触摸面板传感器用布线膜和触摸面板传感器技术领域
本发明涉及与透明导电膜连接的触摸面板传感器用布线膜和触摸面
板传感器。
背景技术
触摸面板传感器一般含有形成于输入区域的透明电极，和位于输入区
域的侧部(非输入区域)并与该透明电极电连接的布线部(例如参照专利
文献1)。布线部主要是由布线膜构成，布线膜由Cu、Al、Ag等金属材料
形成于构成透明电极的透明导电膜之上，电阻小的Cu尤其通用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2012-43298号公报
发明要解决的课题
通常，在触摸面板传感器的制造过程中，实施低于200℃的低加热处
理，但有在大气气氛中实施200℃以上(例如，约230℃左右)的加热处
理的情况。若对于Cu布线材料在大气气氛下，以上述的较高温度进行加
热处理，则Cu与氧容易反应，茶褐色半透明的Cu氧化物形成于表面，布
线膜变色。布线材料的缺陷通常以光学的方法进行检测，若像上述这样布
线膜发生变色，则会被作为缺陷检测出来，成为制造成品率降低的原因。
发明内容
本发明鉴于上述情况而形成，其目的在于，提供一种在与透明导电膜
连接的触摸面板传感器用Cu布线膜中当然具有低电阻，而且即使在大气
气氛中进行大约200℃以上的加热处理时，表面也不会变色的新颖的布线
膜，以及使用了它的触摸面板传感器。
用于解决课题的手段
能够达成上述课题的本发明的触摸面板传感器用布线膜所具有的要
旨在于，在与透明导电膜连接的触摸面板传感器用的布线膜中，所述布线
膜由如下第一层和第二层的层叠结构构成：所述第一层形成于透明导电膜
之上，为由纯Cu或以Cu为主成分的Cu合金构成的低电阻的层；所述第
二层形成于所述第一层之上，为由纯Al或在10原子％以下的范围内含有
从Ta、Nd和Ti所构成的组中选择的至少一种元素的Al合金构成的层。
在本发明的优选的实施方式中，所述第二层由在10原子％以下的范
围内含有从Ta、Nd和Ti所构成的组中选择的至少一种元素的Al合金构
成。
在本发明的优选的实施方式中，构成所述第一层的Cu合金含有从Ni、
Zn和Mn所构成的组中选择的至少一种元素。
在本发明中，也包括具备上述任意一项所述的触摸面板传感器用布线
膜的触摸面板传感器。
发明效果
本发明的触摸面板传感器用布线膜，具有在低电阻的Cu布线材料之
上形成有纯Al或规定的Al合金的层叠结构，因此能够一边维持布线膜所
要求的低电阻，同时即使在大气气氛中曝露在大约200℃以上的热过程时，
也能够防止上述布线膜表面的变色。其结果是，即使用通常的光学的方法
对于上述布线膜进行检测，也不会确认到该布线膜的缺陷，上述布线膜制
造成品率提高。
根据本发明，能够提供在触摸面板传感器中，即使进行通常不被采用
的、在大气气氛中的较高温的加热处理之后，也能够防止表面的变色的触
摸面板传感器用Cu合金布线膜，和使用了该布线膜的触摸面板传感器。
附图说明
图1是示意性地表示具备本发明的布线膜的触摸面板传感器的构成的
一部分的剖面图。
图2是表1的No.3(比较例)的截面TEM照片。
具体实施方式
本发明人等，在与透明导电膜直接连接的触摸面板传感器用布线膜
中，为了提供一种既维持着Cu布线膜带来的低电阻，同时即使在大气气
氛中曝露在大约200℃以上的热过程时，也可以防止该Cu布线膜表面的
变色的新颖的布线膜，而反复研究。其结果发现，如果使用如下层叠结构
的布线膜，即，在由纯Cu或以Cu为主成分的Cu合金所构成的低电阻层
(第一层)之上，配置纯Al；或在0.1～10原子％的范围内含有从Ta、Nd
和Ti所构成的组中选择的至少一种元素的Al合金(第二层)，则可达成
预期的目的，从而完成了本发明。
在本说明书中所谓“在大气气氛中进行200℃以上的加热处理”，是加
热温度大致200～300℃，加热时间大致30分～1小时的意思。上述的加
热处理，是关于形成第一层和第二层之后的热过程。
另外，在本说明书中所谓“即使在大气气氛中曝露在200℃以上的热
过程时，也能够防止Cu布线膜表面的变色”，意思是以后述的实施例所述
的方法，在大气气氛下，以230℃进行1小时的加热处理，测量加热处理
前后的布线膜的反射率时，反射率的变化率为50％以下。
另外在本说明书中所谓“电阻低”，意思是通过后述的实施例所述的
方法，测量上述加热处理前的布线膜(第一层+第二层的层叠膜)的电阻
时，电阻为200mΩ/□以下。
另外，有将构成第二层的“纯Al；或从Ta、Nd和Ti所构成的组中选
择的至少一种元素”，统称为“纯Al或规定的Al合金”的情况。
以下，一边参照图1，一边详细地说明具备本发明的布线膜的触摸面
板传感器。
如图1所示，本发明的触摸面板传感器，由基板、形成于基板之上的
透明导电膜、和直接连接在透明导电膜之上的布线膜构成。上述布线膜具
有直接形成于透明导电膜之上的第一层、和直接形成于第一层之上的第二
层的层叠结构。其中，第一层由纯Cu或以Cu为主成分的Cu合金构成，
有助于电阻的降低。第二层由纯Al；或在10原子％以下的范围内含有从
Ta、Nd和Ti所构成的组中选择的至少一种元素的Al合金(纯Al或规定
的Al合金)构成，有助于防止在大气气氛中曝露在200℃以上的热过程时
的布线膜的变色。
首先，对于本发明的布线膜详细地加以说明。
(关于构成第一层的纯Cu或以Cu为主成分的Cu合金)
直接配置在透明导电膜之上的第一层由纯Cu或以Cu为主成分的Cu
合金构成。具体来说，只要能够发挥出电阻低这样的Cu布线材料本来的
特性，则没有特别限定，例如，使用历来所使用的材料。
在本说明书中所谓“低电阻的第一层”，意思是从抑制触摸面板传感
器中的因互连电阻造成的信号延迟和功率损耗的观点出发，电阻率例如为
11μΩcm以下。优选为8.0μΩcm以下，更优选为5.0μΩcm以下。
在本发明中，能够使用以电阻率满足上述范围的方式，适当控制了合
金元素的种类或其含量的至少一个的Cu合金。
例如，作为用于Cu合金的元素，能够参照文献所述的数值等，从公
知的元素中很容易地选择电阻率低的元素(优选纯Cu和电阻率低的元
素)。这时的优选的含量的范围，以电阻率为上述范围的方式，根据所使
用的元素的种类适当控制即可。
或者，作为用于Cu合金的元素，也能够使用电阻率高的元素。这种
情况下，使电阻率为上述范围而减少含量。具体来说，虽然根据所使用的
元素的种类也会有所不同，但如果大致减少至0.05～1原子％左右的范围，
则能够降低电阻率。
作为本发明所用的Cu合金，例如，优选使用Cu-Ni合金、Cu-Zn
合金、Cu-Mn合金、Cu-Mg合金、Cu-Ca合金等；或含有这些合金元
素至少一种以上的Cu合金。其中，因为Cu-Ni合金、Cu-Zn合金、Cu
-Mn合金的电阻比较低，所以能够使各合金元素(Ni、Zn、Mn中的至
少一种)的含量的上限大致为10原子％以下。另外，上述Cu合金也可以
含有氧气、氮气的气体成分，例如，能够使用Cu-O和Cu-N等。
上述Cu合金含有上述可适用的元素，余量实质上是Cu和不可避免
的杂质。
用于本发明的Cu合金，此外还有后述的用于第二层的Al合金的各含
量，例如能够通过ICP发光分析法求得。
上述的由纯Cu或以Cu为主成分的Cu合金构成的第一层的膜厚，优
选为50nm以上。若第一层的膜厚过薄，则互连电阻变高。更优选为70nm
以上，进一步优选为100nm以上。另一方面，若第一层的膜厚过厚，则发
生布线形状的恶化和蚀刻残渣，因此优选为600nm以下，更优选为500nm
以下，进一步优选为450nm以下。
(关于构成第二层的纯Al或规定的Al合金)
本发明的触摸面板传感器用布线膜的特征部分在于，在上述的第一层
(纯Cu或以Cu为主成分的Cu合金)之上直接设有纯Al或规定的Al合
金(第二层)。
若在大气气氛下这样的氧存在下进行大约200℃以上的高温加热，则
构成第一层的Cu的表面容易被氧化而形成Cu氧化物。因此，需要形成防
止Cu的氧化的保护层。在保护层的特性中，需要对于氧化的耐久性(耐
氧化性)高。而且，即使在保护层的耐氧化性高的情况下，晶界粗大等膜
质差时，第一层的Cu元素仍会通过晶界而扩散到表面，在表面形成Cu
氧化物。因此，需要保护层致密。在本发明中作为保护层使用的纯Al或
规定的Al合金在表面形成钝态皮膜。因为Al的钝态皮膜致密，所以能够
防止Cu元素的扩散。因此，以上述纯Al或规定的Al合金作为保护层(第
二层)，通过层叠于上述第一层之上，能够防止Cu的氧化造成的变色。
此外，如果不使用纯Al，而是使用规定的Al合金，也不会发生因加
热造成的凝集、表面的粗糙这样的问题，因此非常有用。
构成上述Al合金的Ta、Nd和Ti，是从上述观点出发，基于大量的基
础实验而选择的。即，这些元素具有的作用是，抑制上述的高温热过程施
加时的热凝集，使晶粒微细化。因此，能够保持热过程后的表面的平坦性。
其结果是，热过程后的反射率的降低得到抑制，能够防止布线膜表面的变
色。这些元素可以单独使用，或也能够两种以上并用。上述元素之中优选
Ta、Nd。
上述元素的含量(单独含有时为单独的量，含有两种以上时为合计量)
优选为0.1原子％以上。上述元素的含量低于0.1原子％时，上述作用无法
有效地发挥，不能有效地抑制加热造成的凝集。上述元素的更优选的含量
为0.2原子％以上。但是，若上述元素的含量过多，则电阻增加，因此使
其上限为10原子％以下。上述元素的优选的含量的上限为3原子％以下，
更优选为2原子％以下。
上述Al合金在上述范围含有Ta、Nd和Ti的至少一种，余量是Al和
不可避免的杂质。
上述的由纯Al或规定的Al合金构成的第二层的膜厚优选为5nm以
上。第二层的膜厚为5nm以下时，难以在表面形成均匀的膜。更优选的膜
厚为10nm以上。另一方面，若第二层的膜厚高于150nm，则与配置在该
第二层之下的Cu布线材料(第一层)的锥度差变大，布线膜容易发生断
裂。更优选的膜厚为100nm以下。
另外，用于本发明的布线膜整体(第一层+第二层的层叠膜)的优选
的合计厚度大致为100nm以上，更优选为200nm以上，优选为600nm以
下，更优选为450nm以下。
构成上述第一层和第二层的各膜优选通过溅射法成膜。如果使用溅射
法，则能够成膜与溅射靶的组成大体相同的膜。例如，通过使用组成与期
望的Cu合金膜或Al合金膜相同的溅射靶，能够得到没有组成偏差的预期
的各膜。但是，并不限定于此，也可以使用不同组成的溅射靶，或者，也
可以在纯Cu溅射靶或纯Al溅射靶上装载期望的合金元素的金属而进行成
膜。
具体来说，为了制造由本发明的层叠结构构成的布线膜，首先，通过
溅射法成膜第一层之后，在其上，通过溅射法成膜上述第二层即可。
作为溅射法，例如采用DC溅射法、RF溅射法、磁控管溅射法、反
应性溅射法等任意一种溅射法都可以，其形成条件适宜设定即可。另外，
溅射靶的形状，包括根据溅射装置的形状和结构而加工成任意的形状的
(矩形盘状、圆形盘状、圆环形盘状等)。
以上，对于本发明的布线膜进行了说明。
如上述本发明具有的特征在于，特定与透明导电膜连接的布线膜的组
成，其以外的构成未特别限定，能够采用在触摸面板传感器的领域通常使
用的公知的构成。
基板能够使用一般所使用的透明基板，例如，除了玻璃以外，还可列
举聚对苯二甲酸乙二醇酯系、聚碳酸酯系或聚酰胺系的树脂系基板。优选
使用材料成本低廉的可对应辊对辊(口一ルトゥ口一ル：rolltoroll)的聚
对苯二甲酸乙二醇酯系、聚碳酸酯系或聚酰胺系等的薄膜。在本发明中，
例如，作为固定电极的下部电极的基板能够使用玻璃，需要挠性的上部电
极的基板能够使用聚碳酸酯系等的薄膜。施加于薄膜基板的热过程，只要
在薄膜的耐热温度以下则没有问题，但从提高密接性的观点出发，优选使
用对于100℃以上的热过程具有耐热性的薄膜。
配置在基板之上的透明导电膜的种类没有特别限定，作为代表例，可
列举氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。
本发明的触摸面板传感器能够作为电阻膜方式、静电容量方式、超声
波表面弹性波方式等的触摸面板传感器使用。本发明的触摸面板传感器，
能够通过公知的方法制造。
实施例
以下，列举实施例更具体地说明本发明，但本发明不受下述实施例限
制，在能够符合前、后述的主旨的范围内也可以加以变更实施，这些均包
含在本发明的技术范围内。
实施例1
(试料No.1～13的制作)
在本实施例中，如以下详述，在ITO膜之上形成各种布线膜，测量加
热处理前后的反射率和加热处理前的电阻。在表1所示的各布线膜中，％
的单位是原子％，Al合金的余量是Al和不可避免的杂质，Cu合金的余量
是Cu和不可避免的杂质。
首先，在玻璃基板(corning社制，EAGLEXG，直径100mmφ×10.7mm
的表面，通过DC磁控管溅射法形成透明导电膜(ITO：膜厚为100nm)。
溅射条件如下。
■岛沣制作所社制“HSR-552S”
■背压1.0×10-6Torr以下
■制程气压0.8mTorr
■制程气体Ar5sccm
5％-O2/Ar8sccm
■溅射功率1.85W/cm2
■极间距离50mm
■成膜温度室温
■基板温度室温
其次，在上述ITO膜的正上方，如表1所示形成第一层(纯Cu或Cu
合金膜)后，再形成第二层(Cu合金膜、纯Al膜或Al合金膜)(表1的
No.2～13)。各膜的成膜中，使用所对应的组成的溅射靶，通过DC磁控
管溅射法进行溅射。为了进行比较，还准备不具有第二层的样品(表1的
No.1)。任意一种膜均进行以下的溅射条件。
■岛沣制作所制“HMS-552”
■背压1.0×10-6Torr以下
■制程气压2mTorr
■制程气体Ar30sccm
■溅射功率3.2～1.6W/cm2
■极间距离50mm
■成膜温度室温
■基板温度室温
(加热处理前后的反射率的测量)
对于如此得到的各试料，在大气气氛下，以230℃进行1小时的加热
处理，测量加热处理前后的反射率(波长550nm)。反射率使用分光光度
计(日本分光社制V-570分光光度计)，测量绝对反射率。针对各试料，
求得加热处理前后的反射率的变化率的差(反射率的变化量)，计算上述
反射率的变化量(％)相对于加热处理前的反射率(％)，作为反射率的变
化率(％)。在本实施例中，如此计算的反射率的变化率为50％以下的为
良好，高于50％的为不良。
(加热处理前的电阻的测量)
对于加热处理前的各试料，以4端子法测量电阻。根据测量的电阻计
算薄膜电阻，200mΩ/□以下的为良好，高于200mΩ/□的为不良。
这些结果显示在表1中。表1的最右栏中设有综合评价一栏，对于全
部的项目为良好的记述“合格”，任意一个项目不良的记述“不合格”。
(TEM分析)
在图2中，显出了使用日立制作所制场致发射透射电子显微镜(TEM)
HF-2200，观察上述加热处理后的No.3的截面的结果。另外，对于图2
中的各点1～5，使用Noran社制EDX分析装置SystemSIX进行组成分析。
这些结果显示在表2中。
【表1】
![]()
【表2】
点
O
Ni
Cu
1
31.9
0.1
68
2
46.1
11
42.9
3
0
31.7
68.3
4
0
4.5
95.5
5
0
1.5
98.5
由这些结果能够进行以下分析。
首先，No.1是使用了纯Cu(只有第一层的单层)的布线膜的现有例。
No.1中，因为没有像本发明这样的第二层，所以若进行高温的大气加热处
理，则由于纯Cu的氧化而导致反射率减少(透射率增加)，反射率的变化
率约64％，发生了巨大变化。
No.2是在上述No.1之上形成有Cu-30原子％Ni合金(第二层)的
层叠布线膜的比较例。即使作为第二层使用Cu-30原子％Ni合金，仍不
能抑制因大气加热处理造成的Cu氧化物的形成，反射率的变化率大约
90％，进一步变大。
No.3是在上述No.2中，作为第一层使用Cu-1.0原子％Mn合金而代
替纯Cu的层叠布线膜的比较例。No.3的反射率的变化率约为93％，与前
述No.2相比，更进一步变大。由No.2和No.3的结果可知，作为第二层
使用Cu-30原子％Ni合金时，不论第一层的种类，都不能抑制因高温的
大气加热处理造成的Cu氧化物的形成。
上述No.3的结果，能够根据图2的TEM截面照片和表2的组成分析
结果进行确认。即，如图2和表2所示，若对于No.3进行上述的高温大
气加热处理，则在第二层(Cu-30原子％Ni合金)的表面(点1和2)形
成氧(O)量多的CuO的氧化膜。该氧在第一层(Cu-1.0原子％Mn合金)
中(图2中，点5)、上述第一层和第二层(Cu-30原子％Ni合金)的界
面邻域(图2中，点4)和上述第二层中(图2中，点3)完全未见(参
照表2)，作为第二层使用的Cu-30原子％Ni合金，可确认完全没有起到
抑制或防止因大气加热处理造成的CuO的氧化膜的形成的效果。
另外，在点3中，表2中显示Ni量高于30质量％。这是在局部的点
(数十nmφ)得到的数据，是由于偏析导致的。膜中的平均值为Cu-30
原子％Ni。
相对于此，No.4～13，是在上述No.1之上，以各种膜厚具有本发明
所限定的规定的第二层(纯Al或Al合金)的层叠布线膜的本发明例。如
表1所示，任何情况下，都能够将反射率的变化率降低至50％以下。另外，
任何情况下，加热处理前的电阻均十分低。
还有，上述No.4～13的TEM照片虽未显示，但任意一种情况下，与
前述图2不同，均确认到在第二层的表面未形成CuO的氧化膜。因此可
知，如果使用本发明的层叠布线膜，则能够一边维持低电阻，一边抑制因
大气加热处理造成的Cu氧化物的形成。
详细并参照特定的实施方式说明了本发明，但不脱离本发明的精神和
范围而能够加以各种变更和修正，这对于本领域技术人员来说很清楚。
本申请基于2013年6月5日申请的日本专利申请(专利申请2013-
119311)，其内容在此参照并援引。
产业上的可利用性
本发明的触摸面板传感器用布线膜具有低电阻，并且即使在大气气氛
中进行约200℃以上的加热处理时，表面也不会变色，使触摸面板传感器
的制造成品率大大提高。