KR20140111955A

KR20140111955A - 전자 부품용 금속 박막 및 금속 박막 형성용 Mo 합금 스퍼터링 타깃재

Info

Publication number: KR20140111955A
Application number: KR1020140024385A
Authority: KR
Inventors: 히데오 무라타
Original assignee: 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2014-09-22
Also published as: JP6292471B2; TW201441400A; JP2014199920A; CN104046947B; KR101600169B1; TWI498440B; CN104046947A

Abstract

본 발명의 과제는, 내습성이나 내산화성을 개선하고, 저저항의 주 도전막인 Al이나 Cu와 적층하였을 때에, 가열 공정을 거쳐도 낮은 전기 저항값을 유지할 수 있는 전자 부품용 금속 박막 및 이것을 형성하기 위한 Mo 합금 스퍼터링 타깃재를 제공하는 것이다.
원자비에 있어서의 조성식이 Mo₁₀₀ _－x－y-Ni_x-W_y, 10≤x≤50, 10≤y≤40, x＋y≤65로 나타내어지고, 잔량부가 불가피적 불순물로 이루어지는 전자 부품용 금속 박막, 및 원자비에 있어서의 조성식이 Mo₁₀₀ _－x－y-Ni_x-W_y, 10≤x≤50, 10≤y≤40, x＋y≤65로 나타내어지고, 잔량부가 불가피적 불순물로 이루어지는 금속 박막 형성용 Mo 합금 스퍼터링 타깃재.

Description

전자 부품용 금속 박막 및 금속 박막 형성용 Mo 합금 스퍼터링 타깃재{METAL THIN FILM FOR ELECTRONIC COMPONENT AND Mo ALLOY SPUTTERING TARGET MATERIAL FOR FORMING METAL THIN FILM}

본 발명은, 내습성, 내산화성이 요구되는 전자 부품용 금속 박막 및 이 금속 박막을 형성하기 위한 스퍼터링 타깃재에 관한 것이다.

액정 디스플레이(이하, LCD라 함), 플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP라 함), 전자 페이퍼 등에 이용되는 전기 영동형 디스플레이 등의 평면 표시 장치(플랫 패널 디스플레이, 이하, FPD라 함)에 더하여, 각종 반도체 디바이스, 박막 센서, 자기 헤드 등의 박막 전자 부품에 있어서는, 낮은 전기 저항의 배선막이 필요하다. 예를 들어, 글래스 기판 상에 박막 디바이스를 작성하는 LCD, PDP, 유기 EL 디스플레이 등의 FPD는 대화면, 고정밀, 고속 응답화에 수반하여, 그 배선막에는 저저항화가 요구되고 있다. 또한 최근, FPD에 조작성을 더하는 터치 패널이나 수지 기판을 사용한 플렉시블한 FPD 등의 새로운 제품이 개발되어 있다.

최근, FPD의 구동 소자로서 사용되고 있는 박막 트랜지스터(TFT)의 배선막에는, 저저항화가 필요하며, 주 배선 재료를 Al로부터 보다 저저항의 Cu를 사용하는 검토가 행해지고 있다. 또한, FPD의 화면을 보면서 직접적인 조작성을 부여하는 터치 패널 기판 화면도 대형화가 진행되고 있고, 저저항화를 위해 Cu를 주 배선 재료에 사용하는 검토가 진행되고 있다.

현재, TFT에는 Si 반도체막이 사용되고 있는 바, Si 반도체막에 주 배선 재료인 Cu가 직접 접촉하면, TFT 제조 중의 가열 공정에 의해 Cu가 Si 반도체막 중에 열 확산되어, TFT의 전기 특성을 열화시킨다. 이로 인해, Cu와 Si 반도체막 사이에 내열성이 우수한 Mo나 Mo 합금을 배리어막으로서 형성한 적층 배선막이 사용되고 있다.

또한, TFT로부터 연결되는 화소 전극이나 휴대형 단말기나 태블릿 PC 등에 사용되고 있는 터치 패널의 위치 검출 전극에는, 일반적으로 투명 도전막인 ITO(인듐-주석 산화물)가 사용되고 있다. Cu는, ITO와의 콘택트성은 얻어지지만, 기판과의 밀착성이 낮음으로써, 기판과의 밀착성을 확보하기 위해 Cu를 Mo나 Mo 합금으로 피복한 적층 배선막으로 할 필요가 있다.

또한, 최근, 비정질 Si 반도체보다 고속 구동에 적합하다고 여겨지고 있는 산화물을 사용한 투명한 반도체막의 적용 검토가 활발히 진행되고 있고, 이들 산화물 반도체의 배선막에도 Cu와 순Mo를 사용한 적층 배선막이 검토되고 있다.

본 출원인은, 글래스 등과의 밀착성이 낮은 Cu나 Ag와, Mo 주체로서 V 및/또는 Nb를 함유하는 Mo 합금을 적층한 적층 배선막으로 함으로써, Cu나 Ag가 갖는 낮은 전기 저항값을 유지하면서 내식성, 내열성이나 기판과의 밀착성을 개선할 수 있는 것을 제안하고 있다.(예를 들어, 특허문헌 1 참조)

일본 특허 출원 공개 제2004-140319호 공보

상술한 특허문헌 1에서 제안한 Mo-V, Mo-Nb 합금 등은, 순Mo보다 내식성, 내열성이나 기판과의 밀착성이 우수하므로, 글래스 기판 상에 형성하는 FPD 용도에서는 널리 사용되고 있다.

그러나, FPD를 제조하는 경우에 있어서, 기판 상에 적층 배선막을 형성한 후에, 다음 공정으로 이동할 때에 장시간 대기 중에 방치되는 경우가 있다. 또한, 편리성을 향상시키기 위해 수지 필름을 사용한 경량이며 플렉시블한 FPD 등에 있어서는, 수지 필름이 지금까지의 글래스 기판 등에 비교하여 투습성이 있으므로, 금속 박막에는 높은 내습성이 요구되고 있다.

또한, FPD의 단자부 등에 신호선 케이블을 장착할 때에 대기 중에서 가열되는 경우가 있으므로, 금속 박막에는 내산화성의 향상도 요구되고 있다. 덧붙여 말하면, 산화물을 사용한 반도체막에 있어서는, 특성 향상이나 안정화를 위해, 산소를 함유한 분위기나, 산소를 포함하는 보호막을 형성한 후에 350℃ 이상의 고온에서의 가열 처리를 행하는 경우가 있다. 이로 인해, 주 배선막 상에 금속 박막을 캡막으로서 사용한 적층 배선막에도, 이들 가열 처리를 거친 후에도 안정된 특성을 유지할 수 있도록, 내산화성 향상의 요구가 높아지고 있다.

본 발명자의 검토에 따르면, 상기한 Mo-V, Mo-Nb 합금 등이나 순Mo의 금속 박막에서는, 상술한 환경에서의 내습성이나 내산화성이 충분하지 않고, FPD의 제조 공정 중에서 변색되어 버리는 문제가 발생하는 경우가 있는 것을 확인하였다.

또한, 본 발명자의 검토에 따르면, Cu는 Al보다 밀착성, 내습성이나 내산화성이 크게 떨어지므로, 밀착성을 확보하기 위한 기초막이나, Cu의 표면을 보호하는 캡막으로 되는 금속 박막을 형성하는 경우가 있다. 상술한 Mo-V, Mo-Nb 합금 등이나 순Mo에서는 내습성이나 내산화성이 충분하지 않고, FPD의 제조 공정 중에서 Cu의 캡막으로 하였을 때에 변색되어 버림과 함께 산소가 투과하고, Cu의 전기 저항값이 크게 증가한다고 하는 문제가 발생하는 경우가 있다. 캡막의 변색은, 전기적 콘택트성을 열화시키고, 전자 부품의 신뢰성 저하에 연결된다.

또한, FPD의 대화면화나 고속 구동으로 인해, TFT 제조 공정 중의 가열 온도는 상승하는 경향이 있고, 보다 높은 온도에서의 가열 공정을 거치면, 캡막인 금속 박막에 포함되는 합금 원소가 저저항의 Al이나 Cu의 주 배선막에 확산되어 버려, 전기 저항값이 증가하는 경우가 있는 것을 확인하였다.

이와 같이, Al이나 Cu의 주 도전막과 적층하는 금속 박막에는, 새롭게 여러 가지 환경에 대응할 수 있는 높은 내습성이나 내산화성과 낮은 전기 저항값의 유지가 요구되고 있다.

본 발명의 목적은, 내습성이나 내산화성을 개선하고, 저저항의 주 도전막인 Al이나 Cu와 적층하였을 때에, 가열 공정을 거쳐도 낮은 전기 저항값을 유지할 수 있는 전자 부품용 금속 박막 및 이것을 형성하기 위한 Mo 합금 스퍼터링 타깃재를 제공하는 것에 있다.

본 발명자는, 상기 과제에 비추어, 새롭게 Mo에 첨가하는 원소의 최적화에 몰두하였다. 그 결과, Mo에 특정량의 Ni와 W를 복합으로 첨가한 전자 부품용 금속 박막으로 함으로써, 내습성, 내산화성을 향상시킬 수 있음과 함께, 가열 공정을 거쳐도 낮은 전기 저항값을 유지할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명에 도달하였다.

즉, 본 발명은, 원자비에 있어서의 조성식이 Mo₁₀₀ _－x－y-Ni_x-W_y, 10≤x≤50, 10≤y≤40, x＋y≤65로 나타내어지고, 잔량부가 불가피적 불순물로 이루어지는 전자 부품용 금속 박막의 발명이다.

본 발명에서는, 상기 조성식의 x, y가, 각각 20≤x≤35, 15≤y≤30으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은, 상기 전자 부품용 금속 박막을 형성하기 위한 Mo 합금 스퍼터링 타깃재이며, 원자비에 있어서의 조성식이 Mo₁₀₀ _－x－y-Ni_x-W_y, 10≤x≤50, 10≤y≤40, x＋y≤65로 나타내어지고, 잔량부가 불가피적 불순물로 이루어지는 금속 박막 형성용 스퍼터링 타깃재의 발명이다.

본 발명에서는, 상기 조성식의 x, y가, 각각 20≤x≤35, 15≤y≤30인 것이 바람직하다.

본 발명의 전자 부품용 금속 박막은, 종래의 전자 부품용 금속 박막에 비해 내습성, 내산화성이 우수하다. 또한, 주 도전막의 Al이나 Cu와 적층할 때의 가열 공정에 있어서도, 전기 저항값의 증가를 억제하고, 낮은 전기 저항값을 유지할 수 있다. 이에 의해, 다양한 전자 부품, 예를 들어 수지 기판 상에 형성하는 FPD 등의 배선막에 사용함으로써, 전자 부품의 안정 제조나 신뢰성 향상에 크게 공헌할 수 있는 이점을 갖는 것이며, 전자 부품의 제조에 유용한 기술로 된다. 특히, 터치 패널이나 수지 기판을 사용하는 플렉시블한 FPD에 대해 매우 유용한 금속 박막으로 된다. 이들 제품에서는, 특히 내습성, 내산화성이 매우 중요하기 때문이다.

도 1은 본 발명의 전자 부품용 금속 박막의 적용예를 나타내는 단면 모식도.

본 발명의 전자 부품용 금속 박막(이하, 간단히 금속 박막이라 함.)의 적용예를 도 1에 나타낸다. 본 발명의 금속 박막은, 예를 들어 기판(1) 상에 형성되고, 주 도전막(3)의 기초막(2)이나 캡막(4)에 사용할 수 있다. 도 1에서는 주 도전막(3)의 양면에 금속 박막(2, 4)을 형성하고 있는 바, 기초막(2) 또는 캡막(4) 중 어느 한쪽의 면만을 덮어도 되고, 적절히 선택할 수 있다. 또한, 주 도전막의 한쪽의 면만을 본 발명의 금속 박막으로 덮는 경우에는, 주 도전막(3)의 다른 쪽의 면에는 전자 부품의 용도에 따라, 본 발명과는 다른 조성의 금속 박막으로 덮을 수 있다.

본 발명의 중요한 특징은, Mo에 대해 Ni를 10∼50원자％, W를 10∼40원자％, 또한 양자 합계로 65원자％ 이하의 범위에서 첨가함으로써, 내습성, 내산화성을 향상시키고, 예를 들어 주 도전막을 형성하는 Cu나 Al 등과의 적층 시의 가열 공정에 있어서, 낮은 전기 저항값을 유지할 수 있는 새로운 금속 박막을 발견한 점에 있다. 이하, 본 발명의 금속 박막에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서 「내습성」이라 함은, 고온 고습 환경하에 있어서의 배선막의 전기 저항값의 변화되기 어려움을 말하는 것으로 한다. 또한, 「내산화성」이라 함은, 고온 환경하에 있어서의 전기적 콘택트성의 열화되기 어려움을 말하고, 배선막의 변색에 의해 확인할 수 있고, 예를 들어 반사율에 의해 정량적으로 평가할 수 있다.

본 발명의 금속 박막에 있어서, Mo 합금에 Ni를 첨가하는 이유는, 내산화성을 향상시키기 위해서이다. 순Mo는, 대기 중에서 가열하면 용이하게 산화되어 금속 박막 표면이 변색되어 버리고, 전기적 콘택트성이 열화되어 버린다. 본 발명의 금속 박막은, Mo에 특정량의 Ni를 첨가함으로써, 내산화성이 향상된다. 그 효과는, Ni의 첨가량이 10원자％ 이상에서 현저해진다.

또한, 주 도전막을 형성하는 Cu는, 대기 중에서 가열하면 매우 산화되기 쉬운 원소이다. 본 발명의 금속 박막을 Cu로 이루어지는 주 도전막의 캡막으로서 사용하는 경우에는, 300℃ 이상의 고온까지 충분한 내산화성과, 낮은 전기 저항값을 확보하기 위해, Ni의 첨가량을 20원자％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, Ni는, Mo보다 Cu에 대해 열 확산되기 쉬운 원소이다. Mo에의 Ni의 첨가량이 50원자％를 초과하면, FPD 등의 전자 부품을 제조할 때의 가열 공정에 있어서, 금속 박막에 포함되는 Ni가 용이하게 주 도전막의 Cu에 확산되어 버려, 낮은 전기 저항값을 유지하기 어려워진다. 이로 인해, Ni의 첨가량은 10∼50원자％로 한다.

또한, Cu로 이루어지는 주 도전막과 Ni의 첨가량이 35원자％를 초과하는 금속 박막을 적층하고, 350℃보다 고온에서 가열하는 경우에는, 금속 박막에 포함되는 Ni가 주 도전막의 Cu에 확산되기 쉬워져, 전기 저항값이 상승하는 경우가 있다. 본 발명의 금속 박막에서 낮은 전기 저항값과 내산화성을 유지하기 위해서는, Ni의 첨가량은 20∼35원자％가 바람직하다.

또한, 주 도전막을 형성하는 Al은, 대기 중에 폭로되면, 그 표면에 얇은 부동태막을 생성하여 내부를 보호하므로, Cu에 비교하여 내산화성, 내습성이 우수한 원소이다. 그러나, Ni는 Al에 대해 열 확산되기 쉬운 원소이므로, 그 첨가량은 내산화성을 개선할 수 있는 최소한으로 할 필요가 있다.

본 발명의 금속 박막을 Al로 이루어지는 주 도전막의 캡막으로서 사용하는 경우에는, Ni의 첨가량이 25원자％를 초과하면, FPD 등의 전자 부품을 제조할 때의 350℃ 정도의 가열 공정에 있어서, 캡막에 포함되는 Ni가 주 도전막의 Al에 확산되어 버려, 낮은 전기 저항값을 유지하기 어려워진다. 이로 인해, 본 발명의 금속 박막을 Al로 이루어지는 주 도전막의 캡막으로서 사용하는 경우에는, Ni의 첨가량을 25원자％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 금속 박막을 형성하는 Mo 합금에 W를 첨가하는 이유는, 내습성을 향상시키기 위해서이다. W는, Mo보다 내식성이 높은 원소이며, 본 발명의 금속 박막에 특정량의 W를 첨가함으로써 내습성이 향상된다. 이 효과는, 10원자％로부터 명확해진다. 장시간의 고온 고습 환경하에 있어서의 배선막의 전기 저항값의 변화를 억제하기 위해서는, W의 첨가량을 15원자％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, W의 첨가량이 40원자％를 초과하면, 에칭 속도가 저하되고, Cu와의 적층막의 에칭 시에 잔사가 발생하거나, 에칭을 할 수 없게 된다. 이로 인해, 본 발명에서는 W의 첨가량을 10∼40원자％로 한다. 보다 용이하게 에칭하기 위해서는, W의 첨가량을 30원자％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 금속 박막은, Ni와 W의 합계량을 65원자％ 이하로 한다. 그 이유는, Ni와 W의 합계량이 65원자％를 초과하면, 내습성과 내산화성을 개선할 수 있지만, 본래 Mo가 갖는 우수한 배리어성이나 에칭성을 유지할 수 없게 되기 때문이다. 바람직하게는, Ni와 W의 합계량은 60원자％ 이하이다.

또한, 본 발명의 금속 박막에 첨가되는 Ni와 W는, 원자비로 Ni/W가 1 이상인 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, W는, 내습성의 향상에 기여하는 원소이지만, 내산화성의 개선 효과는 낮다. 본 발명자의 검토에 따르면, 금속 박막 중의 Ni의 첨가량보다 W의 첨가량이 많은 경우에는, 내산화성의 향상 효과를 얻기 어려워지는 것을 확인하였다. 이로 인해, 본 발명의 금속 박막은, 원자비로 Ni/W가 1 이상으로 되도록, 각각 첨가하는 것이 바람직하고, 이에 의해 금속 박막의 내습성과 내산화성을 안정적으로 얻는 것이 가능해진다. 바람직하게는, 원자비로 Ni/W는 3 이하이다.

본 발명의 금속 박막의 막 두께는, 20∼100㎚로 하는 것이 바람직하다. 금속 박막의 막 두께가 20㎚ 미만에서는, Mo 합금막의 연속성이 낮아져 버려, 내습성과 내산화성을 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다. 한편, 막 두께가 100㎚를 초과하면, 금속 박막의 전기 저항값이 높으므로, 주 도전막의 Al막이나 Cu막과 적층하였을 때에, 적층 배선막으로서 낮은 전기 저항값을 얻기 어려워진다.

또한, 본 발명의 금속 박막의 막 두께는, 30㎚ 이상이 보다 바람직하다. 이에 의해, 350℃ 이상의 고온에서 가열해도, 주 도전막의 Cu의 산화에 수반하는 전기 저항값의 상승을 억제할 수 있다. 또한, 본 발명의 금속 박막의 막 두께는, 70㎚ 이하가 더욱 바람직하다. 이에 의해, 350℃ 이상의 고온에서 가열해도, 주 도전막의 Cu에의 원자 확산에 의한 전기 저항값의 증가를 억제할 수 있다.

본 발명의 금속 박막을 형성하기 위해서는, 스퍼터링 타깃을 사용한 스퍼터링법이 최적이다. 금속 박막의 조성과 동일한 조성의 Mo 합금 스퍼터링 타깃을 사용하여 성막하는 방법이나, 예를 들어 Mo-Ni 합금 스퍼터링 타깃과 Mo-W 합금 또는 Ni-W 합금의 스퍼터링 타깃을 사용하여 코-스퍼터링에 의해 성막하는 방법 등을 적용할 수 있다. 스퍼터링의 조건 설정의 간이성이나, 원하는 조성의 금속 박막을 얻기 쉽다고 하는 관점에서는, 금속 박막의 조성과 동일한 조성의 Mo 합금 스퍼터링 타깃을 사용하여 스퍼터링 성막하는 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 금속 박막 형성용 Mo 합금 스퍼터링 타깃재는, 원자비에 있어서의 조성식이 Mo₁₀₀ _－x－y-Ni_x-W_y, 10≤x≤50, 10≤y≤40, x＋y≤65로 나타내어지고, 잔량부가 불가피적 불순물로 이루어진다. 또한, Ni를 20∼35원자％, W를 10∼30원자％ 함유시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 금속 박막 형성용 Mo 합금 스퍼터링 타깃재의 제조 방법으로서는, 예를 들어 분말 소결법이 적용 가능하다. 분말 소결법에서는, 예를 들어 용해 가능한 조성을 가스 아토마이즈법으로 합금 분말을 제조하여 원료 분말로 하는 것이나, 복수의 합금 분말이나 순금속 분말을 본 발명의 최종 조성으로 되도록 혼합한 혼합 분말을 원료 분말로 하는 것이 가능하다. 원료 분말의 소결 방법으로서는, 열간 정수압 프레스, 핫 프레스, 방전 플라즈마 소결, 압출 프레스 소결 등의 가압 소결을 이용하는 것이 가능하다.

본 발명의 금속 박막을 형성하는 Mo 합금에 있어서, 내산화성, 내습성을 확보하기 위해 필수 원소인 Ni, W 이외의 잔량부를 차지하는 Mo 이외의 불가피적 불순물의 함유량은 적은 것이 바람직하다. 본 발명의 작용을 손상시키지 않는 범위에서, 가스 성분인 산소, 질소나 탄소, 전이 금속인 Fe, Cu, 반금속의 Al, Si 등의 불가피적 불순물을 포함해도 된다. 예를 들어, 가스 성분의 산소, 질소는 각각 1000질량ppm 이하, 탄소는 200질량ppm 이하, Fe, Cu는 200질량ppm 이하, Al, Si는 100질량ppm 이하이며, 가스 성분을 제외한 순도로서 99.9질량％ 이상인 것이 바람직하다.

실시예 1

우선, 전자 부품용 금속 박막을 형성하기 위한 각 스퍼터링 타깃재를 제작하였다. 평균 입경이 6㎛인 Mo 분말과 평균 입경 100㎛의 Ni 분말과 평균 입경 8㎛의 W 분말을 준비하였다. 다음으로, Mo-30원자％ Ni 합금, Mo-35원자％ W 합금으로 되도록 각각 상기한 분말을 혼합하고, 연강제의 캔에 충전한 후, 가열하면서 진공 배기하여 캔 내의 가스분을 제외한 후에 밀봉하였다. 다음으로, 밀봉한 캔을 열간 정수압 프레스 장치에 넣어, 1000℃, 120㎫, 5시간의 조건에서 소결시킨 후에, 기계 가공에 의해, 직경 100㎜, 두께 5㎜의 각 스퍼터링 타깃재를 제작하였다.

또한, Mo-10원자％ Nb 합금, Mo-15원자％ Ni 합금, Mo-15원자％ W로 이루어지는 스퍼터링 타깃재도 마찬가지로 제작하였다.

또한, Ni-20원자％ W 합금의 스퍼터링 타깃재는, 전해 Ni와 괴상의 W 원료를 소정량으로 칭량한 후, 진공 유도 가열로에서 용해하여 잉곳을 제작하고, 기계 가공을 실시하여 제작하였다.

또한, 순W의 스퍼터링 타깃재는, 가부시끼가이샤 고쥰도 가가꾸 겐뀨쇼(高純度化學硏究所)제의 것을 사용하였다.

상기에서 얻은 각 스퍼터링 타깃재를 구리제의 배킹 플레이트에 브레이징하여 스퍼터링 장치에 장착하였다. 스퍼터링 장치는, 캐논 아네르바 가부시끼가이샤제의 SPF-440H를 사용하였다.

25㎜×50㎜의 글래스 기판 상에, 표 1에 나타내는 각 조성의 금속 박막을 200㎚ 형성하고, 시료를 얻었다. 또한, Mo-Ni-W 합금으로 이루어지는 금속 박막의 형성은, 상기에서 작성한 스퍼터링 타깃재를 동시에 스퍼터하는 코-스퍼터법에 의해 형성하였다. 스퍼터 조건은 Ar 압력 0.3㎩로 하고, 각각의 스퍼터링 타깃재에 가하는 전력을 변화시켜 성막하였다. 얻어진 금속 박막의 조성 분석은, 가부시끼가이샤 시마즈 세이사꾸쇼(島津製作所)제의 ICP(유도 결합 플라즈마 발광 분석 장치) ICPV-1017로 분석하였다.

내산화성의 평가는, 상기에서 얻은 각 시료를 대기 중에서 250℃, 300℃, 350℃에서 1시간 가열한 후의 반사율의 변화를 측정하였다. 또한, 참고로서, 상기에서 얻은 각 시료를 85℃×85％의 고온 고습 분위기에 100시간, 200시간, 300시간 방치한 후의 반사율의 변화도 측정하였다. 반사율의 측정은, 코니카 미놀타 가부시끼가이샤제의 분광 측색계 CM-2500d를 사용하여 가시광 영역의 반사 특성을 측정하였다.

에칭성의 평가는, 상기에서 얻은 각 시료를 간또 가가꾸(關東化學) 가부시끼가이샤제의 Al용 에천트에 10분간 침지하여, 기판 상에 금속 박막의 잔류가 있는지를 평가하였다. 에칭 가능하였던 시료 및 잔사는 있었지만 에칭된 시료를 ○, 에칭되지 않고 남은 시료를 ×로 하고, 그 상황을 표기하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 순Mo나 비교예로 되는 본 발명과는 다른 Mo 합금으로 이루어지는 금속 박막을 대기 중에서 가열하거나, 고온 고습 분위기에 방치하면, 반사율이 저하되는 경향이 있고, 첨가 원소에 의해 반사율의 저하에 큰 차가 있는 것을 확인하였다.

Mo-10원자％ Nb 합금으로 이루어지는 금속 박막의 반사율은, 대기 중에서 가열하면 300℃에서 크게 저하되고, 350℃에서는 금속 박막이 산화물로 되어 투과하였다. 또한, Mo-15원자％ W 및 Mo-35원자％ W 합금으로 이루어지는 금속 박막의 반사율은, 350℃에서 급격하게 저하되어 버려, 내산화성이 낮은 것을 확인하였다. 또한, Mo-15원자％ Ni 합금으로 이루어지는 금속 박막은, 고온 고습 분위기에 방치하였을 때의 반사율이 100시간 방치하면 크게 저하되고, 내산화성이 낮은 것을 확인하였다.

또한, 비교예로 되는 Mo-20원자％ Ni-45원자％ W로 이루어지는 금속 박막은, 내산화성은 개선되어 있지만, 에칭할 수 없었다.

이들에 반해, 본 발명의 Mo에 특정 범위의 Ni와 W를 첨가한 Mo 합금으로 이루어지는 금속 박막은, 대기 중의 가열, 고온 고습 분위기에 방치해도 반사율의 저하는 적고, 내산화성 및 내산화성이 우수하고, Al용 에천트에서의 에칭도 가능한 것을 확인할 수 있었다.

이로 인해, 본 발명의 금속 박막은, Al을 주 도전막으로 하는 적층막의 금속 박막에 적용하는 것도 가능하다.

실시예 2

도 1에 도시하는 적층 배선막의 구성을 상정하고, 25㎜×50㎜의 글래스 기판 상에 표 2에 나타내는 조성의 기초막을 형성하고, 그 상면에 주 도전막인 Cu막, 또한 그 상면에 표 2에 나타내는 조성의 캡막을, 각각 표 2에 나타내는 막 두께 구성에서, 실시예 1과 동일한 스퍼터링 장치를 사용하여 형성하고, 적층 배선막의 시료를 얻었다. 또한, Cu의 스퍼터링 타깃재는 히다찌 덴센(日立電線) 가부시끼가이샤의 무산소 구리의 판재를 기계 가공하여 제작하였다.

내산화성의 평가는, 실시예 1과 동일한 조건에서 측정하였다. 또한, 내습성의 평가는, 상기에서 얻은 각 시료를 85℃×85％의 고온 고습 분위기에 100시간, 200시간 방치한 후의 전기 저항값의 변화를 측정하였다. 전기 저항값의 측정은, 가부시끼가이샤 다이아 인스트루먼트제의 4단자 박막 저항률 측정기 MCP-T400을 사용하여 측정하였다.

에칭성의 평가는, 상기에서 얻은 각 시료를 간또 가가꾸 가부시끼가이샤제의 Cu용 에천트 Cu02에 10분간 침지하여, 기판 상에 금속 박막의 잔류가 있는지를 평가하였다. 에칭 가능하였던 시료 및 잔사는 있었지만 에칭된 시료를 ○, 에칭되지 않고 남은 시료를 ×로 하고, 그 상황을 표기하였다. 그 결과를 표 2 및 표 3에 나타낸다.

표 2에 나타내는 바와 같이, 주 도전막의 Cu막 단체에서는, 대기 중에서 250℃ 이상 가열하면, 산화되어 버려, 반사율은 크게 저하되고, 전기 저항값의 측정을 할 수 없었다. 또한, 비교예로 되는 본 발명과는 다른 Mo 합금과 Cu의 적층 배선막의 반사율은, 대기 중에서 가열하면, 저하되는 경향이 있었다. 특히, 순Mo나 Mo-10원자％ Nb 및 Mo-35원자％ W의 금속 박막을 사용한 적층 배선막의 반사율은, 대기 중에서 300℃ 가열하면, 크게 저하되고, 내산화성이 낮은 것을 확인하였다. 또한, Mo, Mo-10원자％ Nb로 이루어지는 금속 박막을 사용한 적층 배선막의 전기 저항값은, 300℃ 이상의 가열에서 크게 증가하였다. 이것은, 산소가 금속 박막을 투과해 버려, 주 도전막의 Cu막이 산화되어 있다고 생각된다.

또한, 표 3에 나타내는 바와 같이, 비교예로 되는 Mo-15원자％ Ni로 이루어지는 금속 박막을 사용한 적층 배선막은, 고온 고습 분위기에 방치하면, 순Mo와 마찬가지로 100시간에서 반사율이 크게 저하되고, 전기 저항값도 증가하고, 내습성 및 내산화성이 낮은 것을 확인하였다.

또한, 비교예로 되는 W의 첨가량이 45원자％를 초과하는 금속 박막을 사용한 적층 배선막은, 에칭할 수 없게 되는 것이 확인되었다.

이들에 반해, 본 발명의 금속 박막을 사용한 적층 배선막은, 350℃의 대기 중에서 가열하거나, 고온 고습 분위기에 장시간 방치해도, 반사율의 저하, 전기 저항값의 증가도 적고, 내습성, 내산화성 모두 크게 개선되는 것을 확인하였다. 이에 의해, 본 발명의 금속 박막은, 주 도전막의 기초막이나 캡막으로서 유용한 것을 확인할 수 있었다.

실시예 3

실시예 2와 마찬가지로, 25㎜×50㎜의 글래스 기판 상에, 표 3에 나타내는 조성의 기초막을 형성하고, 그 상면에 주 도전막인 Al막, 또한 그 상면에 캡막을, 각각 표 3에 나타내는 막 두께 구성에서, 실시예 1과 동일한 스퍼터링 장치를 사용하여 형성하고, 적층 배선막의 시료를 얻었다. 또한, Al의 스퍼터링 타깃재는, 스미또모 가가꾸(住友化學) 가부시끼가이샤로부터 구입한 판재를 기계 가공하여 제작하였다.

내산화성의 평가는, 실시예 1과 동일한 조건에서 측정하였다. 또한, 내습성의 평가는, 상기에서 얻은 각 시료를 85℃×85％의 고온 고습 분위기에 100시간, 200시간, 300시간 방치한 후의 전기 저항값의 변화를 측정하였다. 전기 저항값의 측정은, 가부시끼가이샤 다이아 인스트루먼트제의 4단자 박막 저항률 측정기 MCP-T400을 사용하여 측정하였다.

에칭성의 평가는, 상기에서 얻은 각 시료를 간또 가가꾸 가부시끼가이샤제의 Al용 에천트에 10분간 침지하여, 기판 상에 금속 박막의 잔류가 있는지를 평가하였다. 에칭 가능하였던 시료 및 잔사는 있었지만 에칭된 시료를 ○, 에칭되지 않고 남은 시료를 ×로 하고, 그 상황을 표기하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.

표 3에 나타내는 바와 같이, 주 도전막의 Al막 단체는, 내산화성, 내습성이 높고 반사율, 저항값의 변화는 적지만, 상술한 바와 같이 반도체막인 Si와의 열 확산이나 ITO막과의 콘택트성에 과제가 있으므로, Mo와의 적층막으로 할 필요가 있다. 표 3에 나타내는 비교예로 되는 순Mo나 Mo-10원자％ Nb 및 Mo-35원자％ W의 금속 박막을 사용한 적층 배선막의 반사율은, 대기 중에서 가열하면 크게 저하되고, 내산화성이 낮은 것을 확인하였다.

또한, Mo, Mo-35원자％ W, Mo-15원자％ Ni의 금속 박막을 사용한 적층 배선막은 고온 고습 분위기에 방치하면, 순Mo와 마찬가지로 100시간에서 반사율이 크게 저하되고, 전기 저항값도 증가하고, 내습성이 낮은 것을 확인하였다. 또한, Mo에 Ni가 60원자％ 함유한 합금막과 적층하면 350℃에서 가열하면 반사율의 증가는 적지만, 전기 저항값이 크게 증가하는 것도 확인하였다.

이에 반해, 본 발명의 금속 박막을 사용한 적층 배선막은, 350℃의 대기 중에서 가열하거나, 고온 고습 분위기에 장시간 방치해도, 반사율의 저하도 적고, 내습성 및 내산화성이 크게 개선되는 것을 확인하였다. 또한, 본 발명의 금속 박막은, 주 도전막의 기초막이나 캡막으로서 유용한 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 본 발명의 금속 박막은, 전기 저항값의 증가를 보다 억제하기 위해서는, Ni의 함유량을 25원자％ 이하로 하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.

1 : 기판
2 : 금속 박막(기초막)
3 : 주 도전막
4 : 금속 박막(캡막)

Claims

원자비에 있어서의 조성식이 Mo₁₀₀ _－x－y-Ni_x-W_y, 10≤x≤50, 10≤y≤40, x＋y≤65로 나타내어지고, 잔량부가 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 전자 부품용 금속 박막.
제1항에 있어서, 상기 조성식의 x, y가, 각각 20≤x≤35, 15≤y≤30인 것을 특징으로 하는, 전자 부품용 금속 박막.
제1항에 기재된 전자 부품용 금속 박막을 형성하기 위한 Mo 합금 스퍼터링 타깃재이며, 원자비에 있어서의 조성식이 Mo₁₀₀ _－x－y-Ni_x-W_y, 10≤x≤50, 10≤y≤40, x＋y≤65로 나타내어지고, 잔량부가 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 금속 박막 형성용 Mo 합금 스퍼터링 타깃재.
제3항에 있어서, 상기 조성식의 x, y가, 각각 20≤x≤35, 15≤y≤30인 것을 특징으로 하는, 금속 박막 형성용 Mo 합금 스퍼터링 타깃재.