JP2005289046A - 配線付き基体形成用の積層体、配線付き基体およびその形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低抵抗で、ヒロックが発生しにくく、表面粗さが小さく、かつ耐アルカリ性、耐食性に優れている配線付き基体形成用の積層体、特に有機ＥＬ素子ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイに適した積層体、該積層体をエッチングして配線付き基体を形成する方法および得られた配線付き基板の提供。
【解決手段】基体上に、Ａｌ−Ｎｄ合金を主成分とし、Ｎｄ含有率が全成分に対して０．１〜６原子％である導体層と、該導体層の上に、Ｎｉ−Ｍｏ合金を主成分とするキャップ層とを有することを特徴とする配線付き基体形成用の積層体、該積層体のスパッタリングによる形成方法、および該積層体に平面状にパターニングした配線付き基体。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機エレクトロルミネセンス（有機ＥＬ）素子ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ用電極配線として用いられる配線付き基体とその形成方法およびそのために好適に使用される配線付き基体形成用の積層体に関する。

フラットパネルディスプレイは、近年の高度情報化に伴って、ますます需要が高まっている。最近、自己発光型で低電圧駆動が可能な有機ＥＬ素子ディスプレイが、高速応答性、視認性、輝度などの点で、従来のＬＣＤやＰＤＰに比べ格段に優れていることから、次世代のディスプレイとして特に注目されている。有機ＥＬ素子は基本的には、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）の透明電極（陽極）と金属電極（陰極）の間に、陽極側から正孔輸送層、発光層、電子輸送層などの有機質層が形成された構造をしている。近年のカラー化や高精細化には、ＩＴＯ層のさらなる低抵抗化が必要であるが、ＬＣＤなどに従来から用いられているＩＴＯ層の低抵抗化は既に限界に近づいている。そこで、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に広く採用されているように、Ａｌ、Ａｌ合金などの低抵抗金属を補助配線とし、ＩＴＯ層からなる電極と組み合わせることにより、実質的に素子回路の低抵抗化を実現している。

ところで、ＡｌまたはＡｌ合金は低抵抗ではあるが、表面にＡｌ酸化物が形成されやすく、他の金属と電気的コンタクトを取ろうとしても、接触抵抗が高く、そのままでは使用することができないという不都合があった。そのため、多くの場合、ＭｏまたはＭｏ合金（Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ）でＡｌまたはＡｌ合金をキャップする対応がとられている（例えば、特許文献１）。なお、ＭｏはＡｌと同じエッチング液でのエッチングが可能であり、補助配線を形成するためのフォトリソ工程で、ＡｌとＭｏを一括してパターニングすることが可能である。
しかし、一般的にＭｏの耐湿性は低く、空気中の水分で腐食しやすいので、ＭｏをＦＰＤの配線材料として使用すると配線が劣化しやすいという問題があった。一方、Ｃｒなどの耐湿性の高い金属でＡｌをキャップすると、後述するようなＡｌと同じエッチング液でエッチングすることができず、一括パターニングが困難であるという問題があった。

特開平１３−３１１９５４号公報

このような問題に対して、Ａｌを導体層とし、耐湿性が高く、かつＡｌと一括してパターニング可能なＮｉ−Ｍｏ合金をキャップ層とする積層体が考えられる。確かに、この場合は高湿条件に放置しても事実上配線の劣化はない。しかし、該積層体は、導体層の形成時にヒロック（突起）が発生しやすく、それに起因してＮｉ−Ｍｏ合金層の被覆性が悪化し、Ａｌが露出するため、表示素子を形成するための洗浄時、フォトリソ工程の現像時およびレジスト剥離時などのアルカリ処理で、Ａｌが孔が開くように溶出し、配線の抵抗が増大するという問題があった。

本発明は、低抵抗で、ヒロックが発生しにくく、表面粗さが小さく、かつ耐アルカリ性に優れた配線付き基体形成用の積層体、該積層体をエッチングして配線付き基体を形成する方法および得られた配線付き基体を提供することが目的である。特に有機ＥＬ素子ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイに用いる電極配線用に好適な配線付き基体形成用の積層体、該積層体をエッチングして配線付き基体を形成する方法および得られた配線付き基板を提供することが目的である。

本発明者は、従来技術を踏まえて鋭意検討して、Ａｌ−Ｎｄ合金を導体層に使用することにより、ヒロックが発生しにくくなり、表面粗さが小さくなることと、該導体層の上に、Ａｌエッチング液でエッチング可能なＮｉ−Ｍｏ合金を主成分とするキャップ層を形成した場合には、該キャップ層が導体層のＡｌ−Ｎｄ合金の露出を強力に抑えるため、耐アルカリ性、耐食性が向上することを見出し、結果として、低抵抗で、ヒロックが発生しにくく、表面粗さが小さく、かつ耐アルカリ性、耐食性に優れた配線付き基体を得るに至り、本発明を完成したのである。

したがって、本発明は、基体上に、Ａｌ−Ｎｄ合金を主成分とし、Ｎｄ含有率が全成分に対して０．１〜６原子％である導体層と、該導体層の上に、Ｎｉ−Ｍｏ合金を主成分とするキャップ層とを有することを特徴とする配線付き基体形成用の積層体である。

本発明の配線付き基体形成用の積層体は、基体上に、Ａｌ−Ｎｄ合金を主成分とし、Ｎｄ含有率が全成分に対して０．１〜３原子％である導体層と、該導体層の上に、Ｎｉ−Ｍｏ合金を主成分とするキャップ層とを有することが好ましい。

本発明の配線付き基体形成用の積層体は、前記導体層と基体との間に基体側からＩＴＯ層と下地層とをこの順に有することが好ましい。

本発明の配線付き基体形成用の積層体は、前記下地層がＭｏまたはＭｏ合金を主成分とする層であることが好ましい。

本発明の配線付き基体形成用の積層体は、前記導体層と前記キャップ層との間および／または前記導体層と前記下地層との間にキャップ層とは異なる組成を有するＮｉ拡散防止層を有することが好ましい。

本発明の配線付き基体形成用の積層体は、前記Ｎｉ拡散防止層がＭｏ、Ｍｏ−Ｎｂ合金またはＭｏ−Ｔａ合金を主成分とする層であることが好ましい。

本発明の配線付き基体形成用の積層体は、前記キャップ層におけるＮｉ含有率が全成分に対して３０〜９５原子％であり、Ｍｏ含有率が全成分に対して５〜７０原子％であることが好ましい。

本発明の配線付き基体形成用の積層体は、前記Ｎｉ拡散防止層におけるＭｏ含有率が全成分に対して８０〜１００原子％であり、ＮｂまたはＴａ含有率が全成分に対して０〜２０原子％であることが好ましい。

また、本発明は、前記いずれかの積層体に平面状にパターニングを施した配線付き基体である。

また、本発明の配線付き基体は、有機ＥＬ表示素子に適用されることが好ましい。

また、本発明は、基体上に、スパッタ法によりＡｌ−Ｎｄ合金を主成分とする導体層と、該導体層の上にＮｉ−Ｍｏ合金を主成分とするキャップ層を形成して配線付き基体形成用の積層体を得、次いで、該積層体にフォトリソグラフ法により平面状にパターニングすることを特徴とする配線付き基体の形成方法である。

本発明の配線付き基体形成用の積層体は、低抵抗で、ヒロックが発生しにくく、表面粗さが小さく、かつ耐アルカリ性、耐食性に優れているので、該積層体から得られた配線付き基体を用いると、表示素子の形成時またはフォトリソ工程において、導体層のＡｌが溶出し、配線の抵抗が増大することがない。そのため、高精細で信頼性の高いディスプレイを作製できる。特に、素子寿命の長く、発光特性の向上のため、配線の低抵抗が望まれる有機ＥＬディスプレイに有効に使用することができる。

本発明の配線付き基体形成用の積層体は、基体／導体層／キャップ層からなる積層体を基本とし、基体と導体層の間に基体側からＩＴＯ層と下地層を有する、基体／ＩＴＯ層／下地層／導体層／キャップ層からなる積層体、導体層とキャップ層の間および／または下地層と導体層の間にＮｉ拡散防止層を有する、基体／ＩＴＯ層／下地層／Ｎｉ拡散防止層／導体層／Ｎｉ拡散防止層／キャップ層からなる積層体などの多層積層体を含む。

本発明に使用される基体は、必ずしも平面で板状である必要はなく、曲面でも異型状でもよい。基体としては、透明または不透明のガラス基板、セラミック基板、プラスチック基板、金属基板などが挙げられる。ただし、基体側から発光させる構造の有機ＥＬ素子に用いる場合には、基体は透明であることが好ましく、特にガラス基板が強度および耐熱性の点から好ましい。ガラス基板としては、無色透明なソーダライムガラス基板、石英ガラス基板、ホウケイ酸ガラス基板、無アルカリガラス基板が例示される。有機ＥＬ素子に用いる場合のガラス基板の厚さは０．２〜１．５ｍｍであることが、強度および透過率の点から好ましい。

本発明の配線付き基体形成用の積層体は、基体上にＡｌ−Ｎｄ合金を主成分とする導体層（単にＡｌ−Ｎｄ合金層とも称す）と、該導体層の上にＮｉ−Ｍｏを主成分とするキャップ層（単にＮｉ−Ｍｏ合金層とも称す）との２層を必ず含む積層体である。
本発明の積層体は、導体層がＡｌ−Ｎｄ合金を主成分とするため、配線を低抵抗に保持したまま、膜の形成時にヒロックを発生しにくくすることができる。また、Ａｌ−Ｎｄ合金を主成分とすると、Ｎｉ−Ｍｏ合金を主成分とするキャップ層による被覆性がよく、Ａｌ−Ｎｄ合金の露出が抑えられるので、積層体の耐アルカリ性を向上させることができる。

導体層を構成するＡｌ−Ｎｄ合金層のＡｌ含有率は、配線の抵抗を低くする点から、全成分に対して９４〜９９．９原子％であり、Ｎｄ含有率は全成分に対して０．１〜６原子％である。Ｎｄ含有率が高くなるほど、成膜直後の抵抗が増大するが、成膜後に熱処理を行うことにより、Ａｌと同等の抵抗まで低下させることができる。有機ＥＬ表示素子などは、一般的に補助配線形成後に表示素子形成のための熱処理を行う必要があるが、配線形成用積層体にＡｌ−Ｎｄ合金を用いて表示素子を形成した後では、Ｎｄ含有率が０．１原子％より少ないと耐ヒロック性が充分でなく、６原子％を超えると、熱処理後の抵抗がＡｌの抵抗よりも増大する。よって、０．１〜６原子％に限定される。
Ａｌ−Ｎｄ合金層には、不純物としてＴｉ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｎａ、Ｏ等が含有されていてもよく、その含有量は合計で１質量％以下であることが好ましい。
Ａｌ−Ｎｄ合金層の膜厚は、充分な導電性や良好なパターニング性が得られるように１００〜５００ｎｍであることが好ましく、１５０〜４００ｎｍであることがより好ましい。
なお、Ａｌ−Ｎｄ層は、成膜直後は若干抵抗値が高めだが、焼成することで抵抗値が下がる特性を有している。これは、成膜直後ではＮｄがＡｌと混ざっていて、抵抗の増大につながっていたものが、熱処理によって、Ｎｄが粒界に移動しＮｄとＡｌに分離することで、抵抗値が下がると推測している。

導体層の上に形成するキャップ層は、Ｎｉ−Ｍｏ合金を主成分とする層である。Ｎｉ−Ｍｏ合金層は耐湿性が優れるので、形成された配線の低抵抗を維持できるほかに、得られた配線付き基体を用いた電子装置の信頼性を向上させることができる。しかも、得られる配線付き基体形成用の積層体は精細なパターニングが可能である。さらに、フォトリソグラフを用いてパターニングをする際に、キャップ層（Ｎｉ−Ｍｏ合金層）と導体層（Ａｌ−Ｎｄ合金層）が同じエッチング液（酸性水溶液）でほぼ同じ速度でエッチングすることができる。すなわち、キャップ層と導体層とが一括してパターニングすることが可能となる。
導体層とキャップ層とのエッチング速度が大きく異なると、配線を形成する際にオーバーエッチングや残渣の原因となるので、好ましくない。Ｎｉ−Ｍｏ合金層のエッチング速度は、エッチング液の種類に応じてＮｉとＭｏの組成比を変えて、容易に調整することができる。Ｎｉに対するＭｏの比率が大きい方が、該速度が速くなる。

Ｎｉ−Ｍｏ合金層のＮｉ含有率は、全成分に対して好ましくは３０〜９５原子％、より好ましくは６５〜８５原子％である。Ｎｉ含有率が３０原子％未満であるとＮｉ−Ｍｏ合金層の耐湿性が充分でなく、９５原子％を超えるとエッチング液によるエッチング速度が遅く、導体層のエッチング速度と同程度に調整することが困難になる。またＮｉ−Ｍｏ合金層のＭｏの含有率は、全成分に対して好ましくは５〜７０原子％、より好ましくは１５〜３５原子％である。Ｍｏの含有率が５原子％未満であるとエッチング液によるエッチング速度が遅く、導体層のエッチング速度と同程度に調整することが困難になり、７０原子％を超えるとＮｉ−Ｍｏ合金層の耐湿性が充分でなくなる。Ｎｉ−Ｍｏ合金層のＮｉおよびＭｏの含有率の合計は９０〜１００原子％であることが好ましい。
Ｎｉ−Ｍｏ合金層は、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗなどの金属を１種または２種以上、耐湿性、エッチング性などを劣化させない範囲、例えば、１０原子％以下含有していてもよい。
前記キャップ層の膜厚は、耐湿性およびパターニング性の観点から好ましくは１０〜２００ｎｍであり、より好ましくは１５〜５０ｎｍである。

本発明の配線付き基体形成用の積層体は、スパッタ法を用いて形成されることが好ましい。例えば、ガラス基板の一方の表面上に、Ａｌ−Ｎｄ合金ターゲットを用い、不活性ガス雰囲気でスパッタリングすることにより、導体層を形成する工程と、該導体層の上に、Ｎｉ−Ｍｏ合金ターゲットを用いて、スパッタリングすることにより、キャップ層を形成する工程との組合わせにより形成される。スパッタ法により、大面積にわたり、膜厚が均一な配線付き基体形成用の積層体が容易に形成することができる。

Ａｌ−Ｎｄ合金ターゲットは、例えば、Ｎｄを含有するＡｌ合金ターゲット、Ｎｄを含有するＡｌ非合金ターゲットなどである。
また、Ｎｉ−Ｍｏ合金ターゲットは、例えば、Ｎｉ−Ｍｏ合金ターゲット、Ｆｅを含有するＮｉ−Ｍｏ合金ターゲット、Ｆｅを含有するＮｉ−Ｍｏ非合金ターゲットなどである。Ｆｅを含有するＮｉ−Ｍｏ非合金ターゲットとしては、例えば、ターゲット面積よりも小さいＮｉ板、Ｍｏ板、Ｆｅ板をモザイク状に組合わせたものや、Ｎｉ−Ｍｏ合金ターゲット板とＦｅ板を組合わせたものも含む。

本発明の配線付き基体形成用の積層体は、具体的には、例えば次のような方法により形成される。
Ａｌ−Ｎｄ合金タ−ゲットおよびＮｉ−Ｍｏ合金ターゲットを直流マグネトロンスパッタ装置のカソードに別々に取付ける。さらに、基体を基板ホルダーに取付ける。次いで、成膜室内を真空に排気後、スパッタガスとしてＡｒガスを導入する。Ａｒガス以外にＨｅ、Ｎｅ、Ｋｒガスなどもスパッタガスとして用いることができるが、放電が安定で、安価なＡｒガスが好ましい。スパッタ圧力は０．１〜２Ｐａが適当である。また背圧は１×１０^-6〜１×１０^-2Ｐａであることが好ましい。基体温度は室温〜４００℃、室温〜２５０℃、特に室温〜１５０℃であることが好ましい。

まず、基体上に、スパッタリングにより、Ａｌ−Ｎｄ合金層を導体層として形成する。次いで、導体層の上に、スパッタリングにより、Ｎｉ−Ｍｏ合金層をキャップ層として形成し、配線付き基体形成用の積層体を形成する。
Ａｌ−Ｎｄ合金層を形成するときは、ＡｌとＮｄとをそれぞれ別々のターゲットとして用いて合金層を形成してもよいが、導体層の組成の制御性および均一性の向上の観点から予め所定の組成のＡｌ−Ｎｄ合金を作製して、これをターゲットとして用いることが好ましい。
Ｎｉ−Ｍｏ合金層を形成するときは、ＮｉとＭｏとをそれぞれ別々のターゲットとして用いて合金層を形成してもよいが、予め所定の組成のＮｉ−Ｍｏ合金を作製して、これをターゲットとして用いることが好ましい。

本発明の配線付き基体形成用の積層体は、Ｎｉ−Ｍｏ合金層（キャップ層）とＡｌ−Ｎｄ合金層（導体層）との間、および／またはＡｌ−Ｎｄ合金層（導体層）と、後述するようなＮｉ−Ｍｏ合金層（下地層）との間に、キャップ層とは異なる組成を有するＮｉ拡散防止層を有していてもよい。
導体層とキャップ層、導体層と下地層が接しているときに熱処理すると、キャップ層および／または下地層からＮｉが導体層に拡散し、導体層の抵抗が増大する。該抵抗の増大は、該Ｎｉ拡散防止層により防止することができる。該Ｎｉ拡散防止層もスパッタ法により形成されるのが好ましい。

Ｎｉ拡散防止層の膜厚はバリア性およびパターニング性の観点から１０〜２００ｎｍが好ましく、１５〜５０ｎｍがより好ましい。
Ｎｉ拡散防止層は、キャップ層および導体層と一括エッチングできる点から、Ｍｏを主成分とするＭｏ系金属層であることが好ましい。具体的には、Ｍｏ、Ｍｏ−Ｎｂ合金、Ｍｏ−Ｔａ合金などが挙げられる。該Ｍｏ系金属層のＭｏ含有率は、８０〜１００原子％であることが好ましい。また、該Ｍｏ系金属層のＮｂまたはＴａ含有率は、０〜２０原子％であることが好ましい。
前記Ｍｏ系金属層をＮｉ拡散防止層として導体層とキャップ層との間に形成すると、パターニング後のパターン断面部では、Ｍｏ系金属が露出するが、Ｍｏ系金属層の大部分がキャップ層と導体層とに覆われているので、耐湿性の向上は妨げられない。

本発明の配線付き基体形成用の積層体は、そのＮｉ−Ｍｏ合金層（キャップ層）を、酸化、窒化、酸窒化、酸炭化または酸窒炭化などの処理をする、つまり、キャップ層形成時にそのような処理を施すことによっても、前記Ｎｉ拡散防止層と同様に抵抗増大を防止することができる。該処理は、Ｎｉ−Ｍｏ合金層をスパッタリングにより形成する時に、スパッタガスとして、Ｏ₂ 、Ｎ₂ 、ＣＯ、ＣＯ₂ などの反応性ガスとＡｒガスとの混合ガスを用いる方法により実施される。該処理を行うことより、Ｎｉ−Ｍｏ合金層中に酸素、窒素、炭素を含有させることができる。反応性ガスの含有率は、Ｎｉ拡散防止効果の観点から５〜５０体積％であることが好ましく、２０〜４０体積％であることがより好ましい。

また、本発明の配線付き基体形成用の積層体は、錫ドープ酸化インジウム層（ＩＴＯ層）を有していてもよい。その場合、Ａｌ−Ｎｄ合金層はＩＴＯ層との接触抵抗が大きいという不都合があるので、実際には、前記下地層を介して、基体／ＩＴＯ層／下地層／導体層／キャップ層とすることが好ましい。ＩＴＯ層は透明電極として用いることができるので、本発明の配線付き基体形成用の積層体において、基体上にＩＴＯ層を形成した後に、下地層、導体層およびキャップ層を形成する際に必要箇所をマスクしておけば、マスクされた箇所は下地層、導体層およびキャップ層がなく、ＩＴＯ層のみとなるので、これを電極として用いて、例えば、必要な場合は、その上に、有機質層を形成して有機ＥＬ素子とすることができる。一方、マスクしない箇所は、ＩＴＯ層の上に、下地層、導体層およびキャップ層が形成され、電極であるＩＴＯ層と配線としての下地層、導体層およびキャップ層が段差なく接続される。

ＩＴＯ層は、例えばガラス基板上にＩＴＯ層をエレクトロンビーム法、スパッタ法、イオンプレーティング法などを用いて成膜することにより形成される。ＩＴＯ層は、例えばＩｎ₂ Ｏ₃ とＳｎＯ₂ との総量に対して、ＳｎＯ₂が３〜１５質量％含有されるＩＴＯターゲットを用いて、スパッタリングにより成膜するのが好ましい。スパッタリングガスはＯ₂ とＡｒの混合ガスであることが好ましく、Ｏ₂ ガス濃度は０．２〜２体積％であることが好ましい。
ＩＴＯ層の膜厚は５０〜３００ｎｍが好ましく、１００〜２００ｎｍがより好ましい。
そして、該ＩＴＯ層の上にスパッタ法により、さらに下地層、導体層およびキャップ層を形成することにより、ＩＴＯ層を有する配線付き基体形成用の積層体を得ることができる。

導体層はＩＴＯ層との接触抵抗が大きいという不都合があるので、ＩＴＯ層を基体と導体層との間に形成するときには、ＩＴＯ層と配線との接触抵抗の増大を防止するために、導体層の下に下地層を形成する。下地層は、ＭｏまたはＭｏ合金を主成分とするＭｏ系金属層であるのが好ましい。ＭｏまたはＭｏ合金を主成分とするＭｏ系金属層とは、ＭｏまたはＭｏ合金の含有率が層中に９０〜１００原子％であることを意味する。
下地層の膜厚はバリア性およびパターニング性の観点から１０〜２００ｎｍが好ましく、１５〜５０ｎｍがより好ましい。

Ｍｏ系金属層としてはＮｉ−Ｍｏ合金層が好ましく、Ｎｉ−Ｍｏ合金層を下地層とする場合は、該合金層のＮｉ含有率は全成分に対して好ましくは３０〜９５原子％、より好ましくは６５〜８５原子％であり、Ｍｏ含有率は全成分に対して好ましくは５〜７０原子％、より好ましくは１５〜３５原子％である。さらに、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗなどの金属が１種または２種以上、耐湿性、エッチング性などを劣化させない範囲で含有されていてもよい。

導体層の下に形成された下地層のＮｉ−Ｍｏ合金層の組成は、キャップ層のＮｉ−Ｍｏ合金層の組成と同じであっても、異なっていてもよい。上下のＮｉ−Ｍｏ合金層の組成を調整して、エッチング速度がＮｉ−Ｍｏ合金層（キャップ層）、Ａｌ−Ｎｄ合金層（導体層）、Ｎｉ−Ｍｏ合金層（下地層）の順に速くなるようにすれば、パターニングの時にパターン断面形状をテーパ状に加工することができる。また、導体層と下地層のＮｉ−Ｍｏ合金層との間にＮｉ拡散防止層を設けてもよい。該Ｎｉ拡散防止層の構成は、前述した導体層とキャップ層との間に設けるＮｉ拡散防止層と同じである。

下地層に、酸化、窒化、酸窒化、酸炭化または酸窒炭化などの処理を施してもよい。このような処理により、酸素、窒素、炭素などが下地層に含有されるので、前記Ｎｉ拡散防止層と同様に抵抗増大を防止することができる。該処理は、Ｎｉ−Ｍｏ合金層をスパッタリング法で形成する場合、スパッタガスとして、Ｏ₂ 、Ｎ₂ 、ＣＯ、ＣＯ₂ などの反応性ガスとＡｒガスとの混合ガスを用いる方法により実施される。反応性ガスの含有率は、Ｎｉ拡散防止効果の点から５〜５０体積％、特に２０〜４０体積％であることが好ましい。
下地層に酸素を含んでいる場合、下地層中の酸素の含有量は、Ｎｉ拡散防止効果の点で、膜中の全原子に対して５〜２０原子％であることが好ましい。下地層に炭素を含んでいる場合、下地層中の炭素の含有量は、Ｎｉ拡散防止効果の点で、膜中の全原子に対して０．１〜１５原子％であることが好ましい。
Ｍｏ系金属層を下地層として導体層の下に形成すると、パターニング後のパターン断面部では、Ｍｏ系金属が露出するが、Ｍｏ系金属層の大部分が基体またはＩＴＯ膜と、導体層とに覆われているので、耐湿性の向上は妨げられない。

また、本発明の配線付き基体形成用の積層体は、導体層と基体との間に、シリカ層を有していてもよい。該シリカ層は、基体と接していても、接していなくてもよい。該シリカ層は、通常シリカターゲットを用いて、スパッタリングして形成される。基体がガラス基板の場合は、ガラス基板中のアルカリ成分が導体層に移行して導体層が劣化するのを防止する。膜厚は５〜３０ｎｍであることが好ましい。

本発明の配線付き基体形成用の積層体は、低抵抗で、ヒロックが発生しにくく、表面粗さが小さく、かつ耐アルカリ性、耐食性に優れている。かくして得られた配線付き基体形成用の積層体は、好ましくはフォトリソグラフ法でエッチングして配線付き基体に形成される。そして、該配線付き基体を用いて、例えば、有機ＥＬ素子ディスプレイを製造すると、低抵抗で信頼性の高い配線で構成できるので、素子寿命も長い発光特性の向上した有機ＥＬ素子ディスプレイが得られる。
本発明の配線付き基体形成用の積層体は、ＡｌにＮｄを添加したＡｌ−Ｎｄ合金を導体層としているため、Ａｌを導体層とした積層体と比較し、成膜直後のシート抵抗は悪化する。しかし、本発明の積層体は、高温で熱処理した後に抵抗が低減し、熱処理後では、Ａｌを導体層とした積層体と同等のシート抵抗となる。特に有機ＥＬ素子として使用する場合、陰極隔壁の工程で高温にする必要があるが、その工程を通った後に、所望の抵抗が維持されるため好ましい。積層体のシート抵抗値は、熱処理前０．４Ω／□以下、熱処理後（例えば、大気雰囲気下３２０℃で１時間）０．２Ω／□以下であることが実用上好ましい。
本発明の配線付き基体形成用の積層体は、さらに、導体層成膜時に表面にヒロックが発生しにくい点で好ましい。表面にヒロックが発生すると、導体層の上に成膜するキャップ層の被覆性が悪化し、導体層が露出するため、表示素子を形成するための洗浄時、フォトリソ工程の現像時およびレジスト剥離時などのアルカリ処理で、導体層が孔が開くように溶出し、シート抵抗が増大する。本発明の配線付き基体形成用の積層体は、ヒロックが発生しにくく、アルカリ処理を施した場合であってもシート抵抗が変化しない点で好ましい。シート抵抗値の変化範囲は、実用上アルカリ処理前後で５％以下であることが好ましい。また、該積層体の表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１年）で定義される算術平均高さ（Ｒａ）および最大高さ（Ｒｚ）として定義した場合、Ｒａは１２ｎｍ以下、Ｒｚは１５０ｎｍ以下であることが好ましい。

配線付き基体形成用の積層体に対して、その最表面であるキャップ層の上にフォトレジストを塗布し、配線パターンを焼き付け、フォトレジストのパターンに従って、キャップ層、Ｎｉ拡散防止層、導体層、下地層などの金属層の不要部分をエッチング液で除去して配線付き基体が形成される。エッチング液は、好ましくは酸性水溶液であり、リン酸、硝酸、酢酸、硫酸、塩酸またはこれらの混合物、硝酸セリウムアンモニウム、過塩素酸またはこれらの混合物である。リン酸、硝酸、酢酸、硫酸および水の混合溶液が好ましく、リン酸、硝酸、酢酸および水の混合溶液がより好ましい。

配線付き基体の形成の際に、配線付き基体形成用の積層体の各層、例えば、（１）導体層／キャップ層、（２）下地層／導体層／キャップ層、（３）下地層／Ｎｉ拡散防止層／導体層／Ｎｉ拡散防止層／キャップ層の各層はエッチング液により同一パターンに形成される。
配線付き基体形成用の積層体が、ＩＴＯ層を有する場合には、導体層／キャップ層とＩＴＯ層とを一緒にエッチング液により除去してもよいが、キャップ層と導体層を先に除去して、別にＩＴＯ層を除去してもよいし、またＩＴＯ層を先にパターニングしておいて、導体層およびキャップ層をスパッタリングしてから、配線部分以外の導体層／キャップ層を除去してもよい。

次に、本発明の配線付き基体形成用の積層体を用いて、配線付き基体を形成して、有機ＥＬ素子ディスプレイを作製する好適例を、図１〜３を用いて説明するが、本発明はこれに限定されない。

まずガラス基板１上にＩＴＯ膜を形成する。ＩＴＯ膜をエッチングしてストライブ状のパターンとしてＩＴＯ陽極３を形成する。次に、下地層としてのＮｉ−Ｍｏ合金層（図示せず）をスパッタリングによりガラス基板１全面を覆うように形成する。該合金層の上に、Ｎｉ拡散防止層としてのＭｏ系金属層（図示せず）、導体層としてのＡｌ−Ｎｄ合金層２ａ、さらにＮｉ拡散防止層としてのＭｏ系金属層（図示せず）、キャップ層としてのＮｉ−Ｍｏ層２ｂをこの順序でスパッタリングにより形成して、配線付き基体形成用の積層体を得た。無論、ＩＴＯ膜は、ガラス基板１の全面に形成しても、一部に形成してもよい。

該配線付き基体形成用の積層体の上にフォトレジストを塗布し、フォトレジストのパターンに従って、金属層の不要部分をエッチングし、レジストを剥離して、Ｎｉ−Ｍｏ合金層（下地層）、Ｍｏ系金属層（Ｎｉ拡散防止層）、Ａｌ−Ｎｄ合金層（導体層）２ａ、Ｍｏ系金属層（Ｎｉ拡散防止層）およびＮｉ−Ｍｏ合金層（キャップ層）２ｂからなる配線２が形成される。その後、紫外線照射洗浄を行い、積層体全体を、紫外線−オゾン処理または酸素プラズマ処理する。紫外線照射洗浄は、通常、紫外線ランプにより紫外線を照射し、有機物を除去する。

次に正孔輸送層、発光層、電子輸送層を有する有機質層４を、ＩＴＯ陽極３の上に形成する。カソードセパレータ（隔壁）を有する場合は、有機質層４の真空蒸着を行う前に、隔壁をフォトリソグラフにより形成する。
カソード背面電極であるＡｌ陰極５は、配線２、ＩＴＯ陽極３、有機質層４が形成された後、ＩＴＯ陽極３と直交するように、真空蒸着により形成する。
次に、破線で囲まれた部分を樹脂封止して封止缶６とする。

本発明の配線付き基体は、前記の配線付き基体形成用の積層体を用いているので、すなわち、低抵抗のＡｌ−Ｎｄ合金を導体層に用い、耐食性が高いＮｉ−Ｍｏ合金をキャップ層に用いているため、低抵抗で、ヒロックが発生しにくく、表面粗さが小さく、かつ耐アルカリ性、耐食性に優れているので、配線が劣化しない。

以下、実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は、これに限定されないことは言うまでもない。
（例１）
厚さ０．７ｍｍ×縦１００ｍｍ×横１００ｍｍのソーダライムガラス基板を洗浄後、スパッタ装置にセットし、シリカターゲットを用いて、高周波マグネトロンスパッタ法により、厚さ２０ｎｍのシリカ層を該基板の上に形成し、シリカ層付きガラス基板を得た。
次に、ＩＴＯ（Ｉｎ₂ Ｏ₃ とＳｎＯ₂ との総量に対してＳｎＯ₂１０質量％含有）ターゲットを用い、直流マグネトロンスパッタ法により、厚さ１５０ｎｍのＩＴＯ層を形成して、ＩＴＯ層付きガラス基板（単に基板とも称す）を得た。スパッタガスには、Ｏ₂ ガスを０．５体積％含有するＡｒガスを用いた。

次に、該ＩＴＯ層付きガラス基板の全面（ただし、基板保持のために形成されない部分を除く）に、原子百分率（％）が７４：２２：４のＮｉ−Ｍｏ−Ｆｅ合金ターゲットを用いて、スパッタガスはＣＯ₂ ガスを３３体積％含有するＡｒガスとし、直流マグネトロンスパッタ法により、厚さ５０ｎｍのＮｉ−Ｍｏ合金層（下地層）を形成した。背圧は１．３×１０^-3Ｐａ、スパッタガス圧は０．３Ｐａであり、電力密度は４．３Ｗ／ｃｍ² であった。また、基板の加熱はしなかった。下地層の元素分析をＥＳＣＡを用いて行ったところ、原子比はＮｉ：Ｍｏ：Ｆｅ：Ｏ：Ｃ＝５９：２０：２：１１：８であった。分析に使用したＥＳＣＡの装置名および測定条件は後述する。
次に、下地層の上に、原子百分率（％）が９９．８：０．２のＡｌ−Ｎｄ合金ターゲットを用いて、直流マグネトロンスパッタ法により、Ａｒガス雰囲気で、厚さ３７０ｎｍのＡｌ−Ｎｄ合金層（導体層）を形成した。膜の組成はターゲットの組成と同等であった。
スパッタガス圧は０．３Ｐａであり、電力密度は４．３Ｗ／ｃｍ² であった。また、基板の加熱はしなかった。

続いて、該導体層の上に、原子百分率（％）が９０：１０のＭｏ−Ｎｂ合金ターゲットを用いて、直流マグネトロンスパッタ法により、Ａｒガス雰囲気で、厚さ３０ｎｍのＭｏ−Ｎｂ合金層（Ｎｉ拡散防止層）を形成した。膜の組成はターゲットの組成と同等であった。スパッタガス圧は０．３Ｐａであり、電力密度は１．４Ｗ／ｃｍ² であった。また、基板の加熱はしなかった。
さらに、該Ｎｉ拡散防止層の上に、原子百分率（％）が７４：２２：４のＮｉ−Ｍｏ−Ｆｅ合金ターゲットを用いて、Ａｒガス雰囲気で、直流マグネトロンスパッタ法により、厚さ５０ｎｍのＮｉ−Ｍｏ合金層（キャップ層）を形成し、配線付き基板形成用の積層体を得た。膜の組成はターゲットの組成と同等であった。スパッタガス圧は０．３Ｐａであり、電力密度は１．４Ｗ／ｃｍ² であった。また、基板の加熱はしなかった。

該配線付き基板形成用の積層体の表面粗さ、耐アルカリ性、成膜直後のシート抵抗、および熱処理後のシート抵抗（耐熱性）を下記の方法で測定した。結果を表２に示した。
測定方法は下記のとおりである。
（１）表面粗さ：ＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１年）で定義される算術平均高さ（Ｒａ）および最大高さ（Ｒｚ）を、原子間力顕微鏡（NanoScope 3a：デジタルインスツルメント社製）を用いて測定した。Ｒａは１２ｎｍ以下、Ｒｚは１５０ｎｍ以下であることが実用上好ましい。
（２）耐アルカリ性：該積層体を２．３８％ＴＭＡＨ溶液中に室温下１０min 浸漬し、シート抵抗の変化を測定することで評価した。シート抵抗の変化率が５％未満の場合を○、５％以上の場合を×と評価した。
（３）シート抵抗：三菱化学（株）製のLoresta IP MCP-T250 を用いて４探針法で測定した。０．４Ω／□以下であることが実用上好ましい。
（４）熱処理後のシート抵抗：恒温槽（PMS-P101：エスペック（株）製）を用いて、該積層体を大気雰囲気下３２０℃で１ｈ放置した後、前記Loresta IP MCP-T250 を用いて４探針法で測定した。０．２Ω／□以下であることが実用上好ましい。

（例２）
例１において、原子百分率（％）が９８：２のＡｌ−Ｎｄ合金ターゲットを用いて、厚さ４００ｎｍのＡｌ−Ｎｄ合金層（導体層）を形成する以外は、例１と同様な方法と条件で、スパッタリングを行ない、配線付き基板形成用の積層体を得た。積層体の膜厚を表１に示した。算術平均高さ（Ｒａ）および最大高さ（Ｒｚ）、耐アルカリ性、成膜直後のシート抵抗、および熱処理後のシート抵抗を測定した。結果を表２に示した。

（例３：比較例）
例１において、Ａｌ金属ターゲットを用いて、厚さ３６０ｎｍのＡｌ金属層（導体層）を形成する以外は、例１と同様な方法と条件で、スパッタリングを行ない、配線付き基板形成用の積層体を得た。算術平均高さ（Ｒａ）および最大高さ（Ｒｚ）、耐アルカリ性、成膜直後のシート抵抗、および熱処理後のシート抵抗を測定した。結果を表２に示した。
（例４：比較例）
例１において、原子百分率（％）が９８．８：１：０．２のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金ターゲットを用いて、厚さ４３０ｎｍのＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層（導体層）を形成する以外は、例１と同様な方法と条件で、スパッタリングを行ない、配線付き基板形成用の積層体を得た。算術平均高さ（Ｒａ）および最大高さ（Ｒｚ）、耐アルカリ性、成膜直後のシート抵抗、および熱処理後のシート抵抗を測定した。結果を表２に示した。

（元素分析に用いたＥＳＣＡの装置名および測定条件）
ＸＰＳ測定装置： ＪＥＯＬ ＪＰＳ−９０００ＭＣ（日本電子（株）製）
Ｘ線源： Ｍｓ−Ｓｔｄ線、ビーム径６ｍｍφ
Ｘ線出力： １０ｋＶ、１０ｍＡ
帯電補正： フラッドガン
陰極 −１００Ｖ
バイアス −１０Ｖ
フィラメント １．１５Ａ

測定：表面１０ｍｍφをＡｒ⁺ にて１ｎｍ／sec の速度で１０ｎｍをスパッタエッチン グし、その中央付近を測定した。エッチング条件は８００ｅＶのＡｒ⁺ イオンビ ームを用い、領域は１０ｍｍφであった。光電子の検出角度は９０°であった 。
光電子のエネルギー分析器への入射エネルギーパスは２０ｅＶであった。Ｎｉ ３ｐ_3/2 、Ｍｏ ３ｄ、Ｆｅ ２ｐ_3/2 、Ｏ １ｓ、Ｃ １ｓのピークを測定し た。ピーク面積を求め、以下の相対感度係数を用いて、表面原子数比を算出した 。
相対感度係数：
Ｎｉ ３ｐ_3/2 ４７．０８９、
Ｍｏ ３ｄ ３９．６９４、
Ｆｅ ２ｐ_3/2 ３７．９７２、
Ｏ １ｓ １０．９５８、
Ｃ １ｓ ４．０７９。

表２から、導体層がＡｌ層またはＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層のとき、最大高さ（Ｒｚ）が２３７ｎｍまたは２１３ｎｍと高く、導体層がＡｌ−Ｎｄ合金層のとき、Ｒｚが８６ｎｍまたは６０ｎｍと低いことが分かる。また、導体層がＡｌ−Ｎｄ合金層の場合、成膜直後のシート抵抗が増大するが、熱処理を行うことで、導体層がＡｌ層の積層体のシート抵抗と同等程度に低下することが分かる。また、例３（比較例）と比較して、例１および例２（実施例）では、ヒロックの発生が抑制されていることが確認された。

本発明の配線付き基体形成用の積層体を用いることにより、低抵抗であって、ヒロックが発生しにくく、表面粗さが小さく、かつ耐アルカリ性、耐食性に優れている配線付き基体を形成することができ、有用である。そして、高精細で信頼性の高いディスプレイを作製できる。特に、素子寿命が長く、発光特性の向上のため、配線の低抵抗化が望まれる有機ＥＬ表示素子に有用である。

本発明の配線付き基体形成用の積層体をパターニングして得られる配線付き基板の１例を示す一部切り欠き正面図である。 図１のＡ−Ａ線での断面図である。 図１のＢ−Ｂ線での断面図である。

符号の説明

１ ガラス基板
２ 配線
２ａ Ａｌ系金属層
２ｂ Ｎｉ−Ｍｏ合金層
３ ＩＴＯ陽極
４ 有機質層
５ Ａｌ陰極
６ 封止缶

Claims (17)

1. 基体上に、Ａｌ−Ｎｄ合金を主成分とし、Ｎｄの含有率が全成分に対して０．１〜６原子％である導体層と、該導体層の上に、Ｎｉ−Ｍｏ合金を主成分とするキャップ層とを有することを特徴とする配線付き基体形成用の積層体。
2. 前記導体層と基体との間に基体側からＩＴＯ層と下地層とをこの順に有する請求項１に記載の配線付き基体形成用の積層体。
3. 前記下地層がＭｏまたはＭｏ合金を主成分とする層である請求項２に記載の配線付き基体形成用の積層体。
4. 前記導体層と前記キャップ層との間および／または前記導体層と前記下地層との間に、キャップ層とは異なる組成を有するＮｉ拡散防止層を有する請求項１〜３のいずれかに記載の配線付き基体形成用の積層体。
5. 前記Ｎｉ拡散防止層がＭｏ、Ｍｏ−Ｎｂ合金またはＭｏ−Ｔａ合金を主成分とする層である請求項４に記載の配線付き基体形成用の積層体。
6. 前記キャップ層におけるＮｉの含有率が全成分に対して３０〜９５原子％であり、Ｍｏの含有率が全成分に対して５〜７０原子％である請求項１〜５のいずれかに記載の配線付き基体形成用の積層体。
7. 前記導体層の膜厚が１００〜５００ｎｍである請求項１〜６のいずれかに記載の配線付き基体形成用の積層体。
8. 前記キャップ層中に、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗの金属を１種または２種以上さらに含む請求項１〜７のいずれかに記載の配線付き基体形成用の積層体。
9. 前記キャップ層の膜厚は、１０〜２００ｎｍである請求項１〜８のいずれかに記載の配線付き基体形成用の積層体。
10. 前記導体層がスパッタ法により形成される請求項１〜９のいずれかに記載の配線付き基体形成用の積層体。
11. スパッタ時の基体温度が室温〜４００℃である請求項１０に記載の配線付き基体形成用の積層体。
12. 前記積層体のシート抵抗値が、熱処理前に０．４Ω／□以下である請求項１〜１１のいずれかに記載の配線付き基体形成用の積層体。
13. 前記積層体のシート抵抗値が、熱処理後に０．２Ω／□以下である請求項１〜１２のいずれかに記載の配線付き基体形成用の積層体。
14. 前記積層体のＲａが１２ｎｍ以下である請求項１〜１３のいずれかに記載の配線付き基体形成用の積層体。
15. 前記積層体のＲｚが１５０ｎｍ以下である請求項１〜１４のいずれかに記載の配線付き基体形成用の積層体。
16. 請求項１〜１５のいずれかに記載の前記積層体に平面状にパターニングを施した配線付き基体。
17. 基体上に、スパッタ法によりＡｌ−Ｎｄ合金を主成分とする導体層と、該導体層の上にＮｉ−Ｍｏ合金を主成分とするキャップ層を形成して配線付き基体形成用の積層体を得、次いで、該積層体にフォトリソグラフ法により平面状にパターニングすることを特徴とする配線付き基体の形成方法。

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