JP2012189725A - Ｔｉ合金バリアメタルを用いた配線膜および電極、並びにＴｉ合金スパッタリングターゲット - Google Patents

Abstract

【課題】ウエットエッチングによる加工性に優れた特性を有する新規な配線用膜を提供する。
【解決手段】表示装置またはタッチパネルセンサーの配線用膜であって、合金成分としてＸ群元素（Ｘは、希土類元素、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一種の元素）を３〜５０原子％、および／または酸素を０．２〜３．０質量％含有し、残部Ｔｉおよび不可避不純物からなるＴｉ合金層と、純ＣｕまたはＣｕ合金からなる層とを含む２層以上の積層構造を有することに要旨を有する配線用膜。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウエットエッチング性に優れた表示装置やタッチパネルセンサーに用いられる配線用の薄膜に関するものである。詳細には、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示装置やタッチパネルセンサーに使用される各種配線や電極の形成に有用な配線用膜、該配線用膜で形成された配線および／または電極を備えた表示装置やタッチパネルセンサー、並びに配線用膜を構成するＴｉ合金層の形成に有用なスパッタリングターゲットに関する。以下、液晶ディスプレイを代表例として本発明で対象とする表示装置の背景技術を説明するが、本発明はこれに限定する趣旨ではない。

液晶ディスプレイ等のアクティブマトリックス型の液晶表示装置においては、薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」という。）がスイッチング素子として用いられる。液晶表示装置はＴＦＴ素子を備えるＴＦＴアレイ基板と、それに対して所定の間隔をおいて対向配置され共通電極を備えた対向基板と、ＴＦＴ基板と対向基板との間に充填された液晶層から構成されている。

ＴＦＴ基板を構成するＴＦＴ素子は、ガラス基板上に形成されたＴＦＴのオン・オフを制御するゲート電極と、ゲート絶縁膜を介して設けられた半導体シリコン層（シリコン半導体層）と、それに接続するドレイン電極とソース電極とを有する。ドレイン電極には、更に液晶表示部の画素電極に使用される透明導電膜（透明画素電極）が接続される。ゲート電極や、ドレイン電極およびソース電極に用いられる配線用金属には、電気抵抗（比抵抗）が低い等の理由により、純ＣｕまたはＣｕ合金の適用が求められている。

Ｃｕ系膜（以下、純ＣｕとＣｕ合金を含む意味である。）と絶縁体層、半導体層、ガラスとの界面とＴＦＴの半導体シリコン層との界面には、これらが直接接触しないよう、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ等の高融点金属からなるバリアメタル層を設けられている。

バリアメタル層を介在させずにＣｕ系膜をＴＦＴの半導体層に直接接触させると、その後の工程（例えば、ＴＦＴの上に形成する絶縁層等の成膜工程や、シンタリングやアニーリング等の熱工程等）における熱履歴によって、Ｃｕ原子がシリコン半導体層中に拡散するとＴＦＴ特性が劣化すると共に、Ｓｉ原子がＣｕ系膜中に拡散するとＣｕ系膜の電気抵抗が増大するという問題が発生する。また拡散したＣｕとＳｉの層が形成されると（拡散層）、該拡散層から膜剥離が発生することがある。しかもＣｕ系膜はガラス基板や絶縁体層などとの密着性が十分でないという問題もある。

バリアメタル層はこれら問題を解消する手段としては有効であるが、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ等の高融点金属のバリアメタル層を形成すると、微細加工プロセスの際に、Ｃｕ系膜とバリアメタル層とで異なるエッチング処理を行う必要があった（２段階エッチング）。複数のプロセスでエッチングを行うと、エッチングコストが増大するだけでなく、プロセスが煩雑になり、スループットが低下するという問題がある。またＣｕ系膜とバリアメタル層を一括でエッチング処理しようとすると、バリアメタルとＣｕ系膜では薬液に対するエッチングレートが異なるため、バリアメタル層が庇やステップ形状に残留しやすく、加工精度が低下するという問題があった。これらの庇やステップは上層に積層する膜のカバレッジ不良をひき起こし、電流のリークや配線間の短絡の原因になり、歩留まりを低下させる原因となっていた。

このようなウエットエッチングによる加工性の問題を回避しつつ、Ｃｕ系膜とバリアメタル層を一括処理する技術として、バリアメタル層とＣｕ系膜の両方に適したエッチング液を使用することが提案されている。

例えばウエットエッチングでは通常、硫酸および硝酸を含む混酸系エッチング液が用いられるが、バリアメタル層を構成するＭｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ等は、配線用膜を構成するＣｕに比べてエッチングレートが非常に遅いため、バリアメタル層がステップ状や庇の形状に残留しやすく、良好な配線形状が得られない。特に液晶表示装置などの表示装置の配線加工では、高精度の配線加工が要求されており、バリアメタル層のエッチングに時間を要するとＣｕ系膜のエッチングが進行し過ぎてＣｕ系膜が消失してしまうなど所望の精度で加工することが難しい。

そこで例えばエッチング液として、ＯＸＯＮＥ（登録商標、２ＫＨＳＯ_５・ＫＨＳＯ_４・Ｋ_２ＳＯ_４）またはＯＸＯＮＥと弗酸（ＨＦ）とフッ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｆ）を混合した混合液を用いてウエットエッチングを行なったときのエッチング不良改善技術が提案されている（特許文献１）。詳細には、特許文献１では、バリアメタルとしてＷ、Ｎｄ、Ｎｂを含むＭｏ合金を用い、Ｃｕ／Ｍｏ合金の積層膜をゲート配線やデータ配線に用いることにより、ＯＸＯＮＥ含有エッチング液を用いたときのＭｏ合金膜の損傷を防止してＣｕ系膜の剥がれを防止する方法が開示されている。しかしながら、Ｃｕ系膜と純Ｔｉ膜の積層膜に上記エッチング液を用いると、バリアメタルである純Ｔｉ膜がステップや庇状に残留することがわかった。

特開２００４−１６３９０１号公報

本発明は上記事情に着目してなされたものであって、その目的は、ウエットエッチングによるＣｕ系膜とＴｉ系合金膜の加工性を向上させることにある。具体的にはウエットエッチング後、Ｔｉ系合金膜のステップ、庇、残渣などがなく、更に良好なテーパー形状を形成できる良好な加工性を有する配線用膜を提供することである。特に従来のバリアメタル層よりもエッチングレートが速いＴｉ系合金膜と、Ｃｕ系膜との積層構造で形成された配線用膜、及び該配線用膜で形成された配線および／または電極を備えた表示装置やタッチパネルセンサー、並びにＴｉ合金膜の成膜に適したスパッタリングターゲットを提供することにある。

上記課題を解決し得た本発明は、合金成分としてＸ群元素（Ｘは、希土類元素、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一種の元素）を３〜５０原子％、および／または酸素を０．２〜３．０質量％含有し、残部Ｔｉおよび不可避不純物からなるＴｉ合金層と、純ＣｕまたはＣｕ合金からなる層とを含む２層以上の積層構造を有することに要旨を有する表示装置またはタッチパネルセンサーの配線用膜である。

また本発明では、前記Ｔｉ合金層は、前記純ＣｕまたはＣｕ合金からなる層の上部および/または下部に形成されていることも好ましい実施態様である。

更に本発明では、Ｔｉ合金層の膜厚は１０〜１００ｎｍであることも好ましい実施態様である。

更に前記配線用膜で形成された配線および／または電極を備えた表示装置やタッチパネルセンサーも本発明に含まれる。

更に本発明には、Ｔｉ合金層の形成に用いるスパッタリングターゲットであって、前記Ｘ群元素を３〜５０原子％、および／または酸素を０．２〜３．０質量％含み、残部Ｔｉおよび不可避不純物であることを特徴とするＴｉ−Ｘ合金スパッタリングターゲットも含まれる。

本発明によれば、従来の高融点金属からなるバリアメタル層の代わりにエッチングレートの速い所定元素Ｘを含むＴｉ−Ｘ合金膜、或いは所定量の酸素を含むＴｉ−Ｘ−Ｏ合金膜、またはＴｉ−Ｏ合金膜（以下、これらをまとめてＴｉ系合金膜ということがある。）を用いることにより、Ｃｕ系膜（純ＣｕおよびＣｕ合金を含む意味である。以下、同じ）との積層構造において良好なエッチング性を有する配線用膜を提供できる。したがって本発明で規定する配線用膜を用いれば、一括ウエットエッチングプロセスで問題となっていたステップや庇の残留を抑制して良好な断面形状を形成することが可能となり、Ｃｕ系膜とＴｉ系合金膜の配線加工を容易にし、製造歩留まり向上に寄与することができる。また本発明によれば上記配線用膜を構成するＴｉ系合金膜の成膜に好適なスパッタリングターゲットを提供することができる。

図１は、純Ｔｉ膜（第１層：下側）と純Ｃｕ膜（第２層：上側）との積層配線膜のステップ幅（積層膜の第２層側からの写真）を示す写真である（光学顕微鏡、倍率５００倍）。 図２は、Ｔｉ−３０原子％Ａｌ合金膜（第１層：下側）と純Ｃｕ膜（第２層：上側）の積層配線膜のステップ幅（積層膜の第２層側からの写真）を示す図である（光学顕微鏡、倍率５００倍）。 図３（Ａ）は、エッチング液Ａを用いた場合のＴｉ−Ｘ合金のエッチングレートとステップ長の関係を示すグラフである。また図３（Ｂ）は、エッチング液Ｂを用いた場合のＴｉ−Ｘ合金のエッチングレートとステップ長の関係を示すグラフである。

本発明者らは、ウエットエッチングによる加工性に優れた特性を有する新規な配線用膜を提供するため、検討を重ねてきた。特に一括ウエットエッチングを行った時のウエットエッチング性に優れた配線用膜を提供するため、Ｃｕ系膜の下地材料（バリアメタル）として用いられるＴｉ系材料に着目して検討を重ねて来た。その結果、純Ｔｉではなく、所定元素Ｘを含むＴｉ−Ｘ合金、あるいは所定量の酸素を含むＴｉ−Ｏ合金、更に所定元素Ｘと所定量の酸素を含むＴｉ−Ｘ−Ｏ合金をバリアメタルとして用いれば、所期の目的が達成されることを見出し、本発明を完成した。

このように本発明は表示装置やタッチパネルセンサー用の配線用材料としてＡｌよりも低抵抗のＣｕ系膜（純ＣｕまたはＣｕ合金からなる層）と、Ｔｉ系合金膜（Ｔｉ合金層）のバリアメタルと、からなる積層構造の配線用膜を用いることによって、ウエットエッチングによる加工性を高めたところに特徴がある。特にエッチング液として、フッ化物含有エッチング液を本発明のＴｉ系合金膜とＣｕ系膜とを含む積層構造の配線用膜のエッチングに用いると、一括パターニングが容易にでき、Ｔi系合金膜のステップや庇の発生を抑制でき、良好な配線形状を得ることができる。

（第１層）
まず、本発明のＴｉ−Ｘ合金膜（第１層）について説明する。

本発明に用いられるＸ群元素は、［希土類元素、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＮｉ］である。これらの元素は、単独で添加しても良いし、２種以上を併用しても良い。

「希土類元素」とは、ランタノイド元素（周期表において、原子番号５７のＬａから原子番号７１のＬｕまでの合計１５元素）に、Ｓｃ（スカンジウム）とＹ（イットリウム）とを加えた元素群を意味する。希土類元素は１種または２種以上を用いることができる。

好ましいＸ群元素は、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一種、より好ましくはＳｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、及びＡｌよりなる群から選択される少なくとも一種、更に好ましくはＡｌおよび／またはＺｒである。

後記する実施例に示すように、これらの元素は、フッ化物含有エッチング液を用いたときのウエットエッチングレートを速める効果を有することが本発明者らの実験結果によって明らかになった。すなわち、所定量のＸ群元素を含むＴｉ合金膜は、純Ｔｉ膜やＸ群元素以外の元素を含むＴｉ合金膜に見られるような緻密なＴｉ酸化膜（不動態膜）の形成を抑制することができる。しかもＸ群元素（及びその酸化物）は、フッ化物含有エッチング液中のフッ化物に起因して溶出しやすいため、Ｔｉ−Ｘ合金膜のエッチングレートが大幅に上昇する。したがって、純Ｔｉ膜を用いた場合に比べて、Ｃｕ系膜とのエッチングレート差が減少するため、一括ウエットエッチングによる配線用膜の加工の際、上層のＣｕ系膜と下地のＴｉ−Ｘ合金膜との界面の段差（ステップ）や庇形状の処理痕を低減することができ、良好なエッチング形状が得られる。

このように本発明のＴｉ−Ｘ合金膜を用いれば、優れたウエットエッチング性を得ることができる。

本発明では、上記Ｘ群元素の含有量（単独で含むときは単独の量であり、二種以上を含むときは合計量である）を３原子％以上５０原子％以下とする。Ｘ群元素の添加による良好なウエットエッチングによる配線加工性を有効に発揮させるためには、Ｘ群元素の含有量を３原子％以上とする必要がある。一方、Ｘ群元素の含有量が多くなるにつれてエッチングレートは上昇するが、高価な希土類元素などの使用によるコスト上昇を招く。したがってＸ群元素の含有量の上限を５０原子％とする。Ｘ群元素の好ましい含有量は４原子％以上４０原子％以下であり、より好ましくは５原子％以上３０原子％以下である。

本発明のＴｉ−Ｘ合金膜は上記Ｘ群元素を含み、残部Ｔｉ及び不可避不純物である。不可避不純物としては、例えばＦｅ、Ｓｉ、Ｎ、Ｃ、Ｈなどが挙げられるが、これら不可避的に混入してくる微量成分まで規定するものではなく、本発明の特性が阻害されない限り、それら不可避不純物の微量混入は許容することができる。なお、本発明でＸ群元素として規定しているＦｅやＳｉなどが不可避不純物として混入することもあるが、その場合であっても単独でおおむね１．０質量％以下の場合は、不可避不純物とみなす趣旨であって、上記Ｘ群元素として算入しない（以下、同じ）。

また他の元素による優れた作用を有効に発揮させる目的で、後記する酸素（固溶酸素）を０．２〜３．０質量％含有させたＴｉ−Ｘ−Ｏ合金膜としても良い。

以上、本発明のＴｉ−Ｘ合金膜について説明した。続いて本発明のＴｉ−Ｏ合金膜について説明する。

ウエットエッチングレートに優れる本発明の他の構成であるＴｉ−Ｏ合金膜は、合金成分として酸素を０．２〜３．０質量％含有し、残部Ｔｉ及び不可避不純物である。

Ｔｉ膜中に所定量の固溶酸素を存在させると、エッチングレートを向上させる効果がある。すなわち、所定量の固溶酸素を含むＴｉ−Ｏ合金膜をフッ化物含有エッチング液でウエットエッチングすると、エッチング液浸漬後、Ｔｉ−Ｏ合金膜が溶解し始めてエッチングを開始するまでの時間が早くなるため、ウエットエッチングプロセス時にＴｉ合金の溶出が進むため、Ｔｉ系合金膜のステップや庇などの発生を抑制することができる。このような効果を発揮するには、Ｔｉ−Ｏ合金膜における酸素含有量（固溶量）を０．２質量％以上、好ましくは０．３質量％以上、より好ましくは０．３５質量％以上とすることが望ましい。一方、酸素含有量が多くなりすぎると、急激にエッチングレートが低下して、エッチング時間短縮効果が得られなくなるため、酸素含有量は３．０質量％以下、好ましくは１．５質量％以下、より好ましくは１．２質量％以下、更に好ましくは１．０質量％以下である。本発明のＴｉ系合金膜中の固溶酸素量はＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）によって測定できる。

本発明のＴｉ系合金膜に酸素を含有させた場合、酸素は固溶状態で存在していることが必要である。酸素がチタン酸化物として存在していると、チタン酸化物は不動態であり、エッチングレートを低下する要因となるからである。なお、酸化チタンの有無は各種分析装置による他、膜該当部分の透明度などを目視で確認することもできる。

なお、Ｔｉ系合金膜中に酸素を固溶状態で含有させる場合、上記したようにターゲットに予め所定量の酸素を含有させておく以外にも、後記するように成膜時の雰囲気中に酸素を導入することによっても達成できる。

本発明に係るＴｉ−Ｏ合金膜は、合金成分として酸素（固溶状態）を０．２〜３．０質量％含有し、残部Ｔｉ及び不可避不純物である。不可避不純物としては、例えばＦｅ、Ｓｉ、Ｎ、Ｃ、Ｈなどが挙げられるが、これら不可避的に混入してくる微量成分まで規定するものではなく、本発明の特性が阻害されない限り、それら不可避不純物の微量混入は許容することができる。

例えばＦｅやＳｉが不可避的不純物として含まれる場合、これらの含有量は少ないほど望ましく、Ｆｅ、Ｓｉについてはそれぞれの濃度がおおむね１．０質量％以下とするのがよい。

本発明の第１層としてはＴｉ−Ｘ合金膜、Ｔｉ−Ｏ合金膜のいずれも望ましい実施態様であるが、より一層効果を高めるために上記所定量の酸素（固溶状態）をＴｉ−Ｘ合金膜に含有させて、Ｔｉ−Ｘ−Ｏ合金膜としてもよい。

Ｔｉ−Ｘ−Ｏ合金膜は、上記Ｔｉ−Ｘ合金膜の効果と上記Ｔｉ−Ｏ合金膜の効果を発現できる。すなわち不動態形成抑制効果とＴｉ合金溶出効果を発現するため、ウエットエッチングによる加工性が一層向上すると考えられる。

第１層としてのＴｉ系合金膜の膜厚の上限は配線膜自体の電気抵抗率を考慮して適宜決定すれば良いが、膜厚が厚くなるとステップや残渣が発生し易くなると共に、エッチング時間が長くなり、第２層（純ＣｕまたはＣｕ合金膜）が過度にエッチングされてしまうため、１００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以下であることがより好ましい。また第１層の膜厚の下限も特に限定されないが、膜厚が薄すぎると面内の膜厚分布やプロセスなどの影響で基板面内でＴｉ系合金膜が消失（例えば他の層をエッチングする際にＴｉが削れて消失）する部分が発生することが考えられるため、おおむね、１０ｎｍ以上であることが好ましい。

（第２層）
次に、本発明の配線用膜を構成する第２層について説明する。本発明の第２層は、純Ｃｕ（残部不可避不純物）、または合金元素（好ましくは上記合金元素）と残部Ｃｕ及び不可避不純物からなるＣｕ合金で構成されている。この第２層は、配線膜全体の電気抵抗率低減の目的で形成されたものであり、したがって、第１層よりも電気抵抗率を低くすることが望ましい。具体的な配線抵抗は特に限定されず、必要に応じて第２層の膜厚や組成を調整して適切に配線の抵抗値を制御すればよい。

本発明の第２層に添加する合金元素は純Ｃｕを含め、特に限定されず、合金元素の組成や含有量を適切に制御して用いることができる。このようなＣｕ合金として、具体的には、例えば、Ｃｕ−０．５原子％Ｎｉ、Ｃｕ−０．５原子％Ｚｎ、Ｃｕ−０．３原子％Ｍｎなどが好ましく用いられる。また、第２層に適用可能な上記合金元素は、酸素ガスや窒素ガスのガス成分を含んでいても良く、例えば、Ｃｕ−ＯやＣｕ−Ｎなどを用いることもできる。合金元素は単独で使用しても良いし、２種以上を併用しても良い。

本発明の第２層の好ましい膜厚は特に限定されず、配線用膜の適用部位や、用途などによっても相違するが、膜厚が薄すぎると、膜全体の電気抵抗率低減効果が十分に得られなくなるため、好ましくは１００ｎｍ以上、より好ましくは１５０ｎｍ以上とすることが望ましい。一方、第２層を厚くし過ぎると、積層する膜（例えば上層に形成する膜）のカバレッジが悪くなったり、スパッタ時間が長くなるため工程が長時間化するなどの問題があるため、好ましくは１０００ｎｍ以下、より好ましくは８００ｎｍ以下、更に好ましくは６００ｎｍ以下とすることが望ましい。

第１層と第２層を含む配線用膜全体の膜厚は、特に限定されず、各層の好ましい範囲内で要求される膜厚に応じて適宜調節すればよい。

本発明の配線用膜は、例えば基板側からみて、第１層の上に直接第２層が積層されていても良いし、その逆に第２層の上に直接第１層が積層されていても良い。また本発明の配線用膜は上記第１層と第２層のみで構成してもよいし、或いは任意の第３層を形成してもよい。３層とする場合、Ｔｉ合金からなる第１層と第３層は第２層の上部および下部に第３層は第２層に積層させることが好ましい。

（第３層）
次に、本発明に用いられる第３層について説明する。本発明の第３層の組成は特に限定されず、例えば上記第１層と同一または類似（Ｘ群元素の種類、添加量が異なる）の組成あってもよいし、或いは第２層と異なる組成のＣｕ合金やこれらとは異なる組成であってもよく、要求される膜特性に応じて適宜選択することができる。

例えば製造プロセスの熱履歴等から上記配線の酸化などを抑制するためのバリア層としてＣｕ合金膜やＴｉ系合金膜などの第３層を形成したり、電気抵抗率を向上させる目的で電気伝導率に優れた組成からなる第３層を形成するなど、各種目的に応じた第３層を設けてもよく、第３層の組成も上記第１層、第２層の効果を阻害しない範囲で適宜設定することも可能である。

第３層の膜厚は、配線用膜が適用される部位や、用途などに応じて適宜設定すればよい。

例えば第３層は、薄膜トランジスタの絶縁膜などと直接接続する側に設けてもよく、その際、第３層の組成として前記Ｘ群元素を含むＴｉ−Ｘ合金を用いることも好ましい。勿論、第１層および第３層は、全く同じ組成である必要はなく、上述したＴｉ−Ｘ合金の要件を満足する限り、組成は異なっていても良い。生産性を向上させるために、第１層と第３層を同一組成とすることが好ましいが、第１層と第３層で組成が異なってもよい。また膜厚も第１層と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

以上、本発明の配線用膜について説明した。続いて本発明の配線用膜の形成方法について説明する。

本発明の配線用膜を構成する第１層及び第２層は、蒸着法、スプレー法、ＡＬＤ法などを用いて形成することもできるが、スパッタリング法によって形成することが好ましい。スパッタリング法を用いれば、スパッタリングターゲットとほぼ同じ組成の配線用膜を成膜することができ、しかも膜厚や成分の面内均一性に優れた薄膜を容易に形成できる。

上記第１〜３層はスパッタリング法によって形成することが好ましい。具体的には上記第１〜３層を構成する材料（スパッタリングターゲット）を用いてスパッタリング法により成膜すればよい。

また第１層の上に第２層を形成した積層構造とする場合は、上記第１層を形成した後、その上に、上記の第２層を構成する組成のスパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法により第２層を形成すればよい。このようにして積層構造からなる配線用膜を形成した後、所定のパターニングを行えばよい。またカバレッジの観点から断面形状を好ましくはテーパ角度４５〜６０°程度のテーパ状に加工することが好ましい。

本発明のＴｉ−Ｘ合金膜（第１層）の形成に用いるスパッタリングターゲットとしては、Ｘ群元素（Ｘは、希土類元素、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一種の元素）を３〜５０原子％含み、残部Ｔｉ及び不可避不純物からなるＴｉ−Ｘ合金スパッタリングターゲットを用いればよい。

また更に上記所定量（０．２〜３．０質量％）の酸素をターゲットに含有させたＴｉ−Ｘ−Ｏ合金ターゲットを用いれば、上記Ｔｉ−Ｘ−Ｏ合金膜を成膜することができる。

本発明のＴｉ−Ｏ合金膜の形成に用いるスパッタリングターゲットとしては、上記所定量（０．２〜３．０質量％）の酸素を含み、残部Ｔｉ及び不可避不純物からなるＴｉ−Ｏ合金スパッタリングターゲットを用いればよい。

なお、Ｔｉ系合金配線膜中に酸素を固溶状態で含有される場合、上記したようにターゲットに予め所定量の酸素を含有させておく以外にも、成膜時の雰囲気中に酸素を導入してもよい。例えば酸素（Ｏ₂）ガスや酸素原子を含むＯ₃などの酸化ガスを用いることができる。酸素の供給方法としては、スパッタリング法に通常用いられるプロセスガス（たとえばＡｒなど）に酸素を添加した混合ガスを用いればよい。Ｔｉ系合金配線膜中の固溶酸素量は、プロセスガス中に占める酸素ガスの混合比率によって制御できるため、導入したい酸素量に応じて、上記の混合比率を適宜調整すればよい。

Ｃｕ系膜の形成に用いるスパッタリングターゲットとしては、所望の組成を含有し、残部Ｃｕ及び不可避不純物からなるＣｕ合金スパッタリングターゲットを用いればよい。

複数の合金元素を用いる場合のスパッタリングターゲットの組成は、異なる組成のターゲットを用いて調整しても良いし、あるいは、スパッタリングターゲットに合金元素の金属をチップオンすることによって調整しても良い。

なお、第３層を積層させる場合も、所望の成分組成のスパッタリングターゲットを用いて成膜すればよい。

上記ターゲットの形状は、スパッタリング装置の形状や構造に応じて任意の形状（角型プレート状、円形プレート状、ドーナツプレート状、円筒状など）に加工したものが含まれる。

上記本発明のＴｉ系合金膜用のスパッタリングターゲットの製造方法としては、溶解鋳造法や粉末焼結法などで、所望の成分組成を有するＴｉ合金からなるインゴットを製造して得る方法などが挙げられる。

本発明の配線用膜で形成された配線および／または電極を備えた表示装置としては、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイなどの各種表示装置が例示される。

また本発明の配線用膜で形成された配線および／または電極を備えたタッチパネルセンサーとしては、静電容量方式、電磁誘導方式、抵抗膜方式、光センサ式など各種方式のタッチパネルセンサーが例示される。

本発明の配線用膜は、液晶ディスプレイ等の表示装置やタッチパネルセンサーに組み込まれているＵＬＳＩ、ＡＳＩＣ、ダイオード、薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタ基板などの配線構造の各種配線や電極に好適に用いられる。具体的には、走査線、ソース線、ドレイン線などの各種配線、ゲート電極、ソース−ドレイン電極などの各種電極の形成に用いることができる。上記配線構造を備えた表示装置やタッチパネルセンサーを製造するにあたっては、表示装置の一般的な工程を採用することができる。

例えば表示装置の配線構造に本発明の配線用膜を適用する場合、次の様な構成とすることができる。基板の上に、絶縁膜と；薄膜トランジスタの半導体層と；配線・電極と；透明導電膜と；基板、絶縁膜、薄膜トランジスタの半導体層、および透明導電膜よりなる群から選択される少なくとも一種と直接接続する配線膜とを有する配線構造が例示される。本発明の配線用膜は上記配線、電極に用いることができる。本発明の配線用膜は、表示装置の配線（および／または電極）の一部または全部に採用することもでき、複数の配線・電極に適用する場合は、同一または異なる成分組成とすることができる。

上記本発明の配線用膜から形成された配線および／または電極を有する配線構造を製造するにあたっては、表示装置の一般的な工程を採用することができる。また本発明の配線用膜以外の他の部分は特に限定されず、表示装置の分野で通常用いられるものを採用することができる。

例えば表示装置やタッチパネルセンサーに用いられる基板として、通常用いられるものであれば特に限定されない。代表的には、ガラス基板(無アルカリガラス、高歪点ガラス、ソーダライムガラスなど)などに代表される透明基板やＰＥＴフィルムや金属箔などのフレキシブル基板などが挙げられる。

例えば、表示装置やタッチパネルセンサーに用いられる画素電極を構成する透明導電膜としては、代表的には、アモルファスＩＴＯやＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯなどが例示される。

また、表示装置やタッチパネルセンサーに用いられる薄膜トランジスタの半導体層も特に限定されず、水素化アモルファスシリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン、酸化物半導体(例えばＩｎＧａＺｎＯ、ＺｎＯ、ＺｎＳｎＯ、ＡｌＺｎＯ、ＧａＺｎＯ、ＩｎＺｎＳｎＯ、ＩＴＯ)などが挙げられる。

また、ゲート絶縁膜などの絶縁膜や半導体の上に形成される保護膜は特に限定されず、通常用いられるもの、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、ＳｉＮなどが挙げられる。

本発明のＴｉ系合金膜は、フッ化物含有ウエットエッチング液を用いてエッチングすることが望ましい。フッ化物含有ウエットエッチング液の種類についても特に限定されないが、本発明のＴｉ系合金膜をエッチングするためのウエットエッチング液として、フッ酸（ＨＦ）やフッ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｆ）などを含むフッ化物含有エッチング液を用いた場合にエッチングレートの大幅な向上が認められるからである。具体的にはフッ化物と酸化剤（あるいは更に酸）を含むエッチング液（例えば特開２００８−５３３７４号公報、特開２００７−６７３６７号公報、特開２０１０−１９９１２１号公報）；フッ化物とヨウ素酸、硫酸を含むエッチング液（例えば特開２０００−１３３６３５号公報）；ペルオキソニ硫酸、水素カリウム、フッ酸を含むエッチング液（例えば特開２００１−５９１９１号公報）；過酸化水素とフッ化物、硫酸（または硝酸またはリン酸）を含むエッチング液（例えば特開２００４−４３８５０号公報）；硝酸とフッ化水素酸、酢酸イオン供給源を含むエッチング液（例えば特開２００４−７１９２０号公報）；フッ素イオン供給源と過酸化水素、硫酸塩、リン酸塩、アゾール系化合物を含むエッチング液（例えば特開２００８−２８８５７５号公報）；フッ素化合物と鉄イオン、更に硝酸または塩酸または過塩素酸またはメタンスルホン酸、及び亜リン酸またはリン酸を含むエッチング液（例えば特開２０１０−１９９１２１号公報）；フッ酸とフッ化アンモニウム、グリセリンを含むエッチング液（例えば特開平１１−８７３２５号公報）；フッ化水素アンモニウムと過酸化水素を含むエッチング液（例えば特開２００８−８１８３２号公報）；珪フッ化水素酸と水、珪フッ化水素酸塩を含むエッチング液（例えば特開２００９−１８２２１８号公報）などが例示される。

またエッチング液には、通常添加される補助酸化剤などの添加剤が含まれていてもよく、フッ素化合物含有エッチング液は市販品を用いることができる。

以上、本発明のＴｉ系合金膜（第１層）とＣｕ系膜（第２層）を含む積層構造の配線用膜は、上記第１層のエッチングレートが速くなっているために第２層とのエッチングレート差が少なくなっている。したがって第１層と第２層を含む配線膜をフッ化物含有エッチング液にて一括エッチング処理した場合に、ステップ状や庇の形状に残留することがなく、良好な配線形状が得られる。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限されず、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

本実施例では、以下の方法によって作製した試料を用い、配線用膜（第１層／第２層の積層構造）のエッチング後のステップ長さを測定した。また第１層のみを形成した試料を作製し、エッチングレートを測定した。実施例において表１および表２に示す種々の合金組成のＴｉ−Ｘ合金膜の形成には、純Ｔｉターゲットに種々の組成のＸ合金をチップオンしてＸ群元素の添加されたターゲットをスパッタリングターゲットとして用いた。なお、Ｔｉ−Ｏ合金膜を作製する場合は、酸素含有Ｔｉ合金ターゲットを用いた。

実施例１
（エッチング後のステップ長さの評価）
（試料の作製）
ガラス基板（コーニング社製：Ｅａｇｌｅ ＸＧ、φ４ｉｎｃｈ、厚さ＝０．７ｍｍ）上に表１に示す成分組成の第１層（Ｔｉ−Ｘ合金膜：膜厚５０ｎｍ）、第２層（純Ｃｕ膜：膜厚３００ｎｍ）をスパッタリング法により順次形成して積層膜の試料を作製した。

スパッタリングには、島津製作所製の「ＨＳＭ−５５２」を使用し、ＤＣマグネトロンスパッタリング法［背圧：０．２７×１０^−３Ｐａ以下、雰囲気ガス：Ａｒ、Ａｒガス圧：２ｍＴｏｒｒ、Ａｒガス流量：３０ｓｃｃｍ、スパッタパワー：ＤＣ２６０Ｗ、極間距離：５０．４ｍｍ、基板温度：２５℃（室温）］によって第１層、第２層を成膜した試料を作製した。

上記第１層、第２層の組成は、ＩＣＰ発光分光分析装置（島津製作所製のＩＣＰ発光分光分析装置「ＩＣＰ−８０００型」）を用い、定量分析して確認した。また膜厚は触針型段差計ＫＬＡ-ＴＥＮＣＯＲ社製α-ｓｔｅｐによって測定した。比較のため、純Ｔｉ膜を上記試料と同様にして成膜した試料（Ｎｏ．１：純Ｔｉ／純Ｃｕの積層構造）を作製した。

次に、上記の各試料について、フォトレジストとしてＴＳＭＲ８９００（東京応化社製）を用いてラインアンドスペースパターン（５０μｍ間隔）に加工した後、各試料を１ｃｍ×４ｃｍのサイズに切り出した試験片を作製し、各試験片をエッチング液に浸漬してエッチング処理をした。エッチング処理条件は以下の通りである。

エッチング液はエッチング液Ａ（表１に記載）とエッチング液Ｂ（表２に記載）のいずれかを用いた。

エッチング液Ａ：表１（特開２００４−４３８５０号公報記載のエッチング液に類似する薬液として、過酸化水素水：硝酸：リン酸：フッ化アンモニウム=１８：２：４：１の割合で混合し、３００ｎｍ程度のＴｉ単層膜を５分程度で溶解できる程度に濃度調整(希釈したもの)したものを用いた。）
エッチング液Ｂ：表２（関東化学株式会社製ＫＳＭＦ−２４０）
処理温度：エッチング液Ａは室温、エッチング液Ｂは４０℃
処理方法：静置（浸漬）
処理時間：レジストによる配線用膜のエッチング除去が確認できた時間を１００％としたとき、その１５０％（ジャストエッチングから５０％オーバーエッチングするまで）に相当する時間までエッチングを行った。

次いで、レジストを除去し、試験片上部（第２層側）から光学顕微鏡（倍率５００倍）にて観察し、エッチング後の純Ｃｕ膜とＴｉ系合金膜の幅の差（ステップ長さ：純Ｃｕ膜の端部からＴｉ系合金膜の端部までの長さ）を測定した。ステップ長さが小さいほど、良好なエッチング形状が得られることを示している。

評価基準：ステップ長さが純Ｔｉ膜の９０％以下のものを良好（○）と評価した。本実施例ではエッチング液Ａを用いた場合（表１）、ステップ長さが４．３μｍ以下を○、エッチング液Ｂを用いた場合（表２）、ステップ長さが１．６μｍ以下を○と評価した。

これらの結果を表１および表２に示す。

表１および表２より、Ｔｉ−Ｘ合金膜中のＸ群元素の添加量が増加するにつれて、エッチングによるステップ長さが減少する傾向を示し、良好なエッチング形状が得られることが分った。これは、Ｔｉ−Ｘ合金膜と純Ｃｕ膜とのエッチングレート差が小さくなっているためである。またＴｉ−Ｏ合金膜の場合も所定量の酸素を含有させることで良好なエッチング形状が得られた。

参考のため、図１に実験に用いた表１のＮｏ．１（純Ｔｉ膜／純Ｃｕ膜）および、図２に実験に用いた表１のＮｏ．１１−６（Ｔｉ−３０原子％Ａｌ膜／純Ｃｕ膜）のステップ長さの結果を示す。Ｎｏ．１１−６はＮｏ．１と比べてエッチングによるステップ長さが減少しており、良好なエッチング形状が得られることが分った。

更に各試験片についてウエットエッチングによる配線加工の際に良好なテーパ形状が得られかを調べたところ、本発明のＴｉ−Ｘ合金膜と純Ｃｕ膜を積層させた配線用膜はいずれも良好なテーパ形状が得られており、ウエットエッチング加工性に優れていることが分かった。

また参考として、上記実験においてエッチング液Ａを用いた場合のエッチングレートを図３（Ａ）、エッチング液Ｂを用いた場合のエッチングレートを図３（Ｂ）に示す。図３（Ａ）、図３（Ｂ）共に、第１層に純Ｔｉ膜を用いた場合（図中、○）と比べて、本発明のＴｉ−Ｘ合金膜を用いた場合（図中、●）は、エッチングレートが優れていた。一方、本願発明のＸ群元素以外の合金元素を用いた場合（図中、■）はエッチングレートが純Ｔｉよりも悪かったことが分かった。

上記実施例では、第２層に純Ｃｕを用いたが、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｚｎなどの元素を含むＣｕ合金を用いたときも同様の結果が得られると推察される。また、固溶酸素を含むＴｉ合金膜（Ｔｉ−Ｏ合金膜、Ｔｉ−Ｘ−Ｏ合金膜）を用いたときも、上記と同様の実験結果が得られることを実験により確認している。

実施例２
（エッチングレートの測定）
ガラス基板（コーニング社製のＥａｇｌｅ ＸＧ、厚さ＝０．７ｍｍ、φ４ｉｎｃｈ）上に、ＤＣマグネトロン・スパッタ法により、表１、表２に示す各種合金元素のＴｉ−Ｘ合金膜（膜厚３００ｎｍ）を成膜して単層の試料を作製した。Ｔｉ−Ｘ合金膜のスパッタリングリング条件は、上記実施例１に記載のＴｉ−Ｘ合金膜のときと同じである。比較のため、純Ｔｉ膜の試料も、同様にして作製した。

作製した各試料のエッチングレートを測定して評価した。具体的には、各エッチング液（エッチング液Ａの場合を表１、エッチング液Ｂの場合を表２に示す）に、各試料を浸漬（エッチング液の温度は、共に室温）した後、触針型段差計（ＫＬＡ-ＴＥＮＣＯＲ社製α-ｓｔｅｐ）によって試料の膜減少量を測定した。エッチングレート（単位時間あたりのエッチング量）は、膜減少量とエッチング時間の傾きから算出した。純Ｔｉ膜（各表試料Ｎｏ．１）に対し、１．１０倍以上のエッチングレートが得られたものを○（ウエットエッチング性に優れる）と判定し、１．１０倍未満のものを×と判定した。

結果を表１、２に示す。各表には、純Ｔｉ膜のエッチングレートに対する各試料の比率（Ｔｉ系合金膜／純Ｔｉ膜）も併記した。この比率が大きいほど、Ｃｕ系膜との差が小さくなってウエットエッチング性に優れることを意味する。

表１および表２より、以下のように考察することができる。
本発明で規定するＸ群元素を所定量含む表１および表２に記載のＴｉ−Ｘ合金膜、及びＴｉ−Ｏ合金膜を用いた例では、純Ｔｉ膜（各表Ｎｏ．１）よりもエッチングレートに優れていた。よって、本発明のＴｉ系合金膜を用いれば、フッ化物含有エッチング液を用いたときのウエットエッチングの加工性が向上することが分った。

上記では、Ｃｕ系膜を積層させていないが、実験によりＣｕ系膜に対するエッチングレートの比率も良好であることを確認している。

Claims (6)

1. 表示装置またはタッチパネルセンサーの配線用膜であって、
   合金成分としてＸ群元素（Ｘは、希土類元素、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一種の元素）を３〜５０原子％、および／または酸素を０．２〜３．０質量％含有し、残部Ｔｉおよび不可避不純物からなるＴｉ合金層と、純ＣｕまたはＣｕ合金からなる層とを含む２層以上の積層構造を有することを特徴とする配線用膜。
2. 前記Ｔｉ合金層は、前記純ＣｕまたはＣｕ合金からなる層の上部および/または下部に形成されているものである請求項１に記載の配線用膜。
3. 前記Ｔｉ合金層の膜厚は１０〜１００ｎｍである請求項１または２に記載の配線用膜。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の配線用膜で形成された配線および／または電極を備えた表示装置。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の配線用膜で形成された配線および／または電極を備えたタッチパネルセンサー。
6. 請求項１または２に記載のＴｉ合金層の形成に用いるスパッタリングターゲットであって、前記Ｘ群元素を３〜５０原子％、および／または酸素を０．２〜３．０質量％含み、残部Ｔｉおよび不可避不純物であることを特徴とするＴｉ合金スパッタリングターゲット。