KR20160017101A

KR20160017101A - 스퍼터링 타깃재

Info

Publication number: KR20160017101A
Application number: KR1020167001775A
Authority: KR
Inventors: 마코토 이케다
Original assignee: 미쓰이금속광업주식회사
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2015-04-02
Publication date: 2016-02-15
Also published as: JP5808513B1; WO2015170534A1; CN105358734B; TW201542849A; TWI525208B; CN105358734A; JPWO2015170534A1

Abstract

본 발명은, 직류 전원에 의한 방전이 가능하며, 정전 용량 방식의 터치 패널용 센서 필름의 흑화층을 형성하기 위해 호적한 스퍼터링 타깃재를 제공한다. 본 발명은, 구리계 금속상과 산화물상과의 혼합 조직을 갖고, 산소 함유량이 5원자%∼30원자%이며, 상대 밀도가 85% 이상이며, 벌크 저항값이 1.0×10^- ²Ω㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃재에 관한 것이다. 그 구리계 금속상의 평균 입경이 0.5㎛∼10.0㎛이며, 산화물상의 평균 입경이 0.05㎛∼7.0㎛인 것이 바람직하다.

Description

스퍼터링 타깃재{SPUTTERING TARGET MATERIAL}

본 발명은, 구리 또는 구리 합금과 산화물을 함유하는 스퍼터링 타깃재에 관한 것이며, 특히, 구리 메시를 채용한 터치 패널용 센서 필름의 흑화층을 형성하기 위해 호적한 스퍼터링 타깃재에 관한 것이다.

최근, 액정 디스플레이 등의 표시 디바이스에서는, 화면에 직접 접촉함에 의해 조작을 행하는, 소위 터치 패널의 방식인 것이 많이 시장에 제공되어 있다. 그리고, 이 터치 패널에 있어서는, 정전 용량식의 터치 패널용 센서 필름을 채용한 것이 알려져 있다.

이 정전 용량식의 터치 패널용 센서 필름에는, 예를 들면 PET 필름 베이스의 투명 전극막(ITO막 : 저항값 100Ω/□ 정도)이 사용되고 있다. 이 ITO막을 사용한 터치 패널용 센서 필름은, ITO막의 저항값의 문제로부터, 대면적의 터치 패널을 작성하는 것이 어렵다고 되어 있다. 그 때문에, 저(低)저항값을 실현할 수 있는 구리 메시를 사용한 터치 패널용 센서 필름의 개발이 진행되고 있다.

이 구리 메시를 채용한 터치 패널용 센서 필름은, PET 필름 베이스에 증착법에 의해 구리막을 형성하여, 그 구리막을 격자상의 메시에 가공하는 것이다. 이 구리 메시를 채용한 센서 필름은, 그 구리 메시의 저항값이 1Ω/□ 정도이기 때문에, 대면적 터치 패널에도 충분히 대응할 수 있는 것이 된다. 이 구리 메시를 사용한 터치 패널용 센서 필름의 구체적인 제법을 설명하면, PET 필름 베이스에 증착법에 의해 구리막을 형성하여, 그 구리막의 표면에는, 또한 흑화층이라고 불리는 센서 필름의 명도를 조정하기 위한 박막이 형성된다.

이 흑화층을 형성하는 선행 기술로서는, 도금법이나 스퍼터링법에 따른 표면 처리에 의해 형성하는 방법이나, 구리나 구리 합금의 스퍼터링 타깃재를 사용하고, 스퍼터링 시에 산소나 질소 등을 공급하여 반응성 스퍼터링에 의해 형성하는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1∼3 참조).

이들의 선행 기술에 있어서의 흑화층의 형성 기술에 있어서, 표면 처리 방법으로는 구리 메시의 세선화에 부적당한 점이 지적되고 있으며, 반응성 스퍼터링법에서는, 산소 등의 공급의 영향으로 성막 레이트가 저하하는 경향이 되고, 방전의 불안정화가 지적되고 있다. 그 때문에, 반응성 스퍼터링법에 있어서, Ar 가스만으로 흑화층을 형성할 수 있도록 하기 위해서, 구리 등의 스퍼터링 타깃재의 산소 함유량을 늘리는 것도 검토되고 있지만, 타깃재의 산소 함유량이 증가하면, 타깃재 자체의 벌크 저항이 상승하고, 직류 전원의 방전(스퍼터링)이 곤란해진다.

일본국 특개2013-129183호 공보 특허 제3969743호 명세서 일본국 특개2008-311565호 공보

본 발명은, 이상과 같은 사정을 배경으로 이루어진 것으로서, 직류 전원에 의한 방전이 가능해지는, 구리 또는 구리 합금과 산화물을 함유하는 스퍼터링 타깃재를 제공하는 것이며, 그리고, 정전 용량 방식의 터치 패널용 센서 필름의 흑화층을 형성하기 위해 호적한 스퍼터링 타깃재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 구리계 금속상과 산화물상과의 혼합 조직을 갖고, 산소 함유량이 5원자%∼30원자%, 상대 밀도가 85% 이상, 벌크 저항값이 1.0×10^- ²Ω㎝ 이하인 스퍼터링 타깃재에 관한 것이다.

본 발명의 스퍼터링 타깃재에 의하면, 타깃재 자체의 벌크 저항값이 낮기 때문에, 저렴한 직류 전원에 의한 방전이 가능하며, 성막 레이트를 향상시킬 수 있다. 또한, 스퍼터링 타깃재 중에 고농도의 산소를 함유하고 있기 때문에, 스퍼터링 가스 중의 산소량을 저감하여 스퍼터링을 할 수 있고, 안정한 흑화층의 형성이 가능해진다. 본 발명의 스퍼터링 타깃재에 있어서의 구리계 금속상이란, 구리만의 단상 또는 구리 합금상을 말하고, 구리 합금상으로서는 예를 들면, 구리-니켈 합금상, 구리-티타늄 합금상 등을 들 수 있다. 산화물상이란, 구리만을 갖는 산화물상(산화구리상) 또는 구리 합금을 성분으로서 함유하는 산화물상(구리 합금 산화물상)을 말한다. 구리 합금 산화물상의 경우, 그 금속 성분은 구리 합금상과 동일해도 되며, 달라도 된다. 이러한 산화물상은, 예를 들면, 산화구리상, 구리-니켈 합금의 구리 합금 산화물상, 구리-티타늄 합금의 구리 합금 산화물상 등을 들 수 있다. 그리고, 이 산화물상과 구리계 금속상이 혼합한 조직으로 되어 있음에 의해, 스퍼터링 타깃재의 조직 중에, 구리계 금속상에 의한 네트워크가 형성되고, 그 네트워크가 도전 경로가 되어, 산소 함유량이 5원자%∼30원자%여도, 낮은 벌크 저항값을 실현할 수 있다.

본 발명에 따른 스퍼터링 타깃재의 산소 함유량은, 5원자%∼30원자%로서, 바람직하게는 10원자%∼25원자%이며, 보다 바람직하게는 10원자%∼20원자%이다. 산소 함유량이, 5원자% 미만이 되면, 스퍼터링 가스 중에 산소를 다량으로 도입할 필요성이 발생하고, 30원자%를 초과해버리면, 직류 전원에서의 방전이 곤란해진다. 본 발명에 따른 스퍼터링 타깃재에 니켈을 함유시키는 경우, 니켈 함유량은 61.0원자% 이하가 바람직하고, 57.0원자% 이하가 더 바람직하다. 니켈 함유량이 61.0원자%를 초과하면 구리-니켈 합금상이 강자성을 나타내게 되고, 스퍼터링 시의 성막 레이트 저하로 이어진다. 또한, 본 발명에 따른 스퍼터링 타깃재에 티타늄을 함유시키는 경우, 티타늄 함유량은 7.50원자% 이하가 바람직하고, 6.25원자% 이하가 더 바람직하다. 티타늄 함유량이 7.50원자%를 초과하면 산화티타늄상이 형성되게 되고, 소결 시에 깨짐이 발생하기 쉬워진다.

그리고, 본 발명에 따른 스퍼터링 타깃재의 상대 밀도는 85% 이상이며, 바람직하게는 90%, 보다 바람직하게는 95% 이상이다. 상대 밀도 100%에 가까운 것일수록 양호한 것이 된다. 상대 밀도가 85% 미만이 되면, 스퍼터링 타깃재 중에 공극이 많아지고, 대기 중의 가스 성분을 취입하기 쉬워진다. 또한, 그 공극을 기점으로 한 이상 방전이나 스퍼터링 타깃재의 깨짐 현상이 발생하기 쉬워진다.

또한, 본 발명에 따른 스퍼터링 타깃재는, 직류 전원에 의한 방전을 안정하게 행하기 위해서, 벌크 저항값이 1.0×10^- ²Ω㎝ 이하이다. 보다 바람직하게는 1.0×10^-3Ω㎝ 이하이며, 더 바람직하게는 5.0×10^-4Ω㎝ 이하이다.

본 발명에 따른 스퍼터링 타깃재는, 구리계 금속상의 평균 입경이 0.5㎛∼10.0㎛이며, 산화물상의 평균 입경이 0.05㎛∼7.0㎛인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 구리계 금속상의 평균 입경이 1.0㎛∼8.0㎛이며, 산화물상의 평균 입경이 0.5㎛∼6.0㎛이다. 구리계 금속상의 평균 입경을 0.5㎛ 미만으로 하기 위해서는, 스퍼터링 타깃재의 원료로서 사용하는 구리나 구리 합금, 구리와 합금을 형성할 수 있는 금속의 원료분을 소경으로 할 필요가 있지만, 너무 소경인 평균 입경의 원료분을 사용하면, 원료분 표면에 형성되는 산화막의 영향에 의해, 스퍼터링 타깃재를 제조할 때의 소결이 불완전해지고, 스퍼터링 타깃재의 산소 함유량이 변동하기 쉬워진다. 구리계 금속상의 평균 입경이 10.0㎛를 초과하면, 산화물상의 응집이 발생하기 쉬워져, 구리계 금속상의 네트워크에 의한 도전 경로가 형성하기 어려워진다. 또한, 산화물상의 응집이 생기면, 그것을 기인으로 하여 스퍼터링 중에 이상 방전을 발생하기 쉬워진다. 그리고, 산화물상의 평균 입경을 0.05㎛ 미만으로 하기 위해서는, 스퍼터링 타깃재의 원료로서 사용하는 산화물분을 소경으로 할 필요가 있지만, 너무 소경인 평균 입경의 산화물분은 응집이 발생하기 쉽기 때문에, 스퍼터링 타깃재의 제조가 곤란해진다. 산화물상의 평균 입경이 7.0㎛를 초과하면, 스퍼터링 중에 이상 방전을 발생하기 쉬워진다. 이러한 평균 입경의 구리계 금속상과 산화물상이 혼합한 조직을 가지면, 벌크 저항값이 1.0×10^- ²Ω㎝ 이하인 스퍼터링 타깃재를 안정하게 실현할 수 있다. 또한, 상술의 구리계 금속상의 네트워크 구조가 형성되기 위해서는, 스퍼터링 타깃재의 단면 관찰에 있어서, 60㎛×60㎛의 범위에 있어서의 구리계 금속상의 면적비가 0.32 이상인 것이 바람직하고, 0.44 이상인 것이 더 바람직하다. 면적비가 0.32 미만이면 구리계 금속상의 네트워크 구조가 형성하기 어려워진다.

본 발명에 따른 스퍼터링 타깃재는, 산화물상이 산화구리상 또는 구리 합금 산화물상인 것이 바람직하다. 구리계 금속상과 산화물상과의 혼합 조직이며, 산소 함유량이 5원자%∼30원자%이며, 상대 밀도가 85% 이상이며, 벌크 저항값이 1.0×10^- ²Ω㎝ 이하인 스퍼터링 타깃재를 사용하여, 구리 표면에 흑화층을 형성하면, 형성한 흑화층 측의 표면 명도 L*을 40 이하로 하는 것이 가능해진다. 표면 명도 L*이 40을 초과하면, 센서 필름을 구성하는 구리 메시의 표면 반사가 강해지고, 표시 디바이스의 콘트라스트가 저하한다.

본 발명에 따른 스퍼터링 타깃재는, 구리분 및/또는 구리 합금분 혹은 구리분 및 구리 합금을 형성하기 위한 구리 이외의 금속분과, 산화물분을 혼합하고, 진공 분위기하에서, 구리 또는 구리 합금의 융점보다도 450℃∼200℃ 낮은 온도 범위 내의 소결 온도에서 소결함에 의해 제조할 수 있다. 구리 또는 구리 합금의 융점보다도 450℃ 낮은 소결 온도를 밑돌면, 소결이 불충분해지고, 구리 또는 구리 합금의 융점보다도 200℃ 낮은 소결 온도를 초과하면, 구리 또는 구리 합금의 융점에 근접하므로, 구리계 금속상과 산화물상과의 혼합 조직이 형성하기 어려워진다. 본 발명에 따른 스퍼터링 타깃재의 제조 방법에 있어서는, 구리분만과 산화물분과의 혼합, 혹은 구리 합금분만과 산화물분의 혼합, 또한, 구리분 및 구리 합금분과 산화물분과의 혼합, 또한 구리분 및 구리 합금을 형성하기 위한 구리 이외의 금속분과 산화물분과의 혼합을 행하여 제조할 수 있다. 그리고, 구리분 및/또는 구리 합금분 혹은 구리 합금을 형성하기 위한 구리 이외의 금속분과, 산화물분과의 혼합량을 조정함으로써, 소정 산소 함유량의 스퍼터링 타깃재를 제조할 수 있다. 여기에서, 구리 합금분으로서는 예를 들면, 구리-니켈 합금분, 구리-티타늄 합금분 등을 들 수 있다. 또한 산화물분으로서는 예를 들면, 산화구리분, 구리-니켈 합금 산화물분, 구리-티타늄 합금 산화물분 등을 들 수 있다. 또한 구리 합금을 형성하기 위한 구리 이외의 금속분으로서는 니켈분, 티타늄분 등을 들 수 있다.

본 발명의 스퍼터링 타깃재의 제조 방법으로서는, 구리분 및/또는 구리 합금분과 산화물분을 원료로 한 분말 야금법을 적용할 수 있다. 이 분말 야금법으로서는, 1축 가압 후에 성형체를 소성하는 방법, 핫프레스법, 통전 소결법 등을 적용할 수 있지만, 특히, 통전 소결법에 따른 것이 바람직하다. 통전 소결법에 따르면, 혼합한 원료분 중의 도전 부분에 우선적으로 전류가 흘러, 소결이 진행하게 되고, 즉, 구리분 또는 구리 합금분의 부분에, 혹은 그 양자의 부분에 우선적으로 전류가 흐르게 되고, 구리계 금속상을 형성하는 구리 입자 또는 구리 합금 입자가 우선적으로 입성장하기 쉬워진다. 그 결과, 스퍼터링 타깃재를 구성하는 구리계 금속상과 산화물상과의 혼합 조직에 있어서, 구리계 금속상을 형성하는 구리 입자 또는 구리 합금 입자의 연결이 확실해지고, 스퍼터링 타깃재 자체의 벌크 저항값을 확실히 작게 하는 것이 가능해진다.

본 발명에 의하면, 직류 전원에 의한 방전이 가능해지는, 구리 또는 구리 합금과 산화물을 갖는 스퍼터링 타깃재를 실현할 수 있고, 정전 용량 방식의 터치 패널용 센서 필름을 형성하기 위한 흑화층을, 안정하여, 용이하게 형성하는 것이 가능해진다.

도 1은 실시예1의 단면 관찰
도 2는 실시예4의 단면 관찰

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 우선, 본 실시형태의 스퍼터링 타깃재의 제조에 대해서 설명한다.

본 실시형태에 있어서는, 각 산소 함유량의 스퍼터링 타깃재(실시예1∼3)를 작성했다. 비교를 위해, 비교예1∼3도 제작했다. 표 1에 각 스퍼터링 타깃재의 데이터를 나타낸다. 이하에, 각 스퍼터링 타깃재의 제조 조건에 대해서 설명한다.

실시예1 : 평균 입경 D₅₀=3.0㎛의 구리분과, 평균 입경 D₅₀=3.0㎛의 산화구리(I)분을 원료로 했다. 산화구리(I)분 중의 산소 함유량이 화학량론비(Cu:O=2:1)로 되어 있는 것을 고려하여, 산소 함유량이 20원자%가 되도록 칭량했다. 칭량한 원료분과 지르코니아제 분쇄 미디어를 포트에 투입하고, 볼밀로 3시간 혼합했다. 그 후, 그 혼합분을 체가름하고, 직경 174㎜의 그라파이트형에 충전했다. 혼합분을 충전한 그라파이트형을 통전 소결 장치(DR.SINTER/SPS신텍스(주)제)에 세트하여, 이하의 조건에서 소결했다.

<소결 조건>

·분위기 : 진공(압력 : 40㎩)

·승온 시간 : 30℃/min

·소결 온도 : 850℃

·소결 유지 시간 : 30min

·압력 : 25㎫

·강온 : 자연 냉각

상기 소결 조건에서 얻어진 소결체를 기계 가공하고, 직경 101.6㎜, 두께 5㎜의 스퍼터링 타깃재를 제작했다.

실시예2 : 원료분의 산소 함유량이 15원자%가 되도록 칭량했다. 그 이외의 제조 조건은 실시예1과 같게 했다.

실시예3 : 원료분의 산소 함유량이 10원자%가 되도록 칭량했다. 그 이외의 제조 조건은 실시예1과 같게 했다.

실시예4 : 평균 입경 D₅₀=9.6㎛의 니켈분과, 평균 입경 D₅₀=2.5㎛의 산화구리(Ⅱ)분을 원료로 했다. 산화구리(Ⅱ)분 중의 산소 함유량이 화학량론비(Cu:O=1:1)로 되어 있는 것을 고려하여, 구리 함유량이 30원자%, 니켈 함유량이 40원자%, 산소 함유량이 30원자%가 되도록 칭량했다. 그 이외의 제조 조건은 실시예1과 같게 했다.

실시예5 : 평균 입경 D₅₀=9.6㎛의 니켈분과, 평균 입경 D₅₀=3.0㎛의 구리분과, 평균 입경 D₅₀=2.5㎛의 산화구리(Ⅱ)분을 원료로 했다. 산화구리(Ⅱ)분 중의 산소 함유량이 화학량론비(Cu:O=1:1)로 되어 있는 것을 고려하여, 구리 함유량이 34원자%, 니켈 함유량이 46원자%, 산소 함유량이 20원자%가 되도록 칭량했다. 그 이외의 제조 조건은 실시예1과 같게 했다.

비교예1 : 볼밀에 의한 혼합까지는 실시예1과 마찬가지로 행하고, 1축 가압 성형(프레스압 : 500kgf/㎠)으로 직경 140㎜의 압분체를 제작했다. 그리고, 소성로를 사용하여 이하의 조건에서 소성을 행했다.

<소결 조건>

·분위기 : 대기

·승온 시간 : 50℃/hr(약 0.83℃/min)

·소결 온도 : 900℃

·소결 유지 시간 : 4시간

·강온 : 50℃/hr(약 0.83℃/min)

상기 소결 조건에서 얻어진 소결체를 기계 가공하여, 직경 101.6㎜, 두께 5㎜의 스퍼터링 타깃재를 제작했다.

비교예2 : 소성 분위기를 진공(압력 : 40㎩)으로 한 이외에는, 비교예1과 마찬가지로 했다.

비교예3 : 원료분으로서 산화구리(I)분만을 사용했다. 그 산소 함유량은 33.3원자%이다(Cu:O=2:1). 산화구리분을 그대로 직경 174㎜의 그라파이트형에 충전했다. 이후의 조건은 실시예1과 마찬가지로 했다.

제작한 각 스퍼터링 타깃재에 대해서, 산소 함유량, 상대 밀도, 벌크 저항값, 평균 입경을 평가했다. 그 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다. 또한, 각 평가 방법은 이하와 같다.

산소 함유량 : 소결체의 표면을 기계 가공에 의해 깎고, 얻어진 절분으로 산소 질소 분석 장치(EMGA-550/(주)호리바세이사쿠쇼제)를 사용하여, 산소 함유량을 측정했다.

상대 밀도 : 스퍼터링 타깃재의 중량(g)을 그 체적(㎤)으로 나누고, 하기 이론식 (수 1)에 의거하는 이론 밀도ρ(g/㎤)에 대한 백분율을 산출하여, 상대 밀도(%)로 했다.

(수 1)

식 중, C(Cu), C(Cu₂O)는 각각 스퍼터링 타깃재 중의 구리계 금속상과 산화물상과의 함유량(중량%)을 나타내고 있으며, ρ(Cu), ρ(Cu₂O)는 각각 구리 또는 구리 합금의 밀도, 산화물의 밀도를 나타내고 있다. 구리계 금속상과 산화물상과의 함유량(중량%)은, 실측된 소결체 중의 산소가, 모두 산화구리(I) 또는 구리 합금 산화물을 형성하는 것으로 가정하여 산출했다.

벌크 저항값 : 저저항률계(로레스타-HP/(주)미쓰비시가가쿠애널리테크제)와 4탐침 프로브를 사용하여, 가공 후의 스퍼터링 타깃재의 체적 저항값을 측정했다.

평균 입경 : 스퍼터링 타깃재의 표면을 연마하여 평활하게 했다. 이 평활 표면에 대해서, 에너지 분산형 X선 분석(EDS)/전자선 후방 산란 회절 분석(EBSD) 장치(Pegasus System/아메테크(주)제)를 탑재한 FE총형의 주사형 전자 현미경(SUPRA55VP/Carl Zeiss사제)에 의해, 구리와 니켈과 산소의 EDS 스펙트럼과 EBSD 패턴을 측정했다. 측정 조건은, 가속 전압 20㎸, 관찰 시야 60×60㎛, 측정 간격 0.5㎛로 했다. 지수 기입한 결정상은, 구리계 금속상(구리상 또는 구리 합금상)과 산화물상이며, EDS 스펙트럼으로부터 양자를 구별했다. 얻어진 데이터에 대해서 EBSD 해석 프로그램(OIM Analysis/(주)TSL솔루션스제)의 분석 메뉴 「Grain Size」를 선택하여, 구리계 금속상과 산화물상과의 각각 면적 중량당 평균 결정 입경(㎛)을 산출했다. 이때 5° 이상의 방향차가 검출되었을 때에 일반입계로서 식별시키는 것으로 하고, 구리에 대해서는 <111>축 주위에 60° 회전의 방위 관계에 있는 쌍정입계는 일반입계로 간주하지 않는 것으로서 행했다. 또한, 구리계 금속상의 면적비는 다음과 같이 하여 산출했다.

구리계 금속상의 면적비 : 상술의 해석 프로그램을 사용하여, 「Color Coded Map Style」에서 「Phase」를 선택하고, 그 외의 설정은 초기 설정으로 함에 의해 산출되는 「Total Fraction」의 값을 채용했다.

[표 1]

표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예1∼3에서는, 제작된 스퍼터링 타깃재의 산소 함유량은 거의 목적의 레벨로 되어 있었다. 비교예1의 경우, 대기 중에서의 소성 처리를 행했기 때문에, 산소 함유량이 현저히 커졌다(원료 중의 산소 함유량 20.0원자%에 대하여, 제조 후에는 46.8원자%로 증가). 비교예2의 경우, 소성 온도(900℃)가 높고, 소성 시간(4hr)도 긴데도 불구하고, 상대 밀도가 낮은 것이 되었다. 이에 대하여, 통전 소결법을 채용한 실시예1∼3의 상대 밀도는 85% 이상이 되고, 통전 소결법에 따르면 소결이 촉진되는 것이 판명되었다. 니켈을 함유시킨 실시예4, 5에서도, 제작된 스퍼터링 타깃재의 산소 함유량은 거의 목적의 레벨로 되어 있었다. 단, 실시예1∼3에 비하면, 원료분 중의 산소 함유량에 비하여 약간 낮아져 있었다. 이것은, 니켈분과 산화구리(Ⅱ)분과의 반응에 의해 형성되는 산화니켈상이 산소 결손을 갖고 있기 때문이라고 생각된다. 한편, 상대 밀도에 관해서는, 실시예4, 5 모두 85% 이상이 되었다.

다음으로, 실시예1∼3에서는, 벌크 저항값이 1.0×10^- ²Ω㎝ 이하의 범위이며, 직류 전원에 의한 방전이 가능한 것이 판명되었다. 한편, 비교예1, 3은 절연물로 되어 있으며, 벌크 저항값의 측정이 불능했다. 비교예2에 대해서도, 벌크 저항값이 매우 크고 측정값이 불안정하므로, 저항값을 특정할 수 없었다. 또한, 비교예2에 대해서는, 일정한 도전성을 갖지만, 직류 전원에서 안정하게 방전시키는 것은 곤란했다.

도 1에 실시예1의 스퍼터링 타깃재의 단면을 전자선 후방 산란 회절 분석 장치(EBSD 장치)로 관찰한 결과를 나타낸다. 도 1의 흑색으로 보이는 부분이 구리상이며, 그 이외의 부분이 산화물상이다. 구리상을 보면 네트워크상으로 연결되어 있는 상태이므로, 재료 내부에 도전 경로가 형성되어 있는 것이라고 생각된다. 그 때문에, 실시예의 경우에서는, 벌크 저항값이 낮아졌다고 생각된다. 또, 도 1의 시야(60㎛×60㎛)에 있어서의 구리상의 면적비를 산출한 바 0.48이었다. 한편, 비교예1의 경우, 산소 함유량이 크기 때문에, 타깃재 전체가 산화물상으로 구성되어 절연물이 된 것이라고 생각된다. 또한, 비교예2의 경우, 결정성이 낮은 상태이며, 구리상과 산화물상과의 구별이 불명확한 조직 상태였다. 그 때문에, 벌크 저항값도 매우 높은 것이 되었다고 생각된다. 또한, 비교예3의 경우, 구리 합금상을 거의 확인할 수 없는 조직으로 되어 있으며, 그 때문에, 절연물에 가까운 상태가 된 것이라고 생각된다.

또한, 도 2에 실시예4의 스퍼터링 타깃재의 단면을 관찰한 결과를 나타낸다. 도 2의 흑색으로 보이는 부분이 구리와 니켈과의 합금상(구리계 금속상)이며, 그 이외의 부분이 산화물상이다. 이 산화물상에는, EDS 스펙트럼과 EBSD 패턴의 결과로부터, 산화니켈상도 포함되어 있다고 판명되었다. 원료인 니켈분은, 일부가 구리계 금속상을 형성하여, 그 외의 일부가 구리 합금 산화물상을 형성하고 있는 것이 판명되었다. 그리고, 도 1의 경우와 같이, 실시예4에 있어서의 구리계 금속상은 네트워크상으로 연결한 상태였다. 또, 도 2의 시야(60㎛×60㎛)에 있어서의 구리계 금속상의 면적비를 산출한 바 0.70이었다.

실시예1의 평균 입경은, 구리계 금속상(구리상)이 4.8㎛, 산화물상이 3.9㎛였다. 이것으로부터, 실시예1의 경우, 원료에서 사용한 구리분의 평균 입경(D₅₀=3.0㎛)보다 약간 입성장하고 있었던 것이 판명되었다. 또한, 산화물상의 응집도 확인되지 않았다. 비교예2의 경우, 소결이 불충분하기 때문인지, EBSD 장치로는 기쿠치 패턴이 명료하게 검출되지 않고, 구리상의 평균 입경을 산출할 수 없었다.

이어서, 제작한 스퍼터링 타깃재를 사용하여, 흑화층을 형성한 결과에 대해서 설명한다. 흑화층의 평가는, 유리 기판 상에 구리에 의한 구리 배선층을 형성하여, 그 구리층 표면에 흑화층을 형성한 평가 샘플을 제작하여 행했다.

흑화층의 막두께는 특히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 5㎚∼100㎚로 할 수 있다. 스퍼터링은, 아르곤 가스만으로 실시하는 것도 가능하지만, 형성하는 흑화층의 광학 특성을 조정할 목적으로, 산소 또는 질소, 혹은 그 양쪽을 스퍼터링 가스로서 첨가하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 첨가하는 가스 유량과 아르곤 가스 유량과의 비(첨가하는 가스 유량/아르곤 가스 유량)가 바람직하게는 20% 이하, 보다 바람직하게는 15% 이하이다. 너무 많은 산소나 질소, 혹은 그 양쪽을 첨가하면, 성막 레이트의 저하나 방전의 불안정화로 이어지는 경향이 있다.

여기에서의 평가 샘플에서는, 순구리를 사용한 구리층을 형성하고 있지만, 센서 필름 등의 구성하는 구리 배선의 경우, 저저항의 요구에 대해서는 순구리가 사용되고, 기재와의 밀착성을 고려했을 때는 구리 합금을 사용할 수도 있다. 또한, 기재와의 밀착성을 확보할 목적으로, 구리 배선의 하지에 티타늄이나 몰리브덴 등의 밀착층을 형성할 수도 있다. 구리 배선의 막두께는 특히 제한은 없지만, 예를 들면 50㎚∼10000㎚로 할 수 있다.

평가 샘플의 제조 조건은 이하와 같다. 우선, 제작한 각 스퍼터링 타깃재를 구리제의 백킹 플레이트와 첩합하여 스퍼터링 타깃으로 했다. 이 스퍼터링 타깃과 배선용 순구리 스퍼터링 타깃을, 직류 전원을 구비한 스퍼터링 장치에 장착하여 성막했다. 성막 조건은 다음과 같다.

<성막 조건>

·적층막 구성 : 흑화층/구리 배선막/유리 기판

·흑화층 두께 : 20㎚

·구리 배선층 두께 : 200㎚

·유리 기판 : 40㎜×40㎜×0.7㎜t

·도달 압력 : 5×10^- ⁶Torr 미만

·산소 유량 : 0.0∼10.0sccm(2.5sccm 간격)

·산소 유량/아르곤 가스 유량의 비율 : 0.0∼20.4%

·인가 전력 : 100W∼300W(1.3W/㎠∼3.7W/㎠)

제작한 평가 샘플에 대해서는, 그 표면의 명도(L*)를 측정했다. L*의 측정은 분광 측색계(CM-2500d/코니카미놀타(주)제)를 사용하고, L*a*b* 표색계로, 평가 샘플의 적층막 표면의 L*을 측정했다. 비교를 위해, 시판의 터프피치 동(C1100, 타깃 산소 함유량 0.04at% 이하)을 사용하여, 흑화층을 형성한 것도 제작했다(비교예4). 표 2에는, 얻어진 각 평가 샘플의 적층막의 최적 산소 유량과, 그 조건에서 성막한 적층막의 L*을 나타낸다. 여기에서 말하는 최적 산소 유량이란, 0.0∼10.0sccm(2.5sccm 간격)의 범위에서 적층막을 형성했을 때에, 가장 낮은 L*을 나타냈을 경우의 산소 유량이다.

[표 2]

실시예1∼5의 흑화층에서는, 표시 디바이스의 콘트라스트 저하의 억제에 목표가 되는 명도 L*의 값이 40 이하의 범위였다. 또한, 스퍼터링 타깃재 중의 산소 함유량이 늘어나면, 적은 산소 유량이어도 명도 L*의 값이 작아지는 것이 판명되었다. 한편, 비교예4의 경우, 산소 유량을 최대의 10sccm로 하여 흑화층을 형성했지만, 명도 L*을 40 이하로 할 수 없었다.

본 발명에 의하면, 직류 전원에 의해 방전하는 스퍼터링 처리가 가능해지고, 표시 디바이스의 콘트라스트를 저하시키지 않고, 흑화층을 구비한 터치 패널용 센서 필름을 효율적으로 제조하는 것이 가능해진다.

Claims

구리계 금속상과 산화물상과의 혼합 조직을 갖고,
산소 함유량이 5원자%∼30원자%이며, 상대 밀도가 85% 이상이며,
벌크 저항값이 1.0×10^- ²Ω㎝ 이하인 스퍼터링 타깃재.
제1항에 있어서,
구리계 금속상이 구리상, 또는 니켈, 티타늄 중 적어도 하나를 포함하는 구리 합금상인 스퍼터링 타깃재.
제1항에 있어서,
구리계 금속상이 구리-니켈 합금상 또는 구리-티타늄 합금상인 스퍼터링 타깃재.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
산화물상이 산화구리상 또는 구리 합금 산화물상인 스퍼터링 타깃재.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
구리 합금 산화물상이, 니켈, 티타늄 중 적어도 하나를 포함하는 스퍼터링 타깃재.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
구리 합금 산화물상이, 구리-니켈 합금 산화물상 또는 구리-티타늄 합금 산화물상인 스퍼터링 타깃재.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
니켈 함유량이 61.0원자% 이하이며, 티타늄 함유량이 7.50원자% 이하인 스퍼터링 타깃재.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
구리계 금속상의 평균 입경이 0.5㎛∼10.0㎛이며, 산화물상의 평균 입경이 0.05㎛∼7.0㎛인 스퍼터링 타깃재.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
스퍼터링 타깃재의 단면 관찰에 있어서, 60㎛×60㎛의 범위에 있어서의 구리계 금속상의 면적비가 0.32 이상인 스퍼터링 타깃재.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
직류 전원에 의한 방전에 사용하는 스퍼터링 타깃재.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
흑화층을 형성하기 위해서 사용하는 스퍼터링 타깃재.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 스퍼터링 타깃재의 제조 방법으로서,
구리분 및/또는 구리 합금분, 혹은 구리분 및 구리 합금을 형성하기 위한 구리 이외의 금속분과, 산화물분을 혼합하는 공정과,
진공 분위기하에서, 구리 또는 구리 합금의 융점보다도 450℃∼200℃ 낮은 온도 범위 내의 소결 온도에서 소결하는 공정을 포함하는 스퍼터링 타깃재의 제조 방법.
제12항에 있어서,
구리 합금분이 니켈, 티타늄 중 적어도 하나를 포함하는 스퍼터링 타깃재의 제조 방법.
제12항 또는 제13항에 있어서,
구리 합금분이 구리-니켈 합금분, 또는 구리-티타늄 합금분인 스퍼터링 타깃재의 제조 방법.
제12항에 있어서,
구리 합금을 형성하기 위한 구리 이외의 금속분이 니켈분, 티타늄분 중 적어도 하나를 포함하는 스퍼터링 타깃재의 제조 방법.
제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
산화물분이 산화구리분, 또는 구리 합금 산화물분인 스퍼터링 타깃재의 제조 방법.
제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
산화물분이 니켈, 티타늄 중 적어도 하나를 포함하는 구리 합금 산화물분인 스퍼터링 타깃재의 제조 방법.
제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
산화물분이 구리-니켈 합금 산화물분 또는 구리-티타늄 합금 산화물분인 스퍼터링 타깃재의 제조 방법.
제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
소결은 통전 소결법에 따른 스퍼터링 타깃재의 제조 방법.