JP2988122B2 - ドライエッチング装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
ドライエッチング装置および半導体装置の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はドライエッチング装置と
それを用いた半導体装置の製造方法に関し、特に異方性
エッチングと等方性エッチングとを交互に繰り返す周期
的なエッチング法が可能なドライエッチング装置とそれ
を用いた半導体装置の層間絶縁膜へのバイアホールの形
成方法に関する。
それを用いた半導体装置の製造方法に関し、特に異方性
エッチングと等方性エッチングとを交互に繰り返す周期
的なエッチング法が可能なドライエッチング装置とそれ
を用いた半導体装置の層間絶縁膜へのバイアホールの形
成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の微細化が進むに伴ない、多
層配線が採用され、下層配線と上層配線とを接続するた
めの層間絶縁膜へのバイアホールの形成は、重要な技術
となっている。このバイアホールの形成のためには、等
方性エッチングと異方性エッチングとが併用されてい
る。通常、これらのエッチングは、それぞれ別々のドラ
イエッチング装置が使用される。これらのエッチングが
同一の装置内で行なえることが望ましい。同一のドライ
エッチング装置内で、等方性エッチングを行なえる機構
と異方性エッチングを行なえる機構とを兼ね備えている
従来のドライエッチング装置としては、トライオード型
のエッチング装置とＥＣＲ型のエッチング装置とが知ら
れている。
層配線が採用され、下層配線と上層配線とを接続するた
めの層間絶縁膜へのバイアホールの形成は、重要な技術
となっている。このバイアホールの形成のためには、等
方性エッチングと異方性エッチングとが併用されてい
る。通常、これらのエッチングは、それぞれ別々のドラ
イエッチング装置が使用される。これらのエッチングが
同一の装置内で行なえることが望ましい。同一のドライ
エッチング装置内で、等方性エッチングを行なえる機構
と異方性エッチングを行なえる機構とを兼ね備えている
従来のドライエッチング装置としては、トライオード型
のエッチング装置とＥＣＲ型のエッチング装置とが知ら
れている。
【０００３】上記の従来のドライエッチング装置につい
て、図面を参照して説明する。
て、図面を参照して説明する。
【０００４】まず、トライオード型のエッチング装置の
模式的な断面図である図８を参照すると、第１の従来の
ドライエッチング装置は、エッチング処理室２０１ａ内
にアノード電極２０２，半導体ウェハーを載置するカソ
ード電極２０３，および接地電位に印加されたグリッド
電極２０４が設けられ、吸排気口２０５ａからエッチン
グ処理室２０１ａ内にエッチングガスが吸排気される。
ＲＦ電源２０６ａからの給電が、自動インピーダンス調
整回路（以後、ＡＭＮと略記する。ＡＭＮは、ａｕｔｏ
ｍａｔｃｈｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋの略。）を介して、
アノード電極２０２，およびカソード電極２０３になさ
れている。ＡＭＮとアノード電極２０２との間，および
ＡＭＮとカソード電極２０３との間には、それぞれ可変
コンデンサＣ3 ，および可変コンデンサＣ4 が設けられ
ている。
模式的な断面図である図８を参照すると、第１の従来の
ドライエッチング装置は、エッチング処理室２０１ａ内
にアノード電極２０２，半導体ウェハーを載置するカソ
ード電極２０３，および接地電位に印加されたグリッド
電極２０４が設けられ、吸排気口２０５ａからエッチン
グ処理室２０１ａ内にエッチングガスが吸排気される。
ＲＦ電源２０６ａからの給電が、自動インピーダンス調
整回路（以後、ＡＭＮと略記する。ＡＭＮは、ａｕｔｏ
ｍａｔｃｈｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋの略。）を介して、
アノード電極２０２，およびカソード電極２０３になさ
れている。ＡＭＮとアノード電極２０２との間，および
ＡＭＮとカソード電極２０３との間には、それぞれ可変
コンデンサＣ3 ，および可変コンデンサＣ4 が設けられ
ている。
【０００５】上記第１の従来のドライエッチング装置に
おいて、等方性エッチングを行なう場合には、上記可変
コンデンサＣ3 ，Ｃ4 を調節し、ＲＦ電源２０６ａから
のアノード電極２０２への給電を主として行ない、グリ
ッド電極２０４とカソード電極２０３との間にＲＦパワ
ーが給電されないようにする。このとき、カソード電極
２０３側にはプラズマ中のイオンが到達しなくなり、中
性ラジカルのみがエッチングに寄与することになる。こ
の場合、好ましくは、カソード電極２０３の温度を上昇
させておく。一方、異方性エッチングを行なう場合に
は、上記可変コンデンサＣ3 ，Ｃ4 を調節し、ＲＦ電源
２０６ａからのカソード電極２０３への給電を主として
行なう。このときのエッチングはＲＩＥ（ｒｅａｃｔｉ
ｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）となる。
おいて、等方性エッチングを行なう場合には、上記可変
コンデンサＣ3 ，Ｃ4 を調節し、ＲＦ電源２０６ａから
のアノード電極２０２への給電を主として行ない、グリ
ッド電極２０４とカソード電極２０３との間にＲＦパワ
ーが給電されないようにする。このとき、カソード電極
２０３側にはプラズマ中のイオンが到達しなくなり、中
性ラジカルのみがエッチングに寄与することになる。こ
の場合、好ましくは、カソード電極２０３の温度を上昇
させておく。一方、異方性エッチングを行なう場合に
は、上記可変コンデンサＣ3 ，Ｃ4 を調節し、ＲＦ電源
２０６ａからのカソード電極２０３への給電を主として
行なう。このときのエッチングはＲＩＥ（ｒｅａｃｔｉ
ｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）となる。
【０００６】次に、ＥＣＲ型のエッチング装置の模式的
な断面図である図９を参照すると、第２の従来のドライ
エッチング装置は、エッチング処理室２０１ｂ，エッチ
ング処理室２０１ｂ内にマイクロ波電場を形成するため
のマグネトロン２１２，およびエッチング処理室２０１
ｂの外周を囲んで設けられたエッチング処理室２０１ｂ
内に磁場を形成するためのソレノイドコイル２１３を有
し、エッチング処理室２０１ｂ内には温度調節が可能な
半導体ウェハーを載置するステージ２１１が設けられて
いる。エッチングガスはエッチングガス流入口２０５ｃ
から流入し、排気口２０５ｃから排気する。ステージ２
１１は、ＡＭＮを介して、ＲＦ電源２０６ｂに接続され
る。ステージ２１１の温度調節は、ヒーター２０８の加
熱，および冷媒入出口２０７からの冷媒の供給により行
なわれる。
な断面図である図９を参照すると、第２の従来のドライ
エッチング装置は、エッチング処理室２０１ｂ，エッチ
ング処理室２０１ｂ内にマイクロ波電場を形成するため
のマグネトロン２１２，およびエッチング処理室２０１
ｂの外周を囲んで設けられたエッチング処理室２０１ｂ
内に磁場を形成するためのソレノイドコイル２１３を有
し、エッチング処理室２０１ｂ内には温度調節が可能な
半導体ウェハーを載置するステージ２１１が設けられて
いる。エッチングガスはエッチングガス流入口２０５ｃ
から流入し、排気口２０５ｃから排気する。ステージ２
１１は、ＡＭＮを介して、ＲＦ電源２０６ｂに接続され
る。ステージ２１１の温度調節は、ヒーター２０８の加
熱，および冷媒入出口２０７からの冷媒の供給により行
なわれる。
【０００７】上記第２の従来のドライエッチング装置で
は、マグネトロン２１２によるマイクロ波電場とソレノ
イドコイル２１３による磁場とにより、エッチング処理
室２０１ｂ内のエッチングガスが電子サイクトロン共鳴
を起し、これにより高密度プラズマが発生する。この状
態でＲＦ電源２０６ｂからのＲＦバイアスをステージ２
１１に印加することにより、異方性エッチングが可能と
なる。一方、ステージ２１１に直流バイアスを印加して
ステージ２１１を５０〜１５０℃程度に保持すると、等
方性エッチングが可能となる。
は、マグネトロン２１２によるマイクロ波電場とソレノ
イドコイル２１３による磁場とにより、エッチング処理
室２０１ｂ内のエッチングガスが電子サイクトロン共鳴
を起し、これにより高密度プラズマが発生する。この状
態でＲＦ電源２０６ｂからのＲＦバイアスをステージ２
１１に印加することにより、異方性エッチングが可能と
なる。一方、ステージ２１１に直流バイアスを印加して
ステージ２１１を５０〜１５０℃程度に保持すると、等
方性エッチングが可能となる。
【０００８】上記第１，もしくは上記第２の従来のドラ
イエッチング装置を用いた２層アルミニウム配線を有す
る半導体装置の製造方法を工程順に説明するための模式
的な断面図である図１０を参照すると、従来の半導体装
置の層間絶縁膜へのバイアホールの形成方法は、まず、
半導体基板２２０の表面に選択的にフィールド絶縁膜２
２１を形成し、全面に第１の層間絶縁膜２２２ａを形成
した後、スパッタ法によりアルミニウム膜を全面に形成
し、このアルミニウム膜をフォトリソグラフィ技術によ
りパターニングして第１層のアルミニウム配線２２３ａ
ａ，２２３ａｂ，２２３ｂを形成する。アルミニウム配
線２２３ａａ，２２３ａｂはフィールド絶縁膜２２１上
に形成されているため、アルミニウム配線２２３ａａ，
２２３ａｂとアルミニウム配線２２３ｂとの高さの差は
Ｈb −Ｈa となっている。次に、全面に第２の層間絶縁
膜２２２ｂを形成する。層間絶縁膜２２２ｂの表面は概
略平坦化されている。このとき、アルミニウム配線２２
３ａａ，２２３ａｂ上の層間絶縁膜２２２ｂの膜厚はＨ
a であり、アルミニウム配線２２３ｂ上の層間絶縁膜２
２２ｂの膜厚はＨb である。続いて、第１層のアルミニ
ウム配線２２３ａａ，２２３ａｂ，２２３ｂに対するバ
イアホール形成のためのエッチングのマスクとなるフォ
トレジスト膜２２４を形成する〔図１０（ａ）〕。
イエッチング装置を用いた２層アルミニウム配線を有す
る半導体装置の製造方法を工程順に説明するための模式
的な断面図である図１０を参照すると、従来の半導体装
置の層間絶縁膜へのバイアホールの形成方法は、まず、
半導体基板２２０の表面に選択的にフィールド絶縁膜２
２１を形成し、全面に第１の層間絶縁膜２２２ａを形成
した後、スパッタ法によりアルミニウム膜を全面に形成
し、このアルミニウム膜をフォトリソグラフィ技術によ
りパターニングして第１層のアルミニウム配線２２３ａ
ａ，２２３ａｂ，２２３ｂを形成する。アルミニウム配
線２２３ａａ，２２３ａｂはフィールド絶縁膜２２１上
に形成されているため、アルミニウム配線２２３ａａ，
２２３ａｂとアルミニウム配線２２３ｂとの高さの差は
Ｈb −Ｈa となっている。次に、全面に第２の層間絶縁
膜２２２ｂを形成する。層間絶縁膜２２２ｂの表面は概
略平坦化されている。このとき、アルミニウム配線２２
３ａａ，２２３ａｂ上の層間絶縁膜２２２ｂの膜厚はＨ
a であり、アルミニウム配線２２３ｂ上の層間絶縁膜２
２２ｂの膜厚はＨb である。続いて、第１層のアルミニ
ウム配線２２３ａａ，２２３ａｂ，２２３ｂに対するバ
イアホール形成のためのエッチングのマスクとなるフォ
トレジスト膜２２４を形成する〔図１０（ａ）〕。
【０００９】次に、エッチングガスとしてアルゴンとＣ
Ｆ4 との混合ガスを用い，上記のドライエッチング装置
を用いて、まず、Ｆラジカル，もしくはＣＦX ラジカル
による等方性エッチングを行なう。このとき、層間絶縁
膜２２２ｂに対する深さ方向のエッチング量，横方向の
エッチング量（サイドエッチング量）はＹ1 ，Ｘ1 とな
るが、等方性エッチングであることから概略Ｘ1 ＝Ｙ1
となる。
Ｆ4 との混合ガスを用い，上記のドライエッチング装置
を用いて、まず、Ｆラジカル，もしくはＣＦX ラジカル
による等方性エッチングを行なう。このとき、層間絶縁
膜２２２ｂに対する深さ方向のエッチング量，横方向の
エッチング量（サイドエッチング量）はＹ1 ，Ｘ1 とな
るが、等方性エッチングであることから概略Ｘ1 ＝Ｙ1
となる。
【００１０】続いて、前述のエッチングガスを用いた同
一装置内で、Ｆイオン，もしくはＣＦX イオンによる異
方性エッチングを行なう。膜厚Ｈa −Ｙ1 の層間絶縁膜
２２２ｂが異方性エッチングされると、それぞれアルミ
ニウム配線２２３ａａ，２２３ａｂに対してバイアホー
ル２２５ａａが形成される。このとき、イオン衝撃によ
りアルミニウム配線２２３ａａ，２２３ａｂの表面にお
けるアルミニウムのスパッタリングが起り、さらに、ス
パッタリングされたアルミニウムとＦイオン（もしくは
ＣＦX イオン）との反応により生成したアルミニウム弗
化物２２６がバイアホール２２５ａａ表面の層間絶縁膜
２２２ｂに堆積する。なおこのとき、アルミニウム配線
２２３ｂに対するバイアホールの表面には、アルミニウ
ム弗化物の堆積は生じない。
一装置内で、Ｆイオン，もしくはＣＦX イオンによる異
方性エッチングを行なう。膜厚Ｈa −Ｙ1 の層間絶縁膜
２２２ｂが異方性エッチングされると、それぞれアルミ
ニウム配線２２３ａａ，２２３ａｂに対してバイアホー
ル２２５ａａが形成される。このとき、イオン衝撃によ
りアルミニウム配線２２３ａａ，２２３ａｂの表面にお
けるアルミニウムのスパッタリングが起り、さらに、ス
パッタリングされたアルミニウムとＦイオン（もしくは
ＣＦX イオン）との反応により生成したアルミニウム弗
化物２２６がバイアホール２２５ａａ表面の層間絶縁膜
２２２ｂに堆積する。なおこのとき、アルミニウム配線
２２３ｂに対するバイアホールの表面には、アルミニウ
ム弗化物の堆積は生じない。
【００１１】引き続いて上記の異方性エッチングを続行
し、アルミニウム配線２２３ｂ上の膜厚Ｈb −Ｈa の層
間絶縁膜２２２ｂが異方性エッチングされると、アルミ
ニウム配線２２３ｂに対するバイアホール２２５ｂａが
形成され、このバイアホール２２５ｂａの表面にもアル
ミニウム弗化物２２６が形成される〔図１０（ｂ）〕。
なお、この間の異方性エッチングでは、アルミニウム弗
化物２２６が保護膜として働くため、バイアホール２２
５ａａでのエッチングの進行は生じない。
し、アルミニウム配線２２３ｂ上の膜厚Ｈb −Ｈa の層
間絶縁膜２２２ｂが異方性エッチングされると、アルミ
ニウム配線２２３ｂに対するバイアホール２２５ｂａが
形成され、このバイアホール２２５ｂａの表面にもアル
ミニウム弗化物２２６が形成される〔図１０（ｂ）〕。
なお、この間の異方性エッチングでは、アルミニウム弗
化物２２６が保護膜として働くため、バイアホール２２
５ａａでのエッチングの進行は生じない。
【００１２】次に、上記フォトレジスト膜２２４，アル
ミニウム弗化物２２６を除去した後、スパッタ法により
アルミニウム膜を全面に形成し、このアルミニウム膜を
フォトリソグラフィ技術によりパターニングして第１層
のアルミニウム配線２２３ａａ，２２３ａｂ，２２３ｂ
等と接続する第２層のアルミニウム配線２３３を形成す
る〔図１０（ｃ）〕。
ミニウム弗化物２２６を除去した後、スパッタ法により
アルミニウム膜を全面に形成し、このアルミニウム膜を
フォトリソグラフィ技術によりパターニングして第１層
のアルミニウム配線２２３ａａ，２２３ａｂ，２２３ｂ
等と接続する第２層のアルミニウム配線２３３を形成す
る〔図１０（ｃ）〕。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上記トライオード型の
ドライエッチング装置では、等方性エッチングは、前述
したように、少なくともカソード電極２０３をある程度
の温度（例えば７０℃）に保持し、可変コンデンサＣ
3 ，Ｃ4 を調節し、ＲＦ電源２０６ａからのアノード電
極２０２への給電を主として行ない、グリッド電極２０
４とカソード電極２０３との間にＲＦパワーが給電され
ないようにして、行なっている。また、異方性エッチン
グは、前述したように、可変コンデンサＣ3 ，Ｃ4 を調
節してＲＦ電源２０６ａからのカソード電極２０３への
給電が主となるようにして、行なっている。等方性エッ
チングと異方性エッチングとの切り替えは、手動的な調
節（可変コンデンサの調節）が必要となる。一方、ＥＣ
Ｒ型のドライエッチング装置では、ステージ２１１への
手動的なＲＦパワーの入，切の切り替えが必要である。
このため、従来のドライエッチング装置を使用する場
合、現実的には、製造時間，製造原価等との兼合から、
等方性エッチングと異方性エッチングとの切り替えは１
回だけ（原理的には何回でも行なえる）である。
ドライエッチング装置では、等方性エッチングは、前述
したように、少なくともカソード電極２０３をある程度
の温度（例えば７０℃）に保持し、可変コンデンサＣ
3 ，Ｃ4 を調節し、ＲＦ電源２０６ａからのアノード電
極２０２への給電を主として行ない、グリッド電極２０
４とカソード電極２０３との間にＲＦパワーが給電され
ないようにして、行なっている。また、異方性エッチン
グは、前述したように、可変コンデンサＣ3 ，Ｃ4 を調
節してＲＦ電源２０６ａからのカソード電極２０３への
給電が主となるようにして、行なっている。等方性エッ
チングと異方性エッチングとの切り替えは、手動的な調
節（可変コンデンサの調節）が必要となる。一方、ＥＣ
Ｒ型のドライエッチング装置では、ステージ２１１への
手動的なＲＦパワーの入，切の切り替えが必要である。
このため、従来のドライエッチング装置を使用する場
合、現実的には、製造時間，製造原価等との兼合から、
等方性エッチングと異方性エッチングとの切り替えは１
回だけ（原理的には何回でも行なえる）である。
【００１４】等方性エッチングと異方性エッチングとの
切り替えが１回の場合、例えば、図１０に図示したバイ
アホール２２５ｂａのようにバイアホールの口径に対し
て層間絶縁膜の膜厚が厚いとき、バイアホール２２５ｂ
ａでの第２層のアルミニウム配線２３３の段差被覆性が
悪くなり、この部分での第２層のアルミニウム配線の断
線が起りやすくなるという問題がある。
切り替えが１回の場合、例えば、図１０に図示したバイ
アホール２２５ｂａのようにバイアホールの口径に対し
て層間絶縁膜の膜厚が厚いとき、バイアホール２２５ｂ
ａでの第２層のアルミニウム配線２３３の段差被覆性が
悪くなり、この部分での第２層のアルミニウム配線の断
線が起りやすくなるという問題がある。
【００１５】図１１に示す模式的な断面図を参照する
と、アルミニウム配線２２３ｂ側に形成するバイアホー
ルにのみ着目するならばここでの段差被覆性の問題は次
のようにして解決される。例えば膜厚Ｙ2 （Ｙ1 ＜Ｙ2
＜Ｈa ）の層間絶縁膜２２２ｂの等方性エッチング，残
の膜厚の層間絶縁膜２２２ｂの異方性エッチングにより
バイアホール２２５ａｂ，２２５ｂｂを形成する〔図１
１（ａ）〕。もしくは、例えば膜厚Ｙ3 （Ｈa ＜Ｙ3 ＜
Ｈb ）の層間絶縁膜２２２ｂの等方性エッチング，残の
膜厚の層間絶縁膜２２２ｂの異方性エッチングによりバ
イアホール２２５ａｃ，２２５ｂｃを形成する〔図１１
（ｂ）〕。
と、アルミニウム配線２２３ｂ側に形成するバイアホー
ルにのみ着目するならばここでの段差被覆性の問題は次
のようにして解決される。例えば膜厚Ｙ2 （Ｙ1 ＜Ｙ2
＜Ｈa ）の層間絶縁膜２２２ｂの等方性エッチング，残
の膜厚の層間絶縁膜２２２ｂの異方性エッチングにより
バイアホール２２５ａｂ，２２５ｂｂを形成する〔図１
１（ａ）〕。もしくは、例えば膜厚Ｙ3 （Ｈa ＜Ｙ3 ＜
Ｈb ）の層間絶縁膜２２２ｂの等方性エッチング，残の
膜厚の層間絶縁膜２２２ｂの異方性エッチングによりバ
イアホール２２５ａｃ，２２５ｂｃを形成する〔図１１
（ｂ）〕。
【００１６】これらの場合、確かにアルミニウム配線２
２３ｂ側に形成されたバイアホール２２５ｂｂ，あるい
はバイアホール２２５ｂｃにおける第２層のアルミニウ
ム配線（図示せず）の段差被覆性は改善される。しかし
ながら、等方性エッチングにより形成されたバイアホー
ルの口径が大きくなり、第２層のアルミニウム配線の線
幅を広くしなければならなくなり、半導体装置の高密度
化への支障となる。また、図１１（ｂ）に示した場合に
は、第２層のアルミニウム配線の加工が困難になる。こ
のこのに関連して、図１１（ａ）に示した場合にも、第
１層のアルミニウム配線２２３ａａ，２２３ａｂの線幅
では不十分であり、図１２に示すように、これらアルミ
ニウム配線２２３ａａ，２２３ａｂの代りに、これらよ
り線幅の広いアルミニウム配線２２３ｃａ，２２３ｃｂ
を設ける必要がある。このため、第１層のアルミニウム
配線においても、半導体装置の高密度化に対する障害を
生ずることになる。
２３ｂ側に形成されたバイアホール２２５ｂｂ，あるい
はバイアホール２２５ｂｃにおける第２層のアルミニウ
ム配線（図示せず）の段差被覆性は改善される。しかし
ながら、等方性エッチングにより形成されたバイアホー
ルの口径が大きくなり、第２層のアルミニウム配線の線
幅を広くしなければならなくなり、半導体装置の高密度
化への支障となる。また、図１１（ｂ）に示した場合に
は、第２層のアルミニウム配線の加工が困難になる。こ
のこのに関連して、図１１（ａ）に示した場合にも、第
１層のアルミニウム配線２２３ａａ，２２３ａｂの線幅
では不十分であり、図１２に示すように、これらアルミ
ニウム配線２２３ａａ，２２３ａｂの代りに、これらよ
り線幅の広いアルミニウム配線２２３ｃａ，２２３ｃｂ
を設ける必要がある。このため、第１層のアルミニウム
配線においても、半導体装置の高密度化に対する障害を
生ずることになる。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ装置は、アノード電極と、上記アノード電極に対向し
た半導体ウェハーを載置し，温度調整機能を有したカソ
ード電極と、接地電位に印加されたグリッド電極と、Ｒ
Ｆ電源と、上記ＲＦ電源と接続する自動インピーダンス
調整回路と、上記自動インピーダンス調整回路と上記ア
ノード電極とに接続する第１の可変コンデンサと、上記
自動インピーダンス調整回路と上記カソード電極とに接
続する第２の可変コンデンサとを具備したトライオード
型のエッチング装置であって、半導体装置の層間絶縁膜
の微細エッチングを行なうために、アルゴンと弗素を含
んだガスとからなるエッチングガスを用いて、上記自動
インピーダンス調整回路および第１の可変コンデンサを
介して上記ＲＦ電源から上記アノード電極にＲＦパワー
を給電して上記層間絶縁膜を等方性エッチングする条件
を得る第１の機構と、アルミニウムに対してスパッタ効
果を有し，かつアルミニウム配線が露出した状態でアル
ミニウム弗化物の堆積が生じながら上記エッチングガス
を用いて、上記自動インピーダンス調整回路および第２
の可変コンデンサを介して上記ＲＦ電源から上記カソー
ド電極にＲＦパワーを給電してこの層間絶縁膜を異方性
エッチングする条件を得る第２の機構と、上記第１の可
変コンデンサの第１の容量値と上記第２の可変コンデン
サの第２の容量値との和を一定に保持して，上記第１の
可変コンデンサおよび上記第２の可変コンデンサを連動
させる電動モーターと、上記電動モーターを駆動するコ
ントローラとから構成されて、所要エッチング時間中に
プラズマを維持するための放電を行なったままで，上記
第１の機構と上記第２の機構とを任意の周期で連続的か
つ自動的に切り替える第３の機構とを有している。
グ装置は、アノード電極と、上記アノード電極に対向し
た半導体ウェハーを載置し，温度調整機能を有したカソ
ード電極と、接地電位に印加されたグリッド電極と、Ｒ
Ｆ電源と、上記ＲＦ電源と接続する自動インピーダンス
調整回路と、上記自動インピーダンス調整回路と上記ア
ノード電極とに接続する第１の可変コンデンサと、上記
自動インピーダンス調整回路と上記カソード電極とに接
続する第２の可変コンデンサとを具備したトライオード
型のエッチング装置であって、半導体装置の層間絶縁膜
の微細エッチングを行なうために、アルゴンと弗素を含
んだガスとからなるエッチングガスを用いて、上記自動
インピーダンス調整回路および第１の可変コンデンサを
介して上記ＲＦ電源から上記アノード電極にＲＦパワー
を給電して上記層間絶縁膜を等方性エッチングする条件
を得る第１の機構と、アルミニウムに対してスパッタ効
果を有し，かつアルミニウム配線が露出した状態でアル
ミニウム弗化物の堆積が生じながら上記エッチングガス
を用いて、上記自動インピーダンス調整回路および第２
の可変コンデンサを介して上記ＲＦ電源から上記カソー
ド電極にＲＦパワーを給電してこの層間絶縁膜を異方性
エッチングする条件を得る第２の機構と、上記第１の可
変コンデンサの第１の容量値と上記第２の可変コンデン
サの第２の容量値との和を一定に保持して，上記第１の
可変コンデンサおよび上記第２の可変コンデンサを連動
させる電動モーターと、上記電動モーターを駆動するコ
ントローラとから構成されて、所要エッチング時間中に
プラズマを維持するための放電を行なったままで，上記
第１の機構と上記第２の機構とを任意の周期で連続的か
つ自動的に切り替える第３の機構とを有している。
【００１８】本発明の半導体装置の製造方法の特徴は、
２層以上の多層アルミニウム配線を有する半導体装置の
下層アルミニウム配線と上層アルミニウム配線との間の
バイアホールを層間絶縁膜に形成する半導体装置の製造
工程において、プラズマモードを主とする等方性エッチ
ングとＲＩＥモードを主とする異方性エッチングとを連
続的かつ自動的に交互に繰り返す弗素を含んだガスとア
ルゴンとからなるエッチングガスによる周期的なエッチ
ング法を用いて、上記半導体装置を５０〜１００℃の温
度に保持した状態で、上記異方性エッチングが上記下層
アルミニウム配線に達した段階において上記層間絶縁膜
に形成された上記バイアホールの側壁にアルミニウム弗
化物が堆積し，以降のエッチングサイクルにおいてこの
バイアホールにおける層間絶縁膜の横方向のエッチング
が自動的に停止することにある。
２層以上の多層アルミニウム配線を有する半導体装置の
下層アルミニウム配線と上層アルミニウム配線との間の
バイアホールを層間絶縁膜に形成する半導体装置の製造
工程において、プラズマモードを主とする等方性エッチ
ングとＲＩＥモードを主とする異方性エッチングとを連
続的かつ自動的に交互に繰り返す弗素を含んだガスとア
ルゴンとからなるエッチングガスによる周期的なエッチ
ング法を用いて、上記半導体装置を５０〜１００℃の温
度に保持した状態で、上記異方性エッチングが上記下層
アルミニウム配線に達した段階において上記層間絶縁膜
に形成された上記バイアホールの側壁にアルミニウム弗
化物が堆積し，以降のエッチングサイクルにおいてこの
バイアホールにおける層間絶縁膜の横方向のエッチング
が自動的に停止することにある。
【００１９】
【実施例】次に、本発明のドライエッチング装置につい
て、図面を参照して説明する。
て、図面を参照して説明する。
【００２０】トライオード型のエッチング装置の模式的
な断面図である図１を参照すると、本発明のドライエッ
チング装置の一実施例は、前述の第１の従来のドライエ
ッチング装置（図８参照）と同様に、エッチング処理室
１０１ａ内にアノード電極１０２，半導体ウェハーを載
置するカソード電極１０３，および接地電位に印加され
たグリッド電極１０４が設けられ、吸排気口１０５ａか
らエッチング処理室１０１ａ内にエッチングガスが吸排
気される。ＲＦ電源１０６ａからの給電が、ＡＭＮを介
して、アノード電極１０２，およびカソード電極１０３
になされている。ＡＭＮとアノード電極１０２との間，
およびＡＭＮとカソード電極１０３との間には、それぞ
れ可変コンデンサＣ1 ，および可変コンデンサＣ2 が設
けられている。
な断面図である図１を参照すると、本発明のドライエッ
チング装置の一実施例は、前述の第１の従来のドライエ
ッチング装置（図８参照）と同様に、エッチング処理室
１０１ａ内にアノード電極１０２，半導体ウェハーを載
置するカソード電極１０３，および接地電位に印加され
たグリッド電極１０４が設けられ、吸排気口１０５ａか
らエッチング処理室１０１ａ内にエッチングガスが吸排
気される。ＲＦ電源１０６ａからの給電が、ＡＭＮを介
して、アノード電極１０２，およびカソード電極１０３
になされている。ＡＭＮとアノード電極１０２との間，
およびＡＭＮとカソード電極１０３との間には、それぞ
れ可変コンデンサＣ1 ，および可変コンデンサＣ2 が設
けられている。
【００２１】これに加えて、上記ドライエッチング装置
の一実施例は、電動モーター１１０とこれを駆動するコ
ントローラ１０９ａとを有し、電動モーター１１０によ
り可変コンデンサＣ 1 ，Ｃ2 を同時に調節し（このと
き、可変コンデンサＣ 1 ，Ｃ2のそれぞれの容量値の和
を一定に保って調節する。）、ＲＦ電源１０６ａからの
アノード電極１０２もしくはカソード電極１０３へのＲ
Ｆパワーの給電を、コントローラ１０９ａにより任意に
行なうことが可能となる。ヒーター１０８ａの加熱，お
よび冷媒入出口１０７ａからの冷媒の供給により、カソ
ード電極１０３の温度調節がなされる。
の一実施例は、電動モーター１１０とこれを駆動するコ
ントローラ１０９ａとを有し、電動モーター１１０によ
り可変コンデンサＣ 1 ，Ｃ2 を同時に調節し（このと
き、可変コンデンサＣ 1 ，Ｃ2のそれぞれの容量値の和
を一定に保って調節する。）、ＲＦ電源１０６ａからの
アノード電極１０２もしくはカソード電極１０３へのＲ
Ｆパワーの給電を、コントローラ１０９ａにより任意に
行なうことが可能となる。ヒーター１０８ａの加熱，お
よび冷媒入出口１０７ａからの冷媒の供給により、カソ
ード電極１０３の温度調節がなされる。
【００２２】上記ドライエッチング装置の一実施例にお
いて、アノード電極１０２とグリッド電極１０４との間
に１００％のＲＦパワーを給電し、Ａｒに加えてＣＦ4
を１００〜５００ｓｃｃｍ（好ましくは約２００ｓｃｃ
ｍ）程度流し、Ｏ2 を重量比で５〜３０％（好ましくは
約１５％）程度，圧力を１〜３Ｔｏｒｒ（好ましくは約
２Ｔｏｒｒ）程度，かつカソード電極１０３の保持温度
を５０〜１００℃（好ましくは約７０℃）程度とするこ
とにより、生産性を持ったエッチング速度でカソード電
極１０３に載置された半導体ウェハー（図示せず）の半
導体装置の層間絶縁膜の等方性エッチングを行なうこと
ができる。
いて、アノード電極１０２とグリッド電極１０４との間
に１００％のＲＦパワーを給電し、Ａｒに加えてＣＦ4
を１００〜５００ｓｃｃｍ（好ましくは約２００ｓｃｃ
ｍ）程度流し、Ｏ2 を重量比で５〜３０％（好ましくは
約１５％）程度，圧力を１〜３Ｔｏｒｒ（好ましくは約
２Ｔｏｒｒ）程度，かつカソード電極１０３の保持温度
を５０〜１００℃（好ましくは約７０℃）程度とするこ
とにより、生産性を持ったエッチング速度でカソード電
極１０３に載置された半導体ウェハー（図示せず）の半
導体装置の層間絶縁膜の等方性エッチングを行なうこと
ができる。
【００２３】さらに、ＣＦ4 の流量，Ｏ2 の流量比，圧
力，およびカソード電極１０３の保持温度等を上記の条
件に固定したままで、カソード電極１０３とグリッド電
極１０４との間に１００％のＲＦパワーを給電すると、
上記層間絶縁膜の異方性エッチングを生産性を持ったエ
ッチング速度で行なうことができる。
力，およびカソード電極１０３の保持温度等を上記の条
件に固定したままで、カソード電極１０３とグリッド電
極１０４との間に１００％のＲＦパワーを給電すると、
上記層間絶縁膜の異方性エッチングを生産性を持ったエ
ッチング速度で行なうことができる。
【００２４】本実施例のドライエッチング装置では、ア
ノード電極１０２とカソード電極１０３とへのＲＦパワ
ーを給電比率を、コントローラ１０９ａ，電動モーター
１１０により、任意に，かつ連続的に変換することが可
能なため、等方性エッチングと異方性エッチングとを任
意の周期で切り替えることが可能となる。すなわち、製
造時間，製造原価を犠牲にすることなく、この切り替え
が行なえる。
ノード電極１０２とカソード電極１０３とへのＲＦパワ
ーを給電比率を、コントローラ１０９ａ，電動モーター
１１０により、任意に，かつ連続的に変換することが可
能なため、等方性エッチングと異方性エッチングとを任
意の周期で切り替えることが可能となる。すなわち、製
造時間，製造原価を犠牲にすることなく、この切り替え
が行なえる。
【００２５】なお、等方性エッチング，あるいは異方性
エッチングのみを行なう場合の保持温度範囲は、それぞ
れ５０〜１５０℃，２０〜１００℃であるが、等方性エ
ッチングと異方性エッチングとの切り替えを適切に行な
うためには、それぞれのエッチング速度が生産性を損な
わぬ範囲で両者の保持温度範囲を同じに設定しておくこ
とが好ましい。また、上記のような周期的なエッチング
における異方性エッチングの主たる目的の１つとして、
アルミニウム配線に対するスパッタ効果があるため、あ
る程度の温度に保持しておいてもよいことになる。
エッチングのみを行なう場合の保持温度範囲は、それぞ
れ５０〜１５０℃，２０〜１００℃であるが、等方性エ
ッチングと異方性エッチングとの切り替えを適切に行な
うためには、それぞれのエッチング速度が生産性を損な
わぬ範囲で両者の保持温度範囲を同じに設定しておくこ
とが好ましい。また、上記のような周期的なエッチング
における異方性エッチングの主たる目的の１つとして、
アルミニウム配線に対するスパッタ効果があるため、あ
る程度の温度に保持しておいてもよいことになる。
【００２６】ＥＣＲ型のドライエッチング装置の模式的
な断面図である図２（ａ）を参照すると、本発明の関連
技術によるドライエッチング装置は、前述の第２の従来
のドライエッチング装置（図９参照）と同様に、エッチ
ング処理室１０１ｂ内にマイクロ波電場を形成するため
のマグネトロン１１２，およびエッチング処理室１０１
ｂの外周を囲んで設けられたエッチング処理室１０１ｂ
内に磁場を形成するためのソレノイドコイル１１３を有
し、エッチング処理室１０１ｂ内には温度調節が可能な
半導体ウェハーを載置するステージ１１１が設けられて
いる。エッチングガスはエッチングガス流入口１０５ｃ
から流入し、排気口１０５ｂから排気する。ステージ１
１１には、ＡＭＮを介して、バイアス印加がなされる。
ステージ１１１の温度調節は、ヒーター１０８の加熱，
および冷媒入出口１０７からの冷媒の供給により行なわ
れる。
な断面図である図２（ａ）を参照すると、本発明の関連
技術によるドライエッチング装置は、前述の第２の従来
のドライエッチング装置（図９参照）と同様に、エッチ
ング処理室１０１ｂ内にマイクロ波電場を形成するため
のマグネトロン１１２，およびエッチング処理室１０１
ｂの外周を囲んで設けられたエッチング処理室１０１ｂ
内に磁場を形成するためのソレノイドコイル１１３を有
し、エッチング処理室１０１ｂ内には温度調節が可能な
半導体ウェハーを載置するステージ１１１が設けられて
いる。エッチングガスはエッチングガス流入口１０５ｃ
から流入し、排気口１０５ｂから排気する。ステージ１
１１には、ＡＭＮを介して、バイアス印加がなされる。
ステージ１１１の温度調節は、ヒーター１０８の加熱，
および冷媒入出口１０７からの冷媒の供給により行なわ
れる。
【００２７】これに加えて、コントローラの構成を示す
回路図である図２（ｂ），印加電圧の時間変化を示す図
である図２（ｃ）とを合せて参照すると、本発明の上記
関連技術によるドライエッチング装置は、ＡＭＮへの入
力電圧は、ＲＦ発振器１０６ｂからのＲＦバイアスがコ
ントローラ１０９ｂを通過して行なわれる。このコント
ローラ１０９ｂはパルスジェネレータ１１４，ＡＭ変調
回路１１５，およびパワーアンプ１１６から構成されて
いる。このＡＭ変調回路１１５はＲＦ発振器１０６ｂ，
パワーアンプ１１６，およびパルスジェネレータ１１４
と接続し、このパワーアンプ１１６はさらにＡＭＮと接
続されている。ＲＦ発振器１０６ｂからのＲＦバイアス
とパルスジェネレータ１１４からの矩形波とがＡＭ変調
回路１１５により合成され、ＡＭ変調回路１１５から出
力される電圧波形は、図２（ｃ）に示したように、ＲＦ
バイアスと直流バイアスとが周期的に切り替わる。すな
わち本実施例では、両バイアスの切り替えは、手動的な
手段によらず、電気的に行なっている。すなわち、本発
明の関連技術によるドライエッチング装置においても、
製造時間，製造原価を犠牲にすることなく、等方性エッ
チングと異方性エッチングとの切り替えが行なえる。
回路図である図２（ｂ），印加電圧の時間変化を示す図
である図２（ｃ）とを合せて参照すると、本発明の上記
関連技術によるドライエッチング装置は、ＡＭＮへの入
力電圧は、ＲＦ発振器１０６ｂからのＲＦバイアスがコ
ントローラ１０９ｂを通過して行なわれる。このコント
ローラ１０９ｂはパルスジェネレータ１１４，ＡＭ変調
回路１１５，およびパワーアンプ１１６から構成されて
いる。このＡＭ変調回路１１５はＲＦ発振器１０６ｂ，
パワーアンプ１１６，およびパルスジェネレータ１１４
と接続し、このパワーアンプ１１６はさらにＡＭＮと接
続されている。ＲＦ発振器１０６ｂからのＲＦバイアス
とパルスジェネレータ１１４からの矩形波とがＡＭ変調
回路１１５により合成され、ＡＭ変調回路１１５から出
力される電圧波形は、図２（ｃ）に示したように、ＲＦ
バイアスと直流バイアスとが周期的に切り替わる。すな
わち本実施例では、両バイアスの切り替えは、手動的な
手段によらず、電気的に行なっている。すなわち、本発
明の関連技術によるドライエッチング装置においても、
製造時間，製造原価を犠牲にすることなく、等方性エッ
チングと異方性エッチングとの切り替えが行なえる。
【００２８】本発明の上記関連技術によるドライエッチ
ング装置では、マグネトロン１１２によるマイクロ波電
場とソレノイコイル１１３による磁場とにより、エッチ
ング処理室１０１ｂ内のエッチングガスが電子サイクト
ロン共鳴を起し、これにより高密度プラズマが発生す
る。この状態でＲＦ発振器１０６ｂからのＲＦバイアス
をステージ１１１に印加することにより、異方性エッチ
ングが可能となる。一方、ステージ１１１にＲＦバイア
スを印加せずに直流バイアスが印加されると、等方性エ
ッチングが可能となる。等方性エッチング，および異方
性エッチング時のステージ１１１の保持温度は、切り替
えずに５０〜１００℃の範囲（好ましくは約７０℃）に
保っておく。
ング装置では、マグネトロン１１２によるマイクロ波電
場とソレノイコイル１１３による磁場とにより、エッチ
ング処理室１０１ｂ内のエッチングガスが電子サイクト
ロン共鳴を起し、これにより高密度プラズマが発生す
る。この状態でＲＦ発振器１０６ｂからのＲＦバイアス
をステージ１１１に印加することにより、異方性エッチ
ングが可能となる。一方、ステージ１１１にＲＦバイア
スを印加せずに直流バイアスが印加されると、等方性エ
ッチングが可能となる。等方性エッチング，および異方
性エッチング時のステージ１１１の保持温度は、切り替
えずに５０〜１００℃の範囲（好ましくは約７０℃）に
保っておく。
【００２９】次に、本発明の半導体装置の製造方法につ
いて図面を参照して説明する。
いて図面を参照して説明する。
【００３０】本発明の半導体装置の製造方法は、２層以
上の多層アルミニウム配線を有する半導体装置の下層ア
ルミニウム配線と上層アルミニウム配線との間のバイア
ホールを層間絶縁膜に形成するに際して、上記ドライエ
ッチング装置の一実施例，もしくは本発明の関連技術に
よるドライエッチング装置を用いて、等方性エッチング
と異方性エッチングとを交互に繰り返す周期的なエッチ
ング方法である。１サイクルの間の等方性エッチングの
エッチング量をΔｔi ，１サイクルの間の異方性エッチ
ングのエッチング量をΔｔa とすると、これらの比が一
定な場合と途中で変える場合とがある。
上の多層アルミニウム配線を有する半導体装置の下層ア
ルミニウム配線と上層アルミニウム配線との間のバイア
ホールを層間絶縁膜に形成するに際して、上記ドライエ
ッチング装置の一実施例，もしくは本発明の関連技術に
よるドライエッチング装置を用いて、等方性エッチング
と異方性エッチングとを交互に繰り返す周期的なエッチ
ング方法である。１サイクルの間の等方性エッチングの
エッチング量をΔｔi ，１サイクルの間の異方性エッチ
ングのエッチング量をΔｔa とすると、これらの比が一
定な場合と途中で変える場合とがある。
【００３１】まず、図３，図４を用いて、本発明の半導
体装置の製造方法の第１の実施例を説明する。本発明の
半導体装置の製造方法の第１の実施例は、このバイアホ
ールのエッチングの最初から終了までΔｔa ／Δｔi の
値が同一である。
体装置の製造方法の第１の実施例を説明する。本発明の
半導体装置の製造方法の第１の実施例は、このバイアホ
ールのエッチングの最初から終了までΔｔa ／Δｔi の
値が同一である。
【００３２】Δｔa ／Δｔi ＝１／１で３サイクルのエ
ッチングによるバイアホールの形成を工程順に説明する
模式的断面図である図３を参照すると、まず、半導体基
板１２０表面に絶縁膜１２１ａを形成し、第１層のアル
ミニウム配線１２３ａを形成した後、全面に層間絶縁膜
１２２を形成する。この層間絶縁膜１２２の表面は概略
平坦化され、第１層のアルミニウム配線１２３ａ上での
層間絶縁膜１２２の膜厚はＨa である。次に、アルミニ
ウム配線１２３ａに対するバイアホール形成のためのエ
ッチングのマスクとなるフォトレジスト膜１２４を形成
する。次に、第１サイクル目の等方性エッチング，第１
サイクル目の異方性エッチング，第２サイクル目の等方
性エッチングを行い、バイアホール１２５ａａを形成す
る。このとき、層間絶縁膜１２２に対する深さ方向のエ
ッチング量，横方向のエッチング量（サイドエッチング
量）はＹ11-1，Ｘ11-1となるが、上記の条件から、Ｙ
11-1／Ｘ11-1＝３／２となる〔図３（ａ）〕。上記異方
性エッチング，および等方性エッチングに使用するエッ
チングガスは、例えはＣＦ4 などのように弗素を含んだ
ガスとアルゴンとの混合ガスである。
ッチングによるバイアホールの形成を工程順に説明する
模式的断面図である図３を参照すると、まず、半導体基
板１２０表面に絶縁膜１２１ａを形成し、第１層のアル
ミニウム配線１２３ａを形成した後、全面に層間絶縁膜
１２２を形成する。この層間絶縁膜１２２の表面は概略
平坦化され、第１層のアルミニウム配線１２３ａ上での
層間絶縁膜１２２の膜厚はＨa である。次に、アルミニ
ウム配線１２３ａに対するバイアホール形成のためのエ
ッチングのマスクとなるフォトレジスト膜１２４を形成
する。次に、第１サイクル目の等方性エッチング，第１
サイクル目の異方性エッチング，第２サイクル目の等方
性エッチングを行い、バイアホール１２５ａａを形成す
る。このとき、層間絶縁膜１２２に対する深さ方向のエ
ッチング量，横方向のエッチング量（サイドエッチング
量）はＹ11-1，Ｘ11-1となるが、上記の条件から、Ｙ
11-1／Ｘ11-1＝３／２となる〔図３（ａ）〕。上記異方
性エッチング，および等方性エッチングに使用するエッ
チングガスは、例えはＣＦ4 などのように弗素を含んだ
ガスとアルゴンとの混合ガスである。
【００３３】続いて、第２サイクル目の異方性エッチン
グを行ない、バイアホール１２５ａｂを形成する。この
とき、横方向のエッチングはほとんど行なわれない〔図
３（ｂ）〕。引き続いて、第３サイクル目の等方性エッ
チングを行ない、バイアホール１２５ａｃを形成する。
層間絶縁膜１２２に対する深さ方向のエッチング量，横
方向のエッチング量はＹ11-2，Ｘ11-2となり、Ｙ11-2／
Ｘ11-2＝５／３となる〔図３（ｃ）〕。
グを行ない、バイアホール１２５ａｂを形成する。この
とき、横方向のエッチングはほとんど行なわれない〔図
３（ｂ）〕。引き続いて、第３サイクル目の等方性エッ
チングを行ない、バイアホール１２５ａｃを形成する。
層間絶縁膜１２２に対する深さ方向のエッチング量，横
方向のエッチング量はＹ11-2，Ｘ11-2となり、Ｙ11-2／
Ｘ11-2＝５／３となる〔図３（ｃ）〕。
【００３４】次に、第３サイクル目の異方性エッチング
を行ない、バイアホール１２５ａｄを形成し、本実施例
によるバイアホールの作成が完了する。このとき、バイ
アホール１２５ａｄの表面の層間絶縁膜１２２には、ア
ルミニウム弗化物１２６が堆積する〔図３（ｄ）〕。こ
のアルミニウム弗化物１２６は、アルミニウム配線１２
３ａが露出した段階で、加速されたＦイオン，ＣＦX イ
オン，あるいはアルゴンによりスパッタされたアルミニ
ウムが、これらＦイオン，ＣＦX イオンとの反応により
アルミニウム弗化物となり、さらにこのアルミニウム弗
化物がバイアホール１２５ａｄにおいて露出した層間絶
縁膜１２２の表面に付着することにより形成される。
を行ない、バイアホール１２５ａｄを形成し、本実施例
によるバイアホールの作成が完了する。このとき、バイ
アホール１２５ａｄの表面の層間絶縁膜１２２には、ア
ルミニウム弗化物１２６が堆積する〔図３（ｄ）〕。こ
のアルミニウム弗化物１２６は、アルミニウム配線１２
３ａが露出した段階で、加速されたＦイオン，ＣＦX イ
オン，あるいはアルゴンによりスパッタされたアルミニ
ウムが、これらＦイオン，ＣＦX イオンとの反応により
アルミニウム弗化物となり、さらにこのアルミニウム弗
化物がバイアホール１２５ａｄにおいて露出した層間絶
縁膜１２２の表面に付着することにより形成される。
【００３５】Ｈa の膜厚の層間絶縁膜をエッチングする
のに要するサイクル数が十分に多い場合のバイアホール
の模式的な断面図である図４を参照すると、異なる条件
のもとでの上記半導体装置の製造方法の第１の実施例
は、Δｔa ／Δｔi ＝１／１の場合には、第１層のアル
ミニウム配線１２３ｂに対するバイアホール１２５ｂが
形成される。バイアホール１２５ｂの（横方向の）サイ
ドエッチング量はＬ11aとなり、Ｈa ／Ｌ11a ＝２／１
となる。また、バイアホール１２５ｂの断面は、長径，
短径がＨa ，Ｌ11a となる楕円にほぼ等しくなる〔図４
（ａ）〕。
のに要するサイクル数が十分に多い場合のバイアホール
の模式的な断面図である図４を参照すると、異なる条件
のもとでの上記半導体装置の製造方法の第１の実施例
は、Δｔa ／Δｔi ＝１／１の場合には、第１層のアル
ミニウム配線１２３ｂに対するバイアホール１２５ｂが
形成される。バイアホール１２５ｂの（横方向の）サイ
ドエッチング量はＬ11aとなり、Ｈa ／Ｌ11a ＝２／１
となる。また、バイアホール１２５ｂの断面は、長径，
短径がＨa ，Ｌ11a となる楕円にほぼ等しくなる〔図４
（ａ）〕。
【００３６】同様に、Δｔa ／Δｔi ＝２／１の場合に
は、第１層のアルミニウム配線１２３ｃに対するバイア
ホール１２５ｃが形成される。バイアホール１２５ｃの
サイドエッチング量はＬ21a となり、Ｈa ／Ｌ21a ＝３
／１となる。また、バイアホール１２５ｂの断面は、長
径，短径がＨa ，Ｌ21a となる楕円にほぼ等しくなる
〔図４（ｂ）〕。
は、第１層のアルミニウム配線１２３ｃに対するバイア
ホール１２５ｃが形成される。バイアホール１２５ｃの
サイドエッチング量はＬ21a となり、Ｈa ／Ｌ21a ＝３
／１となる。また、バイアホール１２５ｂの断面は、長
径，短径がＨa ，Ｌ21a となる楕円にほぼ等しくなる
〔図４（ｂ）〕。
【００３７】また、Δｔa ／Δｔi ＝１／４の場合に
は、第１層のアルミニウム配線１２３ｄに対するバイア
ホール１２５ｄが形成される。バイアホール１２５ｄの
サイドエッチング量はＬ14a となり、Ｈa ／Ｌ14a ＝５
／４となる。また、バイアホール１２５ｂの断面は、長
径，短径がＨa ，Ｌ14a となる楕円にほぼ等しくなる
〔図４（ｃ）〕。
は、第１層のアルミニウム配線１２３ｄに対するバイア
ホール１２５ｄが形成される。バイアホール１２５ｄの
サイドエッチング量はＬ14a となり、Ｈa ／Ｌ14a ＝５
／４となる。また、バイアホール１２５ｂの断面は、長
径，短径がＨa ，Ｌ14a となる楕円にほぼ等しくなる
〔図４（ｃ）〕。
【００３８】上記半導体装置の製造方法の第１の実施例
では、以上の説明から明かなように、バイアホールの
（横方向の）サイドエッチング量は、エッチングする層
間絶縁膜の膜厚とΔｔa ／Δｔi とによりほぼ一義的に
決まる。サイドエッチング量を小さくしたいならば、Δ
ｔa ／Δｔi （すなわち、異方性エッチングによるエッ
チング量の比率）を大きくすればよい。また、従来の方
法に比較して、段差被覆性は、大幅に改善される。
では、以上の説明から明かなように、バイアホールの
（横方向の）サイドエッチング量は、エッチングする層
間絶縁膜の膜厚とΔｔa ／Δｔi とによりほぼ一義的に
決まる。サイドエッチング量を小さくしたいならば、Δ
ｔa ／Δｔi （すなわち、異方性エッチングによるエッ
チング量の比率）を大きくすればよい。また、従来の方
法に比較して、段差被覆性は、大幅に改善される。
【００３９】半導体装置の製造方法を工程順に説明する
ための模式的な断面図である図５を参照すると、上記半
導体装置の製造方法の第１の実施例の実際の半導体装置
の製造方法への適用は、まず、半導体基板１２０の表面
に選択的にフィールド絶縁膜１２１ｂを形成し、全面に
第１の層間絶縁膜１２２ａを形成した後、第１層のアル
ミニウム配線１２３ｅａ，１２３ｅｂ，１２３ｆを形成
する。アルミニウム配線１２３ｅａ，１２３ｅｂはフィ
ールド絶縁膜１２１ｂ上に形成されているため、アルミ
ニウム配線１２３ｅａ，１２３ｅｂとアルミニウム配線
１２３ｆとの高さの差はＨb −Ｈa となっている。次
に、全面に第２の層間絶縁膜１２２ｂを形成する。層間
絶縁膜１２２ｂの表面は概略平坦化されている。このと
き、アルミニウム配線１２３ｅａ，１２３ｅｂ上の層間
絶縁膜１２２ｂの膜厚はＨa であり、アルミニウム配線
１２３ｆ上の層間絶縁膜１２２ｂの膜厚はＨb である。
続いて、第１層のアルミニウム配線１２３ｅａ，１２３
ｅｂ，１２３ｆに対するバイアホール形成のためのエッ
チングのマスクとなるフォトレジスト膜１２４を形成す
る。
ための模式的な断面図である図５を参照すると、上記半
導体装置の製造方法の第１の実施例の実際の半導体装置
の製造方法への適用は、まず、半導体基板１２０の表面
に選択的にフィールド絶縁膜１２１ｂを形成し、全面に
第１の層間絶縁膜１２２ａを形成した後、第１層のアル
ミニウム配線１２３ｅａ，１２３ｅｂ，１２３ｆを形成
する。アルミニウム配線１２３ｅａ，１２３ｅｂはフィ
ールド絶縁膜１２１ｂ上に形成されているため、アルミ
ニウム配線１２３ｅａ，１２３ｅｂとアルミニウム配線
１２３ｆとの高さの差はＨb −Ｈa となっている。次
に、全面に第２の層間絶縁膜１２２ｂを形成する。層間
絶縁膜１２２ｂの表面は概略平坦化されている。このと
き、アルミニウム配線１２３ｅａ，１２３ｅｂ上の層間
絶縁膜１２２ｂの膜厚はＨa であり、アルミニウム配線
１２３ｆ上の層間絶縁膜１２２ｂの膜厚はＨb である。
続いて、第１層のアルミニウム配線１２３ｅａ，１２３
ｅｂ，１２３ｆに対するバイアホール形成のためのエッ
チングのマスクとなるフォトレジスト膜１２４を形成す
る。
【００４０】次に、エッチングガスとしてＣＦ4 とアル
ゴンとの混合ガスを用い，前述のドライエッチング装置
の一実施例，もしくは本発明の関連技術によるドライエ
ッチング装置を用いて、等方性エッチングと異方性エッ
チングとを周期的に行なう。このとき、Δｔa ／Δｔi
＝１／１である。Ｈa の深さの層間絶縁膜１２２ｂがエ
ッチングされると、アルミニウム配線１２３ｅａ，１２
３ｅｂ，１２３ｆに対するバイアホール１２５ｅａ，１
２５ｅｂ，１２５ｆａが形成される。このときのバイア
ホール１２５ｅａ，１２５ｅｂ，１２５ｆａのサイドエ
ッチング量は、全てＬ11a である。この段階で、アルミ
ニウム配線１２３ｅａ，１２３ｅｂに対するバイアホー
ルの形成は終了し、バイアホール１２５ｅａ，１２５ｅ
ｂの表面の層間絶縁膜１２２ｂにはアルミニウム弗化物
１２６が堆積する〔図５（ａ）〕。
ゴンとの混合ガスを用い，前述のドライエッチング装置
の一実施例，もしくは本発明の関連技術によるドライエ
ッチング装置を用いて、等方性エッチングと異方性エッ
チングとを周期的に行なう。このとき、Δｔa ／Δｔi
＝１／１である。Ｈa の深さの層間絶縁膜１２２ｂがエ
ッチングされると、アルミニウム配線１２３ｅａ，１２
３ｅｂ，１２３ｆに対するバイアホール１２５ｅａ，１
２５ｅｂ，１２５ｆａが形成される。このときのバイア
ホール１２５ｅａ，１２５ｅｂ，１２５ｆａのサイドエ
ッチング量は、全てＬ11a である。この段階で、アルミ
ニウム配線１２３ｅａ，１２３ｅｂに対するバイアホー
ルの形成は終了し、バイアホール１２５ｅａ，１２５ｅ
ｂの表面の層間絶縁膜１２２ｂにはアルミニウム弗化物
１２６が堆積する〔図５（ａ）〕。
【００４１】さらに上記のエッチングを続行すると、バ
イアホール１２５ｅａ，１２５ｅｂではアルミニウム弗
化物１２６の存在によりエッチングの進行はないが、ア
ルミニウム配線１２３ｆに対するバイアホール１２５ｆ
ｂが形成，終了する。バイアホール１２５ｆｂの表面の
層間絶縁膜１２２ｂにはアルミニウム弗化物１２６が堆
積する。バイアホール１２５ｆｂのサイドエッチング量
はＬ11b であり、Ｈb／Ｌ11b ＝２／１となる〔図５
（ｂ）〕。
イアホール１２５ｅａ，１２５ｅｂではアルミニウム弗
化物１２６の存在によりエッチングの進行はないが、ア
ルミニウム配線１２３ｆに対するバイアホール１２５ｆ
ｂが形成，終了する。バイアホール１２５ｆｂの表面の
層間絶縁膜１２２ｂにはアルミニウム弗化物１２６が堆
積する。バイアホール１２５ｆｂのサイドエッチング量
はＬ11b であり、Ｈb／Ｌ11b ＝２／１となる〔図５
（ｂ）〕。
【００４２】次に、上記フォトレジスト膜１２４，アル
ミニウム弗化物１２６を除去した後、第１層のアルミニ
ウム配線１２３ｅａ，１２３ｅｂ，１２３ｆ等と接続す
る第２層のアルミニウム配線１３３を形成する〔図５
（ｃ）〕。アルミニウム弗化物１２６の除去は、アルゴ
ンガスによるスパッタリング，テトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイド（（ＣＨ3 ）4 ＮＯＨ）等の有機
アルカリ溶液による溶解等がある。このアルミニウム弗
化物１２６は安定した物質であることから、かならずし
もこのアルミニウム弗化物１２６を除去する必要はな
い。
ミニウム弗化物１２６を除去した後、第１層のアルミニ
ウム配線１２３ｅａ，１２３ｅｂ，１２３ｆ等と接続す
る第２層のアルミニウム配線１３３を形成する〔図５
（ｃ）〕。アルミニウム弗化物１２６の除去は、アルゴ
ンガスによるスパッタリング，テトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイド（（ＣＨ3 ）4 ＮＯＨ）等の有機
アルカリ溶液による溶解等がある。このアルミニウム弗
化物１２６は安定した物質であることから、かならずし
もこのアルミニウム弗化物１２６を除去する必要はな
い。
【００４３】本実施例では、バイアホールのサイドエッ
チング量はΔｔa ／Δｔi の関数であるため、このΔｔ
a ／Δｔi の値を適切に選択することにより、第１層，
および第２層のアルミニウム配線の線幅を広くする必要
はなく、半導体装置の高密度化に対する従来の製造方法
における支障は解消される。
チング量はΔｔa ／Δｔi の関数であるため、このΔｔ
a ／Δｔi の値を適切に選択することにより、第１層，
および第２層のアルミニウム配線の線幅を広くする必要
はなく、半導体装置の高密度化に対する従来の製造方法
における支障は解消される。
【００４４】上記半導体装置の製造方法の第１の実施例
ではΔｔa ／Δｔi の値が一定であったが、第１段階で
のΔｔa ／Δｔi の値に対して第２段階でのΔｔa ／Δ
ｔiの値が大きい場合の製造方法を説明するための工程
順の模式的な断面図である図６を参照すると、本発明の
半導体装置の製造方法の第２の実施例は、まず、半導体
基板１２０の表面に絶縁膜１２１ａ，第１層のアルミニ
ウム配線１２３ｇ，層間絶縁膜１２２を形成する。この
層間絶縁膜１２２の表面は概略平坦化され、第１層のア
ルミニウム配線１２３ｇ上での層間絶縁膜１２２の膜厚
はＨc である。次に、アルミニウム配線１２３ｇに対す
るバイアホール形成のためのエッチングのマスクとなる
フォトレジスト膜１２４を形成する。Δｔa ／Δｔi ＝
１／４での上述の周期的なエッチングにより層間絶縁膜
１２２を深さＹ14c だけエッチング除去し、バイアホー
ル１２５ｇａを形成する〔図６（ａ）〕。バイアホール
１２５ｇａの横方向のエッチング量はＸ14c であり、Ｙ
14c ／Ｘ14c ＝５／４となる。
ではΔｔa ／Δｔi の値が一定であったが、第１段階で
のΔｔa ／Δｔi の値に対して第２段階でのΔｔa ／Δ
ｔiの値が大きい場合の製造方法を説明するための工程
順の模式的な断面図である図６を参照すると、本発明の
半導体装置の製造方法の第２の実施例は、まず、半導体
基板１２０の表面に絶縁膜１２１ａ，第１層のアルミニ
ウム配線１２３ｇ，層間絶縁膜１２２を形成する。この
層間絶縁膜１２２の表面は概略平坦化され、第１層のア
ルミニウム配線１２３ｇ上での層間絶縁膜１２２の膜厚
はＨc である。次に、アルミニウム配線１２３ｇに対す
るバイアホール形成のためのエッチングのマスクとなる
フォトレジスト膜１２４を形成する。Δｔa ／Δｔi ＝
１／４での上述の周期的なエッチングにより層間絶縁膜
１２２を深さＹ14c だけエッチング除去し、バイアホー
ル１２５ｇａを形成する〔図６（ａ）〕。バイアホール
１２５ｇａの横方向のエッチング量はＸ14c であり、Ｙ
14c ／Ｘ14c ＝５／４となる。
【００４５】次に、Δｔa ／Δｔi ＝１／１での周期的
なエッチングにより層間絶縁膜１２２の残りの膜厚（Ｈ
c −Ｙ14c ）分だけエッチング除去し、バイアホール１
２５ｇｂを形成，終了する〔図６（ａ）〕。このときの
バイアホール１２５ｇｂのサイドエッチング量はＬc で
あり、Ｌc ＝Ｘ14c ＋Ｘ11c となる。ここで、（Ｈc−
Ｙ14c ）／Ｘ11c ＝２／１である。
なエッチングにより層間絶縁膜１２２の残りの膜厚（Ｈ
c −Ｙ14c ）分だけエッチング除去し、バイアホール１
２５ｇｂを形成，終了する〔図６（ａ）〕。このときの
バイアホール１２５ｇｂのサイドエッチング量はＬc で
あり、Ｌc ＝Ｘ14c ＋Ｘ11c となる。ここで、（Ｈc−
Ｙ14c ）／Ｘ11c ＝２／１である。
【００４６】３層のアルミニウム配線を有する半導体装
置のバイアホールの形成方法を工程順に説明するための
模式的な断面図である図７を参照すると、上記半導体装
置の製造方法の第２の実施例の実際の半導体装置の製造
方法への適用は、まず、半導体基板１２０の表面にフィ
ールド絶縁膜１２１ｂ，第１の層間絶縁膜１２２ａ，第
１層のアルミニウム配線１２３ｈ，１２３ｉ，第２の層
間絶縁膜１２２ｂ，第２層のアルミニウム配線１３３
ａ，第３の層間絶縁膜１２２ｃ，フォトレジスト膜１２
４を形成する。層間絶縁膜１２２ｂ，１２２ｃの表面は
概略平坦化され、これら層間絶縁膜１２２ｂ，１２２ｃ
は同じ材料から形成される。アルミニウム配線１３３ａ
上の層間絶縁膜１２２ｃの膜厚はＨd ，アルミニウム配
線１２３ｈ上の層間絶縁膜１２２ｃ，１２２ｂの合計膜
厚はＨe ，アルミニウム配線１２３ｉ上の層間絶縁膜１
２２ｃ，１２２ｂの合計膜厚はＨf である。
置のバイアホールの形成方法を工程順に説明するための
模式的な断面図である図７を参照すると、上記半導体装
置の製造方法の第２の実施例の実際の半導体装置の製造
方法への適用は、まず、半導体基板１２０の表面にフィ
ールド絶縁膜１２１ｂ，第１の層間絶縁膜１２２ａ，第
１層のアルミニウム配線１２３ｈ，１２３ｉ，第２の層
間絶縁膜１２２ｂ，第２層のアルミニウム配線１３３
ａ，第３の層間絶縁膜１２２ｃ，フォトレジスト膜１２
４を形成する。層間絶縁膜１２２ｂ，１２２ｃの表面は
概略平坦化され、これら層間絶縁膜１２２ｂ，１２２ｃ
は同じ材料から形成される。アルミニウム配線１３３ａ
上の層間絶縁膜１２２ｃの膜厚はＨd ，アルミニウム配
線１２３ｈ上の層間絶縁膜１２２ｃ，１２２ｂの合計膜
厚はＨe ，アルミニウム配線１２３ｉ上の層間絶縁膜１
２２ｃ，１２２ｂの合計膜厚はＨf である。
【００４７】次に、Δｔa ／Δｔi ＝１／１での周期的
なエッチングで膜厚Ｈd の層間絶縁膜１２２ｃをエッチ
ングすることにより、バイアホール１３５ａが形成，終
了し、バイアホール１３５ｂａ，１３５ｃａが形成され
る。バイアホール１３５ａの表面にはアルミニウム弗化
物１２６が堆積する。バイアホール１３５ａ，１３５ｂ
ａ，１３５ｃａのサイドエッチング量は、それぞれＬd
（＝１／２Ｈd ）である〔図７（ａ）〕。
なエッチングで膜厚Ｈd の層間絶縁膜１２２ｃをエッチ
ングすることにより、バイアホール１３５ａが形成，終
了し、バイアホール１３５ｂａ，１３５ｃａが形成され
る。バイアホール１３５ａの表面にはアルミニウム弗化
物１２６が堆積する。バイアホール１３５ａ，１３５ｂ
ａ，１３５ｃａのサイドエッチング量は、それぞれＬd
（＝１／２Ｈd ）である〔図７（ａ）〕。
【００４８】次に、Δｔa ／Δｔi ＝４／１での周期的
なエッチングで合計膜厚Ｈe −Ｈdがとなる層間絶縁膜
１２２ｃおよび層間絶縁膜１２２ｂのエッチングするこ
とにより、バイアホール１３５ｂｂが形成，終了し、バ
イアホール１３５ｃｂが形成される。バイアホール１３
５ｂｂの表面にはアルミニウム弗化物１２６が堆積す
る。バイアホール１３５ｂｂ，１３５ｃｂのサイドエッ
チング量は、それぞれＬe である。ここで、Ｌe ＝Ｌd
＋Ｘ41e ，（Ｈe −Ｈd ）／Ｘ41e ＝５／１である〔図
７（ｂ）〕。
なエッチングで合計膜厚Ｈe −Ｈdがとなる層間絶縁膜
１２２ｃおよび層間絶縁膜１２２ｂのエッチングするこ
とにより、バイアホール１３５ｂｂが形成，終了し、バ
イアホール１３５ｃｂが形成される。バイアホール１３
５ｂｂの表面にはアルミニウム弗化物１２６が堆積す
る。バイアホール１３５ｂｂ，１３５ｃｂのサイドエッ
チング量は、それぞれＬe である。ここで、Ｌe ＝Ｌd
＋Ｘ41e ，（Ｈe −Ｈd ）／Ｘ41e ＝５／１である〔図
７（ｂ）〕。
【００４９】続いて、上記のエッチングを続行し、膜厚
Ｈf −Ｈe の層間絶縁膜１２２ｂのエッチングすること
により、バイアホール１３５ｃｂが形成され，作成が終
了する。バイアホール１３５ｃｂの表面にはアルミニウ
ム弗化物１２６が堆積する。バイアホール１３５ｃｂの
サイドエッチング量は、Ｌf である。ここで、Ｌf ＝Ｌ
d ＋Ｘ41f ，（Ｈf −Ｈd ）／Ｘ41f ＝５／１である
〔図７（ｃ）〕。
Ｈf −Ｈe の層間絶縁膜１２２ｂのエッチングすること
により、バイアホール１３５ｃｂが形成され，作成が終
了する。バイアホール１３５ｃｂの表面にはアルミニウ
ム弗化物１２６が堆積する。バイアホール１３５ｃｂの
サイドエッチング量は、Ｌf である。ここで、Ｌf ＝Ｌ
d ＋Ｘ41f ，（Ｈf −Ｈd ）／Ｘ41f ＝５／１である
〔図７（ｃ）〕。
【００５０】本実施例は、上記半導体装置の製造方法の
第１の実施例に比べて、厚い膜厚の層間絶縁膜へのバイ
アホールの形成，複数種類の深さのバイアホールの同時
形成に対して、より効果的である。
第１の実施例に比べて、厚い膜厚の層間絶縁膜へのバイ
アホールの形成，複数種類の深さのバイアホールの同時
形成に対して、より効果的である。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように本発明のドライエッ
チング装置は、弗素とアルゴンとを含んだエッチングガ
スを用いて層間絶縁膜を等方性エッチングする条件を得
る第１の機構と、アルミニウムに対してスパッタ効果を
有し，かつアルミニウム配線が露出した状態でアルミニ
ウム弗化物の堆積が生じながら上記エッチングガスを用
いてこの層間絶縁膜を異方性エッチングする条件を得る
第２の機構と、を兼ね備えたドライエッチング装置にお
いて、所要エッチング時間中にプラズマを維持するため
の放電を行なったままで、第１の機構と第２の機構とを
任意の周期で切り替える第３の機構を有している。この
ため、製造時間，製造原価を犠牲にすることなく、等方
性エッチングと異方性エッチングとの切り替えが行なえ
る。
チング装置は、弗素とアルゴンとを含んだエッチングガ
スを用いて層間絶縁膜を等方性エッチングする条件を得
る第１の機構と、アルミニウムに対してスパッタ効果を
有し，かつアルミニウム配線が露出した状態でアルミニ
ウム弗化物の堆積が生じながら上記エッチングガスを用
いてこの層間絶縁膜を異方性エッチングする条件を得る
第２の機構と、を兼ね備えたドライエッチング装置にお
いて、所要エッチング時間中にプラズマを維持するため
の放電を行なったままで、第１の機構と第２の機構とを
任意の周期で切り替える第３の機構を有している。この
ため、製造時間，製造原価を犠牲にすることなく、等方
性エッチングと異方性エッチングとの切り替えが行なえ
る。
【００５２】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
２層以上の多層アルミニウム配線を有する半導体装置の
下層アルミニウム配線と上層アルミニウム配線との間の
バイアホールを層間絶縁膜に形成する半導体装置の製造
工程において、プラズマモードを主とする等方性エッチ
ングとＲＩＥモードを主とする異方性エッチングとを交
互に繰り返す弗素を含んだエッチングガスによる周期的
なエッチング法を用いて、この層間絶縁膜にバイアホー
ルを形成する。このため、このバイアホールにおける上
層アルミニウム配線の段差被覆性が良好であり、上層ア
ルミニウム配線，並びに下層アルミニウムは線の線幅を
広くする必要はなく、半導体装置の微細化に大きく寄与
する。
２層以上の多層アルミニウム配線を有する半導体装置の
下層アルミニウム配線と上層アルミニウム配線との間の
バイアホールを層間絶縁膜に形成する半導体装置の製造
工程において、プラズマモードを主とする等方性エッチ
ングとＲＩＥモードを主とする異方性エッチングとを交
互に繰り返す弗素を含んだエッチングガスによる周期的
なエッチング法を用いて、この層間絶縁膜にバイアホー
ルを形成する。このため、このバイアホールにおける上
層アルミニウム配線の段差被覆性が良好であり、上層ア
ルミニウム配線，並びに下層アルミニウムは線の線幅を
広くする必要はなく、半導体装置の微細化に大きく寄与
する。
【図１】本発明のドライエッチング装置の一実施例を説
明するための模式的な断面図である。
明するための模式的な断面図である。
【図２】本発明の関連技術によるドライエッチング装置
を説明するための模式的な断面図，回路図，および電圧
波形図である。
を説明するための模式的な断面図，回路図，および電圧
波形図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法の第１の実施例
を説明するための工程順の模式的な断面図である。
を説明するための工程順の模式的な断面図である。
【図４】上記半導体装置の製造方法の第１の実施例を説
明するための模式的な断面図である。
明するための模式的な断面図である。
【図５】上記半導体装置の製造方法の第１の実施例の適
用例を説明するための工程順の模式的な断面図である。
用例を説明するための工程順の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の第２の実施例
を説明するための工程順の模式的な断面図である。
を説明するための工程順の模式的な断面図である。
【図７】上記半導体装置の製造方法の第２の実施例の適
用例を説明するための工程順の模式的な断面図である。
用例を説明するための工程順の模式的な断面図である。
【図８】従来のドライエッチング装置を説明するための
模式的な断面図である。
模式的な断面図である。
【図９】従来の他のドライエッチング装置を説明するた
めの模式的な断面図である。
めの模式的な断面図である。
【図１０】従来の半導体装置のバイアホールの形成方法
を工程順に説明するための模式的な断面図である。
を工程順に説明するための模式的な断面図である。
【図１１】従来の半導体装置のバイアホールの形成方法
の問題点を説明するための模式的な断面図である。
の問題点を説明するための模式的な断面図である。
【図１２】従来の半導体装置のバイアホールの形成方法
の問題点を説明するための模式的な断面図である。
の問題点を説明するための模式的な断面図である。
１０１ａ，１０１ｂ，２０１ａ，２０１ｂ エッチン
グ処理室 １０２，２０２ アノード電極 １０３，２０３ カソード電極 １０４，２０４ グリッド電極 １０５ａ，２０５ａ 吸排気口 １０５ｂ，２０５ｂ 排気口 １０５ｃ，２０５ｃ エッチングガス流入口 １０６ａ，２０６ａ，２０６ｂ ＲＦ電源 １０６ｂ ＲＦ発振器 １０７ａ，１０７ｂ，２０７ 冷媒入出口 １０８ａ，１０８ｂ，２０８ ヒーター １０９ａ，１０９ｂ コントローラ １１０ 電動モーター １１１，２１１ ステージ １１２，２１２ マグネトロン １１３，２１３ ソレノイドコイル １１４ パルスジェネレータ １１５ ＡＭ変調回路 １１６ パワーアンプ １２０，２２０ 半導体基板 １２１ａ 絶縁膜 １２１ｂ，２２１ フィールド絶縁膜 １２２，１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，２２２ａ，２
２２ｂ 層間絶縁膜 １２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ，１２３ｄ，１２３ｅ
ａ，１２３ｅｂ，１２３ｆ，１２３ｇ，１２３ｈ，１２
３ｉ，２２３ａａ，２２３ａｂ，２２３ｂ，２２３ｃ
ａ，２２３ｃｂ 第１層のアルミニウム配線 １３３，１３３ａ，２３３ 第２層のアルミニウム配
線 １２４，２２４ フォトレジスト膜 １２５ａａ，１２５ａｂ，１２５ａｃ，１２５ａｄ，１
２５ｂ，１２５ｃ，１２５ｄ，１２５ｅａ，１２５ｅ
ｂ，１２５ｆａ，１２５ｆｂ，１２５ｇａ，１２５ｇ
ｂ，１３５ａ，１３５ｂａ，１３５ｂｂ，１３５ｃａ，
１３５ｃｂ，１３５ｃｃ，２２５ａａ，２２５ａｂ，２
２５ａｃ，２２５ｂａ，２２５ｂｂ，２２５ｂｃ バ
イアホール １２６，２２６ アルミニウム弗化物 Ｈa ，Ｈb ，Ｈc ，Ｈd ，Ｈe ，Ｈf アルミニウム
配線上の層間絶縁膜の膜厚 Ｌ11a ，Ｌ11b ，Ｌ11c ，Ｌ14a ，Ｌ21a ，Ｌ41，
Ｌc ，Ｌd ，Ｌe ，Ｌfバイアホールのサイドエッチン
グ量 Ｘ11-1，Ｘ11-2，Ｘ11c ，Ｘ14c ，Ｘ41e ，Ｘ41f
バイアホールの横方向のエッチング量 Ｙ11-1，Ｙ11-2，Ｙ14c バイアホールの深さ方向の
エッチング量
グ処理室 １０２，２０２ アノード電極 １０３，２０３ カソード電極 １０４，２０４ グリッド電極 １０５ａ，２０５ａ 吸排気口 １０５ｂ，２０５ｂ 排気口 １０５ｃ，２０５ｃ エッチングガス流入口 １０６ａ，２０６ａ，２０６ｂ ＲＦ電源 １０６ｂ ＲＦ発振器 １０７ａ，１０７ｂ，２０７ 冷媒入出口 １０８ａ，１０８ｂ，２０８ ヒーター １０９ａ，１０９ｂ コントローラ １１０ 電動モーター １１１，２１１ ステージ １１２，２１２ マグネトロン １１３，２１３ ソレノイドコイル １１４ パルスジェネレータ １１５ ＡＭ変調回路 １１６ パワーアンプ １２０，２２０ 半導体基板 １２１ａ 絶縁膜 １２１ｂ，２２１ フィールド絶縁膜 １２２，１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，２２２ａ，２
２２ｂ 層間絶縁膜 １２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ，１２３ｄ，１２３ｅ
ａ，１２３ｅｂ，１２３ｆ，１２３ｇ，１２３ｈ，１２
３ｉ，２２３ａａ，２２３ａｂ，２２３ｂ，２２３ｃ
ａ，２２３ｃｂ 第１層のアルミニウム配線 １３３，１３３ａ，２３３ 第２層のアルミニウム配
線 １２４，２２４ フォトレジスト膜 １２５ａａ，１２５ａｂ，１２５ａｃ，１２５ａｄ，１
２５ｂ，１２５ｃ，１２５ｄ，１２５ｅａ，１２５ｅ
ｂ，１２５ｆａ，１２５ｆｂ，１２５ｇａ，１２５ｇ
ｂ，１３５ａ，１３５ｂａ，１３５ｂｂ，１３５ｃａ，
１３５ｃｂ，１３５ｃｃ，２２５ａａ，２２５ａｂ，２
２５ａｃ，２２５ｂａ，２２５ｂｂ，２２５ｂｃ バ
イアホール １２６，２２６ アルミニウム弗化物 Ｈa ，Ｈb ，Ｈc ，Ｈd ，Ｈe ，Ｈf アルミニウム
配線上の層間絶縁膜の膜厚 Ｌ11a ，Ｌ11b ，Ｌ11c ，Ｌ14a ，Ｌ21a ，Ｌ41，
Ｌc ，Ｌd ，Ｌe ，Ｌfバイアホールのサイドエッチン
グ量 Ｘ11-1，Ｘ11-2，Ｘ11c ，Ｘ14c ，Ｘ41e ，Ｘ41f
バイアホールの横方向のエッチング量 Ｙ11-1，Ｙ11-2，Ｙ14c バイアホールの深さ方向の
エッチング量
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−211727（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−50923（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−50424（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−60073（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−56217（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−13625（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23F 4/00
Claims (3)
- 【請求項１】 アノード電極と、前記アノード電極に対
向した半導体ウェハーを載置し，温度調整機能を有した
カソード電極と、接地電位に印加されたグリッド電極
と、ＲＦ電源と、前記ＲＦ電源と接続する自動インピー
ダンス調整回路と、前記自動インピーダンス調整回路と
前記アノード電極とに接続する第１の可変コンデンサ
と、前記自動インピーダンス調整回路と前記カソード電
極とに接続する第２の可変コンデンサとを具備したトラ
イオード型のエッチング装置であって、 半導体装置の層間絶縁膜の微細エッチングを行なうため
に、アルゴンと弗素を含んだガスとからなるエッチング
ガスを用いて、前記自動インピーダンス調整回路および
第１の可変コンデンサを介して前記ＲＦ電源から前記ア
ノード電極にＲＦパワーを給電して前記層間絶縁膜を等
方性エッチングする条件を得る第１の機構と、 アルミニウムに対してスパッタ効果を有し，かつアルミ
ニウム配線が露出した状態でアルミニウム弗化物の堆積
が生じながら前記エッチングガスを用いて、前記自動イ
ンピーダンス調整回路および第２の可変コンデンサを介
して前記ＲＦ電源から前記カソード電極にＲＦパワーを
給電して前記層間絶縁膜を異方性エッチングする条件を
得る第２の機構と、 前記第１の可変コンデンサの第１の容量値と前記第２の
可変コンデンサの第２の容量値との和を一定に保持し
て，前記第１の可変コンデンサおよび前記第２の可変コ
ンデンサを連動させる電動モーターと、前記電動モータ
ーを駆動するコントローラとから構成されて、 所要エッ
チング時間中にプラズマを維持するための放電を行なっ
たままで，前記第１の機構と前記第２の機構とを任意の
周期で連続的かつ自動的に切り替える第３の機構とを有
することを特徴とするドライエッチング装置。 - 【請求項２】 ２層以上の多層アルミニウム配線を有す
る半導体装置の下層アルミニウム配線と上層アルミニウ
ム配線との間のバイアホールを層間絶縁膜に形成する半
導体装置の製造工程において、 プラズマモードを主とする等方性エッチングとＲＩＥモ
ードを主とする異方性エッチングとを連続的かつ自動的
に交互に繰り返すアルゴンと弗素を含んだガスとからな
るエッチングガスによる周期的なエッチング法を用い
て、前記半導体装置を５０〜１００℃の温度に保持した
状態で、前記異方性エッチングが前記下層アルミニウム
配線に達した段階において前記層間絶縁膜に形成された
前記バイアホールの側壁にアルミニウム弗化物が堆積
し，以降のエッチングサイクルにおいて該バイアホール
における層間絶縁膜の横方向のエッチングが自動的に停
止することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記周期的なエッチング法の１周期のエ
ッチングにおける前記層間絶縁膜の等方性エッチング量
に対する前記層間絶縁膜の異方性エッチング量の比率
が、所定膜厚の前記層間絶縁膜をエッチングした後に、
高くすることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の
製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4121509A JP2988122B2 (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | ドライエッチング装置および半導体装置の製造方法 |
| US08/061,440 US5362358A (en) | 1992-05-14 | 1993-05-14 | Dry etching apparatus and method of forming a via hole in an interlayer insulator using same |
| US08/238,370 US5441595A (en) | 1992-05-14 | 1994-05-05 | Dry etching apparatus and method of forming a via hole in an interlayer insulator using same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4121509A JP2988122B2 (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | ドライエッチング装置および半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05326450A JPH05326450A (ja) | 1993-12-10 |
| JP2988122B2 true JP2988122B2 (ja) | 1999-12-06 |
Family
ID=14812963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4121509A Expired - Fee Related JP2988122B2 (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | ドライエッチング装置および半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5362358A (ja) |
| JP (1) | JP2988122B2 (ja) |
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