(57)【要約】  第１の酸化インジウム系薄膜上と、この第１の酸化インジウム系薄膜上に積層された第２の酸化インジウム系薄膜と、を有する反射防止膜の成膜方法であって、酸素ガス、水素ガス、水蒸気の群から選択される１種、２種または３種を含む第１の反応性ガス中にて第１の酸化インジウム系ターゲットを用いたスパッタリングを行うことにより、第１の酸化インジウム系薄膜を成膜する第１の成膜工程と；前記第１の酸化インジウム系薄膜上に、酸素ガス、水素ガス、水蒸気の群から選択される１種、２種または３種を含み、かつ前記第１の反応性ガスとは異なる組成の第２の反応性ガス中にて第２の酸化インジウム系ターゲットを用いたスパッタリングを行うことにより、第２の酸化インジウム系薄膜を成膜する第２の成膜工程と；を備える。
2010044265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の酸化インジウム系薄膜上と、この第１の酸化インジウム系薄膜上に積層された第２の酸化インジウム系薄膜と、を有する反射防止膜の成膜方法であって、
酸素ガス、水素ガス、水蒸気の群から選択される１種、２種または３種を含む第１の反応性ガス中にて第１の酸化インジウム系ターゲットを用いたスパッタリングを行うことにより、第１の酸化インジウム系薄膜を成膜する第１の成膜工程と；
前記第１の酸化インジウム系薄膜上に、酸素ガス、水素ガス、水蒸気の群から選択される１種、２種または３種を含み、かつ前記第１の反応性ガスとは異なる組成の第２の反応性ガス中にて第２の酸化インジウム系ターゲットを用いたスパッタリングを行うことにより、第２の酸化インジウム系薄膜を成膜する第２の成膜工程と；
を備えることを特徴とする反射防止膜の成膜方法。
【請求項２】
前記第２の反応性ガスは、前記第１の反応性ガスと水素ガスの含有率が異なることを特徴とする請求項１に記載の反射防止膜の成膜方法。
【請求項３】
前記第２の反応性ガスは、前記第１の反応性ガスと水蒸気の含有率が異なることを特徴とする請求項１に記載の反射防止膜の成膜方法。
【請求項４】
前記第２の酸化インジウム系ターゲットは、前記第１の酸化インジウム系ターゲットと同一であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の反射防止膜の成膜方法。
【請求項５】
前記第２の成膜工程は、前記第１の成膜工程と同一の真空槽内にて、前記第１の反応性ガスを前記第２の反応性ガスに置換して行うことを特徴とする請求項１に記載の反射防止膜の成膜方法。
【請求項６】
前記第１の酸化インジウム系ターゲット及び前記第２の酸化インジウム系ターゲットは、スズ添加酸化インジウム系ターゲット、チタン添加酸化インジウム系ターゲットまたは亜鉛添加酸化インジウム系ターゲットであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の反射防止膜の成膜方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の反射防止膜の成膜方法により得られた反射防止膜であって、
第１の酸化インジウム系薄膜と；
この第１の酸化インジウム系薄膜上に積層され該第１の酸化インジウム系薄膜とは屈折率が異なる第２の酸化インジウム系薄膜と；
を備えていることを特徴とする反射防止膜。
【請求項８】
前記第１の酸化インジウム系薄膜及び前記第２の酸化インジウム系薄膜のうち少なくとも一方は、比抵抗が５×１０２μΩ・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の反射防止膜。
【請求項９】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の反射防止膜の成膜方法に用いられる成膜装置であって、
真空容器と；
この真空容器内にターゲットを保持するターゲット保持手段と；
前記ターゲットにスパッタ電圧を印加する電源と；
を備え、
前記真空容器は、水素ガス導入手段、酸素ガス導入手段、水蒸気導入手段のうち２つ以上を備えていることを特徴とする成膜装置。
【請求項１０】
前記ターゲット保持手段には、前記ターゲットの表面において強度の最大値が６００ガウス以上の水平磁界を発生させる磁界発生手段が設けられていることを特徴とする請求項９記載の成膜装置。
【請求項１１】
前記真空容器内には、軸を中心として回転するとともに、その外周面に複数の基材を着脱可能に支持する回転体と、この回転体に支持された前記複数の基材のうち１つ以上の基材各々に対向する複数の前記ターゲット保持手段と、が設けられ；
前記回転体をその軸を中心として回転させながら、前記ターゲット保持手段に保持されるターゲットを用いてスパッタリングを行うことにより、前記各基材上に組成の異なる複数種の膜が成膜されることを特徴とする請求項９または１０の１項に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射防止膜の成膜方法及び反射防止膜並びに成膜装置に関し、更に詳しくは、フラットパネルディスプレイ（FPD:Flat Panel Display）の表示面、タッチパネル等の操作面、太陽電池の受光面等に好適に用いられる反射防止膜の成膜方法及び反射防止膜並びに成膜装置に関する。
本願は、２００８年１０月１７日に、日本に出願された特願２００８−２６８７６９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）、タッチパネル、太陽電池等においては、反射防止用に様々な反射防止膜が用いられている。
従来より用いられている反射防止膜としては、透明基板上に高屈折率層や低屈折率層を順次積層した多層構造の反射防止膜が提案されている。
このような反射防止膜では、高屈折率層には、例えば、ＴｉＯ２（屈折率：２．３〜２．５５）やＺｒＯ２（屈折率：２．０５〜２．１５）等が、また、低屈折率層としては、例えば、ＳｉＯ２（屈折率：１．４５〜１．４６）等が用いられている（特許文献１、２）。【０００３】
このような反射防止膜では、高屈折率層や低屈折率層の膜厚や材質を変えることにより、所望の反射防止性能を得ることができる。
このような反射防止膜は、透明基板上に、ＳｉＯ２等の低屈折率材料のターゲットを用いたスパッタリングにより低屈折率層を成膜し、次いで、この低屈折率層上に、ＴｉＯ２やＺｒＯ２等の高屈折率材料のターゲットを用いたスパッタリングにより高屈折率層を成膜することにより得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１３０３０７号公報
【特許文献２】特開平８−７５９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の多層構造の反射防止膜をスパッタリングで成膜するためには、各層毎に異なるターゲットを用意して成膜を行う必要がある。すなわち、ＴｉＯ２ターゲットとＳｉＯ２ターゲットとを順番にスパッタして成膜を行うか、もしくは酸素ガス等の反応性ガスを導入しながらＴｉターゲットとＳｉターゲットとを順番にスパッタして成膜を行う必要がある。【０００６】
一方、ＴｉターゲットとＳｉターゲットとを酸素ガス等の反応性ガスを導入しながらスパッタして成膜する場合、多量の酸素ガスを導入する必要があるため、金属酸化物からなる透明導電膜を成膜する雰囲気と同じ雰囲気では成膜することができないという問題点があった。【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、スパッタリングを行う成膜室への基板の搬入及び同成膜室からの基板の搬出を伴うことなく、同一の成膜室においてスパッタリングを行うことにより、所望の反射防止性能を有し、かつ、透明導電膜としても機能する酸化インジウム系の反射防止膜を得ることが可能な反射防止膜の成膜方法の提供を目的とする。
また、所望の反射防止性能を有し、かつ、透明導電膜としても機能する酸化インジウム系反射防止膜の提供を目的とする。【０００８】
また、相互に屈折率の異なる複数の屈折率層が積層された反射防止膜を、１つの装置にて成膜することを可能とする成膜装置の提供を目的とする。さらには、同じ酸化インジウム系のターゲットを使用し、導入する酸素ガス、水素ガスまたは水蒸気の分圧比を調整してスパッタすることにより、相互に屈折率の異なる複数の屈折率層が積層された反射防止膜を成膜することができる成膜装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、酸化インジウム系の透明導電膜を用いた反射防止膜の成膜方法について鋭意検討を行った結果、酸化インジウムからなるターゲットを用いて、スパッタ法により屈折率の異なる複数の屈折率層を積層してなる酸化インジウム系反射防止膜を成膜する際に、酸素ガス、水素ガス、水蒸気の群から選択される１種、２種または３種を含む反応性ガス中のそれぞれのガスの比率を変えてスパッタを行うこととすれば、第１の酸化インジウム系薄膜上に屈折率の異なる第２の酸化インジウム系薄膜を積層した所望の反射性能を有する反射防止膜を効率的に成膜することができることを見出し、本発明を完成するに至った。【００１０】
すなわち、本発明の一態様に係る反射防止膜の成膜方法は、第１の酸化インジウム系薄膜上と、この第１の酸化インジウム系薄膜上に積層された第２の酸化インジウム系薄膜とを有する反射防止膜の成膜方法であって、酸素ガス、水素ガス、水蒸気の群から選択される１種、２種または３種を含む第１の反応性ガス中にて第１の酸化インジウム系ターゲットを用いたスパッタリングを行うことにより、第１の酸化インジウム系薄膜を成膜する第１の成膜工程と；前記第１の酸化インジウム系薄膜上に、酸素ガス、水素ガス、水蒸気の群から選択される１種、２種または３種を含み、かつ前記第１の反応性ガスとは異なる組成の第２の反応性ガス中にて第２の酸化インジウム系ターゲットを用いたスパッタリングを行うことにより、第２の酸化インジウム系薄膜を成膜する第２の成膜工程と；を備える。【００１１】
上記製造方法では、第１の成膜工程において、酸素ガス、水素ガス、水蒸気の群から選択される１種、２種または３種を含む第１の反応性ガス中にて第１の酸化インジウム系ターゲットを用いたスパッタリングを行うことにより、第１の酸化インジウム系薄膜を成膜する。さらに、第２の成膜工程において、酸素ガス、水素ガス、水蒸気の群から選択される１種、２種または３種を含み、かつ前記第１の反応性ガスと異なる組成の第２の反応性ガス中にて第２の酸化インジウム系ターゲットを用いたスパッタリングを行うにより、第２の酸化インジウム系薄膜を成膜する。
したがって、上記製造方法によれば、酸化インジウム系ターゲットを使用して、屈折率の異なる複数の屈折率層を積層することが可能になり、その結果、所望の反射防止性能を有する反射防止膜を効率的に成膜することが可能になる。【００１２】
前記第２の反応性ガスは、前記第１の反応性ガスと水素ガスの含有率が異なることが好ましい。
前記第２の反応性ガスは、前記第１の反応性ガスと水蒸気の含有率が異なることが好ましい。
前記第２の酸化インジウム系ターゲットは、前記第１の酸化インジウム系ターゲットと同一であることが好ましい。
前記第２の成膜工程は、前記第１の成膜工程と同一の真空槽内にて、前記第１の反応性ガスを前記第２の反応性ガスに置換して行うことが好ましい。
前記第１の酸化インジウム系ターゲット及び前記第２の酸化インジウム系ターゲットは、スズ添加酸化インジウム系ターゲット、チタン添加酸化インジウム系ターゲットまたは亜鉛添加酸化インジウム系ターゲットであることが好ましい。【００１３】
本発明の一態様に係る反射防止膜は、上記反射防止膜の成膜方法により得られた反射防止膜であって、第１の酸化インジウム系薄膜と；この第１の酸化インジウム系薄膜上に積層され該第１の酸化インジウム系薄膜とは屈折率が異なる第２の酸化インジウム系薄膜と；を備えている。
上記反射防止膜によれば、第１の酸化インジウム系薄膜と、この第１の酸化インジウム系薄膜上に積層され該第１の酸化インジウム系薄膜と屈折率が異なる第２の酸化インジウム系薄膜とが設けられているので、屈折率の異なる複数の屈折率層が積層され、所望の反射防止性能を有する酸化インジウム系の反射防止膜を提供することが可能になる。【００１４】
前記第１の酸化インジウム系薄膜及び前記第２の酸化インジウム系薄膜のうち少なくとも一方は、比抵抗が５×１０２μΩ・ｃｍ以下であることが好ましい。【００１５】
本発明の一態様に係る成膜装置は、上記反射防止膜の成膜方法に用いられる成膜装置であって、真空容器と；この真空容器内にターゲットを保持するターゲット保持手段と；前記ターゲットにスパッタ電圧を印加する電源と；を備え、前記真空容器は、水素ガス導入手段、酸素ガス導入手段、水蒸気導入手段のうち２つ以上を備えている。【００１６】
上記成膜装置によれば、真空容器が、水素ガス導入手段、酸素ガス導入手段、水蒸気導入手段のうち２つ以上を備えているため、酸化インジウム系材料からなるターゲットを用いて、スパッタ法により基板上に屈折率の異なる複数の屈折率層を積層する際の雰囲気を、Ｉｎ２Ｏ３の結晶格子の結合を阻害する水蒸気（Ｈ２Ｏ）雰囲気とすることが可能になる。よって、所望の反射防止性能を有する反射防止膜を、酸化インジウム系材料からなるターゲットを用いて１つの装置により成膜することが可能となる。【００１７】
また、酸化インジウム系材料からなる一種類のターゲットを使用し、導入する酸素ガス、水素ガスまたは水蒸気の分圧比を調整するのみで、屈折率の異なる複数の屈折率層が積層された反射防止膜を容易に成膜することが可能になる。さらに、従来の成膜速度以上にて成膜することが可能になる。【００１８】
前記ターゲット保持手段には、前記ターゲットの表面において強度の最大値が６００ガウス以上の水平磁界を発生させる磁界発生手段が設けられていることが好ましい。
さらに、前記真空容器内には、軸を中心として回転するとともに、その外周面に複数の基材を着脱可能に支持する回転体と、この回転体に支持された前記複数の基材のうち１つ以上の基材各々に対向する複数の前記ターゲット保持手段と、が設けられ；前記回転体をその軸を中心として回転させながら、前記ターゲット保持手段に保持されるターゲットを用いてスパッタリングを行うことにより、前記各基材上に組成の異なる複数種の膜が成膜されてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一態様に係る反射防止膜の成膜方法によれば、酸素ガス、水素ガス、水蒸気の群から選択される１種、２種または３種を含む第１の反応性ガス中にて第１の酸化インジウム系ターゲットを用いたスパッタリングを行うことにより、第１の酸化インジウム系薄膜を成膜する第１の成膜工程と；前記第１の酸化インジウム系薄膜上に、酸素ガス、水素ガス、水蒸気の群から選択される１種、２種または３種を含み前記第１の反応性ガスと異なる組成の第２の反応性ガス中にて第２の酸化インジウム系ターゲットを用いたスパッタリングを行うことにより、第２の酸化インジウム系薄膜を成膜する第２の成膜工程と；を有するので、酸化インジウム系ターゲットを使用して、屈折率の異なる複数の屈折率層を容易に積層することができる。その結果、所望の反射防止性能を有する反射防止膜を効率的に成膜することができる。【００２０】
本発明の一態様に係る反射防止膜によれば、第１の酸化インジウム系薄膜と、この第１の酸化インジウム系薄膜上に積層され該第１の酸化インジウム系薄膜と屈折率が異なる第２の酸化インジウム系薄膜と、を備えたので、屈折率の異なる複数の屈折率層が積層され、所望の反射防止性能を有する酸化インジウム系の反射防止膜を提供することができる。【００２１】
本発明の一態様に係る成膜装置によれば、真空容器と、この真空容器内にターゲットを保持するターゲット保持手段と、前記ターゲットにスパッタ電圧を印加する電源とを備え、前記真空容器は、水素ガス導入手段、酸素ガス導入手段、水蒸気導入手段のうち２つ以上を備えているので、酸化インジウム系材料からなるターゲットを用いて、スパッタ法により基板上に屈折率の異なる複数の屈折率層を積層する際の雰囲気を変更することができる。したがって、所望の反射防止性能を有する反射防止膜を、酸化インジウム系材料からなるターゲットを用いて１つの装置により成膜することができる。【００２２】
また、酸化インジウム系材料からなる一種類のターゲットを使用し、導入する酸素ガス、水素ガスまたは水蒸気の分圧比を調整するのみで、屈折率の異なる複数の屈折率層を積層してなる反射防止膜を、容易に成膜することができる。さらに、従来の成膜速度以上にて成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る反射防止膜の一例を示す断面図。
【図２】同実施形態に係る反射防止膜の変形例を示す断面図。
【図３】同実施形態に係る反射防止膜の成膜に用いられるスパッタ装置の一例を示す概略構成図。
【図４】図３のスパッタ装置を構成する成膜室の主要部を示す断面図。
【図５】無加熱成膜におけるＨ２Ｏガス（水蒸気）の効果を示すグラフ。
【図６】反射防止膜の反射率のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図７】加熱成膜におけるＨ２ガスの効果を示すグラフ。
【図８】本発明の第２実施形態に係る反射防止膜の成膜に用いられるスパッタ装置を構成する成膜室の主要部を示す断面図。
【図９】本発明の第３実施形態に係るスパッタ装置を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明に係る反射防止膜の成膜方法及び反射防止膜並びに成膜装置の実施形態について説明する。
なお、この実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００２５】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る反射防止膜を示す断面図である。この反射防止膜１は、透明基板２の表面２ａに成膜され、積層構造を有する。反射防止膜１では、透明基板２の表面２ａ側から外方に向かって屈折率が順次小さくなるように、屈折率の異なる複数の酸化インジウム系薄膜、例えば高屈折率の透明膜１１及び低屈折率の透明膜１２が積層されている。
【００２６】
これらの酸化インジウム系薄膜としては、例えば、Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３−ＴｉＯ２、Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ等を主成分とする酸化インジウム系材料が好適に用いられる。
【００２７】
例えば、スズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）を用いた積層構造の場合、屈折率が例えば１．９６等の低屈折率の透明膜１２は、スズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）をターゲットとして、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気または酸素を含むアルゴン（Ａｒ＋Ｏ２）雰囲気下にて成膜することにより得られる。
また、屈折率が例えば２．２５等の高屈折率の透明膜１１は、上記のスズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）をターゲットとして、水素ガス（Ｈ２）と酸素ガス（Ｏ２）雰囲気または水蒸気（Ｈ２Ｏ）雰囲気下にて成膜することにより得られる。
【００２８】
これらの酸化インジウム系薄膜のうち少なくとも一方、例えば高屈折率の透明膜１１及び低屈折率の透明膜１２のうち少なくとも一方の比抵抗は、５．０×１０２μΩ・ｃｍ以下であることが好ましい。
このように、透明膜１１、１２のうちの少なくとも一方の比抵抗を５．０×１０２μΩ・ｃｍ以下とすることにより、この透明膜に透明導電膜としての機能を付与することができる。
【００２９】
図２は本実施形態に係る反射防止膜の変形例を示す断面図であり、高屈折率の透明膜１１または低屈折率の透明膜１２の比抵抗が高い場合には、透明膜１１，１２の膜厚を厚くするＡＲ設計により、低抵抗化が可能である。このような構成とすることにより、反射防止膜１に透明導電膜の機能を付与することができる。
【００３０】
図３は、本実施形態に係る反射防止膜の成膜に用いられるスパッタ装置（成膜装置）を示す概略構成図であり、図４は同スパッタ装置の成膜室の主要部を示す断面図である。
このスパッタ装置２１は、インターバック式のスパッタ装置であり、例えば、ガラス基板（図示せず）等の基板を搬入／搬出する仕込み／取り出し室２２と、上記の基板上に酸化インジウム系反射防止膜を成膜する成膜室（真空容器）２３と、を備えている。仕込み／取り出し室２２には、この室内を粗真空引きするロータリーポンプ等の粗引き排気手段２４が設けられている。また、仕込み／取り出し室２２の室内には、基板を保持・搬送するための基板トレイ２５が移動可能に配置されている。
【００３１】
成膜室２３の一方の側面２３ａには、基板２６を加熱するヒーター３１が縦型に設けられ、他方の側面２３ｂには、酸化インジウム系材料のターゲット２７を保持し所望のスパッタ電圧を印加するカソード（ターゲット保持手段）３２が縦型に設けられている。さらに、成膜室２３には、この室内を高真空引きするターボ分子ポンプ等の高真空排気手段３３と、ターゲット２７にスパッタ電圧を印加する電源３４と、この室内にガスを導入するガス導入手段３５と、が設けられている。
【００３２】
カソード３２は、板状の金属プレートからなるもので、ターゲット２７をロウ材等でボンディング（固定）により固定する。
電源３４は、ターゲット２７にスパッタ電圧を印加する。この電源３４としては、特に限定されるものではなく、直流（ＤＣ）電源、交流（ＡＣ）電源、高周波（ＲＦ）電源、ＤＣ電源＋ＲＦ電源等を適宜用いることができる。ここでは電源３４として直流（ＤＣ）電源（図示略）が用いられている。
ガス導入手段３５は、Ａｒ等のスパッタガスを導入するスパッタガス導入手段３５ａと、水素ガスを導入する水素ガス導入手段３５ｂと、酸素ガスを導入する酸素ガス導入手段３５ｃと、水蒸気を導入する水蒸気導入手段３５ｄと、を備えている。
【００３３】
なお、このガス導入手段３５において、水素ガス導入手段３５ｂ、酸素ガス導入手段３５ｃ、および水蒸気導入手段３５ｄについては、必要に応じて選択使用すればよい。例えば、水素ガス導入手段３５ｂと酸素ガス導入手段３５ｃとにより構成されるガス導入手段３５や、水素ガス導入手段３５ｂと水蒸気導入手段３５ｄとにより構成されるガス導入手段３５のように、ガス導入手段３５を２つの手段により構成してもよい。
【００３４】
次に、上記のスパッタ装置２１を用いて透明基板２上に酸化インジウム系の反射防止膜１及び透明導電膜３を順次成膜する方法について説明する。
ここでは、透明基板２として無アルカリガラス基板を用い、反射防止膜１として、Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３−ＴｉＯ２、Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ等の酸化インジウム系材料からなる２層構造のものを用いた場合について説明する。
【００３５】
＜反射防止膜の成膜＞
（ａ）高屈折率透明膜の成膜
高屈折率の透明膜１１を成膜するために、酸化インジウム系のターゲット２７をカソード３２にロウ材等でボンディングして固定する。ここで用いられるターゲット材としては、酸化インジウム系材料、例えば、酸化スズ（ＳｎＯ２）を１．０〜４０．０ｗｔ％添加したスズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）を０．１〜１０．０ｗｔ％添加したチタン添加酸化インジウム、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を１．０〜２０．０ｗｔ％添加した亜鉛添加酸化インジウム等が挙げられる。
【００３６】
次いで、基板２６を仕込み／取り出し室２２の基板トレイ２５に収納した状態で、仕込み／取り出し室２２及び成膜室２３を粗引き排気手段２４で粗真空引きする。仕込み／取り出し室２２及び成膜室２３が所定の真空度、例えば０．２７Ｐａ（２．０×１０−３Ｔｏｒｒ）となった後に、基板２６を仕込み／取り出し室２２から成膜室２３に搬入する。この基板２６を、設定がオフになった状態のヒーター３１の前に配置し、この基板２６をターゲット２７に対向させる。この基板２６を常温から６００℃の温度範囲内となるようにヒーター３１により加熱する。
【００３７】
次いで、成膜室２３を高真空排気手段３３で高真空引きする。成膜室２３が所定の高真空度、例えば２．７×１０−４Ｐ ａ （２．０×１０−６Ｔｏｒｒ）となった後に、この成膜室２３内へ、以下の（１）〜（５）のいずれかに従ってガスを導入する。
（１）水蒸気導入手段３５ｄによるＨ２Ｏガス（水蒸気）の導入［導入ガス：１種類］。
（２）水素ガス導入手段３５ｂによるＨ２ガスの導入［導入ガス：１種類］。
（３）水蒸気導入手段３５ｄによるＨ２Ｏガス（水蒸気）の導入、及び、水素ガス導入手段３５ｂによるＨ２ガスの導入［導入ガス：２種類］。
（４）水蒸気導入手段３５ｄによるＨ２Ｏガス（水蒸気）の導入、及び、酸素ガス導入手段３５ｃによるＯ２ガスの導入［導入ガス：２種類］。
（５）水蒸気導入手段３５ｄによるＨ２Ｏガス（水蒸気）の導入、水素ガス導入手段３５ｂによるＨ２ガスの導入、及び、酸素ガス導入手段３５ｃによるＯ２ガスの導入［導入ガス：３種類］。
上述したガスの導入により成膜室２３内を５種類のガス雰囲気、すなわち、Ｈ２Ｏガスの雰囲気、Ｈ２ガスの雰囲気、Ｈ２ＯガスとＨ２ガスとの雰囲気、Ｈ２ＯガスとＯ２ガスとの雰囲気、及びＨ２ＯガスとＨ２ガスとＯ２ガスとの雰囲気、のいずれかとすることができる。
【００３８】
次いで、電源３４によりターゲット２７にスパッタ電圧を印加する。
このスパッタ電圧は２５０Ｖ以下であることが好ましい。放電電圧を下げることにより、反応性の高い高密度プラズマを作製することができ、ガスをスパッタ粒子に対し意図した結合をさせることが可能になる。
上記では、直流電圧に高周波電圧を重畳したスパッタ電圧を用いてもよい。直流電圧に高周波電圧を重畳することで、放電電圧をさらに下げることができる。
スパッタ電圧印加により、基板２６上にプラズマが発生し、このプラズマにより励起されたＡｒ等のスパッタガスのイオンがターゲット２７に衝突する。この衝突によりターゲット２７からＩｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３−ＴｉＯ２、Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ等の酸化インジウム系材料を構成する原子を飛び出させて、基板２６上に酸化インジウム系材料からなる透明膜を成膜する。
【００３９】
この成膜の過程では、成膜室２３内が、前述した５種類のガス雰囲気、すなわち、Ｈ２Ｏガスの雰囲気、Ｈ２ガスの雰囲気、Ｈ２ＯガスとＨ２ガスとの雰囲気、Ｈ２ＯガスとＯ２ガスとの雰囲気、Ｈ２ＯガスとＨ２ガスとＯ２ガスとの雰囲気、の何れかとなる。したがって、上記のような雰囲気下にてスパッタを行えば、酸化インジウム結晶中の酸素空孔の数が制御されて、高屈折率側にシフトした所望の高屈折率（例えば２．３前後）、及び所望の比抵抗（導電率）を有する透明膜１１が得られる。
【００４０】
このとき、Ｈ２ガス分圧が、０．５×１０−５Ｔｏｒｒ以上であり、Ｏ２ガス分圧が０．５×１０−５Ｔｏｒｒ以上であるという条件を満たすことで、屈折率が２．３前後の透明膜１１が得られる。
また、Ｈ２ガス分圧が、０．５×１０−５Ｔｏｒｒ以上であり、Ｈ２Ｏガス分圧が０．５×１０−５Ｔｏｒｒ以上であるという条件を満たすことで、屈折率が２．３前後の透明膜１１が得られる。
Ｈ２Ｏガス分圧が１．０×１０−５Ｔｏｒｒ以上であるという条件を満たすことで、屈折率が２．３前後の透明膜１１が得られる。
【００４１】
このように、成膜室２３内を、前述した５種類のガス雰囲気、すなわち、Ｈ２Ｏガスの雰囲気、Ｈ２ガスの雰囲気、Ｈ２ＯガスとＨ２ガスの雰囲気、Ｈ２ＯガスとＯ２ガスの雰囲気、Ｈ２ＯガスとＨ２ガスとＯ２ガスの雰囲気、のいずれにするかによって、得られる透明膜１１の比抵抗（導電率）も変化する。Ｈ２Ｏガスの分圧、Ｈ２ガスとＯ２ガスとの分圧、Ｈ２ガスとＨ２Ｏガスとの分圧、Ｏ２ガスとＨ２Ｏガスとの分圧、又はＯ２ガスとＨ２ガスとＨ２Ｏガスとの分圧、を調整することで、酸素空孔が最適化されて、導電性を有する透明膜１１を得ることができる。導電性を必要としない場合は、他の条件を満たせばいずれであってもよい。
このように、Ｈ２Ｏガス、Ｈ２ガス＋Ｏ２ガス、Ｈ２ガス＋Ｈ２Ｏガス、Ｏ２ガス＋Ｈ２Ｏガス、又はＯ２ガス＋Ｈ２ガス＋Ｈ２Ｏの雰囲気下で成膜された高屈折率の透明膜１１は、比抵抗が低いので透明導電膜を兼ねることができる。この場合、透明導電膜３は不要になる。
【００４２】
（ｂ）低屈折率透明膜の成膜
成膜室２３内に酸化インジウム系のターゲット２７を残したままの状態で、この成膜室２３に、スパッタガス導入手段３５ａによりＡｒガスを導入するか、あるいは、スパッタガス導入手段３５ａ及び酸素ガス導入手段３５ｃによりＡｒガス及びＯ２ガスを導入することにより、この成膜室２３内をＡｒガス雰囲気またはＯ２ガスを含むＡｒガス（Ａｒ＋Ｏ２）雰囲気とする。
【００４３】
低屈折率透明膜を成膜する際、高屈折率透明膜と同一の酸化インジウム系のターゲット２７を用い、成膜時の雰囲気をＡｒガス雰囲気またはＯ２ガスを含むＡｒガス（Ａｒ＋Ｏ２）雰囲気とする。これにより、所望の低屈折率透明膜が成膜される。
【００４４】
この成膜の過程では、成膜室２３内の雰囲気がＡｒガス雰囲気またはＯ２ガスを含むＡｒガス（Ａｒ＋Ｏ２）雰囲気となる。この雰囲気下にてスパッタを行えば、酸化インジウム結晶中の酸素空孔の数が制御されて、所望の低屈折率（例えば２．０前後）、及び所望の比抵抗（導電率）を有する透明膜１２が得られる。
【００４５】
なお、この透明膜１２の屈折率をシフトさせたい場合、成膜の際の雰囲気を、Ａｒガス雰囲気またはＯ２ガスを含むＡｒガス（Ａｒ＋Ｏ２）雰囲気から、ＡｒガスまたはＯ２ガスを含むＡｒガスに、Ｈ２ガスおよび／またはＨ２Ｏガス（水蒸気）を加えた雰囲気とすればよい。
これは、成膜室２３への、水素ガス導入手段３５ｂによるＨ２ガスの導入、及び水蒸気導入手段３５ｄによるＨ２Ｏガス（水蒸気）の導入、のいずれかー方、あるいは双方を行うことにより、実現することができる。
なお、この成膜室２３内には、Ｈ２ガスおよび／またはＨ２Ｏガスも含まれているので、Ｈ２ガス、Ｈ２Ｏガス（水蒸気）、Ａｒ＋Ｏ２ガス各々の分圧を制御することで、得られる透明膜の屈折率や比抵抗（導電率）を制御することができる。
【００４６】
次に、高比抵抗かつ低屈折率の透明膜１２上に透明導電膜３を成膜する方法について説明する。
【００４７】
＜透明導電膜の成膜＞
透明導電膜３の成膜においては、上記の酸化インジウム系のターゲット２７を用い、上記の反射防止膜と同様に、基板２６の温度を１００℃〜６００℃の温度範囲内とする。また、成膜室２３には、スパッタガス導入手段１５ａによりＡｒ等のスパッタガスを導入するとともに、水素ガス導入手段１５ｂ、酸素ガス導入手段１５ｃ、水蒸気導入手段１５ｄのうちいずれか１つ、２つまたは３つを用いて、水素ガス、酸素ガス、水蒸気の群から選択される１種、２種または３種のガスを導入する。
このようにして、比抵抗が低くかつ可視光線に対する透明性が良好な酸化インジウム系の透明導電膜３が形成された基板２６が得られる。
【００４８】
次に、本実施形態に係る酸化インジウム系の透明導電膜及び反射防止膜の製造方法について、本発明者等が行った実験結果について説明する。
５インチ×１６インチの大きさのＩｎ２Ｏ３−１０ｗｔ％ＳｎＯ２（ＩＴＯ）ターゲットを、直流（ＤＣ）電圧を印加する平行平板型のカソード３２にロウ材で固定した。次いで、仕込み／取り出し室２２に無アルカリガラス基板を入れて仕込み／取り出し室２２内を粗引き排気手段２４で粗真空引きした。次いで、この無アルカリガラス基板を、高真空排気手段３３で高真空引きした成膜室２３に搬入し、ＩＴＯターゲットに対向配置させた。
【００４９】
次いで、ガス導入手段３５により、成膜室２３に、Ａｒガスを５ｍＴｏｒｒの圧力になるよう導入した後、Ｈ２Ｏガスの分圧が５×１０−５Ｔｏｒｒになるように導入した。また、他の例では、成膜室２３に、Ａｒガスを５ｍＴｏｒｒの圧力になるよう導入した後、Ｏ２ガスの分圧が２×１０−５Ｔｏｒｒになるように導入した。上記Ｈ２Ｏガスを導入した場合及びＯ２ガスを導入した場合それぞれについて、カソード３２に電源３４により１ｋＷの電力を印加することにより、カソード３２に取り付けたＩＴＯターゲットをスパッタし、無アルカリガラス基板上にＩＴＯ膜を堆積させた。
【００５０】
図５は、無加熱で成膜された後に大気でアニール（２４０℃×１ｈｒ）された酸化インジウム系透明導電膜における、Ｈ２Ｏガス（水蒸気）の効果を示すグラフである。同グラフにおいて、ＡはＨ２Ｏガスの分圧が５×１０−５Ｔｏｒｒになるように導入した場合の酸化インジウム系透明導電膜の透過率を、ＢはＯ２ガスの分圧が２×１０−５Ｔｏｒｒになるように導入した場合の酸化インジウム系透明導電膜の透過率を、それぞれ示している。
【００５１】
Ｈ２Ｏガスを導入した場合、透明導電膜の膜厚は１００．０ｎｍ、比抵抗は１４００μΩｃｍであった。
また、Ｏ２ガスを導入した場合、透明導電膜の膜厚は９９．１ｎｍ、比抵抗は２００μΩｃｍであった。
【００５２】
図５によれば、水蒸気（Ｈ２Ｏ）を導入したことにより、透過率のピーク波長を、膜厚を変えずに変更することができることが分かった。
また、水蒸気を多量に導入した場合、比抵抗が高く、抵抗劣化が大きくなるが、反射防止膜等のような低抵抗が要求されない光学部材に適用可能であることが分かった。
さらに、水蒸気の無導入と導入もしくは導入量を変化させながら成膜を繰り返し行うことで、互いに屈折率の異なる複数の層が積層された構造を有する光デバイスを１枚のターゲットで得られることが分かった。
【００５３】
図６は、図５中のＡ及びＢのスペクトルから算出した屈折率を用いて光学設計を行った反射防止膜の反射率のシミュレーション結果を示すグラブである。
ここで、図５中のＢのスペクトルから求められたピーク波長（λ）３８８ｎｍと、膜厚（ｄ）９９．１ｎｍの各値を、簡易的に式２ｎｄ＝ｍλ（式中、ｄは膜厚、λは波長、ｎは屈折率，ｍは整数）に代入し、ｍ＝１として算出された低屈折率透明膜の屈折率（ｎ）は、１．９６であった。
一方、図５中のＡのスペクトルから求められたピーク波長（λ）４５０ｎｍと、膜厚（ｄ）１００．０ｎｍの各値を、簡易的に式「２ｎｄ＝ｍλ」（式中、ｄは膜厚、λは波長、ｎは屈折率，ｍは整数）に代入し、ｍ＝１として算出された高屈折率透明膜の屈折率（ｎ）は、２．２５であった。
【００５４】
次いで、ガラス基板上に、屈折率（ｎ）が１．９６の低屈折率の透明膜を、膜厚（ｄ）が７４．９ｎｍになるように成膜し、この低屈折率の透明膜上に屈折率（ｎ）が２．２５の高屈折率の透明膜を、膜厚（ｄ）が５５．２ｎｍになるように成膜した。
図６によれば、波長（λ）が５５０ｎｍにおいて反射防止膜の反射率が０．５３２％となることが分かり、積層構造を有する反射防止膜を１つのターゲットを用いて連続して成膜することができることが分かった。
【００５５】
次いで、上記と同様にして無アルカリガラス基板上にＩＴＯ膜を堆積させた。
図７は、Ｈ２ガスの効果を示すグラフである。同図中、ＡはＨ２ガスが２×１０−５Ｔｏｒｒ、Ｏ２ガスが５×１０−５Ｔｏｒｒになるように導入した場合の酸化インジウム系導電膜の透過率を、ＢはＯ２ガスの分圧が２×１０−５Ｔｏｒｒになるように導入した場合の酸化インジウム系導電膜の透過率を、それぞれ示している。なお、上記では、直流（ＤＣ）電圧を印加する平行平板型のカソードを用いた。
【００５６】
Ｈ２ガス＋Ｏ２ガスを導入した場合、透明導電膜の膜厚は７５．０ｎｍ、比抵抗は１７００μΩｃｍであった。
また、Ｏ２ガスを導入した場合、透明導電膜の膜厚は７４．９ｎｍ、比抵抗は２４０μΩｃｍであった。
図７によれば、Ｈ２ガス＋Ｏ２ガス導入においても、Ｈ２Ｏガス導入の場合と同様の効果が得られることがわかった。
【００５７】
本実施形態に係る反射防止膜の成膜方法によれば、水素ガス、酸素ガス、水蒸気の群から選択された１種、２種または３種を含む反応性ガス雰囲気中にてスパッタを行うので、可視光線に対する透明性に優れた酸化インジウム系の反射防止膜を容易に成膜することができる。
【００５８】
本実施形態に係る成膜装置によれば、ガス導入手段３５が、Ａｒ等のスパッタガスを導入するスパッタガス導入手段３５ａと、水素ガスを導入する水素ガス導入手段３５ｂと、酸素ガスを導入する酸素ガス導入手段３５ｃと、水蒸気を導入する水蒸気導入手段３５ｄとを有しているので、これらスパッタガス導入手段３５ａ、水素ガス導入手段３５ｂ、酸素ガス導入手段３５ｃ、および水蒸気導入手段３５ｄを制御することにより、酸化インジウム系の反射防止膜１を成膜する際の、Ｉｎ２Ｏ３の結晶格子の結合を阻害する水蒸気雰囲気を作製することができる。
したがって、従来の成膜装置の一部を改良するだけで、酸化インジウム系の反射防止膜を成膜することができる。
【００５９】
なお、本実施形態の反射防止膜１では、透明基板２の表面２ａに、高屈折率の透明膜１１及び低屈折率の透明膜１２を順次成膜した２層構造の反射防止膜としたが、反射防止膜１の積層構造は上記の２層構造に限定されない。要求される反射防止膜の反射防止性能を満たすように３層構造以上の多層構造としてもよい。例えば、高屈折率の透明膜１１及び低屈折率の透明膜１２を複数回、繰り返し成膜した多層構造としてもよい。
【００６０】
＜第２実施形態＞
図８は、本発明の第２実施形態に係る反射防止膜の成膜に用いられるインターバック式のマグネトロンスパッタ装置（成膜装置）の成膜室の主要部を示す断面図である。
このマグネトロンスパッタ装置４１が上記のスパッタ装置２１と異なる点は、成膜室２３の一方の側面２３ｂに酸化インジウム系材料のターゲット２７を保持し所望の磁界を発生するスパッタカソード機構（ターゲット保持手段）４２を縦型に設けられた点である。
【００６１】
スパッタカソード機構４２は、ターゲット２７をロウ材等でボンディング（固定）した背面プレート４３と、背面プレート４３の裏面に沿って配置された磁気回路（磁界発生手段）４４と、を備えている。磁気回路４４は、ターゲット２７の表面に水平磁界を発生させるもので、複数の磁気回路ユニット（図８では２つ）４４ａ、４４ｂがブラケット４５により連結されて一体化されている。磁気回路ユニット４４ａ、４４ｂそれぞれは、背面プレート４３側の表面の極性が相互に異なる第１磁石４６および第２磁石４７とこれらを装着するヨーク４８とを備えている。
【００６２】
この磁気回路４４では、背面プレート４３側の極性が相互に異なる第１磁石４６および第２磁石４７により、磁力線４９で表される磁界が発生する。これにより、第１磁石４６と第２磁石４７との間におけるターゲット２７の表面においては、垂直磁界が０（水平磁界が最大）となる位置５０が発生する。この位置５０に高密度プラズマが生成するため、成膜速度を向上することができる。
ターゲット２７の表面における水平磁界の強度の最大値は、６００ガウス以上であることが好ましい。水平磁界の強度の最大値を６００ガウス以上とすることで、放電電圧を下げることができる。
【００６３】
本実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置４１においても、第１実施形態のスパッタ装置２１と同様の効果を得ることができる。
しかも、成膜室２３の一方の側面２３ｂに所望の磁界を発生するスパッタカソード機構４２が縦型に設けられているため、スパッタ電圧を２５０Ｖ以下とし、ターゲット２７表面における水平磁界強度の最大値を６００ガウス以上とすることにより、反応性の高い高密度プラズマを作製することができる。その結果、ガスをスパッタ粒子に対し意図した結合をさせ、酸化インジウム系の反射防止膜を成膜することができる。
【００６４】
＜第３実施形態＞
図９は、本発明の第３実施形態に係るカルーセル式のスパッタ装置（成膜装置）を示す概略構成図である。
スパッタ装置５１の成膜室（真空容器）５２内には、この成膜室５２の中心軸を中心として回転する回転体５４が設けられている。回転体５４の外周面には、複数の基板２６を着脱可能に支持する基板ホルダ５３（図９では４個）が設けられている。さらに、成膜室５２の内側面には、酸化インジウム系材料のターゲット２７を保持し所望のスパッタ電圧を印加する複数のカソード３２（図９では２個）が設けられている。回転体５４をその軸を中心として回転させ、基板ホルダ５３がカソード３２に対向する位置で停止させた際に、回転体５４の基板ホルダ５３に支持された基板２６が、カソード３２に保持されるターゲット２７と対向する。
【００６５】
成膜室５２には、この室内を２つのスパッタ領域Ｓ１、Ｓ２に区画する仕切板５５が設けられている。これら２つのスパッタ領域Ｓ１、Ｓ２各々には、粗引き排気手段２４及び高真空排気手段３３が設けられている。さらに、２つのスパッタ領域Ｓ１、Ｓ２各々には、スパッタガス導入手段３５ａと水素ガス導入手段３５ｂと酸素ガス導入手段３５ｃと水蒸気を導入する水蒸気導入手段３５ｄとを備えたガス導入手段３５が設けられている。
【００６６】
成膜室５２では、スパッタ領域Ｓ１に、ガス導入手段３５によりＨ２Ｏガス（水蒸気）の導入、Ｏ２ガスを含むＨ２ガス（Ｈ２＋Ｏ２）の導入、のいずれか一方、あるいは双方を行うことにより、このスパッタ領域Ｓ１内は、Ｈ２Ｏガスを含むＨ２ガス（Ｈ２＋Ｈ２Ｏ）雰囲気とされる。この雰囲気下にてスパッタリングを行うことにより、基板２６上に所望の高屈折率を有する高屈折率透明膜１１を成膜する。
【００６７】
次いで、回転体５４をその軸を中心として回転させて、この高屈折率透明膜１１が成膜された基板２６をスパッタ領域Ｓ２に移動させる。このスパッタ領域Ｓ２に、ガス導入手段３５によりＯ２ガスの導入を行うことにより、このスパッタ領域Ｓ２内はＯ２ガス雰囲気とされる。この雰囲気下にてスパッタリングを行うことにより、高屈折率の透明膜１１上に所望の低屈折率を有する低屈折率透明膜１２を成膜する。
以上により、上記のスパッタ装置５１を用いて、上記第１実施形態に係る酸化インジウム系の反射防止膜１を成膜することができる。
なお、ガラス面から光が入射するようなデバイスの場合は、高屈折率透明膜１１上に所望の低屈折率を有する低屈折率の透明膜１２を成膜するとよい。
【００６８】
また、この成膜室５２では、スパッタ領域Ｓ１、Ｓ２全体に、ガス導入手段３５によりＨ２Ｏガスの導入、Ｏ２ガスを含むＨ２ガス（Ｈ２＋Ｏ２）の導入、のいずれか一方、あるいは双方を行い、この雰囲気下にて基板２６を回転させてスパッタリングを行うことにより、基板２６上に高屈折率の透明膜１１を成膜し；次いで、スパッタ領域Ｓ１、Ｓ２全体に、ガス導入手段３５によりＯ２ガスの導入を行い；この変更された雰囲気下にて基板２６を回転させてスパッタリングを行うことにより低屈折率の透明膜１２を成膜する；ことによっても、第１実施形態に係る酸化インジウム系の反射防止膜１を成膜することができる。
【００６９】
本実施形態のスパッタ装置５１を用いても第１実施形態に係るスパッタ装置２１と同様の効果を得ることができる。
しかも、成膜室５２内には、この成膜室５２の中心軸を中心として回転し複数の基板２６を着脱可能に支持する基板ホルダ６３を有する回転体６４を設けられている。さらに、成膜室５２の内側面には、酸化インジウム系材料のターゲット２７を保持する複数のカソード３２が設けられている。したがって、基板２６が取り付けられた回転体５４をその軸を中心として回転させることにより、異なる雰囲気下にて多層構造の膜を成膜することができる。したがって、多層膜を繰り返し成膜する場合に好適である。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明によれば、スパッタリングを行う成膜室への基板の搬入及び同成膜室からの基板の搬出を伴うことなく、同一の成膜室においてスパッタリングを行うことにより、所望の反射防止性能を有し、かつ、透明導電膜としても機能する酸化インジウム系の反射防止膜を得ることが可能な反射防止膜の成膜方法を提供することができる。また、所望の反射防止性能を有し、かつ、透明導電膜としても機能する酸化インジウム系反射防止膜を提供することができる。
さらに、相互に屈折率の異なる複数の屈折率層が積層された反射防止膜を、１つの装置にて成膜することを可能とする成膜装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１  反射防止膜
２  透明基板
２ａ  表面
３  透明導電膜
１１  高屈折率の透明膜
１２  低屈折率の透明膜
２１  スパッタ装置
２２  仕込み／取り出し室
２３  成膜室
２４  粗引き排気手段
２５  基板トレイ
２６  基板
２７  ターゲット
３１  ヒーター
３２  カソード
３３  高真空排気手段
【図１】
2010044265.tif 000003
【図２】
2010044265.tif 000004
【図３】
2010044265.tif 000005
【図４】
2010044265.tif 000006
【図５】
2010044265.tif 000007
【図６】
2010044265.tif 000008
【図７】
2010044265.tif 000009
【図８】
2010044265.tif 000010
【図９】
2010044265.tif 000011
【国際調査報告】
2010044265.tif 000012
2010044265.tif 000013
2010044265.tif 000014
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