KR20160061961A

KR20160061961A - 투명 도전성 필름의 제조 방법

Info

Publication number: KR20160061961A
Application number: KR1020167001691A
Authority: KR
Inventors: 도모타케 나시키; 히사토 가토; 히로시 벳푸; 다이스케 가지하라; 요시히토 다카미
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2016-06-01
Also published as: WO2015046208A1; CN105492655A; TW201516171A; TWI555869B; JP6239330B2; JP2015063743A

Abstract

저저항화된 투명 도전층을 보다 고속으로 성막 가능한 투명 도전성 필름의 제조 방법을 제공한다. 본 발명은, 기재 필름 상에 인듐-주석 복합 산화물을 함유하는 타깃으로부터 투명 도전층을 스퍼터법에 의해 형성하는 공정을 포함하는 투명 도전성 필름의 제조 방법으로서, 상기 스퍼터법은, 스퍼터 성막 장치에 있어서의 1 개의 스퍼터실당 2 개 구비된 상기 타깃에 각각 DC 전원을 접속하여 실시하는 DC 듀얼 타깃 스퍼터법이다.

Description

투명 도전성 필름의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING TRANSPARENT ELECTRICALLY-CONDUCTIVE FILM}

본 발명은, 투명 도전성 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 투영형 정전 용량 방식의 터치 패널이나, 매트릭스형의 저항막 방식 터치 패널은, 다점 입력 (멀티 터치) 이 가능하기 때문에, 조작성이 우수하여, 그 수요가 급속히 높아지고 있다. 이와 같은 터치 패널의 전극 부재로서, 기재 필름 상에 투명 도전성 박막이 형성된 투명 도전성 필름이 제안되어 있다. 투명 도전성 박막의 부여는, 일반적으로 진공 환경하에 있어서의 스퍼터링에 의해 인듐-주석 복합 산화물막을 성막함으로써 행해진다 (특허문헌 1).

일본 공개특허공보 2009-076432호

특히 터치 패널이 부착된 디스플레이 제품의 시장이 확대되고 있는 가운데, 저전력 소비를 목적으로 하여 저저항화 (고도전성화) 된 투명 도전층을 갖는 투명 도전성 필름의 수요가 높아지고 있다. 또, 이와 같은 수요 증가에 대응하기 위해서, 보다 고속에서의 성막이 요구되고 있다.

본 발명은, 저저항화된 투명 도전층을 보다 고속으로 성막 가능한 투명 도전성 필름의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과, 하기 구성에 의해 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 알아내어 본 발명에 이르렀다.

즉, 본 발명은, 기재 필름 상에 인듐-주석 복합 산화물을 함유하는 타깃으로부터 투명 도전층을 스퍼터법에 의해 형성하는 공정을 포함하는 투명 도전성 필름의 제조 방법으로서,

상기 스퍼터법은, 스퍼터 성막 장치에 있어서의 1 개의 스퍼터실당 2 개 구비된 상기 타깃에 각각 DC 전원을 접속하여 실시하는 DC 듀얼 타깃 스퍼터법이다.

당해 제조 방법에서는, 투명 도전층을 성막할 때의 스퍼터법으로서, 1 개의 스퍼터실당 2 개 구비된 상기 타깃에 각각 DC 전원을 접속하여 실시하는 DC 듀얼 타깃 스퍼터법을 채용하고 있으므로, 스퍼터 속도를 단일 타깃 스퍼터법의 2 배로 할 수 있어, 성막 공정의 고속화를 도모할 수 있다. 또, 1 개의 스퍼터실에 2 개의 타깃을 설치함으로써, 스퍼터실 내의 플라즈마 밀도를 높일 수 있다. 그 결과, 보다 치밀한 스퍼터막을 형성할 수 있기 때문에, 얻어지는 투명 도전층의 비저항을 저감시킬 수 있다. 또한, 1 개의 스퍼터실에 1 개의 타깃을 구비하는 종래형의 스퍼터 성막 장치에 있어서, DC 전원의 출력을 올려 플라즈마 밀도를 높일 수는 있다. 그러나, 지나치게 출력을 올리면 타깃으로의 부하가 커져, 크랙이나 노듈 (이물질 혼입에 의해 탄 것처럼 되는 상태) 이 발생하는 점에서, 타깃에 부하 가능한 출력은 한정되게 되어, DC 듀얼 타깃 스퍼터법 정도의 저저항화 및 스퍼터 성막의 고속화는 바랄 수 없다.

상기 2 개의 타깃간의 최단 거리는 10 ㎜ 이상 150 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 타깃간의 최단 거리를 상기 하한 이상으로 함으로써, DC 전력과 함께 자장을 인가하여 성막할 때의 자장끼리의 간섭을 방지하여 양호한 막질의 투명 도전층을 형성할 수 있다. 한편, 상기 최단 거리를 상기 상한 이하로 함으로써, 스퍼터실 내의 플라즈마 밀도를 효율적으로 높일 수 있다.

상기 스퍼터 성막 장치에는, 2 개 이상의 스퍼터실이 형성되어 있고, 각 스퍼터실에 있어서 독립적으로 DC 듀얼 타깃 스퍼터법에 의해 상기 투명 도전층을 형성해도 된다. 2 층 이상의 적층 구조를 갖는 투명 도전층을 형성하는 경우, 각 층의 성상에 따라 각 스퍼터실에서의 DC 듀얼 타깃 스퍼터법의 조건을 변경함으로써, 적층 구조를 갖는 투명 도전층을 효율적으로 형성할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 스퍼터 성막 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 투명 도전성 필름의 모식적 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 다른 실시형태에 관련된 스퍼터 성막 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 4 는 본 발명의 다른 실시형태에 관련된 투명 도전성 필름의 모식적 단면도이다.

본 발명의 투명 도전성 필름의 제조 방법의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 이하에 설명한다. 단, 도면의 일부 또는 전부에 있어서, 설명에 불필요한 부분은 생략하고, 또 설명을 용이하게 하기 위해서 확대 또는 축소 등을 하여 도시한 부분이 있다. 상하 등의 위치 관계를 나타내는 용어는, 단순히 설명을 용이하게 하기 위해서 사용되고 있으며, 본 발명의 구성을 한정할 의도는 일절없다.

《제 1 실시형태》

이하, 본 발명의 일 실시형태인 제 1 실시형태에 대해 설명한다. 먼저 투명 도전성 필름의 제조 방법에 대해 설명한 후, 결과물인 투명 도전성 필름에 대해 설명한다.

[투명 도전성 필름의 제조 방법]

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 스퍼터 성막 장치의 구성을 나타내는 개념도이다. 스퍼터 성막 장치 (100) 는, 기재 필름 (1) 이 송출롤 (53) 로부터 송출되어 가이드롤 (55) 을 거치고, 온도 조절롤 (52) 에 의해 반송되어 가이드롤 (56) 을 거치고, 권취롤 (54) 에서 권취되는 롤·투·롤 방식을 채용하고 있다. 스퍼터 성막 장치 (100) 내는, 소정의 압력 이하가 되도록 배기되고 있다 (배기 수단은 도시 생략). 온도 조절롤 (52) 은 소정의 온도가 되도록 제어되고 있다.

본 실시형태의 스퍼터 성막 장치 (100) 는 스퍼터실 (11) 을 1 개 구비하고 있다. 스퍼터실 (11) 은, 스퍼터 성막 장치 (100) 의 케이싱 (101) 과 격벽 (12) 과 온도 조절롤 (52) 로 둘러싸인 영역으로, 스퍼터 성막시에는 독립적인 스퍼터 분위기로 할 수 있다. 스퍼터실 (11) 은, 2 장의 인듐-주석 복합 산화물 (ITO) 타깃 (13A, 13B) 을 구비하고 있다. ITO 타깃 (13A, 13B) 은, 각각 DC 전원 (16) 에 접속되어 있고, 이 DC 전원으로부터 방전이 이루어지고, 투명 도전층이 기재 필름 (1) 상에 형성된다. 스퍼터실 (11) 내에서는 DC 전원 (16) 의 플라즈마 제어를 실시함과 함께, 아르곤 가스 및 산소 가스가 소정의 체적비 (예를 들어, 아르곤 가스：산소 가스 = 98：2) 로 스퍼터실 (11) 내에 도입되고 있다. 이와 같이, 스퍼터 성막 장치 (100) 에서는, 스퍼터실 (11) 이 2 개의 ITO 타깃을 구비하고 있으므로, 스퍼터 속도를 단일 타깃 스퍼터법의 2 배로 하여 성막 공정의 고속화를 도모할 수 있음과 함께, 스퍼터실 내의 플라즈마 밀도를 높일 수 있고, 그 결과, 보다 치밀한 스퍼터막이 형성되어, 얻어지는 투명 도전층의 비저항을 저감시킬 수 있다.

ITO 타깃 (13A, 13B) 의 형상은, 도 1 에 나타내는 바와 같은 평판형 (플레너) 이어도 되고, 원통형 (로터리) 이어도 된다.

2 개의 ITO 타깃 (13A, 13B) 간의 최단 거리는 10 ㎜ 이상 150 ㎜ 이하인 것이 바람직하고, 20 ㎜ 이상 140 ㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다. ITO 타깃간의 최단 거리가 지나치게 작으면, DC 전력과 함께 자장을 인가하여 성막할 때에 자장끼리가 간섭하여 원하는 성막을 실시할 수 없는 경우가 있다. 상기 최단 거리의 하한을 채용함으로써, 그러한 자장의 간섭을 방지하여 양호한 막질의 투명 도전층을 형성할 수 있다. 한편, 상기 최단 거리가 지나치게 크면, 단일 ITO 타깃을 2 개 나열한 것과 동일한 상태가 되어 플라즈마 밀도가 충분히 증가하지 않게 되어, 1 개의 스퍼터실 (11) 내에 2 개의 ITO 타깃을 구비하는 것의 이점이 충분히 얻어지지 않는 경우가 있다. 상기 최단 거리를 소정값 이하로 함으로써, 스퍼터실 (11) 내의 플라즈마 밀도를 효율적으로 높일 수 있다.

ITO 타깃 (13A, 13B) 으로는, 인듐-주석 복합 산화물을 함유하는 타깃 (In₂O₃-SnO₂ 타깃) 이 바람직하게 사용된다. In₂O₃-SnO₂ 금속 산화물 타깃이 사용되는 경우, 그 금속 산화물 타깃 중의 SnO₂ 의 양이, In₂O₃ 와 SnO₂ 를 더한 무게에 대하여, 0.5 중량％ ∼ 15 중량％ 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 12 중량％ 인 것이 보다 바람직하고, 2 ∼ 12 중량％ 인 것이 더욱 바람직하다. 타깃 중의 SnO₂ 의 양이 지나치게 적으면, ITO 막의 내구성이 떨어지는 경우가 있다. 또, SnO₂ 의 양이 지나치게 많으면, ITO 막이 결정화되기 어려워져, 투명성이나 저항값의 안정성이 충분하지 않은 경우가 있다.

이와 같은 ITO 타깃을 사용한 스퍼터 성막에 있어서, 스퍼터 성막 장치 (100) 내의 진공도 (도달 진공도) 를 바람직하게는 1 × 10^-3 ㎩ 이하, 보다 바람직하게는 1 × 10^-4 ㎩ 이하가 될 때까지 배기하고, 스퍼터 성막 장치 (100) 내의 수분이나 기재 필름 (1) 으로부터 발생하는 유기 가스 등의 불순물을 제거한 분위기로 하는 것이 바람직하다. 수분이나 유기 가스의 존재는, 스퍼터 성막 중에 발생하는 단글링 본드를 종결시켜, ITO 등의 도전성 산화물의 결정 성장을 방해하기 때문이다.

이와 같이 배기한 스퍼터실 (11) 내에, Ar 등의 불활성 가스와 함께, 필요에 따라 반응성 가스인 산소 가스 등을 도입하여 1 ㎩ 이하의 감압하에서 스퍼터 성막을 실시한다. 성막시의 스퍼터실 (11) 내의 압력은 0.05 ㎩ ∼ 1 ㎩ 인 것이 바람직하고, 0.1 ㎩ ∼ 0.7 ㎩ 인 것이 보다 바람직하다. 성막 압력이 지나치게 높으면, 성막 속도가 저하되는 경향이 있고, 반대로 압력이 지나치게 낮으면, 방전이 불안정해지는 경향이 있다.

각 ITO 타깃 (13A, 13B) 에 대한 DC 전원 (16) 의 전력 밀도는 목적으로 하는 투명 도전층의 두께나 비저항, 생산 효율 등을 고려하여 적절히 설정할 수 있다. DC 전원 (16) 의 전력 밀도는, 0.6 W/㎠ 이상 9.0 W/㎠ 이하가 바람직하고, 0.9 W/㎠ 이상 8.0 W/㎠ 이하가 보다 바람직하다.

[투명 도전성 필름]

상기 서술한 DC 듀얼 타깃 스퍼터법에 의해 얻어지는 투명 도전성 필름을 설명한다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 투명 도전성 필름 (10) 에서는, 기재 필름 (1) 상에 인듐-주석 복합 산화물을 함유하는 투명 도전층 (2) 이 형성되어 있다.

＜기재 필름＞

기재 필름 (1) 으로는, 가요성을 갖고 또한 가시광 영역에 있어서 투명한 것이면 특별히 제한되지 않고, 투명성을 갖고, 폴리에스테르계 수지를 구성 재료로 하는 플라스틱 필름이 사용된다. 폴리에스테르계 수지는, 투명성, 내열성 및 기계 특성이 우수한 점에서 바람직하게 사용된다. 폴리에스테르계 수지로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 나 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN) 등이 특히 바람직하다. 또, 플라스틱 필름은 강도의 관점에서 연신 처리가 실시되고 있는 것이 바람직하고, 2 축 연신 처리되어 있는 것이 보다 바람직하다. 연신 처리로는 특별히 한정되지 않고, 공지된 연신 처리를 채용할 수 있다.

기재 필름의 두께는 2 ∼ 200 ㎛ 의 범위 내인 것이 바람직하고, 2 ∼ 130 ㎛ 의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 2 ∼ 110 ㎛ 의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 필름의 두께가 2 ㎛ 미만이면, 기계적 강도가 부족하고, 필름을 롤상으로 하여 투명 도전층 (2) 이나 도전성 금속층 (3) 을 연속적으로 성막하는 조작이 곤란해지는 경우가 있다. 한편, 필름의 두께가 200 ㎛ 를 초과하면, 투명 도전층 (2) 의 내찰상성이나 터치 패널을 형성한 경우의 타점 특성 등의 향상을 도모할 수 없는 경우가 있다.

기재 필름에는 표면에 미리 스퍼터링, 코로나 방전, 화염, 자외선 조사, 전자선 조사, 화성, 산화 등의 에칭 처리나 하도 처리를 실시하여, 필름 기재 상에 형성되는 투명 도전층 (2) 과의 밀착성을 향상시키도록 해도 된다. 또, 투명 도전층을 형성하기 전에, 필요에 따라 용제 세정이나 초음파 세정 등에 의해 필름 기재 표면을 제진, 청정화해도 된다.

이와 같은 기재 필름 (1) 은, 장척 필름을 롤상으로 권회한 것으로서 제공되고, 그 위에 투명 도전층 (2) 이 연속적으로 성막되어, 장척 투명 도전성 필름이 얻어진다.

＜투명 도전층＞

투명 도전층 (2) 의 조성은, 상기 서술한 ITO 타깃 (13A, 13B) 과 동일한 조성으로 할 수 있다.

투명 도전층의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 그 표면 저항을 1 × 10³ Ω/□ 이하의 양호한 도전성을 갖는 연속 피막으로 하려면, 두께를 10 ㎚ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 막두께가 지나치게 두꺼워지면, 투명성의 저하 등을 초래하기 때문에, 두께는 15 ∼ 35 ㎚ 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 ∼ 30 ㎚ 의 범위 내이다. 투명 도전층의 두께가 15 ㎚ 미만이면, 막표면의 전기 저항이 높아지거나, 또한 연속 피막이 이루어지기 어려워진다. 또, 투명 도전층의 두께가 35 ㎚ 를 초과하면, 투명성의 저하 등을 초래하는 경우가 있다.

투명 도전층 (2) 은 결정질이어도 되고, 비정질이어도 된다. 본 실시형태에서는, 투명 도전층으로서 스퍼터링법에 의해 ITO 막을 형성하는 바, 기재 필름 (1) 의 내열성에 의한 제약이 있기 때문에, 높은 온도에서 스퍼터 성막을 실시할 수 없다. 그 때문에, 성막 직후의 ITO 는 비정질막 (일부가 결정화되어 있는 경우도 있다) 으로 되어 있다. 이와 같은 비정질의 ITO 막은 결정질의 ITO 막에 비하여 투과율이 낮고, 가습열 시험 후의 저항 변화가 크거나 하는 등의 문제를 일으키는 경우가 있다. 이러한 관점에서는, 일단 비정질의 투명 도전층을 형성한 후, 대기 중의 산소 존재하에서 어닐 처리함으로써, 투명 도전층을 결정막으로 전환시켜도 된다. 투명 도전층을 결정화함으로써, 투명성이 향상되고, 또한 가습열 시험 후의 저항 변화가 작아, 가습열 신뢰성이 향상되는 등의 이점이 초래된다.

DC 듀얼 타깃 스퍼터법에서는, 치밀한 ITO 막을 형성 가능한 점에서, 투명 도전층의 비저항을 저감시킬 수 있다. 결정화 후의 투명 도전층 (2) 은, 비저항값으로서 1.2 × 10^-4 Ω·㎝ 이상 6.0 × 10^-4 Ω·㎝ 이하의 낮은 값을 갖는 것이 바람직하다. 비저항값은 1.2 × 10^-4 Ω·㎝ 이상 4.0 × 10^-4 Ω·㎝ 이하인 것이 보다 바람직하고, 나아가서는, 1.2 × 10^-4 Ω·㎝ 이상 3.5 × 10^-4 Ω·㎝ 이하인 것이 바람직하다.

또, 투명 도전층 (2) 은 에칭 등에 의해 패턴화해도 된다. 예를 들어, 정전 용량 방식의 터치 패널이나 매트릭스식의 저항막 방식의 터치 패널에 사용되는 투명 도전성 필름에 있어서는, 투명 도전층 (2) 이 스트라이프상으로 패턴화되는 것이 바람직하다. 또한, 에칭에 의해 투명 도전층 (2) 을 패턴화하는 경우, 먼저 투명 도전층 (2) 의 결정화를 실시하면, 에칭에 의한 패턴화가 곤란해지는 경우가 있다. 그 때문에, 투명 도전층 (2) 의 어닐 처리는, 투명 도전층 (3) 을 패턴화한 후에 실시하는 것이 바람직하다.

＜언더 코트층＞

또, 기재 필름 (1) 과 투명 도전층 (2) 사이에는, 유전체층이나 하드 코트층 등의 언더 코트층이 형성되어 있어도 된다. 이 중 기재 필름 (1) 의 투명 도전층 형성면측의 표면에 형성되는 유전체층은, 도전층으로서의 기능을 갖지 않는 것으로, 표면 저항이, 예를 들어 1 × 10⁶ Ω/□ 이상이며, 바람직하게는 1 × 10⁷ Ω/□ 이상, 더욱 바람직하게는 1 × 10⁸ Ω/□ 이상이다. 또한, 유전체층의 표면 저항의 상한은 특별히 없다. 일반적으로는, 유전체층의 표면 저항의 상한은 측정 한계인 1 × 10¹³ Ω/□ 정도이지만, 1 × 10¹³ Ω/□ 을 초과하는 것이어도 된다.

유전체층의 재료로는, NaF (1.3), Na₃AlF₆ (1.35), LiF (1.36), MgF₂ (1.38), CaF₂ (1.4), BaF₂ (1.3), BaF₂ (1.3), SiO₂ (1.46), LaF₃ (1.55), CeF (1.63), Al₂O₃ (1.63) 등의 무기물〔괄호 내의 수치는 굴절률을 나타낸다〕이나, 굴절률이 1.4 ∼ 1.6 정도인 아크릴 수지, 우레탄 수지, 멜라민 수지, 알키드 수지, 실록산계 폴리머, 유기 실란 축합물 등의 유기물, 혹은 상기 무기물과 상기 유기물의 혼합물을 들 수 있다.

이와 같이, 기재 필름의 투명 도전층 형성면측에 유전체층을 형성함으로써, 예를 들어 투명 도전층 (2) 이 복수의 투명 전극에 패턴화된 경우에 있어서도, 투명 도전층 형성 영역과 투명 도전층 비형성 영역 사이의 시인성의 차이를 저감시키는 것이 가능하다. 또, 투명 기재로서 필름 기재를 사용하는 경우에 있어서는, 유전체층이 플라스틱 필름으로부터의 올리고머 등의 저분자량 성분의 석출을 억제하는 봉지층으로서도 작용할 수 있다.

기재 필름 (1) 의 투명 도전층 (2) 형성면과 반대측의 면에는, 필요에 따라 하드 코트층이나 접착 용이층, 블로킹 방지층 등이 형성되어 있어도 된다. 또, 점착제 등의 적절한 접착 수단을 사용하여 다른 기재가 첩합 (貼合) 된 것이나, 다른 기재와 첩합시키기 위해서 점착제층 등에 세퍼레이터 등의 보호층이 가착 (假着) 된 것이어도 된다.

《제 2 실시형태》

제 1 실시형태에서는, 스퍼터 성막 장치 (100) 에 1 개의 스퍼터실 (11) 이 구비되어 있지만, 스퍼터 성막 장치에 있어서의 스퍼터실의 수는 1 개에 한정되지 않고, 2 개 또는 3 개 이상으로 해도 된다. 투명 도전층의 층 구성에 따라 작동시키기 위한 스퍼터실의 수를 변경하면 된다. 즉, 투명 도전층이 1 층의 ITO 막으로 이루어지는 경우에는 스퍼터실은 1 개로 하고, 이후 순서에 2 층의 ITO 막으로 이루어지는 경우에는 스퍼터실을 2 개, 3 층의 ITO 막으로 이루어지는 경우에는 스퍼터실을 3 개 형성하면 된다. 본 실시형태에서는, 스퍼터실을 3 개 구비하는 양태에 대해 설명한다.

도 3 은, 본 발명의 다른 실시형태에 관련된 스퍼터 성막 장치의 구성을 나타내는 개념도이다. 스퍼터 성막 장치 (110) 의 기본 구성은 제 1 실시형태에 있어서의 스퍼터 성막 장치 (100) 와 동일하지만, 스퍼터실 (11) 외에 스퍼터실 (11) 의 상류측에 스퍼터실 (21) 이 형성되고, 스퍼터실 (11) 의 하류측에 스퍼터실 (31) 이 형성되어 있다. 따라서, 스퍼터 성막 장치 (110) 는, 합계 3 개의 스퍼터실을 구비하고 있는 것이 된다. 스퍼터실 (11) 과 동일하게, 스퍼터실 (21, 31) 에는 각각 ITO 타깃 (23A, 23B) 및 ITO 타깃 (33A, 33B) 이 구비되어 있고, 각 타깃에 DC 전원 (26, 36) 이 접속되어 있다. 이로써 각 스퍼터실에 있어서 독립적인 조건으로 DC 듀얼 타깃 스퍼터법을 실시할 수 있다.

기재 필름 (1) 은, 송출롤 (53) 로부터 온도 조절롤 (52) 을 거쳐 권취롤 (54) 까지 순서대로 반송되므로, 각 스퍼터실에서 스퍼터 성막을 실시하는 경우에는, 스퍼터실 (21) 에서는 기재 필름 (1) 으로부터 제 1 층째의 ITO 막이 형성되고, 계속해서 스퍼터실 (11) 에서는 제 2 층재의 ITO 막, 스퍼터실 (31) 에서는 제3 층째의 ITO 막이 각각 형성되게 된다. 각 스퍼터실의 조건은 동일해도 되고 상이해도 된다. 형성되는 투명 도전층 (2) 의 두께나 비저항, 광학 특성, 에칭성 등을 고려하여, 각 스퍼터실에서의 스퍼터 조건을 설정하면 된다.

구체적으로, 스퍼터 성막 장치 (110) 를 사용하여 3 층 구조의 투명 도전층을 형성한 예를 이하에 설명한다. 도 4 는, 본 발명의 다른 실시형태에 관련된 투명 도전성 필름의 모식적 단면도이다. 투명 도전성 필름 (10′) 은, 기재 필름 (1) 상에 투명 도전층 (2a, 2b 및 2c) 을 순서대로 구비하고 있다. 각 투명 도전층은 인듐-주석 복합 산화물의 조성이 상이하고, 산화인듐과 산화주석의 합계 중량에 대한 산화주석의 중량비가 투명 도전층 (2a) 에서는 0.5 중량％ ∼ 5.0 중량％, 투명 도전층 (2b) 에서는 5.0 중량％ ∼ 15.0 중량％, 투명 도전층 (2c) 에서는 0.5 중량％ ∼ 5.0 중량％ 로 되어 있다. 이와 같은 투명 도전층을 각각 형성하려면, 스퍼터실 (21) 에 장착하는 ITO 타깃 (23A, 23B) 의 조성을 0.5 중량％ ∼ 5.0 중량％ 로 하고, 스퍼터실 (11) 에 장착하는 ITO 타깃 (13A, 13B) 의 조성을 5.0 중량％ ∼ 15.0 중량％ 로 하고, 스퍼터실 (31) 에 장착하는 ITO 타깃 (33A, 33B) 의 조성을 0.5 중량％ ∼ 15.0 중량％ 로 하면 된다.

《다른 실시형태》

스퍼터 성막 장치에서는, DC 전원과 함께 마그넷 전극 (도시 생략) 을 설치하여 자장을 인가시키면서 스퍼터 성막을 실시해도 된다. 인가하는 자장은 성막 속도 등을 고려하여 설정하면 되고, 예를 들어 20 ∼ 150 mT 로 해도 되고, 30 ∼ 140 mT 가 바람직하다.

실시예

이하, 본 발명에 관해서 실시예를 사용하여 상세하게 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 넘지 않는 한 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 실시예 중, 특별히 언급하지 않는 한 「부」라는 것은 「중량부」를 의미한다.

[실시예 1]

두께가 50 ㎛ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 상에, 언더 코트층으로서 멜라민 수지：알키드 수지：유기 실란의 축합물의 중량비 2：2：1 의 열 경화형 수지로 이루어지는 층을 두께가 35 ㎚ 가 되도록 형성하였다. 산화인듐 90 중량％-산화주석 10 중량％ 의 소결체 재료를 타깃 (13A, 13B) 으로서 2 개 준비하고, 도 1 에 나타내는 바와 같이 스퍼터 성막 장치 (100) 에 있어서의 1 개의 스퍼터실 (11) 에 타깃 (13A, 13B) 을 2 개 장착하고, 각각에 DC 전원 (16) 을 접속하였다. 다음으로, 스퍼터 성막 장치 (100) 내를 진공 배기에 의해 1 × 10^-4 ㎩ 가 될 때까지 감압을 실시함과 함께, 기재 필름 (1) 의 탈가스도 충분히 실시하였다. 이와 같이 설정한 스퍼터 성막 장치 (100) 를 사용하여 타깃 (13A, 13B) 의 전력 밀도를 각각 2.1 W/㎠ 로 한 DC 듀얼 타깃 스퍼터법에 의해, 상기 언더 코트층 상에, 아르곤 가스 98 체적％ 와 산소 가스 2 체적％ 로 이루어지는 0.4 ㎩ 의 스퍼터실 내 분위기 중에서, 비정질이고 두께가 25 ㎚ 인 인듐-주석 복합 산화물로 이루어지는 투명 도전층을 형성하였다. 그 후, 대기 분위기 중, 150 ℃ 에서 1 시간 어닐 처리를 실시함으로써 투명 도전층을 결정화시켜, 투명 도전성 필름을 제작하였다.

[비교예 1]

도 1 에 나타내는 스퍼터 성막 장치 (100) 에 있어서의 스퍼터실 (11) 에 1 개의 ITO 타깃을 장착한 것 이외에는, 실시예 1 과 마찬가지로 투명 도전성 필름을 제작하였다.

[비교예 2]

DC 전원 대신에 MF-AC 전원 (40 ㎑) 을 ITO 타깃에 접속한 것 이외에는, 실시예 1 과 마찬가지로 투명 도전성 필름을 제작하였다.

＜평가＞

(비저항값의 측정)

4 단자법을 사용하여, 각 투명 도전성 필름의 투명 도전층의 표면 저항 (Ω/□) 을 측정하였다. 다음으로, 형광 X 선 분석 장치 (리가쿠사 제조) 로 투명 도전층의 막두께를 측정하고, 측정한 표면 저항과 막두께로부터 비저항을 산출하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

또한, 표 1 에는 스퍼터 레이트도 함께 나타낸다. 이것은 종래의 DC 싱글 타깃 스퍼터법을 채용하는 비교예 1 의 스퍼터 레이트를 100 ％ 로 했을 때의 실시예 1 및 비교예 2 의 상대비이다.

(결과 및 고찰)

실시예 1 에서는, 결정화 후의 투명 도전층의 비저항이 종래의 스퍼터법에 의한 비교예 1 보다 약 14 ％ 저감되어 있었다. 이것은, DC 듀얼 타깃 스퍼터법을 채용함으로써 플라즈마 밀도가 높아져, 치밀한 ITO 막이 성막된 것에서 기인한다고 생각된다. 또, 2 개의 ITO 타깃의 각각에 DC 전원을 접속하고 있으므로, 스퍼터 레이트를 비교예 1 의 2 배로 할 수 있어, ITO 성막의 고속화를 도모할 수 있다. 또한, 비교예 2 에서는 타깃을 2 개 사용하고 있지만, MF-AC 전원에 의해 교대로 플라즈마 방전되게 되어, 오히려 스퍼터 레이트 및 비저항 모두 열등한 것이 되었다.

1 : 기재 필름
2, 2a, 2b, 2c : 투명 도전층
10, 10′: 투명 도전성 필름
11, 21, 31 : 스퍼터실
13A, 13B, 23A, 23B, 33A, 33B : 타깃
16, 26, 36 : DC 전원
100, 110 : 스퍼터 성막 장치

Claims

기재 필름 상에 인듐-주석 복합 산화물을 함유하는 타깃으로부터 투명 도전층을 스퍼터법에 의해 형성하는 공정을 포함하는 투명 도전성 필름의 제조 방법으로서,
상기 스퍼터법은, 스퍼터 성막 장치에 있어서의 1 개의 스퍼터실당 2 개 구비된 상기 타깃에 각각 DC 전원을 접속하여 실시하는 DC 듀얼 타깃 스퍼터법인, 투명 도전성 필름의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 2 개의 타깃간의 최단 거리는 10 ㎜ 이상 150 ㎜ 이하인, 투명 도전성 필름의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 스퍼터 성막 장치에는, 2 개 이상의 스퍼터실이 형성되어 있고
각 스퍼터실에 있어서 독립적으로 DC 듀얼 타깃 스퍼터법에 의해 상기 투명 도전층을 형성하는, 투명 도전성 필름의 제조 방법.