JPH06196392A - Ｗ薄膜積層体および形成方法 - Google Patents
Ｗ薄膜積層体および形成方法Info
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- JPH06196392A JPH06196392A JP13320792A JP13320792A JPH06196392A JP H06196392 A JPH06196392 A JP H06196392A JP 13320792 A JP13320792 A JP 13320792A JP 13320792 A JP13320792 A JP 13320792A JP H06196392 A JPH06196392 A JP H06196392A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 安定した低応力のＷ膜積層体及びそれを形成
すること。 【構成】 平行平板のマグネトロンスパッタ装置を用
い、ＲＦパワー密度：５〜６．４Ｗ／ｃｍ2 、Ａｒガス
圧力：１７〜２３ｍＴｏｒｒ、成膜温度：約２４℃の条
件で、シリコン基板上に膜厚が約４０ｎｍのスパッタＷ
膜を成膜する。その後、コールド・ウオールの熱ＣＶＤ
装置を用い、ＷＦ6 流量：５ｓｃｃｍ、Ｈ2流量：２０
００ｓｃｃｍ、Ａｒ流量：６００ｓｃｃｍ、圧力：７５
ｍＴｏｒｒ、成膜温度：３５０℃の条件で、スパッタＷ
膜上に膜厚が７００ｎｍのＣＶＤ−Ｗ膜を形成する。
すること。 【構成】 平行平板のマグネトロンスパッタ装置を用
い、ＲＦパワー密度：５〜６．４Ｗ／ｃｍ2 、Ａｒガス
圧力：１７〜２３ｍＴｏｒｒ、成膜温度：約２４℃の条
件で、シリコン基板上に膜厚が約４０ｎｍのスパッタＷ
膜を成膜する。その後、コールド・ウオールの熱ＣＶＤ
装置を用い、ＷＦ6 流量：５ｓｃｃｍ、Ｈ2流量：２０
００ｓｃｃｍ、Ａｒ流量：６００ｓｃｃｍ、圧力：７５
ｍＴｏｒｒ、成膜温度：３５０℃の条件で、スパッタＷ
膜上に膜厚が７００ｎｍのＣＶＤ−Ｗ膜を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、Ｗ薄膜積層体および
その形成方法に関する。より詳しくいうと、ＳＯＲリソ
グラフィ用Ｘ線マスクの吸収体や、ＬＳＩの配線などに
使用されるタングステン薄膜、およびその形成方法に関
するものである。
その形成方法に関する。より詳しくいうと、ＳＯＲリソ
グラフィ用Ｘ線マスクの吸収体や、ＬＳＩの配線などに
使用されるタングステン薄膜、およびその形成方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、ＬＳＩの配線や、ＳＯＲ（シンク
ロトロン・オービタル・ラジエーション（Synchrotron
Orbital Radiation ））リソグラフィ用のＸ線マスクの
吸収体材料にタングステン（Ｗ）膜が用いられている。
一般に、Ｗ膜の形成方法として、スパッタ法と化学気相
成長（ＣＶＤ）法が挙げられるが、膜の被覆性や応力制
御性の良さから、ＣＶＤ法が注目されている。
ロトロン・オービタル・ラジエーション（Synchrotron
Orbital Radiation ））リソグラフィ用のＸ線マスクの
吸収体材料にタングステン（Ｗ）膜が用いられている。
一般に、Ｗ膜の形成方法として、スパッタ法と化学気相
成長（ＣＶＤ）法が挙げられるが、膜の被覆性や応力制
御性の良さから、ＣＶＤ法が注目されている。
【０００３】従来、このようなＣＶＤ−Ｗ膜を配線に応
用した例として、下記の文献Ｉに開示されているものが
ある。
用した例として、下記の文献Ｉに開示されているものが
ある。
【０００４】文献Ｉ：「HIGH PRESSURE BLANKET CVD TU
NGSTEN」、Mat.Res.Soc.Proc. VLSI（１９９０）、１６
７頁〜１７８頁。
NGSTEN」、Mat.Res.Soc.Proc. VLSI（１９９０）、１６
７頁〜１７８頁。
【０００５】上記文献Ｉにも記載されているように、配
線またはＸ線マスクのどちらに用いる場合でも、膜表面
のラフネスや応力の制御は重要なファクターである。特
に応力が大きいと、配線に用いる際にはＷ膜が剥れてし
まいパーチクル発生の原因となり、またＸ線マスクに用
いる際には、パターンの位置歪みの大きな原因となって
しまう。
線またはＸ線マスクのどちらに用いる場合でも、膜表面
のラフネスや応力の制御は重要なファクターである。特
に応力が大きいと、配線に用いる際にはＷ膜が剥れてし
まいパーチクル発生の原因となり、またＸ線マスクに用
いる際には、パターンの位置歪みの大きな原因となって
しまう。
【０００６】そこで、低応力のＷ膜を形成するため、原
料ガスである六フッ化タングステン（ＷＦ6 ）流量や成
膜温度による再現性の良い応力制御が試みられている。
料ガスである六フッ化タングステン（ＷＦ6 ）流量や成
膜温度による再現性の良い応力制御が試みられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のＣＶＤ法による応力制御には、以下の問題点が
あった。
た従来のＣＶＤ法による応力制御には、以下の問題点が
あった。
【０００８】Ｓｉ基板上、ＳｉＯ2 等の絶縁膜や、Ｔｉ
Ｎ等のバリヤメタル上に、ＣＶＤ法により成膜したＷ膜
（以下、単にＣＶＤ−Ｗ膜ということもある。）は、文
献Ｉにも開示されているように、ＷＦ6 流量や成膜温度
などの成膜条件を最適化することにより、１．０×１０
9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （引張応力（tensile stress））程度
の低応力膜の作製が可能であり、従って、膜剥れの問題
は回避できる。しかし、ＣＶＤ−Ｗ膜を、例えばＸ線マ
スク吸収体に使用する場合に要求されている５．０×１
０7 ｄｙｎ／ｃｍ2 以下の低応力のものとするには、成
膜条件をどのように変化させても下げることはできな
い。まして、圧縮応力（compressive stress）膜の作製
は不可能である、という問題点である。
Ｎ等のバリヤメタル上に、ＣＶＤ法により成膜したＷ膜
（以下、単にＣＶＤ−Ｗ膜ということもある。）は、文
献Ｉにも開示されているように、ＷＦ6 流量や成膜温度
などの成膜条件を最適化することにより、１．０×１０
9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （引張応力（tensile stress））程度
の低応力膜の作製が可能であり、従って、膜剥れの問題
は回避できる。しかし、ＣＶＤ−Ｗ膜を、例えばＸ線マ
スク吸収体に使用する場合に要求されている５．０×１
０7 ｄｙｎ／ｃｍ2 以下の低応力のものとするには、成
膜条件をどのように変化させても下げることはできな
い。まして、圧縮応力（compressive stress）膜の作製
は不可能である、という問題点である。
【０００９】そこで、このような問題の解決を図るた
め、発明者等は種々の研究および実験を繰り返し行なっ
たところ、スパッタ法によるＷ膜上にＣＶＤ−Ｗ膜を形
成すると、ＣＶＤ条件によっては圧縮応力をもったＷ膜
が形成され、この膜の応力が低応力となることを発見し
た。
め、発明者等は種々の研究および実験を繰り返し行なっ
たところ、スパッタ法によるＷ膜上にＣＶＤ−Ｗ膜を形
成すると、ＣＶＤ条件によっては圧縮応力をもったＷ膜
が形成され、この膜の応力が低応力となることを発見し
た。
【００１０】この発明はこのような点に鑑みなされたも
のであり、従って、この発明の目的は、上で述べたよう
な問題点を解消した、常に安定しかつ低応力の薄膜積層
体およびその形成方法を提供することにある。
のであり、従って、この発明の目的は、上で述べたよう
な問題点を解消した、常に安定しかつ低応力の薄膜積層
体およびその形成方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明によれば、下地上に形成されるタングステ
ン（Ｗ）薄膜の積層体であって、スパッタ法によるＷ膜
と、ＣＶＤ法によるＷ膜とを有することを特徴とする。
め、この発明によれば、下地上に形成されるタングステ
ン（Ｗ）薄膜の積層体であって、スパッタ法によるＷ膜
と、ＣＶＤ法によるＷ膜とを有することを特徴とする。
【００１２】また、この発明によれば、下地上にＷ薄膜
の積層体を形成するにあたり、ＣＶＤ法によるＷ膜を形
成する前に、スパッタ法によるＷ膜を予め形成すること
を特徴とする。
の積層体を形成するにあたり、ＣＶＤ法によるＷ膜を形
成する前に、スパッタ法によるＷ膜を予め形成すること
を特徴とする。
【００１３】
【作用】この発明の構成によれば、下地上にＷ膜の積層
体を形成するに当たり、ＣＶＤ法によるＷ膜を形成する
前に、スパッタ法によるＷ膜を予め形成するようにし
て、Ｗ膜の積層体を得る。このように、ＣＶＤ−Ｗ膜成
膜の際、下地にスパッタ法によるＷ膜を使用することに
より、この積層体には、ＣＶＤ条件によっては圧縮応力
をもったＣＶＤ−Ｗ膜を形成することができる。従っ
て、この発明のＷ薄膜積層体自体も成膜条件を制御する
ことにより、著しく低応力のＷ膜として形成可能であ
る。
体を形成するに当たり、ＣＶＤ法によるＷ膜を形成する
前に、スパッタ法によるＷ膜を予め形成するようにし
て、Ｗ膜の積層体を得る。このように、ＣＶＤ−Ｗ膜成
膜の際、下地にスパッタ法によるＷ膜を使用することに
より、この積層体には、ＣＶＤ条件によっては圧縮応力
をもったＣＶＤ−Ｗ膜を形成することができる。従っ
て、この発明のＷ薄膜積層体自体も成膜条件を制御する
ことにより、著しく低応力のＷ膜として形成可能であ
る。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明のＷ薄膜積
層体および形成方法の実施例について説明する。
層体および形成方法の実施例について説明する。
【００１５】なお、説明に用いる各図は、この発明が理
解できる程度に、各構成成分の大きさ、形状および配置
関係を概略的に示してあるにすぎない。また次の説明で
は、特定の材料および特定の数値的条件を挙げて説明す
るが、これらの材料および条件は、単なる好適例にすぎ
ず、従って、この発明は、これらに限定されるものでは
ない。
解できる程度に、各構成成分の大きさ、形状および配置
関係を概略的に示してあるにすぎない。また次の説明で
は、特定の材料および特定の数値的条件を挙げて説明す
るが、これらの材料および条件は、単なる好適例にすぎ
ず、従って、この発明は、これらに限定されるものでは
ない。
【００１６】次に、この発明のＷ薄膜積層体をより良く
理解するため、まず図２を参照して、その形成方法の実
施例について詳しく説明する。図２の（Ａ）および
（Ｂ）は、この発明のＷ薄膜積層体の形成工程図であ
る。
理解するため、まず図２を参照して、その形成方法の実
施例について詳しく説明する。図２の（Ａ）および
（Ｂ）は、この発明のＷ薄膜積層体の形成工程図であ
る。
【００１７】１．第１の実施例のＷ薄膜積層体の形成 まず、下地１０としてシリコン（Ｓｉ）基板を用意す
る。平行平板のマグネトロンスパッタ装置を用い、ＲＦ
パワー密度：５Ｗ／ｃｍ2 、アルゴン（Ａｒ）ガス圧
力：１７ｍＴｏｒｒ、室温の条件で、膜厚数ｎｍ〜４０
ｎｍ、この場合約４０ｎｍのスパッタＷ膜１２を３イン
チ（１インチは２５．４ｍｍ）シリコン基板１０上に成
膜する（図２の（Ａ））。その後、コールド・ウォール
（ＣＯＬＤＷＡＬＬ）の熱ＣＶＤ装置を用い、ＷＦ6 流
量：５ｓｃｃｍ、水素（Ｈ2 ）ガス流量：２０００ｓｃ
ｃｍ、アルゴン（Ａｒ）ガス流量：６００ｓｃｃｍ、圧
力：１０Ｔｏｒｒの条件で、かつ、成膜温度を次の４つ
の水準、すなわち、３００℃、３３０℃、３５０℃、４
００℃の温度にて、それぞれ、膜厚２００〜７００ｎ
ｍ、この場合約７００ｎｍのＣＶＤ−Ｗ膜１４を、スパ
ッタＷ膜１２上に成膜する（図２の（Ｂ））。このよう
にして、これらスパッタ膜１２とＣＶＤ−Ｗ膜１４とを
以てＷ薄膜積層体１６が得られる。
る。平行平板のマグネトロンスパッタ装置を用い、ＲＦ
パワー密度：５Ｗ／ｃｍ2 、アルゴン（Ａｒ）ガス圧
力：１７ｍＴｏｒｒ、室温の条件で、膜厚数ｎｍ〜４０
ｎｍ、この場合約４０ｎｍのスパッタＷ膜１２を３イン
チ（１インチは２５．４ｍｍ）シリコン基板１０上に成
膜する（図２の（Ａ））。その後、コールド・ウォール
（ＣＯＬＤＷＡＬＬ）の熱ＣＶＤ装置を用い、ＷＦ6 流
量：５ｓｃｃｍ、水素（Ｈ2 ）ガス流量：２０００ｓｃ
ｃｍ、アルゴン（Ａｒ）ガス流量：６００ｓｃｃｍ、圧
力：１０Ｔｏｒｒの条件で、かつ、成膜温度を次の４つ
の水準、すなわち、３００℃、３３０℃、３５０℃、４
００℃の温度にて、それぞれ、膜厚２００〜７００ｎ
ｍ、この場合約７００ｎｍのＣＶＤ−Ｗ膜１４を、スパ
ッタＷ膜１２上に成膜する（図２の（Ｂ））。このよう
にして、これらスパッタ膜１２とＣＶＤ−Ｗ膜１４とを
以てＷ薄膜積層体１６が得られる。
【００１８】ＣＶＤ−Ｗ膜１４の応力を測定した結果、
各温度における応力はそれぞれ、８．１×１０9 ｄｙｎ
／ｃｍ2 （tensile ）、１．５×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2
（tensile ）、５．６×１０7 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensil
e ）、２．１×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （compressive ）
であった。
各温度における応力はそれぞれ、８．１×１０9 ｄｙｎ
／ｃｍ2 （tensile ）、１．５×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2
（tensile ）、５．６×１０7 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensil
e ）、２．１×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （compressive ）
であった。
【００１９】図１は、この実施例および比較例の各温度
におけるＷ膜応力の変化の様子を示す図である。図の横
軸には成膜温度（℃）をプロットし、縦軸には応力（×
１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 ）を、正側が引張り（tensile
）、負側が圧縮（compressive）となるようにプロット
して示してある。
におけるＷ膜応力の変化の様子を示す図である。図の横
軸には成膜温度（℃）をプロットし、縦軸には応力（×
１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 ）を、正側が引張り（tensile
）、負側が圧縮（compressive）となるようにプロット
して示してある。
【００２０】図１における白丸は、この実施例における
実験データをプロットしたものである。図１からも明ら
かなように、３５０℃のとき、５．６×１０7 ｄｙｎ／
ｃｍ2 （tensile ）という小さい値が得られる。さらに
条件をつめれば、より一層の低応力化が期待できるもの
と考えられる。
実験データをプロットしたものである。図１からも明ら
かなように、３５０℃のとき、５．６×１０7 ｄｙｎ／
ｃｍ2 （tensile ）という小さい値が得られる。さらに
条件をつめれば、より一層の低応力化が期待できるもの
と考えられる。
【００２１】なお、スパッタＷ膜１２を、Ａｒ流量：６
００ｓｃｃｍ、温度：４００℃、圧力：１０Ｔｏｒｒの
条件で、１０分間アニールしたところ、スパッタＷ膜１
２の応力は２．０×１０8 ｄｙｎ／ｃｍ2 程度tensile
方向へシフトしたことから、圧縮応力のＣＶＤ−Ｗ膜１
４が形成された理由は、スパッタＷ膜１２の応力変化で
はなく、ＣＶＤ−Ｗ膜１４の成長初期過程に何らかの変
化があったためと考えられる。
００ｓｃｃｍ、温度：４００℃、圧力：１０Ｔｏｒｒの
条件で、１０分間アニールしたところ、スパッタＷ膜１
２の応力は２．０×１０8 ｄｙｎ／ｃｍ2 程度tensile
方向へシフトしたことから、圧縮応力のＣＶＤ−Ｗ膜１
４が形成された理由は、スパッタＷ膜１２の応力変化で
はなく、ＣＶＤ−Ｗ膜１４の成長初期過程に何らかの変
化があったためと考えられる。
【００２２】次に、上述のようにして得られたＷ膜積層
体１６を、例えば、Ｘ線マスクの吸収体として使用した
例について、図３を参照して説明する。Ｘ線マスクは、
次のようにして作製される。図３の（Ａ）〜（Ｅ）は、
その説明に供する工程図であり、工程中の主な段階にお
けるＸ線マスクの様子を断面により示したものである。
体１６を、例えば、Ｘ線マスクの吸収体として使用した
例について、図３を参照して説明する。Ｘ線マスクは、
次のようにして作製される。図３の（Ａ）〜（Ｅ）は、
その説明に供する工程図であり、工程中の主な段階にお
けるＸ線マスクの様子を断面により示したものである。
【００２３】まず、２ｍｍ厚の３インチシリコン基板１
１上に、ＬＰ（Low Pressure（低圧））ＣＶＤ装置を用
い、メンブレン１３であるＳｉＮ膜を２．０μｍの膜厚
で形成する（図３の（Ａ））。成膜条件は、温度：９０
０℃、ジクロルシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）：６０ｓｃｃ
ｍ、アンモニア（ＮＨ3 ）：２０ｓｃｃｍとする。次
に、平行平板のマグネトロンスパッタ装置を用い、ＲＦ
パワー密度：５Ｗ／ｃｍ2 、Ａｒガス圧力：１７ｍＴｏ
ｒｒの条件で、膜厚が約４０ｎｍのスパッタＷ膜１５を
成膜する（図３の（Ｂ））。その後、コールド・ウォー
ルの熱ＣＶＤ装置を用い、ＷＦ6 ：５ｓｃｃｍ、Ｈ2 流
量：２０００ｓｃｃｍ、Ａｒ流量：６００ｓｃｃｍ、圧
力：１０Ｔｏｒｒ、成膜温度：３５０℃の条件で、膜厚
が約７００ｎｍのＣＶＤ−Ｗ膜１７を成膜する（図３の
（Ｃ））。
１上に、ＬＰ（Low Pressure（低圧））ＣＶＤ装置を用
い、メンブレン１３であるＳｉＮ膜を２．０μｍの膜厚
で形成する（図３の（Ａ））。成膜条件は、温度：９０
０℃、ジクロルシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）：６０ｓｃｃ
ｍ、アンモニア（ＮＨ3 ）：２０ｓｃｃｍとする。次
に、平行平板のマグネトロンスパッタ装置を用い、ＲＦ
パワー密度：５Ｗ／ｃｍ2 、Ａｒガス圧力：１７ｍＴｏ
ｒｒの条件で、膜厚が約４０ｎｍのスパッタＷ膜１５を
成膜する（図３の（Ｂ））。その後、コールド・ウォー
ルの熱ＣＶＤ装置を用い、ＷＦ6 ：５ｓｃｃｍ、Ｈ2 流
量：２０００ｓｃｃｍ、Ａｒ流量：６００ｓｃｃｍ、圧
力：１０Ｔｏｒｒ、成膜温度：３５０℃の条件で、膜厚
が約７００ｎｍのＣＶＤ−Ｗ膜１７を成膜する（図３の
（Ｃ））。
【００２４】次に、Ｗ膜１９上に所定形状のレジストパ
ターン２１を形成する（図３の（Ｄ））。パターニング
はＥＢ露光にて行ない、レジストは例えばＺＥＰ−５２
０（日本ゼオン社製の商品名）を用い、ドーズ（dose）
量は２５μＣ／ｃｍ2 である。Ｗ膜１９のエッチング
は、平行平板ＲＩＥ装置を用い、Ｃｌ2 流量：１５ｓｃ
ｃｍ、Ｏ2 流量：１５ｓｃｃｍ、圧力：２．５Ｐａ、Ｒ
Ｆパワー密度：０．４Ｗ／ｃｍ2 の条件で行ない、Ｗ膜
積層体１９ａを得る（図３の（Ｅ））。その後、通常の
方法でレジストを除去した後、ＫＯＨ水溶液（２５ｗｔ
％、８０℃）を用いバックエッチングを行なうことによ
り、Ｘ線マスクを得る（図示せず）。
ターン２１を形成する（図３の（Ｄ））。パターニング
はＥＢ露光にて行ない、レジストは例えばＺＥＰ−５２
０（日本ゼオン社製の商品名）を用い、ドーズ（dose）
量は２５μＣ／ｃｍ2 である。Ｗ膜１９のエッチング
は、平行平板ＲＩＥ装置を用い、Ｃｌ2 流量：１５ｓｃ
ｃｍ、Ｏ2 流量：１５ｓｃｃｍ、圧力：２．５Ｐａ、Ｒ
Ｆパワー密度：０．４Ｗ／ｃｍ2 の条件で行ない、Ｗ膜
積層体１９ａを得る（図３の（Ｅ））。その後、通常の
方法でレジストを除去した後、ＫＯＨ水溶液（２５ｗｔ
％、８０℃）を用いバックエッチングを行なうことによ
り、Ｘ線マスクを得る（図示せず）。
【００２５】（比較例１）上で述べたＣＶＤ条件および
成膜温度により、３インチシリコン基板上に直接Ｗ膜を
成膜した。その結果を、図１に黒丸でプロットして示
す。各温度における応力の値は、温度の低い方からそれ
ぞれ、７．０×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensile ）、
５．０×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensile ）、３．８×
１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensile ）、３．２×１０9 ｄ
ｙｎ／ｃｍ2 （tensile ）であった。
成膜温度により、３インチシリコン基板上に直接Ｗ膜を
成膜した。その結果を、図１に黒丸でプロットして示
す。各温度における応力の値は、温度の低い方からそれ
ぞれ、７．０×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensile ）、
５．０×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensile ）、３．８×
１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensile ）、３．２×１０9 ｄ
ｙｎ／ｃｍ2 （tensile ）であった。
【００２６】図１から明らかなように、温度を上げるに
従い応力は低くなっているが、圧縮（compressive ）応
力の膜が形成されずすべてtensile 応力のため、応力が
ゼロ（０）を通過せず、これ以上の低応力化は図れな
い。また、装置の性能上、これ以上温度を上げることは
できない。
従い応力は低くなっているが、圧縮（compressive ）応
力の膜が形成されずすべてtensile 応力のため、応力が
ゼロ（０）を通過せず、これ以上の低応力化は図れな
い。また、装置の性能上、これ以上温度を上げることは
できない。
【００２７】（比較例２）マグネトロンスパッタ装置を
用い反応性スパッタ法により、以下に示す条件で、３イ
ンチシリコン基板上に膜厚が４０ｎｍのＴｉＮ膜を形成
した。その条件は、ＲＦパワー密度：７．５Ｗ／ｃ
ｍ2 、基板バイアス電圧：１３０Ｖ、圧力：５ｍＴｏｒ
ｒ（Ａｒ：３．８ｍＴｏｒｒ、Ｎ2 ：１．２ｍＴｏｒ
ｒ）とした。引き続き、比較例１と同様のＣＶＤ条件で
Ｗ膜を成膜した。その結果を、図１に三角でプロットし
て示す。
用い反応性スパッタ法により、以下に示す条件で、３イ
ンチシリコン基板上に膜厚が４０ｎｍのＴｉＮ膜を形成
した。その条件は、ＲＦパワー密度：７．５Ｗ／ｃ
ｍ2 、基板バイアス電圧：１３０Ｖ、圧力：５ｍＴｏｒ
ｒ（Ａｒ：３．８ｍＴｏｒｒ、Ｎ2 ：１．２ｍＴｏｒ
ｒ）とした。引き続き、比較例１と同様のＣＶＤ条件で
Ｗ膜を成膜した。その結果を、図１に三角でプロットし
て示す。
【００２８】応力は、温度の低い方からそれぞれ、７．
５×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensile ）、３．０×１０
9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensile ）、２．３×１０9 ｄｙｎ
／ｃｍ2 （tensile ）、２．１×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2
（tensile ）であり、圧縮（compressive ）の膜は形成
されなかった。
５×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensile ）、３．０×１０
9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensile ）、２．３×１０9 ｄｙｎ
／ｃｍ2 （tensile ）、２．１×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2
（tensile ）であり、圧縮（compressive ）の膜は形成
されなかった。
【００２９】（比較例３）マグネトロンスパッタ装置を
用い、かつＲＦパワー密度：５．０Ｗ／ｃｍ2 、Ａｒガ
ス圧力：５ｍＴｏｒｒの条件で、３インチシリコン基板
上に膜厚が４０ｎｍのＳｉＯ2 膜を成膜した。引き続
き、比較例１と同様のＣＶＤ条件でＷ膜を成膜した。そ
の結果を、図１に四角でプロットして示す。
用い、かつＲＦパワー密度：５．０Ｗ／ｃｍ2 、Ａｒガ
ス圧力：５ｍＴｏｒｒの条件で、３インチシリコン基板
上に膜厚が４０ｎｍのＳｉＯ2 膜を成膜した。引き続
き、比較例１と同様のＣＶＤ条件でＷ膜を成膜した。そ
の結果を、図１に四角でプロットして示す。
【００３０】応力は、温度の低い方からそれぞれ、９．
３×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensile ）、７．０×１０
9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensile ）、５．３×１０9 ｄｙｎ
／ｃｍ2 （tensile ）、５．０×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2
（tensile ）であり、圧縮（compressive ）応力の膜は
形成されなかった。
３×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensile ）、７．０×１０
9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensile ）、５．３×１０9 ｄｙｎ
／ｃｍ2 （tensile ）、５．０×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2
（tensile ）であり、圧縮（compressive ）応力の膜は
形成されなかった。
【００３１】２．第２の実施例のＷ薄膜積層体 この第２の実施例の場合にも、Ｗ薄膜積層体の膜構成は
第１の実施例と変わらないので、図２の（Ａ）および
（Ｂ）を参照して説明する。
第１の実施例と変わらないので、図２の（Ａ）および
（Ｂ）を参照して説明する。
【００３２】まず、平行平板のマグネトロンスパッタ装
置を用い、ＲＦパワー密度：６．４Ｗ／ｃｍ2 、Ａｒガ
ス圧力：２３ｍＴｏｒｒの条件で、かつ成膜温度を次の
４つの水準、すなわち、室温（約２４℃）、１００℃、
２００℃、３００℃、４００℃の温度にて、膜厚数ｎｍ
〜４０ｎｍ、この場合約４０ｎｍのスパッタＷ膜１２を
３インチシリコン基板１０上に形成する。その後、この
ようにして得られた各サンプル上にそれぞれ、コールド
・ウオールの熱ＣＶＤ装置を用い、ＷＦ6 流量：５ｓｃ
ｃｍ、Ｈ2 ガス流量：２０００ｓｃｃｍ、Ａｒガス流
量：６００ｓｃｃｍ、圧力：１０Ｔｏｒｒ、成膜温度：
３５０℃の条件で、膜厚が２００〜７００ｎｍ、この場
合約７００ｎｍとなるようにＣＶＤ−Ｗ膜１４を成膜
し、Ｗ薄膜積層体１６を得る。
置を用い、ＲＦパワー密度：６．４Ｗ／ｃｍ2 、Ａｒガ
ス圧力：２３ｍＴｏｒｒの条件で、かつ成膜温度を次の
４つの水準、すなわち、室温（約２４℃）、１００℃、
２００℃、３００℃、４００℃の温度にて、膜厚数ｎｍ
〜４０ｎｍ、この場合約４０ｎｍのスパッタＷ膜１２を
３インチシリコン基板１０上に形成する。その後、この
ようにして得られた各サンプル上にそれぞれ、コールド
・ウオールの熱ＣＶＤ装置を用い、ＷＦ6 流量：５ｓｃ
ｃｍ、Ｈ2 ガス流量：２０００ｓｃｃｍ、Ａｒガス流
量：６００ｓｃｃｍ、圧力：１０Ｔｏｒｒ、成膜温度：
３５０℃の条件で、膜厚が２００〜７００ｎｍ、この場
合約７００ｎｍとなるようにＣＶＤ−Ｗ膜１４を成膜
し、Ｗ薄膜積層体１６を得る。
【００３３】ＣＶＤ−Ｗ膜１４の応力を測定した結果、
各温度における応力はそれぞれ、７．９×１０8 ｄｙｎ
／ｃｍ2 （compressive ）、３．１×１０9 ｄｙｎ／ｃ
ｍ2（tensile ）、３．５×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （ten
sile ）、３．３×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensile
）、３．８×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensile ）であ
った。
各温度における応力はそれぞれ、７．９×１０8 ｄｙｎ
／ｃｍ2 （compressive ）、３．１×１０9 ｄｙｎ／ｃ
ｍ2（tensile ）、３．５×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （ten
sile ）、３．３×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensile
）、３．８×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensile ）であ
った。
【００３４】図４は、この実施例および比較例の各温度
におけるＷ膜応力の変化の様子を示す図である。図の横
軸には成膜温度（℃）をプロットし、縦軸には応力（×
１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 ）を、正側が引張り（tensile
）、負側が圧縮（compressive）となるようにプロット
して示してある。
におけるＷ膜応力の変化の様子を示す図である。図の横
軸には成膜温度（℃）をプロットし、縦軸には応力（×
１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 ）を、正側が引張り（tensile
）、負側が圧縮（compressive）となるようにプロット
して示してある。
【００３５】また、上で述べたＣＶＤ条件および成膜温
度（３５０℃）により、３インチシリコン基板上に直接
Ｗ膜を成膜した。そのようにして得られたＷ膜の応力
は、３．６×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensile ）であっ
た。その結果を、図４に中黒丸でプロットして示す。
度（３５０℃）により、３インチシリコン基板上に直接
Ｗ膜を成膜した。そのようにして得られたＷ膜の応力
は、３．６×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 （tensile ）であっ
た。その結果を、図４に中黒丸でプロットして示す。
【００３６】図１における白丸は、この実施例における
実験データをプロットしたものである。図１からも明ら
かなように、Ｗ膜応力を引張応力（tensile stress）か
ら圧縮応力（compressive stress）へ反転させることが
できるスパッタＷ膜１２は、１００℃以下、実質的には
室温（約２４℃）にて形成されたものであることが分か
る。
実験データをプロットしたものである。図１からも明ら
かなように、Ｗ膜応力を引張応力（tensile stress）か
ら圧縮応力（compressive stress）へ反転させることが
できるスパッタＷ膜１２は、１００℃以下、実質的には
室温（約２４℃）にて形成されたものであることが分か
る。
【００３７】以上、この発明のＷ薄膜積層体およびその
形成方法の実施例につき説明してきたが、この発明は、
上述した実施例にのみ限定されるものではなく、多くの
変更または変形を行ない得ることは明らかである。例え
ば、上述した実施例では、下地としてＳｉ基板を用いた
が、Ｓｉ以外の他の半導体材料の下地であってもよい。
また、この発明によるＷ薄膜積層体をＸ線マスクの吸収
体に適用した例について説明したが、これを、ＬＳＩの
配線等のＷ膜として用いることができる。
形成方法の実施例につき説明してきたが、この発明は、
上述した実施例にのみ限定されるものではなく、多くの
変更または変形を行ない得ることは明らかである。例え
ば、上述した実施例では、下地としてＳｉ基板を用いた
が、Ｓｉ以外の他の半導体材料の下地であってもよい。
また、この発明によるＷ薄膜積層体をＸ線マスクの吸収
体に適用した例について説明したが、これを、ＬＳＩの
配線等のＷ膜として用いることができる。
【００３８】
【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明のＷ薄膜積層体形成方法によれば、ＣＶＤ−Ｗ膜
を成膜する際、下地にスパッタＷ膜を使用することによ
り、従来他の膜を用いた場合にはできなかった引張応力
から圧縮応力までの各応力のＷ膜が成膜でき、その結
果、低応力のＷ膜の形成が可能であるので、Ｗ膜の応力
を±５×１０7 ｄｙｎ／ｃｍ2 以下に安定して確保する
ことができる。
の発明のＷ薄膜積層体形成方法によれば、ＣＶＤ−Ｗ膜
を成膜する際、下地にスパッタＷ膜を使用することによ
り、従来他の膜を用いた場合にはできなかった引張応力
から圧縮応力までの各応力のＷ膜が成膜でき、その結
果、低応力のＷ膜の形成が可能であるので、Ｗ膜の応力
を±５×１０7 ｄｙｎ／ｃｍ2 以下に安定して確保する
ことができる。
【図１】この発明によるＷ薄膜積層体形成方法の第１実
施例および比較例の説明に供する図である。
施例および比較例の説明に供する図である。
【図２】（Ａ）および（Ｂ）は、この発明のＷ薄膜積層
体およびその形成方法の説明に供する工程図である。
体およびその形成方法の説明に供する工程図である。
【図３】この発明によるＷ薄膜積層体形成方法の第２実
施例および比較例の説明に供する図である。
施例および比較例の説明に供する図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は、この発明のＷ薄膜積層体を
Ｘ線マスクに適用した場合の説明に供する工程図であ
る。
Ｘ線マスクに適用した場合の説明に供する工程図であ
る。
１０：下地 １１：Ｓｉ基板 １３：メンブレン １２、１５：スパッタＷ膜 １４、１７：ＣＶＤ−Ｗ膜 １６：Ｗ膜積層体 １９：Ｗ膜 １９ａ：Ｗ膜積層体 ２１：レジストパターン
【手続補正書】
【提出日】平成５年１１月１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】この発明のＷ薄膜積層体をＸ線マスクに適用し
た場合の説明に供する工程図である。
た場合の説明に供する工程図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/203 Ｓ 8122−4Ｍ (72)発明者 太田 恒明 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内 (72)発明者 山下 吉雄 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 下地上に形成されるタングステン（Ｗ）
薄膜の積層体であって、スパッタ法によるＷ膜と、ＣＶ
Ｄ法によるＷ膜とを有することを特徴とするＷ薄膜積層
体。 - 【請求項２】 下地上にＷ薄膜の積層体を形成するにあ
たり、 ＣＶＤ法によるＷ膜を形成する前に、スパッタ法による
Ｗ膜を予め形成することを特徴とするＷ薄膜積層体の形
成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13320792A JPH06196392A (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | Ｗ薄膜積層体および形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13320792A JPH06196392A (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | Ｗ薄膜積層体および形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196392A true JPH06196392A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=15099240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13320792A Withdrawn JPH06196392A (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | Ｗ薄膜積層体および形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06196392A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023516862A (ja) * | 2020-06-30 | 2023-04-21 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 低温での選択的タングステン堆積 |
-
1992
- 1992-05-26 JP JP13320792A patent/JPH06196392A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023516862A (ja) * | 2020-06-30 | 2023-04-21 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 低温での選択的タングステン堆積 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990803 |