Ｔｉ合金配線膜および電極、並びにＴｉ合金スパッタリングターゲット
【課題】ウエットエッチング性に優れた特性を有する新規な金属配線膜を提供すること。
【解決手段】表示装置またはタッチパネルセンサーの配線用Ｔｉ合金膜に用いられる配線膜であって、合金成分としてＸ群元素（Ｘは、希土類元素、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一種の元素）を３〜５０原子％、および／または酸素を０．２〜３．０質量％を含み、残部Ｔｉおよび不可避不純物からなることに要旨を有する表示装置の配線用Ｔｉ合金膜。
【解決手段】表示装置またはタッチパネルセンサーの配線用Ｔｉ合金膜に用いられる配線膜であって、合金成分としてＸ群元素（Ｘは、希土類元素、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一種の元素）を３〜５０原子％、および／または酸素を０．２〜３．０質量％を含み、残部Ｔｉおよび不可避不純物からなることに要旨を有する表示装置の配線用Ｔｉ合金膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエットエッチング性に優れた表示装置やタッチパネルセンサーに用いられる配線用Ｔｉ合金膜に関するものである。詳細には、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示装置やタッチパネルセンサーに使用される各種配線や電極の形成に有用なＴｉ合金膜、該Ｔｉ合金膜で形成された配線および／または電極を備えた表示装置やタッチパネルセンサー、並びに該Ｔｉ合金膜の形成に有用なスパッタリングターゲットに関する。以下、液晶表示装置を代表的に取り上げて説明するが、これに限定する趣旨ではない。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、電子書籍端末、タブレット型情報端末などには、比較的小型の液晶表示装置が用いられているが、近年、こうした小型ディスプレイの高精細化に伴って、配線構造の微細化が求められている。こうした要求に応じるための手段の一つとして配線にも様々な改善が施されており、表示装置の配線（例えばゲート配線、ソース配線、ドレイン配線など）の配線幅を細線化することが必要となっている。
【０００３】
配線や電極を含む回路パターンはドライエッチングやウエットエッチングの手法を用いて形成されている。ドライエッチングでの配線加工はプロセスコストがかかったり、歩留まりの向上が難しいことから、より安価なコストで配線加工を行えるウェットエッチングプロセスで加工することが多くなっている。
【０００４】
Ｔｉ膜はエッチングレートが比較的遅いためにエッチングプロセスに時間を要する。そしてエッチング処理に時間を要すると、生産性の低下を招くだけでなく、エッチング液周りや配線の表面にエッチングむら、すなわち、基板面内にて配線の出来上がり寸法がばらつくことがある。これはエッチング液の回り方や膜厚が均一でないため基板面内でジャストエッチング時間にばらつきが生じ、それによって基板面内でのオーバーエッチング時間に大きな差が生じて発生するためである。その結果、基板面内の一部で細線（配線）が消失したり、配線幅が面内でばらつくなどの問題が発生し、歩留まりの低下を招くことがある。
【０００５】
配線用純Ｔｉ膜のエッチング性を向上させる技術として、例えばウエットエッチング液を改善することが提案されている（特許文献１）。純Ｔｉ膜のエッチングに適したエッチング液として、フッ化物含有エッチング液が提案されているが、より高精度で加工できる配線用膜が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−１２４７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記事情に着目してなされたものであって、その目的は、ウエットエッチングによる微細加工性に優れた配線膜用のＴｉ合金膜を提供することである。具体的には従来の純Ｔｉ膜よりもエッチングレートが速いＴｉ合金膜、及びＴｉ合金膜で形成された配線および／または電極を備えた表示装置・タッチパネルセンサー、並びにＴｉ合金膜の成膜に好適なスパッタリングターゲットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決し得た本発明は、合金成分としてＸ群元素（Ｘは、希土類元素、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一種の元素）を３〜５０原子％、および／または酸素を０．２〜３．０質量％を含み、残部Ｔｉおよび不可避不純物からなることに要旨を有する表示装置用またはタッチパネルセンサー用の配線に用いられるＴｉ合金膜である。
【０００９】
また本発明においては、Ｔｉ合金膜で形成された配線および／または電極を備えた表示装置やタッチパネルセンサーも含まれる。
【００１０】
更に本発明においては、前記Ｔｉ合金膜の形成に用いるスパッタリングターゲットであって、前記Ｘ群元素を３〜５０原子％、および／または酸素を０．２〜３．０質量％含み、残部Ｔｉ及び不可避不純物からなることに要旨を有するＴｉ合金スパッタリングターゲットも含まれる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のＴｉ合金膜を用いれば、フッ化物を含むエッチング液（エッチャント）に対するエッチングレートを向上できる。このため、基板面内のオーバーエッチング時間のバラつきを小さく抑えることができ、ウエットエッチング時に問題となっていた配線用膜のエッチングむらの発生等が抑制され、面内均一性に優れた良好なウエットエッチング性を有する配線膜用のＴｉ合金膜を提供できる。したがって、本発明のＴｉ合金膜を用いれば、表示装置やタッチパネルセンサーなどの品質向上や生産コストの大幅な低減化を図ることができる。また本発明によれば上記Ｔｉ合金膜の成膜に好適なスパッタリングターゲットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、希フッ酸（０．５％ＨＦ）に配線用膜を浸漬した場合の浸漬時間と膜減り量(Ｔｉ膜の減少量)のグラフである。
【図２】図２は、Ｔｉ合金膜に含まれる酸素量（固溶量）とエッチングレートの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書において、「エッチングレートが速い（若しくはエッチングレートが向上する）」とは、後記する実施例に記載のエッチングレート評価方法に基づき、エッチングレートを測定したとき、純Ｔｉ膜のエッチングレートよりも１．１０倍以上のエッチングレートを有することを意味する。
【００１４】
以下、本発明に至った経緯を説明する。基板上に配線用膜を成膜し、所望の回路パターンをレジストでパターニングし、回路配線（電極含む）を形成する際に、配線形成部分以外に配線用膜を残存させないために、エッチング時に歩留まりを考慮しながらオーバーエッチング時間の設定を行っている。エッチングに長時間を要する条件下ではオーバーエッチングの設定時間も長時間化する。一方、基板面内では膜厚分布や薬液回りにばらつきが生じるために、基板面内で全ての配線が同時にエッチングを完了するわけではない。このため、基板面内でオーバーエッチング時間に分布(ジャストエッチング時間とエッチング終了時間との差)が発生し、配線の出来上がり幅のむらとなり、特に微細配線では配線が消失するなどして歩留まりが低下することがわかった。
【００１５】
そこで、本発明者らはエッチングレートを速めることによりオーバーエッチング時間を短縮できる配線膜用Ｔｉ合金の組成について検討を重ねた。その結果、希土類元素、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一種の元素（以下、ＸもしくはＸ群元素ということがある）を所定量含むＴｉ−Ｘ合金、更に所定量の酸素を含むＴｉ−Ｘ−Ｏ合金、あるいは所定量の酸素を含むＴｉ−Ｏ合金 (以下、特に言及しない限り、これらをまとめて「Ｔｉ系合金」ということがある。)を配線用膜として用いれば、エッチングレートを速くできるため、エッチング時間およびオーバーエッチング時間を短縮でき、上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
【００１６】
まず、本発明のＴｉ−Ｘ合金膜を構成するＸ群元素について説明する。
【００１７】
本発明に用いられるＸ群元素は、［希土類元素、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＮｉ］である。これらの元素は、単独で添加しても良いし、２種以上を併用しても良い。
【００１８】
「希土類元素」とは、ランタノイド元素（周期表において、原子番号５７のＬａから原子番号７１のＬｕまでの合計１５元素）に、Ｓｃ（スカンジウム）とＹ（イットリウム）とを加えた元素群を意味する。希土類元素は１種または２種以上を用いることができる。
【００１９】
好ましいＸ群元素は、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一種、より好ましくはＳｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、及びＡｌよりなる群から選択される少なくとも一種、更に好ましくはＡｌおよび／またはＺｒである。
【００２０】
後記する実施例に示すように、これらの元素は、フッ化物含有エッチング液を用いたときのウエットエッチングレートを速める効果があることが本発明者らの実験結果によって明らかになった。所定量のＸ群元素を含むＴｉ合金膜は、純Ｔｉ膜やＸ群元素以外の元素を含むＴｉ合金膜に見られるような緻密なＴｉ酸化膜（不動態膜）の形成を抑制することができる。しかもＸ群元素（及びその酸化物）は、フッ化物含有エッチング液中のフッ化物に起因して溶出しやすいため、Ｔｉ−Ｘ合金膜のエッチングレートが大幅に上昇する。
【００２１】
したがって、Ｘ群元素を含むＴｉ系合金膜を用いれば、エッチングプロセスに要する時間を短縮でき、またこのようなＸ群元素を含むＴｉ系合金膜から微細加工した配線膜および／または電極を形成することができる。
【００２２】
本発明では、上記Ｘ群元素の含有量（単独で含むときは単独の量であり、二種以上を含むときは合計量である）を３原子％以上５０原子％以下とする。Ｘ群元素の添加による良好なウエットエッチング性を有効に発揮させるためには、Ｘ群元素の含有量を３原子％以上とする必要がある。一方、Ｘ群元素の含有量が多くなるにつれてエッチングレートは上昇するが、過剰に添加すると高価な希土類元素などの使用によるコスト上昇を招くことがあるため、Ｘ群元素の含有量の上限を５０原子％とする。Ｘ群元素の好ましい含有量は４原子％以上４０原子％以下であり、より好ましくは５原子％以上３０原子％以下である。
【００２３】
本発明のＴｉ−Ｘ合金膜は上記Ｘ群元素を含み、残部Ｔｉ及び不可避不純物である。不可避不純物としては、例えばＦｅ、Ｎ、Ｃ、Ｈ、Ｓｉが挙げられるが、これら不可避的に混入してくる微量成分まで規定するものではなく、本発明の特性が阻害されない限り、それら不可避不純物の微量混入は許容することができる。なお、本発明でＸ群元素として規定しているＦｅなどが不可避不純物として混入することもあるが、その場合であっても単独でおおむね、１．０質量％以下の場合は、不可避不純物とみなす趣旨であって、上記Ｘ群元素として算入しない（以下、同じ）。
【００２４】
また本発明では上記以外の作用を有効に発揮させる目的で、後記する酸素（固溶酸素）を０．２〜３．０質量％含有させたＴｉ−Ｘ−Ｏ合金膜としても良い。
【００２５】
以上、本発明のＴｉ−Ｘ合金膜について説明した。続いて本発明のＴｉ−Ｏ合金膜について説明する。
【００２６】
ウエットエッチングレートに優れる本発明の他の構成であるＴｉ−Ｏ合金膜は、合金成分として酸素を０．２〜３．０質量％含有し、残部Ｔｉ及び不可避不純物である。
【００２７】
配線膜中に所定量の固溶酸素を存在させると、エッチングレートを向上させる効果がある。すなわち、所定量の固溶酸素を存在させたＴｉ−Ｏ合金膜をフッ化物含有エッチング液でウエットエッチングすると、エッチング液浸漬後、Ｔｉ−Ｏ合金膜が溶解し始めてエッチングを開始するまでの時間が早くなるため、全体として短時間でエッチングを行うことができる。このような効果を発揮するには、配線用膜における酸素含有量（固溶量）を０．２質量％以上とすることが望ましく、好ましくは０．３質量％以上、より好ましくは０．３５質量％以上である。一方、酸素含有量が多くなりすぎると、急激にエッチングレートが低下して、エッチング時間短縮効果が得られなくなるため、酸素含有量は３．０質量％以下とすることが望ましく、好ましくは１．７質量％以下である。Ｔｉ系合金膜中の固溶酸素量はＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）によって測定することができる。
【００２８】
Ｔｉ系合金膜に酸素を含有させた場合、酸素は固溶状態で存在していることが必要である。酸素がチタン酸化物として存在していると、チタン酸化物は不動態であり、エッチングレートを低下する要因となるからである。なお、酸化チタンの有無は各種分析装置による他、膜該当部分の透明度などを目視で確認することもできる。
【００２９】
本発明に係るＴｉ−Ｏ合金膜は、合金成分として酸素（固溶状態）を０．２〜３．０質量％含有し、残部Ｔｉ及び不可避不純物である。不可避不純物としては、例えばＦｅ、Ｓｉ、Ｎ、Ｃ、Ｈなどが挙げられるが、これら不可避的に混入してくる微量成分まで規定するものではなく、本発明の特性が阻害されない限り、それら不可避的不純物が上記の如く微量混入することは許容することができる。
【００３０】
例えばＦｅやＳｉなどが不可避的不純物として含まれる場合、これらの含有量は少ないほど望ましく、例えばＦｅ、Ｓｉについてはそれぞれの濃度が１．０質量％以下とするのがよい。
【００３１】
以上本発明のＴｉ系配線膜としてはＴｉ−Ｘ合金膜、Ｔｉ−Ｏ合金膜のいずれも望ましい実施態様であるが、より一層効果を高めるために上記所定量の酸素（固溶状態）をＴｉ−Ｘ合金膜に含有させて、Ｔｉ−Ｘ−Ｏ合金膜としてもよい。
【００３２】
Ｔｉ−Ｘ−Ｏ合金膜は、上記Ｔｉ−Ｘ合金膜の効果と上記Ｔｉ−Ｏ合金膜の効果を発現できる。すなわち不動態形成抑制効果と、Ｔｉ合金溶出効果を発現するため、エッチングレートが一層向上すると考えられる。
【００３３】
Ｔｉ系合金膜の膜厚は特に限定されず、要求される配線特性に応じて適宜決定すればよいが、Ｔｉ系合金膜を厚くし過ぎるとエッチングに時間がかかったり、上層に積層する膜のカバレッジが悪くなったりすることがあり、膜厚が薄すぎると、面内の膜厚分布やプロセスなどの影響で基板面内でＴｉ合金膜が消失（例えば他の層をエッチングする際にＴｉが削れて消失）する部分が発生することが考えられるため、おおむね、１０ｎｍ以上であることが好ましい。一方、膜厚を厚くし過ぎると、スパッタ時間が長くなるため工程が長時間化するなどの問題があるため、好ましくは１０００ｎｍ以下、より好ましくは８００ｎｍ以下、更に好ましくは６００ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００３４】
上記Ｔｉ系合金膜を用いれば、膜厚むらやエッチング時の液回りのむらが発生してもオーバーエッチング処理に要する時間を短縮できるため、出来上がり配線幅にむらが生じるのを抑制できる。
【００３５】
以上、Ｔｉ系合金膜について説明した。続いてＴｉ系合金膜の形成方法について説明する。
【００３６】
Ｔｉ系合金膜は、蒸着法、スプレー法、ＡＬＤ法などを用いて形成することもできるが、スパッタリング法によって形成することが好ましい。スパッタリング法を用いれば、スパッタリングターゲットとほぼ同じ組成の配線用膜を成膜することができ、しかも膜厚や成分の面内均一性に優れた薄膜を容易に形成できる。
【００３７】
本発明の上記Ｔｉ−Ｘ合金膜の形成に用いるスパッタリングターゲットとしては、Ｘ群元素（Ｘは、希土類元素、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一種の元素）を３〜５０原子％含み、残部Ｔｉ及び不可避不純物からなるＴｉ−Ｘ合金スパッタリングターゲットを用いればよい。
【００３８】
また更に上記所定量（０．２〜３．０質量％）の酸素をターゲットに含有させたＴｉ−Ｘ−Ｏ合金ターゲットを用いれば、上記Ｔｉ−Ｘ−Ｏ合金膜を成膜することができる。
【００３９】
本発明のＴｉ−Ｏ合金膜の形成に用いるスパッタリングターゲットとしては、上記所定量（０．２〜３．０質量％）の酸素を含み、残部Ｔｉ及び不可避不純物からなるＴｉ−Ｏ合金スパッタリングターゲットを用いればよい。
【００４０】
なお、Ｔｉ系合金膜中に酸素を固溶状態で含有させる場合、上記したようにターゲットに予め所定量の酸素を含有させておく以外にも、成膜時の雰囲気中に酸素を導入してもよい。例えば酸素（Ｏ2）ガスや酸素原子を含むＯ3などの酸化ガスを用いることができる。酸素の供給方法としては、スパッタリング法に通常用いられるプロセスガス（たとえばＡｒなど）に酸素を添加した混合ガスを用いればよい。Ｔｉ系合金膜中の固溶酸素量は、プロセスガス中に占める酸素ガスの混合比率によって制御できるため、導入したい酸素量に応じて、上記の混合比率を適宜調整すればよい。
【００４１】
Ｔｉ系合金膜中には１．０質量％以下のＦｅやＳｉなどの不可避不純物を含んでいてもよい。
【００４２】
スパッタリングターゲットの形状は、スパッタリング装置の形状や構造に応じて任意の形状（角型プレート状、円形プレート状、ドーナツプレート状、円筒状など）に加工したものが含まれる。
【００４３】
上記Ｔｉ系合金膜用のスパッタリングターゲットの製造方法としては、溶解鋳造法や粉末焼結法などで、所望の成分組成を有するＴｉ合金からなるインゴットを製造して得る方法などが挙げられる。
【００４４】
Ｔｉ系合金膜で形成された配線および／または電極を備えた表示装置としては、ＬＴＰＳを用いたディスプレイなどが例示される。これらの系では製造プロセス中に６００度程度の熱処理が加わるためにＴｉ合金のような耐熱性を有する薄膜が用いられる。
【００４５】
また本発明のＴｉ系合金膜で形成された配線および／または電極を備えたタッチパネルセンサーとしては、静電容量方式、電磁誘導方式、抵抗膜方式、光センサ式など各種方式のタッチパネルセンサーが例示される。
【００４６】
本発明のＴｉ系合金膜は、液晶ディスプレイやタッチパネルセンサーに組み込まれているＵＬＳＩ、ＡＳＩＣ、ダイオード、薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタ基板などの電子装置の各種配線や電極に用いることができる。具体的には、走査線、ソース線、ドレイン線などの各種配線、ゲート電極、ソース−ドレイン電極などの各種電極の形成に用いることができる。
【００４７】
例えば表示装置の配線構造にＴｉ系合金配線膜を用いる場合、次の様な構成とすることができる。基板の上に、絶縁膜と；薄膜トランジスタの半導体層と；配線・電極と；透明導電膜と；基板、絶縁膜、薄膜トランジスタの半導体層、および透明導電膜よりなる群から選択される少なくとも一種と直接接続する配線膜とを有する配線構造が例示される。Ｔｉ系合金膜は上記配線、電極に用いることができる。Ｔｉ系合金膜は、表示装置の配線（および／または電極）の一部または全部に採用することもでき、複数の配線・電極に適用する場合は、同一または異なる成分組成とすることができる。
【００４８】
上記Ｔｉ系合金膜から形成された配線および／または電極を有する配線構造を製造するにあたっては、表示装置の一般的な工程を採用することができる。またＴｉ系合金配線膜以外の他の部分は特に限定されず、表示装置の分野で通常用いられるものを採用することができる。
【００４９】
例えば表示装置やタッチパネルセンサーに用いられる基板として、通常用いられるものであれば特に限定されない。代表的には、ガラス基板(無アルカリガラス、高歪点ガラス、ソーダライムガラスなど)などに代表される透明基板やＰＥＴフィルムや金属箔などのフレキシブル基板などが挙げられる。
【００５０】
表示装置やタッチパネルセンサーに用いられる画素電極を構成する透明導電膜としては、代表的には、アモルファスＩＴＯやＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯなどが例示される。
【００５１】
表示装置やタッチパネルセンサーに用いられる薄膜トランジスタの半導体層も特に限定されず、水素化アモルファスシリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン、酸化物半導体(例えばＩｎＧａＺｎＯ、ＺｎＯ、ＺｎＳｎＯ、ＡｌＺｎＯ、ＧａＺｎＯ、ＩｎＺｎＳｎＯ、ＩＴＯ)などが挙げられる。
【００５２】
また、ゲート絶縁膜などの絶縁膜や半導体の上に形成される保護膜は特に限定されず、通常用いられるもの、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＳｉＮなどが挙げられる。
【００５３】
本発明のＴｉ系合金膜は、フッ化物含有エッチング液を用いてエッチングすることが望ましい。フッ化物含有ウエットエッチング液についても特に限定されないが、本発明のＴｉ系合金膜をエッチングするためのウエットエッチング液として、フッ酸（ＨＦ）やフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）などを含むフッ化物含有エッチング液を用いた場合にエッチングレートの大幅な向上が認められるからである。
【００５４】
フッ化物含有エッチング液とは、フッ酸（ＨＦ）やフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）などのフッ化物を含有するものであればよいが、具体的にはフッ化物と酸化剤（あるいは更に酸）を含むエッチング液（例えば特開２００８−５３３７４号公報、特開２００７−６７３６７号公報、特開２０１０−１９９１２１号公報）；フッ化物とヨウ素酸、硫酸を含むエッチング液（例えば特開２０００−１３３６３５号公報）；ペルオキソニ硫酸、水素カリウム、フッ酸を含むエッチング液（例えば特開２００１−５９１９１号公報）；過酸化水素とフッ化物、硫酸（または硝酸またはリン酸）を含むエッチング液（例えば特開２００４−４３８５０号公報）；硝酸とフッ化水素酸、酢酸イオン供給源を含むエッチング液（例えば特開２００４−７１９２０号公報）；フッ素イオン供給源と過酸化水素、硫酸塩、リン酸塩、アゾール系化合物を含むエッチング液（例えば特開２００８−２８８５７５号公報）；フッ素化合物と鉄イオン、更に硝酸または塩酸または過塩素酸またはメタンスルホン酸、及び亜リン酸またはリン酸を含むエッチング液（例えば特開２０１０−１９９１２１号公報）；フッ酸とフッ化アンモニウム、グリセリンを含むエッチング液（例えば特開平１１−８７３２５号公報）；フッ化水素アンモニウムと過酸化水素を含むエッチング液（例えば特開２００８−８１８３２号公報）；珪フッ化水素酸と水、珪フッ化水素酸塩を含むエッチング液（例えば特開２００９−１８２２１８号公報）などが例示される。
【００５５】
またエッチング液には、通常添加される補助酸化剤などの添加剤が含まれていてもよく、フッ素化合物含有エッチング液は市販品を用いることができる。
【００５６】
以上、本発明のＴｉ合金膜は、エッチングレートが速くなっているため、基板面内のオーバーエッチング時間のバラつきを小さく抑えることができると共に、エッチングむらの発生等が抑制され、面内均一性に優れた良好な配線形状が得られる。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限されず、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。本実施例では、以下の方法によって作製した試料を用い、Ｔｉ系合金膜のエッチングレートを測定した。実施例において種々の合金組成のＴｉ−Ｘ合金膜の形成には、純Ｔｉターゲットに種々の組成のＸ合金をチップオンしてＸ群元素の添加されたターゲットをスパッタリングターゲットとして用いた。
【００５８】
実施例１
（試料の作製）
ガラス基板（Ｃｏｒｎｉｎｇ社製Ｅａｇｌｅ ＸＧ、φ４ｉｎｃｈ、厚さ＝０．７ｍｍ）上に表１に示す成分組成のＴｉ−Ｘ合金膜（膜厚３００ｎｍ）を成膜した試料を得た。
【００５９】
スパッタリングには、島津製作所製の「ＨＳＭ−５５２」を使用し、ＤＣマグネトロンスパッタリング法［背圧：０．２７×１０−３Ｐａ以下、雰囲気ガス：Ａｒ、Ａｒガス圧：２ｍＴｏｒｒ、Ａｒガス流量：３０ｓｃｃｍ、スパッタパワー：ＤＣ２６０Ｗ、極間距離：５０．４ｍｍ、基板温度：２５℃（室温）］によって、表１に示す組成のＴｉ−Ｘ合金膜を作製した。
【００６０】
上記Ｔｉ−Ｘ合金膜の組成は、ＩＣＰ発光分光分析装置（島津製作所製のＩＣＰ発光分光分析装置「ＩＣＰ−８０００型」）を用い、定量分析して確認した。また膜厚は触針型段差計ＫＬＡ-ＴＥＮＣＯＲ社製α-ｓｔｅｐによって測定した。比較のため、上記試料と同様にして純Ｔｉターゲットを用いて純Ｔｉ膜を成膜した試料（Ｎｏ．１）を作製した。
【００６１】
（エッチングレートの測定）
得られた各試料のエッチングレートを測定して評価した。具体的には、エッチング液（フッ酸：０．５ｖｏｌ％、室温）に、各試料を浸漬した後、触針型段差計（ＫＬＡ-ＴＥＮＣＯＲ社製α-ｓｔｅｐ）によって試料の膜減少量を測定した。エッチングレート（単位時間あたりのエッチング量）は、膜減少量とエッチング時間の傾きから算出した。純Ｔｉ膜（試料Ｎｏ．１）に対し、１．１０倍以上のエッチングレートが得られたものを○（ウエットエッチング性に優れる）と判定し、１．１０倍未満のものを×と判定した。
【００６２】
結果を表１に示す。
【００６３】
【表１】
【００６４】
表１より、以下のように考察することができる。
【００６５】
まず、Ｎｏ．１、４−１以外はいずれも、本発明の要件を満足するＴｉ−Ｘ合金膜を用いた例であり、純Ｔｉ膜よりもエッチングレートに優れていた。
【００６６】
参考のため、図１に、実験に用いた純Ｔｉ膜（Ｎｏ．１）と本発明の要件を満足するＴｉ-Ｘ合金膜（Ｎｏ．２−３、３−３、４−４）について、エッチング液への浸漬時間（秒）と膜減り量（ｎｍ）の関係のグラフを示す。
【００６７】
図１より、本発明の要件を満足するＴｉ−Ｘ合金膜は、いずれも純Ｔｉ合金膜よりも浸漬時間−膜減り量の傾斜が大きくなっており、純Ｔｉ膜よりもエッチングレートに優れていることが分かる。
【００６８】
実施例２
表２に示す酸素を含有し、残部Ｔｉ及び不可避不純物からなるターゲットを用いた以外は、実施例１と同様にして試料（Ｔｉ−Ｏ合金膜）を作製し、各試料のエッチングレートを実施例１と同様にして評価した。比較のために純Ｔｉ膜（Ｎｏ．１）を同様にして作製した。
【００６９】
なお、膜中の固溶酸素量についてはＳＩＭＳ（ＡＴＯＭＩＫＡ社製４５００二次イオン質量分析装置）を用いて測定した。
【００７０】
表２に、酸素量を変化させたときの結果を示す。
【００７１】
【表２】
【００７２】
表２から分かるように、本発明で規定する所定量の固溶酸素を含むＴｉ−Ｏ合金膜は純Ｔｉ膜よりもエッチングレートが速くなることがわかる。
【００７３】
参考のため、図２に、Ｔｉ−Ｏ合金膜に含まれる固溶酸素量とエッチングレートの関係のグラフを示す。酸素量の増加に伴ってエッチングレートが増大するが、酸素量が増えすぎるとエッチングレートが低下することが分かる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエットエッチング性に優れた表示装置やタッチパネルセンサーに用いられる配線用Ｔｉ合金膜に関するものである。詳細には、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示装置やタッチパネルセンサーに使用される各種配線や電極の形成に有用なＴｉ合金膜、該Ｔｉ合金膜で形成された配線および／または電極を備えた表示装置やタッチパネルセンサー、並びに該Ｔｉ合金膜の形成に有用なスパッタリングターゲットに関する。以下、液晶表示装置を代表的に取り上げて説明するが、これに限定する趣旨ではない。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、電子書籍端末、タブレット型情報端末などには、比較的小型の液晶表示装置が用いられているが、近年、こうした小型ディスプレイの高精細化に伴って、配線構造の微細化が求められている。こうした要求に応じるための手段の一つとして配線にも様々な改善が施されており、表示装置の配線（例えばゲート配線、ソース配線、ドレイン配線など）の配線幅を細線化することが必要となっている。
【０００３】
配線や電極を含む回路パターンはドライエッチングやウエットエッチングの手法を用いて形成されている。ドライエッチングでの配線加工はプロセスコストがかかったり、歩留まりの向上が難しいことから、より安価なコストで配線加工を行えるウェットエッチングプロセスで加工することが多くなっている。
【０００４】
Ｔｉ膜はエッチングレートが比較的遅いためにエッチングプロセスに時間を要する。そしてエッチング処理に時間を要すると、生産性の低下を招くだけでなく、エッチング液周りや配線の表面にエッチングむら、すなわち、基板面内にて配線の出来上がり寸法がばらつくことがある。これはエッチング液の回り方や膜厚が均一でないため基板面内でジャストエッチング時間にばらつきが生じ、それによって基板面内でのオーバーエッチング時間に大きな差が生じて発生するためである。その結果、基板面内の一部で細線（配線）が消失したり、配線幅が面内でばらつくなどの問題が発生し、歩留まりの低下を招くことがある。
【０００５】
配線用純Ｔｉ膜のエッチング性を向上させる技術として、例えばウエットエッチング液を改善することが提案されている（特許文献１）。純Ｔｉ膜のエッチングに適したエッチング液として、フッ化物含有エッチング液が提案されているが、より高精度で加工できる配線用膜が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−１２４７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記事情に着目してなされたものであって、その目的は、ウエットエッチングによる微細加工性に優れた配線膜用のＴｉ合金膜を提供することである。具体的には従来の純Ｔｉ膜よりもエッチングレートが速いＴｉ合金膜、及びＴｉ合金膜で形成された配線および／または電極を備えた表示装置・タッチパネルセンサー、並びにＴｉ合金膜の成膜に好適なスパッタリングターゲットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決し得た本発明は、合金成分としてＸ群元素（Ｘは、希土類元素、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一種の元素）を３〜５０原子％、および／または酸素を０．２〜３．０質量％を含み、残部Ｔｉおよび不可避不純物からなることに要旨を有する表示装置用またはタッチパネルセンサー用の配線に用いられるＴｉ合金膜である。
【０００９】
また本発明においては、Ｔｉ合金膜で形成された配線および／または電極を備えた表示装置やタッチパネルセンサーも含まれる。
【００１０】
更に本発明においては、前記Ｔｉ合金膜の形成に用いるスパッタリングターゲットであって、前記Ｘ群元素を３〜５０原子％、および／または酸素を０．２〜３．０質量％含み、残部Ｔｉ及び不可避不純物からなることに要旨を有するＴｉ合金スパッタリングターゲットも含まれる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のＴｉ合金膜を用いれば、フッ化物を含むエッチング液（エッチャント）に対するエッチングレートを向上できる。このため、基板面内のオーバーエッチング時間のバラつきを小さく抑えることができ、ウエットエッチング時に問題となっていた配線用膜のエッチングむらの発生等が抑制され、面内均一性に優れた良好なウエットエッチング性を有する配線膜用のＴｉ合金膜を提供できる。したがって、本発明のＴｉ合金膜を用いれば、表示装置やタッチパネルセンサーなどの品質向上や生産コストの大幅な低減化を図ることができる。また本発明によれば上記Ｔｉ合金膜の成膜に好適なスパッタリングターゲットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、希フッ酸（０．５％ＨＦ）に配線用膜を浸漬した場合の浸漬時間と膜減り量(Ｔｉ膜の減少量)のグラフである。
【図２】図２は、Ｔｉ合金膜に含まれる酸素量（固溶量）とエッチングレートの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書において、「エッチングレートが速い（若しくはエッチングレートが向上する）」とは、後記する実施例に記載のエッチングレート評価方法に基づき、エッチングレートを測定したとき、純Ｔｉ膜のエッチングレートよりも１．１０倍以上のエッチングレートを有することを意味する。
【００１４】
以下、本発明に至った経緯を説明する。基板上に配線用膜を成膜し、所望の回路パターンをレジストでパターニングし、回路配線（電極含む）を形成する際に、配線形成部分以外に配線用膜を残存させないために、エッチング時に歩留まりを考慮しながらオーバーエッチング時間の設定を行っている。エッチングに長時間を要する条件下ではオーバーエッチングの設定時間も長時間化する。一方、基板面内では膜厚分布や薬液回りにばらつきが生じるために、基板面内で全ての配線が同時にエッチングを完了するわけではない。このため、基板面内でオーバーエッチング時間に分布(ジャストエッチング時間とエッチング終了時間との差)が発生し、配線の出来上がり幅のむらとなり、特に微細配線では配線が消失するなどして歩留まりが低下することがわかった。
【００１５】
そこで、本発明者らはエッチングレートを速めることによりオーバーエッチング時間を短縮できる配線膜用Ｔｉ合金の組成について検討を重ねた。その結果、希土類元素、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一種の元素（以下、ＸもしくはＸ群元素ということがある）を所定量含むＴｉ−Ｘ合金、更に所定量の酸素を含むＴｉ−Ｘ−Ｏ合金、あるいは所定量の酸素を含むＴｉ−Ｏ合金 (以下、特に言及しない限り、これらをまとめて「Ｔｉ系合金」ということがある。)を配線用膜として用いれば、エッチングレートを速くできるため、エッチング時間およびオーバーエッチング時間を短縮でき、上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
【００１６】
まず、本発明のＴｉ−Ｘ合金膜を構成するＸ群元素について説明する。
【００１７】
本発明に用いられるＸ群元素は、［希土類元素、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＮｉ］である。これらの元素は、単独で添加しても良いし、２種以上を併用しても良い。
【００１８】
「希土類元素」とは、ランタノイド元素（周期表において、原子番号５７のＬａから原子番号７１のＬｕまでの合計１５元素）に、Ｓｃ（スカンジウム）とＹ（イットリウム）とを加えた元素群を意味する。希土類元素は１種または２種以上を用いることができる。
【００１９】
好ましいＸ群元素は、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一種、より好ましくはＳｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、及びＡｌよりなる群から選択される少なくとも一種、更に好ましくはＡｌおよび／またはＺｒである。
【００２０】
後記する実施例に示すように、これらの元素は、フッ化物含有エッチング液を用いたときのウエットエッチングレートを速める効果があることが本発明者らの実験結果によって明らかになった。所定量のＸ群元素を含むＴｉ合金膜は、純Ｔｉ膜やＸ群元素以外の元素を含むＴｉ合金膜に見られるような緻密なＴｉ酸化膜（不動態膜）の形成を抑制することができる。しかもＸ群元素（及びその酸化物）は、フッ化物含有エッチング液中のフッ化物に起因して溶出しやすいため、Ｔｉ−Ｘ合金膜のエッチングレートが大幅に上昇する。
【００２１】
したがって、Ｘ群元素を含むＴｉ系合金膜を用いれば、エッチングプロセスに要する時間を短縮でき、またこのようなＸ群元素を含むＴｉ系合金膜から微細加工した配線膜および／または電極を形成することができる。
【００２２】
本発明では、上記Ｘ群元素の含有量（単独で含むときは単独の量であり、二種以上を含むときは合計量である）を３原子％以上５０原子％以下とする。Ｘ群元素の添加による良好なウエットエッチング性を有効に発揮させるためには、Ｘ群元素の含有量を３原子％以上とする必要がある。一方、Ｘ群元素の含有量が多くなるにつれてエッチングレートは上昇するが、過剰に添加すると高価な希土類元素などの使用によるコスト上昇を招くことがあるため、Ｘ群元素の含有量の上限を５０原子％とする。Ｘ群元素の好ましい含有量は４原子％以上４０原子％以下であり、より好ましくは５原子％以上３０原子％以下である。
【００２３】
本発明のＴｉ−Ｘ合金膜は上記Ｘ群元素を含み、残部Ｔｉ及び不可避不純物である。不可避不純物としては、例えばＦｅ、Ｎ、Ｃ、Ｈ、Ｓｉが挙げられるが、これら不可避的に混入してくる微量成分まで規定するものではなく、本発明の特性が阻害されない限り、それら不可避不純物の微量混入は許容することができる。なお、本発明でＸ群元素として規定しているＦｅなどが不可避不純物として混入することもあるが、その場合であっても単独でおおむね、１．０質量％以下の場合は、不可避不純物とみなす趣旨であって、上記Ｘ群元素として算入しない（以下、同じ）。
【００２４】
また本発明では上記以外の作用を有効に発揮させる目的で、後記する酸素（固溶酸素）を０．２〜３．０質量％含有させたＴｉ−Ｘ−Ｏ合金膜としても良い。
【００２５】
以上、本発明のＴｉ−Ｘ合金膜について説明した。続いて本発明のＴｉ−Ｏ合金膜について説明する。
【００２６】
ウエットエッチングレートに優れる本発明の他の構成であるＴｉ−Ｏ合金膜は、合金成分として酸素を０．２〜３．０質量％含有し、残部Ｔｉ及び不可避不純物である。
【００２７】
配線膜中に所定量の固溶酸素を存在させると、エッチングレートを向上させる効果がある。すなわち、所定量の固溶酸素を存在させたＴｉ−Ｏ合金膜をフッ化物含有エッチング液でウエットエッチングすると、エッチング液浸漬後、Ｔｉ−Ｏ合金膜が溶解し始めてエッチングを開始するまでの時間が早くなるため、全体として短時間でエッチングを行うことができる。このような効果を発揮するには、配線用膜における酸素含有量（固溶量）を０．２質量％以上とすることが望ましく、好ましくは０．３質量％以上、より好ましくは０．３５質量％以上である。一方、酸素含有量が多くなりすぎると、急激にエッチングレートが低下して、エッチング時間短縮効果が得られなくなるため、酸素含有量は３．０質量％以下とすることが望ましく、好ましくは１．７質量％以下である。Ｔｉ系合金膜中の固溶酸素量はＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）によって測定することができる。
【００２８】
Ｔｉ系合金膜に酸素を含有させた場合、酸素は固溶状態で存在していることが必要である。酸素がチタン酸化物として存在していると、チタン酸化物は不動態であり、エッチングレートを低下する要因となるからである。なお、酸化チタンの有無は各種分析装置による他、膜該当部分の透明度などを目視で確認することもできる。
【００２９】
本発明に係るＴｉ−Ｏ合金膜は、合金成分として酸素（固溶状態）を０．２〜３．０質量％含有し、残部Ｔｉ及び不可避不純物である。不可避不純物としては、例えばＦｅ、Ｓｉ、Ｎ、Ｃ、Ｈなどが挙げられるが、これら不可避的に混入してくる微量成分まで規定するものではなく、本発明の特性が阻害されない限り、それら不可避的不純物が上記の如く微量混入することは許容することができる。
【００３０】
例えばＦｅやＳｉなどが不可避的不純物として含まれる場合、これらの含有量は少ないほど望ましく、例えばＦｅ、Ｓｉについてはそれぞれの濃度が１．０質量％以下とするのがよい。
【００３１】
以上本発明のＴｉ系配線膜としてはＴｉ−Ｘ合金膜、Ｔｉ−Ｏ合金膜のいずれも望ましい実施態様であるが、より一層効果を高めるために上記所定量の酸素（固溶状態）をＴｉ−Ｘ合金膜に含有させて、Ｔｉ−Ｘ−Ｏ合金膜としてもよい。
【００３２】
Ｔｉ−Ｘ−Ｏ合金膜は、上記Ｔｉ−Ｘ合金膜の効果と上記Ｔｉ−Ｏ合金膜の効果を発現できる。すなわち不動態形成抑制効果と、Ｔｉ合金溶出効果を発現するため、エッチングレートが一層向上すると考えられる。
【００３３】
Ｔｉ系合金膜の膜厚は特に限定されず、要求される配線特性に応じて適宜決定すればよいが、Ｔｉ系合金膜を厚くし過ぎるとエッチングに時間がかかったり、上層に積層する膜のカバレッジが悪くなったりすることがあり、膜厚が薄すぎると、面内の膜厚分布やプロセスなどの影響で基板面内でＴｉ合金膜が消失（例えば他の層をエッチングする際にＴｉが削れて消失）する部分が発生することが考えられるため、おおむね、１０ｎｍ以上であることが好ましい。一方、膜厚を厚くし過ぎると、スパッタ時間が長くなるため工程が長時間化するなどの問題があるため、好ましくは１０００ｎｍ以下、より好ましくは８００ｎｍ以下、更に好ましくは６００ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００３４】
上記Ｔｉ系合金膜を用いれば、膜厚むらやエッチング時の液回りのむらが発生してもオーバーエッチング処理に要する時間を短縮できるため、出来上がり配線幅にむらが生じるのを抑制できる。
【００３５】
以上、Ｔｉ系合金膜について説明した。続いてＴｉ系合金膜の形成方法について説明する。
【００３６】
Ｔｉ系合金膜は、蒸着法、スプレー法、ＡＬＤ法などを用いて形成することもできるが、スパッタリング法によって形成することが好ましい。スパッタリング法を用いれば、スパッタリングターゲットとほぼ同じ組成の配線用膜を成膜することができ、しかも膜厚や成分の面内均一性に優れた薄膜を容易に形成できる。
【００３７】
本発明の上記Ｔｉ−Ｘ合金膜の形成に用いるスパッタリングターゲットとしては、Ｘ群元素（Ｘは、希土類元素、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一種の元素）を３〜５０原子％含み、残部Ｔｉ及び不可避不純物からなるＴｉ−Ｘ合金スパッタリングターゲットを用いればよい。
【００３８】
また更に上記所定量（０．２〜３．０質量％）の酸素をターゲットに含有させたＴｉ−Ｘ−Ｏ合金ターゲットを用いれば、上記Ｔｉ−Ｘ−Ｏ合金膜を成膜することができる。
【００３９】
本発明のＴｉ−Ｏ合金膜の形成に用いるスパッタリングターゲットとしては、上記所定量（０．２〜３．０質量％）の酸素を含み、残部Ｔｉ及び不可避不純物からなるＴｉ−Ｏ合金スパッタリングターゲットを用いればよい。
【００４０】
なお、Ｔｉ系合金膜中に酸素を固溶状態で含有させる場合、上記したようにターゲットに予め所定量の酸素を含有させておく以外にも、成膜時の雰囲気中に酸素を導入してもよい。例えば酸素（Ｏ2）ガスや酸素原子を含むＯ3などの酸化ガスを用いることができる。酸素の供給方法としては、スパッタリング法に通常用いられるプロセスガス（たとえばＡｒなど）に酸素を添加した混合ガスを用いればよい。Ｔｉ系合金膜中の固溶酸素量は、プロセスガス中に占める酸素ガスの混合比率によって制御できるため、導入したい酸素量に応じて、上記の混合比率を適宜調整すればよい。
【００４１】
Ｔｉ系合金膜中には１．０質量％以下のＦｅやＳｉなどの不可避不純物を含んでいてもよい。
【００４２】
スパッタリングターゲットの形状は、スパッタリング装置の形状や構造に応じて任意の形状（角型プレート状、円形プレート状、ドーナツプレート状、円筒状など）に加工したものが含まれる。
【００４３】
上記Ｔｉ系合金膜用のスパッタリングターゲットの製造方法としては、溶解鋳造法や粉末焼結法などで、所望の成分組成を有するＴｉ合金からなるインゴットを製造して得る方法などが挙げられる。
【００４４】
Ｔｉ系合金膜で形成された配線および／または電極を備えた表示装置としては、ＬＴＰＳを用いたディスプレイなどが例示される。これらの系では製造プロセス中に６００度程度の熱処理が加わるためにＴｉ合金のような耐熱性を有する薄膜が用いられる。
【００４５】
また本発明のＴｉ系合金膜で形成された配線および／または電極を備えたタッチパネルセンサーとしては、静電容量方式、電磁誘導方式、抵抗膜方式、光センサ式など各種方式のタッチパネルセンサーが例示される。
【００４６】
本発明のＴｉ系合金膜は、液晶ディスプレイやタッチパネルセンサーに組み込まれているＵＬＳＩ、ＡＳＩＣ、ダイオード、薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタ基板などの電子装置の各種配線や電極に用いることができる。具体的には、走査線、ソース線、ドレイン線などの各種配線、ゲート電極、ソース−ドレイン電極などの各種電極の形成に用いることができる。
【００４７】
例えば表示装置の配線構造にＴｉ系合金配線膜を用いる場合、次の様な構成とすることができる。基板の上に、絶縁膜と；薄膜トランジスタの半導体層と；配線・電極と；透明導電膜と；基板、絶縁膜、薄膜トランジスタの半導体層、および透明導電膜よりなる群から選択される少なくとも一種と直接接続する配線膜とを有する配線構造が例示される。Ｔｉ系合金膜は上記配線、電極に用いることができる。Ｔｉ系合金膜は、表示装置の配線（および／または電極）の一部または全部に採用することもでき、複数の配線・電極に適用する場合は、同一または異なる成分組成とすることができる。
【００４８】
上記Ｔｉ系合金膜から形成された配線および／または電極を有する配線構造を製造するにあたっては、表示装置の一般的な工程を採用することができる。またＴｉ系合金配線膜以外の他の部分は特に限定されず、表示装置の分野で通常用いられるものを採用することができる。
【００４９】
例えば表示装置やタッチパネルセンサーに用いられる基板として、通常用いられるものであれば特に限定されない。代表的には、ガラス基板(無アルカリガラス、高歪点ガラス、ソーダライムガラスなど)などに代表される透明基板やＰＥＴフィルムや金属箔などのフレキシブル基板などが挙げられる。
【００５０】
表示装置やタッチパネルセンサーに用いられる画素電極を構成する透明導電膜としては、代表的には、アモルファスＩＴＯやＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯなどが例示される。
【００５１】
表示装置やタッチパネルセンサーに用いられる薄膜トランジスタの半導体層も特に限定されず、水素化アモルファスシリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン、酸化物半導体(例えばＩｎＧａＺｎＯ、ＺｎＯ、ＺｎＳｎＯ、ＡｌＺｎＯ、ＧａＺｎＯ、ＩｎＺｎＳｎＯ、ＩＴＯ)などが挙げられる。
【００５２】
また、ゲート絶縁膜などの絶縁膜や半導体の上に形成される保護膜は特に限定されず、通常用いられるもの、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＳｉＮなどが挙げられる。
【００５３】
本発明のＴｉ系合金膜は、フッ化物含有エッチング液を用いてエッチングすることが望ましい。フッ化物含有ウエットエッチング液についても特に限定されないが、本発明のＴｉ系合金膜をエッチングするためのウエットエッチング液として、フッ酸（ＨＦ）やフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）などを含むフッ化物含有エッチング液を用いた場合にエッチングレートの大幅な向上が認められるからである。
【００５４】
フッ化物含有エッチング液とは、フッ酸（ＨＦ）やフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）などのフッ化物を含有するものであればよいが、具体的にはフッ化物と酸化剤（あるいは更に酸）を含むエッチング液（例えば特開２００８−５３３７４号公報、特開２００７−６７３６７号公報、特開２０１０−１９９１２１号公報）；フッ化物とヨウ素酸、硫酸を含むエッチング液（例えば特開２０００−１３３６３５号公報）；ペルオキソニ硫酸、水素カリウム、フッ酸を含むエッチング液（例えば特開２００１−５９１９１号公報）；過酸化水素とフッ化物、硫酸（または硝酸またはリン酸）を含むエッチング液（例えば特開２００４−４３８５０号公報）；硝酸とフッ化水素酸、酢酸イオン供給源を含むエッチング液（例えば特開２００４−７１９２０号公報）；フッ素イオン供給源と過酸化水素、硫酸塩、リン酸塩、アゾール系化合物を含むエッチング液（例えば特開２００８−２８８５７５号公報）；フッ素化合物と鉄イオン、更に硝酸または塩酸または過塩素酸またはメタンスルホン酸、及び亜リン酸またはリン酸を含むエッチング液（例えば特開２０１０−１９９１２１号公報）；フッ酸とフッ化アンモニウム、グリセリンを含むエッチング液（例えば特開平１１−８７３２５号公報）；フッ化水素アンモニウムと過酸化水素を含むエッチング液（例えば特開２００８−８１８３２号公報）；珪フッ化水素酸と水、珪フッ化水素酸塩を含むエッチング液（例えば特開２００９−１８２２１８号公報）などが例示される。
【００５５】
またエッチング液には、通常添加される補助酸化剤などの添加剤が含まれていてもよく、フッ素化合物含有エッチング液は市販品を用いることができる。
【００５６】
以上、本発明のＴｉ合金膜は、エッチングレートが速くなっているため、基板面内のオーバーエッチング時間のバラつきを小さく抑えることができると共に、エッチングむらの発生等が抑制され、面内均一性に優れた良好な配線形状が得られる。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限されず、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。本実施例では、以下の方法によって作製した試料を用い、Ｔｉ系合金膜のエッチングレートを測定した。実施例において種々の合金組成のＴｉ−Ｘ合金膜の形成には、純Ｔｉターゲットに種々の組成のＸ合金をチップオンしてＸ群元素の添加されたターゲットをスパッタリングターゲットとして用いた。
【００５８】
実施例１
（試料の作製）
ガラス基板（Ｃｏｒｎｉｎｇ社製Ｅａｇｌｅ ＸＧ、φ４ｉｎｃｈ、厚さ＝０．７ｍｍ）上に表１に示す成分組成のＴｉ−Ｘ合金膜（膜厚３００ｎｍ）を成膜した試料を得た。
【００５９】
スパッタリングには、島津製作所製の「ＨＳＭ−５５２」を使用し、ＤＣマグネトロンスパッタリング法［背圧：０．２７×１０−３Ｐａ以下、雰囲気ガス：Ａｒ、Ａｒガス圧：２ｍＴｏｒｒ、Ａｒガス流量：３０ｓｃｃｍ、スパッタパワー：ＤＣ２６０Ｗ、極間距離：５０．４ｍｍ、基板温度：２５℃（室温）］によって、表１に示す組成のＴｉ−Ｘ合金膜を作製した。
【００６０】
上記Ｔｉ−Ｘ合金膜の組成は、ＩＣＰ発光分光分析装置（島津製作所製のＩＣＰ発光分光分析装置「ＩＣＰ−８０００型」）を用い、定量分析して確認した。また膜厚は触針型段差計ＫＬＡ-ＴＥＮＣＯＲ社製α-ｓｔｅｐによって測定した。比較のため、上記試料と同様にして純Ｔｉターゲットを用いて純Ｔｉ膜を成膜した試料（Ｎｏ．１）を作製した。
【００６１】
（エッチングレートの測定）
得られた各試料のエッチングレートを測定して評価した。具体的には、エッチング液（フッ酸：０．５ｖｏｌ％、室温）に、各試料を浸漬した後、触針型段差計（ＫＬＡ-ＴＥＮＣＯＲ社製α-ｓｔｅｐ）によって試料の膜減少量を測定した。エッチングレート（単位時間あたりのエッチング量）は、膜減少量とエッチング時間の傾きから算出した。純Ｔｉ膜（試料Ｎｏ．１）に対し、１．１０倍以上のエッチングレートが得られたものを○（ウエットエッチング性に優れる）と判定し、１．１０倍未満のものを×と判定した。
【００６２】
結果を表１に示す。
【００６３】
【表１】
【００６４】
表１より、以下のように考察することができる。
【００６５】
まず、Ｎｏ．１、４−１以外はいずれも、本発明の要件を満足するＴｉ−Ｘ合金膜を用いた例であり、純Ｔｉ膜よりもエッチングレートに優れていた。
【００６６】
参考のため、図１に、実験に用いた純Ｔｉ膜（Ｎｏ．１）と本発明の要件を満足するＴｉ-Ｘ合金膜（Ｎｏ．２−３、３−３、４−４）について、エッチング液への浸漬時間（秒）と膜減り量（ｎｍ）の関係のグラフを示す。
【００６７】
図１より、本発明の要件を満足するＴｉ−Ｘ合金膜は、いずれも純Ｔｉ合金膜よりも浸漬時間−膜減り量の傾斜が大きくなっており、純Ｔｉ膜よりもエッチングレートに優れていることが分かる。
【００６８】
実施例２
表２に示す酸素を含有し、残部Ｔｉ及び不可避不純物からなるターゲットを用いた以外は、実施例１と同様にして試料（Ｔｉ−Ｏ合金膜）を作製し、各試料のエッチングレートを実施例１と同様にして評価した。比較のために純Ｔｉ膜（Ｎｏ．１）を同様にして作製した。
【００６９】
なお、膜中の固溶酸素量についてはＳＩＭＳ（ＡＴＯＭＩＫＡ社製４５００二次イオン質量分析装置）を用いて測定した。
【００７０】
表２に、酸素量を変化させたときの結果を示す。
【００７１】
【表２】
【００７２】
表２から分かるように、本発明で規定する所定量の固溶酸素を含むＴｉ−Ｏ合金膜は純Ｔｉ膜よりもエッチングレートが速くなることがわかる。
【００７３】
参考のため、図２に、Ｔｉ−Ｏ合金膜に含まれる固溶酸素量とエッチングレートの関係のグラフを示す。酸素量の増加に伴ってエッチングレートが増大するが、酸素量が増えすぎるとエッチングレートが低下することが分かる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置またはタッチパネルセンサーの配線用Ｔｉ合金膜であって、
合金成分としてＸ群元素（Ｘは、希土類元素、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一種の元素）を３〜５０原子％、および／または酸素を０．２〜３．０質量％を含み、残部Ｔｉおよび不可避不純物からなることを特徴とするＴｉ合金膜。
【請求項２】
請求項１に記載のＴｉ合金膜で形成された配線および／または電極を備えた表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載のＴｉ合金膜で形成された配線および／または電極を備えたタッチパネルセンサー。
【請求項４】
前記Ｔｉ合金膜の形成に用いるスパッタリングターゲットであって、前記Ｘ群元素を３〜５０原子％、および／または酸素を０．２〜３．０質量％含み、残部Ｔｉ及び不可避不純物からなることを特徴とするＴｉ合金スパッタリングターゲット。
【請求項１】
表示装置またはタッチパネルセンサーの配線用Ｔｉ合金膜であって、
合金成分としてＸ群元素（Ｘは、希土類元素、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一種の元素）を３〜５０原子％、および／または酸素を０．２〜３．０質量％を含み、残部Ｔｉおよび不可避不純物からなることを特徴とするＴｉ合金膜。
【請求項２】
請求項１に記載のＴｉ合金膜で形成された配線および／または電極を備えた表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載のＴｉ合金膜で形成された配線および／または電極を備えたタッチパネルセンサー。
【請求項４】
前記Ｔｉ合金膜の形成に用いるスパッタリングターゲットであって、前記Ｘ群元素を３〜５０原子％、および／または酸素を０．２〜３．０質量％含み、残部Ｔｉ及び不可避不純物からなることを特徴とするＴｉ合金スパッタリングターゲット。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１８８６９１（Ｐ２０１２−１８８６９１Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２２４４（Ｐ２０１１−５２２４４）
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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