JP2000082695A

JP2000082695A - プラズマエッチング法及び半導体装置

Info

Publication number: JP2000082695A
Application number: JP23075398A
Authority: JP
Inventors: Shingo Kadomura; 新吾門村; Shinsuke Hirano; 信介平野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1998-08-17
Publication date: 2000-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマエッチングにおけるプラズマ放電の前
にプラズマエッチング装置のチャンバー内に存在する未
解離のハロゲン系ガスと銅とが反応する結果、銅薄膜を
エッチングできなくなるといった現象の発生を確実に抑
制することができるプラズマエッチング法を提供する。【解決手段】銅薄膜のプラズマエッチング法において
は、基体４０，４１上に形成された銅薄膜４３の露出面
４３Ａがプラズマ放電前のハロゲン系ガスと接触しない
ように銅薄膜４３の露出面４３Ａを保護膜４４で被覆し
た後、該ハロゲン系ガスを使用して該保護膜４４をプラ
ズマエッチングし、引き続き、銅薄膜４３をプラズマエ
ッチングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基体上に形成され
た銅薄膜のプラズマエッチング法及び半導体装置、ある
いは又、基体上に形成されたバリアメタル層及びその上
に形成された銅薄膜のプラズマエッチング法及び半導体
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の超ＬＳＩにおいては、数ｍｍ角の
チップに数百万個以上の素子を集積することが要求され
ている。それ故、従来のような平面的な素子の微細化に
よってこのような高集積化を実現することは極めて困難
であり、配線を二重、三重に積み上げる多層配線技術が
不可欠である。一方、素子の高機能化、デバイスの動作
速度の高速化に対する要求も止まるところを知らず、こ
れらの要求を満たす半導体装置プロセス技術の整備が急
がれている。

【０００３】これらの要求を満たす技術の１つとして、
次世代以降の配線材料として銅（Ｃｕ）を用いる技術が
注目されて久しい。銅は、従来から使用されているアル
ミニウム系合金よりも抵抗値が低く、しかもエレクトロ
マイグレーションに対する耐性が高い等、半導体装置の
配線材料として優れた特性を有する。その反面、加工が
難しいことから、その実用化が遅れている。

【０００４】即ち、例えば、半導体基板上に設けられた
絶縁層上に形成された銅薄膜をプラズマエッチングする
場合、一般にプラズマエッチングに用いられるハロゲン
系ガスと銅とのエッチング生成物の蒸気圧は低い。それ
故、蒸気圧の低いエッチング生成物を気化させるため
に、銅薄膜を高温加熱しながらプラズマエッチングを行
う必要がある。ここで、プラズマエッチングを行う際に
は、エッチング装置のチャンバー内に配置された基体載
置ステージ（ウエハステージと呼ばれる場合がある）上
に半導体基板を載置・固定する。そして、銅薄膜の加熱
は、通常、基体載置ステージに内蔵されたヒータによっ
て行う。ところが、プラズマエッチングが進行するに従
い、銅薄膜へのプラズマ照射によって銅薄膜に大きな入
熱があり、その結果、銅薄膜、更には半導体基板の温度
が大幅に上昇する。そのため、従来の技術においては、
例えば２５０゜Ｃにて銅薄膜のプラズマエッチングを実
施する場合、プラズマ照射による銅薄膜の温度上昇が１
００゜Ｃであるとすれば、プラズマエッチング開始時、
この温度上昇分だけ銅薄膜の温度を下げた状態で、即
ち、基体載置ステージの設定温度を例えば１５０゜Ｃに
設定した状態で、プラズマエッチングを開始している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このよう
に、銅薄膜の温度を下げた状態（例えば１５０゜Ｃ）か
らプラズマエッチングを開始すると、銅薄膜のプラズマ
エッチングを開始した後、銅薄膜の表面に難エッチング
層である銅−ハロゲン化合物層（例えば、ハロゲン系ガ
スとしてＣｌ₂ガスを用いた場合、ＣｕＣｌ_X層）が形成
される。このような難エッチング層が形成されると、そ
れ以降、銅薄膜のプラズマエッチングが進行しなくな
る。一方、プラズマエッチング開始前から半導体基板を
設定温度（例えば２５０゜Ｃ）に保持した場合には、プ
ラズマからの入熱によってプラズマエッチング中に銅薄
膜の温度が上昇する。その結果、銅薄膜とエッチング用
ガスとの間の化学反応は進行し易くなるものの、エッチ
ングされた銅薄膜の形状制御が困難となり、エッチング
加工精度が大幅に低下するという問題がある。

【０００６】通常、銅薄膜のプラズマエッチングにおい
ては、プラズマエッチングのためのプラズマ放電の前
に、チャンバー内にハロゲン系ガスを導入し、チャンバ
ー内のハロゲン系ガス圧力が安定した後に高周波を印加
してプラズマ放電を開始するといったシークエンスを辿
る。従って、たとえ、プラズマエッチング開始前から半
導体基板を設定温度（例えば２５０゜Ｃ）に保持し、し
かも、プラズマエッチング中にプラズマからの入熱によ
る銅薄膜の温度上昇を抑制することができたとしても、
プラズマエッチングにおけるプラズマ放電の前に、チャ
ンバー内に未解離のハロゲン系ガス成分が存在してお
り、銅とハロゲン系ガスとが反応し、銅薄膜表面に反応
生成物である銅−ハロゲン化合物が生成し、かかる銅の
ハロゲン化が銅薄膜表面から内部へと進行してしまい、
銅薄膜がエッチングできなくなるといった現象が認めら
れている。

【０００７】銅薄膜の温度制御を行いながら、半導体基
板上に設けられた絶縁層上に形成された銅薄膜をプラズ
マエッチングする場合、半導体基板を基体載置ステージ
に十分に密着させる必要がある。そのための簡便な手段
としてクランプがあるが、クランプを使用した場合、ク
ランプと接する部分の銅薄膜に対するエッチングを行う
ことができない。また、半導体基板の周辺部のみにおい
て半導体基板を基体載置ステージに押し付けるため、半
導体基板の大口径化に伴い、半導体基板の中央部と周辺
部とでの均一なる基体載置ステージへの密着が難しいと
いった問題を有する。

【０００８】半導体基板を基体載置ステージに十分に密
着させる別の手段として、静電チャックがある。この静
電チャックは、文字通り、静電吸着によって半導体基板
を基体載置ステージに吸着するための装置である。即
ち、静電チャックは、通常、基体載置ステージの表面に
設けられた誘電体部材から成り、この誘電体部材に直流
電圧を印加することによって誘電体部材に静電吸着力を
生じさせる。静電チャックを使用すれば、クランプを使
用した場合と異なり、半導体基板の全面を基体載置ステ
ージに確実に密着させることができる。

【０００９】ところで、従来の静電チャックを備えた基
体載置ステージを高温に加熱すると、基体載置ステージ
の線膨張率と誘電体部材の線膨張率との相違に起因し
て、誘電体部材にクラックが発生してしまい、静電チャ
ックとしての機能が失われてしまう。このような問題を
解決する手段が、例えば、特開平１０−３２２３９号公
報に開示されている。この特許公開公報に開示された静
電チャックステージは、静電チャック用セラミックス焼
結体プレートと、セラミックとアルミニウムとの複合プ
レートとを接合して成る。この静電チャックステージを
使用することによって、高温で優れた温度制御下、銅薄
膜のプラズマエッチングが可能である。しかしながら、
この特許公開公報には、具体的な銅薄膜のプラズマエッ
チング法について記載も示唆もなされていない。また、
プラズマエッチングにおけるプラズマ放電の前に、銅と
ハロゲン系ガスとが反応し、銅薄膜をエッチングできな
くなるといった問題、あるいはこのような問題を解決す
るための手段について記載も示唆もなされていない。

【００１０】従って、本発明の第１の目的は、プラズマ
エッチングにおけるプラズマ放電の前にプラズマエッチ
ング装置のチャンバー内に存在する未解離のハロゲン系
ガスと銅とが反応する結果、銅薄膜をエッチングできな
くなるといった現象の発生を確実に抑制することができ
るプラズマエッチング法、及びかかるプラズマエッチン
グ法を適用した半導体装置を提供することにある。更
に、本発明の第２の目的は、安定した高い温度にて銅薄
膜の異方性加工を良好に且つ確実に行うことができるプ
ラズマエッチング法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の第１の目的は、基
体上に形成された銅薄膜の露出面がプラズマ放電前のハ
ロゲン系ガスと接触しないように銅薄膜の露出面を保護
膜で被覆した後、該ハロゲン系ガスを使用して該保護膜
をプラズマエッチングし、引き続き、銅薄膜をプラズマ
エッチングすることを特徴とする本発明の第１の態様に
係るプラズマエッチング法によって達成することができ
る。尚、保護膜をプラズマエッチングした後、プラズマ
放電を中断することなく銅薄膜をプラズマエッチングす
ることが肝要である。

【００１２】屡々、銅薄膜の下には、高融点金属若しく
はその化合物から成るバリアメタル層を形成しておく。
バリアメタル層を形成しない場合、銅が基体に拡散する
虞がある。ところで、バリアメタル層を構成する材料に
よっては、あるいは又、プラズマエッチング装置によっ
ては、銅薄膜のプラズマエッチング条件とバリアメタル
層のプラズマエッチング条件とを大幅に異ならせない
と、バリアメタル層をプラズマエッチングできない場合
がある。尚、プラズマエッチング条件を大幅に異ならせ
るとは、プラズマエッチングに使用するハロゲン系ガス
の流量やプラズマエッチング雰囲気の圧力を変えること
により、プラズマ放電が乱れ、高周波のマッチングが取
れなくなる程度に、プラズマエッチング条件を変えるこ
とを意味する。このような場合には、銅薄膜をプラズマ
エッチングした後、プラズマ放電を一旦停止し、プラズ
マエッチング条件を変更した後にプラズマ放電を再開
し、バリアメタル層をプラズマエッチングする必要があ
る。従って、このような場合には、上記の第１の目的を
達成するために、基体上に形成された高融点金属若しく
はその化合物から成るバリアメタル層、及び該バリアメ
タル層の上に形成された銅薄膜のプラズマエッチング法
であって、（イ）銅薄膜の露出面がプラズマ放電前のハ
ロゲン系ガスと接触しないように銅薄膜の露出面を第１
の保護膜で被覆した後、該ハロゲン系ガスを使用して該
第１の保護膜をプラズマエッチングし、引き続き、銅薄
膜をプラズマエッチングする工程と、（ロ）銅薄膜の露
出面がプラズマ放電前のハロゲン系ガスと接触しないよ
うに銅薄膜の露出面を第２の保護膜で被覆した後、該ハ
ロゲン系ガスを使用して該第２の保護膜をプラズマエッ
チングし、引き続き、バリアメタル層をプラズマエッチ
ングする工程、から成ることを特徴とする本発明の第２
の態様に係るプラズマエッチング法を採用する必要があ
る。尚、第１の保護膜をプラズマエッチングした後、プ
ラズマ放電を中断することなく銅薄膜をプラズマエッチ
ングし、第２の保護膜をプラズマエッチングした後、プ
ラズマ放電を中断することなくバリアメタル層をプラズ
マエッチングすることが肝要である。

【００１３】本発明の第１若しくは第２の態様に係るプ
ラズマエッチング法においては、保護膜（若しくは第１
の保護膜及び第２の保護膜）を、プラズマ放電前のハロ
ゲン系ガスによってエッチングされることがなく、且
つ、プラズマ放電後のハロゲン系ガスによってプラズマ
エッチングされ得る材料から構成する必要がある。

【００１４】本発明の第１若しくは第２の態様に係るプ
ラズマエッチング法においては、プラズマエッチング前
の銅薄膜の露出面は保護膜（若しくは第１の保護膜）で
被覆されているので、プラズマエッチング装置のチャン
バー内に未解離のハロゲン系ガス成分が存在していて
も、銅とハロゲン系ガスとが反応することがない。ま
た、保護膜（若しくは第１の保護膜）をプラズマエッチ
ングし、引き続き、銅薄膜をプラズマエッチングするの
で、このときにも、未解離のハロゲン系ガス成分と銅と
が反応することはない。従って、銅−ハロゲン化合物が
生成し、かかる銅のハロゲン化が銅薄膜表面から内部へ
と進行してしまうといった現象の発生を防止することが
できる。

【００１５】また、本発明の第２の態様に係るプラズマ
エッチング法においては、プラズマエッチングされた銅
薄膜の露出面（例えば、パターニングされた銅薄膜の側
面）は第２の保護膜で被覆されているので、バリアメタ
ル層のプラズマエッチング前に、プラズマエッチング装
置のチャンバー内に未解離のハロゲン系ガス成分が存在
していても、銅とハロゲン系ガスとが反応することがな
い。

【００１６】本発明の第１若しくは第２の態様に係るプ
ラズマエッチング法においては、保護膜（若しくは第１
及び／又は第２の保護膜）をプラズマＣＶＤ法にて形成
することができる。この場合、保護膜（若しくは第１及
び／又は第２の保護膜）を構成する材料を、ハロゲン元
素を含まない炭素系ポリマー、又は、ハロゲン元素とし
てフッ素のみを含む炭素系ポリマー（例えば、フルオロ
カーボン）とすることができる。あるいは又、保護膜
（若しくは第１及び／又は第２の保護膜）を構成する材
料を、ハロゲン元素を含まない硫黄、又は、ハロゲン元
素としてフッ素のみを含む硫黄とすることができる。
尚、フッ素以外のハロゲン元素を含む炭素系ポリマーあ
るいは硫黄から保護膜（若しくは第１及び／又は第２の
保護膜）を構成した場合、ハロゲン系ガスによって保護
膜（若しくは第１及び／又は第２の保護膜）をプラズマ
エッチングできなくなる虞がある。例えば、保護膜（若
しくは第１及び／又は第２の保護膜）をフルオロカーボ
ン［（−ＣＦ₂−）_n］から構成する場合、フルオロカー
ボン膜をプラズマＣＶＤ法にて成膜するための原料ガス
として、Ｃ₂Ｆ₄、Ｃ₂Ｆ₆、Ｃ₃Ｆ₈、Ｃ₄Ｆ₈、Ｃ₆Ｆ₆、Ｃ
Ｈ₂Ｆ₂、ＣＨＦ₃等を挙げることができる。

【００１７】あるいは又、本発明の第１若しくは第２の
態様に係るプラズマエッチング法においては、保護膜
（若しくは第１及び／又は第２の保護膜）を構成する材
料を、スパッタ法又はＣＶＤ法にて形成された、高融点
金属若しくはその化合物、又は、絶縁材料とすることが
できる。保護膜（若しくは第１及び／又は第２の保護
膜）を構成するこれらの材料を具体的に例示すれば、Ｔ
ｉ、ＴｉＯ₂、ＴｉＮ、ＴｉＳｉ_X、Ｔｉ−Ｓｉ−Ｎ、Ｂ
Ｎ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔａ−Ｓｉ−Ｎ、ＴａＣ、Ｗ、Ｗ
Ｎ、ＷＳｉ_X、Ａｌ、アルミニウム合金、Ｍｏ、ＭｏＳ
ｉ_X、ＭｏＮ、Ｃｏ、ＣｏＳｉ_X、ＣｏＮ、ＳｉＯ₂、Ｓ
ｉＮ、ＳＯＧ、ＳｉＯＮ及び低誘電率絶縁材料から成る
群から選択された少なくとも１種類の材料を挙げること
ができる。

【００１８】あるいは又、本発明の第１若しくは第２の
態様に係るプラズマエッチング法においては、窒素プラ
ズマにて銅薄膜表面を窒化することによって保護膜（若
しくは第１及び／又は第２の保護膜）を形成してもよ
い。

【００１９】本発明の第２の態様に係るプラズマエッチ
ング法におけるバリアメタル層を構成する高融点金属若
しくはその化合物は、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｔａ、ＴａＮ、
Ｗ、ＷＮ、Ｍｏ及びＭｏＮから成る群から選択された少
なくとも１種の材料であることが好ましい。具体的に
は、バリアメタル層を構成する高融点金属若しくはその
化合物として、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｗ、Ｗ
Ｎ、Ｍｏ又はＭｏＮの単層構成、Ｔｉ／ＴｉＮ、Ｔａ／
ＴａＮ、Ｗ／ＷＮ、Ｔｉ／ＷＮ、Ｍｏ／ＭｏＮの積層構
成を例示することができる。尚、積層構成においては、
「／」の前の材料が下層を示し、「／」の後の材料が上
層を示す。以下においても同様である。

【００２０】本発明の第１の態様に係るプラズマエッチ
ング法においては、保護膜及び銅薄膜をプラズマエッチ
ングするためのハロゲン系ガスとして、Ｃｌ₂ガスを挙
げることができる。

【００２１】銅が基体に拡散することを抑制するため
に、屡々、銅薄膜の下に高融点金属若しくはその化合物
から成るバリアメタル層を形成しておく。本発明の第１
の態様に係るプラズマエッチング法において、このよう
な場合には、即ち、基体上と銅薄膜との間にバリアメタ
ル層が形成されている場合には、銅薄膜のプラズマエッ
チングに引き続き、バリアメタル層をプラズマエッチン
グする。そして、この場合、プラズマ放電を中断するこ
となく、保護膜、銅薄膜及びバリアメタル層をプラズマ
エッチングする必要がある。ところで、バリアメタル層
を構成する材料によっては、即ち、スパッタ法又はＣＶ
Ｄ法にて形成された高融点金属の窒化物（例えばＴｉ
Ｎ、ＴａＮ、ＷＮ及びＭｏＮから成る群から選択された
少なくとも１種類の材料）からバリアメタル層を構成し
た場合、バリアメタル層のエッチング速度が銅薄膜のエ
ッチング速度よりも遅く、銅薄膜のプラズマエッチング
条件とバリアメタル層のプラズマエッチング条件とを異
ならせないと、バリアメタル層をプラズマエッチングで
きない場合がある。あるいは又、バリアメタル層のエッ
チング速度が銅薄膜のエッチング速度よりも遅いため、
バリアメタル層のエッチング反応に費やされずに残った
過剰のラジカルが銅薄膜とバリアメタル層との界面に侵
入し、銅薄膜がエッチングされる結果、銅薄膜とバリア
メタル層との界面から剥離が生じる場合がある。

【００２２】このような場合、本発明の第１の態様に係
るプラズマエッチング法においては、銅薄膜をプラズマ
エッチングする条件でバリアメタル層をプラズマエッチ
ングした場合以上のエッチングレートが得られる条件に
てバリアメタル層をプラズマエッチングすることが好ま
しい。尚、銅薄膜をプラズマエッチングする条件でバリ
アメタル層をプラズマエッチングした場合のエッチング
レートをＥＲ₁₁（単位：μｍ／分）、バリアメタル層を
プラズマエッチングした場合のエッチングレートをＥＲ
₁₂（単位：μｍ／分）としたとき、ＥＲ₁₂≧ＥＲ₁₁、好
ましくはＥＲ₁₂≧１．１ＥＲ₁₁であることが望ましい。
バリアメタル層をこのようなスパッタ法又はＣＶＤ法に
て形成された高融点金属の窒化物（例えば、ＴｉＮ、Ｔ
ａＮ、ＷＮ及びＭｏＮから成る群から選択された少なく
とも１種類の材料）から構成する場合、保護膜、銅薄膜
及びバリアメタル層をプラズマエッチングするためのハ
ロゲン系ガスとして、ＢＣｌ₃ガス及びＣｌ₂ガス、又
は、Ｃｌ₂ガス及びカーボン含有ガスを用いることが好
ましく、プラズマ放電を中断することなく、保護膜、銅
薄膜及びバリアメタル層をプラズマエッチングする必要
がある。カーボン含有ガスとして、ＣＨＦ₃ガス、ＣＨ₂
Ｆ₂ガス、Ｃ₅Ｆ₈ガスを例示することができる。高融点
金属の窒化物（例えばＴｉＮ、ＴａＮ、ＷＮ及びＭｏＮ
から成る群から選択された少なくとも１種類の材料）か
らバリアメタル層を構成する場合、かかるバリアメタル
層と基体との間に高融点金属層を形成してもよい。即
ち、バリアメタル層を、Ｔｉ／ＴｉＮ、Ｔａ／ＴａＮ、
Ｗ／ＷＮ、Ｔｉ／ＷＮ、Ｍｏ／ＭｏＮから構成してもよ
い。

【００２３】あるいは又、このような場合、本発明の第
１の態様に係るプラズマエッチング法においては、銅薄
膜をプラズマエッチングするために使用するハロゲン系
ガスと異なるハロゲン系ガスを使用してバリアメタル層
をプラズマエッチングし、バリアメタル層をプラズマエ
ッチングするために使用するハロゲン系ガスのバリアメ
タル層に対するエッチングレートＥＲ₂₂（単位：μｍ／
分）は、銅薄膜をプラズマエッチングするために使用す
るハロゲン系の銅薄膜に対するエッチングレートＥＲ₂₁
（単位：μｍ／分）以上であることが好ましい。即ち、
ＥＲ₂₂≧ＥＲ₂₁、好ましくはＥＲ₂₂≧１．１ＥＲ₂₁であ
ることが望ましい。バリアメタル層をこのようなスパッ
タ法又はＣＶＤ法にて形成された高融点金属の窒化物
（例えば、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＷＮ及びＭｏＮから成る群
から選択された少なくとも１種類の材料）から構成する
場合、保護膜をプラズマエッチングするためのハロゲン
系ガスとしてＣｌ₂ガス、ＢＣｌ₃ガス及びＣｌ₂ガス、
又は、Ｃｌ₂ガス及びカーボン含有ガスを用い、銅薄膜
をプラズマエッチングするためのハロゲン系ガスとして
Ｃｌ₂ガスを用い、バリアメタル層をプラズマエッチン
グするためのハロゲン系ガスとしてＢＣｌ₃ガス及びＣ
ｌ₂ガス、又は、Ｃｌ₂ガス及びカーボン含有ガスを用い
ることが好ましく、プラズマ放電を中断することなく、
保護膜、銅薄膜及びバリアメタル層をプラズマエッチン
グする必要がある。カーボン含有ガスとして、ＣＨＦ₃
ガス、ＣＨ₂Ｆ₂ガス、Ｃ₅Ｆ₈ガスを例示することができ
る。高融点金属の窒化物（例えばＴｉＮ、ＴａＮ、ＷＮ
及びＭｏＮから成る群から選択された少なくとも１種類
の材料）からバリアメタル層を構成する場合、かかるバ
リアメタル層と基体との間に高融点金属層を形成しても
よい。即ち、バリアメタル層を、Ｔｉ／ＴｉＮ、Ｔａ／
ＴａＮ、Ｗ／ＷＮ、Ｔｉ／ＷＮ、Ｍｏ／ＭｏＮから構成
してもよい。

【００２４】プラズマエッチング時、バリアメタル層が
高融点金属の窒化物から構成されている場合、かかる高
融点金属原子が窒素原子と結びついているため、高融点
金属原子とハロゲン系ガスを構成するハロゲン原子との
反応が生じ難い場合がある。そして、これに起因して、
バリアメタル層のエッチング速度が銅薄膜のエッチング
速度よりも遅くなる。ハロゲン系ガスとしてＢＣｌ₃ガ
ス及びＣｌ₂ガスを用いると、ホウ素原子とバリアメタ
ル層を構成する窒素原子とが結びつきＢＮとなることに
よって、高融点金属原子とＣｌとの反応が容易に生ずる
ようになる。また、ハロゲン系ガスとしてＣｌ₂ガス及
びカーボン含有ガスを用いると、炭素原子とバリアメタ
ル層を構成する窒素原子とが結びつきＣ−Ｎ系あるいは
Ｃ−Ｈ−Ｎ系の反応生成物が生じ、高融点金属原子とＣ
ｌとの反応が容易に生ずるようになる。これによって、
バリアメタル層のエッチング速度を早めることが可能と
なる。その結果、バリアメタル層のエッチング反応に費
やされずに残る過剰のラジカルが少なくなり、銅薄膜と
バリアメタル層との界面から剥離が生じることを抑制す
ることができる。

【００２５】以上に説明した本発明の第１の態様に係る
プラズマエッチング法においては、ハロゲン系ガスを使
用して保護膜をプラズマエッチングする前に、銅薄膜を
プラズマエッチングする際の基体加熱温度において分解
しない材料、例えばＳｉＯ₂、ＳｉＮあるいはＳｉＯＮ
から構成されたエッチング用のマスクパターンを保護膜
（場合によっては、銅薄膜）上に形成する。これによっ
て、銅薄膜（場合によっては、更にバリアメタル層）を
所望の形状にパターニングすることができる。尚、次に
述べる、炭素原子を含有し、且つ、銅薄膜をプラズマエ
ッチングする際の基体加熱温度において分解しない材料
からエッチング用のマスクパターンを構成することもで
きる。

【００２６】あるいは又、本発明の第１の態様に係るプ
ラズマエッチング法において、基体上と銅薄膜との間に
バリアメタル層が形成されている場合、ハロゲン系ガス
を使用して保護膜をプラズマエッチングする前に、炭素
原子を含有し、且つ、銅薄膜をプラズマエッチングする
際の基体加熱温度において分解しない材料から構成され
たエッチング用のマスクパターンを保護膜（場合によっ
ては、銅薄膜）上に形成する形態とすることもできる。
このように、炭素原子を含有する材料からエッチング用
のマスクパターンを構成することによって、バリアメタ
ル層のプラズマエッチング時、エッチング用のマスクパ
ターンから供給される炭素原子とバリアメタル層を構成
する窒素原子とが結びつきＣ−Ｎ系あるいはＣ−Ｈ−Ｎ
系の反応生成物が生じ、高融点金属原子とＣｌとの反応
が容易に生ずるようになる。これによって、バリアメタ
ル層のエッチング速度を早めることが可能となる。その
結果、バリアメタル層のエッチング反応に費やされずに
残る過剰のラジカルが少なくなり、銅薄膜とバリアメタ
ル層との界面から剥離が生じることを抑制することがで
きる。尚、バリアメタル層を構成する材料は、スパッタ
法又はＣＶＤ法にて形成された、高融点金属の窒化物、
より具体的には、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＷＮ及びＭｏＮから
成る群から選択された少なくとも１種類の材料とするこ
とができる。また、このようなエッチング用のマスクパ
ターンを使用する場合には、保護膜、銅薄膜及びバリア
メタル層をプラズマエッチングするためのハロゲン系ガ
スとして、上述の全てのハロゲン系ガスを用いることが
できるが、中でも、Ｃｌ₂ガスのみを用いることが好ま
しい。尚、エッチング用のマスクパターンを構成する材
料を、比誘電率が３．５以下の低誘電率絶縁材料、例え
ば、ポリアリールエーテル、シクロパーフルオロカーボ
ンポリマー及びベンゾシクロブテンから成る群から選択
された少なくとも１種の材料とすることができる。ここ
で、エッチング用のマスクパターンを構成する材料の熱
分解温度は、少なくとも３００゜Ｃ、好ましくは少なく
とも３５０゜Ｃであることが望ましい。あるいは又、エ
ッチング用のマスクパターンを構成する材料のガラス転
移温度Ｔ_gは、少なくとも３００゜Ｃ、好ましくは少な
くとも４００゜Ｃ、一層好ましくは少なくとも４５０゜
Ｃであることが望ましい。

【００２７】本発明の第２の態様に係るプラズマエッチ
ング法においては、第１の保護膜及び銅薄膜をプラズマ
エッチングするためのハロゲン系ガスとして、Ｃｌ₂ガ
ス、ＢＣｌ₃ガス及びＣｌ₂ガス、又は、Ｃｌ₂ガス及び
カーボン含有ガスを挙げることができる。また、第２の
保護膜及びバリアメタル層をプラズマエッチングするた
めのハロゲン系ガスとして、Ｃｌ₂ガス、ＢＣｌ₃ガス及
びＣｌ₂ガス、又は、Ｃｌ₂ガス及びカーボン含有ガスを
挙げることができる。第１の保護膜及び銅薄膜をプラズ
マエッチングするためのハロゲン系ガスと、第２の保護
膜及びバリアメタル層をプラズマエッチングするための
ハロゲン系ガスとを、同じハロゲン系ガスとしてもよい
し、異なるハロゲン系ガスとしてもよい。カーボン含有
ガスとして、ＣＨＦ₃ガス、ＣＨ₂Ｆ₂ガス、Ｃ₅Ｆ₈ガス
を例示することができる。

【００２８】本発明の第２の態様に係るプラズマエッチ
ング法においても、ハロゲン系ガスを使用して第１の保
護膜をプラズマエッチングする前に、銅薄膜をプラズマ
エッチングする際の基体加熱温度において分解しない材
料、例えばＳｉＯ₂、ＳｉＮあるいはＳｉＯＮから構成
されたエッチング用のマスクパターンを第１の保護膜
（場合によっては、銅薄膜）上に形成し、あるいは又、
上述の、炭素原子を含有し、且つ、銅薄膜をプラズマエ
ッチングする際の基体加熱温度において分解しない材料
からエッチング用のマスクパターンを第１の保護膜（場
合によっては、銅薄膜）上に形成する。尚、上述の全て
のハロゲン系ガスを用いることができるが、エッチング
用のマスクパターンを構成する材料として後者の材料を
用いる場合には、中でも、Ｃｌ₂ガスのみを用いてプラ
ズマエッチングを行うことが好ましい。

【００２９】本発明の第１の態様に係るプラズマエッチ
ング法において、基体上と銅薄膜との間にバリアメタル
層が形成されている場合であって、ハロゲン系ガスを使
用して保護膜をプラズマエッチングする前に、炭素原子
を含有し、且つ、銅薄膜をプラズマエッチングする際の
基体加熱温度において分解しない材料から構成されたエ
ッチング用のマスクパターンを保護膜（場合によって
は、銅薄膜）上に形成する形態によって得られる本発明
の半導体装置、あるいは又、本発明の第２の態様に係る
プラズマエッチング法において、炭素原子を含有し、且
つ、銅薄膜をプラズマエッチングする際の基体加熱温度
において分解しない材料からエッチング用のマスクパタ
ーンを第１の保護膜（場合によっては、銅薄膜）上に形
成する形態によって得られる本発明の半導体装置は、
（Ａ）基体上に形成された、バリアメタル層、及び銅薄
膜から成る配線と、（Ｂ）該配線の上に残されたエッチ
ング用のマスクパターンと、（Ｃ）基体、配線及びエッ
チング用のマスクパターンを被覆する層間絶縁層、を有
し、該エッチング用のマスクパターンは、炭素原子を含
有し、銅薄膜をプラズマエッチングする際の基体加熱温
度において分解せず、且つ、比誘電率が３．５以下の低
誘電率絶縁材料から構成されており、層間絶縁層は、比
誘電率が３．５以下の低誘電率絶縁材料から構成されて
いることを特徴とする。

【００３０】このように、比誘電率が３．５以下の低誘
電率絶縁材料からエッチング用のマスクパターンを構成
することによって、エッチング用のマスクパターンを構
成する材料としてＳｉＯ₂（比誘電率は４．２〜４．
４）やＳｉＮ、ＳｉＯＮを用いる場合よりも、寄生容量
を小さくすることができる。しかも、層間絶縁層も比誘
電率が３．５以下の低誘電率絶縁材料から構成されてい
るので、一層、寄生容量を小さくすることができる。層
間絶縁層を構成する材料として、例えば、ポリアリール
エーテル、シクロパーフルオロカーボンポリマー及びベ
ンゾシクロブテンから成る群から選択された少なくとも
１種の材料を挙げることができる。尚、層間絶縁層を構
成する材料と、エッチング用のマスクパターンを構成す
る材料とは、同じ材料であっても異なる材料であっても
よい。

【００３１】本発明の半導体装置においても、バリアメ
タル層を構成する材料は、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＷＮ及びＭ
ｏＮから成る群から選択された少なくとも１種類の材料
であることが好ましい。また、エッチング用のマスクパ
ターンを構成する材料は、例えば、ポリアリールエーテ
ル、シクロパーフルオロカーボンポリマー及びベンゾシ
クロブテンから成る群から選択された少なくとも１種の
材料とすることができる。ここで、エッチング用のマス
クパターンを構成する材料の熱分解温度は、少なくとも
３００゜Ｃ、好ましくは少なくとも３５０゜Ｃであるこ
とが望ましい。あるいは又、エッチング用のマスクパタ
ーンを構成する材料のガラス転移温度Ｔ _gは、少なくと
も３００゜Ｃ、好ましくは少なくとも４００゜Ｃ、一層
好ましくは少なくとも４５０゜Ｃであることが望まし
い。

【００３２】尚、本発明の半導体装置の製造においても
保護膜、若しくは第１の保護膜及び第２の保護膜を使用
するが、製造方法に依存して、半導体装置に保護膜ある
いは第１の保護膜が残される場合もあり、残されない場
合もある。尚、半導体装置に保護膜（若しくは第１の保
護膜）が残される場合には、銅薄膜とエッチング用のマ
スクパターンとの間に保護膜（若しくは第１の保護膜）
が残される。半導体装置に第２の保護膜は残されない。
保護膜、若しくは第１及び／又は第２の保護膜を構成す
る材料として、本発明の第１若しくは第２の態様に係る
プラズマエッチング法において説明した全ての材料を用
いることができる。また、ハロゲン系ガスも、本発明の
第１若しくは第２の態様に係るプラズマエッチング法に
おいて説明した全てのハロゲン系ガスを用いることがで
きるが、中でも、Ｃｌ₂ガスのみを用いてプラズマエッ
チングを行うことが好ましい。

【００３３】銅薄膜のプラズマエッチングにおいては、
銅薄膜を２３０゜Ｃ乃至３００゜Ｃ、好ましくは２３０
゜Ｃ乃至２７０゜Ｃに加熱した状態とすることが好まし
い。このように、銅薄膜の温度を２３０乃至３００゜Ｃ
に保持した状態で銅薄膜のプラズマエッチングを行え
ば、プラズマエッチングの進行が妨げられることがなく
なる。尚、銅薄膜の温度を２３０゜Ｃ未満としたので
は、銅薄膜表面に難エッチング層が形成され、プラズマ
エッチングの進行が妨げられる虞がある。一方、銅薄膜
の温度が３００゜Ｃを越えると、基体とエッチング用ガ
スとの反応速度が早くなりすぎ、プラズマエッチングの
進行の制御が困難になる場合がある。

【００３４】本発明のプラズマエッチング法あるいは半
導体装置においては、基体として、基板及びその上に設
けられた絶縁層を挙げることができる。更には、本発明
のプラズマエッチング法においては、基体として、例え
ばポリイミドフィルム等のプラスチックフィルム等、半
導体装置の製造分野以外の分野における材料を挙げるこ
とができる。基体を構成する基板としては、シリコン半
導体基板、ＧａＡｓ基板等の化合物半導体若しくは半絶
縁性基板、ＳＯＩ構造を有する半導体基板、ガラスや石
英等の絶縁性基板を挙げることができる。また、基体を
構成する絶縁層しては、ＳｉＯ₂、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、
ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｂＳＧ、ＮＳＧ、ＳＯ
Ｇ、ＬＴＯ（Low Temperature Oxide、低温ＣＶＤ−Ｓ
ｉＯ₂）、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、フルオロカーボン等の公
知の材料、あるいはこれらの材料を積層したものを例示
することができる。

【００３５】プラズマは、例えば、ＥＣＲプラズマ法、
ＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma）プラズマ法、ヘリ
コン波プラズマ法によって生成させることができる。

【００３６】上記の第２の目的を達成するためには、基
体を、基板及びその上に設けられた絶縁層から構成し、
静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた
基体載置ステージに基体を載置した状態で、保護膜及び
銅薄膜のプラズマエッチングを行い、あるいは又、第１
の保護膜、銅薄膜、第２の保護膜及びバリアメタル層の
プラズマエッチングを行うことが好ましい。この場合、
基体載置ステージは、セラミックス部材の組織中にアル
ミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設
けられたセラミックス層とから成る複合材料から構成さ
れていることが望ましい。そして、基体載置ステージを
電極として用い、セラミックス層は静電チャック機能と
しての機能を発揮させることが好ましい。基体載置ステ
ージを構成する母材それ自体を電極としてもよいし、セ
ラミックス層内部に電極を形成してもよい。尚、基体載
置ステージには温度制御手段が配設され、この温度制御
手段はヒータから構成されていることが好ましい。ヒー
タを複合材料の外部に配設してもよいし、母材の内部に
配設してもよく、後者の場合、母材の線膨張率をα
₁［単位：１０^-6／Ｋ］としたとき、ヒータを構成する
材料の線膨張率α_H［単位：１０^-6／Ｋ］は（α₁−４）
≦α_H≦（α₁＋４）の関係を満足することが好ましい。
ここで、ヒータを構成する材料とは、母材と接するヒー
タの部分（例えば鞘管）を構成する材料を意味する。以
下においても同様である。あるいは又、基体載置ステー
ジには温度制御手段が配設され、この温度制御手段を、
母材の内部に配設された温度制御用熱媒体を流す配管か
ら構成することもでき、この場合、母材の線膨張率をα
₁［単位：１０^-6／Ｋ］としたとき、配管の線膨張率α_P
［単位：１０^-6／Ｋ］は（α₁−４）≦α_P≦（α₁＋
４）の関係を満足することが好ましい。尚、一般に、線
膨張率αは、物体の長さをＬ、０゜Ｃにおける物体の長
さをＬ₀、θを温度としたとき、α＝（ｄＬ／ｄθ）／
Ｌ₀で表すことができ、単位はＫ^-1（１／Ｋ）である
が、本明細書では、１０^-6／Ｋを単位として線膨張率を
表現している。以下、線膨張率を説明するとき、単位を
省略して説明する場合もある。

【００３７】母材の線膨張率α₁とヒータを構成する材
料や配管の線膨張率α_H，α_Pとがこれらの関係を満足す
ることによって、セラミックス層に損傷が発生すること
を効果的に防止することができる。

【００３８】また、母材の線膨張率をα₁［単位：１０
^-6／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α
₂［単位：１０^-6／Ｋ］は（α₁−４）≦α₂≦（α₁＋
４）の関係を満足することが好ましい。これによって、
例えば３００゜Ｃ程度の高温にて使用しても、母材の線
膨張率α₁とセラミックス層の線膨張率α₂の差に起因し
たセラミックス層の損傷発生をほぼ確実に防止すること
が可能となる。

【００３９】尚、このような母材は、例えば、（Ａ）セ
ラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填
し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系
材料が充填された母材を作製する工程と、（Ｂ）この母
材の表面にセラミックス層を設ける工程に基づき作製す
ることができる。

【００４０】この場合、母材を構成するセラミックス部
材の組成をコージエライトセラミックスとし、母材を構
成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａ
ｌ）及びケイ素（Ｓｉ）とし、セラミックス層を構成す
る材料をＡｌ₂Ｏ₃やＡｌＮとすることができる。尚、セ
ラミックス層を構成する材料には、セラミックス層の線
膨張率や電気特性を調整するために、例えば、ＴｉＯ₂
を添加してもよい。（α₁−４）≦α₂≦（α₁＋４）の
関係を満足するように、コージエライトセラミックスと
アルミニウム系材料との容積比を決定することが望まし
い。あるいは又、コージエライトセラミックス／アルミ
ニウム系材料の容積比を、２５／７５乃至７５／２５、
好ましくは２５／７５乃至５０／５０とすることが望ま
しい。このような容積比にすることによって、母材の線
膨張率の制御だけでなく、母材は、純粋なセラミックス
の電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有す
るようになる。その結果、このような母材には、電圧の
印加は勿論のこと、バイアスの印加も可能となる。更に
は、アルミニウム系材料を基準としたとき、アルミニウ
ム系材料には、ケイ素が１２乃至３５体積％、好ましく
は１６乃至３５体積％、一層好ましくは２０乃至３５体
積％含まれていることが、（α₁−４）≦α₂≦（α₁＋
４）の関係を満足する上で望ましい。尚、実際には、コ
ージエライトセラミックスから成るセラミックス部材の
組織中に、アルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）が
充填され、アルミニウム（Ａｌ）中にケイ素（Ｓｉ）が
含まれているわけではないが、アルミニウム系材料にお
けるアルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）の容積比を
表すために、アルミニウム系材料にはケイ素が含まれて
いるという表現を用いる。以下においても同様である。

【００４１】母材を構成するセラミックス部材の組成を
コージエライトセラミックスとし、母材を構成するアル
ミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）及びケイ
素（Ｓｉ）とする場合、上記の工程（Ａ）は、容器の中
に多孔質のコージエライトセラミックスを組成としたセ
ラミックス部材を配し、容器内に溶融したアルミニウム
とケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込
み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム
系材料を充填する工程から成ることが好ましい。この場
合、セラミックス部材は、例えば、金型プレス成形法、
静水圧成形法（ＣＩＰ法あるいはラバープレス成形法と
も呼ばれる）、鋳込み成形法（スリップキャスティング
法とも呼ばれる）、あるいは泥漿鋳込み成形法によって
コージエライトセラミックスを成形した後、焼成（焼
結）を行うことによって得ることができる。

【００４２】尚、セラミックス部材を、コージエライト
セラミックス粉末を成形した後、焼成することにより作
製することができるが、コージエライトセラミックス粉
末とコージエライトセラミックス繊維との混合物を焼成
（焼結）することにより作製することが、多孔質のセラ
ミックス部材を得る上で、また、母材作製の際にセラミ
ックス部材に損傷が発生することを防ぐ上で、好まし
い。後者の場合、焼成体（焼結体）におけるコージエラ
イトセラミックス繊維の割合は、１乃至２０体積％、好
ましくは１乃至１０体積％、一層好ましくは１乃至５体
積％であることが望ましい。また、コージエライトセラ
ミックス粉末の平均粒径は１乃至１００μｍ、好ましく
は５乃至５０μｍ、一層好ましくは５乃至１０μｍであ
り、コージエライトセラミックス繊維の平均直径は２乃
至１０μｍ、好ましくは３乃至５μｍであり、平均長さ
は０．１乃至１０ｍｍ、好ましくは１乃至２ｍｍである
ことが望ましい。更には、コージエライトセラミックス
粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物を８
００乃至１２００゜Ｃ、好ましくは８００乃至１１００
゜Ｃにて焼成（焼結）することが望ましい。また、セラ
ミックス部材の空孔率は２５乃至７５％、好ましくは５
０乃至７５％であることが望ましい。

【００４３】また、容器内に溶融したアルミニウム系材
料を流し込む際のセラミックス部材の温度を５００乃至
１０００゜Ｃ、好ましくは７００乃至８００゜Ｃとし、
容器内に溶融したアルミニウム系材料を流し込む際のア
ルミニウム系材料の温度を７００乃至１０００゜Ｃ、好
ましくは７５０乃至９００゜Ｃとし、高圧鋳造法にてセ
ラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する際に
加える絶対圧を２００乃至１５００ｋｇｆ／ｃｍ²、好
ましくは８００乃至１０００ｋｇｆ／ｃｍ²とすること
が望ましい。

【００４４】あるいは又、母材を構成するセラミックス
部材の組成を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とし、母材を
構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａ
ｌ）あるいはアルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）と
し、セラミックス層を構成する材料をＡｌ₂Ｏ₃やＡｌＮ
とすることができる。尚、セラミックス層を構成する材
料には、セラミックス層の線膨張率や電気特性を調整す
るために、例えば、ＴｉＯ₂やＹ_xＯ_yを添加してもよ
い。この場合、（α₁−４）≦α₂≦（α₁＋４）の関係
を満足するように、窒化アルミニウムとアルミニウム系
材料との容積比を決定することが好ましい。あるいは
又、窒化アルミニウム／アルミニウム系材料の容積比
を、４０／６０乃至８０／２０、好ましくは６０／４０
乃至７０／３０とすることが望ましい。このような容積
比にすることによって、母材の線膨張率の制御だけでな
く、母材は、純粋なセラミックスの電気伝導度や熱伝導
度よりも金属に近づいた値を有するようになり、このよ
うな母材には電圧の印加は勿論のこと、バイアスの印加
も可能となる。

【００４５】母材を構成するセラミックス部材の組成を
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とし、母材を構成するアル
ミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした場
合、前述の工程（Ａ）は、非加圧金属浸透法に基づき、
窒化アルミニウム粒子から成形されたセラミックス部材
に溶融したアルミニウムを組成としたアルミニウム系材
料を非加圧状態にて浸透させる工程から成ることが好ま
しい。尚、セラミックス部材は、例えば、金型プレス成
形法、静水圧成形法、鋳込み成形法、あるいは泥漿鋳込
み成形法によって成形した後、５００乃至１０００゜
Ｃ、好ましくは８００乃至１０００゜Ｃの温度で焼成
（焼結）を行うことによって得ることができる。この場
合、窒化アルミニウム粒子の平均粒径は１０乃至１００
μｍ、好ましくは１０乃至５０μｍ、一層好ましくは１
０乃至２０μｍであることが望ましい。

【００４６】あるいは又、母材を構成するセラミックス
部材の組成を炭化ケイ素（ＳｉＣ）とし、母材を構成す
るアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）又
はアルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）とし、セラミ
ックス層を構成する材料をＡｌ₂Ｏ₃又は窒化アルミニウ
ム（ＡｌＮ）とすることができる。尚、セラミックス層
を構成する材料には、セラミックス層の線膨張率や電気
特性を調整するために、例えば、ＴｉＯ₂を添加しても
よい。この場合、母材の線膨張率をα₁［単位：１０^-6
／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α₂［単
位：１０^-6／Ｋ］が（α₁−４）≦α₂≦（α₁＋４）を
満足するように、炭化ケイ素粒子とアルミニウム系材料
との容積比を決定することが望ましい。若しくは、炭化
ケイ素粒子／アルミニウム系材料の容積比は、４０／６
０乃至８０／２０、好ましくは６０／４０乃至７０／３
０であることが望ましい。このような容積比にすること
によって、母材の線膨張率の制御だけでなく、母材は、
純粋なセラミックスの電気伝導度や熱伝導度よりも金属
に近づいた値を有するようになり、このような母材には
電圧の印加は勿論のこと、バイアスの印加も可能とな
る。尚、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をア
ルミニウム及びケイ素とする場合、アルミニウム系材料
にはケイ素が１２乃至３５体積％、好ましくは１６乃至
３５体積％、一層好ましくは２０乃至３５体積％含まれ
ていることが、（α₁−４）≦α₂≦（α₁＋４）を満足
する上で望ましい。

【００４７】この場合、工程（Ａ）は、非加圧金属浸透
法に基づき、炭化ケイ素粒子から成形されたセラミック
ス部材に溶融したアルミニウム又はアルミニウムとケイ
素とを組成としたアルミニウム系材料を非加圧状態にて
浸透させる工程から成ることが好ましい。あるいは、工
程（Ａ）は、容器の中に炭化ケイ素を組成としたセラミ
ックス部材を配し、該容器内に溶融したアルミニウム又
はアルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系
材料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中に
アルミニウム系材料を充填する工程から成ることが好ま
しく、この場合、容器内に溶融したアルミニウム系材料
を流し込む際のセラミックス部材の温度を５００乃至１
０００゜Ｃとし、高圧鋳造法にてセラミックス部材中に
アルミニウム系材料を充填する際に加える絶対圧を２０
０乃至１５００ｋｇｆ／ｃｍ²とすることが望ましい。
セラミックス部材は、例えば、金型プレス成形法、静水
圧成形法、鋳込み成形法、あるいは泥漿鋳込み成形法に
よって成形した後、５００乃至１０００゜Ｃ、好ましく
は８００乃至１０００゜Ｃの温度で焼成を行うことによ
って得ることができる。炭化ケイ素粒子の平均粒径は１
乃至１００μｍ、好ましくは１０乃至８０μｍ、一層好
ましくは１５乃至６０μｍであることが望ましい。

【００４８】あるいは又、母材を構成するセラミックス
部材の組成は酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）であり、母
材を構成するアルミニウム系材料の組成はアルミニウム
（Ａｌ）又はアルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）で
あり、セラミックス層を構成する材料はＡｌ₂Ｏ₃とする
ことができる。尚、セラミックス層を構成する材料に
は、セラミックス層の線膨張率や電気特性を調整するた
めに、例えば、ＴｉＯ₂を添加してもよい。この場合、
（α₁−４）≦α₂≦（α₁＋４）を満足するように、酸
化アルミニウムとアルミニウム系材料との容積比を決定
することが好ましい。あるいは又、酸化アルミニウム／
アルミニウム系材料の容積比を、５０／５０乃至９０／
１０、好ましくは７０／３０乃至８５／１５とすること
が望ましい。このような容積比にすることによって、母
材の線膨張率の制御だけでなく、母材は、純粋なセラミ
ックスの電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値
を有するようになり、このような母材には電圧の印加は
勿論のこと、バイアスの印加も可能となる。尚、母材を
構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及び
ケイ素とする場合、アルミニウム系材料にはケイ素が１
２乃至３５体積％、好ましくは１６乃至３５体積％、一
層好ましくは２０乃至３５体積％含まれていることが、
（α₁−４）≦α₂≦（α₁＋４）を満足する上で望まし
い。尚、酸化アルミニウムの平均粒径は１乃至１００μ
ｍ、好ましくは１０乃至８０μｍ、一層好ましくは１０
乃至６０μｍであることが望ましい。

【００４９】母材を構成するセラミックス部材の組成を
酸化アルミニウムとし、母材を構成するアルミニウム系
材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）
とする場合、上記の工程（Ａ）は、容器の中に多孔質の
酸化アルミニウムを組成としたセラミックス部材を配
し、容器内に溶融したアルミニウムとケイ素とを組成と
したアルミニウム系材料を流し込み、高圧鋳造法にてセ
ラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する工程
から成ることが好ましく、この場合、容器内に溶融した
アルミニウム系材料を流し込む際のセラミックス部材の
温度を５００乃至１０００゜Ｃとし、高圧鋳造法にてセ
ラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する際に
加える絶対圧を２００乃至１５００ｋｇｆ／ｃｍ²とす
ることが望ましい。あるいは又、前述の工程（Ａ）は、
非加圧金属浸透法に基づき、酸化アルミニウム粒子から
成形されたセラミックス部材に溶融したアルミニウムと
ケイ素を組成としたアルミニウム系材料を非加圧状態に
て浸透させる工程から成ることが好ましい。尚、セラミ
ックス部材は、例えば、金型プレス成形法、静水圧成形
法、鋳込み成形法、あるいは泥漿鋳込み成形法によって
成形した後、焼成（焼結）を行うことによって得ること
ができる。

【００５０】セラミックス層は、溶射法にて母材の表面
に形成されており、あるいは又、ロウ付け法にて母材の
表面に取り付けられていることが好ましい。ここで、ロ
ウ材の線膨張率［単位：１０^-6／Ｋ］も、母材の線膨張
率をα₁［単位：１０^-6／Ｋ］としたとき、（α₁−４）
以上、（α₁＋４）以下の範囲内にあることが望まし
い。

【００５１】エッチング用ガスを用いたプラズマエッチ
ング法によれば、銅薄膜の異方性加工が実現できる反
面、エッチング生成物の堆積物がエッチング装置のチャ
ンバーの側壁や天板に過剰に堆積し、その結果、この堆
積物がパーティクル源となってしまい、銅薄膜の加工を
損なう原因となる虞がある。即ち、エッチング生成物
は、エッチング装置に設けられた排気部に到達する以前
に、チャンバー側壁や天板に堆積してしまう。そのた
め、エッチングを繰り返すと、チャンバー側壁や天板に
堆積したエッチング生成物が剥がれ落ち、パーティクル
源となる結果、パーティクルレベルが悪化するといった
問題が生じる虞がある。

【００５２】このような場合には、エッチング装置のチ
ャンバー側壁や天板の温度を銅薄膜の温度以上に保持し
た状態で、銅薄膜のプラズマエッチングを行うことが好
ましく、銅薄膜の温度をＴ₁゜Ｃ、チャンバー側壁や天
板の温度をＴ₂゜Ｃとしたとき、Ｔ₁≦Ｔ₂≦（Ｔ₁＋２０
０）、好ましくは（Ｔ₁＋５０）≦Ｔ₂≦（Ｔ₁＋２０
０）、一層好ましくは（Ｔ₁＋１００）≦Ｔ₂≦（Ｔ₁＋
２００）の関係を満足することが望ましい。

【００５３】そして、チャンバー側壁や天板は、セラミ
ックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された
母材と、この母材の表面に設けられたセラミックス層と
から成る複合材料から作製されていることが好ましい。
複合材料の基本的な構成は、基体載置ステージを構成す
る複合材料と同様とすることができる。尚、複合材料に
は温度制御手段が配設され、この温度制御手段はヒータ
から構成されていることが好ましい。ヒータを複合材料
の外部に配設してもよいし、母材の内部に配設してもよ
く、後者の場合、母材の線膨張率をα₁［単位：１０^-6
／Ｋ］としたとき、ヒータを構成する材料の線膨張率α
_H［単位：１０^-6／Ｋ］は（α₁−４）≦α_H≦（α₁＋
４）の関係を満足することが好ましい。

【００５４】このような複合材料から基体載置ステージ
やチャンバー側壁、天板を作製することによって、母材
はセラミックス部材とアルミニウム系材料との中間的な
性質を有するものとなり、例えば線膨張率に関してもこ
れらの中間的な値に調整することが可能となる。それ
故、母材とセラミックス層との熱膨張に起因したセラミ
ックス層の損傷発生を回避でき、複合材料から作製され
た基体載置ステージやチャンバー側壁、天板を高温で確
実に使用することが可能となる。しかも、母材は高い熱
伝導率を有しているので、基体載置ステージによって基
体を効率良く加熱することができ、あるいは又、チャン
バー側壁や天板を効率良く加熱することが可能となる。
更には、セラミックス層が設けられているので、金属汚
染の発生防止や、例えばハロゲン系ガスから成るエッチ
ング用ガスによる複合材料の腐蝕発生を防止することが
できる。また、チャンバー側壁や天板を、セラミックス
部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材
と、この母材の表面に設けられたセラミックス層とから
成る複合材料から作製すれば、エッチング生成物がチャ
ンバー側壁や天板に堆積することを防止する十分に高い
温度にチャンバー側壁や天板を保持しても、セラミック
ス層に損傷が生じること無く、チャンバー側壁や天板を
確実に所望の温度に加熱することができる。

【００５５】尚、従来のエッチング装置においては、チ
ャンバー側壁は、通常、ステンレススチールやアルミニ
ウムから作製されている。そして、例えばエッチング処
理中に、これらがプラズマに直接曝されることに起因し
た金属汚染の発生防止や、ハロゲン系ガスによるチャン
バー側壁の腐蝕の発生防止のために、アルミニウムから
作製されたチャンバー側壁の表面にＡｌ₂Ｏ₃層（アルマ
イト層）を形成している。また、ステンレススチールか
らチャンバー側壁が作製されている場合には、Ａｌ₂Ｏ₃
製のリフレクターをエッチング装置の内部のチャンバー
側壁近傍に配設している。このような状態でチャンバー
側壁の高温加熱を行うと、チャンバー側壁がアルミニウ
ムから作製されている場合、アルミニウムとＡｌ₂Ｏ₃の
線膨張率の差に起因して、チャンバー側壁の表面に形成
されたＡｌ₂Ｏ₃層に割れ等が生じ易い。また、Ａｌ₂Ｏ₃
製のリフレクターをエッチング装置の内部のチャンバー
側壁近傍に配設した場合、エッチング装置の外側からリ
フレクターを十分に加熱することは困難である。即ち、
リフレクターに入射したエッチング生成物をリフレクタ
ーから全て離脱させるような温度までリフレクターを加
熱することは難しく、高々１００゜Ｃ程度までしかリフ
レクターを加熱することができない。

【００５６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、発明の実
施の形態（以下、実施の形態と略称する）に基づき本発
明を説明する。

【００５７】（実施の形態１）実施の形態１は、本発明
の第１の態様に係るプラズマエッチング法に関する。実
施の形態１においては、保護膜を構成する材料をＴａＮ
とし、スパッタ法にて形成する。尚、銅薄膜の下には、
ＴｉＮを構成材料とするバリアメタル層が形成されてい
る。実施の形態１においては、保護膜、銅薄膜及びバリ
アメタル層を、同じ条件で、しかもプラズマ放電を中断
すること無くプラズマエッチングする。バリアメタル層
は、シリコン半導体基板上に形成されたＳｉＯ₂から成
る下地絶縁層上に形成されている。

【００５８】実施の形態１での使用に適したヘリコン波
プラズマエッチング装置２０（以下、単にエッチング装
置２０と略称する）の概念図を図１に示す。エッチング
装置２０のチャンバー２１内には、シリコン半導体基板
４０を保持・固定するための基体載置ステージ１０が配
設されている。

【００５９】実施の形態１における基体載置ステージ１
０の模式的な断面図を、図２の（Ａ）に示す。この基体
載置ステージ１０は複合材料１１から構成されている。
複合材料１１は、セラミックス部材の組織中にアルミニ
ウム系材料が充填された母材１２（温度調節ジャケット
に相当する）と、この母材１２の表面に設けられたセラ
ミックス層１３とから成る。この基体載置ステージ１０
は、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備
えている。具体的には、誘電体層であるセラミックス層
１３は静電チャック機能を有する。また、母材１２の下
面には、温度制御手段として、ＰＢＮヒータ（パイロリ
ティック・ボロン・ナイトライド・パイロリティック・
グラファイト・ヒータ）から成るヒータ１４が取り付け
られている。尚、基体載置ステージ１０には、セラミッ
クス層１３上に載置、保持された例えばシリコン半導体
基板４０を押し上げるためのプッシャーピン（図示せ
ず）が埋設されている。また、このプッシャーピンに
は、プッシャーピンをセラミックス層１３の頂面上に突
出させあるいは頂面下に埋没させる機構（図示せず）が
取り付けられている。

【００６０】実施の形態１における複合材料１１は、具
体的には、コージエライトセラミックスから成るセラミ
ックス部材の組織中に、アルミニウム（Ａｌ）及びケイ
素（Ｓｉ）から成るアルミニウム系材料が充填された母
材１２と、この母材１２の表面（チャンバー２１側の面
及び側面）に設けられたＡｌ₂Ｏ₃から成るセラミックス
層１３とから構成されている。また、アルミニウム系材
料を基準として、アルミニウム系材料にはケイ素が２０
体積％含まれている。母材１２の形状は円盤状である。
ここで、コージエライトセラミックスとは、ＭｇＯが約
１３重量％、ＳｉＯ₂が約５２重量％、Ａｌ₂Ｏ₃が約３
５重量％となる組成比に調整されたセラミックスであ
る。コージエライトセラミックスの線膨張率は０．１×
１０^-6／Ｋである。

【００６１】セラミックス部材は、コージエライトセラ
ミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混
合物の焼成体（焼結体）であり、この焼成体におけるコ
ージエライトセラミックス繊維の割合を５体積％とし
た。ここで、コージエライトセラミックス粉末の平均粒
径は１０μｍであり、コージエライトセラミックス繊維
の平均直径は５μｍであり、平均長さは２ｍｍである。
セラミックス部材の空孔率は約５０％であり、空孔径は
約１乃至２μｍである。従って、コージエライトセラミ
ックス／アルミニウム系材料の容積比は約１／１であ
る。このような構成の母材１２の線膨張率は、１００〜
３００゜Ｃにおける平均値で、約１０．６×１０^-6／Ｋ
である。即ち、α₁＝１０．６である。また、コージエ
ライトセラミックス／アルミニウム系材料の容積比は約
１／１であるが故に、母材１２は、純粋なセラミックス
の電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有す
る。従って、このような母材１２から作製された基体載
置ステージ１０は、セラミックスのみから作製された基
体載置ステージよりも高い熱伝導性を有するし、電圧の
印加は勿論のこと、バイアスの印加も可能である。

【００６２】セラミックス層１３を構成する材料を、Ｔ
ｉＯ₂が約２．５重量％添加されたＡｌ₂Ｏ₃とした。厚
さ約０．２ｍｍのセラミックス層１３は、溶射法にて母
材１２の表面に形成されている。このような組成のセラ
ミックス層１３の線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにお
ける平均値で、約９×１０^-6／Ｋである。従って、α ₂
は約９であり、セラミックス層１３の線膨張率α₂は
（α₁−４）≦α₂≦（α₁＋４）の関係を満足してい
る。尚、Ａｌ₂Ｏ₃それ自体の線膨張率は約８×１０^-6／
Ｋである。

【００６３】Ａｌ₂Ｏ₃にＴｉＯ₂を約２．５重量％添加
することによって、セラミックス層１３の体積固有抵抗
値を１０¹¹Ω／□オーダーに調整することができる。こ
れによって、セラミックス層１３は誘電体として作用
し、静電チャックとしての機能を発揮することができ
る。このように体積固有抵抗値を調整する理由は、セラ
ミックス層１３が１０¹¹Ω／□オーダーを越えると、静
電チャックとして用いた場合にセラミックス層１３の吸
着力が弱くなりすぎ、シリコン半導体基板４０をセラミ
ックス層１３に充分吸着させることが困難になる虞があ
るからである。一方、セラミックス層１３が１０¹¹Ω／
□オーダーを下回ると、基体載置ステージ１０を高温で
用いた際、セラミックス層１３の抵抗値が更に低くな
り、シリコン半導体基板４０とセラミックス層１３との
界面で電流が生じる虞がある。尚、使用条件によるが、
一般的には、ＴｉＯ₂を０〜約１０重量％添加すること
によって、セラミックス層の体積固有抵抗値を１０¹¹〜
１０¹⁶Ω／□とすることが望ましい。

【００６４】複合材料１１によって構成される基体載置
ステージ１０の作製方法を、以下、説明する。複合材料
１１は、（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウ
ム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中に
アルミニウム系材料が充填された母材を作製する工程
と、（Ｂ）母材の表面にセラミックス層を設ける工程か
ら作製される。具体的には、この工程（Ａ）は、容器の
中に多孔質のコージエライトセラミックスを組成とした
セラミックス部材を配し、容器内に溶融したアルミニウ
ムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込
み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム
系材料を充填する工程から成る。

【００６５】多孔質のコージエライトセラミックスを組
成としたセラミックス部材は、セラミックス部材を作製
する際の焼結過程において多孔質化される。実施の形態
１においては、多孔質のコージエライトセラミックスと
して、コージエライトセラミックス粉体とコージエライ
トセラミックス繊維とを焼結して得られる焼結体である
多孔質のコージエライトセラミックス・ファイバーボー
ド（以下、ファイバーボードと略称する）を用いた。一
般的な粉体焼結セラミックスが約１２００゜Ｃで高温焼
結されるのに対して、ファイバーボードは約８００゜Ｃ
で低温焼結されたものであり、コージエライトセラミッ
クス繊維の周りにコージエライトセラミックス粉体がバ
インダーを介して密着するように焼結され、多孔質化さ
れている。従って、例えば、コージエライトセラミック
ス粉体とコージエライトセラミックス繊維との容積比を
変えることによって、得られる多孔質のコージエライト
セラミックスを組成としたセラミックス部材の空孔率や
空孔径を調整することが可能である。

【００６６】基体載置ステージ１０を作製するには、先
ず、所定の円盤形状に成形されたファイバーボードを用
意する。そして、容器（鋳型）の底部にファイバーボー
ドを配置する。尚、ファイバーボードには、プッシャー
ピン等を埋設するための孔を予め加工しておく。

【００６７】次いで、ファイバーボードから成るセラミ
ックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱しておき、続い
て、容器（鋳型）内に約８００〜８５０゜Ｃに加熱して
溶融状態としたアルミニウム系材料（Ａｌ８０体積％−
Ｓｉ２０体積％）を流し込む。そして、容器（鋳型）内
に約１トン／ｃｍ²の高圧を加える高圧鋳造法を実行す
る。その結果、多孔質のファイバーボードには、即ち、
セラミックス部材の組織中には、アルミニウム系材料が
充填される。そして、アルミニウム系材料を冷却・固化
させることによって、母材１２が作製される。

【００６８】次に、母材１２の上面、即ち、ヒータ側の
頂面、及び側面を研磨する。その後、この研磨面に、Ａ
ｌ₂Ｏ₃にＴｉＯ₂を約２．５重量％混合した粒径が約１
０μｍの混合粉末を真空溶射法によって溶融状態で吹き
付け、固化させる。これによって、体積固有抵抗値が１
０¹¹Ω／□オーダーの厚さ約０．２ｍｍのセラミックス
層１３を溶射法にて形成することができる。尚、セラミ
ックス層１３の形成の前に、溶射下地層として例えばア
ルミニウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量
％Ａｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上にセラミッ
クス層１３を溶射法にて形成してもよい。その後、母材
１２の下面、即ちセラミックス層１３が設けられた面と
反対側の面にＰＢＮヒータから成るヒータ１４を取り付
け、基体載置ステージ１０を得る。

【００６９】このようにして得られた基体載置ステージ
１０は、多孔質のコージエライトセラミックス・ファイ
バーボードから成るセラミックス部材にＡｌ８０体積％
−Ｓｉ２０体積％のアルミニウム系材料を充填して得ら
れた母材（温度調節ジャケット）１２によって構成され
ており、母材１２の線膨張率α₁はセラミックス層１３
の線膨張率α₂に近い値となっている。従って、基体載
置ステージ１０の加熱・冷却による母材１２とセラミッ
クス層１３の伸縮の度合いは殆ど同じである。それ故、
これらの材料間の線膨張率α₁，α₂の差に起因して、高
温加熱時や、高温から常温に基体載置ステージ１０を戻
したときに、セラミックス層１３に割れ等の損傷が発生
することを確実に回避することができる。

【００７０】また、基体載置ステージ１０の作製方法に
あっては、特に、多孔質のコージエライトセラミックス
・ファイバーボードを用いているが、高圧鋳造時にアル
ミニウム系材料がその空孔内に入り込む際の衝撃にファ
イバーボードは耐え得る。その結果、ファイバーボード
に割れが生じることを抑制することができる。即ち、通
常の粉末焼結法によって得られる多孔質のコージエライ
トセラミックスから成るセラミックス部材においては、
高圧鋳造時に割れが起こり易い。然るに、多孔質のコー
ジエライトセラミックス・ファイバーボードを用いるこ
とによって、高圧鋳造時におけるセラミックス部材の割
れ発生を抑えることができる。

【００７１】そして、高圧鋳造時にファイバーボードに
割れ等が発生することを回避できるので、母材の表面に
設けられたセラミックス層にクラック等の損傷が生じる
ことを一層確実に防止することができる。即ち、ファイ
バーボードに割れが発生したとしても、ファイバーボー
ドから成るセラミックス部材の組織中にアルミニウム系
材料を充填したとき、アルミニウム系材料が一種の接着
材として働く結果、母材を得ることはできる。しかしな
がら、このようにして得られた母材においては、ファイ
バーボードに発生した割れ等の隙間にアルミニウム系材
料から成る層が形成されてしまう。その結果、母材の表
面に設けられたセラミックス層が、基体載置ステージ１
０の使用時、温度変化に追従できなくなり、セラミック
ス層に割れが生じ易くなる。つまり、セラミックス層
は、粒径が約１０μｍの混合粉末が溶射されそして母材
と同化されているので、ファイバーボードにおける１〜
２μｍの空孔内に充填されたアルミニウム系材料そのも
のの熱膨張からは殆ど影響を受けない。しかしながら、
ファイバーボードの割れた部分の隙間に存在するアルミ
ニウム系材料から成る層は、セラミックス層を形成する
粒子の径より大きい長さや幅を有する。従って、アルミ
ニウム系材料から成るかかる層の熱膨張によるセラミッ
クス層への影響は無視できないものとなり、セラミック
ス層１３に割れが発生する確率が高くなる。

【００７２】また、セラミックス層を母材上に溶射法に
て形成すれば、大面積の複合部材を作製することがで
き、基体の大面積化に容易に対処することができる。し
かも、母材１２とセラミックス層１３とがより一層一体
化する。これによって、母材１２とセラミックス層１３
との間の応力緩和が図れると共に、母材１２からセラミ
ックス層１３への熱伝導が速やかとなり、基体載置ステ
ージ１０を構成するセラミックス層１３に保持・固定さ
れた基体（あるいは銅薄膜）の温度制御を迅速に且つ確
実に行うことが可能となる。

【００７３】尚、図２の（Ｂ）の模式的な断面図に示す
ように、セラミックス層を溶射法でなくロウ付け法によ
って母材１２の表面（必要に応じて、更に側面）に設け
てもよい。この場合には、焼結法にて作製されたＡｌ₂
Ｏ₃製セラミックス板から成るセラミックス層１６を、
例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系の
ロウ材１７を用いたロウ付け法にて母材１２の表面に取
り付ければよい。尚、ロウ材としては、その他、チタ
ン、錫、アンチモン、マグネシウムから成る合金を挙げ
ることができる。必要に応じて、基体載置ステージ１０
の側面にセラミックス材料から成る環状のカバーを取り
付けてもよい。

【００７４】このような基体載置ステージ１０を組み込
んだ実施の形態１のエッチング装置２０は、更に、チャ
ンバー２１と、ＲＦアンテナ２６と、マルチポール磁石
２４を備えている。尚、このエッチング装置２０におい
ては、プラズマエッチングすべき銅薄膜がシリコン半導
体基板４０上に設けられた絶縁層上に形成されている場
合を例にとり説明する。

【００７５】２つのＲＦアンテナ２６は、チャンバー２
１の上部に設けられた直径３５０ｍｍの円筒状石英菅か
ら成るベルジャー（チャンバー側壁）２３の外側を周回
して配設され、Ｍ＝１モードのプラズマを生成するアン
テナ形状を有し、マッチングネットワーク２７を介して
ヘリコン波プラズマ発生源２８に接続されている。これ
らのＲＦアンテナ２６の外側には、内周コイルと外周コ
イルとから構成されたソレノイドコイル・アッセンブリ
２５が配設されている。このソレノイドコイル・アッセ
ンブリ２５のうち、内周コイルはヘリコン波の伝搬に寄
与し、外周コイルは生成したプラズマの輸送に寄与す
る。マルチポール磁石２４は、チャンバー２１の下部外
側に設けられており、エレクトロンがチャンバー２１の
側壁にて消失することを抑制するためのカスプ磁場を形
成する。尚、参照番号２２は、チャンバー２１の天板で
ある。

【００７６】チャンバー２１内には、シリコン半導体基
板４０を保持・固定するための基体載置ステージ１０
（図２の（Ａ）参照）が配設されている。更に、チャン
バー２１内のガスを排気するための排気口２９が、真空
ポンプ等の負圧手段（図示せず）に接続されている。基
体載置ステージ１０を構成する母材１２には、シリコン
半導体基板４０への入射イオンエネルギーを制御するた
めのバイアス電源３１が接続され、更には、誘電体部材
であるセラミックス層１３に静電吸着力を発揮させるた
めの直流電源３２が接続されている。また、基体載置ス
テージ１０のヒータ１４は、電源３３に接続されてい
る。更には、シリコン半導体基板４０の温度を計測する
ための蛍光ファイバ温度計３５が、エッチング装置２０
には備えられている。尚、基体載置ステージ１０の温度
制御は、蛍光ファイバ温度計３５で検知された温度を制
御装置（ＰＩＤコントローラ）３４で検出し、ヒータ１
４へ電力を供給するための電源３３を制御することによ
って行うことができる。尚、図１において、エッチング
ガス導入部、ゲートバルブ等のエッチング装置の細部に
ついては、その図示を省略した。

【００７７】次に、エッチング装置２０を用いた実施の
形態１におけるプラズマエッチング法を、図３の（Ａ）
及び（Ｂ）を参照して説明する。

【００７８】［工程−１００］先ず、シリコン半導体基
板４０の上に形成されたＳｉＯ₂から成る下地絶縁層４
１の上に、銅薄膜を形成する。具体的には、先ず、シリ
コン半導体基板４０の上に公知のＣＶＤ法で形成された
下地絶縁層４１の上にＴｉＮ膜から成るバリアメタル層
４２をスパッタ法によって形成した後、バリアメタル層
４２の上にスパッタ法によって銅薄膜４３を形成する。

【００７９】［工程−１１０］次いで、その上に、Ｔａ
Ｎを構成材料とする保護膜４４をスパッタ法にて形成す
る。保護膜４４のスパッタ法に基づく形成条件を、以下
の表１に例示する。

【００８０】

【表１】ターゲット：Ｔａプロセスガス：Ａｒ／Ｎ₂＝４００／１００sccm 圧力：０．５Ｐａ基体温度：室温膜厚：１０ｎｍ

【００８１】［工程−１２０］その後、ＣＶＤ法により
ＳｉＮ膜を形成し、更に公知のリソグラフィ技術及びエ
ッチング技術によってこのＳｉＮ膜をパターニングし、
ＳｉＮ膜から成るエッチング用のマスクパターン４５を
形成する。この状態を、図３の（Ａ）の模式的な一部断
面図に示すが、銅薄膜４３の露出面４３Ａは保護膜４４
で被覆されている。尚、［工程−１１０］と［工程−１
２０］の順序を逆にしてもよい。また、ＳｉＯ₂膜やＳ
ｉＯＮ膜から成るマスクパターン４５を形成してもよ
い。通常使用される有機系レジスト材料からマスクパタ
ーンを形成したのでは、有機系レジスト材料の耐熱温度
が１５０゜Ｃ程度でしかないため、銅薄膜をプラズマエ
ッチングする際の基体加熱温度においてマスクパターン
が熱分解してしまう。それ故、銅薄膜をプラズマエッチ
ングする際の基体加熱温度においても熱分解することの
ない材料（好ましくは絶縁材料、例えば、ＳｉＮ膜ある
いはＳｉＯ₂膜、ＳｉＯＮ膜）からマスクパターン４５
を構成する必要がある。

【００８２】［工程−１３０］次いで、マスクパターン
４５を形成したシリコン半導体基板４０を図１に示した
エッチング装置２０内の基体載置ステージ１０上に載置
し、セラミックス層１３に静電吸着力を発揮させてシリ
コン半導体基板４０を基体載置ステージ１０上に保持・
固定する。そして、ヒータ１４の作動によって基体載置
ステージ１０の温度制御を行い、銅薄膜４３を含むシリ
コン半導体基板４０を以下の表２に示す設定温度に調整
する。

【００８３】そして、マスクパターン４５をエッチング
用マスクとして、以下の表２に示す条件にて、保護膜４
４、銅薄膜４３及びバリアメタル層４２に対してプラズ
マエッチング処理を行い、銅薄膜４３から構成された配
線を得る。この状態を、図３の（Ｂ）の模式的な一部断
面図に示す。

【００８４】

【表２】使用ガス：Ｃｌ₂＝１０sccm 圧力：０．１Ｐａ発生源２８からのパワー：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗ基体加熱温度：２４０゜Ｃ

【００８５】プラズマエッチング処理においては、プラ
ズマの発生によって銅薄膜４３（更にはシリコン半導体
基板４０）に大きな入熱がある。しかしながら、蛍光フ
ァイバ温度計３５で検知された温度を制御装置（ＰＩＤ
コントローラ）３４で検出し、この検出値に基づいてヒ
ータ１４を制御することによって、シリコン半導体基板
４０の温度を設定温度（表２の基体加熱温度）に維持す
る。このように、銅薄膜４３を含むシリコン半導体基板
４０の温度を高精度で安定させることができるため、実
施の形態１においては、Ｃｌ₂ガスの解離が十分に進
み、豊富な活性種と銅との反応が速やかに進行し、エッ
チング用ガスとしてＣｌ₂ガスを用いて良好な異方性形
状を有する配線を形成することができ、銅薄膜４３の異
方性加工を良好に行うことができる。

【００８６】しかも、プラズマエッチング前の銅薄膜４
３の露出面４３Ａは保護膜で被覆されているので、プラ
ズマエッチング装置のチャンバー内に未解離のハロゲン
系ガス成分が存在していても、銅とハロゲン系ガスとが
反応することがない。また、保護膜をプラズマエッチン
グし、引き続き、プラズマ放電を中断することなく、銅
薄膜をプラズマエッチングするので、このときにも、未
解離のハロゲン系ガス成分と銅とが反応することはな
い。従って、銅−ハロゲン化合物が生成し、かかる銅の
ハロゲン化が銅薄膜表面から内部へと進行してしまうと
いった現象の発生を確実に防止することができる。

【００８７】尚、エッチングのためのハロゲン系ガスを
チャンバー２１内に導入し始める時期は、上述のよう
に、基体載置ステージ１０に載置されたシリコン半導体
基板４０の温度が設定温度に達し、安定した後であって
もよいし、基体載置ステージ１０にシリコン半導体基板
４０を載置した直後、あるいはシリコン半導体基板４０
の加熱中であってもよい。

【００８８】（実施の形態２）実施の形態２での使用に
適したヘリコン波プラズマエッチング装置２０Ａの概念
図を図４に示す。実施の形態２においては、基体載置ス
テージ１０Ａの模式的な断面図を図５の（Ａ）に示すよ
うに、温度制御手段を、母材１２Ａの内部に配設された
ヒータ１４Ａ、及び母材１２Ａの内部に配設された温度
制御用熱媒体を流す配管１５Ａから構成した。ヒータ１
４Ａとして、母材１２Ａの面積（底面積）に応じた大型
で大容量のシーズヒータを使用した。ヒータ１４Ａは、
ヒータ本体（図示せず）と、ヒータ本体の外側に配設さ
れそしてヒータ本体を保護する鞘管（図示せず）から構
成された公知のヒータである。ヒータ１４Ａは、配線を
介して電源３３（図４参照）に接続されている。ヒータ
１４Ａの熱膨張は、基体載置ステージ１０Ａに影響を与
える。従って、母材１２Ａやセラミックス層１３Ａの線
膨張率α₁，α₂に近い値を有する材料を用いることが好
ましい。具体的には、チタンやステンレススチール等、
線膨張率が９×１０^-6／Ｋ〜１２×１０^-6／Ｋの材料か
ら作製された鞘管を用いることが好ましい。即ち、ヒー
タ１４Ａを構成する材料（母材１２Ａと接する鞘管の材
料）の線膨張率α_H［単位：１０^-6／Ｋ］は、（α₁−
４）≦α_H≦（α₁＋４）の関係を満足することが好まし
い。尚、ヒータ１４Ａの本体の線膨張率は、基体載置ス
テージ１０Ａに影響を与えることがないので、特に制限
されない。

【００８９】基体載置ステージ１０Ａの母材１２Ａ内に
配設された配管１５Ａは、配管３６Ａ，３６Ｂを介して
温度制御用熱媒体供給装置３８（図４参照）に接続され
ている。そして、金属あるいは合金から作製されてい
る。温度制御用熱媒体供給装置３８から供給された温度
制御用熱媒体を基体載置ステージ１０Ａ内の配管１５Ａ
に流すことによって、基体載置ステージ１０Ａの温度制
御を行うことができる。配管１５Ａの熱膨張も、基体載
置ステージ１０Ａに影響を与える。従って、母材１２Ａ
やセラミックス層１３Ａの線膨張率α₁，α₂に近い値を
有する材料を用いることが好ましい。具体的には、チタ
ンやステンレススチール等、線膨張率が９×１０^-6／Ｋ
〜１２×１０^-6／Ｋの材料から作製された配管１５Ａを
用いることが好ましい。即ち、配管１５Ａを構成する材
料の線膨張率α_P［単位：１０^-6／Ｋ］は、（α₁−４）
≦α_P≦（α₁＋４）の関係を満足することが好ましい。

【００９０】温度制御用熱媒体供給装置３８は、例え
ば、フロンガス等の低温（例えば０゜Ｃ）の温度制御用
熱媒体（冷媒）を供給するチラーから構成されている。
そして、温度制御用熱媒体供給装置３８は、フロンガス
等の低温（例えば０゜Ｃ）の温度制御用熱媒体（冷媒）
（場合によってはシリコンオイル等の温度制御用熱媒
体）を、配管３６Ａを介して基体載置ステージ１０Ａの
配管１５Ａに供給し、配管３６Ｂを介して配管１５Ａか
ら送り出された温度制御用熱媒体を受け入れ、更に、こ
の温度制御用熱媒体を所定温度に冷却する。このよう
に、温度制御用熱媒体を配管１５Ａ内に循環させること
によって、基体載置ステージ１０Ａ上に保持・固定され
た基体の温度制御を行うことができる。温度制御用熱媒
体供給装置３８に接続された配管３６Ａには、高温での
動作が可能な制御バルブ３７が配設されている。一方、
配管３６Ａと配管３６Ｂとの間のバイパス配管３６Ｃに
も制御バルブ３７が配設されている。そして、このよう
な構成のもと、制御バルブ３７の開閉度を制御すること
によって、配管１５Ａへの温度制御用熱媒体の供給量を
制御する。また、蛍光ファイバ温度計３５で検知された
温度を制御装置（ＰＩＤコントローラ）３４で検出し、
予め設定された基体の温度との差から、予め実験や計算
によって決定された供給量となるように、温度制御用熱
媒体の供給量が制御装置３４によって決定される。

【００９１】図５の（Ａ）に示した基体載置ステージ１
０Ａにおいては、基体の設定温度にも依るが、通常は、
ヒータ１４Ａによる加熱によって主たる温度制御がなさ
れる。そして、温度制御用熱媒体による基体載置ステー
ジ１０Ａの温度制御は、基体の温度安定のための補助的
な温度制御である。即ち、プラズマエッチング処理を行
った場合、プラズマからの入熱を銅薄膜４３、更にはシ
リコン半導体基板４０が受ける結果、ヒータ１４Ａによ
る加熱だけでは銅薄膜４３を設定温度に維持しておくこ
とが困難となる場合がある。このような場合、ヒータ１
４Ａの加熱に加えて、銅薄膜４３を設定温度に保つべく
プラズマからの入熱を相殺するように設定温度より低い
温度（例えば０゜Ｃ）の温度制御用熱媒体を配管１５Ａ
に流す。これによって、銅薄膜４３を一層確実に設定温
度に安定させることができる。

【００９２】複合材料１１Ａによって構成される基体載
置ステージ１０Ａの作製方法を、以下、説明する。複合
材料１１Ａも、（Ａ）セラミックス部材の組織中にアル
ミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組
織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する
工程と、（Ｂ）母材の表面にセラミックス層を設ける工
程から作製される。具体的には、この工程（Ａ）は、容
器の中に多孔質のコージエライトセラミックスを組成と
したセラミックス部材を配し、容器内に溶融したアルミ
ニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を流
し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニ
ウム系材料を充填する工程から成る。

【００９３】基体載置ステージ１０Ａを作製するには、
先ず、所定の円盤形状に成形された第１のファイバーボ
ードを用意する。尚、第１のファイバーボードには、ヒ
ータ１４Ａを配設するための溝を加工しておく。また、
第１のファイバーボードとは別の第２のファイバーボー
ドを用意する。この第２のファイバーボードには、配管
１５Ａを配設するための溝を加工しておく。そして、容
器（鋳型）の底部に第１のファイバーボードを配し、更
に、第１のファイバーボードに設けられた溝内にヒータ
１４Ａを配置する。次に、第１のファイバーボード上に
第２のファイバーボードを乗せ、第２のファイバーボー
ドに設けられた溝内に配管１５Ａを配置する。そして、
更に、この第２のファイバーボード上に第３のファイバ
ーボードを乗せる。尚、これらのファイバーボードに
は、プッシャーピン等を埋設するための孔を予め加工し
ておく。

【００９４】次いで、これらのファイバーボードから成
るセラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱してお
き、続いて、容器（鋳型）内に約８００〜８５０゜Ｃに
加熱して溶融状態としたアルミニウム系材料（Ａｌ８０
体積％−Ｓｉ２０体積％）を流し込む。そして、容器
（鋳型）内に約１トン／ｃｍ²の高圧を加える高圧鋳造
法を実行する。その結果、多孔質のファイバーボードに
は、即ち、セラミックス部材の組織中には、アルミニウ
ム系材料が充填される。そして、アルミニウム系材料を
冷却・固化させることによって、母材１２Ａが作製され
る。

【００９５】次に、母材１２Ａの上面、即ち、ヒータ側
の面を研磨する。その後、この研磨面に、Ａｌ₂Ｏ₃にＴ
ｉＯ₂を約２．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混
合粉末を真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化
させる。

【００９６】この基体載置ステージ１０Ａを用いたプラ
ズマエッチング法は、実施の形態１にて説明した方法と
実質的には同様とすることができるので、詳細な説明は
省略する。

【００９７】尚、図５の（Ｂ）の模式的な断面図に示す
ように、基体載置ステージ１０Ｂにおいては、セラミッ
クス層を溶射法でなくロウ付け法によって母材１２Ａの
表面に設けている。この場合には、焼結法にて作製され
たＡｌ₂Ｏ₃製セラミックス板から成るセラミックス層１
６Ａを、例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−
Ｇｅ系のロウ材１７Ａを用いたロウ付け法にて母材１２
Ａの表面に取り付ければよい。必要に応じて、基体載置
ステージ１０Ｂの側面にセラミックス材料から成る環状
のカバーを取り付けてもよい。また、場合によっては、
図５の（Ｃ）の模式的な断面図に示す基体載置ステージ
１０Ｃのように、配管１５Ａを省略してもよいし、ヒー
タ１４Ａを省略して配管１５Ａのみとしてもよい。更に
は、ヒータを母材１２Ａに埋設する代わりに、母材の下
面に取り付けてもよい。

【００９８】（実施の形態３）実施の形態３も、実施の
形態１の変形である。実施の形態３が実施の形態１と相
違する点は、複合材料における母材を構成するセラミッ
クス部材の組成を窒化アルミニウム（ＴｉＮ）とし、母
材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム
（Ａｌ）とした点にある。尚、実施の形態３における基
体載置ステージ１０の構造は、図２の（Ａ）に模式的な
断面図を示したと同様である。

【００９９】実施の形態３においては、母材１２を構成
するセラミックス部材の組成を窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）とした。尚、窒化アルミニウムの線膨張率は５．１
×１０^-6／Ｋであり、熱伝導率は０．２３５ｃａｌ／ｃ
ｍ・秒・Ｋである。また、母材を構成するアルミニウム
系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした。（α₁−
４）≦α₂≦（α₁＋４）の関係を満足するように窒化ア
ルミニウムとアルミニウムとの容積比は決定されてお
り、具体的には、窒化アルミニウム／アルミニウムの容
積比は７０／３０である。尚、母材１２の線膨張率は、
１００〜３００゜Ｃにおける平均値で８．７×１０^-6／
Ｋである。即ち、α₁は８．７である。セラミックス層
１３を構成する材料を、ＴｉＯ₂が約２．５重量％添加
されたＡｌ₂Ｏ₃とした。セラミックス層１３は、溶射法
にて母材１２の表面に形成されている。Ａｌ₂Ｏ₃にＴｉ
Ｏ₂を添加することによって、その線膨張率は、１００
〜３００゜Ｃにおける平均値で約９×１０^-6／Ｋ（α₂
＝約９）となり、母材１２の線膨張率α₁とほぼ同じ値
となる。これによって、母材１２の高温加熱などによる
温度変化によってもセラミックス層１３に割れ等の損傷
が発生することを効果的に防止し得る。また、Ａｌ₂Ｏ₃
にＴｉＯ₂を添加することにより、セラミックス層１３
の体積固有抵抗値を１０¹¹Ω／□のオーダーに調整する
ことができる。これによって、セラミックス層１３が静
電チャックとしての機能を効果的に発揮する。即ち、基
体載置ステージ１０の母材１２に配線（図示せず）を介
して直流電圧を電源から印加すれば、母材１２を電極と
して用いることができ、セラミックス層１３が静電チャ
ックとして機能する。尚、この基体載置ステージ１０に
は、セラミックス層１３上に載置・保持された例えばシ
リコン半導体基板を押し上げるためのプッシャーピン
（図示せず）が埋設されている。また、このプッシャー
ピンには、プッシャーピンをセラミックス層１３の頂面
上に突出させあるいは頂面下に埋没させる機構（図示せ
ず）が取り付けられている。

【０１００】実施の形態３におけるヒータ１４も、約５
００゜Ｃまでの加熱が可能なＰＢＮヒータである。ヒー
タ１４を母材１２の外側表面に取り付けることにより、
母材１２を常温から約５００゜Ｃまでの範囲内で温度制
御することが可能となる。

【０１０１】複合材料１１によって構成される基体載置
ステージ１０の作製方法を、以下、説明する。複合材料
１１は、基本的には、実施の形態１と同様に、（Ａ）セ
ラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填
し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系
材料が充填された母材を作製する工程と、（Ｂ）母材の
表面にセラミックス層を設ける工程から作製される。実
施の形態３においては、この工程（Ａ）は、非加圧金属
浸透法に基づき、窒化アルミニウム粒子から成形された
セラミックス部材に溶融したアルミニウムを組成とした
アルミニウム系材料を非加圧状態にて浸透させる工程か
ら成る。

【０１０２】具体的には、平均粒径１０μｍのＡｌＮ粒
子を泥漿鋳込み成形法にて成形した後、約１０００゜Ｃ
の温度で焼成（焼結）を行うことによって、ＡｌＮ粒子
を成形したプリフォームであるセラミックス部材を作製
した。そして、このセラミックス部材を約８００゜Ｃに
予備加熱しておき、約８００゜Ｃに加熱して溶融したア
ルミニウムを非加圧でセラミックス部材に浸透させる。
これによって、ＡｌＮ７０体積％−Ａｌ体積３０％の構
成の母材１２を作製することができる。次いで、母材１
２を成形加工して円盤状とする。次いで、このようにし
て得られた母材１２の頂面及び側面を研磨する。その
後、この研磨面に、Ａｌ₂Ｏ₃にＴｉＯ₂を約２．５重量
％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真空溶射法に
よって溶融状態で吹き付け、固化させる。その後、母材
１２の下面、即ちセラミックス層１３が設けられた面と
反対側の面にＰＢＮヒータから成るヒータ１４を取り付
け、基体載置ステージ１０を得る。尚、セラミックス層
１３の形成の前に、溶射下地層として例えばアルミニウ
ムを約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）
を溶射しておき、この溶射下地層上にセラミックス層１
３を溶射法にて形成してもよい。

【０１０３】このようにして作製された基体載置ステー
ジ１０にあっては、セラミックス層１３の線膨張率α₂
が母材１２の線膨張率α₁とほぼ同じ値となっている。
それ故、母材１２の高温加熱などによる温度変化によっ
ても、セラミックス層１３に割れ等の損傷は発生しな
い。また、窒化アルミニウムとアルミニウムとの容積比
を調整することによって、更には、必要に応じて、Ａｌ
₂Ｏ₃から成るセラミックス層１３におけるＴｉＯ₂の添
加率を調整することによって、母材１２の線膨張率α₁
とセラミックス層１３の線膨張率α₂を、（α₁−４）≦
α₂≦（α₁＋４）の関係を満足する関係とすることがで
きる。その結果、基体載置ステージ１０の温度変化に起
因するセラミックス層１３の割れ等の損傷発生を、効果
的に防止することができる。

【０１０４】また、セラミックス層１３を母材１２上に
溶射法にて形成すれば、大面積の複合部材を作製するこ
とができ、基体の大面積化に容易に対処することができ
る。しかも、母材１２とセラミックス層１３とがより一
層一体化する。これによって、母材１２とセラミックス
層１３との間の応力緩和が図れると共に、母材１２から
セラミックス層１３への熱伝導が速やかとなる。

【０１０５】複合材料１１によって構成される基体載置
ステージ１０を備えた実施の形態３のエッチング装置
は、実施の形態１にて説明したプラズマエッチング装置
と同様とすることができるので、詳細な説明は省略す
る。また、実施の形態３におけるプラズマエッチング法
は、実質的には、実施の形態１にて説明したプラズマエ
ッチング法と同様とすることができるので、詳細な説明
は省略する。尚、基体載置ステージ１０の温度制御は、
蛍光ファイバ温度計３５で検知された温度を制御装置
（ＰＩＤコントローラ）３４で検出し、ヒータ１４へ電
力を供給するための電源３３を制御することによって行
うことができる。

【０１０６】図２の（Ｂ）の模式的な断面図に示したと
同様に、セラミックス層を溶射法でなくロウ付け法によ
って母材１２の表面（必要に応じて、更に側面）に設け
てもよい。この場合には、焼結法にて作製されたＡｌ₂
Ｏ₃製セラミックス板から成るセラミックス層１６を、
例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系の
ロウ材１７を用いたロウ付け法にて母材１２の表面に取
り付ければよい。必要に応じて、基体載置ステージ１０
の側面にセラミックス材料から成る環状のカバーを取り
付けてもよい。あるいは又、実施の形態２における基体
載置ステージと同様の温度制御手段とすることもでき
る。

【０１０７】尚、母材を構成するアルミニウム系材料の
組成をアルミニウムとしたが、その代わりに、母材を構
成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケ
イ素（例えば、Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）とす
ることができる。アルミニウム系材料の組成をアルミニ
ウム及びケイ素とすることによって、母材の線膨張率を
α₁を制御することが可能となり、一層セラミックス層
の線膨張率α₂との差を小さくすることが可能となる。
また、セラミックス層をＡｌ₂Ｏ₃から構成する代わり
に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成してもよい。

【０１０８】（実施の形態４）実施の形態４も実施の形
態１の変形である。実施の形態４が実施の形態１と相違
する点は、複合材料における母材を構成するセラミック
ス部材の組成を炭化ケイ素（ＳｉＣ）とし、母材を構成
するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）
とした点にある。実施の形態４における基体載置ステー
ジ１０の構造は、図２の（Ａ）に模式的な断面図を示し
たと同様である。

【０１０９】実施の形態４においては、母材１２を構成
するセラミックス部材の組成を炭化ケイ素（ＳｉＣ）と
した。尚、炭化ケイ素の線膨張率は４×１０^-6／Ｋであ
り、熱伝導率は０．３５８ｃａｌ／ｃｍ・秒・Ｋ（１５
０Ｗ／ｍ・Ｋ）である。また、母材を構成するアルミニ
ウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした。（α
₁−４）≦α₂≦（α₁＋４）を満足するように炭化ケイ
素とアルミニウムとの容積比は決定されており、具体的
には、炭化ケイ素／アルミニウムの容積比は７０／３０
である。尚、母材１２の線膨張率は、１００〜３００゜
Ｃにおける平均値で、６．２×１０^-6／Ｋである。即
ち、α₁＝６．２である。セラミックス層１３を構成す
る材料を、ＴｉＯ₂が約１．５重量％添加されたＡｌ₂Ｏ
₃とした。セラミックス層１３は、溶射法にて母材１２
の頂面及び側面に形成されている。Ａｌ₂Ｏ₃は本来その
線膨張率が約８×１０^-6／Ｋであるが、Ａｌ₂Ｏ₃にＴｉ
Ｏ₂を添加することによって、その線膨張率は、１００
〜３００゜Ｃにおける平均値で、約８〜９×１０^-6／Ｋ
（α₂は約８〜９）となり、母材１２の線膨張率α₁とセ
ラミックス層１３の線膨張率α₂の関係は、（α₁−４）
≦α₂≦（α₁＋４）を満足する。これによって、母材１
２の高温加熱などによる温度変化によってもセラミック
ス層１３に割れ等の損傷が発生することを効果的に防止
し得る。また、Ａｌ₂Ｏ₃にＴｉＯ₂を添加することによ
り、セラミックス層１３の体積固有抵抗値を１０¹¹Ω／
□のオーダーに調整することができる。これによって、
セラミックス層１３が静電チャックとしての機能を効果
的に発揮する。

【０１１０】ヒータ１４は、実施の形態１と同様に、Ｐ
ＢＮヒータである。ヒータ１４を母材１２である温度調
節ジャケットの裏面に取り付けることにより、母材１２
を常温から約５００゜Ｃまでの範囲内で温度制御するこ
とが可能となる。あるいは又、実施の形態２における基
体載置ステージと同様の温度制御手段とすることもでき
る。そして、基体載置ステージ１０の母材１２に配線
（図示せず）を介して直流電圧を印加すれば、母材１２
を電極として用いることができ、セラミックス層１３が
静電チャックとして機能する。尚、この基体載置ステー
ジ１０には、セラミックス層１３上に載置、保持された
例えばシリコン半導体基板を押し上げるためのプッシャ
ーピン（図示せず）が埋設されている。また、このプッ
シャーピンには、プッシャーピンをセラミックス層１３
の頂面上に突出させあるいは頂面下に埋没させる機構
（図示せず）が取り付けられている。

【０１１１】基体載置ステージ１０の作製方法を、以
下、説明する。複合材料１１は、基本的には、実施の形
態１と同様に、（Ａ）セラミックス部材の組織中にアル
ミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組
織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する
工程と、（Ｂ）母材の表面にセラミックス層を設ける工
程から作製される。実施の形態４においては、この工程
（Ａ）は、非加圧金属浸透法に基づき、炭化ケイ素粒子
から成形されたセラミックス部材に溶融したアルミニウ
ムを組成としたアルミニウム系材料を非加圧状態にて浸
透させる工程から成る。

【０１１２】具体的には、平均粒径１５μｍのＳｉＣ粒
子と平均粒径６０μｍのＳｉＣ粒子とを容積比で１：４
にて混合したものを鋳込み泥漿成形法にて成形した後、
約８００゜Ｃの温度で焼成を行うことによって、ＳｉＣ
粒子を成形したプリフォームであるセラミックス部材を
作製した。そして、このセラミックス部材を約８００゜
Ｃに予備加熱しておき、約８００゜Ｃに加熱して溶融し
たアルミニウムを非加圧でセラミックス部材に浸透させ
る。これによって、ＳｉＣ７０体積％−Ａｌ３０体積％
の構成の母材１２を作製することができる。次いで、母
材１２を成形加工して円盤状の温度調節ジャケットの形
状とする。尚、この母材１２には、プッシャーピン等を
埋設するための孔も予め加工しておく。次いで、このよ
うにして得られた母材１２の頂面及び側面を研磨する。
その後、この研磨面に、Ａｌ₂Ｏ₃にＴｉＯ₂を約１．５
重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真空溶射
法によって溶融状態で吹き付け、固化させる。これによ
って、体積固有抵抗値が１０¹¹Ω／□オーダーの厚さ約
０．２ｍｍのセラミックス層１３を形成することができ
る。その後、母材１２の底面、即ちセラミックス層１３
が設けられた頂面と反対側の面にＰＢＮヒータから成る
ヒータ１４を取り付け、基体載置ステージ１０を得る。
尚、セラミックス層１３の形成の前に、溶射下地層とし
て例えばアルミニウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎ
ｉ−５重量％Ａｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上
にセラミックス層１３を溶射法にて形成してもよい。

【０１１３】尚、基体載置ステージ１０の作製方法は、
上述の方法に限定されない。上述の工程（Ａ）を、実施
の形態１と同様に、容器（鋳型）の中に炭化ケイ素を組
成としたセラミックス部材を配し、この容器（鋳型）内
に溶融したアルミニウムを組成としたアルミニウム系材
料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にア
ルミニウム系材料を充填する工程から構成することもで
きる。即ち、基体載置ステージ１０を作製するには、先
ず、所定の円盤形状に成形されたＳｉＣから成るプリフ
ォームを用意する。尚、プリフォームには、プッシャー
ピン等を埋設するための孔を予め加工しておく。次い
で、プリフォームから成るセラミックス部材を約８００
゜Ｃに予備加熱しておき、続いて、容器（鋳型）内に約
８００゜Ｃに加熱して溶融状態としたアルミニウムを流
し込む。そして、容器（鋳型）内に約１トン／ｃｍ²の
高圧を加える高圧鋳造法を実行する。その結果、セラミ
ックス部材の組織中には、アルミニウムが充填される。
そして、アルミニウムを冷却・固化させることによっ
て、母材１２が作製される。以下、先に述べたと同様の
方法で基体載置ステージ１０を作製すればよい。

【０１１４】このようにして作製された基体載置ステー
ジ１０にあっては、母材１２の高温加熱などによる温度
変化によっても、セラミックス層１３に割れ等の損傷は
発生しない。また、炭化ケイ素とアルミニウム系材料と
の容積比を調整することによって、更には、必要に応じ
て、Ａｌ₂Ｏ₃から成るセラミックス層１３におけるＴｉ
Ｏ₂の添加率を調整することによって、母材１２の線膨
張率α₁とセラミックス層１３の線膨張率α₂を、（α₁
−４）≦α₂≦（α₁＋４）を満足する関係とすることが
できる。その結果、基体載置ステージ１０の温度変化に
起因するセラミックス層１３の割れ等の損傷発生を、効
果的に防止することができる。

【０１１５】また、セラミックス層１３を母材１２上に
溶射法にて形成すれば、大面積の複合部材を作製するこ
とができ、基体の大面積化に容易に対処することができ
る。しかも、母材１２とセラミックス層１３とがより一
層一体化する。これによって、母材１２とセラミックス
層１３との間の応力緩和が図れると共に、母材１２から
セラミックス層１３への熱伝導が速やかとなり、セラミ
ックス層１３に保持・固定された基体（例えばシリコン
半導体基板）の温度制御を迅速に且つ確実に行うことが
可能となる。

【０１１６】図２の（Ｂ）の模式的な断面図に示すよう
に、セラミックス層を溶射法でなくロウ付け法によって
母材１２の頂面（必要に応じて、更に側面）に設けても
よい。この場合には、焼結法にて作製されたＡｌ₂Ｏ₃製
セラミックス板から成るセラミックス層１６を、例え
ば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ
材１７を用いたロウ付け法にて母材の頂面に取り付けれ
ばよい。

【０１１７】尚、母材を構成するアルミニウム系材料の
組成をアルミニウムとしたが、その代わりに、母材を構
成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケ
イ素（例えば、Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）とす
ることができる。アルミニウム系材料の組成をアルミニ
ウム及びケイ素とすることによって、母材の線膨張率α
₁を制御することが可能となり、一層セラミックス層の
線膨張率α₂との差を小さくすることが可能となる。ま
た、セラミックス層をＡｌ₂Ｏ₃から構成する代わりに、
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成してもよい。

【０１１８】（実施の形態５）実施の形態５も実施の形
態１の変形である。実施の形態５が実施の形態１と相違
する点は、複合材料における母材を構成するセラミック
ス部材の組成を酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）とし、母
材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム
（Ａｌ）とした点にある。実施の形態５における基体載
置ステージ１０の構造は、図２の（Ａ）に模式的な断面
図を示したと同様である。

【０１１９】実施の形態５においては、母材１２を構成
するセラミックス部材の組成を酸化アルミニウム（Ａｌ
₂Ｏ₃）とした。尚、酸化アルミニウムの線膨張率は７．
８×１０^-6／Ｋであり、熱伝導率は０．０６９ｃａｌ／
ｃｍ・秒・Ｋ（２９Ｗ／ｍ・Ｋ）である。また、母材を
構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａ
ｌ）とした。（α₁−４）≦α₂≦（α₁＋４）を満足す
るように酸化アルミニウムアルミニウムとの容積比は決
定されており、具体的には、酸化アルミニウム／アルミ
ニウムの容積比は８０／２０である。尚、母材１２の線
膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、１１
×１０^-6／Ｋである。即ち、α₁＝１１である。セラミ
ックス層１３を構成する材料を、ＴｉＯ₂が約１．５重
量％添加されたＡｌ₂Ｏ₃とした。セラミックス層１３
は、溶射法にて母材１２の頂面及び側面に形成されてい
る。そして、母材１２の線膨張率α₁とセラミックス層
１３の線膨張率α₂の関係は、（α₁−４）≦α₂≦（α₁
＋４）を満足する。これによって、母材１２の高温加熱
などによる温度変化によってもセラミックス層１３に割
れ等の損傷が発生することを効果的に防止し得る。ま
た、Ａｌ₂Ｏ₃にＴｉＯ₂を添加することにより、セラミ
ックス層１３の体積固有抵抗値を１０¹¹Ω／□のオーダ
ーに調整することができる。これによって、セラミック
ス層１３が静電チャックとしての機能を効果的に発揮す
る。

【０１２０】実施の形態５の基体載置ステージ１０の作
製方法を、以下、説明する。複合材料１１は、基本的に
は、実施の形態３と同様に、（Ａ）セラミックス部材の
組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミッ
クス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母
材を作製する工程と、（Ｂ）母材の表面に溶射法にてセ
ラミックス層を設ける工程から作製される。実施の形態
５においては、この工程（Ａ）は、非加圧金属浸透法に
基づき、酸化アルミニウムから成形されたセラミックス
部材に溶融したアルミニウムを組成としたアルミニウム
系材料を非加圧状態にて浸透させる工程から成る。

【０１２１】具体的には、平均粒径２０μｍのＡｌ₂Ｏ₃
粒子と平均粒径８０μｍのＡｌ₂Ｏ₃粒子とを容積比で
１：４にて混合したものを鋳込み泥漿成形法にて成形し
た後、約８００゜Ｃの温度で焼成を行うことによって、
Ａｌ₂Ｏ₃粒子を成形したプリフォームであるセラミック
ス部材を作製した。そして、このセラミックス部材を約
８００゜Ｃに予備加熱しておき、約８００゜Ｃに加熱し
て溶融したアルミニウムを非加圧でセラミックス部材に
浸透させる。これによって、Ａｌ₂Ｏ₃８０体積％−Ａｌ
２０体積％の構成の母材１２を作製することができる。
次いで、母材１２を成形加工して円盤状の温度調節ジャ
ケットの形状とする。尚、この母材１２には、プッシャ
ーピン等を埋設するための孔も予め加工しておく。次い
で、このようにして得られた母材１２の頂面及び側面を
研磨する。

【０１２２】その後、この研磨面に、Ａｌ₂Ｏ₃にＴｉＯ
₂を約１．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉
末を真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させ
る。これによって、体積固有抵抗値が１０¹¹Ω／□オー
ダーのセラミックス層を溶射法にて形成することができ
る。尚、セラミックス層の形成の前に、溶射下地層とし
て例えばアルミニウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎ
ｉ−５重量％Ａｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上
にセラミックス層を溶射法にて形成してもよい。その
後、母材１２の底面、即ちセラミックス層１３が設けら
れた頂面と反対側の面にＰＢＮヒータから成るヒータ１
４を取り付け、基体載置ステージ１０を得る。

【０１２３】尚、基体載置ステージ１０の作製方法は、
上述の方法に限定されない。上述の工程（Ａ）を、実施
の形態１と同様に、容器（鋳型）の中に酸化アルミニウ
ムを組成としたセラミックス部材を配し、この容器（鋳
型）内に溶融したアルミニウムを組成としたアルミニウ
ム系材料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材
中にアルミニウム系材料を充填する工程から構成するこ
ともできる。即ち、基体載置ステージ１０を作製するに
は、先ず、所定の円盤形状に成形されたＡｌ₂Ｏ₃から成
るプリフォームを用意する。尚、プリフォームには、プ
ッシャーピン等を埋設するための孔を予め加工してお
く。次いで、プリフォームから成るセラミックス部材を
約８００゜Ｃに予備加熱しておき、続いて、容器（鋳
型）内に約８００゜Ｃに加熱して溶融状態としたアルミ
ニウムを流し込む。そして、容器（鋳型）内に約１トン
／ｃｍ²の高圧を加える高圧鋳造法を実行する。その結
果、セラミックス部材の組織中には、アルミニウムが充
填される。そして、アルミニウムを冷却・固化させるこ
とによって、母材１２が作製される。以下、先に述べた
と同様の方法で基体載置ステージ１０を作製すればよ
い。

【０１２４】このようにして作製された基体載置ステー
ジ１０にあっては、母材１２の高温加熱などによる温度
変化によっても、セラミックス層１３に割れ等の損傷は
発生しない。また、実施の形態５における基体載置ステ
ージにあっては、酸化アルミニウムとアルミニウム系材
料との容積比を調整することによって、更には、必要に
応じて、Ａｌ₂Ｏ₃から成るセラミックス層１３における
ＴｉＯ₂の添加率を調整することによって、母材１２の
線膨張率α₁とセラミックス層１３の線膨張率α₂を、
（α₁−４）≦α₂≦（α₁＋４）を満足する関係とする
ことができる。その結果、基体載置ステージ１０の温度
変化に起因するセラミックス層１３の割れ等の損傷発生
を、効果的に防止することができる。

【０１２５】また、セラミックス層１３を母材１２上に
溶射法にて形成すれば、大面積の複合部材を作製するこ
とができ、基体の大面積化に容易に対処することができ
る。しかも、母材１２とセラミックス層１３とがより一
層一体化するので、母材１２とセラミックス層１３との
間の応力緩和が図れると共に、母材１２からセラミック
ス層１３への熱伝導が速やかとなり、セラミックス層１
３に保持・固定された基体の温度制御を迅速に且つ確実
に行うことが可能となる。

【０１２６】尚、母材を構成するアルミニウム系材料の
組成をアルミニウムとしたが、その代わりに、母材を構
成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケ
イ素（例えば、Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）とす
ることができる。アルミニウム系材料の組成をアルミニ
ウム及びケイ素とすることによって、母材の線膨張率α
₁を制御することが可能となり、一層セラミックス層の
線膨張率α₂との差を小さくすることが可能となる。ま
た、セラミックス層をＡｌ₂Ｏ₃から構成する代わりに、
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成してもよい。

【０１２７】図２の（Ｂ）の模式的な断面図に示すよう
に、セラミックス層を溶射法でなくロウ付け法によって
母材１２の頂面（必要に応じて、更に側面）に設けても
よい。この場合には、焼結法にて作製されたＡｌ₂Ｏ₃製
セラミックス板から成るセラミックス層１６を、例え
ば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ
材１７を用いたロウ付け法にて母材の頂面に取り付けれ
ばよい。

【０１２８】実施の形態２にて説明した基体載置ステー
ジの構造を、実施の形態３〜実施の形態５にて説明した
基体載置ステージに適用することもできる。

【０１２９】（実施の形態６）実施の形態６は、実施の
形態１の変形である。実施の形態６が実施の形態１と相
違する点は、保護膜を構成する材料をＷＮとし、ＣＶＤ
法にて形成する点にある。この点を除き、実施の形態６
は実施の形態１と同様である。実施の形態６において
は、実施の形態１の［工程−１１０］の代わりに、以下
の表３に例示するＣＶＤ条件にてＷＮを銅薄膜上に形成
する。尚、保護膜、銅薄膜及びバリアメタル層のプラズ
マエッチング条件は表２と同様とすればよい。

【０１３０】

【表３】使用ガス：ＷＦ₆／Ｈ₂／Ａｒ／Ｎ₂＝５／１５０／１５０／１００sccm 圧力：０．７Ｐａマイクロ波パワー：３ｋＷ基体加熱温度：４００゜Ｃ膜厚：１０ｎｍ

【０１３１】（実施の形態７）実施の形態７も、実施の
形態１の変形である。実施の形態７が実施の形態１と相
違する点は、保護膜をプラズマＣＶＤ法にて形成する
点、保護膜を構成する材料をハロゲン元素としてフッ素
のみを含む炭素系ポリマー、具体的にはフルオロカーボ
ンとする点にある。これらの点を除き、実施の形態７は
実施の形態１と同様である。実施の形態７においては、
実施の形態１の［工程−１１０］の代わりに、以下の表
４に例示するプラズマＣＶＤ条件にてフルオロカーボン
（−ＣＦ₂）_nを銅薄膜上に形成する。また、保護膜、銅
薄膜及びバリアメタル層のプラズマエッチング条件を以
下の表５に例示する。

【０１３２】

【表４】使用ガス：ＣＨ₂Ｆ₂＝５０sccm 圧力：１Ｐａ発生源２８からのパワー：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：なし基体加熱温度：２４０゜Ｃ膜厚：１０ｎｍ

【０１３３】

【表５】使用ガス：Ｃｌ₂＝１０sccm 圧力：０．０５Ｐａ発生源２８からのパワー：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗ基体加熱温度：２３０゜Ｃ

【０１３４】（実施の形態８）実施の形態８も、実施の
形態１の変形である。実施の形態８が実施の形態１と相
違する点は、保護膜をプラズマＣＶＤ法にて形成する
点、保護膜を構成する材料をハロゲン元素を含まない硫
黄とする点にある。これらの点を除き、実施の形態８は
実施の形態１と同様である。実施の形態８においては、
実施の形態１の［工程−１１０］の代わりに、以下の表
６に例示するプラズマＣＶＤ条件にて硫黄を銅薄膜上に
形成する。また、保護膜、銅薄膜及びバリアメタル層の
プラズマエッチング条件は、上記の表５と同様とすれば
よい。

【０１３５】

【表６】使用ガス：Ｈ₂Ｓ＝５０sccm 圧力：１Ｐａ発生源２８からのパワー：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：なし基体加熱温度：２４０゜Ｃ膜厚：１５ｎｍ

【０１３６】尚、保護膜を、ハロゲン元素としてフッ素
のみを含む硫黄から構成してもよい。この場合には、プ
ラズマＣＶＤ法にて保護膜を成膜するための原料ガスと
して、Ｓ₂Ｆ₂、ＳＦ₄等を挙げることができる。

【０１３７】（実施の形態９）実施の形態９も、実施の
形態１の変形である。実施の形態９が実施の形態１と相
違する点は、窒素プラズマにて銅薄膜表面を窒化するこ
とによって保護膜を形成する点にある。この点を除き、
実施の形態９は実施の形態１と同様である。実施の形態
９においては、実施の形態１の［工程−１１０］の代わ
りに、以下の表７に例示するプラズマ条件にて銅薄膜の
表面を窒化して窒化層を形成する。また、保護膜、銅薄
膜及びバリアメタル層のプラズマエッチング条件は、上
記の表５と同様とすればよい。

【０１３８】

【表７】使用ガス：Ｎ₂＝５０sccm 圧力：１Ｐａ発生源２８からのパワー：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：なし基体加熱温度：２４０゜Ｃ窒化層の厚さ：２ｎｍ

【０１３９】（実施の形態１０）実施の形態１０も、実
施の形態１の変形である。実施の形態１０が実施の形態
１と相違する点は、保護膜を構成する材料がスパッタ法にて形成された
高融点金属の窒化物（ＴｉＮ）であり、バリアメタル層
を構成する材料がスパッタ法にて形成された高融点金属
の窒化物（ＴｉＮ）である点銅薄膜をプラズマエッチングする条件でバリアメタ
ル層をプラズマエッチングした場合のエッチングレート
（ＥＲ₁₁）以上のエッチングレート（ＥＲ₁₂）が得られ
る条件にてバリアメタル層をプラズマエッチングする点保護膜、銅薄膜及びバリアメタル層をプラズマエッ
チングするためのハロゲン系ガスとして、ＢＣｌ₃ガス
及びＣｌ₂ガスを用いる点の３点にある。

【０１４０】以下、エッチング装置２０を用いた実施の
形態１０におけるプラズマエッチング法を説明する。

【０１４１】［工程−１０００］先ず、シリコン半導体
基板の上に形成されたＳｉＯ₂から成る下地絶縁層の上
に、銅薄膜を形成する。具体的には、先ず、シリコン半
導体基板の上に公知のＣＶＤ法で形成された下地絶縁層
の上にＴｉＮ膜から成るバリアメタル層を表８に例示す
るスパッタ法によって形成した後、バリアメタル層の上
にスパッタ法によって銅薄膜を形成する。

【０１４２】

【表８】ターゲット：Ｔｉプロセスガス：窒素ガス／アルゴンガス＝７０／２０sccm 圧力：０．４Ｐａ成膜温度：２００゜ＣＤＣパワー：１２ｋＷ

【０１４３】［工程−１０１０］次いで、その上に、Ｔ
ｉＮを構成材料とする保護膜を表８に示した条件のスパ
ッタ法にて形成する。

【０１４４】［工程−１０２０］その後、ＣＶＤ法によ
りＳｉＮ膜を形成し、更に公知のリソグラフィ技術及び
エッチング技術によってこのＳｉＮ膜をパターニング
し、ＳｉＮ膜から成るエッチング用のマスクパターンを
形成する。銅薄膜の露出面は保護膜で被覆されている。
尚、［工程−１０１０］と［工程−１０２０］の順序を
逆にしてもよい。また、ＳｉＯ₂膜やＳｉＯＮ膜から成
るマスクパターンを形成してもよい。

【０１４５】［工程−１０３０］次いで、マスクパター
ンを形成したシリコン半導体基板を図１に示したエッチ
ング装置２０内の基体載置ステージ１０上に載置し、セ
ラミックス層１３に静電吸着力を発揮させてシリコン半
導体基板を基体載置ステージ１０上に保持・固定する。
そして、ヒータ１４の作動によって基体載置ステージ１
０の温度制御を行い、銅薄膜を含むシリコン半導体基板
を以下の表９に示す設定温度に調整する。

【０１４６】そして、マスクパターンをエッチング用マ
スクとして、以下の表９に示す条件にて、保護膜、銅薄
膜及びバリアメタル層に対してプラズマエッチング処理
を行い、銅薄膜から構成された配線を得る。尚、保護膜
をプラズマエッチングした後、プラズマ放電を中断する
ことなく銅薄膜をプラズマエッチングし、銅薄膜をプラ
ズマエッチングした後、プラズマ放電を中断することな
くバリアメタル層をプラズマエッチングする。

【０１４７】

【表９】使用ガス：ＢＣｌ₃／Ｃｌ₂＝１０／１０sccm 圧力：０．１Ｐａ発生源２８からのパワー：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗ基体加熱温度：２５０゜Ｃ

【０１４８】ＴｉＮから成る保護膜、銅薄膜、及びＴｉ
Ｎから成るバリアメタル層をプラズマエッチングするた
めのハロゲン系ガスとして、ＢＣｌ₃ガス及びＣｌ₂ガス
を用いる場合と、Ｃｌ₂ガス単独の場合のエッチングレ
ートを表１０に示す。尚、表１０における値の単位は、
μｍ／分である。

【０１４９】

【表１０】ＢＣｌ₃／Ｃｌ₂ Ｃｌ₂単独保護膜０．４〜０．５０．１５〜０．２銅薄膜ＥＲ₁₁＝０．６〜０．７ＥＲ₂₁＝０．４〜０．５バリアメタル層ＥＲ₁₂＝ＥＲ₂₂＝０．４〜０．５０．１５〜０．２

【０１５０】（実施の形態１１）実施の形態１１は、実
施の形態１０の変形である。実施の形態１１において
は、保護膜を構成する材料がスパッタ法にて形成された
高融点金属の窒化物（ＴｉＮ）であり、バリアメタル層
を構成する材料がスパッタ法にて形成された高融点金属
の窒化物（ＴｉＮ）である点は、実施の形態１０と同じ
であるが、保護膜、銅薄膜及びバリアメタル層をプラズ
マエッチングするためのハロゲン系ガスとして、Ｃｌ₂
ガス及びカーボン含有ガス（具体的にはＣＨＦ₃ガス）
を用いる点が相違する。保護膜、銅薄膜及びバリアメタ
ル層に対してプラズマエッチング処理を行うときの条件
を以下の表１１に例示する。ここで、保護膜をプラズマ
エッチングした後、プラズマ放電を中断することなく銅
薄膜をプラズマエッチングし、銅薄膜をプラズマエッチ
ングした後、プラズマ放電を中断することなくバリアメ
タル層をプラズマエッチングする。尚、ＴｉＮから成る
保護膜、銅薄膜、及びＴｉＮから成るバリアメタル層を
プラズマエッチングするためのハロゲン系ガスとして、
ＣＨＦ₃ガス及びＣｌ₂ガスを用いる場合と、Ｃｌ₂ガス
単独の場合のエッチングレートは、表１０と概ね同じ値
である。

【０１５１】

【表１１】使用ガス：ＣＨＦ₃／Ｃｌ₂＝１０／１０sccm 圧力：０．１Ｐａ発生源２８からのパワー：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗ基体加熱温度：２３０゜Ｃ

【０１５２】（実施の形態１２）実施の形態１２も、実
施の形態１０の変形である。実施の形態１２において
は、保護膜を構成する材料がスパッタ法にて形成された
高融点金属の窒化物（ＴｉＮ）であり、バリアメタル層
を構成する材料がスパッタ法にて形成された高融点金属
の窒化物（ＴｉＮ）である点は、実施の形態１０と同じ
であるが、保護膜、銅薄膜及びバリアメタル層をプラズ
マエッチングするためのハロゲン系ガスとして、Ｃｌ₂
ガス及びカーボン含有ガス（具体的にはＣＨ₂Ｆ₂ガス）
を用いる点が相違する。保護膜、銅薄膜及びバリアメタ
ル層に対してプラズマエッチング処理を行うときの条件
を以下の表１２に例示する。ここで、保護膜をプラズマ
エッチングした後、プラズマ放電を中断することなく銅
薄膜をプラズマエッチングし、銅薄膜をプラズマエッチ
ングした後、プラズマ放電を中断することなくバリアメ
タル層をプラズマエッチングする。尚、ＴｉＮから成る
保護膜、銅薄膜、及びＴｉＮから成るバリアメタル層を
プラズマエッチングするためのハロゲン系ガスとして、
ＣＨ₂Ｆ₂ガス及びＣｌ₂ガスを用いる場合と、Ｃｌ₂ガス
単独の場合のエッチングレートは、表１０と概ね同じ値
である。

【０１５３】

【表１２】使用ガス：ＣＨ₂Ｆ₂／Ｃｌ₂＝１０／１０sccm 圧力：０．０５Ｐａ発生源２８からのパワー：２．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗ基体加熱温度：２７０゜Ｃ

【０１５４】尚、保護膜、銅薄膜及びバリアメタル層を
プラズマエッチングするためのハロゲン系ガスとして、
その他、例えばＣ₅Ｆ₈ガス／Ｃｌ₂ガスを用いることも
できる。

【０１５５】実施の形態１０〜実施の形態１２において
は、銅薄膜をプラズマエッチングする条件でバリアメタ
ル層をプラズマエッチングした場合のエッチングレート
（ＥＲ₁₁）以上のエッチングレート（ＥＲ₁₂）が得られ
る条件にて、即ち、ハロゲン系ガスとしてＢＣｌ₃ガス
／Ｃｌ₂ガス、ＣＨＦ₃ガス／Ｃｌ₂ガス、ＣＨ₂Ｆ₂ガス
／Ｃｌ₂ガス等を使用することによって、バリアメタル
層をプラズマエッチングする。これによって、バリアメ
タル層のエッチング反応に費やされずに残る過剰のラジ
カルが少なくなり、銅薄膜とバリアメタル層や保護膜と
の界面から剥離が生じることを確実に抑制することがで
きる。

【０１５６】（実施の形態１３）実施の形態１３も、実
施の形態１の変形である。実施の形態１３が実施の形態
１と相違する点は、保護膜を構成する材料がスパッタ法にて形成された
高融点金属の窒化物（ＴａＮ）であり、バリアメタル層
を構成する材料がスパッタ法にて形成された高融点金属
の窒化物（ＴａＮ）である点銅薄膜をプラズマエッチングするために使用するハ
ロゲン系ガス（具体的にはＣｌ₂ガス）と異なるハロゲ
ン系ガス（具体的には、Ｃｌ₂ガス及びカーボン含有ガ
ス、より具体的には、Ｃｌ₂ガス及びＣＨ₂Ｆ₂ガス）を
使用してバリアメタル層をプラズマエッチングし、バリ
アメタル層をプラズマエッチングするために使用するハ
ロゲン系ガスのバリアメタル層に対するエッチングレー
トＥＲ₂₂は、銅薄膜をプラズマエッチングするために使
用するハロゲン系の銅薄膜に対するエッチングレートＥ
Ｒ₂₁以上である点の２点にある。

【０１５７】保護膜、銅薄膜及びバリアメタル層に対し
てプラズマエッチング処理を行うときの条件を以下の表
１３に例示する。ここで、プラズマ放電を中断すること
なく、保護膜、銅薄膜及びバリアメタル層をプラズマエ
ッチングする。また、ＴａＮから成る保護膜及びバリア
メタル層の成膜条件は、表１と同様とすればよい。尚、
ＴａＮから成る保護膜及びＴａＮから成るバリアメタル
層をプラズマエッチングするためのハロゲン系ガスとし
て、ＣＨ₂Ｆ₂ガス及びＣｌ₂ガスを用いる場合のエッチ
ングレート（ＥＲ₂₂）と、Ｃｌ₂ガス単独の場合のエッ
チングレートは、表１０と概ね同じ値である。Ｃｌ₂ガ
ス単独にて銅薄膜をプラズマエッチングする際のエッチ
ングレート（ＥＲ₂₁）とエッチングレート（ＥＲ₂₂）と
は、ＥＲ ₂₂≧ＥＲ₂₁の関係にある。

【０１５８】

【表１３】保護膜のプラズマエッチング条件使用ガス：ＣＨ₂Ｆ₂／Ｃｌ₂＝１０／１０sccm 圧力：０．０５Ｐａ発生源２８からのパワー：２．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗ基体加熱温度：２４０゜Ｃ銅薄膜のプラズマエッチング条件使用ガス：Ｃｌ₂＝１０sccm 圧力：０．０５Ｐａ発生源２８からのパワー：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗ基体加熱温度：２４０゜Ｃバリアメタル層のプラズマエッチング条件使用ガス：ＣＨ₂Ｆ₂／Ｃｌ₂＝１０／１０sccm 圧力：０．０５Ｐａ発生源２８からのパワー：２．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗ基体加熱温度：２４０゜Ｃ

【０１５９】（実施の形態１４）実施の形態１４は、実
施の形態１３の変形である。実施の形態１４において
は、保護膜を構成する材料がスパッタ法にて形成された
高融点金属の窒化物（ＷＮ）であり、バリアメタル層を
構成する材料がスパッタ法にて形成された高融点金属の
窒化物（ＷＮ）である点、及び、保護膜及びバリアメタ
ル層をプラズマエッチングするためのハロゲン系ガスと
して、Ｃｌ₂ガス及びカーボン含有ガス（具体的にはＣ
ＨＦ₃ガス）を用いる点が、実施の形態１３と相違す
る。保護膜、銅薄膜及びバリアメタル層に対してプラズ
マエッチング処理を行うときの条件を以下の表１４に例
示する。ここで、プラズマ放電を中断することなく、保
護膜、銅薄膜及びバリアメタル層をプラズマエッチング
する。また、ＷＮから成る保護膜及びバリアメタル層の
成膜条件は、表３と同様とすればよい。尚、ＷＮから成
る保護膜及びＷＮから成るバリアメタル層をプラズマエ
ッチングするためのハロゲン系ガスとして、ＣＨＦ₃ガ
ス及びＣｌ₂ガスを用いる場合のエッチングレート（Ｅ
Ｒ₂₂）と、Ｃｌ₂ガス単独の場合のエッチングレート
は、表１０と概ね同じ値である。Ｃｌ₂ガス単独にて銅
薄膜をプラズマエッチングする際のエッチングレート
（ＥＲ₂₁）とエッチングレート（ＥＲ₂₂）とは、ＥＲ₂₂
≧ＥＲ₂₁の関係にある。

【０１６０】

【表１４】保護膜のプラズマエッチング条件使用ガス：ＣＨＦ₃／Ｃｌ₂＝１０／１０sccm 圧力：０．０５Ｐａ発生源２８からのパワー：２．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗ基体加熱温度：２４０゜Ｃ銅薄膜のプラズマエッチング条件使用ガス：Ｃｌ₂＝１０sccm 圧力：０．０５Ｐａ発生源２８からのパワー：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗ基体加熱温度：２４０゜Ｃバリアメタル層のプラズマエッチング条件使用ガス：ＣＨＦ₃／Ｃｌ₂＝１０／１０sccm 圧力：０．０５Ｐａ発生源２８からのパワー：２．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗ基体加熱温度：２４０゜Ｃ

【０１６１】（実施の形態１５）実施の形態１５も、実
施の形態１３の変形である。実施の形態１５において
は、保護膜を構成する材料がスパッタ法にて形成された
高融点金属の窒化物（ＷＮ）であり、バリアメタル層を
構成する材料がスパッタ法にて形成された高融点金属の
窒化物（ＷＮ）である点、及び、保護膜及びバリアメタ
ル層をプラズマエッチングするためのハロゲン系ガスと
して、Ｃｌ₂ガス及びカーボン含有ガス（具体的にはＣ₅
Ｆ₈ガス）を用いる点が、実施の形態１３と相違する。
保護膜、銅薄膜及びバリアメタル層に対してプラズマエ
ッチング処理を行うときの条件を以下の表１５に例示す
る。ここで、プラズマ放電を中断することなく、保護
膜、銅薄膜及びバリアメタル層をプラズマエッチングす
る。また、ＷＮから成る保護膜及びバリアメタル層の成
膜条件は、表３と同様とすればよい。尚、ＷＮから成る
保護膜及びＷＮから成るバリアメタル層をプラズマエッ
チングするためのハロゲン系ガスとして、Ｃ₅Ｆ₈ガス及
びＣｌ₂ガスを用いる場合のエッチングレート（Ｅ
Ｒ₂₂）と、Ｃｌ₂ガス単独の場合のエッチングレート
は、表１０と概ね同じ値である。Ｃｌ₂ガス単独にて銅
薄膜をプラズマエッチングする際のエッチングレート
（ＥＲ₂₁）とエッチングレート（ＥＲ₂₂）とは、ＥＲ₂₂
≧ＥＲ₂₁の関係にある。Ｃ₅Ｆ₈ガスは、二重結合部が紫
外線照射で容易に切断されて分解するため、地球温暖化
への影響が少ないガスとして知られており、Ｃ及びＦを
含むエッチング用ガスとして将来への対応を含めて望ま
しいガスである。

【０１６２】

【表１５】保護膜のプラズマエッチング条件使用ガス：Ｃ₅Ｆ₈／Ｃｌ₂＝１０／１０sccm 圧力：０．０５Ｐａ発生源２８からのパワー：２．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗ基体加熱温度：２４０゜Ｃ銅薄膜のプラズマエッチング条件使用ガス：Ｃｌ₂＝１０sccm 圧力：０．０５Ｐａ発生源２８からのパワー：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗ基体加熱温度：２４０゜Ｃバリアメタル層のプラズマエッチング条件使用ガス：Ｃ₅Ｆ₈／Ｃｌ₂＝１０／１０sccm 圧力：０．０５Ｐａ発生源２８からのパワー：２．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗ基体加熱温度：２４０゜Ｃ

【０１６３】尚、保護膜及びバリアメタル層をプラズマ
エッチングするためのハロゲン系ガスとして、その他、
例えばＢＣｌ₃ガス及びＣｌ₂ガスを用いることもでき
る。保護膜をプラズマエッチングするためのハロゲン系
ガスとバリアメタル層をプラズマエッチングするための
ハロゲン系ガスとは同じガス系であってもよいし、同種
のガス系であってもよいし、異種のガス系であってもよ
い。

【０１６４】実施の形態１３〜実施の形態１５において
は、銅薄膜をプラズマエッチングするために使用するハ
ロゲン系ガスと異なるハロゲン系ガスを使用してバリア
メタル層をプラズマエッチングし、バリアメタル層をプ
ラズマエッチングするために使用するハロゲン系ガスの
バリアメタル層に対するエッチングレート（ＥＲ₂₂）
を、銅薄膜をプラズマエッチングするために使用するハ
ロゲン系の銅薄膜に対するエッチングレート（ＥＲ₂₁）
以上とする。これによって、バリアメタル層のエッチン
グ反応に費やされずに残る過剰のラジカルが少なくな
り、銅薄膜とバリアメタル層や保護膜との界面から剥離
が生じることを確実に抑制することができる。

【０１６５】（実施の形態１６）実施の形態１６は、実
施の形態１の変形であり、また、本発明の半導体装置に
関する。実施の形態１においては、保護膜４４の上にＳ
ｉＮ膜から成るエッチング用のマスクパターン４５を形
成した。一方、実施の形態１６においては、炭素原子を
含有し、且つ、銅薄膜をプラズマエッチングする際の基
体加熱温度において分解しない材料から構成されたエッ
チング用のマスクパターンを保護膜上に形成する。実施
の形態１６においては、かかる材料を、具体的には、以
下の式に示すポリアリールエーテル（アライドシグナル
社製：商品名Ｆｌａｒｅ）とする。尚、ポリアリールエ
ーテルの比誘電率は２．８、ガラス転移温度Ｔ_gは４５
０゜Ｃである。

【０１６６】

【化１】

【０１６７】実施の形態１６においては、保護膜及びバ
リアメタル層を構成する材料をスパッタ法にて形成され
た高融点金属の窒化物（ＴｉＮ）とする。また、保護
膜、銅薄膜及びバリアメタル層をプラズマエッチングす
るためのハロゲン系ガスとしてＣｌ₂ガスを用い、プラ
ズマ放電を中断することなく、保護膜、銅薄膜及びバリ
アメタル層をプラズマエッチングする。

【０１６８】以下、エッチング装置２０を用いた実施の
形態１６におけるプラズマエッチング法を、図６を参照
して説明する。

【０１６９】［工程−１６００］先ず、シリコン半導体
基板４０の上に形成されたＳｉＯ₂から成る下地絶縁層
４１の上にバリアメタル層４２を形成し、次いで、バリ
アメタル層４２の上に銅薄膜４３を形成する。具体的に
は、先ず、シリコン半導体基板４０の上に公知のＣＶＤ
法で形成された下地絶縁層４１の上にＴｉＮ膜から成る
バリアメタル層４２を表８に例示したスパッタ法によっ
て形成した後、バリアメタル層４２の上にスパッタ法に
よって銅薄膜４３を形成する。次いで、その上に、Ｔｉ
Ｎを構成材料とする保護膜４４を表８に示した条件のス
パッタ法にて形成する。

【０１７０】［工程−１６１０］その後、ポリアリール
エーテル溶液を保護膜４４上に３〜５ｃｍ³滴下し、シ
リコン半導体基板４０を２５００〜３０００ｒｐｍにて
回転させて、ポリアリールエーテル溶液を保護膜４４上
に均一に塗布する。その後、窒素ガス雰囲気中で１５０
゜Ｃ及び２５０゜Ｃでそれぞれ１分間、ベーキング処理
を、順次行う。そして、シリコン半導体基板４０を硬化
炉に搬入し、窒素ガス雰囲気、４２５゜Ｃ、１時間の硬
化処理を行う。こうして、厚さ１μｍのポリアリールエ
ーテル層を形成する。その後、リソグラフィ技術及びエ
ッチング技術を用いてポリアリールエーテル層をパター
ニングすることによって、ポリアリールエーテルから成
るエッチング用のマスクパターン４５Ａを保護膜４４上
に形成することができる（図６の（Ａ）参照）。尚、保
護膜４４の形成とマスクパターン４５Ａの形成の順序を
逆にしてもよい。

【０１７１】［工程−１６２０］次いで、マスクパター
ン４５Ａを形成したシリコン半導体基板４０を図１に示
したエッチング装置２０内の基体載置ステージ１０上に
載置し、セラミックス層１３に静電吸着力を発揮させて
シリコン半導体基板を基体載置ステージ１０上に保持・
固定する。そして、ヒータ１４の作動によって基体載置
ステージ１０の温度制御を行い、銅薄膜４３を含むシリ
コン半導体基板４０を以下の表１６に示す設定温度に調
整する。

【０１７２】そして、マスクパターンをエッチング用マ
スクとして、以下の表１６に示す条件にて、保護膜４
４、銅薄膜４３及びバリアメタル層４２に対してプラズ
マエッチング処理を行い、銅薄膜４３から構成された配
線を得る（図６の（Ｂ）参照）。尚、保護膜４４をプラ
ズマエッチングした後、プラズマ放電を中断することな
く銅薄膜４３をプラズマエッチングし、銅薄膜４３をプ
ラズマエッチングした後、プラズマ放電を中断すること
なくバリアメタル層４２をプラズマエッチングする。

【０１７３】

【表１６】使用ガス：Ｃｌ₂＝１０sccm 圧力：０．１Ｐａ発生源２８からのパワー：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗ基体加熱温度：２５０゜Ｃ

【０１７４】［工程−１６３０］銅薄膜４３のパターニ
ングを完了した後、パターニングされた銅薄膜４３を層
間絶縁層４７で被覆する。この際、銅薄膜４３上に残さ
れたマスクパターン４５Ａを除去する必要はない。即
ち、実施の形態１６においては、基体である下地絶縁層
４１、銅薄膜４３から成る配線、及びエッチング用のマ
スクパターン４５Ａを、例えばポリアリールエーテルか
ら成る層間絶縁層４７によって被覆する（図６の（Ｃ）
参照）。層間絶縁層４７の形成は、実質的には、［工程
−１６１０］にて説明した方法と同様の方法にて行うこ
とができる。

【０１７５】プラズマエッチング時、エッチング用マス
クをポリアリールエーテルから構成することによって、
スパッタリングされたエッチング用マスクからの炭素原
子によりバリアメタル層４２を構成する窒素原子が引き
抜かれ、ＴｉＮから成るバリアメタル層４２のエッチン
グレートが増加する。ＳｉＯ₂から成るエッチング用マ
スクを使用した場合のバリアメタル層のエッチングレー
トが約０．１５μｍ／分であったのに対して、ポリアリ
ールエーテルから成るエッチング用マスクを使用した場
合のバリアメタル層４２のエッチングレートは約０．３
μｍ／分であった。これによって、バリアメタル層４２
のエッチング反応に費やされずに残る過剰のラジカルが
少なくなり、銅薄膜４３とバリアメタル層４２や保護膜
４４との界面から剥離が生じることを確実に抑制するこ
とができる。また、ポリアリールエーテルは基体加熱温
度である２５０゜Ｃでも熱分解することがなく、エッチ
ング用マスクとしての機能を確実に果たすことができ
る。しかも、エッチング用のマスクパターン４５Ａを構
成する材料として比誘電率が３．５以下の低誘電率絶縁
材料を用いるので、エッチング用のマスクパターン４５
Ａを構成する材料としてＳｉＯ₂やＳｉＮ、ＳｉＯＮを
用いる場合よりも、寄生容量を小さくすることができ
る。更には、層間絶縁層４７も比誘電率が３．５以下の
低誘電率絶縁材料から構成されているので、一層、寄生
容量を小さくすることができる。

【０１７６】尚、保護膜４４の形成とマスクパターン４
５Ａの形成の順序を逆にしてもよい。この場合には、保
護膜４４の全てがプラズマエッチングされる結果、最終
的に得られる半導体装置（図７参照）には保護膜４４が
残されない。

【０１７７】（実施の形態１７）実施の形態１７は実施
の形態１６の変形である。実施の形態１７においては、
エッチング用のマスクパターンを構成する材料として、
以下の式に示すシクロパーフルオロカーボンポリマー
（旭硝子株式会社製：商品名サイトップ）を使用する。
この点を除き、実施の形態１７においては、実施の形態
１６と同様の方法でプラズマエッチングを行う。ここ
で、式中、ｘは０又は１の値をとり、ｙは０又は１の値
をとり、ｚは０、１又は２の値をとる。尚、保護膜をプ
ラズマエッチングした後、プラズマ放電を中断すること
なく銅薄膜をプラズマエッチングし、銅薄膜をプラズマ
エッチングした後、プラズマ放電を中断することなくバ
リアメタル層をプラズマエッチングする。プラズマエッ
チング条件を、以下の表１７に例示する。尚、シクロパ
ーフルオロカーボンポリマーの比誘電率は２．４、ガラ
ス転移温度Ｔ_gは４００゜Ｃである。

【０１７８】

【化２】

【０１７９】

【表１７】使用ガス：Ｃｌ₂＝２０sccm 圧力：０．１Ｐａ発生源２８からのパワー：２．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗ基体加熱温度：２３０゜Ｃ

【０１８０】プラズマエッチング時、エッチング用マス
クをシクロパーフルオロカーボンポリマーから構成する
ことによって、スパッタリングされたエッチング用マス
クからの炭素原子によりバリアメタル層を構成する窒素
原子が引き抜かれ、ＴｉＮから成るバリアメタル層のエ
ッチングレートが増加する。ＳｉＯ₂から成るエッチン
グ用マスクを使用した場合のバリアメタル層のエッチン
グレートが約０．１５μｍ／分であったのに対して、シ
クロパーフルオロカーボンポリマーから成るエッチング
用マスクを使用した場合のバリアメタル層のエッチング
レートは約０．３μｍ／分であった。これによって、バ
リアメタル層のエッチング反応に費やされずに残る過剰
のラジカルが少なくなり、銅薄膜とバリアメタル層や保
護膜との界面から剥離が生じることを確実に抑制するこ
とができる。また、シクロパーフルオロカーボンポリマ
ーは基体加熱温度である２３０゜Ｃでも熱分解すること
がなく、エッチング用マスクとしての機能を確実に果た
すことができる。

【０１８１】（実施の形態１８）実施の形態１８も実施
の形態１６の変形である。実施の形態１８においては、
エッチング用のマスクパターンを構成する材料として、
以下の式に示すベンゾシクロブテンモノマーを使用す
る。また、バリアメタル層及び保護膜をＴａＮから構成
する。これらの点を除き、実施の形態１８においては、
実施の形態１６と同様の方法でプラズマエッチングを行
う。尚、保護膜をプラズマエッチングした後、プラズマ
放電を中断することなく銅薄膜をプラズマエッチング
し、銅薄膜をプラズマエッチングした後、プラズマ放電
を中断することなくバリアメタル層をプラズマエッチン
グする。プラズマエッチング条件を、以下の表１８に例
示する。尚、ベンゾシクロブテンモノマーの比誘電率は
２．８、ガラス転移温度Ｔ_gは３００゜Ｃである。

【０１８２】

【化３】

【０１８３】

【表１８】使用ガス：Ｃｌ₂＝１５sccm 圧力：０．０５Ｐａ発生源２８からのパワー：２．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗ基体加熱温度：２７０゜Ｃ

【０１８４】プラズマエッチング時、エッチング用マス
クをベンゾシクロブテンから構成することによって、ス
パッタリングされたエッチング用マスクからの炭素原子
によりバリアメタル層を構成する窒素原子が引き抜か
れ、ＴａＮから成るバリアメタル層のエッチングレート
が増加する。ＳｉＯ₂から成るエッチング用マスクを使
用した場合のバリアメタル層のエッチングレートが約
０．０５μｍ／分であったのに対して、ベンゾシクロブ
テンから成るエッチング用マスクを使用した場合のバリ
アメタル層のエッチングレートは約０．２μｍ／分であ
った。これによって、バリアメタル層のエッチング反応
に費やされずに残る過剰のラジカルが少なくなり、銅薄
膜とバリアメタル層や保護膜との界面から剥離が生じる
ことを確実に抑制することができる。また、ベンゾシク
ロブテンは基体加熱温度である２７０゜Ｃでも熱分解す
ることがなく、エッチング用マスクとしての機能を確実
に果たすことができる。

【０１８５】（実施の形態１９）実施の形態１９も実施
の形態１６の変形である。実施の形態１９においては、
エッチング用のマスクパターンを構成する材料として、
フッ化フラーレンを使用する。また、バリアメタル層を
ＷＮから構成し、保護膜をＴｉＮから構成する。また、
保護膜及び銅薄膜を表１９に例示するプラズマエッチン
グ条件にて、保護膜をプラズマエッチングした後、プラ
ズマ放電を中断することなく銅薄膜をプラズマエッチン
グする。また、銅薄膜をプラズマエッチングした後、プ
ラズマ放電を中断することなく、バリアメタル層を表２
０に例示するプラズマエッチング条件に切り替えた後、
バリアメタル層をプラズマエッチングする。これらの点
を除き、実施の形態１９においては、実施の形態１６と
同様の方法でプラズマエッチングを行う。尚、バリアメ
タル層のプラズマエッチングにおいては、ＷＮを一層早
いエッチングレートでプラズマエッチングするために、
Ｃｌ₂ガスにＳＦ₆ガスを添加している。尚、フッ化フラ
ーレンの比誘電率は２．０、ガラス転移温度Ｔ _gは４０
０゜Ｃである。

【０１８６】

【表１９】使用ガス：Ｃｌ₂＝１５sccm 圧力：０．０５Ｐａ発生源２８からのパワー：２．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗ基体加熱温度：２７０゜Ｃ

【０１８７】

【表２０】使用ガス：ＳＦ₆／Ｃｌ₂＝２０／１５sccm 圧力：０．０５Ｐａ発生源２８からのパワー：２．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗ基体加熱温度：２７０゜Ｃ

【０１８８】プラズマエッチング時、エッチング用マス
クをフッ化フラーレンから構成することによって、スパ
ッタリングされたエッチング用マスクからの炭素原子に
よりバリアメタル層を構成する窒素原子が引き抜かれ、
ＷＮから成るバリアメタル層のエッチングレートが増加
する。ＳｉＯ₂から成るエッチング用マスクを使用した
場合のバリアメタル層のエッチングレートが約０．１５
μｍ／分であったのに対して、フッ化フラーレンから成
るエッチング用マスクを使用した場合のバリアメタル層
のエッチングレートは約０．４μｍ／分であった。これ
によって、バリアメタル層のエッチング反応に費やされ
ずに残る過剰のラジカルが少なくなり、銅薄膜とバリア
メタル層や保護膜との界面から剥離が生じることを確実
に抑制することができる。尚、ＳｉＯ₂から成るエッチ
ング用マスクを使用した場合のＴｉＮから成る保護膜の
エッチングレートが約０．０５μｍ／分であったのに対
して、フッ化フラーレンから成るエッチング用マスクを
使用した場合の保護膜のエッチングレートは約０．２μ
ｍ／分であった。また、フッ化フラーレンは基体加熱温
度である２７０゜Ｃでも熱分解することがなく、エッチ
ング用マスクとしての機能を確実に果たすことができ
る。

【０１８９】（実施の形態２０）実施の形態２０は、本
発明の第２の態様に係るプラズマエッチング法に関す
る。実施の形態２０においては、第１の保護膜を構成す
る材料をＴａＮとし、第２の保護膜を構成する材料を硫
黄（Ｓ）とする。尚、銅薄膜の下には、ＴａＮを構成材
料とするバリアメタル層が形成されている。ＴａＮから
成るバリアメタル層のエッチングレートは、銅薄膜のエ
ッチングレートよりも低い。従って、バリアメタル層の
プラズマエッチング条件を銅薄膜のプラズマエッチング
条件と大幅に異ならせる必要がある場合がある。このよ
うな場合、銅薄膜のプラズマエッチングを完了した時点
で、一旦、プラズマ放電を停止し、エッチング条件を変
更した後、プラズマ放電を再開する必要がある。ところ
が、エッチング条件の変更からプラズマ放電の再開まで
の間に、チャンバー内に未解離のハロゲン系ガス成分が
存在するので、銅（特に、エッチングされた銅薄膜の側
面の部分における銅）とハロゲン系ガスとが反応し、銅
薄膜側面に反応生成物である銅−ハロゲン化合物が生成
し、かかる銅のハロゲン化が銅薄膜側面から内部へと進
行してしまったり、揮発しない銅ハロゲン化物が銅薄膜
側面に堆積するといった問題が生じる。このような問題
は、実施の形態２０のプラズマエッチング法により解決
することができる。

【０１９０】以下、エッチング装置２０を用いたプラズ
マエッチング法を、図８及び図９を参照して説明する。

【０１９１】［工程−２０００］先ず、シリコン半導体
基板４０の上に形成されたＳｉＯ₂から成る下地絶縁層
４１の上に、銅薄膜を形成する。具体的には、先ず、シ
リコン半導体基板４０の上に公知のＣＶＤ法で形成され
た下地絶縁層４１の上に、ＴａＮ膜から成るバリアメタ
ル層４２Ａを以下の表２１に例示するＣＶＤ法によって
形成した後、バリアメタル層４２Ａの上に以下の表２２
に例示するＣＶＤ法によって銅薄膜４３を形成する。
尚、表２２中、ＨＦＡとは、ヘキサフルオロアセチルア
セトネートの略である。

【０１９２】

【表２１】ＴａＮから成るバリアメタル層の形成使用ガス：ＴａＢｒ₅／Ｈ₂／Ａｒ／Ｎ₂＝１０／５００／４００／１００sccm 圧力：０．５Ｐａマイクロ波パワー：３ｋＷ基体加熱温度：３５０゜Ｃ

【０１９３】

【表２２】銅のＣＶＤ成膜条件使用ガス：Ｃｕ（ＨＦＡ）₂／Ｈ₂＝１０／１０００sccm 圧力：２．６×１０³Ｐａ基体加熱温度：３５０゜Ｃパワー：５００Ｗ

【０１９４】［工程−２０１０］次いで、その上に、Ｔ
ａＮを構成材料とする膜厚２０ｎｍの第１の保護膜４４
Ａを表２１の条件に基づくＣＶＤ法にて形成する。

【０１９５】［工程−２０２０］その後、ＣＶＤ法にて
ＳｉＮ膜を形成し、更に公知のリソグラフィ技術及びエ
ッチング技術によってこのＳｉＮ膜をパターニングし、
ＳｉＮ膜から成るエッチング用のマスクパターン４５を
形成する。この状態を、図８の（Ａ）の模式的な一部断
面図に示すが、銅薄膜４３の露出面４３Ａは第１の保護
膜４４Ａで被覆されている。尚、［工程−２０１０］と
［工程−２０２０］の順序を逆にしてもよい。また、Ｓ
ｉＯ₂膜やＳｉＯＮ膜から成るマスクパターン４５を形
成してもよい。更には、炭素原子を含有し、且つ、銅薄
膜をプラズマエッチングする際の基体加熱温度において
分解しない、比誘電率が３．５以下の低誘電率絶縁材料
（例えば、ポリアリールエーテル、シクロパーフルオロ
カーボンポリマー及びベンゾシクロブテンから成る群か
ら選択された少なくとも１種の材料）からエッチング用
のマスクパターンを構成してもよい。

【０１９６】［工程−２０３０］次いで、マスクパター
ン４５を形成したシリコン半導体基板４０を図１に示し
たエッチング装置２０内の基体載置ステージ１０上に載
置し、セラミックス層１３に静電吸着力を発揮させてシ
リコン半導体基板４０を基体載置ステージ１０上に保持
・固定する。そして、ヒータ１４の作動によって基体載
置ステージ１０の温度制御を行い、銅薄膜４３を含むシ
リコン半導体基板４０を表２に示した設定温度に調整す
る。

【０１９７】そして、マスクパターン４５をエッチング
用マスクとして、表２に示した条件にて、第１の保護膜
４４Ａ及び銅薄膜４３に対してプラズマエッチング処理
を行い、銅薄膜４３から構成された配線を得る。バリア
メタル層４２Ａが露出した時点でプラズマエッチングを
一旦中止する。この状態を、図８の（Ｂ）の模式的な一
部断面図に示す。

【０１９８】［工程−２０４０］その後、プラズマエッ
チングを停止し、銅薄膜の露出面（側面）４３Ｂを第２
の保護膜４６で被覆する。第２の保護膜４６は硫黄
（Ｓ）から成り、表６に示した条件にて形成することが
できる。これによって、銅薄膜４３の露出面４３Ｂがプ
ラズマ放電前のハロゲン系ガス（Ｃｌ₂ガス）と接触し
ないように銅薄膜４３の露出面４３Ｂを第２の保護膜４
６で被覆することができる。この状態を、図９の（Ａ）
の模式的な一部断面図に示す。

【０１９９】［工程−２０５０］その後、ハロゲン系ガ
ス（Ｃｌ₂ガス）を使用して第２の保護膜４６をプラズ
マエッチングし、引き続き、プラズマ放電を中断するこ
と無くバリアメタル層４２Ａをプラズマエッチングす
る。この状態を、図９の（Ｂ）の模式的な一部断面図に
示す。また、プラズマエッチングの条件を、以下の表２
３に例示する。

【０２００】

【表２３】使用ガス：Ｃｌ₂＝３０sccm 圧力：０．１Ｐａ発生源２８からのパワー：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：４００Ｗ基体加熱温度：２４０゜Ｃ

【０２０１】尚、第１の保護膜、第２の保護膜、銅薄膜
及びバリアメタル層をプラズマエッチングするためのハ
ロゲン系ガスとして、Ｃｌ₂以外にも、ＢＣｌ₃ガス／Ｃ
ｌ₂ガス、ＣＨＦ₃ガス／Ｃｌ₂ガス、ＣＨ₂Ｆ₂ガス／Ｃ
ｌ₂ガス、Ｃ₅Ｆ₈ガス／Ｃｌ₂ガスを使用してもよい。ま
た、第１の保護膜と銅薄膜をプラズマエッチングするた
めのハロゲン系ガスと、第２の保護膜とバリアメタル層
をプラズマエッチングするためのハロゲン系ガスとは、
同じガス系であってもよいし、同種のガス系であっても
よいし、異種のガス系であってもよい。更には、銅薄膜
をプラズマエッチングするためのハロゲン系ガスとして
Ｃｌ₂ガスを用い、バリアメタル層、並びに第１及び第
２の保護膜をプラズマエッチングするためのハロゲン系
ガスとしてＢＣｌ₃ガス及びＣｌ₂ガス、又は、Ｃｌ₂ガ
ス及びカーボン含有ガス（例えば、ＣＨＦ₃ガス／Ｃｌ₂
ガス、ＣＨ₂Ｆ₂ガス／Ｃｌ₂ガス、Ｃ₅Ｆ₈ガス／Ｃｌ₂ガ
ス）を用いてもよい。第１の保護膜、銅薄膜、第２の保
護膜及びバリアメタル層をプラズマエッチングするとき
に使用するハロゲン系ガスの好ましい組み合わせを以下
の表２４に例示する。尚、表２４中、「ガス１」はＣｌ
₂ガスを意味し、「ガス２」はＢＣｌ₃ガス／Ｃｌ₂ガス
を意味し、「ガス３」はＣｌ₂ガス／カーボン含有ガス
を意味する。

【０２０２】

【表２４】第１の保護膜銅薄膜第２の保護膜バリアメタル層ガス１ → ガス１ → ガス１ → ガス１ガス１ → ガス１ → ガス１ → ガス２ガス１ → ガス１ → ガス１ → ガス３ガス１ → ガス１ → ガス２ → ガス１ガス１ → ガス１ → ガス２ → ガス２ガス１ → ガス１ → ガス２ → ガス３ガス１ → ガス１ → ガス３ → ガス１ガス１ → ガス１ → ガス３ → ガス２ガス１ → ガス１ → ガス３ → ガス３ガス１ → ガス２ → ガス１ → ガス１ガス１ → ガス２ → ガス１ → ガス２ガス１ → ガス２ → ガス１ → ガス３ガス１ → ガス２ → ガス２ → ガス１ガス１ → ガス２ → ガス２ → ガス２ガス１ → ガス２ → ガス２ → ガス３ガス１ → ガス２ → ガス３ → ガス１ガス１ → ガス２ → ガス３ → ガス２ガス１ → ガス２ → ガス３ → ガス３ガス１ → ガス３ → ガス１ → ガス１ガス１ → ガス３ → ガス１ → ガス２ガス１ → ガス３ → ガス１ → ガス３ガス１ → ガス３ → ガス２ → ガス１ガス１ → ガス３ → ガス２ → ガス２ガス１ → ガス３ → ガス２ → ガス３ガス１ → ガス３ → ガス３ → ガス１ガス１ → ガス３ → ガス３ → ガス２ガス１ → ガス３ → ガス３ → ガス３ガス２ → ガス１ → ガス１ → ガス１ガス２ → ガス１ → ガス１ → ガス２ガス２ → ガス１ → ガス１ → ガス３ガス２ → ガス１ → ガス２ → ガス１ガス２ → ガス１ → ガス２ → ガス２ガス２ → ガス１ → ガス２ → ガス３ガス２ → ガス１ → ガス３ → ガス１ガス２ → ガス１ → ガス３ → ガス２ガス２ → ガス１ → ガス３ → ガス３ガス２ → ガス２ → ガス１ → ガス１ガス２ → ガス２ → ガス１ → ガス２ガス２ → ガス２ → ガス１ → ガス３ガス２ → ガス２ → ガス２ → ガス１ガス２ → ガス２ → ガス２ → ガス２ガス２ → ガス２ → ガス２ → ガス３ガス２ → ガス２ → ガス３ → ガス１ガス２ → ガス２ → ガス３ → ガス２ガス２ → ガス２ → ガス３ → ガス３ガス２ → ガス３ → ガス１ → ガス１ガス２ → ガス３ → ガス１ → ガス２ガス２ → ガス３ → ガス１ → ガス３ガス２ → ガス３ → ガス２ → ガス１ガス２ → ガス３ → ガス２ → ガス２ガス２ → ガス３ → ガス２ → ガス３ガス２ → ガス３ → ガス３ → ガス１ガス２ → ガス３ → ガス３ → ガス２ガス２ → ガス３ → ガス３ → ガス３ガス３ → ガス１ → ガス１ → ガス１ガス３ → ガス１ → ガス１ → ガス２ガス３ → ガス１ → ガス１ → ガス３ガス３ → ガス１ → ガス２ → ガス１ガス３ → ガス１ → ガス２ → ガス２ガス３ → ガス１ → ガス２ → ガス３ガス３ → ガス１ → ガス３ → ガス１ガス３ → ガス１ → ガス３ → ガス２ガス３ → ガス１ → ガス３ → ガス３ガス３ → ガス２ → ガス１ → ガス１ガス３ → ガス２ → ガス１ → ガス２ガス３ → ガス２ → ガス１ → ガス３ガス３ → ガス２ → ガス２ → ガス１ガス３ → ガス２ → ガス２ → ガス２ガス３ → ガス２ → ガス２ → ガス３ガス３ → ガス２ → ガス３ → ガス１ガス３ → ガス２ → ガス３ → ガス２ガス３ → ガス２ → ガス３ → ガス３ガス３ → ガス３ → ガス１ → ガス１ガス３ → ガス３ → ガス１ → ガス２ガス３ → ガス３ → ガス１ → ガス３ガス３ → ガス３ → ガス２ → ガス１ガス３ → ガス３ → ガス２ → ガス２ガス３ → ガス３ → ガス２ → ガス３ガス３ → ガス３ → ガス３ → ガス１ガス３ → ガス３ → ガス３ → ガス２ガス３ → ガス３ → ガス３ → ガス３

【０２０３】尚、エッチング用のマスクパターン４５Ａ
を、炭素原子を含有し、銅薄膜をプラズマエッチングす
る際の基体加熱温度において分解せず、且つ、比誘電率
が３．５以下の低誘電率絶縁材料から構成すれば、図１
０の（Ａ）に模式的な一部断面図を示す構造を有する本
発明の半導体装置を得ることができる。また、［工程−
２０１０］と［工程−２０２０］の順序を逆にした場合
には、図１０の（Ｂ）に模式的な一部断面図を示す構造
を有する本発明の半導体装置を得ることができる。

【０２０４】以上、本発明を、発明の実施の形態に基づ
き説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。発明の実施の形態にて説明した、ドライエッチング
装置の構造は例示であり、適宜設計変更することができ
る。また、発明の実施の形態にて説明した各種の加工条
件も例示であり、適宜変更することができる。更には、
複合材料の組成やコージエライトセラミックス・ファイ
バーボードの物性も例示であり、適宜変更することがで
きる。発明の実施の形態６〜実施の形態２０にて説明し
た本発明のプラズマエッチング法を、発明の実施の形態
２〜発明の実施の形態５にて説明した装置を用いて実施
することができる。

【０２０５】発明の実施の形態においては、専ら、一体
的に形成された母材から基体載置ステージを作製した
が、基体載置ステージは、例えばアルミニウム材料と母
材との組み合わせから作製することもできる。このよう
な基体載置ステージの模式的な断面図を図１１及び図１
２に示す。基体載置ステージ１１０は、アルミニウム製
の円盤状部材１１８に複合材料１１１をロウ付け法又は
ビス止めにて固定して作製されている。尚、ロウ材ある
いはビスは図１１、図１２及び後述する図１６〜図１８
には図示していない。図１１に示す構造においては、基
体載置ステージ１１０の頂面はセラミックス層１１３に
て被覆されている。尚、必要に応じて、基体載置ステー
ジ１１０の側面をセラミックス層１１３にて被覆してお
いてもよい。一方、図１２に示す構造においては、基体
載置ステージ１１０の頂面には、例えばＡｌ₂Ｏ₃製セラ
ミックス板から成るセラミックス層１１６がロウ材１１
７によって取り付けられている。図１１の（Ａ）あるい
は図１２の（Ａ）においては、アルミニウム製の円盤状
部材１１８の内部に配管１１５が配設されている。ま
た、母材１１２が円盤状部材１１８の上面及び下面に固
定されている。円盤状部材１１８の上面に固定された複
合材料１１１の構造、及び円盤状部材１１８の下面に固
定された母材１１２の構成は、実施の形態１〜実施の形
態５にて説明した複合材料の構造、母材の構成と同様と
することができる。図１１の（Ｂ）あるいは図１２の
（Ｂ）においては、アルミニウム製の円盤状部材１１８
の下面には母材が省略されている。図１１の（Ｃ）ある
いは図１２の（Ｃ）においては、アルミニウム製の円盤
状部材１１８の下面にＰＢＮヒータ１１４が取り付けら
れている。そして、複合材料１１１が円盤状部材１１８
の上面に固定されている。

【０２０６】プラズマエッチング装置を、図１３に示す
ように、例えば、ＩＣＰ型のプラズマエッチング装置と
することもできる。エッチング装置２０Ｂには、チャン
バー側壁５２と天板５３から構成されたチャンバー５１
と、天板５３を加熱するためのヒータ５４と、チャンバ
ー側壁５２の外側に配設された誘導結合コイル５５が備
えられている。尚、チャンバー側壁５２は石英製であ
り、天板５３は後述するように複合材料から作製されて
いる。チャンバー５１内には、基体であるシリコン半導
体基板４０を保持・固定するための基体載置ステージ１
０（図２の（Ａ）参照）が配設されている。更に、チャ
ンバー５１内のガスを排気するための排気口５９が、真
空ポンプ等の負圧手段（図示せず）に接続されている。
基体載置ステージ１０には、シリコン半導体基板４０へ
の入射イオンエネルギーを制御するためのバイアス電源
５６が接続され、更には、母材１２に相当する温度調節
ジャケットにはセラミックス層１３に静電吸着力を発揮
させるための直流電源５７が接続されている。また、基
体載置ステージ１０の母材１２に配設されたヒータ１４
は、電源５８に接続されている。更には、基体であるシ
リコン半導体基板４０の温度を計測するための蛍光ファ
イバ温度計（図示せず）が、エッチング装置２０には備
えられている。基体載置ステージ１０の温度制御は、蛍
光ファイバ温度計で検知された温度を制御装置（ＰＩＤ
コントローラ）（図示せず）で検出し、ヒータ１４へ電
力を供給するための電源５８を制御することによって行
うことができる。

【０２０７】プラズマエッチング装置のチャンバー側壁
２３あるいは天板２２，５３は、複合材料から作製され
ていることが好ましい。図１に示したプラズマエッチン
グ装置２０におけるチャンバー２１のチャンバー側壁２
３の模式的な一部断面図を、図１４〜図１８に示す。こ
のチャンバー側壁２３は、セラミックス部材の組織中に
アルミニウム系材料が充填された母材２１２と、この母
材２１２の表面に設けられたセラミックス層２１３とか
ら成る複合材料２１１から作製されている。

【０２０８】チャンバー側壁２３の内部には、公知のシ
ーズヒータから成るヒータ２１４が配設されている（図
１４の（Ａ）及び（Ｂ）参照）。ヒータ２１４は、ヒー
タ本体（図示せず）と、ヒータ本体の外側に配設されそ
してヒータ本体を保護する鞘管（図示せず）から構成さ
れている。そして、ヒータ２１４は、配線を介して電源
（図示せず）に接続されている。ヒータ２１４の熱膨張
は、チャンバー側壁２３に影響を与える。従って、母材
２１２やセラミックス層２１３の線膨張率α₁，α₂に近
い値を有する材料を用いることが好ましい。具体的に
は、チタンやステンレススチール等、線膨張率が９×１
０^-6／Ｋ〜１２×１０^-6／Ｋの材料から作製された鞘管
を用いることが好ましい。即ち、ヒータ２１４を構成す
る材料（母材２１２と接する鞘管の材料）の線膨張率α
_H［単位：１０^-6／Ｋ］は、（α₁−４）≦α_H≦（α₁＋
４）の関係を満足することが好ましい。尚、ヒータ２１
４の本体の線膨張率は、チャンバー側壁２３に影響を与
えることがないので、特に制限されない。場合によって
は、ヒータ２１４を配設すると同時に、先に説明した配
管１５Ａと同様の構造の配管をチャンバー側壁２３の内
部に配設してもよいし、ヒータ２１４を配設する代わり
に、配管をチャンバー側壁２３の内部に配設してもよ
い。

【０２０９】あるいは又、図１４の（Ｂ）の模式的な断
面図に示すように、チャンバー側壁２３においては、セ
ラミックス層２１６を溶射法でなくロウ付け法によって
母材２１２の表面に設けてもよい。この場合には、焼結
法にて作製されたＡｌ₂Ｏ₃製セラミックス環状部材から
成るセラミックス層２１６を、例えば、約６００゜Ｃの
温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材２１７を用いたロ
ウ付け法にて母材２１２の表面に取り付ければよい。
尚、ロウ材としては、その他、チタン、錫、アンチモ
ン、マグネシウムから成る合金を挙げることができる。

【０２１０】あるいは又、図１５の（Ａ）や（Ｂ）の模
式的な断面図に示すように、ヒータ２１４を母材２１２
に埋設する代わりに、チャンバー側壁２３の外面（チャ
ンバー２１と面する面とは反対側の面）に、例えば、Ｐ
ＢＮヒータから成るヒータ２１４Ａを取り付けてもよ
い。

【０２１１】図１６〜図１８には、ステンレススチール
製あるいはアルミニウム製の中空円筒部材２１８に複合
材料２１１をロウ付け法又はビス止めにて固定して作製
されたプラズマエッチング装置の側壁の模式的な断面図
を示す。図１６の（Ａ）あるいは（Ｂ）においては、中
空円筒部材２１８の内部にヒータ２１４（配管であって
もよい）が配設されている。母材２１２は中空円筒部材
２１８の内面及び外面に固定されている。中空円筒部材
２１８の内面（チャンバー２１側）に固定された複合材
料２１１の構造は、実施の形態にて説明した複合材料と
同様の構造を有する。図１７の（Ａ）あるいは（Ｂ）に
おいては、中空円筒部材２１８の外面の母材２１２が省
略されている。図１８の（Ａ）あるいは（Ｂ）において
は、中空円筒部材２１８の外面にＰＢＮヒータ２１４Ｂ
が取り付けられている。そして、複合材料２１１が中空
円筒部材２１８の内面に固定されている。

【０２１２】プラズマエッチング装置の天板２２，５３
も同様の構造とすればよい。尚、これらのプラズマエッ
チング装置のチャンバー側壁２２あるいは天板２２，５
３は、実施の形態１〜実施の形態５にて説明した複合材
料の製造方法と同様の方法に基づき作製することができ
るので、詳細な説明は省略する。

【０２１３】実施の形態１においては、保護膜を構成す
る材料をＴａＮとし、スパッタ法にて形成したが、その
代わりに、ＣＶＤ法にて形成することもできる。また、
保護膜を構成する材料として、その他、Ｔｉ、Ｔｉ
Ｏ₂、ＴｉＮ、ＴｉＳｉ_X、Ｔｉ−Ｓｉ−Ｎ、ＢＮ、Ｔ
ａ、Ｔａ−Ｓｉ−Ｎ、ＴａＣ、Ｗ、ＷＮ、ＷＳｉ_X、Ａ
ｌ、アルミニウム合金、Ｍｏ、ＭｏＳｉ_X、ＭｏＮ、Ｃ
ｏ、ＣｏＳｉ_X、ＣｏＮ、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ、ＳＯＧ、Ｓ
ｉＯＮあるいは低誘電率絶縁材料（例えば、フルオロカ
ーボン、ＰＡＥ、ＣＰＦＰ、パリレン、ＢＣＢ）を挙げ
ることができ、これらの材料から構成された保護膜をス
パッタ法あるいはＣＶＤ法にて形成することができる。
尚、保護膜は単層であってもよいし、積層構造を有して
いてもよい。

【０２１４】また、実施の形態２０においては、第１の
保護膜を構成する材料をＴａＮとし、プラズマＣＶＤ法
にて形成し、第２の保護膜を構成する材料を硫黄（Ｓ）
とし、ＣＶＤ法にて形成したが、かかる材料あるいは形
成方法に限定するものではない。第１の保護膜の形成方
法を、プラズマＣＶＤ法、ＣＶＤ法、スパッタ法、銅薄
膜表面の窒化法の少なくとも１つの方法から選択すれば
よいし、第２の保護膜の形成方法も、プラズマＣＶＤ
法、ＣＶＤ法、スパッタ法、銅薄膜表面の窒化法の少な
くとも１つの方法から選択すればよい。即ち、第１の保
護膜と第２の保護膜の形成方法の組み合わせは、最低、
４×４＝１６通りとなる。また、第１の保護膜と第２の
保護膜を構成する材料は、同種又は同一の材料であって
も、異種又は異なる材料であってもよい。更には、第１
の保護膜及び／又は第２の保護膜は、単層であってもよ
いし、積層構造を有していてもよい。

【０２１５】発明の実施の形態においては、基体載置ス
テージの母材を電極として用いることによってセラミッ
クス層が静電チャック機能を有する形態（単極形式）と
したが、セラミックス層の内部に電極を形成することに
よってセラミックス層が静電チャック機能を有する形態
（双極形式）とすることもできる。この場合には、母材
の表面に溶射法によってセラミックス層を設けるとき、
母材の表面に溶射法にて第１のセラミックス層を形成
し、この第１のセラミックス層上に溶射法、ロウ付け
法、メッキ法あるいは、導電性ペーストを印刷、硬化さ
せる印刷法等によって電極を形成し、次いで、溶射法に
基づき第２のセラミックス層にて全面を被覆することが
好ましい。このような構造を有する基体載置ステージ１
０Ｄの模式的な断面図を図１９の（Ａ）に示し、複合部
材の頂面端部の拡大断面図を図１９の（Ｂ）に示す。

【０２１６】具体的には、例えば、実施の形態１におい
て、母材１２を作製した後、母材１２の頂面を研磨す
る。その後、この研磨面に、Ａｌ₂Ｏ₃にＴｉＯ₂を約
２．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真
空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させる。こ
れによって、体積固有抵抗値が１０¹¹Ω／□オーダーの
第１のセラミックス層１３０Ａを溶射法にて形成するこ
とができる。尚、第１のセラミックス層１３０Ａの形成
の前に、溶射下地層として例えばアルミニウムを約５重
量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を溶射して
おき、この溶射下地層上に第１のセラミックス層１３０
Ａを溶射法にて形成してもよい。その後、ロウ材を用い
て電極１９を第１のセラミックス層１３０Ａ上に形成す
る。電極１９の平面形状を模式的に図１９の（Ｃ）に示
すが、電極１９は、所謂櫛型電極形状を有し、双極形式
である。図１９の（Ｃ）において、電極１９を明確化す
るために、電極１９に斜線を付した。尚、ロウ材とし
て、例えば、Ａｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系、チタン、錫、アンチ
モンあるいはマグネシウムから成る合金を挙げることが
できるが、これらに限定するものではない。電極１９を
構成するロウ材の線膨張率［単位：１０^-6／Ｋ］も、母
材の線膨張率をα₁［単位：１０^-6／Ｋ］としたとき、
（α₁−４）以上、（α₁＋４）以下の範囲内にあること
が望ましいが、電極の厚さが薄ければ、ロウ材の線膨張
率はこのような範囲から外れていても、問題は生じ難
い。その後、全面に、Ａｌ₂Ｏ₃にＴｉＯ₂を約２．５重
量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真空溶射法
によって溶融状態で吹き付け、固化させることによっ
て、第２のセラミックス層１３０Ｂを溶射法にて形成す
る。こうして、内部に電極１９が形成されたセラミック
ス層１３（第１のセラミックス層１３０Ａ及び第２のセ
ラミックス層１３０Ｂ）を形成することができる。この
ような構成の基体載置ステージ１０の電極１９に配線
（図示せず）を介して直流電圧を直流電源３２から印加
することによって、セラミックス層１３が静電チャック
として機能する。尚、図１９の（Ａ）、図２０及び図２
１においては、セラミックス層１３を１層で表した。図
２０の（Ａ）に模式的な断面図を示すように、セラミッ
クス層１３を母材１２の側面に形成してもよい。更に
は、電極１９は、実施の形態２〜実施の形態５にて説明
した基体載置ステージにも適用することができる。例え
ば、図５の（Ａ）及び図５の（Ｃ）を参照して説明した
基体載置ステージに電極１９を設けた基体載置ステージ
１０Ｅの模式的な断面図を図２０の（Ｂ）及び（Ｃ）に
示す。また、図１１の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を参照
して説明した基体載置ステージに電極１９を設けた基体
載置ステージ１０Ｆの模式的な断面図を図２１の
（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示す。電極１９の平面形状
は、所謂櫛型電極形状に限定されず、例えば、円を２分
割した２つの半円形状等、任意の一対の形状とすること
ができる。

【０２１７】

【発明の効果】本発明のプラズマエッチング法によれ
ば、プラズマエッチングにおけるプラズマ放電の前にプ
ラズマエッチング装置のチャンバー内に存在する未解離
のハロゲン系ガスと銅とが反応する結果、銅薄膜をエッ
チングできなくなるといった現象の発生を確実に抑制す
ることができる。その結果、銅のハロゲン化が銅薄膜表
面から内部へと進行することを抑制することができ、プ
ラズマエッチングの進行が妨げられることがなくなる。
それ故、銅薄膜のエッチング加工精度の低下を抑えるこ
とができ、良好な異方性形状を有する銅薄膜パターンを
形成することができる。従って、このように銅薄膜の加
工を良好に行えることから、本発明のプラズマエッチン
グ法を例えばＬＳＩにおける多層配線構造の形成に適用
することにより、配線の低抵抗化や耐エレクトロマイグ
レーション性の向上を図ることができる。

【０２１８】また、本発明の第１の態様に係るプラズマ
エッチング法において、バリアメタル層を設ける場合、
銅薄膜をプラズマエッチングする条件でバリアメタル層
をプラズマエッチングした場合のエッチングレート以上
のエッチングレートが得られる条件にてバリアメタル層
をプラズマエッチングすることによって、あるいは又、
バリアメタル層をプラズマエッチングするために使用す
るハロゲン系ガスのバリアメタル層に対するエッチング
レートを、銅薄膜をプラズマエッチングするために使用
するハロゲン系の銅薄膜に対するエッチングレート以上
とすることによって、あるいは又、炭素原子を含有し、
且つ、銅薄膜をプラズマエッチングする際の基体加熱温
度において分解しない材料から構成されたエッチング用
のマスクパターンを例えば保護膜上に形成することによ
って、バリアメタル層のエッチング速度を早めることが
可能となる。その結果、バリアメタル層のエッチング反
応に費やされずに残る過剰のラジカルが少なくなり、銅
薄膜とバリアメタル層との界面から剥離が生じることを
確実に抑制することができ、銅薄膜の加工安定性の一層
の向上を図ることができる。それ故、半導体装置の製造
歩留まりの増加を得ることができる。

【０２１９】本発明の半導体装置においては、比誘電率
が３．５以下の低誘電率絶縁材料からエッチング用のマ
スクパターンを構成するので、エッチング用のマスクパ
ターンを構成する材料としてＳｉＯ₂やＳｉＮ、ＳｉＯ
Ｎを用いる場合よりも、寄生容量を小さくすることがで
きる。

【０２２０】また、複合材料を母材とセラミックス層と
から構成すれば、母材はセラミックス部材とアルミニウ
ム系材料との中間的な性質を有するものとなり、例えば
線膨張率に関してもこれらの中間的な値に調整が可能と
なる。それ故、母材とセラミックス層との熱膨張に起因
したセラミックス層の損傷発生を回避でき、複合材料を
高温で確実に使用することが可能となる。しかも、母材
は高い熱伝導率を有しているので、銅薄膜を効率よく加
熱することが可能であるし、例えば温度制御手段によっ
て効率よく複合材料を加熱することができる。また、従
来の技術では、セラミックス層の割れ等が原因で行うこ
とができなかった高温加熱時における高精度の温度制御
を行うことができ、これにより、プラズマエッチング処
理といった半導体装置の製造プロセスを高い精度で安定
して実行することができる。また、例えば、３００ｍｍ
程度の大径の基体載置ステージも実現可能となり、これ
により将来のウエハの大径化にも十分対応が可能とな
る。更には、セラミックス層が設けられているので、金
属汚染の発生防止や、ハロゲン系ガスによる複合材料の
腐蝕発生を効果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態１での使用に適したヘリコン
波プラズマエッチング装置の概念図である。

【図２】発明の実施の形態１における基体載置ステージ
の模式的な断面図である。

【図３】発明の実施の形態１のプラズマエッチング法を
説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図であ
る。

【図４】発明の実施の形態２での使用に適したヘリコン
波プラズマエッチング装置の概念図である。

【図５】発明の実施の形態２における基体載置ステージ
の模式的な断面図である。

【図６】発明の実施の形態１６のプラズマエッチング法
を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図、
及び本発明の半導体装置の模式的な一部断面図である。

【図７】発明の実施の形態１６のプラズマエッチング法
の変形によって得られる本発明の半導体装置の模式的な
一部断面図である。

【図８】発明の実施の形態２０のプラズマエッチング法
を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図で
ある。

【図９】図８に引き続き、発明の実施の形態２０のプラ
ズマエッチング法を説明するための半導体基板等の模式
的な一部断面図である。

【図１０】発明の実施の形態２０のプラズマエッチング
法にて得られる本発明の半導体装置の模式的な一部断面
図である。

【図１１】基体載置ステージの別の形態の模式的な断面
図である。

【図１２】基体載置ステージの別の形態の模式的な断面
図である。

【図１３】ＩＣＰ型のプラズマエッチング装置の概念図
である。

【図１４】チャンバー側壁の模式的な一部断面図であ
る。

【図１５】チャンバー側壁の模式的な一部断面図であ
る。

【図１６】チャンバー側壁の模式的な一部断面図であ
る。

【図１７】チャンバー側壁の模式的な一部断面図であ
る。

【図１８】チャンバー側壁の模式的な一部断面図であ
る。

【図１９】セラミックス層の内部に電極を有する双極形
式の基体載置ステージの模式的な断面図、及び電極の平
面形状を示す図である。

【図２０】セラミックス層の内部に電極を有する双極形
式の基体載置ステージの模式的な断面図である。

【図２１】セラミックス層の内部に電極を有する双極形
式の基体載置ステージの模式的な断面図である。

【符号の説明】

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０
Ｆ，１１０・・・基体載置ステージ、１１，１１Ａ，１
１１，２１１・・・複合材料、１２，１２Ａ，１１２，
２１２・・・母材、１３，１３Ａ，１１３，１３０Ａ，
１３０Ｂ，２１３・・・セラミックス層、１４，１４
Ａ，１１４，２１４，２１４Ａ，２１４Ｂ・・・ヒー
タ、１５Ａ，１１５・・・配管、１６，１６Ａ，１１
６，２１６・・・セラミックス層、１１８・・・円盤状
部材、２１８・・・中空円筒部材、１７，１７Ａ，１１
７，２１７・・・ロウ材、１９・・・電極、２０，２０
Ａ・・・ヘリコン波プラズマエッチング装置、２０Ｂ・
・・ＩＣＰ型プラズマエッチング装置、２１・・・チャ
ンバー、２２・・・天板、２３・・・チャンバー側壁、
２４・・・マルチポール磁石、２５・・・ソレノイドコ
イル・アッセンブリ、２６・・・ＲＦアンテナ、２７・
・・マッチングネットワーク、２８・・・ヘリコン波プ
ラズマ発生源、２９・・・排気口、３１・・・バイアス
電源、３２・・・直流電源、３３・・・電源、３４・・
・制御装置、３５・・・蛍光ファイバ温度計、３６Ａ，
３６Ｂ，３６Ｃ・・・配管、３７・・・制御バルブ、３
８・・・温度制御用熱媒体供給装置、４０・・・シリコ
ン半導体基板、４１・・・下地絶縁層、４２，４２Ａ・
・・バリアメタル層、４３・・・銅薄膜、４４・・・保
護膜、４４Ａ・・・第１の保護膜、４５・・・エッチン
グ用のマスクパターン、４６・・・第２の保護膜、４７
・・・層間絶縁層、５１・・・チャンバー、５２・・・
チャンバー側壁、５３・・・天板、５４・・・ヒータ、
５５・・・誘導結合コイル、５６・・・バイアス電源、
５７・・・直流電源、５８・・・電源、５９・・・排気
口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 3/68 Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体上に形成された銅薄膜の露出面がプラ
ズマ放電前のハロゲン系ガスと接触しないように銅薄膜
の露出面を保護膜で被覆した後、該ハロゲン系ガスを使
用して該保護膜をプラズマエッチングし、引き続き、銅
薄膜をプラズマエッチングすることを特徴とするプラズ
マエッチング法。
【請求項２】保護膜は、プラズマ放電前のハロゲン系ガ
スによってエッチングされることがなく、且つ、プラズ
マ放電後のハロゲン系ガスによってプラズマエッチング
され得る材料から構成されていることを特徴とする請求
項１に記載のプラズマエッチング法。
【請求項３】保護膜をプラズマエッチングした後、プラ
ズマ放電を中断することなく銅薄膜をプラズマエッチン
グすることを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッ
チング法。
【請求項４】保護膜をプラズマＣＶＤ法にて形成するこ
とを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング
法。
【請求項５】保護膜を構成する材料は、ハロゲン元素を
含まない炭素系ポリマー、又は、ハロゲン元素としてフ
ッ素のみを含む炭素系ポリマーであることを特徴とする
請求項４に記載のプラズマエッチング法。
【請求項６】保護膜を構成する材料は、ハロゲン元素を
含まない硫黄、又は、ハロゲン元素としてフッ素のみを
含む硫黄であることを特徴とする請求項４に記載のプラ
ズマエッチング法。
【請求項７】保護膜を構成する材料は、スパッタ法又は
ＣＶＤ法にて形成された、高融点金属若しくはその化合
物、又は、絶縁材料であることを特徴とする請求項１に
記載のプラズマエッチング法。
【請求項８】保護膜を構成する材料は、Ｔｉ、Ｔｉ
Ｏ₂、ＴｉＮ、ＴｉＳｉ_X、Ｔｉ−Ｓｉ−Ｎ、ＢＮ、Ｔ
ａ、ＴａＮ、Ｔａ−Ｓｉ−Ｎ、ＴａＣ、Ｗ、ＷＮ、ＷＳ
ｉ_X、Ａｌ、アルミニウム合金、Ｍｏ、ＭｏＳｉ_X、Ｍｏ
Ｎ、Ｃｏ、ＣｏＳｉ _X、ＣｏＮ、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ、ＳＯ
Ｇ、ＳｉＯＮ及び低誘電率絶縁材料から成る群から選択
された少なくとも１種類の材料であることを特徴とする
請求項７に記載のプラズマエッチング法。
【請求項９】窒素プラズマにて銅薄膜表面を窒化するこ
とによって保護膜を形成することを特徴とする請求項１
に記載のプラズマエッチング法。
【請求項１０】ハロゲン系ガスはＣｌ₂ガスであること
を特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング法。
【請求項１１】基体上と銅薄膜との間にはバリアメタル
層が形成されており、銅薄膜のプラズマエッチングに引き続き、バリアメタル
層をプラズマエッチングすることを特徴とする請求項１
に記載のプラズマエッチング法。
【請求項１２】プラズマ放電を中断することなく、保護
膜、銅薄膜及びバリアメタル層をプラズマエッチングす
ることを特徴とする請求項１１に記載のプラズマエッチ
ング法。
【請求項１３】銅薄膜をプラズマエッチングする条件で
バリアメタル層をプラズマエッチングした場合のエッチ
ングレート以上のエッチングレートが得られる条件にて
バリアメタル層をプラズマエッチングすることを特徴と
する請求項１２に記載のプラズマエッチング法。
【請求項１４】バリアメタル層を構成する材料は、スパ
ッタ法又はＣＶＤ法にて形成された、高融点金属の窒化
物であることを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ
エッチング法。
【請求項１５】バリアメタル層を構成する材料は、Ｔｉ
Ｎ、ＴａＮ、ＷＮ及びＭｏＮから成る群から選択された
少なくとも１種類の材料であることを特徴とする請求項
１４に記載のプラズマエッチング法。
【請求項１６】保護膜、銅薄膜及びバリアメタル層をプ
ラズマエッチングするためのハロゲン系ガスとして、Ｂ
Ｃｌ₃ガス及びＣｌ₂ガス、又は、Ｃｌ₂ガス及びカーボ
ン含有ガスを用いることを特徴とする請求項１５に記載
のプラズマエッチング法。
【請求項１７】銅薄膜をプラズマエッチングするために
使用するハロゲン系ガスと異なるハロゲン系ガスを使用
してバリアメタル層をプラズマエッチングし、バリアメ
タル層をプラズマエッチングするために使用するハロゲ
ン系ガスのバリアメタル層に対するエッチングレート
は、銅薄膜をプラズマエッチングするために使用するハ
ロゲン系の銅薄膜に対するエッチングレート以上である
ことを特徴とする請求項１２に記載のプラズマエッチン
グ法。
【請求項１８】バリアメタル層を構成する材料は、スパ
ッタ法又はＣＶＤ法にて形成された、高融点金属の窒化
物であることを特徴とする請求項１７に記載のプラズマ
エッチング法。
【請求項１９】バリアメタル層を構成する材料は、Ｔｉ
Ｎ、ＴａＮ、ＷＮ及びＭｏＮから成る群から選択された
少なくとも１種類の材料であることを特徴とする請求項
１８に記載のプラズマエッチング法。
【請求項２０】保護膜をプラズマエッチングするための
ハロゲン系ガスとしてＣｌ₂ガス、ＢＣｌ₃ガス及びＣｌ
₂ガス、又は、Ｃｌ₂ガス及びカーボン含有ガスを用い、
銅薄膜をプラズマエッチングするためのハロゲン系ガス
としてＣｌ₂ガスを用い、バリアメタル層をプラズマエ
ッチングするためのハロゲン系ガスとしてＢＣｌ₃ガス
及びＣｌ₂ガス、又は、Ｃｌ₂ガス及びカーボン含有ガス
を用いることを特徴とする請求項１９に記載のプラズマ
エッチング法。
【請求項２１】ハロゲン系ガスを使用して保護膜をプラ
ズマエッチングする前に、炭素原子を含有し、且つ、銅
薄膜をプラズマエッチングする際の基体加熱温度におい
て分解しない材料から構成されたエッチング用のマスク
パターンを形成することを特徴とする請求項１２に記載
のプラズマエッチング法。
【請求項２２】バリアメタル層を構成する材料は、スパ
ッタ法又はＣＶＤ法にて形成された、高融点金属の窒化
物であることを特徴とする請求項２１に記載のプラズマ
エッチング法。
【請求項２３】バリアメタル層を構成する材料は、Ｔｉ
Ｎ、ＴａＮ、ＷＮ及びＭｏＮから成る群から選択された
少なくとも１種類の材料であることを特徴とする請求項
２２に記載のプラズマエッチング法。
【請求項２４】保護膜、銅薄膜及びバリアメタル層をプ
ラズマエッチングするためのハロゲン系ガスとしてＣｌ
₂ガスを用いることを特徴とする請求項２３に記載のプ
ラズマエッチング法。
【請求項２５】エッチング用のマスクパターンを構成す
る材料は、比誘電率が３．５以下の低誘電率絶縁材料で
あることを特徴とする請求項２１に記載のプラズマエッ
チング法。
【請求項２６】エッチング用のマスクパターンを構成す
る材料は、ポリアリールエーテル、シクロパーフルオロ
カーボンポリマー及びベンゾシクロブテンから成る群か
ら選択された少なくとも１種の材料であることを特徴と
する請求項２５に記載のプラズマエッチング法。
【請求項２７】基体は、基板及びその上に設けられた絶
縁層から成り、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた
基体載置ステージに基体を載置した状態で保護膜及び銅
薄膜のプラズマエッチングを行い、該基体載置ステージは、セラミックス部材の組織中にア
ルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に
設けられたセラミックス層とから成る複合材料から構成
されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ
エッチング法。
【請求項２８】基体載置ステージを電極として用い、セ
ラミックス層は静電チャック機能を有することを特徴と
する請求項２７に記載のプラズマエッチング法。
【請求項２９】基体載置ステージには温度制御手段が配
設され、該温度制御手段はヒータから構成されているこ
とを特徴とする請求項２７に記載のプラズマエッチング
法。
【請求項３０】ヒータは母材の内部に配設されており、母材の線膨張率をα₁［単位：１０^-6／Ｋ］としたと
き、ヒータを構成する材料の線膨張率α_H［単位：１０
^-6／Ｋ］は（α₁−４）≦α_H≦（α₁＋４）を満足する
ことを特徴とする請求項２９に記載のプラズマエッチン
グ法。
【請求項３１】基体載置ステージには温度制御手段が配
設され、該温度制御手段は、母材の内部に配設された温
度制御用熱媒体を流す配管から構成されており、母材の線膨張率をα₁［単位：１０^-6／Ｋ］としたと
き、配管の線膨張率α_P［単位：１０^-6／Ｋ］は（α₁−
４）≦α_P≦（α₁＋４）を満足することを特徴とする請
求項２７に記載のプラズマエッチング法。
【請求項３２】母材の線膨張率をα₁［単位：１０^-6／
Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α₂［単
位：１０^-6／Ｋ］は（α₁−４）≦α₂≦（α₁＋４）を
満足することを特徴とする請求項２７に記載のプラズマ
エッチング法。
【請求項３３】母材を構成するセラミックス部材の組成
はコージエライトセラミックスであり、母材を構成する
アルミニウム系材料の組成はアルミニウムとケイ素であ
り、セラミックス層を構成する材料はＡｌ₂Ｏ₃であるこ
とを特徴とする請求項３２に記載のプラズマエッチング
法。
【請求項３４】母材を構成するセラミックス部材の組成
は窒化アルミニウムであり、母材を構成するアルミニウ
ム系材料の組成はアルミニウム又はアルミニウムとケイ
素であり、セラミックス層を構成する材料はＡｌ₂Ｏ₃又
は窒化アルミニウムであることを特徴とする請求項３２
に記載のプラズマエッチング法。
【請求項３５】母材を構成するセラミックス部材の組成
は炭化ケイ素であり、母材を構成するアルミニウム系材
料の組成はアルミニウム又はアルミニウムとケイ素であ
り、セラミックス層を構成する材料はＡｌ₂Ｏ₃又は窒化
アルミニウムであることを特徴とする請求項３２に記載
のプラズマエッチング法。
【請求項３６】母材を構成するセラミックス部材の組成
は酸化アルミニウムであり、母材を構成するアルミニウ
ム系材料の組成はアルミニウム又はアルミニウムとケイ
素であり、セラミックス層を構成する材料はＡｌ₂Ｏ₃で
あることを特徴とする請求項３２に記載のプラズマエッ
チング法。
【請求項３７】セラミックス層は、溶射法にて母材の表
面に形成されていることを特徴とする請求項２７に記載
のプラズマエッチング法。
【請求項３８】セラミックス層は、ロウ付け法にて母材
の表面に取り付けられていることを特徴とする請求項２
７に記載のプラズマエッチング法。
【請求項３９】基体上に形成された高融点金属若しくは
その化合物から成るバリアメタル層、及び該バリアメタ
ル層の上に形成された銅薄膜及びバリアメタル層のプラ
ズマエッチング法であって、（イ）銅薄膜の露出面がプラズマ放電前のハロゲン系ガ
スと接触しないように銅薄膜の露出面を第１の保護膜で
被覆した後、該ハロゲン系ガスを使用して該第１の保護
膜をプラズマエッチングし、引き続き、銅薄膜をプラズ
マエッチングする工程と、（ロ）銅薄膜の露出面がプラズマ放電前のハロゲン系ガ
スと接触しないように銅薄膜の露出面を第２の保護膜で
被覆した後、該ハロゲン系ガスを使用して該第２の保護
膜をプラズマエッチングし、引き続き、バリアメタル層
をプラズマエッチングする工程、から成ることを特徴と
するプラズマエッチング法。
【請求項４０】第１の保護膜及び第２の保護膜は、プラ
ズマ放電前のハロゲン系ガスによってエッチングされる
ことがなく、且つ、プラズマ放電後のハロゲン系ガスに
よってプラズマエッチングされ得る材料から構成されて
いることを特徴とする請求項３９に記載のプラズマエッ
チング法。
【請求項４１】第１の保護膜をプラズマエッチングした
後、プラズマ放電を中断することなく銅薄膜をプラズマ
エッチングし、第２の保護膜をプラズマエッチングした
後、プラズマ放電を中断することなくバリアメタル層を
プラズマエッチングすることを特徴とする請求項３９に
記載のプラズマエッチング法。
【請求項４２】第１の保護膜及び／又は第２の保護膜を
プラズマＣＶＤ法にて形成することを特徴とする請求項
３９に記載のプラズマエッチング法。
【請求項４３】第１の保護膜及び／又は第２の保護膜を
構成する材料は、ハロゲン元素を含まない炭素系ポリマ
ー、又は、ハロゲン元素としてフッ素のみを含む炭素系
ポリマーであることを特徴とする請求項４２に記載のプ
ラズマエッチング法。
【請求項４４】第１の保護膜及び／又は第２の保護膜を
構成する材料は、ハロゲン元素を含まない硫黄、又は、
ハロゲン元素としてフッ素のみを含む硫黄であることを
特徴とする請求項４２に記載のプラズマエッチング法。
【請求項４５】第１の保護膜及び／又は第２の保護膜を
構成する材料は、スパッタ法又はＣＶＤ法にて形成され
た、高融点金属若しくはその化合物、又は、絶縁材料で
あることを特徴とする請求項３９に記載のプラズマエッ
チング法。
【請求項４６】第１の保護膜及び／又は第２の保護膜を
構成する材料は、Ｔｉ、ＴｉＯ₂、ＴｉＮ、ＴｉＳｉ_X、
Ｔｉ−Ｓｉ−Ｎ、ＢＮ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔａ−Ｓｉ−
Ｎ、ＴａＣ、Ｗ、ＷＮ、ＷＳｉ_X、Ａｌ、アルミニウム
合金、Ｍｏ、ＭｏＳｉ_X、ＭｏＮ、Ｃｏ、ＣｏＳｉ_X、Ｃ
ｏＮ、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ、ＳＯＧ、ＳｉＯＮ及び低誘電
率絶縁材料から成る群から選択された少なくとも１種類
の材料であることを特徴とする請求項４５に記載のプラ
ズマエッチング法。
【請求項４７】窒素プラズマにて銅薄膜表面を窒化する
ことによって第１の保護膜及び／又は第２の保護膜を形
成することを特徴とする請求項３９に記載のプラズマエ
ッチング法。
【請求項４８】ハロゲン系ガスはＣｌ₂ガスであること
を特徴とする請求項３９に記載のプラズマエッチング
法。
【請求項４９】基体は、基板及びその上に設けられた絶
縁層から成り、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた
基体載置ステージに基体を載置した状態で第１の保護
膜、銅薄膜、第２の保護膜及びバリアメタル層のプラズ
マエッチングを行い、該基体載置ステージは、セラミックス部材の組織中にア
ルミニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に
設けられたセラミックス層とから成る複合材料から構成
されていることを特徴とする請求項３９に記載のプラズ
マエッチング法。
【請求項５０】基体載置ステージを電極として用い、セ
ラミックス層は静電チャック機能を有することを特徴と
する請求項４９に記載のプラズマエッチング法。
【請求項５１】基体載置ステージには温度制御手段が配
設され、該温度制御手段はヒータから構成されているこ
とを特徴とする請求項４９に記載のプラズマエッチング
法。
【請求項５２】ヒータは母材の内部に配設されており、母材の線膨張率をα₁［単位：１０^-6／Ｋ］としたと
き、ヒータを構成する材料の線膨張率α_H［単位：１０
^-6／Ｋ］は（α₁−４）≦α_H≦（α₁＋４）を満足する
ことを特徴とする請求項５１に記載のプラズマエッチン
グ法。
【請求項５３】基体載置ステージには温度制御手段が配
設され、該温度制御手段は、母材の内部に配設された温
度制御用熱媒体を流す配管から構成されており、母材の線膨張率をα₁［単位：１０^-6／Ｋ］としたと
き、配管の線膨張率α_P［単位：１０^-6／Ｋ］は（α₁−
４）≦α_P≦（α₁＋４）を満足することを特徴とする請
求項４９に記載のプラズマエッチング法。
【請求項５４】母材の線膨張率をα₁［単位：１０^-6／
Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α₂［単
位：１０^-6／Ｋ］は（α₁−４）≦α₂≦（α₁＋４）を
満足することを特徴とする請求項４９に記載のプラズマ
エッチング法。
【請求項５５】母材を構成するセラミックス部材の組成
はコージエライトセラミックスであり、母材を構成する
アルミニウム系材料の組成はアルミニウムとケイ素であ
り、セラミックス層を構成する材料はＡｌ₂Ｏ₃であるこ
とを特徴とする請求項５４に記載のプラズマエッチング
法。
【請求項５６】母材を構成するセラミックス部材の組成
は窒化アルミニウムであり、母材を構成するアルミニウ
ム系材料の組成はアルミニウム又はアルミニウムとケイ
素であり、セラミックス層を構成する材料はＡｌ₂Ｏ₃又
は窒化アルミニウムであることを特徴とする請求項５４
に記載のプラズマエッチング法。
【請求項５７】母材を構成するセラミックス部材の組成
は炭化ケイ素であり、母材を構成するアルミニウム系材
料の組成はアルミニウム又はアルミニウムとケイ素であ
り、セラミックス層を構成する材料はＡｌ₂Ｏ₃又は窒化
アルミニウムであることを特徴とする請求項５４に記載
のプラズマエッチング法。
【請求項５８】母材を構成するセラミックス部材の組成
は酸化アルミニウムであり、母材を構成するアルミニウ
ム系材料の組成はアルミニウム又はアルミニウムとケイ
素であり、セラミックス層を構成する材料はＡｌ₂Ｏ₃で
あることを特徴とする請求項５４に記載のプラズマエッ
チング法。
【請求項５９】セラミックス層は、溶射法にて母材の表
面に形成されていることを特徴とする請求項４９に記載
のプラズマエッチング法。
【請求項６０】セラミックス層は、ロウ付け法にて母材
の表面に取り付けられていることを特徴とする請求項４
９に記載のプラズマエッチング法。
【請求項６１】（Ａ）基体上に形成された、バリアメタ
ル層、及び銅薄膜から成る配線と、（Ｂ）該配線の上に残されたエッチング用のマスクパタ
ーンと、（Ｃ）基体、配線及びエッチング用のマスクパターンを
被覆する層間絶縁層、を有する半導体装置であって、該エッチング用のマスクパターンは、炭素原子を含有
し、銅薄膜をプラズマエッチングする際の基体加熱温度
において分解せず、且つ、比誘電率が３．５以下の低誘
電率絶縁材料から構成されており、層間絶縁層は、比誘電率が３．５以下の低誘電率絶縁材
料から構成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項６２】バリアメタル層を構成する材料は、Ｔｉ
Ｎ、ＴａＮ、ＷＮ及びＭｏＮから成る群から選択された
少なくとも１種類の材料であることを特徴とする請求項
６１に記載の半導体装置。
【請求項６３】エッチング用のマスクパターンを構成す
る材料は、ポリアリールエーテル、シクロパーフルオロ
カーボンポリマー及びベンゾシクロブテンから成る群か
ら選択された少なくとも１種の材料であることを特徴と
する請求項６１に記載の半導体装置。