JP2021169654A - Ａｌ合金蒸着膜、ディスプレイ用配線膜、ディスプレイ装置、スパッタリングターゲット及びＡｌ合金蒸着膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、耐屈曲性に優れるＡｌ合金蒸着膜を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の一態様に係るＡｌ合金蒸着膜は、Ａｌ結晶粒と、Ａｌ及び他の金属元素の金属間化合物とを含み、上記Ａｌ結晶粒の平均粒子径が２００ｎｍ以下であり、屈曲試験を行う前の電気抵抗率に対する同試験を１０万回行った後の電気抵抗率の比が１．６以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、Ａｌ合金蒸着膜、ディスプレイ用配線膜、ディスプレイ装置、スパッタリングターゲット及びＡｌ合金蒸着膜の製造方法に関する。

近年、軽量で薄く、携帯性に優れるディスプレイ装置に対する需要が高まっている。中でも、画素のスイッチングに薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス型の液晶ディスプレイ装置は、高精度な画質や高速動画に対応できることから普及している。また、今日では、折り畳み可能なフレキシブルディスプレイ装置への需要も高まっており、企業や大学、研究機関等で開発が進められている。

フレキシブルディスプレイ装置に用いられる基板は、自由に屈曲できるよう可撓性を有する。このフレキシブルディスプレイ装置に用いられる走査線や信号線、ＴＦＴのゲート電極、ソース電極、ドレイン電極などの配線の材料としては、ＡｌやＡｌ合金が採用されている。この配線には、繰り返し屈曲された場合でもクラックや断線の発生を抑制できることが求められる。

このような観点から、ディスプレイ装置を曲げる際に発生する応力を緩和するための応力緩和層を設け、導電層をこの応力緩和層に積層することで、導電層の破断を防止する技術が提案されている（特開２００７−８６７７１号公報参照）。

特開２００７−８６７７１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された構成によっては、導電層自体の耐屈曲性を高めることはできない。また、特許文献１に記載された構成によっては、導電層とは別途に応力緩和層を設けることを要するため、部品点数が増加してディスプレイ装置の薄型化の要請に反する。

本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、耐屈曲性に優れるＡｌ合金蒸着膜を提供することを目的とする。また、本発明は、耐屈曲性に優れるディスプレイ用配線膜及びこのディスプレイ用配線膜を備えるディスプレイ装置を提供することを目的とする。また、本発明は、耐屈曲性に優れるＡｌ合金蒸着膜を製造可能なスパッタリングターゲット及びＡｌ合金蒸着膜の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、Ａｌを含む蒸着膜の耐屈曲性を高めるべく鋭意検討した。ディスプレイ装置を製造するにあたっては、蒸着膜はＴＦＴの製造プロセスで４００℃以上に加熱される。本発明者らは、Ａｌ結晶粒と金属間化合物とを含む構成において、加熱後のＡｌ結晶粒の平均粒子径を制御した場合に、耐屈曲性が得られることを見出して、本発明を完成させた。

すなわち、上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係るＡｌ合金蒸着膜は、Ａｌ結晶粒と、Ａｌ及び他の金属元素の金属間化合物とを含み、上記Ａｌ結晶粒の平均粒子径が２００ｎｍ以下であり、屈曲試験を行う前の電気抵抗率に対する同試験を１０万回行った後の電気抵抗率の比が１．６以下である。

当該Ａｌ合金蒸着膜は、熱処理を経て形成される。当該Ａｌ合金蒸着膜は、熱処理によって上記金属間化合物が析出すると共に、Ａｌ結晶粒が微細化している。当該Ａｌ合金蒸着膜は、上記金属間化合物が析出し、かつＡｌ結晶粒が十分に微細化していることから、屈曲後の電気抵抗率の上昇を抑えることができている。従って、当該Ａｌ合金蒸着膜は、耐屈曲性に優れる。

上記他の金属元素がＮｄであり、Ｎｄの含有量が１．０ａｔｍ％以上５．０ａｔｍ％以下であるとよい。このように、上記他の金属元素がＮｄであり、Ｎｄの含有量が上記範囲内であることによって、当該Ａｌ合金蒸着膜の耐屈曲性をより高めることができる。また、一般に、Ａｌは加熱されるとヒロックを生じることがある。Ａｌにヒロックが生じると、蒸着膜に積層される絶縁膜等の他の膜を破壊するおそれがある。他の膜の破壊は、蒸着膜の短絡に繋がるおそれがある。これに対し、当該Ａｌ合金蒸着膜は、上記他の金属元素がＮｄであり、Ｎｄの含有量が上記範囲内であることによって、ヒロックの発生を十分に抑制することができる。

上記課題を解決するためになされた本発明の他の一態様に係るディスプレイ用配線膜は、当該Ａｌ合金蒸着膜を備える。

当該ディスプレイ用配線膜は、当該Ａｌ合金蒸着膜を備えるので、耐屈曲性に優れる。

上記課題を解決するためになされた本発明の他の一態様に係るディスプレイ装置は、当該配線膜を備える。

当該ディスプレイ装置は、当該配線膜を備えるので、耐屈曲性に優れる。

上記課題を解決するためになされた本発明の他の一態様に係るスパッタリングターゲットは、Ａｌ合金蒸着膜形成用のスパッタリングターゲットであって、Ａｌと、Ａｌとの金属間化合物を形成する他の金属元素とを含み、上記Ａｌ合金蒸着膜におけるＡｌ結晶粒の平均粒子径が２００ｎｍ以下であり、上記Ａｌ合金蒸着膜の屈曲試験を行う前の電気抵抗率に対する同試験を１０万回行った後の電気抵抗率の比が１．６以下である。

当該スパッタリングターゲットは、耐屈曲性に優れる当該Ａｌ合金蒸着膜を製造することができる。

上記課題を解決するためになされた本発明の他の一態様に係るＡｌ合金蒸着膜の製造方法は、Ａｌ結晶粒と、Ａｌとの金属間化合物を形成する他の金属元素とを含む蒸着膜を４００℃以上５００℃以下で熱処理する工程を備え、上記熱処理工程後の上記Ａｌ結晶粒の平均粒子径が２００ｎｍ以下であり、上記熱処理工程後の蒸着膜の屈曲試験を行う前の電気抵抗率に対する同試験を１０万回行った後の電気抵抗率の比が１．６以下である。

当該Ａｌ合金蒸着膜の製造方法は、耐屈曲性に優れる当該Ａｌ合金蒸着膜を製造することができる。

なお、本発明において、「Ａｌ結晶粒の平均粒子径」とは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、任意に抽出した１０個のＡｌ結晶粒の観察面における最大粒子径を平均した値を意味する。「屈曲試験」とは、曲率半径１ｍｍで、ＩＥＣ６２７１５−６−１に準拠し行う試験をいう。

以上説明したように、本発明の一態様に係るＡｌ合金蒸着膜、並びに他の一態様に係るディスプレイ用配線膜及びディスプレイ装置は、耐屈曲性に優れる。また、本発明の他の一態様に係るスパッタリングターゲット及びＡｌ合金蒸着膜の製造方法は、耐屈曲性に優れるＡｌ合金蒸着膜を製造することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るＡｌ合金蒸着膜の基板に積層された状態を示す模式的断面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るＡｌ合金蒸着膜の製造方法を示すフロー図である。 図３は、Ｎｏ．１の蒸着膜を１万回屈曲させた後の表面ＳＥＭ画像である。 図４は、Ｎｏ．２の蒸着膜を１万回屈曲させた後の表面ＳＥＭ画像である。 図５は、Ｎｏ．３の蒸着膜を１万回屈曲させた後の表面ＳＥＭ画像である。 図６は、Ｎｏ．４の蒸着膜を１万回屈曲させた後の表面ＳＥＭ画像である。 図７は、Ｎｏ．５の蒸着膜を１万回屈曲させた後の表面ＳＥＭ画像である。 図８は、Ｎｏ．６の蒸着膜を１万回屈曲させた後の表面ＳＥＭ画像である。 図９は、Ｎｏ．７の蒸着膜を１万回屈曲させた後の表面のＳＥＭ画像である。 図１０は、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の蒸着膜の屈曲回数と電気抵抗率との関係を示すグラフである。 図１１は、Ｎｏ．７の蒸着膜の屈曲回数と電気抵抗率との関係を示すグラフである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。

［Ａｌ合金蒸着膜］
図１に示すように、当該Ａｌ（アルミニウム）合金蒸着膜１は、例えば可撓性を有する基板１０の表面に設けられる。当該Ａｌ合金蒸着膜１は、基板１０に直接積層されてもよく、他の層を介して基板１０に積層されてもよい。当該Ａｌ合金蒸着膜１は、Ａｌ結晶粒と、Ａｌ及び他の金属元素の金属間化合物とを含む。上記Ａｌ結晶粒の平均粒子径は２００ｎｍ以下である。当該Ａｌ合金蒸着膜１は、屈曲試験を行う前の電気抵抗率ρ０に対する同試験を１０万回行った後の電気抵抗率ρ１０の比（ρ１０／ρ０）が１．６以下である。

当該Ａｌ合金蒸着膜１は、構成元素として、Ａｌ及び上記他の金属元素を含んでおり、残部は不可避的不純物からなる。

本発明者らは、可撓性を有し、自由に屈曲することができるフレキシブルディスプレイ装置に用いられる金属配線用のＡｌ合金膜であって、繰り返しの屈曲に対しても電気抵抗率の上昇や断線を抑制できるＡｌ合金膜を提供すべく、鋭意検討を行った。その結果、Ａｌと、Ａｌとの金属間化合物を形成する他の金属元素とを含み、残部が不可避的不純物からなるＡｌ合金蒸着膜が、繰り返し屈曲を行った場合でも電気抵抗率の上昇や断線を抑制できることを突き止めた。

当該Ａｌ合金蒸着膜１は、４００℃以上５００℃以下の熱処理を経て形成される。この熱処理は、例えばＴＦＴの製造プロセスで実施される熱処理によって兼用されてもよい。ＴＦＴの製造プロセスで実施される熱処理としては、例えばアモルファスシリコンの結晶化のためのアニール処理、低抵抗な多結晶シリコン層を形成するための活性化熱処理等が挙げられる。これらの熱処理は、真空下、又は不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。この熱処理時間としては、例えば１０分以上５時間以下とすることができる。

当該Ａｌ合金蒸着膜１は、この熱処理によって、Ａｌ結晶粒の平均粒子径が２００ｎｍ以下に微細化されると共に、上記金属間化合物が析出する。当該Ａｌ合金蒸着膜１は、Ａｌ結晶粒が平均粒子径２００ｎｍ以下に微細化され、かつ上記金属間化合物が析出することで、屈曲に起因するクラックの発生及び電気抵抗率の上昇を抑制することができる。

Ａｌ結晶粒の平均粒子径は、上述のように２００ｎｍ以下である。上記平均粒子径の下限としては、１００ｎｍが好ましく、１２０ｎｍがより好ましく、１３０ｎｍがさらに好ましい。上記平均粒子径が上記上限を超えると、屈曲によってクラックが生じやすくなり、電気抵抗率が高くなるおそれがる。逆に、上記平均粒子径が上記下限に満たないと、繰り返し屈曲した場合に、当該Ａｌ合金蒸着膜１が破断するおそれがある。

上記金属間化合物は、Ａｌ結晶粒の粒界に析出する。上記金属間化合物は、Ａｌ結晶粒の微細化を促進すると共に、クラックの進展を抑制する。また、上記金属間化合物は、上記他の元素が固溶している場合に比べ、当該Ａｌ合金蒸着膜１の可撓性を高める。

当該Ａｌ合金蒸着膜１は、上述のように屈曲試験を行う前の電気抵抗率ρ０に対する同試験を１０万回行った後の電気抵抗率ρ１０の比（ρ１０／ρ０）が１．６以下である。上記電気抵抗率の比（ρ１０／ρ０）の上限としては、１．５が好ましい。上記電気抵抗率の比（ρ１０／ρ０）は、例えば当該Ａｌ合金蒸着膜１にクラックが生じることで高くなる。そのため、上記電気抵抗率の比（ρ１０／ρ０）は、当該Ａｌ合金蒸着膜１の耐屈曲性の指標となる。上記電気抵抗率の比（ρ１０／ρ０）が上記上限を超えると、当該Ａｌ合金蒸着膜１の耐屈曲性が不十分となるおそれがある。なお、上記電気抵抗率の比（ρ１０／ρ０）の下限としては、特に限定されるものではなく、例えば１．０であってもよい。

当該Ａｌ合金蒸着膜１の上記屈曲試験を１万回行った後の電気抵抗率ρ１に対する同試験を１０万回行った後の電気抵抗率ρ１０の比（ρ１０／ρ１）の上限としては、１．３０が好ましく、１．２５がより好ましい。上記電気抵抗率の比（ρ１０／ρ１）が上記上限を超えると、当該Ａｌ合金蒸着膜１を繰り返し屈曲した場合に耐屈曲性が急激に低下するおそれがある。なお、上記電気抵抗率の比（ρ１０／ρ１）の下限としては、特に限定されるものではなく、例えば１．０であってもよい。

当該Ａｌ合金蒸着膜１の平均厚さの下限としては、５０ｎｍが好ましく、１００ｎｍがより好ましい。一方、上記平均厚さの上限としては、１０００ｎｍが好ましく、６００ｎｍがより好ましく、４００ｎｍがさらに好ましい。上記平均厚さが上記上限を超えると、当該Ａｌ合金蒸着膜１が不必要に厚くなるおそれがあると共に、当該Ａｌ合金蒸着膜１の製造コストが高くなるおそれがある。逆に、上記平均厚さが上記下限に満たないと、当該Ａｌ合金蒸着膜１の耐屈曲性を十分に大きくし難くなるおそれがある。また、上記平均厚さが上記下限に満たないと、当該Ａｌ合金蒸着膜１の耐熱性が不十分となるおそれや、電気抵抗率が高くなるおそれがある。なお、「平均厚さ」とは、任意の５点の厚さの平均値を意味する。

（他の金属元素）
上記他の金属元素としては、Ｎｄ（ネオジム）が好ましい。当該Ａｌ合金蒸着膜１は、上記他の金属元素として、Ｎｄに加え、Ｎｄ以外の金属元素を含んでいてもよい。但し、当該Ａｌ合金蒸着膜１は、上記他の金属元素として、Ｎｄのみを含むことが好ましい。

Ｎｄは、ヒロックの発生の抑制及び耐熱性の向上に有効な元素である。当該Ａｌ合金蒸着膜１におけるＮｄの含有量の下限としては、１．０ａｔｍ％が好ましく、２．０ａｔｍ％がより好ましい。一方、Ｎｄの含有量の上限としては、５．０ａｔｍ％が好ましく、４．０ａｔｍ％がより好ましい。上記含有量が上記下限に満たないと、上記金属間化合物の析出量が不十分となると共に、Ａｌ結晶粒を十分に微細化することができなくなり、屈曲に起因するクラックの発生を十分に抑制することができないおそれがある。また、上記含有量が上記下限に満たないと、当該Ａｌ合金蒸着膜１の耐熱性が不十分となるおそれがある。逆に、上記含有量が上記上限を超えると、上記金属間化合物の析出量が多くなり過ぎて、当該Ａｌ合金蒸着膜１の可撓性が低下するおそれがある。その結果、繰り返し屈曲した場合に、当該Ａｌ合金蒸着膜１が破断するおそれがある。

（不可避的不純物）
不可避的不純物としては、例えばＦｅ（鉄）、Ｓｉ（シリコン）、Ｂ（ホウ素）等が挙げられる。上記不可避的不純物の合計含有量の上限としては、特に限定されないが、例えば０．５ａｔｍ％とすることができる。各不可避的不純物の含有量の上限としては、例えばＦｅ及びＳｉはそれぞれ０．１２ａｔｍ％、Ｂは０．０１２ａｔｍ％とすることができる。上記不可避的不純物は、本発明の効果を妨げない範囲内であれば、不可避的に含有される場合の他、積極的に添加されてもよい。

（基板）
基板１０は可撓性を有する。基板１０は、例えば合成樹脂を主成分とする。この合成樹脂としては、例えばポリイミドが挙げられる。

＜利点＞
当該Ａｌ合金蒸着膜１は、熱処理によって上記金属間化合物が析出すると共に、Ａｌ結晶粒が微細化している。当該Ａｌ合金蒸着膜１は、上記金属間化合物が析出し、かつＡｌ結晶粒が十分に微細化していることから、屈曲後の電気抵抗率の上昇を抑えることができる。従って、当該Ａｌ合金蒸着膜１は、耐屈曲性に優れる。

［ディスプレイ用配線膜］
当該ディスプレイ用配線膜は、例えば当該Ａｌ合金蒸着膜１をパターニングして形成される。

当該ディスプレイ用配線膜は、ディスプレイ装置に備わる各種配線用に使用される。当該ディスプレイ用配線は、フレキシブルディスプレイ装置用の配線として好適に用いられる。当該ディスプレイ用配線膜は、耐屈曲性が要求され、かつ製造プロセスで熱処理が施される走査線として、より好ましく用いられる。

＜利点＞
当該ディスプレイ用配線膜は、当該Ａｌ合金蒸着膜１を備えるので、耐屈曲性に優れる。

［ディスプレイ装置］
当該ディスプレイ装置は、当該ディスプレイ用配線膜を備える。当該ディスプレイ装置は、例えばＴＦＴを用いたフレキシブル液晶ディスプレイ装置である。但し、当該ディスプレイ装置がフレキシブルディスプレイ装置である場合、このフレキシブルディスプレイ装置としては、上記フレキシブル液晶ディスプレイ装置に限定されるものではなく、フレキシブル有機ＥＬディスプレイ装置等、液晶ディスプレイ装置以外のフレキシブルディスプレイ装置であってもよい。

＜利点＞
当該ディスプレイ装置は、当該ディスプレイ用配線膜を備えるので、耐屈曲性に優れる。

［スパッタリングターゲット］
当該スパッタリングターゲットは、当該Ａｌ合金蒸着膜の形成に用いられる。当該スパッタリングターゲットは、Ａｌと、Ａｌとの金属間化合物を形成する他の金属元素とを含み、当該Ａｌ合金蒸着膜におけるＡｌ結晶粒の平均粒子径が２００ｎｍ以下であり、当該Ａｌ合金蒸着膜の屈曲試験を行う前の電気抵抗率に対する同試験を１０万回行った後の電気抵抗率の比が１．６以下である。

上記他の金属元素としては、Ｎｄが好ましい。当該スパッタリングターゲットにおけるＮｄの含有量としては、図１のＡｌ合金蒸着膜１におけるＮｄの含有量と同じとすることができる。当該スパッタリングターゲットは、Ａｌ及び上記他の金属元素以外の残部は、不可避的不純物からなる。上記不可避的不純物としては、図１のＡｌ合金蒸着膜１における不可避的不純物と同様のものが挙げられる。また、これらの不可避的不純物の含有量としては、図１のＡｌ合金蒸着膜１と同様とすることができる。

当該スパッタリングターゲットの形状は、角型プレート状、円形プレート状、円筒プレート状等、スパッタリング装置の構造に応じた任意の形状とすることができる。当該スパッタリングターゲットの製造方法としては、溶解鋳造法や粉末焼結法、スプレイフォーミング法等によってＡｌ基合金からなるインゴットを製造して得る方法や、Ａｌ基合金からなるプリフォームを製造した後、このプリフォームを緻密化して得る方法などが挙げられる。

＜利点＞
当該スパッタリングターゲットは、耐屈曲性に優れる当該Ａｌ合金蒸着膜１を製造するのに適している。

［Ａｌ合金蒸着膜の製造方法］
次に、図２を参照して、図１のＡｌ合金蒸着膜１の製造方法の一例について説明する。当該Ａｌ合金蒸着膜の製造方法は、Ａｌ結晶粒と、Ａｌとの金属間化合物を形成する他の金属元素とを含む蒸着膜を形成する工程（形成工程Ｓ１）と、この形成工程Ｓ１で形成された蒸着膜を熱処理する工程（熱処理工程Ｓ２）とを備える。

（形成工程）
形成工程Ｓ１では、基板１０の表面に蒸着膜を形成する。形成工程Ｓ１は、例えばイオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法、真空蒸着法等によって行うことも可能である。但し、形成工程Ｓ１は、蒸着膜における成分の均一分散性や膜厚の均一性を容易に高めることができる観点から、上述のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法によって行うことが好ましい。

スパッタリング時における成膜条件としては、特に限定されるものではないが、例えば以下の条件を採用することが可能である。
基板温度：室温以上５０℃以下
到達真空度：１×１０^−５Ｔｏｒｒ以下（１×１０^−３Ｐａ以下）
成膜時のガス圧：０．１Ｐａ以上１．０Ｐａ以下、酸素分圧：１％以上５０％以下
ＤＣスパッタリングパワー密度（ターゲットの単位面積あたりのＤＣスパッタリングパワー）：１．０Ｗ／ｃｍ^２以上２０Ｗ／ｃｍ^２以下

（熱処理工程）
熱処理工程Ｓ２では、形成工程Ｓ１で形成された蒸着膜を４００℃以上５００℃以下の雰囲気温度で熱処理する。当該Ａｌ合金蒸着膜１の製造方法は、熱処理工程Ｓ２によって、Ａｌ結晶粒の微細化を図ると共に、上記金属間化合物を析出させる。当該Ａｌ合金蒸着膜の製造方法は、熱処理工程Ｓ２を経ることで、得られるＡｌ合金蒸着膜１の耐屈曲性を十分に高めることができる。

熱処理工程Ｓ２における熱処理時間の下限としては、１０分が好ましく、３０分がより好ましい。一方、上記熱処理時間の上限としては、５時間が好ましく、２時間がより好ましい。上記熱処理時間が上記下限に満たないと、Ａｌ結晶粒の微細化及び上記金属間化合物の析出が十分に進行しないおそれがある。逆に、上記熱処理時間が上記上限を超えると、Ａｌ結晶粒の微細化及び上記金属間化合物の析出が進行しすぎるおそれや、当該Ａｌ合金蒸着膜１が積層される基板１０が劣化するおそれがある。

当該Ａｌ合金蒸着膜の製造方法では、熱処理工程Ｓ２後の蒸着膜が当該Ａｌ合金蒸着膜１として構成される。

熱処理工程Ｓ２後のＡｌ結晶粒の平均粒子径は２００ｎｍ以下である。上記平均粒子径の下限としては、１００ｎｍが好ましく、１２０ｎｍがより好ましく、１３０ｎｍがさらに好ましい。

熱処理工程Ｓ２後の蒸着膜の屈曲試験を行う前の電気抵抗率ρ０に対する同試験を１０万回行った後の電気抵抗率ρ１０の比（ρ１０／ρ０）は１．６以下である。上記電気抵抗率の比（ρ１０／ρ０）の上限としては、１．５が好ましい。上記電気抵抗率の比（ρ１０／ρ０）の下限としては、特に限定されるものではなく、例えば１．０であってもよい。

＜利点＞
当該Ａｌ合金蒸着膜の製造方法は、耐屈曲性に優れる当該Ａｌ合金蒸着膜１を製造することができる。

［その他の実施形態］
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。

以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。

（サンプルの作製）
厚さ３８μｍのポリイミド基板の表面に、表１の組成を有する平均厚さ２５０ｎｍの蒸着膜を形成した。この蒸着膜は、真空溶解法で作製したスパッタリングターゲットを用いたＤＣマグネトロンスパッタ法によって形成した。このＤＣマグネトロンスパッタ法は、雰囲気ガスとしてアルゴンガスを用い、圧力２ｍＴｏｒｒ、基板温度２５℃（室温）で行った。蒸着膜における各金属元素の含有量は、ＩＣＰ発光分析（誘導結合プラズマ発光分析）法によって求めた。得られた蒸着膜に対し、フォトリソグラフィにより電極パターンをパターニングした。この電極パターンは、長さ７０ｍｍ、かつ幅１．０ｍｍの配線部分と、この配線部分の両端に配置される電気接続点としての５ｍｍ角の一対の電極パッドとを有する構成とした。さらに、パターニング後の蒸着膜に４５０℃の雰囲気下で１時間熱処理を施し、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７のサンプルを得た。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３、Ｎｏ．６、Ｎｏ．７のサンプルにおけるＡｌ結晶粒の平均粒子径を表１に示す。これらの平均粒子径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、任意に抽出した１０個のＡｌ結晶粒の観察面における最大粒子径を平均することで求めた。なお、Ｎｏ．４及びＮｏ．５については、Ａｌ結晶粒の平均粒子径は算出していない。

＜金属間化合物の析出＞
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７のサンプルについて、金属間化合物の析出の有無を以下の方法で調べた。まず、厚さ３８μｍのポリイミド基板の表面にＮｏ．１〜Ｎｏ．７と同じ組成を有する厚さ１０００ｎｍの蒸着膜を上記と同様の手順で積層し、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７に対応する試験片を作製した。次に、これらの試験片について、株式会社リガク製の水平型Ｘ線回折装置「ＳｍａｒｔＬａｂ」を用いて以下の測定条件でＸ線回折測定を行い、金属間化合物の析出の有無を調べた。この測定結果を表２に示す。なお、表２では、金属間化合物が析出された場合を「Ａ」、金属間化合物が析出されていない場合を「Ｂ」で示している。
ターゲット：Ｃｕ
単色化：モノクロメータを使用（Ｋα）
ターゲット出力：４５ｋＶ−２００ｍＡ
（通常測定）：θ／２θ走査
発散スリット：２／３°
散乱スリット：２／３°
受光スリット：０．６ｍｍ
走査速度：１°／分
サンプリング幅：０．０２°

＜屈曲試験＞
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７のサンプルについて、ユアサシステム機器株式会社製の多機能版小型卓上型耐久試験機「ＤＬＤＭ１１１ＬＨ」を用い、ＩＥＣ６２７１５−６−１に準拠して、曲率半径ｒ＝１ｍｍ、屈曲速度９０回／分で、蒸着膜が内面側で対向するように無負荷Ｕ字伸縮試験を行った。この屈曲試験は１０万回まで繰り返し行った。この屈曲試験の結果、Ｎｏ．４は、１０万回屈曲する前に破断し、Ｎｏ．５は１０００回屈曲した時点で破断していた。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７について、１万回繰り返し屈曲した後の表面ＳＥＭ画像を図３〜図９に示す。

＜電気抵抗率の測定＞
上記屈曲試験における屈曲前、及び屈曲回数１０００回後、５０００回後、１万回後、１０万回後に、電極パッド間の直流電気抵抗をモニタリングした。この電気抵抗率の測定は、Ａｄｖａｎｔｅｓｔ社製の高抵抗測定システム「Ｒ８３４０」を用いて行った。電気抵抗率は、得られたＩ−Ｖ特性の線形部分のみを用いて測定した。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３、Ｎｏ．６について、屈曲試験前の電気抵抗率に対する、屈曲回数１０００回後、５０００回後、１万回後、及び１０万回後の電気抵抗率の比を、Ｎｏ．４について、屈曲試験前の電気抵抗率に対する、屈曲回数１０００回後、５０００回後及び１万回後の電気抵抗率の比を図１０に示す。また、Ｎｏ．７について、屈曲試験前の電気抵抗率に対する、屈曲回数１０００回後、５０００回後、１万回後、及び１０万回後の電気抵抗率の比を図１１に示す。さらに、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３、Ｎｏ．６、Ｎｏ．７について、屈曲試験前の電気抵抗率ρ０に対する１０万回屈曲後の電気抵抗率ρ１０の比（ρ１０／ρ０）及び１万回屈曲後の電気抵抗率ρ１に対する１０万回屈曲後の電気抵抗率ρ１０の比（ρ１０／ρ１）を表２に示す。なお、Ｎｏ．４は、１０万回屈曲する前に破断し、Ｎｏ．５は１０００回屈曲した時点で破断していたため、破断後の電気抵抗率は測定していない。

＜評価結果＞
表１に示すように、Ａｌ結晶粒の平均粒子径は、Ｎｄの含有量が大きくなる程小さくなることが確認された。一方、図３〜図９に示すように、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７では、それぞれクラックが観察されているが、Ａｌ結晶粒の平均粒子径が小さいほど、クラックが直線状に進展していた。このことから、クラックは、結晶粒の粒界に沿って進展していることが観察された。

図３〜図５、図８に示すように、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３、Ｎｏ．６は、網目状のクラックが観察されたが、いずれもＡｌ結晶粒の粒界に沿ってクラックが進展していた。特に、金属間化合物が析出されていないＮｏ．６は、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３に対して深くシャープなクラックが観察された。これに対し、図６に示すように、Ｎｄの含有量が７．５ａｔｍ％であるＮｏ．４は、屈曲方向と垂直な方向に沿った短い直線状のクラックが観察された。また、図７に示すように、Ｎｄの含有量が１５．０ａｔｍ％であるＮｏ．５は、屈曲方向と垂直な方向に膜を横断するクラックが観察された。さらに、図９に示すように、金属間化合物が析出されていないＮｏ．７は、屈曲方向と垂直な方向に沿った深くシャープな直線状のクラックが観察された。このことから、金属間化合物が析出されていないＮｏ．６及びＮｏ．７は、金属間化合物によってクラックの進展が妨げられない結果、深くシャープなクラックが形成されやすいと推測される。また、Ｎｄの含有量が７．５ａｔｍ％以上と大きいＮｏ．４及びＮｏ．５は、金属間化合物の析出量が増大することで、蒸着膜の可撓性が不十分となり、屈曲回数の増加に伴って、断線を生じるような大きなクラックが生じやすくなることが推測される。

図１０及び図１１に示すように、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７のいずれも屈曲回数の増加に伴って電気抵抗率が上昇している。表２に示すように、屈曲試験前の電気抵抗率ρ０に対する１０万回屈曲後の電気抵抗率ρ１０の比（ρ１０／ρ０）は、金属間化合物が析出されていないＮｏ．６及びＮｏ．７、並びにＮｄの含有量が０．６ａｔｍ％であるＮｏ．１は１．７５以上と大きくなっている。これに対し、金属間化合物が析出され、かつＮｄの含有量が１．０ａｔｍ％以上５．０ａｔｍ％以下であるＮｏ．２及びＮｏ．３は、上記比が１．４１以下と低く抑えられている。なお、図１０に示すように、Ｎｄの含有量が７．５ａｔｍ％であるＮｏ．４は、屈曲回数１万回の時点ではＮｏ．２及びＮｏ．３よりも電気抵抗率の比が低く抑えられているが、屈曲回数が１０万回に至る前に断線している。さらに、Ｎｄの含有量が１５．０ａｔｍ％であるＮｏ．５は、屈曲回数が１０００回に至った時点で断線している。このことから、Ｎｄの含有量の増加によってＡｌ結晶粒の平均粒子径が小さくなり過ぎると、蒸着膜の硬化が促進されると共にクラックが進展可能な粒界が増加することで、屈曲回数が増加すると断線に至る大きなクラックが生じやすくなることが推測される。

以上より、金属間化合物が適度に析出され、かつＡｌ結晶粒の微細化が適度に図られたＮｏ．２及びＮｏ．３は、蒸着膜の可撓性と、クラックの進展阻害機能とが共に優れる結果、１０万回屈曲した後においても電気抵抗率の上昇が十分に抑えられていることが分かる。

以上説明したように、本発明の一態様に係るＡｌ合金蒸着膜は、フレキシブルディスプレイ用の配線膜として適している。

１ Ａｌ合金蒸着膜
１０ 基板

Claims (6)

1. Ａｌ結晶粒と、
   Ａｌ及び他の金属元素の金属間化合物と
   を含み、
   上記Ａｌ結晶粒の平均粒子径が２００ｎｍ以下であり、
   屈曲試験を行う前の電気抵抗率に対する同試験を１０万回行った後の電気抵抗率の比が１．６以下であるＡｌ合金蒸着膜。
2. 上記他の金属元素がＮｄであり、
   Ｎｄの含有量が１．０ａｔｍ％以上５．０ａｔｍ％以下である請求項１に記載のＡｌ合金蒸着膜。
3. 請求項１又は請求項２に記載のＡｌ合金蒸着膜を備えるディスプレイ用配線膜。
4. 請求項３に記載の配線膜を備えるディスプレイ装置。
5. Ａｌ合金蒸着膜形成用のスパッタリングターゲットであって、
   Ａｌと、
   Ａｌとの金属間化合物を形成する他の金属元素と
   を含み、
   上記Ａｌ合金蒸着膜におけるＡｌ結晶粒の平均粒子径が２００ｎｍ以下であり、
   上記Ａｌ合金蒸着膜の屈曲試験を行う前の電気抵抗率に対する同試験を１０万回行った後の電気抵抗率の比が１．６以下であるスパッタリングターゲット。
6. Ａｌ結晶粒と、Ａｌとの金属間化合物を形成する他の金属元素とを含む蒸着膜を４００℃以上５００℃以下で熱処理する工程を備え、
   上記熱処理工程後の上記Ａｌ結晶粒の平均粒子径が２００ｎｍ以下であり、
   上記熱処理工程後の蒸着膜の屈曲試験を行う前の電気抵抗率に対する同試験を１０万回行った後の電気抵抗率の比が１．６以下であるＡｌ合金蒸着膜の製造方法。

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