JPWO2019176552A1 - 酸化物薄膜及び該薄膜を製造するためのスパッタリングターゲット用酸化物焼結体 - Google Patents

Abstract

Ｎｂ、Ｍｏ、Ｏからなる酸化物薄膜であって、ＮｂとＭｏの含有比率（原子比）が０．１≦Ｎｂ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）≦０．８、Ｏとメタル（Ｎｂ＋Ｍｏ）の含有比率（原子比）が１．５＜Ｏ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）＜２．０であることを特徴とする酸化物薄膜。また、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｏからなる酸化物焼結体であって、ＮｂとＭｏの含有比率（原子比）が０．１≦Ｎｂ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）≦０．８、Ｏとメタル（Ｎｂ＋Ｍｏ）の含有比率（原子比）が.１．５＜Ｏ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）＜２．１、ＭｏＯ２相の（−１１１）面に帰属するＸＲＤピーク強度ＩＭｏＯ２とバックグラウンド強度ＩＢＧとの関係がＩＭｏＯ２／ＩＢＧ＞３を満たすことを特徴とする酸化物焼結体。本発明は、反射率及び透過率が低く優れた光吸収能を有し、さらにエッチング液に溶け、加工が容易である一方、耐候性が高く、経時変化が起こり難いという優れた特性を有する酸化物薄膜、及び該薄膜の形成に適したスパッタリングターゲット用酸化物焼結体を提供することを課題とする。【選択図】なし

Description

本発明は、光吸収能を有する酸化物薄膜及び該薄膜を製造するためのスパッタリングターゲット用酸化物焼結体に関する。

液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイや、タッチパネル、太陽電池等には、配線部材として、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）からなる透明導電膜が使用されている。ＩＴＯは、可視光に対して優れた透過性を有し、酸化物の中では抵抗率が低いため、配線部材として優れた材料である。しかし、ディスプレイやパネルを大面積化した場合、抵抗が高くなって、大面積化に対応できないという問題が生じていた。

このようなことから、ＩＴＯ膜に替えて、抵抗率の低い金属薄膜を配線部材として使用することが検討されている。しかし、配線部材として使用した場合、金属薄膜が可視光を反射して、ディスプレイやパネルの視認性を低下させるという問題が生じていた。これに対して、金属薄膜の近傍に反射光を吸収できる膜を形成して、当該金属薄膜による光の反射を抑制し、視認性の向上を図ることが検討されている。

光の反射を低減する膜に関し、例えば、特許文献１には、タッチパネル画面の配線パターンの金属光沢を低減する膜として、Ｃｕ及びＦｅのいずれか一種、Ｎｉ及びＭｎのいずれか一種を含有する酸化物膜を用いることが開示されている。また、特許文献２には、銅箔等から構成される配線層と共に、酸素、銅、ニッケル及びモリブデンを含有する黒化層を形成することが開示されている。

特許文献３〜５には、太陽熱利用のための太陽光吸収層や液晶ディスプレイのブラックマトリックス層に使用される光吸収層に関して、酸化物マトリックス中に吸収成分である金属が分散した、２層からなる光吸収層が開示されている。また、層全体の厚みが１８０〜４５５ｎｍの範囲内にあること、３８０〜７８０ｎｍの波長領域において、１％未満の視感透過率、６％未満の視感反射率を有すること、等が記載されている。

また他にも、光の透過率や反射率、膜厚が求められる用途として、位相シフト型フォトマスクが知られている。位相シフト型フォトマスクは、光の干渉を利用して、解像度を向上させる目的で使用される。位相シフト型フォトマスク膜には、使用するレーザー波長に応じて、特定の膜厚、特定の透過率（数％程度）、低反射率が求められている。さらに、装飾用途でも、光の反射を低減する膜の需要がある。

なお、特許文献６には、Ｎｂの含有量が１〜３５重量％であり、残部が実質的にＭｏであるブラックマトリックス用薄膜であって、その薄膜の一部又は全部が酸化物、窒化物、炭化物のいずれか１種もしくは２種以上の化合物として存在することが記載されている。しかし、特許文献６には、酸素等の含有比率については具体的な開示がなく、どの程度の反射率や透過率が得られるのか、全く明らかにされていない。

特開２０１６−１６０４４８号公報 特開２０１７−４１１１５号公報 特表２０１６−５０４４８４号公報 特表２０１６−５０２５９２号公報 特表２０１６−５２２３１７号公報 特開２０００−２１４３０８号公報

本発明は、光の反射を防止するのに適した、良好なエッチングによる加工性と耐候性を兼ね備えた光吸収能を有する酸化物薄膜、前記酸化物薄膜を成膜するのに適したスパッタリングターゲット用酸化物焼結体を提供することを課題とする。

本発明の実施形態に係る酸化物薄膜は、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｏ（酸素）からなる酸化物薄膜であって、ＮｂとＭｏの含有比率（原子比）が０．１≦Ｎｂ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）≦０．８、Ｏとメタル（Ｎｂ＋Ｍｏ）の含有比率（原子比）が１.５＜Ｏ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）＜２．０、であるところに要旨を有する。
また、本発明の実施形態に酸化物焼結体は、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｏ（酸素）からなり、ＮｂとＭｏの含有比率（原子比）が０．１≦Ｎｂ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）≦０．８、Ｏとメタル（Ｎｂ＋Ｍｏ）の含有比率（原子比）が１．５＜Ｏ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）＜２．１、ＭｏＯ_２相の（−１１１）面に帰属するＸＲＤピーク強度Ｉ_ＭｏＯ２とバックグラウンド強度Ｉ_ＢＧとの関係がＩ_ＭｏＯ２／Ｉ_ＢＧ＞３を満たす、ところに要旨を有する。

本発明によれば、良好なエッチングによる加工性と耐候性を兼ね備えた、光の反射を防止するのに適した光吸収能を有する酸化物薄膜を得ることができる。また、前記酸化物薄膜の形成に適したスパッタリングターゲット用酸化物焼結体を得ることができる。

薄膜側から入射した光の反射率（膜側反射率）の説明図である。 ガラス基板側から入射した光の反射率（基板側反射率）の説明図である。

光吸収膜として金属膜を用いることも考えられる。しかし、この場合、光の吸収性が高く、透過率の低減が可能であるが、金属特有の金属反射が生じてしまい、反射率の低減が難しい。また、金属膜上に酸化膜を成膜することも考えられるが、製造プロセスが増加して、生産効率を低下させることになる。一方、光吸収膜として酸化物膜を用いることが考えられる。この場合、金属反射は生じないため表面反射は抑えられるが、金属膜に比べて光吸収性が低いため、透過率が増加して、下部メタル電極などからの反射光が目立ち、視認性を悪化させることがある。

この点、酸化物の中でもＮｂＯ_２やＭｏＯ_２は、比較的、可視光の透過率が低く、また、反射率も低い材料であり、光吸収膜として有用と考えられる。しかしながら、ＮｂＯ_２膜単独の場合、経時変化が小さく耐候性に優れている一方、フッ化水素（ＨＦ）以外のエッチング液には溶け難く、エッチングによる加工が難しいという問題がある。一方、ＭｏＯ_２膜単独の場合には、金属配線に使用される過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）系のエッチング液でもエッチングによる加工が可能であるが、耐候性に劣るという問題がある。

このようなことから、本発明の実施形態に係る酸化物薄膜は、耐候性が良好であるが、エッチングによる加工が難しいＮｂＯ_２と、エッチングによる加工が可能だが、耐候性に難のあるＭｏＯ_２を特定の比率で含有するものである。すなわち、本発明の実施形態に係る酸化物薄膜は、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｏ（酸素）からなり、ＮｂとＭｏの含有比率（原子比）が０．１≦Ｎｂ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）≦０．８、Ｏとメタル（Ｎｂ＋Ｍｏ）の含有比率（原子比）が１.５＜Ｏ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）＜２．０、であることを特徴とする。

上記組成範囲０．１≦Ｎｂ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）≦０．８を満たす本発明の実施形態に係る酸化物薄膜は、所望の光学特性、膜抵抗、アモルファス性を有する。一方、Ｎｂ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）が０．１未満であると、所望の耐候性が得られず、Ｎｂ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）が０．８超であると、所望のエッチングによる加工性が得られない。好ましくは、ＮｂとＭｏとの含有比率が０．１＜Ｎｂ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）＜０．５である。また、Ｏとメタル（Ｎｂ＋Ｍｏ）の含有比率Ｏ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）が１．５以下であると反射率が大きくなり、２．０以上であると透過率が大きくなって、所望の光学特性が得られない。したがって、上記の組成範囲とする。

また、本発明の実施形態に係る酸化物薄膜は、ガラス基板上に膜厚１００±１０ｎｍの薄膜を形成したときの、可視光域（波長：３８０〜７８０ｎｍ）の入射光に対する平均反射率が３０％以下であることが好ましい。ここで「平均」反射率とは、前記の波長領域を５ｎｍごとに反射率を測定し、その平均値を算出したものである。
反射率には、図１に示すような、薄膜側から入射した光の反射率（膜側反射率）と、図２に示すような、ガラス基板側から入射した光の反射率（基板側反射率）とがあるが、本開示では、反射率は、膜側反射率のみを意味する。また、反射光には、鏡面反射光と拡散反射光とがあるが、本開示では、鏡面反射光と拡散反射光とを合わせた相対全光線反射率を意味する。

また、本発明の実施形態に係る酸化物薄膜は、また、ガラス基板上に膜厚１００±１０ｎｍの薄膜を形成したときの、可視光域（波長：３８０〜７８０ｎｍ）の入射光に対する平均透過率は２０％以下であることが好ましい。ここで「平均」透過率とは、前記波長領域を５ｎｍごとに透過率を測定し、その平均値を算出したものである。
このレベルの反射率及び透過率であれば、ディスプレイやパネル内部における金属配線（銅箔等）から反射された光を十分に吸収することができ、視認性の低下を抑制することができる。さらには、位相シフト型フォトマスク用途として求められる低い反射率を満たすことができる。

ところで、上記透過率は、酸化物薄膜の膜厚と関係があり、通常、膜厚が厚くなるにつれて、透過率は減少する。上記の通り、本発明の実施形態では、酸化物薄膜の膜厚が１００ｎｍ±１０ｎｍ以上のときの透過率について規定しているが、±１０ｎｍとしているのは、１００ｎｍを正確に成膜することが現実的に困難であることを考慮したものであり、膜厚が±１０ｎｍ変動しても（つまり、９０〜１１０ｎｍ）、理論上、透過率の変動幅は、±１．３％以内程度である。本発明の実施形態に係る酸化物薄膜は、この透過率の変動幅を考慮しても、平均透過率が２０％以下を満たすものである。

また、本発明の実施形態に係る酸化物薄膜は、表面抵抗率が１．０×１０^５Ω／ｓｑ以下であることが好ましい。光吸収膜として機能する酸化物薄膜は、金属配線による光反射を抑制するために金属配線に隣接して積層されるが、酸化物薄膜の抵抗率が高い場合、十分な電流が金属配線に流れない。したがって、酸化物薄膜の表面抵抗率は、上記の範囲内とすることが好ましい。

また、本発明の実施形態に係る酸化物薄膜は、耐候性に優れ、恒温恒湿試験前後の可視光域（波長：３８０〜７８０ｎｍ）の平均透過率及び平均反射率の変化率が３０％以下であることが好ましい。また、恒温恒湿試験前後の表面抵抗率の変化率が３０％以下であることが好ましい。
ここで、本開示における恒温恒湿試験は、基板上に成膜した酸化物薄膜サンプルを、室内Ａ（温度４０℃−湿度９０％）、室内Ｂ（温度８５℃−湿度８５％）に放置して、１２０時間経過後、５００時間経過後及び１０００時間経過後の、透過率、反射率及び表面抵抗率を測定し、成膜直後の各測定値と対比して、その変化率を調べたものである。

また、本発明の実施形態において、酸化物薄膜の膜厚は、２０〜２０００ｎｍであることが好ましい。膜厚２０ｎｍ未満であると、光吸収能が低下することがあり、一方、膜厚が２０００ｎｍを超えると、成膜に必要以上の時間が掛かるため好ましくない。但し、膜厚は、最終的に、デバイス設計によって決められるため、光吸収能が確保できていれば、この膜厚に限定されることはない。

また、本発明の実施形態に係る酸化物薄膜は、非晶質（アモルファス）であることが好ましい。アモルファス膜は、結晶化膜に比べて膜応力が小さいため、積層時の膜剥離やクラックが起こりにくい。そのため、特に、フレキシブルデバイスへの使用に適している。

次に、本発明の実施形態に係る酸化物焼結体について、詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る酸化物焼結体は、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｏ（酸素）からなり、ＮｂとＭｏの含有比率（原子比）が０．１≦Ｎｂ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）≦０．８、Ｏとメタル（Ｎｂ＋Ｍｏ）の含有比率（原子比）が１．５＜Ｏ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）＜２．１、ＭｏＯ_２相の（−１１１）面に帰属するＸＲＤピーク強度Ｉ_ＭｏＯ２と、バックグラウンド強度Ｉ_ＢＧとの関係が、Ｉ_ＭｏＯ２／Ｉ_ＢＧ＞３を満たすことを特徴とする。このような特性を備えた酸化物焼結体は、スパッタリングターゲットとして使用することができる。

上記組成範囲０．１≦Ｎｂ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）≦０．８、及び、１．５＜Ｏ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）＜２．１を満たす本発明の実施形態に係る酸化物焼結体は、スパッタ成膜した薄膜において、所望の光学特性、膜抵抗、アモルファス性を有する。前記酸化物焼結体において、Ｏとメタル（Ｎｂ＋Ｍｏ）の含有比率が１．５＜Ｏ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）＜２．１の場合、当該酸化物焼結体（スパッタリングターゲット）を用いてスパッタ成膜した薄膜では、スパッタ時における酸素導入を行わない場合であっても、Ｏとメタル（Ｎｂ＋Ｍｏ）の含有比率が１．５＜Ｏ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）＜２．０の範囲となり、所望の膜特性が得られる。

本発明の実施形態に係る酸化物焼結体は、ＭｏＯ_２相の（−１１１）面に帰属するＸＲＤピーク強度Ｉ_ＭｏＯ２と、バックグラウンド強度Ｉ_ＢＧとの関係が、Ｉ_ＭｏＯ２／Ｉ_ＢＧ＞３を満たすものであるが、前記ＸＲＤピーク強度比Ｉ_ＭｏＯ２／Ｉ_ＢＧ＞３を満たせば、焼結体中のモリブデン（Ｍｏ）は、その大部分がＭｏＯ_２として存在しており、そのような酸化物焼結体を用いた場合は、スパッタ成膜した薄膜において、所望の光学特性が得られる。

また、本発明の実施形態に係る酸化物焼結体は、相対密度が８０％以上であることが好ましい。相対密度が８０％以上であれば、スパッタリングターゲットとして実用的な使用に耐えることができる。より好ましくは、８５％以上である。
また、本発明の実施形態に係る酸化物焼結体は、バルク抵抗率が１００ｍΩ・ｃｍ以下であることが好ましい。バルク抵抗率の低下により、ＤＣスパッタによる成膜が可能となる。ＤＣスパッタリングはＲＦスパッタリングに比べて、成膜速度が速く、スパッタ効率が優れており、スループットを向上できる。なお、製造条件によってはＲＦスパッタリングを行うことも場合もあるが、その場合でも、成膜速度の向上がある。

本発明の実施形態に係る酸化物焼結体は、例えば、以下のようにして、作製することができる。
ＮｂＯ_２粉末、ＭｏＯ_２粉末の原料粉末を所望の組成となるように、秤量、混合する。原料粉末は純度が９９．９％以上、粒子径（Ｄ５０）が０．５〜１０μｍのものを使用することが好ましい。混合方法としては、ボールミルなどを用いて粉砕を兼ねて、混合することが好ましい。原料粉として、Ｎｂ_２Ｏ_５粉末とＭｏ粉末を使用することも考えられるが、Ｎｂ_２Ｏ_５とＭｏとは焼結温度が大きく異なることから、高密度化が困難である。
次に、混合粉末をＡｒ雰囲気中、１１００℃以上１２００℃以下、加圧力２５０ＭＰａ以上、５〜１０時間、ホットプレス（一軸加圧焼結）を行う。これにより、相対密度８０％以上のＮｂ、Ｍｏ、Ｏからなる酸化物焼結体を得ることができる。また、得られた酸化物焼結体を切削、研磨などして、スパッタリングターゲットに加工することができる。

本発明の実施形態に係る酸化物薄膜は、例えば、以下のようにして、作製することができる。
ＮｂＯ_２スパッタリングターゲット、ＭｏＯ_２スパッタリングターゲットをスパッタ装置に設置し、同時スパッタを行って、基板上にＮｂＯ_２とＭｏＯ_２の混合膜を成膜する。このとき、スパッタ時のそれぞれのスパッタパワーを変化させることで、膜組成を変えることができる。
又は、上述した方法によって作製されたスパッタリングターゲットをスパッタ装置に設置し、スパッタを実施して、基板上にＮｂＯ_２とＭｏＯ_２の混合膜を成膜する。このとき、スパッタリングターゲットの組成は、膜の組成と完全に同一となることはないが、それに近似した組成となる。ターゲットの組成と膜の組成とは関係性があるので、条件出しを行って所望の膜組成を得ることができるターゲットの組成を把握することが可能となる。また、スパッタ時に導入する酸素流量を調整することで、膜中の酸素量を調整することもできる。
＜成膜条件＞
スパッタ装置：ＡＮＥＬＶＡ ＳＰＬ−５００
基板温度：室温（基板無加熱）
成膜雰囲気：Ａｒ またはＡｒ＋Ｏ_２
ガス圧：０．２〜２．０Ｐａ
ガス流量：５０〜１００ｓｃｃｍ
パワー：１００〜１０００Ｗ（ＤＣ、ＲＦ）
基板：コーニング製 ＥａｇｌｅＸＧ（φ４ｍｍ×０．７ｍｍ）

本発明の実施形態に係る酸化物薄膜及び酸化物焼結体の評価方法等は、実施例、及び比較例を含め、以下の通りである。
（透過率、反射率について）
装置：ＳＨＩＭＡＤＺＵ社製 分光光度計 ＵＶ−２４５０
測定サンプル：
厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に、膜厚１００±１０ｎｍで成膜したサンプル、及び、未成膜ガラス基板
測定方法：
（反射率）積分球（基準サンプル；鏡面ミラー）を用いた相対全光線反射率。
薄膜側から入射した光の反射率（膜側反射率）には、薄膜面からの反射率だけでなく、薄膜との界面にあるガラス基板（表面）からの反射率、ガラス基板の裏面からの反射率を含む。
ガラス基板側から入射した光の反射率（基板側反射率）には、
ガラス基板面からの反射率とガラス基板との界面にある薄膜からの反射
率を含む。
（透過率）基準サンプルにガラス基板を使用した、相対透過率。

（膜の成分組成について）
装置：ＪＥＯＬ製ＪＸＡ−８５００Ｆ
方法：ＥＰＭＡ(電子線マイクロアナライザー)
加速電圧：５〜１０ｋｅＶ
照射電流：１．０×１０^−８〜１．０〜１０^−９Ａ
プローブ径１０μｍで、５点、ゴミの付着がなく、基板面がみえていない、平滑な成膜部分を選択し、点分析を行い、それらの平均組成を算出した。

（膜の表面抵抗について）
装置：ＮＰＳ社製 抵抗率測定器 Σ−５＋
方法：直流４探針法

（膜のアモルファス性について）
成膜サンプルのＸ線回折による回折ピークの有無で判断した。下記条件での測定にて膜材料に起因する回折ピークが見られない場合、アモルファス膜と判断する。ここで、回折ピークが存在しないとは、２θ＝１０°〜６０°における最大ピーク強度をＩ_ｍａｘ、２θ＝２０°〜２５°の平均ピーク強度をＩ_ＢＧとしたときに、Ｉ_ｍａｘ／Ｉ_ＢＧ ＜ ５ である場合を意味する。また、表において、アモルファス性の判定基準として、Ｉ_ｍａｘ／Ｉ_ＢＧ ＜ ５を満たす場合を○、満たさない場合を×とした。
装置：リガク社製 Smart Lab
管球：Ｃｕ−Ｋα線
管電圧：４０ｋＶ
電流：３０ｍＡ
測定方法：２θ−θ反射法
スキャン速度：２０°／ｍｉｎ
サンプリング間隔：０．０２°
測定範囲：１０°〜６０°
測定サンプル：ガラス基板（ＥａｇｌｅＸＧ）上の成膜サンプル（膜厚１００ｎｍ以上）

（膜厚測定について）
触針式段差計 Ｖｅｅｃｏ製 Ｄｅｋｔａｋ８
方法；成膜されたガラス基板の成膜面と未成膜面の段差から膜厚を測定。

（膜のエッチングによる加工性について）
エッチング液は過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）系の薬液を用いた。エッチング判定は、エッチングレートが速い場合を○、遅い場合を△、ほとんど溶けない場合を×とした。

（焼結体の成分組成について）
装置：ＳＩＩ社製ＳＰＳ３５００ＤＤ
方法：ＩＣＰ-ＯＥＳ（高周波誘導結合プラズマ発光分析法）

（焼結体の相対密度について）
焼結体の寸法（ノギスを使用）と重量を測定して寸法密度を算出し、その寸法密度と焼結体の理論密度から、相対密度（％）＝寸法密度／理論密度×１００を算出する。
理論密度は、各酸化物の配合比とそれぞれの理論密度から計算する。
ＮｂＯ_２重量をａ（ｗｔ％）、ＭｏＯ_２重量をｂ（ｗｔ％）としたとき、
理論密度＝１００／（ａ／５．９０＋ｂ／６．４４）
ＮｂＯ_２の理論密度：５．９０ｇ／ｃｍ^３、ＭｏＯ_２の理論密度：６．４４ｇ／ｃｍ^３

（焼結体のＸＲＤ分析について）
装置：リガク社製 Smart Lab
管球：Ｃｕ−Ｋα線
管電圧：４０ｋＶ
電流：３０ｍＡ
測定方法：２θ−θ反射法
スキャン速度：２０°／ｍｉｎ
サンプリング間隔：０．０２°
測定範囲：１０°〜６０°
サンプル測定箇所：スパッタ面
なおＭｏＯ_２相の（−１ １ １）面に帰属するＸＲＤピークＩ_ＭｏＯ２を以下に定義する。
Ｉ_ＭｏＯ２＝Ｉ_{ＭｏＯ２´}／Ｉ_{ＭｏＯ２−ＢＧ}
Ｉ_{ＭｏＯ２´}：２５．５°≦２θ≦２６．５°の範囲におけるＸＲＤピーク強度
Ｉ_{ＭｏＯ２−ＢＧ}：１９．５°≦２θ＜２０．５°の範囲におけるＸＲＤ平均強度。

（焼結体のバルク抵抗率について）
装置：ＮＰＳ社製 抵抗率測定器 Σ−５＋
方法：直流４探針法

以下、実施例および比較例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例によって何ら制限されるものではない。すなわち、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限されるものであり、本発明に含まれる実施例以外の種々の変形を包含するものである。

（実施例１−１〜１−６、比較例１−１〜１−２）
ＮｂＯ_２ターゲット（φ６ｉｎｃｈ）とＭｏＯ_２ターゲット（φ６ｉｎｃｈ）をスパッタ装置（ＡＮＥＬＶＡ ＳＰＬ−５００）に設置して、同時スパッタによって、ガラス基板（ＥａｇｌｅＸＧ，φ４ｉｎｃｈ）上にＮｂＯ_２とＭｏＯ_２の混合膜を形成した。成膜条件は上述の通りとし、表１の通り、スパッタ時のそれぞれのターゲットのパワーを変化させて、表１記載の組成の膜を作製した。なお、比較例１−１は、ＭｏＯ_２ターゲットのみをスパッタして、ＭｏＯ_２膜を成膜したものであり、比較例１−２は、ＮｂＯ_２ターゲットのみをスパッタして、ＮｂＯ_２膜を成膜したものである。その後、組成をそれぞれ変化させた各酸化物薄膜について、成膜直後（室温）における透過率、表反射率・裏反射率、及び表面抵抗率を測定し、さらにエッチング性について調べた。その結果を表１に示す。

表１に示す通り、ＮｂとＭｏの含有比率（原子比）が０．１≦Ｎｂ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）≦０．８を満たす酸化物薄膜（実施例１−１〜１−６）は、いずれも平均透過率及び平均反射率が低く、優れた光吸収能を示し、また、膜抵抗が低く、エッチング加工性にも優れ、アモルファス性を有した。実施例１−１〜１−５は、特に速いエッチングレートを有した。

次に、耐候性を調査するために、それぞれの条件で基板上に成膜した各酸化物薄膜を、室内Ａ（温度４０℃−湿度９０％）、室内Ｂ（温度８５℃−湿度８５％）に放置して、１２時間、５００時間及び１０００時間経過後の、透過率、表反射率・裏反射率、表面抵抗、の変化について調べた。その結果を表２に示す。

表２に示す通り、当該酸化物薄膜（実施例１−２〜１−５）は、透過率、反射率及び表面抵抗の経時変化（変化率）は、いずれも３０％以下であり、耐候性に優れた膜であった。
一方、Ｍｏのみを含有する酸化物薄膜（比較例１−１）は、耐候性が劣るものであり、時間の経過に伴い、透過率等が著しく上昇した。また、Ｎｂのみを含有する酸化物薄膜（比較例１−３）は、エッチング液にほとんど溶けなかった。

（実施例２−１〜２−４、比較例２−１）
原料粉末として、純度９９．９％以上、粒径０．５〜１０μｍのＮｂＯ_２粉とＭｏＯ_２粉を準備し、これらの粉末を表３に記載する所定の比率となるように秤量し、ボールミルによる混合・粉砕を実施した。次に、得られた混合粉末をアルゴン雰囲気中、焼結温度１２００℃、面圧２５０ｋｇｆ/ｃｍ^２にてホットプレス焼結して、酸化物焼結体を作製した。なお、秤量比のみを調整した以外、いずれも同様の条件で混合・粉砕、焼結を実施した。 得られた酸化物焼結体の評価結果を表３に示す。表３に示されるように、いずれの実施例もＭｏＯ_２相の（−１１１）面に帰属するＸＲＤピーク強度Ｉ_ＭｏＯ２とバックグラウンド強度Ｉ_ＢＧとの関係がＩ_ＭｏＯ２／Ｉ_ＢＧ＞３を満たし、また、相対密度が８０％以上であり、バルク抵抗率は１００ｍΩｃｍ以下であった。一方、比較例２−１については、ＭｏＯ_２相のＸＲＤピーク強度比が１．７であり、ＭｏＯ_２が消失していた。
次に、実施例、比較例で得られた酸化物焼結体をスパッタリングターゲットに加工し、該ターゲットを用いてスパッタ成膜した。得られたスパッタ膜の光学特性を表３に示す。実施例で得られた酸化物焼結体を用いてスパッタ成膜した膜は、いずれも平均透過率及び平均反射率が低く、優れた光吸収能を示した。

本発明の実施形態に係る酸化物薄膜は、透過率及び反射率が低く、優れた光吸収能を有し、さらには、エッチングによる加工が可能であり、耐候性が高く、経時変化が起こり難いという優れた特性を有する。また、本発明の実施形態に係る酸化物焼結体は、高密度なため、スパッタリングターゲットとして使用することができる。本発明の実施形態に係る酸化物薄膜は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイや、タッチパネル、太陽電池等、に使用される金属配線による光の反射を防止する光吸収膜として、またフォトマスク材料、装飾用途として非常に有用である。

Claims (12)

1. Ｎｂ、Ｍｏ、Ｏからなる酸化物薄膜であって、ＮｂとＭｏの含有比率（原子比）が０．１≦Ｎｂ／(Ｎｂ＋Ｍｏ)≦０．８、Ｏとメタル（Ｍｂ＋Ｍｏ）の含有比率（原子比）が１．５＜Ｏ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）＜２．０であることを特徴とする酸化物薄膜。
2. 可視光域（波長：３８０〜７８０ｎｍ）における平均反射率が３０％以下であることを特徴とする請求項１記載の酸化物薄膜。
3. 可視光域（波長：３８０〜７８０ｎｍ）における平均透過率が２０％以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の酸化物薄膜。
4. 表面抵抗率が１．０×１０^５Ω／ｓｑ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の酸化物薄膜。
5. 恒温恒湿試験前後の可視光域（波長：３８０〜７８０ｎｍ）における平均反射率の変化率が３０％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の酸化物薄膜。
6. 恒温恒湿試験前後の可視光域（波長：３８０〜７８０ｎｍ）における平均透過率の変化率が３０％以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の酸化物薄膜。
7. 恒温恒湿試験前後の表面抵抗率の変化率が３０％以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の酸化物薄膜。
8. 膜厚が２０〜２０００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の酸化物薄膜。
9. アモルファスであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の酸化物薄膜。
10. Ｎｂ、Ｍｏ、Ｏからなる酸化物焼結体であって、ＮｂとＭｏの含有比率（原子比）が０．１≦Ｎｂ／(Ｎｂ＋Ｍｏ)≦０．８、Ｏとメタル（Ｍｂ＋Ｍｏ）の含有比率（原子比）が１．５＜Ｏ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）＜２．１、ＭｏＯ_２相の（−１１１）面に帰属するＸＲＤピーク強度Ｉ_ＭｏＯ２とバックグラウンド強度Ｉ_ＢＧとの関係がＩ_ＭｏＯ２／Ｉ_ＢＧ＞３を満たすことを特徴とする酸化物焼結体。
11. 相対密度が８０％以上であることを特徴とする請求項１０記載の酸化物焼結体。
12. バルク抵抗率が１００ｍΩ・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の酸化物焼結体。