JP2013060632A

JP2013060632A - 純すずターゲット材料がマグネトロンスパッタ法を利用したフッ素ドープ酸化すず薄膜の製造方法

Info

Publication number: JP2013060632A
Application number: JP2011200101A
Authority: JP
Inventors: Cheng-Chung Lee; 李正中; Bo Huei Liao; 廖博輝; Chien Cheng Kuo; 郭倩丞
Original assignee: National Central University
Current assignee: National Central University
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2013-04-04

Abstract

【課題】純すずターゲット材料がマグネトロンスパッタ法を利用したフッ素ドープ酸化すず薄膜の製造方法を提供する。
【解決手段】高純度すずをマグネトロンスパッタリングのターゲット材料として、マグネトロンスパッタの生産プロセスにおいて、反応ガス四フッ化炭素（ＣＦ_４）と酸素（Ｏ_２）を導入する。四フッ化炭素（ＣＦ_４）は、作業ガスによって励起されるプラズマがフッ化物（Ｆ）イオンとフッ化物（Ｆ）励起状態原子を分離し、すずターゲット材料と合わせて、基板上にフッ素ドープ酸化すず薄膜を形成することにより、生産コストを軽減でき、フッ素ドープ酸化すず薄膜の品質を向上できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、純すずターゲット材料がマグネトロンスパッタ法を利用したフッ素ドープ酸化すず薄膜の製造方法に関し、特に、高純度すずをマグネトロンスパッタ生産プロセスのターゲット材料に利用し、マグネトロンスパッタ生産プロセスにおいて、反応ガス四フッ化炭素（ＣＦ_４）を導入する、フッ素ドープ酸化すず薄膜の製造方法に関する。

近年、光電半導体応用の迅速な発展により、それらに関連する研究は、次から次へと提示されている。主な光電製品は、太陽電池、フラットパネル表示装置、発光ダイオード、導波型光デバイスなどがある。光電素子の応用において、透明導電ガラスは、キー材料のため、基板上に一層の透明導電電極をメッキ加工する必要がある。フッ素ドープ酸化すず薄膜は、酸化雰囲気において、極めて良い安定性、優れた化学および機械性質を有するため、太陽電池、ガスセンサー及びタッチパネルなど幅広く応用されている。従来のフッ素ドープ酸化すず薄膜のメッキ加工方法は、化学気相成長法、熱蒸着法、パルスレーザ蒸着法及びマグネトロンスパッタ法などがある。これらの膜成長法のうち、マグネトロンスパッタ法は、大量生産に適しているほか、膜の厚みを精確に制御でき、しかも膜の出来ばえが緻密である。さらに、その生産プロセスは室温条件で作業できる。基板はプラスチックを用いても良い。

しかし、フッ素ドープ酸化すず薄膜のスパッタ工程で使用されるターゲット材料は通常、高価なフッ素ドープ酸化すず化合物が使用されており、ターゲット材料の成分が固定していて、スパッタ法による膜の品質は、ほとんどターゲット材料がフッ素ドープ酸化すず薄膜によって決められている。生成されたフッ素ドープ酸化すず薄膜の品質も低い。

本発明の主な目的は、マグネトロンスパッタ法によって、フッ素ドープ酸化すず薄膜を生成するとき、ターゲット材料に高純度すずを使用し、安定した四フッ化炭素（ＣＦ_４）ガスに酸素（Ｏ_２）を反応ガスとして供給することにより、生産コストを軽減でき、フッ素ドープ酸化すず薄膜の品質を向上できるフッ素ドープ酸化すず薄膜の製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の純すずターゲット材料がマグネトロンスパッタ法を利用したフッ素ドープ酸化すず薄膜の製造方法は、高純度すずをマグネトロンスパッタリングのターゲット材料として、マグネトロンスパッタの生産プロセスにおいて、反応ガス四フッ化炭素（ＣＦ_４）と酸素（Ｏ_２）を導入する。四フッ化炭素（ＣＦ_４）が作業ガスによって励起されるプラズマがフッ化物（Ｆ）イオンとフッ化物（Ｆ）励起状態原子を分離し、すずターゲット材料と合わせて、基板上にフッ素ドープ酸化すず薄膜を形成する。

本発明の好ましい実施例のフッ素ドープ酸化すず薄膜の製造フロー図である。本発明もう一つの好ましい実施例のフッ素ドープ酸化すず薄膜の製造フロー図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１を参照する。図から明らかなように、本発明のマグネトロンスパッタ法によるフッ素ドープ酸化すず薄膜の生成は、高純度すずをマグネトロンスパッタ法のターゲット材料に使用する。さらに、アルゴンガス（Ａｒ）を作業ガスとして、作業ガスによって励起されたプラズマでターゲット材料すずの不純物を取り除き、ターゲット材料の純度をいっそうに引き上げた後、反応ガスとして四フッ化炭素（ＣＦ_４）と酸素（Ｏ_２）を導入し、四フッ化炭素（ＣＦ_４）が作業ガスにより励起されたプラズマがフッ化物（Ｆ）イオンとフッ化物（Ｆ）励起状態原子を分離させ、すずターゲット材料を基板上にフッ素ドープ酸化すず薄膜を生成する。

本発明は、比較的廉価な高純度すずをターゲット材料と、安定した四フッ化炭素（ＣＦ_４）ガスと酸素（Ｏ_２）を混合した反応ガスと、マグネトロンスパッタ法によるフッ素ドープ酸化すず薄膜の生成と、四フッ化炭素（ＣＦ_４）によって、分離させたフッ化物（Ｆ）と酸化すずとを反応し、フッ素ドープ酸化すず薄膜を生成することによって、生産プロセスを軽減できる。さらに、混合された酸素（Ｏ_２）は、フッ化物（Ｆ）の分離を増加するほか、四フッ化炭素（ＣＦ_４）がプラズマによって分離された炭素（Ｃ）と反応し、二酸化炭素（ＣＯ_２）を生成及び排出することができ、炭素（Ｃ）が薄膜及びすずターゲット材料に対する汚染を軽減し、薄膜の抵抗率を低減するほか、短波から近紫外光の可視光の通過率を向上することができる。

引き続き、図２を参照する。図から明らかなように、本発明によれば、マグネトロンスパッタ法によるフッ素ドープ酸化すず薄膜を生成するとき、反応ガスはさらに、フッ素ドープ酸化すず薄膜の導電性並び可視光から短波及び近紫外光までの透過率を向上するため、水素（Ｈ_２）を混入することによって、メッキ加工された薄膜の品質は、高温酸素の環境条件においても、その導電性と光学特性は、極めて安定を示される。本発明のプロセスは、反応ガスの比例と反応温度を制御することによって、高品質なフッ素ドープ酸化すず薄膜を生成することができる。

さらに、基材は、例えば無機ガラス、水晶、フッ化物、酸化物、有機フレキシブルプラスチックのいずれかを使用し、マグネトロンスパッタ法の電源は、直流マグネトロン、高周波マグネトロン、ハイパワーパルスＤＣマグネトロンのいずれかを使用することができる。

Claims

高純度すずをマグネトロンスパッタリングのターゲット材料として、マグネトロンスパッタの生産プロセスにおいて、反応ガスとして、四フッ化炭素（ＣＦ_４）、酸素（Ｏ_２）及び作業ガスを導入させ、前記四フッ化炭素（ＣＦ_４）が作業ガスによって励起されるプラズマがフッ化物（Ｆ）イオンとフッ化物（Ｆ）励起状態の原子を分離し、すずターゲット材料と合わせて、基板上にフッ素ドープ酸化すず薄膜を形成することを特徴とする、純すずターゲット材料がマグネトロンスパッタ法を利用したフッ素ドープ酸化すず薄膜の製造方法。
前記作業ガスによって、四フッ化炭素（ＣＦ_４）を分離させるプラズマが発生される前に、前記作業ガスによって励起されるプラズマを使用し、ターゲット材料のすず不純物を取り除くことを特徴とする、請求項１記載の純すずターゲット材料がマグネトロンスパッタ法を利用したフッ素ドープ酸化すず薄膜の製造方法。
前記四フッ化炭素（ＣＦ_４）がプラズマより分離される炭素（Ｃ）は、酸素（Ｏ_２）と合わせて二酸化炭素（ＣＯ_２）を生成し、炭素（Ｃ）がフッ素ドープ酸化すず薄膜及びターゲット材料への汚染を軽減することを特徴とする、請求項１記載の純すずターゲット材料がマグネトロンスパッタ法を利用したフッ素ドープ酸化すず薄膜の製造方法。
前記反応ガスはさらに、水素（Ｈ_２）を含み、フッ素ドープ酸化すず薄膜の導電率と可視光から短波及び近紫外光の透過率を向上することを特徴とする、請求項１記載の純すずターゲット材料がマグネトロンスパッタ法を利用したフッ素ドープ酸化すず薄膜の製造方法。
前記基材は、無機ガラス、フッ化物、酸化物または有機フレキシブルプラスチックのいずれかを使用されることを特徴とする、請求項１記載の純すずターゲット材料がマグネトロンスパッタ法を利用したフッ素ドープ酸化すず薄膜の製造方法。
前記マグネトロンスパッタ法で使用される電源は、直流マグネトロンであることを特徴とする、請求項１記載の純すずターゲット材料がマグネトロンスパッタ法を利用したフッ素ドープ酸化すず薄膜の製造方法。
前記マグネトロンスパッタ法で使用される電源は、高周波マグネトロンであることを特徴とする、請求項１記載の純すずターゲット材料がマグネトロンスパッタ法を利用したフッ素ドープ酸化すず薄膜の製造方法。
前記マグネトロンスパッタ法で使用される電源は、パルスＤＣマグネトロンであることを特徴とする、請求項１記載の純すずターゲット材料がマグネトロンスパッタ法を利用したフッ素ドープ酸化すず薄膜の製造方法。
前記マグネトロンスパッタ法で使用される電源は、ハイパワーパルスＤＣマグネトロンであることを特徴とする、請求項１記載の純すずターゲット材料がマグネトロンスパッタ法を利用したフッ素ドープ酸化すず薄膜の製造方法。