JP6823799B2 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Description

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。
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ディスプレイや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機器であるスマートフォンやタブレットPC等の製品化がされている。
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、そのブリッジ配線や引き出し配線には、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、導電層のAlまたはAl合金と被覆層として純MoやMo合金とを積層した積層配線膜が用いられている。
上述の積層配線膜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、他の真空蒸着や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、純Moの特性を改善する手段として、耐食性、耐熱性や基板との密着性に優れ、低抵抗な、Moに3〜50原子%のVやNbを添加したMo合金膜を提案している(特許文献1参照)。
また、本発明者は、Alからなる導電層と、被覆層としてTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Cu、Si、Geから選択される1種または2種以上の元素を7〜30原子%含有する面心立方格子構造のNi合金を下地膜に組み合わせることで、Alのヒロックを抑制し耐熱性を向上できることを提案している。(特許文献2参照)。
さらに、本発明者は、Alを主成分とする導電層に被覆層として、Mo100−x−y−Ni−Ti、10≦x≦30、3≦y≦20で表されるMo合金を採用することで、MoやMo−Nbより耐酸化性、耐湿性を改善できることを提案している。(特許文献3参照)。
特開2002−190212号公報 特開2006−279022号公報 特開2013−60655号公報
上述し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等の携帯端末機器の薄型化のために、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。
また、家電製品である調理機器の操作パネルやリモコン等は濡れた手で操作したり、産業機器や車載機器の操作パネルにおいては、高温高湿下で操作されることに加え、携帯端末機器に比較して長期間使用される。特に、車載機器は、人が操作しない間も、屋外に駐車され、高熱状況や極寒状況に長期間放置されることもあるため、積層配線膜にはさらに高い耐食性の向上が求められている。
一方、上述したタッチパネルの製造において、基板上に形成された積層配線膜は、次工程に移動する際に、大気中に長時間放置される場合がある。また、FPDの端子部等に信号線ケーブルを取り付ける際に、大気中で加熱される場合がある。このため、積層配線膜には耐酸化性の向上が要求されている。
また、表示装置であるLCDの高精細化に伴い、タッチパネル用の金属配線膜にも表示画素に沿った細い幅でかつ高精度に加工するためのエッチング性も要求されている。
本発明者の検討によると、上述した特許文献1のMo−V、Mo−Nb合金や純Moを被覆層に適用した際には、フレキシブル基板等との密着性および耐酸化性が十分でないため、被覆層の表面が酸化により変色してしまう問題が発生する場合があることを確認した。また、人が触れた後に付着した油脂や塩が残留した状況で高温高湿雰囲気に長期間放置されたときに腐食する場合があり、特に車載機器では耐食性に係る長期の信頼性に課題があることを確認した。
また、特許文献2に記載のNi合金からなる被覆層は、細長い配線や四角状のパッドに加工するためのウェットエッチングを行なう際に、添加元素によっては、基板面内でエッチングムラが発生しやすく、配線幅にばらつきが生じるために、近年の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。
また、特許文献3の積層配線膜は、人が触れた後に付着した油脂や塩が残留した状況で高温高湿雰囲気に長期間放置されると腐食する場合があり、特に車載機器では耐食性に係る長期の信頼性に課題があることを確認した。
本発明の目的は、AlまたはAl合金からなる導電層の少なくとも一方を覆う被覆層に、密着性、耐食性、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。
本発明者は、上記課題に鑑み、AlまたはAl合金からなる導電層に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、Moに特定の元素を添加することで、密着性、耐食性、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。
すなわち、本発明は、AlまたはAl合金からなる導電層と、該導電層の少なくとも一方の面を覆う被覆層を有する電子部品用積層配線膜において、前記被覆層はNiを30〜75原子%、MnおよびCuから選択される一種以上の元素を含有し、残部がMoおよび不可避的不純物からなる電子部品用積層配線膜の発明である。
前記被覆層は、前記Niを30〜75原子%、前記Mnを3〜25原子%含有し、且つ前記Niおよび前記Mnを合計で80原子%未満含有することが好ましい。
前記被覆層は、前記Niを30〜65原子%、前記Cuを5〜25原子%含有し、且つ前記Niおよび前記Cuを合計で75原子%未満含有することが好ましい。
前記被覆層は、前記Mnおよび前記Cuを合計で5〜40原子%含有し、且つ前記Cu、前記Mn、および前記Niを合計で75原子%未満含有することが好ましい。
前記被覆層は、前記Moの一部が、Ti、V、Nb、Ta、Cr、Wから選択される一種以上の元素で、合計1〜15原子%の範囲で置換されることがより好ましい。
本発明は、電子部品用積層配線膜におけるAlまたはAl合金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、Niを30〜75原子%、MnおよびCuから選択される一種以上の元素を含有し、残部がMoおよび不可避的不純物からな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。
前記被覆層形成用スパッタリングターゲット材は、前記Niを30〜75原子%、前記Mnを3〜25原子%含有し、且つ前記Niおよび前記Mnを合計で80原子%未満含有することが好ましい。
前記被覆層形成用スパッタリングターゲット材は、前記Niを30〜65原子%、前記Cuを5〜25原子%含有し、且つ前記Niおよび前記Cuを合計で75原子%未満含有することが好ましい。
前記被覆層形成用スパッタリングターゲット材は、前記Mnおよび前記Cuを合計で5〜40原子%含有し、且つ前記Cu、前記Mn、および前記Niを合計で75原子%未満含有することが好ましい。
前記被覆層形成用スパッタリングターゲット材は、前記Moの一部が、Ti、V、Nb、Ta、Cr、Wから選択される一種以上の元素で、合計1〜15原子%の範囲で置換されることがより好ましい。
本発明は、密着性、耐食性、耐酸化性に優れ、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をAlまたはAl合金からなる導電層と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の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。
本発明の電子部品用積層配線膜の断面模式図の一例である。
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、AlまたはAl合金からなる導電層3と、この導電層3の少なくとも一方の面を覆う被覆層を有し、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(下地層2、キャップ層4)を形成しているところ、下地層2またはキャップ層4のいずれか一方のみを形成してもよく、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。
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において、MoにNi、Mn、Cuを添加することで、密着性、耐食性、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を見出した点にある。以下、本発明の電子部品用積層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、ガラス基板や樹脂フィルム基板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。「耐食性」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。
本発明はAlまたはAl合金からなる導電層の少なくとも一方の面を覆う被覆層において、Niを30〜75原子%、MnおよびCuから選択される一種以上の元素を含有し、残部がMoおよび不可避的不純物からなることに特徴がある。
本発明の被覆層に含まれるMoは、透明導電膜であるITO膜との電気的コンタクト性とウェットエッチング性、およびその均一性に優れる元素である反面、耐食性、耐酸化性が劣る元素である。
本発明において、耐食性および耐酸化性を確保するには、Niが30原子%以上必要である。一方、Niが75原子%を越えると、Niが導電層のAlに熱拡散しやすくなり、積層配線膜の電気抵抗値を増加させるとともに、ウェットエッチング性を低下させる。このため、本発明の被覆層に添加するNiは30〜75原子%とする。
また、Mnは、ガラス基板や樹脂フィルム基板との密着性に優れ、ウェットエッチング性の改善効果が高い反面、添加量が増加すると耐酸化性を低下させる元素である。
また、Cuは、ITO膜との密着性とウェットエッチング性を改善できる反面、添加量が多いとガラス基板との密着性を低下させるとともに耐酸化性も低下させる。さらに、Cuは、Ni同様に導電層のAlに熱拡散しやすくなり、積層配線膜の電気抵抗値を増加させやすくする。
本発明の被覆層は、MoとNiに加え、MnおよびCuから選択される一種以上の元素を含有することで、耐酸化性を確保した上で、ガラス基板、樹脂フィルム基板やITO膜との密着性とウェットエッチング性を向上することができる。以下に、MnとCuを選択した理由について説明する。
先ず、本発明の被覆層を構成するMo、Ni以外に添加する元素としてMnを選択した場合について説明する。Mnの有する密着性およびウェットエッチング性の改善効果は、3原子%から現れる。一方、Mnが25原子%を越えると、耐酸化性が低下する場合がある。このため、被覆層へのMnの添加量は、3〜25原子%が好ましい。より好ましくは7〜20原子%である。また、Moの有するITO膜とのコンタクト性とウェットエッチングの均一性を確保するには、NiとMnは合計で80原子%未満とすることが好ましい。
次に、本発明の被覆層を構成するMo、Ni以外に添加する元素としてCuを選択した場合について説明する。Cuの有するITO膜との密着性およびウェットエッチング性の改善効果は、5原子%から現れる。一方、Cuが25原子%を越えると、ガラス基板との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り、サイドエッチング量が増加して、ウェットエッチング精度が低下する場合がある。このため、被覆層へのCuの添加量は、5〜25原子%が好ましい。より好ましくは10〜20原子%である。このとき、導電層のAlとの熱拡散を考慮すると、Niの添加量は65原子%以下とすることが好ましい。また、Moの有するウェットエッチングの均一性を確保するには、NiとCuは合計で75原子%未満とすることが好ましい。
次に、本発明の被覆層を構成するMo、Ni以外に添加する元素としてMnとCuとを選択した場合について説明する。被覆層のMnとCuの合計を5原子%以上にすることで、密着性およびウェットエッチング性の低下を抑制することができる。一方、被覆層のMnとCuの合計が40原子%を越えると、耐酸化性、密着性が低下する場合がある。このため、MnとCuの合計は、5〜40原子%、且つNi、Mn、Cuを合計で75原子%未満含有することが好ましい。さらに高いウェットエッチング性を確保するには、MnとCuの合計量は20原子%以上がより好ましい。そして、Ni、Mn、Cuの合計は、50原子%以上がさらに好ましい。
また、本発明の被覆層は、上記したMo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することもできる。これらの選択元素は、耐食性を改善する効果が高い元素であるが、エッチング速度を低下させる場合がある。このため、置換する量は、合計で1〜15原子%の範囲にすることが好ましい。
本発明の電子部品用積層配線膜は、低抵抗と耐食性や耐酸化性を安定的に得るために、AlまたはAl合金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、薄膜特有の電子の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。導電層の膜厚のより好ましい範囲は、200〜500nmである。
本発明の導電層には、低抵抗を得ることができる純Alが好適であるところ、上述した耐食性や耐酸化性に加え、さらに耐熱性等の信頼性を考慮して、Alに遷移金属や半金属等を添加したAl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、添加元素は合計で5原子%以下の範囲にすることが好ましい。
本発明の電子部品用積層配線膜は、低抵抗と耐食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、被覆層をキャップ膜として適用する場合には、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、耐食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。
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や、Mo、Mo−Ni合金、Ni−Cu合金、Ni−Mn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の簡易さや、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。
本発明は、上記の被覆層を得るために、Niを30〜75原子%、MnおよびCuから選択される一種以上の元素を含有し、残部がMoおよび不可避的不純物からなる被覆層形成用スパッタリングターゲット材である。
本発明の構成元素であるMo、Ni、Mn、Cuにおいて、Niは磁性体であるが、本発明の組成範囲であれば、本発明の被覆層形成用スパッタリングターゲット材のキュリー温度が常温(25℃)以下、即ち非磁性となるため、一般のマグネトロンスパッタで容易にスパッタすることが可能である。そして、本発明の被覆層形成用スパッタリングターゲット材は、Niを30〜75原子%、Mnを3〜25原子%含有し、且つNiとMnを合計で80原子%未満含有し、残部がMoおよび不可避的不純物からなることが好ましい。
また、本発明の被覆層形成用スパッタリングターゲット材は、Niを30〜65原子%、Cuを5〜25原子%含有し、且つNiとCuを合計で75原子%未満とし、残部がMoおよび不可避的不純物からなることが好ましい。
また、本発明の被覆層形成用スパッタリングターゲット材は、MnおよびCuを合計で5〜40原子%含有し、且つNi、Mn、Cuを合計で75原子%未満含有し、残部がMoおよび不可避的不純物からなることが好ましい。
また、本発明の被覆層形成用スパッタリングターゲット材は、上記のMo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。置換する量は、合計で1〜15原子%の範囲にすることが好ましい。
平衡状態図において、MoとNiは、Mo側ではNiがほとんど固溶域を持たないが、Ni側においては広い固溶域を有する元素であり、中間組成において多くの金属間化合物を発現する。また、MoとMnは、Mo側で広い固溶域を有し、Mn側でも高温域で広い固溶域を有する元素である。MoとCuは、Mo側、Cu側ともほとんど固溶域をもたない元素である。
さらに、NiとMn、NiとCu、MnとCuは、いずれも広い固溶域を有する元素である。そして、NiとCuは全率固溶であり、NiとMn、MnとCuも高温域で全率固溶する合金化しやすい元素であるが、Mnを含むと、相変態により低温域では金属間化合物が発現しやすい。
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−ゲット材は、合金化しにくいMoとCuを含むにも関わらず、NiやMnを含有させることで、組成によっては合金化させることも可能である。本発明では、必要となる被覆層の膜特性に合わせて調整した組成により、スパッタリングターゲット材の最適な製造方法を選定することができる。以下、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について説明する。
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を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で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属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、上述したように合金化しにくいMoとCuを含むことに加え、MoとNiの組成比率により金属間化合物を発現しやすく塑性加工性が低下するために、例えばタッチパネル用の大型の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、最終組成となる合金粉末を加圧焼結する製造方法が好適である。
また、本発明の被覆層形成用スパッタリングターゲット材は、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。このとき、上記合金粉末は、最終組成に調整した合金溶湯をアトマイズ法により容易に得ることができる。そして、アトマイズ法によるMoとの合金化は、キュリー点を常温以下の合金粉末とするのに有効である。
また、合金粉末としては、溶解したインゴットを粉砕して作製することも可能である。また、種々のNi合金粉末とMo粉末を混合する方法や、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。
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を超えると高密度の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。
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Mo、Ni、Mn、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、スパッタリング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以下等にすることが好ましい。そして、本発明の被覆層形成用のスパッタリングターゲット材における金属成分全体の純度は、99.9質量%以上であることが好ましい。
先ず、表1に示す被覆層を形成するためのスパッタリングターゲットを作製した。尚、No.4、No.5、No.8は、電解Niと塊状のMo原料、無酸素銅のブロック、Mnフレーク、Ti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。
また、No.1〜No.3、No.6、No.7、No.9、No.10、No.11は、非磁性となるNi−30原子%Moのアトマイズ粉末とMo粉末とCu粉末、Mn粉末、Ti粉末を所定の組成となるように混合し、軟鋼製の缶に充填した後、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、900℃、100MPa、3時間の条件で焼結させて焼結体を作製した。
得られた各インゴットおよび各焼結体に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、上記で得た各インゴットおよび各焼結体の一部を磁気特性測定用のケースに入れて、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。
これらのインゴットおよび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、導電層を形成するための純Al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4Nのものを用いた。
次に、上述の各被覆層形成用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にろう付けした後、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。
次に、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50nmの下地膜、厚さ300nmのAlの導電層、厚さ50nmのキャップ層を順次形成して試料を作製し、密着性と耐酸化性を評価した。また、フィルム基板およびITO膜付きフィルム基板についても、ガラス基板と同様な方法で試料を作製した。
密着性の評価は、ガラス基板上では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、2mm角のマス目をカッターナイフで入れ、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)を貼り、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。フィルム基板およびITO膜付きフィルム基板では、膜表面に透明粘着テープ(製品名:透明美色)を貼り、その後、透明粘着テープを引き剥がして、まったく剥がれなかったものを○、10%以下の面積が剥がれたものを△、10%を超える面積が剥がれたものを×として評価した。
また、耐酸化性の評価は、各試料を大気雰囲気において150℃〜300℃の温度で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)を用いて測定した。また、電気抵抗値は、ダイヤインスツルメント製4端子の薄膜抵抗率計(形式番号:MCP−T400)を用いて測定した。評価した結果を表1に示す。
表1に示すように、比較例となる試料No.1は、フィルム基板、ITO付きフィルム基板上で密着性が低く、膜剥がれが生じた。また、比較例となる試料No.3は、ガラス基板、フィルム基板上で部分的に剥がれが生じた。
一方、本発明例となるMoにNi、Mn、Cuを所定量含有する被覆層を下地膜に用いた試料No.4〜No.9の積層配線膜は、剥がれもなく、高い密着性を有していることが確認できた。
また、比較例となる試料No.2、No.3、No.10、No.11、No.12、No.14、No.17では、250℃以上で反射率が低下し、耐酸化性に劣ることがわかる。また、試料No.3、No.10、No.11、No.17では、300℃の加熱を行なうと、電気抵抗値が増加した。
それに対して、本発明例となる試料No.4〜No.9、No.13、No.15、No.16は、反射率の低下、電気抵抗値の増加も少なく、高い耐酸化性を有していることが確認できた。
次に、実施例1で作製した各試料を用いて、耐食性の評価を行なった。耐食性の評価は、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、実施例1と同様な方法で反射率を測定した。その結果を表2に示す。
表2に示すように、比較例となる試料No.No.1〜No.3、No.12、No.14、No.17は、高温高湿雰囲気に100時間以上放置すると、反射率が大きく低下し、耐食性に劣ることを確認した。
それに対して、本発明例となる試料No.4〜No.9、No.13、No.15、No.16は、高温高湿雰囲気に曝しても変色は少なく、300時間経過後も高い反射率を維持しており、高い耐食性を有していることが確認できた。
次に、実施例1で作製した被覆層形成用スパッタリングターゲット材を用いて、ガラス基板上に被覆層の単層膜を形成し、ウェットエッチング性の評価を行なった。エッチャントにはAl膜用に用いている硝酸、リン酸、酢酸と水を混合したエッチャントを用いた。少ないサイドエッチングの被覆層とするには、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。各試料を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、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、被覆層の膜表面に、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、精度の高いウェットエッチングを行なうことができることを意味する。各試料のウェットエッチングの評価結果を表3に示す。
ウェットエッチング性については、比較例となる試料No.11のAl膜は、200秒で広がりも少なく均一エッチングされた。一方、比較例となる試料No.1は、泡立ちながら35秒の短時間でエッチングが可能であった。また、比較例となる試料No.10では、他の被覆層に比較して156秒とエッチング時間が長く、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を確認した。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。
それに対して、本発明例となる試料No.4〜No.9、No.13、No.15、No.16は、75秒以下でウェットエッチングすることが可能であり、その時間差も少なく、広がり径も小さいことがわかる。
以上のことから、本発明の被覆層は、エッチングムラとサイドエッチングが少なく、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。
1. 基板
2. 下地層(被覆層)
3. 導電層
4. キャップ層(被覆層)

Claims (8)

  1. AlまたはAl合金からなる導電層と、該導電層の少なくとも一方の面を覆う被覆層を有する電子部品用積層配線膜において、前記被覆層はNiを30〜75原子%、Mnを3〜25原子%含有し、且つ前記Niおよび前記Mnを合計で80原子%未満含有し、残部がMo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。
  2. AlまたはAl合金からなる導電層と、該導電層の少なくとも一方の面を覆う被覆層を有する電子部品用積層配線膜において、前記被覆層はNiを30〜65原子%、Cuを5〜25原子%含有し、且つ前記Niおよび前記Cuを合計で75原子%未満含有し、残部がMo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。
  3. AlまたはAl合金からなる導電層と、該導電層の少なくとも一方の面を覆う被覆層を有する電子部品用積層配線膜において、前記被覆層は、MnおよびCuを合計で5〜40原子%含有し、且つ前記Cu、前記Mn、およびNiを合計で75原子%未満含有し、残部がMo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。
  4. 前記被覆層は、前記Moの一部が、Ti、V、Nb、Ta、Cr、Wから選択される一種以上の元素で、合計1〜15原子%の範囲で置換されることを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれかに記載の電子部品用積層配線膜。
  5. 電子部品用積層配線膜におけるAlまたはAl合金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、Niを30〜75原子%、Mnを3〜25原子%含有し、且つ前記Niおよび前記Mnを合計で80原子%未満含有し、残部がMoおよび不可避的不純物からな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。
  6. 電子部品用積層配線膜におけるAlまたはAl合金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、Niを30〜65原子%、Cuを5〜25原子%含有し、且つ前記Niおよび前記Cuを合計で75原子%未満含有し、残部がMoおよび不可避的不純物からな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。
  7. 電子部品用積層配線膜におけるAlまたはAl合金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、MnおよびCuを合計で5〜40原子%含有し、且つ前記Cu、前記Mn、およびNiを合計で75原子%未満し、残部がMoおよび不可避的不純物からな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。
  8. 前記Moの一部が、Ti、V、Nb、Ta、Cr、Wから選択される一種以上の元素で、合計1〜15原子%の範囲で置換されることを特徴とする請求項ないし請求項のいずれかに記載の被覆層形成用スパッタリングターゲット材。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7110749B2 (ja) * 2017-07-05 2022-08-02 日立金属株式会社 MoNbターゲット材
TWI641001B (zh) * 2018-01-22 2018-11-11 國立屏東科技大學 薄膜電阻合金
KR102474944B1 (ko) * 2020-04-08 2022-12-06 주식회사 큐프럼 머티리얼즈 배선막 제조 방법, 배선막 및 이를 포함하는 표시 장치
WO2023145440A1 (ja) * 2022-01-31 2023-08-03 株式会社プロテリアル フィルム配線の製造方法
CN114855131A (zh) * 2022-05-23 2022-08-05 安泰天龙(北京)钨钼科技有限公司 一种钼合金靶材制备方法、钼合金靶材和应用

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3859119B2 (ja) 2000-12-22 2006-12-20 日立金属株式会社 電子部品用薄膜配線
CN101521249B (zh) * 2002-09-30 2012-05-23 米亚索尔公司 薄膜太阳能电池大规模生产的制造装置与方法
JP3649238B2 (ja) * 2002-10-17 2005-05-18 旭硝子株式会社 積層体、配線付き基体、有機el表示素子、有機el表示素子の接続端子及びそれらの製造方法
WO2005041290A1 (ja) * 2003-10-24 2005-05-06 Nikko Materials Co., Ltd. ニッケル合金スパッタリングターゲット及びニッケル合金薄膜
JP4730662B2 (ja) 2005-03-02 2011-07-20 日立金属株式会社 薄膜配線層
JP5532767B2 (ja) * 2009-09-04 2014-06-25 大同特殊鋼株式会社 Cu電極保護膜用NiCu合金ターゲット材
JP6016083B2 (ja) 2011-08-19 2016-10-26 日立金属株式会社 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
JP2013133489A (ja) * 2011-12-26 2013-07-08 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Cu合金スパッタリングターゲット、この製造方法及び金属薄膜
JP6026261B2 (ja) * 2012-12-19 2016-11-16 山陽特殊製鋼株式会社 Cu系磁気記録用合金およびスパッタリングターゲット材並びにそれを使用した垂直磁気記録媒体
JP6292466B2 (ja) * 2013-02-20 2018-03-14 日立金属株式会社 金属薄膜および金属薄膜形成用Mo合金スパッタリングターゲット材
JP6361957B2 (ja) * 2013-03-22 2018-07-25 日立金属株式会社 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
JP6380837B2 (ja) * 2013-08-21 2018-08-29 日立金属株式会社 被覆層形成用スパッタリングターゲット材およびその製造方法
JP6369750B2 (ja) * 2013-09-10 2018-08-08 日立金属株式会社 積層配線膜およびその製造方法ならびにNi合金スパッタリングターゲット材

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