(57)【要約】【課題】水平磁界強度を１０００Ｇａｕｓｓ以上に保持するとともに、スパッタ電圧を従来の飽和電圧よりも低下させて電気抵抗率の特性が優れた透明導電膜の製造方法及び製造装置を提供することを課題とする。【解決手段】ターゲット表面の水平磁界強度を１０００Ｇａｕｓｓ以上に保持するとともに、上記ターゲットに直流電界を印加することにより生じるプラズマ中にマイクロ波を重畳して供給し、上記ターゲットをスパッタリングすることにより、従来の製造方法および製造装置よりも低電気抵抗率の透明導電膜を得ることができるようになった。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットをスパッタリングする透明導電膜の製造方法において、ターゲット表面の水平磁界強度を１０００Ｇａｕｓｓ以上に保持するとともに、上記ターゲットに直流電界を印加することにより生じるプラズマ中にマイクロ波を重畳して供給し、上記ターゲットをスパッタリングすることを特徴とする透明導電膜の製造方法。
【請求項２】
上記ターゲットをＩｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｃｄ−Ｓｎ−ＯあるいはＣｄ−Ｉｎ−Ｏ系を基本構成元素とし、ＳｎあるいはＡｌなどのドナーとなる元素を添加したものとすることを特徴とする請求項１記載の透明導電膜の製造方法。
【請求項３】
ターゲットをスパッタリングする透明導電膜の製造装置において、真空槽内に搬送された基板に対向して上記ターゲットを配置し、該ターゲット表面の水平磁界強度を１０００Ｇａｕｓｓ以上に保持するとともに、該ターゲット表面近傍の空間にプラズマを生じさせるために直流電界を印加するカソードを備え、このプラズマ中に重畳してマイクロ波を供給するマイクロ波電源を設けたことを特徴とする透明導電膜の製造装置。
【請求項４】
上記ターゲットをＩｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｃｄ−Ｓｎ−ＯあるいはＣｄ−Ｉｎ−Ｏ系を基本構成元素とし、ＳｎあるいはＡｌなどのドナーとなる元素を添加したものとすることを特徴とする請求項２記載の透明導電膜の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ターゲットをスパッタリングする透明導電膜の製造方法及び製造装置に関する。さらに詳しくは、Ｉｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｃｄ−Ｓｎ−ＯあるいはＣｄ−Ｉｎ−Ｏ系を基本構成元素とするターゲットをスパッタリングする透明導電膜の製造方法及び製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、透明導電膜の製造方法としては塗布法、真空蒸着法、気相反応法、直流あるいは高周波２極スパッタ法、直流あるいは高周波マグネトロンスパッタ法による製造方法が知られている。
【０００３】
上記製造方法のうち、スパッタ法によるものは、比較的低抵抗な透明導電膜を得やすく、また透明導電膜を大面積かつ均一に再現性ならびに制御性よく形成できるという点で他の製造方法より優れている。
【０００４】
さらに、このスパッタ法による製造方法においては、ターゲット表面での水平磁界によるプラズマの封じ込めを利用したマグネトロンスパッタ法が成膜速度が大きく量産性に優れているため、現在では主流の製造方法となっている。
【０００５】
ところで、この透明導電膜は、液晶をはじめとする表示素子や太陽電池などの透明電極として用いられるが、電気抵抗率の低化を図ることにより、低電圧駆動が可能となる。
【０００６】
上記スパッタ法による透明導電膜の製造方法において、上記電気抵抗率に影響を与える要因としては、基板温度、酸素ガス分圧およびスパッタ電圧が知られている。
【０００７】
このうち、基板温度については、基板温度が高いほど、低電気抵抗率の透明導電膜が得られる。
【０００８】
また、酸素ガス分圧については、酸素ガス分圧が低い領域では、ドナーとなる酸素空孔が多いため、キャリア密度が大きいが、移動度は小さい。一方、酸素ガス分圧が高い領域では、キャリア密度が小さくなる代わりに移動度は大きくなる。
【０００９】
従って、キャリア密度と移動度との兼ね合いで電気抵抗率が極小値となる最適酸素ガス分圧が存在することが知られている。
【００１０】
さらに、スパッタ電圧については、導入した酸素ガスやターゲット成分の酸素がイオン化して酸素の負イオンが発生し、この負イオンがスパッタ電圧によって加速されることにより、ターゲットに対し正電位である基板を衝撃し、成膜中の透明導電膜に微小なダメージを与え電気抵抗率を高めることになる。
【００１１】
この負イオンの衝撃を低減させるために、ターゲット表面の水平磁界強度を増大させることにより、スパッタ電圧を低く抑えることができる製造方法が知られていた（例えば特許文献１参照。）。
【００１２】
【特許文献１】
特開平２−２３２３５８号公報（第１頁−第３頁）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記水平磁界強度のみを変化させてスパッタ電圧を制御する従来の製造方法では、図５のグラフからわかるように、スパッタ電圧を２５０Ｖ以下に低下させることは困難であった。
【００１４】
これは、水平磁界強度が１０００Ｇａｕｓｓ以上でスパッタ電圧が飽和してしまい、１０００Ｇａｕｓｓ以上に水平磁界強度を増大させてもスパッタ電圧の低下が期待できないためである。
【００１５】
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、水平磁界強度を１０００Ｇａｕｓｓ以上に保持するとともに、スパッタ電圧を上記飽和電圧よりも低下させて電気抵抗率の特性が優れた透明導電膜の製造方法及び製造装置を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る方法は、ターゲットをスパッタリングする透明導電膜の製造方法において、ターゲット表面の水平磁界強度を１０００Ｇａｕｓｓ以上に保持するとともに、上記ターゲットに直流電界を印加することにより生じるプラズマ中にマイクロ波を重畳して供給し、上記ターゲットをスパッタリングすることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、上記ターゲットをスパッタリングするために、直流電界の印加とマイクロ波の供給を重畳して行うため、ターゲッ表面の水平磁界強度を１０００Ｇａｕｓｓ以上に保持してもスパッタ電圧が飽和せず、スパッタ電圧の低下をはかることができる。
【００１８】
なお、上記ターゲットは、例えばＩｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｃｄ−Ｓｎ−ＯあるいはＣｄ−Ｉｎ−Ｏ系を基本構成元素とし、ＳｎあるいはＡｌなどのドナーとなる元素を添加したものである。
【００１９】
また、上記課題を解決するために本発明に係る装置は、ターゲットをスパッタリングする透明導電膜の製造装置において、真空槽内に搬送された基板に対向して上記ターゲットを配置し、該ターゲット表面の水平磁界強度を１０００Ｇａｕｓｓ以上に保持するとともに、該ターゲット表面近傍の空間にプラズマを生じさせるために直流電界を印加するカソードを備え、このプラズマ中に重畳してマイクロ波を供給するマイクロ波電源を設けたことを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、上記ターゲット表面の水平磁界強度を１０００Ｇａｕｓｓ以上に保持しつつ、該ターゲットに対し、直流電界の印加とマイクロ波の供給を重畳して行うことができる。
【００２１】
なお、上記ターゲットは、例えばＩｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｃｄ−Ｓｎ−ＯあるいはＣｄ−Ｉｎ−Ｏ系を基本構成元素とし、ＳｎあるいはＡｌなどのドナーとなる元素を添加したものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、１は本発明にかかる透明導電膜の製造装置の真空槽である。真空槽１の内部をクライオポンプ２によって排気し、酸素ガス導入口３よりニードルバルブ４を用いて酸素ガスを供給し、さらに、アルゴンガス導入口５よりアルゴンガスを供給する。
【００２３】
真空槽１内の底面には、内部に磁石を備え、真空槽１の外部の直流電源６と接続されたカソード７が設けられいる。このカソード７の上にはターゲット８が設けられている。
【００２４】
なお、本実施の形態では、磁石をカソード７の内部に収納したものを使用しているが、ターゲット８の表面に水平磁界を生じさせるように構成されていれば磁石をカソード７の内部に収納したものでなくてもよい。
【００２５】
真空槽１内の上面であってターゲット８に対向する位置には、ヒータ９が設けられいてる。
【００２６】
上記カソード７によってターゲット８の表面の水平磁界強度を１０００Ｇａｕｓｓ以上に保持し、直流電源６からカソード７に直流電力を印加すると、ターゲット８の表面の近傍にはプラズマが生じる。
【００２７】
さらに、この直流電力に重畳して上記プラズマ中に、マイクロ波電源１０からマイクロ波を供給する。
【００２８】
真空槽１内にキャリア１１によって搬送された基板１２をヒータ９によって加熱し、ヒータ９とカソード７との間にこの基板１２を通過させる。
【００２９】
マイクロ波を上記のとおり重畳して供給することにより、従来よりも低い電気抵抗率の透明導電膜を製造することが可能となる。
【００３０】
【実施例】
図１で示した透明導電膜の製造装置を使用して以下の実験を行った。
【００３１】
真空槽１内をクライオポンプ２によって排気して１×１０−５Ｔｏｒｒに設定した後、酸素ガス導入口３よりニードルバルブ４を用いて酸素ガスを０．５×１０−５Ｔｏｒｒ導入するとともに、アルゴンガス導入口５よりアルゴンガスを２００ｓｃｃｍ流し、真空槽１内の圧力を５×１０−３Ｔｏｒｒにした。
【００３２】
Ｉｎ２Ｏ３に１０ｗｔ．％ＳｎＯ２が混入したＩＴＯターゲット８の表面の水平磁界強度を１６００Ｇａｕｓｓに保持したカソード７に、直流電源６から直流電力を６００Ｗ投入した。このときのスパッタ電圧は２５０Ｖであった。
【００３３】
さらに、上記ＩＴＯターゲット８の表面の近傍に発生したプラズマ中に、マイクロ波電源１０を用いて０Ｗから１０００Ｗまで徐々に電力を投入し、マイクロ波を重畳的に供給した。１０００Ｗ投入時のスパッタ電圧は１４０Ｖであった。
【００３４】
上記マイクロ波の投入電力とスパッタ電圧の関係を図２に示す。図２で示すように、マイクロ波電力の上昇に従ってスパッタ電圧は低下した。
【００３５】
ここでヒータ９により２００℃に加熱されたガラス基板１２をキャリア１１によって搬送し、ＩＴＯターゲット８上を４回通過させて１０００ÅのＩＴＯ膜を製造した。
【００３６】
酸素ガス分圧を１．０×１０−５Ｔｏｒｒ、１．５×１０−５Ｔｏｒｒ、２．０×１０−５Ｔｏｒｒ、２．５×１０−５Ｔｏｒｒおよび３．０×１０−５Ｔｏｒｒと変化させて上記と同様の実験を行った。
【００３７】
また、酸素ガス分圧を上記同様０．５×１０−５Ｔｏｒｒ〜３．０×１０−５Ｔｏｒｒと変化させ、マイクロ波を重畳して供給しない従来の製造方法で上記と同様の実験を行った。
【００３８】
さらに、ＩＴＯターゲット８の表面における水平磁界強度を８００Ｇａｕｓｓ、１０００Ｇａｕｓｓおよび１２００Ｇａｕｓｓと変化させ、最適酸素ガス分圧で上記マイクロ波を重畳して供給した実験とマイクロ波を重畳して供給しない実験とを上記実験と同一の条件で行った。
【００３９】
上記すべての実験で製造されたＩＴＯ膜について、段差計により膜厚を測定し、また、四端子法により表面抵抗を測定して、これらのＩＴＯ膜の電気抵抗率を算出した。
【００４０】
酸素ガス分圧と上記算出された電気抵抗率との関係を図３に示す。図３で示すように、最適酸素ガス分圧における電気抵抗率は、本発明にかかる製造方法のほうが従来の製造方法に比べ７０μΩ・ｃｍ低減できた。
【００４１】
ターゲット表面の水平磁界強度と最適酸素ガス分圧における電気抵抗率との関係を図４に示す。図４で示すようにＩＴＯターゲット８の表面の水平磁界強度が１０００Ｇａｕｓｓ以上において、本発明にかかる製造方法は従来の製造方法に比べ電気抵抗率を低減できることがわかった。
【００４２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、マイクロ波を重畳して供給することにより、透明導電膜の電気抵抗率の上昇の原因となる負イオンによる基板への衝撃を低減することができるため、従来のスパッタリングによる製造方法に比べ、低電気抵抗率の透明導電膜を得ることができるので、透明導電膜を利用した装置の低電圧駆動化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる透明導電膜の製造装置の構成図
【図２】マイクロ波投入電力とスパッタ電圧との関係を示す特性図
【図３】酸素ガス分圧と電気抵抗率との関係を示す特性図
【図４】水平磁界強度と最適酸素ガス分圧における電気抵抗率との関係を示す特性図
【図５】従来の水平磁界強度とスパッタ電圧との関係を示す特性図
【符号の説明】
１    真空槽
２    クライオポンプ
３    酸素ガス導入口
４    ニードルバルブ
５    アルゴンガス導入口
６    直流電源
７    カソード
８    ターゲット
９    ヒータ
１０  マイクロ波電源
１１  キャリア
１２  基板
【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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