JP2003239069A - 薄膜の製造方法及び装置 - Google Patents
薄膜の製造方法及び装置Info
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】カソード背面に設置するマグネトロン磁気回路
の数を増やすことにより、低コストで生産性も高く、酸
化物透明導電膜のような薄膜を形成できる製造方法及び
製造装置を提供する。 【解決手段】スパッタ室内に配置されたカソードに対向
した位置を移動する基板に対し、カソード表面に設置さ
れたターゲット材をスパッタすることにより連続的に薄
膜を形成する装置において、同電位のカソード背面に２
つのマグネトロン磁気回路を配置し、それぞれ閉じたル
ープを有するマグネトロンプラズマを２つ発生させるよ
うに構成される。また、本発明の製造方法においては、
同電位のカソード背面に配置した２つのマグネトロン磁
気回路を用いて、カソード表面に設置されたターゲット
表面に４００Ｇ以上の磁場強度をもつそれぞれ閉じたル
ープを有するマグネトロンプラズマを発生させ、マグネ
トロンプラズマを発生させた時のスパッタ電圧が３５０
Ｖ以下となるように構成される。
の数を増やすことにより、低コストで生産性も高く、酸
化物透明導電膜のような薄膜を形成できる製造方法及び
製造装置を提供する。 【解決手段】スパッタ室内に配置されたカソードに対向
した位置を移動する基板に対し、カソード表面に設置さ
れたターゲット材をスパッタすることにより連続的に薄
膜を形成する装置において、同電位のカソード背面に２
つのマグネトロン磁気回路を配置し、それぞれ閉じたル
ープを有するマグネトロンプラズマを２つ発生させるよ
うに構成される。また、本発明の製造方法においては、
同電位のカソード背面に配置した２つのマグネトロン磁
気回路を用いて、カソード表面に設置されたターゲット
表面に４００Ｇ以上の磁場強度をもつそれぞれ閉じたル
ープを有するマグネトロンプラズマを発生させ、マグネ
トロンプラズマを発生させた時のスパッタ電圧が３５０
Ｖ以下となるように構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、透明導電膜のよう
な薄膜の製造方法及び製造装置に関するものでありし、
一層特に本発明は、液晶ディスプレイ又はプラズマディ
スプレイなどの各種フラットパネルディスプレイ、或い
は太陽電池などに用いるＩｎ−Ｏ又はＳｎ−Ｏ又はＺｎ
−Ｏを基本構成元素とする酸化物透明導電膜の製造方法
及び製造装置に関するものである。
な薄膜の製造方法及び製造装置に関するものでありし、
一層特に本発明は、液晶ディスプレイ又はプラズマディ
スプレイなどの各種フラットパネルディスプレイ、或い
は太陽電池などに用いるＩｎ−Ｏ又はＳｎ−Ｏ又はＺｎ
−Ｏを基本構成元素とする酸化物透明導電膜の製造方法
及び製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の透明導電膜の製造は、大
面積基板への均一な膜形成や制御性の面で優れるため、
基板の大面積化が進むフラットパネルディスプレイを中
心にスパッタ法が多く用いられるようになってきてい
る。
面積基板への均一な膜形成や制御性の面で優れるため、
基板の大面積化が進むフラットパネルディスプレイを中
心にスパッタ法が多く用いられるようになってきてい
る。
【０００３】一般的に、スパッタ法による薄膜形成で
は、析出速度の改善のためターゲット上に形成されたル
ープ状の磁場に電子をトラップし局所的に高密度のプラ
ズマを発生させる手法（マグネトロンスパッタ法）が用
いられている。しかしながら、マグネトロンスパッタ法
ではプラズマが局所的に発生することから、ターゲット
上でのスパッタ発生領域（エロージョン）も局在し、そ
のためターゲットの利用効率が低く、ランニングコスト
を大きくする１つの原因となっている。
は、析出速度の改善のためターゲット上に形成されたル
ープ状の磁場に電子をトラップし局所的に高密度のプラ
ズマを発生させる手法（マグネトロンスパッタ法）が用
いられている。しかしながら、マグネトロンスパッタ法
ではプラズマが局所的に発生することから、ターゲット
上でのスパッタ発生領域（エロージョン）も局在し、そ
のためターゲットの利用効率が低く、ランニングコスト
を大きくする１つの原因となっている。
【０００４】これに対し、カソード背面に配置するマグ
ネトロン磁気回路を、カソードに対し揺動させ、それに
伴いエロージョンをターゲット上で移動させることによ
り、上記問題点を改善する技術が用いられているが、こ
の場合ターゲット幅を大きくする必要があり、それに伴
うターゲット材や装置長のコストアップが問題となる。
ネトロン磁気回路を、カソードに対し揺動させ、それに
伴いエロージョンをターゲット上で移動させることによ
り、上記問題点を改善する技術が用いられているが、こ
の場合ターゲット幅を大きくする必要があり、それに伴
うターゲット材や装置長のコストアップが問題となる。
【０００５】また、マグネトロン磁気回路を揺動させた
場合でも、ターゲット幅と中央部とで通過するエロージ
ョン本数の違いにより、スパッタされる量が異なるた
め、ターゲットが階段状に掘れてしまい、ターゲット使
用効率の低下が問題となる。
場合でも、ターゲット幅と中央部とで通過するエロージ
ョン本数の違いにより、スパッタされる量が異なるた
め、ターゲットが階段状に掘れてしまい、ターゲット使
用効率の低下が問題となる。
【０００６】また、近年、ノートパソコンやデスクトッ
プ型ディスプレイの普及とともに、ＬＣＤパネルの低コ
スト化が進み、同時に低コストでかつ生産性の高い製造
装置の要求が大きくなってきている。
プ型ディスプレイの普及とともに、ＬＣＤパネルの低コ
スト化が進み、同時に低コストでかつ生産性の高い製造
装置の要求が大きくなってきている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記の従来技術に伴う問題点を解消し、カソード背面に設
置するマグネトロン磁気回路の数を増やすことにより、
低コストで生産性も高く、酸化物透明導電膜のような薄
膜を形成できる製造方法及び製造装置を提供することを
目的としている。
記の従来技術に伴う問題点を解消し、カソード背面に設
置するマグネトロン磁気回路の数を増やすことにより、
低コストで生産性も高く、酸化物透明導電膜のような薄
膜を形成できる製造方法及び製造装置を提供することを
目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第１の発明によれば、スパッタ室内に配
置されたカソードに対向した位置を移動する基板に対
し、カソード表面に設置されたターゲット材をスパッタ
することにより連続的に薄膜を形成する装置において、
同電位のカソード背面に２つのマグネトロン磁気回路を
配置し、それぞれ閉じたループを有するマグネトロンプ
ラズマを２つ発生させるように構成したことを特徴とし
ている。
めに、本発明の第１の発明によれば、スパッタ室内に配
置されたカソードに対向した位置を移動する基板に対
し、カソード表面に設置されたターゲット材をスパッタ
することにより連続的に薄膜を形成する装置において、
同電位のカソード背面に２つのマグネトロン磁気回路を
配置し、それぞれ閉じたループを有するマグネトロンプ
ラズマを２つ発生させるように構成したことを特徴とし
ている。
【０００９】好ましくは、カソード背面に配置したマグ
ネトロン磁気回路は、カソード表面に設置されたターゲ
ット表面で４００Ｇ以上となるような磁場強度を有し、
マグネトロンプラズマを発生させた時のスパッタ電圧が
３５０Ｖ以下となるように構成され得る。
ネトロン磁気回路は、カソード表面に設置されたターゲ
ット表面で４００Ｇ以上となるような磁場強度を有し、
マグネトロンプラズマを発生させた時のスパッタ電圧が
３５０Ｖ以下となるように構成され得る。
【００１０】また、カソード背面に配置したマグネトロ
ン磁気回路は、カソード背面に対し揺動し、それに応じ
てマグネトロンプラズマを発生させた際のプラズマがタ
ーゲット表面を移動するように構成され得る。
ン磁気回路は、カソード背面に対し揺動し、それに応じ
てマグネトロンプラズマを発生させた際のプラズマがタ
ーゲット表面を移動するように構成され得る。
【００１１】カソード背面に配置した各マグネトロン磁
気回路の揺動幅は好ましくは各磁気回路によるエロージ
ョンピッチと同じ距離（４０〜１００ｍｍ）に最適化さ
れ得る。これにより、一台のマグネトロン磁気回路を用
いた従来の装置におけるカソードに比べ、効率よくター
ゲットをスパッタできるようになる。
気回路の揺動幅は好ましくは各磁気回路によるエロージ
ョンピッチと同じ距離（４０〜１００ｍｍ）に最適化さ
れ得る。これにより、一台のマグネトロン磁気回路を用
いた従来の装置におけるカソードに比べ、効率よくター
ゲットをスパッタできるようになる。
【００１２】本発明の一つの実施の形態では、ターゲッ
ト材は、Ｉｎ、Ｓｎ或いはＺｎをベースとし、Ｓｎ、Ａ
ｌ、Ｚｎ、Ｓｂなどの微量の添加物を一種類又は数種類
組み合せたものを基本構成元素とした酸化物ターゲット
から成り、反応性スパッタ法によりＩｎ−Ｏ或いはＳｎ
−Ｏ或いはＺｎ−Ｏを基本構成元素とする酸化物透明導
電膜を形成するようにされ得る。
ト材は、Ｉｎ、Ｓｎ或いはＺｎをベースとし、Ｓｎ、Ａ
ｌ、Ｚｎ、Ｓｂなどの微量の添加物を一種類又は数種類
組み合せたものを基本構成元素とした酸化物ターゲット
から成り、反応性スパッタ法によりＩｎ−Ｏ或いはＳｎ
−Ｏ或いはＺｎ−Ｏを基本構成元素とする酸化物透明導
電膜を形成するようにされ得る。
【００１３】また、本発明の第２の発明によれば、スパ
ッタ室内に配置されたカソードに対向した位置を移動す
る基板に対し、カソード表面に設置されたターゲット材
をスパッタすることにより連続的に薄膜を形成する方法
において、同電位のカソード背面に配置した２つのマグ
ネトロン磁気回路を用いて、カソード表面に設置された
ターゲット表面に４００Ｇ以上の磁場強度をもつそれぞ
れ閉じたループを有するマグネトロンプラズマを発生さ
せ、マグネトロンプラズマを発生させた時のスパッタ電
圧が３５０Ｖ以下となるようにしたことを特徴としてい
る。
ッタ室内に配置されたカソードに対向した位置を移動す
る基板に対し、カソード表面に設置されたターゲット材
をスパッタすることにより連続的に薄膜を形成する方法
において、同電位のカソード背面に配置した２つのマグ
ネトロン磁気回路を用いて、カソード表面に設置された
ターゲット表面に４００Ｇ以上の磁場強度をもつそれぞ
れ閉じたループを有するマグネトロンプラズマを発生さ
せ、マグネトロンプラズマを発生させた時のスパッタ電
圧が３５０Ｖ以下となるようにしたことを特徴としてい
る。
【００１４】本発明の第２の発明の一つの実施の形態で
は、ターゲット材として、Ｉｎ、Ｓｎ或いはＺｎをベー
スとし、Ｓｎ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｂといった微量の添加物
を一種類又は数種類組み合せたものを基本構成元素とし
た酸化物ターゲットを用いて、反応性スパッタ法により
Ｉｎ−Ｏ或いはＳｎ−Ｏ或いはＺｎ−Ｏを基本構成元素
とする酸化物透明導電膜を形成するようにされ得る。
は、ターゲット材として、Ｉｎ、Ｓｎ或いはＺｎをベー
スとし、Ｓｎ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｂといった微量の添加物
を一種類又は数種類組み合せたものを基本構成元素とし
た酸化物ターゲットを用いて、反応性スパッタ法により
Ｉｎ−Ｏ或いはＳｎ−Ｏ或いはＺｎ−Ｏを基本構成元素
とする酸化物透明導電膜を形成するようにされ得る。
【００１５】好ましくは、各マグネトロン磁気回路をカ
ソード背面に対し揺動させることにより、それに応じて
マグネトロンプラズマを発生させた際のプラズマがター
ゲット表面を移動するようにし、その揺動幅を各磁気回
路によるエロージョンピッチと同じ距離となるようにさ
れ得る。
ソード背面に対し揺動させることにより、それに応じて
マグネトロンプラズマを発生させた際のプラズマがター
ゲット表面を移動するようにし、その揺動幅を各磁気回
路によるエロージョンピッチと同じ距離となるようにさ
れ得る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の好ましい実施の形態による透明導電膜の製造方法及
び製造装置について説明する。図１は、本発明の一実施
の形態による透明導電膜の製造装置の全体構成を概略的
に示す。図示装置は仕込み取り出し室１とスパッタ室２
とを備え、これら両室は仕切りバルブ３により仕切られ
ている。仕込み取り出し室１はバルブ４を通じて真空排
気ポンプ５により所望のレベルに真空排気されるように
構成されている。同様にスパッタ室２はバルブ６を通じ
て真空排気ポンプ７により所望のレベルに真空排気され
るように構成されている。また、スパッタ室２には、マ
スフローコントローラーを有するＡｒガス導入系８及び
酸素ガス導入系９により所定量の混合ガスが導入され
る。
明の好ましい実施の形態による透明導電膜の製造方法及
び製造装置について説明する。図１は、本発明の一実施
の形態による透明導電膜の製造装置の全体構成を概略的
に示す。図示装置は仕込み取り出し室１とスパッタ室２
とを備え、これら両室は仕切りバルブ３により仕切られ
ている。仕込み取り出し室１はバルブ４を通じて真空排
気ポンプ５により所望のレベルに真空排気されるように
構成されている。同様にスパッタ室２はバルブ６を通じ
て真空排気ポンプ７により所望のレベルに真空排気され
るように構成されている。また、スパッタ室２には、マ
スフローコントローラーを有するＡｒガス導入系８及び
酸素ガス導入系９により所定量の混合ガスが導入され
る。
【００１７】スパッタ室２内には、ポリテトラフルオロ
エチレン製の電気絶縁用板１０を介してカソード電極１
１が設置されている。カソード電極１１に表面には、タ
ーゲット材１２が装着されている。カソード電極１１の
下部には、ターゲット材１２上にループ状の磁場を形成
するための２つのマグネトロン磁気回路１３が設置され
ている。また、２つのマグネトロン磁気回路１３はそれ
ぞれ揺動機構１４に装着され、磁気回路揺動用駆動装置
１５により、２つ同時に揺動できるように構成されてい
る。
エチレン製の電気絶縁用板１０を介してカソード電極１
１が設置されている。カソード電極１１に表面には、タ
ーゲット材１２が装着されている。カソード電極１１の
下部には、ターゲット材１２上にループ状の磁場を形成
するための２つのマグネトロン磁気回路１３が設置され
ている。また、２つのマグネトロン磁気回路１３はそれ
ぞれ揺動機構１４に装着され、磁気回路揺動用駆動装置
１５により、２つ同時に揺動できるように構成されてい
る。
【００１８】カソード電極１１は直流電源１６に接続さ
れ、この直流電源１６と図示していないＲＦ電源より電
力を供給することにより、ターゲット材１２上のループ
状の磁場に沿って高密度プラズマ１７が形成され、この
プラズマ形成領域を中心にターゲット材１２がスパッタ
される。
れ、この直流電源１６と図示していないＲＦ電源より電
力を供給することにより、ターゲット材１２上のループ
状の磁場に沿って高密度プラズマ１７が形成され、この
プラズマ形成領域を中心にターゲット材１２がスパッタ
される。
【００１９】また、スパッタ室２内には、基板ホルダー
１８が示されており、この基板ホルダー１８には基板１
９が装着され、そして基板ホルダー１８は仕込み取り出
し室１とスパッタ室２との間を移動するように図示して
いない搬送機構で支持されている。また基板ホルダー１
８はスパッタ室２の右端に設けたシースヒータ２０によ
り加熱できるように構成されている。
１８が示されており、この基板ホルダー１８には基板１
９が装着され、そして基板ホルダー１８は仕込み取り出
し室１とスパッタ室２との間を移動するように図示して
いない搬送機構で支持されている。また基板ホルダー１
８はスパッタ室２の右端に設けたシースヒータ２０によ
り加熱できるように構成されている。
【００２０】このように構成した図示装置の動作におい
て、仕込み取り出し室１はバルブ４を通じて真空排気ポ
ンプ５により真空排気された後、基板１９を装着した基
板ホルダー１８は仕切りバルブ３を通ってスパッタ室２
内に搬送される。スパッタ室２は、バルブ６を通じて真
空排気ポンプ７により高真空に排気された後に、マスフ
ローコントローラーを有するＡｒガス導入系８及び酸素
ガス導入系９より所定量の混合ガスが導入される。一方
カソード電極１１に、直流電源１６及びＲＦ電源より電
力を供給することにより、ターゲット材１２上のループ
状の磁場に沿って高密度プラズマ１７が形成され、この
領域を中心にターゲット材１２がスパッタされる。この
ように高密度プラズマ１７が形成され、ターゲット材１
２がスパッタされている領域にシースヒータ２０によっ
て加熱された基板ホルダー１８に乗った基板１９を搬送
する。それにより、スパッタされたターゲット材は基板
ホルダー１８に装着された基板１９上に酸化膜となり形
成される。この際、基板１９の温度は、シースヒータ２
０により制御される。
て、仕込み取り出し室１はバルブ４を通じて真空排気ポ
ンプ５により真空排気された後、基板１９を装着した基
板ホルダー１８は仕切りバルブ３を通ってスパッタ室２
内に搬送される。スパッタ室２は、バルブ６を通じて真
空排気ポンプ７により高真空に排気された後に、マスフ
ローコントローラーを有するＡｒガス導入系８及び酸素
ガス導入系９より所定量の混合ガスが導入される。一方
カソード電極１１に、直流電源１６及びＲＦ電源より電
力を供給することにより、ターゲット材１２上のループ
状の磁場に沿って高密度プラズマ１７が形成され、この
領域を中心にターゲット材１２がスパッタされる。この
ように高密度プラズマ１７が形成され、ターゲット材１
２がスパッタされている領域にシースヒータ２０によっ
て加熱された基板ホルダー１８に乗った基板１９を搬送
する。それにより、スパッタされたターゲット材は基板
ホルダー１８に装着された基板１９上に酸化膜となり形
成される。この際、基板１９の温度は、シースヒータ２
０により制御される。
【００２１】図２には、ターゲット材１２の表面におけ
る平行すなわち水平磁場強度とスパッタ電圧との関係を
示す。図２から認められるように、ターゲット材１２の
表面における水平磁場強度が強くなると、放電電圧は低
下できる。そのため本発明においては好ましくはターゲ
ット材１２の表面における水平磁場強度が４００Ｇ以上
になるようにして、スパッタ電圧を３５０Ｖ以下にでき
るようにしている。
る平行すなわち水平磁場強度とスパッタ電圧との関係を
示す。図２から認められるように、ターゲット材１２の
表面における水平磁場強度が強くなると、放電電圧は低
下できる。そのため本発明においては好ましくはターゲ
ット材１２の表面における水平磁場強度が４００Ｇ以上
になるようにして、スパッタ電圧を３５０Ｖ以下にでき
るようにしている。
【００２２】
【実施例１】図１の製造装置内のカソード電極１１に組
成がＩｎ２Ｏ３−１０重量％ＳｎＯ ２となるターゲット
材１２を設置し、また基板ホルダー１８にガラス基板１
９を置いて仕込み取り出し室１に設置した。またスパッ
タ室２を３．８×１０−４Ｐａ以下まで真空排気した
後、スパッタ室２内のシースヒータ２０に電力を投入し
た。このとき、基板ホルダー１８上に設置されたガラス
基板１９の表面の温度はターゲット材１２の直前（成膜
直前）で２００℃となるようにシースヒータ２０へ投入
する電力を調整した。続いてスパッタ室２にＡｒガスを
１８０ｓｃｃｍ導入し、圧力が０．６７Ｐａとなるよう
にバルブのコンダクタンスを調整し、さらに酸素ガスを
所定量導入した。続いてカソード電極１１に直流電力
８．６ｋｗを投入し、基板ホルダー１８の搬送速度６０
０ｍｍ／ｍｉｎ．にて成膜を行った。放電電圧は約２５
０Ｖとした。このとき膜形成中のガラス基板１９の温度
が２００℃となるよう基板加熱ヒータで制御した。また
このときターゲット材１２の表面での水平磁場強度がお
よそ９００Ｏｅとなるように磁気回路１３に希土類の永
久磁石を用いた。
成がＩｎ２Ｏ３−１０重量％ＳｎＯ ２となるターゲット
材１２を設置し、また基板ホルダー１８にガラス基板１
９を置いて仕込み取り出し室１に設置した。またスパッ
タ室２を３．８×１０−４Ｐａ以下まで真空排気した
後、スパッタ室２内のシースヒータ２０に電力を投入し
た。このとき、基板ホルダー１８上に設置されたガラス
基板１９の表面の温度はターゲット材１２の直前（成膜
直前）で２００℃となるようにシースヒータ２０へ投入
する電力を調整した。続いてスパッタ室２にＡｒガスを
１８０ｓｃｃｍ導入し、圧力が０．６７Ｐａとなるよう
にバルブのコンダクタンスを調整し、さらに酸素ガスを
所定量導入した。続いてカソード電極１１に直流電力
８．６ｋｗを投入し、基板ホルダー１８の搬送速度６０
０ｍｍ／ｍｉｎ．にて成膜を行った。放電電圧は約２５
０Ｖとした。このとき膜形成中のガラス基板１９の温度
が２００℃となるよう基板加熱ヒータで制御した。また
このときターゲット材１２の表面での水平磁場強度がお
よそ９００Ｏｅとなるように磁気回路１３に希土類の永
久磁石を用いた。
【００２３】図３に、ダイナミックレートの結果を示
す。従来の磁気回路１台の場合に比べ本発明による磁気
回路２台の場合、ほぼ２倍のダイナミックレートが得ら
れた。
す。従来の磁気回路１台の場合に比べ本発明による磁気
回路２台の場合、ほぼ２倍のダイナミックレートが得ら
れた。
【００２４】図４には、導入した酸素ガス量と得られた
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ系透明導電膜（ＩＴＯ膜）の比抵抗の関
係を示す。酸素ガス量が０．５ｓｃｃｍのとき最も低い
比抵抗１８６μΩｃｍが得られた。このとき得られたＩ
ｎ−Ｓｎ−Ｏ系透明導電膜の膜厚はおよそ１５０ｎｍで
あった。
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ系透明導電膜（ＩＴＯ膜）の比抵抗の関
係を示す。酸素ガス量が０．５ｓｃｃｍのとき最も低い
比抵抗１８６μΩｃｍが得られた。このとき得られたＩ
ｎ−Ｓｎ−Ｏ系透明導電膜の膜厚はおよそ１５０ｎｍで
あった。
【００２５】
【実施例２】次に、図１の製造装置内のカソード電極１
１に組成がＳｎＯ２−３重量％Ｓｂ ２Ｏ３となるターゲ
ット材１２を設置し、実施例１と同様の条件で、ガラス
基板１９上にＳｎ−Ｓｂ−Ｏ系透明導電膜を形成した。
放電電圧は約３２３Ｖとした。
１に組成がＳｎＯ２−３重量％Ｓｂ ２Ｏ３となるターゲ
ット材１２を設置し、実施例１と同様の条件で、ガラス
基板１９上にＳｎ−Ｓｂ−Ｏ系透明導電膜を形成した。
放電電圧は約３２３Ｖとした。
【００２６】図５に、導入した酸素ガス量と得られたＳ
ｎ−Ｓｂ−Ｏ系透明導電膜の比抵抗の関係を示す。酸素
ガス量が３０ｓｃｃｍのとき最も低い比抵抗１５００μ
Ωｃｍが得られた。このとき得られたＳｎ−Ｓｂ−Ｏ系
透明導電膜の膜厚はおよそ１７０ｎｍであった。
ｎ−Ｓｂ−Ｏ系透明導電膜の比抵抗の関係を示す。酸素
ガス量が３０ｓｃｃｍのとき最も低い比抵抗１５００μ
Ωｃｍが得られた。このとき得られたＳｎ−Ｓｂ−Ｏ系
透明導電膜の膜厚はおよそ１７０ｎｍであった。
【００２７】
【実施例３】次に、図１の製造装置内のカソード電極１
１に組成がＺｎＯ−２重量％Ａｌ２Ｏ３となるターゲッ
ト材を設置し、実施例１と同様の条件で、ガラス基板１
９上にＺｎ−Ａｌ−Ｏ系透明導電膜を形成した。放電電
圧は約３１４Ｖとした。
１に組成がＺｎＯ−２重量％Ａｌ２Ｏ３となるターゲッ
ト材を設置し、実施例１と同様の条件で、ガラス基板１
９上にＺｎ−Ａｌ−Ｏ系透明導電膜を形成した。放電電
圧は約３１４Ｖとした。
【００２８】図６に、導入した酸素ガス量と得られたＺ
ｎ−Ａｌ−Ｏ系透明導電膜の比抵抗の関係を示す。酸素
ガス量が０．２ｓｃｃｍのとき最も低い比抵抗２０５０
μΩｃｍが得られた。このとき得られたＺｎ−Ａｌ−Ｏ
系透明導電膜の膜厚はおよそ１００ｎｍであった。
ｎ−Ａｌ−Ｏ系透明導電膜の比抵抗の関係を示す。酸素
ガス量が０．２ｓｃｃｍのとき最も低い比抵抗２０５０
μΩｃｍが得られた。このとき得られたＺｎ−Ａｌ−Ｏ
系透明導電膜の膜厚はおよそ１００ｎｍであった。
【００２９】
【実施例４】次に、磁気回路１台、及び磁気回路２台で
磁気回路の位置（ピッチ）と揺動距離をそれぞれ変化さ
せてスパッタさせた時のターゲットの掘れを確認した。
条件としては、スパッタ室２にＡｒガスを１８０ｓｃｃ
ｍ導入し、圧力が０．６７Ｐａとなるようにバルブのコ
ンダクタンスを調整した。続いてカソード電極１１に直
流電力８．６ｋｗを投入し、約２０００ｋｗｈｒ連続放
電させ、ターゲットの磁気回路揺動方向の掘れ量を測定
した。磁気回路幅は９０ｍｍでエロージョンピッチが６
０ｍｍとなるようなものを用いた。磁気回路の揺動速度
は３０００ｍｍ／ｍｉｎ．一定の等速反転運動させた。
ターゲット幅は３００ｍｍのものを用いた。
磁気回路の位置（ピッチ）と揺動距離をそれぞれ変化さ
せてスパッタさせた時のターゲットの掘れを確認した。
条件としては、スパッタ室２にＡｒガスを１８０ｓｃｃ
ｍ導入し、圧力が０．６７Ｐａとなるようにバルブのコ
ンダクタンスを調整した。続いてカソード電極１１に直
流電力８．６ｋｗを投入し、約２０００ｋｗｈｒ連続放
電させ、ターゲットの磁気回路揺動方向の掘れ量を測定
した。磁気回路幅は９０ｍｍでエロージョンピッチが６
０ｍｍとなるようなものを用いた。磁気回路の揺動速度
は３０００ｍｍ／ｍｉｎ．一定の等速反転運動させた。
ターゲット幅は３００ｍｍのものを用いた。
【００３０】図７のａ）、ｂ）にターゲットの磁気回路
揺動方向の掘れ量の結果を示す。ａ）は従来の磁気回路
１台で揺動幅１８０ｍｍの場合、ｂ）は磁気回路２台で
磁気回路ピッチ１２０ｍｍ、揺動幅６０ｍｍの場合であ
る。ａ）の場合、磁気回路を揺動させたときにターゲッ
ト端部（ａ１部）ではエロージョンが１本通過するのに
対してターゲット中央部（ａ２部）ではエロージョンが
２本通過するため、図のように階段状に掘れてしまう。
これに対して本発明のｂ）の場合、磁気回路ピッチ（エ
ロージョンピッチ）が均等であり、そのピッチと磁気回
路揺動幅とがちょうど一致するため、最も効率よくター
ゲットをスパッタすることができた。この時のターゲッ
ト使用効率はａ）で約３５〜４０％であるのに対しｂ）
では約４５〜５０％の値が得られた。
揺動方向の掘れ量の結果を示す。ａ）は従来の磁気回路
１台で揺動幅１８０ｍｍの場合、ｂ）は磁気回路２台で
磁気回路ピッチ１２０ｍｍ、揺動幅６０ｍｍの場合であ
る。ａ）の場合、磁気回路を揺動させたときにターゲッ
ト端部（ａ１部）ではエロージョンが１本通過するのに
対してターゲット中央部（ａ２部）ではエロージョンが
２本通過するため、図のように階段状に掘れてしまう。
これに対して本発明のｂ）の場合、磁気回路ピッチ（エ
ロージョンピッチ）が均等であり、そのピッチと磁気回
路揺動幅とがちょうど一致するため、最も効率よくター
ゲットをスパッタすることができた。この時のターゲッ
ト使用効率はａ）で約３５〜４０％であるのに対しｂ）
では約４５〜５０％の値が得られた。
【００３１】以上、実施例では同電位のカソード背面に
２つのマグネトロン磁気回路を配置したカソードを用い
ても、従来のマグネトロン磁気回路１つのカソードを用
いた時とほぼ同等の低抵抗透明導電膜が得られている。
また、本発明の透明導電膜作製法では、現状磁気回路１
つのカソードと比較すると成膜レートが２倍になりター
ゲット使用効率も改善されるため、カソード台数、電源
台数、ポンプ台数を大幅に削減できるため、装置を大幅
に低価格化できることが可能となる。また、それにとも
ない装置の長さも短くすることが可能となる。
２つのマグネトロン磁気回路を配置したカソードを用い
ても、従来のマグネトロン磁気回路１つのカソードを用
いた時とほぼ同等の低抵抗透明導電膜が得られている。
また、本発明の透明導電膜作製法では、現状磁気回路１
つのカソードと比較すると成膜レートが２倍になりター
ゲット使用効率も改善されるため、カソード台数、電源
台数、ポンプ台数を大幅に削減できるため、装置を大幅
に低価格化できることが可能となる。また、それにとも
ない装置の長さも短くすることが可能となる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スパッタ室内に配置されたカソードに対向した位置を移
動する基板に対し、カソード表面に設置されたターゲッ
ト材をスパッタすることにより連続的に薄膜を形成する
装置において、同電位のカソード背面に２つのマグネト
ロン磁気回路を配置し、それぞれ閉じたループを有する
マグネトロンプラズマを２つ発生させるように構成した
ことにより、従来の磁気回路１つのカソードと比較して
成膜レートが２倍になり、ターゲット使用効率も改善さ
れる。その結果、カソード台数、電源台数、ポンプ台数
を大幅に削減でき、それに伴い装置の長さも短くするこ
とができ、装置を大幅に低価格化できることが可能とな
る。
スパッタ室内に配置されたカソードに対向した位置を移
動する基板に対し、カソード表面に設置されたターゲッ
ト材をスパッタすることにより連続的に薄膜を形成する
装置において、同電位のカソード背面に２つのマグネト
ロン磁気回路を配置し、それぞれ閉じたループを有する
マグネトロンプラズマを２つ発生させるように構成した
ことにより、従来の磁気回路１つのカソードと比較して
成膜レートが２倍になり、ターゲット使用効率も改善さ
れる。その結果、カソード台数、電源台数、ポンプ台数
を大幅に削減でき、それに伴い装置の長さも短くするこ
とができ、装置を大幅に低価格化できることが可能とな
る。
【００３３】また、本発明の製造方法においては、同電
位のカソード背面に配置した２つのマグネトロン磁気回
路を用いて、カソード表面に設置されたターゲット表面
に４００Ｇ以上の磁場強度をもつそれぞれ閉じたループ
を有するマグネトロンプラズマを発生させ、マグネトロ
ンプラズマを発生させた時のスパッタ電圧が３５０Ｖ以
下となるように構成したことにより、従来の方法と比較
して成膜レートを２倍にすることができ，その結果、タ
ーゲット使用効率を大幅に改善でき、成膜コストを大幅
に低減できるようになる。
位のカソード背面に配置した２つのマグネトロン磁気回
路を用いて、カソード表面に設置されたターゲット表面
に４００Ｇ以上の磁場強度をもつそれぞれ閉じたループ
を有するマグネトロンプラズマを発生させ、マグネトロ
ンプラズマを発生させた時のスパッタ電圧が３５０Ｖ以
下となるように構成したことにより、従来の方法と比較
して成膜レートを２倍にすることができ，その結果、タ
ーゲット使用効率を大幅に改善でき、成膜コストを大幅
に低減できるようになる。
【図１】本発明の一実施の形態による透明導電膜の製造
装置の概略線図。
装置の概略線図。
【図２】ターゲット材の表面における平行すなわち水平
磁場強度とスパッタ電圧との関係を示すグラフ。
磁場強度とスパッタ電圧との関係を示すグラフ。
【図３】本発明の実施例による透明導電膜の製造方法に
従って、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ系透明導電膜（ＩＴＯ膜）を成
膜した際の、投入Ｐｏｗｅｒと成膜レートの関係を示す
グラフ。
従って、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ系透明導電膜（ＩＴＯ膜）を成
膜した際の、投入Ｐｏｗｅｒと成膜レートの関係を示す
グラフ。
【図４】本発明の実施例による透明導電膜の製造方法に
従って、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ系透明導電膜（ＩＴＯ膜）を成
膜した際の、導入酸素ガス量と膜の比抵抗の関係を示す
グラフ。
従って、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ系透明導電膜（ＩＴＯ膜）を成
膜した際の、導入酸素ガス量と膜の比抵抗の関係を示す
グラフ。
【図５】本発明の別の実施例による透明導電膜の製造方
法に従って、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｏ系透明導電膜を成膜した際
の、導入酸素ガス量と膜の比抵抗の関係を示すグラフ。
法に従って、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｏ系透明導電膜を成膜した際
の、導入酸素ガス量と膜の比抵抗の関係を示すグラフ。
【図６】本発明のさらに別の実施例による透明導電膜の
製造方法に従って、Ｚｎ−Ａｌ−Ｏ系透明導電膜を成膜
した際の、導入酸素ガス量と膜の比抵抗の関係を示すグ
ラフ。
製造方法に従って、Ｚｎ−Ａｌ−Ｏ系透明導電膜を成膜
した際の、導入酸素ガス量と膜の比抵抗の関係を示すグ
ラフ。
【図７】本発明の実施例による透明導電膜の製造方法に
従って、長時間放電を行った際の、ａ）磁気回路１台の
場合、ｂ）磁気回路２台の場合におけるターゲットの磁
気回路揺動方向の掘れ方を示す図。
従って、長時間放電を行った際の、ａ）磁気回路１台の
場合、ｂ）磁気回路２台の場合におけるターゲットの磁
気回路揺動方向の掘れ方を示す図。
１ ：仕込み取り出し室
２ ：スパッタ室
３ ：仕切りバルブ
４ ：バルブ
５ ：真空排気ポンプ
６ ：バルブ
７ ：真空排気ポンプ
８ ：Ａｒガス導入系
９ ：酸素ガス導入系
１０：電気絶縁用板
１１：カソード電極
１２：ターゲット材
１３：磁気回路
１４：揺動機構
１５：磁気回路揺動用駆動装置
１６：直流電源
１７：マグネトロンプラズマ
１８：基板ホルダー
１９：基板
２０：シースヒータ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 小松 孝
千葉県山武郡山武町横田523 株式会社ア
ルバック千葉超材料研究所内
(72)発明者 中村 肇
千葉県山武郡山武町横田523 株式会社ア
ルバック千葉超材料研究所内
(72)発明者 清田 淳也
千葉県山武郡山武町横田523 株式会社ア
ルバック千葉超材料研究所内
(72)発明者 杉浦 功
千葉県山武郡山武町横田523 株式会社ア
ルバック千葉超材料研究所内
Ｆターム(参考） 4K029 BA45 BA47 BA49 BC09 BD00
CA06 DC40 DC43 EA09 KA01
Claims (8)
- 【請求項１】スパッタ室内に配置されたカソードに対向
した位置を移動する基板に対し、カソード表面に設置さ
れたターゲット材をスパッタすることにより連続的に薄
膜を形成する装置において、同電位のカソード背面に２
つのマグネトロン磁気回路を配置し、それぞれ閉じたル
ープを有するマグネトロンプラズマを２つ発生させるよ
うに構成したことを特徴とする薄膜の製造装置。 - 【請求項２】カソード背面に配置したマグネトロン磁気
回路は、カソード表面に設置されたターゲット表面で４
００Ｇ以上となるような磁場強度を有し、マグネトロン
プラズマを発生させた時のスパッタ電圧が３５０Ｖ以下
となるように構成されていることを特徴とする請求項１
に記載の薄膜の製造装置。 - 【請求項３】カソード背面に配置したマグネトロン磁気
回路は、カソード背面に対し揺動し、それに応じてマグ
ネトロンプラズマを発生させた際のプラズマがターゲッ
ト表面を移動するように構成されていることを特徴とす
る請求項１に記載の薄膜の製造装置。 - 【請求項４】カソード背面に配置した各マグネトロン磁
気回路の揺動幅が各磁気回路によるエロージョンピッチ
と同じ距離に最適化されることを特徴とする請求項３に
記載の薄膜の製造装置。 - 【請求項５】ターゲット材が、Ｉｎ、Ｓｎ或いはＺｎを
ベースとし、Ｓｎ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｂなどの微量の添加
物を一種類又は数種類組み合せたものを基本構成元素と
した酸化物ターゲットから成り、反応性スパッタ法によ
りＩｎ−Ｏ或いはＳｎ−Ｏ或いはＺｎ−Ｏを基本構成元
素とする酸化物透明導電膜を形成するようにしたことを
特徴とする請求項１に記載の薄膜の製造装置。 - 【請求項６】スパッタ室内に配置されたカソードに対向
した位置を移動する基板に対し、カソード表面に設置さ
れたターゲット材をスパッタすることにより連続的に薄
膜を形成する方法において、同電位のカソード背面に配
置した２つのマグネトロン磁気回路を用いて、カソード
表面に設置されたターゲット表面に４００Ｇ以上の磁場
強度をもつそれぞれ閉じたループを有するマグネトロン
プラズマを発生させ、マグネトロンプラズマを発生させ
た時のスパッタ電圧が３５０Ｖ以下となるようにしたこ
とを特徴とする薄膜の製造方法。 - 【請求項７】ターゲット材として、Ｉｎ、Ｓｎ或いはＺ
ｎをベースとし、Ｓｎ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｂといった微量
の添加物を一種類又は数種類組み合せたものを基本構成
元素とした酸化物ターゲットを用いて、反応性スパッタ
法によりＩｎ−Ｏ或いはＳｎ−Ｏ或いはＺｎ−Ｏを基本
構成元素とする酸化物透明導電膜を形成することを特徴
とする請求項６に記載の薄膜の製造方法。 - 【請求項８】各マグネトロン磁気回路をカソード背面に
対し揺動させることにより、それに応じてマグネトロン
プラズマを発生させた際のプラズマがターゲット表面を
移動するようにし、その揺動幅を各磁気回路によるエロ
ージョンピッチと同じ距離となるようにしたことを特徴
とする請求項６に記載の薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002037825A JP2003239069A (ja) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | 薄膜の製造方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002037825A JP2003239069A (ja) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | 薄膜の製造方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003239069A true JP2003239069A (ja) | 2003-08-27 |
Family
ID=27779303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002037825A Pending JP2003239069A (ja) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | 薄膜の製造方法及び装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2003239069A (ja) |
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- 2002-02-15 JP JP2002037825A patent/JP2003239069A/ja active Pending
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