JPH08260135A

JPH08260135A - スパッタリングターゲット

Info

Publication number: JPH08260135A
Application number: JP9146095A
Authority: JP
Inventors: Kenzo Fukuyoshi; 健蔵福吉; Osamu Koga; 修古賀; Ichiro Yazawa; 一郎矢澤
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1995-03-24
Filing date: 1995-03-24
Publication date: 1996-10-08

Abstract

(57)【要約】【目的】高い導電性を有しかつ可視領域の全域におい
て均一で高い光透過率と光反射率を有する銀系薄膜成膜
用のスパッタリングターゲットを提供する。【構成】このスパッタリングターゲットは、0.3atom
％の銅と約99.7atom％の銀とで構成される。そして、こ
のターゲットを用いて成膜された接着性薄膜11と銀系薄
膜12及び保護膜13から成る多層薄膜１は、その銀系薄膜
12が銅を含有しているため可視領域の短波長側の光透過
率が増大している。従って、この多層薄膜１は、可視領
域の全域に亘ってその光透過率が均一化されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、銀系薄膜をスパッタリ
ング法にて成膜する際に適用されるスパッタリングター
ゲットに係り、特に、導電率と光学特性に優れた銀系薄
膜を成膜できるスパッタリングターゲットの改良に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】銀薄膜の表面にＩＴＯ薄膜等の透明保護
膜を設けて構成される多層薄膜は極めて高い導電性を有
するため、この高い導電性を利用してこの多層薄膜を様
々な分野に応用する試みがなされている。

【０００３】例えば、特公平１−１２６６３号公報又は
特開昭６１−２５１２５号公報においては、銀被膜を薄
膜化させて透明性を確保し、その表面にＩＴＯ薄膜を積
層して多層構造とした透明多層薄膜を提案している。こ
の透明多層薄膜はＩＴＯ単体の薄膜に較べてその導電率
が極めて高いため、例えば、ＩＴＯ薄膜はその膜厚が２
５０ｎｍの場合８Ω／□程度の面積抵抗率を有するのに
対し、上記透明多層薄膜はその合計膜厚が高々９０ｎｍ
であっても５Ω／□程度の低い面積抵抗率を実現するこ
とができる。

【０００４】また、このような透明多層薄膜の高い導電
率と透明性に着目して、特開昭６３−１７３３９５号公
報においては、同様の層構成を有する多層薄膜を透明な
電磁波シールド膜として利用する技術を提案している。

【０００５】更に、１９８２年日本で開催された第３回
ＩＣＶＭにおいては、同様の層構成を有する多層薄膜が
長波長側の光を遮断する性能に優れることに着目して、
上記多層薄膜を熱線反射膜に適用する技術が提案されて
いる。

【０００６】他方、比較的膜厚の大きい銀薄膜について
はその光反射率が可視領域のほぼ全域に亘って高いこと
に着目し、膜厚５０ｎｍ以上の銀薄膜にＩＴＯ薄膜等を
積層して多層構造とした光反射性多層薄膜を、反射型液
晶ディスプレイの光反射板や光反射性金属電極として適
用する技術も提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、これ等多層
薄膜を製造するに際しその銀薄膜については、通常、銀
のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法
にて成膜されている。

【０００８】そして、この様な成膜法にて製造された透
明多層薄膜については、多層薄膜自体が導電性と透明性
を具備していることから液晶ディスプレイ等の透明電極
への適用が検討されている。

【０００９】しかし、上述の成膜法にて製造された透明
多層薄膜においては、図６に示すように波長５００〜５
５０ｎｍの可視光線の光透過率に優れるものの、その範
囲外の可視光線の光透過率がこれに較べて小さく、特に
短波長側の光透過率が著しく小さく、このため、上述し
た液晶ディスプレイ等の透明電極に適用した場合、その
表示画面が黄色に着色するという問題点があった。

【００１０】他方、銀薄膜の膜厚を５０ｎｍ以上にした
光反射性多層薄膜においては、可視領域の短波長側の光
反射率が小さく、このため、この多層薄膜を上述した反
射型液晶ディスプレイの光反射板や光反射性金属電極に
適用した場合、その表示画面が同様に黄色に着色すると
いう問題点があった。

【００１１】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、その課題とするところは、高い導電性を有
し、しかも可視領域の全域において均一で高い光透過率
と光反射率を有し、鮮やかで明るい白色光の透過若しく
は反射を可能にする銀系薄膜成膜用のスパッタリングタ
ーゲットを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで、このような技術
的課題に鑑みて、本発明者等は銀に種々の金属元素を添
加したスパッタリングターゲットを試作し、このターゲ
ットを用いて透明性の高い銀系多層薄膜を成膜すると共
に、可視領域の短波長側から紫外領域にかけてその分光
透過率を測定したところ、添加される金属元素として銅
を用いた場合、可視領域の短波長側においてその光透過
率が約３〜４％増大することを見出だした。すなわち、
図７は、厚さ１mmの水晶板を基板とし、この基板上に、
それぞれ、０．１atom％の銅が添加された銀薄膜（Ａｇ
Ｃｕ０．１）、３atom％の銅が添加された銀薄膜（Ａｇ
Ｃｕ３）及び銅が添加されていない銀薄膜（Ａｇ）を成
膜してその分光透過率を測定した結果を示したものであ
る。そして、この結果から明らかなように、波長約４０
０ｎｍ未満の紫外領域においては３atom％の銅が添加さ
れた銀薄膜（ＡｇＣｕ３）の光透過率は低いものの、波
長約４００ｎｍ以上の可視領域においては、０．１atom
％の銅が添加された銀薄膜（ＡｇＣｕ０．１）と３atom
％の銅が添加された銀薄膜（ＡｇＣｕ３）のいずれも、
銅を添加していない銀薄膜（Ａｇ）に較べてその光透過
率が増大していることが確認された。但し、上記薄膜の
厚さはいずれも４０ｎｍである。

【００１３】他方、銀に種々の割合の銅が添加されたス
パッタリングターゲットを使用し、銀系薄膜の膜厚を比
較的厚くして上記光反射性多層薄膜を成膜した場合、可
視領域の短波長側においてその光反射率が増大すること
も確認された。すなわち、図８は銅の含有割合を変化さ
せて成膜した銀系薄膜の波長４５０ｎｍの短波長側可視
光線に対する反射率を、アルミニウムの光反射率を１０
０％としてこれと比較して示すものである。そして、こ
の図８から、銅の含有割合（添加量）が０．１atom％を
越えるとその光反射率が急激に増大することが確認でき
る。

【００１４】すなわち、銀に０．１atom％以上の銅を添
加して成るスパッタリングターゲットを使用して上記銀
系多層薄膜を成膜すると、その銀系薄膜が薄くて透明な
場合にはその短波長側光透過率が増大し（図７参照）、
他方、銀系薄膜が比較的厚くて光反射性を有する場合に
は短波長側光反射率が増大する（図８参照）ことが発見
された。本発明はこのような技術的発見に基づいて完成
されたものである。

【００１５】すなわち、請求項１に係る発明は、スパッ
タリングターゲットを前提とし、０．１atom％（原子
％）以上の銅を少なくとも含有する銀により構成されて
いることを特徴とするものである。

【００１６】そして、この請求項１記載の発明に係るス
パッタリングターゲットによれば、０．１atom％（原子
％）以上の銅を少なくとも含有する銀により構成されて
いるため、このスパッタリングターゲットを使用して銀
系薄膜を成膜し、かつこの銀系薄膜上に透明な保護膜を
成膜して多層薄膜を形成すると、その銀系薄膜が薄く透
明性を有する場合にはその短波長側の光透過率が増大
し、他方、銀系薄膜が比較的厚く光反射性を有する場合
には短波長側の光反射率が増大する。

【００１７】このため、透明若しくは光反射性のいずれ
の場合においても可視領域の全域に亘って光透過率若し
くは光反射率が高くしかも均一化され、これ等光が着色
されるのを防止することが可能となる。従って、上記ス
パッタリングターゲットを用いて製造された多層薄膜を
液晶ディスプレイの透明電極や反射電極等に適用した場
合、明るくかつ鮮やかな白色の画面表示を行うことが可
能となる。

【００１８】尚、銀系薄膜が比較的厚く光反射性を有す
る場合、図８に示すように銅の含有割合（添加量）が１
〜２atom％程度で極大の光反射率を示し、３atom％を越
えると銅の含有割合の増加に従って光反射率が低下す
る。

【００１９】尚、銀系薄膜が薄く透明性を有する場合、
図９に示すように銅の含有量が増加するに伴いその面積
抵抗は増大するが、銅の含有量が３atom％のとき膜厚１
０ｎｍの銀合金薄膜の面積抵抗は約５Ω／□、膜厚１５
ｎｍの銀合金薄膜の面積抵抗は約３Ω／□であり、液晶
ディスプレイの透明電極や透明電磁波シールド膜等に適
用された場合に十分な導電率を有している。請求項２に
係る発明はこのような技術的理由に基づいて銅の含有量
を特定した発明に関する。

【００２０】すなわち、請求項２に係る発明は、請求項
１記載の発明に係るスパッタリングターゲットを前提と
し、０．１〜３atom％（原子％）の銅を少なくとも含有
する銀により構成されていることを特徴とするものであ
る。

【００２１】尚、銅を含有するスパッタリングターゲッ
トを適用して成膜された銀系薄膜においては、銅の含有
割合が０．１atom％を越えると格子定数が増加し、ま
た、３atom％を越えると格子定数が低下する。この結果
から、０．１atom％の前後及び３atom％の前後で銀系薄
膜の結晶構造に変化があると推定できるが、これ等結晶
構造の変化と光透過率や光反射率等の光学特性の変化と
の間の関連については明らかになっていない。

【００２２】また、本発明に係るスパッタリングターゲ
ットは、上記多層薄膜の光透過率又は光反射率に実質的
な影響を及ぼさない範囲で、銅に加えてその他の単純金
属元素、遷移金属元素、半金属元素等を含有するもので
あってもよい。また、上記スパッタリングターゲット
は、銀と銅を含有する合金にて構成されることが望まし
く、この合金は、銀と銅とを加熱溶融し、金型に注型し
て冷却することにより製造することができる。尚、本発
明に係るスパッタリングターゲットは、これを銀と銅を
含有する上記合金にて構成する以外に、銀のターゲット
の一部に銅を埋め込んで上記スパッタリングターゲット
とすることも可能である。

【００２３】次に、本発明に係るスパッタリングターゲ
ットは、バッキングプレート上に固定し、ＤＣスパッタ
リング法やＲＦ−ＤＣスパッタリング法等の直流スパッ
タリング法、あるいは高周波（ＲＦ）スパッタリング法
のターゲットとして用いられ、このスパッタリングター
ゲットの組成と同一の組成を有する銀系薄膜を成膜する
ために利用することができる。そして、こうして成膜さ
れた銀系薄膜の膜厚が２０ｎｍ以下の場合には優れた光
透過性と導電性を有し、液晶ディスプレイ等の透明電極
や太陽電池の透明電極、あるいは透明な電磁波シールド
膜等として利用することが可能である。また、上記銀系
薄膜を光反射膜として利用する場合には、膜厚５０ｎｍ
以上の銀系薄膜を成膜することが望ましく、こうして成
膜された銀系薄膜は反射型液晶ディスプレイの反射電極
や太陽電池の反射電極等として利用することが可能であ
る。尚、上記成膜方法としては、その成膜速度の点から
直流スパッタリング法が好ましい。また、成膜の際に
は、高成膜速度で、しかも成膜装置内部の水分を極力排
除して高真空側で成膜することが望ましく、かつ、成膜
される銀系薄膜を微細結晶状態とするため低温の基板温
度で成膜することが望ましい。尚、上記バッキングプレ
ートとしては、水冷時の冷却効果の高いものが好まし
く、例えば、銅合金、無酸素銅等が利用できる。また、
このバッキングプレートに上記スパッタリングターゲッ
トを固定する方法としては、例えば、メタルボンディン
グ、樹脂固定等の固定方法が適用できる。

【００２４】次に、上記銀系薄膜の保護膜としては、例
えば、酸化インジウム薄膜、あるいは酸化インジウムに
他の無機酸化物を混合して構成される混合酸化物の薄膜
が利用できる。尚、上記保護膜については、酸化インジ
ウムに、銀との固溶域をもたないか若しくは小さい金属
元素の酸化物を添加して構成される混合酸化物の薄膜に
て構成することが望ましい。このような混合酸化物の薄
膜は防湿性に優れ空気中の水分を遮断するため、この水
分による上記銀系薄膜の経時的変質や劣化を防止するこ
とができるからである。銀との固溶域をもたないか若し
くは小さい元素とは室温付近で銀に対する固溶の量が１
０at％より小さい元素をいい、例えば、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔ
ａ等の高融点の遷移金属元素；Ｃｅ等のランタナイド系
金属元素；Ｂｉ、Ｇｅ、Ｓｉ等の半金属元素等が挙げら
れる。また、これらの元素はインジウム元素に較べて５
atom％以上含有されていることが望ましい。５atom％未
満の場合、防湿性の向上は観察されるもののその効果が
不十分なためである。これに対し、５atom％以上の上記
元素が含まれる混合酸化物の薄膜は極めて高い防湿性を
示し、銀系薄膜の経時的変質や劣化を防止することが可
能である。

【００２５】また、銀との固溶域をもたないか若しくは
小さい金属元素が、チタン及びセリウムから選択された
１以上の元素から成る場合、保護膜の屈折率が約２．１
〜２．３へと大きく増大する。このため、銀系薄膜が薄
くて透明な場合、可視領域の長波長側において保護膜を
銀系薄膜の反射防止膜として作用させ長波長側の光透過
率を増大させることが可能となる。この結果、可視領域
の全域に亘って高い光透過率を有するようになるため、
鮮やかで明るい白色光の透過を可能にする。

【００２６】尚、保護膜が酸化インジウムを基材とする
場合、これら酸化インジウムを主成分とする保護膜と銀
系薄膜とは、いずれも、硝酸をエッチング液としたエッ
チング処理によりパターニングすることができる。すな
わち、基板上に銀系薄膜及び保護膜の二層を成膜し、か
つ、表面に露出した保護膜上にレジスト膜をパターン状
に形成した後、このレジスト膜から露出した部位を硝酸
系エッチング液によってエッチングすることにより、上
記二層の薄膜を互いに位置整合した上記パターン形状に
パターニングすることが可能である。このエッチング液
としては、硝酸の他、塩酸や硫酸又は酢酸等の他種の酸
を硝酸に添加して成る硝酸系の混酸、あるいは界面活性
剤を若干量添加した硝酸等が利用できる。

【００２７】次に、本発明に係るスパッタリングターゲ
ットを用いて銀系薄膜が成膜される基板としては、例え
ば、ガラス、プラスチックボード、プラスチックフィル
ム等が使用できる。尚、基板の表面に凹凸を設け、この
凹凸面に銀系薄膜を形成し、更に銀系薄膜上に有機や無
機の材料から成る保護膜を積層した形態であってもよい
し、また、基板上に光散乱層を設けたものも使用可能で
ある。尚、プラスチックボードやプラスチックフィルム
を基板として使用する場合、空気中の水分がこの基板を
透過して銀系薄膜を損傷することを防ぐため、上記プラ
スチックボード又はプラスチックフィルム表面に防湿性
のコーティング層を設けた後、銀系薄膜を成膜すること
が望ましい。また、この銀系薄膜と基板との密着性を増
大させるため、銀系薄膜と基板との間に透明な接着性薄
膜を設けることも可能である。この透明な接着性薄膜と
して上記保護膜と同一材質の薄膜を利用することができ
る。尚、保護膜と同一の材質を有する上記接着性薄膜
は、これを硝酸又は硝酸系混酸でエッチングすることが
できるため、基板上に、接着性薄膜、銀系薄膜及び保護
膜の三層を成膜し、かつ、表面に露出した保護膜上にレ
ジスト膜をパターン状に形成した後、エッチングして上
記三層の薄膜を互いに位置整合した上記パターン形状に
パターニングすることが可能である。

【００２８】

【作用】請求項１〜２記載の発明に係るスパッタリング
ターゲットによれば、０．１atom％（原子％）以上の銅
を少なくとも含有する銀により構成されているため、こ
のスパッタリングターゲットを使用して銀系薄膜を成膜
し、かつ、この銀系薄膜上に透明な保護膜を成膜して多
層薄膜を形成すると、その銀系薄膜が薄く透明性を有す
る場合にはその短波長側の光透過率が増大し、他方、銀
系薄膜が比較的厚く光反射性を有する場合には短波長側
の光反射率が増大する。

【００２９】このため、透明若しくは光反射性のいずれ
の場合においても可視領域の全域に亘ってその光透過率
若しくは光反射率を高くしかも均一化させることが可能
となる。

【００３０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て詳細に説明する。

【００３１】［実施例１］この実施例に係るスパッタリ
ングターゲットは、０．３atom％の銅と約９９．７atom
％の銀から成るもので、純度９９．９９％の銀に所定量
の銅を加え、溶解炉中で真空溶解し、水冷された金型中
に注型し、３時間冷却した後、その表面を平面研磨板で
研磨し、端面を成形して製造したものである。

【００３２】このスパッタリングターゲットを銅製バッ
キングプレートに固定し、スパッタリング法にてガラス
基板１０上に、厚さ３９ｎｍの接着性薄膜１１、厚さ１
０ｎｍの銀系薄膜１２、厚さ３９ｎｍの保護膜１３から
構成される多層薄膜１を成膜した（図１参照）。

【００３３】尚、スパッタリング装置としてはＤＣマグ
ネトロンスパッタリング装置を使用し、ガラス基板１０
を室温に維持した状態で、このガラス基板１０を装置外
部に取出すことなく連続して上記多層薄膜１を成膜し
た。また、銀系薄膜１２は上記スパッタリングターゲッ
トと同一の組成を有しており、他方、接着性薄膜１１及
び保護膜１３は、いずれも、酸化インジウム、酸化チタ
ン、酸化セリウムの混合物から構成されている。また、
接着性薄膜１１及び保護膜１３の酸化インジウム、酸化
チタン、酸化セリウムの含有量は、インジウム元素、チ
タン元素及びセリウム元素の合計量を１００atom％とす
るとき、インジウム元素が８０atom％、チタン元素が１
９atom％、セリウム元素が１atom％となる量である。

【００３４】こうして成膜された多層薄膜１に、２７０
℃、１時間のアニール処理を施した。尚、この多層薄膜
１全体の面積抵抗は４．６Ω／□であった。また、その
分光透過率を図２に示す。この図２から分かるように、
波長４３０〜６２０ｎｍの広い範囲でその分光透過率が
９７％に近く、可視領域の略全域に亘って均一で高い分
光透過率を有することが確認される。

【００３５】［実施例２］この実施例に係るスパッタリ
ングターゲットは、１atom％の銅と約９９atom％の銀か
ら成るもので、純度９９．９９％の銀に所定量の銅を加
え、溶解炉中で真空溶解し、水冷された金型中に注型
し、３時間冷却した後、その表面を平面研磨板で研磨
し、端面を整形して製造したものである。

【００３６】このスパッタリングターゲットを銅製バッ
キングプレートに固定し、スパッタリング法にてガラス
基板２０上に、厚さ１０ｎｍの接着性薄膜２１、厚さ１
２０ｎｍの銀系薄膜２２、厚さ７０ｎｍの保護膜２３か
ら構成される多層薄膜２を成膜した（図３参照）。

【００３７】尚、成膜装置は実施例１と同様の装置を適
用した。また、上記接着性薄膜２１及び保護膜２３は、
いずれも、酸化インジウムと酸化ジルコニウムとの混合
物で、これ等酸化インジウムと酸化ジルコニウムの含有
量は、インジウム元素とジルコニウム元素の合計量を１
００atom％とするとき、インジウム元素が８０atom％、
ジルコニウム元素が２０atom％となる量である。

【００３８】こうして成膜された多層薄膜２に、２２０
℃、１時間のアニール処理を施した。また、この多層薄
膜２の分光反射率についてアルミニウムの光反射率を１
００％として比較し、その結果を図４に示す。

【００３９】尚、比較のため、上記銀系薄膜２２の代わ
りに銅を含有しない銀の薄膜を使用した多層薄膜を作成
した。この分光反射率についてアルミニウムの光反射率
を１００％として比較し、この結果を図５に示す。

【００４０】そして、図４および図５から、銅を含有し
ない銀薄膜を使用した比較例に係る多層薄膜は、可視領
域のほぼ全域でアルミニウムより高い光反射率を示すも
のの、４５０ｎｍ程度の短波長側の可視領域において８
６％程度の低い光反射率を示し、このため可視領域の光
反射率が不均一であることが分かる。

【００４１】これに対し、銅を含有する銀合金の薄膜に
て銀系薄膜２２が構成される実施例に係る多層薄膜２
は、４５０ｎｍ程度の低波長側の可視領域においてもア
ルミニウムより高い光反射率を示しており、全可視領域
において均一で高い光反射率を有することが確認でき
た。

【００４２】

【発明の効果】請求項１〜２に係る発明によれば、０．
１atom％（原子％）以上の銅を少なくとも含有する銀に
より構成されているため、このスパッタリングターゲッ
トを使用して銀系薄膜を成膜し、かつ、この銀系薄膜上
に透明な保護膜を成膜して多層薄膜を形成すると、その
銀系薄膜が薄く透明性を有する場合にはその短波長側の
光透過率が増大し、他方、銀系薄膜が比較的厚く光反射
性を有する場合には短波長側の光反射率が増大する。

【００４３】このため、透明若しくは光反射性のいずれ
の場合においても可視領域の全域に亘ってその光透過率
若しくは光反射率を高くしかも均一化させることが可能
となる。

【００４４】従って、本発明に係るスパッタリングター
ゲットを使用して成膜された多層薄膜は鮮やかで明るい
白色光の透過若しくは反射を可能にするため、例えば、
この多層薄膜が液晶ディスプレイ等の表示画面に適用さ
れた場合、明るく鮮明な白色表示を可能にする効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係る多層薄膜の断面図。

【図２】実施例１に係る多層薄膜の分光透過率を示すグ
ラフ図。

【図３】実施例２に係る多層薄膜の断面図。

【図４】実施例２に係る多層薄膜の分光反射率を示すグ
ラフ図。

【図５】比較例に係る多層薄膜の分光反射率を示すグラ
フ図。

【図６】従来例に係る多層薄膜の分光透過率を示すグラ
フ図。

【図７】水晶板上に設けられた銅が添加された銀系薄膜
及び銅が添加されていない銀薄膜の分光透過率を示すグ
ラフ図。

【図８】銅含有量に伴う銀系薄膜の分光反射率の変化を
示すグラフ図。

【図９】銅含有量に伴う銀系薄膜の面積抵抗の変化を示
すグラフ図。

【符号の説明】

１多層薄膜１０ガラス基板１１接着性薄膜１２銀系薄膜１３保護膜２多層薄膜２０ガラス基板２１接着性薄膜２２銀系薄膜２３保護膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】０．１atom％（原子％）以上の銅を少なく
とも含有する銀により構成されていることを特徴とする
スパッタリングターゲット。
【請求項２】０．１〜３atom％（原子％）の銅を少なく
とも含有する銀により構成されていることを特徴とする
請求項１記載のスパッタリングターゲット。