具有ITO透明导电膜的基板及其制造方法技术

一种通过离子电镀装置在基板上形成ＩＴＯ透明导电膜的方法，包括步骤：（ａ）从压力梯度型等离子体枪在真空室中产生等离子束；（ｂ）用该等离子束照射ＩＴＯ源，以加热和蒸发该ＩＴＯ源；（ｃ）通过等离子体气氛将该蒸发的ＩＴＯ源离子化；和（ｄ）在该基板上沉积该离子化的ＩＴＯ源，以在该基板上形成该ＩＴＯ透明导电膜。该方法特征在于，至少在步骤（ｄ）期间，将该基板的温度调整到８０－１４５℃，以及至少在步骤（ｄ）期间，将每单位时间和每单位面积从该ＩＴＯ源入射到该基板上的辐射热调整到１．５－１０．０Ｊ／ｃｍ↑［２］□ｍｉｎ的范围。所得到的ＩＴＯ透明导电膜具有从１．２×１０↑［－４］到３．０×１０↑［－４］Ω□ｃｍ的电阻率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于在基板上形成ITO透明导电膜的方法，其用于平板显示器、电子设备、太阳能电池、光学设备等等。特别是，它涉及一种用于在包括有机聚合物膜的基板上形成ITO透明导电膜的方法。透明导电膜在平板显示器和太阳能电池中是一种基本的、重要的元件，因其具有透光和导电的独特性质。在许多情况下，ITO透明导电膜是通过真空成膜法形成的。这种用于形成ITO透明导电膜的真空成膜法的例子是离子电镀法、溅射法和蒸气沉积法。当然溅射法是使用最广泛的。与通过溅射法形成ITO透明导电膜相关，JP-A-9-171188公开了一种方法，其中通过在300℃或者更高的温度下对基板加热，获得具有2×10-4Ω·cm低电阻的ITO透明导电膜。JP-A-9-25575和JP-A-2000-17430公开了通过利用压力梯度型等离子体枪的离子电镀法在大约200℃的较低温度下对基板加热而获得ITO透明导电膜。在显示器和电子设备领域，为了制造重量轻、厚度薄并且更具柔性的设备，有提议用这样的基板代替常规的无机基板(例如玻璃)，其中有机膜夹在多个无机基板之间，或者由选自于各种聚合物中的一种制成的有机基板。今天，设备结构变得复杂。在一些情形中，有机设备形成于无机基板上，例如LCD滤色器。在使用上述有机聚合物基板或者上述包含有机物质的基板的情形中，其形成于无机物质的表面或者无机物质的内部，这种基板耐热性相对于由无机材料(例如玻璃)制成的基板要差。因而，这种基板可能变形或者可能产生问题，其中在基板加热到接近它们的熔点温度时它们的机械和电学性质(例如弹性模量、折射率、散射系数、和介电常数)改变明显。因此，对于使用具有有机聚合物的基板，有必要将温度降低到200℃或者更低。由于这一点，难以降低通过溅射成膜时ITO透明导电膜的电阻。已知通过采用压力梯度型等离子体枪的离子电镀法能够产生低电阻膜，甚至基板的温度较低。然而，在制造ITO透明导电膜期间，由于来自压力梯度型等离子体枪的高密度等离子束和来自ITO蒸发源的辐射热，基板温度迅速增加。为了防止这个温度增加，可以增加基板的传送速度(参见JP-A-1-313810)。对于这种情况，必需有非常陕的成膜速度来制造具有想要膜厚的ITO透明导电膜。因此，对于使用压力梯度型的等离子体枪的情形，必需增加施加于阴极和阳极之间的功率。由于此，辐射到基板的热量因高密度等离子束和来自ITO蒸发源的辐射而增加。因而，成膜期间的基板温度可能迅速增加到接近有机聚合物熔点的温度。这可能造成对基板的初始形态的变形。此外，例如，从基板中可能产生分解气体。这可能极大地降低了ITO透明导电膜的导电性。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种在具有有机聚合物的基板上有效形成铟锡氧化物(ITO)透明导电膜的方法。根据本专利技术，提供了一种通过离子电镀装置在基板上形成ITO透明导电膜的方法，包括步骤(a)在真空室中从压力梯度型等离子体枪产生等离子束；(b)用该等离子束照射ITO源，以加热并蒸发该ITO源；(c)通过等离子体气氛使蒸发的ITO源离子化；以及(d)在基板上沉积该离子化的ITO源，以在该基板上形成ITO透明导电膜，该方法特征在于，至少在步骤(d)期间将基板的温度调整到80-145℃以及至少在步骤(d)期间将每单位时间和每单位面积从ITO源入射到基板的辐射热调整到1.5-10.0J/cm2□min。根据本专利技术，通过上述方法形成而得到的ITO透明导电膜包括掺有锡的氧化铟，条件是锡是氧化物形式，锡的重量份占5-10wt％，并且具有从1.2×10-4到3.0×10-4Ω·cm的电阻率。附图说明图1是示出用于采用了压力梯度型等离子体枪的离子电镀法(激活反应沉积)的成膜装置的示意图；图2是示出用于采用了压力梯度型等离子体枪的离子电镀法(激活反应沉积)的另一个成膜装置的示意图；图3是放大断面图，其示出在由有机聚合物等制成的基板上形成的ITO透明导电膜。具体实施例方式图1所示的成膜用离子电镀装置能够用来实施本专利技术的上述方法。这个装置具有真空室1、连接到真空室1侧壁的压力梯度型等离子体枪2、设置在真空室1底部的坩埚3、设置在真空室1的顶部区域的基板保持器4、和真空抽气设备17。坩埚3的内面装进ITO源(例如ITO颗粒)19。这个ITO(氧化锡铟)可以由掺有锡的氧化锌来确定。假定锡采取氧化物的形式并且ITO的总重量为100wt％，那么这个锡可以占5-10wt％的重量份。在坩埚3的底部设有一个用于偏折和聚焦等离子束12的永久磁体22。此外，真空抽气设备17通过传导阀(conductance valve)16连接到真空室1，以对真空室1抽气。在本专利技术中，最好是，基于连接到真空室1的真空计18的测得值，通过调整抽气率，使电导阀16具有一定的开口，从而将真空室1的压力调整导0.05-0.3Pa的范围内。为了保持真空室1的压力，比0.05Pa低的压力在经济上是不利的，因为它可能造成抽气设备负载太大，并且由于使得真空室1具有不必要的负载量。如果真空室中的压力在步骤(d)内超过0.3Pa，那么在蒸发的ITO源到达基板之前，蒸发的ITO源就碰撞到太多的氩气分子和氧气分子。由于此，蒸发的ITO源基本上释放了能量。这可能极大地降低了沉积在基板25上的ITO透明导电膜的导电性。因此，至少在步骤(d)期间，优选在步骤(b)、(c)和(d)期间，该压力优选为0.3Pa或者更低，更优选为0.15Pa或者更低。压力梯度型等离子体枪2配有其一端由阴极8封闭的圆柱形管9。由钼制成的圆柱体7固定到阴极8。圆柱体7在其轴心具有由钛(Ta)制成的导管5，在其内部一端具有由LaB6制成的圆盘6。这些导管5和圆盘6内置于圆柱体7内。阴极8与用于放电的电源10的负极相连。在真空室1底部的坩埚3与电源10的正极相连，并且构成阳极。在ITO透明导电膜的形成中，将氩气20引入导管5，然后在压力梯度型等离子体枪的阴极8和真空室1内的坩埚3(阳极)之间产生放电，从而形成等离子束12。通过用于将等离子束12的截面收缩的环形聚焦线圈21以及用于将等离子束12偏折和聚焦到ITO源19的永久磁体，所形成的等离子束12聚焦到坩埚3的ITO源19，由此加热并蒸发ITO源19。如图1所示，基板保持器4由马达(图中未示出)转动。在基板保持器4上方，提供一个用于加热基板25的加热器11和一个温度计13。加热器11是用来保持基板25处于预定的温度(例如80-145℃)。因而，基于温度计13所测得的温度，加热器11的输出得到控制。加热器11可以是一个灯加热器，例如钨卤灯(tungsten halogen lamp)、氙弧灯、和石墨加热器。为了将基板25加热到一个预定的温度，可以在形成薄膜之前制造标定曲线，例如，如下解释的。在方法的步骤(a)之前，基板25经过预加热。在预加热期间，用临时性连接到基板25上的临时温度计(例如热耦计)测量基板25的温度(实际温度)。与这个测量同步，也用设置在接近基板25的温度计13测量基板25的近似温度。然后，从实际的和近似的温度中产生标定曲线。在那之后，从基板25拿走临时温度计。标定曲线从近似温度给出实际温度。至少在步骤(d)期间，通过温度计13仅仅测量近似温度，并且从标定曲线确定基板的温度，其作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过离子电镀装置在基板上形成ＩＴＯ透明导电膜的方法，包括步骤：（ａ）从压力梯度型等离子体枪在真空室中产生等离子束；（ｂ）用该等离子束照射ＩＴＯ源，以加热和蒸发该ＩＴＯ源；（ｃ）通过等离子体气氛将该蒸发的ＩＴＯ源离 子化；和（ｄ）在该基板上沉积该离子化的ＩＴＯ源，以在该基板上形成该ＩＴＯ透明导电膜，该方法特征在于，至少在步骤（ｄ）期间，将该基板的温度调整到８０－１４５℃，以及至少在步骤（ｄ）期间，将每单位时间和每单位面积从该ＩＴＯ源入射 到该基板上的辐射热调整到１．５－１０．０Ｊ／ｃｍ↑［２］□ｍｉｎ的范围。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大本英雄，高松敦，小林孝司，
申请(专利权)人：中央硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]