JP2945968B2 - 透明導電性薄膜の形成方法 - Google Patents
透明導電性薄膜の形成方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック基
板、ガラス基板、半導体基板などの基板上に、蒸着法に
より透明導電性薄膜を形成させる方法の改良に関するも
のである。
板、ガラス基板、半導体基板などの基板上に、蒸着法に
より透明導電性薄膜を形成させる方法の改良に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、透明導電性薄膜は、例えば帯電防
止膜、熱線反射膜、面発熱体、光電交換素子、透明電極
などとして利用されており、特にインジウムチンオキシ
ド（ＩＴＯ）で代表される酸化物半導体からなる透明導
電性薄膜は、各種電子部品の材料として重要である。
止膜、熱線反射膜、面発熱体、光電交換素子、透明電極
などとして利用されており、特にインジウムチンオキシ
ド（ＩＴＯ）で代表される酸化物半導体からなる透明導
電性薄膜は、各種電子部品の材料として重要である。
【０００３】この酸化物半導体からなる透明導電性薄膜
は、一般的には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオ
ンプレーティング法、電子ビーム蒸着法などのＰＶＤ法
（物理的気相蒸着法）、ＣＶＤ法（化学的気相蒸着
法）、あるいはスプレー法などの蒸着法によって、基板
上に形成される。
は、一般的には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオ
ンプレーティング法、電子ビーム蒸着法などのＰＶＤ法
（物理的気相蒸着法）、ＣＶＤ法（化学的気相蒸着
法）、あるいはスプレー法などの蒸着法によって、基板
上に形成される。
【０００４】しかしながら、これらの方法においては、
蒸着に際し、基板を、通常４００℃以上に加熱する必要
があるため、基板材料としては、４００℃以上の温度で
安定なものを用いなければならず、例えば変形温度が４
００℃よりも低いプラスチック基板は用いることができ
ないという欠点があった。
蒸着に際し、基板を、通常４００℃以上に加熱する必要
があるため、基板材料としては、４００℃以上の温度で
安定なものを用いなければならず、例えば変形温度が４
００℃よりも低いプラスチック基板は用いることができ
ないという欠点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、蒸着の際
に、基板を加熱する必要がなく、したがって、これまで
変形、軟化などのトラブルを伴うために使用することが
できなかったプラスチックのような基板に対しても適用
しうる、新規な蒸着法による透明導電性薄膜の形成方法
を提供することを目的としてなされたものである。
に、基板を加熱する必要がなく、したがって、これまで
変形、軟化などのトラブルを伴うために使用することが
できなかったプラスチックのような基板に対しても適用
しうる、新規な蒸着法による透明導電性薄膜の形成方法
を提供することを目的としてなされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、蒸着法に
よる透明導電性薄膜の形成方法について鋭意研究を重ね
た結果、基板上に酸化物半導体を蒸着法により成長させ
る際に、該基板に紫外光レーザを照射することにより、
薄膜成長過程における最表面層のみの光励起によって、
微細構造が安定化するため、基板温度が低くても電気抵
抗率及び可視光透過率を同時に改善させうることを見出
し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
よる透明導電性薄膜の形成方法について鋭意研究を重ね
た結果、基板上に酸化物半導体を蒸着法により成長させ
る際に、該基板に紫外光レーザを照射することにより、
薄膜成長過程における最表面層のみの光励起によって、
微細構造が安定化するため、基板温度が低くても電気抵
抗率及び可視光透過率を同時に改善させうることを見出
し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００７】すなわち、本発明は、非加熱状態の基板上
に、紫外光レーザを照射しながら酸化物半導体を蒸着さ
せることを特徴とする透明導電性薄膜の形成方法を提供
するものである。
に、紫外光レーザを照射しながら酸化物半導体を蒸着さ
せることを特徴とする透明導電性薄膜の形成方法を提供
するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明方法において用いられる基
板としては特に制限はなく、従来、蒸着法による酸化物
半導体薄膜の形成に慣用されている基板、例えばパイレ
ックスガラスや石英ガラスなどのガラス基板、シリコン
やＧａＡｓなどの半導体基板はもちろん、これまでの蒸
着法では基板温度を高くしなければならないために使用
することができなかったプラスチック基板のような耐熱
性に劣る基板も用いることができる。
板としては特に制限はなく、従来、蒸着法による酸化物
半導体薄膜の形成に慣用されている基板、例えばパイレ
ックスガラスや石英ガラスなどのガラス基板、シリコン
やＧａＡｓなどの半導体基板はもちろん、これまでの蒸
着法では基板温度を高くしなければならないために使用
することができなかったプラスチック基板のような耐熱
性に劣る基板も用いることができる。
【０００９】また、本発明方法における酸化物半導体と
しては、これまで蒸着法により基板上に透明導電性薄膜
を形成する際に用いられていたものの中から任意に選ん
で用いることができ、特に制限はない。このような酸化
物半導体としては、例えば酸化インジウム、酸化スズ、
酸化亜鉛、酸化ガリウム、あるいはこれらの複合酸化物
系や、インジウム酸マグネシウム系などが挙げられる。
上記複合酸化物系半導体としては、インジウムチンオキ
シド（ＩＴＯ）が代表的なものとして知られている。
しては、これまで蒸着法により基板上に透明導電性薄膜
を形成する際に用いられていたものの中から任意に選ん
で用いることができ、特に制限はない。このような酸化
物半導体としては、例えば酸化インジウム、酸化スズ、
酸化亜鉛、酸化ガリウム、あるいはこれらの複合酸化物
系や、インジウム酸マグネシウム系などが挙げられる。
上記複合酸化物系半導体としては、インジウムチンオキ
シド（ＩＴＯ）が代表的なものとして知られている。
【００１０】次に、本発明方法で用いる蒸着法の種類に
ついても特に制限はなく、真空蒸着法、スパッタリング
法、イオンプレーティング法、高周波イオンプレーティ
ング法、電子ビーム蒸着法、化学的気相蒸着法（ＣＶＤ
法）など、従来透明導電性薄膜の形成に用いられていた
方法のいずれを用いてもよい。
ついても特に制限はなく、真空蒸着法、スパッタリング
法、イオンプレーティング法、高周波イオンプレーティ
ング法、電子ビーム蒸着法、化学的気相蒸着法（ＣＶＤ
法）など、従来透明導電性薄膜の形成に用いられていた
方法のいずれを用いてもよい。
【００１１】本発明方法においては、基板に紫外光レー
ザを照射させながら、蒸着処理すること、すなわち成長
中の酸化物半導体に紫外光レーザを照射させながら、酸
化物半導体を蒸着させることが必要である。この際照射
する紫外光レーザとしては、例えばＡｒＦ、ＫｒＦ、Ｘ
ｅＦ、ＸｅＣｌなどのエキシマレーザ光やＹＡＧレーザ
光の高調波などが用いられる。
ザを照射させながら、蒸着処理すること、すなわち成長
中の酸化物半導体に紫外光レーザを照射させながら、酸
化物半導体を蒸着させることが必要である。この際照射
する紫外光レーザとしては、例えばＡｒＦ、ＫｒＦ、Ｘ
ｅＦ、ＸｅＣｌなどのエキシマレーザ光やＹＡＧレーザ
光の高調波などが用いられる。
【００１２】本発明方法で用いる紫外光レーザの平均エ
ネルギー密度は、対象材料である酸化物半導体の結晶化
温度などの諸物性に左右される。例えば、酸化物半導体
として、酸化インジウム−５重量％酸化スズの複合酸化
物系を使用し、その電気伝導率及び可視光透過率を最適
化するには、１Ｗ／ｃｍ2以上のレーザ出力が必要であ
る。この紫外光レーザは、通常、レーザ発振器からの光
を、アッテネーターやレンズなどでレーザ出力を調整し
て使用される。
ネルギー密度は、対象材料である酸化物半導体の結晶化
温度などの諸物性に左右される。例えば、酸化物半導体
として、酸化インジウム−５重量％酸化スズの複合酸化
物系を使用し、その電気伝導率及び可視光透過率を最適
化するには、１Ｗ／ｃｍ2以上のレーザ出力が必要であ
る。この紫外光レーザは、通常、レーザ発振器からの光
を、アッテネーターやレンズなどでレーザ出力を調整し
て使用される。
【００１３】本発明方法においては、従来方法のように
蒸着処理に際し、基板を加熱する必要はなく、周囲温度
例えば室温において行うことができる。また、周囲環境
によっては、室温以上の温度に上昇する場合、例えば５
０〜１００℃の周囲温度になる場合もあるが、もちろん
その場合でも特に冷却することなく、非加熱状態のまま
で蒸着を行うことができる。
蒸着処理に際し、基板を加熱する必要はなく、周囲温度
例えば室温において行うことができる。また、周囲環境
によっては、室温以上の温度に上昇する場合、例えば５
０〜１００℃の周囲温度になる場合もあるが、もちろん
その場合でも特に冷却することなく、非加熱状態のまま
で蒸着を行うことができる。
【００１４】このように、本発明方法は、基板を加熱し
ないこと及び紫外光レーザを照射することのみが従来方
法と異なっているだけで、それ以外の蒸着条件はすべて
従来の方法と同じであり、特に変更する必要はない。
ないこと及び紫外光レーザを照射することのみが従来方
法と異なっているだけで、それ以外の蒸着条件はすべて
従来の方法と同じであり、特に変更する必要はない。
【００１５】このようにして、従来方法によれば、基板
温度を４００℃以上に加熱しなければ得ることができな
かった、電気抵抗率３×１０-4Ω・ｃｍ以下、可視光透
過率９０％以上の酸化物半導体薄膜を室温において形成
させることができる。
温度を４００℃以上に加熱しなければ得ることができな
かった、電気抵抗率３×１０-4Ω・ｃｍ以下、可視光透
過率９０％以上の酸化物半導体薄膜を室温において形成
させることができる。
【００１６】次に、添付図面に従って本発明方法を説明
する。図１は、本発明方法を実施するために用いられる
蒸着装置の１例の説明図であって、内部を真空に保持す
るための真空ポンプ１１に連結した排気バルブ２を有す
る真空容器１内には、蒸着材料を電子ビーム蒸着又はス
パッタリングするための蒸発源５、基板８近傍に酸素ガ
ス導入管３が設置されている。また、レーザ発振器９か
ら基板８に照射する紫外光レーザビーム６のレーザ出力
を調整するための光学系７及び真空容器１内に紫外光レ
ーザビーム６を導入するための石英窓４が設けられてい
る。上記の蒸発源５は電子銃蒸着装置電源１２及び制御
盤１３により制御されている。
する。図１は、本発明方法を実施するために用いられる
蒸着装置の１例の説明図であって、内部を真空に保持す
るための真空ポンプ１１に連結した排気バルブ２を有す
る真空容器１内には、蒸着材料を電子ビーム蒸着又はス
パッタリングするための蒸発源５、基板８近傍に酸素ガ
ス導入管３が設置されている。また、レーザ発振器９か
ら基板８に照射する紫外光レーザビーム６のレーザ出力
を調整するための光学系７及び真空容器１内に紫外光レ
ーザビーム６を導入するための石英窓４が設けられてい
る。上記の蒸発源５は電子銃蒸着装置電源１２及び制御
盤１３により制御されている。
【００１７】まず、真空容器１内に基板８を装着したの
ち、排気バルブ２を開放し、真空ポンプ１１によって容
器内の真空度を１０-5〜１０-7Ｔｏｒｒ程度になるまで
排気後、酸素ガス導入管３から、酸素雰囲気圧が１０-2
〜１０-4Ｔｏｒｒ程度になるように酸素ガスを導入す
る。次いで、紫外光レーザビーム６を光学系７及び石英
窓４を通して、試料ホルダー１０に支持された基板８に
照射させながら、蒸発源５により、酸化物半導体を基板
８上に蒸着させる。この際、基板８は加熱しなくてもよ
いが、所望により、基板に影響を与えない程度に加熱し
てもよい。基板としてプラスチック基板を用いた場合に
は、基板温度は１００℃以下が好ましい。蒸着時間は特
に制限はなく、形成される透明導電性薄膜の所望膜厚に
応じて、適宜選定すればよい。
ち、排気バルブ２を開放し、真空ポンプ１１によって容
器内の真空度を１０-5〜１０-7Ｔｏｒｒ程度になるまで
排気後、酸素ガス導入管３から、酸素雰囲気圧が１０-2
〜１０-4Ｔｏｒｒ程度になるように酸素ガスを導入す
る。次いで、紫外光レーザビーム６を光学系７及び石英
窓４を通して、試料ホルダー１０に支持された基板８に
照射させながら、蒸発源５により、酸化物半導体を基板
８上に蒸着させる。この際、基板８は加熱しなくてもよ
いが、所望により、基板に影響を与えない程度に加熱し
てもよい。基板としてプラスチック基板を用いた場合に
は、基板温度は１００℃以下が好ましい。蒸着時間は特
に制限はなく、形成される透明導電性薄膜の所望膜厚に
応じて、適宜選定すればよい。
【００１８】このようにして、電気抵抗率が３×１０-4
Ω・ｃｍ以下で、かつ可視光透過率が９０％以上の優れ
た透明導電性を有する酸化物半導体薄膜が形成される。
この酸化物半導体薄膜の厚さは、用途に応じて異なる
が、通常０．０１〜１０μｍ程度である。
Ω・ｃｍ以下で、かつ可視光透過率が９０％以上の優れ
た透明導電性を有する酸化物半導体薄膜が形成される。
この酸化物半導体薄膜の厚さは、用途に応じて異なる
が、通常０．０１〜１０μｍ程度である。
【００１９】
【発明の効果】本発明方法によれば、非加熱状態の基板
に紫外光レーザを照射しながら、酸化物半導体を蒸着さ
せることにより、効率よく透明導電性に優れる酸化物半
導体薄膜を基板上に形成させることができる。したがっ
て、従来の蒸着法では使用できなかったプラスチック基
板などの耐熱性に劣る基板も、本発明方法では用いるこ
とができる。本発明方法で得られた酸化物半導体からな
る透明導電性薄膜は、例えば帯電防止膜、熱線反射膜、
面発熱体、光電変換素子、透明電極などとして有用であ
る。
に紫外光レーザを照射しながら、酸化物半導体を蒸着さ
せることにより、効率よく透明導電性に優れる酸化物半
導体薄膜を基板上に形成させることができる。したがっ
て、従来の蒸着法では使用できなかったプラスチック基
板などの耐熱性に劣る基板も、本発明方法では用いるこ
とができる。本発明方法で得られた酸化物半導体からな
る透明導電性薄膜は、例えば帯電防止膜、熱線反射膜、
面発熱体、光電変換素子、透明電極などとして有用であ
る。
【００２０】
【実施例】次に、本発明を実施例により、さらに詳細に
説明するが、本発明は、この例によってなんら限定され
るものではない。
説明するが、本発明は、この例によってなんら限定され
るものではない。
【００２１】実施例 図１に示す装置を用い、下記のように実施した。まず、
真空容器１内に、パイレックスガラス基板８を所定位置
に設置して、排気バルブ２を開放し、容器内の真空度が
５×１０-6Ｔｏｒｒ程度になるまで真空ポンプ１１で排
気したのち、酸素ガス導入管（ステンレス鋼管）３か
ら、酸素雰囲気圧が２×１０-3Ｔｏｒｒになるように、
酸素ガスを導入した。次いで、電子ビーム蒸発源５によ
り、酸化物半導体である酸化インジウム−５重量％酸化
スズタブレットを蒸発させ、基板８上に酸化物半導体を
蒸着させた。この際の成膜速度は１〜２Å／秒とした。
この蒸着と同時に、成膜中の基板８に、ＫｒＦエキシマ
レーザビーム６を光学系７及び石英窓４を通して、平均
レーザ出力を変化させ、繰り返し数４０Ｈｚで照射し、
膜厚０．２μｍの薄膜を形成させた。なお、基板の温度
は室温とした。
真空容器１内に、パイレックスガラス基板８を所定位置
に設置して、排気バルブ２を開放し、容器内の真空度が
５×１０-6Ｔｏｒｒ程度になるまで真空ポンプ１１で排
気したのち、酸素ガス導入管（ステンレス鋼管）３か
ら、酸素雰囲気圧が２×１０-3Ｔｏｒｒになるように、
酸素ガスを導入した。次いで、電子ビーム蒸発源５によ
り、酸化物半導体である酸化インジウム−５重量％酸化
スズタブレットを蒸発させ、基板８上に酸化物半導体を
蒸着させた。この際の成膜速度は１〜２Å／秒とした。
この蒸着と同時に、成膜中の基板８に、ＫｒＦエキシマ
レーザビーム６を光学系７及び石英窓４を通して、平均
レーザ出力を変化させ、繰り返し数４０Ｈｚで照射し、
膜厚０．２μｍの薄膜を形成させた。なお、基板の温度
は室温とした。
【００２２】このようにして、室温基板上に形成された
酸化インジウム・酸化スズ薄膜における平均レーザ出力
と電気抵抗率（Ａ）、電子移動度（Ｂ）、電子密度
（Ｃ）との関係を図２でグラフに示す。レーザ出力が１
Ｗ／ｃｍ2において、透明導電薄膜の電気抵抗率とし
て、通常４００℃で達成される値、すなわち電気抵抗率
３×１０-4Ω・ｃｍ以下が得られた。
酸化インジウム・酸化スズ薄膜における平均レーザ出力
と電気抵抗率（Ａ）、電子移動度（Ｂ）、電子密度
（Ｃ）との関係を図２でグラフに示す。レーザ出力が１
Ｗ／ｃｍ2において、透明導電薄膜の電気抵抗率とし
て、通常４００℃で達成される値、すなわち電気抵抗率
３×１０-4Ω・ｃｍ以下が得られた。
【００２３】このレーザ出力１Ｗ／ｃｍ2において、室
温基板上に形成された透明導電性薄膜における波長と光
透過率との関係を図３にグラフで示す。平均可視光透過
率は、通常４００℃で達成される値、すなわち９０％以
上の値が室温において得られた。この薄膜のＸ線回折チ
ャートを図４に示す。図中の＊印のピークは酸化インジ
ウム結晶に基づくものである。この図から結晶性のよい
酸化インジウム結晶が室温基板上に形成されていること
が分かる。
温基板上に形成された透明導電性薄膜における波長と光
透過率との関係を図３にグラフで示す。平均可視光透過
率は、通常４００℃で達成される値、すなわち９０％以
上の値が室温において得られた。この薄膜のＸ線回折チ
ャートを図４に示す。図中の＊印のピークは酸化インジ
ウム結晶に基づくものである。この図から結晶性のよい
酸化インジウム結晶が室温基板上に形成されていること
が分かる。
【図１】 本発明方法の説明図。
【図２】 本発明方法で得られた透明導電性薄膜の１例
の電気的特性を示すグラフ。
の電気的特性を示すグラフ。
【図３】 本発明方法で得られた透明導電性薄膜の１例
の波長と光透過率との関係を示すグラフ。
の波長と光透過率との関係を示すグラフ。
【図４】 本発明方法で得られた透明導電性薄膜の１例
のＸ線回折チャート。
のＸ線回折チャート。
１ 真空容器 ２ 排気バルブ ３ 酸素ガス導入管 ４ 石英窓 ５ 蒸発源 ６ 紫外光レーザビーム ７ レーザ出力調整用光学系 ８ 基板 ９ レーザ発振器 １０ 試料ホルダー １１ 真空ポンプ １２ 電源 １３ 制御盤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 勝村 宗英 香川県高松市林町2217番14 工業技術院 四国工業技術研究所内 (56)参考文献 特開 平４−32106（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−205474（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−126506（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−12060（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 14/00 - 14/58 H01B 13/00
Claims (2)
- 【請求項１】 非加熱状態の基板上に、紫外光レーザを
照射しながら酸化物半導体を蒸着させることを特徴とす
る透明導電性薄膜の形成方法。 - 【請求項２】 基板温度を周囲温度に保持して行う請求
項１記載の透明導電性薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4444298A JP2945968B2 (ja) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | 透明導電性薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4444298A JP2945968B2 (ja) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | 透明導電性薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11229120A JPH11229120A (ja) | 1999-08-24 |
| JP2945968B2 true JP2945968B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=12691613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4444298A Expired - Lifetime JP2945968B2 (ja) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | 透明導電性薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2945968B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7067843B2 (en) * | 2002-10-11 | 2006-06-27 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Transparent oxide semiconductor thin film transistors |
| JP2008192604A (ja) * | 2007-01-12 | 2008-08-21 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 透明導電膜用材料 |
| JP2008255444A (ja) * | 2007-04-06 | 2008-10-23 | Hoya Corp | ＺｎＣｕＳｅ薄膜付き基板およびその製造方法 |
| JP5447098B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2014-03-19 | 三菱マテリアル株式会社 | Ｉｔｏ透明導電膜の形成方法 |
| JP5742403B2 (ja) * | 2011-04-07 | 2015-07-01 | 三菱マテリアル株式会社 | 太陽電池用透明導電膜の形成方法およびその形成装置 |
-
1998
- 1998-02-10 JP JP4444298A patent/JP2945968B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11229120A (ja) | 1999-08-24 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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