(57)【要約】【課題】屈曲耐性に優れたアルミニウム合金膜及びフレキシブル表示装置、並びにこのアルミニウム合金膜を形成するためのスパッタリングターゲットを提供することを課題とする。【解決手段】本発明のアルミニウム合金膜は、フレキシブル表示装置用のアルミニウム合金膜であって、希土類元素を含有し、超微小負荷硬さが１１０ＧＰａ以上１９０ＧＰａ以下である。本発明のフレキシブル表示装置は、希土類元素を含有し、超微小負荷硬さが１１０ＧＰａ以上１９０ＧＰａ以下であるアルミニウム合金膜を備える。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル表示装置用のアルミニウム合金膜であって、
希土類元素を含有し、
超微小負荷硬さが１１０ＧＰａ以上１９０ＧＰａ以下であるアルミニウム合金膜。
【請求項２】
上記希土類元素を含有するアルミニウム合金の結晶粒子を有し、
上記結晶粒子の平均直径が１３０ｎｍ以上２１０ｎｍ以下である請求項１に記載のアルミニウム合金膜。
【請求項３】
上記希土類元素の含有量が２原子％以上４原子％以下である請求項１又は請求項２に記載のアルミニウム合金膜。
【請求項４】
上記フレキシブル表示装置の配線用である請求項１、請求項２又は請求項３に記載のアルミニウム合金膜。
【請求項５】
希土類元素を含有し、超微小負荷硬さが１１０ＧＰａ以上１９０ＧＰａ以下であるアルミニウム合金膜を備えたフレキシブル表示装置。
【請求項６】
フレキシブル表示装置用のアルミニウム合金膜を形成するためのスパッタリングターゲットであって、
上記アルミニウム合金膜が、希土類元素を含有し、超微小負荷硬さが１１０ＧＰａ以上１９０ＧＰａ以下であるスパッタリングターゲット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金膜、フレキシブル表示装置及びスパッタリングターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、軽量で薄く、携帯に適したディスプレイの需要が高まっている。ディスプレイの中でも、画素のスイッチングに薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）を用いるアクティブマトリクス型の液晶ディスプレイは、高精度な画質や高速動画に対応できるため、主力となっている。また、アクティブマトリクス型の液晶ディスプレイの走査線や信号線を構成する配線材料や、ＴＦＴのゲート／ソース電極及びドレイン電極等にはアルミニウム合金が用いられる。
【０００３】
携帯に適したディスプレイの中でも、特に、折り畳み可能なディスプレイ（フレキシブル表示装置）への要求が強く、このフレキシブル表示装置の開発が企業、大学、研究機関等で進められている。このフレキシブル表示装置は、基板としてフィルムのような可撓性を有する材料が用いられることで、自由に屈曲することができる。
【０００４】
しかし、フレキシブル表示装置を屈曲する場合、屈曲箇所に大きな曲げ応力がかかるため、この応力は、基板だけでなく上記電極にもかかる。上記大きな曲げ応力が上記電極（アルミニウム合金膜）にかかると、電気抵抗の上昇や断線といった不具合が生じるおそれがある。
【０００５】
そこで、フレキシブル表示装置に用いられるアルミニウム合金膜の屈曲耐性を向上させる技術が提案されている。例えば、０．１〜１原子％の希土類元素を含有するアルミニウムを用いることで、曲率半径を２．５ｍｍに設定した屈曲試験に耐え得るような屈曲耐性を発揮させる技術が提案されている（特開２０１８−２０４０５９号公報参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８−２０４０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、屈曲を繰り返しても電気抵抗が上昇し難い、屈曲を繰り返しても破断し難いといった屈曲耐性について、特許文献１の技術よりも優れることが要望されている。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、屈曲耐性に優れたアルミニウム合金膜及びフレキシブル表示装置、並びにこのアルミニウム合金膜を形成するためのスパッタリングターゲットを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた発明は、フレキシブル表示装置用のアルミニウム合金膜であって、希土類元素を含有し、超微小負荷硬さが１１０ＧＰａ以上１９０ＧＰａ以下であるアルミニウム合金膜である。
【００１０】
当該アルミニウム合金膜は、希土類元素を含有し、超微小負荷硬さが上記範囲内であることで、曲率半径を１ｍｍに設定した屈曲試験に耐えるような屈曲耐性を発揮し得る。従って、当該アルミニウム合金膜は、屈曲耐性に優れる。
【００１１】
当該アルミニウム合金膜が、上記希土類元素を含有するアルミニウム合金の結晶粒子を有し、上記結晶粒子の平均直径としては、１３０ｎｍ以上２１０ｎｍ以下が好ましい。このように、上記結晶粒子の平均直径が上記範囲内であることで、より確実に当該アルミニウム合金膜が屈曲耐性に優れる。
【００１２】
上記希土類元素の含有量としては、２原子％以上４原子％以下が好ましい。このように、上記希土類元素の含有量が上記範囲内であることで、より確実に当該アルミニウム合金膜が屈曲耐性に優れる。
【００１３】
当該アルミニウム合金膜が、上記フレキシブル表示装置の配線用であるとよい。当該アルミニウム合金膜をフレキシブル表示装置の配線に用いることで、フレキシブル表示装置の配線等が、屈曲耐性に優れる。すなわち、フレキシブル表示装置が全体として屈曲耐性に優れる。よって、アルミニウム合金膜がより有用になる。
【００１４】
上記課題を解決するためになされた別の発明は、希土類元素を含有し、超微小負荷硬さが１１０ＧＰａ以上１９０ＧＰａ以下であるアルミニウム合金膜を備えたフレキシブル表示装置である。
【００１５】
当該フレキシブル表示装置は、当該アルミニウム合金膜を備えることで、屈曲耐性に優れる。
【００１６】
上記課題を解決するためになされた別の発明は、フレキシブル表示装置用のアルミニウム合金膜を形成するためのスパッタリングターゲットであって、上記アルミニウム合金膜が、希土類元素を含有し、超微小負荷硬さが１１０ＧＰａ以上１９０ＧＰａ以下であるスパッタリングターゲットである。
【００１７】
当該スパッタリングターゲットを用いることで、屈曲耐性に優れた当該アルミニウム合金膜を形成することができる。
【００１８】
ここで、「超微小負荷硬さ」とは、ＪＩＳ  Ｚ２２５５：２００３「超微小負荷硬さ試験方法」によって測定される値をいう。この「超微小負荷硬さ」は、「ＨＴＬ」と略記され得る。「平均直径」とは、Ｘ線回折で得られる回折ピークとシェラーの式とで求められる上記結晶粒子の平均結晶子サイズをいう。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明のアルミニウム合金膜は、屈曲耐性に優れる。本発明のフレキシブル表示装置は、屈曲耐性に優れる。本発明のスパッタリングターゲットを用いることで、屈曲耐性に優れるアルミニウム合金膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態のフレキシブル表示装置を示す模式的側面図である。
【図２】図２は、実施例で作製した試験用サンプルの膜形成パターンを示す模式的平面図である。
【図３】図３は、実施例の屈曲耐性試験でサンプルを折り曲げる状態を示す模式的側面図である。
【図４】図４は、実施例のサンプル（純Ａｌ膜）のクラック長さとクラック数との関係を示すヒストグラムである。
【図５】図５は、実施例のサンプル（２．０原子％のＮｄを含有するＡｌ合金膜）のクラック長さとクラック数との関係を示ヒストグラムである。
【図６】図６は、熱処理前後のサンプルにおける電気抵抗率を示すグラフである。
【図７】図７は、実施例のサンプルの屈曲試験前の電気抵抗率に対する屈曲試験後の電気抵抗率の比（Ｒ／Ｒ０）とクラック密度との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、Ａｌ合金膜中のＮｄ含有量とヒロック密度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明のアルミニウム合金膜及びフレキシブル表示装置の実施形態について詳説する。なお、本明細書では、任意の事項について記載された複数の上限値のうちの１つと複数の下限値のうちの１つとを適宜組み合わせることができる。このように組み合わせることで、組み合わされた上限値と下限値との間の数値範囲が上記任意の事項の好適な数値範囲として本明細書中に記載されているものとする。ここで、上記した上限値と下限値との間の数値範囲は、上限値から下限値までの数値範囲、及び下限値から上限値までの数値範囲を含む。
【００２２】
［アルミニウム合金膜］
本実施形態のアルミニウム合金膜（以下、「Ａｌ合金膜」という場合がある。）は、フレキシブル表示装置用のアルミニウム合金膜であって、希土類元素を含有し、超微小負荷硬さが１１０ＧＰａ以上１９０ＧＰａ以下である。
【００２３】
（希土類元素）
希土類元素（ＲＥＭ）は、ランタノイド元素（周期表において、原子番号５７のＬａ（ランタン）から原子番号７１のＬｕ（ルテチウム）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いう。具体的には、希土類元素として、Ｌａ、Ｃｅ（セシウム）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｓｍ（サマリウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｔｂ（テルビウム）が挙げられる。本実施形態では、上記に例示した希土類元素を単独で用いても良いし、２種以上の希土類元素を併用しても良い。
【００２４】
希土類元素の含有量の下限としては、２原子％が好ましく、２．５原子％がより好ましい。一方、希土類元素の含有量の上限としては、１０原子％が好ましく、８原子％がより好ましく、４原子％がさらに好ましい。ここで、上記含有量は、希土類元素を単独で含有する場合は単独の量であり、２種以上を併用するときは合計量である。希土類元素の含有量が上記下限に満たないと、結晶粒径が微細化されるため、機械的強度を十分に確保することができず、十分な屈曲性を確保することが困難になるおそれがある。逆に、希土類元素の含有量が上記上限を超えると、Ａｌ合金膜自体の電気抵抗が高くなり過ぎるほか、配線加工時に残渣が発生しやすくなる等の問題が生じるおそれがある。
【００２５】
当該Ａｌ合金膜は、希土類元素を含有し、残部がアルミニウム（Ａｌ）および不純物であるとよい。不純物としては、Ｆｅ（鉄）、Ｓｉ（シリコン）、Ｂ（ホウ素）等が例示される。不純物の合計量は特に限定されないが、その上限としては、概ね０．５原子％が好ましい。不純物がＦｅである場合、その含有量の上限としては、０．１２原子％がより好ましい。不純物がＳｉである場合、その含有量の上限としては、０．１２原子％がより好ましい。不純物がＢである場合、その含有量の上限としては、０．０１２原子％がより好ましい。なお、不純物の含有量が上記範囲内であれば、Ａｌ合金膜に不純物が不可避的に含有される場合だけでなく、積極的に添加された場合であっても本実施形態の効果を妨げない。
【００２６】
（Ａｌ合金膜の膜厚）
Ａｌ合金膜の膜厚の下限としては、特に限定されないが、５０ｎｍが好ましく、１００ｎｍがより好ましい。一方、上記膜厚の上限としては、特に限定されないが、１μｍが好ましく、６００ｎｍがより好ましい。Ａｌ合金膜の膜厚が上記下限に満たないと、高温耐熱性及び配線抵抗を低減できないおそれがある。逆に、Ａｌ合金膜の膜厚が上記上限を超えると、折り曲げ難くなるおそれがある。
【００２７】
（Ａｌ合金膜の超微小負荷硬さ）
当該Ａｌ合金膜の超微小負荷硬さ（ＨＴＬ）は、１１０ＧＰａ以上１９０ＧＰａ以下である。この「超微小負荷硬さ」は、ＪＩＳ  Ｚ２２５５：２００３「超微小負荷硬さ試験方法」によって測定される。具体的には、後述する実施例で示される測定方法によって測定される。
【００２８】
上記超微小負荷硬さの下限としては、１１０ＧＰａであり、１２０ＧＰａが好ましく、１３０ＧＰａがより好ましい。一方、上記超微小負荷硬さの上限としては、１９０ＧＰａであり、１８０ＧＰａがより好ましい。上記超微小負荷硬さが上記下限に満たないと、屈曲耐性が劣るおそれがある。逆に、上記超微小負荷硬さが上記上限を超えても、屈曲耐性が劣るおそれがある。
【００２９】
（Ａｌ合金膜中の結晶粒子の平均直径）
当該Ａｌ合金膜は結晶粒子を含有し、この結晶粒子の平均直径が１３０ｎｍ以上２１０ｎｍ以下であるとよい。この平均直径は、Ｘ線回折で得られる回折ピークとシェラーの式とで求められる上記結晶粒子の平均結晶子サイズである。この平均結晶子サイズは、後述する実施例で示される測定方法によって測定される。
【００３０】
上記平均直径の下限としては、１３０ｎｍが好ましく、１３５ｎｍがより好ましい。一方、上記平均直径の上限としては、２１０ｎｍが好ましく、２００ｎｍがより好ましい。上記平均直径が上記下限に満たないと、屈曲耐性が劣るおそれがある。逆に、上記平均直径が上記上限を超えても、屈曲耐性が劣るおそれがある。
【００３１】
当該Ａｌ合金膜は、フレキシブル表示装置用であるとよい。例えば、当該Ａｌ合金膜は、フレキシブル表示装置に用いられるソース−ドレイン電極やゲート電極などの各種配線材料に好ましく用いられるが、特に、屈曲性が要求されるゲート電極の配線材料として、より好ましく用いられる。
【００３２】
当該Ａｌ合金膜は、例えば、フレキシブル表示装置に用いられる可撓性を有する樹脂基板（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）など）上に、スパッタリング法などにより、直接成膜、または絶縁膜を介して成膜されるとよい。
【００３３】
当該Ａｌ合金膜は、フレキシブル表示装置に用いられるゲート電極の配線材料として用いられるものであり、かつ、フレキシブル表示装置に用いられるゲート絶縁膜に直接接続されるものであるとよい。
【００３４】
当該Ａｌ合金膜がフレキシブ表示装置に用いられることで、フレキシブル表示装置の繰り返しの屈曲に対しても、金属配線における電気抵抗の上昇や断線を抑制し得るため、フレキシブル表示装置における表示不良などの発生が効果的に防止され得る。
【００３５】
（Ａｌ合金膜の製造方法）
上記Ａｌ合金膜の製造方法は、特に限定されない。例えば、上記Ａｌ合金膜を、スパッタリング法にてスパッタリングターゲット（以下「ターゲット」ということがある。）を用いて形成することが望ましい。スパッタリング法を用いてＡｌ合金膜を形成することで、イオンプレーティング法や電子ビーム蒸着法、真空蒸着法で形成された薄膜よりも、成分や膜厚の膜面内均一性に優れた薄膜を容易に形成することができる。
【００３６】
スパッタリング時における成膜条件は特に限定されないが、例えば、以下のような条件
を採用することが好ましい。
・基板温度：室温〜５０℃
・到達真空度：１×１０−５Ｔｏｒｒ以下（１×１０−３Ｐａ以下）
・成膜時のガス圧：０．１〜１．０Ｐａ、酸素分圧：１〜５０％
・ＤＣスパッタリングパワー密度（ターゲットの単位面積当たりのＤＣスパッタリングパワー）：１．０〜２０Ｗ／ｃｍ２
【００３７】
また、上記スパッタリング法で上記Ａｌ合金膜を形成する際には、上記ターゲットとして、前述した元素を含むものであって、所望のＡｌ合金膜と同一組成のＡｌ合金スパッタリングターゲットを用いればよい。このようなスパッタリングターゲットを用いることで、組成ずれのおそれがなく、所望の成分組成のＡｌ合金膜を形成することができる。
【００３８】
上記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など）に加工され得る。
【００３９】
上記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、スプレイフォーミング法で、Ａｌ基合金からなるインゴットを製造して得る方法や、Ａｌ基合金からなるプリフォーム（最終的な緻密体を得る前の中間体）を製造した後、該プリフォームを緻密化手段により緻密化して得られる方法が挙げられる。
【００４０】
（利点）
当該Ａｌ合金膜は、希土類元素を含有し、超微小負荷硬さが上記範囲内であることで、曲率半径を１ｍｍに設定した屈曲試験に耐えるような屈曲耐性を発揮し得る。従って、当該アルミニウム合金膜は、屈曲耐性に優れる。
【００４１】
［スパッタリングターゲット］
当該スパッタリングターゲットは、フレキシブル表示装置用のアルミニウム合金膜を形成するためのスパッタリングターゲットであって、上記アルミニウム合金膜が、希土類元素を含有し、超微小負荷硬さが１１０ＧＰａ以上１９０ＧＰａ以下である。すなわち、当該スパッタリングターゲットは、上述した当該アルミニウム合金膜を形成するためのものである。当該スパッタリングターゲットについては、上述した当該アルミニウム合金膜の製造方法に用いられるスパッタリングターゲットとして説明している。
【００４２】
（利点）
当該スパッタリングターゲットを用いることで、屈曲耐性に優れた当該アルミニウム合金膜を形成することができる。
【００４３】
［フレキシブル表示装置］
本実施形態のフレキシブル表示装置は、希土類元素を含有し、超微小負荷硬さが１１０ＧＰａ以上１９０ＧＰａ以下であるアルミニウム合金膜を備える。すなわち、本実施形態のフレキシブル表示装置は、上記実施形態のアルミニウム合金膜を備える。具体的には図１に示すように、本実施形態のフレキシブル表示装置は、基板１と、当該アルミニウム膜３とを備える。
【００４４】
当該フレキシブル表示装置では、例えば上記で説明した当該フレキシブル表示装置用Ａｌ合金膜が金属配線として用いられる。
【００４５】
上記基板としては、可撓性を有する樹脂製の基板が挙げられる。この樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等が挙げられる。上記基板の厚さは、特に限定されず、適宜設定され得る。
【００４６】
当該フレキシブル表示装置では、上記基板上に、スパッタリング法などにより、上述した当該Ａｌ合金膜が直接成膜、または絶縁膜を介して成膜される。
【００４７】
当該フレキシブル表示装置では、当該Ａｌ合金膜が、当該フレキシブル表示装置に用いられるゲート電極の配線材料として用いられるものであり、かつ、フレキシブル表示装置に用いられるゲート絶縁膜に直接接続されるものであるとよい。
【００４８】
当該フレキシブル表示装置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。例えば、特開２００７−１５７９１７号公報に記載の製造方法を参照して当該フレキシブル表示装置を製造することができる。
【００４９】
当該フレキシブル表示装置は、繰り返しの屈曲に対しても、金属配線における電気抵抗の上昇や断線を抑制し得るため、フレキシブル表示装置における表示不良などの発生が効果的に防止され得る。
【００５０】
（利点）
当該フレキシブル表示装置は、当該アルミニウム合金膜を備えることで、屈曲耐性に優れる。
【００５１】
［その他の実施形態］
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００５２】
例えば、当該アルミニウム合金膜は、フレキシブル表示装置以外にも、可撓性が要求される用途に好適に使用し得る。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５４】
（屈曲試験用サンプルの作製）
屈曲試験用サンプルを作製するための積層体として、厚さ３８μｍのポリイミド（ＰＩ）基板上に、下記表１に示すように純モリブデン（Ｍｏ）膜、純Ａｌ（ｐ−Ａｌ）膜、及びＡｌ合金膜を、それぞれＤＣマグネトロン・スパッタ法（雰囲気ガス＝アルゴン、基板温度＝２５℃（室温））によって作製した。スパッタリング条件として、到達真空度＝４×１０−４Ｐａ、成膜時ガス圧＝０．２７Ｐａ、パワー密度（出力）＝５００Ｗに設定した。スパッタリングにおいて、酸素は使用しなかった。図２における長さＬを７０ｍｍ、幅Ｗを１ｍｍに設定した。各膜の厚さを２５０ｎｍに設定した。作製した各膜を、赤外線ランプ炉を用いて４５０℃で１時間の熱処理（焼成）を行った。なお、純Ｍｏ膜を有するサンプルは、参考例として作製した。
【００５５】
Ａｌ合金膜としては、Ｎｄを０．２原子％含有するＡｌ−Ｎｄ合金（Ａｌ−０．２ａｔ％Ｎｄ）膜、Ｎｄを０．６原子％含有するＡｌ−Ｎｄ合金（Ａｌ−０．６ａｔ％Ｎｄ）膜、Ｎｄを２．０原子％含有するＡｌ−Ｎｄ合金（Ａｌ−２．０ａｔ％Ｎｄ）膜及びＮｄを４．０原子％含有するＡｌ−Ｎｄ合金（Ａｌ−４．０ａｔ％Ｎｄ）膜を作製した。各膜を作製するためのスパッタリングターゲットとしては、各膜の組成と同じ組成を有するスパッタリングターゲットを用いた。なお、Ａｌ合金膜については、真空溶解法で作製したＡｌ合金ターゲットをスパッタリングターゲットとして用いた。Ａｌ合金膜中のＮｄの含有量を、ＩＣＰ発光分析（誘導結合プラズマ発光分析）法によって測定した。
【００５６】
得られた積層体について、図２に示すように、基板１１上の膜１３に対し、フォトリソグラフィにより電極パターンを形成した。この電極パターンは、長さＬ（７０ｍｍ）および幅Ｗ（１．０ｍｍ）の配線と、その両端に電気接点用として５ｍｍ角の電極パッドを配置した形状を有する。このようにして、屈曲試験用サンプルを作製した。
【００５７】
得られた純Ｍｏ膜、純Ａｌ膜、及びＡｌ合金膜をそれぞれ備えた各サンプルについて、以下のように評価した。また、別途でＡｌ合金膜中の結晶粒子の平均直径を測定するためのサンプルを作成し、この平均直径を以下のように測定した。さらに、別途で膜の超微小負荷硬さを測定するためのサンプルを作成し、この超微小負荷硬さを以下のように測定した。
【００５８】
（屈曲試験）
ユアサシステム機器株式会社の「無負荷Ｕ字伸縮試験」を用い、上記で作製した屈曲試験用サンプルに対して、屈曲試験を行った。屈曲試験条件は、曲率半径Ｒ（図３参照）を１ｍｍ、屈曲速度を９０ｒｐｍとし、屈曲回数が最高で１００００回になるまで屈曲を繰り返した。この屈曲においては、図３に示すように基板が外側、膜が内側となるようサンプルを屈曲させた。
【００５９】
（クラック密度およびクラック長の測定）
上記のように屈曲試験で屈曲試験用サンプルを１００００回屈曲させた後、各サンプルの膜（配線）の屈曲箇所を光学顕微鏡及び走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。光学顕微鏡で撮影した画像を、画像解析ソフト（Ｉｍａｇｅ  Ｊ）を用いて解析し、屈曲試験後に生成したクラックの密度（×１０−１μｍ−１）及びクラック長（μｍ）を測定した。
【００６０】
（直流電気抵抗率の測定）
上記屈曲試験において生じたクラックによる、屈曲試験用サンプルの電気抵抗の上昇を把握すべく、１０００回、５０００回及び１００００回屈曲させた後に、上記電極パッド間の直流電気抵抗をモニタリングした。なお、直流電気抵抗の測定は、高抵抗測定システムであるＡｄｖａｎｔｅｓｔ社の「Ｒ８３４０」を用いて実施した。取得したＩ−Ｖ特性の線形部分のみを用いて直流電気抵抗値率（μΩｃｍ）を算出した。
【００６１】
（ヒロックにかかる応力のシミュレーション）
屈曲時にヒロックにかかる応力を調べるため、有限要素法を用いたシミュレーションを実施した。ここで、ヒロックとは、膜における半球状に隆起した部分である。このシミュレーションのサンプルとして、上記屈曲試験用サンプルとして作製した純Ａｌ膜（４５０℃熱処理後）を用いた。屈曲試験では膜に１．９％の歪みが生じており、これはＡｌの塑性変形領域となるが、まずは弾性変形領域（０．２％歪み）で生じる応力分布を求めた。膜厚を２５０ｎｍとした。ヒロックの形状として、高さが１００ｎｍ、ヒロックとそれ以外の膜の部分との結合範囲が半径１００ｎｍの円、結合角度が４５度である台形円錐型と仮定した。
【００６２】
（ヒロック密度の測定）
厚さ３８μｍの各ポリイミド基板上にそれぞれ純Ｍｏ膜、純Ａｌ膜及び上記各組成のＡｌ合金膜を厚さ２５０ｎｍとなるよう蒸着し、熱処理前（室温２５℃）のもの及び４５０℃で熱処理したものを、それぞれ測定用サンプルとして用いた。このサンプルのうち、ヒロックが発生したサンプルについて光学顕微鏡で撮影した画像を、画像解析ソフト（Ｉｍａｇｅ  Ｊ）を用いて解析し、ヒロック密度（×１０１０ｍ−２）を測定した。なお、ヒロックが発生しなかったものについては、ヒロック密度を０とした。
【００６３】
（Ａｌ合金膜中の結晶粒子の平均直径（結晶子サイズ）の測定）
厚さ５０μｍの各ＰＩフィルム上にそれぞれ純Ｍｏ膜、純Ａｌ膜及び上記各組成のＡｌ合金膜を厚さ２５０ｎｍとなるよう蒸着し、熱処理前（室温２５℃）のもの及び４５０℃で熱処理したものを、それぞれ測定用サンプルとして用いた。このサンプルについて下記の条件でＸ線回折測定を行い、Ａｌ合金膜中の結晶粒子の平均結晶子サイズを測定した。平均結晶子サイズは、Ｘ線回折で得られた（１１０）ピークの半値幅を用いてシェラー式により算出した。
・分析装置：リガク社製  水平型Ｘ線回折装置  ＳｍａｒｔＬａｂ
・分析条件：
ターゲット：Ｃｕ
単色化：モノクロメータを使用（Ｋα）
ターゲット出力：４５ｋＶ−２００ｍＡ
走査：θ／２θ
スリット：発散２／３°、散乱２／３°、受光０．６ｍｍ
走査速度：１°／ｍｉｎ
サンプリング幅：０．０２°
【００６４】
（超微小負荷硬さの測定）
各ガラス基板（１０ｍｍ×１０ｍｍ）上にそれぞれ純Ｍｏ膜、純Ａｌ膜及び上記各組成のＡｌ合金膜を厚さ１μｍ蒸着し、熱処理前（室温２５℃）のもの及び４５０℃で熱処理したものを、それぞれ測定用サンプルとして用いた。このサンプルについて、超微小負荷硬さ（ｕｌｔｒａ−ｌｏｗ  ｌｏａｄｅｄ  ｈａｒｄｎｅｓｓ（ＨＴＬ））を、ＪＩＳ  Ｚ２２５５：２００３「超微小負荷硬さ試験方法」によって測定した。具体的には、試験温度を２８℃とし、三角錐のダイヤモンド圧子（稜角間１１５°）を用いて、荷重（３〜７ｍＮ）を１０回かけ、最大押込深さ４５０ｎｍまで押し込んだときの超微小負荷硬さを求めた。より具体的には、超微小負荷硬さは、下記式によって計算される。
ＨＴＬ＝α（Ｆ／ｈ２）
ここで、αは３．８６である（なお、αは、三角すい圧子の稜角による定数であり、稜間角が１１５°の場合、α＝３．８６になる。）。Ｆは試験力（ｍＮ）である。ｈは押込深さ（μｍ）である。
【００６５】
上記の測定による結果を表１、図４〜図８及び以下に示す。表１において、純Ａｌを単にＡｌと表す。純Ｍｏを単にＭｏと表す。なお、表１において膜にヒロックが存在せず（評価：Ａ）、Ｒ／Ｒ０が１．３０未満である場合、総合判定が良好であるとして「Ａ」と表す。一方、膜にヒロックが存在すること（評価：Ｂ）及びＲ／Ｒ０が１．３０以上であることの少なくともいずれかである場合、総合判定が不良であるとして「Ｂ」と表す。
【００６６】
【表１】
2020200490.tif 000002
【００６７】
（１００００回屈曲後のクラック密度およびクラック長の評価）
純Ａｌ膜及びＡｌ合金膜には網目状のクラックが観察されたが、いずれも粒界に沿ってクラックが進展していた。これに対し、純Ｍｏ膜は屈曲箇所に沿って膜を縦断するクラックが観察された。なお、表１の「クラック密度」の欄中、純Ａｌ（２５℃）膜を有するサンプルのクラック密度を測定しなかった。また、他のサンプルのうち「−」で示すものについては、縦方向の亀裂が入ったため、クラック密度を測定しなかった。すなわち、クラック密度については、膜に網目状の亀裂が発生したサンプルについてのみ測定した。
【００６８】
熱処理後の純Ａｌ膜の表面に観察されたクラックの密度と長さのヒストグラムを図４に示す。熱処理後のＡｌ合金膜のうち代表としてＡｌ−２．０ａｔ％ＮｄのＡｌ合金膜の表面に観察されたクラックの密度と長さのヒストグラムを図５に示す。図４及び図５では、各長さ（μｍ）範囲をＸ軸とした。熱処理していない純Ａｌ膜及びＡｌ合金膜では、いずれも長さ１００μｍを超える多くのクラックが観察された。熱処理した純Ａｌ膜、Ａｌ−０．２ａｔ％Ｎｄ膜及びＡｌ−０．６ａｔ％Ｎｄ膜では、例えば図４に示すように長さ１００μｍを超える多くのクラックが観察された。これに対し、熱処理したＡｌ−２．０ａｔ％Ｎｄ膜及びＡｌ−４．０ａｔ％Ｎｄ膜では、例えば図５に示すように１００μｍ以上のクラックは観察されなかった。
【００６９】
（ヒロックの生成状況、及びヒロックにかかる応力のシミュレーション結果）
ＳＥＭを用いた観察結果を表１に示す。表１において膜にヒロックが存在しない場合を良好であるとして「Ａ」と表し、膜にヒロックが存在する場合を不良として「Ｂ」と表す。表１に示すように、ＳＥＭを用いた観察では、熱処理した純Ａｌ膜、Ａｌ−０．２ａｔ％Ｎｄ膜及びＡｌ−０．６ａｔ％Ｎｄ膜に、ヒロックの析出が観察された。これに対し、それ以外の膜にはヒロックの析出が観察されなかった。
【００７０】
一方、ヒロックを模擬したモデルにおいて、屈曲試験と同様に圧縮し、膜に変位を与えた場合の応力分布を有限要素法により評価した。その結果、膜のヒロックが存在しない箇所と比較して、ヒロックのエッジ部分には、約１．５倍高い応力が集中することがわかった。このことから、ヒロックの存在が局所的な応力集中を引き起こし、クラックの起点となる可能性が高いといえる。この点に関し、Ａｌ合金膜のＮｄの含有量を２原子％以上とすることで、ヒロックの生成が抑制され、その結果クラックの生成および進展を制御できると考えられる。
【００７１】
（直流電気抵抗率）
１００００回屈曲後の各サンプルの直流電気抵抗率（以下、単に電気抵抗率という。）の測定結果を図６に示す。図６に示すように、純Ｍｏ膜及び純Ａｌ膜については、熱処理前（ａｓ−ｄｅｐｏ）及び熱処理後（４５０℃−ａｎｎｅａｌｅｄ）で電気抵抗率は大きく変化しなかった。これに対し、Ａｌ合金膜については熱処理前の電気抵抗率のよりも熱処理後の電気抵抗率の方が著しく低下した。
【００７２】
（屈曲回数に対する直流電気抵抗率比、及び電気抵抗変化率比とクラック密度との関係）
各熱処理前及び熱処理後のサンプルの屈曲試験前の電気抵抗率（Ｒ０）に対する屈曲試験後（１００００回屈曲後）の電気抵抗率（Ｒ）の比（Ｒ／Ｒ０）を表１に示す。表１中に「−」で示すサンプルについては、電気抵抗率比（Ｒ／Ｒ０）を算出しなかった。各膜のうち熱処理後の純Ａｌ膜及びＡｌ合金膜を有するサンプルについて、屈曲回数（１０００回、５０００回及び１００００回における電気抵抗率比（Ｒ／Ｒ０）とクラック密度との関係を図７に示す。図７の各サンプルのプロットにおいて、左から順に屈曲回数が１０００回、５０００回及び１００００回である。Ａｌ合金膜は、屈曲回数の増加に伴って電気抵抗率が上昇することが分かった。なお、図示はしないが、純Ｍｏ膜は１００００回屈曲後に断線したため、その電気抵抗率を測定することができなかった。
【００７３】
表１に示すように、１００００回屈曲後の純Ａｌ膜、Ａｌ−０．２ａｔ％Ｎｄ膜及びＡｌ−０．６ａｔ％膜の電気抵抗率比（Ｒ／Ｒ０）よりも、１００００回屈曲後のＡｌ−２．０ａｔ％Ｎｄ膜及びＡｌ−４．０ａｔ％Ｎｄ膜の電気抵抗率比（Ｒ／Ｒ０）の方が小さかった（電気抵抗率の上昇が抑制された。）。Ａｌ−０．２ａｔ％Ｎｄ膜及びＡｌ−０．６ａｔ％Ｎｄ膜は、Ｎｄの添加量が少ないため、純Ａｌと同程度の電気抵抗率の上昇を示したと考えられる。また、屈曲部分のＮｄ量が少なければ純Ａｌと同程度の電気抵抗率の上昇を示すが、逆にＮｄ量が多ければ電気抵抗率の上昇を抑えられると推測される。
【００７４】
図７に示す電気抵抗変化率比とクラック密度との相関図より、クラック密度の増加に伴って電気抵抗率比も上昇する傾向にあることが分かる。従って、屈曲試験後の電気抵抗率の上昇を抑えるには、クラックの生成及び進展を抑えることが有効である、すなわちＡｌ合金膜中のＮｄの含有量が２原子％以上であることが有効であるといえる。
【００７５】
（Ａｌ合金膜中のＮｄの含有量とヒロック密度との関係）
図８に、各熱処理後のサンプルのＡｌ合金中のＮｄの含有量とヒロック密度との関係を示す。図８に示すように、Ａｌ合金膜中のＮｄの含有量が大きい程、ヒロック密度が小さくなることが分かった。
【００７６】
（平均直径（平均結晶子サイズ）の測定結果）
表１に示すように、熱処理前のＡｌ合金膜の平均結晶子サイズは７０〜２００ｎｍ程度であった。いずれのサンプルも熱処理することで結晶性が高くなり、結晶粒子が熱処理前の２．０〜２．６倍に成長することが分かった。また、Ｎｄの含有量の増加に伴い、平均結晶子サイズが小さくなるよう制御できることが分かった。クラックは粒界に沿って発生する傾向にある。平均結晶子サイズが小さくなると、これが大きい場合に比べて多くの粒界が生成する。従って、この多くの粒界の生成により、屈曲時に膜にかかる応力が各粒界に分散されるため、長いクラックが生成し難くなったと想定される。なお、純Ｍｏ膜については平均結晶子サイズを測定しなかった。
【００７７】
（超微小負荷硬さ（ＨＴＬ）の測定結果）
表１に示すように、純Ａｌ膜及び純Ｍｏ膜のＨＴＬは、熱処理前後で変わらなかった。これに対し、Ｎｄの含有量が大きい程、Ａｌ合金膜のＨＴＬが大きい傾向にあることが分かった。一方、図示はしないが、熱処理温度を高くしていくと、ＨＴＬが小さくなり（硬さが緩和され）、純Ａｌ膜のＨＴＬに近づくことがわかった。この理由としては、熱処理前にはＡｌマトリックス内にＮｄが固溶し、Ａｌ合金膜が硬くなっていたのに対し、熱処理を行うことでＮｄが金属間化合物Ａｌ４Ｎｄとして析出したことに起因し、Ａｌ合金膜が柔らかくなったものと考えられる。また、屈曲試験後に断線したか否かを判定した結果と合わせると、ＨＴＬが１１０ＧＰａ以上１９０ＧＰａであると、屈曲耐性を示すことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上説明したように、本発明のアルミニウム合金膜は、屈曲耐性に優れる。本発明のフレキシブル表示装置は、屈曲耐性に優れる。従って、当該アルミニウム合金膜を用いることで、軽量で薄く、携帯に適したフレキシブル表示装置となる。本発明のスパッタリングターゲットを用いることで、本発明のアルミニウム合金膜を形成することができる。従って、本発明のスパッタリングターゲットを用いることで、軽量で薄く、携帯に適したフレキシブル表示装置を製造することが可能になる。
【符号の説明】
【００７９】
１、１１  基板
３、１３  膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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