(57)【要約】【課題】低温でＩＴＯの膜を成膜しても十分な膜質を得ることができる成膜装置及び成膜方法を提供する。【解決手段】成膜装置１は、ＩＴＯの結晶構造を有する化合物の粉を焼結したターゲット３を備えている。また、放電電圧が１５０〜３００Ｖとなるように電力源６を制御し、成膜対象物１０の温度が１００℃以下となるように加熱部１８を制御することができる制御部３０を備えている。これによって、成膜対象物１０の温度が１００℃以下の低温下において、放電電圧を１５０〜３００Ｖとして、ターゲット３におけるＩＴＯの結晶構造を維持した状態で、成膜対象物１０上にＩＴＯの膜Ｍ１を成膜することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリング法によって成膜対象物上に酸化インジウム錫の膜を形成する成膜装置であって、
前記成膜対象物を収容可能な真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に配置され、酸化インジウム錫の結晶構造を有する化合物の粉を焼結したターゲットと、
前記成膜対象物を配置可能な成膜対象物配置部と、
前記ターゲットに電力を供給して放電を起こす電力源と、
前記成膜対象物配置部に配置される前記成膜対象物を加熱する加熱部と、
前記電力源及び前記加熱部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
放電電圧が１５０〜３００Ｖとなるように前記電力源を制御し、
前記成膜対象物の温度が１００℃以下となるように前記加熱部を制御する、成膜装置。
【請求項２】
前記ターゲットは、前記成膜対象物配置部と対向する表面と、反対側の裏面と、を有し、
前記ターゲットの前記裏面側には、磁気発生部が設けられ、
前記制御部は、前記ターゲットの前記表面にて５００ガウス以上となるように前記磁気発生部を制御する、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記電力源は、直流の電力を供給すると共に、前記直流の電力に高周波を重畳する、請求項１又は２に記載の成膜装置。
【請求項４】
スパッタリング法によって成膜対象物上に酸化インジウム錫の膜を形成する成膜方法であって、
酸化インジウム錫の結晶構造を有する化合物の粉を焼結したターゲットを真空チャンバ内に配置し、
前記成膜対象物の温度が１００℃以下となるように前記成膜対象物を加熱し、ターゲットに放電電圧を１５０〜３００Ｖとして電力を供給して放電を起こす、成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜対象物上に酸化インジウム錫の膜を形成する成膜装置、及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、太陽電池やディスプレイなどに応用するために、成膜対象物に低抵抗の透明導電膜である酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）膜を成膜する技術が知られている。例えば、特許文献１に示す成膜方法によれば、スパッタリング法によって酸化インジウム錫の膜を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１０４６０８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、成膜対象物として、例えば、既に液晶が注入された液晶表示素子などへ直接酸化インジウム錫の膜を成膜する場合がある。しかしながら、液晶表示素子などへ高温で酸化インジウム錫の膜を成膜した場合、液晶が沸騰してしまうという問題がある。一方、低温で成膜すると、膜の比抵抗値が高くなってしまうという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、低温で酸化インジウム錫の膜を成膜しても十分な膜質を得ることができる成膜装置、及び成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここで、本発明者らは、鋭意研究の結果、低温条件下で酸化インジウム錫の膜を成膜した場合は、膜中での錫の配位が適正にならないことによって低い比抵抗値が得られない点を見出し、ターゲットとして、酸化インジウム錫の結晶構造を有する化合物の粉を焼結したものを用い、且つ、１５０〜３００Ｖの低い放電電圧でスパッタリングを行うことにより、１００℃以下の低温であっても十分な膜質を得られることを見出した。
【０００７】
そこで、本発明に係る成膜装置は、スパッタリング法によって成膜対象物上に酸化インジウム錫の膜を形成する成膜装置であって、成膜対象物を収容可能な真空チャンバと、真空チャンバ内に配置され、酸化インジウム錫の結晶構造を有する化合物の粉を焼結したターゲットと、成膜対象物を配置可能な成膜対象物配置部と、ターゲットに電力を供給して放電を起こす電力源と、成膜対象物配置部に配置される成膜対象物を加熱する加熱部と、電力源及び加熱部を制御する制御部と、を備え、制御部は、放電電圧が１５０〜３００Ｖとなるように電力源を制御し、成膜対象物の温度が１００℃以下となるように加熱部を制御する。
【０００８】
本発明に係る成膜装置は、酸化インジウム錫の結晶構造を有する化合物の粉を焼結したターゲットを備えている。また、放電電圧が１５０〜３００Ｖとなるように電力源を制御し、成膜対象物の温度が１００℃以下となるように加熱部を制御することができる制御部を備えている。これによって、成膜対象物の温度が１００℃以下の低温下において、放電電圧を１５０〜３００Ｖとして、ターゲットにおける酸化インジウム錫の結晶構造を維持した状態で、成膜対象物上に酸化インジウム錫の膜を成膜することができる。以上によって、低温で酸化インジウム錫の膜を成膜しても十分な膜質を得ることができる。
【０００９】
本発明に係る成膜装置において、ターゲットは、成膜対象物配置部と対向する表面と、反対側の裏面と、を有し、ターゲットの裏面側には、磁気発生部が設けられ、制御部は、ターゲットの表面にて５００ガウス以上となるように磁気発生部を制御してよい。このように、ターゲットの表面で５００ガウス以上とすることでプラズマの密度を高くすることができる。これによって、放電電圧を１５０〜３００Ｖまで下げた状態での成膜を確実に行うことができる。
【００１０】
本発明に係る成膜装置において、電力源は、直流の電力を供給すると共に、直流の電力に高周波を重畳してよい。このように、直流の電力に高周波を重畳することでプラズマの密度を高くすることができる。これによって、放電電圧を１５０〜３００Ｖまで下げた状態での成膜を確実に行うことができる。
【００１１】
本発明に係る成膜方法は、スパッタリング法によって成膜対象物上に酸化インジウム錫の膜を形成する成膜方法であって、酸化インジウム錫の結晶構造を有する化合物の粉を焼結したターゲットを真空チャンバ内に配置し、成膜対象物の温度が１００℃以下となるように成膜対象物を加熱し、ターゲットに放電電圧を１５０〜３００Ｖとして電力を供給して放電を起こす。
【００１２】
本発明に係る成膜方法によれば、上述の成膜装置と同様に、低温で酸化インジウム錫の膜を成膜しても十分な膜質を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、低温で酸化インジウム錫の膜を成膜しても十分な膜質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る成膜装置の概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示すターゲット周辺の構造を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
（成膜装置）
図１は、本発明の実施形態に係る成膜装置１の概略構成図である。図２は、図１に示すターゲット３周辺の構造を示す概略構成図である。図１に示されるように、本実施形態に係る成膜装置１は、スパッタリング法によって、成膜対象物１０上に酸化インジウム錫（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：以下、ＩＴＯと称する）膜Ｍ１を成膜する。成膜装置１は、真空チャンバ２と、真空チャンバ２内に設けられたターゲット３と、放電によってプラズマを発生させる電力源６と、成膜対象物１０を加熱する加熱部１８と、成膜装置１の制御を行う制御部３０と、を備えている。成膜装置１は、真空中で希薄アルゴン雰囲気下でプラズマを発生させて、プラズマ中のプラスイオンを成膜材料（ターゲット３）に衝突させることで金属原子をはじき出し、成膜対象物１０上に付着させて成膜を行うものである。
【００１７】
成膜対象物１０は、ガラスやＳｉウェハーなどの基板であり、本実施形態に係る成膜装置１では低温条件下での成膜が可能であるため、成膜対象物１０として、液晶が注入されることによって形成された液晶表示素子や、有機樹脂を適用してもよい。成膜対象物１０上には、透明導電膜としてＩＴＯ膜Ｍ１が形成される。ＩＴＯ膜の厚さは、例えば１〜３００ｎｍに設定できる。ＩＴＯ膜Ｍ１が形成された成膜対象物１０は、例えば携帯端末などの電子機器に使用されるタッチパネルや、太陽電池、照明などに用いられる。
【００１８】
真空チャンバ２は、成膜対象物１０を収容可能な容器であって、スパッタリングが行われるスパッタ室７と、スパッタ室７の前段側に隣接する排気室８と、スパッタ室７の後段側に隣接するベント室９とを有する。真空チャンバ２は成膜対象物１０を配置可能であって、配置された成膜対象物１０を所定の搬送方向Ａに搬送可能な成膜対象物配置部２０が設けられている。成膜対象物配置部２０は、搬送方向Ａに沿って複数設けられる搬送ローラ１１を備えている。成膜対象物１０は、搬送ローラ１１上に載置されると共に、搬送ローラ１１により搬送方向Ａに搬送される。なお、成膜対象物１０は、搬送トレイ上に載せられた状態にて、成膜対象物配置部２０に配置されてもよい。
【００１９】
ターゲット３は、成膜材料又は成膜材料の一部（組成材料）から成る平板状の部材である。なお、ターゲット３として、円筒状の部材を用いることもできる。ターゲット３は、スパッタ室７内において成膜対象物１０に対向して配置されている。ターゲット３は、成膜対象物配置部２０と対向する（成膜対象物１０と対向する）表面３ａと、反対側の裏面３ｂと、を有している。ターゲット３と成膜対象物１０との間には、スパッタリング空間Ｃが形成される。
【００２０】
ここで、ターゲット３は、ＩＴＯの結晶構造を有する化合物の粉を焼結することによって形成されている。従来のターゲットは、Ｉｎ２Ｏ３粉にＳｎＯ２粉を分散させて焼結しているため、ＩＴＯの結晶構造を有していない。一方、本実施形態に係るターゲット３は、ＩＴＯの結晶構造を有する化合物の粉を焼結しているため、ＩＴＯの結晶構造を有した状態となっている。
【００２１】
また、成膜装置１は、スパッタ室７、排気室８、及びベント室９の各室に接続されて、各室内を真空引きするためのターボ分子ポンプ（Ｔｕｒｂｏ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｐｕｍｐ；ＴＭＰ）１２と、スパッタ室７、排気室８、及びベント室９の各室間、排気室８の入口部、及びベント室９の出口部に設けられたゲートバルブ１３と、排気室８及びベント室９のそれぞれに接続されたドライポンプ１４と、を備えている。
【００２２】
更に、成膜装置１は、雰囲気ガスである不活性ガスとしてのアルゴン（Ａｒ）ガスを内部に充填したアルゴンボンベ１６と、アルゴンボンベ１６内のアルゴンガスを所定の流量でスパッタ室７内に供給するガス流量制御器であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ；Ｍａｓｓ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１７とを備えている。なお、雰囲気ガスとして、キセノン（Ｘｅ）やクリプトン（Ｋｒ）を使用してもよい。また、成膜装置１は、酸素ガスを内部に充填した酸素ボンベ２２と、酸素ボンベ２２内の酸素ガスを所定の流量でスパッタ室７内に供給するガス流量制御器であるマスフローコントローラ２１とを備えている。
【００２３】
真空チャンバ２内であって成膜対象物１０の下方（成膜面の裏側）には、ヒーターによって構成される加熱部１８が搬送方向Ａに並設されている。加熱部１８は、スパッタ室７、排気室８、及びベント室９の各室に設けられているが、一部の加熱部１８を省略してもよい。また、真空チャンバ２内における加熱部１８の取付位置も特に限定されず、成膜対象物１０を加熱することができれば、どこに配置してもよい。
【００２４】
電力源６は、ターゲット３に電力を供給して放電を起こすためのものである。図２に示すように、電力源６は、ＤＣ電源３３及び高周波電源３６を備えている。高周波電源３６は、ＤＣ電源３３が供給する電力に高周波を重畳することができる。ＤＣ電源３３とターゲット３とを電気的に接続するラインＬ１には、高周波電源３６からの高周波がＤＣ電源３３へ向かわないためにローパスフィルタ３４が設けられている。高周波電源３６はラインＬ２を介してＤＣ電源３３のラインＬ１（ローパスフィルタ３４より下流側）に電気的に接続されており、当該接続部分と高周波電源３６との間には、インピーダンスの整合をとるためのマッチングボックス３７が設けられている。高周波電源３６の周波数は１３〜４１ＭＨｚである。なお、図２に示す電力源６の回路構成は一例に過ぎず、適宜変更してもよい。
【００２５】
図２に示すように、ターゲット３の裏面３ｂ側には、ターゲット３を冷却する冷却板３２が設けられている。また、ターゲット３の裏面３ｂ側には、磁気回路（磁気発生部）３１が設けられている。磁気回路３１は、ターゲット３の裏面３ｂとの間に冷却板３２を挟んで設けられている。磁気回路３１は、冷却板３２側をＮ極とする磁石を中央側に備えると共に、冷却板３２側をＳ極とする磁石をその外周側に備えており、ターゲット３の裏面３ｂ側から、スパッタリング空間Ｃへ向かって広がるような磁力線を発生する。
【００２６】
制御部３０は、成膜装置１の動作を制御するものであり、少なくとも電力源６、磁気回路３１、加熱部１８と電気的に接続されており、所定の成膜条件となるように各構成要素を制御することができる。
【００２７】
具体的には、制御部３０は、成膜時における成膜対象物１０の温度が低温となるように、加熱部１８を制御する。ここで、成膜時における「低温」とは、成膜対象物１０が高温条件に弱い物質を含んでいる場合に、当該成膜対象物１０のダメージや破損を招かない温度である。例えば、成膜対象物１０が液晶表示素子である場合、従来の成膜装置で適用されていた温度（例えば１５０〜３００℃）で成膜を行った場合、液晶が沸騰することによって表示素子が破壊される。具体的には、制御部３０は、成膜対象物１０の温度が１００℃以下となるように加熱部１８を制御する。これによって、成膜対象物１０中に高温条件に弱い物質が含まれていたとしても、成膜対象物１０のダメージや破損を招くことなく成膜を行うことができる。または、制御部３０は、成膜対象物１０の温度が８０℃以下となるように加熱部１８を制御してよい。これによって、成膜対象物１０のダメージや破損をより確実に抑制できる。なお、成膜対象物１０の温度は、成膜対象物１０にダメージを与えない範囲でＩＴＯ膜Ｍ１の低い比抵抗値を確保する観点から、５０℃以上としてよい。
【００２８】
制御部３０は、低い放電電圧となるように電力源６を制御する。ここで、「低い放電電圧」とは、従来の成膜装置で適用されていた放電電圧（例えば、３５０〜５００Ｖ）よりも低く、ターゲット３中のＩＴＯの結晶構造が崩れることを抑制して成膜を行うことができる電圧である。具体的には、制御部３０は、１５０〜３００Ｖとなるように電力源６を制御する。これによって、ＩＴＯの結晶構造を維持したまま成膜対象物１０へ成膜することができる。または、制御部３０は、１８０〜２２０Ｖとなるように電力源６を制御してもよい。
【００２９】
制御部３０は、ターゲット３の表面３ａにて放電によるプラズマの密度を高くできる磁束密度となるように、磁気回路３１を制御する。このような磁束密度は、従来の成膜装置で適用されていた磁束密度（例えば、２００〜３００ガウス）よりも高い。具体的には、制御部３０は、ターゲット３の表面３ａにて５００ガウス以上となるように、磁気回路３１を制御する。または、制御部３０は、ターゲット３の表面３ａにて１０００ガウス以上となるように、磁気回路３１を制御する。なお、ターゲット３の表面３ａの磁束密度とは、表面３ａの位置において磁束の垂直成分（図中Ｄ２に示す方向の成分）が０になる磁束の水平成分（図中Ｄ１に示す方向の成分であり、矢印ＭＤで示している）に係る磁束密度である。
【００３０】
上述の成膜装置１を用いてスパッタリング法によって成膜対象物１０上にＩＴＯ膜Ｍ１を形成する成膜方法の一例について説明する。ただし、以下の説明に係る成膜方法に限定されるものではなく、手順や処理条件は適宜変更してよい。図１に示すように、制御部３０は、搬送ローラ１１を制御することにより、成膜対象物１０を真空チャンバ２の排気室８へ搬送する。ここで、制御部３０は、成膜対象物１０の温度が１００℃以下となるように加熱部１８を制御する。次に、制御部３０は、ゲートバルブ１３を開くと共に搬送ローラ１１を制御して成膜対象物１０をスパッタ室７へ搬送する。なお、スパッタ室７では、成膜対象物１０の温度が１００℃以下となる範囲で、成膜温度を維持するように制御部３０が加熱部１８を制御する。なお、所望の成膜温度が維持できるならば、スパッタ室では加熱部１８を作動させなくともよい。
【００３１】
１００℃以下の温度条件にて、制御部３０は、ターゲット３に放電電圧を１５０〜３００Ｖとして電力を供給して放電を起こす。このとき、制御部３０は、ＤＣ電源３３による直流の電力に高周波電源３６による高周波を重畳する。また、制御部３０は、ターゲット３の表面３ａの磁束密度が５００ガウス以上となるように、磁気回路３１を制御する。以上によって、成膜対象物１００上にＩＴＯ膜Ｍ１が成膜される。
【００３２】
（作用・効果）
次に、本実施形態に係る成膜装置１及び成膜方法の作用・効果について説明する。
【００３３】
例えば、携帯端末等に用いられる液晶表示素子の上にはタッチパネルが配置されているが、このような液晶表示素子とタッチパネルとを一体化する場合がある。そのためには、既に液晶が注入された液晶表示素子へ直接ＩＴＯ膜を成膜する必要がある。しかしながら、液晶表示素子などへ高温条件下でＩＴＯ膜を成膜した場合、液晶が沸騰してしまい、成膜対象物１０が破壊されるという問題があった。
【００３４】
従って、低温条件下にてＩＴＯ膜の成膜を行う必要があるが、従来ターゲットとして用いられていたＩｎ２Ｏ３粉にＳｎＯ２粉を分散させて焼結したもの（従来は１５０〜３００℃程度の成膜温度条件にて用いられていた）にて低温条件下で成膜を行った場合、膜の比抵抗値が高くなってしまい、十分な膜質が得られないという問題があった。
【００３５】
一方、本実施形態に係る成膜装置１は、ＩＴＯの結晶構造を有する化合物の粉を焼結したターゲット３を備えている。また、放電電圧が１５０〜３００Ｖとなるように電力源６を制御し、成膜対象物１０の温度が１００℃以下となるように加熱部１８を制御することができる制御部３０を備えている。これによって、成膜対象物１０の温度が１００℃以下の低温下において、放電電圧を１５０〜３００Ｖとして、ターゲット３におけるＩＴＯの結晶構造を維持した状態で、成膜対象物１０上にＩＴＯ膜Ｍ１を成膜することができる。ターゲット３からの成膜材料はＩＴＯの結晶構造が維持されたままの状態にて、成膜対象物１０上に付着することにより、比抵抗値の低い高い膜質のＩＴＯ膜Ｍ１を得ることができる。以上によって、低温でＩＴＯ膜Ｍ１を成膜しても十分な膜質を得ることができる。
【００３６】
また、本実施形態に係る成膜方法によれば、上述の成膜装置１と同様に、低温でＩＴＯ膜Ｍ１を成膜しても十分な膜質を得ることができる。
【００３７】
また、本実施形態に係る成膜装置１において、ターゲット３の裏面３ｂ側には、磁気回路３１が設けられ、制御部３０は、ターゲット３の表面３ａにて５００ガウス以上となるように磁気回路３１を制御している。このように、ターゲット３の表面３ａで５００ガウス以上とすることでプラズマの密度を高くすることができる。これによって、放電電圧を１５０〜３００Ｖまで下げた状態での成膜を確実に行うことができる。
【００３８】
また、本実施形態に係る成膜装置１において、電力源６は、直流の電力を供給すると共に、直流の電力に高周波を重畳している。このように、直流の電力に高周波を重畳することでプラズマの密度を高くすることができる。これによって、放電電圧を１５０〜３００Ｖまで下げた状態での成膜を確実に行うことができる。
【００３９】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。上述の実施形態では、放電電圧を１５０〜３００Ｖとして成膜するために、ターゲット３の表面３ａで５００ガウス以上となるように磁気回路３１を制御し、直流の電力に高周波を重畳する制御を行っていたが、何れか一方のみの制御を行ってもよい。また、直流の電力に高周波を重畳する制御に代えて、高周波電源３６のみを用いて成膜を行ってもよい。
【００４０】
また、成膜装置は、上述の実施形態のような、成膜対象物１０を真空チャンバ２内で搬送しながら成膜するインライン式に限らず、バッチ式であってもよい。なお、バッチ式の成膜装置の場合、成膜時にスパッタ室内で成膜対象物１０を配置する部分が成膜対象物配置部２０に該当する。
【符号の説明】
【００４１】
１…成膜装置、２…真空チャンバ、３…ターゲット、６…電力源、１０…成膜対象物、１８…加熱部、２０…成膜対象物配置部、３０…制御部、３１…磁気回路（磁気発生部）、Ｍ１…酸化インジウム錫の膜。
【図１】
2014189815.tif 000003
【図２】
2014189815.tif 000004