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技術 電子部品用積層配線膜および被覆層形成用スパッタリングターゲット材

出願人 日立金属株式会社
発明者 村田英夫
出願日 2016年2月10日 (4年9ヶ月経過) 出願番号 2016-023190
公開日 2016年10月6日 (4年1ヶ月経過) 公開番号 2016-178286
状態 特許登録済
技術分野 半導体集積回路装置の内部配線 物理蒸着 位置入力装置 半導体の電極
主要キーワード 押し出しプレス 広がり径 形式番号 熱間静水圧プレス装置 弱磁性化 表面変質 位置検出電極 大気加熱
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年10月6日)のものです。
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図面 (2)

課題

抵抗なAgまたはCuを導電層とし、密着性耐候性耐酸化性を確保するとともに、安定して高精度のウェットエッチングを行なうことが可能となる新規被覆層を有する電子部品用積層配線膜および被覆層形成用スパッタリングターゲット材を提供する。

解決手段

Ag、Ag合金、CuおよびCu合金から選択される一種からなる導電層と該導電層の少なくとも一方の面を覆う被覆層からなり、前記被覆層はMoを5〜50原子%、該MoとCuを合計で60原子%以下含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなる電子部品用積層配線膜、および前記被覆層はMoを5〜50原子%、該MoとCuを合計で60原子%以下含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなり、キュリー点常温以下である被覆層形成用スパッタリングターゲット材で形成できる。

概要

背景

近年、ガラス基板上に薄膜デバイスを形成する液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display:以下、「LCD」という)、有機ELディスプレイ電子ペーパー等に利用される電気泳動型ディスプレイ等の平面表示装置フラットパネルディスプレイ、Flat Panel Display:以下、「FPD」という)に、その画面を見ながら直接的な操作性を付与できるタッチパネルを組み合わせた新たな携帯型端末であるスマートフォンタブレットPC等が製品化されている。これらのタッチパネルの位置検出電極としてのセンサー膜には、一般的に透明導電膜であるインジウムスズ酸化物(Indium Tin Oxide:以下、「ITO」という)が用いられている。そして、そのブリッジ配線引き出し配線には、より低い電気抵抗値(以下、低抵抗という。)を有する金属配線膜として、例えば、MoやMo合金とAlやAl合金を積層した積層配線膜が用いられている。

近年、スマートフォンやタブレットPC等に用いられるLCDやFPD等は、年々大画面化、高精細化高速応答化が急速に進んでおり、そのセンサー膜および金属配線膜には、さらなる低抵抗化が要求されている。このため、センサー膜をITOより低抵抗な金属層メッシュ状にした金属メッシュ膜方式等も提案されている。
この金属メッシュ膜には、Alより低抵抗なCuやAgの適用が検討されているところ、Cuは、耐酸化性密着性に加え、耐候性の一つである耐湿性に課題があるため取り扱いが難しいという問題がある。一方、Agは、Cuに比べて高価であるところ、Cuよりも耐酸化性や耐湿性に優れるため有望である。
ところが、Agは、基板との密着性が低く剥がれやすく、さらに塩素硫黄と反応しやすいため、耐候性に課題がある。このため、密着性や耐候性というAg特有の課題を解決するために、Agを他の金属からなる被覆層被覆する提案がなされている。
また、タッチパネルの基板は、スマートフォンやタブレットPC等の薄型化のために、ガラス基板からより薄型化が可能な樹脂フィルム基板を用いた方式も用いられており、上記被覆層には樹脂フィルム基板との密着性も必要となっている。

上述の金属配線膜や被覆層を形成する手法としては、スパッタリングターゲット材を用いたスパッタリング法が最適である。スパッタリング法は、物理蒸着法の一つであり、他の真空蒸着イオンプレーティングに比較して、大面積を容易に成膜できる方法であるとともに、組成変動が少なく、優れた薄膜層が得られる有効な手法である。また、基板への熱影響も少なく、樹脂フィルム基板にも適用可能な手法である。

本発明者は、ガラス等との密着性の低いCuやAgからなる導電層と、Mo主体としてVおよび/またはNbを含有するMo合金からなる被覆層とを積層した積層配線膜とすることで、CuやAgの持つ低抵抗を維持しつつ、耐食性耐熱性やガラス基板との密着性を改善できることを提案している。(特許文献1参照)。この技術は、ガラス基板上に形成されるTFTの配線膜として有効な技術である。

また、本発明者は、AgやCuからなる導電層に、Cuを1〜25原子%、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Wから選択される元素を1〜25原子%、且つ添加量の合計が35原子%以下のNi合金からなる被覆層とを積層した積層配線膜を提案している。(特許文献2参照。)この特許文献2で提案した被覆層は、Ti、V、Cr等の遷移金属を所定量添加したNi合金を採用することで、弱磁性化が達成され、スパッタリングによる成膜が安定的かつ長時間できるという点で有用な技術である。

概要

低抵抗なAgまたはCuを導電層とし、密着性、耐候性、耐酸化性を確保するとともに、安定して高精度のウェットエッチングを行なうことが可能となる新規な被覆層を有する電子部品用積層配線膜および被覆層形成用スパッタリングターゲット材を提供する。 Ag、Ag合金、CuおよびCu合金から選択される一種からなる導電層と該導電層の少なくとも一方の面を覆う被覆層からなり、前記被覆層はMoを5〜50原子%、該MoとCuを合計で60原子%以下含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなる電子部品用積層配線膜、および前記被覆層はMoを5〜50原子%、該MoとCuを合計で60原子%以下含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなり、キュリー点常温以下である被覆層形成用スパッタリングターゲット材で形成できる。

目的

特開2004−140319号公報
特開2006−310814号公報






上述したように、近年のFPDは、高精細化が急速に進んでいるため、タッチパネルにおいても、より狭い配線幅で精度良くエッチング加工することが望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

Ag、Ag合金、CuおよびCu合金から選択される一種からなる導電層と該導電層の少なくとも一方の面を覆う被覆層からなり、前記被覆層はMoを5〜50原子%、該MoとCuを合計で60原子%以下含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなることを特徴とする電子部品用積層配線膜

請求項2

前記被覆層は、前記Cuを5〜25原子%含有し、前記Moと前記Cuを合計で36原子%以上含有することを特徴とする請求項1に記載の電子部品用積層配線膜。

請求項3

前記被覆層は、前記Moを26〜40原子%含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電子部品用積層配線膜。

請求項4

Ag、Ag合金、CuおよびCu合金から選択される一種からなる導電層を覆う被覆層を形成するためのスパッタリングターゲット材であって、Moを5〜50原子%、該MoとCuを合計で60原子%以下含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなり、キュリー点常温以下であることを特徴とする被覆層形成用スパッタリングターゲット材。

請求項5

前記Cuを5〜25原子%含有し、前記Moと前記Cuを合計で36原子%以上含有することを特徴とする請求項4に記載の被覆層形成用スパッタリングターゲット材。

請求項6

前記Moを26〜40原子%含有することを特徴とする請求項4また請求項5に記載の被覆層形成用スパッタリングターゲット材。

技術分野

0001

本発明は、例えばタッチパネル等に適用可能な電子部品用積層配線膜、およびこの電子部品用積層配線膜の導電層を覆う被覆層を形成するためのスパッタリングターゲット材に関するものである。

背景技術

0002

近年、ガラス基板上に薄膜デバイスを形成する液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display:以下、「LCD」という)、有機ELディスプレイ電子ペーパー等に利用される電気泳動型ディスプレイ等の平面表示装置フラットパネルディスプレイ、Flat Panel Display:以下、「FPD」という)に、その画面を見ながら直接的な操作性を付与できるタッチパネルを組み合わせた新たな携帯型端末であるスマートフォンタブレットPC等が製品化されている。これらのタッチパネルの位置検出電極としてのセンサー膜には、一般的に透明導電膜であるインジウムスズ酸化物(Indium Tin Oxide:以下、「ITO」という)が用いられている。そして、そのブリッジ配線引き出し配線には、より低い電気抵抗値(以下、低抵抗という。)を有する金属配線膜として、例えば、MoやMo合金とAlやAl合金を積層した積層配線膜が用いられている。

0003

近年、スマートフォンやタブレットPC等に用いられるLCDやFPD等は、年々大画面化、高精細化高速応答化が急速に進んでおり、そのセンサー膜および金属配線膜には、さらなる低抵抗化が要求されている。このため、センサー膜をITOより低抵抗な金属層メッシュ状にした金属メッシュ膜方式等も提案されている。
この金属メッシュ膜には、Alより低抵抗なCuやAgの適用が検討されているところ、Cuは、耐酸化性密着性に加え、耐候性の一つである耐湿性に課題があるため取り扱いが難しいという問題がある。一方、Agは、Cuに比べて高価であるところ、Cuよりも耐酸化性や耐湿性に優れるため有望である。
ところが、Agは、基板との密着性が低く剥がれやすく、さらに塩素硫黄と反応しやすいため、耐候性に課題がある。このため、密着性や耐候性というAg特有の課題を解決するために、Agを他の金属からなる被覆層で被覆する提案がなされている。
また、タッチパネルの基板は、スマートフォンやタブレットPC等の薄型化のために、ガラス基板からより薄型化が可能な樹脂フィルム基板を用いた方式も用いられており、上記被覆層には樹脂フィルム基板との密着性も必要となっている。

0004

上述の金属配線膜や被覆層を形成する手法としては、スパッタリングターゲット材を用いたスパッタリング法が最適である。スパッタリング法は、物理蒸着法の一つであり、他の真空蒸着イオンプレーティングに比較して、大面積を容易に成膜できる方法であるとともに、組成変動が少なく、優れた薄膜層が得られる有効な手法である。また、基板への熱影響も少なく、樹脂フィルム基板にも適用可能な手法である。

0005

本発明者は、ガラス等との密着性の低いCuやAgからなる導電層と、Mo主体としてVおよび/またはNbを含有するMo合金からなる被覆層とを積層した積層配線膜とすることで、CuやAgの持つ低抵抗を維持しつつ、耐食性耐熱性やガラス基板との密着性を改善できることを提案している。(特許文献1参照)。この技術は、ガラス基板上に形成されるTFTの配線膜として有効な技術である。

0006

また、本発明者は、AgやCuからなる導電層に、Cuを1〜25原子%、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Wから選択される元素を1〜25原子%、且つ添加量の合計が35原子%以下のNi合金からなる被覆層とを積層した積層配線膜を提案している。(特許文献2参照。)この特許文献2で提案した被覆層は、Ti、V、Cr等の遷移金属を所定量添加したNi合金を採用することで、弱磁性化が達成され、スパッタリングによる成膜が安定的かつ長時間できるという点で有用な技術である。

先行技術

0007

特開2004−140319号公報
特開2006−310814号公報

発明が解決しようとする課題

0008

上述したように、近年のFPDは、高精細化が急速に進んでいるため、タッチパネルにおいても、より狭い配線幅で精度良くエッチング加工することが望まれている。
しかしながら、CuやAgは、精度の高いエッチング法であるドライエッチングを行なうことが容易ではないため、主にウェットエッチングが用いられている。また、樹脂フィルム基板は、透湿性があるため、CuやAgの導電層と積層する被覆層には、ガラス基板上に形成する際、より高い耐候性が求められている。

0009

本発明者の検討によると、特許文献1に開示されるCuやAgからなる導電層とMo合金からなる被覆層を積層した積層配線膜では、樹脂フィルム基板上で腐食する場合があることを確認した。本発明者は、導電層のCuやAgの電極電位が高いため、電極電位が低いMoや上述したMo合金と積層すると、透湿性のある樹脂フィルム基板において、電池反応により、MoやMo合金が腐食しやすくなり、長期間での信頼性に課題があることを確認した。
また、本発明者は、被覆層に、Moより電極電位がCuやAgに近いNi合金を用いた積層配線膜をウェットエッチングした場合には、基板面内で被覆層のエッチングが不均一となり、ムラが発生しやすく、配線幅にばらつきが生じる場合や、サイドエッチング量が大きくなる場合があり、今後期待される狭い幅の配線膜を安定的に得ることが難しいという新たな課題があることを確認した。

0010

本発明の目的は、低抵抗なAg、Ag合金、CuおよびCu合金から選択される一種からなる導電層とし、密着性、耐候性、耐酸化性を確保するとともに、安定して高精度のウェットエッチングを行なうことが可能となる新規な被覆層を有する電子部品用積層配線膜および被覆層形成用スパッタリングターゲット材を提供することにある。

課題を解決するための手段

0011

本発明者は、上記課題に鑑み、低抵抗なAg、Ag合金、CuおよびCu合金から選択される一種からなる導電層と積層する被覆層の合金組成に関して鋭意検討した。その結果、Niに特定の元素を添加し、その添加量を最適化することで、密着性、耐候性、耐酸化性を確保するとともに、安定して高精度のウェットエッチングを行なうことが可能となる新規な被覆層を見出し、本発明に到達した。

0012

すなわち、本発明は、Ag、Ag合金、CuおよびCu合金から選択される一種からなる導電層と該導電層の少なくとも一方の面を覆う被覆層からなり、前記被覆層はMoを5〜50原子%、該MoとCuを合計で60原子%以下含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなる電子部品用積層配線膜である。
また、前記被覆層は、前記Cuを5〜25原子%含有し、前記Moと前記Cuを合計で36原子%以上含有することが好ましい。
また、前記被覆層は、前記Moを26〜40原子%含有することが好ましい。

0013

また、本発明は、Ag、Ag合金、CuおよびCu合金から選択される一種からなる導電層を覆う被覆層を形成するためのスパッタリングターゲット材であって、Moを5〜50原子%、該MoとCuを合計で60原子%以下含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなり、キュリー点常温以下である被覆層形成用スパッタリングターゲット材の発明である。
また、前記スパッタリングターゲット材は、前記Cuを5〜25原子%含有し、前記Moと前記Cuを合計で36原子%以上含有することが好ましい。
また、前記スパッタリングターゲット材は、前記Moを26〜40原子%含有することが好ましい。

発明の効果

0014

本発明は、低抵抗なAg、Ag合金、CuおよびCu合金から選択される一種からなる導電層と、密着性、耐候性を確保するとともに、耐酸化性が高く、安定して高精度のウェットエッチングを行なうことが可能な被覆層とを積層した新規の電子部品用積層配線膜およびその被覆層形成用スパッタリングターゲット材を提供することができる。これにより、種々の電子部品、例えば樹脂フィルム基板上に形成するタッチパネルやフレキシブルなFPDに対して非常に有用な技術となり、電子部品の安定製造や信頼性向上に大きく貢献できる。

図面の簡単な説明

0015

本発明の電子部品用積層配線膜の断面模式図の一例。

0016

本発明の電子部品用積層配線膜の断面模式図の一例を図1に示す。本発明の電子部品用積層配線膜は、Ag、Ag合金、CuおよびCu合金から選択される一種からなる導電層3と、この導電層3の少なくとも一方の面を覆う被覆層2、4からなり、例えば、基板1上に形成される。図1では導電層3の両面に被覆層2、4を形成しているところ、被覆層2、4を下地層またはキャップ層として、導電層3のいずれか一方の面のみに形成してもよく、適宜選択できる。
尚、導電層の一方の面のみを本発明の被覆層で覆う場合には、導電層の他方の面には電子部品の用途に応じて、本発明とは別の組成の被覆層で覆うこともできる。

0017

本発明の重要な特徴は、図1に示す電子部品用積層配線膜の被覆層において、Ni、Mo、Cuを特定量添加することで、密着性、耐候性、耐酸化性を確保するとともに、ウェットエッチング時にムラが発生しにくい被覆層とすることを見出した点にある。以下、本発明の電子部品用配線膜について詳細に説明する。
尚、以下の説明において「密着性」は被覆層とガラス基板、樹脂フィルム基板との剥がれにくさ、あるいは導電層と被覆層との剥がれにくさをいい、粘着テープでの引き剥がしにより評価することができる。「耐候性」とは、高温高湿環境下における表面変質による電気的コンタクト性の劣化のしにくさをいい、配線膜の変色により確認でき、例えば反射率によって定量的に評価することができる。また、「耐酸化性」とは、酸素を含有する雰囲気で加熱した際の表面酸化に伴う電気的コンタクト性の劣化のしにくさをいい、配線膜の変色により確認でき、例えば反射率によって定量的に評価することができる。

0018

本発明は、Ag、Ag合金、CuおよびCu合金から選択される一種からなる導電層と、この導電層の少なくとも一方の面を覆う被覆層において、Moを5〜50原子%、さらにCuを含有し、この合計が60原子%以下含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなることに特徴がある。
主元素の一つとなるNiは、CuやAgに比較して、ガラス基板や透明導電膜であるITO、絶縁保護膜である酸化物等との密着性が高く、さらに耐候性、耐酸化性にも優れる元素であり、Ag、Ag合金、CuおよびCu合金から選択される一種からなる導電層を被覆することで、密着性や耐候性、耐酸化性の改善効果を得ることが可能となる元素である。その反面、Niは、CuやAgに用いるエッチャントではエッチングできないため、エッチング性の改善が必要である。
本発明で被覆層に含まれるNi以外の元素であるMo、Cuは、CuやAgに用いるエッチャントに対するエッチング速度を改善する効果を有する。この改善効果は、含有量を増加するとより向上できる。また、含有量の合計が60原子%を越えると、Niが本来有する耐湿性が大きく低下する。このため、MoとCuの合計は60原子%以下とする。

0019

Moは、Niに対して高温域で固溶域を有し、容易にNiと合金にすることが可能な元素である。被覆層にMoを含有すると密着性の改善とエッチング速度を高める効果とともに、その均一性の改善にも大きく寄与する。さらに、Moは、耐酸化性も改善する効果を有する元素であり、本発明に欠くことのできない元素である。その改善効果は5原子%以上の含有で現れ、15原子%以上でより明確となる。一方、50原子%を超えてMoを含有すると耐候性の一つである耐湿性は大きく低下する。このため、本発明では、被覆層にMoを5〜50原子%の範囲で含有する。
また、エッチングの均一性の改善効果は、Moの含有量が15原子%以上で顕著となるところ、導電層となるCuおよびAgの両方のエッチャントに対して、エッチングムラを改善するには、Moの含有量を26原子%以上とすることがより好ましい。一方、Moを、40原子%を越えて含有すると、エッチャントの種類によっては、エッチング時に残渣が生じやすくなることがある。このため、被覆層に含有するMoは、26〜40原子%がより好ましい。

0020

本発明の電子部品用積層配線膜の被覆層にCuを添加すると、エッチング速度の改善効果が得られる。その改善効果は、Cuの含有量が5原子%から明確となるところ、25原子%を越えて含有すると密着性が低下することに加え、耐酸化性も低下するとともに、エッチャントに対して濡れやすくなるため、サイドエッチング量が増加し、エッチング精度が低下する場合がある。
また、被覆層にCuを、25原子%を越えて含有すると、特に、Agのエッチャントにおいて、かえってエッチング速度が低下することがある。このため、本発明では、被覆層に含有するCuを5〜25原子%の範囲にすることが好ましい。また、CuおよびAgの両方のエッチャントに対して、積層する導電層となるAgまたはCuとのエッチング速度差を抑制し、精度の高いエッチングを行なうためには、MoとCuの合計を、36原子%以上にすることがより好ましい。
また、Cuの含有量がMoの含有量より多くなると、Moの有する耐酸化性、密着性、エッチング時の均一性の改善効果が十分に得られないことがある。このため、Cuの含有量は、Moの含有量よりも少なくすることがよく、Moの含有量の0.7倍以下であることがより好ましい。
また、本発明の電子部品用積層配線膜の被覆層は、Ni、MoおよびCuの一部を、Ti、V、Nb、Ta、Cr、Wから選択される一種以上の元素で置換してもよい。これらの元素は、耐候性の改善効果が高い元素である一方、添加しすぎるとエッチング速度を低下させる場合がある。このため、これら元素の置換量は、合計で1〜5原子%の範囲にすることが好ましい。

0021

本発明の電子部品用積層配線膜は、低抵抗と耐候性や耐酸化性を安定的に得るために、Ag、Ag合金、CuおよびCu合金から選択される一種からなる導電層の膜厚を100〜1000nmにすることが好ましい。導電層の膜厚が100nmより薄くなると、薄膜特有の電子散乱の影響で電気抵抗値が増加しやすくなる。一方、導電層の膜厚が1000nmより厚くなると、膜を形成するために時間が掛かったり、膜応力により基板に反りが発生しやすくなったりする。導電層の膜厚は、200〜500nmの範囲にすることがより好ましい。
本発明の導電層には、低い電気抵抗値を得ることができる純Agや純Cuが好適であるところ、上述した耐候性や耐酸化性に加え、さらに耐熱性や耐食性等の信頼性を考慮して、AgやCuに遷移金属や半金属等を添加したAg合金やCu合金を用いてもよい。このとき、できる限り低抵抗が得られるように、合計で5原子%以下の範囲で添加することが好ましい。

0022

本発明の電子部品用積層配線膜は、低抵抗と耐候性や耐酸化性を安定的に得るために、被覆層の膜厚を10〜100nmにすることが好ましい。被覆層を下地層として適用する場合には、膜厚を10nm以上とすることで、基板との密着性を改善することができる。また、被覆層をキャップ層として適用する場合は、膜厚を20nm以上とすることで、被覆層の欠陥等の消失が十分になされ、耐候性や耐酸化性を向上させることができる。
一方、被覆層の膜厚が100nmを越えると、被覆層の電気抵抗値が高くなってしまい、導電層と積層した際に、電子部品用積層配線膜として低抵抗を得にくくなる。このため、被覆層の膜厚は20〜100nmとすることがより好ましい。

0023

本発明の電子部品用積層配線膜の各層を形成するには、スパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法が最適である。被覆層を形成する際には、例えば被覆層の組成と同一組成のスパッタリングターゲットを使用して成膜する方法や、各々の元素のスパッタリングターゲットを使用してコスパッタリングによって成膜する方法が適用できる。また、Ni−Mo合金やNi−Cu合金等のスパッタリングターゲット材を使用してコスパッタリングによって成膜する方法も適用できる。
スパッタリングの条件設定簡易さや、所望組成の被覆層を得やすいという点からは、被覆層の組成と同一組成のスパッタリングターゲットを使用してスパッタリング成膜することがより好ましい。
また、スパッタリング法において、効率よく安定したスパッタリングを行なうには、スパッタリングターゲット材を使用する常温において、非磁性すなわちキュリー点を常温以下にする必要がある。尚、「キュリー点が常温以下」とは、スパッタリングターゲット材の磁気特性を常温(25℃)で測定したときに、非磁性であることをいう。
本発明の被覆層形成用スパッタリングターゲット材の一成分であるNiは、磁性体であるため、効率よく安定したスパッタリングを行なうには、キュリー点を常温以下となるように添加元素の種類と添加量を調整する必要がある。

0024

本発明の被覆層形成用スパッタリングターゲット材において、磁性体であるNiのキュリー点を低下させる効果は、非磁性元素であるMoが最も高く、Niに単独でMoを8原子%添加すると、キュリー点は常温以下となる。しかし、上述したように、被覆層の特性において、密着性、エッチング特性や耐酸化性の確保を目的に、Moの添加量を5原子%とした場合は、スパッタリングターゲット材のキュリー点を常温以下にするために、Cuの含有量を15原子%以上とする。
また、Niは、高温域でMoを約30原子%固溶し、低温域で固溶量は低下する。そして、Moの添加量が30原子%を越えると、化合物相発現し、NiとMoの合金相としてMoの添加量が約50原子%を越えると、化合物相が主体となり延性靭性が低下し、脆くなり安定した機械加工が行ないにくくなる場合がある。
また、上述した被覆層の特性においても、Moの添加量が50原子%を越えると、耐候性は大きく低下することがある。このため、本発明では、Moの添加量の上限を50原子%とする。
また、Cuは、Niと全率固溶する元素であり、キュリー点を低下させる効果がMoより低く、Niに単独で約30原子%のCuを添加すると、キュリー点が常温以下となる。しかし、上述したように、被覆層の特性において、耐酸化性や密着性を確保するために、Cuの添加量は5〜25原子%の範囲が好ましい。

0025

以上のことから、本発明の被覆層形成用スパッタリングターゲット材は、Moを5〜50原子%、このMoとCuを合計で60原子%以下含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなり、キュリー点を常温以下にする。これにより、本発明の被覆層形成用スパッタリングターゲット材は、被覆層を安定してスパッタリングすることができる。
また、添加元素の種類と添加量が多いほど、スパッタリングターゲット材中の化合物相の発現量が増加してしまい、FPD用途で要求される大型のスパッタリングターゲット材を製造する際の機械加工やボンディング割れが生じやすくなる。そして、本発明で添加するMoとCuは相分離する元素であり、MoとCuの両者の含有量がある一定量を越えると相分離しやすくなり、均一な合金を得ることが難しくなる上、スパッタリングターゲット材が割れやすくなることがある。このため、本発明のスパッタリングターゲット材のMoとCuの含有量の合計は60原子%以下とする。

0026

本発明の被覆層形成用スパッタリングターゲット材の製造方法としては、例えば所定の組成に調整した原料を溶解して作製したインゴットに機械加工を施してスパッタリングターゲット材を製造する方法や粉末焼結法も適用可能である。粉末焼結法では、例えばガスアトマイズ法合金粉末を製造して原料粉末とすることや、複数の合金粉末や純金粉末を本発明の最終組成となるように混合した混合粉末を原料粉末とすることが可能である。原料粉末の焼結方法としては、熱間静水圧プレスホットプレス放電プラズマ焼結押し出しプレス焼結等の加圧焼結を用いることが可能である。本発明は、上述したようMoやCuの添加量が多く、塑性加工性が低下するために、FPD用の大型スパッタリングターゲット材を安定して製造するためには、特定の組成を有する合金粉末を加圧焼結する製造方法が好適である。
また、磁性体であるNiを含有するために、添加する元素を選定し、キュリー点が常温以下となる合金粉末を加圧焼結することが好ましい。キュリー点が常温以下の合金粉末は、最終組成に調整したNi合金を用いたアトマイズ法により容易に得ることができる。また、溶解したインゴットを粉砕して合金粉末を作製することも可能である。また、種々の合金粉末を製造し、最終組成となるように混合する方法も適用できる。
また、合金粉末の平均粒径が5μm未満であると、得られるスパッタリングターゲット材中の不純物が増加してしまう。一方、合金粉末の平均粒径が300μmを超えると高密度焼結体を得にくくなる。したがって、合金粉末の平均粒径は、5〜300μmにすることが好ましい。尚、本発明でいう平均粒径は、JIS Z 8901で規定される、レーザー光を用いた光散乱法による球相当径で表わす。

0027

本発明の被覆層形成用スパッタリングターゲット材は、主要構成元素のNi、Mo、Cu以外の不可避的不純物の含有量は少ないことが好ましく、本発明の作用を損なわない範囲で、酸素、窒素炭素、Fe、Al、Si等の不可避的不純物を含んでもよい。ここで、各主要構成元素は、主要構成元素全体に対する原子%、主要元素以外の不可避的不純物はターゲット材全体における質量ppmで表わす。例えば、酸素、窒素は各々1000質量ppm以下、炭素は200質量ppm以下、Al、Siは100質量ppm以下等であり、ガス成分を除いた純度として99.9質量%以上であることが好ましい。

0028

先ず、被覆層を形成するためのスパッタリングターゲット材を作製した。表1に作製した被覆層の組成を示す。尚、No.4〜No.10のスパッタリングターゲット材は、電解Niと塊状のMo原料、無酸素銅ブロックを所定量に量した後、真空溶解炉にて溶解鋳造法によりインゴットを作製した。また、比較例となるNo.1〜No.3のNi−30原子%Cu、Ni−35原子%Cu−3原子%Ti、Ni−8原子%Moも同様に真空溶解法にて、電解Niと塊状のMo原料、無酸素銅のブロックを所定量に秤量した後、真空溶解炉にて溶解鋳造法によりインゴットを作製した。
得られた各合金のインゴットにSmCo磁石を近づけたところ、磁石には付着しないことを確認した。また、上記で得たインゴットの一部を磁気特性測定用ケースに入れて、理研電子株式会社製の振動試料型磁力計型式番号VSM−5)を用いて、常温(25℃)で磁気特性を測定したところ、非磁性であることを確認した。
また、Mo−30原子%Niのスパッタリングターゲット材を、粉末冶金法により作製した。これは、平均粒径が6μmのMo粉末と平均粒径が100μmのNi粉末を混合し、軟鋼製の充填した後、加熱しながら真空排気して封止した。次に、封止した缶を熱間静水圧プレス装置に入れて、1100℃、100MPa、3時間の条件で焼結させて焼結体を作製した。また、同様な方法で純Moの焼結体も作製した。

0029

上記で得た各インゴットおよび各焼結体を機械加工により、直径100mm、厚さ5mmのスパッタリングターゲット材を作製した。また、純Agのスパッタリングターゲット材は、三菱マテリアル株式会社製の純度が4Nのものを用意した。また、純Cuのスパッタリングターゲット材は、純度が4Nの無酸素銅からなる板を機械加工して用意した。
次に、上述の各スパッタリングターゲット材を銅製のバッキングプレートろう付けした後、アルバック株式会社製のスパッタ装置(型式番号:CS−200)に取り付け、Ar雰囲気、圧力0.5Pa、電力500Wの条件でスパッタテストを実施したところ、いずれのスパッタリングターゲット材もスパッタすることが可能であった。

0030

コーニング社製の25mm×50mmのガラス基板(製品番号:EagleXG)を上記スパッタ装置の基板ホルダ−に取り付けて、厚さ100nmの被覆層を形成し、密着性およびエッチング性を評価した。また、No.11およびNo.13は、MoとNi−30原子%Cuのスパッタリングターゲット材を同時にスパッタするコスパッタ法で形成した。No.12は、Mo−30原子%NiとNi−30原子%Cuを同様にコスパッタして形成し、表1に示す組成は、これらの形成した被覆層を株式会社島津製作所製の誘導結合プラズマ発光分析装置(ICP)(型式番号:ICPV−1017)で分析した値である。

0031

密着性の評価は、JIS K 5400で規定された方法で行なった。先ず、上記で形成した被覆層の表面に、住友スリエム株式会社製の透明粘着テープ(製品名:透明美色)を貼り、2mm角マス目カッターナイフで入れ、透明粘着テープを引き剥がして、被覆層の残存の有無で評価をした。被覆層が1マスも剥がれなかったものを○、1〜10マス剥がれたものを△、11マス以上剥がれたものを×として評価した。
エッチング性の評価は、Ag用のエッチャントとして硝酸リン酸酢酸と水を混合して用いた。Cu用のエッチャントは関東化学工業製のCu02を用いた。サイドエッチングの少ない被覆層とするには、エッチング時間のムラを抑制し、オーバーエッチング時間を少なくするとともに、エッチャントに対する濡れ性を適度に抑制することが必要である。
試料エッチャント液に浸漬して、被覆層全面が完全に透過するまでに掛かる時間をジャストエッチング時間として測定した。また、同時にエッチングムラは目視で確認しながら、より明確な差とするために、膜の一部が透過した時間とジャストエッチング時間との時間差を測定した。これは、時間差が小さいほどエッチングムラは少ないことを意味する。また、膜表面にエッチャントを20μl滴下し、2分後の広がり径を測定した。これは、広がり径が小さいほどサイドエッチングを抑制可能であり、精度の高いエッチングを行なうことができることを意味する。

0032

0033

表1に示すように、試料No.1、No.2、No.4は、密着性が低くかった。また、試料No.3は、Moを8原子%含有することで密着性が改善しているが、ジャストエッチング時間が長いことがわかる。
これに対し、本発明の被覆層は、NiにMoとCuを特定量含有することで、密着性が大きく改善されていることが確認できた。
また、エッチング性については、試料No.1、No.2の被覆層は、Cuのエッチャントで2分以内にエッチング可能であるが、Agエッチャントでは18分以上の時間が必要であり適さないことがわかる。また、エッチングの早い部分と遅い部分がありエッチングムラが発生するため時間差も大きく、エッチャントが広がりやすいことがわかる。このため、均一なエッチングが行ないにくく、精度の高いエッチングには適さないことがわかる。また、試料No.13、No.14のMo含有量が50原子%を越える組成ではエッチング後に残渣の発生が確認された。
これに対して、本発明となる試料No.5〜No.12の被覆層は、CuおよびAgの両方のエッチャントにおいても、90秒以下でエッチングすることが可能であることが確認できた。また、試料No.8〜No.12の被覆層は、Moの添加量を増加させ、MoとCuの合計量を36原子%以上にすることにより、ジャストエッチング時間は短くなり、その時間差と広がり径も小さくなり、エッチングムラとサイドエッチングが少なく、このため精度の高いエッチングを行なうことが可能であることが確認できた。

0034

耐酸化性の評価を行なった。各試料を大気雰囲気において、150℃、250℃、300℃、350℃で30分間の加熱処理を行ない、反射率と電気抵抗値を測定した。反射率はコニカミノルタ株式会社製の分光測色計(型式番号:CM2500d)を、電気抵抗値はダイヤインスツルメント製4端子薄膜抵抗率計(形式番号MCP−T400)を用いて測定した。
実施例1で用意した各スパッタリングターゲット材を用いて、ガラス基板上に、表2に示す構成で、膜厚30nmの下地層、膜厚300nmのCu導電層、膜厚50nmのキャップ層を順に成膜した積層配線膜の試料を作製した。尚、上記の下地層とキャップ層とは、表2の被覆層材質組成のものである。

0035

0036

表2に示すように、本発明の被覆層を用いることで、耐酸化性を大幅に改善できることが確認できた。
フィルム基板上では、フィルム耐熱温度より250℃までの耐酸化性が必要である。表2に示すように、試料No.4では250℃以上で反射率が低下し始めるが、本発明の電子部品用積層配線膜は、250℃の大気加熱を経ても、50%以上の高い反射率を維持し、高い耐酸化性を有していることがわかる。特に、Moの添加量が増加させると、その効果が大きいことを確認できた。
また、本発明の電子部品用積層配線膜は、250℃、300℃、350℃の大気加熱を経ても、電気抵抗値の上昇が抑制されており、耐酸化性を改善できることが確認できた。

0037

次に、実施例2の各電子部品用積層配線膜を用いて、耐候性の評価を行なった。耐候性の評価は、各電子部品用積層配線膜を温度85℃、相対湿度85%の雰囲気に100時間、200時間、300時間放置した後に、実施例2と同様に反射率を測定した。尚、表3に示す下地層とキャップ層とは、表3の被覆層材質組成のものである。

0038

0039

表3に示すように、比較例となる試料No.13、No.14は、Moの含有量が50原子%を越えているため、時間の経過に伴い、反射率は低下した。
一方、本発明例となる試料No.5〜No.12の電子部品用積層配線膜は、高温高湿雰囲気に曝しても変色せず、300時間経過後も高い反射率を維持しており、高い耐湿性を有していることが確認できた。
以上のことから、本発明の電子部品用積層配線膜を用いることで、導電層との密着性、耐酸化性、耐候性を確保するとともに、安定したウェットエッチングができることが確認できた。

0040

次に、実施例1で用意した各スパッタリングターゲット材を用いて、ITO膜付きフィルム基板またはガラス基板上に、表4に示す構成で、膜厚30nmの下地層、膜厚200nmのAg導電層、膜厚30nmのキャップ層を順に成膜した積層配線膜の試料を作製した。尚、上記の下地層とキャップ層とは、表4の被覆層材質組成のものである。
密着性の評価は、住友スリーエム株式会社製の透明粘着テープ(製品名:透明美色)を積層配線膜上に貼り、表面を消しゴムでこすり、透明粘着テープを引き剥がして、被覆層の残存の有無で評価をした。被覆層が剥がれなかったものを○、約10%程度剥がれたものを△、20%以上剥がれたものを×として評価した。
Agは、Cuと異なり、大気中で350℃の加熱を行なっても、電気抵抗値は大きく増加しないため、耐酸化性の評価は実施例2と同様に、各試料を大気雰囲気において150℃、250℃、350℃で30分間の加熱処理を行ない、反射率を測定した。
また、耐候性の評価は、実施例3と同様に、各試料を温度85℃、相対湿度85%の雰囲気に100時間、200時間、300時間放置した後に反射率を測定した。

0041

実施例

0042

表4に示すように、試料No.4は、密着性が低くかった。
一方、本発明例となる試料No.5〜No.12は、Moの含有量が増加することで密着性が改善し、特にMo含有量が22原子%以上となる試料No.8〜No.12で高い密着性が得られることがわかる。
尚、耐熱性は、350℃の加熱を行なうと、フィルム基板にしわが発生した。また、導電層としてAgを用いた場合でも、本発明例となる試料は、250℃までの加熱では、高い耐酸化性により、Ag導電層の変色を抑制していることが確認できた。また、耐候性についても、本発明例となる試料は、高い耐候性により、Ag導電層の変色を抑制していることが確認できた。

0043

1.基板
2.被覆層(下地層)
3.導電層
4. 被覆層(キャップ層)

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