(57)【要約】【課題】酸素又は窒素が化学量論比よりも少なく、かつ組成が正確に制御された金属酸化物又は金属窒化物よりなる導電性化合物薄膜及びその成膜方法を提供する。【解決手段】フィードバック制御を行いながら成膜を行い、図４の通り、酸素流量の測定値を横軸、酸素の発光強度の測定値を縦軸にとってプロットする。酸素流量の極大値Ａ及び極大値Ｂから、Ｃ＝Ａ−α（Ａ−Ｂ）を計算し（但し、αは０より大きく０．５以下の所定値。）、Ｓ字カーブ上における酸素流量値がＣであるときの発光強度値Ｐ、Ｑ（但し、Ｐ＜Ｘ＜Ｑ＜Ｙ。）をグラフから求める。発光強度がＰ以上Ｑ以下の範囲となるようにフィードバック制御を行いながら、成膜を行う。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素を含む雰囲気にて、金属ターゲットを用いてスパッタを行う反応性スパッタ法によって金属酸化物よりなる導電性化合物薄膜を成膜する方法であって、
スパッタ時における放電の発光波長と発光強度をモニタリングし、該モニタリングの結果に基づいて該酸素の流量を制御するフィードバック制御によって導電性化合物薄膜を成膜する方法において、
遷移領域内において、該導電性化合物薄膜中の酸素が化学量論比より少なくなるようにフィードバック制御を行うことを特徴とする導電性化合物薄膜の成膜方法。
【請求項２】
請求項１において、該遷移領域内において、酸素流量が極大値になるときの酸素流量をＡ、発光強度をＸとし、酸素流量が極小値となるときの酸素流量をＢとし、
酸素流量がＡ−α（Ａ−Ｂ）（但し、αは０より大きく０．５以下の所定値）であるときの発光強度をＰ及びＱ（但し、Ｐ＜Ｘ＜Ｑ）とすると、
発光強度がＰ以上Ｑ以下となるように前記フィードバック制御を行うことを特徴とする導電性化合物薄膜の成膜方法。
【請求項３】
酸素を含む雰囲気にて、金属ターゲットを用いてスパッタを行う反応性スパッタ法によって金属酸化物よりなる導電性化合物薄膜を成膜する方法であって、
スパッタ時における放電のインピーダンスをモニタリングし、該モニタリングの結果に基づいて該酸素の流量を制御するフィードバック制御によって導電性化合物薄膜を成膜する方法において、
遷移領域内において、該導電性化合物薄膜中の酸素が化学量論比より少なくなるようにフィードバック制御を行うことを特徴とする導電性化合物薄膜の成膜方法。
【請求項４】
請求項３において、該遷移領域内において、酸素流量が極大値になるときの酸素流量をＡ、インピーダンスをＸとし、酸素流量が極小値となるときの酸素流量をＢとし、
酸素流量がＡ−α（Ａ−Ｂ）（但し、αは０より大きく０．５以下の所定値）であるときのインピーダンスをＰ及びＱ（但し、Ｐ＜Ｘ＜Ｑ）とすると、
インピーダンスがＰ以上Ｑ以下となるように前記フィードバック制御を行うことを特徴とする導電性化合物薄膜の成膜方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項の方法によって得られる導電性化合物薄膜。
【請求項６】
請求項５において、前記金属ターゲットはＩｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｇａの少なくとも１種類よりなることを特徴とする導電性化合物薄膜。
【請求項７】
請求項５又は６において、前記導電性化合物薄膜は錫ドープ酸化インジウム、アンチモンドープ酸化錫、アルミニウムドープ酸化亜鉛又はガリウムドープ酸化亜鉛であることを特徴とする導電性化合物薄膜。
【請求項８】
窒素を含む雰囲気にて、金属ターゲットを用いてスパッタを行う反応性スパッタ法によって金属窒化物よりなる導電性化合物薄膜を成膜する方法であって、
スパッタ時における放電の発光波長と発光強度をモニタリングし、該モニタリングの結果に基づいて該窒素の流量を制御するフィードバック制御によって導電性化合物薄膜を成膜する方法において、
遷移領域内において、該導電性化合物薄膜中の窒素が化学量論比より少なくなるようにフィードバック制御を行うことを特徴とする導電性化合物薄膜の成膜方法。
【請求項９】
窒素を含む雰囲気にて、金属ターゲットを用いてスパッタを行う反応性スパッタ法によって導電性化合物薄膜を成膜する方法であって、
スパッタ時における放電のインピーダンスをモニタリングし、該モニタリングの結果に基づいて該窒素の流量を制御するフィードバック制御によって導電性化合物薄膜を成膜する方法において、
遷移領域内において、該導電性化合物薄膜中の窒素が化学量論比より少なくなるようにフィードバック制御を行うことを特徴とする導電性化合物薄膜の成膜方法。
【請求項１０】
請求項８ないし９のいずれか１項の方法によって得られる導電性化合物薄膜。
【請求項１１】
請求項１０において、前記金属ターゲットはＩｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｇａの少なくとも１種類よりなることを特徴とする導電性化合物薄膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導電性化合物薄膜及びその成膜方法に係り、特に組成が正確に制御された導電性化合物薄膜及びその成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属酸化物や金属窒化物等の導電性化合物よりなる薄膜は、電子・光学デバイスの実現には不可欠の材料である。これら導電性化合物薄膜は、導電性化合物よりなるターゲットを用いたスパッタリング法や、金属ターゲットを用いた反応性スパッタ法などによって成膜される。たとえば、ＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）薄膜をスパッタ法によって成膜する場合、ＩＴＯターゲットを用い、酸素含有雰囲気中でスパッタを行う（特開２００４−１４９８８４号公報）。
【０００３】
これらスパッタリング法や反応性スパッタリング法などにより成膜されたＩＴＯ薄膜は、ドーピングされたＳｎ及び酸素欠損がｎ型キャリア発生源となり、導電性を発現する。しかし、酸素欠損のない完全な化学量論組成のＩＴＯ薄膜の場合、酸素欠損によるキャリアの発生が起こらなくなり、導電性が悪化することから、ＩＴＯ薄膜中の酸素量は化学量論組成より少なくすることが必要である。
【０００４】
しかしながら、上記反応性スパッタ法によってＩＴＯ薄膜を成膜する場合、膜中の酸素量が化学量論組成よりも僅かに少なくなるように制御することは困難である。そして、ＩＴＯ薄膜内の酸素量が多いと導電性が低い膜になり、逆にＩＴＯ薄膜内の酸素量が不足しすぎると金属的な膜になって透過率が下がるという不都合が生じる。
【０００５】
なお、導電性化合物薄膜を反応性スパッタ法によって成膜する場合において、スパッタ時における酸素等の放電の発光波長と発光強度をモニタリングし、該モニタリングの結果に基づいてフィードバック制御を行いながら成膜を行うことは一般に行われている。しかしながら、このフィードバック制御を、膜中の酸素や窒素が化学量論比よりも少ない導電性化合物薄膜の成膜に適用した従来例は存在しない。
【０００６】
また、フィードバック制御が適切に行われた場合、例えば図４の通り、酸素流量の測定値を横軸、酸素の発光強度の測定値を縦軸にとってプロットすると、酸素流量に極大値Ａ及び極小値Ｂを有するＳ字曲線を描くことが知られている。また、酸素の代わりに金属の発光強度の測定値を縦軸にとって同様にプロットすると、逆Ｓ字曲線になることが知られている（S.Ohno,D.Sato,M.Kon,P.K.Song,M.Yoshikawa,K.Suzuki,P.Frach,Y.Shigesato,Thin  Solid  Flims445(2003)207-212,「Plasma  emission  control  of  reactive  sputtering  process  in  mid-frequency  mode  with  dual  cathodes  to  deposit  photocatalytic  TiO２  films」）。しかしながら、かかる現象を、膜中の酸素や窒素が化学量論比よりも少ない導電性化合物薄膜の成膜に適用した従来例は存在しない。
【特許文献１】特開２００４−１４９８８４号公報
【非特許文献１】S.Ohno,D.Sato,M.Kon,P.K.Song,M.Yoshikawa,K.Suzuki,P.Frach,Y.Shigesato,Thin  Solid  Flims445(2003)207-212,「Plasma  emission  control  of  reactive  sputtering  process  in  mid-frequency  mode  with  dual  cathodes  to  deposit  photocatalytic  TiO２  films」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の通り、反応スパッタ法によって、酸素又は窒素が化学量論比よりもわずかに少なく、かつ組成が正確に制御された金属酸化物薄膜又は金属窒化物薄膜を成膜することは困難である。
【０００８】
本発明は、酸素又は窒素が化学量論比よりも少なく、かつ組成が正確に制御された金属酸化物又は金属窒化物よりなる導電性化合物薄膜及びその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】
【０００９】
請求項１の導電性化合物薄膜の成膜方法は、酸素を含む雰囲気にて、金属ターゲットを用いてスパッタを行う反応性スパッタ法によって金属酸化物よりなる導電性化合物薄膜を成膜する方法であって、スパッタ時における放電の発光波長と発光強度をモニタリングし、該モニタリングの結果に基づいて該酸素の流量を制御するフィードバック制御によって導電性化合物薄膜を成膜する方法において、遷移領域内において、該導電性化合物薄膜中の酸素が化学量論比より少なくなるようにフィードバック制御を行うことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の導電性化合物薄膜の成膜方法は、請求項１において、該遷移領域内において、酸素流量が極大値になるときの酸素流量をＡ、発光強度をＸとし、酸素流量が極小値となるときの酸素流量をＢとし、酸素流量がＡ−α（Ａ−Ｂ）（但し、αは０より大きく０．５以下の所定値）であるときの発光強度をＰ及びＱ（但し、Ｐ＜Ｘ＜Ｑ）とすると、発光強度がＰ以上Ｑ以下となるように前記フィードバック制御を行うことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３の導電性化合物薄膜の成膜方法は、酸素を含む雰囲気にて、金属ターゲットを用いてスパッタを行う反応性スパッタ法によって金属酸化物よりなる導電性化合物薄膜を成膜する方法であって、スパッタ時における放電のインピーダンスをモニタリングし、該モニタリングの結果に基づいて該酸素の流量を制御するフィードバック制御によって導電性化合物薄膜を成膜する方法において、遷移領域内において、該導電性化合物薄膜中の酸素が化学量論比より少なくなるようにフィードバック制御を行うことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４の導電性化合物薄膜の成膜方法は、請求項３において、該遷移領域内において、酸素流量が極大値になるときの酸素流量をＡ、インピーダンスをＸとし、酸素流量が極小値となるときの酸素流量をＢとし、酸素流量がＡ−α（Ａ−Ｂ）（但し、αは０より大きく０．５以下の所定値）であるときのインピーダンスをＰ及びＱ（但し、Ｐ＜Ｘ＜Ｑ）とすると、インピーダンスがＰ以上Ｑ以下となるように前記フィードバック制御を行うことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５の導電性化合物薄膜は、請求項１ないし４のいずれか１項の方法によって得られるものである。
【００１４】
請求項６の導電性化合物薄膜は、請求項５において、前記金属ターゲットはＩｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｇａの少なくとも１種類よりなることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項７の導電性化合物薄膜の成膜方法は、請求項５又は６において、前記導電性化合物薄膜は錫ドープ酸化インジウム、アンチモンドープ酸化錫、アルミニウムドープ酸化亜鉛又はガリウムドープ酸化亜鉛であることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項８の導電性化合物薄膜は、窒素を含む雰囲気にて、金属ターゲットを用いてスパッタを行う反応性スパッタ法によって金属窒化物よりなる導電性化合物薄膜を成膜する方法であって、スパッタ時における放電の発光波長と発光強度をモニタリングし、該モニタリングの結果に基づいて該窒素の流量を制御するフィードバック制御によって導電性化合物薄膜を成膜する方法において、遷移領域内において、該導電性化合物薄膜中の窒素が化学量論比より少なくなるようにフィードバック制御を行うことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項９の導電性化合物薄膜の成膜方法は、窒素を含む雰囲気にて、金属ターゲットを用いてスパッタを行う反応性スパッタ法によって導電性化合物薄膜を成膜する方法であって、スパッタ時における放電のインピーダンスをモニタリングし、該モニタリングの結果に基づいて該窒素の流量を制御するフィードバック制御によって導電性化合物薄膜を成膜する方法において、遷移領域内において、該導電性化合物薄膜中の窒素が化学量論比より少なくなるようにフィードバック制御を行うことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項１０の導電性化合物薄膜は、請求項８ないし９のいずれか１項の方法によって得られるものである。
【００１９】
請求項１１の導電性化合物薄膜は、請求項１０において、前記金属ターゲットはＩｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｇａの少なくとも１種類よりなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の導電性化合物薄膜の成膜方法及び請求項５の導電性化合物薄膜にあっては、遷移領域内において、該導電性化合物薄膜中の酸素が化学量論比より少なくなるようにフィードバック制御を行うことにより、酸素が化学量論組成比よりも少なく且つ組成が正確に制御された導電性化合物薄膜を成膜することができる。
【００２１】
本発明者らは、図４において、酸素流量が極大値Ａの近傍の値になるようにフィードバック制御を行うことにより、酸素が化学量論組成比よりも少ない膜を精度よく成膜することができることを見出した。
【００２２】
即ち、請求項２の導電性化合物薄膜にあっては、遷移領域内において、酸素流量が極大値になるときの酸素流量をＡ、発光強度をＸとし、酸素流量が極小値となるときの酸素流量をＢとし、酸素流量がＡ−α（Ａ−Ｂ）（但し、αは０より大きく０．５以下の所定値）であるときの発光強度をＰ及びＱ（但し、Ｐ＜Ｘ＜Ｑ）とすると、発光強度がＰ以上Ｑ以下となるように前記フィードバック制御を行うことにより、酸素が化学量論組成比よりも少ない膜を精度よく成膜することができる。
【００２３】
なお、請求項３のように発光強度の代りに金属ターゲットのインピーダンスを用いてフィードバック制御を行っても、酸素が化学量論組成比よりも少ない導電性化合物薄膜を精度よく成膜することができる。
【００２４】
この場合にあっても、請求項４のように、遷移領域内において、酸素流量が極大値になるときの酸素流量をＡ、インピーダンスをＸとし、酸素流量が極小値となるときの酸素流量をＢとし、酸素流量がＡ−α（Ａ−Ｂ）（但し、αは０より大きく０．５以下の所定値）であるときのインピーダンスをＰ及びＱ（但し、Ｐ＜Ｘ＜Ｑ）とすると、インピーダンスがＰ以上Ｑ以下となるように前記フィードバック制御を行うことにより、酸素が化学量論組成比よりも少ない膜を精度よく成膜することができる。
【００２５】
請求項６の通り、金属ターゲットとしてはＩｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｇａの少なくとも１種類よりなるものを用いることができる。
【００２６】
請求項７の通り、導電性化合物薄膜としては、錫ドープ酸化インジウム、アンチモンドープ酸化錫、アルミニウムドープ酸化亜鉛又はガリウムドープ酸化亜鉛を得ることができる。
【００２７】
請求項８の導電性化合物薄膜の成膜方法及び請求項１０の導電性化合物薄膜にあっても、遷移領域内において、該導電性化合物薄膜中の窒素が化学量論比より少なくなるようにフィードバック制御を行うことにより、窒素が化学量論組成比よりも少なく且つ組成が正確に制御された導電性化合物薄膜を成膜することができる。
【００２８】
なお、請求項９のように発光強度の代りに金属ターゲットのインピーダンスを用いてフィードバック制御を行っても、窒素が化学量論組成比よりも少ない導電性化合物薄膜を精度よく成膜することができる。
【００２９】
請求項１１の通り、金属ターゲットとしてはＩｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｇａの少なくとも１種類よりなるものを用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３１】
図１は実施の形態に係る導電性金属酸化物薄膜をデュアルカソード方式マグネトロンスパッタリング法により成膜する方法を説明するための概略図、図２は図１のターゲット電極に印加する電圧の一例を説明する図である。
【００３２】
図１の通り、支持体２０ａ上に第１のターゲット２１ａを設けてなるターゲット電極２０Ａと、その下方に配置された磁石２２ａとから、第１のスパッタリング部が構成されている。また、支持体２０ｂ上に第２のターゲット２１ｂを設けてなるターゲット電極２０Ｂと、その下方に配置された磁石２２ｂとから、第２のスパッタリング部が構成されている。これら第１のスパッタリング部と第２のスパッタリング部とは隣接して設置され、これらのスパッタリング部に、スイッチングユニット２４を介して、交流電源２５が接続されている。
【００３３】
第１，第２のターゲット２１ａ，２１ｂの金属としては、例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｇａよりなる群から選ばれる少なくとも１種が用いられる。
【００３４】
これらターゲット電極２０Ａ，２０Ｂはカバー２６によって覆われている。カバー２６は排気口２８を介してポンプ（図示略）に接続されており、ガス導入口２７を介してガス供給源（図示略）に接続されている。
【００３５】
カバー２６内にコリメータ３０ａ，３０ｂが設けられており、これらコリメータ３０ａ，３０ｂは、それぞれ図示しないフィルタ及び光倍増幅管を介して、プラズマエミッションモニター（以下ＰＥＭと称することがある。）３１ａ，３１ｂに接続されている。これらコリメータ３０ａ，３０ｂ、フィルタ、光倍増幅管及びＰＥＭ３１ａ，３１ｂにより、第１、第２のモニタが構成されている。
【００３６】
ＰＥＭは、プラズマの発光をコリメータで集光し、光倍増幅管（ＰＭ）で光電変換した電気信号を監視する装置である。ＰＥＭはある一定の感度に設定されてプラズマの発光強度をモニタするようになっている。
【００３７】
本実施の形態では、ターゲット２１ａ，２１ｂ用のフィルタとしては、酸素の発光スペクトルの波長７７７ｎｍを通過させることが可能なものが用いられる。
【００３８】
上記装置を用いて金属酸化物薄膜を成膜する際には、先ずカバー２６内部におけるターゲット２１ａ，２１ｂの上方に基板１を配置し、ポンプによってカバー２６内を真空にした後、アルゴン等の不活性ガス中に酸素を含有させた混合ガスをカバー２６内に導入し、カバー２６内を所定の圧力とする。
【００３９】
次いで、例えば、図２の通り、ターゲット電極２０Ａ，２０Ｂに交互にパルスパケット状の電圧を印加して、グロー放電を形成させる。これにより、ターゲット２１ａ，２１ｂから粒子がスパッタされ、この粒子がターゲット２１ａ，２１ｂの上方の基板１上に付着する。この際、ターゲット２１ａ，２１ｂ又はスパッタされた粒子は、酸素ガスによって酸化される。
【００４０】
ターゲット２１ａ，２１ｂの近傍における酸素の放電の発光波長と発光強度が、コリメータ３０ａ，３０ｂ、フィルタ及び光倍増幅管を介して電気信号となり、ＰＥＭ３１ａ，３１ｂによって検知される。
【００４１】
これらの電気信号に基づき、酸素の発光強度のフィードバック制御を行う。即ち、ターゲット２１ａ，２１ｂに投入する電力を印加し、ＰＥＭ３１ａ，３１ｂで酸素の発光強度を検出する。この検出結果に基づいてカバー２６内に導入する酸素流量を制御する。
【００４２】
次に、このようにフィードバック制御が適切に行われている状態において、酸素の発光強度を増加させたときの該発光強度と酸素流量との関係を図４を用いて説明する。
【００４３】
即ち、酸素の発光強度を増加させていくと酸素流量は増加し、カバー２６内は金属モードから遷移領域に移行する。その後、酸素流量はさらに増加し、極大値Ａに達する。このときの発光強度の値をＸとする。その後、酸素流量は減少し、極小値Ｂに達する。このときの発光強度の値をＹとする。その後、酸素流量は増加し、カバー２６内は遷移領域から酸化物モードに移行する。このように、酸素の発光強度を増加させていくと、酸素流量に極大値及び極小値を有するＳ字カーブの軌跡を描くことになる。
【００４４】
このＳ字カーブのうち、酸素流量が極大値を示す近傍の条件で成膜を行うと、酸素組成比が化学量論組成比よりも少なく、透明性及び導電性に優れた薄膜を得ることができる。この理由の詳細は不明であるが、以下の理由によると推量する。酸素流量の極大値近傍でターゲット表面の酸化状態の面積が増え、ターゲットからのスパッタレートが下がり始めるため、導入した酸素が余り始める。この酸素が余り始める付近で膜中の化学量論組成が酸素のわずかに不足した状態になると考えられる。
【００４５】
本実施の形態では、以下の通り、まずフィードバック制御の制御範囲の決定を行う。即ち、フィードバック制御を行いながら成膜を行い、図４のＳ字カーブのグラフを作成する。そして、酸素流量の極大値Ａ及び極大値Ｂから、Ｃ＝Ａ−α（Ａ−Ｂ）を計算し（但し、αは０より大きく０．５以下の所定値。）、Ｓ字カーブ上における酸素流量値がＣであるときの発光強度値Ｐ、Ｑ（但し、Ｐ＜Ｘ＜Ｑ＜Ｙ。）をグラフから求める。そして、Ｐ以上Ｑ以下の範囲をフィードバック制御の制御範囲とする。
【００４６】
その後、発光強度がＰ以上Ｑ以下の範囲となるようにフィードバック制御を行いながら、成膜を行う。
【００４７】
なお、成膜用の基板を用いてフィードバック制御の制御範囲の決定を行い、そのままこの基板に成膜を行ってもよい。また、成膜用とは異なる基板を用いてフィードバック制御の制御範囲の決定を行い、その後、成膜用の基板に取り替えて成膜を行ってもよい。
【００４８】
前記パルス電力、パルス量及びパルス幅は、ターゲットの体積、カバー２６内の体積、要求される成膜速度等によって異なるが、例えばパルス電力は１ｋＷ〜２０ｋＷ、パルス量は３０％〜８０％、パルス幅は１０μＳ〜１００ｍＳ程度である。パルス電力が５０ｋＷ以上であると異常放電が発生し、組成が精密に制御された金属酸化物薄膜を安定して成膜することができず、一方、パルス電力が５００Ｗ以下であると成膜速度が遅くなる。パルス量が８０％以上であると連続放電となってしまい、一方、１０％以下であると、放電が不安定になる。
【００４９】
前記酸素供給量は、例えば５０〜３００ｓｃｃｍ程度である。
【００５０】
前記成膜時のカバー２６内の圧力は好ましくは０．１Ｐａ〜３０Ｐａ特に０．５〜５．０Ｐａの範囲内で制御される。
【００５１】
基板１上に成膜された金属酸化物薄膜が所定厚さとなった後、スパッタを終了し、カバー２０内を大気圧にして金属酸化物薄膜が積層された基板１を取り出す。これにより、導電性化合物薄膜中の酸素がわずかに欠損する状態でスパッタリングを行うことができ、透明性及び導電性に優れた膜を成膜することができる。
【００５２】
上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は上記実施の形態に限定されない。
【００５３】
例えば、ＰＥＭにより酸素の発光強度の検知を行ったが、ターゲット中の金属の発光強度を検知してもよい。この場合、金属の発光強度は金属モードから酸化物モードに向かうに従って減少するため、金属の発光強度と酸素流量との関係を測定すると、金属の発光強度と酸素流量とは上下逆のＳ字カーブを描くことになる。この場合も、酸素流量が極大値になるときの発光強度の近傍になるように金属の発光強度をフィードバック制御しながら成膜を行う。
【００５４】
上記実施の形態では発光強度をモニタリングしてフィードバック制御を行ったが、ターゲットのインピーダンスをモニタリングしてフィードバック制御を行ってもよい。インピーダンスと酸素流量との関係を測定してもＳ字カーブを描くことになる。従って、Ｓ字カーブの極大値におけるインピーダンスの近傍になるようにインピーダンスのフィードバック制御を行うことにより、組成が正確に制御された薄膜を得ることができる。
【００５５】
上記実施の形態では酸素含有ガスを導入して金属酸化物薄膜を成膜していたが、窒素含有ガスを導入して金属窒化物薄膜を成膜する場合も、発光強度又はインピーダンスをモニタリングしてフィードバック制御を行うことにより、窒素組成比が化学量論組成比より少ない金属窒化物薄膜を得ることができる。
【実施例】
【００５６】
以下、実施例１及び比較例１，２について説明するが、本発明は実施例１に限定されるものではない。
【００５７】
＜実施例１＞
［フィードバック制御の制御範囲の決定］
Ｉｎ１００ａｔｍ％に対してＳｎを１０ａｔｍ％ドープした合金をターゲット（縦５００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ５ｍｍ）として用い、ＤＣ電源を用いて反応性スパッタを行った。ガスとしてはＡｒとＯ２の混合ガスを用い、全圧が１．０Ｐａとなるように制御した。ターゲットへの投入電力は５．０ＫＷとした。
【００５８】
ＰＥＭによって酸素の発光強度をモニタリングし、該モニタリングに基づいて酸素流量を制御するフィードバック制御を行った。
【００５９】
このフィードバック制御を行いながら酸素の発光強度を増加させ、発光強度と酸素流量とを測定した。その結果を図３に示す。
【００６０】
図３の通り、酸素流量の極大値Ａは１１０ｓｃｃｍであり、極小値Ｂは６８ｓｃｃｍであった。α＝０．４としてＣ＝Ａ−α（Ａ−Ｂ）を計算し、酸素流量がＣのときの発光強度Ｐ、Ｑをグラフから求めたところ、Ｃ＝９３、Ｐ＝２．０、Ｑ＝２．７であった。
【００６１】
［成膜］
次いで、ターゲットの上方に成膜用の基板（材質：無アルカリガラス，寸法５０ｍｍ×５０ｍｍ×１．０ｍｍ）を設置し、発光強度が２．０以上２．７以下になるようにフィードバック制御を行いながら成膜を行った。
【００６２】
得られた薄膜を溶解し、ＩＣＰ−ｍａｓｓを用いて組成分析を行ったところ、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｏ＝１００：１０：１６８（ａｔｍ％）となった。また、成膜速度はほぼ３０ｎｍ・ｍ／ｍｉｎであった。膜の比抵抗は、３．５×１０−４Ω／ｃｍであった。
【００６３】
＜比較例１＞
フィードバック制御を行う代わりに、金属モードから酸化物モードに至るまで酸素流量を単調に増加させ、次いで酸化物モードから金属モードに至るまで酸素流量を単調に減少させたこと以外は実施例１と同様にして成膜を行い、酸素の発光強度と酸素流量を測定した。その結果を図３に示す。
【００６４】
図３の通り、酸素流量の増加過程と減少過程とで異なる軌跡となるヒステリシス曲線になった。
【００６５】
＜比較例２＞
フィードバック制御を行う代わりに、酸素流量が１００ｓｃｃｍとなるように制御したこと以外は実施例１と同様にして成膜を行い、組成分析を行った。その結果、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｏ＝１００：１０：１７１（ａｔｍ％）となった。また、成膜速度はほぼ３０ｎｍ・ｍ／ｍｉｎであった。膜の比抵抗は、１０５Ω／ｃｍであり、ほぼ絶縁性であった。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】デュアルカソード方式マグネトロンスパッタリング法を説明するための概略図である。
【図２】図１のターゲット電極に印加する電圧の一例を説明する図である。
【図３】フィードバック制御による反応性スパッタを行ったときの酸素流量と発光強度との関係、及びフィードバック制御によらない反応性スパッタを行ったときの酸素流量と発光強度との関係を示すグラフである。
【図４】フィードバック制御による成膜を行ったときの酸素流量と発光強度との関係を説明するグラフである。
【符号の説明】
【００６７】
１  基板
２０ａ，２０ｂ  支持体
２０Ａ，２０Ｂ  ターゲット電極
２１ａ，２１ｂ  ターゲット
２２ａ，２２ｂ  磁石
２４  スイッチングユニット
２５  交流電源
２６  カバー
２７  ガス導入口
２８  排気口
３０ａ，３０ｂ  コリメータ
３１ａ，３１ｂ  ＰＥＭ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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