JP2002129308A - 透明導電性薄膜積層体 - Google Patents
透明導電性薄膜積層体Info
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Non-Insulated Conductors (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】無定型質のＩＴＯ薄膜を熱可塑性樹脂を含む基
材上に積層した透明導電性薄膜積層体を提供すること。 【解決手段】基材上にＩＴＯ（酸化インジウム／酸化ス
ズ）薄膜が積層された透明導電性薄膜積層体おいて、該
薄膜の結晶形態が無定型であり、且つ該薄膜の比抵抗値
が５×１０−４Ωcm以下であることを特徴とする、スパ
ッタリング法によって形成された透明導電性薄膜積層
体。
材上に積層した透明導電性薄膜積層体を提供すること。 【解決手段】基材上にＩＴＯ（酸化インジウム／酸化ス
ズ）薄膜が積層された透明導電性薄膜積層体おいて、該
薄膜の結晶形態が無定型であり、且つ該薄膜の比抵抗値
が５×１０−４Ωcm以下であることを特徴とする、スパ
ッタリング法によって形成された透明導電性薄膜積層
体。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は無定型質のＩＴＯ薄
膜を基材上に積層した透明導電性薄膜積層体に関するも
のである。
膜を基材上に積層した透明導電性薄膜積層体に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ＩＴＯ薄膜は可視光域での透
明性が良好で、且つ高い導電性を持つため、ＬＣＤ基板
や液晶表示素子の画素電極、ＰＤＰ用電磁波遮蔽フィル
ター等に広く用いられている。一般に、導電性薄膜の抵
抗を下げるためには、基材上の薄膜構成原子配置を高密
度化させ、結晶質層を形成すれば良いと考えられてい
る。この結晶質層を形成するためには基材上に堆積され
たスパッタリング粒子の表面拡散が要求され、基材を加
熱することが行われる。例えば、特開昭５７−８８０２
８号公報では、特定のスパッタリングガスを使用した反
応性スパッタリング法において基材を２００℃以上とす
る方法が開示されている。また、特開平９−７８２３６
号公報ではキャリヤーガスにキセノンを用い、基材温度
を２００℃以上とすることで２．５×１０−４Ωｃｍ以
下の低抵抗値が得られている。しかし、このように基材
の温度を上げて薄膜を形成する場合、基材として低軟化
温度を有する材料の使用が困難であり、得られる透明導
電性薄膜積層体の種類が制限されていた。また、スパッ
タリング粒子を表面拡散させる方法として基材のバイア
ス電圧を制御することも行われるが、基材の損傷やＡｒ
トラップを引き起こし、低比抵抗膜は得られていなかっ
た。
明性が良好で、且つ高い導電性を持つため、ＬＣＤ基板
や液晶表示素子の画素電極、ＰＤＰ用電磁波遮蔽フィル
ター等に広く用いられている。一般に、導電性薄膜の抵
抗を下げるためには、基材上の薄膜構成原子配置を高密
度化させ、結晶質層を形成すれば良いと考えられてい
る。この結晶質層を形成するためには基材上に堆積され
たスパッタリング粒子の表面拡散が要求され、基材を加
熱することが行われる。例えば、特開昭５７−８８０２
８号公報では、特定のスパッタリングガスを使用した反
応性スパッタリング法において基材を２００℃以上とす
る方法が開示されている。また、特開平９−７８２３６
号公報ではキャリヤーガスにキセノンを用い、基材温度
を２００℃以上とすることで２．５×１０−４Ωｃｍ以
下の低抵抗値が得られている。しかし、このように基材
の温度を上げて薄膜を形成する場合、基材として低軟化
温度を有する材料の使用が困難であり、得られる透明導
電性薄膜積層体の種類が制限されていた。また、スパッ
タリング粒子を表面拡散させる方法として基材のバイア
ス電圧を制御することも行われるが、基材の損傷やＡｒ
トラップを引き起こし、低比抵抗膜は得られていなかっ
た。
【０００３】また、ＩＴＯ薄膜を液晶表示素子の画素電
極に用いる場合は、ＩＴＯ薄膜を各画素にパターン化す
る必要があり、エッチングのし易さが要求される。一般
に無定型質のＩＴＯ薄膜はエッチング速度が大きく取れ
るため該用途に好適であるが、無定型質薄膜を得るため
には基材を低温に保って製膜が行う必要があり、基材を
低温に保って製膜した場合は薄膜の抵抗値が大きくな
り、且つ透過率が低下するため透明導電性薄膜積層体と
して十分な性能のものが作製できていなかった。
極に用いる場合は、ＩＴＯ薄膜を各画素にパターン化す
る必要があり、エッチングのし易さが要求される。一般
に無定型質のＩＴＯ薄膜はエッチング速度が大きく取れ
るため該用途に好適であるが、無定型質薄膜を得るため
には基材を低温に保って製膜が行う必要があり、基材を
低温に保って製膜した場合は薄膜の抵抗値が大きくな
り、且つ透過率が低下するため透明導電性薄膜積層体と
して十分な性能のものが作製できていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、透明導電性
薄膜積層体において前述の現状に鑑みてなされたもの
で、従って、本発明は無定型質ＩＴＯ薄膜であって、且
つ比抵抗が１０−４Ωｃｍオーダーの透明導電性薄膜積
層体の提供を目的とする。
薄膜積層体において前述の現状に鑑みてなされたもの
で、従って、本発明は無定型質ＩＴＯ薄膜であって、且
つ比抵抗が１０−４Ωｃｍオーダーの透明導電性薄膜積
層体の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、前記課題について鋭意検討した結果、スパッタリ
ング法においてスパッタリング粒子やＡｒによる基材上
のＩＴＯ薄膜の損傷、Ａｒトラップの影響を軽減させる
ことにより無定型質であっても低抵抗のＩＴＯ薄膜が得
られることを見出し本発明に至った。すなわち、本発明
は基材上に導電性薄膜として無定型質で比抵抗値が５×
１０−４Ωcm以下のＩＴＯ薄膜が積層された透明導電性
薄膜積層体、を要旨とする。
めに、前記課題について鋭意検討した結果、スパッタリ
ング法においてスパッタリング粒子やＡｒによる基材上
のＩＴＯ薄膜の損傷、Ａｒトラップの影響を軽減させる
ことにより無定型質であっても低抵抗のＩＴＯ薄膜が得
られることを見出し本発明に至った。すなわち、本発明
は基材上に導電性薄膜として無定型質で比抵抗値が５×
１０−４Ωcm以下のＩＴＯ薄膜が積層された透明導電性
薄膜積層体、を要旨とする。
【０００６】
【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。 本発明の透明導電性薄膜積層体は、基材上にＩＴＯを積
層させることにより得られる。このＩＴＯとは酸化イン
ジウムにスズをドープした化合物を意味しており、イン
ジウム：スズの配合割合は特に制限はないが重量比で９
９〜８５：１〜１５である。
に説明する。 本発明の透明導電性薄膜積層体は、基材上にＩＴＯを積
層させることにより得られる。このＩＴＯとは酸化イン
ジウムにスズをドープした化合物を意味しており、イン
ジウム：スズの配合割合は特に制限はないが重量比で９
９〜８５：１〜１５である。
【０００７】本発明の透明導電性薄膜積層体において、
ＩＴＯ薄膜の比抵抗値は５×１０− ４Ωcm以下、好まし
くは３×１０−４Ωcm以下である。比抵抗値が５×１０
−４Ωcmを越えると透明導電性薄膜として使用する際、
十分な性能が得られない。
ＩＴＯ薄膜の比抵抗値は５×１０− ４Ωcm以下、好まし
くは３×１０−４Ωcm以下である。比抵抗値が５×１０
−４Ωcmを越えると透明導電性薄膜として使用する際、
十分な性能が得られない。
【０００８】また、本発明においてはＩＴＯ薄膜の結晶
形態が無定型である必要がある。このＩＴＯ薄膜の結晶
形態が無定型であることは、透明導電性薄膜積層体のＩ
ＴＯ薄膜のＸ線回折測定（Ｃｕｋα線源）において、Ｊ
ＣＰＤＳカード番号６０４１６に示される酸化インジウ
ムのＸ線回折測定（Ｃｕｋα線源）で、（２２２）を示
す２θ＝３０．６°付近、（４４０）を示す２θ＝５
１．０°付近の回折ピークが存在しないことより確認で
きる。
形態が無定型である必要がある。このＩＴＯ薄膜の結晶
形態が無定型であることは、透明導電性薄膜積層体のＩ
ＴＯ薄膜のＸ線回折測定（Ｃｕｋα線源）において、Ｊ
ＣＰＤＳカード番号６０４１６に示される酸化インジウ
ムのＸ線回折測定（Ｃｕｋα線源）で、（２２２）を示
す２θ＝３０．６°付近、（４４０）を示す２θ＝５
１．０°付近の回折ピークが存在しないことより確認で
きる。
【０００９】本発明の透明導電性薄膜積層体の光線透過
率は８０％以上、すなわちＩＴＯ薄膜の光線透過率が８
０％以上であることが好ましい。光線透過率が８０％未
満では透明導電性薄膜積層体としては実使用上問題があ
る。
率は８０％以上、すなわちＩＴＯ薄膜の光線透過率が８
０％以上であることが好ましい。光線透過率が８０％未
満では透明導電性薄膜積層体としては実使用上問題があ
る。
【００１０】また、本発明の透明導電性薄膜積層体にお
いて、ＩＴＯ薄膜表面の凹凸の平均値が５ｎｍ以下の平
滑性を持つことが好ましい。
いて、ＩＴＯ薄膜表面の凹凸の平均値が５ｎｍ以下の平
滑性を持つことが好ましい。
【００１１】更に、本発明の透明導電性薄膜積層体にお
いて、ＩＴＯ薄膜表面の摩擦係数が0.3以下の値である
ことが好ましい。
いて、ＩＴＯ薄膜表面の摩擦係数が0.3以下の値である
ことが好ましい。
【００１２】更にまた、本発明におけるＩＴＯ薄膜の厚
みは４０ｎｍ〜１０００ｎｍ、より好ましくは８０ｎｍ
〜５００ｎｍである。膜厚が４０ｎｍ未満では十分な導
電性を付与することが困難であり、１０００ｎｍを越え
ると製膜に多大な時間を要するため生産上好ましくな
い。
みは４０ｎｍ〜１０００ｎｍ、より好ましくは８０ｎｍ
〜５００ｎｍである。膜厚が４０ｎｍ未満では十分な導
電性を付与することが困難であり、１０００ｎｍを越え
ると製膜に多大な時間を要するため生産上好ましくな
い。
【００１３】一方、本発明の透明導電性薄膜積層体にお
ける基材としては、ガラス等の無機質板や熱可塑性樹脂
等いかなるものでもよいが、透明導電性薄膜積層体を目
的とする関係上、透明性を有するものが好ましい。ま
た、柔軟性の必要な用途にはポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリエチレンナフタレート、ポリメチルメタアクリ
レート等の熱可塑性樹脂が用いられる。
ける基材としては、ガラス等の無機質板や熱可塑性樹脂
等いかなるものでもよいが、透明導電性薄膜積層体を目
的とする関係上、透明性を有するものが好ましい。ま
た、柔軟性の必要な用途にはポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリエチレンナフタレート、ポリメチルメタアクリ
レート等の熱可塑性樹脂が用いられる。
【００１４】このような性質を有する本発明の透明導電
膜積層体は、例えば、傾斜型対向ターゲット式ＤＣマグ
ネトロンスパッタリングで得ることができる。図１に傾
斜型対向ターゲット式ＤＣマグネトロンスパッタリング
装置の摸式図を示す。この装置は基材１２に対してター
ゲット１１が４５度の角度で設置されており、スッパタ
リングされた粒子を効率よく基材に到着させることがで
きるとともにスパッタリング粒子やＡｒによる基材上の
ＩＴＯ薄膜の損傷、Ａｒトラップの影響を軽減させるこ
とができる。また、基材１２を回転させながらスパッタ
リングできるので均質なＩＴＯ薄膜を製膜することがで
きる。したがって、この装置を用いることで基材温度が
低くでき、得られたＩＴＯ薄膜が無定型にもかかわら
ず、当該薄膜の損傷が防止されているので、低比抵抗の
導電性薄膜積層体を得ることができる。
膜積層体は、例えば、傾斜型対向ターゲット式ＤＣマグ
ネトロンスパッタリングで得ることができる。図１に傾
斜型対向ターゲット式ＤＣマグネトロンスパッタリング
装置の摸式図を示す。この装置は基材１２に対してター
ゲット１１が４５度の角度で設置されており、スッパタ
リングされた粒子を効率よく基材に到着させることがで
きるとともにスパッタリング粒子やＡｒによる基材上の
ＩＴＯ薄膜の損傷、Ａｒトラップの影響を軽減させるこ
とができる。また、基材１２を回転させながらスパッタ
リングできるので均質なＩＴＯ薄膜を製膜することがで
きる。したがって、この装置を用いることで基材温度が
低くでき、得られたＩＴＯ薄膜が無定型にもかかわら
ず、当該薄膜の損傷が防止されているので、低比抵抗の
導電性薄膜積層体を得ることができる。
【００１５】また、ターゲット１１としては、酸化物タ
ーゲット（酸化インジウム・酸化スズ焼結体）や金属タ
ーゲット（インジウム・スズ合金或いはインジウムとス
ズ）のいずれも使用可能であるが、ターゲット１１とし
てインジウムとスズの純金属を使用して、スパッタガス
として酸素と不活性ガスの混合ガスを使用して反応スパ
ッタリングするのが好ましい。この際、チャンバ内の酸
素分圧を２．５×１０ −２Ｐａ〜３．０×１０−２Ｐａ
とするのが良い。ＩＴＯ膜においては酸素空孔ドナーが
キャリア電子密度を決定し、また酸素空孔は結晶学的欠
損である為、キャリア電子の移動度の低下に影響を及ぼ
す。従って、この２つの因子から比抵抗を最小とする最
適酸素分圧が決定される
ーゲット（酸化インジウム・酸化スズ焼結体）や金属タ
ーゲット（インジウム・スズ合金或いはインジウムとス
ズ）のいずれも使用可能であるが、ターゲット１１とし
てインジウムとスズの純金属を使用して、スパッタガス
として酸素と不活性ガスの混合ガスを使用して反応スパ
ッタリングするのが好ましい。この際、チャンバ内の酸
素分圧を２．５×１０ −２Ｐａ〜３．０×１０−２Ｐａ
とするのが良い。ＩＴＯ膜においては酸素空孔ドナーが
キャリア電子密度を決定し、また酸素空孔は結晶学的欠
損である為、キャリア電子の移動度の低下に影響を及ぼ
す。従って、この２つの因子から比抵抗を最小とする最
適酸素分圧が決定される
【００１６】
【実施例】以下に本発明を実施例によって説明する。 実施例１ 図１で示すスパッタリング装置１にターゲット１１とし
てインジウム（純度９９．９％、３００×６２×５ｍ
ｍ）板、スズ（純度９９．９％、３００×６２×５ｍ
ｍ）板をＢ、Ｃの位置に各々取り付け、基材１２として
ガラス板を中心部の基材ホルダー２に取付けて、チャン
バ内を４．３×１０−１Ｐａ以下になるまで吸引した
後、アルゴン分圧３．００×１０−１Ｐａ、酸素分圧
２．７３×１０− ２Ｐａの雰囲気中で、基材ホルダー２
を回転速度１２ｒｐｍで回転させながら、コイル電流３
０Ａ、アノード電圧２０Ｖ、バイアス電圧−３０Ｖ、イ
ンジウムターゲットの電流が０．１Ａ、スズターゲット
の電流が０．０１Ａの条件で３０分間スパッタリングを
行い、ガラス板上に膜厚１００ｎｍのＩＴＯ膜を製膜し
た。製膜中の基材温度は３０℃とした。得られた透明導
電性薄膜積層体の可視光透過率は９２％、比抵抗値は
２．５×１０−４Ωｃｍであった。更に、得られたＩＴ
Ｏ薄膜のＸ線回折測定を行ったところ、図２に示すよう
に酸化インジウムの（２２２）、（４００）を示すピー
クは観察されず、このＩＴＯ薄膜の結晶形態が無定型で
あることが確認された。また、原子間力顕微鏡より求め
た薄膜表面の凹凸の平均値は３ｎｍであった。 得られたＩＴＯ薄膜に１Ｎの荷重で鋼球を押しつけた時
の摩擦係数は０．２であった。ガラスと鋼球の摩擦係数
は０．７でありＩＴＯ薄膜はガラスよりも優れた滑り性
を示した。
てインジウム（純度９９．９％、３００×６２×５ｍ
ｍ）板、スズ（純度９９．９％、３００×６２×５ｍ
ｍ）板をＢ、Ｃの位置に各々取り付け、基材１２として
ガラス板を中心部の基材ホルダー２に取付けて、チャン
バ内を４．３×１０−１Ｐａ以下になるまで吸引した
後、アルゴン分圧３．００×１０−１Ｐａ、酸素分圧
２．７３×１０− ２Ｐａの雰囲気中で、基材ホルダー２
を回転速度１２ｒｐｍで回転させながら、コイル電流３
０Ａ、アノード電圧２０Ｖ、バイアス電圧−３０Ｖ、イ
ンジウムターゲットの電流が０．１Ａ、スズターゲット
の電流が０．０１Ａの条件で３０分間スパッタリングを
行い、ガラス板上に膜厚１００ｎｍのＩＴＯ膜を製膜し
た。製膜中の基材温度は３０℃とした。得られた透明導
電性薄膜積層体の可視光透過率は９２％、比抵抗値は
２．５×１０−４Ωｃｍであった。更に、得られたＩＴ
Ｏ薄膜のＸ線回折測定を行ったところ、図２に示すよう
に酸化インジウムの（２２２）、（４００）を示すピー
クは観察されず、このＩＴＯ薄膜の結晶形態が無定型で
あることが確認された。また、原子間力顕微鏡より求め
た薄膜表面の凹凸の平均値は３ｎｍであった。 得られたＩＴＯ薄膜に１Ｎの荷重で鋼球を押しつけた時
の摩擦係数は０．２であった。ガラスと鋼球の摩擦係数
は０．７でありＩＴＯ薄膜はガラスよりも優れた滑り性
を示した。
【００１７】
【発明の効果】本発明によって、無定型であるにもかか
わらず比抵抗が５×１０−４Ωcm以下のＩＴＯ薄膜を提
供することが可能となった。したがって、製膜時に従来
のように基材温度を高くしなくて導電性の高いＩＴＯ薄
膜を形成することができるので、熱可塑性樹脂を含む各
種基材に適用することが可能となった。よって、従来に
もましてＩＴＯ薄膜の使用用途を広げることが可能とな
った。
わらず比抵抗が５×１０−４Ωcm以下のＩＴＯ薄膜を提
供することが可能となった。したがって、製膜時に従来
のように基材温度を高くしなくて導電性の高いＩＴＯ薄
膜を形成することができるので、熱可塑性樹脂を含む各
種基材に適用することが可能となった。よって、従来に
もましてＩＴＯ薄膜の使用用途を広げることが可能とな
った。
【図１】実施例１の透明導電性薄膜積層体の作製に使用
した傾斜型対向ターゲット式ＤＣマグネトロンスパッタ
リング装置の摸式図である。
した傾斜型対向ターゲット式ＤＣマグネトロンスパッタ
リング装置の摸式図である。
【図２】実施例１で得られたＩＴＯ膜のＸ線回折図であ
る。
る。
１ スパッタリング装置 １１ ターゲット １２ 基材 ２ 基材ホルダー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 折原 正直 香川県丸亀市中津町1515番地 大倉工業株 式会社内 Ｆターム(参考） 4F100 AA33B AG00 AK01A AT00A BA02 DD07B EH66B GB41 JA11B JA20B JB16A JG01 JG04B JN01 4K029 AA09 AA11 BA50 BB10 BC05 BC09 CA06 DC03 DC16 5G307 FA02 FB01 FC03 FC10
Claims (4)
- 【請求項１】基材上にＩＴＯ（酸化インジウム／酸化ス
ズ）薄膜が積層された透明導電性薄膜積層体おいて、該
薄膜の結晶形態が無定型であり、且つ該薄膜の比抵抗値
が５×１０−４Ωcm以下であることを特徴とする、スパ
ッタリング法によって形成された透明導電性薄膜積層
体。 - 【請求項２】上記透明導電性薄膜積層体において、ＩＴ
Ｏ薄膜表面の凹凸が５ｎｍ以下であることを特徴とする
請求項１記載の透明導電性薄膜積層体。 - 【請求項３】上記透明導電性薄膜積層体において、ＩＴ
Ｏ薄膜表面の摩擦係数が０．３以下であることを特徴と
する請求項１または２記載の透明導電性薄膜積層体。 - 【請求項４】上記透明導電性薄膜積層体において、基材
が熱可塑性樹脂フイルム又はシートであることを特徴と
する請求項１乃至３のいずれかに記載の透明導電性薄膜
積層体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000323721A JP2002129308A (ja) | 2000-10-24 | 2000-10-24 | 透明導電性薄膜積層体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000323721A JP2002129308A (ja) | 2000-10-24 | 2000-10-24 | 透明導電性薄膜積層体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002129308A true JP2002129308A (ja) | 2002-05-09 |
Family
ID=18801356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000323721A Pending JP2002129308A (ja) | 2000-10-24 | 2000-10-24 | 透明導電性薄膜積層体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002129308A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006095733A1 (ja) * | 2005-03-09 | 2006-09-14 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | 非晶質透明導電膜、ターゲット及び非晶質透明導電膜の製造方法 |
-
2000
- 2000-10-24 JP JP2000323721A patent/JP2002129308A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006095733A1 (ja) * | 2005-03-09 | 2006-09-14 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | 非晶質透明導電膜、ターゲット及び非晶質透明導電膜の製造方法 |
| US8153033B2 (en) | 2005-03-09 | 2012-04-10 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Amorphous transparent conductive film, target and production method for amorphous conductive film |
| JP5236942B2 (ja) * | 2005-03-09 | 2013-07-17 | 出光興産株式会社 | 非晶質透明導電膜、ターゲット及び非晶質透明導電膜の製造方法 |
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