JPH04257227A

JPH04257227A - 配線形成方法

Info

Publication number: JPH04257227A
Application number: JP3060906A
Authority: JP
Inventors: Shingo Kadomura; 新吾門村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-02-08
Filing date: 1991-02-08
Publication date: 1992-09-11
Also published as: US5227337A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造分野等
において適用される配線形成方法に関し、特にいわゆる
ブランケットＣＶＤ法により形成される高融点金属層の
エッチバックを、小型の装置を用いてローディング効果
を抑制しながら行う方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のＶＬＳＩ，ＵＬＳＩ等にみられる
ように半導体装置の高集積化および高性能化が進展する
に伴い、デバイス・チップ上では配線部分の占める割合
が増大する傾向にあるが、これによるチップ面積の大幅
な増大を防止するために多層配線が今や必須の技術とな
っている。従来、配線形成方法としては、アルミニウム
等からなる金属薄膜をスパッタリング法により形成する
ことが広く行われてきた。しかし、上述のように配線の
多層化が進行し、その結果として基体の表面段差や接続
孔のアスペクト比が増大している状況下では、スパッタ
リング法におけるステップ・カバレージの不足により上
層配線と半導体基板との間の接続不良や配線間における
接続不良がすでに重大な問題となっている。

【０００３】そこで近年、タングステン，モリブデン，
タンタル等の高融点金属、あるいはアルミニウム，銅等
の金属を接続孔内に選択的に成長させることによりアス
ペクト比の高い接続孔を埋め込む技術が提案されている
。かかる選択成長の手法としては、金属フッ化物や有機
金属化合物等のガスを下層配線材料により還元して金属
を析出させる選択ＣＶＤ法がその代表的なものである。しかし、選択ＣＶＤ法は研究レベルではかなり良い結果
を得ているものの、次第に選択性が劣化すること、ある
いはネイルヘッドと通称される過剰成長部のエッチバッ
ク除去の際の制御性が乏しいこと等の難点があり、当初
の期待に反して量産への導入の見通しが立っていないの
が現状である。この選択ＣＶＤに代わって改めて注目を
集めているのが、ブランケットＣＶＤ法である。これは
、基体の全面に金属または合金を析出させる技術であり
、たとえば接続孔が開口された絶縁膜の全面を被覆して
該接続孔を埋め込むごとくタングステン等の高融点金属
層を形成するプロセスはその代表例である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記高融点
金属層を接続孔内部を埋め込むいわゆるプラグ材として
使用する場合には、該高融点金属層のエッチバックが当
然必要となる。このエッチバック工程では、ウェハ面内
における処理の均一性を考慮して５〜１０％程度のオー
バーエッチングが行われるのが普通である。しかし、同
じウェハ面でもエッチング装置内のプラズマ密度の比較
的高い領域に近接している部分では、それ以外の部分と
比較してエッチング速度が速くなっているため、層間絶
縁膜の露出に伴う被エッチング面積の急激な減少が早い
時期に生ずる。すると、結合の相手（すなわち高融点金
属）を失って相対的に過剰となったエッチング種が接続
孔内に集中し、そこに埋め込まれた高融点金属層を大き
く侵食するという問題がある。たとえば図３（ａ）に示
されるように、半導体基板２１上に接続孔２３の開口さ
れた層間絶縁膜２２が形成され、さらに該層間絶縁膜２
２の全面を被覆するごとくブランケットＣＶＤ法により
タングステン層２４が形成されている場合を考える。こ
こで、フッ素系ガスを用いて上記タングステン層２４を
エッチバックすると、高プラズマ密度領域の近傍では層
間絶縁膜２１の表面が露出した段階で早い時期にＦ＊　
が過剰となる。これが接続孔２３内に埋め込まれたタン
グステン層２４の表面に集中し、オーバーエッチングを
行っている間に図３（ｂ）に示されるような大きな侵食
部２５を形成してしまうのである。これは、ローディン
グ効果と呼ばれる現象であり、ブランケットＣＶＤ法の
実用化を事実上妨げている原因である。今後の半導体装
置の製造分野では、デバイス・チップの大型化に伴って
ウェハが大口径化され、しかもスループットの低下を招
かないように高密度プラズマを用いて高速エッチングを
行う枚葉式プラズマ・エッチング装置が主流となると予
想されるため、ローディング効果は一層顕著になるもの
と考えられる。したがって、その早急な解決策が望まれ
ている。

【０００５】上述の解決策となり得る手段として、絶縁
膜が露出するまでの高融点金属層のエッチバックは被処
理基板を高温に保持して高速に行い、続くオーバーエッ
チングは被処理基板を低温に保持して反応速度を低下さ
せた状態で行うことも考えられる。しかし、既存のエッ
チング装置でかかる２段階プロセスを実施しようとする
と、高温プロセス用のエッチング・チャンバと低温プロ
セス用のエッチング・チャンバが別個に必要となり、装
置のランニング・コストが増大する他、クリーン・ルー
ム内における装置の占有空間が増大し、クリーン・ゾー
ンの維持費が増大する等の問題がある。さらに、チャン
バ間の搬送に伴いスループットが低下したり、汚染の機
会が増大する等の懸念もある。そこで本発明は、ブラン
ケットＣＶＤ法により形成された高融点金属膜のエッチ
バックを、小型の装置によりローディング効果の影響を
受けずに行う方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述の目的
を達成するために鋭意検討を行う過程で、ブランケット
ＣＶＤ法により形成された高融点金属層のエッチバック
を高温プロセスと低温プロセスとを組み合わせた２段階
プロセスにより行う方針を踏襲しながらも、これを単一
のエッチング・チャンバ内で実施可能なプロセスに改良
することを考えた。その結果、一例として本発明者が先
に特願平２−８４３１２号明細書において提案したごと
く、基板載置台に冷却手段、および基板を上下に移動さ
せる移動手段が設けられてなるエッチング装置を使用す
れば、かかるプロセスは十分に実現可能であるとの判断
を得た。さらに、エッチング・ガスとしてフッ化イオウ
もしくは塩化イオウを主体とする第１ガスを使用し、か
つ低温プロセス時には過剰なハロゲン・ラジカルを捕捉
し得るガスを添加すれば、ローディング効果の抑制効果
は一層向上するとの知見を得た。本発明の配線形成方法
は、これらの知見にもとづいて提案されるものである。

【０００７】すなわち、本願の第１の発明にかかる配線
形成方法は、接続孔が開口された絶縁膜の全面を被覆し
て該接続孔を埋め込むごとく高融点金属層を形成する工
程と、前記絶縁膜の上面の少なくとも一部が露出する直
前まで前記高融点金属層をエッチングする第１のエッチ
バック工程と、前記第１のエッチバック工程で用いたエ
ッチング・チャンバ内で被処理基板を０℃以下に冷却し
ながら、引き続き前記絶縁膜の上面が露出するまで前記
高融点金属層の残余部をエッチングする第２のエッチバ
ック工程とを有することを特徴とするものである。

【０００８】本願の第２の発明にかかる配線形成方法は
、前記第１のエッチバック工程においてＳ２　Ｆ２　，
ＳＦ２　，ＳＦ４　，Ｓ２　Ｆ１０，ＳＦ６　からなる
化合物群から選ばれるいずれか１種の化合物を含む第１
ガスを用い、前記第２のエッチバック工程において前記
化合物群から選ばれるＳＦ６　以外のいずれか１種の化
合物を含む第１ガスと、Ｈ２　，Ｈ２　Ｓ，シラン系化
合物から選ばれるいずれか１種の化合物を含む第２ガス
とを混合してなるエッチング・ガスを用いることを特徴
とするものである。

【０００９】

【作用】本願の第１の発明および第２の発明にかかる配
線形成方法は、いずれもブランケットＣＶＤ法により形
成された高融点金属層のエッチバックを高温プロセスと
低温プロセスの２段階に分けて行うという発想にもとづ
きながらも、これを単一のエッチング・チャンバ内で連
続工程として行うことを可能とするものである。この技
術を実施するためには、当然のことながらエッチング装
置に被処理基板の速やかな加熱冷却を可能とする機構が
具備されていることが前提となる。これに対する現実的
な対応の一例は、たとえば前述の特願平２−８４３１２
号明細書に提案されるとおりである。この場合、被処理
基板を予め冷却された基板載置台に接触保持すれば、低
温プロセスが実施できる。一方、上下手段を駆動させて
被処理基板を上記基板載置台から離間させた状態に保持
すれば、該被処理基板は基板載置台の冷却から切り離さ
れてプラズマ輻射熱とエッチング反応熱とにより速やか
に昇温されるので、高温プロセスが実施できる。

【００１０】本願の第２の発明は、第１の発明にエッチ
ング・ガスの組成上の工夫を加えることにより、エッチ
バックの制御性を一層向上させたものである。まず、第
１のエッチバック工程では、５種類のフッ化イオウから
選ばれるいずれか１種の化合物を含む第１ガスにより高
融点金属層のエッチバックを絶縁膜が露出する直前まで
行う。この過程では、第１ガスの放電解離によりプラズ
マ中に生成するハロゲン系ラジカルや各種イオンの作用
により高融点金属がフッ化物の形で速やかに除去される
。続く第２のエッチバック工程では、被処理基板を０℃
以下に冷却し、かつ上記第１ガスに水素および／または
シリコンを構成元素とする化合物を含む第２ガスを添加
して、高融点金属層の残余部をエッチバックする。ただ
し、ここでは上記第１ガスのうちＳＦ６　を含むものは
除外する。それは、本発明者の行った他の実験により、
ＳＦ６　が放電解離によってもプラズマ中にほとんど遊
離のＳを生成しないことが確認されているからである。ＳＦ６　以外の４種類のフッ化イオウは、いずれも放電
解離によりプラズマ中に遊離のＳを生成できる。生成し
たＳは、被処理基板が冷却されていることによりその表
面へ堆積するようになる。その一方で、ハロゲン系活性
種の作用により高融点金属層のエッチングも進行する。つまり、高融点金属層の表面ではＳの堆積とそのスパッ
タ除去、および高融点金属のエッチングが競合的に進行
することになる。また、この第２のエッチバック工程で
はガス系に第２ガスが添加されている。これは、上述の
ようなＳの堆積を一層効果的に行わせるために、第１ガ
スから生成する過剰なハロゲン・ラジカルを捕捉して見
掛け上のＦ／Ｓ比（分子中におけるフッ素原子数とイオ
ウ原子数の比）を低下させるためである。この場合、過
剰なハロゲン・ラジカルを捕捉する化学種とは、第２ガ
スから放電解離により生成するＨ＊　（水素ラジカル）
、もしくはシリコン系化学種である。すなわち、フッ化
イオウから生成するＦ＊　は、第２ガスから生成したＨ
＊　もしくはシリコン系化学種と容易に結合してＨＦ，
ＳｉＦｘ　等の形で系外へ除去される。したがって、フ
ッ化イオウ中で最もＦ／Ｓ比の低いＳ２　Ｆ２　を使用
した場合にも、さらにハロゲン・ラジカル発生量を低減
させて、見掛け上のＦ／Ｓ比を下げ、Ｓの堆積に有利な
環境が提供されるわけである。さらに、かかる低温下で
はラジカル反応もある程度抑制されているので、以上の
諸効果により、第２のエッチバック工程における高融点
金属層のエッチング速度は第１のエッチバック工程にお
けるよりも大幅に低下する。したがって、絶縁膜の上面
が露出しても、エッチング種が急激に接続孔内へ集中す
ることがなく、ローディング効果を抑制することができ
る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。ここで、実際の配線形成プロセスの説明に先立ち
、まず本発明を実施するために使用したエッチング装置
のウェハ載置電極の構成例、およびその使用上の工夫に
ついて図２（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明する
。なお、ここでは上記エッチング装置として有磁場マイ
クロ波プラズマ・エッチング装置を取り上げるが、ウェ
ハ載置電極の構成や使用上の工夫は平行平板型ＲＩＥ（
反応性イオン・エッチング）装置やマグネトロンＲＩＥ
装置等の他のエッチング装置を使用する場合にも適用で
きるものである。

【００１２】図２（ａ）および（ｂ）は、有磁場マイク
ロ波プラズマ・エッチング装置のウェハ載置電極とその
周辺部材を示す概略断面図である。これは、導波管（図
示せず。）を介して導入される周波数２．４５ＧＨｚの
マイクロ波とソレノイド・コイル（図示せず。）から印
加される磁束密度８７５Ｇａｕｓｓの磁界を利用してＥ
ＣＲ放電を行うことにより石英製のベルジャー１１内に
高密度のプラズマを発生させ、このプラズマを用いて各
種処理を行う装置である。上記ベルジャー１１の側壁部
には処理に必要なガスを矢印Ｂ１　，Ｂ２　方向から導
入するためのガス導入管１５が設けられ、内部空間は矢
印Ａ方向に接続される図示されない真空系統により高真
空排気されている。ベルジャー１１内部には被処理基板
であるウェハ１３を載置するウェハ載置電極１２が収容
されており、該ウェハ載置電極１２はＲＦバイアスを印
加するためのＲＦ電源１６を介して接地された構成とさ
れている。以上が有磁場マイクロ波プラズマ・エッチン
グ装置における一般的なウェハ載置電極の構成であるが
、本発明で使用される装置ではさらに低温エッチングを
可能とするために、上記ウェハ載置電極１２に冷却配管
１４が埋設され、装置外部に配設されるチラー等の冷却
設備から冷媒を導入して図中矢印Ｃ１　，Ｃ２　方向に
循環させるようになされている。この他、図示は省略す
るが、ウェハ１３の背面側への堆積を防止したりあるい
はウェハ載置電極１２とウェハ１３との間の熱伝導を促
進するためのバックサイド・パージ機構，静電チャック
機構等が搭載されていても良い。

【００１３】上記ウェハ載置電極１２の使用上の工夫と
は、ウェハ１３をピン１７で上昇もしくは下降させるこ
とにより該ウェハ載置電極１２との熱的接触状態を変化
させることである。これにより、単一のエッチング・チ
ャンバ（ここではベルジャー１１）で低温プロセスにも
高温プロセスにも対応することが可能となる。すなわち
、低温プロセスを行う場合には、図２（ａ）に示される
ようにウェハ１３をウェハ載置電極１２上に接触保持し
て冷却すれば良い。また、高温プロセスを行う場合には
、図２（ｂ）に示されるようにピン１７でウェハ１３を
上昇させ、ウェハ載置電極１２の冷却状態から熱的に切
り離せば良い。これにより、ウェハ１３はプラズマ輻射
熱およびエッチング反応熱により速やかに昇温される。なお、上記ピン１７は、ウェハ１３のロード／アンロー
ドの便宜を図るために通常設けられているものをそのま
ま使用しても良いが、ウェハ載置電極１２の構成に応じ
て、あるいは加熱効率を考慮してより上下方向の移動量
の大きいものを特別に設置しても良い。次に、かかるウ
ェハ載置電極１２を使用した実際のプロセス例について
説明する。

【００１４】実施例１本実施例は、本願の第１の発明を適用し、ブランケット
ＣＶＤ法により形成されたタングステン（Ｗ）層を第１
のエッチバック工程でＳＦ６　を使用して下地が露出し
ない程度にエッチバックした後、第２のエッチバック工
程でＳＦ６　とＣｌ２　の混合ガスを使用して低温下で
残余のエッチングを行った例である。このプロセスを図
１（ａ）ないし（ｃ）を参照しながら説明する。まず、
一例として図１（ａ）に示されるように、シリコン等か
らなる半導体基板１上に酸化シリコン等からなる層間絶
縁膜２が形成され、さらに該層間絶縁膜２に開口された
接続孔３を埋め込みかつ全面を被覆するごとくブランケ
ットＣＶＤ法によりＷ層４が形成されたウェハ１３を用
意した。ここで、上記ブランケットＣＶＤ法は、たとえ
ばＷＦ６　流量２５ＳＣＣＭ，ＳｉＨ４　流量１０ＳＣ
ＣＭ，ガス圧８０Ｔｏｒｒ，ウェハ温度４７５℃の条件
で２０秒間の核成長を行った後、ＷＦ６　流量６０ＳＣ
ＣＭ，Ｈ２　流量３６０ＳＣＣＭの条件でＷを堆積させ
ることにより実施した。

【００１５】次に、上記ウェハ１３を有磁場マイクロ波
プラズマ・エッチング装置のウェハ載置電極１２上にセ
ットし、前述の図２（ａ）に示されるようにピン１７を
用いてウェハ載置電極１２から離間させた状態で保持し
た。ただし、このときもウェハ載置電極１２に埋設され
る冷却配管１４にはエタノール冷媒が循環されている。この状態で、ＳＦ６　流量１００ＳＣＣＭ，ガス圧１．
３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ），マイクロ波パワー８５０Ｗ
，ＲＦバイアス・パワー１００Ｗの条件でＷ層４のエッ
チバックを行い、図１（ｂ）に示されるように、その膜
厚の約９０％を除去した。ただし、この場合の膜厚とは
層間絶縁膜２の上面における部分の膜厚を指す。この第
１のエッチバック工程では、ＳＦ６　の解離によりプラ
ズマ中に生成したＦ＊　によるラジカル反応がＳＦｘ　
＋　等のイオンにアシストされる機構でエッチングが進
行し、Ｗ層４がＷＦｘ　の形で速やかに除去された。ま
た、この間のウェハ１３はプラズマ輻射熱とエッチング
反応熱により昇温するので、この昇温によりエッチング
反応が促進され、エッチバックの均一性が向上するとい
うメリットもある。なお、上記第１のエッチバック工程
では、下地の層間絶縁膜２が露出する手前でエッチング
を終了させる必要があるため、予め上述の条件によるエ
ッチング速度を測定しておき、経過時間にもとづいてエ
ッチング量を判定することが望ましい。

【００１６】次に、図２（ａ）に示されるようにピン１
７を下げ、静電チャック機構を併用してウェハ１３をウ
ェハ載置電極１２に密着保持した。この状態で、ＳＦ６
　流量３０ＳＣＣＭ，Ｃｌ２　流量２０ＳＣＣＭ，ガス
圧１．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ），マイクロ波パワー８
５０Ｗ，ＲＦバイアス・パワー１００Ｗ，ウェハ温度−
３０℃の条件でＷ層４の残余部のエッチバックを行い、
図１（ｃ）に示されるように層間絶縁膜２の上面が露出
したところでエッチバックを終了した。これにより、接
続孔３の内部がＷ層４でほぼ平坦に埋め込まれ、Ｗプラ
グ４ａが形成された。ここで、約５％のオーバーエッチ
ングを行ったが、前述の図３（ｂ）に示されるような浸
食部２５は何ら形成されなかった。この第２のエッチバ
ック工程では、ウェハ１３の低温冷却によりラジカル反
応速度が低下していること、およびかかる低温下ではＣ
ｌ２　とＷの反応生成物であるＷＣｌｘ　の蒸気圧が低
いためにＷ層４の表面でＷＣｌｘ　の堆積とスパッタ除
去とが競合すること等の理由により、第１のエッチバッ
ク工程よりも大幅にエッチング速度が低下する。したが
って、層間絶縁膜２の上面が露出した時点でも、接続孔
３の内部に埋め込まれたＷ層４へＦ＊，Ｃｌ＊　等のラ
ジカルが急激に集中することがなく、ローディング効果
が防止されるのである。

【００１７】なお、本実施例では高温プロセスと低温プ
ロセスの切り換えをウェハ載置電極１２に内蔵されるピ
ン１７の昇降という極めて簡便な手法により行っており
、ウェハ載置電極１２の冷却状態は常に一定に維持され
ている。したがって、プロセス途中でチラーの設定温度
を変更したり、あるいは従来のように別のチャンバへウ
ェハを搬送したりする必要がなく、コスト，スループッ
ト，スペース効率，汚染防止のあらゆる観点から優れた
エッチバックが可能となる。

【００１８】実施例２本実施例は、本願の第２の発明を適用し、ブランケット
ＣＶＤ法により形成されたＷ層を第１のエッチバック工
程でＳ２　Ｆ２　（第１ガス）を使用して下地が露出し
ない程度にエッチバックした後、第２のエッチバック工
程で上記第１ガスにＨ２　（第２ガス）を添加した混合
ガスを使用して低温下で残余のＷ層をエッチングした例
である。まず、前述の図１（ａ）に示されるものと同じ
状態のウェハ１３を有磁場マイクロ波プラズマ・エッチ
ング装置のウェハ載置電極１２上にセットし、前述の図
２（ａ）に示されるようにピン１７を用いてウェハ載置
電極１２から離間させた状態に保持した。ここで、Ｓ２
　Ｆ２　流量２０ＳＣＣＭ，ガス圧１．３Ｐａ（１０ｍ
Ｔｏｒｒ），マイクロ波パワー８５０Ｗ，ＲＦバイアス
・パワー５０Ｗの条件でＷ層４のエッチバックを行い、
図１（ｂ）に示されるように、その膜厚の約９０％を除
去した。この第１のエッチバック工程では、ＳＦ６　の
解離によりプラズマ中に生成したＦ＊　によるラジカル
反応がＳ＋　，Ｓ２　＋　，ＳＦｘ　＋　等のイオンに
アシストされる機構でエッチングが進行し、Ｗ層４がＷ
Ｆｘ　の形で速やかに除去された。

【００１９】次に、図２（ａ）に示されるようにピン１
７を下げ、静電チャック機構を併用してウェハ１３をウ
ェハ載置電極１２に密着保持した。この状態で、Ｓ２　
Ｆ２　流量２０ＳＣＣＭ，Ｈ２　流量２０ＳＣＣＭ，ガ
ス圧１．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ），マイクロ波パワー
８５０Ｗ，ＲＦバイアス・パワー５０Ｗ，ウェハ温度−
３０℃の条件でＷ層４の残余部のエッチバックを行い、
図１（ｃ）に示されるように層間絶縁膜２の上面が露出
したところでエッチバックを終了した。これにより、接
続孔３の内部がＷ層４でほぼ平坦に埋め込まれ、配線プ
ラグが形成された。この第２のエッチバック工程では、
まずウェハ１３の低温冷却によりラジカル反応速度が低
下している。また、ウェハ１３が低温冷却されているた
めにＳ２　Ｆ２　から解離生成したＳがＷ層４の表面に
堆積することができる。しかも、Ｈ２　から生成するＨ
＊　により過剰なＦ＊　が消費されるためにエッチング
系の見掛け上のＦ／Ｓ比が低下し、Ｓの堆積が起こり易
い条件となっている。これらの理由により、本実施例で
も第２のエッチバック工程におけるエッチング速度は第
１のエッチバック工程に比べて大幅に低下し、ローディ
ング効果が防止された。

【００２０】なお、本実施例では第１ガスとしてＳ２　
Ｆ２　を使用したが、他のフッ化イオウを使用してもほ
ぼ同様の機構でエッチングを進めることができる。また
、本実施例では第２ガスとしてＨ２　を使用したが、Ｈ
２　Ｓやシラン系ガスを使用しても同様に良好な結果が
期待できる。Ｈ２　Ｓを使用する場合には、Ｈ＊　によ
るＦ＊　の捕捉の他、第２ガスからもＳをエッチング反
応系内に生成させることができるため、Ｆ／Ｓ比を一層
低下させることができる。上記シラン系化合物としては
、ＳｉＨ４　，Ｓｉ２　Ｈ６　，Ｓｉ３　Ｈ８　等の水
素化珪素の他、これらの水素原子の一部がハロゲン原子
に置換されたＳｉＨ２　Ｆ２　，ＳｉＨ２　Ｃｌ２　等
の部分ハロゲン化誘導体が挙げられる。これらシラン系
化合物は、過剰なＦ＊　を捕捉し得る化学種としてＨ＊
　の他にシリコン系ラジカルを生成することができるた
め、やはりＦ／Ｓ比を効率良く低下させることができる
。

【００２１】以上、本発明を２つの実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれら各実施例に何ら限定される
ものではなく、たとえばエッチング・ガスには各種の添
加ガスを混合しても良い。たとえば、第１のエッチバッ
ク工程および第２のエッチック工程で使用されるエッチ
ング・ガスには、スパッタリング効果，冷却効果，希釈
効果を得る目的でＨｅ，Ａｒ等の希ガスが適宜添加され
ていても良い。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の配線形成方法によれば、ブランケットＣＶＤ法によ
り形成された高融点金属層のエッチバックをローディン
グ効果を極めて良好に抑制しながら行うことができ、層
間絶縁膜に開口された接続孔に信頼性の高いプラグを形
成することができる。しかも、上述のエッチバックは単
一のエッチング・チャンバ内で高温プロセスと低温プロ
セスとを切り換えるという巧妙な手法により行われるた
め、大型のエッチング装置を必要とせず、コスト，スル
ープット，汚染防止の観点からも有利なプロセスとなる
。したがって、本発明は微細なデザイン・ルールにもと
づき高集積度および高性能を有する半導体装置の製造に
極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配線形成方法を適用したプロセス例を
その工程順にしたがって示す概略断面図であり、（ａ）
はブランケットＣＶＤ法によりＷ層が形成された状態、
（ｂ）は第１のエッチバック工程が終了した状態、（ｃ
）は第２のエッチバック工程が終了して接続孔がほぼ平
坦に埋め込まれた状態をそれぞれ示す。

【図２】本発明の配線形成方法を実施するために使用さ
れる有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置のウェ
ハ載置電極とその周辺部材の一構成例を示す概略断面図
であり、（ａ）は低温プロセス用にウェハをウェハ載置
電極に密着保持した状態、（ｂ）は高温プロセス用にウ
ェハをピンで持ち上げた状態をそれぞれ示す。

【図３】従来の配線形成方法における問題点を説明する
ための概略断面図であり、（ａ）はブランケットＣＶＤ
法によりＷ層が形成された状態、（ｂ）はローディング
効果により接続孔内部のＷ層が浸食された状態をそれぞ
れ示す。

【符号の説明】

１　　・・・半導体基板２　　・・・層間絶縁膜３　　・・・接続孔４　　・・・Ｗ（タングステン）層４ａ・・・Ｗプラグ１１・・・ベルジャー１２・・・ウェハ載置電極１３・・・ウェハ１４・・・冷却配管１７・・・ピン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　接続孔が開口された絶縁膜の全面を被
覆して該接続孔を埋め込むごとく高融点金属層を形成す
る工程と、前記絶縁膜の上面の少なくとも一部が露出す
る直前まで前記高融点金属層をエッチングする第１のエ
ッチバック工程と、前記第１のエッチバック工程で用い
たエッチング・チャンバ内で被処理基板を０℃以下に冷
却しながら、引き続き前記絶縁膜の上面が露出するまで
前記高融点金属層の残余部をエッチングする第２のエッ
チバック工程とを有することを特徴とする配線形成方法
。
【請求項２】　　前記第１のエッチバック工程において
Ｓ２　Ｆ２　，ＳＦ２　，ＳＦ４　，Ｓ２　Ｆ１０，Ｓ
Ｆ６　からなる化合物群から選ばれるいずれか１種の化
合物を含む第１ガスを用い、前記第２のエッチバック工
程において前記化合物群から選ばれるＳＦ６　以外のい
ずれか１種の化合物を含む第１ガスと、Ｈ２　，Ｈ２　
Ｓ，シラン系化合物から選ばれるいずれか１種の化合物
を含む第２ガスとを混合してなるエッチング・ガスを用
いることを特徴とする請求項１記載の配線形成方法。