JP2019143245A - Oxide film and manufacturing method of oxide film and nitrogen containing oxide sputtering target - Google Patents

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啓太 梅本
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山口  剛
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Abstract

To provide an oxide film with an excellent water vapor barrier property, an excellent visible light transmittance, and an excellent flexibility, a manufacturing method of the oxide film, and a nitrogen-containing oxide sputtering target.SOLUTION: A sputtering target comprises a major phase of an oxide comprising Al,Si, and Zn as a metal component, nitrogen in a range of 0.5 atom% or more and 20 atom% or less, nitrogen existing as a nitride. An indentation hardness of an oxide film is preferably 700 kgf/mmor more and 1500 kgf/mmor less. After a flexural test is performed for a 50 nm thick film, a reduction rate of water vapor permeation after the flexural test is preferably 30% or less, and a reduction rate of a visible light transmittance is preferably 5% or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、金属成分としてAl,Si,Znを含む酸化物を主相とする酸化物膜、この酸化物膜の製造方法、及び、窒素含有酸化物スパッタリングターゲットに関する。   The present invention relates to an oxide film whose main phase is an oxide containing Al, Si, and Zn as metal components, a method for producing the oxide film, and a nitrogen-containing oxide sputtering target.

従来、液晶表示素子、有機EL素子、太陽電池等の各種デバイスにおいては、水分によって劣化してしまうおそれがあることから、水蒸気から保護するための水蒸気バリア膜が設けられている。また、上述の水蒸気バリア膜には、可視光の透過性が高いことが求められている。
ここで、上述の各種デバイスには、樹脂からなるフレキシブル基板が広く使用されている。樹脂からなるフレキシブル基板においては、基板自体の水蒸気バリア性が低いため、上述の水蒸気バリア膜には、高い水蒸気バリア性が求められている。
Conventionally, in various devices such as a liquid crystal display element, an organic EL element, and a solar cell, a water vapor barrier film for protecting from water vapor is provided because there is a risk of deterioration due to water. Further, the above-described water vapor barrier film is required to have high visible light permeability.
Here, a flexible substrate made of a resin is widely used in the various devices described above. In a flexible substrate made of a resin, since the substrate itself has a low water vapor barrier property, the above water vapor barrier film is required to have a high water vapor barrier property.

特許文献1には、窒化シリコンをターゲットとして反応ガスに酸素を用いて、SiOxNy(x/y:0.6~4.0)の薄膜を成膜することが開示されている。
特許文献2には、AlとSiと酸素、窒素からなり、Al原子とSi原子の重量比が15:85〜40:60の範囲であり、窒素の酸素に対するモル比が10〜40%である無機バリア層が開示されている。
特許文献3には、Si,Al,In,Sn,TiおよびZnから選ばれる少なくとも1種の窒化物および酸化窒化物で構成される無機薄膜が開示されている。
Patent Document 1 discloses forming a thin film of SiOxNy (x / y: 0.6 to 4.0) using silicon nitride as a target and oxygen as a reaction gas.
Patent Document 2 includes Al, Si, oxygen, and nitrogen, and the weight ratio of Al atoms to Si atoms is in the range of 15:85 to 40:60, and the molar ratio of nitrogen to oxygen is 10 to 40%. An inorganic barrier layer is disclosed.
Patent Document 3 discloses an inorganic thin film composed of at least one nitride and oxynitride selected from Si, Al, In, Sn, Ti, and Zn.

特許文献4には、有機層と、酸化ケイ素で構成された第一無機層と、ケイ素またはアルミニウムの酸化物、ケイ素またはアルミニウムの酸窒化物で構成された第二無機層と、を備えたバリア層が開示されている。
特許文献5には、Al,Si,Ti,Zn,Zr,Nb,Sn,Hf,TaおよびCeからなる群から選択される少なくとも1種の金属を含む金属酸化物、金属窒化物および金属炭化物からなるガスバリア層が開示されている。
特許文献6には、AlとSiとZnを含む酸化物からなる非晶質の透明酸化物膜が開示されている。
Patent Document 4 discloses a barrier provided with an organic layer, a first inorganic layer composed of silicon oxide, and a second inorganic layer composed of an oxide of silicon or aluminum and an oxynitride of silicon or aluminum. A layer is disclosed.
Patent Document 5 includes metal oxides, metal nitrides, and metal carbides containing at least one metal selected from the group consisting of Al, Si, Ti, Zn, Zr, Nb, Sn, Hf, Ta, and Ce. A gas barrier layer is disclosed.
Patent Document 6 discloses an amorphous transparent oxide film made of an oxide containing Al, Si, and Zn.

特開2002−322561号公報JP 2002-322561 A 特開2005−131863号公報JP 2005-131863 A 特開2007−083493号公報JP 2007-083493 A 特開2009−095989号公報JP 2009-095989 A 特開2017−121721号公報JP 2017-121721 A 特許第5884549号公報Japanese Patent No. 5884549

ところで、上述の各種デバイスにおいては、さらなるフレキシブル化が図られており、従来よりもさらに優れた水蒸気バリア性、可視光透過性、フレキシブル性を有する水蒸気バリア膜が求められている。
ここで、特許文献1に記載された薄膜においては、膜における窒素の含有量が高くなるため、膜が硬くなりすぎてフレキシブル性が不十分であった。
By the way, in the various devices described above, further flexibility has been achieved, and there is a demand for a water vapor barrier film having water vapor barrier properties, visible light permeability, and flexibility superior to those of conventional devices.
Here, in the thin film described in Patent Document 1, since the content of nitrogen in the film increases, the film becomes too hard and the flexibility is insufficient.

また、特許文献2に記載された無機バリア層においては、蒸着法で成膜されたものであり、膜密度が低く、水蒸気バリア性に劣る。また、水蒸気バリア性を確保するために厚く成膜した場合には、フレキシブル性が低下することになる。
さらに、特許文献3に記載された無機薄膜においては、プラズマCVD法によって成膜されたものであり、膜への水素の取り込みが多く、水蒸気バリア性が低下するおそれがある。また、膜における窒素の含有量が高くなるため、膜が硬くなりすぎてフレキシブル性が不十分であった。
In addition, the inorganic barrier layer described in Patent Document 2 is formed by vapor deposition, has a low film density, and is inferior in water vapor barrier properties. In addition, when the film is formed thick in order to ensure the water vapor barrier property, the flexibility is lowered.
Furthermore, the inorganic thin film described in Patent Document 3 is formed by the plasma CVD method, so that hydrogen is often taken into the film, and the water vapor barrier property may be lowered. Moreover, since the content of nitrogen in the film increases, the film becomes too hard and the flexibility is insufficient.

また、特許文献4に記載されたバリア層においては、有機層と第一無機層と第二無機層との複層構造とされており、第二無機層のみでは、水蒸気バリア性が不十分である。また、柔軟性が低く、フレキシブル性が不十分であった。
さらに、特許文献5に記載されたガスバリア層においては、金属酸化物、金属窒化物および金属炭化物で構成されているため、高い水蒸気バリア性とフレキシブル性を両立することは困難であった。
また、特許文献6に記載された透明酸化物膜においては、十分な水蒸気バリア性を有している。しかしながら、最近の各種デバイスのさらなるフレキシブル化に応じて、膜厚を薄くしても十分な水蒸気バリア性を有する酸化物膜が求められている。
Moreover, in the barrier layer described in patent document 4, it is set as the multilayer structure of an organic layer, a 1st inorganic layer, and a 2nd inorganic layer, and water vapor | steam barrier property is inadequate only by a 2nd inorganic layer. is there. Moreover, the flexibility was low and the flexibility was insufficient.
Furthermore, since the gas barrier layer described in Patent Document 5 is composed of metal oxide, metal nitride, and metal carbide, it is difficult to achieve both high water vapor barrier properties and flexibility.
Further, the transparent oxide film described in Patent Document 6 has a sufficient water vapor barrier property. However, according to the recent further flexibility of various devices, there is a demand for an oxide film having a sufficient water vapor barrier property even if the film thickness is reduced.

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、水蒸気バリア性、可視光透過性、及び、フレキシブル性に優れた酸化物膜、この酸化物膜の製造方法、及び、窒素含有酸化物スパッタリングターゲットを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is an oxide film excellent in water vapor barrier property, visible light permeability, and flexibility, a method for producing the oxide film, and nitrogen-containing oxidation. An object of the present invention is to provide a sputtering target.

上記課題を解決するために、本発明の酸化物膜は、金属成分としてAl,Si,Znを含む酸化物を主相とし、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有し、前記窒素が窒化物として存在していることを特徴としている。   In order to solve the above problems, the oxide film of the present invention has an oxide containing Al, Si, Zn as a metal component as a main phase, and contains nitrogen in a range of 0.5 atomic% to 20 atomic%. The nitrogen is present as a nitride.

上述の構成の酸化物膜によれば、金属成分としてAl,Si,Znを含む酸化物を主相としているので、シリコン酸化物によって可視光透過性、アルミニウム酸化物によって水蒸気バリア性、亜鉛酸化物によってフレキシブル性が確保される。
そして、窒素を0.5原子%以上含有し、前記窒素が窒化物として存在しているので、酸化物膜全体が適度に硬くなり、水蒸気バリア性がさらに向上することになる。また、窒素の含有量が20原子%以下に制限されているので、酸化物膜のフレキシブル性を確保することができる。
さらに、水蒸気バリア性に特に優れていることから、例えば目標とする水蒸気バリア性が0.1g/m/day以下であれば膜厚を200nm以下に薄く形成することができ、これにより、フレキシブル性を確保することも可能となる。
According to the oxide film having the above-described structure, the main phase is an oxide containing Al, Si, and Zn as metal components. Therefore, visible light transmission is achieved by silicon oxide, water vapor barrier property is achieved by aluminum oxide, and zinc oxide. Therefore, flexibility is ensured.
And since 0.5 atomic% or more of nitrogen is contained and the said nitrogen exists as nitride, the whole oxide film becomes moderately hard, and water vapor | steam barrier property improves further. Moreover, since the nitrogen content is limited to 20 atomic% or less, the flexibility of the oxide film can be ensured.
Furthermore, since the water vapor barrier property is particularly excellent, for example, if the target water vapor barrier property is 0.1 g / m 2 / day or less, the film thickness can be reduced to 200 nm or less. It is also possible to ensure the sex.

ここで、本発明の酸化物膜においては、押し込み硬さが700kgf/mm以上1500kgf/mm以下であることが好ましい。
この場合、酸化物膜の押し込み硬さが700kgf/mm以上とされているので、水蒸気バリア性にさらに優れている。また、酸化物膜の押し込み硬さが1500kgf/mm以下とされているので、フレキシブル性を確保することができる。
Here, in the oxide film of the present invention, it is preferable indentation hardness is 700 kgf / mm 2 or more 1500 kgf / mm 2 or less.
In this case, since the indentation hardness of the oxide film is 700 kgf / mm 2 or more, the water vapor barrier property is further improved. Moreover, since the indentation hardness of the oxide film is 1500 kgf / mm 2 or less, flexibility can be ensured.

また、本発明の酸化物膜においては、膜厚50nmにおいて屈曲試験を実施し、屈曲試験後における水蒸気透過率の低下率が30%以下、かつ、可視光透過率の低下率が5%以下とされていることが好ましい。
この場合、屈曲試験を実施した後でも、水蒸気透過率及び可視光透過率が大きく低下せず、フレキシブル性に非常に優れている。
Further, in the oxide film of the present invention, a bending test was performed at a film thickness of 50 nm, the water vapor transmission rate after the bending test was 30% or less, and the visible light transmission rate was 5% or less. It is preferable that
In this case, even after the bending test is performed, the water vapor transmission rate and the visible light transmission rate are not greatly reduced, and the flexibility is very excellent.

本発明の酸化物膜の製造方法は、金属成分としてAl,Si,Znを含む酸化物スパッタリングターゲットを用いて、窒素を5vol%以上60vol%以下の範囲で含む窒素含有雰囲気下でスパッタ成膜を行い、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有し、前記窒素が窒化物として存在する酸化物膜を成膜することを特徴としている。   The oxide film manufacturing method of the present invention uses an oxide sputtering target containing Al, Si, and Zn as metal components, and performs sputter deposition in a nitrogen-containing atmosphere containing nitrogen in the range of 5 vol% to 60 vol%. And forming an oxide film containing nitrogen in the range of 0.5 atomic% to 20 atomic% and containing the nitrogen as a nitride.

上述の構成の酸化物膜の製造方法によれば、金属成分としてAl,Si,Znを含む酸化物スパッタリングターゲットを用いて窒素含有雰囲気下でスパッタ成膜を行うことで、窒素を含む酸化物膜を成膜することができる。また、窒素含有雰囲気における窒素含有量が5vol%以上60vol%以下の範囲で含んでいるので、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有し、前記窒素が窒化物として存在する酸化物膜を成膜することができる。よって、水蒸気バリア性、可視光透過性、及び、フレキシブル性に優れた酸化物膜を得ることが可能となる。   According to the method of manufacturing an oxide film having the above-described structure, an oxide film containing nitrogen is formed by performing sputter deposition in a nitrogen-containing atmosphere using an oxide sputtering target containing Al, Si, and Zn as metal components. Can be formed. In addition, since the nitrogen content in the nitrogen-containing atmosphere is in the range of 5 vol% to 60 vol%, nitrogen is contained in the range of 0.5 atomic% to 20 atomic%, and the nitrogen exists as a nitride. An oxide film can be formed. Therefore, it is possible to obtain an oxide film excellent in water vapor barrier property, visible light permeability, and flexibility.

本発明の酸化物膜の製造方法は、金属成分としてAl,Si,Znを含む酸化物を主相とし、さらに窒化物を有し、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有する窒素含有酸化物スパッタリングターゲットを用いてスパッタ成膜を行い、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有し、前記窒素が窒化物として存在する酸化物膜を成膜することを特徴としている。   The method for producing an oxide film of the present invention comprises an oxide containing Al, Si, Zn as a metal component as a main phase, further having nitride, and nitrogen in a range of 0.5 atomic% to 20 atomic%. Sputter film formation is performed using the nitrogen-containing oxide sputtering target contained, and an oxide film containing nitrogen in the range of 0.5 atomic% to 20 atomic% and containing the nitrogen as a nitride is formed. It is characterized by that.

上述の構成の酸化物膜の製造方法によれば、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有する窒素含有酸化物スパッタリングターゲットを用いてスパッタ成膜を行うので、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有し、前記窒素が窒化物として存在する酸化物膜を成膜することができる。よって、水蒸気バリア性、可視光透過性、及び、フレキシブル性に優れた酸化物膜を得ることが可能となる。   According to the method for manufacturing an oxide film having the above-described configuration, since the sputtering film formation is performed using the nitrogen-containing oxide sputtering target containing nitrogen in the range of 0.5 atomic% to 20 atomic%, nitrogen is reduced to 0. It is possible to form an oxide film that is contained in the range of 0.5 atomic% or more and 20 atomic% or less and in which the nitrogen exists as a nitride. Therefore, it is possible to obtain an oxide film excellent in water vapor barrier property, visible light permeability, and flexibility.

ここで、上述の酸化物膜の製造方法においては、スパッタ成膜時に、成膜する基板を80℃以上120℃以下に加熱することが好ましい。
この場合、スパッタ成膜時に基板を加熱することで、成膜される酸化物膜における可視光透過性をさらに向上させることが可能となる。
Here, in the above-described method for manufacturing an oxide film, it is preferable that the substrate to be formed be heated to 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower during sputtering film formation.
In this case, it is possible to further improve the visible light transmittance of the oxide film to be formed by heating the substrate during the sputtering film formation.

また、上述の酸化物膜の製造方法においては、スパッタ成膜後に、加熱温度が80℃以上120℃以下の範囲内、加熱温度での保持時間が5分以上120分以下の範囲内の熱処理を行うことが好ましい。
この場合、スパッタ成膜後に、上述の条件で熱処理を行うことにより、成膜された酸化物膜における可視光透過性をさらに向上させることが可能となる。
Further, in the above oxide film manufacturing method, after the sputtering film formation, heat treatment is performed within a range where the heating temperature is in the range of 80 ° C. to 120 ° C. and the holding time at the heating temperature is in the range of 5 minutes to 120 minutes. Preferably it is done.
In this case, by performing heat treatment under the above-described conditions after the sputtering film formation, it is possible to further improve the visible light transmittance of the formed oxide film.

本発明の窒素含有酸化物スパッタリングターゲットは、金属成分としてAl,Si,Znを含む酸化物を主相とし、さらに窒化物を有し、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有することを特徴としている。   The nitrogen-containing oxide sputtering target of the present invention has an oxide containing Al, Si, Zn as a metal component as a main phase, further has a nitride, and contains nitrogen in a range of 0.5 atomic% to 20 atomic%. It is characterized by containing.

上述の構成の窒素含有酸化物スパッタリングターゲットによれば、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有し、前記窒素が窒化物として存在する酸化物膜を効率良く成膜することができる。   According to the nitrogen-containing oxide sputtering target having the above-described configuration, it is possible to efficiently form an oxide film containing nitrogen in a range of 0.5 atomic% to 20 atomic% and containing the nitrogen as a nitride. Can do.

本発明によれば、水蒸気バリア性、可視光透過性、及び、フレキシブル性に優れた酸化物膜、この酸化物膜の製造方法、及び、窒素含有酸化物スパッタリングターゲットを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the water vapor | steam barrier property, visible light permeability | transmittance, and the oxide film excellent in the flexibility, the manufacturing method of this oxide film, and a nitrogen-containing oxide sputtering target can be provided.

以下に、本発明の一実施形態である酸化物膜、酸化物膜の製造方法、及び、窒素含有酸化物スパッタリングターゲットについて説明する。   Below, the oxide film which is one Embodiment of this invention, the manufacturing method of an oxide film, and a nitrogen-containing oxide sputtering target are demonstrated.

本実施形態である酸化物膜は、例えば液晶表示素子、有機EL素子、太陽電池等の各種デバイスにおいて、水蒸気のバリア膜として用いられるものである。   The oxide film according to the present embodiment is used as a water vapor barrier film in various devices such as liquid crystal display elements, organic EL elements, and solar cells.

本実施形態である酸化物膜は基板の上に成膜されて使用される。ここで、基板は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、樹脂フィルムからなるフレキシブル基板とされている。なお、基板を構成する樹脂としては、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂、PEN(ポリエチレンナフタレート)樹脂、COP(シクロオレフィンポリマ)樹脂、PI(ポリイミド) 樹脂等を用いることができる。   The oxide film according to this embodiment is used after being formed on a substrate. Here, although a board | substrate is not specifically limited, In this embodiment, it is set as the flexible substrate which consists of a resin film. In addition, as resin which comprises a board | substrate, PET (polyethylene terephthalate) resin, PEN (polyethylene naphthalate) resin, COP (cycloolefin polymer) resin, PI (polyimide) resin etc. can be used, for example.

そして、この酸化物膜は、金属成分としてAl,Si,Znを含む酸化物を主相とし、さらに窒化物を有しており、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有している。
なお、主相とは、膜のXPS装置による定量分析で検出される酸化物状態の金属成分で1at%以上のものを意味する。
また、本実施形態である酸化物膜においては、その押し込み硬さが700kgf/mm以上1500kgf/mm以下の範囲内とされていることが好ましい。
The oxide film has an oxide containing Al, Si, Zn as metal components as a main phase, further has a nitride, and contains nitrogen in the range of 0.5 atomic% to 20 atomic%. doing.
The main phase means a metal component in an oxide state detected by quantitative analysis using a membrane XPS apparatus and having a content of 1 at% or more.
Further, in the oxide film is present embodiment, it is preferable that the indentation hardness is a 700 kgf / mm 2 or more 1500 kgf / mm 2 within the following ranges.

さらに、本実施形態である酸化物膜においては、膜厚50nmにおいて屈曲試験を実施し、屈曲試験後における水蒸気透過率の低下率が30%以下、かつ、可視光透過率の低下率が5%以下とされていることが好ましい。
なお、本実施形態においては、38μm厚み100mm×100mm角のPET基板状に50nmの厚さで成膜し、IEC62715−6−1の規格に基づいて、曲率半径3mmで10000回の屈曲試験を実施し、屈曲試験前後の水蒸気透過率及び可視光透過率を測定して評価した。
なお、低下率は下記の式により算出する。
低下率(%)={(屈曲試験前の透過率−屈曲試験後の透過率)/屈曲試験前の透過率}×100
Further, in the oxide film according to the present embodiment, a bending test was performed at a film thickness of 50 nm, the rate of decrease in water vapor transmission after the bending test was 30% or less, and the rate of decrease in visible light transmission was 5%. The following is preferable.
In this embodiment, a film is formed with a thickness of 50 nm on a PET substrate with a thickness of 38 μm and a thickness of 100 mm × 100 mm, and a bending test is performed 10,000 times with a radius of curvature of 3 mm, based on the standard of IEC62715-6-1. The water vapor transmission rate and the visible light transmittance before and after the bending test were measured and evaluated.
The rate of decrease is calculated by the following formula.
Decrease rate (%) = {(transmittance before bending test−transmittance after bending test) / transmittance before bending test} × 100

以下に、本実施形態である酸化物膜において、成分組成、押し込み硬さ、屈曲試験後の特性について、上述のように規定した理由について説明する。   The reason why the composition of the oxide film according to the present embodiment, the indentation hardness, and the characteristics after the bending test are defined as described above will be described below.

(Al,Si,Zn)
本実施形態である酸化物膜は、金属元素としてAl、Si,Znを含有している。すなわち、アルミニウム酸化物、シリコン酸化物、亜鉛酸化物を有している。ここで、各金属元素の作用効果は以下の通りである。
Alは、水蒸気バリア性を向上させる。
Siは、可視光透過性を向上させる。
Znは、フレキシブル性を向上させる。
よって、金属元素としてAl、Si,Znを含有することで、水蒸気バリア性、可視光透過性、フレキシブル性をバランス良く向上させることが可能となる。また、導電性を有することで、酸化物スパッタリングターゲットを用いて成膜する際に、DCスパッタを行うことが可能となる。
なお、これらの金属元素の含有量については、酸化物膜に対して要求される特性に応じて適宜調整することが好ましい。
(Al, Si, Zn)
The oxide film according to this embodiment contains Al, Si, and Zn as metal elements. That is, it has aluminum oxide, silicon oxide, and zinc oxide. Here, the effect of each metal element is as follows.
Al improves the water vapor barrier property.
Si improves visible light transparency.
Zn improves flexibility.
Therefore, by containing Al, Si, and Zn as metal elements, it becomes possible to improve the water vapor barrier property, visible light permeability, and flexibility in a well-balanced manner. In addition, by having conductivity, DC sputtering can be performed when a film is formed using an oxide sputtering target.
Note that the content of these metal elements is preferably adjusted as appropriate in accordance with characteristics required for the oxide film.

ここで、Alの含有量の下限は、金属元素全体に対して3原子%以上であることが好ましく、5原子%以上であることがさらに好ましく、7原子%以上であることがより好ましい。一方、Alの含有量の上限は、42原子%以下であることが好ましく、30原子%以下であることがさらに好ましく、25原子%以下であることがより好ましい。
また、Siの含有量の下限は、10原子%以上であることが好ましく、20原子%以上であることがさらに好ましく、25原子%以上であることがより好ましい。一方、Siの含有量の上限は、50原子%以下であることが好ましく、45原子%以下であることがさらに好ましく、40原子%以下であることがより好ましい。
Here, the lower limit of the Al content is preferably 3 atomic% or more, more preferably 5 atomic% or more, and even more preferably 7 atomic% or more with respect to the entire metal element. On the other hand, the upper limit of the Al content is preferably 42 atomic percent or less, more preferably 30 atomic percent or less, and even more preferably 25 atomic percent or less.
Further, the lower limit of the Si content is preferably 10 atomic% or more, more preferably 20 atomic% or more, and even more preferably 25 atomic% or more. On the other hand, the upper limit of the Si content is preferably 50 atomic percent or less, more preferably 45 atomic percent or less, and even more preferably 40 atomic percent or less.

(N:窒素)
窒素は、酸化物膜の押し込み硬さを向上させて、水蒸気バリア性を向上させる作用効果を有する。なお、本実施形態では、酸化物膜内において、窒素は窒化物の形態で存在している。
ここで、窒素の含有量が0.5原子%未満の場合には、水蒸気バリア性を十分に向上させることができないおそれがある。一方、窒素の含有量が20原子%を超える場合には、酸化物膜が硬くなりすぎて、フレキシブル性が低下してしまうおそれがある。
以上のことから、酸化物膜における窒素の含有量を、0.5原子%以上20原子%以下の範囲内に規定している。
なお、水蒸気バリア性をさらに向上させるためには、酸化物膜における窒素の含有量の下限を2.0原子%以上とすることが好ましく、3.0原子%以上とすることがさらに好ましい。また、フレキシブル性をさらに向上させるためには、酸化物膜における窒素の含有量の上限を10原子%以下とすることが好ましく、7原子%以下とすることがさらに好ましい。
(N: Nitrogen)
Nitrogen has the effect of improving the indentation hardness of the oxide film and improving the water vapor barrier property. In the present embodiment, nitrogen exists in the form of nitride in the oxide film.
Here, when the nitrogen content is less than 0.5 atomic%, the water vapor barrier property may not be sufficiently improved. On the other hand, when the nitrogen content exceeds 20 atomic%, the oxide film becomes too hard and flexibility may be reduced.
From the above, the nitrogen content in the oxide film is regulated within the range of 0.5 atomic% to 20 atomic%.
In order to further improve the water vapor barrier property, the lower limit of the nitrogen content in the oxide film is preferably set to 2.0 atomic% or more, and more preferably set to 3.0 atomic% or more. In order to further improve the flexibility, the upper limit of the nitrogen content in the oxide film is preferably 10 atomic% or less, and more preferably 7 atomic% or less.

(押し込み硬さ)
酸化物膜の押し込み硬さが700kgf/mm以上である場合には、水蒸気バリア性を十分に向上させることができる。一方、酸化物膜の押し込み硬さが1500kgf/mm以下である場合には、フレキシブル性を十分に確保することができる。
よって、本実施形態の酸化物膜としては、押し込み硬さが700kgf/mm以上1500kgf/mm以下の範囲内であることが好ましい。
なお、さらに優れた水蒸気バリア性を得るためには、酸化物膜の押し込み硬さの下限を800kgf/mm以上とすることがさらに好ましい。また、さらに優れたフレキシブル性を確保するためには、酸化物膜の押し込み硬さの上限を1000kgf/mm以下とすることがさらに好ましい。
(Indentation hardness)
When the indentation hardness of the oxide film is 700 kgf / mm 2 or more, the water vapor barrier property can be sufficiently improved. On the other hand, when the indentation hardness of the oxide film is 1500 kgf / mm 2 or less, sufficient flexibility can be secured.
Therefore, the oxide film of the present embodiment, it is preferable indentation hardness is in the range of 700 kgf / mm 2 or more 1500 kgf / mm 2 or less.
In order to obtain further excellent water vapor barrier properties, the lower limit of the indentation hardness of the oxide film is more preferably set to 800 kgf / mm 2 or more. Moreover, in order to ensure further excellent flexibility, it is more preferable that the upper limit of the indentation hardness of the oxide film is 1000 kgf / mm 2 or less.

(屈曲試験後の特性)
酸化物膜は、屈曲させることでその特性が大きく低下してしまうことがある。ここで、本実施形態では、好ましくは、膜厚50nmにおいて屈曲試験を実施し、屈曲試験後における水蒸気透過率の低下率が30%以下、かつ、可視光透過率の低下率が5%以下としているので、屈曲させた後でも水蒸気バリア膜として十分な特性を確保することができる。
(Characteristics after bending test)
The characteristics of the oxide film may be greatly deteriorated by bending. Here, in this embodiment, preferably, the bending test is performed at a film thickness of 50 nm, the water vapor transmission rate reduction rate after the bending test is 30% or less, and the visible light transmission rate reduction rate is 5% or less. Therefore, sufficient characteristics as a water vapor barrier film can be secured even after bending.

上述の酸化物膜については、以下に示す酸化物膜の製造方法によって製造される。   The above oxide film is manufactured by the following oxide film manufacturing method.

まず、金属成分としてAl,Si,Znを含む酸化物スパッタリングターゲットを準備する。この酸化物スパッタリングターゲットを用いて、窒素を5vol%以上60vol%以下の範囲で含む窒素含有雰囲気下でスパッタ成膜を行い、基板の上に窒素を含有する酸化物膜を成膜する。
これにより、本実施形態である酸化物膜を成膜することができる。
First, an oxide sputtering target containing Al, Si, and Zn as metal components is prepared. Using this oxide sputtering target, sputtering film formation is performed in a nitrogen-containing atmosphere containing nitrogen in the range of 5 vol% to 60 vol%, and an oxide film containing nitrogen is formed on the substrate.
Thereby, the oxide film which is this embodiment can be formed.

あるいは、金属成分としてAl,Si,Znを含む酸化物を主相とし、さらに窒化物を有し、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有する窒素含有酸化物スパッタリングターゲットを用いて、スパッタ成膜を行い、基板の上に窒素を含有する酸化物膜を成膜する。
これにより、本実施形態である酸化物膜を成膜することができる。
なお、上述の窒素含有酸化物スパッタリングターゲットにおいては、窒化物を有している。この窒化物は、アルミニウム窒化物、シリコン窒化物、亜鉛窒化物のうちの一種または二種以上であってもよいし、微量であって特性に影響がなければ他の元素の窒化物であってもよい。
Alternatively, a nitrogen-containing oxide sputtering target having an oxide containing Al, Si, Zn as a metal component as a main phase, further containing nitride, and containing nitrogen in a range of 0.5 atomic% to 20 atomic%. Then, sputtering is performed to form an oxide film containing nitrogen over the substrate.
Thereby, the oxide film which is this embodiment can be formed.
Note that the nitrogen-containing oxide sputtering target has a nitride. This nitride may be one or more of aluminum nitride, silicon nitride, and zinc nitride, and may be nitrides of other elements as long as the amount of the nitride does not affect the characteristics. Also good.

以上のように、本実施形態である酸化物膜は、酸化物スパッタリングターゲットを用いたスパッタ法によって成膜される。   As described above, the oxide film according to this embodiment is formed by a sputtering method using an oxide sputtering target.

ここで、スパッタ成膜時において、成膜する基板の温度を80℃以上120℃以下に加熱することが好ましい。
あるいは、スパッタ成膜後に、成膜された酸化物膜に対して、窒素雰囲気下で、加熱温度が80℃以上120℃以下の範囲内、加熱温度での保持時間が5分以上120分以下の範囲内の熱処理を行うことが好ましい。加熱温度を80℃以上とすることにより、膜密度が十分に上昇し、可視光透過率を十分に上昇させることができる。一方、加熱温度を120℃以下とすることにより、基板に用いるフィルムの熱による変形が抑制され、基板と酸化物膜との密着性を確保でき、十分な水蒸気バリア性を得ることができる。
上述のように、スパッタ成膜時あるいはスパッタ成膜後に熱を加えることにより、酸化物膜における可視光透過性が向上することになる。
Here, at the time of sputtering film formation, the temperature of the substrate on which the film is formed is preferably heated to 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower.
Alternatively, after the sputtering film formation, the oxide film formed in a nitrogen atmosphere has a heating temperature in the range of 80 ° C. to 120 ° C. and a holding time at the heating temperature of 5 minutes to 120 minutes. It is preferable to perform heat treatment within the range. By setting the heating temperature to 80 ° C. or higher, the film density can be sufficiently increased and the visible light transmittance can be sufficiently increased. On the other hand, when the heating temperature is set to 120 ° C. or lower, deformation of the film used for the substrate due to heat can be suppressed, adhesion between the substrate and the oxide film can be secured, and sufficient water vapor barrier properties can be obtained.
As described above, the visible light transmittance of the oxide film is improved by applying heat during or after sputtering film formation.

なお、スパッタ成膜時における基板の温度、及び、スパッタ成膜後の熱処理時における加熱温度については、その下限を90℃以上とすることが好ましく、上限を110℃以下とすることが好ましい。
また、スパッタ成膜後の熱処理時における加熱温度での保持時間については、その下限を10分以上とすることが好ましく、上限を90分以下とすることが好ましい。
Note that the lower limit of the substrate temperature during sputtering film formation and the heating temperature during heat treatment after sputtering film formation are preferably 90 ° C. or higher, and the upper limit is preferably 110 ° C. or lower.
In addition, regarding the holding time at the heating temperature during the heat treatment after the sputter film formation, the lower limit is preferably 10 minutes or more, and the upper limit is preferably 90 minutes or less.

以上のような構成とされた本実施形態に係る酸化物膜によれば、金属成分としてAl,Si,Znを含む酸化物で構成されているので、可視光透過性、水蒸気バリア性、フレキシブル性を確保することができる。
また、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有し、この窒素が窒化物として存在しているので、酸化物膜全体が適度に硬くなり、水蒸気バリア性をさらに向上させることが可能となる。また、酸化物膜が硬くなり過ぎず、フレキシブル性を確保することができる。
さらに、水蒸気バリア性に特に優れていることから、酸化物膜の膜厚を薄く形成することができ、さらにフレキシブル性を確保することも可能となる。
According to the oxide film according to the present embodiment configured as described above, it is composed of an oxide containing Al, Si, Zn as a metal component, so that visible light permeability, water vapor barrier property, and flexibility are included. Can be secured.
In addition, nitrogen is contained in the range of 0.5 atomic% to 20 atomic%, and since this nitrogen exists as a nitride, the entire oxide film becomes moderately hard and further improves the water vapor barrier property. Is possible. In addition, the oxide film does not become too hard, and flexibility can be ensured.
Furthermore, since the water vapor barrier property is particularly excellent, the oxide film can be formed thin, and flexibility can be ensured.

さらに、本実施形態においては、好ましくは、酸化物膜の押し込み硬さが700kgf/mm以上とされているので、特に優れた水蒸気バリア性を得ることができる。一方、酸化物膜の押し込み硬さが1500kgf/mm以下とされているので、フレキシブル性を確保することができる。 Furthermore, in this embodiment, since the indentation hardness of the oxide film is preferably 700 kgf / mm 2 or more, particularly excellent water vapor barrier properties can be obtained. On the other hand, since the indentation hardness of the oxide film is 1500 kgf / mm 2 or less, flexibility can be ensured.

また、本実施形態においては、好ましくは、膜厚50nmにおいて屈曲試験を実施し、屈曲試験後における水蒸気透過率の低下率が30%以下、かつ、可視光透過率の低下率が5%以下とされているので、屈曲試験を実施した後でも、水蒸気透過率及び可視光透過率が大きく低下せず、フレキシブル性に非常に優れている。   In the present embodiment, preferably, a bending test is performed at a film thickness of 50 nm, the rate of decrease in water vapor transmission after the bending test is 30% or less, and the rate of decrease in visible light transmission is 5% or less. Therefore, even after the bending test is performed, the water vapor transmission rate and the visible light transmission rate are not greatly reduced, and the flexibility is very excellent.

本実施形態である酸化物膜の製造方法においては、金属成分としてAl,Si,Znを含む酸化物スパッタリングターゲットを用いて窒素含有雰囲気下でスパッタ成膜を行うことで、窒素を含む酸化物膜を成膜することができる。また、窒素含有雰囲気における窒素含有量が5vol%以上60vol%以下の範囲で含んでいるので、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有し、前記窒素が窒化物として存在する酸化物膜を成膜することができる。   In the oxide film manufacturing method according to this embodiment, the oxide film containing nitrogen is formed by performing sputter deposition in a nitrogen-containing atmosphere using an oxide sputtering target containing Al, Si, and Zn as metal components. Can be formed. In addition, since the nitrogen content in the nitrogen-containing atmosphere is in the range of 5 vol% to 60 vol%, nitrogen is contained in the range of 0.5 atomic% to 20 atomic%, and the nitrogen exists as a nitride. An oxide film can be formed.

また、本実施形態である酸化物膜の製造方法においては、金属成分としてAl,Si,Znを含む酸化物を主相とし、さらに窒化物を有し、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有する窒素含有酸化物スパッタリングターゲットを用いてスパッタ成膜を行うことで、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有し、前記窒素が窒化物として存在する酸化物膜を成膜することができる。   In the oxide film manufacturing method according to the present embodiment, an oxide containing Al, Si, Zn as a metal component is a main phase, nitride is further included, and nitrogen is 0.5 atomic% or more and 20 atoms or more. % Nitrogen is contained in the range of 0.5 atomic% or more and 20 atomic% or less, and the nitrogen exists as a nitride. An oxide film can be formed.

さらに、本実施形態の酸化物膜の製造方法において、好ましくは、スパッタ成膜時に、成膜する基板を80℃以上120℃以下に加熱することにより、成膜される酸化物膜における可視光透過率を向上させることが可能となる。
また、本実施形態の酸化物膜の製造方法において、好ましくは、スパッタ成膜後に、加熱温度が80℃以上120℃以下の範囲内、加熱温度での保持時間が5分以上120分以下の範囲内の熱処理を行うことにより、成膜された酸化物膜における可視光透過率を向上させることが可能となる。
Furthermore, in the method for manufacturing an oxide film of this embodiment, it is preferable that visible light transmission in the oxide film to be formed is performed by heating the substrate to be formed to 80 ° C. or more and 120 ° C. or less during sputtering. The rate can be improved.
In the oxide film manufacturing method of this embodiment, preferably, after sputtering film formation, the heating temperature is in the range of 80 ° C. to 120 ° C., and the holding time at the heating temperature is in the range of 5 minutes to 120 minutes. By performing the heat treatment, visible light transmittance in the formed oxide film can be improved.

また、本実施形態である窒素含有酸化物スパッタリングターゲットによれば、金属成分としてAl,Si,Znを含む酸化物を主相とし、さらに窒化物を有し、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有しているので、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有し、窒素が窒化物として存在する酸化物膜を効率良く成膜することができる。   Further, according to the nitrogen-containing oxide sputtering target of the present embodiment, the main phase is an oxide containing Al, Si, and Zn as metal components, further includes nitride, and nitrogen is contained at 0.5 atomic% or more. Since it is contained in an atomic% or less range, an oxide film containing nitrogen in the range of 0.5 atomic% or more and 20 atomic% or less and containing nitrogen as a nitride can be efficiently formed.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, It can change suitably in the range which does not deviate from the technical idea of the invention.

以下に、本発明の作用効果について評価した評価試験の結果を説明する。   Below, the result of the evaluation test evaluated about the effect of this invention is demonstrated.

(スパッタリングターゲット)
本発明例1−16においては、表1に示すスパッタリングターゲットを用いて酸化物膜を成膜した。なお、本発明例1、10については、円筒ターゲットを用い、それ以外は平板ターゲットを用いてスパッタ成膜した。
(Sputtering target)
In Inventive Example 1-16, an oxide film was formed using the sputtering target shown in Table 1. In addition, in Examples 1 and 10 of the present invention, a sputter film was formed using a cylindrical target and otherwise using a flat plate target.

表1に示す組成割合になるように、純度99.99mass%以上のAl粉末、SiO粉末、ZnO粉末、純度99.9mass%以上のAlN粉、Si粉、Zn粉を秤量し、得られた粉末とその3倍重量のジルコニアボール(直径5mmのボールと直径10mmのボールとを半分ずつ)とを、分散剤を添加した水を溶媒として内容積300Lのボールミル装置を用いて48時間湿式混合し、その後、スプレードライにより乾燥造粒した。 Al 2 O 3 powder with a purity of 99.99 mass% or more, SiO 2 powder, ZnO powder, AlN powder with a purity of 99.9 mass% or more, Si 3 N 4 powder, Zn 3 N so as to have the composition ratio shown in Table 1. Two powders are weighed, and the obtained powder and its three times weight zirconia balls (balls with a diameter of 5 mm and balls with a diameter of 10 mm are halved) and a ball mill having an internal volume of 300 L using water with a dispersant as a solvent. Wet mixing was performed for 48 hours using an apparatus, and then dry granulation was performed by spray drying.

得られた粉末を、円筒形状については円筒形状のカーボンモールド型に、平板形状については平板形状のカーボンモールド型に、それぞれ充填し、10Pa以下に真空排気後、1200℃にて5時間、20MPaの圧力で真空ホットプレスし、焼結体を得た。このとき、円筒形状の芯棒には、焼結体との収縮率の差による割れを防ぐため、熱膨張係数の差が近いセラミックを用いることが好ましく、実施例ではアルミナの芯棒を用いた。   The obtained powder was filled into a cylindrical carbon mold for the cylindrical shape and into a flat carbon mold for the flat plate shape, evacuated to 10 Pa or less, 1200 ° C. for 5 hours, and 20 MPa. Vacuum hot pressing was performed with pressure to obtain a sintered body. At this time, for the cylindrical core rod, it is preferable to use a ceramic having a close difference in thermal expansion coefficient in order to prevent cracking due to the difference in shrinkage rate from the sintered body. In the examples, an alumina core rod was used. .

得られた焼結体を湿式研削工法により、円筒については外径160mm、内径135mm、長さ200mmLの形状、平板についてはφ125mm、厚み5mmtの形状に、それぞれ機械加工した。なお、得られた焼結体の組成については、秤量時の組成と変化なく同等のものであった。
そして、加工後のターゲットをIn半田によって、円筒については長さ640mmのSUSのバッキングチューブに200mmLの長さのターゲットを3本つなげてボンディングし、平板についてはCuのバッキングプレートにボンディングした。
The obtained sintered body was machined by a wet grinding method into a shape having an outer diameter of 160 mm, an inner diameter of 135 mm, and a length of 200 mmL for a cylinder, and a shape of φ125 mm and a thickness of 5 mmt for a flat plate. In addition, about the composition of the obtained sintered compact, it was the same as the composition at the time of weighing without a change.
Then, the processed target was bonded with In solder, and three cylinders with a length of 200 mmL were connected to a SUS backing tube with a length of 640 mm for a cylinder, and a flat plate was bonded with a Cu backing plate.

比較例1〜3については、比抵抗値が0.02Ω・cm以下のBドープSiスパッタリングターゲットを用いて成膜した。
比較例4については、純度99.99mass%以上のAlのスパッタリングターゲットを用いて酸素ガスを38%導入した反応性スパッタリングで成膜した。
比較例5については、純度99.99mass%以上のZnOターゲットを用いて成膜したた。
比較例6〜12については、本発明例と同様の製法で得たスパッタリングターゲットを用いて成膜した。
About Comparative Examples 1-3, it formed into a film using the B dope Si sputtering target whose specific resistance value is 0.02 ohm * cm or less.
In Comparative Example 4, a film was formed by reactive sputtering using an Al sputtering target having a purity of 99.99 mass% or more and introducing 38% oxygen gas.
In Comparative Example 5, a film was formed using a ZnO target having a purity of 99.99 mass% or higher.
About Comparative Examples 6-12, it formed into a film using the sputtering target obtained by the manufacturing method similar to this invention example.

(成膜方法)
本発明例1,10においては、得られた円筒型スパッタリングターゲットをスパッタ装置にセットし、7×10−4Pa以下まで真空排気した後、Ar、O、Nガスを表に示したガス比率で50sccm流し、排気の開度を調整して0.67Paの雰囲気を作った後、パルスDC電源を用いて1000Wのパワーで表に示した膜厚で成膜を行った。
(Film formation method)
In Invention Examples 1 and 10, the obtained cylindrical sputtering target was set in a sputtering apparatus, and after evacuating to 7 × 10 −4 Pa or less, Ar, O 2 , and N 2 gases were listed in the table. A flow rate of 50 sccm was applied to adjust the opening degree of the exhaust to create an atmosphere of 0.67 Pa, and then a film was formed at a film thickness shown in the table with a power of 1000 W using a pulsed DC power source.

本発明例2〜9,11〜16においては、得られた平板型スパッタリングターゲットをスパッタ装置にセットし、7×10−4Pa以下まで真空排気した後、Ar、O、Nガスを表に示したガス比率で50sccm流し、排気の開度を調整して0.67Paの雰囲気を作った後、パルスDC電源を用いて500Wのパワーで表に示した膜厚で成膜を行った。
なお、スパッタ成膜後の熱処理は、窒素雰囲気で実施した。
In Invention Examples 2 to 9, 11 to 16, the obtained flat plate-type sputtering target was set in a sputtering apparatus and evacuated to 7 × 10 −4 Pa or less, and then Ar, O 2 , and N 2 gases were displayed. 50 sccm was flowed at the gas ratio shown in FIG. 6 and the opening of the exhaust gas was adjusted to create an atmosphere of 0.67 Pa. Then, using a pulsed DC power source, a film was formed at a film thickness shown in the table at a power of 500 W.
Note that the heat treatment after the sputtering film formation was performed in a nitrogen atmosphere.

比較例1〜4については、上述の金属ターゲットを用いた反応性スパッタを行った。なお、表1に示したガス濃度では、酸化物モードでのスパッタが行われることをあらかじめ確認している。
比較例5ついては、ZnOターゲットを用いた酸素添加スパッタを行った。
比較例6〜12については、ガス濃度の条件を変更して成膜を実施した。なお、ガス濃度以外の条件は、本発明例と同様の条件で行った。
About Comparative Examples 1-4, the reactive sputtering using the above-mentioned metal target was performed. Note that it was confirmed in advance that sputtering in the oxide mode was performed at the gas concentrations shown in Table 1.
For Comparative Example 5, oxygen-added sputtering using a ZnO target was performed.
In Comparative Examples 6 to 12, film formation was performed by changing the gas concentration conditions. The conditions other than the gas concentration were the same as in the present invention example.

得られた酸化物膜の組成、特性を、以下のように評価した。評価結果を表2に示す。   The composition and characteristics of the obtained oxide film were evaluated as follows. The evaluation results are shown in Table 2.

(膜組成)
20mm×20mmサイズのガラス基板(EAGLE XG)上に100nm成膜した膜について、X線光電子分光(XPS)装置(ULVAC−Phi社製)で、Arによる表面のエッチングを1分以上行った後、O:1s、Al:2p、Si:2s、Zn:2p、N:1sについてNarrowスペクトルの測定を行った。各元素について得られたピーク強度から、膜組成を定量分析した。また、Nの1sスペクトルのピークが395〜398eVにピークトップを持つピークが現れた際に窒化物であると判断した。
XPS装置における測定条件は以下の通りである。
線源:Al Kα線、50W
測定範囲:φ200μm
パスエネルギー:46.95eV
測定間隔:0.1eV/step
試料面に対する光電子取り出し角:45deg
(Membrane composition)
About the film | membrane formed into a film by 100 nm on the glass substrate (EAGLE XG) of 20 mm x 20 mm size, after performing the surface etching by Ar for 1 minute or more with an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) apparatus (made by ULVAC-Phi), Narrow spectra were measured for O: 1s, Al: 2p, Si: 2s, Zn: 2p, and N: 1s. The film composition was quantitatively analyzed from the peak intensity obtained for each element. Further, when a peak having a peak top appears at 395 to 398 eV in the peak of the 1s spectrum of N, it was determined that the nitride was nitride.
The measurement conditions in the XPS apparatus are as follows.
Radiation source: Al Kα ray, 50W
Measurement range: φ200μm
Pass energy: 46.95 eV
Measurement interval: 0.1 eV / step
Photoelectron extraction angle with respect to sample surface: 45 deg

(可視光透過率)
20mm×20mmサイズのガラス基板(EAGLE XG)上に成膜した厚さ50nmの膜について、分光光度計(日本分光社製 V−550)によって、波長350nmから850nmの範囲の光の透過率を測定した。
(Visible light transmittance)
For a 50 nm thick film formed on a 20 mm × 20 mm glass substrate (EAGLE XG), the transmittance of light in the wavelength range of 350 nm to 850 nm is measured with a spectrophotometer (V-550 manufactured by JASCO Corporation). did.

(水蒸気透過率)
38μm厚み100mm×100mmサイズのPET基板上に成膜した厚さ50nmの膜について、モコン法を用い、mocon社製PERMATRAN−W MODEL3/33を用いてJIS規格のK7129法に基づいて40℃、90%RHの条件で水蒸気透過率(水蒸気バリア性)を測定した。
(Water vapor transmission rate)
A film having a thickness of 50 nm formed on a PET substrate having a thickness of 38 μm and a thickness of 100 mm × 100 mm, using the Mocon method, using PERMATRAN-W MODEL 3/33 manufactured by mocon, 40 ° C. and 90 ° C. based on JIS standard K7129 method. The water vapor transmission rate (water vapor barrier property) was measured under the condition of% RH.

(屈曲試験)
38μm厚み100mm×100mmサイズのPET基板上に成膜した厚さ50nmの膜について、IEC62715−6−1の規格に基づいて、曲率半径3mm、で10000回折り曲げ試験を実施した。なお、得られたスパッタ膜は全て圧縮応力を持っていたため、屈曲試験では、より応力のかかる向きで試験を実施した。すなわちフィルムを曲げた際、成膜面が内側にくるような向きで試験を実施した。
(Bending test)
A film having a thickness of 50 nm formed on a PET substrate having a thickness of 38 μm and a thickness of 100 mm × 100 mm was subjected to a 10,000 bending bending test with a radius of curvature of 3 mm based on the standard of IEC62715-6-1. In addition, since all of the obtained sputtered films had compressive stress, in the bending test, the test was performed in a direction where more stress was applied. That is, when the film was bent, the test was conducted in such a direction that the film formation surface was on the inside.

(押し込み硬さ)
0.5mm厚み100mm×100mmサイズのガラス基板上に、厚み1000nmで成膜した膜について、ISO14577の規格に基づいてナノインデンテーション法にて測定を実施した。得られた接触射影面積と、接触深さとその際の荷重から、押し込み硬さを計算した。成膜された膜表面の任意の箇所10か所について測定を実施し平均値計算した。
(Indentation hardness)
A film formed with a thickness of 1000 nm on a glass substrate having a thickness of 0.5 mm and a thickness of 100 mm × 100 mm was measured by a nanoindentation method based on the standard of ISO14577. The indentation hardness was calculated from the obtained contact projection area, the contact depth, and the load at that time. Measurement was carried out at 10 arbitrary locations on the surface of the formed film, and the average value was calculated.

Figure 2019143245
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Figure 2019143245
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シリコン酸化物からなり、窒素を含有していない比較例1においては、水蒸気バリア性が不十分であった。
シリコン酸化物からなり、窒素を56.1原子%含む比較例2においては、水蒸気バリア性が不十分であった。また、窒化物が主相となったため、可視光透過率も不十分であった。
シリコン酸化物からなり、窒素を23.6原子%含む比較例3においては、水蒸気バリア性が不十分であった。
In Comparative Example 1 made of silicon oxide and not containing nitrogen, the water vapor barrier property was insufficient.
In Comparative Example 2 made of silicon oxide and containing 56.1 atomic% of nitrogen, the water vapor barrier property was insufficient. Moreover, since the nitride became the main phase, the visible light transmittance was insufficient.
In Comparative Example 3 made of silicon oxide and containing 23.6 atomic% of nitrogen, the water vapor barrier property was insufficient.

アルミニウム酸化物からなり、窒素を含有していない比較例4においては、水蒸気バリア性が不十分であった。また、フレキシブル性に劣るため、屈曲試験後に水蒸気透過率が大きく低下した。
亜鉛酸化物からなり、窒素を含有していない比較例5においては、水蒸気バリア性が不十分であった。また、フレキシブル性に劣るため、屈曲試験後に可視光透過率が大きく低下した。
Al、Si、Znを含む酸化物からなり、窒素を含有していない比較例6〜12においては、水蒸気バリア性が不十分であった。
In Comparative Example 4 made of aluminum oxide and not containing nitrogen, the water vapor barrier property was insufficient. Moreover, since it was inferior to flexibility, the water-vapor transmission rate fell greatly after the bending test.
In Comparative Example 5 made of zinc oxide and containing no nitrogen, the water vapor barrier property was insufficient. Moreover, since the flexibility was inferior, the visible light transmittance was greatly reduced after the bending test.
In Comparative Examples 6 to 12 made of an oxide containing Al, Si and Zn and not containing nitrogen, the water vapor barrier property was insufficient.

これに対して、金属成分としてAl,Si,Znを含む酸化物からなり、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有する本発明例1〜16においては、水蒸気バリア性、及び、可視光透過率に優れていた。また、屈曲試験後における水蒸気透過率の低下率、可視光透過率の低下率が小さく、フレキシブル性に優れていることが確認された。   On the other hand, in the present invention examples 1 to 16 consisting of an oxide containing Al, Si, Zn as a metal component and containing nitrogen in the range of 0.5 atomic% to 20 atomic%, the water vapor barrier property, And it was excellent in visible light transmittance. Further, it was confirmed that the water vapor transmission rate and the visible light transmission rate after the bending test were small and the flexibility was excellent.

なお、本発明例1〜12では、金属成分としてAl,Si,Znを含む酸化物スパッタリングターゲットを用いて、窒素を5vol%以上60vol%以下の範囲で含む窒素含有雰囲気下でスパッタ成膜を実施しており、本発明例13〜16では、金属成分としてAl,Si,Znを含む酸化物からなり、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有する窒素含有酸化物スパッタリングターゲットを用いてスパッタ成膜を実施したが、いずれも水蒸気バリア性、可視光透過率、フレキシブル性に優れた酸化物膜を成膜することができた。   In Examples 1 to 12 of the present invention, sputtering film formation was performed in a nitrogen-containing atmosphere containing nitrogen in the range of 5 vol% to 60 vol% using an oxide sputtering target containing Al, Si, and Zn as metal components. In Examples 13 to 16 of the present invention, the nitrogen-containing oxide sputtering target is made of an oxide containing Al, Si, Zn as a metal component and contains nitrogen in the range of 0.5 atomic% to 20 atomic%. In spite of the above, sputtering film formation was carried out, and in all cases, an oxide film excellent in water vapor barrier property, visible light transmittance, and flexibility could be formed.

また、本発明例1、10では円筒型スパッタリングターゲットを用いて成膜し、本発明例2〜9、11〜16では平板型スパッタリングターゲットを用いて成膜したが、いずれも水蒸気バリア性、可視光透過率、フレキシブル性に優れた酸化物膜を成膜することができた。   In Examples 1 and 10 of the present invention, a film was formed using a cylindrical sputtering target, and in Examples 2 to 9 and 11 to 16 of the present invention, a film was formed using a flat plate type sputtering target. An oxide film excellent in light transmittance and flexibility could be formed.

以上のことから、本発明例によれば、水蒸気バリア性、及び、フレキシブル性に特に優れた酸化物膜、酸化物膜の製造方法、窒素含有酸化物スパッタリングターゲットを提供可能であることが確認された。   From the above, according to the present invention example, it was confirmed that an oxide film particularly excellent in water vapor barrier property and flexibility, a method for producing an oxide film, and a nitrogen-containing oxide sputtering target can be provided. It was.

Claims (8)

金属成分としてAl,Si,Znを含む酸化物を主相とし、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有し、
前記窒素が窒化物として存在していることを特徴とする酸化物膜。
The main phase is an oxide containing Al, Si, Zn as a metal component, nitrogen is contained in the range of 0.5 atomic% to 20 atomic%,
An oxide film, wherein the nitrogen is present as a nitride.
押し込み硬さが700kgf/mm以上1500kgf/mm以下の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の酸化物膜。 2. The oxide film according to claim 1, wherein the indentation hardness is in a range of 700 kgf / mm 2 or more and 1500 kgf / mm 2 or less. 膜厚50nmにおいて屈曲試験を実施し、屈曲試験後における水蒸気透過率の低下率が30%以下、かつ、可視光透過率の低下率が5%以下とされていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の酸化物膜。   2. A bending test is carried out at a film thickness of 50 nm, the rate of decrease in water vapor transmission after the bending test is 30% or less, and the rate of decrease in visible light transmission is 5% or less. Or the oxide film of Claim 2. 金属成分としてAl,Si,Znを含む酸化物スパッタリングターゲットを用いて、窒素を5vol%以上60vol%以下の範囲で含む窒素含有雰囲気下でスパッタ成膜を行い、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有し、前記窒素が窒化物として存在する酸化物膜を成膜することを特徴とする酸化物膜の製造方法。   Using an oxide sputtering target containing Al, Si, Zn as a metal component, sputter film formation is performed in a nitrogen-containing atmosphere containing nitrogen in the range of 5 vol% to 60 vol%, and nitrogen is 0.5 atomic% to 20 atomic%. A method for producing an oxide film, comprising forming an oxide film that is contained in an atomic% or less range and wherein the nitrogen is present as a nitride. 金属成分としてAl,Si,Znを含む酸化物を主相とし、さらに窒化物を有し、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有する窒素含有酸化物スパッタリングターゲットを用いてスパッタ成膜を行い、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有し、前記窒素が窒化物として存在する酸化物膜を成膜することを特徴とする酸化物膜の製造方法。   Using a nitrogen-containing oxide sputtering target having an oxide containing Al, Si, Zn as a metal component as a main phase, further containing nitride, and containing nitrogen in a range of 0.5 atomic% to 20 atomic%. A method of manufacturing an oxide film, characterized by performing sputtering film formation and forming an oxide film containing nitrogen in a range of 0.5 atomic% to 20 atomic% and containing the nitrogen as a nitride . スパッタ成膜時に、成膜する基板を80℃以上120℃以下に加熱することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の酸化物膜の製造方法。   6. The method of manufacturing an oxide film according to claim 4, wherein the substrate on which the film is formed is heated to 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower during sputtering film formation. スパッタ成膜後に、加熱温度が80℃以上120℃以下の範囲内、加熱温度での保持時間が5分以上120分以下の範囲内の熱処理を行うことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の酸化物膜の製造方法。   6. The heat treatment is performed after the sputter film formation in a range where the heating temperature is in the range of 80 ° C. to 120 ° C. and the holding time at the heating temperature is in the range of 5 minutes to 120 minutes. The manufacturing method of the oxide film as described in any one of. 金属成分としてAl,Si,Znを含む酸化物を主相とし、さらに窒化物を有し、窒素を0.5原子%以上20原子%以下の範囲で含有することを特徴とする窒素含有酸化物スパッタリングターゲット。   Nitrogen-containing oxide characterized by comprising an oxide containing Al, Si, Zn as a metal component as a main phase, further containing nitride, and containing nitrogen in a range of 0.5 atomic% to 20 atomic% Sputtering target.
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