JPS63179074A

JPS63179074A - 導電膜の製造方法

Info

Publication number: JPS63179074A
Application number: JP1178787A
Authority: JP
Inventors: Ryo Kimura; 涼木村; Yuko Toyonaga; 豊永　由布子
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-01-21
Filing date: 1987-01-21
Publication date: 1988-07-23

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、ガラス、セラミック等酸化物絶縁体、Ｓｉ等
の半導体基板上に高密度パターンを有した電極を形成し
たり、又、可視光域で透明であり、なおかつ導電性を持
ち、各種ディスプレイや太陽電池等に用いられる透明導
電膜の製造方法に関するものである。

従来の技術最近、各種デバイス、半導体、センサ、多層配線基板、
等の開発と実用化が進展するに伴い、電極の高密度化、
低抵抗化が要求されるようになってきた。又、透明導電
膜は、各種ディスプレイの開発に伴い、その需要は増加
の傾向にある。透明導電膜の種類としては、酸化インジ
ウム、酸化亜鉛、酸化スズ等があるが、この中では導電
性の点より、スズを不純物として含む酸化インジウム（
ＩＴＯ）によるものが現在主流である。しかしながら、
酸化スズ膜は、低価格、耐寿命性という点で見直されて
来ている。アルミ、銅、金、銀等の金属膜、或はｎ型半
導体であるＩｎ２Ｏ３，５ｎ０２、ＺｎＯ等の透明電極
を含めて導電膜と称する。ここで、酸化スズ膜を例とし
て従来技術について説明する。

従来、酸化スズ膜の製法としては、ＣＶＤ法と呼ぶプロ
セスを採用することが多い。この方法は基材自体を加熱
するか、或は、基材を納めた反応室全体を加熱し、基材
周辺の反応性ガスを熱分解して、雰囲気中に存在する酸
素と金属原子を化学反応させ、熱分解生成物である酸化
スズを基材上に、形成する方法が一般的であった。しか
しながら、従来の酸化スズ膜の製造方法では、基材周辺
の空間全体が高温になっているので、反応性ガスの熱分
解生成物が、さらに、二次的、三次的に、熱分解したり
、あるいは、熱分解生成物が未分解の反応ガスと反応し
て、形成した薄膜中に、ビットが生じる問題点があった
。又、基材が強く加熱されるので、基材の歪み、反り、
縮み等、加熱による寸法精度の狂いや、基材自体の組織
の変質、すでに基材に形成された機能的構造の変化等、
形成薄膜と基材双方に、多くの損傷が発生するという問
題点があった。ＣＶＤ法は最近、プラズマ、イオンビー
ム、光エネルギを励起手段として膜質の改善、反応温度
の低温化、微細加工精度の向上を目的として急速に進歩
している。

発明が解決しようとする問題点光ＣＶＤ法のうち、レーザＣＶＤ法はレーザの光として
の特徴から、描画による薄膜形成法として高い注目を浴
びている。この方法は原理的に紫外域のエネルギを利用
する光解離反応と、赤外域のエネルギを利用する光加熱
反応とに分類できる。

レーザによる光加熱ＣＶＤ法では、基材表面を加熱し、
原料ガスを分解して膜堆積を行わせる場合と、原料ガス
を振動励起して分解し、膜堆積を行わせることができる
。これらの方法による共通の問題点として熱の拡散によ
る堆積膜への影響が大きく、レーザビームを照射した領
域のみに堆積させたいのであるが、ビーム照射による熱
拡散のために膜析出域の拡大が起こる。さらに、原料ガ
スを振動励起するときには、基材表面近くのガスのみを
励起させたいのであるが、描画のときは基材にたいして
、垂直照射となり、基材からの距離が遠（なる。このた
め、基材に到達するまでにガス層があると、そこで反応
が始まり、反応の終了した材料が基材の上に付着するこ
とになる。又、ビームをスキャンして描画を行うときに
は、反応ガスの存在はビームが照射されているときにの
み、存在する事が望ましいが、実現は困難である。又、
描画された導電膜の堆積プロフィールとして、端面部で
の形状が重要となり、前記問題点から、エツチングにて
バターニングしたような鋭角に堆積させることが困難で
ある。また、大きな成膜速度を得るために、真空度は低
いほどよいが、ガスの流れを乱流にし、堆積条件を困難
にしていた。

問題点を解決するための手段本発明は、上記問題点を解決するために、大気中、又は
減圧中で、所定の基材の表面に対して、気体状の有機金
属を主成分とするガス状気流を送り、所定のノズルから
、任意の角度にて吹き付ける。係る後、レーザビームで
前記ノズルから吹き付けられている基材面を照射加熱す
るとき、レーザビームとノズルの位置を固定したままで
、その両者の移動方向を、ガスの吹き出し方向に移動す
るようにして、薄膜形成するという構成を備えたもので
ある。又、レーザビームとノズルを固定し、基材の移動
方向をノズルからガスの吹き出し方向とは反対方向に移
動するようにして、薄膜形成する構成をも備えたもので
ある。

作用本発明は、上記した構成によって、レーザビームが照射
された基材表面のみが、瞬間的に、加熱され、その加熱
表面だけに限定して、ノズルからでてくる未分解の反応
ガスが照射部に衝突することになり、反応ガスの熱分解
を誘発することができる。すなわち、基材に近接する空
間に存在する反応性ガスの熱的過程を伴う事なく、基材
表面のみに、製膜反応を起こすことができる。又、レー
ザビーム或は基板を２次元的に移動させ描画を行わせる
ときに、レーザビーム照射されると、基材表面が急速加
熱されるが、急速冷却は起こらずに、熱拡散によって、
温度が下降することになる。本発明方法では、ノズルか
ら出てきた反応性ガスは、常に加熱されていない基板方
向に流れていくため、レーザが照射されたあとで、２次
的、３次的に反応が起こらないために、描画されたパタ
ーンにおいて、表面の平滑性が優れ、エツジ性の優れた
薄膜が構成できる。

実施例以下本発明の導電膜の製造方法の一実施例について、図
面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の一実施例において用いた大気中での
透明導電膜の製造装置の構成を示すものである。第１図
において、ｌはレーザ発信器、２は反射ミラー、３は反
応性ガス、４は基材、５は反応性ガス供給ノズル、６は
基材保持台、７はスズ化合’１Ｍ、８はアルゴン、９は
レーザビームを示す。レーザ発信器１より水平に発射さ
れた炭酸ガスレーザのビーム９は反射ミラー２で、下方
に９０゜方向転換され、基材４に照射される。すなわち
、試料台８にのせられた基材であるガラス基板５の表面
上をＸＹ二方向に掃引照射する。この時、瞬時に基板上
のレーザ照射部は加熱される、局部的に化学蒸着される
状態となる。

さて、酸化スズ材料である反応ガス系は、液化状態のス
ズ化合物である塩化ジメチルスズ７をＡｒガス８でバブ
リングすることにより反応性ガス供給ノズル５より、ス
ズを含有する反応性ガス３として、基材上にレーザビー
ムの照射位置と照準をあわせて、噴出している。なお、
噴出されたガスは速やかに排気ポンプにて回収されるよ
うになっている。

以上のように構成された装置において、第２図は反応部
分の反応原理図を示したものである。

第２図において、１はレーザビーム、２は反応性ガス、
３は反応性ガス供給ノズル、４は基材、５は堆積膜、反
応性ガス供給ノズル３には、噴射ガスが最も高圧、高速
でビーム状になりレーザビーム１のビーム径よりも若干
大きい程度の広がりをもって噴射されるように噴射孔が
設けである。

反応性ガス供給ノズル３はｘ−ｘ’画面上角度θにて設
置される。本実施例では４５°でありｌＯ〜８０°の範
囲であればほぼ同じ結果かえられる。従って、ガスの流
れる方向はＸ方向から反応部６に基材と接触し、Ｘ′力
方向と流れ、Ｘ方向へのガスの流れは極微量となる。レ
ーザビームｌと反応性ガス２が交差する部分、すなわち
反応部６で化学反応がおこり、堆積がおこる。堆積膜５
を描画させるためには、基材４を移動させる場合と、反
応性ガス供給ノズル３とレーザビームｌの位置を固定し
たまま基材４上を掃引する場合がある。この時に、前者
では、基材４をＸ′力方向らＸ方向へと移動させる。又
、後者では、レーザビーム１と反応性ガス供給ノズル３
の位置関係を維持したままでＸ方向からＸ′へ掃引する
。その時いずれの場合も約３ｃｍ／３６ｃの速度で通過
させた。

レーザビームを加熱源として用いるときにのみ起こる現
象であるが、レーザビームを照射すると瞬時に温度上昇
が起こるが、照射が終了しても基板の蓄熱により上記条
件以外で膜の堆積を行うと、膜自体の膜質が多孔質にな
ったり、付着強度もよくならない。そして、堆積させた
くない部所にも反応性ガスの回り込みがあり、堆積して
しまう。

実施例では、塩化ジメチルスズガスを含むＡｒ：　０．
３１／ｍｉｎ　、の反応性ガス組成のとき、反応性ガス
供給ノズルより噴出される反応性ガスのガス形状は、径
６額になるようにしている。

レーザビームの掃引につれて、基材面に酸化スズ膜の堆
積が起こる。又、酸化スズ膜の堆積速度は、レーザ出力
、およびレーザの走行速度に依存している。

すなわち、レーザ出力の増加にともなって堆積速度は高
くなるとともに、レーザ掃引速度が高速になると急激に
減少する。いずれもレーザ照射部の基材表面温度に大き
く依存しているためである。

例えば、レーザ出力ＳＯＷ、レーザビーム径６■−１基
村上でのレーザ掃引速度３＋ｎ／ｓｅｃのとき、照射部
は、局部的に４００〜６００℃に加熱されている。

これは良質の酸化スズ膜を形成するために必要な基材温
度を十分に満足する物であるが、高温加熱部は、基材の
表面層のみ、しかもレーザビーム照射瞬間のみに限られ
ている。従って、基材自体の温度は上がる事なく、実質
的に低温工程で、酸化スズ膜が所望のパターンに作製さ
れたことになる。

一方、従来のように、反応容器のなかに、反応性ガスを
充填させておき、その上からレーザビームを照射して薄
膜形成する方法で得られた膜質は平滑性に乏しく、付着
力の弱い膜が出来た。

又、この時作製された酸化スズ膜の透過率は、可視域で
９０〜９５％と良好であった。従来方法では白濁、膜厚
のばらつきが大きり、８０〜８５％程度であった。

なお、以上の実施例では、レーザ源として炭酸ガスレー
ザ、基材として、ガラスを用いているが、何れもこれに
限定する物ではない。レーザは、基材に照射したとき、
発熱効果の大きいものであれば良い。言い替えれば、基
材がレーザを効率良く吸収する事が望ましい。従って、
基材とレーザとの間には、最適の組み合わせというもの
が存在する。即ち、実施例としての、炭酸ガスレーザと
ガラス基材という組み合わせの他、Ｓｉ基材に対しては
、Ａｒ、Ｋｒ、ルビーレーザが、セラミックや酸化物基
材に対してはＹＡＧ、ＨＦ／ＤＦケミカルレーザが実用
できる。

なお、本実施例では、酸化スズ膜の製膜反応を大気中で
行っているが、チャンバー等を用いて密封大気中、或は
減圧中文、酸化雰囲気、中性雰囲気、或は還元雰囲気で
行うことも可能である。例えば、前記スズ化合物として
テトラメチルスズ（（ＣＨ３）４Ｓｎ）を用いてＳｎ膜
を堆積させる場合、チャンバー内を還元性ガス（水素ガ
ス）に置換し、前記プロセスを行うとガラス基材の上に
Ｓｎ膜を描画堆積させることができる。

以上のように本実施例によれば、炭酸ガスレーザビーム
が照射された基材表面のみが、瞬間的に加熱され、その
加熱表面に限定した、熱分解反応を誘発し、酸化スズ膜
、金属Ｓｎ膜を描画堆積できる。

発明の効果以上のように本発明は、大気中、又は減圧中或は、酸化
雰囲気、中性雰囲気、又は、還元雰囲気にて所定の基材
の表面に対して、気体状の反応性ガスを主成分とするガ
ス状気流を送り、所定のノズルから、任意の角度にて吹
き付ける。係る後、レーザビームで前記ノズルから吹き
付けられている基材面を照射加熱するとき、レーザビー
ムとノズルの位置を維持したまま、移動方向を、ガスの
吹き出し方向に移動するようにして、薄膜形成するとい
う構成を備えたものであり、又、レーザビームとノズル
を固定し、基材の移動方向をノズルからガスの吹き出し
方向とは反対方向に移動するようにして、薄膜形成する
ように構成をとることにより、高密度で平滑な表面を有
し、描画精度の高い薄膜パターンが得られるプロセスと
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における大気中での透明電極
の製造装置の構成図、第２図は第１図における透明導電
膜の製造装置の反応部分の原理図である。１・・・・・・レーザ発振器、２・・・・・・反射ミラ
ー、３・・・・・・反応性ガス、４・・・・・・基材、
５・・・・・・反応性ガス供給ノズル、６・・・・・・
基板保持台、７・・・・・・錫化合物、８・・・・・・
アルゴンガス、９・・・・・・レーザビーム。ｌ　−レーザ４！ｗ！益２−反射ミラー３−厘Ｒ性ガズ４−基材Ｓ−−一反Ｒ性ガス＃給ノズル６−基板保存台７−４１．　　イど、　合　↑σ ８−　アルゴンガス

Claims

【特許請求の範囲】

（１）大気中、又は減圧中で、所定の基材の表面に対し
て、気体状の有機金属を主成分とするガス状気流を送り
、所定のノズルから、任意の角度にて吹き付ける。係る
後、レーザビームで前記ノズルから吹き付けられている
基材面を照射加熱するとき、レーザビームとノズルの位
置を維持したままの移動方向を、ガスの吹き出し方向に
移動するようにして薄膜形成することを特徴とする導電
膜の製造方法。
（２）レーザビームとノズルを固定し、基材の移動方向
をノズルからガスの吹き出し方向とは反対方向に移動す
るようにして、薄膜形成することを特徴とする特許請求
の範囲第（１）項記載の導電膜の製造方法。