KR20210128341A - Al 합금 증착막, 디스플레이용 배선막, 디스플레이 장치 및 스퍼터링 타깃 - Google Patents

Al 합금 증착막, 디스플레이용 배선막, 디스플레이 장치 및 스퍼터링 타깃 Download PDF

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치하루 구라
모토타카 오치
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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

본 발명의 일 양태에 관한 Al 합금 증착막은, Al과, Zr 또는 Zn을 1.5 내지 6.0atm％ 포함하고, 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률에 대한 동 시험을 1만회 행한 후의 전기 저항률의 비가 1.1 이하이고, 또한 상기 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률에 대한 동 시험을 10만회 행한 후의 전기 저항률의 비가 1.3 이하이다. 이 Al 합금 증착막을 구비하는 디스플레이용 배선막과 디스플레이 장치, 그리고 Al 합금 증착막 형성용의 스퍼터링 타깃.

Description

Al 합금 증착막, 디스플레이용 배선막, 디스플레이 장치 및 스퍼터링 타깃{Al ALLOY DEPOSITION FILM, WIRING FILM FOR DISPLAY, DISPLAY DEVICE, AND SPUTTERING TARGET}
본 발명은, Al 합금 증착막, 디스플레이용 배선막, 디스플레이 장치 및 스퍼터링 타깃에 관한 것이다.
근년, 경량이며 얇고, 휴대성이 우수한 디스플레이 장치에 대한 수요가 높아지고 있다. 그 중에서도, 화소의 스위칭에 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)를 사용한 액티브 매트릭스형 액정 디스플레이 장치는, 고정밀도의 화질이나 고속 동화상에 대응할 수 있기 때문에 보급되고 있다. 또한, 최근에는, 폴딩 가능한 플렉시블 디스플레이 장치에 대한 수요도 높아지고 있어, 기업이나 대학, 연구 기관 등에서 개발이 진행되고 있다.
플렉시블 디스플레이 장치에 사용되는 기판은, 자유롭게 굴곡할 수 있도록 가요성을 갖는다. 이 플렉시블 디스플레이 장치에 사용되는 주사선이나 신호선, TFT의 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극 등의 배선의 재료로서는, Al이나 Al 합금이 채용되고 있다. 이 배선에는, 반복하여 굴곡된 경우에도 크랙이나 단선의 발생을 억제할 수 있을 것이 요구된다.
이와 같은 관점에서, 디스플레이 장치를 구부릴 때 발생하는 응력을 완화하기 위한 응력 완화층을 마련하고, 도전층을 이 응력 완화층에 적층함으로써, 도전층의 파단을 방지하는 기술이 제안되어 있다(일본 특허 공개 제2007-86771호 공보 참조).
일본 특허 공개 제2007-86771호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재된 구성에 의해서는, 도전층 자체의 내굴곡성을 높일 수는 없다. 또한, 특허문헌 1에 기재된 구성에 의해서는, 도전층과는 별도로 응력 완화층을 마련하는 것을 요하기 때문에, 부품 개수가 증가되어 디스플레이 장치의 박형화의 요청에 반한다.
본 발명은, 이와 같은 사정에 기초하여 이루어진 것이며, 내굴곡성이 우수한 Al 합금 증착막을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 내굴곡성이 우수한 디스플레이용 배선막 및 이 디스플레이용 배선막을 구비하는 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 내굴곡성이 우수한 Al 합금 증착막을 제조 가능한 스퍼터링 타깃을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 본 발명의 일 양태에 관한 Al 합금 증착막은, Al 및 Al 이외의 다른 금속 원소를 포함하고, 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률에 대한 동 시험을 1만회 행한 후의 전기 저항률의 비가 1.1 이하이고, 또한 상기 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률에 대한 동 시험을 10만회 행한 후의 전기 저항률의 비가 1.3 이하이다.
당해 Al 합금 증착막은, Al 및 Al 이외의 다른 금속 원소를 포함하고 있고, 상기 다른 금속 원소는, Al에 고용되거나 또는 Al과의 금속간 화합물을 형성하고 있다. 당해 Al 합금 증착막은, 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률에 대한 동 시험을 1만회 행한 후의 전기 저항률의 비가 1.1 이하이고, 또한 상기 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률에 대한 동 시험을 10만회 행한 후의 전기 저항률의 비가 1.3 이하이므로, 내굴곡성이 우수하다.
상기 다른 금속 원소가 Zr 또는 Zn이며, 상기 다른 금속 원소의 함유량이 1.5atm％ 이상 6.0atm％ 이하이면 된다. 이와 같이, 상기 다른 금속 원소가 Zr 또는 Zn이며, 상기 다른 금속 원소의 함유량이 상기 범위 내임으로써, 당해 Al 합금 증착막의 내굴곡성을 보다 높일 수 있다.
Al 결정립의 평균 입자경으로서는 20㎚ 이상 150㎚ 이하가 바람직하다. 이와 같이, Al 결정립의 평균 입자경이 상기 범위 내임으로써, 당해 Al 합금 증착막의 내굴곡성을 보다 높일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 본 발명의 다른 일 양태에 관한 디스플레이용 배선막은, 당해 Al 합금 증착막을 구비한다.
당해 디스플레이용 배선막은, 당해 Al 합금 증착막을 구비하므로, 내굴곡성이 우수하다.
상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 본 발명의 다른 일 양태에 관한 디스플레이 장치는, 당해 배선막을 구비한다.
당해 디스플레이 장치는, 당해 배선막을 구비하므로, 내굴곡성이 우수하다.
당해 디스플레이 장치는, 상기 배선막이 적층되는 기판을 구비하고 있고, 상기 기판의 평균 두께에 대한 상기 배선막의 평균 두께의 비가 0.005 이상 0.05 이하이면 된다. 이와 같이, 상기 기판의 평균 두께에 대한 상기 배선막의 평균 두께의 비가 상기 범위 내임으로써, 내굴곡성을 향상시키기 쉽다.
상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 본 발명의 다른 일 양태에 관한 스퍼터링 타깃은, Al 합금 증착막 형성용의 스퍼터링 타깃이며, Al 및 Al 이외의 다른 금속 원소를 포함하고, 상기 Al 합금 증착막의 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률에 대한 동 시험을 1만회 행한 후의 전기 저항률의 비가 1.1 이하이고, 또한 상기 Al 합금 증착막의 상기 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률에 대한 동 시험을 10만회 행한 후의 전기 저항률의 비가 1.3 이하이다.
당해 스퍼터링 타깃은, 내굴곡성이 우수한 당해 Al 합금 증착막을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 「굴곡 시험」이란, 곡률 반경 1㎜에서, IEC62715-6-1에 준거하여 행하는 시험을 말한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 양태에 관한 Al 합금 증착막, 그리고 다른 일 양태에 관한 디스플레이용 배선막 및 디스플레이 장치는, 내굴곡성이 우수하다. 또한, 본 발명의 다른 일 양태에 관한 스퍼터링 타깃은, 내굴곡성이 우수한 Al 합금 증착막을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 Al 합금 증착막의 기판에 적층된 상태를 도시하는 모식적 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 Al 합금 증착막의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3은 No.1 내지 No.4의 증착막의 굴곡 횟수와 전기 저항률의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명한다.
[Al 합금 증착막]
도 1에 도시한 바와 같이, 당해 Al(알루미늄) 합금 증착막(1)은, 예를 들어 가요성을 갖는 기판(10)의 표면에 마련된다. 당해 Al 합금 증착막(1)은, 기판(10)에 직접 적층되어도 되고, 다른 층을 통해 기판(10)에 적층되어도 된다. 당해 Al 합금 증착막(1)은, Al 및 Al 이외의 다른 금속 원소를 포함한다. 당해 Al 합금 증착막(1)은, 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률 ρ0에 대한 동 시험을 1만회 행한 후의 전기 저항률 ρ1의 비(ρ1/ρ0)가 1.1 이하이고, 또한 상기 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률 ρ0에 대한 동 시험을 10만회 행한 후의 전기 저항률 ρ10의 비(ρ10/ρ1)가 1.3 이하이다.
당해 Al 합금 증착막(1)은, Al 및 상기 다른 금속 원소를 포함하고 있고, 잔부는 불가피적 불순물을 포함한다.
본 발명자들은, 가요성을 갖고, 자유롭게 굴곡할 수 있는 플렉시블 디스플레이 장치에 사용되는 금속 배선용의 Al 합금막이며, 반복의 굴곡에 대해서도 전기 저항률의 상승이나 단선을 억제할 수 있는 Al 합금막을 제공하기 위해, 예의 검토를 행하였다. 그 결과, Al과, Al 이외의 다른 금속을 포함하고, 잔부가 불가피적 불순물을 포함하는 Al 합금 증착막이, 반복하여 굴곡을 행한 경우에도 전기 저항률의 상승이나 단선을 억제할 수 있음을 알아냈다.
당해 Al 합금 증착막(1)은, 예를 들어 400℃ 이상 500℃ 이하의 열처리를 거쳐 형성된다. 이 열처리는, 예를 들어 TFT의 제조 프로세스에서 실시되는 열처리에 의해 겸용되어도 된다. TFT의 제조 프로세스에서 실시되는 열처리로서는, 예를 들어 아몰퍼스 실리콘의 결정화를 위한 어닐 처리, 저저항의 다결정 실리콘층을 형성하기 위한 활성화 열처리 등을 들 수 있다. 이들 열처리는, 진공 하, 또는 불활성 가스 분위기 하에서 행해지는 것이 바람직하다. 이 열처리 시간으로서는, 예를 들어 10분 이상 5시간 이하로 할 수 있다.
상기 다른 원소로서는, Zr(지르코늄) 또는 Zn(아연)이 바람직하다. 당해 Al 합금 증착막(1)은, 상기 다른 금속 원소로서, Zr 및 Zn 이외의 금속 원소를 더 포함하고 있어도 된다. 또한, 당해 Al 합금 증착막(1)은, 상기 다른 금속 원소로서, Zr 및 Zn을 모두 포함하는 것도 가능하다. 단, 당해 Al 합금 증착막(1)은, 상기 다른 금속 원소로서, Zr 및 Zn 중 어느 한쪽만을 포함하는 것이 바람직하다. 당해 Al 합금 증착막(1)에 있어서의 상기 다른 원소의 함유량으로서는, 1.5atm％ 이상 6.0atm％ 이하가 바람직하다.
상기 다른 원소가 Zr인 경우, 당해 Al 합금 증착막(1)은, Al 결정립과, Al 및 Zr의 금속간 화합물을 포함한다. 즉, 당해 Al 합금 증착막(1)은, 상기 열처리에 의해, Al과 Zr의 금속간 화합물을 석출한다. 또한, 당해 Al 합금 증착막(1)은, 상기 열처리에 의해, Al 결정립이 미세화되어 있다. 당해 Al 합금 증착막(1)은, Al 결정립이 미세화되고, 또한 상기 금속간 화합물이 석출되어 있음으로써, 굴곡에 기인하는 크랙의 발생 및 전기 저항률의 상승을 억제할 수 있다.
Al과 Zr의 금속간 화합물은, Al 결정립의 입계에 석출된다. 상기 금속간 화합물은, Al 결정립의 미세화를 촉진함과 함께, 크랙의 진전을 억제한다. 또한, 상기 금속간 화합물은, Zr이 고용되어 있는 경우에 비해, 당해 Al 합금 증착막(1)의 가요성을 높인다.
상기 다른 원소가 Zr인 경우, Al 결정립의 평균 입자경의 상한으로서는 150㎚가 바람직하고, 130㎚가 보다 바람직하다. 한편, 상기 평균 입자경의 하한으로서는 20㎚가 바람직하고, 50㎚가 보다 바람직하고, 70㎚가 더욱 바람직하고, 100㎚가 특히 바람직하다. 상기 평균 입자경은, 상기 금속간 화합물의 석출량이 증가할수록 작아지는 경향이 있다. 상기 평균 입자경이 상기 상한을 초과하는 경우, 상기 금속간 화합물의 석출량이 불충분해짐으로써, 굴곡에 의해 크랙이 발생하기 쉬워져, 전기 저항률이 높아질 우려가 있다. 반대로, 상기 평균 입자경이 상기 하한에 미치지 못한 경우, 상기 금속간 화합물의 석출량이 너무 많아짐으로써 당해 Al 합금 증착막(1)의 가요성이 불충분해질 우려나, 크랙이 진전 가능한 입계가 너무 증가될 우려가 있다. 그 결과, 반복하여 굴곡한 경우에, 당해 Al 합금 증착막(1)이 파단될 우려가 있다. 또한, 「Al 결정립의 평균 입자경」이란, 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여, 임의로 추출한 10개의 Al 결정립의 관찰면에 있어서의 최대 입자경을 평균한 값을 의미한다.
상기 다른 원소가 Zr인 경우, 당해 Al 합금 증착막(1)에 있어서의 Zr의 함유량의 하한으로서는 2.5atm％가 보다 바람직하고, 3.5atm％가 더욱 바람직하다. 한편, 상기 함유량의 상한으로서는 5.0atm％가 보다 바람직하고, 4.5atm％가 더욱 바람직하다. 상기 함유량이 상기 하한에 미치지 못하면, 상기 금속간 화합물의 석출량이 불충분해짐과 함께, Al 결정립을 충분히 미세화할 수 없게 되어, 굴곡에 기인하는 크랙의 발생을 충분히 억제할 수 없을 우려가 있다. 반대로, 상기 함유량이 상기 상한을 초과하면, 상기 금속간 화합물의 석출량이 너무 많아져, 당해 Al 합금 증착막(1)의 가요성이 저하될 우려가 있다. 그 결과, 반복하여 굴곡한 경우에, 당해 Al 합금 증착막(1)이 파단될 우려가 있다.
상기 다른 원소가 Zn인 경우, 당해 Al 합금 증착막(1)은, 상기 열처리에 의해, Al 결정립이 미세화된다. 또한, 상기 다른 원소가 Zn인 경우, Zn은 Al 중에 고용된다. 즉, Zn은 Al과의 금속간 화합물을 형성하지 않는다. 일반적으로, Al 중에 다른 금속 원소가 고용되면, 증착막의 가요성이 저하되어, 내굴곡성은 저하된다. 이에 반해, 본 발명자들은, 상기 다른 원소가 Zn이며, 또한 이 Zn이 Al 중에 고용되어 있는 경우, 예상에 반하여 증착막의 내굴곡성을 높일 수 있다는 지견을 얻었다.
상기 다른 원소가 Zn인 경우, Al 결정립의 평균 입자경의 상한으로서는, 150㎚가 바람직하고, 100㎚가 보다 바람직하고, 60㎚가 더욱 바람직하다. 한편, 상기 평균 입자경의 하한으로서는 20㎚가 바람직하고, 30㎚가 보다 바람직하다. 상기 평균 입자경이 상기 상한을 초과하면, 굴곡에 의해 크랙이 발생하기 쉬워져, 전기 저항률이 높아질 우려가 있다. 반대로, 상기 평균 입자경이 상기 하한에 미치지 못하면, 반복하여 굴곡한 경우에, 당해 Al 합금 증착막(1)이 파단될 우려가 있다.
상기 다른 원소가 Zn인 경우, 당해 Al 합금 증착막(1)에 있어서의 Zn의 함유량의 하한으로서는, 2.0atm％가 보다 바람직하고, 2.5atm％가 더욱 바람직하다. 한편, 상기 함유량의 상한으로서는, 5.0atm％가 보다 바람직하고, 4.0atm％가 더욱 바람직하다. 상기 함유량이 상기 하한에 미치지 못하면, 굴곡에 기인하는 크랙의 발생을 충분히 억제할 수 없을 우려가 있다. 반대로, 상기 함유량이 상기 상한을 초과하면, 당해 Al 합금 증착막(1)의 가요성이 저하될 우려가 있고, 그 결과, 반복하여 굴곡한 경우에, 당해 Al 합금 증착막(1)이 파단될 우려가 있다.
당해 Al 합금 증착막(1)은, 상술한 바와 같이 상기 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률 ρ0에 대한 동 시험을 1만회 행한 후의 전기 저항률 ρ1의 비(ρ1/ρ0)가 1.1 이하이다. 상기 전기 저항률의 비(ρ1/ρ0)의 상한으로서는, 1.05가 바람직하다. 상기 전기 저항률의 비(ρ1/ρ0)는, 예를 들어 당해 Al 합금 증착막(1)에 크랙이 발생함으로써 높아진다. 그 때문에, 상기 전기 저항률의 비(ρ1/ρ0)는, 당해 Al 합금 증착막(1)의 내굴곡성의 지표가 된다. 상기 전기 저항률의 비(ρ1/ρ0)가 상기 상한을 초과하면, 당해 Al 합금 증착막(1)을 반복하여 굴곡시킨 경우의 내굴곡성이 불충분해질 우려가 있다. 또한, 상기 전기 저항률의 비(ρ1/ρ0)의 하한으로서는, 예를 들어 1.00으로 할 수 있다.
당해 Al 합금 증착막(1)은, 상술한 바와 같이 상기 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률 ρ0에 대한 동 시험을 10만회 행한 후의 전기 저항률 ρ10의 비(ρ10/ρ0)가 1.3 이하이다. 상기 전기 저항률의 비(ρ10/ρ0)의 상한으로서는, 1.2가 바람직하다. 상기 전기 저항률의 비(ρ10/ρ0)가 상기 상한을 초과하면, 당해 Al 합금 증착막(1)을 반복하여 굴곡시킨 경우의 내굴곡성이 불충분해질 우려가 있다. 또한, 상기 전기 저항률의 비(ρ10/ρ0)의 하한으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 1.00으로 할 수 있다.
당해 Al 합금 증착막(1)의 상기 굴곡 시험을 1만회 행한 후의 전기 저항률 ρ1에 대한 동 시험을 10만회 행한 후의 전기 저항률 ρ10의 비(ρ10/ρ1)의 상한으로서는, 1.3이 바람직하고, 1.2가 보다 바람직하다. 상기 전기 저항률의 비(ρ10/ρ1)가 상기 상한을 초과하면, 당해 Al 합금 증착막(1)을 반복하여 굴곡시킨 경우에 내굴곡성이 급격하게 저하될 우려가 있다. 또한, 상기 전기 저항률의 비(ρ10/ρ1)의 하한으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 1.00으로 할 수 있다.
당해 Al 합금 증착막(1)의 평균 두께의 하한으로서는, 50㎚가 바람직하고, 100㎚가 보다 바람직하다. 한편, 상기 평균 두께의 상한으로서는 1000㎚가 바람직하고, 600㎚가 보다 바람직하고, 400㎚가 더욱 바람직하다. 상기 평균 두께가 상기 상한을 초과하면, 당해 Al 합금 증착막(1)이 불필요하게 두꺼워질 우려가 있음과 함께, 당해 Al 합금 증착막(1)의 제조 비용이 높아질 우려가 있다. 반대로, 상기 평균 두께가 상기 하한에 미치지 못하면, 당해 Al 합금 증착막(1)의 내굴곡성을 충분히 크게 하기 어려워질 우려가 있다. 또한, 상기 평균 두께가 상기 하한에 미치지 못하면, 당해 Al 합금 증착막(1)의 내열성이 불충분해질 우려나, 전기 저항률이 높아질 우려가 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 「평균 두께」란, 임의의 5점의 두께의 평균값을 의미한다.
상기 불가피적 불순물로서는, 예를 들어 Fe(철), Si(실리콘), B(붕소) 등을 들 수 있다. 상기 불가피적 불순물의 합계 함유량의 상한으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.5atm％로 할 수 있다. 각 불가피적 불순물의 함유량의 상한으로서는, 예를 들어 Fe 및 Si는 각각 0.12atm％, B는 0.012atm％로 할 수 있다. 상기 불가피적 불순물은, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위 내이면, 불가피적으로 함유되는 경우 외에, 적극적으로 첨가되어도 된다.
(기판)
기판(10)은 가요성을 갖는다. 기판(10)은, 예를 들어 합성 수지를 주성분으로 한다. 이 합성 수지로서는, 예를 들어 폴리이미드를 들 수 있다.
<이점>
당해 Al 합금 증착막(1)은, Al 및 Al 이외의 다른 금속 원소를 포함하고 있고, 상기 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률에 대한 동 시험을 1만회 행한 후의 전기 저항률의 비, 및 상기 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률에 대한 동 시험을 10만회 행한 후의 전기 저항률의 비가 모두 상기 범위 내이므로, 내굴곡성이 우수하다.
[디스플레이용 배선막]
당해 디스플레이용 배선막은, 예를 들어 당해 Al 합금 증착막(1)을 패터닝하여 형성된다.
당해 디스플레이용 배선막은, 디스플레이 장치에 구비되는 각종 배선용으로 사용된다. 당해 디스플레이용 배선은, 플렉시블 디스플레이 장치용의 배선으로서 적합하게 사용된다. 당해 디스플레이용 배선막은, 예를 들어 상기 다른 원소가 Zr인 경우, 제조 프로세스에서 열처리가 실시되는 주사선으로서, 보다 바람직하게 사용된다. 이 구성에 의하면, 제조 프로세스에 있어서의 열처리를 이용하여, 상술한 금속간 화합물을 용이하면서도 확실하게 석출할 수 있다. 한편, 당해 디스플레이용 배선판은, 상기 다른 원소가 Zn인 경우, 주사선, 신호선, 소스 전극, 드레인 전극, 게이트 전극 등의 각종 배선용으로서, 적합하게 사용된다.
당해 디스플레이용 배선막은, 당해 Al 합금 증착막(1)을 구비하므로, 내굴곡성이 우수하다.
[디스플레이 장치]
당해 디스플레이 장치는, 당해 디스플레이용 배선막을 구비한다. 당해 디스플레이 장치는, 예를 들어 TFT를 사용한 플렉시블 액정 디스플레이 장치이다. 단, 당해 디스플레이 장치가 플렉시블 디스플레이 장치인 경우, 이 플렉시블 디스플레이 장치로서는, 상기 플렉시블 액정 디스플레이 장치에 한정되는 것은 아니고, 플렉시블 유기 EL 디스플레이 장치 등, 액정 디스플레이 장치 이외의 플렉시블 디스플레이 장치여도 된다.
당해 디스플레이 장치는, 기판(10)과, 기판(10)에 Al 합금 증착막(1)을 패터닝하여 이루어지는 배선막(디스플레이용 배선막)을 구비한다. 기판(10)의 평균 두께에 대한 상기 배선막의 평균 두께의 비의 하한으로서는, 0.005가 바람직하고, 0.006이 보다 바람직하다. 한편, 상기 비의 상한으로서는, 0.05가 바람직하고, 0.03이 보다 바람직하다. 상기 비가 상기 하한에 미치지 못하면, 굴곡을 반복한 경우에 단선할 우려가 높아진다. 반대로, 상기 비가 상기 상한을 초과하면, 배선의 내부 응력이 너무 높아, 배선 균열이나 박리, 기판(10)의 만곡을 초래할 우려가 있다.
당해 디스플레이 장치는, 당해 디스플레이용 배선막을 구비하므로, 내굴곡성이 우수하다.
[스퍼터링 타깃]
당해 스퍼터링 타깃은, 당해 Al 합금 증착막의 형성에 사용된다. 당해 스퍼터링 타깃은, Al 및 Al 이외의 다른 금속 원소를 포함한다. 당해 스퍼터링 타깃은, 상기 Al 합금 증착막의 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률에 대한 동 시험을 1만회 행한 후의 전기 저항률의 비가 1.1 이하이고, 또한 상기 Al 합금 증착막의 상기 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률에 대한 동 시험을 10만회 행한 후의 전기 저항률의 비가 1.3 이하이다.
상기 다른 금속 원소로서는, Zr 또는 Zn이 바람직하다. 당해 스퍼터링 타깃에 있어서의 Zr의 함유량으로서는, 도 1의 Al 합금 증착막(1)에 있어서의 Zr의 함유량과 동일하게 할 수 있다. 당해 스퍼터링 타깃에 있어서의 Zn의 함유량으로서는, 도 1의 Al 합금 증착막(1)에 있어서의 Zn의 함유량과 동일하게 할 수 있다. 당해 스퍼터링 타깃은, Al 및 상기 다른 금속 원소 이외의 잔부는, 불가피적 불순물을 포함한다. 상기 불가피적 불순물로서는, 도 1의 Al 합금 증착막(1)에 있어서의 불가피적 불순물과 마찬가지의 것을 들 수 있다. 또한, 이들 불가피적 불순물의 함유량으로서는, 도 1의 Al 합금 증착막(1)과 마찬가지로 할 수 있다.
당해 스퍼터링 타깃의 형상은, 각형 플레이트상, 원형 플레이트상, 원통 플레이트상 등, 스퍼터링 장치의 구조에 따른 임의의 형상으로 할 수 있다. 당해 스퍼터링 타깃의 제조 방법으로서는, 용해 주조법이나 분말 소결법, 스프레이 포밍법 등에 의해 Al기 합금을 포함하는 잉곳을 제조하여 얻는 방법이나, Al기 합금을 포함하는 프리폼을 제조한 후, 이 프리폼을 치밀화하여 얻는 방법 등을 들 수 있다.
당해 스퍼터링 타깃은, 내굴곡성이 우수한 당해 Al 합금 증착막(1)을 제조하는 데 적합하다.
[Al 합금 증착막의 제조 방법]
다음에, 도 2를 참조하여, 도 1의 Al 합금 증착막(1)의 제조 방법의 일례에 대하여 설명한다. 당해 Al 합금 증착막의 제조 방법은, Al 및 Al 이외의 다른 금속 원소를 포함하는 증착막을 형성하는 공정(형성 공정 S1)과, 이 형성 공정 S1에서 형성된 증착막을 열처리하는 공정(열처리 공정 S2)을 구비한다.
(형성 공정)
형성 공정 S1에서는, 기판(10)의 표면에 증착막을 형성한다. 형성 공정 S1은, 예를 들어 이온 플레이팅법, 전자빔 증착법, 진공 증착법 등에 의해 행하는 것도 가능하다. 단, 형성 공정 S1은, 증착막에 있어서의 성분의 균일 분산성이나 막 두께의 균일성을 용이하게 높일 수 있는 관점에서, 상술한 스퍼터링 타깃을 사용한 스퍼터링법에 의해 행하는 것이 바람직하다.
스퍼터링 시에 있어서의 성막 조건으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 이하의 조건을 채용하는 것이 가능하다.
기판 온도: 실온 이상 50℃ 이하
도달 진공도: 1×10- 5Torr 이하(1×10-3Pa 이하)
성막 시의 가스압: 0.1Pa 이상 1.0Pa 이하, 산소 분압: 1％ 이상 50％ 이하
DC 스퍼터링 파워 밀도(타깃의 단위 면적당의 DC 스퍼터링 파워): 1.0W/㎠ 이상 20W/㎠ 이하
(열처리 공정)
열처리 공정 S2에서는, 형성 공정 S1에서 형성된 증착막을 400℃ 이상 500℃ 이하의 분위기 온도에서 열처리한다. 당해 Al 합금 증착막(1)의 제조 방법은, 열처리 공정 S2에 의해, Al 결정립의 미세화를 도모한다. 또한, 열처리 공정 S2에서는, 상기 다른 금속 원소가 Zr인 경우, Al과 Zr의 금속간 화합물을 석출시킨다.
열처리 공정 S2에 있어서의 열처리 시간의 하한으로서는, 10분이 바람직하고, 30분이 보다 바람직하다. 한편, 상기 열처리 시간의 상한으로서는, 5시간이 바람직하고, 2시간이 보다 바람직하다. 상기 열처리 시간이 상기 하한에 미치지 못하면, Al 결정립의 미세화가 충분히 진행되지 않을 우려가 있다. 또한, 상기 열처리 시간이 상기 하한에 미치지 못하면, 상기 다른 금속 원소가 Zr인 경우에, 상기 금속간 화합물의 석출이 충분히 진행되지 않을 우려가 있다. 반대로, 상기 열처리 시간이 상기 상한을 초과하면, Al 결정립의 미세화 및 상기 금속간 화합물의 석출이 너무 진행될 우려나, 당해 Al 합금 증착막(1)이 적층되는 기판(10)이 열화될 우려가 있다.
당해 Al 합금 증착막의 제조 방법에서는, 열처리 공정 S2 후의 증착막이 당해 Al 합금 증착막(1)으로서 구성된다.
열처리 공정 S2 후의 증착막의 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률에 대한 동 시험을 1만회 행한 후의 전기 저항률의 비는 1.1 이하이다. 또한, 열처리 공정 S2 후의 증착막의 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률에 대한 동 시험을 10만회 행한 후의 전기 저항률의 비는 1.3 이하이다.
당해 Al 합금 증착막의 제조 방법은, 내굴곡성이 우수한 당해 Al 합금 증착막(1)을 제조할 수 있다.
[그 밖의 실시 형태]
상기 실시 형태는, 본 발명의 구성을 한정하는 것은 아니다. 따라서, 상기 실시 형태는, 본 명세서의 기재 및 기술 상식에 기초하여 상기 실시 형태 각 부의 구성 요소의 생략, 치환 또는 추가가 가능하고, 그것들은 모두 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
[실시예]
이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 상세하게 설명하지만, 이 실시예의 기재에 기초하여 본 발명이 한정적으로 해석되는 것은 아니다.
(샘플의 제작)
두께 38㎛의 폴리이미드 기판의 표면에, 표 1의 조성을 갖는 평균 두께 250㎚의 증착막을 형성하였다. 이 증착막은, DC 마그네트론 스퍼터법에 의해 형성하였다. 이 DC 마그네트론 스퍼터법은, 분위기 가스로서 아르곤 가스를 사용하고, 압력 2mTorr, 기판 온도 25℃(실온)에서 행하였다. 스퍼터링 타깃으로서는, Al 타깃, 그리고 Al 타깃 상에 Zr 칩, Zn 칩 또는 Mg 칩을 적재한 것을 사용하였다. 증착막에 있어서의 각 금속 원소의 함유량은, XRF(형광 X선 분석법)에 의해 구하였다. 얻어진 증착막에 대해, 포토리소그래피에 의해 전극 패턴을 패터닝하였다. 이 전극 패턴은, 길이 70㎜, 또한 폭 1.0㎜의 배선 부분과, 이 배선 부분의 양단에 배치되는 전기 접속점으로서의 한 변이 5㎜인 정사각형의 한 쌍의 전극 패드를 갖는 구성으로 하였다. 또한, 패터닝 후의 증착막에 450℃의 분위기 하에서 1시간 열처리를 실시하여, No.1 내지 No.4의 샘플을 얻었다. No.1 내지 No.4의 샘플에 있어서의 Al 결정립의 평균 입자경을 표 1에 나타낸다. 이들 평균 입자경은, 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여, 임의로 추출한 10개의 Al 결정립의 관찰면에 있어서의 최대 입자경을 평균함으로써 구하였다.
Figure pat00001
<금속간 화합물의 석출>
No.1 내지 No.4의 샘플에 대하여, 금속간 화합물의 석출의 유무를 이하의 방법으로 조사하였다. 먼저, 두께 38㎛의 폴리이미드 기판의 표면에 No.1 내지 No.4와 동일한 조성을 갖는 두께 1000㎚의 증착막을 상기와 마찬가지의 수순으로 적층하여, No.1 내지 No.4에 대응하는 시험편을 제작하였다. 다음에, 이들 시험편에 대하여, 가부시키가이샤 리가쿠제의 수평형 X선 회절 장치 「SmartLab」을 사용하여 이하의 측정 조건에서 X선 회절 측정을 행하여, 금속간 화합물의 석출의 유무를 조사하였다. 이 측정 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 표 2에서는, 금속간 화합물이 석출된 경우를 「A」, 금속간 화합물이 석출되지 않은 경우를 「B」로 나타내고 있다.
타깃: Cu
단색화: 모노크로미터를 사용(Kα)
타깃 출력: 45kV-200mA
(통상 측정): θ/2θ 주사
발산 슬릿: 2/3°
산란 슬릿: 2/3°
수광 슬릿: 0.6mm
주사 속도: 1°/분
샘플링 폭: 0.02°
<굴곡 시험>
No.1 내지 No.4의 샘플에 대하여, 유아사 시스템 기키 가부시키가이샤제의 다기능판 소형 탁상형 내구 시험기 「DLDM111LH」를 사용하여, IEC62715-6-1에 준거하여, 곡률 반경 r=1㎜, 굴곡 속도 90회/분으로, 증착막이 내면측에서 대향하도록 무부하 U자 신축 시험을 행하였다. 이 굴곡 시험은, 10만회까지 반복하여 행하였다.
<전기 저항률의 측정>
상기 굴곡 시험에 있어서의 굴곡 전, 및 굴곡 횟수 1000회 후, 5000회 후, 1만회 후, 10만회 후에, 전극 패드간의 직류 전기 저항을 모니터링하였다. 이 전기 저항률의 측정은, Advantest사제의 고저항 측정 시스템 「R8340」을 사용하여 행하였다. 전기 저항률은, 얻어진 I-V 특성의 선형 부분만을 사용하여 측정하였다. 각 샘플에 대하여, 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률에 대한 굴곡 횟수 1000회 후, 5000회 후, 1만회 후 및 10만회 후의 전기 저항률의 비를 도 3에 도시한다. 또한, 각 샘플에 대하여, 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률 ρ0에 대한 동 시험을 1만회 행한 후의 전기 저항률 ρ1의 비(ρ1/ρ0), 및 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률 ρ0에 대한 동 시험을 10만회 행한 후의 전기 저항률 ρ10의 비(ρ10/ρ0)를 표 2에 나타낸다.
Figure pat00002
<평가 결과>
도 3 및 표 2에 나타낸 바와 같이, No.3 및 No.4는, 굴곡 시험을 1만회 행한 후의 전기 저항률이 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률보다도 높게 되어 있다. 이에 반해, No.1 및 No.2는, 굴곡 시험을 1만회 행한 후의 전기 저항률이 굴곡 시험을 행하기 전에 대하여 상승하지 않았다. 또한, No.1 및 No.2는, 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률에 대한 굴곡 시험을 10만회 행한 후의 전기 저항률의 비가 No.3 및 No.4에 대하여 낮다. 또한, No.1 및 No.2는, 굴곡 시험을 1만회 행한 후의 전위 저항률에 대한 동 시험을 10만회 행한 후의 전기 저항률의 비가, No.3 및 No.4보다도 작다. 이것으로부터, No.1 및 No.2는, No.3 및 No.4보다도 반복하여 굴곡한 경우의 내굴곡성이 우수함을 알 수 있다.
No.1에 대해서는, 금속간 화합물이 적절하게 석출되고, 또한 Al 결정립의 미세화가 적절하게 도모됨으로써, 상기 금속간 화합물에 의한 크랙의 진전 방지 기능과, 증착막의 가요성이 모두 우수한 것으로 되어, 전기 저항률이 낮게 억제되었다고 생각된다. 즉, 크랙은 Al 결정립의 입계를 따라서 진전되지만, 이 진전이 상기 금속간 화합물에 의해 방지됨과 함께, 상기 금속간 화합물의 석출량이 적절하게 억제됨으로써 증착막의 가요성을 충분히 높일 수 있었던 결과, 전기 저항률이 낮게 억제되었다고 생각된다.
한편, No.2에 대해서는, 금속간 화합물이 석출되지 않았기 때문에, No.3 및 No.4와 동일 정도의 전기 저항률을 나타낼 것으로 예상되었다. 그러나, 이 예상에 반하여, 다른 금속 원소로서 Zn을 소정의 비율로 포함하는 경우에는, 반복하여 굴곡 시험을 행한 경우에도 전기 저항률의 상승을 충분히 억제할 수 있어, 우수한 내굴곡성이 얻어짐을 알 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 양태에 관한 Al 합금 증착막은, 플렉시블 디스플레이용의 배선막으로서 적합하다.
1: Al 합금 증착막
10: 기판

Claims (7)

  1. Al 및 Al 이외의 다른 금속 원소를 포함하고,
    굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률에 대한 동 시험을 1만회 행한 후의 전기 저항률의 비가 1.1 이하이고, 또한
    상기 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률에 대한 동 시험을 10만회 행한 후의 전기 저항률의 비가 1.3 이하인 Al 합금 증착막.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다른 금속 원소가 Zr 또는 Zn이고,
    상기 다른 금속 원소의 함유량이 1.5atm％ 이상 6.0atm％ 이하인 Al 합금 증착막.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    Al 결정립을 포함하고, 이 Al 결정립의 평균 입자경이 20㎚ 이상 150㎚ 이하인 Al 합금 증착막.
  4. 제1항 또는 제2항에 기재된 Al 합금 증착막을 구비하는 디스플레이용 배선막.
  5. 제4항에 기재된 배선막을 구비하는 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배선막이 적층되는 기판을 구비하고,
    상기 기판의 평균 두께에 대한 상기 배선막의 평균 두께의 비가 0.005 이상 0.05 이하인 디스플레이 장치.
  7. Al 합금 증착막 형성용의 스퍼터링 타깃이며,
    Al 및 Al 이외의 다른 금속 원소를 포함하고,
    상기 Al 합금 증착막의 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률에 대한 동 시험을 1만회 행한 후의 전기 저항률의 비가 1.1 이하이고, 또한
    상기 Al 합금 증착막의 상기 굴곡 시험을 행하기 전의 전기 저항률에 대한 동 시험을 10만회 행한 후의 전기 저항률의 비가 1.3 이하인 스퍼터링 타깃.
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