特許 7590630 ハードマスクの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-18

(45)【発行日】2024-11-26

(54)【発明の名称】ハードマスクの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20241119BHJP

【ＦＩ】

C23C14/34 N

C23C14/34 R

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2024533055

(86)(22)【出願日】2024-02-16

(86)【国際出願番号】 JP2024005418

【審査請求日】2024-06-03

(31)【優先権主張番号】P 2023088871

(32)【優先日】2023-05-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000231464

【氏名又は名称】株式会社アルバック

(74)【代理人】

【識別番号】110000305

【氏名又は名称】弁理士法人青莪

(72)【発明者】

【氏名】小梁 慎二

(72)【発明者】

【氏名】西村 元秀

(72)【発明者】

【氏名】新井 彗太

【審査官】今井 淳一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－２０４２１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２７００３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００７９０９３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １４／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ターゲットをタングステン製のものとし、真空雰囲気の処理室内に希ガスと窒素ガスとを導入して反応性スパッタリング法により被処理基板の表面に窒化タングステン膜を成膜する第１工程と、
ターゲットをタングステン製のものとし、真空雰囲気の処理室内でスパッタリング法により窒化タングステン膜の表面にタングステン膜を成膜する第２工程とを含むハードマスクの製造方法において、
第１工程にて窒素ガスに対する希ガスの流量比を１．５以下且つ処理室内の全圧を１Ｐａ以上に設定し、
第２工程にて処理室内の全圧及び成膜時に被処理基板に投入されるバイアス電力の少なくとも一方の制御によってタングステン膜の膜厚に応じた応力を調整し、被処理基板の面内全面に亘ってグレインサイズが６０ｎｍ以下の微細結晶のタングステン膜が成膜されることを特徴とするハードマスクの製造方法。

【請求項2】

前記第２工程にて、前記処理室内の全圧が０．１Ｐａ～３０Ｐａの範囲となるようにアルゴンガスを導入することを特徴とする請求項１記載のハードマスクの製造方法。

【請求項3】

前記第２工程にて、前記被処理基板に対して０Ｗ～３００Ｗの範囲のバイアス電力を投入することを特徴とする請求項１または２記載のハードマスクの製造方法。

【請求項4】

前記タングステン膜の膜厚に応じた応力を±３００ＭＰａ以内に調節することを特徴とする請求項１または２記載のハードマスクの製造方法。

【請求項5】

請求項１記載のハードマスクの製造方法であって、前記被処理基板へのバイアス電力がマッチングボックスを介して接続された交流電源により投入されるものにおいて、
前記バイアス電力の制御に、マッチングボックスによるインピーダンス整合までの時間を含むことを特徴とするハードマスクの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハードマスクの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、半導体デバイスの製造工程において、基板等の被処理基板に成膜された所定の薄膜（例えばＳｉＯ_２膜）に対してドライエッチング処理を施す工程がある。このとき、被処理基板の表面に例えば（メタル）ハードマスクを設けてドライエッチングの処理範囲が制限される。この種のハードマスクとして、下地層としての窒化タングステン膜と、この窒化タングステン膜に積層されるタングステン膜とを有するものが例えば特許文献１で知られている。このものでは、第１工程として、ターゲットをタングステン製のものとし、真空雰囲気の処理室内に希ガスと窒素ガスとを導入して反応性スパッタリング法により被処理基板の表面に窒化タングステン膜を成膜する。第２工程として、ターゲットをタングステン製のものとし、真空雰囲気の処理室内でスパッタリング法により窒化タングステン膜の表面にタングステン膜を成膜する。その後に、例えばリソグラフィ技術により所望の開口部がパターニング形成される。

【0003】

ここで、スパッタリング法により成膜されるタングステン膜は、カーボン膜等と比較して高い密度を有し、ドライエッチング耐性に優れている一方で、グレインサイズが大きい（１００ｎｍ以上の）結晶膜となって後工程での開口部のパターニング形成時に加工形状の悪化を招く場合があることが知られている。そのため、このようなタングステン膜が可及的にグレインサイズの小さい微細結晶膜であることが望まれるが、タングステン膜の用途によってはその膜応力が所定範囲内に維持されることも求められる。例えばリソグラフィ工程で十分にフォーカスできることが求められるような場合には、膜応力が例えば±３００ＭＰａ以内（より好ましくは例えば±１００ＭＰａ以内）に維持されることが望ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２２－２７２１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、以上の点に鑑み、タングステン膜を微細結晶膜としながら、膜厚に応じて膜応力の調整を可能としたハードマスクの製造方法を提供することをその課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のハードマスクの製造方法は、ターゲットをタングステン製のものとし、真空雰囲気の処理室内に希ガスと窒素ガスとを導入して反応性スパッタリング法により被処理基板の表面に窒化タングステン膜を成膜する第１工程と、ターゲットをタングステン製のものとし、真空雰囲気の処理室内でスパッタリング法により窒化タングステン膜の表面にタングステン膜を成膜する第２工程とを含み、第１工程にて窒素ガスに対する希ガスの流量比を１．５以下且つ処理室内の全圧を１Ｐａ以上に設定し、第２工程にて処理室内の全圧及び成膜時に被処理基板に投入されるバイアス電力の少なくとも一方の制御によってタングステン膜の膜厚に応じた応力を調整し、被処理基板の面内全面に亘ってグレインサイズが６０ｎｍ以下の微細結晶のタングステン膜が成膜されることを特徴とする。この場合、第２工程にて、処理室内の全圧が０．１Ｐａ～３０Ｐａの範囲となるようにアルゴンガスを導入することで、処理室内の全圧を制御することができ、また、被処理基板に対して０Ｗ～３００Ｗの範囲のバイアス電力を投入することで、被処理基板に投入されるバイアス電力を制御することができる。

【0007】

ここで、本願発明者らの鋭意研究の結果、次のことを知見するのに至った。即ち、第１工程にて反応性スパッタリング法により被処理基板の表面に窒化タングステン膜を成膜する際に、希ガスに対する窒素ガスの流量比と処理室内の圧力とを増加させていくと、第２工程にて成膜されるタングステン膜のグレインサイズが小さくなる一方で、タングステン膜の応力（絶対値）が大きくなることを知見するのに至った。このような知見を基に、本発明では、第１工程にて窒素ガスに対する希ガスの流量比を１．５以下且つ処理室内の圧力を１Ｐａ以上に設定して、窒化タングステン膜を成膜し、その後の第２工程にて窒化タングステン膜の表面にタングステン膜を成膜する構成を採用することで、被処理基板の面内全面に亘ってグレインサイズの小さい（例えば、６０ｎｍ以下の）微細結晶のタングステン膜を成膜することができる。そして、第２工程にて処理室内の全圧及び成膜時に被処理基板に投入されるバイアス電力の少なくとも一方を制御すれば、タングステン膜の応力をその膜厚に応じて所定範囲（例えば±３００ＭＰａ以内、より好ましくは例えば±１００ＭＰａ以内）に調整することができる。

【0008】

なお、本発明においては、被処理基板へのバイアス電力がマッチングボックスを介して接続された交流電源により投入される場合、バイアス電力の制御には、マッチングボックスによるインピーダンス整合までの時間が含まれることが好ましい。これによれば、第２工程の処理室内の圧力が比較的高い場合でも、タングステン膜の応力を効果的に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態のハードマスクを示す模式断面図。

【図2】本実施形態のハードマスクの製造方法の実施が可能なスパッタリング装置を模式断面図。

【図3】（ａ）～（ｃ）は、本発明の効果を確認する発明実験の結果を夫々示すＡＦＭ像であり、（ｄ）～（ｆ）及び（ｇ）～（ｉ）は、比較実験１及び比較実験２の結果を示すＡＦＭ像。

【図4】アルゴンガス流量を変化させたときのタングステン膜の応力の変化を示すグラフ。

【図5】バイアス電力を変化させたときのタングステン膜の応力の変化を示すグラフ。

【図6】バイアス電力投入時のインピーダンス整合までの時間を変化させたときのタングステン膜の応力の変化を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、被処理基板（以下、「基板Ｓｗ」という）に対してドライエッチング処理を施す際に、基板Ｓｗの表面に形成されてそのエッチング処理範囲を制限する、本発明のハードマスクＨｍ及びその製造方法の実施形態について説明する。

【0011】

図１を参照して、ハードマスクＨｍは、基板Ｓｗの表面に成膜される窒化タングステン（ＷＮ）膜Ｌｙ１と、この窒化タングステン膜Ｌｙ１に積層されるタングステン（Ｗ）膜Ｌｙ２とを有する。基板Ｓｗとしては、シリコンウエハ等の基板や、基板表面に所定の薄膜（例えば、ＳｉＯ_２膜（ＴＥＯＳ膜）等の絶縁膜やＡｌ膜等の金属膜）が成膜されたものを用いることができる。窒化タングステン膜Ｌｙ１の膜厚は、例えば５～１５ｎｍの範囲内に設定することができる。また、タングステン膜Ｌｙ２の膜厚は、例えば１００～５００ｎｍの範囲内に設定することができる。そして、ハードマスクＨｍには、所定の輪郭を持つ開口部Ｏｐが公知のリソグラフィ技術によりパターニング形成され、この開口部Ｏｐの底部に露出する基板Ｓｗの部分がドライエッチングされて、所望のエッチング形状に加工される。以下、本実施形態のハードマスクＨｍの製造方法について説明する。

【0012】

図２を参照して、Ｓｍは、本実施形態のハードマスクＨｍの製造方法の実施が可能なスパッタリング装置である。スパッタリング装置Ｓｍは、真空雰囲気を形成可能な真空チャンバ１を備え、真空チャンバ１により処理室Ｐｃが画成される。真空チャンバ１の底壁には、ターボ分子ポンプやロータリーポンプなどからなる真空ポンプユニットＰｕに通じる排気管１１が接続され、真空チャンバ１を真空排気することができる。排気管１１には、真空ポンプユニットＰｕの実効排気速度を調整できるようにコンダクタンスバルブ１２が介設されている。真空チャンバ１の側壁には、マスフローコントローラ１３が介設されたガス管１４が接続され、真空雰囲気中の真空チャンバ１に希ガス（例えばアルゴンガス）と窒素ガスとを夫々所定流量で導入できるようになっている。以下においては、「上」「下」といった方向を示す用語は、図２に示す設置姿勢を基準として説明する。

【0013】

真空チャンバ１の底部にはステージ２が配置されている。ステージ２は、絶縁体Ｉ_１を介して真空チャンバ１下壁に設けられる、熱伝導性を有する金属製（例えばＳＵＳ製）の基台２１と、基台２１上に設けられるチャックプレート２２とを備える。また、基台２１にはバイアス電源Ｐｂとしての高周波電源からの出力がマッチングボックスＭｂを介して接続され、スパッタリング時、所定周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）の高周波電力を基台２１に投入することで、基板Ｓｗに所定のバイアス電力を投入することができる。なお、チャックプレート２２、バイアス電源Ｐｂ及びマッチングボックスＭｂとしては、公知のものが利用できるため、これ以上の説明は省略する。また、特に図示して説明しないが、基台２１には、ヒータや冷媒循環路が組み付けられ、外部の電源からヒータに通電し、または、図外のチラーユニットから冷媒を冷媒循環路に循環させ、基台２１からの熱伝導で基板Ｓｗを所定温度に制御することができる。

【0014】

真空チャンバ１の天井部にはカソードユニットＣｕが取付けられている。カソードユニットＣｕは、基板Ｓｗに対向して配置されるタングステン製のターゲット３と、このターゲット３の上方に配置された磁石ユニット４とを有する。ターゲット３は、基板Ｓｗの輪郭に応じた形状（平面視円形）を有し、絶縁体Ｉ_２を介して真空チャンバ１に取り付けられたバッキングプレート３１の下面に装着されている。ターゲット３には、ＤＣ電源等のスパッタ電源Ｅからの出力が接続され、成膜時、ターゲット３に所定電力を投入できるようになっている。磁石ユニット４としては、ターゲット３のスパッタ面３ａの下方空間に磁場を発生させ、スパッタリング時にスパッタ面３ａの下方で電離した電子等を捕捉してターゲット３から飛散したスパッタ粒子を効率よくイオン化する公知の構造を有するものを利用できるため、ここでは詳細な説明を省略する。

【0015】

また、スパッタリング装置Ｓｍは、特に図示しないが、マイクロコンピュータやシーケンサ等を備えた公知の制御手段を有し、制御手段によりスパッタ電源Ｅやバイアス電源Ｐｂの稼働、コンダクタンスバルブ１２の開度、マスフローコントローラ１３の稼働、真空ポンプユニットＰｕの稼働や磁石ユニット４の稼働等を統括制御するようにしている。以下、上記スパッタリング装置Ｓｍを用いて、本実施形態のハードマスクＨｍを製造する方法を具体的に説明する。

【0016】

真空チャンバ１内に配置されたステージ２の上面に基板Ｓｗを設置し、真空チャンバ１内を所定圧力まで真空排気し、所定圧力に達すると、真空チャンバ１内にアルゴンガスを１５０～３００ｓｃｃｍの流量で、窒素ガスを１００ｓｃｃｍ以上の流量で夫々導入し（このとき、窒素ガスに対するアルゴンガスの流量比を１．５以下且つ真空チャンバ１内の圧力を１Ｐａ以上に設定する）、スパッタ電源Ｅからターゲット３に負の電位を持つＤＣ電力（例えば２ｋＷ～６ｋＷ）を投入する。これにより、真空チャンバ１内にプラズマ雰囲気が形成され、タングステン製のターゲット３が反応性スパッタリングされて、基板Ｓｗ表面に窒化タングステン膜Ｌｙ１が成膜される（第１工程）。なお、窒素ガスに対するアルゴンガスの流量比が１．５以下になるようにアルゴンガス及び窒素ガスの流量を夫々設定して導入した際に、真空チャンバ１内の圧力が１Ｐａに達しないときにはコンダクタンスバルブ１２の開度調整により真空ポンプユニットＰｕの実効排気速度を調整して、真空チャンバ１内の圧力を１Ｐａ以上に維持すればよい。但し、真空チャンバ１内の圧力が例えば３０Ｐａ以上になると、後述の第２工程でのタングステン膜の応力調整が難しくなる。第１工程においては、成膜中にバイアス電源Ｐｂから基板Ｓｗにバイアス電力（例えば５０Ｗ～３００Ｗ）を投入するようにしてもよい。

【0017】

基板Ｓｗ表面に窒化タングステン膜Ｌｙ１が所定膜厚で成膜されると（第１工程の終了後）、窒素ガスの導入のみを停止し、真空チャンバ１にアルゴンガスのみが１５０～３００ｓｃｃｍの流量で導入された状態で（このとき、真空チャンバ１内の圧力は０．１Ｐａ～３０Ｐａとなる）、スパッタ電源Ｅからターゲット３への投入電力を例えば４ｋＷ～１２ｋＷの範囲に変更する。これにより、タングステン製のターゲット３がスパッタリングされて、窒化タングステン膜Ｌｙ１の表面にタングステン膜Ｌｙ２が所定膜厚で成膜（積層）される（第２工程）。第２工程においては、上記第１工程と同様、バイアス電源Ｐｂから基板Ｓｗにバイアス電力（例えば５０Ｗ～３００Ｗ）を投入するようにしてもよい。そして、タングステン膜Ｌｙ２の成膜終了後、公知のリソグラフィ技術等を用いて、タングステン膜Ｌｙ２及び窒化タングステン膜Ｌｙ１に開口部Ｏｐがパターニング形成される。なお、第２工程にて真空チャンバ１内の圧力が３０Ｐａを超えると、タングステン膜の応力調整が難しくなる。

【0018】

以上によれば、第１工程で窒素ガスに対する希ガスの流量比を１．５以下且つ真空チャンバ１内の圧力を１Ｐａ以上に設定し、その後の第２工程で窒化タングステン膜Ｌｙ１の表面にタングステン膜Ｌｙ２を成膜したことで、基板Ｓｗの面内全面に亘ってグレインサイズの小さい（例えば、６０ｎｍ以下の）微細結晶のタングステン膜Ｌｙ２を成膜することができる。

【0019】

上記効果を確認するために、上記スパッタリング装置Ｓｍを用いて、以下の実験を行った。発明実験では、Φ３００ｍｍのシリコンウエハの表面にＳｉＯ_２（ＴＥＯＳ）膜を１００ｎｍ成膜したものを基板Ｓｗとし、真空チャンバ１にアルゴンガスを３００ｓｃｃｍの流量、窒素ガスを２００ｓｃｃｍの流量（窒素ガスに対するアルゴンガスの流量比は１．５）で夫々導入するとともに、コンダクタンスバルブ１２の開度を調整して真空チャンバ１内の圧力が１Ｐａを維持するようにした。そして、タングステン製のターゲット３にＤＣ電力を３ｋＷ投入するとともに、基板Ｓｗにバイアス電力を３００Ｗ投入して、窒化タングステン膜Ｌｙ１を５ｎｍ成膜した（第１工程）。その後、真空チャンバ１にアルゴンガスを流量１５０ｓｃｃｍで導入し、タングステン製のターゲット３にＤＣ電力を６ｋＷ投入して、タングステン膜Ｌｙ２を１９５ｎｍ成膜した（第２工程）。タングステン膜Ｌｙ２が成膜された基板Ｓｗの中央部（図３（ａ））、周縁部（図３（ｂ））及びそれらの中間領域（図３（ｃ））におけるタングステン膜Ｌｙ２の表面を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により観察した結果（ＡＦＭ像）を図３（ａ）～（ｃ）に示す。これによれば、後述の比較実験１のもの（図３（ｄ）～（ｆ））及び比較実験２のもの（図３（ｇ）～（ｉ））と比較して、タングステン膜Ｌｙ２は基板Ｓｗの面内全面に亘ってグレインサイズの小さい微細結晶であることが確認された。また、このタングステン膜Ｌｙ２の表面を走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）により観察したところ、グレインサイズは６０ｎｍ以下であった。

【0020】

上記発明実験に対する比較実験１として、第１工程で真空チャンバ１に導入するアルゴンガスの流量を１５０ｓｃｃｍ、窒素ガスの流量を７０ｓｃｃｍ（窒素ガスに対するアルゴンガスの流量比は２．１）とし、真空チャンバ１内の圧力を１Ｐａ未満で維持した点を除き、上記発明実験と同様の方法でタングステン膜Ｌｙ２が成膜された基板Ｓｗを得た。また、上記発明実験と同様に、タングステン膜Ｌｙ２が成膜された基板Ｓｗの中央部（図３（ｄ））、周縁部（図３（ｅ））及びそれらの中間領域（図３（ｆ））におけるタングステン膜Ｌｙ２の表面をＡＦＭにより観察した結果、上記発明実験のものと比較して、タングステン膜Ｌｙ２は基板Ｓｗの面内全面に亘ってグレインサイズが大きい結晶膜であることが確認された。また、このタングステン膜Ｌｙ２の表面をＳＴＥＭにより観察したところ、グレインサイズは１００ｎｍ以上であった。

【0021】

また、比較実験２では、第１工程で真空チャンバ１に導入するアルゴンガスの流量を１３２ｓｃｃｍ、窒素ガスの流量を８８ｓｃｃｍ（窒素ガスに対するアルゴンガスの流量比は１．５）とし、真空チャンバ１内の圧力を１Ｐａ未満で維持した点を除き、上記発明実験と同様の方法でタングステン膜Ｌｙ２が成膜された基板Ｓｗを得た。また、上記発明実験と同様に、タングステン膜Ｌｙ２が成膜された基板Ｓｗの中央部（図３（ｇ））、周縁部（図３（ｈ））及びそれらの中間領域（図３（ｉ））におけるタングステン膜Ｌｙ２の表面をＡＦＭにより観察した結果、中央部と中間領域ではグレインサイズの小さい微細結晶である一方、周縁部はグレインサイズが大きい結晶膜であることが確認された。

【0022】

次に、上記発明実験の第１工程の条件（即ち、窒素ガスに対するアルゴンガスの流量比が１．５且つ真空チャンバ１内の圧力が１Ｐａ）で窒化タングステン膜Ｌｙ１を成膜した基板Ｓｗを用いて、窒化タングステン膜Ｌｙ１の表面にタングステン膜Ｌｙ２を成膜する実験を行った。この場合、タングステン製のターゲット３への投入電力（ＤＣ電力）を６ｋＷに設定した。そして、第２工程で、真空チャンバ１に導入されるアルゴンガスの流量を１５０～３００ｓｃｃｍの範囲で変化させ、タングステン膜Ｌｙ２を１９５ｎｍ成膜した（このとき、真空チャンバ１内の圧力は０．１Ｐａ～３０Ｐａの範囲となる）。アルゴンガス流量を変化させて成膜したタングステン膜Ｌｙ２の応力（ＭＰａ）を薄膜応力測定装置により測定し、その結果を図４に示す。これによれば、第２工程で真空チャンバ１に導入されるアルゴンガスの流量、即ち、真空チャンバ１内の圧力（全圧）が増加すると、タングステン膜Ｌｙ２の応力は、圧縮方向からゼロ点を経由して引張方向へと変化し、更に引張方向に増加することが確認された。なお、アルゴンガス流量を変化させて成膜したタングステン膜Ｌｙ２も、基板Ｓｗの面内全面に亘ってグレインサイズの小さい微細結晶であることを確認した。

【0023】

また、上記発明実験の第１工程の条件で窒化タングステン膜Ｌｙ１を成膜した基板Ｓｗを用いるとともに、第２工程でタングステン製のターゲット３への投入電力（ＤＣ電力）を６ｋＷに設定し、真空チャンバ１に導入するアルゴンガスの流量を３００ｓｃｃｍに設定した。そして、バイアス電源Ｐｂから基板Ｓｗに投入されるバイアス電力を０～３００Ｗの範囲で変化させ、タングステン膜Ｌｙ２を１９５ｎｍ成膜した。バイアス電力を変化させて成膜したタングステン膜Ｌｙ２の応力（ＭＰａ）を薄膜応力測定装置により測定し、その結果を図５に示す。これによれば、投入されるバイアス電力が増加すると、タングステン膜Ｌｙ２の応力は、引張方向からゼロ点を経由して圧縮方向へと変化し、更に圧縮方向に増加することが確認された。なお、バイアス電力を変化させて成膜したタングステン膜Ｌｙ２も、基板Ｓｗの面内全面に亘ってグレインサイズの小さい微細結晶であることを確認した。

【0024】

更に、上記発明実験の第１工程の条件で窒化タングステン膜Ｌｙ１を成膜した基板Ｓｗを用いるとともに、第２工程でタングステン製のターゲット３への投入電力（ＤＣ電力）を６ｋＷ、真空チャンバ１に導入するアルゴンガスの流量を１５０ｓｃｃｍ、真空チャンバ１内の圧力を１０Ｐａ以上に設定し、バイアス電源Ｐｂから基板Ｓｗに投入されるバイアス電力を８００Ｗに設定した。そして、マッチングボックスＭｂによるインピーダンス整合までの時間を０．５～２．０ｓの範囲で変化させ、タングステン膜Ｌｙ２を１９５ｎｍ成膜した。インピーダンス整合までの時間を変化させて成膜したタングステン膜Ｌｙ２の応力（ＭＰａ）を薄膜応力測定装置により測定し、その結果を図６に示す。これによれば、インピーダンス整合までの時間を長くすると、タングステン膜Ｌｙ２の応力は、圧縮方向で減少することが確認された。なお、インピーダンス整合までの時間を変化させて成膜したタングステン膜Ｌｙ２も、基板Ｓｗの面内全面に亘ってグレインサイズの小さい微細結晶であることを確認した。

【0025】

以上の知見を基に、第２工程にて真空チャンバ１内の全圧及び成膜時に基板Ｓｗに投入されるバイアス電力の少なくとも一方を制御することで、タングステン膜Ｌｙ２の応力をその膜厚に応じて所定範囲（例えば±３００ＭＰａ以内、より好ましくは例えば±１００ＭＰａ以内）に調整することができる。また、基板Ｓｗへのバイアス電力がマッチングボックスＭｂを介して接続されたバイアス電源Ｐｂにより投入される場合、マッチングボックスＭｂによるインピーダンス整合までの時間を制御することで、第２工程の真空チャンバ１内の圧力が比較的高い場合（例えば１０Ｐａ以上）でも、タングステン膜Ｌｙ２の応力をその膜厚に応じて所定範囲に調整することもできる。

【0026】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術思想の範囲を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。上記実施形態では、真空チャンバ１内の全圧、成膜時に基板Ｓｗに投入されるバイアス電力及びインピーダンス整合までの時間を単独で変化させて、タングステン膜Ｌｙ２の応力を調整するものを例に説明したが、これらのうち２つ以上の条件を同時に変化させて、タングステン膜Ｌｙ２の応力を調整することもできる。

【符号の説明】

【0027】

Ｍｂ…マッチングボックス、Ｌｙ１…窒化タングステン膜、Ｌｙ２…タングステン膜、Ｐｂ…バイアス電源（交流電源）、Ｐｃ…処理室、Ｓｗ…基板（被処理基板）、３…ターゲット。

【要約】

タングステン膜を微細結晶膜としながら、膜厚に応じて膜応力の調整を可能としたハードマスクの製造方法を提供する。

ターゲットをタングステン製のものとし、真空雰囲気の処理室内に希ガスと窒素ガスとを導入して反応性スパッタリング法により被処理基板Ｓｗ表面に窒化タングステン膜Ｌｙ１を成膜する第１工程と、ターゲットをタングステン製のものとし、真空雰囲気の処理室内でスパッタリング法により窒化タングステン膜の表面にタングステン膜Ｌｙ２を成膜する第２工程とを含む。第１工程にて窒素ガスに対する希ガスの流量比を１．５以下且つ処理室内の圧力を１Ｐａ以上に設定して、第２工程にて処理室内の全圧及び成膜時に被処理基板に投入されるバイアス電力の少なくとも一方の制御によってタングステン膜の膜厚に応じた応力を調整する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】