JP2013143442A - デバイスの製造方法および製造装置 - Google Patents
デバイスの製造方法および製造装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013143442A JP2013143442A JP2012002305A JP2012002305A JP2013143442A JP 2013143442 A JP2013143442 A JP 2013143442A JP 2012002305 A JP2012002305 A JP 2012002305A JP 2012002305 A JP2012002305 A JP 2012002305A JP 2013143442 A JP2013143442 A JP 2013143442A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductive film
- substrate
- barrier film
- film
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
- H01L21/76882—Reflowing or applying of pressure to better fill the contact hole
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
- H01L21/76883—Post-treatment or after-treatment of the conductive material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
【課題】基板の一面に設けられた微細な凹部に、導電材料を隙間無く埋め込んでなる導電膜を形成することが可能な、デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】一面101aに凹部が設けられた基板101に対して、少なくとも凹部の内壁面102aを覆うように、バリア膜103を形成する第一工程と、バリア膜103を覆うように、導電膜104を形成する第二工程と、リフロー法によって、導電膜104を溶融させる第三工程と、を少なくとも備えた成膜方法であって、第二工程と第三工程との間に、第二工程を経ることによりバリア膜103、導電膜104が順に積層された基板を、圧力Aの雰囲気中に時間Bの間だけ曝露する工程αを備え、工程αにおいて、圧力Aと前記時間Bとの積が6×10−4[Pa・s]以下となるように制御する。
【選択図】図4
【解決手段】一面101aに凹部が設けられた基板101に対して、少なくとも凹部の内壁面102aを覆うように、バリア膜103を形成する第一工程と、バリア膜103を覆うように、導電膜104を形成する第二工程と、リフロー法によって、導電膜104を溶融させる第三工程と、を少なくとも備えた成膜方法であって、第二工程と第三工程との間に、第二工程を経ることによりバリア膜103、導電膜104が順に積層された基板を、圧力Aの雰囲気中に時間Bの間だけ曝露する工程αを備え、工程αにおいて、圧力Aと前記時間Bとの積が6×10−4[Pa・s]以下となるように制御する。
【選択図】図4
Description
本発明は、微細な配線構造を高精度に形成する際に用いる、デバイスの製造方法および製造装置に関するものである。
従来、基板に形成した半導体素子等の微細な配線材料として、アルミニウムやアルミニウム合金が用いられていた。しかし、アルミニウムは融点が低く、かつ耐マイグレーション性に劣るため、半導体素子の高集積化、高速化への対応が困難であった。
このため、近年は配線材料として、銅が用いられるようになっている。銅はアルミニウムに比べて融点が高く、かつ電気抵抗率が小さいため、LSI配線材料として優れているが、微細加工しにくい材料であることが知られている。銅によって構成される配線(銅配線)を微細加工する方法が、特許文献1に示されている。特許文献1によれば、絶縁層に溝を形成し、この溝の内部にスパッタリング法を用いて銅を埋め込み、その後、溝からはみ出した余分な銅を除去することにより、微細な溝の内部に銅配線を形成することができるとされている。
しかしながら、特許文献1に記載された発明においては、微細な溝の内部に、銅を隙間無く埋め込むことは困難であるという課題がある。すなわち、スパッタリング法を用いて堆積させた銅によって溝の内部を埋め込む場合、溝の内部の奥側に堆積する銅の量は、開口端側に堆積する銅の量より少なくなる傾向にある。その結果として、溝の内部の奥側には空洞が生じてしまう虞がある。
また、リフロー法を用いて溶融させた銅によって溝の内部を埋め込む場合、溝の内壁面に予め形成されるバリアメタル層に対して、溶融した銅との濡れ性が悪く、溝の内部に空洞が生じた状態で銅が固化するという課題がある。
いずれの場合においても、溝の内部に形成した銅配線に空洞が生じると、銅配線の抵抗値が高くなり、断線の虞もある。
いずれの場合においても、溝の内部に形成した銅配線に空洞が生じると、銅配線の抵抗値が高くなり、断線の虞もある。
本発明は、以上のような点を考慮してなされたものであり、基板の一面に設けられた微細な溝および孔の内部(以下、凹部と表記)に、導電材料を隙間無く埋め込んでなる導電膜を形成することが可能な、デバイスの製造方法および製造装置を提供する。
本発明の請求項1に係るデバイスの製造方法は、一面に凹部が設けられた基板に対して、少なくとも該凹部の内壁面を覆うように、バリア膜を形成する第一工程と、前記バリア膜を覆うように、導電膜を形成する第二工程と、リフロー法によって、前記導電膜を溶融させる第三工程と、を少なくとも備えた成膜方法であって、前記第二工程と前記第三工程との間に、該第二工程を経ることにより前記バリア膜、前記導電膜が順に積層された基板を、圧力Aの雰囲気中に時間Bの間だけ曝露する工程αを備え、前記工程αにおいて、前記圧力Aと前記時間Bとの積が6×10−4[Pa・s]以下となるように制御することを特徴とする。
本発明の請求項2に係るデバイスの製造方法は、請求項1において、前記第一工程と前記第二工程との間に、前記第一工程を経ることにより前記バリア膜が積層された基板を、圧力Cの雰囲気中に時間Dの間だけ曝露する工程βを備え、前記工程βにおいて、前記圧力Cと前記時間Dとの積が6×10−4[Pa・s]以下となるように制御することを特徴とする。
本発明の請求項3に係るデバイスの製造方法は、請求項1または2において、前記凹部の幅が50[nm]以下である場合に、前記第三工程の処理を500[℃]以下の温度範囲にて行うことを特徴とする。
本発明の請求項4に係るデバイスの製造装置は、基板の一面に設けられた凹部の内壁面を覆うように、バリア膜を形成する第一処理室と、前記バリア膜を覆うように導電膜を形成する第二処理室と、リフロー法によって前記導電膜を溶融させる第三処理室と、少なくとも前記第一処理室、前記第二処理室、前記第三処理室と個別に連結され、各処理室間における被処理体の搬送機構を備えた搬送室と、を備えたことを特徴とする。
本発明に係るデバイスの製造方法によれば、導電膜の形成後に、基体を、特定の圧力Aの雰囲気中に特定の時間Bの間だけ曝露する工程αを備える。そして、特定の圧力Aと時間Bとの積が、6×10−4[Pa・s]以下となるように制御する。すなわち、工程αにおいて、圧力A、時間Bを、それぞれ特定の値以下となるように制御する。
圧力Aの制御により、導電膜が曝露される雰囲気中に存在する不純物ガスの濃度を薄め、また、時間Bの制御により、導電膜が不純物ガスに曝露される時間を短くすることができるため、導電膜に不純物ガスが付着する確率を減少させることができる。その結果として、導電膜を溶融させ、配線層として機能する導電部を形成した際に、この導電部の内部に、不純物ガスの付着に起因して空洞が発生するのを抑えることができ、導電部による凹部の埋め込み率を高めることができる。
圧力Aの制御により、導電膜が曝露される雰囲気中に存在する不純物ガスの濃度を薄め、また、時間Bの制御により、導電膜が不純物ガスに曝露される時間を短くすることができるため、導電膜に不純物ガスが付着する確率を減少させることができる。その結果として、導電膜を溶融させ、配線層として機能する導電部を形成した際に、この導電部の内部に、不純物ガスの付着に起因して空洞が発生するのを抑えることができ、導電部による凹部の埋め込み率を高めることができる。
本発明に係るデバイスの製造装置の構成によれば、導電膜形成用の第二処理室と、導電膜溶融用の第三処理室とが、搬送室を介して連結されている。したがって、本発明の製造装置を用いることにより、第二処理室から搬出された被処理体を第三処理室に搬入する前に、搬送室において、所望の圧力の雰囲気中に所望の時間の間だけ曝露させることが可能となり、本発明の製造方法を実現することができる。
以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために、一例を挙げて説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明に用いる図面は、本発明の特徴を分かりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
<第一実施形態>
[デバイスの構成]
本発明の第一実施形態に係るデバイスの製造方法によって得られる、デバイス100の構成例について、図1を用いて説明する。図1は、デバイス100の構成を示す要部断面図である。デバイス100は、基板101と、基板の一面101aに設けられた溝部および孔部(以下、凹部と表記)102と、凹部の内壁面102aを覆うように形成されたバリア膜103と、バリア膜103を覆うように形成された導電膜104とで構成されている。
[デバイスの構成]
本発明の第一実施形態に係るデバイスの製造方法によって得られる、デバイス100の構成例について、図1を用いて説明する。図1は、デバイス100の構成を示す要部断面図である。デバイス100は、基板101と、基板の一面101aに設けられた溝部および孔部(以下、凹部と表記)102と、凹部の内壁面102aを覆うように形成されたバリア膜103と、バリア膜103を覆うように形成された導電膜104とで構成されている。
基板101は、単一材料によって構成されていることが望ましく、例えば、ガラスや樹脂などの絶縁体、あるいはシリコンなどの半導体からなる。なお、基板101の一部には、機能素子が形成されていてもよい。
凹部102は、基板の一面101aの微細な領域において、基板101の厚み方向に、掘り下げられた溝からなる。凹部の幅(開口面あるいは底面の径)Wは、例えば20〜50[nm]となるように形成される。また、凹部の深さDは、例えば80〜200[nm]となるように形成されている。
バリア膜103は、少なくとも凹部の内壁面102aを覆い、その厚みが、例えば1〜3[nm]となるように形成されている。また、バリア膜103は、例えばTa(タンタル)、Ta窒化物、Ta珪化物、Ta炭化物、Ti(チタン)、Ti窒化物、Ti珪化物、Ti炭化物、W(タングステン)、W窒化物、W珪化物、W炭化物、Ru(ルテニウム)、Ru酸化物、V(バナジウム)、V酸化物、Co(コバルト)、Co酸化物、Nb(ニオブ)、Nb酸化物などから構成されている。
導電部104Aは、Cu(銅)などの導電材料からなり、凹部102を埋め込むように形成されている。導電部104Aは、例えば、基板101に形成された半導体素子の回路配線として機能させることができる。
[デバイスの製造装置]
図1に示したデバイス100の製造装置10の構成例について、図2を用いて説明する。図2は、少なくともバリア膜103、導電膜104の形成に用いることが可能な、製造装置10の要部断面を模式的に示した図である。
図1に示したデバイス100の製造装置10の構成例について、図2を用いて説明する。図2は、少なくともバリア膜103、導電膜104の形成に用いることが可能な、製造装置10の要部断面を模式的に示した図である。
製造装置10は、デバイス100を形成するためのプロセス処理室として、第一処理室11、第二処理室12、第三処理室13と、第四処理室14と、第五処理室15と、また、製造装置10は、被処理体の搬入用のロードロック室16および搬出用のアンロードロック室17を備えている。
第一処理室11は、基板の一面101に設けられた凹部の内壁面102aを覆うように、バリア膜103を形成するための成膜処理室である。第二処理室12は、バリア膜103を覆うように導電膜104を形成するための成膜処理室である。第三処理室13は、リフロー法によって導電膜104を溶融させる熱処理室である。第四処理室14は、被処理体のデガス処理を行う処理室である。第五処理室15は、被処理体の清浄化処理を行う処理室である。なお、図2には、プロセス処理室として5つの処理室を備えた製造装置10が、例として示されているが、製造装置10は、さらに別の処理室を備えていてもよい。
また、製造装置10は、少なくとも第一処理室11、第二処理室12、第三処理室13と個別に連結され、各処理室間における被処理体の搬送手段18を備えた搬送室19を備えている。また、各処理室11、12、13、14、15および搬送室19は、それぞれの内部の圧力を制御することが可能な排気手段20を備えている。
以上説明したように、第一実施形態に係るデバイスの製造装置10によれば、導電膜形成用の第二処理室12と、導電膜溶融用の第三処理室13とが、搬送室19を介して連結されている。したがって、製造装置10を用いることにより、第二処理室12から搬出された被処理体を第三処理室13に搬入する前に、搬送室19において、所望の圧力の雰囲気中に所望の時間の間だけ曝露させることが可能となり、本実施形態の製造方法を実現することができる。
[デバイスの製造方法]
図1に示したデバイス100の製造方法について、図3(a)〜(c)および図4(a)〜(d)を用いて説明する。図3(a)〜(c)および図4(a)〜(d)は、デバイス100の要部断面を、製造工程の順に、段階的に示した図である。
図1に示したデバイス100の製造方法について、図3(a)〜(c)および図4(a)〜(d)を用いて説明する。図3(a)〜(c)および図4(a)〜(d)は、デバイス100の要部断面を、製造工程の順に、段階的に示した図である。
まず、図3(a)に示すように、絶縁性を有する基板101を準備する。基板101としては、ガラス基板や樹脂基板などの絶縁性を有する基板、あるいは半導体基板を用いる。基板の一面101aには、予め半導体素子などの機能素子(不図示)が設けられているものとする。
そして、図3(b)に示すように、基板の一面101aに所望の形状の凹部102を形成する。凹部102は、例えば機能素子の回路配線を象ったパターンとなるように形成される。凹部102の形成方法としては、例えば、フォトリソグラフィによるエッチング加工や、レーザー光による加工を適用することができる。
次に、図3(c)に示すように、少なくとも凹部の内壁面102aを含む基板の一面101aに、所望の厚さ(例えば1〜3[nm])のバリア膜を形成する(第一工程)。バリア膜103は、例えば、スパッタリング法やCVD法を用いて形成する。バリア膜103を構成する材料としては、例えば、Ta(タンタル)、Ta窒化物、Ta珪化物、Ta炭化物、Ti(チタン)、Ti窒化物、Ti珪化物、Ti炭化物、W(タングステン)、W窒化物、W珪化物、W炭化物、Ru(ルテニウム)、Ru酸化物、V(バナジウム)、V酸化物、Co(コバルト)、Co酸化物、Nb(ニオブ)、Nb酸化物などから構成される材料を用いる。
なお、第一工程と次に説明する第二工程との間に、工程βとして、第一工程を経ることにより、基板の一面101aにバリア膜103が積層されてなる基体110を、特定の圧力Cの雰囲気中に特定の時間Dの間だけ曝露することが望ましい。本実施形態においては、圧力Aを2×10−5[Pa]以下とし、時間Bを30[s]以下とし、両者の積が6×10−4[Pa・s]以下となるように制御する。
次に、図4(a)に示すように、第一工程において形成されたバリア膜103を覆うように、導電膜104を形成する(第二工程)。導電膜104を構成する材料としては、Cuなどの導電体を用いる。導電膜104は、例えば、スパッタリング法を用いて形成することができる。
そして、第二工程と次に説明する第三工程との間に、工程αとして、第二工程を経ることにより、基板の一面101aにバリア膜103、導電膜104が順に積層されてなる基体120を、特定の圧力Aの雰囲気中に特定の時間Bの間だけ曝露する。本実施形態においては、圧力Aを2×10−5[Pa]以下とし、時間Bを30[s]以下とし、両者の積が6×10−4[Pa・s]以下となるように制御する。
次に、図4(b)に示すように、リフロー法によって、工程αを経た基体120を加熱し、少なくとも凹部102が充填されるように導電膜104を溶融させる(第三工程)。加熱温度は、導電膜104を構成する材料の融解温度以下であり、かつ基体120の耐久温度以下となるように制御する。導電膜104がCuによって構成される場合には、加熱温度を100℃以上400℃以下とする。
第三工程を経ることにより、凹部102の内部に、導電膜104を溶融させた材料からなり、配線層として機能する導電部104Aが形成される。
次に、基板の一面101aに形成された、バリア膜103の不要な部分と、このバリア膜103を介して形成された導電膜104の不要な部分と、を選択的に除去する。バリア膜103および導電膜104の不要な部分に対する選択的な除去は、例えば、次に説明する二つのステップを経ることにより、行うことができる。
すなわち、一つ目のステップとして、既に形成されている導電部104Aをめっきシード膜(めっき触媒)として用い、めっき法により、図4(c)に示すように、導電部104Aの表面にめっき金属105を析出させる(第四工程)。めっき金属105は、バリア膜103および導電膜104の不要な部分の形状が、その最表面105aの形状に反映されない程度の厚さとし、最表面105aが平坦になるように形成する。
続いて二つ目のステップとして、図4(d)に示すように、めっき金属の最表面105aから基板の一面101aに挟まれた領域に対して、CMP処理を行う(第五工程)。このCMP処理により、一つ目のステップにて形成しためっき金属膜105とともに、基板の一面101aに形成された、バリア膜103および導電膜104の不要な部分を含め、基板の一面101aに形成されたものを除去することができる。
少なくとも、上述した第一工程、第二工程、工程α、第三工程、第四工程、第五工程を順に行うことにより、図1に示したデバイス100を製造することができる。
以上説明したように、第一実施形態に係るデバイスの製造方法によれば、導電膜104の形成後に、基体120を、特定の圧力Aの雰囲気中に特定の時間Bの間だけ曝露する工程αを備える。そして、特定の圧力Aと時間Bとの積が、6×10−4[Pa・s]以下となるように制御する。すなわち、工程αにおいて、圧力A、時間Bを、それぞれ特定の値以下となるように制御する。
圧力Aの制御により、導電膜104が曝露される雰囲気中に存在する不純物ガスの濃度を薄め、また、時間Bの制御により、導電膜が不純物ガスに曝露される時間を短くすることができるため、導電膜104に不純物ガスが付着する確率を減少させることができる。その結果、導電膜104を溶融させた材料からなり、配線層として機能する導電部104Aを形成した際に、導電部104Aの内部に、不純物ガスの付着に起因して空洞が発生するのを抑えられ、導電部104Aによる凹部102の埋め込み率を高めることができる。
[実験例1]
上述したデバイスの製造方法を用いて行った実験例1について説明する。実験例1は、デバイス100の三つのサンプル(サンプル1〜3)を用いて行ったものである。いずれのサンプルも、300[℃]にてデガス処理を行い、水素ガスを用いたドライ洗浄処理を行った上で、第一工程、第二工程、工程α、第三工程、第四工程、第五工程を順に経たものである。また、いずれのサンプルも、バリア膜はTaの化合物によって構成されており、導電膜はCu元素によって構成されている。
上述したデバイスの製造方法を用いて行った実験例1について説明する。実験例1は、デバイス100の三つのサンプル(サンプル1〜3)を用いて行ったものである。いずれのサンプルも、300[℃]にてデガス処理を行い、水素ガスを用いたドライ洗浄処理を行った上で、第一工程、第二工程、工程α、第三工程、第四工程、第五工程を順に経たものである。また、いずれのサンプルも、バリア膜はTaの化合物によって構成されており、導電膜はCu元素によって構成されている。
サンプル1のバリア膜は、厚さが約5[nm]となっている。サンプル1の導電膜は、第二工程において、スパッタリング法により、RFパワーを約18[kW]印加し、−20[℃]の温度下にて、厚さは50[nm]の成膜処理が行われたものである。また、サンプル1の導電膜は、第三工程において、400[℃]の温度下にてリフロー処理が行われている。なお、導電部104Aの凹部102への充填が十分でない場合には、以下に挙げるサンプル2、3のように、第二工程、第三工程を複数回繰り返して行い、凹部102の内部を埋め込む導電材料を増加させることによって調整してもよい。
サンプル2のバリア膜は、厚さが5[nm]となっている。サンプル2の導電膜は、第二工程、第三工程を1回ずつ行った上で、さらに第二工程、第三工程を繰り返して行うことにより形成されたものである。いずれの第二工程においても、スパッタリング法により、RFパワーを18[kW]印加し、−20[℃]の温度下にて、厚さが35[nm]の成膜処理が行われている。また、いずれの第三工程においても、300[℃]の温度下にてリフロー処理が行われている。
サンプル3のバリア膜は、厚さが約5[nm]となっている。サンプル3の導電膜は、第二工程を2回行って形成される。まず、1回目の第二工程においては、スパッタリング法により、RFパワーを約18[kW]印加し、−20[℃]の温度下にて、厚さは35[nm]の成膜処理が行われている。そして、2回目の第二工程においては、スパッタリング法により、RFパワーを約5[kW]印加し、300[℃]の温度下にて、厚さは40[nm]の成膜処理が行われている。
図5(a)は、工程αにおける、デバイスの製造装置200(図2)が備えた搬送室19内の圧力Aと、第三工程後のサンプル1〜3が備えた凹部102に対する、導電部104Aによる埋め込み率Cと、の関係について説明するグラフである。グラフの横軸が圧力Aを示し、縦軸は埋め込み率Cを示している。なお、実験例1においては、搬送室19内の雰囲気にサンプル1〜3を曝露させる時間B、すなわちサンプル1〜3を搬送室内に滞在させる時間Bは、30[s]となるように制御されている。
図5(a)によれば、サンプル1〜3に対応した3つのグラフが互いに一致している。すなわち、サンプル1〜3のいずれも、圧力Aと埋め込み率Cとの関係について同じ特性を示している。
図5(a)によれば、圧力Aが2.0×10−5[Pa]となる場合を境に、圧力Aと埋め込み率Cとの関係が変化している。すなわち、圧力Aが2.0×10−5[Pa]以下の場合には、埋め込み率Cは100[%]に維持されている。これに対し、圧力Aが2.0×10−5[Pa]を越える場合には、埋め込み率Cが、圧力Aの増加とともに減少する傾向が見られる。
実験例1の結果によれば、搬送室19内の圧力Aを2.0×10−5[Pa]以下に制御することにより、導電部104Aによる凹部102の埋め込み率を高めることができる。この結果は、工程αにおいて、圧力Aを2.0×10−5[Pa]以下に下げることにより、搬送室19内の雰囲気中に存在する不純物ガスの濃度が十分に薄められ、不純物ガスが導電膜104に付着する確率が減少することに起因している。不純物ガスの付着確率の減少により、続く第三工程において、導電膜104を溶融させてなる導電部104Aの内部に、不純物ガスに起因して空洞が発生するのを抑えることができ、導電部104Aによる凹部102の埋め込み率を高めることができる。
[実験例2]
上述したデバイスの製造方法を用いて行った実験例2について説明する。実験例2は、デバイス100の三つのサンプル(サンプル4〜6)を用いて行ったものである。工程α以外の工程において、サンプル4〜6は、それぞれ、実験例1に用いたサンプル1〜3に対する処理と、同じ処理が行われている。
上述したデバイスの製造方法を用いて行った実験例2について説明する。実験例2は、デバイス100の三つのサンプル(サンプル4〜6)を用いて行ったものである。工程α以外の工程において、サンプル4〜6は、それぞれ、実験例1に用いたサンプル1〜3に対する処理と、同じ処理が行われている。
図5(b)は、工程αにおける、デバイスの製造装置200(図2)が備えた搬送室19内の雰囲気に、サンプル4〜6を曝露させた時間B(サンプル4〜6を搬送室19内に滞在させた時間B)と、第三工程後のサンプル4〜6が備えた凹部102に対する、導電部104Aによる埋め込み率Cと、の関係について説明するグラフである。グラフの横軸が時間Bを示し、縦軸は埋め込み率Cを示している。なお、実験例2においては、搬送室19内の圧力は、1×10−5[Pa]となるように制御されている。
図5(b)によれば、サンプル4〜6に対応した3つのグラフが互いに一致する。すなわち、サンプル4〜6のいずれも、時間Bと埋め込み率Cとの関係について同じ特性を示す。
また、図5(b)によれば、時間Bが30[s]となる場合を境に、時間Bと埋め込み率Cとの関係が変化している。すなわち、時間Bが30[s]以下の場合には、埋め込み率Cは100[%]に維持されている。これに対し、時間Bが30[s]を越える場合には、埋め込み率Cが、時間Bの増加とともに減少する傾向が見られる。
実験例2の結果によれば、搬送室19内の雰囲気にサンプルを曝露させる時間Bを30[s]以下に制御することにより、導電部104Aによる凹部102の埋め込み率を高めることができる。この結果は、工程αにおいて、時間Bを30[s]以下に短くすることにより、不純物ガスが導電膜104に付着する確率が減少することに起因している。不純物ガスの付着確率の減少により、続く第三工程において、導電膜104を溶融させてなる導電部104Aの内部に、不純物ガスに起因して空洞が発生するのを抑えることができ、導電部104Aによる凹部102の埋め込み率を高めることができる。
[実験例3]
上述したデバイスの製造方法を用いて行った実験例3について説明する。実験例3は、デバイス100の六つのサンプル(サンプル7〜12)を用いて行ったものである。第三工程以外の工程において、サンプル7〜9は、それぞれ実験例1に用いたサンプル1〜3に対する処理と、同じ処理が行われている。また、第三工程以外の工程において、サンプル10〜12は、それぞれ実験例2に用いたサンプル4〜6に対する処理と、同じ処理が行われている。
上述したデバイスの製造方法を用いて行った実験例3について説明する。実験例3は、デバイス100の六つのサンプル(サンプル7〜12)を用いて行ったものである。第三工程以外の工程において、サンプル7〜9は、それぞれ実験例1に用いたサンプル1〜3に対する処理と、同じ処理が行われている。また、第三工程以外の工程において、サンプル10〜12は、それぞれ実験例2に用いたサンプル4〜6に対する処理と、同じ処理が行われている。
図6(a)は、基板の一面101aに形成する凹部102の幅Wと、この幅Wを埋め込むために、第三工程にて行うリフロー処理の最適な温度(埋め込み温度)と、の関係について説明するグラフである。グラフの横軸が凹部102の幅Wを示し、縦軸は埋め込み温度を示している。なお、凹部102の幅Wは、図6(b)に示すように、基板101の厚み方向に対して垂直な方向における、凹部102の幅に相当する。
図6(a)によれば、サンプル7〜12に対応した6つのグラフが互いに一致する。すなわち、サンプル7〜12のいずれも、凹部102の幅Wとリフロー処理の最適な温度との関係について、同じ特性を示す。
また、図6(a)によれば、凹部102の幅を50[nm]以下に小さくした場合、幅の縮小とともに、埋め込み温度の低くなる傾向が見られる。したがって、幅が50[nm]以下の凹部102を埋め込む場合には、少なくとも、第三工程のリフロー処理温度を500[℃]以下の温度範囲にて行うことが望ましい。
本発明は、銅元素によって構成される配線を備えたデバイスに対して、広く適用することが出来る。
10・・・製造装置、11・・・第一処理室、12・・・第二処理室、
13・・・第三処理室、19・・・搬送室、100・・・デバイス、101・・・基板、101a・・・一面、102・・・凹部、102a・・・内壁面、103・・・バリア膜、104・・・導電膜、W・・・凹部の幅。
13・・・第三処理室、19・・・搬送室、100・・・デバイス、101・・・基板、101a・・・一面、102・・・凹部、102a・・・内壁面、103・・・バリア膜、104・・・導電膜、W・・・凹部の幅。
Claims (4)
- 一面に凹部が設けられた基板に対して、少なくとも該凹部の内壁面を覆うように、バリア膜を形成する第一工程と、
前記バリア膜を覆うように、導電膜を形成する第二工程と、
リフロー法によって、前記導電膜を溶融させる第三工程と、を少なくとも備えた成膜方法であって、
前記第二工程と前記第三工程との間に、該第二工程を経ることにより前記バリア膜、前記導電膜が順に積層された基板を、圧力Aの雰囲気中に時間Bの間だけ曝露する工程αを備え、
前記工程αにおいて、前記圧力Aと前記時間Bとの積が6×10−4[Pa・s]以下となるように制御することを特徴とするデバイスの製造方法。 - 前記第一工程と前記第二工程との間に、前記第一工程を経ることにより前記バリア膜が積層された基板を、圧力Cの雰囲気中に時間Dの間だけ曝露する工程βを備え、
前記工程βにおいて、前記圧力Cと前記時間Dとの積が6×10−4[Pa・s]以下となるように制御することを特徴とする請求項1に記載のデバイスの製造方法。 - 前記凹部の幅が50[nm]以下である場合に、前記第三工程の処理を500[℃]以下の温度範囲にて行うことを特徴とする請求項1または2に記載のデバイスの製造方法。
- 基板の一面に設けられた凹部の内壁面を覆うように、バリア膜を形成する第一処理室と、
前記バリア膜を覆うように導電膜を形成する第二処理室と、
リフロー法によって前記導電膜を溶融させる第三処理室と、
少なくとも前記第一処理室、前記第二処理室、前記第三処理室と個別に連結され、各処理室間における被処理体の搬送機構を備えた搬送室と、を備えたことを特徴とするデバイスの製造装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012002305A JP2013143442A (ja) | 2012-01-10 | 2012-01-10 | デバイスの製造方法および製造装置 |
US13/737,875 US8883632B2 (en) | 2012-01-10 | 2013-01-09 | Manufacturing method and manufacturing apparatus of device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012002305A JP2013143442A (ja) | 2012-01-10 | 2012-01-10 | デバイスの製造方法および製造装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013143442A true JP2013143442A (ja) | 2013-07-22 |
Family
ID=48744187
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012002305A Pending JP2013143442A (ja) | 2012-01-10 | 2012-01-10 | デバイスの製造方法および製造装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8883632B2 (ja) |
JP (1) | JP2013143442A (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102655337B1 (ko) * | 2021-07-16 | 2024-04-05 | 가부시키가이샤 아루박 | 성막 방법 및 성막 장치 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0897279A (ja) * | 1993-11-16 | 1996-04-12 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
JPH0897288A (ja) * | 1994-09-22 | 1996-04-12 | Sony Corp | リフロー方法及びリフロー装置 |
JPH08330424A (ja) * | 1995-06-02 | 1996-12-13 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置およびその製造方法ならびにそれに用いる製造装置 |
JPH09228040A (ja) * | 1996-02-19 | 1997-09-02 | Hitachi Ltd | 薄膜形成装置および薄膜形成方法ならびにそれらを用いた半導体集積回路装置の製造方法 |
JPH1098041A (ja) * | 1996-09-25 | 1998-04-14 | Denso Corp | 半導体装置の製造方法 |
JPH1197385A (ja) * | 1997-09-24 | 1999-04-09 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2009105289A (ja) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Tokyo Electron Ltd | Cu配線の形成方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3910752B2 (ja) * | 1999-03-23 | 2007-04-25 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
JP3892621B2 (ja) * | 1999-04-19 | 2007-03-14 | 株式会社神戸製鋼所 | 配線膜の形成方法 |
US6352620B2 (en) * | 1999-06-28 | 2002-03-05 | Applied Materials, Inc. | Staged aluminum deposition process for filling vias |
US7517791B2 (en) * | 2004-11-30 | 2009-04-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device |
JP5616605B2 (ja) | 2009-10-16 | 2014-10-29 | 株式会社アルバック | 銅薄膜の形成方法 |
-
2012
- 2012-01-10 JP JP2012002305A patent/JP2013143442A/ja active Pending
-
2013
- 2013-01-09 US US13/737,875 patent/US8883632B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0897279A (ja) * | 1993-11-16 | 1996-04-12 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
JPH0897288A (ja) * | 1994-09-22 | 1996-04-12 | Sony Corp | リフロー方法及びリフロー装置 |
JPH08330424A (ja) * | 1995-06-02 | 1996-12-13 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置およびその製造方法ならびにそれに用いる製造装置 |
JPH09228040A (ja) * | 1996-02-19 | 1997-09-02 | Hitachi Ltd | 薄膜形成装置および薄膜形成方法ならびにそれらを用いた半導体集積回路装置の製造方法 |
JPH1098041A (ja) * | 1996-09-25 | 1998-04-14 | Denso Corp | 半導体装置の製造方法 |
JPH1197385A (ja) * | 1997-09-24 | 1999-04-09 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2009105289A (ja) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Tokyo Electron Ltd | Cu配線の形成方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US8883632B2 (en) | 2014-11-11 |
US20130178059A1 (en) | 2013-07-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100970153B1 (ko) | 반도체 장치 및 그 제조 방법 | |
TW201709293A (zh) | 用於內連線的釕金屬特徵部填補 | |
JP2011216867A (ja) | 薄膜の形成方法 | |
WO2001084617A1 (en) | Conductive structure for use in multi-level metallization and process | |
JP4199206B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
KR100331906B1 (ko) | 반도체 장치의 제조 방법 | |
US7939421B2 (en) | Method for fabricating integrated circuit structures | |
KR101278235B1 (ko) | 반도체 집적 회로 장치 및 그 제조 방법 | |
JP5921696B2 (ja) | スルー基板ビアの形成方法 | |
KR100896159B1 (ko) | 반도체 장치 및 그 제조 방법 | |
KR101347430B1 (ko) | 구리 배선의 형성 방법 | |
JP2013143442A (ja) | デバイスの製造方法および製造装置 | |
TWI618188B (zh) | 導線結構與其製作方法 | |
JP2013077631A (ja) | 半導体装置の製造方法、半導体装置 | |
JP2009302570A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2014033139A (ja) | デバイスの製造方法 | |
CN117476582B (zh) | 一种碳化硅通孔结构及其制备方法 | |
JP2013171940A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2003218201A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
TWI469219B (zh) | 降低金屬薄膜表面粗糙度的方法 | |
US20150028484A1 (en) | Random local metal cap layer formation for improved integrated circuit reliability | |
JP6298312B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2004031497A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
TWI587367B (zh) | 用於金屬化之方法及層 | |
JP2014086537A (ja) | Cu層形成方法及び半導体装置の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20141015 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150811 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150813 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160105 |