JP2016065292A - スパッタリング装置および透明導電膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】可撓性基体の面内方向において、比抵抗が低く、かつ、そのバラツキも小さな透明導電膜を形成できるスパッタリング装置を提供する。【解決手段】長手方向に移動する可撓性基体Ｓに透明導電膜を形成するスパッタリング装置であって、前記基体を側断面視する方向において、該基体の被成膜面をなす一面に対向して設けられたターゲット１０は、該ターゲットあたり複数のエロージョン部ａ、ｂを形成させる磁気回路１２を備え、かつ、該ターゲットの複数のエロージョン部が、該基板の進行方向に沿って列ぶように配されており、スパッタ時において前記エロージョン部から出射される粒子の進行軌跡が、前記ターゲット表面の法線となす角度をθ（θａ１、θａ２、θｂ１、θｂ２）［ｄｅｇ］と定義した場合、遮蔽板１５が、前記ターゲットと前記基体との間に配置され、かつ、何れの前記エロージョン部に対しても、前記θが６５以下を満たす。【選択図】図２

Description

本発明は、タッチパネル用途の透明導電膜の製造に用いられるスパッタリング装置および透明導電膜の形成方法に係る。より詳細には、比抵抗が低く、かつ、そのバラツキも小さな透明導電膜の作製に好適な、スパッタリング装置および透明導電膜の形成方法に関する。

タッチパネル用途のセンサー部に使用される透明導電膜には、酸化インジウムに酸化スズを少量添加したＩＴＯが好適に用いられている。また、タッチパネル基材へのＩＴＯの堆積方法としては、スパッタリング法が主に用いられている。
タッチパネル用途の透明基材としては、ガラスの他に、ＰＥＴやＰＣなどの樹脂系材料も使用されている。

従来、高透過率かつ低抵抗な特性が求められる透明導電膜は、２００℃以上の高温プロセスにより形成されていた。ゆえに、このような高温プロセスに耐えられる、耐熱性と耐久性を兼ね備えたガラス上に形成され、タッチパネルセンサー用途に使用されていた。
ＩＴＯは文献などでも公知のように、成膜温度や後処理の温度が高いほど、低抵抗な膜質が得られやすいためである（たとえば、特許文献１）。

これに対し、樹脂系材料は耐熱性の問題はあるが、軽量化や大面積化という点においてはガラスに比べて優位であり、ＰＥＴなどは比較的安価な材料でもあるため、ガラス同様に年々需要は増加傾向にある。従来のタッチパネルは、タッチパネルセンサーとは別にカラーフィルターを製作した後、両者を貼り合わせる工程により作製されていた。ゆえに、耐熱性の問題は回避することができた。

しかしながら、最近は、タッチパネルデバイスの更なる軽量化、薄膜化を実現させるために、これまでタッチパネルセンサーと別に製作して貼り合わせられていたカラーフィルターの上に直接、透明導電膜を堆積させる、インセル(オンセル)タイプの構造も開発されている。
このような構造のタッチパネルにおいても、従来と同様に、パネル面内の均一な視認性が求められることから、高透過率かつ低抵抗な特性を備えるとともに、それらの面内バラツキが小さな透明導電膜の製造技術（製造装置、製造方法）の開発が、継続する課題として挙げられる。
これに加えて、上記の特殊なタイプ（カラーフィルターの上に直接、透明導電膜を堆積するタイプ）においては、カラーフィルターの温度制約のため、低温プロセスによる透明導電膜の製造技術（製造装置、製造方法）の開発が、さらなる課題となっている。

たとえば、特許文献２には、ターゲット面から見て低い角度で出射されたスパッタ粒子のみを利用（基板側から見ると、斜め入射してくるスパッタ粒子を利用）して、透明性の高い透明導電膜を形成する方法が開示されている。すなわち、この方法では、ターゲットからスパッタ粒子が最も出射しやすい角度範囲を作為的に捨てることにより、透明導電膜の形成が行われる。ゆえに、特許文献２に開示された製造方法は、ターゲットの利用効率という観点から極めてコストパフォーマンスが低く、量産性に欠けている。

また、特許文献２の図１に示す装置構成では、１つのターゲットの利用効率を上げるために、スパッタ粒子の出射点（領域）である２箇所のエロージョンを各々、利用する構成を採用しているが、上記の角度規制を採るため、成膜室内の空間がターゲットの両サイドに必須となる。ゆえに、特許文献１の成膜装置は、フットプリント（設置面積）が広がり、装置の小型化が難しい。

特許文献３には、酸化亜鉛薄膜の成膜において酸素欠損に着目し、スパッタ粒子の基材への入射角度を工夫した成膜方法が開示されている。この方法は、ターゲットと基板との間に遮蔽板を設け、その遮蔽板から見てターゲットから遠ざかる方向に、回転体に支持された基板を配置するものである。ゆえに、遮蔽板の開口部の一部には、基板と離れて位置する部位が必ず発生するため、ターゲット側から見て、この部位の裏面側（基板と対向する側）に、ターゲット粒子の回り込みが生じ易い状況が生まれる。この回り込んで遮蔽板に付着した粒子は、付着強度が小さく遮蔽板から離脱し易いので、堆積中の被膜に取り込まれ、被膜が持つべき所望の特性を阻害する要因となる虞があった。したがって、特許文献２に開示された製造方法も、長時間、大量に成膜が行われる場合には、不具合の発生を回避することが難しく、量産には不向きである。

特許第３２９８０５５号公報 特開２００１−１２３２６８号公報 特許第３７１８８６６号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、可撓性基体の面内方向において、比抵抗が低く、かつ、そのバラツキが小さな透明導電膜を作製できる、スパッタリング装置および透明導電膜の形成方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載のスパッタリング装置は、長手方向に移動する可撓性基体に透明導電膜を形成するスパッタリング装置であって、前記基体を側断面視する方向において、該基体の被成膜面をなす一面に対向して設けられたターゲットは、該ターゲットあたり複数のエロージョン部を形成させる磁気回路を備え、かつ、該ターゲットの複数のエロージョン部が、該基板の進行方向に沿って列ぶように配されており、スパッタ時において前記エロージョン部から出射される粒子の進行軌跡が、前記ターゲット表面の法線となす角度をθ［ｄｅｇ］と定義した場合、遮蔽板が、前記ターゲットと前記基体との間に配置され、かつ、何れの前記エロージョン部に対しても、前記θが６５以下（θ≦６５）を満たすことを特徴とする。
本発明の請求項２に記載のスパッタリング装置は、請求項１において、前記基体を側断面視する方向において、前記開口部の縁をなす前記遮蔽板の端部と、前記基体の一面との離間距離［ｍｍ］が、１０以下であることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載のスパッタリング装置は、請求項１又は２において、前記遮蔽板が、冷却手段を備えていることを特徴とする。
本発明の請求項４に記載のスパッタリング装置は、請求項１乃至３のいずれか一項において、前記基体を側断面視する方向において、前記ターゲットを２つ以上備え、各ターゲットごとに有する複数のエロージョン部が、該基板の進行方向に沿って列ぶように、それぞれのターゲットが配されていることを特徴とする。
本発明の請求項５に記載のスパッタリング装置は、請求項４において、前記基体と前記ターゲットとの間で、かつ、隣接するターゲット間に位置するように、第二の遮蔽板が配されていることを特徴とする。
本発明の請求項６に記載の透明導電膜の形成方法は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のスパッタリング装置を用い、長手方向に移動する可撓性基体に透明導電膜を形成する方法であって、スパッタ時において前記エロージョン部から出射される粒子の進行軌跡が前記ターゲット表面の法線となす角度をθ［ｄｅｇ］と定義した場合、前記遮蔽板及び／又は前記第二の遮蔽板の配置を、前記ターゲットと前記基体との間において、何れの前記エロージョン部に対しても、前記θが６５以下（θ≦６５）を満たすように調整することを特徴とする。

本発明は、ターゲットと基体との間に遮蔽板を配置して、スパッタ時に前記ターゲットのエロージョン部から出射される粒子の進行軌跡が、前記ターゲット表面の法線となす角度θ［ｄｅｇ］を６５以下（θ≦６５）となるように、前記ターゲットと前記基体との間に遮蔽板を配置することにより、基板の面内方向において、比抵抗が低く、かつ、そのバラツキも小さな透明導電膜を形成できるスパッタリング装置の提供に寄与する。

上記角度θの条件を満たしつつ、基体を移動させる手段をなす、回転体に支持された状態にある前記基体の一面が、前記遮蔽板に設けられた開口部から、前記ターゲット表面の方向に突出するように配置することが好ましい。これにより、遮蔽板の（ターゲット表面から見て）裏面側、すなわち遮蔽板の基体と対向する面側へのスパッタ粒子の回り込みを抑制することが可能となる。ゆえに、遮蔽板から付着物が離脱し、堆積中の被膜に影響を及ぼす問題も解消することができる。

本発明に係るスパッタリング装置の一例を示す断面図。 図１の装置を構成する成膜手段ＳＰの一例を示す断面図。 図１の装置を構成する成膜手段ＳＰの他の一例を示す断面図。 エロージョン部から出射される粒子の進行軌跡と遮蔽板との関係を示す断面図。 基体から遮蔽板までの距離Ｄと付着効率との関係を示すグラフ。 開口部の縁をなす遮蔽板の端部と基体の一面と関係を示す断面図。 昇温脱離ガス分析（ＴＤＳ）の評価結果を示すグラフ。 図１の装置を構成するＳＰ２室の他の一例を示す断面図。 図１の装置を構成するＳＰ２室の他の一例を示す断面図。 ターゲットからの最大入射角度θと比抵抗との関係を示すグラフ。 移動手段の回転軸を視点として、基体と遮蔽板とターゲットが重なる方向を見た平面図。

以下、本発明に係るスパッタリング装置および透明導電膜の形成方法の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るスパッタリング装置の一例を示す模式的な断面図である。
本発明のスパッタリング装置１００は、長手方向に移動する可撓性基体Ｓに透明導電膜を形成するために、少なくとも、巻出室１０１、前処理室１０２、成膜室１０３、巻取室１０４、を備えている。ただし、これら４室に加えて、たとえば、成膜室１０３の後段に成膜後の基体Ｓを冷却または後加熱するための後処理室１０２など、他のチャンバがあってもよい。
なお、本発明における可撓性基体Ｓとしては、たとえば、テープ状やシート状をなす可撓性の被処理体からなる場合、テープ状やシート状をなす可撓性の支持体とその上に配置された可撓性の被処理体との組合せからなる場合（ただし、この場合における「可撓性の被処理体」は、「可撓性の支持体」に載置されていればよく、その形状や配置などについて特に制限はない）、等が挙げられる。

図１において、１１０は基体Ｓの巻出手段、１１２は基体Ｓの巻取手段、１１１（ＭＲ）は成膜室１０３の内部に配置された基体Ｓの移動手段であり、何れの手段もローラー状の回転体が好適に用いられる。巻出手段１１０と移動手段１１１（ＭＲ）の中に示した矢印は各手段の回転方向を、基体Ｓに沿って示した矢印は基体Ｓの移動方向を、それぞれ表している。

なお、巻出手段１１０、移動手段１１１（ＭＲ）、巻取手段１１２の間には、複数の小径のローラーが配されており、基体Ｓは各ローラーを介して移動することにより、可撓性基体Ｓに適度な張力が加わった状態を保ちながら、可撓性基体Ｓはその長手方向に運搬されるように構成されている。いわゆる、基体Ｓは、巻出手段／巻取手段における張力制御（テンションコントロール）が成された状態とされる。
また、Ｐ１〜Ｐ４は順に、巻出室１０１、前処理室１０２、成膜室１０３、巻取室１０４の各室内を、所望の減圧雰囲気（真空度）とするための排気手段である。

図１の装置における前処理室１０２には、加熱手段Ｈが、複数のローラーにより支持され張力制御された状態で移動する基体Ｓを、所望の温度にて熱処理するように配置されている。
また、図１の装置における成膜室１０３には、成膜手段ＳＰが、移動手段１１１（ＭＲ）によって支持された基体Ｓと対向するように配置されている。

図１の装置を構成する移動手段１１１（ＭＲ）には、それ自体の温度を制御できる機構が備わっており、成膜手段ＳＰにおける成膜条件に合わせて、該成膜手段の前方を通過する基体Ｓの温度を制御することが可能とされている。
なお、図１には記載していないが、成膜手段が設けられた空間（成膜室とも呼ぶ）内には、スパッタガスとして用いるアルゴンガスと酸素ガスの導入手段が設けられている。

以下では、下地層として機能する酸化シリコン膜が予め被成膜面に形成されたものを基体Ｓとして用い、成膜手段ＳＰにおいて、該酸化シリコン膜上にＩＴＯからなる透明導電膜を形成するものとして詳細に説明する。しかしながら、図１に示すような成膜手段が１つである構成に加えて、他の成膜手段を複数台さらに備えてもよい。他の成膜手段は、たとえば、下地膜として機能する酸化シリコン膜や、酸化ニオブ膜を形成するために利用される。

図２は、図１の装置を構成する成膜手段ＳＰの一例を示す断面図であり、符号α１（α）により示す空間は、ターゲットを含む成膜手段ＳＰと、移動する可撓性基体Ｓとの相対的な位置関係を表している。
成膜手段ＳＰは、ターゲット１０を載置するバッキングプレート１１と、その背面に設けられた磁気回路１２と、シールド部材１３から構成されている。
シールド部材１３は、ターゲット１０の外周を囲むように配されており、バッキングプレート１１のターゲット１０の支持部（露呈部）がスパッタされるのを防止する。

ターゲット１０は、透明導電膜（ＩＴＯ）の母材であり、図２において紙面の奥行きに長手方向、紙面の左右方向に短手方向をなす長方形の板状部材である。
ターゲット１０の裏面（図２では下面）側には、電力を伝達するバッキングプレート１１が配されている。このバッキングプレート１１のさらに裏面（図２では下面）側には、ターゲット表面にプラズマをトラップするために機能する磁気回路１２が配置されている。本発明における磁気回路１２は、固定されており、放電時に揺動しないタイプである。

磁気回路１２から発生した磁力により、ターゲット１０の表面には、少なくとも２箇所のエロージョン部ａ、ｂが生じるように、スパッタリングが行われる。図２は、２つのエロージョン部ａ、ｂが、ターゲットの短手方向（紙面の左右方向）において、磁気回路１２により定められた所望の位置となる構成例である。
磁気回路１２の回路構成によっては、エロージョン部は３つ以上となる場合もあるが、後述するところの本発明に係る遮蔽部材の配置とその効果は、エロージョン部の数に限定されるものではない。

ターゲット１０、バッキングプレート１１、及び磁気回路１２からなるカソードの表面（ターゲット１０の表面）に対する法線方向が、ローラー状の移動手段１１１（以下、ＭＲ、成膜ローラーとも呼ぶ）により裏面が支持された可撓性基体Ｓの成膜面を略垂直に貫くように、移動手段１１１は配置される。
つまり、基体Ｓを側断面視する方向（図２）において、基体Ｓの被成膜面をなす一面に対向して設けられたターゲット１０は、ターゲットあたり複数のエロージョン部（図２では、２箇所のエロージョン部ａ、ｂを指す）を形成させる磁気回路１２を備えている。そして、ターゲット１０の複数のエロージョン部ａ，ｂは、基板Ｓの進行方向に沿って列ぶように配されている。

ターゲット１０と基体Ｓを載置する移動手段１１１（ＭＲ、成膜ローラー）との間には、周囲への余計な着膜を防ぐために、チムニー１４と遮蔽板１５が配されている。チムニー１４は主に、成膜空間をつくる成膜室の内側壁への着膜を防ぐ目的から設けられる。これに対して、遮蔽板１５は、基体Ｓに対する着膜を局所的に制限する目的から設けられており、遮蔽板１５の開口部において、基体Ｓの被成膜面が、ターゲット１０の表面側から臨める構成とした。

この構成により、遮蔽板１５の開口部を通過する基体Ｓには、スパッタ膜の形成が可能とされている。つまり、基体Ｓに対する成膜可能な領域は、遮蔽板１５の開口部によって規制される。すなわち、スパッタ時においてエロージョン部ａ，ｂから出射される粒子の進行軌跡は、ターゲット１０表面の法線となす角度をθ［ｄｅｇ］と定義した場合、遮蔽板１５に設けた開口部の縁との関係から、４つの角度（θ_ａ１ 、θ_ａ２、θ_ｂ１、θ_ｂ２）が規定される。
本発明者らは、後述する実験により、何れのエロージョン部ａ，ｂに対しても、θ≦６５を満たすことにより、比抵抗が低く、かつ、そのバラツキも小さな透明導電膜を形成できることを見出した。

以下では、本発明におけるエロージョン部ａ，ｂと上記の角度θについて補足説明する。
ターゲット１０の表面と平行な方向をｘ軸方向として、ｘ軸に垂直な方向をｙ軸とした場合、ターゲット１０の背面に設ける磁気回路１２の構造にもよるが、ターゲット１０表面の最もプラズマ密度が高い点（エロージョン部ａ，ｂに相当する）は、ターゲット１０表面における磁束密度のｘ軸成分が最大となる点とほぼ同等であるため、ターゲット表面の磁束密度のｘ成分が最も高い点から基体方向を見たときの最大入射角度θで、遮蔽板１５の開口部の配置を規定している。
また、後述する、図４に示すようなターゲットと基体までの間に障害物がある場合においても、前述のとおり、ターゲット１０表面上の磁束密度のｘ成分が最大の点から基体方向を見て、最も入射角度が大きい角度をθと規定する。

上記角度θの条件を満たしつつ、基体Ｓの長手方向における開口部を通して、スパッタ粒子が直進して到達する領域について、本発明者らは詳細に検討した。
図２において、基体Ｓ１（Ｓ）は、被成膜面が、遮蔽板１５の裏面（図２では上面）と面一をなすように配された場合である。一方、基体Ｓ２（Ｓ）は、被成膜面が、ターゲット１０の表面から見て、遮蔽板１５の裏面（図２では上面）より奥行き方向（図２では上方、点線矢印の方向）に引っ込んで配された場合である。
前者より後者は、基体Ｓの長手方向における成膜領域が広がり（ＤＬ２１＜ＤＬ２２）、１通過あたりの膜厚を稼ぐことができる反面、遮蔽板１５の裏面と基体Ｓの被成膜面との離間距離が広がり、遮蔽板の（ターゲット表面から見て）裏面側、すなわち遮蔽板の基体と対向する面側にスパッタ粒子の回り込みが発生し易くなる。ゆえに、遮蔽板から付着物が離脱し、堆積中の被膜に影響を及ぼすことを勘案すると、後者より前者の構成とした方が好ましいことが分かった。

さらに、図２の構成に比べて、広い成膜空間が確保できるとともに、スパッタ粒子の回り込みも解消できる構成について検討した結果、本発明者らは図３の構成を見出した。
図３は、図１の装置を構成する成膜手段ＳＰの他の一例を示す断面図であり、符号α２（α）により示す空間は、ターゲットを含む成膜手段ＳＰと、移動する可撓性基体Ｓとの相対的な位置関係を表している。
図３の基体Ｓ３（Ｓ）は、基体を側断面視する方向において、回転体ＭＲ３に支持された状態にある基体Ｓ３（Ｓ）の一面（被成膜面）が、遮蔽板１５に設けられた開口部から、ターゲット１０表面の方向（点線矢印の方向）に突出して配されている場合である。図３の構成によれば、図２に示した基体Ｓ１（Ｓ）より、更に遮蔽板１５の裏面と基体Ｓの被成膜面との離間距離を狭めることが可能となるので、遮蔽板１５の裏側に対するスパッタ粒子の回り込み（１５Ｂ）を更に低減できる。その結果、遮蔽板１５からの付着物の離脱、堆積中の被膜への影響（Ｓ３Ｂ）を著しく抑制できることが明らかとなった。
上記角度θの条件を満たしつつ、図３の構成を実現するためには、たとえば、ターゲット１０表面と遮蔽板１５との距離を長く設定すればよい。図３の構成によれば、基体Ｓ３（Ｓ）の長手方向における成膜領域も拡大する（ＤＬ３）ことから、１通過あたりの膜厚を増加させることが可能となる利点もある。

図４は、ターゲット表面のエロージョン部ａ，ｂから出射される粒子の進行軌跡と遮蔽板との関係を示す断面図である。一方のエロージョン部ａから出射される粒子の角度θ_ａ２が一定の角度を保ちつつ、ターゲット表面と遮蔽板との距離を変更した場合を、図４は表している。遮蔽板１５ｂ１が最もターゲット表面に接近した場合であり、その距離が離れる順番に、遮蔽板１５ｂ２、遮蔽板１５ｂ３、遮蔽板１５ｂ４と表記した。
その際に、他方のエロージョン部ｂから出射される粒子の角度θ_ｂ２は、遮蔽板１５の位置に大きく影響を受ける。

最もターゲット表面に接近した位置にある遮蔽板１５ｂ１の場合、他方のエロージョン部ｂから出射される粒子の角度はθ_ｂ２１（θ_ｂ２）となり、スパッタ粒子は基体Ｓの方向には進行することができず、成膜には全く寄与しない。ゆえに、遮蔽板１５ｂ１の場合には、成膜速度が半減することから、実用的ではない。しかしながら、その距離が離れるように配置（遮蔽板１５ｂ２→遮蔽板１５ｂ３→遮蔽板１５ｂ４）することにより、他方のエロージョン部ｂから出射される粒子の角度θ_ｂ２１（θ_ｂ２）は大きくなり、基体Ｓの方向には進行するスパッタ粒子の量が急増することが、図４から読み取れる。これより、遮蔽板１５ｂは、できるだけターゲット表面から離した位置に設けた方がよいと考察した。

図５は、基体から遮蔽板までの距離Ｄと付着効率との関係を示すグラフである。図４の考察を、シミュレーションにより確認した結果が図５である。図５より、基体から遮蔽板までの距離Ｄが近づくほど、付着効率が増加することが明らかとなった。この結果から、遮蔽板は可能な限り、基体の近くに配置する方が好ましいことが確認された。

図１〜図５に基づき説明した各構成を踏まえ、ＩＴＯからなる透明導電膜を作製した結果、後述するように、遮蔽板を設けることによる角度制限の効果が確認された。すなわち、基体とターゲットとの間に遮蔽板を設けて、所望の角度範囲内を通過したスパッタ粒子のみを用いて成膜することにより、比抵抗が低く、かつ、そのバラツキも小さい透明導電膜が得られることが分かった。

ここで、図２、図３において、基体Ｓと、開口部の縁をなす遮蔽板１５の端部付近との位置関係を図６に示す。
図６は、開口部の縁をなす遮蔽板１５の端部と、移動手段ＭＲ１１（１１１）に載置された基体Ｓの一面（被成膜面）との関係を示す断面図である。
図６に示すように、基体Ｓを側断面視する方向において、開口部の縁をなす遮蔽板１５の端部と、基体Ｓの一面との離間距離［ｍｍ］を１０以下に設定したとき、遮蔽板１５の裏側に対するスパッタ粒子の回り込み（１５Ｂ）の低減効果が高いことが分かった。この条件を満たすことにより、遮蔽板１５からの付着物の離脱、堆積中の被膜への影響（Ｓ３Ｂ）を著しく抑制できる。

図６において、Ｃ１、Ｃ２（Ｃ）は遮蔽板１５に設けた冷却手段である。
冷却手段Ｃ１（Ｃ）は遮蔽板１５に内在させた構成例であり、たとえば板厚方向に分割された部位１５ａ、１５ｂの間に配設される。これにより、冷却手段Ｃ１（Ｃ）は着膜から完全に隔離されているので、遮蔽板１５の冷却効果は長期に安定したものとなる。
冷却手段Ｃ２（Ｃ）は遮蔽板１５の裏面（基体Ｓと対向する面）に配された構成例である。これにより、冷却手段Ｃ１（Ｃ）は遮蔽板１５の影に位置するので、着膜からほぼ隔離され、遮蔽板１５の冷却効果は安定したものとなる。

何れの冷却手段Ｃ１、Ｃ２（Ｃ）であっても、遮蔽板１５が基体Ｓの近傍に位置することで、基体Ｓの温度上昇の抑制効果が期待できる。すなわち、遮蔽板１５を冷却することで、遮蔽板１５自体がスパッタ面から入熱を受けることにより温度が上昇することを抑制することができ、ひいては、遮蔽板１５と対面する基体Ｓへの輻射熱の入熱が抑制できるので、基体Ｓの温度上昇を抑制することが可能となる。
このように、遮蔽板１５を設けるのみでも基体Ｓへのスパッタ面からの入熱を抑制する（遮蔽する）効果があるが、さらに冷却手段を設けることで、より一層の基体Ｓへの入熱の抑制効果を期待することができる。

図６に示される冷却手段を備えた遮蔽板を用いる利点は、この遮蔽板を使用して成膜した透明導電膜の抵抗値においても、その効果が現れる。
従来、透明導電膜において、膜形成時の成膜空間に存在する水分の膜中への取り込みにより、透明導電膜の抵抗値が劣化する（増大する、ばらつく）という問題があった。特に、基体としてＰＥＴ等の樹脂シート体を用いる場合には、成膜時のスパッタ面（ターゲット表面）からの入熱によって基体から放出される水分により、透明導電膜の抵抗値が劣化するという問題が顕著であった（たとえば、特許文献３）。

ここで、図７に示すのは、後述する（実験例１）で使用したものと同じ、可撓性基体から放出される水分の分圧を、昇温脱離ガス分析（ＴＤＳ：Thermal Desorption Spectroscopy ）により測定した結果を示すグラフである。使用するサンプルとしては、可撓性基体を３０ｃｍ角の小片にカットし、測定用の真空槽内に設置して、これより放出されるガスの分析を行った。

その結果、１２０℃までサンプルを昇温させたとき、サンプルより放出されたガス種の７割以上が水であることが分かった。さらに、図７に示すように、ＴＤＳ評価時のサンプル（基体）の温度と水分圧との関係を見ると、基体の温度が上がるにつれて、基体からの水放出が多くなることが確認できた。また、基体の温度が４０℃を超えたあたりから、水分圧が徐々に上昇する傾向も確認された。これらの実験結果より、基体の温度を低く保つことが（図７の結果からは４０℃以下）、基体からの水分放出の抑制に繋がることが明らかとなった。

すなわち、透明導電膜の低抵抗化を実現するために、基体を低温に保つことが有効である。この効果を実現するため、本発明では遮蔽板に冷却手段を設けた。これにより、たとえ遮蔽板がスパッタ面に直接対面する構成であっても、遮蔽板が受けた熱をそのまま基体に伝えることがなく、基体の温度上昇を抑制することが可能である。この結果、基体からの水分放出が抑制されるので、形成される透明導電膜の低抵抗化が期待できる。
さらに、基体自体への入熱が減ることにより、加熱により樹脂シート等の基体にシワが生じる問題も解消することができる。

図８は、図１の装置を構成する成膜手段ＳＰの他の一例を示す断面図であり、符号α５（α）により示す空間は、ターゲットを含む成膜手段ＳＰと、移動する可撓性基体Ｓとの相対的な位置関係を表している。
基体Ｓを側断面視する方向において、図１２の構成例は、以下の３点が特に図２の構成例と異なっている。
（Ａ１）ターゲットを含む成膜手段ＳＰが、２セット（ＳＰＡ、ＳＰＢ）あり、１つの平面上に並列に配されている。
（Ａ２）２セット（ＳＰＡ、ＳＰＢ）ある成膜手段ＳＰの間に、第二の遮蔽板１７が配されている。
（Ａ３）遮蔽板１５の開口部の縁が、基体Ｓの近傍に位置するように配されている。

上記（Ａ１）〜（Ａ３）により、図８の構成例では、２セット（ＳＰＡ、ＳＰＢ）のターゲット１０を用いて成膜が可能となり、図２や図３の構成例と比較して広域に亘る成膜領域ＤＬ１２を利用することができる。ゆえに、１通過あたりの膜厚を更に増加させることが可能となる利点がある。
遮蔽板１５に加えて、２セット（ＳＰＡ、ＳＰＢ）ある成膜手段ＳＰの間に配置された第二の遮蔽板１７を配し、この配置条件（ターゲット表面に対する遮蔽板の高さや遮蔽板の幅）を調整することにより、角度θを制御可能とした。第二の遮蔽板１７は基体１２Ｓ（Ｓ）の近傍に配置する（二点鎖線の位置より実線で示す位置に第二の遮蔽板１７を配置する）ほど、第二の遮蔽板１７はコンパクト化が図れるとともに、スパッタ粒子の回り込みを防ぐ能力も高まる。さらに、第二の遮蔽板１７に図６に示される冷却手段を備える場合には、成膜領域の間においても、基体への入熱抑制の効果が期待できる。

また、図８の構成例においては、２セット（ＳＰＡ、ＳＰＢ）のターゲット１０の間に、中間板１６を配置することが好ましい。これにより、２つの成膜手段（ＳＰＡ、ＳＰＢ）のうち一方の成膜手段ＳＰのエロージョン部（たとえば、図８においてＳＰＡのターゲット１０のエロージョン部（黒丸で示す）から、他方の成膜手段ＳＰ（たとえば、図８においてＳＰＢ）の上方に位置する遮蔽板の開口部を抜けて、基体Ｓ１２（Ｓ）に達するスパッタ粒子を遮蔽することが可能となる。つまり、２セット（ＳＰＡ、ＳＰＢ）のターゲット１０の間に配置した中間板１６は、本発明の角度θを規制するために機能する。

したがって、図８の構成例によれば、図２や図３の構成例と同様の作用・効果に加えて、１通過あたりの膜厚を大幅に増やすことができるとともに、成膜領域ＤＬ１２内における低温成膜も維持することが可能な、量産性に優れたスパッタリング装置の提供が可能となる。

図９は、図１の装置を構成する成膜手段ＳＰの他の一例を示す断面図であり、符号α４（α）により示す空間は、ターゲットを含む成膜手段ＳＰと、移動する可撓性基体Ｓとの相対的な位置関係を表している。
基体Ｓを側断面視する方向において、図９の構成例は、以下の３点が特に図２の構成例と異なっている。
（Ｂ１）ターゲットを含む成膜手段ＳＰが、２セット（ＳＰＡ、ＳＰＢ）あり、各ターゲット表面に対する法線が、移動手段ＭＲ１０（１１１）に載置された基体Ｓの表面に略垂直に入射するように、列んで配されている。
（Ｂ２）２セット（ＳＰＡ、ＳＰＢ）ある成膜手段ＳＰの間に、第二の遮蔽板１７とともに、中間板１６も配されている。
（Ｂ３）遮蔽板１５（１５Ａ、１５Ｂ）および第二の遮蔽板１７は、チムニー１４（１４Ａ、１４Ｂ）とは別体をなしており、基体Ｓの近傍に、基体Ｓに沿うように配されている。

上記（Ｂ１）〜（Ｂ３）により、図９の構成例では、２セット（ＳＰＡ、ＳＰＢ）のターゲット１０を用いて成膜が可能となり、図２や図３の構成例と比較して広域に亘る成膜領域ＤＬ９を利用することができる。ゆえに、１通過あたりの膜厚を更に増加させることが可能となる利点がある。
さらに、図９の構成例においては、それぞれのターゲット表面の法線方向が、移動手段ＭＲ１０（１１１）の回転中心を向くように、２セット（ＳＰＡ、ＳＰＢ）のターゲット１０を配置した。これにより、各ターゲットの表面と、移動手段ＭＲ１０（１１１）に載置された基体Ｓ１０（Ｓ）の被成膜面とが、各開口部（ＤＬ１０１、ＤＬ１０２）を通過する際に、略平行に対面する構成となる。その結果、前述した図８の構成に比べて、図９の構成は、飛散量の多い、入射角度の浅い（上記θで説明すると角度が小さい）スパッタ成分が多く基体に入射可能となるので、成膜速度および付着効率の更なる増加が図れる。

図９の構成例において、図８と同様、遮蔽板１５、第二の遮蔽板１７を設けることにより、図２や図３の構成例と同様に、上述した角度θの条件を満足させることができる。
さらに、図８と同様、２つの成膜手段ＳＰの間に中間板１６を配することにより、２つの成膜手段ＳＰのうち一方の成膜手段ＳＰのエロージョン部から、他方の成膜手段ＳＰの遮蔽板の開口部を抜けて基体に達するスパッタ粒子を遮蔽することができる。
また、図９の構成例のように、遮蔽板１５および第二の遮蔽板１７を、移動手段ＭＲ１０（および基体Ｓ１０）の曲面に倣って（曲率に合せて）配することにより、遮蔽板１５および第二の遮蔽板１７に冷却手段を設けた場合の基体への入熱の抑制効果や、スパッタ粒子の遮蔽板裏側への回り込み低減効果を、さらに高めることができる。このような、移動手段の曲面に倣った遮蔽板の配置は、図８の構成へも展開可能である。

したがって、図９の構成例によれば、図２や図３の構成例と同様の作用・効果に加えて、１通過あたりの膜厚をさらに増加させることができるとともに、図８の構成例に比べても、さらなる付着効率の増加が可能となる。また、基体への入熱を抑制する効果と、スパッタ粒子の回り込み低減の効果も期待できるため、図８の構成例と同様な優れた量産性を備えるとともに、図８の構成例より比抵抗のバラツキの少ない透明導電膜を形成できるスパッタリング装置の提供が可能となる。

図１１は、移動手段ＭＲ（１１１）の回転軸を視点として、基体Ｓと遮蔽板１５とターゲット１０が重なる方向を見た平面図である。図１１に示した矢印Ｊの方向が、図２における紙面奥行き方向に相当する。
遮蔽板１５には開口部１５Ｅが設けられており、開口部１５Ｅの長手方向ＤＬを基体Ｓが通過する際に、ターゲット１０から出射されたスパッタ粒子が着膜することにより、矢印Ｋの方向に移動する基体Ｓの被成膜面に透明導電膜が形成される。すなわち、開口部１５Ｅにおいて、ターゲット１０のエロージョン部（のストレート部分）ａ、ｂを縦断するようにターゲット１０の上空を、基体Ｓは通過する。

その際に、基体Ｓの幅方向の側面は、遮蔽板１５の開口部１５Ｅの短手方向ＤＷ内に収まるように配されている。遮蔽板１５が前述の冷却手段を備える構成とされていれば、基体Ｓはその幅方向の側面においても、遮蔽板１５が備える冷却手段の作用を受けて、局所的な冷却効果により、低温成膜が保たれる。
したがって、図１１に示すような遮蔽板１５を有するスパッタリング装置においては、基体Ｓは、開口部１５Ｅの領域でスパッタ粒子に晒されるが、その側面方向から遮蔽板１５が備えた冷却手段により、常時温度制御された状態とすることが可能となる。
なお、遮蔽板１５の開口部１５Ｅは、図１１に示すように、一体をなす遮蔽板１５に作製されても良いし、矩形部材等の組み合わせにより構成されても良い。

（実験例）
以下では、ＩＴＯからなる透明導電膜を形成する際のスパッタ粒子の入射角度と、形成されたＩＴＯの比抵抗との関係を調べた実験結果について説明する。
予め酸化シリコンが形成された可撓性基体Ｓを用い、前記酸化シリコン上にＩＴＯからなる透明導電膜を形成した。その際、酸化シリコンの膜厚は５〜１０ｎｍ、透明導電膜の膜厚は２０〜２５ｎｍとした。基体Ｓとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂からなる部材を用いた。
移動手段ＭＲの設定温度は、基体Ｓからの水の放出を低減するために、−１０〜＋４０℃となるように制御した。
スパッタガスとしては、アルゴンと酸素を用いた。放電時に成膜室に導入したアルゴンガスの流量は７００ｓｃｃｍであり、成膜室内の圧力は絶対圧力計による測定値で約０．３Ｐａとした。酸素ガスについては、各条件によって最適化を図った。

透明導電膜を形成する際に、ＩＴＯターゲットに印加した投入電力（単位面積あたり）は２．０〜３．５［Ｗ／ｃｍ^２ ］とした。
基体上に成膜された直後のＩＴＯ膜質はアモルファスだが、大気雰囲気中において熱処理（１５０℃、６０分間）を施した後のＩＴＯ膜のシート抵抗を評価した。
本実験例では、前述した遮蔽板の開口部を調整することにより、基体へのスパッタ粒子の最大入射角度θ［ｄｅｇ］を、４３、６５、７１、７４の４条件として形成したＩＴＯ膜について評価した。

図１０は、ターゲットからの最大入射角度θと比抵抗との関係を示すグラフである。前述した図２に示した基体Ｓ１（Ｓ）の配置構成、すなわち、ターゲット１０と基体Ｓとの間に遮蔽板１５を配するとともに、遮蔽板１５に設けた開口部において、基体Ｓの被成膜面が、ターゲット１０の表面側から臨める構成において、ターゲットからの最大入射角度θを変更して、ＩＴＯからなる透明導電膜を作製した。
ここで、「ターゲットからの最大入射角度θ」とは、スパッタ時においてエロージョン部ａ，ｂから出射される粒子の進行軌跡が、ターゲット１０表面の法線となす角度をθ［ｄｅｇ］と定義した場合、遮蔽板１５に設けた開口部の縁との関係から規定される、４つの角度（θ_ａ１ 、θ_ａ２、θ_ｂ１、θ_ｂ２）のうち、最大値をとる角度を指す。

図１０より、以下の点が明らかとなった。
（Ｃ１）最大入射角度θ［ｄｅｇ］が７０を越えると、比抵抗が増大するとともに、そのバラツキも大きくなる。
（Ｃ２）最大入射角度θ［ｄｅｇ］を６５以下（θ≦６５）に設定することにより、７０を超える（θ＞７０）場合より比抵抗の低い（３００〜４００［μΩ・ｃｍ］）ＩＴＯ膜が得られる。また、その比抵抗のバラツキも、極めて小さな範囲に収まることが分かった。
上記（Ｃ１）、（Ｃ２）の結果から、本発明に係るスパッタリング装置によれば、長手方向に移動する可撓性基体に対して、基体の長手方向における位置に依存することなく、比抵抗の低い透明導電膜を形成できることが確認された。
したがって、本発明によれば、可撓性基体に対して、比抵抗が低く、かつ、そのバラツキも小さな透明導電膜を安定して作製できる、スパッタリング装置の提供が可能となる。

本発明に係るスパッタリング装置および透明導電膜の形成方法は、タッチパネル用途の透明導電膜の製造に広く適用可能である。このようなスパッタリング装置および透明導電膜の形成方法は、タッチパネル以外にも、太陽電池や各種表示装置などに好適に用いられる。

ａ，ｂ エロージョン部、Ｓ 可撓性基体、θ（θ_ａ１ 、θ_ａ２、θ_ｂ１、θ_ｂ２） スパッタ粒子の進行軌跡がターゲット表面の法線となす角度、１０ ターゲット、１２ 磁気回路、１５ 遮蔽板。

Claims (6)

1. 長手方向に移動する可撓性基体に透明導電膜を形成するスパッタリング装置であって、
   前記基体を側断面視する方向において、該基体の被成膜面をなす一面に対向して設けられたターゲットは、該ターゲットあたり複数のエロージョン部を形成させる磁気回路を備え、かつ、該ターゲットの複数のエロージョン部が、該基板の進行方向に沿って列ぶように配されており、
   スパッタ時において前記エロージョン部から出射される粒子の進行軌跡が、前記ターゲット表面の法線となす角度をθ［ｄｅｇ］と定義した場合、遮蔽板が、前記ターゲットと前記基体との間に配置され、かつ、何れの前記エロージョン部に対しても、前記θが６５以下を満たすことを特徴とするスパッタリング装置。
2. 前記基体を側断面視する方向において、前記開口部の縁をなす前記遮蔽板の端部と、前記基体の一面との離間距離［ｍｍ］が、１０以下であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
3. 前記遮蔽板が、冷却手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスパッタリング装置。
4. 前記基体を側断面視する方向において、前記ターゲットを２つ以上備え、各ターゲットごとに有する複数のエロージョン部が、該基板の進行方向に沿って列ぶように、それぞれのターゲットが配されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
5. 前記基体と前記ターゲットとの間で、かつ、隣接するターゲット間に位置するように、第二の遮蔽板が配されていることを特徴とする請求項４に記載のスパッタリング装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のスパッタリング装置を用い、長手方向に移動する可撓性基体に透明導電膜を形成する方法であって、
   スパッタ時において前記エロージョン部から出射される粒子の進行軌跡が、前記ターゲット表面の法線となす角度をθ［ｄｅｇ］と定義した場合、前記遮蔽板及び／又は前記第二の遮蔽板の配置を、前記ターゲットと前記基体との間において、何れの前記エロージョン部に対しても、前記θが６５以下を満たすように調整することを特徴とする透明導電膜の形成方法。

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