JP2015151554A - SPUTTERING TARGET FOR FORMING Ag ALLOY FILM AND Ag ALLOY FILM - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディスプレイや照明に使用される発光素子及び光記録用ディスク等の光反射層、タッチパネル等の配線等に使用されるＡｇ合金膜を形成するためのＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲットおよびこのＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲットによって形成されたＡｇ合金膜に関するものである。 The present invention relates to a sputtering target for forming an Ag alloy film for forming an Ag alloy film used for a light-emitting element used for a display or illumination, a light reflecting layer such as an optical recording disk, wiring for a touch panel, etc. The present invention relates to an Ag alloy film formed by a sputtering target for forming an Ag alloy film.
一般に、有機ＥＬや反射型液晶等のディスプレイや、ＬＥＤ等の発光素子、あるいは光記録用ディスク等には、光取り出し効率を向上させる目的で光反射層が形成されている。ここで、Ａｇ及びＡｇ合金からなるＡｇ膜及びＡｇ合金膜は、反射率が高いことから、上述の光反射層として広く使用されている。例えば、特許文献１には、半導体発光素子の電極の構成材料として、高効率で光を反射するＡｇまたはＡｇ合金を用いることが開示されている。また、特許文献２には、有機ＥＬ素子の反射電極の構成材料としてＡｇ合金を用いることが開示されている。特許文献３には、光記録媒体の反射層の構成材料として、ＡｇまたはＡｇ合金を用いることが開示されている。また、Ａｇ膜及びＡｇ合金膜は、上述の用途のみでなく、光学機器用反射ミラー、太陽電池用反射膜、照明装置のリフレクタ等にも利用されている。
一方、上述のＡｇ膜及びＡｇ合金膜は、比抵抗値が低く導電性に優れていることから、例えば特許文献４に開示されているように、タッチパネルの引き出し配線としても使用されている。
In general, a light reflecting layer is formed on a display such as an organic EL or a reflective liquid crystal, a light emitting element such as an LED, an optical recording disk, or the like for the purpose of improving light extraction efficiency. Here, an Ag film and an Ag alloy film made of Ag and an Ag alloy are widely used as the above-described light reflection layer because of their high reflectance. For example, Patent Document 1 discloses using Ag or an Ag alloy that reflects light with high efficiency as a constituent material of an electrode of a semiconductor light emitting element. Patent Document 2 discloses that an Ag alloy is used as a constituent material of a reflective electrode of an organic EL element. Patent Document 3 discloses that Ag or an Ag alloy is used as a constituent material of a reflection layer of an optical recording medium. In addition, the Ag film and the Ag alloy film are used not only for the above-described applications but also for reflection mirrors for optical devices, reflection films for solar cells, reflectors for lighting devices, and the like.
On the other hand, since the above Ag film and Ag alloy film have a low specific resistance value and excellent conductivity, they are also used as lead wires for touch panels, as disclosed in Patent Document 4, for example.
ところで、最近では、有機ＥＬ素子、タッチパネル用配線等を製造する際のガラス基板の大型化に伴い、膜形成に使用されるスパッタリングターゲットも大型化している。ここで、大型のスパッタリングターゲットに対して高い電力を投入してスパッタリングを実施する際には、ターゲットの異常放電によって「スプラッシュ」と呼ばれる現象が発生するおそれがあった。このスプラッシュ現象が発生した場合には、溶融した微粒子が基板に付着して配線や電極間を短絡させ、歩留りが大幅に低下するといった問題が生じる。このため、大型のスパッタリングターゲットを使用した場合であっても異常放電を抑制することが求められている。 By the way, recently, with the increase in size of a glass substrate when manufacturing an organic EL element, wiring for a touch panel, etc., a sputtering target used for film formation is also increased in size. Here, when sputtering is performed by applying high power to a large sputtering target, a phenomenon called “splash” may occur due to abnormal discharge of the target. When this splash phenomenon occurs, there arises a problem that the melted fine particles adhere to the substrate and short-circuit the wiring and the electrodes, resulting in a significant decrease in yield. For this reason, even if it is a case where a large sized sputtering target is used, it is calculated | required to suppress abnormal discharge.
また、上述の発光素子やディスプレイにおいては、その製造過程で高温の熱処理が行われることがあるため、熱処理後にＡｇ膜またはＡｇ合金膜の反射率が劣化し、十分な特性を発揮できなくなるおそれがあった。このため、できるだけ純Ａｇ膜に近い高反射率及び低い比抵抗値を維持しつつ、熱処理後においても反射率が劣化しないＡｇ合金膜が求められている。 In addition, in the above-described light-emitting elements and displays, high-temperature heat treatment may be performed in the manufacturing process, and thus the reflectivity of the Ag film or the Ag alloy film may deteriorate after the heat treatment, and sufficient characteristics may not be exhibited. there were. For this reason, there is a demand for an Ag alloy film that maintains a high reflectivity and a low specific resistance as close as possible to a pure Ag film and that does not deteriorate the reflectivity even after heat treatment.
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、反射率等の光学特性に優れるとともに低い比抵抗値を有し、かつ、耐熱性に優れ、熱処理後においても反射率等の光学特性が大きく劣化しないＡｇ合金膜を形成することができるとともに、大型のスパッタリングターゲットを用いて成膜した際でも異常放電の発生を抑制することが可能なＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲット、および、このＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲットによって成膜されたＡｇ合金膜を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has excellent optical characteristics such as reflectance and a low specific resistance value, excellent heat resistance, and optical properties such as reflectance even after heat treatment. A sputtering target for forming an Ag alloy film capable of forming an Ag alloy film whose characteristics are not greatly deteriorated, and capable of suppressing the occurrence of abnormal discharge even when the film is formed using a large sputtering target, and this An object of the present invention is to provide an Ag alloy film formed by a sputtering target for forming an Ag alloy film.
上記の課題を解決するために、本発明のＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲットは、Ｓｂを０．０１原子％以上３．００原子％以下、Ｃａを０．０１原子％以上０．１５原子％以下含有し、残部がＡｇと不可避不純物とからなる組成を有することを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problems, the sputtering target for forming an Ag alloy film of the present invention has Sb of 0.01 atomic% to 3.00 atomic% and Ca of 0.01 atomic% to 0.15 atomic%. It is characterized in that it has a composition composed of Ag and inevitable impurities.
このような構成とされた本発明のＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲットにおいては、Ｓｂの含有量が０．０１原子％以上とされているので、後述するＣａとの相乗効果によって加工性が向上することにより、ターゲット表面加工の加工跡が細かくなり、ターゲット表面の表面粗さが小さくなることから、成膜時の異常放電の発生を抑制することができる。また、成膜されたＡｇ合金膜の耐熱性を向上させることができる。また、Ｓｂの含有量が３．００原子％以下とされているので、成膜されたＡｇ合金膜の反射率を高く、かつ比抵抗値を低くすることができる。
さらに、Ｃａの含有量が０．０１原子％以上とされているので、加工性が向上しターゲットの表面加工後の表面粗さが小さくなり、成膜時の異常放電の発生を抑制することができる。また、Ｃａの含有量が０．１５原子％以下とされているので、スパッタリングターゲット製造時の割れの発生を抑制することができる。
In the sputtering target for forming an Ag alloy film of the present invention having such a configuration, the Sb content is 0.01 atomic% or more, so that the workability is improved by a synergistic effect with Ca described later. As a result, the processing trace of the target surface processing becomes fine and the surface roughness of the target surface becomes small, so that the occurrence of abnormal discharge during film formation can be suppressed. Moreover, the heat resistance of the formed Ag alloy film can be improved. Moreover, since the Sb content is 3.00 atomic% or less, the reflectance of the formed Ag alloy film can be increased and the specific resistance value can be decreased.
Furthermore, since the Ca content is 0.01 atomic% or more, the workability is improved, the surface roughness after surface processing of the target is reduced, and the occurrence of abnormal discharge during film formation can be suppressed. it can. Moreover, since content of Ca is 0.15 atomic% or less, generation | occurrence | production of the crack at the time of sputtering target manufacture can be suppressed.
ここで、本発明のＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲットにおいては、含有されるＳｂとＣａの原子比がＳｂ／Ｃａ≧１．０であることが好ましい。
この構成のＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲットによれば、スパッタ面の表面粗さをより小さくすることができる。
Here, in the sputtering target for forming an Ag alloy film of the present invention, it is preferable that the atomic ratio of Sb and Ca contained is Sb / Ca ≧ 1.0.
According to the sputtering target for forming an Ag alloy film having this configuration, the surface roughness of the sputtering surface can be further reduced.
また、本発明のＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲットにおいては、スパッタ面の算術平均粗さが１．０μｍ以下、十点平均粗さが６．０μｍ以下であることが好ましい。
この構成のＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲットによれば、スパッタ面の算術平均粗さが１．０μｍ以下、十点平均粗さが６．０μｍ以下とされているので、成膜時の異常放電の発生を確実に抑制することができる。
In the sputtering target for forming an Ag alloy film of the present invention, the arithmetic average roughness of the sputtering surface is preferably 1.0 μm or less, and the ten-point average roughness is preferably 6.0 μm or less.
According to the sputtering target for forming an Ag alloy film having this configuration, the arithmetic average roughness of the sputtering surface is 1.0 μm or less, and the ten-point average roughness is 6.0 μm or less. Generation | occurrence | production can be suppressed reliably.
さらに、本発明のＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲットにおいては、１．０原子％以上のＣａを含有するＡｇＣａ合金を母合金として原料に用いた溶解鋳造インゴットにより作製したものであることが好ましい。
この構成のＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲットによれば、Ｃａは、予め作製したＡｇＣａ合金の形で添加されているので、合金の均一性が向上するとともに、Ｃａの微量添加を精度良く行うことができる。
Furthermore, in the sputtering target for forming an Ag alloy film of the present invention, it is preferable that the target is manufactured by a melt casting ingot using an AgCa alloy containing 1.0 atomic% or more of Ca as a mother alloy.
According to the sputtering target for forming an Ag alloy film having this configuration, Ca is added in the form of a previously prepared AgCa alloy, so that the uniformity of the alloy is improved and a small amount of Ca can be added with high accuracy. it can.
本発明のＡｇ合金膜は、上述のＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲットを用いて成膜されたことを特徴としている。
このような構成とされた本発明のＡｇ合金反射膜においては、反射率等の光学特性に優れるとともに低い比抵抗値を有し、かつ、耐熱性に優れ、成膜後の製造過程での熱処理などによっても反射率等の光学特性が大きく劣化しない。よって、ＬＥＤ等の発光素子や、有機ＥＬや反射型液晶等のディスプレイ、あるいは光記録用ディスク等の光反射層を構成するＡｇ合金反射膜、タッチパネルのパネル面周縁部に形成される配線を構成するＡｇ合金導電膜として、特に適している。
The Ag alloy film of the present invention is formed using the above-described sputtering target for forming an Ag alloy film.
In the Ag alloy reflective film of the present invention having such a structure, it has excellent optical characteristics such as reflectivity, a low specific resistance value, excellent heat resistance, and heat treatment in the manufacturing process after film formation. The optical characteristics such as reflectivity do not deteriorate greatly due to the above. Therefore, a light emitting element such as an LED, a display such as an organic EL or a reflection type liquid crystal, an Ag alloy reflecting film that constitutes a light reflecting layer such as an optical recording disk, and a wiring formed on the peripheral edge of the touch panel panel Particularly suitable as an Ag alloy conductive film.
ここで、本発明のＡｇ合金膜においては、比抵抗値が５．０μΩ・ｃｍで、かつ、４０５〜５５０ｎｍの最小反射率が９０％以上であることが好ましい。なお、波長４０５〜５５０ｎｍの最小反射率とは、波長４０５〜５５０ｎｍの波長領域における反射率の最小値であり、本発明においては、この波長領域において反射率が９０％以上となっていることが好ましい。 Here, in the Ag alloy film of the present invention, it is preferable that the specific resistance value is 5.0 μΩ · cm and the minimum reflectance of 405 to 550 nm is 90% or more. The minimum reflectance at a wavelength of 405 to 550 nm is the minimum value of the reflectance in the wavelength region of wavelength 405 to 550 nm. In the present invention, the reflectance is 90% or more in this wavelength region. preferable.
以上のように、本発明によれば、反射率等の光学特性に優れるとともに低い比抵抗値を有し、かつ、耐熱性に優れ、熱処理後においても反射率等の光学特性及び比抵抗値が大きく変化しないＡｇ合金膜を形成することができるとともに、大型のスパッタリングターゲットを用いて成膜した際でも異常放電の発生を抑制することが可能なＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲット、および、このＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲットによって成膜されたＡｇ合金膜を提供することができる。 As described above, according to the present invention, the optical characteristics such as reflectance are excellent and the specific resistance value is low, and the heat resistance is excellent. A sputtering target for forming an Ag alloy film that can form an Ag alloy film that does not change greatly and that can suppress the occurrence of abnormal discharge even when it is formed using a large sputtering target, and this Ag alloy An Ag alloy film formed by a film-forming sputtering target can be provided.
以下に、本発明の一実施形態であるＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲット、および、Ａｇ合金膜について説明する。
本実施形態であるＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲットは、Ａｇ合金膜を形成する際に用いられるものである。ここで、本実施形態であるＡｇ合金膜は、例えばディスプレイ、発光素子等の光反射層を構成するＡｇ合金反射膜、タッチパネルのパネル面周縁部に形成される配線を構成するＡｇ合金導電膜として使用される。
Below, the sputtering target for Ag alloy film formation and Ag alloy film which are one Embodiment of this invention are demonstrated.
The sputtering target for Ag alloy film formation which is this embodiment is used when forming an Ag alloy film. Here, the Ag alloy film according to the present embodiment is, for example, an Ag alloy reflective film that constitutes a light reflective layer of a display, a light emitting element, or the like, or an Ag alloy conductive film that constitutes a wiring formed on the peripheral portion of the panel surface of the touch panel. used.
＜Ａｇ合金膜形成用スパッタリングターゲット＞
本実施形態であるＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲットは、Ｓｂを０．０１原子％以上３．００原子％以下、Ｃａを０．０１原子％以上０．１５原子％以下含有し、残部がＡｇと不可避不純物とからなる組成を有するＡｇ合金で構成されている。
以下に、本実施形態であるＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲットの組成を上述のように規定した理由について説明する。
<Sputtering target for forming an Ag alloy film>
The sputtering target for forming an Ag alloy film according to the present embodiment contains 0.01 to 3.00 atomic% of Sb and 0.01 to 0.15 atomic% of Ca, with the balance being Ag. It is made of an Ag alloy having a composition composed of inevitable impurities.
Below, the reason which prescribed | regulated the composition of the sputtering target for Ag alloy film formation which is this embodiment as mentioned above is demonstrated.
（Ｓｂ：０．０１原子％以上３．００原子％以下）
Ｓｂは、Ａｇに固溶することでＡｇの粒成長を抑制し、後述するＣａとの相乗効果によって、スパッタリングターゲットを構成するＡｇ合金の加工性を向上させる作用効果を有する元素である。これにより表面加工時の加工跡が細かくなってターゲット表面の表面粗さが小さくなり、スパッタリングターゲットを大型化した場合であっても、成膜時の異常放電の発生を抑制することが可能となる。また、成膜したＡｇ合金膜の耐熱性を向上させる作用効果も有する。
ここで、スパッタリングターゲットにおけるＳｂの含有量が０．０１原子％未満の場合には、上述の作用効果を十分に奏功せしめることができないおそれがある。一方、スパッタリングターゲットにおけるＳｂの含有量が３．００原子％未満を超える場合には、成膜したＡｇ合金膜の反射率が低く、かつ、比抵抗値が高くなるおそれがある。
このような理由から、本実施形態では、スパッタリングターゲットにおけるＳｂの含有量を０．０１原子％以上３．００原子％以下の範囲内に設定している。なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、スパッタリングターゲットにおけるＳｂの含有量を、０．０１原子％以上２．００原子％以下の範囲内とすることが好ましい。
(Sb: 0.01 atomic% or more and 3.00 atomic% or less)
Sb is an element that has the effect of suppressing the grain growth of Ag by dissolving in Ag and improving the workability of the Ag alloy constituting the sputtering target by a synergistic effect with Ca described later. As a result, the processing traces during surface processing become fine, the surface roughness of the target surface becomes small, and even when the sputtering target is enlarged, the occurrence of abnormal discharge during film formation can be suppressed. . Moreover, it also has the effect of improving the heat resistance of the formed Ag alloy film.
Here, when the content of Sb in the sputtering target is less than 0.01 atomic%, there is a possibility that the above-described effects cannot be sufficiently achieved. On the other hand, when the Sb content in the sputtering target exceeds less than 3.00 atomic%, the reflectance of the formed Ag alloy film may be low and the specific resistance value may be high.
For this reason, in this embodiment, the Sb content in the sputtering target is set in the range of 0.01 atomic% or more and 3.00 atomic% or less. In order to achieve the above-described effects and effects, it is preferable that the content of Sb in the sputtering target is in the range of 0.01 atomic% or more and 2.00 atomic% or less.
（Ｃａ：０．０１原子％以上０．１５原子％以下）
Ｃａは、添加することでスパッタリングターゲットを構成するＡｇ合金の加工性を向上させる作用効果を有する元素である。
ここで、スパッタリングターゲットにおけるＣａの含有量が０．０１原子％未満の場合には、上述の作用効果を十分に奏功せしめることができないおそれがある。一方、スパッタリングターゲットにおけるＣａの含有量が０．１５原子％を超える場合には、スパッタリングターゲットを構成するＡｇ合金が著しく硬化し、スパッタリングターゲットの製造時に割れ等が発生してしまうおそれがある。
このような理由から、本実施形態では、スパッタリングターゲットにおけるＣａの含有量を、０．０１原子％以上０．１５原子％以下の範囲内に設定している。
また、Ｃａの含有量は、Ｓｂに対して原子比でＳｂ／Ｃａ≧１．０とすることで、スパッタ面の表面粗さをより小さくすることができる。
(Ca: 0.01 atomic% or more and 0.15 atomic% or less)
Ca is an element having an effect of improving the workability of the Ag alloy constituting the sputtering target when added.
Here, when the content of Ca in the sputtering target is less than 0.01 atomic%, the above-described effects may not be sufficiently achieved. On the other hand, when the content of Ca in the sputtering target exceeds 0.15 atomic%, the Ag alloy constituting the sputtering target is remarkably hardened, and there is a possibility that cracking or the like may occur during the production of the sputtering target.
For this reason, in this embodiment, the Ca content in the sputtering target is set within a range of 0.01 atomic% to 0.15 atomic%.
Further, the surface roughness of the sputtered surface can be further reduced by setting the Ca content to Sb / Ca ≧ 1.0 in terms of atomic ratio with respect to Sb.
＜Ａｇ合金膜＞
本実施形態であるＡｇ合金膜は、上述のように、ディスプレイ、発光素子等の光反射層として使用される。これらの用途においては、特定の波長の光に対する反射率が高いこと、あるいは、広い波長域の光に対する反射率が高いことが要求される。また、ディスプレイや発光素子の製造過程においては、光反射層を形成した後に、例えば２５０℃以上の熱処理が施されることがあるため、熱処理後においても高い反射率を確保する必要がある。
さらに、本実施形態であるＡｇ合金膜は、上述のように、タッチパネルのパネル面周縁部に形成される配線を構成するＡｇ合金導電膜として使用される。これらの用途においては、比抵抗値が低いことが求められている。
ここで、本実施形態であるＡｇ合金膜は、上述のＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲットを用いて成膜されたものである。
<Ag alloy film>
As described above, the Ag alloy film according to the present embodiment is used as a light reflection layer of a display, a light emitting element or the like. In these applications, a high reflectance with respect to light of a specific wavelength or a high reflectance with respect to light in a wide wavelength range is required. Further, in the manufacturing process of a display or a light emitting element, a heat treatment at, for example, 250 ° C. or higher may be performed after the light reflecting layer is formed. Therefore, it is necessary to ensure a high reflectance even after the heat treatment.
Furthermore, as described above, the Ag alloy film according to the present embodiment is used as an Ag alloy conductive film that forms a wiring formed on the peripheral portion of the panel surface of the touch panel. In these applications, a low specific resistance value is required.
Here, the Ag alloy film according to the present embodiment is formed using the above-described sputtering target for forming an Ag alloy film.
以上のような構成とされた本実施形態であるＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲットによれば、Ｓｂを０．０１原子％以上３．００原子％以下、Ｃａを０．０１原子％以上０．１５原子％以下含有し、残部がＡｇと不可避不純物とからなる組成のＡｇ合金で構成されているので、スパッタリングターゲットを構成するＡｇ合金の加工性が向上することになる。これにより、表面加工時の加工跡が細かくなってターゲット表面の表面粗さが小さくなり、スパッタリングターゲットを大型化した場合であっても異常放電の発生を抑制することができ、成膜を安定して実施することができる。また、反射率等の光学特性に優れ、かつ、低い比抵抗値を有するとともに、耐熱性に優れたＡｇ合金膜を成膜することができる。
また、Ｃａの含有量が０．１５原子％以下とされているので、スパッタリングターゲットを構成するＡｇ合金が著しく硬化してスパッタリングターゲットの製造時に割れ等が発生してしまうことを抑制できる。よって。Ａｇ合金膜形成用スパッタリングターゲットを安定して製造することができる。
According to the sputtering target for forming an Ag alloy film of the present embodiment configured as described above, Sb is 0.01 atomic% or more and 3.00 atomic% or less, and Ca is 0.01 atomic% or more and 0.15. Since it is made of an Ag alloy having a composition of not more than atomic% and the balance being composed of Ag and inevitable impurities, the workability of the Ag alloy constituting the sputtering target is improved. As a result, the processing trace at the time of surface processing becomes fine, the surface roughness of the target surface becomes small, and even when the sputtering target is enlarged, the occurrence of abnormal discharge can be suppressed and the film formation can be stabilized. Can be implemented. In addition, it is possible to form an Ag alloy film having excellent optical characteristics such as reflectance, a low specific resistance value, and excellent heat resistance.
Further, since the Ca content is 0.15 atomic% or less, it is possible to suppress the Ag alloy constituting the sputtering target from being significantly hardened and causing cracks or the like during the production of the sputtering target. Therefore. A sputtering target for forming an Ag alloy film can be manufactured stably.
また、本実施形態であるＡｇ合金膜は、上述のＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲットによって成膜されており、反射率等の光学特性に優れるとともに低い比抵抗値を有し、かつ耐熱性に優れているので、ディスプレイや発光素子の製造過程において２５０℃以上といった比較的高温で熱処理された場合であっても反射率等の光学特性が大きく劣化しない。このため、ディスプレイ、発光素子等の光反射層を構成するＡｇ合金反射膜、タッチパネルのパネル面周縁部に形成される配線を構成するＡｇ合金導電膜として、特に適している。 In addition, the Ag alloy film according to the present embodiment is formed by the above-described sputtering target for forming an Ag alloy film, has excellent optical characteristics such as reflectance, has a low specific resistance value, and is excellent in heat resistance. Therefore, even when the heat treatment is performed at a relatively high temperature such as 250 ° C. or higher in the manufacturing process of the display or the light emitting element, the optical characteristics such as reflectance are not greatly deteriorated. For this reason, it is particularly suitable as an Ag alloy reflective film that constitutes a light reflection layer of a display, a light emitting element, etc., and an Ag alloy conductive film that constitutes a wiring formed on the peripheral portion of the panel surface of the touch panel.
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、ディスプレイ、発光素子等の光反射層を構成するＡｇ合金反射膜、タッチパネルのパネル面周縁部に形成される配線を構成するＡｇ合金導電膜として使用されるものとして説明したが、これに限定されることはなく、例えば透明導電膜や赤外線反射膜に用いられる半透明膜等、その他の用途に適用してもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, It can change suitably in the range which does not deviate from the technical idea of the invention.
For example, in the present embodiment, it has been described that the alloy is used as an Ag alloy reflective film that constitutes a light reflective layer of a display, a light emitting element, or the like, or an Ag alloy conductive film that constitutes a wiring formed in the peripheral portion of the panel surface of the touch panel. However, it is not limited to this, For example, you may apply to other uses, such as a translucent film | membrane used for a transparent conductive film or an infrared reflective film.
以下に、本発明に係るＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲット及びＡｇ合金膜の作用効果について評価した評価試験の結果について説明する。 Below, the result of the evaluation test evaluated about the effect of the sputtering target for Ag alloy film formation which concerns on this invention, and an Ag alloy film is demonstrated.
＜Ａｇ合金膜形成用スパッタリングターゲット＞
溶解原料として、純度９９．９質量％以上のＡｇと、純度９９．９質量％以上のＳｂ，Ｃａと、を準備し、表１に示す所定の組成となるように秤量した。
次に、溶解炉を用いて、Ａｇを高真空または不活性ガス雰囲気中で溶解し、得られたＡｇ溶湯に、Ｓｂ，Ｃａを添加し、真空または不活性ガス雰囲気中で溶解した。その後、鋳型へと注湯して、表１に示す組成の鋳塊を製造した。より具体的には、Ａｇの溶解時には、雰囲気を一度真空（５×１０−２Ｐａ以下）にしたあとＡｒガスで置換した雰囲気で行った。また、Ｓｂ，Ｃａの添加は、Ａｒガス雰囲気中で実施した。なお、Ｃａは、予め作製したＡｇＣａ合金の形で添加すると、合金の均一性とＣａの微量添加制御の観点から好ましい。
<Sputtering target for forming an Ag alloy film>
As dissolution raw materials, Ag having a purity of 99.9% by mass or more and Sb, Ca having a purity of 99.9% by mass or more were prepared and weighed so as to have a predetermined composition shown in Table 1.
Next, using a melting furnace, Ag was melted in a high vacuum or an inert gas atmosphere, and Sb and Ca were added to the obtained molten Ag and dissolved in a vacuum or an inert gas atmosphere. Then, it poured into the casting_mold | template and manufactured the ingot of the composition shown in Table 1. More specifically, at the time of melting Ag, the atmosphere was once evacuated (5 × 10 −2 Pa or less) and then replaced with Ar gas. Sb and Ca were added in an Ar gas atmosphere. Note that Ca is preferably added in the form of an AgCa alloy prepared in advance from the viewpoint of the uniformity of the alloy and the control of a small amount of Ca.
次いで、得られた鋳塊に対して、圧下率７０％で冷間圧延を行って板材を得た後、大気中で６００℃、２時間保持の熱処理を実施した。そして、機械加工を実施することにより、直径１５２．４ｍｍ、厚さ６ｍｍ寸法を有する本発明例１〜９の組成のスパッタリングターゲット、及び、比較例１〜４の組成のスパッタリングターゲットを作製した。
また、従来例として、純Ａｇ（純度９９．９質量％以上）からなる上記と同一寸法のスパッタリングターゲットを準備した。
Next, the obtained ingot was cold-rolled at a reduction rate of 70% to obtain a plate material, and then heat treatment was performed at 600 ° C. for 2 hours in the air. And the sputtering target of the composition of Examples 1-9 of this invention and the composition of Comparative Examples 1-4 which has a diameter of 152.4 mm and a thickness of 6 mm was produced by implementing machining.
In addition, as a conventional example, a sputtering target having the same dimensions as described above and made of pure Ag (purity 99.9% by mass or more) was prepared.
上述のスパッタリングターゲットの表面粗さを、表面粗さ計(Mitsutoyo社製)を用いて、ターゲットの加工筋と測定方向が垂直になるように測定長さ１０mmで測定した。
測定結果を表１に示す。
The surface roughness of the above-mentioned sputtering target was measured at a measurement length of 10 mm using a surface roughness meter (manufactured by Mitsutoyo) so that the processing direction of the target was perpendicular to the measurement direction.
The measurement results are shown in Table 1.
＜Ａｇ合金膜＞
上述した本発明例１〜９、比較例１〜４のスパッタリングターゲットを用いて、以下の条件でＡｇ合金膜を成膜した。
上述した本発明例１〜９、比較例１〜４の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インジウム半田を用いて半田付けしてターゲット複合体を構成し、これをスパッタ装置に装着し、ガラス基板（コーニング社製イーグルＸＧ）との距離：７０mm、電力：直流２５０Ｗ、到達真空度：５×１０−５Ｐａ、Ａｒガス圧：０．６７Ｐａの条件でスパッタリングを実施し、ガラス基板の表面に、厚さ：１００ｎｍを有するＡｇ合金膜を形成した。
なお、上述した従来例の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インジウム半田を用いて半田付けしてターゲット複合体を構成し、これをスパッタ装置に装着し、上記と同様の条件でガラス基板上に厚さ：１００ｎｍのＡｇ膜を形成した。
<Ag alloy film>
Using the sputtering targets of Invention Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 4 described above, an Ag alloy film was formed under the following conditions.
The sputtering targets of Invention Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 4 described above are soldered to an oxygen-free copper backing plate using indium solder to form a target composite, which is mounted on a sputtering apparatus, and glass Sputtering was performed on the surface of the glass substrate with a distance from the substrate (Corning Eagle XG): 70 mm, power: DC 250 W, ultimate vacuum: 5 × 10 −5 Pa, Ar gas pressure: 0.67 Pa An Ag alloy film having a thickness of 100 nm was formed.
Note that the above-described conventional sputtering target is soldered to an oxygen-free copper backing plate using indium solder to form a target composite, which is then mounted on a sputtering apparatus, and is mounted on a glass substrate under the same conditions as described above. An Ag film having a thickness of 100 nm was formed.
＜異常放電回数＞
通常のマグネトロンスパッタ装置に、上述の無酸素銅製のバッキングプレートにインジウム半田を用いて半田付けしたターゲット複合体を取り付け、１×１０−４Ｐａまで排気した後、Ａｒガス圧：０．５Ｐａ、投入電力：直流１０００Ｗ、ターゲット基板間距離：６０ｍｍの条件でスパッタを実施した。スパッタ時の異常放電回数は、ＭＫＳインスツルメント社製ＤＣ電源（ＲＰＤＧ−５０Ａ）のアークカウント機能により、放電開始から３０分間の異常放電回数として計測した。測定結果を表１に示す。
<Number of abnormal discharge>
A target complex soldered with indium solder on the above oxygen-free copper backing plate is attached to a normal magnetron sputtering apparatus, and after evacuating to 1 × 10 −4 Pa, Ar gas pressure: 0.5 Pa is charged. Sputtering was performed under the conditions of power: DC 1000 W and target substrate distance: 60 mm. The number of abnormal discharges during sputtering was measured as the number of abnormal discharges for 30 minutes from the start of discharge using the arc count function of a DC power source (RPDG-50A) manufactured by MKS Instruments. The measurement results are shown in Table 1.
＜反射率の測定＞
上述のようにして得られた成膜後のＡｇ合金膜およびＡｇ膜の反射率を、分光光度計を用いて、波長８００ｎｍから４００ｎｍの範囲の光を用いて測定した。波長４０５ｎｍ、４５０ｎｍ、５５０ｎｍの光の反射率を表２に示す。
<Measurement of reflectance>
The reflectivities of the Ag alloy film and the Ag film obtained as described above were measured using a spectrophotometer using light having a wavelength in the range of 800 nm to 400 nm. Table 2 shows the reflectance of light having wavelengths of 405 nm, 450 nm, and 550 nm.
＜比抵抗値の測定＞
上述のようにして得られた成膜後のＡｇ合金膜およびＡｇ膜のシート抵抗値を四探針法によって測定し、比抵抗値を算出した。得られた成膜後の比抵抗値を表２に示す。
<Measurement of specific resistance value>
The sheet resistance values of the Ag alloy film and the Ag film obtained as described above were measured by the four-probe method, and the specific resistance value was calculated. Table 2 shows the specific resistance values after film formation.
＜耐熱試験＞
上述の試料を、大気中で温度２５０℃、保持時間１時間の熱処理を行った。
この熱処理後のＡｇ合金膜およびＡｇ膜の反射率および比抵抗値を上述と同様の方法で測定した。評価結果を表２に示す。
<Heat resistance test>
The above sample was heat-treated in the atmosphere at a temperature of 250 ° C. and a holding time of 1 hour.
The reflectance and specific resistance value of the Ag alloy film and Ag film after the heat treatment were measured by the same method as described above. The evaluation results are shown in Table 2.
Ｓｂの含有量が本発明の範囲よりも少ない比較例１は、成膜されたＡｇ合金膜において、波長４０５ｎｍ，４５０ｎｍ，５５０ｎｍのいずれも、熱処理後の反射率が大きく低下した。
Ｓｂの含有量が本発明の範囲よりも多い比較例２は、成膜されたＡｇ合金膜において、成膜後の比抵抗値が高かった。また、波長４０５ｎｍ，４５０ｎｍ，５５０ｎｍのいずれも成膜後の反射率が低かった。
Ｃａの含有量が本発明の範囲よりも少ない比較例３は、ターゲット表面の算術平均粗さが２．５６μｍ、十点平均粗さが１６．６４μｍと比較的大きかった。このため、異常放電回数が２３回と多くなり、Ａｇ合金膜の成膜を安定して実施できなかった。
Ｃａの含有量が本発明の範囲よりも多い比較例４は、スパッタリングターゲット製造時に圧延割れが生じた。
純Ａｇからなる従来例は、ターゲット表面の算術平均粗さが５．７１μｍ、十点平均粗さが３６．７２μｍと大きかった。このため、異常放電回数が３６回と多く、Ａｇ膜の成膜を安定して実施できなかった。また、成膜されたＡｇ膜において、波長４０５ｎｍ，４５０ｎｍ，５５０ｎｍのいずれも、熱処理後の反射率が低くかった。
In Comparative Example 1 in which the Sb content is less than the range of the present invention, the reflectance after heat treatment was greatly reduced in the formed Ag alloy films at all wavelengths of 405 nm, 450 nm, and 550 nm.
In Comparative Example 2 in which the content of Sb is larger than the range of the present invention, the specific resistance value after film formation was high in the formed Ag alloy film. In addition, the reflectivity after film formation was low at all wavelengths of 405 nm, 450 nm, and 550 nm.
In Comparative Example 3 in which the Ca content was less than the range of the present invention, the arithmetic average roughness of the target surface was 2.56 μm, and the ten-point average roughness was 16.64 μm, which was relatively large. For this reason, the number of abnormal discharges increased to 23, and the Ag alloy film could not be stably formed.
In Comparative Example 4 in which the Ca content was greater than the range of the present invention, rolling cracks occurred during the production of the sputtering target.
In the conventional example made of pure Ag, the arithmetic average roughness of the target surface was 5.71 μm, and the ten-point average roughness was as large as 36.72 μm. For this reason, the number of abnormal discharges was as large as 36, and the Ag film could not be stably formed. Further, in the formed Ag film, the reflectance after heat treatment was low at all wavelengths of 405 nm, 450 nm, and 550 nm.
これに対して、Ｓｂ，Ｃａの含有量が本発明の範囲内とされた本発明例１〜６においては、ターゲット表面の算術平均粗さが１．０４μｍ以下、十点平均粗さが６．３１μｍ以下と小さかった。このため、異常放電回数も少なく、Ａｇ合金膜の成膜を安定して実施することができた。また、成膜されたＡｇ合金膜においては、成膜後の比抵抗値が低く、かつ、波長４０５ｎｍ，４５０ｎｍ，５５０ｎｍのいずれも成膜後の反射率が高くなった。さらに、熱処理後においても、反射率が大きく劣化しなかった。 On the other hand, in Examples 1 to 6 of the present invention in which the contents of Sb and Ca are within the scope of the present invention, the arithmetic average roughness of the target surface is 1.04 μm or less, and the ten-point average roughness is 6. It was small at 31 μm or less. For this reason, the number of abnormal discharges was small, and the Ag alloy film could be stably formed. Further, the formed Ag alloy film had a low specific resistance value after the film formation, and the reflectance after the film formation was high at all wavelengths of 405 nm, 450 nm, and 550 nm. Furthermore, the reflectance did not deteriorate significantly even after the heat treatment.
以上のことから、本発明例によれば、異常放電の発生回数が少なく安定して成膜することができるとともに、成膜後の比抵抗値が低く、かつ、反射率が高く、熱処理後においても反射率が大きく劣化しないＡｇ合金膜を成膜することが可能なＡｇ合金膜形成用スパッタリングターゲットを提供可能であることが確認された。 As described above, according to the example of the present invention, the number of occurrences of abnormal discharge can be reduced and the film can be stably formed, the specific resistance value after film formation is low, the reflectance is high, and the heat treatment is performed after heat treatment. It was also confirmed that it is possible to provide a sputtering target for forming an Ag alloy film that can form an Ag alloy film whose reflectivity does not greatly deteriorate.
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