JPH07286268A - アルミニウムスパッタリングターゲット及び表示デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スパッタリング法による基板への配線膜の形
成において、薄膜の電気抵抗の増大を抑制しつつヒロッ
クの発生を低減させることができ、ガラス基板、石英基
板、透明フィルム基板等の表示デバイス用基板への配線
膜形成に好適に使用することができるアルミニウムスパ
ッタリングターゲット及びこのターゲットを用いた表示
用デバイスの製造方法を提供する。 【構成】 純度９９．９９５％以上のアルミニウムにＳ
ｃ又はＳｃ合金をＳｃ量が全体の１０ppm以上０．５％
以下の重量割合となるように添加したアルミニウムスパ
ッタリングターゲットとする。Ｓｃ合金としてはＳｃＳ
ｉ、ＳｃＣｕ、ＳｃＴｉ等を用いる。また、上記ターゲ
ットを用いてスパッタリング法により基板上に配線膜を
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主となる相が純アルミ
ニウムからなるアルミニウムスパッタリングターゲット
に関する。詳しくは、スパッタリング法によってガラス
基板、石英基板、透明フィルム基板等の表示デバイス用
基板に配線膜を形成する際に特に好適に使用されるアル
ミニウムスパッタリングターゲットに関する。また、本
発明は、上記アルミニウムスパッタリングターゲットを
用いた表示デバイスの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス基板、石英基板、透明フィルム基
板等の表示デバイス用基板や、ＬＳＩ等の半導体装置で
は、素子相互間及び素子と外部との間の配線は、まずス
パッタリング法により１μｍ厚み程度の一様な薄膜とし
て形成され、その後リソグラフィー等によって微細な配
線パターンに形成される。スパッタリング法において
は、目的とする配線組成に従ってスパッタリングターゲ
ットが適宜選択される。例えば、表示デバイス用基板や
ＬＳＩにおいてアルミニウム又はアルミニウム合金から
なる配線膜を形成するためには、アルミニウム又はアル
ミニウム合金からなるターゲットが使用される。

【０００３】スパッタリングに際しては、スパッタリン
グターゲットを負電位に、薄膜を形成すべき基板を正電
位に維持して、Ａｒ等のスパッタガスを導入した真空槽
内に双方を対向させて配置する。ターゲット及び基板の
間の電界によりグロー放電が生じ、スパッタガスはこの
放電によりイオン化される。生じたイオンは、電界によ
り加速されてターゲットのスパッタ面に照射され、スパ
ッタ面からターゲット物質を蒸発させる。蒸発したター
ゲット物質は、スパッタ面に対向して配された基板上に
堆積して薄膜を形成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、スパッタリング
法によってガラス基板、石英基板、透明フィルム基板等
の表示デバイス用基板に配線膜を形成するためのアルミ
ニウムスパッタリングターゲットとしては、主としてＬ
ＳＩ用に開発された純度９９．９９５％以上の純アルミ
ニウム又はこれに１重量％程度のＳｉ等を添加したアル
ミニウム合金が使用されている。

【０００５】しかし、上述した従来のＬＳＩ用アルミニ
ウムスパッタリングターゲットを用いて表示デバイス用
基板に薄膜を形成した場合、後加工等における加熱処理
の過程で基板側の熱収縮や基板と薄膜との熱膨張率の違
いなどに起因して薄膜上にヒロック（薄膜上に生じた高
さ数百〜１万 程度の突起）が多く生じ、このヒロック
が薄膜上に形成した保護膜を貫通してリーク路となり、
表示デバイスの特性劣化を引き起こすという問題があっ
た。この場合、ＬＳＩ等の半導体ではヒロックによる不
良が発生したとしても冗長回路を設けることによりその
不良を回避できるが、表示デバイスではヒロックの発生
によってデバイス全体が不良になるため、ヒロックによ
るデメリットがきわめて大きかった。

【０００６】また、ヒロックの発生を低減させる目的
で、Ｔａ等を添加したアルミニウムスパッタリングター
ゲットを用いて表示デバイス用基板に薄膜を形成するこ
とも行われている。しかし、Ｔａ等を添加したアルミニ
ウムスパッタリングターゲットを用いた場合、薄膜の電
気抵抗が大きくなり、表示デバイス、特に大型の表示デ
バイスの動作遅延を引き起こすという問題があった。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、薄膜の電気抵抗の増大を抑制しつつヒロックの発生
を低減させることができ、表示デバイス用基板への配線
膜形成に好適に使用することができるアルミニウムスパ
ッタリングターゲットを提供することを目的とする。ま
た、本発明は、上記アルミニウムスパッタリングターゲ
ットを用いて特性劣化が生じにくい表示デバイスを得る
ことが可能な表示デバイスの製造方法を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するために鋭意研究を行った結果、一定以
上の純度を有するアルミニウムに微量添加金属として天
然ではアルミニウムにほとんど含まれることのないＳｃ
又はその合金を特定の重量割合で添加した場合、アルミ
ニウム合金の特徴である低い電気抵抗を維持しつつ、膜
表面のヒロックの発生を抑制できることを知見し、本発
明をなすに至った。

【０００９】したがって、本発明は、純度９９．９９５
％以上のアルミニウムにＳｃ又はＳｃ合金をＳｃ量が全
体の１０ppm以上０．５％以下の重量割合となるように
添加してなることを特徴とするアルミニウムスパッタリ
ングターゲットを提供する。

【００１０】また、本発明は、上記アルミニウムスパッ
タリングターゲットを用い、スパッタリング法によって
基板に配線膜を形成することを特徴とする表示デバイス
の製造方法を提供する。

【００１１】以下、本発明をさらに詳しく説明する。本
発明のアルミニウムスパッタリングターゲットは、主と
なる相が純度９９．９９５％以上のアルミニウムからな
る。言い換えれば、上記アルミニウムには、不純物とし
て０．００５％未満のＺｎ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｎ等
が含まれていてもよい。純度が９９．９９５％未満のア
ルミニウムでは、形成される配線膜の品質が低下する。

【００１２】本発明のアルミニウムスパッタリングター
ゲットは、上述した純度９９．９９５％以上のアルミニ
ウムにＳｃ又はＳｃ合金が添加されている。Ｓｃ合金と
しては、好ましくはＳｃＳｉ、ＳｃＣｕ及びＳｃＴｉか
ら選ばれる１種以上が挙げられるが、これらに限定され
るものではない。本発明では、Ｓｃ及びＳｃ合金のいず
れを添加した場合でも同様の効果を得ることができる。

【００１３】Ｓｃ又はＳｃ合金は、Ｓｃ量がアルミニウ
ムスパッタリングターゲット全体の１０ppm以上０．５
％以下の重量割合となるように添加する。Ｓｃ量が１０
ppm未満ではヒロックが多く発生するという問題が生
じ、０．５％を超えると配線膜を形成したときに配線抵
抗が増大するという問題が生じる。より好ましいＳｃ量
は、１００ppm以上０．３％以下、特に１００ppm以上
０．２％以下である。なお、Ｓｃ又はＳｃ合金を添加す
るアルミニウムに不純物として極微量のＳｃが含まれて
いることがあるが、この場合には不純物として存在する
Ｓｃを含めた合計量が上記割合となるようにすることが
望ましい。

【００１４】本発明においてアルミニウムにＳｃ合金を
添加する場合、Ｓｃ以外の合金成分、例えばＳｉ、Ｃ
ｕ、Ｔｉ等の合計量は、アルミニウムスパッタリングタ
ーゲット全体の０．５％以下とすることが好ましい。な
お、Ｓｃ又はＳｃ合金を添加するアルミニウムに不純物
として微量のＳｉ、Ｃｕ、Ｔｉ等が含まれている場合、
この不純物のＳｉ、Ｃｕ、Ｔｉ等を含めた合計量が上記
割合となるようにすることが望ましい。

【００１５】本発明のアルミニウムスパッタリングター
ゲットは、例えば、以下のようにして得ることができ
る。まず、純度９９．９９５％以上のアルミニウムにＳ
ｃ又はＳｃ合金を添加した後溶解し、連続鋳造法により
直径が１００〜２００mmの鋳塊を製造する。次に、一次
熱処理として４５０〜６００℃の温度で５時間以上の加
熱を行い、これによって添加金属の均質化を図った後、
水冷等によって急冷する。さらに、鍛造、圧延等の塑性
加工により５０〜９０％の圧縮を加えてから、二次熱処
理として２８０〜４５０℃で５〜３０分間加熱する。得
られた素材を機械加工等することにより、所定のターゲ
ット形状及び寸法となるように仕上げる。

【００１６】また、本発明の表示デバイスの製造方法
は、前述した本発明のアルミニウムスパッタリングター
ゲットを用い、スパッタリング法によって基板に配線
膜、特にゲート電極用配線膜や配線用配線膜を形成する
ものである。この場合、基板としてはガラス基板、石英
基板、透明フィルム基板等の任意の表示デバイス用基板
を用いることができる。また、スパッタリング法として
は二極グロー放電スパッタリング法等の任意のスパッタ
リング法を使用することができる。

【００１７】

【実施例】次に、実施例により本発明を具体的に示す
が、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

【００１８】以下のようにして実施例１〜４のアルミニ
ウムスパッタリングターゲットを製造した。まず、純度
９９．９９５％のアルミニウムにＳｃを表１に示す重量
割合となるように添加した後溶解し、連続鋳造法により
鋳塊を製造した。次に、得られた鋳塊に一次熱処理とし
て５４０℃で１２時間の熱処理を行った後、これを水中
に投入して室温まで急冷した。さらに、圧縮率を７０％
とする圧縮加工を行った後、二次熱処理として４００℃
で１５分間の熱処理を行った。この鋳塊から機械加工に
よってターゲットを仕上げた。各ターゲットは、直径２
５０mm、厚み１５mmの円板形状とした。

【００１９】次に、得られた実施例１〜４のアルミニウ
ムスパッタリングターゲットを用い、二極グロー放電ス
パッタリング法によってガラス基板（コーニング社製＃
７０５９ガラス、１．１ｍｍ厚）上に薄膜を形成した。
スパッタリング装置としては日本真空技術株式会社製Ｍ
ＬＸ−３０００を用い、成膜条件は以下の通りとした。

【００２０】成膜条件 加熱温度：成膜時２００℃ Ａｒ圧力：４ｍＴｏｒｒ 成膜電力：６．５ｋｗ 成膜量：２００ｎｍ

【００２１】得られた各ガラス基板上の薄膜の比抵抗値
及びヒロック密度を下記方法で調べた。結果を表１に示
す。なお、比較例として、純アルミニウム（純度９９．
９９５％以上のアルミニウム）のみからなる従来のＬＳ
Ｉ用アルミニウムスパッタリングターゲットを用いて同
様に成膜した薄膜の測定結果を同表に示す。

【００２２】比抵抗値測定法 ４探針法によって薄膜のシート抵抗（Ω／□）を計測す
るとともに、薄膜の厚みｔを測定し、下記式によって薄
膜の比抵抗値を算出した。 薄膜の比抵抗値＝薄膜のシート抵抗／ｔ

【００２３】ヒロック密度測定法 成膜を行ったガラス基板を窒素雰囲気中でランプによっ
て３２０℃に加熱し、ヒロックが発生しやすい条件に保
持した後、ガラス基板から試料を切り出し、原子間力顕
微鏡を用いて上記試料の薄膜のヒロック密度を測定し
た。この場合、薄膜の２０μｍ×２０μｍの範囲をスキ
ャンすることにより薄膜表面の三次元プロファイルを
得、１０００ 以上の高さのヒロック数を計測した。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１の結果より、本発明のアルミニウムス
パッタリングターゲットを用いて成膜した薄膜は、純ア
ルミニウムからなるターゲットを用いた比較例に比べて
比抵抗値が大きく増大していないこと及びヒロック密度
が大きく減少していることがわかる。また、Ｓｃ添加量
を１００ppm以上とすることにより、ヒロックの発生を
特に効果的に防止できることがわかる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のアルミニ
ウムスパッタリングターゲットによると、薄膜表面のヒ
ロック発生密度を低減させることができるとともに、薄
膜の電気抵抗の増大を抑制することができる。したがっ
て、本発明のアルミニウムスパッタリングターゲット
は、ガラス基板、石英基板、透明フィルム基板といった
表示デバイス用基板に対する配線膜の形成に好適に使用
でき、表示デバイスの特性劣化を効果的に防止すること
ができる。また、本発明の表示デバイスの製造方法によ
れば、表面のヒロック発生密度が低減され、かつ電気抵
抗の増大が抑制された配線膜を有し、特性劣化が生じに
くい表示デバイスを得ることができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 純度９９．９９５％以上のアルミニウム
   にＳｃ又はＳｃ合金をＳｃ量が全体の１０ppm以上０．
   ５％以下の重量割合となるように添加してなることを特
   徴とするアルミニウムスパッタリングターゲット。
2. 【請求項２】 Ｓｃ合金がＳｃＳｉ、ＳｃＣｕ及びＳｃ
   Ｔｉから選ばれる１種以上である請求項１記載のアルミ
   ニウムスパッタリングターゲット。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のアルミニウムスパ
   ッタリングターゲットを用い、スパッタリング法によっ
   て基板に配線膜を形成することを特徴とする表示デバイ
   スの製造方法。