TWI570281B - 半導體裝置之製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於半導體裝置之製造技術，尤其係關於對利用電鍍裝置之鍍銅膜之形成有效的技術。
於半導體裝置之製造製程中，使用利用電鍍法形成佈線之成膜技術。該被稱作電鍍法之成膜製程係藉由使用電鍍裝置而形成連接電子器件之銅(Cu)佈線的製程。
電鍍裝置使設置有陰極之半導體晶圓相對於鍍敷槽向下設置而浸漬於鍍敷液中，對陰極及以與該半導體晶圓對向之方式而設置之陽極施加電壓，自半導體晶圓外周部經由晶種膜(導電薄膜)而流過電流，使鍍銅膜於半導體晶圓整個表面生長。
於鍍敷成膜時，鍍敷液中之銅之析出量由累計電流量決定，因此以於陽極-陰極之間流動之電流成為固定之方式而進行電壓控制，維持鍍銅膜厚之均一性。
關於該種電鍍成膜技術，眾所周知有如下方法等，即例如於對金屬鑲嵌佈線等進行鍍敷成膜時，將佈線內之自下而上量或包含於鍍銅膜中之雜質量保持為固定，藉此抑制半導體裝置之電氣特性之不均(例如參照專利文獻1)，或檢測鍍敷液中之促進劑、抑制劑、及氯之濃度，使該鍍敷液中之促進劑濃度、抑制劑濃度、及氯濃度為特定之濃度，藉此維持特定濃度之鍍敷液(例如參照專利文獻2)。
[專利文獻1]日本專利特開2008-303417號公報
[專利文獻2]日本專利特開2004-197183號公報
然而，本發明者發現於利用上述之半導體裝置之佈線步驟中之電鍍之成膜技術中存在如下問題。
作為妨礙鍍銅膜厚之均一性之主要原因，有所謂之終端效應(Terminal Effect)。於鍍敷成膜之前步驟中，於半導體晶圓形成作為陰極電極而發揮作用之晶種膜。晶種膜包含例如藉由濺鍍法等而形成之銅等金屬薄膜。
終端效應係如下現象，即於鍍敷成膜時，由於因晶種膜之電阻產生之電壓降，而使該半導體晶圓之中心部及其附近之電流量與半導體晶圓之外周部附近相比變少，且半導體晶圓之中心部附近之鍍銅膜厚比外周部附近變薄。
作為降低該終端效應之對策，眾所周知有如下技術：例如於鍍敷液中之陽極與陰極之間配置例如陶瓷等高電阻材料而實際上使鍍敷液電阻增大，藉此使晶種膜之電阻降低。
然而，於在鍍敷液中配置高電阻材料之情形時，如上所述般鍍敷液電阻增大，因此為了流過作為目標之電流值，與未設置高電阻材料之情形相比，需要於陽極-陰極之間
施加較高之電壓。
因此，存在對陽極、陰極、及生成施加電壓之電源電路等施加較大之負載，硬體裕餘減少而導致產生突發性故障之問題。
本發明之目的在於提供一種降低電鍍裝置之硬體故障，且可保持鍍銅膜之均一性之技術。
關於本發明之上述及其他目的及新穎之特徵，可根據本說明書之記述及隨附圖式而得知。
若對本案所揭示之發明中代表性者之內容進行簡單說明，則如下所述。
根據一實施形態，半導體裝置之製造方法包括如下步驟：準備形成有埋入有插塞之層間絕緣膜之半導體晶圓；於層間絕緣膜上形成絕緣膜；藉由乾式蝕刻而於絕緣膜之任意區域形成佈線槽；於含有佈線槽之絕緣膜上形成銅晶種膜；使用利用電鍍裝置之電鍍法而於晶種膜上形成鍍銅膜；將佈線槽以外之區域之鍍銅膜及晶種膜除去，形成被埋入至佈線槽之鍍銅膜之佈線。
而且，於藉由電鍍裝置而形成鍍銅膜之步驟中，於使半導體晶圓浸漬於鍍敷液中而形成鍍銅膜時，檢測施加於陽極與陰極之間的鍍敷電壓，並判定所檢測之鍍敷電壓是否在預先設定之設定電壓範圍內。
於該判定結果中，於鍍敷電壓比設定電壓範圍之上限值高之情形時，調整鍍敷液中之無機成分之濃度，並以使鍍
敷電壓之電壓值成為設定電壓範圍內之方式而進行控制。
進而，對本案之其他概要進行簡單地表示。
根據其他實施形態，於藉由電鍍裝置形成鍍銅膜之步驟中，於使半導體晶圓浸漬於鍍敷液中而形成鍍銅膜時，檢測鍍敷液中之無機成分之濃度，並判定無機成分之濃度是否在預先設定之設定濃度範圍內。
於該判定結果中，於無機成分之濃度未在設定濃度範圍內之情形時，以使鍍敷液中之無機成分之濃度成為設定濃度範圍內之方式進行調整控制。
若對藉由本案所揭示之發明中代表性者所獲得之效果進行簡單說明，則如下所述。
可降低電鍍裝置之硬體故障，並且可提昇鍍銅膜之均一性。
以下，基於圖式對本發明之實施形態進行詳細說明。再者，於用於說明實施形態之所有圖中，作為原則對相同之構件附加相同之符號，且省略對其進行重複說明。
(實施形態1)圖1係表示本發明之實施形態1之電鍍裝置之構成之一例的說明圖，圖2係普通之鍍銅之原理的說明圖，圖3係表示設置於圖1之電鍍裝置中之自動分析器之鍍敷液中之添加劑之濃度調整處理之一例的流程圖，圖4係設置於圖1之電鍍裝置中之自動分析器之鍍敷液中之原液之濃度調整處理之一例的流程圖，圖5係表示構成原液之
無機成分與施加於電鍍裝置之電極間的鍍敷電壓之相關關係之一例的說明圖，圖6係基於圖5之結果所求出之皮爾森積差相關係數的說明圖，圖7係分別表示鍍敷電壓與膜厚均一性、及鍍敷電壓與電鍍裝置之硬體故障之相關關係之一例的說明圖，圖8係表示利用圖1之電鍍裝置之銅佈線製程之一例的流程圖，圖9係進行圖8中之步驟S304之處理時之佈線層中之剖面圖。
<實施形態之概要>本實施形態之第1概要係半導體裝置之製造方法，其包括如下步驟：準備形成有埋入有插塞之層間絕緣層之半導體晶圓(半導體晶圓W)；於層間絕緣膜上形成絕緣膜(絕緣膜18)；藉由乾式蝕刻於絕緣膜之任意區域形成佈線槽；於含有佈線槽之絕緣膜上形成銅晶種膜(晶種膜19)；使用利用電鍍裝置(電鍍裝置1)之電鍍法而於晶種膜上形成鍍銅膜(鍍銅膜20)；將佈線槽以外之區域之鍍銅膜及晶種膜除去，而形成埋入至佈線槽中之鍍銅膜之佈線。
而且，於藉由鍍敷裝置形成鍍銅膜之步驟中，於使半導體晶圓浸漬於鍍敷液中形成鍍銅膜時，檢測施加於陽極(電極16)與陰極(電極17)之間的鍍敷電壓。
判定所檢測之鍍敷電壓是否在預先設定之設定電壓範圍內，於該判定結果中，於鍍敷電壓未在設定電壓範圍內之情形時，以調整鍍敷液中之無機成分(原液)之濃度而使鍍敷電壓之電壓值成為設定電壓範圍內之方式進行調整。
以下，基於上述之概要對實施形態進行詳細說明。
<電鍍裝置之構成及鍍敷液之構成>於本實施形態1中，電鍍裝置1係對半導體晶圓等基板藉由濕式法而形成金屬被膜之裝置。於電鍍裝置1中，如圖1所示，設置有浴缸狀之鍍敷腔體2。於鍍敷腔體2內設置有浴缸形狀之鍍敷槽3。
鍍敷槽3係使足以浸漬作為被處理基板之半導體晶圓W之量之鍍敷液滯留之浴缸狀之液槽。鍍敷腔體2回收自鍍敷槽3溢流出之鍍敷液。
於鍍敷腔體2連接有排液管4，於鍍敷槽3連接有送液管5。排液管4係將自鍍敷槽3溢流出並貯存於鍍敷腔體2中之鍍敷液排出至鍍敷液箱6之配管。於送液管5設置有泵7。泵7經由送液管5將貯存於鍍敷液箱6中之鍍敷液供給至鍍敷槽3。
又，於鍍敷液箱6分別設置有原液補充管8、純水補充管9、及排液管10。鍍敷液箱6係貯存鍍敷液之槽。於原液補充管8設置有閥門11。原液補充管8根據閥門11之開度而將後述之電鍍原液供給至鍍敷液箱6中。
於純水補充管9設置有閥門12。該純水補充管9根據閥門12之開度而將純水供給至鍍敷液箱6中。於排液管10設置有閥門13。排液管10根據閥門13之開度而將貯存於鍍敷液箱6之鍍敷液排出。
此處，對電鍍裝置1中所使用之鍍敷液進行說明。
對半導體晶圓W進行銅之成膜的鍍敷液係混合有上述之原液及添加劑之液體。原液包含例如作為銅膜之原材料之
硫酸銅(CuSO4)、作為電解液之硫酸(H2SO4)、及促進吸附後述之添加劑中所含之抑制劑之鹽酸(HCl)等無機物質。
又，添加劑包含磺丙基二硫化物等促進劑、聚乙二醇等抑制劑、及氮化合物等平滑劑等有機物質。
促進劑促進銅膜生長而提昇埋入性能。抑制劑抑制銅膜生長而防止例如半導體晶圓W中之圖案開口部之堵塞。平滑劑抑制銅膜生長而提昇銅膜生長之平坦性。
進而，於鍍敷液箱6連接有自動分析器14。該自動分析器14對貯存於鍍敷液箱6中之鍍敷液(原液、及添加劑)之成分進行分析，並基於其結果而控制與該自動分析器14連接之添加劑補給器15及閥門11至13。
添加劑補給器15基於自動分析器14之判定結果，向鍍敷液箱6補給各種成分之添加劑。例如，自動分析器14若檢測出鍍敷液中之平滑劑不足，則以使平滑劑成為最佳量(最佳濃度)之方式向添加劑補給器15輸出控制信號。添加劑補給器15基於控制信號將平滑劑補給至鍍敷液箱6中。
又，自動分析器14監視施加於電極16、17間之電壓值，並基於其監視結果，以使原液保持任意之設定濃度範圍之方式進行閥門11至13之開啟及關閉控制。
此處，閥門11至13亦可不藉由自動分析器14進行開啟及關閉控制，而由操作人員基於該自動分析器14所算出之結果而開啟及關閉閥門11至13，從而將原液之濃度保持為任意之設定濃度。
例如，於自動分析器14根據所檢測之電壓值判定原液超
過設定濃度之上限(比設定濃度範圍更濃)時，自動分析器14向鍍敷液箱6補給純水，且以使鍍敷液箱6內之鍍敷液成為大致固定之方式對鍍敷液箱6內之鍍敷液進行廢液處理，以使鍍敷液箱6內之原液成為任意之設定濃度之方式進行閥門12、13之動作控制。
於原液為設定濃度之下限以下(比設定濃度範圍更薄)之情形時，向鍍敷液箱6補給原液，且以鍍敷液箱6內之原液成為任意之設定濃度之方式進行閥門11、13之動作控制。
又，於鍍敷槽3之底部設置有陽極之電極16，以與該電極16對向之方式設置有陰極之電極17。於電極16、17連接有包含施加任意之電壓之低電流電源等的電源裝置(未圖示)。
又，於電極17設置有保持半導體晶圓W之保持機構(未圖示)。於半導體晶圓W被保持於保持機構時，形成於該半導體晶圓之晶種膜中形成於半導體晶圓W之外周部之晶種膜經由電氣接點而與電極17連接。
晶種膜於利用電鍍裝置1之鍍敷成膜之前步驟中係形成於半導體晶圓W之金屬薄膜，例如使用銅等材料。晶種膜如前所述經由接點而與電極17連接，作為陰極電極而發揮作用。
<鍍銅之原理>此處，利用圖2之說明圖對普通之鍍銅原理進行說明。
若自外部電源裝置PS向浸漬於硫酸銅溶液中之2個銅電極Dk、Da施加固定之電壓V，則發生如下反應。
陰極(銅電極Dk)：Cu2++2e-→Cu陽極(銅電極Da)：Cu→Cu2++2e-此時，於陰極(銅電極Dk)中析出之銅(Cu)之量由流過銅電極間之電流值與時間之乘積(電量)決定。於鍍銅中，於在半導體晶圓W上成膜銅之情形時，將被覆有銅晶種膜之半導體晶圓作為陰極，利用上述之電氣化學反應。
<利用自動分析器之添加劑之濃度調整例>其次，對本實施形態之電鍍裝置1之鍍敷液之濃度調整技術進行說明。
圖3係表示進行利用自動分析器14之鍍敷液中之添加劑(有機成分)的濃度調整之情形之一例的流程圖。
首先，自動分析器14對鍍敷液箱6之鍍敷液中之各添加劑(促進劑、抑制劑、及平滑劑)之濃度進行分析，且判定各添加劑之濃度是否為預先設定之基準濃度值以下(步驟S101)。又，於該步驟S101之處理中，於各添加劑之濃度比預先設定之基準濃度值高之情形時，直接結束處理。
於各添加劑之濃度為基準濃度值以下之情形時，自動分析器14計算成為基準濃度值以下之添加劑的不足量(步驟S102)，並向添加劑補給器15輸出控制信號。添加劑補給器15接收來自自動分析器14之控制信號，並向鍍敷液箱6供給該添加劑，且以使添加劑濃度成為基準濃度值左右之方式而補充添加劑(步驟S103)。
<自動分析器之原液之濃度調整例>其次，對電鍍裝置1之自動分析器14之原液的濃度調整技術進行說明。
圖4係表示自動分析器14之鍍敷液中之原液(無機成分)
的濃度調整之一例的流程圖。
首先，自動分析器14檢測施加於電極16、17間之電壓(鍍敷電壓)，並判定該電壓值是否在預先設定之設定電壓範圍內(步驟S201)。
於檢測之電壓值比設定電壓範圍之下限值更低之情形時，自動分析器14基於所檢測之電壓值算出原液的不足量(步驟S202)，且以補充不足量之原液之方式進行閥門11之動作控制(步驟S203)。
繼而，自動分析器14以使鍍敷液箱6內之鍍敷液保持規定量之方式進行閥門13之動作控制，且對鍍敷液箱6內之鍍敷液進行廢液處理(步驟S204)。
又，於步驟S201之處理中，於檢測之電壓值比設定電壓範圍之上限值高之情形時，自動分析器14基於所檢測之電壓值，算出原液之超過量(步驟S205)，進行閥門12之動作控制，以使原液之濃度成為規定範圍內之方式補充純水至鍍敷液箱6(步驟S206)，使鍍敷液變稀之後，執行步驟S204之處理。
又，於步驟S201之處理中，於施加於電極16、17間的電壓(鍍敷電壓)在預先設定之設定電壓範圍內之情形時，直接結束處理。
藉由以上之處理，將鍍敷液箱6內之原液中之無機成分之濃度管理為大致固定。
該圖4中之步驟S203、S204、S206之處理可於任何時間進行，例如，可於每當半導體晶圓之批次單位之鍍銅處理結
束時進行，或者亦可於鍍銅處理中進行，即進行即時控制。
<鍍敷液之原液與電鍍電極之關係>其次，對鍍敷液中之原液與鍍敷電壓之相關關係進行說明。
圖5係表示構成原液之無機成分之濃度與施加於電極16、17間之鍍敷電壓的相關關係之一例的說明圖。
圖5(a)係表示鍍敷液中之鹽酸(Cl-)濃度與鍍敷電壓之相關關係的圖，圖5(b)係表示鍍敷液中之硫酸濃度與鍍敷電壓之相關關係的圖，圖5(c)係表示鍍敷液中之硫酸銅(Cu2+)濃度與鍍敷電壓之相關關係的圖。
如圖所示，有如下傾向，即，若鹽酸、硫酸、及硫酸銅之任一個濃度變低，則鍍敷電壓變高。由此可知，藉由增減鍍敷液中之無機成分濃度(將無機成分濃度管理為大致固定)，可將鍍敷電壓保持為大致固定。
尤其，就鹽酸而言，於鹽酸之濃度較低之情形時，鍍敷電壓變高之傾向增強。將根據該等圖5(a)至圖5(c)之結果，並利用以下之計算公式求出皮爾森積差相關係數之結果示於圖6中。
其結果，於鹽酸之情形時，相關關係係數如圖6所示，為-0.943左右，可知有較強之相關關係。因此，如圖4之說明，進行以下控制，即監視鍍敷電壓，且以使鍍敷電壓成為設定電壓範圍內之方式補充原液，將原液中之鹽酸濃度保持在規定範圍。
藉此，可將鍍敷電壓保持為大致固定(設定電壓範圍內)，因此可提昇電鍍品質，且可降低電鍍裝置1中之硬體故障之概率。
<原液中之鹽酸濃度例>鍍敷電壓之設定電壓範圍於直徑300 mm之半導體晶圓之情形時，例如為42 V至45 V左右，此時之電流值成為例如30 A左右的低電流。而且，為了使鍍敷電壓為42 V至45 V左右，可以將鍍敷液中之鹽酸(Cl-)保持為例如40 g/L至45 g/L左右之濃度的方式進行控制。
<鍍敷電壓與膜厚均一性/硬體故障之相關例>圖7係分別表示鍍敷電壓(施加於電極16、17間之電壓)與膜厚均一性及鍍敷電壓與硬體故障之相關關係之一例的說明圖。
於圖7中，橫軸表示鍍敷電壓值，於左側縱軸表示膜厚之均一性。又，於圖7之右側縱軸表示普通電鍍裝置之硬體故障產生率。
如圖7之實線所示，有如下傾向：隨著鍍敷電壓提高，形成於半導體晶圓之電鍍銅之膜厚均一性提昇，相反，若鍍敷電壓降低，則電鍍銅之膜厚均一性變差。
其原因在於，藉由提高鍍敷電壓，於「發明所欲解決之
問題」中所述之終端效應降低。
另一方面，於鍍敷電壓及電鍍裝置之硬體故障產生率中，如圖7之虛線所示，鍍敷電壓越提高，硬體故障之產生率越高，若鍍敷電壓變低，則硬體故障之產生率變低。
如此，於提高鍍敷電壓而使膜厚之均一性提高之情形時，由於為了防止硬體故障而增加電鍍裝置之維護(例如電極之更換等)頻率，故而產生成本增加等問題。又，若為了抑制成本增加而降低鍍敷電壓，則有鍍銅膜之膜厚均一性變差，而使半導體裝置之品質降低之虞。
因此，於電鍍銅處理中，為了不頻繁進行維護即可防止電鍍裝置之硬體故障，並且維持膜厚均一性，重要的是設定最佳鍍敷電壓進行管理。
因此，於電鍍裝置1中，如上所述，以鍍敷電壓成為設定電壓範圍內之方式補充原液，並進行將具有鍍敷電壓之較強之相關關係的鹽酸(Cl-)之濃度保持為規定範圍進行控制，藉此，可管理最佳鍍敷電壓。
<銅佈線製程例>其次，利用圖8之流程圖及圖9之剖面圖對使用電鍍裝置1之銅佈線製程(佈線之形成)進行說明。又，圖9表示進行圖8中之步驟S304之處理時之剖面圖。
此處，對藉由金屬鑲嵌技術，於埋入有插塞(未圖示)之層間絕緣膜(未圖示)上形成作為第1層佈線之佈線(佈線層)的情形進行說明。
首先，於埋入有插塞之層間絕緣膜上形成絕緣膜18(步驟S301)。絕緣膜18亦可藉由複數個絕緣膜之積層膜而形
成。
繼而，藉由將光阻圖案(未圖示)作為蝕刻遮罩之乾式蝕刻而於絕緣膜18之特定區域形成佈線槽之後(步驟S302)，於包含佈線槽之底部及側壁上部之絕緣膜18上形成障壁導體膜(例如氮化鈦膜、鉭膜或氮化鉭膜等)。
然後，藉由CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)法或濺鍍法等，於障壁導體膜上形成銅晶種膜(晶種層)19(步驟S303)，且利用電解鍍敷法等於晶種膜19上形成鍍銅膜20(步驟S304)，藉由鍍銅膜20而埋入佈線槽之內部。於該步驟S304之處理中，利用電鍍裝置1而實施電鍍，形成鍍銅膜20。
之後，藉由CMP(Chemical Mechanical Polishing，化學機械研磨)法將佈線槽以外之區域的主導體膜(鍍銅膜及晶種膜)及障壁導體膜除去(步驟S305)，形成埋入至佈線槽之以銅作為主導電材料之第1層佈線。再者，於圖9中，為了圖式之簡化，使障壁導體膜、晶種膜一體化而表示。
以上述方式，製造本實施形態之半導體裝置中之佈線。
藉此，根據本實施形態1，可降低電鍍裝置1之硬體故障，且形成均勻之電鍍銅。
(實施形態2)圖10係表示本發明之實施形態2之電鍍裝置之構成之一例的說明圖，圖11係表示利用設置於圖10之電鍍裝置中之自動分析器之鍍敷液中的原液之濃度調整處理之一例的流程圖。
<實施形態之概要>本實施形態之第2概要係半導體裝
置之製造方法，其包括以下步驟：準備形成有埋入有插塞之層間絕緣膜之半導體晶圓(半導體晶圓W)；於層間絕緣膜上形成絕緣膜(絕緣膜18)；藉由乾式蝕刻而於絕緣膜之任意區域形成佈線槽；於含有佈線槽之絕緣膜上形成銅晶種膜(晶種膜19)；使用利用電鍍裝置(電鍍裝置1)之電鍍法，於晶種膜上形成鍍銅膜(鍍銅膜20)；將佈線槽以外之區域之鍍銅膜及晶種膜除去，而形成埋入佈線槽中之上述鍍銅膜之佈線。
而且，於藉由電鍍裝置而形成鍍銅膜之步驟中，於將半導體晶圓浸漬於鍍敷液中形成鍍銅膜時，檢測鍍敷液中之無機成分之濃度，並判定無機成分之濃度是否在預先設定之設定濃度範圍內。
於該判定結果中，於無機成分之濃度(鹽酸)未在設定濃度範圍內之情形時，以使無機成分之濃度成為設定濃度範圍內之方式，調整鍍敷液中之無機成分(原液)之濃度，將鍍敷電壓管理為大致固定。
以下，基於上述之概要，對實施形態進行詳細說明。
於本實施形態2中，電鍍裝置1如圖10所示，包括鍍敷腔體2、鍍敷槽3、排液管4、送液管5、鍍敷液箱6、泵7、原液補充管8、純水補充管9、排液管10、閥門11至13、自動分析器14、添加劑補給器15、及電極16、17，該等構成與上述實施形態1之圖1相同。
與上述實施形態1之圖1中之電鍍裝置不同之方面在於自動分析器14之分析動作。於此情形時，圖10之自動分析器
14不僅對鍍敷液中之添加劑進行成分分析，亦對原液進行成分分析，並基於其分析結果，對添加劑及原液進行濃度調整。因此，如圖10所示，於自動分析器14中，未設置檢測電極16、17間之電壓(鍍敷電壓)的機構。再者，利用自動分析器14之添加劑之濃度調整與上述實施形態1之圖3所示之處理相同。
其次，利用圖11之流程圖，對本實施形態2之電鍍裝置1之自動分析器14中的原液之濃度調整技術進行說明。
首先，自動分析器14對鍍敷液箱6之鍍敷液中之鹽酸(Cl-)之濃度進行分析，並判斷鹽酸(Cl-)之濃度是否在預先設定之設定濃度範圍內(步驟S401)。
於鹽酸(Cl-)之濃度低於設定濃度範圍之下限之情形時，自動分析器14基於所檢測之鹽酸(Cl-)之濃度，計算原液之不足量(步驟S402)，並進行閥門11之動作控制，以補充不足量之原液而使原液中之鹽酸(Cl-)之濃度成為設定濃度範圍內之方式進行處理(步驟S403)。
繼而，自動分析器14以鍍敷液箱6內之鍍敷液保持規定量之方式進行閥門13之動作控制，並對鍍敷液箱6內之鍍敷液進行廢液處理(步驟S404)。
又，於步驟S401之處理中，於所檢測之鹽酸(Cl-)之濃度高於設定濃度範圍之上限值之情形時，自動分析器14基於所檢測之鹽酸(Cl-)的濃度，算出原液之超過量(步驟S405)，並進行閥門12之動作控制，以原液之濃度成為規定範圍內之方式將純水補充至鍍敷液箱6中(步驟S406)。
之後，執行步驟S404之處理。
又，於步驟S401之處理中，於鹽酸(Cl-)之濃度為設定濃度範圍內之情形時，直接停止處理。
藉由以上之處理，將鍍敷液箱6內之原液之濃度管理為大致固定。
再者，此處，對檢測鹽酸(Cl-)之濃度，並根據其檢測結果而補充原液，或者補充純水之情形進行了說明，但如圖5(b)、圖5(c)所示，於鍍敷液中之硫酸濃度與鍍敷電壓、或鍍敷液中之硫酸銅(Cu2+)濃度與鍍敷電壓中亦具有相關關係，因此，亦可例如檢測硫酸或硫酸銅之任一者之濃度代替氯濃度，並根據其濃度補充硫酸或硫酸銅。
該圖11中之處理亦可於任何時間進行，例如可於每當批次單位之鍍銅處理結束時進行，或者亦可於鍍銅處理中(即時)進行。
如此，於圖10之電鍍裝置1中，可不檢測鍍敷電壓而檢測原液中之鹽酸(Cl-)濃度，並進行保持該鹽酸(Cl-)濃度在設定範圍內之控制，藉此可將鍍敷電壓保持為大致固定。
藉此，於本實施形態2中，亦可提昇電鍍品質，並且可降低電鍍裝置1之硬體故障之概率。
以上，基於實施形態對藉由本發明者而完成之發明進行了具體說明，當然，本發明並不僅限定於上述實施形態，可於不脫離其主旨之範圍內進行各種變更。
本發明適用於在半導體裝置之製造製程中利用電鍍法形
成佈線之技術。
1‧‧‧電鍍裝置
2‧‧‧鍍敷腔體
3‧‧‧鍍敷槽
4‧‧‧排液管
5‧‧‧送液管
6‧‧‧鍍敷液箱
7‧‧‧泵
8‧‧‧原液補充管
9‧‧‧純水補充管
10‧‧‧排液管
11‧‧‧閥門
12‧‧‧閥門
13‧‧‧閥門
14‧‧‧自動分析器
15‧‧‧添加劑補給器
16‧‧‧電極
17‧‧‧電極
18‧‧‧絕緣膜
19‧‧‧晶種膜
20‧‧‧鍍銅膜
Da‧‧‧銅電極
Dk‧‧‧銅電極
PS‧‧‧外部電源裝置
W‧‧‧半導體晶圓
圖1係表示本發明之實施形態1之電鍍裝置之構成之一例的說明圖。
圖2係普通電鍍銅之原理之說明圖。
圖3係表示設置於圖1之電鍍裝置中之自動分析器之鍍敷液中的添加劑之濃度調整處理之一例的流程圖。
圖4係表示設置於圖1之電鍍裝置中之自動分析器之鍍敷液中的原液之濃度調整處理之一例的流程圖。
圖5(a)-(c)係表示構成原液之無機成分與施加於電鍍裝置之電極間的鍍敷電壓之相關關關係之一例的說明圖。
圖6係基於圖5之結果而求出之皮爾森積差相關係數的說明圖。
圖7係分別表示鍍敷電壓與膜厚均一性、及鍍敷電壓與電鍍裝置之硬體故障之相關關係之一例的說明圖。
圖8係表示使用圖1之電鍍裝置之銅佈線製程之一例的流程圖。
圖9係表示進行圖8中之步驟S304之處理時之佈線層之剖面圖。
圖10係表示本發明之實施形態2之電鍍裝置之構成之一例的說明圖。
圖11係表示設置於圖10之電鍍裝置中之自動分析器之鍍敷液中的原液之濃度調整處理之一例的流程圖。
1‧‧‧電鍍裝置
2‧‧‧鍍敷腔體
3‧‧‧鍍敷槽
4‧‧‧排液管
5‧‧‧送液管
6‧‧‧鍍敷液箱
7‧‧‧泵
8‧‧‧原液補充管
9‧‧‧純水補充管
10‧‧‧排液管
11‧‧‧閥門
12‧‧‧閥門
13‧‧‧閥門
14‧‧‧自動分析器
15‧‧‧添加劑補給器
16‧‧‧電極
17‧‧‧電極
W‧‧‧半導體晶圓
Claims (8)
- 一種半導體裝置之製造方法，其特徵在於包括如下步驟：準備形成有埋入有插塞之層間絕緣膜之半導體晶圓；於上述層間絕緣膜上形成絕緣膜；藉由乾式蝕刻而於上述絕緣膜之任意區域形成佈線槽；於包含上述佈線槽之上述絕緣膜上形成銅晶種膜；使用利用電鍍裝置之電鍍法於上述晶種膜上形成鍍銅膜；將上述佈線槽以外之區域之上述鍍銅膜及上述晶種膜除去，而形成埋入上述佈線槽中之上述鍍銅膜之佈線；且於藉由上述電鍍裝置形成上述鍍銅膜之步驟中，於將上述半導體晶圓浸漬於鍍敷液中形成鍍銅膜時，檢測施加於陽極與陰極之間的鍍敷電壓，並判定所檢測之上述鍍敷電壓是否在預先設定之設定電壓範圍內，於上述判定結果中，於上述鍍敷電壓未在上述設定電壓範圍內之情形時，以上述鍍敷電壓之電壓值成為上述設定電壓範圍內之方式，調整上述鍍敷液中之無機成分的濃度，其中於上述鍍敷電壓比上述設定電壓範圍之上限值高之情形時，根據上述鍍敷電壓，以使上述鍍敷液中之無機成分之濃度變高之方式進行調整，於上述判定結果中，於上述鍍敷電壓比上述設定電壓範圍之下限值更低之情形時，根據上述鍍敷電壓之電壓值，以使上述鍍敷液中之無機成分之濃度變低之方式進行調整。
- 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中上述鍍敷液中之無機成分之濃度調整於上述鍍敷電壓比上述設定電 壓範圍之上限值高之情形時，將鹽酸補充至上述鍍敷液中。
- 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中於上述鍍敷電壓比上述設定電壓範圍之上限值高之情形時，補充構成上述鍍敷液之原液，且上述原液含有硫酸銅、硫酸、及鹽酸。
- 如請求項1至3中任一項之半導體裝置之製造方法，其中於上述鍍敷電壓比上述設定電壓範圍之下限值更低之情形時，補充純水。
- 如請求項1至3中任一項之半導體裝置之製造方法，其中上述無機成分之濃度調整係於上述半導體晶圓之鍍銅膜形成中進行。
- 如請求項1至3中任一項之半導體裝置之製造方法，其中上述無機成分之濃度調整係於檢測上述鍍敷電壓時，於形成有鍍銅膜之半導體晶圓之處理結束，且向新半導體晶圓形成鍍銅膜之前進行。
- 一種半導體裝置之製造方法，其特徵在於包括如下步驟：準備形成有埋入有插塞之層間絕緣膜之半導體晶圓；於上述層間絕緣膜上形成絕緣膜；藉由乾式蝕刻而於上述絕緣膜之任意區域形成佈線槽；於包含上述佈線槽之上述絕緣膜上形成銅晶種膜；利用使用電鍍裝置之電鍍法於上述晶種膜上形成鍍銅膜；將上述佈線槽以外之區域之上述鍍銅膜及上述晶種膜除去，而形成埋入上述佈線槽中之上述鍍銅膜之佈線；且於藉由上述電鍍裝 置形成上述鍍銅膜之步驟中，於將上述半導體晶圓浸漬於鍍敷液中形成鍍銅膜時，檢測施加於陽極與陰極之間的鍍敷電壓，並判定所檢測之上述鍍敷電壓是否在預先設定之設定電壓範圍內，於上述判定結果中，於上述鍍敷電壓未在上述設定電壓範圍內之情形時，於上述半導體晶圓之鍍銅膜之形成中，以上述鍍敷電壓之電壓值成為上述設定電壓範圍內之方式，調整上述鍍敷液中之無機成分的濃度，其中於上述鍍敷電壓比上述設定電壓範圍之上限值高之情形時，根據上述鍍敷電壓，以使上述鍍敷液中之無機成分之濃度變高之方式進行調整，於上述判定結果中，於上述鍍敷電壓比上述設定電壓範圍之下限值更低之情形時，根據上述鍍敷電壓之電壓值，藉由補充純水以使上述鍍敷液中之無機成分之濃度變低之方式進行調整。
- 一種半導體裝置之製造方法，其特徵在於包括如下步驟：準備形成有埋入有插塞之層間絕緣膜之半導體晶圓；於上述層間絕緣膜上形成絕緣膜；藉由乾式蝕刻而於上述絕緣膜之任意區域形成佈線槽；於包含上述佈線槽之上述絕緣膜上形成銅晶種膜；使用利用電鍍裝置之電鍍法於上述晶種膜上形成鍍銅膜；將上述佈線槽以外之區域之上述鍍銅膜及上述晶種膜除去，而形成埋入上述佈線槽中之上述鍍銅膜之佈線；且於藉由上述電鍍裝置形成上述鍍銅膜之步驟中，於將上述半導體晶圓浸漬於鍍敷液中形成鍍銅膜時，檢測施加於陽極與陰極之間 的鍍敷電壓，並判定所檢測之上述鍍敷電壓是否在預先設定之設定電壓範圍內，於上述判定結果中，於上述鍍敷電壓未在上述設定電壓範圍內之情形時，於檢測上述鍍敷電壓時，於形成有鍍銅膜之半導體晶圓之處理結束，且向新半導體晶圓形成鍍銅膜之前以上述鍍敷電壓之電壓值成為上述設定電壓範圍內之方式，調整上述鍍敷液中之無機成分的濃度，其中於上述鍍敷電壓比上述設定電壓範圍之上限值高之情形時，根據上述鍍敷電壓，以使上述鍍敷液中之無機成分之濃度變高之方式進行調整，於上述判定結果中，於上述鍍敷電壓比上述設定電壓範圍之下限值更低之情形時，根據上述鍍敷電壓之電壓值，藉由補充純水以使上述鍍敷液中之無機成分之濃度變低之方式進行調整。
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