KR20130063535A

KR20130063535A - Al 합금막, Al 합금막을 갖는 배선 구조 및 Al 합금막의 제조에 사용되는 스퍼터링 타깃

Info

Publication number: KR20130063535A
Application number: KR1020137008122A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 오쿠노; 도시히로 구기미야
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2013-06-14
Also published as: WO2012043490A1; JP2012094485A; JP5032687B2; CN103069042B; TWI453285B; TW201231685A; CN103069042A; US20130136949A1

Abstract

본 발명은, 박막 트랜지스터 기판, 반사막, 반사 애노드 전극, 터치 패널 센서 등의 제조 공정에 있어서, 염화나트륨 용액의 침지하에 있어서의 Al 합금 표면의 부식이나 핀 홀 부식(흑점) 등의 부식을 유효하게 방지할 수 있어 내식성이 우수하고, 또한 힐록의 생성도 방지할 수 있어 내열성도 우수한 Al 합금막을 제공한다. 본 발명의 Al 합금 박막은, 기판 상에 배선막 또는 반사막에 사용되는 Al 합금막이며, Ta 및/또는 Ti:0.01 내지 0.5원자％와, 희토류 원소:0.05 내지 2.0원자％를 함유하는 것이다.

Description

Al 합금막, Al 합금막을 갖는 배선 구조 및 Al 합금막의 제조에 사용되는 스퍼터링 타깃{AL ALLOY FILM, WIRING STRUCTURE HAVING AL ALLOY FILM, AND SPUTTERING TARGET USED IN PRODUCING AL ALLOY FILM}

본 발명은, 표시 장치용이나 터치 패널 센서용 배선막(전극을 포함함)이나 반사막 등에 적절하게 사용되는 Al 합금막, 상기 Al 합금막을 갖는 배선 구조, 상기 Al 합금막의 제조에 사용되는 스퍼터링 타깃, 및 상기 Al 합금막을 구비한 박막 트랜지스터, 반사막, 유기 EL용 반사 애노드 전극, 터치 패널 센서에 관한 것으로, 상세하게는, 내염화나트륨 용액 부식성이나 내투명 도전막 핀 홀 부식성 등의 내식성, 및 내열성이 우수한 Al 합금막에 관한 것이다. 이하에서는, 박막 트랜지스터용 배선막에 사용되는 Al 합금막이나 액정 표시 장치를 중심으로 설명하지만, 본 발명의 Al 합금막은, 당해 용도에 한정하는 취지는 아니다.

소형의 휴대 전화로부터, 30인치를 초과하는 대형의 텔레비전에 이르기까지 여러 가지 분야에 사용되는 액정 표시 장치(LCD)는, 박막 트랜지스터(TFT)를 스위칭 소자로 하고, 투명 화소 전극과, 게이트 배선 및 소스―드레인 배선 등의 전극 배선부와, 반도체층을 구비한 TFT 기판과, TFT 기판에 대하여 소정의 간격을 두고 대향 배치되고 공통 전극을 구비한 대향 기판과, TFT 기판과 대향 기판 사이에 충전된 액정층으로 구성되어 있다.

상기 소스―드레인 배선 등의 전극 배선 재료에는, 전기 저항이 작고, 미세 가공이 용이한 등의 이유에 의해, 예를 들어 순Al 또는 Al―Nd 등의 Al 합금막이 범용되고 있다(이하, 순Al막과 Al 합금막을 통합하여 「Al막」이라 하는 경우가 있음). 이 Al막은, 통상 Ti나 Mo로 이루어지는 배리어 메탈층을 통해, 투명 화소 전극을 구성하는 투명 도전막과 접속되어 있다.

한편, 상기 TFT 기판에 있어서, 투명 화소 전극을 구성하는 투명 도전막(예를 들어 ITO막이나 IZO막 등)과, 배리어 메탈층을 개재하는 일 없이 직접 접속시켜도 접촉 전기 저항이 작은(이하, 이러한 특성을 「DC성」이라 하는 경우가 있음) Al 합금막을, 상기 배선에 적용하면 좋은 취지가 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 등).

그런데 표시 장치 등은, 실사용 환경하에서 습윤 환경에 폭로되는 경우가 있고, 그때, 배선막이 부식되는 경우가 있다. 이 부식은, 배선막에 환경 중으로부터 수증기 등의 수분이 직접 접촉하거나 하여 발생하는 것 이외에, 수지나 실리콘계의 절연막이나 투명 도전막 등에 발생한 핀 홀이나 크랙 등의 간극으로부터 수증기 등의 수분이 침투하고, 이 수분이 배선막 표면에 도달하여 발생하거나 한다.

이러한 습윤 환경하에서의 부식에 관련되는 문제로서, 최근, TFT에 있어서의 ITO막의 피복에 기인한 핀 홀 부식의 문제가 제기되고 있다. 핀 홀 부식은, 투명 도전막인 ITO막에 형성된 핀 홀로부터 수증기가 침투하고, 상기 ITO막과 Al막의 계면에 수분이 도달하여 갈바니 부식을 야기하는 것이 원인으로 생각된다.

즉, 종래, 상기 특허문헌 1의 도 1에 도시되는 액정 표시 장치의 제조는, 동일 공장 내에서 일관적으로 행해지고 있었지만, 최근에는, 공정 분리화에 수반하여, 상기 특허문헌 1의 도 2에 도시되는 투명 도전막(5)[예를 들어, 산화인듐주석(ITO)막]의 형성까지를 일 공장에서 행하고, 그 후의 공정을 다른 공장에서 행하는 경우가 증가하고 있다. 이러한 경우, 다른 공장으로의 수송·보관 중에, 수증기가 투명 도전막에 존재하는 핀 홀(투명 도전막의 불연속부)로부터 침투하고, 이 투명 도전막과 상기 소스―드레인 배선을 구성하는 Al막 사이의 전위 차에 기인하여 갈바니 부식(이하, 「핀 홀 부식」이라 하는 경우가 있음)이 발생하고, 흑점으로서 인식되는 경우가 있다. 상기 흑점이 발생하면, 신뢰성이 높은 표시 장치를 제조하는 것이 어려워진다.

또한, 상기 소스―드레인 배선 등과, 드라이버 IC와 상기 배선 재료를, 예를 들어 ACF(Anisotropic Conductive Film:이방성 도전체)와 사이에 두고, 압착에 의해 접속하는 것이 행해지고 있지만[이러한 부분을 탭부(TAB부)라 함], 이러한 탭부에 있어서도 상기와 같은 문제가 발생한다.

상기한 문제는, 투명 화소 전극을 구성하는 투명 도전막과, Ti나 Mo로 이루어지는 배리어 메탈층을 통해 Al막을 접속시키는 구조의 상기 TFT 기판에 있어서도 보이고, 과잉의 드라이 에칭 공정을 통과함으로써, 부분적(콘택트 홀 등)으로 ITO막/Al 구조로 될 가능성이 있고, 상기와 같은 핀 홀 부식이 발생하는 경우가 있다.

이러한 ITO막의 피복에 기인한 핀 홀 부식의 문제를 해결하기 위해, 상기 부식의 방지 방법이 제안되어 있다. 예를 들어 특허문헌 2에는, 필름 형성제와 이온 교환 재료를 포함하는 도료를, 표시 장치의 투명 도전막을 구성하는 ITO 등의 산화물 반도체의 표면에 도포하는 것이 개시되어 있다. 또한 특허문헌 3에는, 발수 기능을 갖는 도료를 상기 산화물 반도체 표면에 도포하는 것이 개시되어 있다. 이들 특허문헌 2 및 3에서는, 상기 도료를 산화물 반도체 표면에 도포함으로써, 수증기에 의한 부식을 방지하고 있다.

일본 특허 출원 공개 제2009-105424호 공보 일본 특허 출원 공개 평11-286628호 공보 일본 특허 출원 공개 평11-323205호 공보

그러나 특허문헌 2 및 3의 기술을 적용하면, 수송 전에 상기 도료를 산화물 반도체(투명 도전막) 표면에 도포하는 공정이 필요한 것 외에, 수송·보관 후에 다른 공장에서, 다음 공정을 진행시키는 데 있어서, 상기 도포하여 형성된 필름·도료를 박리시킬 필요가 있어, 생산 효율이 저하되는 것과 같은 문제가 있다.

상기에서는, 박막 트랜지스터에 있어서의 ITO막의 피복에 기인한 핀 홀 부식을 예로 설명하였지만, 이러한 부식의 문제는, ITO막의 피복의 유무에 관계없이 발생한다. 예를 들어 상기한 것 외에, 염화나트륨 용액의 침지하에서 노출된 Al 합금의 표면이 부식된다고 하는 문제가 있다.

또 다른 문제로서, 전극 배선막으로서 Al막을 사용하면, Al은 매우 산화되기 쉬우므로, 전술한 배리어 메탈층이 없으면, Al막의 표면에 힐록이라 하는 혹 형상의 돌기가 형성되어, 화면의 표시 품위가 저하되는 등의 문제가 발생한다.

상술한 바와 같이, 표시 장치에서는 다양한 부식 현상이 발생하지만, 이들 부식 현상은, 표시 장치의 종류 등에 관계없이 발생한다. 구체적으로는, 예를 들어, 액정 표시 장치, 유기 EL 장치, 터치 패널 센서 등의 표시 장치에 사용되는 배선막(전극을 포함함), 반사막, 반사 애노드 전극 등에 있어서도 마찬가지로 보인다. 따라서, 이들 부식을 유효하게 방지할 수 있는 기술, 특히, 박막 트랜지스터용 배선막 등에 사용되는 Al 합금막의 부식(예를 들어, 염화나트륨 용액의 침지하에서 노출된 Al 합금 표면의 부식)이나, TFT에 있어서의 ITO막의 피복에 기인한 핀 홀 부식을 유효하게 방지할 수 있는 기술의 제공이 요망되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 사정에 착안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 박막 트랜지스터 기판, 반사막, 반사 애노드 전극, 터치 패널 센서 등의 제조 공정에 있어서, 상기 부식 방지용 도료의 도포나 박리와 같은 공정을 마련하지 않아도, 예를 들어 염화나트륨 용액의 침지하에 있어서의 Al 합금 표면의 부식이나 핀 홀 부식(흑점) 등의 부식을 유효하게 방지할 수 있어 내식성이 우수하고, 또한 힐록의 생성도 방지할 수 있어 내열성도 우수한 기술을 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 이하의 Al 합금막, 배선 구조, 박막 트랜지스터, 반사막, 유기 EL용 반사 애노드 전극, 터치 패널 센서, 표시 장치 및 스퍼터링 타깃을 제공한다.

(1) 배선막 또는 반사막에 사용되는 Al 합금막이며,

Ta 및/또는 Ti:0.01 내지 0.5원자％와, 희토류 원소:0.05 내지 2.0원자％를 함유하는 것을 특징으로 하는 Al 합금막.

(2) 상기 희토류 원소가, Nd, La 및 Gd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소인 (1)에 기재된 Al 합금막.

(3) 상기 Al 합금막을 1％의 염화나트륨 수용액에 25℃로 2시간 침지한 후, 상기 Al 합금막의 표면을 1000배의 광학 현미경으로 관찰하였을 때, Al 합금막 표면 전체 면적에 대한 Al 합금막 표면의 부식 면적은 10％ 이하로 억제된 것인 (1) 또는 (2)에 기재된 Al 합금막.

(4) 기판과, (1) 또는 (2)에 기재된 Al 합금막과, 투명 도전막을 갖는 배선 구조이며, 기판측으로부터,

상기 Al 합금막 및 상기 투명 도전막이 이 순서로 형성되어 있거나, 또는

상기 투명 도전막 및 상기 Al 합금막이 이 순서로 형성되어 있는 것인 배선 구조.

(5) 상기 Al 합금막과 상기 투명 도전막은, 직접 접속되어 있는 것인 (4)에 기재된 배선 구조.

(6) 기판측으로부터, 상기 Al 합금막 및 상기 투명 도전막이 이 순서로 형성되어 있고, 상기 Al 합금막 상의 일부에, 직접 또는 고융점 금속막을 통해, 상기 투명 도전막이 형성된 Al―투명 도전막의 적층 시료에 대해, 1％의 염화나트륨 수용액에 25℃로 2시간 침지한 후에 있어서의, 투명 도전막이 형성되어 있지 않은 Al 합금막의 표면을 1000배의 광학 현미경으로 관찰하였을 때, 상기 투명 도전막이 형성되어 있지 않은 Al 합금막 표면 전체 면적에 대한, 상기 Al 합금막 표면의 부식 면적은 10％ 이하로 억제된 것인 (4)에 기재된 배선 구조.

(7) 기판측으로부터, 상기 투명 도전막 및 상기 Al 합금막이 이 순서로 형성되어 있고, 상기 투명 도전막 상에 직접 혹은 고융점 금속막을 통해, 상기 Al 합금막이 형성되어 있거나, 또는, 상기 투명 도전막 상에 상기 Al 합금막이 형성되고, 또한, 상기 Al 합금막 상의 일부에 고융점 금속막이 순차적으로 형성된 투명 도전막―Al의 적층 시료에 대해, 1％의 염화나트륨 수용액에 25℃로 2시간 침지한 후에 있어서의 상기 Al 합금막의 표면을 1000배의 광학 현미경으로 관찰하였을 때, 상기 Al 합금막 표면 전체 면적에 대한, 상기 Al 합금막 표면의 부식 면적은 10％ 이하로 억제된 것인 (4)에 기재된 배선 구조.

(8) 기판측으로부터, 상기 Al 합금막 및 상기 투명 도전막이 이 순서로 형성되어 있고, 상기 Al 합금막 상에 직접, 투명 도전막이 형성된 Al―투명 도전막의 적층 시료에 대해, 60℃에서, 상대 습도가 90％인 습윤 환경에 500시간 폭로한 후에 투명 도전막 중의 핀 홀을 통해 형성되는 핀 홀 부식 밀도가, 1000배 광학 현미경 관찰 시야 내에, 40개/㎟ 이하인 (4)에 기재된 배선 구조.

(9) 상기 투명 도전막이, ITO 또는 IZO인 (4) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 배선 구조.

(10) 상기 투명 도전막의 막 두께는 20 내지 120㎚인 (4) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 배선 구조.

(11) (4) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 배선 구조를 구비한 박막 트랜지스터.

(12) (4) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 배선 구조를 구비한 반사막.

(13) (4) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 배선 구조를 구비한 유기 EL용 반사 애노드 전극.

(14) (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 Al 합금막을 구비한 터치 패널 센서.

(15) (11)에 기재된 박막 트랜지스터를 구비한 표시 장치.

(16) (12)에 기재된 반사막을 구비한 표시 장치.

(17) (13)에 기재된 유기 EL용 반사 애노드 전극을 구비한 표시 장치.

(18) (14)에 기재된 터치 패널 센서를 구비한 표시 장치.

(19) 표시 장치용 배선막 혹은 반사막, 또는 터치 패널 센서용 배선막의 제조에 사용되는 스퍼터링 타깃이며,

Ta 및/또는 Ti:0.01 내지 0.5원자％와, 희토류 원소:0.05 내지 2.0원자％를 포함하고, 잔량부:Al 및 불가피적 불순물인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.

(20) 상기 희토류 원소가, Nd, La 및 Gd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소인 (19)에 기재된 스퍼터링 타깃.

본 발명에 따르면, 종래와 같이 부식 방지용 도료의 도포나 박리와 같은 공정을 마련하지 않아도 부식의 발생이 없어 내식성이 우수하고, 또한 내열성도 우수한 고성능의 Al 합금막, 및 당해 Al 합금막을 구비한 배선 구조, 박막 트랜지스터, 반사막, 유기 EL용 반사 애노드 전극, 터치 패널 센서, 표시 장치를, 저비용으로 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 스퍼터링 타깃은, 상기 Al 합금막의 제조에 바람직하게 사용된다.

도 1은 반사 애노드 전극을 구비한 유기 EL 표시 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 박막 트랜지스터를 구비한 표시 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 반사막을 구비한 표시 장치의 구성(ITO막 상에 Al 합금 반사막)을 나타내는 도면이다.
도 4는 반사막을 구비한 표시 장치의 구성(Al 합금 반사막 상에 ITO막)을 나타내는 도면이다.
도 5의 (a) 및 (b)는 ITO막 상에 Al 합금 배선막을 구비한 터치 패널의 구성을 나타내는 도면이며, 도 5의 (a)는 Al 합금 배선막의 상하에 배리어 메탈막을 갖고 있고, 도 5의 (b)는 Al 합금 배선막 하에 배리어 메탈막을 갖고 있다.

본 발명자들은, 내식성이 우수한 Al 합금막, 구체적으로는, 예를 들어 염화나트륨 용액 침지하에서의 Al 합금막 표면의 부식이 억제되고, 또한 습윤 환경하에서도 투명 도전막에서의 핀 홀을 통한 부식(흑점)이 억제되고, 또한 내열성도 우수한 Al 합금막을 실현하기 위해 예의 연구를 행하였다.

그 결과, Ta 및/또는 Ti와, 희토류 원소를 소정량 포함하는 Al 합금막을 사용하면, 염화나트륨 용액 침지하에서의 Al 합금 표면의 부식을 억제할 수 있고, 또한, 핀 홀의 형성도 효과적으로 방지할 수 있어 핀 홀 부식 밀도의 저감이 도모되는 동시에, 힐록 발생도 억제할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.

이와 같이 본 발명은, 내식성[상세하게는, 내염화나트륨 용액 부식성 및 내ITO 핀 홀 부식성(ITO 핀 홀 부식 밀도 저감 효과)]이 우수한 동시에, 힐록 방지(내열성)가 우수한 Al 합금막으로서, Ta 및/또는 Ti와, 희토류 원소를, 각각 소정량 포함하는 Al 합금막을 사용한 바에 특징이 있다.

이 중 Ta 및/또는 Ti는, 특히 내식성 향상에 기여하는 원소이며, 후기하는 실시예에 나타내는 바와 같이, 내염화나트륨 용액 부식성 향상 작용, 및 ITO 핀 홀 부식 밀도 저감 작용이 우수하다. 본 발명에서는, Ta 및 Ti를, 단독으로, 또는 병용하여 사용할 수 있다. 상기 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 그 함유량(단독으로 포함할 때에는 단독의 양이며, 양쪽을 포함할 때에는 양쪽의 합계량임)을 0.01원자％ 이상으로 한다. 상기 함유량은, 많으면 많을수록 보다 우수한 효과를 발휘하므로, 바람직하게는 0.1원자％ 이상이며, 보다 바람직하게는 0.15원자％ 이상이다. 단, 상기 함유량이 과잉으로 되면, 내식성 향상 작용이 포화되는 한편, 배선의 전기 저항이 상승하므로, 그 상한을 0.5원자％로 한다. 보다 바람직한 상한은 0.3원자％이다.

또한 희토류 원소는, 특히 힐록 생성 방지에 유효한 원소이다. 본 발명에 사용되는 희토류 원소는, 란타노이드 원소(주기표에 있어서, 원자 번호 57의 La로부터 원자 번호 71의 Lu까지의 15 원소)에, Sc(스칸듐)와 Y(이트륨)를 더한 원소군이며, 이들을 단독으로, 또는 2종 이상을 병용할 수 있다. 바람직한 희토류 원소는 Nd, La, Gd이며, 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 상기 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 희토류 원소의 함유량(희토류 원소를 단독으로 포함할 때에는 단독의 양이며, 2종 이상을 포함할 때에는 그들의 합계량임)을 0.05원자％ 이상으로 한다. 희토류 원소의 함유량이 많을수록, 보다 우수한 효과를 발휘하므로, 희토류 원소의 바람직한 함유량은 0.1원자％ 이상이며, 보다 바람직하게는 0.15원자％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.25원자％ 이상이며, 보다 더 바람직하게는 0.28원자％ 이상이다. 단, 희토류 원소의 함유량이 지나치게 많아도 상기 작용이 포화되는 한편, 배선의 전기 저항이 상승하므로, 상기 함유량의 상한을 2.0원자％로 한다. 보다 바람직한 상한은 1.0원자％이며, 더욱 바람직한 상한은 0.6원자％이다.

또한, 상기 Al 합금막은, 상술한 본 발명의 작용을 유효하게 발휘시키는 것을 전제로 하여, 다른 특성을 부여하는 목적으로 상기 이외의 다른 원소를 함유해도 된다.

본 발명에 사용되는 Al 합금막은, 상기 성분을 함유하고, 잔량부는 Al 및 불가피 불순물이다. 여기서 상기 불가피 불순물로서는, 예를 들어 Fe, Si, B 등이 예시된다. 불가피 불순물의 합계량은 특별히 한정되지 않지만, 대략 0.5원자％ 이하 함유해도 되고, 각 불가피 불순물 원소는, B는 0.012원자％ 이하, Fe, Si는 각각 0.12원자％ 이하 함유하고 있어도 된다.

본 발명에는, 상기 Al 합금막과, 투명 도전막을 갖는 배선 구조도 포함된다. 상세하게는 본 발명의 배선 구조에는, 기판측으로부터, 상기 Al 합금막 및 상기 투명 도전막이 이 순서로 형성되어 있는 것, 상기 투명 도전막 및 상기 Al 합금막이 이 순서로 형성되어 있는 것의 양쪽이 포함된다.

또한, 본 발명은, Al 합금막의 조성을 특정한 바에 최대의 특징이 있고, Al 합금막 이외의 요건(투명 도전막, 후기하는 배리어 메탈막, 이들 이외의 TFT 기판이나 표시 장치를 구성하는 다른 요건)은 특별히 한정되지 않고, 이들의 분야에서 통상 사용되는 것을 본 발명에서도 채용할 수 있다. 예를 들어 상기 투명 도전막으로서는, 대표적으로 ITO막 또는 IZO막을 들 수 있다.

상기 투명 도전막의 막 두께는 20 내지 120㎚인 것이 바람직하다. 상기 막 두께가 20㎚ 미만인 경우, 단선이나 전기 저항 상승 등의 문제가 발생할 우려가 있고, 한편, 상기 막 두께가 120㎚를 초과하면, 투과율의 저하 등의 문제가 발생할 우려가 있다. 상기 투명 도전막의 보다 바람직한 막 두께는 40 내지 100㎚이다. 또한, 상기 Al 합금막의 막 두께는, 대략 100 내지 800㎚인 것이 바람직하다.

본 발명의 배선 구조에 있어서, 상기 Al 합금막과 투명 도전막은, 직접 접속되어 있어도 되고, 공지의 배리어 메탈막을 포함하고 있어도 된다. 상기 배리어 메탈막의 종류(조성)는, 표시 장치에 있어서 통상 채용되는 것이면 특별히 한정되지 않고, 본 발명의 작용을 손상시키지 않는 범위에서, 적절한 것을 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어 배리어 메탈막으로서는, Ti나 Mo 등의 고융점 금속이나, 당해 고융점 금속을 포함하는 합금으로 이루어지는 금속 배선막을 사용할 수 있다. 또한, 상기 배리어 메탈막의 배치도 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 Al 합금막과 투명 도전막 사이에 개재시켜도 되고, Al 합금막 상에 설치해도 된다.

본 발명의 Al 합금막, 및 당해 Al 합금막을 구비한 배선 구조는, 내부식성이 매우 우수한 것이다. 상술한 바와 같이 본 발명의 Al 합금막은, 표시 장치 등 다양한 장치에 사용될 수 있지만, 당해 장치에 있어서 Al 합금막이 어떠한 상태에서 배치되어 있더라도(즉, 예를 들어 Al 합금막이 단층으로 존재하고 있거나, Al 합금막 상의 일부에 직접, 투명 도전막이 접속되어 있거나, Al 합금막 상의 일부에, 고융점 금속막을 통해 투명 도전막이 접속되어 있거나, 투명 도전막 상에 직접, Al 합금막만이 형성되어 있거나, 투명 도전막 상에 고융점 금속을 통해 Al 합금막이 형성되어 있거나, 투명 도전막 상에 Al 합금막, 및 Al 합금막 상의 일부에 고융점 금속막이 순차적으로 형성되어 있는 등과 같은 Al 합금막의 존재 형태에 관계없이), 양호한 내식성이 발휘되는 것이다.

구체적으로는, 내염화나트륨 용액 부식성을 평가하는 부식 시험으로서, 1％의 염화나트륨 수용액에 25℃로 2시간 침지하는 부식 시험을 행하여 부식 시험 후의 Al 합금막의 표면을 1000배의 광학 현미경으로 관찰하였을 때, Al 합금막 전체 면적에 대한 Al 합금막의 부식 면적은 10％ 이하로 억제된다. 이것은, Al 합금막 단층의 시료를 사용하였을 때의 지표이지만, Al 합금막 상의 일부에 직접, 투명 도전막이 형성된 Al(하)―투명 도전막(상)의 적층 시료를 사용하였을 때의 지표로도 될 수 있고, 또한, Al 합금막 상의 일부에, 고융점 금속막을 통해 투명 도전막이 형성된 Al(하)―고융점 금속막(중간)―투명 도전막(상)의 적층 시료를 사용하였을 때의 지표로도 될 수 있는 것이다(적층 시료의 제작 방법의 상세한 것은, 후술하는 실시예를 참조). 이러한 적층 시료에서는, 투명 도전막이 형성되어 있지 않은 Al 합금막 표면에 부식 현상이 발생하지만, 본 발명에 따르면, 투명 도전막이 형성되어 있지 않은 Al 합금막의 부식 면적은, Al 합금막 전체 면적에 대하여 10％ 이하로 억제된다. 혹은, 상기 적층 시료에 있어서, Al 합금막과 투명 도전막의 적층 순서가 역전된 적층 시료로서, 투명 도전막 상에 직접, Al 합금막만이 형성된 투명 도전막(하)―Al(상)의 적층 시료를 사용하였을 때의 지표로도 될 수 있고, 또한, 투명 도전막 상에 고융점 금속막 및 Al 합금막이 순차적으로 형성된 투명 도전막(하)―고융점 금속막(중간)―Al(상)의 적층 시료를 사용하였을 때의 지표로도 될 수 있고, 또한, 투명 도전막 상에 Al 합금막, Al 합금막의 일부에 고융점 금속막이 순차적으로 형성된 투명 도전막(하)―Al(중간)―고융점 금속막(상)의 적층 시료를 사용하였을 때의 지표로도 될 수 있는 것이며(적층 시료의 제작 방법의 상세한 것은, 후술하는 실시예를 참조), 최표면 또는 고융점 금속 하에 존재하는 Al 합금막의 부식 면적은, Al 합금막 전체 면적에 대하여 10％ 이하로 억제된다. 어떠한 형태라도, 상기 Al 합금막의 부식 면적은, 될 수 있는 한 적은 쪽이 좋고, 보다 바람직하게는 8％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 5％ 이하이다.

또한, 내ITO 핀 홀 부식성(ITO 핀 홀 부식 밀도 저감 효과)을 평가하는 부식 시험으로서, Al 합금막 상에 직접, 투명 도전막이 적층된 Al(하)―투명 도전막(상)의 적층 시료를 사용하고, 60℃에서 상대 습도(RH)가 90％인 습윤 환경에 500시간 폭로하는 부식 시험을 행하였을 때, 부식 시험 후의 핀 홀 부식 밀도는, 1000배 광학 현미경 관찰 시야 내(임의 10시야)에 40개/㎟ 이하로 억제된다(임의의 10시야의 평균값). 또한, 상기 부식 시험을 선택한 이유는, 투명 도전막에 형성되어 있는 핀 홀의 밀도 및 핀 홀 사이즈(직경)를 그대로 관찰하는 것은 곤란한 것을 고려한 것이며, 투명 도전막에 형성된 핀 홀을 통해 전극 배선막(기초 Al막)을 핀 홀 부식시켜 가시화함으로써, 그 밀도 및 사이즈를 TEM 관찰하는 것으로 하였다. 핀 홀 부식 밀도는, 보다 바람직하게는 20개/㎟ 이하, 더욱 바람직하게는 10개/㎟ 이하이다. 또한, 핀 홀 부식은 탭부(TAB부)에 적용되는 기판에 있어서도 발생하는 것이므로, 본 발명의 TFT 기판은, 표시 장치의 탭부에 적용되는 경우에도, 마찬가지의 효과를 발휘하는 것이다.

본 발명에서는, 기본적으로 하기 (a) 내지 (d)의 공정을 순차적으로 행함으로써, 투명 도전막(대표예로서 ITO막)과 Al 합금막의 전극 배선막을 직접 접촉시킨 배선 구조로 할 수 있다. 각 공정에 있어서의 조건은, 특별히 언급이 없는 한, 통상 행해지는 조건에 따르면 된다. 또한, 이들 공정에 부수적으로 행해지는 처리에 대해서도 통상의 조건에 따르면 된다.

(a) 상기 조성의 Al 합금막을 기재 표면에 스퍼터링법 등으로 형성하는 공정,

(b) Al 합금막 상에 질화 실리콘(SiN)막 등의 절연층을 모의한 열처리를 행하는 공정,

(c) 투명 도전막(예를 들어 ITO막)을 형성하는 공정,

(d) 투명 도전막(예를 들어 ITO막)을 결정화하기 위한 열처리를 행하는 공정.

이 중 상기 (c)에 대해, 한층 더 우수한 내투명 도전막 핀 홀 부식성을 확보하기 위해서는, ITO막의 막 두께를 두껍게 하는 것이 바람직하고, 이를 위해서는, 상기한 바와 같이 ITO막을 스퍼터링법에 의해 형성하는 동시에, ITO막 형성 시의 성막 파워, 기판 온도 등을 높여 행하는 것이 바람직하다. 스퍼터링 타깃을 사용하여 ITO막을 성막하면, ITO막은 단면에서 보면 줄무늬 형상으로 성장하지만, 성막 시의 스퍼터링 조건을 적절하게 제어함으로써 ITO막의 막 두께가 증가하게 되기 때문이다. 구체적으로는, 바람직한 성막 파워는, 약 200W/4인치 이상(보다 바람직하게는 300W/4인치 이상)이며, 바람직한 성막 시의 기판 온도는 50℃ 이상, 보다 바람직하게는 100℃ 이상, 더욱 바람직하게는 150℃ 이상이다. 이들의 상한은 특별히 한정되지 않지만, ITO막의 결정화를 고려하면, 바람직한 성막 시의 기판 온도의 상한은 200℃이다.

상기 (d)에 대해, ITO막 결정화를 위한 바람직한 열처리 조건은, 예를 들어 질소 분위기하에서 200 내지 250℃, 10분 이상이다.

상기 (a) 내지 (d)의 후, 표시 장치의 일반적인 공정을 거쳐 TFT 기판을 제조할 수 있다. 구체적으로는 예를 들어, 전술한 특허문헌 1에 기재된 제조 공정을 참조할 수 있다.

또한, 상기는, Al(하)―투명 도전막(상)의 배선 구조로 하는 경우의 예이지만, 투명 도전막(하)―Al(상)의 배선 구조로 하는 경우에는, 이하의 공정을 순차적으로 행하면 되고, 각 공정 (a') 내지 (d')의 조건 등은, 상기 공정 (a) 내지 (d)와 마찬가지이다.

(c') 투명 도전막(예를 들어 ITO막)을 기재 표면에 형성하는 공정,

(d') 투명 도전막(예를 들어 ITO막)을 결정화하기 위한 열처리를 행하는 공정,

(a') 상기 조성의 Al 합금막을 스퍼터링법 등으로 형성하는 공정,

(b') Al 합금막 상에 질화 실리콘(SiN)막 등의 절연층을 모의한 열처리를 행하는 공정.

본 발명의 Al 합금막은, 스퍼터링법에 의해 스퍼터링 타깃(이하 「타깃」이라 하는 경우가 있음)을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 이온 플레이팅법이나 전자 빔 증착법, 진공 증착법으로 형성된 박막보다도, 성분이나 막 두께의 막 면내 균일성이 우수한 박막을 용이하게 형성할 수 있기 때문이다.

상기 스퍼터링법을 이용하여 본 발명의 Al 합금막을 형성하기 위해서는, 상기 타깃으로서, 본 발명의 Al 합금막과 동일한 조성, 즉, Ta 및/또는 Ti:0.01 내지 0.5원자％와, 희토류 원소(바람직하게는 Nd, La 및 Gd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종):0.05 내지 2.0원자％를 포함하고, 잔량부:Al 및 불가피적 불순물인 Al 합금 스퍼터링 타깃을 사용하는 것이 바람직하고, 이에 의해, 원하는 조성을 실질적으로 만족하는 Al 합금막이 얻어진다. 상기 조성의 타깃도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

상기 타깃의 형상은, 스퍼터링 장치의 형상이나 구조에 따라 임의의 형상(각형 플레이트 형상, 원형 플레이트 형상, 도넛 플레이트 형상, 원통형 등)으로 가공한 것이 포함된다.

상기 타깃의 제조 방법으로서는, 용해 주조법이나 분말 소결법, 스프레이 포밍법으로, Al 합금으로 이루어지는 잉곳을 제조하여 얻는 방법이나, Al 합금으로 이루어지는 프리폼(최종적인 치밀체를 얻기 전의 중간체)을 제조한 후, 상기 프리폼을 치밀화 수단에 의해 치밀화하여 얻어지는 방법 등을 들 수 있다.

본 발명에는, 상기 Al 합금막을 구비한 박막 트랜지스터(TFT), 반사막, 유기 EL용 반사 애노드 전극, 터치 패널 센서도 포함된다. 또한, 본 발명에는, 상기 TFT, 반사막, 유기 EL용 반사 애노드 전극, 터치 패널 센서를 구비한 표시 장치도 포함된다. 이들에 있어서, 본 발명의 특징 부분인 Al 합금막을 제외하는 다른 구성 요건은, 본 발명의 작용을 손상시키지 않는 범위에서, 당해 기술 분야에서 통상 사용되는 것을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어 TFT 기판에 사용되는 반도체층으로서는, 다결정 실리콘 또는 아몰퍼스 실리콘을 들 수 있다. TFT 기판에 사용되는 기판도 특별히 한정되지 않고, 글래스 기판 또는 실리콘 기판 등을 들 수 있다.

참고를 위해, 도 1 내지 도 5에, Al 합금막을 구비한 표시 장치 등의 구성을 나타낸다. 이 중 도 1에는, 반사 애노드 전극을 구비한 유기 EL 표시 장치의 구성을 나타내고 있다. 상세하게는, 기판(1) 상에 TFT(2) 및 패시베이션막(3)이 형성되고, 또한 그 위에 평탄화층(4)이 형성된다. TFT(2) 상에는 콘택트 홀(5)이 형성되고, 콘택트 홀(5)을 통해 TFT(2)의 소스 드레인 전극(도시하지 않음)과 Al 합금막(6)이 전기적으로 접속되어 있다. 도 1 중, 부호 7은 산화물 도전막, 부호 8은 유기 발광층, 부호 9는 캐소드 전극이다. 도 2는 박막 트랜지스터를 구비한 표시 장치의 구성을 나타내고 있고, 소스―드레인 전극을 구성하는 Al 합금막 상에 ITO막이 형성되어 있다. 도 3은 반사막을 구비한 표시 장치의 구성을 나타내고 있고, ITO막 상에 Al 합금 반사막이 형성되어 있다. 도 4도 도 3과 마찬가지로, 반사막을 구비한 표시 장치의 구성을 나타내고 있지만, 도 3과는 반대로, Al 합금 반사막 상에 ITO막이 형성되어 있다. 도 5의 (a) 및 (b)는 ITO막 상에 Al 합금 배선막을 구비한 터치 패널의 구성을 나타내고 있고, 도 5의 (a)는 Al 합금 배선막의 상하에 배리어 메탈막을 갖고 있고, 도 5의 (b)는 Al 합금 배선막 하에 배리어 메탈막을 갖고 있다.

실시예

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 의해 제한되지 않고, 전·후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 변경을 가하여 실시하는 것도 물론 가능하며, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

[제1 실시예]

본 실시예에서는, 부식 평가용 시료로서, 기판 상에 Al막을 성막한 시료(단층 시료)와, 기판 상에, 기판측으로부터 순서대로 Al막 및 ITO막이 순차적으로 성막된 시료(Al―ITO 적층 시료)와, 기판 상에, 기판측으로부터 순서대로 Al막, 고융점 금속막(Mo막 또는 Ti막), 및 ITO막이 순차적으로 성막된 시료(Al―고융점 금속―ITO 적층 시료)의 합계 4종류의 시료를 사용하고, 내염화나트륨 용액 부식성을 평가하였다. 또한, Al―ITO 적층 시료에 대해, 내열성을 평가하였다.

(Al막 단층 시료의 제작)

하기 표 1의 No.1 내지 33에 나타내는 조성의 Al막(막 두께＝300㎚, 잔량부:Al 및 불가피적 불순물)을, DC 마그네트론·스패터법[조건은, 기판＝글래스(코닝사제 「Eagle XG」), 분위기 가스＝아르곤, 압력＝2mTorr, 기판 온도＝25℃, 타깃 사이즈＝4인치, 성막 파워＝260W/4인치, 성막 시간＝100초]으로 성막하였다.

또한, 상기한 Al막에 있어서의 각 원소의 함유량은, ICP 발광 분석(유도 결합 플라즈마 발광 분석)법에 의해 구하였다.

그리고 Al막 상의 절연막(SiN막)의 성막에서 받는 열이력을 모의하여, 270℃로 30분 유지하는 열처리를 실시함으로써 기판 상에 Al막이 성막된 단층 시료를 얻었다. 이때의 분위기를 불활성 분위기(N₂ 분위기)로 하고, 또한 270℃까지의 평균 승온 속도는 5℃/min으로 하였다.

참고를 위해, Al막 대신에 Mo(표 1의 No.34) 및 Mo―10.0원자％ Nb 합금막(표 1의 No.35, 잔량부:불가피적 불순물)을 사용하고, 상기와 마찬가지로 하여 시료를 제작하였다.

(기판측으로부터 순서대로, Al―ITO 적층 시료, 또는 Al―고융점 금속―ITO 적층 시료의 제작)

여기서는, (i)의 적층 시료:Al막 상의 일부에 ITO막이 직접 형성된 Al(하)―ITO(상)의 적층 시료, 또는 (ii)의 적층 시료:Al막 상의 일부에 고융점 금속을 통해 ITO막이 형성된 Al(하)―고융점 금속(중간)―ITO(상)의 적층 시료를 제작하였다. 본 실시예에서는, 고융점 금속으로서 Mo 또는 Ti를 사용하였다.

우선, (i)의 Al(하)―ITO(상)의 적층 시료의 제작 방법에 대해 설명한다. 상기한 바와 같이 하여 제작된 단층 시료를 사용하고, 당해 Al막의 표면에, 10㎛ 폭의 ITO막을 10㎛ 간격으로 성막하기 위해, 포토그래피에 의해 감광성 수지로 이루어지는 레지스트에 의한 마스크 패턴을 형성하였다.

그 위에 ITO막(막 두께 200㎚)을 하기 조건에서 형성하였다. 즉, 4인치의 ITO 타깃을 사용하고, DC 마그네트론·스패터법(분위기 가스＝아르곤 99.2％, 산소 0.8％의 혼합 가스, 압력＝0.8mTorr, 기판 온도＝25℃, 타깃 사이즈＝4인치, 성막 파워＝150W/4인치, 성막 시간＝33초)으로 ITO막의 성막을 행하였다.

성막 후, 감광성 수지로 이루어지는 마스크 패턴을, 아세톤 용액 중에서 용해하는 동시에, 수지 상의 ITO막을 리프트 오프에 의해 제거함으로써, 10㎛ 폭의 ITO막을 10㎛ 간격으로 형성하였다.

그 후, 불활성 분위기하(N₂ 분위기)에서 250℃로 15분간 유지하고, ITO막을 결정화시킴으로써 기판 상에 Al막(하) 및 ITO막(상)이 순차적으로 성막된 상기 (i)의 적층 시료를 얻었다. 이때의 분위기를 불활성 분위기(N₂ 분위기)로 하고, 또한 250℃까지의 평균 승온 속도는 5℃/min으로 하였다.

한편, 상기 (ii)의 Al(하)―고융점 금속(중간)―ITO(상)의 적층 시료는, 전술한 (i)의 적층 시료의 제작 방법에 있어서, Al막을 형성한 후, 당해 Al막의 표면에, 12㎛ 폭의 Mo막 또는 Ti막을 8㎛ 간격으로 성막하기 위해, 포토그래피에 의해 감광성 수지로 이루어지는 레지스트에 의한 마스크 패턴을 형성하였다. 그 위에 DC 마그네트론·스패터법(분위기 가스＝아르곤, 압력＝2mTorr, 기판 온도＝25℃, 타깃 사이즈＝4인치, 성막 파워＝260W/4인치)에 의해 Mo막(막 두께 50㎚) 또는 Ti막(막 두께 50㎚)을 성막한 후, 감광성 수지로 이루어지는 마스크 패턴을, 아세톤 용액 중에서 용해하는 동시에, 수지 상의 Mo막 또는 Ti막을 리프트 오프에 의해 제거함으로써, 12㎛ 폭의 Mo막 또는 Ti막을 8㎛ 간격으로 형성하였다. 그 후, 상기 (i)와 마찬가지로 하여 ITO막(막 두께 200㎚)을 성막한 것 이외는, 상기 (i)와 마찬가지로 하여, 상기 (ii)의 적층 시료를 제작하였다.

참고를 위해, Al막 대신에 Mo(표 1의 No.34) 및 Mo―10.0원자％ Nb 합금막(표 1의 No.35, 잔량부:불가피적 불순물)을 사용하고, 상기와 마찬가지로 하여 (i) 또는 (ii)의 적층 시료를 제작하였다.

이와 같이 하여 얻어진 각 시료에 대해, 하기 방법에 의해 염화나트륨 용액 부식성 시험을 행하는 동시에, 이하의 방법에 의해 내열성을 평가하였다.

<염화나트륨 수용액 침지 시험>

각 시료에 대해, 1％의 염화나트륨 수용액(25℃)에 2시간 침지하는 시험을 행하고, 침지 시험 후의 각 시료의 표면(단층 시료에서는 Al막의 표면이며, 적층 시료에서는 ITO막이 형성되어 있지 않은 Al막의 표면임)을, 광학 현미경에 의해 배율 1000배로 3시야 관찰(관찰 범위:8600㎛² 정도)하였다. 내염화나트륨 용액 부식성의 판단은, 부식에 의한 변색이 Al막 표면의 전체 면적 중 10％ 이하인 것을 ○, 10％ 초과로 발생한 것을 ×로 하여 평가하였다. 이들의 결과를 표 1에 기재하였다.

<내열성 시험>

상기한 적층 시료에 대해, ITO막의 결정화 열처리 후의 Al막 표면에 형성된 힐록의 밀도를 측정하였다. 상세하게는, 광학 현미경으로, ITO막이 형성되어 있지 않은 Al막 표면을 관찰(관찰 개소:임의의 3개소, 시야:120×160㎛)하고, 직경 0.1㎛ 이상의 힐록의 개수를 카운트하였다(직경이라 함은 힐록의 가장 긴 부분을 계측한 것을 말함). 그리고 힐록 밀도가 1×10⁹개 미만인 것을 ○, 1×10⁹개 이상인 것을 ×로 평가하였다. 이들의 결과를 표 1(내열성)에 병기하였다.

표 1의 No.1 내지 28은, 본 발명의 요건을 만족하는 Al 합금막을 사용한 예이며, 내염화나트륨 용액 부식성이 우수하고, 내열성도 양호하였다.

이에 반해, No.29 및 30은, 본 발명에서 규정하는 Ta 및/또는 Ti를 함유하지 않는 예이며, 소정량의 희토류 원소를 함유하고 있으므로 내열성이 우수하지만, 염화나트륨에 의한 부식이 보여, 양호한 내염화나트륨 용액 부식성을 확보할 수 없었다.

한편, No.31 및 32는, 희토류 원소를 함유하지 않는 예이며, 소정량의 Ta/Ti를 함유하고 있으므로 염화나트륨에 의한 부식의 발생이 없어 양호한 내염화나트륨 용액 부식성을 갖고 있지만, 내열성이 저하되었다.

또한 No.33은, 합금 원소를 첨가하지 않는 순Al막을 사용한 예이며, 염화나트륨에 의한 부식이 발생하고, 또한, 내열성도 저하되었다.

No.34는, Mo를 사용한 예이며, 내열성은 양호하였지만, 염화나트륨에 의한 부식이 발생하였다.

No.35는, Mo에 내식성 원소의 Nb를 첨가한 Mo―10.0원자％ Nb를 사용한 예이며, 단층 시료에서는 염화나트륨에 의한 부식을 억제할 수 있었지만, 적층 시료에서는 부식이 발생하고, 표시 장치용에 사용하기 위해서는 불충분한 것을 알 수 있다. 또한, 적층 시료의 내열성은 양호하였다.

[제2 실시예]

본 실시예에서는, 전술한 제1 실시예에서 사용한 표 1의 No.1 내지 33에 나타내는 Al막을 사용하여, (iii)의 적층 시료:기판 상에, 기판측으로부터 순서대로 ITO막(하) 및 Al막(상)이 순차적으로 성막된 적층 시료(ITO―Al의 적층 시료), (iv)의 적층 시료:기판 상에, 기판측으로부터 순서대로 ITO막(하), 고융점 금속막(중간, Mo막 또는 Ti막), 및 Al막(상)이 순차적으로 성막된 적층 시료(ITO―고융점 금속―Al의 적층 시료), (v)의 적층 시료:기판 상에, 기판측으로부터 순서대로 ITO막(하), Al막(중간), 및 고융점 금속막(상, Mo막 또는 Ti막)이 순차적으로 성막된 적층 시료(ITO―Al―고융점 금속의 적층 시료)를 제작하여, 전술한 제1 실시예와 마찬가지로 하여 내염화나트륨 용액 부식성을 평가하였다.

상세하게는, ITO막(막 두께 200㎚)을 하기 조건에서 형성하였다. 즉, 4인치의 ITO 타깃을 사용하고, DC 마그네트론·스패터법[기판＝글래스(코닝사제 「Eagle XG」), 분위기 가스＝아르곤 99.2％, 산소 0.8％의 혼합 가스, 압력＝0.8mTorr, 기판 온도＝25℃, 타깃 사이즈＝4인치, 성막 파워＝150W/4인치, 성막 시간＝33초]으로 ITO막의 성막을 행하였다.

그 후, 불활성 분위기하(N₂ 분위기)에서 250℃로 15분간 유지하고, ITO막을 결정화시켰다. 이때의 분위기를 불활성 분위기(N₂ 분위기)로 하고, 또한 250℃까지의 평균 승온 속도는 5℃/min으로 하였다.

이어서, 상기 (iii)의 적층 시료를 제작하는 데 있어서는, ITO막의 표면에, 하기 표 2에 나타내는 조성의 Al막(10㎛ 폭)을 10㎛ 간격으로 성막하기 위해, 포토그래피에 의해 감광성 수지로 이루어지는 레지스트에 의한 마스크 패턴을 형성하였다.

그 위에 하기 표 2에 나타내는 조성의 Al막(막 두께 300㎚)을, DC 마그네트론·스패터법(분위기 가스＝아르곤, 압력＝2mTorr, 기판 온도＝25℃, 타깃 사이즈＝4인치, 성막 파워＝260W/4인치, 성막 시간＝117초)으로 성막을 행하였다.

그리고 Al막 상의 절연막(SiN막)의 성막에서 받는 열이력을 모의하여, 270℃로 30분 유지하는 열처리를 실시함으로써 기판 상에 ITO막 및 Al 합금막 또는 Mo 합금막이 성막된 ITO(하)―Al(상)의 상기 (iii)의 적층 시료를 얻었다. 이때의 분위기를 불활성 분위기(N₂ 분위기)로 하고, 또한 270℃까지의 평균 승온 속도는 5℃/min으로 하였다.

또한, 상기 (iv)의 적층 시료를 제작하는 데 있어서는, ITO막 상에 고융점 금속막(Mo 또는 Ti)을 형성한 후, Al막을 적층시킨 ITO(하)―고융점 금속(중간)―Al(상)의 적층 시료를 제작하기 위해, ITO막의 표면에, 고융점 금속막(Mo 또는 Ti)(12㎛ 폭)을 8㎛ 간격으로 성막하기 위해, 포토그래피에 의해 감광성 수지로 이루어지는 레지스트에 의한 마스크 패턴을 형성하였다. 그 위에 고융점 금속막(Mo 또는 Ti)(막 두께 50㎚)을, DC 마그네트론·스패터법(분위기 가스＝아르곤, 압력＝2mTorr, 기판 온도＝25℃, 타깃 사이즈＝4인치, 성막 파워＝260W/4인치)으로 성막을 행한 후, 감광성 수지로 이루어지는 마스크 패턴을, 아세톤 용액 중에서 용해하는 동시에, 수지 상의 고융점 금속막(Mo 또는 Ti)을 리프트 오프에 의해 제거함으로써, 12㎛ 폭의 고융점 금속막(Mo 또는 Ti)을 8㎛ 간격으로 형성하였다. 계속해서, 고융점 금속막(Mo 또는 Ti)의 표면에, 하기 표 2에 나타내는 조성의 Al막(10㎛ 폭)을 10㎛ 간격으로 성막하기 위해, 포토그래피에 의해 감광성 수지로 이루어지는 레지스트에 의한 마스크 패턴을 형성하였다. 그 위에 하기 표 2에 나타내는 조성의 Al막(막 두께 300㎚)을, DC 마그네트론·스패터법(분위기 가스＝아르곤, 압력＝2mTorr, 기판 온도＝25℃, 타깃 사이즈＝4인치, 성막 파워＝260W/4인치, 성막 시간＝117초)으로 성막을 행하였다. 감광성 수지로 이루어지는 마스크 패턴을, 아세톤 용액 중에서 용해하는 동시에, 수지 상의 하기 표 2에 나타내는 조성의 Al막을 리프트 오프에 의해 제거함으로써, 10㎛ 폭의 하기 표 2에 나타내는 조성의 Al막을 10㎛ 간격으로 형성하고, 상기 (iv)의 적층 시료를 얻었다.

또한, 상기 (v)의 적층 시료를 제작하는 데 있어서는, ITO막 상에 Al막을 형성한 후에, 고융점 금속막(Mo 또는 Ti)을 적층시킨 ITO(하)―Al(중간)―고융점 금속(상)의 적층 시료를 제작하기 위해, ITO막의 표면에, 하기 표 2에 나타내는 조성의 Al막(12㎛ 폭)을 8㎛ 간격으로 성막하기 위해, 포토그래피에 의해 감광성 수지로 이루어지는 레지스트에 의한 마스크 패턴을 형성하였다. 그 위에 하기 표 2에 나타내는 조성의 Al막(막 두께 300㎚)을, DC 마그네트론·스패터법(분위기 가스＝아르곤, 압력＝2mTorr, 기판 온도＝25℃, 타깃 사이즈＝4인치, 성막 파워＝260W/4인치)으로 성막을 행한 후, 감광성 수지로 이루어지는 마스크 패턴을, 아세톤 용액 중에서 용해하는 동시에, 수지 상의 하기 표 2에 나타내는 조성의 Al막을 리프트 오프에 의해 제거함으로써, 12㎛ 폭의 하기 표 2에 나타내는 조성의 Al막을 8㎛ 간격으로 형성하였다. 계속해서, 하기 표 2에 나타내는 조성의 Al막의 표면에, 고융점 금속막(Mo막 또는 Ti막)(10㎛ 폭)을 10㎛ 간격으로 성막하기 위해, 포토그래피에 의해 감광성 수지로 이루어지는 레지스트에 의한 마스크 패턴을 형성하였다. 그 위에 고융점 금속막(Mo막 또는 Ti막)(막 두께 300㎚)을, DC 마그네트론·스패터법(분위기 가스＝아르곤, 압력＝2mTorr, 기판 온도＝25℃, 타깃 사이즈＝4인치, 성막 파워＝260W/4인치)으로 성막을 행하였다. 감광성 수지로 이루어지는 마스크 패턴을, 아세톤 용액 중에서 용해하는 동시에, 수지 상의 고융점 금속막(Mo막 또는 Ti막)을 리프트 오프에 의해 제거함으로써, 10㎛ 폭의 고융점 금속막(Mo막 또는 Ti막)을 10㎛ 간격으로 형성하고, 상기 (v)의 적층 시료를 얻었다.

참고를 위해, Al막 대신에 Mo(표 2의 No.34) 및 Mo―10.0원자％ Nb 합금막(표 2의 No.35, 잔량부:불가피적 불순물)을 사용하고, 상기와 마찬가지로 하여 (iii) 내지 (v)의 적층 시료를 제작하였다.

이와 같이 하여 얻어진 각 적층 시료에 대해, 전술한 제1 실시예와 마찬가지로 하여 내염화나트륨 용액 부식성을 평가하였다. 이들의 결과를 표 2에 기재한다.

표 2로부터, 표 1의 적층 시료를 사용하였을 때와 완전히 동일한 결과가 얻어졌다. 즉, ITO막 상에 Al 합금막이 직접 형성된 상기 (iii)의 적층 시료, ITO막 상에 고융점 금속 및 Al 합금막이 순차적으로 형성된 상기 (iv)의 적층 시료, ITO막 상에 Al 합금막 및 고융점 금속막(Mo막 또는 Ti막)이 순차적으로 형성된 상기 (v)의 적층 시료 중 어느 것에 있어서도, 본 발명의 Al 합금막을 사용한 표 1의 No.1 내지 28에서는, 우수한 내염화나트륨 용액 부식성이 얻어진 것에 반해, 본 발명에서 규정하는 조성을 만족하지 않는 Al 합금막을 사용한 No.29 내지 30이나, Al막 합금막 대신에 Mo막을 사용한 No.34나 Mo 합금막을 사용한 No.35에서는, 상기 내부식성이 저하되었다.

[제3 실시예]

본 실시예에서는, 전술한 제1 실시예에서 사용한 표 1의 No.1 내지 33에 나타내는 Al막을 사용하고, 기판 상에 Al막 및 ITO막이 순차적으로 성막된 적층 시료(Al―ITO)를 제작하여 내ITO 핀 홀 부식성(ITO 핀 홀 부식 밀도 저감 효과)을 조사하였다.

상세하게는, 하기 표 3에 나타내는 조성의 Al막(막 두께＝300㎚, 잔량부:Al 및 불가피적 불순물)을, DC 마그네트론·스패터법[조건은, 기판＝글래스(코닝사제 「Eagle XG」), 분위기 가스＝아르곤, 압력＝2mTorr, 기판 온도＝25℃, 타깃 사이즈＝4인치, 성막 파워＝260W/4인치, 성막 시간＝100초]으로 성막하였다.

그리고 Al막 상의 절연막(SiN막)의 성막에서 받는 열이력을 모의하여, 270℃로 30분 유지하는 열처리를 실시하였다. 이때의 분위기를 불활성 분위기(N₂ 분위기)로 하고, 또한 270℃까지의 평균 승온 속도는 5℃/min으로 하였다.

이어서, 이와 같이 하여 열처리된 Al막의 표면에, ITO막을 하기 조건에서 형성하였다. 즉, 4인치의 ITO 타깃을 사용하고, DC 마그네트론·스패터법(분위기 가스＝아르곤 99.2％, 산소 0.8％의 혼합 가스, 압력＝0.8mTorr, 기판 온도＝25℃, 타깃 사이즈＝4인치, 성막 파워＝150W/4인치, 성막 시간＝33초)으로 ITO막의 성막을 행하였다.

성막 후, 불활성 분위기하(N₂ 분위기)에서 250℃로 15분간 유지하고, ITO막을 결정화시켰다. 이때의 분위기를 불활성 분위기(N₂ 분위기)로 하고, 또한 250℃까지의 평균 승온 속도는 5℃/min으로 하였다.

얻어진 각 시료에 대해, 하기 방법에 의해 핀 홀 부식 시험을 행하고, 시험 후의 ITO 핀 홀 부식 밀도를 조사하는 동시에, 전술한 방법에 의해 내열성을 평가하였다.

<핀 홀 부식 시험>

각 시료에 대해, 상술한 바와 같은 수송·보관 상태를 모의하여, 60℃×90％ RH의 습윤 환경에 500시간 폭로하는 핀 홀 부식 시험을 행하고, 이 시험 후의 표면을, 광학 현미경에 의해 배율 1000배로 관찰(관찰 범위:8600㎛² 정도)하고, 존재하는 흑점의 수를 카운트하여 1㎟당 개수를 산출하고(임의의 10시야의 평균값), 시험 후의 흑점 밀도(ITO 핀 홀 부식 밀도)를 구하고, 표 3에 병기하였다.

그리고 상기 흑점 밀도가 40개/㎟ 이하인 경우를, ITO막의 핀 홀 발생이 억제되어, 핀 홀 부식이 충분히 억제되어 있다고 평가하고, 상기 흑점 밀도가 40개/㎟ 초과인 경우를, ITO막에 핀 홀이 많이 발생하여, 부식 시험에서 핀 홀 부식이 발생하고 있다고 평가하였다.

표 3으로부터, 다음과 같이 고찰할 수 있다.

표 3의 No.1 내지 28은, 본 발명의 요건을 만족하는 Al 합금막을 사용한 예이며, 상기 핀 홀 부식 시험에 의한 핀 홀 부식의 발생이 충분히 억제되어 있고, 또한 내열성도 양호하였다.

이에 반해, No.29 및 30은, Ta 및/또는 Ti를 함유하지 않는 예이며, 소정량의 희토류 원소를 함유하고 있으므로 내열성이 우수하지만, ITO 핀 홀 부식 밀도를 원하는 레벨까지 저감할 수 없었다.

한편, No.31 및 32는, 희토류 원소를 함유하지 않는 예이며, 소정량의 Ta/Ti를 함유하고 있으므로 핀 홀 부식의 발생은 충분히 억제되어 있지만, 내열성이 저하되었다.

또한 No.33은, 합금 원소를 첨가하지 않는 순Al막을 사용한 예이며, 핀 홀 부식 밀도가 높고, 또한, 내열성도 저하되었다.

본 출원을 상세하게 또한 특정한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하는 일 없이 여러 가지 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에 있어서 명백하다.

본 출원은, 2010년 9월 30일 출원의 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2010-222005호), 2011년 6월 7일 출원의 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2011-127711호)에 기초하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 포함된다.

Claims

배선막 또는 반사막에 사용되는 Al 합금막이며,
Ta 및/또는 Ti:0.01 내지 0.5원자％와, 희토류 원소:0.05 내지 2.0원자％를 함유하는 것을 특징으로 하는, Al 합금막.
제1항에 있어서, 상기 희토류 원소가, Nd, La 및 Gd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소인, Al 합금막.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 Al 합금막을 1％의 염화나트륨 수용액에 25℃로 2시간 침지한 후, 상기 Al 합금막의 표면을 1000배의 광학 현미경으로 관찰하였을 때, Al 합금막 표면 전체 면적에 대한 Al 합금막 표면의 부식 면적은 10％ 이하로 억제된 것인, Al 합금막.
기판과, 제1항 또는 제2항에 기재된 Al 합금막과, 투명 도전막을 갖는 배선 구조이며, 기판측으로부터,
상기 Al 합금막 및 상기 투명 도전막이 이 순서로 형성되어 있거나, 또는
상기 투명 도전막 및 상기 Al 합금막이 이 순서로 형성되어 있는 것인, 배선 구조.
제4항에 있어서, 상기 Al 합금막과 상기 투명 도전막은, 직접 접속되어 있는 것인, 배선 구조.
제4항에 있어서, 기판측으로부터, 상기 Al 합금막 및 상기 투명 도전막이 이 순서로 형성되어 있고, 상기 Al 합금막 상의 일부에, 직접 또는 고융점 금속막을 통해, 상기 투명 도전막이 형성된 Al―투명 도전막의 적층 시료에 대해, 1％의 염화나트륨 수용액에 25℃로 2시간 침지한 후에 있어서의, 투명 도전막이 형성되어 있지 않은 Al 합금막의 표면을 1000배의 광학 현미경으로 관찰하였을 때, 상기 투명 도전막이 형성되어 있지 않은 Al 합금막 표면 전체 면적에 대한, 상기 Al 합금막 표면의 부식 면적은 10％ 이하로 억제된 것인, 배선 구조.
제4항에 있어서, 기판측으로부터, 상기 투명 도전막 및 상기 Al 합금막이 이 순서로 형성되어 있고, 상기 투명 도전막 상에 직접 혹은 고융점 금속막을 통해, 상기 Al 합금막이 형성되어 있거나, 또는, 상기 투명 도전막 상에 상기 Al 합금막이 형성되고, 또한, 상기 Al 합금막 상의 일부에 고융점 금속막이 순차적으로 형성된 투명 도전막―Al의 적층 시료에 대해, 1％의 염화나트륨 수용액에 25℃로 2시간 침지한 후에 있어서의 상기 Al 합금막의 표면을 1000배의 광학 현미경으로 관찰하였을 때, 상기 Al 합금막 표면 전체 면적에 대한, 상기 Al 합금막 표면의 부식 면적은 10％ 이하로 억제된 것인, 배선 구조.
제4항에 있어서, 기판측으로부터, 상기 Al 합금막 및 상기 투명 도전막이 이 순서로 형성되어 있고, 상기 Al 합금막 상에 직접, 투명 도전막이 형성된 Al―투명 도전막의 적층 시료에 대해, 60℃에서, 상대 습도가 90％인 습윤 환경에 500시간 폭로한 후에 투명 도전막 중의 핀 홀을 통해 형성되는 핀 홀 부식 밀도가, 1000배 광학 현미경 관찰 시야 내에, 40개/㎟ 이하인, 배선 구조.
제4항에 있어서, 상기 투명 도전막이, ITO 또는 IZO인, 배선 구조.
제4항에 있어서, 상기 투명 도전막의 막 두께는 20 내지 120㎚인, 배선 구조.
제4항에 기재된 배선 구조를 구비한, 박막 트랜지스터.
제4항에 기재된 배선 구조를 구비한, 반사막.
제4항에 기재된 배선 구조를 구비한, 유기 EL용 반사 애노드 전극.
제1항 또는 제2항에 기재된 Al 합금막을 구비한, 터치 패널 센서.
제11항에 기재된 박막 트랜지스터를 구비한, 표시 장치.
제12항에 기재된 반사막을 구비한, 표시 장치.
제13항에 기재된 유기 EL용 반사 애노드 전극을 구비한, 표시 장치.
제14항에 기재된 터치 패널 센서를 구비한, 표시 장치.
표시 장치용 배선막 혹은 반사막, 또는 터치 패널 센서용 배선막의 제조에 사용되는 스퍼터링 타깃이며,
Ta 및/또는 Ti:0.01 내지 0.5원자％와, 희토류 원소:0.05 내지 2.0원자％를 포함하고, 잔량부:Al 및 불가피적 불순물인 것을 특징으로 하는, 스퍼터링 타깃.
제19항에 있어서, 상기 희토류 원소가, Nd, La 및 Gd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소인, 스퍼터링 타깃.