(57)【要約】【課題】半導体装置の性能を向上させることができる技術を提供する。【解決手段】表面１ａにタングステン膜３が形成された基板１に、高分子有機化合物が混合された有機溶媒を塗布する前処理工程を行った後、化学増幅系レジストＰＲ２を塗布してレジストパターンを形成する。また、前処理工程後、化学増幅系レジストＰＲ２を塗布する前に、タングステン膜３の表面３ａにおいて、ＸＰＳにより測定されるＷ４ｄピーク強度に対するＣ１ｓピーク強度の比が０．１以上である。【選択図】図３６
2013191653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）表面に第１タングステン膜が形成された第１基板に、高分子有機化合物が混合された有機溶媒を塗布する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記第１基板に、化学増幅系レジストを塗布する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、塗布された前記化学増幅系レジストをパターニングする工程、
を有し、
前記（ａ）工程の後、前記（ｂ）工程の前に、前記第１タングステン膜の表面において、ＸＰＳにより測定されるＷ４ｄピーク強度に対するＣ１ｓピーク強度の比が０．１以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記高分子有機化合物は、ノボラック樹脂であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
（ｄ）表面に第２タングステン膜が形成された第２基板に、前記高分子有機化合物が混合された前記有機溶媒を塗布する工程、
（ｅ）前記（ｄ）工程の後、前記第２基板に、前記化学増幅系レジストを塗布する工程、
（ｆ）前記（ｅ）工程の後、前記第２基板の複数の領域の各々を、マスクパターンを用いて、互いに異なる露光条件で露光する工程、
（ｇ）前記（ｆ）工程の後、前記第２基板を現像することで、前記第２基板上に第１レジストパターンを形成する工程、
（ｈ）前記（ｇ）工程の後、前記第２基板の前記複数の領域の各々に形成された前記第１レジストパターンの形状に基づいて、最適露光条件を決定する工程、
を有し、
前記（ｃ）工程は、
（ｉ）前記（ｈ）工程の後、前記第１基板を、前記マスクパターンを用いて、決定された前記最適露光条件で露光する工程、
（ｊ）前記（ｉ）工程の後、前記第１基板を現像することで、前記第１基板上に第２レジストパターンを形成する工程、
を有し、
前記（ｄ）工程の後、前記（ｅ）工程の前に、前記第２タングステン膜の表面において、ＸＰＳにより測定されるＷ４ｄピーク強度に対するＣ１ｓピーク強度の比が０．１以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
（ａ）表面に第１タングステン膜が形成された第１基板に、高分子有機化合物が混合された有機溶媒を塗布する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記第１基板に、化学増幅系レジストを塗布する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、塗布された前記化学増幅系レジストをパターニングする工程、
を有し、
前記（ａ）工程の後、前記（ｂ）工程の前に、前記第１タングステン膜の表面において、水に対する接触角が１０度以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の半導体装置の製造方法において、
前記高分子有機化合物は、ノボラック樹脂であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項４記載の半導体装置の製造方法において、
（ｄ）表面に第２タングステン膜が形成された第２基板に、前記高分子有機化合物が混合された前記有機溶媒を塗布する工程、
（ｅ）前記（ｄ）工程の後、前記第２基板に、前記化学増幅系レジストを塗布する工程、
（ｆ）前記（ｅ）工程の後、前記第２基板の複数の領域の各々を、マスクパターンを用いて、互いに異なる露光条件で露光する工程、
（ｇ）前記（ｆ）工程の後、前記第２基板を現像することで、前記第２基板上に第１レジストパターンを形成する工程、
（ｈ）前記（ｇ）工程の後、前記第２基板の前記複数の領域の各々に形成された前記第１レジストパターンの形状に基づいて、最適露光条件を決定する工程、
を有し、
前記（ｃ）工程は、
（ｉ）前記（ｈ）工程の後、前記第１基板を、前記マスクパターンを用いて、決定された前記最適露光条件で露光する工程、
（ｊ）前記（ｉ）工程の後、前記第１基板を現像することで、前記第１基板上に第２レジストパターンを形成する工程、
を有し、
前記（ｄ）工程の後、前記（ｅ）工程の前に、前記第２タングステン膜の表面において、水に対する接触角が１０度以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
（ａ）表面に第１タングステン膜が形成された第１基板に、第１レジストを塗布する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、塗布された前記第１レジストを除去する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記第１基板に、化学増幅系レジストからなる第２レジストを塗布する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、塗布された前記第２レジストをパターニングする工程、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程の後、前記（ｃ）工程の前に、前記第１タングステン膜の表面において、ＸＰＳにより測定されるＷ４ｄピーク強度に対するＣ１ｓピーク強度の比が０．１以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程の後、前記（ｃ）工程の前に、前記第１タングステン膜の表面において、水に対する接触角が１０度以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
（ｅ）前記（ａ）工程の後、前記（ｂ）工程の前に、前記第１基板を熱処理する工程、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
（ｆ）表面に第２タングステン膜が形成された第２基板に、前記第１レジストを塗布する工程、
（ｇ）前記（ｆ）工程の後、前記第２基板に有機溶媒を供給することにより,
前記第１レジストを除去する工程、
（ｈ）前記（ｇ）工程の後、前記第２基板に、前記第２レジストを塗布する工程、
（ｉ）前記（ｈ）工程の後、前記第２基板の複数の領域の各々を、マスクパターンを用いて、互いに異なる露光条件で露光する工程、
（ｊ）前記（ｉ）工程の後、前記第２基板を現像することで、前記第２基板上に第１レジストパターンを形成する工程、
（ｋ）前記（ｊ）工程の後、前記第２基板の前記複数の領域の各々に形成された前記第１レジストパターンの形状に基づいて、最適露光条件を決定する工程、
を有し、
前記（ｄ）工程は、
（ｌ）前記（ｋ）工程の後、前記第１基板を、前記マスクパターンを用いて、決定された前記最適露光条件で露光する工程、
（ｍ）前記（ｌ）工程の後、前記第１基板を現像することで、前記第１基板上に第２レジストパターンを形成する工程、
を有し、
前記（ｂ）工程において、前記第１基板に前記有機溶媒を供給することにより、前記第１レジストを除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に、フォトリソグラフィ技術を用いてレジストパターンを形成する工程を含む半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば超音波センサ等のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）またはＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）その他の各種の半導体装置の製造工程においては、微細パターンを半導体基板上に形成する方法として、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術が用いられる。このうちフォトリソグラフィ技術は、半導体基板上にレジストを塗布し、レジストが塗布された半導体基板を、フォトマスクを備えた縮小投影光学系を介して縮小投影される露光光により繰り返し露光することで、レジストにパターン（マスクパターン）を転写し、その後、現像処理を行って、半導体基板上にレジストパターンを形成するものである。
【０００３】
縮小投影光学系を介して縮小投影される露光光によりレジストに転写されるパターンの解像度Ｒは、一般に、Ｒ＝ｋ×λ／ＮＡで表現される。ここで、ｋはレジストの材料やプロセスに依存する定数、λは露光光の波長、ＮＡは露光用レンズの開口数である。この関係式から分かるように、パターンの微細化が進む（解像度Ｒが小さくなる）のに伴って、波長λがより短い露光光を照射する光源を備えた露光装置が必要とされる。
【０００４】
現在、露光光として、水銀ランプのｇ線（λ＝４３８ｎｍ）もしくはｉ線（λ＝３６５ｎｍ）、ＫｒＦ（フッ化クリプトン）エキシマレーザ光（λ＝２４８ｎｍ）またはＡｒＦ（フッ化アルゴン）エキシマレーザ光（λ＝１９３ｎｍ）等を照射する光源を備えた露光装置によって、各種の半導体装置の製造工程が行われている。
【０００５】
また、露光光の波長λが短くなるのに伴って、レジストの材料も変更される。例えばｇ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザ光およびＡｒＦエキシマレーザ光の各々の露光光に対応したレジストは、それぞれｇ線レジスト、ｉ線レジスト、ＫｒＦレジスト、ＡｒＦレジストと呼ばれている。このうち、例えばＫｒＦレジストとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光の強度が例えばｇ線に比べて小さいため、通常のレジストより感度の高い化学増幅系レジストが用いられている。
【０００６】
一方、フォトリソグラフィ技術により形状精度よくレジストパターンを形成するためには、半導体基板上にレジストを膜厚均一性よく塗布すること、または、露光された領域におけるレジストの現像液への溶解性を向上させることが重要である。特開２００５−２３０６０２号公報（特許文献１）には、基板の表面全体に塗布材料の溶剤を供給し、乾燥させた後、塗布材料を塗布する技術が記載されている。また、特開２００３−２０９０４６号公報（特許文献２）には、塩基性物質を含む下地膜表面を、カーボンを含むガスを用いたプラズマ中に晒して表面処理し、表面処理された下地膜上に化学増幅系レジストを形成する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２３０６０２号公報
【特許文献２】特開２００３−２０９０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者の検討によれば、次のことが分かった。
【０００９】
上記したＭＥＭＳの例として、半導体基板の主面上に形成された下部電極と、下部電極上に空洞部を介して対向するように配置された上部電極とを有する容量検出型のセンサセルを備えた超音波センサがある。また、このような超音波センサとして、上記した下部電極もしくは上部電極等の電極またはそれらの電極と接続される配線がタングステン（Ｗ）膜からなるものがある。このようなＭＥＭＳからなる半導体装置を製造する場合、半導体基板の主面上に、タングステン膜を形成し、形成されたタングステン膜上にフォトリソグラフィ技術を用いてレジストパターンを形成し、形成されたレジストパターンをマスクとしてドライエッチング技術を用いてタングステン膜を加工することにより、電極または配線を形成する。
【００１０】
タングステン膜上にレジストパターンを形成する際には、タングステン膜上に例えば化学増幅系レジストであるＫｒＦレジストを塗布した後、例えばＫｒＦエキシマレーザ光からなる露光光により半導体基板を露光し、露光された半導体基板を現像する。
【００１１】
ところが、タングステン膜上に化学増幅系レジストからなるレジストパターンを形成する場合、形成されたレジストパターンが現像後に剥がれることがある。特に、形成されるレジストパターンの線幅、すなわち、転写されるマスクパターンの線幅が細くなるのに伴って、レジストパターンが剥がれ易くなることが分かった。また、レジストパターンが剥がれ易くなると、タングステン膜からなる電極または配線を形状精度よく形成することができず、製造されたＭＥＭＳ等の半導体装置の性能を低下させる。
【００１２】
本発明の目的は、半導体装置の性能を向上させることができる技術を提供することにある。
【００１３】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１５】
代表的な実施の形態による半導体装置の製造方法は、表面にタングステン膜が形成された基板に、高分子有機化合物が混合された有機溶媒を塗布する前処理工程を行った後、化学増幅系レジストを塗布してレジストパターンを形成するものである。また、前処理工程後、化学増幅系レジストを塗布する前のタングステン膜の表面において、ＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy）により測定されるＷ４ｄピーク強度に対するＣ１ｓピーク強度の比（Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄ）が０．１以上である。
【００１６】
また、代表的な実施の形態による半導体装置の製造方法は、表面にタングステン膜が形成された基板に、高分子有機化合物が混合された有機溶媒を塗布する前処理工程を行った後、化学増幅系レジストを塗布してレジストパターンを形成するものである。また、前処理工程後、化学増幅系レジストを塗布する前のタングステン膜の表面において、水に対する接触角が１０度以上である。
【００１７】
さらに、代表的な実施の形態による半導体装置の製造方法は、表面にタングステン膜が形成された基板に、前処理用のレジストを塗布し、塗布された前処理用のレジストを除去する前処理工程を行った後、化学増幅系レジストを塗布してレジストパターンを形成するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１９】
代表的な実施の形態によれば、半導体装置の性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態１のレジストパターン形成工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。
【図２】実施の形態１のレジストパターン形成工程中の基板の要部断面図である。
【図３】塗布装置の構成を模式的に示す正面図である。
【図４】塗布装置に備えられたスピンチャックに保持されている基板周辺を示す正面図である。
【図５】実施の形態１のレジストパターン形成工程中の基板の要部断面図である。
【図６】塗布装置に備えられたスピンチャックに保持されている基板周辺を示す正面図である。
【図７】実施の形態１のレジストパターン形成工程中の基板の要部断面図である。
【図８】塗布装置に備えられたスピンチャックに保持されている基板周辺を示す正面図である。
【図９】実施の形態１のレジストパターン形成工程中の基板の要部断面図である。
【図１０】実施の形態１のレジストパターン形成工程中の基板の要部断面図である。
【図１１】実施の形態１のレジストパターン形成工程中の基板の要部断面図である。
【図１２】実施の形態１のレジストパターン形成工程中の基板の要部断面図である。
【図１３】実施の形態１の半導体装置の製造工程により製造される半導体装置を構成する半導体チップの要部断面図である。
【図１４】実施の形態１の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１５】実施の形態１の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１６】実施の形態１の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１７】実施の形態１の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１８】実施の形態１の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１９】実施の形態１の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２０】実施の形態１の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２１】実施の形態１の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２２】実施の形態１の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２３】実施の形態１の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２４】実施の形態１の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２５】実施の形態１の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２６】形成されたレジストパターンの線幅とマスクパターンの線幅との関係を示すグラフである。
【図２７】パターン剥がれが発生した比較例１の基板の要部断面図である。
【図２８】Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄの測定結果を示すグラフである。
【図２９】水に対する接触角の測定結果を示すグラフである。
【図３０】実施の形態２のレジストパターン形成工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。
【図３１】実施の形態３のレジストパターン形成工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。
【図３２】塗布装置の構成を模式的に示す正面図である。
【図３３】塗布装置に備えられたスピンチャックに保持されている基板周辺を示す正面図である。
【図３４】実施の形態３のレジストパターン形成工程中の基板の要部断面図である。
【図３５】塗布装置に備えられたスピンチャックに保持されている基板周辺を示す正面図である。
【図３６】実施の形態３のレジストパターン形成工程中の基板の要部断面図である。
【図３７】形成されたレジストパターンの線幅とマスクパターンの線幅との関係を示すグラフである。
【図３８】実施の形態４のレジストパターン形成工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００２２】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００２３】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００２５】
さらに、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
【００２６】
（実施の形態１）
＜レジストパターン形成工程＞
本発明の一実施の形態であるレジストパターン形成工程を、図面を参照して説明する。本実施の形態のレジストパターン形成工程は、表面にタングステン（Ｗ）膜が形成された基板に塗布された化学増幅系レジストをパターニング（加工、選択的に除去）するものである。
【００２７】
図１は、実施の形態１のレジストパターン形成工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。図２、図５、図７および図９〜図１２は、実施の形態１のレジストパターン形成工程中の基板１の要部断面図である。図３は、塗布装置１０の構成を模式的に示す正面図である。図４、図６および図８は、塗布装置１０に備えられたスピンチャック１１に保持されている基板周辺を示す正面図である。なお、図５、図７および図９の各々は、図４、図６および図８の各々に示される基板１の要部断面を拡大して示す。
【００２８】
まず、表面にタングステン（Ｗ）膜３が形成された基板１を用意する（図１のステップＳ１１）。
【００２９】
図２に示されるように、基板１は、例えばシリコン（Ｓｉ）単結晶等の半導体基板からなり、厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面（上面、表面）１ａおよび第２主面（下面、裏面）１ｂを有している。そして、第１主面１ａの全面上に、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２等）膜などからなる絶縁膜２が形成され、絶縁膜２上にタングステン膜３が形成されている。すなわち、基板１の第１主面（上面、表面）１ａには、表面層としてタングステン膜３が形成されている。また、タングステン膜３の表面を３ａとする。
【００３０】
なお、基板１として、半導体基板以外にも、例えばガラス基板など各種の基板を用いることができる（以降の実施の形態においても同様）。
【００３１】
次に、基板１に、前処理用のレジストＰＲ１を塗布する（図１のステップＳ１２）。
【００３２】
このステップＳ１２では、まず、用意された基板１を、基板搬送装置（図示を省略）により、例えばスピンコータである塗布装置１０（図３参照）に搬送する。
【００３３】
塗布装置１０は、基板１を回転させた状態で、基板１上に前処理用のレジスト（フォトレジスト）ＰＲ１（後述する図４参照）を供給することにより、基板１に前処理用のレジストＰＲ１を塗布するものである。また、塗布装置１０は、前処理用のレジストＰＲ１が塗布された基板１を回転させた状態で、基板１上に有機溶媒ＳＬＶ１（後述する図６参照）を供給することにより、レジスト（フォトレジスト）ＰＲ１を除去するものである。さらに、塗布装置１０は、前処理用のレジストＰＲ１が除去された基板１を回転させた状態で、基板１上にレジストパターン形成用のレジスト（フォトレジスト）ＰＲ２（後述する図８参照）を供給することにより、基板１にレジストパターン形成用のレジストＰＲ２を塗布するものである。
【００３４】
図３に示されるように、塗布装置１０は、基板１を例えば真空吸着により保持した状態で回転可能に設けられたスピンチャック１１と、基板１の上方に配置されたノズル１２ａ，１２ｂ，１２ｃ等から構成されている。
【００３５】
スピンチャック１１にはモータ１３が連結され、このモータ１３は回転制御部１４に接続されている。回転制御部１４は、モータ１３に連結されたスピンチャック１１に保持されている基板１が所定の回転数で回転するように、モータ１３の回転数を制御する。
【００３６】
ノズル１２ａは、前処理用のレジストＰＲ１（後述する図４参照）を供給する供給部１５ａに接続されており、供給部１５ａは供給制御部１６ａに接続されている。供給制御部１６ａは、基板１の回転数に対応させて、前処理用のレジストＰＲ１が所定のタイミングで供給部１５ａからノズル１２ａを通って基板１上に供給されるように、制御する。
【００３７】
ノズル１２ｂは、有機溶媒ＳＬＶ１（後述する図６参照）を供給する供給部１５ｂに接続されており、供給部１５ｂは供給制御部１６ｂに接続されている。供給制御部１６ｂは、基板１の回転数に対応させて、有機溶媒ＳＬＶ１が所定のタイミングで供給部１５ｂからノズル１２ｂを通って基板１上に供給されるように、制御する。
【００３８】
ノズル１２ｃは、レジストパターン形成用のレジストＰＲ２（後述する図８参照）を供給する供給部１５ｃに接続されており、供給部１５ｃは供給制御部１６ｃに接続されている。供給制御部１６ｃは、基板１の回転数に対応させて、レジストパターン形成用のレジストＰＲ２が所定のタイミングで供給部１５ｃからノズル１２ｃを通って基板１上に供給されるように、制御する。
【００３９】
また、ノズル１２ａ，１２ｂ，１２ｃはそれぞれノズル移動機構１７ａ，１７ｂ，１７ｃにより移動可能に設けられており、いずれか一つのノズルが基板１の中心上に位置するときは、他のノズルが例えば基板１の外周よりもさらに外側に待避できるようになっている。
【００４０】
なお、後述する図４、図６および図８においては、塗布装置１０のうち、モータ１３、回転制御部１４、供給部１５ａ〜１５ｃ、供給制御部１６ａ〜１６ｃおよびノズル移動機構１７ａ〜１７ｃの図示を省略する。
【００４１】
また、塗布装置１０に代え、例えばスピンコータまたはディップコータからなる塗布装置等を複数設け、前処理用のレジストＰＲ１、有機溶媒ＳＬＶ１およびレジストパターン形成用のレジストＰＲ２の各々を、それぞれ別の塗布装置等により供給することもできる。
【００４２】
塗布装置１０に搬送された基板１は、例えば真空吸着により、スピンチャック１１に保持される。そして、スピンチャック１１に保持された基板１をモータ１３によりスピンチャック１１とともに回転させた状態で、図４に示されるように、ノズル１２ａを基板１の中心上の位置に移動させ、移動したノズル１２ａから基板１上に前処理用のレジストＰＲ１を吐出する。吐出された前処理用のレジストＰＲ１が遠心力により基板１上を中心から外周側へ流れることで、図５に示されるように、基板１の第１主面（上面、表面）１ａに形成されたタングステン膜３の表面３ａに、前処理用のレジストＰＲ１が塗布される。
【００４３】
前処理用のレジストＰＲ１としては、この前処理用のレジストＰＲ１を除去した時に、前処理用のレジストＰＲ１を塗布する前に比べて、タングステン膜３の表面３ａにおいて、炭素濃度を増加させるか、または、水に対する接触角を増加させるものであれば特に限定されず、各種のレジスト（フォトレジスト）を用いることができる。したがって、前処理用のレジストＰＲ１は、後述するレジストパターン形成用のＰＲ２と同一のレジストでなくてもよく、あるいは、化学増幅系レジストでなくてもよい。
【００４４】
また、塗布される前処理用のレジストＰＲ１の厚さは、この前処理用のレジストＰＲ１を除去した時に、前処理用のレジストＰＲ１を塗布する前に比べて、タングステン膜３の表面３ａにおいて、炭素濃度を増加させるか、または、水に対する接触角を増加させることができるだけの厚さがあれば特に限定されないが、例えば１μｍ程度とすることができる。
【００４５】
なお、ステップＳ１２の前、すなわち基板１に前処理用のレジストＰＲ１を塗布する前に、例えばヘキサメチルジシラザン（Hexamethyldisilazane；ＨＭＤＳ）を用いて基板１の表面処理を行ってもよい。
【００４６】
次に、前処理用のレジストＰＲ１が塗布された基板１を、ベーク（熱処理）する（図１のステップＳ１３）。
【００４７】
このステップＳ１３では、前処理用のレジストＰＲ１が塗布された基板１を、基板搬送装置（図示を省略）により例えば熱処理装置に備えられたホットプレート（図示を省略）上に搬送し、ホットプレートにより基板１にベーク（熱処理）を行う。このベーク（熱処理）により、塗布された前処理用のレジストＰＲ１を基板１に固着させることができ、その後の工程で、基板搬送装置等の各部材に前処理用のレジストＰＲ１が付着すること等による汚染を抑制することができる。ベーク（熱処理）の条件は、前処理用のレジストＰＲ１の材質にもよるが、例えば９０℃で９０秒間とすることができる。
【００４８】
次に、塗布された前処理用のレジストＰＲ１を除去する（図１のステップＳ１４）。
【００４９】
このステップＳ１４では、前処理用のレジストＰＲ１が塗布され、ベーク（熱処理）された基板１を、基板搬送装置（図示を省略）により塗布装置１０に搬送する。塗布装置１０に搬送された基板１は、スピンチャック１１に保持される。そして、スピンチャック１１に保持された基板１をモータ１３によりスピンチャック１１とともに回転させた状態で、図６に示されるように、ノズル１２ｂを基板１の中心上の位置に移動させ、移動したノズル１２ｂから基板１上に例えばシンナー等の有機溶媒ＳＬＶ１を吐出する。吐出された有機溶媒ＳＬＶ１が遠心力により基板１上を中心から外周側へ流れることによって、基板１に塗布された前処理用のレジストＰＲ１が溶解することで、図７に示されるように、塗布された前処理用のレジストＰＲ１（図５参照）が除去される。すなわち、基板１に有機溶媒ＳＬＶ１を供給することにより、塗布された前処理用のレジストＰＲ１を除去する。
【００５０】
なお、塗布された前処理用のレジストＰＲ１を除去する方法として、基板１に有機溶媒ＳＬＶ１を供給する方法が好適ではあるが、それ以外の方法、例えば基板１をアッシング処理するなど各種の方法を用いることができる。
【００５１】
前処理用のレジストＰＲ１が除去された基板１については、タングステン膜３の表面３ａにおいて、光電子分光法（X-ray Photoelectron Spectroscopy；ＸＰＳ）により測定されるＷ４ｄピーク強度に対するＣ１ｓピーク強度の比（Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄ）が０．１以上であることが好ましく、０．７以上であることがより好ましい。後述するように、Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄが０．１未満である場合は、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）が２００〜１０００ｎｍの全ての範囲で、形成されるレジストパターンがタングステン膜から剥がれることを抑制できない。一方、Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄが０．１以上である場合は、Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄが０．１未満である場合に比べ、形成されるレジストパターンがタングステン膜から剥がれることを抑制できる。特に、Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄが０．７以上である場合は、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）が７００ｎｍ以上の範囲で、形成されるレジストパターンがタングステン膜から剥がれることを抑制できる。
【００５２】
なお、ＸＰＳにより測定されるＣ１ｓピーク強度は、ＸＰＳにより測定されるスペクトルにおいて、横軸（エネルギー）の値が炭素（Ｃ）の１ｓ軌道から励起される光電子のエネルギーに相当する領域で観測されるピークの強度を意味し、元素分析される炭素（Ｃ）の量に依存する。また、ＸＰＳにより測定されるＷ４ｄピーク強度は、ＸＰＳにより測定されるスペクトルにおいて、横軸（エネルギー）の値がタングステン（Ｗ）の４ｄ軌道から励起される光電子のエネルギーに相当する領域で観測されるピークの強度を意味し、元素分析されるタングステン（Ｗ）の量に依存する。
【００５３】
あるいは、前処理用のレジストＰＲ１が除去された基板１については、タングステン膜３の表面３ａにおいて、水に対する接触角θが１０〜９０度であることが好ましく、５０〜９０度であることがより好ましい。後述するように、接触角θが１０度未満である場合は、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）が２００〜１０００ｎｍの全ての範囲で、形成されるレジストパターンがタングステン膜から剥がれることを抑制できない。一方、接触角θが１０度以上である場合は、接触角θが１０度未満である場合に比べ、形成されるレジストパターンがタングステン膜から剥がれることを抑制できる。特に、接触角θが５０度以上である場合は、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）が７００ｎｍ以上の範囲で、形成されるレジストパターンがタングステン膜から剥がれることを抑制できる。また、接触角θが９０度を超える場合は、例えば親水性の処理液がタングステン膜の表面で弾かれてしまう。
【００５４】
なお、ステップＳ１２〜ステップＳ１４の工程を複数回繰り返してもよい。すなわち、前処理用のレジストＰＲ１の塗布（ステップＳ１２）、ベーク（ステップＳ１３）および前処理用のレジストＰＲ１の除去（ステップＳ１４）からなる前処理工程を複数回繰り返してもよい。後述するように、前処理工程を繰り返すことにより、タングステン膜の表面において、Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄをさらに増加させることができる。
【００５５】
次に、基板１に、レジストパターン形成用のレジストＰＲ２を塗布する（図１のステップＳ１５）。
【００５６】
このステップＳ１５では、ステップＳ１４に引き続き、スピンチャック１１に保持された基板１をモータ１３によりスピンチャック１１とともに回転させた状態で、図８に示されるように、ノズル１２ｃを基板１の中心上の位置に移動させ、移動したノズル１２ｃから基板１上にレジストパターン形成用のレジストＰＲ２を吐出する。吐出されたレジストパターン形成用のレジストＰＲ２が遠心力により基板１上を中心から外周側へ流れることで、図９に示されるように、基板１の第１主面（上面、表面）１ａに形成されたタングステン膜３の表面３ａに、レジストパターン形成用のレジストＰＲ２が塗布される。
【００５７】
塗布されるレジストパターン形成用のレジストＰＲ２の厚さは、形成されるレジストパターンのパターン寸法（線幅）およびエッチングされる被エッチング膜（タングステン膜３）の厚さにもよるが、例えば１μｍ程度とすることができる。
【００５８】
レジストパターン形成用のレジストＰＲ２として、好適には、化学増幅系レジストが用いられる。通常のレジストが、露光の際の光反応によって、現像液に可溶化するのに対し、化学増幅系レジストは、露光の際の光反応によりレジスト中に酸を発生させ、露光後のベーク（熱処理）の際に、発生した酸を触媒としてレジストの基材樹脂が反応することで、現像液に可溶化する。露光の際に発生した酸が少量であっても、露光後のベーク（熱処理）の際に、レジストの可溶化の反応が酸を触媒として連鎖的に進行するため、化学増幅系レジストは、通常のレジストに比べ、露光光に対して極めて高い感度を有する。したがって、露光光としての強度が比較的小さいＫｒＦエキシマレーザ光を用いる場合には、好適には、化学増幅系レジストが用いられる。
【００５９】
次に、レジストパターン形成用のレジストＰＲ２が塗布された基板１を、ベーク（熱処理）する（図１のステップＳ１６）。
【００６０】
このステップＳ１６では、レジストパターン形成用のレジストＰＲ２が塗布された基板１を、基板搬送装置（図示を省略）により例えば熱処理装置に備えられたホットプレート（図示を省略）上に搬送し、ホットプレートにより基板１にベーク（熱処理）を行う。このベーク（熱処理）により、塗布されたレジストパターン形成用のレジストＰＲ２を基板１に固着させることができ、その後の工程で、基板搬送装置または露光装置の各部材にレジストパターン形成用のレジストＰＲ２が付着すること等による汚染を抑制することができる。ベーク（熱処理）の条件は、レジストパターン形成用のレジストＰＲ２の材質にもよるが、例えば９０℃で９０秒間とすることができる。
【００６１】
次に、ベーク（熱処理）された基板１を、露光する（図１のステップＳ１７）。
【００６２】
このステップＳ１７では、レジストパターン形成用のレジストＰＲ２が塗布され、ベーク（熱処理）された基板１を、露光装置に備えられたステージ（図示を省略）上に、基板搬送装置（図示を省略）により搬送し、図１０に示されるように、マスクパターンＭＰ１を用いて露光光ＥＬにより露光する。つまり、露光光ＥＬにより、レジストＰＲ２に、マスクパターンＭＰ１が転写される。
【００６３】
露光装置は、好適には、例えばＫｒＦエキシマレーザからなる光源および縮小投影光学系を有しており、光源からの光が、フォトマスクを備えた縮小投影光学系を介して縮小投影された露光光ＥＬにより、ステージ上に配置された基板１を露光する。このとき、フォトマスクに形成されている遮光パターンは、縮小投影光学系を介することで、基板１に縮小投影されたマスクパターンＭＰ１となる。本願明細書では、マスクパターンＭＰ１の線幅（マスクサイズ）を、フォトマスクに形成されている遮光パターンの線幅ではなく、遮光パターンが基板１に縮小投影されたパターンの線幅と定義する。また、ステップＳ１７では、基板１の複数の領域の各々を、マスクパターンＭＰ１を用いて露光光ＥＬにより繰り返し露光する。なお、図１０では、マスクパターンＭＰ１が仮想的に図示されており、塗布されたレジストパターン形成用のレジストＰＲ２のうち露光された領域をＥＡとしている。
【００６４】
また、本実施の形態では、ステップＳ１７において、例えばフォーカス値、露光量、露光レンズの開口数等の露光条件については、予め決定された露光条件で露光を行うことができる。
【００６５】
次に、露光された基板１を、ベーク（熱処理）する（図１のステップＳ１８）。
【００６６】
このステップＳ１８では、露光された基板１を、基板搬送装置（図示を省略）により例えば熱処理装置に備えられたホットプレート（図示を省略）上に搬送し、ホットプレートにより基板１にベーク（熱処理）を行う。このベーク（熱処理）により、図１１に示されるように、塗布されたレジストパターン形成用のレジストＰＲ２のうち露光された領域ＥＡにおいて、レジストパターン形成用のレジストＰＲ２が、露光により発生した酸を触媒として反応することで、アルカリ性の現像液に対して可溶化する。ベーク（熱処理）の条件は、レジストパターン形成用のレジストＰＲ２の材質にもよるが、例えば１１０℃で９０秒間とすることができる。
【００６７】
次に、ベーク（熱処理）された基板１を、現像する（図１のステップＳ１９）。
【００６８】
このステップＳ１９では、露光された基板１を、基板搬送装置（図示を省略）により現像装置に設けられたスピンチャック（図示を省略）により保持し、スピンチャックに保持された基板１をスピンチャックとともに回転させた状態で、基板１の中心上の位置でノズル（図示を省略）から基板１上に、アルカリ性の現像液を吐出する。吐出された現像液が遠心力により基板１上を中心から外周側へ流れることによって、塗布されたレジストパターン形成用のレジストＰＲ２のうち、露光された領域ＥＡ（図１１参照）における部分が溶解することで、図１２に示されるように、基板１の第１主面（上面、表面）１ａに形成されたタングステン膜３上に、線幅ＣＤを有するレジストパターンＰＴＮが形成される。つまり、ステップＳ１７〜ステップＳ１９の工程を行うことで、基板１に塗布されたレジストパターン形成用のレジストＰＲ２がパターニング（加工、選択的に除去）される。
【００６９】
アルカリ性の現像液として、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム（Tetramethylammonium hydroxide；ＴＭＡＨ）水溶液が用いられる。
【００７０】
本実施の形態のレジストパターン形成工程では、第１主面（上面、表面）１ａにタングステン膜３が形成された基板１に前処理用のレジストＰＲ１を塗布し、塗布された前処理用のレジストＰＲ１を除去した後、再び基板１にレジストパターン形成用のレジストＰＲ２を塗布し、露光、現像を行うことで、レジストパターンＰＴＮを形成する。これにより、後述するように、形成されたレジストパターンＰＴＮがタングステン膜３から剥がれることを抑制することができる。
【００７１】
なお、現像後の基板１を、ベーク（熱処理）してもよい。これにより、レジストパターンＰＴＮをタングステン膜３に固着させることができるため、形成されたレジストパターンＰＴＮがタングステン膜３から剥がれることをより抑制することができる。
【００７２】
＜半導体装置の製造工程＞
次に、前述のレジストパターン形成工程を含む本実施の形態の半導体装置の製造工程の例を、図面を参照して説明する。なお、本実施の形態では、一例として、半導体基板に半導体素子として超音波センサからなるＭＥＭＳが形成される半導体装置の製造工程について説明するものとする。また、以下の半導体装置の製造工程において、タングステン膜は、下部電極用、上部電極用、および下部電極または上部電極と連結された配線用の金属膜として形成されるものである。
【００７３】
図１３は、実施の形態１の半導体装置の製造工程により製造される半導体装置を構成する半導体チップ２１の要部断面図である。
【００７４】
半導体チップ２１を構成する半導体基板２１Ｓは、例えばシリコン単結晶からなり、厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面（上面、表面）２１Ｓａおよび第２主面（下面、裏面）２１Ｓｂを有している。図１３に示されるように、半導体基板２１Ｓの第１主面２１Ｓａ上には、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２等）膜などからなる絶縁膜２２を介して振動子４０が配置（形成）されている。
【００７５】
また、振動子４０は、下部電極Ｍ０Ｅと、下部電極Ｍ０Ｅに対向するように設けられた上部電極Ｍ１Ｅと、これら電極間に形成された空洞部ＶＲ１とを有している。
【００７６】
なお、図１３では１つの振動子４０のみを示しているが、半導体チップ２１には、複数の振動子４０が配置（形成）されている。
【００７７】
振動子４０の下部電極Ｍ０Ｅは、下部電極配線Ｍ０の一部により形成されている。下部電極配線Ｍ０（下部電極Ｍ０Ｅ）は、タングステン（Ｗ）膜が最表層となる導体層（積層膜２３）からなり、例えばタングステン（Ｗ）膜２３ａ、アルミニウム（Ａｌ）膜２３ｂおよびタングステン（Ｗ）膜２３ｃが下層から順に積層されることで形成されている。または、下部電極配線Ｍ０（下部電極Ｍ０Ｅ）は、タングステン膜１層のみにより形成されていてもよい。
【００７８】
この下部電極配線Ｍ０（下部電極Ｍ０Ｅ）の側面には、下部電極配線Ｍ０（下部電極Ｍ０Ｅ）の厚さによる段差を軽減する観点等から、例えば酸化シリコンなどの絶縁体からなるサイドウォール（側壁絶縁膜）ＳＷが形成されている。下部電極配線Ｍ０（下部電極Ｍ０Ｅ）、絶縁膜２２およびサイドウォールＳＷの表面は、例えば酸化シリコン膜などからなる絶縁膜２５によって覆われている。
【００７９】
この絶縁膜２５上には、例えば酸化シリコン膜などからなる絶縁膜２７が堆積されている。絶縁膜２７上には、上記上部電極Ｍ１Ｅが下部電極Ｍ０Ｅに対向するように設けられている。
【００８０】
振動子４０の上部電極Ｍ１Ｅは、上部電極配線Ｍ１の一部により形成されている。上部電極配線Ｍ１（上部電極Ｍ１Ｅ）は、タングステン（Ｗ）膜が最表層となる導体層（積層膜２８）からなり、例えばタングステン（Ｗ）膜２８ａ、アルミニウム（Ａｌ）膜２８ｂおよびタングステン（Ｗ）膜２８ｃが下層から順に積層されることで形成されている。または、上部電極配線Ｍ１（上部電極Ｍ１Ｅ）は、タングステン膜１層のみにより形成されていてもよい。
【００８１】
このような下部電極配線Ｍ０（下部電極Ｍ０Ｅ）と上部電極配線Ｍ１（上部電極Ｍ１Ｅ）との間（絶縁膜２５と絶縁膜２７の間）には、上記空洞部ＶＲ１が形成されている。
【００８２】
上記絶縁膜２７上には、上部電極配線Ｍ１（上部電極Ｍ１Ｅ）を覆うように、例えば窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４等）膜などからなる絶縁膜２９が堆積されている。絶縁膜２７，２９において、上記空洞部ＶＲ１の近傍には、空洞部ＶＲ１に達する孔（開口部）３０が形成されている。孔３０は、後述するように、孔３０を通じて絶縁膜２５，２７間の犠牲パターン（後述する犠牲パターン２６）をエッチングして空洞部ＶＲ１を形成するための孔である。
【００８３】
上記絶縁膜２９上には、例えば窒化シリコン膜などからなる絶縁膜３１が堆積されている。この絶縁膜３１の一部は、上記孔３０内に入り込んでおり、これにより、孔３０は塞がれている。
【００８４】
なお、図示を省略するが、上記絶縁膜２５，２７，２９，３１には、下部電極配線Ｍ０の一部に達する開口部が形成され、開口部から露出する下部電極配線Ｍ０の一部が、半導体チップ２１の入出力用の端子としてのパッドになっていてもよい。また、同様に図示を省略するが、上記絶縁膜２９，３１には、上部電極配線Ｍ１の一部に達する開口部が形成され、開口部から露出する上部電極配線Ｍ１の一部が、半導体チップ２１の入出力用の端子としてのパッドになっていてもよい。
【００８５】
次に、本実施の形態の半導体装置の製造工程について説明する。図１４〜図２５は、実施の形態１の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【００８６】
半導体チップ２１を製造するには、まず、図１４に示されるように、半導体基板（この段階では半導体ウェハと称する平面略円形状の半導体薄板）２１Ｓを用意する。半導体基板２１Ｓは、例えばシリコン単結晶からなり、厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面（上面、表面）２１Ｓａおよび第２主面（下面、裏面）２１Ｓｂを有している。
【００８７】
次に、半導体基板２１Ｓの第１主面２１Ｓａの全面上に、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２等）膜などからなる絶縁膜２２を形成（堆積）する。絶縁膜２２の膜厚は、例えば４００ｎｍ程度とすることができる。
【００８８】
次に、絶縁膜２２上にタングステン（Ｗ）膜２３ａを形成し、タングステン膜２３ａ上にアルミニウム（Ａｌ）膜２３ｂを形成し、アルミニウム膜２３ｂ上にタングステン（Ｗ）膜２３ｃを形成する。これにより、図１４に示されるように、タングステン膜２３ａ、アルミニウム膜２３ｂおよびタングステン膜２３ｃからなる積層膜２３が、絶縁膜２２上に形成される。この状態では、半導体基板２１Ｓの第１主面（上面、表面）２１Ｓａには、表面層としてタングステン膜２３ｃが形成されている。
【００８９】
タングステン膜２３ａ，２３ｃは、タングステン単体膜またはタングステン合金膜など、タングステンを主成分とする導体膜からなる。アルミニウム膜２３ｂは、アルミニウム単体膜またはアルミニウム合金膜など、アルミニウムを主成分とする導体膜からなる。積層膜２３を構成するタングステン膜２３ａ、アルミニウム膜２３ｂおよびタングステン膜２３ｃは、例えばスパッタリング法などを用いて形成することができる。
【００９０】
アルミニウム膜２３ｂは、下部電極配線Ｍ０（下部電極Ｍ０Ｅ）の主導体膜となるため、アルミニウム膜２３ｂの膜厚はタングステン膜２３ａ，２３ｃの膜厚よりも厚く、例えば、タングステン膜２３ａの膜厚は５０ｎｍ程度、アルミニウム膜２３ｂの膜厚は５００ｎｍ程度、タングステン膜２３ｃの膜厚は５０ｎｍ程度とすることができる。
【００９１】
なお、前述したように、下部電極配線Ｍ０（下部電極Ｍ０Ｅ）は、タングステン膜のみにより形成することもできる。
【００９２】
次に、積層膜２３を、リソグラフィ技術（フォトリソグラフィ技術）およびドライエッチング技術などを用いてパターニング（加工、選択的に除去）する。
【００９３】
まず、図１５に示されるように、リソグラフィ技術（フォトリソグラフィ技術）を用いて、積層膜２３上すなわちタングステン膜２３ｃ上に、形成される下部電極配線Ｍ０（後述する図１６参照）の形状に対応したレジストパターンＰＴＮ１を形成する。本実施の形態では、上記レジストパターン形成工程（図１のステップＳ１１〜ステップＳ１９）を行うことで、形成される下部電極配線Ｍ０（後述する図１６参照）の形状に対応し、レジストパターン形成用のレジストＰＲ２からなるレジストパターンＰＴＮ１を形成する。
【００９４】
この際、上記レジストパターン形成工程（図１のステップＳ１１〜ステップＳ１９）において、図２に示されるような、第１主面（上面、表面）１ａにタングステン膜３が形成された基板１に代えて、図１４に示されるような、第１主面（上面、表面）２１Ｓａにタングステン膜２３ｃが形成された半導体基板２１Ｓを用いる。また、図１のステップＳ１７の工程（露光工程）において、形成される下部電極配線Ｍ０（下部電極Ｍ０Ｅ）の形状に対応したマスクパターンを用いる。さらに、図１のステップＳ１９の工程（現像工程）において、図１２に示されるようなレジストパターンＰＴＮに代えて、図１５に示されるようなレジストパターンＰＴＮ１を形成する。
【００９５】
その後、形成されたレジストパターンＰＴＮ１をエッチングマスクとし、ドライエッチング技術を用いて積層膜２３をエッチングする。すなわち、タングステン膜２３ｃ、アルミニウム膜２３ｂおよびタングステン膜２３ａのうち、レジストパターンＰＴＮ１に覆われていない部分をドライエッチングにより除去する。そして、例えばアッシング処理とＳＰＭ（Sulfuric acid-Hydrogen Peroxide Mixture）液などの処理液を用いた洗浄処理とを行うことで、レジストパターンＰＴＮ１を除去する。このようにして、図１６に示されるように、所望の形状に加工された下部電極配線Ｍ０が形成される。下部電極配線Ｍ０は、絶縁膜２２上に形成され、パターニングされた導体層（ここでは積層膜２３）からなる。
【００９６】
本実施の形態では、上記レジストパターン形成工程（図１のステップＳ１１〜ステップＳ１９）を行うことで、下部電極配線Ｍ０（下部電極Ｍ０Ｅ）の形状に対応したレジストパターンＰＴＮ１を形成する。これにより、形成されたレジストパターンＰＴＮ１がタングステン膜２３ｃから剥がれることを抑制することができ、下部電極Ｍ０Ｅおよび下部電極配線Ｍ０の形状精度を向上させることができる。
【００９７】
次に、半導体基板２１Ｓの第１主面２１Ｓａの全面上に（すなわち絶縁膜２２上に）、下部電極配線Ｍ０（下部電極Ｍ０Ｅ）の表面を覆うように、酸化シリコン膜などの絶縁膜を堆積し、この絶縁膜を異方性のドライエッチング技術によりエッチバック（全面エッチング）する。これにより、図１７に示されるように、下部電極配線Ｍ０（下部電極Ｍ０Ｅ）の側面（側壁）に絶縁膜を残存させてサイドウォール（側壁絶縁膜）ＳＷを形成するとともに、下部電極配線Ｍ０（下部電極Ｍ０Ｅ）の上面を露出させる。
【００９８】
次に、図１８に示されるように、半導体基板２１Ｓの第１主面２１Ｓａの全面上に（すなわち絶縁膜２２上に）、下部電極配線Ｍ０（下部電極Ｍ０Ｅ）およびサイドウォールＳＷの表面を覆うように、絶縁膜２５および犠牲膜２６ｂを順次形成（堆積）する。絶縁膜２５は、例えば酸化シリコン膜などからなり、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などを用いて形成することができる。絶縁膜２５の厚さは、例えば２００ｎｍ程度である。また、犠牲膜２６ｂは、例えば多結晶シリコン膜からなり、例えばＣＶＤ法により形成できる。犠牲膜２６ｂの厚さは、例えば１００ｎｍ程度とすることができる。
【００９９】
次に、図１９に示されるように、犠牲膜２６ｂをリソグラフィ技術およびドライエッチング技術によりパターニングすることで、犠牲膜２６ｂからなる犠牲パターン２６を形成する。犠牲パターン２６は上記空洞部ＶＲ１を形成するためのパターンである。このため、犠牲パターン２６の平面形状は、空洞部ＶＲ１と同じ平面形状に形成されている。
【０１００】
次に、図２０に示されるように、半導体基板２１Ｓの第１主面２１Ｓａの全面上に（すなわち絶縁膜２５上に）、犠牲パターン２６の表面を覆うように、絶縁膜２７を形成（堆積）する。絶縁膜２７は、例えば酸化シリコン膜などからなり、ＣＶＤ法などを用いて形成することができる。絶縁膜２７の厚さは、例えば２００ｎｍ程度とすることができる。
【０１０１】
次に、絶縁膜２７上にタングステン（Ｗ）膜２８ａを形成し、タングステン膜２８ａ上にアルミニウム（Ａｌ）膜２８ｂを形成し、アルミニウム膜２８ｂ上にタングステン（Ｗ）膜２８ｃを形成する。これにより、図２０に示されるように、タングステン膜２８ａ、アルミニウム膜２８ｂおよびタングステン膜２８ｃからなる積層膜２８が、絶縁膜２７上に形成される。この状態では、半導体基板２１Ｓの第１主面（上面、表面）２１Ｓａには、表面層としてタングステン膜２８ｃが形成されている。
【０１０２】
タングステン膜２８ａ，２８ｃは、タングステン単体膜またはタングステン合金膜など、タングステンを主成分とする導体膜からなる。アルミニウム膜２８ｂは、アルミニウム単体膜またはアルミニウム合金膜など、アルミニウムを主成分とする導体膜からなる。積層膜２８を構成するタングステン膜２８ａ、アルミニウム膜２８ｂおよびタングステン膜２８ｃは、例えばスパッタリング法などを用いて形成することができる。
【０１０３】
アルミニウム膜２８ｂは、上部電極配線Ｍ１（上部電極Ｍ１Ｅ）の主導体膜となるため、アルミニウム膜２８ｂの膜厚はタングステン膜２８ａ，２８ｃの膜厚よりも厚い。また、上部電極配線形成用の積層膜２８の全体の厚さは、上記下部電極配線形成用の積層膜２３の全体の厚さよりも薄く、例えば４００ｎｍ程度とすることができる。この場合、タングステン膜２８ａ、アルミニウム膜２８ｂおよびタングステン膜２８ｃの各膜厚は、例えば５０ｎｍ程度、３００ｎｍ程度および５０ｎｍ程度とすることができる。
【０１０４】
なお、前述したように、上部電極配線Ｍ１（上部電極Ｍ１Ｅ）は、タングステン膜のみにより形成することもできる。
【０１０５】
次に、積層膜２８を、リソグラフィ技術（フォトリソグラフィ技術）およびドライエッチング技術などを用いてパターニング（加工、選択的に除去）する。
【０１０６】
まず、図２１に示されるように、リソグラフィ技術（フォトリソグラフィ技術）を用いて、積層膜２８上すなわちタングステン膜２８ｃ上に、形成される上部電極配線Ｍ１（後述する図２２参照）の形状に対応したレジストパターンＰＴＮ２を形成する。本実施の形態では、上記レジストパターン形成工程（図１のステップＳ１１〜ステップＳ１９）を行うことで、形成される上部電極配線Ｍ１（後述する図２２参照）の形状に対応し、レジストパターン形成用のレジストＰＲ２からなるレジストパターンＰＴＮ２を形成する。
【０１０７】
この際、上記レジストパターン形成工程（図１のステップＳ１１〜ステップＳ１９）において、図２に示されるような、第１主面（上面、表面）１ａにタングステン膜３が形成された基板１に代えて、図２０に示されるような、第１主面（上面、表面）２１Ｓａにタングステン膜２８ｃが形成された半導体基板２１Ｓを用いる。また、図１のステップＳ１７の工程（露光工程）において、形成される上部電極配線Ｍ１（上部電極Ｍ１Ｅ）の形状に対応したマスクパターンを用いる。さらに、図１のステップＳ１９の工程（現像工程）において、図１２に示されるようなレジストパターンＰＴＮに代えて、図２１に示されるようなレジストパターンＰＴＮ２を形成する。
【０１０８】
その後、形成されたレジストパターンＰＴＮ２をエッチングマスクとし、ドライエッチング技術を用いて積層膜２８をエッチングする。すなわち、タングステン膜２８ｃ、アルミニウム膜２８ｂおよびタングステン膜２８ａのうち、レジストパターンＰＴＮ２に覆われていない部分をドライエッチングにより除去する。そして、例えばアッシング処理とＳＰＭ液などの処理液を用いた洗浄処理とを行うことで、レジストパターンＰＴＮ２を除去する。このようにして、図２２に示されるように、所望の形状に加工された上部電極配線Ｍ１が形成される。上部電極配線Ｍ１は、絶縁膜２７上に形成され、パターニングされた導体層（ここでは積層膜２８）からなる。
【０１０９】
本実施の形態では、上記レジストパターン形成工程（図１のステップＳ１１〜ステップＳ１９）を行うことで、上部電極配線Ｍ１（上部電極Ｍ１Ｅ）の形状に対応したレジストパターンＰＴＮ２を形成する。これにより、形成されたレジストパターンＰＴＮ２がタングステン膜２８ｃから剥がれることを抑制することができ、上部電極Ｍ１Ｅおよび上部電極配線Ｍ１の形状精度を向上させることができる。
【０１１０】
次に、図２３に示されるように、半導体基板２１Ｓの第１主面２１Ｓａの全面上に（すなわち絶縁膜２７上に）、上部電極配線Ｍ１（上部電極Ｍ１Ｅ）を覆うように、絶縁膜２９を形成（堆積）する。絶縁膜２９は、例えば窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４等）膜などからなり、ＣＶＤ法などを用いて形成することができる。また、絶縁膜２９の厚さは、例えば５００ｎｍ程度とすることができる。
【０１１１】
次に、図２４に示されるように、リソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いて、絶縁膜２９，２７に、上記犠牲パターン２６に到達して犠牲パターン２６の一部を露出するような孔（開口部）３０を形成する。孔３０は、犠牲パターン２６に平面的に重なる位置に形成され、孔３０の底部で、犠牲パターン２６の一部が露出される。
【０１１２】
次に、孔３０を通じて、犠牲パターン２６を、例えば水酸化カリウム水溶液などにより選択的にウェットエッチングする。これにより、図２５に示されるように、犠牲パターン２６が除去され、絶縁膜２５と絶縁膜２７との間に空洞部ＶＲ１が形成される。
【０１１３】
なお、下部電極配線Ｍ０において、空洞部ＶＲ１を介して上部電極配線Ｍ１と対向する部分が下部電極Ｍ０Ｅであり、上部電極配線Ｍ１において、空洞部ＶＲ１を介して下部電極配線Ｍ０と対向する部分が上部電極Ｍ１Ｅである。
【０１１４】
次に、半導体基板２１Ｓの第１主面２１Ｓａの全面上に（すなわち絶縁膜２９上に）、絶縁膜３１を形成（堆積）する。これにより、絶縁膜３１の一部を孔３０内に埋め込み、孔３０を塞ぐことができる。絶縁膜３１は、例えば窒化シリコン膜などからなり、プラズマＣＶＤ法などを用いて形成することができる。また、絶縁膜３１の厚さは、例えば８００ｎｍ程度とすることができる。このようにして、図１３に示されるように、容量検出型のセンサセルとして振動子４０が形成される。
【０１１５】
その後、絶縁膜３１，２９，２７，２５に下部電極配線Ｍ０の一部が露出する開口部（図示は省略）を、また、絶縁膜３１，２９に上部電極配線Ｍ１の一部が露出するような開口部（図示は省略）を、リソグラフィ技術およびドライエッチング技術により形成する。続いて、半導体基板２１Ｓ（半導体ウェハ）から個々のチップ領域を、ダイシング処理により切り出すことで、上記半導体チップ２１を製造することができる。
【０１１６】
＜レジストパターンの剥がれを抑制する作用について＞
次に、本実施の形態のレジストパターン形成工程におけるレジストパターンの剥がれ（パターン剥がれ）を抑制する作用について説明する。以下では、タングステン膜上に形成されるレジストパターンの線幅とパターニングの可否との関係について、評価を行った。
【０１１７】
まず、表面にタングステン膜が形成された半導体基板からなる基板を用意した（図１のステップＳ１１）。そして、用意された基板に対し、互いに異なるマスクパターンの線幅（マスクサイズ）に対応した複数の遮光パターンが形成されたフォトマスクを用い、図１のステップＳ１２〜ステップＳ１９の工程を行った。また、用いたマスクパターンの線幅（マスクサイズ）は、１０００ｎｍ、７００ｎｍ、５００ｎｍ、４５０ｎｍ、４００ｎｍ、３６０ｎｍ、３２０ｎｍ、２８０ｎｍ、２４０ｎｍおよび２００ｎｍであった。
【０１１８】
以下の説明において、前述したように、図１のステップＳ１１〜ステップＳ１９の工程のうち、ステップＳ１２〜ステップＳ１４の工程を、前処理工程とする。そして、前処理工程を行わない場合を比較例１とし、前処理工程を１回行う場合を実施例１とし、前処理工程を２回行う場合を実施例２とする。
【０１１９】
図２６は、比較例１、実施例１および実施例２における、形成されたレジストパターンの線幅ＣＤ（図１２参照）とマスクパターンの線幅（マスクサイズ）との関係を示すグラフである。図２７は、パターン剥がれが発生した比較例１の基板１の要部断面図である。なお、図２７では、レジストＰＲ２からなるレジストパターンＰＴＮは剥がれているが、レジストパターンＰＴＮを、その形成されるべきであった位置に二点鎖線で示している。実施例１および実施例２の基板１は、図１２を用いて説明した断面構造を有しており、比較例１の基板１は、レジストパターンＰＴＮを除き、図１２を用いて説明した基板１と同様の断面構造を有する。
【０１２０】
図２６において、形成されたレジストパターンがタングステン膜から剥がれなかった場合には、横軸の値を、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）とし、縦軸の値を、形成されたレジストパターンの線幅ＣＤの測定値として、測定結果を示している。一方、図２６において、形成されたレジストパターンがタングステン膜から剥がれた場合には、横軸の値については、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）とするものの、縦軸の値については、レジストパターンの線幅ＣＤの測定値が得られないため、０として、測定結果を示している。
【０１２１】
図２６に示されるように、比較例１（前処理工程なし）では、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）が２００〜１０００ｎｍにおける上記のいずれの値であるときも、縦軸の値が０である。すなわち、比較例１（前処理工程なし）では、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）が２００〜１０００ｎｍにおける上記のいずれの値であるときも、パターン剥がれ（図２７参照）が発生した。
【０１２２】
なお、前処理工程に代え、基板にレジストを塗布する前に、ＨＭＤＳを用いて表面処理を行い、その後、図１のステップＳ１５〜ステップＳ１９の工程を行った場合には、比較例１と同様に、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）が２００〜１０００ｎｍにおける上記のいずれの値であるときも、パターン剥がれが発生した。したがって、ＨＭＤＳによる表面処理には、形成されたレジストパターンがタングステン膜から剥がれることを抑制する効果はなかった。
【０１２３】
また、前処理工程に代え、基板にレジストを塗布する前に、基板にシンナー等の有機溶媒を塗布する工程を行い、その後、図１のステップＳ１５〜ステップＳ１９の工程を行った場合には、比較例１と同様に、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）が２００〜１０００ｎｍにおける上記のいずれの値であるときも、パターン剥がれが発生した。したがって、有機溶媒による表面処理には、形成されたレジストパターンがタングステン膜から剥がれることを抑制する効果はなかった。
【０１２４】
一方、図２６に示されるように、実施例１（前処理工程１回）では、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）が５００ｎｍ、４５０ｎｍ、４００ｎｍ、３６０ｎｍ、３２０ｎｍ、２８０ｎｍ、２４０ｎｍおよび２００ｎｍのいずれかの値であるときは、パターン剥がれが発生した。しかし、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）が１０００ｎｍおよび７００ｎｍのいずれかの値であるときは、パターン剥がれが発生せず、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）と略等しい線幅を有するレジストパターンを形成することができた。したがって、実施例１（前処理工程１回）では、比較例１（前処理工程なし）と比べ、パターン剥がれを抑制できることが確認された。
【０１２５】
また、図２６に示されるように、実施例２（前処理工程２回）では、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）が２００ｎｍであるときは、パターン剥がれが発生した。しかし、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）が１０００ｎｍ、７００ｎｍ、５００ｎｍ、４５０ｎｍ、４００ｎｍ、３６０ｎｍ、３２０ｎｍ、２８０ｎｍおよび２４０ｎｍのいずれかの値であるときは、パターン剥がれが発生せず、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）と略等しい線幅を有するレジストパターンを形成することができた。したがって、実施例２（前処理工程２回）では、実施例１（前処理工程１回）と比べ、さらにパターン剥がれを抑制できることが確認された。
【０１２６】
また、比較例１については、レジストパターン形成用のレジストを塗布する前のタングステン膜の表面において、実施例１および実施例２については、前処理工程が全て終了した後、レジストパターン形成用のレジストを塗布する前のタングステン膜の表面において、ＸＰＳによりＷ４ｄピーク強度に対するＣ１ｓピーク強度の比（Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄ）を測定した。ここで、前述したように、Ｃ１ｓピーク強度は元素分析される炭素（Ｃ）の量に依存し、Ｗ４ｄピーク強度は元素分析されるタングステン（Ｗ）の量に依存する。また、ＸＰＳによれば、表面から数ｎｍの深さまでの範囲で元素分析が可能である。したがって、Ｗ４ｄピーク強度に対するＣ１ｓピーク強度の比（Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄ）は、タングステン膜の表面における炭素濃度を示す。
【０１２７】
なお、ＸＰＳにより測定されたスペクトルからＷ４ｄピークまたはＣ１ｓピークの各ピーク強度を算出する方法としては、Ｗ４ｄピークとＣ１ｓピークとで同一の方法を用いるのであれば特に限定されないが、例えば各ピークの最大値をピーク強度として算出する方法、または、各ピークの面積をピーク強度として算出する方法その他の各種の方法を用いることができる。
【０１２８】
図２８は、比較例１、実施例１および実施例２における、Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄの測定結果を示すグラフである。
【０１２９】
図２８に示されるように、比較例１（前処理工程なし）では、Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄの値が０．１未満であり、実施例１（前処理工程１回）および実施例２（前処理工程２回）では、Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄの値が０．７以上である。したがって、図２６および図２８の結果から、Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄが０．１未満である場合は、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）が２００〜１０００ｎｍの全ての範囲で、パターン剥がれを抑制することができない。また、Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄが０．７以上である場合は、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）が７００ｎｍ以上の範囲で、パターン剥がれを抑制することができる。
【０１３０】
なお、図２８には示していないが、前処理工程に代え、有機溶媒による表面処理を行った場合には、Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄの値として０．０７が得られており、比較例１（前処理工程なし）と同様に、Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄの値が０．１未満であった。
【０１３１】
また、比較例１については、レジストパターン形成用のレジストを塗布する前に、実施例１および実施例２については、前処理工程が全て終了した後、レジストパターン形成用のレジストを塗布する前に、タングステン膜の表面において、水に対する接触角θを測定した。ここで、接触角θは、タングステン膜の表面における疎水性（撥水性）を示す。また、接触角θは、タングステン膜の表面に水を滴下し、滴下された水の形状を顕微鏡により観察することで、測定した。
【０１３２】
図２９は、比較例１、実施例１および実施例２における、水に対する接触角θの測定結果を示すグラフである。
【０１３３】
図２９に示されるように、比較例１では、接触角θが１０度未満であり、実施例１および実施例２では、接触角θが５０度以上である。したがって、図２６および図２９の結果から、接触角θが１０度未満である場合は、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）が２００〜１０００ｎｍの全ての範囲で、パターン剥がれを抑制することができない。また、接触角θが５０度以上である場合は、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）が７００ｎｍ以上の範囲で、パターン剥がれを抑制することができる。
【０１３４】
以上の結果から、実施例１および実施例２では、前処理工程を行わない場合に比べ、レジストパターン形成用のレジストを塗布する前のタングステン膜の表面において、炭素濃度が増加し、疎水性（撥水性）が高まることが分かる。
【０１３５】
また、図２８に示されるように、実施例２におけるＣ１ｓ／Ｗ４ｄの値が実施例１におけるＣ１ｓ／Ｗ４ｄの値よりも大きいため、前処理工程を繰り返すことで、Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄがさらに増加することが分かる。すなわち、前処理工程を繰り返すことで、炭素濃度がより増加し、疎水性（撥水性）がより高まることが分かる。したがって、前処理工程の繰り返し回数を調整することで、タングステン膜の表面における炭素濃度または疎水性（撥水性）を調整できることが分かる。
【０１３６】
＜本実施の形態の主要な特徴と効果＞
上記したように、本実施の形態では、表面にタングステン膜が形成された基板に、前処理用のレジストを塗布し、塗布された前処理用のレジストを除去する前処理工程を行った後、レジストパターン形成用のレジストを塗布し、塗布されたレジストパターン形成用のレジストをパターニングする。これにより、前処理工程を行わない場合に比べ、レジストパターン形成用のレジストを塗布する前のタングステン膜の表面において、炭素濃度が増加し、疎水性（撥水性）が高まるため、タングステン膜の表面におけるレジストパターンの密着性を高めることができる。
【０１３７】
したがって、転写されるマスクパターンの線幅が細い場合、すなわち、形成されるレジストパターンの線幅が細い場合でも、形成されたレジストパターンがタングステン膜から剥がれることを抑制することができる。その結果、タングステン膜からなる電極または配線を形状精度よく加工することができ、製造されたＭＥＭＳ等の半導体装置の性能を向上させることができる。
【０１３８】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２の半導体装置の製造方法について説明する。前述した実施の形態１では、予め決定された露光条件で露光を行う。それに対して、実施の形態２では、テスト露光用の基板を用いて最適露光条件を決定した後、製品製造用の基板に対して、決定された最適露光条件で露光を行う。
【０１３９】
＜レジストパターン形成工程および半導体装置の製造工程＞
本実施の形態２のレジストパターン形成工程では、まず、最適露光条件を決定するためのテスト露光用の基板に、レジストパターンを形成する。
【０１４０】
図３０は、実施の形態２のレジストパターン形成工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。図３０のステップＳ２１〜ステップＳ３０の工程は、テスト露光用の基板にレジストパターンを形成し、最適露光条件を決定するためのものである。
【０１４１】
まず、表面に（表面層として）タングステン膜が形成されたテスト露光用の基板を用意する（図３０のステップＳ２１）。用意される基板がテスト露光用のものであることを除き、ステップＳ２１の工程は、実施の形態１のレジストパターン形成工程における図１のステップＳ１１の工程と同様である。また、ステップＳ２１で用意されるテスト露光用の基板は、図２に示される基板１と同様の断面構造を有する。
【０１４２】
次に、テスト露光用の基板に、前処理用のレジストを塗布し（図３０のステップＳ２２）、前処理用のレジストが塗布されたテスト露光用の基板を、ベーク（熱処理）した後（図３０のステップＳ２３）、塗布された前処理用のレジストを除去する（図３０のステップＳ２４）。ステップＳ２２〜ステップＳ２４の各々の工程は、実施の形態１のレジストパターン形成工程における図１のステップＳ１２〜ステップＳ１４の各々の工程と同様である。また、ステップＳ２２およびステップＳ２４の各々の工程が行われたテスト露光用の基板は、図５および図７の各々に示される基板１と同様の断面構造を有する。
【０１４３】
なお、前処理用のレジストが除去されたテスト露光用の基板については、実施の形態１と同様に、タングステン膜の表面において、ＸＰＳにより測定されるＷ４ｄピーク強度に対するＣ１ｓピーク強度の比（Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄ）が０．１以上であることが好ましく、０．７以上であることがより好ましい。また、タングステン膜の表面において、水に対する接触角θが１０〜９０度であることが好ましく、５０〜９０度であることがより好ましい。
【０１４４】
次に、テスト露光用の基板に、レジストパターン形成用のレジストを塗布し（図３０のステップＳ２５）、レジストパターン形成用のレジストが塗布されたテスト露光用の基板をベーク（熱処理）する（図３０のステップＳ２６）。ステップＳ２５およびステップＳ２６の各々の工程は、実施の形態１のレジストパターン形成工程における図１のステップＳ１５およびステップＳ１６の各々の工程と同様である。また、ステップＳ２５の工程が行われたテスト露光用の基板は、図９に示される基板１と同様の断面構造を有する。
【０１４５】
次に、ベーク（熱処理）されたテスト露光用の基板を露光する（図３０のステップＳ２７）。このステップＳ２７の工程は、テスト露光用の基板の複数の領域の各々を互いに異なる露光条件で露光する点で、実施の形態１のレジストパターン形成工程における図１のステップＳ１７の工程と相違する。露光条件として、例えばフォーカス値、露光量または露光レンズの開口数を変えて、露光する。また、複数の領域の各々を互いに異なる露光条件で露光する点以外の点については、このステップＳ２７の工程は、実施の形態１のレジストパターン形成工程における図１のステップＳ１７の工程と同様である。また、ステップＳ２７におけるテスト露光用の基板は、図１０に示される基板１と同様の断面構造を有する。
【０１４６】
次に、露光されたテスト露光用の基板を、ベーク（熱処理）し（図３０のステップＳ２８）、ベーク（熱処理）されたテスト露光用の基板を現像する（図３０のステップＳ２９）。ステップＳ２８およびステップＳ２９の各々の工程は、実施の形態１のレジストパターン形成工程における図１のステップＳ１８およびステップＳ１９の各々の工程と同様である。また、ステップＳ２８およびステップＳ２９の各々の工程が行われたテスト露光用の基板は、図１１および図１２の各々に示される基板１と同様の断面構造を有する。すなわち、ステップＳ２９までの工程を行うことで、テスト露光用の基板において、タングステン膜上にレジストパターンが形成される。
【０１４７】
次に、テスト露光用の基板に形成されたレジストパターン（フォトレジストパターン）の線幅（パターン寸法）を測定する（図３０のステップＳ３０）。このステップＳ３０では、例えば走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope；ＳＥＭ）等の線幅測定装置により、互いに異なる露光条件で露光された複数の領域の各々において、タングステン膜上に形成されたレジストパターンの線幅（パターン寸法）ＣＤを測定する。そして、例えば測定された線幅（パターン寸法）ＣＤとマスクパターンの線幅（マスクサイズ）との差が最小になるような領域に対応した露光条件を、最適露光条件とする。すなわち、テスト露光用の基板の複数の領域の各々に形成されたレジストパターンの線幅（パターン寸法）ＣＤに基づいて、最適露光条件を決定する。この最適露光条件は、前述したように、例えばフォーカス値、露光量および露光レンズの開口数の各々の最適条件からなる。
【０１４８】
なお、上記複数の領域のいずれにおいても、例えば測定された線幅（パターン寸法）ＣＤとマスクパターンの線幅（マスクサイズ）との差が所定の値よりも小さくならない場合には、再び図３０のステップＳ２４の工程を行って、形成されたレジストパターンを除去することができる。また、その後、例えばＫｒＦエキシマレーザのエネルギーなどの光源の条件、または例えば薬液の種類や粘度などのレジストパターン形成用のレジストの条件を変更し、さらに図３０のステップＳ２５〜ステップＳ３０の工程を行うことで、最適露光条件を決定することができる。
【０１４９】
あるいは、レジストパターンの線幅（パターン寸法）ＣＤに代え、レジストパターンの側壁の傾角等各種の形状パラメータを測定し、測定した形状パラメータに基づいて、最適露光条件を決定することもできる。
【０１５０】
このようにして最適露光条件を決定した後、実際に半導体装置を製造する製品製造用の基板に、レジストパターンを形成する。実施の形態１のレジストパターン形成工程における図１のステップＳ１１を行って、表面にタングステン膜が形成された基板を製品製造用の基板として用意した後、実施の形態１のレジストパターン形成工程における図１のステップＳ１２〜ステップＳ１９の工程を行うことで、製品製造用の基板において、タングステン膜上にレジストパターンが形成される。
【０１５１】
ただし、本実施の形態２では、図１のステップＳ１７の工程において、製品製造用の基板を、図３０のステップＳ３０で決定された最適露光条件で露光する。すなわち、製品製造用の基板の複数の領域の各々を、上記したように、例えばフォーカス値、露光量および露光レンズの開口数の各々の最適条件からなる最適露光条件で露光する。
【０１５２】
なお、テスト露光用の基板についての図３０のステップＳ２１〜ステップＳ３０の工程は、製品製造用の基板についての図１のステップＳ１７の工程の前に行えばよく、例えば製品製造用の基板についての図１のステップＳ１１〜ステップＳ１６の工程と並行して行ってもよい。
【０１５３】
また、前述のレジストパターン形成工程を含む本実施の形態２の半導体装置の製造工程は、実施の形態１で説明した半導体装置の製造工程の例と同様にすることができるため、その説明を省略する。
【０１５４】
＜本実施の形態の主要な特徴と効果＞
本実施の形態２では、テスト露光用の基板および製品製造用の基板のいずれにおいても、実施の形態１と同様に、レジストパターン形成用のレジストを塗布する前のタングステン膜の表面において、炭素濃度が増加し、疎水性（撥水性）が高まるため、タングステン膜の表面におけるレジストパターンの密着性を高めることができる。したがって、テスト露光用の基板および製品製造用の基板のいずれにおいても、形成されたレジストパターンがタングステン膜から剥がれることを抑制することができる。
【０１５５】
また、本実施の形態２では、テスト露光用の基板を用いて最適露光条件を決定した後、製品製造用の基板を、決定された最適露光条件で露光する。このため、実施の形態１に比べて、タングステン膜からなる電極または配線をより形状精度よく加工することができ、製造されたＭＥＭＳ等の半導体装置の性能をさらに向上させることができる。
【０１５６】
また、好適には、図３０のステップＳ２１〜ステップＳ２９の工程と、図１のステップＳ１１〜ステップＳ１９の工程とで、同種の基板、同種の前処理用のレジスト、同種の有機溶媒、および、同種のレジストパターン形成用のレジストを用い、露光条件を除いた他の条件（例えば基板の回転数、熱処理条件等）を同一とする。これにより、最適露光条件をさらに容易に得ることができる。
【０１５７】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３の半導体装置の製造方法について説明する。前述した実施の形態１では、レジストパターン形成用のレジストを塗布する前の前処理工程として、前処理用のレジストを塗布し、塗布された前処理用のレジストを除去する工程を行う。それに対して、実施の形態３では、レジストパターン形成用のレジストを塗布する前の前処理工程として、高分子有機化合物が混合された有機溶媒を塗布する工程を行う。
【０１５８】
＜レジストパターン形成工程および半導体装置の製造工程＞
図３１は、実施の形態３のレジストパターン形成工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。図３２は、塗布装置１０ａの構成を模式的に示す正面図である。図３３および図３５は、塗布装置１０ａに備えられたスピンチャック１１に保持されている基板周辺を示す正面図である。図３４および図３６は、実施の形態３のレジストパターン形成工程中の基板１の要部断面図である。なお、図３４および図３６の各々は、図３３および図３５の各々に示される基板１の要部断面を拡大して示す。
【０１５９】
まず、表面にタングステン（Ｗ）膜３が形成された基板１を用意する（図３１のステップＳ３１）。
【０１６０】
このステップＳ３１の工程は、実施の形態１のレジストパターン形成工程における図１のステップＳ１１の工程と同様である。また、ステップＳ３１の工程では、図２に示される基板１と同様の断面構造を有する基板１を用意することができる。すなわち、基板１は、例えばシリコン単結晶等の半導体基板からなり、厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面（上面、表面）１ａおよび第２主面（下面、裏面）１ｂを有している。そして、第１主面１ａの全面上に、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２等）膜などからなる絶縁膜２が形成され、絶縁膜２上にタングステン膜３が形成されている。すなわち、基板１の第１主面（上面、表面）１ａには、表面層としてタングステン膜３が形成されている。また、タングステン膜３の表面を３ａとする。
【０１６１】
次に、基板１に、高分子有機化合物が混合された有機溶媒ＳＬＶ２を塗布する（図３１のステップＳ３２）。本実施の形態では、このステップＳ３２が、レジストパターン形成用のレジストを塗布する前の前処理工程に相当する。
【０１６２】
このステップＳ３２では、まず、用意された基板１を、基板搬送装置（図示を省略）により、例えばスピンコータである塗布装置１０ａ（図３２参照）に搬送する。
【０１６３】
塗布装置１０ａは、基板１を回転させた状態で、基板１上に高分子有機化合物が混合された有機溶媒ＳＬＶ２（後述する図３３参照）を供給することにより、基板１に高分子有機化合物が混合された有機溶媒ＳＬＶ２を塗布するものである。また、塗布装置１０ａは、高分子有機化合物が混合された有機溶媒ＳＬＶ２が塗布された基板１を回転させた状態で、基板１上にレジストパターン形成用のレジスト（フォトレジスト）ＰＲ２（後述する図３５参照）を供給することにより、基板１にレジストパターン形成用のレジストＰＲ２を塗布するものである。
【０１６４】
図３２に示されるように、塗布装置１０ａは、スピンチャック１１と、基板１の上方に配置されたノズル１２ｃ，１２ｄ等から構成されている。
【０１６５】
塗布装置１０ａに備えられたスピンチャック１１、ノズル１２ｃ、モータ１３、回転制御部１４、供給部１５ｃ、供給制御部１６ｃおよびノズル移動機構１７ｃの各々は、実施の形態１で図３を用いて説明した塗布装置１０に備えられたスピンチャック１１、ノズル１２ｃ、モータ１３、回転制御部１４、供給部１５ｃ、供給制御部１６ｃおよびノズル移動機構１７ｃの各々と同一であり、これらの説明については省略する。
【０１６６】
一方、塗布装置１０ａは、塗布装置１０に備えられたノズル１２ａ，１２ｂ、供給部１５ａ，１５ｂ、供給制御部１６ａ，１６ｂおよびノズル移動機構１７ａ，１７ｂを有しない。
【０１６７】
また、ノズル１２ｄは、高分子有機化合物が混合された有機溶媒ＳＬＶ２（後述する図３３参照）を供給する供給部１５ｄに接続されており、供給部１５ｄは供給制御部１６ｄに接続されている。供給制御部１６ｄは、基板１の回転数に対応させて、高分子有機化合物が混合された有機溶媒ＳＬＶ２が所定のタイミングで供給部１５ｄからノズル１２ｄを通って基板１上に供給されるように、制御する。
【０１６８】
さらに、ノズル１２ｄはノズル移動機構１７ｄにより移動可能に設けられており、ノズル１２ｃ，１２ｄのいずれか一方のノズルが基板１の中心上に位置するときは、他方のノズルが例えば基板１の外周よりもさらに外側に待避できるようになっている。
【０１６９】
なお、後述する図３３および図３５においては、塗布装置１０ａのうち、モータ１３、回転制御部１４、供給部１５ｃ，１５ｄ、供給制御部１６ｃ，１６ｄおよびノズル移動機構１７ｃ，１７ｄの図示を省略する。
【０１７０】
また、塗布装置１０ａに代え、例えばスピンコータまたはディップコータからなる塗布装置等を複数設け、高分子有機化合物が混合された有機溶媒ＳＬＶ２およびレジストパターン形成用のレジストＰＲ２の各々を、それぞれ別の塗布装置等により供給することもできる。
【０１７１】
塗布装置１０ａに搬送された基板１は、例えば真空吸着により、スピンチャック１１に保持される。そして、スピンチャック１１に保持された基板１をモータ１３によりスピンチャック１１とともに回転させた状態で、図３３に示されるように、ノズル１２ｄを基板１の中心上の位置に移動させ、移動したノズル１２ｄから基板１上に高分子有機化合物が混合された有機溶媒ＳＬＶ２を吐出する。吐出された高分子有機化合物が混合された有機溶媒ＳＬＶ２が遠心力により基板１上を中心から外周側へ流れることで、基板１に、高分子有機化合物が混合された有機溶媒ＳＬＶ２が塗布される。
【０１７２】
高分子有機化合物が混合された有機溶媒ＳＬＶ２としては、この有機溶媒ＳＬＶ２を塗布した時に、この有機溶媒ＳＬＶ２を塗布する前に比べて、タングステン膜３の表面３ａにおいて、炭素濃度を増加させるか、または、水に対する接触角を増加させるものであれば特に限定されない。高分子有機化合物が混合された有機溶媒ＳＬＶ２として、例えばシンナー等の有機溶媒に、ノボラック樹脂等からなるフェノール樹脂、または、ポリヒドロキシスチレン（Polyhydroxystyrene；ＰＨＳ）樹脂その他の各種の樹脂からなる高分子有機化合物が混合されたものを用いることができる。このうち、タングステン膜の表面において、炭素濃度を増加させる効果、または、水に対する接触角を増加させる効果が特に高い点で、ノボラック樹脂が好適である。
【０１７３】
有機溶媒に高分子有機化合物を混合する混合比または基板１の回転数の条件によっては、例えば有機溶媒が蒸発し、有機溶媒に混合されていた高分子有機化合物が基板１上に残ることで、図３４に示されるように、タングステン膜３の表面３ａに、有機溶媒に混合されていた高分子有機化合物を含む膜ＯＣ１が形成される。この場合、形成される膜ＯＣ１の厚さは、高分子有機化合物が混合された有機溶媒ＳＬＶ２を塗布する前に比べて、タングステン膜３の表面３ａにおいて、炭素濃度を増加させるか、または、水に対する接触角を増加させることができるだけの厚さがあれば特に限定されないが、例えば５ｎｍ程度とすることができる。
【０１７４】
なお、有機溶媒に高分子有機化合物を混合する混合比または基板１の回転数の条件によっては、タングステン膜３の表面３ａに膜ＯＣ１が形成されず、本実施の形態３の基板１が、実施の形態１の図７に示される基板１と同様の断面構造を有する場合もある。
【０１７５】
また、ステップＳ３２の前、すなわち基板１に高分子有機化合物が混合された有機溶媒ＳＬＶ２を塗布する前に、例えばＨＭＤＳを用いて基板１の表面処理を行ってもよい。さらに、ステップＳ３２の後、後述するステップＳ３３の前に、基板１をベーク（熱処理）してもよい。
【０１７６】
後述するように、高分子有機化合物が混合された有機溶媒ＳＬＶ２が塗布されたタングステン膜３の表面３ａにおいて、ＸＰＳにより測定されるＷ４ｄピーク強度に対するＣ１ｓピーク強度の比（Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄ）が０．１以上であることが好ましく、０．７以上であることがより好ましい。また、高分子有機化合物が混合された有機溶媒ＳＬＶ２が塗布されたタングステン膜３の表面３ａにおいて、水に対する接触角θが１０〜９０度であることが好ましく、５０〜９０度であることがより好ましい。
【０１７７】
次に、基板１に、レジストパターン形成用のレジストＰＲ２を塗布する（図３１のステップＳ３３）。
【０１７８】
このステップＳ３３では、ステップＳ３２に引き続き、スピンチャック１１に保持された基板１をモータ１３によりスピンチャック１１とともに回転させた状態で、図３５に示されるように、ノズル１２ｃを基板１の中心上の位置に移動させ、移動したノズル１２ｃから基板１上にレジストパターン形成用のレジストＰＲ２を吐出する。吐出されたレジストパターン形成用のレジストＰＲ２が基板１上を中心から外周側へ流れることによって、図３６に示されるように、基板１の第１主面（上面、表面）１ａに形成されたタングステン膜３の表面３ａに、レジストパターン形成用のレジストＰＲ２が塗布される。
【０１７９】
塗布されるレジストパターン形成用のレジストＰＲ２の厚さは、形成されるレジストパターンのパターン寸法（線幅）およびエッチングされる被エッチング膜（タングステン膜３）の厚さにもよるが、例えば１μｍ程度とすることができる。
【０１８０】
レジストパターン形成用のレジストＰＲ２として、実施の形態１におけるレジストパターン形成用のレジストＰＲ２と同様に、好適には、化学増幅系レジストが用いられる。
【０１８１】
なお、レジストパターン形成用のレジストＰＲ２が塗布される際に、タングステン膜３の表面３ａに形成されていた高分子有機化合物を含む膜ＯＣ１は、塗布されたレジストパターン形成用のレジストＰＲ２と一体となる。したがって、図３６では、膜ＯＣ１を図示していない。
【０１８２】
また、図３５では、ステップＳ３２で膜ＯＣ１が形成された場合について示しており、形成された膜ＯＣ１を、太線で示している。一方、ステップＳ３２で膜ＯＣ１が形成されない場合には、ステップＳ３３における基板周辺の状態は、実施の形態１の図８に示される状態と同様である。
【０１８３】
本実施の形態３では、実施の形態１のように前処理用のレジストとレジストパターン形成用のレジストとを区別する必要がないため、レジストパターン形成用のレジストＰＲ２を単にレジストＰＲ２という場合がある。
【０１８４】
次に、レジストＰＲ２が塗布された基板１をベーク（熱処理）し（図３１のステップＳ３４）、ベーク（熱処理）された基板１を露光する（図３１のステップＳ３５）。ステップＳ３４およびステップＳ３５の各々の工程は、実施の形態１のレジストパターン形成工程における図１のステップＳ１６およびステップＳ１７の各々の工程と同様である。また、ステップＳ３５における基板１は、図１０に示される基板１と同様の断面構造を有する。
【０１８５】
本実施の形態では、ステップＳ３５において、例えばフォーカス値、露光量、露光レンズの開口数等の露光条件については、予め決定された露光条件で露光を行うことができる。
【０１８６】
その後、露光された基板１をベーク（熱処理）し（図３１のステップＳ３６）、ベーク（熱処理）された基板を現像する（図３１のステップＳ３７）。ステップＳ３６およびステップＳ３７の各々の工程は、実施の形態１のレジストパターン形成工程における図１のステップＳ１８およびステップＳ１９の各々の工程と同様である。また、ステップＳ３６およびステップＳ３７の各々の工程が行われた基板１は、図１１および図１２の各々に示される基板１と同様の断面構造を有する。すなわち、ステップＳ３５〜ステップＳ３７の工程を行うことで、基板１に塗布されたレジストＰＲ２がパターニング（加工、選択的に除去）され、基板１において、タングステン膜３上にレジストパターンＰＴＮが形成される。
【０１８７】
なお、前述のレジストパターン形成工程を含む本実施の形態３の半導体装置の製造工程は、実施の形態１で説明した半導体装置の製造工程の例と同様にすることができるため、その説明を省略する。
【０１８８】
＜レジストパターンの剥がれを抑制する作用について＞
次に、本実施の形態３のレジストパターン形成工程におけるレジストパターンの剥がれ（パターン剥がれ）を抑制する作用を説明する。以下では、タングステン膜上に形成されるレジストパターンの線幅とパターニングの可否との関係について、評価を行った。
【０１８９】
まず、表面にタングステン膜が形成された半導体基板からなる基板を用意した（図３１のステップＳ３１）。そして、用意された基板に対し、互いに異なるマスクパターンの線幅（マスクサイズ）に対応した複数の遮光パターンが形成されたフォトマスクを用い、図３１のステップＳ３２〜ステップＳ３７の工程を行った。また、用いたマスクパターンの線幅（マスクサイズ）は、１０００ｎｍ、７００ｎｍ、５００ｎｍ、４５０ｎｍ、４００ｎｍ、３６０ｎｍ、３２０ｎｍ、２８０ｎｍ、２４０ｎｍおよび２００ｎｍであった。
【０１９０】
以下の説明において、前述したように、図３１のステップＳ３１〜ステップＳ３７の工程のうち、ステップＳ３２の工程を、前処理工程とする。そして、前処理工程を行わない場合を比較例２とし、前処理工程を行う場合を実施例３とする。なお、比較例２は、実施の形態１における比較例１と同一である。
【０１９１】
図３７は、比較例２および実施例３における、形成されたレジストパターンの線幅ＣＤ（前述した図１２参照）とマスクパターンの線幅（マスクサイズ）との関係を示すグラフである。
【０１９２】
図３７において、形成されたレジストパターンがタングステン膜から剥がれなかった場合には、横軸の値を、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）とし、縦軸の値を、形成されたレジストパターンの線幅ＣＤの測定値として、測定結果を示している。一方、図３７において、形成されたレジストパターンがタングステン膜から剥がれた場合には、横軸の値については、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）とするものの、縦軸の値については、レジストパターンの線幅ＣＤの測定値が得られないため、０として、測定結果を示している。
【０１９３】
図３７に示されるように、比較例２（前処理工程なし）では、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）が２００〜１０００ｎｍにおける上記のいずれの値であるときも、縦軸の値が０である。すなわち、比較例２（前処理工程なし）では、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）が２００〜１０００ｎｍにおける上記のいずれの値であるときも、パターン剥がれ（前述した図２７参照）が発生した。
【０１９４】
なお、実施の形態１で前述したように、ＨＭＤＳによる表面処理および有機溶媒のみによる表面処理には、形成されたレジストパターンがタングステン膜から剥がれることを抑制する効果はなかった。
【０１９５】
一方、図３７に示されるように、実施例３（前処理工程あり）では、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）が１０００ｎｍ、７００ｎｍ、５００ｎｍ、４５０ｎｍ、４００ｎｍ、３６０ｎｍ、３２０ｎｍ、２８０ｎｍ、２４０ｎｍおよび２００ｎｍのいずれの値であるときも、パターン剥がれが発生せず、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）と略等しい線幅を有するレジストパターンを形成することができた。したがって、実施例３（前処理工程あり）では、比較例２（前処理工程なし）と比べ、パターン剥がれを抑制できることが確認された。
【０１９６】
また、実施例３については、前処理工程が終了した後、レジストを塗布する前に、高分子有機化合物が混合された有機溶媒が塗布されたタングステン膜の表面において、ＸＰＳによりＷ４ｄピーク強度に対するＣ１ｓピーク強度の比（Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄ）を測定した。その結果、Ｃ１ｓピーク強度の値が測定限界を超えたために測定値を得ることはできなかったものの、実施の形態１で説明した実施例１および実施例２におけるＣ１ｓ／Ｗ４ｄの値よりも明らかに大きいことが示唆された。
【０１９７】
上記した実施例３および比較例２の結果を、実施の形態１で説明した実施例１および実施例２の結果と合わせると、実施例３でも、前処理工程を行わない場合に比べ、レジストパターン形成用のレジストを塗布する前のタングステン膜の表面において、炭素濃度が増加し、疎水性（撥水性）が高まることが分かる。また、有機溶媒に高分子有機化合物を混合する混合比を調整することで、前処理工程後のタングステン膜の表面における炭素濃度または疎水性（撥水性）が、例えば実施の形態１における前処理工程後のタングステン膜の表面における炭素濃度または疎水性（撥水性）と等しくなるように調整することができる。
【０１９８】
したがって、本実施の形態３でも、実施の形態１と同様に、前処理工程後、レジストパターン形成用のレジストを塗布する前のタングステン膜の表面において、Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄが０．１以上であることが好ましく、０．７以上であることがより好ましい。また、本実施の形態３でも、実施の形態１と同様に、前処理工程後、レジストパターン形成用のレジストを塗布する前のタングステン膜の表面において、水に対する接触角θが１０〜９０度であることが好ましく、５０〜９０度であることがより好ましい。
【０１９９】
＜本実施の形態の主要な特徴と効果＞
本実施の形態３でも、実施の形態１と同様に、レジストパターン形成用のレジストを塗布する前のタングステン膜の表面において、炭素濃度が増加し、疎水性（撥水性）が高まるため、タングステン膜の表面におけるレジストパターンの密着性を高めることができる。したがって、形成されたレジストパターンがタングステン膜から剥がれることを抑制することができ、タングステン膜からなる電極または配線を形状精度よく加工することができ、製造されたＭＥＭＳ等の半導体装置の性能を向上させることができる。
【０２００】
一方、本実施の形態３では、前処理工程として基板に前処理用のレジストを塗布しない。また、基板に前処理用のレジストを塗布しないため、塗布された前処理用のレジストを除去する工程を行う必要がない。そのため、実施の形態１に比べて、工程数が削減され、薬液の使用量を低減することができる。また、有機溶媒に高分子有機化合物を混合する混合比を調整することで、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）に応じて最適な混合比で高分子有機化合物が混合された有機溶媒を容易に調整することができ、高分子有機化合物の使用量を低減することができる。
【０２０１】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４の半導体装置の製造方法について説明する。前述した実施の形態３では、予め決定された露光条件で露光を行う。それに対して、実施の形態４では、テスト露光用の基板を用いて最適露光条件を決定した後、製品製造用の基板に対して、決定された最適露光条件で露光を行う。
【０２０２】
＜レジストパターン形成工程および半導体装置の製造工程＞
本実施の形態４のレジストパターン形成工程では、まず、最適露光条件を決定するためのテスト露光用の基板に、レジストパターンを形成する。
【０２０３】
図３８は、実施の形態４のレジストパターン形成工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。図３８のステップＳ４１〜ステップＳ４８の工程は、テスト露光用の基板にレジストパターンを形成し、最適露光条件を決定するためのものである。
【０２０４】
まず、表面に（表面層として）タングステン膜が形成されたテスト露光用の基板を用意する（図３８のステップＳ４１）。用意される基板がテスト露光用のものであることを除き、ステップＳ４１の工程は、実施の形態３のレジストパターン形成工程における図３１のステップＳ３１の工程と同様である。また、ステップＳ４１で用意されるテスト露光用の基板は、図２に示される基板１と同様の断面構造を有する。
【０２０５】
次に、テスト露光用の基板に、高分子有機化合物が混合された有機溶媒を塗布する（図３８のステップＳ４２）。ステップＳ４２の工程は、実施の形態３のレジストパターン形成工程における図３１のステップＳ３２の工程と同様である。また、ステップＳ４２の工程が行われたテスト露光用の基板は、例えば図３４に示される基板１と同様の断面構造を有する。
【０２０６】
なお、テスト露光用の基板については、実施の形態３と同様に、高分子有機化合物が混合された有機溶媒が塗布されたタングステン膜の表面において、ＸＰＳにより測定されるＷ４ｄピーク強度に対するＣ１ｓピーク強度の比（Ｃ１ｓ／Ｗ４ｄ）が０．１以上であることが好ましく、０．７以上であることがより好ましい。また、実施の形態３と同様に、高分子有機化合物が混合された有機溶媒が塗布されたタングステン膜の表面において、水に対する接触角θが１０〜９０度であることが好ましく、５０〜９０度であることがより好ましい。
【０２０７】
次に、テスト露光用の基板に、レジストを塗布する（図３８のステップＳ４３）。ステップＳ４３の工程は、実施の形態３のレジストパターン形成工程における図３１のステップＳ３３の工程と同様である。また、ステップＳ４３の工程が行われたテスト露光用の基板は、図３６に示される基板１と同様の断面構造を有する。
【０２０８】
次に、レジストが塗布されたテスト露光用の基板をベーク（熱処理）し（図３８のステップＳ４４）、ベーク（熱処理）されたテスト露光用の基板を露光する（図３８のステップＳ４５）。ステップＳ４４およびステップＳ４５の各々の工程は、実施の形態３のレジストパターン形成工程における図３１のステップＳ３４およびステップＳ３５の各々の工程と同様である。また、ステップＳ４５におけるテスト露光用の基板は、図１０に示される基板１と同様の断面構造を有する。
【０２０９】
ただし、このステップＳ４５の工程は、テスト露光用の基板の複数の領域の各々を互いに異なる露光条件で露光する点で、実施の形態３のレジストパターン形成工程における図３１のステップＳ３５の工程と相違する。露光条件として、例えばフォーカス値、露光量または露光レンズの開口数を変えて、露光する。
【０２１０】
次に、露光されたテスト露光用の基板をベーク（熱処理）し（図３８のステップＳ４６）、ベーク（熱処理）されたテスト露光用の基板を現像する（図３８のステップＳ４７）。ステップＳ４６およびステップＳ４７の各々の工程は、実施の形態３のレジストパターン形成工程における図３１のステップＳ３６およびステップＳ３７の各々の工程と同様である。また、ステップＳ４６およびステップＳ４７の各々の工程が行われたテスト露光用の基板は、図１１および図１２の各々に示される基板１と同様の断面構造を有する。すなわち、ステップＳ４７までの工程を行うことで、テスト露光用の基板において、タングステン膜上にレジストパターンが形成される。
【０２１１】
次に、テスト露光用の基板に形成されたレジストパターン（フォトレジストパターン）の線幅（パターン寸法）を測定する（図３８のステップＳ４８）。ステップＳ４８の工程は、実施の形態２のレジストパターン形成工程における図３０のステップＳ３０の工程と同様である。そして、テスト露光用の基板の複数の領域の各々に形成されたレジストパターンの線幅（パターン寸法）ＣＤに基づいて、例えばフォーカス値、露光量および露光レンズの開口数の各々の最適条件からなる最適露光条件を決定する。
【０２１２】
なお、上記複数の領域のうちいずれにおいても、例えば測定された線幅（パターン寸法）ＣＤとマスクパターンの線幅（マスクサイズ）との差が所定の値よりも小さくならない場合には、実施の形態２で上記した光源の条件またはレジストパターン形成用のレジストの条件を変更する。また、その後、再び図３８のステップＳ４１〜ステップＳ４８の工程を行うことにより、最適露光条件を決定することができる。
【０２１３】
あるいは、実施の形態２と同様に、レジストパターンの線幅（パターン寸法）ＣＤに代え、各種の形状パラメータに基づいて、最適露光条件を決定することもできる。
【０２１４】
このようにして最適露光条件を決定した後、実際に半導体装置を製造する製品製造用の基板に、レジストパターンを形成する。実施の形態３のレジストパターン形成工程における図３１のステップＳ３１を行って、表面にタングステン膜が形成された基板を製品製造用の基板として用意した後、実施の形態３のレジストパターン形成工程における図３１のステップＳ３２〜ステップＳ３７の工程を行うことで、製品製造用の基板において、タングステン膜上にレジストパターンが形成される。
【０２１５】
ただし、本実施の形態４では、図３１のステップＳ３５の工程において、製品製造用の基板を、図３８のステップＳ４８で決定された最適露光条件で露光する。すなわち、製品製造用の基板の複数の領域の各々を、上記したように、例えばフォーカス値、露光量および露光レンズの開口数の各々の最適条件からなる最適露光条件で露光する。
【０２１６】
なお、テスト露光用の基板についての図３８のステップＳ４１〜ステップＳ４８の工程は、製品製造用の基板についての図３１のステップＳ３５の工程の前に行えばよく、例えば製品製造用の基板についての図３１のステップＳ３１〜ステップＳ３４の工程と並行して行ってもよい。
【０２１７】
また、前述のレジストパターン形成工程を含む本実施の形態４の半導体装置の製造工程は、実施の形態１で説明した半導体装置の製造工程の例と同様にすることができるため、その説明を省略する。
【０２１８】
＜本実施の形態の主要な特徴と効果＞
本実施の形態４では、テスト露光用の基板および製品製造用の基板のいずれにおいても、実施の形態３と同様に、レジストパターン形成用のレジストを塗布する前のタングステン膜の表面において、炭素濃度が増加し、疎水性（撥水性）が高まるため、タングステン膜の表面におけるレジストパターンの密着性を高めることができる。したがって、テスト露光用の基板および製品製造用の基板のいずれにおいても、形成されたレジストパターンがタングステン膜から剥がれることを抑制することができる。
【０２１９】
また、本実施の形態４では、実施の形態３と同様に、前処理工程として基板に前処理用のレジストを塗布せず、塗布された前処理用のレジストを除去する工程を行う必要がないため、実施の形態１に比べて、工程数が削減され、薬液の使用量を低減することができる。また、有機溶媒に高分子有機化合物を混合する混合比を調整することで、マスクパターンの線幅（マスクサイズ）に応じて最適な混合比で高分子有機化合物が混合された有機溶媒を容易に調整することができ、高分子有機化合物の使用量を低減することができる。
【０２２０】
さらに、本実施の形態４では、テスト露光用の基板を用いて最適露光条件を決定した後、製品製造用の基板を、決定された最適露光条件で露光する。このため、実施の形態３に比べて、タングステン膜からなる電極または配線をより形状精度よく加工することができ、製造されたＭＥＭＳ等の半導体装置の性能をさらに向上させることができる。
【０２２１】
また、好適には、図３８のステップＳ４１〜ステップＳ４７の工程と、図３１のステップＳ３１〜ステップＳ３７の工程とで、同種の基板、同種の高分子有機化合物が混合された同種の有機溶媒、および、同種のレジストパターン形成用のレジストを用い、露光条件を除いた他の条件（例えば基板の回転数、熱処理条件等）を同一とする。これにより、最適露光条件をさらに容易に得ることができる。
【０２２２】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【０２２３】
例えば、実施の形態１から実施の形態４では、レジストパターンの形成工程を、例えば超音波センサからなるＭＥＭＳが形成される半導体装置の製造工程に適用する例について説明した。しかし、本発明は、ＭＥＭＳが形成される半導体装置の製造工程に適用する例に限定されるものではなく、例えばＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）など各種の半導体素子を含むＬＳＩからなる半導体装置の製造工程であって、タングステン膜からなる電極または配線が形成されるものに適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０２２４】
本発明は、半導体装置の製造方法に適用して有効である。
【符号の説明】
【０２２５】
１  基板
１ａ  第１主面（上面、表面）
１ｂ  第２主面（下面、裏面）
２  絶縁膜
３  タングステン膜
３ａ  表面
１０，１０ａ  塗布装置
１１  スピンチャック
１２ａ〜１２ｄ  ノズル
１３  モータ
１４  回転制御部
１５ａ〜１５ｄ  供給部
１６ａ〜１６ｄ  供給制御部
１７ａ〜１７ｄ  ノズル移動機構
２１  半導体チップ
２１Ｓ  半導体基板
２１Ｓａ  第１主面（上面、表面）
２１Ｓｂ  第２主面（下面、裏面）
２２，２５，２７，２９，３１  絶縁膜
２３，２８  積層膜
２３ａ，２３ｃ，２８ａ，２８ｃ  タングステン膜
２３ｂ，２８ｂ  アルミニウム膜
２６  犠牲パターン
２６ｂ  犠牲膜
３０  孔（開口部）
４０  振動子
ＥＡ  領域
ＥＬ  露光光
Ｍ０  下部電極配線
Ｍ０Ｅ  下部電極
Ｍ１  上部電極配線
Ｍ１Ｅ  上部電極
ＭＰ１  マスクパターン
ＯＣ１  膜
ＰＲ１  レジスト（フォトレジスト）
ＰＲ２  レジスト（フォトレジスト、化学増幅系レジスト）
ＰＴＮ，ＰＴＮ１，ＰＴＮ２  レジストパターン
ＳＬＶ１，ＳＬＶ２  有機溶媒
ＳＷ  サイドウォール（側壁絶縁膜）
ＶＲ１  空洞部
【図１】
2013191653.tif 000003
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
2013191653.tif 000037
【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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