JP2002129315A - 薄膜作製方法及びその装置 - Google Patents
薄膜作製方法及びその装置Info
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
- C23C14/3428—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target using liquid targets
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】安価な金属ターゲット材を使用できるととも
に、ターゲット材の利用効率も大幅に改善することによ
り低コストで酸化物透明導電膜を形成しうる薄膜作製方
法及びその装置を提供する。 【解決手段】本発明では、真空中においてＩｎ、Ｓｎ又
はＺｎを基本構成元素とする金属からなるターゲット材
１０を用い反応性スパッタ法によって基板１４上にＩｎ
−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ又はＺｎ−Ｏを基本構成元素とする酸化
物透明導電膜を形成する。成膜の際にターゲット材１０
を加熱溶融し、液相状態になったターゲット材１０に対
し所定の電界を印加してスパッタリングを行う。
に、ターゲット材の利用効率も大幅に改善することによ
り低コストで酸化物透明導電膜を形成しうる薄膜作製方
法及びその装置を提供する。 【解決手段】本発明では、真空中においてＩｎ、Ｓｎ又
はＺｎを基本構成元素とする金属からなるターゲット材
１０を用い反応性スパッタ法によって基板１４上にＩｎ
−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ又はＺｎ−Ｏを基本構成元素とする酸化
物透明導電膜を形成する。成膜の際にターゲット材１０
を加熱溶融し、液相状態になったターゲット材１０に対
し所定の電界を印加してスパッタリングを行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、透明導電膜の作製
方法及びその作製装置に関し、さらに詳細には、液晶デ
ィスプレイあるいはプラズマディスプレイなどの各種フ
ラットパネルディスプレイ、あるいは太陽電池などに用
いるＩｎ−ＯあるいはＳｎ−ＯあるいはＺｎ−Ｏを基本
構成元素とする酸化物透明導電膜の作製方法及びその作
製装置に関するものである。
方法及びその作製装置に関し、さらに詳細には、液晶デ
ィスプレイあるいはプラズマディスプレイなどの各種フ
ラットパネルディスプレイ、あるいは太陽電池などに用
いるＩｎ−ＯあるいはＳｎ−ＯあるいはＺｎ−Ｏを基本
構成元素とする酸化物透明導電膜の作製方法及びその作
製装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種の透明導電膜は、ｎ型半
導体の導電機構を有しており、そのキャリア電子は、イ
オン化した添加元素に係る添加元素ドナーと、化学量論
組成からの組成ずれに係る酸素欠損ドナーというの２つ
のドナーから提供される。
導体の導電機構を有しており、そのキャリア電子は、イ
オン化した添加元素に係る添加元素ドナーと、化学量論
組成からの組成ずれに係る酸素欠損ドナーというの２つ
のドナーから提供される。
【０００３】このような透明導電膜の場合、添加元素と
して、Ｉｎ−Ｏを基本構成元素とするものではＳｎが、
Ｓｎ−Ｏを基本構成元素とするものではＳｂが、Ｚｎ−
Ｏを基本構成元素とするものではＡｌやＳｉが、それぞ
れ主に用いられている。
して、Ｉｎ−Ｏを基本構成元素とするものではＳｎが、
Ｓｎ−Ｏを基本構成元素とするものではＳｂが、Ｚｎ−
Ｏを基本構成元素とするものではＡｌやＳｉが、それぞ
れ主に用いられている。
【０００４】従来、この種の透明導電膜は、塗布法、ス
プレー法、気相反応法（ＣＶＤ）等の化学的作製法や、
真空蒸着法、スパッタ法等の物理的作製法によって作製
されている。
プレー法、気相反応法（ＣＶＤ）等の化学的作製法や、
真空蒸着法、スパッタ法等の物理的作製法によって作製
されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、化学的
作製法にあっては、反応を遂行するため一般的に４００
℃程度の温度で焼成しなければならず、膜の急速な酸化
によって酸素欠損ドナー密度の最適化が困難であるとい
う問題がある。
作製法にあっては、反応を遂行するため一般的に４００
℃程度の温度で焼成しなければならず、膜の急速な酸化
によって酸素欠損ドナー密度の最適化が困難であるとい
う問題がある。
【０００６】一方、蒸着法やスパッタ法などの物理的作
製法は、真空中での成膜時に外部より導入する酸素ガス
量を制御することにより酸素欠損ドナー密度の最適化が
できるため、化学的作製法に比べより低抵抗の透明導電
膜を得ることができる。
製法は、真空中での成膜時に外部より導入する酸素ガス
量を制御することにより酸素欠損ドナー密度の最適化が
できるため、化学的作製法に比べより低抵抗の透明導電
膜を得ることができる。
【０００７】さらに、物理的作製法のうち蒸着法とスパ
ッタ法を比較すると、蒸着法の方が析出速度が大きく作
製装置のイニシャルコストも安価ではあるが、スパッタ
法の方が大面積基板への均一な膜形成や制御性の面で優
れるため、近年、基板の大面積化が進むフラットパネル
ディスプレイを中心にスパッタ法が多く用いられるよう
になってきている。
ッタ法を比較すると、蒸着法の方が析出速度が大きく作
製装置のイニシャルコストも安価ではあるが、スパッタ
法の方が大面積基板への均一な膜形成や制御性の面で優
れるため、近年、基板の大面積化が進むフラットパネル
ディスプレイを中心にスパッタ法が多く用いられるよう
になってきている。
【０００８】ところで、スパッタ法によりこの種の透明
導電膜を作製する場合には、アルゴン（Ａｒ）などの不
活性ガスを直流（ＤＣ）あるいは高周波（ＲＦ）放電に
よってイオン化し、負バイアスの印加された金属あるい
は酸化物ターゲット材に衝突させ、飛び出したターゲッ
ト材物質を基板上に析出させる。
導電膜を作製する場合には、アルゴン（Ａｒ）などの不
活性ガスを直流（ＤＣ）あるいは高周波（ＲＦ）放電に
よってイオン化し、負バイアスの印加された金属あるい
は酸化物ターゲット材に衝突させ、飛び出したターゲッ
ト材物質を基板上に析出させる。
【０００９】この際、酸化物を形成するため酸素ガスを
導入添加するが、酸化物ターゲット材を使用する場合で
も前述の酸素欠損ドナーの密度を最適化するため少量の
酸素ガスを添加する。
導入添加するが、酸化物ターゲット材を使用する場合で
も前述の酸素欠損ドナーの密度を最適化するため少量の
酸素ガスを添加する。
【００１０】一般的に、スパッタ法による薄膜形成法で
は、析出速度を改善するため、ターゲット材上に形成さ
れたループ状の磁場によって電子をトラップし、局所的
に高密度のプラズマを発生させる手法（マグネトロンス
パッタ法）が用いられている。
は、析出速度を改善するため、ターゲット材上に形成さ
れたループ状の磁場によって電子をトラップし、局所的
に高密度のプラズマを発生させる手法（マグネトロンス
パッタ法）が用いられている。
【００１１】しかし、マグネトロンスパッタ法ではプラ
ズマが局所的に発生することから、ターゲット材上にお
けるスパッタ発生領域（エロージョン）も局在し、その
ためターゲット材の利用効率が低く、ランニングコスト
を大きくする原因の一つとなっている。
ズマが局所的に発生することから、ターゲット材上にお
けるスパッタ発生領域（エロージョン）も局在し、その
ためターゲット材の利用効率が低く、ランニングコスト
を大きくする原因の一つとなっている。
【００１２】また、従来、これらの透明導電膜の作製に
おいては、制御性の問題から、金属ターゲット材に比べ
て高価な酸化物ターゲット材が多く使用されている。す
なわち、金属ターゲット材を使用した場合は、ターゲッ
ト材表面に酸化膜が形成されていくことによって、時間
経過とともに析出速度や成膜条件が大きくシフトしてし
まう。このため、連続して透明導電膜を作製する場合に
は金属ターゲット材を用いることが困難である。
おいては、制御性の問題から、金属ターゲット材に比べ
て高価な酸化物ターゲット材が多く使用されている。す
なわち、金属ターゲット材を使用した場合は、ターゲッ
ト材表面に酸化膜が形成されていくことによって、時間
経過とともに析出速度や成膜条件が大きくシフトしてし
まう。このため、連続して透明導電膜を作製する場合に
は金属ターゲット材を用いることが困難である。
【００１３】本発明は、このような従来の技術の課題を
解決するためになされたもので、安価な金属ターゲット
材を使用でき、さらにターゲット材の利用効率も大幅に
改善することにより低コストで酸化物透明導電膜を形成
しうる薄膜作製方法及びその装置を提供することを目的
とする。
解決するためになされたもので、安価な金属ターゲット
材を使用でき、さらにターゲット材の利用効率も大幅に
改善することにより低コストで酸化物透明導電膜を形成
しうる薄膜作製方法及びその装置を提供することを目的
とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
なされた請求項１記載の発明は、真空中において所定の
金属ターゲット材を用い反応性スパッタ法によって薄膜
を形成する薄膜作製方法であって、上記金属ターゲット
材を加熱溶融し、液相状態になった当該金属ターゲット
材に対し所定の電界を印加してスパッタリングを行うこ
とを特徴とするものである。
なされた請求項１記載の発明は、真空中において所定の
金属ターゲット材を用い反応性スパッタ法によって薄膜
を形成する薄膜作製方法であって、上記金属ターゲット
材を加熱溶融し、液相状態になった当該金属ターゲット
材に対し所定の電界を印加してスパッタリングを行うこ
とを特徴とするものである。
【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、Ｉｎ、Ｓｎ又はＺｎを基本構成元素とする
金属ターゲット材を用い、Ｉｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ又はＺｎ
−Ｏを基本構成元素とする酸化物透明導電膜を形成する
ことを特徴とする。
明において、Ｉｎ、Ｓｎ又はＺｎを基本構成元素とする
金属ターゲット材を用い、Ｉｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ又はＺｎ
−Ｏを基本構成元素とする酸化物透明導電膜を形成する
ことを特徴とする。
【００１６】本発明の薄膜作製方法によれば、金属ター
ゲット材を加熱溶融することによってターゲット材の表
面における酸化膜の形成を防止することができるため、
析出速度及び成膜条件を常に一定に保つことができる。
その結果、本発明によれば、酸化物ターゲットに比べて
安価な金属ターゲット材を用いることが可能になる。
ゲット材を加熱溶融することによってターゲット材の表
面における酸化膜の形成を防止することができるため、
析出速度及び成膜条件を常に一定に保つことができる。
その結果、本発明によれば、酸化物ターゲットに比べて
安価な金属ターゲット材を用いることが可能になる。
【００１７】しかも、本発明によれば、ターゲット材を
溶融して液相状態にするため、従来のようなターゲット
の成形及びボンディング工程が必要なくなり、また、溶
融したターゲット材が対流することから、マグネトロン
スパッタリング法を用いてプラズマを局所的に発生させ
た場合であってもターゲット材の一部分のみが消費され
ることがなくなり、その結果、従来技術に比べて膜作製
のランニングコストを大幅に低減することが可能にな
る。
溶融して液相状態にするため、従来のようなターゲット
の成形及びボンディング工程が必要なくなり、また、溶
融したターゲット材が対流することから、マグネトロン
スパッタリング法を用いてプラズマを局所的に発生させ
た場合であってもターゲット材の一部分のみが消費され
ることがなくなり、その結果、従来技術に比べて膜作製
のランニングコストを大幅に低減することが可能にな
る。
【００１８】一方、請求項３記載の発明は、反応性スパ
ッタ法によって透明導電膜を作製する透明導電膜作製装
置であって、所定の反応ガスを導入可能な真空処理槽
と、このスパッタ室内に配設され、所定のターゲット材
を加熱溶融して液相状態にするための加熱機構と当該液
相状態のターゲット材を収容するターゲット材収容部と
を有するカソード電極部とを備えたことを特徴とする。
ッタ法によって透明導電膜を作製する透明導電膜作製装
置であって、所定の反応ガスを導入可能な真空処理槽
と、このスパッタ室内に配設され、所定のターゲット材
を加熱溶融して液相状態にするための加熱機構と当該液
相状態のターゲット材を収容するターゲット材収容部と
を有するカソード電極部とを備えたことを特徴とする。
【００１９】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、スパッタ室内の真空状態を保持したままタ
ーゲット材収容部にターゲット材を供給するターゲット
材供給機構を有することを特徴とする。
明において、スパッタ室内の真空状態を保持したままタ
ーゲット材収容部にターゲット材を供給するターゲット
材供給機構を有することを特徴とする。
【００２０】請求項５記載の発明は、請求項３又は４の
いずれか１項記載の発明において、スパッタ室内のター
ゲット材を観察するための窓部を有することを特徴とす
る。
いずれか１項記載の発明において、スパッタ室内のター
ゲット材を観察するための窓部を有することを特徴とす
る。
【００２１】本発明の薄膜作製装置によれば、上述した
本発明の方法を容易に効率良く実施することができる。
本発明の方法を容易に効率良く実施することができる。
【００２２】特に、スパッタ室内の真空状態を保持した
ままターゲット材収容部にターゲット材を供給するター
ゲット材供給機構を設けた場合には、スパッタ室を大気
に解放することなく、消費されたターゲット材を充填供
給できるため、従来技術のようなスパッタ室を大気に解
放した状態でのターゲット交換作業が必要なくなる。
ままターゲット材収容部にターゲット材を供給するター
ゲット材供給機構を設けた場合には、スパッタ室を大気
に解放することなく、消費されたターゲット材を充填供
給できるため、従来技術のようなスパッタ室を大気に解
放した状態でのターゲット交換作業が必要なくなる。
【００２３】その結果、本発明を例えばインライン型の
ような連続生産を行う量産装置と組み合わせれば、従来
の量産装置に比べて大幅に長時間の連続した生産が可能
になる。
ような連続生産を行う量産装置と組み合わせれば、従来
の量産装置に比べて大幅に長時間の連続した生産が可能
になる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る透明導電膜の
作製方法及びその作製装置の好ましい実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。
作製方法及びその作製装置の好ましい実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。
【００２５】図１は、本発明に係る透明導電膜の作製装
置の一実施の形態の概略構成を示すものである。図１に
示すように、本実施の形態の透明導電膜作製装置１は、
内部にスパッタ室２０を有する真空処理槽２を備えてい
る。ここで、真空処理槽２は、バルブ３を介してターボ
分子ポンプ４に接続され、このターボ分子ポンプ４によ
りスパッタ室２０が高真空に排気されるように構成され
ている。
置の一実施の形態の概略構成を示すものである。図１に
示すように、本実施の形態の透明導電膜作製装置１は、
内部にスパッタ室２０を有する真空処理槽２を備えてい
る。ここで、真空処理槽２は、バルブ３を介してターボ
分子ポンプ４に接続され、このターボ分子ポンプ４によ
りスパッタ室２０が高真空に排気されるように構成され
ている。
【００２６】また、真空処理槽２は、バルブ５を介して
ターゲット材供給機構６に接続されている。本実施の形
態の場合は、真空状態を保持したままターゲット材（金
属ターゲット材）１０をスパッタ室２０内に搬入できる
ように構成されている。
ターゲット材供給機構６に接続されている。本実施の形
態の場合は、真空状態を保持したままターゲット材（金
属ターゲット材）１０をスパッタ室２０内に搬入できる
ように構成されている。
【００２７】具体的には、ターゲット材供給機構６内
に、あらかじめ任意の形状に形成されたターゲット材
（図示せず）が複数個収納されており、図示しないマジ
ックハンドによって、後述するカソード電極部８０のタ
ーゲット材収容部８０ａに所定のターゲット材が配置さ
れるようになっている。
に、あらかじめ任意の形状に形成されたターゲット材
（図示せず）が複数個収納されており、図示しないマジ
ックハンドによって、後述するカソード電極部８０のタ
ーゲット材収容部８０ａに所定のターゲット材が配置さ
れるようになっている。
【００２８】なお、後述するように供給されたターゲッ
ト材は加熱溶融されるため、供給時のターゲット材は任
意の形状のものを用いることができる。
ト材は加熱溶融されるため、供給時のターゲット材は任
意の形状のものを用いることができる。
【００２９】さらに、真空処理槽２は、バルブ５０、６
０を介してＡｒガス導入系５１及び酸素ガス導入系６１
に接続され、図示しないマスフローコントローラーによ
る制御によって所定量の混合ガスがスパッタ室２０内に
導入されるようになっている。
０を介してＡｒガス導入系５１及び酸素ガス導入系６１
に接続され、図示しないマスフローコントローラーによ
る制御によって所定量の混合ガスがスパッタ室２０内に
導入されるようになっている。
【００３０】本実施の形態の場合、スパッタ室２０内の
下部には、例えばポリフッ化４エチレン樹脂等の絶縁材
料からなる電気絶縁板７を介してカソード電極部８が配
設されている。
下部には、例えばポリフッ化４エチレン樹脂等の絶縁材
料からなる電気絶縁板７を介してカソード電極部８が配
設されている。
【００３１】このカソード電極部８は、例えば銅（Ｃ
ｕ）等の金属材料からなるカソード電極８０を有し、こ
のカソード電極８０は、例えば直流電源８１に接続され
所定の電力が印加されるようになっている。
ｕ）等の金属材料からなるカソード電極８０を有し、こ
のカソード電極８０は、例えば直流電源８１に接続され
所定の電力が印加されるようになっている。
【００３２】図１に示すように、このカソード電極８０
の上部には、後述する加熱機構９によって溶融したター
ゲット材１０を収容するための凹部状のターゲット材収
容部８０ａが設けられている。
の上部には、後述する加熱機構９によって溶融したター
ゲット材１０を収容するための凹部状のターゲット材収
容部８０ａが設けられている。
【００３３】このターゲット材収容部８０ａは、溶融し
たターゲット材１０があふれ出さないように十分な深さ
をもつように形成されている。
たターゲット材１０があふれ出さないように十分な深さ
をもつように形成されている。
【００３４】本実施の形態の場合、加熱機構８は、カソ
ード電極８０内に配設されたシースヒータ８２を有して
いる。
ード電極８０内に配設されたシースヒータ８２を有して
いる。
【００３５】このシースヒータ８２は、所定のヒータ電
源８３に接続され、上記ターゲット材収容部８０ａ内に
配設された熱電対８４によって検出された温度に基づい
て所定の温度に制御されるようになっている。
源８３に接続され、上記ターゲット材収容部８０ａ内に
配設された熱電対８４によって検出された温度に基づい
て所定の温度に制御されるようになっている。
【００３６】真空処理槽２の外部であってカソード電極
８０の下方には、ターゲット材１０上にループ状の磁場
を形成するためのマグネトロン磁気回路１１が配設され
ている。
８０の下方には、ターゲット材１０上にループ状の磁場
を形成するためのマグネトロン磁気回路１１が配設され
ている。
【００３７】このマグネトロン磁気回路１１は、加熱時
の磁場強度の低下を防ぐため、例えば水を循環すること
によって冷却するように構成されている（図示せず）。
の磁場強度の低下を防ぐため、例えば水を循環すること
によって冷却するように構成されている（図示せず）。
【００３８】また、本実施の形態の場合、マグネトロン
磁気回路１１は、揺動機構１２によって水平方向に揺動
できるように構成され、これによりターゲット材１０上
における温度分布を均一にしてスパッタを安定させるよ
うになっている。
磁気回路１１は、揺動機構１２によって水平方向に揺動
できるように構成され、これによりターゲット材１０上
における温度分布を均一にしてスパッタを安定させるよ
うになっている。
【００３９】一方、図１に示すように、スパッタ室２０
の上部には、基板ホルダー１３が設けられ、この基板ホ
ルダー１３に所定の基板１４が保持される。また、基板
ホルダー１３の近傍には、ヒータ電源１５に接続された
基板加熱ヒータ１６が配設されている。
の上部には、基板ホルダー１３が設けられ、この基板ホ
ルダー１３に所定の基板１４が保持される。また、基板
ホルダー１３の近傍には、ヒータ電源１５に接続された
基板加熱ヒータ１６が配設されている。
【００４０】また、カソード電極部８と基板ホルダー１
３との間には、成膜時間を調整するためのシャッター１
７が配設されている。
３との間には、成膜時間を調整するためのシャッター１
７が配設されている。
【００４１】なお、真空処理槽２の所定の部位には、ス
パッタ室２０内のターゲット材１０を観察するための窓
部２ａが設けられている。
パッタ室２０内のターゲット材１０を観察するための窓
部２ａが設けられている。
【００４２】このような構成を有する本実施の形態にお
いて透明導電膜を作製する場合には、まず、スパッタ室
２０内のカソード電極８０のターゲット材収容部８０ａ
内にあらかじめターゲット材１０を配置しておく。
いて透明導電膜を作製する場合には、まず、スパッタ室
２０内のカソード電極８０のターゲット材収容部８０ａ
内にあらかじめターゲット材１０を配置しておく。
【００４３】そして、ターボ分子ポンプ４を動作させて
スパッタ室２０内を１．３×１０-3Ｐａ以下の高真空状
態にする。
スパッタ室２０内を１．３×１０-3Ｐａ以下の高真空状
態にする。
【００４４】次に、バルブ５０、６０を介してスパッタ
室２０内にＡｒガス及び酸素ガスを所定量導入する。
室２０内にＡｒガス及び酸素ガスを所定量導入する。
【００４５】さらに、カソード電極８０のシースヒータ
８２に通電することにより、ターゲット材１０を所定の
温度に加熱して溶融し、液相状態にする。
８２に通電することにより、ターゲット材１０を所定の
温度に加熱して溶融し、液相状態にする。
【００４６】この場合、カソード電極８０のターゲット
材収容部８０ａに配設された熱電対８４によってターゲ
ット材１０の温度を検出し、ターゲット材１０が溶融
し、かつ、真空中で蒸発しないようにヒータ電源８３か
らシースヒータ８２に対する通電を制御してターゲット
材１０の温度を制御する。
材収容部８０ａに配設された熱電対８４によってターゲ
ット材１０の温度を検出し、ターゲット材１０が溶融
し、かつ、真空中で蒸発しないようにヒータ電源８３か
らシースヒータ８２に対する通電を制御してターゲット
材１０の温度を制御する。
【００４７】次に、直流電源８１からカソード電極８０
に対して所定の大きさの電力を供給する。これにより、
マグネトロン磁気回路１１によって形成されるループ状
の磁場に沿って、ターゲット材１０上に高密度プラズマ
３０が形成され、この領域を中心にターゲット材１０が
スパッタされる。
に対して所定の大きさの電力を供給する。これにより、
マグネトロン磁気回路１１によって形成されるループ状
の磁場に沿って、ターゲット材１０上に高密度プラズマ
３０が形成され、この領域を中心にターゲット材１０が
スパッタされる。
【００４８】このスパッタされたターゲット材１０は、
基板ホルダー１３に保持された基板１４の表面に酸化膜
として形成される。
基板ホルダー１３に保持された基板１４の表面に酸化膜
として形成される。
【００４９】この場合、ヒータ電源１５の基板加熱ヒー
タ１６に対する通電を制御することにより基板１４の温
度を所定の温度となるように制御する。
タ１６に対する通電を制御することにより基板１４の温
度を所定の温度となるように制御する。
【００５０】また、カソード電極８０と基板１４の間に
設置されたシャッター１７の開閉により膜形成の時間を
制御する。
設置されたシャッター１７の開閉により膜形成の時間を
制御する。
【００５１】一方、スパッタにより消費されたターゲッ
ト材１０は、スパッタ室２０を真空保持したまま、上述
したように図示しないマジックハンドによってバルブ５
を介してターゲット材供給機構６より追加供給される。
ト材１０は、スパッタ室２０を真空保持したまま、上述
したように図示しないマジックハンドによってバルブ５
を介してターゲット材供給機構６より追加供給される。
【００５２】以上述べたような本実施の形態の方法によ
れば、ターゲット材１０を加熱溶融することによってタ
ーゲット材１０の表面における酸化膜の形成を防止する
ことができるため、析出速度及び成膜条件を常に一定に
保つことができ、その結果、酸化物ターゲットに比べて
安価な金属ターゲット材を用いることが可能になる。
れば、ターゲット材１０を加熱溶融することによってタ
ーゲット材１０の表面における酸化膜の形成を防止する
ことができるため、析出速度及び成膜条件を常に一定に
保つことができ、その結果、酸化物ターゲットに比べて
安価な金属ターゲット材を用いることが可能になる。
【００５３】しかも、本実施の形態によれば、ターゲッ
ト材１０を溶融して液相状態にするため、従来のような
ターゲットの成形及びボンディング工程が必要なくな
り、また、溶融したターゲット材１０が対流することか
ら、マグネトロンスパッタリング法を用いてプラズマを
局所的に発生させた場合であってもターゲット材１０の
一部分のみが消費されることがなくなり、その結果、従
来技術に比べて膜作製のランニングコストを大幅に低減
することが可能になる。
ト材１０を溶融して液相状態にするため、従来のような
ターゲットの成形及びボンディング工程が必要なくな
り、また、溶融したターゲット材１０が対流することか
ら、マグネトロンスパッタリング法を用いてプラズマを
局所的に発生させた場合であってもターゲット材１０の
一部分のみが消費されることがなくなり、その結果、従
来技術に比べて膜作製のランニングコストを大幅に低減
することが可能になる。
【００５４】さらに、本実施の形態の薄膜作製装置によ
れば、上述した本発明の方法を容易に効率良く実施する
ことができることに加え、スパッタ室２０内の真空状態
を保持したままターゲット材収容部８０ａにターゲット
材１０を供給するターゲット材供給機構６を備えたこと
から、スパッタ室２０を大気に解放することなく、消費
されたターゲット材１０を充填供給できるため、従来技
術のようなスパッタ室を大気に解放した状態でのターゲ
ット交換作業が必要なくなる。
れば、上述した本発明の方法を容易に効率良く実施する
ことができることに加え、スパッタ室２０内の真空状態
を保持したままターゲット材収容部８０ａにターゲット
材１０を供給するターゲット材供給機構６を備えたこと
から、スパッタ室２０を大気に解放することなく、消費
されたターゲット材１０を充填供給できるため、従来技
術のようなスパッタ室を大気に解放した状態でのターゲ
ット交換作業が必要なくなる。
【００５５】その結果、本実施の形態の装置を例えばイ
ンライン型のような連続生産を行う量産装置と組み合わ
せれば、従来の量産装置に比べて大幅に長時間の連続し
た生産を行うことが可能になる。
ンライン型のような連続生産を行う量産装置と組み合わ
せれば、従来の量産装置に比べて大幅に長時間の連続し
た生産を行うことが可能になる。
【００５６】なお、本発明は上述の実施の形態に限られ
ることなく、種々の変更を行うことができる。例えば、
上述した実施の形態においては、ターゲット材としてＩ
ｎ−Ｓｎなどの合金ターゲット材を用いたが、必ずしも
合金ターゲット材を用いる必要はなく、たとえばＩｎと
Ｓｎの金属ターゲット材を別々にカソード上に配置し加
熱溶融して混合してもかまわない。ただし、形成される
膜の均一性やスパッタにおける安定性からは、合金ター
ゲット材を用いることが好ましい。
ることなく、種々の変更を行うことができる。例えば、
上述した実施の形態においては、ターゲット材としてＩ
ｎ−Ｓｎなどの合金ターゲット材を用いたが、必ずしも
合金ターゲット材を用いる必要はなく、たとえばＩｎと
Ｓｎの金属ターゲット材を別々にカソード上に配置し加
熱溶融して混合してもかまわない。ただし、形成される
膜の均一性やスパッタにおける安定性からは、合金ター
ゲット材を用いることが好ましい。
【００５７】また、上述の実施の形態では、直流電源に
よってカソード電極に電力を印加するようにしたが、交
流電源を用いることも可能である。
よってカソード電極に電力を印加するようにしたが、交
流電源を用いることも可能である。
【００５８】さらに、上述した実施の形態では酸化物透
明導電膜の作製を例にとって説明したが、本発明は酸化
物透明導電膜以外にも、比較的低温で溶融可能なあらゆ
る低融点金属ターゲット材を用いた金属薄膜の形成、あ
るいは、反応性スパッタ成膜による酸化物あるいは窒化
物などの化合物形成に適用しうるものである。
明導電膜の作製を例にとって説明したが、本発明は酸化
物透明導電膜以外にも、比較的低温で溶融可能なあらゆ
る低融点金属ターゲット材を用いた金属薄膜の形成、あ
るいは、反応性スパッタ成膜による酸化物あるいは窒化
物などの化合物形成に適用しうるものである。
【００５９】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００６０】＜実施例１＞図１に示される透明導電膜作
製装置と同様の装置のターゲット材収容部に、Ｉｎを５
重量％含むＩｎ−Ｓｎ合金のターゲット材を配し、基板
ホルダーにガラス基板を取り付けた。
製装置と同様の装置のターゲット材収容部に、Ｉｎを５
重量％含むＩｎ−Ｓｎ合金のターゲット材を配し、基板
ホルダーにガラス基板を取り付けた。
【００６１】次いで、スパッタ室２０を１．３×１０-3
Ｐａ以下まで真空排気した後、スパッタ室にＡｒガスを
流量１００ｓｃｃｍで導入し、圧力が０．６７Ｐａとな
るようにバルブのコンダクタンスを調整し、さらに酸素
ガスを所定量導入した。そして、カソード内のシースヒ
ータに所定の電力を投入し、ターゲット材を加熱溶融し
た。
Ｐａ以下まで真空排気した後、スパッタ室にＡｒガスを
流量１００ｓｃｃｍで導入し、圧力が０．６７Ｐａとな
るようにバルブのコンダクタンスを調整し、さらに酸素
ガスを所定量導入した。そして、カソード内のシースヒ
ータに所定の電力を投入し、ターゲット材を加熱溶融し
た。
【００６２】この場合、溶融したターゲット材の温度が
２００℃となるようにシースヒータへ投入する電力を調
整した。
２００℃となるようにシースヒータへ投入する電力を調
整した。
【００６３】そして、カソード電極に３００Ｗの直流電
力を投入し、シャッターを用いて成膜時間を制御するこ
とによりガラス基板上に６０秒間成膜を行い、Ｉｎ−Ｓ
ｎ−Ｏ系透明導電膜（ＩＴＯ膜）を作製した。
力を投入し、シャッターを用いて成膜時間を制御するこ
とによりガラス基板上に６０秒間成膜を行い、Ｉｎ−Ｓ
ｎ−Ｏ系透明導電膜（ＩＴＯ膜）を作製した。
【００６４】この場合、膜形成中の基板温度が２５０℃
となるように基板加熱ヒータに印加する電圧を制御し
た。
となるように基板加熱ヒータに印加する電圧を制御し
た。
【００６５】また、本実施例では、マグネトロン磁気回
路に、ターゲット材表面における水平磁場強度がおよそ
１０００Ｏｅとなるように希土類の金属からなる永久磁
石を用いている。
路に、ターゲット材表面における水平磁場強度がおよそ
１０００Ｏｅとなるように希土類の金属からなる永久磁
石を用いている。
【００６６】図２に、本実施例における、導入した酸素
ガス量と、得られたＩｎ−Ｓｎ−Ｏ系透明導電膜の比抵
抗の関係を示す。図２に示すように、本実施例において
は、導入する酸素ガスの量が２５ｓｃｃｍのとき最も低
い比抵抗１９０μΩｃｍが得られた。また、本実施例に
よって得られたＩｎ−Ｓｎ−Ｏ系透明導電膜の膜厚は、
およそ２２０ｎｍであった。
ガス量と、得られたＩｎ−Ｓｎ−Ｏ系透明導電膜の比抵
抗の関係を示す。図２に示すように、本実施例において
は、導入する酸素ガスの量が２５ｓｃｃｍのとき最も低
い比抵抗１９０μΩｃｍが得られた。また、本実施例に
よって得られたＩｎ−Ｓｎ−Ｏ系透明導電膜の膜厚は、
およそ２２０ｎｍであった。
【００６７】＜実施例２＞ターゲット材をＳｎを３重量
％含むＳｎ−Ｓｂ合金に代え、実施例１と同様の条件
で、ガラス基板上にＳｎ−Ｓｂ−Ｏ系透明導電膜を形成
した。
％含むＳｎ−Ｓｂ合金に代え、実施例１と同様の条件
で、ガラス基板上にＳｎ−Ｓｂ−Ｏ系透明導電膜を形成
した。
【００６８】図３に、本実施例における、導入した酸素
ガス量と、得られたＳｎ−Ｓｂ−Ｏ系透明導電膜の比抵
抗の関係を示す。図３に示すように、本実施例において
は、導入する酸素ガスの量が３０ｓｃｃｍのとき最も低
い比抵抗１５６０μΩｃｍが得られた。また、本実施例
によって得られたＳｎ−Ｓｂ−Ｏ系透明導電膜の膜厚
は、およそ１９０ｎｍであった。
ガス量と、得られたＳｎ−Ｓｂ−Ｏ系透明導電膜の比抵
抗の関係を示す。図３に示すように、本実施例において
は、導入する酸素ガスの量が３０ｓｃｃｍのとき最も低
い比抵抗１５６０μΩｃｍが得られた。また、本実施例
によって得られたＳｎ−Ｓｂ−Ｏ系透明導電膜の膜厚
は、およそ１９０ｎｍであった。
【００６９】＜実施例３＞ターゲット材をＺｎを１．５
重量％含むＺｎ−Ａｌ合金に代え、実施例１と同様の条
件で、ガラス基板上にＺｎ−Ａｌ−Ｏ系透明導電膜を形
成した。
重量％含むＺｎ−Ａｌ合金に代え、実施例１と同様の条
件で、ガラス基板上にＺｎ−Ａｌ−Ｏ系透明導電膜を形
成した。
【００７０】図４に、本実施例における、導入した酸素
ガス量と、得られたＺｎ−Ａｌ−Ｏ系透明導電膜の比抵
抗の関係を示す。図４に示すように、本実施例において
は、導入する酸素ガスの量が２０ｓｃｃｍのとき最も低
い比抵抗４５０μΩｃｍが得られた。また、本実施例に
よって得られたＺｎ−Ａｌ−Ｏ系透明導電膜の膜厚はお
よそ２０５ｎｍであった。
ガス量と、得られたＺｎ−Ａｌ−Ｏ系透明導電膜の比抵
抗の関係を示す。図４に示すように、本実施例において
は、導入する酸素ガスの量が２０ｓｃｃｍのとき最も低
い比抵抗４５０μΩｃｍが得られた。また、本実施例に
よって得られたＺｎ−Ａｌ−Ｏ系透明導電膜の膜厚はお
よそ２０５ｎｍであった。
【００７１】＜比較例＞次に比較のため、図１に示す装
置のカソード電極を通常の水冷型カソードに交換し、Ｉ
ｎ2Ｏ3を１０重量％含むＳｎＯ2系酸化物ターゲット材
を配置し、実施例１と同様の条件で、ガラス基板上に透
明導電膜を形成した。
置のカソード電極を通常の水冷型カソードに交換し、Ｉ
ｎ2Ｏ3を１０重量％含むＳｎＯ2系酸化物ターゲット材
を配置し、実施例１と同様の条件で、ガラス基板上に透
明導電膜を形成した。
【００７２】図５に、本例における、導入した酸素ガス
量と、得られた透明導電膜の比抵抗の関係を示す。図５
に示すように、酸素ガス量が０．８ｓｃｃｍのとき最も
低い比抵抗１８５μΩｃｍが得られた。また、本例によ
って得られた透明導電膜の膜厚はおよそ７０ｎｍであっ
た。
量と、得られた透明導電膜の比抵抗の関係を示す。図５
に示すように、酸素ガス量が０．８ｓｃｃｍのとき最も
低い比抵抗１８５μΩｃｍが得られた。また、本例によ
って得られた透明導電膜の膜厚はおよそ７０ｎｍであっ
た。
【００７３】以上の結果から明らかなように、本発明に
よれば、安価な金属ターゲット材を用いて、従来の酸化
物ターゲット材を用いたときとほぼ同等の低抵抗透明導
電膜が得られる。
よれば、安価な金属ターゲット材を用いて、従来の酸化
物ターゲット材を用いたときとほぼ同等の低抵抗透明導
電膜が得られる。
【００７４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の薄膜作製方
法によれば、酸化物ターゲットに比べて安価な金属ター
ゲット材を用いることができ、また、従来のようなター
ゲットの成形及びボンディング工程が必要なくなるた
め、酸化物透明導電膜の作製コストを低減することがで
きる。しかも、本発明によれば、マグネトロンスパッタ
リング法を用いてプラズマを局所的に発生させた場合で
あってもターゲット材の一部分のみが消費されることが
なくなるため、従来技術に比べて膜作製のランニングコ
ストを大幅に低減することが可能になる。本発明の薄膜
作製装置によれば、上述した本発明の方法を容易に効率
良く実施することができることに加え、従来技術のよう
なスパッタ室を大気に解放した状態でのターゲット交換
作業が必要なくなるため、本発明を例えばインライン型
のような連続生産を行う量産装置と組み合わせれば、従
来の量産装置に比べて大幅に長時間の連続した生産が可
能になる。
法によれば、酸化物ターゲットに比べて安価な金属ター
ゲット材を用いることができ、また、従来のようなター
ゲットの成形及びボンディング工程が必要なくなるた
め、酸化物透明導電膜の作製コストを低減することがで
きる。しかも、本発明によれば、マグネトロンスパッタ
リング法を用いてプラズマを局所的に発生させた場合で
あってもターゲット材の一部分のみが消費されることが
なくなるため、従来技術に比べて膜作製のランニングコ
ストを大幅に低減することが可能になる。本発明の薄膜
作製装置によれば、上述した本発明の方法を容易に効率
良く実施することができることに加え、従来技術のよう
なスパッタ室を大気に解放した状態でのターゲット交換
作業が必要なくなるため、本発明を例えばインライン型
のような連続生産を行う量産装置と組み合わせれば、従
来の量産装置に比べて大幅に長時間の連続した生産が可
能になる。
【図１】本発明に係る透明導電膜の作製装置の一実施の
形態の概略構成図
形態の概略構成図
【図２】本発明の実施例１における、導入した酸素ガス
量と、得られたＩｎ−Ｓｎ−Ｏ系透明導電膜の比抵抗の
関係を示すグラフ
量と、得られたＩｎ−Ｓｎ−Ｏ系透明導電膜の比抵抗の
関係を示すグラフ
【図３】本発明の実施例２における、導入した酸素ガス
量と、得られたＳｎ−Ｓｂ−Ｏ系透明導電膜の比抵抗の
関係を示すグラフ
量と、得られたＳｎ−Ｓｂ−Ｏ系透明導電膜の比抵抗の
関係を示すグラフ
【図４】本発明の実施例３における、導入した酸素ガス
量と、得られたＺｎ−Ａｌ−Ｏ系透明導電膜の比抵抗の
関係を示すグラフ
量と、得られたＺｎ−Ａｌ−Ｏ系透明導電膜の比抵抗の
関係を示すグラフ
【図５】比較例における、導入した酸素ガス量と、得ら
れた透明導電膜の比抵抗の関係を示すグラフ
れた透明導電膜の比抵抗の関係を示すグラフ
１…透明導電膜作製装置 ２…真空処理槽 ６…ターゲ
ット材供給機構 ８…カソード電極部 ９…加熱機構
１０…ターゲット材（金属ターゲット材） １１…マグ
ネトロン磁気回路 １４…基板 ２０…スパッタ室 ８
０…カソード電極８０ａ…ターゲット材収容部 ８１…
直流電源 ８２…シースヒータ ８３…ヒータ電源
ット材供給機構 ８…カソード電極部 ９…加熱機構
１０…ターゲット材（金属ターゲット材） １１…マグ
ネトロン磁気回路 １４…基板 ２０…スパッタ室 ８
０…カソード電極８０ａ…ターゲット材収容部 ８１…
直流電源 ８２…シースヒータ ８３…ヒータ電源
Claims (5)
- 【請求項１】真空中において所定の金属ターゲット材を
用い反応性スパッタ法によって薄膜を形成する薄膜作製
方法であって、 上記金属ターゲット材を加熱溶融し、液相状態になった
当該金属ターゲット材に対し所定の電界を印加してスパ
ッタリングを行うことを特徴とする薄膜作製方法。 - 【請求項２】Ｉｎ、Ｓｎ又はＺｎを基本構成元素とする
金属ターゲット材を用い、Ｉｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ又はＺｎ
−Ｏを基本構成元素とする酸化物透明導電膜を形成する
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜作製方法。 - 【請求項３】反応性スパッタ法によって透明導電膜を作
製する透明導電膜作製装置であって、 所定の反応ガスを導入可能なスパッタ室を有する真空処
理槽と、 該スパッタ室内に配設され、所定のターゲット材を加熱
溶融して液相状態にするための加熱機構と当該液相状態
のターゲット材を収容するターゲット材収容部とを有す
るカソード電極部と、 を備えたことを特徴とする薄膜作製装置。 - 【請求項４】スパッタ室内の真空状態を保持したままタ
ーゲット材収容部にターゲット材を供給するターゲット
材供給機構を有することを特徴とする請求項３記載の薄
膜作製装置。 - 【請求項５】スパッタ室内のターゲット材を観察するた
めの窓部を有することを特徴とする請求項３又は４のい
ずれか１項記載の薄膜作製装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000322059A JP4587548B2 (ja) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | 酸化物透明導電膜の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000322059A JP4587548B2 (ja) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | 酸化物透明導電膜の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002129315A true JP2002129315A (ja) | 2002-05-09 |
| JP4587548B2 JP4587548B2 (ja) | 2010-11-24 |
Family
ID=18800000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000322059A Expired - Fee Related JP4587548B2 (ja) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | 酸化物透明導電膜の作製方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4587548B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020186451A (ja) * | 2019-05-16 | 2020-11-19 | 株式会社アルバック | スパッタ成膜装置 |
| JP2020186463A (ja) * | 2019-05-17 | 2020-11-19 | 株式会社アルバック | スパッタリング装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62297466A (ja) * | 1986-06-18 | 1987-12-24 | Canon Inc | 薄膜作製方法 |
| JPH02259062A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 酸化物薄膜の製造方法 |
| JPH08193264A (ja) * | 1995-01-13 | 1996-07-30 | Shin Etsu Chem Co Ltd | ターゲットの冷却方法 |
| JPH09291359A (ja) * | 1996-04-26 | 1997-11-11 | Olympus Optical Co Ltd | スパッタリング装置 |
-
2000
- 2000-10-23 JP JP2000322059A patent/JP4587548B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62297466A (ja) * | 1986-06-18 | 1987-12-24 | Canon Inc | 薄膜作製方法 |
| JPH02259062A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 酸化物薄膜の製造方法 |
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| JPH09291359A (ja) * | 1996-04-26 | 1997-11-11 | Olympus Optical Co Ltd | スパッタリング装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020186451A (ja) * | 2019-05-16 | 2020-11-19 | 株式会社アルバック | スパッタ成膜装置 |
| JP2020186463A (ja) * | 2019-05-17 | 2020-11-19 | 株式会社アルバック | スパッタリング装置 |
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