JPH1129326A - Production of in2o3-sno2 precursor sol and production of in2o3-sno2 thin film - Google Patents

Production of in2o3-sno2 precursor sol and production of in2o3-sno2 thin film

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JPH1129326A
JPH1129326A JP9199389A JP19938997A JPH1129326A JP H1129326 A JPH1129326 A JP H1129326A JP 9199389 A JP9199389 A JP 9199389A JP 19938997 A JP19938997 A JP 19938997A JP H1129326 A JPH1129326 A JP H1129326A
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JP
Japan
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sno
alkoxide
thin film
film
sol
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Japanese (ja)
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Motoyuki Toki
元幸 土岐
Toshimi Fukui
俊巳 福井
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KANSAI SHIN GIJUTSU KENKYUSHO KK
Original Assignee
KANSAI SHIN GIJUTSU KENKYUSHO KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process for producing an In2 O3 -SnO2 precursor sol having high concentration and uniformity to enable the formation of a uniform film containing little organic materials left in the formed gel film and provide a process for producing an In2 O3 -SnO2 thin film having high quality. SOLUTION: In the case of the hydrolysis and polymerization of a solution containing an indium alkoxide and a tin alkoxide, the addition of water to a solution containing an indium alkoxide and a tin alkoxide is carried out at <=-20 deg.C. The gel film produced by using the obtained In2 O3 -SnO2 precursor sol is irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of <=360 nm to crystallize the gel film.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、ガラス、セラミ
ックス、プラスチックスなどの表面に酸化インジウム−
酸化錫(In23−SnO2;ITO)の透明導電性薄
膜を形成するために用いられるIn23−SnO2前駆
体ゾルを製造する方法、ならびに、その前駆体ゾルを用
いてIn23−SnO2薄膜を製造する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an indium oxide coating on a surface of glass, ceramics, plastics or the like.
Tin oxide; method of making a In 2 O 3 -SnO 2 precursor sol used to form a transparent conductive thin film (In 2 O 3 -SnO 2 ITO ), and, using the precursor sol In The present invention relates to a method for producing a 2 O 3 —SnO 2 thin film.

【0002】[0002]

【従来の技術】ゾル−ゲル法を利用して金属酸化物の薄
膜を基板の表面に形成するには、金属アルコキシドを原
料として用い、それを加水分解および重合させて金属酸
化物前駆体ゾルを調製し、得られたゾルを基板の表面に
塗布し、基板表面に金属酸化物ゲルの薄膜を形成した
後、そのゲル膜を適当な温度で加熱処理するようにす
る。ところが、一般に、シリコンアルコキシドを除いて
インジウムアルコキシドや錫アルコキシドなどの金属ア
ルコキシドでは、その加水分解速度が非常に速いため、
均質な成膜が可能であるような均質なゾルを調製するこ
とが困難である。そこで、金属アルコキシドの加水分解
速度を抑制するための幾つかの方法が検討されている。
2. Description of the Related Art In order to form a metal oxide thin film on a substrate surface using a sol-gel method, a metal alkoxide is used as a raw material, which is hydrolyzed and polymerized to form a metal oxide precursor sol. After preparing and applying the obtained sol to the surface of a substrate, forming a thin film of a metal oxide gel on the surface of the substrate, the gel film is heated at an appropriate temperature. However, in general, metal alkoxides such as indium alkoxide and tin alkoxide except silicon alkoxide have a very high hydrolysis rate,
It is difficult to prepare a homogeneous sol that can form a uniform film. Therefore, several methods for suppressing the rate of hydrolysis of metal alkoxide have been studied.

【0003】金属アルコキシドの加水分解速度の抑制方
法としては、例えば、金属アルコキシドの濃度を極端に
低くする方法があり、このようにすればゾルの均質な成
膜が可能である。しかしながら、この方法は、1回の成
膜工程で得られる膜の厚みが非常に薄くなるため、工業
的な見地からは有効な方法ではない。また、金属アルコ
キシドの濃度を増加し、かつ、加水分解速度を抑制して
成膜可能なゾルを得る方法として、多座配位可能な有機
化合物を添加して、金属アルコキシドを安定化させる方
法が幾つか提案されている。例えば、アルミニウム-s-
ブトキシドを出発原料としたアルミナ薄膜の形成では、
β−ジケトンが有効であり(日本セラミックス協会学術
論文誌、97、396(1989))、チタンイソプロ
ポキシドを出発原料としたチタニア薄膜の形成では、
1,3−ブタンジオールが有効であり(小柴寿夫、豊橋
技術科学大学博士論文、平成5年3月)、またジエタノ
ールアミンが有効であり(日本セラミックス協会学術論
文誌、97、183(1989))、さらにβ−ジケト
ンが有効である(日本セラミックス協会学術論文誌、9
7、213(1989))ことがそれぞれ報告されてい
る。また、ジルコニウム−n−ブトキシドを出発原料と
したジルコニア薄膜の形成では、ジエチレングリコール
の使用が有効であることが報告されている(窯業協会
誌、95、942(1987))。さらに、β−ジケト
ンやアルカノールアミンの使用が、PbTiO3やPb
(Zr,Ti)O3などの複合酸化物の合成にも有効で
あるとの報告が、ジャーナル・オブ・アメリカン・セラ
ミックス・ソサイアティ(Journal of Am
erican Ceramics Society)、
74、1407(1991)や日本セラミックス協会学
術論文誌、98、745(1990)に開示されてい
る。
As a method of suppressing the hydrolysis rate of a metal alkoxide, for example, there is a method of extremely lowering the concentration of the metal alkoxide. In this case, a uniform sol film can be formed. However, this method is not effective from an industrial point of view because the thickness of a film obtained in one film forming step is extremely small. Further, as a method of obtaining a sol capable of forming a film by increasing the concentration of the metal alkoxide and suppressing the hydrolysis rate, a method of adding a polydentate organic compound to stabilize the metal alkoxide is known. Some have been proposed. For example, aluminum-s-
In the formation of an alumina thin film using butoxide as a starting material,
β-diketone is effective (Academic Journal of the Ceramic Society of Japan, 97, 396 (1989)), and in forming a titania thin film using titanium isopropoxide as a starting material,
1,3-butanediol is effective (Toshio Koshiba, Ph.D. dissertation, Toyohashi University of Technology, March 1993), and diethanolamine is effective (Academic Journal of the Ceramic Society of Japan, 97, 183 (1989)). Furthermore, β-diketone is effective (Academic Journal of the Ceramic Society of Japan, 9
7, 213 (1989)). Also, it has been reported that the use of diethylene glycol is effective in forming a zirconia thin film using zirconium-n-butoxide as a starting material (Ceramic Industry Association, 95, 942 (1987)). Furthermore, the use of β-diketones and alkanolamines has led to PbTiO 3 and Pb
It has been reported that it is also effective for the synthesis of complex oxides such as (Zr, Ti) O 3 , but it is reported in the Journal of American Ceramic Society
eric Ceramics Society),
74, 1407 (1991) and Japanese Ceramics Association Scientific Transactions, 98, 745 (1990).

【0004】また、フィジックス・オブ・チン・フィル
ム(Physics of TinFilm)、5、p
87(1969)、アカデミック・プレス(Acade
mic Press)には、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、
アンモニウム塩などの各種無機塩の加水分解およびアク
ア錯体を利用した酸化物膜の製造方法についての報告が
なされている。さらに、日本セラミックス協会学術論文
誌、102、200(1994)には、複合酸化物とし
てのIn23−SnO2のゾルの調製のために、金属ア
ルコキシドの代わりに硝酸インジウムと塩化錫とを使用
することが示されている。
Further, Physics of TinFilm, 5, p.
87 (1969), Academic Press (Acade)
mic Press) includes chloride, sulfate, nitrate,
There are reports on the hydrolysis of various inorganic salts such as ammonium salts and the production of oxide films using aqua complexes. In addition, in order to prepare a sol of In 2 O 3 —SnO 2 as a composite oxide, indium nitrate and tin chloride are used in place of metal alkoxide in the Journal of the Ceramic Society of Japan, 102, 200 (1994). Shown to use.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たように多座配位化合物の添加によりインジウムアルコ
キシドや錫アルコキシドなどの金属アルコキシドを安定
化させて金属アルコキシドの加水分解速度を抑制する方
法によれば、均質な成膜用ゾルを容易に調製することが
できるが、ゾルやゲル膜中に高沸点で分解しにくい有機
物が多く共存することになる。この結果、その有機物の
除去のためにゲル膜を500℃程度の高温で加熱処理す
ることが必要になる。また、ゲル膜中に多くの有機物が
残存するため、ゲル膜を加熱処理すると膜の重量減少が
大きくなる。言い換えると、ゲル膜からの有機物の除去
によって膜中に多くの気孔が生成され、得られたIn2
3−SnO2薄膜などの金属酸化物薄膜の欠陥の原因と
なる。一方、膜中の気孔を除去するためには、その薄膜
の緻密化のために余分なエネルギーが必要となり、目的
の特性を有するIn23−SnO2薄膜を得るために
は、通常、600℃以上の温度での焼成が必要である。
However, as described above, according to the method of stabilizing a metal alkoxide such as an indium alkoxide or a tin alkoxide by adding a polydentate compound to suppress the rate of hydrolysis of the metal alkoxide. Although a homogeneous film-forming sol can be easily prepared, many organic substances having a high boiling point and being difficult to decompose coexist in the sol or gel film. As a result, it is necessary to heat-treat the gel film at a high temperature of about 500 ° C. in order to remove the organic substances. In addition, since many organic substances remain in the gel film, the heat treatment of the gel film greatly reduces the weight of the film. In other words, many pores are generated in the film by removing organic substances from the gel film, and the obtained In 2
It causes a defect of a metal oxide thin film such as an O 3 —SnO 2 thin film. On the other hand, in order to remove the pores in the film, extra energy is required for densification of the thin film. In order to obtain an In 2 O 3 —SnO 2 thin film having desired characteristics, usually, 600 nm is used. It is necessary to fire at a temperature of not less than ° C.

【0006】また、上記したように金属塩を用いる方法
は、基本的には熱分解法であり、加熱処理後の膜質に多
くの問題を生じることになる。
The method using a metal salt as described above is basically a thermal decomposition method, and causes many problems in the quality of a film after heat treatment.

【0007】この発明は、以上のような事情に鑑みてな
されたものであり、均質な成膜が可能であるような均質
なIn23−SnO2前駆体ゾルを調製することがで
き、かつ、ゾルや成膜後のゲル膜中に残存する有機物の
量が少ないIn23−SnO2前駆体ゾルを製造するこ
とができる方法を提供すること、ならびに、In23
SnO2前駆体ゾルを用いて成膜したときに、ゲル膜に
残存する有機物の量が少なく、このため、有機物除去の
ために高温でのゲル膜の加熱処理を行う必要が無く、気
泡のない均質なIn23−SnO2薄膜を形成すること
ができ、薄膜の緻密化のために余分なエネルギーを必要
とすることもないIn23−SnO2薄膜を製造するこ
とができる方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can prepare a homogeneous In 2 O 3 —SnO 2 precursor sol capable of forming a uniform film. Also, to provide a method capable of producing an In 2 O 3 —SnO 2 precursor sol having a small amount of an organic substance remaining in a sol or a gel film after film formation, and In 2 O 3
When the film is formed using the SnO 2 precursor sol, the amount of the organic substance remaining in the gel film is small. Therefore, it is not necessary to perform the heat treatment of the gel film at a high temperature for removing the organic substance, and there is no bubble. A method capable of forming a homogeneous In 2 O 3 —SnO 2 thin film and capable of manufacturing an In 2 O 3 —SnO 2 thin film without requiring extra energy for densification of the thin film. The purpose is to provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
インジウムアルコキシドおよび錫アルコキシドを含む溶
液を加水分解・重合させてIn23−SnO2前駆体ゾ
ルを製造する方法において、前記インジウムアルコキシ
ドおよび錫アルコキシドを含む溶液への水の添加を−2
0℃以下の温度で行うことを特徴とする。
The invention according to claim 1 is
In a method for producing an In 2 O 3 —SnO 2 precursor sol by hydrolyzing and polymerizing a solution containing indium alkoxide and tin alkoxide, the addition of water to the solution containing indium alkoxide and tin alkoxide is -2.
The process is performed at a temperature of 0 ° C. or less.

【0009】請求項2に係る発明は、請求項1記載の製
造方法において、多座配位化合物を使用しないでIn2
3−SnO2前駆体ゾルを製造することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the production method according to the first aspect, wherein In 2 is used without using a polydentate compound.
It is characterized by producing an O 3 —SnO 2 precursor sol.

【0010】請求項3に係る発明は、請求項1または請
求項2記載の製造方法において、インジウムアルコキシ
ドおよび錫アルコキシドを含む溶液への水の添加を−5
0℃〜−80℃の温度範囲で行うことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the method of the first or second aspect, the addition of water to the solution containing indium alkoxide and tin alkoxide is -5.
The process is performed in a temperature range of 0 ° C to -80 ° C.

【0011】請求項4に係る発明は、請求項1ないし請
求項3のいずれかに記載の製造方法によって得られたI
23−SnO2前駆体ゾルを用いてIn23−SnO2
薄膜を製造する方法であって、In23−SnO2前駆
体ゾルを基体の表面に塗布して、基体表面にIn23
SnO2ゲルの薄膜を形成した後、その薄膜に対して波
長が360nm以下である紫外光を照射し、薄膜を形成
しているIn23−SnO2ゲルを結晶化させて、導電
性を有するIn23−SnO2薄膜を基体表面に形成す
ることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the first to third aspects.
In 2 O 3 —SnO 2 was prepared using an n 2 O 3 —SnO 2 precursor sol.
A method for producing a thin film, comprising applying an In 2 O 3 —SnO 2 precursor sol to a surface of a substrate, and applying an In 2 O 3
After forming a thin film of SnO 2 gel, the thin film is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 360 nm or less to crystallize the In 2 O 3 —SnO 2 gel forming the thin film, thereby improving conductivity. And forming an In 2 O 3 —SnO 2 thin film on the substrate surface.

【0012】請求項1に係る発明の製造方法によると、
インジウムアルコキシドおよび錫アルコキシドを含む溶
液への水の添加が−20℃以下という低温で行われるこ
とにより、インジウムアルコキシドおよび錫アルコキシ
ドの加水分解・重合速度が抑制されるので、均質な成膜
が可能である均質なIn23−SnO2前駆体ゾルを調
製することができる。そして、請求項2に係る発明の製
造方法のように、多座配位化合物を使用しなくてもよい
ので、得られたIn23−SnO2前駆体ゾルを用いて
成膜したときにゲル膜中に残存する有機物の量は少な
い。また、請求項3に係る発明の製造方法のように、イ
ンジウムアルコキシドおよび錫アルコキシドを含む溶液
への水の添加を−50℃〜−80℃の温度範囲で行う
と、より好ましい。
According to the manufacturing method of the first aspect,
Since the addition of water to the solution containing the indium alkoxide and the tin alkoxide is performed at a low temperature of −20 ° C. or less, the rate of hydrolysis and polymerization of the indium alkoxide and the tin alkoxide is suppressed, so that a uniform film can be formed. can be prepared is homogeneous In 2 O 3 -SnO 2 precursor sol. And since it is not necessary to use a polydentate compound as in the production method of the invention according to claim 2, when a film is formed using the obtained In 2 O 3 —SnO 2 precursor sol, The amount of organic matter remaining in the gel film is small. It is more preferable that the addition of water to the solution containing indium alkoxide and tin alkoxide is performed at a temperature in the range of -50 ° C to -80 ° C as in the production method according to the third aspect of the present invention.

【0013】請求項4に係る発明の製造方法によると、
請求項1ないし請求項3に係る各発明の製造方法によっ
て得られた均質なIn23−SnO2前駆体ゾルを基体
の表面に塗布してIn23−SnO2ゲルの薄膜を形成
するので、そのゲル膜中には、残存有機物量が少ない。
このため、有機物除去のために高温でのゲル膜の加熱処
理を行う必要がなく、また、In23−SnO2ゲルを
結晶化させることにより、気泡が少なく均質透明でかつ
導電性を有するIn23−SnO2薄膜が得られる。
According to the manufacturing method of the fourth aspect of the present invention,
A homogeneous In 2 O 3 -SnO 2 precursor sol obtained by the production method according to any one of claims 1 to 3 is applied to the surface of a substrate to form a thin film of In 2 O 3 -SnO 2 gel. Therefore, the amount of residual organic matter in the gel film is small.
For this reason, it is not necessary to heat-treat the gel film at a high temperature for removing organic substances. In addition, by crystallizing the In 2 O 3 —SnO 2 gel, the foam has few bubbles, and is homogeneous, transparent, and conductive. In 2 O 3 -SnO 2 thin film is obtained.

【0014】また、一般に、ゾル−ゲル法によっては、
10-3Ωcm以下の抵抗値を有するIn23−SnO2
膜を得ることが非常に難しい。これは、10-3Ωcm以下
の抵抗の薄膜を得ようとしたときに、加熱処理時におけ
る基板からの不純物元素のマイグレーション(原子移
動)が問題となり、このため、Na等のアルカリ元素な
どを多く含む基板などは使用できないが、通常のゾル−
ゲル法では、ゲル膜の結晶化のために加熱処理温度とし
て600℃以上の温度が必要であり、このような高温で
の熱処理では基板からの不純物元素のマイグレーション
が障害となるからである。一方、請求項4に係る発明の
製造方法では、In23−SnO2前駆体ゾルを基板の
表面に塗布してゲル膜を形成した後、そのゲル膜に対し
て波長が360nm以下である紫外光を照射することに
より、ゲル膜が結晶化される。したがって、ゲル膜の結
晶化のために高温での加熱処理を行う必要が無いので、
基板からの不純物元素のマイグレーションが問題となる
ことはない。このため、この発明の方法によると、10
-3Ωcm以下の抵抗値を有するIn23−SnO2薄膜を
得ることが可能になる。また、ゲル膜の低温結晶化によ
り、プラスチックスのような耐熱性の低い基板上へのI
23−SnO2薄膜の形成も可能になる。ここでいう
低温結晶化とは、300℃以下の温度での加熱処理にお
いてIn23−SnO2結晶相がX線回折により確認可
能であることを指す。なお、紫外光の照射によるゲル膜
の結晶化のメカニズムは明確ではないが、波長360n
m以下の紫外光は、インジウムや錫金属、さらにはゲル
膜中に残存する酸アミドなどの有機物の官能基により吸
収され、In23−SnO2の緻密化や結晶化のための
エネルギーに変換されると考えられる。
In general, depending on the sol-gel method,
It is very difficult to obtain an In 2 O 3 —SnO 2 thin film having a resistance value of 10 −3 Ωcm or less. This is because, when a thin film having a resistance of 10 −3 Ωcm or less is to be obtained, migration (atom transfer) of an impurity element from the substrate during heat treatment becomes a problem. Substrates containing such materials cannot be used, but ordinary sol-
This is because the gel method requires a heat treatment temperature of 600 ° C. or higher for crystallization of the gel film, and the heat treatment at such a high temperature hinders the migration of impurity elements from the substrate. On the other hand, in the manufacturing method of the invention according to claim 4, after the In 2 O 3 —SnO 2 precursor sol is applied to the surface of the substrate to form a gel film, the wavelength of the gel film is 360 nm or less. Irradiation with ultraviolet light crystallizes the gel film. Therefore, since it is not necessary to perform heat treatment at a high temperature for crystallization of the gel film,
Migration of the impurity element from the substrate does not pose a problem. Therefore, according to the method of the present invention, 10
An In 2 O 3 —SnO 2 thin film having a resistance value of −3 Ωcm or less can be obtained. In addition, the low-temperature crystallization of the gel film allows I
An n 2 O 3 -SnO 2 thin film can also be formed. Low-temperature crystallization here means that the In 2 O 3 —SnO 2 crystal phase can be confirmed by X-ray diffraction in a heat treatment at a temperature of 300 ° C. or lower. The mechanism of crystallization of the gel film by irradiation with ultraviolet light is not clear, but the wavelength is 360 n.
m or less of ultraviolet light is absorbed by indium and tin metal, and furthermore by functional groups of organic substances such as acid amide remaining in the gel film, and is converted into energy for densification and crystallization of In 2 O 3 —SnO 2. It is considered to be converted.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
について説明する。この発明に係るIn23−SnO2
前駆体ゾルの製造方法では、インジウムアルコキシドお
よび錫アルコキシドを出発原料とし、それらのアルコキ
シドを含む溶液に水を−20℃以下の温度で添加して、
インジウムアルコキシドおよび錫アルコキシドを加水分
解・重合させる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below. In 2 O 3 -SnO 2 according to the present invention
In the method for producing a precursor sol, indium alkoxide and tin alkoxide are used as starting materials, and water is added to a solution containing these alkoxides at a temperature of −20 ° C. or less,
Indium alkoxide and tin alkoxide are hydrolyzed and polymerized.

【0016】使用可能なインジウムアルコキシドおよび
錫アルコキシドは特に限定されないが、含有酸化物濃
度、有機物の脱離の容易さ、入手の容易さなどから、そ
れぞれアルコキシル基の炭素数が1〜4であるものが好
ましい。例えば、インジウムアルコキシドとしては、イ
ンジウムメトキシド、インジウムエトキシド、インジウ
ムプロポキシドおよびインジウムブトキシドが使用さ
れ、これらのうち、トリ-i-プロポキシインジウム、ト
リ-s-ブトキシインジウム、トリ-t-ブトキシインジウ
ムなどが好適に使用される。また、錫アルコキシドとし
ては、錫メトキシド、錫エトキシド、錫プロポキシドお
よび錫ブトキシドが使用され、これらのうち、テトラ-
i-プロポキシ錫、テトラ-n-ブトキシ錫、テトラ-s-
ブトキシ錫、テトラ-t-ブトキシ錫などが好適に使用さ
れる。インジウムアルコキシドおよび錫アルコキシドは
それぞれ、1種類のものを使用するようにしてもよい
し、2種以上のものを組み合わせて使用するようにして
もよい。また、インジウムアルコキシドと錫アルコキシ
ドとの含有割合は特に限定されないが、より低抵抗のI
23−SnO2導電性膜を得るためには、In23
SnO2のうちにSnO2が1重量%〜20重量%だけ含
まれるような割合とすることが好ましい。
The indium alkoxide and tin alkoxide that can be used are not particularly limited. However, those having 1 to 4 carbon atoms in the alkoxyl group in view of the concentration of the oxide contained, the ease of desorption of organic substances, and the availability. Is preferred. For example, as indium alkoxide, indium methoxide, indium ethoxide, indium propoxide and indium butoxide are used, and among these, tri-i-propoxyindium, tri-s-butoxyindium, tri-t-butoxyindium and the like are used. Is preferably used. As the tin alkoxide, tin methoxide, tin ethoxide, tin propoxide and tin butoxide are used.
i-propoxy tin, tetra-n-butoxy tin, tetra-s-
Butoxy tin, tetra-t-butoxy tin and the like are preferably used. As the indium alkoxide and the tin alkoxide, one kind may be used, or two or more kinds may be used in combination. The content ratio of the indium alkoxide and the tin alkoxide is not particularly limited, but the lower resistance I
In order to obtain an n 2 O 3 -SnO 2 conductive film, In 2 O 3-
It is preferable that the ratio as SnO 2 is contained by 1 wt% to 20 wt% of SnO 2.

【0017】インジウムアルコキシドおよび錫アルコキ
シドを含む溶液への水の添加温度は、それらのアルコキ
シドの安定性に依存するものであり、−20℃以下の温
度であればよいが、インジウムアルコキシドまたは錫ア
ルコキシドの種類によっては、アルコキシドへの水の添
加を−50℃〜−80℃の温度範囲で行うことがより好
ましい。−20℃以下といった低温で水の添加を行うこ
とにより、インジウムアルコキシドおよび錫アルコキシ
ドへ多座配位化合物を添加してそれらのアルコキシドを
安定させるようにしなくても、インジウムアルコキシド
および錫アルコキシドが高濃度で加水分解・重合反応を
行うことが可能となり、多座配位化合物などの不要な有
機物を含有しない高濃度のIn23−SnO2前駆体ゾ
ルを得ることができる。この結果、そのIn23−Sn
2前駆体ゾルを用いると、有機物含有量の少ないゲル
膜が容易に得られ、加熱処理などによりそれらのゲルか
ら有機物を脱離させたときに、得られた薄膜における微
細組織の破壊や残留気孔量を低減させることができる。
The temperature at which water is added to the solution containing the indium alkoxide and the tin alkoxide depends on the stability of the alkoxide, and may be a temperature of -20 ° C. or less. Depending on the type, it is more preferable to add water to the alkoxide in a temperature range of -50C to -80C. By adding water at a low temperature such as −20 ° C. or lower, the indium alkoxide and the tin alkoxide have a high concentration without adding a polydentate compound to the indium alkoxide and the tin alkoxide to stabilize the alkoxide. , A hydrolysis / polymerization reaction can be carried out, and a high-concentration In 2 O 3 —SnO 2 precursor sol containing no unnecessary organic substances such as a polydentate compound can be obtained. As a result, the In 2 O 3 —Sn
When an O 2 precursor sol is used, a gel film having a small content of organic substances can be easily obtained, and when the organic substances are desorbed from the gel by heat treatment or the like, the fine structure of the obtained thin film is destroyed or remains. The amount of porosity can be reduced.

【0018】また、使用される溶剤としては、アルコキ
シド原料および加水分解に用いる水がそれぞれ可溶であ
って、水を添加する温度で凝固しないものであれば、単
一溶剤でも混合溶剤でもよく、特に限定されない。例え
ば、極性溶剤と非極性溶剤との組合せでも構わない。水
を添加する温度域での粘度、除去の容易さなどからは、
炭素数1〜3のアルコールであるメタノール、エタノー
ルおよびプロパノールが特に好ましい。
The solvent used may be a single solvent or a mixed solvent as long as the alkoxide raw material and the water used for hydrolysis are each soluble and do not solidify at the temperature at which the water is added. There is no particular limitation. For example, a combination of a polar solvent and a non-polar solvent may be used. From the viscosity in the temperature range where water is added, the ease of removal, etc.,
Methanol, ethanol and propanol, which are alcohols having 1 to 3 carbon atoms, are particularly preferred.

【0019】ゲル化後において溶剤を脱離しやすくする
ためには、アルコキシドと直接結合する多座配位化合物
は、可能な限りその使用量を抑えることが好ましい。む
しろ逆に、この発明に係る方法によれば、多座配位化合
物を用いなくてもIn23−SnO2前駆体ゾルを調製
することも可能である。一方、配位可能な官能基を複数
有するRCONR’(R、R’は水素またはアルキル
基)で表される酸アミドなどは、アルコキシル基との置
換による結合を形成しないので、水の添加温度で凝固せ
ず、揮発による除去が容易であれば、その使用は差し支
えない。
In order to facilitate the elimination of the solvent after gelation, it is preferable to reduce the amount of the polydentate compound directly bonded to the alkoxide as much as possible. On the contrary, according to the method of the present invention, it is also possible to prepare an In 2 O 3 —SnO 2 precursor sol without using a polydentate compound. On the other hand, acid amides and the like represented by RCONR ′ (R and R ′ are hydrogen or alkyl groups) having a plurality of coordinable functional groups do not form a bond by substitution with an alkoxyl group, and therefore, do not form at the temperature of water addition. If it does not coagulate and can be easily removed by volatilization, it can be used without any problem.

【0020】水の添加量は、インジウムアルコキシドお
よび錫アルコキシドにおけるそれぞれのアルコキシル基
の種類やインジウムアルコキシドと錫アルコキシドとの
混合比率によって異なるため、特定することはできな
い。また、アルコキシル基の種類やインジウムアルコキ
シドと錫アルコキシドとの混合比率によって、ゾルの最
適安定pH値が異なるので、触媒として酸または塩基が
適宜併用される。使用する触媒は特に限定されないが、
高純度材料を得るためには、金属成分を含まない化合物
が好ましい。例えば、酸としては、塩酸、硝酸、硫酸、
燐酸などの鉱酸、炭酸、ほう酸、蟻酸、酢酸、シュウ酸
などの有機酸が用いられる。また、塩基としては、アン
モニア、アミン類などが用いられる。
The amount of water to be added cannot be specified because it depends on the type of each alkoxyl group in the indium alkoxide and the tin alkoxide and the mixing ratio of the indium alkoxide and the tin alkoxide. Further, the optimum stable pH value of the sol differs depending on the type of the alkoxyl group and the mixing ratio of the indium alkoxide and the tin alkoxide. Therefore, an acid or a base is appropriately used as a catalyst. The catalyst used is not particularly limited,
In order to obtain a high-purity material, a compound containing no metal component is preferable. For example, as the acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid,
Mineral acids such as phosphoric acid, and organic acids such as carbonic acid, boric acid, formic acid, acetic acid, and oxalic acid are used. As the base, ammonia, amines and the like are used.

【0021】上記したような製造方法で得られたIn2
3−SnO2前駆体ゾルを、成膜したい基体上に塗布す
ることにより、基体の表面にIn23−SnO2ゲルの
薄膜が形成される。塗布の方法として、ディップコー
ト、スピンコート、フローコートなど、一般に実施され
ている方法を利用することができる。そして、In23
−SnO2ゲルの薄膜に対し、加熱処理、紫外光等の光
照射などの、目的に応じた処理を施すことにより、導電
性を有するIn23−SnO2薄膜が得られる。
In 2 obtained by the above-described manufacturing method
By coating the O 3 —SnO 2 precursor sol on the substrate to be formed into a film, a thin film of In 2 O 3 —SnO 2 gel is formed on the surface of the substrate. As a coating method, a generally practiced method such as dip coating, spin coating, and flow coating can be used. And In 2 O 3
-SnO to 2 gel thin, heat treatment, such as light irradiation, such as ultraviolet light, by performing a process in accordance with the purpose, an In 2 O 3 -SnO 2 thin film having conductivity.

【0022】In23−SnO2ゲルの薄膜に対して波
長が360nm以下である紫外光を照射してゲル膜を結
晶化させるようにしたときは、高温での加熱処理を行う
ことなく、目的とする導電性を有するIn23−SnO
2薄膜が得られることとなる。紫外光の光源としては、
波長が360nm以下である紫外光を照射可能なもので
あれば特に限定されないが、例えば、高圧水銀ランプ、
低圧水銀ランプ、エキシマランプ、ArFエキシマレー
ザ、KrFエキシマレーザ、シンクロトロン放射光、Y
AGレーザ4倍波などが使用され、特に好ましくは、ピ
ーク波長がより短い低圧水銀ランプ、エキシマランプ、
ArFエキシマレーザ、KrFエキシマレーザ、シンク
ロトロン放射光またはYAGレーザ4倍波が使用され
る。また、これらの光源のうちの2つもしくはそれ以上
のものを組み合わせて使用することも可能である。
When the thin film of In 2 O 3 —SnO 2 gel is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 360 nm or less to crystallize the gel film, the heat treatment at a high temperature is not performed. In 2 O 3 —SnO having desired conductivity
Two thin films are obtained. As a light source of ultraviolet light,
There is no particular limitation as long as it can irradiate ultraviolet light having a wavelength of 360 nm or less.
Low pressure mercury lamp, excimer lamp, ArF excimer laser, KrF excimer laser, synchrotron radiation, Y
An AG laser quadruple wave or the like is used, and particularly preferably, a low-pressure mercury lamp, an excimer lamp, or the like having a shorter peak wavelength.
An ArF excimer laser, a KrF excimer laser, synchrotron radiation, or a fourth harmonic of a YAG laser is used. It is also possible to use two or more of these light sources in combination.

【0023】なお、基体表面に形成されたゲル膜に対し
て波長が360nm以下である紫外光を照射してゲル膜
を結晶化させると、アルカリ元素などを多く含む基板な
どの表面にも、低抵抗値のIn23−SnO2薄膜を形
成することができ、また、プラスチックスのような耐熱
性の低い基板上へのIn23−SnO2薄膜の形成も可
能になるので、好ましいが、高温で加熱処理しても不純
物元素のマイグレーションが問題とならない基板や耐熱
性の高い基板上へIn23−SnO2薄膜の形成する場
合には、ゲル膜を加熱処理して結晶化させるようにする
こともできる。
By irradiating the gel film formed on the substrate surface with ultraviolet light having a wavelength of 360 nm or less to crystallize the gel film, the surface of a substrate or the like containing a large amount of an alkali element or the like is also reduced. can form a in 2 O 3 -SnO 2 thin film resistance value, and because also allows formation of in 2 O 3 -SnO 2 thin film to low heat resistance substrate such as a plastic, preferably However, when an In 2 O 3 —SnO 2 thin film is formed on a substrate where migration of impurity elements does not cause a problem even when heat-treated at a high temperature or a substrate having high heat resistance, the gel film is heated and crystallized. It can also be done.

【0024】インジウムアルコキシドおよび錫アルコキ
シドを出発原料としゾル−ゲル法を利用してIn23
SnO2薄膜を製造する方法においては、In23−S
nO2前駆体ゾルの安定性と成膜性とが非常に重要であ
る。一般に、ゾルの安定性を向上させるために、アルコ
キシドの重合度を大きくすること(ゾル化の段階では、
アルコキシド分子の会合ではなくてM−O−M(金属−
酸素−金属)結合を有する無機ポリマーが生成されてい
る)や、多座配位化合物を添加する方法が有効である。
しかし、インジウムアルコキシドおよび錫アルコキシド
の、水に対する安定性は非常に低いため、従来の方法で
は、均質なゾルを得ることが非常に難しかった。一方、
多座配位化合物を添加すれば容易に安定なゾルを得るこ
とが可能であるが、ゾルおよびゲル中に多くの残留有機
物を含むことになり、最終的な無機化の過程で、ゲル中
から残留有機物を除去する必要がある。その残留有機物
の除去に伴い、薄膜における組織の破壊や気孔の生成に
よって微細組織が悪化し、その微細組織を改善するため
には、加熱処理などに必要以上のエネルギーを要するこ
ととなる。これに対し、上記したこの発明に係る方法に
よれば、余分な多座配位化合物を添加することなく、水
の添加後におけるインジウムアルコキシドおよび錫アル
コキシドの加水分解・重合反応を抑制することができ、
高濃度の安定なIn23−SnO2前駆体ゾルを得るこ
とが可能になる。そして、得られたゲル中の残留有機物
の量は少なく、低エネルギーの後処理により、目的とす
る機能性材料を得ることができる。
Using indium alkoxide and tin alkoxide as starting materials, In 2 O 3
In a method of manufacturing a SnO 2 thin film, In 2 O 3 —S
The stability and film formability of the nO 2 precursor sol are very important. In general, in order to improve the stability of the sol, increasing the degree of polymerization of the alkoxide (in the sol-forming stage,
MOM (metal-
An inorganic polymer having an oxygen-metal) bond is produced, or a method of adding a polydentate compound is effective.
However, since the stability of indium alkoxide and tin alkoxide in water is very low, it has been very difficult to obtain a homogeneous sol by the conventional method. on the other hand,
A stable sol can be easily obtained by adding a polydentate compound.However, the sol and the gel contain a large amount of residual organic substances, and during the final mineralization, the gel is removed from the gel. It is necessary to remove residual organic matter. With the removal of the residual organic matter, the microstructure is deteriorated due to the destruction of the microstructure in the thin film and the generation of pores. In order to improve the microstructure, heat treatment or the like requires more energy than necessary. On the other hand, according to the method of the present invention described above, the hydrolysis / polymerization reaction of indium alkoxide and tin alkoxide after addition of water can be suppressed without adding an extra polydentate compound. ,
It is possible to obtain a high concentration stable In 2 O 3 —SnO 2 precursor sol. Then, the amount of residual organic matter in the obtained gel is small, and the target functional material can be obtained by low-energy post-treatment.

【0025】[0025]

【実施例】次に、この発明のより具体的な実施例につい
て説明する。 [In23−SnO2前駆体ゾルの調製] 〈実施例1〜16〉インジウムアルコキシドと錫アルコ
キシドとを、In23およびSnO2の固形分濃度が1
5重量%となるようにエタノールに添加し、インジウム
アルコキシドおよび錫アルコキシドの混合溶液を調製し
た。また、アルコキシドの混合溶液に添加したときにI
23およびSnO2の固形分濃度が10重量%となる
ように、蒸留水−エタノール混合液を調製した。アルコ
キシドの混合溶液および蒸留水−エタノール混合液を冷
媒中で所定の温度まで冷却した後、両液を混合させ、そ
の後に液を室温に戻した。これにより、均質なIn23
−SnO2(ITO)前駆体ゾルを得た。配合割合およ
び合成条件を表1にまとめて示す。表1中、「水」の
「添加量」の欄には、H2O/(In+Sn)のモル比
を示しており、「水」の「pH」は、塩酸(HCl)に
より調整した。また、表1中の「ゾルの状態」の欄の
「〇」は、透明な均質ゾルが調製されたことを示してい
る。
Next, a more specific embodiment of the present invention will be described. The [In 2 O 3 -SnO 2 Preparation of the precursor sol] <Examples 1-16> and indium alkoxide and tin alkoxide, an In 2 O 3, and a solid concentration of SnO 2 is 1
The solution was added to ethanol so as to be 5% by weight to prepare a mixed solution of indium alkoxide and tin alkoxide. When added to the mixed solution of alkoxide,
A mixed solution of distilled water and ethanol was prepared such that the solid concentration of n 2 O 3 and SnO 2 was 10% by weight. After cooling the alkoxide mixed solution and the distilled water-ethanol mixed solution to a predetermined temperature in a refrigerant, the two solutions were mixed, and then the solution was returned to room temperature. Thereby, homogeneous In 2 O 3
-SnO 2 (ITO) to obtain a precursor sol. Table 1 summarizes the mixing ratios and the synthesis conditions. In Table 1, the column of "amount" of "water" indicates the molar ratio of H 2 O / (In + Sn ), "pH" of the "water" was adjusted by hydrochloric acid (HCl). Further, “〇” in the column of “sol state” in Table 1 indicates that a transparent homogeneous sol was prepared.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】〈比較例1〉トリ-t-ブトキシインジウム
とテトラ-s-ブトキシ錫とを、酸化物の固形分濃度が5
重量%となるように2−ブタノールに添加し、アルコキ
シドの混合溶液を調製した。また、アルコキシドの混合
溶液に添加したときに酸化物の固形分濃度が2.5重量
%となるように、1N塩酸−2−ブタノール混合液(H
2O/(In+Sn)のモル比は0.6)を調製し、そ
の混合液をアルコキシドの混合溶液に室温で添加した。
水(1N塩酸−2−ブタノール混合液)が添加された個
所から局部的に白濁、ゲル化し、均質なゾルを得ること
はできなかった。なお、このときの配合割合および合成
条件を表2に、後述する比較例2、3も併せまとめて示
す。表2中、「水」の「添加量」の欄には、H2O/
(In+Sn)のモル比を示しており、「水」の「p
H」は、塩酸(HCl)により調整した。また、表2中
の「ゾルの状態」の欄の「〇」は、透明な均質ゾルが調
製されたことを示している。
Comparative Example 1 Tri-t-butoxyindium and tetra-s-butoxytin were mixed with an oxide having a solid concentration of 5%.
The mixture was added to 2-butanol so as to be a weight% to prepare a mixed solution of alkoxide. Also, a 1N hydrochloric acid-2-butanol mixed solution (H) was added so that when added to the mixed solution of the alkoxide, the solid content concentration of the oxide was 2.5% by weight.
The molar ratio of 2 O / (In + Sn) was 0.6), and the mixture was added to a mixed solution of alkoxide at room temperature.
From the place where water (1N hydrochloric acid-2-butanol mixture) was added, local turbidity and gelation occurred locally, and a homogeneous sol could not be obtained. The mixing ratio and the synthesis conditions at this time are also shown in Table 2, together with Comparative Examples 2 and 3 described later. In Table 2, in the column of “addition amount” of “water”, H 2 O /
It shows the molar ratio of (In + Sn), and the “p” of “water”
"H" was adjusted with hydrochloric acid (HCl). Further, “〇” in the column of “sol state” in Table 2 indicates that a transparent homogeneous sol was prepared.

【0028】[0028]

【表2】 [Table 2]

【0029】〈比較例2〉トリ-t-ブトキシインジウム
とテトラ-s-ブトキシ錫とを、酸化物の固形分濃度が5
重量%となるようにN,N−ジメチルホルムアミド(D
MF)に添加し、金属アルコキシドの混合溶液を調製し
た。また、アルコキシドの混合溶液に添加したときに金
属酸化物の固形分濃度が2.5重量%となるように、1
N塩酸−DMF混合液(H2O/(In+Sn)のモル
比は0.6)を調製し、その混合液を金属アルコキシド
の混合溶液に添加した。比較例1と同様に、水が添加さ
れた個所から局部的に白濁、ゲル化し、均質なゾルを得
ることはできなかった。
<Comparative Example 2> Tri-t-butoxyindium and tetra-s-butoxytin were mixed with an oxide having a solid content of 5%.
% By weight of N, N-dimethylformamide (D
MF) to prepare a mixed solution of metal alkoxide. In addition, when added to the mixed solution of the alkoxide, the solid content concentration of the metal oxide is set to 2.5% by weight.
A mixed solution of N hydrochloric acid and DMF (the molar ratio of H 2 O / (In + Sn) was 0.6) was prepared, and the mixed solution was added to the mixed solution of the metal alkoxide. As in Comparative Example 1, a portion where water was added was locally clouded and gelled, and a homogeneous sol could not be obtained.

【0030】〈比較例3〉トリ-t-ブトキシインジウム
とテトラ-s-ブトキシ錫とを、酸化物の固形分濃度が5
重量%となるように2−ブタノールに添加し、金属アル
コキシドの混合溶液を調製した。また、アルコキシドの
混合溶液に添加したときに酸化物の固形分濃度が2.5
重量%となるように、1N塩酸−2−ブタノール混合液
(H2O/(In+Sn)のモル比は1)を調製した。
インジウムアルコキシドおよび錫アルコキシドと等モル
のアセチルアセトンを混合溶液に添加した後、1N塩酸
−2−ブタノール混合液を室温でアルコキシドの混合溶
液に添加した。酸化物の固形分濃度が2.5重量%まで
であるときは、均質な溶液が得られたが、3重量%以上
では部分的に白濁した。
Comparative Example 3 Tri-t-butoxyindium and tetra-s-butoxytin were mixed with an oxide having a solid concentration of 5%.
The mixture was added to 2-butanol so as to be a weight% to prepare a mixed solution of metal alkoxide. Further, when added to the mixed solution of the alkoxide, the solid concentration of the oxide is 2.5%.
A 1N hydrochloric acid-2-butanol mixed solution (the molar ratio of H 2 O / (In + Sn) was 1) was prepared so as to be in a weight%.
After adding equimolar acetylacetone to the mixed solution of indium alkoxide and tin alkoxide, a 1N hydrochloric acid-2-butanol mixed solution was added to the mixed solution of alkoxide at room temperature. When the solid content concentration of the oxide was up to 2.5% by weight, a homogeneous solution was obtained, but when the oxide concentration was 3% by weight or more, it became partially cloudy.

【0031】上記した結果から明らかなように、この発
明に係る製造方法によれば、多座配位化合物などの余分
な有機物を添加しなくても、In23−SnO2濃度が
10重量%以上である均質な透明ゾルが得られる。これ
に対し、従来の方法では、多座配位化合物を添加するこ
とにより部分的に安定なゾルを調製することが可能とな
るが、この発明に係る方法によって得られたゾルと比
べ、その酸化物濃度がかなり低い。
As is clear from the above results, according to the production method of the present invention, the In 2 O 3 -SnO 2 concentration can be reduced to 10% by weight without adding an extra organic substance such as a polydentate compound. % Of a homogeneous transparent sol is obtained. On the other hand, in the conventional method, it is possible to prepare a partially stable sol by adding a polydentate compound. However, compared with the sol obtained by the method according to the present invention, the oxidation of the sol is improved. Substance concentration is very low.

【0032】[薄膜化及び薄膜の物性]上記した各実施
例で得られたIn23−SnO2ゾルを、それぞれ酸化
物濃度が5重量%となるように希釈し、その希釈された
ゾルを1,000rpmの回転数でスピンコートするこ
とにより、シリカ基板上に成膜した。これにより、外観
上均質なゲル膜が得られた。得られたゲル膜を加熱処理
した後、In23−SnO2薄膜の膜厚および抵抗値を
測定し、評価を行った。膜厚は、段差計を用いて測定し
た。抵抗値は、4端子法によりシート抵抗として求めた
(測定には、三菱化学(株)製、ロレスタ・MP、MC
P−T350を使用した)。比較のために、上記した比
較例3で得られたゾルを同様の方法で成膜した。得られ
た膜の特性を表3にまとめて示す。
[Thinning and Physical Properties of Thin Film] The In 2 O 3 —SnO 2 sol obtained in each of the above embodiments was diluted so that the oxide concentration was 5% by weight, and the diluted sol was diluted. Was spin-coated at 1,000 rpm to form a film on a silica substrate. As a result, a gel film having a homogeneous appearance was obtained. After the obtained gel film was subjected to a heat treatment, the thickness and resistance of the In 2 O 3 —SnO 2 thin film were measured and evaluated. The film thickness was measured using a step meter. The resistance value was determined as a sheet resistance by a four-terminal method (for measurement, Mitsubishi Chemical Corporation, Loresta MP, MC
PT-350 was used). For comparison, the sol obtained in Comparative Example 3 was formed by the same method. Table 3 summarizes the properties of the obtained films.

【0033】[0033]

【表3】 [Table 3]

【0034】この発明に係る方法によって製造されたI
23−SnO2薄膜は、比較例のものと比較して膜厚
が厚く、シート抵抗が小さくなっており、また、比抵抗
値も低くなる傾向にある。これは、この発明に係る方法
による膜は、残留有機分が少ないため、膜内部の気孔な
どの欠陥が減少した結果と考えられる。
The I manufactured by the method according to the present invention
n 2 O 3 -SnO 2 thin film, thick film thickness compared to that of Comparative Example, and the sheet resistance is reduced, also tend to be specific resistance value decreases. This is presumably because the film formed by the method according to the present invention has a small amount of residual organic components, so that defects such as pores inside the film are reduced.

【0035】また、上記した実施例8で得られたIn2
3−SnO2ゾルについて、上記した方法と同様の方法
により成膜して得られたゲル膜を各種の温度で焼成した
ときに、焼成温度の変化に対するIn23−SnO2
膜の膜厚の変化を調べた。また、比較のために、上記し
た比較例3で得られたIn23−SnO2ゾルについて
も、ゲル膜の焼成温度と得られるIn23−SnO2
膜の膜厚との関係を調べた。その結果を図1に示す。図
1において、曲線Iが、実施例8で得られたIn23
SnO2ゾルを成膜して得られたゲル膜についてのも
の、曲線IIが、比較例3で得られたIn23−SnO2
ゾルを成膜して得られたゲル膜についてのものをそれぞ
れ示す。図1に示すように、実施例8で得られたIn2
3−SnO2ゾルを成膜して得られたゲル膜では、焼成
による収縮率が40%程度であるのに対して、比較例3
で得られたIn23−SnO2ゾルを成膜して得られた
ゲル膜では、焼成により約65%の収縮が認められ、こ
の発明に係る方法によって得られたIn23−SnO2
薄膜の方が、従来の方法により得られるIn23−Sn
2薄膜に比べて、膜厚が大きくなることが分かる。
Further, the In 2 obtained in Example 8 described above was used.
When the gel film obtained by forming the O 3 —SnO 2 sol by the same method as described above is fired at various temperatures, the film of the In 2 O 3 —SnO 2 thin film with respect to the change in the firing temperature is obtained. The change in thickness was examined. For comparison, the relationship between the firing temperature of the gel film and the thickness of the obtained In 2 O 3 —SnO 2 thin film was also determined for the In 2 O 3 —SnO 2 sol obtained in Comparative Example 3 described above. Examined. The result is shown in FIG. In FIG. 1, a curve I represents the In 2 O 3 − obtained in Example 8.
The curve II for the gel film obtained by forming the SnO 2 sol was the In 2 O 3 -SnO 2 obtained in Comparative Example 3.
Each of the gel films obtained by forming the sol is shown. As shown in FIG. 1, In 2 obtained in Example 8
In a gel film obtained by forming an O 3 —SnO 2 sol, the shrinkage ratio due to baking is about 40%, while Comparative Example 3
In the gel film obtained by forming the In 2 O 3 —SnO 2 sol obtained in the above, shrinkage of about 65% was recognized by firing, and the In 2 O 3 —SnO 2 obtained by the method according to the present invention was observed. Two
The thin film is more suitable for the In 2 O 3 —Sn obtained by the conventional method.
It can be seen that the film thickness is larger than that of the O 2 thin film.

【0036】また、上記した実施例5で得られたIn2
3−SnO2ゾルを、酸化物濃度が5重量%となるよう
に希釈し、その希釈されたゾルをディップコートにより
成膜し、上記と同様の評価を行った。得られたゲル膜を
400℃で焼成することにより、膜厚85nm、シート
抵抗2.6×103Ω/□のIn23−SnO2薄膜が得
られた。また、実施例5で得られたIn23−SnO2
ゾルを、酸化物濃度が1重量%となるように希釈し、そ
の希釈されたゾルを50mm角のガラス板上にフローコ
ートにより成膜したが、問題無く均質なIn23−Sn
2ゲル膜が得られた。得られたゲル膜を400℃で焼
成することにより、膜厚65nm、シート抵抗3.6×
103Ω/□のIn23−SnO2薄膜が得られた。
Further, the In 2 obtained in Example 5 described above was used.
The O 3 —SnO 2 sol was diluted so that the oxide concentration became 5% by weight, and the diluted sol was formed into a film by dip coating, and the same evaluation as above was performed. By baking the obtained gel film at 400 ° C., an In 2 O 3 —SnO 2 thin film having a thickness of 85 nm and a sheet resistance of 2.6 × 10 3 Ω / □ was obtained. Further, the In 2 O 3 —SnO 2 obtained in Example 5 was used.
Sol, oxide concentration is diluted to 1% by weight, it was deposited by flow coating the diluted sol on a glass plate of 50mm square, without problem homogeneous In 2 O 3 -Sn
An O 2 gel film was obtained. By baking the obtained gel film at 400 ° C., a film thickness of 65 nm and a sheet resistance of 3.6 ×
An In 2 O 3 -SnO 2 thin film of 10 3 Ω / □ was obtained.

【0037】[紫外線照射] 〈実施例17〉上記した実施例5のIn23−SnO2
前駆体ゾルを用いてシリカ基板上に成膜したゲル膜に、
ArFエキシマレーザ光(193nm、15mJ/cm
2)を100ショット照射した。この結果、図2に示す
ように、薄膜X線回折によりIn23−SnO2(IT
O)相の結晶化が確認され、得られた結晶性のITO薄
膜は、比抵抗が2.3×10-3Ωcmで、520nmの波
長の光に対し透過率が90%であった。
[Ultraviolet irradiation] <Embodiment 17> In 2 O 3 —SnO 2 of Embodiment 5 described above.
A gel film formed on a silica substrate using a precursor sol,
ArF excimer laser light (193 nm, 15 mJ / cm
2 ) was irradiated for 100 shots. As a result, as shown in FIG. 2, the thin film X-ray diffraction showed In 2 O 3 —SnO 2 (IT
Crystallization of the O) phase was confirmed, and the obtained crystalline ITO thin film had a specific resistance of 2.3 × 10 −3 Ωcm and a transmittance of 90% for light having a wavelength of 520 nm.

【0038】〈実施例18〉上記した実施例5のIn2
3−SnO2前駆体ゾルを用いてシリカ基板上に成膜し
たゲル膜に、低圧水銀ランプ(254nm、10mW/
cm2)を用いて紫外光を室温で1時間照射した後、A
rFエキシマレーザ光(193nm、15mJ/c
2)を100ショット照射した。この結果、上記実施
例17の場合と同様の回折パターンを有する結晶性のI
TO薄膜が得られ、そのITO薄膜は、比抵抗が2.1
×10-3Ωcmで、520nmの波長の光に対し透過率が
95%であった。このように、低圧水銀ランプを用いて
前処理を行うことにより、実施例17の場合に比べて透
過率の良好な導電性ITO薄膜が得られた。
Example 18 In 2 of Example 5 described above was used.
The gel film formed on the silica substrate using the O 3 —SnO 2 precursor sol was applied to a low-pressure mercury lamp (254 nm, 10 mW /
cm 2 ) for 1 hour at room temperature.
rF excimer laser light (193 nm, 15 mJ / c
m 2 ) was irradiated for 100 shots. As a result, the crystalline I having a diffraction pattern similar to that of Example 17 described above was obtained.
A TO thin film is obtained, and the ITO thin film has a specific resistance of 2.1.
The transmittance was 95% for light having a wavelength of 520 nm at × 10 −3 Ωcm. As described above, by performing the pretreatment using the low-pressure mercury lamp, a conductive ITO thin film having a better transmittance than that of Example 17 was obtained.

【0039】〈実施例19〉上記した実施例5のIn2
3−SnO2前駆体ゾルを用いてシリカ基板上に成膜し
たゲル膜に、YAGレーザの4倍波(266nm、10
mJ/cm2)を室温で100ショット照射した。この
結果、In23の(222)面に相当する回折ピークが
観察され、ITOの結晶化が確認された。
<Embodiment 19> In 2 of Embodiment 5 described above.
The gel film formed on the silica substrate using the O 3 —SnO 2 precursor sol is applied to the fourth harmonic (266 nm, 10 nm) of the YAG laser.
(mJ / cm 2 ) at room temperature for 100 shots. As a result, a diffraction peak corresponding to the (222) plane of In 2 O 3 was observed, and crystallization of ITO was confirmed.

【0040】〈実施例20〉上記した実施例5のIn2
3−SnO2前駆体ゾルをPET上に塗布して成膜した
ゲル膜に、実施例17と同様の条件で紫外光を照射し
た。この結果、In23の(222)面に相当する回折
ピークが観察され、ITO薄膜のシート抵抗値が1.2
×104Ω/□であった。
Example 20 In 2 of Example 5 described above was used.
A gel film formed by coating an O 3 —SnO 2 precursor sol on PET was irradiated with ultraviolet light under the same conditions as in Example 17. As a result, a diffraction peak corresponding to the (222) plane of In 2 O 3 was observed, and the sheet resistance value of the ITO thin film was 1.2.
× 10 4 Ω / □.

【0041】以上のように、この発明に係る方法によれ
ば、高い酸化物濃度のIn23−SnO2前駆体ゾルを
調製することが可能となり、In23−SnO2薄膜の
形成において、従来の方法に比べて厚いコーティング膜
が容易に得られる。また、ゲル中の残留有機物量が少な
いため、結晶化温度も低下する。そして、紫外光の照射
によりゲル膜を結晶化する方法によるときは、加熱処理
を行わなくても結晶性のIn23−SnO2薄膜を得る
ことが可能であり、耐熱性の劣るプラスチックス基板上
への結晶性In23−SnO2の導電性薄膜の形成も可
能となる。
As described above, according to the method of the present invention, it is possible to prepare an In 2 O 3 —SnO 2 precursor sol having a high oxide concentration, and to form an In 2 O 3 —SnO 2 thin film. , A thick coating film can be easily obtained as compared with the conventional method. In addition, the crystallization temperature is lowered because the amount of residual organic matter in the gel is small. When the gel film is crystallized by irradiating ultraviolet light, a crystalline In 2 O 3 —SnO 2 thin film can be obtained without performing heat treatment, and a plastic film having poor heat resistance can be obtained. crystalline in 2 O 3 forming the conductive thin film -SnO 2 on the substrate also becomes possible.

【0042】[0042]

【発明の効果】請求項1ないし請求項3に係る各発明の
製造方法によれば、高濃度で均質な成膜が可能であるよ
うな高濃度かつ均質で、成膜後のゲル膜中に残存する有
機物の量が少ないIn23−SnO2前駆体ゾルが得ら
れる。そして、得られた前駆体ゾルは、In23−Sn
2薄膜の形成に最適であり、この前駆体ゾルから高品
質のIn23−SnO2薄膜が得られることとなる。
According to the manufacturing method of each of the first to third aspects of the present invention, the high-concentration, uniform, and high-concentration homogeneous gel film is formed in the gel film after the film formation. An In 2 O 3 —SnO 2 precursor sol having a small amount of remaining organic substances is obtained. And the obtained precursor sol is In 2 O 3 —Sn
It is most suitable for forming an O 2 thin film, and a high quality In 2 O 3 —SnO 2 thin film can be obtained from this precursor sol.

【0044】また、請求項4に係る発明の製造方法によ
れば、In23−SnO2前駆体ゾルをゲル化したとき
に、ゲル中に残存する有機物の量が少ないので、有機物
除去のために高温でのIn23−SnO2ゲルの加熱処
理を行う必要が無く、また、気泡のない均質なIn23
−SnO2薄膜を形成することができる。また、得られ
たIn23−SnO2薄膜は、緻密化のために余分なエ
ネルギーを必要とすることもない。そして、この発明の
製造方法によれば、高品質のIn23−SnO2薄膜を
得ることができる。また、この発明の製造方法によれ
ば、プラスチックスなどの耐熱性の低い基板上へのIn
23−SnO2薄膜の形成も可能になる。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, when the In 2 O 3 —SnO 2 precursor sol is gelled, the amount of organic matter remaining in the gel is small, so that the organic matter can be removed. it is not necessary to perform heat treatment of in 2 O 3 -SnO 2 gels at high temperatures in order, also, a homogeneous bubble free in 2 O 3
It can be formed -SnO 2 thin film. Further, the obtained In 2 O 3 —SnO 2 thin film does not require extra energy for densification. According to the manufacturing method of the present invention, a high-quality In 2 O 3 —SnO 2 thin film can be obtained. Further, according to the manufacturing method of the present invention, In is deposited on a substrate having low heat resistance such as plastics.
A 2 O 3 —SnO 2 thin film can also be formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】In23−SnO2ゾルを成膜して得られたゲ
ル膜の焼成温度とゲル膜の焼成によって得られるIn2
3−SnO2薄膜の膜厚との関係を示す図である。
[1] In 2 O 3 -SnO 2 In 2 of the sol obtained by the calcination of the calcination temperature and the gel film of the gel film obtained by forming a
O 3 is a diagram showing the relationship between the thickness of -SnO 2 thin film.

【図2】In23−SnO2ゾルを成膜して得られたゲ
ル膜にArFエキシマレーザ光を照射して得られたIn
23−SnO2薄膜の薄膜X線回折パターンを示す図で
ある。
FIG. 2 shows an In 2 O 3 —SnO 2 sol formed by irradiating ArF excimer laser light on a gel film obtained by forming an InF.
It is a view showing a thin-film X-ray diffraction pattern of the 2 O 3 -SnO 2 thin film.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インジウムアルコキシドおよび錫アルコ
キシドを含む溶液を加水分解・重合させてIn23−S
nO2前駆体ゾルを製造する方法において、 前記インジウムアルコキシドおよび錫アルコキシドを含
む溶液への水の添加を−20℃以下の温度で行うことを
特徴とするIn23−SnO2前駆体ゾルの製造方法。
A solution containing an indium alkoxide and a tin alkoxide is hydrolyzed and polymerized to form In 2 O 3 —S
a process for preparing nO 2 precursor sol of In 2 O 3 -SnO 2 precursor sol and performs addition of water to the solution containing the indium alkoxide and tin alkoxide at -20 ° C. below the temperature Production method.
【請求項2】 多座配位化合物を使用しないでIn23
−SnO2前駆体ゾルが製造される請求項1記載のIn2
3−SnO2前駆体ゾルの製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the compound is In 2 O 3 without using a polydentate compound.
-SnO 2 precursor sol is prepared according to claim 1, wherein In 2
O 3 -SnO 2 method for manufacturing a precursor sol.
【請求項3】 インジウムアルコキシドおよび錫アルコ
キシドを含む溶液への水の添加を−50℃〜−80℃の
温度範囲で行う請求項1または請求項2記載のIn23
−SnO2前駆体ゾルの製造方法。
3. The In 2 O 3 according to claim 1 or 2, wherein the water is added to the solution containing the indium alkoxide and the tin alkoxide in a temperature range of -50 ° C to -80 ° C.
-SnO 2 method for manufacturing a precursor sol.
【請求項4】 請求項1ないし請求項3のいずれかに記
載の製造方法によって得られたIn23−SnO2前駆
体ゾルを基体の表面に塗布して、基体表面にIn23
SnO2ゲルの薄膜を形成した後、その薄膜に対して波
長が360nm以下である紫外光を照射し、薄膜を形成
しているIn23−SnO2ゲルを結晶化させて、導電
性を有するIn23−SnO2薄膜を基体表面に形成す
ることを特徴とするIn23−SnO2薄膜の製造方
法。
4. An In 2 O 3 -SnO 2 precursor sol obtained by the production method according to any one of claims 1 to 3 is applied to the surface of a substrate, and the In 2 O 3
After forming a thin film of SnO 2 gel, the thin film is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 360 nm or less to crystallize the In 2 O 3 —SnO 2 gel forming the thin film, thereby improving conductivity. in 2 O 3 -SnO 2 manufacturing method of a thin film and forming the in 2 O 3 -SnO 2 thin film substrate surface with.
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EP98921798A EP0940368A1 (en) 1997-05-26 1998-05-25 PROCESS FOR PREPARING In 2?O 3?-SnO 2? PRECURSOR SOL AND PROCESS FOR PREPARING THIN FILM OF In 2?O 3?-SnO 2?
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JP2007070141A (en) * 2005-09-05 2007-03-22 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Tin-containing indium oxide nanoparticle, its dispersed solution, and its production method

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