(57)【要約】      （修正有）【課題】集積回路において利用される銅または他の導電性材料の薄膜において、広い領域にわたって粒子の同一の結晶方位を維持するための結晶化法を提供する。【解決手段】基板３上に少なくとも部分的に結晶材料を薄膜４状に堆積する段階と、前記堆積材料に存在する内部歪みが緩和される時間の間に、第１の温度まで前記基板３及び前記基板３上に堆積された材料を加熱する段階と、その後で、曲げベンチ２上に前記基板３を置くことにより、前記基板３及び前記堆積材料を第２の温度及び均一な曲げにさらす段階と、よりなり、曲げの量及び前記第１及び第２の温度の間の差は、前記基板３に垂直な方向に対して方位角方向に沿って堆積された材料の特定の結晶方位に有利に働くように弾性曲げ定数（Ｃｉｊ）、熱変形（ｘ）及び熱膨張係数を利用する関係から決定される値を有している結晶化方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶化方法であって、
基板上に少なくとも部分的に結晶材料を薄膜（４）状に堆積する段階と、
前記堆積材料に存在する内部歪みが緩和される時間の間に、第１の温度まで前記基板及び前記基板（３）上に堆積された材料を加熱する段階と、
その後で、曲げベンチ（２）上に前記基板を置くことにより、前記基板及び前記堆積材料を第２の温度及び均一な曲げにさらす段階と、よりなり、
曲げの量及び前記第１及び第２の温度の間の差は、前記基板に垂直な方向に対して方位角方向に沿って堆積された材料の特定の結晶方位に有利に働くように弾性曲げ定数（Ｃｉｊ）、熱変形（ｘ）及び熱膨張係数を利用する関係から決定される値を有している結晶化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、結晶化法に関連しており、結晶粒の方位が制御されることを本質的な特性としている。
【背景技術】
【０００２】
結晶粒子の方位は、多数の及び複雑な現象の影響下での成長の間に決定され、これはさらに、利用される方法に依存している。材料の特性が一般的に粒子の方位に依存しているので、前記方位を制御することは有益である。これは特に、集積回路において利用される銅または他の導電性材料の薄膜において、導電率特性を考慮している。加えて、前記結晶の広い領域にわたって粒子の同一の結晶方位を維持することはしばしば価値がある。
【０００３】
従来技術は、結晶の方位に影響を与える機構を解明しようと試みるいくつかの働きを含んでいるが、粒子の方位を制御するシンプルで一般的な方法が、基板の表面での特定の薄膜の場合に提供されているようには思えない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明の基本的な目的は、この差を埋めることである。それは結晶化法に関連しており、基板上に少なくとも部分的に結晶材料を薄膜状に堆積する段階と、前記堆積材料に存在する内部歪みが緩和されることのできる時間に、前記基板及び基板上に堆積された前記材料を第１の温度まで加熱する段階と、それから、曲げベンチ上に前記基板を配置することによって、前記基板及び前記堆積材料が第２の温度及び一様な曲げを受ける段階と、からなり、曲げの量及び前記第１と第２の温度の間の差は、前記基板に垂直な方向に対して方位角方向に沿って堆積された材料の特定の結晶方位に有利に働くように弾性曲げ定数、熱変形、及び熱膨張係数を利用する関係から決定される値を有している。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本願発明の方法の実施のために利用されるデバイスを示している。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本願発明は、前記方法の実施のために利用されるデバイスを示している図により直ぐに述べられるだろう。それは曲げベンチ２を含んでいるファーネス１を含んでいる。結晶材料の層４で被覆された基板３がそこに含まれている。本願発明に従い、薄層は、基板３の表面に平行な変形が、その全体の厚さにわたって十分に前記層に通じるような厚さである。第１のステップにおいて、前記基板３及び前記層４は、そこでの内部歪みが緩和されることのできる時間に、均一な温度まで加熱されるが、これは、これらの内部歪みが前記方法の実施を乱し、及びこれらは一般的に通常の堆積法に続いて高いからである。しかしながら、適用された温度は前記層４の材料が固体のままとされるべきである。集積回路の加工のために利用されるシリコン基板上の電気銅の堆積に対して、それは３００℃あたりであってもよく、及び計算またはＸ線回折測定によって決定されうる。
【０００７】
前の温度に対して定められる温度差が、前記ベンチ２による曲げとして、前記基板３及び前記層４に同時に適用される。曲げと熱膨張の二つの基点の歪みが現れる。前記層４の結晶材料におけるこれらの影響は、連続的な媒体構造によって直ぐに説明されるだろう。
【０００８】
式（１）：ε（ｔｏｔａｌ）＝ε（ａｐｐｌｉｅｄ）＋ε（ｅｌａｓｔｉｃ）で始まり、これは前記層４において、全体の変形が外部媒体によって適用された変形と、内部弾性変形の和であることを表している。立方晶系結晶の場合、ベクトルｘ１、ｘ２、及びｘ３によって定義された主要な記号において、式（２）の系が得られる。
【０００９】
【数１】
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【００１０】
ここで、ｘ１は（適用された曲面に沿った）基板３の長さであり、ｘ２はその幅であり、ｘ３は前記層が堆積された表面に対して垂直である。全体の変形は三つの要素を備えており、前記層４と比較して非常に厚い前記基板３はその上に変形を負わせるので、そのうちの最初の二つは前記基板３の頂部表面上の変形によって定義され、そして式（３）：β２＝−ｖβ１に関連付けられる。ここで、ｖは前記基板のポアソン係数である。
【００１１】
適用された変形の要素αは、熱膨張に起因しており、対応する係数に依存している。前記基板３の熱膨張は、以下の計算で無視されるが、前記基板３のこの熱膨張は、その上限での状態に達するので総変形の修正によって容易に考慮されうる。さらに、前記要素εｉｊは前記層４の弾性変形を表している。
【００１２】
前記結晶に関連付けられた、ベクトルｙ１、ｙ２、及びｙ３及びベクトルｑ’、ｑ’’、及びｑよりなる新しい記号が今導入され、これらはベクトルｘ１、ｘ２、及びｘ３に一致する単一ベクトルであるが、前記層４の視点から定義されている。記号（ｙ１，ｙ２，ｙ３）における方向ｑ、ｑ’、及びｑ’’の方位はそれぞれ、ｑ１、ｑ２、及びｑ３；ｑ’１、ｑ’２、及びｑ’３；及びｑ’’１、ｑ’’２、及びｑ’’３である。
【００１３】
前記記号（ｙ１，ｙ２，ｙ３）において、式（２）の要素εｅ１１、εｅ２２、εｅ３３、εｅ２３、εｅ１３及びεｅ１２は行列表記ｅ１からｅ６で表現され、これらは以下の式に等しい。
【００１４】
【数２】
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【００１５】
変形の弾性分域において一般的であり有効なフックの法則σ＝Ｃεは、歪みのテンソル及び特に前記層４の自由表面上に適用する歪みベクトルσ（ｑ）を決定することを可能にしている。これは前記結晶に関連付けられた記号において表現された要素（５）の系を与える。
【００１６】
【数３】
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【００１７】
要素Ｃｉｊは考慮された結晶の弾性定数のテンソルである。
【００１８】
【数４】
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【００１９】
さらに、前記系（５）の要素は全てゼロでなければならず、何故ならこれは自由表面上に適用している歪みは同様にゼロだからである。これらの成分を要素毎に加えることによって及び
【００２０】
【数５】
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【００２１】
を適用することによって（ここでｑ、ｑ’及びｑ’’は垂直である）、最終的にα、β１、及びβの間に式（８）：
【００２２】
【数６】
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【００２３】
が得られる。これはｑ、ｑ’及びｑ’’の選択に独立している。
【００２４】
前記結晶に結び付けられた記号におけるこの関係を利用することにより、系（５）の要素は、Ａ＝Ｃ１１−Ｃ１２−２Ｃ４４と共に前記層４の自由表面上に適用している歪みを現すために、系（９）となる。
【００２５】
【数７】
2010189257.tif 000009
【００２６】
前記基板が等方性である場合、Ａ＝０となるので、自由表面の条件σ（ｑ）＝０は必ず順守される。しかしながら、実際には通常の結晶材料は、ゼロでなければならない系（９）の大括弧内の量がゼロとならなければならないように、ある適度の非等方性を有している。
【００２７】
式（７）の利用は系（９）を単純化させること、及び式（１０）の系を得ることを可能にしている。
【００２８】
【数８】
2010189257.tif 000010
【００２９】
前記ベクトルの直交性及び正規性の理由で、それはｑ及びｑ’の所定の値に対する解を与えるだけである。言い換えると、前記層４の熱的起源の変形に結び付けられた前記基板３への曲げ変形の適用は、一方では前記結晶の可能な方位性を制限し、及び他方ではｑ’の座標の表現がｑのそれによって定義されるので、それを方位角に向けることを可能にしている。
【００３０】
ある特定の場合が理解されうる。ｑが方向［１１１］に平行である場合、Ｑ１＝Ｑ２＝Ｑ３＝１／３であり、これはＱ’１＝Ｑ’２＝Ｑ’３＝１／３から推定され、言い換えると、ｑ’は同様に方向［１１１］に平行であり、及びそれによりｑと同化するが、これは不可能である。これから、弾性的観点からの非等方的な単結晶は、前記基板３が曲げられるモーメントから方向［１１１］の成長の方向を導入することができないことが推定される。この結果は、要素（６）の系が利用されうるとき、有利であり、言い換えると、立方晶系結晶の結晶に対して；曲げが無い状態において、成長の方向［１１１］は可能であり、ちょうど成長の方向［１１０］と［１００］であることは注目すべきである。
【００３１】
第２の特定の場合において、β１及びαは、β＝β２となるように選択される。系（１０）は解としてＱ’１＝Ｑ’２＝Ｑ’３＝１／３を与え、及びｑは不定である。ｑ’はこのように方向［１１１］となる。単結晶は方向ｘ１に平行な軸［１１１］を有している。
【００３２】
第３の場合において、β１及びαは、β＝β２となるように選択され、反対に、それはＱ’’１＝Ｑ’’２＝Ｑ’’３＝１／３を有しており、及びｑは不定である。ｑ’’はこのように方向［１１１］となる。単結晶は方向ｘ２に平行な軸［１１１］を有している。これら二つの後者の例は、前記結晶がβ１及びαの選択に従って前記層４に直交する方向ｘ３の周りの方位角に方向付けられうることを示している。
【００３３】
ポアソン係数ｖ＝０．３３を有する銅、弾性定数Ｃ１１＝１６９ＧＰａ、Ｃ１２＝１２２ＧＰａ、Ｃ４４＝７６ＧＰａ及び熱膨張係数が１６．１０−６Ｋ−１の層の場合において、β１＝３．１０−３となるように前記基板が曲げられる場合、第３の特定のケースの条件β＝β１がα＝２．１６．１０−３すなわちΔＴ＝＋１３５℃に対して得られ、第２の特定のケースの条件β２がα＝−０．１５６．１０−３すなわちΔＴ＝−１０℃に対して得られる。
【００３４】
方位角の他の方向は、他の温度変化と共に得られうる。前の結果はｑ１、ｑ２及びｑ３の三つの全てが非ゼロである状態に対して得られる。ベクトルｑは一つか二つのゼロ要素を有することができ、及び同類の結果がさらに得られる。例えばｑ３＝０及びｑ１≠ｑ２において、β１及びαがβ＝β２となるように選択される場合、ｑ’は、方向［００１］であり、ｑ（⊥ｑ’）は無関係である。前記結晶の軸［００１］がそれから方向ｘ１に指向される。同様に、β＝β１の場合、ｑ’’は方向［００１］であり、及び前記結晶の対応する軸は、方向ｘ２にある。
【００３５】
前の結果は他の結晶に外挿されてもよく、前記弾性のテンソルは系（６）より少ないゼロ要素Ｃｉｊを有しているので、系はより複雑になるだけである。例えば、単結晶系のテンソルは系（１１）によって与えられる。
【００３６】
【数９】
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【００３７】
全ての場合において、対応する温度及び曲げに従って、結晶の層に直角の方向の周囲の方位角に前記結晶のネットワークを指向させることが可能である。
【００３８】
前記デバイスは非常に広い温度範囲を占め、一般的に大気温度から５００℃の間である。前記曲げベンチ２は数千のオーダの変形を導入するために寸法される。前記ファーネス１は処理される層の酸化を避けるために真空か中性ガスの下にあるべきである。
【符号の説明】
【００３９】
１  ファーネス
２  曲げベンチ
３  基板
４  層
【図１】
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【外国語明細書】
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