(57)【要約】【課題】半導体ウェハの裏面に膜を形成することなく、配線用金属膜の形成によって半導体ウェハに生じた反りを軽減する。【解決手段】半導体ウェハに形成された絶縁膜上に配線用金属膜を２.５μｍ以上の膜厚で形成する配線用金属膜形成工程と、配線用金属膜の形成によって半導体ウェハに生じた反りを軽減するために半導体ウェハに熱処理を施す熱処理工程と、配線用金属膜をパターニングして金属配線パターンを形成するパターニング工程と、をその順に含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハに形成された絶縁膜上に配線用金属膜を２.５μｍ以上の膜厚で形成する配線用金属膜形成工程と、
前記配線用金属膜の形成によって前記半導体ウェハに生じた反りを軽減するために前記半導体ウェハに熱処理を施す熱処理工程と、
前記配線用金属膜をパターニングして金属配線パターンを形成するパターニング工程と、をその順に含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記熱処理を２５０℃以上の温度で行なう請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記配線用金属膜の材料はアルミニウム又はアルミニウム合金であり、前記熱処理を３２０℃以上の温度で行なう請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に、金属配線パターンの形成工程を含む半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の大電流化への要請から、金属配線パターンのパターン寸法を広げることにより、半導体装置の大電流化へ対応してきた。しかし、金属配線パターンのパターン寸法を広げるとチップ面積が大面積となるという問題があった。
【０００３】
半導体装置の大電流化に対応する他の方法として金属配線パターンの厚膜化を挙げることができる。金属配線パターンの厚膜化によればチップ面積の増大を招くことはない。
金属配線パターンの厚膜化を実現しようとすると配線用金属膜を厚く形成しなければならない。しかし、例えば２.５μｍ以上の厚い膜厚で配線用金属膜を形成すると、半導体ウェハに反りが生じるという問題があった。
【０００４】
半導体ウェハに反りが生じると、配線用金属膜をパターニングする際の写真製版工程において一部の領域で露光焦点がずれてウェハ面内での寸法バラツキを招いたり、ドライエッチング装置等の支持台にウェハを搭載した際にウェハの反りのためにウェハが支持台に密着せずに冷却できない等の不具合を招いたりする。
【０００５】
半導体ウェハの反りの問題を解決するために、配線用金属膜の形成時に半導体ウェハの両面に金属膜を形成する方法（例えば特許文献１を参照。）や、半導体ウェハの裏面に補正膜を形成する方法（例えば特許文献２を参照）などがある。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１８６２３５号公報
【特許文献２】特開平９−１２９５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体ウェハの両面に金属膜を形成する方法や半導体ウェハの裏面に補正膜を形成する方法では、半導体ウェハ裏面に膜を形成するための工程が必要であり、製造工程数の増加を招き、製造コストが増加するという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、半導体ウェハの裏面に膜を形成することなく、配線用金属膜の形成によって半導体ウェハに生じた反りを軽減することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は以下の工程をその順に含む。
半導体ウェハに形成された絶縁膜上に配線用金属膜を２.５μｍ（マイクロメートル）以上の膜厚で形成する配線用金属膜形成工程、
上記配線用金属膜の形成によって上記半導体ウェハに生じた反りを軽減するために上記半導体ウェハに熱処理を施す熱処理工程、及び、
上記配線用金属膜をパターニングして金属配線パターンを形成するパターニング工程。
【００１０】
本発明の半導体装置の製造方法において、上記熱処理を２５０℃以上の温度で行なうことが好ましい。
【００１１】
また、上記配線用金属膜の材料はアルミニウム又はアルミニウム合金であり、上記熱処理を３２０℃以上の温度で行なうようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半導体装置の製造方法では、半導体ウェハに形成された絶縁膜上に配線用金属膜を２.５μｍ以上の膜厚で形成する配線用金属膜形成工程、上記配線用金属膜の形成によって上記半導体ウェハに生じた反りを軽減するために上記半導体ウェハに熱処理を施す熱処理工程、上記配線用金属膜をパターニングして金属配線パターンを形成するパターニング工程をその順に含み、配線用金属膜形成工程の後で配線用金属膜のパターニング工程の前に半導体ウェハに熱処理を施す熱処理工程を行なうようにしたので、半導体ウェハの裏面に膜を形成しなくても、配線用金属膜の形成によって半導体ウェハに生じた反りを軽減することができる。
これにより、半導体ウェハに反りに起因する金属配線パターンのウェハ面内での寸法バラツキを低減することができる。さらに、半導体ウェハの反りを低減することにより、ドライエッチング装置の支持台への半導体ウェハの密着性を向上させることができ、半導体ウェハを十分には冷却できない等の不具合を防止することができる。
【００１３】
本発明の半導体装置の製造方法において、上記熱処理を２５０℃以上の温度で行なうようにすれば、半導体ウェハの反り軽減の効果を確実に得ることができる。
【００１４】
さらに、配線用金属膜の材料がアルミニウム又はアルミニウム合金である場合、上記熱処理を３２０℃以上の温度で行なうようにすれば、配線用金属膜のヒロック等を除去することができ、ヒロック等に起因するアライメントズレをなくして配線用金属膜のパターニング精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は一実施例を説明するためのフローチャートである。図２は半導体ウェハを示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は配線用金属膜形成後の状態を拡大して示す断面図である。図３は半導体ウェハが反った状態を示す断面図である。
図１、図２及び図３を参照してこの実施例を説明する。
【００１６】
（１）半導体ウェハ１に複数のチップ領域３がマトリクス状に配置されている。例えば膜厚が６００μｍのバルクシリコンからなるウェハ基板５に半導体素子や素子分離絶縁膜（図示は省略）等を形成した後、ウェハ基板５上全面に層間絶縁膜（絶縁膜）７を形成する。層間絶縁膜７として、例えば下層がＮＳＧ（non-doped silicate glass）膜、上層がＢＰＳＧ（boro-phospho silicate glass）膜からなり、それらの膜の合計膜厚が８００ｎｍ（ナノメートル）のものを挙げることができる。ただし、層間絶縁膜はこれに限定されるものではない。
【００１７】
層間絶縁膜７の所定の位置に接続孔９を形成する。例えばスパッタ法により、層間絶縁膜７上及び接続孔９内に配線用金属膜１１を２.５μｍ以上の膜厚で所望の膜厚に形成する。ここでは配線用金属膜１１の材料としてＡｌＳｉＣｕを用い、配線用金属膜１１を２.５μｍの膜厚で形成した（ステップＳ１）。配線用金属膜１１の形成後の半導体ウェハ１には図３に示すように反りが生じる。
【００１８】
（２）配線用金属膜１１の形成によって半導体ウェハ１に生じた反りを軽減するために、半導体ウェハ１に熱処理を施す（ステップＳ２）。例えば、窒素雰囲気下で加熱温度は２５０℃、加熱時間は２０分の条件で熱処理を行なう。
【００１９】
（３）配線用金属膜１１のパターニングを行なうために、配線用金属膜１１上にレジスト材料を塗布してレジスト膜を形成する（ステップＳ３）。
（４）ステッパ装置及びアライナ装置を用いて、レジスト膜に露光処理を施す（ステップＳ４）。
（５）露光後のレジスト膜に対して現像処理を施してレジストパターンを形成する（ステップＳ５）。
【００２０】
（６）レジストパターンをマスクにして配線用金属膜１１にエッチング処理を施して金属配線パターンを形成する（ステップＳ６）。その後、レジストパターンの除去処理を行なう。これにより配線用金属膜のパターニング工程が完了する。
【００２１】
（７）金属配線パターンのヒロック等を除去するために、例えば窒素雰囲気下で加熱温度は４２０℃、加熱時間は３０分の条件で熱処理を行なう。
その後、多層メタル配線構造の場合は層間絶縁膜、接続孔、金属配線パターンの形成を１回又は複数回行なう。そのとき、各層の金属配線パターンの形成において、配線用金属膜の形成によって半導体ウェハに生じた反りを軽減するために熱処理を施すことが好ましい。最後にパッシベーション膜及びパッド開口部の形成を行ない、半導体装置の製造が完了する。
なお、上記工程では洗浄工程等を省略しており、通常の半導体装置製造プロセスで用いられる工程がステップＳ１からステップＳ７の間に入ることもある。
【００２２】
図４に、配線用金属膜成膜後で熱処理前の半導体ウェハ反り量と熱処理後の半導体ウェハ反り量を比較した結果を示す。
【００２３】
上記工程（１）で配線用金属膜を成膜した後の半導体ウェハ反り量は約１７０μｍであった。上記工程（２）で熱処理を行なった後の半導体ウェハ反り量は約８５μｍであった。
このように、配線用金属膜の成膜後に熱処理を行なうことにより、半導体ウェハの裏面に膜を形成しなくても、配線用金属膜の形成によって半導体ウェハに生じた反りを軽減することができる。
【００２４】
この実施例では上記工程（２）で、窒素雰囲気下で加熱温度は２５０℃、加熱時間は２０分の条件で熱処理を行なったが、例えば、窒素雰囲気下で加熱温度は３２０℃、加熱時間は２０分の条件で熱処理を行なうようにすれば、配線用金属膜のヒロック等を除去することができ、ヒロック等に起因するアライメントズレをなくして配線用金属膜のパターニング精度を向上させることができる。また、温度条件は２５０℃、３２０℃に限定されるものではなく、半導体素子等に悪影響を与えない温度、例えば５００℃を上限として、配線用金属膜の形成によって半導体ウェハに生じた反りを軽減することができる温度であれば何度であってもよい。
【００２５】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、寸法、形状、材料、配置、製造工程条件などは一例であり、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
例えば、上記実施例では配線用金属膜の材料としてＡｌＳｉＣｕを用いているが本発明はこれに限定されるものではなく、配線用金属膜の材料は、例えばアルミニウム単体や、ＡｌＣｕ、ＡｌＳｉなどのアルミニウム合金など、他の金属であってもよい。
また、半導体ウェハの基材としてバルクシリコンからなるウェハ基板を用いているが、バルクシリコン基板に代えてＳＯＩ（silicon on insulator）基板を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一実施例を説明するためのフローチャートである。
【図２】半導体ウェハを示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は配線用金属膜形成後の状態を拡大して示す断面図である。
【図３】半導体ウェハが反った状態を示す断面図である。
【図４】配線用金属膜成膜後で熱処理前の半導体ウェハ反り量と熱処理後の半導体ウェハ反り量を比較した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２７】
１    半導体ウェハ
３    チップ領域
５    ウェハ基板
７    層間絶縁膜（絶縁膜）
９    接続孔
１１    配線用金属膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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