JP3546019B2

JP3546019B2 - 成膜方法及び装置

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Publication number: JP3546019B2
Application number: JP2001008806A
Authority: JP
Inventors: 新増井; 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: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2021-01-17
Also published as: JP2002217131A

Description

【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Ａｌ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、▲１▼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、▲２▼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、▲３▼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プラズマによって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９０ｅＶ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、１０^１０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イオン化しつつ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１０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８−２３２０６０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３１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３３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３０００〜５０００Å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１０内の真空度を１．３×１０^−２〜３．３×１０^−１Ｐａ程度とし、プラズマガン３０の陰極３１と真空容器１０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３１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３０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Ａｌ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Ａｌ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１０の雰囲気圧を５．３×１０^−２Ｐａ程度として基板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、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ＭＬ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、Ａｌ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２０〜３０ｅＶ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、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、（１１１）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９０ｅＶ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Ａｌ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Ａｌ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

Claims

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プラズマによって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。
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。
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。
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。
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イオン化しつつ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。
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。