JP6565666B2 - 積層透明導電膜、積層配線膜及び積層配線膜の製造方法 - Google Patents
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Description
ここで、特許文献3,4に記載された積層透明導電膜において、さらなる透過率の向上を図るためには、Ag合金膜の膜厚を薄くする必要がある。しかしながら、単にAg合金膜を薄くした場合には、Agが凝集しやすくなり、このAgの凝集によって表面プラズモン吸収が発生し、透過率が大幅に低下してしまうといった問題があった。また、Agの凝集によってAg合金膜が不連続膜となるため、電気抵抗も増加してしまう。
このため、従来の積層透明導電膜においては、さらなる電気抵抗の低下及び透過率の向上を図ることができなかった。
よって、Agの凝集による表面プラズモン吸収の発生を防止でき、高い透過率を得ることができる。また、連続膜となるため、電気抵抗も低くすることができる。
この場合、可視光域の平均透過率が85%以上、かつ、シート抵抗値が10Ω/□以下とされているので、十分に高い透過率及び十分に低い電気抵抗を有しており、微細化された透明電極膜として使用することができる。
この場合、Ag合金膜の厚さが10nm以下とされているので、透過率を向上させることができる。また、下地層としてGa2O3膜が形成されているので、Ag合金膜の厚さを10nm以下と薄く形成しても、Agの凝集がなく連続膜となるため、電気抵抗が低くなる。
この場合、透明導電酸化物膜が上述の透明導電酸化物で構成されているので、透明導電酸化物膜における導電性及び透過率が確保されることになり、電気抵抗が低く、かつ、透過率の高い積層透明導電膜を構成することができる。
本発明の積層配線膜によれば、上述の積層透明導電膜からなることから、低い電気抵抗と高い透過率を有する。
そこで、本発明の積層配線膜の製造方法では、基材の成膜面にレジスト膜をパターン状に形成し、前記レジスト膜が形成された前記基材の成膜面に積層透明導電膜を成膜する構成とした。これにより、積層透明導電膜を成膜した後に、レジスト膜を基材から除去すると、レジスト膜が形成されていなかった領域にのみ積層透明導電膜が残存し、配線パターンを有する積層配線膜を形成することが可能となる。このため、エッチング工程を行う必要がなく、配線パターンを精度良く形成することができる。
本実施形態における積層透明導電膜10は、各種ディスプレイ及びタッチパネルの透明電極膜として使用されるものであり、特に、タブレットサイズ以上の静電容量タイプのタッチパネルにおいて使用されるものとされている。
そして、本実施形態においては、積層透明導電膜10は、波長400〜800nmの可視光域の平均透過率が85%以上、シート抵抗値が10Ω/□以下とされている。
なお、積層透明導電膜10の波長400〜800nmの可視光域の平均透過率は85%以上であることが好ましく、86%以上であることがさらに好ましい。また、積層透明導電膜10のシート抵抗値は10Ω/□以下であることが好ましく、8Ω/□以下であることがさらに好ましい。
本実施形態において、Ag合金膜12を構成するAg合金が含有するIn,Sn,Sbといった元素は、Ag合金膜12のGa2O3膜11に対する濡れ性を向上させる作用効果を有する元素であり、Ag合金膜12を薄く形成した場合であってもAgの凝集を抑制することが可能となる。
このような理由から、本実施形態では、Ag合金膜12を構成するAg合金におけるIn,Sn,Sbのうちの1種又は2種以上の合計含有量を0.2原子%以上1.5原子%以下の範囲内に規定している。
なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、Ag合金膜12を構成するAg合金におけるIn,Sn,Sbのうちの1種又は2種以上の合計含有量の下限を0.2 原子%以上とすることが好ましく、0.5原子%以上とすることがさらに好ましい。一方、透過率の低下や抵抗率の上昇をさらに抑制するためには、In,Sn,Sbのうちの1種又は2種以上の合計含有量の上限を1.5原子%以下とすることが好ましく、1.0原子%以下とすることがさらに好ましい。
なお、ここでいう「主成分」は、50質量%以上を含有するものであり、「主要成分」は、50質量%以上99.9質量%以下を含有するものであり、「微量成分」は、0.1質量%以上20質量%以下を含有するものである。
そして、Ga2O3膜11の膜厚t1と透明導電酸化物膜13の膜厚t3は、各単相膜での光学定数(屈折率及び消衰係数)を用いて、Ga2O3/Ag合金/透明導電酸化物(TCO)の3層構造で光学シミュレーションを行い、可視光域の透過率が光学的干渉効果によって向上する膜厚としている。
t1=550/(4×n1)×k1,t3=550/(4×n3)×k3
ここで、n1,n3は、Ga2O3の屈折率(n1)及び透明導電酸化物の屈折率(n3)である。また、k1,k3は、Ga2O3の係数(k1)及び透明導電酸化物の係数(k3)である。
本実施形態では、上述の光学シミュレーションの結果、Ga2O3膜11の膜厚t1を44nm、透明導電酸化物膜13(ITO、ZnO、SnO2)の膜厚t3を40nmに設定している。これらの膜厚は、係数k1,k3を0.6とした場合の膜厚である。
まず、基板20の上に下地層として、Ga2O3膜11を成膜する。Ga2O3膜11は、膜組成が制御しやすい焼結ターゲットを用いて、RFスパッタによって成膜することが好ましい。
そして、成膜されたAg合金膜12の上に、透明導電酸化物ターゲットを用いてDCスパッタによって透明導電酸化物膜13を成膜する。なお、透明導電酸化物ターゲットは、膜組成が制御しやすい焼結ターゲットとすることが好ましい。
以上のようにして、本実施形態である積層透明導電膜10が得られる。
本実施形態である積層配線膜30は、図3に示すように、図1に示す積層透明導電膜10に配線パターンが形成されたものである。
まず、基板21の成膜面にレジスト膜41を成膜し、このレジスト膜41に露光・現像することで、配線パターンを反転させた反転パターンを形成する(レジスト膜形成工程S01)。
次に、反転パターンを有するレジスト膜41が形成された基板21上に、スパッタ法により、Ga2O3膜11、Ag合金膜12、透明導電酸化物膜13を順に成膜する。これにより、レジスト膜41及び基板21上に積層透明導電膜10が形成される(積層透明導電膜成膜工程S02)。
次に、レジスト膜41を除去する(レジスト膜除去工程S03)。すると、反転パターン状のレジスト膜41上に成膜された積層透明導電膜10は除去され、配線パターンを有する積層配線膜30が形成される。
例えば、本実施形態では、Ga2O3膜11の膜厚を44nm、透明導電酸化物膜13の膜厚を40nmのものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の膜厚としてもよい。ただし、本実施形態に記載したように、光学シミュレーションを行い、光干渉効果によって透過率が向上する膜厚を選択することが好ましい。
本発明に係る積層透明導電膜の作用効果について確認した確認実験の結果について説明する。
なお、Ga2O3膜、Ag合金膜及び透明導電酸化物膜(SnO2膜、ZnO膜、ITO膜)の膜厚は、膜厚計(アルバック社製 DEKTAK)を用いて測定した。
スパッタリング装置:マグネトロンスパッタ装置(アルバック社製CS−200)
磁界強度:1000Gauss(ターゲット直上、垂直成分)
到達真空度:5×10−5Pa以下
スパッタリングガス:Ar+O2の混合ガス(O2の混合比1%)
スパッタリングガス圧:0.4Pa
スパッタリングパワー:RF100W
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磁界強度:1000Gauss(ターゲット直上、垂直成分)
到達真空度:5×10−5Pa以下
スパッタリングガス:Ar
スパッタリングガス圧:0.5Pa
スパッタリングパワー:DC100W
分光光度計(日立ハイテクノロジーズ社製 U4100)を用いて、400nmから800nmの波長範囲における透過率スペクトルを測定し、平均透過率を求めた。評価結果を表1、2に示す。
表面抵抗測定器(三菱油化社製 Loresta AP MCP−T400)を用いて、四探針法によって抵抗率を測定した。評価結果を表1、2に示す。
走査電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製 SU8000)を用いて、10万倍の倍率で膜の状態を観察した。観察結果の一部を図2に示す。
さらに、比較例Bでは、ガラス基板を200℃に加熱することで、膜厚が180nmでシート抵抗が10Ω/□以下となったが、平均透過率は85%以下であった。
次に、上述の積層透明導電膜を用いて、配線パターンを有する積層配線膜を形成し、配線パターンの形状を評価した。
得られた積層配線膜を光学顕微鏡により観察した結果、残渣や剥離のない配線パターンが精度良く形成されていた。
得られた積層配線膜を光学顕微鏡により観察した結果、透明導電酸化物膜の残渣やAg合金膜のオーバーエッチングが確認された。
11 Ga2O3膜
12 Ag合金膜
13 透明導電酸化物膜
30 積層配線膜
41 レジスト膜
Claims (6)
- 基材の表面に下地層として成膜されるGa2O3膜と、このGa2O3膜上に成膜されたAg合金膜と、このAg合金膜上に成膜された透明導電酸化物膜と、を備えており、
前記Ag合金膜は、In,Sn,Sbのうちの1種又は2種以上を合計で0.2原子%以上1.5原子%以下含有し、残部がAg及び不可避不純物からなるAg合金で構成されていることを特徴とする積層透明導電膜。 - 波長400〜800nmの可視光域の平均透過率が85%以上、シート抵抗値が10Ω/□以下であることを特徴とする請求項1に記載の積層透明導電膜。
- 前記Ag合金膜の厚さが10nm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に記載の積層透明導電膜。
- 前記透明導電酸化物膜は、In2O3系酸化物、ZnO系酸化物、及び、SnO2系酸化物のいずれか1種又は2種以上を含むことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の積層透明導電膜。
- 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の積層透明導電膜からなり、配線パターンを有することを特徴とする積層配線膜。
- 請求項5に記載された積層配線膜の製造方法であって、
基材の成膜面にパターン状のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記レジスト膜が形成された前記基材の成膜面に、前記Ga2O3膜、前記Ag合金膜及び前記透明導電酸化物膜を含む前記積層透明導電膜を成膜する積層透明導電膜成膜工程と、
前記レジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
を備えていることを特徴とする積層配線膜の製造方法。
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