JPS6224505A - 光透過性導電膜の形成方法 - 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〉 この発明は、光透過性１４電膜の形成方法に関する。さ
らに詳細には、ガラス、高分子材料などで成形された光
透過性基板上に光透過性導電膜を形成する方法に関する
。

〈従来の技術〉 従来、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスデ
ィスプレイ、エレクトロクロミックディスプレイなどの
表示素子あるいは太陽電池などの光電変換素子の窓電極
Ｈ料として、光透過性導電膜は利用されている。

この光透過性導電膜としては、金、銀、白金、パラジウ
ムなどの金属薄膜を利用するものと、酸化インジウム、
酸化スズなどの金属酸化物薄膜を利用するものとに分類
できる。前者は、低い面抵抗を得やすいという利点があ
る反面、光透過性の高い膜が容易に１１られないという
欠点がある。一方、後者は、光透過性の優れた膜を容易
に得ることができるが、面抵抗はやや大きくなるという
欠点がある。光透過性導電膜としては、光透過性および
面抵抗の両方において特性が優れていることが望ましい
が、両者を充分に満足させる材料はなく、一般的には、
要求特性に応じて適宜材料が選定されており、現在最も
広く利用されている材料は、後者の金属酸化物膜である
。

これらの光透過性導電膜の形成方法としては、従来から
真空蒸着法、スパッタリング法などによる光透過性導電
膜の形成方法が知られ、また工業的にも実施されている
。

〈発明が解決しようどする問題点〉 上記の真空蒸着法では、酸化インジウムや酸化スズを蒸
発原料として用いて、加熱蒸発せしめて、基板に蒸着す
るため、蒸着速度が遅く、また所要の蒸発粒子量を得る
には、ルツボを相当に高温にする必要があるため、ルツ
ボの耐久性の点においても問題がある。

一方、スパッタリング法にあっては、ターゲットに酸化
インジｆクムや酸化スズを用いてスパッタする方法と、
ターゲットにインジウムやスズなどの金属単体を用いる
方法があるが、何れの方法においても基板がプラズマ中
にさらされるため、膜の成形と同時に膜の損傷も大きく
、またスパッタガスが膜中に取り込まれるなどの問題も
ある。さらに、スパッタガスとしては、一般的にアルゴ
ンと酸素の混合気体が用いられるが、スパッタガスの組
成と分圧によって膜質が大きく影響されるため、スパッ
タガスの組成と分圧を逐次制御する必要があり、工業的
に実施する場合の大きな問題となっている。

この発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、生産
性の向上が図れるとともに光透過性および導電性が優れ
た光透過性導電膜の新規な形成方法を提供することを目
的とする。

く問題を解決するだめの手段〉 上記の問題点を解決すべくなされた、この発明にかかる
光透過性導電膜の成形方法は、真空度が１０−５Ｔｏｒ
ｒ以下である真空槽内において、光透過性基板の近傍に
５Ｘ　１０’〜１ｘ　１０−５Ｔｏｒｒの分圧を有する
ように酸素ガスを導入するとともに、インジウムもしく
はスズまたはその混合物を供給したノズル付きの密閉型
ルツボを加熱し、蒸発粒子をノズルから噴出せしめ、該
基板上に上記金属の低級酸化物膜を形成した後、形成さ
れた低級酸化物膜を熱処理によって酸化し、該基板上に
上記金属の酸化物膜を形成することを特徴とする。

この発明において用いられる基板としては、光透過性を
有するものであれば特に限定はされず、ガラス、高分子
成形体く板、フィルム、シートなど）等が挙げられる。

可撓性に優れた高分子フィルム、シートなどを基板とし
て使用することにより、フレキシブル液晶パネルなどに
使用される、可撓性が要求されるフレキシブル光透過性
導電膜を得ることができ、また可撓性に乏しいガラス、
高分子板などを基板として使用することにより、太陽電
池などに使用される、可撓性が要求されない光透過性導
電膜を得ることができる。

上記基板の近傍に導入される酸素ガス分圧は、５×１０
〜ＩＸ　１０’ＴＯｒｒの範囲が好ましい。該分圧が、
この範囲以下では酸化が不十分となり、この範囲以上で
は膜形成速度が著しく遅くなる。

密閉型ルツボに設けられるノズルの数は、１個または複
数個であってもよく、さらに加熱温度の設定値との組合
せでノズルから噴出する蒸発粒子は、クラスター流、分
子流の何れにも設定可能である。このクラスタ　’ｔｂ
　ｚ分子流となった蒸発粒子は、ノズルから噴出するこ
とにより、基板への膜形成に都合のよい運動エネルギー
を有してあり、膜形成速度ならびに基板と膜の密着性に
優れた光透過性導電膜を得ることができる。

また、ノズルから噴出する蒸発粒子は、電子線発生装置
から発生する電子線を衝撃してイオン化してもよく、イ
オン化した蒸発粒子は、電界加速して運動エネルギーを
さらに増加させ、負に電位した基板上に膜を形成させて
もよい。このようにイオン化することにより基板と膜の
密着性が一層優れた光透過性導電膜を得ることができる
。

ルツボに供給されるインジウムもしくはスズまたはその
ｆ１２合物には、導電性向上のため、アンチモン、モリ
ブデン、タングステン等を添加してもよい。

このようにして基板状に形成された膜は、上記の金属の
低級酸化物膜であり、光に対する透過性が乏しく、また
導電性も好ましくない。この低級酸化物膜を、真空槽内
または真空槽外で熱処理することにより、光透過性Ｊ３
よび導電性に優れた酸化物（ＩｎＯＪ５よび５ｎＯ２）
膜に変換することができる。熱処理における加熱温度お
よび加熱時間は、特に限定されず、用いられる基板材料
の耐熱性などに応じて適宜選択すればよい。一般的には
、空気中にて、１５０〜３５０℃で、１０分から１時間
程度熱酸化することにより、上記低級酸化物膜を酸化物
膜へ効果的に変換できる。

このようにして基板上に形成される光透過性導電膜膜の
厚さは、特に限定されず、使用目的に応じて適宜選択さ
れる。

く作　用〉 この発明は、上記の構成よりなり、加熱されたルツボよ
り蒸発粒子を噴出せしめ、基板上に膜を形成するととも
に導入された酸素により酸化し、金属の低級酸化物膜と
なし、さらに熱処理により金属酸化物膜とする。従って
、金属酸化物膜形成の蒸発原料として、金属酸化物自体
ではなく、金属単体であるインジウムもしくはスズまた
はその混合物を使用することができるので、蒸着速度が
速く、またあまり高温にすることなく所要の蒸発粒子量
を得ることができ、ルツボの耐久性を向上できる。

また、密閉型のルツボを使用しているので、ノズルより
クラスター流または分子流となって噴出した蒸発粒子は
、膜形成に都合のよい運動エネル４！−を有しており、
膜形成速度および膜の密着性を向上できる。さらに、蒸
発粒子をイオン化することにより、密着性は一層向上さ
れる。

〈実施例〉 以下、実施例に基づいて、この発明かかる方法をより詳
細に説明する。

図面は、この発明にかかる光透過性導電膜の形成方法に
使用される一装置例の概略図を示す。

１Ｏ−５Ｔｏｒｒ以下の真空度に保たれた真空槽（１）
の底部には、インジウムもしくはスズまたはその混合物
が供給された密閉型ルツボ（１１）および該ルツボ（１
１）を加熱するためのルツボ加熱ヒータ（９）が配置さ
れている。ルツボ加熱ヒータ（９）により加熱された該
ルツボ内の上記の金属は、蒸発粒子となってノズルＧｏ
）より噴出する。

この装置例にあっては、蒸発粒子をイオン化するための
電子線発生用フィラメント（８）、電子引出し用電極（
刀、およびイオン加速電極（６）が設けられており、密
閉型ルツボ（１１）のノズルＣＤ）から噴出した蒸発粒
子は、電子線を衝撃されイオン化し、さらに電界加速さ
れる。イオン化した魚介粒子は、真空槽（１）の上部に
設けられた基板ホルダー（２）に固定された基板（３）
（負に電位している）上に到達し、膜を形成するととも
に該基板（３）の近傍に設けられた酸素導入管（４）よ
り導入された酸素により酸化され、上記金属の低級酸化
物膜となる。

酸素ガスの導入位置は、基板（３）に形成される金属膜
を効率よく酸化しながら膜の形成を効果的に行なうため
、添附図面に例示されるように基板（３）の近傍に設け
るのが好ましく、例えば、添附図面のフランジ（１２）
の近傍で酸素ガスを導入すると酸素の効果は著しく減少
する。

このようにして基板（３）上に形成された該低級酸化物
膜は、熱処理例えば、空気中で１５０〜３５０℃で酸化
することにより上記金属の酸化物膜に変換される。

この発明の方法に使用される装置は、上記の装置例に限
定されず、例えば、上記の装置例において、蒸発粒子を
イオン化するために必要な装置を除去したものなど、こ
の発明の要旨を変更しない範囲であればいかなる装置で
も実施できる。

実施例　１ 密閉型ルツボ（ノズル数１）に、５ｇのインジウムを供
給し、基板に厚み０．５８のガラス板（可視光透過度９
２％）を設置した。第１表に示される条件で７５０への
インジウム低級酸化物膜を形成した。このインジウム低
級酸化物膜を２００℃、空気中で３０分間熱酸化した。

得られた光透過性導電膜の可視光透過度は８６％、面抵
抗は３９０Ω／口（Ω／口は単位平方センナメートル当
たりの抵抗値を意味する。以下同じ）であった。

実施例　２ 密閉型ルツボ（ノズル数６）に、４．５ｇのインジウム
と０．５ｇのスズを供給し、基板に厚み１００μｍのポ
リエステルフィルム（可視光透過度９３％）を設置した
。第１表に示された条件で６００へのインジウムとスズ
の低級酸化物膜を形成した。このインジウムとスズの低
級酸化物膜を１６０℃、空気中で１時間熱酸化した。得
られた光透過性導電膜の可視光透過度は８８％、面抵抗
は５１０Ω／口であった。

実施例　３ 密閉型ルツボ（ノズル数４）に、５＜７のインジウムを
供給し、基板に厚み０．５８のガラス板（可視光透過度
９３％）を設置した。第１表に示された条件で、９００
へのインジウム低級酸化物膜を形成した。このインジウ
ム低級酸化物膜を３３０℃、空気中で１０分間熱酸化し
た。得られた光透過性導電膜の可視光透過度は８３％、
面抵抗は３２０Ω／口であった。

実施例　４ 密閉型ルツボ（ノズル数６）に、４．５ｇのインジウム
と０．５ｇのスズを供給し、基板に厚み１００μｍのポ
リエステルフィルム（可視光透過度９３％）を設置した
。第１表に示される条件で、厚み６００Ａのインジウム
とスズの低級酸化物膜を形成した。

このインジウムとスズの低級酸化物膜を１８０℃、空気
中で４０分間熱酸化した。得られた光透過性導電膜の可
視光透過度は８７％、面抵抗は５６０Ω／口であった。

比較例　１ 密閉型ルツボ（ノズル数１）に、５ｇのインジウムを供
給し、基板に厚み０．５Ｍのガラス板（可視光透過度９
２％）を設置した。第１表に示される条件で、７５０人
のインジウム低級酸化物膜を形成した。このインジウム
低級酸化物膜を２００℃、空気中で３０分間熱酸化した
。得られた光透過性導電膜の可視光透過度は４７％、ま
た面抵抗は１×１０６Ω／口であった。

比較例　２ 密閉型ルツボ（ノズル数４）に、５シのスズを供給し、
基板に厚み０，５＃のガラス板（可視光透過度９３％）
を設置した。酸素導入点を添附図面のフランジ（１２）
付近に変更して、第１表に示される条件で９００Ａのイ
ンジウム低級酸化物膜を形成した。このインジウム低級
酸化物膜を３３０℃、空気中で１０分間熱酸化した。得
られた光透過性導電膜の可視光透過度は６８％、面抵抗
は１×１０４Ω／口であった。

比較例　３ 密閉型ルツボ（ノズル数１）に、５ｇのインジウムを供
給し、基板に厚み０５＃のガラス板（可視光透過度９２
％）を設置した。第１表に示される条件で、７５０Ａの
インジウム低級酸化物膜を形成した。この膜の可視光透
過度は３１％、また面抵抗（以下余白） 〈発明の効果〉 以上のように、この発明の光透過性導電膜の形成方法に
よれば、インジウム、スズなどの金属の酸化物膜の形成
に際し、金属自体を蒸発源お１として使用できるので、
蒸着速度が速くなり生産性の向上が図れるとともにルツ
ボの耐久性も向上するので生産コストの低減に寄与でき
、さらに得られた光透過性導電膜は光透過性ａ３よび導
電性に優れているという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明にかかる形成方法を実施する際に使用
される一装置例の概略図である。 （１）・・・・・・真空槽、　　　　（２）・・・・・
・基板ホルダー、（３）・・・・・・基板、　　　　　
（４）・・・・・・酸素導入管、（５）・・・・・・リ
ークバルブ、　（６）・・・・・・イオン加速電極、（
７１・・・・・・電子引き出し用電極、（８）・・・・
・・電子線発生用フィラメント、（９）・・・・・・ル
ツボ加熱ヒータ、（至）・・・・・・ノズル、　　　（
１１）・・・・・・密閉型ルツボ、（１２）・・・フラ
ンジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光透過性基板上に金属酸化物よりなる光透過性導電
   膜を形成する方法において、 真空度が１０＾−＾５Ｔｏｒｒ以下の真空槽内で、光透
   過性基板の近傍に５×１０＾−＾５〜１×１０＾−＾３
   Ｔｏｒｒの分圧を有するように酸素ガスを導入するとと
   もに、インジウムもしくはスズまたはその混合物を供給
   したノズル付きの密閉型ルツボを加熱し、蒸発粒子をノ
   ズルから噴出せしめ、該基板上に上記金属の低級酸化物
   膜を形成した後、形成された低級酸化物膜を熱処理によ
   つて酸化し、該基板上に上記金属の酸化物膜を形成する
   ことを特徴とする光透過性導電膜の形成方法。 ２、密閉型ルツボのノズル数が、１個または複数個であ
   る上記特許請求の範囲第１項記載の光透過性導電膜の形
   成方法。 ３、密閉型ルツボのノズルより噴出する蒸発粒子が、ク
   ラスター流または分子流である上記特許請求の範囲第１
   項または第２項記載の光透過性導電膜の形成方法。 ４、密閉型ルツボより噴出する蒸発粒子をイオン化し、
   該基板上に上記金属の低級酸化物膜を形成する上記特許
   請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の光透
   過性導電膜の形成方法。