JP2006152391A - METAL DOPED TiO2 FILM AND ITS DEPOSITION METHOD - Google Patents

METAL DOPED TiO2 FILM AND ITS DEPOSITION METHOD Download PDF

Info

Publication number
JP2006152391A
JP2006152391A JP2004346501A JP2004346501A JP2006152391A JP 2006152391 A JP2006152391 A JP 2006152391A JP 2004346501 A JP2004346501 A JP 2004346501A JP 2004346501 A JP2004346501 A JP 2004346501A JP 2006152391 A JP2006152391 A JP 2006152391A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
doped
film
target
tio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004346501A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Shiino
修 椎野
Shingo Ono
信吾 大野
Yoshinori Iwabuchi
芳典 岩淵
Masahito Yoshikawa
雅人 吉川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bridgestone Corp filed Critical Bridgestone Corp
Priority to JP2004346501A priority Critical patent/JP2006152391A/en
Publication of JP2006152391A publication Critical patent/JP2006152391A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a deposition method of a metal doped TiO2 film capable of easily changing the content of the doped metal, and the metal doped TiO2 film precisely controlled in the doping amount of the metal. <P>SOLUTION: Pulse packet-like voltages are alternately applied to a first target 21a composed of metal Ti and a second target 21b composed of doped Ti. The light emission wavelength and light emission intensity of the discharge of the Ti at the time of sputtering of the target 21a are detected by a PEM 31a. Also, the light emission wavelength and light emission intensity of the discharge of the Ti at the time of sputtering of the target 21b are made into electric signals via a collimator 30b, a filter and an optical double amplifier and are detected by a PEM (plasma emission monitor) 31b. The sputtering rates of the targets 21a, 21b are calculated and the pulse electric power, pulse amount and pulse width applied to the respective targets 21a, 21b and the amount of oxygen flowing into a cover 26 and the pressure in the cover are controlled based on the results of the calculation. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、金属をドープしたTiO膜及びその成膜方法に関する。 The present invention relates to a metal-doped TiO 2 film and a film forming method thereof.

従来、TiOはn型の酸化物半導体であり、その薄膜や粒子は光触媒や高屈折率を活かした光学フィルムとして用いられている。また、近年では、二酸化チタンを利用した色素増感型太陽電池が、安価でクリーンな太陽電池として注目されている(例えば特開2003−123853号)。 Conventionally, TiO 2 is an n-type oxide semiconductor, and its thin film and particles are used as an optical film utilizing a photocatalyst and a high refractive index. In recent years, a dye-sensitized solar cell using titanium dioxide has attracted attention as an inexpensive and clean solar cell (for example, JP-A-2003-123853).

しかし、TiOはキャリア濃度が低いために導電性に乏しく、電子デバイスの用途に用いるためにはキャリア量の制御が必須であった。そのため、最近、TiOにNbをドープすることによって導電性を付与することが行われている。 However, since TiO 2 has a low carrier concentration, it has poor conductivity, and control of the amount of carriers has been essential for use in electronic device applications. Therefore, recently, conductivity has been imparted by doping TiO 2 with Nb.

従来、金属をドープしたTiO膜をスパッタ法によって成膜する場合、金属をドープしたTiターゲットを用いて反応性ガス(酸素)でスパッタする反応性スパッタ法や、金属をドープしたTiOターゲットを用い、RF電源を用いてスパッタするRFスパッタ法が用いられている。
特開2003−123853号公報
Conventionally, when a metal-doped TiO 2 film is formed by sputtering, a reactive sputtering method in which a reactive gas (oxygen) is sputtered using a metal-doped Ti target, or a metal-doped TiO 2 target is used. An RF sputtering method is used in which sputtering is performed using an RF power source.
JP 2003-123853 A

上記の反応性スパッタ法やRFスパッタ法によると、成膜された膜中のドープ金属の含有量がターゲットの組成に依存することから、ドープ量の異なる膜を成膜する毎にドープ量の異なるターゲットを用意する必要があった。   According to the reactive sputtering method or the RF sputtering method described above, since the content of the doped metal in the formed film depends on the composition of the target, the doping amount differs every time a film having a different doping amount is formed. It was necessary to prepare a target.

また、スパッタ法では、実際に成膜された膜中のTiとドープ金属との比は、ターゲット中のTiとドープ金属との比とは必ずしも一致しないため、所望の組成の膜を成膜するためには、何度もターゲットを作製し直す必要があった。即ち、先ずある組成のターゲットを作成して成膜を行い、成膜された膜の組成を分析して、ターゲットの組成と膜の組成とを比較する。次いで、組成を微調整したターゲットを再度作製して成膜を行い、成膜された膜の組成を調整する、という手順を踏む必要があった。   Further, in the sputtering method, the ratio of Ti and the doped metal in the actually formed film does not necessarily match the ratio of Ti and the doped metal in the target, so that a film having a desired composition is formed. In order to do this, it was necessary to recreate the target many times. That is, first, a target having a certain composition is formed and deposited, the composition of the deposited film is analyzed, and the composition of the target is compared with the composition of the film. Next, it was necessary to follow the procedure of preparing a target with a finely adjusted composition again, forming a film, and adjusting the composition of the formed film.

本発明は上記問題点を解決し、ドープ金属の含有量を容易に変更することができる、金属をドープしたTiO膜の成膜方法及び金属のドープ量が精密に制御された金属をドープしたTiO膜を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and can easily change the content of the doped metal, and the method for forming a metal-doped TiO 2 film and the metal with a precisely controlled metal doping amount are doped. An object is to provide a TiO 2 film.

また、従来の反応性スパッタ法及びRFスパッタ法は、成膜速度が遅く、生産性に乏しい。   Further, the conventional reactive sputtering method and RF sputtering method have a low film formation rate and poor productivity.

本発明は、その一態様として、金属をドープしたTiO膜を高速にて成膜する方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for forming a metal-doped TiO 2 film at high speed as one aspect thereof.

請求項1の金属をドープしたTiO膜の成膜方法は、反応性スパッタ法によって金属をドープしたTiO膜を成膜する方法において、酸素ガスを含む雰囲気にて、Tiよりなる第1のターゲットと、ドープ金属よりなる第2のターゲットとを用いてスパッタすることにより、金属をドープしたTiO膜を成膜することを特徴とするものである。 Method for forming the TiO 2 film doped with a metal according to claim 1 is a method for forming the TiO 2 film metal-doped by reactive sputtering, in an atmosphere containing oxygen gas, the first consisting of Ti By sputtering using a target and a second target made of a doped metal, a metal-doped TiO 2 film is formed.

請求項2の金属をドープしたTiO膜の成膜方法は、反応性スパッタ法によって金属をドープしたTiO膜を成膜する方法において、酸素ガスを含む雰囲気にて、Tiよりなる第1のターゲットと、ドープ金属を含有するTiよりなる第2のターゲットとを用いてスパッタすることにより、金属をドープしたTiO膜を成膜することを特徴とするものである。 Method for forming the TiO 2 film doped with a metal according to claim 2 is a method for forming the TiO 2 film metal-doped by reactive sputtering, in an atmosphere containing oxygen gas, the first consisting of Ti By sputtering using a target and a second target made of Ti containing a doped metal, a metal-doped TiO 2 film is formed.

請求項3の金属をドープしたTiO膜の成膜方法は、反応性スパッタ法によって金属をドープしたTiO膜を成膜する方法において、酸素ガスを含む雰囲気にて、ドープ金属を含有するTiよりなる第1のターゲットと、第1のターゲットと同一のドープ金属を第1のターゲットとは異なる含有率にて含有するTiよりなる第2のターゲットとを用いてスパッタすることにより、金属をドープしたTiO膜を成膜することを特徴とするものである。 Method for forming the TiO 2 film doped with metal according to claim 3 is a method for forming the TiO 2 film metal-doped by reactive sputtering, in an atmosphere containing oxygen gas, containing doped metal Ti By sputtering using a first target made of Ti and a second target made of Ti containing the same doped metal as the first target at a different content from the first target A TiO 2 film is formed.

請求項4の金属をドープしたTiO膜の成膜方法は、請求項1ないし3のいずれか1項において、スパッタ時におけるTi及びドープ金属の放電の発光波長と発光強度をモニタリングすることを特徴とするものである。 The method for forming a metal-doped TiO 2 film according to claim 4 is characterized in that, in any one of claims 1 to 3, the emission wavelength and emission intensity of discharge of Ti and doped metal during sputtering are monitored. It is what.

請求項5の金属をドープしたTiO膜の成膜方法は、請求項1ないし4のいずれか1項において、前記ターゲットと同数のモニタが設けられ、各ターゲットにおけるTi及びドープ金属の放電の発光波長と発光強度を対応するモニタを用いてモニタリングすることを特徴とするものである。 The method for forming a metal-doped TiO 2 film according to claim 5 is the method according to any one of claims 1 to 4, wherein the same number of monitors as the target are provided, and light emission of discharge of Ti and doped metal in each target The wavelength and emission intensity are monitored using a corresponding monitor.

請求項6の金属をドープしたTiO膜の成膜方法は、請求項5において、前記モニタリングに基づいて、各ターゲットに付与するパルス電力、パルス量、パルス幅及び成膜時の圧力の少なくとも一つを変化させることにより、成膜される膜中のドープ金属の含有量及び/又は成膜される膜の結晶性を制御することを特徴とするものである。 A method for forming a metal-doped TiO 2 film according to claim 6 is the method according to claim 5, wherein at least one of pulse power, pulse amount, pulse width, and pressure during film formation applied to each target is based on the monitoring. The content of the doped metal in the film to be formed and / or the crystallinity of the film to be formed is controlled by changing the thickness.

請求項7の金属をドープしたTiO膜の成膜方法は、請求項5又は6において、前記モニタリングに基づいて酸素供給量を制御することを特徴とするものである。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for forming a metal-doped TiO 2 film according to the fifth or sixth aspect, wherein the oxygen supply amount is controlled based on the monitoring.

請求項8の金属をドープしたTiO膜の成膜方法は、請求項1ないし7のいずれか1項において、各ターゲットに交互に又は同時に、間欠的な電圧を印加してスパッタを行うことを特徴とするものである。 The method for forming a metal-doped TiO 2 film according to claim 8 is characterized in that in any one of claims 1 to 7, sputtering is performed by applying an intermittent voltage alternately or simultaneously to each target. It is a feature.

請求項9の金属をドープしたTiO膜の成膜方法は、請求項1ないし8のいずれか1項において、複数のパルス電圧よりなるパルスパケットを各ターゲットに交互に又は同時に、間欠的に印加することを特徴とするものである。 A method for forming a metal-doped TiO 2 film according to claim 9 is the method according to any one of claims 1 to 8, wherein a pulse packet composed of a plurality of pulse voltages is applied alternately or simultaneously to each target. It is characterized by doing.

請求項10の金属をドープしたTiO膜の成膜方法は、請求項1ないし9のいずれか1項において、各ターゲットに間欠的に正の電圧を印加することにより、ターゲットのチャージングを防止することを特徴とするものである。 The method for forming a metal-doped TiO 2 film according to claim 10 is the method according to any one of claims 1 to 9, wherein charging of the target is prevented by intermittently applying a positive voltage to each target. It is characterized by doing.

請求項11の金属をドープしたTiO膜の成膜方法は、請求項1ないし10のいずれか1項において、スパッタ時に基板を加熱することにより金属をドープしたTiO膜の結晶性と結晶系を制御することを特徴とするものである。 The method for forming a metal-doped TiO 2 film according to claim 11 is the crystal structure and crystal system of the metal-doped TiO 2 film according to any one of claims 1 to 10, wherein the substrate is heated during sputtering. It is characterized by controlling.

請求項12の金属をドープしたTiO膜の成膜方法は、請求項1ないし11のいずれか1項において、前記ドープ金属は、V,Nb,Ta,Zr,Hf,Sc,Y,Cr,Mo,W,Mn,Tc,Re,Fe,Ru,Os,Co,Rh,Ir,Ni,Pd,Pt,Ag,Au,Zn,Cd,B,Al,Ga,In,C,Si,Ge,Sn,Pb,Bi,Sb,Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra,Li,Na,K,Rb,Cs,Fr及びランタノイド元素よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とするものである。 The method for forming a metal-doped TiO 2 film according to claim 12 is the method according to any one of claims 1 to 11, wherein the doped metal is V, Nb, Ta, Zr, Hf, Sc, Y, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, In, C, Si, Ge, It is at least one selected from the group consisting of Sn, Pb, Bi, Sb, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, and a lanthanoid element. Is.

請求項13の金属をドープしたTiO膜の成膜方法は、反応性スパッタ法によって金属をドープしたTiO膜を成膜する方法において、酸素ガスを含む雰囲気にて、金属をドープした単一のTiターゲットを用い、該ターゲットに間欠的に電圧を印加してスパッタを行い、かつドープ金属及びTiの放電の発光波長と発光強度をモニタリングして酸素供給量を制御することを特徴とするものである。 Single method for forming the TiO 2 film doped with metal according to claim 13 is a method for forming the TiO 2 film metal-doped by reactive sputtering, in which in an atmosphere containing oxygen gas, a metal-doped A sputtering target is applied by intermittently applying a voltage to the target, and the oxygen supply amount is controlled by monitoring the emission wavelength and emission intensity of the discharge of the doped metal and Ti. It is.

請求項14の金属をドープしたTiO膜は、請求項1ないし13の成膜方法によって成膜されたものである。 The TiO 2 film doped with metal according to claim 14 is formed by the film forming method according to claims 1 to 13.

請求項1の金属をドープしたTiO膜の成膜方法にあっては、Tiよりなる第1のターゲットと、ドープ金属よりなる第2のターゲットとを用いてスパッタすることから、第1のターゲットのスパッタ速度と第2のターゲットのスパッタ速度の比率を変化させて成膜することにより、上記2種類のターゲットのみから、所望の含有量の金属をドープしたTiO膜を成膜することができる。 In the method of forming a metal-doped TiO 2 film according to claim 1, sputtering is performed using a first target made of Ti and a second target made of a doped metal. By changing the ratio between the sputtering rate of the second target and the sputtering rate of the second target, a TiO 2 film doped with a metal having a desired content can be formed only from the two types of targets. .

請求項2の金属をドープしたTiO膜の成膜方法にあっては、Tiよりなる第1のターゲットと、ドープ金属を含有するTiよりなる第2のターゲットとを用いてスパッタすることから、第1のターゲットのスパッタ速度と第2のターゲットのスパッタ速度の比率を変化させて成膜することにより、上記2種類のターゲットのみから、所望の含有量の金属をドープしたTiO膜を成膜することができる。 In the method for forming a metal-doped TiO 2 film according to claim 2, sputtering is performed using a first target made of Ti and a second target made of Ti containing a doped metal. By forming the film by changing the ratio of the sputtering speed of the first target and the sputtering speed of the second target, a TiO 2 film doped with a metal with a desired content is formed only from the above two types of targets. can do.

請求項3の金属をドープしたTiO膜の成膜方法にあっては、ドープ金属を含有するTiよりなる第1のターゲットと、第1のターゲットと同一のドープ金属を第1のターゲットとは異なる含有率にて含有するTiよりなる第2のターゲットとを用いてスパッタすることから、第1のターゲットのスパッタ速度と第2のターゲットのスパッタ速度の比率を変化させて成膜することにより、上記2種類のターゲットのみから、所望の含有量の金属をドープしたTiO膜を成膜することができる。 In the method for forming a metal-doped TiO 2 film according to claim 3, the first target made of Ti containing the doped metal and the first target made of the same doped metal as the first target are: Since sputtering is performed using a second target made of Ti containing at different contents, by changing the ratio between the sputtering rate of the first target and the sputtering rate of the second target, the film is formed. A TiO 2 film doped with a metal having a desired content can be formed from only the above two types of targets.

特に、請求項2,3の金属をドープしたTiO膜の成膜方法にあっては、成膜すべき膜中のドープ金属の含有量が少ない場合にあっても、第1のターゲットと第2のターゲットのスパッタ量の差を少なくすることができ、より安定かつ高速にて金属をドープしたTiO膜を成膜することができる。 In particular, in the method for forming a metal-doped TiO 2 film according to claims 2 and 3, the first target and the first target are formed even when the content of the doped metal in the film to be formed is small. The difference in sputtering amount between the two targets can be reduced, and a TiO 2 film doped with metal can be formed more stably and at high speed.

請求項4の金属をドープしたTiO膜の成膜方法にあっては、スパッタ時におけるTi及びドープ金属の放電の発光波長と発光強度をモニタリングすることにより、Ti及びドープ金属のスパッタ量を常時、正確に認識することができる。従って、このモニタリングの結果に基づいて成膜条件を制御することにより、所望の含有量の金属をドープし、かつ酸化数が制御されたTiO膜を正確かつ安定的に成膜することができる。 In the method for forming a metal-doped TiO 2 film according to claim 4, the amount of sputtering of Ti and doped metal is constantly monitored by monitoring the emission wavelength and emission intensity of discharge of Ti and doped metal during sputtering. Can be recognized accurately. Therefore, by controlling the film formation conditions based on the result of this monitoring, it is possible to accurately and stably form a TiO 2 film doped with a metal with a desired content and controlled in oxidation number. .

請求項5の金属をドープしたTiO膜の成膜方法にあっては、ターゲットと同数のモニタが設けられ、各ターゲットにおけるTi及びドープ金属の放電の発光波長と発光強度を対応するモニタを用いてモニタリングするため、各ターゲットの放電状況を個別に認識することができる。 In the method for forming a metal-doped TiO 2 film according to claim 5, the same number of monitors as the targets are provided, and a monitor corresponding to the emission wavelength and emission intensity of discharge of Ti and doped metal in each target is used. Therefore, the discharge status of each target can be recognized individually.

請求項6の金属をドープしたTiO膜の成膜方法にあっては、モニタリングに基づいて、各ターゲットに付与するパルス電力、パルス量、パルス幅及び成膜時の圧力の少なくとも一つを変化させることにより、成膜される膜中のドープ金属の含有量及び/又は成膜される膜の結晶性を精密に制御することができる。 7. The method of forming a metal-doped TiO 2 film according to claim 6, wherein at least one of pulse power, pulse amount, pulse width, and pressure during film formation applied to each target is changed based on monitoring. By doing so, the content of the doped metal in the film to be formed and / or the crystallinity of the film to be formed can be precisely controlled.

請求項7の金属をドープしたTiO膜の成膜方法にあっては、モニタリングに基づいて酸素供給量を制御することにより、酸素供給量を精密に制御することができる。このため、酸化数が精密に制御された金属をドープしたTiO膜を安定して供給することが可能となる。 In the method for forming a metal-doped TiO 2 film according to claim 7, the oxygen supply amount can be precisely controlled by controlling the oxygen supply amount based on monitoring. For this reason, it becomes possible to stably supply a TiO 2 film doped with a metal whose oxidation number is precisely controlled.

また、酸素の供給量が過剰になると、ターゲットの表面が完全に酸化され、成膜速度が非常に遅くなる。一方、酸素の導入量が少な過ぎると、ターゲット表面が酸化されずに成膜が行われ、その結果、成膜中の酸素量が不足する。しかし、上記の通り、前記モニタリングに基づいて酸素供給量を制御するため、プラズマ中のTi及びドープ金属の密度に基づいて適切な量の酸素を導入することができる。これにより、上記2つの供給量領域の中間領域である「遷移領域」でのスパッタが可能となる。その結果、適切な量の酸素を含有した膜を高速で成膜することができる。   Moreover, when the supply amount of oxygen becomes excessive, the surface of the target is completely oxidized, and the film formation rate becomes very slow. On the other hand, if the amount of oxygen introduced is too small, the target surface is not oxidized and film formation is performed. However, as described above, since the oxygen supply amount is controlled based on the monitoring, an appropriate amount of oxygen can be introduced based on the density of Ti and the doped metal in the plasma. Thereby, it is possible to perform sputtering in the “transition region” that is an intermediate region between the two supply amount regions. As a result, a film containing an appropriate amount of oxygen can be formed at high speed.

請求項8の金属をドープしたTiO膜の成膜方法にあっては、各ターゲットに交互に間欠的な電圧を印加するため、大電流をターゲットに流し、安定した高速成膜を行うことができる。この方法を用いることによって異常放電を大幅に抑制できることから、安定した長時間の放電が可能となりダメージの少ない高品質の膜が作製可能となる。 In the method for forming a metal-doped TiO 2 film according to claim 8, since an intermittent voltage is alternately applied to each target, a large current is allowed to flow through the target to perform stable high-speed film formation. it can. By using this method, abnormal discharge can be significantly suppressed, so that stable long-time discharge is possible and a high-quality film with little damage can be produced.

請求項9の金属をドープしたTiO膜の成膜方法にあっては、各ターゲットにパルスパケットを印加するため、各ターゲットに単一のパルスを印加するときと比べて一層大電流を流すことができ、安定した高速成膜が可能となる。 In the metal-doped TiO 2 film forming method according to claim 9, since a pulse packet is applied to each target, a larger current flows than when a single pulse is applied to each target. And stable high-speed film formation becomes possible.

請求項10の金属をドープしたTiO膜の成膜方法は、ターゲットに間欠的に正の電圧を印加してターゲットのチャージングを防止することにより、各ターゲットにより大電流を流すことができ、安定した高速成膜が可能となる。 The method for forming a metal-doped TiO 2 film according to claim 10 can cause a large current to flow through each target by intermittently applying a positive voltage to the target to prevent target charging. Stable high-speed film formation is possible.

請求項11のようにスパッタ時に基板を加熱することにより、金属をドープしたTiO膜の結晶性を制御することができる。 By heating the substrate during sputtering as in the eleventh aspect, the crystallinity of the metal-doped TiO 2 film can be controlled.

請求項12の通り、ドープ金属としては、V,Nb,Ta,Zr,Hf,Sc,Y,Cr,Mo,W,Mn,Tc,Re,Fe,Ru,Os,Co,Rh,Ir,Ni,Pd,Pt,Ag,Au,Zn,Cd,B,Al,Ga,In,C,Si,Ge,Sn,Pb,Bi,Sb,Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra,Li,Na,K,Rb,Cs,Fr及びランタノイド元素よりなる群から選ばれる少なくとも1種を用いることができる。   As claimed in claim 12, the doped metals include V, Nb, Ta, Zr, Hf, Sc, Y, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni. , Pd, Pt, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, In, C, Si, Ge, Sn, Pb, Bi, Sb, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Li, Na , K, Rb, Cs, Fr and at least one selected from the group consisting of lanthanoid elements can be used.

請求項13の方法にあっては、金属をドープしたTiO膜を高速かつ精密に成膜することができる。 According to the method of the thirteenth aspect, the metal-doped TiO 2 film can be formed at high speed and with precision.

請求項14の金属をドープしたTiO膜にあっては、TiO膜中のドープ金属の含有量が精密に制御されたものとなる。 In the TiO 2 film doped with metal according to claim 14, the content of the doped metal in the TiO 2 film is precisely controlled.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は実施の形態に係る金属をドープしたTiO膜をデュアルカソード方式マグネトロンスパッタリング法により成膜する方法を説明するための概略図、図2は図1のターゲット電極に印加する電圧の一例を説明する図である。 FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a method of forming a metal-doped TiO 2 film according to an embodiment by a dual cathode magnetron sputtering method, and FIG. 2 is an example of a voltage applied to the target electrode of FIG. It is a figure explaining.

図1の通り、支持体20a上に第1のターゲット21aを設けてなるターゲット電極20Aと、その下方に配置された磁石22aとから、第1のスパッタリング部が構成されている。また、支持体20b上に第2のターゲット21bを設けてなるターゲット電極20Bと、その下方に配置された磁石22bとから、第2のスパッタリング部が構成されている。これら第1のスパッタリング部と第2のスパッタリング部とは隣接して設置され、これらのスパッタリング部に、スイッチングユニット24を介して、交流電源25が接続されている。本実施の形態では、第1のターゲット21aは金属Tiよりなっており、第2のターゲット21bは金属をドープしたTiよりなっている。   As shown in FIG. 1, a first sputtering unit is composed of a target electrode 20A provided with a first target 21a on a support 20a and a magnet 22a disposed below the target electrode 20A. In addition, a second sputtering unit is configured by a target electrode 20B provided with a second target 21b on the support 20b and a magnet 22b disposed below the target electrode 20B. The first sputtering unit and the second sputtering unit are installed adjacent to each other, and an AC power supply 25 is connected to these sputtering units via a switching unit 24. In the present embodiment, the first target 21a is made of metal Ti, and the second target 21b is made of Ti doped with metal.

第2のターゲット21bのドープ金属としては、例えば、V,Nb,Ta,Zr,Hf,Sc,Y,Cr,Mo,W,Mn,Tc,Re,Fe,Ru,Os,Co,Rh,Ir,Ni,Pd,Pt,Ag,Au,Zn,Cd,B,Al,Ga,In,C,Si,Ge,Sn,Pb,Bi,Sb,Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra,Li,Na,K,Rb,Cs,Fr及びランタノイド元素よりなる群から選ばれる少なくとも1種が用いられる。   Examples of the doped metal of the second target 21b include V, Nb, Ta, Zr, Hf, Sc, Y, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, and Ir. , Ni, Pd, Pt, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, In, C, Si, Ge, Sn, Pb, Bi, Sb, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Li , Na, K, Rb, Cs, Fr and at least one selected from the group consisting of lanthanoid elements are used.

第2のターゲット21b中のドープ金属のドープ量(wt%)は、成膜すべき金属をドープしたTiO膜中のドープ金属のドープ量(wt%)と同等以上であれば特に制限はないが、各ターゲット21a,21bのスパッタ量に極端な偏りが生じることを防止するためには、第2のターゲット21b中のドープ金属のドープ量(wt%)は、成膜すべき金属をドープしたTiO膜中のドープ金属のドープ量(wt%)の1.1〜10倍特に1.2〜5倍であることが好ましい。 The doping amount (wt%) of the doped metal in the second target 21b is not particularly limited as long as it is equal to or more than the doping amount (wt%) of the doped metal in the TiO 2 film doped with the metal to be deposited. However, in order to prevent an extreme deviation in the sputtering amount of each target 21a, 21b, the doping amount (wt%) of the doped metal in the second target 21b is doped with the metal to be deposited. It is preferable that it is 1.1 to 10 times, especially 1.2 to 5 times the doping amount (wt%) of the doped metal in the TiO 2 film.

これらターゲット電極20A,20Bはカバー26によって覆われている。カバー26は排気口28を介してポンプ(図示略)に接続されており、ガス導入口27を介してガス供給源(図示略)に接続されている。   These target electrodes 20A and 20B are covered with a cover 26. The cover 26 is connected to a pump (not shown) via an exhaust port 28 and is connected to a gas supply source (not shown) via a gas introduction port 27.

カバー26内にコリメータ30a,30bが設けられており、これらコリメータ30a,30bは、図示しないフィルタ及び光倍増幅管を介して、プラズマエミッションモニター(以下PEMと称することがある。)31a,31bに接続されている。   Collimators 30a and 30b are provided in the cover 26. These collimators 30a and 30b are connected to plasma emission monitors (hereinafter also referred to as PEMs) 31a and 31b through a filter and a light amplification amplifier (not shown). It is connected.

PEMは、プラズマの発光をコリメータで集光し、光倍増幅管(PM)で光電変換した電気信号を監視する装置である。PEMはある一定の感度に設定されてプラズマの発光強度をモニタするようになっている。   The PEM is an apparatus that monitors an electrical signal obtained by condensing plasma emission with a collimator and photoelectrically converting it with a photomultiplier tube (PM). The PEM is set to a certain sensitivity and monitors the emission intensity of the plasma.

ターゲット21a用のフィルタとしては、少なくともTiの発光スペクトルの波長500〜600nmを通過させることが可能なものが用いられる。ターゲット21b用のフィルタとしては、Tiの発光スペクトルの波長とドープ金属の発光スペクトルの波長を通過させることが可能なフィルタが用いられる。なお、ターゲット21b用として、コリメータ30b、フィルタ、光倍増幅管及びPEM31bを2組用い、各組をそれぞれTi検知用及びドープ金属検知用として用いてもよい。   As the filter for the target 21a, a filter capable of passing at least the wavelength of 500 to 600 nm of the emission spectrum of Ti is used. As the filter for the target 21b, a filter capable of passing the wavelength of the emission spectrum of Ti and the wavelength of the emission spectrum of the doped metal is used. For the target 21b, two sets of the collimator 30b, the filter, the photomultiplier tube, and the PEM 31b may be used, and each set may be used for Ti detection and dope metal detection, respectively.

上記装置を用いて金属をドープしたTiO膜を成膜する際には、先ずカバー26内部におけるターゲット21a,21bの上方に基板1を配置し、ポンプによってカバー26内を真空にした後、アルゴン等の不活性ガス中に酸素を含有させた混合ガスをカバー26内に導入し、カバー26内を所定の圧力とする。この混合ガスの酸素流量は例えばアルゴンに対し1%〜30%である。 When forming a metal-doped TiO 2 film using the above apparatus, first, the substrate 1 is placed above the targets 21a and 21b in the cover 26, the inside of the cover 26 is evacuated by a pump, A mixed gas containing oxygen in an inert gas or the like is introduced into the cover 26, and the inside of the cover 26 is brought to a predetermined pressure. The oxygen flow rate of this mixed gas is, for example, 1% to 30% with respect to argon.

基板1としては、例えばケイ酸アルカリ系ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス等のガラスを使用することができる。また、アクリル等の種々のプラスチック基板等を使用することもできる。またPETなどの高分子フィルム基材も用いることができる。基板の厚さは0.1〜10mmが一般的であり、0.3〜5mmが好ましい。ガラス板は、化学的に、或いは熱的に強化させたものが好ましい。   As the substrate 1, for example, glass such as alkali silicate glass, non-alkali glass, and quartz glass can be used. Various plastic substrates such as acrylic can also be used. A polymer film substrate such as PET can also be used. The thickness of the substrate is generally 0.1 to 10 mm, preferably 0.3 to 5 mm. The glass plate is preferably chemically or thermally strengthened.

次いで、例えば、図2の通り、ターゲット電極20A,20Bに交互にパルスパケット状の電圧を印加して、グロー放電を形成させる。これにより、ターゲット21a,21bから粒子がスパッタされ、この粒子がターゲット21a,21bの上方の基板1上に付着する。この際、ターゲット21a,21b又はスパッタされた粒子は、酸素ガスによって酸化される。   Next, for example, as shown in FIG. 2, a pulse packet voltage is alternately applied to the target electrodes 20A and 20B to form a glow discharge. As a result, particles are sputtered from the targets 21a and 21b, and these particles adhere to the substrate 1 above the targets 21a and 21b. At this time, the targets 21a and 21b or the sputtered particles are oxidized by oxygen gas.

ターゲット21aのスパッタ時におけるTiの放電の発光波長と発光強度が、コリメータ30a、フィルタ及び光倍増幅管を介して電気信号となり、PEM31aによって検知される。また、ターゲット21bのスパッタ時におけるTi及びドープ金属の放電の発光波長と発光強度が、コリメータ30b、フィルタ及び光倍増幅管を介して電気信号となり、PEM31bによって検知される。これらの電気信号から第1のターゲット21aのスパッタ速度と第2のターゲット21bのスパッタ速度が算出され、この算出結果に基づき、各ターゲット21a,21bに付与されるパルス電力、パルス量及びパルス幅、カバー26内に導入する酸素量、並びにカバー内の圧力が制御される。   The emission wavelength and emission intensity of the Ti discharge during sputtering of the target 21a become an electrical signal through the collimator 30a, the filter, and the optical amplification tube, and are detected by the PEM 31a. Further, the emission wavelength and emission intensity of the discharge of Ti and the doped metal at the time of sputtering of the target 21b become an electrical signal through the collimator 30b, the filter, and the optical doubler, and are detected by the PEM 31b. From these electric signals, the sputtering speed of the first target 21a and the sputtering speed of the second target 21b are calculated, and based on the calculation result, the pulse power, the pulse amount and the pulse width applied to each target 21a, 21b, The amount of oxygen introduced into the cover 26 and the pressure in the cover are controlled.

前記パルス電力、パルス量及びパルス幅は、ターゲットの体積、カバー26内の体積、要求される成膜速度等によって異なるが、例えばパルス電力は1kW〜20kW、パルス量は5%〜50%、パルス幅は0.1〜500msecの範囲内で制御される。パルス電力が50kW以上であると異常放電が発生し、組成が精密に制御された金属をドープしたTiO膜を安定して成膜することができず、一方、パルス電力が500W以下であると成膜速度が遅くなる。パルス量が90%以上であると連続放電となってしまい、1%以下であると成膜速度が遅くなる。 The pulse power, the pulse amount, and the pulse width vary depending on the volume of the target, the volume in the cover 26, the required film formation speed, and the like. For example, the pulse power is 1 kW to 20 kW, the pulse amount is 5% to 50%, the pulse The width is controlled within a range of 0.1 to 500 msec. When the pulse power is 50 kW or more, abnormal discharge occurs, and a TiO 2 film doped with a metal whose composition is precisely controlled cannot be stably formed. On the other hand, when the pulse power is 500 W or less. The film formation rate becomes slow. When the pulse amount is 90% or more, continuous discharge occurs, and when the pulse amount is 1% or less, the film formation rate is slow.

前記酸素供給量は、例えば1〜50sccm程度である。酸素の導入量が過剰になると、ターゲット21a,21bの表面が完全に酸化され、成膜速度が非常に遅くなる。このような酸素の導入量が過剰な領域を「反応性スパッタ領域」と称する。一方、酸素の導入量が少な過ぎると、ターゲット表面が酸化されずに成膜が行われ、その結果、成膜中の酸素量が不足する。このような領域を「金属的スパッタ領域」と称する。本実施の形態では、上記による制御により、プラズマ中の金属の密度に基づいて適切な量の酸素が導入される。   The oxygen supply amount is, for example, about 1 to 50 sccm. If the amount of oxygen introduced is excessive, the surfaces of the targets 21a and 21b are completely oxidized, and the film formation rate becomes very slow. Such a region where the amount of introduced oxygen is excessive is referred to as a “reactive sputtering region”. On the other hand, if the amount of oxygen introduced is too small, the target surface is not oxidized and film formation is performed. Such a region is referred to as a “metallic sputter region”. In the present embodiment, an appropriate amount of oxygen is introduced based on the density of the metal in the plasma by the control described above.

前記成膜時のカバー26内の圧力は好ましくは0.01Pa〜30Pa特に0.1〜10Paの範囲内で制御される。   The pressure in the cover 26 during the film formation is preferably controlled within a range of 0.01 Pa to 30 Pa, particularly 0.1 to 10 Pa.

基板1上に成膜された金属をドープしたTiO膜が所定厚さとなった後、スパッタを終了し、カバー20内を大気圧にして金属をドープしたTiO膜が積層された基板1を取り出す。 After the metal-doped TiO 2 film formed on the substrate 1 has reached a predetermined thickness, the sputtering is finished, and the substrate 1 is laminated with the metal-doped TiO 2 film in the cover 20 at atmospheric pressure. Take out.

金属をドープしたTiO膜中のドープ金属の含有量としては、例えばTiに対して0.1atm%〜20atm%程度のものが成膜される。また、金属をドープしたTiO膜の膜厚としては、例えば5Å〜5μm程度のものが成膜可能である。 The content of the doped metal in the metal-doped TiO 2 film is, for example, about 0.1 atm% to 20 atm% with respect to Ti. Further, as the thickness of the TiO 2 film doped with metal, for example of about 5Å~5μm it can be deposited.

本実施の形態に係る金属をドープしたTiO膜の成膜方法にあっては、Tiよりなる第1のターゲット21aと、ドープ金属を含有するTiよりなる第2のターゲット21bとを用いてスパッタすることから、第1のターゲット21aのスパッタ速度と第2のターゲット21bのスパッタ速度の比率を変化させて成膜することにより、上記2種類のターゲット21a,21bのみから、所望の含有量の金属をドープしたTiO膜を成膜することができる。 In the method for forming a metal-doped TiO 2 film according to the present embodiment, sputtering is performed using a first target 21a made of Ti and a second target 21b made of Ti containing a doped metal. Therefore, by changing the ratio of the sputtering rate of the first target 21a and the sputtering rate of the second target 21b, a film having a desired content can be obtained from only the two types of targets 21a and 21b. A TiO 2 film doped with can be formed.

本実施の形態に係る金属をドープしたTiO膜の成膜方法にあっては、スパッタ時におけるTi及びドープ金属の放電の発光波長と発光強度をモニタリングすることにより、Ti及びドープ金属のスパッタ量を常時、正確に認識することができる。従って、このモニタリングの結果に基づいて成膜条件を制御することにより、所望の含有量の金属をドープしたTiO膜を正確に成膜することができる。 In the method for forming a metal-doped TiO 2 film according to the present embodiment, the amount of sputtering of Ti and doped metal is monitored by monitoring the emission wavelength and emission intensity of the discharge of Ti and doped metal during sputtering. Can always be accurately recognized. Therefore, by controlling the film formation conditions based on the result of this monitoring, a TiO 2 film doped with a metal with a desired content can be formed accurately.

また、従来の流量計を用いたガス導入量制御で金属をドープしたTiO膜を作製した場合、金属をドープしたTiO膜の酸化数を安定して制御することは難しい。その理由として、例えば、ターゲットの消耗が進むにつれて成膜レートが変化し、成膜時の酸素流量を初めとするスパッタ条件が変化するからである。本実施の形態では、成膜時のTi及びドープ金属の発光波長と発光量をモニタリングし、プラズマ中のTi及びドープ金属の密度からチャンパー内に導入する酸素量を制御するPlasma Emission Monitor Control(PEMコントロール)を用いるため、酸化数が制御された金属をドープしたTiO膜を安定して成膜することが可能となる。 In addition, when a metal-doped TiO 2 film is produced by controlling the amount of gas introduced using a conventional flow meter, it is difficult to stably control the oxidation number of the metal-doped TiO 2 film. This is because, for example, the deposition rate changes as the target wears out, and the sputtering conditions including the oxygen flow rate during deposition change. In this embodiment, plasma emission monitor control (PEM) that monitors the emission wavelength and emission amount of Ti and doped metal during film formation and controls the amount of oxygen introduced into the chamber from the density of Ti and doped metal in the plasma. Therefore, it is possible to stably form a TiO 2 film doped with a metal whose oxidation number is controlled.

特に、ターゲット21a,21bと同数のモニタが設けられ、各ターゲットにおけるTi及びドープ金属の放電の発光波長と発光強度を対応するモニタを用いてモニタリングするため、各ターゲットの放電状況を個別に認識することができる。   In particular, since the same number of monitors as the targets 21a and 21b are provided and the emission wavelength and emission intensity of the discharge of Ti and doped metal at each target are monitored using the corresponding monitors, the discharge status of each target is individually recognized. be able to.

本実施の形態に係る金属をドープしたTiO膜の成膜方法にあっては、モニタリングに基づいて、各ターゲットに付与するパルス電力、パルス量、パルス幅及び成膜時の圧力の少なくとも一つを変化させることにより、成膜される膜中のドープ金属の含有量及び/又は成膜される膜の結晶性を精密に制御することができる。 In the method for forming a metal-doped TiO 2 film according to the present embodiment, based on monitoring, at least one of pulse power, pulse amount, pulse width, and pressure during film formation applied to each target By changing the above, it is possible to precisely control the content of the doped metal in the film to be formed and / or the crystallinity of the film to be formed.

また、モニタリングに基づいて酸素供給量を制御することにより、酸素供給量を精密に制御することができる。このため、酸化数が精密に制御された金属をドープしたTiO膜を安定して供給することが可能となる。また、適切な量の酸素を導入することにより、「遷移領域」でのスパッタが可能となり、その結果、適切な量の酸素を含有した膜を高速で成膜することができる。 Moreover, the oxygen supply amount can be precisely controlled by controlling the oxygen supply amount based on monitoring. For this reason, it becomes possible to stably supply a TiO 2 film doped with a metal whose oxidation number is precisely controlled. Further, by introducing an appropriate amount of oxygen, sputtering in the “transition region” becomes possible, and as a result, a film containing an appropriate amount of oxygen can be formed at a high speed.

本実施の形態に係る金属をドープしたTiO膜の成膜方法にあっては、各ターゲット21a,21bに交互に間欠的な電圧を印加するため、大電流をターゲットに流し、安定した高速成膜を行うことができる。この方法を用いることによって異常放電を大幅に抑制できることから、安定した長時間の放電が可能となりダメージの少ない高品質の膜が作製可能となる。 In the method for forming a metal-doped TiO 2 film according to the present embodiment, an intermittent voltage is alternately applied to the targets 21a and 21b, so that a large current is passed through the targets and stable high-speed formation is achieved. A membrane can be performed. By using this method, abnormal discharge can be significantly suppressed, so that stable long-time discharge is possible and a high-quality film with little damage can be produced.

また、各ターゲット21a,21bに単一のパルスを印加してもよいが、図2の通り、各ターゲット21a,21bにパルスパケットを印加することにより、各ターゲット21a,21bに単一のパルスを印加するときと比べて一層大電流を流すことができ、安定した高速成膜が可能となる。   In addition, a single pulse may be applied to each target 21a, 21b, but as shown in FIG. 2, a single pulse is applied to each target 21a, 21b by applying a pulse packet to each target 21a, 21b. A larger current can be flowed than when the voltage is applied, and stable high-speed film formation is possible.

上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では第1のターゲット21aとしてTiターゲットを用いたが、ドープ金属含有量の多い膜を成膜するときなどには、第1のターゲット21aとして、第2のターゲットと同一のドープ金属を第2のターゲットとは異なる含有率にて含有するTiよりなるターゲットを用いてもよい。また、成膜すべき膜中のドープ金属含有量がより多い場合は、Tiよりなる第1のターゲットと、ドープ金属よりなる第2のターゲットとを用いてもよい。   The above embodiment is an example of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, a Ti target is used as the first target 21a. However, when a film having a high content of the doped metal is formed, the first target 21a is the same as the second target. You may use the target which consists of Ti which contains dope metal by the content rate different from a 2nd target. Moreover, when there is more dope metal content in the film | membrane to form into a film, you may use the 1st target which consists of Ti, and the 2nd target which consists of dope metal.

また、通常ターゲットには負の電圧を印加するが、ターゲットに間欠的に正の電圧を印加してターゲットのチャージングを防止してもよい。この場合、負の電圧によってターゲットに蓄積された荷電が正の電圧により解消されるため、スパッタリング中にターゲットの縁部に酸化物等の絶縁膜が形成することが抑えられる。これにより、各ターゲットにより大電流を流すことができ、安定した高速成膜が可能となる。   Further, although a negative voltage is normally applied to the target, the target may be prevented from being charged by intermittently applying a positive voltage to the target. In this case, since the charge accumulated in the target due to the negative voltage is eliminated by the positive voltage, formation of an insulating film such as an oxide on the edge of the target during sputtering can be suppressed. Thereby, a large current can be passed through each target, and stable high-speed film formation is possible.

また、スパッタ時に基板を加熱することにより、金属をドープしたTiO膜の結晶性を制御してもよい。 Further, the crystallinity of the metal-doped TiO 2 film may be controlled by heating the substrate during sputtering.

上記実施の形態では、第1のターゲット電極20A及び第2のターゲット電極20Bは各々1個ずつであるが、各々2個以上用いられてもよい。   In the above embodiment, the number of the first target electrodes 20A and the number of the second target electrodes 20B is one, but two or more each may be used.

上記実施の形態では、2つのスパッタリング部に共通のスイッチングユニット24を設置したバイポーラ型デュアルマグネトロンスパッタリング法を用いたが、各スパッタリング部に個別にスイッチングユニットを設置したユニポーラ型デュアルマグネトロンスパッタリング法を用いてもよい。   In the above embodiment, the bipolar dual magnetron sputtering method in which the common switching unit 24 is installed in the two sputtering units is used. However, the unipolar dual magnetron sputtering method in which the switching unit is individually installed in each sputtering unit is used. Also good.

以下、実施例1及び比較例1について説明するが、本発明は実施例1に限定されるものではない。   Hereinafter, Example 1 and Comparative Example 1 will be described, but the present invention is not limited to Example 1.

〈実施例1〉
図1の装置を用いて成膜を行った。第1のターゲットとして、Nbを10atm%ドープしたTiターゲット(縦999mm×横150mm×厚さ5mm)を用いた。第2のターゲットとして、金属をドープしないTiターゲット(縦999mm×横150mm×厚さ5mm)を用いた。基板にはCORNING社製無アルカリガラス7059(縦80mm×横25mm×厚さ1.1mm)を用いた。
<Example 1>
Film formation was performed using the apparatus of FIG. As the first target, a Ti target doped with Nb at 10 atm% (vertical 999 mm × horizontal 150 mm × thickness 5 mm) was used. As the second target, a Ti target not doped with metal (vertical 999 mm × width 150 mm × thickness 5 mm) was used. A non-alkali glass 7059 (length 80 mm × width 25 mm × thickness 1.1 mm) manufactured by CORNING was used for the substrate.

先ず、カバー内部に基板を導入し、ポンプによってカバー内を9×10−4Pa以下の真空にした後、アルゴン中に酸素を含有させた混合ガスをカバー26内に導入した。そして、各ターゲット電極に交互にパルス状の電圧を印加することによってNbドープTiO膜を作製した。 First, the substrate was introduced into the cover, the inside of the cover was evacuated to 9 × 10 −4 Pa or less by a pump, and then a mixed gas containing oxygen in argon was introduced into the cover 26. Then, to prepare a Nb-doped TiO 2 film by applying a pulse voltage alternately to the target electrode.

パルス周波数は50Hzとした。導入酸素量についてはTiのプラズマ発光量をモニターすることによって、酸素欠損が起きない必要十分な量の酸素を導入した。酸素導入量は5〜20sccmの範囲程度であった。また、成膜時の圧力もTiのプラズマ発光量をモニターすることによって制御された。成膜時の圧力は0.3〜10Pa程度であった。   The pulse frequency was 50 Hz. Regarding the amount of introduced oxygen, a necessary and sufficient amount of oxygen not causing oxygen deficiency was introduced by monitoring the amount of plasma emission of Ti. The amount of oxygen introduced was about 5 to 20 sccm. The pressure during film formation was also controlled by monitoring the amount of Ti plasma emission. The pressure during film formation was about 0.3 to 10 Pa.

ここで、ターゲット1とターゲット2のDuty比(パルス幅の比)を100:0から0:100まで、20刻みで変化させて、それぞれの条件で成膜した。なお、Dutyが100のときの印加電力は5kWであった。パルス量は50%であった。その結果、Nbのドープ量が0から10atm%まで連続的に変化させたNbドープTiOを作製することができた。ドープ量はESCAで分析したところ、Duty比にほぼ比例して0、2.8、4.5、6.3、8.2、10atm%であった。また、成膜速度は、Duty比が100:0(金属ドープなし)のときは10mm・m/min、0:100のときは19.2mm・m/minであった。 Here, the duty ratio (pulse width ratio) between the target 1 and the target 2 was changed in increments of 20 from 100: 0 to 0: 100, and films were formed under the respective conditions. The applied power when the duty was 100 was 5 kW. The pulse amount was 50%. As a result, Nb-doped TiO 2 in which the doping amount of Nb was continuously changed from 0 to 10 atm% could be produced. When the amount of doping was analyzed by ESCA, they were 0, 2.8, 4.5, 6.3, 8.2, and 10 atm% almost in proportion to the duty ratio. The film formation rate was 10 mm · m / min when the duty ratio was 100: 0 (no metal doping), and 19.2 mm · m / min when the duty ratio was 0: 100.

〈比較例1〉
Nbを5atm%ドープしたTiターゲットを用いて、通常の反応性スパッタ法でNbドープTiO膜を作製した。得られた膜を段差測定器で測定し成膜速度を求めたところ、0.4mm・m/minであり、非常にレートが遅かった。
<Comparative example 1>
Using a Ti target doped with 5 atm% of Nb, an Nb-doped TiO 2 film was produced by a normal reactive sputtering method. When the obtained film was measured with a level difference measuring device and the film formation rate was determined, it was 0.4 mm · m / min, and the rate was very slow.

デュアルカソード方式マグネトロンスパッタリング法を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the dual cathode system magnetron sputtering method. 図1のターゲット電極に印加する電圧の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the voltage applied to the target electrode of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
20a,20b 支持体
20A,20B ターゲット電極
21a,21b ターゲット
22a,22b 磁石
24 スイッチングユニット
25 交流電源
26 カバー
27 ガス導入口
28 排気口
30a,30b コリメータ
31a,31b PEM
1 Substrate 20a, 20b Support 20A, 20B Target electrode 21a, 21b Target 22a, 22b Magnet 24 Switching unit 25 AC power supply 26 Cover 27 Gas inlet 28 Exhaust outlet 30a, 30b Collimator 31a, 31b PEM

Claims (14)

反応性スパッタ法によって金属をドープしたTiO膜を成膜する方法において、
酸素ガスを含む雰囲気にて、Tiよりなる第1のターゲットと、ドープ金属よりなる第2のターゲットとを用いてスパッタすることにより、金属をドープしたTiO膜を成膜することを特徴とする金属をドープしたTiO膜の成膜方法。
In the method of forming a metal-doped TiO 2 film by reactive sputtering,
A metal-doped TiO 2 film is formed by sputtering using a first target made of Ti and a second target made of a doped metal in an atmosphere containing oxygen gas. A method for forming a metal-doped TiO 2 film.
反応性スパッタ法によって金属をドープしたTiO膜を成膜する方法において、
酸素ガスを含む雰囲気にて、Tiよりなる第1のターゲットと、ドープ金属を含有するTiよりなる第2のターゲットとを用いてスパッタすることにより、金属をドープしたTiO膜を成膜することを特徴とする金属をドープしたTiO膜の成膜方法。
In the method of forming a metal-doped TiO 2 film by reactive sputtering,
Forming a metal-doped TiO 2 film by sputtering using a first target made of Ti and a second target made of Ti containing a doped metal in an atmosphere containing oxygen gas A method for forming a metal-doped TiO 2 film characterized by the following.
反応性スパッタ法によって金属をドープしたTiO膜を成膜する方法において、
酸素ガスを含む雰囲気にて、ドープ金属を含有するTiよりなる第1のターゲットと、第1のターゲットと同一のドープ金属を第1のターゲットとは異なる含有率にて含有するTiよりなる第2のターゲットとを用いてスパッタすることにより、金属をドープしたTiO膜を成膜することを特徴とする金属をドープしたTiO膜の成膜方法。
In the method of forming a metal-doped TiO 2 film by reactive sputtering,
A first target made of Ti containing a doped metal in an atmosphere containing oxygen gas, and a second target made of Ti containing the same doped metal as the first target at a different content from the first target A metal-doped TiO 2 film is formed by sputtering using a target with a metal, and a metal-doped TiO 2 film is formed.
請求項1ないし3のいずれか1項において、スパッタ時におけるTi及びドープ金属の放電の発光波長と発光強度をモニタリングすることを特徴とする金属をドープしたTiO膜の成膜方法。 4. The method for forming a metal-doped TiO 2 film according to claim 1, wherein the emission wavelength and emission intensity of discharge of Ti and doped metal during sputtering are monitored. 請求項1ないし4のいずれか1項において、前記ターゲットと同数のモニタが設けられ、各ターゲットにおけるTi及びドープ金属の放電の発光波長と発光強度を対応するモニタを用いてモニタリングすることを特徴とする金属をドープしたTiO膜の成膜方法。 5. The monitor according to claim 1, wherein the same number of monitors as the target are provided, and the emission wavelength and emission intensity of discharge of Ti and doped metal in each target are monitored using a corresponding monitor. A method for forming a metal-doped TiO 2 film. 請求項5において、前記モニタリングに基づいて、各ターゲットに付与するパルス電力、パルス量、パルス幅及び成膜時の圧力の少なくとも一つを変化させることにより、成膜される膜中のドープ金属の含有量及び/又は成膜される膜の結晶性を制御することを特徴とする金属をドープしたTiO膜の成膜方法。 6. The doped metal in the film to be formed according to claim 5, by changing at least one of pulse power, pulse amount, pulse width, and pressure during film formation applied to each target based on the monitoring. A method for forming a metal-doped TiO 2 film, wherein the content and / or crystallinity of the film to be formed is controlled. 請求項5又は6において、前記モニタリングに基づいて酸素供給量を制御することを特徴とする金属をドープしたTiO膜の成膜方法。 7. The method for forming a metal-doped TiO 2 film according to claim 5, wherein an oxygen supply amount is controlled based on the monitoring. 請求項1ないし7のいずれか1項において、各ターゲットに交互に又は同時に、間欠的な電圧を印加してスパッタを行うことを特徴とする金属をドープしたTiO膜の成膜方法。 In any one of claims 1 to 7, each target alternately or simultaneously, TiO 2 film forming method that metal-doped and performing sputtering by applying intermittent voltage. 請求項1ないし8のいずれか1項において、複数のパルス電圧よりなるパルスパケットを各ターゲットに交互に又は同時に、間欠的に印加することを特徴とする金属をドープしたTiO膜の成膜方法。 In any one of claims 1 to 8, alternately or simultaneously a pulse packet comprising a plurality of pulse voltages each target, TiO 2 film method deposition doped with metal, characterized in that the intermittently applied . 請求項1ないし9のいずれか1項において、各ターゲットに間欠的に正の電圧を印加することにより、ターゲットのチャージングを防止することを特徴とする金属をドープしたTiO膜の成膜方法。 10. The method for forming a metal-doped TiO 2 film according to claim 1, wherein charging of the target is prevented by intermittently applying a positive voltage to each target. . 請求項1ないし10のいずれか1項において、スパッタ時に基板を加熱することにより金属をドープしたTiO膜の結晶性と結晶系を制御することを特徴とする金属をドープしたTiO膜の成膜方法。 11. The formation of a metal-doped TiO 2 film according to claim 1, wherein the crystallinity and crystal system of the metal-doped TiO 2 film are controlled by heating the substrate during sputtering. Membrane method. 請求項1ないし11のいずれか1項において、前記ドープ金属は、V,Nb,Ta,Zr,Hf,Sc,Y,Cr,Mo,W,Mn,Tc,Re,Fe,Ru,Os,Co,Rh,Ir,Ni,Pd,Pt,Ag,Au,Zn,Cd,B,Al,Ga,In,C,Si,Ge,Sn,Pb,Bi,Sb,Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra,Li,Na,K,Rb,Cs,Fr及びランタノイド元素よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする金属をドープしたTiO膜の成膜方法。 12. The doped metal according to claim 1, wherein the doped metal is V, Nb, Ta, Zr, Hf, Sc, Y, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co. , Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, In, C, Si, Ge, Sn, Pb, Bi, Sb, Be, Mg, Ca, Sr, Ba , Ra, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr and at least one selected from the group consisting of lanthanoid elements, a method for forming a metal-doped TiO 2 film. 反応性スパッタ法によって金属をドープしたTiO膜を成膜する方法において、
酸素ガスを含む雰囲気にて、金属をドープした単一のTiターゲットを用い、該ターゲットに間欠的に電圧を印加してスパッタを行い、かつドープ金属及びTiの放電の発光波長と発光強度をモニタリングして酸素供給量を制御することを特徴とする金属をドープしたTiO膜の成膜方法。
In the method of forming a metal-doped TiO 2 film by reactive sputtering,
Using a single Ti target doped with metal in an atmosphere containing oxygen gas, sputtering is performed by intermittently applying a voltage to the target, and the emission wavelength and emission intensity of the discharge of the doped metal and Ti are monitored. And a method for forming a metal-doped TiO 2 film, wherein the oxygen supply amount is controlled.
請求項1ないし13の成膜方法によって成膜された金属をドープしたTiO膜。 A metal-doped TiO 2 film formed by the film forming method according to claim 1.
JP2004346501A 2004-11-30 2004-11-30 METAL DOPED TiO2 FILM AND ITS DEPOSITION METHOD Pending JP2006152391A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004346501A JP2006152391A (en) 2004-11-30 2004-11-30 METAL DOPED TiO2 FILM AND ITS DEPOSITION METHOD

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004346501A JP2006152391A (en) 2004-11-30 2004-11-30 METAL DOPED TiO2 FILM AND ITS DEPOSITION METHOD

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006152391A true JP2006152391A (en) 2006-06-15

Family

ID=36631026

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004346501A Pending JP2006152391A (en) 2004-11-30 2004-11-30 METAL DOPED TiO2 FILM AND ITS DEPOSITION METHOD

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006152391A (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007039270A (en) * 2005-08-02 2007-02-15 Bridgestone Corp Method for crystallizing metal-doped tio2 thin film, and laminate having metal-doped tio2 thin film
JP2008053460A (en) * 2006-08-24 2008-03-06 Bridgestone Corp Method for forming tantalum oxide film
JP2008268272A (en) * 2007-04-16 2008-11-06 Bridgestone Corp Method for manufacturing information display panel
JP2009209445A (en) * 2008-03-04 2009-09-17 Res Inst Electric Magnetic Alloys Manufacturing method of thin film material for photoelectronic element
WO2009119273A1 (en) * 2008-03-25 2009-10-01 旭硝子株式会社 Conductor and manufacturing method therefor
JP2011144408A (en) * 2010-01-13 2011-07-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method of depositing transparent conductive film
CN101580379B (en) * 2009-06-29 2012-05-16 北京航空航天大学 Nb-doped nano indium tin oxide powder and method for preparing high density sputtering coating target thereof
CN107022746A (en) * 2017-03-01 2017-08-08 江苏繁华玻璃股份有限公司 A kind of preparation method of full-inorganic solid-state electrochromic device electrolytic thin-membrane
CN108265268A (en) * 2018-02-28 2018-07-10 山西师范大学 A kind of TiO of V doping2Film and preparation method thereof
CN113481474A (en) * 2021-06-29 2021-10-08 苏州光昛智能科技有限公司 Sputtering coating method of inorganic electrochromic film

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001240960A (en) * 1999-12-21 2001-09-04 Nippon Sheet Glass Co Ltd Article coated with photocatalytic film, method of manufacturing for the article, and sputtering target used for depositing the film
JP2003049265A (en) * 2001-08-08 2003-02-21 Toto Ltd Film deposition method for photocatalytic titanium dioxide film
JP2004137531A (en) * 2002-10-16 2004-05-13 Bridgestone Corp Deposition method for barrier membrane
JP2004291464A (en) * 2003-03-27 2004-10-21 Bridgestone Corp Gas barrier anti-reflective film and method for manufacturing it

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001240960A (en) * 1999-12-21 2001-09-04 Nippon Sheet Glass Co Ltd Article coated with photocatalytic film, method of manufacturing for the article, and sputtering target used for depositing the film
JP2003049265A (en) * 2001-08-08 2003-02-21 Toto Ltd Film deposition method for photocatalytic titanium dioxide film
JP2004137531A (en) * 2002-10-16 2004-05-13 Bridgestone Corp Deposition method for barrier membrane
JP2004291464A (en) * 2003-03-27 2004-10-21 Bridgestone Corp Gas barrier anti-reflective film and method for manufacturing it

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007039270A (en) * 2005-08-02 2007-02-15 Bridgestone Corp Method for crystallizing metal-doped tio2 thin film, and laminate having metal-doped tio2 thin film
JP2008053460A (en) * 2006-08-24 2008-03-06 Bridgestone Corp Method for forming tantalum oxide film
JP2008268272A (en) * 2007-04-16 2008-11-06 Bridgestone Corp Method for manufacturing information display panel
JP2009209445A (en) * 2008-03-04 2009-09-17 Res Inst Electric Magnetic Alloys Manufacturing method of thin film material for photoelectronic element
WO2009119273A1 (en) * 2008-03-25 2009-10-01 旭硝子株式会社 Conductor and manufacturing method therefor
JP2009231213A (en) * 2008-03-25 2009-10-08 Kanagawa Acad Of Sci & Technol Conductor and its manufacturing method
CN101580379B (en) * 2009-06-29 2012-05-16 北京航空航天大学 Nb-doped nano indium tin oxide powder and method for preparing high density sputtering coating target thereof
JP2011144408A (en) * 2010-01-13 2011-07-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method of depositing transparent conductive film
CN107022746A (en) * 2017-03-01 2017-08-08 江苏繁华玻璃股份有限公司 A kind of preparation method of full-inorganic solid-state electrochromic device electrolytic thin-membrane
CN107022746B (en) * 2017-03-01 2019-01-01 江苏繁华玻璃股份有限公司 A kind of preparation method of full-inorganic solid-state electrochromic device electrolytic thin-membrane
CN108265268A (en) * 2018-02-28 2018-07-10 山西师范大学 A kind of TiO of V doping2Film and preparation method thereof
CN108265268B (en) * 2018-02-28 2019-11-15 山西师范大学 A kind of TiO of V doping2Film and preparation method thereof
CN113481474A (en) * 2021-06-29 2021-10-08 苏州光昛智能科技有限公司 Sputtering coating method of inorganic electrochromic film

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4650315B2 (en) Method for forming In-Ga-Zn-O film
RU2711523C2 (en) Counter electrode for electrochromic devices
JP2006144052A (en) METHOD FOR FORMING METAL-DOPED TiO2 FILM
US4451498A (en) Method for making oxide based electrochromic display devices
US20060003188A1 (en) ITO thin film, method of producing the same, transparent conductive film, and touch panel
US20180101051A1 (en) Tunable liquid crystal optical device
CN104651791A (en) Energy-saving flexible transparent conducting film and preparation method thereof
JP2006152391A (en) METAL DOPED TiO2 FILM AND ITS DEPOSITION METHOD
JP3970719B2 (en) Sputtering target based on titanium dioxide
JP4720298B2 (en) Method for forming conductive compound thin film
Ulrich et al. Electrochromic properties of mixed oxides based on titanium and niobium for smart window applications
CN102482796A (en) Doped transparent conductive oxide
CN204490985U (en) Flexible transparent conductive film and preparation facilities thereof
CN109267010B (en) Flexible photoelectric corrosion thin film of titanium oxide and preparation method thereof
JP5194427B2 (en) Photocatalytic tungsten oxide thin film
CN104178731A (en) Controllable preparation method of electrochromic WO3 film
JP2006124754A (en) Cu2O FILM, METHOD FOR FORMING IT, AND SOLAR BATTERY
JP2006009083A (en) Cu2O FILM DEPOSITING METHOD, AND SOLAR CELL
JP2006144053A (en) METHOD FOR FORMING N-DOPED ZnO FILM
US20060051597A1 (en) Article coated with titanium compound film, process for producing the article and sputtering target for use in coating the film
JP2005076105A (en) Method for forming titanium oxynitride film
JP5142111B2 (en) Sputtering equipment
Coddet et al. Reactive co-sputter deposition of YSZ coatings using plasma emission monitoring
JP2006124753A (en) Cu2O FILM, METHOD FOR FORMING IT, AND SOLAR BATTERY
JP2010229523A (en) Deposition method of conductive transparent compound thin film and conductive transparent compound thin film

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070830

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100112

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100511