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LASER IRRADIATION MICROWORKING METHOD AND SEMICONDUCTOR WAFER CONSTITUTED BY USING THE SAME

Patent code P06A009603
File No. 4118
Posted date Jan 29, 2007
Application number P2005-124734
Publication number P2006-303286A
Patent number P4608613
Date of filing Apr 22, 2005
Date of publication of application Nov 2, 2006
Date of registration Oct 22, 2010
Inventor
  • (In Japanese)木村 景一
  • (In Japanese)高谷 裕浩
  • (In Japanese)三好 隆志
  • (In Japanese)鈴木 恵友
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人九州工業大学
Title LASER IRRADIATION MICROWORKING METHOD AND SEMICONDUCTOR WAFER CONSTITUTED BY USING THE SAME
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To carry out a removal working of copper and to carry out a flattening working by non-contacting by carrying out a laser irradiation to a Cu remaining film in chemical solution (working liquid).
SOLUTION: A laser irradiation microworking method comprises the steps of placing a metal material in the chemical solution, forming a passivity film on this metal front surface in the chemical solution, removing the passivity film by means of a laser ablation by selectively irradiating a laser beam, and removing a material by performing an etching action by the chemical solution with respect to only a part where the passivity film is removed. Consequently, it is possible to selectively carry out the removal working of a copper film formed on a semiconductor wafer. The semiconductor wafer is soaked into the working liquid, and a focusing laser beam is selectively irradiated to a place where copper should be removed, and the removal working of the copper film is selectively carried out.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2005124734thum.jpg
State of application right Registered
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