JP5830907B2 - 導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法 - Google Patents

導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5830907B2
JP5830907B2 JP2011084955A JP2011084955A JP5830907B2 JP 5830907 B2 JP5830907 B2 JP 5830907B2 JP 2011084955 A JP2011084955 A JP 2011084955A JP 2011084955 A JP2011084955 A JP 2011084955A JP 5830907 B2 JP5830907 B2 JP 5830907B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silver alloy
sputtering target
average
conductive film
crystal grains
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011084955A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2012219307A (ja
Inventor
野中 荘平
荘平 野中
小見山 昌三
昌三 小見山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP2011084955A priority Critical patent/JP5830907B2/ja
Priority to CN201280013584.5A priority patent/CN103443323B/zh
Priority to KR1020137026129A priority patent/KR20140015432A/ko
Priority to PCT/JP2012/002266 priority patent/WO2012137461A1/ja
Priority to SG2013072731A priority patent/SG193986A1/en
Priority to TW101111880A priority patent/TWI525203B/zh
Publication of JP2012219307A publication Critical patent/JP2012219307A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5830907B2 publication Critical patent/JP5830907B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、有機EL素子の反射電極膜やタッチパネルの配線膜などの導電性膜を形成するための銀合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法に関する。より詳しくは、大型の銀合金スパッタリングターゲットに関する。
有機EL素子は、有機EL発光層の両側に形成した陽極と陰極の間に電圧を印加し、陽極より正孔を、陰極より電子をそれぞれ有機EL膜に注入し、有機EL発光層で正孔と電子が結合する際に発光する原理を使用する発光素子であり、ディスプレイデバイス用として近年非常に注目されている。この有機EL素子の駆動方式には、パッシブマトリックス方式と、アクティブマトリクス方式とがある。このアクティブマトリックス方式は、画素一つに、一つ以上の薄膜トランジスタを設けることにより高速でスイッチングすることができるため、高コントラスト比、高精細化に有利となり、有機EL素子の特徴を発揮できる駆動方式である。
また、光の取り出し方式には、透明基板側から光を取り出すボトムエミッション方式と、基板とは反対側に光を取り出すトップエミッション方式とがあり、開口率の高いトップエミッション方式が、高輝度化に有利であり、今後のトレンドであると思われる。
図2に、反射電極を陽極とするトップエミッション構造の層構成の例を示す。ここで、反射電極膜(図2では、「反射陽極膜」と記載した)は、有機EL膜で発光した光を効率よく反射するために、高反射率で耐食性の高いことが望ましい。また、電極として低抵抗であることも望ましい。そのような材料として、Ag合金およびAl合金が知られているが、より高輝度の有機EL素子を得るためには、可視光反射率が高いことからAg合金が優れている。ここで、有機EL素子への反射電極膜の形成には、スパッタリング法が採用されており、銀合金スパッタリングターゲットが用いられている(特許文献1)。
また、有機EL素子用反射電極膜の他に、タッチパネルの引き出し配線などの導電性膜にも、Ag合金膜が検討されている。このような配線膜として、例えば純Agを用いるとマイグレーションが生じて短絡不良が発生しやすくなるため、Ag合金膜の採用が検討されている。
国際公開第2002/077317号
しかしながら、上記従来の技術においても、以下の課題が残されている。
すなわち、有機EL素子製造時のガラス基板の大型化に伴い、反射電極膜形成に使用される銀合金ターゲットも大型のものが使われるようになってきている。ここで、大型のターゲットに高い電力を投入してスパッタを行う際には、ターゲットの異常放電によって発生する「スプラッシュ」と呼ばれる現象が発生し、溶融した微粒子が基板に付着して配線や電極間をショートさせたりすることにより、有機EL素子の歩留りを低下させる、という問題がある。トップエミッション方式の有機EL素子の反射電極膜では、有機EL発光層の下地層となるため、より高い平坦性が求められており、よりスプラッシュを抑制する必要があった。
また、有機EL素子の反射電極膜としては高い反射率が要望されると共に、有機EL素子の反射電極膜およびタッチパネルの配線膜などの導電性膜としては、良好な膜の耐食性および耐熱性や低い電気抵抗が要求されている。
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、ターゲットの大型化に伴い、ターゲットに大電力が投入されてもスプラッシュを抑制することができると共に、耐食性および耐熱性に優れ、低電気抵抗の膜を形成可能な導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、特定の製造方法により、導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットの結晶粒の平均粒径を120〜400μmとすることにより、大電力が投入されてもスプラッシュを抑制することができることを見出した。また、Agに、適量のGaやSnを添加することで、膜の耐食性および耐熱性を向上させることができることを見出した。
したがって、本発明は、上記知見から得られたものであり、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
第1の発明に係る導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットは、Ga,Snの内の1種または2種を合計で0.1〜1.5質量%を含有し、残部がAgおよび不可避不純物からなる成分組成を有した銀合金で構成され、前記銀合金の結晶粒の平均粒径が120〜400μmであり、前記結晶粒の粒径のばらつきが、平均粒径の20%以下であることを特徴とする。
この導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットでは、上記含有量範囲のGa,Snの内の1種または2種を含有し、残部がAgおよび不可避不純物からなる成分組成を有した銀合金で構成され、該銀合金の結晶粒の平均粒径が120〜400μmであり、結晶粒の粒径のばらつきが、平均粒径の20%以下であるので、スパッタ中に大電力を投入しても、異常放電を抑制し、スプラッシュの発生を抑制することができる。また、この導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットを用いてスパッタすることで、良好な耐食性および耐熱性を有し、さらに低い電気抵抗の導電性膜を得ることができる。
第2の発明に係る導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットは、Ga,Snの内の1種または2種を合計で0.1〜1.5質量%を含有し、さらにCu,Mgの内の1種または2種を合計で1.0質量%以下含有し、残部がAgおよび不可避不純物からなる成分組成を有した銀合金で構成され、前記銀合金の結晶粒の平均粒径が120〜400μmであり、前記結晶粒の粒径のばらつきが、平均粒径の20%以下であることを特徴とする。
すなわち、この導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットでは、Cu,Mgの内の1種または2種を上記範囲で含有しているので、結晶粒の粗大化をいっそう抑制することができると共に、膜の腐食による反射率低下をさらに抑制可能である。
第3の発明に係る導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットは、Ga,Snの内の1種または2種を合計で0.1〜1.5質量%を含有し、さらにCe,Euの内の1種または2種を合計で0.8質量%以下含有し、残部がAgおよび不可避不純物からなる成分組成を有した銀合金で構成され、前記銀合金の結晶粒の平均粒径が120〜400μmであり、前記結晶粒の粒径のばらつきが、平均粒径の20%以下であることを特徴とする。
すなわち、この導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットでは、Ce,Euの内の1種または2種を上記範囲で含有しているので、結晶粒の粗大化をいっそう抑制することができると共に、膜の腐食による反射率低下をさらに抑制可能である。
第4の発明に係る導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットは、第1から第3の発明のいずれかにおいて、ターゲット表面が、0.25m以上の面積を有していることを特徴とする。
すなわち、この導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットでは、大型のスパッタリングターゲットの場合に好適であり、上記効果が顕著に得られる。
第5の発明に係る導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットの製造方法は、第1の導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットを作製する方法であって、Ga,Snの内の1種または2種を合計で0.1〜1.5質量%を含有し、残部がAgおよび不可避不純物からなる成分組成を有した成分組成を有した溶解鋳造インゴットを、熱間の据込鍛造を6〜20回繰り返す工程、冷間圧延する工程、熱処理する工程、機械加工する工程を、この順で行うことを特徴とする。
すなわち、この導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットの製造方法では、熱間の据込鍛造を6〜20回繰り返すので、大型のターゲットであっても結晶粒の粒径のばらつきを平均粒径の20%以下にすることができる。
第6の発明に係る導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットの製造方法は、第2の導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットの製造方法において、Ga,Snの内の1種または2種を合計で1.5質量%以下含有し、さらにCu,Mgの内の1種または2種を合計で1.0質量%以下含有し、残部がAgおよび不可避不純物からなる成分組成を有した成分組成を有した溶解鋳造インゴットを、熱間の据込鍛造を6〜20回繰り返す工程、冷間圧延する工程、熱処理する工程、機械加工する工程を、この順で行うことを特徴とする。
すなわち、この導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットの製造方法では、溶解鋳造インゴットが、さらにCu,Mgの内の1種または2種を合計で1.0質量%以下含有しているので、結晶粒の粗大化がいっそう抑制された上記第2の発明の銀合金スパッタリングターゲットを得ることができる。
第7の発明に係る導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットの製造方法は、第3の導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットの製造方法において、Ga,Snの内の1種または2種を合計で1.5質量%以下含有し、さらにCe,Euの内の1種または2種を合計で0.8質量%以下含有し、残部がAgおよび不可避不純物からなる成分組成を有した成分組成を有した溶解鋳造インゴットを、熱間の据込鍛造を6〜20回繰り返す工程、冷間圧延する工程、熱処理する工程、機械加工する工程を、この順で行うことを特徴とする。
すなわち、この導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットの製造方法では、溶解鋳造インゴットが、さらにCe,Euの内の1種または2種を合計で0.8質量%以下含有しているので、結晶粒の粗大化がいっそう抑制された上記第3の発明の銀合金スパッタリングターゲットを得ることができる。
第8の発明に係る導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットの製造方法は、第5から7のいずれかの発明において、前記熱間の据込鍛造の温度が、750〜850℃であることを特徴とする。
すなわち、この導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットの製造方法では、熱間の据込鍛造の温度が750〜850℃であるので、結晶粒の粒径のばらつきを平均粒径の20%以下にすることができると共に、結晶粒の平均粒径を400μm以下にすることができる。
本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明の導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットによれば、上記含有量範囲のGa,Snの内の1種または2種を含有した銀合金で構成され、該銀合金の結晶粒の平均粒径が120〜400μmであり、結晶粒の粒径のばらつきが、平均粒径の20%以下であるので、スパッタ中のスプラッシュの発生を抑制できると共に、良好な耐食性および耐熱性を有し、低い電気抵抗の導電性膜を得ることができる。
また、本発明の導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットの製造方法によれば、大型ターゲットとしてもスプラッシュの発生を抑制でき、良好な導電性膜を成膜可能な銀合金スパッタリングターゲットを製造することができる。
本発明に係る導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットの製造方法の一実施形態において、熱間鍛造の方法を示す説明図である。 反射電極を陽極とするトップエミッション構造の有機EL素子を示す簡易的な層構成図である。
以下、本発明に係る導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法の一実施形態を、図1を参照しながら説明する。なお、%は特に示さない限り、また数値固有の場合を除いて質量%である。
本実施形態の導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットは、Ga,Snの内の1種または2種を合計で0.1〜1.5質量%を含有し、残部がAgおよび不可避不純物からなる成分組成を有した銀合金で構成され、前記銀合金の結晶粒(以下、銀合金結晶粒と称す)の平均粒径が120〜400μmであり、前記結晶粒の粒径のばらつきが、平均粒径の20%以下である。
また、本実施形態の導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットは、Ga,Snの内の1種または2種を合計で0.1〜1.5質量%を含有し、さらにCu,Mgの内の1種または2種を合計で1.0質量%以下含有し、残部がAgおよび不可避不純物からなる成分組成を有した銀合金で構成されていても構わない。
また、Cu,Mgに代わりに、Ce,Euの内の1種または2種を合計で0.8質量%以下含有しても構わない。
この本実施形態のスパッタリングターゲットは、ターゲット表面(ターゲットのスパッタリングに供される側の面)が、0.25m以上の面積を有し、矩形ターゲットの場合には、少なくとも一辺が500mm以上であり、長さの上限は、ターゲットのハンドリングの観点から、2500mmが好ましい。一方、幅の上限は、冷間圧延工程で使用する圧延機で一般的に圧延可能なサイズの上限の観点から、1700mmが好ましい。また、ターゲットの交換頻度の観点から、ターゲットの厚さは、6mm以上が好ましく、マグネトロンスパッタの放電安定性の観点から、20mm以下が好ましい。
上記Agは、スパッタにより形成された有機EL素子の反射電極膜やタッチパネルの配線膜に低抵抗を与える効果を有する。
上記GaおよびSnは、ターゲットの硬さを向上させるので、機械加工時の反りを一層抑制する。特に、ターゲット表面が0.25m以上の面積を有した大型ターゲットの機械加工時の反りを抑制することができる。加えて、GaおよびSnの適量の添加は、スパッタにより形成された膜の耐食性および耐熱性をさらに向上させる効果がある。これはGaおよびSnが、膜中の結晶粒を微細化し、膜の表面粗さを小さくし、またAgに固溶して結晶粒の強度を高め、熱による結晶粒の粗大化を抑制して膜の表面粗さの増大を抑制したり、膜の腐食による反射率の低下を抑制したりする効果を有するためである。したがって、本実施形態の導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットを用いて成膜した反射電極膜または配線膜の耐食性および耐熱性の向上は、有機EL素子の高輝度化やタッチパネル等の配線の信頼性改善に寄与する。
なお、Ga,Snの内の1種または2種の合計含有量を上記範囲に限定した理由は、Ga,Snの内の1種または2種を合計0.1質量%未満含んでも、上記に記載したGa、Snを添加することによる効果が得られず、Ga,Snの内の1種または2種以上を合計1.5質量%を越えて含有すると、膜の電気抵抗が増大したり、スパッタにより形成された膜の耐食性がかえって低下したりするので好ましくないためである。したがって、膜の組成は、ターゲット組成に依存するので、銀合金スパッタリングターゲットに含まれるGa,Snの内の1種または2種の合計の含有量は、0.1〜1.5質量%に設定され、より好ましくは0.2〜1.0質量%に定めている。
上記Cu,Mgは、Agに固溶し、結晶粒の粗大化を防止する効果がある。特に、ターゲットの大型化に伴い、銀合金結晶粒が、ターゲット中で部分的に粗大化し易くなり、スパッタ中でのスプラッシュを誘引してしまうため、Cu,Mg添加による銀合金結晶粒の粗大化抑制は、顕著な効果をもたらす。なおかつ、スパッタにより形成された膜においても、適量のCu、Mgの添加は、熱による結晶粒の粗大化をいっそう抑制して膜の表面粗さの増大を抑制したり、膜の腐食による反射率の低下をさらに抑制したりする効果を有する。
なお、Cu,Mgの含有量を上記範囲に限定した理由は、Cu,Mgのうち1種または2種以上を合計1.0質量%を越えて含有すると、スパッタにより形成した膜の耐食性がかえって低下したり、膜の電気抵抗が増大するため、電極膜や配線膜に用いるには好ましくないためである。したがって、スパッタにより形成された膜の組成は、ターゲット組成に依存するので、銀合金スパッタリングターゲットに含まれるCu,Mgのうち1種または2種の合計の含有量は、1.0質量%以下に設定され、より好ましくは0.3〜0.8質量%に定めている。
上記Ce,Euは、Agとの間に金属間化合物を形成し、金属間化合物が結晶粒界に偏析して、結晶粒の粗大化を防止する効果がある。特に、ターゲットの大型化に伴い、合金結晶粒が、ターゲット中で部分的に粗大化し易くなり、スパッタ中でのスプラッシュを誘引してしまうため、Ce,Eu添加による銀合金結晶粒の粗大化抑制は、顕著な効果をもたらす。なおかつ、スパッタにより形成された膜においても、熱による結晶粒の粗大化をいっそう抑制して膜の表面粗さの増大を抑制したり、膜の腐食による反射率の低下をさらに抑制したりする効果を有する。
なお、Ce,Euの含有量を上記範囲に限定した理由は、Ce,Euのうち1種または2種を合計0.8質量%を越えて含有すると、ターゲット組織中で、これらの元素とAgとの金属間化合物の析出量が増大し、析出物の粒径が粗大となることにより、スパッタ時の異常放電が増大するため好ましくない。したがって、スパッタにより形成された膜の組成は、ターゲット組成に依存するので、銀合金スパッタリングターゲットに含まれるCe,Euのうち1種または2種の合計の含有量は、0.8質量%以下に設定され、より好ましくは0.3〜0.5質量%に定めている。
ここで、上記Ga,Sn,Cu,Mg,Ce,Euの定量分析は、誘導結合プラズマ分析法(ICP法)により行っている。
本実施形態のスパッタリングターゲット中の銀合金結晶粒の平均粒径は、120〜400μmであり、好ましくは150〜350μmである。銀合金結晶粒の平均粒径を上記範囲に限定した理由は、平均粒径が120μmより小さいと、結晶粒径のばらつきが大きくなり、大電力のスパッタ中に、異常放電が発生しやすくなり、スプラッシュが発生するようになるためである。一方、平均粒径が400μmより大きくなると、ターゲットがスパッタにより消耗するのに伴い、各々の結晶粒の結晶方位の違いによるスパッタレートの差に起因して、スパッタ表面の凹凸が大きくなるため、大電力でのスパッタ中に、異常放電が発生し易くなり、スプラッシュが発生し易くなる。
ここで、銀合金結晶粒の平均粒径は、以下のようにして測定する。
まず、スパッタリングターゲットのスパッタ面内で均等に16カ所の地点から、一辺が10mm程度の直方体の試料を採取する。具体的には、スパッタリングターゲットを縦4×横4の16カ所に区分し、各部の中央部から採取する。
なお、本実施形態では、500×500(mm)以上のスパッタ面、すなわちターゲット表面が0.25m以上の面積を有する大型ターゲットを念頭に置いているので、大型ターゲットとして一般に用いられる矩形ターゲットからの試料の採取法を記載したが、本実施形態は、当然に、丸形ターゲットのスプラッシュ発生の抑制にも効果を発揮する。このときには、大型の矩形ターゲットでの試料の採取法に準じて、スパッタリングターゲットのスパッタ面内で均等に16カ所に区分し、採取することとする。
次に、各試料片のスパッタ面側を研磨する。この際、#180〜#4000の耐水紙で研磨をした後、3μm〜1μmの砥粒でバフ研磨をする。
さらに、光学顕微鏡で粒界が見える程度にエッチングする。ここで、エッチング液には、過酸化水素水とアンモニア水との混合液を用い、室温で1〜2秒間浸漬し、粒界を現出させる。次に、各試料について、光学顕微鏡で倍率30倍の写真を撮影する。
各写真において、60mmの線分を、井げた状に20mm間隔で縦横に合計4本引き、それぞれの直線で切断された結晶粒の数を数える。なお、線分の端の結晶粒は、0.5個とカウントする。そして、平均切片長さ:L(μm)を、L=60000/(M・N)(ここで、Mは実倍率、Nは切断された結晶粒数の平均値である)で求める。
次に、求めた平均切片長さ:L(μm)から、試料の平均粒径:d(μm)を、d=(3/2)・Lで算出する。
このように16カ所からサンプリングした試料の平均粒径の平均値を、ターゲットの銀合金結晶粒の平均粒径とする。本実施形態のスパッタリングターゲットにおける銀合金結晶粒の平均粒径は、120〜400μmの範囲にある。
この銀合金結晶粒の粒径のばらつきが、銀合金結晶粒の平均粒径の20%以下であると、スパッタ時のスプラッシュを、より確実に抑制することができる。
ここで、粒径のばらつきは、16カ所で求めた16個の平均粒径のうち、平均粒径との偏差の絶対値(|〔(ある1個の箇所の平均粒径)−(16カ所の平均粒径)〕|)が最大となるものを特定し、その特定した平均粒径(特定平均粒径)を用いて下記の様に算出する。
|〔(特定平均粒径)−(16カ所の平均粒径)〕|/(16カ所の平均粒径)×100 (%)
このように本実施形態の導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットによれば、上記含有量範囲のGa,Snの内の1種または2種を含有し、残部がAgおよび不可避不純物からなる成分組成を有した銀合金で構成され、該銀合金の結晶粒の平均粒径が120〜400μmであり、結晶粒の粒径のばらつきが、平均粒径の20%以下であるので、スパッタ中に大電力を投入しても、異常放電を抑制し、スプラッシュの発生を抑制することができる。また、この導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットを用いてスパッタすることで、良好な耐食性および耐熱性を有し、さらに低い電気抵抗の導電性膜を得ることができる。本実施形態のスパッタリングターゲットは、特に、ターゲットサイズが、幅:500mm、長さ:500mm、厚さ6mm以上の大型ターゲットである場合に有効である。
次に、本実施形態の導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットの製造方法について説明する。
本実施形態の導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットは、原料として純度:99.99質量%以上のAg、純度:99.9質量%以上のGa,Snを用いる。
まず、AgおよびGaを高真空または不活性ガス雰囲気中で溶解し、得られた溶湯に所定の含有量のSnを添加し、その後、真空または不活性ガス雰囲気中で溶解して、Ga,Snの内の1種または2種を合計で0.1〜1.5質量%を含み、残部がAgおよび不可避不純物からなるAg合金の溶解鋳造インゴットを作製する。
ここで、Agの溶解は、雰囲気を一度真空にした後、アルゴンで置換した雰囲気で行い、溶解後アルゴン雰囲気の中でAgおよびGaの溶湯にSnを添加することは、AgとGa,Snとの組成比率を安定する観点から、好ましい。さらに、Ga,Snは予め作製したAgGa,AgSnまたはAgGaSnの母合金の形で添加してもよい。
次に、銀合金結晶粒の平均粒径を所定値にするために、溶解鋳造インゴットを熱間鍛造する。熱間鍛造は、750〜850℃で1〜3時間加熱した後、鍛錬成型比1/1.2〜1/2の据込鍛造を、繰り返し6〜20回行うことが好ましい。熱間鍛造は、自由鍛造がさらに好ましく、例えば、鍛造方向を90°ずつ転回しながら繰り返すことが、特に好ましい。より詳しくは、図1に示すように、円柱状のインゴット1を用いる場合には、まず、角形のインゴット2に鍛造する。
その後、角形のインゴット2を、前回の鍛造方向と90°回転させ、鍛造を繰り返す。このとき、角形のインゴット2の縦、横、高さ方向(図2のx、y、z方向)のすべての向きで鍛造を行うように回転させることは、インゴット全体の銀合金結晶粒の平均粒径を所定値にする観点から、より好ましい。ここで、図1に示す破線の矢印は、いずれも鍛造方向を示し、zは鋳造方向、xはzに対して90°の任意の方向、yはzおよびxに対して90°の方向を示す。
この工程を繰り返すことは、本実施形態のスパッタリングターゲットの銀合金結晶粒の平均粒径を所望値にし、かつ銀合金結晶粒の粒径のばらつきを所望の範囲内にするために、好ましい。繰り返し回数が6回未満であると、上記効果が不十分なものとなる。一方、繰り返し回数を20回より多く行っても銀合金結晶粒の粒径のばらつきを抑える効果はそれ以上に向上しない。
また、熱間の据込鍛造の温度が750℃未満では、微結晶が存在するため粒径のばらつき抑制効果が十分発揮されないので好ましくなく、850℃を超えると粗大化する結晶が残存するため粒径のばらつき抑制効果が十分発揮されないので好ましくない。なお、熱間鍛造により形成される各稜および/または各角部の急速な冷却を緩和するために、インゴット本体の鍛錬に影響を与えない程度に、インゴットの当該稜および/または当該角部をたたく、いわゆる角打ちを適宜行う方が、好ましい。
次に、鍛造後のインゴット3を所望の厚さになるまで、冷間圧延し、板材4にする。この冷間圧延での1パス当たりの圧下率は、5〜10%であると、粒径ばらつきの抑制効果の観点から好ましい。この冷間圧延を繰り返し、総圧下率((冷間圧延前のインゴットの厚さ−冷間圧延後のインゴットの厚さ)/冷間圧延前のインゴットの厚さ)が、60〜75%になるまで行うことが、総圧下率を所定値にし、かつ粒径ばらつきの抑制効果を維持したまま、結晶粒径を微細化する観点から好ましい。また、上記効果が発揮されるには、10〜20パスが好ましい。
上記冷間圧延後の熱処理は、550〜650℃で、1〜2時間行うことが、再結晶化により所定の平均粒径に制御する観点から好ましい。
この熱処理後の板材4を、所望の寸法まで、フライス加工、放電加工等の機械加工により、本実施形態の導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットを製造することができる。機械加工後のターゲットのスパッタ面の算術平均表面粗さ(Ra)は、スパッタ時のスプラッシュを抑制する観点から、0.2〜2μmであると好ましい。
次に、本発明に係る導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットの実施例を作製し、評価した結果を説明する。
(実施例1)
〔銀合金スパッタリングターゲットの製造〕
原料として、純度99.99質量%以上のAg、純度99.9質量%以上のGaを用意し、高周波真空溶解炉に、各成分が表1に示す質量比となるように、Agと、Gaとを、原料として装填した。溶解するときの総質量は、約300kgとした。
真空チャンバー内を真空排気後にArガス置換してAgおよびGaを溶解し、合金溶湯を黒鉛製鋳型に鋳造した。鋳造により製造したインゴット上部の引け巣部分を切除し、健全部として約260kgのインゴット(φ290×370mm)を得た。
得られたインゴットを800℃で1時間加熱した後、鍛造方向を90°ずつ転回することを繰り返して、鋳造方向:z、zに対して90°の任意の方向:x、zおよびxに対して90°の方向:yのすべての方向に対して、鍛造した。一回あたりの鍛錬成型比を1/1.2〜1/2とし、向きを変えて19回の据込鍛造を繰り返した。20回目の鍛造で展伸し、およそ600×910×45(mm)の寸法に成形した。
鍛造後のインゴットを冷間圧延し、およそ1200×1300×16(mm)の板材を得た。冷間圧延における1パスあたりの圧下率は5〜10%とし、計13パス行った。この冷間圧延での総圧下率は、70%であった。
この圧延後、板材を640℃で1時間加熱保持し、再結晶化処理を施した。
次に、この板材を1000×1200×12(mm)の寸法に機械加工し、本発明の実施例1のスパッタリングターゲットとした。
〔スパッタリングターゲットの評価〕
(1)機械加工後の反り
上記機械加工後の実施例1のスパッタリングターゲットについて、その反りを測定した。この結果を表2に示す。
(2)銀合金結晶粒の平均粒径
銀合金結晶粒の粒径測定は、上記のように製造した実施例1の1000×1200×12(mm)のスパッタリングターゲットから、上記本実施形態に記載したように、16カ所の地点から均等に試料を採取して、各試料のスパッタ面から見た表面の平均粒径を測定し、各試料の平均粒径の平均値である銀合金結晶粒の平均粒径および銀合金結晶粒の平均粒径のばらつきを計算した。平均粒径のばらつきの測定結果を表1に示す。この結果、本実施例1のスパッタリングターゲットにおいては、銀合金結晶粒の平均粒径は120〜400μmの範囲内にあり、銀合金結晶粒の粒径のばらつきは銀合金結晶粒の平均粒径の20%以内であった。
(3)スパッタ時の異常放電回数の測定
本実施例1の1000×1200×12(mm)としたスパッタリングターゲットの任意部分から、直径:152.4mm、厚さ:6mmの円板を切り出し、銅製バッキングプレートにはんだ付けした。このはんだ付けしたスパッタリングターゲットを、スパッタ時のスプラッシュの評価用ターゲットとして用い、スパッタ中の異常放電回数の測定を行った。この結果を表2に示す。
なお、この異常放電回数の測定では、通常のマグネトロンスパッタ装置に、上記はんだ付けした評価用ターゲットを取り付け、1×10−4Paまで排気した後、Arガス圧:0.5Pa、投入電力:DC1000W、ターゲット基板間距離:60mmの条件で、スパッタを行った。スパッタ時の異常放電回数は、MKSインスツルメンツ社製DC電源(型番: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。この結果を表2に示す。この結果、本実施例1のスパッタリングターゲットにおいて、異常放電回数は10回以下であった。
(4)導電性膜としての基本特性評価
(4−1)膜の表面粗さ
上記(3)に示す評価用ターゲットを用いて、上記(2)と同様の条件でスパッタを行い、20×20(mm)のガラス基板上に100nmの膜厚で成膜し、銀合金膜を得た。さらに、耐熱性の評価のため、この銀合金膜を、250℃、10分間の熱処理を施し、この後、銀合金膜の平均面粗さ(Ra)を原子間力顕微鏡によって測定した。この結果を表2に示す。この結果、本実施例1のスパッタリングターゲットによる膜の平均面粗さRaは、1nm以下であった。
(4−2)反射率
耐食性の評価のため、上記(4−1)と同様にして成膜した銀合金膜の反射率を、温度80℃、湿度85%の恒温高湿槽にて100時間保持後、分光光度計によって測定した。この結果を表2に示す。この結果、本実施例1のスパッタリングターゲットによる銀合金膜の波長550nmにおける絶対反射率は、90%以上であった。
(4−3)膜の比抵抗
上記(4−1)と同様にして成膜した銀合金膜の比抵抗を測定した結果を表2に示す。この結果、本実施例1のスパッタリングターゲットによる銀合金膜の比抵抗は、3.34μΩ・cmと低い値であった。
(実施例2〜9、比較例1〜5)
表1に記載した成分組成および製造条件とした以外は、実施例1と同様にしてスパッタリングターゲットを製造し、実施例2〜9、比較例1〜5のスパッタリングターゲットを得た後、実施例1と同様にして、上記の各種評価を行った。これらの結果を表1および表2に示す。
(従来例1、2)
表1に記載したGa,Snの成分組成で、実施例1と同様にして溶解して、角型の黒鉛製鋳型に鋳造し、およそ400×400×150(mm)のインゴットを作製し、さらに該インゴットを600℃で1時間加熱後、熱間圧延し、従来例1のスパッタリングターゲットを作製した。また、従来例1と同様に、鋳造インゴットを熱間圧延した後、さらに600℃、2時間の熱処理を施した従来例2のスパッタリングターゲットを作製した。これらの従来例1および従来例2のスパッタリングターゲットを用い、実施例1の評価と同様にして、上記の各種評価を行った。これらの結果を表1および表2に示す。
(参考例1)
表1に記載したGaの配合比で投入重量を7kgとして溶解し、合金溶湯を黒鉛鋳型に鋳造し、φ80×110(mm)のインゴットを作製し、得られたインゴットを比較例7と同じ据込鍛造の回数(5回)、冷間圧延の圧下率、熱処理を施して220×220×11(mm)の板材を得た。この参考例1について、上記の実施例および比較例と同様にして、上記の各種評価を行った。これらの結果を表1および表2に示す。ただし、参考例1のスパッタリングターゲットは、上記の実施例および比較例で作製したスパッタリングターゲットよりも寸法が小さいので、機械加工後の反りは評価しなかった。
Figure 0005830907
Figure 0005830907
表1からわかるように、実施例1〜9は、銀合金結晶粒の平均粒径が190〜340μm、粒径のばらつきが12〜19%と良好であった。これに対して、Gaが0.05質量%の比較例1では、平均粒径が410μmと所望の範囲から外れていた。また、熱間鍛造の温度が700℃の比較例3では、粒径のばらつきが29%と大きく、熱間鍛造の温度が900℃の比較例4では、平均粒径が450μmと大きく、粒径のばらつきも35%と大きかった。
表2からわかるように、実施例1〜9は、異常放電回数、機械加工後の反り、膜の表面粗さ、波長550nmにおける絶対反射率、膜の比抵抗のすべてにおいて、良好な結果であった。これに対して、Gaが0.05質量%の比較例1では、機械加工後の反りが1.4mmと大きく、膜の表面粗さも2nmと大きかったと共に、波長550nmにおける絶対反射率が87.5%と小さかった。Snが1.7質量%の比較例2では、波長550nmにおける絶対反射率が88.5%と小さかった。また、比較例1、比較例3〜5および従来例1,2は、異常放電回数が22回以上と多かった。さらに、Snが1.7重量%の比較例2は、膜の比抵抗が7.93μΩ・cmと高かった。
(実施例10〜20、比較例6)
表3に記載したGa,SnとCu,Mgとの成分組成および製造条件とした以外は、実施例1と同様にしてスパッタリングターゲットを製造し、実施例10〜20および比較例6のスパッタリングターゲットを得た後、実施例1と同様にして、上記の各種評価を行った。これらの結果を表3よび表4に示す。
Figure 0005830907
Figure 0005830907
表3からわかるように、実施例10〜20は、銀合金結晶粒の平均粒径が130〜260μm、粒径のばらつきが11〜17%と良好であった。
また、表4からわかるように、実施例10〜20は、異常放電回数、機械加工後の反り、膜の表面粗さ、波長550nmにおける絶対反射率、膜の比抵抗のすべてにおいて、良好な結果であった。これに対し、Mgが1.7重量%の比較例6は、他の特性は良好であるが、波長550nmにおける絶対反射率が88.4%と低いと共に膜の比抵抗が7.81μΩ・cmと高かった。
(実施例21〜28、比較例7)
表5に記載したGa,SnとCe,Euとの成分組成および製造条件とした以外は、実施例1と同様にしてスパッタリングターゲットを製造し、実施例21〜28および比較例7のスパッタリングターゲットを得た後、実施例1と同様にして、上記の各種評価を行った。これらの結果を表5よび表6に示す。
Figure 0005830907
Figure 0005830907
表5からわかるように、実施例21〜28は、銀合金結晶粒の平均粒径が130〜270μm、粒径のばらつきが15〜18%と良好であった。
また、表6からわかるように、実施例21〜28は、異常放電回数、機械加工後の反り、膜の表面粗さ、波長550nmにおける絶対反射率、膜の比抵抗のすべてにおいて、良好な結果であった。これに対し、Euが0.9重量%の比較例7は、他の特性は良好であるが、異常放電回数が12回と多い。
以上より、本発明の実施例1〜28の導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットは、異常放電が抑制されており、このスパッタリングターゲットをスパッタすることにより、反射率を高くすることができ、かつ膜の表面粗さが小さいので、優れた性能の有機EL用の反射電極膜が得られることがわかる。また、膜の比抵抗も低く、タッチパネルの配線膜としても良好な特性が得られることがわかる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態及び上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
1…円柱状のインゴット、2…角形のインゴット、3…鍛造後のインゴット、4…板材

Claims (8)

  1. Ga,Snの内の1種または2種を合計で0.1〜1.5質量%を含有し、残部がAgおよび不可避不純物からなる成分組成を有した銀合金で構成され、
    前記銀合金の結晶粒の平均粒径を、スパッタ面内で均等に区分された16カ所の光学顕微鏡による観察像から測定して得られた16個の平均粒径の平均値とし、
    前記結晶粒の粒径のばらつきを、前記16個の平均粒径のうち、前記平均値である16カ所の平均粒径との偏差の絶対値が最大となるものを特定し、その特定した平均粒径を特定平均粒径としたときに、
    |〔(特定平均粒径)−(16カ所の平均粒径)〕|/(16カ所の平均粒径)×100 (%)
    により算出した数値とした際に、
    前記銀合金の結晶粒の平均粒径が120〜400μmであり、
    前記結晶粒の粒径のばらつきが、平均粒径の20%以下であることを特徴とする導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲット。
  2. Ga,Snの内の1種または2種を合計で0.1〜1.5質量%を含有し、さらにCu,Mgの内の1種または2種を合計で1.0質量%以下含有し、残部がAgおよび不可避不純物からなる成分組成を有した銀合金で構成され、
    前記銀合金の結晶粒の平均粒径を、スパッタ面内で均等に区分された16カ所の光学顕微鏡による観察像から測定して得られた16個の平均粒径の平均値とし、
    前記結晶粒の粒径のばらつきを、前記16個の平均粒径のうち、前記平均値である16カ所の平均粒径との偏差の絶対値が最大となるものを特定し、その特定した平均粒径を特定平均粒径としたときに、
    |〔(特定平均粒径)−(16カ所の平均粒径)〕|/(16カ所の平均粒径)×100 (%)
    により算出した数値とした際に、
    前記銀合金の結晶粒の平均粒径が120〜400μmであり、
    前記結晶粒の粒径のばらつきが、平均粒径の20%以下であることを特徴とする導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲット。
  3. Ga,Snの内の1種または2種を合計で0.1〜1.5質量%を含有し、さらにCe,Euの内の1種または2種を合計で0.8質量%以下含有し、残部がAgおよび不可避不純物からなる成分組成を有した銀合金で構成され、
    前記銀合金の結晶粒の平均粒径を、スパッタ面内で均等に区分された16カ所の光学顕微鏡による観察像から測定して得られた16個の平均粒径の平均値とし、
    前記結晶粒の粒径のばらつきを、前記16個の平均粒径のうち、前記平均値である16カ所の平均粒径との偏差の絶対値が最大となるものを特定し、その特定した平均粒径を特定平均粒径としたときに、
    |〔(特定平均粒径)−(16カ所の平均粒径)〕|/(16カ所の平均粒径)×100 (%)
    により算出した数値とした際に、
    前記銀合金の結晶粒の平均粒径が120〜400μmであり、
    前記結晶粒の粒径のばらつきが、平均粒径の20%以下であることを特徴とする導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲット。
  4. 請求項1から3のいずれか一項に記載の導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットにおいて、
    ターゲット表面が、0.25m以上の面積を有していることを特徴とする導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲット。
  5. 請求項1に記載の導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットを作製する方法であって、
    Ga,Snの内の1種または2種を合計で0.1〜1.5質量%を含有し、残部がAgおよび不可避不純物からなる成分組成を有した成分組成を有した溶解鋳造インゴットを、熱間の据込鍛造を6〜20回繰り返す工程、冷間圧延する工程、熱処理する工程、機械加工する工程を、この順で行うことを特徴とする導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットの製造方法。
  6. 請求項2に記載の導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットを作製する方法であって、
    Ga,Snの内の1種または2種を合計で0.1〜1.5質量%を含有し、さらにCu,Mgの内の1種または2種を合計で1.0質量%以下含有し、残部がAgおよび不可避不純物からなる成分組成を有した成分組成を有した溶解鋳造インゴットを、熱間の据込鍛造を6〜20回繰り返す工程、冷間圧延する工程、熱処理する工程、機械加工する工程を、この順で行うことを特徴とする導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットの製造方法。
  7. 請求項3に記載の導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットを作製する方法であって、
    Ga,Snの内の1種または2種を合計で0.1〜1.5質量%を含有し、さらにCe,Euの内の1種または2種を合計で0.8質量%以下含有し、残部がAgおよび不可避不純物からなる成分組成を有した成分組成を有した溶解鋳造インゴットを、熱間の据込鍛造を6〜20回繰り返す工程、冷間圧延する工程、熱処理する工程、機械加工する工程を、この順で行うことを特徴とする導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットの製造方法。
  8. 請求項5から7のいずれか一項に記載の導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットの製造方法において、
    前記熱間の据込鍛造の温度が、750〜850℃であることを特徴とする導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットの製造方法。
JP2011084955A 2011-04-06 2011-04-06 導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法 Expired - Fee Related JP5830907B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011084955A JP5830907B2 (ja) 2011-04-06 2011-04-06 導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法
CN201280013584.5A CN103443323B (zh) 2011-04-06 2012-04-02 导电性膜形成用银合金溅射靶及其制造方法
KR1020137026129A KR20140015432A (ko) 2011-04-06 2012-04-02 도전성 막 형성용 은 합금 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법
PCT/JP2012/002266 WO2012137461A1 (ja) 2011-04-06 2012-04-02 導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法
SG2013072731A SG193986A1 (en) 2011-04-06 2012-04-02 Silver alloy sputtering target for forming electroconductive film, and method for manufacture same
TW101111880A TWI525203B (zh) 2011-04-06 2012-04-03 Silver alloy sputtering target for forming conductive film and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011084955A JP5830907B2 (ja) 2011-04-06 2011-04-06 導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012219307A JP2012219307A (ja) 2012-11-12
JP5830907B2 true JP5830907B2 (ja) 2015-12-09

Family

ID=47271157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011084955A Expired - Fee Related JP5830907B2 (ja) 2011-04-06 2011-04-06 導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5830907B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5612147B2 (ja) * 2013-03-11 2014-10-22 三菱マテリアル株式会社 導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法
KR20220035992A (ko) * 2016-12-22 2022-03-22 다나카 기킨조쿠 고교 가부시키가이샤 반도체 기판의 이면 전극의 전극 구조 및 그의 제조 방법, 그리고 해당 전극 구조의 제조에 제공되는 스퍼터링 타깃
WO2019163745A1 (ja) * 2018-02-20 2019-08-29 三菱マテリアル株式会社 Ag合金スパッタリングターゲット、及び、Ag合金スパッタリングターゲットの製造方法
WO2022158231A1 (ja) * 2021-01-22 2022-07-28 三菱マテリアル株式会社 Ag合金膜、および、Ag合金スパッタリングターゲット

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004192702A (ja) * 2002-12-10 2004-07-08 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk 光記録媒体の反射膜用の銀合金
DE10327336A1 (de) * 2003-06-16 2005-01-27 W. C. Heraeus Gmbh & Co. Kg Legierung und deren Verwendung
JP4384453B2 (ja) * 2003-07-16 2009-12-16 株式会社神戸製鋼所 Ag系スパッタリングターゲット及びその製造方法
EP1889931A4 (en) * 2005-06-10 2011-09-07 Tanaka Precious Metal Ind SILVER ALLOY WITH EXCELLENT MAINTENANCE OF REFLEXIVITY AND TRANSMISSIVITY
EP1889930A4 (en) * 2005-06-10 2011-09-07 Tanaka Precious Metal Ind SILVER ALLOY HAVING EXCELLENT CHARACTERISTICS FOR PRESERVING THE POWER OF REFLECTION AND THE POWER OF TRANSMISSION
JP2009024212A (ja) * 2007-07-19 2009-02-05 Mitsubishi Materials Corp 光記録媒体の反射膜形成用高硬度Ag合金スパッタリングターゲット

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012219307A (ja) 2012-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4793502B2 (ja) 有機el素子の反射電極膜形成用銀合金ターゲットおよびその製造方法
JP5612147B2 (ja) 導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法
WO2012137461A1 (ja) 導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法
JP5159962B1 (ja) 導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法
JP5533545B2 (ja) 有機el素子の反射電極膜形成用銀合金ターゲットおよびその製造方法
KR101854009B1 (ko) 도전성 막 형성용 은 합금 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법
JP5522599B1 (ja) Ag合金スパッタリングターゲット
JP5830907B2 (ja) 導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法
JP5830908B2 (ja) 導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法
JP5669014B2 (ja) 導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法
JP5669015B2 (ja) 導電性膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法
JP6274026B2 (ja) 銅合金スパッタリングターゲット及び銅合金スパッタリングターゲットの製造方法
JP6375829B2 (ja) Ag合金スパッタリングターゲット
JP2014196562A (ja) Ag合金スパッタリングターゲット

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140328

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150313

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150424

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150929

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151012

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5830907

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees