(57)【要約】  酸化インジウムスズを製造する方法は、インジウムおよびスズをターゲットから基板上にスパッタすることを含み、該スパッタリングは、基板の上方の経路に沿ってターゲットを移動させることを含む。酸化インジウムスズは、０．５Ω／□未満のシート抵抗を有することができる。インジウムフィルムは、移動するターゲットからスパッタされた第１の酸化インジウムスズ層；移動するターゲットからスパッタされた第１の酸化インジウムスズ層上の、移動するターゲットからスパッタされた第２の酸化インジウムスズ層；および移動するターゲットからスパッタされた第２の酸化インジウムスズ層上の、移動するターゲットからスパッタされた第３の酸化インジウムスズ層を含む。透明体は酸化インジウムスズを含み、飛行ビークルは該透明体を含む。
2017518441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジウムおよびスズをターゲットから基板上にスパッタして、基板の上方に酸化インジウムスズを形成することを含み、該スパッタリングが、基板の上方の経路に沿ってターゲットを基板に対して移動させることを含む、酸化インジウムスズを製造する方法。
【請求項２】
酸化インジウムスズのシート抵抗が０．５Ω／□未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ターゲットを移動させることが、ターゲットを経路の一端部から経路の他端部まで移動させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ターゲットを経路の一端部から経路の他端部まで移動させることが、酸化インジウムスズの第１の層を形成する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
経路の一端部が基板の端部の上方にあり、経路の他端部が基板の他端部の上方にある、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
ターゲットを経路の他端部から経路の一端部まで移動させて１サイクルを完了させることをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
ターゲットを経路の他端部から経路の一端部まで移動させることが、酸化インジウムスズの第２の層を酸化インジウムスズの第１の層の上に形成する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ターゲットを移動させることが、複数サイクルを完了させることを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
ターゲットを移動させることが、２以上のサイクルを完了させることを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
スパッタリングが室温〜７００°Ｆの範囲内の温度で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
スパッタリングが約１分以上の範囲内の期間で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
スパッタリングが、不活性ガスを約１００〜約６００ｓｃｃｍの範囲内の不活性ガス流量で基板の上方に流しながら、かつ酸素ガスを約５〜４００ｓｃｃｍの範囲内の酸素ガス流量で基板の上方に流しながら行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ターゲットが酸化インジウムスズの一部から遠ざかったときに、その酸化インジウムスズの一部がアニール処理される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
ターゲットを基板に対して移動させることが、ターゲットおよび／または基板を移動させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法によって製造された酸化インジウムスズを含む、酸化インジウムスズフィルム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の酸化インジウムスズフィルムを含む、飛行ビークル、地上ビークル、ディスプレイデバイスまたはエレクトロクロミックウィンドウの透明体。
【請求項１７】
移動するターゲットからスパッタされた第１の酸化インジウムスズ層；
移動するターゲットからスパッタされた第１の酸化インジウムスズ層上の、移動するターゲットからスパッタされた第２の酸化インジウムスズ層；および
移動するターゲットからスパッタされた第２の酸化インジウムスズ層上の、移動するターゲットからスパッタされた第３の酸化インジウムスズ層
を含む、酸化インジウムスズフィルム。
【請求項１８】
１０ｎｍ〜４μｍの範囲内の厚さを有する、請求項１７に記載の酸化インジウムスズフィルム。
【請求項１９】
シート抵抗が０．５Ω／□未満である、請求項１７に記載の酸化インジウムスズ。
【請求項２０】
請求項１７に記載の酸化インジウムスズフィルムを含む、飛行ビークル、地上ビークル、ディスプレイデバイスまたはエレクトロクロミックウィンドウの透明体。
【請求項２１】
複数の酸化インジウムスズ層を含む、酸化インジウムスズフィルム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
透明導電性金属酸化物（ＴＣＯ）は、その透明性および導電性によって、種々の用途に有用である。例えば、酸化インジウムスズは、インジウム、スズおよび酸素を含む、透明で導電性の金属酸化物である。酸化インジウムスズは、スパッタリングの最中に基板に対して固定されたターゲットからのスパッタリングによって、基板上に形成することができる。
【発明の概要】
【０００２】
本開示の実施形態によれば、酸化インジウムスズを製造する方法は、インジウムおよびスズをターゲットから基板上にスパッタして、基板の上方に酸化インジウムスズを形成することを含み、該スパッタリングは、基板の上方の経路に沿ってターゲットを基板に対して移動させることを含む。
酸化インジウムスズのシート抵抗は、０．５Ω／□未満であってもよい。
幾つかの実施形態では、ターゲットを移動させることは、ターゲットを経路の一端部から経路の他端部まで移動させることを含む。
ターゲットを経路の一端部から経路の他端部まで移動させることは、酸化インジウムスズの第１の層を形成してもよい。
経路の一端部は、基板の一端部の上方にあってもよく、経路の他端部は基板の他端部の上方にあってもよい。
幾つかの実施形態では、該方法は、ターゲットを経路の他端部から経路の一端部まで移動させて１サイクルを完了させることをさらに含む。
【０００３】
ターゲットを経路の他端部から経路の一端部まで移動させることは、酸化インジウムスズの第２の層を酸化インジウムスズの第１の層の上に形成してもよい。
ターゲットを移動させることは、複数サイクルを完了させることを含んでもよい。
幾つかの実施形態では、複数サイクルを完了させることは、複数の酸化インジウムスズ層を形成する。
ターゲットを移動させることは、２以上のサイクルを完了させることを含んでもよい。
スパッタリングは、室温〜約７００°Ｆの範囲内の温度で行われてもよい。
スパッタリングは、約１分以上の期間で行われてもよい。
スパッタリングは、不活性ガスを約１００〜約６００ｓｃｃｍの範囲内の不活性ガス流量で基板の上方に流しながら、かつ酸素ガスを約５〜４００ｓｃｃｍの範囲内の酸素流量で基板の上方に流しながら行ってもよい。
【０００４】
幾つかの実施形態では、酸化インジウムスズの一部は、ターゲットが酸化インジウムスズの一部から遠ざかったときにアニール処理される。
ターゲットを基板に対して移動させることは、ターゲットおよび／または基板を移動させることを含んでもよい。
本開示の一実施形態によれば、酸化インジウムスズフィルムは、本明細書に開示する方法によって製造された酸化インジウムスズを含む。
本開示の別の実施形態によれば、飛行ビークル、地上ビークル、ディスプレイデバイスまたはエレクトロクロミックウィンドウの透明体は、酸化インジウムスズフィルムを含む。
本開示の別の実施形態によれば、飛行ビークルは、透明体を含む。
本開示の別の実施形態によれば、酸化インジウムスズフィルムは、移動するターゲットからスパッタされた第１の酸化インジウムスズ層；移動するターゲットからスパッタされた第１の酸化インジウムスズ層上の、移動するターゲットからスパッタされた第２の酸化インジウムスズ層；および移動するターゲットからスパッタされた第２の酸化インジウムスズ層上の、移動するターゲットにスパッタされた第３の酸化インジウムスズ層を含む。
【０００５】
酸化インジウムスズフィルムの厚さは、１０ｎｍ〜４μｍの範囲内であってもよい。他の実施形態では、酸化インジウムスズフィルムの厚さは、１０ｎｍ〜９００ｎｍの範囲内であってもよい。
酸化インジウムスズフィルムのシート抵抗は、０．５Ω／□未満であってもよい。
本開示の別の実施形態によれば、飛行ビークル、地上ビークル、ディスプレイデバイスまたはエレクトロクロミックウィンドウの透明体は、酸化インジウムスズフィルムを含む。
本開示の別の実施形態によれば、飛行ビークルは該透明体を含む。
本開示の別の実施形態によれば、ディスプレイデバイスは該透明体を含む。
本開示の別の実施形態によれば、エレクトロクロミックウィンドウは該透明体を含む。
本開示のさらに別の実施形態によれば、酸化インジウムスズフィルムは、複数の酸化インジウムスズ層を含む。
添付の図面は、本明細書と共に本発明の実施形態を例示し、本明細書の記載と共に、本発明の原理を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】酸化インジウムスズを製造する方法の一実施形態を例示する、基板およびスパッタリングターゲットの横断面図である。
【図２】酸化インジウムスズを製造する方法の一実施形態を例示する、基板およびスパッタリングターゲットの横断面図である。
【図３】酸化インジウムスズを製造する方法の一実施形態を例示する、基板およびスパッタリングターゲットの横断面図である。
【図４】酸化インジウムスズを製造する方法の一実施形態を例示する、基板およびスパッタリングターゲットの横断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による酸化インジウムスズフィルムを含む透明体の横断面図である。
【図６】本開示の一実施形態によって調製された酸化インジウムスズのＳＥＭ写真である。
【図７】本開示の一実施形態によって調製された酸化インジウムスズのＳＥＭ写真である。
【図８】比較実施形態によって調製された酸化インジウムスズのＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下の詳細な説明において、本発明のある特定の実施形態のみが実例として示され、説明される。当業者であれば理解するであろうが、本発明は多くの異なる形態に具体化することができ、本明細書に述べる実施形態に限定されると解釈されるべきではない。また、本出願の文脈において、第１の要素が第２の要素の「上に」または「上方に」あると言及されたとき、それは、第２の要素の上にまたは上方に直接あってもよいし、それらの間に１つまたは複数の介在要素を挟んで、第２の要素の上にまたは上方に間接的にあってもよく、また「上に」または「上方に」は、それぞれ「下に」または「下方に」を意味してもよい。例えば、別の層の「上に」または「上方に」ある層は、見方に応じて、他の層の「下方に」あるともみなされてもよく、逆の場合も同じである。本明細書に記載する基板および透明体は、ガラス、ポリマー（例えば、プラスチック）または他の適切な材料から作製されてもよく、コーティングされていてもされていなくてもよく、地上ビークル（例えば、自動車）、航空機（例えば、；Ｅｍｂｒａｅｒの風防ガラス）、ボート、建築物、または他の適切なビークルまたは構造物のキャノピー、窓または風防ガラスを形成してもよい。加えて、本明細書に記載する基板および透明体は、ディスプレイ（例えば、ＬＣＤディスプレイ）またはエレクトロクロミックウィンドウに含まれてもよい。図において、層の厚さおよび領域などの幾つかの特徴は、明確にするために拡大または誇張される。本開示は、図に示される大きさおよび厚さに限定されない。本明細書において、「複数の」という用語は、２つ以上を指す。本明細書を通して、同一の符号は同一の要素を示す。
【０００８】
本開示の実施形態の態様は、低オームの透明導電性金属酸化物（例えば、酸化インジウムスズ）、例えば、延性が高く、透明で導電性の酸化インジウムスズを製造する方法に関する。本明細書において、「低オーム」という用語は、０．５Ω／□（オーム／スクエア）未満のシート抵抗を指すが、本開示はそれに限定されない。幾つかの実施形態では、低オームの酸化インジウムスズは、０．４Ω／□未満のシート抵抗（例えば、０．３〜０．４Ω／□のシート抵抗）を有する。本明細書に開示する透明導電性金属酸化物の実施形態（例えば、酸化インジウムスズ）は、帯電防止塗料、ヒーター層（例えば、曇り取りおよび／または着氷除去用）、および／または電磁干渉（ＥＭＩ）遮蔽層として使用するのに適しており、酸化インジウムスズの実施形態は、フラットパネルディスプレイ（例えば、ＬＣＤディスプレイ）、エレクトロクロミックウィンドウ、太陽電池、地上ビークル（例えば、自動車）、飛行ビークル（例えば、航空機）、ボート、建築物、または任意の他の適切なビークルまたは構造物に使用することができるが、本開示はそれらに限定されない。
【０００９】
本開示の実施形態によれば、酸化インジウムスズを製造する方法は、インジウムおよびスズをターゲットから基板上にスパッタすることを含む。例えば、スパッタリングは、インジウムおよびスズをターゲット（例えば、金属ターゲット）から基板上にスパッタすること、またはインジウム、スズおよび酸素をターゲット（例えば、セラミックターゲット）から基板上にスパッタすることを含んでもよい。スパッタリングは、不活性ガスおよび酸素を含む大気中で実施されてもよい。スパッタリングは、ターゲットおよび／または基板を互いに対して移動させることを含む。例えば、スパッタリングは、ターゲットを基板の上方の経路に沿って移動させること、および／または基板をターゲットの下の経路に沿って移動させることを含んでもよい。よって、本明細書において、ターゲットおよび基板に関して使用されるとき、「移動させる」、「移動」および「移動される」という用語は、ターゲットおよび基板の、互いに対する相対的な移動を指す。幾つかの実施形態では、得られた酸化インジウムスズは、０．５Ω／□未満のシート抵抗、０．４Ω／□未満のシート抵抗、または０．３〜０．４Ω／□のシート抵抗を有する。
【００１０】
例えば、図１〜４は、酸化インジウムスズを製造する方法の例示的実施形態を示す、基板およびスパッタリングターゲットの横断面図である。図１に示す実施形態において、長方形のターゲット２は、矢印３２によって示される基板の上方の経路に沿って、基板１０に対して移動する（例えば、経路に沿った第１の方向）。ターゲットは、長方形の形状に限定されず、それどころか任意の適切な形状（例えば、円筒）であってもよい。ターゲットの形状は、基板の形状（または外形）に従って変えてもよい。例えば、ターゲットは、「Ｕ」字形状、「Ｊ」字形状、または「Ｖ」字形状であってもよいが、本開示はそれらに限定されない。ターゲットは、任意の適切な材料、例えば、セラミックのインジウム、スズおよび酸素材料（例えば、Ｉｎ2Ｏ3およびＳｎ2Ｏ4）、またはインジウムとスズの合金から作製されてもよいが、本開示はそれらに限定されない。ターゲット２は、ターゲットが矢印３２によって示される経路に沿って移動するとき（例えば、経路に沿った第１の方向）、インジウム（Ｉｎ）およびスズ（Ｓｎ）を基板１０上へとスパッタする。図１〜４では、基板１０に対するターゲット２の移動を示す。そのように、図１〜４に示すターゲット２の移動は、ターゲットを移動させて基板を固定したままにすることによって、基板を移動させてターゲットを固定したままにすることによって、またはターゲットと基板を両方同時に（または並行して）移動させることによって遂行されてもよく、例えば、基板およびターゲットを異なる方向に移動させることによって、または基板およびターゲットを同一の（または実質的に同一の）方向に異なる速度で移動させることによって遂行されてもよい。実際に、本開示を通して、ターゲットの移動は基板に対して記載され、本明細書に記載されるターゲットの移動はいずれも、上に記載する通りにターゲットおよび／または基板を移動させることによって遂行されてもよい。ターゲットおよび基板は、互いに対して同方向または反対方向に移動されてもよく、また、ターゲットおよび基板は同一または異なるスピード（または速度）で移動されてもよい。幾つかの実施形態では、ターゲットは、実質的に単一（または単独）の平面内でターゲットに対して移動する（例えば、ターゲットは、基板に対して直線的に移動する）。例えば、幾つかの実施形態では、ターゲットは、平らなまたは湾曲した基板に対して実質的に水平に移動する。他の実施形態では、基板は湾曲しており、ターゲットの移動は基板の湾曲に相当する。
【００１１】
ターゲットは、任意の適切な大きさまたは形状であってもよく、ターゲットの大きさまたは形状は、コーティングしようとする基板の大きさまたは形状（または外形）に基づいて選択されてもよい（例えば、ターゲットの長さは、基板の長さまたは幅に相当するまたは同等であってもよい）。幾つかの実施形態では、ターゲットは基板より実質的に小さくてもよく（例えば、ターゲットの長さは、基板の長さの２分の１以下であってもよい）、また、ターゲットは、二次元で移動して（例えば、ターゲットは同一の平面内で二次元に移動してもよい）、基板全体の（または実質的に全体の）表面を完全に（または実質的に完全に）コーティングしてもよい。例えば、ターゲットの長さが基板の長さまたは幅より実質的に小さいとき、ターゲットは、基板の長さまたは幅に沿って移動しながらスパッタリングを行うことによって基板をコーティングしてもよく、次いで、ターゲットは、スパッタリングを行いながら他の長さまたは幅に沿って移動してもよく、次いで、ターゲットは、長さまたは幅に沿って再び移動して、基板の表面全体をコーティングしてもよい。基板に対するターゲットの角度も制御して（または変えて）、勾配（例えば、厚さ、シート抵抗、および／または光透過率の勾配）のある酸化インジウムスズをもたらしてもよい。例えば、ターゲットの角度は、基板の表面に対して垂直であっても垂直でなくてもよく、基板に対するターゲットの角度は、スパッタリングの最中に変えてもよい。
【００１２】
スパッタリングの最中に、ターゲットは、経路の一端部２２から経路の他端部２４まで移動してもよい。例えば、図１において、ターゲット２は経路の一端部２２にある（例えば、ターゲット２は、基板１０の一端部の上方にある）。図２に示すように、ターゲットが経路の一端部２２から経路の他端部２４まで移動するとき、第１の酸化インジウムスズ層１２（例えば、移動するターゲットからスパッタされた第１の酸化インジウムスズ層）が形成される。図２において、ターゲット２は、基板１０の他端部の上方にある（例えば、経路の他端部２４は基板の他端部の上方にある）。幾つかの実施形態では、ターゲット２が経路の他端部２４またはその周辺にあるとき、ターゲットへの電源供給は切られ、ターゲットはスパッタリングを停止する。他の実施形態では、ターゲット２が経路の他端部２４またはその周辺にあるとき、電源はターゲットにそのまま供給され、ターゲットはスパッタリングを続行する。
【００１３】
次に、矢印３４によって示されるように、ターゲットは、経路に沿って経路の一端部２２に戻ってもよい（例えば、経路に沿った第２の方向）。幾つかの実施形態では、経路に沿った第２の方向に沿って移動するとき、ターゲットへの電源は切られ、ターゲットはスパッタリングを行わずに移動する。例えば、ターゲットは、スパッタリングを行いながら経路の一端部２２から経路の他端部２４まで移動してパスを完了し、次いでスパッタリングを行わずに経路の他端部２４から経路の一端部２２に戻ってきてもよい。ターゲットをリセットして、ターゲットのスパッタ率を増大させてもよい。例えば、非導電性のセラミックターゲットは、ターゲットの表面上に電荷が蓄積（または累積）し、それによってスパッタ率が減少することがある。ターゲットをリセットすると（例えば、スパッタリングを行わずにターゲットを相対的に移動させることによって）、ターゲット上への電荷の蓄積を低減させて、ターゲットのスパッタ率を増大させることができ、および／または、ターゲットにおける熱の蓄積を低減させることによって、ターゲットの耐用年数を延ばすことができる。あるいは、ターゲットが経路に沿った第２の方向に沿って移動するとき、電源をターゲットに供給してもよく、ターゲットはスパッタリングを行いながら移動してもよい。スパッタリングを行いながら経路の一端部２２から経路の他端部２４まで移動し（例えば、相対的に移動し）、次いでスパッタリングを行いながら経路の他端部２４から経路の一端部２２まで戻ることによって、ターゲットは１サイクル（またはループ）を完了してもよい。図３に示すように、矢印３６によって示すように、スパッタリングを行いながらターゲットを経路の他端部２４から経路の一端部２２まで移動させることは、酸化インジウムスズの第１の層１２の上に酸化インジウムスズの第２の層１４も形成する（例えば、移動するターゲットからスパッタされた第２の酸化インジウムスズ層）。スパッタリングは、サイクルまたはループを任意の適切な回数で行ってもよい。幾つかの実施形態では、スパッタリングは、ターゲットを移動させて複数のサイクルまたはパス（例えば、２以上のサイクルもしくはパス、２〜１００のサイクルもしくはパス、２〜６０のサイクルもしくはパス、２〜３５のサイクルもしくはパス、２〜２０のサイクルもしくはパス、１０〜４０のサイクルもしくはパス、１５〜３５のサイクルもしくはパス、または２０〜２８のサイクルもしくはパス）を完了させることを含むが、本開示はそれらに限定されない。サイクルまたはパスの回数は、ターゲットのスピードおよび出力密度ならびに酸化インジウムスズの所望のシート抵抗によって変動し得る。例えば、サイクルまたはパスの回数は、ターゲットのスピードを減少させることおよび／または出力密度を増大させることによって減少させてもよく、逆の場合も同じである。サイクルまたはパスの回数は、酸化インジウムスズの所望のシート抵抗を減少させることによっても低減させることができる。スパッタリングを行いながらターゲットを移動させて複数のサイクルまたはパスを完了させると、酸化インジウムスズの複数の層が形成される。例えば、図４に見られるように、ターゲットを経路の一端部２２から経路の他端部２４まで再び移動させると（例えば、ターゲットを経路に沿った第１の方向に移動させると）、第３の酸化インジウムスズ層１６（例えば、移動するターゲットからスパッタされた第３の酸化インジウムスズ層）が、第２の酸化インジウムスズ層１４の上に形成される。本開示の実施形態によれば、移動するターゲットからスパッタされた第１の酸化インジウムスズ層、移動するターゲットからスパッタされた第２の酸化インジウムスズ層および移動するターゲットの第３の酸化インジウムスズ層が、同一のターゲットを利用して形成される。次いで、スパッタリングを行いながらまたはスパッタリングを行わずに、ターゲットを、矢印３８によって示される経路に沿って移動させて（例えば、経路に沿った第２の方向）、経路の一端部２２に再び戻すことができる。幾つかの実施形態では、ターゲットがスパッタリングを行わずに経路に沿った第２の方向に沿って移動し、ターゲットが前にパスを１つしか完了させていないとき、経路の一端部２２から経路の他端部２４まで再び移動させると（例えば、ターゲットを経路に沿った第１の方向に移動させると）、第２の酸化インジウムスズ層（例えば、移動するターゲットからスパッタされた第２の酸化インジウムスズ層）が、第２の酸化インジウムスズ層１４の上に形成される。
【００１４】
本開示の例示的実施形態によれば、ターゲット（またはＩＴＯプラズマ）が得られた酸化インジウムスズの一部から遠ざかるとき、酸化インジウムスズの一部はアニール処理される（例えば、スパッタリング温度でアニール処理される）。酸化インジウムスズの一部は、任意の適切な期間アニール処理されてもよい。例えば、ターゲット（またはＩＴＯプラズマ）が酸化インジウムスズの一部から遠ざかったとき、酸化インジウムスズは、１分以上の期間（例えば、約１〜約１２０分、約１〜約２０分、２分以上、または約５〜約２０分の範囲内）アニール処理されてもよいが、本開示はそれらに限定されない。そのようにして、本開示の実施形態によって、酸化インジウムスズのスパッタリングおよびアニール処理は、同時に（または並行して）行われる。例えば、ターゲット（またはＩＴＯプラズマ）が酸化インジウムスズ層の一部から遠ざかるとき、ターゲットが遠ざかった酸化インジウムスズ層の一部はアニール処理されてもよく、酸化インジウムスズ層の一部の粒子が整列して層内の結合性が向上することによって、層の導電率を増大させてもよい。幾つかの実施形態では、アニール処理の最中に酸化インジウムスズ層内の酸素の位置が変わるまたは移ることによって、酸化インジウムスズ層内に酸素の空格子点が生じ、それによって酸化インジウムスズ層の導電率が向上する。理論に制限されることを意図するものではないが、幾つかの実施形態では、酸化インジウムスズ層内の酸素の位置が、酸化インジウムスズ層のシート抵抗に影響を及ぼす。その一方で、固定されたターゲット（例えば、基板に対して固定されたターゲット）からの連続的なスパッタリングでは、酸化インジウムスズの層を形成している最中に酸化インジウムスズをアニール処理することができない。なぜなら、酸化インジウムスズはインジウム、スズおよび酸素の定常（または連続）流によって形成されるので、スパッタリングの最中に酸化インジウムスズをアニール処理することができないからである。幾つかの実施形態では、酸化インジウムスズ層は、ターゲットがスパッタリングを行わずに基板に対して移動するときにアニール処理される。
【００１５】
図４に示すように、酸化インジウムスズ層のスパッタリングおよびアニール処理によって、酸化インジウムスズフィルム２０が形成される。酸化インジウムスズは、任意の適切な厚さを有してもよい。酸化インジウムスズ（例えば、酸化インジウムスズフィルム）の厚さは、酸化インジウムスズの所望のシート抵抗に応じて、１０ｎｍ〜４μｍ、例えば、１０ｎｍ〜１００ｎｍ、１００ｎｍ〜５００ｎｍ、５００ｎｍ〜１μｍ、または１μｍ〜４μｍの範囲内であってもよいが、本開示はそれらに限定されない。酸化インジウムスズのシート抵抗は、例えば、酸化インジウムスズの厚さ、酸化インジウムスズが堆積されるときの温度、スパッタリングの最中に基板の上方を流れる不活性ガス対酸素の比率、およびスパッタリングの最中にターゲットに印加される出力密度に依存し得る。例えば、６００°Ｆの温度でガラス基板上に堆積された酸化インジウムスズのシート抵抗、および１５０°Ｆの温度でポリマー基板上に堆積された酸化インジウムスズのシート抵抗を、表１に示す。
【００１６】
【表１】
2017518441.tif 000003
【００１７】
２層以上の酸化インジウムスズ層を含むことによって、本発明の例示的実施形態によって製造された酸化インジウムスズ（例えば、酸化インジウムスズフィルム）は、単一層を含む酸化インジウムスズおよび／または固定されたターゲット（例えば、基板に対して固定されたターゲット）を使用するスパッタリングによって製造された酸化インジウムスズよりシート抵抗が低くなるように、および柔軟（または延性）になるように作製されてもよい。固定されたターゲットを使用するスパッタリングによって形成された単一（または単独）層の酸化インジウムスズは、本開示の実施形態によって製造された酸化インジウムスズより剛性であり、変形させたときにより容易にひび割れを生じることがある。驚くべきことに、本開示の実施形態による移動するターゲットを使用するスパッタリングによって製造された複数層を含む酸化インジウムスズは、固定されたターゲットからのスパッタリングによって形成された酸化インジウムスズより柔軟（または延性）であり、フィルムにひび割れを発生させることなく多少の変形に耐える（または持ちこたえる）ことができ、より導電性であることを、本出願人は発見した。例えば、本開示の実施形態によれば、酸化インジウムスズの引張伸びは、１．８％であり得る。したがって、本開示の実施形態による酸化インジウムスズは、曲げることのできる基板、例えばポリマー（例えば、プラスチック）の基板によく適している。その一方で、酸化インジウムスズが基板に対して固定されたターゲットからの連続スパッタリングによって形成されたとき、スパッタリングプラズマから加熱された結果として、基板の温度が相当に増大することがあり、それによって、ポリマー（例えば、プラスチック）の基板上の下塗の縮みが引き起こされることで、酸化インジウムスズにひびが入ることがある。例えば、酸化インジウムスズがターゲット基板に対して固定されたターゲットからの連続スパッタリングによって形成されるとき、スパッタリングプラズマから加熱された結果として、温度が１００°Ｆ〜２１０°Ｆに増大することがある。
【００１８】
本明細書に開示されるスパッタリングは、スパッタリングを行いながら適切にターゲットを移動させる能力がある任意の適切なスパッタリングシステム（例えば、ＤＣマグネトロンスパッタリングシステム）を使用して行ってもよい。例えば、スパッタリングシステムは、真空レベルを１０-5〜１０-6ｔｏｒｒまたはそれ以下の範囲内（しかし、本開示はそれに限定されない）にポンプダウンすることができるスパッタリング用チャンバを含んでもよい。スパッタリングは、基板の材料組成に応じた、任意の適切な基板温度で行ってもよい。例えば、基板の温度は、室温〜約７００°Ｆ、または約１００〜７００°Ｆ（５００〜７００°Ｆ）の範囲内でもよいが、本開示はそれらに限定されない。本明細書において、「室温」という用語は、堆積チャンバ内の周囲条件下の温度、例えば約２５℃の温度を指す。例えば、スパッタリングは、基板またはチャンバを追加的に加熱せずに行ってもよい。酸化インジウムスズを施そうとする基板は、加熱（例えば、１００〜７００°Ｆの範囲内の温度に加熱）されてもよい。例えば、ポリカーボネートまたはポリアクリレートの基板など、基板がポリマー（例えば、プラスチック）を含むとき、基板の温度は、１００〜２００°Ｆの範囲内であってもよい。強化ガラスなど、基板がガラスを含むとき、基板の温度は４００〜７００°Ｆの範囲内であってもよい。
【００１９】
スパッタリングは、同時に（または並行して）、不活性ガス、例えばアルゴンガス（例えば、アルゴンを含むまたは本質的にアルゴンからなるガス）を、酸素ガスと共にチャンバ内に流入させながらおよび／または基板の上方に流しながら行ってもよい。この文脈において、「本質的になる」とは、不活性ガス中の任意の追加成分が酸化インジウムスズの形成に実質的に影響を及ぼさないことを意味する。不活性ガスおよび酸素ガスは、任意の適切な流量でチャンバ内に流入させてもよい。例えば、不活性ガス（例えば、アルゴン）は、２００〜９００ｓｃｃｍの範囲内（例えば、１００〜６００ｓｃｃｍ、または２００〜６００ｓｃｃｍ）の流量で流されてもよく、酸素ガスは５〜６００ｓｃｃｍの範囲内（例えば、５〜４００ｓｃｃｍ、２００〜４００ｓｃｃｍ、または１０〜６００ｓｃｃｍ）の流量で流されてもよいが、本開示はそれらに限定されない。幾つかの実施形態では、ターゲットがセラミックターゲット（例えば、インジウムおよびスズ酸化物を含むターゲット）であるとき、不活性ガスは、基板の上方に２００〜５００ｓｃｃｍの流量で流されてもよく、酸素ガスは、基板の上方に５〜４０ｓｃｃｍ（例えば、１０〜４０ｓｃｃｍ）の流量で流されてもよい。不活性ガスおよび／または酸素ガスの流量は、ターゲットの出力密度および／または組成によって調整されてもよい。ターゲットが金属ターゲット（例えば、インジウムおよびスズを含むターゲット）であるとき、アルゴンガスは、２５０〜６００ｓｃｃｍ（例えば、２５０〜４００ｓｃｃｍ）の流量で流されてもよく、酸素ガスは、１００〜４００ｓｃｃｍ（例えば、２００〜４００ｓｃｃｍ）の流量で流されてもよい。酸化インジウムスズの導電率および光透過率は、酸素ガス（例えば、酸素を含むまたは酸素から本質的になるガス）の流量を変動させることによって調整されてもよい。例えば、酸素の流量が前述の範囲内の流量より多かったら、酸化インジウムスズ中の酸素は過剰にドープされる可能性があり、それによって、酸化インジウムスズの光透過率は向上するが、導電率が減少することとなる。酸化インジウムスズ中の酸素の濃度は、酸化インジウムスズが良好な導電率および光透過性を有するように、スパッタリングの最中の堆積チャンバ内の酸素の量（例えば、流量）を調整することによって制御されてもよい。
【００２０】
スパッタリングは、ターゲットに任意の適切な出力密度を印加することによって行ってもよい。例えば、スパッタリングは、ターゲットの大きさに応じて、０．５〜１０ｋＷの範囲内（例えば、０．５〜６ｋＷ）の出力密度をターゲットに印加することによって行ってもよいが、本開示はそれに限定されない。例えば、ターゲットの大きさが増加するにつれて、ターゲットに印加する出力密度も増大させてもよい。比較的小さいターゲットの場合、低い出力密度（例えば、０．５ｋＷ）がターゲットに印加されてもよく、比較的大きいターゲットの場合、高い出力密度（例えば、１０ｋＷ）がターゲットに印加されてもよい。幾つかの実施形態では、ターゲットに印加される出力密度は、基板の複雑性に応じて（例えば、湾曲の存在または基板の表面の他の外形に応じて）スパッタリングの最中に調整されてもよい。ターゲットは、インジウム、スズおよび酸素のターゲットを含む（またはそれらからなる）セラミックターゲット、またはインジウムとスズの合金など、任意の適切なターゲットであってもよい。
【００２１】
幾つかの実施形態では、ターゲットは、スパッタリングの最中に基板から４〜１２インチ（例えば、６〜１０インチ）の距離であってもよい。基板からのターゲットの距離は、スパッタリングの最中に変えてもよく、それは基板の表面の外形（または湾曲）に依存し得る。例えば、酸化インジウムスズ層の厚さが増加するとき、基板とターゲットの間の距離を維持する（または実質的に維持する）ようにターゲットを移動させてもよく、および／またはターゲットを基板の湾曲に適応するように移動させてもよい。ターゲットは、スパッタリングを行う間、連続的に移動させても非連続的に移動させてもよい。例えば、スパッタリングの最中にターゲットが進む（または移動する）スピードは、基板の湾曲を考慮するように調整（例えば、加速または減速）されても、均一な（または実質的に均一な）厚さおよび／または均一な（または実質的に均一な）シート抵抗を有する酸化インジウムスズ層をもたらすように調整されてもよい。幾つかの実施形態では、ターゲットがスパッタリングの最中に進むスピードは、不均一な厚さおよび／または不均一なシート抵抗を有する酸化インジウムスズ層をもたらすように、ならびに不均一なまたは均一な（または実質的に均一な）シート抵抗を有するように、制御（例えば、加速または減速）されてもよい。例えば、ターゲットが基板に対して進むスピードを変えて、ある領域のシート抵抗が別の領域のシート抵抗より高い（または低い）酸化インジウムスズ層をもたらすようにしてもよい。
【００２２】
幾つかの実施形態では、スパッタリングの最中に電力が連続してターゲットに印加される。例えば、プラズマ（例えば、イオン化ガスのプラズマ）がスパッタリングの最中に連続してターゲットに施されてもよい。ターゲットは、基板に対して任意の速度で移動してもよい。幾つかの実施形態では、ターゲットは、スパッタリングを行いながら１分当たり２０〜２００インチの速度で移動するが、本開示はそれに限定されない。例えば、ターゲットは、スパッタリングを行いながら１分当たり３０インチの速度で移動してもよい。
【００２３】
スパッタリングは、任意の適切な時間量で行ってもよい。例えば、スパッタリングは、一例示的実施形態では約１分もしくはそれ以上（例えば、約１〜約１２０分、または２分以上、約２〜約１２０分、または約２〜約４０分）の期間、または別の例示的実施形態では約１０〜約４０分（例えば、約２０〜約４０分）の期間行ってもよいが、本開示はそれらに限定されない。スパッタリングの期間は、基板の大きさ、ターゲットの出力密度および酸化インジウムスズの所望のシート抵抗によって調整されてもよい。スパッタリングの期間は、ターゲットにエネルギーが供給され、基板上に材料（例えば、インジウム、スズおよび／または酸素）を堆積させる時間の量を指す。
【００２４】
本開示の実施形態による酸化インジウムスズ（例えば、酸化インジウムスズフィルム）は、透明体、例えば、飛行ビークル（例えば、航空機）用の透明体に含まれてもよいが、本開示はそれに限定されない。飛行ビークルは、任意の適切な航空機、例えば、ジェット機（民間旅客機、貨物機、自家用機または軍用機）、またはプロペラ機（民間旅客機、貨物機、自家用機または軍用機）、例えばティルトローター機であってもよいが、本開示はそれらに限定されない。
【００２５】
本開示の実施形態による透明体の追加的な特徴物および層（例えば、フィルム）についてここから説明する。特定の実施形態に応じて、これらの追加的な特徴物および／または層は、透明体に存在しても存在しなくてもよい。例えば、本発明の一例示的実施形態による透明体３０を図５に示す。透明体３０は、基板１０および酸化インジウムスズフィルム２０を含む。酸化インジウムスズフィルム２０は、帯電防止層（例えば、電荷排出層）、ＥＭＩ遮蔽層、および／またはヒーター層としての役割を果たしてもよい。透明体３０は、酸化インジウムスズフィルム２０を接地するためのリードまたはタブ、４２および４４をさらに含んでもよい。例えば、透明体が飛行ビークルに装着され、酸化インジウムスズフィルムが帯電防止層（例えば、電荷排出層）および／またはＥＭＩ遮蔽層として機能するときなど、リードまたはタブは、酸化インジウムスズフィルム２０を飛行ビークル（例えば、航空機）に接地するように構成されてもよい。透明体が飛行ビークルに含まれ、酸化インジウムスズフィルムがヒーター層として機能するときなど、幾つかの実施形態では、リードまたはタブ、４２および４４は、酸化インジウムスズフィルム２０に電流を供給する。酸化インジウムスズフィルム２０のシート抵抗は、一例示的実施形態では、０．３〜０．５Ω／□未満（例えば、０．３５〜０．４８Ω／□）、１〜５Ω／□、５〜１０Ω／□、または１０〜２０Ω／□の範囲内であってもよい。
【００２６】
本開示の酸化インジウムスズの実施形態は、本開示の酸化インジウムスズより製造にコストがかかることがある、他の透明導電性フィルム（例えば、リソグラフィー印刷の金属グリッド線、インクジェット印刷の導電性グリッド線によって、または織り金網を使用することによって形成されるもの）に置き換えて使用してもよい。例えば、本開示の酸化インジウムスズの例示的実施形態は、遮蔽パネルまたは透明体上のヒーターフィルムとして、織り金網またはリソグラフィーでパターン成形された薄いフィルムに置き換えて使用してもよい。下に示すように、１３００ワットの電力レベルおよび２８直流ボルトの電圧（例えば、典型的な航空機の電圧）を使用すると、０．６Ω／□未満のシート抵抗を有するヒーターフィルム（または層）は、１１１５平方インチの面積を有する任意の適切な透明体を適切に加熱することができると予測される。下の表２は、ヒーターフィルムの種々のシート抵抗（Ｒ）および電力消費量１３００ワットにおける、１１１５平方インチのフィルム面積を有する透明体を適切に加熱する計算上の電圧（ｖ）を含む。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
本開示の例示的実施形態による酸化インジウムスズを含むＥＭＩ遮蔽層は、１０ＧＨｚの周波数で９９．９９％以上のＥＭＩ遮蔽をもたらすことができるが、本開示はそれに限定されない。例えば、約３．９μｍの厚さおよび０．５Ω／□未満の低シート抵抗を有する酸化インジウムスズフィルムは、約４０ｄＢの遮蔽効果（Ｓ．Ｅ．）を達成することができる。かかるフィルムは、９０〜９５質量％のインジウムおよび５〜１０質量％のスズ（９０質量％のインジウムおよび１０質量％のスズ、または９３質量％のインジウムおよび７質量％のスズ）を含む金属合金ターゲットを使用して（利用して）調製されてもよい。ＥＭＩ遮蔽層のＥＭＩ遮蔽効果は、以下の等式によって計算することができ、式中、Ｒはシート抵抗であり、ｆはＥＭＩの周波数である。
遮蔽効果（ＳＥ）＝２０ｌｏｇ［（７・１０11）／（ｆ・Ｒ）］
下の表２は、透明体のＥＭＩ遮断層の、シート抵抗（Ｒ）、ＥＭＩの周波数（ｆ）、遮蔽効果（ＳＥ）および遮蔽効果の百分率の間の相関関係を例示する。
【００２９】
【表３】
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【００３０】
透明体は、任意の適切な接着層もしくは結合層、任意の適切な基層、および／または任意の適切な保護膜などの追加的な層を含んでもよい。保護膜は、透明体の他のいずれの層（例えば、基板および／または酸化インジウムスズフィルム）の上にあってもよい。接着層もしくは結合層および／または基層は、透明体の任意の他の層（例えば、基板、酸化インジウムスズフィルム、保護膜、接着層もしくは結合層および／または基層）の上にあっても間にあってもよい。
本開示の例示的実施形態を、以下の実施例に関してここから説明する。しかしながら、本開示はそれらに限定されない。
【実施例】
【００３１】
（実施例１）
酸化インジウムスズは、直流（ＤＣ）マグネトロンスパッタリング装置を使用して調製した。スパッタリングは、インジウムとスズの合金ターゲット（ターゲットの総重量に基づいてインジウム約９３質量％のインジウムおよび７質量％のスズ）を使用し、パルスＤＣマグネトロン電源装置（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｅｒｇｙから入手可能）を電源とし、約４．５ｋＷの出力電力（出力密度）で行った。スパッタリングの最中に、アルゴンガスを約５００ｓｃｃｍのアルゴンガス流量で基板の上方に流し、酸素ガスを約３５０ｓｃｃｍの酸素ガス流量で基板の上方に流した。スパッタリングの最中の基板の温度は、約６５０°Ｆであった。スパッタリングの最中に、ターゲットを１分当たり約３０インチの速度で合計２４サイクル（またはループ）移動させて、ガラス基板上に酸化インジウムスズを形成した。
実施例１で調製した酸化インジウムスズ２０の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の写真を図６に示す。ＳＥＭを使用して、実施例１で調製した酸化インジウムスズ２０の厚さを測定すると、３．９１μｍであった。図６に見られるように、実施例１で調製した酸化インジウムスズ２０は、２４層を含む、複数層の酸化インジウムスズを含んでいた（すなわち、１層が各サイクルに相当する）。
【００３２】
（実施例２）
酸化インジウムスズは、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を使用して調製した。スパッタリングは、ターゲットの総重量に基づいて約９３質量％のＩｎ2Ｏ3と７質量％のＳｎ2Ｏ4を含む、セラミックターゲットを使用し、マグネトロン直流電源を電源とし、約５．５ｋＷの出力電力（出力密度）で行った。スパッタリングの最中に、アルゴンガスを約６００ｓｃｃｍのアルゴンガス流量で基板の上方に流し、酸素ガスを約２０ｓｃｃｍの酸素ガス流量で基板の上方に流した。スパッタリングの最中の基板の温度は、約１７０°Ｆであった。スパッタリングの最中に、ターゲットを１分当たり約３０インチの速度で合計１６サイクル（またはループ）移動させて、アクリル酸およびポリシロキサンの下塗を含むポリカーボネート基板上に酸化インジウムスズを形成した。上で述べたような酸化インジウムスズの層堆積プロセスの一層毎の堆積によって、プラスチック基板上に、より延性の高い、低抵抗の酸化インジウムスズ層がもたらされる。
実施例２で調製された酸化インジウムスズ２０の横断面図を示す走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の写真を図７に示す。ＳＥＭを使用して、実施例２で調製された酸化インジウムスズ２０の厚さを測定すると、１．４μｍであった。図７に見られるように、実施例２で調製された酸化インジウムスズ２０は、１６層を含む、複数層の酸化インジウムスズを含んでいた（すなわち、１層が各サイクルに相当する）。
【００３３】
（比較例１）
酸化インジウムスズは、パルスＤＣマグネトロンスパッタリング装置を使用して調製した。スパッタリングは、インジウムとスズの合金ターゲット（ターゲットの総重量に基づいて約９３質量％のインジウムおよび７質量％のスズ）を使用し、ＤＣマグネトロン電源装置を電源とし、約４．５ｋＷの出力電力（出力密度）で行った。スパッタリングの最中に、アルゴンガスを約５００ｓｃｃｍのアルゴンガス流量で基板の上方に流し、酸素ガスを約３５０ｓｃｃｍの酸素ガス流量で基板の上方に流した。スパッタリングの最中の基板の温度は、約６５０°Ｆであった。ターゲットはスパッタリングの間約３０分間固定されたままで、ガラス基板上に酸化インジウムスズを形成した。
比較例１で調製された酸化インジウムスズの横断面図を示す走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の写真を図８に示す。ＳＥＭを使用して、比較例１で調製した酸化インジウムスズの厚さを測定すると、３．９９μｍであった。図８に見られるように、比較例１で調製した酸化インジウムスズは、柱状の構造を有する単一層のみの酸化インジウムスズを含んでいた。
【００３４】
視感透過率試験
実施例１および２ならびに比較例１によってそれぞれ調製した１２インチ×１２インチの試験片を、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３に従い、Ｈａｚｅ−Ｇａｒｄ  Ｐｌｕｓ機器を使用して、それぞれ試験した。視感透過率または可視光線透過率は、試料を透過する可視光線の量を示す。実施例１および２による試験片は、それぞれ６６．５％および約７５％の可視光透過率を呈示し、一方、比較例１による試験片は６６．８％の可視光線透過率を呈示した。
【００３５】
シート抵抗試験
実施例１および２ならびに比較例１によってそれぞれ調製した１２インチ×１２インチの試験片を、Ｇｕａｒｄｉａｎ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｉｎｃ．製の４探針の表面抵抗計を使用してそれぞれ試験した。実施例１および２の酸化インジウムスズフィルムのシート抵抗は、それぞれ０．３９Ω／□および１０Ω／□と測定された。比較例１の酸化インジウムスズフィルムのシート抵抗は、０．５Ω／□と測定された。
【００３６】
本明細書に開示する主題をある特定の実施形態と関連付けて説明してきたが、本開示は開示した実施形態に限定されるものではなく、それどころか、添付の特許請求の範囲およびそれと均等なものの趣旨および範囲内に含まれる種々の変形および均等な構成を包含することを意図していることが理解されるべきである。本文および特許請求の範囲を通して、「約」という語の使用は、本開示が属する分野の当業者にはすべて理解されるように、測定、有効数字、および互換性に関連する変動の周辺部を反映する。加えて、本開示および添付の特許請求の範囲を通して、高い値および低い値を記述するのに「約」という用語が使用されないこともある範囲であっても、別段の指定がない限り、その用語によって暗黙的に修飾されることが理解される。特許請求の範囲において、ミーンズプラスファンクション条項は、記載した機能を行うものとして、本明細書に記載する構造および構造的均等物だけでなく、均等な構造も包含することを意図している。例えば、釘は木材部品を互いに固定するのに円筒形の表面を用いるのに対してねじは螺旋形の表面を用いるという点で、釘とねじは構造的均等物ではあり得ないが、木材部品を留めるという状況において、釘とねじは均等な構造物であり得る。本出願人は、ここでの特許請求の範囲のいずれかの項の何らかの限定に関して、関連する機能と共に「〜のための手段」という語が明示的に使用されているクレームにおけるものを除き、米国特許法第１１２条第６段落が適用されないことを明確に意図している。
【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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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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