JP2000111930A - Ｉｔｏ透明導電膜付き基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶カラー表示に用いられるカラーフイルタ
上に成膜したＩＴＯ透明導電膜は、膜の圧縮応力が高い
と、液晶表示素子の電極加工等の製造工程で応力の解放
に起因する膜剥離や割れの発生が生じ、液晶表示素子の
信頼性を低下させる原因となる。この課題を解決し、か
つ成膜を再現性よくできる低抵抗で低応力のＩＴＯ透明
導電膜はなかった。 【解決手段】 カラーフィルタ上に下地層として酸化イ
ンジウム層を成膜し、その上にＩＴＯ層を積層したＩＴ
Ｏ透明導電膜とする。下地層は、酸化インジウム焼結体
をターゲットとして直流スパッタリング法で成膜し、Ｉ
ＴＯ層は４重量％の酸化錫を含む酸化インジウム焼結体
にアーク放電プラズマを照射して蒸着により成膜する。
圧縮応力が６００ＭＰａ以下、比抵抗が１．６×１０^-4
Ωｃｍの透明な導電膜が再現性良く得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、錫含有酸化インジ
ウム多結晶透明導電膜が被覆された基板（ＩＴＯ透明導
電膜付き基板）に関し、とりわけ液晶表示素子などの透
明電極に好適に用いられる比抵抗が小さいＩＴＯ透明導
電膜付き基板とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＩＴＯ透明導電膜の比抵抗を下げ
る方法として、いくつかの方法が提案されてきた。例え
ば特開平３−２９２１６号公報には、アーク放電プラズ
マを用いた成膜法が開示されている。この方法は、低温
でＩＴＯ多結晶膜を緻密に堆積させることができ、かつ
膜中の電子キャリア密度を著しく増加させ、その結果透
明導電膜の電気抵抗を著しく下げることができるという
特徴がある。この方法を用いることによって、現在工業
的に広く用いられているマグネトロンスパッタ法などに
よるＩＴＯ多結晶膜に比較して、より比抵抗が低いＩＴ
Ｏ多結晶膜が得られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アーク
放電プラズマを用いた成膜法によるＩＴＯ多結晶膜は、
その原因について十分に解明されていないが、膜の圧縮
応力が著しく大きいという問題点があった。とりわけシ
ート抵抗を低くするために厚みを厚くすると、圧縮応力
値が大きいものとなる。

【０００４】透明導電膜の圧縮応力が大きいと、液晶表
示素子の透明電極として用いた場合、その製造工程中で
圧縮応力の解放による透明導電膜のわれが生じる課題が
あり、とりわけカラー表示等に用いられる有機樹脂成分
を含むカラーフイルタ上にアーク放電プラズマ法により
成膜したＩＴＯの多結晶の透明導電膜は、実用的な見地
から重要な課題であった。

【０００５】この課題を解決する方法として、本出願人
が先に出願した特願平１０−１３７９６８号には、グネ
トロンスパッタ法もしくは電子ビーム蒸着法により成膜
したＩＴＯ層とアーク放電プラズマ法により成膜したＩ
ＴＯ層の２層構成からなるＩＴＯ透明導電膜が提案され
ている。

【０００６】しかしながら、上記のＩＴＯ透明導電膜
は、マグネトロンスパッタ法（以下ＳＰ法）や電子ビー
ム蒸着法（以下ＥＢ法）により成膜したＩＴＯ膜の成膜
条件の振れによって、その上に成膜されるＩＴＯ層の比
抵抗が変動し、成膜室内の雰囲気の条件を高精度に制御
しないと、再現性よく低比抵抗の膜が得られないという
新たな課題があった。

【０００７】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、高精度の成膜条件を実現しなくても
再現性良く得られる低い圧縮応力と低比抵抗を兼ね備え
たＩＴＯ透明導電膜付き基板およびその製造方法を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１は、透明基板上
に下地層として酸化インジウム層が成膜され、その下地
層の上にＩＴＯ層が成膜されていることを特徴とする。

【０００９】低比抵抗の比較的表面が平滑なＩＴＯ層の
表面粗さを粗くするには、ＩＴＯ層の成膜条件、たとえ
ば成膜時の圧力、酸素濃度、成膜速度、基板温度な等種
々のの条件を最適化する方法がある。しかしこの方法に
よれば、表面粗さが増大しても、ＩＴＯの比抵抗が変化
し、すなわち比抵抗が大きくなってしまい、低比抵抗で
かつ表面粗さが大きいＩＴＯ透明導電膜とすることがで
きない。

【００１０】ＩＴＯ層の成膜過程での粒子成長が大きく
なる下地層として、基板とＩＴＯ層の間に酸化インジウ
ムの層を設けることにより、低比抵抗の性質を劣化させ
ることなくＩＴＯ層の表面粗さを粗くすることができ
る。さらに、下地層を成膜するときの成膜の条件が変化
しても、安定した抵抗のＩＴＯ透明導電膜とすることが
できる。ＩＴＯ層は下地としての酸化インジウム層の上
に直接成膜される。

【００１１】請求項２は、請求項１において、酸化イン
ジウム層には酸化錫が実質的に含有されないことおよ
び、ＩＴＯ層中の酸化錫を１重量％〜１５重量％含有す
るようにしたことを特徴とする。

【００１２】酸化インジウム層に実質的に酸化錫を含ま
ないとは、酸化錫が１重量％未満であることをいう。こ
こで、酸化錫以外の金属酸化物が自然に混入して不純物
として含まれていてもよい。

【００１３】一方、ＩＴＯ層中の酸化インジウムおよび
酸化錫の合計量に対する酸化錫の含有量が１重量％未満
であると、ＩＴＯ透明導電膜の比抵抗が大きくなってし
まうので好ましくなく、１５重量％を越えても比抵抗が
大きくなるとともに、ＩＴＯ透明導電膜の酸による電極
加工性が悪く（エッチングレートが小さくなり電極加工
をしにくくなる）なるので好ましくないからである。上
記の酸化錫の低比抵抗の膜とする観点から、４重量％以
上とするのがさらに好ましく、１２重量％以下とするの
が好ましい。さらに比抵抗を小さくする上から８重量％
以下がよい。

【００１４】請求項３は、請求項１または２において、
ＩＴＯ層を減圧した雰囲気が調整できる成膜室内で、錫
を含有する酸化インジウムの蒸着材料にアーク放電プラ
ズマを照射して蒸発させることにより成膜したことを特
徴とする。

【００１５】アーク放電プラズマを酸化錫を含む酸化イ
ンジウム蒸着材料に照射し、それを蒸発させる方法（以
下ＡＰ法という）により基板上に成膜したＩＴＯ層は、
それが酸化インジウム層上に直接成膜されることによ
り、再現性良く、低抵抗でかつ低圧縮応力の性質を有す
る。

【００１６】請求項４は、請求項１〜３のいずれかにお
いて、下地層としての酸化インジウム層を、減圧した雰
囲気が調整できる成膜室内で、インジウム金属または酸
化インジウム燒結体をターゲットとするマグネトロンス
パッタリング法により成膜した層としたことを特徴とす
る。

【００１７】下地層としての酸化インジウム層をマグネ
トロンスパッタリング法で高速に成膜し、アーク放電プ
ラズマ法によるＩＴＯ膜をその上に積層することによ
り、短い成膜時間で再現性良く、低抵抗のＩＴＯ透明導
電膜を基板上に成膜することができる。スパッタリング
にあたって高周波放電を用いることができる。

【００１８】請求項５は、請求項１〜３のいずれかにお
いて、下地層としての酸化インジウム層を、減圧した雰
囲気が調整できる成膜室内で、酸化インジウムの蒸着材
料に加速電子ビームを照射することにより蒸発させて成
膜（以下ＥＢ法という）した層であることを特徴とす
る。

【００１９】ＥＢ法で成膜され酸化インジウム層の上に
直接ＩＴＯ膜が成膜されることにより、再現性良く低比
抵抗のＩＴＯ透明導電膜を得ることができる。この理由
は、後述するようにＩＴＯ膜を成膜するときの抵抗を低
くする成膜条件（雰囲気ガス条件）が広いことによると
考えられる。ＥＢ法により成膜される層は、成膜室内の
雰囲気ガスを１３．５６ＭＨｚの高周波を印加して励起
し、蒸発流分子を活性化しながら蒸着するいわゆる高周
波イオンプレーティング法（以下ＲＦＩＰ法という）で
成膜した酸化インジウム層とすることができる。

【００２０】請求項６は、請求項１〜５のいずれかにお
いて、ＩＴＯ層を成膜された後大気に曝される前の酸化
インジウム層の上に直接成膜したことを特徴とする。

【００２１】下地層である酸化インジウムの表面が清浄
であることは、その上に成膜するＩＴＯ層の成膜条件を
広くするために好ましいからである。

【００２２】請求項７は、請求項１〜６のいずれかにお
いて、下地層としての酸化インジウム層の厚みを２ｎｍ
以上とすることを特徴とする。

【００２３】酸化インジウム層の厚みが２ｎｍ以下で
は、その上に成膜されるＩＴＯ層の結晶成長への影響が
小さく、ＩＴＯ透明導電膜の圧縮応力を低減する効果が
小さくなるからである。かかる観点から５ｎｍ以上とす
るのがさらに好ましい。

【００２４】請求項８は、請求項１〜７のいずれかにお
いて 下地層としての酸化インジウム層の厚みを８０ｎ
ｍ以下とすることを特徴とする。

【００２５】酸化インジウム層の厚みが８０ｎｍを越え
ても、ＩＴＯ透明導電膜の圧縮応力を低減する効果は８
０ｎｍ以下の場合とあまり変わらず、成膜にかかる時間
が長くなるマイナスの面が生じてくるからである。膜応
力の低減を効果的に得る上で、酸化インジウム層の厚み
は５０ｎｍ以下とするのが好ましい。

【００２６】請求項９は、請求項１〜８のいずれかにお
いて、ＩＴＯ透明導電膜の圧縮応力が６００ＭＰａ以
下、比抵抗が１．６×１０^-4Ωｃｍ以下としたことを特
徴とする。

【００２７】膜の圧縮応力を６００ＭＰａ以下にするこ
とにより、透明基板から膜が剥がれようとする力が小さ
くなるので膜の密着性が向上し、また膜に亀裂などの欠
点が生じるのがより抑制されるからである。また、比抵
抗を１．６×１０^-4Ωｃｍ以下であると、高精細表示に
必要とされる透明電極のシート抵抗は３Ω／□程度であ
るので、そのシート抵抗を確保するのに必要な膜の厚み
は、厚くても５３０ｎｍ程度である。この厚みは、酸の
エッチングによる電極加工を十分精度よく行える厚みで
あり、また透明電極の厚みにより液晶の配向乱れを生じ
ない厚みである。

【００２８】請求項１０は、請求項１〜９のいずれかに
おいて、透明基板がガラス板上に有機樹脂と着色剤とを
含む液晶表示用カラーフイルタが形成された基板である
ことを特徴とする。

【００２９】透明基板としては、ガラス板、有機樹脂な
どが例示できる。とりわけガラス板上に有機樹脂と着色
剤とを含むカラーフイルタが形成された基板である場合
に、圧縮応力の低減による効果、すなわちＩＴＯ透明導
電膜と有機樹脂表面との接着力が大きくなり、膜の剥離
やひび割れが防止できる点で実用的価値が大きい。本発
明のＩＴＯ透明導電膜の内部圧縮応力は小さいので、３
００℃以上の高温に加熱したガラス板上に直接成膜され
るときはもちろん、カラーフィルタのような有機樹脂の
上に２００℃前後で成膜される場合においても、とくに
基板との密着性が強固になる。

【００３０】請求項１２は、透明基板上に、減圧した雰
囲気が調整できる成膜室内で下地層として酸化インジウ
ム層を成膜し、大気に曝される前の前記酸化インジウム
層の上に直接、減圧した雰囲気が調整できる成膜室内で
ＩＴＯ層をアーク放電プラズマアーク法により積層成膜
するＩＴＯ透明導電膜付き基板の製造方法である。

【００３１】大気に暴露される前の酸化インジウム層の
上にＩＴＯ膜を成膜する方法としては、減圧した雰囲気
が調整できる同一成膜室内で酸化インジウムとＩＴＯ層
を積層する方法や、たとえば減圧した雰囲気が調整でき
る下地層の成膜室と減圧した雰囲気が調整できるＩＴＯ
層の成膜室を直列に配置し、基板をそれらの成膜室内を
移動通過させながら行ういわゆるインラインタイプの成
膜装置により積層する方法を用いることができる。

【００３２】請求項１３は、請求項１２において、下地
層としての酸化インジウム層を、酸化インジウムの蒸着
材料に加速電子ビームを照射することにより蒸発させて
成膜するか、インジウム金属もしくは酸化インジウムを
ターゲットとするマグネトロンスパッタリング法により
成膜し、ＩＴＯ層を酸化錫を含有する酸化インジウムの
蒸着材料にアーク放電プラズマを照射して蒸発させるこ
とにより成膜することを特徴とする。

【００３３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のＩＴＯ透明導電
膜付き基板の一実施例の一部断面図である。ＩＴＯ透明
導電膜付き基板２０は、透明基板２６の上にＩＴＯ透明
導電膜２１が成膜されている。透明基板２６は、ガラス
板２５の上にＲ、Ｇ、Ｂの三原色カラーフィルタ２４が
設けられている。ＩＴＯ透明導電膜２１は、カラーフィ
ルタ２４の上に下地層としての酸化インジウム層２２と
ＩＴＯ膜２３が積層されている。この積層は、下地層の
酸化インジウムがあらかじめ成膜された透明基板の酸化
インジウム層の上にＩＴＯ層が成膜されたものであっ
て、また下地層の酸化インジウムを透明基板に成膜後、
その層を大気に触れさせることなく速やかにＩＴＯ層を
積層したものであってもよい。

【００３４】図２は、本発明の実施例と比較例で得たサ
ンプルのＩＴＯ透明導電膜のシート抵抗の成膜時の雰囲
気ガスの酸素濃度依存性を示す図である。

【００３５】図３は、本発明のＩＴＯ透明導電膜付き基
板を得るのに用いた成膜装置の一実施例の概略断面図で
ある。真空排気手段（図示されない）につながる真空排
気口１９とガス導入手段（図示されない）につながるガ
ス導入口１７を有することにより減圧した雰囲気が調整
できる第１の成膜室１と、同様に真空排気手段（図示さ
れない）につながる真空排気口１８とガス導入手段（図
示されない）につながるガス導入口１６を有し、減圧し
た雰囲気が調整できる第２の成膜室２とが開閉可能なゲ
ートバルブ１２で連結されている。

【００３６】第１の成膜室１の底部には、高周波（Ｒ
Ｆ）電源（図示されない）により電圧が印加できるスパ
ッタリングカソード５が設けられており、このカソード
５の表面に酸化インジウム燒結体からなるターゲット９
がセットされる。下地層の成膜は、酸化インジウムター
ゲットをガス導入口１７から導入した酸素とアルゴンの
混合ガスの雰囲気でスパッタリングすることにより、タ
ーゲット上を通過中の基板１０の表面に行われる。

【００３７】第２の成膜室２には、成膜室の側壁に設け
られたアーク放電プラズマ発生ガン６が設けられ、アー
ク放電プラズマ発生ガン６内で発生したアーク放電プラ
ズマを水平方向に磁場を形成する磁石１４により成膜室
２内に引き出し、るつぼ７の下に設けた垂直方向の磁場
を形成する磁石１５により、引き出したアーク放電プラ
ズマ８を約９０度に曲げて、るつぼ７内に充填した蒸着
材料に照射する。これにより酸化錫を含む酸化インジウ
ムの蒸着材料を蒸発させ、ＩＴＯ層がるつぼ７の上部を
通過中の透明基板１０の酸化インジウム層の表面上に成
膜される。

【００３８】アーク放電プラズマ発生ガン６は、たとえ
ば真空第２５巻第１０号（１９８２年）に記載されてい
る公知の複合陰極型プラズマ発生ガン、圧力勾配型プラ
ズマ発生ガン、または両者を組み合わせたものを用いる
ことができる。

【００３９】基板の外部から第１の成膜室１への搬送
は、成膜室１と開閉可能なバルブ１２で連結した取り入
れ室３を介して行われる。また、第２の成膜室２から外
部へ基板を取り出すには、第２の成膜室２と開閉可能な
バルブ１２で連結した取り出し室４を介して行う。

【００４０】下地層とＩＴＯ層は、ローラー等の搬送コ
ンベア１１により搬送される基板に、減圧した雰囲気中
で連続して成膜される。また、必要により加熱ヒータ１
３により透明基板１０が加熱される。

【００４１】以下に本発明を実施例と比較例で説明す
る。 実施例 用いた基板は、いずれの実施例、比較例においても、透
明基板としてガラス板上にカラー液晶表示用のＲＧＢカ
ラーフイルタおよび有機保護膜が形成されたものを用
い、成膜時の温度を２００℃とした。実施例の１、４、
５、８、１０、１１、１３、１４および比較例の１、２
については、下地層とＩＴＯ層の成膜は、図３で示すイ
ンライン型の成膜装置で行った。実施例２、３、６、
７、９および実施例１２の下地層の酸化インジウム層と
その上のＩＴＯ層の成膜は、一旦酸化インジウム層を成
膜したものを大気中に取り出し、別の成膜装置でＩＴＯ
層を成膜した。成膜方法は下記の通りである。

【００４２】下地層の成膜方法 １）スパッタリング法（ＳＰーＲＦ法） ターゲット：酸化インジウムの焼結体（実施例）、酸化
インジウム１０重量％酸化錫１０重量％の粉末燒結体
（比較例） 成膜中雰囲気：０．０４Ｐａ（アルゴン９８％、酸素２
％の混合ガス導入） ２）電子ビーム蒸着法（ＥＢ法） 蒸着材料 ：酸化インジウムの粉末ペレット 成膜中雰囲気：０．００４Ｐａ（酸素導入） ３）高周波イオンプレーティング法（ＲＦＩＰ法） 蒸着材料 ：酸化インジウムの粉末ペレット 雰囲気 ：０．００４Ｐａ（酸素導入） 高周波電力 ：２００Ｗ（リング状端子より導入） ４）直流アーク放電プラズマ法（ＡＰ法） 蒸着材料 ：酸化インジウムの粉末燒結体 成膜中雰囲気：全圧０．０２７Ｐａ、酸素分圧０．００
２７Ｐａ（アルゴンと酸素） アーク放電プラズマガン：複合陰極型、 放電電流 ：１５０Ａ 放電電圧 ：９０Ｖ

【００４３】ＩＴＯ層の成膜方法 １）直流アーク放電プラズマ法（ＡＰ法） 蒸着材料 ：実施例１３は酸化インジウム９９重量％
酸化錫１重量％の粉末燒結体、実施例１４は酸化インジ
ウム８５重量％酸化錫１５重量％の粉末燒結体、その他
の実施例および比較例は、酸化インジウム９６重量％酸
化錫４重量％の粉末燒結体 成膜中雰囲気：全圧０．０２７Ｐａ、酸素分圧０．００
２７Ｐａ（アルゴンと酸素） アーク放電プラズマガン：複合陰極型 放電電流 ：１５０Ａ 放電電圧 ：９０Ｖ 表１の説明 ＳＰ−ＤＣ：直流マグネトロンスパッタ法 ＳＰ−ＲＦ：高周波マグネトロンスパッタ法 ＥＢ ：電子ビーム蒸着法 ＲＦＩＰ ：高周波プラズマイオンプレーティング法 ＡＰ ：アーク放電プラズマ法

【００４４】表２の説明 耐熱試験（２００℃、１時間） ◎：外観検査で問題なし △：外観検査で若干クラックあり ×：外観検査でクラックあり 電気特性：四端子法により膜のシート抵抗を測定し、膜
厚との関係から比抵抗を計算した。 圧縮応力：Ｘ線回折法による圧縮応力の測定法によっ
た。Ｘ線回折によって観測される結晶格子間隔に規定さ
れる回折角を、応力がないＩＴＯ粉末を測定した場合に
観測される回折角と比較し、そのずれを結晶歪みとして
結晶構造の歪み量を得た。これからＩＴＯの諸物性値を
用いて歪み量と圧縮応力の関係を計算した。具体的に
は、理学製ＲＡＤ−ｒＣ（管球はＣｒ（４０ＫＶ、２０
０ｍＡ）：λ＝２．２８９７Ａ）を測定装置として用
い、装置付属の応力測定プログラムを用いて計算を行っ
た。上記のＩＴＯの諸物性値としては、ヤング率＝１１
６０００ＭＰａ、ポアソン比＝０．３５０、応力定数値
＝−６５９．８９ＭＰａを用いた。比較した回折角は、
歪みがない場合の回折角を９７．３０２００°として計
した。 シート抵抗の変動：同条件で繰り返し１０バッチを成膜
したときの、１０点の測定値の最大値ＭＡＸ、最小値Ｍ
ＩＮおよび１０サンプルの平均値Ａとから、｛（ＭＡＸ
−Ａ）／Ａ｝×１００（％）および｛（ＭＩＮ−Ａ）／
Ａ｝×１００（％）を計算し、その絶対値が大きい値で
評価した。

【００４５】実施例１ 高周波マグネトロンスパッタ法により、酸化インジウム
を下地層として１０ｎｍ成膜し、大気に曝すことなく基
板をアーク放電プラズマ成膜装置内へ移し、真空排気ポ
ンプによって０．００２７Ｐａ以下の圧力に一旦排気
し、その後アルゴンガスを導入し、アーク放電プラズマ
発生ガンに電流を供給し、アーク放電プラズマを生起さ
せた。なお、成膜中はアルゴンガスと酸素ガスの混合ガ
スを雰囲気調整用のガス導入口より導入して雰囲気のガ
ス圧力、組成を一定にした。ＩＴＯ層の膜厚が３００ｎ
ｍとなるように調整した。ＩＴＯ透明導電膜の積層構成
を表１に、得られたＩＴＯ透明導電膜の電気特性と圧縮
応力の値を表２に示す。

【００４６】表２に示すように、このＩＴＯ透明導電膜
は、比抵抗１．３×１０^-4Ωｃｍ、圧縮応力５５０ＭＰ
ａという低比抵抗、低応力のＩＴＯ多結晶膜であった。
さらに、このＩＴＯ透明導電膜付き基板の耐熱試験結果
は、カラーフイルタおよびＩＴＯ透明導電膜とも外観に
は全く変化がなく、かつ電気特性も変化しなかった。

【００４７】この膜を同条件で繰り返し１０バッチ成膜
したところ、バッチ間でのシート抵抗の変動は５％であ
った。この値は後述する下地層にＩＴＯを用いた比較例
１および比較例２と比べて、得られる抵抗値の変動が小
さいことが分かる。すなわち、耐熱特性が極めて良いＩ
ＴＯ透明導電膜を、シート抵抗の小さい変動で得られる
ことが分かる。

【００４８】実施例２ 電子ビーム蒸着法により、酸化インジウムを３０ｎｍ成
膜し、この酸化インジウム層を下地層として、アーク放
電プラズマ法でＩＴＯ層を３００ｎｍ成膜した。得られ
たＩＴＯ透明導電膜の電気特性と圧縮応力の値を表２に
示す。このＩＴＯ透明導電膜は、比抵抗１．５×１０^-4
Ωｃｍ、圧縮応力４１０ＭＰａという低比抵抗、低応力
のＩＴＯ多結晶膜であった。また、耐熱試験結果は、実
施例１と同様外観には全く変化がなく、かつ電気特性も
変化しなかった。１０バッチの成膜をしたところ、バッ
チ間でのシート抵抗の変動が６％となった。実施例２に
よれば、耐熱特性が極めて良いＩＴＯ透明導電膜を、抵
抗の小さい変動で得られることが分かる。

【００４９】実施例３ ＲＦプラズマを用いたイオンプレーティング法により、
酸化インジウムを３０ｎｍ成膜した。この酸化インジウ
ム層を下地層として、アーク放電プラズマ法によりＩＴ
Ｏ層を３００ｎｍ成膜した。得られたＩＴＯ透明導電膜
の電気特性と圧縮応力の値を表２に示す。このＩＴＯ透
明導電膜は、比抵抗が１．４×１０^-4Ωｃｍで、圧縮応
力が４５０ＭＰａであった。耐熱試験結果では、ＩＴＯ
透明導電膜およびカラーフィルタの外観は全く変化がな
く、かつ電気特性も変化しなかった。また、繰り返し１
０バッチの成膜をしたところ、バッチ間でのシート抵抗
の変動が５％となった。実施例３によれば、耐熱特性が
極めて良いＩＴＯ透明導電膜を、抵抗の小さい変動で得
られることが分かる。

【００５０】実施例４〜実施例１１ 酸化インジウム層の成膜方法及び厚みを種々変えた下地
層を成膜し、その上にアーク放電プラズマ法によってＩ
ＴＯ層を３００ｎｍ積層した。得られたＩＴＯ透明導電
膜の電気特性と圧縮応力の値を表２に示す。実施例４〜
８および９のサンプルの耐熱試験結果は、ＩＴＯ透明導
電膜およびカラーフィルタの外観とも全く変化が無く、
かつ電気特性も変化しなかった。いずれのＩＴＯ透明導
電膜も、比抵抗が１．６×１０^-4Ωｃｍ以下と低く、膜
の圧縮応力値は下地層を用いなかった比較例３に比べ
て、極めて低い値であった。全ての実施例について、シ
ート抵抗の１０バッチ間での変動は後述する比較例１お
よび比較例２と比較して小さいものであった。実施例４
〜実施例１１によれば、耐熱特性が良いＩＴＯ透明導電
膜を、抵抗の小さい変動で得られることが分かる。

【００５１】実施例９および実施例１０のサンプルは、
酸化インジウムの下地層の厚みが薄いために、膜の応力
は、実施例９が８００ＭＰａ、実施例１０が９００ＭＰ
ａと比較例３（１１００ＭＰａ）に比較して低い値であ
ったが、下地層の厚みが２ｎｍ以上の他の実施例１〜実
施例８に比較すると応力の低減効果は小さかった。

【００５２】実施例１２ 下地層およびＩＴＯ層をともにアーク放電プラズマ法に
より成膜した。１０バッチのサンプルのシート抵抗の変
動は３％であった。実施例１２では、耐熱特性が良いＩ
ＴＯ透明導電膜を、小さい抵抗の変動で得られることが
分かる。

【００５３】実施例１３および１４ 実施例１とは、表１に示すように、下地層の厚みについ
てその厚さを変えたこと、ＩＴＯ層については錫の含有
量を変えたことの他は同じようにして、ＩＴＯ透明導電
膜を成膜した。いずれの場合も、耐熱特性が良好でか
つ、１０バッチ間のサンプルのシート抵抗の変動は小さ
かった。

【００５４】比較例１ 直流マグネトロンスパッタ法により、ＩＴＯを下地層と
して１０ｎｍ成膜し、大気に曝すことなく基板をアーク
放電プラズマ成膜装置内へ移し、ＡＰ法によってＩＴＯ
層を２９０ｎｍ成膜した。ＩＴＯ透明導電膜の厚みは、
ＳＰ−ＤＣ法のＩＴＯ層とＡＰ法のＩＴＯ層を合わせて
３００ｎｍとなるようにした。得られたＩＴＯ透明導電
膜の電気特性と圧縮応力の値を表２に示す。このＩＴＯ
透明導電膜は、比抵抗が１．３×１０^-4Ωｃｍ、圧縮応
力は５００ＭＰａと小さい値であった。しかしながら、
繰り返し１０バッチの成膜をしたところ、バッチ間での
シート抵抗の変動が１５％となった。これは実施例と比
較して、得られる抵抗値のバラツキが大きかった。

【００５５】

【表１】 ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ 下地層 ＩＴＯ層 例 材料 成膜法 層厚み 成膜法 層厚み （ｎｍ） （ｎｍ） −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 実施例１ In₂O₃ SP-RF 10 AP 300 実施例２ In₂O₃ EB 30 AP 300 実施例３ In₂O₃ RFIP 30 AP 300 実施例４ In₂O₃ SP-RF 5 AP 300 実施例５ In₂O₃ SP-RF 2 AP 300 実施例６ In₂O₃ EB 50 AP 300 実施例７ In₂O₃ RFIP 60 AP 300 実施例８ In₂O₃ SP-RF 80 AP 300 実施例９ In₂O₃ EB 1 AP 300 実施例10 In₂O₃ SP-RF 1 AP 300 実施例11 In₂O₃ SP-RF 100 AP 300 実施例12 In₂O₃ AP 30 AP 300 実施例13 In₂O₃ SP-RF 30 AP 300 実施例14 In₂O₃ SP-RF 30 AP 300 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 比較例１ ITO SP-DC 10 AP 290 比較例２ ITO SP-RF 30 AP 270 比較例３ − − − AP 300 ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

【００５６】

【表２】 ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝=========, 例 シート抵抗 比抵抗 圧縮応力 耐熱試験 １０バッチの (Ω/□) (×10^-4Ωcm)（MPa) 抵抗の変動（％） −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 実施例１ 4.35 1.3 550 ◎ 5 実施例２ 5.12 1.5 410 ◎ 6 実施例３ 4.78 1.4 450 ◎ 5 実施例４ 4.25 1.3 570 ◎ 5 実施例５ 4.28 1.3 600 ◎ 7 実施例６ 5.01 1.5 390 ◎ 4 実施例７ 5.22 1.6 450 ◎ 3 実施例８ 5.46 1.6 530 ◎ 3 実施例９ 4.70 1.4 800 △ 4 実施例10 4.80 1.4 900 △ 4 実施例11 5.48 1.6 530 ◎ 3 実施例12 4.75 1.4 900 △ 3 実施例13 5.71 1.7 520 ◎ 5 実施例14 6.09 1.8 530 ◎ 6 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 比較例１ 4.30 1.3 500 ◎ 15 比較例２ 4.40 1.3 550 ◎ 12 比較例３ 4.70 1.4 1100 × 3 ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

【００５７】比較例２ 高周波マグネトロンスパッタ法により、ＩＴＯを下地層
として３０ｎｍ成膜し、その膜を大気に曝すことなくア
ーク放電プラズマ成膜装置内へ移し、ＡＰ法によってＩ
ＴＯ層を２７０ｎｍ成膜した。ＩＴＯ透明導電膜の厚み
はＳＰ−ＲＦ法のＩＴＯ層とＡＰ法のＩＴＯ層を合わせ
て３００ｎｍとなるようにした。得られたＩＴＯ透明導
電膜の電気特性と圧縮応力の値を表２に示す。このＩＴ
Ｏ透明導電膜は、比抵抗が１．３×１０^-4Ωｃｍ、圧縮
応力は５５０ＭＰａと小さい値であった。しかしなが
ら、繰り返し１０バッチのサンプルを成膜したところ、
バッチ間でのシート抵抗の変動が１２％となった。これ
は実施例と比較して、得られる抵抗値のバラツキが不安
定になった。

【００５８】比較例３（ＡＰ法の単層膜） 実施例１で示したアーク放電プラズマ法のみで、３００
ｎｍの厚みのＩＴＯ単層膜を成膜した。得られたＩＴＯ
透明導電膜の電気特性と圧縮応力の値を表２に示す。こ
のＩＴＯ透明導電膜は、比抵抗が１．４×１０^-4Ωｃｍ
と小さい値であったが、圧縮応力は１１００ＭＰａと大
きい値であった。この基板を２００℃で１時間焼成した
ところ、ＩＴＯ膜表面にクラックが生じた。

【００５９】上記の実施例および比較例で分かるよう
に、下地層として酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）を用いる
ことによって、ＩＴＯ単層膜に比較して著しく圧縮応力
を低減させることができ、それにより耐熱特性を良くす
ることができることが分かる。また、ＩＴＯ層を下地層
とする場合に比べて、シート抵抗を再現性良く得られる
ことが分かる。すなわち、上記の実施例および比較例か
ら、下地層として酸化インジウムを用い、その上にＩＴ
Ｏを積層することにより、圧縮応力が低減されたＩＴＯ
透明導電膜とすることができ、シート抵抗のバッチ間の
変動を小さくすることができる。

【００６０】下地層を酸化インジウムとすることより、
バッチ間のシート抵抗の変動が小さくなる理由は明確で
はない。減少するターゲット材の摩耗状態、雰囲気中の
ガス成分の変動、基板が成膜装置内に持ち込む水分など
の工業的に考え得る不可避の変動等が、シート抵抗の値
に影響を与えるものと考えられるが、下地層の酸化イン
ジウムが得られる膜のシート抵抗に及ぼす影響を柔らげ
るものと考えられた。

【００６１】実施例１５ 上記の実施例および比較例で示したシート抵抗のバッチ
間の変動が、下地層を成膜するときの雰囲気ガス条件の
変動と関係があることが予想された。そこで、下地層を
成膜する時の雰囲気ガスの酸素濃度が変化したときに与
えるＩＴＯ透明導電膜への影響を、酸化インジウムの下
地層とＩＴＯの下地層について調べた。

【００６２】下地層として酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）
層またはＩＴＯ層（それぞれ３０ｎｍの厚み）をＳＰ−
ＲＦ法により、スパッタリング電力密度を３Ｗ／ｃ
ｍ²、スパッタリング圧力を０．０４Ｐａの一定に固定
し、酸素濃度を変化させて成膜した。得られた下地層の
上に、実施例１と同じ成膜方法でＩＴＯ層を成膜した。
シート抵抗に寄与するＩＴＯ透明導電膜の総膜厚を一定
にするために、下地層が酸化インジウムの場合ＡＰ法で
成膜するＩＴＯは３００ｎｍとし、下地層がＩＴＯの場
合は、ＡＰ法で成膜するＩＴＯは２７０ｎｍとやや薄め
にした。

【００６３】結果を図２に示すように、下地層を酸化イ
ンジウムとした場合、下地層をＩＴＯとした場合に比較
して、ＩＴＯ透明導電膜のシート抵抗値は下地層を成膜
するときの酸素濃度の変動が大きくても、ほとんど変わ
らないことが分かった。すなわち、下地層を成膜すると
きに雰囲気ガス中の酸素濃度が変化しても、ＩＴＯ透明
導電膜全体として、抵抗の変動が小さいものが得られる
ことが確認された。これは、上記の実施例で得られたサ
ンプルの抵抗の変動が、比較例で得られた抵抗の変動も
小さく、抵抗値を再現性良く得られる理由の一つであろ
うと考えられた。

【００６４】以上説明したように、本発明によれば、低
比抵抗で、かつ９００ＭＰａ以下の低圧縮応力値のＩＴ
Ｏ透明導電膜付き基板を再現性良く得られることが分か
る。

【００６５】

【発明の効果】請求項１によれば、ＩＴＯ透明導電膜
は、酸化インジウムの下地層を設けたので、内部圧縮応
力が低減される。また、下地層の成膜時の雰囲気条件が
変化しても、得られるＩＴＯ透明導電膜の抵抗値の変動
が小さい。これにより、バッチ間でシート抵抗の変動が
小さくなり、抵抗値が安定したＩＴＯ透明導電膜付き基
板が得られる。

【００６６】加えて、ＩＴＯ層をアーク放電プラズマ法
により成膜することにより、比較的低温に維持した透明
基板に対しても、ＩＴＯ透明導電膜を抵抗値の再現性よ
く得られる。

【００６７】加えて、酸化インジウム層をインジウム金
属もしくは酸化インジウムをターゲットとするマグネト
ロンスパッタリング法、または酸化インジウムに加速電
子ビームを照射する蒸着法で成膜すると、抵抗の再現性
が良いＩＴＯ透明導電膜とすることができる。

【００６８】加えて、酸化インジウム層の厚みを所定厚
み範囲とすることにより、ＩＴＯ透明導電膜の低抵抗特
性と良好な再現性を効果的に得ることができる。

【００６９】また、液晶表示用カラーフイルタが形成さ
れた基板上に成膜されたＩＴＯ透明導電膜の圧縮応力を
６００ＭＰａ以下、比抵抗を１．６×１０^-4Ωｃｍ以下
とすることにより、密着力が確保され高精細表示に適し
たカラーフィルター付き基板とすることができる。

【００７０】また、透明基板上に、下地層としての酸化
インジウム層を成膜し、その後大気に曝される前の下地
層の上に直接、減圧した雰囲気が調整できる成膜室内で
ＩＴＯ層を積層すると、ＩＴＯ透明導電膜のシート抵抗
を再現性良く得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＩＴＯ透明導電膜付き基板の一実施例
の断面図である。

【図２】下地層の成膜時の雰囲気中の酸素濃度が及ぼす
ＩＴＯ透明導電膜のシート抵抗への影響を示す図であ
る。

【図３】本発明の実施に用いた成膜装置の一実施例の概
略断面図である。

【符号の説明】

１：第１の成膜室、２：第２の成膜室、３：取り入れ
室、４：取り出し室、５：スパッタリングカソード、
６：アーク放電プラズ発生ガン、７：るつぼ ８：アーク放電プラズマ、９：酸化インジウムターゲッ
ト、１０：透明基板、１１：搬送コンベア、１２：ゲー
トバルブ、１３：加熱ヒータ、１４：水平磁場発生用磁
気コイル、１５：磁石、１６、１７：ガス導入口、１
８、１９：真空排気口、２０：ＩＴＯ透明導電膜付き基
板、２１：ＩＴＯ透明導電膜、２２：酸化インジウム
層、２３：ＩＴＯ層、２４：カラーフイルタ、２４：ガ
ラス板、２５：透明基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 俊司 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号 日本板硝子株式会社内 Ｆターム(参考） 2H090 JA08 JB02 JB03 LA01 LA15 2H091 FA02Y GA01 LA30 2H092 GA17 GA34 HA04 MA05 MA09 NA11 NA28 PA08 5C094 AA32 AA36 BA43 DA13 EA05 ED03 GB01 JA05 JA08 JA20

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上に下地層として酸化インジウ
   ム層が成膜され、前記酸化インジウム層の上にＩＴＯ層
   が成膜されたＩＴＯ透明導電膜付き基板。
2. 【請求項２】 前記酸化インジウム層には酸化錫が実質
   的に含有されず、前記ＩＴＯ層には、酸化錫が１重量％
   〜１５重量％含有することを特徴とする請求項１に記載
   のＩＴＯ透明導電膜付き基板。
3. 【請求項３】 前記ＩＴＯ層は、減圧した雰囲気が調整
   できる成膜室内で、錫を含有する酸化インジウムの蒸着
   材料にアーク放電プラズマを照射して蒸発させることに
   より成膜した層であることを特徴とする請求項１または
   ２に記載のＩＴＯ透明導電膜付き基板。
4. 【請求項４】 前記酸化インジウム層は、減圧した雰囲
   気が調整できる成膜室内で、インジウム金属もしくは酸
   化インジウムをターゲットとするマグネトロンスパッタ
   リング法により成膜した層であることを特徴とする請求
   項１〜３のいずれかに記載のＩＴＯ透明導電膜付き基
   板。
5. 【請求項５】 前記酸化インジウム層は、減圧した雰囲
   気が調整できる成膜室内で、酸化インジウムの蒸着材料
   に加速電子ビームを照射することにより蒸発させて成膜
   した層であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   に記載のＩＴＯ透明導電膜付き基板。
6. 【請求項６】 前記ＩＴＯ層は、成膜された後大気に曝
   される前の前記酸化インジウム層の上に直接成膜された
   層であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記
   載のＩＴＯ透明導電膜付き基板。
7. 【請求項７】 前記酸化インジウム層の厚みを２ｎｍ以
   上とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記
   載のＩＴＯ透明導電膜付き基板
8. 【請求項８】 前記酸化インジウム層の厚みを８０ｎｍ
   以下とすることを特徴とする請求項７に記載のＩＴＯ透
   明導電膜付き基板。
9. 【請求項９】 前記ＩＴＯ透明導電膜の圧縮応力を６０
   ０ＭＰａ以下、比抵抗を１．６×１０^-4Ωｃｍ以下とし
   たことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のＩ
   ＴＯ透明導電膜付き基板。
10. 【請求項１０】 前記透明基板は、ガラス板上に有機樹
    脂と着色剤とを含む液晶表示用カラーフイルタが形成さ
    れた基板であることを特徴とする請求項１〜９のいずれ
    かに記載のＩＴＯ透明導電膜付き基板。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載のＩＴＯ透明導電膜
    付き基板を少なくとも一方の対向基板に用いたカラー液
    晶表示素子。
12. 【請求項１２】 透明基板上に、減圧した雰囲気が調整
    できる成膜室内で下地層として酸化インジウム層を成膜
    し、その後大気に曝される前の前記酸化インジウム層の
    上に直接、減圧した雰囲気が調整できる成膜室内でＩＴ
    Ｏ層を成膜するＩＴＯ透明導電膜付き基板の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記酸化インジウム層を、酸化インジ
    ウムの蒸着材料に加速電子ビームを照射することにより
    蒸発させて成膜するか、インジウム金属もしくは酸化イ
    ンジウムをターゲットとするマグネトロンスパッタリン
    グ法により成膜し、前記ＩＴＯ層を酸化錫を含有する酸
    化インジウムの蒸着材料にアーク放電プラズマを照射し
    て蒸発させることにより成膜することを特徴とする請求
    項１２に記載のＩＴＯ透明導電膜付き基板の製造方法。