密着性に優れた銅薄膜並びにこの銅薄膜からなる液晶表示装置用配線および電極
【課題】液晶表示装置の配線および電極を形成するための銅薄膜を提供する。
【解決手段】フッ素：０．０１〜５原子％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する密着性に優れた銅薄膜、この銅薄膜からなる液晶表示装置用配線、この銅薄膜からなる密着性に優れた液晶表示装置用電極。
【解決手段】フッ素：０．０１〜５原子％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する密着性に優れた銅薄膜、この銅薄膜からなる液晶表示装置用配線、この銅薄膜からなる密着性に優れた液晶表示装置用電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガラス基板表面に対する密着性に優れた銅薄膜に関するものであり、この銅薄膜は液晶表示装置の配線および電極など使用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、フラットパネルディスプレイなどの液晶表示装置にはガラス基板表面に格子状に純銅薄膜からなる配線が密着して形成されており、この純銅薄膜からなる格子状配線の交差点にＴＦＴトランジスターが設けられており、このＴＦＴトランジスターのゲート電極にも純銅薄膜が使用されている。これらガラス基板表面に形成された純銅薄膜からなる配線およびＴＦＴトランジスターのゲート電極はガラス基板表面に対する密着性が低いために比較的軽微な振動を受けても剥離し、そのために故障の原因となっていた。これを改善するために、酸素を含有させた銅薄膜が提案されており（特許文献１、２、３参照）、この酸素を含有した銅薄膜はガラス基板表面に対する密着性が高くなることが知られている。
【特許文献１】特開平４−２２１０６８号公報
【特許文献２】特開平５−２５６１２号公報
【特許文献３】特開平８−２６８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、液晶表示装置は益々大型化しており、５０インチ以上の大型液晶パネルが量産されるようになって来た。そのためにガラス基板表面に形成されている配線が長くなり、さらに液晶表示装置は益々高精細化しているためにガラス基板表面に形成される配線を益々細くすることが求められている。しかし、配線は細くなるほど振動などに対して剥離しやすくなり、そのために配線の比抵抗を低く維持するとともに配線が剥離することのないようにガラス基板表面に対する密着性に一層優れた銅薄膜が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで、本発明者等は、比抵抗が低く、しかもガラス基板表面に対する密着性に優れた銅薄膜を開発し、これを液晶表示装置における配線および電極に適用すべく研究を行った。
その結果、純銅（特に純度：９９．９９％以上の無酸素銅）にフッ素：０．０１〜５原子％を含有させた銅薄膜は、従来の純銅薄膜とほぼ同等の比抵抗を有し、さらにガラス基板表面に対する密着性に一層優れていることから、かかる成分組成を有する銅薄膜を液晶表示装置の配線および電極として使用した場合に優れた効果を奏する、という研究結果が得られたのである。
【０００５】
この発明は、上記の研究結果に基づいてなされたものであって、
（１）フッ素：０．０１〜５原子％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する密着性に優れた銅薄膜、
（２）前記（１）記載の成分組成を有する銅薄膜からなる密着性に優れた液晶表示装置用配線、
（３）前記（１）記載の成分組成を有する銅薄膜からなる密着性に優れた液晶表示装置用電極、に特徴を有するものである。
【０００６】
この発明の銅薄膜並びにこの銅薄膜からなる液晶表示装置の配線および電極は、純銅製ターゲットを用い、フッ素を含む不活性ガス中でスパッタリングすることにより成膜することができるが、Ｆ：０．０１〜５原子％、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有するターゲットを作製し、このターゲットを用い、不活性ガス雰囲気中でスパッタリングすることにより形成することができる。そして、このターゲットは、まず純度：９９．９９％以上の無酸素銅粉末に銅のフッ化物（例えば、ＣｕＦ２、Ｃｕ（ＯＨ）Ｆなど）からなる粉末を混合し、得られた混合粉末を加圧成型して加圧成型体を作製し、この加圧成型体を不活性ガス雰囲気中、温度：７００〜９５０℃で焼結し、得られた焼結体を所定の寸法に切削することにより得られる。したがって、この発明は、
（４）フッ素：０．０１〜５原子％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有するスパッタリングターゲット、に特徴を有するものである。
【０００７】
次に、この発明の銅薄膜並びにこの銅薄膜からなる液晶表示装置における配線および電極の成分組成の範囲を前述のごとく限定した理由を説明する。この発明の配線および電極を構成する銅薄膜に含まれるフッ素はガラス基板表面に対する密着性を一層向上させ、さらに下地のガラス基板に含まれるＳｉの銅薄膜への拡散を防止する作用を有するので添加するが、フッ素を０．０１原子％未満添加しても所望の効果が得られず、一方、５原子％を越えて添加すると、配線および電極を構成する銅薄膜の比抵抗が上昇するので好ましくない。したがって、配線および電極を構成する銅薄膜に含まれるフッ素：０．０１〜５原子％に定めた。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の液晶表示装置における配線および電極は、ガラス基板表面に対する密着性に優れ、比抵抗が低いことから高精細化し大型化した液晶表示装置の配線および電極に使用しても消費電力を少なくすることができるなど優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施例１
純度：９９．９９質量％以上の純銅粉末を用意し、さらにＣｕＦ２粉末を用意し、この純銅粉末にＣｕＦ２粉末を表１に示される割合で配合し混合して混合粉末を作製し、得られた混合粉末を金型に充填して成型し、得られた成型体をＡｒガス雰囲気中、温度：９００℃で焼成し、得られた焼成体の表面を旋盤加工して外径：２００mm×厚さ：５mmの寸法を有し、表１に示される成分組成を有する本発明ターゲット１〜１０および比較ターゲット１〜２を作製した。
【００１０】
【表１】
さらに、無酸素銅製バッキングプレートを用意し、この無酸素銅製バッキングプレートに表１に示される本発明ターゲット１〜１０および比較ターゲット１〜２を重ね合わせ、温度：２００℃でインジウムはんだ付けすることにより本発明ターゲット１〜１０および比較ターゲット１〜２を無酸素銅製バッキングプレートに接合してバッキングプレート付きターゲットを作製した。
【００１１】
これらバッキングプレート付きターゲットを、ターゲットとガラス基板（縦：５０ｍｍ、横：５０ｍｍ、厚さ：０．７ｍｍの寸法を有するコーニング社製１７３７）との距離：７０mmとなるようにセットし、
電源：直流方式、
スパッタパワー：５００Ｗ、
到達真空度：４×１０−５Ｐａ、
雰囲気ガス組成：Ａｒガス、
Ａｒガス圧：０．６７Ｐａ、
ガラス基板加熱温度：１５０℃、
の条件でスパッタリングすることによりガラス基板の表面に厚さ：３００ｎｍを有し、表２に示される成分組成を有する本発明銅薄膜１〜１０および比較銅薄膜１〜２を形成した。
【００１２】
得られた本発明銅薄膜１〜１０および比較銅薄膜１〜２の５点の比抵抗を四探針法により測定し、その平均値を求め、それらの結果を表２に示した。
【００１３】
さらに、得られた本発明銅薄膜１〜１０および比較銅薄膜１〜２に、ＪＩＳ-Ｋ５４００に準じ、１ｍｍ間隔で碁盤目状に切れ目を入れた後、３Ｍ社製スコッチテープで引き剥がす碁盤目付着試験を実施し、ガラス基板中央部の１０ｍｍ角内でガラス基板に付着していた１００個の碁盤目の内で密着している碁盤目の数を測定し、その結果を（密着数／１００）として表２に示し、ガラス基板に対する密着性を評価した。
従来例１
溶解鋳造して得られた純銅ターゲットを用意し、この純銅ターゲットをターゲットとガラス基板（縦：５０ｍｍ、横：５０ｍｍ、厚さ：０．７ｍｍの寸法を有するコーニング社製１７３７）との距離：７０mmとなるようにセットし、
電源：直流方式、
スパッタパワー：５００Ｗ、
到達真空度：４×１０−５Ｐａ、
雰囲気ガス組成：Ａｒガス、
Ａｒガス圧：０．６７Ｐａ、
ガラス基板加熱温度：１５０℃、
の条件でスパッタリングすることによりガラス基板の表面に厚さ：３００ｎｍを有し、表２に示される純銅からなる薄膜(以下、従来薄膜１という)を形成した。
さらに、先に用意した純銅ターゲットを用い、雰囲気ガス組成を酸素：２容量％含むＡｒガスとする以外は同じ条件でスパッタリングすることにより表２に示される酸素含有銅からなる薄膜(以下、従来薄膜２という)を形成した。
このようにして得られた従来薄膜１〜２について、実施例１と同様にして比抵抗を測定し、さらにガラス基板に対する密着性を評価し、その結果を表２に示した。
【００１４】
【表２】
表１〜２に示される結果から、本発明銅薄膜１〜１０と純銅から成る従来銅薄膜１および酸素を含む高純度銅からなる従来銅薄膜２を比較すると、共にガラス基板に対する密着性に優れかつ比抵抗が極めて小さいものの、本発明銅薄膜１〜１０は従来銅薄膜１〜２に比べて密着性が優れていること、この発明の条件から外れてＦを含む比較銅薄膜１〜２は比抵抗が大きくなり過ぎたり、密着性が悪くなるなど好ましくない特性が現れるので好ましくないとこ、などが分かる。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガラス基板表面に対する密着性に優れた銅薄膜に関するものであり、この銅薄膜は液晶表示装置の配線および電極など使用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、フラットパネルディスプレイなどの液晶表示装置にはガラス基板表面に格子状に純銅薄膜からなる配線が密着して形成されており、この純銅薄膜からなる格子状配線の交差点にＴＦＴトランジスターが設けられており、このＴＦＴトランジスターのゲート電極にも純銅薄膜が使用されている。これらガラス基板表面に形成された純銅薄膜からなる配線およびＴＦＴトランジスターのゲート電極はガラス基板表面に対する密着性が低いために比較的軽微な振動を受けても剥離し、そのために故障の原因となっていた。これを改善するために、酸素を含有させた銅薄膜が提案されており（特許文献１、２、３参照）、この酸素を含有した銅薄膜はガラス基板表面に対する密着性が高くなることが知られている。
【特許文献１】特開平４−２２１０６８号公報
【特許文献２】特開平５−２５６１２号公報
【特許文献３】特開平８−２６８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、液晶表示装置は益々大型化しており、５０インチ以上の大型液晶パネルが量産されるようになって来た。そのためにガラス基板表面に形成されている配線が長くなり、さらに液晶表示装置は益々高精細化しているためにガラス基板表面に形成される配線を益々細くすることが求められている。しかし、配線は細くなるほど振動などに対して剥離しやすくなり、そのために配線の比抵抗を低く維持するとともに配線が剥離することのないようにガラス基板表面に対する密着性に一層優れた銅薄膜が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで、本発明者等は、比抵抗が低く、しかもガラス基板表面に対する密着性に優れた銅薄膜を開発し、これを液晶表示装置における配線および電極に適用すべく研究を行った。
その結果、純銅（特に純度：９９．９９％以上の無酸素銅）にフッ素：０．０１〜５原子％を含有させた銅薄膜は、従来の純銅薄膜とほぼ同等の比抵抗を有し、さらにガラス基板表面に対する密着性に一層優れていることから、かかる成分組成を有する銅薄膜を液晶表示装置の配線および電極として使用した場合に優れた効果を奏する、という研究結果が得られたのである。
【０００５】
この発明は、上記の研究結果に基づいてなされたものであって、
（１）フッ素：０．０１〜５原子％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する密着性に優れた銅薄膜、
（２）前記（１）記載の成分組成を有する銅薄膜からなる密着性に優れた液晶表示装置用配線、
（３）前記（１）記載の成分組成を有する銅薄膜からなる密着性に優れた液晶表示装置用電極、に特徴を有するものである。
【０００６】
この発明の銅薄膜並びにこの銅薄膜からなる液晶表示装置の配線および電極は、純銅製ターゲットを用い、フッ素を含む不活性ガス中でスパッタリングすることにより成膜することができるが、Ｆ：０．０１〜５原子％、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有するターゲットを作製し、このターゲットを用い、不活性ガス雰囲気中でスパッタリングすることにより形成することができる。そして、このターゲットは、まず純度：９９．９９％以上の無酸素銅粉末に銅のフッ化物（例えば、ＣｕＦ２、Ｃｕ（ＯＨ）Ｆなど）からなる粉末を混合し、得られた混合粉末を加圧成型して加圧成型体を作製し、この加圧成型体を不活性ガス雰囲気中、温度：７００〜９５０℃で焼結し、得られた焼結体を所定の寸法に切削することにより得られる。したがって、この発明は、
（４）フッ素：０．０１〜５原子％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有するスパッタリングターゲット、に特徴を有するものである。
【０００７】
次に、この発明の銅薄膜並びにこの銅薄膜からなる液晶表示装置における配線および電極の成分組成の範囲を前述のごとく限定した理由を説明する。この発明の配線および電極を構成する銅薄膜に含まれるフッ素はガラス基板表面に対する密着性を一層向上させ、さらに下地のガラス基板に含まれるＳｉの銅薄膜への拡散を防止する作用を有するので添加するが、フッ素を０．０１原子％未満添加しても所望の効果が得られず、一方、５原子％を越えて添加すると、配線および電極を構成する銅薄膜の比抵抗が上昇するので好ましくない。したがって、配線および電極を構成する銅薄膜に含まれるフッ素：０．０１〜５原子％に定めた。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の液晶表示装置における配線および電極は、ガラス基板表面に対する密着性に優れ、比抵抗が低いことから高精細化し大型化した液晶表示装置の配線および電極に使用しても消費電力を少なくすることができるなど優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施例１
純度：９９．９９質量％以上の純銅粉末を用意し、さらにＣｕＦ２粉末を用意し、この純銅粉末にＣｕＦ２粉末を表１に示される割合で配合し混合して混合粉末を作製し、得られた混合粉末を金型に充填して成型し、得られた成型体をＡｒガス雰囲気中、温度：９００℃で焼成し、得られた焼成体の表面を旋盤加工して外径：２００mm×厚さ：５mmの寸法を有し、表１に示される成分組成を有する本発明ターゲット１〜１０および比較ターゲット１〜２を作製した。
【００１０】
【表１】
さらに、無酸素銅製バッキングプレートを用意し、この無酸素銅製バッキングプレートに表１に示される本発明ターゲット１〜１０および比較ターゲット１〜２を重ね合わせ、温度：２００℃でインジウムはんだ付けすることにより本発明ターゲット１〜１０および比較ターゲット１〜２を無酸素銅製バッキングプレートに接合してバッキングプレート付きターゲットを作製した。
【００１１】
これらバッキングプレート付きターゲットを、ターゲットとガラス基板（縦：５０ｍｍ、横：５０ｍｍ、厚さ：０．７ｍｍの寸法を有するコーニング社製１７３７）との距離：７０mmとなるようにセットし、
電源：直流方式、
スパッタパワー：５００Ｗ、
到達真空度：４×１０−５Ｐａ、
雰囲気ガス組成：Ａｒガス、
Ａｒガス圧：０．６７Ｐａ、
ガラス基板加熱温度：１５０℃、
の条件でスパッタリングすることによりガラス基板の表面に厚さ：３００ｎｍを有し、表２に示される成分組成を有する本発明銅薄膜１〜１０および比較銅薄膜１〜２を形成した。
【００１２】
得られた本発明銅薄膜１〜１０および比較銅薄膜１〜２の５点の比抵抗を四探針法により測定し、その平均値を求め、それらの結果を表２に示した。
【００１３】
さらに、得られた本発明銅薄膜１〜１０および比較銅薄膜１〜２に、ＪＩＳ-Ｋ５４００に準じ、１ｍｍ間隔で碁盤目状に切れ目を入れた後、３Ｍ社製スコッチテープで引き剥がす碁盤目付着試験を実施し、ガラス基板中央部の１０ｍｍ角内でガラス基板に付着していた１００個の碁盤目の内で密着している碁盤目の数を測定し、その結果を（密着数／１００）として表２に示し、ガラス基板に対する密着性を評価した。
従来例１
溶解鋳造して得られた純銅ターゲットを用意し、この純銅ターゲットをターゲットとガラス基板（縦：５０ｍｍ、横：５０ｍｍ、厚さ：０．７ｍｍの寸法を有するコーニング社製１７３７）との距離：７０mmとなるようにセットし、
電源：直流方式、
スパッタパワー：５００Ｗ、
到達真空度：４×１０−５Ｐａ、
雰囲気ガス組成：Ａｒガス、
Ａｒガス圧：０．６７Ｐａ、
ガラス基板加熱温度：１５０℃、
の条件でスパッタリングすることによりガラス基板の表面に厚さ：３００ｎｍを有し、表２に示される純銅からなる薄膜(以下、従来薄膜１という)を形成した。
さらに、先に用意した純銅ターゲットを用い、雰囲気ガス組成を酸素：２容量％含むＡｒガスとする以外は同じ条件でスパッタリングすることにより表２に示される酸素含有銅からなる薄膜(以下、従来薄膜２という)を形成した。
このようにして得られた従来薄膜１〜２について、実施例１と同様にして比抵抗を測定し、さらにガラス基板に対する密着性を評価し、その結果を表２に示した。
【００１４】
【表２】
表１〜２に示される結果から、本発明銅薄膜１〜１０と純銅から成る従来銅薄膜１および酸素を含む高純度銅からなる従来銅薄膜２を比較すると、共にガラス基板に対する密着性に優れかつ比抵抗が極めて小さいものの、本発明銅薄膜１〜１０は従来銅薄膜１〜２に比べて密着性が優れていること、この発明の条件から外れてＦを含む比較銅薄膜１〜２は比抵抗が大きくなり過ぎたり、密着性が悪くなるなど好ましくない特性が現れるので好ましくないとこ、などが分かる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素：０．０１〜５原子％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有することを特徴とする密着性に優れた銅薄膜。
【請求項２】
請求項１記載の成分組成を有する銅薄膜からなることを特徴とする密着性に優れた液晶表示装置用配線。
【請求項３】
請求項１記載の成分組成を有する銅薄膜からなることを特徴とする密着性に優れた液晶表示装置用電極。
【請求項４】
フッ素：０．０１〜５原子％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有することを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項５】
請求項２記載の配線および請求項３記載の電極を形成した液晶表示装置。
【請求項１】
フッ素：０．０１〜５原子％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有することを特徴とする密着性に優れた銅薄膜。
【請求項２】
請求項１記載の成分組成を有する銅薄膜からなることを特徴とする密着性に優れた液晶表示装置用配線。
【請求項３】
請求項１記載の成分組成を有する銅薄膜からなることを特徴とする密着性に優れた液晶表示装置用電極。
【請求項４】
フッ素：０．０１〜５原子％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有することを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項５】
請求項２記載の配線および請求項３記載の電極を形成した液晶表示装置。
【公開番号】特開２００９−１６８９３７（Ｐ２００９−１６８９３７Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４５９４（Ｐ２００８−４５９４）
【出願日】平成２０年１月１１日（２００８．１．１１）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１１日（２００８．１．１１）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
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