(57)【要約】【課題】装置の切り替えロスなく、プロセス条件の変更のみにより形成することのできる透明導電積層膜の製造方法を提供し、該透明導電積層膜の製造方法により得られる透明導電積層膜を提供する。【解決手段】反応性ガスとしてのＯ2ガスの存在下で、ＺｎＯにＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｇａ2Ｏ3、ＨｆＯ2、ＺｒＯ2のいずれかを含有する組成またはＩｎ2Ｏ3にＳｎＯ2を含有する組成のターゲット３をスパッタガスによりスパッタリングして、高分子材料からなる透明基材１１上に絶縁性を有する透明バリア膜を成膜し、ついで反応性ガスなし、あるいは反応性ガスの存在下で、前記ターゲット３をスパッタガスによりスパッタリングして、前記透明バリア膜上に透明導電膜を成膜する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応性ガスとしてのＯ2ガスの存在下で、ＺｎＯにＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｇａ2Ｏ3、ＨｆＯ2、ＺｒＯ2のいずれかを含有する組成またはＩｎ2Ｏ3にＳｎＯ2を含有する組成のターゲットをスパッタガスによりスパッタリングして、高分子材料からなる透明基材上に絶縁性を有する透明バリア膜を成膜し、ついで前記反応性ガスなし、あるいは前記反応性ガスの存在下で、前記ターゲットをスパッタガスによりスパッタリングして、前記透明バリア膜上に透明導電膜を成膜することを特徴とする透明導電積層膜の製造方法。
【請求項２】
前記透明基材は、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリオレフィンのいずれかからなることを特徴とする請求項１に記載の透明導電積層膜の製造方法。
【請求項３】
前記透明バリア膜の膜厚は、２０〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の透明導電積層膜の製造方法。
【請求項４】
前記透明バリア膜の成膜時の前記反応性ガスとスパッタガスとの流量比（ｓｃｃｍ比）を１〜１０％とすることを特徴とする請求項１に記載の透明導電積層膜の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一に記載の透明導電積層膜の製造方法により高分子材料からなる透明基材上に透明バリア膜、透明導電膜が順次積層されてなることを特徴とする透明導電積層膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子材料からなる透明基材上に設けられる透明導電積層膜及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に搭載されるタッチパネル用の電極など透明導電膜は、各種の電子デバイスに用いられている。この透明導電膜は、従来からスパッタリング法により基板上に形成されているが、電子デバイスの小型軽量化に伴い基板として高分子材料からなるプラスチック基板になってきている。そのため、透明導電膜形成時にプラスチック基板からのアウトガスの影響を受けて、透明導電膜として所望の電気特性が得られないという問題が生じるようになってきている。
【０００３】
この問題を解決するものとして、基板上にまず無機バリア膜を設けることが提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。これは例えば、無機バリア膜として、Ｓｉ，Ａｌ，Ｔａ，Ｔｉから選ばれる金属の少なくとも１種以上の酸化物、窒化物あるいは酸窒化物からなる薄膜をスパッタリング法により形成し、基板を透過してくる透過ガスあるいは基板からのアウトガスの透明導電膜への影響を防ぐものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１００１５３号公報
【特許文献２】特開２００２−１２０３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この無機バリア膜と透明導電膜それぞれの膜を構成する材料が異なることから、２種類以上の材料からなるソース（蒸発源あるいはターゲット）を必要とし、また複数種類のソースを用いて成膜するためにはソース交換のための装置の切り替えが必要となる場合もあり操作が煩雑となっていた。
【０００６】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、装置の切り替えロスなく、プロセス条件の変更のみにより形成することのできる透明導電積層膜の製造方法を提供し、該透明導電積層膜の製造方法により得られる透明導電積層膜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】
【０００７】
前記課題を解決するために提供する本発明は、反応性ガスとしてのＯ2ガスの存在下で、ＺｎＯにＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｇａ2Ｏ3、ＨｆＯ2、ＺｒＯ2のいずれかを含有する組成またはＩｎ2Ｏ3にＳｎＯ2を含有する組成のターゲットをスパッタガスによりスパッタリングして、高分子材料からなる透明基材上に絶縁性を有する透明バリア膜を成膜し、ついで前記反応性ガスなし、あるいは前記反応性ガスの存在下で、前記ターゲットをスパッタガスによりスパッタリングして、前記透明バリア膜上に透明導電膜を成膜することを特徴とする透明導電積層膜の製造方法である。
【０００８】
ここで、前記透明基材は、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリオレフィンのいずれかからなることが好ましい。
【０００９】
また、前記透明バリア膜の膜厚は、２０〜５００ｎｍであるとよく、前記透明バリア膜の成膜時の前記反応性ガスとスパッタガスとの流量比（ｓｃｃｍ比）を１〜１０％とすることが好適である。
【００１０】
前記課題を解決するために提供する本発明は、請求項１〜４のいずれか一に記載の透明導電積層膜の製造方法により高分子材料からなる透明基材上に透明バリア膜、透明導電膜が順次積層されてなることを特徴とする透明導電積層膜である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の透明導電積層膜の製造方法によれば、単一ターゲットによりプロセス条件を変更するだけで構成する膜がすべて形成されるので生産性よいものとなる。
本発明の透明導電積層膜によれば、透明バリア膜により基材からのアウトガスあるいは透過ガスの透明導電膜への影響を防ぐことができるため、透明導電膜本来の電気特性が得られる。また、屈折率が同じまたは近似する透明膜が積層された構造であるため、積層界面における反射が少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明に係る透明導電積層膜の製造方法について説明する。
図１は、本発明に係る透明導電積層膜の製造方法を実施する上で使用するスパッタ装置の構成を示す概略図である。
図１に示すように、スパッタ装置は直流方式のスパッタ装置であり、チャンバー１内に基板１１を保持する基板ホルダー２とターゲット３を保持するターゲットホルダー４とが対向配置されており、基板１１とターゲット３との間に電圧が印加されるようになっている。詳しくは、基板１１は基板ホルダー２を経由してグランドに接地され、ターゲット３はターゲットホルダー４を経由して直流電源５につながっており、基板１１のアース電位に対してターゲット３には直流電源５から所定のマイナスの電圧が印加される。
【００１３】
また、スパッタ装置は、チャンバー１内の排気系として排気ポンプ６を有している。さらに、ガス供給系としてＡｒガスボンベ７、Ｏ２ガスボンベ８及びガスボンベ７，８それぞれからガスを途中で混合しこの混合したガスをチャンバー１内へ導くガス配管９を有しており、該混合ガスはガス配管９に設けられたＡｒガス流量コントローラ７ａ、Ｏ２ガス流量コントローラ８ａによってそれぞれの流量比及び混合ガスとしての流量がコントロールされプロセスガス導入口９ａからチャンバー１内に導入されるようになっている。
【００１４】
本スパッタ装置により基板１１上に透明導電積層膜を成膜するに当っては、つぎの手順で処理を行う。
（Ｓ１１）基板ホルダー２に基板１１をセットする。
ここで、基板１１は、表面が清浄なポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリオレフィン（ＰＯ）のいずれかの高分子材料からなる透明な基板である。
（Ｓ１２）ターゲットホルダー４にターゲット３をセットする。
ここで、ターゲット３は、ＺｎＯにＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｇａ2Ｏ3、ＨｆＯ2、ＺｒＯ2のいずれかが含有されてなるものであり、この場合のターゲット３のＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｇａ2Ｏ3、ＨｆＯ2、ＺｒＯ2のいずれかの含有量は、０〜１０ｗｔ％がよく、例えば１．０〜１０．０ｗｔ％であることが好ましい。あるいはターゲット３は、Ｉｎ2Ｏ3にＳｎＯ2が含有されてなるものであり、この場合のターゲット３のＳｎＯ2の含有量は、０〜７０ｗｔ％がよい。
【００１５】
（Ｓ１３）チャンバー１内を排気ポンプ６により排気し真空にする。
（Ｓ１４）ついで、排気を継続しながらチャンバー１内にＡｒガスボンベ７、Ｏ２ガスボンベ８それぞれからのガスを所定量混合したガスをプロセスガス導入口９ａから導入し、チャンバー１内が一定の雰囲気圧力（例えば、０．１〜１．０Ｐａ）になるようにする。
ここで、混合ガスの流量（ｓｃｃｍ）の比（反応性ガス流量比（Ｏ２／Ａｒ））は、成膜される透明バリア膜が所定の抵抗値となり絶縁性をもつように調整される。すなわち、反応性ガス流量比及び投入電力を調整して膜中に酸素を過剰に入れることにより絶縁性を確保する。その反応性ガス流量比は１〜１０％がよく、例えばＺｎＯにＡｌ2Ｏ3が含有されたターゲット（ＡＺＯターゲット）の場合、１．６％とする。
（Ｓ１５）ついで、直流電源５よりターゲット３と基板１１間に直流電圧を印加し、雰囲気ガス（Ｏ２＋Ａｒ）についてグロー放電させプラズマ状態Ｐとする。
（Ｓ１６）直流電源５から電力（例えば、０．１〜７．８Ｗ／ｃｍ２）を投入してスパッタリングを開始し、基板１１上にターゲット組成に基づいた透明バリア膜１２を形成する（一旦成膜終了）。
【００１６】
（Ｓ１７）ついで、排気を継続しながらチャンバー１内にＡｒガスボンベ７、Ｏ２ガスボンベ８それぞれからのガスを所定量混合したガスをプロセスガス導入口９ａから導入し、チャンバー１内が一定の雰囲気圧力（例えば、０．１〜１．０Ｐａ）になるようにする。ここで、混合ガスの流量（ｓｃｃｍ）の比（反応性ガス流量比（Ｏ２／Ａｒ））は、成膜される透明膜が所定の抵抗値以下となり導電性をもつように調整される（例えば、ＡＺＯターゲットの場合、０．２％）。あるいは、チャンバー１内にＯ２ガスは導入せず、Ａｒガスのみを導入するようにしてもよい。
（Ｓ１８）ついで、直流電源５よりターゲット３と基板１１間に直流電圧を印加し、雰囲気ガス（Ｏ２＋Ａｒ、またはＡｒ）についてグロー放電させプラズマ状態Ｐとする。
（Ｓ１９）直流電源５から電力（例えば、０．１〜７．８Ｗ／ｃｍ２）を投入してスパッタリングを開始し、透明バリア膜１２上にターゲット組成に基づいた透明導電膜１３を形成して透明導電積層膜１０を完成する。
【００１７】
また、別の透明積層膜の製造方法として、前記ステップＳ１６の成膜開始後に、反応性ガス流量比（Ｏ２／Ａｒ）を徐々に減少させながらスパッタ成膜するようにして、膜厚方向において抵抗値が徐々に変化する傾斜膜を形成してもよい。なお、このときの反応性ガス流量比は例えば１０％から０％まで変化させる。これにより透明バリア膜、透明導電膜の界面がなくなるため、密着性が向上する。
【００１８】
図２に、前記方法により形成された透明導電積層膜の断面構成を示す。
本発明の透明積層膜は、基板１１上に形成される透明バリア膜１２、透明導電膜１３の積層構造をもつ光学膜である。
【００１９】
透明バリア膜１２は、前述の通り、ターゲット３の組成に基づいた透明膜であって、例えば比抵抗が１．０×１０＋２〜１．０×１０＋７（Ω・ｃｍ）で、波長３８０〜７８０ｎｍの透過光の平均吸収率が３％以下となっている。また、透明絶縁膜１３の膜厚は２０〜５００ｎｍである。
【００２０】
透明導電膜１３は、前述の通り、前記透明バリア膜１２を形成したターゲット３の組成に基づいた透明膜であって、例えば比抵抗が１．０×１０−３〜１．０×１０−２（Ω・ｃｍ）で、波長３８０〜７８０ｎｍの透過光の平均吸収率が３％以下となっている。また、透明導電膜１３の膜厚は２０〜２００ｎｍである。
【実施例】
【００２１】
以下に本発明を検証し、実施した例を説明する。
（実施例１）
図１に示すスパッタ装置を使用し、以下の条件で透明膜サンプルを作製した。
・基板１１：ガラス基板
・ターゲット３：ＺｎＯ−２ｗｔ％Ａｌ２Ｏ３
・投入電力：０．１〜７．８Ｗ／ｃｍ２
・反応性ガス流量比（Ｏ２／Ａｒ）：０〜１．６（％）
なお、（反応性ガス流量比）＝（Ｏ２ガス流量）／｛（Ｏ２ガス流量）＋（Ａｒガス流量）｝×１００（％）とした。
・透明膜膜厚：１００ｎｍ
【００２２】
図３に、得られたサンプルの比抵抗測定結果を示す。
その結果、反応性ガス流量比に比例して比抵抗が増加する傾向を示した。この結果に従い、例えば、反応性ガス流量比を１．６％として透明バリア膜１２（図中Ｂのもの（ＡＺＯ−Ｂ））を形成し、つぎに同じターゲット３を使用して反応性ガス流量比を０．２％として透明導電膜１３（図中Ａのもの（ＡＺＯ−Ａ））を形成することにより、本発明の透明導電積層膜を得ることができる。
【００２３】
また、仮に透明バリア膜１２（ＡＺＯ−Ｂ）の代わりに、バリア膜としてＡｌ2Ｏ3（屈折率１．６３）、Ｎｂｌ2Ｏ5（屈折率２．０９）、ＳｉＯ2（屈折率１．４５）のいずれかからなる透明膜を用いた場合には、その上層である透明導電膜１３（ＡＺＯ−Ａ、屈折率１．９７）と屈折率差（それぞれ０．３４，０．１２，０．５２）が生じ、その積層界面において入射光の反射が発生するため、光学膜として好ましくない。これに対して、本発明の透明導電積層膜１０では、例えば本実施例において透明バリア膜１２（ＡＺＯ−Ｂ）、透明導電膜１３（ＡＺＯ−Ａ）ともに屈折率は１．９７であって屈折率差がないことから、その積層界面における反射は発生せず光学膜として好適である。なお、前記屈折率はいずれも波長５５０ｎｍにおける数値である。
【００２４】
（実施例２）
本発明の透明導電積層膜の製造方法により、以下の条件で透明導電積層膜サンプルを作製した。なお、基板１１としてＰＥＴフィルムを使用した。
（１）透明バリア膜１２
・ターゲット３：ＺｎＯ−２ｗｔ％Ａｌ２Ｏ３
・反応性ガス流量比（Ｏ２／Ａｒ）：２．２（％）
・膜厚：５０ｎｍ
（２）透明導電膜１３
・ターゲット３：ＺｎＯ−２ｗｔ％Ａｌ２Ｏ３
・反応性ガス流量比（Ｏ２／Ａｒ）：０（％）
・膜厚：１００ｎｍ
【００２５】
また、比較例として、本実施例における透明バリア膜１２を省略し、それ以外は本実施例と同じ条件で透明導電膜サンプルを作製した。さらに、参考例として、本実施例において基板１１をガラス基板とし透明バリア膜１２を省略し、それ以外は本実施例と同じ条件で透明導電膜サンプルを作製した。
【００２６】
得られたサンプルについて、比抵抗、キャリア密度、移動度を測定した。その結果を図４，図５，図６に示す。
本実施例の透明導電積層膜は、比較例よりも電気特性に優れ、ガラス基板とした透明導電膜とほぼ同等の電気特性が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る透明導電積層膜の製造方法を実施する上で使用するスパッタ装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明に係る透明導電積層膜の構成を示す断面図である。
【図３】実施例１の反応性ガス流量比と比抵抗の関係を示す図である。
【図４】実施例２における比抵抗の測定結果を示す図である。
【図５】実施例２におけるキャリア密度の測定結果を示す図である。
【図６】実施例２における移動度の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…チャンバー、２…基板ホルダー、３…ターゲット、４…ターゲットホルダー、５…直流電源、６…排気ポンプ、７…Ａｒガスボンベ、８…Ｏ２ガスボンベ、７ａ，８ａ…ガス流量コントローラ、９…ガス配管、９ａ…プロセスガス導入口、１０…透明導電積層膜、１１…基板、１２…透明バリア膜、１３…透明導電膜、Ｐ…プラズマ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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