JP2015132005A - Film deposition method and sputtering apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本開示の技術は、透明導電膜である酸化インジウムスズ膜の成膜方法、および、酸化インジウムスズ膜を形成するスパッタ装置に関する。 The technology of the present disclosure relates to a method for forming an indium tin oxide film, which is a transparent conductive film, and a sputtering apparatus that forms an indium tin oxide film.
タッチパネルのセンサーには、タッチパネルの視認性を高めるために透明導電膜である酸化インジウムスズ膜が用いられている。酸化インジウムスズ膜(ITO膜)は、例えば特許文献1に記載のように、ロールツーロール方式のスパッタ装置を用いて形成される。
In order to improve the visibility of the touch panel, an indium tin oxide film that is a transparent conductive film is used for the sensor of the touch panel. The indium tin oxide film (ITO film) is formed using a roll-to-roll type sputtering apparatus as described in
ところで、成膜対象物にITO膜が形成されると、ITO膜の結晶化を進めるために、ITO膜に対するアニール処理が行われる。一方、ITO膜のパターニングを行う上では、ITO膜の結晶化が進んでいないことが好ましい。そのため、ITO膜のパターニングが行われた後に、ITO膜に対するアニール処理が行われる場合もある。 By the way, when an ITO film is formed on a film formation target, an annealing process is performed on the ITO film in order to promote crystallization of the ITO film. On the other hand, when patterning the ITO film, it is preferable that the crystallization of the ITO film has not progressed. For this reason, the ITO film may be annealed after patterning of the ITO film.
ところが、ITO膜の結晶化が進められていない状態で、ITO膜が形成されてからITO膜のパターニングが完了するまでの時間が経過すると、少なからずITO膜の変質が進む。結果として、ITO膜に対するアニール処理がその後に行われても、ITO膜の移動度、および、ITO膜のキャリア密度が低いために、ITO膜が成膜された直後にITO膜に対してアニール処理が行われる場合と比べて、ITO膜の比抵抗が高くなってしまう。 However, when the time from the formation of the ITO film to the completion of the patterning of the ITO film elapses in a state where the crystallization of the ITO film is not progressed, the alteration of the ITO film proceeds not a little. As a result, even if annealing is performed on the ITO film after that, the ITO film is annealed immediately after the ITO film is formed because the mobility of the ITO film and the carrier density of the ITO film are low. The specific resistance of the ITO film becomes higher than in the case where is performed.
本開示の技術は、酸化インジウムスズ膜の比抵抗が、時間の経過に伴って高まることを抑える成膜方法、および、スパッタ装置を提供することを目的とする。 An object of the technology of the present disclosure is to provide a film forming method and a sputtering apparatus that suppress an increase in the specific resistance of an indium tin oxide film over time.
本開示の技術における成膜方法の一態様は、成膜ローラーが搬送している樹脂製シートに、スパッタ法を用いてアモルファス状態の酸化インジウムスズ膜が形成されること、を備える。前記成膜ローラーの温度が、80℃以上200℃以下であり、前記樹脂製シートの搬送速度が、1m/分以上10m/分以下である。 One aspect of the film forming method according to the technique of the present disclosure includes forming an indium tin oxide film in an amorphous state on a resin sheet conveyed by a film forming roller using a sputtering method. The temperature of the film forming roller is 80 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and the conveyance speed of the resin sheet is 1 m / min or higher and 10 m / min or lower.
本開示の技術におけるスパッタ装置の一態様は、樹脂製シートを搬送する搬送部と、前記搬送部に含まれる成膜ローラーの温度を調節する調節部と、前記成膜ローラーが搬送している前記樹脂製シートに酸化インジウムスズを含むスパッタ粒子を放出して酸化インジウムスズ膜を形成する成膜部と、前記成膜部の駆動、前記搬送部の駆動、および、前記調節部の駆動の制御を通じて、前記成膜ローラーの温度を80℃以上200℃以下にし、前記樹脂製シートの搬送速度を1m/分以上10m/分以下にし、前記樹脂製シートにアモルファス状態の前記酸化インジウムスズ膜を形成させる制御部とを備える。 One aspect of the sputtering apparatus in the technology of the present disclosure includes a conveyance unit that conveys a resin sheet, an adjustment unit that adjusts a temperature of a film formation roller included in the conveyance unit, and the film formation roller that is conveyed Through control of driving of the film forming unit, driving of the transporting unit, and driving of the adjusting unit, a film forming unit that discharges sputtered particles containing indium tin oxide to a resin sheet to form an indium tin oxide film The temperature of the film forming roller is set to 80 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and the conveying speed of the resin sheet is set to 1 m / min or higher and 10 m / min or lower to form the amorphous indium tin oxide film on the resin sheet. And a control unit.
本願発明者らは、酸化インジウムスズ膜の成膜方法およびスパッタ装置を鋭意研究する中で、以下の条件(A)と条件(B)とが満たされるとき、樹脂製シートに形成される酸化インジウムスズ膜の比抵抗が時間の経過に伴い高くなることが抑えられることを見出した。 Inventors of the present application intensively researched a method for forming an indium tin oxide film and a sputtering apparatus, and indium oxide formed on a resin sheet when the following conditions (A) and (B) are satisfied. It has been found that the specific resistance of the tin film can be suppressed from increasing with time.
条件(A):成膜ローラーの温度が、80℃以上200℃以下である。
条件(B):樹脂製シートの搬送速度が、1m/分以上10m/分以下である。
この点で、本開示の技術における成膜方法の一態様およびスパッタ装置の一態様によれば、酸化インジウムスズ膜が樹脂製シートに形成されるとき、上述の2つの条件が満たされるため、酸化インジウムスズ膜の比抵抗が、時間の経過に伴って高まることが抑えられる。
Condition (A): The temperature of the film forming roller is 80 ° C. or higher and 200 ° C. or lower.
Condition (B): The conveyance speed of the resin sheet is 1 m / min or more and 10 m / min or less.
In this respect, according to one aspect of the film forming method and one aspect of the sputtering apparatus according to the technology of the present disclosure, when the indium tin oxide film is formed on the resin sheet, the above two conditions are satisfied. It is suppressed that the specific resistance of an indium tin film | membrane increases with progress of time.
本開示の技術におけるスパッタ装置の他の態様は、前記成膜部が、酸化インジウムスズ成膜部であり、前記酸化インジウムスズ成膜部は、複数の酸化インジウムスズカソードを有し、前記搬送部が搬送している前記樹脂製シートに酸化ケイ素カソードからケイ素を含むスパッタ粒子を放出して酸化ケイ素膜を形成する酸化ケイ素成膜部をさらに備える。前記酸化インジウムスズ成膜部と前記酸化ケイ素成膜部とは、前記樹脂製シートの搬送方向に沿って並び、前記制御部は、前記酸化インジウムスズ成膜部、および、前記酸化ケイ素成膜部の駆動を制御して、前記樹脂製シートに前記酸化ケイ素膜と前記酸化インジウムスズ膜とをこの順に形成させる。前記搬送方向にて互いに隣り合う酸化ケイ素カソードと酸化インジウムスズカソードとの間の距離は、互いに隣り合う酸化インジウムスズカソードの間の距離以下である。 In another aspect of the sputtering apparatus according to the technology of the present disclosure, the film forming unit is an indium tin oxide film forming unit, the indium tin oxide film forming unit includes a plurality of indium tin oxide cathodes, and the transfer unit Is further provided with a silicon oxide film forming part for discharging silicon-containing sputtered particles from the silicon oxide cathode to form a silicon oxide film. The indium tin oxide film forming unit and the silicon oxide film forming unit are arranged along the transport direction of the resin sheet, and the control unit includes the indium tin oxide film forming unit and the silicon oxide film forming unit. And the silicon oxide film and the indium tin oxide film are formed in this order on the resin sheet. The distance between the silicon oxide cathode and the indium tin oxide cathode adjacent to each other in the transport direction is not more than the distance between the adjacent indium tin oxide cathodes.
本開示の技術におけるスパッタ装置の他の態様によれば、樹脂製シートが酸化ケイ素カソードから酸化インジウムスズカソードまでの間に、樹脂製シートの温度が低下しにくくなる。そのため、酸化ケイ素カソードから搬送されたときの樹脂製シートの温度と、酸化インジウムスズカソードまで搬送された樹脂製シートの温度との差が小さくなる。結果として、酸化インジウムスズカソードの形成の初期から、好ましい熱量を受ける状態で、酸化インジウムスズ膜が形成され、また、酸化インジウムスズ膜が形成される途中で、樹脂製シートの温度が変わりにくくなる。それゆえに、酸化インジウムスズ膜の特性が、酸化インジウムスズの積み重なる方向にて変わりにくくなる。 According to another aspect of the sputtering apparatus in the technology of the present disclosure, the temperature of the resin sheet is unlikely to decrease between the resin oxide sheet and the indium tin oxide cathode. Therefore, the difference between the temperature of the resin sheet when conveyed from the silicon oxide cathode and the temperature of the resin sheet conveyed to the indium tin oxide cathode is reduced. As a result, the indium tin oxide film is formed in a state where a preferable amount of heat is received from the initial stage of the formation of the indium tin oxide cathode, and the temperature of the resin sheet is hardly changed during the formation of the indium tin oxide film. . Therefore, the characteristics of the indium tin oxide film are hardly changed in the direction in which the indium tin oxide is stacked.
本開示の技術におけるスパッタ装置の他の態様は、前記成膜部が、1つのチャンバ内に、前記酸化インジウムスズ成膜部と前記酸化ケイ素成膜部とを備える。
本開示の技術におけるスパッタ装置の他の態様によれば、1つのチャンバ内に酸化インジウムスズ成膜部と酸化ケイ素成膜部とを備える構成であるため、酸化インジウムスズが成膜されるとき、樹脂製シートの温度が、酸化インジウムスズ膜の成膜の初期から所望とする温度になりやすくなる。それゆえに、酸化インジウムスズ膜の特性が、酸化インジウムスズの積み重なる方向にて変わりにくくなる。
In another aspect of the sputtering apparatus according to the technique of the present disclosure, the film forming unit includes the indium tin oxide film forming unit and the silicon oxide film forming unit in one chamber.
According to another aspect of the sputtering apparatus in the technology of the present disclosure, since the indium tin oxide film forming unit and the silicon oxide film forming unit are provided in one chamber, when indium tin oxide is formed, The temperature of the resin sheet tends to become a desired temperature from the initial stage of the formation of the indium tin oxide film. Therefore, the characteristics of the indium tin oxide film are hardly changed in the direction in which the indium tin oxide is stacked.
図1から図4を参照して、スパッタ装置をロールツーロール方式のスパッタ装置として具体化した一実施形態を説明する。以下では、スパッタ装置の全体構成、カソードの構成、温度調節部の構成、および、制御装置の電気的構成を順に説明する。なお、以下では、酸化ケイ素膜(SiO2膜)と酸化インジウムスズ膜(ITO膜)とを形成するスパッタ装置を、スパッタ装置の一例として説明する。 With reference to FIGS. 1 to 4, an embodiment in which the sputtering apparatus is embodied as a roll-to-roll sputtering apparatus will be described. Below, the whole structure of a sputtering device, the structure of a cathode, the structure of a temperature control part, and the electrical structure of a control apparatus are demonstrated in order. Hereinafter, a sputtering apparatus for forming a silicon oxide film (SiO 2 film) and an indium tin oxide film (ITO film) will be described as an example of the sputtering apparatus.
[スパッタ装置の全体構成]
図1を参照してスパッタ装置の全体構成を説明する。
図1に示されるように、スパッタ装置10は、図1の左側から順に、送り出しチャンバ11、前処理チャンバ12、SiO2スパッタチャンバ13、ITOスパッタチャンバ15、および、巻き取りチャンバ16を備えている。5つのチャンバは、1つの方向である搬送方向に沿ってこの順に並んでいる。5つのチャンバのうち、互いに隣り合うチャンバの間の各々は、連絡通路17によって接続されている。
[Overall configuration of sputtering equipment]
The overall configuration of the sputtering apparatus will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the
連絡通路17を除く5つのチャンバの各々は、各チャンバの内部を個別に減圧する排気部18に接続している。5つのチャンバの各々は、複数の搬送ローラー19を各チャンバの内部に搭載している。複数の搬送ローラー19の各々は、搬送方向と直交する軸方向に沿って延び、搬送方向に沿って延びる帯状に形成された樹脂製シートSは、複数の搬送ローラー19の各々に掛け渡される。複数の搬送ローラー19の各々、あるいは、複数の搬送ローラー19の一部は、搬送ローラー19の中心軸を中心として搬送ローラー19を自転させるモーターに接続している。複数の搬送ローラー19は、送り出しチャンバ11から巻き取りチャンバ16に向けて樹脂製シートSを搬送する。
Each of the five chambers excluding the
送り出しチャンバ11は、軸方向に沿って延びて樹脂製シートSが巻き付けられた送り出しローラー11Rを搭載し、送り出しローラー11Rは、成膜前の樹脂製シートSを巻き取りチャンバ16に向けて送り出す。樹脂製シートSの形成材料は、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、および、ポリエーテルサルホンから構成される群から選択される少なくとも1つの合成樹脂である。樹脂製シートSの軸方向に沿った幅は、例えば、1500mmである。
The delivery chamber 11 includes a
前処理チャンバ12は、樹脂製シートSを加熱する加熱部12Hを搭載している。加熱部12Hは、樹脂製シートSを加熱することによって、樹脂製シートSが含む水分子を樹脂製シートSの外部へ放出させる。樹脂製シートSが含む水分子は、樹脂製シートSが吸着した水分子、および、樹脂製シートSが吸蔵した水分子である。また、加熱部12Hは、樹脂製シートSが吸着したガス、および、吸蔵したガスも樹脂製シートSの外部へ放出させる。加熱部12Hは、樹脂製シートSの温度を80℃以上200℃以下に含まれる温度に加熱する。
The
前処理チャンバ12においては、加熱部12Hが樹脂製シートSを加熱するため、前処理チャンバ12よりも樹脂製シートSの流れにおける下流に位置するチャンバでは、加熱部を備えていない構成と比べて、水分子の分圧が低くなる。
In the
前処理チャンバ12は、送り出しチャンバ11から連絡通路17を介して搬入した樹脂製シートSを搬送方向に沿ってSiO2スパッタチャンバ13に向けて搬送しながら加熱する。
The
SiO2スパッタチャンバ13は、成膜空間S1と、成膜空間S1を囲む搬送空間S2とにSiO2スパッタチャンバ13の内部を分ける分離壁部13aを有し、複数の搬送ローラー19は、搬送空間S2の内部に位置している。SiO2スパッタチャンバ13は、成膜ローラー13Rを搭載し、成膜ローラー13Rは、SiO2スパッタチャンバ13の内部における略中央に位置し、成膜ローラー13Rにおいて、その外周面のほとんどは成膜空間S1に位置し、その外周面の一部が搬送空間S2に位置している。
The SiO 2 sputter chamber 13 has a separation wall portion 13a that divides the inside of the SiO 2 sputter chamber 13 into a film forming space S1 and a transport space S2 surrounding the film forming space S1, and the plurality of
成膜ローラー13Rは、成膜ローラー13Rの中心軸を中心として成膜ローラー13Rを自転させるモーターに接続している。成膜ローラー13Rは、モーターの回転を受けて樹脂製シートSを搬送方向に沿って搬送する方向に回転する。成膜ローラー13Rは、前処理チャンバ12から連絡通路17を介して搬入した樹脂製シートSを連絡通路17に向けて搬送する。成膜ローラー13Rでの樹脂製シートSの搬送速度は、1m/分以上10m/分以下の範囲に含まれる所定の速度である。搬送空間S2は、1つの排気部18に接続している。
The
SiO2スパッタチャンバ13は、複数の酸化ケイ素カソード(SiO2カソード)13C、例えば、4つのSiO2カソード13Cを成膜空間S1の内部に搭載し、4つのSiO2カソード13Cは、搬送方向に沿って並んでいる。 The SiO 2 sputter chamber 13 has a plurality of silicon oxide cathodes (SiO 2 cathodes) 13C, for example, four SiO 2 cathodes 13C mounted in the film forming space S1, and the four SiO 2 cathodes 13C extend along the transport direction. Are lined up.
SiO2スパッタチャンバ13は、軸方向に沿って延びる3つの隔壁部13bを成膜空間S1の内部に有し、各隔壁部13bは、搬送方向にて互いに隣り合うSiO2カソード13Cの間に位置している。各隔壁部13bの軸方向における2つの端面の一方は、軸方向にて対向するSiO2スパッタチャンバ13の2つの側壁の一方に接続し、2つの端面の他方は、2つの側壁の他方に接続している。 The SiO 2 sputtering chamber 13 has three partition walls 13b extending in the axial direction inside the film formation space S1, and each partition wall 13b is positioned between SiO 2 cathodes 13C adjacent to each other in the transport direction. doing. One of the two end faces in the axial direction of each partition wall 13b is connected to one of the two side walls of the SiO 2 sputtering chamber 13 opposed in the axial direction, and the other of the two end faces is connected to the other of the two side walls. doing.
各隔壁部13bは、軸方向に直交する高さ方向に沿って延び、高さ方向の2つの端面のうち、下方の端面がSiO2スパッタチャンバ13の底壁部に接続し、上方の端面が成膜ローラー13Rに接しない状態で、成膜ローラー13Rの外周面の近くに位置している。こうした構成からなる各隔壁部13bは、成膜空間S1内にて、1つのSiO2カソード13Cが位置する空間と他のSiO2カソード13Cが位置する空間とを互いに分ける。複数の隔壁部13bによって区画された複数の空間は、それぞれ1つの排気部18に接続して排気部18によって個別に減圧される。
Each partition wall portion 13b extends along a height direction orthogonal to the axial direction, and of the two end surfaces in the height direction, the lower end surface is connected to the bottom wall portion of the SiO 2 sputtering chamber 13, and the upper end surface is It is located near the outer peripheral surface of the
SiO2スパッタチャンバ13は、連絡通路17を介して前処理チャンバ12から搬入した樹脂製シートSを連絡通路17に向けて搬送しながら、各SiO2カソード13Cと向かい合う樹脂製シートSの側面にSiO2膜を形成する。
The SiO 2 sputter chamber 13 conveys the resin sheet S carried in from the
ITOスパッタチャンバ15は、成膜空間S1と、成膜空間S1を囲む搬送空間S2とにITOスパッタチャンバ15の内部を分ける分離壁部15aを有し、複数の搬送ローラー19は、搬送空間S2の内部に位置している。ITOスパッタチャンバ15は、成膜ローラー15Rを搭載し、成膜ローラー15Rは、ITOスパッタチャンバ15の内部における略中央に位置し、成膜ローラー15Rにおいて、その外周面のほとんどは成膜空間S1に位置し、その外周面の一部が搬送空間S2に位置している。
The
成膜ローラー15Rは、成膜ローラー15Rの中心軸を中心として成膜ローラー15Rを自転させるモーターに接続している。成膜ローラー15Rは、モーターの回転によって複数の搬送ローラー19と同じ方向に回転して、連絡通路17から搬入した樹脂製シートSを搬送ローラー19とともに巻き取りチャンバ16に向けて搬送する。搬送ローラー19での樹脂製シートSの搬送速度は、1m/分以上10m/分以下の範囲に含まれる所定の速度である。搬送空間S2は、1つの排気部18に接続している。
The
ITOスパッタチャンバ15は、複数の酸化インジウムスズカソード(ITOカソード)15C、例えば、4つのITOカソード15Cを成膜空間S1の内部に搭載し、4つのITOカソード15Cは、搬送方向に沿って並んでいる。
The
ITOスパッタチャンバ15は、軸方向に沿って延びる3つの隔壁部15bを成膜空間S1の内部に有し、各隔壁部15bは、搬送方向にて互いに隣り合うITOカソード15Cの間に位置している。各隔壁部15bの軸方向における2つの端面の一方は、軸方向にて対向するITOスパッタチャンバ15の2つの側壁の一方に接続し、2つの端面の他方は、2つの側壁の他方に接続している。
The
各隔壁部15bは、軸方向に直交する高さ方向に沿って延び、高さ方向の2つの端面のうち、下方の端面がITOスパッタチャンバ15の底壁部に接続し、上方の端面が成膜ローラー15Rに接しない状態で、成膜ローラー15Rの外周面の近くに位置している。こうした構成からなる各隔壁部15bは、成膜空間S1内にて、1つのITOカソード15Cが位置する空間と他のITOカソード15Cが位置する空間とを互いに分ける。複数の隔壁部15bによって区画された複数の空間は、それぞれ1つの排気部18に接続して排気部18によって個別に減圧される。
Each partition wall 15b extends along a height direction orthogonal to the axial direction, and of the two end surfaces in the height direction, the lower end surface is connected to the bottom wall portion of the
ITOスパッタチャンバ15は、連絡通路17から搬入した樹脂製シートSを巻き取りチャンバ16に向けて搬送しながら、各ITOカソード15Cと向かい合う樹脂製シートSの側面に形成されたSiO2膜の上にアモルファス状態のITO膜を形成する。
The
巻き取りチャンバ16は、軸方向に沿って延びて成膜後の樹脂製シートSを巻き取る巻き取りローラー16Rを搭載し、巻き取りローラー16Rは、連絡通路17を介してITOスパッタチャンバ15から搬入した樹脂製シートSを巻き取る。送り出しローラー11R、成膜ローラー13R,15R、巻き取りローラー16R、および、複数の搬送ローラー19が、搬送部の一例である。
The take-up
スパッタ装置10は、送り出しローラー11Rに巻き付けられた樹脂製シートSを送り出しローラー11Rの回転によって送り出し、送り出した樹脂製シートSを複数の搬送ローラー19および成膜ローラー13R,15Rによって、巻き取りローラー16Rに向けて搬送する。スパッタ装置10は、樹脂製シートSを送り出しローラー11Rから巻き取りローラー16Rに向けて搬送する途中で、SiO2スパッタチャンバ13にて、樹脂製シートSにおけるSiO2カソード13Cと向かい合う側面にSiO2膜を形成する。スパッタ装置10は、SiO2膜が形成された樹脂製シートSを巻き取りローラー16Rに向けて搬送する途中で、ITOスパッタチャンバ15にて、樹脂製シートSにおけるITOカソード15Cと向かい合う面であって、SiO2膜が形成された側面にアモルファス状態のITO膜を形成する。
The
[カソード]
図2を参照してITOカソード15Cの一例を説明する。なお、4つのITOカソード15Cでは、ITOスパッタチャンバ15の内部での位置が互いに異なるものの、ITO膜の形成に関わる構成は互いに同じである。また、SiO2カソード13Cは、ITOカソード15Cと比べて、それが配置されるチャンバ、ターゲットの形成材料における主な成分とが互いに異なるものの、薄膜の形成に関わる構成は互いに同じである。そのため以下では、1つのITOカソード15Cを説明し、他のITOカソード15C、および、各SiO2カソード13Cの詳しい説明を省略する。
[Cathode]
An example of the
図2に示されるように、ITOカソード15Cは、成膜ローラー15Rの外周面に対する接線TLとほぼ平行な方向である接線方向に沿って並ぶ2つのターゲット21を備えている。各ターゲット21は、軸方向に沿って延びる板状に形成され、1つの側面である表面が、成膜ローラー15Rと向かい合う。各ターゲット21の形成材料における主な成分は、三酸化インジウム(In2O3)であり、残りの成分は、二酸化スズ(SnO2)である。ターゲット21の形成材料のうちの85質量%以上99質量%以下がIn2O3であり、かつ、1質量%以上15質量%以下がSnO2であり、好ましくは、ターゲット21の形成材料のうちの90質量%以上95質量%以下がIn2O3であり、かつ、5質量%以上10質量%以下がSnO2である。
As shown in FIG. 2, the
各ターゲット21の側面のうち、成膜ローラー15Rと向かい合わない1つの側面には、軸方向に沿って延びる板状に形成されたバッキングプレート22が接続している。バッキングプレート22は例えば銅等の金属で形成され、バッキングプレート22では、接線方向における幅がターゲット21の接線方向における幅よりも大きく、かつ、軸方向における幅がターゲット21の軸方向における幅よりも大きい。
A
各バッキングプレート22に対するターゲット21とは反対側には、ターゲット21の表面に漏洩磁場を形成する磁気回路23が位置している。磁気回路23では、軸方向に沿った幅が、ターゲット21の軸方向に沿った幅に略等しい。2つのバッキングプレート22は、1つのカソード電源24に対して例えば並列に接続している。カソード電源24は、各バッキングプレート22に直流電圧を印加する。なお、SiO2カソード13Cのカソード電源24は、各バッキングプレート22に交流電圧を印加する。
On the opposite side of each
接線方向における2つのターゲット21の間、および、各ターゲット21の接線方向における他のターゲット21とは隣り合わない端部の各々には、軸方向に沿って延びる略板状に形成されたシールド25が位置している。各シールド25は、金属で形成され、各シールド25では、軸方向での幅が、ターゲット21の軸方向の幅よりも大きい。
A
接線方向と直交する方向である法線方向では、ターゲット21の表面と成膜ローラー15Rの外周面との間に、マスク26が位置し、マスク26は、法線方向に沿ってマスク26を貫通する開口を有している。マスク26は、ターゲット21から放出される複数のスパッタ粒子のうち、所定の方向に向けて飛行したスパッタ粒子を成膜ローラー15Rに到達させない。
In the normal direction, which is a direction perpendicular to the tangential direction, the
法線方向におけるターゲット21とマスク26との間であって、接線方向での2つのターゲット21の端部のうち、他のターゲット21と隣り合わない端部の各々には、反応ガス供給配管27が位置している。各反応ガス供給配管27は、軸方向に沿って延びる円筒状に形成されて、軸方向に沿って並ぶ複数の配管を含む。各配管は、軸方向にて等間隔を空けて形成されて、外周面を貫通する複数の供給孔を有している。反応ガス供給配管27は、例えば、酸素ガスをターゲット21に向けて供給する。
A reactive
法線方向におけるターゲット21と各反応ガス供給配管27との間であって、接線方向での各反応ガス供給配管27よりも外側の各々には、スパッタガス供給配管28が位置している。各スパッタガス供給配管28は、軸方向に沿って延びる円筒状に形成されて、軸方向に沿って並ぶ複数の配管を含む、各配管は、軸方向にて等間隔を空けて形成されて、外周面を貫通する複数の供給孔を有している。スパッタガス供給配管28は、例えば、アルゴンガスをターゲット21に向けて供給する。
Sputtering
ITOカソード15C、カソード電源24、反応ガス供給配管27、および、スパッタガス供給配管28が、成膜部の一例であり、酸化インジウムスズ成膜部の一例である。
なお、SiO2カソード13Cでは、ターゲットの形成材料における主な成分が、Siである。また、SiO2カソード13Cでは、反応ガス供給配管が酸素ガスをターゲットに向けて供給し、スパッタガス供給配管が例えばアルゴンガスをターゲットに向けて供給する。SiO2カソード13Cは、酸化ケイ素成膜部の一例である。
The
In the SiO 2 cathode 13C, the main component in the target forming material is Si. In the SiO 2 cathode 13C, the reactive gas supply pipe supplies oxygen gas toward the target, and the sputter gas supply pipe supplies, for example, argon gas toward the target. The SiO 2 cathode 13C is an example of a silicon oxide film forming unit.
[温度調節部の構成]
図3を参照して成膜ローラー15Rの温度を調節する温度調節部の一例を説明する。なお、成膜ローラー13Rの温度を調節する温度調節部は、成膜ローラー15Rの温度調節部と比べて、それが配置されるチャンバが互いに異なるものの、温度調節に関わる構成は同じである。そのため以下では、成膜ローラー15Rの温度調節部を説明し、成膜ローラー13Rの温度調節部の説明を省略する。
[Configuration of temperature control unit]
An example of a temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the
図3に示されるように、温度調節部30は、熱媒タンク31、熱媒供給配管32、熱媒回収配管33、熱媒ポンプ34、熱媒冷却部35、熱媒加熱部36、および、温度測定部37を備えている。熱媒タンク31は、成膜ローラー15Rの加熱あるいは冷却に用いられる熱媒を溜める。
As shown in FIG. 3, the
熱媒供給配管32は、2つの端部を有し、2つの端部の一方が熱媒タンク31に接続し、他方が成膜ローラー15Rに形成された熱媒通路15pに接続している。熱媒供給配管32は、成膜ローラー15Rとの熱交換前の熱媒を成膜ローラー15Rに供給する。
The heat
熱媒回収配管33は、2つの端部を有し、2つの端部の一方が成膜ローラー15Rに形成された熱媒通路15pのうち、熱媒供給配管32が接続する部分とは異なる部分に接続し、他方が熱媒タンク31に接続している。熱媒回収配管33は、成膜ローラー15Rとの熱交換後の熱媒を熱媒タンク31に戻す。
The heat
熱媒ポンプ34は、熱媒供給配管32が熱媒タンク31から成膜ローラー15Rに向けて延びる途中に位置し、熱媒タンク31に溜められた熱媒を成膜ローラー15Rに向けて熱媒供給配管32の内部に吐出する。熱媒ポンプ34は、例えば、一定の流量の熱媒を熱媒供給配管32に吐出する。
The
熱媒冷却部35は、熱媒回収配管33の内部を流れる熱媒を冷却する。熱媒冷却部35は、例えば、熱媒回収配管33の外周面を覆う熱交換器、熱媒に設定される所定の温度よりも低い所定の温度に保たれた冷媒を溜めるタンク、熱交換器とタンクとを繋ぐ配管、および、配管を開放あるいは閉塞する弁等によって構成される。熱媒冷却部35は、冷媒を用いて熱媒回収配管33の内部を流れる熱媒を冷却する。熱媒冷却部35は、熱媒タンク31の内部の熱媒の温度が所定の温度よりも高いとき、熱媒冷却部35の内部に冷媒を流すことによって、熱媒回収配管33の内部を流れる熱媒を冷却する。
The heat
熱媒加熱部36は、熱媒回収配管33の内部を流れる熱媒を加熱する。熱媒加熱部36は、例えば、熱媒回収配管33の外周面に巻き付いたヒーターである。熱媒加熱部36は、熱媒タンク31の内部の熱媒の温度が所定の温度よりも低いとき、熱媒回収配管33の内部を流れる熱媒を加熱する。
The heat
温度測定部37は、熱媒タンク31から延びる配管に接続し、熱媒タンク31の内部に溜められた熱媒の温度を測定する。温度測定部37は、測定した熱媒の温度を現在の熱媒の温度として出力する。
The
温度調節部30は、熱媒タンク31に溜められた熱媒の温度を80℃以上200℃以下に含まれる所定の温度に保つことで、熱媒が供給される成膜ローラー15Rの温度、特に、成膜ローラー15Rにて樹脂製シートSと接する部分である外周面の温度を熱媒と同じ温度に保つ。温度調節部30は、温度測定部37の測定した熱媒の温度が所定の温度よりも高いとき、熱媒冷却部35によって熱媒を冷却し、温度測定部37の測定した温度が所定の温度よりも低いとき、熱媒加熱部36によって熱媒を加熱することによって、熱媒の温度、ひいては、成膜ローラー15Rの温度を所定の温度に保つ。
The
成膜ローラー15Rの搬送速度が上述の範囲に含まれる所定の速度であり、かつ、成膜ローラー15Rの温度が上述の範囲に含まれる所定の温度であるとき、ITOスパッタチャンバ15の内部のプラズマがITO膜に与える熱によらず、アモルファス状態のITO膜が形成される。
When the transport speed of the
なお、アモルファスの状態のITO膜が形成されるとき、ITO膜の透過性を保つ上では、ITO膜の厚さが35nm以下であることが好ましい。また、ITO膜の抵抗値を高まりにくくする上では、ITO膜が成膜されるときのITOスパッタチャンバ15の内部における水の分圧が低いことが好ましい。
When an amorphous ITO film is formed, the thickness of the ITO film is preferably 35 nm or less in order to maintain the transparency of the ITO film. In order to make it difficult to increase the resistance value of the ITO film, it is preferable that the partial pressure of water in the
上述のように、ITOスパッタチャンバ15が搬入する樹脂製シートSは、加熱部12Hによって加熱された樹脂製シートSである。そのため、ITOスパッタチャンバ15の内部では、ITO膜が成膜されるときに樹脂製シートSから水分子が放出されることが抑えられる。結果として、ITOスパッタチャンバ15の内部では、ITOスパッタチャンバ15の排気の後にITOスパッタチャンバ15の内部に残った水分子が主な水分子であるため、水の分圧がITO膜を成膜する処理によって高められにくい状態で、ITO膜を形成することができる。
As described above, the resin sheet S carried into the
[制御装置の電気的構成]
図4を参照してスパッタ装置10の駆動を制御する制御装置の構成の一例を説明する。なお、以下では、制御装置のうち、ITOスパッタチャンバ15の内部での樹脂製シートSの搬送に関わる構成、ITOカソード15Cの駆動に関わる構成、成膜ローラー15Rの温度の調節に関わる構成のみを説明する。
[Electrical configuration of control device]
An example of the configuration of a control device that controls the driving of the
図4に示されるように、制御装置40は、成膜ローラー15Rを回転させる成膜用モーター15M、各搬送ローラー19を回転させる複数の搬送用モーター19Mに接続している。また、制御装置40は、ターゲット21に電力を供給する複数のカソード電源24、反応ガス供給配管27が供給する酸素ガスの流量を調節する複数の反応ガス用調節部27M、および、スパッタガス供給配管28が供給するアルゴンガスの流量を調節する複数のスパッタガス用調節部28Mに接続している。さらに、制御装置40は、温度調節部30の熱媒冷却部35の熱媒冷却弁35V、および、熱媒加熱部36のヒーター36Hに接続している。制御装置40は、制御部の一例である。
As shown in FIG. 4, the
成膜用モーター15Mは、成膜用モーター15Mに駆動信号を出力する成膜用ドライバ15Dを介して制御装置40に接続し、各搬送用モーター19Mは、各搬送用モーター19Mに駆動信号を出力する搬送用ドライバ19Dを介して制御装置40に接続している。各反応ガス用調節部27Mは、各反応ガス用調節部27Mに駆動信号を出力する反応ガス用ドライバ27Dを介して制御装置40に接続し、各スパッタガス用調節部28Mは、各スパッタガス用調節部28Mに駆動信号を出力するスパッタガス用ドライバ28Dに接続している。熱媒冷却弁35Vは、熱媒冷却弁35Vに駆動信号を出力する冷却用ドライバ35Dを介して制御装置40に接続し、ヒーター36Hに駆動信号を出力する加熱用ドライバ36Dを介して制御装置40に接続している。
The
制御装置40は、例えば、樹脂製シートSの搬送速度の設定値、ターゲット21に供給される電力の設定値、反応ガスの設定流量、スパッタガスの設定流量を入力値として入力する。また、制御装置40は、温度測定部37の測定した熱媒の温度、熱媒の設定温度、各搬送用のモーターあるいはガス用調節部を駆動するモーター等のエンコーダーの検出値等を入力値として入力する。
The
制御装置40は、樹脂製シートSの搬送速度の設定値等に基づき成膜用モーター15Mの回転を制御するための制御信号を生成して成膜用ドライバ15Dに出力する。成膜用ドライバ15Dは、制御装置40からの制御信号に応じて成膜用モーター15Mを駆動するための駆動信号を生成して成膜用モーター15Mに出力する。
The
制御装置40は、樹脂製シートSの搬送速度の設定値等に基づき各搬送用モーター19Mの回転を制御するための制御信号を生成して各搬送用ドライバ19Dに出力する。各搬送用ドライバ19Dは、制御装置40からの制御信号に応じて搬送用モーター19Mを駆動するための駆動信号を生成して搬送用モーター19Mに出力する。
The
制御装置40は、成膜用モーター15Mおよび複数の搬送用モーター19Mの回転を制御することによって、1m/分以上10m/分の範囲に含まれる所定の速度で、成膜ローラー15Rおよび複数の搬送ローラー19に樹脂製シートSを搬送させる。
The
制御装置40は、ターゲット21に供給される電力の設定値等に基づき各カソード電源24を制御するための制御信号を生成して各カソード電源24に出力する。
制御装置40は、反応ガスの設定流量等に基づき各反応ガス用調節部27Mを駆動するための制御信号を生成して各反応ガス用ドライバ27Dに出力する。各反応ガス用ドライバ27Dは、制御装置40からの制御信号に応じて反応ガス用調節部27Mを駆動するための駆動信号を生成して反応ガス用調節部27Mに出力する。
The
The
制御装置40は、スパッタガスの設定流量等に基づき各スパッタガス用調節部28Mを駆動するための制御信号を生成して各スパッタガス用ドライバ28Dに出力する。各スパッタガス用ドライバ28Dは、制御装置40からの制御信号に応じてスパッタガス用調節部28Mを駆動するための駆動信号を生成してスパッタガス用調節部28Mに出力する。
The
制御装置40は、カソード電源24、反応ガス用調節部27M、および、スパッタガス用調節部28Mの駆動を制御することによって、ITOスパッタチャンバ15の内部を搬送されている樹脂製シートSに対してITO膜を形成する。
The
制御装置40は、熱媒の設定温度や熱媒の温度の測定値等に基づき熱媒冷却弁35Vの駆動を制御するための制御信号を生成して冷却用ドライバ35Dに出力する。熱媒タンク31の内部の熱媒の温度が所定の温度よりも高いとき、制御装置40は、熱媒冷却弁35Vを開くための制御信号を生成して冷却用ドライバ35Dに出力する。一方、熱媒タンク31の内部の熱媒の温度が所定の温度以下であるとき、制御装置40は、熱媒冷却弁35Vを閉じるための制御信号を生成して冷却用ドライバ35Dに出力する。冷却用ドライバ35Dは、制御装置40からの制御信号に応じて熱媒冷却弁35Vを駆動するための駆動信号を生成して熱媒冷却弁35Vに出力する。
The
制御装置40は、熱媒の設定温度や熱媒の温度の測定値等に基づきヒーター36Hの駆動を制御するための制御信号を生成して加熱用ドライバ36Dに出力する。熱媒タンク31の内部の熱媒の温度が所定の温度よりも低いとき、制御装置40は、ヒーター36Hの駆動を開始するための制御信号を生成して加熱用ドライバ36Dに出力する。一方、熱媒タンク31の内部の熱媒の温度が所定の温度以上であるとき、制御装置40は、ヒーター36Hの駆動を停止するための制御信号を生成して加熱用ドライバ36Dに出力する。加熱用ドライバ36Dは、制御装置40からの制御信号に応じてヒーター36Hを駆動するための駆動信号を生成してヒーター36Hに出力する。
The
制御装置40は、熱媒冷却部35および熱媒加熱部36の駆動を制御することによって、熱媒タンク31の内部の熱媒の温度を80℃以上200℃以下の範囲に含まれる所定の温度に保つ。これにより、制御装置40は、成膜ローラー15Rの温度、特に、成膜ローラー15Rにおいて樹脂製シートSに接する外周面の温度を80℃以上200℃以下の範囲に含まれる所定の温度に保つ。
The
[実施例]
図5から図8を参照して実施例を説明する。
[成膜ローラーの状態と樹脂製シートの温度との関係]
図5を参照して、成膜ローラー15Rの状態と樹脂製シートSの温度との関係を説明する。以下では、成膜ローラー15Rの状態として、樹脂製シートSの搬送速度(m/分)、および、成膜ローラー15Rと樹脂製シートSとの接触時間(秒)の各々と、これらと樹脂製シートSの温度との関係を説明する。
[Example]
The embodiment will be described with reference to FIGS.
[Relationship between state of film forming roller and temperature of resin sheet]
With reference to FIG. 5, the relationship between the state of the
形成材料がポリエチレンテレフタレートであり、かつ、厚さが100μmである樹脂製シートSを、外周面のうち、樹脂製シートSと触れる部分の長さが3000mmである成膜ローラー15Rを用いて加熱した。このとき、樹脂製シートSにおける成膜ローラー15Rとは接しない面にヒートラベルを貼り付け、樹脂製シートSが成膜ローラー15Rを通過した直後の温度を測定した。
The resin sheet S having a forming material of polyethylene terephthalate and having a thickness of 100 μm was heated using a
なお、樹脂製シートSの搬送速度を1m/分、2m/分、5m/分、7.5m/分、および、10m/分に設定し、各搬送速度において、成膜ローラー15Rの温度を80℃、120℃、および、150℃としたときの各々での樹脂製シートSの温度を測定した。図5は、樹脂製シートSの温度の測定結果を示している。なお、加熱前の樹脂製シートSの温度は25℃であることが認められた。
The conveyance speed of the resin sheet S is set to 1 m / min, 2 m / min, 5 m / min, 7.5 m / min, and 10 m / min, and the temperature of the
図5が示すように、成膜ローラー15Rの温度が80℃に設定されるとき、樹脂製シートSの温度は60℃以上77℃以下の範囲に含まれ、かつ、樹脂製シートSの搬送速度が高いほど、樹脂製シートSの温度が低いことが認められた。また、成膜ローラー15Rの温度が120℃に設定されるとき、樹脂製シートSの温度は88℃以上116℃以下の範囲に含まれ、かつ、樹脂製シートSの搬送速度が高いほど、樹脂製シートSの温度が低いことが認められた。そして、成膜ローラー15Rの温度が150℃に設定されるとき、樹脂製シートSの温度は116℃以上149℃以下の範囲に含まれ、かつ、樹脂製シートSの搬送速度が高いほど、樹脂製シートSの温度が低いことが認められた。
As shown in FIG. 5, when the temperature of the
つまり、成膜ローラー15Rの温度が80℃以上150℃以下の範囲に含まれる温度であり、かつ、樹脂製シートの搬送速度が1m/分以上10m/分以下の範囲に含まれる速度であれば、ITO膜の形成が完了したとき、樹脂製シートSの温度が、60℃以上150℃以下の範囲に含まれる温度であることが認められた。
That is, if the temperature of the
[薄膜積層体]
図6を参照して薄膜積層体を説明する。
図6に示されるように、形成材料がポリエチレンテレフタレートである樹脂製シートSの一側面に、二酸化ケイ素膜(SiO2膜)51と、酸化インジウムスズ膜(ITO膜)52とがこの順に積層された薄膜積層体50が形成された。SiO2膜51では、樹脂製シートSの一側面に対する法線方向に沿った幅が5nmであり、ITO膜52では、同じく法線方向に沿った幅が25nmであった。
[Thin film laminate]
The thin film laminate will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 6, a silicon dioxide film (SiO 2 film) 51 and an indium tin oxide film (ITO film) 52 are laminated in this order on one side of a resin sheet S whose forming material is polyethylene terephthalate. A
実施例では、ITO膜が形成されるとき、樹脂製シートSの搬送速度が4m/分であり、成膜ローラー15Rの温度が80℃であり、アルゴンガスの流量が700sccmであり、酸素ガスの流量が8sccmであり、直流電力が4.4W/cm2であった。また、実施例では、前処理チャンバの加熱部によって80℃に加熱された後の樹脂製シートSに対して、ITO膜が形成された。
In the example, when the ITO film is formed, the conveyance speed of the resin sheet S is 4 m / min, the temperature of the
[ITO膜の比抵抗]
図7および図8を参照してITO膜の比抵抗を説明する。なお、以下に説明する比較例1では、上述の実施例の条件から成膜ローラー15Rの温度のみを0℃に変えて、SiO2膜とITO膜とが形成された。また、比較例2では、同じく実施例の条件から成膜ローラー15Rの温度のみを40℃に変えて、SiO2膜とITO膜とが形成された。
[Resistivity of ITO film]
The specific resistance of the ITO film will be described with reference to FIGS. In Comparative Example 1 described below, the SiO 2 film and the ITO film were formed by changing only the temperature of the
実施例、比較例1、および、比較例2の各々では、それぞれの条件によってSiO2膜とITO膜とが樹脂製シートS上に形成されて薄膜積層体が形成された。薄膜積層体が大気に曝露されてからアニール処理が行われるまでの経過時間の各々にて、アニール処理後のITO膜の比抵抗が測定された。アニール処理では、薄膜積層体が、大気圧かつ150℃である雰囲気に60分間配置された。 In each of the example, comparative example 1, and comparative example 2, the SiO 2 film and the ITO film were formed on the resin sheet S according to the respective conditions to form a thin film laminate. The specific resistance of the ITO film after the annealing treatment was measured at each elapsed time from when the thin film laminate was exposed to the atmosphere until the annealing treatment was performed. In the annealing treatment, the thin film laminate was placed in an atmosphere at atmospheric pressure and 150 ° C. for 60 minutes.
ここで、タッチパネルのセンサーとして用いられるITO膜では、シート抵抗が100Ω/sq程度であること、および、高い透過率を満たす上で、樹脂製シートにおけるITOが形成される面に対する放線方向に沿った幅が35nm以下であることが好ましい。つまり、ITO膜における上述の幅が35nmであるとき、ITO膜の比抵抗は350μΩcm以下であることが好ましい。一方、ITO膜が形成されるとき、成膜ローラーの温度が高いほど、ITO膜のシート抵抗が低くなるものの、樹脂製シートの熱変形を抑える上では、成膜ローラーの温度が200℃以下であることが好ましい。 Here, in the ITO film used as the sensor of the touch panel, the sheet resistance is about 100 Ω / sq, and in order to satisfy the high transmittance, along the ray direction with respect to the surface on which the ITO is formed in the resin sheet. The width is preferably 35 nm or less. That is, when the above-described width of the ITO film is 35 nm, the specific resistance of the ITO film is preferably 350 μΩcm or less. On the other hand, when the ITO film is formed, the higher the temperature of the film forming roller, the lower the sheet resistance of the ITO film. However, in order to suppress thermal deformation of the resin sheet, the temperature of the film forming roller is 200 ° C. or less. Preferably there is.
図7に示されるように、実施例では、経過時間が0時間であるとき、ITO膜の比抵抗は339μΩcmであり、経過時間が48時間であるとき、ITO膜の比抵抗は349μΩcmであることが認められた。また、実施例では、経過時間が120時間であるとき、ITO膜の比抵抗は347μΩcmであり、経過時間が288時間であるとき、ITO膜の比抵抗は343μΩcmであることが認められた。 As shown in FIG. 7, in the example, when the elapsed time is 0 hour, the specific resistance of the ITO film is 339 μΩcm, and when the elapsed time is 48 hours, the specific resistance of the ITO film is 349 μΩcm. Was recognized. In the examples, when the elapsed time was 120 hours, the specific resistance of the ITO film was 347 μΩcm, and when the elapsed time was 288 hours, the specific resistance of the ITO film was 343 μΩcm.
このように、実施例によれば、経過時間が0時間から288時間までにわたって、ITO膜の比抵抗が350μΩcm以下であることが認められ、成膜後からの時間の経過に伴ってITO膜の比抵抗が高まることが抑えられることが認められた。 Thus, according to the example, it is recognized that the specific resistance of the ITO film is 350 μΩcm or less over the elapsed time from 0 hour to 288 hours, and as the time elapses after the film formation, the ITO film It was confirmed that the increase in specific resistance was suppressed.
アニール処理によってITO膜に熱が与えられると、アモルファス状態のITO膜の結晶化と、In2O3に含まれるインジウムとSnO2に含まれるスズとの置換とが起こる。これにより、ITO膜では、キャリア電子密度が高まるため、ITO膜の導電性が高くなる。 When heat is applied to the ITO film by the annealing treatment, crystallization of the amorphous ITO film and substitution of indium contained in In 2 O 3 and tin contained in SnO 2 occur. Thereby, in the ITO film, since the carrier electron density is increased, the conductivity of the ITO film is increased.
ここで、実施例のITO膜が形成されるときの成膜ローラーの温度と、樹脂製シートの搬送速度とは、ITO膜の結晶化が進まず、かつ、In2O3に含まれるインジウムと、SnO2に含まれるスズとが置換される程度の熱量をITO膜に与えることができる。そのため、ITO膜が大気に曝露されてから時間が経過するに伴ってITO膜の一部にてIn2O3が微結晶を形成しても、In2O3の微結晶には、インジウムとスズとが置換されたものも含まれる。そのため、アニール処理後の結晶化したITO膜では、In2O3に含まれるインジウムがスズに置換された部分が含まれるため、ITO膜の比抵抗が時間の経過に伴って高まることが抑えられる。 Here, the temperature of the film-forming roller when the ITO film of the example is formed and the conveyance speed of the resin sheet are that the crystallization of the ITO film does not proceed and indium contained in In 2 O 3 The amount of heat that can replace the tin contained in SnO 2 can be given to the ITO film. Therefore, even In 2 O 3 in some ITO film ITO film along with the elapse of time since the exposure to the atmosphere to form microcrystals, the microcrystals of In 2 O 3 is indium Also included are those substituted with tin. Therefore, the crystallized ITO film after the annealing treatment includes a portion in which the indium contained in In 2 O 3 is replaced with tin, so that the specific resistance of the ITO film is suppressed from increasing with time. .
一方、比較例1では、経過時間が0時間であるとき、ITO膜の比抵抗は351μΩcmであり、経過時間が48時間であるとき、ITO膜の比抵抗は351μΩcmであることが認められた。また、比較例1では、経過時間が120時間であるとき、ITO膜の比抵抗は391μΩcmであり、経過時間が288時間であるとき、ITO膜の比抵抗は374μΩcmであることが認められた。 On the other hand, in Comparative Example 1, when the elapsed time was 0 hour, the specific resistance of the ITO film was 351 μΩcm, and when the elapsed time was 48 hours, the specific resistance of the ITO film was found to be 351 μΩcm. In Comparative Example 1, it was confirmed that when the elapsed time was 120 hours, the specific resistance of the ITO film was 391 μΩcm, and when the elapsed time was 288 hours, the specific resistance of the ITO film was 374 μΩcm.
比較例2では、経過時間が0時間であるとき、ITO膜の比抵抗は347μΩcmであり、経過時間が48時間であるとき、ITO膜の比抵抗は366μΩcmであることが認められた。また、経過時間が120時間であるとき、ITO膜の比抵抗は362μΩcmであり、経過時間が288時間であるとき、ITO膜の比抵抗は379μΩcmであることが認められた。 In Comparative Example 2, when the elapsed time was 0 hour, the specific resistance of the ITO film was 347 μΩcm, and when the elapsed time was 48 hours, the specific resistance of the ITO film was found to be 366 μΩcm. Further, it was confirmed that when the elapsed time was 120 hours, the specific resistance of the ITO film was 362 μΩcm, and when the elapsed time was 288 hours, the specific resistance of the ITO film was 379 μΩcm.
このように、比較例1では、経過時間が0時間であってもITO膜の比抵抗が350μΩcmを超えてしまうことが認められた。また、比較例2では、経過時間が0時間であるときのITO膜の比抵抗は350μΩcm以下であっても、アニール処理が行われるまでの時間の経過に伴って、ITO膜の比抵抗が高められてしまい、結果として、ITO膜の比抵抗が350μΩcmを大幅に超えてしまうことが認められた。 Thus, in Comparative Example 1, it was recognized that the specific resistance of the ITO film exceeded 350 μΩcm even when the elapsed time was 0 hour. In Comparative Example 2, the specific resistance of the ITO film increases as time elapses until the annealing process is performed even if the specific resistance of the ITO film when the elapsed time is 0 hour is 350 μΩcm or less. As a result, it was recognized that the specific resistance of the ITO film greatly exceeded 350 μΩcm.
比較例1および比較例2のITO膜が形成されるときの成膜ローラーの温度と、樹脂製シートの搬送速度とは、ITO膜がアモルファス状態の膜が形成されるとき、In2O3に含まれるインジウムと、SnO2に含まれるスズとが置換できない程度の熱量しかITO膜に与えることができない。そのため、ITO膜が大気に曝露されてから時間が経過するに伴ってITO膜の一部にてインジウムとスズとの置換が進まない状態で、In2O3が微結晶を形成する。In2O3が微結晶を形成した後にアニール処理によってITO膜に熱量が与えられても、微結晶化したIn2O3ではインジウムとスズとの置換が起こらないため、ITO膜でのキャリア電子密度が高まらない。結果として、ITO膜の比抵抗が時間の経過に伴って高くなる。 The temperature of the film forming roller when the ITO film of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 is formed, and the conveyance speed of the resin sheet are set to In 2 O 3 when the amorphous film is formed. Only an amount of heat that cannot replace the indium contained and the tin contained in SnO 2 can be applied to the ITO film. Therefore, In 2 O 3 forms microcrystals in a state in which the replacement of indium and tin does not proceed in a part of the ITO film as time passes after the ITO film is exposed to the atmosphere. For In 2 O 3 even if heat is applied to the ITO film by annealing after forming the microcrystal substitution of a fine crystallized In 2 in O 3, indium and tin does not occur, the carrier electrons in the ITO film The density does not increase. As a result, the specific resistance of the ITO film increases with time.
図8に示されるように、実施例では、経過時間が0時間であるときのITO膜の比抵抗を基準とする劣化率が、経過時間が48時間であるとき3%であり、経過時間が120時間であるとき2.4%であり、経過時間が288時間であるとき1.2%であることが認められた。つまり、実施例によれば、経過時間に関わらず劣化率が5%以下であることが認められた。 As shown in FIG. 8, in the example, the deterioration rate based on the specific resistance of the ITO film when the elapsed time is 0 hour is 3% when the elapsed time is 48 hours, and the elapsed time is It was found to be 2.4% at 120 hours and 1.2% when the elapsed time was 288 hours. That is, according to the example, it was recognized that the deterioration rate was 5% or less regardless of the elapsed time.
一方、比較例1では、同じく経過時間が0時間であるときのITO膜の比抵抗を基準とする劣化率が、経過時間が48時間であるとき0%であり、経過時間が120時間であるとき11.4%であり、経過時間が288時間であるとき6.6%であることが認められた。また、比較例2では、同じく経過時間が0時間であるときのITO膜の比抵抗を基準とする劣化率が、経過時間が48時間であるとき5.5%であり、経過時間が120時間であるとき4.3%であり、経過時間が288時間であるとき6.6%であることが認められた。このように、比較例1および比較例2では、劣化率が5%を超える場合があることが認められた。 On the other hand, in Comparative Example 1, the deterioration rate based on the specific resistance of the ITO film when the elapsed time is 0 hour is 0% when the elapsed time is 48 hours, and the elapsed time is 120 hours. 11.4% and 6.6% when the elapsed time was 288 hours. In Comparative Example 2, the deterioration rate based on the specific resistance of the ITO film when the elapsed time is 0 hour is 5.5% when the elapsed time is 48 hours, and the elapsed time is 120 hours. Was 4.3%, and 6.6% when the elapsed time was 288 hours. Thus, in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, it was recognized that the deterioration rate might exceed 5%.
なお、ITO膜が形成されるとき、成膜ローラーの温度が80℃以上200℃以下の範囲に含まれる温度であり、かつ、樹脂製シートの搬送速度が1m/分以上10m/分以下の範囲に含まれる速度であれば、実施例1と同等の効果が得られることも認められている。つまり、こうした成膜ローラーの温度の条件と、樹脂製シートの搬送速度の条件とが満たされるとき、ITO膜の比抵抗が350μΩcm以下であり、上述の劣化率が5%以下であることも認められている。 When the ITO film is formed, the temperature of the film forming roller is a temperature included in the range of 80 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and the resin sheet conveyance speed is in the range of 1 m / min or higher and 10 m / min or lower. It is also recognized that the same effect as in Example 1 can be obtained if the speed is included in the above. In other words, when the conditions for the temperature of the film formation roller and the conditions for the conveyance speed of the resin sheet are satisfied, it is also recognized that the specific resistance of the ITO film is 350 μΩcm or less and the above-described deterioration rate is 5% or less. It has been.
以上説明したように、上記実施形態によれば以下に列挙する効果を得ることができる。
(1)ITO膜が形成されるとき、成膜ローラー15Rの温度が、80℃以上200℃以下であり、樹脂製シートSの搬送速度が、1m/分以上10m/分以下であるため、樹脂製シートSに対して単位時間あたりに供給される熱量が、これらによって定められる範囲内となる。成長過程のITO膜に加えられる熱量は、ITO膜の比抵抗を大きく左右するパラメータであり、成膜ローラー15Rの温度、および、樹脂製シートSの搬送速度が上記範囲内であれば、ITO膜52の比抵抗が、時間の経過に伴って高まることが抑えられる。
As described above, according to the embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) When the ITO film is formed, the temperature of the
なお、上述した実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・スパッタ装置10は、SiO2スパッタチャンバ13とITOスパッタチャンバ15との間に連絡通路17を備えていない構成でもよく、SiO2スパッタチャンバ13とITOスパッタチャンバ15とが直接接続された構成でもよい。こうした構成であれば、連絡通路17を備えていない分、搬送方向にて互いに隣り合うSiO2カソード13Cにて、酸素ラジカルからも熱を受けることによって加熱された樹脂製シートSの温度が、ITOカソード15Cに到達するまでに低下しにくくなる。そのため、樹脂製シートSの温度が、ITO膜の形成の初期から、上述した温度の範囲に含まれやすくなり、かつ、ITO膜の形成が完了するまで、上述した温度の範囲のうちで高い温度の範囲で保たれやすくなる。それゆえに、ITO膜52の比抵抗が高まることを抑える上では、連絡通路17を備えていない構成がより好ましい。
The embodiment described above can be implemented with appropriate modifications as follows.
Sputtering
なお、SiO2スパッタチャンバ13とITOスパッタチャンバ15とが連絡通路17によって接続される場合であれ、SiO2スパッタチャンバ13とITOスパッタチャンバ15とが直接接続される場合であれ、スパッタ装置10が以下の構成を備えることがより好ましい。すなわち、スパッタ装置10においては、スパッタ装置10が複数のITOカソード15Cを備えるとき、搬送方向にて互いに隣り合うSiO2カソード13CとITOカソード15Cとの間の距離が、搬送方向にて互いに隣り合うITOカソード15Cの間の距離以下であることが好ましい。
Whether the SiO 2 sputter chamber 13 and the
これにより、樹脂製シートSがSiO2カソード13Cにて受けた熱が、樹脂製シートSから放出される量を小さくすることができるため、ITO膜の形成の初期から、樹脂製シートSの温度が、アモルファス状態のITO膜を形成し、かつ、インジウムとスズとの置換が起こる程度の温度になりやすい。結果として、ITO膜の比抵抗が時間の経過とともに高くなることが抑えられる。また、酸化インジウムスズ膜の特性が、酸化インジウムスズの積み重なる方向にて変わりにくくなる。 Accordingly, since the amount of heat received by the resin sheet S at the SiO 2 cathode 13C can be reduced, the temperature of the resin sheet S can be reduced from the initial stage of the ITO film formation. However, the temperature tends to be such that an ITO film in an amorphous state is formed and substitution between indium and tin occurs. As a result, it is suppressed that the specific resistance of the ITO film increases with time. In addition, the characteristics of the indium tin oxide film are less likely to change in the direction in which the indium tin oxide is stacked.
・図9に示されるように、スパッタ装置10は、SiO2カソード13Cと、ITOカソード15Cとを搭載した成膜チャンバ61を備える構成でもよい。この際に、SiO2スパッタチャンバ13とITOスパッタチャンバ15とが割愛されてもよい。こうした構成では、成膜チャンバ61が、成膜チャンバ61の内部を成膜空間S1と搬送空間S2とに分ける分離壁部61aを有し、成膜空間S1の内部に、SiO2カソード13CとITOカソード15Cとを搭載する構成が好ましい。また、成膜チャンバ61は、搬送方向における各カソードの間に隔壁部61bを備えることが好ましい。
As shown in FIG. 9, the
こうした構成においては、搬送方向にて互いに隣り合うSiO2カソード13CとITOカソード15Cとの間の距離D1が、互いに隣り合うITOカソード15Cの間の距離D2以下である構成とすることが容易である。さらには、SiO2スパッタチャンバ13とITOスパッタチャンバ15とが各別に位置するよりも、SiO2カソード13CとITOカソード15Cとの距離を小さくすることも可能になる。そのため、樹脂製シートSが、SiO2カソード13Cにて受けた熱をより維持したまま、ITOカソード15Cによる成膜が樹脂製シートSに対して行われる。結果として、樹脂製シートSの温度が、インジウムとスズとの置換が起こる温度に保たれた状態でITOカソード15Cと対向する位置に搬送されやすくなるため、ITO膜において、時間の経過とともに比抵抗が高くなることが抑えられる。また、酸化インジウムスズ膜の特性が、酸化インジウムスズの積み重なる方向にて変わりにくくなる。
In such a configuration, the distance D1 between the SiO 2 cathode 13C and the
こうした構成では、成膜チャンバ61が、成膜ローラー61Rによって樹脂製シートSを搬送する間に、樹脂製シートSの1つの側面に、SiO2膜とITO膜とを形成する。
・スパッタ装置10は、SiO2スパッタチャンバ13、あるいは、SiO2カソード13Cを備えていない構成でもよい。こうした構成であっても、ITOスパッタチャンバ15を備える以上は、上述の(1)に準じた効果を得ることができる。
In such a configuration, the
The
・温度調節部30は、熱媒回収配管33における成膜ローラー15Rに接続する端部と、熱媒冷却部35との間に、熱媒回収配管33の内部を流れる熱媒の温度を測定する回収側温度測定部を備えてもよい。この場合には、制御装置40が、回収側温度測定部の測定した熱媒の温度が所定の温度よりも高いとき、熱媒冷却部35を駆動して熱媒を冷却し、熱媒の温度が所定の温度よりも低いとき、熱媒加熱部36を駆動して熱媒を加熱する構成であればよい。こうした構成によっても、成膜ローラー15Rの温度を所定の温度に保つことは可能である。
The
・回収側温度測定部を備える温度調節部30では、制御装置40が、回収側温度測定部の測定した熱媒の温度が所定の温度よりも高いほど、熱媒ポンプ34から吐出される熱媒の流量を大きくし、熱媒の温度が所定の温度よりも低いほど、熱媒ポンプ34から吐出される熱媒の流量を小さくする構成でもよい。こうした構成によれば、成膜ローラー15Rの温度をより速く所定の温度に近付けることができる。
In the
・1つのITOカソード15Cは2つのターゲット21を備えていなくともよく、1つのターゲットを備える構成でもよいし、3つ以上のターゲットを備える構成でもよい。
・SiO2スパッタチャンバ13およびITOスパッタチャンバ15の各々は、4つのカソードを内部に搭載していなくともよく、各チャンバの搭載するカソードの個数は、1つ以上3つ以下でもよいし、5つ以上であってもよい。
-
Each of the SiO 2 sputtering chamber 13 and the
・スパッタガス供給配管28の供給するスパッタガスは、アルゴンガス以外の希ガス、例えば、ヘリウムガス、ネオンガス、キセノンガス、および、クリプトンガス等でもよい。
The sputtering gas supplied from the sputtering
・制御装置40は、熱媒冷却弁35Vの開放および閉塞のみを制御する構成でなくともよく、熱媒冷却弁35Vの開度を制御する構成でもよい。例えば、熱媒の温度が所定の温度よりも高いほど、熱媒冷却弁35Vの開度を大きくする構成でもよい。こうした構成によれば、熱媒の温度が所定の温度から離れるほど、熱媒冷却部35に供給される冷媒の流量が大きくなるため、熱媒の温度が所定の温度により速く近付く。
The
・制御装置40は、ヒーター36Hの駆動の開始と停止とのみを制御する構成でなくともよく、ヒーター36Hに供給する電流量を制御して、ヒーター36Hの発する熱量を変える構成でもよい。例えば、熱媒の温度が所定の温度よりも低いほど、ヒーター36Hに供給する電流量を大きくして、ヒーター36Hの発する熱量を大きくする構成でもよい。こうした構成によれば、熱媒の温度が所定の温度から離れるほど、ヒーター36Hに供給される電流量が大きくなるため、熱媒の温度が所定の温度により速く近付く。
The
要するに、調節部は、成膜ローラーの温度を80℃以上200℃以下に変更できる構成であって、制御部は、成膜ローラーの温度を80℃以上200℃以下に調整する構成であればよい。 In short, the adjustment unit may be configured to change the temperature of the film formation roller to 80 ° C. or more and 200 ° C. or less, and the control unit may be configured to adjust the temperature of the film formation roller to 80 ° C. or more and 200 ° C. or less. .
・樹脂製シートSは、SiO2膜およびITO膜が形成される1つの側面に、屈折率を調節するインデックスマッチング層(IM層)を有していてもよい。
・図10に示されるように、スパッタ装置10は、五酸化ニオブ膜(Nb2O5膜)71、SiO2膜72、および、ITO膜73が樹脂製シートS側からこの順に積層された薄膜積層体を形成する構成でもよい。この場合には、スパッタ装置10は、Nb2O5膜71を形成するためのスパッタチャンバを有する構成でもよいし、Nb2O5膜71が予め形成された樹脂製シートSに対してSiO2膜72とITO膜73とを形成する構成でもよい。
The resin sheet S may have an index matching layer (IM layer) that adjusts the refractive index on one side surface on which the SiO 2 film and the ITO film are formed.
As shown in FIG. 10, the
・スパッタ装置10は、ITO膜を樹脂製シートSの1つの側面のみに形成する装置でなくともよく、樹脂製シートSにおいて1つの側面と対向する他の側面にもITO膜を形成する構成でもよい。
The
10…スパッタ装置、11…送り出しチャンバ、11R…送り出しローラー、12…前処理チャンバ、12H…加熱部、13…SiO2スパッタチャンバ、13a,15a,61a…分離壁部、13b,15b,61b…隔壁部、13C…SiO2カソード、13R,15R,61R…成膜ローラー、15…ITOスパッタチャンバ、15C…ITOカソード、15D…成膜用ドライバ、15M…成膜用モーター、15p…熱媒通路、16…巻き取りチャンバ、16R…巻き取りローラー、17…連絡通路、18…排気部、19…搬送ローラー、19D…搬送用ドライバ、19M…搬送用モーター、21…ターゲット、22…バッキングプレート、23…磁気回路、24…カソード電源、25…シールド、26…マスク、27…反応ガス供給配管、27D…反応ガス用ドライバ、27M…反応ガス用調節部、28…スパッタガス供給配管、28D…スパッタガス用ドライバ、28M…スパッタガス用調節部、30…温度調節部、31…熱媒タンク、32…熱媒供給配管、33…熱媒回収配管、34…熱媒ポンプ、35…熱媒冷却部、35D…冷却用ドライバ、35V…熱媒冷却弁、36…熱媒加熱部、36D…加熱用ドライバ、36H…ヒーター、37…温度測定部、40…制御装置、50,70…薄膜積層体、51,72…SiO2膜、52,73…ITO膜、61…成膜チャンバ、71…Nb2O5膜、S…樹脂製シート、S1…成膜空間、S2…搬送空間、TL…接線。
10 ... sputtering apparatus, 11 ... feed chamber, 11R ... feeding roller, 12 ... pre-treatment chamber, 12H ... heating section, 13 ... SiO 2 sputter chamber, 13a, 15a, 61a ... separation wall, 13b, 15b, 61b ... partition wall Part, 13C ... SiO 2 cathode, 13R, 15R, 61R ... film forming roller, 15 ... ITO sputtering chamber, 15C ... ITO cathode, 15D ... film forming driver, 15M ... film forming motor, 15p ... heat medium passage, 16 ... take-up chamber, 16R ... take-up roller, 17 ... communication passage, 18 ... exhaust part, 19 ... transport roller, 19D ... transport driver, 19M ... transport motor, 21 ... target, 22 ... backing plate, 23 ... magnetic Circuit, 24 ... Cathode power supply, 25 ... Shield, 26 ... Mask, 27 ... Reaction gas supply Piping, 27D ... reactive gas driver, 27M ... reactive gas adjusting unit, 28 ... sputter gas supply piping, 28D ... sputtering gas driver, 28M ... sputtering gas adjusting unit, 30 ... temperature adjusting unit, 31 ...
Claims (4)
前記成膜ローラーの温度が、80℃以上200℃以下であり、
前記樹脂製シートの搬送速度が、1m/分以上10m/分以下である
成膜方法。 An indium tin oxide film in an amorphous state is formed on the resin sheet conveyed by the film forming roller using a sputtering method,
The temperature of the film forming roller is 80 ° C. or higher and 200 ° C. or lower,
The film forming method, wherein a conveyance speed of the resin sheet is 1 m / min or more and 10 m / min or less.
前記搬送部に含まれる成膜ローラーの温度を調節する調節部と、
前記成膜ローラーが搬送している前記樹脂製シートに酸化インジウムスズを含むスパッタ粒子を放出して酸化インジウムスズ膜を形成する成膜部と、
前記成膜部の駆動、前記搬送部の駆動、および、前記調節部の駆動の制御を通じて、
前記成膜ローラーの温度を80℃以上200℃以下にし、
前記樹脂製シートの搬送速度を1m/分以上10m/分以下にし、
前記樹脂製シートにアモルファス状態の前記酸化インジウムスズ膜を形成させる制御部と、
を備えるスパッタ装置。 A transport unit for transporting a resin sheet;
An adjusting unit for adjusting the temperature of the film forming roller included in the conveying unit;
A film forming unit that forms an indium tin oxide film by discharging sputtered particles containing indium tin oxide to the resin sheet that is transported by the film forming roller;
Through control of driving of the film forming unit, driving of the transport unit, and driving of the adjusting unit,
The temperature of the film forming roller is 80 ° C. or higher and 200 ° C. or lower,
The conveyance speed of the resin sheet is 1 m / min to 10 m / min,
A control unit for forming the indium tin oxide film in an amorphous state on the resin sheet;
A sputtering apparatus comprising:
前記酸化インジウムスズ成膜部は、複数の酸化インジウムスズカソードを有し、
前記搬送部が搬送している前記樹脂製シートに酸化ケイ素カソードからケイ素を含むスパッタ粒子を放出して酸化ケイ素膜を形成する酸化ケイ素成膜部をさらに備え、
前記酸化インジウムスズ成膜部と前記酸化ケイ素成膜部とは、前記樹脂製シートの搬送方向に沿って並び、
前記制御部は、
前記酸化インジウムスズ成膜部、および、前記酸化ケイ素成膜部の駆動を制御して、前記樹脂製シートに前記酸化ケイ素膜と前記酸化インジウムスズ膜とをこの順に形成させ、
前記搬送方向にて互いに隣り合う酸化ケイ素カソードと酸化インジウムスズカソードとの間の距離は、互いに隣り合う酸化インジウムスズカソードの間の距離以下である
請求項2に記載のスパッタ装置。 The film forming unit is an indium tin oxide film forming unit,
The indium tin oxide film forming section has a plurality of indium tin oxide cathodes,
Further comprising a silicon oxide film forming section for discharging silicon-containing sputtered particles from the silicon oxide cathode to form a silicon oxide film on the resin sheet transported by the transport section;
The indium tin oxide film forming part and the silicon oxide film forming part are aligned along the transport direction of the resin sheet,
The controller is
By controlling the driving of the indium tin oxide film forming part and the silicon oxide film forming part, the silicon oxide film and the indium tin oxide film are formed in this order on the resin sheet,
The sputtering apparatus according to claim 2, wherein a distance between the silicon oxide cathode and the indium tin oxide cathode adjacent to each other in the transport direction is equal to or less than a distance between the adjacent indium tin oxide cathodes.
請求項3に記載のスパッタ装置。 The sputtering apparatus according to claim 3, wherein the film forming unit includes the indium tin oxide film forming unit and the silicon oxide film forming unit in one chamber.
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