(57)【要約】      （修正有）【課題】結晶の配向性に優れた配線膜および該配線膜を簡易且つ効率的に形成する方法の提供。【解決手段】基板２１上に設けられた多層構造の配線膜２４であって、前記基板２１上に成膜された膜厚が３〜２００ｎｍである金属元素から構成される金属若しくは合金またはその化合物からなる初期層２２と、前記初期層２２上に成膜された金属元素から構成される金属若しくは合金またはその化合物からなる２層目２３以降の層と、を含み、前記初期層２２と２層目２３の間に界面を有することを特徴とする配線膜２４。また、真空雰囲気下でのスパッタリングにより、金属元素を含む多層構造の配線膜を形成する方法であって、膜厚が３〜２００ｎｍである初期層２２を前記基板２１上に成膜後、真空排気する工程、および２層目２３以降の層を前記初期層２２上に成膜する工程、を含む方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた多層構造の配線膜であって、
前記基板上に成膜された膜厚が３〜２００ｎｍである金属元素から構成される金属若しくは合金またはその化合物からなる初期層と、
前記初期層上に成膜された金属元素から構成される金属若しくは合金またはその化合物からなる２層目以降の層と、を含み、
前記初期層と２層目の間に界面を有することを特徴とする配線膜。
【請求項２】
前記初期層および前記２層目以降の層の主成分が同種の金属もしくは合金またはその化合物から構成されることを特徴とする、請求項１に記載の配線膜。
【請求項３】
前記初期層が酸素原子含有層であることを特徴とする、請求項１または２に記載の配線膜。
【請求項４】
層間酸素原子含有比率が２以上であることを特徴とする、請求項３に記載の配線膜。
【請求項５】
初期層酸素原子含有比率が、０．０２〜１．５であることを特徴とする、請求項４に記載の配線膜。
【請求項６】
前記金属元素がＡｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｒｕ、およびＢｉからなる群より選ばれる少なくとも１である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の配線膜。
【請求項７】
真空雰囲気下でのスパッタリングにより基板上に設けられた金属元素を含む多層構造の配線膜であって、
前記基板上に成膜された膜厚が３〜２００ｎｍである初期層と、
前記初期層の成膜後に真空排気した後に、前記初期層上に成膜された２層目以降の層とを含む、配線膜。
【請求項８】
前記初期層の成膜後における真空排気後の圧力が１．０×１０−３Ｐａ以下である、請求項７に記載の配線膜。
【請求項９】
Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｒｕ、およびＢｉからなる群より選ばれる少なくとも１の金属元素の金属若しくは合金またはその化合物から構成される、請求項７または８に記載の配線膜。
【請求項１０】
Ｘ線回折により得られる特定の結晶面に起因する回折ピークのうち、最大となる第１回折ピークと次に大きい第２回折ピークとの比、第１回折ピーク／第２回折ピークが５．０以上である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の配線膜。
【請求項１１】
膜厚が２００ｎｍ以下であって、Ｘ線回折により得られる特定の結晶面に起因する回折ピークのうち、最大となる第１回折ピークと次に大きい第２回折ピークとの比、第１回折ピーク／第２回折ピークが２．３以上である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の配線膜。
【請求項１２】
Ｘ線回折により得られる特定の結晶面に起因する回折ピークのうち、最大となる第１回折ピークと次に大きい第２回折ピークとの比、第１回折ピーク／第２回折ピークが、スパッタリングにより前記基板上に成膜された同一の膜厚および前記初期層と同一の組成である単層からなる配線膜と比較して、５％以上大きい、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の配線膜。
【請求項１３】
ＡｌまたはＣｕを主成分とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の配線膜。
【請求項１４】
Ａｌを主成分とする配線膜であり、且つＸ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークとＡｌ（２００）結晶面に起因する回折ピークとの比、Ａｌ（１１１）／Ａｌ（２００）が５．０以上である請求項１３に記載の配線膜。
【請求項１５】
Ａｌを主成分とする配線膜であり、膜厚が２００ｎｍ以下であって、Ｘ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークとＡｌ（２００）結晶面に起因する回折ピークとの比、Ａｌ（１１１）／Ａｌ（２００）が２．３以上である請求項１３に記載の配線膜。
【請求項１６】
Ａｌを主成分とする配線膜であり、且つ下記条件により測定したＸ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が０．３８°以下である請求項１３に記載の配線膜。
装置：リガク社製Ｕｌｔｉｍａ  ＩＩＩ
光学系：平行ビーム光学系（ＰＢ）［薄膜（一般）］
Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋα線（Ｋβフィルタ不使用）
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
サンプリングステップ：０．０２°／ｓｔｅｐ
スキャン速度：１°／ｍｉｎ
【請求項１７】
Ａｌを主成分とする配線膜であり、Ａｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの位置でロッキングカーブを測定したときのピーク間距離が１５°以下である請求項１３に記載の配線膜。
【請求項１８】
Ａｌを主成分とする２層構造の配線膜であり、且つ下記条件により測定したＸ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの強度と２層の膜厚との比が、５．０［ｃｏｕｎｔ／ｎｍ］以上である請求項１３に記載の配線膜。
装置：リガク社製Ｕｌｔｉｍａ  ＩＩＩ
光学系：平行ビーム光学系（ＰＢ）［薄膜（一般）］
Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋα線（Ｋβフィルタ不使用）
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
サンプリングステップ：０．０２°／ｓｔｅｐ
スキャン速度：１°／ｍｉｎ
【請求項１９】
Ａｌを主成分とする配線膜であり、且つ、Ｘ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が、スパッタリングにより前記基板上に成膜された同一の膜厚および前記初期層と同一の組成である単層からなる配線膜と比較して、５％以上小さい、請求項１３に記載の配線膜。
【請求項２０】
Ｃｕを主成分とする配線膜であり、且つＸ線回折により得られるＣｕ（１１１）結晶面に起因する回折ピークとＣｕ（２００）結晶面に起因する回折ピークとの比、Ｃｕ（１１１）／Ｃｕ（２００）が５．０以上である請求項１３に記載の配線膜。
【請求項２１】
Ｃｕを主成分とする配線膜であり、且つ下記条件により測定したＸ線回折により得られるＣｕ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が０．３８°以下である請求項１３に記載の配線膜。
装置：リガク社製Ｕｌｔｉｍａ  ＩＩＩ
光学系：平行ビーム光学系（ＰＢ）［薄膜（一般）］
Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋα線（Ｋβフィルタ不使用）
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
サンプリングステップ：０．０２°／ｓｔｅｐ
スキャン速度：１°／ｍｉｎ
【請求項２２】
Ｃｕを主成分とする配線膜であり、且つ、Ｘ線回折により得られるＣｕ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が、スパッタリングにより前記基板上に成膜された同一の膜厚および前記初期層と同一の組成である単層からなる配線膜と比較して、５％以上小さい、請求項１３に記載の配線膜。
【請求項２３】
前記基板がガラス基板、シリコン基板、石英基板、樹脂基板、セラミックス基板、または金属基板である、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の配線膜。
【請求項２４】
真空雰囲気下でのスパッタリングにより、金属元素を含む多層構造の配線膜を形成する方法であって、
膜厚が３〜２００ｎｍである初期層を前記基板上に成膜後、真空排気する工程、および
２層目以降の層を前記初期層上に成膜する工程、を含む方法。
【請求項２５】
前記初期層の成膜後における真空排気後の圧力が１．０×１０−３Ｐａ以下である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記配線膜が、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｒｕ、およびＢｉからなる群より選ばれる少なくとも１の金属元素の金属若しくは合金またはその化合物から構成される、請求項２４または２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記配線膜が、Ｘ線回折により得られる特定の結晶面に起因する回折ピークのうち、最大となる第１回折ピークと次に大きい第２回折ピークとの比、第１回折ピーク／第２回折ピークが５．０以上である、請求項２４〜２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記配線膜が、膜厚が２００ｎｍ以下であって、Ｘ線回折により得られる特定の結晶面に起因する回折ピークのうち、最大となる第１回折ピークと次に大きい第２回折ピークとの比、第１回折ピーク／第２回折ピークが２．３以上である、請求項２４〜２６のいずれか１項記載の方法。
【請求項２９】
前記配線膜が、Ｘ線回折により得られる特定の結晶面に起因する回折ピークのうち、最大となる第１回折ピークと次に大きい第２回折ピークとの比、第１回折ピーク／第２回折ピークが、スパッタリングにより前記基板上に成膜された同一の膜厚および前記初期層と同一の組成である単層からなる配線膜と比較して、５％以上大きい、請求項２４〜２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記配線膜がＡｌまたはＣｕを主成分とする、請求項２４〜２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記配線膜がＡｌを主成分とする配線膜であり、且つＸ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークとＡｌ（２００）結晶面に起因する回折ピークとの比、Ａｌ（１１１）／Ａｌ（２００）が５．０以上である請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記配線膜がＡｌを主成分とする配線膜であり、膜厚が２００ｎｍ以下であって、Ｘ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークとＡｌ（２００）結晶面に起因する回折ピークとの比、Ａｌ（１１１）／Ａｌ（２００）が２．３以上である請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記配線膜がＡｌを主成分とする配線膜であり、且つ下記条件により測定したＸ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が０．３８°以下である請求項３０に記載の方法。
装置：リガク社製Ｕｌｔｉｍａ  ＩＩＩ
光学系：平行ビーム光学系（ＰＢ）［薄膜（一般）］
Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋα線（Ｋβフィルタ不使用）
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
サンプリングステップ：０．０２°／ｓｔｅｐ
スキャン速度：１°／ｍｉｎ
【請求項３４】
前記配線膜がＡｌを主成分とする配線膜であり、Ａｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの位置でロッキングカーブを測定したときのピーク間距離が１５°以下である請求項３０に記載の方法。
【請求項３５】
前記配線膜がＡｌを主成分とする２層構造の配線膜であり、且つ下記条件により測定したＸ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの強度と２層の膜厚との比が、５．０［ｃｏｕｎｔ／ｎｍ］以上である請求項３０に記載の方法。
装置：リガク社製Ｕｌｔｉｍａ  ＩＩＩ
光学系：平行ビーム光学系（ＰＢ）［薄膜（一般）］
Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋα線（Ｋβフィルタ不使用）
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
サンプリングステップ：０．０２°／ｓｔｅｐ
スキャン速度：１°／ｍｉｎ
【請求項３６】
前記配線膜がＡｌを主成分とする配線膜であり、且つ、Ｘ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が、スパッタリングにより前記基板上に成膜された同一の膜厚および前記初期層と同一の組成である単層からなる配線膜と比較して、５％以上小さい、請求項３０に記載の方法。
【請求項３７】
前記配線膜がＣｕを主成分とする配線膜であり、且つＸ線回折により得られるＣｕ（１１１）結晶面に起因する回折ピークとＣｕ（２００）結晶面に起因する回折ピークとの比、Ｃｕ（１１１）／Ｃｕ（２００）が５．０以上である請求項３０に記載の方法。
【請求項３８】
前記配線膜がＣｕを主成分とする配線膜であり、且つ下記条件により測定したＸ線回折により得られるＣｕ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が０．３８°以下である請求項３０に記載の方法。
装置：リガク社製Ｕｌｔｉｍａ  ＩＩＩ
光学系：平行ビーム光学系（ＰＢ）［薄膜（一般）］
Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋα線（Ｋβフィルタ不使用）
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
サンプリングステップ：０．０２°／ｓｔｅｐ
スキャン速度：１°／ｍｉｎ
【請求項３９】
前記配線膜がＣｕを主成分とする配線膜であり、且つ、Ｘ線回折により得られるＣｕ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が、スパッタリングにより前記基板上に成膜された同一の膜厚および前記初期層と同一の組成である単層からなる配線膜と比較して、５％以上小さい、請求項３０に記載の方法。
【請求項４０】
前記基板がガラス基板、シリコン基板、石英基板、樹脂基板、セラミックス基板、または金属基板である、請求項２４〜３９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線膜および配線膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイ製造に使用する基板の大型化に伴い、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子はじめとして、ディスプレイのＡｌ配線膜の品質を維持することが困難になっている。金属配線の品質の指標として、Ａｌ配線の場合はその結晶性、Ａｌ（１１１）結晶面への配向性が挙げられる（非特許文献１、２）。
【０００３】
大型基板を用いた場合、均一且つ迅速な基板の温度制御や真空排気が困難となり、水分や酸素、窒素等の残留ガス分圧が高くなるため、結晶の配向性が悪くなる。残留ガス分圧が高い場合、結晶の成長過程において積層欠陥が発生するために、異なった方位を向いた成長核が発生し、例えばＡｌの場合はＡｌ（１１１）配向が弱まると考えられている。配向性を向上させる方法として、特に基板表面に存在する水分を除去することが重要である（非特許文献１、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９３８４３７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】伊藤隆司著、ＶＬＳＩの薄膜技術、１９８６年
【非特許文献２】Ｓ．Ｖａｉｄｙａ，Ａ．Ｋ．Ｓｉｎｈａ，Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍｓ，Ｖｏｌｕｍｅ  ７５，Ｉｓｓｕｅ  ３，１６  Ｊａｎｕａｒｙ  １９８１，  ｐ．２５３−２５９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
基板表面の水分を除去する方法としては、一般に基板の温度や真空槽内の圧力を適切な条件とする方法が知られている。例えば、基板の温度を上昇させると脱ガスが促進され、基板表面近傍の水分が低減する。また、真空槽内の圧力を低下させると雰囲気中および基板に吸着する水分等のガスが減少する。これらによって金属原子の移動を阻害する要因が減少した結果、金属原子が最安定に配列できるため、結晶の配向性が向上する。
【０００７】
しかしながら、これら因子と配向性との関係は完全には解明されておらず、実験的に最適条件を明らかにする必要があり、その選定は容易ではない。また最適な条件が判明した場合であっても、これらの因子は装置構成やタクトの制限から一定の範囲内とする必要があり、改善には限界がある。
【０００８】
上述のような課題に鑑み、本発明は、結晶の配向性に優れた配線膜および該配線膜を簡易且つ効率的に形成する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、真空雰囲気下でのスパッタリングにより、膜厚が３〜２００ｎｍである初期層を基板上に成膜し、該初期層上に２層目以降の層を成膜することにより、結晶の配向性に優れた、金属元素を含む多層構造の配線膜が得られることを見出し、係る知見に基づいて本発明を完成させた。
【００１０】
すなわち、本発明は以下の通りである。
１．基板上に設けられた多層構造の配線膜であって、
前記基板上に成膜された膜厚が３〜２００ｎｍである金属元素から構成される金属若しくは合金またはその化合物からなる初期層と、
前記初期層上に成膜された金属元素から構成される金属若しくは合金またはその化合物からなる２層目以降の層と、を含み、前記初期層と２層目の間に界面を有することを特徴とする配線膜。
２．前記初期層および２層目以降の層の主成分が同種の金属もしくは合金またはその化合物から構成されることを特徴とする、前記１に記載の配線膜。
３．前記初期層が酸素原子含有層であることを特徴とする、前記１または２に記載の配線膜。
４．層間酸素原子含有比率が２以上であることを特徴とする、前記３に記載の配線膜。
５．初期層酸素原子含有比率が、０．０２〜１．５であることを特徴とする、前記４に記載の配線膜。
６．前記金属元素がＡｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｒｕ、およびＢｉからなる群より選ばれる少なくとも１である、前記１〜５のいずれか１に記載の配線膜。
７．真空雰囲気下でのスパッタリングにより基板上に設けられた金属元素を含む多層構造の配線膜であって、
前記基板上に成膜された膜厚が３〜２００ｎｍである初期層と、
前記初期層の成膜後に真空排気した後に、前記初期層上に成膜された２層目以降の層とを含むからなる、配線膜。
８．前記初期層の成膜後における真空排気後の圧力が１．０×１０−３Ｐａ以下である、前記７に記載の配線膜。
９．Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｒｕ、およびＢｉからなる群より選ばれる少なくとも１の金属元素の金属若しくは合金またはその化合物から構成される、前記７または８に記載の配線膜。
１０．Ｘ線回折により得られる特定の結晶面に起因する回折ピークのうち、最大となる第１回折ピークと次に大きい第２回折ピークとの比、第１回折ピーク／第２回折ピークが５．０以上である、前記１〜９のいずれか１に記載の配線膜。
１１．膜厚が２００ｎｍ以下であって、Ｘ線回折により得られる特定の結晶面に起因する回折ピークのうち、最大となる第１回折ピークと次に大きい第２回折ピークとの比、第１回折ピーク／第２回折ピークが２．３以上である、前記１〜９のいずれか１に記載の配線膜。
１２．Ｘ線回折により得られる特定の結晶面に起因する回折ピークのうち、最大となる第１回折ピークと次に大きい第２回折ピークとの比、第１回折ピーク／第２回折ピークが、スパッタリングにより前記基板上に成膜された同一の膜厚および前記初期層と同一の組成である単層からなる配線膜と比較して、５％以上大きい、前記１〜１１のいずれか１に記載の配線膜。
１３．ＡｌまたはＣｕを主成分とする、前記１〜１２のいずれか１に記載の配線膜。
１４．Ａｌを主成分とする配線膜であり、且つＸ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークとＡｌ（２００）結晶面に起因する回折ピークとの比、Ａｌ（１１１）／Ａｌ（２００）が５．０以上である前記１３に記載の配線膜。
１５．Ａｌを主成分とする配線膜であり、膜厚が２００ｎｍ以下であって、Ｘ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークとＡｌ（２００）結晶面に起因する回折ピークとの比、Ａｌ（１１１）／Ａｌ（２００）が２．３以上である前記１３に記載の配線膜。
１６．Ａｌを主成分とする配線膜であり、且つ下記条件により測定したＸ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が０．３８°以下である前記１３に記載の配線膜。
装置：リガク社製Ｕｌｔｉｍａ  ＩＩＩ
光学系：平行ビーム光学系（ＰＢ）［薄膜（一般）］
Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋα線（Ｋβフィルタ不使用）
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
サンプリングステップ：０．０２°／ｓｔｅｐ
スキャン速度：１°／ｍｉｎ
１７．Ａｌを主成分とする配線膜であり、Ａｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの位置でロッキングカーブを測定したときのピーク間距離が１５°以下である前記１３に記載の配線膜。
１８．Ａｌを主成分とする２層構造の配線膜であり、且つ下記条件により測定したＸ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの強度と２層の膜厚との比が、５．０［ｃｏｕｎｔ／ｎｍ］以上である前記１３に記載の配線膜。
装置：リガク社製Ｕｌｔｉｍａ  ＩＩＩ
光学系：平行ビーム光学系（ＰＢ）［薄膜（一般）］
Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋα線（Ｋβフィルタ不使用）
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
サンプリングステップ：０．０２°／ｓｔｅｐ
スキャン速度：１°／ｍｉｎ
１９．Ａｌを主成分とする配線膜であり、且つ、Ｘ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が、スパッタリングにより前記基板上に成膜された同一の膜厚および前記初期層と同一の組成である単層からなる配線膜と比較して、５％以上小さい、前記１３に記載の配線膜。
２０．Ｃｕを主成分とする配線膜であり、且つＸ線回折により得られるＣｕ（１１１）結晶面に起因する回折ピークとＣｕ（２００）結晶面に起因する回折ピークとの比、Ｃｕ（１１１）／Ｃｕ（２００）が５．０以上である前記１３に記載の配線膜。
２１．Ｃｕを主成分とする配線膜であり、且つ下記条件により測定したＸ線回折により得られるＣｕ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が０．３８°以下である前記１３に記載の配線膜。
装置：リガク社製Ｕｌｔｉｍａ  ＩＩＩ
光学系：平行ビーム光学系（ＰＢ）［薄膜（一般）］
Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋα線（Ｋβフィルタ不使用）
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
サンプリングステップ：０．０２°／ｓｔｅｐ
スキャン速度：１°／ｍｉｎ
２２．Ｃｕを主成分とする配線膜であり、且つ、Ｘ線回折により得られるＣｕ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が、スパッタリングにより前記基板上に成膜された同一の膜厚および前記初期層と同一の組成である単層からなる配線膜と比較して、５％以上小さい、前記１３に記載の配線膜。
２３．前記基板がガラス基板、シリコン基板、石英基板、樹脂基板、セラミックス基板、または金属基板である、前記１〜２２のいずれか１に記載の配線膜。
２４．真空雰囲気下でのスパッタリングにより、金属元素を含む多層構造の配線膜を形成する方法であって、
膜厚が３〜２００ｎｍである初期層を前記基板上に成膜後、真空排気する工程、および
２層目以降の層を前記初期層上に成膜する工程、を含む方法。
２５．前記初期層の成膜後における真空排気後の圧力が１．０×１０−３Ｐａ以下である、前記２４に記載の方法。
２６．前記配線膜が、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｒｕ、およびＢｉからなる群より選ばれる少なくとも１の金属元素の金属若しくは合金またはその化合物から構成される、前記２４または２５に記載の方法。
２７．前記配線膜が、Ｘ線回折により得られる特定の結晶面に起因する回折ピークのうち、最大となる第１回折ピークと次に大きい第２回折ピークとの比、第１回折ピーク／第２回折ピークが５．０以上である、前記２４〜２６のいずれか１に記載の方法。
２８．前記配線膜が、膜厚が２００ｎｍ以下であって、Ｘ線回折により得られる特定の結晶面に起因する回折ピークのうち、最大となる第１回折ピークと次に大きい第２回折ピークとの比、第１回折ピーク／第２回折ピークが２．３以上である、前記２４〜２６のいずれか１に記載の方法。
２９．前記配線膜が、Ｘ線回折により得られる特定の結晶面に起因する回折ピークのうち、最大となる第１回折ピークと次に大きい第２回折ピークとの比、第１回折ピーク／第２回折ピークが、スパッタリングにより前記基板上に成膜された同一の膜厚および前記初期層と同一の組成である単層からなる配線膜と比較して、５％以上大きい、前記２４〜２８のいずれか１に記載の方法。
３０．前記配線膜がＡｌまたはＣｕを主成分とする、前記２４〜２９のいずれか１に記載の方法。
３１．前記配線膜がＡｌを主成分とする配線膜であり、且つＸ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークとＡｌ（２００）結晶面に起因する回折ピークとの比、Ａｌ（１１１）／Ａｌ（２００）が５．０以上である前記３０に記載の方法。
３２．前記配線膜がＡｌを主成分とする配線膜であり、膜厚が２００ｎｍ以下であって、Ｘ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークとＡｌ（２００）結晶面に起因する回折ピークとの比、Ａｌ（１１１）／Ａｌ（２００）が２．３以上である前記３０に記載の方法。
３３．前記配線膜がＡｌを主成分とする配線膜であり、且つ下記条件により測定したＸ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が０．３８°以下である前記３０に記載の方法。
装置：リガク社製Ｕｌｔｉｍａ  ＩＩＩ
光学系：平行ビーム光学系（ＰＢ）［薄膜（一般）］
Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋα線（Ｋβフィルタ不使用）
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
サンプリングステップ：０．０２°／ｓｔｅｐ
スキャン速度：１°／ｍｉｎ
３４．前記配線膜がＡｌを主成分とする配線膜であり、Ａｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの位置でロッキングカーブを測定したときのピーク間距離が１５°以下である前記３０に記載の方法。
３５．前記配線膜がＡｌを主成分とする２層構造の配線膜であり、且つ下記条件により測定したＸ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの強度と２層の膜厚との比が、５．０［ｃｏｕｎｔ／ｎｍ］以上である前記３０に記載の方法。
装置：リガク社製Ｕｌｔｉｍａ  ＩＩＩ
光学系：平行ビーム光学系（ＰＢ）［薄膜（一般）］
Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋα線（Ｋβフィルタ不使用）
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
サンプリングステップ：０．０２°／ｓｔｅｐ
スキャン速度：１°／ｍｉｎ
３６．前記配線膜がＡｌを主成分とする配線膜であり、且つ、Ｘ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が、スパッタリングにより前記基板上に成膜された同一の膜厚および前記初期層と同一の組成である単層からなる配線膜と比較して、５％以上小さい、前記３０に記載の方法。
３７．前記配線膜がＣｕを主成分とする配線膜であり、且つＸ線回折により得られるＣｕ（１１１）結晶面に起因する回折ピークとＣｕ（２００）結晶面に起因する回折ピークとの比、Ｃｕ（１１１）／Ｃｕ（２００）が５．０以上である前記３０に記載の方法。
３８．前記配線膜がＣｕを主成分とする配線膜であり、且つ下記条件により測定したＸ線回折により得られるＣｕ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が０．３８°以下である前記３０に記載の方法。
装置：リガク社製Ｕｌｔｉｍａ  ＩＩＩ
光学系：平行ビーム光学系（ＰＢ）［薄膜（一般）］
Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋα線（Ｋβフィルタ不使用）
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
サンプリングステップ：０．０２°／ｓｔｅｐ
スキャン速度：１°／ｍｉｎ
３９．前記配線膜がＣｕを主成分とする配線膜であり、且つ、Ｘ線回折により得られるＣｕ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が、スパッタリングにより前記基板上に成膜された同一の膜厚および前記初期層と同一の組成である単層からなる配線膜と比較して、５％以上小さい、前記３０に記載の方法。
４０．前記基板がガラス基板、シリコン基板、石英基板、樹脂基板、セラミックス基板、または金属基板である、前記２４〜３９のいずれか１に記載の方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の配線膜は、結晶の配向性が著しく向上する。また、本発明の方法によれば、膜厚が特定範囲である初期層を基板上に成膜した後に、初期層上に２層目以降の層を形成して多層構造膜からなる配線膜を形成することにより、初期層を形成するスパッタ時に基板上の水分子を顕著に除去することができ、基板の温度制御や長時間をかけて圧力を低下させる等の方法によらずに、結晶の配向性が著しく向上した配線膜を簡易且つ効率的に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一態様の方法に用いるスパッタリング装置の第一例を説明するための断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｅ）は、本発明の一態様の配線膜の形成工程の一例を説明するための断面図である。
【図３】図３は、本発明の一態様の配線膜を有する液晶表示装置の一例を説明するための断面図である。
【図４】図４は、本発明の一態様の方法に用いるスパッタリング装置の第二例を説明するための断面図である。
【図５】図５は、本発明の一態様の方法に用いるスパッタリング装置の第三例を説明するための断面図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、通常の単層成膜により配線膜が形成される過程を示す模式図である。また、図６（ｄ）〜（ｇ）は本発明の一態様の方法により、２層構造の配線膜が形成される過程を示す模式図である。
【図７】図７（ａ）は比較例１−１および実施例１−１で得られた膜の断面をＳＥＭにより観察した図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）における実施例１−１で得られた膜の断面の拡大図である。
【図８】図８（ａ）は比較例１−１で得られた膜の表面をＳＥＭにより観察した図であり、図８（ｂ）は実施例１−１で得られた膜の表面をＳＥＭにより観察した図である。
【図９】図９は、比較例１−５および実施例１−７で得られた膜をＸＰＳによりＡｌ膜表面からガラス側に向かい、深さ方向分析した結果を示した図である。
【図１０】図１０は、総膜厚が６００ｎｍとなるよう２層で成膜した膜において、初期層の膜厚と、得られた膜のＸ線回折によるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの強度［以下、Ａｌ（１１１）ピーク強度ともいう。］と、真空排気後の圧力と、の関係を示す図である。ここで膜厚６００ｎｍのプロットは単層であることを示している。
【図１１】図１１は、総膜厚が６００ｎｍとなるよう２層で成膜した膜において、真空排気後の圧力と、得られた膜のＸ線回折によるＡｌ（１１１）ピーク強度と、の関係を示す図である。
【図１２】図１２は、総膜厚が１００ｎｍとなるよう２層で成膜した膜において初期層の膜厚と、得られた膜のＸ線回折によるＡｌ（１１１）ピーク強度と、真空排気後の圧力と、の関係を示す図である。ここで膜厚１００ｎｍのプロットは単層であることを示している。
【図１３】図１３は比較例１−１および実施例１−１で得られた膜についてＡｌ（１１１）結晶面のロッキングカーブを測定した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下において、本発明の一態様の配線膜について詳細に説明する。本明細書において、数値範囲を示す「〜」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用され、特段の定めがない限り、以下において「〜」は、同様の意味をもって使用される。
【００１４】
［配線膜］
本発明の第１態様の配線膜は、基板上に設けられた多層構造の配線膜であって、
前記基板上に成膜された膜厚が３〜２００ｎｍである金属元素から構成される金属若しくは合金またはその化合物からなる初期層と、
前記初期層上に成膜された金属元素から構成される金属若しくは合金またはその化合物からなる２層目以降の層と、を含む配線膜であり、初期層と２層目の間に界面を有することを特徴とする金属膜である。ここで界面とはＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）を用いた反射電子像観察により断面を観察した際に初期層と２層目の間に画像上の濃淡が不連続となる、境界線が存在することを意味する。反射電子像における濃淡の差異は一般に組成の違いを意味し、これら差異は結晶状態の違い、すなわち結晶成長が不連続となる、結晶粒界が存在することを意味し、２層目がエピタキシャル成長をしていないことが推定されるが、この限りではない。
また、初期層と２層目の間には界面が形成されるが、他の層間には界面が存在しても、しなくてもよい。
【００１５】
第１態様の配線膜は、初期層が酸素原子含有層であり、層間酸素原子含有比率が２以上であることを特徴とする。
ここで層間酸素原子含有比率とはＸＰＳ（Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて深さ方向プロファイルを測定して得られる、初期層の酸素原子数百分率値を２層目以降の層の表面空気酸化層を除去した領域における酸素原子数百分率値で除した値である。
【００１６】
第１態様の配線膜は、初期層酸素原子含有比率が、０．０２〜１．５であることを特徴とする。
ここで初期層酸素原子含有比率とはＸＰＳを用いて深さ方向プロファイルを測定して得られる、初期層中の酸素原子数百分率値を初期層中の金属原子数百分率値で除した値である。
【００１７】
初期層には保水に伴う水素原子も存在すると考えられるが、ＸＰＳでは水素原子は捉えられないので、保水分を代表する値として酸素原子検出量で判断している。
第１態様の配線膜における層間酸素原子含有比率および初期層酸素原子含有比率が高いのは、基板に付着した水分と反応しながら、かつ／またはスパッタにより水分を叩き出しながら初期層が成膜されるため、ガラス表面水分が叩き出された後に成膜する２層目よりも保水分が多いものと推定している。あるいは、初期層成膜後に一端スパッタをやめ、真空排気をしているため、その際に空間に微量残留した水分により表面が酸化されて酸素原子量が高くなった可能性もあると考えられる。連続的に成膜した場合でも基板に付着した水分と反応しながら、かつ／またはスパッタにより水分を叩き出しながら膜形成がなされるものの、この場合は水分が膜中に拡散するため、均質になるものと考えられる。
なお、以上の考察において、水素と結合していない酸素の存在の可能性も否定できないが、本発明はその可能性には左右されない。
【００１８】
なお、層間酸素原子含有比率および初期層酸素原子含有比率の測定としてはＸＰＳが適しているが、膜中の酸素と金属の原子数比を測定できる方法であれば手法はこれに限らない。他の手法として、例えば、断面ＳＥＭ−ＥＤＸ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ−Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）、断面ＴＥＭ−ＥＤＸ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ−Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）、オージェ電子分光法、ＲＢＳ（Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）、Ｄ−ＳＩＭＳ（Ｄｙｎａｍｉｃ−Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）などが考えられる。
なお、断面分析する際は、断面作製時に断面層が空気などによる酸化を受ける懸念があるので、酸化を受けない断面作製方法、もしくは断面作製時の酸化の影響を排除して分析値を求める方法が必要なのは、言うまでもない。
【００１９】
第１態様の配線膜は、初期層が金属元素から構成される金属若しくは合金またはその化合物からなり、好ましくは金属元素から構成される金属若しくは合金からなる。また、本発明の第１態様の配線膜は、２層目以降の層が金属元素から構成される金属若しくは合金またはその化合物からなり、好ましくは金属元素から構成される金属または合金からなる。金属または合金の化合物としては、例えば、金属または合金の酸化物および窒化物が挙げられる。
【００２０】
前記金属元素は、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｒｕ、およびＢｉからなる群より選ばれる少なくとも１が好ましく、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｏがより好ましく、ＡｌまたはＣｕがさらに好ましい。
【００２１】
本発明の第２態様の配線膜は、真空雰囲気下でのスパッタリングにより基板上に設けられた金属元素を含む多層構造の配線膜であって、
前記基板上に成膜された膜厚が３〜２００ｎｍである初期層と、
前記初期層の成膜後に真空排気した後に、前記初期層上に成膜された２層目以降の層とを含む、配線膜である。
【００２２】
第２態様の配線膜は、初期層の成膜後における真空排気後の圧力が１．０×１０−３Ｐａ以下であることが好ましく、より好ましくは５．０×１０−４Ｐａ以下であり、さらに好ましくは３．０×１０−４Ｐａ以下である。初期層の成膜後における真空排気により圧力を１．０×１０−３Ｐａ以下とした後に、初期層上に２層目以降を成膜することにより、配線膜の結晶の配向性が向上する。
【００２３】
第２態様の配線膜は、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｒｕ、およびＢｉからなる群より選ばれる少なくとも１の金属元素の金属若しくは合金またはその化合物から構成されることが好ましく、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｏの金属元素の金属若しくは合金またはその化合物から構成されることがより好ましく、ＡｌまたはＣｕの金属元素の金属若しくは合金またはその化合物から構成されることがさらに好ましい。
【００２４】
第２態様の配線膜は、初期層が金属元素から構成される金属若しくは合金またはその化合物からなることが好ましく、金属元素から構成される金属若しくは合金からなることがより好ましい。また、本発明の第２態様の配線膜は、２層目以降の層が金属元素から構成される金属若しくは合金またはその化合物からなることが好ましく、金属または合金からなることがより好ましい。
【００２５】
第１態様および第２態様の配線膜は、初期層と２層目以降の層とは同じ組成であってもよいし、異なる組成であってもよい。また、初期層と２層目以降の層とは、主成分が同じであってもよいし、異なっていてもよいが、同一のターゲットで２層処理できることや成膜後に実施されるエッチングに複数種の液が不要となることを踏まえ、生産性を向上する点から主成分が同じであることが好ましい。
【００２６】
第１態様および第２態様の配線膜は、ＡｌまたはＣｕを主成分とすることが好ましい。本発明において主成分とは、主成分とする元素を５０原子％以上含有することを示す。したがって、「Ａｌを主成分とする」とは、「Ａｌ原子を５０原子％以上含有する」ことをいう。第１態様および第２態様の配線膜は、ＡｌまたはＣｕを７５原子％以上含有することがより好ましく、ＡｌまたはＣｕを９０原子％以上含有することがさらに好ましく、ＡｌまたはＣｕからなることが特に好ましい。
【００２７】
第１態様および第２態様の配線膜における初期層の膜厚は、３〜２００ｎｍであり、好ましくは４〜１００ｎｍであり、より好ましくは５〜５０ｎｍであり、さらに好ましくは１０〜３０ｎｍである。初期層の膜厚を３〜２００ｎｍとすることにより、結晶の配向性に優れた配線膜となる。
【００２８】
初期層の膜厚は、配線膜の膜厚に応じて調整することが好ましい。具体的には、配線膜の膜厚が２００ｎｍ以下の場合、初期層の膜厚は、３ｎｍ以上であることが好ましく、より好ましくは５ｎｍ以上であり、さらに好ましくは１０ｎｍ以上である。また、初期層の膜厚は、配線膜の膜厚の５０％以下であることが好ましく、より好ましくは３０％以下であり、さらに好ましくは１０％以下である。初期層の膜厚を、配線膜の膜厚の３ｎｍ以上かつ配線膜の膜厚の５０％以下とすることにより、結晶の配向性に優れた配線膜となる。
【００２９】
第１態様および第２態様の配線膜は、膜厚が３０〜１０００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは５０〜７００ｎｍ、さらに好ましくは１００〜４００ｎｍである。配線膜の膜厚が３０ｎｍ以上であることにより、電子の表面散乱の影響により電気抵抗が上昇するのを防ぐとともに、良質な２層目以降の層の膜厚が厚くなるので、膜品質をより向上できる。また、膜厚が１０００ｎｍ以下であることにより、膜応力により基板から膜が剥がれやすくなるのを防ぐとともに、生産効率を向上できる。
【００３０】
第１態様および第２態様の配線膜は、多層構造の全層数が２〜１０であることが好ましく、より好ましくは２〜５であり、さらに好ましくは２〜４である。多層構造の全層数を２〜１０とすることにより、膜品質の向上と成膜工程にかかるタクト短縮の両立が可能である。
【００３１】
第１態様の配線膜は、層間酸素原子含有比率 が２以上であることが好ましく、より好ましくは４以上である。また、２層目以降の層に酸素が全く含まれない場合、層間酸素原子含有比率は無限大にもなりうる。
【００３２】
また、第１態様の配線膜は、初期層酸素原子含有比率が、０．０２〜１．５であることが好ましく、より好ましくは０．０２〜０．５であり、さらに好ましくは０．０２〜０．３であり、特に好ましくは、０．０３〜０．１５である。これにより、２層目以降の結晶配向を向上することができる、適切な初期層とすることができる。
【００３３】
第１態様および第２態様の配線膜は、Ｘ線回折により得られる特定の結晶面に起因する回折ピークのうち、最大となる第１回折ピークと次に大きい第２回折ピークとの比、第１回折ピーク／第２回折ピークが５．０以上であることが好ましく、８．０以上であることがより好ましく、１２．０以上であることがさらに好ましく、１５．０以上であることが特に好ましい。
【００３４】
第１態様および第２態様の配線膜は、膜厚が２００ｎｍ以下であって、Ｘ線回折により得られる特定の結晶面に起因する回折ピークのうち、最大となる第１回折ピークと次に大きい第２回折ピークとの比、第１回折ピーク／第２回折ピークが２．３以上であることが好ましく、３．５以上であることがより好ましく、５．０以上であることがさらに好ましい。
【００３５】
第１態様および第２態様の配線膜は、Ｘ線回折により得られる特定の結晶面に起因する回折ピークのうち、最大となる第１回折ピークと次に大きい第２回折ピークとの比、第１回折ピーク／第２回折ピークが、スパッタリングにより前記基板上に成膜された同一の膜厚および前記初期層と同一の組成である単層からなる配線膜と比較して、５％以上大きいことが好ましく、１０％以上大きいことがより好ましく、２０％以上大きいことがさらに好ましく、４０％以上大きいことが特に好ましい。
【００３６】
第１態様および第２態様の配線膜は、Ａｌを主成分とする配線膜であり、且つＸ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークとＡｌ（２００）結晶面に起因する回折ピークとの比、Ａｌ（１１１）／Ａｌ（２００）が５．０以上であることが好ましく、より好ましくは１０．０以上であり、さらに好ましくは１５．０以上である。Ａｌ（１１１）／Ａｌ（２００）が５．０以上であることにより、配向性が向上した配線膜が得られる。Ａｌ（１１１）／Ａｌ（２００）の上限は特に制限されないが、典型的には５０．０以下である。
【００３７】
第１態様および第２態様の配線膜は、Ａｌを主成分とする配線膜であり、膜厚が２００ｎｍ以下であって、Ｘ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークとＡｌ（２００）結晶面に起因する回折ピークとの比、Ａｌ（１１１）／Ａｌ（２００）が２．３以上であることが好ましく、より好ましくは３．５以上であり、さらに好ましくは５．０以上である。Ａｌ（１１１）／Ａｌ（２００）が２．３以上であることにより、配向性が向上した配線膜が得られる。Ａｌ（１１１）／Ａｌ（２００）の上限は特に制限されないが、典型的には５０．０以下である。
【００３８】
第１態様および第２態様の配線膜は、Ａｌを主成分とする配線膜であり、且つ結晶子サイズを下記条件により測定したＸ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因するピークの半値幅で規定したとき、前記回折ピークの半値幅（２θ）が０．３８°以下であることが好ましく、より好ましくは０．３６°以下、さらに好ましくは０．３４°以下である。前記回折ピークの半値幅（２θ）が０．３８°以下であることにより、配向性が向上した配線膜が得られる。前記回折ピークの半値幅（２θ）の下限は特に制限されないが、典型的には０．３０°以上である。
装置：リガク社製Ｕｌｔｉｍａ  ＩＩＩ
光学系：平行ビーム光学系（ＰＢ）［薄膜（一般）］
Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋα線（Ｋβフィルタ不使用）
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
サンプリングステップ：０．０２°／ｓｔｅｐ
スキャン速度：１°／ｍｉｎ
【００３９】
第１態様および第２態様の配線膜は、Ａｌを主成分とする配線膜であり、Ａｌ（１１１）結晶面についてのロッキングカーブ（ωスキャン）のピーク間距離が１５［°］以下であることが好ましく、より好ましくは１２［°］以下であり、さらに好ましくは９［°］以下である。前記ピーク間距離が１５［°］以下であることにより、結晶の配向性に優れ、結晶軸の分散（揺らぎ、ばらつき）の低減された配向膜となる。該ピーク間距離の下限は特に制限されないが、典型的には２［°］以上である。
【００４０】
一般的に配向性の強弱はロッキングカーブの半値幅で表現されることが多いが、第１態様および第２態様の配線膜ではロッキングカーブが２つの極大点を有していたので、本発明においては半値幅に替えて２山のピーク間距離で配向性の強弱を議論することとした。前記ロッキングカーブのピーク間距離は、例えば次のようにして測定することができる。Ｘ線回折測定を行い、Ａｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの位置（入射Ｘ線方向と回折Ｘ線方向との成す角２θ＝３８．５°の位置）に２θを固定して、入射角Ｘ線と結晶表面の成す角ωだけを変化させてＸ線回折測定を行い、得られた回折強度分布（ロッキングカーブ）において、半値幅に替えて本波形を２山の合成波形となるようにｐｓｅｕｄｏ−Ｖｏｉｇｈｔ関数でピークフィッティングした際の各山のピーク間距離を用いることとする。各山のピーク間距離は１５［°］以下であることが好ましく、より好ましくは１２［°］以下であり、さらに好ましくは９［°］以下である。該ピーク間距離の下限は特に制限されないが、典型的には２［°］以上である。
【００４１】
第１態様および第２態様の配線膜は、Ａｌを主成分とする２層構造の配線膜であり、且つ下記条件により測定したＸ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの強度と２層の膜厚との比が、５．０［ｃｏｕｎｔ／ｎｍ］以上であることが好ましく、より好ましくは７．０［ｃｏｕｎｔ／ｎｍ］以上、さらに好ましくは１０．０［ｃｏｕｎｔ／ｎｍ］以上である。前記比の上限は特に制限されないが、典型的には３０．０［ｃｏｕｎｔ／ｎｍ］以下である。
装置：リガク社製Ｕｌｔｉｍａ  ＩＩＩ
光学系：平行ビーム光学系（ＰＢ）［薄膜（一般）］
Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋα線（Ｋβフィルタ不使用）
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
サンプリングステップ：０．０２°／ｓｔｅｐ
スキャン速度：１°／ｍｉｎ
【００４２】
第１態様および第２態様の配線膜は、Ａｌを主成分とする配線膜であり、且つ、Ｘ線回折により得られるＡｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が、スパッタリングにより前記基板上に成膜された同一の膜厚および前記初期層と同一の組成である単層からなる配線膜と比較して、５％以上小さいことが好ましく、１０％以上小さいことがより好ましく、１５％以上小さいことがさらに好ましい。前記範囲であることにより、結晶の配向性が向上した配線膜が得られる。
【００４３】
第１態様および第２態様の配線膜は、Ｃｕを主成分とする配線膜であり、且つＸ線回折により得られるＣｕ（１１１）結晶面に起因する回折ピークとＣｕ（２００）結晶面に起因する回折ピークとの比、Ｃｕ（１１１）／Ｃｕ（２００）が５．０以上であることが好ましく、より好ましくは５．５以上であり、さらに好ましくは６．０以上である。Ｃｕ（１１１）／Ｃｕ（２００）が５．０以上であることにより、配向性が向上した配線膜が得られる。Ｃｕ（１１１）／Ｃｕ（２００）の上限は特に制限されないが、典型的には１０．０以下である。
【００４４】
第１態様および第２態様の配線膜は、Ｃｕを主成分とする配線膜であり、且つ下記条件により測定したＸ線回折により得られるＣｕ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が０．３８°以下であることが好ましく、より好ましくは０．３６°以下、さらに好ましくは０．３４°以下である。前記回折ピークの半値幅（２θ）の下限は特に制限されないが、典型的には０．３０°以上である。
装置：リガク社製Ｕｌｔｉｍａ  ＩＩＩ
光学系：平行ビーム光学系（ＰＢ）［薄膜（一般）］
Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋα線（Ｋβフィルタ不使用）
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
サンプリングステップ：０．０２°／ｓｔｅｐ
スキャン速度：１°／ｍｉｎ
【００４５】
第１態様および第２態様の配線膜は、Ｃｕを主成分とする配線膜であり、且つ、Ｘ線回折により得られるＣｕ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が、スパッタリングにより前記基板上に成膜された同一の膜厚および前記初期層と同一の組成である単層からなる配線膜と比較して、５％以上小さいことが好ましく、１０％以上小さいことがより好ましく、１５％以上小さいことがさらに好ましい。前記範囲であることにより、結晶の配向性が向上した配線膜が得られる。
【００４６】
第１態様および第２態様の配線膜は、基板がガラス基板、シリコン基板、石英基板、樹脂基板、セラミックス基板、または金属基板であることが好ましい。
【００４７】
［配線膜の形成方法］
本発明の一態様の方法は、真空雰囲気下でのスパッタリングにより、金属元素を含む多層構造の配線膜を形成する方法であって、膜厚が３〜２００ｎｍである初期層を前記基板上に成膜後、真空排気する工程、および２層目以降の層を前記初期層上に成膜する工程、を含む方法である。
【００４８】
図１の符号１は、本発明の一態様の方法に用いるスパッタリング装置の第一例を示す。スパッタリング装置１は、真空槽２を有しており、真空槽２内には、金属元素を含むスパッタリングターゲット１１が配置されている。
【００４９】
真空槽２内には、真空排気系９とガス導入系８が接続されている。基板２１を基板ホルダ７に保持させた後、真空槽２内へ搬送し、真空排気系９によって真空槽２内を真空排気し、真空雰囲気とする。
【００５０】
スパッタリングターゲット１１は真空槽２外部に配置された電源５に接続されており、ガス導入系８からスパッタリングガスを導入しながら、スパッタリングターゲット１１に電源５から電圧を印加し、スパッタリングターゲット１１表面近傍にプラズマを形成し、スパッタリングターゲット１１をスパッタリングすると、スパッタリングターゲット１１を構成する物質の粒子が放出され、基板２１表面に到達し、図２（ｂ）に示すように初期層２２が形成される。
【００５１】
初期層２２の形成時における真空槽２内の圧力は通常１．０×１０−３〜１．０×１０−７Ｐａであり、好ましくは５．０×１０−４〜１．０×１０−６Ｐａであり、より好ましくは３．０×１０−４〜１．０×１０−５Ｐａである。また、初期層２２の形成時における真空槽２内の温度は、通常２５〜２５０℃であり、好ましくは７５〜２００℃、より好ましくは１００〜１５０℃である。
【００５２】
初期層２２の膜厚が３〜２００ｎｍに形成されたところで、電圧印加およびスパッタガスの導入を停止する。初期層２３の形成後に真空排気した後、真空槽２内でスパッタリングターゲット１１をスパッタすると、初期層２２の表面に、２層目以降の層２３が形成される［図２（ｃ）］。
【００５３】
初期層２２の形成後における真空排気後の圧力は１．０×１０−３Ｐａ以下であることが好ましく、より好ましくは５．０×１０−４Ｐａ以下、さらに好ましくは３．０×１０−４Ｐａ以下である。本明細書において、「初期層の成膜後における真空排気後の圧力」とは、初期層の成膜後に真空排気した後、スパッタリングガスを導入する前、すなわち２層目を成膜する直前における圧力をいう。また、２層目以降の層２３の形成時における真空槽２内の温度は、通常２５〜２５０℃であり、好ましくは７５〜２００℃、より好ましくは１００〜１５０℃である。
【００５４】
２層目以降の層２３が所定膜厚に形成されたところで、基板２１をスパッタリング装置１から搬出する。基板２１の表面には、図２（ｃ）に示すように、初期層２２と２層目以降の層２３とからなる配線膜２４が形成されている。
【００５５】
次に、図２（ｄ）に示すように、配線膜２４の表面にパターニングしたレジスト膜２６を配置し、レジスト膜２６底面に露出する配線膜２４を弱酸等のエッチング液やエッチングガスに曝すと、図２（ｅ）に示すように、パターニングされた配線膜２５が形成される。
【００５６】
初期層２２と２層目以降の層２３の主成分が同じである場合、同じ組成のエッチング液（又はエッチングガス）でエッチングが可能であり、初期層２２をエッチングする際に、新しくレジスト膜を配置しなおす必要はない。
【００５７】
上記例では、初期層２２と２層目以降の層２３を同じスパッタリング装置１の真空槽２内で形成したが、本発明はこれに限定されるものではない。後述する図４、５に示すように、初期層２２と２層目以降の層２３を、別々の真空槽内で、別々のターゲットをスパッタリングして形成してもよい。
【００５８】
上記基板２１は、後述するＴＦＴ基板や半導体装置に用いられる基板であり、例えば、ガラス基板やシリコン基板、石英基板、樹脂基板、セラミックス基板、金属基板等が挙げられる。
【００５９】
なお、初期層２２と２層目以降の層２３とを同一のスパッタリング装置１内部で連続して成膜すれば、初期層２２と２層目以降の層２３とが大気に曝されるおそれがないので、膜質を向上することができる。
【００６０】
図４の符号８０は第二例のスパッタリング装置を示し、図５の符号９０は第三例のスパッタリング装置を示している。第二、第三例のスパッタリング装置８０、９０は、第一の真空槽２ａと、第一の真空槽２ａに接続された第二の真空槽２ｂと、第一の真空槽２ａ内に配置された第一のスパッタリングターゲット１１ａと、第二の真空槽２ｂ内に配置された第二のスパッタリングターゲット１１ｂとを有している。
【００６１】
第二例、第三例のスパッタリング装置８０、９０を用いて配線膜用の多層構造膜を形成する工程について説明する。
【００６２】
先ず、真空排気系９により、第一、第二の真空槽２ａ、２ｂ内部に真空雰囲気を形成し、該真空雰囲気を維持したまま、基板２１を第一の真空槽２ａ内部に搬入し、基板ホルダ７ａに保持させる。
【００６３】
真空排気を続けながら、ガス導入系８から第一の真空槽２ａ内にスパッタガスを導入し、電源５から第一のスパッタリングターゲット１１ａに電圧を印加し、真空雰囲気中で第一のスパッタリングターゲット１１ａをスパッタリングし、初期層２２を成膜した後、スパッタガスの導入を止めて、真空排気する。
【００６４】
第二、第三例のスパッタリング装置８０、９０は、異なる真空雰囲気を別々の真空槽２ａ〜２ｃ内に形成する。そのため、第一例のスパッタリング装置１のように、同じ真空槽２内に交互に異なる真空雰囲気を形成する場合に比べ、一つの膜の成膜を終了してから、次の膜を成膜するまでの真空排気に長時間を要しない。また同じ時間で各真空槽内にて初期層と２層目以降の層を成膜することができるため、生産性を向上できる。
【００６５】
更に、第三例のスパッタリング装置９０のように、真空槽２ａ〜２ｃの数を、配線膜２４、２５を構成する多層構造の層数と同じにし、各膜を専用の真空槽２ａ〜２ｃ内で成膜するようにすれば生産性を向上できる。
【００６６】
第二例のスパッタリング装置８０は、図４に示したように、第一、第二の真空槽２ａ、２ｂを直接接続してもよいし、第一、第二の真空槽２ａ、２ｂを同じ搬送室に接続し、該搬送室を介して第一、第二の真空槽２ａ、２ｂ間で基板２１を搬出入してもよい。
【００６７】
また、第三例のスパッタリング装置９０は、図５に示したように、第一〜第三の真空槽２ａ〜２ｃを直列的に接続し、基板２１を第二の真空槽２ｂを介して第一の真空槽２ａから第三の真空槽２ｃへ搬送してもよい。更に、第一〜第三の真空槽２ａ〜２ｃを同じ搬送室に接続し、該搬送室を介して基板２１を第一〜第三の真空槽２ａ〜２ｃ間で搬出入してもよい。
【００６８】
いずれの場合も、基板２１が大気に触れずに真空槽間を移動するから、膜質の良い配線膜２４、２５が得られる。
【００６９】
初期層２２が成膜された基板２１を第一の真空槽２ａから第二の真空槽２ｂへ搬入し、基板ホルダ７ｂに保持させる。第二の真空槽２ａ内を真空排気しながら、スパッタガスを導入し、真空雰囲気中で第二のスパッタリングターゲット１１ｂをスパッタリングして２層目以降の層２３を成膜する。
【００７０】
図６（ａ）〜（ｃ）は、通常の単層成膜により配線膜が形成される過程を示す模式図である。また、図６（ｄ）〜（ｇ）は本発明の一態様の方法により、２層構造の配線膜が形成される過程を示す模式図である。
【００７１】
図６（ａ）および（ｄ）に示すように、処理前の基板２１の表面近傍にはＳｉ−ＯＨ基や水分子１７が存在する。図６（ｂ）〜（ｃ）に示すように、通常の単層成膜では、金属元素を含むターゲットをスパッタリングして、基板２１に単層１８を成膜すると、スパッタされた金属原子とＳｉ−ＯＨ基および吸着している水分子との相互作用やスパッタ時に叩き出される基板２１近傍の水分子１７の影響により、結晶の配向性が低下した配線膜となる。
【００７２】
本発明の一態様の方法においては、真空雰囲気下でのスパッタリングにより、膜厚３〜２００ｎｍの初期層２２が基板１６上に成膜された後［図６（ｅ）〜（ｆ）］、一旦成膜を止めて真空排気後に、初期層２２上に２層目以降の層２３が成膜されて、配線膜２４が形成される［図６（ｇ）］。
【００７３】
本発明では初期層２３を成膜するスパッタにより基板表面近傍の水分が極度に除去された状態［図６（ｆ）］となり、初期層２３上に２層目以降の層が成膜されることにより、結晶の配向性が向上し、良質な配線膜２４が得られると考えられる。本発明の一態様の方法により効果を奏する理由としてこのような仮説が考えられるが、本発明はこれに限定されない。
【００７４】
［電子装置］
次に、図３を参照して、本発明の配線膜を有する電子装置の一例としての液晶表示装置について説明する。図３において、液晶表示装置３は、ＴＦＴ基板７５およびカラーフィルタ基板９５を備える。
【００７５】
この液晶表示装置３はアクティヴマトリクス型であり、ＴＦＴ基板７５は、ガラス基板７６上に表示画素８０、蓄積容量８４およびＴＦＴ（薄膜トランジスタ）８５を有する。
【００７６】
蓄積容量８４は蓄積電極８３を有し、表示画素８０は画素電極８１を有し、ＴＦＴ８５は、ゲート電極８６、ソース電極８７およびドレイン電極８８を有する。蓄積電極８３、ゲート電極８６、ソース電極８７およびドレイン電極８８は、上記配線膜２４、２５によって構成される。
【００７７】
また、ＴＦＴ８５は、ゲート絶縁膜８９、チャネル半導体層９１、ソース半導体層９２およびドレイン半導体層９３を有する。
【００７８】
ドレイン電極８８は、その表面の一部が露出されており、表示画素８０から延設された画素電極８１と接している。画素電極８１は、蓄積容量８４が位置する部分まで延設され、絶縁膜（ゲート絶縁膜８９）を介してガラス基板７６上に配置された蓄積電極８３と対向して配置されており、対向した部分により蓄積容量が形成される。
【００７９】
ソース半導体層９２およびドレイン半導体層９３の間における、チャネル半導体層９１の片面には、ゲート電極８６およびゲート絶縁膜８９が配置されている。チャネル半導体層９１の反対側の面には、互いに離間してソース半導体層９２およびドレイン半導体層９３が接している。
【００８０】
ドレイン半導体層９３およびソース半導体層９２の表面には、ソース電極８７およびドレイン電極８８が、それぞれ接している。ゲート電極８６およびソース電極８７はＴＦＴ８５の外部に導出されて外部電源からの電圧を印加可能に構成されている。
【００８１】
ＴＦＴ８５およびカラーフィルタ基板９５は一定距離をおいて設置され、液晶４９がその間に封入されている。カラーフィルタ基板９５は、ブラックマトリクス９７がＴＦＴ８５と対向する位置に配され、カラーフィルタ９８が表示画素８０と対向する位置に配されている。カラーフィルタ基板９５における少なくとも表示画素８０と対向する部分には、共通電極１００が配置されている。画素電極８１と共通電極１００は、例えばＩＴＯ等の透明な導電膜であることができる。
【００８２】
ＴＦＴ基板７５は偏光板９４を、カラーフィルタ基板９５は偏光板１０４をそれぞれ備える。ＴＦＴ８５の導通と遮断により画素電極８１および共通電極１００の間に電圧が印加されると、表示画素８０上の液晶４９の配向が変化することにより液晶４９を通る光の偏向方向が変更され、液晶表示装置３の外部への、表示画素８０に照射される光の遮断および透過が制御される。
【００８３】
蓄積電極８３、ゲート電極８６、ソース電極８７およびドレイン電極８８は、本発明により形成された配線膜２４、２５で構成され、初期層２２が、ガラス基板７６又は半導体層９２、９３と接している。
【００８４】
蓄積電極８３およびゲート電極８６はガラス基板７６と接し、ソース電極８７およびドレイン電極８８は半導体層（ソース半導体層９２、ドレイン半導体層９３）と接している。
【００８５】
なお本発明の配線膜を有する電子装置は液晶表示装置に限定されるものではなく、基板もガラス基板に限定されるものではない。表層に水分が存在して膜の結晶成長が阻害される場合であれば、同様に効果を奏することができる。例えば半導体基板（シリコン基板）や石英基板、樹脂基板、セラミックス基板、金属基板を基板として用いてもよい。
【実施例】
【００８６】
以下、本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。なお、表中の物性の各測定結果について、空欄は未測定であることを表す。
【００８７】
［評価方法］
（Ｘ線回折の測定）
Ｘ線回折を以下の装置および条件で測定した。
装置：リガク社製Ｕｌｔｉｍａ  ＩＩＩ  
光学系：平行ビーム光学系（ＰＢ）［薄膜（一般）］
Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋα線（Ｋβフィルタ不使用）
検出器：シンチレーションカウンタ
入射側ソーラースリット（垂直）開口角度：５°
受光側ソーラースリット（水平）開口角度：０．５°
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
アッテネータ（ＡＴＴ）：開放
発散スリット（ＤＳ）：１．００ｍｍ
散乱スリット（ＳＳ）：開放
受光スリット（ＲＳ）：開放
スキャンモード：２θ／ωスキャン
２θスキャン範囲：膜を構成する金属によって変更。Ａｌ膜の場合、３７．５〜３９．５°および４４．０〜４５．５°
サンプリングステップ：０．０２°／ｓｔｅｐ
スキャン速度：１°／ｍｉｎ
なお、表および図中の値は得られた波形に対して各種処理（平滑化やＢＧ除去、Ｋα除去等）を行っていない、生の波形から求めた値である。
【００８８】
（ロッキングカーブのピーク間距離）
Ｘ線回折パターンにおいて、Ｘ線回折測定を行い、Ａｌ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの位置（入射Ｘ線方向と回折Ｘ線方向との成す角２θ＝３８．５°の位置）に２θを固定して、入射角Ｘ線と結晶表面の成す角ωだけを変化させてＸ線回折測定を行い、得られた回折強度分布（ロッキングカーブ）において半値幅に替えて本波形を２山の合成波形となるようにｐｓｅｕｄｏ−Ｖｏｉｇｈｔ関数でピークフィッティングした際の２山のピーク間距離を測定した。
【００８９】
ロッキングカーブの測定の際は前記２θ／ω測定の条件から、以下を変更して測定した。
スキャンモード：ωスキャン
ω範囲：３〜３３°
サンプリングステップ：０．１°／ｓｔｅｐ
スキャン速度：３°／ｍｉｎ
なお、表および図中の値は得られた波形に対して各種処理（平滑化やＢＧ除去、Ｋα除去等）を行っていない、生の波形から求めた値である。
【００９０】
（Ｄｅｋｔａｋ膜厚）
Ｄｅｋｔａｋ膜厚は、アルバック社製Ｄｅｋｔａｋ１５０により下記条件にて測定した。
Ｓｃａｎｔｙｐｅ：ＳｔａｎｄａｒｄＳｃａｎ
触針半径：１２．５μｍＲ
スキャン長：２０００μｍ
時間：１３ｓｅｃ
水平分解能：０．５１３μｍ／データ点
荷重：３．００ｍｇ
垂直測定範囲：６．５μｍ
プロファイル：Ｈｉｌｌｓ＆Ｖａｌｌｅｙｓ
【００９１】
（ＳＥＭ）
日立ハイテク社製ＳＵ８２３０を用いて、２．０ｋＶまたは５．０ｋＶの加速電圧で２２，０００倍、１００，０００倍で観察した。
【００９２】
（断面ＳＥＭ膜厚）
断面ＳＥＭ膜厚は、ＳＥＭの断面観察で得られた画像を元に、スケールバーとの対比で膜厚を算出した。なお、膜厚算出の方法は適当な分解能で膜厚を算出できれば、ＴＥＭの断面観察など、他の手法を取ることができる。
【００９３】
（ＸＰＳ）
ＸＰＳはアルバック・ファイ社製Ｑｕａｎｔｅｒａ−ＳＸＭにより、下記条件にて測定した。
Ｘ線源；単色化ＡｌＫα線
光電子検出角度；試料面に対して４５°
パスエネルギー；１４０ｅＶ
ステップエネルギー；０．５ｅＶ／ｓｔｅｐ
スパッタイオン；Ａｒ＋
スパッタイオンの加速電圧；１ｋＶ
スパッタイオンのラスターサイズ；２×２ ｍｍ２
深さ方向プロファイルは、膜厚既知のシリコンウェハ上熱酸化膜（ＳｉＯ２膜）のスパッタレートを予め求めておき、この値を用いて算出したシリコンウェハ上熱酸化膜（ＳｉＯ２膜）の換算深さを深さ方向プロファイルの横軸とした。深さ方向プロファイルの測定ピッチは、シリコンウェハ上熱酸化膜（ＳｉＯ２膜）の換算深さとして３．０ｎｍ以下とした。実施例におけるシリコンウェハ上熱酸化膜（ＳｉＯ２膜）のスパッタレートは２．５ｎｍ/ｍｉｎであり、測定ピッチは２．５ｎｍである。
【００９４】
［試験例１］Ｘ線回折による解析
実施例１−１
実施例１−１では、第一例のスパッタリング装置１として、真空槽を有する縦型インライン方式スパッタ装置（島津製作所製）を用いて配線膜を作製した。実施例１−１にかかる配線膜２４の構造は、図２（ｃ）に示した断面図のとおりである。基板２１として、寸法が４０ｍｍ×４０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍのガラス基板を用いた。
【００９５】
（初期層の成膜）
基板２１を基板ホルダ７に保持させた後、真空槽２内へ搬送し、圧力が５．５×１０−４Ｐａとなるように真空排気系９により真空槽２内を真空排気し、真空雰囲気とした。スパッタリングターゲット１１としてアルミニウム（純度：４Ｎ、搬送方向幅：１２７ｍｍ、搬送直交方向幅：５５９ｍｍ）からなるものを用い、基板２１の温度を１１０℃に保持した状態で、ガス導入系８からスパッタリングガスとしてＡｒガスを導入し４．０×１０−１Ｐａに調圧して安定したところで電源を起動し、２．０ｋＷの電力をスパッタリングターゲット１１に供給して、基板２１をスパッタリングターゲット１１の面外に静置した状態でプレスパッタを２分間行った後、搬送速度１３４７ｍｍ／ｍｉｎでターゲット前面を通過させ、ＤＣマグネトロンスパッタ法により初期層２２を基板２１上に成膜した。この搬送速度で成膜することにより、アルミニウムからなる初期層２２の膜厚が２０ｎｍとなる。
【００９６】
（２層目の成膜）
基板２１がターゲット前を通過し終えた時点で、電圧印加およびスパッタリングガスの導入を止めて、真空排気を行った。圧力が３．４×１０−４Ｐａとなるまで真空排気した後、再びガス導入系８からスパッタリングガスとしてＡｒガスを導入して４．０×１０−１Ｐａに調圧後、電源を起動し、２．０ｋＷの電力をアルミニウムからなるスパッタリングターゲット１１に供給して、基板をスパッタリングターゲット１１の面外に静置した状態でプレスパッタを２分間行った後、アルミニウムからなる２層目の層２３の膜厚が５８０ｎｍとなるように搬送速度４７ｍｍ／ｍｉｎでターゲット前面を通過させ、ＤＣマグネトロンスパッタ法により２層目の層２３を初期層２２上に成膜した。基板２１がターゲット前を通過し終えた時点でスパッタリングガスの導入を止めて、基板２１をスパッタリング装置１外へ搬出し、初期層２２および２層目の層２３からなる配線膜２４を得た。実施例１−１の成膜条件を表１に示す。
【００９７】
実施例１−２
表１に示す条件にて、初期層２２の成膜条件における電源を１．０ｋＷの電力とし、搬送速度を１３４７ｍｍ／ｍｉｎとし、膜厚１０ｎｍの初期層２２を基板２１上に成膜した後、２層目の層２３の成膜条件における搬送速度を４６ｍｍ／ｍｉｎとし、膜厚５９０ｎｍの２層目の層２３を初期層２２上に成膜した以外は、実施例１−１と同様に行い、配線膜２４を得た。
【００９８】
実施例１−３
表１に示す条件にて、初期層２２の成膜条件における搬送速度を５４０ｍｍ／ｍｉｎとし、膜厚５０ｎｍの初期層２２を基板２１上に成膜した後、２層目の層２３の成膜条件における搬送速度を４９ｍｍ／ｍｉｎとし、膜厚５５０ｎｍの２層目の層２３を初期層２２上に成膜した以外は、実施例１−１と同様に行い、配線膜２４を得た。
【００９９】
実施例１−４
表１に示す条件にて、初期層２２の成膜条件における搬送速度を２７０ｍｍ／ｍｉｎとし、膜厚１００ｎｍの初期層２２を基板２１上に成膜した後、２層目の層２３の成膜条件における搬送速度を５４ｍｍ／ｍｉｎとし、膜厚５００ｎｍの２層目の層２３を初期層２２上に成膜した以外は、実施例１−１と同様に行い、配線膜２４を得た。
【０１００】
実施例１−５
表１に示す条件にて、初期層２２の成膜条件における電源を１．０ｋＷの電力とし、搬送速度を１３４６ｍｍ／ｍｉｎとし、膜厚１０ｎｍの初期層２２を基板２１上に成膜した後、２層目の層２３の成膜条件における搬送速度を３０２ｍｍ／ｍｉｎとし、膜厚９０ｎｍの２層目の層２３を初期層２２上に成膜した以外は、実施例１−１と同様に行い、配線膜２４を得た。
【０１０１】
実施例１−６
表１に示す条件にて、初期層２２の成膜条件における搬送速度を１３４５ｍｍ／ｍｉｎとし、膜厚２０ｎｍの初期層２２を基板２１上に成膜した後、２層目の層２３の成膜条件における搬送速度を３３８ｍｍ／ｍｉｎとし、膜厚８０ｎｍの２層目の層２３を初期層２２上に成膜した以外は、実施例１−１と同様に行い、配線膜２４を得た。
【０１０２】
実施例１−７
表１に示す条件にて、初期層２２の成膜条件における搬送速度を１３４５ｍｍ／ｍｉｎとし、膜厚２０ｎｍの初期層２２を基板２１上に成膜した後、２層目の層２３の成膜条件における搬送速度を５４０ｍｍ／ｍｉｎとし、膜厚５０ｎｍの２層目の層２３を初期層２２上に成膜した以外は、実施例１−１と同様に行い、配線膜２４を得た。
【０１０３】
比較例１−１
表１に示す条件にて、搬送速度を４５ｍｍ／ｍｉｎとし、１回のスパッタで膜厚６００ｎｍまで成膜した以外は実施例１−１と同様に行い、単層膜を得た。
【０１０４】
比較例１−２
表１に示す条件にて、初期層２２および２層目の層２３の成膜時における搬送速度を９０ｍｍ／ｍｉｎとし、それぞれ膜厚３００ｎｍまで成膜した以外は実施例１−１と同様に行い、２層構造の膜を得た。
【０１０５】
比較例１−３
表１に示す条件にて、搬送速度を４５ｍｍ／ｍｉｎとし、１回のスパッタで６００ｎｍまで成膜した以外は実施例１−１と同様に行い、単層膜を得た。
【０１０６】
比較例１−４
表１に示す条件にて、搬送速度を２７１ｍｍ／ｍｉｎとし、１回のスパッタで１００ｎｍまで成膜した以外は実施例１−１と同様に行い、単層膜を得た。
【０１０７】
比較例１−５
表１に示す条件にて、搬送速度を３８６ｍｍ／ｍｉｎとし、１回のスパッタで７０ｎｍまで成膜した以外は実施例１−１と同様に行い、単層膜を得た。
【０１０８】
実施例１−１〜１−７、比較例１−１〜１−５で得られた試験サンプルについてＸ線回折により評価した結果を表１、図１０〜１３に示す。表１において「−」は未評価であることを示す。
【０１０９】
【表１】
2019183280.tif 000003
【０１１０】
表１に示すように、本発明の配線膜である実施例１−１〜１−４は、通常の単層成膜である比較例１−１、比較例１−３および比較例１−４と比較して、Ａｌ（１１１）ピーク強度が高かった。また、表１に初期層の膜厚が２００ｎｍ超である比較例１−２は、実施例１−１〜１−４と比較して、Ａｌ（１１１）ピーク強度が低かった。
【０１１１】
Ａｌ（１１１）ピーク強度はＡｌ（１１１）面へ配向している結晶子の量（体積）を表しており、Ａｌ（１１１）ピーク強度の数値が大きいほど結晶が成長しており、結晶子の量が大きく、向きが揃っていることを示す。したがって、本発明の配線膜は、比較例と比較して、結晶の配向性に優れていることがわかった。
【０１１２】
また、表１に示すように、本発明の配線膜である実施例１−１〜１−５は、Ａｌ（１１１）／Ａｌ（２００）が５．０以上であり、Ａｌ（１１１）面へ高配向した良質な結晶から構成されていることがわかった。さらに、本発明の配線膜である実施例１−１〜１−５は、Ａｌ（１１１）ピーク強度と２層の膜厚との比が５．０［ｃｏｕｎｔ／ｎｍ］以上であり、Ａｌ（１１１）面への配向性に優れているとわかった。
【０１１３】
図１０および図１２は、初期層の膜厚と、得られた膜のＸ線回折によるＡｌ（１１１）ピーク強度と、真空排気後の圧力と、の関係を示す図である。図１０に示すように、初期層の成膜後における真空排気後の圧力（実施例１−１、比較例１−２）および単層成膜前における真空排気後の圧力（比較例１−１）は同等程度であるにもかかわらず、実施例１−１は比較例１−１および比較例１−２と比較して、Ａｌ（１１１）ピーク強度が顕著に高かった。また、表１および図１２に示すように、初期層の膜厚を３〜２００ｎｍ以下とすることにより、長時間をかけて真空槽内の圧力を低下させることなく、結晶の配向性に優れた配線膜を形成できることがわかった。
【０１１４】
図１１は、真空排気後の圧力と、得られた膜のＸ線回折によるＡｌ（１１１）ピークの強度との関係を示す図である。図１１に示すように、実施例１−１は比較例１−１および比較例１−３と比較して、Ａｌ（１１１）ピーク強度が顕著に高かった。
【０１１５】
図１３は、比較例１−１および実施例１−１で得られた膜についてＡｌ（１１１）結晶面のロッキングカーブを測定した結果を示す図である。表１および図１３に示すように、本発明の配線膜である実施例１−１〜１−４、実施例１−７は、比較例１−１〜１−５と比較して、ロッキングカーブのピーク間距離が小さく、結晶の配向性に優れ、結晶軸の分散の低減された配向膜であることがわかった。
【０１１６】
これらの結果から、本発明の方法によれば、長時間をかけて真空槽内の圧力を低下させることなく、結晶の配向性に優れた配線膜を形成できることがわかった。
【０１１７】
［試験例２］ＳＥＭによる観察
図７（ａ）および（ｂ）、図８（ａ）および（ｂ）は比較例１−１および実施例１−１で得られた膜をＳＥＭにより観察した図である。図７（ａ）および（ｂ）は断面図（ＳＥＭ条件：２．０ｋＶ、２２，０００倍）であり、図７（ｂ）は図７（ａ）における実施例１−１の拡大図（ＳＥＭ条件：２．０ｋＶ、１００，０００倍）である。また、図８（ａ）および図８（ｂ）は、それぞれ比較例１−１および実施例１−１で得られた膜の表面をＳＥＭにより観察した図（観察条件：５．０ｋＶ、１００，０００倍）である。図７（ａ）および（ｂ）に示すように、比較例１−１は連続的に膜が成長している一方で、実施例１−１は初期層と２層目の境界が明確に存在していて、不連続となっている。このように膜断面をＳＥＭにより観察することで、本発明の第１態様および第２態様の配線膜である証明が可能である。第１態様および第２態様の配線膜である証明としてＳＥＭ観察を例示したが、証明はこれに限定されるものではない。
【０１１８】
図７（ａ）および（ｂ）、図８（ａ）および（ｂ）に示すように、実施例１−１は、比較例１−１と比較して、全体的に大きい粒径の結晶の割合が多くなっており、また粒径のばらつきも小さくなっている傾向を示した。加えて表面の粗さも低下していた。
【０１１９】
［試験例３］ＸＰＳによる解析
図９（ａ）および（ｂ）はそれぞれ比較例１−５および実施例１−７で得られた膜をＸＰＳによりＡｌ膜表面からガラス側に向かい、深さ方向分析した結果を示した図である。また、表２にこのデータから読み取った、表面からの深さに対するＯ、Ａｌの組成を示す。
比較例１−５は深さ約０〜１０ｎｍは表面の空気酸化層が存在する領域であり、深さ約１０〜６０ｎｍは単層Ａｌ膜が存在する領域であり、深さ約６０〜８０ｎｍにかけては単層Ａｌ膜とガラスが存在する領域である。深さ約６０〜８０ｎｍの領域では酸素原子量は増大している。深さ約５０ｎｍ付近において酸素原子量は０ａｔｏｍｉｃ％となっている。実施例１−７では深さ約０〜１０ｎｍは同様に表面の空気酸化層が存在する領域であり、深さ約１０〜４０ｎｍは２層目のＡｌ膜が存在する領域であり、深さ約４０〜６０ｎｍは２層目のＡｌ膜と初期層が存在する領域であり、深さ約６０〜８０ｎｍは初期層とガラスが存在する領域である。実施例１−７において深さ約４０〜６０ｎｍの酸素原子量が増大していることがわかり、深さ約５０ｎｍ付近において酸素原子量は極大を示し、５ａｔｏｍｉｃ％となっている。このとき、層間酸素原子含有比率は１２．５であり、初期層酸素原子含有比率は０．０５３である。
このように実施例１−７の初期層の酸素原子量は比較例１−５と比べて大きいということがわかった。このような結果は、実施例１−７が基板に付着した水分と反応しながら、かつ／またはスパッタにより水分を叩き出しながら初期層が成膜されるので、ガラス表面水分が叩き出された後に成膜する２層目よりも保水分が多いものと推定している。
【０１２０】
【表２】
2019183280.tif 000004
【０１２１】
［試験例４］Ｘ線回折による解析
実施例２−１
実施例２−１では、第一例のスパッタリング装置１として、真空槽を有する縦型インライン方式スパッタ装置（島津製作所製）を用いて配線膜を作製した。表２に示す条件にて、スパッタリングターゲット１１としてモリブデン（純度：４Ｎ、搬送方向幅：１２７ｍｍ、搬送直交方向幅：５５９ｍｍ）からなるものを用いた以外は、実施例１−１と同様にして配線膜２４を得た。
【０１２２】
比較例２−１
表２に示す条件にて、搬送速度を１０１ｍｍ／ｍｉｎとし、１回のスパッタで膜厚３００ｎｍまで成膜した以外は実施例２−１と同様に行い、単層膜を得た。
【０１２３】
得られた試験サンプルについてＸ線回折により評価した結果を表２に示す。Ｍｏ膜の２θスキャン範囲は、次に示す通り結晶の各（ｈｋｌ）面からの回折線位置をカバーする範囲で測定した。
Ｍｏ（１１０）：３９．０〜４１．０°、Ｍｏ（２１１）：７３．０〜７５．０°
【０１２４】
【表３】
2019183280.tif 000005
【０１２５】
表３に示すように、初期層の成膜後における真空排気後の圧力（実施例２−１）および単層成膜前における真空排気後の圧力（比較例２−１）は同等程度であるにもかかわらず、実施例２−１は比較例２−１と比較して、Ｍｏ（１１０）ピーク強度、Ｍｏ（１１０）／Ｍｏ（２１１）が顕著に高かった。したがって、本発明の方法によれば、長時間をかけて真空槽内の圧力を低下させることなく、結晶の配向性に優れた配線膜を形成できることがわかった。
【０１２６】
［試験例５］Ｘ線回折による解析
実施例３−１
実施例３−１では、第一例のスパッタリング装置１として、真空槽を有する縦型インライン方式スパッタ装置（島津製作所製）を用いて配線膜を作製した。表３に示す条件にて、スパッタリングターゲット１１としてチタン（純度：４Ｎ、搬送方向幅：１２７ｍｍ、搬送直交方向幅：５５９ｍｍ）からなるものを用いた以外は、実施例１−１と同様にして配線膜２４を得た。
【０１２７】
比較例３−１
表３に示す条件にて、搬送速度を７３ｍｍ／ｍｉｎとし、１回のスパッタで膜厚３００ｎｍまで成膜した以外は実施例３−１と同様に行い、単層膜を得た。
【０１２８】
得られた試験サンプルについてＸ線回折により評価した結果を表４に示す。Ｔｉ膜の２θスキャン範囲は、次に示す通り結晶の各（ｈｋｌ）面からの回折線位置をカバーする範囲で測定した。
Ｔｉ（００２）：３７．０〜３９．０°、Ｔｉ（００４）：８１．５〜８３．５°
【０１２９】
【表４】
2019183280.tif 000006
【０１３０】
表４に示すように、初期層の成膜後における真空排気後の圧力（実施例３−１）および単層成膜前における真空排気後の圧力（比較例３−１）は同等程度であるにもかかわらず、実施例３−１は比較例３−１と比較して、Ｔｉ（００２）ピーク強度およびＴｉ（００２）／Ｔｉ（００４）が顕著に高かった。したがって、本発明の方法によれば、長時間をかけて真空槽内の圧力を低下させることなく、結晶の配向性に優れた配線膜を形成できることがわかった。
【０１３１】
［試験例６］Ｘ線回折による解析
実施例４−１
実施例４−１では、表５に示す条件にて、インライン方式スパッタ装置（日真精機製）を用いて、スパッタリングターゲット１１として銅（純度：４Ｎ、搬送方向幅：７０ｍｍ、搬送直交方向幅：２００ｍｍ）からなるものを用いた以外は、実施例１−１と同様にして配線膜２４を得た。
【０１３２】
比較例４−１
表５に示す条件にて、搬送速度を６６ｍｍ／ｍｉｎとし、１回のスパッタで膜厚３００ｎｍまで成膜した以外は実施例４−１と同様に行い、単層膜を得た。
【０１３３】
得られた試験サンプルについてＸ線回折により評価した結果を表５に示す。
【０１３４】
【表５】
2019183280.tif 000007
【０１３５】
表５に示すように、本発明の配線膜である実施例４−１は、比較例４−１と比較して、Ｃｕ（１１１）／Ｃｕ（２００）の値が高く、結晶の配向性に優れていることがわかった。
【図１】
2019183280.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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