JPH02189816A - 透明導電膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラズマデイプレイ、エレクトロルミネッセ
ンスデイスプレィ、Ｍ品デイスプレィさらにはタッチ入
力システムのタッチパネルなどの電子デイスプレィに必
要な透明電極用の膜の形成方法に関し、さらに詳述すれ
ば酸化錫を含む酸化インジウムの加圧焼結体をターゲッ
トとして、マグネトロンスパッタ法により低抵抗率の酸
化錫を含む酸化インジウム膜（以下ＩＴ○膜という）を
基体上に形成する方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、スパッタリング法により透明なＩＴＯ膜を基体上
に形成する方法としては、インジウム錫合金をターゲノ
Ｉ・とする方法と酸化錫を含む酸化インジウムの焼結体
をターゲットとする方法がある。前者の方法としては、
減圧されたアルゴンと酸素の混合ガスからなるスパッタ
リングガスにより、加熱しない基体の上に低級酸化物を
主とする半透明膜を被覆し、その移譲膜を大気またばＮ
２の如き中性ガスまたは水素を含む環元性ガス中で加熱
して透明化する方法かある。一方、後者の方法としてｉ
Ｊ、基体をあらかしめ真空槽内て加熱し、加熱された基
体」二に少量の酸素を含むアルゴンガスによるスパッタ
リングにより透明な膜を直接形成する方法かある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前者のインジウム錫合金のターゲットを
スパックリングして得られる膜は、膜の構造が緻密であ
るため酸によるエツチングスピードが遅（、微細な透明
電極のパタニングを寸法精度良く短時間に実施すること
か困難であるという欠点を有する。一方、後者の酸化錫
を適量に含む酸化インシラＪ、の焼結体をターゲットに
用いて、加熱された基体に被覆された膜は、抵抗率が１
．８〜２．０ＸＩｉ’ΩＣ１ｎ程度であり、大面積で高
精細な表示に必要な面積抵抗を確保するには前者の方法
と同様に膜厚を大きくしなければならないという欠点を
有する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記した従来のＩＴＯ膜を基体に形成する方
法が存する欠点を克服するためになされたもので、従来
の方法で得られるＩＴＯ膜の抵抗率よりも低い抵抗率を
有するＩＴＯ透明導電膜を基体上に形成する方法を提供
するものである。

本発明にかかるＩＴＯ透明導電膜を基体上へ形成する方
法は、減圧されたアルゴンの如き不活性ガスまたは不活
性ガスと酸素との混合ガスを含む雰囲気内において、焼
結した酸化錫を含む酸化インジウムをターゲットとし、
２００℃以下に維持された基体上に、膜厚が３〜３０ｎ
ｍの第１層の膜をマグネトロンスパッタ法で被覆し、そ
の移譲基体を３００℃以上に減圧下で加熱し、３００℃
以上に加熱された該基体の該第１層の膜の」二に、アル
ゴンの如き不活性ガスと酸素との混合ガスからなる減圧
された雰囲気内のマグネトロンスパッタ法によの第２層
の膜を被覆し、膜の被覆を完了後数基体を冷却して、真
空槽内に気体を導入することからなる方法であって、膜
の被覆を２００　’Ｃ以下の比較的低い基体温度で行う
第１層の被覆と、３００℃以−１−の比較的高い基体温
度で行う第２層の被覆を含む方法である。第１層の膜を
被覆するときの雰囲気ガスとしては、アルゴンの如き不
活性ガスまたはアルゴンと少量の酸素との混合ガスを用
いることができ、通常マグネトロンスパッタ法で用いら
れる全圧力は］、Ｘ１０−”〜Ｉ　Ｘ　１０−”Ｔｏｒ
ｒに調節される。また被覆するときの基体温度か２００
℃を越えると粒子の成長が著るしくなり、抵抗率を小さ
（するために必要な第２層の膜の自由電子のホール易動
度を向上させることができなくなるので、２００℃以下
に維持する。さらに基体の温度を１００℃以下に維持す
ることが第２層の膜の抵抗率を低くする上で好ましい。

第１層の膜は比較的低い温度で被覆されるため高い抵抗
率を有するので、第１層の膜を３０ｎｍを越えて被覆す
ることは、膜全体の抵抗率をむしろ高くしてしまう。

一方膜厚が３ｎｍより小さいと第２層の膜の自由電子の
ボール易動度を太き（できないので、第１層の膜の厚み
は３〜３０ｎｍの範囲でなげねばならない。また第１層
の膜を被覆した基体を少くとも３００℃以上に加熱する
ときの雰囲気は第１層の膜の抵抗率を低くするために減
圧下でおこなう。

ここで減圧した雰囲気中の酸素分圧はｌＸｌ０−４Ｔｏ
ｒｒ以下であることが好ましい。第２層の膜の被覆に際
しては、基体温度は３００℃以上の高温に維持される。

基体温度が３００℃以下では被覆される膜の結晶性が十
分でなく、膜中の自由電子のホール易動度が小さくなる
ので抵抗率が大きくなる。また第２層の膜を被覆すると
きの雰囲気中の酸素分圧は５　Ｘ　１０−６〜Ｉ　Ｘ　
１０−４Ｔｏｒｒの範囲が好ましい。酸素分圧が５　Ｘ
　Ｉ　０−６Ｔｏｒｒ以下では膜が堆積されるときに粒
子成長が著しくなり、自由電子のポール易動度が小さく
なり、また酸素分圧がＩ　Ｘ　１０−４Ｔｏｒｒより大
きいと膜中の酸素欠陥が減少し、その結果自由電子の密
度が減少する。したかって低い抵抗率を得るには酸素分
圧が５×］　０−’−］　Ｘ　１０−４Ｔｏｒｒが好ま
しく、さらに１×１０−’−５Ｘ　］　０−”ｒｏｒｒ
が１役も好まじり）。また」二記した酸素分圧を得るた
めに、雰囲気ガスの全ガス圧力はマグ矛トロンスパック
で通常用いられる］　Ｘ　］−０−”−Ｉ　Ｘ　Ｉ　０
−２Ｔｏｒｒに言周節される。

本発明の第２層の膜の厚みは必要とする透明電極の面積
抵抗から決められるか、２０〜４００ｎｍの範囲である
ことが好ましい。膜厚が４００ｎｍを越えて大きくなる
と第１層の下地層が第２層の膜の堆積に及ばず影古が希
薄になり膜全体の抵抗率か低下しにくくなる。また膜厚
が２０ｎｍ以下では連続し７た−様な膜にならないので
、低い抵抗率を得ることが困難となる。

また、第２層の膜を被覆後、減圧された雰囲気において
基体を冷却し、外部より空気を導入するときの基体の温
度は２５０℃以下とする。さらに２００　’Ｃ以下が最
も好ましい。基体の温度か２５０℃以−にのときに空気
を導入すると、空気中の酸素により被覆されたＩＴＯ膜
が酸化され、抵抗率が大きくなるので好ましくない。

本発明において使用されるターケ・７Ｉ・としては、酸
化錫の微粉末を酸化インジウムの微粉末と１分に混合し
所定の形状にプレス成型したものを、高温たとえば１０
００〜１５００℃で焼成して焼結したものを使用するこ
とができる。そして酸化錫は酸化インジウム膜に電導性
を与えるための添加物として加えられるもので、５重量
％〜１５重量％程度加えるのが適当である。

本発明を実施する方法としては、ハツチ型のマグネトロ
ンスパッタ装置においては、第１から第３までの工程を
スパッタ装置の真空を破らずに連続して真空槽内で実施
できることはもちろん、開閉可能なゲートバルブにより
隔離、連続が行える複数の真空槽からなるインライン型
マグネトロンスパッタ装置においては、第１〜第３の各
工程を連続する真空槽で順次実施することができる。

〔作　用〕

本発明にかかる第１層の膜は、比較的低温の基体に被覆
されるため主として非晶質から構成される膜になり、被
覆後減圧下で加熱することにより緻密な膜となる。この
第１層の下地膜は、高温で被覆される第２層の膜の粒界
が機密になるように作用し、膜中の粒界における自由電
子の移動に対するエネルギー障壁を小さくする。したが
って膜の電気伝導度に関係する自由電子の易動度を大き
くし、被覆した膜全体の抵抗率を低くする。

〔実施例〕

以下に実施例で本発明を説明する。第１図は、本発明に
より得られる透明導電膜を被覆した基体の１実施例の断
面図で、１はガラス板、２は第１の被覆工程により被覆
された膜、３は第２の被覆工程により被覆された膜であ
る。第２図は従来の方法により得られた透明導電膜を被
覆した基体の断面図で、４は透明導電膜である。

実施例１ ソーダライムカラス基体（寸法５０ｍｍＸ　５０ｍｍｘ
３ｍｍ）を中性洗剤で洗浄し、水洗い後フレオン蒸気で
乾燥した。このガラス基体をマグネトロンスパッタ装置
のスパッタ槽内にターゲットとの距離が５０ｍｍとなる
ように配置した。該クーケノ１−としては、酸化錫を１
０重量％添加した酸化インジウムを加圧成形して焼成し
たものを用いた。マグネトロンスパッタ装置の槽内を真
空排気ポンプにより７　Ｘ　１０−６Ｔｏｒｒ以下にし
た後、槽内にアルゴン９８．５体積％、酸素１．５体積
％の混合ガスを導入し、該スパッタ槽内を３．　ＯＸ　
１０−３Ｔｏｒｒの圧力に維持した。ガラス基体温度を
２０℃とし、スパッタ電流２Ａを直流電源からクーゲッ
トが貼つけられたマグネトロンカソードに印加して、第
１層の膜厚が１５ｎｍになるように所定時間スパッタし
た。その後導入ガスを停止し、ガラス基体を３００℃に
加熱し、基体加熱ヒーターの温度調節機構により３００
〜３１０℃に維持した。再度該混合ガスを導入してスパ
ッタ槽内を３．０Ｘ１０−３Ｔｏｒｒとし、スパッタ電
流２Ａで放電させ第２層の膜厚が１４０ｎｍになるよう
に所定時間スバ・２夕した。

電圧印加およびガス導入を停止し、ガラス基体が２５０
℃になるまで冷却した。その後真空バルブを開いて空気
を真空槽内に導入し、２つの被覆工程によりＩＴＯ膜を
被覆したサンプル１を得た。

た。

サンプル１の膜厚、面積抵抗を測定し抵抗率を算出した
。ポール係数の測定を行い、膜の自由電子の濃度および
易動度を求め、比較サンプル２の膜の自由電子の濃度お
よび易動度に対する相対値を算出した。結果を第１表に
示す。

実施例２ 第１層の膜を被覆するときのガラス載体の温度を種々変
えたほかは実施例１と同様の方法で、２つの被覆工程に
よりＩＴ○膜を被覆したサンプル２〜５を得た。サンプ
ル２〜５についてそれぞれ膜厚、面積抵抗を測定し抵抗
率を算出した。またポール係数の測定を行い、膜の自由
電子の濃度および易動度を求め、比較サンプル２の膜の
自由電子の濃度および易動度に対する相対値を算出した
。

結果を第１表に示す。

実施例３ 第１層の膜の厚みを、スパッタ時間を変更することによ
り種々変えたほかは実施例１と同様の方法で、２つの被
覆工程によりＩＴＯ膜を被覆したサンプル６〜１１を得
た。サンプル６〜１１についてそれぞれ膜厚、面積抵抗
を測定し抵抗率を算出した。またホール係数の測定を行
い、膜の自由電子の濃度および易動度を求め、比較サン
プル２の膜の自由電子の濃度および易動度に対する相対
値を算出した。結果を第２表に示す。

実施例４ 第１層を被覆するときの雰囲気ガスの組成をアルゴンの
めとしたことおよび第２層の膜のｊゾみと第２層の膜を
被覆するときのガラス基体の温度を種々変えたほかは、
実施例３と同様の方法で、２つの被覆工程によりＩＴＯ
膜を被覆したサンプル１２〜１４を得た。サンプル１２
〜１４についてそれぞれ膜厚、面積抵抗を測定し抵抗率
を算出した。またポール係数の測定を行い膜の自由電子
の濃度および易動度を求め比較サンプル３の膜の自由電
子の濃度および易動度に対する相対値を算出した。結果
を第３表に示す。

比較例１ 第１層の膜を被覆するときのガラス基体の温度を２５０
℃としたことのほかは実施例１と同様の方法−Ｃ８２つ
の被ＩＶ工程によりｌ　ｉ”　Ｏ膜を被覆した比較サン
プル】を得た。このサンプルの膜厚、面積抵抗を測定し
抵抗率を算出した。またボール係数の測定を行い、膜の
自由電子の濃度および易動度を求め、比較サンプル２の
膜の自由電子の濃１隻お、１、ひ易動度に対する相対値
を算出した。結果を第１表に示す。

比較例２ ソーダライムガラス基体（寸法５０ｍｍＸ　５０ｍｍＸ
３ｍｍ）を中性洗剤で洗浄し、水洗後フレオン蒸気で乾
燥した。このカラス基体を実施例１と同じマグ矛Ｉ・ロ
ンスパッタ装置のスパッタ槽内にターケソトの距離が５
０ｍｍとなるよ・うに配置した。クゲノトとしてば実施
例１と同じものを用いた。

マグネＩ−ロンスパッタ装置の槽内を真空排気ポンプに
より７ＸＩＯ−’°Ｔｏｒｒまで排気しながらガラス基
体を加熱し、基体加熱ヒーターの温度調節によりガラス
基体の温度を３００〜３１０′Ｃに維持した。槽内にア
ルゴン９８．５体積％酸素１．５体積％の混合ガスを導
入し、該スパッタ槽内を３．０×１０−”Ｔｏｒｒの圧
力に維持した。スパッタ電流２△をマグネトロンカソー
ドに印加し膜厚が１４０ｎｍになるように所定時間スパ
ッタした。電圧の印加およびガス導入を停止し、ガラス
基体を２００　’Ｃになるまで冷却し、その後空気を真
空槽内に導入し、１つの被覆工程によりＩ　Ｔ　Ｏ膜を
被覆した比較サンプル２を得た。このサンプルの膜厚、
面積抵抗を測定し抵抗率を測定した。またホール係数の
測定を行い、膜の自由電子の濃度および易動度を算出し
、実施例１、実施例２、比較例１の自由電子の濃度およ
び易動度の規準値とした。結果を第２表に示す。

比較例３ 膜を被覆するときのガラス基体の温度を４００℃とした
ことのほかは比較例２と同様の方法で、１つの被覆工程
によりｌＴＯ膜を被覆した比較・す゛ンプル３を得た。

このサンプルの膜厚、面積抵抗を測定し、抵抗率を算出
した。またホール係数の測定を行い膜の自由電子の濃度
および易動度を求め、実施例３のザンプルの自由電子の
濃度および易動度の現ｔｊｔｖ値とした。結果を第３表
に示す。

〔発明の効果〕

本発明により得られるＩＴＯ透明導電膜は、抵抗率が従
来の方法によるものよりも小さいので、電子デイスプレ
ーの透明電極として所定の面積抵抗を＋ｉｌｌ保するの
により１１ジｊシカ燥すくてよい。膜をより薄膜化でき
ることは透明電極のパターン加工か容易になるので、本
発明にかかるドＦ○透明導電膜により大面積かつ高精細
表示に必要な透明電極のｔＤ細パターン加工を歩留り良
くかつ迅速に実施することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる透明導電膜付ガラスの断面模式
図、第２図は従来の方法の透明導電膜付ガラスの断面図
である。 ■・・ガラス、？・・・第１の被バＩ工程により被覆さ
れた層、３・・・第２の被覆工程により被覆された層、
・・］層からなる透明導電膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）酸化錫を含む酸化インジウムを焼結したターゲット
   を用い、減圧された不活性ガスまたは不活性ガスと酸素
   とを含む雰囲気内でのマグネトロンスパッタ法により、
   ２００℃以下に維持された基体表面に膜厚が３〜３０ｎ
   ｍの少量の酸化錫を含む酸化インジウムの膜を被覆する
   第１工程と、該ターゲットを用い減圧された不活性ガス
   と酸素とを含む雰囲気内でのマグネトロンスパッタ法に
   より、少くとも３００℃以上に加熱された該基体の該膜
   上に少量の酸化錫を含む酸化インジウムの膜を被覆する
   第２工程と、該基体を減圧された雰囲気中で２５０℃以
   下に冷却後該雰囲気を大気圧にする第３工程とからなる
   透明な酸化錫を含む酸化インジウム膜の形成方法 ２）該第２工程において５×１０＾−＾６〜１×１０＾
   −＾４Ｔｏｒｒの酸素分圧で膜を被覆する特許請求の範
   囲第１項記載の方法 ３）該第２工程で被覆される膜の厚みが２０〜４００ｎ
   ｍである特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法