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レーザー照射微細加工方法

国内特許コード P06A009603
整理番号 4118
掲載日 2007年1月29日
出願番号 特願2005-124734
公開番号 特開2006-303286
登録番号 特許第4608613号
出願日 平成17年4月22日(2005.4.22)
公開日 平成18年11月2日(2006.11.2)
登録日 平成22年10月22日(2010.10.22)
発明者
  • 木村 景一
  • 高谷 裕浩
  • 三好 隆志
  • 鈴木 恵友
出願人
  • 学校法人九州工業大学
  • 学校法人大阪大学
発明の名称 レーザー照射微細加工方法
発明の概要

【課題】 Cu 残膜に対し化学溶液(加工液)中でレーザー照射することにより、銅を除去加工し、非接触で平坦化加工を行うことを目的としている。
【解決手段】 本発明は、金属材料を化学溶液中に置き、この金属表面に化学溶液中で不動態膜を形成し、そこにレーザー光を選択的に照射することにより、不動態膜をレーザーアブレーションにより除去し、不動態膜が除去された部分のみ化学溶液によるエッチング作用で材料除去を行う。これによって、半導体ウェーハ上に形成された銅膜を選択的に除去加工することができる。半導体ウェーハを加工液中に浸け、銅を除去すべき箇所に、集束レーザー光を選択的に照射し、銅膜を選択的に除去加工する。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


超LSIのデザインルールの縮小と共に、配線材料は従来のAlから、より電気抵抗の低いCuへと移行してきている。Cu配線パターンの加工・形成は、絶縁体内にあらかじめ所定の溝構造を形成したうえで、溝内にCuを埋め込むダマシン(Damascene)プロセスが用いられる。この際に生まれる余剰Cu表面層は、化学的機械的研磨法(CMP)により除去されるが、配線パターンに依存してディッシングやエロージョンと呼ばれる配線の目減りが起こり、デバイスの性能を低下させる原因となる。



このように、Siウェーハ上に形成された銅膜を平坦化加工する化学的機械的研磨法(CMP)においては、研磨圧力、およびそれによる摩擦力のためしばしば銅膜が剥離し、さらに絶縁材料であるLow-k材料の破壊が発生し、プロセス不良の原因となっている。



図9は、Cu残膜の発生を説明する図であり、(a)は研磨前のシリコンウェーハを、また(b)は、研磨後のシリコンウェーハをそれぞれ示している。配線の目減りが生じる前に研磨を終了しなければならないが、その際、研磨の進行が遅い領域にCu残膜が生じるため(図9(b))、これを選択的に除去する技術が求められる。

【非特許文献1】Simeon M. Metev, Vadim P. Veiko: Laser-Assisted Microtechnology, Springer, 1998

産業上の利用分野


本発明は、半導体ウェーハ上に形成された銅膜を選択的に除去加工するレーザー照射微細加工方法及び該方法を用いて構成された半導体ウェーハに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
少なくとも銅エッチング剤及び酸化剤を含む化学溶液中に銅材料を置き、この銅材料表面を化学溶液中の酸化剤により酸化させることにより形成した酸化物薄膜を不動態膜として銅材料表面の上を覆い、
そこにレーザー光を選択的に照射することにより、不動態膜をレーザーアブレーションにより除去し、
不動態膜が除去された部分のみ化学溶液中の銅エッチング剤によるエッチング作用で材料除去を行う、
ことから成るレーザー照射微細加工方法。

【請求項2】
半導体ウェーハ上に形成された銅膜を選択的に除去加工する微細加工方法において、
前記半導体ウェーハを少なくとも銅エッチング剤及び酸化剤を含む加工液中に浸けて、銅膜表面を化学溶液中の酸化剤により酸化させることにより形成した酸化物薄膜を不動態膜として銅膜表面の上を覆い、
銅を除去すべき箇所に、集束レーザー光を選択的に照射して、不動態膜をレーザーアブレーションにより除去し、
不動態膜が除去された部分のみ化学溶液中の銅エッチング剤によるエッチング作用で銅膜を選択的に除去加工することから成るレーザー照射微細加工方法。

【請求項3】
前記加工液は、化学的機械的研磨プロセス(CMP)のために使用されるスラリーである請求項1又は2に記載のレーザー照射微細加工方法。

【請求項4】
除去加工レートが、レーザー照射条件の変更により制御される請求項1又は2に記載のレーザー照射微細加工方法。

【請求項5】
前記集束レーザー光を選択的に照射して選択的に除去加工する前に、一定フルエンスモードのレーザービームを使用して高レートでの除去加工を行う請求項1又は2に記載のレーザー照射微細加工方法。

【請求項6】
前記集束レーザー光の照射は、レーザー波長が150~700nmの波長範囲にあるレーザーから放射され、一対のコンピュータ制御のガルバノミラーによって偏向された後、対物レンズにより除去箇所表面に集光してスキャンされる請求項1又は2に記載のレーザー照射微細加工方法。
産業区分
  • 固体素子
  • 加工
  • 加工
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005124734thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
詳細は、下記「問合せ先」まで直接お問い合わせください。


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