金属膜パターンの形成方法
【課題】電気めっきにより金属層を形成し、化学的機械研摩（ＣＭＰ）法で研摩して金属膜パターンを形成する際に、金属膜パターンの組成分布、膜厚分布を小さくしてに電子デバイスの高性能化に対応し、かつ、めっき液、めっき装置への負荷を小さくして生産性を高める金属膜パターンの形成方法を提供する。
【解決手段】めっきする被めっき体１０となる基板の表面に形成される金属膜パターン２０Ｂを形成するために、基板表面をめっきするめっき工程と、そのめっき工程の後に、めっきにより形成された金属層２０Ａの膜厚を薄く平坦化するために研摩する研摩工程とを有する金属膜パターンの形成方法であって、めっき工程でめっきする部分に形成される金属層２０Ａが、被めっき体１０表面全体に対してできるだけ小さくする。
【解決手段】めっきする被めっき体１０となる基板の表面に形成される金属膜パターン２０Ｂを形成するために、基板表面をめっきするめっき工程と、そのめっき工程の後に、めっきにより形成された金属層２０Ａの膜厚を薄く平坦化するために研摩する研摩工程とを有する金属膜パターンの形成方法であって、めっき工程でめっきする部分に形成される金属層２０Ａが、被めっき体１０表面全体に対してできるだけ小さくする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスに代表される電子デバイスの配線、ビアホール、又は、磁気ヘッドの磁極部等を電気めっき法で形成する金属膜パターンの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスに代表される電子デバイスの配線、ビアホール、又は、磁気ヘッドの磁極部等の金属膜パターンの形成方法の一つに、最近では、磁極や配線の微細化に伴い、ダマシンプロセスが広く利用されている。ダマシンプロセスは、具体的には、絶縁膜を先に製膜し、ここにパターニングで形成した金属膜をハードマスクに、絶縁膜をエッチングし、ここにめっき用のシード膜を全面に形成後、めっきし、次に化学的機械研摩法（ＣＭＰ）を行うものである。図８は、従来の金属膜パターンの形成方法の工程を説明するための概略図である。図８（ａ）に示すように、ここでは、被めっき基板となるＳｉ基板１０の上に、熱酸化法によるＳｉＯ２膜１１と、ＣＶＤ法で形成したハードマスク１２と、金属膜パターンの形成するためのレジスト層１３を形成する。次に、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、レジスト層１３をマスクとして、ＲＩＥ法等のエッチング法でハードマスク１２、ＳｉＯ２酸化膜１１をエッチングして埋込部２２を形成する。次に、図８（ｄ）に示すように、レジスト層１３を溶剤で除去し、ハードマスク１２をイオンミル等で除去した後に、ＣＶＤ法等でＲｕ等によるシード膜１４を形成する。図８（ｅ）に示すように、このシード膜１４を電極として、Ｓｉ基板１０表面全体をめっきして金属層２０Ａを形成する。次に、図８（ｆ）に示すように、めっきしたＳｉ基板１０表面全体をＣＭＰ法で研摩して、埋込部２２の金属膜パターン２０Ｂを形成する（ｆ）。
【０００３】
しかし、各種電子デバイスの高密度化に伴い、配線や磁極においても更なる微細化が求められると共に、その他に電子デバイスの高性能化が求められ、具体的には配線における導電率の均一性、そのために膜厚の均一化が求まられ、または、磁気ヘッドにおける磁気特性の向上、そのための組成分布の低減等が求められている。
現在、これらの微細な配線等の金属膜パターンの形成を行う方法として上述したダマシンプロセスが用いられているが、この方法では、めっき工程において全面めっきとなるために、めっき工程における負荷が大きいという問題がある。具体的には、めっきする面積が広いことからめっき液の消費が早く、液劣化が早い、また、メッキ装置における被めっき体に対向して設けられる補助極への通電量が多いため補助極劣化が早く、メッキ装置への負荷が大きいという不具合がある。さらに、電子デバイスの高性能化に対応して、電子デバイスの全面をめっきしたときの各素子の膜厚分布や組成分布が大きく、電子デバイスの歩留まり低下や信頼性低下を招くという不具合がある。
【０００４】
これらの不具合の解消のために、例えば、特許文献１では、ストッパー膜、層間膜を成膜した後、ＩＲ損低減膜及びその下地膜を成膜し、続いてトレンチパターン又はビアパターンを形成し、続いてバリア膜、シード膜を成膜してからＣｕダマシン配線を形成する半導体の製造方法が開示されている。また、特許文献２では、基板の表面の少なくとも一部に形成された導電体層とアノードとの間に電気的抵抗体を配置し、導電体層とアノードとの間の導電体層側に２５〜７５ｇ／Ｌの銅イオンと０．４モル／Ｌ以上の有機酸または無機酸を含有するめっき液を、アノード側にめっき液と同じ組成、または０〜７５ｇ／Ｌの銅イオンと０.６モル／Ｌ以下の有機酸または無機酸を含有するアノード液をそれぞれ導入して、導電体層とアノードとの間をめっき液とアノード液で満たし、導電体層とアノードとの間に電圧を印加して該導電体層の表面にめっきを行うめっき方法が開示されている。しかし、特許文献１及び２に開示された技術では、Ｃｕ単独のめっきにしか対応していないために多元系のめっき処理に対応していないという問題がある。また、めっき液の劣化、メッキ装置の負荷を抑制することは困難であるという問題点がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−０２３９８４号公報
【特許文献２】特開２００５−１４６３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、電気めっきにより金属層を形成し、化学的機械研摩（ＣＭＰ）法で研摩して金属膜パターンを形成する際に、金属膜パターンの組成分布、膜厚分布を小さくしてに電子デバイスの高性能化に対応し、かつ、めっき液、めっき装置への負荷を小さくして生産性を高める金属膜パターンの形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明は、上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。本発明は、めっきする被めっき体となる基板の表面に形成される金属膜パターンを形成するために、基板表面を金属膜パターンとなる金属膜をめっきするめっき工程と、そのめっき工程の後に、めっき面を平坦化するために研摩する研摩工程とを有する金属膜パターンの形成方法であって、めっき工程でめっきする部分に形成される金属層を、基板表面全体の半分以下で、めっきする部分の面積をできるだけ小さくする。このめっきする部分は、例えば、電子デバイスの配線、又は、磁気ヘッドの磁極部等の金属膜パターンを形成するために基板に設けられた埋込部、及びこの埋込部周辺をいう。このめっきする部分の基板全体にする割合（以下、「開口率」と記す。）を調整する方法として、シード膜の上で、埋込部及び埋込部周辺等の金属パターンを形成する部分以外にレジスト層を設けることで調整する。
【０００８】
または、シード膜を埋込部及び埋込部周辺以外の部分を除去することで、電気めっきにおける対向電極がなくなるためにめっき液中の金属の析出を抑えることができ、パターンとして形成されたシード膜の部分にのみめっき液中の金属が析出させる。したがって、シード膜をパターン化して開口率を調整する。
この開口率を小さくして、めっきする部分の面積を小さくすることで、電気めっき法における電界を集中させて金属イオンの広がりを抑えて、開口されためっきする部分に金属イオンを均一に析出させることで金属層の膜厚を均一にすることができる。
さらに、特に、めっきする金属としては、Ｃｕ、Ａｌ単独の場合だけではなく、Ｆｅ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系等の２元系以上の合金で金属パターンを形成するのに用いる。開口率を小さくして、めっきする部分の面積を小さくすることで、電気めっき法における電界を集中させて金属イオンの広がりを抑えることで、膜厚を均一にするだけではなく、移動度、析出効率の異なる金属イオンに電界を集中させることで、組成も均一にすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
上記解決する手段によって、本発明では、極微細配線や微細な磁極形成の金属膜パターンの形成方法では、めっき工程とＣＭＰ法の研摩工程とを有するダマシン法において、めっき面積の制御により、デバイス特性に大きな影響を及ぼすめっき膜厚制御やめっき組成制御を高精度に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１１】
本発明は、シード膜１４が形成された被めっき体１０表面に金属層２０Ａを電気めっきするめっき工程と、めっき工程の後に、被めっき体１０表面を研摩して金属膜パターン２０Ｂを形成する研摩工程とを有する金属膜パターンの形成方法において、めっき工程は、シード膜１４上にレジスト層２１が形成されている被めっき体１０表面に、電気めっきして金属層２０Ａを形成する。
図１は、本発明の金属膜パターンの形成方法の工程を説明するための概略図である。
まず、図１（ａ）に示すように、ここでは、酸化膜１１が形成されたウェーハである被めっき体１０に用いている。被めっき体１０として用いる半導体基板又は磁気ヘッド基板等では、表面には予め半導体回路素子等が形成されている。この層間絶縁膜として機能する酸化膜１１は、例えば、ＣＶＤ法又は塗布法により形成され、周知の有機系Ｌｏｗ−ｋ（低誘電率）、ＳｉＯ２等からなる。次いで、プラズマＣＶＤ法等によりＳｉＯ２からなるハードマスク１２を形成する。ハードマスク材料として、他にＳｉＮ、ＳｉＯＮを用いることもできる。次いで、被めっき体１０の上に所定の形状でレジスト層１３を形成する。レジスト層１３は、通常のレジスト材料として用いられる感光材により形成される。
【００１２】
次に、図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、このレジスト層１３をパターンのマスクとして、ハードマスク１２、酸化膜１１をエッチングする。このエッチングで、埋込部２２を形成する。このエッチングは、被めっき体１０を平行平板型の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置内へ搬入し、Ｆを含むエッチングガスを用いかつレジスト層１３をエッチングマスクとしてハードマスク１２、酸化膜１１を順次エッチングする。
次に、図１（ｄ）に示すように、めっきによる金属層２０Ａの成膜性を向上させるために、被めっき体１０にシード膜１４を形成する。シード膜１４は、めっき工程でめっきされる金属が付着しやすい金属で形成されることが好ましく、例えば、めっきされる金属が、Ｃｕ金属又は合金、Ｎｉ−Ｆｅ系合金である場合には、Ｒｕ（ルテニウム）でシード膜１４を形成することが好ましい。シード膜１４は、無電解めっき法、スパッタリング法、蒸着法などの乾式法、又は置換めっき法などの湿式法を適用してもよい。
【００１３】
次に、図１（ｅ）に示すように、シード膜１４を形成した後に、金属膜パターン２０Ｂが必要な部分である埋込部２２及び埋込部周辺２２Ｂのめっきする部分を残し、レジスト層２１を形成する。このレジスト層２１は、めっきする部分を被めっき体１０全体に対する開口率を調整するために設けられる。レジスト層２１は、通常レジストの材料として用いられる感光材により形成される。レジスト層２１を形成した後は、被めっき体１０をめっき装置３０に設置し、対向する電極に電流を流して電気めっきすることで、所望の金属、合金の金属膜２０Ａを形成する。
【００１４】
また、本発明では、電気めっき法によって金属層２０Ａを形成する。電気めっき法とは、めっきしようとする金属イオンを含むめっき液中に被めっき体１０を入れて、対向して設けられる金属板を陽極３４、被めっき体１０を陰極３５として、めっき液中の金属イオンを放電析出させて金属層２０Ａを形成させる方法である。電気めっき法は、析出する金属層２０Ａの密着性が良く、また、膜厚等の析出条件の制御が容易である。
図２は、めっき装置の一例であり、その構成を示す概略図である。めっき槽３１と、めっき槽３１内部に充填されているめっき液と、めっき槽３１内部に搭載されている陽極３４と、陽極に対向配置された陰極３５と、陰極３５及び陽極３４との間に電流を流すように接続された電源３２とから構成されている。また、電気めっき装置３０を使用する時は、被めっき体１０を陽極３４に対向するように陰極３５に搭載する。めっき液は、めっき槽３１の一部から流入し、他の部分から流出するように構成されており、電気めっき中は、このような流動状態で使用される。
これによって、埋込部２２Ａ及び埋込部周辺２２Ｂのみにめっきによる金属層２０Ａを形成する。めっきする金属としては、金属膜パターン２０Ｂとして得たい所望の金属、合金を適宜選択することができ、それに応じためっき液を調整してめっきを行う。
【００１５】
次に、図１（ｆ）に示すように、レジスト層２１をアセトン等の溶剤により除去し、被めっき体表１０面全体に絶縁膜２３を形成する。絶縁膜２３としては、ＳｉＯ２膜をスパッタ法によって形成した。
その後、図１（ｇ）に示すように、本発明では、レジスト層２１を除去し、次に、絶縁膜２３を形成した後に、金属層２０Ａを研摩して金属膜パターン２０Ｂを形成する。これは、ＣＭＰ法で研摩することで、平坦な酸化膜１１内に埋め込まれた金属膜パターン２０Ｂが得られた。
絶縁膜２３は、埋込部２２Ａ及び埋込部周辺２２Ｂの上に形成することで、ＣＭＰ法による研摩時のめっきシード膜１４の過剰な研摩を防止している。これによって、研摩の精度を高める効果を奏する。
【００１６】
めっき用のシード層１４の上にレジスト層２１を形成することで、形成される金属層２０Ａを少なく抑えることができる。金属層２０Ａが形成されるめっきされる部分が、被めっき体１０表面全体に対して、好ましくは、めっきされる部分が、被めっき体１０表面全体に対する割合である開口率を、半分以下にする。開口率を小さくして、めっきする部分の面積を小さくすることで、電気めっき法における電界を集中させて金属イオンの広がりを抑えて、開口されためっきする部分に金属イオンを均一に析出させることで金属層２０Ａの膜厚を均一にすることができる。ただし、開口率が５％未満では、めっきする面積が小さすぎて電流値の変動が大きくなり、電流が不安定になる。開口率が半分を越えると、膜厚を均一にする効果が小さくなる。
また、開口される１個の埋込部２２Ａ及び埋込部周辺２２Ｂの面積は、０．１〜１０μｍ２の範囲にする。これによって、さらに、電気めっき法における電界を集中させて金属イオンの広がりを抑えて、開口されためっきする部分に金属イオンを均一に析出させることで金属層２０Ａの膜厚を均一にすることができる。開口される１個の面積が０．１μｍ２未満では、レジスト層２１の周囲と中央部とで膜厚が不均一になり、１０μｍ２を越えると開口されている埋込部２２Ａ及び埋込部周辺２２Ｂ間における膜厚が不均一になる。
【００１７】
また、本発明の金属膜パターンの形成方法は、前記めっき工程は、被めっき体１０表面のシード膜１４の一部をエッチングして一部を除去した後に、電気めっきして金属層２０Ａを形成するものである。
図３は、本発明の他の金属膜パターンの形成方法の工程を説明するための概略図である。
開口率を調整するのにレジスト層１３でめっき面積を制御するのではなく、めっき装置３０における陽極３４に対向する電極となる被めっき体１０のシード膜１４を、一定のパターンを形成するためにマスクを用いイオンエッチング等で除去することで、めっきする部分である開口率を調整する。図３（ａ）から（ｄ）までは、図１（ａ）から（ｄ）までの上述までの内容と同じであり説明を省略する。図３（ｅ）の矢印で示すように、シード膜１４の一部を除去する。除去する手段は、イオンミリング、エッチング等の既存の手段を用いる。これによって、埋込部２２Ａと埋込部周辺２２Ｂとを形成することができる。
また、シード膜１４の一部を除去した被めっき体１０をめっき装置３０に装着して電気めっきを行うことで、図３（ｅ）に示すように、金属膜２０Ａが形成される。
このときに、電気めっきをする場合に、被めっき体１０のシード層１４に電流を流すことで、めっきされる。しかし、シード膜１４の一部を除去していることから、陽極３４との電界がないために、シード膜１４がない部分には、金属膜２０Ａが形成されない。したがって、被めっき体１０表面全体にシード膜１４を形成し、その後に一部を除去して所定のパターンを形成することで、めっきする部分を調整し、開口率を調整することができる。
【００１８】
図４は、本発明の他の金属膜パターンの形成方法の工程を説明するための概略図である。金属膜パターン２０Ｂは、薄膜磁気ヘッドにおける記録ヘッドの主磁極を例としている。ここにおける金属膜パターン２０Ｂの形成方法では、主磁極となる磁性層を形成する埋込部２２Ａの底部（リーディング側）に導電層を設け、さらに、レジスト層１３の表面にシード層１４を設け、埋込部２２Ａ内に、電気めっき法によって主磁極となる金属パターン２０Ｂを形成する。
図４（ａ）に示すように、絶縁性の酸化膜１１上に金属膜パターン２０Ｂを形成する部分に、例えば、蒸着法又はスパッタリング法によって導電層１５を形成し、その上に、スパッタ法によってアルミナ層１６を形成する。
次に、図４（ｂ）に示すように、エッチング法によってアルミナ層１６に、断面Ｖ字型又は下底が上底よりも短い台形形状の埋込部２２Ａを形成する。埋込部２２Ａにおけるテーパーの角度、上底と下底との長さの比率等は、例えばエッチング時に被めっき体１０を傾ける角度、エッチング時間等を調整することによって制御できる。
【００１９】
次に、図４（ｃ）に示すように、被めっき体１０表面全体にシード層１４を形成する。シード膜１４は、めっき工程でめっきされる金属が付着しやすい金属で形成されることが好ましく、例えば、めっきされる金属が、Ｎｉ−Ｆｅ系、Ｃｏ−Ｆｅ系、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ系合金の場合には、Ｒｕ（ルテニウム）でシード膜１４を形成することが好ましい。シード膜１４は、形成手段は特に限定しない。
次に、図４（ｄ）に示すように、シード膜１４を形成した後に、金属膜パターン２０Ｂが必要な部分である埋込部２２及び埋込部周辺２２Ｂのめっきする部分を残し、レジスト層２１を形成する。このレジスト層２１は、めっきする部分を被めっき体１０全体に対する開口率を調整するために設けられる。レジスト層２１は、通常レジストの材料として用いられる感光材により形成される。レジスト層２１を形成した後は、被めっき体１０をめっき装置３０に設置し、対向する電極に電流を流して電気めっきすることで、所望の金属の金属膜２０Ａを形成する。
次に、図４（ｅ）に示すように、レジスト層２１をアセトン等により除去し、被めっき体表１０面全体に絶縁膜２３を形成する。絶縁膜２３としては、ＳｉＯ２膜をＣＶＤ法によって形成した。
【００２０】
その後、図４（ｆ）及び（ｇ）に示すように、本発明では、レジスト層２１を除去し、次に、絶縁膜２３を形成した後に、金属層２０Ａを研摩して金属膜パターン２０Ｂを形成する。これは、ＣＭＰ法で研摩することで、平坦な酸化膜１１内に埋め込まれた金属膜パターン２０Ｂが得られた。
また、隣接する埋込部２２Ａ及び埋込部周辺２２Ｂの間は、８０ｎｍ以上離すようにする。隣接する距離が８０ｎｍ未満では、膜厚が均一にする効果が小さい。ただし、生産性を考慮すれば、近くすることが好ましい。特に、２元系以上の合金で形成する場合は、隣接する埋込部２２Ａ等が近いと、膜厚、組成が不均一になることがある。従って、隣接する埋込部２２Ａ等を８０ｎｍ以上離すことで、膜厚、組成を均一化することができる。
上述した実施形態は、垂直磁気記録ヘッドの主磁極を形成する際に、本発明に係る金属膜パターン２０Ｂの形成方法を適用した例であるが、薄膜磁気ヘッドの他の構成部分を形成する際にも利用することができる。たとえば、主磁極に対向して配置したトレーディングシールドをめっきによって形成する方法として適用することもできる。
【実施例】
【００２１】
（実施例１）
電気めっき法により、銅の金属膜パターンを形成した。めっき液は、基本浴に所定の添加剤を添加したものである。基本浴は、硫酸銅（ＣｕＳＯ４）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）及び塩酸（ＨＣｌ）を主成分とする。添加剤は、銅の膜成長を促進する光沢剤（ブライトナー）、銅の膜成長を抑制する抑止剤（ポリマー）、膜を平滑化する平滑剤（レベラー）等を添加している。めっき液の温度を室温にし、電圧は直流１５〜２０Ｖで、電流密度は８０〜３００Ａ／ｍ２でめっきした。その後に、化学機械研磨（ＣＭＰ）法により、金属層を平坦化し、金属膜パターンを得た。このときに、めっきする面積をパラメータとして、開口率を変化させたときの膜厚分布を測定した。その結果を、以下の図に示す。
【００２２】
図５は、めっきする面積をパラメータとして、開口率を変えた時に、得られた膜厚分布との関係を示すグラフである。得られためっき層の膜厚を、公知の膜厚測定法により測定し、めっき層の面内の膜厚分布及び膜厚のヒストグラムとして示した。また、該めっき層の膜厚を、３σ／平均値（３σ／ｘ）をそれぞれ算出した。めっきする面積（素子面積と記す。）を２×１０４μｍ２と２０×１０４μｍ２との開口率（％）と膜厚分布（３σ／ｘ）を示している。図５からわかるように、めっきする面積が２０×１０４μｍ２では、膜厚分布が開口率に対して単調に減少しており、従来は、この傾向から、開口率を大きくすることが膜厚分布を小さくすることと捉えられていた。しかし、めっきする面積を小さくすると、従来とは逆の傾向を示している。すなわち、めっきする面積を小さくして、例えば、２×１０４μｍ２で同様にめっきすると、膜厚分布が開口率に対して単調に増加している。したがって、開口率が小さいときには、めっきする面積を小さくすると膜厚分布が小さくなることがわかる。
【００２３】
図６は、開口率をパラメータとして、めっきする面積を変えたときに、得られた膜厚分布との関係を示すグラフである。開口率が６０％のときは、めっきする面積に対して膜厚分布は、単調に減少している。開口率が１０％のときは、めっきする面積に対して膜厚分布は、単調に増加している。図５及び図６とを併せると、開口率が小さく、めっきする面積が小さいときは、めっきする面積を小さくする方向が膜厚分布を小さくすることである。逆に、開口率が大きく、めっきする面積が大きいときは、めっきする面積を大きくする方向が膜厚分布を小さくすることである。
【００２４】
（実施例２）
電気めっき法により、Ｆｅ−Ｎｉ系の金属膜パターンを形成した。めっき液は、基本浴に所定の添加剤を添加したものである。基本浴は、硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ４）、硫酸鉄（ＦｅＳＯ４）及び硼酸、塩化アンモニウムを主成分とする。添加剤は、Ｆｅ、Ｎｉの膜成長を促進する光沢剤（ブライトナー）、銅の膜成長を抑制する抑止剤（ポリマー）、膜を平滑化する平滑剤（レベラー）等を添加している。めっき液の温度を室温にし、電圧は直流１５〜２０Ｖで、電流密度は８０〜３００Ａ／ｍ２でめっきした。その後に、化学機械研磨（ＣＭＰ）法により、金属層を平坦化し、金属膜パターンを得た。このときに、膜厚と蘇生の分布の関係を測定した。その結果を、以下の図に示す。
【００２５】
図７は、膜厚分布と組成分布との関係を示すグラフである。めっき層の組成は、ＥＰＭＡ、ＥＤＸ等の公知の組成分析装置の組成測定方法により測定することができる。組成分布は、めっき層の面内の組成分布及び組成のヒストグラムとして示し、そこから、めっき層の組成を、３σ／平均値（３σ／ｘ）をそれぞれ算出した。
図７に示すように、膜厚分布と組成分布とは、１次回帰しており、直線関係を示している。従って、膜厚分布が大きくなれば組成分布も大きくなり、膜厚分布が小さくなれば組成分布も小さくなる。したがって、配線における幅、膜厚、導電率の均一性、磁気ヘッドにおける磁気特性の向上、磁気特性のバラツキの低減等の電子デバイスの高性能化には、めっき層の膜厚分布を小さくすることで、組成分布を小さくすることが必要になる。
さらに、めっき層の膜厚分布は、該めっき層の面内で略均一であることで、その後の工程、例えばＣＭＰ法等における負荷が低減され、めっき工程における歩留りが向上され、コストが大幅に低減される。このため、めっき層は、磁気ヘッドなど、均一な膜厚のめっき層を必要とする製品等に特に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の金属膜パターンの形成方法の工程を説明するための概略図である。
【図２】めっき装置の一例であり、その構成を示す概略図である。
【図３】本発明の他の金属膜パターンの形成方法の工程を説明するための概略図である。
【図４】本発明の他の金属膜パターンの形成方法の工程を説明するための概略図である。
【図５】めっきする面積をパラメータとして、開口率と得られた膜厚分布との関係を示すグラフである。
【図６】開口率をパラメータとして、開口率と得られた膜厚分布との関係を示すグラフである。
【図７】膜厚分布と組成分布との関係を示すグラフである。
【図８】従来の金属膜パターンの形成方法の工程を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０ 被めっき体（基板）
１１、２３ 絶縁層
１２ ハードマスク
１３、２１ レジスト層
１４ シード膜
１５ 導電層
１６ 絶縁アルミナ層
２０Ａ 金属層
２０Ｂ 金属膜パターン
２２ 埋込部
３０ めっき装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスに代表される電子デバイスの配線、ビアホール、又は、磁気ヘッドの磁極部等を電気めっき法で形成する金属膜パターンの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスに代表される電子デバイスの配線、ビアホール、又は、磁気ヘッドの磁極部等の金属膜パターンの形成方法の一つに、最近では、磁極や配線の微細化に伴い、ダマシンプロセスが広く利用されている。ダマシンプロセスは、具体的には、絶縁膜を先に製膜し、ここにパターニングで形成した金属膜をハードマスクに、絶縁膜をエッチングし、ここにめっき用のシード膜を全面に形成後、めっきし、次に化学的機械研摩法（ＣＭＰ）を行うものである。図８は、従来の金属膜パターンの形成方法の工程を説明するための概略図である。図８（ａ）に示すように、ここでは、被めっき基板となるＳｉ基板１０の上に、熱酸化法によるＳｉＯ２膜１１と、ＣＶＤ法で形成したハードマスク１２と、金属膜パターンの形成するためのレジスト層１３を形成する。次に、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、レジスト層１３をマスクとして、ＲＩＥ法等のエッチング法でハードマスク１２、ＳｉＯ２酸化膜１１をエッチングして埋込部２２を形成する。次に、図８（ｄ）に示すように、レジスト層１３を溶剤で除去し、ハードマスク１２をイオンミル等で除去した後に、ＣＶＤ法等でＲｕ等によるシード膜１４を形成する。図８（ｅ）に示すように、このシード膜１４を電極として、Ｓｉ基板１０表面全体をめっきして金属層２０Ａを形成する。次に、図８（ｆ）に示すように、めっきしたＳｉ基板１０表面全体をＣＭＰ法で研摩して、埋込部２２の金属膜パターン２０Ｂを形成する（ｆ）。
【０００３】
しかし、各種電子デバイスの高密度化に伴い、配線や磁極においても更なる微細化が求められると共に、その他に電子デバイスの高性能化が求められ、具体的には配線における導電率の均一性、そのために膜厚の均一化が求まられ、または、磁気ヘッドにおける磁気特性の向上、そのための組成分布の低減等が求められている。
現在、これらの微細な配線等の金属膜パターンの形成を行う方法として上述したダマシンプロセスが用いられているが、この方法では、めっき工程において全面めっきとなるために、めっき工程における負荷が大きいという問題がある。具体的には、めっきする面積が広いことからめっき液の消費が早く、液劣化が早い、また、メッキ装置における被めっき体に対向して設けられる補助極への通電量が多いため補助極劣化が早く、メッキ装置への負荷が大きいという不具合がある。さらに、電子デバイスの高性能化に対応して、電子デバイスの全面をめっきしたときの各素子の膜厚分布や組成分布が大きく、電子デバイスの歩留まり低下や信頼性低下を招くという不具合がある。
【０００４】
これらの不具合の解消のために、例えば、特許文献１では、ストッパー膜、層間膜を成膜した後、ＩＲ損低減膜及びその下地膜を成膜し、続いてトレンチパターン又はビアパターンを形成し、続いてバリア膜、シード膜を成膜してからＣｕダマシン配線を形成する半導体の製造方法が開示されている。また、特許文献２では、基板の表面の少なくとも一部に形成された導電体層とアノードとの間に電気的抵抗体を配置し、導電体層とアノードとの間の導電体層側に２５〜７５ｇ／Ｌの銅イオンと０．４モル／Ｌ以上の有機酸または無機酸を含有するめっき液を、アノード側にめっき液と同じ組成、または０〜７５ｇ／Ｌの銅イオンと０.６モル／Ｌ以下の有機酸または無機酸を含有するアノード液をそれぞれ導入して、導電体層とアノードとの間をめっき液とアノード液で満たし、導電体層とアノードとの間に電圧を印加して該導電体層の表面にめっきを行うめっき方法が開示されている。しかし、特許文献１及び２に開示された技術では、Ｃｕ単独のめっきにしか対応していないために多元系のめっき処理に対応していないという問題がある。また、めっき液の劣化、メッキ装置の負荷を抑制することは困難であるという問題点がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−０２３９８４号公報
【特許文献２】特開２００５−１４６３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、電気めっきにより金属層を形成し、化学的機械研摩（ＣＭＰ）法で研摩して金属膜パターンを形成する際に、金属膜パターンの組成分布、膜厚分布を小さくしてに電子デバイスの高性能化に対応し、かつ、めっき液、めっき装置への負荷を小さくして生産性を高める金属膜パターンの形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明は、上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。本発明は、めっきする被めっき体となる基板の表面に形成される金属膜パターンを形成するために、基板表面を金属膜パターンとなる金属膜をめっきするめっき工程と、そのめっき工程の後に、めっき面を平坦化するために研摩する研摩工程とを有する金属膜パターンの形成方法であって、めっき工程でめっきする部分に形成される金属層を、基板表面全体の半分以下で、めっきする部分の面積をできるだけ小さくする。このめっきする部分は、例えば、電子デバイスの配線、又は、磁気ヘッドの磁極部等の金属膜パターンを形成するために基板に設けられた埋込部、及びこの埋込部周辺をいう。このめっきする部分の基板全体にする割合（以下、「開口率」と記す。）を調整する方法として、シード膜の上で、埋込部及び埋込部周辺等の金属パターンを形成する部分以外にレジスト層を設けることで調整する。
【０００８】
または、シード膜を埋込部及び埋込部周辺以外の部分を除去することで、電気めっきにおける対向電極がなくなるためにめっき液中の金属の析出を抑えることができ、パターンとして形成されたシード膜の部分にのみめっき液中の金属が析出させる。したがって、シード膜をパターン化して開口率を調整する。
この開口率を小さくして、めっきする部分の面積を小さくすることで、電気めっき法における電界を集中させて金属イオンの広がりを抑えて、開口されためっきする部分に金属イオンを均一に析出させることで金属層の膜厚を均一にすることができる。
さらに、特に、めっきする金属としては、Ｃｕ、Ａｌ単独の場合だけではなく、Ｆｅ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系等の２元系以上の合金で金属パターンを形成するのに用いる。開口率を小さくして、めっきする部分の面積を小さくすることで、電気めっき法における電界を集中させて金属イオンの広がりを抑えることで、膜厚を均一にするだけではなく、移動度、析出効率の異なる金属イオンに電界を集中させることで、組成も均一にすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
上記解決する手段によって、本発明では、極微細配線や微細な磁極形成の金属膜パターンの形成方法では、めっき工程とＣＭＰ法の研摩工程とを有するダマシン法において、めっき面積の制御により、デバイス特性に大きな影響を及ぼすめっき膜厚制御やめっき組成制御を高精度に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１１】
本発明は、シード膜１４が形成された被めっき体１０表面に金属層２０Ａを電気めっきするめっき工程と、めっき工程の後に、被めっき体１０表面を研摩して金属膜パターン２０Ｂを形成する研摩工程とを有する金属膜パターンの形成方法において、めっき工程は、シード膜１４上にレジスト層２１が形成されている被めっき体１０表面に、電気めっきして金属層２０Ａを形成する。
図１は、本発明の金属膜パターンの形成方法の工程を説明するための概略図である。
まず、図１（ａ）に示すように、ここでは、酸化膜１１が形成されたウェーハである被めっき体１０に用いている。被めっき体１０として用いる半導体基板又は磁気ヘッド基板等では、表面には予め半導体回路素子等が形成されている。この層間絶縁膜として機能する酸化膜１１は、例えば、ＣＶＤ法又は塗布法により形成され、周知の有機系Ｌｏｗ−ｋ（低誘電率）、ＳｉＯ２等からなる。次いで、プラズマＣＶＤ法等によりＳｉＯ２からなるハードマスク１２を形成する。ハードマスク材料として、他にＳｉＮ、ＳｉＯＮを用いることもできる。次いで、被めっき体１０の上に所定の形状でレジスト層１３を形成する。レジスト層１３は、通常のレジスト材料として用いられる感光材により形成される。
【００１２】
次に、図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、このレジスト層１３をパターンのマスクとして、ハードマスク１２、酸化膜１１をエッチングする。このエッチングで、埋込部２２を形成する。このエッチングは、被めっき体１０を平行平板型の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置内へ搬入し、Ｆを含むエッチングガスを用いかつレジスト層１３をエッチングマスクとしてハードマスク１２、酸化膜１１を順次エッチングする。
次に、図１（ｄ）に示すように、めっきによる金属層２０Ａの成膜性を向上させるために、被めっき体１０にシード膜１４を形成する。シード膜１４は、めっき工程でめっきされる金属が付着しやすい金属で形成されることが好ましく、例えば、めっきされる金属が、Ｃｕ金属又は合金、Ｎｉ−Ｆｅ系合金である場合には、Ｒｕ（ルテニウム）でシード膜１４を形成することが好ましい。シード膜１４は、無電解めっき法、スパッタリング法、蒸着法などの乾式法、又は置換めっき法などの湿式法を適用してもよい。
【００１３】
次に、図１（ｅ）に示すように、シード膜１４を形成した後に、金属膜パターン２０Ｂが必要な部分である埋込部２２及び埋込部周辺２２Ｂのめっきする部分を残し、レジスト層２１を形成する。このレジスト層２１は、めっきする部分を被めっき体１０全体に対する開口率を調整するために設けられる。レジスト層２１は、通常レジストの材料として用いられる感光材により形成される。レジスト層２１を形成した後は、被めっき体１０をめっき装置３０に設置し、対向する電極に電流を流して電気めっきすることで、所望の金属、合金の金属膜２０Ａを形成する。
【００１４】
また、本発明では、電気めっき法によって金属層２０Ａを形成する。電気めっき法とは、めっきしようとする金属イオンを含むめっき液中に被めっき体１０を入れて、対向して設けられる金属板を陽極３４、被めっき体１０を陰極３５として、めっき液中の金属イオンを放電析出させて金属層２０Ａを形成させる方法である。電気めっき法は、析出する金属層２０Ａの密着性が良く、また、膜厚等の析出条件の制御が容易である。
図２は、めっき装置の一例であり、その構成を示す概略図である。めっき槽３１と、めっき槽３１内部に充填されているめっき液と、めっき槽３１内部に搭載されている陽極３４と、陽極に対向配置された陰極３５と、陰極３５及び陽極３４との間に電流を流すように接続された電源３２とから構成されている。また、電気めっき装置３０を使用する時は、被めっき体１０を陽極３４に対向するように陰極３５に搭載する。めっき液は、めっき槽３１の一部から流入し、他の部分から流出するように構成されており、電気めっき中は、このような流動状態で使用される。
これによって、埋込部２２Ａ及び埋込部周辺２２Ｂのみにめっきによる金属層２０Ａを形成する。めっきする金属としては、金属膜パターン２０Ｂとして得たい所望の金属、合金を適宜選択することができ、それに応じためっき液を調整してめっきを行う。
【００１５】
次に、図１（ｆ）に示すように、レジスト層２１をアセトン等の溶剤により除去し、被めっき体表１０面全体に絶縁膜２３を形成する。絶縁膜２３としては、ＳｉＯ２膜をスパッタ法によって形成した。
その後、図１（ｇ）に示すように、本発明では、レジスト層２１を除去し、次に、絶縁膜２３を形成した後に、金属層２０Ａを研摩して金属膜パターン２０Ｂを形成する。これは、ＣＭＰ法で研摩することで、平坦な酸化膜１１内に埋め込まれた金属膜パターン２０Ｂが得られた。
絶縁膜２３は、埋込部２２Ａ及び埋込部周辺２２Ｂの上に形成することで、ＣＭＰ法による研摩時のめっきシード膜１４の過剰な研摩を防止している。これによって、研摩の精度を高める効果を奏する。
【００１６】
めっき用のシード層１４の上にレジスト層２１を形成することで、形成される金属層２０Ａを少なく抑えることができる。金属層２０Ａが形成されるめっきされる部分が、被めっき体１０表面全体に対して、好ましくは、めっきされる部分が、被めっき体１０表面全体に対する割合である開口率を、半分以下にする。開口率を小さくして、めっきする部分の面積を小さくすることで、電気めっき法における電界を集中させて金属イオンの広がりを抑えて、開口されためっきする部分に金属イオンを均一に析出させることで金属層２０Ａの膜厚を均一にすることができる。ただし、開口率が５％未満では、めっきする面積が小さすぎて電流値の変動が大きくなり、電流が不安定になる。開口率が半分を越えると、膜厚を均一にする効果が小さくなる。
また、開口される１個の埋込部２２Ａ及び埋込部周辺２２Ｂの面積は、０．１〜１０μｍ２の範囲にする。これによって、さらに、電気めっき法における電界を集中させて金属イオンの広がりを抑えて、開口されためっきする部分に金属イオンを均一に析出させることで金属層２０Ａの膜厚を均一にすることができる。開口される１個の面積が０．１μｍ２未満では、レジスト層２１の周囲と中央部とで膜厚が不均一になり、１０μｍ２を越えると開口されている埋込部２２Ａ及び埋込部周辺２２Ｂ間における膜厚が不均一になる。
【００１７】
また、本発明の金属膜パターンの形成方法は、前記めっき工程は、被めっき体１０表面のシード膜１４の一部をエッチングして一部を除去した後に、電気めっきして金属層２０Ａを形成するものである。
図３は、本発明の他の金属膜パターンの形成方法の工程を説明するための概略図である。
開口率を調整するのにレジスト層１３でめっき面積を制御するのではなく、めっき装置３０における陽極３４に対向する電極となる被めっき体１０のシード膜１４を、一定のパターンを形成するためにマスクを用いイオンエッチング等で除去することで、めっきする部分である開口率を調整する。図３（ａ）から（ｄ）までは、図１（ａ）から（ｄ）までの上述までの内容と同じであり説明を省略する。図３（ｅ）の矢印で示すように、シード膜１４の一部を除去する。除去する手段は、イオンミリング、エッチング等の既存の手段を用いる。これによって、埋込部２２Ａと埋込部周辺２２Ｂとを形成することができる。
また、シード膜１４の一部を除去した被めっき体１０をめっき装置３０に装着して電気めっきを行うことで、図３（ｅ）に示すように、金属膜２０Ａが形成される。
このときに、電気めっきをする場合に、被めっき体１０のシード層１４に電流を流すことで、めっきされる。しかし、シード膜１４の一部を除去していることから、陽極３４との電界がないために、シード膜１４がない部分には、金属膜２０Ａが形成されない。したがって、被めっき体１０表面全体にシード膜１４を形成し、その後に一部を除去して所定のパターンを形成することで、めっきする部分を調整し、開口率を調整することができる。
【００１８】
図４は、本発明の他の金属膜パターンの形成方法の工程を説明するための概略図である。金属膜パターン２０Ｂは、薄膜磁気ヘッドにおける記録ヘッドの主磁極を例としている。ここにおける金属膜パターン２０Ｂの形成方法では、主磁極となる磁性層を形成する埋込部２２Ａの底部（リーディング側）に導電層を設け、さらに、レジスト層１３の表面にシード層１４を設け、埋込部２２Ａ内に、電気めっき法によって主磁極となる金属パターン２０Ｂを形成する。
図４（ａ）に示すように、絶縁性の酸化膜１１上に金属膜パターン２０Ｂを形成する部分に、例えば、蒸着法又はスパッタリング法によって導電層１５を形成し、その上に、スパッタ法によってアルミナ層１６を形成する。
次に、図４（ｂ）に示すように、エッチング法によってアルミナ層１６に、断面Ｖ字型又は下底が上底よりも短い台形形状の埋込部２２Ａを形成する。埋込部２２Ａにおけるテーパーの角度、上底と下底との長さの比率等は、例えばエッチング時に被めっき体１０を傾ける角度、エッチング時間等を調整することによって制御できる。
【００１９】
次に、図４（ｃ）に示すように、被めっき体１０表面全体にシード層１４を形成する。シード膜１４は、めっき工程でめっきされる金属が付着しやすい金属で形成されることが好ましく、例えば、めっきされる金属が、Ｎｉ−Ｆｅ系、Ｃｏ−Ｆｅ系、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ系合金の場合には、Ｒｕ（ルテニウム）でシード膜１４を形成することが好ましい。シード膜１４は、形成手段は特に限定しない。
次に、図４（ｄ）に示すように、シード膜１４を形成した後に、金属膜パターン２０Ｂが必要な部分である埋込部２２及び埋込部周辺２２Ｂのめっきする部分を残し、レジスト層２１を形成する。このレジスト層２１は、めっきする部分を被めっき体１０全体に対する開口率を調整するために設けられる。レジスト層２１は、通常レジストの材料として用いられる感光材により形成される。レジスト層２１を形成した後は、被めっき体１０をめっき装置３０に設置し、対向する電極に電流を流して電気めっきすることで、所望の金属の金属膜２０Ａを形成する。
次に、図４（ｅ）に示すように、レジスト層２１をアセトン等により除去し、被めっき体表１０面全体に絶縁膜２３を形成する。絶縁膜２３としては、ＳｉＯ２膜をＣＶＤ法によって形成した。
【００２０】
その後、図４（ｆ）及び（ｇ）に示すように、本発明では、レジスト層２１を除去し、次に、絶縁膜２３を形成した後に、金属層２０Ａを研摩して金属膜パターン２０Ｂを形成する。これは、ＣＭＰ法で研摩することで、平坦な酸化膜１１内に埋め込まれた金属膜パターン２０Ｂが得られた。
また、隣接する埋込部２２Ａ及び埋込部周辺２２Ｂの間は、８０ｎｍ以上離すようにする。隣接する距離が８０ｎｍ未満では、膜厚が均一にする効果が小さい。ただし、生産性を考慮すれば、近くすることが好ましい。特に、２元系以上の合金で形成する場合は、隣接する埋込部２２Ａ等が近いと、膜厚、組成が不均一になることがある。従って、隣接する埋込部２２Ａ等を８０ｎｍ以上離すことで、膜厚、組成を均一化することができる。
上述した実施形態は、垂直磁気記録ヘッドの主磁極を形成する際に、本発明に係る金属膜パターン２０Ｂの形成方法を適用した例であるが、薄膜磁気ヘッドの他の構成部分を形成する際にも利用することができる。たとえば、主磁極に対向して配置したトレーディングシールドをめっきによって形成する方法として適用することもできる。
【実施例】
【００２１】
（実施例１）
電気めっき法により、銅の金属膜パターンを形成した。めっき液は、基本浴に所定の添加剤を添加したものである。基本浴は、硫酸銅（ＣｕＳＯ４）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）及び塩酸（ＨＣｌ）を主成分とする。添加剤は、銅の膜成長を促進する光沢剤（ブライトナー）、銅の膜成長を抑制する抑止剤（ポリマー）、膜を平滑化する平滑剤（レベラー）等を添加している。めっき液の温度を室温にし、電圧は直流１５〜２０Ｖで、電流密度は８０〜３００Ａ／ｍ２でめっきした。その後に、化学機械研磨（ＣＭＰ）法により、金属層を平坦化し、金属膜パターンを得た。このときに、めっきする面積をパラメータとして、開口率を変化させたときの膜厚分布を測定した。その結果を、以下の図に示す。
【００２２】
図５は、めっきする面積をパラメータとして、開口率を変えた時に、得られた膜厚分布との関係を示すグラフである。得られためっき層の膜厚を、公知の膜厚測定法により測定し、めっき層の面内の膜厚分布及び膜厚のヒストグラムとして示した。また、該めっき層の膜厚を、３σ／平均値（３σ／ｘ）をそれぞれ算出した。めっきする面積（素子面積と記す。）を２×１０４μｍ２と２０×１０４μｍ２との開口率（％）と膜厚分布（３σ／ｘ）を示している。図５からわかるように、めっきする面積が２０×１０４μｍ２では、膜厚分布が開口率に対して単調に減少しており、従来は、この傾向から、開口率を大きくすることが膜厚分布を小さくすることと捉えられていた。しかし、めっきする面積を小さくすると、従来とは逆の傾向を示している。すなわち、めっきする面積を小さくして、例えば、２×１０４μｍ２で同様にめっきすると、膜厚分布が開口率に対して単調に増加している。したがって、開口率が小さいときには、めっきする面積を小さくすると膜厚分布が小さくなることがわかる。
【００２３】
図６は、開口率をパラメータとして、めっきする面積を変えたときに、得られた膜厚分布との関係を示すグラフである。開口率が６０％のときは、めっきする面積に対して膜厚分布は、単調に減少している。開口率が１０％のときは、めっきする面積に対して膜厚分布は、単調に増加している。図５及び図６とを併せると、開口率が小さく、めっきする面積が小さいときは、めっきする面積を小さくする方向が膜厚分布を小さくすることである。逆に、開口率が大きく、めっきする面積が大きいときは、めっきする面積を大きくする方向が膜厚分布を小さくすることである。
【００２４】
（実施例２）
電気めっき法により、Ｆｅ−Ｎｉ系の金属膜パターンを形成した。めっき液は、基本浴に所定の添加剤を添加したものである。基本浴は、硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ４）、硫酸鉄（ＦｅＳＯ４）及び硼酸、塩化アンモニウムを主成分とする。添加剤は、Ｆｅ、Ｎｉの膜成長を促進する光沢剤（ブライトナー）、銅の膜成長を抑制する抑止剤（ポリマー）、膜を平滑化する平滑剤（レベラー）等を添加している。めっき液の温度を室温にし、電圧は直流１５〜２０Ｖで、電流密度は８０〜３００Ａ／ｍ２でめっきした。その後に、化学機械研磨（ＣＭＰ）法により、金属層を平坦化し、金属膜パターンを得た。このときに、膜厚と蘇生の分布の関係を測定した。その結果を、以下の図に示す。
【００２５】
図７は、膜厚分布と組成分布との関係を示すグラフである。めっき層の組成は、ＥＰＭＡ、ＥＤＸ等の公知の組成分析装置の組成測定方法により測定することができる。組成分布は、めっき層の面内の組成分布及び組成のヒストグラムとして示し、そこから、めっき層の組成を、３σ／平均値（３σ／ｘ）をそれぞれ算出した。
図７に示すように、膜厚分布と組成分布とは、１次回帰しており、直線関係を示している。従って、膜厚分布が大きくなれば組成分布も大きくなり、膜厚分布が小さくなれば組成分布も小さくなる。したがって、配線における幅、膜厚、導電率の均一性、磁気ヘッドにおける磁気特性の向上、磁気特性のバラツキの低減等の電子デバイスの高性能化には、めっき層の膜厚分布を小さくすることで、組成分布を小さくすることが必要になる。
さらに、めっき層の膜厚分布は、該めっき層の面内で略均一であることで、その後の工程、例えばＣＭＰ法等における負荷が低減され、めっき工程における歩留りが向上され、コストが大幅に低減される。このため、めっき層は、磁気ヘッドなど、均一な膜厚のめっき層を必要とする製品等に特に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の金属膜パターンの形成方法の工程を説明するための概略図である。
【図２】めっき装置の一例であり、その構成を示す概略図である。
【図３】本発明の他の金属膜パターンの形成方法の工程を説明するための概略図である。
【図４】本発明の他の金属膜パターンの形成方法の工程を説明するための概略図である。
【図５】めっきする面積をパラメータとして、開口率と得られた膜厚分布との関係を示すグラフである。
【図６】開口率をパラメータとして、開口率と得られた膜厚分布との関係を示すグラフである。
【図７】膜厚分布と組成分布との関係を示すグラフである。
【図８】従来の金属膜パターンの形成方法の工程を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０ 被めっき体（基板）
１１、２３ 絶縁層
１２ ハードマスク
１３、２１ レジスト層
１４ シード膜
１５ 導電層
１６ 絶縁アルミナ層
２０Ａ 金属層
２０Ｂ 金属膜パターン
２２ 埋込部
３０ めっき装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シード膜が形成された基板に金属層を電気めっきするめっき工程と、
めっき工程の後に、基板を研摩して金属パターンを形成する研摩工程と を有する金属膜パターンの形成方法において、
前記めっき工程は、シード膜上にレジスト層が形成されている基板表面に、電気めっきして金属層を形成する
ことを特徴とする金属膜パターンの形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金属膜パターンの形成方法において、
前記研摩工程は、レジスト層を除去し、次に、絶縁膜を形成した後に、金属層を研摩して金属膜パターンを形成する
ことを特徴とする金属膜パターンの形成方法。
【請求項３】
シード膜が形成された基板に金属層を電気めっきするめっき工程と、
めっき工程の後に、基板を研摩する研摩工程と を有する金属膜パターンの形成方法において、
前記めっき工程は、基板のシード膜の一部を除去した後に、電気めっきして金属層を形成する
ことを特徴とする金属膜パターンの形成方法。
【請求項４】
請求項１ないし４のいずれかに記載の金属膜パターンの形成方法において、
前記めっき工程は、基板表面全体の半分以下であって、埋込部及び埋込部周辺に金属層を形成する
ことを特徴とする金属膜パターンの形成方法。
【請求項５】
請求項１ないし５のいずれかに記載の金属膜パターンの形成方法において、
前記基板表面に形成される前記金属層は、２元系以上の合金で形成される
ことを特徴とする金属膜パターンの形成方法。
【請求項１】
シード膜が形成された基板に金属層を電気めっきするめっき工程と、
めっき工程の後に、基板を研摩して金属パターンを形成する研摩工程と を有する金属膜パターンの形成方法において、
前記めっき工程は、シード膜上にレジスト層が形成されている基板表面に、電気めっきして金属層を形成する
ことを特徴とする金属膜パターンの形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金属膜パターンの形成方法において、
前記研摩工程は、レジスト層を除去し、次に、絶縁膜を形成した後に、金属層を研摩して金属膜パターンを形成する
ことを特徴とする金属膜パターンの形成方法。
【請求項３】
シード膜が形成された基板に金属層を電気めっきするめっき工程と、
めっき工程の後に、基板を研摩する研摩工程と を有する金属膜パターンの形成方法において、
前記めっき工程は、基板のシード膜の一部を除去した後に、電気めっきして金属層を形成する
ことを特徴とする金属膜パターンの形成方法。
【請求項４】
請求項１ないし４のいずれかに記載の金属膜パターンの形成方法において、
前記めっき工程は、基板表面全体の半分以下であって、埋込部及び埋込部周辺に金属層を形成する
ことを特徴とする金属膜パターンの形成方法。
【請求項５】
請求項１ないし５のいずれかに記載の金属膜パターンの形成方法において、
前記基板表面に形成される前記金属層は、２元系以上の合金で形成される
ことを特徴とする金属膜パターンの形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２０５１５７（Ｐ２００８−２０５１５７Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３９０２６（Ｐ２００７−３９０２６）
【出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]