JPH11195333A - 透明導電膜の製造方法およびその透明導電膜 - Google Patents
透明導電膜の製造方法およびその透明導電膜Info
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- JPH11195333A JPH11195333A JP78798A JP78798A JPH11195333A JP H11195333 A JPH11195333 A JP H11195333A JP 78798 A JP78798 A JP 78798A JP 78798 A JP78798 A JP 78798A JP H11195333 A JPH11195333 A JP H11195333A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低温基板及び広い酸素分圧域において低い比
抵抗を有する透明導電膜を安定的に製造する方法を提供
する。 【解決手段】 マグネトロンスパッタ法を用いて基体上
に透明導電膜を製造する方法において、カソード中央部
の磁極からの磁束の積分値 (φ1)及びカソード外周部の
磁極からの磁束の積分値 (φ2)の比 (φ2/φ1)を 1.2以
上にする比抵抗の低い透明導電膜を成膜する透明導電膜
の製造方法である。
抵抗を有する透明導電膜を安定的に製造する方法を提供
する。 【解決手段】 マグネトロンスパッタ法を用いて基体上
に透明導電膜を製造する方法において、カソード中央部
の磁極からの磁束の積分値 (φ1)及びカソード外周部の
磁極からの磁束の積分値 (φ2)の比 (φ2/φ1)を 1.2以
上にする比抵抗の低い透明導電膜を成膜する透明導電膜
の製造方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、透明導電膜の製造
方法の技術分野に属するものである。
方法の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、需要が増大している液晶ディスプ
レイ、太陽電池、タッチパネル、センサ等に用いられる
透明電極には、酸化スズと酸化インジウムの複合酸化物
（ＩＴＯ）や酸化亜鉛等の導電性酸化物材料が用いられ
ている。透明導電膜に要求される諸特性の中で最も重要
な特性は膜の比抵抗であり、例えば液晶ディスプレイに
おいては、大面積化・高密度化に伴い比抵抗値の小さい
透明導電膜が求められている。また、他の用途において
も同様な理由で、より比抵抗の低い透明導電膜が要求さ
れている。
レイ、太陽電池、タッチパネル、センサ等に用いられる
透明電極には、酸化スズと酸化インジウムの複合酸化物
（ＩＴＯ）や酸化亜鉛等の導電性酸化物材料が用いられ
ている。透明導電膜に要求される諸特性の中で最も重要
な特性は膜の比抵抗であり、例えば液晶ディスプレイに
おいては、大面積化・高密度化に伴い比抵抗値の小さい
透明導電膜が求められている。また、他の用途において
も同様な理由で、より比抵抗の低い透明導電膜が要求さ
れている。
【０００３】透明導電膜の成膜方法には、蒸着法、イオ
ンプレーティング法、スパッタ法など各種の成膜方法が
用いられているが、制御性、再現性が良好であるという
観点から、スパッタ法が最も一般的に用いられている。
ンプレーティング法、スパッタ法など各種の成膜方法が
用いられているが、制御性、再現性が良好であるという
観点から、スパッタ法が最も一般的に用いられている。
【０００４】上記スパッタ法では、成膜速度が速く、量
産性に優れていることから、ターゲット背後に配置した
マグネットによる磁界でターゲット表面にプラズマを収
束させるようにしたいわゆるマグネトロンカソードを用
いたマグネトロンスパッタ法が一般的に使用されてい
る。さらにこの方法では、ターゲット裏面の永久磁石ま
たは電磁石の強度を高め、ターゲット表面磁場を強くす
ることや、ターゲットへの直流電力に高周波電力を付加
することによりプラズマ密度を高め、ターゲット電圧を
下げる改良が加えられている。
産性に優れていることから、ターゲット背後に配置した
マグネットによる磁界でターゲット表面にプラズマを収
束させるようにしたいわゆるマグネトロンカソードを用
いたマグネトロンスパッタ法が一般的に使用されてい
る。さらにこの方法では、ターゲット裏面の永久磁石ま
たは電磁石の強度を高め、ターゲット表面磁場を強くす
ることや、ターゲットへの直流電力に高周波電力を付加
することによりプラズマ密度を高め、ターゲット電圧を
下げる改良が加えられている。
【０００５】これらの方法を用いターゲット電圧を低下
させることにより、スパッタされたターゲット構成原子
のエネルギー、さらにターゲットからの反跳スパッタガ
スのエネルギーを低下させ、高エネルギー粒子照射によ
る膜中ダメージを軽減させることにより、低い比抵抗の
透明導電膜を形成することが可能となっている。
させることにより、スパッタされたターゲット構成原子
のエネルギー、さらにターゲットからの反跳スパッタガ
スのエネルギーを低下させ、高エネルギー粒子照射によ
る膜中ダメージを軽減させることにより、低い比抵抗の
透明導電膜を形成することが可能となっている。
【０００６】一般に、酸化物系の透明導電膜の比抵抗
は、成膜時の基板温度と酸素分圧に大きく依存し、基板
温度は高いほど膜の比抵抗が小さくなる。一方、酸素分
圧に関しては、比抵抗が極小となる最適な酸素分圧が存
在し、これよりも低いと膜中酸素空孔の導入によるキャ
リア移動度の低下により、これよりも高いと酸素空孔の
低下によるキャリア密度の低下のために比抵抗は上昇す
る。
は、成膜時の基板温度と酸素分圧に大きく依存し、基板
温度は高いほど膜の比抵抗が小さくなる。一方、酸素分
圧に関しては、比抵抗が極小となる最適な酸素分圧が存
在し、これよりも低いと膜中酸素空孔の導入によるキャ
リア移動度の低下により、これよりも高いと酸素空孔の
低下によるキャリア密度の低下のために比抵抗は上昇す
る。
【０００７】従って、酸化物系の透明導電膜のスパッタ
法では、基板温度を基板の耐熱性及び成膜装置の加熱性
能の制約内でできる限り高温にし、また酸素分圧に関し
ては、最適な酸素分圧が、ターゲット消耗状況、装置の
連続稼働時間などの経時的な変化要因に大きく依存する
ため、量産プロセスにおける厳格な生産管理により時時
刻刻調節することによって、低い比抵抗のＩＴＯ透明導
電膜を作製している。
法では、基板温度を基板の耐熱性及び成膜装置の加熱性
能の制約内でできる限り高温にし、また酸素分圧に関し
ては、最適な酸素分圧が、ターゲット消耗状況、装置の
連続稼働時間などの経時的な変化要因に大きく依存する
ため、量産プロセスにおける厳格な生産管理により時時
刻刻調節することによって、低い比抵抗のＩＴＯ透明導
電膜を作製している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のように酸化物系
の透明導電膜の比抵抗を低下させるためには、基板温度
を 300℃以上に加熱した状態で透明導電膜を成膜するこ
とが有効であるが、耐熱性の乏しい基材、例えば、樹脂
フィルムや液晶ディスプレーのカラーフィルターを設け
たパネル上に透明導電膜を成膜する場合には、基板の温
度は一般に 200℃程度の温度が限界であるため、従来の
方法では比抵抗の低い透明導電膜を形成することは困難
であった。
の透明導電膜の比抵抗を低下させるためには、基板温度
を 300℃以上に加熱した状態で透明導電膜を成膜するこ
とが有効であるが、耐熱性の乏しい基材、例えば、樹脂
フィルムや液晶ディスプレーのカラーフィルターを設け
たパネル上に透明導電膜を成膜する場合には、基板の温
度は一般に 200℃程度の温度が限界であるため、従来の
方法では比抵抗の低い透明導電膜を形成することは困難
であった。
【０００９】低温基板に対して透明導電膜を成膜した場
合、一般的には、微結晶、あるいはアモルファス状態の
薄膜が得られ、微結晶粒界での粒界準位による静電障
壁、あるいはアモルファス中のダングリングボンドによ
るトラップ等のためキャリアの移動度が低下し、ＩＴＯ
膜の比抵抗が上昇する。従って、低温基板に対して比抵
抗の小さな透明導電膜を形成するためには、低温基板上
への成膜においても、結晶性の良好な透明導電膜を形成
するための成膜方法の改善が望まれている。
合、一般的には、微結晶、あるいはアモルファス状態の
薄膜が得られ、微結晶粒界での粒界準位による静電障
壁、あるいはアモルファス中のダングリングボンドによ
るトラップ等のためキャリアの移動度が低下し、ＩＴＯ
膜の比抵抗が上昇する。従って、低温基板に対して比抵
抗の小さな透明導電膜を形成するためには、低温基板上
への成膜においても、結晶性の良好な透明導電膜を形成
するための成膜方法の改善が望まれている。
【００１０】透明導電膜の成膜方法として従来使用され
ていた方法であるマグネトロンスパッタでは、ターゲッ
トと基板の距離を近づけることによって基板をよりプラ
ズマ密度の高い領域にさらし、基板表面温度を上昇させ
る方法も考えられるが、この場合同時に、高エネルギー
粒子照射による膜中ダメージが増加することにより、か
えって膜質の低下をもたらし、比抵抗の改善には限界が
あった。また、ターゲット表面磁場を強くしターゲット
電位を下げ、高エネルギー粒子照射による膜中ダメージ
を抑えたマグネトロンカソードでは、逆に、プラズマが
ターゲット表面近傍に強く収束しており、基板表面の高
温電子ガスによる加熱は一層困難になり、低温基板での
比抵抗の低下に対しては全く効果が無かった。
ていた方法であるマグネトロンスパッタでは、ターゲッ
トと基板の距離を近づけることによって基板をよりプラ
ズマ密度の高い領域にさらし、基板表面温度を上昇させ
る方法も考えられるが、この場合同時に、高エネルギー
粒子照射による膜中ダメージが増加することにより、か
えって膜質の低下をもたらし、比抵抗の改善には限界が
あった。また、ターゲット表面磁場を強くしターゲット
電位を下げ、高エネルギー粒子照射による膜中ダメージ
を抑えたマグネトロンカソードでは、逆に、プラズマが
ターゲット表面近傍に強く収束しており、基板表面の高
温電子ガスによる加熱は一層困難になり、低温基板での
比抵抗の低下に対しては全く効果が無かった。
【００１１】また、制御性のよい方法とされているスパ
ッタ法においても、ターゲット消耗状況、装置の連続稼
働時間などの経時的な変化要因に対して、膜の比抵抗が
極小となる最適な酸素分圧が大きく変動することは、ス
パッタ法の制御性の良さを損なうこととなり、製造プロ
セスの安定性の上で大きな問題となっている。
ッタ法においても、ターゲット消耗状況、装置の連続稼
働時間などの経時的な変化要因に対して、膜の比抵抗が
極小となる最適な酸素分圧が大きく変動することは、ス
パッタ法の制御性の良さを損なうこととなり、製造プロ
セスの安定性の上で大きな問題となっている。
【００１２】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、低温基板においても低い比抵抗を有す
る透明導電膜を安定的に製造する方法及び、酸素もしく
は酸化物ガスの添加量を調整することによる厳密な酸素
分圧の制御を行う必要性を排除し、広い酸素分圧域にお
いて低い比抵抗を有する透明導電膜を安定的に製造する
方法を提供することを目的とする。
なされたもので、低温基板においても低い比抵抗を有す
る透明導電膜を安定的に製造する方法及び、酸素もしく
は酸化物ガスの添加量を調整することによる厳密な酸素
分圧の制御を行う必要性を排除し、広い酸素分圧域にお
いて低い比抵抗を有する透明導電膜を安定的に製造する
方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】その要旨は、マグネトロ
ンスパッタ法を用いて基体上に透明導電膜を製造する方
法において、ターゲット表面を通る平面のうち、スパッ
タリングカソードを構成する永久磁石または電磁石の磁
極をすべて含む最小の略円柱または角柱領域により切ら
れる領域での漏洩磁場のその平面に対する垂直成分の積
分値がゼロでない磁場分布を有するマグネトロンカソー
ドを用いる透明導電膜の製造方法である。
ンスパッタ法を用いて基体上に透明導電膜を製造する方
法において、ターゲット表面を通る平面のうち、スパッ
タリングカソードを構成する永久磁石または電磁石の磁
極をすべて含む最小の略円柱または角柱領域により切ら
れる領域での漏洩磁場のその平面に対する垂直成分の積
分値がゼロでない磁場分布を有するマグネトロンカソー
ドを用いる透明導電膜の製造方法である。
【００１４】上記の透明導電膜を成膜する方法におい
て、カソード中央部の磁極からの磁束の積分値 (φ1)及
びカソード外周部の磁極からの磁束の積分値 (φ2)の比
(φ2/φ1)を 1.2以上にすることにより、比抵抗の低い
透明導電膜を成膜する透明導電膜の製造方法である。
て、カソード中央部の磁極からの磁束の積分値 (φ1)及
びカソード外周部の磁極からの磁束の積分値 (φ2)の比
(φ2/φ1)を 1.2以上にすることにより、比抵抗の低い
透明導電膜を成膜する透明導電膜の製造方法である。
【００１５】上記の透明導電膜を成膜する方法により、
耐熱温度 200℃以下の基板に比抵抗の低い透明導電膜を
成膜した透明導電膜である。
耐熱温度 200℃以下の基板に比抵抗の低い透明導電膜を
成膜した透明導電膜である。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明による透明導電膜の成膜方
法では、マグネトロンスパッタ法を用いて基体上に透明
導電膜を製造する方法において、非平衡な磁場分布を有
するマグネトロンカソードを用いることを特徴とする。
すなわち、本発明の方法においては、基板上に薄膜をマ
グネトロンスパッタ法を用いて成膜する際に、非平衡な
磁場分布を有するマグネトロンカソードを用いる。
法では、マグネトロンスパッタ法を用いて基体上に透明
導電膜を製造する方法において、非平衡な磁場分布を有
するマグネトロンカソードを用いることを特徴とする。
すなわち、本発明の方法においては、基板上に薄膜をマ
グネトロンスパッタ法を用いて成膜する際に、非平衡な
磁場分布を有するマグネトロンカソードを用いる。
【００１７】非平衡な磁場分布を有するマグネトロンカ
ソードとは、図１に示すように、ターゲット表面を通る
平面のうち、スパッタリングカソードを構成する永久磁
石または電磁石の磁極をすべて含む最小の略円柱または
角柱領域により切られる領域での漏洩磁場のその面に対
する垂直成分の積分値がゼロでない値を有するように設
計されたいわゆるアンバランスドマグネトロンカソード
であり、これまでの通常のマグネトロンカソードの設計
に見られるような、ターゲット面を貫通する特定の磁
極、例えば、Ｎ極からの磁束と、Ｓ極の磁極への磁束と
の釣り合いを意図的に崩したことを特徴としている。こ
のようなアンバランスドマグネトロンカソードは参考文
献（Unbalanced de magnetron as sources of high ion
fluxes J.Vac.Sci.Technol.A,Vol.4,No.3,May/Jun 198
6)に示されているように、従来は成膜速度の向上や基板
バイアス印加時のイオン電流の増大を目的として硬質材
料等に用いられている。
ソードとは、図１に示すように、ターゲット表面を通る
平面のうち、スパッタリングカソードを構成する永久磁
石または電磁石の磁極をすべて含む最小の略円柱または
角柱領域により切られる領域での漏洩磁場のその面に対
する垂直成分の積分値がゼロでない値を有するように設
計されたいわゆるアンバランスドマグネトロンカソード
であり、これまでの通常のマグネトロンカソードの設計
に見られるような、ターゲット面を貫通する特定の磁
極、例えば、Ｎ極からの磁束と、Ｓ極の磁極への磁束と
の釣り合いを意図的に崩したことを特徴としている。こ
のようなアンバランスドマグネトロンカソードは参考文
献（Unbalanced de magnetron as sources of high ion
fluxes J.Vac.Sci.Technol.A,Vol.4,No.3,May/Jun 198
6)に示されているように、従来は成膜速度の向上や基板
バイアス印加時のイオン電流の増大を目的として硬質材
料等に用いられている。
【００１８】非平衡な磁場分布を実現する方法として
は、通常のマグネトロンカソードの外周部に設置した電
磁石を作動させる方法や外周部に可動式の永久磁石を設
置し、その位置を変える方法がある。さらに、通常マグ
ネトロンカソードに用いられるフェライト磁石の一部
を、例えば、希土類−コバルト系或いは希土類−鉄−ホ
ウ素系等の強力な磁石に換装する方法がある。
は、通常のマグネトロンカソードの外周部に設置した電
磁石を作動させる方法や外周部に可動式の永久磁石を設
置し、その位置を変える方法がある。さらに、通常マグ
ネトロンカソードに用いられるフェライト磁石の一部
を、例えば、希土類−コバルト系或いは希土類−鉄−ホ
ウ素系等の強力な磁石に換装する方法がある。
【００１９】本発明による非平衡な磁場分布を有するマ
グネトロンカソードを用いた場合、特に低温基板上への
透明導電膜の成膜において、以下の効果により、従来の
マグネトロンカソードを使用した成膜に対して比抵抗が
低下する。すなわち、低温基板に対して比抵抗の小さな
透明導電膜を形成するためには、低温基板上への成膜に
おいて結晶性の良好な透明導電膜が形成されることが必
要であり、基板表面での高温電子ガスによる加熱を促進
する方法として本方法では従来マグネトロンスパッタカ
ソードの磁場分布を非平衡にし、ターゲット近傍へ収束
していたプラズマ、特に高温電子ガスを基板近傍へ広げ
ることによって達成している。
グネトロンカソードを用いた場合、特に低温基板上への
透明導電膜の成膜において、以下の効果により、従来の
マグネトロンカソードを使用した成膜に対して比抵抗が
低下する。すなわち、低温基板に対して比抵抗の小さな
透明導電膜を形成するためには、低温基板上への成膜に
おいて結晶性の良好な透明導電膜が形成されることが必
要であり、基板表面での高温電子ガスによる加熱を促進
する方法として本方法では従来マグネトロンスパッタカ
ソードの磁場分布を非平衡にし、ターゲット近傍へ収束
していたプラズマ、特に高温電子ガスを基板近傍へ広げ
ることによって達成している。
【００２０】このようなプラズマによる基板表面の加熱
効果は従来のマグネトロンカソードを用いても実現する
ことは可能で、例えば、マグネトロンカソードの磁場強
度を一様に低下させ、プラズマのターゲット近傍への収
束を意図的に阻害する方法や、ターゲットと基板間の距
離を近づけることにより基板をプラズマ密度の高い領域
にさらすことにより達成することは可能である。ところ
が、これらの方法は、本発明との本質的な違いにより透
明導電膜の比抵抗の低下に効果はない。すなわち、従来
のマグネトロンスパッタによるこれらの方法では、磁場
強度を弱めターゲット近傍への収束プラズマを基板近傍
へ広げる方法、或いは単にターゲットと基板間の距離を
近づける方法をとることによりいずれも高エネルギー粒
子照射による膜中ダメージが増加することにより、かえ
って膜質の低下をもたらし、比抵抗の改善には限界があ
るのに対し、本方法では、磁場強度を弱めるのではなく
そのバランスを崩すことによって、プラズマを基板近傍
へ広げる方法をとるため、ターゲットの電位には特に大
きな変化はなく高エネルギー粒子照射による膜中ダメー
ジの抑制と基板表面の高温電子ガスによる加熱の促進を
両立させた方法ということができる。このような本発明
による特徴のある透明導電膜の成膜方法を用いることに
より始めて低温基板においても低い比抵抗を有する透明
導電膜を安定的に製造することが可能になる。
効果は従来のマグネトロンカソードを用いても実現する
ことは可能で、例えば、マグネトロンカソードの磁場強
度を一様に低下させ、プラズマのターゲット近傍への収
束を意図的に阻害する方法や、ターゲットと基板間の距
離を近づけることにより基板をプラズマ密度の高い領域
にさらすことにより達成することは可能である。ところ
が、これらの方法は、本発明との本質的な違いにより透
明導電膜の比抵抗の低下に効果はない。すなわち、従来
のマグネトロンスパッタによるこれらの方法では、磁場
強度を弱めターゲット近傍への収束プラズマを基板近傍
へ広げる方法、或いは単にターゲットと基板間の距離を
近づける方法をとることによりいずれも高エネルギー粒
子照射による膜中ダメージが増加することにより、かえ
って膜質の低下をもたらし、比抵抗の改善には限界があ
るのに対し、本方法では、磁場強度を弱めるのではなく
そのバランスを崩すことによって、プラズマを基板近傍
へ広げる方法をとるため、ターゲットの電位には特に大
きな変化はなく高エネルギー粒子照射による膜中ダメー
ジの抑制と基板表面の高温電子ガスによる加熱の促進を
両立させた方法ということができる。このような本発明
による特徴のある透明導電膜の成膜方法を用いることに
より始めて低温基板においても低い比抵抗を有する透明
導電膜を安定的に製造することが可能になる。
【００２１】さらに本発明による非平衡な磁場分布を有
するマグネトロンカソードを用いた場合、成膜ガス中に
酸素及び酸化物ガスを添加し、酸素分圧を厳密に調整す
ることなく、以下の効果により安定的に低い比抵抗を有
する透明導電膜を製造することが可能となる。すなわ
ち、酸素分圧の厳密な調整を行うこと無しに比抵抗の小
さな透明導電膜を形成するためには、基板に堆積する薄
膜と酸素の反応率を向上させ、適当な酸素含有率を有す
る透明導電膜を形成することが必要であり、基板表面で
の高温電子ガスによる酸素の活性化率を促進する方法と
して本方法では従来マグネトロンスパッタカソードの磁
場分布を非平衡にし、ターゲット近傍へ収束していたプ
ラズマ、特に高温電子ガスを基板近傍へ広げることによ
って達成している。
するマグネトロンカソードを用いた場合、成膜ガス中に
酸素及び酸化物ガスを添加し、酸素分圧を厳密に調整す
ることなく、以下の効果により安定的に低い比抵抗を有
する透明導電膜を製造することが可能となる。すなわ
ち、酸素分圧の厳密な調整を行うこと無しに比抵抗の小
さな透明導電膜を形成するためには、基板に堆積する薄
膜と酸素の反応率を向上させ、適当な酸素含有率を有す
る透明導電膜を形成することが必要であり、基板表面で
の高温電子ガスによる酸素の活性化率を促進する方法と
して本方法では従来マグネトロンスパッタカソードの磁
場分布を非平衡にし、ターゲット近傍へ収束していたプ
ラズマ、特に高温電子ガスを基板近傍へ広げることによ
って達成している。
【００２２】このようなプラズマによる基板表面近傍に
おける酸素ガスの活性化率の向上効果は従来のマグネト
ロンカソードを用いても実現することは可能であるが、
上述のように磁場強度を弱めターゲット近傍への収束プ
ラズマを基板近傍へ広げる方法あるいは単にターゲット
と基板間の距離を近づける方法では、いずれも高エネル
ギー粒子照射による膜中ダメージが増加することによ
り、かえって膜質の低下をもたらす。一方、本方法で
は、磁場強度のバランスを崩すことによって、プラズマ
を基板近傍へ広げる方法をとるため、ターゲットの電位
には特に大きな変化はなく高エネルギー粒子照射による
膜中ダメージの抑制と基板表面の高温電子ガスによる酸
素ガスの反応率の促進を両立させた方法ということがで
きる。このような本発明による特徴のある透明導電膜の
成膜方法を用いることにより始めてプロセス中の酸素分
圧の厳密な調整を行なうことなく、低い比抵抗を有する
透明導電膜を安定的に製造することが可能になる。
おける酸素ガスの活性化率の向上効果は従来のマグネト
ロンカソードを用いても実現することは可能であるが、
上述のように磁場強度を弱めターゲット近傍への収束プ
ラズマを基板近傍へ広げる方法あるいは単にターゲット
と基板間の距離を近づける方法では、いずれも高エネル
ギー粒子照射による膜中ダメージが増加することによ
り、かえって膜質の低下をもたらす。一方、本方法で
は、磁場強度のバランスを崩すことによって、プラズマ
を基板近傍へ広げる方法をとるため、ターゲットの電位
には特に大きな変化はなく高エネルギー粒子照射による
膜中ダメージの抑制と基板表面の高温電子ガスによる酸
素ガスの反応率の促進を両立させた方法ということがで
きる。このような本発明による特徴のある透明導電膜の
成膜方法を用いることにより始めてプロセス中の酸素分
圧の厳密な調整を行なうことなく、低い比抵抗を有する
透明導電膜を安定的に製造することが可能になる。
【００２３】本発明において使用する基板としては、通
常、液晶パネル、タッチパネル、太陽電池等に用いられ
るガラス、セラミックス、プラスチック等の基板が挙げ
られる。さらには上記基板上に薄膜をコーティングした
基体や薄膜トランジスタ等のデバイスを形成した基体で
あってもよい。また、薄膜デバイスを形成した金属及び
半導体等の基体であってもよい。上記した基板上に形成
される透明導電膜としては、酸化物系ではＩＴＯ系、Sn
O2系、TiO2系、CdO 系、ZnO 系が好ましい。
常、液晶パネル、タッチパネル、太陽電池等に用いられ
るガラス、セラミックス、プラスチック等の基板が挙げ
られる。さらには上記基板上に薄膜をコーティングした
基体や薄膜トランジスタ等のデバイスを形成した基体で
あってもよい。また、薄膜デバイスを形成した金属及び
半導体等の基体であってもよい。上記した基板上に形成
される透明導電膜としては、酸化物系ではＩＴＯ系、Sn
O2系、TiO2系、CdO 系、ZnO 系が好ましい。
【００２４】本発明は、樹脂フィルムや液晶ディスプレ
ーの有機物の被膜よりなるカラーフィルターを設けたパ
ネルのように耐熱性に乏しく一般に 200℃程度の基板温
度が限界であるため、比抵抗の低い透明導電膜を形成す
ることが困難であった基板に対して、比抵抗の低い透明
導電膜を成膜することを可能にする。特に基板温度が10
0℃以下の場合においてその効果が顕著で、室温におけ
る成膜においても3.5×10-4Ωcm以下の低い比抵抗を得
ることを可能とする。さらに本発明は、透明導電膜の製
造において、プロセスガス中の酸素分圧の厳密な調整を
行なうことなしに、低い比抵抗を有する膜を安定的に製
造することを可能にする。以下に実施例を挙げて本発明
を詳細に説明する。
ーの有機物の被膜よりなるカラーフィルターを設けたパ
ネルのように耐熱性に乏しく一般に 200℃程度の基板温
度が限界であるため、比抵抗の低い透明導電膜を形成す
ることが困難であった基板に対して、比抵抗の低い透明
導電膜を成膜することを可能にする。特に基板温度が10
0℃以下の場合においてその効果が顕著で、室温におけ
る成膜においても3.5×10-4Ωcm以下の低い比抵抗を得
ることを可能とする。さらに本発明は、透明導電膜の製
造において、プロセスガス中の酸素分圧の厳密な調整を
行なうことなしに、低い比抵抗を有する膜を安定的に製
造することを可能にする。以下に実施例を挙げて本発明
を詳細に説明する。
【００２５】
【実施例１】以下の実施例では、ガラス基板上にSnO2が
質量％で10％のＩＴＯターゲットを用いスパッタリング
によりＩＴＯ膜の成膜を行なった。膜厚は 150nm一定と
し、成膜装置に基板を取り付け1.33×10-4Pa以下まで真
空引きを行なった後、基板を所定の温度まで加熱し、成
膜速度2.5nm/秒の速度でＩＴＯ膜の成膜を実施した。膜
の評価として、４端子法により比抵抗を測定した。
質量％で10％のＩＴＯターゲットを用いスパッタリング
によりＩＴＯ膜の成膜を行なった。膜厚は 150nm一定と
し、成膜装置に基板を取り付け1.33×10-4Pa以下まで真
空引きを行なった後、基板を所定の温度まで加熱し、成
膜速度2.5nm/秒の速度でＩＴＯ膜の成膜を実施した。膜
の評価として、４端子法により比抵抗を測定した。
【００２６】使用したスパッタリングカソードは図１に
示すように、直径 152.4mmの永久磁石（フェライト製）
を内蔵したマグネトロンカソードで、カソード外周部に
磁場強度の可変用の電磁石を配したカソードを用い、電
磁石の磁場強度を変化させることにより非平衡な磁場分
布を実現した。なお、本カソードにおいては電磁石の磁
場強度を 0とした場合、中心部磁石と外部磁石からの磁
束をバランスさせた従来のマグネトロンカソードの仕様
となる。
示すように、直径 152.4mmの永久磁石（フェライト製）
を内蔵したマグネトロンカソードで、カソード外周部に
磁場強度の可変用の電磁石を配したカソードを用い、電
磁石の磁場強度を変化させることにより非平衡な磁場分
布を実現した。なお、本カソードにおいては電磁石の磁
場強度を 0とした場合、中心部磁石と外部磁石からの磁
束をバランスさせた従来のマグネトロンカソードの仕様
となる。
【００２７】表１に示す試験 No.１〜10で、本マグネト
ロンカソードを用いて磁場分布のバランスを変化させた
成膜方法によりＩＴＯ膜を成膜し、膜特性を比較した。
ターゲットと基板の距離は55mm、基板温度は22℃及び 1
00℃、成膜ガス圧（スパッタガス圧）は 0.133Paとし
た。また、成膜ガス（スパッタガス）には酸素ガスを
0.5体積％添加したArガスを用いた。得られた結果を表
１及び図２に示す。表中でφ2/φ1 ＝1 は中心部と外周
部の永久磁石の磁場強度がバランスしたいわゆる従来法
による成膜方法に相当する。
ロンカソードを用いて磁場分布のバランスを変化させた
成膜方法によりＩＴＯ膜を成膜し、膜特性を比較した。
ターゲットと基板の距離は55mm、基板温度は22℃及び 1
00℃、成膜ガス圧（スパッタガス圧）は 0.133Paとし
た。また、成膜ガス（スパッタガス）には酸素ガスを
0.5体積％添加したArガスを用いた。得られた結果を表
１及び図２に示す。表中でφ2/φ1 ＝1 は中心部と外周
部の永久磁石の磁場強度がバランスしたいわゆる従来法
による成膜方法に相当する。
【００２８】表１に示すように、φ2/φ1 の増大ととも
に比抵抗は大きく低減する。また、この効果は基板温度
が低いほど顕著であり、特に基板温度が室温近傍でも約
2.6の低い比抵抗が得られている。このため、本発明の
方法を用いることにより、低い耐熱温度の基板において
も低い比抵抗を有する透明導電膜を形成することが可能
となる。
に比抵抗は大きく低減する。また、この効果は基板温度
が低いほど顕著であり、特に基板温度が室温近傍でも約
2.6の低い比抵抗が得られている。このため、本発明の
方法を用いることにより、低い耐熱温度の基板において
も低い比抵抗を有する透明導電膜を形成することが可能
となる。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【実施例２】表２に示す試験 No.11〜20で、本マグネト
ロンカソードを用いて磁場分布のバランスを変化させた
成膜方法によりＩＴＯ膜を成膜し、膜特性を比較した。
ターゲットと基板の距離は55mm、基板温度は 200℃、成
膜ガス圧は 0.133Paとした。また、成膜ガスには純Arガ
ス及び酸素ガスを 0.1体積％添加したArガスを用いた。
得られた結果を表２及び図３に示す。
ロンカソードを用いて磁場分布のバランスを変化させた
成膜方法によりＩＴＯ膜を成膜し、膜特性を比較した。
ターゲットと基板の距離は55mm、基板温度は 200℃、成
膜ガス圧は 0.133Paとした。また、成膜ガスには純Arガ
ス及び酸素ガスを 0.1体積％添加したArガスを用いた。
得られた結果を表２及び図３に示す。
【００３１】表２に示すように、φ2/φ1 の増大ととも
に比抵抗は大きく低減する。また、この効果は成膜ガス
に純Arガスを用いた場合に特に顕著であり、成膜ガス中
の酸素添加量が低い場合においても 2.0以下の低い比抵
抗を実現することが可能となる。
に比抵抗は大きく低減する。また、この効果は成膜ガス
に純Arガスを用いた場合に特に顕著であり、成膜ガス中
の酸素添加量が低い場合においても 2.0以下の低い比抵
抗を実現することが可能となる。
【００３２】
【表２】
【００３３】
【実施例３】次に、表３に示す試験 No.21〜27で、従来
法マグネトロンカソードに対応するφ2/φ1 ＝1.0 の場
合及びφ2/φ1 ＝2.0 の非平衡な磁場分布中でＩＴＯ膜
を成膜し、膜特性を比較した。ターゲットと基板の距離
は55mm、成膜ガス圧は 0.266Paとした。また、成膜ガス
はφ2/φ1 ＝1.0 の場合には酸素濃度 0.5体積％のアル
ゴン酸素混合ガス、φ2/φ1 ＝2.0 の場合には純アルゴ
ンガスを使用した。得られた結果を表３及び図４に示
す。
法マグネトロンカソードに対応するφ2/φ1 ＝1.0 の場
合及びφ2/φ1 ＝2.0 の非平衡な磁場分布中でＩＴＯ膜
を成膜し、膜特性を比較した。ターゲットと基板の距離
は55mm、成膜ガス圧は 0.266Paとした。また、成膜ガス
はφ2/φ1 ＝1.0 の場合には酸素濃度 0.5体積％のアル
ゴン酸素混合ガス、φ2/φ1 ＝2.0 の場合には純アルゴ
ンガスを使用した。得られた結果を表３及び図４に示
す。
【００３４】表３に示すように、従来法による成膜（φ
2/φ1 ＝1.0 ）では、基板温度の低下により膜の比抵抗
が大きく上昇するのに対し、同一条件でスパッタリング
カソードの磁場分布を非平衡にした本発明の成膜方法を
用いた場合、基板温度の低下による比抵抗の上昇は抑え
られ、また、基板温度に対する比抵抗の依存性も従来方
法に比べ小さくなっている。
2/φ1 ＝1.0 ）では、基板温度の低下により膜の比抵抗
が大きく上昇するのに対し、同一条件でスパッタリング
カソードの磁場分布を非平衡にした本発明の成膜方法を
用いた場合、基板温度の低下による比抵抗の上昇は抑え
られ、また、基板温度に対する比抵抗の依存性も従来方
法に比べ小さくなっている。
【００３５】
【表３】
【００３６】
【実施例４】次に、表４に示す試験 No.28〜35で、従来
法マグネトロンカソードに対応するφ2/φ1 ＝1.0 の場
合及びφ2/φ1 ＝2.0 の非平衡な磁場分布中で酸素濃度
を変化させてＩＴＯ膜を成膜し、膜特性を比較した。タ
ーゲットと基板の距離は55mm、成膜ガス圧は 0.133Pa、
基板温度は 200℃とした。得られた結果を表４及び図５
に示す。
法マグネトロンカソードに対応するφ2/φ1 ＝1.0 の場
合及びφ2/φ1 ＝2.0 の非平衡な磁場分布中で酸素濃度
を変化させてＩＴＯ膜を成膜し、膜特性を比較した。タ
ーゲットと基板の距離は55mm、成膜ガス圧は 0.133Pa、
基板温度は 200℃とした。得られた結果を表４及び図５
に示す。
【００３７】表４に示すように、従来法による成膜（φ
2/φ1 ＝1.0 ）では、添加酸素量の変化に対して比抵抗
が大きく変化するのに対して、同一条件でスパッタリン
グカソードの磁場分布を非平衡にした本発明の成膜方法
を用いた場合、添加酸素量の変化に対する比抵抗の変化
はほとんどなく、プロセス中の酸素量によらず安定的に
低い比抵抗を有するＩＴＯ膜を形成することが可能とな
る。
2/φ1 ＝1.0 ）では、添加酸素量の変化に対して比抵抗
が大きく変化するのに対して、同一条件でスパッタリン
グカソードの磁場分布を非平衡にした本発明の成膜方法
を用いた場合、添加酸素量の変化に対する比抵抗の変化
はほとんどなく、プロセス中の酸素量によらず安定的に
低い比抵抗を有するＩＴＯ膜を形成することが可能とな
る。
【００３８】
【表４】
【００３９】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明のマグネトロンスパッタ法はカソード中央部の磁
極からの磁束の積分値 (φ1)及びカソード外周部の磁極
からの磁束の積分値 (φ2)の比 (φ2/φ1)を 1.2以上に
して成膜するため、低温基板及び広い酸素分圧域におい
て低い比抵抗を有する透明導電膜を安定的に製造するこ
とができる。
本発明のマグネトロンスパッタ法はカソード中央部の磁
極からの磁束の積分値 (φ1)及びカソード外周部の磁極
からの磁束の積分値 (φ2)の比 (φ2/φ1)を 1.2以上に
して成膜するため、低温基板及び広い酸素分圧域におい
て低い比抵抗を有する透明導電膜を安定的に製造するこ
とができる。
【図１】本発明で使用する非平衡な磁場分布を形成する
マグネトロンカソードの模式図である。
マグネトロンカソードの模式図である。
【図２】実施例１で得られたＩＴＯ膜の特性を示す図で
ある。
ある。
【図３】実施例２で得られたＩＴＯ膜の特性を示す図で
ある。
ある。
【図４】実施例３で得られたＩＴＯ膜の特性を示す図で
ある。
ある。
【図５】実施例３で得られたＩＴＯ膜の特性を示す図で
ある。
ある。
Claims (3)
- 【請求項１】 マグネトロンスパッタ法を用いて基体上
に透明導電膜を製造する方法において、ターゲット表面
を通る平面のうち、スパッタリングカソードを構成する
永久磁石または電磁石の磁極をすべて含む最小の略円柱
または角柱領域により切られる領域での漏洩磁場のその
平面に対する垂直成分の積分値がゼロでない磁場分布を
有するマグネトロンカソードを用いることを特徴とする
透明導電膜の製造方法。 - 【請求項２】 上記、請求項１の方法により透明導電膜
を成膜する方法において、カソード中央部の磁極からの
磁束の積分値 (φ1)及びカソード外周部の磁極からの磁
束の積分値 (φ2)の比 (φ2/φ1)を 1.2以上にすること
により、比抵抗の低い透明導電膜を成膜することを特徴
とする透明導電膜の製造方法。 - 【請求項３】 耐熱温度 200℃以下の基板にマグネトロ
ンスパッタ法にて成膜された透明導電膜であって、ター
ゲット表面を通る平面のうち、スパッタリングカソード
を構成する永久磁石または電磁石の磁極をすべて含む最
小の略円柱または角柱領域により切られる領域での漏洩
磁場のその平面に対する垂直成分の、カソード中央部の
磁極からの磁束の積分値 (φ1)及びカソード外周部の磁
極からの磁束の積分値 (φ2)の比 (φ2/φ1)を 1.2以上
である磁場分布を有するマグネトロンカソードを用いて
成膜することを特徴とする透明導電膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00078798A JP3615647B2 (ja) | 1998-01-06 | 1998-01-06 | 透明導電膜の製造方法およびその透明導電膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00078798A JP3615647B2 (ja) | 1998-01-06 | 1998-01-06 | 透明導電膜の製造方法およびその透明導電膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11195333A true JPH11195333A (ja) | 1999-07-21 |
| JP3615647B2 JP3615647B2 (ja) | 2005-02-02 |
Family
ID=11483416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00078798A Expired - Fee Related JP3615647B2 (ja) | 1998-01-06 | 1998-01-06 | 透明導電膜の製造方法およびその透明導電膜 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3615647B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006006637A1 (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-19 | National Institute For Materials Science | 磁束配置（バランス型／アンバランス型）を切換可能としたマグネトロンスパッタリング装置とこの装置を用いた無機質薄膜体材料の成膜方法、及びデﾕアル形式のマグネトロンスパッタリング装置とこの装置による低温成膜を可能とした無機質薄膜体材料の成膜方法 |
| JP2006124760A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Aisin Seiki Co Ltd | 超電導磁場発生装置、スパッタガン及びスパッタリング成膜装置 |
| JP2008046604A (ja) * | 2006-07-21 | 2008-02-28 | Toppan Printing Co Ltd | カラーフィルタ及びその製造方法 |
| JP2012158823A (ja) * | 2011-02-02 | 2012-08-23 | Ulvac Japan Ltd | 成膜方法 |
| JP2017115206A (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | 日本電気硝子株式会社 | 透明導電膜、透明導電膜付き基板および透明導電膜付き基板の製造方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10882951B2 (en) | 2018-04-21 | 2021-01-05 | Natural Fiber Welding, Inc. | Curative and method |
| US11760836B2 (en) | 2018-04-21 | 2023-09-19 | Natural Fiber Welding, Inc. | Curative |
-
1998
- 1998-01-06 JP JP00078798A patent/JP3615647B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| WO2006006637A1 (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-19 | National Institute For Materials Science | 磁束配置（バランス型／アンバランス型）を切換可能としたマグネトロンスパッタリング装置とこの装置を用いた無機質薄膜体材料の成膜方法、及びデﾕアル形式のマグネトロンスパッタリング装置とこの装置による低温成膜を可能とした無機質薄膜体材料の成膜方法 |
| JP2006124760A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Aisin Seiki Co Ltd | 超電導磁場発生装置、スパッタガン及びスパッタリング成膜装置 |
| JP4678481B2 (ja) * | 2004-10-27 | 2011-04-27 | アイシン精機株式会社 | 超電導磁場発生装置、スパッタガン及びスパッタリング成膜装置 |
| JP2008046604A (ja) * | 2006-07-21 | 2008-02-28 | Toppan Printing Co Ltd | カラーフィルタ及びその製造方法 |
| JP2012158823A (ja) * | 2011-02-02 | 2012-08-23 | Ulvac Japan Ltd | 成膜方法 |
| JP2017115206A (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | 日本電気硝子株式会社 | 透明導電膜、透明導電膜付き基板および透明導電膜付き基板の製造方法 |
| WO2017110551A1 (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | 日本電気硝子株式会社 | 透明導電膜、透明導電膜付き基板および透明導電膜付き基板の製造方法 |
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