JP2003293118A - 透明導電積層体の製造方法 - Google Patents
透明導電積層体の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 完全結晶化した透明導電層を有する透明導電
積層体を製造する。 【解決手段】 有機高分子成型物からなる基板上にＩｎ
酸化物またはＩｎ・Ｓｎ複合酸化物からなる透明導電層
をスパッタ製膜するにあたり、Ｓｎ原子の量が、Ｉｎ原
子とＳｎ原子とを加えた重さに対して、０〜７重量％で
あるメタルターゲットまたは酸化物ターゲットを使用
し、基板温度８０〜１５０℃で真空度が１．５×１０-4
Ｐａ以下となるまで排気し、これにＡｒガスとともに酸
素ガスを、Ａｒガスのみを導入したときのＩｎのプラズ
マ発光強度を９０としたとき、酸素ガス導入後の上記発
光強度が、メタルターゲットでは３６〜４０、酸化物タ
ーゲットでは８７〜９０となるように導入して、膜厚が
５５〜２００ｎｍの透明導電層を製膜し、その後、大気
中で１２０〜１５０℃で０．５〜１時間熱処理して、基
板上に完全結晶化した透明導電層を有する透明導電積層
体を製造する。
積層体を製造する。 【解決手段】 有機高分子成型物からなる基板上にＩｎ
酸化物またはＩｎ・Ｓｎ複合酸化物からなる透明導電層
をスパッタ製膜するにあたり、Ｓｎ原子の量が、Ｉｎ原
子とＳｎ原子とを加えた重さに対して、０〜７重量％で
あるメタルターゲットまたは酸化物ターゲットを使用
し、基板温度８０〜１５０℃で真空度が１．５×１０-4
Ｐａ以下となるまで排気し、これにＡｒガスとともに酸
素ガスを、Ａｒガスのみを導入したときのＩｎのプラズ
マ発光強度を９０としたとき、酸素ガス導入後の上記発
光強度が、メタルターゲットでは３６〜４０、酸化物タ
ーゲットでは８７〜９０となるように導入して、膜厚が
５５〜２００ｎｍの透明導電層を製膜し、その後、大気
中で１２０〜１５０℃で０．５〜１時間熱処理して、基
板上に完全結晶化した透明導電層を有する透明導電積層
体を製造する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機高分子成型物
からなる基板上にＩｎ酸化物またはＩｎ・Ｓｎ複合酸化
物からなる透明導電層を有する透明導電積層体に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】この種の透明導電積層体は、液晶ディス
プレイやタッチパネルの透明電極などの分野に、広く用
いられている。この透明導電積層体は、真空蒸着法、イ
オンプレーティング法、スパッタ法などで作製される
が、制御性や再現性の点より、スパッタ法が最も一般的
に採用される。スパッタ法は、基板上に形成する透明導
電層の膜組成と同一の酸化物ターゲットか、ＩｎやＩｎ
−Ｓｎ合金などのメタルターゲットを用い、不活性ガス
（Ａｒガス）単独かこれと反応性ガス（酸素ガス）とを
導入して、基板上に透明導電層をスパッタ製膜するもの
である。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかるに、このスパッ
タ法では、基板が有機高分子成型物からなる場合、その
耐熱性の点より、高い温度で製膜できず、製膜直後はア
モルファス膜か一部結晶化した膜となっている。このた
め、曲げ応力に対し割れにくいという利点はあるもの
の、比抵抗値が下がらない、黄ばみなどの光学特性が悪
い、さらに機械的耐久性、温度変化、耐溶剤性などの点
で問題があった。 【０００４】これまで、有機高分子成型物からなる基板
上に結晶膜を形成する手法として、特公平３−１５５３
６号公報などにおいて、膜中の酸素を少なくして製膜
し、その後、大気中の酸素雰囲気下で後加熱することに
より、アモルファス膜から結晶膜へ転換させる技術が提
案されている。しかし、このように後加熱する方法は、
短時間では結晶化せず、高温長時間の加熱が必要で、生
産性が悪く、また基板フィルム中のオリゴマーの発生な
ど品質面での問題もあった。 【０００５】本発明は、このような事情に照らし、有機
高分子成型物からなる基板が十分に耐えられる１５０℃
以下の基板温度でスパッタ製膜したのち、低温短時間の
熱処理を施すことにより、完全結晶化した透明導電層を
形成しうる透明導電積層体の製造方法を提供することを
目的としている。ここで、上記の「完全結晶化」とは、
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察により結晶化したグレ
ンが全面に存在する状態を指すものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的に対し、鋭意検討した結果、有機高分子成型物からな
る基板上にＩｎ酸化物またはＩｎ・Ｓｎ複合酸化物から
なる透明導電層を、基板の実用的な加熱許容温度である
８０〜１５０℃でスパッタ製膜するにあたり、ターゲッ
ト中のＳｎの含有量を低くし、かつ所定の真空度となる
まで排気して水分や基板から発生する有機ガスなどの不
純物を除去した雰囲気とし、これにＡｒガスとともにＩ
ｎのプラズマ発光強度が微妙に変動する程度のわずかな
量の酸素ガスを導入して、特定膜厚の透明導電層をスパ
ッタ製膜すると、製膜直後の透明導電層はアモルファス
膜となっているが、その後、大気中で１２０〜１５０℃
で０．５〜１時間という低温短時間の熱処理を施すこと
で、上記膜を完全結晶化した膜に容易に変換できるもの
であることを見い出した。 【０００７】本発明は、このような知見をもとにして、
完成されたものである。本発明は、有機高分子成型物か
らなる基板上にＩｎ酸化物またはＩｎ・Ｓｎ複合酸化物
からなる透明導電層をスパッタ製膜するにあたり、Ｓｎ
原子の量が、Ｉｎ原子とＳｎ原子とを加えた重さに対し
て、０〜７重量％であるメタルターゲットまたは酸化物
ターゲットを使用し、基板温度８０〜１５０℃で真空度
が１．５×１０-4Ｐａ以下となるまで排気し、これにＡ
ｒガスとともに酸素ガスを、Ａｒガスのみを導入したと
きのＩｎのプラズマ発光強度を９０としたとき、酸素ガ
ス導入後の上記発光強度が、メタルターゲットでは３６
〜４０、酸化物ターゲットでは８７〜９０となるように
導入して、膜厚が５５〜２００ｎｍの透明導電層をスパ
ッタ製膜し、その後、大気中で１２０〜１５０℃で０．
５〜１時間熱処理して、基板上に完全結晶化してなる透
明導電層を有する透明導電積層体を製造することを特徴
とする透明導電積層体の製造方法に係るものである。 【０００８】 【発明の実施の形態】本発明に用いられる基板は、有機
高分子成型物からなるものであり、とくに、透明性や耐
熱性にすぐれたものが好ましい。このような有機高分子
には、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル
系高分子、ポリオレフィン系高分子、ポリカーボネー
ト、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレートなどの単
一成分の高分子、共重合高分子、エポキシ系高分子など
がある。これら有機高分子のフィルム状物、シート状
物、その他の成型物が用いられる。この成型物は、必要
により、アンダーコートや背面コートしたものであって
もよい。 【０００９】本発明では、このような基板上にＩｎ酸化
物またはＩｎ・Ｓｎ複合酸化物からなる透明導電層をス
パッタ製膜する。この製膜には、ＤＣ電源を用いた標準
的なマグネトロンスパッタ法だけでなく、ＲＦスパッタ
法、ＲＦ＋ＤＣスパッタ法、パルススパッタ法、デュア
ルマグネトロンスパッタ法などの種々のスパッタ法を採
用できる。また、このようなスパッタ製膜に際し、上記
基板に熱的ダメージを与えないように、基板温度は８０
〜１５０℃の範囲内とする。この範囲内でより高い基板
温度を選択することにより、製膜される透明導電層の結
晶化に好結果を得ることができるが、通常は、１００℃
程度とするのがよい。 【００１０】本発明に用いられるスパッタターゲット
は、Ｓｎ原子の量が、Ｉｎ原子とＳｎ原子とを加えた重
さに対して、０〜７重量％、好ましくは１〜６重量％、
さらに好ましくは２〜４重量％であるメタルターゲット
（ＩｎないしＩｎ−Ｓｎターゲット）または酸化物ター
ゲット（Ｉｎ2 Ｏ3 ないしＩｎ2 Ｏ3 −ＳｎＯ2 ターゲ
ット）である。Ｓｎの添加は膜の耐久性などの信頼性の
向上に寄与するが、結晶化についてはＩｎ2 Ｏ3 が一番
結晶化しやすく、ＳｎはＩｎ2 Ｏ3 結晶格子に取り込ま
れる量以外は不純物的な働きをし、結晶化を妨げる。こ
のため、Ｓｎの量は上記範囲内に抑える必要がある。 【００１１】このようなターゲットを用いたスパッタ製
膜にあたり、まず、スパッタ装置内を真空度が１．５×
１０-4Ｐａ以下、好ましくは７×１０-5Ｐａ以下となる
まで排気して、装置内の水分や基板から発生する有機ガ
スなどの不純物を取り除いた雰囲気とする。製膜中の水
分や有機ガスの存在は、製膜中に発生するダングリング
ボンドを終結させ、結晶成長を妨げるからである。 【００１２】つぎに、このように排気したスパッタ装置
内に、不活性ガスであるＡｒガスとともに、反応性ガス
である酸素ガスを導入して、スパッタ製膜を行う。その
際、酸素ガスの導入量を微妙に制御することが重要であ
り、一般のマスフローコントローラで一定量の酸素ガス
を導入する方式では、ターゲット表面の酸化度が刻々変
動するし、また酸化のヒステリシスが存在するため、製
膜後の熱処理によっても結晶化膜を安定して成膜するこ
とはできない。 【００１３】本発明者らは、スパッタ放電中に発生する
Ｉｎのプラズマ発光強度が製膜速度とスパッタターゲッ
トの酸化度に依存した膜質に関係することを利用したＰ
ＥＭ（プラズマエミッションモニター）制御システムに
より、詳細に検討した。その結果、Ａｒガスのみを導入
したときのスパッタ製膿中のＩｎのプラズマ発光強度を
９０としたときに、酸素ガス導入後の上記発光強度が、
メタルターゲットでは３６〜４０、酸化物ターゲットで
は８７〜９０となるように、酸素ガスを導入すると、ス
パッタ製膜時はアモルファスであるが、その後の大気中
での低温短時間の熱処理で完全結晶化した膜に容易に変
換できることがわかった。 【００１４】このように酸素ガス導入後のＩｎ発光強度
が上記範囲内となるように酸素ガスを導入する方式は、
導入酸素量の変化量としてはある瞬間のマスフローメー
ターでは判別できないくらいである。なお、膜の抵抗値
に関して言えば、メタルターゲットではＩｎ発光強度が
３０のときに、また酸化物ターゲットではＩｎ発光強度
が８４のときに、最低となることが確認されている。 【００１５】本発明においては、上記のように酸素ガス
導入量をわずかな範囲内に設定することで、基板上への
スパッタ製膜後、低温短時間の熱処理を施すことによ
り、完全結晶化してなる透明導電層を有する透明導電積
層体を製造することに成功したものであるが、スパッタ
製膜後の透明導電層の膜厚としては、５５〜２００ｎｍ
とすべきであり、好ましくは６０〜１５０ｎｍとするの
がよい。５５ｎｍよりも薄すぎると上記熱処理で結晶化
させにくく、２００ｎｍよりも厚すぎると結晶化しすぎ
てクラックが入るなどの不具合が生じやすい。 【００１６】また、上記スパッタ製膜後の熱処理は、大
気中において、適宜の乾燥機などを用いて、１２０〜１
５０℃で０．５〜１時間の加熱処理を施すことにより、
実施される。ここで、１２０℃より低い温度となった
り、０．５時間より短い時間となると、完全結晶化をは
かりにくく、１５０℃より高い温度となったり、１時間
を超える時間となると、従来の問題点を克服できず、生
産性の低下や基板フィルム中のオリゴマーの発生などの
品質面での問題が生じやすい。 【００１７】 【実施例】以下に、本発明の実施例を記載して、より具
体的に説明する。 【００１８】実施例１ 平行平板型の巻き取り式マグネトロンスパッタ装置に、
ターゲット材料としてＩｎ−Ｓｎメタルターゲット（Ｓ
ｎ原子の量が、Ｉｎ原子とＳｎ原子とを加えた重さに対
して、３重量％）を装着し、また基板として厚さ７５μ
ｍのポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴとい
う）フィルムを装着し、巻き取りながら、脱水、脱ガス
を行い、真空度が７×１０-5Ｐａとなるまで排気した。
この状態で、３ＫｗのＤＣ反応性スパッタ法により、基
板の加熱温度を１００℃とし、Ａｒガスを３００ｓｃｃ
ｍ導入するとともに、ＰＥＭにより、Ａｒガスのみでの
Ｉｎのプラズマ発光強度を９０に設定後、酸素ガス導入
後の上記発光強度が３６となるように、酸素ガス導入量
を自動のピエゾバルブで開閉調整して、膜質を調整しな
がら、スパッタ製膜した。 【００１９】このようにしてＰＥＴフィルムからなる基
板上に透明なＩｎ・Ｓｎ複合酸化物（以下、ＩＴＯとい
う）からなる膜厚が１３０ｎｍの透明導電層を形成し、
透明導電積層体を作製した。この透明導電積層体につい
て、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）（倍率２５，０００
倍）により、その透明導電層を観察したところ、図１に
示すように、アモルファスのＩＴＯ膜が形成されてい
た。つぎに、この透明導電積層体を、大気中で乾燥機を
用いて、１３０℃で３０分加熱した。この熱処理後の透
明導電積層体について、その透明導電層を、上記と同様
に、透過型電子顕微鏡（倍率２５，０００倍）で観察し
たところ、図２に示すように、完全結晶化したＩＴＯ膜
が形成されていた。 【００２０】実施例２ 平行平板型の巻き取り式マグネトロンスパッタ装置に、
ターゲット材料としてＩｎ−Ｓｎ酸化物ターゲット（Ｓ
ｎ原子の量が、Ｉｎ原子とＳｎ原子とを加えた重さに対
して、４．７重量％）を装着し、また基板として厚さ７
５μｍのＰＥＴフィルムを装着し、巻き取りながら、脱
水、脱ガスを行い、真空度が１×１０-4Ｐａとなるまで
排気した。この状態で、３ＫｗのＤＣ反応性スパッタ法
により、基板の加熱温度を１００℃とし、Ａｒガスを３
００ｓｃｃｍ導入するとともに、ＰＥＭにより、Ａｒガ
スのみでのＩｎのプラズマ発光強度を９０に設定後、酸
素ガス導入後の上記発光強度が８７となるように、酸素
ガス導入量を自動のピエゾバルブで開閉調整して、膜質
を調整しながら、スパッタ製膜した。 【００２１】このようにしてＰＥＴフィルムからなる基
板上に透明なＩＴＯ膜からなる膜厚が１３０ｎｍの透明
導電層を形成し、透明導電積層体を作製した。この透明
導電積層体について、透過型電子顕微鏡により、その透
明導電層を観察したところ、実施例１と同様に、アモル
ファスのＩＴＯ膜が形成されていた。つぎに、この透明
導電積層体を、大気中で乾燥機を用いて、１３０℃で５
０分加熱した。この熱処理後の透明導電積層体につい
て、その透明導電層を、透過型電子顕微鏡で観察したと
ころ、完全結晶化したＩＴＯ膜が形成されていた。 【００２２】比較例１ ターゲット材料を、Ｉｎ−Ｓｎメタルターゲット（Ｓｎ
原子の量が、Ｉｎ原子とＳｎ原子とを加えた重さに対し
て、１０重量％）に変えた以外は、実施例１と同様にス
パッタ製膜して、基板上に透明なＩＴＯ膜からなる透明
導電層を形成し、透明導電積層体を作製した。この透明
導電積層体について、透過型電子顕微鏡（倍率２５，０
００倍）により、その透明導電層を観察したところ、図
３に示すように、アモルファスのＩＴＯ膜が形成されて
いた。つぎに、この透明導電積層体を、大気中で乾燥機
を用いて、１３０℃で１時間加熱した。この熱処理後の
透明導電積層体について、その透明導電層を、上記と同
様に、透過型電子顕微鏡（倍率２５，０００倍）で観察
したところ、図４に示すように、完全には結晶化してい
なかった。 【００２３】比較例２ ターゲット材料を、Ｉｎ−Ｓｎ酸化物ターゲット（Ｓｎ
原子の量が、Ｉｎ原子とＳｎ原子とを加えた重さに対し
て、９．５重量％）に変え、かつ真空度が８×１０-4Ｐ
ａとなるまで排気し、また酸素ガス導入量を、Ａｒガス
のみでのＩｎのプラズマ発光強度を９０に設定後、酸素
ガス導入後の上記発光強度が９０となるように、自動の
ピエゾバルブで開閉調整し、さらに膜厚が４０ｎｍとな
るようにした以外は、実施例２と同様にスパッタ製膜し
て、基板上に透明なＩＴＯ膜からなる透明導電層を形成
し、透明導電積層体を作製した。この透明導電積層体に
ついて、透過型電子顕微鏡により、その透明導電層を観
察したところ、アモルファスのＩＴＯ膜が形成されてい
た。つぎに、この透明導電積層体を、大気中で乾燥機を
用いて、１５０℃で３０分加熱した。この熱処理後の積
層体について、その透明導電層を、上記と同様に、透過
型電子顕微鏡で観察したところ、完全には結晶化してい
なかった。 【００２４】 【発明の効果】以上のように、本発明は、有機高分子成
型物からなる基板上にＩｎ酸化物またはＩｎ・Ｓｎ複合
酸化物からなる透明導電層を、基板の実用的な加熱許容
温度である８０〜１５０℃でスパッタ製膜するにあた
り、ターゲット中のＳｎの含有量を低くし、かつ所定の
真空度となるまで排気して水分や基板から発生する有機
ガスなどの不純物を除去した雰囲気とし、これにＡｒガ
スとともにＩｎのプラズマ発光強度が微妙に変動する程
度のわずかな量の酸素ガスを導入するようにしたことに
より、このスパッタ製膜後、１２０〜１５０℃で０．５
〜１時間という低温短時間の熱処理を施すことにより、
完全結晶化した透明導電層を形成しうる透明導電積層体
の製造方法を提供することができる。
からなる基板上にＩｎ酸化物またはＩｎ・Ｓｎ複合酸化
物からなる透明導電層を有する透明導電積層体に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】この種の透明導電積層体は、液晶ディス
プレイやタッチパネルの透明電極などの分野に、広く用
いられている。この透明導電積層体は、真空蒸着法、イ
オンプレーティング法、スパッタ法などで作製される
が、制御性や再現性の点より、スパッタ法が最も一般的
に採用される。スパッタ法は、基板上に形成する透明導
電層の膜組成と同一の酸化物ターゲットか、ＩｎやＩｎ
−Ｓｎ合金などのメタルターゲットを用い、不活性ガス
（Ａｒガス）単独かこれと反応性ガス（酸素ガス）とを
導入して、基板上に透明導電層をスパッタ製膜するもの
である。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかるに、このスパッ
タ法では、基板が有機高分子成型物からなる場合、その
耐熱性の点より、高い温度で製膜できず、製膜直後はア
モルファス膜か一部結晶化した膜となっている。このた
め、曲げ応力に対し割れにくいという利点はあるもの
の、比抵抗値が下がらない、黄ばみなどの光学特性が悪
い、さらに機械的耐久性、温度変化、耐溶剤性などの点
で問題があった。 【０００４】これまで、有機高分子成型物からなる基板
上に結晶膜を形成する手法として、特公平３−１５５３
６号公報などにおいて、膜中の酸素を少なくして製膜
し、その後、大気中の酸素雰囲気下で後加熱することに
より、アモルファス膜から結晶膜へ転換させる技術が提
案されている。しかし、このように後加熱する方法は、
短時間では結晶化せず、高温長時間の加熱が必要で、生
産性が悪く、また基板フィルム中のオリゴマーの発生な
ど品質面での問題もあった。 【０００５】本発明は、このような事情に照らし、有機
高分子成型物からなる基板が十分に耐えられる１５０℃
以下の基板温度でスパッタ製膜したのち、低温短時間の
熱処理を施すことにより、完全結晶化した透明導電層を
形成しうる透明導電積層体の製造方法を提供することを
目的としている。ここで、上記の「完全結晶化」とは、
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察により結晶化したグレ
ンが全面に存在する状態を指すものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的に対し、鋭意検討した結果、有機高分子成型物からな
る基板上にＩｎ酸化物またはＩｎ・Ｓｎ複合酸化物から
なる透明導電層を、基板の実用的な加熱許容温度である
８０〜１５０℃でスパッタ製膜するにあたり、ターゲッ
ト中のＳｎの含有量を低くし、かつ所定の真空度となる
まで排気して水分や基板から発生する有機ガスなどの不
純物を除去した雰囲気とし、これにＡｒガスとともにＩ
ｎのプラズマ発光強度が微妙に変動する程度のわずかな
量の酸素ガスを導入して、特定膜厚の透明導電層をスパ
ッタ製膜すると、製膜直後の透明導電層はアモルファス
膜となっているが、その後、大気中で１２０〜１５０℃
で０．５〜１時間という低温短時間の熱処理を施すこと
で、上記膜を完全結晶化した膜に容易に変換できるもの
であることを見い出した。 【０００７】本発明は、このような知見をもとにして、
完成されたものである。本発明は、有機高分子成型物か
らなる基板上にＩｎ酸化物またはＩｎ・Ｓｎ複合酸化物
からなる透明導電層をスパッタ製膜するにあたり、Ｓｎ
原子の量が、Ｉｎ原子とＳｎ原子とを加えた重さに対し
て、０〜７重量％であるメタルターゲットまたは酸化物
ターゲットを使用し、基板温度８０〜１５０℃で真空度
が１．５×１０-4Ｐａ以下となるまで排気し、これにＡ
ｒガスとともに酸素ガスを、Ａｒガスのみを導入したと
きのＩｎのプラズマ発光強度を９０としたとき、酸素ガ
ス導入後の上記発光強度が、メタルターゲットでは３６
〜４０、酸化物ターゲットでは８７〜９０となるように
導入して、膜厚が５５〜２００ｎｍの透明導電層をスパ
ッタ製膜し、その後、大気中で１２０〜１５０℃で０．
５〜１時間熱処理して、基板上に完全結晶化してなる透
明導電層を有する透明導電積層体を製造することを特徴
とする透明導電積層体の製造方法に係るものである。 【０００８】 【発明の実施の形態】本発明に用いられる基板は、有機
高分子成型物からなるものであり、とくに、透明性や耐
熱性にすぐれたものが好ましい。このような有機高分子
には、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル
系高分子、ポリオレフィン系高分子、ポリカーボネー
ト、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレートなどの単
一成分の高分子、共重合高分子、エポキシ系高分子など
がある。これら有機高分子のフィルム状物、シート状
物、その他の成型物が用いられる。この成型物は、必要
により、アンダーコートや背面コートしたものであって
もよい。 【０００９】本発明では、このような基板上にＩｎ酸化
物またはＩｎ・Ｓｎ複合酸化物からなる透明導電層をス
パッタ製膜する。この製膜には、ＤＣ電源を用いた標準
的なマグネトロンスパッタ法だけでなく、ＲＦスパッタ
法、ＲＦ＋ＤＣスパッタ法、パルススパッタ法、デュア
ルマグネトロンスパッタ法などの種々のスパッタ法を採
用できる。また、このようなスパッタ製膜に際し、上記
基板に熱的ダメージを与えないように、基板温度は８０
〜１５０℃の範囲内とする。この範囲内でより高い基板
温度を選択することにより、製膜される透明導電層の結
晶化に好結果を得ることができるが、通常は、１００℃
程度とするのがよい。 【００１０】本発明に用いられるスパッタターゲット
は、Ｓｎ原子の量が、Ｉｎ原子とＳｎ原子とを加えた重
さに対して、０〜７重量％、好ましくは１〜６重量％、
さらに好ましくは２〜４重量％であるメタルターゲット
（ＩｎないしＩｎ−Ｓｎターゲット）または酸化物ター
ゲット（Ｉｎ2 Ｏ3 ないしＩｎ2 Ｏ3 −ＳｎＯ2 ターゲ
ット）である。Ｓｎの添加は膜の耐久性などの信頼性の
向上に寄与するが、結晶化についてはＩｎ2 Ｏ3 が一番
結晶化しやすく、ＳｎはＩｎ2 Ｏ3 結晶格子に取り込ま
れる量以外は不純物的な働きをし、結晶化を妨げる。こ
のため、Ｓｎの量は上記範囲内に抑える必要がある。 【００１１】このようなターゲットを用いたスパッタ製
膜にあたり、まず、スパッタ装置内を真空度が１．５×
１０-4Ｐａ以下、好ましくは７×１０-5Ｐａ以下となる
まで排気して、装置内の水分や基板から発生する有機ガ
スなどの不純物を取り除いた雰囲気とする。製膜中の水
分や有機ガスの存在は、製膜中に発生するダングリング
ボンドを終結させ、結晶成長を妨げるからである。 【００１２】つぎに、このように排気したスパッタ装置
内に、不活性ガスであるＡｒガスとともに、反応性ガス
である酸素ガスを導入して、スパッタ製膜を行う。その
際、酸素ガスの導入量を微妙に制御することが重要であ
り、一般のマスフローコントローラで一定量の酸素ガス
を導入する方式では、ターゲット表面の酸化度が刻々変
動するし、また酸化のヒステリシスが存在するため、製
膜後の熱処理によっても結晶化膜を安定して成膜するこ
とはできない。 【００１３】本発明者らは、スパッタ放電中に発生する
Ｉｎのプラズマ発光強度が製膜速度とスパッタターゲッ
トの酸化度に依存した膜質に関係することを利用したＰ
ＥＭ（プラズマエミッションモニター）制御システムに
より、詳細に検討した。その結果、Ａｒガスのみを導入
したときのスパッタ製膿中のＩｎのプラズマ発光強度を
９０としたときに、酸素ガス導入後の上記発光強度が、
メタルターゲットでは３６〜４０、酸化物ターゲットで
は８７〜９０となるように、酸素ガスを導入すると、ス
パッタ製膜時はアモルファスであるが、その後の大気中
での低温短時間の熱処理で完全結晶化した膜に容易に変
換できることがわかった。 【００１４】このように酸素ガス導入後のＩｎ発光強度
が上記範囲内となるように酸素ガスを導入する方式は、
導入酸素量の変化量としてはある瞬間のマスフローメー
ターでは判別できないくらいである。なお、膜の抵抗値
に関して言えば、メタルターゲットではＩｎ発光強度が
３０のときに、また酸化物ターゲットではＩｎ発光強度
が８４のときに、最低となることが確認されている。 【００１５】本発明においては、上記のように酸素ガス
導入量をわずかな範囲内に設定することで、基板上への
スパッタ製膜後、低温短時間の熱処理を施すことによ
り、完全結晶化してなる透明導電層を有する透明導電積
層体を製造することに成功したものであるが、スパッタ
製膜後の透明導電層の膜厚としては、５５〜２００ｎｍ
とすべきであり、好ましくは６０〜１５０ｎｍとするの
がよい。５５ｎｍよりも薄すぎると上記熱処理で結晶化
させにくく、２００ｎｍよりも厚すぎると結晶化しすぎ
てクラックが入るなどの不具合が生じやすい。 【００１６】また、上記スパッタ製膜後の熱処理は、大
気中において、適宜の乾燥機などを用いて、１２０〜１
５０℃で０．５〜１時間の加熱処理を施すことにより、
実施される。ここで、１２０℃より低い温度となった
り、０．５時間より短い時間となると、完全結晶化をは
かりにくく、１５０℃より高い温度となったり、１時間
を超える時間となると、従来の問題点を克服できず、生
産性の低下や基板フィルム中のオリゴマーの発生などの
品質面での問題が生じやすい。 【００１７】 【実施例】以下に、本発明の実施例を記載して、より具
体的に説明する。 【００１８】実施例１ 平行平板型の巻き取り式マグネトロンスパッタ装置に、
ターゲット材料としてＩｎ−Ｓｎメタルターゲット（Ｓ
ｎ原子の量が、Ｉｎ原子とＳｎ原子とを加えた重さに対
して、３重量％）を装着し、また基板として厚さ７５μ
ｍのポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴとい
う）フィルムを装着し、巻き取りながら、脱水、脱ガス
を行い、真空度が７×１０-5Ｐａとなるまで排気した。
この状態で、３ＫｗのＤＣ反応性スパッタ法により、基
板の加熱温度を１００℃とし、Ａｒガスを３００ｓｃｃ
ｍ導入するとともに、ＰＥＭにより、Ａｒガスのみでの
Ｉｎのプラズマ発光強度を９０に設定後、酸素ガス導入
後の上記発光強度が３６となるように、酸素ガス導入量
を自動のピエゾバルブで開閉調整して、膜質を調整しな
がら、スパッタ製膜した。 【００１９】このようにしてＰＥＴフィルムからなる基
板上に透明なＩｎ・Ｓｎ複合酸化物（以下、ＩＴＯとい
う）からなる膜厚が１３０ｎｍの透明導電層を形成し、
透明導電積層体を作製した。この透明導電積層体につい
て、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）（倍率２５，０００
倍）により、その透明導電層を観察したところ、図１に
示すように、アモルファスのＩＴＯ膜が形成されてい
た。つぎに、この透明導電積層体を、大気中で乾燥機を
用いて、１３０℃で３０分加熱した。この熱処理後の透
明導電積層体について、その透明導電層を、上記と同様
に、透過型電子顕微鏡（倍率２５，０００倍）で観察し
たところ、図２に示すように、完全結晶化したＩＴＯ膜
が形成されていた。 【００２０】実施例２ 平行平板型の巻き取り式マグネトロンスパッタ装置に、
ターゲット材料としてＩｎ−Ｓｎ酸化物ターゲット（Ｓ
ｎ原子の量が、Ｉｎ原子とＳｎ原子とを加えた重さに対
して、４．７重量％）を装着し、また基板として厚さ７
５μｍのＰＥＴフィルムを装着し、巻き取りながら、脱
水、脱ガスを行い、真空度が１×１０-4Ｐａとなるまで
排気した。この状態で、３ＫｗのＤＣ反応性スパッタ法
により、基板の加熱温度を１００℃とし、Ａｒガスを３
００ｓｃｃｍ導入するとともに、ＰＥＭにより、Ａｒガ
スのみでのＩｎのプラズマ発光強度を９０に設定後、酸
素ガス導入後の上記発光強度が８７となるように、酸素
ガス導入量を自動のピエゾバルブで開閉調整して、膜質
を調整しながら、スパッタ製膜した。 【００２１】このようにしてＰＥＴフィルムからなる基
板上に透明なＩＴＯ膜からなる膜厚が１３０ｎｍの透明
導電層を形成し、透明導電積層体を作製した。この透明
導電積層体について、透過型電子顕微鏡により、その透
明導電層を観察したところ、実施例１と同様に、アモル
ファスのＩＴＯ膜が形成されていた。つぎに、この透明
導電積層体を、大気中で乾燥機を用いて、１３０℃で５
０分加熱した。この熱処理後の透明導電積層体につい
て、その透明導電層を、透過型電子顕微鏡で観察したと
ころ、完全結晶化したＩＴＯ膜が形成されていた。 【００２２】比較例１ ターゲット材料を、Ｉｎ−Ｓｎメタルターゲット（Ｓｎ
原子の量が、Ｉｎ原子とＳｎ原子とを加えた重さに対し
て、１０重量％）に変えた以外は、実施例１と同様にス
パッタ製膜して、基板上に透明なＩＴＯ膜からなる透明
導電層を形成し、透明導電積層体を作製した。この透明
導電積層体について、透過型電子顕微鏡（倍率２５，０
００倍）により、その透明導電層を観察したところ、図
３に示すように、アモルファスのＩＴＯ膜が形成されて
いた。つぎに、この透明導電積層体を、大気中で乾燥機
を用いて、１３０℃で１時間加熱した。この熱処理後の
透明導電積層体について、その透明導電層を、上記と同
様に、透過型電子顕微鏡（倍率２５，０００倍）で観察
したところ、図４に示すように、完全には結晶化してい
なかった。 【００２３】比較例２ ターゲット材料を、Ｉｎ−Ｓｎ酸化物ターゲット（Ｓｎ
原子の量が、Ｉｎ原子とＳｎ原子とを加えた重さに対し
て、９．５重量％）に変え、かつ真空度が８×１０-4Ｐ
ａとなるまで排気し、また酸素ガス導入量を、Ａｒガス
のみでのＩｎのプラズマ発光強度を９０に設定後、酸素
ガス導入後の上記発光強度が９０となるように、自動の
ピエゾバルブで開閉調整し、さらに膜厚が４０ｎｍとな
るようにした以外は、実施例２と同様にスパッタ製膜し
て、基板上に透明なＩＴＯ膜からなる透明導電層を形成
し、透明導電積層体を作製した。この透明導電積層体に
ついて、透過型電子顕微鏡により、その透明導電層を観
察したところ、アモルファスのＩＴＯ膜が形成されてい
た。つぎに、この透明導電積層体を、大気中で乾燥機を
用いて、１５０℃で３０分加熱した。この熱処理後の積
層体について、その透明導電層を、上記と同様に、透過
型電子顕微鏡で観察したところ、完全には結晶化してい
なかった。 【００２４】 【発明の効果】以上のように、本発明は、有機高分子成
型物からなる基板上にＩｎ酸化物またはＩｎ・Ｓｎ複合
酸化物からなる透明導電層を、基板の実用的な加熱許容
温度である８０〜１５０℃でスパッタ製膜するにあた
り、ターゲット中のＳｎの含有量を低くし、かつ所定の
真空度となるまで排気して水分や基板から発生する有機
ガスなどの不純物を除去した雰囲気とし、これにＡｒガ
スとともにＩｎのプラズマ発光強度が微妙に変動する程
度のわずかな量の酸素ガスを導入するようにしたことに
より、このスパッタ製膜後、１２０〜１５０℃で０．５
〜１時間という低温短時間の熱処理を施すことにより、
完全結晶化した透明導電層を形成しうる透明導電積層体
の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１でスパッタ製膜した直後のＩＴＯ膜か
らなる透明導電層を透過型電子顕微鏡（倍率：２５，０
００倍）で観察したときの顕微鏡写真である。 【図２】実施例１でスパッタ製膜したＩＴＯ膜からなる
透明導電層に低温短時間の熱処理を施したのちに、透過
型電子顕微鏡（倍率：２５，０００倍）で観察したとき
の顕微鏡写真である。 【図３】比較例１でスパッタ製膜した直後のＩＴＯ膜か
らなる透明導電層を透過型電子顕微鏡（倍率：２５，０
００倍）で観察したときの顕微鏡写真である。 【図４】比較例１でスパッタ製膜したＩＴＯ膜からなる
透明導電層に低温短時間の熱処理を施したのちに、透過
型電子顕微鏡（倍率：２５，０００倍）で観察したとき
の顕微鏡写真である。
らなる透明導電層を透過型電子顕微鏡（倍率：２５，０
００倍）で観察したときの顕微鏡写真である。 【図２】実施例１でスパッタ製膜したＩＴＯ膜からなる
透明導電層に低温短時間の熱処理を施したのちに、透過
型電子顕微鏡（倍率：２５，０００倍）で観察したとき
の顕微鏡写真である。 【図３】比較例１でスパッタ製膜した直後のＩＴＯ膜か
らなる透明導電層を透過型電子顕微鏡（倍率：２５，０
００倍）で観察したときの顕微鏡写真である。 【図４】比較例１でスパッタ製膜したＩＴＯ膜からなる
透明導電層に低温短時間の熱処理を施したのちに、透過
型電子顕微鏡（倍率：２５，０００倍）で観察したとき
の顕微鏡写真である。
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フロントページの続き
(72)発明者 豊澤 圭子
大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東
電工株式会社内
(72)発明者 前田 智彦
大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東
電工株式会社内
Ｆターム(参考） 4K029 AA11 AA24 BA45 BC09 CA05
CA06 EA01 EA03 EA06 EA08
GA01
5G323 BA02 BB05 BC01
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 有機高分子成型物からなる基板上にＩｎ
酸化物またはＩｎ・Ｓｎ複合酸化物からなる透明導電層
をスパッタ製膜するにあたり、Ｓｎ原子の量が、Ｉｎ原
子とＳｎ原子とを加えた重さに対して、０〜７重量％で
あるメタルターゲットまたは酸化物ターゲットを使用
し、基板温度８０〜１５０℃で真空度が１．５×１０-4
Ｐａ以下となるまで排気し、これにＡｒガスとともに酸
素ガスを、Ａｒガスのみを導入したときのＩｎのプラズ
マ発光強度を９０としたとき、酸素ガス導入後の上記発
光強度が、メタルターゲットでは３６〜４０、酸化物タ
ーゲットでは８７〜９０となるように導入して、膜厚が
５５〜２００ｎｍである透明導電層をスパッタ製膜し、
その後、大気中で１２０〜１５０℃で０．５〜１時間熱
処理して、基板上に完全結晶化してなる透明導電層を有
する透明導電積層体を製造することを特徴とする透明導
電積層体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002098686A JP2003293118A (ja) | 2002-04-01 | 2002-04-01 | 透明導電積層体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002098686A JP2003293118A (ja) | 2002-04-01 | 2002-04-01 | 透明導電積層体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003293118A true JP2003293118A (ja) | 2003-10-15 |
Family
ID=29240579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002098686A Pending JP2003293118A (ja) | 2002-04-01 | 2002-04-01 | 透明導電積層体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003293118A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010163680A (ja) * | 2008-12-19 | 2010-07-29 | Hitachi Zosen Corp | 透明導電膜の製造方法 |
| CN102467992A (zh) * | 2010-11-12 | 2012-05-23 | 株式会社Bmc | 透明导电层压薄膜、其制造方法以及包含该透明导电层压薄膜的触摸屏 |
-
2002
- 2002-04-01 JP JP2002098686A patent/JP2003293118A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010163680A (ja) * | 2008-12-19 | 2010-07-29 | Hitachi Zosen Corp | 透明導電膜の製造方法 |
| CN102467992A (zh) * | 2010-11-12 | 2012-05-23 | 株式会社Bmc | 透明导电层压薄膜、其制造方法以及包含该透明导电层压薄膜的触摸屏 |
| JP2012101544A (ja) * | 2010-11-12 | 2012-05-31 | Bmc Co Ltd | 透明導電性積層フィルム、これの製造方法及びこれを含むタッチパネル |
| CN102467992B (zh) * | 2010-11-12 | 2016-03-02 | 株式会社Bmc | 透明导电层压薄膜、其制造方法以及包含该透明导电层压薄膜的触摸屏 |
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