Cu电极保护膜用NiCu合金靶材以及叠层膜的制作方法

专利名称：Cu电极保护膜用NiCu合金靶材以及叠层膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及Cu电极保护膜用NiCu合金靶材以及叠层膜，具体而言，本发明涉及用于形成用作触摸面板或液晶面板的电极的Cu电极保护膜的Cu电极保护膜用MCu合金靶材、以及使用该靶材而制造的叠层膜。
背景技术：
触摸面板、以及薄型大画面电视等中所使用的液晶面板具有在2块透明基板之间封闭有液晶这样的结构。在透明基板的内侧(液晶侧的一面)形成有作为液晶的工作电极的透明电极。在透明电极中，一般使用氧化铟锡(ITO)。另外，在形成有透明电极的基板表面的一部分中形成有作为外部输出端子的金属电极或金属配线(以下将它们统称为“金属电极”)。在基板表面中，金属电极形成在不需要透光的部分(例如，基板的外周部)处。在透明电极的表面上直接形成金属电极的情况下，当透明电极与金属电极之间的标准电位差(电位差)较大时，金属电极发生电解腐蚀。另外，有时候形成于基板表面的底层与金属电极之间发生原子的相互扩散，从而金属电极的电特性发生劣化。因此，一般在金属电极的两面均形成用于保护金属电极的保护膜(阻隔层)。在现有的液晶面板中，一般使用Al-Nd系合金作为金属电极，并使用Mo-Nb系合金作为保护膜。关于在这种液晶面板中所使用的金属电极、保护膜、以及用于形成它们的材料，一直以来有各种提案。例如，专利文献1中公开了这样的薄膜形成用溅射靶其含有共计2 50原子％ 的选自V和Nb中的一者或两者，余量为Mo和不可避免的杂质，并且其相对密度为95%以上。在该文献中记载了 使用含有Nb或V的Mo合金靶时，可以得到不含有害的Cr、电阻低且耐腐蚀性高的金属薄膜。另外，专利文献2中公开了这样的溅射靶材其以Mo作为主体，含有0. 5 50原子％的选自Ti、Zr、V、Nb、Cr中的金属元素M，并具有预定的组织。在该文献中记载了 将原料粉末混合物压缩成形以形成成形体，将该成形体粉碎再次形成粉末，并将该粉末加压烧结，由此抑制了成分的偏析，并且还提高了烧结体的塑性加工性。另外，专利文献3中公开了这样的靶部件该靶部件不是金属电极的保护膜用靶材，其含有Ni :70 85重量％、Cu :2 10重量％、以及Mo :1 6重量％和/或Cr :0. 5 3重量％，余量基本上由Fe构成，并且经溅射的面的结晶粒度比JIS奥氏体结晶粒度编号 No. 3 小。在该文献中记载了 使用这种靶时，可以获得保磁力低且均勻的!^e-Ni合金薄膜。另外，专利文献4中公开了这样的蒸镀用Nile基合金该合金不是金属电极的保护膜用靶材，其含有Ni 35 85重量％、选自Mo、Cr、Cu和Nb中的1种以上3 15重量％、六1 :1重量％以下、Ca和/或Mg :300ppm以下、0 :30ppm以下、N :30ppm以下，余量基本上为狗。在该文献中记载了 通过使用这种靶材，可以获得纯度极高的高特性的磁性薄膜。另外，在非专利文献1中公开了这样的方法使用Ar+02混合气体对由Cu-2重量％ Zr合金、Cu-I重量％ Mo合金或Cu-O. 7重量％ Mg合金构成的靶进行溅射。在该文献中记载了 通过采用该方法，可以在由Cu系材料构成的层(金属电极) 与底层之间的界面处形成与底层的贴附性良好的阻隔层(氧化层)。另外，专利文献5中公开了这样的溅射靶其不是金属电极的保护膜用靶材，其由 Ni-7.5质量％ Ti-4 40质量％ Cu合金构成，可用于形成芯片电阻器用的电极。在该文献中记载了 在Ni-Ti合金中添加Cu时，由于饱和磁化强度变小，因此可以获得长寿命的靶材。另外，专利文献6中公开了这样的用于形成阻隔层的镍合金溅射靶其不是金属电极的保护膜用靶材，其由(a)Ni-25 原子 ％ Cu_2 原子 ％ Cr 合金(Ni_26. 6 质量％ Cu-L 7 质量％ Cr 合金)、 或(b)Ni-25 原子 ％ Cu-12 原子 ％ Ti 合金(Ni_27. 1 质量％ Cu_9. 8 质量％ Ti 合金) 形成。在该文献中记载了 使用具有这样的组成的靶来形成阻隔层时，可以抑制Sn的扩散。随着液晶面板的大型化，人们需求比Al系材料的电阻更低的材料。另外，在Al系配线的保护膜中所用的Mo-Nb系合金价格昂贵，成为液晶面板低成本化的障碍。与此相对， Cu系材料比Al系材料的电阻低，期待作为替代Al系材料的低电阻配线材料。作为使用了 Cu系材料的金属电极和Cu电极保护膜的形成方法，如非专利文献1 中所公开的那样，已知有在Ar+仏气氛下对由Cu系合金形成的靶进行溅射的方法。该文献所记载的方法具有这样的优点通过一次溅射可同时形成Cu电极和保护膜。但是，在Ar+仏气氛下的反应性溅射使Cu电极膜本身的电阻增加，导致特性劣化。 另外，由于A在真空装置室内容易被捕获，因此难以控制氧气分压，从而成为产品质量不均的原因。另外，一般来说，通过这样的方法形成金属电极和保护膜在形成有透明电极的基板整个表面上形成保护膜和电极层，并以预定的形状形成图案。在降低液晶面板的成本时， 优选采用湿式蚀刻法来形成图案。进一步，为了以湿式蚀刻法高精度地形成图案，优选的是，保护膜和电极层的蚀刻速率基本相等。但是，采用非专利文献1公开的方法所获得的金属电极和保护膜中，两者的蚀刻速率差较大，因此存在着不能高精度地形成图案的问题。另外，在液晶面板的情况下，Cu电极保护膜形成在由ITO构成的透明电极之上。因此，要求Cu电极保护膜与ITO具有高的贴附性。另外，为了有效地进行溅射，要求靶材的透磁率低。但是，迄今为止，尚没有人提出同时全部具备这些条件的Cu电极保护膜用靶、以及使用这种靶制造的叠层膜的例子。[现有技术文献][专利文献]
专利文献1 日本特开2002-327^4号公报专利文献2 日本特开2005-290409号公报专利文献3 日本特开昭62-186511号公报专利文献4 日本特开昭63-100148号公报专利文献5 日本特开2005-171；341号公报专利文献6 国际公开W02005/04U90号[非专利文献]非专利文献1 高泽悟，等；Ulvac Technical Journal，第 69 期，第 7 页，2009

发明内容
发明要解决的问题本发明要解决的问题在于提供一种Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶材、以及使用这种靶材制造的叠层膜，其中所述靶材(a)能够用作Cu电极的保护膜，能够抑制由Cu电极的电解腐蚀或原子扩散所导致的电特性劣化，并且能够通过湿式蚀刻法形成可具有更高精度的图案的保护膜；(b)能够形成与透明电极的贴附性良好的保护膜，而且(c)能够有效地进行溅射。解决问题的手段为了解决上述问题，本发明涉及的Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶材的第一方面的要点在于含有15. 0 质量0 质量％、以及 0. 5 质量(Cr,Ti) <10. 0 质量％ (其中，Cr >0，Ti >0)，余量为Ni及不可避免的杂质。本发明所涉及的Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶材的第二方面的要点在于含有15. 0质量Cu ^ 55. 0质量％、以及0. 5质量Cr ^ 10. 0质量％，余量为Ni及不可避免的杂质。本发明所涉及的Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶材的第三方面的要点在于含有15. 0质量Cu ^ 55. 0质量％、以及0. 5质量Ti ^ 10. 0质量％，余量为Ni及不可避免的杂质。另外，本发明涉及的叠层膜具有Cu电极、以及在所述Cu电极的一面或两面形成的保护膜，所述保护膜由使用本发明所涉及的Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶材成膜而成的薄膜形成。发明效果当对Ni-15 55Cu合金添加预定量的Cr和/或Ti时，该合金与Cu电极的蚀刻速率差变小，同时与Cu电极或ITO等周围部件之间的电位差也变小。因此，将该合金用作液晶面板中所用的Cu电极的保护膜时，可以抑制由Cu电极的电解腐蚀或原子扩散所导致的电特性劣化，并且可以通过湿式蚀刻法高精度地形成图案。另外，当对Ni-15 55Cu合金添加预定量的Cr和/或Ti时，该合金与透明电极的贴附性提高。另外，由于Ni-15 55Cu合金的最大透磁率变小，将其用于靶时，能够有效地进行溅射。


[图1]图I(A)为示出Ni-x质量％Cu-3质量％ Cr(x = 10 60)合金的Cu含量与相对于ITO的电位差Δ V之间的关系的图。图I(B)为示出Ni-35质量％Cu-x质量％ Cr (x = 0 11)合金的Cr含量与相对于ITO的电位差Δ V之间的关系的图。[图2]图2(A)为示出Ni-x质量％Cu-3质量％ Cr(x = 10 60)合金的Cu含量与相对于Cu的电位差Δ V之间的关系的图。图2 (B)为示出Ni-35质量％ Cu-x质量％ Cr (χ = 0 iD合金的Cr含量与相对于Cu的电位差Δ V之间的关系的图。[图3]图3(A)为示出Ni-x质量％Cu-3质量％ Cr(x = 10 60)合金的Cu含量与蚀刻速率差之间的关系的图。图3(B)为示出Ni-35质量％ Cu-x质量％ Cr(x = 0 11)合金的Cr含量与蚀刻速率差之间的关系的图。[图4]图4(A)为示出Ni-x质量％Cu-3质量％Cr(x= 10 60)合金的Cu含量与剥离率(ΙΤ0 :20nm, NiCuCr :50nm)之间的关系的图。图4(B)为示出Ni-35质量％ Cu_x 质量％ Cr(x = 0 11)合金的Cr含量与剥离率(ITO :20nm,NiCuCr :50nm)之间的关系的图。[图5]图5(A)为示出Ni-x质量％Cu-3质量％Cr(x= 10 60)合金的Cu含量与剥离率(ITO :20nm,NiCuCr :200nm)之间的关系的图。图5 (B)为示出Ni-35质量％ Cu_x 质量％ Cr(x = 0 11)合金的Cr含量与剥离率(ITO :20nm，NiCuCr :200nm)之间的关系的图。[图6]图6(A)为示出Ni-x质量％Cu-3质量％Cr(x= 10 60)合金的Cu含量与剥离率(ITO :150nm,NiCuCr :50nm)之间的关系的图。0 6(B)为示出Ni-35质量％ Cu_x 质量％ Cr(x = 0 11)合金的Cr含量与剥离率(ITO :150nm, NiCuCr :50nm)之间的关系的图。[图7]图7(A)为示出Ni-x质量％Cu-3质量％ Cr(x = 10 60)合金的Cu含量与剥离率(ITO :150nm, NiCuCr :200nm)之间的关系的图。图7 (B)为示出Ni-35质量％ Cu-x质量％ Cr (x = 0 11)合金的Cr含量与剥离率(ΙΤ0 150nm,NiCuCr :200nm)之间的关系的图。[图8]图8(A)为示出Ni-x质量％Cu-3质量％Cr(x= 10 60)合金的Cu含量与最大透磁率μ之间的关系的图。图8(B)为示出Ni-35质量％ Cu-x质量％ Cr (χ = 0 11)合金的Cr含量与最大透磁率μ之间的关系的图。[图9]图9(A)为示出Ni-x质量％ Cu-3质量％ Ti(x = 10 60)合金的Cu含量与相对于ITO的电位差Δ V之间的关系的图。图9 (B)为示出Ni-35质量％ Cu-X质量％ Ti(x = 0 7)合金的Ti含量与相对于IT0的电位差Δ V之间的关系的图。[图10]图10(A)为示出Ni-x质量％ Cu_3质量％ Ti (x = 10 60)合金的Cu含量与相对于Cu的电位差Δ V之间的关系的图。图10(B)为示出Ni-35质量％ Cu-x质量％ Ti(x = 0 7)合金的Ti含量与相对于Cu的电位差Δ V之间的关系的图。[图11]图11(A)为示出Ni-x质量％ Cu_3质量％ Ti (x = 10 60)合金的Cu含量与蚀刻速率差之间的关系的图。图Il(B)为示出Ni-35质量％ Cu-x质量％ Ti (χ = 0 7)合金的Ti含量与蚀刻速率差之间的关系的图。
[图12]图12(A)为示出Ni-χ质量％ Cu_3质量％ Ti (x = 10 60)合金的Cu 含量与剥离率(ΙΤ0 :20nm,NiCuTi :50nm)之间的关系的图。图12(B)为示出Ni_35质量％ Cu-x质量％ Ti (χ = 0 7)合金的Ti含量与剥离率(ΙΤ0 :20nm, NiCuTi :50nm)之间的关系的图。[图13]图13(A)为示出Ni-χ质量％ Cu_3质量％ Ti (x = 10 60)合金的Cu含量与剥离率(ΙΤ0 :20nm, NiCuTi :200nm)之间的关系的图。图13(B)为示出Ni-35质量％ Cu-x质量％ Ti (χ = 0 7)合金的Ti含量与剥离率(ΙΤ0 :20nm,NiCuTi :200nm)之间的关系的图。[图14]图14(A)为示出Ni-χ质量％Cu_3质量％ Ti (x = 10 60)合金的Cu含量与剥离率(ΙΤ0 :150nm, NiCuTi :50nm)之间的关系的图。图14(B)为示出Ni_35质量％ Cu-x质量％ Ti(x = 0 7)合金的Ti含量与剥离率(ΙΤ0 :150nm,NiCuTi :50nm)之间的关系的图。[图15]图15(A)为示出Ni-χ质量％ Cu_3质量％ Ti (x = 10 60)合金的Cu含量与剥离率(ΙΤ0 :150nm,NiCuTi :200nm)之间的关系的图。图15(B)为示出Ni_35质量％ Cu-x质量％ Ti (χ = 0 7)合金的Ti含量与剥离率(ΙΤ0 :150nm, NiCuTi :200nm)之间的关系的图。[图16]图16(A)为示出Ni-χ质量％ Cu_3质量％ Ti (x = 10 60)合金的Cu含量与最大透磁率μ之间的关系的图。图16(B)为示出Ni-35质量％ Cu_x质量％ Ti (x = 0 7)合金的Ti含量与最大透磁率μ之间的关系的图。
具体实施例方式以下对本发明的一个实施方案进行详细说明。[1. Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶(1) =NiCuCr合金][1. 1.成分]本发明第一实施方案涉及的Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶材含有以下元素，并且余量由M及不可避免的杂质构成。添加元素的种类及添加量的限定理由如下所述。(1) 15. 0 质量 Cu 彡 55. 0 质量 ％NiCu合金中的Cu含量会影响该合金与Cu电极或ITO之间的标准电位的差(电位差)、或者影响该合金与Cu电极之间的蚀刻速率差。另外，Cu含量还会影响NiCu合金的透磁率。一般来说，Cu含量越少，与周围部件之间的电位差越大，并且耐电解腐蚀性降低。 另外，与Cu电极相比蚀刻速率变慢，电极的可信度降低。如果保护膜的蚀刻速率过慢时，湿式蚀刻后的保护膜/电极/保护膜的断面成为凹状。而且，Cu含量越少，保护膜的电阻越大，电极的可信度降低。另外，Cu含量越少，最大透磁率ym增加。因此，Cu含量需要在15.0质量％以上。Cu含量更优选在25.0质量％以上，进一步优选在30. 0质量％以上。另一方面，Cu含量过剩的话，反而与周围部件的电位差变大。另外，与Cu电极相比蚀刻速率过快，电极的可信度降低。如果保护膜的蚀刻速率过快，则湿式蚀刻后的保护膜 /电极/保护膜的断面成为凸状。而且，Cu含量过剩的话，由于析出金属间化合物，因而加工性降低。因此，Cu含量需要在55.0质量％以下。Cu含量更优选在45.0质量％以下，进一步优选在40. 0质量％以下，更进一步优选在35. 0质量％以下。(幻0· 5质量Cr彡10. 0质量％含有相对较多量的Cu的NiCu合金与周围部件(特别是Cu电极)之间的电位差变大，而且，与Cu电极相比蚀刻速率加快。Cr具有使所述MCu合金与周围部件之间的电位差变小、并且使NiCu合金的蚀刻速率降低(接近于Cu电极)的作用。另外，Cr还具有提高与透明电极(ITO)的贴附性的作用。一般来说，Cr含量越少，与周围部件之间的电位差变大，耐电解腐蚀性降低。另外， 与Cu电极相比蚀刻速率过快，电极的可信度降低。而且，Cr含量越少，与透明电极的贴附性降低。因此，Cr含量需要在0.5质量％以上。Cr含量更优选在1. 0质量％以上，进一步优选在3.0质量％以上。另一方面，Cr含量过剩的话，反而与周围部件的电位差变大。另外，与Cu电极相比蚀刻速率过快，电极的可信度降低。因此，Cr含量需要在10.0质量％以下。Cr含量更优选在7. 0质量％以下，进一步优选在5.0质量％以下。[1. 2.用途]本发明第一实施方案涉及的靶材可以用于形成保护膜，该保护膜用于保护Cu电极。此处，"Cu电极”是指这样的电极其由纯Cu或者具有与纯Cu相等的电阻(具体来说，约2 3 μ Ω cm)的Cu合金构成。另外，本实施方案涉及的靶材也可以用于Cu电极保护膜以外的用途。作为其它的用途，具体来说有电极膜、反射膜等。Cu电极保护膜一般形成在Cu电极的两面。例如，在液晶面板的情况下，使用具有预定组成的靶材，在形成有透明电极的基板表面依次形成Cu电极保护膜、Cu电极、以及Cu 电极保护膜。接着，采用湿式蚀刻法，以预定的形状将Cu电极保护膜/Cu电极/Cu电极保护膜形成图案。另一方面，根据用途，有时也在Cu电极的单面上形成保护膜。例如，在TFT的情况下，使用具有预定组成的靶材，在形成有透明电极的基板表面依次形成Cu电极保护膜和Cu 电极。接着，采用湿式蚀刻法，以预定的形状将Cu电极保护膜/Cu电极形成图案。[2. Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶材⑵=NiCuTi合金][2. 1.成分]本发明第二实施方案涉及的Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶材含有以下元素，并且余量由M及不可避免的杂质构成。添加元素的种类及添加量的限定理由如下所述。(1) 15. 0 质量 Cu 彡 55. 0 质量 ％NiCu合金中的Cu含量会影响该合金与Cu电极或ITO之间的标准电位的差(电位差)、或者影响该合金与Cu电极之间的蚀刻速率差。另外，Cu含量还会影响NiCu合金的透磁率。
—般来说，Cu含量越少，与周围部件之间的电位差越大，并且耐电解腐蚀性降低。 另外，与Cu电极相比蚀刻速率变慢，电极的可信度降低。如果保护膜的蚀刻速率过慢时，湿式蚀刻后的保护膜/电极/保护膜的断面成为凹状。而且，Cu含量越少，保护膜的电阻越大，电极的可信度降低。另外，Cu含量越少，最大透磁率ym增加。因此，Cu含量需要在15.0质量％以上。Cu含量更优选在25.0质量％以上，进一步优选在30. 0质量％以上。另一方面，Cu含量过剩的话，反而与周围部件的电位差变大。另外，与Cu电极相比蚀刻速率过快，电极的可信度降低。如果保护膜的蚀刻速率过快，则湿式蚀刻后的保护膜 /电极/保护膜的断面成为凸状。而且，Cu含量过剩的话，由于析出金属间化合物，因而加工性降低。因此，Cu含量需要在55.0质量％以下。Cu含量更优选在45.0质量％以下，进一步优选在40. 0质量％以下，更进一步优选在35. 0质量％以下。(2)0. 5 质量Ti < 10. 0 质量％含有相对较多量的Cu的NiCu合金与周围部件(特别是Cu电极)之间的电位差变大，而且，与Cu电极相比蚀刻速率加快。Ti具有使所述MCu合金与周围部件之间的电位差变小、并且使NiCu合金的蚀刻速率降低(接近于Cu电极)的作用。另外，Ti还具有提高与透明电极(ITO)的贴附性的作用。一般来说，Ti含量越少，与周围部件之间的电位差变大，耐电解腐蚀性降低。另外， 与Cu电极相比蚀刻速率过快，电极的可信度降低。而且，Ti含量越少，与透明电极的贴附性降低。因此，Ti含量需要在0.5质量％以上。Ti含量更优选在1.0质量％以上，进一步优选在3.0质量％以上。另一方面，Ti含量过剩的话，反而与周围部件的电位差变大。另外，与Cu电极相比蚀刻速率过慢，电极的可信度降低。因此，Ti含量需要在10.0质量％以下。Ti含量更优选在7.0质量％以下，进一步优选在5.0质量％以下。[2. 2.用途]关于本发明第二实施方案涉及的靶材的用途，由于与第一实施方案相同，因此省略对其的详细说明。[3. Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶材(3) =NiCuCrTi合金][3.1.成分]本发明第三实施方案涉及的Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶材含有以下元素，并且余量由M及不可避免的杂质构成。添加元素的种类及添加量的限定理由如下所述。(1) 15. 0 质量 Cu 彡 55. 0 质量 ％NiCu合金中的Cu含量会影响该合金与Cu电极或ITO之间的标准电位的差(电位差)、或者影响该合金与Cu电极之间的蚀刻速率差。另外，Cu含量还会影响NiCu合金的透磁率。一般来说，Cu含量越少，与周围部件之间的电位差越大，并且耐电解腐蚀性降低。 另外，与Cu电极相比蚀刻速率变慢，电极的可信度降低。如果保护膜的蚀刻速率过慢时，湿式蚀刻后的保护膜/电极/保护膜的断面成为凹状。而且，Cu含量越少，保护膜的电阻越大，电极的可信度降低。另外，Cu含量越少，最大透磁率ym增加。因此，Cu含量需要在15.0质量％以上。Cu含量更优选在25.0质量％以上，进一步优选在30. 0质量％以上。另一方面，Cu含量过剩的话，反而与周围部件的电位差变大。另外，与Cu电极相比蚀刻速率过快，电极的可信度降低。如果保护膜的蚀刻速率过快，则湿式蚀刻后的保护膜 /电极/保护膜的断面成为凸状。而且，Cu含量过剩的话，由于析出金属间化合物，因而加工性降低。因此，Cu含量需要在55.0质量％以下。Cu含量更优选在45.0质量％以下，进一步优选在40. 0质量％以下，更进一步优选在35. 0质量％以下。(2)0. 5质量(Cr、Ti)彡10. 0质量％，但是Cr > 0、Ti > 0如上所述，Cr和 Ti均具有下列作用(a)使NiCu合金与周围部件之间的电位差减小的作用；(b)使NiCu合金的蚀刻速率减慢(接近于Cu电极)的作用；以及(c)提高与透明电极(ITO)的贴附性的作用。如果向NiCu合金中同时添加Cr和Ti，具有这样的作用在同样保持蚀刻速率和贴附性的同时，使得与周围部件的电位差进一步减小。一般来说，Cr和/或Ti含量越少，与周围部件之间的电位差变大，耐电解腐蚀性降低。另外，与Cu电极相比蚀刻速率过快，电极的可信度降低。因此，Cr和Ti的总含量需要在0.5质量％以上。Cr和Ti的总含量更优选在1.0质量％以上，进一步优选在3.0质
量％以上。另一方面，Cr和/或Ti的含量过剩的话，反而与周围部件的电位差变大。另夕卜， 与Cu电极相比蚀刻速率过慢，电极的可信度降低。因此，Cr和Ti的总含量需要在10. 0质量％以下。Cr和Ti的总含量更优选在7. 0质量％以下，进一步优选在5. 0质量％以下。[3.2.用途]关于本发明第三实施方案涉及的靶材的用途，由于与第一实施方案相同，因此省略对其的详细说明。[4.叠层膜]本发明涉及的叠层膜具有Cu电极、以及在所述Cu电极的一面或两面上形成的保护膜，所述保护膜由使用本发明所涉及的Cu电极保护膜用M-Cu合金靶材成膜后的薄膜构成。[4. l.Cu 电极]Cu电极的厚度根据目的优选选择最佳的厚度。一般来说，Cu电极越厚，工作越稳定。但是，如果Cu电极过厚，不仅蚀刻性或贴附性降低，而且还造成膜破裂。因此，Cu电极的厚度优选为50 500nm。Cu电极的厚度更优选为100 400nm，进一步优选为150 250nmo关于Cu电极的其它方面，由于与上面所述的那样，因此省略对其的说明。[4. 2.保护膜]保护膜的厚度根据目的优选选择最佳的厚度。一般来说，保护膜越厚，耐久性越高。但是，如果保护膜过厚的话，则蚀刻性或贴附性降低。因此，保护膜的厚度优选为5 lOOnm。保护膜的厚度更优选为5 70nm，进一步优选为5 50nm。在Cu电极的两面形成保护膜的情况下，各面的保护膜的组成可以彼此相同、或者可以不同。即，在Cu电极的两面形成保护膜的情况下，可以采用相同组成的靶材形成各面的保护膜。或者，可以采用第一靶材形成一面的保护膜，并且采用与第一靶材的组成不同的第二靶材形成另一面的保护膜。关于保护膜的成膜方法，没有特别的限定，可以根据目的采用各种方法。作为使用了靶材的保护膜的成膜方法，具体来说有溅射法，另外还有使用纳米粒子的纳米压印法或湿镀法等。关于保护膜、以及Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶材的其它方面，由于与上面所述的那样，因此省略对其的说明。[5. Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶材及叠层膜的作用]Ni-15 55Cu合金与周围部件(特别是Cu电极)之间的电位差较大，而且，与Cu 电极相比，蚀刻速率快。与此相对，如果在Ni-15 55Cu合金中添加预定量的Cr和/或Ti，则蚀刻速率变慢(接近于Cu电极的蚀刻速率)，同时，与Cu电极或ITO等周围部件之间的电位差变小。 因此，将该合金用作在液晶面板中使用的Cu电极的保护膜时，可以抑制由Cu电极的电解腐蚀或原子扩散所导致的电特性劣化，并且可以通过湿式蚀刻法高精度地形成图案。另外，如果在Ni-15 55Cu合金中添加预定量的Cr和/或Ti，则与透明电极的贴附性提高。进一步，由于Ni-15 55Cu合金的最大透磁率变小，因此将其用于靶材时，可以有效地进行溅射。实施例(实施例1)[1.试样的制备]采用溶解铸造法，制备具有预定组成的Ni-Cu-Cr合金靶材。Cu含量设定为10 60质量％。Cr含量设定为O 11质量％。另外，采用溶解铸造法，制备Ni-35质量％ Cu-L 5 质量％ Cr-L 5质量％ Ti合金靶材。进一步，作为比较，使用纯Cu和ΙΤ0。[2.试验方法][2. 1.电位差]分别测定Ni-Cu-Cr合金、Ni-Cu-Cr-Ti合金、Cu和ITO的标准电位。使用碳电极作为对电极，使用甘汞电极作为参比电极，在保持为40°C的200g/L硫酸铵水溶液中，采用电位恒流器法测定标准电位。利用所得到的各材料的标准电位，算出Ni-Cu-Cr合金或Ni-Cu-Cr-Ti合金与 Cu之间的电位差Δ V(V)，以及Ni-Cu-Cr合金或Ni-Cu-Cr-Ti合金与ITO之间的电位差 Δ V(V)。另外，与现有技术相比，电位差越小越优选，但是电位差与现有技术相同或稍大一些在实用上也没有问题。具体来说，与ITO的电位差在0. 35V以下、与Cu的电位差在1. OV 以下即可。[2. 2.蚀刻速率差]
将形状完备的各材料的试验片浸渍在40°C的硫酸铵200g/L水溶液中预定的时间。根据浸渍后厚度的减少量算出蚀刻速率。进一步，利用所得到的蚀刻速率，算出与Cu 之间的蚀刻速率差(nm/秒)。另外，与现有技术相比，蚀刻速率差越小越优选，但是蚀刻速率差与现有技术相同或稍大一些在实用上也没有问题。具体来说，蚀刻速率为1.2nm/秒即可。[2. 3.剥离率]在玻璃基板上形成ITO膜(厚度20nm或150歷)。接着，在ITO膜上进一步形成 Ni-Cu-Cr 合金膜或 Ni-Cu-Cr-Ti 合金膜(厚度50nm 或 200nm)。利用所得到的膜，进行划痕试验。试验条件依据JIS K5600设定。S卩，在膜表面上放置Imm间距横切器，形成100个网格。在膜表面上贴上胶带，剥离胶带后，计算所剥离的网格的个数η(=剥离率(％))。另外，剥离率为0%时最好，但是，优选为不足10% (1位数)。[2.4.最大透磁率]使用形状完备的试验片，通过试样振动型磁力计(VSM)来测定最大透磁率μ。测定时的磁场Hm设定为20 [MOe]。另外，最大透磁率在100以下时在实用上没有问题。[3.结果][3. 1.电位差Δ V]图1中示出了 Ni-Cu-Cr合金与ITO之间的电位差Δ V。图1中，虚线表示的是现有技术中用作Al系配线材料保护膜的Mo-IONb与ITO之间的电位差Δ V (0. 16V)。图2中示出了 Ni-Cu-Cr合金与Cu之间的电位差Δ V。图2中，虚线表示的是 Mo-IONb与现有技术中用作Al系配线材料的Al-3Nd之间的电位差Δ V (0. 62V)。另外，图1和图2中也同时示出了 Ni-Cu-Cr-Ti合金的结果。由图1可知(1)作为保护膜/电极/透明电极的组合，使用Ni-Cu-Cr合金/Cu/ITO的组合时， 与现有的组合(Mo-10Nb/Al-3Nd/IT0)相比，相对于ITO的电位差Δ V变小。(2)为了使相对于ITO的电位差Δ V成为实用上没有问题的值(0.35V)以下，Cu 含量的下限优选为15质量％或者20质量％。另外，Cu含量的上限优选为55质量％或者 50质量％。(3)为了使相对于ITO的电位差Δ V与现有的组合相等或小于现有的组合，Cu含量的下限优选为23. 5质量％、Μ质量％、或者25质量％。另外，Cu含量的上限优选为44 质量％、40质量％、或者38质量％。(4)为了使相对于ITO的电位差成为实用上没有问题的值(0. 35V)以下，Cr含量的上限优选为10质量％、8质量％、或者7质量％。(5)为了使相对于ITO的电位差Δ V与现有的组合相等或小于现有的组合，Cr含量的下限优选为0. 2质量％、0. 5质量％、或者1质量％。另外，Cr含量的上限优选为6. 5 质量％、6质量％、或者5质量％。(6)与Ni-35Cu-3Cr合金相比，Ni-35Cu-l. 5Cr_l. 5Ti合金的相对于ITO的电位差 Δ V较小。
由图2可知(1)作为保护膜/电极/透明电极的组合，使用Ni-Cu-Cr合金/Cu/ITO的组合时， 与现有的组合(Mo-10Nb/Al-3Nd/IT0)相比，相对于Cu的电位差Δ V变小。(2)为了使相对于Cu的电位差Δ V成为实用上没有问题的值(1.0V)以下，Cu含量的下限优选为15质量％或者20质量％。(3)为了使相对于Cu的电位差Δ V与现有的组合相等或小于现有的组合，Cu含量的下限优选为23质量％、Μ质量％、或者25质量％。另外，Cu含量的上限优选为45质量％、42质量％、或者40质量％。(4)为了使相对于Cu的电位差Δ V与现有的组合相等或小于现有的组合，Cr含量的下限优选为0. 2质量％、0. 5质量％、或者1质量％。另外，Cr含量的上限优选为5. 5质量％、5质量％、或者4质量％。(5) Ni-35Cu-l. 5Cr_l. 5Ti 合金的相对于 Cu 的电位差Δ V 与 Ni_35Cu_3Cr 合金基本相同。[3. 2.蚀刻速率差]图3中示出了 Ni-Cu-Cr合金与Cu之间的蚀刻速率差。图3中，虚线表示的是Cu 的蚀刻速率的1/2的值(0. 6nm/秒)。各材料的蚀刻速率R1与Cu的蚀刻速率&的差(= R1-R2)的绝对值越小越好，在实用方面，蚀刻速率差也不必为0。各材料的蚀刻速率R1与Cu 的蚀刻速率&的差的绝对值为Cu的蚀刻速率&的1/2以下时(即，I R1-II彡R2/2时)， 通过湿式蚀刻可以获得凹凸相对较少的良好断面。另外，图3中还一同示出了 Ni-Cu-Cr-Ti合金的结果。由图3可知(1)作为保护膜/电极/透明电极的组合，使用Ni-Cu-Cr合金/Cu/ITO 的组合时，其蚀刻速率差小于现有的组合(Mo-10Nb/Al-3Nd/IT0)的值(1. 2nm/秒)。(2)为了使蚀刻速率差成为实用上没有问题的值(1. 2nm/秒)以下，Cu含量的下限优选为15质量％或者20质量％。另外，Cu含量的上限优选为55质量％、50质量％、或者47质量％。(3)为了使蚀刻速率差小于或等于Cu/2，Cu含量的下限优选为M质量％、24. 5质量％、或者25质量％。另外，Cu含量的上限优选为42质量％、40质量％、或者38质量％。(4)为了使蚀刻速率差成为实用上没有问题的值(1. 2nm/秒)以下，Cr含量的上限优选为10质量％、9质量％、或者8质量％。(5)为了使蚀刻速率差小于或等于Cu/2，Cr含量的下限优选为0.5质量％、1质量％、或者2质量％。另外，Cr含量的上限优选为6. 5质量％、6质量％、或者5质量％。(6) Ni-Cu-Cr-Ti合金的蚀刻速率差比Ni-Cu-Cr合金稍高，但是显著小于Ni-Cu合
^^ ο[3. 3.剥离率]图4至图7示出了在厚度为20nm或150nm的ITO膜上形成的厚度为50nm或200nm 的Ni-Cu-Cr合金膜的剥离率。另外，图4至图7中还一同示出了 Ni-Cu-Cr-Ti合金的结果。由图4至图7可知(I)Ni-Cu-Cr合金膜的剥离率显著小于Ni-Cu合金膜。另外，Ni-Cu-Cr合金膜的剥离率不太依赖于膜厚。(2) Ni-Cu-Cr合金膜的剥离率不依赖于Cu含量而显示出良好的值。特别是，在Cu 含量为15 40质量％的范围内可以获得良好的结果。Cu含量更优选为23 25质量％。(3)通过添加Cr，可以大幅改善耐剥离性。即使添加1质量％的Cr，也可以确认其充分的效果，如果添加3质量％以上的Cr，则基本上不发生剥离。特别是，在3 7质量％ 的范围内可获得良好的结果。(4)如果向Ni-Cu-Cr合金中添加Ti，虽然剥离率比Ni-Cu-Cr合金稍微增大，但是显著小于Ni-Cu合金。[3.4.最大透磁率]图8中示出了 Ni-Cu-Cr合金的最大透磁率。另外，图8中还一同示出了 Ni-Cu-Cr-Ti合金的结果。由图8可知(1)为了使最大透磁率μ在100以下，Cu含量的下限可以为15质量％。Cu含量的下限更优选为20质量％。另外，Cu含量的上限优选为50质量％。(2)为了使最大透磁率μ在20以下，Cu含量的下限优选为M质量％、或者25质量％。另外，Cu含量的上限优选为47质量％或者45质量％。(3)即使使Cr含量在0 11质量％内变化，最大透磁率μ也几乎没有变化。(实施例2)[1.试样的制备]采用溶解铸造法，制备具有预定组成的Ni-Cu-Ti合金靶材。Cu含量设定为10 60质量％。Ti含量设定为0 7质量％。另外，作为比较，使用纯Cu和ΙΤ0。[2.试验方法]按照与实施例1相同的工序，测定Ni-Cu-Ti合金与Cu之间的电位差Δ V、 Ni-Cu-Ti合金与ITO之间的电位差Δ V、Ni-Cu-Ti合金与Cu之间的蚀刻速率差、剥离率、 以及最大透磁率μ。[3.结果][3. 1.电位差Δ V]图9中示出了 Ni-Cu-Ti合金与ITO之间的电位差Δ V。图9中，虚线表示的是现有技术中用作Al系配线材料保护膜的Mo-IONb与ITO之间的电位差Δ V (0.16V)。图10中示出了 Ni-Cu-Ti合金与Cu之间的电位差Δ V。图10中，虚线表示的是 Mo-IONb与现有技术中用作Al系配线材料的Al-3Nd之间的电位差Δ V (0. 62V)。另外，图9和图10中也一并示出了 Ni-Cu-Cr-Ti合金的结果。由图9可知(1)作为保护膜/电极/透明电极的组合，使用Ni-Cu-Ti合金/Cu/ITO的组合时， 与现有的组合(Mo-10Nb/Al-3Nd/IT0)相比，相对于ITO的电位差Δ V变小。(2)为了使相对于ITO的电位差Δ V成为实用上没有问题的值(0. 35V)以下，Cu 含量的下限可以为15质量％。Cu含量的下限更优选为20质量％或者23质量％。(3)为了使相对于ITO的电位差Δ V与现有的组合相等或小于现有的组合，Cu含量的下限优选为23.5质量％、对质量(％、或者25质量(％。另外，Cu含量的上限优选为50质量％、45质量％、或者42质量％。(4)不管Ti的含量是多少，相对于ITO的电位差Δ V均显示良好的值。(5)为了使相对于ITO的电位差Δ V与现有的组合相等或小于现有的组合，Ti含量的下限优选为0. 2质量％、0. 3质量％、或者0. 5质量％。另外，Ti含量的上限优选为5. 5 质量％、5质量％、或者4. 5质量％。(6)与Ni-35Cu-3Ti合金相比，Ni_35Cu_l. 5Cr_l. 5Ti合金的相对于ITO的电位差 Δ V较小。由图10可知(1)作为保护膜/电极/透明电极的组合，使用Ni-Cu-Ti合金/Cu/ITO的组合时， 与现有的组合(Mo-10Nb/Al-3Nd/IT0)相比，相对于Cu的电位差Δ V变小。(2)为了使相对于Cu的电位差Δ V成为实用上没有问题的值(1.0V)以下，Cu含量的下限可以为15质量％。Cu含量的下限更优选为20质量％。(3)为了使相对于Cu的电位差Δ V与现有的组合相等或小于现有的组合，Cu含量的下限优选为23. 5质量％或者M质量％。另外，Cu含量的上限优选为46质量％、45质
量％、或者40质量％。(4)不管Ti的含量是多少，相对于Cu的电位差Δ V均显示良好的值。(5)为了使相对于Cu的电位差Δ V与现有的组合相等或小于现有的组合，Ti含量的下限优选为0. 2质量％、0. 5质量％、或者1质量％。另外，Ti含量的上限优选为5. 5质量％、5质量％、或者4. 5质量％。(6) Ni-35Cu-l. 5Cr_l. 5Ti 合金的相对于 Cu 的电位差Δ V 与 Ni_35Cu_3Ti 合金基本相同。[3. 2.蚀刻速率差]图11中示出了 Ni-Cu-Ti合金与Cu之间的蚀刻速率差。图11中，虚线表示的是 Cu的蚀刻速率的的值(0. 6nm/秒)。另外，图11中还一并示出了 Ni-Cu-Cr-Ti合金的结果。由图11可知(1)作为保护膜/电极/透明电极的组合，使用Ni-Cu-Ti合金/Cu/ITO 的组合时，其蚀刻速率差小于现有的组合(Mo-10Nb/Al-3Nd/IT0)的值(1. 2nm/秒)。(2)为了使蚀刻速率差成为实用上没有问题的值(1. 2nm/秒)以下，Cu含量的下限可以为15质量％。Cu含量的下限更优选为20质量％。另外，Cu含量的上限可以为55 质量％。Cu含量的上限更优选为50质量％或者45质量％。(3)为了使蚀刻速率差小于或等于Cu/2，Cu含量的下限优选为M质量％或者25 质量％以上。另外，Cu含量的上限优选为40质量％或者38质量％。(4)不管Ti的含量是多少，均显示良好的蚀刻速率差。(5)为了使蚀刻速率差小于或等于Cu/2，Ti含量的下限优选为1. 5质量％或者2 质量％。另外，Ti含量的上限优选为5质量％或者4. 5质量％。(6) Ni-Cu-Cr-Ti合金的蚀刻速率差小于Ni-Cu-Ti合金。[3. 3.剥离率]图12至图15示出了在厚度为20nm或150nm的ITO膜上形成的厚度为50nm或200nm的Ni-Cu-Ti合金膜的剥离率。另外，图12至图15中还一并示出了 Ni-Cu-Cr-Ti合金的结果。由图12至图15可知(I)Ni-Cu-Ti合金膜的剥离率依赖于膜厚，Ni-Cu-Ti合金膜的膜厚越厚，剥离率增大。(2)在Ni-Cu-Ti合金膜的膜厚为50nm的情况下，为了使剥离率为10%以下，Cu含量的下限可以为15质量％。Cu含量的下限更优选为20质量％、23质量％、M质量％或者 25质量％。另外，Cu含量的上限优选为47质量％、45质量％或者40质量％。(3)在Ni-Cu-Ti合金膜的膜厚为50nm的情况下，为了使剥离率为10%以下，Ti含量的下限优选为ι. O质量％、1. 5质量％、2质量％或者3质量％。(4)如果向Ni-Cu-Ti合金中添加Cr，剥离率与Ni-Cu-Ti合金相同或小于 Ni-Cu-Ti 合金。[3.4.最大透磁率]图16中示出了 Ni-Cu-Ti合金的最大透磁率。另外，图16中还一并示出了 Ni-Cu-Cr-Ti合金的结果。由图16可知(1)为了使最大透磁率μ在100以下，Cu含量的下限优选为M质量％。(2)为了使最大透磁率μ在20以下，Cu含量的下限优选为24. 5质量％或者25 质量％。另外，Cu含量的上限优选为47质量％、45质量％或者40质量％。(3)即使使Ti含量在0 11质量％中变化，最大透磁率μ也几乎没有变化。(实施例3)[1.试样的制备]使用实施例1或2所制备的靶材，制备触摸面板用叠层膜。即，采用溅射法，在基板表面依次(从下至上)形成阻隔层、电极层和覆盖层。作为基板，使用ITO/底层膜/PET 基板、或者ITO/底层膜/玻璃基板(均为市售品)。阻隔层和覆盖层中分别使用了含有预定量的Cu或Ti的NiCu合金，电极层中使用了 Cu(5N)。作为比较，制备了这样的叠层膜其中，阻隔层和覆盖层中分别使用了 Mo-IONb合金，电极层中使用了 Al-3Nd。表1中示出了触摸面板用叠层膜的成膜条件。表权利要求
1.一种Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶材，其含有 15. 0质量Cu ^ 55. 0质量％、以及0.5 质量(Cr、Ti)彡 10. 0 质量％，其中，Cr > 0、Ti > 0， 余量为Ni及不可避免的杂质。
2.权利要求1所述的Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶材，其中 25. 0质量Cu彡40. 0质量％、并且1.0 质量(Cr、Ti)彡 5. 0 质量％，其中，Cr > 0、Ti > 0。
3.—种Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶材，其含有 15. 0质量Cu ^ 55. 0质量％、以及0. 5 质量Cr ^ 10. 0 质量％， 余量为Ni及不可避免的杂质。
4.权利要求3所述的Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶材，其中 25. 0质量Cu彡40. 0质量％、并且1.0质量％彡Cr ( 5. 0质量％。
5.一种Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶材，其含有 15. 0质量Cu ^ 55. 0质量％、以及0.5 质量Ti ^ 10. 0 质量％， 余量为Ni及不可避免的杂质。
6.权利要求5所述的Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶材，其中 25. 0质量Cu彡40. 0质量％、并且1.0 质量Ti ( 5. 0 质量％。
7.一种叠层膜，具有 Cu电极、以及在所述Cu电极的一面或两面形成的保护膜，所述保护膜由使用权利要求1至6中任意一项所述的Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶材成膜而成的薄膜所形成。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶材、以及使用该靶材制造的叠层膜，其中所述靶材能够用作Cu电极的保护膜，能够抑制由Cu电极的电解腐蚀或原子扩散所导致的电特性劣化，并且能够通过湿式蚀刻法更高精度地形成图案；能够形成与透明电极的贴附性良好的保护膜，而且能够有效地进行溅射。本发明涉及一种Cu电极保护膜用Ni-Cu合金靶材以及使用该靶材制造的叠层膜，所述靶材含有15.0质量％≤Cu≤55.0质量％、以及0.5质量％≤(Cr、Ti)≤10.0质量％，余量为Ni及不可避免的杂质。
文档编号C22C19/03GK102321832SQ20111026149
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月30日 优先权日2010年8月30日
发明者坂口一哉, 大森浩志, 胜见昌高 申请人:大同特殊钢株式会社