JPS5998407A - 透明導電膜の製造方法 - Google Patents
透明導電膜の製造方法Info
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- JPS5998407A JPS5998407A JP20915082A JP20915082A JPS5998407A JP S5998407 A JPS5998407 A JP S5998407A JP 20915082 A JP20915082 A JP 20915082A JP 20915082 A JP20915082 A JP 20915082A JP S5998407 A JPS5998407 A JP S5998407A
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Landscapes
- Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、反応性スパッタリング法により透明導電膜を
製造する方法に関する。
製造する方法に関する。
一般に、可視光領域で透明で、かつ導電性を有する透明
導電膜は、液晶ディスプレイ、ELディスプレイなどの
新しいディスプレイ方式における透明電極や、アモルフ
ァスシリコン太陽電池における透明電極として使用され
る他に、フォトマスクの帯電防止のための透明ガラス基
板上に形成して使用されている。
導電膜は、液晶ディスプレイ、ELディスプレイなどの
新しいディスプレイ方式における透明電極や、アモルフ
ァスシリコン太陽電池における透明電極として使用され
る他に、フォトマスクの帯電防止のための透明ガラス基
板上に形成して使用されている。
これ等の透明導電膜は、インジウム、スズ又はアンチモ
ンあるいはこれらの合金などから成る金属材料をターゲ
ットとして、アルゴンなどの不活性ガスと酸素ガスなど
の活性ガスを含む混合ガス中でスパッタリングする方法
により透明基板上に成膜される。この成膜時の透明導電
膜は、透明度が高いものの、抵抗値が可なり大きいため
、大気中にて熱処理することにより、抵抗値を小さくさ
せている。そして、スパッタリングにおける酸素ガス濃
度と成膜速度との関係は、酸素ガス濃度が小→大になる
にしたがって、成膜速度が大→小に移行するが、その場
合、ターゲット表面は酸素ガス濃度が小のとき未酸化膜
状態であるが、ある値を越えると急激に酸化が進行し高
抵抗の酸化膜となることから、従来のスパッタリング条
件としては、ターゲット表面に酸化膜が形成される直前
の状態で行われていた。しかしながら、この状態は、酸
素ガス濃度の微増に対して成膜速度が急激に減少するた
めに、スパッタリング条件の制御が困難であり、所望な
透明導電膜を成膜させる点で量産性に欠けていた。また
、このようなスパッタリングによって得た透明導電膜は
、大気中にて熱処理しても比抵抗を更に小さくすること
ができず、導電性の点で不満足なものであった。
ンあるいはこれらの合金などから成る金属材料をターゲ
ットとして、アルゴンなどの不活性ガスと酸素ガスなど
の活性ガスを含む混合ガス中でスパッタリングする方法
により透明基板上に成膜される。この成膜時の透明導電
膜は、透明度が高いものの、抵抗値が可なり大きいため
、大気中にて熱処理することにより、抵抗値を小さくさ
せている。そして、スパッタリングにおける酸素ガス濃
度と成膜速度との関係は、酸素ガス濃度が小→大になる
にしたがって、成膜速度が大→小に移行するが、その場
合、ターゲット表面は酸素ガス濃度が小のとき未酸化膜
状態であるが、ある値を越えると急激に酸化が進行し高
抵抗の酸化膜となることから、従来のスパッタリング条
件としては、ターゲット表面に酸化膜が形成される直前
の状態で行われていた。しかしながら、この状態は、酸
素ガス濃度の微増に対して成膜速度が急激に減少するた
めに、スパッタリング条件の制御が困難であり、所望な
透明導電膜を成膜させる点で量産性に欠けていた。また
、このようなスパッタリングによって得た透明導電膜は
、大気中にて熱処理しても比抵抗を更に小さくすること
ができず、導電性の点で不満足なものであった。
本発明の目的は、以上の欠点を除去した透明導電膜の製
造方法を提供することであり、すなわち、第1の目的は
、スパッタリング条件の制御を容易にして量産性を向上
させた透明導電膜の製造方法を提供することであり、第
2の目的は、比抵抗が小さい透明導電膜の製造方法を提
供することである。
造方法を提供することであり、すなわち、第1の目的は
、スパッタリング条件の制御を容易にして量産性を向上
させた透明導電膜の製造方法を提供することであり、第
2の目的は、比抵抗が小さい透明導電膜の製造方法を提
供することである。
このような目的を達成させるため、本発明は、透明導電
膜用金属材料をターゲットとし、スパッタガスを不活性
ガスと酸素ガスを含む混合ガスにし、前記ターゲットの
表面に酸化層が形成される状態に前記酸素ガスの?11
度を設定して反応性スパッタリングにより前記金属材料
を透明基板上に成膜した後、不活性ガス雰囲気中で30
0〜500°Cにて熱処理することを特徴とする透明導
電膜の製造方法である。ここで、「透明導電膜用金属材
料」としてはインジウム、スズ、アンチモン等の金属材
料又はこれらの合金、「不活性ガス」としてはアルゴン
(Ar)、ネオン(Ne)、クリプトン(Kr)、キセ
ノン(Xe )などのガス、「透明基板」としてはソー
ダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ボロンシ
リケートガラス、石英ガラス、サファイア等、「不活性
ガス雰囲気」としては前述した不活性ガスの他に窒素ガ
スが挙げられる。
膜用金属材料をターゲットとし、スパッタガスを不活性
ガスと酸素ガスを含む混合ガスにし、前記ターゲットの
表面に酸化層が形成される状態に前記酸素ガスの?11
度を設定して反応性スパッタリングにより前記金属材料
を透明基板上に成膜した後、不活性ガス雰囲気中で30
0〜500°Cにて熱処理することを特徴とする透明導
電膜の製造方法である。ここで、「透明導電膜用金属材
料」としてはインジウム、スズ、アンチモン等の金属材
料又はこれらの合金、「不活性ガス」としてはアルゴン
(Ar)、ネオン(Ne)、クリプトン(Kr)、キセ
ノン(Xe )などのガス、「透明基板」としてはソー
ダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ボロンシ
リケートガラス、石英ガラス、サファイア等、「不活性
ガス雰囲気」としては前述した不活性ガスの他に窒素ガ
スが挙げられる。
第1図は酸素流量と成膜速度の関係を示す特性図テアリ
、横軸ハ酸素流ffi (SCCM : 5tan −
dar d cubic Centilllete
r per m1nite)、縦軸は成膜速度を表
わす。なお、不活性ガスとして流量70SCCMのアル
ゴンを使用し、曲線aはスパッタ電流l5p=0.7A
、曲線すはI 5p=1.5Aおよび曲線Cは[p=2
.5Aに設定している。
、横軸ハ酸素流ffi (SCCM : 5tan −
dar d cubic Centilllete
r per m1nite)、縦軸は成膜速度を表
わす。なお、不活性ガスとして流量70SCCMのアル
ゴンを使用し、曲線aはスパッタ電流l5p=0.7A
、曲線すはI 5p=1.5Aおよび曲線Cは[p=2
.5Aに設定している。
従来のスパッタリング条件は、前述したとおりターゲッ
ト表面に酸化膜が形成される直前の状態、すなわち、曲
線a、bおよびCにおいてそれぞれal、bl、および
C1の各点近傍にて成膜していたため、各点より僅かだ
け酸素流量が少なくなった場合、成膜速度が急激に増大
し、透明な膜から次色ぽい膜になって透過率が極端に低
下し、一方各点より僅かだけ酸素流量が多くなった場合
、透過率は変わらないものの、比抵抗が3桁程度高(な
ってしまう。したがって、従来のスパッタリング条件は
、各点における酸素ガス流量の許容量を極めて少なくし
なければならず、点a+ で±0゜58CCM程度、
点b1 で±O’、3SCCM程度、点CI で±0
.3SCCMより少なくしなければならない。このよう
な許容量を少な(することは、当然にして酸素ガス流量
のコントロールを制約させることになり、スパッタ電流
を大きくして成膜速度を高くしたくても、その成膜速度
は比較的許容量が多い点a1 での値(±0.5SC
CM)が限界であった。
ト表面に酸化膜が形成される直前の状態、すなわち、曲
線a、bおよびCにおいてそれぞれal、bl、および
C1の各点近傍にて成膜していたため、各点より僅かだ
け酸素流量が少なくなった場合、成膜速度が急激に増大
し、透明な膜から次色ぽい膜になって透過率が極端に低
下し、一方各点より僅かだけ酸素流量が多くなった場合
、透過率は変わらないものの、比抵抗が3桁程度高(な
ってしまう。したがって、従来のスパッタリング条件は
、各点における酸素ガス流量の許容量を極めて少なくし
なければならず、点a+ で±0゜58CCM程度、
点b1 で±O’、3SCCM程度、点CI で±0
.3SCCMより少なくしなければならない。このよう
な許容量を少な(することは、当然にして酸素ガス流量
のコントロールを制約させることになり、スパッタ電流
を大きくして成膜速度を高くしたくても、その成膜速度
は比較的許容量が多い点a1 での値(±0.5SC
CM)が限界であった。
一方、本発明では、酸素ガス濃度をターゲットの表面に
酸化層が形成される状態にて反応性スパッタリングによ
り成膜することから、a+、、blおよびC1の各点よ
り酸素ガス流量が多い領域、すなわち酸素ガス流量が点
a1 で17SCCM以上、点bl で24secM
以上、点0+ r36sCCM以上であればよい。そ
して、曲線Cのようにスパッタ電流を大きくした場合、
点c1 の成膜速度は曲線aの点a1 のものよりも
約3倍速くすることができる。一方。本発明は被抵抗の
低減手段として、成膜後、不活性ガス雰囲気中で300
〜500℃にて熱処理する。
酸化層が形成される状態にて反応性スパッタリングによ
り成膜することから、a+、、blおよびC1の各点よ
り酸素ガス流量が多い領域、すなわち酸素ガス流量が点
a1 で17SCCM以上、点bl で24secM
以上、点0+ r36sCCM以上であればよい。そ
して、曲線Cのようにスパッタ電流を大きくした場合、
点c1 の成膜速度は曲線aの点a1 のものよりも
約3倍速くすることができる。一方。本発明は被抵抗の
低減手段として、成膜後、不活性ガス雰囲気中で300
〜500℃にて熱処理する。
透明導電膜の電気伝導を左右する要因には、例えば酸化
インジウム中に含まれるスズ、酸化スズ中に含まれるア
ンチモンのような不純物の他に、酸素の空格子点の量、
粒子の大きさおよび結晶の配向性など様々なパラメータ
がある。本発、明は上記要因のうち、主に酸素の空格子
点の形成に際して、その量を均一かつ最適にして、比抵
抗の小さい透明導電膜を形成させる。この酸素の空格子
点は、ある温度で電気伝導に大きく寄与する。通常、こ
の温度は300〜500℃程度であるが、この温度で大
気中にて熱処理すると、膜の酸化が激しく進行するため
、酸素の空格子の発生を阻止することになり、大気中の
熱処理では、比抵抗を大巾に低減させることができない
。一方、本発明の熱処理は、不活性ガス雰囲気中で行わ
れることから、膜の酸化を阻止することになり、酸素の
空格子を適度に増やして、比抵抗を大巾に低減させるこ
とができる。
インジウム中に含まれるスズ、酸化スズ中に含まれるア
ンチモンのような不純物の他に、酸素の空格子点の量、
粒子の大きさおよび結晶の配向性など様々なパラメータ
がある。本発、明は上記要因のうち、主に酸素の空格子
点の形成に際して、その量を均一かつ最適にして、比抵
抗の小さい透明導電膜を形成させる。この酸素の空格子
点は、ある温度で電気伝導に大きく寄与する。通常、こ
の温度は300〜500℃程度であるが、この温度で大
気中にて熱処理すると、膜の酸化が激しく進行するため
、酸素の空格子の発生を阻止することになり、大気中の
熱処理では、比抵抗を大巾に低減させることができない
。一方、本発明の熱処理は、不活性ガス雰囲気中で行わ
れることから、膜の酸化を阻止することになり、酸素の
空格子を適度に増やして、比抵抗を大巾に低減させるこ
とができる。
次に、本発明の詳細な説明する。
(実施例1)
反応性スパッタリング法によりターゲットとして1Qw
t%のスズを含むインジウム合金を使用し、アルゴンと
酸素のモル比が80 : 20%の混合ガスを導入し、
チャンバー内を3x 10−5torrに調整して、ス
パッタ電流1sp=0.7Aで透明なガラス基板(LE
−30+保谷硝子製ソーダライムガラス)上に透明導電
膜(膜厚1000A)を成膜した。なお、本例の酸素流
量対成膜速度の特性は、第1図の曲線a中の点aZに相
当する。成膜後の分光透過率は、波長550nmの光に
対して83%で、比抵抗は8xlO−”ΩCmであった
。成膜した透明ガラス基板を窒素ガス雰囲気中、400
℃で1時間熱処理することにより、前述した透過率は−
はとんど変化しなかったが、比抵抗については2X10
−”Ωcmまで低減させた。なお、窒素ガス雰囲気の代
わりに大気中で同温度同時間熱処理した場合には、比抵
抗は1x10うΩcmまでしか低減しなかった。本例の
酸化インジウムを主体とする膜における酸化スズの含有
比率は、酸化スズを4wt%よりも少なくしたり、50
wt%より多くした場合、いずれも透過率は変わらない
ものの、比抵抗が大きくなり、実用に供しなくなる。し
たがって、酸化インジウムを主体とする膜における酸化
スズ含有比率は4〜50wt%の範囲以内が好ましい。
t%のスズを含むインジウム合金を使用し、アルゴンと
酸素のモル比が80 : 20%の混合ガスを導入し、
チャンバー内を3x 10−5torrに調整して、ス
パッタ電流1sp=0.7Aで透明なガラス基板(LE
−30+保谷硝子製ソーダライムガラス)上に透明導電
膜(膜厚1000A)を成膜した。なお、本例の酸素流
量対成膜速度の特性は、第1図の曲線a中の点aZに相
当する。成膜後の分光透過率は、波長550nmの光に
対して83%で、比抵抗は8xlO−”ΩCmであった
。成膜した透明ガラス基板を窒素ガス雰囲気中、400
℃で1時間熱処理することにより、前述した透過率は−
はとんど変化しなかったが、比抵抗については2X10
−”Ωcmまで低減させた。なお、窒素ガス雰囲気の代
わりに大気中で同温度同時間熱処理した場合には、比抵
抗は1x10うΩcmまでしか低減しなかった。本例の
酸化インジウムを主体とする膜における酸化スズの含有
比率は、酸化スズを4wt%よりも少なくしたり、50
wt%より多くした場合、いずれも透過率は変わらない
ものの、比抵抗が大きくなり、実用に供しなくなる。し
たがって、酸化インジウムを主体とする膜における酸化
スズ含有比率は4〜50wt%の範囲以内が好ましい。
(実施例2)
反応性スパッタリング法によりターゲットとして10w
t%のアンチモンを含むスズ合金を使用し、アルゴンと
酸素のモル比が30 : 70%の混合ガスを導入し、
チャンバー内を3x 10−3torrに調整し、スパ
ッタ電流2.5Aで透明基板(NA−40:保谷硝子製
アルミノシリケートガラス)上に透明導電膜(膜厚10
00人)を成膜した。なお、本例の酸素流量対成膜速度
の特性は、第1図に示した10wt%のスズを含むイン
ジウム合金をターゲットとして使用したものに変換すれ
ば、同図の曲線C中の点CZ に相当する。成膜後の分
光透過率は波長550nmの光に対して83%で、比抵
抗は10“6Ωcmのオーダーであった。この成膜した
透明ガラス基板をアルゴン雰囲気中、420℃で1時間
熱処理することにより、前述した透過率は2%低減した
が、比抵抗については3x10−3Ωcmまで低減させ
た。なお、大気中の同温度熱処理では2X10−”Ωc
mまでしか低減しなかった。本例の酸化スズを主体とす
る膜における酸化アンチモンの含有比率について、酸化
アンチモンを4wt%より少なくしたり、60wt%よ
り多くした場合、いずれも透過率はほとんど変わらない
が、比抵抗が大きくなり、実用に供しな(なる。したが
って、酸化スズを主体とする膜における酸化アンチモン
の含有比率は4〜6owt%の範囲以内が好ましい。
t%のアンチモンを含むスズ合金を使用し、アルゴンと
酸素のモル比が30 : 70%の混合ガスを導入し、
チャンバー内を3x 10−3torrに調整し、スパ
ッタ電流2.5Aで透明基板(NA−40:保谷硝子製
アルミノシリケートガラス)上に透明導電膜(膜厚10
00人)を成膜した。なお、本例の酸素流量対成膜速度
の特性は、第1図に示した10wt%のスズを含むイン
ジウム合金をターゲットとして使用したものに変換すれ
ば、同図の曲線C中の点CZ に相当する。成膜後の分
光透過率は波長550nmの光に対して83%で、比抵
抗は10“6Ωcmのオーダーであった。この成膜した
透明ガラス基板をアルゴン雰囲気中、420℃で1時間
熱処理することにより、前述した透過率は2%低減した
が、比抵抗については3x10−3Ωcmまで低減させ
た。なお、大気中の同温度熱処理では2X10−”Ωc
mまでしか低減しなかった。本例の酸化スズを主体とす
る膜における酸化アンチモンの含有比率について、酸化
アンチモンを4wt%より少なくしたり、60wt%よ
り多くした場合、いずれも透過率はほとんど変わらない
が、比抵抗が大きくなり、実用に供しな(なる。したが
って、酸化スズを主体とする膜における酸化アンチモン
の含有比率は4〜6owt%の範囲以内が好ましい。
以上のとおり、本発明によれば、不活性ガス中の酸素ガ
ス濃度をターゲット表面に酸化層が形成される状態にて
反応性スパッタリングにより透明基板上に透明導電膜用
金属材料を成膜して、次いで不活性ガス雰囲気中で熱処
理することにより、スパッタリング条件の制御を容易に
して量産化を可能にし、しかも所望な透過率と比抵抗が
得られるから、透明導電膜の製造手段として非常に有効
である。
ス濃度をターゲット表面に酸化層が形成される状態にて
反応性スパッタリングにより透明基板上に透明導電膜用
金属材料を成膜して、次いで不活性ガス雰囲気中で熱処
理することにより、スパッタリング条件の制御を容易に
して量産化を可能にし、しかも所望な透過率と比抵抗が
得られるから、透明導電膜の製造手段として非常に有効
である。
第1図は酸素流量と成膜速度の関係を示す特性図である
。 駿九*−1(SCCM) 憾 1 図 手 続 補 正 τ1)(自発)1、事イ′1
の表示 昭和57年特π′[願第2091!i0舅2
、発明の名称 透明導電膜の装造方法3、補正をづる
者 11(′1どの関係 Qh n’r出願人住所 車Ω都
力i ’li7区西新宿1丁I]13番12.3・Jノ
1’i0 l”F l−03(348) 1221ホ
)7 万ラス 名称 :朱式会社 保 谷 硝 了 明η■1書の「発明の詳細な説明」の欄5、補正の内容 (1) 明(1じ1)第3頁第8行へ・第9行に「酸素
ガために、」と補正する。 (2) 明’flll FJ第6頁第17行に「被抵抗
」どあるを1゛比抵抗」と訂正ザる。 3) 明細書第8頁第5行〜第6行に「ソーダライムカ
ラス」とあるを[アルミノボロシリケート万ラス」と訂
正する。 以上
。 駿九*−1(SCCM) 憾 1 図 手 続 補 正 τ1)(自発)1、事イ′1
の表示 昭和57年特π′[願第2091!i0舅2
、発明の名称 透明導電膜の装造方法3、補正をづる
者 11(′1どの関係 Qh n’r出願人住所 車Ω都
力i ’li7区西新宿1丁I]13番12.3・Jノ
1’i0 l”F l−03(348) 1221ホ
)7 万ラス 名称 :朱式会社 保 谷 硝 了 明η■1書の「発明の詳細な説明」の欄5、補正の内容 (1) 明(1じ1)第3頁第8行へ・第9行に「酸素
ガために、」と補正する。 (2) 明’flll FJ第6頁第17行に「被抵抗
」どあるを1゛比抵抗」と訂正ザる。 3) 明細書第8頁第5行〜第6行に「ソーダライムカ
ラス」とあるを[アルミノボロシリケート万ラス」と訂
正する。 以上
Claims (3)
- (1) 透明導電膜用金属材料をターゲットとし、スパ
ッタガスを不活性ガスと酸素ガスを含む混合ガスにし、
前記ターゲットの表面に酸化層が形成される状態に前記
酸素ガスの濃度を設定して反応性スパッタリングにより
前記金属材料を透明基板上に成膜した後、不活性ガス雰
囲気中で300〜500℃にて熱処理することを特徴と
する透明導電膜の製造方法。 - (2) 透明基板上の膜が4〜5Qwt%の酸化スズを
含む酸化インジウムであることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の透明導電膜の製造方法。 - (3) 透明基板上の膜が4〜5Qwt%の酸化アンチ
モンを含む酸化スズであることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の透明導電膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20915082A JPS5998407A (ja) | 1982-11-29 | 1982-11-29 | 透明導電膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20915082A JPS5998407A (ja) | 1982-11-29 | 1982-11-29 | 透明導電膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5998407A true JPS5998407A (ja) | 1984-06-06 |
Family
ID=16568135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20915082A Pending JPS5998407A (ja) | 1982-11-29 | 1982-11-29 | 透明導電膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5998407A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003239069A (ja) * | 2002-02-15 | 2003-08-27 | Ulvac Japan Ltd | 薄膜の製造方法及び装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS496168A (ja) * | 1972-04-10 | 1974-01-19 | ||
| JPS56130009A (en) * | 1980-03-17 | 1981-10-12 | Sharp Kk | Method of producing transparent conductive film |
-
1982
- 1982-11-29 JP JP20915082A patent/JPS5998407A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS496168A (ja) * | 1972-04-10 | 1974-01-19 | ||
| JPS56130009A (en) * | 1980-03-17 | 1981-10-12 | Sharp Kk | Method of producing transparent conductive film |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003239069A (ja) * | 2002-02-15 | 2003-08-27 | Ulvac Japan Ltd | 薄膜の製造方法及び装置 |
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