JP2000222944A - Ｉｔｏ透明導電膜付き基板およびｉｔｏ透明導電膜の成膜方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラーフィルタ上に成膜したＩＴＯ透明導電
膜は、膜の圧縮応力が大きく、ひび割れや膜剥離が発生
しやすく、液晶表示素子の信頼性向上に課題があった。 【解決手段】 多結晶のＩＴＯ透明導電膜とし、その多
結晶を膜表面上から見たときの単結晶の結晶粒界が膜厚
方向に透明基板まで達する断面多角形の柱状の単結晶の
集合体とする。アーク放電プラズマ蒸着法により、酸化
錫含有酸化インジウム蒸着材料から前記基板までの距離
Ｌと成膜中の前記雰囲気ガスの全圧ｐについて、ｐ（Ｐ
ａ）≧−０．００１７Ｌ（ｍｍ）＋１．０かつｐ（Ｐ
ａ）≧０．４としてカラーフィルタ上に成膜する。低比
抵抗で６００ＭＰａ以下の低応力の膜が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＴＯ（錫を含有
する酸化インジウム）の多結晶透明導電膜が被覆された
基板、とりわけ液晶表示素子などの透明電極に好適に用
いられる圧縮応力が小さいＩＴＯ透明導電膜付き基板
と、そのＩＴＯ透明導電膜の成膜方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アーク放電プラズマを用いたイオンプレ
ーティング法を用いて成膜したＩＴＯ透明導電膜の圧縮
応力を下げる方法が、特開平３−２９２１６号公報に開
示されている。この方法によれば、２００℃程度に維持
した基板にＩＴＯ透明導電膜を成膜し、圧縮応力が小さ
い多結晶の膜が得られることが記載されている。しかし
ながら、上記公報に記載された方法により得られるＩＴ
Ｏ透明導電膜は、基板温度が２００℃の場合、比抵抗が
２×１０^−４Ωｃｍより小さいものが得られない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ＩＴＯ透明導電膜の比
抵抗が大きいと、膜のシート抵抗を低くするために膜厚
をより厚くする必要があり、これにより膜の圧縮応力が
増大する。比較的厚い膜の透明導電膜を液晶表示素子の
透明電極としたとき、電極のパターニングやその後の加
熱工程中で、膜の圧縮応力の解放によりＩＴＯ透明電極
にクラックが生じる課題があった。この課題を解決する
ことは、とりわけカラー表示に用いる有機樹脂成分を含
むカラーフィルタ上に成膜したＩＴＯ透明導電膜につい
ては、断線を防止し液晶表示素子の信頼性を高める上で
実用上極めて重要であった。

【０００４】上記課題を解決するためには、有機樹脂が
劣化しない温度領域である２００℃程度の基板温度で、
低圧縮応力でかつ低比抵抗のＩＴＯ透明導電膜を成膜す
ることが課題となる。本発明の目的は、上記のようにと
りわけ材料自体が有する熱的な制限から低温で成膜する
必要がある基板上に、低比抵抗で低い圧縮応力のＩＴＯ
透明導電膜を成膜した基板を得ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のＩＴＯ透明導電
膜付き基板は、膜の圧縮応力を小さくするために、基板
上に成膜したＩＴＯの多結晶膜を構成する単結晶の堆積
成長について着目し、その結果膜の圧縮応力を低減する
ために有効な単結晶の形状を見出したことにより、また
そのような透明導電膜の成膜法を見出したことによりな
されたものであって、透明基板上に錫を含有する酸化イ
ンジウムの単結晶の集合体からなる多結晶膜が成膜され
たＩＴＯ透明導電膜付き基板において、前記多結晶膜
が、膜表面上から見たときの前記単結晶の結晶粒界が膜
厚方向に前記透明基板まで達する断面多角形の柱状の単
結晶の集合体からなることを特徴とする。

【０００６】本発明の多結晶のＩＴＯ透明導電膜は単結
晶の集合体からなり、その単結晶は、膜表面から高倍率
の走査型電子顕微鏡等で観察したとき、その粒界で認め
られる輪郭は種々の多角形の形状をしている。観察され
る粒界は、膜厚方向に多角柱を形成するように基板表面
にまで達しており、単結晶の大部分の粒界は、基板表面
から膜表面まで基板面とはほぼ垂直方向に成長し、膜の
堆積成長の過程で隣接する結晶の他の粒界と交わること
がない。

【０００７】また、本発明のＩＴＯ透明導電膜の成膜方
法は、減圧した雰囲気が調整できる成膜室内でのアーク
放電プラズマ蒸着法により基板上に多結晶のＩＴＯ透明
導電膜を成膜する方法において、前記多結晶を酸化錫含
有酸化インジウム蒸着材料から基板までの距離Ｌと成膜
中の雰囲気ガスの全圧ｐについて、下記の不等式を満足
させて柱状の単結晶の集合体からなる多結晶とすること
を特徴とする。 ｐ（Ｐａ）≧−０．００１７Ｌ（ｍｍ）＋１．０ （１） ｐ（Ｐａ）≧０．４ （２）

【０００８】成膜中の雰囲気ガスの全圧ｐは、成膜室内
にアーク放電プラズマガンを経由して成膜室内に導入さ
れるアルゴン等の不活性ガスとＩＴＯ透明導電膜の比抵
抗に影響を及ぼす雰囲気中の酸素分圧を確保するため
に、成膜室の壁等に設けられたガス導入口から導入され
る酸素とにより調整することができる。

【０００９】低圧縮応力で、かつ低比抵抗のＩＴＯ透明
導電膜を、安定したアーク放電プラズマで成膜するに
は、酸化錫含有酸化インジウム蒸着材料から基板までの
距離Ｌと成膜中の雰囲気ガスの全圧ｐを選択することが
必要である。すなわち、Ｌとｐについて、上記（１）式
の範囲で成膜することが本発明の目的を達成する。

【００１０】さらに、本発明においては、成膜時の全圧
ｐは、アーク放電プラズマを安定に維持して蒸着材料に
照射させ、さらに低比抵抗（２×１０^−４Ωｃｍ以下さ
らには１１．６×１０^−４Ωｃｍ）とするために、上記
（２）式で示す圧力であることが必要である。

【００１１】全圧ｐは、好ましくは０．５Ｐａ以上とす
る。またアーク放電プラズマを安定して得る観点から、
全圧は２．０Ｐａ以下とするのが好ましく、さらには
１．０Ｐａ以下とするのが好ましい。

【００１２】酸化錫を含有する酸化インジウム蒸着材料
から基板までの距離Ｌについては、２００ｍｍ未満であ
ると、昇華蒸発する酸化インジウムからの輻射熱が基板
表面に到達し、これにより基板表面の温度が上昇して、
基板の温度制御が困難となるので好ましくない。また一
様な厚みの膜を基板全体に成膜することが困難となる点
でも好ましくない。一方、距離Ｌが５５０ｍｍを越える
と蒸発した酸化インジウムの基板への付着効率が著しく
低下するので、膜の成膜時間の増大、蒸着材料の使用効
率の低下等により成膜費用の経済性が低下するので好ま
しくない。

【００１３】本発明における蒸着材料の酸化錫を含有す
る酸化インジウムは、酸化錫と酸化インジウム粉末の混
合物や混合物の焼結体を用いることができる。そして混
合物中の酸化錫含有量は、ＩＴＯ透明導電膜の比抵抗を
小さくする観点からＩＴＯ透明導電膜の膜中の酸化錫が
３〜７重量％となるように選ばれる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を以下
に詳述する。図１は、本発明のＩＴＯ透明導電膜付き基
板の一実施例の一部断面図である。本発明のＩＴＯ透明
導電膜付き基板２１は、透明基板２５と透明基板２５の
上に成膜されたＩＴＯ透明導電膜２６からなる。透明基
板２５は、ガラス板２２、ガラス板２２の上に設けられ
たＲ、Ｇ、Ｂの３原色の画素が規則正しく配列されたカ
ラー表示用フィルタ２３およびカラー表示用フィルタ２
３の上にＲ、Ｇ、Ｂの画素境界の凹凸を減ずる等のため
に設けられた有機保護膜２４からなる。有機保護膜２４
とＩＴＯ透明導電膜２６の間に、二酸化珪素、酸化アル
ミニウム、窒化珪素等の酸化物や窒化物あるいは酸窒化
物の透明絶縁膜を設けることができる。

【００１５】ガラス板２２は、ガラス組成については特
に限定されない。無アルカリガラスやソーダライムシリ
カガラスを用いることができる。カラー表示用フィルタ
２３はアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂な
どを担体として、これら樹脂の中に顔料や染料あるいは
その両者を含有する公知のものを用いることができる。

【００１６】図２は、本発明のＩＴＯ透明導電膜の多結
晶を構成する柱状の単結晶の堆積成長状態を透過型電子
顕微鏡により観察したときの模式断面図である。図２
（ａ）に示されるように、本発明のＩＴＯ透明導電膜の
多結晶は、基板表面から成長した単結晶Ａの集合体から
なる。単結晶Ａは膜表面から見たとき多角形であり、膜
厚方向に柱状の形状をしており、単結晶Ａの粒界は基板
表面から膜表面までほぼ垂直に成長し、膜の堆積成長の
過程で隣接する結晶の粒界と交わることがない。すなわ
ち、断面多角形の形状は膜表面から基板表面まで維持さ
れている。

【００１７】単結晶Ａの結晶粒界は、たとえば膜断面方
向からの透過型電子顕微鏡を用いた暗視野像観察によっ
て見ることができる。基板表面から膜表面まで柱状に単
結晶が成長していく理由については明確でないが、基板
表面と平行な方向への成長速度が抑制されるときに、基
板面から膜表面まで他の結晶粒界と交叉しない柱状の単
結晶が成長するものと考えられる。図２（ｂ）および図
２（ｃ）は、単結晶Ａの結晶粒界が若干斜め方向に成長
しているが、隣接する結晶の粒界とは膜表面まで交叉す
るに至らない状態を示している。本発明の多結晶は、単
結晶のすべてまたは大部分がＡのタイプの単結晶で構成
されている。

【００１８】ＩＴＯ透明導電膜は、液晶表示素子の電極
として用いられるときに、酸によるウェットエッチング
により膜表面から溶解除去される。このとき後述する図
６に示すような結晶粒界の乱れが多く存在すると、ＩＴ
Ｏ透明導電膜が一様に溶解しなくなり、局部的に透明導
電膜の未溶解が生じてしまう。本発明のＩＴＯ透明導電
膜の多結晶を構成する単結晶の大部分の粒界は、基板表
面から膜表面まで他の粒界と交叉しない柱状の形状を有
しているので、酸によるパターニングが均一に行われ
る。

【００１９】本発明のＩＴＯ透明導電膜の多結晶を構成
する単結晶は、膜表面においてその透明基板の表面と平
行な方向の平均粒径が１５０ｎｍ以上であるのが好まし
く、２５０ｎｍ以上であるのがさらに好ましい。平均粒
径が１５０ｎｍ未満の比較的細かい結晶粒子になると、
自由電子は膜中を移動するのにより多くの結晶粒界を横
切って移動しなければならないので、易動度の低下の原
因になりＩＴＯ透明導電膜の比抵抗が大きくなってしま
うからである。この場合、低いシート抵抗を得るために
は膜厚を厚くする必要があるので、膜の圧縮応力を小さ
くすることが困難になる。

【００２０】また、本発明のＩＴＯ透明導電膜の多結晶
を構成する単結晶は、その透明基板の表面と平行な方向
の平均粒径が５００ｎｍ以下であるのが好ましく、４５
０ｎｍ以下であるのがさらに好ましい。ある単結晶とそ
の隣の単結晶の間の結晶粒界には凹凸が見られる。上記
の平均粒径が５００ｎｍを越えると、この凹凸が生じる
部分が膜の単位面積当たりで相対的に少なくなり、ＩＴ
Ｏ透明導電膜の表面がより平滑な面になってくる。この
ような膜表面の平滑化は、カラー液晶表示素子を製造す
る際に必要な配向膜の密着度を低下させ、また液晶表示
セルを作るための樹脂シール材の接着性を減じるので好
ましくない。

【００２１】本発明においては、膜厚みを１００ｎｍ以
上とするのが好ましく、２００ｎｍ以上とするのがさら
に好ましい。厚みが１００ｎｍ未満では１０Ω／□以下
のシート抵抗を得るのが困難で、高精細表示に必要な電
極抵抗を得ることが困難になるからである。本発明の透
明導電膜の厚みは、６００ｎｍ以下とするのが好まし
い。厚みが６００ｎｍを越えると、ＩＴＯの多結晶自体
が有する圧縮応力が高くなり、液晶表示素子を製造する
際にＩＴＯの多結晶自体の圧縮応力によって膜にクラッ
クが生じることがあるからである。

【００２２】本発明は、透明基板がガラス板上に着色成
分を含有する有機樹脂からなるカラー表示用フィルタを
設けた基板であるとき、とりわけ実用的効果が大きい。
本発明のＩＴＯ透明導電膜は、もともと材料的に密着性
がよくない有機樹脂上あるいは有機樹脂と着色剤とから
なるカラー表示用フィルタ上に形成されている場合、圧
縮応力の低減により透明導電膜と有機樹脂表面との密着
力が効果的に改善され、膜の剥離やひび割れが防止でき
るからである。

【００２３】ＩＴＯ透明導電膜の圧縮応力は、６００Ｍ
Ｐａ以下であるのが好ましい。ＩＴＯ透明導電膜の圧縮
応力を６００ＭＰａ以下とすることによって、液晶表示
素子を製造する際の電極パターニングや配向処理時の加
熱に際して、膜にクラックが生じることが極端に抑制さ
れる。

【００２４】図３は、本発明の実施例および比較例で得
られたＩＴＯ透明導電膜の圧縮応力と膜厚の関係をプロ
ットした図である。本発明が有する効果については、こ
の図を用いて後述する。

【００２５】図４は、本発明のＩＴＯ透明導電膜を基板
上に成膜するために用いた成膜装置の概略断面図であ
る。アーク放電プラズマ１３は、アーク放電プラズマ発
生ガン２と底部に永久磁石８を有する蒸着るつぼ７との
間で、プラズマ発生用直流電源５によって電圧が印加さ
れて生成される。アーク放電プラズマ発生ガン２として
は、複合陰極型プラズマ発生装置、圧力勾配型プラズマ
発生装置あるいは両者を組み合わせたプラズマ発生装置
が用いることができる。このようなプラズマ発生装置に
ついては、真空２５巻第１０号（１９８２年）に記載さ
れている公知のものを用いることができる。放電電極と
してのアーク放電プラズマ発生ガン２、永久磁石３を内
蔵した第１中間電極１１、磁気コイル４を内蔵した第２
中間電極１２および大口径磁気コイル１４を成膜室６の
側壁に設置し、成膜室６の底部に永久磁石８を備えた蒸
着るつぼ７を設け、これらを蒸着材料の蒸発手段とす
る。

【００２６】磁気コイル４により形成された水平磁場に
よって成膜室６内に引き出されたアーク放電プラズマ１
３の束を酸化錫を、含有する酸化インジウム蒸着材料１
７が充填された蒸着るつぼ７に導くために、蒸着るつぼ
７の底部に永久磁石８が設けられている。すなわち永久
磁石８の垂直磁場により、アーク放電プラズマ１３は成
膜室６内で下方に約９０°の方向に曲げられ蒸着材料に
照射される。蒸着るつぼ７はアーク放電プラズマ１３の
陽極として、アーク放電プラズマ発生ガン２は陰極とし
て作用する。

【００２７】基板１５の背面にヒーター１６が設けられ
ている。ヒーター１６により成膜中の基板１５が所定温
度に加熱される。放電ガス１がそのガス組成が制御され
てアーク放電プラズマ発生ガン２内を経て成膜室６内に
導入される。成膜室６内の雰囲気ガスの全圧ｐおよびガ
ス組成を制御するために、放電ガス１とは別に成膜室６
の側壁に設けられたガス導入口から雰囲気ガスの全圧調
整用ガス１０が導入され、成膜室６内の雰囲気ガスは、
真空排気口９を経由して真空排気ポンプ（図示されな
い）により排気される。

【００２８】基板１５への成膜は、基板１５を矢印方向
に移動（移動手段は図示されない）させながら行う。こ
こで酸化錫含有酸化インジウム蒸着材料から基板までの
距離は、蒸着材料から基板までの垂直方向の距離Ｌで示
される。

【００２９】図５は、本発明の実施例および比較例につ
いて、上記の距離Ｌと成膜中の雰囲気ガスの全圧ｐをプ
ロットしたｐ−Ｌ図である。

【００３０】図６は、比較例１および比較例２で得られ
たＩＴＯ透明導電膜の多結晶を構成する単結晶の堆積成
長状態を説明するための模式断面図である。図６（ａ）
は、基板表面から成長した単結晶の粒界が膜の表面に達
するまでに隣接する結晶の別の粒界と交叉し、柱状でな
い単結晶Ｂが形成されている状態を示している。図６
（ｂ）は、多結晶が柱状の単結晶の集合体からなる本発
明の理想的な状態からさらに遠い状態を示す図であり、
この膜は基板表面から膜表面に突き抜ける結晶粒界を有
する柱状単結晶Ａの他に、基板表面から成長した結晶粒
界が膜中で交叉してしまう単結晶Ｂを多く含んでいる。
膜が多くの単結晶Ｂで構成されると膜全体の圧縮応力が
大きくなる。

【００３１】以下に本発明を実施例と比較例により詳述
する。実施例および比較例のサンプルの作製および得ら
れたＩＴＯ透明導電膜の評価方法について共通な事項を
下記の１）〜３）に示す。 １）透明基板 ガラス板上にＲ、Ｇ、Ｂの画素からなる液晶表示用のカ
ラーフィルタが設けられ、その表面に画素の平坦化のた
めにアクリル系有機保護膜（耐熱温度が約２２０℃）が
形成されたもの。 ２）ＩＴＯ透明導電膜の成膜 ・成膜方法：断面が図４で示される成膜装置を用いて、
アーク放電プラズマを蒸着材料に照射して蒸着材料を蒸
発させる。 ・蒸着材料：酸化インジウム９５重量％酸化錫５重量％
の粉末焼結体 ・成膜時の基板温度：２００℃ ・アーク放電プラズマガンの放電電流：１５０Ａ ・雰囲気の酸素濃度：導入したアルゴンガスに対して１
０体積％ ３）膜の評価方法 （電極パターニング性試験）所定形状のマスキングレジ
ストを塗布後、４５℃の４７％臭化水素酸水溶液で露出
しているＩＴＯ透明導電膜を溶解除去し、その後４５℃
の５重量％水酸化ナトリウム水溶液によってマスキング
レジストを剥離した。得られたＩＴＯ透明導電膜の表面
について、膜割れもしくは膜剥離が起こっているか否か
を下記の基準で評価した。またパターン端部でのパター
ンの直線性を光学顕微鏡で観察した。 ◎：膜割れ・膜剥離無し ○：膜割れ・膜剥離が無いが若干パターン端部で乱れ有
り ×：膜割れ・膜剥離有り （単結晶の観察方法）膜断面方向から透過型電子顕微鏡
（トプコン製ＥＭ−００２Ｂ（加速電圧２００Ｖ））を
用いて、暗視野像観察を行い、１２万倍の写真として現
像し、得られた写真のコントラストから判定した。 （膜の圧縮応力の測定）理学製ＲＡＤ−ｒＣ（管球はＣ
ｒ（４０ＫＶ、２００ｍＡ）：λ＝２．２８９７Ａ）を
測定装置として用い、装置付属の応力測定プログラムを
用いて計算を行った。上記のＩＴＯの諸物性値として
は、ヤング率＝１１６０００ＭＰａ、ポアソン比＝０．
３５０、応力定数値＝−６５９．８９ＭＰａを用いた。
結晶の歪みがない場合の回折角を９７．３０２００°と
して計算した。 （平均粒径測定）膜表面を走査型電子顕微鏡で観察し測
長した。結晶粒子が細長い場合は、最も長い部分の径と
最も短い部分の径を合計して、それを２で除して求め
た。

【００３２】以下に実施例により本発明を説明する。 実施例１ 透明基板をアーク放電プラズマを発生させるプラズマガ
ンを備えた真空成膜装置の成膜室中の蒸着材料から垂直
上方向に５００ｍｍ離れた位置に設置し、真空排気ポン
プによって０．００２７Ｐａ以下の圧力に排気し、基板
を所定の温度まで加熱した。その後、放電ガスおよび全
圧調整用ガスとしてアルゴンガスおよび酸素を導入し、
アーク放電プラズマ発生ガンに１５０Ａの電流を供給
し、アーク放電プラズマを生起させた。全圧を０．５０
Ｐａに調整して、その後生起させたアーク放電プラズマ
を用いてＩＴＯ透明導電膜を３００ｎｍ成膜した。この
ようにして得られたＩＴＯ透明導電膜の多結晶膜の断面
は図１（ａ）に示されるものであった。その膜の圧縮応
力は４００ＭＰａであった。このＩＴＯ透明導電膜付き
基板をパターニング性試験で評価したところ膜割れ・膜
剥離は全く観察されなかった。成膜条件および膜評価結
果を表１に示す。このＩＴＯ透明導電膜の比抵抗は１．
４×１０^−４Ωｃｍと小さい値であった。

【００３３】実施例２〜実施例８ 透明基板と蒸着材料の距離、成膜中の全圧および膜厚を
成膜パラメータとして、実施例１と同様の方法でＩＴＯ
の多結晶膜を成膜した。その結果、単結晶の成長状態が
図２（ａ）、図２（ｂ）または図２（ｃ）で示される柱
状単結晶からなるＩＴＯ透明導電膜付き基板が得られ
た。パターニング性試験後による膜割れ・膜剥離は全く
観察されなかった。成膜条件および膜評価結果を表１に
示す。これらの実施例で得られたＩＴＯ透明導電膜の比
抵抗は１．４〜１．５×１０^−４Ωｃｍと小さい値であ
った。

【００３４】比較例１ 透明基板を成膜室中の蒸着材料から垂直方向に３００ｍ
ｍ離れた位置に設置し、真空排気ポンプによって０．０
０２７Ｐａ以下の圧力に排気し、基板を所定の温度まで
加熱した。その後、放電ガスおよび全圧調整用ガスとし
てアルゴンガスを導入し、アーク放電プラズマ発生ガン
に１５０Ａの電流を供給し、アーク放電プラズマを生起
させた。全圧を０．４０Ｐａに調整して、その後生起さ
せたアーク放電プラズマを用いてＩＴＯ透明導電膜を３
００ｎｍ成膜した。得られたＩＴＯ透明導電膜の多結晶
を構成する単結晶は、図６（ｂ）で示されるものであ
り、圧縮応力は８００ＭＰａであった。このＩＴＯ透明
導電膜の多結晶膜をパターニング性試験で評価したとこ
ろ膜割れおよび膜剥離が観察された。成膜条件および膜
評価結果をまとめて表１に示す。このＩＴＯ透明導電膜
の比抵抗は１．６×１０^−４Ωｃｍと小さい値であっ
た。

【００３５】比較例２〜比較例６ 透明基板と蒸着材料の距離、成膜中の全圧および膜厚を
表１の成膜条件とし、それ以外は実施例１と同様にして
ＩＴＯ透明導電膜の多結晶膜を成膜した。単結晶の成長
状態は図６（ａ）、図６（ｂ）に示されるもので、柱状
の単結晶の集合体からかなりくずれたものであり、膜の
圧縮応力はいずれも６３０ＭＰａ以上であった。このサ
ンプルについてパターニング性の試験を行ったところ、
膜割れおよび膜剥離が観察された。成膜条件および膜評
価結果をまとめて表１に示す。また、比較例２〜比較例
６で得られたＩＴＯ透明導電膜の比抵抗は１．４〜１．
５×１０^−４Ωｃｍと小さい値であった。

【００３６】表１の結果から、ＩＴＯの多結晶を透明基
板の有機樹脂表面から膜表面まで、その結晶粒界が図２
で示すように、柱状に成長した単結晶Ａの集合体とする
ことにより、膜の圧縮応力値を小さくすることができる
ことが分かった。その結果、電極のパターニングに際し
て膜割れや膜剥離が生じるのが防止できることが分かっ
た。膜の堆積成長の途中で図６で示すように結晶粒界が
交叉結合して生じる単結晶Ｂを多く含む場合、膜の圧縮
応力値が大きく液晶表示素子の製造時に膜のひび割れが
発生しやすいことが分かった。

【００３７】表１の結果について、膜の圧縮応力を縦軸
に膜厚を横軸にして単結晶の断面形状タイプ別にプロッ
トしたものを図３に示す。同じ膜厚で比較すると、図６
（ａ）あるいは図６（ｂ）の単結晶のタイプからなる多
結晶膜に比較して、図２（ａ）、図２（ｂ）あるいは図
２（ｃ）で示される実施例の単結晶のタイプからなる多
結晶膜は、膜の圧縮応力が小さいことが分かった。実施
例のサンプルのいずれも６００ＭＰａ以下の小さい圧縮
応力を有する多結晶膜であって、これらの膜は透明電極
として良好なパターニング特性を有することが分かっ
た。

【００３８】さらに、圧縮応力が６００ＭＰａ以下の値
を有し、電極のパターニング時に膜割れや膜剥がれが生
じなかった実施例１〜実施例８（図５で○印で示す）と
圧縮応力が６５０ＭＰａ以上の値を有し、電極パターン
時に膜割れあるいは膜剥がれが生じた比較例（図５で×
印で示す）について、それらを成膜したときの全圧ｐと
蒸着材料から基板までの距離Ｌとの関係を示す図５によ
れば、ｐ≧−０．００１７Ｌ＋１．０およびｐ≧０．４
の領域（ハッチ領域）で成膜すると、６００ＭＰａ以下
の圧縮応力が小さい低比抵抗のＩＴＯ透明導電膜とする
ことが分かった。

【００３９】

【表１】 ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ 例 成膜条件 単結晶 電極膜としての特性 −−−−−−−−−−− −−−−−−−− −−−−−−−− 透明基板と 全圧 膜厚 断面形状 粒径の 圧縮応力 ハ゜ターニンク゛ 蒸着材料の ｐ タイフ゜ 平均 性試験 成膜時の距 離Ｌ （ｍｍ） （Ｐａ）（ｎｍ） （ｎｍ) （ＭＰａ） −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 実施例１ ５００ ０．５０ ３００ 図２(a) ４５０ ４００ ◎ 実施例２ ５００ ０．４０ ４００ 図２(b) ３５０ ５００ ◎ 実施例３ ４００ ０．４０ ３００ 図２(c) ２００ ５２０ ○ 実施例４ ３５０ ０．６０ ３７０ 図２(c) ２５０ ５８０ ○ 実施例５ ４００ ０．４０ １００ 図２(c) １８０ ４５０ ◎ 実施例６ ５００ ０．５０ ６００ 図２(a) ４５０ ４１０ ◎ 実施例７ ２５０ ０．６０ ４００ 図２(c) ４５０ ６００ ○ 実施例８ ３５０ ０．４０ ４００ 図２(c) ４５０ ６００ ○ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 比較例１ ３００ ０．４０ ３００ 図６(b) ５００ ８００ × 比較例２ ５００ ０．１０ １５０ 図６(a) ４００ ６５０ × 比較例３ ３５０ ０．３０ ４００ 図６(a) ５５０ ８５０ × 比較例４ ４００ ０．２０ １５０ 図６(b) ５２０ ６８０ × 比較例５ ４００ ０．３２ ３００ 図６(a) ４５０ ７５０ × 比較例６ ５００ ０．１５ １５０ 図６(a) ２２０ ６３０ × ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

【００４０】

【発明の効果】本発明のＩＴＯ透明導電膜は単結晶の集
合体からなる多結晶の膜であり、その多結晶は、膜の表
面上から見たときの結晶粒界が基板の表面とほぼ垂直な
方向に基板表面まで達した柱状の単結晶で主として構成
されているので、膜の内部圧縮応力が小さい。これによ
り、透明基板との密着力が大きく、液晶表示素子の製造
工程の酸エッチングによる電極パターニング工程で膜の
ひび割れや膜の剥離の発生を防止することができ、歩留
り良く液晶表示素子を製造することができる。

【００４１】また、本発明のＩＴＯ透明導電膜の成膜方
法によれば、アーク放電プラズマを酸化錫を含有する酸
化インジウムの蒸着材料に照射し蒸発させて基板にＩＴ
Ｏの多結晶膜を成膜するに際し、成膜時の雰囲気の全圧
と蒸着材料から基板までの距離を所定の関係を満足する
するようにしたので、圧縮応力の小さいＩＴＯ透明導電
膜とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の断面図である。

【図２】本発明のＩＴＯ透明導電膜を構成する単結晶の
集合状態を示す模式断面図である。

【図３】実施例および比較例で得られたＩＴＯ透明導電
膜の圧縮応力と膜厚の関係を示す図である。

【図４】本発明を実施するのに用いた成膜装置の概略断
面図である。

【図５】成膜時の全圧と蒸着材料から基板までの距離が
及ぼすＩＴＯ透明導電膜の圧縮応力への影響を示すｐ−
Ｌ図である。

【図６】比較例で得られたＩＴＯ透明導電膜を構成する
単結晶の集合状態を示す模式断面図である。

【符号の説明】

１：放電ガス、２：アーク放電プラズマ発生ガン、３、
８：永久磁石、４：磁気コイル、５：プラズマ発生用直
流電源、６：成膜室、７：蒸着るつぼ、９真空排気口、
１０：全圧調整用ガス、１１：第１中間電極、１２：第
２中間電極、１３：アーク放電プラズマ、１４：大口径
磁気コイル、１５：透明基板、１６：ヒーター、２１：
本発明のＩＴＯ透明導電膜付き基板、２２：ガラス板、
２３：カラー表示用フィルタ、２４：有機保護膜、２
５：透明基板、２６：ＩＴＯ透明導電膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｂ 13/00 ５０３ Ｈ０１Ｂ 13/00 ５０３Ｂ (72)発明者 荻野 悦男 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号 日本板硝子株式会社内 Ｆターム(参考） 2H090 HA04 HB13X HC18 JA08 JB02 JC09 LA01 LA15 2H092 HA04 MA08 MA35 NA15 NA18 NA28 PA08 4K029 AA09 BA50 BB08 BC09 BD00 CA04 DD06 EA01 EA03 5G307 FA01 FB01 FC05 5G323 BA02 BB04

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上に錫を含有する酸化インジウ
   ムの単結晶の集合体からなる多結晶膜が成膜されたＩＴ
   Ｏ透明導電膜付き基板において、前記多結晶膜が、膜表
   面上から見たときの前記単結晶の結晶粒界が膜厚方向に
   前記透明基板まで達する断面多角形の柱状の単結晶の集
   合体からなることを特徴とするＩＴＯ透明導電膜付き基
   板。
2. 【請求項２】 前記透明基板が、ガラス板上に着色成分
   を含有する有機樹脂からなるカラー表示用フィルタが設
   けられた基板であることを特徴とする請求項１に記載の
   カラー液晶表示用ＩＴＯ透明導電膜付き基板。
3. 【請求項３】 前記多結晶膜の圧縮応力が６００ＭＰａ
   以下であることを特徴とする請求項２に記載のカラー液
   晶表示用ＩＴＯ透明導電膜付き基板。
4. 【請求項４】 前記多結晶膜の膜厚が１００ｎｍ以上で
   あることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
   ＩＴＯ透明導電膜付き基板。
5. 【請求項５】 前記多結晶膜の膜厚が６００ｎｍ以下で
   あることを特徴とする請求項４に記載のＩＴＯ透明導電
   膜膜付き基板。
6. 【請求項６】 減圧した雰囲気が調整できる成膜室内で
   のアーク放電プラズマ蒸着法により基板上に多結晶のＩ
   ＴＯ透明導電膜を成膜する方法において、前記多結晶を
   酸化錫含有酸化インジウム蒸着材料から前記基板までの
   距離Ｌと成膜中の前記雰囲気ガスの全圧ｐについて、下
   記の不等式を満足させて柱状の単結晶の集合体からなる
   多結晶とすることを特徴とするＩＴＯ透明導電膜の成膜
   方法。 ｐ（Ｐａ）≧−０．００１７Ｌ（ｍｍ）＋１．０ ｐ（Ｐａ）≧０．４