(57)【要約】【課題】移動度の高い酸化インジウム膜を得られる成膜装置、及び膜構造体の製造装置を提供する。【解決手段】成膜装置１では、制御部５０は、成膜時における、キャリアガスの流量及び酸素ガスの流量の合計に対する酸素ガスの流量比が０．１５以上となるように、キャリアガス供給部４０Ａ及び酸素ガス供給部４０Ｂを制御する。このように、制御部５０が酸素ガスの流量比を適切な範囲となるようにキャリアガス供給部４０Ａ及び酸素ガス供給部４０Ｂを制御することにより、基板１１上に成膜される酸化インジウム膜の移動度を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマガンを用いて基板上に非晶質の酸化インジウム膜の成膜を行う成膜装置であって、
内部で成膜が行われるチャンバーと、
キャリアガスを前記チャンバー内へ供給するキャリアガス供給部と、
酸素ガスを前記チャンバー内へ供給する酸素ガス供給部と、
前記成膜装置の制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、成膜時における、前記キャリアガスの流量及び前記酸素ガスの流量の合計に対する前記酸素ガスの流量比が０．１５以上となるように、前記キャリアガス供給部及び前記酸素ガス供給部を制御する、成膜装置。
【請求項２】
酸化インジウム膜を有する膜構造体の製造装置であって、
基板上に前記酸化インジウム膜を成膜する成膜部と、
前記酸化インジウム膜へ酸素負イオンを照射する負イオン照射部と、を備える、膜構造体の製造装置。
【請求項３】
前記酸化インジウム膜は非晶質の膜である、請求項２に記載の膜構造体の製造装置。
【請求項４】
前記酸化インジウム膜は多結晶の膜である、請求項２に記載の膜構造体の製造装置。
【請求項５】
前記酸素負イオンを照射した後の基板をアニール処理するアニール処理部を更に備える、請求項２〜４のいずれか一項に記載の膜構造体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置、及び膜構造体の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを用いて酸化インジウム膜を成膜する成膜装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この成膜装置は、プラズマガンを用いてチャンバー内でプラズマを生成し、チャンバー内で酸化インジウムの成膜材料を蒸発させている。基板に酸化インジウムが付着することにより、当該基板上に酸化インジウム膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１５０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、近年、酸化インジウム膜として移動度の高いものが求められている。従って、成膜装置及び膜構造体の製造装置として、移動度の高い酸化インジウム膜を得られるものが要求されている。
【０００５】
そこで本発明は、移動度の高い酸化インジウム膜を得られる成膜装置、及び膜構造体の製造装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここで、発明者らは、鋭意研究の結果、プラズマガンを用いてチャンバー内でプラズマを生成して非晶質の酸化インジウム膜の成膜を行う場合、成膜時における、キャリアガスの流量及び酸素ガスの流量の合計に対する酸素ガスの流量比を調整することによって、高い移動度の酸化インジウム膜を得られることを見出すに至った。そして、発明者らは、更なる研究の結果、移動度を高められる流量比を見出すに至った。
【０００７】
そこで、本発明に係る成膜装置は、プラズマガンを用いて基板上に非晶質の酸化インジウム膜の成膜を行う成膜装置であって、内部で成膜が行われるチャンバーと、キャリアガスをチャンバー内へ供給するキャリアガス供給部と、酸素ガスをチャンバー内へ供給する酸素ガス供給部と、成膜装置の制御を行う制御部と、を備え、制御部は、成膜時における、キャリアガスの流量及び酸素ガスの流量の合計に対する酸素ガスの流量比が０．１５以上となるように、キャリアガス供給部及び酸素ガス供給部を制御する。
【０００８】
本発明に係る成膜装置では、制御部は、成膜時における、キャリアガスの流量及び酸素ガスの流量の合計に対する酸素ガスの流量比が０．１５以上となるように、キャリアガス供給部及び酸素ガス供給部を制御する。このように、制御部が酸素ガスの流量比を適切な範囲となるようにキャリアガス供給部及び酸素ガス供給部を制御することにより、基板上に成膜される酸化インジウム膜の移動度を高めることができる。これにより、移動度の高い酸化インジウム膜を得ることができる。
【０００９】
また、発明者らは、鋭意研究の結果、基板上に成膜された酸化インジウム膜に対して酸素負イオンを照射することにより、高い移動度の酸化インジウム膜を得られることを見出すに至った。
【００１０】
そこで、本発明に係る膜構造体の製造装置は、酸化インジウム膜を有する膜構造体の製造装置であって、基板上に酸化インジウム膜を成膜する成膜部と、酸化インジウム膜へ酸素負イオンを照射する負イオン照射部と、を備える。
【００１１】
本発明に係る膜構造の製造装置は、基板上に酸化インジウム膜を成膜したら、当該酸化インジウム膜へ酸素負イオンを照射する負イオン照射部、を備えている。このように、酸化インジウム膜へ酸素負イオンを照射することで、移動度の高い酸化インジウム膜を得ることができる。
【００１２】
酸化インジウム膜は非晶質の膜であってよい。非晶質の酸化インジウム膜に酸素負イオンを照射した場合、後にアニール処理を行ったときに、酸素負イオンを照射しない酸化インジウム膜に比して、移動度の低下を小さく抑えることができる。これにより、高い移動度の酸化インジウム膜を得ることができる。
【００１３】
酸化インジウム膜は多結晶の膜であってよい。多結晶の酸化インジウム膜に酸素負イオンを照射した場合、酸素負イオンを照射しない酸化インジウム膜に比して、移動度が高くなった酸化インジウム膜を得ることができる。
【００１４】
膜構造体の製造装置は、酸素負イオンを照射した後の基板をアニール処理するアニール処理部を更に備えてよい。非晶質の酸化インジウム膜においては、基板をアニール処理した場合に、移動度の低下を小さく抑えることができるため、非晶質の酸化インジウム膜に酸素負イオンを照射することの効果が顕著となる。多結晶の酸化インジウム膜においては、基板をアニール処理することで、更に移動度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、移動度の高い酸化インジウム膜を得られる成膜装置、及び膜構造体の製造装置を提供するができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略断面図であって、成膜処理モードにおける動作状態を示す図である。
【図２】図１の成膜装置の構成を示す概略断面図であって、負イオン生成モードにおける動作状態を示す図である。
【図３】膜構造体の製造方法の手順を示すフロー図である。
【図４】ＩＴＯ膜の成膜、及び負イオン照射時の様子を示す概略断面図である。
【図５】酸素ガスの流量比とＩＴＯ膜の各種電気特性との関係を示すグラフである。
【図６】酸素ガスの流量比を０．２４として非晶質のＩＴＯ膜の成膜を行った場合の、バイアス電圧とＩＴＯ膜の各種電気特性との関係を示すグラフである。
【図７】非晶質のＩＴＯ膜に対する負イオン照射時のバイアス電圧を変更した場合の、各波長と吸収係数との関係を示すグラフである。
【図８】非晶質のＩＴＯ膜に対する負イオン照射時のバイアス電圧を変更した場合の、各波長と透過率との関係を示すグラフである。
【図９】酸素ガスの流量比を０．１６として多結晶のＩＴＯ膜の成膜を行った場合の、バイアス電圧とＩＴＯ膜の各種電気特性との関係を示すグラフである。
【図１０】多結晶のＩＴＯ膜に対する負イオン照射時のバイアス電圧を変更した場合の、各波長と吸収係数との関係を示すグラフである。
【図１１】（ａ）は、酸素ガスの流量比と、負イオンの量及びポテンシャル低下時間との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、プラズマ停止のタイミングと、各イオンの被照射物への飛来状況を示すグラフである。
【図１２】成膜装置に対する投入電力と、負イオンの量及びポテンシャル低下時間との関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施形態に係る膜構造体の製造装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る成膜装置について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る成膜装置の構成について説明する。図１及び図２は、本実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略断面図である。図１は、成膜処理モードにおける動作状態を示し、図２は、負イオン生成モードにおける動作状態を示している。なお、成膜処理モード及び負イオン生成モードの詳細については後述する。
【００１９】
図１及び図２に示すように、本実施形態の成膜装置１は、いわゆるイオンプレーティング法に用いられるイオンプレーティング装置である。なお、説明の便宜上、図１及び図２には、ＸＹＺ座標系を示す。Ｙ軸方向は、後述する基板が搬送される方向である。Ｚ軸方向は、基板と後述するハース機構とが対向する位置である。Ｘ軸方向は、Ｙ軸方向とＺ軸方向とに直交する方向である。
【００２０】
成膜装置１は、基板１１の板厚方向が略鉛直方向となるように基板１１が真空チャンバー１０内に配置されて搬送されるいわゆる横型の成膜装置であってもよい。この場合には、Ｘ軸及びＹ軸方向は水平方向であり、Ｚ軸方向は鉛直方向且つ板厚方向となる。なお、成膜装置１は、基板１１の板厚方向が水平方向（図１及び図２ではＺ軸方向）となるように、基板１１を直立又は直立させた状態から傾斜した状態で、基板１１が真空チャンバー１０内に配置されて搬送される、いわゆる縦型の成膜装置であってもよい。この場合には、Ｚ軸方向は水平方向且つ基板１１の板厚方向であり、Ｙ軸方向は水平方向であり、Ｘ軸方向は鉛直方向となる。本発明の一実施形態に係る成膜装置は、以下、横型の成膜装置を例として説明する。
【００２１】
成膜装置１は、真空チャンバー１０、搬送機構３、成膜部１４、負イオン生成部２４、キャリアガス供給部４０Ａ、酸素ガス供給部４０Ｂ、電圧印加部９０、及び制御部５０を備えている。
【００２２】
真空チャンバー１０は、基板１１を収納し成膜処理を行うための部材である。真空チャンバー１０は、成膜材料Ｍａの膜が形成される基板１１を搬送するための搬送室１０ａと、成膜材料Ｍａを拡散させる成膜室１０ｂと、プラズマガン７からビーム状に照射されるプラズマＰを真空チャンバー１０に受け入れるプラズマ口１０ｃとを有している。搬送室１０ａ、成膜室１０ｂ、及びプラズマ口１０ｃは互いに連通している。搬送室１０ａは、所定の搬送方向（図中の矢印Ａ）に（Ｙ軸に）沿って設定されている。また、真空チャンバー１０は、導電性の材料からなり接地電位に接続されている。
【００２３】
成膜室１０ｂは、壁部１０Ｗとして、搬送方向（矢印Ａ）に沿った一対の側壁と、搬送方向（矢印Ａ）と交差する方向（Ｚ軸方向）に沿った一対の側壁１０ｈ，１０ｉと、Ｘ軸方向と交差して配置された底面壁１０ｊと、を有する。
【００２４】
搬送機構３は、成膜材料Ｍａと対向した状態で基板１１を保持する基板保持部材１６を搬送方向（矢印Ａ）に搬送する。例えば基板保持部材１６は、基板１１の外周縁を保持する枠体である。搬送機構３は、搬送室１０ａ内に設置された複数の搬送ローラ１５によって構成されている。搬送ローラ１５は、搬送方向（矢印Ａ）に沿って等間隔に配置され、基板保持部材１６を支持しつつ搬送方向（矢印Ａ）に搬送する。なお、基板１１は、例えばガラス基板やプラスチック基板などの板状部材が用いられる。
【００２５】
続いて、成膜部１４の構成について詳細に説明する。成膜部１４は、イオンプレーティング法により成膜材料Ｍａの粒子を基板１１に付着させる。成膜部１４は、プラズマガン７と、ステアリングコイル５と、ハース機構２と、輪ハース６とを有している。
【００２６】
プラズマガン７は、例えば圧力勾配型のプラズマガンであり、その本体部分が成膜室１０ｂの側壁に設けられたプラズマ口１０ｃを介して成膜室１０ｂに接続されている。プラズマガン７は、真空チャンバー１０内でプラズマＰを生成する。プラズマガン７において生成されたプラズマＰは、プラズマ口１０ｃから成膜室１０ｂ内へビーム状に出射される。これにより、成膜室１０ｂ内にプラズマＰが生成される。
【００２７】
プラズマガン７は、陰極６０により一端が閉塞されている。陰極６０とプラズマ口１０ｃとの間には、第１の中間電極（グリッド）６１と、第２の中間電極（グリッド）６２とが同心的に配置されている。第１の中間電極６１内にはプラズマＰを収束するための環状永久磁石６１ａが内蔵されている。第２の中間電極６２内にもプラズマＰを収束するため電磁石コイル６２ａが内蔵されている。なお、プラズマガン７は、後述する負イオン生成部２４としての機能も有する。この詳細については、負イオン生成部２４の説明において後述する。
【００２８】
ステアリングコイル５は、プラズマガンが装着されたプラズマ口１０ｃの周囲に設けられている。ステアリングコイル５は、プラズマＰを成膜室１０ｂ内に導く。ステアリングコイル５は、ステアリングコイル用の電源（不図示）により励磁される。
【００２９】
ハース機構２は、成膜材料Ｍａを保持する。ハース機構２は、真空チャンバー１０の成膜室１０ｂ内に設けられ、搬送機構３から見てＸ軸方向の負方向に配置されている。ハース機構２は、プラズマガン７から出射されたプラズマＰを成膜材料Ｍａに導く主陽極又はプラズマガン７から出射されたプラズマＰが導かれる主陽極である主ハース１７を有している。
【００３０】
主ハース１７は、成膜材料Ｍａが充填されたＺ軸方向の正方向に延びた筒状の充填部１７ａと、充填部１７ａから突出したフランジ部１７ｂとを有している。主ハース１７は、真空チャンバー１０が有する接地電位に対して正電位に保たれているため、主ハース１７は放電における陽極となりプラズマＰを吸引する。このプラズマＰが入射する主ハース１７の充填部１７ａには、成膜材料Ｍａを充填するための貫通孔１７ｃが形成されている。そして、成膜材料Ｍａの先端部分が、この貫通孔１７ｃの一端において成膜室１０ｂに露出している。
【００３１】
成膜材料Ｍａとして、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ：Indium Tin Oxide）の透明導電材料が用いられる。成膜材料Ｍａが導電性物質からなるため、主ハース１７にプラズマＰが照射されると、プラズマＰが成膜材料Ｍａに直接入射し、成膜材料Ｍａの先端部分が加熱されて蒸発又は昇華し、プラズマＰによりイオン化された成膜材料粒子Ｍｂが成膜室１０ｂ内に拡散する。成膜室１０ｂ内に拡散した成膜材料粒子Ｍｂは、成膜室１０ｂのＺ軸正方向へ移動し、搬送室１０ａ内において基板１１の表面に付着する。なお、成膜材料Ｍａは、所定長さの円柱形状に成形された固体物であり、一度に複数の成膜材料Ｍａがハース機構２に充填される。そして、最先端側の成膜材料Ｍａの先端部分が主ハース１７の上端との所定の位置関係を保つように、成膜材料Ｍａの消費に応じて、成膜材料Ｍａがハース機構２のＺ負方向側から順次押し出される。
【００３２】
輪ハース６は、プラズマＰを誘導するための電磁石を有する補助陽極である。輪ハース６は、成膜材料Ｍａを保持する主ハース１７の充填部１７ａの周囲に配置されている。輪ハース６は、環状のコイル９と環状の永久磁石部２０と環状の容器１２とを有し、コイル９及び永久磁石部２０は容器１２に収容されている。本実施形態では、搬送機構３から見てＺ負方向にコイル９、永久磁石部２０の順に設置されているが、Ｚ負方向に永久磁石部２０、コイル９の順に設置されていてもよい。輪ハース６は、コイル９に流れる電流の大きさに応じて、成膜材料Ｍａに入射するプラズマＰの向き、または、主ハース１７に入射するプラズマＰの向きを制御する。
【００３３】
キャリアガス供給部４０Ａは、真空チャンバー１０内にキャリアガスを供給する。キャリアガスに含まれる物質として、例えば、アルゴン、ヘリウムなどの希ガスが採用される。酸素ガス供給部４０Ｂは、真空チャンバー１０内に酸素ガスを供給する。キャリアガス供給部４０Ａ及び酸素ガス供給部４０Ｂは、真空チャンバー１０の外部に配置されており、成膜室１０ｂの側壁（例えば、側壁１０ｈ）に設けられたガス供給口４１を通し、真空チャンバー１０内へ原料ガスを供給する。
【００３４】
続いて、負イオン生成部２４の構成について詳細に説明する。負イオン生成部２４は、プラズマガン７と、キャリアガス供給部４０Ａと、酸素ガス供給部４０Ｂと、回路部３４とを有している。また、制御部５０の一部の構成要素も負イオン生成部２４として機能する。なお、制御部５０及び回路部３４に含まれる一部の機能は、前述の成膜部１４にも属する。
【００３５】
プラズマガン７は、前述の成膜部１４が有するプラズマガン７と同様のものが用いられる。すなわち、本実施形態において、成膜部１４のプラズマガン７は、負イオン生成部２４のプラズマガン７と兼用されている。プラズマガン７は、成膜部１４として機能すると共に、負イオン生成部２４としても機能する。なお、成膜部１４と負イオン生成部２４とで、互いに異なる別箇のプラズマガンを有していてもよい。
【００３６】
プラズマガン７は、成膜室１０ｂ内において間欠的にプラズマＰを生成する。具体的には、プラズマガン７は、後述の制御部５０によって成膜室１０ｂ内において間欠的にプラズマＰを生成するように制御されている。この制御については、後述の制御部５０の説明において詳述する。
【００３７】
キャリアガス供給部４０Ａ及び酸素ガス供給部４０Ｂは、前述のキャリアガス供給部４０Ａ及び酸素ガス供給部４０Ｂと同様のものが用いられる。ガス供給口４１の位置は、成膜室１０ｂと搬送室１０ａとの境界付近の位置が好ましい。この場合、キャリアガス供給部４０Ａからのキャリアガス及び酸素ガス供給部４０Ｂからの酸素ガスを、成膜室１０ｂと搬送室１０ａとの境界付近に供給することができるので、当該境界付近において後述する負イオンの生成が行われる。よって、生成した負イオンを、搬送室１０ａにおける基板１１に好適に付着させることができる。なお、ガス供給口４１の位置は、成膜室１０ｂと搬送室１０ａとの境界付近に限られない。
【００３８】
回路部３４は、可変電源８０と、第１の配線７１と、第２の配線７２と、抵抗器Ｒ１〜Ｒ４と、短絡スイッチＳＷ１，ＳＷ２と、を有している。
【００３９】
可変電源８０は、接地電位にある真空チャンバー１０を挟んで、負電圧をプラズマガン７の陰極６０に、正電圧をハース機構２の主ハース１７に印加する。これにより、可変電源８０は、プラズマガン７の陰極６０とハース機構２の主ハース１７との間に電位差を発生させる。
【００４０】
第１の配線７１は、プラズマガン７の陰極６０を、可変電源８０の負電位側と電気的に接続している。第２の配線７２は、ハース機構２の主ハース１７（陽極）を、可変電源８０の正電位側と電気的に接続している。
【００４１】
抵抗器Ｒ１は、一端がプラズマガン７の第１の中間電極６１と電気的に接続されていると共に、他端が第２の配線７２を介して可変電源８０と電気的に接続されている。すなわち、抵抗器Ｒ１は、第１の中間電極６１と可変電源８０との間において直列接続されている。
【００４２】
抵抗器Ｒ２は、一端がプラズマガン７の第２の中間電極６２と電気的に接続されていると共に、他端が第２の配線７２を介して可変電源８０と電気的に接続されている。すなわち、抵抗器Ｒ２は、第２の中間電極６２と可変電源８０との間において直列接続されている。
【００４３】
抵抗器Ｒ３は、一端が成膜室１０ｂの壁部１０Ｗと電気的に接続されていると共に、他端が第２の配線７２を介して可変電源８０と電気的に接続されている。すなわち、抵抗器Ｒ３は、成膜室１０ｂの壁部１０Ｗと可変電源８０との間において直列接続されている。
【００４４】
抵抗器Ｒ４は、一端が輪ハース６と電気的に接続されていると共に、他端が第２の配線７２を介して可変電源８０と電気的に接続されている。すなわち、抵抗器Ｒ４は、輪ハース６と可変電源８０との間において直列接続されている。
【００４５】
短絡スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、それぞれ前述の制御部５０からの指令信号を受信することにより、ＯＮ／ＯＦＦ状態に切り替えられる切替部である。
【００４６】
短絡スイッチＳＷ１は、抵抗器Ｒ２に並列接続されている。短絡スイッチＳＷ１は、成膜処理モードであるか負イオンモードであるかに応じて、制御部５０によってＯＮ／ＯＦＦ状態が切り替えられる。ここで、成膜処理モードとは、真空チャンバー１０内で基板１１に対して成膜処理を行うモードである。負イオン生成モードは、真空チャンバー１０内で基板１１に形成された膜の表面に付着させるための負イオンの生成を行うモードである。短絡スイッチＳＷ１は、成膜処理モードにおいてはＯＦＦ状態とされる。これにより、成膜処理モードにおいては、第２の中間電極６２と可変電源８０とが抵抗器Ｒ２を介して互いに電気的に接続されるので、第２の中間電極６２と可変電源８０との間には電流が流れにくい。その結果、プラズマガン７からのプラズマＰが真空チャンバー１０内に出射され、成膜材料Ｍａに入射する（図１参照）。なお、プラズマガン７からのプラズマＰを真空チャンバー１０内に出射する場合、第２の中間電極６２への電流を流れにくくする事に代えて、第１の中間電極６１への電流を流れにくくしてもよい。この場合、短絡スイッチＳＷ１は、第２の中間電極６２側に代えて、第１の中間電極６１側に接続される。
【００４７】
一方、短絡スイッチＳＷ１は、負イオン生成モードにおいては、プラズマガン７からのプラズマＰを真空チャンバー１０内で間欠的に生成するため、制御部５０によってＯＮ／ＯＦＦ状態が所定間隔で切り替えられる。短絡スイッチＳＷ１がＯＮ状態に切り替えられると、第２の中間電極６２と可変電源８０との間の電気的な接続が短絡するので、第２の中間電極６２と可変電源８０との間に電流が流れる。すなわち、プラズマガン７に短絡電流が流れる。その結果、プラズマガン７からのプラズマＰが真空チャンバー１０内に出射されなくなる。
【００４８】
短絡スイッチＳＷ１がＯＦＦ状態に切り替えられると、第２の中間電極６２と可変電源８０とが抵抗器Ｒ２を介して互いに電気的に接続されるので、第２の中間電極６２と可変電源８０との間には電流が流れにくい。その結果、プラズマガン７からのプラズマＰが真空チャンバー１０内に出射される。このように、短絡スイッチＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦ状態が制御部５０によって所定間隔で切り替えられることにより、プラズマガン７からのプラズマＰが真空チャンバー１０内において間欠的に生成される。すなわち、短絡スイッチＳＷ１は、真空チャンバー１０内へのプラズマＰの供給と遮断とを切り替える切替部である。
【００４９】
短絡スイッチＳＷ２は、抵抗器Ｒ４に並列接続されている。短絡スイッチＳＷ２は、例えば成膜処理モードになる前の基板１１の搬送前の状態であるスタンバイモードであるか成膜処理モードであるかに応じて、制御部５０によってＯＮ／ＯＦＦ状態が切り替えられる。短絡スイッチＳＷ２は、スタンバイモードではＯＮ状態とされる。これにより、輪ハース６と可変電源８０との間の電気的な接続が短絡するので、主ハース１７よりも輪ハース６に電流を流しやすくなり、成膜材料Ｍａの無駄な消費を防ぐことができる。
【００５０】
一方、短絡スイッチＳＷ２は、成膜処理モードではＯＦＦ状態とされる。これにより、輪ハース６と可変電源８０が抵抗器Ｒ４を介して電気的に接続されるので、輪ハース６よりも主ハース１７に電流を流しやすくなり、プラズマＰの出射方向を好適に成膜材料Ｍａに向けることができる。なお、短絡スイッチＳＷ２は、負イオン生成モードではＯＮ状態又はＯＦＦ状態のいずれの状態とされてもよい。
【００５１】
電圧印加部９０は、成膜後の基板（対象物）１１に正の電圧を印加可能である。電圧印加部９０は、バイアス回路３５と、トロリ線１８と、を備える。
【００５２】
バイアス回路３５は、成膜後の基板１１に正のバイアス電圧を印加するための回路である。バイアス回路３５は、基板１１に正のバイアス電圧（以下、単に「バイアス電圧」ともいう）を印加するバイアス電源２７と、バイアス電源２７とトロリ線１８とを電気的に接続する第３の配線７３と、第３の配線７３に設けられた短絡スイッチＳＷ３とを有している。バイアス電源２７は、バイアス電圧として、周期的に増減する矩形波である電圧信号（周期的電気信号）を印加する。バイアス電源２７は、印加するバイアス電圧の周波数を制御部５０の制御によって変更可能に構成されている。第３の配線７３は、一端がバイアス電源２７の正電位側に接続されていると共に、他端がトロリ線１８に接続されている。これにより、第３の配線７３は、トロリ線１８とバイアス電源２７とを電気的に接続する。
【００５３】
短絡スイッチＳＷ３は、第３の配線７３によって、トロリ線１８とバイアス電源２７の正電位側との間において直列に接続されている。短絡スイッチＳＷ３は、トロリ線１８へのバイアス電圧の印加の有無を切り替える切替部である。短絡スイッチＳＷ３は、制御部５０によってそのＯＮ／ＯＦＦ状態が切り替えられる。短絡スイッチＳＷ３は、負イオン生成モードにおける所定のタイミングでＯＮ状態とされる。短絡スイッチＳＷ３がＯＮ状態とされると、トロリ線１８とバイアス電源２７の正電位側とが互いに電気的に接続され、トロリ線１８にバイアス電圧が印加される。
【００５４】
一方、短絡スイッチＳＷ３は、成膜処理モードのとき、及び、負イオン生成モードにおける所定のタイミングにおいてＯＦＦ状態とされる。短絡スイッチＳＷ３がＯＦＦ状態とされると、トロリ線１８とバイアス電源２７とが互いに電気的に切断され、トロリ線１８にはバイアス電圧が印加されない。なお、バイアス電圧を印加するタイミングの詳細は、後述する。
【００５５】
トロリ線１８は、基板保持部材１６への給電を行う架線である。トロリ線１８は、搬送室１０ａ内に搬送方向（矢印Ａ）に延伸して設けられている。トロリ線１８は、基板保持部材１６に設けられた給電ブラシ４２と接触することで、給電ブラシ４２を通して基板保持部材１６への給電を行う。トロリ線１８は、例えばステンレス製の針金等により構成されている。
【００５６】
制御部５０は、成膜装置１全体を制御する装置であり、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力インターフェース等から構成されている。制御部５０は、真空チャンバー１０の外部に配置されている。また、制御部５０は、成膜処理モードと負イオン生成モードとを切り替えるモード切替部５１と、プラズマガン７によるプラズマＰの生成を制御するプラズマ制御部５２と、電圧印加部９０による電圧の印加を制御する電圧制御部５３と、を備えている。
【００５７】
制御部５０のモード切替部５１が成膜モードに設定しているとき、制御部５０は、キャリアガス供給部４０Ａ及び酸素ガス供給部４０Ｂを制御して、成膜室１０ｂ内にキャリアガス及び酸素ガスを供給する。続いて、制御部５０のプラズマ制御部５２は、プラズマガン７からのプラズマＰを成膜室１０ｂ内で間欠的に生成するようにプラズマガン７を制御する。制御部５０は、プラズマＰが成膜材料Ｍａに導かれるように短絡スイッチＳＷ２がＯＦＦとなるように制御する。
【００５８】
制御部５０のモード切替部５１が負イオン生成モードに設定しているとき、制御部５０は、キャリアガス供給部４０Ａ及び酸素ガス供給部４０Ｂを制御して、成膜室１０ｂ内にキャリアガス及び酸素ガスを供給する。続いて、制御部５０のプラズマ制御部５２は、プラズマガン７からのプラズマＰを成膜室１０ｂ内で間欠的に生成するようにプラズマガン７を制御する。例えば、制御部５０によって、短絡スイッチＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦ状態が所定間隔で切り替えられることにより、プラズマガン７からのプラズマＰが成膜室１０ｂ内で間欠的に生成される。
【００５９】
短絡スイッチＳＷ１がＯＮ状態とされているときは、プラズマガン７からのプラズマＰが成膜室１０ｂ内に出射されないので成膜室１０ｂ内におけるプラズマＰの電子温度が急激に低下する。このため、成膜室１０ｂ内に供給された酸素ガスの粒子に、プラズマＰの電子が付着し易くなる。これにより、成膜室１０ｂ内には、負イオンが効率的に生成される。
【００６０】
制御部５０は、プラズマガン７のプラズマＰの生成を停止した後、電圧印加部９０による電圧の印加を制御する。制御部５０は、所定のタイミングにて、電圧印加部９０による電圧の印加を開始する。なお、電圧印加部９０による電圧の印加を開始するタイミングは、制御部５０にて予め設定される。
【００６１】
次に、図３に示すフロー図、及び図４に示す膜構造体の製造手順を示す概略構成図を参照して、ＩＴＯ膜（酸化インジウム膜）を有する膜構造体の製造方法について説明する。また、図３に示す製造方法を実行する膜構造体の製造装置２００を図１３に示す。なお、当該製造方法は図３に限定されるものではない。
【００６２】
図１３に示すように、膜構造体の製造装置２００は、成膜部２０１と、負イオン照射部２０２と、アニール処理部２０３と、を備える。成膜部２０１は、基板１１上にＩＴＯ膜を成膜する。負イオン照射部２０２は、ＩＴＯ膜へ酸素負イオンを照射する。アニール処理部２０３は、酸素負イオンを照射した後の基板１１をアニール処理する。成膜部２０１及び負イオン照射部２０２は、前述の成膜装置１によって構成されてよい。アニール処理部２０３は、膜構造体１００全体を収容して加熱する炉などによって構成される。
【００６３】
まず、基板１１上にＩＴＯ膜を成膜する成膜工程Ｓ１０が実行される。成膜工程Ｓ１０では、図４（a）に示すように、基板１１にＩＴＯの成膜材料粒子Ｍｂを付着させる。これにより、図４（ｂ）に示すように、基板１１上にＩＴＯ膜１０１が形成されることで、膜構造体１００が製造される。成膜工程Ｓ１０では、制御部５０のモード切替部５１が、成膜装置１を成膜モードに切り替えることで、前述のような成膜を行う。このとき、制御部５０は、キャリアガスの流量及び酸素ガスの流量の合計に対する酸素ガスの流量比が所定の条件となるように、キャリアガス供給部４０Ａ及び酸素ガス供給部４０Ｂを制御する。詳細な条件については後述する。なお、ＩＴＯ膜１０１は、非晶質の膜であってよく、この場合、加熱を行うことなく、室温にて成膜を行う。あるいは、ＩＴＯ膜１０１は多結晶の膜であってよく、この場合、高温条件で成膜を行う。例えば、基板１１をあらかじめヒータなどで加熱（例えば２００℃）しておいた状態で、成膜を行う。
【００６４】
次に、ＩＴＯ膜１０１へ酸素負イオン１０２を照射する負イオン照射工程Ｓ２０が実行される。負イオン照射工程Ｓ２０では、図４（ｂ）に示すように、基板１１上のＩＴＯ膜１０１に対して酸素負イオン１０２を照射する。負イオン照射工程Ｓ２０では、制御部５０のモード切替部５１が、成膜装置１を負イオン照射モードに切り替えることで、前述のような負イオン照射を行う。
【００６５】
次に、酸素負イオン１０２を照射した後の膜構造体１００をアニール処理するアニール処理工程Ｓ３０が実行される。アニール処理工程Ｓ３０では、膜構造体１００全体をアニール処理部２０３の炉などに入れることにより、加熱することでアニール処理を行う。なお、アニール処理工程Ｓ３０は省略されてもよい。
【００６６】
次に、図５〜図１２を参照して、膜構造体１００の製造方法における各種製造条件について説明する。なお、以降で説明する条件は、全て同時に満たしている必要はなく、いずれかの条件を満たしていればよいものである。
【００６７】
非晶質のIＴＯ膜の成膜時は、制御部５０は、キャリアガスの流量及び酸素ガスの流量の合計に対する酸素ガスの流量比が０．１５以上となるように、キャリアガス供給部４０Ａ及び酸素ガス供給部４０Ｂを制御することが好ましい。流量比は、「酸素ガスの流量／（酸素ガスの流量＋キャリアガスの流量）」で示される。これにより、ＩＴＯ膜の移動度を高めることができる。移動度とは、固体の物質中での電子の移動のしやすさを示す値である。なお、ここでのキャリアガスの流量とは、キャリアの物質（例えばアルゴン）が１００％のガスの流量であり、酸素ガスとは、酸素が１００％のガスの流量である。酸素ガスの流量は、キャリアガスの流量それに合わせて、所望の流量比となるように設定される。
【００６８】
例えば、プラズマガン７に流すアルゴンは最低流量を３０ｓｃｃｍとされる。このとき，真空チャンバー１０に入れるアルゴンはプラズマガン７からでもガス供給口４１から供給してもよい。例えば、アルゴンの総流量が１００ｓｃｃｍの場合、プラズマガン７から４０ｓｃｃｍ、ガス供給口４１から６０ｓｃｃｍ流し、あるいは、プラズマガン７から１００ｓｃｃｍ流してもよい。装置のポンプ毎に流量は変わるが、例えば、真空チャンバー１０内の圧力が０．２〜０．４Ｐａとなるように、プラズマガン７及びガス供給口４１から入れるアルゴンとガス供給口４１から入れる酸素の量を導入する。例えば、総流量が１００ｓｃｃｍで圧力が０．２〜０．４Ｐａとなる場合（排気量依存）、酸素流量比が０．１５以上となるには酸素が１５ｓｃｃｍ〜６０ｓｃｃｍ、アルゴンが８５ｓｃｃｍ〜４０ｓｃｃｍとなってよい。また、総流量が２００ｓｃｃｍで圧力が０．２〜０．４Ｐａとなる場合(排気量依存)、酸素が３０〜１６０ｓｃｃｍ、アルゴンが１７０〜４０ｓｃｃｍとなってよい。
【００６９】
当該条件の効果について図５を参照して説明する。図５は、酸素ガスの流量比とＩＴＯ膜の各種電気特性との関係を示すグラフである。図５の横軸は酸素ガスの流量比を示す。最上段のグラフの縦軸はＩＴＯ膜の抵抗率を示す。中段のグラフの縦軸はＩＴＯ膜のキャリア密度を示す。最下段のグラフの縦軸はＩＴＯ膜の移動度を示す。このときの製造条件は、以下の通りである。なお、「流量比＝０」のときのキャリアガスの流量は、例えばプラズマガン７から４０ｓｃｃｍ、ガス供給口４１から２５ｓｃｃｍの合計６５ｓｃｃｍに設定されており、圧力は０．２〜０．４Ｐａである。なお、以降の実験においても、特に言及のない条件であって、図４に示す実験と同趣旨ものについては、図４の実験と同様に設定される。
・ＩＴＯ膜：非晶質
・ＩＴＯ膜の膜厚：５０ｎｍ
・基板の材料：無アルカリガラス
・プラズマの条件：主ハース電流１５０Ａ，圧力０．２〜０．４Ｐａ
・酸素負イオン照射：なし
・アニール処理（成膜後の大気アニール）：なし
【００７０】
図５に示すように、酸素ガスの流量比が０．１３以上で移動度が２０を超えることが確認できる。従って、少なくとも酸素ガスの流量比が０．１５以上であれば、十分な移動度を得ることができることが理解される。
【００７１】
非晶質の膜か多結晶の膜であるかに関わらず、制御部５０は、ＩＴＯ膜を成膜した後、酸素負イオンを照射するように制御を行うことが好ましい。これにより、ＩＴＯ膜の移動度を高めることができる。
【００７２】
図６〜図８を参照して、非晶質のＩＴＯ膜に酸素負イオンを照射したときの効果について説明する。図６は、酸素ガスの流量比を０．２４として非晶質のＩＴＯ膜の成膜を行った場合の、バイアス電圧とＩＴＯ膜の各種電気特性との関係を示すグラフである。図６の横軸はバイアス電圧を示す。なお、バイアス電圧０Ｖの場合は、負イオンの照射がなされていないことを示す。また、バイアス電圧が増加するに従って、ＩＴＯ膜に照射される負イオンは増加する。最上段のグラフの縦軸はＩＴＯ膜の抵抗率を示す。中段のグラフの縦軸はＩＴＯ膜のキャリア密度を示す。最下段のグラフの縦軸はＩＴＯ膜の移動度を示す。また、実線は、負イオン照射後のアニール処理がなされていない状態のデータを示す。破線は、負イオン照射後にアニール処理を行った後のデータを示す。
【００７３】
図６に示す実験の酸素負イオン照射の条件（バイアス電圧以外の条件）を以下に示す。アニール処理が行われる場合、大気中で２００℃の温度にて、乾燥炉を用いた加熱方法によって膜構造体を加熱することによって行われる。酸素雰囲気の真空アニール炉でも同様な効果が得られる。なお、以降の実験においても、特に言及のない限り、負イオン照射及びアニール処理の条件は、図６の実験と同様の条件が設定される。
・アルゴンガス及び酸素ガスの総流量：１８０ｓｃｃｍ、圧力０．２〜０．４Ｐａになる流量
・酸素ガスの流量比：６０〜８０％程度；プラズマガンからのアルゴンを４０ｓｃｃｍ以上とし、酸素比は多いほどよい。
・プラズマＯＮ／ＯＦＦの間欠周期：６０Ｈｚ
・プラズマの条件：放電電流としてカソードで１２〜３５Ａ程度であり、２０〜３５Ａでもよい。
【００７４】
図６に示すように、アニール処理の前では、バイアス電圧によらず、抵抗率、キャリア密度、及び移動度は概ね一定となる。アニール処理後は、抵抗率及び移動度は全体的に下がり、キャリア密度は全体的に上がる。ここで、負イオン照射を行わない場合（バイアス電圧＝０Ｖ）に比して、負イオン照射を行った場合は、アニール処理による移動度の低下量が少なくなっている。すなわち、負イオン照射を行うことで、アニール処理後の移動度は、負イオン照射なしの場合に比して高くなることが確認される。このことより、制御部５０は、負イオン照射を行うように制御することで、非晶質のＩＴＯ膜の移動度のアニール処理の低下を抑制することができる。なお、バイアス電圧が高すぎるとＩＴＯ膜にダメージが与えられる可能性があるため、バイアス電圧は７０Ｖ以下とすることが好ましい。
【００７５】
図７は、非晶質のＩＴＯ膜に対する負イオン照射時のバイアス電圧を変更した場合の、各波長と吸収係数との関係を示すグラフである。図７（ａ）は成膜時の酸素ガスの流量比を０．１３とした場合のグラフである。図７（ｂ）は成膜時の酸素ガスの流量比を０．２４とした場合のグラフである。図７（ａ），（ｂ）では、負イオン照射なし、バイアス電圧４５Ｖでの負イオン照射、バイアス電圧１００Ｖでの負イオン照射、及びバイアス電圧１５０Ｖでの負イオン照射の四つのパターンについて、アニール処理ありの場合と、アニール処理なしの場合のグラフが示されている。
【００７６】
図７（ａ），（ｂ）より、ＩＴＯ膜によって差異は生じるものの、負イオン照射の有無、及び負イオン照射のバイアス電圧によって、各波長での吸収係数が変化する点が確認できる。従って、制御部５０は、ＩＴＯ膜を所望の光学特性とするために、負イオン照射の有無、及びバイアス電圧を制御することが可能である。アニール処理を行った場合、総じて吸収係数が低下すること、すなわち透明度が増加することが確認できる。図６の結果より、アニール処理によりキャリア密度が増加したことが確認できるため、赤外透過率も変化したと考えられる。
【００７７】
図７（ａ）より、「アニール処理なし」であって、「バイアス電圧４５Ｖ」での負イオン照射の条件では、「負イオン照射なし」の条件に比べて、吸収係数が低下、すなわち透明度が増加していることが確認できる。また、「アニール処理あり」の場合、負イオン照射を行うことで、「負イオン照射なし」の条件よりも、吸収係数が低下、すなわち透明度が増加していることが確認できる。
【００７８】
図７（ｂ）より、「アニール処理あり」の場合、負イオン照射を行うことで、「負イオン照射なし」の条件よりも、吸収係数が低下、すなわち透明度が増加していることが確認できる。
【００７９】
図８は、非晶質のＩＴＯ膜に対する負イオン照射時のバイアス電圧を変更した場合の、各波長と透過率との関係を示すグラフである。図８（ａ）は成膜時の酸素ガスの流量比を０．１３とした場合のグラフである。図８（ｂ）は成膜時の酸素ガスの流量比を０．２４とした場合のグラフである。図８（ａ），（ｂ）では、負イオン照射なし、バイアス電圧４５Ｖでの負イオン照射、バイアス電圧１００Ｖでの負イオン照射、及びバイアス電圧１５０Ｖでの負イオン照射の四つのパターンについて、アニール処理ありの場合と、アニール処理なしの場合のグラフが示されている。
【００８０】
図８（ａ），（ｂ）より、ＩＴＯ膜によって差異は生じるものの、負イオン照射の有無、及び負イオン照射のバイアス電圧によって、各波長での吸収係数が変化する点が確認できる。従って、制御部５０は、ＩＴＯ膜を所望の光学特性とするために、負イオン照射の有無、及びバイアス電圧を制御することが可能である。アニール処理を行った場合、総じて透過率が増加することが確認できる。
【００８１】
図８（ａ）より、「アニール処理なし」であって、「バイアス電圧４５Ｖ」での負イオン照射の条件では、「負イオン照射なし」の条件に比べて、透過率が増加することが確認できる。
【００８２】
図８（ｂ）より、「アニール処理あり」の場合、「バイアス電圧４５Ｖ」及び「バイアス電圧１００Ｖ」での負イオン照射の条件では、「負イオン照射なし」の条件よりも、透過率が増加することが確認できる。
【００８３】
図７及び図８の結果から理解されるように、制御部５０は、非晶質のＩＴＯ膜の成膜時の条件（酸素ガスの流量比）、及び負イオン照射の有無、及び負イオンのバイアス電圧などを制御することによって、ＩＴＯ膜の光学特性を制御することができる。特に、制御部５０は、バイアス電圧を４５Ｖ付近に設定することで、透過率が増加するように制御することができる。バイアス電圧が高すぎると、条件によっては透過率が「負イオン照射なし」の場合よりも透過率が低下することもある。また、バイアス電圧が高すぎるとＩＴＯ膜にダメージが与えられる可能性もある。従って、制御部５０は、バイアス電圧を７０Ｖ以下として負イオン照射を行うように制御することが好ましい。
【００８４】
図９及び図１０を参照して、多結晶のＩＴＯ膜に酸素負イオンを照射したときの効果について説明する。図９は、酸素ガスの流量比を０．１６として多結晶のＩＴＯ膜の成膜を行った場合の、バイアス電圧とＩＴＯ膜の各種電気特性との関係を示すグラフである。図９の横軸はバイアス電圧を示す。なお、バイアス電圧０Ｖの場合は、負イオンの照射がなされていないことを示す。また、バイアス電圧が増加するに従って、ＩＴＯ膜に照射される負イオンは増加する。最上段のグラフの縦軸はＩＴＯ膜の抵抗率を示す。中段のグラフの縦軸はＩＴＯ膜のキャリア密度を示す。最下段のグラフの縦軸はＩＴＯ膜の移動度を示す。また、実線は、負イオン照射後のアニール処理がなされていない状態のデータを示す。破線は、負イオン照射後にアニール処理を行った後のデータを示す。なお、多結晶のＩＴＯ膜を成膜する時は、シースヒーターによる加熱という方法にて基板１１を２００℃にした上で成膜を行った。
【００８５】
図９に示すように、アニール処理の前後の両方において、負イオン照射を行うことで、移動度を高くすることができることが確認される。抵抗率及びキャリア密度はアニール処理の前後でほぼ変化がない。これに対し、アニール処理後は、移動度を更に高くできることが確認される。このように、アニール処理を行うことで、各バイアス電圧において、キャリア密度及び抵抗率にほとんど変化を与えることなく、移動度だけを高くできることが理解される。なお、負イオン照射を行った場合、負イオン照射なしの場合よりもキャリア密度が低下することが確認される。
【００８６】
図１０は、多結晶のＩＴＯ膜に対する負イオン照射時のバイアス電圧を変更した場合の、各波長と吸収係数との関係を示すグラフである。図１０（ａ）は成膜時の酸素ガスの流量比を０．１６とした場合であってアニール処理を行わない場合のグラフである。図１０（ｂ）は成膜時の酸素ガスの流量比を０．１６とした場合であってアニール処理を行う場合のグラフである。図１０（ａ），（ｂ）では、負イオン照射なし、バイアス電圧４５Ｖでの負イオン照射、バイアス電圧１００Ｖでの負イオン照射、及びバイアス電圧１５０Ｖでの負イオン照射の四つのパターンのグラフが示されている。
【００８７】
図１０（ａ），（ｂ）より、負イオン照射の有無、及び負イオン照射のバイアス電圧によって、各周波数での吸収係数が変化する点が確認できる。図９の結果より、負イオンを照射することで移動度が増加することが確認できるが、図１０（ａ），（ｂ）より、負イオン照射を行う事により、吸収係数が増加すること、すなわち透明度が低下することが確認できる。図９の結果より、負イオン照射によってキャリア密度も低下するため、赤外透過率にも変動があると考えられる。負イオン照射により、移動度が増加し、キャリア密度が低下する関係で、抵抗率がほとんど変わらない（図９参照）。従って、負イオン照射の有無、及びバイアス電圧を調整することで、抵抗率を変化させることなく、光学特性のみを変化させることが可能であることが理解できる。
【００８８】
図９及び図１０の結果から理解できるように、制御部５０は、負イオン照射を行うように制御することで、多結晶のＩＴＯ膜の移動度を増加することができる。アニール処理を行うことでも移動度を高めることができるが、制御部５０は、負イオン照射を行うように制御することによって、更に移動度を高めることができる。制御部５０は、多結晶のＩＴＯ膜の成膜時の条件（酸素ガスの流量比）、及び負イオン照射の有無、及び負イオンのバイアス電圧などを制御することによって、ＩＴＯ膜の光学特性を制御することができる。特に、制御部５０は、負イオン照射の有無、及び負イオンのバイアス電圧を制御することで、抵抗率を変えることなく、光学特性のみを制御することができる。
【００８９】
次に、図１１及び図１２を参照して、酸素負イオン生成条件について説明する。図１１（ａ）は、酸素ガスの流量比と、負イオンの量及びポテンシャル低下時間との関係を示すグラフである。図１１（ｂ）は、プラズマ停止のタイミングと、各イオンの被照射物への飛来状況を示すグラフである。
【００９０】
ここでは、アルゴンガスと酸素ガスの総流量を１８０ｓｃｃｍで固定しているが、図１１（ａ）に示すように、酸素ガスの流量比が変わることにより、酸素負イオンの量が変動することが確認される。酸素負イオンを生成する際、真空チャンバー１０に供給するアルゴンガスと酸素ガスの総流量に対して、酸素ガスの流量比が高いほど、酸素負イオンの量を増やすことができる。ここで、図１１（ｂ）において「ＯＮ」「ＯＦＦ」と示されている部分は、プラズマのＯＮ／ＯＦＦ状況を示している。図１１（ｂ）に示すように、プラズマをＯＦＦとして若干の待ち時間の後、酸素負イオンの量が立ち上がり、照射される。これに対し、図１１（ａ）に示すように、酸素ガスの流量比が高いほど、プラズマをＯＦＦとした後、負イオンを照射できるまでの待ち時間（ｔ０）が短くなる。このことより、制御部５０は、酸素ガスの流量比を高くなるように制御することで、照射効率良く負イオンを照射できる。なお、プラズマガン７のアルゴンガスの流量は４０ｓｃｃｍで固定されるため（すなわち総流量１８０ｓｃｃｍのうち、４０ｓｃｃｍはアルゴンガスで固定される）、装置によっては流量比に上限が存在する。
【００９１】
図１２は、成膜装置に対する投入電力と、負イオンの量及びポテンシャル低下時間との関係を示すグラフである。このときの酸素ガスの流量比は、０．６７である。酸素負イオンを生成する際、酸素負イオン生成のための投入電力として、最適値が存在しており、投入電力は１０００〜２５００Ｗ付近、特に１０００〜２０００Ｗ付近が好ましい。イオンプレーティング式の装置では、「(電力)＝（陽極とＧ２電圧の差) × （陽極電流））と定義でき、真空チャンバー１０内に入っている投入電力を考える。ｔ０は負イオンが壁や被照射物にあたり始める時間であり、正イオンと負イオンと電子がバランスするところである。ｔ０が小さくても電子が多いこともあり得る。図１２を参照するに、負イオンの量を多くすることができ、且つｔ０をある程度短くできる範囲として、陽極電流は例えば２０〜５０Ａ（１０００〜２５００Ｗ）の範囲、または２０〜３５Ａ（１０００〜２０００Ｗ）の範囲が良いと考えられる。負イオン生成量と電子の影響が少ない効率的な負イオン照射を行うことを考えると、２０〜３０Ａ（１０００〜１５００Ｗ）あたりの範囲がより好ましいと考えられる。なお、「Ｇ２電圧」とは、図１，２に示す第２の中間電極６２の電圧であり、「中間電極６２に流れる電流×Ｒ２」で決定され、真空チャンバー１０内の電位分布に対応する。
【００９２】
次に、本実施形態に係る成膜装置１、及び膜構造体１００の製造装置の作用・効果について説明する。
【００９３】
ここで、発明者らは、鋭意研究の結果、プラズマガン７を用いて真空チャンバー１０内でプラズマＰを生成して非晶質のＩＴＯ膜の成膜を行う場合、成膜時における、キャリアガスの流量及び酸素ガスの流量の合計に対する酸素ガスの流量比を調整することによって、高い移動度のＩＴＯ膜を得られることを見出すに至った。そして、発明者らは、更なる研究の結果、移動度を高められる流量比を見出すに至った。
【００９４】
そこで、本実施形態に係る成膜装置１は、プラズマガン７を用いて基板１１上に非晶質のＩＴＯ膜の成膜を行う成膜装置１であって、内部で成膜が行われる真空チャンバー１０と、キャリアガスを真空チャンバー１０内へ供給するキャリアガス供給部４０Ａと、酸素ガスを真空チャンバー１０内へ供給する酸素ガス供給部４０Ｂと、成膜装置１の制御を行う制御部５０と、を備え、制御部５０は、成膜時における、キャリアガスの流量及び酸素ガスの流量の合計に対する酸素ガスの流量比が０．１５以上となるように、キャリアガス供給部４０Ａ及び酸素ガス供給部４０Ｂを制御する。
【００９５】
本実施形態に係る成膜装置１では、制御部５０は、成膜時における、キャリアガスの流量及び酸素ガスの流量の合計に対する酸素ガスの流量比が０．１５以上となるように、キャリアガス供給部４０Ａ及び酸素ガス供給部４０Ｂを制御する。このように、制御部５０が酸素ガスの流量比を適切な範囲となるようにキャリアガス供給部４０Ａ及び酸素ガス供給部４０Ｂを制御することにより、基板１１上に成膜されるＩＴＯ膜の移動度を高めることができる。これにより、移動度の高いＩＴＯ膜を得ることができる。
【００９６】
また、発明者らは、鋭意研究の結果、基板１１上に成膜されたＩＴＯ膜に対して酸素負イオンを照射することにより、高い移動度のＩＴＯ膜を得られることを見出すに至った。
【００９７】
そこで、本実施形態に係る膜構造体１００の製造装置２００は、ＩＴＯ膜を有する膜構造体の製造装置２００であって、基板１１上にＩＴＯ膜を成膜する成膜部２０１と、ＩＴＯ膜へ酸素負イオンを照射する負イオン照射部２０２と、を備える。
【００９８】
本実施形態に係る膜構造体１００の製造装置２００は、基板１１上にＩＴＯ膜を成膜したら、当該ＩＴＯ膜へ酸素負イオンを照射する負イオン照射部２０２、を備えている。このように、ＩＴＯ膜へ酸素負イオンを照射することで、移動度の高いＩＴＯ膜を得ることができる。
【００９９】
ＩＴＯ膜は非晶質の膜であってよい。非晶質のＩＴＯ膜に酸素負イオンを照射した場合、後にアニール処理を行ったときに、酸素負イオンを照射しないＩＴＯ膜に比して、移動度の低下を小さく抑えることができる。これにより、高い移動度のＩＴＯ膜を得ることができる。
【０１００】
ＩＴＯ膜は多結晶の膜であってよい。多結晶のＩＴＯ膜に酸素負イオンを照射した場合、酸素負イオンを照射しないＩＴＯ膜に比して、移動度が高くなったＩＴＯ膜を得ることができる。
【０１０１】
膜構造体１００の製造装置２００は、酸素負イオンを照射した後の基板１１をアニール処理するアニール処理部２０３を更に備えてよい。非晶質のＩＴＯ膜においては、基板１１をアニール処理した場合に、移動度の低下を小さく抑えることができるため、非晶質のＩＴＯ膜に酸素負イオンを照射することの効果が顕著となる。多結晶のＩＴＯ膜においては、基板１１をアニール処理することで、更に移動度を高めることができる。
【０１０２】
以上、本実施形態の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【０１０３】
上記実施形態では、イオンプレーティング型の成膜装置が、負イオン生成装置を兼ね備えた構成であった。これに代えて、成膜装置と負イオン照射を行うための装置が別装置として構成されていてもよい。負イオン照射装置では、プラズマＰは、主ハースに導かれなくともよく、例えばプラズマガンと対向する壁部の電極などに導かれてよい。
【０１０４】
例えば、上記実施形態では、プラズマガン７を圧力勾配型のプラズマガンとしたが、プラズマガン７は、真空チャンバー１０内にプラズマを生成できればよく、圧力勾配型のものには限られない。
【０１０５】
また、上記実施形態では、プラズマガン７とハース機構２の組が真空チャンバー１０内に一組だけ設けられていたが、複数組設けてもよい。また、一の材料に対して複数のプラズマガン７からプラズマＰを供給してもよい。上記実施形態では、輪ハース６が設けられていたが、プラズマガン７の向きとハース機構２における材料の位置や向きを工夫することで、輪ハース６を省略してもよい。
【０１０６】
上記実施形態では、酸化インジウム膜としてＩＴＯ膜を例示したが、他の酸化インジウムの膜であってもよい。
【符号の説明】
【０１０７】
１…成膜装置、７…プラズマガン、１０…真空チャンバー、１１…基板、４０Ａ…キャリアガス供給部、４０Ｂ…酸素ガス供給部、５０…制御部、１００…膜構造体、１０１…ＩＴＯ膜、２００…膜構造体の製造装置、Ｐ…プラズマ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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