JP3197623B2 - 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】
【産業上の利用分野】本発明は透明導電性薄膜の形成方
法に関する。
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】透明導電性薄膜は、液晶を用いた表示装
置や光デバイス等の電極材料として広く用いられてい
る。 特に、酸化錫（ＳnＯ2）を添加した酸化インジウ
ム（Ｉn2Ｏ3）からなるＩＴＯ（Ｉndium Ｔin Ｏxide）
は１０~4Ω・ｃｍ台と固有抵抗が低く、光透過性に優れ
ていることから、透明導電性薄膜の主流になっている。
この薄膜の形成には主にスパッタ法が用いられている。
Ｉn2Ｏ3とＳnＯ2を混合して作製した酸化物ターゲット
を用いた場合には、アルゴン（Ａr）に酸素（Ｏ2）を混
合したガスをスパッタガスとして用い、基板を２００℃
以上に加熱して形成することが一般的である。これは、
化合物のスパッタにおいてはスパッタガスのターゲット
への衝撃により化合物が分解し、揮発性の成分が失われ
易いためである。すなわち、Ａrのみをスパッタガスと
してＩＴＯ薄膜を形成すると、薄膜が黒化して光透過性
が損なわれる。そこで、ＩＴＯでは酸素（Ｏ）が抜け易
いためＯ2を含むスパッタガスを用い、反応性スパッタ
とする方法が採用されている。しかし、単純にＯ2を含
むスパッタガスで膜を形成しても、きわめて高抵抗なＩ
ＴＯ薄膜しか得られない。これは、過剰に酸素が含まれ
るためであって、薄膜の形成時や薄膜形成後に加熱して
適度の酸素含有量に調整する必要があった。ＩＴＯの電
気伝導は、主にＩn2Ｏ3の酸素の一部が脱落した酸素空
孔によるものである。したがって、従来の薄膜形成方法
は、耐熱温度の低いプラスチック基板上にＩＴＯ薄膜を
形成する場合には適用できないという問題があった。
置や光デバイス等の電極材料として広く用いられてい
る。 特に、酸化錫（ＳnＯ2）を添加した酸化インジウ
ム（Ｉn2Ｏ3）からなるＩＴＯ（Ｉndium Ｔin Ｏxide）
は１０~4Ω・ｃｍ台と固有抵抗が低く、光透過性に優れ
ていることから、透明導電性薄膜の主流になっている。
この薄膜の形成には主にスパッタ法が用いられている。
Ｉn2Ｏ3とＳnＯ2を混合して作製した酸化物ターゲット
を用いた場合には、アルゴン（Ａr）に酸素（Ｏ2）を混
合したガスをスパッタガスとして用い、基板を２００℃
以上に加熱して形成することが一般的である。これは、
化合物のスパッタにおいてはスパッタガスのターゲット
への衝撃により化合物が分解し、揮発性の成分が失われ
易いためである。すなわち、Ａrのみをスパッタガスと
してＩＴＯ薄膜を形成すると、薄膜が黒化して光透過性
が損なわれる。そこで、ＩＴＯでは酸素（Ｏ）が抜け易
いためＯ2を含むスパッタガスを用い、反応性スパッタ
とする方法が採用されている。しかし、単純にＯ2を含
むスパッタガスで膜を形成しても、きわめて高抵抗なＩ
ＴＯ薄膜しか得られない。これは、過剰に酸素が含まれ
るためであって、薄膜の形成時や薄膜形成後に加熱して
適度の酸素含有量に調整する必要があった。ＩＴＯの電
気伝導は、主にＩn2Ｏ3の酸素の一部が脱落した酸素空
孔によるものである。したがって、従来の薄膜形成方法
は、耐熱温度の低いプラスチック基板上にＩＴＯ薄膜を
形成する場合には適用できないという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した従来技術における欠点を解消し、基板の加熱を必要
とすることなく、光透過特性および低抵抗性に優れた透
明導電性薄膜を生産性よく形成する方法を提供すること
にある。
した従来技術における欠点を解消し、基板の加熱を必要
とすることなく、光透過特性および低抵抗性に優れた透
明導電性薄膜を生産性よく形成する方法を提供すること
にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、本発明の透明導電性薄膜の形成方法におい
ては、ネオン（Ｎe）もしくはネオン（Ｎe）に１０％以
下のアルゴン（Ａｒ）を添加したスパッタガスを用い
て、スパッタ法により光透過特性および低抵抗性に優れ
た高品質の透明導電性薄膜を形成するものである。
するために、本発明の透明導電性薄膜の形成方法におい
ては、ネオン（Ｎe）もしくはネオン（Ｎe）に１０％以
下のアルゴン（Ａｒ）を添加したスパッタガスを用い
て、スパッタ法により光透過特性および低抵抗性に優れ
た高品質の透明導電性薄膜を形成するものである。
【０００５】
【作用】低抵抗のＩＴＯ薄膜を形成するには、適度の酸
素空孔が必要である。しかし、スパッタガスとしてＡr
のみを用いると薄膜が黒化し、光透過率が悪くなる。ス
パッタ法の原理は、加速したガスイオンをターゲットに
衝突させて薄膜形成材料を弾き出し、ターゲットに対向
する基板上に薄膜として形成させる。したがって、ＩＴ
Ｏ等の化合物がスパッタターゲットである場合は、イオ
ン化したスパッタガスのエネルギが高いと薄膜形成材料
を弾き出すとともに、化合物の結合を破壊することがあ
る。上記の黒化は、化合物、すなわちＩn2Ｏ3の結合の
破壊によるのであって、本発明者らは結合の破壊を生じ
させないスパッタ条件を探求した。その結果、 質量が
Ａrの約１／２であるＮeを スパッタガスとして用いれ
ば、Ｉn2Ｏ3の結合の破壊を少なくすることができ薄膜
の黒化が防げることを見い出した。本発明は上記の結果
に基づいてなされたもので、本発明の特徴は以下の実施
例の説明中でさらに明らかにする。
素空孔が必要である。しかし、スパッタガスとしてＡr
のみを用いると薄膜が黒化し、光透過率が悪くなる。ス
パッタ法の原理は、加速したガスイオンをターゲットに
衝突させて薄膜形成材料を弾き出し、ターゲットに対向
する基板上に薄膜として形成させる。したがって、ＩＴ
Ｏ等の化合物がスパッタターゲットである場合は、イオ
ン化したスパッタガスのエネルギが高いと薄膜形成材料
を弾き出すとともに、化合物の結合を破壊することがあ
る。上記の黒化は、化合物、すなわちＩn2Ｏ3の結合の
破壊によるのであって、本発明者らは結合の破壊を生じ
させないスパッタ条件を探求した。その結果、 質量が
Ａrの約１／２であるＮeを スパッタガスとして用いれ
ば、Ｉn2Ｏ3の結合の破壊を少なくすることができ薄膜
の黒化が防げることを見い出した。本発明は上記の結果
に基づいてなされたもので、本発明の特徴は以下の実施
例の説明中でさらに明らかにする。
【０００６】
【実施例】以下に本発明の実施例を挙げ、図面を用いて
さらに詳細に説明する。 （実施例１）スパッタ装置として、図１に示す市販のＲ
Ｆプレナ形マグネトロンスパッタ装置を用いた。本スパ
ッタ装置は５インチ×１５インチのターゲット１と、円
筒状のカルーセル形基板ホルダ２を有している。真空排
気には油拡散ポンプ４を備えている。スパッタガスは、
装置上部のスパッタガス導入口５から導入される。カル
ーセル形基板ホルダ２とターゲット１が対向する距離は
約５ｃｍで、カルーセル形基板ホルダ２を回転させて薄
膜を形成した。この装置ではカルーセル形基板ホルダ２
上の基板３がターゲット近傍を通過するごとに、基板３
上に薄膜が析出し積層されていく。ターゲット１にはＩ
n2Ｏ3にＳnＯ2を５ｗｔ％混合した焼結ターゲットを用
いた。スパッタガスにＮeおよびＡrを用いてガラス基板
（コーニング社１７３３）３上にＩＴＯ薄膜を形成して
薄膜特性を比較した。成膜条件は基板加熱なしで、ガス
圧５ｍＴorr（ミリトル）とした。スパッタガスと薄膜
の形成速度および比抵抗の関係を表１に示す。Ｎeでの
薄膜形成速度は、同一ＲＦ電力でＡrの場合の半分で、
質量にほぼ比例する。一方、比抵抗は、ＲＦ電力が小さ
いほど低い傾向にあって、低い抵抗値を示している。
さらに詳細に説明する。 （実施例１）スパッタ装置として、図１に示す市販のＲ
Ｆプレナ形マグネトロンスパッタ装置を用いた。本スパ
ッタ装置は５インチ×１５インチのターゲット１と、円
筒状のカルーセル形基板ホルダ２を有している。真空排
気には油拡散ポンプ４を備えている。スパッタガスは、
装置上部のスパッタガス導入口５から導入される。カル
ーセル形基板ホルダ２とターゲット１が対向する距離は
約５ｃｍで、カルーセル形基板ホルダ２を回転させて薄
膜を形成した。この装置ではカルーセル形基板ホルダ２
上の基板３がターゲット近傍を通過するごとに、基板３
上に薄膜が析出し積層されていく。ターゲット１にはＩ
n2Ｏ3にＳnＯ2を５ｗｔ％混合した焼結ターゲットを用
いた。スパッタガスにＮeおよびＡrを用いてガラス基板
（コーニング社１７３３）３上にＩＴＯ薄膜を形成して
薄膜特性を比較した。成膜条件は基板加熱なしで、ガス
圧５ｍＴorr（ミリトル）とした。スパッタガスと薄膜
の形成速度および比抵抗の関係を表１に示す。Ｎeでの
薄膜形成速度は、同一ＲＦ電力でＡrの場合の半分で、
質量にほぼ比例する。一方、比抵抗は、ＲＦ電力が小さ
いほど低い傾向にあって、低い抵抗値を示している。
【０００７】
【表１】
【０００８】図２は、光透過率とスパッタ条件の関係を
示す。ＮeのＲＦ電力２ｋＷでの透過率が最も高く、Ａr
の１ｋＷおよび２ｋＷでは透過率が減少している。特
に、Ａrの２ｋＷでは短波長側での吸収が増加している
ことが分かる。これは、還元されたメタリック状のＩn
量が多いためであると考えられる。図２から、Ａrでも
低いＲＦ電力（１ｋＷ）でＩＴＯ薄膜を形成すれば透過
特性が改善されることが分かるが、同じ薄膜形成速度で
ＲＦ電力２ｋＷのＮeの場合の方がはるかに良好な透過
特性を示していることが分かる。すなわち、Ｎeをスパ
ッタガスとして用いると、光透過特性および低抵抗性に
優れたＩＴＯ薄膜を基板の加熱なしで形成できることが
分かった。
示す。ＮeのＲＦ電力２ｋＷでの透過率が最も高く、Ａr
の１ｋＷおよび２ｋＷでは透過率が減少している。特
に、Ａrの２ｋＷでは短波長側での吸収が増加している
ことが分かる。これは、還元されたメタリック状のＩn
量が多いためであると考えられる。図２から、Ａrでも
低いＲＦ電力（１ｋＷ）でＩＴＯ薄膜を形成すれば透過
特性が改善されることが分かるが、同じ薄膜形成速度で
ＲＦ電力２ｋＷのＮeの場合の方がはるかに良好な透過
特性を示していることが分かる。すなわち、Ｎeをスパ
ッタガスとして用いると、光透過特性および低抵抗性に
優れたＩＴＯ薄膜を基板の加熱なしで形成できることが
分かった。
【０００９】（実施例２）実施例１と同一の装置で、Ｎ
eの代わりにＮeとＡrの混合ガスをスパッタガスとして
用いてＩＴＯ薄膜を形成した。ＲＦ電力は２ｋＷで、ガ
ス圧を５ｍＴorrとした。薄膜形成速度および比抵抗に
関する結果を表２に示す。Ｎeに１０％のＡrを添加する
と、形成速度が１．５倍に向上する。
eの代わりにＮeとＡrの混合ガスをスパッタガスとして
用いてＩＴＯ薄膜を形成した。ＲＦ電力は２ｋＷで、ガ
ス圧を５ｍＴorrとした。薄膜形成速度および比抵抗に
関する結果を表２に示す。Ｎeに１０％のＡrを添加する
と、形成速度が１．５倍に向上する。
【００１０】
【表２】
【００１１】しかし、図３に示すように、光透過率はＮ
eのみの場合と変化がない。すなわち、ＮeにＡrを混合
したガスを用いると、光透過率および低抵抗性を劣化さ
せることなく薄膜形成速度を向上させることができた。
以上に説明したごとく、本発明の透明導電性薄膜の形成
方法によれば、スパッタガスとして通常のスパッタ法で
用いられているＡrの代わりに質量の小さいＮeを用いる
ことで、化合物ターゲットへの衝撃を低減し、化合物の
分解を防ぐことができる。これにより、化合物の分解に
より不足する揮発性成分をガスとして供給する必要がな
くなる。なお、上記実施例で用いた装置や条件は一例で
あり、本発明の範囲内で適宜変更することができること
は言うまでもない。
eのみの場合と変化がない。すなわち、ＮeにＡrを混合
したガスを用いると、光透過率および低抵抗性を劣化さ
せることなく薄膜形成速度を向上させることができた。
以上に説明したごとく、本発明の透明導電性薄膜の形成
方法によれば、スパッタガスとして通常のスパッタ法で
用いられているＡrの代わりに質量の小さいＮeを用いる
ことで、化合物ターゲットへの衝撃を低減し、化合物の
分解を防ぐことができる。これにより、化合物の分解に
より不足する揮発性成分をガスとして供給する必要がな
くなる。なお、上記実施例で用いた装置や条件は一例で
あり、本発明の範囲内で適宜変更することができること
は言うまでもない。
【００１２】
【発明の効果】以上詳細に説明したごとく、本発明のＮ
eもしくはＮeに１０％以下のＡｒを添加したスパッタガ
スを用いて、スパッタ法により透明導電性薄膜を形成す
る方法によれば、光透過特性および低抵抗性に優れた高
品質の透明導電性薄膜を基板の加熱なしで形成すること
ができるので、耐熱温度の低いプラスチック基板上に透
明導電性薄膜の形成が可能となる。また、一般に酸素を
スパッタガスに添加すると薄膜形成速度は減少するが、
本発明では酸素を添加する必要がないので、薄膜形成速
度を倍以上に向上させることができること、および基板
加熱時間が不要となることから、透明導電性薄膜の生産
性を著しく向上させることができる。
eもしくはＮeに１０％以下のＡｒを添加したスパッタガ
スを用いて、スパッタ法により透明導電性薄膜を形成す
る方法によれば、光透過特性および低抵抗性に優れた高
品質の透明導電性薄膜を基板の加熱なしで形成すること
ができるので、耐熱温度の低いプラスチック基板上に透
明導電性薄膜の形成が可能となる。また、一般に酸素を
スパッタガスに添加すると薄膜形成速度は減少するが、
本発明では酸素を添加する必要がないので、薄膜形成速
度を倍以上に向上させることができること、および基板
加熱時間が不要となることから、透明導電性薄膜の生産
性を著しく向上させることができる。
【図１】本発明の実施例において使用したスパッタ装置
の構成を示す模式図。
の構成を示す模式図。
【図２】ＮeとＡrをスパッタガスを用いて形成したＩＴ
Ｏ薄膜の透過率特性を示すグラフ。
Ｏ薄膜の透過率特性を示すグラフ。
【図３】ＮeとＮeにＡrを添加したスパッタガスを用い
て形成したＩＴＯ薄膜の透過率特性を示すグラフ。
て形成したＩＴＯ薄膜の透過率特性を示すグラフ。
１ ターゲット ２ カルーセル形基板ホルダ ３ 基板 ４ 油拡散ポンプ ５ スパッタガス導入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｓ (56)参考文献 特開 昭59−204625（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−119697（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−334924（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−236271（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−170561（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 H01L 21/203,21/363 H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/44 - 21/445 H01L 29/40 - 29/64 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】スパッタ法を用いた透明導電性薄膜の形成
方法において、ネオン（Ｎe）もしくはネオン（Ｎe）に
１０％以下のアルゴン（Ａｒ）を添加したスパッタガス
を用いて薄膜を形成することを特徴とする透明導電性薄
膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25944492A JP3197623B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 透明導電性薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25944492A JP3197623B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 透明導電性薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06108243A JPH06108243A (ja) | 1994-04-19 |
| JP3197623B2 true JP3197623B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=17334174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25944492A Expired - Fee Related JP3197623B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 透明導電性薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3197623B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2331765A (en) * | 1997-12-01 | 1999-06-02 | Cambridge Display Tech Ltd | Sputter deposition onto organic material using neon as the discharge gas |
| ES2185454B1 (es) * | 2000-08-28 | 2004-05-01 | Centro De Investigaciones Energeticas, Medioambientales Y Tecnologicas (C.I.E.M.A.T.) | Metodo de obtencion de oxidos conductores electricos y transparentes mediante pulverizacion catodica. |
-
1992
- 1992-09-29 JP JP25944492A patent/JP3197623B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06108243A (ja) | 1994-04-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |