(57)【要約】【課題】特性を劣化させることなく配線膜を形成することが可能な配線膜の形成方法を提供する。【解決手段】配線膜の形成方法において、電解めっき法により第１の電流を印加して、基板１０の上に形成された配線溝１１ａが少なくとも埋まるように第１の銅膜１３ａを形成する。その後、第１の電流よりも小さい第２の電流を印加して、第１の銅膜１３ａの上に第２の銅膜１３ｂを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された層間絶縁膜に配線溝を形成する工程（ａ）と、
前記基板をめっき液が入っためっき槽に挿入し、第１の電流を印加して、前記層間絶縁膜の上に少なくとも前記配線溝が埋まるように第１の金属膜を形成する工程（ｂ）と、
前記第１の電流よりも小さい第２の電流を印加して、前記第１の金属膜の上に第２の金属膜を形成する工程（ｃ）とを備えていることを特徴とする配線膜の形成方法。
【請求項２】
前記第１の金属膜および前記第２の金属膜は、銅をそれぞれ含んでいることを特徴とする請求項１に記載の配線膜の形成方法。
【請求項３】
前記工程（ｂ）で形成される前記第１の金属膜に含まれる不純物の濃度は、前記工程（ｃ）で形成される前記第２の金属膜に含まれる不純物の濃度よりも小さいことを特徴とする１または２に記載の配線膜の形成方法。
【請求項４】
前記不純物は、Ｃ、Ｓ、Ｃｌ、Ａｌ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｎａ、Ｋからなる群のうちいずれかを含んでいることを特徴とする請求項３に記載の配線膜の形成方法。
【請求項５】
前記工程（ｂ）および前記工程（ｃ）では、前記基板を回転させながら前記第１の金属膜および前記第２の金属膜を形成しており、
前記工程（ｂ）における前記基板の回転数は、前記工程（ｃ）における前記基板の回転数よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１つに記載の配線膜の形成方法。
【請求項６】
前記工程（ｃ）の後、熱処理により前記第１の金属膜および前記第２の金属膜を結晶化させる工程（ｄ）と、
前記工程（ｄ）の後、化学機械研磨により、前記第１の金属膜における前記配線溝の外側に存在する部分および前記第２の金属膜をそれぞれ除去する工程（ｅ）とをさらに備えていることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１つに記載の配線膜の形成方法。
【請求項７】
基板上に形成された層間絶縁膜に配線溝を形成する工程（ａ）と、
前記基板をめっき液が入っためっき槽に挿入し、前記基板を第１の回転数で回転させながら、電流を印加して、前記層間絶縁膜の上に少なくとも前記配線溝が埋まるように第１の金属膜を形成する工程（ｂ）と、
前記基板を前記第１の回転数よりも高い回転数で回転させながら、前記電流を印加して、前記第１の金属膜の上に第２の金属膜を形成する工程（ｃ）とを備えていることを特徴とする配線膜の形成方法。
【請求項８】
基板上に形成された層間絶縁膜に配線溝を形成する工程（ａ）と、
前記基板を第１のめっき液に浸した状態で、電流を印加して、前記層間絶縁膜の上に少なくとも前記配線溝が埋まるように第１の金属膜を形成する工程（ｂ）と、
前記第１のめっき液に含まれる不純物の濃度よりも大きい濃度の不純物を含む第２のめっき液中で、電流を印加して、前記第１の金属膜の上に第２の金属膜を形成する工程（ｃ）とを備えていることを特徴とする配線膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に用いられる銅などからなる配線の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の製造において、低抵抗で且つエレクトロマイグレーション耐性に優れた銅が配線材料として注目されている。銅からなる配線の成膜方法としては、スパッタリフロー法やＣＶＤ（化学気相成長）法等の種々の方法が挙げられる。それらの中でも電解めっき法は、低コストで高い処理能力を持ち、且つ、配線用接続孔（ビアホール、コンタクトホール）及び配線溝等の凹部に対して比較的良好な埋め込み性を示すことから、現在、広く採用されている。
【０００３】
銅を用いた電解銅めっき法では、硫酸銅水溶液を主成分とするめっき液を液槽に供給し、その液槽において半導体ウエハの被処理面をめっき液に浸し、液槽中に設けられた銅板（アノード）と対向させて配置させる。そして、半導体ウェハ（カソード）と銅板（アノード）との間にめっき液を介して電流を流すことにより、半導体ウェハの被処理面上に銅を析出させ、めっき成膜を行う。ここで、使用するめっき液は、主成分である硫酸銅以外に、配線接続孔や配線溝等の凹部への埋め込み性を改善するための各種添加剤を含んでいる。この添加剤の種類は多種多様であり、例えば、凹部内の埋め込み（ボトムアップフィル）性を助長するための促進剤や、凹部に余分な銅が堆積することを抑制（オーバーハング）するための抑制剤や、凹部の埋め込みが完了した後、フィールド部における成膜速度のマイグレーションを抑止して均一な成膜を得るための平坦化剤等が挙げられる。これらの添加剤は、一般的に有機硫黄化合物やポリエチレングリコール等の有機化合物からなり、通常めっき液中に１０ｍＬ／Ｌ以上含まれている。この添加剤を利用した従来の電解銅めっき方法に関しては、特開２００２−１６７６８９号公報に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−１６７６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、めっき成膜直後の配線膜は結晶粒径が極めて小さいため、その状態で放置しておくと、金属結晶が徐々に成長するおそれがあり、不安定な結晶状態にあると考えられる。そのため、通常はめっき成膜がなされた後に、配線膜の熱処理が行われる。ここで、図４を用いて、配線膜の熱処理に関して説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、従来の配線膜の形成方法の概略を示す断面図である。
【０００５】
図４（ａ）に示すように、基板１００上に順次形成された層間絶縁膜１０１および銅シード膜１０２に配線溝を形成した後、該配線溝が完全に埋まるように銅シード膜１０２の上にめっき成膜を行い、配線膜１０３を形成する。このとき、後に行うＣＭＰ（化学機械研磨）の工程を考慮し、所定の膜厚が得られるまで成膜が行われる。
【０００６】
次に、図４（ｂ）に示すように、めっき成膜された配線膜１０３全体にアニール処理を行う。このとき、配線溝の外側に形成された配線膜１０３では、熱伝導度が高く、表面エネルギーも小さいことから、金属結晶粒が再結晶化され粗大化する。一方、配線溝に埋め込まれた部分の配線膜１０３では、熱伝導度が低いため、金属結晶粒が再結晶化されにくい。そのため、配線溝の内側の部分と配線溝の外側の部分では、結晶粒径が大きく異なり、両者の間で結晶粒の界面が発生する。このとき、配線溝の外側の部分に形成された配線膜１０３の容積が配線溝の内側の容積に対して大きいため、配線溝の外側の部分に加わる応力と配線溝の内側に加わる応力とが極端に異なってしまう。その結果、図４（ｂ）に示すように、熱処理後に配線膜１０３を冷却する際に、配線溝の内部（主に上記の結晶粒の界面付近）に空隙１０４が生じる場合があった。
【０００７】
最後に、図４（ｃ）に示すように、ＣＭＰ（化学機械研磨）法により、配線溝の内側に形成された部分を残して、配線膜１０３および銅シード膜１０２を除去する。このとき、上記の結晶粒の界面近傍の粒界強度が低下しているため、結晶粒が剥がれる可能性がある。
【０００８】
そこで、本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、電解めっき法を用いて、特性を劣化させることなく配線膜を形成することが可能な配線膜の形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の配線膜の形成方法は、基板上に形成された層間絶縁膜に配線溝を形成する工程（ａ）と、前記基板をめっき液が入っためっき槽に挿入し、第１の電流を印加して、前記層間絶縁膜の上に少なくとも前記配線溝が埋まるように第１の金属膜を形成する工程（ｂ）と、前記第１の電流よりも小さい第２の電流を印加して、前記第１の金属膜の上に第２の金属膜を形成する工程（ｃ）とを備えている。
【００１０】
この方法によれば、工程（ｃ）において、第１の電流よりも小さい第２の電流を印加して第２の金属膜を形成することにより、第２の金属膜の成膜速度は遅くなり、第２の金属膜はめっき液からの不純物が多く取り込まれた状態で成膜される。そのため、その後の熱処理の工程において、第２の金属膜では熱が十分に伝搬される一方で、不純物により結晶成長が阻害されることとなり、結晶粒が十分に再結晶化されない。一方、第１の金属膜の成膜速度は第２の金属膜の成膜速度よりも速くなるため、めっき液からの不純物が取り込まれにくくなり、熱処理時に第２の金属膜と同程度にまで結晶粒が粗大化する。その結果、第１の銅膜１３ａと第２の銅膜１３ｂとの結晶粒のバラツキは小さくなり、両者の境界で結晶粒の界面が形成されることなく、空隙の発生を抑制することができる。したがって、本発明の第１の配線膜の形成方法では、結晶粒が剥がれることなく、配線溝に良好に埋め込まれた配線膜を得ることができる。
【００１１】
なお、前記第１の金属膜および前記第２の金属膜は、銅をそれぞれ含んでいることが好ましい。
【００１２】
また、前記工程（ｂ）で形成される前記第１の金属膜に含まれる不純物の濃度は、前記工程（ｃ）で形成される前記第２の金属膜に含まれる不純物の濃度よりも小さいことが好ましく、前記不純物は、Ｃ、Ｓ、Ｃｌ、Ａｌ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｎａ、Ｋからなる群のうちいずれかを含んでいることが特に好ましい。
【００１３】
また、本発明の第２の配線膜の形成方法は、基板上に形成された層間絶縁膜に配線溝を形成する工程（ａ）と、前記基板をめっき液が入っためっき槽に挿入し、前記基板を第１の回転数で回転させながら、電流を印加して、前記層間絶縁膜の上に少なくとも前記配線溝が埋まるように第１の金属膜を形成する工程（ｂ）と、前記基板を前記第１の回転数よりも高い回転数で回転させながら、前記電流を印加して、前記第１の金属膜の上に第２の金属膜を形成する工程（ｃ）とを備えている。
【００１４】
この方法によれば、工程（ｃ）において、工程（ｂ）における回転数よりも高い回転数で基板を回転させながら第２の金属膜を形成するため、第２の金属膜における被処理面での表面流速が大きくなり、第２の金属膜に不純物が多く取り込まれる。その結果、後の熱処理の工程において、第２の金属膜では不純物により結晶成長を阻害されることにより、結晶粒が十分に再結晶化されないため、第１の金属膜と第２の金属膜との結晶粒のバラツキは小さくなり、両者の境界で結晶粒の界面が形成されることなく、空隙の発生を抑制することができる。したがって、本発明の第２の配線膜の形成方法では、結晶粒が剥がれることなく配線溝に良好に埋め込まれた配線膜を得ることができる。
【００１５】
さらに、本発明の第３の配線膜の形成方法は、基板上に形成された層間絶縁膜に配線溝を形成する工程（ａ）と、前記基板を第１のめっき液に浸した状態で、電流を印加して、前記層間絶縁膜の上に少なくとも前記配線溝が埋まるように第１の金属膜を形成する工程（ｂ）と、前記第１のめっき液に含まれる不純物の濃度よりも大きい濃度の不純物を含む第２のめっき液中で、電流を印加して、前記第１の金属膜の上に第２の金属膜を形成する工程（ｃ）とを備えている。
【００１６】
この方法によれば、第２の金属膜では不純物が多く取り込まれるため、後の熱処理の工程において、不純物により結晶成長が阻害され、結晶粒が十分に再結晶化されない。その結果、第１の配線膜の形成方法と同様の効果が得られ、配線溝に良好に埋め込まれた配線膜を形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の配線膜の形成方法によれば、電解めっき法を用いて、空隙などの欠陥の発生を抑制し、特性を損なうことなく配線膜を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施形態）          
以下、本発明の第１の実施形態に係る配線膜の形成方法について、図面を参照しながら説明する。図１（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態の配線膜の形成方法を示す断面図である。
【００１９】
まず、図１（ａ）に示すように、例えばシリコンからなる基板１０上に、例えば炭素を含有したシリコン酸化膜よりなる層間絶縁膜１１を形成する。その後、層間絶縁膜１１上に例えばシリコン酸化膜よりなるキャップ膜１７を形成する。続いて、フォトリソグラフィー法により、キャップ膜１７の上に、配線溝パターンを持つレジストパターン（図示省略）を形成した後、該レジストパターンをマスクに用いて、キャップ膜１７及び層間絶縁膜１１に対してドライエッチングを行うことにより配線溝１１ａを形成する。
【００２０】
次に、図１（ｂ）に示すように、スパッタ法により、キャップ膜１７及び層間絶縁膜１１の上に、例えばＴａ／ＴａＮ積層膜よりなるバリアメタル膜１８と、銅シード膜１２とを順次堆積する。
【００２１】
続いて、図１（ｃ）に示すように、基板１０をめっき液１５が入っためっき槽１４へ挿入し、めっき槽１４中に設けられた銅板１９（アノード）と対向させて配置する。そして、基板１０上に形成した銅シード膜１２（カソード）と銅板１９（アノード）との間に、めっき液１５を介して電流を印加することにより、基板１０に設けられた銅シード膜１２上に銅を析出させ、少なくとも配線溝１１ａが完全に埋まるまで第１の銅膜１３ａを成膜させる。このとき、電流密度が例えば０．５Ａ／ｄｍ２以上５Ａ／ｄｍ２以下の範囲となるように電解めっきを行うことが好ましい。
【００２２】
引き続き、図１（ｄ）に示すように、第１の銅膜１３ａと同様にして、第１の銅膜１３ａ上に第２の銅膜１３ｂを形成する。このとき、第１の銅膜１３ａを形成する際の電流密度よりも小さい電流密度で電解めっきを行う。なお、第１の銅膜１３ａおよび第２の銅膜１３ｂを形成する際に用いるめっき液１５は、硫酸銅水溶液を主成分とし、各種の添加剤（例えば有機硫黄化合物やポリエチレングリコール等の有機化合物）を含んでいる。
【００２３】
次に、図１（ｅ）に示すように、熱処理により、第１の銅膜１３ａおよび第２の銅膜１３ｂ全体を結晶化させる。その後、ＣＭＰ法により、第１の銅膜１３ａのうち配線溝１１ａの外側に形成された部分、第２の銅膜１３ｂ、銅シード膜１２およびバリアメタル膜１８のうち配線溝１１ａの外側に形成された部分を除去する。以上の方法により、本実施形態に係る銅からなる配線膜を形成することができる。
【００２４】
本実施形態の配線膜の形成方法の特徴は、図２（ｄ）に示す第２の銅膜１３ｂの電解めっきを、図１（ｃ）に示す第１の銅膜１３ａの電解めっきにおける電流密度よりも低い電流密度で行うことにある。これにより、第２の銅膜１３ｂの成膜速度は遅くなり、第２の銅膜１３ｂはめっき液１５からの不純物（例えば、Ｓ、Ｃ、Ｃｌ）が多く取り込まれた状態で成膜される。一方、第１の銅膜１３ａの成膜速度は比較的速いため、第１の銅膜１３ａにはめっき液１５からの不純物が取り込まれにくくなっている。そのため、後の熱処理の工程（図１（ｅ））において、第２の銅膜１３ｂでは熱が十分に伝搬される一方で、不純物により結晶成長が阻害されることにより、結晶粒が十分に再結晶化されない。これに対し、第１の銅膜１３ａでは、再結晶化が進行し、結晶粒が第２の銅膜１３ｂと同程度にまで粗大化する。その結果、第１の銅膜１３ａと第２の銅膜１３ｂとの結晶粒のバラツキは小さくなり、両者の境界で結晶粒の界面が形成されることなく、空隙の発生を抑制することができるため、結晶粒が剥がれることなく配線溝１１ａに良好に埋め込まれた配線膜を得ることができる。したがって、本実施形態の配線膜の形成方法によれば、特性を劣化させることなく配線膜を形成することが可能となる。
【００２５】
また、本実施形態の配線膜の形成方法においては、第２の銅膜１３ｂの成膜速度が遅くなることにより、第２の銅膜１３ｂに結晶核が多く形成されるため、熱処理時における第２の銅膜１３ｂの結晶成長にかかる時間が遅くなる。その結果、熱処理の時間が長くなることで、従来の配線膜の形成方法に比べて第１の銅膜１３ａにより熱が伝搬されるようになるため、第１の銅膜１３ａの結晶粒を第２の銅膜１３ｂの結晶粒と同程度の大きさまで、十分に成長させることができる。したがって、第１の銅膜１３ａおよび第２の銅膜１３ｂとのバラツキが小さい結晶粒を得ることができ、膜質を損なうことなく、配線膜を形成することが可能となる。
【００２６】
なお、本実施形態において、添加剤を含むめっき液１５を用いたが、Ａｌ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｎａ、Ｋなどの金属が添加されためっき液を用いても同様の効果が得られる。
【００２７】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る配線膜の形成方法について、図面を参照しながら説明する。図２（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態の配線膜の形成方法を示す断面図である。
なお、本実施形態の配線膜の形成方法は、図２（ｃ）および（ｄ）に示す工程が第１の実施形態の配線膜の形成方法と異なっている。
【００２８】
まず、図２（ａ）に示すように、例えばシリコンからなる基板１０上に、例えば炭素を含有したシリコン酸化膜よりなる層間絶縁膜１１、シリコン酸化膜よりなるキャップ膜１７を順次形成する。続いて、フォトリソグラフィー法により、キャップ膜１７の上に、配線溝パターンを持つレジストパターン（図示省略）を形成した後、該レジストパターンをマスクに用いて、キャップ膜１７及び層間絶縁膜１１に対してドライエッチングを行うことにより配線溝１１ａを形成する。
【００２９】
次に、図２（ｂ）に示すように、スパッタ法により、キャップ膜１７及び層間絶縁膜１１の上に、例えばＴａ／ＴａＮ積層膜よりなるバリアメタル膜１８と、銅シード膜１２とを順次堆積する。
【００３０】
続いて、図２（ｃ）に示すように、基板１０をめっき液１５が入っためっき槽１４へ挿入し、めっき槽１４中に設けられた銅板１９（アノード）と対向させて配置する。そして、基板１０上に形成した銅シード膜１２（カソード）と銅板１９（アノード）との間に、めっき液１５を介して電流を印加することにより、基板１０に設けられた銅シード膜１２上に銅を析出させ、少なくとも配線溝１１ａが完全に埋まるまで第１の銅膜１３ａを成膜させる。このとき、基板１０を例えば１２ｒｐｍ以上９０ｒｐｍ以下の範囲の回転数で回転させることが好ましい。
【００３１】
引き続き、図２（ｄ）に示すように、第１の銅膜１３ａと同様にして、基板１０を回転させながら、第１の銅膜１３ａ上に第２の銅膜１３ｂを形成する。このとき、基板１０を例えば６０ｒｐｍ以上１２５ｒｐｍ以下の範囲で、且つ第１の銅膜１３ａの形成時よりも高い回転数で回転させることが好ましい。なお、第１の銅膜１３ａおよび第２の銅膜１３ｂを形成する際に用いるめっき液１５は、硫酸銅水溶液を主成分とし、各種の添加剤（例えば有機硫黄化合物やポリエチレングリコール等の有機化合物）を含んでいる。
【００３２】
次に、図２（ｅ）に示すように、熱処理により、第１の銅膜１３ａおよび第２の銅膜１３ｂ全体を結晶化させる。その後、ＣＭＰ法により、第１の銅膜１３ａのうち配線溝１１ａの外側に形成された部分、第２の銅膜１３ｂ、銅シード膜１２およびバリアメタル膜１８のうち配線溝１１ａの外側に形成された部分を除去する。以上の方法により、本実施形態に係る銅からなる配線膜を形成することができる。
【００３３】
本実施形態の配線膜の形成方法の特徴は、図２（ｄ）に示す第２の銅膜１３ｂの電解めっきを、図２（ｃ）に示す第１の銅膜１３ａの電解めっきにおける回転数よりも高い回転数で基板を回転させながら行うことにある。これにより、第２の銅膜１３ｂにおける被処理面での表面流速が大きくなるため、第２の銅膜１３ｂに不純物（例えば、Ｃ、Ｓ、Ｃｌ）が多く取り込まれることになる。その結果、後の熱処理の工程（図１（ｅ））において、第２の銅膜１３ｂでは熱は十分に伝搬される一方で、不純物により結晶成長が阻害されることとなり、結晶粒が十分に再結晶化されないため、第１の銅膜１３ａと第２の銅膜１３ｂとの結晶粒のバラツキは小さくなり、両者の境界で結晶粒の界面が形成されることなく、空隙の発生を抑制することができる。したがって、本実施形態の配線膜の形成方法では、結晶粒が剥がれることなく配線溝１１ａに良好に埋め込まれた配線膜を得ることができる。
【００３４】
なお、本実施形態において、添加剤を含むめっき液１５を用いたが、Ａｌ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｎａ、Ｋなどの金属が添加されためっき液を用いても同様の効果が得られる。
【００３５】
また、本実施形態の配線膜の形成方法と上記の第１の実施形態の配線膜の形成方法とを組み合わせても良く、この場合においても、上記と同様な効果が得られる。
【００３６】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態の配線膜の形成方法について図面を参照しながら説明する。図３（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態の配線膜の形成方法を示す断面図である。なお、図３（ｃ）および（ｄ）に示す工程以外は、第１の実施形態の配線膜の形成方法と同様であるため、ここでは簡略化して説明する。
【００３７】
図３（ａ）に示すように、例えばシリコンからなる基板１０上に、例えば炭素を含有したシリコン酸化膜よりなる層間絶縁膜１１、シリコン酸化膜よりなるキャップ膜１７を順次形成した後、キャップ膜１７及び層間絶縁膜１１に対してドライエッチングを行うことにより配線溝１１ａを形成する。
【００３８】
次に、図３（ｂ）に示すように、スパッタ法により、キャップ膜１７及び層間絶縁膜１１の上に、例えばＴａ／ＴａＮ積層膜よりなるバリアメタル膜１８と、銅シード膜１２とを順次堆積する。
【００３９】
続いて、図３（ｃ）に示すように、基板１０を第１のめっき液１６が入っためっき槽１４へ挿入し、めっき槽１４中に設けられた銅板１９（アノード）と対向させて配置する。そして、基板１０上に形成した銅シード膜１２（カソード）と銅板１９（アノード）との間に、めっき液１５を介して電流を印加することにより、基板１０に設けられた銅シード膜１２上に銅を析出させ、少なくとも配線溝１１ａが完全に埋まるまで第１の銅膜１３ａを成膜させる。なお、ここで用いる第１のめっき液１６は、硫酸銅水溶液を主成分とし、各種の添加剤（例えば有機硫黄化合物やポリエチレングリコール等の有機化合物）を含んでいる。
【００４０】
引き続き、図３（ｄ）に示すように、第１の銅膜１３ａと同様にして、第１の銅膜１３ａ上に第２の銅膜１３ｂを形成する。このとき、図３（ｃ）に示す工程で用いた第１のめっき液１６にさらに不純物を添加した第２のめっき液２０中で電解めっきを行う。なお、添加する不純物としては、Ｃ、Ｓ、Ｃｌ、Ａｌ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｎａ、Ｋからなる群のうちいずれかを含んでいることが好ましい。
【００４１】
最後に、図３（ｅ）に示すように、熱処理により、第１の銅膜１３ａおよび第２の銅膜１３ｂ全体を結晶化させる。その後、ＣＭＰ法により、配線溝１１ａの内側に形成された部分以外の第１の銅膜１３ａ、第２の銅膜１３ｂ、銅シード膜１２、およびバリアメタル膜１８を除去する。以上の方法により、本実施形態に係る銅からなる配線膜を形成することができる。
【００４２】
本実施形態の配線膜の形成方法の特徴は、図３（ｄ）に示す工程において、第１のめっき液１６よりも不純物の濃度が大きい第２のめっき液２０を用いて、第２の銅膜１３ｂを形成したことにある。これにより、第２の銅膜１３ｂでは、不純物（例えば、Ｃ、Ｓ、Ｃｌ）が多く取り込まれるため、後の熱処理の工程（図３（ｅ））において、熱が十分に伝搬される一方で、不純物により結晶成長が阻害されることとなり、結晶粒が十分に再結晶化されない。その結果、第１の実施形態と同様に、第１の銅膜１３ａと第２の銅膜１３ｂとの結晶粒のバラツキは小さくなり、両者の境界で結晶粒の界面が形成されることなく、空隙の発生を抑制することができる。したがって、本実施形態の配線膜の形成方法では、結晶粒が剥がれることなく配線溝１１ａに良好に埋め込まれた配線膜を得ることができる。
【００４３】
なお、本実施形態の配線膜の形成方法では、第１の銅膜１３ａを形成しためっき槽１４と同じめっき槽１４中で第２の銅膜１３ｂを形成したが、これに限定されるものではなく、第１のめっき液１６よりも不純物の濃度が大きいめっき液が入っためっき槽を別途準備し、該めっき槽中で第２の銅膜１３ｂを形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の配線膜の形成方法は、例えば銅などからなる配線が用いられた半導体装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第１の実施形態に係る配線膜の形成方法を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第２の実施形態に係る配線膜の形成方法を示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第３の実施形態に係る配線膜の形成方法を示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、従来の配線膜の形成方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０、１００  基板 
１１、１０１  層間絶縁膜 
１１ａ        配線溝 
１２、１０２  銅シード膜 
１３ａ        第１の銅膜 
１３ｂ        第２の銅膜 
１４          めっき槽 
１５          めっき液 
１６          第１のめっき液
１７          キャップ膜
１８          バリアメタル膜
１９          銅板
２０          第２のめっき液
１０３        配線膜 
１０４        空隙
【図１】
2008066328.tif 000003
【図２】
2008066328.tif 000004
【図３】
2008066328.tif 000005
【図４】
2008066328.tif 000006