JPH04116159A - 透明導電膜の製造方法及び製造装置 - 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１例えば液晶表示セルの透明電極として用いら
れる透明導電膜の製造方法及び製造装置に関する。

（従来技術〕 透明導電膜として、最近広く用いられているものにＩＴ
Ｏ膜がある。このＬＴＯ膜は、ＩｎｚＯｌとＳｎＯ□の
混合物であって、ＩｎｚＯ＊を９０〜９５％含むものが
多い、該透明導電膜の用途としては、主に太陽電池、液
晶デイスプレィや液晶テレビなどの液晶表示セルなどが
ある。またその他の用途としては、窓ガラスやミラー、
又は自動車用バックミラーの防曇のための透明面ヒータ
ーや熱線遮断膜がある。

一般に、ＩＴＯ膜は５　スパッタリングにより構成セル
基材上に形成されることが多い。また、近年においては
、このスパッタリングの改良としてマグネトロンスパッ
タリング用ガンを用いたマグネトロンスパッタリングが
行われている。

上記スパッタリングは、第４図に示すごとく成膜用物質
が陰極側のターゲット９２からはぎとられ、プラズマに
よって運ばれ、陽極側の基材９１に沈積されるプロセス
である。

また、マグネトロンスパッタリングは、同図に示すごと
く、マグネトロンスパッタリング用ガン９３のマグネッ
ト９３１，９３２により発生させた閉磁場を用いて、プ
ラズマを陰極付近に閉し込めて高密度なイオン層を形成
し、スパッタ効率を上げたものである。

この場合、チャンバー９０内を真空にし、基材９１を加
熱する。そして、基材９１の温度を一定に保ちながらア
ルゴンなどのスパッタリングガスをチャンバー９０内に
導入する。その後、チャンバー９０内のガス圧を一定に
保ちなからマグネトロンスパッタリングを行う。

ところで　液晶表示セルの透明電極として透明導電膜を
用いる場合、該透明導電膜は低抵抗率（電気抵抗が低い
こと）、高透過率（光透過率が高いこと）であることが
必要となる。

従来は、この要求を満足させるためには、基材温度を３
００　”Ｃ以上の高温に保って、成膜を行っていた。

〔解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の透明導電膜の製造方法及び製造装
置においては、高温成膜を行っているため、低抵抗率か
つ高透過率は満足できる反面、昇温の必要性などによる
製造コストのアンプを招く。

また、ターゲット表面のＩｎ（インジウム）亜酸化物に
よる黒色生成物が多く、スパッタ膜内の組成が変化して
抵抗率の上昇と透過率の低下を招く。

したがって、一定の成膜時間毎に必ずターゲット表面を
清浄にする操作が必要であり、該ターゲットの連続使用
が困難である。そのため、生産性が低くなる。

ところで、近年においては、液晶表示セルの液晶や有機
高分子顔料との併用、又は樹脂シート上への成膜などに
より、基材温度２００℃以下の低温成膜が要求されるよ
うになってきた。

しかしながら、従来の低温成膜では、上記高温成膜の不
具合は生じない反面、低抵抗率かつ高透過率を満足する
ことができない。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、低温成膜で低抵
抗率かつ高透過率の透明導電膜を得ることができる。透
明導電膜の製造方法及び製造装置を提供しようとするも
のである。

〔課題の解決手段〕

本発明は、ターゲットの成膜用物質を、マグネトロンス
パッタリング用ガンを用いて、基材の表面に沈積させて
透明導電膜を製造するに当り、上記ガンはターゲット表
面に平行な方向の磁場強度が１２００Ｇ以上の出力てあ
り、また上記基材の温度は２００℃以下であることを特
徴とする透明導電膜の製造方法にある。

本発明において最も注目すべきことは、２００℃以下と
いう低温成膜を可能とするため、ターゲット表面に平行
な方向の磁場強度を強めたことにある。即ち、マグネト
ロンスパッタリング用ガンは、ターゲット表面に平行な
方向の磁場強度を１２００Ｇ　（ガウス）以上の出力と
し５また基材の温度は２００℃以下としたことにある。

特に２本発明は常温ないし４０℃程度という低温におい
ても優れた効果を発揮する。

本発明において、上記成膜用物質は１例えばＩＴｏ膜を
作る場合には、Ｉ　ｎｔ　Ｏｘ　、５ｎＯｚの混合物又
はこれらを主成分とするものを用いる。

即ち、該成膜用物質は、得ようとする透明導電膜に応じ
て、これに通した物質を用いる。

また１本発明においては、上記基材の温度は。

１５０℃以下であることが望ましい。この温度領域では
一層高い効果を得ることができ１例えば耐熱性の低い樹
脂シート上へ成膜することも可能となるからである。即
ち、１５０℃以下という低温下でも、３．２Ｘ１０−’
Ω・ｃｍという低い抵抗率で、かつ透過率の高い透明導
電膜を得ることかできる。

また５上記ガンのマグネットは、ネオジウム鉄、ホウ素
系又はそれと同等以上のエネルギー積を有するものであ
ることが望ましい。これによりターゲット表面に平行な
方向の磁場強度を高めることができるからである。

そして、上記製造方法を実施するための製造装置として
は、チャンバーと、該チャンバー内に設けたマグネトロ
ンスパッタリング用ガンと、該ガンの上に配置したター
ゲットと、該ターゲットに対向させて配置した基材とよ
りなる透明導′ｒｌ膜の製造装置において、上記ガンは
、ターゲット表面に平行な方向の磁場強度が１２００Ｇ
以上の出力を有することを特徴とする透明導電膜内があ
る。

（作　用〕 本発明の方法及び装置においては、チャンバー内のマグ
ネトロンスパッタリング用ガンの上に配置したターゲッ
トに対向させて基材を配置する。

該基材の温度は、２００”Ｃ以下となるように設定する
。

上記ガンから出た磁力線は、磁場に沿ってエンドレスル
ープを形成する。このとき、ターゲット表面における平
行方向成分を有する磁場がスパッタリングプラズマを引
き寄せる。このターゲット表面に平行な方向の磁場強度
は、１２００Ｇ以上の出力となるように設定する。

そのため、ターゲット表面の近傍におけるプラズマ密度
が高くなり、プラズマの安定性が増す。

これにより、低圧放電が可能となる。

また、ターゲット表面の近傍へプラズマが引き寄せられ
た結果として、プラズマ中の電子やイオンによる基材へ
の衝撃が低下する。

これらにより、高密度のイオン束が形成され。

ターゲット中の成膜用物質を基材の表面に沈積させて、
透明法ｔａが形成される。このとき、チャンバー内の雰
囲気ガスや不純物の透明導電膜内への取込みが減少し、
該透明導電膜の結晶性が促進される。

そして１本発明によれば１例えば抵抗率が４×１０−４
Ω・Ｃ１１以下という低い抵抗率で、かつ光の透過率８
５％以上という高透過率の、優れたＩＴＯ透明導Ｔ！１
膜が得られる。

〔効　果〕

それ故１本発明によれば、低温成膜で低抵抗率かつ高透
過率の透明導電膜を得ることができる。

透明導電膜の製造方法及び製造装置を提供することがで
きる。

〔実施例〕

本発明の実施例にかかる透明導電膜の製造方法及び製造
装置につき、第１図〜第３図を用いて説明する。

本例装置は、第１図に示すごとく、チャンバー９０と、
該チャンバー９０内に設けたマグネトロンスパッタリン
グ用ガン１と、該ガン１の上に配置したターゲット２と
、該ターゲット２に対向させて配置した基材９１とから
なる。そして、該ガン１は、ターゲット２の表面に平行
な方向の磁場強度が１２００Ｇ以上の出力を有するよう
に構成しである。

上記ガン１は、同図に示すごとく、電極ケーシング１１
を有する。該ケーシング１１は、ステンレスにより作製
してあり、その内部に水冷機構１３を有する。

また、該ケーシング１１内には２強磁性体のマグネット
！２を装着しである。該マグネット１２は、その内部に
２種類のマグネット片１２１，１２２を有する０両マグ
ネット片１２１，１２２は。

ネオジウム、鉄、ホウ素により作製しである。そして、
マグネット片１２１は、マグネット１２の中心に設けた
上記水冷機構１３の水抜き孔１３０の周囲に、一定の円
周に沿って組み合わせて配設しである。また、マグネッ
ト片１２２は、マグネット片１２１の周囲に、同心円状
に組み合わせて配設してあり９両マグネット片１２１，
１２２間には一定の空隙を有する。

上記マグネット片１２１は、ターゲット２に対してＮ極
又はＳ極に着磁しである。また、上記マグネット片１２
２は、マグネット片１２１とは逆の極がターゲット２に
向くように着磁しである。

そして　両マグネット片１２１，１２２は、その下方に
設けたヨーク１２３に接触させて配設してあり、これら
により磁路を形成している。該ヨーク１２３は　パーメ
ンジュール等の磁性体や純鉄などにより作製しである。

前記ターゲット２は、成膜用物質を含有している。該成
膜用物質は、ＩｎオＯｓ、Ｓｎｏｗの混合物であって９
その組成比は９５：５としている。

なお、該組成比は、９ｏ：ｔｏとすることもできる。

次に、上記装置を用いた透明導電膜の製造方法について
説明する。

まず、チャンバー９０内を真空にする。その後チャンバ
ー９０内に、Ａｒなどの雰囲気ガスを導入する。また、
水冷機構１３を作動させて、電極ケーシング１１内に冷
却水を循環させる。そしてチャンバー９０内のガス圧を
一定に保ちなからマグネトロンスパッタリングを行う。

ここで重要なことは１本例においては、基材９１の加熱
は特に必要としないことである。

スパッタリングでは、第１図に示すごとく、マグネット
片１２２から出た磁力線１２５がターゲット２の表面に
向かって放射される。この磁力線１２５は、該ターゲッ
ト２の表面でその表面に平行な方向に向かい、やがては
反対極であるマグネット片１２１の上方へ伸びていく。

そして、磁力線１２５は、磁場に沿ってエンドレスルー
プを形成する。

このとき、ターゲット２の表面における平行方向成分を
有する磁場がスパッタリングプラズマを引き寄せる。そ
のため、ターゲット２の表面の近傍におけるプラズマ密
度が高くなり、プラズマの安定性が増す。これにより、
低圧放電が可能となる。また、ターゲット２の表面の近
傍へプラズマが引き寄せられた結果として、プラズマ中
の電子やイオンによる基材９１への衝撃が低下する。

これらにより、高密度のイオン束が形成される。

そして、ターゲット２中の成膜用物質を基材９１の表面
に沈積させて、ＩＴＯの透明導電膜が形成される。この
とき、チャンバー９０内のＡｒなどの雰囲気ガスや不純
物の透明導電膜内への取り込みが減少する。そのため、
該透明導電膜の結晶性が促進される。

上記スパッタリングにおいて１本例においては。

温度計による測定では、基材９１の温度は約４０℃とい
う低温であった。また、ターゲット２の表面に平行な方
向の磁場強度は、１７００Ｇであった。

次に、第２図及び第３図に、従来のマグネットを使用し
た場合のスパッタリングデータをＡ点Ｂ点１本例の上記
スパッタリングにおけるデータを０点、Ｄ点としてグラ
フ上にプロットした。第２図より、磁場強度が１２００
Ｃ；以上に上がると。

特に抵抗率が４Ｘ１０−’Ω・１以下に低下することが
分る。また、第３図より、磁場強度が上がると、透過率
は増加し、特に１２００Ｃ以上では８８％以上となるこ
とが分る。

ところで、ＩＴＯ膜に要求されている仕様では。

ポリエチレンテレフタレート（ＲＥＴ）のフィルムや高
分子樹脂上に成膜する場合、基材９１の加熱温度は１５
０″Ｃ以下、抵抗率は４Ｘ１０−“Ωｃｍ以下とされて
いる。

したがって、第２図から、磁場強度が約１２００Ｇ以上
であれば、１５０℃以下という低温において、上記のご
とく必要とされるＩＴＯ膜を得ることができることが分
る。

また２本例においては１例えば磁場強度が１７ＯＯＣで
、抵抗率が３．２Ｘ１０−’Ωｃｍ、透過率８８％とい
う優れた透明導電膜を安定的に製造できる。

このように２本例によれば、低温成膜でＩＴＯ膜として
必要な低抵抗率かつ高透過率の透明導電膜を得ることが
できる。そのため、従来は不可能とされていた低融点樹
脂シートなどの高分子材料やアモルファス物質上に成膜
することが可能である。

また、昇温や冷却のための時間が不要となり。

消費エネルギーも少なくなる。そのため、透明導電膜の
製造コストを大幅に低減することができる。

また、酸素の脱離が減少するものと考えられ。

ターゲット２の表面におけるＩｎ亜酸化物による里色生
放物も減少する。そのため５ターゲツト２の連続使用が
可能となり、生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は実施例を示し、第１図は透明導電膜の
製造装置の要部断面図、第２図は磁場強度とＩＴＯ膜の
抵抗率の関係を示す線図、第３図は磁場強度とＩＴＯ膜
の透過率の関係を示す線図。 第４図は透明導電膜の製造装置の概略を示す説明図であ
る。 １１０．マグネトロンスパッタリング用ガン。 ２１１．ターゲット ９０、、、　チャンバー ９１、、、基材 ′＄２図 雇り墳宍りｔ 第１図 第４

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ターゲットの成膜用物質を，マグネトロンスパッ
   タリング用ガンを用いて，基材の表面に沈積させて透明
   導電膜を製造するに当り， 上記ガンはターゲット表面に平行な方向の磁場強度が１
   ２００Ｇ以上の出力であり，また上記基材の温度は２０
   ０℃以下であることを特徴とする透明導電膜の製造方法
   。
2. （２）第１請求項において，上記成膜用物質は，Ｉｎ＿
   ２Ｏ＿３，ＳｎＯ＿２の混合物又はこれらを主成分とす
   るものであることを特徴とする透明導電膜の製造方法。
3. （３）第１請求項において，上記基材の温度は，１５０
   ℃以下であることを特徴とする透明導電膜の製造方法。
4. （４）チャンバーと，該チャンバー内に設けたマグネト
   ロンスパッタリング用ガンと，該ガンの上に配置したタ
   ーゲットと，該ターゲットに対向させて配置した基材と
   よりなる透明導電膜の製造装置において， 上記ガンは，ターゲット表面に平行な方向の磁場強度が
   １２００Ｇ以上の出力を有することを特徴とする透明導
   電膜の製造装置。