(57)【要約】  一実施形態のハードマスクは、シリコン含有膜上に形成されるプラズマエッチング用のハードマスクである。このハードマスクは、タングステン及びシリコンを含み、アモルファス膜である。ハードマスクの表面におけるタングステンの濃度とシリコンの濃度の比は、３５ａｔ．％のタングステン濃度と６５ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、５０ａｔ．％のタングステン濃度と５０ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との間の範囲内にあり得る。
2018084186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン含有膜上に形成されるプラズマエッチング用のハードマスクであって、
タングステン及びシリコンを含み、
アモルファス膜である、ハードマスク。
【請求項２】
該ハードマスクの表面における前記タングステンの濃度と前記シリコンの濃度の比は、３５ａｔ．％のタングステン濃度と６５ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、５０ａｔ．％のタングステン濃度と５０ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との範囲内にある、請求項１に記載のハードマスク。
【請求項３】
該ハードマスクの表面に対して内側の該ハードマスクの内部における前記タングステンの濃度と前記シリコンの濃度の比は、５９ａｔ．％のタングステン濃度と４１ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、７０．５ａｔ．％のタングステン濃度と２９．５ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との間の範囲内にある、請求項１に記載のハードマスク。
【請求項４】
該ハードマスクの表面に対して内側の該ハードマスクの内部における前記タングステンの濃度と前記シリコンの濃度の比は、５０ａｔ．％のタングステン濃度と５０ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、７９．４ａｔ．％のタングステン濃度と２０．６ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との間の範囲内にある、請求項１に記載のハードマスク。
【請求項５】
該ハードマスクの膜密度は、１０．４２８ｇ／ｃｃ以上、１７．３ｇ／ｃｃ以下である、請求項１に記載のハードマスク。
【請求項６】
ハードマスクを製造する方法であって、
成膜装置のチャンバ本体内に、シリコン含有膜を有する被加工物を準備する工程と、
前記成膜装置を用いスパッタリングによって、前記シリコン含有膜上に、タングステン及びシリコンを含みアモルファス膜であるハードマスクを形成する工程と、
を含む方法。
【請求項７】
前記ハードマスクは、前記成膜装置においてタングステン及びシリコンを含有するターゲットを用いて形成される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ターゲットにおける前記タングステンの濃度と前記シリコンの濃度の比は、５９ａｔ．％のタングステン濃度と４１ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、７０．５ａｔ．％のタングステン濃度と２９．５ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との間の範囲内にある、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ターゲットにおける前記タングステンの濃度と前記シリコンの濃度の比は、５０ａｔ．％のタングステン濃度と５０ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、７９．４ａｔ．％のタングステン濃度と２０．６ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との間の範囲内にある、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記ハードマスクは、タングステンから形成された第１のターゲット及びシリコンから形成された第２のターゲットを用いて前記成膜装置において形成される、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記ハードマスクの表面における前記タングステンの濃度と前記シリコンの濃度の比が、３５ａｔ．％のタングステン濃度と６５ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、５０ａｔ．％のタングステン濃度と５０ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との間の範囲内にあるように、前記第１のターゲットに印加される電圧と前記第２のターゲットに印加される電圧が調整される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ハードマスクの表面に対して内側のハードマスクの内部における前記タングステンの濃度と前記シリコンの濃度の比が、５９ａｔ．％のタングステン濃度と４１ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、７０．５ａｔ．％のタングステン濃度と２９．５ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との間の範囲内にあるように、前記第１のターゲットに印加される電圧と前記第２のターゲットに印加される電圧が調整される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記ハードマスクの表面に対して内側のハードマスクの内部における前記タングステンの濃度と前記シリコンの濃度の比が、５０ａｔ．％のタングステン濃度と５０ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、７９．４ａｔ．％のタングステン濃度と２０．６ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との間の範囲内にあるように、前記第１のターゲットに印加される電圧と前記第２のターゲットに印加される電圧が調整される、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ハードマスク及びハードマスクを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスといった電子デバイスの製造においては、シリコン含有膜にホール又は溝といった開口を形成するために、シリコン含有膜に対してプラズマエッチングが行われることがある。このような開口の形成のために、シリコン含有膜上にはマスクが設けられる。マスクとしては、レジストマスクが知られている。【０００３】
近年、電子デバイス内の素子は、三次元構造を有するようになっている。これに伴い、シリコン含有膜に相当に深い開口が形成されるようになっている。しかしながら、レジストマスクは、シリコン含有膜のプラズマエッチング中に大きく消耗する。そこで、ハードマスクが用いられるようになっている。ハードマスクとしては、特許文献１〜３に記載されているように、タングステンシリサイド又はチタンナイトライド（ＴｉＮ）から形成されたハードマスクが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９４８３６号公報
【特許文献２】特開２００３−２４３５２６号公報
【特許文献３】特開２００５−１５０４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電子デバイス中の素子は、タングステンから形成された電極、及び、シリコンを含有する膜を有することが多い。したがって、タングステンシリサイドは、プラズマエッチング用のハードマスクを構成する材料として望ましい材料である。しかしながら、タングステンシリサイドから形成されたハードマスクは、部分的に早くエッチングされる。また、プラズマエッチングの終了時までハードマスクを維持するために、ハードマスクの厚みを大きくすると、ハードマスクの膜応力により、被加工物に反りが生じる。したがって、プラズマエッチングに対して高い耐性を有するハードマスクが必要となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様においては、シリコン含有膜上に形成されるプラズマエッチング用のハードマスクが提供される。このハードマスクは、タングステン及びシリコンを含み、アモルファス膜である。一般的に、タングステンシリサイドの膜は、化学気相成長（ＣＶＤ）法によって形成され、当該膜におけるタングステンシリサイドの組成は、ＷＳｉ２である。このような組成を有するタングステンシリサイドから形成された膜は、金属結晶を含む。したがって、結晶粒界においてプラズマエッチングに対する耐性が低く、結晶粒界が存在する部分において早くエッチングされる。一態様に係るハードマスクはアモルファス膜であるので、結晶粒界を実質的に有していない。したがって、一態様に係るハードマスクは、プラズマエッチングに対して高い耐性を有する。【０００７】
一実施形態では、ハードマスクの表面におけるタングステンの濃度とシリコンの濃度の比は、３５ａｔ．％のタングステン濃度と６５ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、５０ａｔ．％のタングステン濃度と５０ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との間の範囲内にある。【０００８】
一実施形態では、ハードマスクの表面に対して内側のハードマスクの内部におけるタングステンの濃度とシリコンの濃度の比は、５９ａｔ．％のタングステン濃度と４１ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、７０．５ａｔ．％のタングステン濃度と２９．５ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との間の範囲内にある。【０００９】
一実施形態では、ハードマスクの表面に対して内側のハードマスクの内部におけるタングステンの濃度とシリコンの濃度の比は、５０ａｔ．％のタングステン濃度と５０ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、７９．４ａｔ．％のタングステン濃度と２０．６ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との範囲内にある。【００１０】
一実施形態では、ハードマスクの膜密度は、１０．４２８ｇ／ｃｃ以上、１７．３ｇ／ｃｃ以下である。【００１１】
別の態様においては、ハードマスクを製造する方法が提供される。この方法は、成膜装置のチャンバ本体内に、シリコン含有膜を有する被加工物を準備する工程と、成膜装置を用いスパッタリングによって、シリコン含有膜上に、タングステン及びシリコンを含みアモルファス膜であるハードマスクを形成する工程と、を含む。【００１２】
一実施形態では、ハードマスクは、成膜装置においてタングステン及びシリコンを含有するターゲットを用いて形成される。【００１３】
一実施形態では、ターゲットにおけるタングステンの濃度とシリコンの濃度の比は、５９ａｔ．％のタングステン濃度と４１ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、７０．５ａｔ．％のタングステン濃度と２９．５ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との間の範囲内にある。【００１４】
一実施形態では、ターゲットにおけるタングステンの濃度とシリコンの濃度の比は、５０ａｔ．％のタングステン濃度と５０ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、７９．４ａｔ．％のタングステン濃度と２０．６ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との間の範囲内にある。【００１５】
一実施形態では、ハードマスクは、タングステンから形成された第１のターゲット及びシリコンから形成された第２のターゲットを用いて成膜装置において形成される。【００１６】
一実施形態では、ハードマスクの表面におけるタングステンの濃度とシリコンの濃度の比が、３５ａｔ．％のタングステン濃度と６５ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、５０ａｔ．％のタングステン濃度と５０ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との間の範囲内にあるように、第１のターゲットに印加される電圧と第２のターゲットに印加される電圧が調整される。【００１７】
一実施形態では、ハードマスクの表面に対して内側のハードマスクの内部におけるタングステンの濃度とシリコンの濃度の比が、５９ａｔ．％のタングステン濃度と４１ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、７０．５ａｔ．％のタングステン濃度と２９．５ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との間の範囲内にあるように、第１のターゲットに印加される電圧と第２のターゲットに印加される電圧が調整される。【００１８】
一実施形態では、ハードマスクの表面に対して内側のハードマスクの内部におけるタングステンの濃度とシリコンの濃度の比が、５０ａｔ．％のタングステン濃度と５０ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、７９．４ａｔ．％のタングステン濃度と２０．６ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との間の範囲内にあるように、第１のターゲットに印加される電圧と第２のターゲットに印加される電圧が調整される。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、プラズマエッチングに対する耐性の高いハードマスクが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一実施形態に係るハードマスクの一部をシリコン含有膜と共に示す断面図である。
【図２】一実施形態に係るハードマスクを形成する方法を示す流れ図である。
【図３】図２に示す方法に用いることが可能な成膜装置の一例を示す図である。
【図４】タングステン濃度とシリコン濃度の比が異なるハードマスクのＸ線回折法による解析結果を示す図である。
【図５】タングステン濃度とシリコン濃度の比が異なるハードマスクのＸ線回折法による別の解析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００２２】
図１は、一実施形態に係るハードマスクの一部をシリコン含有膜と共に示す断面図である。図１に示す被加工物Ｗは、基板ＳＢ、及び、シリコン含有膜ＳＦを含んでいる。シリコン含有膜ＳＦは、基板ＳＢ上に設けられている。シリコン含有膜ＳＦは、単結晶シリコン、多結晶シリコン、酸化シリコン、又は、窒化シリコンといったシリコンを含む任意の材料から形成された単一の膜であり得る。或いは、シリコン含有膜ＳＦは、単結晶シリコン、多結晶シリコン、酸化シリコン、及び、窒化シリコンのうち二以上からそれぞれ形成された多層膜であり得る。
【００２３】
ハードマスクＨＭは、シリコン含有膜ＳＦのプラズマエッチング用のハードマスクである。ハードマスクＨＭは、シリコン含有膜ＳＦ上に形成されている。ハードマスクＨＭには、シリコン含有膜ＳＦに転写すべきパターンが形成されている。パターンは、ホール又は溝であり得る。ハードマスクＨＭは、タングステン（Ｗ）及びシリコン（Ｓｉ）を含む。また、ハードマスクＨＭは、タングステン（Ｗ）及びシリコン（Ｓｉ）から形成されたアモルファス膜である。
【００２４】
一般的に、タングステンシリサイドの膜は、化学気相成長（ＣＶＤ）法によって形成され、当該膜におけるタングステンシリサイドの組成は、ＷＳｉ２である。このような組成のタングステンシリサイドから形成された膜は、金属結晶を含む。したがって、結晶粒界においてプラズマエッチングに対する耐性が低く、結晶粒界が存在する部分において早くエッチングされる。一方、ハードマスクＨＭは、アモルファス膜であるので、結晶粒界を実質的に有していない。したがって、ハードマスクＨＭは、プラズマエッチングに対して高い耐性を有する。
【００２５】
一実施形態において、ハードマスクＨＭの表面におけるタングステンの濃度とシリコンの濃度の比は、３５ａｔ．％のタングステン濃度と６５ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、５０ａｔ．％のタングステン濃度と５０ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との間の範囲内にある。ハードマスクＨＭの表面におけるタングステンの濃度が５０ａｔ．％以下であれば、ハードマスクＨＭ内においてタングステン結晶が略存在しなくなる。したがって、プラズマエッチングに対して更に高い耐性を有するハードマスクＨＭが提供される。また、ハードマスクＨＭは、シリコン含有膜ＳＦのエッチング用のマスクであるので、シリコンのエッチングに対して耐性を有する必要がある。ハードマスクＨＭの表面におけるシリコン濃度が６５ａｔ．％以下であれば、ハードマスクＨＭは、シリコン含有膜ＳＦのエッチングに対してより高い耐性を有するものとなる。なお、ハードマスクＨＭの表面におけるタングステンの濃度及びシリコンの濃度は、当該表面が大気環境下で酸化した後に、Ｘ線光電子分光法によって測定することができる。
【００２６】
ハードマスクＨＭの表面に対して内側の当該ハードバスクの内部は酸化しないので、ハードマスクＨＭの内部におけるタングステンの濃度とハードマスクＨＭの表面におけるタングステンの濃度は異なる。また、ハードマスクＨＭの内部におけるシリコンの濃度とハードマスクＨＭの表面におけるシリコンの濃度は異なる。但し、ハードマスクＨＭの表面における濃度を、ハードマスクＨＭの内部における濃度に変換することができる。濃度の変換は、関数を用いて行うことができる。当該関数は、実験によって求めることが可能であり、複数のサンプルのハードマスクＨＭの表面における濃度と内部における濃度との対応関係を表す関数として求められる。上述したハードマスクＨＭの表面におけるタングステンの濃度とシリコンの濃度の比の上限と下限を既定する各濃度を当該関数を用いて変換すると、ハードマスクＨＭの内部におけるタングステンの濃度とシリコンの濃度の比は、５９ａｔ．％のタングステン濃度と４１ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、７０．５ａｔ．％のタングステン濃度と２９．５ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との範囲内にある。
【００２７】
別の実施形態では、ハードマスクＨＭの表面に対して内側の当該ハードマスクＨＭの内部におけるタングステンの濃度とシリコンの濃度の比は、５０ａｔ．％のタングステン濃度と５０ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、７９．４ａｔ．％のタングステン濃度と２０．６ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との範囲内にある。なお、ハードマスクＨＭの内部におけるタングステンの濃度及びシリコンの濃度は、ハードマスクＨＭをスパッタリングによりエッチングした後に、Ｘ線光電子分光法によって測定される。スパッタリングによるエッチングとＸ線光電子分光法による測定が行われている間、ハードマスクＨＭは大気に晒されないように真空環境下で維持される。
【００２８】
スパッタリングによって成膜されるハードマスクＨＭの内部において、タングステンの濃度が７９．４ａｔ．％以下であれば、ハードマスクＨＭは、アモルファス膜となる。また、シリコン含有膜ＳＦのプラズマエッチング後に、ハードマスクＨＭをウェットエッチングによりシリコン含有膜ＳＦに対して選択的に除去するためには、ハードマスクＨＭの内部におけるタングステンの濃度は、５０ａｔ．％以上である必要がある。したがって、この実施形態のハードマスクＨＭは、プラズマエッチングに対して高い耐性を有し、且つ、シリコン含有膜ＳＦのエッチング後にウェットエッチングによりシリコン含有膜ＳＦに対して選択的に除去することが可能である。なお、ハードマスクＨＭの内部におけるタングステンの濃度とシリコンの濃度の比の上述の範囲を、当該ハードマスクＨＭの膜密度の範囲で表すと、１０．４２８ｇ／ｃｃ以上、１７．３ｇ／ｃｃ以下である。ハードマスクＨＭの膜密度は、Ｘ線反射率測定法により求めることが可能である。
【００２９】
以下、ハードマスクを製造する方法の一実施形態について説明する。図２は、一実施形態に係るハードマスクを形成する方法を示す流れ図である。図２に示す方法ＭＴでは、まず、工程ＳＴ１が実行される。工程ＳＴ１では、シリコン含有膜ＳＦを有する被加工物Ｗが成膜装置のチャンバ本体内に準備される。
【００３０】
図３は、図２に示す方法に用いることが可能な成膜装置の一例を示す図である。図３に示す成膜装置１０は、スパッタリングによって成膜を行う装置である。成膜装置１０は、チャンバ本体１２を備えている。チャンバ本体１２は、略筒形状を有している。チャンバ本体１２は、その内部空間をチャンバ１２ｃとして提供している。チャンバ本体１２は、例えば、アルミニウムといった導体から形成されている。チャンバ本体１２は、接地電位に接続されている。
【００３１】
チャンバ本体１２の底部には、チャンバ１２ｃを減圧するための排気装置１４が、アダプタ１４ａを介して接続されている。排気装置１４は、圧力制御器、並びに、ドライポンプ及び／又はターボ分子ポンプといった減圧ポンプを含んでいる。また、チャンバ本体１２の側壁には、被加工物Ｗのチャンバ１２ｃ内への搬入、及び、被加工物Ｗのチャンバ１２ｃからの搬出のための開口１２ｔが形成されている。この開口１２ｔは、ゲートバルブ１２ｇによって開閉可能になっている。
【００３２】
チャンバ本体１２には、ポート１２ｐが設けられている。ポート１２ｐは、チャンバ本体１２にガスを導入するための流路を提供している。このポート１２ｐには、ガス供給部が接続される。ガス供給部からは、ポート１２ｐを介してチャンバ１２ｃにガスが供給される。チャンバ１２ｃに供給されるガスは、希ガス又は窒素ガスといった不活性ガスであり得る。
【００３３】
チャンバ１２ｃ内には、ステージ１６が設けられている。ステージ１６は、その上に配置された被加工物Ｗを支持するよう構成されている。ステージ１６は、被加工物Ｗを保持する静電チャックを有していてもよい。また、ステージ１６は、ヒータといった温度調整機構を有していてもよい。
【００３４】
ステージ１６は、駆動機構１８に接続されている。駆動機構１８は、支軸１８ａ及び駆動装置１８ｂを含んでいる。支軸１８ａは、ステージ１６の直下からチャンバ本体１２の底部を通ってチャンバ本体１２の外部まで延在している。支軸１８ａの中心軸線は、鉛直方向に延びる軸線ＡＸに一致している。この支軸１８ａとチャンバ本体１２の底部との間には、封止部材４０が設けられている。封止部材４０は、支軸１８ａが回転及び上下動可能であるように、チャンバ本体１２の底部と支軸１８ａとの間の空間を封止する。このような封止部材４０は、例えば、磁性流体シールであり得る。
【００３５】
支軸１８ａの一端には、ステージ１６が結合されており、当該支軸１８ａの他端には駆動装置１８ｂが接続されている。駆動装置１８ｂは、支軸１８ａを回転及び上下動させるための駆動力を発生する。ステージ１６は、支軸１８ａが回転することによって軸線ＡＸ中心に回転し、支軸１８ａが上下動することに伴って上下動する。
【００３６】
チャンバ本体１２の天部には、ホルダ２０及びホルダ２２が取り付けられている。ホルダ２０及びホルダ２２は、金属から形成されている。ホルダ２０は、絶縁性部材２４を介してチャンバ本体１２の天部に支持されている。ホルダ２２は、絶縁性部材２６を介してチャンバ本体１２の天部に支持されている。ホルダ２０は、ターゲット２８（第１のターゲット）を保持し、ホルダ２２はターゲット３０（第２のターゲット）を保持する。
【００３７】
ホルダ２０及びホルダ２２はそれぞれ、軸線ＡＸを含む仮想の平面に対して略対称にターゲット２８及びターゲット３０が配置されるよう、ターゲット２８及びターゲット３０を保持する。また、ホルダ２０及びホルダ２２はそれぞれ、ターゲット２８及びターゲット３０が上方に向かうにつれて軸線ＡＸに近づく傾斜を有するように、ターゲット２８及びターゲット３０を保持する。
【００３８】
ホルダ２０には、電源３２が電気的に接続されている。電源３２は、ホルダ２０に印加される電圧を発生する。電源３２からの電圧は、ホルダ２０を介してターゲット２８に印加される。電源３２は、直流電源であってもよく、高周波電源であってもよい。電源３２が高周波電源である場合には、当該電源３２は、その負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるか又は一致させるための整合器を介して、ホルダ２０に接続される。
【００３９】
ホルダ２２には、電源３４が電気的に接続されている。電源３４は、ホルダ２２に印加される電圧を発生する。電源３４からの電圧は、ホルダ２２を介してターゲット３０に印加される。電源３４は、直流電源であってもよく、高周波電源であってもよい。電源３４が高周波電源である場合には、当該電源３４は、その負荷側のインピーダンスを整合ポイントに近づけるか又は一致させるための整合器を介して、ホルダ２２に接続される。
【００４０】
成膜装置１０は、カソードマグネット３６及びカソードマグネット３８を更に備え得る。カソードマグネット３６は、ホルダ２０を介してターゲット２８と対峙するよう、チャンバ本体１２の外側に設けられている。カソードマグネット３８は、ホルダ２２を介してターゲット３０と対峙するよう、チャンバ本体１２の外側に設けられている。カソードマグネット３６及びカソードマグネット３８には、マグネット駆動部３６ａ及びマグネット駆動部３８ａがそれぞれ接続されている。
【００４１】
この成膜装置１０での成膜時には、チャンバ本体１２内に被加工物Ｗが搬入され、当該被加工物Ｗがステージ１６上に載置されて当該ステージ１６によって支持される。そして、ステージ１６の鉛直方向の位置が駆動機構１８によって調整され、ステージ１６が軸線ＡＸ中心に回転される。なお、ステージ１６の回転は、成膜が行われる間、継続する。次いで、ガス供給部からチャンバ１２ｃにガスが供給され、排気装置１４によってチャンバ１２ｃが減圧される。そして、電源３２及び電源３４によってターゲット２８及びターゲット３０に電圧が印加される。また、カソードマグネット３６及びカソードマグネット３８がマグネット駆動部３６ａ及びマグネット駆動部３８ａによって駆動される。これにより、プラズマがターゲット２８及びターゲット３０の近傍に集中する。そして、ターゲット２８及びターゲット３０にプラズマ中の正イオンが衝突することで、ターゲット２８及びターゲット３０からそれぞれの構成物質が放出される。放出された構成物質は被加工物Ｗ上に堆積する。これにより、被加工物Ｗ上に膜が形成される。
【００４２】
一実施形態では、ターゲット２８及びターゲット３０の各々は、タングステンとシリコンを含有するターゲットである。この実施形態のターゲット２８及びターゲット３０では、被加工物Ｗ上に形成される膜がタングステン及びシリコンを含むアモルファス膜となるように、タングステン濃度及びシリコン濃度が調整されている。一実施形態では、ターゲット２８及びターゲット３０におけるタングステンの濃度とシリコンの濃度の比は、５９ａｔ．％のタングステン濃度と４１ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、７０．５ａｔ．％のタングステン濃度と２９．５ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との間の範囲内にある。別の実施形態では、ターゲット２８及びターゲット３０におけるタングステンの濃度とシリコンの濃度の比は、５０ａｔ．％のタングステン濃度と５０ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、７９．４ａｔ．％のタングステン濃度と２０．５ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との間の範囲内にある。
【００４３】
成膜装置１０において用いられるターゲットがタングステンとシリコンを含有するターゲットである場合には、ターゲット２８及びターゲット３０のうち少なくとも一方のターゲットが成膜に用いられ得る。ターゲット２８及びターゲット３０のうち一方のターゲットのみが成膜に用いられる場合には、当該一方のターゲットを保持するホルダのみに電圧が印加される。また、当該一方のターゲットに対応するカソードマグネットのみが対応のマグネット駆動部によって駆動される。
【００４４】
別の実施形態では、ターゲット２８はタングステンから形成されており、ターゲット３０はシリコンから形成されている。この実施形態では、ターゲット２８及びターゲット３０の双方が成膜に用いられる。また、タングステン及びシリコンを含有するアモルファス膜が被加工物Ｗ上に形成されるように、ターゲット２８に印加される電圧及びターゲット３０に印加される電圧が調整される。
【００４５】
具体的には、ハードマスクＨＭの表面におけるタングステンの濃度とシリコンの濃度の比が、３５ａｔ．％のタングステン濃度と６５ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、５０ａｔ．％のタングステン濃度と５０ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との範囲内にあるように、ターゲット２８に印加される電圧とターゲット３０に印加される電圧が調整される。換言すると、ハードマスクＨＭの内部におけるタングステンの濃度とシリコンの濃度の比が、５９ａｔ．％のタングステン濃度と４１ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、７０．５ａｔ．％のタングステン濃度と２９．５ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との間の範囲内にあるように、ターゲット２８に印加される電圧とターゲット３０に印加される電圧が調整される。
【００４６】
別の例では、ハードマスクＨＭの内部におけるタングステンの濃度とシリコンの濃度の比が、５０ａｔ．％のタングステン濃度と５０ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比と、７９．４ａｔ．％のタングステン濃度と２０．６ａｔ．％のシリコン濃度で規定される比との間の範囲内にあるように、ターゲット２８に印加される電圧とターゲット３０に印加される電圧が調整される。
【００４７】
以下、成膜装置１０を用いる場合を例にとって、方法ＭＴを説明する。工程ＳＴ１では、成膜装置１０のチャンバ本体１２内に、シリコン含有膜ＳＦを有する被加工物Ｗが準備される。工程ＳＴ１では、被加工物Ｗがチャンバ本体１２内に搬入され、ステージ１６上に載置される。
【００４８】
続く工程ＳＴ２では、シリコン含有膜ＳＦ上にハードマスクＨＭが成膜される。工程ＳＴ２では、ステージ１６の鉛直方向の位置が駆動機構１８によって調整され、ステージ１６が軸線ＡＸ中心に回転される。次いで、ガス供給部からチャンバ１２ｃにガスが供給され、排気装置１４によってチャンバ１２ｃが減圧される。
【００４９】
成膜装置１０において用いられるターゲットがタングステンとシリコンを含有するターゲットである場合には、工程ＳＴ２において、ターゲット２８及びターゲット３０のうち少なくとも一方のターゲットが成膜に用いられ得る。ターゲット２８及びターゲット３０のうち一方のターゲットのみが成膜に用いられる場合には、工程ＳＴ２において、当該一方のターゲットを保持するホルダのみに電圧が印加される。また、当該一方のターゲットに対応するカソードマグネットのみが対応のマグネット駆動部によって駆動される。
【００５０】
ターゲット２８がタングステンから形成されており、ターゲット３０がシリコンから形成されている場合には、工程ＳＴ２において、ターゲット２８及びターゲット３０の双方に電圧が印加される。また、カソードマグネット３６がマグネット駆動部３６ａによって駆動され、カソードマグネット３８がマグネット駆動部３８ａによって駆動される。なお、タングステン及びシリコンを含有するアモルファス膜が被加工物Ｗ上に形成されるように、電源３２によってターゲット２８に印加される電圧、及び、電源３４によってターゲット３０に印加される電圧が調整される。
【００５１】
工程ＳＴ２の実行により、被加工物Ｗ上にはタングステン及びシリコンを含むアモルファス膜であるハードマスクＨＭが形成される。続く工程ＳＴ３では、ハードマスクＨＭにパターンが形成される。工程ＳＴ３は、フォトリソグラフィ及びプラズマエッチングによって実現され得る。
【００５２】
以下、ハードマスクＨＭの評価のために行った実験について説明する。第１の実験では、タングステン濃度とシリコン濃度との比が異なる複数のハードマスクを形成し、これら複数のハードマスクの表面をＸ線回折法によって分析した。図４は、第１の実験の結果を示すグラフであり、タングステン濃度とシリコン濃度の比が異なる複数のハードマスクのＸ線回折法による解析結果を示している。図４において、横軸は回折角２θを示しており、縦軸はＬｏｇ強度を示している。図４に示すタングステンの濃度及びシリコンの濃度は、ハードマスクの表面におけるタングステンの濃度及びシリコンの濃度である。図４に示すように、ハードマスクの表面におけるタングステン濃度が５０％より大きい場合には、結晶面の回折ピークが観察されており、ハードマスク中に金属結晶が存在することが確認された。一方、ハードマスクの表面におけるタングステン濃度が５０％以下である場合には、結晶面の回折ピークが略観察されず、したがって、ハードマスク中に金属結晶が略存在しないことが確認された。
【００５３】
また、第２の実験では、タングステン濃度とシリコン濃度との比が異なる複数のハードマスクを形成し、これら複数のハードマスクの内部をＸ線回折法によって分析した。即ち、真空環境下において、複数のハードマスク各々のスパッタリングを行い、露出された内部をＸ線回折法によって分析した。第２の実験のＸ線回折法では、２θ−ωスキャンにより、複数のハードマスク各々の内部のＸ線回折スペクトルを取得した。図５は、タングステン濃度とシリコン濃度の比が異なる複数のハードマスクのＸ線回折法による別の解析結果を示すグラフであり、第２の実験の結果を示している。図５において、横軸は回折角２θ−ωを示しており、縦軸はＬｏｇ強度を示している。図５に示すタングステンの濃度は、ハードマスクの内部におけるタングステンの濃度である。なお、各ハードマスクの内部における濃度の残部は、シリコンの濃度である。図５に示すように、ハードマスクの内部におけるタングステン濃度が７９．４％より大きい場合には、結晶面の回折ピークが観察されており、ハードマスク中に金属結晶が存在することが確認された。一方、ハードマスクの内部におけるタングステン濃度が７９．４以下である場合には、結晶面の回折ピークが略観察されず、したがって、ハードマスク中に金属結晶が略存在しないことが確認された。
【００５４】
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、上述した成膜装置１０は、二つのターゲットを利用する成膜装置であったが、方法ＭＴにおいて利用されるターゲットがタングステン及びシリコンを含有する場合には、方法ＭＴにおいて利用される成膜装置は、単一のターゲット用の単一のホルダ、単一の電源、単一のカソードマグネット、及び、単一のマグネット駆動部を備えるものであってもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０…成膜装置、１２…チャンバ本体、１６…ステージ、２０，２２…ホルダ、２８，３０…ターゲット、３２，３４…電源、Ｗ…被加工物、ＳＦ…シリコン含有膜、ＨＭ…ハードマスク。
【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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【国際調査報告】
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