JP2019203194A - 積層膜、及び、Ag合金スパッタリングターゲット - Google Patents
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Abstract
【課題】例えば10nm以下の薄い膜厚のAg合金膜を有し、電気特性及び光学特性に優れ、透明導電配線膜あるいは透明電極に特に適した積層膜、及び、この積層膜を構成するAg合金膜を成膜する際に用いられるAg合金スパッタリングターゲットを提供する。【解決手段】Ag合金膜11と、このAg合金膜11の一方の面又は両面に積層された透明導電酸化物膜12と、を備えた積層膜10であって、Ag合金膜11は、Geを5.0原子%以上13.0原子%以下の範囲内で含み、残部がAg及び不可避不純物とされた組成とされ、Ag合金膜11の膜厚が3nm以上10nm以下の範囲内とされている。【選択図】図1
Description
本発明は、例えば、ディスプレイあるいはタッチパネル等の透明導電配線膜あるいは透明電極として利用可能な積層膜、及び、この積層膜を構成するAg合金膜を成膜する際に用いられるAg合金スパッタリングターゲットに関するものである。
例えば、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ、タッチパネル等においては、配線として、例えば特許文献1−3に示すように、透明導電酸化物膜とAg又はAg合金からなるAg膜との積層構造とされた積層膜が適用されている。この積層膜には、可視光域の光の透過率が高く、かつ、電気抵抗の低いものが要求される。
また、ガラス基板等にAg又はAg合金からなるAg膜を成膜する場合には、例えば特許文献4に開示されているように、Ag又はAg合金からなるスパッタリングターゲットを用いたスパッタ法が広く利用されている。
また、ガラス基板等にAg又はAg合金からなるAg膜を成膜する場合には、例えば特許文献4に開示されているように、Ag又はAg合金からなるスパッタリングターゲットを用いたスパッタ法が広く利用されている。
ところで、最近では、ディスプレイあるいはタッチパネル等においては、配線及び電極の微細化がさらに進められており、さらに、大画面化によって配線及び電極の長さが長くなってきており、透明導電配線膜あるいは透明電極として、従来にも増して電気抵抗が低く、かつ、可視光域の透過率に優れた積層膜が求められている。すなわち、この積層膜には、優れた電気特性及び光学特性が求められている。
ここで、透明導電酸化物膜とAg又はAg合金からなるAg膜との積層構造とされた積層膜において、さらなる透過率の向上を図るためには、Ag又はAg合金からなるAg膜の膜厚を薄くする必要がある。
ここで、透明導電酸化物膜とAg又はAg合金からなるAg膜との積層構造とされた積層膜において、さらなる透過率の向上を図るためには、Ag又はAg合金からなるAg膜の膜厚を薄くする必要がある。
しかしながら、単にAg膜を薄くした場合には、Agが凝集しやすいため、Ag膜が不連続膜となってしまい、電気抵抗が増加してしまうといった問題があった。また、Agの凝集によって、かえって透過率が大幅に低下してしまうといった問題があった。
特に、膜厚を10nm以下とすると、Agが凝集してAg膜が不連続膜となりやすく、電気特性及び光学特性に優れた積層膜を得ることができなかった。
さらに、量産の際には、成膜装置中に残留ガス(水蒸気等)が含まれる状態で成膜することがある。水蒸気を含んだ雰囲気でAg膜を成膜した場合には、水蒸気によってAg膜の表面においてAgの凝集が促進されてしまい、Ag膜を安定して成膜することができないおそれがあった。
特に、膜厚を10nm以下とすると、Agが凝集してAg膜が不連続膜となりやすく、電気特性及び光学特性に優れた積層膜を得ることができなかった。
さらに、量産の際には、成膜装置中に残留ガス(水蒸気等)が含まれる状態で成膜することがある。水蒸気を含んだ雰囲気でAg膜を成膜した場合には、水蒸気によってAg膜の表面においてAgの凝集が促進されてしまい、Ag膜を安定して成膜することができないおそれがあった。
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、例えば10nm以下の薄い膜厚のAg合金膜を有し、電気特性及び光学特性に優れ、透明導電配線膜あるいは透明電極に特に適した積層膜、及び、この積層膜を構成するAg合金膜を成膜する際に用いられるAg合金スパッタリングターゲットを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の積層膜は、Ag合金膜と、このAg合金膜の一方の面又は両面に積層された透明導電酸化物膜と、を備えた積層膜であって、前記Ag合金膜は、Geを5.0原子%以上13.0原子%以下の範囲内で含み、残部がAg及び不可避不純物とされた組成とされ、前記Ag合金膜の膜厚が3nm以上10nm以下の範囲内とされていることを特徴としている。
本発明の積層膜によれば、前記Ag合金膜は、Geを5.0原子%以上13.0原子%以下の範囲内で含み、残部がAg及び不可避不純物とされた組成とされているので、Agの拡散がGeによって抑制され、Ag合金膜の膜厚を3nm以上10nm以下と薄く形成した場合であっても、Agの凝集を抑制することができ、Ag合金膜が不連続膜となることを抑制できる。また、水蒸気を含む雰囲気で成膜した場合であっても、Ag膜の表面におけるAgの凝集を抑制でき、排気能力に乏しいような量産製造装置で成膜した場合であってもAg合金膜が不連続膜となることを抑制できる。
また、Ag合金膜の膜厚が3nm以上とされているので、電気特性を確保することができる。さらに、Ag合金膜の膜厚が10nm以下とされているので、光学特性を確保することができる。
よって、電気特性及び光学特性に優れ、透明導電配線膜あるいは透明電極に特に適した積層膜を提供することができる。
また、Ag合金膜の膜厚が3nm以上とされているので、電気特性を確保することができる。さらに、Ag合金膜の膜厚が10nm以下とされているので、光学特性を確保することができる。
よって、電気特性及び光学特性に優れ、透明導電配線膜あるいは透明電極に特に適した積層膜を提供することができる。
ここで、本発明の積層膜においては、前記Ag合金膜は、さらに、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有しており、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)が、0.05以上0.50以下の範囲内とされていてもよい。
この場合、Geと同様にAg原子の拡散移動を抑制する効果を有する元素であるIn,Zn,Snを含有しており、In,Zn,Snの合計含有量(In+Zn+Sn)とGeの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)が0.05以上とされているので、Ag合金膜の膜厚を3nm以上10nm以下と薄く形成した場合であっても、Agの凝集をさらに抑制することができ、Ag合金膜が不連続膜となることを抑制できる。
また、前記Ag合金膜における原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)が0.50以下に制限されているので、In,Zn,Snに起因する耐環境性及び水蒸気耐性の劣化を抑制できる。
また、前記Ag合金膜における原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)が0.50以下に制限されているので、In,Zn,Snに起因する耐環境性及び水蒸気耐性の劣化を抑制できる。
また、本発明の積層膜においては、前記Ag合金膜は、さらに、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有しており、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.01以上、かつ、In,Zn,Sn,Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.50以下の範囲内とされていてもよい。
この場合、Ag合金膜において、耐環境性を向上させる効果を有する元素であるPd,Au,Ptを含有しており、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.01以上とされているので、Ag合金膜の耐環境性を十分に向上させることが可能となる。
また、Ag合金膜において、In,Zn,Sn,Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)が0.50以下に制限されているので、Pd,Au,Ptに起因する水蒸気耐性の劣化を抑制できる。
また、Ag合金膜において、In,Zn,Sn,Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)が0.50以下に制限されているので、Pd,Au,Ptに起因する水蒸気耐性の劣化を抑制できる。
また、本発明の積層膜においては、前記積層膜のシート抵抗が40Ω/□以下とされるとともに、面内の複数の箇所で測定された前記シート抵抗の平均値μRと標準偏差σRとによって定義されるシート抵抗の分布DR=(σR/μR)×100が、20%以下とされていることが好ましい。
この場合、前記積層膜のシート抵抗が40Ω/□以下とされているので、電気特性に十分に優れている。また、上述のシート抵抗の分布DRが20%以下とされているので、積層膜の面内においてシート抵抗等の特性が安定している。すなわち、Ag合金膜の膜厚を3nm以上10nm以下と薄く形成した場合であっても、比較的均一な膜厚のAg合金膜が形成されていることになる。
この場合、前記積層膜のシート抵抗が40Ω/□以下とされているので、電気特性に十分に優れている。また、上述のシート抵抗の分布DRが20%以下とされているので、積層膜の面内においてシート抵抗等の特性が安定している。すなわち、Ag合金膜の膜厚を3nm以上10nm以下と薄く形成した場合であっても、比較的均一な膜厚のAg合金膜が形成されていることになる。
また、本発明の積層膜においては、前記透明導電酸化物膜は、In酸化物、Sn酸化物、Zn酸化物、Nb酸化物、Ti酸化物、Al酸化物、Ga酸化物から選択されるいずれか一種又は二種以上を含む構成としてもよい。
この場合、Ag合金膜に積層される前記透明導電酸化物膜が、In酸化物、Sn酸化物、Zn酸化物、Nb酸化物、Ti酸化物、Al酸化物、Ga酸化物から選択されるいずれか一種又は二種以上を含んでいるので、前記透明導電酸化物膜における電気特性及び光学特性に優れており、積層膜全体としての光学特性及び電気特性を向上させることが可能となる。
この場合、Ag合金膜に積層される前記透明導電酸化物膜が、In酸化物、Sn酸化物、Zn酸化物、Nb酸化物、Ti酸化物、Al酸化物、Ga酸化物から選択されるいずれか一種又は二種以上を含んでいるので、前記透明導電酸化物膜における電気特性及び光学特性に優れており、積層膜全体としての光学特性及び電気特性を向上させることが可能となる。
また、本発明の積層膜においては、前記透明導電酸化物膜は、波長550nmにおける屈折率が1.9以上2.4以下の範囲内とされるとともに、膜厚が5nm以上50nm以下の範囲内とされていてもよい。
この場合、Ag合金膜に積層される前記透明導電酸化物膜が、波長550nmにおける屈折率が1.9以上2.4以下の範囲内、膜厚が5nm以上50nm以下の範囲内とされているので、前記透明導電酸化物膜における可視光の透過率を向上させることができ、積層膜全体でも可視光の透過率を十分に向上させることが可能となる。
この場合、Ag合金膜に積層される前記透明導電酸化物膜が、波長550nmにおける屈折率が1.9以上2.4以下の範囲内、膜厚が5nm以上50nm以下の範囲内とされているので、前記透明導電酸化物膜における可視光の透過率を向上させることができ、積層膜全体でも可視光の透過率を十分に向上させることが可能となる。
本発明のAg合金スパッタリングターゲットは、Geを5.0原子%以上13.0原子%以下の範囲内で含み、残部がAg及び不可避不純物とされた組成とされ、さらに、結晶粒径の平均値が200μm以下であり、スパッタ面の複数の箇所で測定された結晶粒径の平均値μGSと結晶粒径の標準偏差σGSとによって定義される結晶粒径の分布DGS=(σGS/μGS)×100が、25%以下とされていることを特徴としている。
この構成のAg合金スパッタリングターゲットによれば、Geを5.0原子%以上13.0原子%以下の範囲内で含み、残部がAg及び不可避不純物とされた組成とされているので、成膜したAg合金膜において、Agの拡散がGeによって抑制され、Ag合金膜の膜厚を3nm以上10nm以下と薄く形成した場合であっても、Agの凝集を抑制することができ、比較的均一な膜厚のAg合金膜を形成することが可能となる。
また、結晶粒径の平均値が200μm以下であり、スパッタ面の複数の箇所で測定された結晶粒径の平均値μGSと結晶粒径の標準偏差σGSとによって定義される結晶粒径の分布DGS=(σGS/μGS)×100が、25%以下とされているので、スパッタ面全体でスパッタレートが比較的一定となり、3nm以上10nm以下の膜厚のAg合金膜を安定して成膜することができる。
また、結晶粒径の平均値が200μm以下であり、スパッタ面の複数の箇所で測定された結晶粒径の平均値μGSと結晶粒径の標準偏差σGSとによって定義される結晶粒径の分布DGS=(σGS/μGS)×100が、25%以下とされているので、スパッタ面全体でスパッタレートが比較的一定となり、3nm以上10nm以下の膜厚のAg合金膜を安定して成膜することができる。
ここで、本発明のAg合金スパッタリングターゲットにおいては、さらに、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有しており、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)が、0.05以上0.50以下の範囲内とされている構成としてもよい。
この場合、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)が0.05以上とされているので、3nm以上10nm以下の薄いAg合金膜であっても、Agの凝集を抑制でき、安定してAg合金膜を成膜することができる。
また、原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)が0.50以下に制限されているので、In,Zn,Snに起因する耐環境性及び水蒸気耐性の劣化を抑制でき、水蒸気を含む雰囲気で成膜した場合であっても、Agの凝集を抑制することができる。
この場合、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)が0.05以上とされているので、3nm以上10nm以下の薄いAg合金膜であっても、Agの凝集を抑制でき、安定してAg合金膜を成膜することができる。
また、原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)が0.50以下に制限されているので、In,Zn,Snに起因する耐環境性及び水蒸気耐性の劣化を抑制でき、水蒸気を含む雰囲気で成膜した場合であっても、Agの凝集を抑制することができる。
さらに、本発明のAg合金スパッタリングターゲットにおいては、さらに、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有しており、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.01以上、かつ、In,Zn,Sn,Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.50以下の範囲内とされている構成としてもよい。
この場合、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.01以上とされているので、耐環境性に優れたAg合金膜を成膜することができる。
また、In,Zn,Sn,Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)が0.50以下に制限されているので、Pd,Au,Ptに起因する水蒸気耐性の劣化を抑制でき、水蒸気を含む雰囲気で成膜した場合であっても、Agの凝集を抑制することができる。
また、In,Zn,Sn,Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)が0.50以下に制限されているので、Pd,Au,Ptに起因する水蒸気耐性の劣化を抑制でき、水蒸気を含む雰囲気で成膜した場合であっても、Agの凝集を抑制することができる。
本発明によれば、例えば10nm以下の薄い膜厚のAg合金膜を有し、電気特性及び光学特性に優れ、透明導電配線膜あるいは透明電極に特に適した積層膜、及び、この積層膜を構成するAg合金膜を成膜する際に用いられるAg合金スパッタリングターゲットを提供することが可能となる。
以下に、本発明の一実施形態である積層膜、及び、Ag合金スパッタリングターゲットについて説明する。
本実施形態である積層膜10は、各種ディスプレイ及びタッチパネルの透明導電配線膜あるいは透明電極として使用されるものである。
本実施形態である積層膜10は、各種ディスプレイ及びタッチパネルの透明導電配線膜あるいは透明電極として使用されるものである。
<積層膜>
本実施形態である積層膜10は、図1に示すように、ガラス等からなる基板1の一面に成膜されたAg合金膜11と、このAg合金膜11の両面にそれぞれ形成された透明導電酸化物膜12と、を備えている。
本実施形態である積層膜10は、図1に示すように、ガラス等からなる基板1の一面に成膜されたAg合金膜11と、このAg合金膜11の両面にそれぞれ形成された透明導電酸化物膜12と、を備えている。
Ag合金膜11は、Geを5.0原子%以上13.0原子%以下の範囲内で含み、残部がAg及び不可避不純物とされた組成とされている。
なお、Ag合金膜11は、さらに、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有しており、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)が、0.05以上0.50以下の範囲内とされていてもよい。
また、Ag合金膜11は、さらに、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有しており、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.01以上、かつ、In,Zn,Sn,Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.50以下の範囲内とされていてもよい。
そして、このAg合金膜11の膜厚は、3nm以上10nm以下の範囲内とされている。
なお、Ag合金膜11は、さらに、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有しており、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)が、0.05以上0.50以下の範囲内とされていてもよい。
また、Ag合金膜11は、さらに、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有しており、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.01以上、かつ、In,Zn,Sn,Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.50以下の範囲内とされていてもよい。
そして、このAg合金膜11の膜厚は、3nm以上10nm以下の範囲内とされている。
透明導電酸化物膜12は、例えば、In酸化物、Sn酸化物、Zn酸化物、Nb酸化物、Ti酸化物、Al酸化物、Ga酸化物から選択されるいずれか一種又は二種以上を含む透明導電酸化物で構成されている。具体的には、In−Sn酸化物(ITO)、Al−Zn酸化物(AZO)、In−Zn酸化物(IZO)、Zn−Sn酸化物(ZTO)、Zn−Sn−Al酸化物(AZTO)、Ga−Zn酸化物(GZO)、Zn−Y酸化物(ZYO)、Ga−Zn−Y酸化物(GZYO)等が挙げられる。
また、この透明導電酸化物膜12の膜厚は 例えば5nm以上50nm以下の範囲内とされていることが好ましい。さらに、透明導電酸化物膜12は、波長550nmにおける屈折率が1.9以上2.4以下の範囲内とされていることが好ましい。
また、この透明導電酸化物膜12の膜厚は 例えば5nm以上50nm以下の範囲内とされていることが好ましい。さらに、透明導電酸化物膜12は、波長550nmにおける屈折率が1.9以上2.4以下の範囲内とされていることが好ましい。
そして、本実施形態である積層膜10においては、シート抵抗が40Ω/□以下とされている。
また、積層膜10の面内の複数の箇所で測定されたシート抵抗の平均値μRと標準偏差σRとによって定義されるシート抵抗の分布DR=(σR/μR)×100が、20%以下とされている。
さらに、本実施形態である積層膜10においては、波長380nmから780nmにおける平均透過率が85%以上とされている。
また、積層膜10の面内の複数の箇所で測定されたシート抵抗の平均値μRと標準偏差σRとによって定義されるシート抵抗の分布DR=(σR/μR)×100が、20%以下とされている。
さらに、本実施形態である積層膜10においては、波長380nmから780nmにおける平均透過率が85%以上とされている。
ここで、本実施形態である積層膜10において、Ag合金膜11の成分組成、積層膜10のシート抵抗及び平均透過率、透明導電酸化物膜12の屈折率及び膜厚を、上述のように規定した理由について説明する。
(Ge)
Geは、例えば図2に示すように、Ag合金膜11の表面(界面)に偏析することになる。これにより、Ag原子の拡散移動を抑制し、Ag合金膜11におけるAgの凝集を抑制する作用効果を有している。また、Geは、特にAg合金膜11の表面におけるAg元素の拡散を抑制することから、水蒸気存在下において成膜した場合であっても、Agの凝集が抑制されることになる。なお、図2は、Ag合金膜11のGeを球面収差補正走査透過型電子顕微鏡(Cs−STEM)により、エネルギー分散型X線分析(EDS)を実施した結果を示すものであり、(a)がAgの分布を示し、(b)がGeの分布を示す。この図2から、GeがAg合金膜11の表面(界面)に偏析していることが確認される。
Geは、例えば図2に示すように、Ag合金膜11の表面(界面)に偏析することになる。これにより、Ag原子の拡散移動を抑制し、Ag合金膜11におけるAgの凝集を抑制する作用効果を有している。また、Geは、特にAg合金膜11の表面におけるAg元素の拡散を抑制することから、水蒸気存在下において成膜した場合であっても、Agの凝集が抑制されることになる。なお、図2は、Ag合金膜11のGeを球面収差補正走査透過型電子顕微鏡(Cs−STEM)により、エネルギー分散型X線分析(EDS)を実施した結果を示すものであり、(a)がAgの分布を示し、(b)がGeの分布を示す。この図2から、GeがAg合金膜11の表面(界面)に偏析していることが確認される。
ここで、Geの含有量が5.0原子%未満の場合には、上述の作用効果を奏することができないおそれがある。一方、Geの含有量が13.0原子%を超える場合には、GeのAgに対する固溶限を上回るため、成膜する際に用いられるAg合金スパッタリングターゲットの作製が困難となる。
以上のことから、本実施形態においては、Ag合金膜11におけるGeの含有量を5.0原子%以上13.0原子%以下の範囲内に設定している。
以上のことから、本実施形態においては、Ag合金膜11におけるGeの含有量を5.0原子%以上13.0原子%以下の範囲内に設定している。
なお、Ag原子の拡散移動を抑制してAg合金膜11におけるAgの凝集をさらに抑制するためには、Ag合金膜11におけるGeの含有量の下限を7.0原子%以上とすることが好ましく、9.0原子%以上とすることがさらに好ましい。
一方、成膜する際に用いられるAg合金スパッタリングターゲットをさらに安定して作製するためには、Ag合金膜11におけるGeの含有量の上限を12.0原子%以下とすることが好ましく、11.0原子%以下とすることがさらに好ましい。
一方、成膜する際に用いられるAg合金スパッタリングターゲットをさらに安定して作製するためには、Ag合金膜11におけるGeの含有量の上限を12.0原子%以下とすることが好ましく、11.0原子%以下とすることがさらに好ましい。
(In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素)
上述のIn,Zn,Snといった元素は、Geと同様に、Ag合金膜11におけるAgの凝集を抑制する作用効果を有している。このため、これらIn,Zn,Snを適宜添加してもよい。
ここで、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)を0.05以上とすることにより、In,Zn,Snの添加による上述の作用効果を十分に奏功せしめることが可能となる。一方、原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)を0.50以下とすることにより、In,Zn,Snに起因する水蒸気耐性及び耐環境性の劣化を抑制することが可能となる。
以上のことから、本実施形態においては、Ag合金膜11において、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有する場合には、原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)を0.05以上0.50以下の範囲内に設定している。
上述のIn,Zn,Snといった元素は、Geと同様に、Ag合金膜11におけるAgの凝集を抑制する作用効果を有している。このため、これらIn,Zn,Snを適宜添加してもよい。
ここで、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)を0.05以上とすることにより、In,Zn,Snの添加による上述の作用効果を十分に奏功せしめることが可能となる。一方、原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)を0.50以下とすることにより、In,Zn,Snに起因する水蒸気耐性及び耐環境性の劣化を抑制することが可能となる。
以上のことから、本実施形態においては、Ag合金膜11において、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有する場合には、原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)を0.05以上0.50以下の範囲内に設定している。
なお、In,Zn,SnによってAg凝集をさらに抑制するためには、原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)の下限を0.10以上とすることが好ましく、0.15以上とすることがさらに好ましい。
一方、In,Zn,Snに起因する水蒸気耐性及び耐環境性の劣化をさらに抑制するためには、原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)の上限を0.40以下とすることが好ましく、0.30以下とすることがさらに好ましい。
また、上述のIn,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素は、不純物として含有される場合には、原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)が0.05未満であってもよい。
一方、In,Zn,Snに起因する水蒸気耐性及び耐環境性の劣化をさらに抑制するためには、原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)の上限を0.40以下とすることが好ましく、0.30以下とすることがさらに好ましい。
また、上述のIn,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素は、不純物として含有される場合には、原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)が0.05未満であってもよい。
(Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素)
上述のPd,Au,Ptといった元素は、Ag合金膜11の耐環境性(熱湿環境への耐性)を向上させる作用効果を有する。このため、Ag合金膜11の耐環境性が求められる場合には、適宜、添加することが好ましい。
ここで、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)を0.01以上とすることにより、Pd、Au、Ptの添加による上述の作用効果を十分に奏功せしめることが可能となる。一方、In,Zn,Sn,Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)を0.50以下とすることにより、Pd,Au,Ptに起因する水蒸気耐性の劣化を抑制することが可能となる。
以上のことから、本実施形態においては、Ag合金膜11において、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有する場合には、原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)を0.01以上、かつ、原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)を0.50以下に設定している。
上述のPd,Au,Ptといった元素は、Ag合金膜11の耐環境性(熱湿環境への耐性)を向上させる作用効果を有する。このため、Ag合金膜11の耐環境性が求められる場合には、適宜、添加することが好ましい。
ここで、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)を0.01以上とすることにより、Pd、Au、Ptの添加による上述の作用効果を十分に奏功せしめることが可能となる。一方、In,Zn,Sn,Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)を0.50以下とすることにより、Pd,Au,Ptに起因する水蒸気耐性の劣化を抑制することが可能となる。
以上のことから、本実施形態においては、Ag合金膜11において、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有する場合には、原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)を0.01以上、かつ、原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)を0.50以下に設定している。
なお、Ag合金膜11の耐環境性(熱湿環境への耐性)をさらに向上させるためには、原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)の下限を0.02以上とすることが好ましく、0.05以上とすることがさらに好ましい。
一方、Pd,Au,Ptに起因する水蒸気耐性の劣化をさらに抑制するためには、原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)の上限を0.40以下とすることが好ましく、0.30以下とすることがさらに好ましい。
また、上述のPd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素は、不純物として含有される場合には、原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)が0.01未満であってもよい。
なお、In,Zn,Snを意図的に添加せずに不純物レベルで含有する場合であっても、上述のように原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)を規定すればよい。
一方、Pd,Au,Ptに起因する水蒸気耐性の劣化をさらに抑制するためには、原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)の上限を0.40以下とすることが好ましく、0.30以下とすることがさらに好ましい。
また、上述のPd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素は、不純物として含有される場合には、原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)が0.01未満であってもよい。
なお、In,Zn,Snを意図的に添加せずに不純物レベルで含有する場合であっても、上述のように原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)を規定すればよい。
(Ag合金膜11の膜厚)
積層膜10においては、Ag合金膜11の膜厚を薄くすることにより、透過率を向上させることが可能となる。
ここで、Ag合金膜11の膜厚が3nm未満の場合には、Ag合金膜11が島状なって不連続となり、電気抵抗が大幅に上昇する。また、均一な膜が形成されないため、透過率も大幅に低下することになる。一方、Ag合金膜11の膜厚が10nmを超えると、透過率が不十分となるおそれがある。
以上のことから、本実施形態においては、Ag合金膜11の膜厚を3nm以上10nm以下の範囲内に設定している。
なお、Ag合金膜11の厚さの下限は4nm以上であることが好ましく、5nm以上であることがより好ましい。一方、Ag合金膜11の厚さの上限は8nm以下であることが好ましく、7nm以下であることがより好ましい。
積層膜10においては、Ag合金膜11の膜厚を薄くすることにより、透過率を向上させることが可能となる。
ここで、Ag合金膜11の膜厚が3nm未満の場合には、Ag合金膜11が島状なって不連続となり、電気抵抗が大幅に上昇する。また、均一な膜が形成されないため、透過率も大幅に低下することになる。一方、Ag合金膜11の膜厚が10nmを超えると、透過率が不十分となるおそれがある。
以上のことから、本実施形態においては、Ag合金膜11の膜厚を3nm以上10nm以下の範囲内に設定している。
なお、Ag合金膜11の厚さの下限は4nm以上であることが好ましく、5nm以上であることがより好ましい。一方、Ag合金膜11の厚さの上限は8nm以下であることが好ましく、7nm以下であることがより好ましい。
(シート抵抗)
本実施形態においては、積層膜10のシート抵抗が40Ω/□以下とされているので、電気特性に優れており、透明導電配線膜、透明電極として特に適している。
そして、面内の複数の箇所で測定されたシート抵抗の平均値μRと標準偏差σRとによって定義されるシート抵抗の分布DR=(σR/μR)×100が、20%以下とされている。なお、本実施形態においては、図3に示すように、積層膜10の面内において、対角線が交差する交点(1)と、各対角線上の角部(2)、(3)、(4)、(5)の5点でそれぞれシート抵抗の測定を行い、シート抵抗の平均値μRと標準偏差σRと分布DRとを算出した。なお、角部(2)、(3)、(4)、(5)は、角部から内側に向かって対角線全長の10%以内の範囲内とした。
このようにして算出されたシート抵抗の分布DRが20%以下とされているので、Ag合金膜11が不連続膜とならず、比較的に均一な膜厚で形成されていることになる。
なお、積層膜10のシート抵抗は30Ω/□以下であることが好ましく、25Ω/□以下であることがさらに好ましい。
また、シート抵抗の分布DRは20%以下であることが好ましく、15%以下であることがさらに好ましい。
本実施形態においては、積層膜10のシート抵抗が40Ω/□以下とされているので、電気特性に優れており、透明導電配線膜、透明電極として特に適している。
そして、面内の複数の箇所で測定されたシート抵抗の平均値μRと標準偏差σRとによって定義されるシート抵抗の分布DR=(σR/μR)×100が、20%以下とされている。なお、本実施形態においては、図3に示すように、積層膜10の面内において、対角線が交差する交点(1)と、各対角線上の角部(2)、(3)、(4)、(5)の5点でそれぞれシート抵抗の測定を行い、シート抵抗の平均値μRと標準偏差σRと分布DRとを算出した。なお、角部(2)、(3)、(4)、(5)は、角部から内側に向かって対角線全長の10%以内の範囲内とした。
このようにして算出されたシート抵抗の分布DRが20%以下とされているので、Ag合金膜11が不連続膜とならず、比較的に均一な膜厚で形成されていることになる。
なお、積層膜10のシート抵抗は30Ω/□以下であることが好ましく、25Ω/□以下であることがさらに好ましい。
また、シート抵抗の分布DRは20%以下であることが好ましく、15%以下であることがさらに好ましい。
(平均透過率)
本実施形態においては、積層膜10の波長380nmから780nmにおける平均透過率が85%以上とされているので、光学特性に優れており、透明導電配線膜、透明電極として特に適している。
なお、積層膜10の波長380nmから780nmにおける平均透過率は88%以上であることが好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。
本実施形態においては、積層膜10の波長380nmから780nmにおける平均透過率が85%以上とされているので、光学特性に優れており、透明導電配線膜、透明電極として特に適している。
なお、積層膜10の波長380nmから780nmにおける平均透過率は88%以上であることが好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。
(透明導電酸化物膜12の屈折率及び膜厚)
本実施形態において、透明導電酸化物膜12の波長550nmにおける屈折率が1.9以上2.4以下の範囲内、かつ、透明導電酸化物膜12の膜厚が5nm以上50nm以下の範囲内とされている場合には、透明導電酸化物膜12における可視光の透過率を向上させることが可能となる。これにより、積層膜10全体としての光学特性を向上させることが可能となる。
なお、透明導電酸化物膜12の波長550nmにおける屈折率の下限は2.0以上であることが好ましく、上限は2.2以下であることが好ましい。さらに、透明導電酸化物膜12の膜厚の下限は10nm以上であることが好ましく、上限は40nm以下であることが好ましい。
本実施形態において、透明導電酸化物膜12の波長550nmにおける屈折率が1.9以上2.4以下の範囲内、かつ、透明導電酸化物膜12の膜厚が5nm以上50nm以下の範囲内とされている場合には、透明導電酸化物膜12における可視光の透過率を向上させることが可能となる。これにより、積層膜10全体としての光学特性を向上させることが可能となる。
なお、透明導電酸化物膜12の波長550nmにおける屈折率の下限は2.0以上であることが好ましく、上限は2.2以下であることが好ましい。さらに、透明導電酸化物膜12の膜厚の下限は10nm以上であることが好ましく、上限は40nm以下であることが好ましい。
<Ag合金スパッタリングターゲット>
次に、本実施形態であるAg合金スパッタリングターゲット20について説明する。このAg合金スパッタリングターゲット20は、上述した本実施形態である積層膜10を構成するAg合金膜11を成膜するために用いられるものである。
なお、本実施形態であるAg合金スパッタリングターゲット20において、比較的大型の基板1に対して成膜を行う場合には、スパッタ面の面積が0.25m2以上であることが好ましい。
なお、本実施形態であるAg合金スパッタリングターゲット20において、比較的大型の基板1に対して成膜を行う場合には、スパッタ面の面積が0.25m2以上であることが好ましい。
本実施形態であるAg合金スパッタリングターゲット20は、Geを5.0原子%以上13.0原子%以下の範囲内で含み、残部がAg及び不可避不純物とされた組成とされている。
なお、Ag合金スパッタリングターゲット20は、さらに、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有しており、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)が、0.05以上0.50以下の範囲内とされていてもよい。
また、Ag合金スパッタリングターゲット20は、さらに、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有しており、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.01以上、かつ、In,Zn,Sn,Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.50以下の範囲内とされていてもよい。
なお、Ag合金スパッタリングターゲット20は、さらに、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有しており、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)が、0.05以上0.50以下の範囲内とされていてもよい。
また、Ag合金スパッタリングターゲット20は、さらに、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有しており、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.01以上、かつ、In,Zn,Sn,Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.50以下の範囲内とされていてもよい。
そして、Ag合金スパッタリングターゲット20は、結晶粒径の平均値が200μm以下であり、スパッタ面の複数の箇所で測定された結晶粒径の平均値μGSと結晶粒径の標準偏差σGSとによって定義される結晶粒径の分布DGS=(σGS/μGS)×100が、25%以下とされている。
ここで、本実施形態であるAg合金スパッタリングターゲット20において、成分組成、結晶粒径を、上述のように規定した理由について説明する。
(成分組成)
本実施形態であるAg合金スパッタリングターゲット20においては、上述のAg合金膜11を成膜するものであるから、上述した本実施形態であるAg合金膜11の成分組成に応じて設定される。
よって、本実施形態であるAg合金スパッタリングターゲット20は、Geの含有量が5.0原子%以上13.0原子%以下の範囲とされる。
なお、Ag合金スパッタリングターゲット20におけるGeの含有量の下限は7.0原子%以上とすることが好ましく、9.0原子%以上とすることがさらに好ましい。一方、Ag合金スパッタリングターゲット20にGeの含有量の上限は12.0原子%以下とすることが好ましく、11.0原子%以下とすることがさらに好ましい。
本実施形態であるAg合金スパッタリングターゲット20においては、上述のAg合金膜11を成膜するものであるから、上述した本実施形態であるAg合金膜11の成分組成に応じて設定される。
よって、本実施形態であるAg合金スパッタリングターゲット20は、Geの含有量が5.0原子%以上13.0原子%以下の範囲とされる。
なお、Ag合金スパッタリングターゲット20におけるGeの含有量の下限は7.0原子%以上とすることが好ましく、9.0原子%以上とすることがさらに好ましい。一方、Ag合金スパッタリングターゲット20にGeの含有量の上限は12.0原子%以下とすることが好ましく、11.0原子%以下とすることがさらに好ましい。
また、Geと同様にAgの拡散を抑制する効果を有するIn,Zn,Snを含有する場合には、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn)とGeの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)を0.05以上0.50以下の範囲内とすることが好ましい。
なお、原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)の下限は0.10以上とすることが好ましく、0.15以上とすることがさらに好ましい。一方、原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)の上限は0.40以下とすることが好ましく、0.30以下とすることがさらに好ましい。
なお、原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)の下限は0.10以上とすることが好ましく、0.15以上とすることがさらに好ましい。一方、原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)の上限は0.40以下とすることが好ましく、0.30以下とすることがさらに好ましい。
さらに、成膜したAg合金膜11の耐環境性を向上させるために、Pd,Au,Ptを含有する場合には、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)を0.01以上、かつ、In,Zn,Sn,Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)を0.50以下の範囲内とすることが好ましい。
なお、原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)の下限は0.02以上とすることが好ましく、0.05以上とすることがさらに好ましい。一方、原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)の上限は、0.40以下とすることが好ましく、0.30以下とすることがさらに好ましい。
なお、原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)の下限は0.02以上とすることが好ましく、0.05以上とすることがさらに好ましい。一方、原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)の上限は、0.40以下とすることが好ましく、0.30以下とすることがさらに好ましい。
(結晶粒径)
本実施形態であるAg合金スパッタリングターゲット20においては、結晶粒径の平均値を200μm以下とすることにより、スパッタが進行した場合であってもスパッタ面の表面粗さが粗くなることを抑制できる。これにより、スパッタ時の異常放電の発生を抑え、安定してスパッタ成膜を行うことが可能となる。
そして、スパッタ面の複数の箇所で測定された結晶粒径の平均値μGSと結晶粒径の標準偏差σGSとによって定義される結晶粒径の分布DGS=(σGS/μGS)×100を、25%以下とすることにより、スパッタ面全体でスパッタレートが比較的一定となり、3nm以上10nm以下の膜厚のAg合金膜11を安定して成膜することができる。
なお、Ag合金スパッタリングターゲット20の結晶粒径の平均値は180μm以下であることが好ましく、150μm以下であることがさらに好ましい。
また、結晶粒径の分布DGSは20%以下であることが好ましく、15%以下であることがさらに好ましい。
本実施形態であるAg合金スパッタリングターゲット20においては、結晶粒径の平均値を200μm以下とすることにより、スパッタが進行した場合であってもスパッタ面の表面粗さが粗くなることを抑制できる。これにより、スパッタ時の異常放電の発生を抑え、安定してスパッタ成膜を行うことが可能となる。
そして、スパッタ面の複数の箇所で測定された結晶粒径の平均値μGSと結晶粒径の標準偏差σGSとによって定義される結晶粒径の分布DGS=(σGS/μGS)×100を、25%以下とすることにより、スパッタ面全体でスパッタレートが比較的一定となり、3nm以上10nm以下の膜厚のAg合金膜11を安定して成膜することができる。
なお、Ag合金スパッタリングターゲット20の結晶粒径の平均値は180μm以下であることが好ましく、150μm以下であることがさらに好ましい。
また、結晶粒径の分布DGSは20%以下であることが好ましく、15%以下であることがさらに好ましい。
なお、本実施形態においては、図4に示すように、Ag合金スパッタリングターゲット20のスパッタ面において、対角線が交差する交点(1)と、各対角線上の角部(2)、(3)、(4)、(5)の5点で結晶粒径の測定を行い、結晶粒径の平均値μGSと標準偏差σGSと分布DGSとを算出した。なお、角部(2)、(3)、(4)、(5)は、角部から内側に向かって対角線全長の10%以内の範囲内とした。
このように、スパッタ面において結晶粒径の分布DGSが25%以下に抑えられているので、膜厚が均一なAg合金膜11を成膜することが可能となる。
このように、スパッタ面において結晶粒径の分布DGSが25%以下に抑えられているので、膜厚が均一なAg合金膜11を成膜することが可能となる。
<Ag合金スパッタリングターゲットの製造方法>
次に、本実施形態であるAg合金スパッタリングターゲット20の製造方法について説明する。
次に、本実施形態であるAg合金スパッタリングターゲット20の製造方法について説明する。
まず、純度99.9mass%以上のAg原料と、純度99.9mass%以上のGe原料と、さらに必要に応じて、純度99.9mass%以上のIn原料、Zn原料、Sn原料、Pd原料、Au原料、Pt原料を用意する。
次に、溶解炉を用いて、Ag原料を、高真空下又は不活性ガス雰囲気下で溶解し、得られたAg溶湯に所定量のGe原料、必要に応じて、In原料、Zn原料、Sn原料、Pd原料、Au原料、Pt原料を添加する。その後、高真空下又は不活性ガス雰囲気下で溶解し、所定の組成のAg合金インゴットを作成する。
ここで、Ag原料の溶解は、溶解炉内部を一度高真空にした後、Arで置換した雰囲気下で行い、溶解後、Ar雰囲気下で副原料を投入することが好ましい。
なお、原料として、Ge、(In、Zn、Sn、Pd、Au、Pt)を含有する母合金を用いてもよい。
次に、溶解炉を用いて、Ag原料を、高真空下又は不活性ガス雰囲気下で溶解し、得られたAg溶湯に所定量のGe原料、必要に応じて、In原料、Zn原料、Sn原料、Pd原料、Au原料、Pt原料を添加する。その後、高真空下又は不活性ガス雰囲気下で溶解し、所定の組成のAg合金インゴットを作成する。
ここで、Ag原料の溶解は、溶解炉内部を一度高真空にした後、Arで置換した雰囲気下で行い、溶解後、Ar雰囲気下で副原料を投入することが好ましい。
なお、原料として、Ge、(In、Zn、Sn、Pd、Au、Pt)を含有する母合金を用いてもよい。
続いて、得られたインゴットを鍛造・圧延する。圧延は、熱間圧延もしくは冷間圧延で実施する。
熱間圧延を用いる場合、圧延開始前の均質化熱処理工程として、600℃以上700℃以下の温度で1時間以上10時間以下保持する条件の熱処理を行うことが好ましい。600℃未満だと均質化が不十分となるおそれがあり、700℃を超えるとインゴット中に液相が出現し、ターゲットが軟化・溶解するおそれがある。また、熱処理時間は、1時間以未満だと均質化が不十分となるおそれがあり、10時間を超えるとAg中の副原料が内部酸化するおそれがある。
熱間圧延を用いる場合、圧延開始前の均質化熱処理工程として、600℃以上700℃以下の温度で1時間以上10時間以下保持する条件の熱処理を行うことが好ましい。600℃未満だと均質化が不十分となるおそれがあり、700℃を超えるとインゴット中に液相が出現し、ターゲットが軟化・溶解するおそれがある。また、熱処理時間は、1時間以未満だと均質化が不十分となるおそれがあり、10時間を超えるとAg中の副原料が内部酸化するおそれがある。
均質化熱処理工程の後に熱間圧延を行うが、圧延終了時温度は400℃以上700℃以下であることが好ましく、場合に応じて中間焼鈍を入れることが好ましい。
圧延の際には、累計圧下率は70%以上であることが好ましく、また少なくとも圧延の最後1パスの圧下率は20%以上であることが好ましい。圧下率が20%未満だと結晶粒径の微細化が十分でなく、また内部の結晶粒径も均一化が不十分となる。なお、圧延機の能力の関係で、実質的に1パス辺り50%以上の圧下率は現実的ではない。
圧延の際には、累計圧下率は70%以上であることが好ましく、また少なくとも圧延の最後1パスの圧下率は20%以上であることが好ましい。圧下率が20%未満だと結晶粒径の微細化が十分でなく、また内部の結晶粒径も均一化が不十分となる。なお、圧延機の能力の関係で、実質的に1パス辺り50%以上の圧下率は現実的ではない。
圧延の後、ターゲット材の結晶組織の均一化及び加工硬化除去のため、熱処理を実施する。熱処理温度は600℃以上700℃以下の範囲で1時間以上5時間以下保持の条件で実施するのが好ましい。600℃未満だと加工硬化除去の効果が十分でなく、700℃を超えると結晶粒が粗大化、あるいは、液相が出現してターゲットが溶解・軟化するおそれがある。また、熱処理時間が1時間未満だと均一化が不十分となる。熱処理後は空冷又は水冷で急冷する。
上述の工程によって、本実施形態であるAg合金スパッタリングターゲット20が製造される。
<積層膜の製造方法>
次に、本実施形態である積層膜10の製造方法について説明する。
まず、ガラス等からなる基板1の表面に、透明導電酸化物膜12を形成する。本実施形態では、上述した透明導電酸化物からなるスパッタリングターゲットを用いて成膜する。なお、スパッタリングターゲットの導電性等を考慮して、DC(直流)スパッタ、RF(高周波)スパッタ、MF(中周波)スパッタ、AC(交流)スパッタ等を適宜選択して使用することが好ましい。
次に、本実施形態である積層膜10の製造方法について説明する。
まず、ガラス等からなる基板1の表面に、透明導電酸化物膜12を形成する。本実施形態では、上述した透明導電酸化物からなるスパッタリングターゲットを用いて成膜する。なお、スパッタリングターゲットの導電性等を考慮して、DC(直流)スパッタ、RF(高周波)スパッタ、MF(中周波)スパッタ、AC(交流)スパッタ等を適宜選択して使用することが好ましい。
そして、成膜された透明導電酸化物膜12の上に、上述した本実施形態であるAg合金スパッタリングターゲット20を用いて、Ag合金膜11を成膜する。このとき、Ag合金膜11の膜厚が3nm以上10nm以下の範囲内となるように、スパッタ条件を適宜調整する。
なお、スパッタリング時には、一定時間成膜した際の膜厚を段差測定計(DEKTAK−XT)で測定することでスパッタリングレートを測定し、その値から成膜時間を調整して、狙い膜厚となるように成膜する。
また、Ag合金膜11の膜厚が10nm以下と非常に薄いため、スパッタリングレートはできるだけ遅くすることが膜厚制御の観点から好ましく、そのためスパッタ電力はできるだけ低めに設定することが好ましい。
また、Ag合金膜11の膜厚が10nm以下と非常に薄いため、スパッタリングレートはできるだけ遅くすることが膜厚制御の観点から好ましく、そのためスパッタ電力はできるだけ低めに設定することが好ましい。
上述のようにして成膜されたAg合金膜11の上に、上述した透明導電酸化物からなるスパッタリングターゲットを用いて、透明導電酸化物膜12を成膜する。
このようにして、本実施形態である積層膜10が成膜される。
このようにして、本実施形態である積層膜10が成膜される。
以上のような構成とされた本実施形態である積層膜10においては、Geを5.0原子%以上13.0原子%以下の範囲内で含むAg合金膜11を有し、このAg合金膜11の膜厚を3nm以上10nm以下の範囲内としているので、GeによってAgの拡散が抑制され、Ag合金膜11が島状となることがなく、比較的均一な膜厚となる。また、水蒸気を含む雰囲気で成膜した場合であっても、Agの凝集を抑制でき、量産した場合であっても、Ag合金膜11が不連続膜となることを抑制できる。これにより、シート抵抗及び透過率が向上することになる。
具体的には、積層膜10のシート抵抗が40Ω/□以下とされるとともに、前記積層膜の波長380nmから780nmにおける平均透過率が85%以上とされており、電気特性及び光学特性に優れている。
具体的には、積層膜10のシート抵抗が40Ω/□以下とされるとともに、前記積層膜の波長380nmから780nmにおける平均透過率が85%以上とされており、電気特性及び光学特性に優れている。
また、本実施形態である積層膜10においては、面内の複数の箇所で測定されたシート抵抗の平均値μRと標準偏差σRとによって定義されるシート抵抗の分布DR=(σR/μR)×100が、20%以下とされているので、積層膜10の面内で特性が安定しており、膜厚が3nm以上10nm以下であっても比較的均一な膜厚のAg合金膜11が形成されていることになる。
また、本実施形態である積層膜10において、Ag合金膜11が、さらに、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有しており、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)が、0.05以上0.50以下の範囲内とされている場合には、In,Zn,SnによってAgの凝集をさらに抑制することができ、Ag合金膜が不連続膜となることを抑制できる。また、In,Zn,Snに起因する耐環境性及び水蒸気耐性の劣化を抑制できる。
さらに、本実施形態である積層膜10において、Ag合金膜11が、さらに、Pd、Pt、Auから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有しており、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.01以上、かつ、In,Zn,Sn,Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.50以下の範囲内とされている場合には、積層膜10の電気特性及び光学特性を確保したまま、積層膜10の耐環境性をより向上させることが可能となる。
また、本実施形態である積層膜10においては、透明導電酸化物膜12が、In酸化物、Sn酸化物、Zn酸化物、Nb酸化物、Ti酸化物、Al酸化物、Ga酸化物から選択されるいずれか一種又は二種以上を含む構成とされているので、透明導電酸化物膜12における電気特性及び光学特性に優れており、積層膜10全体としての光学特性及び電気特性を向上させることができる。
さらに、本実施形態であるAg合金スパッタリングターゲット20においては、Geを5.0原子%以上13.0原子%以下の範囲内で含み、残部がAg及び不可避不純物とされた組成とされているので、Ag合金膜11を成膜する際において、Agの拡散がこれらの元素によって抑制され、Ag合金膜11の膜厚を3nm以上10nm以下と薄く形成した場合であっても、Agの凝集を抑制することができ、比較的均一な膜厚のAg合金膜11を形成することが可能となる。
また、本実施形態であるAg合金スパッタリングターゲット20においては、結晶粒径の平均値が200μm以下であり、スパッタ面の複数の箇所で測定された結晶粒径の平均値μGSと結晶粒径の標準偏差σGSとによって定義される結晶粒径の分布DGS=(σGS/μGS)×100が、25%以下とされているので、スパッタ面全体でスパッタレートが比較的一定となり、3nm以上10nm以下の膜厚のAg合金膜11を安定して成膜することができる。
また、本実施形態であるAg合金スパッタリングターゲット20が、さらに、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有しており、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)が、0.05以上0.50以下の範囲内とされている場合には、3nm以上10nm以下の薄いAg合金膜11であっても、Agの凝集を抑制でき、安定してAg合金膜11を成膜することができる。また、In,Zn,Snに起因する耐環境性及び水蒸気耐性の劣化を抑制でき、水蒸気を含む雰囲気で成膜した場合であっても、Agの凝集を抑制することができる。
また、本実施形態であるAg合金スパッタリングターゲット20が、さらに、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有しており、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.01以上、かつ、In,Zn,Sn,Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.50以下の範囲内とされている場合には、成膜したAg合金膜11の電気特性及び光学特性を確保したまま、Ag合金膜11の耐環境性をより向上させることが可能となる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、ガラス基板に積層膜を成膜するものとして説明したが、これに限定されることはなく、樹脂基板や樹脂フィルム等に本実施形態である積層膜を成膜してもよい。
例えば、本実施形態では、ガラス基板に積層膜を成膜するものとして説明したが、これに限定されることはなく、樹脂基板や樹脂フィルム等に本実施形態である積層膜を成膜してもよい。
また、本実施形態では、図1に示すように、Ag合金膜11を1層形成し、このAg合金膜11の両面に透明導電酸化物膜12を形成した3層構造の積層膜として説明したが、これに限定されることはなく、例えば、図5に示すように、Ag合金膜11を2層形成し、このAg合金膜11の両面に透明導電酸化物膜12が積層された5層構造の積層膜110としてもよいし、Ag合金膜を3層以上形成し、それぞれのAg合金膜の両面に透明誘電体膜を形成した積層膜であってもよい。
さらに、図6に示すように、基板1の上にAg合金膜11を成膜し、このAg合金膜11の上に透明導電酸化物膜12を成膜した積層膜210であってもよい。
また、図7に示すように、基板1の上に透明導電酸化物膜12を成膜し、この透明導電酸化物膜12の上にAg合金膜11を成膜した積層膜310であってもよい。
すなわち、Ag合金膜11の一面側にのみ透明導電酸化物膜12を成膜した積層膜であってもよい。
また、図7に示すように、基板1の上に透明導電酸化物膜12を成膜し、この透明導電酸化物膜12の上にAg合金膜11を成膜した積層膜310であってもよい。
すなわち、Ag合金膜11の一面側にのみ透明導電酸化物膜12を成膜した積層膜であってもよい。
さらに、本実施形態では、透明導電酸化物膜12を、酸化物からなるスパッタリングターゲットを用いて成膜したものとして説明したが、これに限定されることはなく、上述の金属(In,Sn,Zn,Nb,Ti,Al,Ga)からなるスパッタリングターゲットを用いて、酸素雰囲気で反応スパッタを行うことによって成膜してもよい。
また、本実施形態では、スパッタ面が矩形状をなすものとして説明したが、これに限定されることはなく、スパッタ面が円形をしていてもよいし、円筒面となる円筒型スパッタリングターゲットであってもよい。
なお、スパッタ面が円形状をなすスパッタリングターゲットにおいては、図8に示すように、円の中心(1)、及び、円の中心を通過するとともに互いに直交する2本の直線上の外周部分(2)、(3)、(4)、(5)の5点で、結晶粒径を測定することが好ましい。なお、外周部分(2)、(3)、(4)、(5)は、外周縁から内側に向かって直径の10%以内の範囲内とした。
また、スパッタ面が円筒面となる円筒型スパッタリングターゲットにおいては、図9に示すように、軸線O方向に半分の地点から外周方向に90°間隔の(1)、(2)、(3)、(4)の4点で、結晶粒径を測定することが好ましい。
なお、スパッタ面が円形状をなすスパッタリングターゲットにおいては、図8に示すように、円の中心(1)、及び、円の中心を通過するとともに互いに直交する2本の直線上の外周部分(2)、(3)、(4)、(5)の5点で、結晶粒径を測定することが好ましい。なお、外周部分(2)、(3)、(4)、(5)は、外周縁から内側に向かって直径の10%以内の範囲内とした。
また、スパッタ面が円筒面となる円筒型スパッタリングターゲットにおいては、図9に示すように、軸線O方向に半分の地点から外周方向に90°間隔の(1)、(2)、(3)、(4)の4点で、結晶粒径を測定することが好ましい。
以下に、本発明の有効性を確認するために行った確認実験の結果について説明する。
純度99.9mass%以上のAg原料を準備し、このAg原料を真空雰囲気下で溶解し、Arガスに置換した後、純度99.9mass%以上のGe、及び、In,Zn,Sn,Pd,Au,Ptを含む副原料を添加し、所定の組成のAg合金溶湯を溶製した。そして、このAg合金溶湯を、鋳造してAg合金インゴットを製造した。
(成分組成)
得られたAg合金インゴットから分析用サンプルを採取して、ICP発光分光分析法によって成分組成を測定した。この測定結果をAg合金スパッタリングターゲットの成分組成として表1に示す。
得られたAg合金インゴットから分析用サンプルを採取して、ICP発光分光分析法によって成分組成を測定した。この測定結果をAg合金スパッタリングターゲットの成分組成として表1に示す。
得られたAg合金インゴットに対して、650℃×2時間の条件で均質化処理を行った。この均質化処理を行った後、熱間圧延を実施した。圧延終了温度を500℃とし、累計圧下率を80%とした。また、圧延の最終パスの圧下率を20%とした。
熱間圧延後に、650℃×1時間の条件で熱処理を行った。熱処理後は水冷にて急冷した。
熱間圧延後に、650℃×1時間の条件で熱処理を行った。熱処理後は水冷にて急冷した。
なお、比較例6においては、圧延の累計圧下率を80%とし、圧延後の熱処理条件を800℃×1時間とした。
また、比較例7においては、圧延の累計圧下率を40%、圧延後の熱処理条件を650℃×1時間とした。
以上により、長さ2000mm、幅200mm、厚さ8mmの板材を得た。
また、比較例7においては、圧延の累計圧下率を40%、圧延後の熱処理条件を650℃×1時間とした。
以上により、長さ2000mm、幅200mm、厚さ8mmの板材を得た。
(結晶粒径)
得られた板材において、スパッタ面おける結晶粒径の平均値及び分布を以下のように測定した。
図4に示す位置より測定試料を採取し、各測定試料のスパッタ面を観察面として研磨した後、エッチング処理を行った。
次に、エッチング液として過酸化水素水とアンモニア水との混合液を用いて、このエッチング液に室温で1〜2秒浸漬することによって、観察面のエッチングを行った。
得られた板材において、スパッタ面おける結晶粒径の平均値及び分布を以下のように測定した。
図4に示す位置より測定試料を採取し、各測定試料のスパッタ面を観察面として研磨した後、エッチング処理を行った。
次に、エッチング液として過酸化水素水とアンモニア水との混合液を用いて、このエッチング液に室温で1〜2秒浸漬することによって、観察面のエッチングを行った。
エッチング後の観察面を光学顕微鏡で観察し、組織写真を得た。この組織写真を用いて、国際規格ASTM E−112に基づく切断法により、粒径測定を行い、ASTM粒度番号Gを算出し、ASTM粒度番号Gに対応した平均粒径を求めた。このとき、双晶は測定から除外した。1つの測定試料につき3視野で測定し、その平均値を当該測定試料の結晶粒径とした。なお、結晶粒径の大きさに応じて、観察倍率を適宜選択して観察を実施した。
各5箇所の測定試料から得られた結晶粒径の5点平均から板材全体としての結晶粒径の平均値μGS、及び、標準偏差σGSを算出した。そして、これら結晶粒径の平均値μGS、及び、標準偏差σGSを用いて、分布DGS=(σGS/μGS)×100(%)を算出した。この測定結果をAg合金スパッタリングターゲットの結晶粒径として表1に示す。
次に、上述の板材を切断して機械加工することにより、所定寸法(126mm×178mm×厚さ6mm)のAg合金スパッタリングターゲットを製作した。
上述のAg合金スパッタリングターゲットを用いて、以下のようにして、積層膜を成膜した。
まず、基板として、10cm×30cmのガラス基板(コーニング社製EAGLEXG)を準備した。
まず、基板として、10cm×30cmのガラス基板(コーニング社製EAGLEXG)を準備した。
また、透明導電酸化物膜を成膜するスパッタリングターゲットとして、以下の組成のスパッタリングターゲットを準備した。
ITO:In2O3−10mass%SnO2
IZO:In2O3−10mass%ZnO
TiOx:TiO2
NbOx:Nb2O5
ITO:In2O3−10mass%SnO2
IZO:In2O3−10mass%ZnO
TiOx:TiO2
NbOx:Nb2O5
ここで、上述のスパッタリングターゲットによって成膜された透明導電酸化物膜の波長550nmにおける屈折率は以下のとおりである。
ITO膜:2.1
IZO膜:2.0
TiOx膜:2.4
NbOx膜:2.4
ITO膜:2.1
IZO膜:2.0
TiOx膜:2.4
NbOx膜:2.4
上述のスパッタリングターゲット及びAg合金スパッタリングターゲットを、無酸素銅製のバッキングプレートにはんだ付けし、これをスパッタ装置に装着した。本実施形態では、マグネトロンDCスパッタ装置を用いた。また、本実施形態では、基板搬送式のスパッタ装置を用いた。
そして、以下の条件でスパッタを行い、基板の上に、透明導電酸化物膜及びAg合金膜を成膜し、表2に示す層構成の積層膜を得た。なお、成膜後には、赤外線イメージ炉を用いて大気中で230℃×15分の熱処理を実施した。
成膜開始真空度:1.0×10−4Pa以下
スパッタガス:高純度アルゴン
チャンバー内スパッタガス圧力:0.4Pa
直流電力:100W
成膜開始真空度:1.0×10−4Pa以下
スパッタガス:高純度アルゴン
チャンバー内スパッタガス圧力:0.4Pa
直流電力:100W
(Ag合金膜の組成)
なお、積層膜とは別に、基板上にAg合金膜を厚さ1000nmで成膜し、これをICP発光分光分析法によって成分組成を測定した。これにより、Ag合金膜の成分組成が、Ag合金スパッタリングターゲットの成分組成と同等であることを確認した。
なお、積層膜とは別に、基板上にAg合金膜を厚さ1000nmで成膜し、これをICP発光分光分析法によって成分組成を測定した。これにより、Ag合金膜の成分組成が、Ag合金スパッタリングターゲットの成分組成と同等であることを確認した。
(膜厚測定)
スパッタリングによって成膜する場合、一定時間成膜した際の膜厚を段差測定計(DEKTAK−XT)によって測定することでスパッタリングレートを測定し、その値を元に成膜時間を調整して、目標厚さとなるように成膜する。なお、Ag合金膜の膜厚が10nm以下と非常に薄いことから、膜厚制御のためにはスパッタリングレートはできるだけ遅くすることが好ましい。
実際の積層膜については、透過電子顕微鏡(TEM)によって積層膜の断面を観察することで確認し、狙い値通りの膜厚が成膜されていることを確認した。TEM観察のための試料作製には、例えば、クロスセクションポリッシャー(CP)や、集束イオンビーム(FIB)を用いることができる。
スパッタリングによって成膜する場合、一定時間成膜した際の膜厚を段差測定計(DEKTAK−XT)によって測定することでスパッタリングレートを測定し、その値を元に成膜時間を調整して、目標厚さとなるように成膜する。なお、Ag合金膜の膜厚が10nm以下と非常に薄いことから、膜厚制御のためにはスパッタリングレートはできるだけ遅くすることが好ましい。
実際の積層膜については、透過電子顕微鏡(TEM)によって積層膜の断面を観察することで確認し、狙い値通りの膜厚が成膜されていることを確認した。TEM観察のための試料作製には、例えば、クロスセクションポリッシャー(CP)や、集束イオンビーム(FIB)を用いることができる。
そして、上述のようにして得られた積層膜について、以下のようにして、シート抵抗、透過率、耐環境性、水蒸気耐性について評価した。評価結果を表3に示す。
(シート抵抗)
積層膜のシート抵抗を、三菱化学製抵抗測定器ロレスタGPによる四探針法により測定した。
また、10cm×30cmのガラス基板の図3に示す各点より基板片を採取し、シート抵抗を評価し、シート抵抗の5点測定における平均値μRとシート抵抗の5点測定における標準偏差σRとを測定し、シート抵抗の分布DR=(σR/μR)×100(%)を算出した。評価結果を表3に示す。
積層膜のシート抵抗を、三菱化学製抵抗測定器ロレスタGPによる四探針法により測定した。
また、10cm×30cmのガラス基板の図3に示す各点より基板片を採取し、シート抵抗を評価し、シート抵抗の5点測定における平均値μRとシート抵抗の5点測定における標準偏差σRとを測定し、シート抵抗の分布DR=(σR/μR)×100(%)を算出した。評価結果を表3に示す。
(透過率)
積層膜の透過率を分光光度計(株式会社日立ハイテクノロジーズ製U−4100)を用いて測定した。表3には、波長380nmから780nmにおける透過率の平均値を記載した。
なお、測定に際し、測定ベースラインをガラス基板で測定しているため、表中記載の値は基板の透過率を100とした際の相対的透過率とした。
積層膜の透過率を分光光度計(株式会社日立ハイテクノロジーズ製U−4100)を用いて測定した。表3には、波長380nmから780nmにおける透過率の平均値を記載した。
なお、測定に際し、測定ベースラインをガラス基板で測定しているため、表中記載の値は基板の透過率を100とした際の相対的透過率とした。
(耐環境性)
積層膜に対し、恒温恒湿試験として、温度85℃、湿度85%の環境下に250時間保持し、試験後の膜のシート抵抗を測定し、試験前後の変化率を評価した。
(変化率)=(試験後シート抵抗−試験前シート抵抗)/(試験前シート抵抗)×100(%)
積層膜に対し、恒温恒湿試験として、温度85℃、湿度85%の環境下に250時間保持し、試験後の膜のシート抵抗を測定し、試験前後の変化率を評価した。
(変化率)=(試験後シート抵抗−試験前シート抵抗)/(試験前シート抵抗)×100(%)
(水蒸気耐性)
積層膜を成膜する際に、Arガスに水蒸気(H2O)を分圧比が4%となるように導入した。そして、成膜された積層膜について、上述のように、シート抵抗及び透過率を測定した。測定結果を表3に示す。
積層膜を成膜する際に、Arガスに水蒸気(H2O)を分圧比が4%となるように導入した。そして、成膜された積層膜について、上述のように、シート抵抗及び透過率を測定した。測定結果を表3に示す。
比較例101においては、Geの含有量が3.0原子%と本発明の範囲よりも低い比較例1のAg合金スパッタリングターゲットを用いてAg合金膜を成膜しており、耐環境性が不十分であり、かつ、水蒸気耐性も不十分であった。
比較例102においては、原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)が1.14と本発明の範囲よりも大きい比較例3のAg合金スパッタリングターゲットを用いてAg合金膜を成膜しており、耐環境性が不十分であり、かつ、水蒸気耐性も不十分であった。
比較例103,104においては、原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)がそれぞれ1.14、0.71と本発明の範囲よりも大きい比較例4、比較例5のAg合金スパッタリングターゲットを用いてAg合金膜を成膜しており、水蒸気耐性が不十分であった。
比較例102においては、原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)が1.14と本発明の範囲よりも大きい比較例3のAg合金スパッタリングターゲットを用いてAg合金膜を成膜しており、耐環境性が不十分であり、かつ、水蒸気耐性も不十分であった。
比較例103,104においては、原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)がそれぞれ1.14、0.71と本発明の範囲よりも大きい比較例4、比較例5のAg合金スパッタリングターゲットを用いてAg合金膜を成膜しており、水蒸気耐性が不十分であった。
比較例105においては、平均結晶粒径μGSが289μmと本発明の範囲よりも大きい比較例6のAg合金スパッタリングターゲットを用いてAg合金膜を成膜しており、シート抵抗の分布DRが大きく、面内での特性が均一なAg合金膜を成膜することができなかった。
比較例106においては、平均結晶粒径μGSが241μm、分布DGSが40%と本発明の範囲よりも大きい比較例7のAg合金スパッタリングターゲットを用いてAg合金膜を成膜しており、シート抵抗の分布DRが大きく、面内での特性が均一なAg合金膜を成膜することができなかった。
比較例106においては、平均結晶粒径μGSが241μm、分布DGSが40%と本発明の範囲よりも大きい比較例7のAg合金スパッタリングターゲットを用いてAg合金膜を成膜しており、シート抵抗の分布DRが大きく、面内での特性が均一なAg合金膜を成膜することができなかった。
比較例107においては、Geの含有量が15.0原子%と本発明の範囲よりも多い比較例2のAg合金スパッタリングターゲットを用いて膜厚2nmのAg合金膜を成膜しており、シート抵抗が高く、電気特性が不十分であった。
比較例108においては、Geの含有量が15.0原子%と本発明の範囲よりも多い比較例2のAg合金スパッタリングターゲットを用いて膜厚10nmのAg合金膜を成膜しており、透過率が低く、光学特性が不十分であった。
比較例108においては、Geの含有量が15.0原子%と本発明の範囲よりも多い比較例2のAg合金スパッタリングターゲットを用いて膜厚10nmのAg合金膜を成膜しており、透過率が低く、光学特性が不十分であった。
これに対して、本発明例1〜18のAg合金スパッタリングターゲットを用いて、膜厚3nm以上10nm以下のAg合金膜を成膜した本発明例101〜127の積層膜においては、積層膜のシート抵抗が32Ω/□以下とされるとともに、積層膜の透過率が86.5%以上とされており、電気特性及び光学特性に優れていることが確認された。また、恒温恒湿試験後のシート抵抗の変化率も比較的小さく、耐環境性にも優れていることが確認された。
さらに、成膜時に水蒸気を導入した場合であっても、シート抵抗及び透過率に優れており、水蒸気耐性に優れていることが確認された。
また、面内の複数の箇所で測定されたシート抵抗の分布が20%以下とされており、均一な膜厚のAg合金膜が成膜されていることが確認された。
なお、本発明例121においては、基板の上に透明導電酸化物膜を形成し、この透明導電酸化物膜の一方の面にAg合金膜を成膜した2層構造の積層膜とし、本発明例122においては、Ag合金膜の一方の面に透明導電酸化物膜を成膜したが、それぞれ同様の効果が確認された。
さらに、成膜時に水蒸気を導入した場合であっても、シート抵抗及び透過率に優れており、水蒸気耐性に優れていることが確認された。
また、面内の複数の箇所で測定されたシート抵抗の分布が20%以下とされており、均一な膜厚のAg合金膜が成膜されていることが確認された。
なお、本発明例121においては、基板の上に透明導電酸化物膜を形成し、この透明導電酸化物膜の一方の面にAg合金膜を成膜した2層構造の積層膜とし、本発明例122においては、Ag合金膜の一方の面に透明導電酸化物膜を成膜したが、それぞれ同様の効果が確認された。
以上のことから、本発明例によれば、例えば、Ag合金膜の膜厚を10nm以下として、電気特性及び光学特性に優れ、透明導電配線膜あるいは透明電極に特に適した積層膜、及び、この積層膜を構成するAg合金膜を成膜する際に用いられるAg合金スパッタリングターゲットを提供できることが確認された。
10,110,210,310 積層膜
11 Ag合金膜
12 透明導電酸化物膜
20 Ag合金スパッタリングターゲット
11 Ag合金膜
12 透明導電酸化物膜
20 Ag合金スパッタリングターゲット
Claims (9)
- Ag合金膜と、このAg合金膜の一方の面又は両面に積層された透明導電酸化物膜と、を備えた積層膜であって、
前記Ag合金膜は、Geを5.0原子%以上13.0原子%以下の範囲内で含み、残部がAg及び不可避不純物とされた組成とされ、
前記Ag合金膜の膜厚が3nm以上10nm以下の範囲内とされていることを特徴とする積層膜。 - 前記Ag合金膜は、さらに、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有しており、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)が、0.05以上0.50以下の範囲内とされていることを特徴する請求項1に記載の積層膜。
- 前記Ag合金膜は、さらに、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有しており、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.01以上、かつ、In,Zn,Sn,Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.50以下の範囲内とされていることを特徴する請求項1又は請求項2に記載の積層膜。
- 前記積層膜のシート抵抗が40Ω/□以下とされるとともに、面内の複数の箇所で測定された前記シート抵抗の平均値μRと標準偏差σRとによって定義されるシート抵抗の分布DR=(σR/μR)×100が、20%以下とされていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の積層膜。
- 前記透明導電酸化物膜は、In酸化物、Sn酸化物、Zn酸化物、Nb酸化物、Ti酸化物、Al酸化物、Ga酸化物から選択されるいずれか一種又は二種以上を含むことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の積層膜。
- 前記透明導電酸化物膜は、波長550nmにおける屈折率が1.9以上2.4以下の範囲内とされるとともに、膜厚が5nm以上50nm以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の積層膜。
- Geを5.0原子%以上13.0原子%以下の範囲内で含み、残部がAg及び不可避不純物とされた組成とされ、
さらに、結晶粒径の平均値が200μm以下であり、
スパッタ面の複数の箇所で測定された結晶粒径の平均値μGSと結晶粒径の標準偏差σGSとによって定義される結晶粒径の分布DGS=(σGS/μGS)×100が、25%以下とされていることを特徴とするAg合金スパッタリングターゲット。 - さらに、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有しており、In,Zn,Snから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn)/(Ge)が、0.05以上0.50以下の範囲内とされていることを特徴する請求項7に記載のAg合金スパッタリングターゲット。
- さらに、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の元素を含有しており、Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.01以上、かつ、In,Zn,Sn,Pd,Au,Ptから選択されるいずれか一種又は二種以上の合計含有量(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)と、Geの含有量(Ge)との原子比(In+Zn+Sn+Pd+Au+Pt)/(Ge)が、0.50以下の範囲内とされていることを特徴する請求項7又は請求項8に記載のAg合金スパッタリングターゲット。
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