JP5547574B2 - Al-based alloy sputtering target - Google Patents
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Description
本発明は、Al基合金スパッタリングターゲットに関し、詳細には、スパッタリングターゲットを用いて薄膜を成膜する際、スパッタリングの初期段階で発生する初期スプラッシュを低減することが可能なAl基合金スパッタリングターゲットに関するものである。本発明で対象とするAl基合金は、A群(Ni,Co)から選択される少なくとも1種と、B群(La,Nd)から選択される少なくとも1種を含有するAl基合金;または、更にC群(Cu,Ge)から選択される少なくとも1種を含有するAl基合金であり、各Al基合金は、更にTiおよびBを含有していても良い。以下では、前者のAl基合金を、「Al−(Ni,Co)−(La,Nd)系合金」と呼び、後者のAl基合金を、「Al−(Ni,Co)−(La,Nd)−(Cu,Ge)系合金」と呼ぶ場合がある。 The present invention relates to an Al-based alloy sputtering target, and more particularly to an Al-based alloy sputtering target capable of reducing initial splash that occurs in the initial stage of sputtering when a thin film is formed using the sputtering target. It is. The Al-based alloy targeted by the present invention is an Al-based alloy containing at least one selected from Group A (Ni, Co) and at least one selected from Group B (La, Nd); or Furthermore, it is an Al-based alloy containing at least one selected from Group C (Cu, Ge), and each Al-based alloy may further contain Ti and B. Hereinafter, the former Al-based alloy is referred to as “Al- (Ni, Co)-(La, Nd) -based alloy”, and the latter Al-based alloy is referred to as “Al- (Ni, Co)-(La, Nd). )-(Cu, Ge) -based alloy ”.
Al基合金は、電気抵抗率が低く、加工が容易であるなどの理由により、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、プラズマディスプレイパネル(PDP:Plasma Display Panel)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD:Electro Luminescence Display)、フィールドエミッションディスプレイ(FED:Field Emission Display)、メムス(MEMS:Micro Electro Mechanical Systems)ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ(FPD:Flat Panel Display)、タッチパネル、電子ペーパーの分野で汎用されており、配線膜、電極膜、反射電極膜などの材料に利用されている。 An Al-based alloy has a low electrical resistivity and is easy to process. For this reason, a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), an electroluminescence display (ELD), and so on. Widely used in the fields of flat panel displays (FPD: Flat Panel Display), touch panels, and electronic paper, such as displays, field emission displays (FEDs), and micro electro mechanical systems (MEMS) displays. Film, electrode film, reflective electrode film, etc. It has been used in the material.
例えば、アクティブマトリクス型の液晶ディスプレイは、スイッチング素子である薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)、導電性酸化膜から構成される画素電極、および走査線や信号線を含む配線を有するTFT基板を備えており、走査線や信号線は、画素電極に電気的に接続されている。走査線や信号線を構成する配線材料には、一般に、純AlやAl−Nd合金の薄膜が用いられるが、これらの薄膜を画素電極と直接接触させると、絶縁性の酸化アルミニウムなどが界面に形成されて接触電気抵抗が増加するため、これまでは、上記Alの配線材料と画素電極の間に、Mo,Cr,Ti,W等の高融点金属からなるバリアメタル層を設けて接触電気抵抗の低減化を図ってきた。 For example, an active matrix liquid crystal display includes a TFT substrate having a thin film transistor (TFT) that is a switching element, a pixel electrode formed of a conductive oxide film, and a wiring including a scanning line and a signal line. The scanning lines and signal lines are electrically connected to the pixel electrodes. In general, pure Al or Al—Nd alloy thin films are used as the wiring material constituting the scanning lines and signal lines. However, when these thin films are brought into direct contact with the pixel electrodes, insulating aluminum oxide or the like is brought into the interface. In order to increase the contact electric resistance, a barrier metal layer made of a refractory metal such as Mo, Cr, Ti, or W has been provided between the Al wiring material and the pixel electrode so far. Has been reduced.
しかしながら、上記のようにバリアメタル層を介在させる方法は、製造工程が煩雑になって生産コストの上昇を招くなどの問題がある。 However, the method of interposing a barrier metal layer as described above has problems such as a complicated manufacturing process and an increase in production cost.
そこで、本出願人は、バリアメタル層を介さずに、画素電極を構成する導電性酸化膜を配線材料と直接接触することが可能な技術(ダイレクトコンタクト技術)を提供するため、配線材料として、Al−Ni合金や、NdやYなどの希土類元素を更に含有するAl−Ni−希土類元素合金の薄膜を用いる方法を提案している(特許文献1)。Al−Ni合金を用いれば、界面に導電性のNi含有析出物などが形成され、絶縁性酸化アルミニウム等の生成が抑制されるため、接触電気抵抗を低く抑えることができる。また、Al−Ni−希土類元素合金を用いれば、耐熱性が更に高められる。 Therefore, the present applicant provides a technique (direct contact technique) that can directly contact the conductive oxide film constituting the pixel electrode with the wiring material without using the barrier metal layer. A method using an Al—Ni alloy or a thin film of an Al—Ni—rare earth element alloy further containing a rare earth element such as Nd or Y has been proposed (Patent Document 1). If an Al—Ni alloy is used, conductive Ni-containing precipitates and the like are formed at the interface, and generation of insulating aluminum oxide and the like is suppressed, so that the contact electrical resistance can be kept low. In addition, if an Al—Ni—rare earth element alloy is used, the heat resistance is further enhanced.
ところで、Al基合金薄膜の形成には、一般にスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法が採用されている。スパッタリング法とは、基板と、薄膜材料と同一の材料から構成されるスパッタリングターゲットとの間でプラズマ放電を形成し、プラズマ放電によってイオン化させた気体をスパッタリングターゲットに衝突させることによってスパッタリングターゲットの原子をたたき出し、基板上に積層させて薄膜を作製する方法である。 By the way, generally the sputtering method using a sputtering target is employ | adopted for formation of an Al group alloy thin film. In the sputtering method, a plasma discharge is formed between a substrate and a sputtering target composed of the same material as the thin film material, and a gas ionized by the plasma discharge is made to collide with the sputtering target, thereby causing the atoms of the sputtering target to collide. It is a method of producing a thin film by knocking out and laminating on a substrate.
スパッタリング法は、真空蒸着法とは異なり、スパッタリングターゲットと同じ組成の薄膜を形成できるというメリットを有している。特に、スパッタリング法で成膜されたAl基合金薄膜は、平衡状態では固溶しないNdなどの合金元素を固溶させることができ、薄膜として優れた性能を発揮することから、工業的に有効な薄膜作製方法であり、その原料となるスパッタリングターゲットの開発が進められている。 Unlike the vacuum deposition method, the sputtering method has an advantage that a thin film having the same composition as the sputtering target can be formed. In particular, an Al-based alloy thin film formed by a sputtering method can dissolve an alloy element such as Nd that does not form a solid solution in an equilibrium state, and exhibits excellent performance as a thin film. Development of a sputtering target that is a thin film manufacturing method and is a raw material thereof is underway.
近年、FPDの生産性向上などに対応するため、スパッタリング工程時の成膜速度は、従来よりも高速化する傾向にある。成膜速度を速くするためには、スパッタリングパワーを大きくすることが最も簡便であるが、スパッタリングパワーを増加させると、スプラッシュ(微細な溶融粒子)などのスパッタリング不良が発生し、配線膜等に欠陥が生じるため、FPDの歩留りや動作性能が低下するなどの弊害をもたらす。 In recent years, in order to cope with an improvement in productivity of FPD, etc., the film forming speed during the sputtering process tends to be higher than the conventional one. Increasing the sputtering power is the easiest way to increase the deposition rate. However, increasing the sputtering power causes sputtering defects such as splash (fine molten particles) and defects in the wiring film. As a result, adverse effects such as a decrease in the yield and operating performance of the FPD are brought about.
そこで、スプラッシュの発生を防止する目的で、例えば、特許文献2〜5に記載の方法が提案されている。このうち、特許文献2〜4は、いずれも、スプラッシュの発生原因がスパッタリングターゲットの組織中にある微細な空隙に起因するという観点に基づいてなされたものであり、Alマトリックス中のAlと希土類元素との化合物粒子の分散状態を制御したり(特許文献2)、Alマトリックス中のAlと遷移元素との化合物の分散状態を制御したり(特許文献3)、スパッタリングターゲット中の添加元素とAlとの金属間化合物の分散状態を制御したり(特許文献4)することによって、スプラッシュの発生を防止している。また、特許文献5には、スプラッシュの原因であるアーキング(異常放電)を低減するため、スパッタ面の硬度を調整した後、仕上機械加工を行うことにより、機械加工に伴う表面欠陥の発生を抑制する方法が開示されている。 Therefore, for the purpose of preventing the occurrence of splash, for example, methods described in Patent Documents 2 to 5 have been proposed. Of these, Patent Documents 2 to 4 are all based on the viewpoint that the cause of the splash is caused by fine voids in the structure of the sputtering target, and Al and rare earth elements in the Al matrix. (Patent Document 2), controlling the dispersion state of a compound of Al and a transition element in an Al matrix (Patent Document 3), adding elements in a sputtering target and Al The occurrence of splash is prevented by controlling the dispersion state of the intermetallic compound (Patent Document 4). In addition, in Patent Document 5, in order to reduce arcing (abnormal discharge) that is a cause of splash, the surface of the surface due to machining is suppressed by adjusting the hardness of the sputter surface and then performing finish machining. A method is disclosed.
他方、特許文献6には、スプラッシュの発生を防止する技術として、Alを主体とするインゴットを300〜450℃の温度範囲で75%以下の加工率で圧延により板状にし、次いで圧延時温度以上で550℃以下の加熱処理を行い、圧延面側をスパッタリング面とすることにより、得られるAl−Ti−W合金等のスパッタリングターゲットのビッカース硬さを25以下とすることが記載されている。 On the other hand, in Patent Document 6, as a technique for preventing the occurrence of splash, an ingot mainly composed of Al is formed into a plate shape by rolling at a processing rate of 75% or less in a temperature range of 300 to 450 ° C., and then at a temperature higher than the rolling temperature. The Vickers hardness of the obtained sputtering target such as an Al—Ti—W alloy is set to 25 or less by performing a heat treatment at 550 ° C. or less and setting the rolled surface side as a sputtering surface.
前述したように、これまでにも、スプラッシュの発生を低減してスパッタリング不良を改善するための種々の技術は提案されているが、一層の改善が求められている。特に、スパッタリングの初期段階で発生する初期スプラッシュは、FPDの歩留まりを低下させるため、深刻な問題をもたらしているが、前述した特許文献2〜5のスプラッシュ発生防止技術は、初期スプラッシュの発生を充分有効に防止できるものではない。 As described above, various techniques for reducing the occurrence of splash and improving sputtering defects have been proposed so far, but further improvement is required. In particular, the initial splash generated in the initial stage of sputtering reduces the yield of the FPD, which causes a serious problem. However, the splash generation prevention techniques described in Patent Documents 2 to 5 described above sufficiently generate the initial splash. It cannot be effectively prevented.
特に、Al基合金のなかでも前述したダイレクトコンタクト技術に適用できるAl基合金、すなわち、画素電極を構成する導電性酸化膜と直接接触し得る配線材料として有用であり、好ましくは、フォトリソグラフィの工程で形成したフォトレジスト(樹脂)を剥離する洗浄液(代表的にはアミン類を含む有機剥離液)に対する耐食性(剥離液耐食性)にも優れており、更には薄膜トランジスタの半導体層と直接接触し得る配線材料としても適用可能なAl−(Ni,Co)−(La,Nd)系合金、またはAl−(Ni,Co)−(La,Nd)−(Cu,Ge)系合金の形成に用いられるAl基合金スパッタリングターゲットにおいて、従来の溶解鋳造法によっても、初期スプラッシュの発生を効果的に防止できる技術の提供が望まれている。 In particular, among Al-based alloys, Al-based alloys that can be applied to the above-described direct contact technology, that is, useful as a wiring material that can be in direct contact with the conductive oxide film constituting the pixel electrode, preferably a photolithography process. It also has excellent corrosion resistance (peeling solution corrosion resistance) against a cleaning solution (typically an organic stripping solution containing amines) that removes the photoresist (resin) formed in step 1. Further, the wiring can be in direct contact with the semiconductor layer of the thin film transistor. Al- (Ni, Co)-(La, Nd) -based alloy applicable as a material, or Al used for forming an Al- (Ni, Co)-(La, Nd)-(Cu, Ge) -based alloy In the base alloy sputtering target, it is desired to provide a technique capable of effectively preventing the occurrence of initial splash even by the conventional melting casting method. That.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、スパッタリングターゲットとしてAl−(Ni,Co)−(La,Nd)系合金またはAl−(Ni,Co)−(La,Nd)−(Cu,Ge)系合金を用いた場合にスプラッシュ、特に初期スプラッシュの発生を低減し得る技術を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said situation, The objective is an Al- (Ni, Co)-(La, Nd) type alloy or Al- (Ni, Co)-(La, Nd) as a sputtering target. )-(Cu, Ge) It is an object of the present invention to provide a technique capable of reducing the occurrence of splash, particularly initial splash, when an alloy is used.
上記課題を解決することのできた本発明のAl基合金スパッタリングターゲットは、A群(Ni,Co)から選択される少なくとも1種と、B群(La,Nd)から選択される少なくとも1種を含有し、前記スパッタリングターゲットの圧延面に対して垂直な断面のうち、圧延方向と平行な面における、圧延方向の結晶粒径を測定したとき、平均結晶粒径が500μm以下であり、且つ、最大結晶粒径が1500μm以下であるところに要旨を有するものである。 The Al-based alloy sputtering target of the present invention that has solved the above problems contains at least one selected from Group A (Ni, Co) and at least one selected from Group B (La, Nd) When the crystal grain size in the rolling direction is measured in a plane parallel to the rolling direction among the cross sections perpendicular to the rolling surface of the sputtering target, the average crystal grain size is 500 μm or less, and the maximum crystal It has a gist where the particle size is 1500 μm or less.
本発明の好ましい実施形態において、前記A群の総含有量は0.05原子%以上、2.5原子%以下であり、前記B群の総含有量は0.1原子%以上、1原子%以下である。 In a preferred embodiment of the present invention, the total content of Group A is 0.05 atomic% or more and 2.5 atomic% or less, and the total content of Group B is 0.1 atomic% or more and 1 atomic%. It is as follows.
本発明の好ましい実施形態において、上記Al基合金スパッタリングターゲットは、更にC群(Cu,Ge)から選択される少なくとも1種を含有する。 In a preferred embodiment of the present invention, the Al-based alloy sputtering target further contains at least one selected from Group C (Cu, Ge).
本発明の好ましい実施形態において、前記C群の総含有量は0.1原子%以上、1原子%以下である。 In preferable embodiment of this invention, the total content of the said C group is 0.1 atomic% or more and 1 atomic% or less.
本発明の好ましい実施形態において、上記Al基合金スパッタリングターゲットは、更に、TiおよびBを含有する。 In a preferred embodiment of the present invention, the Al-based alloy sputtering target further contains Ti and B.
本発明の好ましい実施形態において、Ti含有量は0.0002原子%以上0.012原子%以下であり、B含有量が0.0002原子%以上0.012原子%以下である。 In preferable embodiment of this invention, Ti content is 0.0002 atomic% or more and 0.012 atomic% or less, and B content is 0.0002 atomic% or more and 0.012 atomic% or less.
本発明の好ましい実施形態において、上記Al基合金スパッタリングターゲットは、前記A群からNiのみが選択され、前記B群からNdのみが選択されるものである。 In a preferred embodiment of the present invention, the Al-based alloy sputtering target is such that only Ni is selected from the A group and only Nd is selected from the B group.
本発明の好ましい実施形態において、上記Al基合金スパッタリングターゲットは、前記A群からNiのみが選択され、前記B群からLaのみが選択されるものである。 In a preferred embodiment of the present invention, the Al-based alloy sputtering target is such that only Ni is selected from the A group and only La is selected from the B group.
本発明の好ましい実施形態において、上記Al基合金スパッタリングターゲットは、前記A群からNiのみが選択され、前記B群からNdのみが選択され、前記C群からGeのみが選択されるものである。 In a preferred embodiment of the present invention, the Al-based alloy sputtering target is such that only Ni is selected from the A group, only Nd is selected from the B group, and only Ge is selected from the C group.
本発明の好ましい実施形態において、上記Al基合金スパッタリングターゲットは、ビッカース硬さ(Hv)が26以上である。 In a preferred embodiment of the present invention, the Al-based alloy sputtering target has a Vickers hardness (Hv) of 26 or more.
また、本発明には、上記のスパッタリングターゲットを用いて得られるAl基合金膜であって、透明導電膜と直接接続されているAl基合金膜も包含される。 The present invention also includes an Al-based alloy film obtained by using the above sputtering target and directly connected to the transparent conductive film.
本発明の好ましい実施形態において、上記Al基合金膜は、A群(Ni,Co)から選択される少なくとも1種と、B群(La,Nd)から選択される少なくとも1種と、C群(Cu,Ge)から選択される少なくとも1種と、TiおよびBと、を含有し、Ti含有量が0.0004原子%以上0.008原子%以下であり、B含有量が0.0004原子%以上0.008原子%以下であり、これにより、剥離液耐食性が格段に高められる。 In a preferred embodiment of the present invention, the Al-based alloy film includes at least one selected from Group A (Ni, Co), at least one selected from Group B (La, Nd), and Group C ( Cu, Ge) and at least one selected from Ti and B, the Ti content is 0.0004 atomic% or more and 0.008 atomic% or less, and the B content is 0.0004 atomic%. Thus, the corrosion resistance of the stripping solution is remarkably enhanced.
本発明によれば、スパッタリングターゲットとしてAl−(Ni,Co)−(La,Nd)系合金またはAl−(Ni,Co)−(La,Nd)−(Cu,Ge)系合金を用いたとき、圧延方向と平行な面における、圧延方向の結晶粒径(平均結晶粒径および最大結晶粒径)が適切に制御されているため、スプラッシュの発生、特に初期スプラッシュの発生が抑えられ、スパッタリング不良が効果的に抑制される。 According to the present invention, when an Al— (Ni, Co) — (La, Nd) alloy or an Al— (Ni, Co) — (La, Nd) — (Cu, Ge) alloy is used as a sputtering target. In the plane parallel to the rolling direction, the crystal grain size (average crystal grain size and maximum crystal grain size) in the rolling direction is appropriately controlled, so that the occurrence of splash, especially the occurrence of initial splash, can be suppressed, resulting in poor sputtering. Is effectively suppressed.
また、本発明のスパッタリングターゲットを用いて得られるAl基合金膜は、透明導電膜と直接接触される表示装置用Al合金膜として有用であり、特に、上述したAl−(Ni,Co)−(La,Nd)系合金またはAl−(Ni,Co)−(La,Nd)−(Cu,Ge)系合金に所定のTiおよびBを含むスパッタリングターゲットを用いて得られるAl基合金膜は、剥離液耐食性に極めて優れている。 In addition, the Al-based alloy film obtained using the sputtering target of the present invention is useful as an Al alloy film for a display device that is in direct contact with the transparent conductive film. In particular, the above-described Al- (Ni, Co)-( An Al-based alloy film obtained by using a sputtering target containing a predetermined Ti and B in a La, Nd) -based alloy or an Al- (Ni, Co)-(La, Nd)-(Cu, Ge) -based alloy is peeled off. Excellent liquid corrosion resistance.
本発明者らは、スパッタリング成膜時に発生するスプラッシュ、特に、スパッタリング成膜時の初期段階に発生する初期スプラッシュを低減することが可能なAl基合金スパッタリングターゲットを提供するため、鋭意検討してきた。特に本発明では、上述したダイレクトコンタクト技術に適用可能なAl−(Ni,Co)−(La,Nd)系合金またはAl−(Ni,Co)−(La,Nd)−(Cu,Ge)系合金の成膜に有用な、Al−(Ni,Co)−(La,Nd)系合金スパッタリングターゲットまたはAl−(Ni,Co)−(La,Nd)−(Cu,Ge)系合金スパッタリングターゲットであって、TiおよびBを更に含んでいても良いスパッタリングターゲット(以下、これらを総称して「Al基合金スパッタリングターゲット」と略記する場合がある。)を対象とし、従来の溶解鋳造法によって上記スパッタリングターゲットを製造しても、スプラッシュの発生を効果的に防止できる技術を提供するという観点から検討を行なった。 The inventors of the present invention have made extensive studies in order to provide an Al-based alloy sputtering target capable of reducing the splash generated during sputtering film formation, particularly the initial splash generated during the initial stage of sputtering film formation. In particular, in the present invention, an Al- (Ni, Co)-(La, Nd) -based alloy or Al- (Ni, Co)-(La, Nd)-(Cu, Ge) -based that can be applied to the direct contact technique described above. Al- (Ni, Co)-(La, Nd) -based alloy sputtering target or Al- (Ni, Co)-(La, Nd)-(Cu, Ge) -based alloy sputtering target, which is useful for alloy film formation In addition, sputtering targets that may further contain Ti and B (hereinafter, these may be collectively referred to as “Al-based alloy sputtering targets”) are used for the above sputtering by a conventional melt casting method. From the viewpoint of providing a technology that can effectively prevent the occurrence of splash even if the target is manufactured.
その結果、上記のAl基合金スパッタリングターゲットについて、(ア)圧延面に対して垂直な断面のうち、圧延方向と平行な面における、圧延方向の結晶粒径(平均結晶粒径および最大結晶粒径)を適切に制御すれば、スプラッシュの発生が効果的に抑制されること、(イ)好ましくは、ビッカース硬さ(Hv)を26Hv以上に増加することによってスプラッシュの発生が著しく低減されることを見出し、本発明を完成した。 As a result, with respect to the Al-based alloy sputtering target, (a) the crystal grain size in the rolling direction (average crystal grain size and maximum crystal grain size) in a plane parallel to the rolling direction among the cross sections perpendicular to the rolling surface. ) Is appropriately controlled, the occurrence of splash is effectively suppressed, and (b) preferably, the occurrence of splash is significantly reduced by increasing the Vickers hardness (Hv) to 26 Hv or more. The headline and the present invention were completed.
本明細書において、「初期スプラッシュの発生を防止(低減)できる」とは、後記する実施例に示す条件(スパッタリング時間81秒)でスパッタリングを行なったときに発生するスプラッシュの平均値が9〜20個/cm2のもの(実施例の評価基準△)を意味し
、好ましくは8個/cm2以下のもの(実施例の評価基準○)を意味する。このように、本発明では、スパッタリング時間を81秒としており、スパッタリング成膜の初期段階におけるスプラッシュを評価している点で、初期段階におけるスプラッシュの発生を評価していない前述した特許文献2〜5の技術とは、評価基準が相違している。
In this specification, “the occurrence of initial splash can be prevented (reduced)” means that the average value of splash generated when sputtering is performed under the conditions (sputtering time 81 seconds) shown in the examples described later is 9 to 20. It means a piece / cm 2 (evaluation criteria Δ of the example), preferably 8 pieces / cm 2 or less (evaluation criteria ○ of the example). As described above, in the present invention, the sputtering time is 81 seconds, and the occurrence of splash in the initial stage is not evaluated in terms of evaluating the splash in the initial stage of sputtering film formation. The evaluation criteria are different from those of this technology.
まず、本発明で対象とするAl−(Ni,Co)−(La,Nd)系合金またはAl−(Ni,Co)−(La,Nd)−(Cu,Ge)系合金について説明する。 First, an Al- (Ni, Co)-(La, Nd) -based alloy or an Al- (Ni, Co)-(La, Nd)-(Cu, Ge) -based alloy that is an object of the present invention will be described.
まず、本発明のAl基合金スパッタリングターゲットは、A群(Ni,Co)から選択される少なくとも1種と、B群(La,Nd)から選択される少なくとも1種を含有している。 First, the Al-based alloy sputtering target of the present invention contains at least one selected from Group A (Ni, Co) and at least one selected from Group B (La, Nd).
このうちA群(Ni,Co)は、Al基合金膜と、このAl基合金膜に直接接触する画素電極との接触電気抵抗を低減するのに有効な元素である。また、スプラッシュ発生防止に有用な結晶粒径の制御にも有用である。A群を構成するNiおよびCoは、それぞれ単独で用いても良いし、併用しても良い。このうち好ましいのはNiである。 Among them, the group A (Ni, Co) is an element effective for reducing the contact electric resistance between the Al-based alloy film and the pixel electrode that is in direct contact with the Al-based alloy film. It is also useful for controlling the crystal grain size useful for preventing the occurrence of splash. Ni and Co constituting the A group may be used alone or in combination. Of these, Ni is preferred.
A群の総含有量は、0.05〜2.5原子%とすることが好ましい。総含有量を0.05原子%以上としたのは、接触電気抵抗を低減する効果を一層有効に発揮させるためであり、より好ましくは0.07原子%以上、さらに好ましくは0.1原子%以上である。一方、A群の総含有量を多くし過ぎると、Al基合金膜の電気抵抗率が高くなってしまうため、好ましくは2.5原子%以下とする。より好ましくは1.5原子%であり、さらに好ましくは1.3原子%以下、さらにより好ましくは1.1原子%以下である。 The total content of Group A is preferably 0.05 to 2.5 atomic%. The reason why the total content is 0.05 atomic% or more is to more effectively exert the effect of reducing the contact electric resistance, more preferably 0.07 atomic% or more, and still more preferably 0.1 atomic%. That's it. On the other hand, if the total content of the group A is excessively increased, the electrical resistivity of the Al-based alloy film is increased. More preferably, it is 1.5 atomic%, More preferably, it is 1.3 atomic% or less, More preferably, it is 1.1 atomic% or less.
また、B群(La,Nd)は、このAl基合金スパッタリングターゲットを用いて形成されるAl基合金膜の耐熱性を向上させ、Al基合金膜の表面に形成されるヒロックを防止するのに有効な元素である。B群を構成するLaおよびNdは、それぞれ単独で用いても良いし、併用しても良い。 Group B (La, Nd) improves the heat resistance of the Al-based alloy film formed using this Al-based alloy sputtering target and prevents hillocks formed on the surface of the Al-based alloy film. It is an effective element. La and Nd constituting the group B may be used alone or in combination.
B群の総含有量は、0.1〜1原子%とすることが好ましい。総含有量を0.1原子%以上としたのは、耐熱性の向上効果、すなわちヒロックの防止効果を一層有効に発揮するためであり、より好ましくは0.2原子%以上、さらに好ましくは0.3原子%以上である。一方、C群の総含有量を多くし過ぎると、Al基合金膜の電気抵抗率が高くなってしまうため、好ましくは1原子%以下とする。より好ましくは0.8原子%以下、さらに好ましくは0.6原子%以下である。 The total content of Group B is preferably 0.1 to 1 atomic%. The reason why the total content is 0.1 atomic% or more is to more effectively exhibit the effect of improving heat resistance, that is, the effect of preventing hillocks, more preferably 0.2 atomic% or more, and still more preferably 0. .3 atomic% or more. On the other hand, if the total content of the group C is excessively increased, the electrical resistivity of the Al-based alloy film is increased. More preferably, it is 0.8 atomic% or less, More preferably, it is 0.6 atomic% or less.
本発明に用いられるAl基合金は、A群(Ni,Co)から選択される少なくとも1種と、B群(La,Nd)から選択される少なくとも1種を含有し、残部Alおよび不可避的不純物である。不可避的不純物としては、製造過程などで不可避的に混入する元素、例えば、Fe、Si、C、O、Nなどが挙げられ、その含有量としては、各元素それぞれ0.05原子%以下とすることが好ましい。 The Al-based alloy used in the present invention contains at least one selected from Group A (Ni, Co) and at least one selected from Group B (La, Nd), and the balance Al and inevitable impurities It is. Inevitable impurities include elements inevitably mixed in the manufacturing process, for example, Fe, Si, C, O, N, etc., and the content of each element is 0.05 atomic% or less. It is preferable.
更に上記のAl基合金は、C群(Cu,Ge)から選択される少なくとも1種を含有しても良い。C群(Cu,Ge)は、このAl基合金スパッタリングターゲットを用いて形成されるAl基合金膜の耐食性を向上させるのに有効な元素である。C群を構成するCuおよびGeは、それぞれ単独で用いても良いし、併用しても良い。 Further, the Al-based alloy may contain at least one selected from Group C (Cu, Ge). Group C (Cu, Ge) is an element effective for improving the corrosion resistance of an Al-based alloy film formed using this Al-based alloy sputtering target. Cu and Ge constituting the group C may be used alone or in combination.
C群の総含有量は、0.1〜1原子%とすることが好ましい。総含有量を0.1原子%以上としたのは、耐食性向上の効果を一層有効に発揮させるためであり、より好ましくは0.2原子%以上、さらに好ましくは0.3原子%以上である。一方、C群の総含有量を多くし過ぎると、Al基合金膜の電気抵抗率が高くなってしまうため、好ましくは1原子%以下とする。より好ましくは0.8原子%以下、さらに好ましくは0.6原子%以下である。 The total content of Group C is preferably 0.1 to 1 atom%. The reason why the total content is 0.1 atomic% or more is to more effectively exhibit the effect of improving the corrosion resistance, more preferably 0.2 atomic% or more, and still more preferably 0.3 atomic% or more. . On the other hand, if the total content of the group C is excessively increased, the electrical resistivity of the Al-based alloy film is increased. More preferably, it is 0.8 atomic% or less, More preferably, it is 0.6 atomic% or less.
本発明に用いられる好ましいAl基合金としては、具体的には例えば、Al−Ni−Nd合金、Al−Ni−La合金、Al−Ni−Nd−Ge合金、Al−Ni−La−Cu合金、Al−Co−La−Ge合金、Al−Co−Nd−Ge合金などが挙げられる。 Specific examples of preferred Al-based alloys used in the present invention include, for example, Al-Ni-Nd alloys, Al-Ni-La alloys, Al-Ni-Nd-Ge alloys, Al-Ni-La-Cu alloys, Examples include Al—Co—La—Ge alloys and Al—Co—Nd—Ge alloys.
更に上記のAl基合金は、TiおよびBを含有しても良い。これらは、結晶粒の微細化に寄与する元素であり、TiおよびBの添加により製造条件の幅(許容範囲)が広がる。ただし、過剰に添加するとAl基合金膜の電気抵抗率が高くなってしまう。TiおよびBの好ましい含有量は、Ti:0.0002原子%以上0.012原子%以下、B:0.0002原子%以上0.012原子%以下であり、より好ましくは、Ti:0.0004原子%以上0.006原子%以下、B:0.0004原子%以上0.006原子%以下である。また、剥離液耐食性にも優れたAl基合金膜を提供するという観点からすると、TiおよびBの好ましい含有量はいずれも、0.0004原子%以上0.008原子%以下であり、より好ましくは、0.001原子%以上0.006原子%以下である。 Furthermore, the Al-based alloy may contain Ti and B. These are elements that contribute to the refinement of crystal grains, and the addition of Ti and B increases the range of manufacturing conditions (allowable range). However, if it is added excessively, the electrical resistivity of the Al-based alloy film becomes high. The preferable contents of Ti and B are Ti: 0.0002 atom% or more and 0.012 atom% or less, B: 0.0002 atom% or more and 0.012 atom% or less, and more preferably Ti: 0.0004 Atom% or more and 0.006 atom% or less, B: 0.0004 atom% or more and 0.006 atom% or less. Moreover, from the viewpoint of providing an Al-based alloy film having excellent stripping solution corrosion resistance, the preferable contents of Ti and B are both 0.0004 atomic% or more and 0.008 atomic% or less, more preferably 0.001 atomic% or more and 0.006 atomic% or less.
TiおよびBの添加に当たっては、通常用いられている方法を採用でき、代表的には、Al−Ti−B微細化剤として溶湯中に添加することが挙げられる。上記Al−Ti−Bの組成は、所望となるAl基合金スパッタリングターゲットが得られるものであれば特に限定されないが、例えば、Al−5質量%Ti−1質量%B、Al−5質量%Ti−0.2質量%Bなどが用いられる。これらは市販品を用いることができる。 For addition of Ti and B, a commonly used method can be employed, and typically, addition to the molten metal as an Al—Ti—B refining agent can be mentioned. The composition of Al-Ti-B is not particularly limited as long as a desired Al-based alloy sputtering target can be obtained. For example, Al-5 mass% Ti-1 mass% B, Al-5 mass% Ti -0.2 mass% B or the like is used. These can use a commercial item.
次に、本発明に係るAl基合金スパッタリングターゲットの結晶粒径について説明する。本発明では、Al基合金スパッタリングターゲットの圧延面に対して垂直な断面のうち、圧延方向と平行な面における、圧延方向の結晶粒径を測定したとき、平均結晶粒径が500μm以下であり、且つ、最大結晶粒径が1500μm以下を満足していることが必要である。これにより、スプラッシュの発生を効果的に防止することができる。 Next, the crystal grain size of the Al-based alloy sputtering target according to the present invention will be described. In the present invention, when the crystal grain size in the rolling direction is measured in a plane parallel to the rolling direction among the cross sections perpendicular to the rolling surface of the Al-based alloy sputtering target, the average crystal grain size is 500 μm or less, In addition, it is necessary that the maximum crystal grain size satisfies 1500 μm or less. Thereby, generation | occurrence | production of a splash can be prevented effectively.
上記結晶粒径は、インターセプト法により測定されたものである。具体的な測定手順は、以下のとおりである。 The crystal grain size is measured by the intercept method. The specific measurement procedure is as follows.
まず、Al基合金スパッタリングターゲットの測定面(圧延面に対して垂直な断面のうち、圧延方向と平行な面であり、上記スパッタリングターゲットの厚さtに対し、1/2×tの範囲)が出るように、上記スパッタリングターゲットを切断する。次いで、測定面を平滑にするため、エメリー紙での研磨やダイヤモンドペースト等で研磨を行った後、Barker氏液(HBF4(テトラフルオロホウ酸)と水を体積比で1:30の比で混合した水溶液)による電解エッチングを行い、偏光顕微鏡による組織観察を行なう。詳細には、組織撮影時の倍率を50倍とし、スパッタリングターゲットの板厚方向に向って表層側、1/4×t部、1/2×t部の合計3箇所において、2視野(1視野は縦1300μm×横1800μm)ずつ撮影し、組織画像を得る。このようにして得られた各組織画像について、合計長さが所定長さ(L1μm、後記する実施例では所定長さL1を1800μmとする。)相当となる直線を、圧延方向に平行な方向にランダムに複数本(5〜10本程度)引く。そして、各組織画像を直線が横切る結晶粒数(N1個)を数え、画像上での直線長さ(L1μm)を結晶粒数(N1個)で除した値(L1/N1)を求める。測定視野全体に対して同様の操作を行い、これらの平均を、平均結晶粒径(μm)とする。また、全測定視野において、各測定画像を直線が横切る長さの最大値を最大結晶粒径(μm)とする。 First, the measurement surface of the Al-based alloy sputtering target (the cross-section perpendicular to the rolling surface is a surface parallel to the rolling direction and within a range of 1/2 × t with respect to the thickness t of the sputtering target). The sputtering target is cut so as to exit. Next, in order to smooth the measurement surface, after polishing with emery paper or diamond paste, Barker's solution (HBF 4 (tetrafluoroboric acid) and water in a volume ratio of 1:30) Electrolytic etching is performed with a mixed aqueous solution), and the structure is observed with a polarizing microscope. Specifically, the magnification at the time of tissue imaging is 50 times, and two fields of view (one field of view) in a total of three locations on the surface layer side, 1/4 × t part and 1/2 × t part in the thickness direction of the sputtering target. Is taken 1 by 1300 μm long by 1800 μm wide to obtain tissue images. For each tissue image obtained in this way, a straight line corresponding to a total length corresponding to a predetermined length (L1 μm, in the examples described later, the predetermined length L1 is 1800 μm) is parallel to the rolling direction. Randomly draw multiple (about 5-10). Then, the number of crystal grains (N1) that the straight line crosses each texture image is counted, and a value (L1 / N1) obtained by dividing the straight line length (L1 μm) on the image by the number of crystal grains (N1) is obtained. The same operation is performed on the entire measurement visual field, and the average of these is defined as the average crystal grain size (μm). Further, in the entire measurement visual field, the maximum value of the length that the straight line crosses each measurement image is the maximum crystal grain size (μm).
このようにして測定されるAl基合金スパッタリングターゲットの平均結晶粒径および最大結晶粒径は、小さいほど良く、これによりスプラッシュの発生が一層低減される。好ましい平均結晶粒径は200μm以下であり、好ましい最大結晶粒径は800μm以下である。より好ましい平均結晶粒径は150μm以下であり、より好ましい最大結晶粒径は500μm以下である。 The average crystal grain size and the maximum crystal grain size of the Al-based alloy sputtering target measured in this way are preferably as small as possible, thereby further reducing the occurrence of splash. A preferred average crystal grain size is 200 μm or less, and a preferred maximum crystal grain size is 800 μm or less. A more preferable average crystal grain size is 150 μm or less, and a more preferable maximum crystal grain size is 500 μm or less.
上記平均結晶粒径および最大結晶粒径の下限は特に限定されないが、主に、製造方法との関係で決定され得る。後に詳しく説明するが、本発明では、製造コストや製造工程の低減化、歩留まりの向上などを目的として溶解鋳造法を採用している。溶解鋳造法とは、Al合金溶湯から鋳塊を製造する方法であり、スパッタリングターゲットの製造に汎用されている。本発明で採用される溶解鋳造法に基づく好ましい結晶粒微細化手段によれば、平均結晶粒径の下限は、おおむね10μm〜30μm程度となり、最大結晶粒径の下限は、おおむね70〜120μm程度である。 The lower limits of the average crystal grain size and the maximum crystal grain size are not particularly limited, but can be determined mainly in relation to the production method. As will be described in detail later, in the present invention, the melt casting method is employed for the purpose of reducing the manufacturing cost, the manufacturing process, and improving the yield. The melt casting method is a method for producing an ingot from an Al alloy molten metal, and is widely used for producing a sputtering target. According to the preferred grain refinement means based on the melt casting method employed in the present invention, the lower limit of the average crystal grain size is about 10 μm to 30 μm, and the lower limit of the maximum crystal grain size is about 70 to 120 μm. is there.
なお、結晶粒径の更なる微細化を目指して、溶解鋳造法を用いてAl基合金スパッタリングターゲットを製造するに当たり、例えば圧延開始温度を極力下げたり、総圧下率を極力増大させたり、1パス圧下率を極力増大させたりするなどして、平均結晶粒径や最大結晶粒径を、更に微細化させることは可能であるが、現行の設備がそのまま使えなくなる恐れがあるなど実用的でない。 In order to further refine the crystal grain size, when manufacturing an Al-based alloy sputtering target using the melt casting method, for example, the rolling start temperature is lowered as much as possible, the total rolling reduction is increased as much as possible, or one pass Although it is possible to further reduce the average crystal grain size and the maximum crystal grain size by increasing the rolling reduction as much as possible, it is not practical because there is a possibility that the current equipment cannot be used as it is.
また、スパッタリングターゲットの製造方法としては、上記のほか、例えば、スプレイフォーミング法が挙げられ、このスプレイフォーミング法を採用すれば、結晶粒をより微細化でき、例えば、平均結晶粒径が数μmレベルの結晶粒を得ることもできる。ここで、スプレイフォーミング法は、不活性ガス雰囲気中のチャンバー内でAl合金溶湯流に高圧の不活性ガスを吹き付けて噴霧化し、半溶融状態・半凝固状態・固相状態に急冷させた粒子を堆積させ、所定形状の素形材(プリフォーム)を得る方法である。しかしながら、本発明で採用する溶解鋳造法を用いた結晶粒径微細化手段を用いれば、スプレイフォーミング法を採用したときとほぼ同程度のスプラッシュ発生抑制効果が得られることを、実験によって確認している。 In addition to the above, the sputtering target production method includes, for example, a spray forming method. By adopting this spray forming method, the crystal grains can be further refined, for example, the average crystal grain size is on the order of several μm. The crystal grains can also be obtained. Here, the spray forming method sprays particles that are sprayed by spraying a high-pressure inert gas into a molten Al alloy flow in a chamber in an inert gas atmosphere, and rapidly cooled to a semi-molten state, a semi-solid state, or a solid state. It is a method of depositing and obtaining a shaped material (preform) having a predetermined shape. However, it has been confirmed by experiments that the effect of suppressing the occurrence of splash is almost the same as that obtained when the spray forming method is used if the means for refining the crystal grain size using the melt casting method employed in the present invention is used. Yes.
更に本発明のAl基合金スパッタリングターゲットは、ビッカース硬さが26Hv以上であることが好ましい。本発明者らの検討結果によれば、スパッタリングターゲットとしてAl−(Ni,Co)−(La,Nd)系合金またはAl−(Ni,Co)−(La,Nd)−(Cu,Ge)系合金を用いたとき、上記スパッタリングターゲットの硬さが低いと初期スプラッシュが発生し易くなることが判明したからである。その理由は、詳細には不明であるが、以下のように推察される。すなわち、上記スパッタリングターゲットの硬さが低いと、当該スパッタリングターゲットの製造に用いるフライス盤や旋盤などによる機械加工の仕上げ面の微視的平滑さが悪化するため、言い換えると、素材表面が複雑に変形し、粗くなるため、機械加工に用いる切削油等の汚れがスパッタリングターゲットの表面に取り込まれ、残留する。このような汚れは、後工程で表面洗浄を行っても十分に取り除くことが困難である。以上のように、スパッタリングターゲットの表面に残留した汚れが、スパッタリング時の初期スプラッシュの発生起点になっていると考えられる。このような汚れをスパッタリングターゲットの表面に残留させないようにするには、機械加工時の加工性(切れ味)を改善し、素材表面が粗くならないようにすることが必要である。そのため、本発明では、スパッタリングターゲットの硬さを増大させることにした次第である。 Furthermore, the Al-based alloy sputtering target of the present invention preferably has a Vickers hardness of 26 Hv or more. According to the examination results of the present inventors, an Al— (Ni, Co) — (La, Nd) alloy or an Al— (Ni, Co) — (La, Nd) — (Cu, Ge) system is used as a sputtering target. This is because it has been found that when an alloy is used, initial splash is likely to occur if the hardness of the sputtering target is low. The reason is unknown in detail, but it is assumed as follows. That is, if the sputtering target has a low hardness, the microscopic smoothness of the machined surface by a milling machine or a lathe used for manufacturing the sputtering target is deteriorated. In other words, the material surface is complicatedly deformed. Since it becomes rough, dirt such as cutting oil used for machining is taken in and remains on the surface of the sputtering target. Such dirt is difficult to remove sufficiently even if the surface is cleaned in a later step. As described above, it is considered that the dirt remaining on the surface of the sputtering target is the starting point of the initial splash during sputtering. In order to prevent such dirt from remaining on the surface of the sputtering target, it is necessary to improve workability (sharpness) during machining and prevent the material surface from becoming rough. For this reason, in the present invention, the hardness of the sputtering target is increased.
本発明に係るAl基合金スパッタリングターゲットのビッカース硬さは、スプラッシュ発生防止の観点からすれば高いほど良く、例えば、35Hv以上であることがより好ましく、更に好ましくは40以上、更により好ましくは45以上である。なお、ビッカース硬さの上限は特に限定されないが、高すぎると、硬度調整のための冷延の圧延率を増大させる必要があり、圧延が行い難くなるため、好ましくは160Hv以下、より好ましくは140Hv以下、更に好ましくは120Hv以下である。 The Vickers hardness of the Al-based alloy sputtering target according to the present invention is preferably as high as possible from the viewpoint of preventing the occurrence of splash. For example, it is preferably 35 Hv or more, more preferably 40 or more, and even more preferably 45 or more. It is. The upper limit of the Vickers hardness is not particularly limited, but if it is too high, it is necessary to increase the rolling ratio of cold rolling for adjusting the hardness, and it becomes difficult to perform rolling. Therefore, it is preferably 160 Hv or less, more preferably 140 Hv. Hereinafter, it is more preferably 120 Hv or less.
以上、本発明のAl基合金スパッタリングターゲットについて説明した。 Heretofore, the Al-based alloy sputtering target of the present invention has been described.
次に、上記Al基合金スパッタリングターゲットを製造する方法について説明する。 Next, a method for producing the Al-based alloy sputtering target will be described.
上述したとおり、本発明では、溶解鋳造法を用い、Al基合金スパッタリングターゲットを製造する。特に本発明では、結晶粒径が適切に制御されたAl基合金スパッタリングターゲットを製造するため、溶解鋳造→(必要に応じて均熱)→熱間圧延→焼鈍の工程において、熱間圧延条件(例えば圧延開始温度、圧延終了温度、1パス最大圧下率、総圧下率など)、均熱条件(均熱温度、均熱時間など)、焼鈍条件(焼鈍温度、焼鈍時間など)の少なくともいずれかを、適切に制御することが好ましい。上記工程の後、冷間圧延→焼鈍(2回目の圧延→焼鈍の工程)を行っても良い。 As described above, in the present invention, an Al-based alloy sputtering target is manufactured using a melt casting method. In particular, in the present invention, in order to produce an Al-based alloy sputtering target in which the crystal grain size is appropriately controlled, in the process of melt casting → (soaking as necessary) → hot rolling → annealing, hot rolling conditions ( For example, at least one of rolling start temperature, rolling end temperature, 1-pass maximum rolling reduction, total rolling reduction, etc.), soaking conditions (soaking temperature, soaking time, etc.), annealing conditions (annealing temperature, annealing time, etc.) It is preferable to control appropriately. You may perform cold rolling-> annealing (2nd rolling-> annealing process) after the said process.
更に本発明では、好ましくはAl基合金スパッタリングターゲットのビッカース硬さを適切に制御するため、上述した2回目の圧延→焼鈍の工程に当たり、冷延率を制御するなどして硬度を調整することが好ましい。 Furthermore, in the present invention, preferably, in order to appropriately control the Vickers hardness of the Al-based alloy sputtering target, the hardness can be adjusted by controlling the cold rolling rate in the second rolling → annealing step described above. preferable.
厳密には、Al基合金の種類により適用し得る結晶粒径微細化手段や硬度調整手段も相違するため、Al基合金の種類に応じ、例えば上記手段を、単独または組合わせるなどして適切な手段を採用すれば良い。以下、本発明に用いられる好ましい方法について、工程毎に、詳しく説明する。 Strictly speaking, since the crystal grain size refining means and hardness adjusting means that can be applied differ depending on the type of the Al-based alloy, depending on the type of the Al-based alloy, for example, the above-mentioned means may be used alone or in combination. A means may be adopted. Hereinafter, the preferable method used for this invention is demonstrated in detail for every process.
(溶解鋳造)
溶解鋳造工程は特に限定されず、スパッタリングターゲットの製造に通常用いられる工程を適宜採用することができる。例えば鋳造方法として、代表的にはDC(半連続)鋳造、薄板連続鋳造(双ロール式、ベルトキャスター式、プロペルチ式、ブロックキャスター式など)などが挙げられる。
(Melting casting)
The melt casting process is not particularly limited, and a process usually used for manufacturing a sputtering target can be appropriately employed. For example, typical casting methods include DC (semi-continuous) casting, thin plate continuous casting (double roll type, belt caster type, propel type, block caster type, etc.).
(必要に応じて、均熱)
上記のようにしてAl基合金鋳塊を造塊した後、熱間圧延を行なうが、必要に応じて、均熱を行っても良い。結晶粒径制御のためには、均熱温度をおおむね300〜600℃程度、均熱時間をおおむね1〜8時間程度に制御することが好ましい。
(Soaking as needed)
After the ingot of the Al-based alloy ingot as described above, hot rolling is performed, but soaking may be performed as necessary. In order to control the crystal grain size, it is preferable to control the soaking temperature to about 300 to 600 ° C. and the soaking time to about 1 to 8 hours.
(熱間圧延)
上記の均熱を必要に応じて行なった後、熱間圧延を行なう。結晶粒径制御のためには、熱間圧延開始温度をおおむね200〜500℃程度、熱間圧延終了温度をおおむね50〜300℃程度、1パス最大圧下率をおおむね2〜25%程度、総圧下率をおおむね60〜95%程度に制御することが好ましい。
(Hot rolling)
After performing the above-mentioned soaking as required, hot rolling is performed. In order to control the grain size, the hot rolling start temperature is about 200 to 500 ° C., the hot rolling end temperature is about 50 to 300 ° C., and the one-pass maximum rolling reduction is about 2 to 25%. It is preferable to control the rate to about 60 to 95%.
具体的には、例えば、Al−Ni−Nd−Ge合金スパッタリングターゲットを製造する場合、熱間圧延について、圧延開始温度:200〜400℃、圧延終了温度:50〜200℃、1パス最大圧下率:3〜25%、総圧下率:70〜95%とすることが好ましい。 Specifically, for example, when manufacturing an Al—Ni—Nd—Ge alloy sputtering target, for hot rolling, rolling start temperature: 200 to 400 ° C., rolling end temperature: 50 to 200 ° C., one-pass maximum reduction rate : 3 to 25%, total rolling reduction: 70 to 95% is preferable.
(焼鈍)
上記のようにして熱間圧延を行なった後、焼鈍する。結晶粒径制御のためには、焼鈍温度をおおむね250〜450℃程度、焼鈍時間をおおむね1〜10時間程度に制御することが好ましい。
(Annealing)
After hot rolling as described above, annealing is performed. In order to control the crystal grain size, it is preferable to control the annealing temperature to about 250 to 450 ° C. and the annealing time to about 1 to 10 hours.
(必要に応じて、冷間圧延→焼鈍)
上記の方法によりAl基合金スパッタリングターゲットの結晶粒径を制御することができるが、その後に、更に冷間圧延→焼鈍(2回目の圧延、焼鈍)を行なっても良い。結晶粒径制御のためには、冷間圧延条件は特に限定されないが、焼鈍条件を制御することが好ましく、焼鈍温度をおおむね150〜250℃程度、焼鈍時間をおおむね1〜5時間程度に制御することが推奨される。
(If necessary, cold rolling → annealing)
Although the crystal grain size of the Al-based alloy sputtering target can be controlled by the above method, cold rolling → annealing (second rolling and annealing) may be further performed thereafter. In order to control the grain size, the cold rolling conditions are not particularly limited, but it is preferable to control the annealing conditions, and the annealing temperature is controlled to about 150 to 250 ° C., and the annealing time is controlled to about 1 to 5 hours. It is recommended.
また、上記Al基合金スパッタリングターゲットの硬度を制御するには、冷延率をおおむね15〜30%に制御することが好ましい。 Moreover, in order to control the hardness of the Al-based alloy sputtering target, it is preferable to control the cold rolling rate to about 15 to 30%.
本発明には上記Al基合金スパッタリングターゲットを用いて得られるAl基合金膜も包含される。このようなAl基合金膜は電気抵抗率が低く、透明導電膜(画素電極を構成する導電性酸化膜)と直接接続させてもコンタクト抵抗を低く抑えることができるため、ダイレクトコンタクト用の表示装置配線膜として好適に用いられる。 The present invention also includes an Al-based alloy film obtained using the Al-based alloy sputtering target. Such an Al-based alloy film has a low electrical resistivity, and even if it is directly connected to a transparent conductive film (conductive oxide film constituting the pixel electrode), the contact resistance can be kept low. It is suitably used as a wiring film.
特に、TiおよびBを含むAl基合金膜は、後記する実施例で実証したように、剥離液に対する耐食性に極めて優れている。TFT基板の製造工程では複数のウェットプロセスを通るが、Alよりも貴な金属が合金元素として含まれていると、ガルバニック腐食の問題が現れ、耐食性が劣化してしまう。例えば、フォトリソグラフィの工程で形成したフォトレジスト(樹脂)を剥離する洗浄工程では、アミン類を含む有機剥離液を用いて連続的に水洗が行なわれている。ところがアミン類と水が混合するとアルカリ性溶液になるため、短時間でAlを腐食させてしまうという問題が生じる。ところでAl合金膜は、剥離洗浄工程よりも以前に熱履歴を受けており、この熱履歴の過程で合金元素を含むAl系析出物がAlマトリクス中に形成される。このAl系析出物とAlマトリクスの電位差が大きいため、剥離洗浄工程にて、有機剥離液の成分であるアミン類が水と接触した瞬間に前記ガルバニック腐食が生じて、電気化学的に卑であるAlがイオン化して溶出し、ピット状の孔食(黒点)が形成されてしまう、といった問題がある。黒点が発生すると透明画素電極(ITO膜)が不連続になり、外観検査で欠陥として認識される場合があり、歩留まりの低下を招く恐れがある。 In particular, the Al-based alloy film containing Ti and B is extremely excellent in corrosion resistance to the stripping solution, as demonstrated in Examples described later. Although the TFT substrate manufacturing process passes through a plurality of wet processes, if a metal nobler than Al is included as an alloy element, a problem of galvanic corrosion appears and the corrosion resistance deteriorates. For example, in a cleaning process for removing a photoresist (resin) formed in a photolithography process, water washing is continuously performed using an organic stripping solution containing amines. However, when amines and water are mixed, an alkaline solution is formed, which causes a problem that Al is corroded in a short time. By the way, the Al alloy film has received a thermal history before the peeling cleaning step, and an Al-based precipitate containing an alloy element is formed in the Al matrix in the course of the thermal history. Since the potential difference between the Al-based precipitate and the Al matrix is large, the galvanic corrosion occurs at the moment when the amines, which are components of the organic stripping solution, come into contact with water in the stripping cleaning process. There is a problem that Al ionizes and elutes to form pit-like pitting corrosion (black spots). When black spots occur, the transparent pixel electrode (ITO film) becomes discontinuous and may be recognized as a defect in appearance inspection, which may lead to a decrease in yield.
後記する実施例に示すように、TiおよびBの添加によって剥離的耐食性は変化する。所望の特性を確保するためには、TiおよびBの好ましい含有量はいずれも、0.0004原子%以上0.008原子%以下であり、より好ましい含有量はいずれも、0.001原子%以上0.006原子%以下である。 As shown in the examples described later, the peel corrosion resistance is changed by the addition of Ti and B. In order to ensure the desired characteristics, the preferable contents of Ti and B are both 0.0004 atomic% or more and 0.008 atomic% or less, and the more preferable contents are both 0.001 atomic% or more. 0.006 atomic% or less.
TiおよびBの添加によって剥離液耐食性(腐食密度)が変化する理由は詳細には不明であるが、例えば下記(1)〜(3)のような機構が推察される。 The reason why the stripping solution corrosion resistance (corrosion density) changes due to the addition of Ti and B is unknown in detail, but for example, the following mechanisms (1) to (3) are presumed.
(1)剥離液洗浄工程における腐食起点はAl−A群の金属化合物である。上記金属間化合物が析出する温度域において、適量のTiおよびBを添加することによりAl合金膜の結晶粒成長が同時に生じるため、腐食起点となる上記金属間化合物の析出サイト(粒界三重点)が多数存在し、腐食起点が分散するため剥離液耐食性が向上すると推察される。これに対し、TiおよびBの添加量が不足すると、上記金属間化合物の析出前に結晶粒成長が生じてしまい、上記析出サイトが増加せず剥離液耐食性が向上しないと推察される。一方、TiおよびBの添加量が過剰になると逆にAl合金膜の結晶粒成長が抑制され、やはり上記析出サイトが増加せず剥離液耐食性が向上しないと推察される。 (1) The corrosion starting point in the stripping solution cleaning step is a metal compound of the Al-A group. In the temperature range where the intermetallic compound precipitates, the addition of an appropriate amount of Ti and B causes the crystal growth of the Al alloy film to occur at the same time, so the precipitation site of the intermetallic compound that becomes the origin of corrosion (grain boundary triple point) It is presumed that the corrosion resistance of the stripping solution is improved because the corrosion starting points are dispersed. On the other hand, if the addition amount of Ti and B is insufficient, it is presumed that crystal grain growth occurs before the precipitation of the intermetallic compound, the precipitation sites do not increase, and the stripping solution corrosion resistance does not improve. On the other hand, when the addition amount of Ti and B is excessive, it is presumed that the crystal grain growth of the Al alloy film is conversely suppressed, the precipitation sites are not increased, and the stripping solution corrosion resistance is not improved.
(2)上記好ましい範囲のTi量およびB量を添加した場合、TiおよびB(特にTi)は、表示装置の製造プロセスにおける熱履歴で析出することはなく、Al合金膜中に固溶している可能性が高いと考えられる。その場合、マトリックスの耐食性を向上させる効果があり、上記金属間化合物とのガルバニック腐食速度を低減させることで剥離液耐食性が向上すると推察される。 (2) When Ti and B in the above preferred ranges are added, Ti and B (especially Ti) are not precipitated in the heat history in the manufacturing process of the display device, but are dissolved in the Al alloy film. It is considered that there is a high possibility. In that case, there is an effect of improving the corrosion resistance of the matrix, and it is surmised that the corrosion resistance of the stripping solution is improved by reducing the galvanic corrosion rate with the intermetallic compound.
(3)あるいは、Al合金膜表面に形成される酸化被膜中にTiおよびBを含む酸化物が形成され、剥離液洗浄工程で剥離液がマトリックスおよび金属間化合物に接触するまでの潜伏時間が延長することによって剥離液耐食性が向上することも考えられる。 (3) Alternatively, an oxide containing Ti and B is formed in the oxide film formed on the surface of the Al alloy film, and the latency time until the stripper comes into contact with the matrix and intermetallic compound in the stripper cleaning process is extended. It can be considered that the corrosion resistance of the stripping solution is improved.
剥離液に対する耐食性の向上には、上記のようにTiおよびBを添加する方法が有用であるが、あるいは、A群(Ni,Co)の総含有量と、B群(La,Nd)の総含有量との比(A群/B群)を0.1超7以下に制御しても良い。上記の比は小さいほど良く、例えば1.0以下が好ましく、0.4以下がより好ましい In order to improve the corrosion resistance against the stripping solution, the method of adding Ti and B as described above is useful. Alternatively, the total content of Group A (Ni, Co) and the total of Group B (La, Nd) The ratio to the content (Group A / Group B) may be controlled to be more than 0.1 and 7 or less. The smaller the ratio, the better. For example, 1.0 or less is preferable, and 0.4 or less is more preferable.
以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限されず、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, and may be implemented with appropriate modifications within a range that can meet the purpose described above and below. These are all possible and are within the scope of the present invention.
(実施例1)
表1に示す種々のAl基合金を用意し、厚み100mmの鋳塊をDC鋳造法によって造塊した後、表1に記載の条件で熱間圧延および焼鈍を行って圧延板を作製した。参考のため、作製した圧延板の厚さを表1に示す。
Example 1
Various Al-based alloys shown in Table 1 were prepared, and ingots having a thickness of 100 mm were ingoted by the DC casting method, and then hot rolled and annealed under the conditions shown in Table 1 to produce rolled sheets. For reference, the thickness of the produced rolled plate is shown in Table 1.
ここで、TiおよびBを含むAl基合金は、Al−5質量%Ti−1質量%B微細化剤の形で溶湯中に添加することによって作製した。例えば、表1のNo.2のAl基合金(Ti:0.0005原子%、B:0.0005原子%)を作製するときは、Al基合金全体の質量に対して上記の微細化剤を0.02質量%の割合で添加し;一方、表1のNo.3のAl基合金(Ti:0.0046原子%、B:0.0051原子%)を作製するときは、Al基合金全体の質量に対して上記の微細化剤を0.2質量%の割合で添加した。 Here, an Al-based alloy containing Ti and B was prepared by adding it to the molten metal in the form of an Al-5 mass% Ti-1 mass% B refining agent. For example, in Table 1, No. When producing the Al-based alloy 2 (Ti: 0.0005 atomic%, B: 0.0005 atomic%), the proportion of the above-mentioned micronizing agent is 0.02 mass% with respect to the total mass of the Al-based alloy. On the other hand, no. When the Al-based alloy of No. 3 (Ti: 0.0046 atomic%, B: 0.0051 atomic%) is produced, the proportion of the above-mentioned micronizing agent is 0.2% by mass with respect to the total mass of the Al-based alloy. Added at.
更に、冷間圧延および焼鈍(200℃で2時間)を行った。ここで、No.1〜3、5〜9、11〜25については、冷間圧延時の冷延率を22%とし、それ以外のNo.4および10については、冷延率を5%とした。 Further, cold rolling and annealing (200 ° C. for 2 hours) were performed. Here, no. 1 to 3, 5 to 9, and 11 to 25, the cold rolling rate during cold rolling was set to 22%. For 4 and 10, the cold rolling rate was 5%.
次に、機械加工(丸抜き加工および旋盤加工)を行って、円板状のAl基合金スパッタリングターゲット(サイズ:直径101.6mm×厚さ5.0mm)を製造した。 Next, machining (rounding and lathe processing) was performed to manufacture a disk-shaped Al-based alloy sputtering target (size: diameter 101.6 mm × thickness 5.0 mm).
このようにして製造された各スパッタリングターゲットの圧延方向の結晶粒径(平均結晶粒径および最大結晶粒径)を、上記の方法によって測定した。 The crystal grain size (average crystal grain size and maximum crystal grain size) in the rolling direction of each sputtering target thus produced was measured by the above method.
更に、上記の各スパッタリングターゲットのビッカース硬さ(Hv)は、ビッカース硬度計(株式会社明石製作所製、AVK−G2)を用いて測定した。 Furthermore, the Vickers hardness (Hv) of each of the above sputtering targets was measured using a Vickers hardness meter (AVK-G2 manufactured by Akashi Seisakusho Co., Ltd.).
次に、上記の各スパッタリングターゲットを用い、以下の条件でスパッタリングを行なったときに発生するスプラッシュ(初期スプラッシュ)の個数を測定した。 Next, the number of splashes (initial splash) generated when sputtering was performed using the above sputtering targets under the following conditions was measured.
まず、Siウェーハ基板(サイズ:直径100.0mm×厚さ0.50mm)に対し、株式会社島津製作所製「スパッタリングシステムHSR−542S」のスパッタリング装置を用いてDCマグネトロンスパッタリングを行った。スパッタリング条件は、以下の通りである。 First, DC magnetron sputtering was performed on a Si wafer substrate (size: diameter 100.0 mm × thickness 0.50 mm) using a sputtering apparatus of “Sputtering System HSR-542S” manufactured by Shimadzu Corporation. The sputtering conditions are as follows.
背圧:3.0×10−6Torr以下
Arガス圧:2.25×10−3Torr
Arガス流量:30sccm、スパッタリングパワー:811W
極間距離:51.6mm
基板温度:室温
スパッタリング時間:81秒間
Back pressure: 3.0 × 10 −6 Torr or less Ar gas pressure: 2.25 × 10 −3 Torr
Ar gas flow rate: 30 sccm, sputtering power: 811 W
Distance between electrodes: 51.6mm
Substrate temperature: room temperature Sputtering time: 81 seconds
このようにして、スパッタリングターゲット1枚につき、16枚の薄膜を形成した。従って、スパッタリングは、81(秒間)×16(枚)=1296秒間行なった。 In this way, 16 thin films were formed for each sputtering target. Therefore, sputtering was performed for 81 (seconds) × 16 (sheets) = 1296 seconds.
次に、パーティクルカウンター(株式会社トプコン製:ウェーハ表面検査装置WM−3)を用い、上記薄膜の表面に認められたパーティクルの位置座標、サイズ(平均粒径)、および個数を計測した。ここでは、サイズが3μm以上のものをパーティクルとみなしている。その後、この薄膜表面を光学顕微鏡観察(倍率:1000倍)し、形状が半球形のものをスプラッシュとみなし、単位面積当たりのスプラッシュの個数を計測した。 Next, using a particle counter (manufactured by Topcon Co., Ltd .: wafer surface inspection device WM-3), the position coordinates, size (average particle diameter), and number of particles observed on the surface of the thin film were measured. Here, particles having a size of 3 μm or more are regarded as particles. Thereafter, the surface of the thin film was observed with an optical microscope (magnification: 1000 times), a hemispherical shape was regarded as a splash, and the number of splashes per unit area was measured.
詳細には、上記薄膜1枚につき、上記のスパッタリングを行なう工程を、Siウェーハ基板を差し替えながら、連続して、薄膜16枚について同様に行い、スプラッシュの個数の平均値を「初期スプラッシュの発生数」とした。本実施例では、このようにして得られた初期スプラッシュの発生数が8個/cm2以下のものを○、9〜20個/cm2のものを△、21個/cm2以上のものを×と評価した。本実施例では、○または△を合格(初期スプラッシュ軽減効果あり)と評価した。 Specifically, the above-described sputtering process for each thin film is performed in the same manner for 16 thin films while replacing the Si wafer substrate, and the average number of splashes is expressed as “number of occurrences of initial splash”. " In this example, the number of occurrences of the initial splash thus obtained is 8 / cm 2 or less, ○, 9 to 20 / cm 2 is Δ, 21 / cm 2 or more. X was evaluated. In this example, “◯” or “Δ” was evaluated as a pass (with an initial splash reduction effect).
これらの試験結果を表1に併記する。 These test results are also shown in Table 1.
表1より、以下のように考察することができる。 From Table 1, it can be considered as follows.
まず、No.4および10は、合金組成、および圧延方向の結晶粒径(平均結晶粒径および最大結晶粒径)が本発明の要件を満足する例であり、初期スプラッシュの発生数は20個/cm2以下に抑制され、初期スプラッシュの軽減効果が認められた。 First, no. 4 and 10 are examples in which the alloy composition and the crystal grain size in the rolling direction (average crystal grain size and maximum crystal grain size) satisfy the requirements of the present invention, and the number of occurrences of initial splash is 20 pieces / cm 2 or less. The initial splash was alleviated.
また、No.1〜3、5〜9、11〜18は、2回目の圧延時の冷延率を適切に制御した例であり、合金組成および結晶粒径に加え、ビッカース硬度も本発明の好ましい要件を満足している。そのため、初期スプラッシュの発生数が一層抑制されて8個/cm2以下であり、初期スプラッシュの更なる軽減効果が認められた。 No. 1-3, 5-9, 11-18 are examples in which the cold rolling rate during the second rolling was appropriately controlled, and in addition to the alloy composition and crystal grain size, the Vickers hardness also satisfies the preferred requirements of the present invention. doing. Therefore, the number of occurrences of initial splash was further suppressed to 8 pieces / cm 2 or less, and a further reduction effect of the initial splash was recognized.
これに対し、本発明の要件のいずれかを満足しない下記例は、初期スプラッシュの発生を効果的に防止することができなかった。 On the other hand, the following examples that do not satisfy any of the requirements of the present invention could not effectively prevent the occurrence of initial splash.
詳細には、まず、No.19は、Ni量が少ない例であり、平均結晶粒径および最大結晶粒径が両方大きくなり、初期スプラッシュの発生数が上昇した。 In detail, first, No. 1 is used. No. 19 is an example in which the amount of Ni is small, both the average crystal grain size and the maximum crystal grain size are large, and the number of occurrences of initial splash is increased.
No.20は、Al−Ni−Nd−Ge合金を用いたときに推奨される熱間圧延開始温度の上限(400℃)よりも高い温度で製造した例であり、平均結晶粒径および最大結晶粒径が両方大きくなり、初期スプラッシュの発生数が上昇した。 No. 20 is an example produced at a temperature higher than the upper limit (400 ° C.) of the hot rolling start temperature recommended when an Al—Ni—Nd—Ge alloy is used, and the average crystal grain size and the maximum crystal grain size Both increased and the number of initial splashes increased.
No.21は、熱間圧延時の総圧下率が本発明で推奨される下限(60%)を下回る範囲で製造した例であり、平均結晶粒径および最大結晶粒径が両方大きくなり、初期スプラッシュの発生数が上昇した。 No. No. 21 is an example in which the total rolling reduction during hot rolling is less than the lower limit recommended by the present invention (60%), and both the average crystal grain size and the maximum crystal grain size become large, and the initial splash Incidence increased.
No.22は、熱間圧延開始温度が本発明で推奨される上限(500℃)よりも高い温度で製造した例であり、平均結晶粒径および最大結晶粒径が両方大きくなり、初期スプラッシュの発生数が上昇した。 No. 22 is an example in which the hot rolling start temperature was produced at a temperature higher than the upper limit (500 ° C.) recommended in the present invention, both the average crystal grain size and the maximum crystal grain size were increased, and the number of occurrences of initial splash. Rose.
No.23は、熱間圧延時の1パス最大圧下率が本発明で推奨される下限(2%)を下回る範囲で製造した例であり、平均結晶粒径および最大結晶粒径が両方大きくなり、初期スプラッシュの発生数が上昇した。 No. No. 23 is an example in which the one-pass maximum rolling reduction during hot rolling is less than the lower limit (2%) recommended in the present invention, and both the average crystal grain size and the maximum crystal grain size become large. Increased number of splashes.
No.24は、熱間圧延開始温度が本発明で推奨される上限(500℃)よりも高い温度で製造した例であり、平均結晶粒径および最大結晶粒径が両方大きくなり、初期スプラッシュの発生数が上昇した。 No. 24 is an example in which the hot rolling start temperature is produced at a temperature higher than the upper limit (500 ° C.) recommended in the present invention, both the average crystal grain size and the maximum crystal grain size become large, and the number of occurrences of initial splash. Rose.
No.25は、熱間圧延時の1パス最大圧下率が本発明で推奨される下限(2%)を下回る範囲で製造した例であり、最大結晶粒径が大きくなり、初期スプラッシュの発生数が上昇した。 No. 25 is an example in which the maximum rolling reduction per pass during hot rolling is less than the lower limit (2%) recommended in the present invention, and the maximum crystal grain size increases and the number of occurrences of initial splash increases. did.
参考のため、図1に、No.3および4(以上、本発明例)、並びにNo.20(比較例)について、圧延方向の結晶粒径を示す光学顕微鏡写真を示す。これらの写真に示すように、No.3および4では、圧延方向の平均結晶粒径および最大結晶粒径が小さく制御されているのに対し、No.20では、圧延方向の結晶粒径が長く延びていることが分かる。 For reference, FIG. 3 and 4 (invention examples above), and About 20 (comparative example), the optical microscope photograph which shows the crystal grain diameter of a rolling direction is shown. As shown in these photographs, no. In Nos. 3 and 4, the average crystal grain size and the maximum crystal grain size in the rolling direction are controlled to be small. 20, it can be seen that the crystal grain size in the rolling direction is long.
(実施例2)
本実施例では、Al基合金スパッタリングターゲットを用いて得られたAl基合金膜の特性を評価した。
(Example 2)
In this example, the characteristics of an Al-based alloy film obtained using an Al-based alloy sputtering target were evaluated.
詳細には、表2に記載の種々のAl基合金(残部:Alおよび不可避的不純物)を用意し、前述した実施例1に記載の方法でスパッタリングターゲットを製造した。ここで、熱間圧延および焼鈍条件は表2に記載のとおりであり、冷間圧延および焼鈍の条件は以下のとおりである。このようにして得られたスパッタリングターゲットの圧延方向の結晶粒径(平均結晶粒径および最大結晶粒径)、ビッカース硬さ、および初期スプラッシュの個数を、前述した実施例1と同様にして測定した結果を、表2に併記している。なお、表2のNo.1およびNo.4は、それぞれ前述した表1のNo.2およびNo.3に対応している。 Specifically, various Al-based alloys (remainder: Al and inevitable impurities) shown in Table 2 were prepared, and a sputtering target was manufactured by the method described in Example 1 described above. Here, the hot rolling and annealing conditions are as shown in Table 2, and the cold rolling and annealing conditions are as follows. The sputtering target crystal grain size (average crystal grain size and maximum crystal grain size), Vickers hardness, and number of initial splashes thus obtained were measured in the same manner as in Example 1 described above. The results are also shown in Table 2. In Table 2, No. 1 and no. 4 is No. 4 in Table 1 described above. 2 and no. 3 is supported.
このようにして得られたスパッタリングターゲットを用い、DCマグネトロン・スパッタ法[基板=ガラス基板(コーニング社製Eagle2000)、雰囲気ガス=アルゴン、圧力=2mTorr、基板温度=25℃(室温)]によって種々のAl合金膜(膜厚=300nm)を成膜した。このようにして得られた種々のAl合金膜におけるNi、Ge、Ndの各合金元素の含有量は、ICP発光分析(誘導結合プラズマ発光分析)法によって求めた。その結果は表2に記載のとおりであり、Al合金膜形成に用いたスパッタリングターゲットの組成と一致している。 Using the sputtering target thus obtained, various methods can be used by the DC magnetron sputtering method [substrate = glass substrate (Eagle 2000 manufactured by Corning), atmospheric gas = argon, pressure = 2 mTorr, substrate temperature = 25 ° C. (room temperature)]. An Al alloy film (film thickness = 300 nm) was formed. The content of each alloy element of Ni, Ge, and Nd in the various Al alloy films thus obtained was determined by an ICP emission analysis (inductively coupled plasma emission analysis) method. The result is as shown in Table 2, which is consistent with the composition of the sputtering target used for forming the Al alloy film.
なお、Al合金膜中の極微量添加元素であるTiおよびBの含有量は、4インチのガラス基板に1000nm膜厚で5枚分のAl合金膜(約100mg)を成膜した後、以下の方法でそれぞれ分析した。
Ti量について、ICP発光分析により算出。
B量について、添加量に応じてICP発光分析または蒸留分離−クルクミン吸光光度法により算出。
Note that the contents of Ti and B, which are trace element addition elements in the Al alloy film, were as follows after forming five Al alloy films (about 100 mg) at a film thickness of 1000 nm on a 4-inch glass substrate: Each was analyzed by method.
Calculated by ICP emission analysis for Ti content.
The amount of B was calculated by ICP emission analysis or distillation separation-curcumin spectrophotometry according to the amount added.
上記のようにして成膜したAl合金膜を用いて、熱処理後のAl合金膜自体の電気抵抗率、Al合金膜を透明画素電極に直接接続したときのITOとのコンタクト抵抗(以下、「コンタクト抵抗」と略記する。)、および剥離液耐食性を、それぞれ下記に示す方法で測定した。 Using the Al alloy film formed as described above, the electrical resistivity of the Al alloy film itself after the heat treatment, the contact resistance with ITO when the Al alloy film is directly connected to the transparent pixel electrode (hereinafter referred to as “contact”) Abbreviated as “resistance”) and stripping solution corrosion resistance were measured by the methods shown below.
(1)熱処理後のAl合金膜自体の電気抵抗率
上記Al合金膜に対し、10μm幅のラインアンドスペースパターンを形成し、不活性ガス雰囲気中、5℃/分の昇温速度で加熱し、270℃で30分間または320℃で30分間の熱処理を施してから、4端子法で電気抵抗率を測定した。
(1) Electric resistivity of the Al alloy film itself after the heat treatment A line and space pattern having a width of 10 μm is formed on the Al alloy film, and heated at a heating rate of 5 ° C./min in an inert gas atmosphere. After heat treatment at 270 ° C. for 30 minutes or 320 ° C. for 30 minutes, the electrical resistivity was measured by the 4-terminal method.
(2)透明画素電極とのコンタクト抵抗
Al合金膜と透明画素電極を直接接触したときのコンタクト抵抗は、透明画素電極(ITO;酸化インジウムに10原子%の酸化スズを加えた酸化インジウムスズ)を、下記条件でスパッタリングすることによって図2に示すケルビンパターン(コンタクトホールサイズ:10μm角)を作製し、4端子測定(ITO−Al合金膜に電流を流し、別の端子でITO−Al合金間の電圧降下を測定する方法)を行なった。具体的には、図2のI1−I2間に電流Iを流し、V1−V2間の電圧Vをモニターすることにより、コンタクト部Cのコンタクト抵抗Rを[R=(V2−V1)/I2]として求めた。そして下記基準で、コンタクト抵抗の良否を判定した。なお、純Al合金膜のコンタクト抵抗は15,000Ωである。
(透明画素電極の成膜条件)
・雰囲気ガス=アルゴン
・圧力=0.8mTorr
・基板温度=25℃(室温)
(2) Contact resistance with the transparent pixel electrode The contact resistance when the Al alloy film and the transparent pixel electrode are in direct contact is the transparent pixel electrode (ITO; indium tin oxide in which 10 atomic% tin oxide is added to indium oxide). The Kelvin pattern (contact hole size: 10 μm square) shown in FIG. 2 is prepared by sputtering under the following conditions, and four-terminal measurement (current is passed through the ITO-Al alloy film and between the ITO-Al alloys at another terminal) The method of measuring the voltage drop) was performed. Specifically, by passing a current I between I 1 and I 2 in FIG. 2 and monitoring the voltage V between V 1 and V 2 , the contact resistance R of the contact portion C is set to [R = (V 2 − was determined as V 1) / I 2]. And the quality of contact resistance was determined on the following reference | standard. The contact resistance of the pure Al alloy film is 15,000Ω.
(Conditions for forming transparent pixel electrodes)
・ Atmosphere gas = Argon ・ Pressure = 0.8 mTorr
-Substrate temperature = 25 ° C (room temperature)
(3)剥離液耐食性
剥離液洗浄後に生じる黒点(正確にはクレーター腐食密度)を観察し、剥離液耐食性を評価した。この黒点は、前述したように析出物を基点とし、析出物周りに発生するものである。
(3) Stripping solution corrosion resistance The black spots (exactly crater corrosion density) generated after cleaning the stripping solution were observed to evaluate the stripping solution corrosion resistance. This black spot is generated around the precipitate with the precipitate as the base point as described above.
詳細には、上記熱処理(320℃で30分間)を施して得られたサンプルに対し、東京応化工業製のアミン系レジスト剥離液(TOK106)を用い、(pH=10.5に調整した剥離液水溶液に1分間浸漬)→(pH=9.5に調整した剥離液水溶液に5分間浸漬)→(純水で水洗)→(乾燥)の順に処理を行った。剥離液洗浄処理後のサンプルを光学顕微鏡で倍率1000倍にて観察(8600μm2程度)し、画像解析を行って黒点密度(個数/100μm2)を測定した。
(判定基準)
○:4.0個以下/100μm2
×:4.0個超/100μm2
More specifically, an amine resist stripping solution (TOK106) manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. was used for the sample obtained by performing the heat treatment (320 ° C. for 30 minutes), and the stripping solution adjusted to (pH = 10.5). The treatment was performed in the order of immersion in an aqueous solution for 1 minute) → (immersion for 5 minutes in an aqueous stripping solution adjusted to pH = 9.5) → (washing with pure water) → (drying). The sample after stripping solution cleaning process was observed at a magnification of 1000 times optical microscope (2 about 8600μm), by performing image analysis to measure the black dot density (number / 100 [mu] m 2).
(Criteria)
○: 4.0 or less / 100 μm 2
×: More than 4.0 pieces / 100 μm 2
これらの結果を表3にまとめて示す。表2と表3の各No.はそれぞれ対応しており、例えば表2のNo.1の特性は表3のNo.1に示すとおりである。 These results are summarized in Table 3. Each of Nos. Correspond to each, for example, No. 2 in Table 2. The characteristics of No. 1 are shown in Table 3. As shown in FIG.
表2および表3の結果から、以下のように考察することができる。 From the results of Tables 2 and 3, it can be considered as follows.
表2に記載のAl基合金スパッタリングターゲットは、いずれも本発明の要件を満足するものであり、このようなスパッタリングターゲットを用いて得られるAl基合金膜は、表3に示すように、熱処理後の電気抵抗率が低く、ITOとのコンタクト抵抗も低く抑えられており、ITOとのダイレクトコンタクト用配線膜として有用である。 All the Al-based alloy sputtering targets shown in Table 2 satisfy the requirements of the present invention, and the Al-based alloy film obtained by using such a sputtering target is subjected to heat treatment as shown in Table 3. Therefore, the contact resistance with ITO is kept low, which is useful as a wiring film for direct contact with ITO.
このうち表2のNo.1〜5のようにTi量およびB量が好ましい範囲に制御されたものは、TiおよびBを添加しない表2のNo.6や、好ましい量のTiおよびBを含有しない表2のNo.7に比べ、剥離液耐食性に優れていることが分かる。剥離液耐食性は、TiおよびBの含有量が増加するにつれ、上昇する傾向が見られた。 Of these, No. 2 in Table 2. Nos. 1 to 5 in which Ti and B were not added were those in which the amounts of Ti and B were controlled within a preferable range, such as 1 to 5. 6, No. 2 in Table 2 which does not contain the preferred amounts of Ti and B. It can be seen that compared to 7, the stripping solution is superior in corrosion resistance. The stripping solution corrosion resistance tended to increase as the Ti and B contents increased.
また、表2のNo.5は、A群(Ni,Co)の総含有量と、B群(La,Nd)の総含有量との比(A群/B群=0.10/0.27≒0.37)が、本発明のより好ましい範囲(0.4以下)を満足する例であり、腐食密度を0個に抑えることができた。 In Table 2, No. 5 is the ratio of the total content of Group A (Ni, Co) to the total content of Group B (La, Nd) (Group A / Group B = 0.10 / 0.27≈0.37). This is an example satisfying the more preferable range (0.4 or less) of the present invention, and the corrosion density could be suppressed to zero.
Claims (9)
B群(La,Nd)から選択される少なくとも1種と、
更に、TiおよびB
を含有するスパッタリングターゲットであって、
前記A群の総含有量が0.05原子%以上、2.5原子%以下、
前記B群の総含有量が0.1原子%以上、1原子%以下であり、
Ti含有量が0.0002原子%以上0.012原子%以下、
B含有量が0.0002原子%以上0.012原子%以下であり、
前記スパッタリングターゲットの圧延面に対して垂直な断面のうち、圧延方向と平行な面における、圧延方向の結晶粒径を測定したとき、平均結晶粒径が30〜500μmであり、且つ、最大結晶粒径が120〜1500μmであることを特徴とするAl基合金スパッタリングターゲット。 At least one selected from Group A (Ni, Co);
At least one selected from group B (La, Nd) ;
In addition, Ti and B
A sputtering target containing
The total content of Group A is 0.05 atomic% or more and 2.5 atomic% or less,
The total content of Group B is 0.1 atomic% or more and 1 atomic% or less;
Ti content is 0.0002 atomic% or more and 0.012 atomic% or less,
B content is 0.0002 atomic% or more and 0.012 atomic% or less,
Wherein among the cross section perpendicular to the rolling surface of the sputtering target, in the rolling direction and parallel to the plane, when measuring the crystal grain size in the rolling direction, an average grain diameter of. 30 to 500 microns m, and the maximum crystal Al-based alloy sputtering target, wherein the particle sizes of 120~ 1500μ m.
前記C群の総含有量が0.1原子%以上、1原子%以下である請求項1または2に記載のAl基合金スパッタリングターゲット。 Furthermore, it contains at least one selected from group C (Cu, Ge) ,
3. The Al-based alloy sputtering target according to claim 1, wherein a total content of the group C is 0.1 atomic% or more and 1 atomic% or less .
Ti含有量が0.0004原子%以上0.008原子%以下であり、B含有量が0.0004原子%以上0.008原子%以下であるAl基合金膜。 An Al-based alloy film obtained using the sputtering target according to any one of claims 1 to 7, directly connected to the transparent conductive film ,
An Al-based alloy film having a Ti content of 0.0004 atomic% to 0.008 atomic% and a B content of 0.0004 atomic% to 0.008 atomic% .
溶解鋳造法によってAl基合金鋳塊を造塊し、Ingot Al-base alloy ingot by melt casting method,
熱間圧延開始温度を200〜500℃、熱間圧延終了温度を50〜300℃、1パス最大圧下率を2〜25%、総圧下率を60〜95%として熱間圧延し、Hot rolling is performed at a hot rolling start temperature of 200 to 500 ° C., a hot rolling end temperature of 50 to 300 ° C., a one-pass maximum rolling reduction of 2 to 25%, and a total rolling reduction of 60 to 95%.
熱間圧延を行った後に、250〜450℃で1〜10時間焼鈍することを特徴とするAl基合金スパッタリングターゲットの製造方法。A method for producing an Al-based alloy sputtering target, comprising performing annealing at 250 to 450 ° C. for 1 to 10 hours after hot rolling.
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