MoNb靶材的制作方法

本发明涉及一种例如作为平面图像显示装置的布线薄膜、电极薄膜的基底膜、覆盖膜的monb薄膜的形成中使用的monb靶材。

背景技术：

作为平面图像显示装置的1种的薄膜晶体管(以下，称为“tft”)型液晶显示器等的布线薄膜、电极薄膜，使用的是由具有低电阻值(以下，称为“低电阻”)的al、cu、ag、au等的纯金属形成的薄膜、或由它们的合金形成的薄膜。这些布线薄膜、电极薄膜根据制造工序不同，有时会伴随有加热工序，有时会出现作为布线、电极所需的耐热性、耐腐蚀性、密合性的任意者劣化的问题，在上述的构成合金的元素间形成扩散层、导致失去所必须的电气特性等的问题。

为了解决这些问题，逐渐开始使用高熔点金属的纯mo、mo合金作为相对于上述的布线薄膜、电极薄膜的基底膜、覆盖膜。特别地，在al系的布线薄膜、电极薄膜的基底膜、覆盖膜中使用了monb等的mo合金薄膜，对于用于形成该mo合金薄膜的靶材，例如，已经提出了专利文献1中那样的建议。

该专利文献1对于在机械加工时发生裂纹、缺损的可能性高的mo合金靶材而言提出了降低硬度的偏差的建议，从能够在抑制切削工具的刀片的磨耗、破损的同时抑制mo合金靶材本身的破损这一点来看，是有用的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-188394号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

本发明人确认了，若采用monb作为专利文献1所述的某种mo合金，使用monb靶材(以下，也简称为“靶材”)形成monb薄膜，则有时会出现该monb薄膜的电阻率变高(以下，称为“高电阻”)这样的新问题。而该高电阻的问题有时会妨碍上述布线薄膜、电极薄膜具备的低电阻这一本来的功能，导致tft特性的不稳定化等对平面图像显示装置的可靠性造成不良影响。

另外，本发明人还确认了，若出于提高成膜速度的目的，使用上述靶材在高功率下进行溅射，则有时会随着累计功率的增加，靶材的表面粗糙度变大，在靶材的溅射面生成结节。而该结节的问题有时使所得到的monb薄膜上有颗粒附着，导致tft特性的不稳定化等对平面图像显示装置的可靠性造成不良影响。

基于上述技术问题，本发明的目的在于，提供一种能够解决布线薄膜、电极薄膜的基底膜、覆盖膜上出现的高电阻的问题以及起因于溅射中靶材的表面粗糙度的结节的问题，能够形成低电阻、且适合于获得稳定的tft特性的平面图像显示装置的monb薄膜的靶材。

用于解决问题的方案

本发明的monb靶材具有含有5原子％～30原子％的nb、余量为mo和不可避免的杂质的组成，每200000μm²的溅射面中，具有超过70μm的最大长度的nb相不足1.0个。

另外，本发明的monb靶材优选所述每200000μm²的溅射面中，nb相的平均圆当量直径为15μm～65μm。

发明的效果

本发明的靶材能够抑制所形成的monb薄膜的电阻率变高。另外，本发明的靶材即使在高功率下的溅射后，溅射面也是平滑的，因此能够抑制结节的生成。

由此，本发明能够抑制颗粒的附着，能够形成具有低电阻且适合于平面图像显示装置的布线薄膜、电极薄膜的基底膜、覆盖膜的monb薄膜，是对例如tft型液晶显示器等的制造有用的技术。

附图说明

图1是使用扫描型电子显微镜对溅射前的作为本发明例1的靶材的溅射面进行观察的照片。

图2是使用扫描型电子显微镜对溅射前的作为本发明例2的靶材的溅射面进行观察的照片。

图3是使用扫描型电子显微镜对溅射前的作为比较例的靶材的溅射面进行观察的照片。

图4是使用光学显微镜对溅射后的作为本发明例1的靶材的溅射面进行观察的照片。

图5是使用光学显微镜对溅射后的作为本发明例2的靶材的溅射面进行观察的照片。

图6是使用光学显微镜对溅射后的作为比较例的靶材的溅射面进行观察的照片。

具体实施方式

本发明的靶材，每200000μm²的溅射面中，具有超过70μm的最大长度的nb相不足1.0个。即本发明的靶材，使溅射率比mo低的nb以最大长度为70μm以下这样的未粗大化的状态存在于靶材的组织中。由此，本发明的靶材产生能够抑制所得到的monb薄膜的电阻率变高这样的效果。并且，本发明的靶材出于提高成膜速度的目的，在高功率下溅射时，由于mo与nb被均匀地溅射，因此还能产生抑制溅射面的表面粗糙度的增加、抑制结节的生成这样的效果。

另外，基于与上述相同的理由，本发明的靶材优选其每200000μm²的溅射面中，具有超过50μm的最大长度的nb相不足1.0个，更优选具有超过40μm的最大长度的nb相不足1.0个。

此处，本发明所述的nb相的最大长度和平均圆当量直径，可以在靶材的溅射面的任意的每200000μm²的视野中，通过扫描型电子显微镜对mo相和nb相进行高对比度拍摄，使用图像解析软件(例如，olympussoftimagingsolutionsgmbh制的“scandium”)对该图像进行测定。另外，本发明中，多个nb相连结时的nb相的最大长度采用由连结的nb相的最外周构成的最大长度。

另外，本发明的靶材，从使溅射率比mo低的nb在靶材的组织中微细地分散的角度出发，优选每200000μm²的溅射面中，nb相的平均圆当量直径为15μm～65μm。由此，本发明的靶材出于提高成膜速度的目的在高功率下溅射时，也能够均匀地溅射mo与nb，可以得到成分与靶材的成分近似的monb薄膜，因而优选。另外，基于与上述相同的理由，nb相的平均圆当量直径更优选为50μm以下，进一步优选为45μm以下。

另外，从原料粉末的调整等的生产率的角度出发，nb相的平均圆当量直径更优选为20μm以上，进一步优选为25μm以上。

本发明的靶材具有含有5原子％～30原子％的nb、余量为mo和不可避免的杂质的组成。nb的含量限定为，使用monb薄膜作为布线薄膜、电极薄膜的基底膜、覆盖膜时能够维持低电阻性、对蚀刻剂的耐蚀刻性等的特性的，能够制造平面图像显示装置的范围。另外，基于与上述相同的理由，nb的含量优选为7原子％以上，更优选为9原子％以上。另外，基于与上述相同的理由，nb的含量优选为20原子％以下，更优选为15原子％以下。

对本发明的靶材的制造方法的一个例子进行说明。本发明的靶材可以如下得到：例如，准备mo粉末和nb粉末作为原料粉末，将该原料粉末混合填充至加压容器中，对该加压容器进行加压烧结，制备烧结体，对该烧结体进行机械加工和研磨。此处，用于原料粉末的mo粉末，通过使用平均粒径(累积粒度分布的d50，以下称为“d50”)为2μm～10μm的mo粉末、或者混合了该mo粉末和d50为25μm～55μm的mo粉末的混合mo粉末，能够抑制靶材中的mo相的偏析，因而优选。

对于用于原料粉末的nb粉末，通过使用将d50为25μm～65μm的nb粉末过筛而得到的70μm以下的nb粉末，能够得到不存在最大长度超过70μm的粗大的nb相、nb相的平均圆当量直径在15μm～65μm的范围内的、具有均匀且微细的组织的靶材，因而优选。

另外，假设出于提高成膜速度的目的而进行更高功率下的溅射，为了抑制结节的生成，更优选使用将d50为25μm～65μm的nb粉末过筛而得到的45μm以下的nb粉末。

另外，为了得到本发明的靶材，在将上述原料粉末加压烧结前，通过将上述加压容器加热至400℃～500℃，进行真空脱气后密封，能够抑制下一工序的加压烧结时nb的颗粒生长，因而优选。

加压烧结可以使用例如热等静压、热压，优选在1000℃～1500℃、80mpa～160mpa、1小时～15小时的条件下进行。这些条件的选择依赖于想要获得的靶材的成分、尺寸、加压烧结装置等。例如，热等静压在低温高压的条件下易于适用，热压在高温低压的条件下易于适用。本发明中，优选使用能够得到长边为2m以上的大型的靶材的热等静压。

此处，通过使烧结温度为1000℃以上，能够促进烧结，得到致密的靶材，因而优选。另外，通过使烧结温度为1500℃以下，能够抑制nb的颗粒生长，得到均匀且微细的组织，因而优选。

通过使施加压力为80mpa以上，能够促进烧结，得到致密的靶材，因而优选。另外，通过使施加压力为160mpa以下，能够使用通用的加压烧结装置，因而优选。

通过使烧结时间为1小时以上，能够促进烧结，得到致密的靶材，因而优选。另外，通过使烧结时间为15小时以下，能够得到抑制了nb的颗粒生长的致密的靶材却不会妨碍制造效率，因而优选。

实施例

将d50为4μm的mo粉末，与将d50为55μm的nb粉末过筛而得到的70μm以下的nb粉末在交叉旋转混合机中混合，制备混合粉末，使其为含有10原子％的nb、余量为mo和不可避免的杂质的组成。

然后，将上述制备的混合粉末填充至软钢制的加压容器中，焊接具有脱气口的上盖。然后，将该加压容器在450℃的温度下真空脱气、密封，然后在1250℃、145mpa、10小时的条件下进行热等静压处理，得到作为本发明例1的靶材的原材料的烧结体。

将d50为4μm的mo粉末，与将d50为35μm的nb粉末过筛而得到的45μm以下的nb粉末在交叉旋转混合机中混合，制备混合粉末，使其为含有10原子％的nb、余量为mo和不可避免的杂质的组成。

然后，将上述制备的混合粉末填充至软钢制的加压容器中，焊接具有脱气口的上盖。然后，将该加压容器在450℃的温度下真空脱气、密封，然后在1250℃、145mpa、10小时的条件下进行热等静压处理，得到作为本发明例2的靶材的原材料的烧结体。

将d50为4μm的mo粉末与d50为115μm的nb粉末在交叉旋转混合机中混合，制备混合粉末，使其为含有10原子％的nb、余量为mo和不可避免的杂质的组成。

然后，将上述制备的混合粉末填充至软钢制的加压容器中，焊接具有脱气口的上盖。然后，将该加压容器在450℃的温度下真空脱气、密封，然后在1250℃、145mpa、10小时的条件下进行热等静压处理，得到作为比较例的靶材的原材料的烧结体。

对上述得到的各烧结体实施机械加工和研磨，分别制作直径180mm×厚度5mm的靶材。

对上述得到的各靶材的溅射面，通过扫描型电子显微镜的反射电子图像，在任意的横向：591μm×纵向：435μm(面积：257085μm²)的视野中，进行3个达到200000μm²视野的视野观察，测定各视野内存在的各nb相的最大长度，测量最大长度超过70μm的nb相的个数。另外，测定各视野中存在的nb相的圆当量直径，算出3个视野的平均圆当量直径。

此处，测量是通过扫描型电子显微镜对mo相和nb相进行高对比度拍摄，针对该图像，使用olympussoftimagingsolutionsgmbh制的图像解析软件(scandium)来进行的。将其结果示于表1中。

另外，将溅射前的各靶材的溅射面通过扫描型电子显微镜观察的结果示于图1～图3中。

对于各靶材，使用canonanelva株式会社制的dc磁控溅射装置(型号：c3010)，在ar氛围、压力0.5pa、功率500w的条件下，在玻璃基板上形成厚度300nm的monb薄膜，分别得到3个用于测定电阻率的样品。另外，电阻率的测定使用株式会社diainstruments制的4端子薄膜电阻率测定器(mcp-t400)。将其结果示于表1中。

对于各靶材，使用canonanelva株式会社制的dc磁控溅射装置(型号：c3010)，在ar氛围、压力0.5pa、功率1000w、溅射时间30分钟的条件下进行溅射。

另外，对于各靶材，测定溅射前后的溅射面的表面粗糙度。表面粗糙度使用株式会社mitutoyo制的小型表面粗糙度测定仪(su-210)，测定与研磨方向为直角方向上的jisb0601：2001中规定的算术平均粗糙度(ra)。将其结果示于表1中。

另外，将通过光学显微镜对溅射后的各靶材的溅射面进行观察的结果示于图4～图6中。

[表1]

如图1和图2所示，可知本发明的靶材的作为基底的mo相1中分散有微细的nb相2。并且，本发明的靶材在所有的视野中，nb相的平均圆当量直径均为30μm～49μm。另外，最大长度超过70μm的nb相1个也未确认到，确认了其3个视野的平均个数为不足1.0个。

另外，确认了本发明的靶材，在已经确认的3个视野中，nb相的最大长度即使是最大值也仅为68μm。

另外，如图4和图5所示，确认了本发明的靶材溅射后的算术平均粗糙度ra为不足2.00μm，是对于由于高功率的持续溅射引起的结节的生成即在布线薄膜、电极薄膜的基底膜、覆盖膜上有颗粒附着的问题有用的靶材。

另外，确认了使用本发明的靶材形成的monb薄膜的电阻率为15.2μω·cm以下，是作为布线薄膜、电极薄膜的基底膜、覆盖膜具有低电阻且有用的薄膜。

而如图3所示，可知比较例的靶材的作为基底的mo相1中分散有粗大的nb相2。并且，比较例的靶材在所有的视野中，nb相的平均圆当量直径均超过65μm。另外，确认了最大长度超过70μm的nb相为2个以上，其3个视野的平均个数为4.3个。另外，对于比较例的靶材，在已经确认的3个视野中，nb相的最大长度的最大值达到117μm。

另外，如图6所示，确认了比较例的靶材的溅射后的算术平均粗糙度ra超过2.20μm，高功率的持续溅射使得有生成结节的风险。

另外，确认了使用比较例的靶材形成的monb薄膜的电阻率超过15.5μω·cm，其作为布线薄膜、电极薄膜的基底膜、覆盖膜具有高电阻，是不适合的。

附图标记说明

1mo相

2nb相