JPH09293718A - 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体製造装置及び半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH09293718A JPH09293718A JP10536196A JP10536196A JPH09293718A JP H09293718 A JPH09293718 A JP H09293718A JP 10536196 A JP10536196 A JP 10536196A JP 10536196 A JP10536196 A JP 10536196A JP H09293718 A JPH09293718 A JP H09293718A
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- melting
- metal material
- semiconductor substrate
- semiconductor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】溶融された金属材料をコンタクトホールやトレ
ンチに完全に埋め込むことができる半導体製造装置を提
供すること。 【解決手段】半導体基板９と、半導体基板９上に成膜し
た金属材料を溶融可能な溶融エネルギのレーザ光を出力
する溶融用エキシマレーザ３と、溶融用エキシマレーザ
３による溶融に先だって、溶融エネルギよりも低いエネ
ルギを有するレーザ光を半導体基板９上の金属材料に照
射して予備加熱する加熱用エキシマレーザ１とを具備す
る。
ンチに完全に埋め込むことができる半導体製造装置を提
供すること。 【解決手段】半導体基板９と、半導体基板９上に成膜し
た金属材料を溶融可能な溶融エネルギのレーザ光を出力
する溶融用エキシマレーザ３と、溶融用エキシマレーザ
３による溶融に先だって、溶融エネルギよりも低いエネ
ルギを有するレーザ光を半導体基板９上の金属材料に照
射して予備加熱する加熱用エキシマレーザ１とを具備す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造装置及び
半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造においては、半導体基
板を形成した後、ＡｌあるいはＣｕを含有した金属材料
を成膜する。そして、この金属材料を融点以上に加熱す
ることにより溶融して、半導体基板上に形成したホール
やトレンチに溶融した金属を埋め込むようにしている。
金属材料の溶融時は、概してＸｅＣｌエキシマレーザの
レーザ光を用いて、エネルギ密度０．１〜１．０Ｊ／ｃ
ｍ2 の範囲で光学系を走査しながら１×１０-4Ｐａ以下
の真空下で半導体基板上の金属材料を照射する。
板を形成した後、ＡｌあるいはＣｕを含有した金属材料
を成膜する。そして、この金属材料を融点以上に加熱す
ることにより溶融して、半導体基板上に形成したホール
やトレンチに溶融した金属を埋め込むようにしている。
金属材料の溶融時は、概してＸｅＣｌエキシマレーザの
レーザ光を用いて、エネルギ密度０．１〜１．０Ｊ／ｃ
ｍ2 の範囲で光学系を走査しながら１×１０-4Ｐａ以下
の真空下で半導体基板上の金属材料を照射する。
【０００３】ここで、溶融用レーザの照射時に半導体基
板の温度が室温以上に加熱されていない場合は、金属薄
膜の表面が極端に加熱される反面、半導体基板へと熱が
逃げることによって温度分布が不均一になるが、このよ
うな状態で金属材料を溶融して埋め込みを行なうと、埋
め込み部にボイドが発生する場合がある。このような現
象を防ぐため、従来は溶融用レーザの照射に先だってホ
ットプレートを用いて半導体基板を４００℃に予備加熱
していた。
板の温度が室温以上に加熱されていない場合は、金属薄
膜の表面が極端に加熱される反面、半導体基板へと熱が
逃げることによって温度分布が不均一になるが、このよ
うな状態で金属材料を溶融して埋め込みを行なうと、埋
め込み部にボイドが発生する場合がある。このような現
象を防ぐため、従来は溶融用レーザの照射に先だってホ
ットプレートを用いて半導体基板を４００℃に予備加熱
していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記したホットプレー
トによる半導体基板の予備加熱はレーザが基板全面を走
査している間続けられるが、半導体基板を４００℃を越
える温度になるまでは加熱することができない。これは
サーマルバジェット要因により基板の特性が劣化してし
まうからである。ところが、４００℃前後の温度では前
記したようにコンタクトホールやトレンチ内にボイドが
発生してしまい溶融された金属材料を完全に埋め込むこ
とができない。
トによる半導体基板の予備加熱はレーザが基板全面を走
査している間続けられるが、半導体基板を４００℃を越
える温度になるまでは加熱することができない。これは
サーマルバジェット要因により基板の特性が劣化してし
まうからである。ところが、４００℃前後の温度では前
記したようにコンタクトホールやトレンチ内にボイドが
発生してしまい溶融された金属材料を完全に埋め込むこ
とができない。
【０００５】また、レーザ溶融処理の後、４００℃まで
加熱した半導体基板を室温まで冷却するには２分以上の
時間を要していた。さらに、ホットプレートにウェハを
配置すると塵の発生を招いて基板の特性が劣化してしま
うという問題があった。
加熱した半導体基板を室温まで冷却するには２分以上の
時間を要していた。さらに、ホットプレートにウェハを
配置すると塵の発生を招いて基板の特性が劣化してしま
うという問題があった。
【０００６】本発明はこのような課題に着目してなされ
たものであり、その目的とするところは、溶融された金
属材料をコンタクトホールやトレンチに完全に埋め込む
ことができるとともに、溶融後の冷却時間を不要にして
スループットを向上させ、さらには塵の発生を防止でき
る半導体製造装置及び半導体製造方法を提供することに
ある。
たものであり、その目的とするところは、溶融された金
属材料をコンタクトホールやトレンチに完全に埋め込む
ことができるとともに、溶融後の冷却時間を不要にして
スループットを向上させ、さらには塵の発生を防止でき
る半導体製造装置及び半導体製造方法を提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明に係る半導体製造装置は、半導体基板
と、この半導体基板上に成膜した金属材料を溶融可能な
溶融エネルギのレーザ光を出力する溶融用エキシマレー
ザと、この溶融用レーザによる溶融に先だって、前記溶
融エネルギよりも低いエネルギを有するレーザ光を前記
半導体基板上の金属材料に照射して予備加熱する加熱用
エキシマレーザとを具備する。
めに、第１の発明に係る半導体製造装置は、半導体基板
と、この半導体基板上に成膜した金属材料を溶融可能な
溶融エネルギのレーザ光を出力する溶融用エキシマレー
ザと、この溶融用レーザによる溶融に先だって、前記溶
融エネルギよりも低いエネルギを有するレーザ光を前記
半導体基板上の金属材料に照射して予備加熱する加熱用
エキシマレーザとを具備する。
【０００８】また、第２の発明に係る半導体装置の製造
方法は、半導体基板を形成する工程と、所定の溶融エネ
ルギを有するレーザ光を前記半導体基板上に成膜した金
属材料に照射して溶融する工程と、前記金属材料の溶融
に先だって、前記溶融エネルギよりも低いエネルギを有
するレーザ光を前記半導体基板上の金属材料に照射して
予備加熱する工程とを具備する。
方法は、半導体基板を形成する工程と、所定の溶融エネ
ルギを有するレーザ光を前記半導体基板上に成膜した金
属材料に照射して溶融する工程と、前記金属材料の溶融
に先だって、前記溶融エネルギよりも低いエネルギを有
するレーザ光を前記半導体基板上の金属材料に照射して
予備加熱する工程とを具備する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の一
実施形態を詳細に説明する。本実施形態では、半導体基
板上に成膜した金属材料を溶融用レーザからのレーザ光
を照射して溶融するに先だって、当該溶融部分をあらか
じめ室温以上に予備加熱する。このための機構として溶
融用レーザとは別個に加熱用レーザを用い、溶融用レー
ザ光のエネルギよりも低いエネルギのレーザ光を発生さ
せて、半導体基板上の金属材料を予備加熱することを特
徴とする。
実施形態を詳細に説明する。本実施形態では、半導体基
板上に成膜した金属材料を溶融用レーザからのレーザ光
を照射して溶融するに先だって、当該溶融部分をあらか
じめ室温以上に予備加熱する。このための機構として溶
融用レーザとは別個に加熱用レーザを用い、溶融用レー
ザ光のエネルギよりも低いエネルギのレーザ光を発生さ
せて、半導体基板上の金属材料を予備加熱することを特
徴とする。
【００１０】図１は本実施形態に係る半導体製造装置の
構成を示す図である。同図において、石英窓７によって
密閉されている熱処理容器８内には金属薄膜が成膜され
た半導体基板９が配置されている。また、加熱用エキシ
マレーザ１からの加熱用レーザ光２と、溶融用エキシマ
レーザ３からの溶融用レーザ光４とを半導体基板９へと
導くために、ハーフミラー５とミラー６とが設けられて
いる。本実施形態では、溶融用エキシマレーザ３として
ＸｅＣｌエキシマレーザを用い、パルス幅が１５ｎｓ、
波長が３０８ｎｍで、かつ、溶融エネルギが１．５〜
２．５（Ｊ／ｃｍ2 ・μｍ・ｐｕｌｓｅ）の範囲にある
レーザ光を用いる。また、加熱用エキシマレーザ１とし
てＸｅＣｌエキシマレーザを用い、加熱用レーザ光２と
しては溶融用レーザ光４と比較して、パルス幅がより大
きく、エネルギがより低い、例えば０．５〜１．５（Ｊ
／ｃｍ2 ・μｍ・ｐｕｌｓｅ）の範囲のものを用いる。
構成を示す図である。同図において、石英窓７によって
密閉されている熱処理容器８内には金属薄膜が成膜され
た半導体基板９が配置されている。また、加熱用エキシ
マレーザ１からの加熱用レーザ光２と、溶融用エキシマ
レーザ３からの溶融用レーザ光４とを半導体基板９へと
導くために、ハーフミラー５とミラー６とが設けられて
いる。本実施形態では、溶融用エキシマレーザ３として
ＸｅＣｌエキシマレーザを用い、パルス幅が１５ｎｓ、
波長が３０８ｎｍで、かつ、溶融エネルギが１．５〜
２．５（Ｊ／ｃｍ2 ・μｍ・ｐｕｌｓｅ）の範囲にある
レーザ光を用いる。また、加熱用エキシマレーザ１とし
てＸｅＣｌエキシマレーザを用い、加熱用レーザ光２と
しては溶融用レーザ光４と比較して、パルス幅がより大
きく、エネルギがより低い、例えば０．５〜１．５（Ｊ
／ｃｍ2 ・μｍ・ｐｕｌｓｅ）の範囲のものを用いる。
【００１１】このような構成において、まず、加熱用エ
キシマレーザ１から出力された加熱用レーザ光２はハー
フミラー５とミラー６とによって反射されて、石英窓７
を介して半導体基板９上に到達する。これによって、半
導体基板９上に成膜された金属薄膜は４００℃以上の温
度に加熱される。次に、溶融用エキシマレーザ３からの
溶融用レーザ光４がハーフミラー５を通過してミラー６
によって反射されて半導体基板９上に到達し、半導体基
板９上に成膜された金属薄膜を溶融する。ここで、溶融
用レーザ光４を金属薄膜に照射するタイミングは、加熱
用レーザ光２によって加熱された金属薄膜（金属材料）
の温度がピークに到達した直後である。
キシマレーザ１から出力された加熱用レーザ光２はハー
フミラー５とミラー６とによって反射されて、石英窓７
を介して半導体基板９上に到達する。これによって、半
導体基板９上に成膜された金属薄膜は４００℃以上の温
度に加熱される。次に、溶融用エキシマレーザ３からの
溶融用レーザ光４がハーフミラー５を通過してミラー６
によって反射されて半導体基板９上に到達し、半導体基
板９上に成膜された金属薄膜を溶融する。ここで、溶融
用レーザ光４を金属薄膜に照射するタイミングは、加熱
用レーザ光２によって加熱された金属薄膜（金属材料）
の温度がピークに到達した直後である。
【００１２】ここで、図１では加熱用レーザ光２を半導
体基板９の表面から照射しているが、半導体基板９の裏
面から照射するようにしてもよい。図２は、加熱用レー
ザ１及び溶融用レーザ３についてのレーザ光の照射時間
（ｎｓ）と、金属薄膜の温度、ならびにエネルギ密度
（Ｊ／ｃｍ2 ）との関係を示す図である。同図は、ま
ず、加熱用レーザ光２が１．０（Ｊ／ｃｍ2 ）のエネル
ギ密度で金属薄膜に照射され、これによって金属薄膜の
温度が上昇して５００℃を越えてピークの温度（ほぼ７
００℃）になった直後に２．０（Ｊ／ｃｍ2 ）のエネル
ギ密度で溶融用レーザ光を照射して半導体基板９上に成
膜された金属薄膜を溶融した例を示している。
体基板９の表面から照射しているが、半導体基板９の裏
面から照射するようにしてもよい。図２は、加熱用レー
ザ１及び溶融用レーザ３についてのレーザ光の照射時間
（ｎｓ）と、金属薄膜の温度、ならびにエネルギ密度
（Ｊ／ｃｍ2 ）との関係を示す図である。同図は、ま
ず、加熱用レーザ光２が１．０（Ｊ／ｃｍ2 ）のエネル
ギ密度で金属薄膜に照射され、これによって金属薄膜の
温度が上昇して５００℃を越えてピークの温度（ほぼ７
００℃）になった直後に２．０（Ｊ／ｃｍ2 ）のエネル
ギ密度で溶融用レーザ光を照射して半導体基板９上に成
膜された金属薄膜を溶融した例を示している。
【００１３】図３は、半導体基板の各種の加熱方法と、
コンタクトホール、ビアあるいはトレンチ（ここでは直
径１μｍ、深さ１μｍとする）に対する溶融金属の埋め
込み確率との関係を示す図である。同図に示すように、
従来のようにホットプレートを用いて加熱した場合の埋
め込み確率は２２．３％であるが、本発明に係るレーザ
加熱では、ほぼ１００％の埋め込み確率で溶融金属を埋
め込むことができる。
コンタクトホール、ビアあるいはトレンチ（ここでは直
径１μｍ、深さ１μｍとする）に対する溶融金属の埋め
込み確率との関係を示す図である。同図に示すように、
従来のようにホットプレートを用いて加熱した場合の埋
め込み確率は２２．３％であるが、本発明に係るレーザ
加熱では、ほぼ１００％の埋め込み確率で溶融金属を埋
め込むことができる。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、溶融された金属材料を
コンタクトホールやトレンチに完全に埋め込むことがで
きるようになる。また、溶融後の冷却時間が不要になる
のでその分スループットを向上させることができ、さら
には塵の発生を防止できる効果を奏する。
コンタクトホールやトレンチに完全に埋め込むことがで
きるようになる。また、溶融後の冷却時間が不要になる
のでその分スループットを向上させることができ、さら
には塵の発生を防止できる効果を奏する。
【図１】本発明の実施形態に係る半導体製造装置の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図２】レーザ光の照射時間と、金属薄膜の温度、なら
びにエネルギ密度との関係を示す図である。
びにエネルギ密度との関係を示す図である。
【図３】半導体基板の各種の加熱方法と、コンタクトホ
ールやトレンチに対する溶融金属の埋め込み確率との関
係を示す図である。
ールやトレンチに対する溶融金属の埋め込み確率との関
係を示す図である。
１…加熱用エキシマレーザ、２…加熱用レーザ光、３…
溶融用エキシマレーザ、４…溶融用レーザ光、５…ハー
フミラー、６…ミラー、７…石英窓、８…熱処理容器、
９…半導体基板。
溶融用エキシマレーザ、４…溶融用レーザ光、５…ハー
フミラー、６…ミラー、７…石英窓、８…熱処理容器、
９…半導体基板。
Claims (8)
- 【請求項１】 半導体基板と、 この半導体基板上に成膜した金属材料を溶融可能な溶融
エネルギのレーザ光を出力する溶融用エキシマレーザ
と、 この溶融用エキシマレーザによる金属材料の溶融に先だ
って、前記溶融エネルギよりも低いエネルギを有するレ
ーザ光を前記半導体基板上の金属材料に照射して予備加
熱する加熱用エキシマレーザと、 を具備することを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項２】 加熱されたときの前記金属材料の温度が
約４００℃以上であることを特徴とする請求項１記載の
半導体製造装置。 - 【請求項３】 前記溶融用エキシマレーザの溶融エネル
ギが１．５〜２．５（Ｊ／ｃｍ2 ・μｍ・ｐｕｌｓｅ）
の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の半導体製
造装置。 - 【請求項４】 前記溶融用エキシマレーザからのレーザ
光を前記金属材料に照射するタイミングが、前記加熱用
エキシマレーザからのレーザ光によって加熱される金属
材料の温度がピークに到達した直後であることを特徴と
する請求項１記載の半導体製造装置。 - 【請求項５】 半導体基板を形成する工程と、 所定の溶融エネルギを有するレーザ光を前記半導体基板
上に成膜した金属材料に照射して溶融する工程と、 前記金属材料の溶融に先だって、前記溶融エネルギより
も低いエネルギを有するレーザ光を前記半導体基板上の
金属材料に照射して予備加熱する工程と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 加熱されたときの前記金属材料の温度が
約４００℃以上であることを特徴とする請求項５記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 金属材料を溶融するときの前記溶融用エ
キシマレーザの溶融エネルギが１．５〜２．５（Ｊ／ｃ
ｍ2 ・μｍ・ｐｕｌｓｅ）の範囲にあることを特徴とす
る請求項５記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 溶融用レーザ光を前記金属材料に照射す
るタイミングが、加熱用レーザ光によって加熱される前
記金属材料の温度がピークに到達した直後であることを
特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10536196A JPH09293718A (ja) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10536196A JPH09293718A (ja) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09293718A true JPH09293718A (ja) | 1997-11-11 |
Family
ID=14405596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10536196A Pending JPH09293718A (ja) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09293718A (ja) |
-
1996
- 1996-04-25 JP JP10536196A patent/JPH09293718A/ja active Pending
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