JP2002217131A

JP2002217131A - 成膜方法及び装置

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Publication number: JP2002217131A
Application number: JP2001008806A
Authority: JP
Inventors: Arata Masui; 新増井; Kimio Kinoshita; 公男木下
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2002-08-02
Anticipated expiration: 2021-01-17
Also published as: JP3546019B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ストレスマイグレーションやエレクトロマイ
グレーションの発生を抑制することができるＡｌ配線膜
の成膜方法を提供すること。【解決手段】Ａｌ配線層ＭＬの成膜に際して、基板Ｗ
Ａに入射するＡｌイオンのエネルギーを３０〜９０ｅＶ
とする。これにより、Ａｌイオンが既に堆積したＡｌ配
線層ＭＬを活性化する。Ａｌ配線層ＭＬを活性化するこ
とで、高い配向性を示すＡｌ配線層ＭＬを得ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上にＡｌ配線
を形成するための成膜方法及び装置に関し、特にプラズ
マを用いてガラス基板上にＡｌ膜を形成する成膜方法及
び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板上にＡｌ配線を形成するために実用
化されている成膜方法として、ターゲット材料であるＡ
ｌをＡｒ等でスパッタして成膜材料を基板上に堆積する
スパッタ法がある。例えば、液晶ガラス基板上にＡｌ配
線を形成する場合、ガラス基板上にＳｉＯを成膜したも
のを準備し、その上にＡｌ膜をスパッタ法を用いて堆積
し、このようにして得たＡｌ膜をパターニングする。

【０００３】しかし、上記のような成膜方法によって形
成したＡｌ配線では、以下のような問題がある。

【０００４】第１に、配線パターンの形成工程である配
線層のエッチング工程中における温度上昇や、配線形成
後の温度上昇により、配線の表面からヒロックと呼ばれ
る突起状の粒が成長し、隣接する配線とショートする問
題がある。この現象は、ストレスマイグレーションによ
って引き起こされると考えられている。すなわち、Ａｌ
配線内に圧縮応力が存在する場合、この圧縮応力を緩和
するように粒界から盛り上がりが生じ、やがてヒロック
に発達すると言われている。

【０００５】第２に、配線内に高い電流密度で電流を流
し続けると、ボイドが発生し、やがて断線に至るという
問題がある。この現象は、エレクトロマイグレーション
によって引き起こされると考えられている。すなわち、
細いＡｌ配線にある程度以上の電流密度で電流を流す
と、電子の衝撃によって電子の流れ方向にＡｌ原子が移
動し、やがてボイドが生じて断線の原因となる。

【０００６】以上のような問題を回避するため、Ａｌ
にＣｕ、Ｎｄ、Ｈｆ、Ｂ等の微量金属を添加したターゲ
ットをスパッタしてストレスマイグレーション等に対す
る耐性を高めたり、Ａｌ膜のパターニング後にＡｌパ
ターンの表面を陽極酸化してヒロックやボイドの発生を
抑制したり、Ａｌ膜上にＭｏ等の保護金属層をコート
してストレスマイグレーション等に対する耐性を高める
ことが行われている。これらは、ヒロック等の発生を抑
制するため、単独で、或いはいくつかを組み合わせて用
いられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ａｌ合
金系のスパッタターゲットは高価であり、成膜に要する
コストを上昇させることになる。また、陽極酸化の工程
や保護金属層の形成工程を増やすことも、成膜コストの
上昇を招く。

【０００８】そこで、本発明は、ストレスマイグレーシ
ョンやエレクトロマイグレーションの発生を抑制するこ
とができるＡｌ配線膜の成膜方法及び装置であって、高
価な材料を用いず、簡単な工程でＡｌ配線膜を形成する
ことができる成膜方法及び装置を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の成膜方法は、成膜対象である基板の表面を
Ａｒ等の不活性ガスのプラズマにさらすとともに、膜材
料であるアルミニウムをイオン化して基板の表面に入射
させる成膜方法であって、成膜に際して基板に入射する
アルミニウムイオンのエネルギーは、３０から９０ｅＶ
であることを特徴とする。

【００１０】上記成膜方法では、成膜に際して基板に入
射するアルミニウムイオンのエネルギーが３０から９０
ｅＶであるので、アルミニウムイオンが既に堆積したア
ルミニウム層に適度なエネルギーを与えてこれを活性化
し、高い配向性を有するアルミニウム膜を成長させるこ
とができる。なお、アルミニウムイオンのエネルギーが
３０ｅＶ以下では、上記のような効果が得られず、アル
ミニウムイオンのエネルギーが９０ｅＶ以上では、折角
付着したアルミニウムがアルミニウムイオンによるスパ
ッタで飛ばされるので成膜レートが下がる。

【００１１】また上記成膜方法では、成膜に際して適度
なエネルギーの不活性ガスのイオンが基板に入射するの
で、不活性ガスイオンが下地層（例えば基板自体や基板
表面に予め形成されたバリア層）の表面に付着した汚染
物質等を除去して下地層の表面を浄化するとともに、下
地層とアルミニウムの密着性や付着性に対応する濡れ性
を良好なものとする。さらに、不活性ガスイオンが既に
堆積したアルミニウム層に適度なエネルギーを与えてこ
れを活性化するので、いっそう配向性の良いアルミニウ
ム膜を成長させることができる。なお、不活性ガスイオ
ンが基板に入射するエネルギーは、アルミニウムをイオ
ン化するプラズマエネルギーに対応して９０ｅＶ程度以
下と考えられる。

【００１２】上記成膜方法において、基板の近傍におけ
るプラズマイオンの密度は、１０^１ ^０から１０^１１個／
ｃｍ^３の範囲とする。プラズマイオンの密度が１０^１０
個／ｃｍ^３以下では、上記したプラズマイオンによる下
地層表面の浄化、濡れ性の改善、既に付着したアルミニ
ウム層の活性化といった効果が不十分となり、プラズマ
イオンの密度が１０^１１個／ｃｍ^３以上では、基板温度
が上昇して基板にダメージを与えるなどの不都合が生じ
る。

【００１３】また、上記成膜方法の好ましい態様では、
基板の近傍の真空度が１．３×１０ ^−２Ｐａから１．３
×１０^−１Ｐａであることを特徴とする。この場合、プ
ラズマイオンを基板の近傍に確実に供給することができ
る。なお、基板の近傍の真空度が１．３×１０^−２Ｐａ
以下では、上記の効果が得られず、基板の近傍の真空度
が１．３×１０^−１Ｐａ以上では、ガス粒子との衝突に
よる散乱のためにアルミニウムイオンが基板に入射しに
くくなる。

【００１４】また、上記成膜方法の好ましい態様では、
基板は、少なくとも表面がアモルファス層であることを
特徴とする。この場合、表面がアモルファス層であって
も、高い配向性と密着性とを有するアルミニウム層を形
成することができる。

【００１５】また、上記成膜方法の好ましい態様では、
成膜室中に配置されるとともに膜材料であるアルミニウ
ムを収容する材料蒸発源を有するハースに向けてプラズ
マ源からのプラズマビームを供給することによって、成
膜室中でハースに対向配置された基板に材料蒸発源から
蒸発したアルミニウムを堆積させることを特徴とする。
この場合、プラズマビームでアルミニウムを蒸発させつ
つ蒸発したアルミニウムをプラズマビームを通過させて
イオン化し、イオン化したアルミニウムイオンで成膜を
行うイオンプレーティングが可能になる。

【００１６】なお、ハースの周囲に環状に配置された磁
石、又は磁石及びコイルからなる磁場制御部材を用い
て、ハースの近接した上方の磁界を制御することがで
き、さらに、プラズマ源は、アーク放電を利用した圧力
勾配型のプラズマガンとすることができる。この場合、
磁場制御部材によってハースに入射するプラズマビーム
の形状を修正してより均一な厚みの膜を形成することが
できる。

【００１７】また、本発明の成膜装置では、成膜対象で
ある基板の表面に不活性ガスのプラズマを供給するプラ
ズマ供給手段と、膜材料であるアルミニウムを前記プラ
ズマ供給手段からのプラズマを介して前記基板の表面に
入射させる膜材料供給手段とを備える成膜装置であっ
て、基板に入射するアルミニウムイオンのエネルギー
は、３０から９０ｅVであることを特徴とする。

【００１８】上記成膜装置では、プラズマでイオン化さ
れて基板に入射するアルミニウムイオンのエネルギーが
３０から９０ｅＶであるので、上記成膜方法の場合と同
様に、アルミニウムイオンが既に堆積したアルミニウム
層に適度なエネルギーを与えてこれを活性化し、高い配
向性を有するアルミニウム膜を成長させることができ
る。また本成膜装置では、適度なエネルギーの不活性ガ
スのイオンが基板に入射するので、不活性ガスイオンが
下地層の表面に付着した汚染物質等を除去して下地層の
表面を浄化するとともに、下地層とアルミニウムの密着
性や付着性に対応する濡れ性を良好なものとし、さら
に、不活性ガスイオンが既に堆積したアルミニウム層を
活性化するので、いっそう配向性の良いアルミニウム膜
を成長させることができる。

【００１９】また、上記成膜装置の好ましい態様では、
プラズマ供給手段は、基板を収容する成膜室中にプラズ
マビームを供給するプラズマ源を有し、膜材料供給手段
は、成膜室中に配置されて材料蒸発源を有するととも
に、この材料蒸発源にプラズマビームを導くハースを有
し、成膜装置が、ハースに対向して基板を支持する支持
部材をさらに備えることを特徴とする。この場合、アル
ミニウムイオンを被着させて成膜を行うイオンプレーテ
ィングが可能になる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態であ
る成膜装置の全体構造を概略的に説明する図である。

【００２１】この成膜装置は、成膜室である真空容器１
０と、真空容器１０中にプラズマビームＰＢを供給する
プラズマ源であるプラズマガン３０と、真空容器１０内
の底部に配置されてプラズマビームＰＢの流れを制御す
る陽極部材５０と、真空容器１０上部に配置されて基板
ＷＡを保持する保持機構６０と、真空容器１０に不活性
ガスであるＡｒを適当に供給して基板ＷＡ近傍の雰囲気
圧を調節するガス供給機構８０と、これらの動作を統括
制御する主制御装置９０とを備える。

【００２２】プラズマガン３０は、特開平８−２３２０
６０号公報等に開示の圧力勾配型のプラズマガンであ
り、その本体部分は、真空容器１０の側壁に設けられた
筒状部１２に装着されている。この本体部分は、陰極３
１によって一端が閉塞されたガラス管３２からなる。ガ
ラス管３２内には、モリブデンＭｏで形成された円筒３
３が陰極３１に固定されて同心に配置されており、この
円筒３３内には、ＬａＢ _６で形成された円盤３４とタン
タルＴａで形成されたパイプ３５とが内蔵されている。
ガラス管３２の両端部のうち陰極３１とは反対側の端部
と、真空容器１０に設けた筒状部１２の端部との間に
は、第１及び第２中間電極４１、４２が同軸で直列に配
置されている。一方の第１中間電極４１内には、プラズ
マビームＰＢを収束するための環状永久磁石４４が内蔵
されている。第２中間電極４２内にも、プラズマビーム
ＰＢを収束するための電磁石コイル４５が内蔵されてい
る。なお、筒状部１２の周囲には、陰極３１側で発生し
て第１及び第２中間電極４１、４２まで引き出されたプ
ラズマビームＰＢを真空容器１０内に導くステアリング
コイル４７が設けられている。

【００２３】プラズマガン３０の動作は、ガン駆動装置
４８によって制御されている。このガン駆動装置４８
は、陰極３１への給電をオン・オフしたりこれへの供給
電圧等を調整することができ、さらに第１及び第２中間
電極４１、４２、電磁石コイル４５、及びステアリング
コイル４７への給電を調整する。このようなガン駆動装
置４８によって、真空容器１０中に供給されるプラズマ
ビームＰＢの強度や分布状態が制御される。

【００２４】なお、プラズマガン３０の最も内心側に配
置されるパイプ３５は、プラズマビームＰＢのもととな
るアルゴンＡｒをキャリアガスとしてプラズマガン３０
中に導入するためものであり、ガス供給機構８０に接続
されている。

【００２５】真空容器１０中の下部に配置された膜材料
供給手段である陽極部材５０は、プラズマビームＰＢを
下方に導く主陽極であるハース５１と、その周囲に配置
された環状の補助陽極５２とからなる。

【００２６】前者のハース５１は、熱伝導率の良い導電
性材料で形成されるとともに接地された真空容器１０に
図示を省略する絶縁物を介して支持されている。このハ
ース５１は、陽極電源装置５８によって適当な正電位に
制御されており、プラズマガン３０から出射したプラズ
マビームＰＢを下方に吸引する。なお、ハース５１は、
プラズマガン３０からのプラズマビームＰＢが入射する
中央上部に形成された凹部に、ルツボ状の材料蒸発源で
あるハースライナー５３を有している。ハースライナー
５３には、膜材料であるアルミニウムＡｌが収容されて
おり、プラズマビームＰＢによって加熱されて溶融し、
Ａｌの蒸発粒子を発生する。

【００２７】後者の補助陽極５２は、ハース５１の周囲
にこれと同心に配置された環状の容器により構成されて
いる。この環状容器内には、フェライト等で形成された
環状の永久磁石５５と、これと同心に積層されたコイル
５６とが収納されている。これら永久磁石５５及びコイ
ル５６は、磁場制御部材であり、ハース５１の直上方に
カスプ状磁場を形成する。これにより、ハース５１に入
射するプラズマビームＰＢの向き等を修正することがで
きる。

【００２８】補助陽極５２内のコイル５６は電磁石を構
成し、陽極電源装置５８から給電される。この場合、励
磁されたコイル５６における中心側の磁界の向きは、永
久磁石５５により発生する中心側の磁界と同じ向きにな
るように構成される。陽極電源装置５８は、コイル５６
に供給する電流を変化させることができ、ハース５１に
入射するプラズマビームＰＢの向きの微調整が可能にな
る。

【００２９】補助陽極５２の容器も、ハース５１と同様
に熱伝導率の良い導電性材料で形成される。この補助陽
極５２は、ハース５１に対して図示を省略する絶縁物を
介して取り付けられている。陽極電源装置５８は、補助
陽極５２に印加する電圧変化させることによってハース
ライナー５３の上方の電界を補的に制御できるようにな
っている。すなわち、補助陽極５２の電位をハース５１
よりも高くすると、プラズマビームＰＢもこれに引き寄
せられてハース５１へのプラズマビームＰＢの供給が減
少する。一方、補助陽極５２の電位を真空容器１０と同
じにすると、プラズマビームＰＢがハース５１に引き寄
せられてハースライナー５３が加熱される。

【００３０】真空容器１０中の上部に配置される保持機
構６０は、ハース５１の上方において成膜面を下側にし
て基板ＷＡを保持するための支持部材である基板ホルダ
６１と、この基板ホルダ６１上部に固定されて基板ＷＡ
を裏面側から温度調節する温度調節装置６２とを備え
る。基板ホルダ６１は、真空容器１０に対して絶縁され
た状態で基板電源装置６８から給電されており、ゼロ電
位の真空容器１０に対して適当な電位にバイアスするこ
とができる。これにより、基板ＷＡに入射するイオンの
エネルギーをある程度の精度で調節することができる。
温度調節装置６２は、温調制御装置６９によって制御さ
れており、温調制御装置６９は、温度調節装置６２に内
蔵したヒータに給電し、或いは内蔵した配管に冷却媒体
を供給して、温度調節装置６２更には基板ホルダ６１を
所望の温度に保持する。

【００３１】ガス供給機構８０に設けたガス供給源８１
からの供給ラインは、プラズマガン３０にプラズマの元
となるＡｒを供給するため、流量計８３及び流量調節弁
８４を介してパイプ３５に接続されている。流量計８３
によって検出されたキャリアガスの流量は、主制御装置
９０で監視されており、流量調節弁８４によるキャリア
ガスの流量調整等に利用される。

【００３２】ガス供給源８１からの供給ラインは、真空
容器１０に雰囲気ガスを補助的に供給するため、流量調
節弁８５及び流量計８６を介して真空容器１０に直接接
続されている。また、真空容器１０のプラズマガン３０
に対向する側面には、真空容器１０内を適宜減圧するた
め、真空ゲート８７を介して排気ポンプ８８が取り付け
られている。雰囲気圧センサ８９によって検出された真
空容器１０中のガス圧や、流量計８６によって検出され
た雰囲気ガスの流量は、主制御装置９０で監視されてお
り、流量調節弁８５による雰囲気ガス供給量や排気ポン
プ８８による排気量の調整、すなわち真空容器１０の雰
囲気圧の制御に利用される。

【００３３】以上の装置において、プラズマガン３０に
設けた陰極３１に対する保持機構６０に設けた基板ホル
ダ６１の電位を調節することにより、基板ＷＡに入射す
るＡｒイオンのエネルギーをある程度所望の範囲（具体
的には９０ｅＶ以下）に設定することができる。また、
陽極部材５０に設けたハース５１に対する保持機構６０
に設けた基板ホルダ６１の電位を調節することにより、
基板ＷＡに入射するＡｌイオンのエネルギーをある程度
所望の範囲（具体的には３０から９０ｅＶ）に設定する
ことができる。

【００３４】図２は、図１に示す成膜装置を用いた成膜
工程を含む配線形成プロセスを説明する図である。

【００３５】まず、図２（ａ）に示すように、液晶用ガ
ラス基板ＧＰを準備し、この液晶用ガラス基板ＧＰ上に
ＣＶＤ等を用いて４００Å程度のＳｉＯ層ＩＬを形成す
る。このＳｉＯ層ＩＬは、アモルファス層であり、ガラ
ス基板ＧＰからＮａ等のアルカリ金属が拡散することを
防止するバリア層として機能する。成膜されたＳｉＯ層
ＩＬは、弗酸処理によって表面が１５０Å程度エッチン
グされてクリーニングされ、蒸留水等で洗浄後に乾燥さ
せる。

【００３６】次に、図２（ｂ）に示すように、図１に示
す成膜装置を用いてＳｉＯ層ＩＬ上に３０００〜５００
０Å程度のＡｌ配線層ＭＬを形成する。

【００３７】Ａｌ配線層ＭＬの成膜時には、真空容器１
０内の真空度を１．３×１０^−２〜３．３×１０^−１Ｐ
ａ程度とし、プラズマガン３０の陰極３１と真空容器１
０内のハース５１との間で１００Ａ程度の放電を生じさ
せる。これにより、Ａｒイオン等を含むプラズマビーム
ＰＢを生成する。このプラズマビームＰＢは、ステアリ
ングコイル４７と補助陽極５２内の永久磁石５５等とに
より決定される磁界に案内されてハース５１に到達す
る。ハース５１上部のハースライナー５３は、プラズマ
ビームＰＢにより加熱され、ハースライナー５３に収容
された蒸発金属が溶融して金属の蒸気が安定して出射す
る。この蒸気は、プラズマビームＰＢによりイオン化さ
れ、負電圧が印加された基板ＷＡの表面に付着して被膜
が形成される。

【００３８】Ａｌ配線層ＭＬの成膜に際しては、ハース
５１の電位、真空容器１０内の真空度等を調節すること
により、基板ＷＡに入射するＡｌイオンの運動エネルギ
ーを３０〜９０ｅＶとする。さらに、基板ホルダ６１の
電位等を調節することにより、基板ＷＡに入射するプラ
ズマイオンすなわちＡｒイオンの運動エネルギーを例え
ば１０〜７０ｅＶとする。

【００３９】以上のような条件設定により、基板ＷＡに
入射したＡｒイオン等が下地層であるＳｉＯ層ＩＬの表
面に付着した汚染物質等を除去してＳｉＯ層ＩＬの表面
を浄化するとともに、ＳｉＯ層ＩＬの濡れ性を良好なも
のとすることができ、さらに、このようなＡｒイオンや
Ａｌイオンは、既に堆積したＡｌ配線層ＭＬの表面を活
性化して表面で既に付着したＡｌを拡散させる。

【００４０】このように、ＳｉＯ層ＩＬの表面に付着し
た汚染物質等を除去することで、成膜初期の核形成を外
乱の少ない状況で行なうことができ、高い配向性を示す
Ａｌ配線層ＭＬを得ることができる。配向性の高いＡｌ
配線層ＭＬは、結晶方向が揃っており粒界が少ないの
で、ストレスマイグレーションによるヒロック等の欠陥
の発生確率を極めて小さくすることができ、エレクトロ
マイグレーションによるボイド等の発生確率も同様に小
さくすることができる。また、ＳｉＯ層ＩＬの濡れ性を
良好なものとすることで、Ａｌ配線層ＭＬの密着性を向
上させることができる。さらに、Ａｌ配線層ＭＬ表面を
活性化しつつ成膜することで、よりエネルギーの低い
（１１１）面の配列を優勢にすることができ、Ａｌ配線
層ＭＬの配向性をさらに改善することができる。

【００４１】また、成膜に際しては、基板ＷＡの近傍に
おけるＡｒイオンの密度を、プラズマガン３０の陰極３
１に供給する電流やパイプ３５に供給するＡｒの量の調
節等により、１０^１０から１０^１１個／ｃｍ^３とする。
Ａｒイオンの密度をこの程度に設定することにより、上
記したＡｒイオンによる下地層表面の浄化、濡れ性の改
善、既に付着したＡｌ配線層ＭＬの活性化といった効果
をより適切に発揮させることができる。またこの際、基
板ＷＡの近傍の真空度は、例えば５．３×１０ ^−２〜
１．３×１０^−１Ｐａとする。これにより、Ａｒイオン
を基板ＷＡの近傍に確実に供給することができる。

【００４２】なお、上記のような成膜前に、図１の成膜
装置内で基板ＷＡの表面をクリーニングすることもでき
る。このクリーニングに際しては、真空容器１０内の真
空度を１．３×１０^−１Ｐａ程度とし、プラズマガン３
０とハース５１との間で約２分間２０Ａ程度の放電を生
じさせる。このようなクリーニングにより、得られるＡ
ｌ配線層ＭＬの配向性がさらに向上することが実験的に
確かめられている。

【００４３】次に、図２（ｃ）に示すように、フォトリ
ソグラフィ技術を利用したドライ若しくはウェットエッ
チング処理を行って、形成したＡｌ配線層ＭＬを適宜パ
ターニングする。

【００４４】次に、図２（ｄ）に示すように、陽極酸化
法を用いて、パターニングされたＡｌ配線層ＭＬの表面
を酸化して、Ａｌ_２Ｏ_３からなる被覆層ＣＬを形成す
る。このような被覆層ＣＬは、Ａｌ配線層ＭＬを覆うの
で、ヒロックの発生を確実に防止することができる。

【００４５】図３及び図４は、図１の成膜装置による成
膜時に基板ＷＡに入射するＡｌイオンのエネルギー分布
を具体的に計測した実験結果を示すグラフである。ここ
で、横軸はＡｌの入射エネルギーを示し、縦軸はＡｌの
入射量に対応する検出強度を示す。

【００４６】図３（ａ）は、真空容器１０の雰囲気圧が
５．３×１０^−２Ｐａである場合のＡｌイオンのエネル
ギー分布を示し、図３（ｂ）は、真空容器１０の雰囲気
圧が８．０×１０^−２Ｐａである場合のＡｌイオンのエ
ネルギー分布を示し、図３（ｃ）は、真空容器１０の雰
囲気圧が１．１×１０^−１Ｐａである場合のＡｌイオン
のエネルギー分布を示す。図４（ａ）は、真空容器１０
の雰囲気圧が１．３×１０^−１Ｐａである場合のＡｌイ
オンのエネルギー分布を示し、図４（ｂ）は、真空容器
１０の雰囲気圧が２．４×１０^−１Ｐａである場合のＡ
ｌイオンのエネルギー分布を示す。

【００４７】以上のグラフから明らかなように、圧力の
増加に伴い、Ａｌイオンのエネルギー分布が低い方にシ
フトする。これは、真空度が悪くなるほど、Ａｌイオン
の衝突が増大するとともにハース５１電位が下がるため
と考えられる。つまり、図１の装置において、真空容器
１０の雰囲気圧を概ね１．３１０^−２〜１．３×１０
^−１Ｐａ（１０^−４Ｔｏｒｒ台に相当）の真空に設定す
ることで、基板ＷＡに入射するＡｌイオンのエネルギー
を３０〜９０ｅＶとできることが分かる。

【００４８】図５は、図１の成膜装置で成膜したＡｌ配
線層ＭＬに発生する突起の具体的数量を説明するグラフ
である。ここで、横軸は成膜後の熱処理温度を示し、縦
軸は膜厚１５００ÅのＡｌ配線層ＭＬの表面に形成され
る突起の密度を示す。真空容器１０の雰囲気圧を５．３
×１０^−２Ｐａとした場合に発生する突起密度は「■」
印や「▲」印で示してある。なお、▲印で示した場合に
は、成膜前にクリーニング工程を設けており、■印で示
した場合には、成膜前のクリーニングを行なっていな
い。グラフには、比較例も「●」印で示している。この
比較例では、成膜中の基板ＷＡにプラズマイオンが入射
しないようにし、基板ＷＡに入射するＡｌイオンのエネ
ルギーを３０ｅＶ以下にした。具体的には、上記のよう
な環境を簡易に実現できるマグネトロンスパッタ法を便
宜的に用いて、基板ＷＡ上にＡｌ配線層を形成した。

【００４９】グラフからも明らかなように、真空容器１
０の雰囲気圧を５．３×１０^−２Ｐａ程度として基板Ｗ
Ａに入射するＡｌイオンのエネルギーを３０〜９０ｅＶ
程度とした本実施例の場合、Ａｌ配線層ＭＬに発生する
突起密度が極めて減少することが分かる。Ａｌ配線層Ｍ
Ｌに発生した突起はボイドに成長する可能性があるの
で、実施例のように突起密度を低くすることにより、Ａ
ｌ配線層ＭＬにボイドが発生することを抑制できる。な
お、図示していないが、真空容器１０の雰囲気圧を２．
７×１０^−１Ｐａとして、Ａｌイオンのエネルギーが２
０〜３０ｅＶの範囲をかなり含むものとした別の比較例
の場合、Ａｌ配線層ＭＬに発生する突起密度は、■印と
●印の間になる。

【００５０】図６は、図１の成膜装置で成膜したＡｌ配
線層ＭＬの具体的な配向性を説明するグラフである。横
軸は回折角を示し、縦軸は回折強度を示す。グラフから
も明らかなように、真空容器１０の雰囲気圧を５．３×
１０^−２Ｐａとして基板ＷＡに入射するＡｌイオンのエ
ネルギーを３０〜９０ｅＶ程度とした本実施例の場合、
（１１１）面に高いピークが現れ、Ａｌ配線層ＭＬが極
めて高い配向性を有する。一方、成膜中の基板ＷＡにプ
ラズマイオンが入射しないようにし、基板ＷＡに入射す
るＡｌイオンのエネルギーを３０ｅＶ以下にした比較例
の場合には、（１１１）面のピークが小さくなり、Ａｌ
配線層の配向性が低下したことが分かる。

【００５１】図７は、図１の成膜装置で成膜したＡｌ配
線層ＭＬの配向性を説明する別のグラフである。真空容
器１０の雰囲気圧を５．３×１０^−２Ｐａとして基板Ｗ
Ａに入射するＡｌイオンのエネルギーを３０〜９０ｅＶ
程度とした本実施例の場合、（１１１）面に高いピーク
が現れ、Ａｌ配線層ＭＬが極めて高い配向性を有する。
一方、真空容器１０の雰囲気圧を２．７×１０^−１Ｐａ
として、Ａｌイオンのエネルギーが２０〜３０ｅＶの範
囲をかなり含むものとした比較例の場合には、（１１
１）面のピークが小さくなり、Ａｌ配線層の配向性が低
下することが分かる。

【００５２】以上実施形態に即して本発明を説明した
が、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、プラズマビームの元となる
不活性ガスとしてＡｒガスを用いているが、他のＫｒ、
Ｘｅ等の希ガスを用いてプラズマビームを形成したり、
成膜に際しての雰囲気ガスとすることができる。

【００５３】また、上記実施形態では、Ａｌ配線層の形
成について説明したが、図１の成膜装置によって得られ
るＡｌ膜は、高性能の光学部品の作製に応用することが
できる。すなわち、スパッタ法等の通常の成膜法によっ
て形成されたＡｌ膜よりも大きな粒径を持ち、表面粗さ
が抑えられることが実験的に確かめられているので、こ
のようなＡｌ膜を予め準備した任意の表面形状のガラス
部材に成膜すれば、高反射率で高精度の光学部品を提供
することができる。

【００５４】

【発明の効果】本発明の成膜方法によれば、基板に入射
するアルミニウムイオンのエネルギーが３０から９０ｅ
Ｖであるので、アルミニウムイオンが既に堆積したアル
ミニウム層に適度なエネルギーを与えてこれを活性化
し、高い配向性を有するアルミニウム膜を成長させるこ
とができる。また本成膜方法では、成膜に際して適度な
エネルギーの不活性ガスのイオンが基板に入射するの
で、プラズマイオンが下地層の表面に付着した汚染物質
等を除去して下地層の表面を浄化するとともに、下地層
とアルミニウムの密着性や付着性に対応する濡れ性を良
好なものとし、さらに、プラズマイオンが既に堆積した
アルミニウム層を活性化するので、いっそう配向性の良
いアルミニウム膜を成長させることができる。

【００５５】また、本発明の成膜装置によっても、上記
成膜方法と同様に、高い配向性を有するアルミニウム膜
を成長させることができ、下地層とアルミニウムの密着
性や付着性に対応する濡れ性を良好なものとし、いっそ
う配向性の良いアルミニウム膜を成長させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る成膜装置の構造を説
明する図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は、図１の成膜装置を利用した
配線形成を説明する工程図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は、成膜時に基板に入射するＡ
ｌイオンのエネルギー分布を示すグラフである。

【図４】（ａ）、（ｂ）は、成膜時に基板に入射するＡ
ｌイオンのエネルギー分布を示すグラフである。

【図５】Ａｌ配線層に発生する突起数を説明するグラフ
である。

【図６】Ａｌ配線層の配向性を比較するグラフである。

【図７】Ａｌ配線層の配向性を比較する別のグラフであ
る。

【符号の説明】

１０真空容器３０プラズマガン３１陰極４８ガン駆動装置５０陽極部材５１ハース５８陽極電源装置６０保持機構６８基板電源装置８０ガス供給機構８８排気ポンプ８９雰囲気圧センサ９０主制御装置ＧＰ液晶用ガラス基板ＭＬＡｌ配線層ＰＢプラズマビームＷＡ基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K029 AA09 BA03 BD00 BD02 CA03 DB17 DD05 EA00 EA03 FA05 4M104 AA10 BB02 CC01 DD22 DD35 DD41 DD64 DD65 DD78 DD86 DD89 EE05 EE09 EE16 GG20 HH01 HH02 HH03 HH09 HH20 5F103 AA02 BB09 DD28 GG03 HH03 HH04 RR10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成膜対象である基板の表面を不活性ガス
のプラズマにさらすとともに、膜材料であるアルミニウ
ムをイオン化して前記基板の表面に入射させる成膜方法
であって、成膜に際して前記基板に入射するアルミニウムイオンの
エネルギーは、３０から９０ｅＶであることを特徴とす
る成膜方法。
【請求項２】前記基板の近傍の真空度が１．３×１０
^−２Ｐａから１．３×１０^−１Ｐａであることを特徴と
する請求項１記載の成膜方法。
【請求項３】前記基板は、少なくとも表面がアモルフ
ァス層であることを特徴とする請求項１及び請求項２の
いずれか記載の成膜方法。
【請求項４】成膜室中に配置されるとともに前記膜材
料であるアルミニウムを収容する材料蒸発源を有するハ
ースに向けてプラズマ源からのプラズマビームを供給す
ることによって、前記成膜室中で前記ハースに対向配置
された前記基板に前記材料蒸発源から蒸発したアルミニ
ウムを堆積させることを特徴とする請求項１から請求項
３のいずれか記載の成膜方法。
【請求項５】成膜対象である基板の表面に不活性ガス
のプラズマを供給するプラズマ供給手段と、膜材料であ
るアルミニウムを前記プラズマ供給手段からのプラズマ
を介して前記基板の表面に入射させる膜材料供給手段と
を備える成膜装置であって、前記基板に入射するアルミニウムイオンのエネルギー
は、３０から９０ｅVであることを特徴とする成膜装
置。
【請求項６】前記プラズマ供給手段は、前記基板を収
容する成膜室中にプラズマビームを供給するプラズマ源
を有し、前記膜材料供給手段は、前記成膜室中に配置さ
れて材料蒸発源を有するとともに、当該材料蒸発源に前
記プラズマビームを導くハースを有する成膜装置であっ
て、前記ハースに対向して前記基板を支持する支持部材
をさらに備えることを特徴とする請求項５記載の成膜装
置。