(57)【要約】【課題】  表面に多くの突起を有するＩＴＯ系透明導電膜を形成することを可能とし、貼り付きの生じないタッチパネル用の優れた透明導電膜を得る。【解決手段】  ＤＣマグネトロンスパッタリング法による透明導電膜の製造方法において、インジウム、スズおよび酸素からなるターゲット、又は、インジウム、スズ、マグネシウムおよび酸素からなるターゲットを用い、該ターゲット上の水平成分の磁束密度を３００ガウス以下に設定してスパッタリングを行うことにより、表面に高さ２０〜６０ｎｍの突起と、高さ１．５〜５ｎｍの突起の２種類の突起を併せ持つ透明導電膜を得る。【選択図】    選択図なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリング法によりガラス基板上に形成された、インジウム、スズおよび酸素からなる透明導電膜であって、該透明導電膜の表面に高さ２０〜６０ｎｍの突起と、高さ１．５〜５ｎｍの突起の２種類の突起を併せ持つことを特徴とする透明導電膜。
【請求項２】
高さ２０〜６０ｎｍの突起の形成密度が、１μｍ四方あたり８個以上２０個以下であることを特徴とする請求項１に記載の透明導電膜。
【請求項３】
高さ１．５〜５ｎｍの突起の形成密度が１μｍ四方あたり３０個以上１００個以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の透明導電膜。
【請求項４】
膜厚が２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の透明導電膜。
【請求項５】
インジウム、スズおよび酸素からなる透明導電膜がマグネシウムをさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の透明導電膜。
【請求項６】
ＤＣマグネトロンスパッタリング法による透明導電膜の製造方法において、インジウム、スズおよび酸素からなるターゲットを用い、該ターゲット上の水平成分の磁束密度を３００ガウス以下に設定してスパッタリングを行うことを特徴とする透明導電膜の製造方法。
【請求項７】
ＤＣマグネトロンスパッタリング法による透明導電膜の製造方法において、インジウム、スズ、マグネシウムおよび酸素からなるターゲットを用い、該ターゲット上の水平成分の磁束密度を３００ガウス以下に設定してスパッタリングを行うことを特徴とする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、透明導電膜、特に抵抗膜式タッチパネル用として好適に用いられる透明導電膜及びその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
抵抗膜式タッチパネルは、プラスチックなどのフィルム表面に透明導電膜を形成した上部電極と、やはり同様な透明導電膜を形成したガラス基板またはフィルムからなる下部電極が、スペーサーを介して対向する構造となっている。指やペンなどで上部電極にタッチすることにより上部電極が下部電極に接触し、その時の電流値からタッチされた場所を検出する仕組みとなっている。
【０００３】
このようなタッチパネルでは、タッチ位置を検出する際の位置精度を向上させるため、比較的高いシート抵抗（５００〜１０００Ω／□）で、極めて高い透過率を持った透明導電膜が要求されている。
【０００４】
透明導電膜として最も一般的なＩＴＯ（Ｔｉｎ  ｄｏｐｅｄ  Ｉｎｄｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）薄膜を用いて、前述のような５００〜１０００Ω／□といったシート抵抗を得ようとすると、膜厚は２〜４ｎｍとなってしまう。このような薄い膜は、基板上に島状に形成されて不連続な膜となるため、基板上での抵抗値が不均一となり、抵抗膜式のタッチパネルには不向きである。
【０００５】
一方、膜厚ではなく薄膜の抵抗率（体積抵抗率）でシート抵抗を制御しようとすると、例えば、膜厚１０ｎｍ程度で上記のシート抵抗を得るには、抵抗率として５００〜１０００μΩ・ｃｍ程度の膜が適当となる。しかし、ＩＴＯを用いてこのような膜を作製しようとすると、酸素分圧に対して抵抗率が大幅に変化する領域を製膜条件として選択せざるを得なくなり、生産の安定性を考慮すると得策ではない。
【０００６】
ＩＴＯ膜に換わって、ＺｎＯにＡｌをドープした透明導電膜は、５００μΩ・ｃｍ程度の抵抗値が得られるが、膜の耐久性が劣るためこれも好ましくない。
【０００７】
このような理由から、抵抗率として５００〜１０００μΩ・ｃｍ程度の値を、工業的に安定生産できるような透明導電膜であって、透過率が高く、ＩＴＯと同様に微細加工が可能な膜が望まれていた。
【０００８】
このような問題を解決するため、ＩＴＯにマグネシウムを添加する方法が報告された（例えば、特許文献１参照）。このマグネシウム含有ＩＴＯ膜は、薄膜の抵抗率が高く１０ｎｍ程度の膜厚で５００〜１０００μΩ・ｃｍのシート抵抗を確保でき、さらにＩＴＯ膜よりも耐候性（耐熱性および耐湿性）に優れるといった特徴を有していた。
【０００９】
タッチパネルでは、次々とタッチされる位置を精度良く検出するためにタッチした部分の対向する基板同士がすぐに離れる必要がある。このためには、対向するガラス基板またはフィルムのいずれか一方の膜表面に突起を形成させるのが有効であることが知られているが（例えば、非特許文献１参照）、前記のマグネシウム含有ＩＴＯ膜の表面には突起が無く平坦な膜となっているため、タッチパネルとして使用した際、ペンまたは指によってタッチされた部分のフィルムが対向側のガラス基板またはフィルムと接触したまま離れなくなるという新たな問題を生じた。
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−１５１５７２号報
【００１１】
【非特許文献１】第１０回フラットパネルディスプレイ専門技術展  部品・材料コース  専門技術セミナーテキスト、２０００年、ｐ．４０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、タッチパネルとして好適な多くの突起を有する透明導電膜およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、ＩＴＯ薄膜の成長メカニズムの検討を行い、ＤＣマグネトロン法により薄膜を形成する際、ターゲット表面の水平成分の磁束密度を３００ガウス以下とし、ターゲットから放出される酸素の負イオンおよび反跳アルゴン等の高エネルギー粒子のエネルギーを増加させることにより、ガラス基板上でのインジウムの酸化を抑制することにより、基板表面にインジウムの液滴を形成し、ＶＬＳ（Ｖａｐｏｒ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｓｏｌｉｄ）モデルにより突起が形成されるとの知見を得た。そして、このような条件で作製された膜の表面には、高さ２０〜６０ｎｍの突起と、高さ１．５〜５ｎｍの突起を併せ持つタッチパネルに好適な凸凹膜が得られることを見いだし、本発明を完成した。
【００１４】
すなわち、本発明の透明導電膜は、スパッタリング法によりガラス基板上に形成された、インジウム、スズおよび酸素からなる透明導電膜であって、該透明導電膜の表面に高さ２０〜６０ｎｍの突起と、高さ１．５〜５ｎｍの突起とを共に有することを特徴とする透明導電膜である。なお、高さ２０〜６０ｎｍの突起は、１μｍ四方あたり８個以上２０個以下の密度で存在していることが好ましく、高さ１．５〜５ｎｍの突起は、１μｍ四方あたり３０個以上１００個以下の密度で存在していることが好ましい。また、本発明の透明導電膜の膜厚は２０ｎｍ以下であることが好ましい。さらに、本発明の透明導電膜は、インジウム、スズおよび酸素に加えてマグネシウムをさらに含む透明導電膜であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の透明導電膜の製造方法は、ＤＣマグネトロンスパッタリング法による透明導電膜の製造方法において、インジウム、スズおよび酸素からなるターゲットを用い、該ターゲット上の水平成分の磁束密度を３００ガウス以下に設定してスパッタリングを行うことを特徴とする透明導電膜の製造方法である。
【００１６】
さらに、本発明の透明導電膜の他の製造方法は、ＤＣマグネトロンスパッタリング法による透明導電膜の製造方法において、インジウム、スズ、マグネシウムおよび酸素からなるターゲットを用い、該ターゲット上の水平成分の磁束密度を３００ガウス以下に設定してスパッタリングを行うことを特徴とする透明導電膜の製造方法である。
【００１７】
また、本発明のインジウム、スズおよび酸素からなる透明導電膜は、実質的にインジウム、スズおよび酸素からなるものであり、１００ｐｐｍ程度のジルコニウムシリコンのような不可避不純物を含むものであっても良い。この点は、マグネシウムをさらに含む、インジウム、スズ、マグネシウムおよび酸素からなる透明導電膜においても同様である。
【００１８】
さらに、本発明の透明導電膜の製造方法において用いるインジウム、スズおよび酸素からなるターゲットは、実質的にインジウム、スズおよび酸素からなるものであり、１００ｐｐｍ程度のジルコニウム、シリコンのような不可避不純物を含むものであっても良い。この点は、マグネシウムをさらに含む、インジウム、スズ、マグネシウムおよび酸素からなるターゲットにおいても同様である。
【００１９】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２０】
本発明を実現するためのターゲットは特に限定されず、市販のターゲットを用いることができる。
【００２１】
スパッタリング装置も通常のスパッタリング装置を用いることができる。但し、ターゲットの下部に設置する磁石には磁力の弱いものを使用し、ターゲット表面での水平成分の磁束密度を３００ガウス以下になるように調整する。電力印加方式はＤＣとする。ＲＦまたはＤＣ＋ＲＦを用いると、高エネルギー粒子の持つエネルギーが低減され多量の突起の生成が不可能となる。
【００２２】
電力印加方式をＤＣとし、ターゲット表面での水平成分の磁束密度を３００ガウス以下とすることにより、反跳アルゴンあるいは酸素負イオンの高エネルギー粒子のエネルギーが増大し、それにより、基板表面でインジウムの液滴が形成され、この液滴を基点としたＶＬＳが起こり、多量の突起を発生させることができる。
【００２３】
基板温度は、酸化を抑制されたインジウムが液滴化するよう、インジウムの融点以上とする。より好ましくは２００℃〜３００℃である。その他のスパッタリング条件は、特に限定されず通常使用されている条件を使用できる。例えば、スパッタリングガス圧は、０．３〜１Ｐａ、ＤＣ電力密度は、１〜６Ｗ／ｃｍ２を例示することができる。
【００２４】
このようにして作製されたＩＴＯ薄膜は、その表面に高さ２０〜６０ｎｍの突起と、高さ１．５〜５ｎｍの突起を併せ持ち、タッチパネルに好適な凸凹を有した透明導電膜となり、タッチパネルの貼り付きを効果的に防止できる。
【００２５】
本発明の透明導電膜は、タッチパネルに好適な５００Ω／□〜１０００Ω／□のシート抵抗を容易に実現可能な膜厚である２０ｎｍ以下であることが好ましい。２０ｎｍより厚いとシート抵抗が低くなり位置を検出するために必要な電圧差が小さくなり好ましくない。
【００２６】
ＩＴＯ膜にＭｇを添加すると、ＩＴＯ膜を用いた場合と比べて耐熱・耐湿安定性が向上するので、より好ましい。Ｍｇの添加量としては、Ｍｇ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｍｇ）の原子比で０．１〜２０％が好ましい。より好ましくは０．３〜１０％、さらに好ましくは０．５〜５％である。
【００２７】
なお、本発明の透明導電膜は、付加機能を持たせることを目的として、例えば、Ａｌ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ等の元素を１種以上さらに添加したものであっても良く、また、本発明の透明導電膜の製造方法は、透明導電膜にさらに付加機能を持たせることを目的として前記のような他の元素をさらに添加したターゲットを用いるものであっても良い。これら元素の添加量は、特に限定されるものではないが、ＩＴＯの優れた電気光学的特性を劣化させないため、（添加元素の酸化物の総和）／（ＩＴＯ＋添加元素の酸化物の総和）で０％を超え２０％以下（重量比）とすることが好ましい。
【００２８】
基板上に形成された薄膜は、必要に応じて所望のパターンにエッチングされた後、タッチパネル等の機器を構成することができる。
【発明の効果】
【００２９】
上述したように、本発明の透明導電膜の製造方法によれば、表面に多くの突起を有するＩＴＯ系透明導電膜を形成することが可能となり、貼り付きの生じないタッチパネル用の優れた透明導電膜を得ることができる。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明を実施例をもって更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３１】
実施例１
市販のＩＴＯ（ＳｎＯ２＝１０重量％）ターゲットとガラス基板（コーニング＃１７３７）をスパッタリング装置内に設置し、以下の条件で成膜を行った。
（スパッタリング条件）
基板温度：２００℃、スパッタリングガス：Ａｒ＋Ｏ２、酸素分圧：最適酸素分圧（抵抗率が極小となる分圧）、スパッタリングガス圧：０．５Ｐａ、電力印加方式：ＤＣマグネトロン、ターゲット上水平成分磁束密度：２６０ガウス、膜厚：１８ｎｍ
得られた膜の表面状態をＤｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ＡＦＭ：Ｎａｎｏ−ＳｃｏｐｅIIIａを用いて観察した。１μｍ四方あたりに形成された高さ２０〜６０ｎｍの突起と、高さ１．５〜５ｎｍの突起の数を表１にまとめる。多量の突起を有するタッチパネルに好適な膜が得られた。
【００３２】
実施例２
使用するターゲットをＩＴＯ（ＳｎＯ２＝１０重量％）に酸化物換算で１重量％ＭｇＯを添加したターゲットとしたこと以外は、実施例１と同じ条件で透明導電膜を作製した。１μｍ四方あたりに形成された高さ２０〜６０ｎｍの突起と、高さ１．５〜５ｎｍの突起の数を表１にまとめる。多量の突起を有するタッチパネルに好適な膜が得られた。
【００３３】
実施例３
ターゲット表面の水平成分の磁束密度を３００ガウスとした以外は、実施例２と同じ条件で透明導電膜を作製した。１μｍ四方あたりに形成された高さ２０〜６０ｎｍの突起と、高さ１．５〜５ｎｍの突起の数を表１にまとめる。多量の突起を有するタッチパネルに好適な膜が得られた。
【００３４】
比較例１
ターゲット表面の水平成分の磁束密度を４００ガウスとした以外は、実施例１と同じ条件で透明導電膜を作製した。１μｍ四方あたりに形成された高さ２０〜６０ｎｍの突起と、高さ１．５〜５ｎｍの突起の数を表１にまとめる。突起のないタッチパネルに不向きな平坦膜となった。
【００３５】
比較例２
ターゲット表面の水平成分の磁束密度を４００ガウスとした以外は、実施例２と同じ条件で透明導電膜を作製した。１μｍ四方あたりに形成された高さ２０〜６０ｎｍの突起と、高さ１．５〜５ｎｍの突起の数を表１にまとめる。突起のないタッチパネルに不向きな平坦膜となった。
【００３６】
【表１】
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