JP5123785B2 - Method for forming antireflection film and antireflection film - Google Patents

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本発明は、反射防止膜の成膜方法及び反射防止膜に関し、更に詳しくは、フラットパネルディスプレイ(FPD:Flat Panel Display)の表示面、タッチパネル等の操作面、太陽電池の受光面等に用いて好適な反射防止膜の成膜方法及び反射防止膜に関するものである。 The present invention relates to a film forming method and the antireflection film of the antireflection film, More particularly, flat panel displays: used (FPD Flat Panel Display) display surface of the operation surface such as a touch panel, the light receiving surface or the like of the solar cell Te is relates to a film forming method and the antireflection film of a suitable anti-reflection film.

近年、フラットパネルディスプレイ(FPD)、タッチパネル、太陽電池等においては、反射防止用に様々な反射防止膜が用いられている。
従来より用いられている反射防止膜としては、透明基板上に高屈折率層や低屈折率層を順次積層した多層構造の反射防止膜が提案されている。
このような反射防止膜では、高屈折率層には、例えば、TiO(屈折率:2.3〜2.55)やZrO(屈折率:2.05)等が、また、低屈折率層としては、例えば、SiO(屈折率:1.45〜1.46)等が用いられている(特許文献1、2)。
In recent years, various antireflection films have been used for antireflection in flat panel displays (FPD), touch panels, solar cells, and the like.
As an antireflection film conventionally used, a multilayer antireflection film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer are sequentially laminated on a transparent substrate has been proposed.
In such an antireflection film, for example, TiO 2 (refractive index: 2.3 to 2.55), ZrO 2 (refractive index: 2.05), and the like are included in the high refractive index layer. For example, SiO 2 (refractive index: 1.45 to 1.46) is used as the layer (Patent Documents 1 and 2).

このような反射防止膜では、高屈折率層や低屈折率層の膜厚や材質を変えることにより、所望の反射防止性能を得ることができる。
このような反射防止膜は、透明基板上に、SiO等の低屈折率材料のターゲットを用いたスパッタリングにより低屈折率層を成膜し、次いで、この低屈折率層上に、TiOやZrO等の高屈折率材料のターゲットを用いたスパッタリングにより高屈折率層を成膜することにより得ることができる。
特開平7−130307号公報 特開平8−75902号公報
In such an antireflection film, desired antireflection performance can be obtained by changing the film thickness and material of the high refractive index layer and the low refractive index layer.
Such an antireflection film is formed by forming a low refractive index layer on a transparent substrate by sputtering using a target of a low refractive index material such as SiO 2 , and then forming TiO 2 or the like on the low refractive index layer. It can be obtained by forming a high refractive index layer by sputtering using a target of a high refractive index material such as ZrO 2 .
JP-A-7-130307 JP-A-8-75902

ところで、従来の多層構造の反射防止膜をスパッタリングで成膜するためには、各層毎に異なるターゲットを用意して成膜を行う必要がある。すなわち、TiOターゲットとSiOターゲットを順番にスパッタして成膜を行うか、もしくは酸素ガス等の反応性ガスを導入しながらTiターゲットとSiターゲットを順番にスパッタして成膜を行う必要がある。
特に、SiOターゲットをスパッタする場合、DC電源やAC電源を使用してスパッタすることができないために、RF電源を使用する必要があるが、RF電源はコストが高く、装置構成が複雑になるという問題点があった。
By the way, in order to form a conventional antireflection film having a multilayer structure by sputtering, it is necessary to prepare films with different targets for each layer. That is, it is necessary to form a film by sputtering the TiO 2 target and the SiO 2 target in order, or to form the film by sputtering the Ti target and the Si target in order while introducing a reactive gas such as oxygen gas. is there.
In particular, when sputtering a SiO 2 target, it is necessary to use an RF power source because sputtering cannot be performed using a DC power source or an AC power source. However, the RF power source is expensive and the device configuration is complicated. There was a problem.

一方、TiターゲットとSiターゲットを酸素ガス等の反応性ガスを導入しながらスパッタして成膜する場合、DC電源もしくはAC電源を使用することが可能であるが、多量の酸素ガスを導入する必要があるために、金属酸化物からなる透明導電膜と同じ雰囲気では成膜することができないという問題点があった。   On the other hand, when the Ti target and Si target are sputtered while introducing a reactive gas such as oxygen gas, a DC power source or an AC power source can be used, but a large amount of oxygen gas must be introduced. Therefore, there is a problem that the film cannot be formed in the same atmosphere as the transparent conductive film made of a metal oxide.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、酸化亜鉛系の透明導電膜を用いた反射防止膜の成膜方法において、酸化亜鉛系ターゲットを使用し、酸素ガス、水素ガス、水蒸気の群から選択される2種または3種を含む反応性ガス中の各々のガスの比を変化させてスパッタすることにより、屈折率の異なる複数の屈折率層を積層し、所望の反射防止性能を得ることが可能な酸化亜鉛系の反射防止膜の成膜方法及び反射防止膜を提供することを目的とする。
また、屈折率の異なる複数の屈折率層を積層した反射防止膜を、1つの装置にて成膜することができ、さらには、同じ酸化亜鉛系のターゲットを使用し、導入するガスの酸素/水素の比を変化させてスパッタすることにより、屈折率の異なる複数の屈折率層を積層した反射防止膜を成膜する成膜装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and in a method for forming an antireflection film using a zinc oxide-based transparent conductive film, a zinc oxide-based target is used, and oxygen gas, hydrogen A plurality of refractive index layers having different refractive indexes are laminated by sputtering while changing the ratio of each gas in a reactive gas containing two or three selected from the group of gas and water vapor. It is an object of the present invention to provide a method for forming a zinc oxide-based antireflection film capable of obtaining antireflection performance and an antireflection film.
In addition, an antireflection film in which a plurality of refractive index layers having different refractive indexes are stacked can be formed by one apparatus. Further, using the same zinc oxide target, oxygen / It is an object of the present invention to provide a film forming apparatus for forming an antireflection film in which a plurality of refractive index layers having different refractive indexes are stacked by sputtering while changing the hydrogen ratio.

本発明者等は、酸化亜鉛系の透明導電膜を用いた反射防止膜の成膜方法について鋭意検討を行った結果、酸化亜鉛系材料からなるターゲットを用いて、スパッタ法により屈折率の異なる複数の屈折率層を積層してなる酸化亜鉛系の反射防止膜を成膜する際に、酸素ガス、水素ガス、水蒸気の群から選択される2種または3種を含む反応性ガス中のそれぞれのガスの比率を変えてスパッタを行うこととすれば、第1の酸化亜鉛系薄膜上に屈折率の異なる第2の酸化亜鉛系薄膜を積層した所望の反射性能を有する反射防止膜を効率的に成膜することができることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies on a method for forming an antireflection film using a zinc oxide-based transparent conductive film, the present inventors have used a target made of a zinc oxide-based material, and a plurality of materials having different refractive indexes by sputtering. Each of the reactive gases in the reactive gas containing two or three selected from the group of oxygen gas, hydrogen gas, and water vapor is formed when the zinc oxide antireflection film formed by laminating the refractive index layers is formed. If sputtering is performed by changing the gas ratio, an antireflection film having a desired reflection performance in which a second zinc oxide thin film having a different refractive index is laminated on the first zinc oxide thin film can be efficiently produced. The inventors have found that a film can be formed and have completed the present invention.

すなわち、本発明の反射防止膜の成膜方法は、第1の酸化亜鉛系薄膜上に第2の酸化亜鉛系薄膜を積層してなる反射防止膜の成膜方法であって、酸素ガス、水素ガス、水蒸気の群から選択される2種または3種を含む第1の反応性ガス中にて第1の酸化亜鉛系ターゲットを用いたスパッタリングにより、第1の酸化亜鉛系薄膜を成膜する第1の成膜工程と、前記第1の酸化亜鉛系薄膜上に、酸素ガス、水素ガス、水蒸気の群から選択される2種または3種を含みかつ前記第1の反応性ガスと異なる組成の第2の反応性ガス中にて第2の酸化亜鉛系ターゲットを用いたスパッタリングにより、第2の酸化亜鉛系薄膜を成膜する第2の成膜工程と、を有することを特徴とする。   That is, the method for forming an antireflection film according to the present invention is a method for forming an antireflection film in which a second zinc oxide-based thin film is laminated on a first zinc oxide-based thin film. A first zinc oxide-based thin film is formed by sputtering using a first zinc oxide-based target in a first reactive gas containing two or three selected from the group of gas and water vapor. 1 film forming step, and on the first zinc oxide-based thin film, the composition contains two or three selected from the group of oxygen gas, hydrogen gas, and water vapor, and has a composition different from that of the first reactive gas. And a second film-forming step of forming a second zinc oxide-based thin film by sputtering using a second zinc oxide-based target in a second reactive gas.

この製造方法では、第1の成膜工程により、酸素ガス、水素ガス、水蒸気の群から選択される2種または3種を含む第1の反応性ガス中にて第1の酸化亜鉛系ターゲットを用いたスパッタリングにより、第1の酸化亜鉛系薄膜を成膜し、第2の成膜工程により、酸素ガス、水素ガス、水蒸気の群から選択される2種または3種を含みかつ前記第1の反応性ガスと異なる組成の第2の反応性ガス中にて第2の酸化亜鉛系ターゲットを用いたスパッタリングにより、第2の酸化亜鉛系薄膜を成膜する。
これにより、酸化亜鉛系ターゲットを使用して、屈折率の異なる複数の屈折率層を積層することが可能になり、その結果、所望の反射防止性能を有する反射防止膜を効率的に成膜することが可能になる。
In this manufacturing method, the first zinc oxide target is formed in the first reactive gas containing two or three selected from the group of oxygen gas, hydrogen gas, and water vapor by the first film forming step. A first zinc oxide-based thin film is formed by sputtering used, and the second film forming step includes two or three selected from the group of oxygen gas, hydrogen gas, and water vapor, and the first A second zinc oxide-based thin film is formed by sputtering using a second zinc oxide-based target in a second reactive gas having a composition different from that of the reactive gas.
This makes it possible to stack a plurality of refractive index layers having different refractive indexes using a zinc oxide target, and as a result, efficiently form an antireflection film having a desired antireflection performance. It becomes possible.

本発明の反射防止膜の成膜方法では、前記第2の反応性ガスは、前記第1の反応性ガスと水素ガスの含有率が異なることが好ましい。
前記第2の反応性ガスは、前記第1の反応性ガスと酸素ガスの含有率が異なることが好ましい。
前記第2の酸化亜鉛系ターゲットは、前記第1の酸化亜鉛系ターゲットと同一であることが好ましい。
前記第2の成膜工程は、前記第1の成膜工程と同一の真空槽内にて、前記第1の反応性ガスを前記第2の反応性ガスに置換して行うことが好ましい。
前記第1の酸化亜鉛系ターゲット及び前記第2の酸化亜鉛系ターゲットは、アルミニウム添加酸化亜鉛ターゲットまたはガリウム添加酸化亜鉛ターゲットであることが好ましい。
In the method for forming an antireflection film of the present invention, it is preferable that the second reactive gas has a different content ratio of the first reactive gas and the hydrogen gas.
The second reactive gas preferably has a different content rate of the first reactive gas and oxygen gas.
The second zinc oxide based target is preferably the same as the first zinc oxide based target.
The second film forming step is preferably performed by replacing the first reactive gas with the second reactive gas in the same vacuum chamber as the first film forming step.
The first zinc oxide target and the second zinc oxide target are preferably an aluminum-added zinc oxide target or a gallium-added zinc oxide target.

本発明の反射防止膜は、本発明の反射防止膜の成膜方法により得られた反射防止膜であって、第1の酸化亜鉛系薄膜と、この第1の酸化亜鉛系薄膜上に積層され該第1の酸化亜鉛系薄膜と屈折率が異なる第2の酸化亜鉛系薄膜とを備えてなることを特徴とする。   The antireflection film of the present invention is an antireflection film obtained by the method for forming an antireflection film of the present invention, and is laminated on the first zinc oxide-based thin film and the first zinc oxide-based thin film. The second zinc oxide thin film having a refractive index different from that of the first zinc oxide thin film is provided.

この反射防止膜では、第1の酸化亜鉛系薄膜と、この第1の酸化亜鉛系薄膜上に積層され該第1の酸化亜鉛系薄膜と屈折率が異なる第2の酸化亜鉛系薄膜とを備えたことにより、屈折率の異なる複数の屈折率層を積層してなる、所望の反射防止性能を有する酸化亜鉛系の反射防止膜を提供することが可能になる。   The antireflection film includes a first zinc oxide-based thin film and a second zinc oxide-based thin film laminated on the first zinc oxide-based thin film and having a refractive index different from that of the first zinc oxide-based thin film. This makes it possible to provide a zinc oxide-based antireflection film having a desired antireflection performance, which is formed by laminating a plurality of refractive index layers having different refractive indexes.

本発明の反射防止膜では、前記第1の酸化亜鉛系薄膜及び前記第2の酸化亜鉛系薄膜のうち少なくとも一方は、比抵抗が1.0×10μΩ・cm以下であることが好ましい。 In the antireflection film of the present invention, it is preferable that at least one of the first zinc oxide-based thin film and the second zinc oxide-based thin film has a specific resistance of 1.0 × 10 3 μΩ · cm or less.

本発明の反射防止膜の成膜方法によれば、酸素ガス、水素ガス、水蒸気の群から選択される2種または3種を含む第1の反応性ガス中にて第1の酸化亜鉛系ターゲットを用いたスパッタリングにより、第1の酸化亜鉛系薄膜を成膜する第1の成膜工程と、前記第1の酸化亜鉛系薄膜上に、酸素ガス、水素ガス、水蒸気の群から選択される2種または3種を含みかつ前記第1の反応性ガスと異なる組成の第2の反応性ガス中にて第2の酸化亜鉛系ターゲットを用いたスパッタリングにより、第2の酸化亜鉛系薄膜を成膜する第2の成膜工程と、を有するので、酸化亜鉛系ターゲットを使用して、屈折率の異なる複数の屈折率層を容易に積層することができ、その結果、所望の反射防止性能を有する反射防止膜を効率的に成膜することができる。   According to the method for forming an antireflection film of the present invention, the first zinc oxide-based target in the first reactive gas containing two or three selected from the group of oxygen gas, hydrogen gas, and water vapor Selected from the group consisting of oxygen gas, hydrogen gas, and water vapor on the first zinc oxide-based thin film, and a first film forming step of forming a first zinc oxide-based thin film by sputtering using A second zinc oxide-based thin film is formed by sputtering using a second zinc oxide-based target in a second reactive gas containing seeds or three types and having a composition different from that of the first reactive gas. A plurality of refractive index layers having different refractive indexes can be easily stacked using a zinc oxide-based target, and as a result, a desired antireflection performance is obtained. An antireflection film can be efficiently formed.

本発明の反射防止膜によれば、第1の酸化亜鉛系薄膜と、この第1の酸化亜鉛系薄膜上に積層され該第1の酸化亜鉛系薄膜と屈折率が異なる第2の酸化亜鉛系薄膜とを備えたので、屈折率の異なる複数の屈折率層を積層してなる、所望の反射防止性能を有する酸化亜鉛系の反射防止膜を提供することができる。   According to the antireflection film of the present invention, the first zinc oxide-based thin film and the second zinc oxide-based thin film laminated on the first zinc oxide-based thin film and having a refractive index different from that of the first zinc oxide-based thin film Therefore, it is possible to provide a zinc oxide-based antireflection film having a desired antireflection performance obtained by laminating a plurality of refractive index layers having different refractive indexes.

本発明の成膜装置によれば、真空容器と、この真空容器内にターゲットを保持するターゲット保持手段と、前記ターゲットにスパッタ電圧を印加する電源とを備え、前記真空容器は、水素ガス導入手段、酸素ガス導入手段、水蒸気導入手段のうち2つ以上を備えているので、酸化亜鉛系材料からなるターゲットを用いて、スパッタ法により基板上に屈折率の異なる複数の屈折率層を積層する際の雰囲気を、還元性ガスと酸化性ガスとの比が調和した反応性ガス雰囲気とすることができる。したがって、所望の反射防止性能を有する反射防止膜を、酸化亜鉛系材料からなるターゲットを用いて1つの装置により成膜することができる。   According to the film forming apparatus of the present invention, the vacuum vessel includes a vacuum vessel, a target holding unit that holds the target in the vacuum vessel, and a power source that applies a sputtering voltage to the target, and the vacuum vessel is a hydrogen gas introduction unit. Since two or more of oxygen gas introducing means and water vapor introducing means are provided, when a plurality of refractive index layers having different refractive indexes are stacked on a substrate by sputtering using a target made of a zinc oxide material. Can be a reactive gas atmosphere in which the ratio of reducing gas to oxidizing gas is harmonized. Therefore, an antireflection film having a desired antireflection performance can be formed with one apparatus using a target made of a zinc oxide-based material.

また、酸化亜鉛系材料からなる一種類のターゲットを使用し、導入するガスの組成を変更するのみで、屈折率の異なる複数の屈折率層を積層してなる反射防止膜を、容易に成膜することができる。さらに、DC電源もしくはAC電源を使用することができ、かつ、従来の成膜速度以上にて成膜することができる。   In addition, an antireflection film consisting of a plurality of refractive index layers with different refractive indexes can be easily formed by using only one type of target made of a zinc oxide-based material and changing the composition of the introduced gas. can do. Further, a DC power source or an AC power source can be used, and film formation can be performed at a speed higher than the conventional film formation rate.

本発明の反射防止膜の成膜方法及び反射防止膜並びに成膜装置を実施するための最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
The best mode for carrying out the method for forming an antireflection film, the antireflection film, and the film forming apparatus of the present invention will be described.
This embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified.

「第1の実施形態」
図1は、本発明の第1の実施形態の反射防止膜を示す断面図であり、この反射防止膜1は、透明基板2の表面2aに成膜された積層構造の膜であり、透明基板2の表面2a側から外方に向かって屈折率が順次小さくなるように、屈折率の異なる複数の酸化亜鉛系薄膜、例えば高屈折率の透明膜11及び低屈折率の透明膜12が積層されている。
“First Embodiment”
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an antireflection film according to a first embodiment of the present invention. The antireflection film 1 is a film having a laminated structure formed on a surface 2a of a transparent substrate 2, and the transparent substrate 2, a plurality of zinc oxide thin films having different refractive indexes, for example, a transparent film 11 having a high refractive index and a transparent film 12 having a low refractive index are stacked so that the refractive index gradually decreases outward from the surface 2a side. ing.

これらの酸化亜鉛系薄膜としては、例えば、酸化アルミニウム(Al)を添加したアルミニウム添加酸化亜鉛(AZO)、酸化ガリウム(Ga)を添加したガリウム添加酸化亜鉛(GZO)等を主成分とする酸化亜鉛系材料が好適に用いられる。 Examples of these zinc oxide-based thin films include aluminum-added zinc oxide (AZO) to which aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is added, gallium-added zinc oxide (GZO) to which gallium oxide (Ga 2 O 3 ) is added, and the like. A zinc oxide-based material as a main component is preferably used.

例えば、アルミニウム添加酸化亜鉛(AZO)を用いた積層構造の場合、屈折率が例えば1.91等の高屈折率の透明膜11は、アルミニウム添加酸化亜鉛(AZO)をターゲットとして、アルゴン(Ar)ガス雰囲気または酸素を含むアルゴン(Ar+O)ガス雰囲気下にて成膜することにより得られる。
また、屈折率が例えば1.64等の低屈折率の透明膜12は、上記のアルミニウム添加酸化亜鉛(AZO)をターゲットとして、水素(H)ガス雰囲気または水蒸気(HO)雰囲気下にて成膜することにより得られる。
For example, in the case of a laminated structure using aluminum-added zinc oxide (AZO), the transparent film 11 with a high refractive index having a refractive index of, for example, 1.91 is argon (Ar) with aluminum-added zinc oxide (AZO) as a target. It can be obtained by forming a film in a gas atmosphere or an argon (Ar + O 2 ) gas atmosphere containing oxygen.
In addition, the transparent film 12 having a low refractive index of, for example, 1.64 is used in the hydrogen (H 2 ) gas atmosphere or the water vapor (H 2 O) atmosphere with the above-described aluminum-added zinc oxide (AZO) as a target. Obtained by film formation.

これらの酸化亜鉛系薄膜のうち少なくとも一方、例えば高屈折率の透明膜11及び低屈折率の透明膜12のうち少なくとも一方の比抵抗は、1.0×10μΩ・cm以下であることが好ましい。
このように、透明膜11、12のうちの少なくとも一方の比抵抗を1.0×10μΩ・cm以下とすることにより、この透明膜に透明導電膜としての機能を付与することができる。
The specific resistance of at least one of these zinc oxide thin films, for example, at least one of the high refractive index transparent film 11 and the low refractive index transparent film 12 is 1.0 × 10 3 μΩ · cm or less. preferable.
Thus, by setting the specific resistance of at least one of the transparent films 11 and 12 to 1.0 × 10 3 μΩ · cm or less, the transparent film can be provided with a function as a transparent conductive film.

図2は、本実施形態の反射防止膜の変形例を示す断面図であり、低屈折率の透明膜12の比抵抗が高い場合に、この透明膜12上に透明導電膜3を成膜した例である。
このような構成とすることにより、反射防止膜1に透明導電膜の機能を付与することができる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a modification of the antireflection film of the present embodiment. When the specific resistance of the low refractive index transparent film 12 is high, the transparent conductive film 3 is formed on the transparent film 12. It is an example.
By setting it as such a structure, the function of a transparent conductive film can be provided to the antireflection film 1.

図3は、本実施形態の反射防止膜の成膜に用いられるスパッタ装置(成膜装置)を示す概略構成図、図4は同スパッタ装置の成膜室の主要部を示す断面図である。
このスパッタ装置21は、インターバック式のスパッタ装置であり、例えば、ガラス基板(図示せず)等の基板を搬入/搬出する仕込み/取り出し室22と、上記の基板上に酸化亜鉛系の反射防止膜を成膜する成膜室(真空容器)23とを備えている。
仕込み/取出し室22には、この室内を粗真空引きするロータリーポンプ等の粗引き排気手段24が設けられ、この室内には、基板を保持・搬送するための基板トレイ25が移動可能に配置されている。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a sputtering apparatus (film forming apparatus) used for forming the antireflection film of this embodiment, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing the main part of the film forming chamber of the sputtering apparatus.
The sputtering apparatus 21 is an inter-back type sputtering apparatus. For example, a loading / unloading chamber 22 for loading / unloading a substrate such as a glass substrate (not shown), and a zinc oxide-based antireflection coating on the substrate. A film forming chamber (vacuum container) 23 for forming a film is provided.
The preparation / removal chamber 22 is provided with a roughing exhaust means 24 such as a rotary pump for roughly evacuating the chamber, and a substrate tray 25 for holding and transporting the substrate is movably disposed in the chamber. ing.

一方、成膜室23の一方の側面23aには、基板26を加熱するヒーター31が縦型に設けられ、他方の側面23bには、酸化亜鉛系材料のターゲット27を保持し所望のスパッタ電圧を印加するカソード(ターゲット保持手段)32が縦型に設けられ、さらに、この室内を高真空引きするターボ分子ポンプ等の高真空排気手段33、ターゲット27にスパッタ電圧を印加する電源34、この室内にガスを導入するガス導入手段35が設けられている。   On the other hand, a heater 31 that heats the substrate 26 is provided vertically on one side surface 23a of the film forming chamber 23, and a target 27 made of zinc oxide material is held on the other side surface 23b to provide a desired sputtering voltage. A cathode (target holding means) 32 to be applied is provided in a vertical type, and further, a high vacuum evacuation means 33 such as a turbo molecular pump for evacuating the chamber to a high vacuum, a power supply 34 for applying a sputtering voltage to the target 27, and a chamber. Gas introduction means 35 for introducing gas is provided.

カソード32は、板状の金属プレートからなるもので、ターゲット27をロウ材等でボンディング(固定)により固定するためのものである。
電源34は、ターゲット27にスパッタ電圧を印加するためのもので、直流(DC)電源(図示略)を備えている。
ガス導入手段35は、Ar等のスパッタガスを導入するスパッタガス導入手段35aと、水素ガスを導入する水素ガス導入手段35bと、酸素ガスを導入する酸素ガス導入手段35cと、水蒸気を導入する水蒸気導入手段35dとを備えている。
The cathode 32 is made of a plate-like metal plate, and is used for fixing the target 27 by bonding (fixing) with a brazing material or the like.
The power source 34 is for applying a sputtering voltage to the target 27 and includes a direct current (DC) power source (not shown).
The gas introduction means 35 includes a sputtering gas introduction means 35a for introducing a sputtering gas such as Ar, a hydrogen gas introduction means 35b for introducing hydrogen gas, an oxygen gas introduction means 35c for introducing oxygen gas, and a water vapor for introducing water vapor. And introducing means 35d.

なお、このガス導入手段35では、水素ガス導入手段35b〜水蒸気導入手段35dについては、必要に応じて選択使用すればよく、例えば、水素ガス導入手段35bと酸素ガス導入手段35c、水素ガス導入手段35bと水蒸気導入手段35d、のように2つの手段により構成してもよい。   In the gas introduction means 35, the hydrogen gas introduction means 35b to the water vapor introduction means 35d may be selectively used as necessary. For example, the hydrogen gas introduction means 35b, the oxygen gas introduction means 35c, and the hydrogen gas introduction means You may comprise by two means like 35b and the water vapor introducing means 35d.

次に、上記のスパッタ装置21を用いて透明基板2上に酸化亜鉛系の反射防止膜1及び透明導電膜3を順次成膜する方法について説明する。
ここでは、透明基板2として無アルカリガラス基板を用い、反射防止膜1として、アルミニウム添加酸化亜鉛(AZO)、ガリウム添加酸化亜鉛(GZO)等の酸化亜鉛系材料からなる2層構造のものを用いた場合について説明する。
Next, a method of sequentially forming the zinc oxide-based antireflection film 1 and the transparent conductive film 3 on the transparent substrate 2 using the sputtering apparatus 21 will be described.
Here, a non-alkali glass substrate is used as the transparent substrate 2, and a two-layer structure made of a zinc oxide-based material such as aluminum-added zinc oxide (AZO) or gallium-added zinc oxide (GZO) is used as the antireflection film 1. The case will be described.

「反射防止膜の成膜」
(a)高屈折率透明膜の成膜
高屈折率の透明膜11を成膜するために、酸化亜鉛系のターゲット27をカソード32にロウ材等でボンディングして固定する。ここで、ターゲット材としては、酸化亜鉛系材料、例えば、酸化アルミニウム(Al)を0.1〜10質量%添加したアルミニウム添加酸化亜鉛(AZO)、酸化ガリウム(Ga)を0.1〜10質量%添加したガリウム添加酸化亜鉛(GZO)等が挙げられる。
"Deposition of antireflection film"
(A) Formation of High Refractive Index Transparent Film In order to form the high refractive index transparent film 11, a zinc oxide target 27 is bonded and fixed to the cathode 32 with a brazing material or the like. Here, as the target material, a zinc oxide-based material, for example, aluminum-added zinc oxide (AZO) added with 0.1 to 10% by mass of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or gallium oxide (Ga 2 O 3 ) is used. Examples include gallium-doped zinc oxide (GZO) added in an amount of 0.1 to 10% by mass.

次いで、基板26を仕込み/取り出し室22の基板トレイ25に収納した状態で、仕込み/取り出し室22及び成膜室23を粗引き排気手段24で粗真空引きし、仕込み/取り出し室22及び成膜室23が所定の真空度、例えば0.27Pa(2.0×10−3Torr)となった後に、基板26を仕込み/取り出し室22から成膜室23に搬入し、この基板26を、設定がオフになった状態のヒーター31の前に配置し、この基板26をターゲット27に対向させ、この基板26をヒーター31により加熱して、100℃〜600℃の温度範囲内とする。 Next, in a state in which the substrate 26 is stored in the substrate tray 25 of the preparation / removal chamber 22, the preparation / removal chamber 22 and the film formation chamber 23 are roughly evacuated by the roughing exhaust unit 24, and the preparation / removal chamber 22 and film formation are performed. After the chamber 23 reaches a predetermined degree of vacuum, for example, 0.27 Pa (2.0 × 10 −3 Torr), the substrate 26 is carried into the film forming chamber 23 from the loading / unloading chamber 22, and the substrate 26 is set. Is placed in front of the heater 31 in a state of being turned off, the substrate 26 is opposed to the target 27, and the substrate 26 is heated by the heater 31 to be within a temperature range of 100 ° C. to 600 ° C.

次いで、成膜室23を高真空排気手段33で高真空引きし、成膜室23が所定の高真空度、例えば2.7×10−4Pa(2.0×10−6Torr)となった後に、成膜室23に、スパッタガス導入手段35aによりArガスを導入するか、あるいは、スパッタガス導入手段35a及び酸素ガス導入手段35cによりArガス及びOガスを導入することにより、この成膜室23内をArガス雰囲気またはOガスを含むArガス(Ar+O)雰囲気とする。 Next, the film formation chamber 23 is evacuated by the high vacuum exhaust means 33, and the film formation chamber 23 has a predetermined high vacuum, for example, 2.7 × 10 −4 Pa (2.0 × 10 −6 Torr). Thereafter, Ar gas is introduced into the film forming chamber 23 by the sputtering gas introduction means 35a, or Ar gas and O 2 gas are introduced by the sputtering gas introduction means 35a and the oxygen gas introduction means 35c. The inside of the film chamber 23 is an Ar gas atmosphere or an Ar gas (Ar + O 2 ) atmosphere containing O 2 gas.

次いで、電源34によりターゲット27にスパッタ電圧を印加する。
このスパッタ電圧は340V以下であることが好ましい。放電電圧を下げることにより、結晶格子の整った酸化亜鉛系の透明膜を成膜することが可能になる。
このスパッタ電圧は、直流電圧に高周波電圧を重畳してもよい。直流電圧に高周波電圧を重畳することで、放電電圧をさらに下げることができる。
スパッタ電圧印加により、基板26上にプラズマが発生し、このプラズマにより励起されたAr等のスパッタガスのイオンがターゲット27に衝突し、このターゲット27からアルミニウム添加酸化亜鉛(AZO)、ガリウム添加酸化亜鉛(GZO)等の酸化亜鉛系材料を構成する原子を飛び出させ、基板26上に酸化亜鉛系材料からなる透明膜を成膜する。
Next, a sputtering voltage is applied to the target 27 by the power supply 34.
This sputtering voltage is preferably 340 V or less. By reducing the discharge voltage, it becomes possible to form a zinc oxide-based transparent film with a well-organized crystal lattice.
As the sputtering voltage, a high frequency voltage may be superimposed on a DC voltage. By superimposing the high frequency voltage on the DC voltage, the discharge voltage can be further reduced.
When a sputtering voltage is applied, plasma is generated on the substrate 26, and ions of a sputtering gas such as Ar excited by the plasma collide with the target 27. From the target 27, aluminum-added zinc oxide (AZO), gallium-added zinc oxide Atoms constituting the zinc oxide-based material such as (GZO) are ejected, and a transparent film made of the zinc oxide-based material is formed on the substrate 26.

この成膜の過程では、成膜室23内の雰囲気がArガス雰囲気またはOガスを含むArガス(Ar+O)雰囲気となるので、この雰囲気下にてスパッタを行えば、得られた透明膜は、酸化亜鉛結晶中の酸素空孔の数が制御されて、所望の高屈折率、例えば2.0前後、及び所望の比抵抗(導電率)を有する高屈折率の透明膜11となる。 In this film formation process, the atmosphere in the film formation chamber 23 is an Ar gas atmosphere or an Ar gas (Ar + O 2 ) atmosphere containing O 2 gas. Therefore, if sputtering is performed in this atmosphere, the obtained transparent film The number of oxygen vacancies in the zinc oxide crystal is controlled, and the transparent film 11 with a high refractive index having a desired high refractive index, for example, around 2.0, and a desired specific resistance (conductivity) is obtained.

なお、この透明膜11の屈折率をシフトさせたい場合、成膜の際の雰囲気を、Arガス雰囲気またはOガスを含むArガス(Ar+O)雰囲気から、ArガスまたはOガスを含むArガスに、Hガスおよび/またはHOガス(水蒸気)を加えた雰囲気とすればよい。
これは、成膜室23に、水素ガス導入手段35bによるHガスの導入、水蒸気導入手段35dによるHOガス(水蒸気)の導入、のいずれか一方、あるいは双方を行うことにより、実現することができる。
Incidentally, when it is desired to shift the refractive index of the transparent film 11, the atmosphere during film formation, the Ar gas (Ar + O 2) atmosphere containing Ar gas atmosphere or O 2 gas, Ar containing Ar gas or O 2 gas the gas may be the atmosphere plus H 2 gas and / or the H 2 O gas (water vapor).
This is realized by performing either one or both of introduction of H 2 gas by the hydrogen gas introduction unit 35b and introduction of H 2 O gas (water vapor) by the water vapor introduction unit 35d into the film forming chamber 23. be able to.

(b)低屈折率透明膜の成膜
成膜室23内に酸化亜鉛系のターゲット27を残したままの状態で、この成膜室23に、水素ガス導入手段35bによるHガスの導入、水蒸気導入手段35dによるHOガス(水蒸気)の導入、のいずれか一方、あるいは双方を行うことにより、この成膜室23内をHガスおよび/またはHOガス(水蒸気)雰囲気とする。
(B) Film formation of low refractive index transparent film Introduction of H 2 gas by hydrogen gas introducing means 35b into the film forming chamber 23 with the zinc oxide target 27 left in the film forming chamber 23, By performing either one or both of the introduction of H 2 O gas (water vapor) by the water vapor introducing means 35d, the inside of the film forming chamber 23 is made an H 2 gas and / or H 2 O gas (water vapor) atmosphere. .

この低屈折率透明膜を成膜する際、高屈折率透明膜と同一の酸化亜鉛系のターゲット27を用い、成膜時の雰囲気をHガスおよび/またはHOガス(水蒸気)を含む雰囲気とする。これにより、透明膜の屈折率が低屈折率側にシフトした低屈折率透明膜が成膜される。
ここでは、水素ガス導入手段35bや水蒸気導入手段35dを用いて、成膜室23にHガスおよび/またはHOガス(水蒸気)を導入する。
なお、この成膜室23内には、ArガスまたはOガスを含むArガス(Ar+O)も含まれているので、Hガス、HOガス(水蒸気)、Ar+Oガス各々の分圧を制御することで、得られる透明膜の屈折率や比抵抗(導電率)を制御することができる。
When forming the low refractive index transparent film, the same zinc oxide target 27 as that of the high refractive index transparent film is used, and the atmosphere during film formation includes H 2 gas and / or H 2 O gas (water vapor). The atmosphere. Thereby, a low refractive index transparent film in which the refractive index of the transparent film is shifted to the low refractive index side is formed.
Here, H 2 gas and / or H 2 O gas (water vapor) is introduced into the film forming chamber 23 using the hydrogen gas introducing means 35b and the water vapor introducing means 35d.
Note that the film formation chamber 23 also contains Ar gas (Ar + O 2 ) containing Ar gas or O 2 gas, so that each of H 2 gas, H 2 O gas (water vapor), and Ar + O 2 gas is separated. By controlling the pressure, the refractive index and specific resistance (conductivity) of the obtained transparent film can be controlled.

例えば、水素ガスの分圧(PH2)と酸素ガスの分圧(PO2)との比R(PH2/PO2)が、
R=PH2/PO2≧5 ……(1)
を満たす場合、成膜室23内の雰囲気は、水素ガス濃度が酸素ガス濃度の5倍以上の反応性ガス雰囲気となり、この反応性ガス雰囲気がR=PH2/PO2≧5を満たすことで、屈折率が1.6前後の透明膜12が得られる。
For example, the ratio R (P H2 / P O2) of the partial pressures of (P H2) and oxygen gas of hydrogen gas (P O2),
R = P H2 / P O2 ≧ 5 (1)
When the above condition is satisfied, the atmosphere in the film forming chamber 23 is a reactive gas atmosphere in which the hydrogen gas concentration is five times or more the oxygen gas concentration, and this reactive gas atmosphere satisfies R = P H2 / P O2 ≧ 5. A transparent film 12 having a refractive index of about 1.6 is obtained.

また、水素ガスの分圧(PH2)と水蒸気(ガス)の分圧(PH2O)との比R(PH2/PH2O)が、
R=PH2/PH2O≧5 ……(2)
を満たす場合、成膜室23内の雰囲気は、水素ガス濃度が水蒸気濃度の5倍以上の反応性ガス雰囲気となり、この反応性ガス雰囲気がR=PH2/PH2O≧5を満たすことで、屈折率が1.6前後の透明膜12が得られる。
Also, the partial pressure of hydrogen gas (P H2) and water vapor ratio R (P H2 / P H2O) with the partial pressure of (gas) (P H2 O) is,
R = P H2 / P H2O ≧ 5 (2)
When satisfying, the atmosphere in the film forming chamber 23 is a reactive gas atmosphere in which the hydrogen gas concentration is five times or more the water vapor concentration, and this reactive gas atmosphere satisfies R = P H2 / P H2O ≧ 5, A transparent film 12 having a refractive index of around 1.6 is obtained.

このように、成膜室23内をHガスおよび/またはHOガス(水蒸気)雰囲気とすることで、得られた透明膜12の比抵抗(導電率)も変化する。したがって、導電性を必要とする透明膜12の場合には、Hガス雰囲気にて成膜する必要があるが、導電性を必要としない透明膜12の場合、Hガス雰囲気、HOガス(水蒸気)雰囲気のいずれであってもよい。
このように、HガスおよびHOガス(H+HO)雰囲気下で成膜された低屈折率の透明膜12は、比抵抗が低いので透明導電膜を兼ねることができる。この場合、透明導電膜3は不要になる。
Thus, the specific resistance (conductivity) of the obtained transparent film 12 also changes by making the inside of the film formation chamber 23 into H 2 gas and / or H 2 O gas (water vapor) atmosphere. Therefore, in the case of the transparent film 12 that requires conductivity, it is necessary to form the film in an H 2 gas atmosphere. However, in the case of the transparent film 12 that does not require conductivity, an H 2 gas atmosphere, H 2 O Any of gas (water vapor) atmospheres may be used.
Thus, since the low refractive index transparent film 12 formed in an atmosphere of H 2 gas and H 2 O gas (H 2 + H 2 O) has a low specific resistance, it can also serve as a transparent conductive film. In this case, the transparent conductive film 3 becomes unnecessary.

一方、HOガス雰囲気下で成膜された低屈折率の透明膜12は、比抵抗が高いので、透明導電膜3が必要となる。
次に、高比抵抗かつ低屈折率の透明膜12上に透明導電膜3を成膜する方法について説明する。
On the other hand, the transparent film 12 having a low refractive index formed in an H 2 O gas atmosphere has a high specific resistance, and thus the transparent conductive film 3 is necessary.
Next, a method for forming the transparent conductive film 3 on the transparent film 12 having a high specific resistance and a low refractive index will be described.

「透明導電膜の成膜」
透明導電膜3を成膜するために、上記の酸化亜鉛系のターゲット27を用い、上記の反射防止膜と同様にして、基板26の温度を100℃〜600℃の温度範囲内とし、スパッタガス導入手段15aによりAr等のスパッタガスを導入するとともに、水素ガス導入手段15b〜水蒸気導入手段15dのうちいずれか2つまたは3つを用いて、水素ガス、酸素ガス、水蒸気の群から選択される2種または3種のガスを導入する。
"Deposition of transparent conductive film"
In order to form the transparent conductive film 3, the zinc oxide target 27 is used, the temperature of the substrate 26 is set within a temperature range of 100 ° C. to 600 ° C. in the same manner as the antireflection film, and the sputtering gas is used. A sputtering gas such as Ar is introduced by the introducing means 15a, and any two or three of the hydrogen gas introducing means 15b to the water vapor introducing means 15d are selected from the group of hydrogen gas, oxygen gas, and water vapor. Two or three gases are introduced.

ここで、水素ガスと酸素ガスを選択した場合、水素ガスの分圧(PH2)と酸素ガスの分圧(PO2)との比R(PH2/PO2)が、
R=PH2/PO2≧5 ……(3)
を満たす場合、成膜室23内の雰囲気は、水素ガス濃度が酸素ガス濃度の5倍以上の反応性ガス雰囲気となり、この反応性ガス雰囲気がR=PH2/PO2≧5を満たすことで、比抵抗1.0×10μΩ・cm以下の透明導電膜が得られる。
Here, if you choose the hydrogen gas and oxygen gas, partial pressures of (P H2) and oxygen gas of hydrogen gas (P O2) ratio of R (P H2 / P O2) is,
R = P H2 / P O2 ≧ 5 (3)
When the above condition is satisfied, the atmosphere in the film forming chamber 23 is a reactive gas atmosphere in which the hydrogen gas concentration is five times or more the oxygen gas concentration, and this reactive gas atmosphere satisfies R = P H2 / P O2 ≧ 5. A transparent conductive film having a specific resistance of 1.0 × 10 3 μΩ · cm or less is obtained.

また、水素ガスと水蒸気(ガス)を選択した場合、水素ガスの分圧(PH2)と水蒸気(ガス)の分圧(PH2O)との比R(PH2/PH2O)が、
R=PH2/PH2O≧5 ……(4)
を満たす場合、成膜室23内の雰囲気は、水素ガス濃度が水蒸気濃度の5倍以上の反応性ガス雰囲気となり、この反応性ガス雰囲気がR=PH2/PH2O≧5を満たすことで、比抵抗1.0×10μΩ・cm以下の透明導電膜が得られる。
Also, if you choose the hydrogen gas and water vapor (gas), the partial pressure of hydrogen gas (P H2) and water vapor ratio R (P H2 / P H2O) with the partial pressure of (gas) (P H2 O) is,
R = P H2 / P H2O ≧ 5 (4)
When satisfying, the atmosphere in the film forming chamber 23 is a reactive gas atmosphere in which the hydrogen gas concentration is five times or more the water vapor concentration, and this reactive gas atmosphere satisfies R = P H2 / P H2O ≧ 5, A transparent conductive film having a specific resistance of 1.0 × 10 3 μΩ · cm or less is obtained.

次いで、電源34によりターゲット27に340V以下のスパッタ電圧、好ましくは直流電圧に高周波電圧を重畳したスパッタ電圧を印加する。
これにより、基板26上にプラズマが発生し、このプラズマにより励起されたAr等のスパッタガスのイオンがターゲット27に衝突し、このターゲット27からアルミニウム添加酸化亜鉛(AZO)、ガリウム添加酸化亜鉛(GZO)等の酸化亜鉛系材料を構成する原子を飛び出させ、透明膜12上に酸化亜鉛系材料からなる透明導電膜3を成膜する。
Next, a sputtering voltage of 340 V or less, preferably a sputtering voltage in which a high frequency voltage is superimposed on a DC voltage is applied to the target 27 by the power source 34.
As a result, plasma is generated on the substrate 26, and ions of a sputtering gas such as Ar excited by the plasma collide with the target 27. From the target 27, aluminum-added zinc oxide (AZO), gallium-added zinc oxide (GZO) The atoms constituting the zinc oxide-based material such as) are ejected to form the transparent conductive film 3 made of the zinc oxide-based material on the transparent film 12.

この成膜の過程では、成膜室23内の雰囲気が、水素ガス、酸素ガス、水蒸気の群から選択される2種または3種からなる反応性ガス雰囲気となり、よって、この反応性ガス雰囲気下にてスパッタを行えば、得られた透明導電膜3は、酸化亜鉛結晶中の酸素空孔の数が制御されて、所望の導電率を有する膜となり、その比抵抗も低下し所望の比抵抗の値となる。   In this film forming process, the atmosphere in the film forming chamber 23 becomes a reactive gas atmosphere consisting of two or three kinds selected from the group of hydrogen gas, oxygen gas, and water vapor. The resulting transparent conductive film 3 is controlled in the number of oxygen vacancies in the zinc oxide crystal to become a film having a desired conductivity, and its specific resistance is lowered and the desired specific resistance is reduced. It becomes the value of.

特に、成膜室23内の各ガスの濃度が、水素ガス濃度が酸素ガス濃度の5倍以上となっている場合、水素ガスと酸素ガスとの比が調和した反応性ガス雰囲気となり、よって、この反応性ガス雰囲気下にてスパッタを行えば、得られた透明導電膜3は、酸化亜鉛結晶中の酸素空孔の数が高度に制御されて、所望の導電率を有する膜となり、その比抵抗もITO膜相当にまで低下し、所望の比抵抗の値となる。
また、得られた透明導電膜3は、金属光沢が生じる虞も無く、可視光線に対する透明性を維持することとなる。
このようにして、比抵抗が低くかつ可視光線に対する透明性が良好な酸化亜鉛系の透明導電膜3が形成された基板26が得られる。
In particular, when the concentration of each gas in the film forming chamber 23 is 5 times or more than the oxygen gas concentration, a reactive gas atmosphere in which the ratio of the hydrogen gas to the oxygen gas is harmonized is obtained. If sputtering is performed in this reactive gas atmosphere, the obtained transparent conductive film 3 is a film having a desired conductivity by highly controlling the number of oxygen vacancies in the zinc oxide crystal. The resistance also decreases to the equivalent of the ITO film, and becomes a desired specific resistance value.
Moreover, the obtained transparent conductive film 3 maintains the transparency with respect to visible light, without a possibility of producing metallic luster.
In this way, the substrate 26 on which the zinc oxide-based transparent conductive film 3 having a low specific resistance and good transparency to visible light is formed is obtained.

次に、本実施形態の酸化亜鉛系の透明導電膜及び反射防止膜の製造方法について、本発明者等が行った実験結果について説明する。
5インチ×16インチの大きさのAlを2質量%添加したアルミニウム添加酸化亜鉛(AZO)ターゲットを用い、このターゲットを直流(DC)電圧を印加する平行平板型のカソード32にロウ材で固定した。次いで、仕込み/取り出し室22に無アルカリガラス基板を入れて仕込み/取り出し室22内を粗引き排気手段24で粗真空引きし、次いで、この無アルカリガラス基板を高真空排気手段33で高真空引きした成膜室23に搬入し、AZOターゲットに対向配置させた。
Next, the experimental results conducted by the present inventors will be described for the method of manufacturing the zinc oxide-based transparent conductive film and antireflection film of the present embodiment.
An aluminum-added zinc oxide (AZO) target to which 2% by mass of Al 2 O 3 having a size of 5 inches × 16 inches is added is used as a brazing material to a parallel plate cathode 32 to which a direct current (DC) voltage is applied. Fixed with. Next, a non-alkali glass substrate is placed in the preparation / removal chamber 22, and the inside of the preparation / removal chamber 22 is roughly evacuated by the rough evacuation unit 24. The film formation chamber 23 was carried and placed opposite to the AZO target.

次いで、ガス導入手段35により、Arガスを5mTorrの圧力になるよう導入した後、HOガスの分圧が5×10−5Torr、Oガスの分圧が1×10−5Torr、のいずれかになるように導入し、HOガスまたはOガスの雰囲気下で、カソード32に電源34により1kWの電力を印加することにより、カソード32に取り付けたAZOターゲットをスパッタし、無アルカリガラス基板上にAZO膜を堆積させた。 Next, after introducing Ar gas to a pressure of 5 mTorr by the gas introduction means 35, the partial pressure of H 2 O gas is 5 × 10 −5 Torr, the partial pressure of O 2 gas is 1 × 10 −5 Torr, The AZO target attached to the cathode 32 is sputtered by applying 1 kW of electric power to the cathode 32 from the power source 34 in an atmosphere of H 2 O gas or O 2 gas. An AZO film was deposited on an alkali glass substrate.

図5は、無加熱成膜におけるHOガス(水蒸気)の効果を示すグラフであり、図中、Aは反応性ガスを導入しない場合の酸化亜鉛系透明導電膜の透過率を、BはHOガスの分圧が5×10−5Torrになるように導入した場合の酸化亜鉛系透明導電膜の透過率を、CはOガスの分圧が1×10−5Torrになるように導入した場合の酸化亜鉛系透明導電膜の透過率を、それぞれ示している。 FIG. 5 is a graph showing the effect of H 2 O gas (water vapor) in non-heated film formation, in which A represents the transmittance of the zinc oxide-based transparent conductive film when no reactive gas is introduced, and B represents The transmissivity of the zinc oxide-based transparent conductive film when introduced so that the partial pressure of H 2 O gas is 5 × 10 −5 Torr, C is the partial pressure of O 2 gas is 1 × 10 −5 Torr The transmittance of the zinc oxide-based transparent conductive film when introduced as described above is shown.

反応性ガスを導入しない場合、透明導電膜の膜厚は207.9nm、比抵抗は1576μΩcmであった。
また、HOガスを導入した場合、透明導電膜の膜厚は204.0nm、比抵抗は64464μΩcmであった。
また、Oガスを導入した場合、透明導電膜の膜厚は208.5nm、比抵抗は2406μΩcmであった。
When no reactive gas was introduced, the film thickness of the transparent conductive film was 207.9 nm, and the specific resistance was 1576 μΩcm.
When H 2 O gas was introduced, the film thickness of the transparent conductive film was 204.0 nm, and the specific resistance was 64464 μΩcm.
When O 2 gas was introduced, the film thickness of the transparent conductive film was 208.5 nm and the specific resistance was 2406 μΩcm.

図5によれば、HOガスを導入したことにより、透過率のピーク波長を膜厚を変えずに変更することができることが分かった。また、反応性ガスを導入しないAに比べ全体的に透過率も上昇していた。
また、HOガスを導入した場合、比抵抗が高く、抵抗劣化が大きくなるが、透過率が高いことから、反射防止膜等のような低抵抗が要求されない光学部材に適用可能であることが分かった。
さらに、HOガスの無導入と導入もしくは導入量を変化させた成膜条件を繰り返し行うことで、屈折率が変化した積層構造の光デバイスを1枚のターゲットで得られることが分かった。
According to FIG. 5, it was found that the peak wavelength of transmittance can be changed without changing the film thickness by introducing H 2 O gas. Moreover, the transmittance was also increased as a whole compared with A in which no reactive gas was introduced.
In addition, when H 2 O gas is introduced, the specific resistance is high and the resistance deterioration is large, but since the transmittance is high, it can be applied to an optical member that does not require low resistance such as an antireflection film. I understood.
Furthermore, it was found that an optical device having a laminated structure with a changed refractive index can be obtained with a single target by repeatedly performing the film forming conditions with no introduction of H 2 O gas and introduction or the amount of introduction changed.

図6は、図5中のBとCのスペクトルから算出した屈折率を用いて光学設計を行った反射防止膜の反射率のシミュレーション結果を示すグラフである。
ここでは、図5中のCのスペクトルから求められた波長のピーク値(λ)796nmと、膜厚(d)208.5nmの各値を、簡易的に式「2nd=mλ」(式中、dは膜厚、λは波長、n、mは整数)に代入してm=1とした場合の高屈折率の透明膜の屈折率(n)を算出したところ、1.91であった。
一方、図5中のBのスペクトルから求められた波長のピーク値(λ)668nmと、膜厚(d)204.0nmの各値を、簡易的に式「2nd=mλ」(式中、dは膜厚、λは波長、n、mは整数)に代入してm=1とした場合の低屈折率の透明膜の屈折率(n)を算出したところ、1.64であった。
FIG. 6 is a graph showing a simulation result of the reflectance of the antireflection film that has been optically designed using the refractive index calculated from the spectra of B and C in FIG.
Here, the peak value (λ) 796 nm of the wavelength obtained from the spectrum of C in FIG. 5 and each value of the film thickness (d) 208.5 nm are simply expressed by the equation “2nd = mλ” (where, The refractive index (n) of the transparent film having a high refractive index was calculated to be 1.91 when d is a film thickness, λ is a wavelength, and n and m are integers, and m = 1.
On the other hand, the wavelength peak value (λ) 668 nm obtained from the spectrum of B in FIG. 5 and the film thickness (d) 204.0 nm are simply expressed by the equation “2nd = mλ” (where d Is a film thickness, λ is a wavelength, and n and m are integers). When m = 1, the refractive index (n) of the transparent film having a low refractive index is calculated to be 1.64.

次いで、ガラス基板上に、屈折率(n)が1.91の高屈折率の透明膜を、膜厚(d)が64.0nmになるように成膜し、この高屈折率の透明膜上に屈折率(n)が1.64の低屈折率の透明膜を、膜厚(d)が89.5nmになるように成膜した。
この図6によれば、波長(λ)が550nmの場合、反射防止膜の反射率が0.167%となることが分かり、積層構造の反射防止膜を1つのターゲットを用いて連続して成膜することができることが分かった。
Next, a transparent film having a high refractive index with a refractive index (n) of 1.91 is formed on the glass substrate so that the film thickness (d) is 64.0 nm. A low refractive index transparent film having a refractive index (n) of 1.64 was formed so as to have a film thickness (d) of 89.5 nm.
According to FIG. 6, it can be seen that when the wavelength (λ) is 550 nm, the reflectance of the antireflection film is 0.167%, and the multilayered antireflection film is continuously formed using one target. It was found that the film can be made.

次いで、無アルカリガラス基板を250℃に加熱した以外は上記と同様にして無アルカリガラス基板上にAZO膜を堆積させた。
図7は、基板温度を250℃とした加熱成膜におけるHOガス(水蒸気)の効果を示すグラフであり、図中、Aは反応性ガスを導入しない場合の酸化亜鉛系透明導電膜の透過率を、BはHOガスの分圧が5×10−5Torrになるように導入した場合の酸化亜鉛系透明導電膜の透過率を、CはOガスの分圧が1×10−5Torrになるように導入した場合の酸化亜鉛系透明導電膜の透過率を、それぞれ示している。なお、カソードとしては、直流(DC)電圧を印加する平行平板型のカソードを用いた。
Next, an AZO film was deposited on the alkali-free glass substrate in the same manner as described above except that the alkali-free glass substrate was heated to 250 ° C.
FIG. 7 is a graph showing the effect of H 2 O gas (water vapor) in heating film formation with a substrate temperature of 250 ° C., where A is the zinc oxide-based transparent conductive film when no reactive gas is introduced. The transmittance is B, the transmittance of the zinc oxide-based transparent conductive film when introduced so that the partial pressure of H 2 O gas is 5 × 10 −5 Torr, and C is the partial pressure of O 2 gas is 1 ×. The transmittance of the zinc oxide-based transparent conductive film when introduced so as to be 10 −5 Torr is shown. As the cathode, a parallel plate type cathode to which a direct current (DC) voltage was applied was used.

反応性ガスを導入しない場合、透明導電膜の膜厚は201.6nm、比抵抗は766μΩcmであった。
また、HOガスを導入した場合、透明導電膜の膜厚は183.0nm、比抵抗は6625μΩcmであった。
また、Oガスを導入した場合、透明導電膜の膜厚は197.3nm、比抵抗は2214μΩcmであった。
When no reactive gas was introduced, the film thickness of the transparent conductive film was 201.6 nm, and the specific resistance was 766 μΩcm.
When H 2 O gas was introduced, the film thickness of the transparent conductive film was 183.0 nm and the specific resistance was 6625 μΩcm.
When O 2 gas was introduced, the film thickness of the transparent conductive film was 197.3 nm and the specific resistance was 2214 μΩcm.

図7によれば、加熱成膜においても、無加熱成膜と同様の効果が得られることが分かった。
Oガスを導入した場合、膜厚が若干薄くなっているが、膜厚の干渉によるピーク波長のシフト以上に、ピーク波長がシフトしていることから、基板温度を250℃に加熱した場合においても、無加熱と同様の効果が得られることが分かった。
According to FIG. 7, it was found that the same effect as in the non-heated film formation can be obtained in the heat film formation.
When H 2 O gas is introduced, the film thickness is slightly reduced, but when the substrate temperature is heated to 250 ° C. because the peak wavelength is shifted more than the peak wavelength shift due to film thickness interference. It was also found that the same effect as that obtained without heating can be obtained.

次いで、HOガスをHガスに替え、カソードとして直流(DC)電圧と高周波(RF)電圧を重畳可能な平行平板型のカソードを用い、電源34により1kWのDC電力に350Wの高周波(RF)電力を重畳させたスパッタ電力をカソード12に印加し、4Aの定電流制御とした以外は上記と同様にして無アルカリガラス基板上にAZO膜を堆積させた。 Next, H 2 O gas is replaced with H 2 gas, a parallel plate type cathode capable of superimposing a direct current (DC) voltage and a high frequency (RF) voltage is used as a cathode, and a high frequency (350 W) is applied to DC power of 1 kW by a power source 34. An AZO film was deposited on a non-alkali glass substrate in the same manner as described above except that sputtering power superimposed with (RF) power was applied to the cathode 12 and constant current control of 4 A was performed.

図8は、基板温度を250℃とした加熱成膜においてHガスとOガスを同時に導入した場合の効果を示すグラフであり、図中、AはHガスの分圧が15×10−5Torr、Oガスの分圧が1×10−5Torrになるよう同時に導入した場合の酸化亜鉛系透明導電膜の透過率を、BはOガスの分圧が1×10−5Torrになるよう導入した場合の酸化亜鉛系透明導電膜の透過率を、それぞれ示している。 FIG. 8 is a graph showing the effect when H 2 gas and O 2 gas are simultaneously introduced in the thermal film formation at a substrate temperature of 250 ° C., where A is the partial pressure of H 2 gas is 15 × 10. −5 Torr, O 2 gas partial pressure is 1 × 10 −5 Torr when introduced simultaneously, the transmittance of the zinc oxide-based transparent conductive film is B, O 2 gas partial pressure is 1 × 10 −5 The transmittance of the zinc oxide-based transparent conductive film when introduced so as to be Torr is shown.

ガスとOガスを同時に導入した場合、透明導電膜の膜厚は211.1nmであった。
また、Oガスのみを導入した場合、透明導電膜の膜厚は208.9nmであった。
図8によれば、HガスとOガスを同時に導入した場合、Oガスのみを導入した場合と比べて、膜厚の干渉によるピーク波長のシフト以上に、ピーク波長がシフトしていることが分かった。また、透過率も向上していることが分かった。
When H 2 gas and O 2 gas were introduced at the same time, the film thickness of the transparent conductive film was 211.1 nm.
When only O 2 gas was introduced, the film thickness of the transparent conductive film was 208.9 nm.
According to FIG. 8, when the H 2 gas and the O 2 gas are introduced at the same time, the peak wavelength is shifted more than the shift of the peak wavelength due to the film thickness interference as compared with the case where only the O 2 gas is introduced. I understood that. Moreover, it turned out that the transmittance | permeability is also improving.

図9は、基板温度を250℃とした加熱成膜においてHガスとOガスを同時に導入した場合の効果を示すグラフであり、Oガスの分圧を1×10−5Torr(流量換算の分圧)に固定し、Hガスの分圧を0〜15×10−5Torr(流量換算の分圧)の間で変化させた場合の酸化亜鉛系透明導電膜の比抵抗を示している。なお、透明導電膜の膜厚は概ね200nmであった。
この図によれば、Hガスの圧力が0Torrから2.0×10−5Torrまでは比抵抗が急激に低下するが、2.0×10−5Torrを超えると比抵抗が安定してくることが分かった。
同一条件で反応性ガスを導入しない場合の透明導電膜の比抵抗は422μΩ・cmであるから、HガスとOガスを同時に導入した場合においても、比抵抗の劣化が小さいことが分かった。
FIG. 9 is a graph showing the effect when H 2 gas and O 2 gas are introduced at the same time in heating film formation with a substrate temperature of 250 ° C., and the partial pressure of O 2 gas is 1 × 10 −5 Torr (flow rate). The specific resistance of the zinc oxide-based transparent conductive film when the H 2 gas partial pressure is changed between 0 and 15 × 10 −5 Torr (flow rate partial pressure). ing. The film thickness of the transparent conductive film was approximately 200 nm.
According to this figure, the specific resistance sharply decreases when the pressure of H 2 gas is from 0 Torr to 2.0 × 10 −5 Torr, but when the pressure exceeds 2.0 × 10 −5 Torr, the specific resistance is stabilized. I knew it would come.
When the reactive gas was not introduced under the same conditions, the specific resistance of the transparent conductive film was 422 μΩ · cm. Therefore, it was found that even when H 2 gas and O 2 gas were introduced at the same time, the specific resistance was hardly deteriorated. .

特に、ディスプレイ等に使用される透明導電膜では、可視光領域での透過率が高いことに加え、低抵抗であることが求められる。一般的なディスプレイの透明電極は1.0×10μΩ・cm以下が求められる。図9において比抵抗が1.0×10μΩ・cm以下となるのは、Hガスの圧力が5.0×10−5Torr以上の場合である。Oガスの圧力は1×10−5Torrであるから、比抵抗を1.0×10μΩ・cm以下とするために、R=PH2/PO2≧5とすることが好ましいことが分かる。 In particular, a transparent conductive film used for a display or the like is required to have low resistance in addition to high transmittance in the visible light region. The transparent electrode of a general display is required to be 1.0 × 10 3 μΩ · cm or less. In FIG. 9, the specific resistance is 1.0 × 10 3 μΩ · cm or less when the pressure of the H 2 gas is 5.0 × 10 −5 Torr or more. Since the pressure of the O 2 gas is 1 × 10 −5 Torr, it is preferable that R = P H2 / P O2 ≧ 5 in order to set the specific resistance to 1.0 × 10 3 μΩ · cm or less. I understand.

図10は、無加熱成膜におけるHガスの効果を示すグラフであり、図中、AはHガスの分圧が3×10−5Torrとなるように導入した場合の酸化亜鉛系透明導電膜の透過率を、BはOガスの分圧が1.125×10−5Torrになるように導入した場合の酸化亜鉛系透明導電膜の透過率を、それぞれ示している。なお、カソードとしては、直流(DC)電圧を印加する対向型のカソードを用いた。 FIG. 10 is a graph showing the effect of H 2 gas in non-heated film formation, in which A is a zinc oxide-based transparent when introduced so that the partial pressure of H 2 gas is 3 × 10 −5 Torr. B shows the transmittance of the conductive film, and B shows the transmittance of the zinc oxide-based transparent conductive film when introduced so that the partial pressure of O 2 gas becomes 1.125 × 10 −5 Torr. As the cathode, a counter-type cathode to which a direct current (DC) voltage was applied was used.

ガスを導入した場合、透明導電膜の膜厚は191.5nm、比抵抗は913μΩcmであった。
また、Oガスを導入した場合、透明導電膜の膜厚は206.4nm、比抵抗は3608μΩcmであった。
図10によれば、Hガスを導入したことにより、透過率のピーク波長を膜厚を変えずに変更することができることが分かった。
また、透過率もOガスを導入した場合と比べて高いことが分かった。
以上により、Hガスを導入したプロセスは、Hガス導入量を最適化することにより、高透過率かつ低い比抵抗の酸化亜鉛系透明導電膜が得られることが分かった。
When H 2 gas was introduced, the film thickness of the transparent conductive film was 191.5 nm and the specific resistance was 913 μΩcm.
When O 2 gas was introduced, the film thickness of the transparent conductive film was 206.4 nm and the specific resistance was 3608 μΩcm.
According to FIG. 10, it was found that the peak wavelength of transmittance can be changed without changing the film thickness by introducing H 2 gas.
Further, transmittance was found to be higher than the case of introducing O 2 gas.
Thus, the process of introducing H 2 gas, by optimizing the H 2 gas introduction rate, zinc oxide-based transparent conductive film having a high transmittance and low specific resistance could be obtained.

本実施形態の反射防止膜の成膜方法によれば、水素ガス、酸素ガス、水蒸気の群から選択される2種または3種を含む反応性ガス雰囲気中にてスパッタを行うので、可視光線に対する透明性に優れた酸化亜鉛系の反射防止膜1及び比抵抗が低く、可視光線に対する透明性に優れた酸化亜鉛系の透明導電膜3を容易に成膜することができる。   According to the film formation method of the antireflection film of this embodiment, since sputtering is performed in a reactive gas atmosphere containing two or three kinds selected from the group of hydrogen gas, oxygen gas, and water vapor, The zinc oxide-based antireflection film 1 excellent in transparency and the zinc oxide-based transparent conductive film 3 having low specific resistance and excellent transparency to visible light can be easily formed.

本実施形態の成膜装置によれば、ガス導入手段35を、Ar等のスパッタガスを導入するスパッタガス導入手段35aと、水素ガスを導入する水素ガス導入手段35bと、酸素ガスを導入する酸素ガス導入手段35cと、水蒸気を導入する水蒸気導入手段35dとにより構成したので、これらスパッタガス導入手段35a〜水蒸気導入手段35dを制御することにより、酸化亜鉛系の反射防止膜1や透明導電膜3を成膜する際の雰囲気を、還元性ガスと酸化性ガスとの比が調和した反応性ガス雰囲気とすることができる。
したがって、従来の成膜装置の一部を改良するだけで、酸化亜鉛系の反射防止膜や透明導電膜を成膜することができる。
According to the film forming apparatus of the present embodiment, the gas introduction means 35 includes a sputtering gas introduction means 35a for introducing a sputtering gas such as Ar, a hydrogen gas introduction means 35b for introducing hydrogen gas, and an oxygen for introducing oxygen gas. Since the gas introduction means 35c and the water vapor introduction means 35d for introducing water vapor are configured, the zinc oxide antireflection film 1 and the transparent conductive film 3 are controlled by controlling the sputtering gas introduction means 35a to the water vapor introduction means 35d. The atmosphere in forming the film can be a reactive gas atmosphere in which the ratio of the reducing gas to the oxidizing gas is harmonized.
Therefore, it is possible to form a zinc oxide antireflection film or a transparent conductive film only by improving a part of the conventional film forming apparatus.

なお、本実施形態の反射防止膜1では、透明基板2の表面2aに、高屈折率の透明膜11、低屈折率の透明膜12を順次成膜した2層構造の反射防止膜としたが、反射防止膜1の積層構造は上記の2層構造に限定されることなく、要求される反射防止膜の反射防止性能を満たすように3層構造以上の多層構造としてもよい。例えば、高屈折率の透明膜11及び低屈折率の透明膜12を複数回、繰り返し成膜した多層構造としてもよい。   In the antireflection film 1 of this embodiment, the antireflection film has a two-layer structure in which a transparent film 11 having a high refractive index and a transparent film 12 having a low refractive index are sequentially formed on the surface 2a of the transparent substrate 2. The laminated structure of the antireflection film 1 is not limited to the above two-layer structure, and may be a multilayer structure of three or more layers so as to satisfy the required antireflection performance of the antireflection film. For example, a multilayer structure in which a transparent film 11 having a high refractive index and a transparent film 12 having a low refractive index are repeatedly formed a plurality of times may be used.

「第2の実施形態」
図11は、本発明の第2の実施形態の反射防止膜の成膜に用いられるインターバック式のマグネトロンスパッタ装置(成膜装置)の成膜室の主要部を示す断面図である。
このマグネトロンスパッタ装置41が、上記のスパッタ装置21と異なる点は、成膜室23の一方の側面23bに酸化亜鉛系材料のターゲット27を保持し所望の磁界を発生するスパッタカソード機構(ターゲット保持手段)42を縦型に設けた点である。
“Second Embodiment”
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a main part of a film forming chamber of an inter-back magnetron sputtering apparatus (film forming apparatus) used for forming an antireflection film according to the second embodiment of the present invention.
The magnetron sputtering apparatus 41 is different from the sputtering apparatus 21 described above in that a sputtering cathode mechanism (target holding means) that holds a target 27 of a zinc oxide-based material on one side surface 23b of the film forming chamber 23 and generates a desired magnetic field. ) 42 is provided vertically.

スパッタカソード機構42は、ターゲット27をロウ材等でボンディング(固定)した背面プレート43と、背面プレート43の裏面に沿って配置された磁気回路(磁界発生手段)44とを備えている。この磁気回路44は、ターゲット27の表面に水平磁界を発生させるもので、複数の磁気回路ユニット(図11では2つ)44a、44bがブラケット45により連結されて一体化され、磁気回路ユニット44a、44bそれぞれは、背面プレート43側の表面の極性が相互に異なる第1磁石46および第2磁石47とこれらを装着するヨーク48とを備えている。   The sputter cathode mechanism 42 includes a back plate 43 in which the target 27 is bonded (fixed) with a brazing material or the like, and a magnetic circuit (magnetic field generating means) 44 disposed along the back surface of the back plate 43. The magnetic circuit 44 generates a horizontal magnetic field on the surface of the target 27. A plurality of magnetic circuit units (two in FIG. 11) 44a and 44b are connected and integrated by a bracket 45, and the magnetic circuit unit 44a, Each of 44b includes a first magnet 46 and a second magnet 47 having different polarities on the surface on the back plate 43 side, and a yoke 48 for mounting them.

この磁気回路44では、背面プレート43側の極性が異なる第1磁石46および第2磁石47により、磁力線49で表される磁界が発生する。これにより、第1磁石46と第2磁石47との間におけるターゲット27の表面においては、垂直磁界が0(水平磁界が最大)となる位置50が発生する。この位置50に高密度プラズマが生成することで、成膜速度を向上しうるようになっている。
このターゲット27の表面における水平磁界の強度の最大値は、600ガウス以上であることが好ましい。水平磁界の強度の最大値を、600ガウス以上とすることで放電電圧を下げることができる。
In the magnetic circuit 44, a magnetic field represented by a magnetic force line 49 is generated by the first magnet 46 and the second magnet 47 having different polarities on the back plate 43 side. Thereby, on the surface of the target 27 between the first magnet 46 and the second magnet 47, a position 50 where the vertical magnetic field is 0 (the horizontal magnetic field is maximum) is generated. The high-density plasma is generated at the position 50, so that the film forming speed can be improved.
The maximum value of the horizontal magnetic field intensity on the surface of the target 27 is preferably 600 gauss or more. The discharge voltage can be lowered by setting the maximum value of the horizontal magnetic field strength to 600 gauss or more.

本実施形態のマグネトロンスパッタ装置41においても、第1の実施形態のスパッタ装置21と同様の効果を奏することができる。
しかも、成膜室23の一方の側面23bに所望の磁界を発生するスパッタカソード機構42を縦型に設けたので、スパッタ電圧を340V以下とし、ターゲット27表面における水平磁界強度の最大値を600ガウス以上とすることにより、結晶格子の整った酸化亜鉛系の反射防止膜や透明導電膜を成膜することができる。
この酸化亜鉛系の反射防止膜や透明導電膜は、成膜後に高温でアニール処理を行っても酸化され難く、透過率の低下や比抵抗の増加を抑制することができ、耐熱性に優れた酸化亜鉛系の反射防止膜や透明導電膜を得ることができる。
The magnetron sputtering apparatus 41 of the present embodiment can achieve the same effects as the sputtering apparatus 21 of the first embodiment.
In addition, since the sputtering cathode mechanism 42 for generating a desired magnetic field is provided on the one side surface 23b of the film forming chamber 23 in a vertical type, the sputtering voltage is set to 340 V or less, and the maximum horizontal magnetic field strength on the surface of the target 27 is 600 gauss. With the above process, a zinc oxide-based antireflection film or a transparent conductive film with a well-organized crystal lattice can be formed.
This zinc oxide-based antireflection film and transparent conductive film are hardly oxidized even after annealing at a high temperature after film formation, can suppress a decrease in transmittance and an increase in specific resistance, and have excellent heat resistance. A zinc oxide-based antireflection film or a transparent conductive film can be obtained.

「第3の実施形態」
図12は、本発明の第3の実施形態のカルーセル式のスパッタ装置(成膜装置)を示す概略構成図である。
このスパッタ装置51は、成膜室(真空容器)52内に、この成膜室52の中心軸を中心として回転するとともに、その外周面に複数の基板26を着脱可能に支持する基板ホルダ53(図12では4個)を有する略円筒状の回転体54が設けられ、さらに、成膜室52の内側面に、酸化亜鉛系材料のターゲット27を保持し所望のスパッタ電圧を印加する複数のカソード32(図12では2個)が設けられ、回転体54をその軸を中心として回転させてカソード32に対向する位置に停止させた場合に、この回転体54の基板ホルダ53に支持された基板26が、カソード32に保持されるターゲット27と対向するようになっている。
“Third Embodiment”
FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing a carousel type sputtering apparatus (film forming apparatus) according to a third embodiment of the present invention.
The sputtering apparatus 51 rotates in a film forming chamber (vacuum container) 52 around the central axis of the film forming chamber 52 and supports a plurality of substrates 26 on its outer peripheral surface in a detachable manner. 12 are provided, and a plurality of cathodes that hold a target 27 of a zinc oxide-based material and apply a desired sputtering voltage to the inner surface of the film forming chamber 52. 32 (two in FIG. 12) are provided, and when the rotating body 54 is rotated about its axis and stopped at a position facing the cathode 32, the substrate supported by the substrate holder 53 of the rotating body 54 26 faces the target 27 held by the cathode 32.

この成膜室52には、この室内を2つのスパッタ領域S、Sに区画する仕切板55が設けられ、これら2つのスパッタ領域S、S各々には、粗引き排気手段24及び高真空排気手段33が設けられ、さらに、スパッタガス導入手段35aと水素ガス導入手段35bと酸素ガス導入手段35cと水蒸気を導入する水蒸気導入手段35dとを備えたガス導入手段35が設けられている。 The film forming chamber 52, the partition plate 55 is provided for partitioning the chamber into two sputter areas S 1, S 2, these two sputter areas S 1, S 2 each, rough exhaust means 24 and A high vacuum evacuation unit 33 is provided, and a gas introduction unit 35 including a sputtering gas introduction unit 35a, a hydrogen gas introduction unit 35b, an oxygen gas introduction unit 35c, and a water vapor introduction unit 35d for introducing water vapor is further provided. .

この成膜室52では、スパッタ領域Sに、ガス導入手段35によりArガスの導入、Oガスを含むArガス(Ar+O)の導入、のいずれか一方、あるいは双方を行うことにより、このスパッタ領域S内をArガスまたはOガスを含むArガス(Ar+O)雰囲気とし、この雰囲気下にてスパッタリングを行うことにより、基板26上に所望の高屈折率を有する高屈折率の透明膜11を成膜する。 In this film forming chamber 52, by introducing one or both of Ar gas introduction, Ar gas containing O 2 gas (Ar + O 2 ), or both into the sputtering region S 1 , The sputtering region S 1 is made to have an Ar gas (Ar + O 2 ) atmosphere containing Ar gas or O 2 gas, and sputtering is performed in this atmosphere, whereby a high refractive index transparent material having a desired high refractive index on the substrate 26. A film 11 is formed.

次いで、回転体54をその軸を中心として回転させて、この高屈折率の透明膜11が成膜された基板26をスパッタ領域Sに移動させ、このスパッタ領域Sに、ガス導入手段35によりHガスの導入、HOガス(水蒸気)の導入、のいずれか一方、あるいは双方を行うことにより、このスパッタ領域S内をHガスおよび/またはHOガス(水蒸気)雰囲気とし、この雰囲気下にてスパッタリングを行うことにより、高屈折率の透明膜11上に所望の低屈折率を有する低屈折率の透明膜12を成膜する。
以上により、上記のスパッタ装置51を用いて、第1の実施形態の酸化亜鉛系の反射防止膜1を成膜することができる。
Then, by rotating the rotating member 54 about its axis, a substrate 26 having a transparent film 11 of the high refractive index has been deposited is moved to the sputtering region S 2, this sputter region S 2, the gas introducing means 35 the introduction of H 2 gas, the introduction of the H 2 O gas (water vapor), either one, or by performing both, the sputter area S in 2 H 2 gas and / or the H 2 O gas (water vapor) atmosphere The low refractive index transparent film 12 having a desired low refractive index is formed on the high refractive index transparent film 11 by performing sputtering in this atmosphere.
As described above, the zinc oxide antireflection film 1 according to the first embodiment can be formed using the sputtering apparatus 51.

また、この成膜室52では、スパッタ領域S、S全体に、ガス導入手段35によりArガスの導入、Oガスを含むArガス(Ar+O)の導入、のいずれか一方、あるいは双方を行い、この雰囲気下にて基板26を回転させてスパッタリングを行うことにより、基板26上に高屈折率の透明膜11を成膜し、次いで、スパッタ領域S、S全体に、ガス導入手段35によりHガスの導入、HOガス(水蒸気)の導入、のいずれか一方、あるいは双方を行い、この変更された雰囲気下にて基板26を回転させてスパッタリングを行うことによっても、第1の実施形態の酸化亜鉛系の反射防止膜1を成膜することができる。 In the film forming chamber 52, either or both of Ar gas introduction and Ar gas containing O 2 gas (Ar + O 2 ) are introduced into the entire sputtering regions S 1 and S 2 by the gas introduction means 35. In this atmosphere, the substrate 26 is rotated to perform sputtering, whereby the transparent film 11 having a high refractive index is formed on the substrate 26. Then, gas is introduced into the entire sputtering regions S 1 and S 2. Also by performing either one or both of introduction of H 2 gas and introduction of H 2 O gas (water vapor) by means 35, and performing sputtering by rotating the substrate 26 in this changed atmosphere, The zinc oxide-based antireflection film 1 of the first embodiment can be formed.

本実施形態のスパッタ装置51を用いても第1の実施形態のスパッタ装置21と同様の効果を奏することができる。
しかも、成膜室52内に、この成膜室52の中心軸を中心として回転し複数の基板26を着脱可能に支持する基板ホルダ53を有する回転体54を設け、さらに、成膜室52の内側面に、酸化亜鉛系材料のターゲット27を保持する複数のカソード32を設けたので、基板26を回転体54に取り付け、この回転体54をその軸を中心として回転させることにより、異なる雰囲気下にて多層構造の膜を成膜することができる。したがって、多層膜を繰り返し成膜する場合に好適である。
Even if the sputtering apparatus 51 of this embodiment is used, the same effect as the sputtering apparatus 21 of the first embodiment can be obtained.
In addition, a rotating body 54 having a substrate holder 53 that rotates about the central axis of the film forming chamber 52 and detachably supports the plurality of substrates 26 is provided in the film forming chamber 52. Since the plurality of cathodes 32 for holding the target 27 of zinc oxide-based material are provided on the inner surface, the substrate 26 is attached to the rotating body 54, and the rotating body 54 is rotated around its axis, so that different atmospheres can be obtained. A film having a multilayer structure can be formed at Therefore, it is suitable when a multilayer film is repeatedly formed.

本発明の第1の実施形態の反射防止膜を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the antireflection film of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の反射防止膜の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the antireflection film of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態のスパッタ装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the sputtering device of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態のスパッタ装置の成膜室の主要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the film-forming chamber of the sputtering device of the 1st Embodiment of this invention. 無加熱成膜におけるHOガス(水蒸気)の効果を示すグラフである。Is a graph showing the effect of the H 2 O gas in the unheated film deposition (vapor). 反射防止膜の反射率のシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result of the reflectance of an antireflection film. 基板温度を250℃とした加熱成膜におけるHOガス(水蒸気)の効果を示すグラフである。Is a graph showing the effect of the H 2 O gas in the heating film formation a substrate temperature of 250 ° C. (steam). 基板温度を250℃とした加熱成膜においてHガスとOガスを同時に導入した場合の効果を示すグラフである。Is a graph showing the effect in the case of introducing H 2 gas and O 2 gas at the same time in the heating film formation a substrate temperature of 250 ° C.. 基板温度を250℃とした加熱成膜においてHガスとOガスを同時に導入した場合の効果を示すグラフである。Is a graph showing the effect in the case of introducing H 2 gas and O 2 gas at the same time in the heating film formation a substrate temperature of 250 ° C.. 無加熱成膜におけるHガスの効果を示すグラフである。It is a graph showing the effect of H 2 gas in the unheated film deposition. 本発明の第2の実施形態のインターバック式のマグネトロンスパッタ装置の成膜室の主要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the film-forming chamber of the inter-back-type magnetron sputtering apparatus of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態のカルーセル式のスパッタ装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the carousel type sputtering device of the 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 反射防止膜
2 透明基板
2a 表面
3 透明導電膜
11 高屈折率の透明膜
12 低屈折率の透明膜
21 スパッタ装置
22 仕込み/取り出し室
23 成膜室
24 粗引き排気手段
25 基板トレイ
26 基板
27 ターゲット
31 ヒーター
32 カソード
33 高真空排気手段
34 電源
35 ガス導入手段
35a スパッタガス導入手段
35b 水素ガス導入手段
35c 酸素ガス導入手段
35d 水蒸気導入手段
41 マグネトロンスパッタ装置
42 スパッタカソード機構
43 背面プレート
44 磁気回路
44a、44b 磁気回路ユニット
45 ブラケット
46 第1磁石
47 第2磁石
48 ヨーク
49 磁力線
50 垂直磁界が0となる位置
51 スパッタ装置
52 成膜室
53 基板ホルダ
54 回転体
55 仕切板
、S スパッタ領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antireflection film 2 Transparent substrate 2a Surface 3 Transparent conductive film 11 Transparent film with high refractive index 12 Transparent film with low refractive index 21 Sputtering device 22 Preparation / take-out chamber 23 Deposition chamber 24 Roughing exhaust means 25 Substrate tray 26 Substrate 27 Target 31 Heater 32 Cathode 33 High vacuum evacuation means 34 Power supply 35 Gas introduction means 35a Sputter gas introduction means 35b Hydrogen gas introduction means 35c Oxygen gas introduction means 35d Water vapor introduction means 41 Magnetron sputtering apparatus 42 Sputter cathode mechanism 43 Back plate 44 Magnetic circuit 44a , 44b Magnetic circuit unit 45 Bracket 46 First magnet 47 Second magnet 48 Yoke 49 Magnetic field line 50 Position where the vertical magnetic field becomes 0 51 Sputtering device 52 Deposition chamber 53 Substrate holder 54 Rotating body 55 Partition plate S 1 , S 2 Sputtering region Area

Claims (8)

第1の酸化亜鉛系薄膜上に第2の酸化亜鉛系薄膜を積層してなる反射防止膜の成膜方法であって、
酸素ガス、水素ガス、水蒸気の群から選択される2種または3種を含む第1の反応性ガス中にて第1の酸化亜鉛系ターゲットを用いたスパッタリングにより、第1の酸化亜鉛系薄膜を成膜する第1の成膜工程と、
前記第1の酸化亜鉛系薄膜上に、酸素ガス、水素ガス、水蒸気の群から選択される2種または3種を含みかつ前記第1の反応性ガスと異なる組成の第2の反応性ガス中にて第2の酸化亜鉛系ターゲットを用いたスパッタリングにより、第2の酸化亜鉛系薄膜を成膜する第2の成膜工程と、
を有することを特徴とする反射防止膜の成膜方法。
A method for forming an antireflection film in which a second zinc oxide-based thin film is laminated on a first zinc oxide-based thin film,
A first zinc oxide-based thin film is formed by sputtering using a first zinc oxide-based target in a first reactive gas containing two or three selected from the group consisting of oxygen gas, hydrogen gas, and water vapor. A first film forming step of forming a film;
In a second reactive gas containing two or three selected from the group of oxygen gas, hydrogen gas, and water vapor on the first zinc oxide-based thin film and having a composition different from that of the first reactive gas A second film-forming step of forming a second zinc oxide-based thin film by sputtering using a second zinc oxide-based target at
A method for forming an antireflection film, comprising:
前記第2の反応性ガスは、前記第1の反応性ガスと水素ガスの含有率が異なることを特徴とする請求項1記載の反射防止膜の成膜方法。   2. The method of forming an antireflection film according to claim 1, wherein the second reactive gas has different contents of the first reactive gas and hydrogen gas. 3. 前記第2の反応性ガスは、前記第1の反応性ガスと酸素ガスの含有率が異なることを特徴とする請求項1記載の反射防止膜の成膜方法。   2. The method of forming an antireflection film according to claim 1, wherein the second reactive gas has different contents of the first reactive gas and oxygen gas. 3. 前記第2の酸化亜鉛系ターゲットは、前記第1の酸化亜鉛系ターゲットと同一であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項記載の反射防止膜の成膜方法。   4. The method of forming an antireflection film according to claim 1, wherein the second zinc oxide-based target is the same as the first zinc oxide-based target. 5. 前記第2の成膜工程は、前記第1の成膜工程と同一の真空槽内にて、前記第1の反応性ガスを前記第2の反応性ガスに置換して行うことを特徴とする請求項1記載の反射防止膜の成膜方法。   The second film forming step is performed by replacing the first reactive gas with the second reactive gas in the same vacuum chamber as the first film forming step. The method for forming an antireflection film according to claim 1. 前記第1の酸化亜鉛系ターゲット及び前記第2の酸化亜鉛系ターゲットは、アルミニウム添加酸化亜鉛ターゲットまたはガリウム添加酸化亜鉛ターゲットであることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項記載の反射防止膜の成膜方法。   The reflection according to any one of claims 1 to 5, wherein the first zinc oxide-based target and the second zinc oxide-based target are an aluminum-added zinc oxide target or a gallium-added zinc oxide target. Method for forming a prevention film. 請求項1ないし6のいずれか1項記載の反射防止膜の成膜方法により得られた反射防止膜であって、
第1の酸化亜鉛系薄膜と、この第1の酸化亜鉛系薄膜上に積層され該第1の酸化亜鉛系薄膜と屈折率が異なる第2の酸化亜鉛系薄膜とを備えてなることを特徴とする反射防止膜。
An antireflection film obtained by the method for forming an antireflection film according to any one of claims 1 to 6,
A first zinc oxide thin film, and a second zinc oxide thin film laminated on the first zinc oxide thin film and having a refractive index different from that of the first zinc oxide thin film, Anti-reflective coating.
前記第1の酸化亜鉛系薄膜及び前記第2の酸化亜鉛系薄膜のうち少なくとも一方は、比抵抗が1.0×10μΩ・cm以下であることを特徴とする請求項7記載の反射防止膜。 The antireflection according to claim 7, wherein at least one of the first zinc oxide-based thin film and the second zinc oxide-based thin film has a specific resistance of 1.0 × 10 3 μΩ · cm or less. film.
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