(57)【要約】【課題】  適正な膜抵抗の評価を行うことができ、安定した抵抗値が得られる透明導電膜の製造方法を提供する。【解決手段】  基板上に透明導電膜を形成する透明導電膜の製造方法において、製膜室３で形成された透明導電膜の膜厚を測定するとともに、後段の評価室４で上記形成された透明導電膜の抵抗値を測定し、上記測定された膜厚と抵抗値の測定結果を製膜室３での製膜条件にフィードバックして透明導電膜を形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に透明導電膜を形成する透明導電膜の製造方法において、製膜室で形成された透明導電膜の膜厚を測定するとともに、後段の測定室で前記形成された透明導電膜の抵抗値を測定し、前記測定された膜厚と抵抗値の測定結果を前記製膜室での製膜条件にフィードバックして透明導電膜を形成することを特徴とする透明導電膜の製造方法。
【請求項２】
基板が設置された後、大気に開放することなく複数回透明導電膜を形成することを特徴とする請求項１記載の透明導電膜の製造方法。
【請求項３】
前記基板上に絶縁層を積層した上に透明導電膜を形成した後、複数の接触端子を持つ接触式のプローブを用いて前記透明導電膜の抵抗値を測定することを特徴とする請求項２記載の透明導電膜の製造方法。
【請求項４】
前記基板を搬送ロールで支持し、該搬送ロールで支持された部分の搬送ロールと反対側に接触式のプローブを押し当てて抵抗値を測定するとともに、前記プローブを押し当てる位置が一定となるように制御することを特徴とする請求項３記載の透明導電膜の製造方法。
【請求項５】
前記製膜室での製膜条件は、製膜に投入する電力及びガスの組成であることを特徴とする請求項４記載の透明導電膜の製造方法。
【請求項６】
前記ガスの組成は、スパッタガスのアルゴンに対する流量比であることを特徴とする請求項５記載の透明導電膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に透明電極薄膜等の透明導電膜を形成する透明導電膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明導電膜は、太陽電池の光の入射側の透明電極や、タッチパネル、液晶ディスプレイの透明電極等に広く用いられており、その製膜技術は重要なものとなっている。この透明導電膜の製造方法としては、従来、スパッタリング法が多く用いられており、膜厚を製膜中に測定して製膜条件にフィードバックをかける方法が採用されている。膜厚の測定結果をフィードバックする手段としては、従来、膜厚変化による振動数の変化を利用した膜厚センサを用いる方法、エリプソメトリーによる方法、単色光の反射光測定による膜厚評価方法が知られている。
【０００３】
一方、樹脂製の基板を用いるなど、基板の温度を２００℃以下にする必要がある場合には、形成される膜の導電率が不安定であり、場合によっては低下することが報告されている。このため、膜厚だけでなく導電率も一定になるように製膜条件を制御する必要がある。従来、この膜抵抗の評価方法としては、渦電流式プローブを用いるもの（例えば特許文献１参照）、ロール電極を用いるもの（例えば特許文献２参照）、光の透過率を利用するもの（例えば特許文献３参照）等がある。
【特許文献１】特開平８−２２６９４３号公報
【特許文献２】特開２０００−１５５１４３号公報
【特許文献３】特開平５−１５６４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のロール電極を用いた膜抵抗の評価方法では、基板上に均一に製膜されていない場合や、切断面を持ち絶縁されている構造がある場合、あるいは他の導電層と一部導通している構造がある場合などには、それらの構造の影響を受けるので、導電膜の表面に傷を付けずには正確に評価することができない。
【０００５】
一方、導電膜の局所的な抵抗を評価する方法として、渦電流式プローブを用いる方法や光の透過率を測定する方法があるが、渦電流式プローブを用いる方法では、太陽電池の透明電極のように、抵抗値が１０Ω／□以上と高い場合には正確な評価ができない。更に、他の導電層が存在する場合には、その層を分離して測定することはできない。
【０００６】
また、光の透過率を利用する方法では、可撓等性の連続した基板を用い、大気開放することなく略連続して製膜を行う場合において、導電膜の透過率と抵抗値の関係が変化することが明らかになっており、採用することはできない。
【０００７】
また、従来の製膜室において接触式のプローブを用いて膜抵抗を評価する方法では、製膜室において上記の構造に影響を受けずに測定するためには、測定位置の制御が必要であるが、製膜機構があるため、適当な位置で抵抗値を評価することは困難である。更に、導電膜を製膜室から搬出した後に評価する場合には、基板が搬送ロールと基板に加えられた張力のみで固定されていて接触が不安定になるため、正確に評価することができない。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、適正な膜抵抗の評価を行うことができ、安定した抵抗値が得られる透明導電膜の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では上記課題を解決するために、基板上に透明導電膜を形成する透明導電膜の製造方法において、製膜室で形成された透明導電膜の膜厚を測定するとともに、後段の測定室で前記形成された透明導電膜の抵抗値を測定し、前記測定された膜厚と抵抗値の測定結果を前記製膜室での製膜条件にフィードバックして透明導電膜を形成することを特徴とする透明導電膜の製造方法が提供される。
【００１０】
このような透明導電膜の製造方法によれば、適正な膜抵抗の評価を行うことができ、安定した抵抗値が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の透明導電膜の製造方法は、基板上に透明導電膜を形成する透明導電膜の製造方法において、製膜室で形成された透明導電膜の膜厚を測定するとともに、後段の測定室で形成された透明導電膜の抵抗値を測定し、測定された膜厚と抵抗値の測定結果を製膜室での製膜条件にフィードバックして透明導電膜を形成するようにしたため、膜厚の測定結果と抵抗値の測定結果から適正な膜抵抗の評価を行うことができ、安定した抵抗値が得られるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態の透明導電膜の製造装置の構成を模式的に示す図である。
この製造装置は、連続した基板上にスパッタリング法により透明電極の薄膜を形成する製膜装置として構成されており、ロール状に巻かれた可撓性の基板１を巻出し室２から搬出し、製膜室３において透明電極をマグネトロンスパッタで製膜した後、膜の厚さと抵抗を評価室４で評価し、巻取り室５においてロール状に巻き取るものである。
【００１３】
上記製膜室３は真空槽であり、ヒーター６とターゲット７が設置されている。また評価室４には、抵抗値測定用の搬送ロール８が設置されている。
そして、製膜室３で形成された透明導電膜の膜厚を測定するとともに、後段の評価室（測定室）で上記形成された透明導電膜の抵抗値を測定し、上記測定された膜厚と抵抗値の測定結果を製膜室３での製膜条件にフィードバックして透明導電膜を形成する。また、製造装置に基板１を設置した後は、大気に開放することなく、複数回透明電極を製膜するように構成されている。
【００１４】
基板１には、３００ｍ以上の連続したポリイミド系の樹脂を用いている。なお、この基板１は、上記のポリイミド系の樹脂以外に、ポリアミド系、ポリエチレン、ＰＥＴ、ＰＥＮ等の樹脂からなるものや、ステンレスのものを使用することができる。また、基板上に半導体層や、太陽電池のように金属電極及び半導体層を製膜したものに対しても適用することができる。
【００１５】
基板１には図２に示すように、前もって略１０ｍｍ間隔に基板１を貫通する直径略１ｍｍの複数の孔１０を設け、一面に銀からなる導電層１５０ｎｍ及びアモルファスシリコンからなる絶縁層８００ｎｍを積層し、基板１の反対側に銀からなる導電層２００ｎｍを積層する。そして、この基板１を装置に設置し、十分に排気した後に基板１を固定し、ヒーター６で加熱した後、透明電極の製膜を行う。
【００１６】
上記の基板１は、複数の孔１０が設けられたものとしたが、例えばレーザースクライブによって絶縁層のみが分離され、スクライブされた部分で透明電極と導電層が導通していても良い。また、上記の孔１０で透明電極と反対側の電極は導通していないが、導通していても良い。また、透明電極は全面に製膜せず、マスク製膜をしても良い。
【００１７】
次に、上記透明電極の製膜方法を詳細に説明する。
製膜時の基板温度、製膜圧力はそれぞれ１２０℃、０．４Ｐａとする。ターゲット７は２５０ｎｍ角のＩＴＯ（インジウム‐酸化錫）とし、パワーはＤＣ２００Ｗとする。ターゲット７の材料にはＩＴＯを用いるが、ＺｎＯ、ＳｎＯ2等を適用することもできる。また、ＲＦ電源を用いたり、基板１にバイアス電圧をかけることもできる。製膜手段としては、蒸着や、レーザーアブレーションを適用することもできる。また図１に示す装置では透明電極のみ製膜しているが、同時に半導体層や他の電極を製膜する製膜室を設けることもできる。
【００１８】
続いて、製膜室３のスパッタガスを排出した後、基板１を隣接する評価室４に搬送し、透明電極の膜厚及び抵抗値（抵抗率）の評価を行う。このとき、測定する位置と孔１０との位置関係が一定になるように、基板１の製膜後の搬送距離、基板１の幅方向の位置を制御する。膜厚は、白色光をサンプルに照射し、反射スペクトルに表れている干渉効果を利用し、コンピュータで算出する。白色光を照射する位置は、装置内に設けた搬送ロールで支持された、上記基板１の孔１０の略中間とする。
【００１９】
図２は評価室４における抵抗値の測定部分を拡大して示す斜視図である。抵抗値の測定は、同図に示すように、端子間の距離が３ｍｍの４接触端子の接触式のプローブ９を用いて行う。このプローブ９は、基板１の搬送が停止した後に、搬送ロール８で支持された部分に接触させることで、傷が付くのを防ぐと同時に安定した接触抵抗が得られるようにする。また、プローブ９の位置は上記白色光の照射位置と同じく、上記複数の孔１０の略中間とする。この位置は基板の搬送上の誤差によりずれるが、ずれは±１ｍｍ程度であり、貫通孔の影響は抑制できる。
【００２０】
このようにして得られた膜厚及び抵抗値の情報を製膜条件にフィードバックをかけることで、透明電極の抵抗を安定化させることができる。
すなわち、基板上に透明電極を形成する製造方法において、製膜室３で形成された透明電極の膜厚をその場で測定して収集するとともに、後段の別室の評価室４で上記形成された透明電極の抵抗値を測定して収集し、収集した膜厚と抵抗値の測定結果の情報を製膜室３での製膜条件にフィードバックして透明電極を形成する。
【００２１】
この製膜法により、透明電極に損傷を与えることなく、適正な膜抵抗の評価を行うことができ、安定した抵抗値が得られる。
ここで、本実施の形態では、基板上に導電層及び絶縁層を積層した上に、もしくは導電性の基板上に少なくとも絶縁層を積層した上に透明電極を製膜している。そして、図２に示す複数の接触端子を持つ接触式のプローブ９を使用し、このプローブ９を搬送ロール８で支持された基板１の搬送ロール８と反対側の部分に押し当てて抵抗値を測定しており、プローブ９を押し当てる位置が一定となるように制御している。
【００２２】
また、透明電極の形成面が、少なくとも基板１の切断部や透明電極が形成されていない部分からなる複数の絶縁部、もしくは透明電極と導電層が接触する部分を持つ構造を有しており、上記のプローブ９を構成する複数の接触端子間の距離が、上記の絶縁部や接触部間距離よりも小さく、プローブ９を押し当てる位置と上記構造の位置関係とが一定となるように制御している。
【００２３】
製膜室３での製膜条件としては、製膜に投入する電力及びガスの組成であり、またガスの組成は、スパッタガスのアルゴンに対する流量比である。
次に、上述のようにして透明電極を製膜した具体的な実施例を比較例と比べて説明する。
【００２４】
〔実施例〕
ターゲット７としては、密度９９％、ＳｎＯ2濃度が５％であり、２５０×２５０ｍｍのＩＴＯの焼結体を用い、ＤＣ１５０Ｗのパワーを投入し、太陽電池用の透明電極を想定した約７００Å程度の膜厚の透明導電薄膜を作製した。製膜時の基板１の温度は１５０℃とした。製膜は５００ステップ行った。
【００２５】
基板１には、厚さが５０μｍのポリイミド系フィルムの両面に銀を１５０ｎｍ程度、透明電極の製膜両側に膜厚０．８μｍ程度のアモルファスシリコンからなる太陽電池を設け、貫通孔を１０ｍｍ間隔で設けたものを用いた。
【００２６】
表１にスパッタガス中の酸素濃度、透明電極のシート抵抗値、そして得られた太陽電池の変換効率を示す。表１に示すように、５００ステップの製膜を行っても安定した抵抗値の透明電極及び変換効率の太陽電池が得られた。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
〔比較例１〕
実施例とほぼ同じ構成で透明電極を作製した。ただし、抵抗値のフィードバックは行わず、実施例の初期で最適な酸素添加量のスパッタガスで製膜した。表１に同様に透明電極のシート抵抗、そして得られた太陽電池の変換効率を示す。表１に示すように、抵抗値が大幅に上昇し、太陽電池の変換効率が後のステップで低下した。
【００２９】
〔比較例２〕
実施例と同じ条件で製膜、フィードバックを行った。ただし、測定方法を比較するため、測定ポイント間の距離が１２ｍｍのプローブを用いて測定した。評価結果は表１に示す通りである。表１に示すように、プローブの位置が孔と干渉し、評価結果が不安定になった。
【００３０】
〔比較例３〕
実施例と同じ条件で製膜、フィードバックを行った。ただし、比較例２と同様、比較するために搬送ロールの中間に位置する部分にプローブを押し当てて測定した。評価結果は表１に示す通りである。表１に示すように、接触が不安定であるため、測定値が不安定になった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態の透明導電膜の製造装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の評価室における抵抗値の測定部分を拡大して示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  基板
２  巻出し室
３  製膜室
４  評価室
５  巻取り室
６  ヒーター
７  ターゲット
８  搬送ロール
９  プローブ
１０  孔
【図１】
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【図２】
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