JPH05347270A - 金属プラグの形成方法及びこれに用いるウェハ処理装置 - Google Patents
金属プラグの形成方法及びこれに用いるウェハ処理装置Info
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- JPH05347270A JPH05347270A JP21540692A JP21540692A JPH05347270A JP H05347270 A JPH05347270 A JP H05347270A JP 21540692 A JP21540692 A JP 21540692A JP 21540692 A JP21540692 A JP 21540692A JP H05347270 A JPH05347270 A JP H05347270A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 配線自体及び配線のコンタクトの信頼性を高
める様に金属プラグを形成して、半導体装置の信頼性を
高める。 【構成】 コンタクト孔１４が形成されているＳｉＯ2
膜１３上に、密着性向上のためのＴｉＯＮ層１５とプラ
グを形成するためのＷ膜１６とを順次に堆積させ、バイ
アススパッタリングによって、Ｗ膜１６上にＷ膜２１を
平滑に堆積させる。その後、Ｗ膜２１、１６とＴｉＯＮ
層１５とをエッチバックすると、Ｗ膜２１の平滑な表面
形状が維持されたままエッチバックが進行する。この結
果、ＳｉＯ2 膜１３が均一に露出し、堆積時点のＷ膜１
６の表面の凹凸がＳｉＯ2 膜１３に転写されず、且つ表
面の平滑なＷ膜１６でコンタクト孔１４が埋め込まれ
る。
める様に金属プラグを形成して、半導体装置の信頼性を
高める。 【構成】 コンタクト孔１４が形成されているＳｉＯ2
膜１３上に、密着性向上のためのＴｉＯＮ層１５とプラ
グを形成するためのＷ膜１６とを順次に堆積させ、バイ
アススパッタリングによって、Ｗ膜１６上にＷ膜２１を
平滑に堆積させる。その後、Ｗ膜２１、１６とＴｉＯＮ
層１５とをエッチバックすると、Ｗ膜２１の平滑な表面
形状が維持されたままエッチバックが進行する。この結
果、ＳｉＯ2 膜１３が均一に露出し、堆積時点のＷ膜１
６の表面の凹凸がＳｉＯ2 膜１３に転写されず、且つ表
面の平滑なＷ膜１６でコンタクト孔１４が埋め込まれ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願の発明は、半導体装置の製造
に際して金属プラグを形成する方法及びこれに用いるウ
ェハ処理装置に関するものである。
に際して金属プラグを形成する方法及びこれに用いるウ
ェハ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年における半導体装置の設計ルールの
微細化に伴って、コンタクト孔の径も小さくなってきて
いるが、絶縁耐圧を確保するために層間絶縁膜の膜厚は
殆ど変わっていないので、コンタクト孔のアスペクト比
が大きくなってきている。このため、Ａｌのみで配線を
形成すると、Ａｌは段差被覆性が良くないのでコンタク
ト孔で導通不良を生じ易く、半導体装置の信頼性が低く
なる。
微細化に伴って、コンタクト孔の径も小さくなってきて
いるが、絶縁耐圧を確保するために層間絶縁膜の膜厚は
殆ど変わっていないので、コンタクト孔のアスペクト比
が大きくなってきている。このため、Ａｌのみで配線を
形成すると、Ａｌは段差被覆性が良くないのでコンタク
ト孔で導通不良を生じ易く、半導体装置の信頼性が低く
なる。
【０００３】これに対しては、コンタクト孔を形成した
後に多結晶Ｓｉ膜を全面に堆積させ、この多結晶Ｓｉ膜
をエッチバックすることによって、コンタクト孔内にの
み多結晶Ｓｉ膜を残したり、ＷＦ6 の還元反応を利用し
て、コンタクト孔内にのみ選択的にＷ膜を形成する所謂
選択Ｗ−ＣＶＤ法が提案されている（例えば、特開昭６
２−２２９９５９号公報）。
後に多結晶Ｓｉ膜を全面に堆積させ、この多結晶Ｓｉ膜
をエッチバックすることによって、コンタクト孔内にの
み多結晶Ｓｉ膜を残したり、ＷＦ6 の還元反応を利用し
て、コンタクト孔内にのみ選択的にＷ膜を形成する所謂
選択Ｗ−ＣＶＤ法が提案されている（例えば、特開昭６
２−２２９９５９号公報）。
【０００４】しかし、多結晶Ｓｉ膜でコンタクト孔を埋
め込む方法は、従来技術の延長で実現可能ではあるが、
多結晶Ｓｉ自体の抵抗が金属に比べて高いという問題が
ある。また、選択Ｗ−ＣＶＤ法は、完全な選択性を常に
得ることが難しく、深さの異なるコンタクト孔を同時に
は埋め込むことができないという原理的な問題も残って
いる。
め込む方法は、従来技術の延長で実現可能ではあるが、
多結晶Ｓｉ自体の抵抗が金属に比べて高いという問題が
ある。また、選択Ｗ−ＣＶＤ法は、完全な選択性を常に
得ることが難しく、深さの異なるコンタクト孔を同時に
は埋め込むことができないという原理的な問題も残って
いる。
【０００５】そこで、コンタクト孔を形成した後にＷ膜
を全面に堆積させ、このＷ膜をエッチバックすることに
よってコンタクト孔内にのみＷ膜を残すので、選択Ｗ−
ＣＶＤ法に比べてＷ膜を比較的容易に形成することがで
き、深さの異なるコンタクト孔を同時に埋め込むことも
できる所謂ブランケットＷ−ＣＶＤ法が提案されている
（例えば、上記特開昭６２−２２９９５９号公報）。
を全面に堆積させ、このＷ膜をエッチバックすることに
よってコンタクト孔内にのみＷ膜を残すので、選択Ｗ−
ＣＶＤ法に比べてＷ膜を比較的容易に形成することがで
き、深さの異なるコンタクト孔を同時に埋め込むことも
できる所謂ブランケットＷ−ＣＶＤ法が提案されている
（例えば、上記特開昭６２−２２９９５９号公報）。
【０００６】また、このブランケットＷ−ＣＶＤ法で
は、絶縁膜であるＳｉＯ2 膜との密着性を向上させるた
めのＴｉＯＮ層を形成しても、コンタクト孔をＷ膜で埋
め込むことができる。そして、このＴｉＯＮ層がバリヤ
層としても働くので、Ｗ自体の融点が３３８０℃と高い
こととも相まって、比較的高温で形成しても、ＷがＳｉ
へ侵入するのを抑制して、良好な電気特性を得ることが
できる。
は、絶縁膜であるＳｉＯ2 膜との密着性を向上させるた
めのＴｉＯＮ層を形成しても、コンタクト孔をＷ膜で埋
め込むことができる。そして、このＴｉＯＮ層がバリヤ
層としても働くので、Ｗ自体の融点が３３８０℃と高い
こととも相まって、比較的高温で形成しても、ＷがＳｉ
へ侵入するのを抑制して、良好な電気特性を得ることが
できる。
【０００７】図８は、この様なブランケットＷ−ＣＶＤ
法とエッチバック技術とを用いたＷプラグの形成方法の
一従来例を示している。Ｗプラグを形成する前の状態と
して、図８（ａ）に示す様に、Ｓｉ基板１１に拡散層１
２が形成されており、層間絶縁膜としてのＳｉＯ2 膜１
３がＳｉ基板１１上に形成されている。
法とエッチバック技術とを用いたＷプラグの形成方法の
一従来例を示している。Ｗプラグを形成する前の状態と
して、図８（ａ）に示す様に、Ｓｉ基板１１に拡散層１
２が形成されており、層間絶縁膜としてのＳｉＯ2 膜１
３がＳｉ基板１１上に形成されている。
【０００８】この一従来例では、拡散層１２との電気的
な接続を行うために、ＳｉＯ2 膜１３にコンタクト孔１
４を形成する。このためには、コンタクト孔１４に対応
する開口部を有するレジスト膜（図示せず）をフォトリ
ソグラフィ法でＳｉＯ2 膜１３上に形成し、このレジス
ト膜をマスクにして、ＲＩＥ装置で、反応ガスの流量Ｏ
2 ／ＣＨＦ3 ＝８／７５ＳＣＣＭ、反応圧力５０ｍＴｏ
ｒｒ、高周波パワー１ｋＷの条件でエッチングを行う。
な接続を行うために、ＳｉＯ2 膜１３にコンタクト孔１
４を形成する。このためには、コンタクト孔１４に対応
する開口部を有するレジスト膜（図示せず）をフォトリ
ソグラフィ法でＳｉＯ2 膜１３上に形成し、このレジス
ト膜をマスクにして、ＲＩＥ装置で、反応ガスの流量Ｏ
2 ／ＣＨＦ3 ＝８／７５ＳＣＣＭ、反応圧力５０ｍＴｏ
ｒｒ、高周波パワー１ｋＷの条件でエッチングを行う。
【０００９】次に、図８（ｂ）に示す様に、ＳｉＯ2 膜
１３と後に形成するＷ膜との密着性を向上させるための
チタン系材料層であるＴｉＯＮ層１５を、リアクティブ
スパッタ法で全面に形成する。チタン系材料層として
は、ＴｉＮ層等を用いることもできるが、ＴｉＯＮ層が
好適である。その後、例えばコールドウォール型のＣＶ
Ｄ装置を用い、反応温度４００℃、反応圧力６．５Ｔｏ
ｒｒ、反応ガスの流量比Ｈ2 ／ＷＦ6 ＝１／１９の条件
で、Ｗ膜１６を全面に堆積させる。
１３と後に形成するＷ膜との密着性を向上させるための
チタン系材料層であるＴｉＯＮ層１５を、リアクティブ
スパッタ法で全面に形成する。チタン系材料層として
は、ＴｉＮ層等を用いることもできるが、ＴｉＯＮ層が
好適である。その後、例えばコールドウォール型のＣＶ
Ｄ装置を用い、反応温度４００℃、反応圧力６．５Ｔｏ
ｒｒ、反応ガスの流量比Ｈ2 ／ＷＦ6 ＝１／１９の条件
で、Ｗ膜１６を全面に堆積させる。
【００１０】次に、ＳＦ6 等の様にフッ素を含むガスで
Ｗ膜１６の全面をエッチバックして、図８（ｃ）に示す
様に、Ｗ膜１６をコンタクト孔１４内のみに残して、こ
のＷ膜１６をプラグにする。この時、ＴｉＯＮ層１５を
も同時にエッチングする場合は、フッ素を含むガスに、
Ｃｌ2 等の様に塩素を含むガスを添加したガスで、エッ
チバックを行うのが好適である。
Ｗ膜１６の全面をエッチバックして、図８（ｃ）に示す
様に、Ｗ膜１６をコンタクト孔１４内のみに残して、こ
のＷ膜１６をプラグにする。この時、ＴｉＯＮ層１５を
も同時にエッチングする場合は、フッ素を含むガスに、
Ｃｌ2 等の様に塩素を含むガスを添加したガスで、エッ
チバックを行うのが好適である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ＣＶＤ法で
堆積させた時点のＷ膜１６の表面には、図８（ｂ）に示
した様に凹凸が形成されているので、図８（ｃ）に示し
た様に、この凹凸がＳｉＯ2 膜１３に転写される。この
様な転写が生じると、ＳｉＯ2 膜１３上に高い品質で配
線を形成することができない。また、コンタクト孔１４
内に残したＷ膜１６の表面にも凹凸が残っているので、
ＳｉＯ2 膜１３上に形成する配線とＷ膜１６とを電気的
に良好に接触させることもできない。
堆積させた時点のＷ膜１６の表面には、図８（ｂ）に示
した様に凹凸が形成されているので、図８（ｃ）に示し
た様に、この凹凸がＳｉＯ2 膜１３に転写される。この
様な転写が生じると、ＳｉＯ2 膜１３上に高い品質で配
線を形成することができない。また、コンタクト孔１４
内に残したＷ膜１６の表面にも凹凸が残っているので、
ＳｉＯ2 膜１３上に形成する配線とＷ膜１６とを電気的
に良好に接触させることもできない。
【００１２】なお、イオン種がエッチングの主体になる
のではなく、ラジカル反応がエッチングの主体になる様
に、ＳＦ6 等の様にフッ素を含むガスを用いれば、Ｓｉ
Ｏ2膜１３への凹凸の転写を防止することができ、エッ
チング速度も速くなるが、今度はエッチング時のローデ
ィング効果が大きくなる。
のではなく、ラジカル反応がエッチングの主体になる様
に、ＳＦ6 等の様にフッ素を含むガスを用いれば、Ｓｉ
Ｏ2膜１３への凹凸の転写を防止することができ、エッ
チング速度も速くなるが、今度はエッチング時のローデ
ィング効果が大きくなる。
【００１３】つまり、ＳｉＯ2 膜１３の一部が露出した
ジャストエッチング時以降のオーバエッチングでは、Ｗ
膜１６のエッチング面積が急激に減少するので、コンタ
クト孔１４内のＷ膜１６のエッチング速度が急に増大す
る。このため、Ｗ膜１６のオーバエッチングの制御が困
難であり、図８（ｃ）に示す様に、コンタクト孔１４が
凹状にしか埋め込まれない。
ジャストエッチング時以降のオーバエッチングでは、Ｗ
膜１６のエッチング面積が急激に減少するので、コンタ
クト孔１４内のＷ膜１６のエッチング速度が急に増大す
る。このため、Ｗ膜１６のオーバエッチングの制御が困
難であり、図８（ｃ）に示す様に、コンタクト孔１４が
凹状にしか埋め込まれない。
【００１４】更に、図８（ｃ）に示した様に、コンタク
ト孔１４内のＷ膜１６の中心部に凹部１７が形成される
場合がある。これは、ＣＶＤ時にＷ膜１６がコンタクト
孔１４の底面及び側壁から形成されてきて、図８（ｂ）
に示した様に中心部で継ぎ目１８が形成され、この継ぎ
目１８の部分ではＷ膜１６が密でなく脆弱であるので、
エッチング速度が速いからである。
ト孔１４内のＷ膜１６の中心部に凹部１７が形成される
場合がある。これは、ＣＶＤ時にＷ膜１６がコンタクト
孔１４の底面及び側壁から形成されてきて、図８（ｂ）
に示した様に中心部で継ぎ目１８が形成され、この継ぎ
目１８の部分ではＷ膜１６が密でなく脆弱であるので、
エッチング速度が速いからである。
【００１５】この様な凹部１７が存在していると、Ｓｉ
Ｏ2 膜１３上に形成する配線とＷ膜１６とを電気的に良
好に接触させることができない。従って、図８に示した
一従来例では、半導体装置の信頼性を高めることができ
なかった。
Ｏ2 膜１３上に形成する配線とＷ膜１６とを電気的に良
好に接触させることができない。従って、図８に示した
一従来例では、半導体装置の信頼性を高めることができ
なかった。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本願の発明による金属プ
ラグの形成方法は、絶縁膜１３にコンタクト孔１４を形
成し、前記絶縁膜１３上に金属膜１６を堆積させ、この
金属膜１６をエッチングしてこの金属膜１６で前記コン
タクト孔１４を埋める様にした金属プラグの形成方法に
おいて、前記金属膜１６上に平滑化層２１、２２、２
５、２７、６６を形成し、この平滑化層２１、２２、２
５、２７、６６と前記金属膜１６とに対して前記エッチ
ングを行う。
ラグの形成方法は、絶縁膜１３にコンタクト孔１４を形
成し、前記絶縁膜１３上に金属膜１６を堆積させ、この
金属膜１６をエッチングしてこの金属膜１６で前記コン
タクト孔１４を埋める様にした金属プラグの形成方法に
おいて、前記金属膜１６上に平滑化層２１、２２、２
５、２７、６６を形成し、この平滑化層２１、２２、２
５、２７、６６と前記金属膜１６とに対して前記エッチ
ングを行う。
【００１７】なお、平滑化層２１、２２、２５、２７、
６６としては、バイアススパッタリング法によって形成
されるＷ膜２１、エッチングと堆積との競合反応によっ
て形成されるＳｉＮx 膜２２（ｘ＝１〜２）、レジスト
膜２５、ＳＯＧ膜２７及び有機ポリマー層６６等を用い
ることが可能である。
６６としては、バイアススパッタリング法によって形成
されるＷ膜２１、エッチングと堆積との競合反応によっ
て形成されるＳｉＮx 膜２２（ｘ＝１〜２）、レジスト
膜２５、ＳＯＧ膜２７及び有機ポリマー層６６等を用い
ることが可能である。
【００１８】また、本願の発明による金属プラグの形成
方法では、前記コンタクト孔１４をテーパ状に形成する
こともある。
方法では、前記コンタクト孔１４をテーパ状に形成する
こともある。
【００１９】また、本願の発明によるウェハ処理装置
は、有機ポリマー層６６を形成するための有機ポリマー
層形成部３２と、形成後の前記有機ポリマー層６６を加
熱処理による流動化で平滑化させるための加熱部３３と
を有している。
は、有機ポリマー層６６を形成するための有機ポリマー
層形成部３２と、形成後の前記有機ポリマー層６６を加
熱処理による流動化で平滑化させるための加熱部３３と
を有している。
【００２０】また、本願の発明による金属プラグの形成
方法は、絶縁膜１３にコンタクト孔１４を形成し、前記
絶縁膜１３上に金属膜１６を堆積させ、この金属膜１６
をエッチングしてこの金属膜１６で前記コンタクト孔１
４を埋める様にした金属プラグの形成方法において、前
記エッチングとして、ラジカル反応による第１のエッチ
ングを行った後、前記金属膜１６の堆積とエッチングと
が競合する第２のエッチングを行うこともある。
方法は、絶縁膜１３にコンタクト孔１４を形成し、前記
絶縁膜１３上に金属膜１６を堆積させ、この金属膜１６
をエッチングしてこの金属膜１６で前記コンタクト孔１
４を埋める様にした金属プラグの形成方法において、前
記エッチングとして、ラジカル反応による第１のエッチ
ングを行った後、前記金属膜１６の堆積とエッチングと
が競合する第２のエッチングを行うこともある。
【００２１】
【作用】本願の発明による金属プラグの形成方法では、
金属膜１６上に平滑化層２１、２２、２５、２７、６６
を形成しているので、絶縁膜１３上に堆積させた時点の
金属膜１６の表面に凹凸があっても、平滑化層２１、２
２、２５、２７、６６と金属膜１６とのエッチング速度
を等しくすることによって、エッチングの途中で金属膜
１６の表面を平滑にすることができる。このため、堆積
時点の金属膜１６表面の凹凸が絶縁膜１３に転写される
のを防止することができ、且つ表面が平滑な金属プラグ
１６でコンタクト孔１４を埋めることができる。
金属膜１６上に平滑化層２１、２２、２５、２７、６６
を形成しているので、絶縁膜１３上に堆積させた時点の
金属膜１６の表面に凹凸があっても、平滑化層２１、２
２、２５、２７、６６と金属膜１６とのエッチング速度
を等しくすることによって、エッチングの途中で金属膜
１６の表面を平滑にすることができる。このため、堆積
時点の金属膜１６表面の凹凸が絶縁膜１３に転写される
のを防止することができ、且つ表面が平滑な金属プラグ
１６でコンタクト孔１４を埋めることができる。
【００２２】また、コンタクト孔１４をテーパ状に形成
すれば、コンタクト孔１４内で金属膜１６にテーパ状の
凹部２４を形成することができる。このため、コンタク
ト孔１４の底面及び側壁から形成されてきた金属膜１６
同士が接して脆弱な継ぎ目１８が形成された場合には、
継ぎ目１８上にテーパ状の凹部２４を形成してこのテー
パ状の凹部２４を厚い平滑化層２５で埋め込むことがで
き、コンタクト孔１４内で金属膜１６同士が接しない膜
厚にした場合にも、テーパ状の凹部２４を平滑化層２７
で埋め込み易い。
すれば、コンタクト孔１４内で金属膜１６にテーパ状の
凹部２４を形成することができる。このため、コンタク
ト孔１４の底面及び側壁から形成されてきた金属膜１６
同士が接して脆弱な継ぎ目１８が形成された場合には、
継ぎ目１８上にテーパ状の凹部２４を形成してこのテー
パ状の凹部２４を厚い平滑化層２５で埋め込むことがで
き、コンタクト孔１４内で金属膜１６同士が接しない膜
厚にした場合にも、テーパ状の凹部２４を平滑化層２７
で埋め込み易い。
【００２３】従って、平滑化層２５、２７と金属膜２６
とに対するエッチングに際して、金属膜１６のうちで脆
弱な継ぎ目１８の部分が速くエッチングされたり、金属
膜１６のテーパ状の凹部２４が更にエッチングされたり
するのを防止してして、コンタクト孔１４内の金属膜１
６に凹部１７が形成されるのを防止することができる。
とに対するエッチングに際して、金属膜１６のうちで脆
弱な継ぎ目１８の部分が速くエッチングされたり、金属
膜１６のテーパ状の凹部２４が更にエッチングされたり
するのを防止してして、コンタクト孔１４内の金属膜１
６に凹部１７が形成されるのを防止することができる。
【００２４】また、本願の発明によるウェハ処理装置で
は、有機ポリマー層形成部３２と加熱部３３とを有して
いるので、有機ポリマー層６６の形成とこの有機ポリマ
ー層６６の流動化による平滑化とを連続的に行うことが
できる。
は、有機ポリマー層形成部３２と加熱部３３とを有して
いるので、有機ポリマー層６６の形成とこの有機ポリマ
ー層６６の流動化による平滑化とを連続的に行うことが
できる。
【００２５】また、本願の発明による金属プラグの形成
方法では、堆積させた金属膜１６に対するエッチングと
して、ラジカル反応による第１のエッチングをまず行え
ば、この第１のエッチングではエッチング速度が速い。
方法では、堆積させた金属膜１６に対するエッチングと
して、ラジカル反応による第１のエッチングをまず行え
ば、この第１のエッチングではエッチング速度が速い。
【００２６】そして、金属膜１６の堆積とエッチングと
が競合する第２のエッチングをその後に行えば、この第
２のエッチングでは、ローディング効果が小さいために
金属膜１６のオーバエッチングの制御が容易であり、し
かも、絶縁膜１３上に堆積させた時点の金属膜１６の表
面に凹凸があっても、堆積成分で金属膜１６の表面を平
滑にすることができる。このため、堆積時点の金属膜１
６表面の凹凸が絶縁膜１３に転写されるのを防止するこ
とができ、且つ表面が平滑な金属プラグ１６でコンタク
ト孔１４を平滑に埋めることができる。
が競合する第２のエッチングをその後に行えば、この第
２のエッチングでは、ローディング効果が小さいために
金属膜１６のオーバエッチングの制御が容易であり、し
かも、絶縁膜１３上に堆積させた時点の金属膜１６の表
面に凹凸があっても、堆積成分で金属膜１６の表面を平
滑にすることができる。このため、堆積時点の金属膜１
６表面の凹凸が絶縁膜１３に転写されるのを防止するこ
とができ、且つ表面が平滑な金属プラグ１６でコンタク
ト孔１４を平滑に埋めることができる。
【００２７】
【実施例】以下、本願の発明の第１〜第８実施例を、図
１〜７を参照しながら説明する。なお、図８に示した一
従来例と対応する構成部分には、同一の符号を付してあ
る。
１〜７を参照しながら説明する。なお、図８に示した一
従来例と対応する構成部分には、同一の符号を付してあ
る。
【００２８】図１が、第１実施例を示している。この第
１実施例でも、図１（ａ）（ｂ）に示す様に、Ｗ膜１６
の堆積までは、図８に示した一従来例と実質的に同様の
工程を実行する。しかし、この第１実施例では、その
後、バイアススパッタリングによって、図１（ｂ）に示
す様にＷ膜１６上にＷ膜２１を堆積させる。
１実施例でも、図１（ａ）（ｂ）に示す様に、Ｗ膜１６
の堆積までは、図８に示した一従来例と実質的に同様の
工程を実行する。しかし、この第１実施例では、その
後、バイアススパッタリングによって、図１（ｂ）に示
す様にＷ膜１６上にＷ膜２１を堆積させる。
【００２９】このバイアススパッタリングを行うために
は、ＥＣＲ装置で、反応ガスの流量ＷＦ6 ／ＳｉＨ4 ／
Ｈ2 ／Ａｒ＝２０／３０／１００／５０ＳＣＣＭ、反応
圧力０．７ｍＴｏｒｒ、マイクロ波パワー１ｋＷ、高周
波バイアス３０Ｗ、磁場８７５Ｇａｕｓｓの条件で放電
を行う。この結果、イオンによるスパッタエッチングと
堆積との競合反応によってＷ膜２１が平滑化されながら
形成されて、Ｗ膜１６の凹凸が平滑に埋め込まれる。
は、ＥＣＲ装置で、反応ガスの流量ＷＦ6 ／ＳｉＨ4 ／
Ｈ2 ／Ａｒ＝２０／３０／１００／５０ＳＣＣＭ、反応
圧力０．７ｍＴｏｒｒ、マイクロ波パワー１ｋＷ、高周
波バイアス３０Ｗ、磁場８７５Ｇａｕｓｓの条件で放電
を行う。この結果、イオンによるスパッタエッチングと
堆積との競合反応によってＷ膜２１が平滑化されながら
形成されて、Ｗ膜１６の凹凸が平滑に埋め込まれる。
【００３０】次に、バイアススパッタリングを行ったチ
ェンバと同一のチェンバ内で、Ｗ膜２１、１６とＴｉＯ
Ｎ層１５とをエッチバックする。このエッチバックは、
反応ガスの流量ＳＦ6 ／Ｃｌ2 ＝２０／２０ＳＣＣＭ、
反応圧力５ｍＴｏｒｒ、マイクロ波パワー１ｋＷ、高周
波バイアス３０Ｗ、磁場８７５Ｇａｕｓｓの条件で行
う。
ェンバと同一のチェンバ内で、Ｗ膜２１、１６とＴｉＯ
Ｎ層１５とをエッチバックする。このエッチバックは、
反応ガスの流量ＳＦ6 ／Ｃｌ2 ＝２０／２０ＳＣＣＭ、
反応圧力５ｍＴｏｒｒ、マイクロ波パワー１ｋＷ、高周
波バイアス３０Ｗ、磁場８７５Ｇａｕｓｓの条件で行
う。
【００３１】すると、イオン反応が主体のエッチングが
行われ、Ｗ膜２１の平滑な表面形状が維持されたままエ
ッチバックが進行する。この結果、ＳｉＯ2 膜１３が均
一に露出し、図１（ｃ）に示す様に、堆積時点のＷ膜１
６の表面の凹凸がＳｉＯ2 膜１３に転写されず、且つ表
面の平滑なＷ膜１６でコンタクト孔１４が埋め込まれ
る。
行われ、Ｗ膜２１の平滑な表面形状が維持されたままエ
ッチバックが進行する。この結果、ＳｉＯ2 膜１３が均
一に露出し、図１（ｃ）に示す様に、堆積時点のＷ膜１
６の表面の凹凸がＳｉＯ2 膜１３に転写されず、且つ表
面の平滑なＷ膜１６でコンタクト孔１４が埋め込まれ
る。
【００３２】なお、バイアススパッタリングを行ったチ
ェンバと同一のチェンバ内でエッチバックを行っている
ので、チェンバのうちでウェハ以外の部分にＷ膜２１が
堆積しても、エッチバック時にこのＷ膜２１も同時に除
去される。従って、チェンバ内に堆積物が蓄積すること
がなく、エッチバックはクリーニング効果をも有してい
る。
ェンバと同一のチェンバ内でエッチバックを行っている
ので、チェンバのうちでウェハ以外の部分にＷ膜２１が
堆積しても、エッチバック時にこのＷ膜２１も同時に除
去される。従って、チェンバ内に堆積物が蓄積すること
がなく、エッチバックはクリーニング効果をも有してい
る。
【００３３】次に、再び図１を参照して、第２実施例を
説明する。この第２実施例は、図１（ｂ）におけるＷ膜
２１の代わりにＳｉＮx 膜２２（ｘ＝１〜２）を用いる
ことを除いて、上述の第１実施例と実質的に同様の工程
を実行する。即ち、Ｗ膜１６を堆積させた後、ＲＩＥ装
置で、反応ガスの流量ＳｉＣｌ4 ／Ｎ2 ＝１０／５０Ｓ
ＣＣＭ、反応圧力５０ｍＴｏｒｒ、高周波パワー３００
Ｗの条件で処理を行う。
説明する。この第２実施例は、図１（ｂ）におけるＷ膜
２１の代わりにＳｉＮx 膜２２（ｘ＝１〜２）を用いる
ことを除いて、上述の第１実施例と実質的に同様の工程
を実行する。即ち、Ｗ膜１６を堆積させた後、ＲＩＥ装
置で、反応ガスの流量ＳｉＣｌ4 ／Ｎ2 ＝１０／５０Ｓ
ＣＣＭ、反応圧力５０ｍＴｏｒｒ、高周波パワー３００
Ｗの条件で処理を行う。
【００３４】この結果、ＳｉＣｌ4 とＮ2 との反応によ
って、Ｗ膜１６上にＳｉＮx 膜２２が堆積するが、この
時、イオンによるスパッタエッチングと堆積との競合反
応によって、ＳｉＮx 膜２２が平滑化されながら形成さ
れて、Ｗ膜１６の凹凸が平滑に埋め込まれる。
って、Ｗ膜１６上にＳｉＮx 膜２２が堆積するが、この
時、イオンによるスパッタエッチングと堆積との競合反
応によって、ＳｉＮx 膜２２が平滑化されながら形成さ
れて、Ｗ膜１６の凹凸が平滑に埋め込まれる。
【００３５】次に、ＲＩＥを行ったチェンバと同一のチ
ェンバ内で、ＳｉＮx 膜２２とＷ膜１６とＴｉＯＮ層１
５とをエッチバックする。このエッチバックは、反応ガ
スの流量ＳＦ6 ／Ｃｌ2 ＝１０／３０ＳＣＣＭ、反応圧
力２０ｍＴｏｒｒ、高周波パワー３００Ｗの条件で行
う。
ェンバ内で、ＳｉＮx 膜２２とＷ膜１６とＴｉＯＮ層１
５とをエッチバックする。このエッチバックは、反応ガ
スの流量ＳＦ6 ／Ｃｌ2 ＝１０／３０ＳＣＣＭ、反応圧
力２０ｍＴｏｒｒ、高周波パワー３００Ｗの条件で行
う。
【００３６】この時、ＳｉＮx 膜２２とＷ膜１６とのエ
ッチング速度を互いに等しくするが、このことはこの第
２実施例ではＳＦ6 とＣｌ2 との流量比を調整すること
によって可能であり、上述の条件でＳｉＮx 膜２２とＷ
膜１６とのエッチング速度が互いに等しくなっている。
ッチング速度を互いに等しくするが、このことはこの第
２実施例ではＳＦ6 とＣｌ2 との流量比を調整すること
によって可能であり、上述の条件でＳｉＮx 膜２２とＷ
膜１６とのエッチング速度が互いに等しくなっている。
【００３７】このため、表面形状が平滑なＳｉＮx 膜２
２からエッチバックが進行し、ＳｉＮx 膜２２の平滑な
表面形状がＷ膜１６に転写されるので、エッチバックの
途中でＷ膜１６の表面も平滑化される。この結果、Ｓｉ
Ｏ2 膜１３が均一に露出し、図１（ｃ）に示した様に、
堆積時点のＷ膜１６の表面の凹凸がＳｉＯ2 膜１３に転
写されず、且つ表面の平滑なＷ膜１６でコンタクト孔１
４が埋め込まれる。
２からエッチバックが進行し、ＳｉＮx 膜２２の平滑な
表面形状がＷ膜１６に転写されるので、エッチバックの
途中でＷ膜１６の表面も平滑化される。この結果、Ｓｉ
Ｏ2 膜１３が均一に露出し、図１（ｃ）に示した様に、
堆積時点のＷ膜１６の表面の凹凸がＳｉＯ2 膜１３に転
写されず、且つ表面の平滑なＷ膜１６でコンタクト孔１
４が埋め込まれる。
【００３８】この第２実施例でも、ＳｉＮx 膜２２を堆
積させるためのＲＩＥを行ったチェンバと同一のチェン
バ内でエッチバックを行っているので、チェンバのうち
でウェハ以外の部分にＳｉＮx 膜２２が堆積しても、エ
ッチバック時にこのＳｉＮx膜２２も同時に除去され
る。従って、チェンバ内に堆積物が蓄積することがな
く、エッチバックはクリーニング効果をも有している。
積させるためのＲＩＥを行ったチェンバと同一のチェン
バ内でエッチバックを行っているので、チェンバのうち
でウェハ以外の部分にＳｉＮx 膜２２が堆積しても、エ
ッチバック時にこのＳｉＮx膜２２も同時に除去され
る。従って、チェンバ内に堆積物が蓄積することがな
く、エッチバックはクリーニング効果をも有している。
【００３９】なお、以上の第１及び第２実施例では、エ
ッチングと堆積との競合反応によってＷ膜２１またはＳ
ｉＮx 膜２２を平滑化させながら形成しているが、エッ
チングと堆積との競合反応を利用することができる材料
であれば、ＷやＳｉＮx 以外の材料を用いてもよい。
ッチングと堆積との競合反応によってＷ膜２１またはＳ
ｉＮx 膜２２を平滑化させながら形成しているが、エッ
チングと堆積との競合反応を利用することができる材料
であれば、ＷやＳｉＮx 以外の材料を用いてもよい。
【００４０】この様な材料としては、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｉ、
Ａｌ、Ｔｉ、Ｓ等の元素や、これらの元素の酸化物、窒
化物であるＷＮ2 、ＷＯ2 、ＳｉＯ2 等や、上記元素の
ハロゲン化物であるＷＣｌx （ｘ＝４〜５）、ＭｏＣｌ
6 等がある。
Ａｌ、Ｔｉ、Ｓ等の元素や、これらの元素の酸化物、窒
化物であるＷＮ2 、ＷＯ2 、ＳｉＯ2 等や、上記元素の
ハロゲン化物であるＷＣｌx （ｘ＝４〜５）、ＭｏＣｌ
6 等がある。
【００４１】図２は、第３実施例を示している。この第
３実施例も、コンタクト孔１４に対応する開口部２３ａ
を有するレジスト膜２３をフォトリソグラフィ法でＳｉ
Ｏ2膜１３上に形成するまでは、図８に示した一従来例
等と実質的に同様の工程を実行する。しかし、この第３
実施例では、その後、例えば１４０℃、１０分間の熱処
理を行って、図２（ａ）に示す様に、開口部２３ａをテ
ーパ状にする。
３実施例も、コンタクト孔１４に対応する開口部２３ａ
を有するレジスト膜２３をフォトリソグラフィ法でＳｉ
Ｏ2膜１３上に形成するまでは、図８に示した一従来例
等と実質的に同様の工程を実行する。しかし、この第３
実施例では、その後、例えば１４０℃、１０分間の熱処
理を行って、図２（ａ）に示す様に、開口部２３ａをテ
ーパ状にする。
【００４２】次に、レジスト膜２３をマスクにして、上
述の一従来例等と同一の条件でエッチングを行って、図
２（ｂ）に示す様に、ＳｉＯ2 膜１３にコンタクト孔１
４を形成する。この時、開口部２３ａがテーパ状である
ので、コンタクト孔１４もテーパ状に形成される。その
後、一従来例等と同様の工程を実行してＴｉＯＮ層１５
を形成するが、コンタクト孔１４がテーパ状であるの
で、一従来例よりもＴｉＯＮ層１５の段差被覆性が良
い。
述の一従来例等と同一の条件でエッチングを行って、図
２（ｂ）に示す様に、ＳｉＯ2 膜１３にコンタクト孔１
４を形成する。この時、開口部２３ａがテーパ状である
ので、コンタクト孔１４もテーパ状に形成される。その
後、一従来例等と同様の工程を実行してＴｉＯＮ層１５
を形成するが、コンタクト孔１４がテーパ状であるの
で、一従来例よりもＴｉＯＮ層１５の段差被覆性が良
い。
【００４３】次に、再び上述の一従来例等と同様の工程
を実行して、図２（ｃ）に示す様に、Ｗ膜１６を全面に
堆積させる。この第３実施例でもコンタクト孔１４の中
心部でＷ膜１６に継ぎ目１８が形成されるが、この継ぎ
目１８の上方にはテーパ状の凹部２４が形成される。従
って、その後にレジスト膜２５を全面に塗布するが、凹
部２４は厚いレジスト膜２５で埋め込まれる。
を実行して、図２（ｃ）に示す様に、Ｗ膜１６を全面に
堆積させる。この第３実施例でもコンタクト孔１４の中
心部でＷ膜１６に継ぎ目１８が形成されるが、この継ぎ
目１８の上方にはテーパ状の凹部２４が形成される。従
って、その後にレジスト膜２５を全面に塗布するが、凹
部２４は厚いレジスト膜２５で埋め込まれる。
【００４４】次に、図２（ｄ）に示す様に、ＴｉＯＮ層
１５が露出するまで、レジスト膜２５とＷ膜１６とのエ
ッチング速度を互いに等しくして、これらをＲＩＥ装置
でエッチバックする。このエッチバックは、反応ガスの
流量ＳＦ6 ／Ｎ2 ＝５０／１０ＳＣＣＭ、反応圧力１０
ｍＴｏｒｒ、高周波パワー３００Ｗの条件で行う。
１５が露出するまで、レジスト膜２５とＷ膜１６とのエ
ッチング速度を互いに等しくして、これらをＲＩＥ装置
でエッチバックする。このエッチバックは、反応ガスの
流量ＳＦ6 ／Ｎ2 ＝５０／１０ＳＣＣＭ、反応圧力１０
ｍＴｏｒｒ、高周波パワー３００Ｗの条件で行う。
【００４５】この時、Ｗ膜１６の脆弱な部分である継ぎ
目１８上の凹部２４にはレジスト膜２５が厚く塗布され
ているので、継ぎ目１８の部分がプラズマに曝されてエ
ッチングされる時間が短い。このため、図８に示した一
従来例の様にコンタクト孔１４内のＷ膜１６の中心部に
凹部１７が形成されるのを防止することができる。
目１８上の凹部２４にはレジスト膜２５が厚く塗布され
ているので、継ぎ目１８の部分がプラズマに曝されてエ
ッチングされる時間が短い。このため、図８に示した一
従来例の様にコンタクト孔１４内のＷ膜１６の中心部に
凹部１７が形成されるのを防止することができる。
【００４６】次に、膜厚が１００ｎｍであるＴｉ膜とＳ
ｉを１％含有しており膜厚が１μｍであるＡｌ−Ｓｉ膜
とを順次に積層させ、これをパターニングして、図２
（ｅ）に示す様に、配線２６を形成する。この場合、Ｗ
膜１６に凹部１７が形成されておらず、Ｗ膜１６の表面
が平滑であるので、配線２６とＷ膜１６とが電気的に良
好に接触する。なお、この第３実施例ではＷ膜１６上に
レジスト膜２５を塗布したが、レジスト膜２５の代わり
に他の有機膜を用いてもよい。
ｉを１％含有しており膜厚が１μｍであるＡｌ−Ｓｉ膜
とを順次に積層させ、これをパターニングして、図２
（ｅ）に示す様に、配線２６を形成する。この場合、Ｗ
膜１６に凹部１７が形成されておらず、Ｗ膜１６の表面
が平滑であるので、配線２６とＷ膜１６とが電気的に良
好に接触する。なお、この第３実施例ではＷ膜１６上に
レジスト膜２５を塗布したが、レジスト膜２５の代わり
に他の有機膜を用いてもよい。
【００４７】図３は、第４実施例を示している。この第
４実施例も、ＴｉＯＮ層１５を形成するまでは、図２に
示した第３実施例と実質的に同様の工程を実行する。し
かし、この第４実施例では、その後にＷ膜１６を全面に
堆積させるに際して、図３（ａ）に示す様に、継ぎ目１
８が形成されない様にＷ膜１６の膜厚を決定する。この
ため、Ｗ膜１６のテーパ状の凹部２４は第３実施例の場
合よりも深くなり、この凹部２４の底部がコンタクト孔
１４内に位置する。
４実施例も、ＴｉＯＮ層１５を形成するまでは、図２に
示した第３実施例と実質的に同様の工程を実行する。し
かし、この第４実施例では、その後にＷ膜１６を全面に
堆積させるに際して、図３（ａ）に示す様に、継ぎ目１
８が形成されない様にＷ膜１６の膜厚を決定する。この
ため、Ｗ膜１６のテーパ状の凹部２４は第３実施例の場
合よりも深くなり、この凹部２４の底部がコンタクト孔
１４内に位置する。
【００４８】その後、ＳＯＧ膜２７を全面に塗布する
が、凹部２４がテーパ状であるので、この凹部２４をＳ
ＯＧ膜２７で埋め込み易く、ＳＯＧ膜２７の表面が平滑
になる。そして、例えば４００℃、３０分間の熱処理を
行って、ＳＯＧ膜２７を無機化させる。
が、凹部２４がテーパ状であるので、この凹部２４をＳ
ＯＧ膜２７で埋め込み易く、ＳＯＧ膜２７の表面が平滑
になる。そして、例えば４００℃、３０分間の熱処理を
行って、ＳＯＧ膜２７を無機化させる。
【００４９】次に、図３（ｂ）に示す様に、ＴｉＯＮ層
１５が露出するまで、ＳＯＧ膜２７とＷ膜１６とのエッ
チング速度を互いに等しくして、これらをエッチバック
する。このエッチバックは、反応ガスの流量ＣＨＦ3 ／
Ｏ2 ＝５０／３０ＳＣＣＭ、反応圧力１０ｍＴｏｒｒ、
高周波パワー３００Ｗの条件で行う。
１５が露出するまで、ＳＯＧ膜２７とＷ膜１６とのエッ
チング速度を互いに等しくして、これらをエッチバック
する。このエッチバックは、反応ガスの流量ＣＨＦ3 ／
Ｏ2 ＝５０／３０ＳＣＣＭ、反応圧力１０ｍＴｏｒｒ、
高周波パワー３００Ｗの条件で行う。
【００５０】この様にＳＯＧ膜２７とＷ膜１６とのエッ
チング速度を互いに等しくしてエッチバックを行ってい
るので、凹部２４内にＳＯＧ膜２７が残った状態で、Ｗ
膜１６から成るプラグがコンタクト孔１４内に形成され
る。この場合、凹部２４内にＳＯＧ膜２７が残っている
ので、凹部２４が更にエッチングされるということがな
い。
チング速度を互いに等しくしてエッチバックを行ってい
るので、凹部２４内にＳＯＧ膜２７が残った状態で、Ｗ
膜１６から成るプラグがコンタクト孔１４内に形成され
る。この場合、凹部２４内にＳＯＧ膜２７が残っている
ので、凹部２４が更にエッチングされるということがな
い。
【００５１】なお、エッチング条件を変更することによ
ってＳＯＧ膜２７とＷ膜１６とのエッチング速度を容易
に調整することができるので、凹部２４内に残すＳＯＧ
膜２７の膜厚も容易に制御することができる。
ってＳＯＧ膜２７とＷ膜１６とのエッチング速度を容易
に調整することができるので、凹部２４内に残すＳＯＧ
膜２７の膜厚も容易に制御することができる。
【００５２】次に、図３（ｃ）に示す様に、凹部２４内
にＳＯＧ膜２７を残したまま、配線２６を形成する。従
って、Ｗ膜１６及びＳＯＧ膜２７の表面が平滑であるの
で、この第４実施例でも、配線２６とＷ膜１６とが電気
的に良好に接触する。
にＳＯＧ膜２７を残したまま、配線２６を形成する。従
って、Ｗ膜１６及びＳＯＧ膜２７の表面が平滑であるの
で、この第４実施例でも、配線２６とＷ膜１６とが電気
的に良好に接触する。
【００５３】なお、この第４実施例ではＷ膜１６上にＳ
ＯＧ膜２７を形成したが、不純物を含まないＳｉＯ2 膜
または多結晶Ｓｉ膜や、Ｐ、Ｂ、Ａｓ等のうちの１つ以
上の不純物を含むＳｉＯ2 膜または多結晶Ｓｉ膜を、Ｓ
ＯＧ膜２７の代わりに用いてもよい。
ＯＧ膜２７を形成したが、不純物を含まないＳｉＯ2 膜
または多結晶Ｓｉ膜や、Ｐ、Ｂ、Ａｓ等のうちの１つ以
上の不純物を含むＳｉＯ2 膜または多結晶Ｓｉ膜を、Ｓ
ＯＧ膜２７の代わりに用いてもよい。
【００５４】図４、５は、第５及び第６実施例を示して
おり、図６は、これら第５及び第６実施例で用いるウェ
ハ処理装置を示している。第５及び第６実施例の説明に
先立って、図６に示すウェハ処理装置についてまず説明
する。
おり、図６は、これら第５及び第６実施例で用いるウェ
ハ処理装置を示している。第５及び第６実施例の説明に
先立って、図６に示すウェハ処理装置についてまず説明
する。
【００５５】このウェハ処理装置では、ロード室３１、
ダウンフロー型のプラズマ処理室３２、加熱処理室３
３、平行平板型のＲＩＥ装置３４及びアンロード室３５
が、ゲートバルブ３６〜３９で直列的に接続されてお
り、ウェハは各処理部間を真空搬送される。
ダウンフロー型のプラズマ処理室３２、加熱処理室３
３、平行平板型のＲＩＥ装置３４及びアンロード室３５
が、ゲートバルブ３６〜３９で直列的に接続されてお
り、ウェハは各処理部間を真空搬送される。
【００５６】ロード室３１は、複数のウェハ４１を一括
して収納するロード用カセット４２と、ウェハ搬送機構
（図示せず）等とを備えている。
して収納するロード用カセット４２と、ウェハ搬送機構
（図示せず）等とを備えている。
【００５７】ダウンフロー型のプラズマ処理室３２で
は、マイクロ波発振器（図示せず）で発生したマイクロ
波が、矩形導波管４３と円形導波管４４とで導かれ、マ
イクロ波導入窓４５を介してプラズマ生成室４６へ供給
される。プラズマ生成室４６へは、矢印Ｂ1 方向からガ
ス供給管４７を通じて堆積性ガスも供給される。堆積性
ガスはマイクロ波放電で分解されてプラズマを生成し、
このプラズマを用いて有機ポリマーが形成される。
は、マイクロ波発振器（図示せず）で発生したマイクロ
波が、矩形導波管４３と円形導波管４４とで導かれ、マ
イクロ波導入窓４５を介してプラズマ生成室４６へ供給
される。プラズマ生成室４６へは、矢印Ｂ1 方向からガ
ス供給管４７を通じて堆積性ガスも供給される。堆積性
ガスはマイクロ波放電で分解されてプラズマを生成し、
このプラズマを用いて有機ポリマーが形成される。
【００５８】プラズマ生成室４６には、ウェハ４１に対
して所定の処理を行うための処理チェンバ４８が、メッ
シュ電極４９を介して接続されている。このメッシュ電
極４９は、プラズマ中の荷電粒子をトラップするために
設けられている。従って、処理チェンバ４８側へはラジ
カル等の中性活性種のみが下降流（ダウンフロー）とな
って引き出され、損傷の少ない処理を行うことができ
る。
して所定の処理を行うための処理チェンバ４８が、メッ
シュ電極４９を介して接続されている。このメッシュ電
極４９は、プラズマ中の荷電粒子をトラップするために
設けられている。従って、処理チェンバ４８側へはラジ
カル等の中性活性種のみが下降流（ダウンフロー）とな
って引き出され、損傷の少ない処理を行うことができ
る。
【００５９】処理チェンバ４８は、ウェハステージ５１
を収容しており、真空系統（図示せず）によって、排気
口５２を介して矢印Ａ1 方向へ高真空排気される。ウェ
ハステージ５１上には、ウェハ４１がメッシュ電極４９
と対向する様に載置される。ロード室３１には、処理チ
ェンバ４８がゲートバルブ３６を介して接続されてい
る。
を収容しており、真空系統（図示せず）によって、排気
口５２を介して矢印Ａ1 方向へ高真空排気される。ウェ
ハステージ５１上には、ウェハ４１がメッシュ電極４９
と対向する様に載置される。ロード室３１には、処理チ
ェンバ４８がゲートバルブ３６を介して接続されてい
る。
【００６０】ゲートバルブ３７を介してプラズマ処理室
３２に接続されている加熱処理室３３は、ヒータ５３を
内蔵しておりウェハ４１が載置されるウェハステージ５
４を収容しており、真空系統（図示せず）によって、排
気口５５を介して矢印Ａ2 方向へ高真空排気される。
３２に接続されている加熱処理室３３は、ヒータ５３を
内蔵しておりウェハ４１が載置されるウェハステージ５
４を収容しており、真空系統（図示せず）によって、排
気口５５を介して矢印Ａ2 方向へ高真空排気される。
【００６１】加熱処理室３３には、ゲートバルブ３８を
介して、平行平板型のＲＩＥ装置３４のエッチングチェ
ンバ５６が接続されている。このエッチングチェンバ５
６内には上部電極５７とウェハ載置電極５８とが互いに
対向配置されており、これらの電極５７、５８間に高周
波電界を印加し、高周波放電によって生成されるプラズ
マを用いて、ウェハ４１上の金属膜をエッチングする。
介して、平行平板型のＲＩＥ装置３４のエッチングチェ
ンバ５６が接続されている。このエッチングチェンバ５
６内には上部電極５７とウェハ載置電極５８とが互いに
対向配置されており、これらの電極５７、５８間に高周
波電界を印加し、高周波放電によって生成されるプラズ
マを用いて、ウェハ４１上の金属膜をエッチングする。
【００６２】このため、矢印Ｂ2 方向から反応ガスを供
給するためのガス供給管６１が、エッチングチェンバ５
６の天井部に設けられている。また、処理に伴って発生
する反応生成物を除去するために、エッチングチェンバ
５６内のガスを矢印Ａ3 方向へ排気するための排気口６
２が、エッチングチェンバ５６の底部に設けられてい
る。
給するためのガス供給管６１が、エッチングチェンバ５
６の天井部に設けられている。また、処理に伴って発生
する反応生成物を除去するために、エッチングチェンバ
５６内のガスを矢印Ａ3 方向へ排気するための排気口６
２が、エッチングチェンバ５６の底部に設けられてい
る。
【００６３】なお、ウェハ載置電極５８には、直流成分
を遮断するためのブロッキングコンデンサ６３を介して
高周波電源６４が接続されており、カソードカップリン
グ型の構成になっている。
を遮断するためのブロッキングコンデンサ６３を介して
高周波電源６４が接続されており、カソードカップリン
グ型の構成になっている。
【００６４】ゲートバルブ３９を介してＲＩＥ装置３４
に接続されているアンロード室３５は、複数のウェハ４
１を一括して収納するアンロード用カセット６５と、ウ
ェハ搬送機構（図示せず）等とを備えている。
に接続されているアンロード室３５は、複数のウェハ４
１を一括して収納するアンロード用カセット６５と、ウ
ェハ搬送機構（図示せず）等とを備えている。
【００６５】次に、第５実施例を説明する。この第５実
施例では、上述のウェハ処理装置による処理に先立っ
て、図４（ａ）に示す様に、Ｗ膜１６の堆積までを行っ
ておく。Ｗ膜１６の堆積までは、ＴｉＯＮ層１５を形成
しないことを除いて、図８に示した一従来例等と実質的
に同様の工程を実行する。そして、この様な状態のウェ
ハ４１を、ロード用カセット４２に装填し、ロード室３
１からプラズマ処理室３２内へ搬送する。
施例では、上述のウェハ処理装置による処理に先立っ
て、図４（ａ）に示す様に、Ｗ膜１６の堆積までを行っ
ておく。Ｗ膜１６の堆積までは、ＴｉＯＮ層１５を形成
しないことを除いて、図８に示した一従来例等と実質的
に同様の工程を実行する。そして、この様な状態のウェ
ハ４１を、ロード用カセット４２に装填し、ロード室３
１からプラズマ処理室３２内へ搬送する。
【００６６】プラズマ処理室３２では、反応ガスの流量
ＣＨＦ3 ８０ＳＣＣＭ、反応圧力０．８Ｔｏｒｒ、マイ
クロ波電流４００ｍＡ、４分間の条件で処理を行って、
図４（ｂ）に示す様に、ＣとＦとを含有し厚さが４００
ｎｍ程度であるＣＦ系の有機ポリマー層６６をＷ膜１６
上に形成する。有機ポリマー層６６はＷ膜１６の表面の
凹凸よりも十分に厚く、有機ポリマー層６６の表面は平
滑になる。
ＣＨＦ3 ８０ＳＣＣＭ、反応圧力０．８Ｔｏｒｒ、マイ
クロ波電流４００ｍＡ、４分間の条件で処理を行って、
図４（ｂ）に示す様に、ＣとＦとを含有し厚さが４００
ｎｍ程度であるＣＦ系の有機ポリマー層６６をＷ膜１６
上に形成する。有機ポリマー層６６はＷ膜１６の表面の
凹凸よりも十分に厚く、有機ポリマー層６６の表面は平
滑になる。
【００６７】その後、ウェハ４１をＲＩＥ装置３４まで
搬送し、反応ガスの流量ＳＦ6 ／Ｏ2 ＝５０／１０ＳＣ
ＣＭ、反応圧力２０ｍＴｏｒｒ、高周波パワー２００Ｗ
の条件でエッチバックを行う。この条件では、有機ポリ
マー層６６とＷ膜１６とのエッチング速度が互いに等し
く、有機ポリマー層６６の平滑な表面形状がＷ膜１６に
転写される。
搬送し、反応ガスの流量ＳＦ6 ／Ｏ2 ＝５０／１０ＳＣ
ＣＭ、反応圧力２０ｍＴｏｒｒ、高周波パワー２００Ｗ
の条件でエッチバックを行う。この条件では、有機ポリ
マー層６６とＷ膜１６とのエッチング速度が互いに等し
く、有機ポリマー層６６の平滑な表面形状がＷ膜１６に
転写される。
【００６８】このため、Ｗ膜１６の表面の凹凸がなくな
った状態でエッチバックが進行し、ＳｉＯ2 膜１３が露
出しても、堆積時点のＷ膜１６の表面の凹凸がＳｉＯ2
膜１３には転写されない。従って、図４（ｃ）に示す様
に、ＳｉＯ2 膜１３の表面が平滑な状態でエッチバック
を終了させることができる。その後、ウェハ４１をアン
ロード室３５へ搬出する。
った状態でエッチバックが進行し、ＳｉＯ2 膜１３が露
出しても、堆積時点のＷ膜１６の表面の凹凸がＳｉＯ2
膜１３には転写されない。従って、図４（ｃ）に示す様
に、ＳｉＯ2 膜１３の表面が平滑な状態でエッチバック
を終了させることができる。その後、ウェハ４１をアン
ロード室３５へ搬出する。
【００６９】次に、第６実施例を説明する。この第６実
施例でも、図５（ａ）（ｂ）に示す様に、図４に示した
第５実施例と略同様の工程で、有機ポリマー層６６の形
成までを行う。但し、有機ポリマー層６６の形成時間を
１分にするので、その厚さも１００ｎｍ程度と薄くな
る。このため、有機ポリマー層６６はＷ膜１６の表面の
凹凸の影響を受け、有機ポリマー層６６の表面も凹凸に
なる。
施例でも、図５（ａ）（ｂ）に示す様に、図４に示した
第５実施例と略同様の工程で、有機ポリマー層６６の形
成までを行う。但し、有機ポリマー層６６の形成時間を
１分にするので、その厚さも１００ｎｍ程度と薄くな
る。このため、有機ポリマー層６６はＷ膜１６の表面の
凹凸の影響を受け、有機ポリマー層６６の表面も凹凸に
なる。
【００７０】その後、ウェハ４１を加熱処理室３３へ搬
送し、１８０℃、２分間の熱処理を行う。この結果、有
機ポリマー層６６が流動化して、図５（ｃ）に示す様
に、その表面が平滑になる。この状態でウェハ４１をＲ
ＩＥ装置３４へ搬送し、再び第５実施例と同様の工程を
実行して、図５（ｄ）に示す様に、有機ポリマー層６６
とＷ膜１６とをエッチバックする。その後、ウェハ４１
をアンロード室３５へ搬出する。
送し、１８０℃、２分間の熱処理を行う。この結果、有
機ポリマー層６６が流動化して、図５（ｃ）に示す様
に、その表面が平滑になる。この状態でウェハ４１をＲ
ＩＥ装置３４へ搬送し、再び第５実施例と同様の工程を
実行して、図５（ｄ）に示す様に、有機ポリマー層６６
とＷ膜１６とをエッチバックする。その後、ウェハ４１
をアンロード室３５へ搬出する。
【００７１】図６に示したウェハ処理装置を使用した上
述の第５及び第６実施例では、途中でウェハ４１を大気
に開放することなく一連の処理を連続的に行うことがで
きるので、例えば、有機膜の塗布、熱処理及びエッチバ
ックを別個の装置で行う場合に比べて、スループット及
び信頼性を向上させることができる。
述の第５及び第６実施例では、途中でウェハ４１を大気
に開放することなく一連の処理を連続的に行うことがで
きるので、例えば、有機膜の塗布、熱処理及びエッチバ
ックを別個の装置で行う場合に比べて、スループット及
び信頼性を向上させることができる。
【００７２】なお、上述の第５及び第６実施例では、有
機ポリマー層６６を形成するための反応ガスとしてＣＨ
Ｆ3 を用いたが、ＣＨ2 Ｆ2 、ＣＨ3 Ｆ、ＣＨ4 、ＣＨ
Ｂｒ3 、ＣＨ2 Ｂｒ2 、ＣＨ2 ＢｒＦ等の様に、分子中
にＣとＨとを含有し、更にＦ、Ｂｒ、Ｃｌ等を含むガス
を用いることもできる。
機ポリマー層６６を形成するための反応ガスとしてＣＨ
Ｆ3 を用いたが、ＣＨ2 Ｆ2 、ＣＨ3 Ｆ、ＣＨ4 、ＣＨ
Ｂｒ3 、ＣＨ2 Ｂｒ2 、ＣＨ2 ＢｒＦ等の様に、分子中
にＣとＨとを含有し、更にＦ、Ｂｒ、Ｃｌ等を含むガス
を用いることもできる。
【００７３】図７は、第７実施例を示している。この第
７実施例でも、図７（ａ）に示す様に、Ｗ膜１６の堆積
までは、図４、５に示した第５及び第６実施例と実質的
に同様の工程を実行する。
７実施例でも、図７（ａ）に示す様に、Ｗ膜１６の堆積
までは、図４、５に示した第５及び第６実施例と実質的
に同様の工程を実行する。
【００７４】しかし、この第７実施例では、その後、マ
イクロ波エッチング装置で、反応ガスの流量ＳＦ6 ５０
ＳＣＣＭ、反応圧力１０ｍＴｏｒｒ、マイクロ波電流３
００ｍＡ、高周波バイアス３０Ｗの条件で、図７（ｂ）
に示す様に、ＳｉＯ2 膜１３が露出する直前までＷ膜１
６に対して第１段階のエッチングを行う。この第１段階
のエッチングでは、放電によって生じたフッ素ラジカル
とＷ膜１６との反応でＷＦ6 が生成されるが、ＷＦ6 は
沸点が１７．５℃と低く蒸気圧が高いので、Ｗ膜１６が
高速に加工される。
イクロ波エッチング装置で、反応ガスの流量ＳＦ6 ５０
ＳＣＣＭ、反応圧力１０ｍＴｏｒｒ、マイクロ波電流３
００ｍＡ、高周波バイアス３０Ｗの条件で、図７（ｂ）
に示す様に、ＳｉＯ2 膜１３が露出する直前までＷ膜１
６に対して第１段階のエッチングを行う。この第１段階
のエッチングでは、放電によって生じたフッ素ラジカル
とＷ膜１６との反応でＷＦ6 が生成されるが、ＷＦ6 は
沸点が１７．５℃と低く蒸気圧が高いので、Ｗ膜１６が
高速に加工される。
【００７５】次に、反応ガスの流量ＳＦ6 １０ＳＣＣ
Ｍ、ＨＢｒ３０ＳＣＣＭ、反応圧力１０ｍＴｏｒｒ、マ
イクロ波電流３００ｍＡ、高周波バイアス３０Ｗの条件
で、Ｗ膜１６に対して第２段階のエッチングを行う。こ
の第２段階のエッチングでは、フッ素ラジカルとＷ膜１
６との反応でＷＦ6 が生成されると共に、臭素ラジカル
とＷ膜１６との反応でＷＢｒ5 が生成されるが、ＷＢｒ
5 は沸点が３３３℃と高く蒸気圧が低いので堆積し易
い。
Ｍ、ＨＢｒ３０ＳＣＣＭ、反応圧力１０ｍＴｏｒｒ、マ
イクロ波電流３００ｍＡ、高周波バイアス３０Ｗの条件
で、Ｗ膜１６に対して第２段階のエッチングを行う。こ
の第２段階のエッチングでは、フッ素ラジカルとＷ膜１
６との反応でＷＦ6 が生成されると共に、臭素ラジカル
とＷ膜１６との反応でＷＢｒ5 が生成されるが、ＷＢｒ
5 は沸点が３３３℃と高く蒸気圧が低いので堆積し易
い。
【００７６】このため、生成されたＷＢｒ5 は、Ｗ膜１
６の表面に付着し、入射したイオンによるスパッタリン
グでＷ膜１６の表面から離脱するが、再び付着するとい
う様な堆積とエッチングとの競合反応が生じる。この結
果、図７（ａ）（ｂ）に示した様に堆積時点及びその後
のＷ膜１６の表面に凹凸があっても、図７（ｃ）に示す
様に、この凹凸が整形され表面が平滑化されながらＷ膜
１６のエッチバックが進行する。なお、Ｏ2 やＮ2 等の
様に分子中にＯやＮを含むガスを添加すると、上記の競
合反応におけるＷ膜１６の堆積を促進させることができ
る。
６の表面に付着し、入射したイオンによるスパッタリン
グでＷ膜１６の表面から離脱するが、再び付着するとい
う様な堆積とエッチングとの競合反応が生じる。この結
果、図７（ａ）（ｂ）に示した様に堆積時点及びその後
のＷ膜１６の表面に凹凸があっても、図７（ｃ）に示す
様に、この凹凸が整形され表面が平滑化されながらＷ膜
１６のエッチバックが進行する。なお、Ｏ2 やＮ2 等の
様に分子中にＯやＮを含むガスを添加すると、上記の競
合反応におけるＷ膜１６の堆積を促進させることができ
る。
【００７７】また、この時のＷ膜１６に対する第２段階
のエッチングは、Ｗ膜１６の表面に付着したＷＢｒ5 を
除去するイオンの入射が律速になり、スパッタリングを
主とする反応になるので、図７（ｂ）に示した状態まで
の第１段階のエッチングに比べてエッチング速度が遅
い。このため、ローディング効果が小さく、オーバエッ
チングの制御が容易であるので、図７（ｃ）に示す様
に、コンタクト孔１４をＷ膜１６で平滑に埋めることが
できる。
のエッチングは、Ｗ膜１６の表面に付着したＷＢｒ5 を
除去するイオンの入射が律速になり、スパッタリングを
主とする反応になるので、図７（ｂ）に示した状態まで
の第１段階のエッチングに比べてエッチング速度が遅
い。このため、ローディング効果が小さく、オーバエッ
チングの制御が容易であるので、図７（ｃ）に示す様
に、コンタクト孔１４をＷ膜１６で平滑に埋めることが
できる。
【００７８】なお、この第７実施例ではエッチングガス
としてＳＦ6 とＨＢｒとを用いたが、ＳＦ6 の代わりＮ
Ｆ3 やＣｌＦ3 やＣＨ3 Ｆ4 等のフッ素を含む他のガス
を用いてもよく、ＨＢｒの代わりにＢｒ2 やＢＢｒ3 等
の臭素を含む他のガスを用いてもよい。また、既述の様
にＷＢｒ5 は沸点が高いが、ＷＣｌ5 の沸点は２７５．
６℃、ＷＣｌ6 の沸点も３４６．７℃と高い。従って、
ＨＣｌ、Ｃｌ2 、ＢＣｌ3 等の塩素を含むガスをＨＢｒ
の代わりに用いてもよい。但し、エッチングガスを変更
する場合は、エッチング条件も適宜変更する必要があ
る。
としてＳＦ6 とＨＢｒとを用いたが、ＳＦ6 の代わりＮ
Ｆ3 やＣｌＦ3 やＣＨ3 Ｆ4 等のフッ素を含む他のガス
を用いてもよく、ＨＢｒの代わりにＢｒ2 やＢＢｒ3 等
の臭素を含む他のガスを用いてもよい。また、既述の様
にＷＢｒ5 は沸点が高いが、ＷＣｌ5 の沸点は２７５．
６℃、ＷＣｌ6 の沸点も３４６．７℃と高い。従って、
ＨＣｌ、Ｃｌ2 、ＢＣｌ3 等の塩素を含むガスをＨＢｒ
の代わりに用いてもよい。但し、エッチングガスを変更
する場合は、エッチング条件も適宜変更する必要があ
る。
【００７９】次に、再び図７を参照して、第８実施例を
説明する。この第８実施例でも、図７（ｂ）の状態まで
は、上述の第７実施例と実質的に同様の工程を実行す
る。しかし、この第８実施例では、図７（ｂ）の状態か
ら図７（ｃ）の状態にするための第２段階のエッチング
において、Ｗ膜１６の表面への再付着物を外部から供給
する。
説明する。この第８実施例でも、図７（ｂ）の状態まで
は、上述の第７実施例と実質的に同様の工程を実行す
る。しかし、この第８実施例では、図７（ｂ）の状態か
ら図７（ｃ）の状態にするための第２段階のエッチング
において、Ｗ膜１６の表面への再付着物を外部から供給
する。
【００８０】即ち、反応ガスの流量ＳＦ6 ５ＳＣＣＭ、
ＷＦ6 ２０ＳＣＣＭ、ＨＢｒ３０ＳＣＣＭ、マイクロ波
電流３００ｍＡ、高周波バイアス３０Ｗの条件で、Ｗ膜
１６をエッチングする。このエッチングでは、ＷＦ6 が
分解して発生したＷとＨＢｒが分解して発生したＢｒと
から、 Ｗ＋５Ｂｒ→ＷＢｒ5 の反応でＷＢｒ5 が生成され、このＷＢｒ5 がＷ膜１６
の表面に付着する。
ＷＦ6 ２０ＳＣＣＭ、ＨＢｒ３０ＳＣＣＭ、マイクロ波
電流３００ｍＡ、高周波バイアス３０Ｗの条件で、Ｗ膜
１６をエッチングする。このエッチングでは、ＷＦ6 が
分解して発生したＷとＨＢｒが分解して発生したＢｒと
から、 Ｗ＋５Ｂｒ→ＷＢｒ5 の反応でＷＢｒ5 が生成され、このＷＢｒ5 がＷ膜１６
の表面に付着する。
【００８１】第８実施例におけるこの様なエッチングで
も、Ｗ膜１６に対する堆積とエッチングとの競合反応が
生じ、上述の第７実施例と同様の作用効果を奏すること
ができる。
も、Ｗ膜１６に対する堆積とエッチングとの競合反応が
生じ、上述の第７実施例と同様の作用効果を奏すること
ができる。
【００８２】なお、上述の第１〜第８の何れの実施例で
もプラグを形成するためにＷ膜１６を用いたが、Ｍｏ
膜、Ｐｔ膜、Ｃｕ膜、ＷＳｉx 膜、ＭｏＳｉx 膜または
Ａｌ膜等を用いることもできる。但し、その場合は、エ
ッチバック時の反応ガスを適宜に最適化する必要があ
る。
もプラグを形成するためにＷ膜１６を用いたが、Ｍｏ
膜、Ｐｔ膜、Ｃｕ膜、ＷＳｉx 膜、ＭｏＳｉx 膜または
Ａｌ膜等を用いることもできる。但し、その場合は、エ
ッチバック時の反応ガスを適宜に最適化する必要があ
る。
【００８３】例えば、上述の第７及び第８実施例におい
てプラグを形成するためにＡｌ膜を用いると、図７
（ａ）の状態から図７（ｂ）の状態にするための第１段
階のエッチングではＣｌを主に含むガスを用い、図７
（ｂ）の状態から図７（ｃ）の状態にするための第２段
階のエッチングでは、Ｂｒを主に含むガスを用いる。
てプラグを形成するためにＡｌ膜を用いると、図７
（ａ）の状態から図７（ｂ）の状態にするための第１段
階のエッチングではＣｌを主に含むガスを用い、図７
（ｂ）の状態から図７（ｃ）の状態にするための第２段
階のエッチングでは、Ｂｒを主に含むガスを用いる。
【００８４】
【発明の効果】本願の発明による金属プラグの形成方法
では、堆積時点の金属膜表面の凹凸が絶縁膜に転写され
るのを防止することができるので、絶縁膜上に高い品質
で配線を形成することができ、しかも表面が平滑な金属
プラグでコンタクト孔を埋めることができるので、配線
と金属プラグとを電気的に良好に接触させることができ
る。従って、配線自体及び配線のコンタクトの信頼性を
高めて、半導体装置の信頼性を高めることができる。
では、堆積時点の金属膜表面の凹凸が絶縁膜に転写され
るのを防止することができるので、絶縁膜上に高い品質
で配線を形成することができ、しかも表面が平滑な金属
プラグでコンタクト孔を埋めることができるので、配線
と金属プラグとを電気的に良好に接触させることができ
る。従って、配線自体及び配線のコンタクトの信頼性を
高めて、半導体装置の信頼性を高めることができる。
【００８５】また、コンタクト孔をテーパ状に形成すれ
ば、コンタクト孔内の金属膜に凹部が形成されるのを防
止することができるので、配線と金属プラグとを電気的
に更に良好に接触させることができる。従って、配線の
コンタクトの信頼性を更に高めて、半導体装置の信頼性
を更に高めることができる。
ば、コンタクト孔内の金属膜に凹部が形成されるのを防
止することができるので、配線と金属プラグとを電気的
に更に良好に接触させることができる。従って、配線の
コンタクトの信頼性を更に高めて、半導体装置の信頼性
を更に高めることができる。
【００８６】また、本願の発明によるウェハ処理装置で
は、有機ポリマー層の形成とこの有機ポリマー層の流動
化による平滑化とを連続的に行うことができるので、配
線自体及び配線のコンタクトの信頼性を高めて半導体装
置の信頼性を高める様な金属プラグを、高いスループッ
トで形成することができる。
は、有機ポリマー層の形成とこの有機ポリマー層の流動
化による平滑化とを連続的に行うことができるので、配
線自体及び配線のコンタクトの信頼性を高めて半導体装
置の信頼性を高める様な金属プラグを、高いスループッ
トで形成することができる。
【００８７】また、本願の発明による金属プラグの形成
方法では、ラジカル反応による第１のエッチングと、金
属膜の堆積とエッチングとが競合する第２のエッチング
とを行えば、堆積時点の金属膜表面の凹凸が絶縁膜に転
写されるのを防止することができるので、絶縁膜上に高
い品質で配線を形成することができ、且つ表面が平滑な
金属プラグでコンタクト孔を平滑に埋めることができる
ので、配線と金属プラグとを電気的に良好に接触させる
ことができる。
方法では、ラジカル反応による第１のエッチングと、金
属膜の堆積とエッチングとが競合する第２のエッチング
とを行えば、堆積時点の金属膜表面の凹凸が絶縁膜に転
写されるのを防止することができるので、絶縁膜上に高
い品質で配線を形成することができ、且つ表面が平滑な
金属プラグでコンタクト孔を平滑に埋めることができる
ので、配線と金属プラグとを電気的に良好に接触させる
ことができる。
【００８８】しかも、第１のエッチングではエッチング
速度が速い。従って、配線自体及び配線のコンタクトの
信頼性を高めて半導体装置の信頼性を高める様な金属プ
ラグを、高いスループットで形成することができる。
速度が速い。従って、配線自体及び配線のコンタクトの
信頼性を高めて半導体装置の信頼性を高める様な金属プ
ラグを、高いスループットで形成することができる。
【図１】本願の発明の第１及び第２実施例の夫々を工程
順に示す側断面図である。
順に示す側断面図である。
【図２】第３実施例を工程順に示す側断面図である。
【図３】第４実施例を工程順に示す側断面図である。
【図４】第５実施例を工程順に示す側断面図である。
【図５】第６実施例を工程順に示す側断面図である。
【図６】第５及び第６実施例で使用するウェハ処理装置
の概略的な側断面図である。
の概略的な側断面図である。
【図７】第７及び第８実施例の夫々を工程順に示す側断
面図である。
面図である。
【図８】本願の発明の一従来例を工程順に示す側断面図
である。
である。
１３ ＳｉＯ2 膜 １４ コンタクト孔 １６ Ｗ膜 ２１ Ｗ膜 ２２ ＳｉＮx 膜 ２４ 凹部 ２５ レジスト膜 ２７ ＳＯＧ膜 ３２ プラズマ処理室 ３３ 加熱処理室 ６６ 有機ポリマー層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年６月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】 また、本願の発明による金属プラグの形
成方法では、堆積させた金属膜１６に対するエッチング
として、まずラジカル反応による第１のエッチングを行
う。この第１のエッチングではエッチング速度が速い。
成方法では、堆積させた金属膜１６に対するエッチング
として、まずラジカル反応による第１のエッチングを行
う。この第１のエッチングではエッチング速度が速い。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６５】 次に、第５実施例を説明する。この第５
実施例では、上述のウェハ処理装置による処理に先立っ
て、図４（ａ）に示す様に、Ｗ膜１６の堆積までを行っ
ておく。Ｗ膜１６の堆積までは、図８に示した一従来例
等と実質的に同様の工程を実行する。そして、この様な
状態のウェハ４１を、ロード用カセット４２に装填し、
ロード室３１からプラズマ処理室３２内へ搬送する。
実施例では、上述のウェハ処理装置による処理に先立っ
て、図４（ａ）に示す様に、Ｗ膜１６の堆積までを行っ
ておく。Ｗ膜１６の堆積までは、図８に示した一従来例
等と実質的に同様の工程を実行する。そして、この様な
状態のウェハ４１を、ロード用カセット４２に装填し、
ロード室３１からプラズマ処理室３２内へ搬送する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７２】 なお、上述の第５及び第６実施例では、
有機ポリマー層６６を形成するための反応ガスとしてＣ
ＨＦ3 を用いたが、ＣＨ2 Ｆ2 、ＣＨ3 Ｆ、ＣＨ4 、Ｃ
ＨＢｒ3 、ＣＨ2 Ｂｒ2 、ＣＨ 3 ＢｒＦ等の様に、分子
中にＣとＨとを含有し、更にＦ、Ｂｒ、Ｃｌ等を含むガ
スを用いることもできる。
有機ポリマー層６６を形成するための反応ガスとしてＣ
ＨＦ3 を用いたが、ＣＨ2 Ｆ2 、ＣＨ3 Ｆ、ＣＨ4 、Ｃ
ＨＢｒ3 、ＣＨ2 Ｂｒ2 、ＣＨ 3 ＢｒＦ等の様に、分子
中にＣとＨとを含有し、更にＦ、Ｂｒ、Ｃｌ等を含むガ
スを用いることもできる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７４】 しかし、この第７実施例では、その後、
マイクロ波エッチング装置で、反応ガスの流量ＳＦ6 ５
０ＳＣＣＭ、反応圧力１０ｍＴｏｒｒ、マイクロ波電流
３００ｍＡ、高周波バイアス３０Ｗの条件で、図７
（ｂ）に示す様に、ＴｉＯＮ層１５が露出する直前まで
Ｗ膜１６に対して第１段階のエッチングを行う。この第
１段階のエッチングでは、放電によって生じたフッ素ラ
ジカルとＷ膜１６との反応でＷＦ6 が生成されるが、Ｗ
Ｆ6 は沸点が１７．５℃と低く蒸気圧が高いので、Ｗ膜
１６が高速に加工される。
マイクロ波エッチング装置で、反応ガスの流量ＳＦ6 ５
０ＳＣＣＭ、反応圧力１０ｍＴｏｒｒ、マイクロ波電流
３００ｍＡ、高周波バイアス３０Ｗの条件で、図７
（ｂ）に示す様に、ＴｉＯＮ層１５が露出する直前まで
Ｗ膜１６に対して第１段階のエッチングを行う。この第
１段階のエッチングでは、放電によって生じたフッ素ラ
ジカルとＷ膜１６との反応でＷＦ6 が生成されるが、Ｗ
Ｆ6 は沸点が１７．５℃と低く蒸気圧が高いので、Ｗ膜
１６が高速に加工される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７８】 なお、この第７実施例ではエッチングガ
スとしてＳＦ6 とＨＢｒとを用いたが、ＳＦ6 の代わり
にＮＦ3 やＣｌＦ 3 等のフッ素を含む他のガスを用いて
もよく、ＨＢｒの代わりにＢｒ2 やＢＢｒ3 等の臭素を
含む他のガスを用いてもよい。また、既述の様にＷＢｒ
5 は沸点が高いが、ＷＣｌ5 の沸点は２７５．６℃、Ｗ
Ｃｌ6 の沸点も３４６．７℃と高い。従って、ＨＣｌ、
Ｃｌ2 、ＢＣｌ3 等の塩素を含むガスをＨＢｒの代わり
に用いてもよい。但し、エッチングガスを変更する場合
は、エッチング条件も適宜変更する必要がある。
スとしてＳＦ6 とＨＢｒとを用いたが、ＳＦ6 の代わり
にＮＦ3 やＣｌＦ 3 等のフッ素を含む他のガスを用いて
もよく、ＨＢｒの代わりにＢｒ2 やＢＢｒ3 等の臭素を
含む他のガスを用いてもよい。また、既述の様にＷＢｒ
5 は沸点が高いが、ＷＣｌ5 の沸点は２７５．６℃、Ｗ
Ｃｌ6 の沸点も３４６．７℃と高い。従って、ＨＣｌ、
Ｃｌ2 、ＢＣｌ3 等の塩素を含むガスをＨＢｒの代わり
に用いてもよい。但し、エッチングガスを変更する場合
は、エッチング条件も適宜変更する必要がある。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 １３ ＳｉＯ2 膜 １４ コンタクト孔１５ ＴｉＯＮ層 １６ Ｗ膜 ２１ Ｗ膜 ２２ ＳｉＮx 膜 ２４ 凹部 ２５ レジスト膜 ２７ ＳＯＧ膜 ３２ プラズマ処理室 ３３ 加熱処理室 ６６ 有機ポリマー層
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/90 Ｄ 7735−4Ｍ
Claims (13)
- 【請求項１】 絶縁膜にコンタクト孔を形成し、前記絶
縁膜上に金属膜を堆積させ、この金属膜をエッチングし
てこの金属膜で前記コンタクト孔を埋める様にした金属
プラグの形成方法において、 前記金属膜上に平滑化層を形成し、この平滑化層と前記
金属膜とに対して前記エッチングを行うことを特徴とす
る金属プラグの形成方法。 - 【請求項２】 前記金属膜がＷ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｃｕ若し
くはこれらのシリサイド化合物またはＡｌを含む膜であ
ることを特徴とする請求項１記載の金属プラグの形成方
法。 - 【請求項３】 前記平滑化層がＷ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ａｌ、
ＴｉまたはＳから選択された１つ以上の元素を含むこと
を特徴とする請求項１記載の金属プラグの形成方法。 - 【請求項４】 前記コンタクト孔をテーパ状に形成する
ことを特徴とする請求項１記載の金属プラグの形成方
法。 - 【請求項５】 前記平滑化層が堆積性ガスのプラズマ分
解によって形成された有機ポリマー層であることを特徴
とする請求項１記載の金属プラグの形成方法。 - 【請求項６】 前記有機ポリマー層を形成するための有
機ポリマー層形成部と、形成後の前記有機ポリマー層を
加熱処理による流動化で平滑化させるための加熱部とを
有することを特徴とする請求項５記載の金属プラグの形
成方法に用いるウェハ処理装置。 - 【請求項７】 絶縁膜にコンタクト孔を形成し、前記絶
縁膜上に金属膜を堆積させ、この金属膜をエッチングし
てこの金属膜で前記コンタクト孔を埋める様にした金属
プラグの形成方法において、 前記エッチングとして、ラジカル反応による第１のエッ
チングを行った後、前記金属膜の堆積とエッチングとが
競合する第２のエッチングを行うことを特徴とする金属
プラグの形成方法。 - 【請求項８】 前記第１のエッチングのための反応ガス
として、フッ素系のガスを用い、前記第２のエッチング
のための反応ガスとして、塩素系若しくは臭素系のガス
または前記金属膜を形成する金属のハロゲン化合物を用
いることを特徴とする請求項７記載の金属プラグの形成
方法。 - 【請求項９】 前記フッ素系のガスがＳＦ6 、ＮＦ3 、
ＣｌＦ3 またはＣＨ3 Ｆ4 であることを特徴とする請求
項８記載の金属プラグの形成方法。 - 【請求項１０】 前記塩素系のガスがＨＣｌ、Ｃｌ2 ま
たはＢＣｌ3 であることを特徴とする請求項８記載の金
属プラグの形成方法。 - 【請求項１１】 前記臭素系のガスがＨＢｒ、Ｂｒ2 ま
たはＢＢｒ3 であることを特徴とする請求項８記載の金
属プラグの形成方法。 - 【請求項１２】 前記堆積を促進させるためのガスとし
て、分子中にＯまたはＮを含むガスを、前記第２のエッ
チングのための反応ガス中に添加することを特徴とする
請求項７記載の金属プラグの形成方法。 - 【請求項１３】 分子中にＯまたはＮを含む前記ガスが
酸素または窒素であることを特徴とする請求項１２記載
の金属プラグの形成方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21540692A JPH05347270A (ja) | 1992-04-14 | 1992-07-21 | 金属プラグの形成方法及びこれに用いるウェハ処理装置 |
| US08/091,957 US6355553B1 (en) | 1992-07-21 | 1993-07-14 | Method of forming a metal plug in a contact hole |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12001392 | 1992-04-14 | ||
| JP4-120013 | 1992-04-14 | ||
| JP21540692A JPH05347270A (ja) | 1992-04-14 | 1992-07-21 | 金属プラグの形成方法及びこれに用いるウェハ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05347270A true JPH05347270A (ja) | 1993-12-27 |
Family
ID=26457656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21540692A Pending JPH05347270A (ja) | 1992-04-14 | 1992-07-21 | 金属プラグの形成方法及びこれに用いるウェハ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05347270A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09148431A (ja) * | 1995-11-21 | 1997-06-06 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| KR100254175B1 (ko) * | 1997-06-30 | 2000-05-01 | 김영환 | 반도체장치의텅스텐플러그형성방법 |
| KR100375230B1 (ko) * | 2000-12-20 | 2003-03-08 | 삼성전자주식회사 | 매끄러운 텅스텐 표면을 갖는 반도체 장치의 배선 제조방법 |
| JP2021034400A (ja) * | 2019-08-14 | 2021-03-01 | 富士電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
1992
- 1992-07-21 JP JP21540692A patent/JPH05347270A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09148431A (ja) * | 1995-11-21 | 1997-06-06 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| KR100254175B1 (ko) * | 1997-06-30 | 2000-05-01 | 김영환 | 반도체장치의텅스텐플러그형성방법 |
| KR100375230B1 (ko) * | 2000-12-20 | 2003-03-08 | 삼성전자주식회사 | 매끄러운 텅스텐 표면을 갖는 반도체 장치의 배선 제조방법 |
| JP2021034400A (ja) * | 2019-08-14 | 2021-03-01 | 富士電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
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