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公開番号2025078577
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-20
出願番号2024133221
出願日2024-08-08
発明の名称ハードマスク、およびスパッタリングターゲット材
出願人株式会社コベルコ科研
代理人個人,個人
主分類C23C 14/06 20060101AFI20250513BHJP(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】プラズマエッチング耐性に優れ、膜ストレスが低く、更には透過性を示す、ハードマスクと、該ハードマスク形成用のスパッタリングターゲット材を提供する。
【解決手段】プラズマエッチング処理の施される被処理体の表面に形成されるハードマスクであって、Tiと、Al、SiおよびGeよりなる群から選択される一種以上のX元素とを含む、窒化膜であり、TiとX元素の合計に対するX元素の原子比が、10原子%以上、60原子%以下である、ハードマスク。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
プラズマエッチング処理の施される被処理体の表面に形成されるハードマスクであって、
Ｔｉと、Ａｌ、ＳｉおよびＧｅよりなる群から選択される一種以上のＸ元素とを含む、窒化膜であり、
ＴｉとＸ元素の合計に対するＸ元素の原子比が、１０原子％以上、６０原子％以下である、ハードマスク。
続きを表示（約 840 文字）【請求項２】
Ｂ（ボロン）およびＣ（炭素）よりなる群から選択される一種以上のＺ元素を更に含む、請求項１に記載のハードマスク。
【請求項３】
ＴｉとＸ元素とＺ元素の合計に対するＺ元素の原子比は、ＴｉとＸ元素とＺ元素の合計に対するＸ元素の原子比よりも大きい、請求項２に記載のハードマスク。
【請求項４】
Ｘ元素がＡｌであり、ＴｉとＡｌの合計に対するＡｌの原子比が、１０原子％以上、３５原子％以下である、請求項２に記載のハードマスク。
【請求項５】
Ｘ線回折パターンにおいて、回折角２θが３６°以上３８°以下の範囲内のピークの半価幅が４°以上であるか、前記範囲内でピークが観察されない、請求項１～４のいずれかに記載のハードマスク。
【請求項６】
厚さが７０～１５０ｎｍであるときの波長５００ｎｍの光の透過率が１０％以上である、請求項１～４のいずれかに記載のハードマスク。
【請求項７】
内部応力が、ハードマスクと同条件で成膜したチタン窒化膜の内部応力の８０％以下である、請求項１～４のいずれかに記載のハードマスク。
【請求項８】
ハードマスク形成用スパッタリングターゲット材であって、
Ｔｉと、Ａｌ、ＳｉおよびＧｅよりなる群から選択される一種以上のＸ元素を含み、
ＴｉとＸ元素の合計に対するＸ元素の原子比が、１０原子％以上、６０原子％以下である、スパッタリングターゲット材。
【請求項９】
Ｂ（ボロン）およびＣ（炭素）よりなる群から選択される一種以上のＺ元素を更に含む、請求項８に記載のスパッタリングターゲット材。
【請求項１０】
ＴｉとＸ元素とＺ元素の合計に対するＺ元素の原子比は、ＴｉとＸ元素とＺ元素の合計に対するＸ元素の原子比よりも大きい、請求項９に記載のスパッタリングターゲット材。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ハードマスク、およびスパッタリングターゲット材に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体の製造における配線パターン形成では、半導体の高容量化の要望に伴い、配線の積層化（多層化）が求められる。それに伴い、各層のエッチングの加工性を高める必要がある等、エッチング負荷が増大する。エッチング負荷の増大に対し、従来のレジストをマスクにしたエッチングではなく、ハードマスクを用いたエッチングが適用されつつある。ハードマスクにはメタルハードマスクと絶縁膜ハードマスクがあり、前者のメタルハードマスクとしてＴｉＮが一般的に用いられる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、メタルハードマスク（ＭＨＭ）１４ａをマスクとして、ＣＨＦ
３
／Ａｒ／Ｎ
２
混合ガスにより、酸化シリコン膜１３と低誘電率体（low-k）層１２とをプラズマエッチングすることが行われている。前記メタルハードマスク（ＭＨＭ）として、ＴｉＮが用いられている。
【０００４】
特許文献２には、互いに反対方向の応力を絶縁膜に対して印加する金属膜ＨＭ１および金属膜ＨＭ２を積層することにより、エッチング後の低誘電率層ＬＦ１を含む絶縁膜が、金属膜ＨＭ１および金属膜ＨＭ２からの応力を受けて変形してしまうことを抑制できることが示されている。また、金属膜ＨＭ１は、ハードマスク膜であって、例えばＴｉＮまたはＴａＮにより構成されること、前記金属膜ＨＭ２は、ハードマスク膜であって、例えばＷ、ＷＳｉ、ＷＮ、またはＴｉＷにより構成されることが示されている。
【０００５】
特許文献３には、処理対象物に対して所定の処理を施す際に、処理対象物の表面に形成されてその処理範囲を制限するハードマスクであって、下地層とこの下地層に積層されるタングステン含有膜とを有し、下地層は、その表面粗さＲａが０．３５ｎｍ以下であることを特徴とするハードマスクが示されている。また、下地層は、Ｔｉ膜、ＴｉＮ膜、ＷＮ膜及びＴｉＷＮ膜の中から選択される少なくとも１種で構成されることが示されている。
【０００６】
特許文献４には、被処理体に存在するエッチング対象膜をエッチングするためのメタルハードマスクであって、薄膜形成技術で形成されたアモルファス合金膜からなるメタルハードマスクが示されている。メタルハードマスクとして、薄膜形成技術により成膜されたアモルファス合金膜を用いることにより、ＴｉＮ膜のような結晶性の膜を用いた場合に比較して膜ストレスを著しく低減できることが示されている。また前記アモルファス合金膜は、Ａｌ－Ｓｉ、Ｓｉ－Ｔｉ、Ｎｂ－Ｎｉ、Ｔａ－Ｚｒ、Ｔｉ－Ｗ、およびＺｒ－Ｗからなる群から選択される合金からなることが示されている。
【０００７】
特許文献５には、基板上に窒化チタン（ＴｉＮ）膜とスパッタシリコン膜をこの順に積層した配線膜を成膜し，該基板を加熱する工程と，配線形成領域にマスクを形成し，該配線膜をドライエッチングして配線を形成し，次いでオーバエッチングをして該スパッタシリコン膜の残渣を除去する工程と，該スパッタシリコン膜をハードマスクとしてウェットエッチングにより該窒化チタン膜の残渣を除去する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が示されている。窒化チタン膜の残渣の除去のために、ＡＰＭ薬液（ＮＨ
４
ＯＨ、Ｈ
２
Ｏ
２
およびＨ
２
Ｏ）でウェットエッチングすることが示されている。
【０００８】
特許文献６には、下地上に、第１導電層、金属酸化物誘電体からなる強誘電体層、及び第２導電層を順次に積層したキャパシタ形成用積層膜を形成する工程と、該キャパシタ形成用積層膜上に、ＴｉＡｌＮマスク層を含むハードマスクを形成する工程と、該ハードマスクを用いたエッチングにより、前記第１導電層、前記強誘電体層及び前記第２導電層をそれぞれ下部電極、強誘電体薄膜及び上部電極に加工して、前記キャパシタ形成用積層膜から強誘電体キャパシタを形成する工程と、窒素雰囲気中での熱処理を行って、前記強誘電体キャパシタ上に残存する前記ＴｉＡｌＮマスク層の結晶構造を回復させる工程と、酸素雰囲気中での熱処理を行って、前記強誘電体薄膜の結晶構造を回復させる工程とを備えることを特徴とする強誘電体素子の製造方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０１３－９８１９３号公報
特開２０１４－７８５７９号公報
特開２０２２－２７２１５号公報
国際公開第２０１６／０４７２４５号
特開平９－３２１０５２号公報
特開２００７－２９９８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
配線の積層化（多層化）に伴い、配線パターン形成時、エッチング形状のアスペクト比が増大している。高いアスペクト比のエッチング形状を得るため、プラズマエッチングをより厳しい条件で行う必要がある。よって、エッチングマスクとして形成されるハードマスクには、プラズマエッチング時にエッチングが十分に抑制されること、つまりプラズマエッチング耐性に優れることが求められる。また、精度の高い配線パターンを形成する観点から、ハードマスクには膜ストレスが従来のＴｉＮ膜と同等以下であることも求められる。
（【００１１】以降は省略されています）

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