JP2001329363A - 積層膜の形成方法及び積層膜 - Google Patents

積層膜の形成方法及び積層膜

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JP2001329363A
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metal oxide
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Yoshinori Iwabuchi
芳典 岩淵
Yukihiro Kusano
行弘 草野
Masahito Yoshikawa
雅人 吉川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパッタリング法により基板上に金属酸化物
薄膜と金属薄膜とを交互に多層に積層することにより、
PDPの前面に配置される透明導電性薄膜や熱線反射膜
として有用な低抵抗で導電性に優れた積層膜を形成す
る。 【解決手段】 スパッタリング法により、基板上に金属
酸化物薄膜と金属薄膜とを積層形成する積層膜の形成方
法において、金属酸化物薄膜を形成する際の雰囲気ガス
中の酸素濃度を5〜15vol%とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング法
により基板上に金属酸化物薄膜と金属薄膜とを交互に多
層に積層することにより、プラズマディスプレイパネル
(PDP)の前面に配置される透明導電性薄膜や熱線反
射膜として有用な低抵抗で導電性に優れた積層膜を形成
する方法と、この方法により形成された積層膜に関す
る。
【0002】
【従来の技術】PDPの前面板には、反射防止性能(即
ち、可視光高透過性(可視光低反射性))、熱線反射
(近赤外カット)性能、電磁波シールド性能等に優れる
ことが要求され、従来、このような要求性能のうち、熱
線反射性と電磁波シールド性とを兼備するものとして、
PETフィルム上にITO(スズインジウム酸化物)等
の金属酸化物薄膜とAg等の金属薄膜とを交互に多層積
層形成したフィルムが提供されている。
【0003】この積層膜の形成方法としては、スパッタ
リング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、CV
D法等、各種の方法があるが、膜厚制御が容易な点から
スパッタリング法が最も好適とされている。
【0004】スパッタリング法による金属薄膜の形成
は、主にアルゴン(Ar)などの不活性ガス雰囲気にて
行われるが、金属酸化物薄膜を金属酸化物をターゲット
としてスパッタリング法により形成する場合には、雰囲
気ガス中に酸素(O)を導入し、Ar/O雰囲気で
行われ、従来において、例えばITOの場合この雰囲気
ガス中のO濃度(ArとOとの合計に対するO
容量%)は1〜3vol%とする場合に最も抵抗値の低
い、従って、導電性に優れた金属酸化物薄膜が形成され
ることが知られている。従って、金属酸化物薄膜と金属
薄膜との積層膜の形成においても、金属酸化物薄膜の形
成時の成膜雰囲気は、O濃度1〜3vol%で実施さ
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らの研究により、金属酸化物薄膜と金属薄膜との積層
膜を形成する際に、従来、最も抵抗値の低い金属酸化物
薄膜が形成される成膜条件とされているO濃度1〜3
vol%で金属酸化物薄膜の形成を行った場合、金属酸
化物薄膜に隣接する金属薄膜の抵抗値が高くなり、結果
として得られる積層膜の導電性が損なわれることが判明
した。
【0006】従って、本発明は、このような金属薄膜の
抵抗値の悪化を防止して表面抵抗値が低く導電性に優れ
た積層膜を形成する方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の積層膜の形成方
法は、スパッタリング法により、基板上に金属酸化物薄
膜と金属薄膜とを積層形成する積層膜の形成方法におい
て、該金属酸化物薄膜を形成する際の雰囲気ガス中の酸
素濃度を5〜15vol%とすることを特徴とする。
【0008】本発明者らは、スパッタリング法による積
層膜の形成に当たり、金属酸化物薄膜形成時の雰囲気中
のO濃度を1〜3vol%とする従来の成膜条件で
は、金属薄膜の抵抗値が高くなる原因について検討した
結果、従来の成膜条件では、金属酸化物薄膜中の活性酸
素(不安定酸素)が金属薄膜との界面へ移動し、金属薄
膜を酸化させ、この結果、金属薄膜の抵抗値が悪化する
可能性が高いことを見出した。
【0009】そこで、本発明者らは、金属酸化物薄膜中
の酸素を安定化させて金属酸化物薄膜と接する金属薄膜
への酸素の移動を抑制するべく、更に検討を重ねた結
果、スパッタリング法による金属酸化物薄膜の形成時の
雰囲気ガス中のO濃度を従来よりも高く、5〜15v
ol%とすることにより、スパッタリング成膜時に酸素
が安定に結合した金属酸化物薄膜を形成することが可能
となり、このような金属酸化物薄膜であれば、隣接する
金属酸化物薄膜への酸素の移動を抑制することができる
ことを見出した。
【0010】本発明はこのような知見により完成された
ものであり、本発明の方法によれば、金属薄膜の酸化に
よる抵抗値の悪化を防止して、表面抵抗値の低い高特性
積層膜を形成することができる。
【0011】本発明においては、雰囲気ガスをArとO
とし、ArとOとの合計に対するO濃度を5〜1
5vol%、特に5〜10vol%とするのが好まし
い。
【0012】本発明においては、特に、金属酸化物薄膜
と金属薄膜とを交互に多層に積層形成した積層膜の形成
に有効であり、金属酸化物薄膜としてはITO、酸化イ
ンジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化チタン及び酸化ケ
イ素よりなる群から選ばれる1種の金属酸化物又は2種
以上の複合金属酸化物の薄膜が挙げられ、また、金属薄
膜としては、Ag,Au,Pt,Cu,Al,Cr,T
i,Zn,Sn,Ni,Co,Hf,Nb,Ta,W,
Zr,Pb,Pd及びInよりなる群から選ばれる1種
の金属又は2種以上の合金の薄膜が挙げられる。特に、
金属酸化物薄膜がITOであり、金属薄膜がAg薄膜で
ある積層膜が好適であり、このような本発明の方法によ
り、表面抵抗値3.5Ω/□以下の透明導電性薄膜を形
成するのが好ましい。
【0013】本発明の積層膜は、このような本発明の積
層膜の形成方法により形成されたものである。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
【0015】本発明においては、金属酸化物薄膜と金属
薄膜とをスパッタリング法により積層形成するに当た
り、金属酸化物薄膜の成膜雰囲気ガス中のO濃度を5
〜15vol%、好ましくは5〜10vol%としてス
パッタリングを行う。具体的には、スパッタリング装置
の真空槽内に金属ターゲットと金属酸化物ターゲットを
セットすると共に基板を配置し、真空槽内を真空引きし
た後、ArガスとOガスを導入して圧力0.1〜10
Pa程度に調整するが、その際の雰囲気ガスのO
度、即ち、ArガスとOとの合計に対するOの体積
割合を5〜15vol%好ましくは5〜10vol%と
する。
【0016】このO濃度が5vol%未満では、本発
明による金属酸化物薄膜中の酸素の安定化効果が十分に
得られず、金属酸化物薄膜から金属薄膜への酸素の移動
で金属薄膜の酸化による積層膜抵抗値の悪化、耐久性低
下が起こる。O濃度が過度に高いと、雰囲気ガス中の
酸素により金属薄膜が酸化させる恐れがあり、また、金
属酸化物薄膜の抵抗値も高くなる傾向があることから、
雰囲気ガス中のO濃度は15vol%以下、好ましく
は10vol%以下とする。
【0017】本発明の方法は、このように金属酸化物薄
膜の形成における成膜雰囲気ガス中のO濃度を5〜1
5vol%とすること以外は、従来法と同様に実施する
ことができ、金属薄膜の形成に当っては系内を0.1〜
10Pa程度のArガス雰囲気として常法に従ってスパ
ッタリングを行えば良い。
【0018】このような本発明の方法により形成される
金属酸化物薄膜及び金属薄膜の種類及びその膜厚、積層
数としては特に制限はないが、金属酸化物薄膜として
は、例えば、ITO、酸化インジウム、酸化スズ、酸化
亜鉛、酸化チタン及び酸化ケイ素よりなる群から選ばれ
る1種の金属酸化物又は2種以上の複合金属酸化物の薄
膜が挙げられる。その他金属酸化物膜としては、例えば
酸化亜鉛膜にZn2+よりイオン半径の小さいAl,S
i,B,Ti,Sn,Mg,Cr,F,Ga等をドープ
させた膜も同様に使用することができる。ドープ量とし
ては通常原子比で10%以下が好ましい。金属薄膜とし
ては例えば、Ag,Au,Pt,Cu,Al,Cr,T
i,Zn,Sn,Ni,Co,Hf,Nb,Ta,W,
Zr,Pb,Pd及びInよりなる群から選ばれる1種
の金属又は2種以上の合金の薄膜が挙げられる。
【0019】金属酸化物薄膜の膜厚は通常20〜200
nmの範囲で適宜設定され、金属薄膜の膜厚は通常5〜
20nmの範囲で適宜決定される。
【0020】なお、このような積層膜を形成する基板と
しては、用途に応じて各種の材質、厚みのものが用いら
れるが、PDP等の前面板としての用途においては、ポ
リエステル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、
ポリブチレンテレフタレート、ポリメチルメタアクリレ
ート(PMMA)、アクリル、ポリカーボネート(P
C)、ポリスチレン、トリアセテート、ポリビニルアル
コール、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエ
チレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリウレタ
ン、セロファン等、好ましくはPET、PC、PMMA
の透明フィルムであって、通常の場合、1μm〜10m
m程度の厚さのものが用いられるが、ガラス基板であっ
ても良い。
【0021】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0022】実施例1〜3、比較例1〜3 マグネトロンDCスパッタリング装置のターゲットとし
てITOとAgをセットし、基板として厚さ188μm
のPETフィルムを用いて積層膜の形成を行った。
【0023】まず、真空槽をターボ分子ポンプで1×1
−4Pa以下まで排気した後、ArガスとOガスと
を表1に示す流量で真空系内に導入し、圧力が0.5P
aとなるように調整した。この状態でITOターゲット
に電圧を印加して基板上にITO薄膜を成膜した。次
に、真空槽内のガスを全てArガスとなるように置換し
て圧力を0.5Paに調整し、その後Agターゲットに
電圧を印加してAg薄膜を成膜した。その後、再び上記
と同様のAr/Oガス雰囲気でITO薄膜を成膜し
て、基板上に、膜厚30nmのITO薄膜/膜厚15n
mのAg薄膜/膜厚30nmのITO薄膜の3層積層膜
を形成した。
【0024】この積層膜の表面抵抗値とAg薄膜中のO
濃度を測定し、結果を表1に示した。なお、Ag薄膜
中のO濃度は、XPS(X線光電子分光法)により測
定した。
【0025】表1より、ITO薄膜成膜時の雰囲気ガス
中のO濃度を5〜15vol%、特に5〜10vol
%とすることにより、抵抗値が低く導電性に優れた積層
膜を形成することができることがわかる。
【0026】
【表1】
【0027】なお、実施例1の方法で、同様に雰囲気ガ
スの切り換えを行って、ITO薄膜/Ag薄膜/ITO
薄膜/Ag薄膜/ITO薄膜/Ag薄膜/ITO薄膜の
7層積層膜を形成し、電磁波シールド性熱線カットフィ
ルムとしてPDPの前面に配置して使用したところ、良
好な特性を得ることができた。
【0028】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、金
属薄膜と金属酸化物薄膜との多層積層膜であって、表面
抵抗値が低く、PDPの前面板の電磁波シールド性熱線
カットフィルム等として有用な高特性積層膜が提供され
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01B 13/00 503 H01B 13/00 503B Fターム(参考) 4F100 AA17B AA17D AA20B AA20D AA21B AA21D AA25B AA25D AA28B AA28D AA33B AA33D AB01C AB01E AB10C AB10E AB12C AB12E AB13C AB13E AB15C AB15E AB16C AB16E AB17C AB17E AB18C AB18E AB21C AB21E AB23C AB23E AB24C AB24E AB25C AB25E AK42 AT00A BA03 BA04 BA05 BA07 BA08 BA10A BA10B BA10C BA10D BA10E BA13 EH66B EH66C EH66D EH66E EH662 EJ58B EJ58D EJ582 GB41 JG01 JG04 JM02B JM02C JM02D JM02E JN01 YY00B YY00D 4K029 AA09 AA11 BA02 BA03 BA04 BA05 BA06 BA07 BA08 BA10 BA12 BA13 BA15 BA16 BA17 BA18 BA43 BA45 BA46 BA47 BA48 BA49 BA50 BB02 BC05 BC09 BD00 CA05 EA05 5G307 FB01 FB02 5G323 BA01 BA02 BB05

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スパッタリング法により、基板上に金属
    酸化物薄膜と金属薄膜とを積層形成する積層膜の形成方
    法において、 該金属酸化物薄膜を形成する際の雰囲気ガス中の酸素濃
    度を5〜15vol%とすることを特徴とする積層膜の
    形成方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、雰囲気ガスがアルゴ
    ンと酸素であり、アルゴンと酸素との合計に対する酸素
    濃度が5〜15vol%であることを特徴とする積層膜
    の形成方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、酸素濃度が5
    〜10vol%であることを特徴とする積層膜の形成方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項におい
    て、金属酸化物薄膜と金属薄膜とを交互に多層に積層形
    成することを特徴とする積層膜の形成方法。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか1項におい
    て、金属酸化物薄膜がITO、酸化インジウム、酸化ス
    ズ、酸化亜鉛、酸化チタン及び酸化ケイ素よりなる群か
    ら選ばれる1種の金属酸化物又は2種以上の複合金属酸
    化物の薄膜であることを特徴とする積層膜の形成方法。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれか1項におい
    て、金属薄膜がAg,Au,Pt,Cu,Al,Cr,
    Ti,Zn,Sn,Ni,Co,Hf,Nb,Ta,
    W,Zr,Pb,Pd及びInよりなる群から選ばれる
    1種の金属又は2種以上の合金の薄膜であることを特徴
    とする積層膜の形成方法。
  7. 【請求項7】 請求項5又は6において、金属酸化物薄
    膜がITO薄膜であり、金属薄膜がAg薄膜であること
    を特徴とする積層膜の形成方法。
  8. 【請求項8】 請求項1ないし7のいずれか1項におい
    て、積層膜が透明導電性薄膜であることを特徴とする積
    層膜の形成方法。
  9. 【請求項9】 請求項1ないし8のいずれか1項におい
    て、積層膜の表面抵抗値が3.5Ω/□以下であること
    を特徴とする積層膜の形成方法。
  10. 【請求項10】 請求項1ないし9のいずれか1項に記
    載の方法で形成された積層膜。
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