特許ウォッチ

公開番号2025007558
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023109042
出願日2023-07-03
発明の名称タングステン配線膜の成膜方法
出願人株式会社アルバック
代理人弁理士法人青莪
主分類C23C 14/14 20060101AFI20250109BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】タングステン配線膜の低抵抗化を確実に図ることができるタングステン配線膜の成膜方法を提供する。
【解決手段】ターゲットとしてタングステンを主成分とするものを用い、真空雰囲気の成膜室内に希ガスを導入して、スパッタリング法により成膜対象物Swの表面に第1のタングステン含有膜Wf1を所定の膜厚d1で成膜する第1工程と、ターゲットとしてタングステンを主成分とするものを用い、真空雰囲気の成膜室内に希ガスを導入して、スパッタリング法により第1のタングステン含有膜Wf1の表面に第2のタングステン含有膜Wf2を成膜する第2工程とを含む。第1工程での成膜対象物Swの温度を25℃～250℃の範囲に設定し、第2工程での成膜対象物Swの温度を第1工程より高く設定する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ターゲットとしてタングステンを主成分とするものを用い、真空雰囲気の成膜室内に希ガスを導入して、スパッタリング法により成膜対象物の表面に第１のタングステン含有膜を所定の膜厚で成膜する第１工程と、
ターゲットとしてタングステンを主成分とするものを用い、真空雰囲気の成膜室内に希ガスを導入して、スパッタリング法により第１のタングステン含有膜の表面に第２のタングステン含有膜を成膜する第２工程とを含むタングステン配線膜の成膜方法において、
第１工程での成膜対象物の温度を２５℃～２５０℃の範囲に設定し、第２工程での成膜対象物の温度を第１工程より高く設定することを特徴とするタングステン配線膜の成膜方法。
続きを表示（約 93 文字）【請求項２】
前記第１工程にて、前記第１のタングステン含有膜を４．０ｎｍ～１８．０ｎｍの範囲の膜厚で成膜することを特徴とする請求項１記載のタングステン配線膜の成膜方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、タングステン配線膜の成膜方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
この種のタングステン配線膜の成膜方法は例えば特許文献１で知られている。このものでは、成膜対象物の表面に、スパッタリング法によりタングステン含有の核形成層としての第１のタングステン含有膜を成膜し（第１工程）、次に、第１のタングステン含有膜の表面にスパッタリング法により第２のタングステン含有膜を成膜する（第２工程）。これにより、結晶粒を大きくしてタングステン配線膜の低抵抗化を図ることが可能になる。
【０００３】
然し、第１のタングステン含有膜を、反応ガスの導入を必要とする酸化物や窒化物ではないタングステン膜とした場合、タングステン配線膜の比抵抗値が却って高くなる場合があることが判明した。そこで、本願発明者らは、鋭意検討を重ね、タングステン配線膜の比抵抗値が、第１のタングステン含有膜を成膜するときの膜厚と、第１のタングステン含有膜と第２のタングステン含有膜とを成膜するときの成膜対象物の各温度に依存することを知見するのに至った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１４－１０７４７０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、以上の知見を基になされたものであり、タングステン配線膜の低抵抗化を確実に図ることができるタングステン配線膜の成膜方法を提供することをその課題とする。
【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、本発明のタングステン配線膜の成膜方法は、ターゲットとしてタングステンを主成分とするものを用い、真空雰囲気の成膜室内に希ガスを導入して、スパッタリング法により成膜対象物の表面に第１のタングステン含有膜を所定の膜厚で成膜する第１工程と、ターゲットとしてタングステンを主成分とするものを用い、真空雰囲気の成膜室内に希ガスを導入して、スパッタリング法により第１のタングステン含有膜の表面に第２のタングステン含有膜を成膜する第２工程とを含み、第１工程での成膜対象物の温度を２５℃～２５０℃の範囲に設定し、第２工程での成膜対象物の温度を第１工程より高く設定することを特徴とする。このとき、第１工程にて、第１のタングステン含有膜を４．０ｎｍ～１８．０ｎｍの範囲の膜厚で成膜にすればよい。
【０００７】
以上によれば、第１工程では、成膜対象物の温度を２５℃～２５０℃の範囲に設定し、第１のタングステン含有膜を、タングステン粒子が密な集合状態をつくらず、不連続な膜となる状態で第１のタングステン含有膜を成膜する。このときの膜厚は、Ｘ線反射率（ＸＲＲ）測定により算出したものを言い、第１のタングステン含有膜の膜厚が４．０ｎｍより小さい場合や膜厚が１８．０ｎｍより大きい場合には、比抵抗値が高くなる。次に、第２工程では、第１工程よりも成膜対象物の温度を上昇させた状態（好ましくは５０℃以上、より好ましくは２００℃以上）で第２のタングステン含有膜を成膜する。これにより、成膜対象物の温度を所定温度（例えば２５０℃）に設定して、その表面に単層のタングステン膜を同等の膜厚で成膜した場合と比較して、確実にタングステン配線膜の低抵抗化を図れることが確認された。なお、本発明のターゲットとしてタングステンを主成分とするものとは、タングステンを９０％以上含有するターゲットを意味する。また、本発明にいうタングステン含有膜は、タングステン膜やタングステンを主成分とするタングステン合金膜（例えばタングステン－チタン（ＷＴｉ）合金、タングステン－モリブデン（ＷＭｏ）合金、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）等）を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本実施形態のタングステン配線膜の成膜方法の実施が可能なスパッタリング装置の模式断面図。
本発明のタングステン配線膜の成膜方法により成膜されたタングステン配線膜を示す模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、成膜対象物をシリコンウエハ上にＳｉＯ
２
膜が所定膜厚で成膜されたもの（以下、「基板Ｓｗ」ともいう）とし、また、基板Ｓｗの表面に成膜される第１及び第２の各タングステン含有膜を、純度が９９．９９９ｗｔ％のタングステン製ターゲットをスパッタリングして夫々成膜されるもの（以下、「第１のタングステン膜Ｗｆ１」、「第２のタングステン膜Ｗｆ２」という）とした場合を例に、本発明のタングステン配線膜の成膜方法の実施形態について説明する。
【００１０】
図１を参照して、Ｓｍは、本実施形態のタングステン配線膜の成膜方法の実施が可能なスパッタリング装置であり、真空雰囲気を形成可能な真空チャンバ１を備える。真空チャンバ１の下壁には、ターボ分子ポンプやドライ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。真空チャンバ１の側壁には、マスフローコントローラ１２が介設されたガス管１３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やクリプトンガス）を所定流量で導入することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許