JPH03241617A - 透明導電膜の形成方法 - Google Patents

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】 〔概　要〕 各種表示パネルの透明電極等に用いられる透明導電膜の
形成方法、特に低抵抗なＩ　Ｔ　Ｏ（ＩｎｄｉｕｍＴｉ
ｎ　０ｘｉｄｅ）からなる透明導電膜を再現性良く形成
する方法に関し、 スパッタ室内に吸着された酸素ガスを含む不純ガスがス
パッタリング中に放出されても、基板上に形成されるＴ
ＴＯからなる透明導電膜中の酸素濃度を制御するように
して、低抵抗なＩＴＯからなる透明導電膜を再現性良く
得ることを目的とし、金属酸化物ターゲットと少なくと
も一種類の金属ターゲットとを基板と対向配置し、不活
性ガスに酸素を１〜１０容量％添加したスパッタガス中
で、前記各ターゲットを同時にスパッタさせて、対向す
る基板上に各ターゲット物質を混合して被着させる構成
とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は各種表示パネルの透明電極等に用いられる透明
導電膜の形成方法に係り、特に低抵抗なＩ　Ｔ　Ｏ（Ｉ
ｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ）からなる透明導電膜
を再現性良く形成する方法に関するものである。

ＩＴＯからなる透明導電膜はＥＬ表示パネル、液晶表示
パネル、或いはガス放電表示パネル等の平板状表示デバ
イスにおける透明電極形成用として今や不可欠なもので
あるが、上記各種表示デバイスの大型化、高解像度化及
び表示駆動特性の安定化のためには低抵抗なものが要求
されている。

このため、低いシート抵抗値で均一なＩＴＯからなる透
明導電膜を再現性良く容易に形成する方法が必要とされ
ている。

〔従来の技術〕

従来、ＩＴＯからなる透明導電膜をスパックリング法に
より形成する場合、第３図に示すように基板の出し入れ
に際してスパッタ室１を大気に曝さないように、該スパ
ッタ室１の両側に基板挿入室２と基板取り出し室３を設
けた構成のインライン方式のスパッタリング装置を用い
、透明導電膜を被着すべき基板１０が搬入された前記基
板挿入室２内を高真空に排気した後、第一バルブ４を開
けて前記基板１０を常時高真空状態に維持されている前
記スパッタ室１内の酸化錫（ＳｎＯ□）を１０重量％程
度混合した酸化インジウム（Ｉｎ２０３）からなる金属
酸化物ターゲットへ６を支持したターゲット電極５と対
向する基板支持台７上に移動配置する。

そして、該スパッタ室１内に酸素（０□）を０．１容量
％程度添加したアルゴンガス（Ａｒ）からなるスパッタ
ガスを所定ガス圧となるように導入し、前記基板支持台
７と金属酸化物クーゲソｌ−６間に高周波電源９より所
定電力を供給して放電を発生させ、スパックリングを行
うことにより、該基ｖｉ、１０上にｒＴＯからなる透明
導電膜を被着形成する。

その後、かかる基板１０を真空に排気された基板取り出
し室３へ第二バルブ８を開けて搬送すると共に、前記基
板挿入室２内に次の基板を搬入させる。該基板取り出し
室３へ搬送された基板１０は、該基板取り出し室３内を
大気圧に戻して取り出した後、再び真空に排気する。こ
のような動作を自動的に繰り返して順次スパッタ室Ｉ内
に搬送される各基板上に順次ＩＴＯからなる透明導電膜
を被着形成している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このようなスパッタリング装置を用いて
ＩＴＯからなる透明導電膜を形成する方法では、該装置
内のクリーニングやその他の保守等によりスパッタ室１
を大気に曝した場合、該スパッタ室１内の壁面やターゲ
ット電極５及び基板支持台７等に酸素（０□）を含む不
純ガスが吸着され、かかる不純ガスがスパックリング中
に放出されて前記金属酸化物クーゲット６を過剰に酸化
させたり、またスパッタされるターゲット物質をより酸
化させる等、膜形成に作用するため、形成されたＩＴＯ
からなる透明導電膜中の酸素濃度が増加し、該透明導電
膜の抵抗率ρが４Ｘ１０−’Ω・ｃｍ以上に高くなると
いう傾向がある。

特に前記スパッタ室１を大気に曝した直後のスパックリ
ングにより形成したＩＴＯからなる透明導電膜は、酸素
（０□）を添加しないスパッタガスを用いた場合でも該
膜中の酸素濃度を増加してその抵抗率ρが１０−３Ω・
ｃｍ程度に高くなる。またそれ以後に順次スパッタリン
グにより形成される透明導電膜の抵抗率ρも、その初回
口から数回口までのスパッタリング毎に放出される酸素
（０□）を含む不純ガスの量が異なるので７〜４Ｘ１０
−’Ω・ｃｍの範囲でばらつく問題がある。更にその後
スパッタリングを繰り返すと前記金属酸化物クーゲット
６０表面が還元されて酸素濃度が変化するといった経時
変化を引き起こす不都合がある。

従って、そのような金属酸化物ターゲット６の酸素抜け
を補償するためにスパッタガスに〜０．１容量％程度の
微量の酸素（０□）ガスを添加しているが、この場合に
は該金属酸化物ターゲット６が過剰に酸化されて成膜さ
れるＩＴＯからなる透明導電膜中の酸素濃度が成膜回数
毎にばらつき、かかる酸素濃度を十分に制御することが
至難であり、所望とする低抵抗率（１，５〜２．ＯＸ　
１０−’Ω・ｃｍ）なＩＴＯからなる透明導電膜を再現
性良く得ることができないといった欠点があった。

本発明は上記した従来の問題点に鑑み、スパッタ室内に
吸着された酸素ガスを含む不純ガスがスパッタリング中
に放出されても、基板上に形成されるＩＴＯからなる透
明導電膜中の酸素濃度を制御するようにして、低抵抗な
ＩＴＯからなる透明導電膜を再現性良く得ることを可能
とした新規な透明導電膜の形成方法を提供することを目
的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記した目的を達成するため、金属酸化物ター
ゲットと少なくとも一種類の金属ターゲットとを基板と
対向配置し、不活性ガスに酸素を１〜１０容量％添加し
たスパッタガス中で、前記各ターゲットを同時にスパッ
タさせて、対向する前記基板上に各ターゲット物質を混
合して被着させる構成とする。

〔作　用〕

本発明の形成方法では、例えば酸化錫（ＳｎＯ□）を１
０重量％程度混合した酸化インジウム（ＩｎｚＯｚ）か
らなる金属酸化物ターゲットとインジウム（Ｉｎ）から
なる金属ターゲットとの２源ターゲツトを用い、アルゴ
ンガス（Ａｒ）等に１〜１０容量％の範囲の酸素ガス（
０゜）を添加したスパッタガス中で、前記各ターゲット
を同時にスパッタさせて、対向する前記基板上に各クー
ゲット物質を混合して被着させるようにする。

このようなスパッタリングにおいては、前記金属酸化物
ターゲットは完全に酸化された状態でストイキオメトリ
（化学量論的組成）の良好なＩｎｚＯｚ・ＳｎＯ□粒子
がスパッタされる。一方、金属ターゲットではその表面
が軽度に酸化されて、好酸化状態の酸化インジウム粒子
がスパックされ、これら両スパッタ粒子が混合して対向
する基板面に被着されるため、該基板上には適度な酸化
状態の低抵抗なＩＴＯからなる透明導電膜が形成される
。

またスパッタ室内に吸着され、かつスパッタ中に放出す
る酸素ガスを含む不純ガスの量、前記金属酸化物ターゲ
ットの酸化表面状態等に応じて、スパッタガスに対する
酸素ガス（０２）の添加量及び両ターゲットからのスパ
ックレートをモニターして制御することにより、対向す
る基板上に適度な酸化状態に酸素濃度が制御された低抵
抗なＩＴＯからなる透明導電膜を再現性良く形成するこ
とが可能となる。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明す
る。

第１図は本発明に係る透明導電膜の形成方法の一実施例
を説明するための概略装置構成図である。

本実施例では図示のようにスパッタ室２１の両側に基板
挿入室２２と基板取り出し室２３を設けた構成のインラ
イン方式のスパッタリング装置において、前記スパッタ
室２１内に酸化錫（ＳｎＯ２）を１０重量％混合した酸
化インジウム（Ｉｎ２０ｉ）からなる金属酸化物ターゲ
ット２７を支持した第一ターゲソト電極２６と、インジ
ウム（Ｉｎ）からなる金属ターゲット２９を支持した第
二ターゲット電極２８を配置し、これら両ターゲット２
７．２９に対向するように基板支持台３０が配置され、
該スパッタ室ｌ内は常時１Ｏ−６Ｔｏｒｒ程度の真空状
態に維持している。

そして透明導電膜を被着すべき基板３３が搬入された前
記基板挿入室２２内を高真空に排気した後、第一バルブ
２４を開けて該基板３３を前記スパッタ室２１内の両タ
ーゲット２７．２９と対向するように基板支持台３０に
移動配置し、該スパッタ室２１内に酸素ガス（０□）を
例えば５容量％添加したアルゴンガス（Ａｒ）からなる
スパッタガスをＩ　Ｘ　１０−３Ｔｏｒｒ程度のガス圧
に導入し、前記金属酸化物ターゲット２７を支持した第
一ターゲソト電極２６に第一高周波電源３１より例えば
５００Ｗの電力を、また前記金属ターゲット２９を支持
した第二クーゲット電極２８に第二高周波電源３２より
例えば１５０Ｗの電力を供給して同時に放電させ、スパ
ッタリングを行う。

かくずれば、前記金属酸化物ターゲット２７からは完全
な酸化状態のストイキオメトリ　（化学量論的組成）の
良好なＩｎｔｏ、　　・ＳｎＯ２粒子がスパックされ、
また前記金属ターゲット２９からは、そのターゲット表
面が添加酸素ガスとスパッタ室内に吸着され、かつスパ
ッタ中に放出される酸素ガス等によって軽度に酸化され
た、好酸化状態の酸化インジウム粒子がスパッタされて
、これら両スパッタ粒子が混合して対向する基板面に被
着されるので、該基板３３上には適度な酸化状態に制御
された１、５〜２．ＯＸＩＯ″□４Ω・ｃｍの低抵抗な
ＩＴＯからなる透０ 明導電膜を形成することができる。

また前記スパッタ室２１内に吸着され、かつスパック中
に放出する酸素ガスを含む不純ガスの量、前記金属酸化
物ターゲットの酸化、或いは還元される表面状態等に応
じて、スパッタガスに対する酸素ガス（０□）の添加量
及び第一、第二ターゲット電極２６．２８に供給する高
周波電力の比を変えて両ターゲット２７．２９からのス
パッタレートを制御することにより、対向する基板３３
上に適度な酸化状態の酸素濃度が制御された１、５〜２
．ＯＸ　１０−’Ω・ｃｍの低抵抗なＩＴＯからなる透
明導電膜を再現性良く容易に形成することが可能となる
。

第２図は前記スパッタ室２１内を一旦、大気に曝した後
に、スパッタリングにより繰り返して形成したｒＴｏか
らなる透明導電膜の成膜回数とその膜抵抗率との関係を
本実施例と従来例とを比較して示したもので、従来にお
いては鎖線で示すように最初のスパッタリングにより形
成されたＩＴＯからなる透明導電膜の抵抗率は■０−３
Ω・ｃｍと異常に高く、その後の数回目までのスパッタ
リングにより形成されたＩＴＯからなる透明導電膜の抵
抗率は徐々に低くはなるが、その後は成膜回数を重ねて
もそれらの透明導電膜の抵抗率ρは４．ＯＸ　１０−’
Ω・ｃｍ以下にば下がらずにばらついている。このよう
な従来例に対して本実施例によれば、実線で示すように
初回よりスパッタリングにより成膜回数を重ねても、形
成されるＩＴＯからなる透明導電膜の抵抗率ρは１．５
〜２．０　Ｘ　１０−’Ω・ｃｍの範囲で再現性があり
、透過率も遜色のないことが確認できた。

なお、以上の実施例では酸化錫（ＳｎＯｚ）を１０重量
％混合した酸化インジウム（ＩｎｚＯ：＋）からなる金
属酸化物ターゲットとインジウム（Ｉｎ）からなる金属
ターゲットとの２源ターゲツトを適用した場合の例につ
い一ζ説明したが、本発明はこの例に限定されるもので
はなく、例えば酸化インジウム（ＴｎｚＯ：＋）からな
る金属酸化物ターゲットと錫（Ｓｎ）からなる金属ター
ゲットとの２源ターゲット、或いは酸化インジウム（Ｉ
ｒ＋ｚＯ：＋）からなる金属酸化物ターゲ・７トとイン
ジウム（Ｉｎ）からなる金属ターゲソ１−及び１ ］　２ 錫（Ｓｎ）からなる金属クーゲットとの３源ターゲツト
、即ち多源ターゲットを用いるようにしても良く、同様
な効果が得られる。

ング装置においても、成膜するＴＴＯからなる透明導電
膜中の酸素濃度の制御が容易となる利点がある。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明に係る透明導電
膜の形成方法によれば、スパッタ室内に吸着され、かつ
スパッタ中に放出する酸素ガスを含む不純ガスの量や前
記金属酸化物ターゲットの表面状態（酸化・還元）等に
応して、スパッタガスにおける酸素ガス（０□）の添加
量と、金属酸化物ターゲット及び金属ターゲットでのス
パッタレートの比を制御することにより、対向する基板
上に酸素濃度が適度に制御された低抵抗なＴＴＯからな
る透明導電膜を再現性良く形成することが可能となる優
れた利点を有し、インライン方式のスパッタリング装置
、或いはこの種の連続式スパッタリング装置等によりＩ
ＴＯからなる透明導電膜を形成する方法に通用して極め
て有利である。

また、この形成方法ばハツチ方式のスバソタリ

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る透明導電膜の形成方法の一実施例
を説明するだめの概略装置構 成図、 第２図は本発明の形成方法による透明導電膜の成膜回数
と抵抗率との関係を示す図、 第３図は従来の透明導電膜の形成方法を説明するための
概略装置構成図である。 第１図において、 ２１はスパッタ室、２２は基板挿入室、２３は基板取り
出し室、２４は第一バルブ、２５は第二バルブ、２６は
第一ターゲット電極、２７ば金属酸化物ターゲット、２
８は第二ターゲット電極、２９は金属ターゲット、３０
は基板支持台、３１は第一高周波電源、３２３ ４ は第二高周波電源、３３は基板をそれぞれ示す。 ５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　金属酸化物ターゲット（２７）と少なくとも一種類の
   金属ターゲット（２９）とを基板（３３）と対向配置し
   、不活性ガスに酸素を１〜１０容量％添加したスパッタ
   ガス中で、前記各ターゲット（２７、２９）を同時にス
   パッタさせて、対向する基板（３３）上に各ターゲット
   物質を混合して被着させることを特徴とする透明導電膜
   の形成方法。