保護膜形成用濺射靶及層疊配線膜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種保護膜形成用濺射靶及層疊配線膜。本發(fā)明的保護膜形成用濺射靶在Cu配線膜的單面或兩面上形成保護膜時使用，其中，Al為8.0質(zhì)量%以上11.0質(zhì)量%以下、Fe為3.0質(zhì)量%以上5.0質(zhì)量%以下、Ni為0.5質(zhì)量%以上2.0質(zhì)量%以下、Mn為0.5質(zhì)量%以上2.0質(zhì)量%以下，余量由Cu和不可避免雜質(zhì)構(gòu)成。并且，本發(fā)明的層疊配線膜（10）具備Cu配線膜（11）及形成于該Cu配線膜（11）的單面或兩面上的保護膜（12），保護膜（12）利用上述保護膜形成用濺射靶來形成。
【專利說明】保護膜形成用濺射靶及層疊配線膜
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在形成對由銅或銅合金構(gòu)成的Cu配線膜進行保護的保護膜之時使用的保護膜形成用濺射靶及具備通過該保護膜形成用濺射靶來形成的保護膜的層疊配線膜。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，Al廣泛用作液晶、有機EL板等平板顯示器以及觸控面板等的配線膜。近來逐步實現(xiàn)了配線膜的微型化(窄幅化)及薄膜化，要求比電阻比以往更低的配線膜。
[0003]隨著上述配線膜的微型化及薄膜化，提供一種利用比電阻比Al更低的材料即銅或銅合金的配線膜。
[0004]然而，由比電阻較低的銅或銅合金構(gòu)成的Cu配線膜存在在具有濕度的氣氛中容易變色等問題。另外，為了提高耐候性而使用含有大量添加元素的銅合金時會導(dǎo)致比電阻上升。
[0005]因此，例如在專利文獻I中提出在Cu配線膜上形成由N1-Cu- (Cr，Ti)合金構(gòu)成的保護膜的層疊膜及用于形成該保護膜的濺射靶。該保護膜的耐候性比銅高，因此，即使在大氣中保管也能夠抑 制表面變色。
[0006]專利文獻1:日本特開2012-193444號公報
[0007]然而，通過蝕刻對由銅或銅合金構(gòu)成的Cu配線膜進行圖案形成時，使用含有氯化鐵的蝕刻液。使用含有氯化鐵的蝕刻液來對具有由上述N1-Cu- (Cr, Ti)合金構(gòu)成的保護膜的層疊膜進行蝕刻時，會有一部分未溶解的保護膜變成殘渣而殘留。該殘渣有可能會導(dǎo)致配線間短路，因此難以用作配線膜。
[0008]并且，含有Cr時，存在蝕刻之后的廢液中含有Cr而導(dǎo)致處理廢液成本增加的問題。
[0009]此外，由于含有35質(zhì)量％以上且84.5質(zhì)量％以下的大量的較昂貴的Ni，存在增加濺射靶及層疊膜的制造成本的問題。
[0010]并且，對形成于基板上的上述層疊膜進行蝕刻時，蝕刻之后的配線截面形狀有時會變成矩形或向基板側(cè)變細的倒錐形。如此，蝕刻之后的配線截面形狀變成矩形或倒錐形時，具有在Cu配線膜的邊緣部產(chǎn)生叫做空隙的缺陷，且在逐漸疊層時誘發(fā)斷線而引起成品率及質(zhì)量下降的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]該發(fā)明鑒于上述情況而完成，其目的在于提供一種能夠形成如下保護膜的保護膜形成用濺射靶以及具備通過該保護膜形成用濺射靶來成膜的保護膜的層疊配線膜，所述保護膜耐候性優(yōu)異且能夠抑制表面變色，并具有良好的蝕刻性，形成于基板上的層疊膜的蝕刻之后的截面形狀成為向基板側(cè)變粗的正錐形并能夠抑制空隙的產(chǎn)生。
[0012](I)本發(fā)明的一方式的保護膜形成用濺射靶為在Cu配線膜的單面或兩面形成保護膜時使用的保護膜形成用濺射靶，其中，Al為8.0質(zhì)量％以上11.0質(zhì)量％以下、Fe為3.0質(zhì)量％以上5.0質(zhì)量％以下、Ni為0.5質(zhì)量％以上2.0質(zhì)量％以下、Mn為0.5質(zhì)量％以上
2.0質(zhì)量％以下，余量由Cu和不可避免雜質(zhì)構(gòu)成。
[0013]被設(shè)為這種結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的保護膜形成用濺射靶中，設(shè)為Al為8.0質(zhì)量％以上
11.0質(zhì)量％以下、Fe為3.0質(zhì)量％以上5.0質(zhì)量％以下、Ni為0.5質(zhì)量％以上2.0質(zhì)量％以下、Mn為0.5質(zhì)量％以上2.0質(zhì)量％以下,余量由Cu和不可避免雜質(zhì)構(gòu)成的Cu基合金，因此，即使在利用含有氯化鐵的蝕刻液對所形成的保護膜進行蝕刻時，也能夠與Cu配線膜同等地進行蝕刻，抑制未溶解殘渣的產(chǎn)生。另外，能夠?qū)⑦M行蝕刻之后的配線截面的形狀設(shè)為正錐形。
[0014]并且，由于Ni的含量較少為0.5質(zhì)量％以上2.0質(zhì)量％以下，因此能夠大幅降低該濺射靶及保護膜的制造成本。
[0015](2)在本發(fā)明的另一方式中，層疊配線膜為具備Cu配線膜及形成于該Cu配線膜的單面或兩面上的保護膜的層疊配線膜，其中，所述保護膜通過(I)所記載的保護膜形成用濺射靶來形成。
[0016]被設(shè)為這種結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的層疊配線膜中，具有通過上述組成的保護膜形成用濺射靶來形成的保護膜，因此耐候性得到提高，并且即使在大氣中保管時也能夠抑制變色。
[0017]并且，保護膜由Cu基合金構(gòu)成，因此，即使用含有氯化鐵的蝕刻液進行蝕刻時，也能夠抑制未溶解殘渣的產(chǎn)生。并且，能夠?qū)⑽g刻之后的配線截面設(shè)為正錐形，并能夠抑制空隙的產(chǎn)生。
[0018]此外，由于不具有Cr，因此能夠以低成本對蝕刻之后的廢液進行處理。另外，由于Ni的含量較少為0.5質(zhì)量％以上2.0質(zhì)量％以下，因此能夠大幅降低層疊配線膜的制造成本。
[0019]如上所述，根據(jù)本發(fā)明能夠提供一種能夠形成如下保護膜的保護膜形成用濺射靶以及具備通過該保護膜形成用濺射靶來形成的保護膜的層疊配線膜，所述保護膜耐候性優(yōu)異且能夠抑制表面變色，并具有良好的蝕刻性，蝕刻之后的截面形狀成為正錐形，并且能夠抑制空隙的產(chǎn)生。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是作為本發(fā)明的一實施方式的層疊配線膜的截面說明圖。
[0021]圖2是表示現(xiàn)有例101的層疊配線膜中的蝕刻之后的截面觀察結(jié)果的照片。
[0022]圖3是表示本發(fā)明例101的層疊配線膜中的蝕刻之后的截面觀察結(jié)果的照片。
[0023]符號說明
[0024]1-基板，10-層疊配線膜，Il-Cu配線膜，12-保護膜。
【具體實施方式】
[0025]以下，對作為本發(fā)明的一實施方式的保護膜形成用濺射靶及層疊配線膜進行說明。
[0026]作為本實施方式的保護膜形成用濺射靶在由銅或銅合金構(gòu)成的Cu配線膜上形成保護膜時使用。[0027]該保護膜形成用濺射靶具有如下組成，即Al為8.0質(zhì)量％以上11.0質(zhì)量％以下、Fe為3.0質(zhì)量％以上5.0質(zhì)量％以下、Ni為0.5質(zhì)量％以上2.0質(zhì)量％以下、Mn為0.5質(zhì)量％以上2.0質(zhì)量％以下,余量由Cu和不可避免雜質(zhì)構(gòu)成。
[0028]另外，該保護膜形成用濺射靶經(jīng)鑄造、熱軋、熱處理及機械加工的工序而制造。
[0029]以下，對如上規(guī)定作為本實施方式的保護膜形成用濺射靶的組成的原因進行說明。
[0030](Al:8.0質(zhì)量％以上11.0質(zhì)量％以下)
[0031]Al為具有改善濺射膜的耐蝕性的作用效果的元素。由于含有Al而能夠改善濺射膜的耐蝕性。
[0032]其中，Al的含量低于8.0質(zhì)量％時，有可能無法充分提高濺射膜的耐蝕性，且在恒溫恒濕試驗中發(fā)生變色。另一方面，Al的含量超過11.0質(zhì)量％時，熱加工性會下降，因此在制造濺射靶時有可能產(chǎn)生熱加工裂紋。
[0033]基于以上原因，將Al的含量設(shè)定在8.0質(zhì)量％以上11.0質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)。
[0034](Fe:3.0質(zhì)量％以上5.0質(zhì)量％以下)
[0035]Fe具有使蝕刻之后的配線截面的形狀變成正錐形的作用效果。其中，F(xiàn)e的含量低于3.0質(zhì)量％時，無法充分提高使配線截面的形狀變成正錐形的作用效果，有可能使蝕刻之后的配線截面的形狀變成倒錐形或矩形，并產(chǎn)生空隙。另一方面，F(xiàn)e的含量超過5.0質(zhì)量％時，會給濺射膜的耐蝕性 產(chǎn)生不良影響，有可能在恒溫恒濕試驗中產(chǎn)生變色。
[0036]基于以上原因，將Fe的含量設(shè)定在3.0質(zhì)量％以上5.0質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)。
[0037](Ni:0.5質(zhì)量％以上2.0質(zhì)量％以下)
[0038]Ni為具有改善鑄塊的熱加工性的作用效果的元素。由于含有Ni而能夠在制造濺射靶時抑制熱加工裂紋的產(chǎn)生。
[0039]其中，Ni的含量低于0.5質(zhì)量％時，存在無法充分提高熱加工性而無法充分抑制熱加工裂紋的可能性。另一方面，Ni的含量超過2.0質(zhì)量％，則無法指望改善熱加工性的效果進一步提高。此外，因昂貴Ni的含量的增加而增加了制造成本。
[0040]基于以上原因，將Ni的含量設(shè)定在0.5質(zhì)量％以上2.0質(zhì)量％以下范圍內(nèi)。
[0041](Mn:0.5質(zhì)量％以上2.0質(zhì)量％以下)
[0042]Mn為具有提高熔融金屬的流動性及熱加工性的作用效果的元素。通過添加Mn，能夠抑制鑄造缺陷的產(chǎn)生，在制造濺射靶時，抑制熱加工時的裂紋的產(chǎn)生。
[0043]其中，Mn的含量低于0.5質(zhì)量％時，存在無法提高熔融金屬的流動性及熱加工性的可能性。另一方面，Mn的含量超過2.0質(zhì)量％，則無法指望改善熱加工性的效果進一步得到提聞。
[0044]基于以上原因，將Mn的含量設(shè)定在0.5質(zhì)量％以上2.0質(zhì)量％以下范圍內(nèi)。
[0045]接著，對作為本實施方式的層疊配線膜10進行說明。
[0046]如圖1所示，作為本實施方式的層疊配線膜10具備形成于基板I上的Cu配線膜11及形成于Cu配線膜11上的保護膜12。
[0047]其中，對于基板I沒有特別限定，但在平板顯示器和觸控面板等中，使用由可透光的玻璃、樹脂薄膜等構(gòu)成的基板。
[0048]Cu配線膜11由銅或銅合金構(gòu)成，優(yōu)選將其比電阻設(shè)為4.0μ Qcm以下(溫度25°C)。本實施方式中，Cu配線膜11由純度為99.99質(zhì)量％以上的無氧銅構(gòu)成，比電阻設(shè)為3.5 μ Qcm以下(溫度25°C)。另外，利用由純度為99.99質(zhì)量％以上的無氧銅構(gòu)成的濺射靶來形成該Cu配線膜11。
[0049]并且，該Cu配線膜11的厚度A優(yōu)選設(shè)在50nm≤A≤800nm范圍內(nèi)，更優(yōu)選設(shè)在IOOnm ≤ A ≤ 300nm 范圍內(nèi)。
[0050]保護膜12利用作為本實施方式的保護膜形成用濺射靶來成膜，且具有與上述保護膜形成用濺射靶相同的組成。
[0051]該保護膜12的厚度B優(yōu)選設(shè)在5nm≤B≤IOOnm范圍內(nèi)，更優(yōu)選設(shè)在IOnm ≤ B ≤ 50nm 范圍內(nèi)。
[0052]并且，Cu配線膜11的厚度A與保護膜12的厚度B之比B/Α優(yōu)選設(shè)在0.02 < B/A < 1.0范圍內(nèi)，更優(yōu)選設(shè)在0.1 < B/A < 0.3范圍內(nèi)。
[0053]如上所述，作為被設(shè)為如上結(jié)構(gòu)的本實施方式的保護膜形成用濺射靶及層疊配線膜10具有如下組成，即Al為8.0質(zhì)量％以上11.0質(zhì)量％以下、Fe為3.0質(zhì)量％以上5.0質(zhì)量％以下、Ni為0.5質(zhì)量％以上2.0質(zhì)量％以下、Mn為0.5質(zhì)量％以上2.0質(zhì)量％以下，余量由Cu和不可避免雜質(zhì)構(gòu)成，并且被設(shè)為Cu基合金，因此，即使在利用含有氯化鐵的蝕刻液進行蝕刻時，也能夠進行良好的蝕刻，并能夠抑制未溶解殘渣的產(chǎn)生。
[0054]并且，保護膜形成用濺射靶及保護膜12含有上述范圍內(nèi)的Al，因此能夠提高耐候性而可靠地抑制層疊配線膜10的表面變色。 [0055]此外，保護膜形成用濺射靶及保護膜12由于不具有Cr，因此能夠以低成本對蝕刻之后的廢液進行處理。
[0056]并且，含有上述范圍內(nèi)的Fe，因此能夠使通過蝕刻獲得的配線截面的形狀成為正錐形來抑制空隙的產(chǎn)生。
[0057]此外，Ni的含量較少為0.5質(zhì)量％以上2.0質(zhì)量％以下，因此能夠大幅降低保護膜形成用濺射靶及層疊配線膜10的制造成本。
[0058]另外，分別含有上述范圍內(nèi)的Ni和Mn，因此熱加工性優(yōu)異，且能夠良好地制造作為本實施方式的保護膜形成用濺射靶。
[0059]并且，本實施方式中，Cu配線膜11由銅或銅合金構(gòu)成，其比電阻被設(shè)為4.0μ Qcm以下(溫度25°C),更具體而言，由比電阻為3.5 μ Qcm以下(溫度25°C)的無氧銅構(gòu)成，Cu配線膜11的厚度A被設(shè)在50nm≤A≤800nm范圍內(nèi)，因此，通過該Cu配線膜11能夠良好地進行通電。
[0060]此外，本實施方式中，保護膜12的厚度B被設(shè)在5nm≤B≤IOOnm范圍內(nèi)，且Cu配線膜11的厚度A與保護膜12的厚度B之比B/Α被設(shè)在0.02 < B/A <1.0范圍內(nèi)，因此，能夠可靠地抑制Cu配線膜11的變色，并且能夠確保良好的蝕刻性。
[0061]以上，對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但本發(fā)明并不限于此，在不脫離其發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)能夠進行適當變更。
[0062]例如，本實施方式中，以在基板上形成層疊配線膜的結(jié)構(gòu)為例而進行了說明，但并不限于此，也可以在基板上形成ITO膜、AZO膜等透明導(dǎo)電膜，并在其之上形成層疊配線膜。
[0063]并且，對由純度為99.99質(zhì)量％以上的無氧銅構(gòu)成的Cu配線膜進行了說明，但并不限于此，也可以由例如韌銅等純銅或含有少許添加元素的銅合金構(gòu)成。[0064][實施例]
[0065]以下說明對本發(fā)明所涉及的保護膜形成用濺射靶及層疊配線膜的作用效果進行評價的評價試驗結(jié)果。
[0066]< Cu配線膜形成用純銅靶>
[0067]準備純度為99.99質(zhì)量％的無氧銅鑄塊，以800°C對該鑄塊進行熱軋、消除應(yīng)力退火、機械加工，制作出具有外徑:100_X厚度:5mm尺寸的Cu配線膜形成用純銅革巴。
[0068]接著， 準備無氧銅制墊板，在該無氧銅制墊板上重疊所述Cu配線膜形成用純銅靶，并以200°C的溫度焊接銦來制作出帶有墊板的靶。
[0069]<保護膜形成用濺射靶>
[0070]作為熔解原料準備無氧銅(純度為99.99質(zhì)量％)、鋁(純度為99.99質(zhì)量％)、工業(yè)用純鐵(純度為99質(zhì)量％)、低碳鎳(純度為99.9質(zhì)量％)、以及電解金屬錳(純度為99.9質(zhì)量％)，在高純度石墨坩堝內(nèi)對這些熔解原料進行高頻熔解，并將成分調(diào)整為具有表1所示的組成的熔融金屬之后，鑄造成冷卻碳鑄模，獲得尺寸為50 X 50 X 30mm厚度的鑄塊。
[0071]接著，以大約10%的軋制率、在800°C對鑄塊進行熱軋至IOmm厚度，通過端面切削去除表面的氧化物和瑕疵之后進行了消除應(yīng)力退火。對所獲軋板的表面進行機械加工來制作出具有外徑:100mm、厚度:5mm尺寸的本發(fā)明例I~23及比較例I~6的保護膜形成用濺射靶。另外，作為現(xiàn)有例I準備了 Ni為64.0質(zhì)量％、Ti為4.0質(zhì)量％，且余量由Cu及不可避免雜質(zhì)構(gòu)成的濺射靶。
[0072]接著，準備無氧銅制墊板，并在該無氧銅制墊板上重疊所獲得的保護膜形成用濺射靶，并以200°C的溫度焊接銦來制作出帶有墊板的靶。
[0073]其中，在本發(fā)明例I~23及比較例I~6的保護膜形成用濺射靶中，確認在熱軋時有無裂紋。將結(jié)果一并不于表1。
[0074]<層疊配線膜>
[0075]以距離玻璃基板(尺寸為縱:20mm、橫:20mm、厚度:0.7mm的康寧公司制1737玻璃基板)為70_的方式將Cu配線膜形成用純銅靶設(shè)置到濺射裝置內(nèi)，并以如下條件實施濺射，在玻璃基板表面形成具有厚度為150nm的Cu配線膜，所述條件為電源:直流方式、濺射功率:150W、極限真空度:5X10_5Pa、氣氛氣體組成:純Ar、濺射氣壓:0.67Pa、基板加熱:無。
[0076]接著，在同等條件下利用表1所記載的保護膜形成用濺射靶實施濺射，在Cu配線膜上形成厚度為30nm的保護膜。由此，形成了表2所示的本發(fā)明例101~123及比較例101~106的層疊配線膜。
[0077]另外，作為現(xiàn)有例101，利用上述現(xiàn)有例I的濺射靶，制作出在Cu配線膜上形成保護膜的層疊配線膜。
[0078]<粘附性>
[0079]以JIS-K5400為基準，實施如下劃格粘附測試，即在層疊配線膜上以Imm間隔劃成網(wǎng)格狀，之后以3M公司制思高膠帶揭掉，并在玻璃基板中央部IOmm見方內(nèi)對附著在玻璃基板上的層疊配線膜的面積％進行測定。以3M公司制思高膠帶揭掉之后還附著有99%以上的面積％的層疊配線膜時設(shè)為“合格”，當面積％小于99%時設(shè)為“不合格”。將評價結(jié)果示于表2。[0080]<耐候性>
[0081 ] 進行恒溫恒濕試驗(在60°C、相對濕度90%下暴露250小時)，通過目視確認層疊配線膜表面有無變化。確認到有變色時為“不合格”，未確認到變色時為“合格”。將評價結(jié)果不于表2。
[0082]<蝕刻殘渣、配線截面的形狀>
[0083]在形成于玻璃基板上的層疊配線膜上，涂布光阻劑液(東京應(yīng)化工業(yè)株式會社制:0FPR-8600LB)，進行感光、顯影處理，以30 μ m的線和間隔形成抗蝕劑膜，并浸潰于液溫保持在30°C ±1°C的4%FeCl3水溶液中來蝕刻層疊配線膜以形成配線。
[0084]對于該配線的截面，利用Ar離子束對從遮板露出的試料垂直對準射束來進行離子蝕刻，通過二次電子顯微鏡對所獲截面進行觀察，并查看蝕刻殘渣的有無及配線截面的形狀。圖2、圖3示出對層疊有玻璃基板、Cu配線膜、保護膜及抗蝕劑層的層疊配線膜進行蝕刻之后的截面。圖2為觀察對現(xiàn)有例101的進行蝕刻之后的截面的結(jié)果，圖3為觀察對本發(fā)明例101的進行蝕刻之后的截面的結(jié)果。其中，圖2為確認到殘渣的例子，玻璃基板與殘渣之間因蝕刻而形成有空隙。將存在殘渣的評價為“有”，將未確認到殘渣的評價為“無”。并且，根據(jù)配線截面的形狀評價為正錐形和倒錐形。將這些評價結(jié)果示于表2。
[0085]〈蝕刻速度〉
[0086]利用保護膜形成用濺射靶以與上述條件相同的條件實施濺射，在上述玻璃基板上形成厚度為150nm的保護膜。將僅形成了該單層保護膜的玻璃基板浸潰到液溫保持在300C ± 1°C的4%FeCl3水溶液中來蝕刻保護膜，并通過目視觀察來測定直至保護膜消失為止的時間，以此求出蝕刻速 度。將該評價結(jié)果示于表2。
【權(quán)利要求】
1.一種保護膜形成用濺射靶，在Cu配線膜的單面或兩面上形成保護膜時使用，所述保護膜形成用濺射靶的特征在于， Al為8.0質(zhì)量％以上11.0質(zhì)量％以下、Fe為3.0質(zhì)量％以上5.0質(zhì)量％以下、Ni為0.5質(zhì)量％以上2.0質(zhì)量％以下、Mn為0.5質(zhì)量％以上2.0質(zhì)量％以下,余量由Cu和不可避免雜質(zhì)構(gòu)成。
2.一種層疊配線膜，具備Cu配線膜及形成于該Cu配線膜的單面或兩面上的保護膜，其中， 所述保護膜通 過權(quán)利要求1所述的保護膜形成用濺射靶來形成。
【文檔編號】C22C9/01GK103993272SQ201310545415
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月14日
【發(fā)明者】森曉, 野中荘平 申請人:三菱綜合材料株式會社