JPH07107809B2 - 透明導電膜の生成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はアナログ液晶表示板やアナログ液晶スイッチ等
に用いるのに好適な透明導電膜の生成方法に関するもの
である。

［従来の技術］ アナログ液晶表示板やアナログ液晶スイッチ等に用いる
透明導電膜は光透過性が良く、適当な面抵抗を有し、均
一性が良好であることが必要とされる。透明導電膜の面
抵抗値が小さすぎると電力損失が大きくなったり、膜面
上における発熱のため液晶の寿命が短くなったりし、逆
に面抵抗値が大きすぎると素子の高周波特性が悪くな
る。この種の用途では、一般には10⁶〜10⁹Ω／□程度の
面抵抗値が必要である。

従来透明導電膜として、酸化錫SnO₂と酸化インジウムIn
₂O₃との混合物からなるものが知られている。この透明
導電膜は酸化錫SnO₂に酸化インジウムIn₂O₃をドーパン
トとして加えた組成物または錫SnにインジウムInをドー
パントとして加えた組成物を膜生成用組成物として、不
活性ガスとともに酸素ガスが供給された真空チャンバ内
で真空蒸着法により生成される。この場合、ドーパント
の含有比を増大させることにより、生成される透明導電
膜の面抵抗値を増大させ得ることが明らかにされている
が、その結果得られる面抵抗値は、最大のものでも10⁵
Ω／□のオーダーであった。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のように、酸化錫に酸化インジウムをドーパントと
して加えた組成物を膜生成用組成物として従来の方法に
より透明導電膜を生成した場合、得られる透明導電膜の
抵抗値は、最大でも10⁵Ω／□のオーダーであり、10⁶Ω
／□以上のオーダーの面抵抗値を有する高抵抗の透明導
電膜を得ることはできなかった。

本発明の目的は、酸化錫に酸化インジウムをドーパント
として加えた組成物または錫にインジウムをドーパント
として加えた組成物を膜生成用組成物として用いて、10
⁶Ω／□以上のオーダーの面抵抗値を有する高抵抗の透
明導電膜を得ることができるようにした透明導電膜の生
成方法を提案することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本願第１の発明は、酸素ガスを供給して反応性雰囲気と
した真空チャンバ内で、真空蒸着法により基板に透明導
電膜を生成させる方法において、酸化錫または錫を膜生
成用組成物としてを用い、真空チャンバ内に酸素ガス及
び膜生成用組成物の少なくとも一方を活性化するための
プラズマ領域を形成しつつ前記基板上に膜を生成させ、
次いで大気炉中で300℃以上の温度で前記膜を熱処理す
ることを特徴とする。

また本願第２の発明は、酸化錫に酸化インジウムをドー
パントとして30重量パーセント以下加えた膜生成用組成
物、または錫にインジウムをドーパントとして30重量パ
ーセント以下加えた膜生成用組成物を用いて、上記第１
の発明と同様な方法により膜を生成させ、膜生成後300
℃以上の温度で熱処理を行うことを特徴とする。

［発明の作用］ 上記のように、酸化錫若しくは錫単体を膜生成用組成物
とするか、または酸化錫に30重量パーセント以下の酸化
インジウムまたは酸化亜鉛をドーパントとした加えたも
の若しくは錫に30重量パーセント以下のインジウムをド
ーパントとして加えたものを膜生成用組成物として用い
て、真空チャンバ内にプラズマ領域を形成する真空蒸着
法により膜を生成させ、その後300℃以上の温度で熱処
理を行うと、10⁶Ω／□以上の高抵抗を有し且つ耐薬品
性に優れた透明導電膜を得ることができることが明らか
になった。

特に第２の発明のように酸化インジウムまたはインジウ
ムをドーパントとして加えた膜生成用組成物を用いて、
基板の耐熱温度を超えない範囲で熱処理温度を高く設定
すると、面抵抗値を高くすることができる。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本発明の実施例を説明する。

この実施例では、酸化錫SnO₂単体及び酸化錫SnO₂に０〜
30重量パーセントの酸化インジウムIn₂O₃をドーパント
として加えた組成物を膜生成用組成物とし、これを真空
チャンバ内のるつぼに入れて真空チャンバ内を真空引き
した後、該真空チャンバ内にアルゴンガス及び酸素ガス
を所定の分圧になるまで供給した。そして電子ビームに
より膜生成用組成物を加熱蒸発させるとともに、基板の
近傍にプラズマ領域を形成して酸素ガス及び蒸発させら
れた膜生成用組成物をイオンやラジカルに活性化させつ
つ基板に膜を生成させ、その後、電気炉により300℃以
上の温度で熱処理を行った。

第１図は真空蒸着法を実施する蒸着装置の構成を示した
もので、同図において１は接地されたベース、２はベー
ス１の上に伏せた状態で着脱可能に配置されてフランジ
部2aにより気密保持が図られた釣鐘状のチャンバであ
る。ベース１にはバルブ３及び４を介してガス導入管５
及び排気管６が接続され、これらガス導入管５及び排気
管６の一端はチャンバ２内に開口している。ガス導入管
５の他端には図示しない流量制御部を介して酸素ガスボ
ンベ及びアルゴンガスボンベのガス供給源が接続されて
いる。排気管６の他端には図示しない真空ポンプ等の排
気装置が接続され、この排気装置を駆動することができ
るようになっている。またチャンバ２内は図示しないリ
ークバルブにより外気と連通させ得るようにもなってい
る。

チャンバ２内のベース１上には、るつぼ７が設置されて
いる。このるつぼ７は、その上部にペレット装填用凹部
7aを備え、該凹部内には酸化錫SnO₂に酸化インジウムIn
₂O₃を30重量パーセント以下添加した膜生成用組成物
（蒸発材料）８のペレットが装填されている。

チャンバ２内にプラズマを発生させるため、相対向させ
て配置され平行平板からなる高周波放電電極9,9が取付
けられている。高周波放電電極9,9の一方はベース１を
気密に貫通させて取付けられたブッシングＢを通して高
周波の高電圧を出力する高周波電源10に接続され、他方
は接地されている。高周波電極9,9の上方で且つペレッ
ト装填用凹部7aに対向する位置に大径の貫通孔（図示せ
ず。）を有する基板ホルダ11が設けられている。この基
板ホルダ11はブッシングＢを介して直流のバイアス電源
14の負極に接続され、バイアス電源14の正電極は接地さ
れている。基板ホルダ11の上にはガラス等からなる基板
12が載置される。

基板ホルダ11の上方には基板12を加熱するためのヒータ
13が設けられ、このヒータは図示しない電源に接続され
ている。

るつぼ７の側面には電子ビーム発生器15が設けられ、こ
の電子ビーム発生器15が発生した電子ビームEBは図示し
ない偏向コイルにより偏向されてペレット装填用凹部7a
内の膜生成用組成物８に照射されるようになっている。

本実施例では、上記の真空蒸着装置を用いて先ずるつぼ
７のペレット装填用凹部7a内に膜生成用組成物（蒸発材
料）を装填し、ガラス基板12を基板ホルダ11の上に載置
した。次いでチャンバ２をベース１の上に載置してバル
ブ３を閉じ、排気管６に接続した図示しない排気装置に
よりチャンバ２内を真空状態にした。チャンバ２内が所
定の真空状態になった時にヒータ13に通電して基板12を
昇温させ、基板12の温度が約400℃となり、チャンバ２
内の真空度が４×10^-6Torr以下になった時にガス導入管
のバルブ３を開いて、チャンバ２内に酸素ガスとアルゴ
ンガスとの混合ガスを導入した。この場合、チャンバ２
内の酸素ガスの分圧を１×10^-4〜５×10^-4Torr、アルゴ
ンガスの分圧を３×10^-4〜１×10^-3Torrの範囲にそれぞ
れ設定し、高周波放電電極9,9間に約100Wの高周波電力
を供給して、電極9,9間にプラズマ領域を形成した。そ
して電子ビーム発生器15を作動させて電子ビームEBを発
生させ、該電子ビームにより膜生成用組成物８を加熱蒸
発させて基板12の下面に透明導電膜を生成させた。

所定の膜厚の透明導電膜が生成された後、ヒータ13への
通電を停止させて基板12の温度を低下させ、図示しない
リークバルブから外気を流入させてチャンバ２内を大気
圧に戻し、チャンバ２をベース１から外して基板12を取
出した。

次いで上記のようにして得られた透明導電膜を電気炉に
入れ、大気中で300℃以上の温度で加熱処理を行った。
当然のことながらこの熱処理温度の上限は、基板12の耐
熱温度により決まる。例えば、ガラス基板を用いる場合
には、該ガラスの軟化温度以上にならないように熱処理
温度を設定する。

この場合膜質に影響を与えるパラメータとしては、蒸発
物質の混合比、基板12の温度、酸素圧力、蒸着速度等の
成膜条件が挙げられる。

基板12の温度が低すぎたり、酸素圧力が低すぎたり、蒸
着速度が速すぎたりすると、酸化が充分に行われないた
め、光の透過性が悪くなる。実験によると、基板温度を
300℃以上、酸素圧力を１×10^-4Torr以上、蒸着速度を1
0Å/sec以下に設定すると80％以上の光透過率を得るこ
とができることが明らかになった。

上記の様な成膜条件下でIn₂O₃の含有比αを変えた種々
のペレットを用意して、約1000Åの膜厚の透明導電膜を
生成させ、膜生成後の熱処理温度をパラメータにとって
その面抵抗値を測定したところ、第２図のような結果が
得られた。ここで含有比αは、SnO₂の質量ＸとIn₂O₃の
質量Ｙとの総和に対するIn₂O₃の質量Ｙの比（重量％）
［α＝｛Y/（Ｘ＋Ｙ）｝×100］である。尚第２図に示
した各ケースの熱処理時間は３［ｈ］である。

第２図より、酸化錫に30重量パーセント以下の酸化イン
ジウムを添加したものを膜生成用組成物として用いる
か、または酸化錫単体を膜生成用組成物として用いて膜
を生成させ、且つ膜生成後の熱処理温度を300℃以上に
設定することにより、10⁷〜10¹²Ω／□の範囲の面抵抗
値を得ることができることが明らかになった。

第２図より、高抵抗化に最適な酸化インジウムの含有比
及び熱処理温度はそれぞれ10重量パーセント及び600℃
であり、この時に得られる面抵抗値は８×10¹²Ω／□で
ある。

また酸化インジウムの含有比αを30％とし、熱処理温度
を300℃としてガラス基板（コーニング7059）上に得た
透明導電膜（膜厚500Å）のサンプルの光透過率を、光
の波長を変化させて測定したところ、第３図の結果が得
られた。この結果より、波長550nmにおいて80％以上の
透過率があることが分る。

次に上記と同じ透明導電膜のサンプルを（１＋１）希塩
酸に72時間浸漬したところ、外観上変化は見られず、面
抵抗値の変化も見られなかった。

更に、膜厚を500Åから4000Åまで変化させて同様の実
験を行ったところ、結果は上記と同様であった。またプ
ラズマを発生させる高周波電力を50〜1000［Ｗ］まで変
化させたが、得られた結果は高周波電力を100Wとした上
記の例と同様であった。

上記の例では、酸化錫に０〜30重量パーセントの酸化イ
ンジウムをドーパントとして加えたものを膜生成用組成
物として用いたが、錫に０〜30重量パーセントのインジ
ウムをドーパントとして加えたものを膜生成用組成物と
したところ第４図のような結果が得られた。ここで含有
比βは、Snの質量ＸとInの質量Ｙとの総和に対するInの
質量Ｙの比（重量％）［β＝｛Y/（Ｘ＋Ｙ）｝×100］
である。

またインジウムの含有比βを30％とし、熱処理温度を30
0℃としてガラス基板（コーニング7059）上に得た透明
導電膜（膜厚500Å）のサンプルの光透過率を第５図に
示す。波長550nmにおいて80％以上の透過率が得られる
ことが分る。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、10⁶Ω／□以上の高抵
抗を有し、透過率が高く且つ安定性が高い透明導電膜を
得ることができ、透明導電膜の高抵抗化の要請に応える
ことができる利点がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は真空蒸着法により本発明を実施する場合に用い
る蒸着装置の概略構成を示す断面図、第２図は本発明の
一実施例において得られた透明導電膜の、ドーパントの
含有比に対する面抵抗値の変化を熱処理温度をパラメー
タとして示した線図、第３図は同実施例により得られた
透明導電膜の透過率を光の波長に対して示した線図、第
４図は本発明の他の実施例において得られた透明導電膜
のドーパント含有比に対する面抵抗値の変化を熱処理温
度をパラメータとして示した線図、第５図は同実施例に
より得られた透明導電膜の透過率を光の波長に対して示
した線図である。 ２……真空チャンバ、７……るつぼ、９……高周波放電
電極、10……高周波電源、11……基板ホルダ、12……基
板。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸素ガスを供給して反応性雰囲気とした真
   空チャンバ内で、真空蒸着法により基板に透明導電膜を
   生成させる方法において、 酸化錫または錫を膜生成用組成物として用い、 酸素ガス及び膜生成用組成物の少なくとも一方を活性化
   するためのプラズマ領域を前記真空チャンバ内に形成し
   つつ前記基板上に膜を生成させ、 次いで大気炉中で300℃以上の温度で前記膜を熱処理す
   ることを特徴とする透明導電膜の生成方法。
2. 【請求項２】酸素ガスを供給して反応性雰囲気とした真
   空チャンバ内で、真空蒸着法により基板に透明導電膜を
   生成させる方法において、 酸化錫に酸化インジウムをドーパントとして30重量パー
   セント以下加えた膜生成用組成物、または錫にインジウ
   ムをドーパントとして30重量パーセント以下加えた膜生
   成用組成物を用い、 酸素ガス及び膜生成用組成物の少なくとも一方を活性化
   するためのプラズマ領域を前記真空チャンバ内に形成し
   つつ前記基板上に膜を生成させ、 次いで大気炉中で300℃以上の温度で前記膜を熱処理す
   ることを特徴とする透明導電膜の生成方法。