(57)【要約】【課題】密度が十分に高く、比抵抗も十分に低い酸化亜鉛系スパッタリングターゲットおよびその製造方法を提供する。【解決手段】ドーパント材料としてγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造し、この酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法により酸化亜鉛系透明導電膜を成膜する。γ−Ａｌ2 Ｏ3 は１〜３重量％含有させる。酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、酸化亜鉛粉末とγ−Ａｌ2 Ｏ3 粉末とを混合し、この混合粉末を１１５０〜１３００℃で焼結することにより製造する。γ−Ａｌ2 Ｏ3 の粒子サイズは好ましくは０．５μｍ以下とする。【選択図】図１
2010121183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドーパント材料としてγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造するようにした酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項２】
上記γ−Ａｌ2 Ｏ3 を１重量％以上３重量％以下含有させる請求項１記載の酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項３】
酸化亜鉛粉末とγ−Ａｌ2 Ｏ3 粉末とを混合して焼結する請求項２記載の酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項４】
上記酸化亜鉛粉末と上記γ−Ａｌ2 Ｏ3 粉末とを混合して１１５０℃以上１３００℃以下の温度で焼結する請求項３記載の酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項５】
上記γ−Ａｌ2 Ｏ3 の粒子サイズを０．５μｍ以下０．３μｍ以上とする請求項４記載の酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項６】
ドーパント材料としてγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いた酸化亜鉛系スパッタリングターゲット。
【請求項７】
上記γ−Ａｌ2 Ｏ3 を１重量％以上３重量％以下含有する請求項６記載の酸化亜鉛系スパッタリングターゲット。
【請求項８】
上記γ−Ａｌ2 Ｏ3 の粒子サイズが０．５μｍ以下０．３μｍ以上である請求項７記載の酸化亜鉛系スパッタリングターゲット。
【請求項９】
ドーパント材料としてγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いた酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法により酸化亜鉛系透明導電膜を成膜するようにした酸化亜鉛系透明導電膜の製造方法。
【請求項１０】
直流スパッタリング装置を用いて上記酸化亜鉛系透明導電膜を成膜するようにした請求項９記載の酸化亜鉛系透明導電膜の製造方法。
【請求項１１】
上記酸化亜鉛系透明導電膜をスパッタリング法により成膜した後、１２０℃以上の温度で熱処理を行うようにした請求項１０記載の酸化亜鉛系透明導電膜の製造方法。
【請求項１２】
ドーパント材料としてγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いた酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法により成膜された酸化亜鉛系透明導電膜。
【請求項１３】
ドーパント材料としてγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いた酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法により成膜された酸化亜鉛系透明導電膜を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、酸化亜鉛系透明導電膜の成膜に適用して好適な酸化亜鉛系スパッタリングターゲットおよびその製造方法ならびに酸化亜鉛系透明導電膜およびその製造方法ならびにこの酸化亜鉛系透明導電膜を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、タッチパネルなどの電子機器用の透明導電膜としては、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）に酸化錫（ＳｎＯ2 ）をドープしたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が広く用いられていた。しかしながら、近年のインジウムの枯渇に伴うＩＴＯの価格の高騰により、ＩＴＯの代替材料の開発が急務となっている。このＩＴＯの代替材料の中でも、資源が豊富で安価な酸化亜鉛（ＺｎＯ）系透明導電材料が注目を集めており、盛んに研究開発が行われている。
【０００３】
この酸化亜鉛系透明導電膜の成膜方法としては、スパッタリング法、パルスレーザデポジション（ＰＬＤ）法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの各種の方法が知られている。これらの中でも、高速成膜が可能であるなどの理由により、スパッタリング法がもっぱら採用されている。
【０００４】
従来、低抵抗でかつ透明性に優れた酸化亜鉛系透明導電膜をスパッタリング法により成膜するためのスパッタリングターゲットには、酸化亜鉛（ＺｎＯ）に酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）を２重量％ドープしたＡＺＯターゲットが用いられてきた（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２５８８３６号公報
【特許文献２】特開２００６−２０００１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、スパッタリング法により安定した成膜を行うためには、安定した放電が可能なスパッタリングターゲットを用いる必要がある。このため、スパッタリングターゲットの密度を高く、比抵抗を低くすることが不可欠である。しかしながら、特許文献１、２に提案されたＡＺＯターゲットでは、製造後のターゲットの密度が低く、比抵抗も高いという問題があった。
【０００７】
そこで、この発明が解決しようとする課題は、密度が十分に高く、比抵抗も十分に低い酸化亜鉛系スパッタリングターゲットおよびその製造方法を提供することである。
この発明が解決しようとする他の課題は、低抵抗でかつ透明性に優れた良質の酸化亜鉛系透明導電膜およびその製造方法ならびにこの酸化亜鉛系透明導電膜を用いた電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、この発明を案出するに至った。その概要について説明すると、次の通りである。
特許文献１、２に提案されたＡＺＯターゲットにおいて酸化亜鉛にドープされたＡｌ2 Ｏ3 は、α型結晶構造を有するα−Ａｌ2 Ｏ3 である。これまで、ＡＺＯターゲットの製造方法において酸化亜鉛にドープするＡｌ2 Ｏ3 の結晶構造には何ら着目されていなかったが、本発明者らは、鋭意研究の結果、酸化亜鉛にドープするＡｌ2 Ｏ3 の結晶構造によって、得られるＡＺＯターゲットの密度や比抵抗が大きく異なることが分かった。具体的には、酸化アルミニウムの結晶構造には上述のα型以外にβ型、γ型が存在するが、ドーパント材料としてγ型結晶構造を有するγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いることにより、ターゲットの密度を最も高く、比抵抗を最も低くすることができることを見出した。ここで、γ−Ａｌ2 Ｏ3 は立方晶系の結晶構造を有し、１０００℃以上に加熱するとα−Ａｌ2 Ｏ3 に転移することが知られている。
この発明は、本発明者らが独自に得た上記の知見に基づいてさらに検討を行った結果、案出されたものである。
【０００９】
すなわち、上記課題を解決するために、第１の発明は、
ドーパント材料としてγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造するようにした酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの製造方法である。
第２の発明は、
ドーパント材料としてγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いた酸化亜鉛系スパッタリングターゲットである。
【００１０】
第３の発明は、
ドーパント材料としてγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いた酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法により酸化亜鉛系透明導電膜を成膜するようにした酸化亜鉛系透明導電膜の製造方法である。
第４の発明は、
ドーパント材料としてγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いた酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法により成膜された酸化亜鉛系透明導電膜である。
【００１１】
第５の発明は、
ドーパント材料としてγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いた酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法により成膜された酸化亜鉛系透明導電膜を有する電子機器である。
ここで、電子機器は透明導電膜を用いる限り各種のものであってよいが、具体的には、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、タッチパネルなどであり、透明導電膜の用途も問わない。
【００１２】
第１〜第５の発明においては、酸化亜鉛系スパッタリングターゲットのγ−Ａｌ2 Ｏ3 の含有率は必要に応じて選択されるが、低い比抵抗を得る観点からは、好適には、１重量％以上３重量％以下、最も好適には２重量％程度に選択される。酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、典型的には、酸化亜鉛粉末とγ−Ａｌ2 Ｏ3 粉末とを混合して焼結することにより製造される。焼結温度は必要に応じて選択されるが、好適には１１５０℃以上１３００℃以下とする。酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの密度を高くし、比抵抗を低くする観点からは、好適には、γ−Ａｌ2 Ｏ3 粉末として粒子サイズがより小さいもの、具体的には粒子サイズが例えば０．５μｍ以下のものを用いる。この場合、γ−Ａｌ2 Ｏ3 粉末の粒子サイズは典型的には０．３μｍ以上であるが、これに限定されるものではない。
【００１３】
第３〜第５の発明においては、酸化亜鉛系透明導電膜をスパッタリング法により成膜した後、必要に応じて、１２０℃以上の温度で熱処理（あるいは焼成）を行うことにより酸化亜鉛系透明導電膜を安定化する。こうすることで、例えば、酸化亜鉛系透明導電膜の比抵抗の経時変化を防止することができる。
【００１４】
上述のように構成されたこの発明においては、酸化亜鉛系スパッタリングターゲットのドーパント材料としてγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いることにより、ドーパント材料としてα−Ａｌ2 Ｏ3 を用いた場合に比べて、密度を十分に高くし、比抵抗を十分に低くすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、密度が十分に高く、比抵抗も十分に低い酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを得ることができる。そして、この酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法により酸化亜鉛系透明導電膜を成膜することにより、低抵抗でかつ透明性に優れた良質の酸化亜鉛系透明導電膜を高い生産性で低コストで容易に作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、発明を実施するための最良の形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（酸化亜鉛系スパッタリングターゲットおよびその製造方法）
２．第２の実施の形態（酸化亜鉛系スパッタリングターゲットおよびその製造方法）
３．第３の実施の形態（酸化亜鉛系透明導電膜の製造方法）
【００１７】
〈１．第１の実施の形態〉
［酸化亜鉛系スパッタリングターゲットおよびその製造方法］
第１の実施の形態においては、まず、ＺｎＯ粉末と、ドーパントとしての標準粒子サイズ（２．２μｍ）のγ−Ａｌ2 Ｏ3 粉末とを混合する。このとき、この混合粉末中にγ−Ａｌ2 Ｏ3 粉末が１〜３重量％含まれるようにする。
【００１８】
次に、この混合粉末をホットプレス装置においてモールド内に充填し、不活性ガス雰囲気中において混合粉末を加圧成形して焼結を行う。
こうして、ドーパント材料としてγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いた酸化亜鉛系スパッタリングターゲットが製造される。
【００１９】
表１に、こうして製造された酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの密度および比抵抗を示す。表１には、比較のために、ドーパント材料としてγ−Ａｌ2 Ｏ3 の代わりにα−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて同様な方法により製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの密度および比抵抗も示す。ただし、いずれの場合もα−Ａｌ2 Ｏ3 およびγ−Ａｌ2 Ｏ3 の含有率は２重量％、焼結温度はα−Ａｌ2 Ｏ3 を用いた場合は１１５０℃、γ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いた場合は１１５０℃または１３００℃とした。
【００２０】
【表１】
2010121183.tif 000003
【００２１】
表１より、ドーパント材料としてα−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの密度は４．５８ｇ／ｃｍ3 である。これに対し、ドーパント材料としてγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて同じ焼結温度で製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの密度は４．９１ｇ／ｃｍ3 と約７％高い。また、ドーパント材料としてα−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの比抵抗は４．１３×１０-4Ω・ｃｍである。これに対し、ドーパント材料としてγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの比抵抗は３．５５×１０-4Ω・ｃｍと約１４％も低い。
【００２２】
さらに、表１より、ドーパント材料としてγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いた場合、焼結温度を１３００℃として製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、焼結温度を１１５０℃として製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに比べて、密度はより高く、比抵抗はより低いことが分かる。焼結温度が１３００℃を超えると、酸化亜鉛の分解蒸発が激しくなるため、焼結体の重量減少が生じて生産性が低下する傾向が強まるため、焼結温度は１３００℃を超えないようにするのが好ましい。以上のことから、焼結温度は１１５０〜１３００℃が好ましい。
【００２３】
以上のように、この第１の実施の形態によれば、ドーパント材料としてγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造するようにしている。こうして製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、ドーパント材料としてα−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに比べて、密度を十分に高く、比抵抗を十分に低くすることができ、良好なターゲット特性を得ることができる。このため、スパッタリング装置においてこの酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを用いて成膜を行う際に放電を安定に行わせることができため、酸化亜鉛系透明導電膜を安定に成膜することができる。
【００２４】
〈２．第２の実施の形態〉
［酸化亜鉛系スパッタリングターゲットおよびその製造方法］
第２の実施の形態においては、まず、標準粒子サイズ（２．２μｍ）のγ−Ａｌ2 Ｏ3 粉末をジルコニア（ＺｒＯ2 ）ビーズで粉砕して粒子サイズを０．５μｍ以下とする。
次に、ＺｎＯ粉末と粒子サイズが０．５μｍ以下とされたγ−Ａｌ2 Ｏ3 粉末とを混合する。このとき、この混合粉末中にγ−Ａｌ2 Ｏ3 粉末が１〜３重量％含まれるようにする。
【００２５】
次に、この混合粉末をホットプレス装置においてモールド内に充填し、不活性ガス雰囲気中において混合粉末を加圧成形して焼結を行う。
こうして、ドーパント材料として粒子サイズ０．５μｍ以下のγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いた酸化亜鉛系スパッタリングターゲットが製造される。
【００２６】
表２に、こうして製造された酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの密度および比抵抗を示す。表２には、比較のために、粒子サイズ０．５μｍ以下のγ−Ａｌ2 Ｏ3 粉末の代わりに標準粒子サイズ（２．２μｍ）のγ−Ａｌ2 Ｏ3 粉末を用いて上述と同様の方法により製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲットおよび粒子サイズ０．５μｍ以下のγ−Ａｌ2 Ｏ3 粉末の代わりに標準粒子サイズ（２．２μｍ）のα−Ａｌ2 Ｏ3 粉末を用いて上述と同様の方法により製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの密度および比抵抗も示す。ただし、いずれの場合もα−Ａｌ2 Ｏ3 およびγ−Ａｌ2 Ｏ3 の含有率は２重量％、焼結温度は１１５０℃とした。
【００２７】
【表２】
2010121183.tif 000004
【００２８】
表２より、ドーパント材料として標準粒子サイズ（２．２μｍ）のγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの密度は４．９１ｇ／ｃｍ3 と高い。また、ドーパント材料として粒子サイズ０．５μｍ以下のγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの密度は５．５ｇ／ｃｍ3 とさらに高い。
【００２９】
また、ドーパント材料として標準粒子サイズ（２．２μｍ）のγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの比抵抗は３．５５×１０-4Ω・ｃｍと低い。また、ドーパント材料として粒子サイズ０．５μｍ以下のγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの比抵抗は１．２１×１０-4Ω・ｃｍとさらに低い。
【００３０】
以上のように、この第２の実施の形態によれば、ドーパント材料として粒子サイズ０．５μｍ以下のγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造するようにしている。こうして製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、ドーパント材料としてα−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した従来の酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに比べて、密度をより高く、比抵抗をより低くすることができ、良好なターゲット特性を得ることができる。このため、スパッタリング装置においてこの酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを用いて成膜を行う際に放電を安定に行わせることができため、酸化亜鉛系透明導電膜を安定に成膜することができる。さらに、後述のように、酸化亜鉛系透明導電膜の成膜時の異常放電発生量を大幅に低減することができるため、酸化亜鉛系透明導電膜をより安定に成膜することができる。
【００３１】
〈３．第３の実施の形態〉
［酸化亜鉛系透明導電膜の製造方法］
第３の実施の形態においては、第２の実施の形態においてドーパント材料として粒子サイズ０．５μｍ以下のγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法により酸化亜鉛系透明導電膜を基板上に成膜する。成膜温度は必要に応じて選ばれる。
この後、必要に応じて、成膜された酸化亜鉛系透明導電膜を熱処理（あるいは焼成）する。
【００３２】
酸化亜鉛系透明導電膜の成膜に用いるスパッタリング装置は特に制限されず、必要に応じて選択される。このスパッタリング装置としては、具体的には、例えば、直流（ｄｃ）スパッタリング装置（ｄｃマグネトロンスパッタリング装置など）や高周波（ｒｆ）スパッタリング装置（ｒｆマグネトロンスパッタリング装置など）を用いることができる。
【００３３】
〈実施例１〉
ドーパント材料として粒子サイズ０．５μｍ以下のγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを用いてｄｃマグネトロンスパッタリング装置により酸化亜鉛系透明導電膜を成膜した。
使用したｄｃマグネトロンスパッタリング装置を図１に示す。
【００３４】
図１に示すように、ｄｃマグネトロンスパッタリング装置は真空容器１１を有する。真空容器１１の内部は、真空容器１１の一端に取り付けられた排気ポンプ１２により真空排気することができるようになっている。排気ポンプ１２の上流側には排気コンダクタンス調整用のゲートバルブ１３が設けられている。
【００３５】
真空容器１１内の下部に上記の酸化亜鉛系スパッタリングターゲット１４が配置されている。また、真空容器１１内の上部に成膜を行う基板１５が、酸化亜鉛系スパッタリングターゲット１４と対向して設置される。
【００３６】
酸化亜鉛系スパッタリングターゲット１４はカソードとなる電極１６上に設置されている。電極１６は導電性の電極ホルダー１７上に設置されている。電極ホルダー１７は真空容器１１の底面に設けられた開口１１ａに取り付けられている。電極ホルダー１７と真空容器１１との間はＯ−リング１８によりシールされている。電極ホルダー１７の内部には冷却配管１９、２０により冷却水を循環させることができ、電極ホルダー１７を冷却することができるようになっている。
【００３７】
電極ホルダー１７は直流電源２１に接続され、この直流電源２１により電極ホルダー１７に直流電力を印加することができるようになっている。電極１６と真空容器１１の底面との間に露出した電極ホルダー１７を覆うようにシールド２２が設けられている。このシールド２２により、成膜時に電極ホルダー１７がプラズマに晒されるのを防止することができる。
【００３８】
基板１５は基板ホルダー２３上に設置されている。基板ホルダー２３は真空容器１１の上面に設けられた開口１１ｂに取り付けられている。基板ホルダー２３と真空容器１１との間はＯ−リング２４によりシールされている。基板ホルダー２３は接地されている。
【００３９】
真空容器１１の内部の酸化亜鉛系スパッタリングターゲット１４の周辺にはプロセスガス導入口２５が設けられている。このプロセスガス導入口２５にはガス配管２６が接続されている。このガス配管２６はガス配管２７、２８に分岐している。ガス配管２７の一端からＡｒガスが、ガス配管２８の一端からＯ2 ガスが供給される。ガス配管２７、２８にはそれぞれ流量コントローラー２９、３０が取り付けられている。そして、これらのガス配管２６〜２８を介してプロセスガス導入口２５から真空容器１１内にスパッタリングガスとしてのＡｒガスおよびＯ2 ガスを導入することができるようになっている。
【００４０】
上記のｄｃマグネトロンスパッタリング装置により、酸化亜鉛系スパッタリングターゲット１４を用いて酸化亜鉛系透明導電膜を基板１５上に成膜した。成膜条件は下記の通りである。
【００４１】
基板温度：室温
到達真空度：２×１０-4Ｐａ以下
スパッタリングガス：Ａｒ
スパッタリングガス圧：０．４Ｐａ
ｄｃパワー：４５０Ｗ
膜厚：１２０ｎｍ
基板１５：無アルカリガラス基板（コーニング＃１７３７）
【００４２】
酸化亜鉛系透明導電膜の成膜中の酸化亜鉛系スパッタリングターゲット１４の異常放電発生量（回／分）を測定した結果を図２に示す。図２には、比較のために、ドーパント材料として標準粒子サイズ（２．２μｍ）のγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを用いて酸化亜鉛系透明導電膜の成膜を行った時の同様な結果を併せて示す。
【００４３】
図２に示すように、ドーパント材料として標準粒子サイズ（２．２μｍ）のγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを用いた場合の異常放電発生量は１６２．８（回／分）であったのに対し、ドーパント材料として粒子サイズ０．５μｍ以下のγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲット１４を用いた場合の異常放電発生量は０．６（回／分）と激減している。これは、ドーパント材料として粒子サイズ０．５μｍ以下のγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲット１４では、上述のように密度が十分に高く、比抵抗が十分に低いことによる。
【００４４】
図３および図４は、ドーパント材料として標準粒子サイズ（２．２μｍ）のα−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した従来の酸化亜鉛系スパッタリングターゲット（α−ＡＺＯ）、ドーパント材料として標準粒子サイズ（２．２μｍ）のγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲット（γ−ＡＺＯ）およびドーパント材料として粒子サイズ０．５μｍ以下のγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲット（γ−ＡＺＯ（微粉末））を用いて成膜を行った酸化亜鉛系透明導電膜の成膜直後の光学特性の測定結果を示す。ここで、図３および図４はそれぞれ酸化亜鉛系透明導電膜の透過特性および吸収特性を示す。
【００４５】
表３に、図３および図４の測定結果より求めた酸化亜鉛系透明導電膜の可視光平均の透過率および吸収率ならびに波長４６０ｎｍにおける透過率を示す。
【００４６】
【表３】
2010121183.tif 000005
【００４７】
表３より、ドーパント材料として標準粒子サイズ（２．２μｍ）のα−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した従来の酸化亜鉛系スパッタリングターゲット（α−ＡＺＯ）を用いて成膜を行った酸化亜鉛系透明導電膜の可視光平均の透過率は７４．１％と低い。これに対し、ドーパント材料として標準粒子サイズ（２．２μｍ）のγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲット（γ−ＡＺＯ）を用いて成膜を行った酸化亜鉛系透明導電膜の可視光平均の透過率は７４．５％と高い。さらに、ドーパント材料として粒子サイズ０．５μｍ以下のγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲット（γ−ＡＺＯ（微粉末））を用いて成膜を行った酸化亜鉛系透明導電膜の可視光平均の透過率は７９．３％であり、極めて高かった。
【００４８】
表４は、上述の三種類の酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを用いて酸化亜鉛系透明導電膜の成膜を行った後、大気中において１２０℃で１時間熱処理（前処理）を行った後およびその後に９０℃で１００時間の耐環境試験を行った後の酸化亜鉛系透明導電膜の抵抗値（面抵抗）の測定結果を示す。
【００４９】
【表４】
2010121183.tif 000006
【００５０】
表４より、上述の三種類の酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを用いて成膜を行った酸化亜鉛系透明導電膜のいずれも、成膜後に１２０℃で１時間熱処理（前処理）を行うことにより、耐環境試験前後の抵抗値の変化は極めて小さくなっていることが分かる。１２０℃という低い温度の前処理は、基板１５としてガラス基板を用いる場合だけでなく、プラスチック基板を用いる場合にも適用することができるため汎用性がある。
【００５１】
表５は、上述のドーパント材料として粒子サイズ０．５μｍ以下のγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した酸化亜鉛系スパッタリングターゲット（γ−ＡＺＯ（微粉末））を用いて成膜を行った酸化亜鉛系透明導電膜の耐アルカリ性試験の結果を示す。試験は成膜直後の酸化亜鉛系透明導電膜および成膜後に大気中において２００℃で１時間熱処理（あるいは焼成）を行った酸化亜鉛系透明導電膜に対して行った。耐アルカリ性試験は、４％ＫＯＨ水溶液に試料を浸漬することにより行った。浸漬時間は１分、２分、５分とした。
【００５２】
【表５】
2010121183.tif 000007
【００５３】
表５より、成膜直後の酸化亜鉛系透明導電膜の抵抗値は４％ＫＯＨ水溶液中の浸漬時間が長くなると増加する傾向にあるが、大気中において２００℃で１時間焼成を行った酸化亜鉛系透明導電膜の抵抗値は４％ＫＯＨ水溶液中の浸漬時間が５分でも１．７％と低く抑えられていることが分かる。このことから、酸化亜鉛系透明導電膜の耐アルカリ性の向上を図るためには、成膜後に上記の熱処理を行うことが好ましいことが分かる。
【００５４】
以上のように、この第３の実施の形態によれば、ドーパント材料として粒子サイズ０．５μｍ以下のγ−Ａｌ2 Ｏ3 を用いて製造した高密度で低比抵抗の酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを用いて酸化亜鉛系透明導電膜を成膜するようにしている。このため、成膜中の異常放電発生量を抑えつつ、低比抵抗でかつ透明性に優れた良質の酸化亜鉛系透明導電膜を成膜することができる。加えて、酸化亜鉛系透明導電膜を生産性良く、低コストで成膜することができる。
【００５５】
また、酸化亜鉛系透明導電膜の成膜後に１２０℃で熱処理を行うことにより、酸化亜鉛系透明導電膜の抵抗値の経時変化を小さくすることができる。さらに、酸化亜鉛系透明導電膜の成膜後に２００℃で１時間熱処理を行うことにより、酸化亜鉛系透明導電膜の耐アルカリ性の向上を図ることができる。
【００５６】
以上、この発明の実施の形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施の形態において挙げた数値、構造、構成、形状、材料などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、構成、形状、材料などを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施例１において酸化亜鉛系透明導電膜の成膜に用いるｄｃマグネトロンスパッタリング装置を示す略線図である。
【図２】二種類の酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法により酸化亜鉛系透明導電膜を成膜した時の異常放電発生量の測定結果を示す略線図である。
【図３】実施例３により成膜された酸化亜鉛系透明導電膜の透過特性の測定結果を示す略線図である。
【図４】実施例３により成膜された酸化亜鉛系透明導電膜の吸収特性の測定結果を示す略線図である。
【符号の説明】
【００５８】
１１…真空容器、１２…排気ポンプ、１４…酸化亜鉛系スパッタリングターゲット、１５…基板、１６…電極、１７…電極ホルダー、２１…直流電源、２３…基板ホルダー、２５…プロセスガス導入口
【図１】
2010121183.tif 000008
【図２】
2010121183.tif 000009
【図３】
2010121183.tif 000010
【図４】
2010121183.tif 000011