(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマビーム発生部と、被蒸発物質をセットするハースと、このハースの周囲にハースと同軸上に配置される環状永久磁石及び環状電磁コイルとを備えた蒸着装置を用い、前記被蒸発物質を酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）と酸化錫（ＳｎＯ２）との混合物とし、前記環状永久磁石によって形成される磁界に対し、前記環状電磁コイルによって形成される磁界を重畳し、前記プラズマビーム発生部からのプラズマビームを酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）と酸化錫（ＳｎＯ２）との混合物に照射して蒸発・イオン化せしめ、これをＩＴＯ（インジウム錫酸化物）膜として表面に蒸着した基板であって、前記ＩＴＯ膜の表面の１０点平均粗さ（ＲＺ値）が４．０ｎｍ以上１５．０ｎｍ未満であることを特徴とするＩＴＯ膜を形成した基板。
【請求項２】
プラズマビーム発生部と、被蒸発物質をセットするハースと、このハースの周囲にハースと同軸上に配置される環状永久磁石及び環状電磁コイルとを備えた蒸着装置を用い、前記被蒸発物質を酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）と酸化錫（ＳｎＯ２）との混合物とし、前記環状永久磁石によって形成される磁界に対し、前記環状電磁コイルによって形成される磁界を重畳し、前記プラズマビーム発生部からのプラズマビームを酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）と酸化錫（ＳｎＯ２）との混合物に照射して蒸発・イオン化せしめ、この蒸発・イオン化せしめられた物質を基板に付着させるＩＴＯ（インジウム錫酸化物）膜の形成方法であって、前記プラズマビームを発生せしめるための放電電圧を７０Ｖ以上１００Ｖ未満としたことを特徴とするＩＴＯ膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマ処理装置を用いて作成されるＩＴＯ（インジウム錫酸化物）膜を表面に形成した基板、更には基板に対するＩＴＯ膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ用カラーフィルター基板に形成される透明電極等としてＩＴＯ膜は優れており、また樹脂基板にもＩＴＯ膜は導電膜として形成される。
斯かるＩＴＯ膜の形成方法として、従来から、真空蒸着法、スパッタリング法、ＲＦ（高周波）イオンプレーティング法が知られているが、カラーフィルターを付けたガラス基板や樹脂基板にＩＴＯ膜を形成する場合には、基板温度が２００℃以上にならないようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、カラー液晶ディスプレイには、高解像度、高透過率の観点から、透明電極の膜厚を薄くすることが要求され、また大型化、応答速度の高速化の観点から透明電極の低抵抗化が要求されている。
【０００４】
しかしながら、従来の装置或いは膜形成法で形成されるＩＴＯ膜は、温度が２００℃以下と制限されるため、基板上でのインジウムと酸素との反応及び結晶化が十分に行われず、その結果、結晶粒径が小さく、欠陥の多い膜が形成されてしまう。そして、この欠陥がキャリア電子を捕獲するため、膜中のキャリア電子濃度が減少し、カラー液晶ディスプレイに要求される低抵抗率（２．０×１０−４Ωｃｍ）のＩＴＯ膜を得ることができず、これが大型で高性能のカラー液晶ディスプレイを製造するにあたっての障害になっている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係るＩＴＯ膜を形成した基板は、以下の蒸着装置と蒸着条件を採用するのを前提として、基板表面に形成されるＩＴＯ膜の表面の１０点平均粗さ（ＲＺ値）が４．０ｎｍ以上１５．０ｎｍ未満であるものとした。
【０００６】
前提となる蒸着装置は、プラズマビーム発生部と、被蒸発物質をセットするハースと、このハースの周囲にハースと同軸上に配置される環状永久磁石及び環状電磁コイルとを備えたものとし、また前提となる蒸着条件は、被蒸発物質を酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）と酸化錫（ＳｎＯ２）との混合物とし、前記環状永久磁石によって形成される磁界に対し、前記環状電磁コイルによって形成される磁界を重畳し、この状態で前記プラズマビーム発生部からのプラズマビームを酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）と酸化錫（ＳｎＯ２）との混合物に照射するというものである。
【０００７】
また本発明に係るＩＴＯ膜の形成方法は、上記と同様の蒸着装置と蒸着条件を採用するのを前提として、プラズマビームを発生せしめるための放電電圧を７０Ｖ以上１００Ｖ未満とした。
【０００８】
放電電圧を７０Ｖ以上１００Ｖ未満とすることで、基板表面に形成されるＩＴＯ膜の表面の１０点平均粗さ（ＲＺ値）を４．０ｎｍ以上１５．０ｎｍ未満とすることができ、ＲＺ値を４．０ｎｍ以上１５．０ｎｍ未満とすることで、キャリア電子を捕獲する膜中の欠陥が少なくなり、膜の抵抗値を下げることが可能になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係るＩＴＯ膜を基板に形成するために用いる蒸着装置の全体構成を示す図であり、真空容器１は一側に排気口２を備えるとともに、他側にプラズマビーム発生部３を設けている。
【００１０】
本実施例に用いるプラズマビーム発生部３は複合陰極型と圧力勾配型のプラズマビーム発生機構を組み込んでいる。複合陰極型のプラズマビーム発生機構は、熱容量の小さな補助陰極に初期放電を集中させ、それを利用して主陰極を加熱し、主陰極を最終陰極として効率良くアーク放電を行うようにしたものであり、また圧力勾配型のプラズマビーム発生機構は、陰極と陽極（ハース）との間に中間電極を介在させ、陰極領域を１ｔｏｒｒ程度に、陽極領域を１０−４ｔｏｒｒ以上に保って放電を行うことで、陽極領域からのイオンの逆流による陰極の損傷を防ぎ、更にキャリヤガスのガス効率が高いため、大電流放電を可能としたものである。
【００１１】
このような、複合陰極型と圧力勾配型のプラズマビーム発生機構を備えたプラズマビーム発生部３は筒体４に熱シールド５を介して補助電極６が保持され、この補助電極６はＷ，Ｔａ，Ｍｏ等の高融点金属パイプ等を用いる。この補助電極６の後端にはＡｒ等のキャリヤガスをプラズマビーム発生部３内に送り込むパイプ７を接続している。
【００１２】
また、筒体４内の先部には円板状主電極８が取り付けられ、この主電極８中心の穴を貫通して補助電極６の先端が成膜室Ｓ側に伸び、更に、主電極８よりも成膜室Ｓ側寄りの部分には環状永久磁石を内蔵する第１の中間電極９（第１のグリッド）、コイルを内蔵する第２の中間電極１０（第２のグリッド）及びステアリングコイル１１が設けられ、陰極（主電極８）と第１，第２の中間電極９，１０との間には垂下抵抗器１２，１３を介して可変電圧型の主電源１４が接続される。
【００１３】
尚、主電源１４には補助放電電源１５と垂下抵抗器１６とがスイッチ１７を介して並列に接続され、また第２の中間電極１０に内蔵されるコイルは電源１８にて励磁され、ステアリングコイル１１は電源１９にて励磁される。
【００１４】
また、真空容器１内の底部には銅等の熱伝導率の良い導電材料からなる主ハース２０と補助ハース２１が配置されている。主ハース２０は前記主電源１４の正側に接続されるので、前記プラズマビーム発生部３に対して陽極を構成する。したがって、プラズマビーム発生部３で発生したプラズマビームは前記第１の中間電極９及び第２の中間電極１０にて収束され、ステアリングコイル１１によって真空容器１に導きかれ、主ハース２０に入射する。このプラズマビームが入射する主ハース２０の上面には被蒸発物質であるＩＴＯ（インジウム錫酸化物）タブレット２２をセットする凹部を形成している。
【００１５】
一方補助ハース２１は、主ハース２０と同様に銅等の熱伝導率の良い導電材料からなるとともに、主ハース２０を囲む環状容器内に環状の永久磁石２３とハースコイル２４とを同軸上に積層して設け、ハースコイル２４を可変電源２５に接続し、永久磁石２３によって形成される磁界に対し、ハースコイル２４によって形成される磁界を重畳するようにしている。例えば、永久磁石２３により発生する中心側の磁界とハースコイル２４の中心側の磁界とが同じ向きになるようにする。
【００１６】
また、真空容器１内の上部には基板Ｗを加熱するヒータ２６が配置され、更に図示しない移動機構にて基板Ｗは水平方向に移動可能とされている。
【００１７】
以上において、プラズマビーム発生部３で発生したプラズマビームを、主ハース２０の上面にセットしたＩＴＯタブレット２２に入射せしめ、図２に示すように、ＩＴＯタブレット２２から金属粒子を蒸発せしめるとともに蒸発した金属粒子をイオン化し、このイオン化した金属粒子に基板Ｗ表面で酸化反応を起こさせ、基板Ｗ表面にＩＴＯ膜２７を形成する。ここで、可変電源２５からハースコイル２４に流す電流値を変えることによって、イオン化した金属粒子の飛行パターンを調整することができ、基板Ｗ表面に均一な厚みのＩＴＯ膜２７を形成することができる。
【００１８】
尚、蒸着装置としては上記の構成のものに限らず、図３に示す構成のものでもよい。即ち、図３（ａ）は蒸着装置の概略構成を示す平面図、（ｂ）は概略構成を示す側面図であり、この蒸着装置は真空容器１内に回転体３０を設け、この回転体３０に基板Ｗを複数枚取り付けるとともに、真空容器１の天井部にプラズマビーム発生部３を、真空容器１内の側壁にハース２０を配置している。尚、ハースを設ける箇所は、上記の例に限らず、プラズマビーム発生部からのプラズマビームの延長線上であれば如何なる箇所でもよい。
【００１９】
次に、図１に示した蒸着装置を用いた具体的な実施例と比較例を説明する。
（実施例１）
条件
タブレット：Ｓｎを５ｗｔ％添加したＩＴＯ焼結体
基板：３０ｃｍ角、厚さ１．１ｍｍのカラーフィルタ付きソーダライムガラス基板
基板の加熱温度：２００℃
放電電圧：９８Ｖ
放電電流：１５０Ａ
成膜中圧力：２．０×１０−３ｔｏｒｒ
酸素分圧：０．６×１０−３ｔｏｒｒ
以上の条件で形成したＩＴＯ膜の特性
厚さ：２７９ｎｍ
１０点平均粗さ（ＲＺ値）：４．０ｎｍ
直線透過率：５５０ｎｍの波長の光に対し８５％
抵抗率：１．３０×１０−４Ω・ｃｍ
【００２０】
（実施例２）
条件
タブレット：Ｓｎを５ｗｔ％添加したＩＴＯ焼結体
基板：３０ｃｍ角、厚さ１．１ｍｍのカラーフィルタ付きソーダライムガラス基板
基板の加熱温度：２００℃
放電電圧：９０Ｖ
放電電流：１５０Ａ
成膜中圧力：１．８×１０−３ｔｏｒｒ
酸素分圧：０．９×１０−３ｔｏｒｒ
以上の条件で形成したＩＴＯ膜の特性
厚さ：２８０ｎｍ
１０点平均粗さ（ＲＺ値）：７．０ｎｍ
直線透過率：５５０ｎｍの波長の光に対し８６％
抵抗率：１．２０×１０−４Ω・ｃｍ
【００２１】
（実施例３）
条件
タブレット：Ｓｎを５ｗｔ％添加したＩＴＯ焼結体
基板：３０ｃｍ角、厚さ１．１ｍｍのカラーフィルタ付きソーダライムガラス基板
基板の加熱温度：２００℃
放電電圧：７０Ｖ
放電電流：１５０Ａ
成膜中圧力：３．５×１０−３ｔｏｒｒ
酸素分圧：１．２×１０−３ｔｏｒｒ
以上の条件で形成したＩＴＯ膜の特性
厚さ：２８５ｎｍ
１０点平均粗さ（ＲＺ値）：１３．０ｎｍ
直線透過率：５５０ｎｍの波長の光に対し８５％
抵抗率：１．４０×１０−４Ω・ｃｍ
【００２２】
（比較例１）
条件
タブレット：Ｓｎを５ｗｔ％添加したＩＴＯ焼結体
基板：３０ｃｍ角、厚さ１．１ｍｍのカラーフィルタ付きソーダライムガラス基板
基板の加熱温度：２００℃
放電電圧：６０Ｖ
放電電流：１５０Ａ
成膜中圧力：４．０×１０−３ｔｏｒｒ
酸素分圧：２．０×１０−３ｔｏｒｒ
以上の条件で形成したＩＴＯ膜の特性
厚さ：２８３ｎｍ
１０点平均粗さ（ＲＺ値）：１５．０ｎｍ
直線透過率：５５０ｎｍの波長の光に対し８３％
抵抗率：１．７０×１０−４Ω・ｃｍ
【００２３】
（比較例２）
条件
タブレット：Ｓｎを５ｗｔ％添加したＩＴＯ焼結体
基板：３０ｃｍ角、厚さ１．１ｍｍのカラーフィルタ付きソーダライムガラス基板
基板の加熱温度：２００℃
放電電圧：１０５Ｖ
放電電流：１５０Ａ
成膜中圧力：０．６×１０−３ｔｏｒｒ
酸素分圧：０．３×１０−３ｔｏｒｒ
以上の条件で形成したＩＴＯ膜の特性
厚さ：２８３ｎｍ
１０点平均粗さ（ＲＺ値）：２．０ｎｍ
直線透過率：５５０ｎｍの波長の光に対し８６％
抵抗率：１．９０×１０−４Ω・ｃｍ
【００２４】
ここで、１０点平均粗さ（ＲＺ値）とは図４（説明を分りやすくするため、ＩＴＯ膜の凹凸を誇張して示す）に示すように、
Ｌ：基準長さ
Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ７，Ｒ９  ：基準長さＬに対応する抜取り部分の最高から５番目までの山頂の標高
Ｒ２，Ｒ４，Ｒ６，Ｒ８，Ｒ１０：基準長さＬに対応する抜取り部分の最深から５番目までの谷底の標高
ＲＺ値＝｛（Ｒ１＋Ｒ３＋Ｒ５＋Ｒ７＋Ｒ９）−（Ｒ２＋Ｒ４＋Ｒ６＋Ｒ８＋Ｒ１０）｝／５
で表わされる。
【００２５】
図５は上記の実施例と比較例に基づいて作成した抵抗率（Ω・ｃｍ）とＲＺ値との関係を示すグラフであり、このグラフから明らかなように、液晶ディスプレイ用カラーフィルター基板に形成される透明電極として要求される抵抗率を満足するには、ＲＺ値を４．０ｎｍ以上１５．０ｎｍ未満にすべきことが分る。
【００２６】
図６はＲＺ値と放電電圧との関係を示すグラフであり、このグラフから明らかなように、ＲＺ値を４．０ｎｍ以上１５．０ｎｍ未満にするには、放電電圧を７０Ｖ以上１００Ｖ未満にすべきことが分る。
【００２７】
次に、Ｓｎ／Ｉｎの平均値と標準偏差及び抵抗率の平均値と標準偏差について、図１に示した本発明に係る装置（補助ハース有り）と従来装置（補助ハースなし）を用いて成膜した場合を以下の（表１）及び（表２）に示す。尚、成膜条件は以下の通りとし、基板１０枚を５分毎に一定速度で移動させた。
条件
タブレット：Ｓｎを５ｗｔ％添加したＩＴＯ焼結体
基板：３０ｃｍ角、厚さ１．１ｍｍのカラーフィルタ付きソーダライムガラス基板
基板の加熱温度：２００℃
放電電圧：７０Ｖ〜１００Ｖ（９０Ｖ）
放電電流：１５０Ａ
放電ガス：Ａｒ（３０ｓｃｃｍ）
反応ガス：Ｏ２（５０ｓｃｃｍ）
【００２８】
【表１】
0003573234.tif 000002
【００２９】
【表２】
0003573234.tif 000003
【００３０】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、蒸着装置として、プラズマビーム発生部と、被蒸発物質をセットするハースと、このハースの周囲にハースと同軸上に配置される環状永久磁石及び環状電磁コイルとを備え、更にプラズマ発生源として複合陰極型と圧力勾配型を組合せるとともに、プラズマ修正機能付きのハースを使用したので、ＩＴＯソース直上での電流密度が高くなり、イオン密度を高める（１０１１／ＣＣ以上）ことができ、またプラズマ中での膜構成原子及び分子の活性度が高くなり、基板上での酸化反応（膜形成）が十分になされる。
【００３１】
特に、プラズマビームを発生せしめるための放電電圧を７０Ｖ以上１００Ｖ未満と低く設定することで、プラスイオンによる膜成長面へのダメージを小さくしかつプラスイオンの適度の打ち込みが行われる結果、緻密で結晶粒子同士の結合が強固で、結晶の粒径が大きく、したがってキャリア電子を捕獲する膜中の欠陥が少ない表面粗さ（ＲＺ値）が４．０ｎｍ以上１５．０ｎｍ未満のＩＴＯ膜を得ることができる。
【００３２】
そして、上記のＩＴＯ膜は薄く、更に（表１）及び（表２）に示すように均質で且つ低抵抗であるため、基板に対して電流が平行に流れる液晶ディスプレー等に適用して極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＩＴＯ膜を基板に形成するために用いる蒸着装置の全体構成を示す図
【図２】ＩＴＯタブレットからの金属粒子の蒸発状態を示す図
【図３】（ａ）は別実施例に係る蒸着装置の概略構成を示す平面図、（ｂ）は同蒸着装置の概略構成を示す側面図
【図４】１０点平均粗さ（ＲＺ値）の説明に用いる図
【図５】抵抗率と１０点平均粗さ（ＲＺ値）との関係を示すグラフ
【図６】１０点平均粗さ（ＲＺ値）と放電電圧との関係を示すグラフ
【符号の説明】
１…真空容器、３…プラズマビーム発生部、６…補助電極、８…主電極、９…第１の中間電極、１０…第２の中間電極、１１…ステアリングコイル、１４…主電源、２０…主ハース、２１…補助ハース、２２…ＩＴＯタブレット、２３…永久磁石、２４…ハースコイル、２７…ＩＴＯ膜、Ｗ…基板。
【図１】
0003573234.tif 000004
【図２】
0003573234.tif 000005
【図３】
0003573234.tif 000006
【図４】
0003573234.tif 000007
【図５】
0003573234.tif 000008
【図６】
0003573234.tif 000009