(57)【要約】      （修正有）【課題】タングステン膜をさらに低い比抵抗値とすることが可能なタングステン膜の成膜方法を提供することを目的とする。【解決手段】ターゲットに高周波電力を印加し、プラズマを発生させ、成膜対象物の載置電極に第２の高周波電力を加えて成膜対象物に所定のバイアス電圧を印加して、成膜対象物の表面に、タングステンを含有する第１層を形成する第１工程と、第１工程の後、ターゲットに高周波電力と直流電圧とを印加し、プラズマを発生させ、成膜対象物の載置電極に第２の高周波電力を加えて成膜対象物に所定のバイアス電圧を印加して、第１層が形成された成膜対象物の表面に、タングステンを含有する第２層を形成する第２工程と、を含むことを特徴とするタングステン膜の成膜方法。【選択図】図３
2020063498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室に成膜対象物とタングステン製のターゲットとを配置し、前記処理室にスパッタガスを導入し、前記ターゲットに電力投入してプラズマ雰囲気を形成し、前記ターゲットをスパッタすることで前記成膜対象物の表面にタングステン膜を形成するタングステン膜の成膜方法において、
前記ターゲットに高周波電力を印加し、プラズマを発生させ、前記成膜対象物の載置電極に第２の高周波電力を加えて前記成膜対象物に所定のバイアス電圧を印加して、前記成膜対象物の表面に、タングステンを含有する第１層を形成する第１工程と、
前記第１工程の後、前記ターゲットに高周波電力と直流電圧とを印加し、プラズマを発生させ、前記成膜対象物の載置電極に第２の高周波電力を加えて前記成膜対象物に所定のバイアス電圧を印加して、前記第１層が形成された前記成膜対象物の表面に、タングステンを含有する第２層を形成する第２工程と、
を含むことを特徴とするタングステン膜の成膜方法。
【請求項２】
前記第１工程で形成された第１層は、緻密な膜であることを特徴とする請求項１に記載のタングステン膜の成膜方法。
【請求項３】
前記第１工程で形成された第１層の膜厚は、２．１ｎｍ以上５．５ｎｍ以下、好ましくは２．１ｎｍ以上３．３ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のタングステン膜の成膜方法。
【請求項４】
前記タングステン膜の膜中のアルゴン濃度が、０．０６atomic％以下であることを特徴とする請求項１記載のタングステン膜の成膜方法。
【請求項５】
前記第２工程において、前記成膜対象物に１００W以上６００W以下のバイアス電圧を印加することを特徴とする請求項１から４のいずれか1項に記載のタングステン膜の成膜方法。
【請求項６】
前記第２工程において、前記ターゲットに２０V以上１００V以下の直流電圧を印加することを特徴とする請求項１から５のいずれか1項に記載のタングステン膜の成膜方法。
【請求項７】
処理室に成膜対象物とタングステン製のターゲットとを配置し、前記処理室にスパッタガスを導入し、前記ターゲットに電力投入してプラズマ雰囲気を形成し、前記ターゲットをスパッタすることで前記成膜対象物の表面にタングステン膜を形成するタングステン膜の成膜方法において、
前記ターゲットに高周波電力と直流電圧とを印加し、プラズマを発生させ、前記成膜対象物の表面に、タングステンを含有する層を形成する工程を含み、
前記工程の際に、前記ターゲットに印加する直流電圧を２０V以上１００V以下とすることを特徴とするタングステン膜の成膜方法。
【請求項８】
前記工程の際に、前記成膜対象物の載置電極に第２の高周波電力を加えて前記成膜対象物に所定のバイアス電圧を印加することを特徴とする請求項８記載のタングステン膜の成膜方法。
【請求項９】
前記工程は、複数のマグネットが碁盤の目状の多角形格子の格子点の位置に配置され、かつ隣接する該マグネットが互いに異極性となるように配置された磁石ユニットにより前記ターゲットの表面に磁場を形成させながら、スパッタ法により前記層を成膜するものであることを特徴とする請求項７〜８のいずれか１項に記載のタングステン膜の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タングステン膜の成膜方法に関し、特に、タングステン配線層の低抵抗化を図ることができるものに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
低抵抗のタングステン膜を形成できるタングステン膜の形成方法としては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。図１２は特許文献１のタングステン膜の形成方法を示し、図１３は、特許文献１のタングステン膜の形成方法を実施するスパッタ装置を示す。
特許文献１では、図１３に示すスパッタ装置の処理室１００に成膜対象物Ｗ１００とタングステン製のターゲット２１０とを配置し、この処理室１００にガス導入手段５００からスパッタガスを導入し、ターゲット２１０に、ＤＣ電源Ｅ１００から直流電力を投入して、処理室１００内にプラズマ雰囲気を形成する。特許文献１では、図１２（ａ）に示すように、基板Ｗ１００上に、公知の方法で、ＳｉＯ２膜たる絶縁層Ｉ００を所定膜厚で形成し、微細形状Ｈ００をパターニング形成する（以下、これを「処理基板Ｗ」という）。そして、前記した図１３に示すスパッタ装置内で、図１２（ｂ）に示すように、微細形状Ｈ００を含むシリコン酸化物膜Ｉ００表面の全体に亘って、Ｔａからなる下地層Ｔ１００を形成する。この下地層Ｔ１００表面に、低抵抗のタングステン膜からなる配線膜Ｔ２００を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2012-114233号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のタングステン膜の形成方法は、タングステン膜からなる配線膜Ｔ２００において、ターゲット２１０に直流電力Ｅ１００を投入してプラズマ生成しているので、プラズマ生成できる程度の電力を投入した場合、ターゲット負電圧が大きくなりやすいという問題があった。負電圧が大きい場合、ターゲットからの反跳原子が作用して成膜への影響が大きくなる。
本発明は、前記問題点を解決することを目的とするものであり、タングステン膜をさらに低い比抵抗値とすることが可能なタングステン膜の成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、処理室に成膜対象物とタングステン製のターゲットとを配置し、前記処理室にスパッタガスを導入し、前記ターゲットに電力投入してプラズマ雰囲気を形成し、前記ターゲットをスパッタすることで前記成膜対象物の表面にタングステン膜を形成するタングステン膜の成膜方法において、前記ターゲットに高周波電力を印加し、プラズマを発生させ、前記成膜対象物の載置電極に第２の高周波電力を加えて前記成膜対象物に所定のバイアス電圧を印加して、前記成膜対象物の表面に、タングステンを含有する第１層を形成する第１工程と、前記第１工程の後、前記ターゲットに高周波電力と直流電圧とを印加し、プラズマを発生させ、前記成膜対象物の載置電極に第２の高周波電力を加えて前記成膜対象物に所定のバイアス電圧を印加して、前記第１層が形成された前記成膜対象物の表面に、タングステンを含有する第２層を形成する第２工程と、
を含むことを特徴とするタングステン膜の成膜方法としたものである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明にかかる成膜方法は、以上説明してきた如き内容のもので、成膜対象物被処理体の表面に、タングステンを含有する第１層を形成する第１工程において、ターゲットからの反跳原子が作用して成膜への影響を及ぼしにくい、高周波電力をターゲットに印加しているので、比抵抗の低いタングステン膜形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係るタングステン膜のスパッタ成膜装置の第一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明によるスパッタ装置の磁石ユニットの構成を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態のフローを示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態のタングステン膜の形成方法を示す図である。
【図５】本発明の第１工程膜厚依存性を示す図である。
【図６】本発明の基板バイアス依存性を示す図である。
【図７】本発明のターゲットへ印加するDC電源電圧依存性を示す図である。
【図８】本発明の膜中Ar 濃度と比抵抗の相関を示す図である。
【図９】本発明と従来の比抵抗の比較を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態のフローを示す図である。
【図１１】本発明の第２実施形態のタングステン膜の形成方法を示す図である。
【図１２】従来（特許文献1）のタングステン膜の形成方法を示す図である。
【図１３】従来（特許文献1）のタングステン膜の形成方法を実施するスパッタ装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、この発明の第１実施形態を図１ないし図４を参照して、説明する。
図１は、本発明に係るタングステン膜のスパッタ成膜装置を示す概略構成図を示し、図２はマグネット配列を示す。反応容器５０は、上部電極１、ターゲット部材２、下部電極（載置電極）３、円筒形側壁２１、天井板（トッププレート）２２ａ、底板（ボトムプレート）２２ｂ、そしてウエハホルダ２３から構成されている。ターゲット部材２は上部電極１の面に設けられている。複数のマグネット６はターゲット部材２の上面の上側であって上部電極１とターゲット部材２の間のキャビティ（空洞）１３に設けられている。さらに、反応容器５０はガス導入部４と真空排気部５を有している。この真空排気部５は真空ポンプ（図示されず）に接続されている。
【０００９】
上部電極１はリング１４ａの上に配置されている。ターゲット部材２はＷ（タングステン）で作られており、スパッタされる必要があり、処理対象物であるウエハ１７の表面に堆積される。このウエハ１７はウエハホルダ２３に設けられた下部電極３の上に搭載される。上部電極１とターゲット部材２の形状は上部電極１とターゲット部材２の間にキャビティ１３が存在するように設計されている。
【００１０】
各マグネット６の１つの磁極はシート７に取り付けられ、このシートは好ましくは金属で作られている。各マグネット６の他の磁極はプラズマ処理反応容器５０の内部に対向している。マグネット６が取り付けられたシート７は上部電極１とターゲット部材２の間のキャビティ１３内であって、ベアリング８の支持部を備えて固定されている。シート７は上部電極１の中心軸の周りに回転させることができる。複数のマグネット６を備えたシート７を回転させるために、シート７の上面は適当なギヤ装置１０ａ，１０ｂを介してモータ９につながっている。シート７の上面におけるギヤ装置１０ａ，１０ｂは絶縁物質で作られたロッド１１によって接続されている。絶縁物質で作られたロッド１１は上部電極１に形成された小さな孔１２を通過させられる。
【００１１】
上部電極１、ターゲット部材２、そしてマグネット配列から成る合成構造は誘電体リング１４ａ，１４ｂを配置することによって反応容器５０の他の部分から電気的に絶縁されている。上部電極１は整合回路１５を介して高周波電源１６に接続されている。高周波電源１６の周波数は、重要な事項ではなく、１０ＭＨｚ（megahertz、メガヘルツ）から３００ＭＨｚの範囲に存在させることができる。上部電極１は高周波電源１６からの高周波電力に加えて直流電源２５からの直流バイアス電圧を供給される。この直流電力は高周波カットオフフィルタ２６を経由して供給され、このカットオフフィルタは高周波電源１６からの高周波電流から直流電源２５を保護する。
【００１２】
下部電極３は整合回路１９を介して高周波電源１８に接続される。下部電極３は高周波電源１８から高周波電力を与えられる。高周波電源１８の周波数は、重要な事項ではなく、０．１ＭＨｚから３００ＭＨｚの範囲において変えることができる。高周波電源１８は省略することもできる。下部電極３に高周波電力が与えられないのであるならば、下部電極３の電気的状態は浮遊状態であるかまたは接地状態である。下部電極３の正確な電気的な状態は各ウエハの処理技術によって決定される。図１に示されるように反容器５０のガス導入装置が存在する。複数のガス入り口４を備えた円形管２０は側壁２１の内面に固定されている。しかしながら、反応容器５０の中にプロセスガスを導入する異なる技術を採用することもできる。
【００１３】
高周波電源１６から上部電極１に対して高周波電力が適用されるとき、ターゲット部材２の下面へ高周波電流が流れ、そして容量結合型機構によってプラズマを生成する。ターゲット部材２の近傍における磁界２４のため、プラズマ中の電子はサイクロトロン回転を行い、ターゲット部材２に接近させて閉じ込める。このことは、プラズマ密度の増加という結果をもたらす。マグネット６はターゲット部材２の下面を通して複数の曲げられた磁界２４を作るように設けられているので、高密度プラズマは、曲げられた磁界ライン２４の各組の中に生成される。設けられたマグネット６の数に依存して、局所的な高密度プラズマサイトの数は変化する。多くの互いに接近するマグネット６を調整することによって、高密度プラズマの生成サイトの総数は増加させることができる。それ故にターゲット部材２の下側の平均的プラズマ密度は従来技術の欄で説明された従来のプラズマ源のそれらに比較して非常に増加させることができる。
【００１４】
次に、図１、図２のスパッタ成膜装置を用いた、本発明のタングステン膜の成膜方法を、図３を用いて説明する。
図３は本発明の第１実施形態のフローを示す図である。低抵抗なタングステン膜を成膜する方法を以下に示す。反容器５０内でタングステン膜をスパッタ成膜する際に、初期の成膜条件（第一の工程）とその後の成膜条件（第二の工程）でそれぞれ異なる条件とする成膜方法である。すなわち、第１工程で、ターゲット２に高周波電源１６から高周波電力を印加し、反応容器５０内にプラズマを発生させ、ウエハ１７（成膜対象）の下部電極（載置電極）３に高周波電源１８から第２の高周波電力を加えてウエハ１７（成膜対象）に所定のバイアス電圧を印加して、ウエハ（成膜対象物）１７の表面に、タングステンを含有する第１層を形成する。第２工程で、第１工程の後、ターゲット２に、高周波電源１６から高周波電力と、直流電源２５から直流電圧とを印加し、反応容器５０内にプラズマを発生させる、ウエハ１７（成膜対象）の下部電極（載置電極）３に高周波電源１８から第２の高周波電力を加えてウエハ１７（成膜対象）に所定のバイアス電圧を印加して、第１層が形成されたウエハ（成膜対象物）１７の表面に、タングステンを含有する第２層を形成する。なお、本発明のタングステン膜の成膜方法は、図２に示す、複数のマグネット６が碁盤の目状の多角形格子の格子点の位置に配置され、かつ隣接するマグネット６が互いに異極性となるように配置された磁石ユニットにより前記ターゲットの表面に磁場を形成させながら、スパッタ法により成膜することが好ましい。
【００１５】
図４は、本発明のタングステン膜の形成方法を示す。なお、図４（ａ）（ｂ）は、図３のフローに基づき形成した、タングステン膜の形成方法を示す。図４（ｃ）（ｄ）は、第１工程で、ターゲット２に直流電源２４から直流電圧を印加し、反応容器５０内にプラズマを発生させ、ウエハ（成膜対象物）１７の表面に、タングステンを含有する第１層を形成し、第２工程で、ターゲット２に直流電源２４から直流電圧を印加し、反応容器５０内にプラズマを発生させ、ウエハ１７（成膜対象）の下部電極（載置電極）３に高周波電源１８から高周波電力を加えてウエハ１７（成膜対象）に所定のバイアス電圧を印加して、第１層が形成されたウエハ（成膜対象物）１７の表面に、タングステンを含有する第２層を形成した場合を示す。図４（ｃ）（ｄ）の場合、第１工程において、ターゲット２に直流電源２４から直流電圧のみを印加し、下部電極３への基板バイアス０Wにしているため、第１工程によって形成された初期層Ｎが疎であるため、島状の薄膜となり、結果的に配線層Ｔの抵抗値が高くなると推察される。これに対し、本発明の図４（a）（b）の場合、第１工程において、ターゲット２に高周波電源１６から高周波電力を印加し、反応容器５０内にプラズマを発生させ、ウエハ１７（成膜対象）の下部電極（載置電極）３に高周波電源１８から第２の高周波電力を加えてウエハ１７（成膜対象）に所定のバイアス電圧を印加しているので、第１工程によって形成された初期層Ｔ１が疎でないため、島状でない薄膜となり、結果的に第２工程で形成された上層である配線層Ｔ２の抵抗値が低くなると推察される。なお、本明細書において、「島状の薄膜」とは、図４（d）の初期層Ｎに示すように、ウエハ（成膜対象物）１７の表面にタングステンの原子やその化合物の分子が不連続に形成されたものをいう。「島状でない薄膜」とは、図４（b）に初期層Ｔ１に示すように、ウエハ（成膜対象物）１７の表面にタングステンの原子やその化合物の分子が不連続に形成されないものをいう。
【００１６】
図２の形態のマグネットを搭載した図１のスパッタ成膜装置に直径300ｍｍの処理対象物であるウエハ１７を搬入してウエハホルダー２３に載置したのち、反応容器５０内にガス入り口４よりAr（argon、アルゴン）ガスを反応容器５０内に導入し、次の条件で成膜をおこなった。
【００１７】
【表１】
2020063498.tif 000003
第一の工程により、Arガス を反応容器５０内に導入し反応容器５０の圧力 1Pa(Pascal、パスカル)一定とし、ターゲット２へ、高周波電源１６からVHFパワー４．５ｋW 印加するとともに下部電極３に高周波電源１８から高周波（１３．５６MHｚ）を５００W 印加し、続けて第二の工程の条件に変化させる。高周波電源１６からVHFパワー４．５ｋW、反応容器５０の圧力１Pa を維持しつつ、ターゲット２の直流電源２５よりDC電圧を５０V 印加すると同時に、下部電極３への基板バイアスパワーを、高周波電源１８により４００Wに変更する。第一の工程でウエハ１７上に２nm（nanometre、ナノメートル）第二の工程でウエハ１７上に １３nm を成膜する。上記の結果、タングステン膜厚１５ｎｍにおいて１１．１μΩ・cmという良好な結果を得た。
【００１８】
第一の工程の膜厚には最適な膜厚があり、第一の工程と第二の工程の膜厚の合計膜厚が１５nmの場合、第一の層は ２〜３．３nm程度とすることが適している。
成膜装置や被成膜基板は成膜条件１と同様のものを使用し、次の条件で成膜をおこなった。
【００１９】
【表２】
2020063498.tif 000004
第一の工程と第二の工程の膜厚は合計で１５nm一定となるように第一の工程処理後つづけて第二の工程を処理する方法で成膜した。この時の比抵抗の実験結果を図５に示す。図５において、「初期層」とは、第１の工程により、ウエハ１７上に成膜した層を示し、「上層」とは、第２の工程により、前記初期層上に成膜した層を示す。図５の棒グラフは、初期層の第一の膜厚と上層の第二の膜厚を表している。第一の工程と第二の工程の合計の膜厚が１５nmとなるように、第一の工程の膜厚を ０．４nm（図５のＡの場合）〜５．５nm（図５のＥの場合）まで変化させ、同時に第二の工程の膜厚を１４．５nm（図５のＡの場合）〜９．６nm（図５のＥの場合）まで変化させた。なお、図５において、Ｂは第一の工程の膜厚が２.1nm、第二工程の膜厚が１３nm、Ｃは第一の工程の膜厚が３．３nm、第二の工程の膜厚が１１．７nm、Ｄは第一の工程の膜厚が４．４nm、第二の工程の膜厚が１０．６nm、Ｅは第一の工程の膜厚が５．５nm、第二の工程の膜厚が９．５nmの場合を示す。図５において第一の工程の膜厚が最も薄い ０．４nm（図５のＡの場合）から２．１nm（図５のＢの場合）へと厚くした場合、比抵抗が１１．５μΩ・cm（図５のＡの場合）から１１．２μΩ・cm（図５のＢの場合）に低下した。
図５において、第一工程の膜厚を２．１nm（図５のＢの場合）から３．３nm（図５のＣの場合）へと更に厚くした場合、比抵抗は１１．２μΩ・cm（図５のＢの場合）から１１．１９μΩ・cm（図５のＣの場合）へ、若干減少したが、ほぼ同じであることが分かる。
一方、第一の工程の膜厚が３．３nm（図５のＣの場合）から５．５nm（図５のＥの場合）までの間では、比抵抗は１１．１μΩ・cm（図５のＣの場合）から１１．４μΩ・cm（図５のＥの場合）と上昇しているが、第一の工程の膜厚が最も薄い ０．４nm（図５のＡの場合）の際の比抵抗である１１．５μΩ・cm（図５のＡの場合）よりも低い。
この点から、第１の工程で、ウエハ１７上に形成される「初期層」の膜厚は、「初期層」が（１１０）配向性を有する緻密な膜（図４（b）の場合）となっている、２．１ｎｍ以上５．５ｎｍ以下、好ましくは２．１ｎｍ以上３．３ｎｍ以下であることが良いことが分かる。
【００２０】
図５の場合の第一の工程の条件について、説明する。
第一の工程は、ターゲット２へ印加する、高周波電源１６のVHFパワーを４．５ｋWとし、同じくターゲット２へ印加する直流電源２５のDC電圧を０V、Arガス圧力は１Pa、下部電極３への基板バイアスパワーを５００W（watt、ワット）とした。
図６において下部電極３への基板バイアスを変化させたときのOUT-OF-PLANE XRDで測定した、図５に示す「初期層」の（１１０）配向強度と比抵抗の変化をグラフに表している。なお、「OUT-OF-PLANE XRD測定」とは、ウエハ表面に対して平行な格子面（ミラー指数）を評価する手法をいう。下部電極３への基板バイアスを大きくした時に、図５に示す「初期層」の（１１０）のXRD（Ｘ線回析）強度（図６の縦軸右側の「Intensity」）が大きくなる傾向が見られた。一方、比抵抗(図６の縦軸左側の「Resistivity」)については、下部電極３への基板バイアス１００Wから６００Wの間で緩やかに低下する傾向がみられたが、これは、基板バイアスを大きくするにつれ、図５に示す「初期層」が、疎な膜（図４（ｄ）の初期層Ｎ）から（１１０）配向性を有する緻密な膜（図４（ｂ）の初期層Ｔ１）となっていくため、下部電極３への基板バイアス１００Wから６００Wにおいて（１１０）配向強度が高くなるとともに比抵抗が低下する傾向となるのだと推察される。また、下部電極３への基板バイアス０Wにおいては膜が疎であるため薄膜において島状（図４（ｄ）の初期層Ｎ）となり抵抗値が高くなるといった現象によるものであると推察される。この点から、第２工程において、成膜対象物に１００W以上６００W以下のバイアス電圧を印加することが好ましいことが分かった。
【００２１】
図６に示す、「初期層」の基板バイアス依存性の結果を考量して、第一の工程において、下部電極３への基板バイアスを５００Wとし、第二の工程において、下部電極３への基板バイアスを４００Wとした。また、下部電極３への基板バイアス以外の条件として第一の工程において、高周波電源１６のVHFパワーを４．５ｋWとし、直流電源２５のDC電源電圧を０V（volt、ボルト）とした。
【００２２】
図７に比抵抗のターゲット２へ印加するDC電源電圧依存性の実験結果を示す。ターゲット２に印加するDC電源電圧以外の条件を固定し、直流電源２５のDC電源電圧を変化させたときのタングステン（W）膜の比抵抗を図示している。直流電源２５のDC電源電圧が低いほどに、タングステン（W）の比抵抗が低くなる傾向となっている。これは、Arがターゲット２へ衝突する際のエネルギーを低くすることで、ターゲット２で跳ね返されるAr のエネルギーを低くし、膜中のAr を減らすことができ、その結果低比抵抗な膜となるためであると推察される。
膜中Ar とタングステンW膜の比抵抗の関係を記した実験結果を図８に記す。図７・図８は、第１工程と第２工程を経て形成されたタングステンWの膜厚（Thickness）が５０ｎｍの場合を示す。膜中Ar濃度が、少ない方が比抵抗が低い傾向が見られる。だが、Ar濃度０．１atomic％（アトミックパーセント）以下において一定範囲においてばらつきがあり、膜中Ar 濃度が少ない方が低比抵抗になる傾向にはあるが、Ar濃度以外に比抵抗を変化させる要因があることを示している。目標とする比抵抗にまで下げるためには、０．１atomic％以下に減らすことが低比抵抗を得るためには必要とされる。
ここで、図７の結果より、第一の工程においてDC電源電圧は５０V以下にすることが求める比抵抗を得るために必要であったところ、第一の工程は 第二の工程よりも小さな電圧となる０Vとした。また、同時に成膜レートを得るために、ターゲット２へ印加する、高周波電源１６のVHFパワーを４．５ｋWとした。なお、ターゲット２へ印加する直流電源２５のDC電源電圧の印加は0Vであるが、ターゲット２にかかる電位（Vdc）はこのとき ２０V程度掛っている。
【００２３】
第二の工程の条件について、説明する。
第二の工程の条件はターゲット２へ印加する高周波電源１６のVHFパワーを４．５ｋWとし、ターゲット２へ印加する直流電源２５のDC電圧を５０V、Arガス圧力は１Pa、下部電極３への基板バイアスパワーを４００Wとした。図６の結果より、下部電極３への基板バイアスパワー４００Wのとき（１１０）配向が高い膜である。第一の工程が、下部電極３への基板バイアスパワー５００Wであるのに対し異なっているが、これは、下部電極３への基板バイアスパワー条件を振って比抵抗が低くなる条件に調整したものである。また、ターゲット２へ印加する高周波電源１６のVHFパワーを４．５ｋWとし、ターゲット２へ印加する直流電源２５のDC電源電圧は５０Vとした。図７にあるように、ターゲット２へ印加する直流電源２５のDC電圧が低い方が、比抵抗が低い結果が得られている。 第一の条件、第二の条件ともに、ターゲット２へ印加する直流電源２５のDC電圧は50V以下であることから比抵抗が低い条件であるといえる。
第１工程と第２工程を経て形成されたタングステンWの比抵抗(図７・図８の縦軸左側の「Resistivity」)は、９．６μΩ・ｃｍ以下が望ましと考えられる。よって、図７より、第２工程において、ターゲット２に印加する直流電源２５の直流電圧は、２０V以上１００V以下とすることが好ましい。更に、図８より、タングステンWの膜中のアルゴン濃度が、０．０６atomic％以下であることが好ましい。
【００２４】
ターゲット２へ印加する高周波電源１６のVHFパワーの影響について、図９を用いて説明する。図９は、本発明と従来の比抵抗の比較を示す図である。図９において、「ＳＴＤ（ＭａｇｅｎｔＡ）」とは、ターゲット２へ直流電源２５のDC電圧を印加した場合を示す。「ＳＴＤ（ＭａｇｅｎｔＢ）」とは、マグネット６をＳＴＤ（ＭａｇｅｎｔＡ）よりも強磁場して、ターゲット２へ直流電源２５のDC電圧を印加した場合を示す。「本発明」とは、ターゲット２へ、高周波電源１６からVHFパワーを印加し、直流電源２５のDC電圧を印加し、下部電極３へ高周波電源１８より基板バイアスパワーを印加した場合を示す。図９において、横軸はタングステンWの膜厚（Thickness）で、横軸はタングステンWの比抵抗（Resistivity）を示す。
また、高周波を用いないで、ターゲット２へ直流電源２５からDC電圧を印加して、DCスパッタで成膜を行った場合（図９の「ＳＴＤ（ＭａｇｅｎｔＡ）」「ＳＴＤ（ＭａｇｅｎｔＢ）」の場合）、本発明で成膜した場合（「本発明」）に比べて、タングステンWの膜厚（Thickness）が特に２０nm以上の場合には、比抵抗（Resistivity）は高くなることが分かった。
【００２５】
以下、次に、図１、図２のスパッタ成膜装置を用いた、本発明のタングステン膜の第２実施形態の成膜方法を、図１０、図１１を用いて説明する。
第２実施形態の成膜方法は、図１０に示すように、第１の工程のみである。
図１１に示すように、第１工程で、高周波電源１６から高周波電力と、直流電源２５から直流電圧とを印加し、反応容器５０内にプラズマを発生させ、ウエハ（成膜対象物）１７の表面に、直接、タングステンを含有する層T1を形成する。この際、直流電源２５から直流電圧を、２０V以上１００V以下になるようにする。
なお、前記第１の工程で、更に、ウエハ１７（成膜対象）の下部電極（載置電極）３に高周波電源１８から第２の高周波電力を加えてウエハ１７（成膜対象）に所定のバイアス電圧を印加しても良い。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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