KR100189218B1 - Ito 투명도전막의 제작방법 - Google Patents

Ito 투명도전막의 제작방법 Download PDF

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Abstract

연속적으로 스퍼터에 의해 계속하여 다수매의 기판상에 ITO 투명도전막을 성막하는 경우에 타겟의 라이프엔드에 이르기까지 소정범위내의 비저항을 갖는 ITO 투명도전막을 제작하여, 단일 기판상에의 성막으로 막두께가 두껍게 되어도 소정범위내에 수용하는 비저항치를 갖는 ITO 투명도전막을 제작한다.
In과 Sn의 산화물의 혼합체를 타겟으로서 사용하여, 희가스와 산소를 도입하여 이루어지는 분위기 중에서 스퍼터법에 의해 In과 0를 기본 구성원소로 하여 Sn을 도너로서 첨가한 ITO 투명도전막 제작방법이며, 기판상에 ITO 투명도전막을 형성하는 제1의 공정(11)과 제1의 공정을 중단하고 제1의 공정 보다도 산소분압이 높은 상태에서 방전을 행하여 타겟의 결핍산소를 보상하는 제2의 공정(12)으로 이루어지고, 제1의 공정과 제2의 공정을 교호로 반복한다.

Description

ITO 투명도전막위 제작방법
본 발명은 ITO 투명도전막의 제작방법에 관한 것이며, 특히 액정표시장치, 태양저지등의 전극에 이용되는 ITO 투명도전막을 스퍼터법을 이용하여 제작하는 방법에 관한 것이다.
(종래의 기술)
투명도전막으로서 In(인듐)과 O(산소)를 기본 구성원소로서 사용하고, 이것에 Sn(주석)을 도너로서 첨가한 ITO 투명도전막이 종래부터 알려져 있다. 이 ITO 투명도전막의 종래의 제작방법에는 스프레이법, CVD법, 디이프법이라는 화학반응을 이용한 화학적 성막법과 진공증착법, 스퍼터법이라는 진공중에서의 물리현상을 이용한 물리적 성막법이 있다.
상기 위 박막제작방법중, 스퍼터법은 비교적 낮은 저항치의 ITO 투명도전막이 얻어지는 동시에 대면적(大面積)의 기판상에서 균일하게 ITO 투명도전막을 형성할 수 있다는 점에서 다른 성막법 보다도 우수하다.
스퍼터법에는 직류(DC)방전방식과 고주파(RF) 방전방식이 있으나, 코스트가 낮고, 방전이 안정하며, 제어성이 좋다는 점에서 현재 직류방전방식의 스퍼터법(DC 스퍼터법이라함)이 주류를 이룬다. 또 성막속도가 빠르고 양산성이 우수한 점에서 타겟 배후에 배치한 마그네트에 의한 자계에서 타겟표면에 플라즈마를 수속(收束)시키도록 한 마그네트론 스러터법이 주류를 이룬다. 이상의 사실로서 ITO 투명도전막의 양산(量産)장치로서, 현재 일반적으로 직류방전방식과 마그네트론 방식을 조합하여 이룬 DC 마크네트론 스퍼터법이 사용되고 있다. 최근에는 타겟의 배후에 배치한 마그네트를 왕복운동(요동)시키거나 혹은 편심(偏心)회전시킴으로써 타겟의 전면을 스퍼터하는 방식이 개발되어 있다.
그런데 스퍼터법에서는 일반적으로 ITO 투명도전막위 비저항에 영향을 주는 요인으로서 기판온도와 산소분압이 알려져 있다. 기판온도에서는 온도가 높을수록 막의 비저항이 작게 된다. 산소분압에서는 분압이 낮은 영역에서는 막중의 산소공구멍(酸素空孔)이 많기 때문에 캐리어 밀도는 높게 되나, 반대로 캐리어의 이동도는 낮게 되다. 한편 분압이 높은 영역에서는 산소공구멍이 적게 되기 때문에 캐리어 밀도는 낮게 되나, 캐리어 이동도는 높게 된다. 비저항은 이들의 캐리어 밀도와 이동도의 곱셈의 역수로 되기 때문에, 캐리어 밀도와 이동도의 균형으로 비저항이 극소로 되는 최적의 산소분압이 존재한다. 종래의 스퍼터법에서는 기판온도와 산소분압의 각각을 파라미터로서 조절함으로써 낮은 비저항의 ITO 투명도전막을 제작하고 있다.
종래의 스퍼터법에서는 스퍼터를 연속적으로 행하고 계속하여 다수매의 기판 위에 ITO 투명도전막을 성막하는 경우, 각 기판의 위에 형성되는 ITO 투명도전막의 비저항이 기판의 성막매수가 증가함에 따라 점차 상승하고 그 때문에 동일한 비저항의 ITO 투명도전막이 성막된 기판을 만들 수 없다는 문제가 있다. 즉 연속적인 스퍼터를 행하면, 경시적으로 비저항이 증대한다는 문제가 있었다.
제2도는 DC 마그네트론 스퍼터법에 의한 연속적인 스퍼터에 의해 다수매의 기판상에 ITO투명도전막을 제작한 경우에 있어서, 타겟에 투입한 적산전력에 대한 막의 비저항의 변화특성의 그래프를 표시한다. 이 예에서는 타겟으로서 In2O3에 SnO2를 10wt%첨가한 직경 8인치 (φ8)의 원반상의 혼합소결체(混合燒結)(밀도 95%)를 사용, 200℃로 가열한 기판상에 전력 300W,압력3×10-3Torr로 성막을 행하였다. 또 스퍼트가스에는 아르곤(Ar)과 산소(O2)의 혼합가스를 사용하고, 그 스퍼터가스중의 산소분압은 일정 적산전력(3kWh)마다 비저항이 극소로 되도록 6×10-5내지 1.5×10-4Torr의 범위에서 조절을 행하였다. 제2도에서 명백한 바와같이, 막의 비저항은 적산전력의 증가에 따라 증가하고 있다.
제2도에 도시한 바와같이, DC마그네트론 스퍼터법에 의한 연속적인 스퍼터에 의해 다수매의 기판상에 ITO투명도전막을 성막하는 경우, 종래의 스퍼터법에서는 각 기판의 비저항을 알정하게 할 수가 없다. 종래위 성막방법에 있어서 디바이스(device) 성능을 보증하는 소정범위내에 각 기판의 비저항을 들게 하기 위해서는 타겟을 라이프엔드(life end)까지 다사용하기 전에 그 표면을 기계적으로 깎거나 또는 타겟 그것을 교환하지 않으면 안된다. 이 때문에, 생산성이 올라가지 않고 코스트가 든다는 문제도 있었다.
제2도에 의하여, 연속적인 스퍼터에 의해 다수매의 기판상에 ITO 투명도전막을 성막한 경우, 적산전력의 증가와 동시에 막의 비저항이 증가하는 것을 표시하였으나 이와같은 적산전력에 대한 막의 비저항의 증가는 엄밀하게 말하면, 1매의 기판에 대한 성막에서도 일어난다. 즉 1매의 기판상에 성막되는 ITO 투명도전막에서도 막의 두께 방향으로 비저항이 점차 높게 된다. 따라서, 기판상에 어느 정도 두꺼운 막을 형성하려고 하는 경우, 막두께가 두껍게 됨에 따라서 막전체로서의 비저항이 높게 된다는 문제도 있었다.
본발명의 목적은 연속적인 스퍼터에 의해 계속하여 다수매의 기판상에 ITO 투명도전막을 성막하는 경우에 타겟을 라이프엔드에 이르기까지 소정범위내의 비저항을 갖는 ITO 투명도전막을 제작할 수 있고 또 단일의 기판상에서의 ITO 투명도 전막의 제작에서도 막 두께가 두껍게 되어도 소정범위내에 드는 비저항치를 갖는 ITO 투명도 전막을 제작할 수 있는 방법을 제공하는 것에 있다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
제1의 본발명에 관한 ITO 투명도전막의 제작방법은 상기 목적을 달성하기 위해, In 및 Sn의 산화물의 혼합체를 타겟으로서 사용하여, 희(希) 가스와 산소를 도입하여 만든 분위기중에서, 스퍼터법에 의해 In과 O를 기본 구성원소로서, Sn을 도너로서 첨가한 ITO 투명도전막을 제작하는 방법이며, 기판상에 ITO 투명도전막을 형성하는 제1의 공정과 제1의 공정을 중단하고 제1의 공정 보다도 산소분압이 높은 상태에서 방전을 행하여 타겟의 결핍산소를 보상하는 제2의 공정을 포함하여 제1의 공정과 제2의 공정을 교호로 반복하는 방법이다.
제2의 본 발명에 관한 ITO 투명도전막의 제작방법은 상기 제1의 제작방법에 있어서, 제1의 공정에 의하여, 계속하여 복수의 기판의 각각에 ITO 투명도전막을 형성하여, 그 후 제2의 공정을 행하는 것을 특징으로 한다.
제3의 본발명에 관한 ITO 투명도전막의 제작방법은 상기 제1의 제작방법에 있어서, 1매의 기판에 대하여 제1의 공정과 제2의 공정을 교호로 반복하는 것을 특징으로 한다.
제4의 본발명에 관한 ITO 투명도전막의 제작방법은 상기 제1내지 제3의 제작방법에 있어서, 제2의 공정에서의 산소분압이 1×10-3Torr 이상인 것을 특징으로 한다.
제5의 본발명에 관한 ITO 투명도전막의 제작방법은 상기 제4의 제작방법에 있어서, 희가스의 도입을 정지하고 산소만을 도입한 분위기에서 제2의 공정을 행하는 것을 특징으로 한다.
제6의 본발명에 관한 ITO 투명도전막의 제작방법은 사기 제1 내지 제5의 어느 하나의 제작방법에 있어서, ITO 투명도전막의 비저항이 설정칩다 높게 되었을 때 제1의 공정을 중단하고 상기 제2의 공정으로 이행하여, 이 제2의 공정을 소정 시간 행한 후, 다시 제1의 공정을 개시하고, 그 후 동일하게 하여 제1의 공정과 제2의 공정을 교호로 반복하는 것을 특징으로 한다.
제1도는 본 발명에 의한 막제작방법으로 제작한 ITO 투명도전막(透明導電膜)에 있어서 적산전력에 대한 막의 비저항(比抵抗)의 변화를 표시한 그래프,
제2도는 종래의 막제작방법으로 제작한 ITO투명도전막에 있어서, 적산전력에 대한 막의 비저항의 변화를 표시한 그래프이다.
＊ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 제1의 공정에 있어서 막의 비저항의 변화상태
12 : 제2의 공정에 있어서 막의 비저항이 초기 값으로 복귀하는 상태
제1의 본발명에서는 제1의 공정에 의한 성막에 의하여 산소결핍이 생긴 타겟의 표면 근방에 대하여, 제2의 공정에서 타겟의 결핍산소를 보상하므로 다음의 제1의 공정에서 ITO투명도전막을 성막할 때에는 활성산소가 발생하여 비저항을 낮게 할 수가 있다.
제2의 본 발명에서는 다수매의 기판을 연속적인 스퍼터를 사용하여 계속적으로 성막함에 있어서, 제1의 공정에 의한 성막 후, 제2의 공정을 행하도록 하므로 각 기판에서 형성되는 박막의 비저항을 소망하는 범위에 들도록 낮게 할 수가 있다.
제3의 본발명에서는 단일의 기판에 대하여 제1의 공정과 제2의 공정을 교호로 반복하도록 하였기 때문에 단일 기판상에의 성막에 있어서 박막의 두께방향의 비저항의 증대를 적게 할 수가 있다.
제4의 본발명에서는 제2의 공정에 있어서 산소분압을 1×10-3Torr 이상으로 하였기 때문에 다음과 같은 작용이 생긴다.
예컨대, 성막속도가 빠른 DC마크네트론 스퍼터법에 의한 ITO 투명도전막의 제작으로 타겟이 가장 식각되는 부분의 식각속도는 타겟에 투입되는 전력이나 타겟표면에서의 자장의 강도 또는 형상등에 따라 다르나, 높아도 20nm/sec정도이다. 이 속도는 ITO의 원자간 거리가 약 2옹스트롬 정도이므로 1초간에 약 100원자층 정도이다. 다른 한편 타겟에의 산소의 부착확률은 산화물 표면에의 산소의 부착데이타와 본발명에 이르는 실험의 과정에서 약 0.1로 어림할 수 있다. 산소분압 1×10-3Torr 에서는 1초간에 약 100원자층(실제로는 산소가 층을 형성하는 일은 없으나 여기서는 형성하는 것으로 가정한다.)이 형성되는 셈이 되고, 타겟이 식각되는 속도와 거의 같은 정도로 된다. 따라서 산소분압을1×10-3Torr이상으로 하면, 타겟의 표면에 산소가 부착되는 속도 쪽이 선택 스퍼터 또는 표면온도 상승에 의하여 산소가 이탈되는 속도 보다도 빠르게 된다. 또 타겟의 표면에서는 스퍼터의 한 중간에 이온충격에 의해 온도가 높게 되다. 이 때문에 타겟표면에 부착된 산소 또는 플라즈마 중에서 이온화되어 타겟을 충격하여 타겟중에 부유하는 산소중, 일부는 이탈하여 버리고 나머지는 타겟 중으로 확산된다. 상기와 같이, 산소분압을 1×10-3Torr 이상으로서 스퍼터함으로써, 성막중에 형성되는 타겟의 표면근방의 산소결핍층의 산소를 충분하게 보충할 수 있으며, 타겟의 표면근방 영역의 산소농도를 초기와 같은 정도로 할 수가 있다. 이것에 의해 성막중에 증가한 비저항을 초기 값까지 복귀시킬 수 있다.
제5의 본발명에서는 타겟의 결핍산소를 보상하는 제2의 공정때, 타겟표면에서의 산소결핍의 원인으로 되는 선택 스퍼터를 일으키는 희가스의 도입을 정지하고, 산소가스 만으로 방전을 행함으로써, 타겟의 산화속도를 빨리 할 수 있고, 산소결핍층의 산소보상을 행하는 제2의 공정에 대한 시간을 단축할 수가 있다.
제6의 본발명에서는 제1의 공정에서 제작되는 ITO 투명도전막의 비저항이 설정치보다 높게 된 것을 기준으로 중단하고 타겟의 결핍산소의 보상을 행하는 제2의 공정으로 이행하고 이렇게 하여 제1의 공정과 제2의 공정을 반복하므로 연속적인 스퍼터에 의한 다수매의 기판상에의 ITO 투명도전막의 제작을 행하여도 타겟의 라이프엔드에 이르기까지 소정범위내의 비저항을 갖는 ITO 투명도전막을 얻을 수가 있으며, 또 단일 기판상에의 성막에서는 막두께가 두껍게 되어도 소정범위의 비저항을 가진 ITO 투명도전막을 얻을 수가 있다.
(실시예)
이하에 본발명의 적합한 실시예를 첨부도면에 의거하여 설명한다.
최초로 본발명에 의한 ITO 투명도전막의 제작방법이 생각된 근거를 설명한다. 스퍼터를 연속적으로 행하고 계속하여 2매 이상의 기판에 대하여 예컨대 1매 마다 각 기판상에 ITO 투명도전막을 성막한 경우에 경시적으로 비저항이 증대하는 문제가 발생한다. 이 문제의 발생원인은 본발명자에 의한 조사·연구의 결과, 연속적인 스퍼터에 따라서 타겟의 표면근방에서 산소농도가 서서히 저하하는 것이라는 결론에 이르렀다. 타겟의 표면근방에서 산소농도가 서서히 저하되는 것은 산소의 선택 스퍼터 또는 스퍼터 때의 이온충격에 따른 표면온도 상승에 의하여, 타겟의 표면근방의 영역에서 산소가 이탈하는 것이 원인이다. 더욱이 타겟 중에서 산소의 결핍된 표면근방의 영역으로 타겟 내부에 존재하는 산소가 확산된다. 그 때문에 산소결핍층이 스퍼터 시간의 경과와 동시에 깊어간다.
또 타겟의 표면에서 스퍼터되는 산소중에는 원자상의 산소가 존재한다. 원자상 산소는 스퍼터 가스중에 도입되는 산소분자보다도 활성이므로, 막성장 때의 결정성 향상에 기여한다. 이 때문에 타겟에서 스퍼터되는 원자상 산소가 많을수록 낮은 비저항의 막이 얻어진다.
제2도에 도시한 변화특성을 가진 종래의 연속적인 스퍼터에 의한 성막방법에서는 임의의 적산전력 간격의 어느 시점에서 막의 비저항이 극소로 되도록 산소도입량을 조정하였다. 당해 비저항의 극소치를 타겟 사용 초기 값으로 할 수 없었다. 이것은 타겟중의 산소가 결핍되어, 타겟의 표면근방에서 스퍼터되는 원자상 산소가 감소하기 때문이다. 또 종래의 연속적인 스퍼터에 의한 성막방법에서는 스퍼터 가스중에 적량(통상 수%)의 산소가스를 도입하였다. 이 스퍼터 가스중에 도입한 산소의 일부는 타겟 표면의 산화에 기여하여, 타겟표면에서는 산소가 보충되어 있다고 생각된다. 그러나 종래의 성막방법에서는 제2도에 도시한 바와같은 막의 비저항은 적산전력이 증가에 따라 증가한다. 이것은 이 정도의 산소가스도입량에서는 도입한 산소에 의한 타겟의 산화보다도 선택 스퍼터 또는 표면온도 상승에 의한 산소이탈 쪽이 빠르고, 결국 타겟의 표면근방에서 산소결핍이 일어나기 때문이다.
상기의 생각에 의거하여, 본 실시예에서는 스퍼터법을 사용한 ITO 투명도전막의 제작방법을 다음과 같이 구성하였다.
진공처리실에 배치된 타겟으로서 In 및 Sn의 산화물의 예컨대 혼합소결체를 사용하여, 스퍼터법에 의한 기판에의 ITO 투명도전막의 성막은 아르곤가스등의 희가스르 주성분으로서 이것에 후기된 적량의 산소가스를 도입하여 이룬 분위기중에서 행하여진다. 복수매의 기판에 대하여 ITO 투명도전막을 성막하는 경우, 이 성막공저은 복수매의 기판에 대하여 연속적인 스퍼터에 의해 박막을 형성하는 제1의 공정과 후기하는 소정의 기준에 의해 제1의 공정을 중단하고 박막형성시 보다도 산소분압이 높은 상태에서 방전을 행하여 타겟의 결핍산소를 보상하는 제2의 공정으로 이루어진다. 스퍼터에 의하여 성막이 행하여지는 제1의 공정에서 타겟의 표면근방의 산소가 결핍하나, 제2의 공정에 의하여 타겟의 표면근방에 충분한 산소가 보충이 된다.
연속적인 스퍼터를 행함으로써 예컨대 다수매(일반적으로는 2매 이상의 의미에서 복수매)의 기판에 대하여 1매씩 성막을 행하는 경우, 다수매의 기판에 계속하여 성막을 행하는 제1의 공정과 제2의 공정을 행하여, 이들의 제1의 공정과 제2의 공정의 조를 하나의 사이클로서, 제1 및 제2의 공정이 교호로 반복된다. 제1의 공정인 성막공정에서는 복수매의 기판에 계속하여 1매 마다 연속적인 스퍼터에 의해 ITO 투명도전막이 형성된다. 제1의 공정이 행하여진 후, 소정의 기준하에서 제2의 공정이 행하여진다. 이 ITO의 투명도전막의 제작방법에 의하면, 경시적으로 ITO 투명도전막의 비저항이 상승하는 것을 피할 수 가 있으며, 각 기판에 형성되는 ITO 투명도전막의 비저항을 소망하는 범위에 들게 할 수가 있다.
제1도는 DC마그네트론 스퍼터법을 연속적으로 사용하여 계속하여 다수매의 기판의 위에 1매 마다 투명도전막을 상기의 본 실시예에 의한 방법으로 제작한 경우에 있어서, 타겟에 투입한 적산전력에 대한 막의 비저항의 변화를 도시한 그래프이다.
본 실시예에서는 타겟으로서 In2O3에 대하여 SnO2를 10wt% 첨가한 직경 8인치(φ8)의 원반상의 소결체 타겟(밀도 95%)을 사용하였다. 제1의 공정은 비저항이 극소로 되도록 아르곤가스(Ar가스)에 2%의 산소가스 (O2)를 도입하여, 압력 3×10-3Torr(산소분압은 6×10-5Torr)에서 행하고, 200℃로 가열한 다수매의 기판상에 전력 300W로 비저항이 3.7×10-4Ωcm이 되기까지 행하였다. 또 제1의 공정중에 형성된 타겟의 표면근방의 산소결핍층의 산소를 보상하는 제2의 공정은 Ar가스의 도입을 정지하고 산소만을 도입하여, 압력 3×10-3Torr,전력 1kW로 30분간 행하였다. 제1도 중의 실선(11)은 제1의 공정에 있어서, 막의 비저항의 변화를 표시하고, 점선(12)은 제2의 공정중에 있어서 막의 비저항이 초기 값으로 복귀하는 것을 표시한 것이다. 제1도에서 타겟의 라이프엔드가 제2도에 표시한 예보다도 연장되어 있다. 이 이유는 제2의 공정때, 희가스를 도입하지 않고, 타겟이 거의 식각되지 않았기 때문이다.
제1도에 도시한 바와같이, 제1의 공정중에 형성된 타겟의 표면근방의 산소결핍층도 산소만을 도입하여 압력 3×10-3Torr로 스퍼터하는 재 2의 공정에 의하여 보상되어, 제1의 공정중에 증가한 막의 비저항을 거의 초기와 같은 값으로까지 복귀시킬 수가 있다. 그리고, 이들의 제1의 공정과 제2의 공정을 교호로 반복하여 행하는 것으로 타겟의 라이프엔드에 이르기까지 소정범위(본 실시예에서 2.4×10-4∼3.7×10-4Ω㎝의 범위)의 비저항을 갖는 ITO 투명도전막을 얻을 수가 있다.
본 실시예에서는 제1의 공정중에 형성된 산소결핍층에의 산소보충을 행하는 제2의 공정을 산소만을 도입하여 압력 3×10-3Torr, 전력 1kW로 30분간 방전함으로써 행하여 비저항을 초기 값으로 복귀시킨다. 비저항을 초기 값으로 복귀시키는 데에는 제2의 공정에 있어서 산소분압은 1×10-3Torr 이상이라면 좋고, 또 스퍼터 분위기는 Ar가스 또는 다른 희가스와 산소의 혼합가스 분위기에서도 상관이 없다. 그러나, 타겟의 결핍산소를 보상하는 제2의 공정은 산소분압을 내리거나 Ar가스나 다른 희가스와의 혼합가스 분위기에서 행하면 어느정도의 시간이 소요되므로 실용적으로는 본 실시예와 같이, 희가스의 도입을 정지하고 산소만의 분위기에서, 그리고 1×10-3Torr 이상의 높은 압력에서 행하는 편이 바람직하다. 전력에 대하여는 방전을 할 수 있으면 좋고, 본 실시예에 한정되는 것은 아니다.
또 본 실시예에서는 제1의 공정에서는 박막의 비저항이 3.7 ×10-4Ω㎝로 되기까지 당해 공정을 행하였으나, 이 비저항의 설정은 디바이스 성능을 보증할 수 있는 범위내의 값이면 좋고, 본 실시예에 한정되는 것은 아니다. 단 이 비저항의 설정치는 낮으면 낮을수록 얻어지는 막의 비저항의 범위를 좁게 억제할 수가 있으며, 더욱 타겟의 산소 결핍을 보상하는 제2의 공정에 필요한 시간을 짧게 할 수 있는 이점을 가진다.
상기의 실시예에서는 제1의 공정에서 제2의 공정으로의 이행을 제1의 공정중의 박막의 비저항이 설정치로 된 것을 확인하여 행하고 있으나, 이 제1의 공정에서 제2의 공정으로의 이행은 제1의 공정을 행하는 시간, 혹은 제1의 공정에서 제작된 박막의 누적 막두께를 기준으로 하여 행하여도 좋다. 이와 관련하여 본 실시예의 제1의 공정에 있어서, 박막의 비저항이 3.7 ×10-4Ω㎝로 되기까지의 시간은 약 10시간이었다.
타겟의 재질, 형상, 크기등에 있어서는 상기 실시예의 것에 한정되는 것은 아니다.
SnO2의 첨가량이 다른 것, 혹은 형상이 사각형이나 타원형인 것, 소결체가 아닌 프레스한 것, 밀도가 다른 것등에 대하여도 본발명에 의한 ITO 투명도전막의 제작방법을 적용할 수가 있다.
상기의 실시예에서는 DC 마그네트론 스퍼터법을 사용한 경우에 대하여 설명하였으나, 타겟의 배후에 배치한 마그네트를 움직이도록 한 스퍼터법이나 RF방전방식의 스퍼터법 혹은 타겟의 배후에 마그네트를 배치하지 않는 간이형의 스퍼터법에 있어서도, 본발명에 의한 박막제작방법을 적용할 수 있다. 이것에 의하여 이들의 스퍼터법에서도 타겟의 라이프엔드에 이르기까지 소정범위의 비저항을 가진 ITO 투명도전막을 제작할 수 있다.
이상에 설명한 실시예는 계속하여 다수매의 기판의 각각의 위에 1매 마다 스퍼터에 의해 ITO 투명도전막을 형성하는 제1의 공정과 소정의 기준에 의해 제1의 공정을 중단하고, 박막형성시 보다도 산소분압이 높은 상태에서 방전을 행하여 타겟의 결핍산소를 보상하는 제2의 공정을 교호로 반복하여 행한 경우의 예도 있다. 그러나, 상기의 제1의 공정과 제2의 공정이 단일(1매)의 기판에 대하여 교호로 반복하여 동일의 기판상에 성막이 행하여진 경우, 제1도에 도시한 실시예로부터 고려하면, 제작되는 박막의 비저항이 막의 두께방향으로 2.4×10-4Ω㎝에서 3.7 ×10-4Ω㎝로의 변화를 반복하는 것은 용이하게 추측할 수 있다.
또 제2의 공정을 넣지 않고 연속하여 단일기판의 위에 성막을 행한 경우에는 제2도에 도시한 예로부터 고려하면, 제작되는 막의 비저항이 막의 두께 방향으로 2.4 ×10-4Ω㎝에서 3.7 ×10-4Ω㎝ 보다도 더욱 높은 값까지 증대하는 것도 용이하게 추측할 수 있다. 양자의 막을 비교하면, 전자의 막 쪽이 후자의 막 보다도 막 전체로서의 비저항이 낮게 되는 것은 명백하다. 이와같은 단일기판상에의 성막에 있어서도, 스퍼터에 의해 성막을 행하는 제1의 공정과 타겟의 표면근방의 결핍산소를 보상하는 제2의 공정을 반복하여 행하면 막두께가 두껍게 되어도 비저항의 증대를 적게 할 수가 있고, 더욱 제1의 공정에서 제2의 공정으로의 이행을 예컨대 비정항치의 설정에 의해 행하는 것으로, 소정범위의 비저항치를 갖는 ITO 투명도전막을 제작할 수 있다. 이와같은 단일기판상에의 막형성에 있어서도, 성막을 행하는 제1의 공정과 타겟의 표면근방의 결핍산소를 보상하는 제2의 공정을 교호로 반복하는 방법은 막의 낮은 비저항화 또는 막의 두께방향의 일양성(一樣性)이 구하여지는데 유효하다.
상기의 각 실시예에 의한 ITO 투명도전막의 제작방법에서의 매양식(枚樣式)에 의거한 스퍼터법을 전제로 하여 설명하였으나, 본발명에 관한 ITO 투명도전막의 제작방법은 인라인 성막법에 적용할 수 있는 것은 물론이다.
이상의 설명에서 명백한 바와같이 본 발명에 의하면 다음의 효과를 나타낸다.
본발명에 의하면, 연속적인 스퍼터에 의해 계속하여 복수매의 기판의 각각에 박막을 형성하는 제1의 공정과 제1의 공정을 중단하고 박막형성공정 보다도 산소분압이 높은 상태로 방전을 행하여 타겟의 결핍산소를 보상하는 제2의 공정을 반복하여 행하므로, 제2의 공정에 의해 제1의 공정에서 생긴 타겟의 표면근방의 산소결핍층의 산소보상을 행할 수가 있으며, 타겟의 표면영역을 초기와 동일한 산소농도 상태로 할 수가 있다. 이 결과, 연속적인 스퍼터에 의한 복수매의 기판에의 ITO 투명도전막의 제작을 행하여도 각 기판에서 소정범위내의 비저항치를 가진 ITO투명도전막을 얻을 수가 있으며, 타겟을 라이프엔드까지 사용할 수가 있다.
또 본 발명에 의하면 단일 기판상에의 ITO 투명도전막 형성에 있어서도, 스퍼터에 의해 성막을 행하는 제1의 공정과 타겟의 표면근방의 결핍산소를 보상하는 제2의 공정을 교호로 반복하여 행함으로써 막의 두께 방향의 비저항의 증대를 작게 할 수가 있다. 이 결과 막 두께가 두껍게 되어도 소정범위의 비저항치를 가진 ITO 투명도전막을 얻을 수가 있다.
더욱 제2의 공정을 희가스의 도입을 중지하고 산소만을 도입하고, 또한 산소분압이 1×10-3Torr 이상으로 되는 분위기에서 행하였으므로, 제2의 공정에 의해 제1의 공정에서 생긴 타겟의 표면근방의 산소결핍층의 산소보상을 실제로 유효하게 행할 수 있고, 타겟의 표면영역을 초기와 동일한 산소농도 상태로 할 수가 있다.
본 발명에 의하면, 제1의 공정에 의하여 생긴 비저항의 값을 기준으로 하여 제2의 공정으로 이행하도록 하였기 때문에 연속적으로 스퍼터에 의한 다수매의 기판상에의 ITO 투명도 전막의 제작을 행하여도 타겟의 라이프엔드에 이르기까지 소정범위내의 비정항을 갖는 ITO 투명도전막을 얻을 수 있다. 또 단일 기판상의 성막에서는 막두께가 두껍게 되어도 소정 범위의 비저항을 갖는 ITO 투명도전막을 얻을 수가 있다.

Claims (7)

  1. In 및 Sn의 산화물의 혼합체를 타겟으로서 사용하고 희가스와 산소를 도입하여 만들어지는 분위기중에서 스퍼터법에 의해, In과 O를 기본구성원소로서, Sn을 도너로서 첨가한 ITO투명도전막을 제작하는 방법에 있어서, 기판상에 상기 ITO 투명도전막을 형성하는 제1의 공정과, 이 제1의 공정을 중단하고 이 제1의 공정 보다도 산소분압이 높은 상태에서 방전을 행하여 상기 타겟의 결핍산소를 보상하는 제2의 공정을 포함하여, 상기 제1의 공정과 상기 제2의 공정을 교호로 반복하는 것을 특징으로 하는 ITO 투명도전막의 제작방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1의 공정에 의하여 계속하여 복수의 기판의 각각에 상기 ITO 투명도전막을 형성하고, 그 후 상기 제2의 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 ITO 투명도전막의 제작방법.
  3. 제1항에 있어서, 1매의 기판에 대하여 상기 제1의 공정과 상기 제2의 공정을 교호로 반복하는 것을 특징으로 하는 ITO 투명도전막의 제작방법.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 제2의 공정에서의 산소분압이 1×10-3Torr 이상인 것을 특징으로 하는 ITO 투명도전막의 제작방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 희가스의 도입을 정지하고 상기 산소만을 도입한 분위기에서 상기 제2의 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 ITO 투명도전막의 제작방법.
  6. 제1, 2, 3또는 5항에 있어서, 상기 ITO 투명도전막의 비저항이 설정치보다 높게 되었을 때 상기 제1의 공정을 중단하고 상기 제2의 공정으로 이행하여, 이 제2의 공정을 소정 시간 행한 후, 다시 상기 제1의 공정을 개시하고, 그 후 동일하게 하여 상기 제1의 공정과 상기 제2의 공정을 교호로 반복하는 것을 특징으로 하는 ITO 투명도전막의 제작방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 ITO 투명도전막의 비저항이 설정치보다 높게 되었을 때 상기 제1의 공정을 중단하고 상기 제2의 공정으로 이행하여, 이 제2의 공정을 소정 시간 행한후, 다시 상기 제1의 공정을 개시하고, 그 후 동일하게 하여 상기 제1의 공정과 상기 제2의 공정을 교호로 반복하는 것을 특징으로 하는 ITO 투명도전막의 제작방법.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002071414A1 (fr) * 2001-03-07 2002-09-12 Ueyama Electric Co., Ltd. Film conducteur transparent depose sur un substrat et procede de fabrication d'un filtre colore
US20080233291A1 (en) * 2007-03-23 2008-09-25 Chandrasekaran Casey K Method for depositing an inorganic layer to a thermal transfer layer
EP2524099B1 (en) 2010-01-16 2020-09-30 Cardinal CG Company High quality emission control coatings, emission control glazings
US11155493B2 (en) 2010-01-16 2021-10-26 Cardinal Cg Company Alloy oxide overcoat indium tin oxide coatings, coated glazings, and production methods
US10000965B2 (en) 2010-01-16 2018-06-19 Cardinal Cg Company Insulating glass unit transparent conductive coating technology
US10060180B2 (en) 2010-01-16 2018-08-28 Cardinal Cg Company Flash-treated indium tin oxide coatings, production methods, and insulating glass unit transparent conductive coating technology
US9862640B2 (en) 2010-01-16 2018-01-09 Cardinal Cg Company Tin oxide overcoat indium tin oxide coatings, coated glazings, and production methods
US10000411B2 (en) 2010-01-16 2018-06-19 Cardinal Cg Company Insulating glass unit transparent conductivity and low emissivity coating technology
CN104651796B (zh) * 2013-11-19 2017-06-06 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 Ito薄膜的电阻调节方法
US11028012B2 (en) 2018-10-31 2021-06-08 Cardinal Cg Company Low solar heat gain coatings, laminated glass assemblies, and methods of producing same

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4094763A (en) * 1970-07-31 1978-06-13 Ppg Industries, Inc. Sputter coating of glass with an oxide of a metal having an atomic number between 48 and 51 and mixtures thereof
US4349425A (en) * 1977-09-09 1982-09-14 Hitachi, Ltd. Transparent conductive films and methods of producing same
NL8401721A (nl) * 1984-05-29 1985-12-16 Leer Koninklijke Emballage Werkwijze en stelsel voor het produceren van een reactief gesputterde geleidende transparante metaaloxidefilm op een doorlopende materiaalbaan.
US4842705A (en) * 1987-06-04 1989-06-27 Siemens Aktiengesellschaft Method for manufacturing transparent conductive indium-tin oxide layers
EP0324351B1 (en) * 1988-01-09 1993-10-06 Sumitomo Bakelite Company Limited Process for producing transparent conductive film coated with metal oxide thin film
JPH01268859A (ja) * 1988-04-20 1989-10-26 Casio Comput Co Ltd 透明導電膜の形成方法および形成装置
JPH0751746B2 (ja) 1988-08-05 1995-06-05 松下電器産業株式会社 酸化物薄膜製造法

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US6425990B1 (en) 2002-07-30
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