专利名称：Al基合金溅射靶的制作方法
技术领域：
本发明涉及在液晶面板、触摸面板的布线形成中可以优选使用的Al基合金溅射靶。
背景技术：
随着显示设备的结构和制造工艺的多样化，对于显示设备中使用的布线材料除了要求布线电阻低的性质，还要求具有对碱溶液或水分等的优异耐腐蚀性。例如专利文献1 中，作为在耐腐蚀性优良的显示设备用布线材料的形成中使用的溅射靶，公开了以Mo为主体，还含有Ti等的元素的Mo合金溅射靶，但是通过上述溅射靶得到的Mo合金膜的电阻率会高达10μ Qcm以上。为了降低布线材料的电阻率，非专利文献1中公开了一种在布线电阻低的纯Al的上下层叠了上述Mo合金膜的布线结构，但是由于纯Al的耐热性差，存在产生小丘(hillock)的问题。因此，优选代替纯Al而使用含有Nd、La的Al_Nd/La合金。由于Al-Nd/La合金的耐热性优异，因此除了液晶显示器等的晶体管用布线材料(含有电极材料)之外，还在触摸面板用布线材料、反射电极用材料等用途中广泛使用。近年来，耐腐蚀性的要求日益增大，特别是要求暴露于在显示设备的制造工序中使用的氢氧化钾、氢氧化钠、TMAH(四甲基氢氧化铵)等碱性药品也不被腐蚀的优异耐碱腐蚀性(耐碱性)。例如为上述Al材料和Mo合金膜的布线结构(Mo-Al-Mo的层叠结构)的情况下，由于图案加工，层叠断面会露出，通常Al材料的耐碱性比Mo差，会产生蚀刻速度的差，因此在后工序中暴露于TMAH等碱性药品时，如图1所示，布线端部的Al会变得被过度蚀刻。Al在布线端部被过度蚀刻时，由于会在碱性药液侵入Al的空洞部分的状态下暴露于后工序(热处理)，因此会导致碱腐蚀的扩大。进而，根据情况，会产生从下层的Mo直至上层的Mo的连续的布线缺陷，形成后工序中的药液侵入经路，而且还会造成外气的侵入经路，因此腐蚀会越来越深刻化。以往技术文献专利文献专利文献1日本特开2005-290409号公报非专利文献非专利文献1Thin Solid Films 340 卷(1999)，第 306 316 页
发明内容
发明要解决的课题本发明是鉴于上述情况而研发的，其目的在于，提供一种Al基合金溅射靶，其能够提高作为电阻率低且耐热性优良的布线材料被广泛使用的Al-Nd/La合金的耐碱腐蚀性。解决课题的方法可解决上述课题的本发明的溅射靶具有以下特征，由含有0. 1 3原子％ Nd和/或La的Al基合金构成，且Al基合金中所含的Fe量为Nd和/或La的合计量的1/76以下。另外，在优选实施方式中，上述溅射靶利用二次离子质谱法分析时的a^e+离子相对于14Md+离子的离子强度比为0. 021以下。在本发明的优选实施方式中，上述Al基合金溅射靶用于液晶面板或触摸面板的布线形成。发明的效果若使用本发明的溅射靶，可以提供耐碱腐蚀性优异且适用于作为液晶面板、触摸面板等的布线材料的Al-Nd/La合金膜。
图1是表示在Al材料和Mo膜的层叠结构(Mo-Al-Mo的三层结构)中，由于碱腐蚀而端部的Al被过度蚀刻的状态的照片。
具体实施例方式本发明人等，为了在不使作为高耐热性且低电阻的布线材料而广泛使用的Al-Nd/ La合金的优良的特性(高耐热性和低电阻)受损失的前提下提高碱性药液耐性，进行了深入研究。结果发现，在用于形成Al-Nd/La合金膜的溅射靶的制造过程中，不可避免地混入的杂质铁(Fe)会对耐碱性的下降造成显著影响。根据该认知，对耐碱性与Al合金膜中的 Fe量和Nd/La的量之间的关系继续进行深入研究，结果发现，若将Al-Nd/La合金溅射靶中的量控制在Nd和/或La的合计量(单独含这些元素时的单独的含量)的1/76以下时， 如后记的实施例所示，可以实现远远高于使用了表1的No. 1的高纯度Al溅射靶时的耐碱性，从而完成了本发明。详细而言，对于使用了 ！^e量和Nd/La的量不同的多个Al-Nd/La合金溅射靶而得的Al-Nd/La合金膜，基于下述实施例记载的耐碱性评价法(根据浸渍于氢氧化钾后的膜消失时间，算出蚀刻速度，进行评价)，研究溅射靶中的狗量和Nd/La的量对于蚀刻速度的影响。蚀刻速度越大，碱腐蚀作用越强，蚀刻速度越小，意味着耐碱性越优异。结果发现(1) 碱性药液浸渍后的上述合金膜的蚀刻速度与狗量以及与Nd/La的量的关系可以用一次函数关系式表示，Fe具有增大蚀刻速度的作用(系数为正)，相反地，Nd/La具有减少蚀刻速度的作用(系数为负)，O)Fe的系数(正)与Nd/La的系数(负)相比，Fe的系数为压倒性地大，为了提高耐碱性，必须显著降低狗的量，(3)但是，若考虑Al-Nd/La合金膜所要求的其他的特性(高耐热性和低电阻率)的平衡，则必须通过与Nd/La的量的关系控制狗量。 基于上述的基础实验，继续不断进行更多的实验，结果发现(4)如果使用Al-Nd/La合金溅射靶中的狗量被控制在Nd和/或La的合计量的1/76以下的溅射靶，可以得到具备高耐热性和低电阻率、而且耐碱性极优良的材料，(5)满足上述关系的溅射靶，除了对基础实验所用的氢氧化钾具有良好的耐碱性之外，在使用了其他的碱性药液时，也具有良好的耐碱性， 从而完成了本发明。如上所述，本发明的溅射靶的特征在于，由含有0. 1 3原子％Nd和/或La的Al 基合金(以下，有时称为Al-Nd/La合金)构成，且Al基合金中所含的！^量为Nd和/或La 的合计量的1/76以下。
这样，本发明的Al基合金溅射靶含有0. 1 3原子％的Nd和/或La。Nd和La是防止产生小丘，对提高耐热性有用的元素，他们可以单独添加，也可以并用两者。为了有效地发挥耐热性提高作用，将Nd和/或La的含量设为0. 1原子％以上。然而，过度添加时， 布线材料的电阻率会上升，因此Nd和/或La的含量的上限设为3原子％。本发明的特征部分在于，对于上述Al-Nd/La合金溅射靶，将杂质的狗量抑制在 Nd和/或La的合计量的1/76以下( 0. 013以下)，S卩，使1 /(Nd+La)的比满足1/76以下。这样，使用与Nd量和La量的关系计狗量显著降低的Al基合金溅射靶而得的Al基合金膜，是耐碱性非常优异的膜。这里的将狗量与Nd和La的含量相关地进行规定是因为，通常NcULa等稀土类材料含有1 作为杂质，增加NcULa的含量时，!^e量也有增加的趋势。对于杂质的!^e量，至今为止，例如从提供材料缺陷少的纯Al材料的观点出发，公开了降低溅射靶中的!^e量的技术， 但是并没有如本发明那样公开为了提高含有Nd和/或La的Al-Nd/La合金的耐碱性，降低杂质的狗量是有效的内容，因此，以往的实际情况是，并没有如本发明那样对i^/(Nd+La) 的比进行控制。从确保优良的耐碱性的观点出发，Fe/ (Nd+La)的比越小越好，例如优选为0. 010 以下。本发明中，为了制作狗/(Nd+La)的比被抑制在1/76以下的溅射靶，推荐以下的方式(1)作为原材料，一同使用1 量的少的高纯度的Nd和/或La的材料(大致!^e量为 0. 05 0. 5原子％左右)和!^e量少的高纯度的Al材料(大致!^e量为0. 0001 0. 001原子％左右)，(2)根据溅射靶的制造条件，例如为了尽量抑制从熔解炉混入狗，预先将熔解炉充分地清洗等，在尽量不会混入狗量的条件下进行制造。另外，从确保优良的耐碱性的观点出发，上述溅射靶利用二次离子质谱法 (Secondarylon Mass Spectrometry :SIMS)进行分析时的reFe+离子相对于143NcT离子的离子强度比优选为0. 021以下，更优选为0.013以下。本发明中，SIMS的测定条件如下作为一次离子种使用02+，将一次离子能量(力口速电压)设为8keV，一次离子电流设为200nA，在分析区域φ150μπ ，作为二次离子检测出 56Fe+离子和w3Nd+离子。用于算出reIV离子/143Nd+离子的二次离子强度比的深度没有特别限定，可以根据溅射靶的厚度，适当决定二次离子强度稳定的深度区域。本发明的溅射靶的制造方法无特别限定，可以通过常用的制造条件制造，因此，只要根据制造条件，控制为尽量不混入狗量的条件即可。例如，作为溅射靶的制造方法的一例，通过喷覆成形(spray forming)法、粉末冶金法等得到规定组成的合金铸块后，根据需要，进行热加压的热等静压加工(HIP :Hot Isostatic Pressing)等致密化方法，接着，可举出进行锻造、热压延、退火的方法。喷覆成形法被本申请的申请人多次公开，例如，可以参照日本特开平9-M8665号公报、日本特开平11-315373号公报、日本特开2005_拟855号公报、日本特开2007-247006号公报等所述的方法。或者，通过通常的熔解铸造法得到规定组成的合金铸块后，根据需要，通过进行锻造、热压延、退火、冷加工，也可以制造本发明的溅射靶。使用本发明的溅射靶得到的Al合金膜，由于耐热性高、电阻率低，而且耐碱性也优异，可以适宜地用于例如液晶面板或触摸面板的布线形成。
实施例以下，举出实施例更具体地说明本发明，但是本发明不受下述实施例限制，也可以在能够适合上下文的主旨的范围内，加以变更地实施，这些都包括在本发明的技术的范围之内。实施例1本实施例中，使用Fe和Nd (或La)的含量不同的各种的Al基合金溅射靶(表1 的No. 6 15)以及用于比较的!^e量不同的各种的纯Al溅射靶(表1的No. 1 5)，对于通过溅射法得到的约300nm的Al薄膜，研究其对碱性药液(这里为的氢氧化钾)的耐碱性。首先，说明表1的No. 6 15所述的Al基合金溅射靶的制造方法。作为原材料准备以下的Al和Nd或La的各材料。(I)Al材料纯度99. 999原子％的Al, Fe量为0. 0005原子％，Nd、La处于检测限以下(小于0.0001原子％ )(2) Nd材料纯度99. 5原子％的Nd，Fe量为0. 26原子％(3) La材料与Nd相同，高纯度的La另外，为了尽量抑制从熔解炉混入狗，使用与原材料同纯度的Al原料，对熔解炉进行2次清洗。然后，使用上述材料，通过DC铸造法，制造厚度IOOmm的铸块之后，进行热压延，进行退火。详细地说，热压延在加热温度400°C、压下率85%的条件下进行，退火在加热温度300°C、加热时间2小时的条件下进行。接下来，进行机械加工(挖圆加工和车床加工)，制造狗和Nd (或La)的含量不同的圆板状的Al-Nd合金溅射靶(尺寸直径101. 6mmX厚度5. 0mm)。Al-La合金溅射靶也可以同样地制造。通过辉光放电质量分析(GD-MQ分析由此得到的溅射靶中的狗量和Nd 量(或La量)。这些结果在表1的No. 6 15中记载。为了比较，使用了不含NcULa的(检测限以下)且狗量不同的各种Al材料，除此以外与上述同样地制造表1的No. 1 5的纯Al溅射靶。各溅射靶的制作中使用的Al材料的组成如以下所述。与上述同样地算出由此得到的溅射靶中的狗量和Nd量。这些结果基于表1的No. 1 5。(对于No. 1)纯度99. 999原子％的Al，Fe量为0. 00012原子％(对于No. 2)纯度99. 999原子％的Al Je量为0.021原子％(对于No. 3)纯度99. 999原子％的Al，Fe量为0. 029原子％(对于No. 4)纯度99. 999原子％的Al，Fe量为0. 038原子％(对于No. 5)纯度99. 998原子％的Al，Fe量为0. 150原子％接着，使用上述的各溅射靶，在以下的条件下进行溅射。详细地说，使用岛津制作所制“使用溅射系统HSR-M2S”的溅射装置，对于玻璃基板(尺寸直径100. OmmX厚度0. 50mm)，进行DC磁控管溅射，得到膜厚为约300nm的Al合金膜或纯Al膜(以下，有时这些统称为Al系膜)。溅射条件如下。背压3.OX KT6iTorr 以下Ar 气压2· 25 X KT3TorrAr气流量30sccm，溅射功率811W
极间距离51.6mm基板温度室温溅射时间81秒间对由此得到的各Al系膜，进行以下的湿法蚀刻，根据Al系膜的蚀刻速度，评价耐碱性。本实施例中使用的蚀刻用碱性药液(氢氧化钾溶液)，是在50(^的纯水中添加5.(^ 的KOH颗粒，搅拌调制到pH13. 08的溶液。详细地说，用Kapton带(住友3M制5412)遮盖Al系膜的一部分进行保护后，浸渍于液温为22.0°C的氢氧化钾水溶液中，将Al系膜面朝上静置。浸渍开始后，遮盖部以外的Al系膜都消失的时刻，从氢氧化钾水溶液中取出后，用纯水进行清洗。将直到Al系膜全部消失的浸渍时间(膜消失时间)一并示于表1中。蚀刻后，剥去用于遮盖的带，利用KLA TENCOR制的表面形状测定装置测定未被蚀刻的Al系膜(残部)与通过蚀刻漏出了基板的玻璃面的部分之间的高低差，将其作为蚀刻前的Al系膜厚。表1中记载上述的膜厚。基于由此得到的Al系膜厚(nm)和膜消失时间(秒)，算出蚀刻速度(nm/分)。将其结果示于表1中。蚀刻速度越少，意味着耐碱性越好。表1中，一并记录了 Al系溅射靶中的狗量与Nd量(或La量)之比(Fe/Nd的比，或！^/La的比)。
权利要求
1.一种溅射靶，其特征在于，由含有0. 1 3原子％的Nd和/或La的Al基合金构成， Al基合金中所含的！^量为Nd和/或La的合计量的1/76以下。
2.根据权利要求1所述的溅射靶，用二次离子质谱法分析所述溅射靶时的56Fe+离子相对于14Md+离子的离子强度比为0. 021以下。
3.根据权利要求1或2所述的溅射靶，其用于液晶面板或触摸面板的布线形成。
全文摘要
本发明提供一种Al基合金溅射靶，其可以提高作为电阻率低、耐热性优良的布线材料被广泛使用的Al-Nd/La合金的耐碱腐蚀性。本发明的溅射靶由含有0.1～3原子％的Nd和/或La的Al基合金构成，Al基合金中所含的Fe量被控制在Nd和/或La的合计量的1/76以下。
文档编号C23C14/34GK102477539SQ20111017871
公开日2012年5月30日 申请日期2011年6月29日 优先权日2010年11月29日
发明者大元诚一郎, 高木敏晃 申请人:株式会社钢臂功科研