KR20160081925A

KR20160081925A - 도전성 기판 및 도전성 기판 제조방법

Info

Publication number: KR20160081925A
Application number: KR1020167012918A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 와타나베; 고이치 야마기시; 준이치 나가타; 유지 다카츠카; 사다유키 요코바야시
Original assignee: 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2016-07-08
Also published as: WO2015064664A1; TW201540137A; CN105706182B; JP6330818B2; JPWO2015064664A1; CN105706182A; TWI646870B; KR102170097B1

Abstract

투명 기재와, 상기 투명 기재의 적어도 한쪽면 쪽에 형성된 구리층과, 상기 투명 기재의 적어도 한쪽면 쪽에 형성되며, 산소, 질소, 니켈 및 텅스텐을 함유하는 흑화층을 포함하는 도전성 기판을 제공한다.

Description

도전성 기판 및 도전성 기판 제조방법{ELECTRICALLY CONDUCTIVE SUBSTRATE AND METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRICALLY CONDUCTIVE SUBSTRATE}

본 발명은 도전성 기판 및 도전성 기판 제조방법에 관한 것이다.

특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 고분자 필름 상에 투명 도전막으로서 ITO(산화 인듐-주석) 막을 형성한 터치 패널용 투명 도전성 필름이 종래부터 사용되고 있다.

그런데, 근래에 터치 패널을 구비한 디스플레이의 대화면화가 진행되고 있고, 이에 대응하여 터치 패널용 투명 도전성 필름 등의 도전성 기판에 있어서도 대면적화가 요구되고 있다. 그러나, ITO는 전기 저항값이 높아서, 도전성 기판의 대면적화에 대응할 수 없는 문제가 있었다.

이에, 예를 들어 특허문헌 2,3에 개시되어 있는 바와 같이, ITO 막 대신에 구리 등의 금속박을 사용하는 것이 검토되어 있다. 그러나, 예를 들어, 배선층에 구리를 사용하는 경우, 구리는 금속 광택을 가지므로, 반사에 의해 디스플레이의 시인성이 저하되는 문제가 있다.

그리하여, 구리 등의 금속박으로 구성되는 배선층에 더하여, 배선층 표면에서의 광 반사를 억제할 수 있는 색을 갖는 흑화(黑化)층을 형성한 도전성 기판이 검토되어 있다. 그러나, 배선 패턴을 갖는 도전성 기판으로 하기 위해서는, 배선층과 흑화층을 형성한 후에, 배선층과 흑화층을 에칭하여 원하는 패턴을 형성할 필요가 있으나, 에칭액에 대한 반응성이 배선층과 흑화층에서 다르다는 문제가 있었다. 즉, 배선층과 흑화층을 동시에 에칭하려 하여도, 어느 한 층에 대해서는 목적으로 하는 형상으로 에칭할 수 없는 문제가 있었다. 또한, 배선층의 에칭과 흑화층의 에칭을 별도의 공정에서 실시하는 경우, 공정의 수가 증가하는 문제가 있었다.

일본국 공개특개공보 특개2003-151358호 일본국 공개특개공보 특개2011-018194호 일본국 공개특개공보 특개2013-069261호

상기 종래 기술의 문제를 고려하여, 본 발명은 동시에 에칭 처리할 수 있는 구리층과 흑화층을 구비한 도전성 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 투명 기재(基材)와, 상기 투명 기재의 적어도 한쪽면 쪽에 형성된 구리층과, 상기 투명 기재의 적어도 한쪽면 쪽에 형성되며 산소, 질소, 니켈 및 텅스텐을 함유하는 흑화층을 구비한 도전성 기판을 제공한다.

본 발명에 의하면, 동시에 에칭 처리할 수 있는 구리층과 흑화층을 구비한 도전성 기판을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명 실시형태의 도전성 기판의 단면도이다.
도 2는 본 발명 실시형태의 도전성 기판의 단면도이다.
도 3은 본 발명 실시형태에 관한 메쉬 형상 배선을 구비한 도전성 기판의 상면도이다.
도 4는 도 3의 A-A'선에서의 단면도이다.
도 5는 실험예 1에서의 도전성 기판의 반사율의 파장 의존성이다.

이하에서 본 발명의 도전성 기판 및 도전성 기판 제조방법의 일 실시형태에 대해 설명한다.

(도전성 기판)

본 실시형태의 도전성 기판은, 투명 기재와, 투명 기재의 적어도 한쪽면 쪽에 형성된 구리층과, 투명 기재의 적어도 한쪽면 쪽에 형성되며 산소, 질소, 니켈 및 텅스텐을 함유하는 흑화층(이하에서, 단순히 “흑화층”이라고도 기재한다)을 구비한 구성으로 할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서의 도전성 기판은, 구리층 등을 패터닝하기 전의 투명 기재의 표면에 구리층, 흑화층을 갖는 기판과, 구리층, 흑화층을 패터닝하여 배선 형상으로 한 기판, 즉 배선 기판을 포함한다.

이에 우선, 본 실시형태의 도전성 기판에 포함되는 각 부재에 대하여 이하에서 설명한다.

투명 기재로는, 특별히 한정되지는 않고, 바람직하게는, 가시광을 투과하는 절연체 필름, 유리 기판 등을 사용할 수 있다.

가시광을 투과하는 절연체 필름으로서, 바람직하게는 예를 들어, 폴리아미드계 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트계 필름, 시클로올레핀계 필름, 폴리이미드계 필름 등의 수지 필름 등을 사용할 수 있다.

특히, 가시광을 투과하는 수지 기판의 재료로서, 바람직하게는, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), COP(시클로올레핀 폴리머), PEN(폴리에틸렌나프탈레이트), 폴리이미드, 폴리카보네이트 등을 사용할 수 있다.

투명 기재의 두께에 대해서는, 특별히 한정되지 않고, 도전성 기판으로 했을 경우에 요구되는 강도, 정전용량, 광 투과율 등에 따라 임의로 선택할 수 있다. 투명 기재의 두께로는, 예를 들어, 10㎛ 이상 200㎛ 이하로 할 수 있다. 특히, 터치 패널의 용도로 사용하는 경우, 투명 기재의 두께는 20㎛ 이상 120㎛ 이하로 하는 것이 바람직하며, 20㎛ 이상 100㎛ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 터치 패널의 용도로 사용하는 경우에, 예를 들어, 특히 디스플레이 전체의 두께를 얇게 하는 것이 요구되는 용도에서는, 투명 기재의 두께는 20㎛ 이상 50㎛ 이하인 것이 바람직하다.

이어서, 구리층에 대하여 설명한다.

구리층에 대해서도 특별히 한정되지는 않으나, 광 투과율을 저감시키지 않도록, 구리층과 투명 기재의 사이 또는 구리층과 흑화층의 사이에 접착제를 배치하지 않는 것이 바람직하다. 즉, 구리층은 다른 부재의 상면에 직접 형성되어 있음이 바람직하다.

다른 부재의 상면에 구리층을 직접 형성하므로, 구리층은 구리 박막층을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 구리층은 구리 박막층과 구리 도금층을 가질 수도 있다.

예를 들어, 투명 기재 또는 흑화층 상에 건식 도금법에 의해 구리 박막층을 형성하여, 당해 구리 박막층을 구리층으로 할 수 있다. 이로써, 투명 기재 또는 흑화층 상에 접착제를 통하지 않고 직접 구리층을 형성할 수 있다.

또한, 구리층의 막두께가 두꺼운 경우에는, 당해 구리 박막층을 급전층으로 하고, 습식 도금법에 의해 구리 도금층을 형성함으로써, 구리 박막층과 구리 도금층을 갖는 구리층으로 할 수도 있다. 구리층이 구리 박막층과 구리 도금층을 가짐으로써, 이 경우에도 투명 기재 또는 흑화층 상에 접착제를 통하지 않고 직접 구리층을 형성할 수 있다.

구리층의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니고, 구리층을 배선으로 사용하는 경우에 당해 배선에 공급하는 전류의 크기, 배선 폭 등에 따라 임의로 선택할 수 있다. 특히, 충분히 전류를 공급할 수 있도록 구리층은 두께가 50㎚ 이상인 것이 바람직하고, 150㎚ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 구리층 두께의 상한값은 특별히 한정되지는 않으나, 구리층이 두꺼워지면, 배선을 형성하기 위해 에칭을 실시할 때에 에칭에 시간을 필요로 하게 되므로, 사이드 에칭이 발생하여 에칭 도중에 레지스트가 박리하는 등의 문제가 발생하기 쉬워진다. 그래서, 구리층의 두께는 3㎛ 이하인 것이 바람직하고, 700㎚ 이하인 것이 보다 바람직하며, 200㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 예를 들어, 대화면의 터치 패널 등 배선의 길이가 길게 되는 용도에서는 배선의 저항값을 충분히 낮게 하는 것이 바람직하므로, 적용할 화면의 크기, 배선 길이에 따라 구리층을 두껍게 할 수 있다.

구리층이 전술한 바와 같이 구리 박막층과 구리 도금층을 가지는 경우에는, 구리 박막층의 두께와 구리 도금층의 두께의 합계가 상기 범위인 것이 바람직하다.

이어서, 산소, 질소, 니켈 및 텅스텐을 함유하는 흑화층에 대해 설명한다.

구리층은 금속 광택을 가지므로, 투명 기재 상에 구리층을 에칭한 배선을 형성하는 것만으로는 전술한 바와 같이 구리가 광을 반사하여, 예를 들어, 터치 패널용 도전성 기판으로 사용한 경우에 디스플레이의 시인성이 저하되는 문제가 있었다. 이에 흑화층을 구비하는 방법이 검토되어 왔는데, 흑화층이 에칭액에 대한 반응성을 충분히 갖지 않는 경우가 있어서, 구리층과 흑화층을 동시에 원하는 형상으로 에칭하는 것이 곤란하였다. 이에 본 발명의 발명자들이 검토한 바, 산소, 질소, 니켈 및 텅스텐을 함유하는 층은, 광 반사를 억제할 수 있는 색을 가지므로 흑화층에 사용할 수 있고, 또한, 에칭액에 대해 충분한 반응성을 나타내므로 구리층과 동시에 에칭 처리할 수 있다는 것을 발견한 것이다.

흑화층의 성막 방법은 특별히 한정되지 않고, 임의의 방법으로 성막할 수 있다. 다만, 비교적 용이하게 흑화층을 성막할 수 있다는 점에서 스퍼터링법으로 성막하는 것이 바람직하다.

흑화층은, 예를 들어 니켈-텅스텐 합금 타겟을 사용하여, 챔버 내에 산소와 질소를 공급하면서 스퍼터링법에 의해 성막할 수 있다. 또한, 니켈 타겟과 텅스텐 타겟을 사용하여, 챔버 내에 산소와 질소를 공급하면서 스퍼터링법에 의해 성막할 수도 있다. 챔버 내에 공급하는 산소와 질소의 공급 비율은 특별히 한정되지는 않으나, 챔버 내에 산소를 5체적% 이상 20체적% 이하, 질소를 30체적% 이상 55체적% 이하의 비율로 공급하면서 스퍼터링법에 의해 성막하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이 챔버 내에 산소를 공급하는 비율을 5체적% 이상으로 함으로써, 흑화층의 색을 광 반사를 충분히 억제할 수 있는 색으로 할 수 있고, 흑화층으로서의 기능을 충분히 발휘할 수 있기 때문에 바람직하다. 챔버 내에 산소를 공급하는 비율을 10체적% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 산소의 공급량을 20체적% 이하로 함으로써, 흑화층의 에칭액에 대한 반응성을 특히 높일 수 있고, 구리층과 함께 에칭을 행할 때에 구리층과 흑화층을 용이하게 원하는 패턴으로 할 수 있어서 바람직하다. 챔버 내에 산소를 공급하는 비율은 15체적% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

질소에 대하여는, 흑화층을 성막할 때에 그 분위기 중에 첨가함으로써 에칭하기 쉬워지나, 첨가량이 너무 많아지면 광 반사를 충분히 억제할 수 없게 되어, 흑화층으로서의 성능이 저하될 위험이 있다. 그래서, 스퍼터링시에 질소를 공급하는 비율을 30체적% 이상 55체적% 이하로 하는 것이 바람직하고, 35체적% 이상 40체적% 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 질소의 공급 비율을 55체적% 이하로 함으로써 흑화층의 스퍼터링 속도를 확보할 수 있으므로 바람직하다. 챔버 내에 질소를 공급하는 비율이 40체적% 이하가 되도록 공급한 경우, 흑화층의 스퍼터링 속도가 더 향상되므로 보다 바람직하다.

한편, 스퍼터링을 실시할 때에, 챔버 내에 공급하는 가스는 산소와 질소 이외의 나머지 부분에 대해서는 불활성 가스로 하는 것이 바람직하다. 산소와 질소 이외의 나머지 부분에 대해서는, 예를 들어 아르곤 또는 헬륨을 공급할 수 있다.

또한, 스퍼터링을 실시할 때 사용하는 타겟으로는, 전술한 바와 같이 예를 들어 니켈-텅스텐 합금 타겟을 사용할 수 있다. 타겟의 조성은 특별히 한정되지는 않으나, 니켈-텅스텐 합금 타겟은, 텅스텐을 5중량% 이상 30중량% 이하의 비율로 함유하는 것이 바람직하고, 텅스텐을 18중량% 이상 30중량% 이하의 비율로 함유하면 보다 바람직하다. 이들 경우에 있어서 나머지 부분은 니켈에 의해 구성할 수 있다.

니켈-텅스텐 합금의 타겟 중의 텅스텐 함유량을 5중량% 이상으로 함으로써, 타겟의 자성(磁性)을 낮게 억제할 수 있어서 바람직하다. 특히, 텅스텐 함유량을 18중량% 이상으로 한 경우, 타겟의 자성을 더 낮게 할 수 있으므로 더 바람직하다.

또한, 니켈-텅스텐 합금 타겟 중의 텅스텐 함유량이 증가하면, 당해 타겟의 가공성이 저하되는 경우가 있다. 즉, 타겟으로 하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 그러나, 텅스텐 함유량이 30중량% 이하인 경우, 니켈-텅스텐 합금의 가공성이 충분히 높아 용이하게 타겟으로 할 수 있으므로 바람직하다.

성막된 흑화층 중에는 산소, 질소, 니켈 및 텅스텐이 함유되어 있으면 되며, 산소, 질소, 니켈 및 텅스텐은 어떤 형태로 포함되어 있어도 좋다. 예를 들어, 니켈과 텅스텐이 합금을 형성하여, 산소 및/또는 질소를 함유하는 니켈-텅스텐 합금이 흑화층에 함유되어 있어도 된다. 또한, 니켈 또는 텅스텐이, 예를 들어 산화 니켈(NiO), 질화 니켈(Ni₃N), 산화 텅스텐(WO₃,WO₂,W₂O₃), 질화 텅스텐(N₂W) 등의 산화물 또는 질화물을 생성하여, 당해 화합물이 흑화층에 포함되어 있어도 된다.

한편, 흑화층은, 예를 들어 산소 및 질소를 함유하는 니켈-텅스텐 합금과 같이, 산소, 질소, 니켈 및 텅스텐을 동시에 함유하는 1종류의 물질만으로 구성되는 층일 수도 있다. 또한, 예를 들어, 전술한 산소 및/또는 질소를 함유하는 니켈-텅스텐 합금, 니켈 산화물, 니켈 질화물, 텅스텐 산화물, 텅스텐 질화물로부터 선택되는 1종류 이상의 물질을 함유하는 층일 수도 있다.

흑화층의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 15㎚ 이상인 것이 바람직하고, 20㎚ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 흑화층은 전술한 바와 같이 광 반사를 억제하는 기능을 가지는데, 흑화층의 두께가 얇은 경우에는 광 반사를 충분히 억제할 수 없는 경우가 있다. 이에 대해 흑화층의 두께를 상기 범위로 함으로써 광 반사를 보다 억제할 수 있어서 바람직하다.

흑화층 두께의 상한값은 특별히 한정되지는 않으나, 필요 이상으로 두껍게 해도 성막에 필요한 시간, 배선을 형성할 때 에칭에 필요한 시간이 길어져서, 비용 상승을 초래하게 된다. 그래서, 흑화층의 두께는 70㎚ 이하로 하는 것이 바람직하며, 40㎚ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 흑화층은 비저항이 충분히 작은 경우, 흑화층에 배선 등 전기 부재와의 접촉부를 형성할 수 있고, 흑화층이 최표면에 위치하는 경우에도 구리층을 노출할 필요가 없어지므로 바람직하다.

그리고, 흑화층에 배선 등 전기 부재와의 접촉부를 형성하기 위해서는, 흑화층의 비저항으로서 2.00×10^-2Ω·㎝ 이하인 것이 바람직하고, 5.00×10^-3Ω·㎝ 이하인 것이 보다 바람직하다. 본 발명의 발명자들의 검토에 의하면, 흑화층의 비저항은 흑화층을 성막할 때의 분위기 중 산소 농도와 상관 관계를 가진다. 그리고, 흑화층을 성막할 때의 분위기 중 산소 농도가 낮을수록 흑화층의 비저항은 낮아져서 바람직하다. 특히, 흑화층의 비저항을 충분히 낮게 하는 경우, 흑화층을 성막할 때의 산소 농도는 15체적% 이하인 것이 바람직하고, 13체적% 이하이면 더 바람직하며, 10체적% 이하이면 더 바람직하다.

이어서, 본 실시형태의 도전성 기판의 구성예에 대해 설명한다.

전술한 바와 같이, 본 실시형태의 도전성 기판은, 투명 기재와, 구리층과, 산소, 질소, 니켈 및 텅스텐을 함유하는 흑화층을 구비하고 있다. 이 때, 구리층과 흑화층을 투명 기재 상에 배치할 때의 적층 순서는 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 구리층과 흑화층을 각각 복수층 형성할 수도 있다. 한편, 광 반사를 억제하기 위하여, 구리층의 표면 중 특히 광 반사를 억제하고 싶은 면에 흑화층이 배치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 구리층이 흑화층 사이에 끼워진 구조를 가지면 더욱 바람직하다.

또한, 전술한 바와 같이 비저항이 작은 흑화층을 포함하는 경우, 당해 비저항이 작은 흑화층은 도전성 기판의 최표면에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이는, 비저항이 작은 흑화층은 배선 등 전기 부재와 접속할 수 있으므로 접속하기 쉽도록 도전성 기판의 최표면에 배치되는 것이 바람직하기 때문이다.

구체적인 구성예에 대해, 도 1, 도 2를 이용하여 이하에서 설명한다. 도 1, 도 2는, 본 실시형태의 도전성 기판에서 투명 기재, 구리층, 흑화층이 적층된 방향에 평행한 면에서의 단면도의 예를 나타내고 있다.

예를 들어, 도 1(a)에 나타낸 도전성 기판(10A)과 같이, 투명 기재(11)의 한쪽면(11a) 쪽에 구리층(12)과 흑화층(13)을 한 층씩 그 순서로 적층할 수 있다. 또한, 도 1(b)에 나타낸 도전성 기판(10B)과 같이, 투명 기재(11)의 한쪽면(11a) 쪽과 다른 한쪽면(11b) 쪽에 각각, 구리층(12A,12B)과 흑화층(13A,13B)을 한 층씩 그 순서로 적층할 수 있다. 한편, 구리층(12A,12B) 및 흑화층(13A,13B)을 적층하는 순서는, 도 1(a),(b)의 예에 한정되지 않고, 투명 기재(11) 쪽으로부터 흑화층(13A,13B), 구리층(12A,12B)의 순서로 적층할 수도 있다. 이와 같이 투명 기재(11)와 구리층(12)의 사이에 흑화층(13)을 배치한 경우, 흑화층(13)에 의해 투명 기재(11)와 구리층(12)의 밀착성을 높일 수 있어서 바람직하다. 한편, 예를 들어 후술하는 도 2(a)에 나타낸 구조를 가지는 경우에 있어서도, 같은 이유에서 제1 흑화층(131)은 투명 기재(11)와 구리층(12)의 밀착성을 향상시킬 수 있다.

또한, 예를 들어, 흑화층을 투명 기재(11)의 하나의 면 쪽에 복수 층 설치한 구성으로 할 수도 있다. 예를 들어, 도 2(a)에 나타낸 도전성 기판(20A)과 같이, 투명 기재(11)의 한쪽면(11a) 쪽에 제1 흑화층(131), 구리층(12), 제2 흑화층(132)을 그 순서로 적층할 수 있다.

이 경우에도 투명 기재(11)의 양면에 구리층, 제1 흑화층, 제2 흑화층을 적층한 구성으로 할 수 있다. 구체적으로는, 도 2(b)에 나타낸 도전성 기판(20B)과 같이, 투명 기재(11)의 한쪽면(11a) 쪽과 다른 한쪽면(11b) 쪽에 각각, 제1 흑화층(131A,131B), 구리층(12A,12B), 제2 흑화층(132A,132B)을 그 순서로 적층할 수 있다.

한편, 도 1(b), 도 2(b)에서, 투명 기재의 양면에 구리층과 흑화층을 적층한 경우에서, 투명 기재(11)를 대칭면으로 하여 투명 기재(11)의 상하에 적층된 층이 대칭으로 되도록 배치한 예를 나타내었으나, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 2(b)에서 투명 기재(11)의 한쪽면(11a) 쪽의 구성을, 도 1(a)의 구성과 같이 구리층(12)과 흑화층(13)을 그 순서로 적층한 형태로 하고, 투명 기재(11)의 상하에 적층된 층을 비대칭적인 구성으로 할 수도 있다.

여기까지 본 실시형태의 도전성 기판에 대해 설명하였으나, 본 실시형태의 도전성 기판에서는 투명 기재 상에 구리층과 흑화층을 구비하고 있으므로, 구리층에 의한 광 반사를 억제할 수 있다.

본 실시형태의 도전성 기판의 광 반사 정도에 대해서는 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어 본 실시형태의 도전성 기판은, 파장이 550㎚인 광의 반사율이 40% 이하인 것이 바람직하고, 30% 이하이면 더 바람직하며, 20% 이하이면 특히 바람직하다. 이는, 파장이 550㎚인 광의 반사율이 40% 이하인 경우, 예를 들어 터치 패널용 도전성 기판으로 사용한 경우에도 디스플레이의 시인성 저하를 거의 일으키지 않으므로 바람직하다.

반사율의 측정은 흑화층에 광을 조사하도록 하여 측정할 수 있다. 즉, 도전성 기판에 포함되는 구리층 및 흑화층 중, 흑화층 쪽에서 측정할 수 있다.

구체적으로는, 예를 들어 도 1(a)와 같이 투명 기재(11)의 한쪽면(11a)에 구리층(12), 흑화층(13)의 순서로 적층된 경우, 흑화층(13)에 광을 조사할 수 있도록, 도면에서 A로 나타낸 표면쪽에서 측정할 수 있다.

또한, 도 1(a)의 경우에 대해 구리층(12)과 흑화층(13)의 배치를 바꾸어 투명 기판(11)의 한쪽면(11a)에 흑화층(13), 구리층(12)의 순서로 적층된 경우, 흑화층(13)이 최표면에 위치하는 쪽인 투명 기재(11)의 면(11b)쪽에서 반사율을 측정할 수 있다.

한편, 후술하는 바와 같이 도전성 기판은 구리층 및 흑화층을 에칭함으로써 배선을 형성할 수 있는데, 상기 반사율은, 도전성 기판 중 투명 기재를 제외하고 최표면에 배치되어 있는 흑화층의, 광이 입사하는 쪽 표면에서의 반사율을 나타내고 있다. 그러므로, 에칭 처리 전 또는 에칭 처리한 후라면, 구리층 및 흑화층이 잔존하고 있는 부분에서의 측정값이 상기 범위를 만족하고 있는 것이 바람직하다.

본 실시형태의 도전성 기판은, 전술한 바와 같이, 예를 들어 터치 패널용 도전성 기판으로서 바람직하게 사용할 수 있다. 이 경우, 도전성 기판은 메쉬 형상의 배선을 구비한 구성으로 할 수 있다.

메쉬 형상의 배선을 구비한 도전성 기판은, 여기까지 설명한 본 실시형태의 도전성 기판의 구리층 및 흑화층을 에칭함으로써 얻을 수 있다.

예를 들어, 이층 배선에 의해 메쉬 형상의 배선으로 할 수 있다. 구체적인 구성예를 도 3에 나타낸다. 도 3은, 메쉬 형상 배선을 구비한 도전성 기판(30)을 구리층, 흑화층의 적층 방향의 상면쪽에서 본 도면을 나타내고 있다. 도 3에 나타낸 도전성 기판(30)은, 투명 기재(11), 도면에서 X축 방향에 평행한 복수의 배선(31A), Y축 방향에 평행한 복수의 배선(31B)을 가진다. 한편, 도 3에서는 직선 형상의 배선(31A,31B)을 조합하여 메쉬 형상의 배선(배선 패턴)을 형성한 예를 나타내고 있으나, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니며, 배선 패턴을 구성하는 배선은 임의의 형상으로 할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 화상과의 사이에서 모아레(간섭 무늬)가 발생하지 않도록, 메쉬 형상의 배선 패턴을 구성하는 배선(31A,31B)의 형상을 각각 들쭉날쭉하게 굴곡된 선(지그재그 직선) 등의 각종 형상으로 할 수도 있다.

배선(31A,31B)은 구리층을 에칭하여 형성되어 있고, 당해 배선(31A,31B)의 상면 및/또는 하면에는 미도시의 흑화층이 형성되어 있다. 또한, 흑화층은 배선(31A,31B)과 같은 형상으로 에칭되어 있다.

투명 기재(11)와 배선(31A,31B)의 배치는 특별히 한정되지는 않는다. 투명 기재(11)와 배선의 배치의 구성예를 도 4(a),(b)에 나타낸다. 도 4(a),(b)는 도 3의 A-A'선에서의 단면도에 해당한다.

우선, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이 투명 기재(11)의 상하면에 각각 배선(31A,31B)이 배치되어 있을 수 있다. 한편, 이 경우, 배선(31A,31B)의 상면에는, 배선과 같은 형상으로 에칭된 흑화층(32A,32B)이 배치되어 있다.

또한, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 투명 기재(11A,11B)를 사용하여, 한쪽 투명 기재(11A)를 사이에 끼고 상하면에 배선(31A,31B)을 배치하고, 또한, 한쪽 배선(31B)은 투명 기재(11A)와 투명 기재(11B)의 사이에 배치될 수도 있다. 이 경우에도, 배선(31A,31B)의 상면에는 배선과 같은 형상으로 에칭된 흑화층(32A,32B)이 배치되어 있다. 한편, 이미 설명한 바와 같이, 흑화층과 구리층의 배치는 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 도 4(a),(b)의 어떠한 경우에도, 흑화층(32A,32B)과 배선(31A,31B)의 배치는 그 상하를 역으로 할 수도 있다. 또한, 예를 들어, 흑화층을 복수개 층으로 구비할 수도 있다.

다만, 흑화층은 구리층 표면 중 광 반사를 특별히 억제하고 싶은 면에 배치되는 것이 바람직하다. 그러므로, 도 4(b)에 나타낸 도전성 기판에서, 예를 들어, 도면에서 하면쪽으로부터의 광의 반사를 억제할 필요가 있는 경우에는, 흑화층(32B)의 위치와 배선(31B)의 위치를 역으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 흑화층(32B)에 더하여, 배선(31B)과 투명 기재(11B)의 사이에 흑화층을 더 구비할 수도 있다.

도 3 및 도 4(a)에 나타낸 메쉬 형상의 배선을 갖는 도전성 기판은, 예를 들어 도 1(b), 도 2(b)와 같이, 투명 기재(11)의 양면에 구리층(12A,12B)과 흑화층(13A,13B)(131A,132A,131B,132B)을 구비한 도전성 기판으로부터 형성할 수 있다.

도 1(b)의 도전성 기판을 사용하여 형성한 경우를 예로 들어 설명하면, 우선, 투명 기재(11)의 한쪽면(11a) 쪽의 구리층(12A) 및 흑화층(13A)을, 도 1(b) 중의 X축 방향에 평행한 복수의 선 모양의 패턴이 소정 간격을 두고 배치되도록 에칭을 실시한다. 도 1(b) 중의 X축 방향이란 도 1(b) 중의 각 층의 폭방향에 평행한 방향을 의미한다.

그리고, 투명 기재(11)의 다른 한쪽면(11b) 쪽의 구리층(12B) 및 흑화층(13B)을, 도 1(b) 중의 Y축 방향에 평행한 복수의 선 모양의 패턴이 소정 간격을 두고 배치되도록 에칭을 실시한다. 한편, 도 1(b) 중의 Y축 방향이란 지면에 수직한 방향을 의미한다.

이상의 조작에 의해 도 3 및 도 4(a)에 나타낸 메쉬 형상의 배선을 갖는 도전성 기판을 형성할 수 있다. 한편, 투명 기재(11)의 양면의 에칭은 동시에 실시할 수도 있다. 즉, 구리층(12A,12B), 흑화층(13A,13B)의 에칭은 동시에 실시할 수도 있다.

도 3에 나타낸 메쉬 형상의 배선을 갖는 도전성 기판은, 도 1(a) 또는 도 2(a)에 나타낸 도전성 기판을 2개 사용함으로써 형성할 수도 있다. 도 1(a)의 도전성 기판을 사용한 경우를 예로 들어 설명하면, 도 1(a)에 나타낸 도전성 기판 2개에 대하여, 각각 구리층(12) 및 흑화층(13)을, X축 방향에 평행한 복수의 선 모양의 패턴이 소정 간격을 두고 배치되도록 에칭을 실시한다. 그리고, 상기 에칭 처리에 의해 각 도전성 기판에 형성된 선 모양의 패턴이 서로 교차하도록 방향을 맞추어 2개의 도전성 기판을 맞붙임으로써, 메쉬 형상의 배선을 구비한 도전성 기판으로 할 수 있다. 2개의 도전성 기판을 맞붙일 때에 맞붙이는 면은 특별히 한정되지는 않고, 도 4(b)와 같이 구리층(12) 등이 적층된 도 1(a)에서의 면A와, 구리층(12) 등이 적층되어 있지 않은 도 1(a)에서의 면(11b)을 맞붙일 수도 있다.

한편, 흑화층은 구리층의 표면 중 광 반사를 특히 억제하고 싶은 면에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 그러므로, 도 4(b)에 나타낸 도전성 기판에 있어서, 도면상 하면쪽에서부터의 광의 반사를 억제할 필요가 있는 경우에는, 흑화층(32B)의 위치와 배선(31B)의 위치를 역으로 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 흑화층(32B)에 더하여, 배선(31B)과 투명 기재(11B)의 사이에 흑화층을 더 구비할 수도 있다.

또한, 예를 들어, 투명 기재(11)의 구리층(12) 등이 적층되어 있지 않은 도 1(a)에서의 면(11b) 끼리를 맞붙여서, 단면이 도 4(a)에 나타낸 구조로 되도록 할 수도 있다.

한편, 도 3, 도 4에 나타낸 메쉬 형상의 배선을 갖는 도전성 기판에서의 배선의 폭, 배선 간 거리는 특별히 한정되지는 않고, 예를 들어, 배선에 통하게 하는 전류량 등에 따라 선택할 수 있다.

이와 같이 2층의 배선으로 구성되는 메쉬 형상의 배선을 갖는 도전성 기판은, 예를 들어, 투영형 정전용량 방식 터치 패널용의 도전성 기판으로서 바람직하게 사용할 수 있다.

(도전성 기판의 제조방법)

이어서, 본 실시형태의 도전성 기판 제조방법의 구성예에 대해 설명한다.

본 실시형태의 도전성 기판 제조방법은, 투명 기재를 준비하는 투명 기재 준비 공정과, 투명 기재의 적어도 한쪽면 쪽에 구리층을 형성하는 구리층 형성 공정과, 투명 기재의 적어도 한쪽면 쪽에 산소, 질소, 니켈 및 텅스텐을 함유하는 흑화층을 형성하는 흑화층 형성 공정을 가지는 것이 바람직하다.

이하에서 본 실시형태의 도전성 기판 제조방법에 대해 설명하는데, 이하에 설명하는 점 이외에 대하여는, 전술한 도전성 기판의 경우와 마찬가지의 구성으로 하기 위한 설명들을 생략한다.

전술한 바와 같이, 본 실시형태의 도전성 기판에 있어서는, 구리층과 흑화층을 투명 기재에 배치할 때의 적층 순서는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 구리층과 흑화층은 각각 복수 개 형성할 수도 있다. 그러므로, 상기 구리층 형성 공정과 흑화층 형성 공정의 순서, 실시하는 횟수에 대해서는, 특별히 한정되지 않고, 형성하는 도전성 기판의 구조에 맞추어 임의의 횟수, 타이밍으로 실시할 수 있다.

투명 기재를 준비하는 공정은, 예를 들어 가시광을 투광하는 절연체 필름, 유리 기판 등에 의해 구성된 투명 기재를 준비하는 공정이고, 구체적인 조작이 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 후술하는 공정에서의 각 공정에 제공하기 위해 필요에 따라 임의의 크기로 절단 등을 행할 수 있다.

이어서, 구리층 형성 공정에 대해 설명한다.

구리층은 이미 설명한 바와 같이 구리 박막층을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 구리 박막층과 구리 도금층을 가질 수도 있다. 그러므로, 구리층 형성 공정은, 예를 들어 건식 도금법에 의해 구리 박막층을 형성하는 공정을 가질 수 있다. 또한, 구리층 형성 공정은, 건식 도금법에 의해 구리 박막층을 형성하는 공정과, 당해 구리 박막층을 급전층으로 하여 습식 도금법에 의해 구리 도금층을 형성하는 공정을 가질 수도 있다.

구리 박막층의 형성에 사용하는 건식 도금법으로는, 특별히 한정되지는 않고, 예를 들어, 진공 증착법, 스퍼터링법, 또는 이온 플레이팅법 등을 사용할 수 있다. 특히, 구리 박막층의 형성에 사용하는 건식 도금법으로는, 막두께의 제어가 용이하다는 점에서 스퍼터링법을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

권취식 스퍼터링 장치를 사용한 경우를 예로 들어, 구리 박막층을 형성하는 공정을 설명한다. 우선, 구리 타겟을 스퍼터링용 캐소드에 장착하고, 진공 챔버 안에 기재(基材), 구체적으로는 투명 기재, 흑화층을 형성한 투명 기재 등을 세팅한다. 진공 챔버 안을 진공 배기한 후, Ar 가스를 도입하여 장치 안을 0.13Pa~1.3Pa 정도로 유지시킨다. 이 상태에서 권취 롤로부터 기재를, 예를 들어 매분 1~20m 정도의 속도로 반송하면서, 캐소드에 접속된 스퍼터링용 직류 전원으로부터 전력을 공급하여 스퍼터링 방전을 실시하여, 기재 상에 원하는 구리 박막층을 연속 성막할 수 있다.

습식 도금법에 의해 구리 도금층을 형성하는 공정에서의 조건, 즉, 전기 도금 처리의 조건은, 특별히 한정되지는 않고, 통상의 방법에 의한 제반 조건을 채용할 수 있다. 예를 들어, 구리 도금액을 넣은 도금조에 구리 박막층을 형성한 기재를 공급하고, 전류 밀도, 기재의 반송 속도를 제어함으로써, 구리 도금층을 형성할 수 있다.

이어서, 흑화층 형성 공정에 대해 설명한다.

흑화층 형성 공정도 특별히 한정되지는 않으나, 이미 설명한 바와 같이, 스퍼터링법에 의해 흑화층을 성막하는 공정으로 할 수 있다.

이 때, 타겟으로서 니켈-텅스텐 합금 타겟을 사용할 수 있다. 또한, 이미 설명한 바와 같이 니켈 타겟과 텅스텐 타겟을 사용할 수도 있다. 타겟으로서 니켈-텅스텐 합금 타겟을 사용하는 경우, 니켈-텅스텐 합금 타겟은 텅스텐을 5중량% 이상 30중량% 이하의 비율로 포함하는 것이 바람직하다. 니켈-텅스텐 합금 타겟은 텅스텐을 18중량% 이상 30중량% 이하의 비율로 함유하면 더 바람직하다. 이 경우 나머지 부분은 니켈에 의해 구성할 수 있다.

또한, 챔버 내에 산소를 5체적% 이상 20체적% 이하, 질소를 30체적% 이상 55체적% 이하의 비율로 공급하면서, 스퍼터링을 실시하는 것이 바람직하다.

특히, 챔버 안으로의 산소 공급 비율을 10 체적% 이상 15체적% 이하로 하면 더 바람직하다. 또한, 챔버 안으로의 질소 공급 비율을 35 체적% 이상 40체적% 이하로 하면 더 바람직하다.

한편, 스퍼터링을 실시할 때에 챔버 내에 공급하는 가스는, 산소와 질소 이외의 나머지 부분에 대해서는 불활성 가스로 하는 것이 바람직하다. 산소와 질소 이외의 나머지 부분에 대해서는, 예를 들어 아르곤 또는 헬륨을 공급할 수 있다.

그리고, 여기에서 설명한 도전성 기판 제조방법에 의해 얻어지는 도전성 기판은, 이미 설명한 도전성 기판과 마찬가지로, 구리층은 두께가 50㎚ 이상인 것이 바람직하고, 150㎚ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 구리층 두께의 상한값은 특별히 한정되지는 않으나, 3㎛ 이하인 것이 바람직하고, 700㎚ 이하인 것이 보다 바람직하며, 200㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 예를 들어, 대화면의 터치 패널 등 배선의 길이가 길게 되는 용도에서는 배선의 저항값을 충분히 낮게 하는 것이 바람직하므로, 적용할 화면의 크기, 배선 길이에 따라 구리층을 두껍게 할 수 있다.

또한, 여기에서 설명한 도전성 기판 제조방법에 의해 얻어지는 도전성 기판에서도, 흑화층의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 15㎚ 이상인 것이 바람직하고, 20㎚ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 흑화층 두께의 상한값은 특별히 한정되지는 않으나, 70㎚ 이하로 하는 것이 바람직하며, 40㎚ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

성막된 흑화층은 비저항이 충분히 작은 경우, 흑화층에 배선 등 전기 부재와의 접촉부를 형성할 수 있고, 흑화층이 최표면에 위치하는 경우에도 구리층을 노출할 필요가 없어지므로 바람직하다.

그리고, 흑화층에 배선 등 전기 부재와의 접촉부를 형성하기 위해서는, 흑화층의 비저항으로서 2.00×10^-2Ω·㎝ 이하인 것이 바람직하고, 5.00×10^-3Ω·㎝ 이하인 것이 바람직하다. 본 발명의 발명자들의 검토에 의하면, 흑화층의 비저항은 흑화층을 성막할 때의 분위기 중 산소 농도와 상관 관계를 가진다. 그리고, 흑화층을 성막할 때의 분위기 중 산소 농도가 낮을수록 흑화층의 비저항은 낮아져서 바람직하다. 특히, 흑화층의 비저항을 충분히 낮게 하는 경우, 흑화층을 성막할 때의 산소 농도는 15체적% 이하인 것이 바람직하고, 13체적% 이하이면 더 바람직하며, 10체적% 이하이면 더 바람직하다.

또한, 여기에서 설명한 도전성 기판 제조방법에 의해 얻어지는 도전성 기판에 있어서도, 파장이 550㎚인 광의 반사율이 40% 이하인 것이 바람직하고, 30% 이하이면 더 바람직하며, 20% 이하이면 특히 바람직하다. 이는, 파장이 550㎚인 광의 반사율이 40% 이하인 경우, 예를 들어 터치 패널용 도전성 기판으로 사용한 경우에도 디스플레이의 시인성 저하를 거의 일으키지 않으므로 바람직하다.

여기에서 설명한 도전성 기판 제조방법에 의해 얻어지는 도전성 기판은, 메쉬 형상의 배선을 구비한 도전성 기판으로 할 수 있다. 이 경우, 전술한 공정에 더하여, 구리층과 흑화층을 에칭함으로써 배선을 형성하는 에칭 공정을 더 포함할 수 있다.

이러한 에칭 공정에서는 예를 들어, 우선 에칭에 의해 제거되는 부분에 대응하는 개구부를 갖는 레지스트를 도전성 기판의 최표면에 형성한다. 도 1(a)에 나타낸 도전성 기판의 경우, 도전성 기판에 배치된 흑화층(13)의 노출된 면(A)에 레지스트를 형성할 수 있다. 한편, 에칭에 의해 제거되는 부분에 대응하는 개구부를 갖는 레지스트의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 포토리소그래피법에 의해 형성할 수 있다.

이어서, 레지스트 상면에서부터 에칭액을 공급함으로써 구리층(12), 흑화층(13)의 에칭을 실시할 수 있다.

한편, 도 1(b)와 같이 투명 기재(11)의 양면에 구리층, 흑화층을 배치한 경우에는, 도전성 기판의 최표면 A 및 B에 각각 소정 형상의 개구부를 갖는 레지스트를 형성하고, 투명 기재(11)의 양면에 형성된 구리층, 흑화층을 동시에 에칭할 수도 있다.

또한, 투명 기재(11)의 양측에 형성된 구리층 및 흑화층에 대하여 한쪽씩 에칭 처리할 수도 있다. 즉, 예를 들어, 구리층(12A) 및 흑화층(13A)의 에칭을 실시한 후에, 구리층(12B) 및 흑화층(13B)의 에칭을 실시할 수 있다.

흑화층은 구리층과 마찬가지로 에칭액에의 반응성을 나타내므로, 에칭 공정에서 사용하는 에칭액은 특별히 한정되지는 않고, 일반적으로 구리층의 에칭에 사용되는 에칭액을 바람직하게 사용할 수 있다. 에칭액으로는, 보다 바람직하게는, 예를 들어, 염화 제2철과 염산의 혼합 수용액을 사용할 수 있다. 에칭액 중의 염화 제2철과 염산의 함유량은 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 염화 제2철을 5중량% 이상 50중량% 이하의 비율로 포함하는 것이 바람직하고, 10중량% 이상 30중량% 이하의 비율로 포함하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 에칭액은 예를 들어, 염산을 1중량% 이상 50중량% 이하의 비율로 포함하는 것이 바람직하고, 1중량% 이상 20중량% 이하의 비율로 포함하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 나머지 부분에 대해서는 물로 할 수 있다.

에칭액은 실온에서 사용할 수도 있으나, 반응성을 높이기 위해 가온하여 있는 것이 바람직한데, 예를 들어, 40℃ 이상 50℃ 이하로 가열하여 사용하는 것이 바람직하다.

전술한 에칭 공정에 의해 얻어지는 메쉬 형상 배선의 구체적 형태에 대하여는, 이미 설명한 바와 같으므로 여기에서는 설명을 생략한다.

또한, 이미 설명한 바와 같이 도 1(a), 도 2(a)에 나타낸 투명 기재(11)의 한쪽면 쪽에 구리층, 흑화층을 갖는 도전성 기판을 2개 맞붙여서 메쉬 형상 배선을 구비한 도전성 기판으로 하는 경우에는, 도전성 기판을 맞붙이는 공정을 더 구비할 수 있다. 이 때, 2개의 도전성 기판을 맞붙이는 방법은 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들어 접착제 등을 사용하여 접착할 수 있다.

이상 본 실시형태의 도전성 기판 및 도전성 기판 제조방법에 대해 설명하였다. 이러한 도전성 기판에 의하면, 구리층과 흑화층이 에칭액에 대해 거의 같은 반응성을 나타내므로, 원하는 배선을 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 흑화층은 광 반사를 억제할 수 있어서, 예를 들어 터치 패널용 도전성 기판으로 한 경우에 시인성의 저하를 억제할 수 있다.

[실시예]

이하에서, 본 발명의 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 더 상세히 설명하나, 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

후술하는 시료 제작 조건에 의거하여 제작된 도전성 기판에 대해, 이하의 평가 방법에 의해 평가를 실시하였다.

(평가 방법)

(1) 반사율

이하의 각 실험예에 있어서, 제작된 도전성 기판에 대해 구리층 및 흑화층의 용해 시험을 실시하기 전에 반사율을 측정하였다.

측정은, 자외 가시 분광 광도계((주)시마즈 제작소 제조, 형식: UV-2550)에 반사율 측정 유닛을 설치하여 실시하였다.

각 실험예에서 제작된 도전성 기판의 구리층 및 흑화층을 형성한 쪽의 도 1(a)에서의 최표면(A)에 대해, 입사각 5°, 수광각 5°로 하여, 파장이 400㎚ 이상 700㎚ 이하의 범위인 광을 조사하였을 때의 반사율을 측정하였다.

(2) 용해 시험

이하의 각 실험예에 있어서, 제작된 도전성 기판을 에칭액에 침지하여 구리층 및 흑화층의 용해 시험을 실시하였다.

에칭액으로는, 염화 제2철 10중량%와, 염산 10중량%, 그리고 나머지 부분이 물로 이루어지는 수용액을 사용하며, 에칭액의 온도는 실온(25℃)으로 하였다.

상기 에칭액에 1분간 침지한 후, 도전성 기판을 에칭액으로부터 꺼내서 구리층 및 흑화층이 완전히 용해되어 투명 기재만으로 된 경우에는 ○로 평가하였다.

에칭액으로부터 꺼냈을 때에 아직 구리층 또는 흑화층이 잔존하고 있는 경우에는, 동일한 에칭액에 1분간 더 침지하고 에칭액으로부터 꺼냈을 때에 구리층 및 흑화층이 완전히 용해되어 투명 기재만으로 된 경우에 △로 평가하였다. 2회째 에칭액으로의 침지 후에도 구리층 또는 흑화층이 잔존하고 있는 경우에는 ×로 평가하였다.

(시료 제작 조건)

이하에 각 실험예에서의 도전성 기판의 제조 조건을 나타낸다. 실험예 1-1, 1-2, 1-4~1-7이 실시예이고 실험예 1-3이 비교예이다.

실험예 1-1

도 1(a)에 나타낸 구조를 갖는 도전성 기판을 제작하였다.

우선, 세로 5㎝, 가로 5㎝, 두께 0.02㎜의 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(PET)제 투명 기재(11)를 준비하였다.

이어서, 투명 기재(11) 한쪽면의 전체면에 구리층(12)을 형성하였다. 구리층(12)은, 스퍼터링법에 의해 구리 박막층을 형성하고, 이어서 당해 구리 박막층을 급전층으로 하여 습식 도금법에 의해 구리 도금층을 형성하였다. 구체적으로는 우선, Cu 타겟((주)스미토모 금속광산 제조)을 사용한 직류 스퍼터링법에 의해, 투명 기재(11)의 한쪽면에 두께가 100㎚인 구리 박막층을 성막하였다. 그 후, 전기 도금에 의해 구리 도금층을 0.5㎛ 적층하여, 구리층(12)으로 하였다.

이어서, 구리층(12)의 전체면 상에 직류 스퍼터링법에 의해 흑화층(13)을 성막하였다.

흑화층(13)의 성막은 스퍼터링 장치((주) 시바우라 메카트로닉스 제조, 형식: CFS-4ES-2)를 사용하여 실시하였다.

스퍼터링의 구체적 조건에 대하여 이하에 설명한다.

타겟으로서, 텅스텐을 19중량% 포함하고 나머지 부분이 니켈로 이루어지는 니켈-텅스텐 합금 타겟을 사용하였다. 챔버 안에는 질소, 산소, 아르곤을, 합계 15SCCM이 되도록 공급하면서 실시하였다. 한편, 챔버에는 질소 45 체적%, 산소 5체적%, 나머지 부분이 아르곤이 되도록 각 가스를 공급하고 스퍼터링을 실시하였다. 또한, 스퍼터링 전 챔버 안의 도달 진공도는 1×10^-3Pa로 하였다.

챔버 안에서 상기 구리층(12)을 형성한 투명 기재(11)의 구리층(12)이 타겟에 대향하며 구리층(12)과 타겟 사이의 거리가 85㎜가 되도록 설치하고, 구리층(12)을 형성한 투명 기재(11)를 15rpm으로 회전시키면서 스퍼터링을 실시하였다. 스퍼터링에 의해 흑화층을 성막할 때, DC 전원에 의해 타겟에 전류 0.6A, 전압 330V(전력값 약200W)를 인가하였다.

상기 스퍼터링법에 의해 두께 30㎚의 흑화층(13)을 성막하였다.

이상의 공정에 의해 얻어진 도전성 기판에 대해 반사율 측정과 용해 시험을 실시하였다. 반사율의 측정 결과를 도 5 및 표 1에, 용해 시험 결과를 표 1에 각각 나타낸다.

실험예 1-2

흑화층(13)을 성막할 때에 챔버 안에 질소 40 체적%, 산소 10체적%, 나머지 부분이 아르곤이 되도록 각 가스를 공급한 점 이외에는, 실험예 1-1과 마찬가지로 하여 실시하였다. 한편, 챔버 안에는 가스를 합계 15SCCM이 되도록 공급하면서 실시하고 있다.

결과를 도 5 및 표 1에 나타낸다.

실험예 1-3

흑화층(13)을 성막할 때에 챔버 안에 산소 25 체적%, 나머지 부분이 아르곤이 되도록 각 가스를 공급한 점 이외에는, 실험예 1-1과 마찬가지로 하여 실시하였다. 한편, 챔버 안에는 가스를 합계 15SCCM이 되도록 공급하면서 실시하고 있다.

결과를 도 5 및 표 1에 나타낸다.

실험예 1-4

흑화층(13)을 성막할 때에 챔버 안에 질소 40 체적%, 산소 3 체적%, 나머지 부분이 아르곤이 되도록 각 가스를 공급한 점 이외에는, 실험예 1-1과 마찬가지로 하여 실시하였다. 한편, 챔버 안에는 가스를 합계 15SCCM이 되도록 공급하면서 실시하고 있다.

결과를 도 5 및 표 1에 나타낸다.

실험예 1-5

흑화층(13)을 성막할 때에 챔버 안에 질소 40 체적%, 산소 25 체적%, 나머지 부분이 아르곤이 되도록 각 가스를 공급한 점 이외에는, 실험예 1-1과 마찬가지로 하여 실시하였다. 한편, 챔버 안에는 가스를 합계 15SCCM이 되도록 공급하면서 실시하고 있다.

결과를 도 5 및 표 1에 나타낸다.

실험예 1-6

흑화층(13)을 성막할 때에 챔버 안에 질소 30 체적%, 산소 10 체적%, 나머지 부분이 아르곤이 되도록 각 가스를 공급한 점 이외에는, 실험예 1-1과 마찬가지로 하여 실시하였다. 한편, 챔버 안에는 가스를 합계 15SCCM이 되도록 공급하면서 실시하고 있다.

결과를 도 5 및 표 1에 나타낸다.

실험예 1-7

흑화층(13)을 성막할 때에 챔버 안에 질소 55 체적%, 산소 10 체적%, 나머지 부분이 아르곤이 되도록 각 가스를 공급한 점 이외에는, 실험예 1-1과 마찬가지로 하여 실시하였다. 한편, 챔버 안에는 가스를 합계 15SCCM이 되도록 공급하면서 실시하고 있다.

결과를 도 5 및 표 1에 나타낸다.

도 5, 표 1에 나타낸 결과에 의하면, 실시예인 실험예 1-1, 1-2, 1-4~1-7에 대해서는, 용해 시험에서 평가가 ○ 또는 △로 되어 있어서, 구리층 및 흑화층을 동시에 용해할 수 있었다.

이에 대해, 비교예인 실험예 1-3에 대해서는, 550㎚의 광에 대한 반사율이 실험예 1-1, 1-2, 1-4~1-7보다 낮으나, 용해 시험에서 흑화층이 용해하지 않고 잔존하였다. 이것은, 흑화층을 성막할 때에 챔버 안에 질소를 공급하지 않아 흑화층 내에 질소가 포함되어 있지 않아서 에칭액에 대한 반응성이 낮았기 때문이라고 생각된다.

또한, 실험예 1-5는 산소 공급량이 비교예인 실험예 1-3과 동일하나, 용해 시험 평가에서 △인 것을 확인할 수 있었다. 이것은, 흑화층을 성막할 때에 질소도 동시에 공급함으로써 흑화층의 에칭액에 대한 반응성이 높아졌기 때문이라고 생각된다.

파장이 550㎚인 광에 대한 반사율은 어느 실험예에서도 낮게 되어 있음을 확인할 수 있었으나, 실험예 1-3을 제외한 실험예 1-1, 1-2, 1-4~1-7 중에는, 실험예 1-1, 1-2, 1-5~1-7의 도전성 기판에서 반사율이 40% 이하로 특히 낮게 되어 있음을 확인할 수 있었다. 이것은, 흑화층을 성막할 때에 산소를 충분히 공급하여서 흑화층이 광 반사를 억제할 수 있는 색으로 되었기 때문이라고 생각된다.

실험예 2

(평가 방법)

(1) 반사율, 용해시험

반사율, 용해 시험에 대해서는 실험예 1에서 설명한 방법에 의해 측정하였으므로 설명을 생략한다.

(2) 비저항

이하의 각 실험예에 나타낸 도전성 기판의 제작 조건, 흑화층의 막두께를 500㎚로 한 점, 구리층을 형성하지 않은 점 이외에는 동일한 조건에서 투명 기재에 흑화층만을 형성한 시료(이하에서, “비저항 등 측정용 시료”라고도 기재한다)를 제작하여, 흑화층의 비저항 평가를 실시하였다. 한편, 후술하는 흑화층 조성 평가, EDS 분석에 대하여도, 마찬가지로 비저항 등 측정용 시료를 사용하여 평가를 실시하였다.

비저항은 4탐침법을 사용하여 측정하였다. 4탐침법은, 측정할 시료의 표면에 4개의 바늘 형상 전극을 동일 직선상에 배치하고, 외측의 2탐침 사이에 일정 전류를 통하게 하여 내측의 2 탐침 사이에 발생하는 전위차를 측정함으로써 저항을 측정하는 방법이다. 측정에 있어서는, 4탐침 측정기((주)미츠비시 화학 제조, 형식: Loresta IP)를 사용하여 측정하였다.

그리고, 이하의 식(1)에 따라, 4탐침법을 사용하여 측정한 저항값(V/I)에 보정계수 RCF(Resistivity Correction Factor) 및 막두께(t)를 곱하여 비저항(ρ)을 산출하였다.

ρ = V/I × RCF × t … 식(1)

(3) 흑화층의 조성 평가

흑화층의 조성 평가에서는, 각 실험예에 나타낸 도전성 기판의 제작 조건, 흑화층의 막두께를 500㎚ 로 한 점, 구리층을 형성하지 않은 점 이외에는 동일한 조건에서 투명 기재에 흑화층만을 형성한 비저항 등 측정용 시료를 X선 회절(XRD) 측정에 제공하고, 얻어진 X선 회절 패턴에 의해 실시하였다.

전술한 바와 같이, 흑화층은 투명 기재인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(PET)제 기판에 형성되어 있다. 그리고, 측정에 제공한 시료의 흑화층은 막두께가 500㎚로 얇기 때문에 X선 회절 측정을 실시했을 경우, 흑화층 뿐 아니라 투명 기재로부터의 회절 패턴이 켜져서, 흑화층에 포함되는 재료의 상(相)을 판정하는 것이 곤란하게 될 위험이 있다.

여기에서 통상의 X선 회절 측정을 실시할 때에 X선의 입사각에 대해 동심원 모양으로 복수의 고리(데바이 고리)가 관찰된다. 그리고, 랜덤한 배향의 다결정에서는, 강도가 다른 복수의 고리가 관찰되며, 동일한 고리 내에서는 강도가 대략 일정하게 된다. 이에 대해, 랜덤한 배향의 다결정이 아닌 경우, 즉, 배향을 가지는 경우에는, 동심원 모양의 복수의 고리가 관찰되나, 동일한 고리 내에서 강도가 일정하지 않고 농담(濃淡)이 발생한다. 또한, 단결정에서는 스폿으로 되는데 이는 전자선 회절 패턴에 일치한다.

그리고, 투명 기재가 단결정 또는 배향을 갖는 경우에 이러한 X선 회절 패턴의 성질을 이용하여 패턴을 분리할 수 있다.

투명 기재로 사용한 PET는 연신(延伸) 방향에서 배향이 다르므로 동일한 데바이 고리 내에서 농담이 발생한다. 구체적으로는, 투명 기재인 PET의 이차원 X선 회절 패턴을 측정한 결과, 막의 수직 방향으로는 PET의 회절 강도가 커지는 것을 확인할 수 있었다.

그래서, 투명 기재로부터의 회절 패턴을 흑화층의 회절 패턴으로부터 분리하기 위하여, 시료의 X선 회절 패턴을 측정할 때에, 측정하는 시료를 수평면으로부터 ψ=40°가 되도록 기울여서 X선 회절 측정을 실시하였다.

측정은 X선 회절 장치(Brucker 제조, 형식: D8 DISCOVER μ-HR)를 사용하여 실시하였다. 얻어진 X선 회절 패턴으로부터 상(相) 판정을 실시하여, 흑화층에 포함되는 주상(主相)을 특정하였다.

(4) EDS 분석

EDS 분석은, 각 실험예에 나타낸 도전성 기판의 제작 조건, 흑화층의 막두께를 500㎚ 로 한 점, 구리층을 형성하지 않은 점 이외에는 동일한 조건에서 투명 기재에 흑화층만을 형성한 비저항 등 측정용 시료를 사용하여, SEM-EDS 장치(SEM: (주)일본전자 제조, 형식: JSM-7001F / EDS: (주)써모피셔사이언티픽 제조, 형식: 검출기 UltraDry, 해석시스템 NORAN System 7)에 의해 실시하였다.

(시료 제작 조건)

이하에 각 실험예에서의 도전성 기판의 제조 조건을 나타낸다. 실험예 2-3~2-7이 실시예이고, 실험예 2-1, 2-2가 비교예이다.

실험예 2-1

도 1(a)에 나타낸 구조를 갖는 도전성 기판을 제작하였다.

이어서, 투명 기재(11)의 한쪽면 전체면에 구리층(12)을 형성하였다. 구리층(12)은, 스퍼터링법에 의해 구리 박막층을 형성하고, 이어서 당해 구리 박막층을 급전층으로 하여 습식 도금법에 의해 구리 도금층을 형성하였다. 구체적으로는 우선, Cu 타겟((주)스미토모 금속광산 제조)을 사용한 직류 스퍼터링법에 의해, 투명 기재(11)의 한쪽면에 두께가 100㎚인 구리 박막층을 성막하였다. 그 후, 전기 도금에 의해 구리 도금층을 0.5㎛ 적층하여, 구리층(12)으로 하였다.

스퍼터링의 구체적 조건에 대하여 이하에 설명한다.

타겟으로서, 텅스텐을 19중량% 포함하고 나머지 부분이 니켈로 이루어지는 니켈-텅스텐 합금 타겟을 사용하였다. 챔버 안에는 아르곤을 15SCCM이 되도록 공급하면서 스퍼터링을 실시하였다. 한편, 스퍼터링 전 챔버 안의 도달 진공도는 1×10^-3Pa로 하였다.

상기 스퍼터링법에 의해 두께 30㎚의 흑화층(13)을 성막하였다. 한편, 설명의 편의상, 성막된 층을 흑화층(13)으로 설명하고 있으나, 후술하는 바와 같이 성막된 것은 Ni를 주상(主相)으로 하는 층이며, 금속 광택을 가지므로 흑화층(13)으로서는 기능하지 못하는 층으로 되어 있다.

이상의 공정에 의해 얻어진 도전성 기판에 대해 반사율 측정과 용해 시험을 실시하였다. 반사율과 용해 시험의 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

또한, 비저항의 측정과 흑화층의 조성 평가를 실시하기 위한 비저항 등 측정용 시료를 제작하였다.

비저항 등 측정용 시료는, 전술한 투명 기재(11)와 동일한 세로 5㎝, 가로 5㎝, 두께 0.02㎜의 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(PET)제 투명 기재(11)를 사용하였다. 그리고, 투명 기재(11)의 한쪽면 전체면에 흑화층(13)을 막두께가 500㎚가 되도록 성막하고 구리층(12)을 형성하지 않은 점 이외에는, 전술한 방법과 동일하게 시료를 제작하여 평가에 제공하였다.

비저항의 측정 결과와 X선 회절 측정에 의해 판정된 흑화층의 주상(主相)에 대해 표2 에 결과를 나타낸다.

실험예 2-2

흑화층(13)을 성막할 때에, 챔버 안에 질소와 아르곤을 합계 15SCCM이 되도록 공급하면서 실시하고, 챔버에 질소 50체적%, 나머지 부분이 아르곤이 되도록 각 가스를 공급하며, 스퍼터링을 실시한 점 이외에는, 실험예 2-1과 동일하게 하여 도전성 기판 및 비저항 등 측정용 시료를 제작하였다. 또한, 제작된 시료에 대해 평가를 실시하였다. 한편, 본 실험예에서도 설명의 편의상, 여기에서 성막된 층을 흑화층(13)으로 설명하고 있으나, 여기에서 흑화층(13)으로서 성막된 층은 산소를 함유하지 않으므로 광 반사를 억제할 수 있는 색으로는 되어 있지 않아, 흑화층으로서의 기능은 하지 못하였다.

용해 시험의 평가 결과, 비저항의 측정 결과 및 X선 회절 측정에 의해 판정된 흑화층의 주상(主相)에 대해 표2 에 결과를 나타낸다.

실험예 2-3

흑화층(13)을 성막할 때에, 챔버 안에 질소, 산소, 아르곤을 합계 15SCCM이 되도록 공급하면서 실시하고, 챔버에 질소 45체적%, 산소 5체적%, 나머지 부분이 아르곤이 되도록 각 가스를 공급하며, 스퍼터링을 실시한 점 이외에는, 실험예 2-1과 동일하게 하여 도전성 기판 및 비저항 등 측정용 시료를 제작하였다. 또한, 제작된 시료에 대해 평가를 실시하였다.

반사율, 용해 시험의 평가 결과, 비저항의 측정 결과 및 X선 회절 측정에 의해 판정된 흑화층의 주상(主相)에 대해 표2 에 결과를 나타낸다.

또한, 비저항 등 측정용 시료의 흑화층에 대해 EDS 분석을 실시한 결과, 흑화층이 산소, 질소, 니켈 및 텅스텐을 함유하는 것을 확인할 수 있었다.

실험예 2-4

흑화층(13)을 성막할 때에, 챔버 안에 질소, 산소, 아르곤을 합계 15SCCM이 되도록 공급하면서 실시하고, 챔버에 질소 30체적%, 산소 5체적%, 나머지 부분이 아르곤이 되도록 각 가스를 공급하며, 스퍼터링을 실시한 점 이외에는, 실험예 2-1과 동일하게 하여 도전성 기판 및 비저항 등 측정용 시료를 제작하였다. 또한, 제작된 시료에 대해 평가를 실시하였다.

실험예 2-5

흑화층(13)을 성막할 때에, 챔버 안에 질소, 산소, 아르곤을 합계 15SCCM이 되도록 공급하면서 실시하고, 챔버에 질소 40체적%, 산소 10체적%, 나머지 부분이 아르곤이 되도록 각 가스를 공급하며, 스퍼터링을 실시한 점 이외에는, 실험예 2-1과 동일하게 하여 도전성 기판 및 비저항 등 측정용 시료를 제작하였다. 또한, 제작된 시료에 대해 평가를 실시하였다.

실험예 2-6

흑화층(13)을 성막할 때에, 챔버 안에 질소, 산소, 아르곤을 합계 15SCCM이 되도록 공급하면서 실시하고, 챔버에 질소 37체적%, 산소 13체적%, 나머지 부분이 아르곤이 되도록 각 가스를 공급하며, 스퍼터링을 실시한 점 이외에는, 실험예 2-1과 동일하게 하여 도전성 기판 및 비저항 등 측정용 시료를 제작하였다. 또한, 제작된 시료에 대해 평가를 실시하였다.

실험예 2-7

흑화층(13)을 성막할 때에, 챔버 안에 질소, 산소, 아르곤을 합계 15SCCM이 되도록 공급하면서 실시하고, 챔버에 질소 10체적%, 산소 40체적%, 나머지 부분이 아르곤이 되도록 각 가스를 공급하며, 스퍼터링을 실시한 점 이외에는, 실험예 2-1과 동일하게 하여 도전성 기판 및 비저항 등 측정용 시료를 제작하였다. 또한, 제작된 시료에 대해 평가를 실시하였다.

표 2에 나타낸 결과에 의하면, 실험예 2-1~2-7 전부에 대하여, 용해 시험에서 평가가 ○ 또는 △로 되어 있어서, 구리층 및 흑화층을 동시에 용해할 수 있었다.

그러나, 비교예인 실험예 2-1, 2-2에 대해서는, 흑화층(13)이 산소를 함유하지 않으므로 흑화층으로서 기능하지 못하였다. 구체적으로, 실험예 2-1에 대해서는, 흑화층이 질소도 함유하지 않으므로 금속 Ni이 흑화층의 주상으로 되어 있어서, 금속 광택을 가지며 광 반사를 억제하는 효과를 가지지 못하였다. 또한, 실험예 2-2에 대해서는, 흑화층으로서 형성된 층이 산소를 함유하지 않으므로, 광 반사를 억제할 수 있는 색으로 되어 있지 않아 흑화층으로서 기능하지 못하였다. 한편, 실험예 2-1, 2-2에서는 설명의 편의상, 흑화층이라는 용어를 사용하고 있으나, 전술한 바와 같이 흑화층으로서 기능하는 것은 아니었다.

실험예 2-1로부터 실험예 2-2~실험예 2-7의 순서로, 흑화층을 성막할 때의 산소 농도가 높아지도록 하여, 흑화층의 성막 조건을 선택하고 있다. 이들 실험예에 대하여 X선 회절 측정에 의해 판정된 흑화층의 주상은, 우선, 흑화층을 성막할 때에 질소 및 산소를 공급하지 않은 실험예 2-1에서는 금속 Ni가 흑화층의 주상으로 되어 있다. 그리고, 흑화층의 성막시에 질소를 공급한 실험예 2-2 이후에서는 흑화층의 주상으로서 Ni₃N이 관찰되고, 나아가, 흑화층 성막시의 산소 공급량을 증가시킨 실험예 2-5~실험예 2-7에서는 흑화층의 주상이 NiO로 변화됨을 확인할 수 있었다.

그리고, 실시예 중 흑화층 성막시의 산소 농도가 15체적% 이하인 실험예 2-3~실험예 2-6에서는, 흑화층의 비저항이2.00×10^-2Ω·㎝ 이하로 낮아져 있음을 확인할 수 있었다.

이상에서 도전성 기판 및 도전성 기판 제조방법을 실시형태 및 실시예 등으로 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태 및 실시예 등에 한정되지 않는다. 특허청구범위에 기재된 본 발명 요지의 범위 내에서 다양한 변형, 변경이 가능하다.

본 출원은 2013년 10월 31일에 일본국 특허청에 출원된 특원2013-227517호 및 2014년 3월 31일에 일본국 특허청에 출원된 특원2014-074591호에 기초하는 우선권을 주장하는 것으로서, 특원2013-227517호 및 특원2014-074591호의 전체 내용을 본 국제출원에 원용한다.

10A,10B,20A,20B,30,60 도전성 기판
11,11A,11B 투명 기재
12,12A,12B 구리층
13,13A,13B,131,132,131A,131B,132A,132B,32A,32B 흑화층
31A,31B 배선

Claims

투명 기재와,
상기 투명 기재의 적어도 한쪽면 쪽에 형성된 구리층과,
상기 투명 기재의 적어도 한쪽면 쪽에 형성되며 산소, 질소, 니켈 및 텅스텐을 함유하는 흑화층을 포함하는 도전성 기판.
제1항에 있어서,
상기 흑화층은, 니켈-텅스텐 합금 타겟을 사용하며, 챔버 안에 산소를 5체적% 이상 20체적% 이하, 질소를 30체적% 이상 55체적% 이하의 비율로 공급하면서 스퍼터링법에 의해 성막되는 것인 도전성 기판.
제2항에 있어서,
상기 니켈-텅스텐 합금 타겟은 텅스텐을 5중량% 이상 30중량% 이하의 비율로 포함하는 것인 도전성 기판.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흑화층은 비저항이 2.00×10^-2Ω·㎝ 이하인 것인 도전성 기판.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구리층은 두께가 50㎚ 이상이고, 상기 흑화층은 두께가 15㎚ 이상인 도전성 기판.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
파장이 550㎚인 광의 반사율이 40% 이하인 도전성 기판.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
메쉬 형상의 배선을 포함하는 도전성 기판.
투명 기재를 준비하는 투명 기재 준비 공정과,
상기 투명 기재의 적어도 한쪽면 쪽에 구리층을 형성하는 구리층 형성 공정과,
상기 투명 기재의 적어도 한쪽면 쪽에 산소, 질소, 니켈 및 텅스텐을 함유하는 흑화층을 형성하는 흑화층 형성 공정을 포함하는 도전성 기판 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 흑화층 형성 공정은, 니켈-텅스텐 합금 타겟을 사용하고, 챔버 안에 산소를 5체적% 이상 20체적% 이하, 질소를 30체적% 이상 55체적% 이하의 비율로 공급하면서 스퍼터링법에 의해 상기 흑화층을 성막하는 것인 도전성 기판 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 니켈-텅스텐 합금 타겟은 텅스텐을 5중량% 이상 30중량% 이하의 비율로 포함하는 것인 도전성 기판 제조방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구리층은 두께가 50㎚ 이상이고, 상기 흑화층은 두께가15㎚ 이상인 것인 도전성 기판 제조방법.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
얻어지는 도전성 기판의, 파장이 550㎚인 광의 반사율이 40% 이하인 것인 도전성 기판 제조방법.
제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구리층과 상기 흑화층을 에칭함으로써 배선을 형성하는 에칭 공정을 더 포함하고,
얻어지는 도전성 기판이 메쉬 형상의 배선을 구비하는 것인 도전성 기판 제조방법.