(57)【要約】【課題】従来のＥＣＲスパッタリング装置においては、真空チャンバーへのマイクロ波の導入に、真空窓やスロットアンテナとそれに適合した磁石配置を用いているため大型化は困難である。また、従来のマグネトロンスパッタリング法により酸化亜鉛の透明導電膜を形成する場合、低抵抗化のためには基板加熱を行い、非形成面をターゲット面からずらした位置で成膜を行うことなどが必要であり生産性が低い。【解決手段】従来のマグネトロンスパッタリング法と同様な磁石構成のＥＣＲスパッタリング装置において、真空チャンバーへのマイクロ波の放射を金属棒から成るアンテナによって行ことにより、大型化が容易である。特に、酸化亜鉛にアルミウムなどを添加した焼結体ターゲットを用いて、プラズマ照射効果が得られるようなターゲット−基板間距離や適当なスパッタリング条件を設置することにより低抵抗な透明導電膜を高い生産性で製造することが可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空装置内において、真空チャンバー内へマイクロ波を放射し、ＮまたはＳ極の磁化方向の永久磁石を中央に配置し、周囲はその逆の磁化方向の永久磁石で囲んだマグネトロン型磁気回路により電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマを生成し、このプラズマ内に配置されたターゲットに直流または交流電圧を印加することによりスパッタリングを行うために、均一にマイクロ波を放射するためにマイクロ波導入用同軸管の心線と垂直に接続した金属棒から成るアンテナを用いることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
請求項１の装置により酸化亜鉛焼結体ターゲットを用いることを特徴とする機能性の高い透明導電膜を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＣＲによりプラズマを生成する構成方法とそれをスパッタリング法へ適用した装置、及びその装置による透明導電膜の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＥＣＲスパッタリング法は、プラズマの生成がターゲットへの電圧印加によるスパッタリングとは独立して行われるため、低電圧スパッタなど幅広いプロセスパラメータの制御が可能なことやプラズマ照射効果により高性能な膜の作製が可能である。しかし、従来のＥＣＲスパッタリング装置においては、真空チャンバーへのマイクロ波の導入に、真空窓やスロットアンテナとそれに適合した磁石配置を用いているため大型化は困難である。また、従来のマグネトロンスパッタリング法は、プラズマ生成とターゲットへの電圧印加が同時に行われるため、膜の高機能化や高密度化のためには基板加熱や特殊な装置構造が必要である。特に、ＤＣまたは高周波電源を用いたスパッタリング法によりＩＴＯや酸化亜鉛などの透明導電膜を形成する場合、低抵抗化のためには基板加熱を行い、ＩＴＯでは強磁場及びＤＣとＲＦによる重畳電源による低電圧スパッタ、酸化亜鉛では非形成面をターゲットに対し垂直にすることやターゲット面からずらした位置で成膜を行うことなどが必要であり生産性が低い。
【特許文献１】特開平６−１７２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＥＣＲスパッタリング法において、上記の長所を活かしながら、大面積の基板へも成膜できる製造装置を提供する。そして、ＤＣまたは高周波を用いたスパッタリング法により、基板非加熱または低温でターゲット対面において低抵抗で透明な膜を製造する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、従来のマグネトロンスパッタリング法と同様の一列の磁石とその周囲を磁化方向が逆な磁石で取り囲む磁石構成とその上面にターゲット板を配置したＥＣＲスパッタリング装置において、真空チャンバーへのマイクロ波の放射を同軸管の心線に垂直に接続した金属棒から成るアンテナによって行う。マグネトロンスパッタリング法と同様の構成と金属棒から成るアンテナによる装置構成のため、大型化が容易である。
【０００５】
さらに、本発明のＥＣＲスパッタリング装置は、プラズマの生成がターゲットへの電圧印加によるスパッタリングとは独立して行われるため、幅広いプロセスパラメーターの制御が可能なことやプラズマ照射効果により高性能な膜の作製が可能である。そこで、プラズマ照射効果が得られるように適当なターゲット−基板間距離を保ち、スパッタリングガス圧、マイクロ波投入電力、及びスパッタリング電圧などのスパッタリング条件を調節することにより、成膜速度の速いターゲット中央部において、基板非加熱で低抵抗な透明導電膜の形成が可能になる。
【０００６】
本発明においてＥＣＲによるプラズマを生成する際、ＥＣＲによるプラズマ生成の条件を満たすために周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を使用する場合は、ターゲット上部においてＥＣＲプラズマ生成条件の８７．５ｍＴの磁界を形成する残留磁束密度を持つ磁石を使用する。また、マイクロ波放射のための金属棒アンテナは、マイクロ波の波長の整数倍に近いことが望ましく、さらに反射板によりその利得や指向性を高めることも有効である。
【０００７】
特に、低抵抗な透明導電膜を作製するためには、酸化亜鉛にアルミウムなどの１３族元素を添加した焼結体ターゲットを用いて、アルゴンガスによりスパッタリングを行う。そこで、プラズマ照射効果が得られるようなターゲット−基板間距離及びマイクロ波導入電力に設置し、かつスパッタリング時の高速粒子による膜の損傷を押さえつつ、高速で成膜するスパッタリング電圧に設定することが肝要である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によるＥＣＲスパッタリングを利用して、低抵抗な透明導電膜を作製する場合には、次の効果が考えられる。（１）通常のＤＣまたは高周波マグネトロンスパッタリング装置と類似の構造であり、またアンテナも棒状のため大型化が容易であり大面積な膜の作製が可能である。（２）ターゲット対面において高機能な膜の作製が可能であるため、大面積に高速で成膜が可能である。（３）空間的に広がったプラズマによる基板へのプラズマ照射効果により基板非加熱、または低温において高機能な膜の作製が可能である。これらの特徴により、高い生産性で透明導電膜などの高機能薄膜の製造に寄与することができる。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本発明のために用いたＥＣＲスパッタリング装置の概略図である。磁石構成は、内側（Ｓ極）の磁石の幅は３０ｍｍ、外側の磁石の幅は１５ｍｍ、外側磁石の内側の長さ１００ｍｍ、内側と外側磁石の間隔は３５ｍｍで各磁石の残留磁束密度１．０Ｔである。また、金属棒アンテナは長さ２５０ｍｍ、１６ｍｍ角の銅棒を用い、銅棒から３０ｍｍの間隔に一辺８０ｍｍのコーナーリフレクターを設置した。機能性の高い透明導電膜作製時のスパッタリング条件は、表１の通りである。膜の特性に関する結果は、表２の通りである。このように、基板非加熱で光線透過率が高く、抵抗率が低い高機能な膜をターゲット中央部の対面に高速で形成することが可能であった。また、ターゲット−基板間距離を９０ｍｍと表１の条件よりも離すと成膜速度の低下とともに比抵抗率が高くなり機能性が低下した。
【００１０】
【表１】
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【００１１】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のＥＣＲスパッタリング装置の概略図    （ａ）装置の側面図    （ｂ）装置の平面図
【符号の説明】
【００１３】
１：真空チャンバー
２：永久磁石
３：ターゲット
４：ＤＣ電源
５：基板
６：マイクロ波発信器
７：同軸管
８：金属棒アンテナ
９：コーナーリフレクター
１０：Ａｒガス
１１：真空ポンプ
【図１】
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