JP2000331991A

JP2000331991A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2000331991A
Application number: JP11137519A
Authority: JP
Inventors: Shingo Kadomura; 新吾門村; Shinsuke Hirano; 信介平野; Megumi Takatsu; 恵高津
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2000-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】シングルダマシン・プロセス、デュアルダマシ
ン・プロセス、あるいは埋込みプラグ・プロセスにおい
て、銅薄膜又は銀薄膜を用いた配線及び／又はプラグを
形成する場合のプロセス信頼性、及び製品歩留まりを改
善することが可能な半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】（イ）基体１０上に絶縁層１１を形成した
後、該絶縁層１１に凹部を形成する工程と、（ロ）凹部
内を含む絶縁層１１上に、上面の略平坦な金属薄膜を形
成する工程と、（ハ）金属薄膜をエッチバックすること
により、凹部の内部のみに金属薄膜を残す工程を有し、
金属薄膜として銅薄膜１３又は銀薄膜を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、更に詳しくは、所謂シングルダマシン・プ
ロセス、デュアルダマシン・プロセス、あるいは埋込み
プラグ・プロセスにおいて、誘電率の低い絶縁層に銅薄
膜又は銀薄膜を埋め込んで配線及び／又はプラグを形成
する場合のプロセス信頼性を高める方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のＵＬＳＩのように、数ミリ角のチ
ップに数百万個以上もの素子が形成された高集積化半導
体装置においては、集積度の上昇に伴うチップ面積の増
大を抑制するために、基体上に絶縁層と配線とを交互に
積み重ねる多層配線技術が不可欠とされている。また、
チップ面積に占める配線の面積の割合が増大し、且つ、
絶縁層の厚さの減少に伴い寄生容量が増大している状況
下では、信号遅延や消費電力の増大が深刻化するため、
配線については低抵抗化、絶縁層については低誘電率化
が強く求められている。

【０００３】従来、半導体装置の配線用材料としては、
アルミニウム系合金（例えば、Ａｌ−０．５％Ｃｕ、Ａ
ｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕ）が広く用いられている
が、半導体装置の動作を更に高速化するためには、より
比抵抗の低い銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）等を用いる必要が
ある。銅の比抵抗は約１．７μΩ・ｃｍ、銀の比抵抗は
約１．６μΩ・ｃｍと低く、いずれもエレクトロマイグ
レーション耐性がアルミニウム系合金に比べて１桁程度
高いため、アルミニウム系合金に替わる次世代の配線用
材料として期待されている。

【０００４】一方、半導体装置の絶縁層材料としては、
従来より酸化シリコン系材料や窒化シリコン系材料が単
独で、あるいは適宜組み合わせて使用されてきた。しか
し、誘電率ｋ（＝ε／ε₀）の値をみると、酸化シリコ
ン（ＳｉＯ₂）は約３．９、酸化フッ化シリコン（Ｓｉ
ＯＦ）は３．４〜３．６、窒化シリコン（ＳｉＮ）は約
７と、いずれも高い。近年、誘電率ｋの値が３よりも低
い有機系及び無機系の低誘電率材料を絶縁層材料として
用いる技術が提案されている。有機系の低誘電率材料と
しては、非フッ素系ポリマーやフッ素系ポリマーが知ら
れており、無機系の低誘電率材料としては、気泡を含有
する酸化シリコン系のキセロゲルやナノポーラスシリカ
等が知られている。

【０００５】ところで、銅については、上述のような利
点により半導体装置の配線用材料として有望である反
面、例えば、エッチング反応生成物の蒸気圧が低く、通
常のドライエッチング法ではパターニングが困難である
といった理由から、実用化が遅れていた。しかし、絶縁
層に予め形成された凹部に金属薄膜を略平坦に埋め込む
だけであれば、ドライエッチング法によるパターニング
が不要となり、銅のようにエッチングし難い金属につい
ても配線用材料としての実用化が促進されると期待され
ている。このように、絶縁層に予め凹部を形成してお
き、この凹部を金属薄膜で略平坦に埋め込むプロセス
は、ダマシン・プロセスと呼ばれている。特に、凹部と
して配線形成用の溝部のみを形成し、配線を形成するプ
ロセスを、シングルダマシン・プロセスと称する。ま
た、配線形成用の溝部に加え、この溝部の底部に接続す
るプラグ形成用の孔部を凹部として形成し、プラグと配
線の双方を形成するプロセスを、デュアルダマシン・プ
ロセスと称する。尚、プラグのみを形成するプロセス
は、埋込みプラグ・プロセスと称されており、タングス
テン等の高融点金属を用いたプロセスが既に実用化され
ている。

【０００６】シングルダマシン・プロセス又はデュアル
ダマシン・プロセスにおける一般的なプロセス・フロー
では、先ず、凹部の内部を含む絶縁層の全面に例えばめ
っき法により金属薄膜を形成し、次に、化学機械研磨
（ＣＭＰ）法により絶縁層上の金属薄膜を除去すること
により、凹部の内部のみに金属薄膜を残す（即ち、凹部
を埋め込む）。埋込みプラグ・プロセスのプロセス・フ
ローは、シングルダマシン・プロセスにおける配線形成
用の溝部をプラグ形成用の孔部に置き換えて考えれば、
基本的にはシングルダマシン・プロセスのフローと同じ
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、絶縁層
上の金属薄膜をＣＭＰ法により除去する場合、絶縁層の
構成材料によっては、金属薄膜が絶縁層から剥離した
り、絶縁層そのものに損傷を生ずるといった問題が多発
している。特に、上述した低誘電率材料の多くは、金属
薄膜に対する密着性に劣る上に、機械強度も不足してお
り、このような問題を生じ易い。

【０００８】そこで本発明は、シングルダマシン・プロ
セス、デュアルダマシン・プロセス、あるいは埋込みプ
ラグ・プロセスにおいて、配線用材料として銅薄膜又は
銀薄膜を用いた配線及び／又はプラグを形成する場合の
プロセス信頼性、及び製品歩留まりを改善することが可
能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の第１の態様に係る半導体装置の製造方法
（以下、第１の態様に係る製造方法と称する）は、
（イ）基体上に絶縁層を形成した後、該絶縁層に凹部を
形成する工程と、（ロ）凹部内を含む絶縁層上に、上面
が略平坦な金属薄膜を形成する工程と、（ハ）金属薄膜
をエッチバックすることにより、凹部の内部のみに金属
薄膜を残す工程、を有し、金属薄膜は、銅薄膜又は銀薄
膜であることを特徴とする。

【００１０】金属薄膜のエッチバックは、通常の半導体
プロセスで採用されているプラズマエッチングの手法に
より行われる。つまり、本発明によれば、ＣＭＰ法と異
なり、絶縁層に機械的な圧力を加えることなく絶縁層上
の金属薄膜を除去することができるため、絶縁層からの
金属薄膜の剥離や絶縁層の損傷を回避することができ
る。尚、以下の説明においては、凹部の内部のみに金属
薄膜を残すこと、又は金属薄膜が残された状態を、それ
ぞれ「埋め込む」又は「埋込み」と表現することがあ
る。

【００１１】金属薄膜のエッチバックに用いられるエッ
チングガスとしては、ＨＦ、ＳＦ₆、ＮＦ₃等のフッ素系
ガス；Ｃｌ₂、ＨＣｌ、ＢＣｌ₃等の塩素系ガス；ＨＢ
ｒ、Ｂｒ₂等の臭素系ガス（但し、Ｂｒ₂は気化器により
ガス化して使用）；及び、ＨＩ等のヨウ素系ガスを挙げ
ることができる。本発明において金属薄膜として用いら
れる銅薄膜又は銀薄膜は、使用されるガスの種類に応じ
た銅ハロゲン化物又は銀ハロゲン化物の形で除去され
る。但し、これら銅ハロゲン化物又は銀ハロゲン化物は
一般に蒸気圧が低いため、基体の温度を２００〜３００
°Ｃ程度に保持した状態でエッチバックを行うことによ
り、銅ハロゲン化物又は銀ハロゲン化物の脱離を促進す
ることが好適である。エッチバックは、平行平板型ＲＩ
Ｅ（反応性イオンエッチング）装置、有磁場マイクロ波
プラズマエッチング装置、ヘリコン波プラズマエッチン
グ装置、誘導結合プラズマエッチング装置等、公知のプ
ラズマ装置を用いて行うことができる。

【００１２】銅薄膜又は銀薄膜は、電解めっき法、無電
解めっき法、スパッタ法、ＣＶＤ法を単独で行うか、あ
るいは適宜組み合わせて行うことにより形成することが
できる。複数の方法を組み合わせて行う場合とは、例え
ば無電解めっき法、スパッタ法、又はＣＶＤ法によりシ
ード層を薄く形成し、その後、電解めっき法により銅薄
膜又は銀薄膜を厚く形成する場合である。シード層と
は、電解めっき法で必要となる電流供給用の導電層であ
り、その構成材料としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｉ系合金
（例えば、Ｎｉ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｂ、Ｎｉ−Ｃｏ−
Ｐ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ、Ｎｉ−Ｗ−Ｐ）、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｃ
ｒ、Ｃｏ、Ｃｏ系合金（例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｐ、Ｃｏ
−Ｗ−Ｐ、Ｃｏ−Ｓｎ−Ｐ、Ｃｏ−Ｚｎ−Ｐ、Ｃｏ−Ｍ
ｎ−Ｐ）、Ｐｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｒｈ、Ｔｉ
Ｎ／Ｔｉ、ＴｉＮ／Ｒｈ、ＴｉＮ／Ｐｔ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｉｎ、Ｇｅ及びＰｂを例示することが
できる。

【００１３】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係る半導体装置の製造方法（以下、第２の態様
に係る製造方法と称する）は、銅薄膜又は銀薄膜の形成
方法として、特にめっき法を選択した場合に好適な製造
方法である。即ち、（イ）基体上に絶縁層を形成した
後、該絶縁層に複数の凹部を形成する工程と、（ロ）凹
部内を含む絶縁層上に、少なくともめっき法を用いて金
属薄膜を形成する工程と、（ハ）金属薄膜の表面段差を
吸収し、上面が略平坦な平坦化層を該金属薄膜上に形成
する工程と、（ニ）平坦化層のエッチング速度と金属薄
膜のエッチング速度とが略等しくなる条件下で該平坦化
層と該金属薄膜とをエッチバックすることにより、凹部
の内部のみに金属薄膜を残す工程、を有し、金属薄膜
は、銅薄膜又は銀薄膜であることを特徴とする。

【００１４】第２の態様に係る製造方法において、複数
の凹部の少なくとも一部で開口面積が相異していると、
開口面積の相異する凹部間の領域において、金属薄膜の
表面段差が形成され易い。より具体的には、金属薄膜の
厚さは、開口面積の小さい凹部の上方で厚く、開口面積
の大きい凹部の上方で薄くなる傾向がある。このため、
仮に、金属薄膜上に平坦化層を形成せずに該金属薄膜の
エッチバックを行うと、開口面積の小さい凹部が金属薄
膜で過不足無く埋め込まれた時点で、開口面積の大きい
凹部内では金属薄膜の残膜厚が減少する場合がある。凹
部内に残る金属薄膜は半導体装置のプラグ及び／又は配
線であるから、係る残膜厚の減少はプラグ及び／又は配
線の電気抵抗値を増大させ、ひいては半導体装置の動作
特性を変動させる原因となる。然るに、第２の態様に係
る製造方法によれば、かかる残膜厚の減少を抑制するこ
とができ、すべての凹部をその開口面積の大小に拘わら
ず、金属薄膜で過不足無く埋め込むことが可能となる。

【００１５】第２の態様に係る製造方法におけるエッチ
バックは、第１の態様に係る製造方法と同様、プラズマ
エッチングの手法により行うことができる。従って、平
坦化層の構成材料としては、対下地選択比を実用上十分
なレベルに保ちつつ銅薄膜又は銀薄膜のエッチング速度
と略等しいエッチング速度でエッチングすることがで
き、且つ、エッチング反応系にパーティクル源と成り得
る反応生成物をできるだけ生成しない材料を適宜選択す
ることが望ましい。かかる材料としては、銅や銀を例示
することができる。無論、平坦化層と金属薄膜とが同一
の材料から成る場合には、製膜方法により若干の差違が
生ずる可能性はあるものの、平坦化層のエッチング速度
と金属薄膜のエッチング速度とは実質的に等しくなる。

【００１６】平坦化層は、スパッタ法により製膜される
ことが特に好適である。スパッタ法としては、公知のあ
らゆる方法を用いることができる。即ち、衝突粒子の生
成方式に基づく分類によれば、直流スパッタ法、高周波
スパッタ法、マグネトロン・スパッタ、ＥＣＲ（電子サ
イクロトロン共鳴）スパッタ法等の方式が存在し、これ
ら各種のスパッタ方式に組み合わせられる種々の工夫に
応じて、バイアススパッタ法、コリメータスパッタ法、
イオンビームスパッタ法、高圧スパッタ法、高温スパッ
タ法等の方式が存在する。特に、バイアススパッタ法や
イオンビームスパッタ法のように、製膜過程と平坦化過
程とを協奏的に進行させるスパッタ法によれば、めっき
法により形成された金属薄膜の表面段差を緩和する平坦
化層を形成することができる。このような平坦化層は、
スパッタ法による製膜後に熱処理を行うことによって、
上面がより高度に平坦化される。尚、高温スパッタ法で
は、被製膜体を高温加熱して製膜種のマイグレーション
を促進しながら製膜を行うので、製膜後の熱処理を省略
することが可能である。

【００１７】本発明の第１の態様及び第２の態様に係る
製造方法において、基体としては、下層配線として不純
物拡散領域が形成された半導体基板、パターニングされ
た下層配線が表面に形成された下層絶縁層、下層配線の
一部を露出させた孔部を有する下層絶縁層、プラグで埋
め込まれた孔部を有する下層絶縁層等、通常の半導体プ
ロセスのあらゆる段階における構成を有するものを使用
することができる。

【００１８】本発明の第１の態様及び第２の態様に係る
製造方法において、絶縁層は、従来広く用いられている
酸化シリコン系材料や窒化シリコン系材料であっても構
わないが、所謂低誘電率材料を用いて構成した場合に、
本発明の実用上の効果が特に顕著となる。従って、低誘
電率材料の「低誘電率」の目安は、おおよそｋ≦３．
５、より好ましくはｋ≦３となる。かかる低誘電率材料
としては、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン：ｋ＝２．
６）、ポリアリールエーテル（ｋ＝２．６〜２．８）、
ポリイミド（ｋ＝２．９）等の非フッ素系ポリマー；フ
ッ素添加ポリイミド（ｋ＝２．７）、テトラフルオロエ
チレン（ｋ＝２．１〜１．９）、シクロパーフルオロカ
ーボン（ｋ＝２．１）、フッ化ポリアリールエーテル
（ｋ＝２．６）、フッ素添加パリレン（ｋ＝２．４）等
のフッ素系ポリマー；有機ＳＯＧ（ｋ＝２．７）、酸化
シリコン系のキセロゲル（ｋ＝２．０）、アモルファス
・カーボン（ｋ＝２．５）が例示される。

【００１９】本発明の第１の態様及び第２の態様に係る
製造方法において、絶縁層と金属薄膜との密着性を高め
たり、あるいは絶縁層中へ金属薄膜の構成元素である銅
又は銀が拡散することを防止するために、工程（イ）を
終了後、凹部の内部を含む絶縁層上にバリヤ層を形成し
てもよい。絶縁層が気泡を多く含有する材料から成る場
合には、バリヤ層はほぼ必須である。バリヤ層の構成と
しては、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＷ、ＴｉＳｉＮ、Ｗ、Ｗ
Ｎ、ＷＳｉＮ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＳｉＮ
の単層構成、ＴｉＮ／Ｔｉ、ＴｉＮ／Ｒｈ、ＴｉＮ／Ｐ
ｔ、ＴａＮ／Ｔａの２層構成、あるいはＴａ／ＴａＮ／
Ｔａの３層構成が例示されるが、中でも、ＴｉＮ、Ｔｉ
Ｎ／Ｔｉ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＮ／Ｔａ及びＴａ／Ｔａ
Ｎ／Ｔａから成る群から選択された材料から構成されて
いることが好ましい。尚、「／」を含む表記は、複数の
種類の材料層の積層系に対して用い、「／」の手前は先
に形成される材料層、「／」の後ろは後から形成される
材料層をそれぞれ表す。バリヤ層は、例えばスパッタ法
やＣＶＤ法にて形成することができる。

【００２０】バリヤ層を用いた場合には、金属薄膜のエ
ッチバックに引き続き、バリヤ層をエッチバックする必
要がある。このエッチバックは、第１の態様に係る製造
方法においては工程（ハ）において、また、第２の態様
に係る製造方法においては工程（ニ）において行う。バ
リヤ層のエッチバックは、その構成材料に応じ、金属薄
膜のエッチバック時と同じエッチング種を用いて行って
も、異なるエッチング種を用いて行ってもよい。また、
バリヤ層のエッチング反応生成物の蒸気圧の大きさに応
じ、金属薄膜のエッチバック時とバリヤ層のエッチバッ
ク時とで基体の保持温度を同じとしても、あるいは異な
る温度としてもよい。

【００２１】本発明の第１の態様及び第２の態様に係る
製造方法において、凹部は、（ａ）配線形成用の溝部で
あっても、（ｂ）プラグ形成用の孔部であっても、ある
いは（ｃ）溝部と孔部の両方であってもよい。ケース
（ａ）は、所謂シングルダマシン・プロセスに相当す
る。ケース（ｂ）は、慣用的には、所謂埋込みプラグと
称されているプロセスであるが、原理はシングルダマシ
ン・プロセスと同じである。ケース（ｃ）は、更に、
（ｃ−１）溝部と孔部とに一気に銅薄膜又は銀薄膜を埋
め込むケース、及び、（ｃ−２）孔部の埋込みと溝部の
埋込みとを別工程にて行い、少なくともいずれかの埋込
みに銅薄膜又は銀薄膜を用いるケースに大別することが
できる。

【００２２】上記ケース（ｃ−１）は、所謂デュアルダ
マシン・プロセスに相当し、凹部のアスペクト比が概ね
４未満までの場合に可能である。ここで、凹部のアスペ
クト比とは、（溝部と孔部の深さの合計）／（孔部の直
径）と定義される。しかし、凹部のアスペクト比が４以
上となると、銅薄膜又は銀薄膜により溝部と孔部とを一
気に埋め込むことは一般に困難となり、ケース（ｃ−
２）が有効となる。ケース（ｃ−２）は、ケース（ｂ）
の埋込みプラグ・プロセスと、ケース（ｃ）のシングル
ダマシン・プロセスを連続して行うプロセスに相当す
る。ケース（ｃ−２）では、孔部の埋込みと溝部の埋込
みの双方に銅薄膜及び／又は銀薄膜を用いてもよいが、
孔部と溝部のいずれか一方に銅薄膜又は銀薄膜を使用
し、他方の埋込みには銅と銀とを除く導電材料から成る
導電膜を使用してもよい。尚、ケース（ｃ−２）におい
ては、孔部の埋込みを行う前、又は溝部の埋込みを行う
前の少なくともいずれかにおいて、バリヤ層を設けるこ
とができる。

【００２３】ところで、金属薄膜として銅薄膜又は銀薄
膜をエッチバックする場合、基体の温度を２００〜３０
０°Ｃ程度に保持すると好ましいことを前述したが、か
かる温度に基体を保持するには、通常、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（ウェハ
ステージと呼ばれる場合がある）上に基体を載置・固定
し、基体載置ステージに内蔵されたヒータから基体を経
由して熱を伝導させる。一方、基体を冷却するには、基
体載置ステージ中を循環する熱媒体（冷媒）を用い、基
体を経由して熱を奪うことによって行われる。従って、
基体載置ステージと基体との密着性が、基体の面内温度
分布を大きく左右する。近年の半導体基板のような大口
径の基体を取り扱う場合、面内温度分布の均一性はエッ
チバック・プロセスの成否を左右する要因となる。

【００２４】そこで、近年のプラズマエッチング装置の
基体載置ステージは、静電チャック機能をほぼ標準的に
備えている。静電チャック機能とは、誘電体部材中に埋
設された内部電極に直流電圧を印加し、この誘電体部材
と基体との間に発現するクーロン力を利用して基体を密
着させる機能である。通常は、基体載置ステージの基体
載置面が誘電体部材にて構成され、静電チャック機能を
発揮する。ところが、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異に起因して誘
電体部材にクラックが発生し易くなり、静電チャックと
しての機能が失われてしまう虞れが大きかった。また、
金属薄膜とバリヤ層のエッチバックの最適温度が大きく
異っている場合は、スループットを考慮してエッチバッ
ク工程間で基体載置ステージの温度を急激（１００°Ｃ
／分程度）に変化させようとすると、やはり誘電体部材
にクラックが発生する虞れが大きい。従って、単一のエ
ッチングチャンバー内で基体載置ステージ上に基体を載
置したまま、これらのエッチバック工程を連続的に行う
ことには、困難が予想される。しかし、これらのエッチ
バック工程をそれぞれ独立のエッチングチャンバー内で
行うことは、コストやスループットの観点から好ましく
ない。

【００２５】本発明の第１の態様及び第２の態様に係る
製造方法では、以下の基体載置ステージを使用すること
で、この問題を解決することができる。即ち、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
成る複合部材から構成され、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を使用す
る。この基体載置ステージは、急激に昇降温させてもセ
ラミックス層に損傷を発生することがなく、基体、更に
は、基体上に形成された被加工層を高温に加熱し、又は
低温に冷却することが可能となる。ここで、被加工層と
は、銅薄膜とバリヤ層、並びに、銀薄膜とバリヤ層とを
総称する語である。その結果、反応生成物の気化を促進
することができ、被加工層のエッチバックを速やかに、
且つ、精度良く行うことができる。しかも、基体載置ス
テージは静電チャック機能を有しているので、基体を基
体載置ステージに確実に密着させることができ、基体、
更には、基体上に形成された被加工層を、優れた温度制
御の下、効果的に高温に加熱、又は低温に冷却すること
ができる。

【００２６】尚、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
を形成してもよく、かかる電極に直流電圧を印加するこ
とによって、基体載置ステージに静電チャック機能を付
与することができる。

【００２７】基体載置ステージに配設された温度制御手
段を、ヒータから構成することができる。ヒータを複合
部材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：１
０^-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。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。

【００２８】あるいは又、基体載置ステージに配設され
た温度制御手段を、母材の内部に配設された温度制御用
熱媒体（以下、単に熱媒体と称する）を流す配管から構
成することもできる。この場合、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）の関係を満足することが好ましい。この配管は、前
述のヒータと併設することが特に好適である。

【００２９】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。

【００３０】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、
温度の異なるエッチバック・プロセス間で基体載置ステ
ージを急激に昇降温させても、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
ス層の損傷発生を確実に防止することが可能となる。

【００３１】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。

【００３２】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
る材料を酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）や窒化アルミニ
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。（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り、反応生成物の気
化の促進を図ることができる。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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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酸化アルミニウム
（Ａｌ₂Ｏ₃）や窒化アルミニウム（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り、
反応生成物の気化の促進を図ることができる。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。

【００３７】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。

【００３８】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酸化アルミニウム（Ａｌ
₂Ｏ₃）や窒化アルミニウム（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、４０／６０乃至８０／２０、好ましく
は６０／４０乃至７０／３０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り、反応生成物の気化の促進を
図ることができる。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３
５体積％含まれていることが、（α₁−４）≦α₂≦（α
₁＋４）を満足する上で望ましい。

【００３９】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。

【００４０】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酸化アルミニウ
ム（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、５
０／５０乃至９０／１０、好ましくは７０／３０乃至８
５／１５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
となり、反応生成物の気化の促進を図ることができる。
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、（α ₁−４）≦α₂≦（α₁＋４）を満足する
上で望ましい。酸化アルミニウムの平均粒径は１乃至１
００μｍ、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。

【００４１】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。

【００４２】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が好ましい。これによって、母材
とセラミックス層との間の応力緩和が図れると共に、母
材からセラミックス層への熱伝導が速やかとなり、基体
載置ステージを構成するセラミックス層に保持・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。あるいは又、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。

【００４３】基体載置ステージの温度の制御は、最終的
には基体を経由した熱伝導により被加工層の温度制御に
反映されるが、基体載置ステージの温度そのものは、被
加工層の温度と必ずしも同一ではない。それは、被加工
層の温度が、プラズマ輻射熱やエッチング反応熱の影響
により時々刻々と変化するからである。そこで、例えば
蛍光ファイバ温度計を用い、温度の測定値に基づいたフ
ィードバック制御やフィードフォワード制御によって、
基体載置ステージの温度をリアルタイムに制御すること
が好ましい。

【００４４】本発明の半導体装置の製造方法におけるエ
ッチバックの過程では、反応生成物（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、被加工層の加工を損なう原因とな
る虞がある。即ち、反応生成物が、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反応生成物が剥が
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。

【００４５】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被加工層の温度以上に保持
した状態で、銅薄膜又は銀薄膜のエッチバックを行うこ
とが好ましく、銅薄膜又は銀薄膜の温度を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＋３００）、好ましくは（Ｔ₁＋５０）≦Ｔ₂
≦（Ｔ₁＋３００）、一層好ましくは（Ｔ₁＋１００）≦
Ｔ₂≦（Ｔ₁＋３００）の関係を満足することが望まし
い。

【００４６】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
から成る複合部材から作製されていることが好ましい。
このような複合部材は、基体載置ステージを構成する複
合部材と実質的に同じ構成することができるし、かかる
複合部材と実質的に同じ作製方法にて作製することがで
きる。尚、複合部材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あるいは配管から構成されている
ことが好ましい。ヒータを複合部材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：１
０^-6／Ｋ］は（α’₁−４）≦α’_H≦（α’₁＋４）の
関係を満足することが好ましい。また、配管の線膨張率
α’_P［単位：１０^-6／Ｋ］は（α’₁−４）≦α’_P≦
（α’₁＋４）を満足することが好ましい。更には、セ
ラミックス層の線膨張率α’₂［単位：１０^-6／Ｋ］は
（α’₁−４）≦α’₂≦（α’₁＋４）を満足すること
が望ましい。

【００４７】このような複合部材からチャンバー側壁、
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、複合部材から作製されたチャンバー側壁、天
板を高温又は低温で確実に使用することが可能となる。
その結果、反応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。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ガスによる複合部材の腐蝕発生を
防止することができる。

【００４８】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、例えばエッチバック
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
壁の高温加熱又は低温冷却を行うと、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反応生成物をリフ
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。

【００４９】あるいは又、エッチング装置に平行平板の
上部対向電極が備えられている場合、かかる上部対向電
極を、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部材から作製することが好ま
しい。このような複合部材は、基体載置ステージを構成
する複合部材と実質的に同じ構成することができるし、
かかる複合部材と実質的に同じ作製方法にて作製するこ
とができる。尚、母材の線膨張率をα”₁［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、（α”₁−４）≦α”₂≦
（α”₁＋４）を満足することが好ましい。この場合、
上部対向電極には温度制御手段が配設されていることが
好ましく、更には、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。これによって、例えば、上
部対向電極の表面に入射したプリカーサーを上部対向電
極から離脱させるような温度まで、上部対向電極を加熱
することが可能となる。ヒータを複合部材の外部に配設
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（α”₁−４）≦α”_H≦（α”₁＋
４）を満足することが好ましい。母材の線膨張率α”₁
とヒータを構成する材料の線膨張率α”_Hとがこの関係
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。尚、セラミ
ックス層を溶射法にて母材の表面に形成すれば、上部対
向電極の寸法が大きくとも、上部対向電極を容易に作製
することができる。場合によっては、板状のセラミック
ス層をロウ付け法にて母材の表面に取り付けてもよい。
エッチバックを行う際の上部対向電極の温度は、２５０
゜Ｃ至７００゜Ｃ、好ましくは３００゜Ｃ乃至７００゜
Ｃ、一層好ましくは４００゜Ｃ乃至５００゜Ｃに制御さ
れていることが望ましい。

【００５０】

【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。

【００５１】（実施の形態１）実施の形態１では、先
ず、本発明の第１に態様に係る製造方法の基本的なパタ
ーンについて図１を参照しながら説明し、次に代表的パ
ターンとして、バリヤ層を併用したデュアルダマシン・
プロセスの具体的なプロセス・フローについて図２を参
照しながら説明する。

【００５２】図１は、本発明の第１の態様に係る半導体
装置の製造方法の基本的なパターンを示す模式的断面図
であり、図１の（Ａ）はシングルダマシン・プロセス、
図１の（Ｂ）は埋込みプラグ・プロセス、図１の（Ｃ）
はデュアルダマシン・プロセスにそれぞれ対応する。い
ずれのプロセスにおいても、左端の図は、基体１０上に
絶縁層１１を形成した後、該絶縁層１１に凹部を形成す
る工程を示し、中央の図は、凹部内を含む絶縁層１１上
に、上面が略平坦な金属薄膜として銅薄膜１３を形成す
る工程を示し、右端の図は、銅薄膜１３をエッチバック
することにより、凹部の内部のみに銅薄膜１３を残す工
程を示す。図１の（Ａ）のシングルダマシン・プロセス
では、凹部が溝部１２であり、該溝部１２に埋め込まれ
た銅薄膜１３は配線１３ｗとなる。図１の（Ｂ）の埋込
みプラグ・プロセスでは、凹部が孔部１４であり、該孔
部１４に埋め込まれた銅薄膜１３はプラグ１３ｐとな
る。更に、図１の（Ｃ）のデュアルダマシン・プロセス
では、凹部は孔部１４と溝部１２とから成り、該凹部に
埋め込まれた銅薄膜１３は配線・プラグ１３ｗｐ、即
ち、配線とプラグの双方を兼ねる部材となる。

【００５３】ここで、絶縁層１１を低誘電率材料を用い
て構成した場合、絶縁層１１と銅薄膜１３との密着性の
不足が顕著となる。本発明では、凹部の内部のみに銅薄
膜１３を残す手法として、従来のＣＭＰに替えてエッチ
バックを採用しているので、絶縁層１１と銅薄膜１３の
剥離は抑制される。しかし、実用上は、絶縁層１１中へ
の銅の拡散防止や、絶縁層１１と銅薄膜１３との密着性
の更なる向上を目的として、銅薄膜１３を形成する前
に、凹部の内部を含む絶縁層１１上にバリヤ層を形成す
ることが一層好適である。図１の（Ｃ）のデュアルダマ
シン・プロセスにかかるバリヤ層を適用した例を、図２
を参照して説明する。

【００５４】［工程−１００］先ず、図２の（Ａ）に示
すように、基体１０上に絶縁層１１を形成し、この絶縁
層１１に孔部１４と溝部１２とから成る凹部を形成し、
更にこの凹部内を含む絶縁層１１上に、コンフォーマル
なバリヤ層１５を形成する。上記基体１０は、通常の半
導体プロセスのあらゆる段階における構成を有していて
よい。例えば、基体１０がシリコン等から成る半導体基
板である場合には、孔部１４の直下には不純物拡散層が
下層配線として存在する。又、基体１０が任意の素子
（図示せず）を被覆する下層絶縁層である場合には、孔
部１４の直下には例えばその素子の電極が下層配線とし
て存在する。以下の説明では、基体１０と該基体１０の
上に形成される全ての部材を、シリコン半導体基板１０
０と総称することがある。

【００５５】絶縁層１１は、例えばシクロパーフルオロ
カーボン・ポリマーとシロキサン・ポリマーの共重合体
（旭硝子社製，商品名ＳＴ−Ｆ，ｋ＝２．４）をスピン
コート法により基体１０上に約１．０μｍの厚さに塗布
し、約４００°Ｃにてキュアを行うことにより形成す
る。凹部を形成するには、例えば先ず、レジストマスク
を用いて絶縁層１１をエッチングすることにより、該絶
縁層１１を貫通する直径約０．１７μｍの孔部１４を形
成し、次に、孔部１４を含む領域に開口を有する別のレ
ジストマスクを用いて絶縁層１１の厚さの一部（０．５
μｍ）をエッチングすることにより、幅約０．３４μｍ
の溝部１２を形成する。尚、絶縁層の厚さ方向の中途部
に、上記共重合体とはエッチング特性の異なる層を予め
形成しておき、溝部を形成するためのエッチングがこの
層の表面で停止するようにしておいてもよい。その後、
例えばスパッタ法に基づき、凹部内を含む絶縁層１１上
に、厚さが例えば５０ｎｍのＴｉＮから成るバリヤ層１
５を形成する。バリヤ層１５の形成条件の一例を、以下
の表１に示す。

【００５６】［表１］ターゲット：Ｔｉプロセスガス：Ａｒ／Ｎ₂＝６０／１２０ＳＣＣＭ圧力：０．６７ＰａＤＣ電力：８ｋＷスパッタ温度：２００゜Ｃ

【００５７】［工程−１１０］次に、図２の（Ｂ）に示
すように、凹部内を含む絶縁層１１上、より具体的には
バリヤ層１５上に、銅薄膜１３を形成する。銅薄膜１３
の形成に際しては、先ず、無電解めっき法によってシー
ド層（図示せず）を約５０ｎｍの厚さに形成する。この
シード層は、ステップカバレッジ及び厚さ均一性が良好
である。又、このシード層は通常、最稠密原子面の（１
１１）面配向を示し、優れたエレクトロマイグレーショ
ン耐性に寄与する。続いて、電解めっき法により銅薄膜
１３を約１．２μｍの厚さに形成する。無電解めっきの
条件例を下記の表２に示し、電解めっきの条件例を下記
の表３に示す。

【００５８】［表２］めっき液：硫酸銅（ＣｕＳＯ₄・５Ｈ₂Ｏ）７ｇ／リットルホルマリン（３７％ＨＣＨＯ）２０ｍｌ／リットル水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）１０ｇ／リットル酒石酸ナトリウムカリウム２０ｇ／リットルめっき浴温度：５０゜Ｃ

【００５９】［表３］めっき液：ＣｕＳＯ₄・５Ｈ₂Ｏめっき液温度：３０゜Ｃ電圧：１０ボルト電流密度：２０Ａ／ｄｍ² 陽極板：Ｃｕ板

【００６０】［工程−１３０］次に、図２の（Ｄ）に示
すように、銅薄膜１３とバリヤ層１５をエッチバックす
る。このエッチバックに際しては、シリコン半導体基板
１００を後述の実施の形態６で述べるプラズマエッチン
グ装置４０（図６参照）内の基体載置ステージ３０上に
載置し、一例として下記の表４に示す条件を採用する。
この条件によれば、銅薄膜１３とバリヤ層１５とはほぼ
等しい速度でエッチバックされるので、図２の（Ｃ）に
示す状態を経ずに、図２の（Ｄ）に示す配線・プラグ１
３ｗｐが得られる。このエッチバック中、銅薄膜１３が
絶縁層１１から剥離することはない。

【００６１】［表４］エッチングガス：Ｃｌ₂＝１０ＳＣＣＭ圧力：０．１ＰａＲＦパワー（シングルループ・アンテナ）：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦパワー（ダブルループ・アンテナ）：１ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアスパワー：０．３ｋＷ（４００ｋＨｚ）エッチバック温度：２３０゜Ｃ

【００６２】（実施の形態２）実施の形態２は、実施の
形態１の変形例であり、絶縁層１１の構成材料として酸
化シリコン系材料から成るキセロゲル膜（ｋ＝２．０）
を絶縁層１１として使用し、銅薄膜１３のエッチバック
とバリヤ層１５のエッチバックを別条件で行う。実施の
形態２のプロセスを、図２を参照しながら、実施の形態
１と異なる部分を中心に説明する。

【００６３】先ず、例えば酸化シリコン系のキセロゲル
膜（アライド・シグナル社製，商品名 Nanoglass，ｋ＝
２．０）をスピンコート法により基体１０上に約１．０
μｍの厚さに塗布し、約４００°Ｃにてキュアを行うこ
とにより、絶縁層１１を形成する。凹部としては、実施
の形態１と同様に、孔部１４と溝部１２を形成する。バ
リヤ層１５としては、例えばスパッタ法に基づき、厚さ
が例えば５０ｎｍのＴｉＮから成るＴａＮ層を形成す
る。このバリヤ層１５の形成条件の一例を、以下の表５
に示す。更に、実施の形態１と同様に銅薄膜１３を形成
する。

【００６４】［表５］ターゲット：Ｔａプロセスガス：Ａｒ／Ｎ₂＝２０／７０ＳＣＣＭ圧力：０．３ＰａＤＣ電力：１２ｋＷスパッタ温度：２００゜Ｃ

【００６５】［工程−１２０］次に、前述の表４と同じ
条件で銅薄膜１３をエッチバックし、配線・プラグ１３
ｗｐを形成する。このエッチバックは、図２の（Ｃ）に
示すように、絶縁層１１の上面においてバリヤ層１５が
露出した時点で終了する。

【００６６】［工程−１３０］次に、一例として下記の
表６に示す条件に従い、バリヤ層１５のエッチバックを
行う。このエッチバックは、絶縁層１１の上面が露出し
た時点で終了する。尚、このエッチバック条件は、銅薄
膜１３のエッチバック条件と基体載置ステージの温度が
２００°Ｃ余りも異なるので、従来であれば別々のエッ
チングチャンバー内で行う必要があったが、実施の形態
５で後述するプラズマエッチング装置４０（図６参照）
内の基体載置ステージ３０上に基体１０を載置して行え
ば、基体１０を移載することなく、これらのエッチバッ
クを連続して行うことが可能である。

【００６７】［表６］エッチングガス：ＮＦ₃／Ａｒ＝３０／２０ＳＣＣＭ圧力：１ＰａＲＦパワー（シングルループ・アンテナ）：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦパワー（ダブルループ・アンテナ）：１ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアスパワー：０．３ｋＷ（４００ｋＨｚ）エッチバック温度：−２０゜Ｃ

【００６８】（実施の形態３）実施の形態３は、実施の
形態１の変形例であり、金属薄膜として銅薄膜１３の代
わりに、銀薄膜を使用する。図面を用いた説明は省略す
るが、図１及び図２における銅薄膜１３を銀薄膜と考え
ればよい。

【００６９】絶縁層１１、凹部、バリヤ層１５の形成
は、全て実施の形態１と同様に行う。次に、ニッケルか
ら成る厚さ１０ｎｍのシード層を形成する。このシード
層は、例えばキャタリスト（シプレー社製；商品名キャ
タリスト９Ｆ）を用いた処理、アクセレレータ（シプレ
ー社製；商品名アクセレレータ２４０）を用いた処理を
行った後、例えば、無電解ニッケルめっき液（ソニー株
式会社製；商品名ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３、ＣＰ４及び
ＣＰ５の混合液）を使用し、めっき浴の温度を５０゜Ｃ
として、超音波を併用して基体を無電解ニッケルめっき
浴に１分間浸漬することによって形成することができ
る。続いて、電解めっき法により銀薄膜を約１．２μｍ
の厚さに形成する。電解めっきの条件例を下記の表７に
示す。

【００７０】

【００７１】次に、銀薄膜とバリヤ層１５をエッチバッ
クする。このエッチバックに際しては、シリコン半導体
基板１００を後述の実施の形態５で述べるプラズマエッ
チング装置４０（図６参照）内の基体載置ステージ３０
上に載置し、一例として下記の表８に示す条件を採用す
る。この条件によれば、銀薄膜とバリヤ層１５とはほぼ
等しい速度でエッチバックすることができる。このエッ
チバック中、銀薄膜が絶縁層１１から剥離することはな
い。

【００７２】［表８］エッチングガス：Ｃｌ₂／Ｏ₂＝５０／１０ＳＣＣＭ圧力：０．３ＰａＲＦパワー（シングルループ・アンテナ）：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦパワー（ダブルループ・アンテナ）：０．６ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアスパワー：０．２ｋＷ（４００ｋＨｚ）エッチバック温度：２５０゜Ｃ

【００７３】（実施の形態４）実施の形態４は、本発明
の第２の態様に係る製造方法に関する。先ず、第２の態
様に係る製造方法を提案するに至った技術的背景につい
て図３を参照して説明し、続いて第２の態様に係る製造
方法を図４を参照して説明する。尚、これらの図面で用
いる参照符号は図２と一部共通であり、共通部分につい
ては詳しい説明を省略する。

【００７４】図３の（Ａ）は、シングルダマシン・プロ
セスにおいて、銅薄膜１３の形成までのプロセスが終了
した時点で生じ得る状態を示している。但し、絶縁層１
１に形成されている複数の溝部の少なくとも一部は、開
口面積が相異している。即ち、開口面積の小さい溝部１
２Ａと開口面積の大きい溝部１２Ｂとが混在している。
このような被製膜体上にめっき法により銅薄膜１３を形
成すると、銅薄膜１３の厚さは、開口面積の小さい溝部
１２Ａの上方で厚く、開口面積の大きい溝部１２Ｂの上
方で薄くなり易く、その結果、開口面積の相異する溝部
１２Ａ，１２Ｂ間の領域において銅薄膜１３に表面段差
が発生することがある。このような表面段差を有する銅
薄膜１３をそのままエッチバックすると、図３の（Ｂ）
に示すように、開口面積の小さい溝部１２Ａが銅薄膜１
３から成る配線１３ｗで過不足無く埋め込まれた時点
で、開口面積の大きい溝部１２Ｂ内では配線１３ｗとな
る残膜厚が減少してしまう。図３の（Ｃ）は、バリヤ層
１５をエッチバックしてシングルダマシン・プロセスを
終了した状態を示している。このような残膜厚の減少
は、シリコン半導体基板に新たな表面段差を発生させる
原因となり、以降のプロセスの信頼性に悪影響を与える
虞れが大きい。

【００７５】実施の形態４の製造方法では、銅薄膜１３
の表面段差を吸収し、上面が略平坦な平坦化層を該銅薄
膜１３上に形成することにより、上記の問題に対処可能
である。以下、実施の形態４の製造方法を図４を参照し
て説明する。

【００７６】［工程−２００］先ず、実施の形態１と同
様に、基体１０上に厚さ約１．０μｍの絶縁層１１を形
成し、次に、絶縁層１１に凹部として溝部１２Ａ，１２
Ｂを形成し、更にこの凹部内を含む絶縁層１１上に、コ
ンフォーマルなバリヤ層１５を実施の形態１と同様に形
成する。ここで、溝部１２Ａの幅を０．３４μｍ、溝部
１２Ｂの幅を５μｍとし、深さは共に０．５μｍとす
る。次に、実施の形態１と同様に、無電解めっき法によ
るシード層の形成を経て、電解めっき法により銅薄膜１
３を形成する。この時、開口面積の相異する溝部１２
Ａ，１２Ｂ間の領域において、銅薄膜１３に表面段差が
発生する。図４の（Ａ）には、ここまでのプロセスを終
了した状態を示す。

【００７７】［工程−２１０］次に、銅薄膜１３上に、
一例としてイオンビームスパッタ法により銅層を形成
し、続いて４００°Ｃ，３０分間の熱処理を行い、平坦
化層１６を形成する。このようにして形成される平坦化
層１６は、図４の（Ｂ）に示すように、銅薄膜１３の表
面段差を吸収し、上面が略平坦となっている。イオンビ
ームスパッタ法の条件の一例を、下記の表９に示す。

【００７８】［表９］ターゲット：Ｃｕプロセスガス：Ａｒ＝１００ＳＣＣＭ圧力：０．３ＰａＤＣ電力：１２ｋＷスパッタ温度：２００゜Ｃ

【００７９】［工程−２３０］次に、平坦化層１６のエ
ッチング速度と銅薄膜１３とのエッチング速度とが略等
しくなる条件下で、平坦化層１６と銅薄膜１３とをエッ
チバックする。このエッチバックは、実施の形態１と同
様に、即ち、表４に示した条件で行うことができる。こ
の条件によれば、平坦化層１６と銅薄膜１３のみなら
ず、バリヤ層１５もほぼ等しい速度でエッチバックされ
るので、図４の（Ｃ）に示した状態を経ずに、図４の
（Ｄ）に示す配線１３ｗが得られる。この配線１３ｗに
よる溝部１２Ａ，１２Ｂの埋込み状態は、開口面積の大
小に拘わらず均一である。

【００８０】以上述べた実施の形態４では、実施の形態
１と共通するプロセスを多用したが、実施の形態２で述
べたプロセスを適宜採用してもよい。例えば、絶縁層１
１やバリヤ層１５の構成材料や形成方法を、実施の形態
２で述べたと同様とすることができる。また、平坦化層
１６と銅薄膜１３とバリヤ層１５とのエッチバックを表
４に示した条件に従って１段階で行う代わりに、実施の
形態２で前述したような２段階プロセスで行ってもよ
い。即ち、［工程−２１０］と［工程−２３０］の間に
［工程−２２０］（図４の（Ｃ）を参照）を設け、表４
の条件でエッチバックを行って平坦化層１６と銅薄膜１
３とをバリヤ層１５が露出するまで除去し、続く［工程
−２３０］において、表６に示した条件でバリヤ層１５
を除去することができる。

【００８１】更に、銅薄膜１３の代わりに銀薄膜を形成
し、且つ、銅層から成る平坦化層１６の代わりにスパッ
タ法で形成された銀層から成る平坦化層１６を用いても
よい。めっき法による銀薄膜の形成は実施の形態３で述
べたと同様に行い、スパッタ法による銀層の形成は、表
９に示した条件中、ターゲットをＡｇに替えて行い、銀
層から成る平坦化層１６と銀薄膜とバリヤ層１５のエッ
チバックは、実施の形態３で述べたと同様に行うことが
できる。

【００８２】（実施の形態５）実施の形態５では、本発
明の半導体装置の製造方法に用いる基体載置ステージに
ついて図５を参照しながら説明し、この基体載置ステー
ジを備えたプラズマエッチング装置について図６を参照
しながら説明する。

【００８３】複合部材によって構成される基体載置ステ
ージ３０の模式的な断面図を、図５の（Ａ）に示す。こ
の基体載置ステージ３０は複合部材３１から構成されて
いる。複合部材３１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３２（温度調節ジャ
ケットに相当する）と、この母材３２の表面に設けられ
たセラミックス層３３とから成る。母材３２の形状は円
盤である。この基体載置ステージ３０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３３は静電チャッ
ク機能を有する。また、母材３２の内部には温度制御手
段が配設され（埋め込まれ）、この温度制御手段は、ヒ
ータ３４及び熱媒体を流す配管３５から構成されてい
る。

【００８４】実施の形態５においては、母材３２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
クスとした。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３５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。

【００８５】また、母材３２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）及びケイ素（Ｓｉ）
である。実施の形態５においては、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。尚、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３μｍであり、平均長さは１ｍｍ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３２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。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が約１／１
であるが故に、母材３２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３２から作製された基体載置ステ
ージ３０には、電圧の印加は勿論のこと、バイアスの印
加も可能である。

【００８６】セラミックス層３３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３３は、溶射法にて母
材３２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３３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３３の線膨張率α₂は
（α₁−４）≦α₂≦（α₁＋４）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。また、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３３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３３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３３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３３の吸着力が
弱くなりすぎ、基体をセラミックス層３３に充分吸着さ
せることが困難となる虞れがあるからである。一方、セ
ラミックス層３３が１０¹¹Ω／□オーダーを下回ると、
基体載置ステージ３０を高温で用いた際、セラミックス
層３３の抵抗値が更に低くなり、基体とセラミックス層
３３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、セラミックス層３３の体積固有抵
抗値を１０¹¹〜１０¹⁶Ω／□とすることが望ましい。

【００８７】尚、図５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３２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製セラミックス板から成る
セラミックス層３６を、例えば、約６００゜Ｃの温度に
てＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材３７を用いたロウ付け法
にて母材３２の表面に取り付ければよい。尚、ロウ材３
７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。ロウ材３７
の線膨張率［単位：１０^-6／Ｋ］も、母材３２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。必要に応じて、基体載置ステージ３０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。

【００８８】ヒータ３４として、母材３２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３４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３
４は、図示しない配線を介して電源に接続されている。
ヒータ３４の熱膨張は、基体載置ステージ３０に影響を
与える。従って、母材３２やセラミックス層３３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
３４を構成する材料（母材３２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）を満足することが好ましい。尚、ヒータ
３４の本体の線膨張率は、基体載置ステージ３０に影響
を与えることがないので、特に制限されない。

【００８９】配管３５は、熱媒体供給装置（図６の符号
６０）に接続されており、金属あるいは合金から作製さ
れている。熱媒体供給装置６０から供給された熱媒体を
基体載置ステージ３０内の配管３５に流すことによっ
て、基体載置ステージ３０の温度制御を行うことができ
る。配管３５の熱膨張も、基体載置ステージ３０に影響
を与える。従って、母材３２やセラミックス層３３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３５を用いることが好ましい。即ち、
配管３５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）を満足する
ことが好ましい。

【００９０】このような構成の基体載置ステージ３０
（より具体的には母材３２）には、配線（図示せず）を
介して直流電圧が印加される。従って、基体載置ステー
ジ３０を電極として用いることにより、セラミックス層
３３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３０には、セラミックス層３３上に載置、保持
された基体（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３３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。

【００９１】上述した基体載置ステージは、例えば図６
に示すプラズマエッチング装置４０に組み込んで使用す
ることができる。このプラズマエッチング装置４０は、
２系統のＲＦアンテナを用いてヘリコン波プラズマを生
成させるプラズマ生成部と、生成されたヘリコン波プラ
ズマを利用してプラズマエッチングを行う処理部とに大
別される。

【００９２】プラズマ生成部は、例えば直径３５ｃｍの
円筒状の石英管から成るプラズマ容器４１、プラズマ容
器４１を周回して設けられ、ＲＦパワーをプラズマへカ
ップリングさせるための２個のループを有するダブルル
ープ・アンテナ４２、このダブルループ・アンテナ４２
の更に外側においてプラズマ容器４１を周回するソレノ
イドコイル・アセンブリ４３、プラズマ容器４１の上端
を閉鎖する非導電材料からなる天板４４、プラズマ容器
４１の外部において天板４４に平行な面内で単一ループ
を成すシングルループ・アンテナ４５を備える。ソレノ
イドコイル・アセンブリ４３は、プラズマ容器４１の軸
方向に沿った磁界を生成させ、主としてヘリコン波の伝
搬に寄与する内周側コイル４３Ａと、主としてヘリコン
波プラズマの輸送に寄与する外周側コイル４３Ｂから成
る。

【００９３】ダブルループ・アンテナ４２の２個のルー
プは、伝搬させるヘリコン波の波長の約１／２に相当す
る距離だけ離間され、且つ、プラズマ容器４１に対する
巻回方向を互いに逆とされている。ダブルループ・アン
テナ４２には、第１ＲＦ電源４７からインピーダンス整
合用のマッチング・ネットワーク４６を経由してＲＦパ
ワーが供給され、これによってプラズマ容器４１の内部
にｍ＝０モードのヘリコン波プラズマが励起される。
又、シングルループ・アンテナ４５には、第２ＲＦ電源
４９からマッチング・ネットワーク４８を経由してＲＦ
パワーが供給され、これによってプラズマ容器４１の内
部にｍ＝０モードのヘリコン波プラズマが励起される。
これら２系統のアンテナにより、プラズマ容器４１内に
おける飽和イオン電流密度分布が若干異なる２種類のヘ
リコン波プラズマが生成する。

【００９４】上述のように、シングルループ・アンテナ
４５とダブルループ・アンテナ４２とをそれぞれ独立に
第１ＲＦ電源４７と第２ＲＦ電源４９とに接続すると、
２種類のヘリコン波プラズマを同時に励起させたり、あ
るいは一方を連続励起、他方を間歇励起とすることによ
り、プラズマ容器４１内に所望の飽和イオン電流密度分
布を創出することができる。あるいは、シングルループ
・アンテナ４５とダブルループ・アンテナ４２とを共通
のＲＦ電源に接続し、且つ、いずれか一方のアンテナと
ＲＦ電源との間に位相を２／πだけシフトさせるための
リレー回路を介在させておけば、２種類のプラズマを干
渉を避けながら交互に励起することができる。さらに、
ダブルループ・アンテナ４２に替えてプラズマ容器４１
を半周だけ周回するハーフターン・アンテナを配設すれ
ば、ｍ＝１モードのヘリコン波プラズマを励起させるこ
とができる。ｍ＝１モードとｍ＝０モードのヘリコン波
プラズマの併用によっても、所望の飽和イオン電流密度
分布を創出することができる。

【００９５】一方、処理部は、プラズマ容器４１の下端
に接続された処理チャンバー５０、処理チャンバー５０
の壁面から電気的に絶縁された基体載置ステージ３０、
処理チャンバー５０をその外部において周回する多極磁
石５１を備える。この多極磁石５１は、基体載置ステー
ジ３０近傍における発散磁界を収束させ、又、チャンバ
ー壁によるプラズマ中の電子や活性種の消滅を抑制する
ために、マルチカスプ磁場を生成してプラズマを閉じこ
める機能を有する。尚、多極磁石５１の配設位置は、図
示される例に限られず、例えば基体載置ステージ３０の
支柱の周囲等の他の場所であってもよい。あるいは、こ
れをミラー磁場形成用のソレノイドコイルに置き換えて
もよい。処理チャンバー５０は排気口５２を有し、この
排気口５２は真空ポンプ等の負圧手段（図示せず）に接
続されている。尚、図６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。

【００９６】基体載置ステージ３０を構成する母材３２
には、バイアス電源５４がマッチング・ネットワーク５
３を介して接続されている。このバイアス電源５４は、
プラズマ中から入射するイオンのエネルギーを制御する
ために、シリコン半導体基板１００に基板バイアスを印
加する機能を有する。尚、基板バイアスに対する対向ア
ース電極の役目は、天板４４が果たしている。更に、誘
電体部材であるセラミックス層３３に静電吸着力を発揮
させるための直流電源５５が接続されている。又、基体
載置ステージ３０のヒータ３４は、電源５６に接続され
ている。基体載置ステージ３０の中央部には、シリコン
半導体基板５０の温度を計測するための蛍光ファイバ温
度計５７が挿通されている。蛍光ファイバ温度計５７で
検出された温度に基づいて、制御装置（ＰＩＤコントロ
ーラ）５８がヒータ３４への通電量を決定し、出力制御
信号を電源５６に送ることによって、基体載置ステージ
３０の温度制御が行われる。

【００９７】基体載置ステージ３０の母材３２内に配設
された配管３５は、配管５９Ａ，５９Ｂを介して温度制
御用の熱媒体供給装置６０に接続されている。熱媒体供
給装置６０は、シリコンオイル、フルオロカーボン系等
の熱媒体を、配管５９Ａを介して基体載置ステージ３０
の配管３５に供給し、配管５９Ｂを介して配管３５から
送り出された熱媒体を受け入れ、更に、この熱媒体を所
定温度に加熱あるいは冷却する。場合によっては、熱媒
体供給装置６０にチラーを組み込み、配管５９Ａ，３
５，５９Ｂ内に低温（例えば０゜Ｃ以下）の熱媒体（冷
媒）を流してもよい。このように、熱媒体を配管３５内
に循環させることによって、基体載置ステージ３０上に
保持・固定された基体であるシリコン半導体基板１００
の温度制御を行う。熱媒体供給装置６０に接続された配
管５９Ａには、高温あるいは低温での動作が可能な制御
バルブ６１が配設されている。一方、配管５９Ａと配管
５９Ｂとの間のバイパス配管５９Ｃにも制御バルブ６１
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６１の開閉度を制御することによって、配管３
５への熱媒体の供給量を制御する。また、蛍光ファイバ
温度計５７で検知された温度を制御装置（ＰＩＤコント
ローラ）５８で検出し、予め設定されたシリコン半導体
基板１００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、熱媒体の供給量が制御
装置５８によって決定される。

【００９８】尚、図５の（Ａ）に示した基体載置ステー
ジ３０においては、基体であるシリコン半導体基板１０
０の設定温度に応じて、ヒータ３４への通電又は配管３
５に高温の熱媒体を流すことによる加熱、若しくは、配
管３５に低温の熱媒体（冷媒）を流すことによる冷却を
通じて、主たる温度制御がなされる。エッチバック・プ
ロセス間で急激な昇降温を行う際は、加熱又は冷却の一
方のみを行う。エッチバック中に基体載置ステージ３０
の温度を維持する際は、加熱又は冷却の一方のみを行っ
てもよいし、加熱と冷却を併用してもよい。エッチバッ
ク中の設定温度の維持は、フィードバック制御やフィー
ドフォワード制御によって、リアルタイムに制御するこ
とが好ましい。

【００９９】かかるプラズマエッチング装置４０を用
い、前述の実施の形態１の［工程−１３０］において銅
薄膜１３とバリヤ層１５をエッチバックする場合、又は
実施の形態２の［工程−１２０］において銅薄膜１３エ
ッチバックする場合、又は実施の形態３において銀薄膜
をエッチバックする場合、更にあるいは実施の形態４の
［工程−２３０］において平坦化層１６と銅薄膜１３と
バリヤ層１５をエッチバックする場合、シリコン半導体
基板１００を基体載置ステージ３０上に載置し、セラミ
ックス層３３に静電吸着力を発揮させてシリコン半導体
基板１００を基体載置ステージ３０上に保持・固定す
る。基体載置ステージ３０の昇温はヒータ３４を用いて
行うが、エッチバック中の温度を２３０°Ｃに維持する
ための微調節は、ヒータ３４への通電のオン／オフによ
って行ってもよいし、配管３５への熱媒体の循環を併用
して行ってもよい。上述の基体載置ステージ３０におい
ては、かかる高温下でもセラミックス層３３にクラック
が生ずることがなく、よって静電チャック機能が良好に
維持される。

【０１００】また、かかるプラズマエッチング装置４０
を用い、実施の形態２の［工程−１３０］及び実施の形
態４の［工程−２３０］においてバリヤ層１５をエッチ
バックする場合は、基体載置ステージ３０の温度を２０
°Ｃまで降下させる必要があるが、この際の降温は、ヒ
ータ３４への通電を停止した上で配管３５に熱媒体（冷
媒）を循環させることにより、１００°Ｃ／分程度の高
速にて行うことができる。又、エッチバック中の基体載
置ステージ３０を温度温度を２０°Ｃに維持するための
微調節は、配管３５への熱媒体（冷媒）の循環によって
行ってもよいし、ヒータ３４への通電のオン／オフを併
用して行ってもよい。上述の基体載置ステージ３０にお
いては、かかる急激な温度変化を与えてもセラミックス
層３３にクラックが生ずることがなく、よって静電チャ
ック機能が良好に維持されることは勿論、温度差の大き
いエッチバック・プロセスを連続的に行うことが可能と
なる。

【０１０１】（実施の形態６）以下、実施の形態５で述
べた基体載置ステージ３０（図５の（Ａ）参照）の作製
方法の概要を説明する。

【０１０２】複合部材３１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。実施の形態６におい
ては、この工程（Ａ）は、容器（鋳型）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（鋳型）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。

【０１０３】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
６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末とコージエライ
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末がバ
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
ス粉末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。

【０１０４】基体載置ステージ３０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３４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３５
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３４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３５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。

【０１０５】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゜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３２が作製される。

【０１０６】次いで、母材３２の頂面、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。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３３を溶
射法にて形成することができる。尚、セラミックス層３
３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３３
を溶射法にて形成してもよい。

【０１０７】このようにして得られた基体載置ステージ
３０のセラミックス層３３の割れ防止効果を確認するた
めに、温風循環式のオーブンを用い、以下のようにして
基体載置ステージ３０の熱サイクルテストを行った。

【０１０８】（１）基体載置ステージ３０をオーブン内
に入れ、オーブン内を３０分間かけて３００゜Ｃに昇温
する。（２）オーブン内を、３００゜Ｃの温度で２０分間保持
する。（３）オーブン内を、４０分間かけて降温し、常温に戻
す。（４）オーブン内から基体載置ステージ３０を取り出
し、外観を観察する。

【０１０９】このような（１）〜（４）の操作を１０回
繰り返したところ、１０回終了後においても基体載置ス
テージ３０の外観には変化が認められず、セラミックス
層３３に割れ等の破損は生じていないことが確認され
た。

【０１１０】このようにして得られた基体載置ステージ
３０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）３２によって構成され
ており、母材３２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３０の加熱・冷却による母材３２とセラミッ
クス層３３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、基体載置ステージ３０を急激に昇降温させ
た場合にセラミックス層３３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。

【０１１１】また、実施の形態６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。

【０１１２】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３２の表
面に設けられたセラミックス層３３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３２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３２
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３２の表面に設けられたセラミックス層
３３が、基体載置ステージ３０の使用時、温度変化に追
従できなくなり、セラミックス層３３に割れが生じ易く
なる。つまり、セラミックス層３３は、粒径が約１０μ
ｍの混合粉末が溶射されそして母材３２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３３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３３
への影響は無視できないものとなり、セラミックス層３
３に割れが発生する確率が高くなる。

【０１１３】また、セラミックス層３３を母材３２上に
溶射法にて形成するので、母材３２とセラミックス層３
３とがより一層一体化する。これによって、母材３２と
セラミックス層３３との間の応力緩和が図れると共に、
母材３２からセラミックス層３３への熱伝導が速やかと
なり、セラミックス層３３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。

【０１１４】（実施の形態７）実施の形態７は、実施の
形態６の変形である。実施の形態７が実施の形態６と相
異する点は、複合部材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７における基
体載置ステージ３０Ａの構造を、図７の（Ａ）に模式的
な断面図で示す。

【０１１５】実施の形態７においては、母材３２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３２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
３３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３３は、溶射法
にて母材３２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３２の線膨張率α₁とほぼ同じ値
となる。これによって、母材３２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３３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３３
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３３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３０Ａの母材３２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３２を電極
として用いることができ、セラミックス層３３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３０
Ａには、セラミックス層３３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３３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。

【０１１６】実施の形態７におけるヒータ３４Ａは、約
５００゜Ｃまでの加熱が可能な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）である。ヒータ３４Ａを母材３
２の外側表面に取り付けることにより、母材３２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
能である。

【０１１７】複合部材３１によって構成される基体載置
ステージ３０Ａの作製方法を、以下、説明する。複合部
材３１は、基本的には、（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。実施の形態７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。

【０１１８】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％−Ａｌ３０体積％の構
成の母材３２を作製することができる。次いで、母材３
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３２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
３２の下面、即ちセラミックス層３３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３４Ａを取り
付け、基体載置ステージ３０Ａを得る。尚、セラミック
ス層３３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％Ａ
ｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上にセラミックス
層３３を溶射法にて形成してもよい。

【０１１９】このようにして作製された基体載置ステー
ジ３０Ａにあっては、セラミックス層３３の線膨張率α
₂が母材３２の線膨張率α₁とほぼ同じ値となっている。
それ故、母材３２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３３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３３におけるＴｉＯ₂の添
加率を調整することによって、母材３２の線膨張率α₁
とセラミックス層３３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３０Ａの温度変化に
起因するセラミックス層３３の割れ等の損傷発生を、効
果的に防止することができる。

【０１２０】また、セラミックス層３３を母材３２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３２とセラミックス層３３とがより一
層一体化する。これによって、母材３２とセラミックス
層３３との間の応力緩和が図れると共に、母材３２から
セラミックス層３３への熱伝導が速やかとなる。尚、図
７の（Ｂ）に示すように、必要に応じて、母材３２の側
面にセラミックス層を形成してもよい。

【０１２１】図５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３２の表面（必要に応じて、更に側面）に設け
てもよい（図７の（Ｃ）参照）。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３６を、例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡ
ｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材３７を用いたロウ付け法にて
母材３２の表面に取り付ければよい。必要に応じて、母
材３２の側面にセラミックス材料から成る環状のカバー
（図示せず）を取り付けてもよい。また、実施の形態６
における基体載置ステージ３０と同様の温度制御手段と
することもできる。

【０１２２】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。

【０１２３】また、実施の形態７にて説明した基体載置
ステージの構造を実施の形態６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し、実施の形態６にて説
明した基体載置ステージの構造を実施の形態７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。

【０１２４】（実施の形態８）実施の形態８は実施の形
態７の変形である。実施の形態８が実施の形態７と相異
する点は、複合部材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８における基体載置ステー
ジ３０Ａの構造は、図７の（Ａ）に模式的な断面図を示
したと同様である。

【０１２５】実施の形態８においては、母材３２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３２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３３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３３は、溶射法にて母材３２
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３２の線膨張率α₁とセ
ラミックス層３３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３
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３３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３３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３３が静電チャックとしての機能を効果
的に発揮する。

【０１２６】ヒータ３４Ａは、実施の形態７と同様に、
ＰＢＮヒータである。ヒータ３４Ａを母材３２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
３２を常温から約５００゜Ｃまでの範囲内で温度制御す
ることが可能である。あるいは又、実施の形態６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３０Ａの母材３２に
配線（図示せず）を介して直流電圧を印加すれば、母材
３２を電極として用いることができ、セラミックス層３
３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３０Ａには、セラミックス層３３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３３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。

【０１２７】基体載置ステージ３０Ａの作製方法を、以
下、説明する。複合部材３１は、基本的には、（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。実
施の形態８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。

【０１２８】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３２を作製することができる。次いで、母
材３２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３２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３２の頂面を研磨する。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／□オーダーの厚さ約０．２ｍ
ｍのセラミックス層３３を形成することができる。その
後、母材３２の底面、即ちセラミックス層３３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３
４Ａを取り付け、基体載置ステージ３０Ａを得る。尚、
セラミックス層３３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３３を溶射法にて形成してもよい。

【０１２９】尚、基体載置ステージ３０Ａ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６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３０Ａ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３２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３０Ａを作製すればよ
い。

【０１３０】このようにして作製された基体載置ステー
ジ３０Ａにあっては、母材３２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３３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３３におけるＴ
ｉＯ₂の添加率を調整することによって、母材３２の線
膨張率α₁とセラミックス層３３の線膨張率α₂を、（α
₁−４）≦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３０Ａの温度変
化に起因するセラミックス層３３の割れ等の損傷発生
を、効果的に防止することができる。

【０１３１】また、セラミックス層３３を母材３２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３２とセラミックス層３３とがより一
層一体化する。これによって、母材３２とセラミックス
層３３との間の応力緩和が図れると共に、母材３２から
セラミックス層３３への熱伝導が速やかとなり、セラミ
ックス層３３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。

【０１３２】図５の（Ｃ）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３２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Ａｌ₂
Ｏ₃製セラミックス板から成るセラミックス層３６を、
例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系の
ロウ材３７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。

【０１３３】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。

【０１３４】また、実施の形態８にて説明した基体載置
ステージの構造を実施の形態６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し、実施の形態６にて説
明した基体載置ステージの構造を実施の形態８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。

【０１３５】（実施の形態９）実施の形態９も実施の形
態７の変形である。実施の形態９が実施の形態７と相異
する点は、複合部材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９における基体載
置ステージ３０Ａの構造は、図７の（Ａ）に模式的な断
面図を示したと同様である。

【０１３６】実施の形態９においては、母材３２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３２の
線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、１
１×１０^-6／Ｋである。即ち、α₁＝１１である。セラ
ミックス層３３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３３
は、溶射法にて母材３２の頂面及び側面に形成されてい
る。そして、母材３２の線膨張率α₁とセラミックス層
３３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３２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３３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ＴｉＯ ₂を添加することにより、セラミ
ックス層３３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３３が静電チャックとしての機能を効果的に発揮す
る。

【０１３７】実施の形態９の基体載置ステージ３０Ａの
作製方法を、以下、説明する。複合部材３１は、基本的
には、（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９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。

【０１３８】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３２を作製することができる。
次いで、母材３２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３２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３２の頂面及び側面を
研磨する。

【０１３９】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３２の底面、即ちセラミックス層３３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３
４Ａを取り付け、基体載置ステージ３０Ａを得る。

【０１４０】尚、基体載置ステージ３０Ａ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５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３０Ａ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３２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３０Ａを作製すれ
ばよい。

【０１４１】このようにして作製された基体載置ステー
ジ３０Ａにあっては、母材３２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３３に割れ等の損傷
は発生しない。また、実施の形態９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３３におけ
るＴｉＯ₂の添加率を調整することによって、母材３２
の線膨張率α₁とセラミックス層３３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３０Ａの温
度変化に起因するセラミックス層３３の割れ等の損傷発
生を、効果的に防止することができる。

【０１４２】また、セラミックス層３３を母材３２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３２とセラミックス層３３とがより一
層一体化するので、母材３２とセラミックス層３３との
間の応力緩和が図れると共に、母材３２からセラミック
ス層３３への熱伝導が速やかとなり、セラミックス層３
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。

【０１４３】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。

【０１４４】図５の（Ｃ）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３２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Ａｌ₂
Ｏ₃製セラミックス板から成るセラミックス層３６を、
例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系の
ロウ材３７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。

【０１４５】また、実施の形態９にて説明した基体載置
ステージの構造を実施の形態６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し、実施の形態６にて説
明した基体載置ステージの構造を実施の形態９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。

【０１４６】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。例えば、孔部の埋込みによるプラグの形成段階と、
溝部の埋め込みによる配線の形成段階は２段階に分けて
行うことができる。かかる２段階プロセスのフローを、
図８に示す。尚、図８では、金属薄膜として銅薄膜を例
示するが、銅薄膜に替えて銀薄膜を使用することもでき
る。図８の（Ａ）は、銅薄膜１３（図１を参照）を用い
たプラグ１３ｐと、別の銅薄膜２３を用いた配線２３ｗ
を形成するプロセスを示し、図８の（Ｂ）は、銅と銀と
を除く導電材料から成る導電膜２４を用いたプラグ１７
ｐと、銅薄膜２３を用いた配線２３ｗを形成するプロセ
スを示し、図８の（Ｃ）は、銅薄膜１３を用いたプラグ
１３ｐと、銅と銀とを除く導電材料から成る導電膜２４
を用いた配線２４ｗを形成するプロセスを示す。いずれ
のプロセスにおいても、左端の図は、基体１０上に絶縁
層１１を形成し、絶縁層１１に形成された孔部１４をプ
ラグ１３ｐ，１７ｐで埋め込み、絶縁層１１上に第２絶
縁層２１を形成し、この第２絶縁層２１に底部にプラグ
１３ｐ，１７ｐを露出した溝部１２を形成した状態を示
す。又、中央の図は、溝部１２内を含む第２絶縁層２１
上に、上面の略平坦な銅薄膜１３又は導電膜２４を形成
する工程を示し、更に右端の図は、銅薄膜１３又は導電
膜２４をエッチバックすることにより、凹部の内部のみ
に銅薄膜１３又は導電膜２４を残して配線２３ｗ，２４
ｗを形成する工程を示す。尚、絶縁層１１と第２絶縁層
２１の構成材料は異なっていてもよい。又、絶縁層１１
と第２絶縁層２１は共に低誘電率材料から構成されるこ
とが最も好ましいが、いずれか一方が従来の酸化シリコ
ン系や窒化シリコン系の材料から構成されていてもよ
い。

【０１４７】図８の（Ａ）に示すプロセスでは、プラグ
１３ｐの形成と配線２３ｗの形成の両方の段階において
エッチバックを行う。図８の（Ｂ）に示すプロセスで
は、配線２３ｗの形成はエッチバックにより行うが、銅
と銀とを除く導電材料から成る導電膜を用いたプラグ１
７ｐの形成は、エッチバック又はＣＭＰのいずれにより
行ってもよい。図８の（Ｃ）に示すプロセスでは、プラ
グ１３ｐの形成はエッチバックにより行うが、銅と銀と
を除く導電材料から成る導電膜２４を用いた配線２４ｗ
の形成は、エッチバック又はＣＭＰのいずれにより行っ
てもよい。但し、絶縁層１１を低誘電率材料を用いて構
成する場合、かかる絶縁層１１は、銅と銀とを除く導電
材料から成る導電膜に対しても十分な密着性を発揮し得
ない場合が多い。従って、銅と銀とを除く導電材料から
成る導電膜を用いてプラグ１７ｐや配線２４ｗを形成す
る場合にも、ＣＭＰではなくエッチバックを行うことが
特に好ましい。

【０１４８】図９は、図８の（Ａ）に示したプロセスに
おいて、更にバリヤ層を設ける場合の基本的なパターン
を示す。図９の（Ａ）は孔部１４の内部にバリヤ層１５
を形成する例を示し、図９の（Ｂ）は溝部１２の内部に
第２バリヤ層２５を形成する例を示し、図９の（Ｃ）は
孔部１４と溝部１２の内部にそれぞれバリヤ層１５及び
第２バリヤ層２５を形成する例を示す。図８の（Ｂ）及
び図８の（Ｃ）に示したプロセスについても、同様のパ
ターンにてバリヤ層１５及び／又は第２バリヤ層２５を
設けることができる。いずれのパターンでバリヤ層１５
及び／又は第２バリヤ層２５を形成するかは、銅薄膜１
３と絶縁層１１、又は、銅と銀とを除く導電材料から成
る導電膜と絶縁層１１との密着性の良否、並びに、銅薄
膜２３と第２絶縁層２１、又は、銅と銀とを除く導電材
料から成る導電膜２４と第２絶縁層２１との密着性の良
否に応じて適宜選択すればよい。絶縁層１１と第２絶縁
層２１が共に低誘電率材料から構成される場合には、孔
部１４と溝部１２の内部にそれぞれバリヤ層１５及び第
２バリヤ層２５を形成することが最も好適である。

【０１４９】更に、発明の実施の形態にて説明した基体
載置ステージの構造の変形例の模式的な断面図を、図１
０〜図１５に示す。図１０の（Ａ）に示す例において
は、図５の（Ａ）に示した構造と異なり、ヒータ３４が
省略されている。また、図１０の（Ｂ）に示す例におい
ては、図５の（Ａ）に示した構造と異なり、配管３５が
省略されている。尚、図１０の（Ａ）及び（Ｂ）に示し
た構造を、図５の（Ｂ）に示した基体載置ステージに適
用することもできる。

【０１５０】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、例えば金属材料と母材との組
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１２に示
す。基体載置ステージ３０Ｂは、アルミニウム製あるい
はステンレススチール製の円盤状部材３８に複合部材３
１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１５、図１９、図２２、図２３及び図２４には図
示していない。

【０１５１】図１１に示す構造においては、基体載置ス
テージ３０Ｂの頂面及び基体載置ステージ３０Ｂの側面
はセラミックス層３３にて被覆されている。尚、必要に
応じて、基体載置ステージ３０Ｂの側面をセラミックス
層３３にて被覆しなくともよい。一方、図１２に示す構
造においては、基体載置ステージ３０Ｂ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
３６がロウ材３７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３８の内部に配管３５Ｂが配設され
ている。また、母材３２が円盤状部材３８の上面及び下
面に固定されている。円盤状部材３８の上面に固定され
た複合部材３１の構造、及び円盤状部材３８の下面に固
定された母材３２の構成は、実施の形態６〜実施の形態
９にて説明した複合部材の構造、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３８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３８の下面にＰＢＮヒータ３４Ｂが取り付けられて
いる。そして、複合部材３１が円盤状部材３８の上面に
固定されている。

【０１５２】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、めっき法あるいは、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３
０Ｃの模式的な断面図を図１３の（Ａ）に示し、複合部
材の頂面端部の拡大断面図を図１３の（Ｂ）に示す。

【０１５３】具体的には、例えば、実施の形態６におい
て、母材３２を作製した後、母材３２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３９を第１のセラミックス層１３０Ａ上に形成す
る。電極３９の平面形状を模式的に図１３の（Ｃ）に示
すが、電極３９は、所謂櫛型電極形状を有し、双極形式
である。図１３の（Ｃ）において、電極３９を明確化す
るために、電極３９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３９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３９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３９が形成されたセラミック
ス層３３Ｃ（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。

【０１５４】このような構成の基体載置ステージ３０Ｃ
の電極３９に配線（図示せず）を介して直流電圧を直流
電源５５から印加することによって、セラミックス層３
３Ｃが静電チャックとして機能する。尚、図１３の
（Ａ）、図１４及び図１５においては、セラミックス層
３３Ｃを１層で表した。図１４の（Ｂ）に模式的な断面
図を示すように、セラミックス層３３Ｃを母材３２の側
面に形成してもよい。更には、電極３９は、実施の形態
７〜実施の形態９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９の（Ａ）、図９の
（Ｂ）及び図１０の（Ｂ）を参照して説明した基体載置
ステージに電極３９を設けた基体載置ステージ３０Ｃの
模式的な断面図を図１４の（Ａ）、（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と略同じ構造を有する基
体載置ステージに電極３９を設けた基体載置ステージ３
０Ｄの模式的な断面図を図１５の（Ａ）、（Ｂ）及び
（Ｃ）に示す。電極３９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。

【０１５５】プラズマエッチング装置も図６に示した構
造に限定されない。ＩＣＰ型のプラズマエッチング装置
（以下、単にエッチング装置４０Ａと略称する）の概念
図を図１６に示す。図１６の参照符号は、図６と一部共
通である。エッチング装置４０Ａには、チャンバー側壁
７２と天板７３から構成されたチャンバー７１と、天板
７３を加熱するためのヒータ７４と、チャンバー側壁７
２の外側に配設された誘導結合コイル７５が備えられて
いる。誘導結合コイル７５には、ＲＦ電源７７が接続さ
れている。尚、チャンバー側壁７２は石英製であり、天
板７３は後述するように複合部材から作製されている。
チャンバー７１内には、シリコン半導体基板１００を保
持・固定するための基体載置ステージ３０（図５の
（Ａ）参照）が配設されている。更に、チャンバー７１
内のガスを排気するための排気口７６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３０には、シリコン半導体基板１００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５４がマ
ッチング・ネットワーク５３を介して接続され、更に
は、母材３２に相当する温度調節ジャケットにはセラミ
ックス層３３に静電吸着力を発揮させるための直流電源
５５が接続されている。また、基体載置ステージ３０の
母材３２に配設されたヒータ３４は、電源５６に接続さ
れている。基体載置ステージを、図５の（Ｂ）に示した
構造とすることもできる。尚、図１６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。

【０１５６】複合部材によって構成された上部対向電極
８０を備えた平行平板型プラズマエッチング装置（以
下、単にエッチング装置４０Ｂと略称する）の概念図を
図１７に示す。また、上部対向電極８０の模式的な断面
図を図１８の（Ａ）に示す。

【０１５７】このエッチング装置４０Ｂにおいては、下
部電極に相当する基体載置ステージ３０と対向して、チ
ャンバー８４内の上方に平行平板の上部対向電極８０が
配置されている。この上部対向電極８０は、マッチング
・ネットワーク８１を介してＲＦ電源８２に接続されて
いる。ここで、参照番号８５はチャンバー側壁、参照番
号８６は天板、参照番号８７はチャンバー８４内のガス
を排気するための排気口である。尚、エッチング装置４
０Ｂにおいて、図６に示したエッチング装置４０と同じ
参照番号を付した構成要素、部品は、図６に示したエッ
チング装置４０と同じ構成要素、部品である。

【０１５８】上部対向電極８０を構成する複合部材にお
いては、実施の形態６と同様に、母材１１２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
とした。また、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）及びケイ素（Ｓｉ）であり、
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１１２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１１２
から作製された上部対向電極８０には、高周波も問題な
く印加することができる。セラミックス層１１３を構成
する材料を、ＴｉＯ₂が約２．５重量％添加されたＡｌ₂
Ｏ₃とする。厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層１１３
は、溶射法にて母材１１２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１１３の線膨張率は、１
００〜３００゜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
１１３の線膨張率α”₂は（α”₁−４）≦α”₂≦
（α”₁＋４）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。尚、α”₁は母
材１１２の線膨張率である。

【０１５９】上部対向電極８０の内部には、公知のシー
ズヒータから成るヒータ１１４が配設されている。ヒー
タ１１４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１１４は、
図示しない配線を介して電源８３（図１７参照）に接続
されている。ヒータ１１４の熱膨張は、上部対向電極８
０に影響を与える。従って、セラミックス層１１３や母
材１１２の線膨張率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１１４を構成する材料（母材１１２と接する鞘管
の材料）の線膨張率α”_H［単位：１０^-6／Ｋ］は、
（α”₁−４）≦α”_H≦（α”₁＋４）を満足すること
が好ましい。尚、ヒータ１１４の本体の線膨張率は、上
部対向電極８０に影響を与えることがないので、特に制
限されない。

【０１６０】複合部材によって構成される上部対向電極
８０の作製方法は、実質的には、実施の形態６にて説明
した複合部材の製造方法と同様の方法で作製することが
できるので、詳細な説明は省略する。また、上部対向電
極８０を実施の形態７〜実施の形態９にて説明した複合
部材の製造方法と同様の方法で作製することもできる。
更には、図１８の（Ｂ）に示すように、セラミックス層
１１６をロウ付け法に基づきロウ材１１７にて母材１１
２の表面に取り付けてもよい。

【０１６１】更には、図１９に示すように、ステンレス
スチール製あるいはアルミニウム製の円盤状部材１１８
に複合部材１１１をロウ付け法又はビス止めにて固定し
て作製された上部対向電極８０Ａとすることもできる。
円盤状部材１１８の内部にヒータ１１４Ａが配設されて
いる。複合部材１１１は円盤状部材１１８の上面及び下
面に固定されている（図１９の（Ａ）参照）。この複合
部材１１１の構造は、実施の形態６〜実施の形態９にて
説明した複合部材３１と同様の構造を有する。図１９の
（Ｂ）に示す構造においては、セラミックス層１１６が
ロウ材１１７により母材１１２の表面に取り付けられて
いる。また、図１９の（Ｃ）においては、円盤状部材１
１８の上面には複合部材が省略されている。

【０１６２】プラズマエッチング装置のチャンバー側壁
あるいは天板は、複合部材から作製されていることが好
ましい。図１７に示したプラズマエッチング装置４０Ｂ
におけるチャンバー側壁８５の模式的な一部断面図を、
図２０〜図２４に示す。このチャンバー側壁８５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とから成る複合部材２１１から作
製されている。

【０１６３】チャンバー側壁８５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
２０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８５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α’ ₁，α’₂
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、（α’₁−４）≦α’_H
≦（α’₁＋４）の関係を満足することが好ましい。ヒ
ータ２１４の本体の線膨張率は、チャンバー側壁８５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３５と同様の構造の配管をチャンバー側壁８
５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８５の内部に配設して
もよい。

【０１６４】あるいは又、図２０の（Ｂ）の模式的な断
面図に示すように、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
（内面）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。

【０１６５】あるいは又、図２１の（Ａ）や（Ｂ）の模
式的な断面図に示すように、ヒータを母材２１２に埋設
する代わりに、チャンバー側壁８５の外面（チャンバー
８４と面する面とは反対側の面）に、例えば、ＰＢＮヒ
ータから成るヒータ２１４Ａを取り付けてもよい。

【０１６６】図２２〜図２４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
部材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２２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２１４Ｂ（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８４側）に固定された複合
部材２１１の構造は、実施の形態にて説明した複合部材
と同様の構造を有する。図２３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２４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２１４
Ｃが取り付けられている。そして、複合部材２１１が中
空円筒部材２１８の内面に固定されている。

【０１６７】プラズマエッチング装置の天板４４，７
３，８６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あるいは天板は、
実施の形態６〜実施の形態９にて説明した複合部材の製
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。

【０１６８】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の第１の態様及び第２の態様に係る半導体装置の製造
方法においては、配線形成用の溝部及び／又はプラグ形
成用の孔部を銅薄膜又は銀薄膜で埋め込む際の手法とし
てエッチバックを採用するので、銅薄膜又は銀薄膜との
密着性に劣る低誘電率材料を絶縁層の構成材料として用
いた場合にも、絶縁層からの銅薄膜又は銀薄膜の剥離を
防止することができる。従って、シングルダマシン・プ
ロセス、埋込みプラグ・プロセス、及びデュアルダマシ
ン・プロセスにおけるプロセス信頼性、及び半導体装置
の製品歩留まりを大幅に改善することが可能となる。更
に、このエッチバックを行う際に、構成材料の線膨張率
が所定の範囲に規定された基体載置ステージを用いた場
合には、高温加熱、あるいは急激な昇降温に対しても基
体載置ステージに損傷が生じず、よって、静電チャック
機能を有効に働かせながら高温下におけるエッチバック
を行ったり、あるいは温度の異なるエッチバック・プロ
セスを、単一のエッチングチャンバー内で連続して行う
ことが可能となり、スループットや経済性を大幅に改善
することができる。また、本発明の第２の態様に係る半
導体装置の製造方法によれば、開口面積の異なる複数の
凹部上に銅薄膜又は銀薄膜をめっき法により形成した場
合にも、凹部の埋込み状態を均一化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の態様に係る製造方法の基本的な
パターンを示す模式的断面図であり、（Ａ）はシングル
ダマシン・プロセス、（Ｂ）は埋込みプラグ・プロセ
ス、（Ｃ）はデュアルダマシン・プロセスをそれぞれ表
す。

【図２】デュアルダマシン・プロセスにバリヤ層を適用
した例を示す工程図である。

【図３】本発明の第２の態様に係る製造方法を提案する
に至った技術的背景を説明する工程図である。

【図４】本発明の第２の態様に係る製造方法を示す工程
図である。

【図５】複合部材によって構成される基体載置ステージ
を示す模式的な断面図である。

【図６】本発明の半導体装置の製造方法に使用するヘリ
コン波プラズマ型のプラズマエッチング装置の概念図で
ある。

【図７】基体載置ステージを構成する複合部材の変形例
を示す模式的な断面図である。

【図８】孔部の埋込みと溝部の埋込みを別工程で行う場
合の基本的なパターンを示す模式的断面図である。

【図９】孔部の埋込みと溝部の埋込みを別工程で行う場
合のバリヤ層の形成パターンを示す模式的断面図であ
る。

【図１０】基体載置ステージを構成する複合部材の変形
例を示す模式的な断面図である。

【図１１】基体載置ステージを構成する複合部材の変形
例を示す模式的な断面図である。

【図１２】基体載置ステージを構成する複合部材の変形
例を示す模式的な断面図である。

【図１３】複合部材によって構成される基体載置ステー
ジの変形例を示す模式的な断面図である。

【図１４】図１３に示した基体載置ステージを構成する
複合部材の変形例を示す模式的な断面図である。

【図１５】図１３に示した基体載置ステージを構成する
複合部材の変形例を示す模式的な断面図である。

【図１６】ＩＣＰ型のプラズマエッチング装置の概念図
である。

【図１７】上部対向電極を備えた平行平板型のプラズマ
エッチング装置の概念図である。

【図１８】上部対向電極を構成する複合部材を示す模式
的な断面図である。

【図１９】上部対向電極を構成する複合部材の変形例を
示す模式的な断面図である。

【図２０】プラズマエッチング装置の側壁を構成する複
合部材を示す模式的な一部断面図である。

【図２１】プラズマエッチング装置の側壁を構成する複
合部材の変形例を示す模式的な一部断面図である。

【図２２】プラズマエッチング装置の側壁を構成する複
合部材の変形例を示す模式的な一部断面図である。

【図２３】プラズマエッチング装置の側壁を構成する複
合部材の変形例を示す模式的な一部断面図である。

【図２４】プラズマエッチング装置の側壁を構成する複
合部材の変形例を示す模式的な一部断面図である。

【符号の説明】

１０・・・基体、１１・・・絶縁層、１２，１２Ａ，１
２Ｂ・・・溝部、１３，２３・・・銅薄膜、１３ｐ・・
・プラグ（銅）、１３ｗ，２３ｗ・・・配線（銅）、１
３ｗｐ・・・配線・プラグ（銅）、１４・・・孔部、１
５・・・バリヤ層、１６・・・平坦化層、１７ｐ・・・
プラグ（銅と銀とを除く）、２１・・・第２絶縁層、２
４・・・導電膜、２４ｗ・・・配線（銅と銀とを除
く）、２５・・・第２バリヤ層、３０，３０Ａ，３０
Ｂ，３０Ｃ・・・基体載置ステージ、３１，１１１，２
１１・・・複合部材、３２，１１２，２１２・・・母
材、３３，３３Ｃ，１１３，２１３・・・セラミックス
層、３４，３４Ａ，３４Ｂ，１１４・・・ヒータ、３５
・・・配管、３６，１１６，２１６・・・セラミックス
層、３７，１１７，２１７・・・ロウ材、３８，１１
８，２１８・・・円盤状部材、３９・・・電極、４０，
４０Ａ，４０Ｂ・・・プラズマエッチング装置、４１・
・・プラズマ容器、４２・・・ダブルループ・アンテ
ナ、４３・・・ソレノイドコイル・アセンブリ、４５・
・・シングルループ・アンテナ、４７・・・第１ＲＦ電
源、４９・・・第２ＲＦ電源、５０・・・処理チャンバ
ー、５１・・・多極磁石、５４・・・バイアス電源、５
５・・・直流電源（静電チャック用）、５６・・・電源
（ヒータ用）、５７・・・蛍光ファイバ温度計、５８・
・・制御装置、５９Ａ，５９Ｂ・・・配管、５９Ｃ・・
・バイパス配管、６０・・・熱媒体供給装置、７１・・
・チャンバー、７５・・・誘導結合コイル、７７，８２
・・・ＲＦ電源、８０・・・上部対向電極、８２・・・
ＲＦ電源、８４・・・チャンバー、８５・・・チャンバ
ー側壁、１００・・・シリコン半導体基板

フロントページの続き (72)発明者高津恵東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 4M104 BB06 BB14 BB17 BB18 BB30 BB32 BB33 CC01 DD16 DD19 DD20 DD42 DD52 DD53 DD77 FF18 FF22 5F004 AA00 BA04 BA13 BA14 BA20 BB11 BB12 BB18 BB22 BB25 BB26 BB29 BB30 BC08 BD05 DA00 DA04 DA11 DA17 DA18 DA20 DA23 DA25 DB00 DB03 DB07 DB08 DB23 DB24 DB25 EB02 EB03 FA01 5F033 HH03 HH07 HH12 HH13 HH14 HH15 HH17 HH18 HH19 HH20 HH21 HH23 HH32 HH33 HH34 JJ03 JJ07 JJ12 JJ13 JJ14 JJ15 JJ17 JJ18 JJ19 JJ20 JJ21 JJ23 JJ32 JJ33 JJ34 MM01 MM02 MM12 MM13 NN06 NN07 PP15 PP16 PP27 PP28 PP33 QQ08 QQ09 QQ12 QQ13 QQ31 QQ37 RR09 RR23 RR24 SS22 WW00 XX00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（イ）基体上に絶縁層を形成した後、該絶
縁層に凹部を形成する工程と、（ロ）凹部内を含む絶縁層上に、上面が略平坦な金属薄
膜を形成する工程と、（ハ）金属薄膜をエッチバックすることにより、凹部の
内部のみに金属薄膜を残す工程、を有し、金属薄膜は、銅薄膜又は銀薄膜であることを特徴とする
半導体装置の製造方法。
【請求項２】絶縁層は、低誘電率材料から成ることを特
徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】工程（イ）を終了後、凹部の内部を含む絶
縁層上にバリヤ層を形成し、工程（ハ）では、金属薄膜のエッチバックに引き続き、
バリヤ層をエッチバックすることを特徴とする請求項１
に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】凹部は、配線形成用の溝部及び／又はプラ
グ形成用の孔部であることを特徴とする請求項１に記載
の半導体装置の製造方法。
【請求項５】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部材から構成され、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
載置ステージを使用し、基体載置ステージ上に基体を載
置して、金属薄膜のエッチバックを行うことを特徴とす
る請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】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５に記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項７】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６に記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項８】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５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】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５に記載の半導体装置
の製造方法。
【請求項１０】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酸化アルミニウム
であることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の
製造方法。
【請求項１１】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酸化アルミ
ニウム又は窒化アルミニウムであることを特徴とする請
求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】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酸化アルミニウム
又は窒化アルミニウムであることを特徴とする請求項９
に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】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酸化アルミ
ニウムであることを特徴とする請求項９に記載の半導体
装置の製造方法。
【請求項１４】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５に記載の
半導体装置の製造方法。
【請求項１５】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５
に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】（イ）基体上に絶縁層を形成した後、該
絶縁層に複数の凹部を形成する工程と、（ロ）凹部内を含む絶縁層上に、少なくともめっき法を
用いて金属薄膜を形成する工程と、（ハ）金属薄膜の表面段差を吸収し、上面が略平坦な平
坦化層を該金属薄膜上に形成する工程と、（ニ）平坦化層のエッチング速度と金属薄膜のエッチン
グ速度とが略等しくなる条件下で該平坦化層と該金属薄
膜とをエッチバックすることにより、凹部の内部のみに
金属薄膜を残す工程、を有し、金属薄膜は、銅薄膜又は銀薄膜であることを特徴とする
半導体装置の製造方法。
【請求項１７】絶縁層は、低誘電率材料から成ることを
特徴とする請求項１６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】工程（イ）を終了後、凹部の内部を含む
絶縁層上にバリヤ層を形成し、工程（ニ）では、金属薄膜のエッチバックに引き続き、
バリヤ層をエッチバックすることを特徴とする請求項１
６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】凹部は、配線形成用の溝部及び／又はプ
ラグ形成用の孔部であることを特徴とする請求項１６に
記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】複数の凹部の少なくとも一部は開口面積
が相異し、金属薄膜の表面段差は、開口面積の相異する
凹部間の領域に形成されることを特徴とする請求項１６
に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】金属薄膜と平坦化層とが同一の材料から
成ることを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置の
製造方法。
【請求項２２】平坦化層は、スパッタ法により製膜され
ることを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置の製
造方法。
【請求項２３】平坦化層は、スパッタ法により製膜され
た後に、熱処理により上面を平坦化されることを特徴と
する請求項２２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２４】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部材から構成され、静
電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備えた基
体載置ステージを使用し、基体載置ステージ上に基体を
載置して、金属薄膜のエッチバックを行うことを特徴と
する請求項１６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２５】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２４に記載の半導体装置の製
造方法。
【請求項２６】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２５に記載の半導体装置の製造
方法。
【請求項２７】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２４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２８】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２４に記載の半導体装
置の製造方法。
【請求項２９】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酸化アルミニウム
であることを特徴とする請求項２８に記載の半導体装置
の製造方法。
【請求項３０】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酸化アルミ
ニウム又は窒化アルミニウムであることを特徴とする請
求項２８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３１】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酸化アルミニウム
又は窒化アルミニウムであることを特徴とする請求項２
８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３２】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酸化アルミ
ニウムであることを特徴とする請求項２８に記載の半導
体装置の製造方法。
【請求項３３】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２４に記載
の半導体装置の製造方法。
【請求項３４】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
４に記載の半導体装置の製造方法。