JP2005079156A - 配線形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板の各地点における配線パターン形状や熱容量の相違による影響を受けることなく、基板の全面に亘ってより均一な膜厚の保護膜を形成することができるようにする。
【解決手段】 基板の表面に埋込み配線を形成し、この埋込み配線の露出表面に保護膜を選択的に形成するに際し、配線及び保護膜を、反応種の供給律速に起因する配線のパターン依存性を抑制しつつ形成することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、配線形成方法に関し、特に半導体基板等の表面に設けた配線用凹部に銅や銀等の導電体を埋込んで埋込み配線を形成し、更にこの埋込み配線の表面を保護膜で覆って多層構造とするのに使用される配線形成方法に関する。

半導体装置の配線形成プロセスとして、配線溝及びビアホールに配線材料（金属）を埋込むようにしたプロセス（いわゆる、ダマシンプロセス）が使用されつつある。これは、層間絶縁膜に予め形成した配線溝やビアホールに、アルミニウム、近年では銅や銀等の配線材料（金属）を埋め込んだ後、余分な金属を化学的機械的研磨（ＣＭＰ）によって除去し平坦化するプロセス技術である。

この種の配線、例えば配線材料として銅を使用した銅配線にあっては、平坦化後、銅からなる配線の表面が外部に露出しており、配線（銅）の熱拡散を防止したり、例えばその後の酸化性雰囲気の絶縁膜（酸化膜）を積層して多層配線構造の半導体装置を作る場合等に、配線（銅）の酸化を防止したりするため、Ｃｏ合金やＮｉ合金等からなる保護膜（蓋材）で露出配線の表面を選択的に覆って、配線の熱拡散及び酸化を防止することが検討されている。このＣｏ合金やＮｉ合金等は、例えば無電解めっきによって得られる。

図８は、半導体装置における銅配線形成例を工程順に示す。図８（ａ）に示すように、半導体素子を形成した半導体基材１上の導電層１ａの上に、例えばＳｉＯ_２やＬｏｗ−Ｋ材膜等の絶縁膜（層間絶縁膜）２を堆積し、この絶縁膜２の内部に、例えばリソグラフィ・エッチング技術により、配線用凹部としてのコンタクトホール３と配線溝４を形成し、その上にＴａＮ等からなるバリア層５、更にその上に電解めっきの給電層としてのシード層６をスパッタリング等により形成する。

そして、図８（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、基板Ｗのコンタクトホール３及び配線溝４内に銅を充填させるとともに、絶縁膜２上に銅層７を堆積させる。その後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）などにより、絶縁膜２上のバリア層５，シード層６及び銅層７を除去して、コンタクトホール３及び配線溝４内に充填させた銅層７の表面と絶縁膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図８（ｃ）に示すように、絶縁膜２の内部にシード層６と銅層７からなる配線（銅配線）８を形成する。
次に、図８（ｄ）に示すように、基板Ｗの表面に無電解めっきを施し、配線８の表面に、Ｃｏ合金やＮｉ合金等からなる保護膜９を選択的に形成し、これによって、配線８の表面を保護膜９で覆って保護する。

しかしながら、ＣＭＰによって基板表面の余分な金属を除去して平坦化し、無電解めっきで保護膜を形成する際に、反応種の供給律速に伴う配線及び保護膜のパターン依存性が顕在化し、無電解めっきによって配線の表面に選択的に形成される保護膜の膜厚に不揃いが生じて安定した配線形成プロセスが得られず、スループットが低下するといった問題があった。

特に、無電解めっきで保護膜を選択的に形成するにあたっては、配線の疎密によって保護膜の膜厚に不揃いが生じ、保護膜としての機能を充分に得られてないばかりでなく、特に孤立した細線パターンでは、めっき反応を開始するまでの遷移時間が存在し、めっきの析出が容易ではないことがある。

例えば、図９に示すように、基板の表面に、例えば１０μｍ間隔で幅０．２５μｍの配線（細線）８が孤立している第１配線パターン（図９（ａ））と、例えば０．２５μｍ間隔で幅０．２５μｍの配線（細線）８が密集している第２配線パターン（図９（ｂ））と、例えば１μｍ間隔で１０μｍの配線（太線）８が孤立している第３配線パターン（図９（ｃ））が混在する場合を考える。

このような多種多様な配線パターンを有する基板にあっては、前述のように、配線材料としての銅の埋込みを行った後、ＣＭＰを施して、絶縁膜上の不要な金属を除去し平坦化すると、ＣＭＰによる銅の研磨除去は、一般に銅を酸化させて削ることで行われるので、図９に示すように、絶縁膜２のバリア層５で覆われた配線溝４の内部に形成された配線８の上部に、配線パターン形状に依存し、反応種の供給律速に伴う反応に起因して、厚さの異なる酸化膜８ａが形成される。つまり、第１配線パターンにあっては、例えば１０ｎｍ程度の、他と比べて厚い膜厚の酸化膜８ａ（図９（ａ））が、第２配線パターンにあっては、例えば６ｎｍ程度の、中間程度の膜厚の酸化膜８ａ（図９（ｂ））が、第３配線パターンにあっては、例えば４ｎｍ程度の、他と比べて薄い膜厚の酸化膜８ａ（図９（ｃ））がそれぞれ形成される。

次に、無電解めっきの前処理を行って、配線８の上部に形成された酸化膜８ａを除去すると、図１０に示すように、配線溝４内の上部に、酸化膜８ａの膜厚に応じた高さの空間１０が形成される。つまり、第１配線パターンにあっては、例えば１０ｎｍ程度の高さの空間１０（図１０（ａ））が、第２配線パターンにあっては、例えば６ｎｍ程度の高さの空間１０（図１０（ｂ））が、第３配線パターンにあっては、例えば４ｎｍ程度の高さの空間１０（図１０（ｃ））がそれぞれ形成される。

この状態で、無電解めっきを行って、例えばＮｉＢ合金からなる保護膜９を配線８の表面に選択的に形成すると、図１１に示すように、配線パターン形状に依存し、反応種の供給律速に伴う反応に起因して、第１配線パターンにあっては、例えば１０ｎｍ程度の膜厚の保護膜９（図１１（ａ））が、第２配線パターンにあっては、例えば６ｎｍ程度の膜厚の保護膜９（図１１（ｂ））が、第３配線パターンにあっては、例えば４ｎｍ程度の膜厚の保護膜９（図１１（ｃ））がそれぞれ形成される。つまり、配線が細い程、またより孤立している程、配線の露出表面に形成される保護膜の膜厚が厚くなる傾向が生じる。

これは、配線パターン形状に依存し、反応種の供給律速に伴う反応に起因している。つまり、図１２（ａ）に示すように、例えば１０×１０の領域（表面積）に２×１０の表面積の１本の配線（反応領域）８を有する配線パターンにあっては、反応領域の全領域に対する割合は、０．２（２０／１００）となり、図１２（ｂ）に示すように、例えば１０×１０の領域に２×１０の表面積の２本の配線（反応領域）８を有する配線パターンにあっては、反応領域の全領域に対する割合は、０．４（２×２０／１００）となる。更に、図１２（ｃ）に示すように、例えば１０×１０の領域に５．２×１０の表面積の配線（反応領域）８を有する配線パターンにあっては、反応領域の全領域に対する割合は、０．５２（５２／１００）となる。このように、反応領域（面積）の全領域（面積）に対する割合が大きくなる程、ＣＭＰの際に、配線８の上部に厚さの薄い酸化膜８ａが形成され、この結果、保護膜９の膜厚が薄くなる。

また、埋込み配線を取り囲んでいる、例えばＳｉＯ_２からなる絶縁膜（層間絶縁膜）は、一般に熱伝導性が悪く、しかも、無電解めっきのめっき速度は、温度因子に大きく影響される。図１３は、ＣｏＷＢ無電解めっきにおけるめっき速度とめっき液の液温との関係を示す。この図から、ＣｏＷＢ無電解めっきにおいては、液温が５２℃以下ではめっき析出が不可能で、液温が５５〜７０℃の間では、１℃の温度差で、約１．３ｎｍ／ｍｉｎのめっき速度差が生じることが判る。

このため、前述の図１０に示すめっきの前処理を施した状態で、例えば６０℃の液温のＣｏＷＢ無電解めっき液を使用して、ＣｏＷＢ合金からなる保護膜９を配線８の表面に形成すると、図１４に示すように、第１配線パターンにあっては、他と比べて膜厚の薄い保護膜９（図１４（ａ））が、第２配線パターンにあっては、他と比べて膜厚の厚い保護膜９（図１４（ｂ））が、第３配線パターンにあっては、中間程度の膜厚の保護膜９（図１４（ｃ））がそれぞれ形成される。つまり、配線が細く孤立している程、配線の露出表面に形成される保護膜の膜厚が熱容量不足に伴って薄くなる傾向が生じる。

本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、基板の各地点における配線パターン形状や熱容量の相違による影響を受けることなく、基板の全面に亘ってより均一な膜厚の保護膜を形成することができるようにした配線形成方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、基板の表面に埋込み配線を形成し、この埋込み配線の露出表面に保護膜を選択的に形成するに際し、前記配線及び前記保護膜を、反応種の供給律速に起因する配線のパターン依存性を抑制しつつ形成することを特徴とする配線形成方法である。
これにより、基板の各地点における配線パターン形状の相違による影響を受けることなく、基板の全面に亘って均一な膜厚の保護膜を、配線の表面に安定して形成することができる。

請求項２に記載の発明は、基板の表面に積層した絶縁膜に配線パターンの形状に沿った配線用凹部を形成し、前記絶縁膜に反応領域となるダミーパターンの形状に沿ったダミー用凹部を形成し、前記配線用凹部及び前記ダミー用凹部の内部に配線材料を埋込み、前記絶縁膜上の余剰な金属を除去して基板表面を平坦化し、前記配線用凹部及び前記ダミー用凹部の内部に埋込まれた配線材料の表面に保護膜を選択的に形成することを特徴とする配線形成方法である。
このように、反応領域となるダミーパターンを、例えば孤立している細線（配線）の近傍等、所望の位置に設定して反応領域を局部的に増やすことで、例えばＣＭＰで余剰な金属を除去して平坦化する時に配線の上部に形成される酸化膜の膜厚や、無電解めっきによって形成される保護膜の膜厚を、配線パターン形状に依存することなく、基板の全面に亘ってより均一にすることができる。

請求項３に記載の発明は、前記ダミーパターンと前記配線パターンとを合計した単位面積当たりの表面積が、基板の全面に亘って均一化するように前記ダミーパターンを設けることを特徴とする請求項２記載の配線形成方法である。
これにより、配線パターンとダミーパターンとからなる反応領域を、基板の全面に亘ってより均一にすることができる。

請求項４に記載の発明は、前記配線材料の埋込みを電気めっき及び／または無電解めっきで、基板表面の平坦化をＣＭＰで、保護膜の形成を無電解めっきでそれぞれ行うことを特徴とする請求項２または３記載の配線形成方法である。
請求項５に記載の発明は、基板の表面に埋込み配線を形成し、この埋込み配線の露出表面に保護膜を選択的に形成するに際し、前記保護膜を、該保護膜形成領域における熱容量を均一化しつつ無電解めっきで形成することを特徴とする配線形成方法である。
これにより、基板の各地点における熱容量の相違による影響を受けることなく、基板の全面に亘って均一な膜厚の保護膜を、配線の表面に安定して形成することができる。

請求項６に記載の発明は、基板の表面に積層した絶縁膜に配線パターンの形状に沿った配線用凹部を形成し、前記絶縁膜に熱容量源となるダミーパターンの形状に沿ったダミー用凹部を形成し、前記配線用凹部及び前記ダミー用凹部の内部に配線材料を埋込み、前記絶縁膜上の余剰な金属を除去して基板表面を平坦化し、前記配線用凹部及び前記ダミー用凹部の内部に埋込まれた配線材料の表面に保護膜を無電解めっきで選択的に形成することを特徴とする配線形成方法である。

このように、熱容量源となるダミーパターンを、例えば孤立している細線（配線）の近傍等、所望の位置に配置して熱容量を局部的に増やして、無電解めっきの際の熱容量が基板の全面に亘ってより均一となるようにすることで、無電解めっきで配線の表面に形成される保護膜の膜厚を基板の全面に亘ってより均一にすることができる。

請求項７に記載の発明は、前記ダミー用凹部と前記配線用凹部の内部に埋込まれる配線材料を合計した単位面積当たりの配線材料の体積が、基板の全面に亘って均一化するようにし前記ダミーパターンを設けることを特徴とする請求項６記載の配線形成方法である。
これにより、配線用凹部とダミー用凹部の内部に埋込まれて、無電解めっきの際の熱容量となる配線材料を、基板の全面に亘ってより均一化にすることができる。

本発明によれば、埋込み配線の表面を選択的に覆って該配線を保護する保護膜を、例えば無電解めっきで安定かつ確実に形成して、配線の信頼性を向上させスループットを向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、以下の例では、配線材料として銅を使用した例を示している。配線材料として、銅以外の銅合金、銀または銀合金等の導電体を使用してもよいことは勿論である。

図１乃至図４は、本発明の第１の実施の形態における配線形成方法を適用して配線を形成する場合を模式的に示す。この例は、前述の図１２に示す場合と同様に、例えば１０×１０の領域（面積）に２×１０の表面積の１本の配線（反応領域）８を有する第１配線パターン（図１（ａ））と、例えば１０×１０の領域に２×１０の表面積の２本の配線（反応領域）８を有する第２配線パターン（図１（ｂ））と、例えば１０×１０の領域に５．２×１０の表面積の配線（反応領域）８を有する第３配線パターン（図１（ｃ））が混在している場合に適用した例を示す。

このように、多種多様な配線パターンを有する基板に配線を形成するにあたっては、先ず、配線パターンと合計した単位面積当たりの表面積が、基板の全面に亘って均一化するように、ダミーパターン２０を設定する。この例にあっては、図１（ｃ）に示す第３配線パターンにおける反応領域の全領域に対する割合が、０．５２（５２／１００）と最も大きいので、これに合わせた例を示している。つまり、図１（ａ）に示す第１配線パターンにあっては、配線８の両側に沿った位置に、例えば２×２の表面積を有する合計８個のダミーパターン２０を配置し、これによって、反応領域となる配線８とダミーパターン２０とを合計した面積の全領域に対する割合が、図１（ｃ）と同じ、０．５２（（２０＋２×２×８）／１００）となるようにしている。図１（ｂ）に示す第２配線パターンにあっては、配線８で挟まれた領域に、例えば２×２の表面積を有する合計３個のダミーパターン２０を配置し、これによって、反応領域となる配線８とダミーパターン２０とを合計した面積の全領域に対する割合が、図１（ｃ）と同じ、０．５２（（２×２０＋２×２×３）／１００）となるようにしている。

つまり、基板Ｗの表面に堆積した、例えばＳｉＯ_２やＬｏｗ−Ｋ材膜等の絶縁膜（層間絶縁膜）２の内部に、例えばリソグラフィ・エッチング技術により、配線用凹部としての配線溝４の他に、ダミー配線用凹部２２をダミーパターン２０に沿った形状に沿って形成し、その上にＴａＮ等からなるバリア層５、更にその上に電解めっきの給電層としてのシード層（図示せず）をスパッタリング等により形成する。

そして、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、配線溝４及びダミー配線用凹部２２内に銅を充填させるとともに、絶縁膜２上に銅層を堆積させる。その後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）などにより、絶縁膜２上のバリア層５，シード層及び銅層を除去して、配線溝４及びダミー配線用凹部２２内に充填させた銅層の表面と絶縁膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、絶縁膜２の内部に、配線パターンに沿った配線８と、ダミーパターン２０に沿ったダミー配線２４を形成する。

このＣＭＰによる銅の研磨除去は、一般に銅を酸化させて削ることで行われ、このため、図２に示すように、配線８の上部に酸化膜８ａが形成されるのであるが、ダミー配線２４の上部にも同様に酸化膜２４ａが形成される。これによって、配線パターン形状に依存した反応種の供給律速に伴う反応に起因することなく、均一な膜厚の酸化膜８ａが形成される。つまり、第１及び第２配線パターンにあっては、配線８の上部に酸化膜８ａが形成されるとともに、ダミー配線２４の上部にも酸化膜２４ａが形成され（図２（ａ），（ｂ））、第３配線パターンにあっては、配線８の上部のみに酸化膜８ａが形成される（図２（ｃ））。これらの配線パターンとダミーパターンを合計した酸化膜形成領域は、全ての配線パターンにおいてほぼ等しく、このため、これらの酸化膜８ａ，２４ａの膜厚は、全ての配線パターンにおいてほぼ等しくなる。

次に、例えば０．５ｍｌ／ＬのＨ_２ＳＯ_４溶液に基板を１分間浸漬させる、無電解めっきの前処理を行って、配線８の上部に形成された酸化膜８ａ及びダミー配線２４の上部に形成された酸化膜２４ａを除去すると、図３に示すように、配線溝４内の上部に酸化膜８ａの膜厚に応じた高さの空間１０が、ダミー配線用凹部２２内の上部にも酸化膜２４ａの膜厚に応じて高さ他の空間２６がそれぞれ形成される。つまり、第１及び第２配線パターンにあっては、配線８の上部に空間１０が形成されるとともに、ダミー配線２４の上部にも空間２６が形成され（図３（ａ），（ｂ））、第３配線パターンにあっては、配線８の上部に空間１０が形成され（図３（ｃ））、これらの空間１０，２６の高さは、全ての配線パターンにおいてほぼ等しくなる。

この状態で、例えば下記の組成を有する無電解ＮｉＢめっき液を使用した無電解めっきを、例えば１分間行って、厚さ約４０ｎｍのＮｉＢ合金からなる保護膜９を配線８の表面に選択的に形成するのであるが、この時、ダミー配線２４の上部にも同様にダミー保護膜２８が形成される。
ＮｉＳＯ_４・６Ｈ_２Ｏ；０．０２ｍｏｌ／Ｌ
リンゴ酸；０．０２ｍｏｌ／Ｌ
グリシン；０．０３ｍｏｌ／Ｌ
ｐＨ＝１０
温度 ６０℃

これによって、配線パターン形状に依存した反応種の供給律速に伴う反応に起因することなく、均一な膜厚の保護膜９が形成される。つまり、第１及び第２配線パターンにあっては、配線８の上部に保護膜９が形成されるとともに、ダミー配線２４の上部にもダミー保護膜２８が形成され（図４（ａ），（ｂ））、第３配線パターンにあっては、配線８の上部のみに保護膜９が形成される（図４（ｃ））。これらの配線パターンとダミーパターンを合計した保護膜形成領域は、全ての配線パターンにおいてほぼ等しく、このため、これらの保護膜９，２８の膜厚は、全ての配線パターンにおいてほぼ等しくなる。

この例によれば、反応領域となるダミーパターンを、例えば孤立している細線（配線）の近傍等、所望の位置に配置して反応領域を局部的に増やして、ダミーパターンと配線パターンとを合計した単位面積当たりの表面積が、基板の全面に亘って均一化するようにすることで、例えばＣＭＰで余剰な金属を除去して平坦化する時に配線の上部に形成される酸化膜の膜厚や無電解めっきによって形成される保護膜の膜厚を、配線パターン形状に依存することなく、基板の全面に亘ってより均一にすることができる。

図５乃至図７は、本発明の第２の実施の形態における配線形成方法を適用して配線を形成する場合を模式的に示す。この例も、前述の図１２に示す場合と同様に、例えば１０×１０の領域（面積）に２×１０の表面積の１本の配線（反応領域）８を有する第１配線パターン（図１（ａ））と、例えば１０×１０の領域に２×１０の表面積の２本の配線（反応領域）８を有する第２配線パターン（図１（ｂ））と、例えば１０×１０の領域に５．２×１０の表面積の配線（反応領域）８を有する第３配線パターン（図１（ｃ））が混在している場合に適用した例を示す。

このように、多種多様な配線パターンを有する基板に配線を形成するにあたっては、先ず、配線パターンに沿って埋込まれる配線材料と、ダミーパターン３０に沿って埋込まれる配線材料とを合計した単位面積当たりの配線材料の体積が、基板の全面に亘って均一化するように、ダミーパターン３０を設定する。この例にあっては、図５（ｃ）に示す第３配線パターンにおける配線８を形成する配線パターン内に埋込まれる配線材料としての銅の体積が最も大きいので、これに合わせた例を示している。

つまり、図５（ａ）に示す第１配線パターンにあっては、配線８の両側に沿った位置に、該配線８と平行に延びるダミーパターン３０を設置し、図５（ｂ）に示す第２配線パターンにあっては、配線８で挟まれた領域に、該配線８と平行に延びるダミーパターン３０を設置している。これによって、下記のように、図６（ａ）に示す、第１配線パターンにおける１本の配線８を形成する配線材料としての銅の体積Ｖ_１と、２本のダミーパターン３０に沿って埋込まれる銅の体積２Ｖ_２の合計の体積、図６（ｂ）に示す、第２配線パターンにおける２本の配線８を形成する配線材料としての銅の体積２Ｖ_１と、１本のダミーパターン３０に内に埋込まれる銅の体積Ｖ_２の合計の体積、図６（ｃ）に示す、第３配線パターンの配線８を形成する配線材料としての銅の体積Ｖ_０が全てお等しく（Ｖ_１＋２Ｖ_２＝２Ｖ_１＋Ｖ_２＝Ｖ_０）なるようにしている。

つまり、基板Ｗの表面に堆積した、例えばＳｉＯ_２やＬｏｗ−Ｋ材膜等の絶縁膜（層間絶縁膜）２の内部に、例えばリソグラフィ・エッチング技術により、配線用凹部としての配線溝４の他に、ダミー配線用凹部３２をダミーパターン３０の形状に沿って形成し、その上にＴａＮ等からなるバリア層５、更にその上に電解めっきの給電層としてのシード層（図示せず）をスパッタリング等により形成する。

そして、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、配線溝４及びダミー配線用凹部３２内に銅を充填させるとともに、絶縁膜２上に銅層を堆積させる。その後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）などにより、絶縁膜２上のバリア層５、シード層及び銅層を除去して、配線溝４及びダミー配線用凹部３２内に充填させた銅層の表面と絶縁膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、絶縁膜２の内部に、配線パターンに沿った配線８と、ダミーパターン３０に沿ったダミー配線３４を形成する。

このＣＭＰによる銅の研磨除去は、前述のように、一般に銅を酸化させて削ることで行われ、このため、配線８の上部に酸化膜が、ダミー配線３４の上部にも酸化膜がそれぞれ形成される。次に、例えば０．５ｍｌ／ＬのＨ_２ＳＯ_４溶液に基板を１分間浸漬させる、無電解めっきの前処理を行って、図６に示すように、配線８の上部に形成された酸化膜及びダミー配線３４の上部に形成された酸化膜を除去する。

これにより、第１配線パターンにあっては、配線８の他に、配線８の両側に沿った位置に、該配線８と平行に延びるダミー配線３４が形成され（図６（ａ））、第２配線パターンにあっては、配線８の他に、配線８で挟まれた領域に、該配線８と平行に延びるダミー配線３４が形成され（図６（ｂ））、第３配線パターンにあっては、配線８のみが形成される（図６（ｃ））。そして、第１配線パターンにおける配線８を形成する銅（配線材料）の体積Ｖ_１とダミー配線３４を形成する銅の体積２Ｖ_２の合計の体積、第２配線パターンにおける配線８を形成する銅（配線材料）の体積２Ｖ_１とダミー配線３４を形成する銅の体積Ｖ_２の合計の体積と、第３配線パターンにおける配線８を形成する銅（配線材料）の体積Ｖ_０が等しくなる。
この状態で、例えば下記の組成を有する無電解ＣｏＷＢめっき液を使用した無電解めっきを、例えば１分間行って、ＣｏＷＢ合金からなる保護膜９を配線８の表面に選択的に形成するのであるが、ダミー配線３４の上部にも同様にダミー保護膜３８が形成される。
ＣｏＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ；０．１０ｍｏｌ／Ｌ
Ｌ−酒石酸；０．５０ｍｏｌ／Ｌ
（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４；０．２０ｍｏｌ／Ｌ
Ｈ_２ＷＯ_４；０．１０ｍｏｌ／Ｌ
ＤＭＡＢ；０．０２ｍｏｌ／Ｌ
ＴＭＡＨ（２７％）；０．８０ｍｏｌ／Ｌ
ｐＨ＝９
温度 ７０℃
これによって、基板の各地点における熱容量の相違による影響を受けることなく、基板の全面に亘って均一な膜厚の保護膜９を、配線８の表面に安定して形成することができる。つまり、第１及び第２配線パターンにあっては、配線８の上部に保護膜９が形成されるとともに、ダミー配線３４の上部にもダミー保護膜３８が形成され（図７（ａ），（ｂ））、第３配線パターンにあっては、配線８の上部のみに保護膜９が形成される（図７（ｃ））。これらの配線形成領域において、配線パターンとダミーパターンの形状に沿って埋込まれる配線材料（銅）が熱容量源となり、この熱容量源の体積は、全ての配線パターンにおいてほぼ等しく、このため、これらの保護膜９，３８の膜厚は、全ての配線パターンにおいてほぼ等しくなる。

この例によれば、熱容量源となるダミーパターンを、例えば孤立している細線（配線）の近傍等、所望の位置に配置して熱容量を局部的に増やして、無電解めっきの際の熱容量が基板の全面に亘ってより均一となるようにすることで、無電解めっきで配線の表面に形成される保護膜の膜厚を基板の全面に亘ってより均一にすることができる。

本発明の実施の形態の配線形成方法における、それぞれ異なる配線パターンにダミーパターンを設定した状態を示す平面図である。 図１に示す、それぞれ異なる配線パターン及びダミーパターンを有する基板の表面にＣＭＰを施した後の状態を示す断面図である。 図２に示すＣＭＰを施した基板の表面に、めっき前処理を施して酸化膜を除去した状態を断面図である。 図３に示す前処理を施した基板に保護膜を選択的に形成した状態を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態の配線形成方法における、それぞれ異なる配線パターンにダミーパターンを設定した状態を示す平面図である。 図５に示す前処理を施した基板に保護膜を選択的に形成した状態を示す断面図である。 図６に示す基板の表面に銅めっきを施して銅を埋め込んだ状態を示す概要図である。 半導体装置における配線形成例を工程順に示す図である。 従来例における、それぞれ異なる配線パターンを有する基板の表面にＣＭＰを施した後の状態を示す断面図である。 図９に示すＣＭＰを施した基板の表面に、めっき前処理を施して酸化膜を除去した状態を示す断面図である。 図１０に示す前処理を施した基板に保護膜を選択的に形成した状態を示す断面図である。 従来例における、それぞれ異なる配線パターンを有する基板を模式的に示す平面図である。 無電解ＣｏＷＢめっきにおけるめっき速度と液温との関係を示すグラフである。 従来の他の例における、それぞれ異なる配線パターンを有す基板に保護膜を選択的に形成した状態を示す断面図である。

符号の説明

４ 配線溝（配線用凹部）
５ バリア層
８ 配線
８ａ 酸化膜
９ 保護膜
１０，２６ 空間
２０，３０ ダミーパターン
２２，３２ ダミー配線用凹部
２４，３４ ダミー配線
２４ａ 酸化膜
２８，３８ ダミー保護膜

Claims (7)

1. 基板の表面に埋込み配線を形成し、この埋込み配線の露出表面に保護膜を選択的に形成するに際し、
   前記配線及び前記保護膜を、反応種の供給律速に起因する配線のパターン依存性を抑制しつつ形成することを特徴とする配線形成方法。
2. 基板の表面に積層した絶縁膜に配線パターンの形状に沿った配線用凹部を形成し、
   前記絶縁膜に反応領域となるダミーパターンの形状に沿ったダミー用凹部を形成し、
   前記配線用凹部及び前記ダミー用凹部の内部に配線材料を埋込み、
   前記絶縁膜上の余剰な金属を除去して基板表面を平坦化し、
   前記配線用凹部及び前記ダミー用凹部の内部に埋込まれた配線材料の表面に保護膜を選択的に形成することを特徴とする配線形成方法。
3. 前記ダミーパターンと前記配線パターンとを合計した単位面積当たりの表面積が、基板の全面に亘って均一化するように前記ダミーパターンを設けることを特徴とする請求項２記載の配線形成方法。
4. 前記配線材料の埋込みを電気めっき及び／または無電解めっきで、基板表面の平坦化をＣＭＰで、保護膜の形成を無電解めっきでそれぞれ行うことを特徴とする請求項２または３記載の配線形成方法。
5. 基板の表面に埋込み配線を形成し、この埋込み配線の露出表面に保護膜を選択的に形成するに際し、
   前記保護膜を、該保護膜形成領域における熱容量を均一化しつつ無電解めっきで形成することを特徴とする配線形成方法。
6. 基板の表面に積層した絶縁膜に配線パターンの形状に沿った配線用凹部を形成し、
   前記絶縁膜に熱容量源となるダミーパターンの形状に沿ったダミー用凹部を形成し、
   前記配線用凹部及び前記ダミー用凹部の内部に配線材料を埋込み、
   前記絶縁膜上の余剰な金属を除去して基板表面を平坦化し、
   前記配線用凹部及び前記ダミー用凹部の内部に埋込まれた配線材料の表面に保護膜を無電解めっきで選択的に形成することを特徴とする配線形成方法。
7. 前記ダミー用凹部と前記配線用凹部の内部に埋込まれる配線材料を合計した単位面積当たりの配線材料の体積が、基板の全面に亘って均一化するようにし前記ダミーパターンを設けることを特徴とする請求項６記載の配線形成方法。

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