JPH032366A - 透明導電膜形成装置および透明導電膜形成方法 - Google Patents

透明導電膜形成装置および透明導電膜形成方法

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JPH032366A
JPH032366A JP13346389A JP13346389A JPH032366A JP H032366 A JPH032366 A JP H032366A JP 13346389 A JP13346389 A JP 13346389A JP 13346389 A JP13346389 A JP 13346389A JP H032366 A JPH032366 A JP H032366A
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Yoshiyuki Tsuda
善行 津田
Hideaki Yasui
秀明 安井
Koichi Kodera
宏一 小寺
Yuji Mukai
裕二 向井
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、最近の映像機器、OA機器等に用いられるI
TO(Indium  Tin  0xide)の透明
導電膜を形成する装置および形成方法に関するものであ
る。そして、液晶デイスプレィに用いられるカラーフィ
ルタ用のITOIIの形成に特に有効な形成装置および
形成方法に関するものである。
従来の技術 ITOの透明導電膜の形成に関しては、種々の方法があ
るが、製膜速度が大きく、低温で膜形成が可能なスパッ
タ法が主流である。スパッタ法を用いたITO透明導電
膜の従来の形成装置および形成方法について、以下に簡
単に説明する。
第4図に示した従来の形成装置の概略図において、真空
チャンバ1にはスパッタターゲット2を取り付けたカソ
ード3が電気絶縁物4を介して設置されている。
被処理基板5はスパッタターゲット2に対向した状態で
基板ホルダ6に設置されている。スパッタ用の作動ガス
は作動ガス導入系8から真空チャンバ1内に導入される
。放電用電源9からは放電に必要な電力がカソード3に
供給される。ここで、ITO薄膜を形成する場合、スパ
ッタターゲット2にITOターゲットを用いる場合と、
インジウムとスズの合金ターゲットを用いる場合の2通
りがあり、ターゲット材料の違いにより、放電用電源か
らの供給電力が直流または交流、作動ガスの主成分のア
ルゴンガス中に添加する酸素ガスの比率等が変化するが
、装置構成には大きな違いはない。
発明が解決しようとする課題 ITO透明導電膜は、電気抵抗が低く、光透過率が大き
いことが必要である。また、これを用いた製品の低コス
ト化および生産性の向上のために、製膜速度が大きいこ
とも望まれる。それゆえに、放電時の供給電力を太きく
シ、スパッタ圧力と作動ガスの成分を最適化して製膜を
行ってきた。ところが、液晶デイスプレィのカラーフィ
ルタ用のITO膜は、主に結合エネルギの小さい有機物
のフィルタ上に形成されるので、■TO製膜時のプラズ
マの作用で、有機物の結合が破壊され、カラーフィルタ
としての機能(色の再現性等)低下を引き起こすと共に
ITO膜の割れ、剥離等を発生させる原因となっていた
。そこで、カラーフィルタの損傷を防ぐためにカラーフ
ィルタ上にプラズマに耐性をもつ保護膜を塗布し、その
上にITO膜を形成する手法があるが、これはカラーフ
ィルタの製造工程数を増加させ、製造コストの増加につ
ながる。さらに、この保護膜も有機物で形成される場合
が多く、保護膜表面が局所的に損傷を受け、これによる
ITOHの割れ、剥離等の問題点は解決されていない。
本発明は上記課題に鑑み、被処理基板に損傷を与えずに
、電気抵抗が低く、光透過率の高いITO膜を高い歩留
りで形成することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明の透明導電膜形成装置は、真空チャンバ、真空排
気系、ガス導入系、ITOまたはインジウムとスズの合
金のスパッタリングターゲットおよび放電用電源等を具
備したスパッタリング装置において、真空チャンバ内に
プラズマ発光分析器、被処理基板の表面近傍にプラズマ
状態計測プローブを設置し、プラズマ発光分析器とプラ
ズマ状態計測プローブに接続した製膜制御装置からの信
号で真空チャンバ内の真空度、放電用電源からの供給電
力およびガス導入系からの作動ガスを制御するものであ
る。また、本発明の透明導電膜形成方法は、上記のスパ
ッタリング装置において、被処理基板の表面近傍に設置
したプラズマ計測用プローブで検出したプラズマの電子
z温度を被処理基板材料の解離エネルギ以下に制御する
もので、プラズマの電子温度をスパッタ圧力およびター
ゲット平均電流密度で制御し、スパッタ圧力を15mT
orr以下、ターゲット平均電流密度を1.8mA/C
m2以上の範囲において製膜を行うものである。
実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明の透明導電膜形成装置の概略構成図であ
り、真空チャンバ1にはスパッタターゲット2を取り付
けたカソード3が電気絶縁物4を介して設置されている
。被処理基板5はスパッタターゲット2に対向した状態
で基板ホルダ6に設置されている。そして、この基板ホ
ルダ6は絶縁スペーサ10により真空チャンバ1と電気
的に絶縁されており、被処理基板5がプラズマの空間電
位に置かれるようにしである。真空チャンバ1内には放
電時のプラズマ計測用の2つの機器が設置されている。
1つ目は、プラズマ発光分析器11であり、2つ目は基
板ホルダ6に固定され、被処理基板5の近傍に設置され
たプラズマ状態計ホ11用プローブである。これらの2
つの機器にはそれぞれ、発光データ処理装置13、プロ
ーブデータ処理装置14が接続されている。これらの2
つの機器からのプラズマ状態に関するデータは、製膜制
御装置15で製膜条件の制御信号に変換され、その制御
信号にしたがって、放電用電源9の供給電力制御、真空
排気系7によるスパッタ圧力制御、ガス導入系16のア
ルゴンガス流量制御機17、酸素ガス流量制御機18に
よるアルゴンガスと酸素ガスの流量比および流量の総量
制御が行われる。
ここで、ITO薄膜を形成する場合、スパッタターゲッ
ト2にITOターゲットを用いる場合と、インジウムと
スズの合金ターゲットを用いる場合の2通りがあり、タ
ーゲット材料の違いにより、放電用電源からの供給電力
が直流または交流、作動ガスの主成分のアルゴンガス中
に添加する酸素ガスの比率等が変化するが、装置構成に
は大きな違いはない。
上記の装置構成による作用を、本発明の透明導電膜形成
方法の説明と共に、以下に記述する。第2図(a)は、
ターゲット平均電流密度と製膜したITO膜のシート抵
抗の関係、第2図(b)はスパッタ圧力とITO膜のシ
ート抵抗の関係、第3図はスパッタターゲット2から被
処理基板5までのプラズマの電子温度の分布を示す図で
、(a)はスパッタ圧力を変化させた場合のもの、 (
b)はターゲット平均電流密度を変化させた場合のもの
である。
シート抵抗は第2図(a)に示すように、ターゲット平
均電流密度Iの増加に伴って、減少し、ある値Is以上
でほぼ一定値になり、そのI9の値は1.8mA/cm
”であった。また、第2図(b)に示すように、スパッ
タ圧力Pがある値Pe以上で大きく増加し、P@の値は
15mTorrであった。
<cL)<b) 次に、第3図に示したように、プラズマの電子温度はス
パッタターゲット2から離れる(被処理基板5に近ずく
)はど、減少する傾向があることがわかっている。そし
て、スパッタ圧力Pが小さいほど、ターゲット平均電流
密度Iが大きいほど、電子温度Teは太き(なる。
ここで、このような放電特性を持つスパッタ法を用いて
、液晶デイスプレィのカラーフィルタ上にITO膜を製
膜する場合、■TO製膜時のプラズマ状態を制御する必
要がある。すなわち、カラーフィルタ材料は主にを機器
であり、その結合エネルギは比較的小さい。−例として
、カラーフィルタ材料の一つであるアクリル樹脂の最小
結合解離エネルギは88kc a l/mo 1程度で
あり、電子ボルト単位で表すと、約4eVである。した
がって、カラーフィルタ上に照射するプラズマの電子温
度が4eV以上になると、有機物が結合解離し、その結
果、カラーフィルタの色再現性等の重要な機能を低下さ
せると共に、カラーフィルタ表面の荒れの発生によるI
TO膜の割れ、剥離を引き起こす原因になる。
そこで、 r’rogの製膜条件としては、ITO膜の
機能(電気抵抗、光透過率)を溝足する条件と、上記の
解離エネルギ以下になる条件の2条件を満たす条件が最
適製膜条件となる。具体的に述べると、ITO膜の機能
は通常±10%は許容されるので、ターゲット平均電流
密度Iおよびスパッタ圧力Pの条件は、第2図に示した
ように、I> I + 、P < P + になる。そ
して、解離エネルギからの条件は、第3図に示したよう
に、被処理基板5表面の近傍に設置したプラズマ状態計
測プローブでの電子温度が、被処理基板5の解離エネル
ギに相当する電子温度の値T e a以下になる条件、
すなわち、I<Lh P>Psのようになる。以上の条
件を重ね合わせた条件、ターゲット平均電流密度Iは、
II<I<I2、スパッタ圧力Pは、P a < P 
< P +が最適製膜条件になる。
上記のような最適製膜条件を常に瀾足させるために、プ
ラズマ状態計測プローブ12で、被処理基板5近傍のプ
ラズマの電子温度を測定し、上記の条件を溝だすように
製膜制御装置18が、放電用電源9からの供給電力、真
空チャンバ1内に供給するアルゴンガスと酸素ガスの流
量および真空排気系7の排気能力を制御している。さら
に、■To膜の機能(電気抵抗、光透過率)および製膜
速度は、製膜時のアルゴンガスと酸素ガスの比率で影響
を受けるので、プラズマ発光分析器11で検出し、発光
データ処理装置13で得たアルゴンとインジウムの強度
比、アルゴンと酸素の強度比が所定の値になるように、
製膜制御装置工5で製膜条件制御を行っている。
このような作用により、被処理基板5に損傷を与えず、
低抵抗、高透過率のITO膜を安定に形成することがで
きる。
発明の効果 本発明の透明導電膜形成装置および透明導電膜形成方法
は、いかなる材料の被処理基板にも低抵抗、高透過率の
ITO膜を、基板損傷を起こさず安定に形成できる。そ
のため、製品の歩留り向上に効果が大きい。また、被処
理基板材料の適応範囲が拡大され、従来、ITO膜をス
パッタ法で形成できないために使用できなかった材料も
使用可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の透明導電膜形成装置の概略構成図、第
2図および第3図は本発明の透明導電膜形成方法の原理
を示す作用説明図、第4図は従来の透明導電膜形成装置
の概略構成図である。 10・・絶縁スペーサ、11・・プラズマ発光分析器、
12・・プラズマ状態針i1?I+プローブ、13・・
発光データ処理装置、14・・プローブデータ処理装置
、15・・製膜制御装置、16・・ガス導入系、17・
・アルゴンガス流量調整機、18・・酸素ガス流量調整
機。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか1名第1図 13 ・− 4−一 6−−一 17 ・・− 18・・− 1! シI  ス  ペ  −  “ワ′プラズマ発光
分灯品 プラズマ状譬計?lブローづ 発光ナータ処M装置 プo−−ブ乎−タ!211理表置 *ll11!蝉曜11“1□g□! 乃ス導入系 アルゴンカス陵を講整微 酸素カズ濠量O1整升 第2図 (C) ズパヮ9圧カ 第 あ (へ) (bン 第 図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)真空チャンバ、真空排気系、ガス導入系、ITO
    (Indium Tin Oxide)またはインジウ
    ムとスズの合金のスパッタリングターゲットおよび放電
    用電源等を具備し、前記真空チャンバ内にプラズマ発光
    分析器およびプラズマ状態計測プローブを設置し、前記
    プラズマ発光分析器と前記プラズマ状態計測プローブに
    接続した製膜制御装置からの信号で前記真空チャンバ内
    の真空度、前記放電用電源からの供給電力および前記ガ
    ス導入系からの作動ガスを制御する透明導電膜形成装置
  2. (2)被処理基板を設置する基板ホルダを真空チャンバ
    と電気的に絶縁し、プラズマ状態計測プローブを前記被
    処理基板の表面近傍に設置した請求項1記載の透明導電
    膜形成装置。
  3. (3)真空チャンバ、真空排気系、ガス導入系、ITO
    またはインジウムとスズの合金のスパッタリングターゲ
    ットおよび放電用電源等を具備したスパッタリング装置
    において、被処理基板の表面近傍に設置したプラズマ計
    測用プローブで検出したプラズマの電子温度が被処理基
    板材料の解離エネルギ以下に制御する透明導電膜形成方
    法。
  4. (4)プラズマの電子温度をスパッタ圧力およびターゲ
    ット平均電流密度で制御し、前記スパッタ圧力を15m
    Torr以下、前記ターゲット平均電流密度を1.8m
    A/cm^2以上の範囲において製膜を行う請求項3記
    載の透明導電膜形成方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004285431A (ja) * 2003-03-24 2004-10-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd スパッタリング方法およびスパッタリング装置
JP2008121034A (ja) * 2006-11-08 2008-05-29 Kochi Prefecture Sangyo Shinko Center 酸化亜鉛薄膜の成膜方法及び成膜装置
JP2012153976A (ja) * 2011-01-27 2012-08-16 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh 真空析出プロセスのプロセス的に重要なデータを求めるための方法

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JPS57161063A (en) * 1981-03-31 1982-10-04 Nippon Sheet Glass Co Ltd Method and device for sticking metallic oxide film on substrate

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