
絶縁膜２上に感光性ポリイミドを塗布する。その後、露
光し、現像して、低誘電率絶縁膜２上にポリイミドパタ
ーンを形成する（ステップ２ｃ）。

【００６６】低誘電率絶縁膜２上にポリイミドパターン
を形成した後、ポリイミドパターンをマスクとして、低
誘電率絶縁膜２をドライエッチングし、ビアホール４を
形成する（ステップ３ｃ）。低誘電率絶縁膜２にビアホ
ール４を形成した後、アッシングによりポリイミドパタ
ーンを取り除く（ステップ４ｃ）。

【００６７】ポリイミドパターンを取り除いた後、ビア
ホール面２ａを含めた低誘電率絶縁膜２の表面全体にバ
リア膜５を形成する（ステップ５ｃ）。低誘電率絶縁膜
２の表面全体にバリア膜５を形成した後、シード膜６を
形成する（ステップ６ｃ）。

【００６８】バリア膜５上にシード膜６を形成した後、
ウエハＷを回転させながら低誘電率絶縁膜２上に感光性
ポリイミドを塗布する。その後、露光し、現像して、ビ
アホール４内及びビアホール４上に感光性ポリイミドが
残存したポリイミドパターンを形成する（ステップ
ｃ）。

【００６９】ビアホール４内及びビアホール４上に感光
性ポリイミドが残存したポリイミドパターンを形成した
後、露出しているバリア膜５及びシード膜６をドライエ
ッチングして、露出しているバリア膜５及びシード膜６
を取り除く（ステップ８ｃ）。その後、アッシングによ
りポリイミドパターンを取り除く（ステップ９ｃ）。

【００７０】ポリイミドパターンを取り除いた後、ウエ
ハＷを回転させながら低誘電率絶縁膜２上に感光性ポリ
イミドを塗布する。その後、露光し、現像して、図９に
示すように、ビアホール４内及びビアホール４上の感光
性ポリイミドのみが取り除かれたポリイミドパターン２
１を形成する（ステップ１０ｃ）。

【００７１】低誘電率絶縁膜２上にポリイミドパターン
２１を形成した後、還元剤９と、促進剤１０とをビアホ
ール４内に噴霧する（ステップ１１ｃ）。

【００７２】ビアホール４内に還元剤９と促進剤１０と
を噴霧した後、ウエハＷを無電解メッキ液１１に浸漬さ
せて、ポリイミドパターン２１をマスクとして、ビアホ
ール４内に金属１２を埋め込む（ステップ１２ｃ）。

【００７３】所定の時間が経過した後、ウエハＷを無電
解メッキ液１１から離間させて、金属１２の埋め込みを
終了する（ステップ１３ｃ）。

【００７４】金属１２の埋め込みを終了した後、アッシ
ングによりポリイミドパターン２１を取り除いて、ビア
プラグ１３が完成する（ステップ１４ｃ）。

【００７５】本実施の形態では、低誘電率絶縁膜２に感
光性ポリイミドを使用し、フォトレジストの代わりに感
光性ポリイミドを使用しているので、線間リークを防止
することができる。即ち、無電解メッキ後にマスクを除
去すると、低誘電率絶縁膜上にマスクの残渣が存在して
しまう。低誘電率絶縁膜とマスクとを異なる物質から構
成した場合には、低誘電率絶縁膜とマスクの残渣との界
面で線間リークが起こり易い。本実施の形態では、低誘
電率絶縁膜２とマスクとを感光性ポリイミドから構成す
るので、低誘電率絶縁膜２とマスクの残渣との密着性が
高くなり、界面で線間リークが起こり難い。

【００７６】なお、本発明は、上記第１〜第３の実施の
形態の記載内容に限定されるものではなく、構造や材
質、各部材の配置等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で適宜変更可能である。例えば、第１〜第３の実施の形
態では、ドライエッチングで低誘電率絶縁膜２にビアホ
ール４を形成しているが、ウエットエッチングで形成し
てもよい。第１〜第３の実施の形態では、アッシングで
レジストパターン３、７、８或いはポリイミドパターン
２１を除去しているが、ウエット洗浄で除去してもよ
い。

【００７７】第１及び第３の実施の形態では、ドライエ
ッチングでバリア膜５とシード膜６とを除去している
が、ウエットエッチングで除去してもよい。この場合、
エッチング液は、フッ酸化水、硝酸化水、及び硫酸化水
の少なくともいずれかを使用することができる。また、
第３の実施の形態では、全て感光性ポリイミドでパター
ンを形成しているが、ポリイミドパターン２１以外は、
フォトレジストでパターンで形成してもよい。

【００７８】

【発明の効果】以上、詳説したように、本発明の配線形
成方法によれば、埋め込み時間を短縮することができ、
かつ導通不良を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、第１の実施の形態に係る配線形成方
法のフローを示したフローチャートである。

【図２】図２（ａ）〜図２（ｄ）は、第１の実施の形
態に係る配線形成方法の各工程を模式的に示した模式図
である。

【図３】図３（ａ）〜図３（ｄ）は、第１の実施の形
態に係る配線形成方法の各工程を模式的に示した模式図
である。

【図４】図４（ａ）〜図４（ｄ）は、第１の実施の形
態に係る配線形成方法の各工程を模式的に示した模式図
である。

【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１の実施の
形態に係る配線形成方法の各工程を模式的に示した模式
図である。

【図６】図６は、第２の実施の形態に係る配線形成方
法のフローを示したフローチャートである。

【図７】図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第２の実施の形
態に係る配線形成方法の各工程を模式的に示した模式図
である。

【図８】図８は、第３の実施の形態に係る配線形成方
法のフローを示したフローチャートである。

【図９】図９は、第３の実施の形態に係る配線形成方
法の各工程を模式的に示した模式図である。

【符号の説明】

Ｗ…ウエハ２…低誘電率絶縁膜２ａ…ビアホール面４…ビアホール５…バリア膜８…レジストパターン９…還元剤１１…無電解メッキ液１２…金属

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上の層間絶縁膜に開口を形成する開
口形成工程と、前記層間絶縁膜の開口面にのみバリア膜を形成するバリ
ア膜形成工程と、前記層間絶縁膜上に、感光剤で前記開口上に貫通孔を有
するマスクを形成するマスク形成工程と、前記バリア膜の内側に還元剤を供給する還元剤供給工程
と、前記バリア膜の内側に無電解メッキ液を供給して、前記
バリア膜の内側に金属を埋め込む無電解メッキ工程と、前記層間絶縁層上から前記マスクを除去するマスク除去
工程と、を具備することを特徴とする配線形成方法。
【請求項２】請求項１記載の配線形成方法であって、
前記無電解メッキ工程前に、前記バリア膜の内側に促進
剤を供給する促進剤供給工程をさらに具備することを特
徴とする配線形成方法。
【請求項３】請求項１又は２記載の配線形成方法であ
って、前記還元剤供給工程前に、前記バリア膜の内側に
シード膜を形成するシード膜形成工程をさらに具備する
ことを特徴とする配線形成方法。
【請求項４】基板上の層間絶縁膜に開口を形成する開
口形成工程と、前記層間絶縁膜上に、感光剤で前記開口上に貫通孔を有
するマスクを形成するマスク形成工程と、前記層間絶縁膜の開口面の内側に還元剤を供給する還元
剤供給工程と、前記開口面の内側に無電解メッキ液を供給して、前記開
口面の内側に金属を埋め込む無電解メッキ工程と、前記層間絶縁層上から前記マスクを除去するマスク除去
工程と、を具備することを特徴とする配線形成方法。
【請求項５】請求項４記載の配線形成方法であって、
前記無電解メッキ工程前に、前記開口面の内側に促進剤
を供給する促進剤供給工程をさらに具備することを特徴
とする配線形成方法。
【請求項６】請求項４又は５記載の配線形成方法であ
って、前記還元剤供給工程前に、前記開口面にのみシー
ド膜を形成するシード膜形成工程をさらに具備すること
を特徴とする配線形成方法。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
配線形成方法であって、前記層間絶縁膜と前記マスクと
は、同一物質から構成されていることを特徴とする配線
形成方法。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれか１項に記載の
配線形成方法であって、前記金属は、銅、銀、金、及び
白金のいずれか１種或いは合金であることを特徴とする
配線形成方法。