JPH0641724A - 透明導電膜の製造装置 - Google Patents
透明導電膜の製造装置Info
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- JPH0641724A JPH0641724A JP4201504A JP20150492A JPH0641724A JP H0641724 A JPH0641724 A JP H0641724A JP 4201504 A JP4201504 A JP 4201504A JP 20150492 A JP20150492 A JP 20150492A JP H0641724 A JPH0641724 A JP H0641724A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板上に低抵抗率の透明導電膜を容易に能率
よく形成させる装置。 【構成】 基板とターゲットを対向させて設けた真空室
内に、該基板を３００℃以上に保持しながら、ターゲッ
トへのスパッタにより該基板上に透明導電膜を形成した
後、真空中で基板を２５０℃以下に急冷する基板冷却装
置を設けた透明導電膜の製造装置。
よく形成させる装置。 【構成】 基板とターゲットを対向させて設けた真空室
内に、該基板を３００℃以上に保持しながら、ターゲッ
トへのスパッタにより該基板上に透明導電膜を形成した
後、真空中で基板を２５０℃以下に急冷する基板冷却装
置を設けた透明導電膜の製造装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、透明導電膜の製造装置
に関し、更に詳細には、液晶を始めとする表示素子や、
太陽電池等に電極として用いられるＩｎ−Ｓｎ−Ｏ系透
明導電膜を始めとする酸化物透明導電膜を製造する透明
導電膜の製造装置に関するものである。
に関し、更に詳細には、液晶を始めとする表示素子や、
太陽電池等に電極として用いられるＩｎ−Ｓｎ−Ｏ系透
明導電膜を始めとする酸化物透明導電膜を製造する透明
導電膜の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の透明導電膜の製造方法と
しては、塗布法、スプレー法、蒸着法、スパッタ法等が
知られている。これら製造方法のうち、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
この透明導電膜を大面積基板上に均一に再現性よく形成
することが出来る点で他の製造方法より優れている。ま
た、液晶等に用いられる例えばＩｎ−Ｓｎ−Ｏ系透明導
電膜（以下ＩＴＯ膜という）を形成する量産用スパッタ
装置としては、真空室内に複数の基板を基板ホルダーに
設置し、バッチ毎に処理を行うバッチスパッタ装置と、
大気中からスパッタ室内に基板を連続的に送り込みなが
らスパッタ法で透明導電膜を形成し、これを連続的に取
り出すインラインスパッタ装置が知られており、用途に
応じて使い分けられていた。
しては、塗布法、スプレー法、蒸着法、スパッタ法等が
知られている。これら製造方法のうち、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
この透明導電膜を大面積基板上に均一に再現性よく形成
することが出来る点で他の製造方法より優れている。ま
た、液晶等に用いられる例えばＩｎ−Ｓｎ−Ｏ系透明導
電膜（以下ＩＴＯ膜という）を形成する量産用スパッタ
装置としては、真空室内に複数の基板を基板ホルダーに
設置し、バッチ毎に処理を行うバッチスパッタ装置と、
大気中からスパッタ室内に基板を連続的に送り込みなが
らスパッタ法で透明導電膜を形成し、これを連続的に取
り出すインラインスパッタ装置が知られており、用途に
応じて使い分けられていた。
【０００３】ＩＴＯ膜の電導電子はＩｎのサイトを置換
した添加物イオン（Ｓｎ4+ ）と、化学量論組成から酸
素の欠損（酸素欠損ドナー）の２種類のドナーにより形
成されている。そして、スパッタ法でＩＴＯ膜を形成す
る場合、成膜温度が膜特性に大きな影響を与える。一般
的に、成膜温度を上げることにより、膜の結晶性が向上
し、ドナーとなる添加元素のイオン化（Ｓｎ4+ ）が促
進されるため、キャリア電子の移動度と密度の双方が改
善され、結果として抵抗率が低下する。
した添加物イオン（Ｓｎ4+ ）と、化学量論組成から酸
素の欠損（酸素欠損ドナー）の２種類のドナーにより形
成されている。そして、スパッタ法でＩＴＯ膜を形成す
る場合、成膜温度が膜特性に大きな影響を与える。一般
的に、成膜温度を上げることにより、膜の結晶性が向上
し、ドナーとなる添加元素のイオン化（Ｓｎ4+ ）が促
進されるため、キャリア電子の移動度と密度の双方が改
善され、結果として抵抗率が低下する。
【０００４】従って、スパッタ法で素ガラス上に直接形
成、或いは耐熱性の高い基板上にＩＴＯ膜を形成する場
合は、スパッタ装置内で基板の温度を３００℃以上に上
げて、成膜を行っていた。また、従来スパッタ装置では
いずれの場合も、成膜後、基板が高温度状態のまま大気
中に取り出すようにしていた。
成、或いは耐熱性の高い基板上にＩＴＯ膜を形成する場
合は、スパッタ装置内で基板の温度を３００℃以上に上
げて、成膜を行っていた。また、従来スパッタ装置では
いずれの場合も、成膜後、基板が高温度状態のまま大気
中に取り出すようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
スパッタ装置ではいずれの場合も高温度でＩＴＯ膜を形
成した直後、大気中に取り出しているため、高温度のＩ
ＴＯ膜が空気に触れて酸化し低抵抗膜が得られないとい
う問題があった。何故ならば、３００℃以上の高温度の
基板上に形成されたＩＴＯ膜をそのまま大気中に晒すと
ＩＴＯ膜に酸化が起こり、前記２つのドナーが消滅し、
抵抗率が劣化するからである。
スパッタ装置ではいずれの場合も高温度でＩＴＯ膜を形
成した直後、大気中に取り出しているため、高温度のＩ
ＴＯ膜が空気に触れて酸化し低抵抗膜が得られないとい
う問題があった。何故ならば、３００℃以上の高温度の
基板上に形成されたＩＴＯ膜をそのまま大気中に晒すと
ＩＴＯ膜に酸化が起こり、前記２つのドナーが消滅し、
抵抗率が劣化するからである。
【０００６】本発明は、従来スパッタ装置がもつ問題点
を解消するもので、３００℃以上の高温で透明導電膜を
形成する場合に、より低抵抗な透明導電膜を得ることが
出来る透明導電膜の製造装置を提供することを目的とす
る。
を解消するもので、３００℃以上の高温で透明導電膜を
形成する場合に、より低抵抗な透明導電膜を得ることが
出来る透明導電膜の製造装置を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の透明導電膜の製
造装置は、真空室内に基板とターゲットとを対向させて
設け、該基板を３００℃以上に保持しながら、該基板と
ターゲットとの間に生ずるプラズマ放電により、基板上
に透明導電膜をスパッタ法で形成する透明導電膜の製造
装置において、該製造装置は透明導電膜の形成後、真空
中で基板を２５０℃以下に急冷する基板冷却装置を備え
ていることを特徴とする。
造装置は、真空室内に基板とターゲットとを対向させて
設け、該基板を３００℃以上に保持しながら、該基板と
ターゲットとの間に生ずるプラズマ放電により、基板上
に透明導電膜をスパッタ法で形成する透明導電膜の製造
装置において、該製造装置は透明導電膜の形成後、真空
中で基板を２５０℃以下に急冷する基板冷却装置を備え
ていることを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明の透明導電膜の製造装置は、成膜後に真
空中で基板を２５０℃以下に急冷する冷却装置を備えて
いるため、基板を３００℃以上の温度に保持しながらス
パッタ法で形成した透明導電膜を、２５０℃以下に急冷
することが出来て、その後大気中に取り出しても基板上
に形成された透明導電膜は酸化によるキャリア電子の減
少が生じないから、得られる透明導電膜の抵抗率は低い
ままの状態となる。
空中で基板を２５０℃以下に急冷する冷却装置を備えて
いるため、基板を３００℃以上の温度に保持しながらス
パッタ法で形成した透明導電膜を、２５０℃以下に急冷
することが出来て、その後大気中に取り出しても基板上
に形成された透明導電膜は酸化によるキャリア電子の減
少が生じないから、得られる透明導電膜の抵抗率は低い
ままの状態となる。
【０００９】
【実施例】本発明の実施例を添付図面に基づき説明す
る。
る。
【００１０】図１は本発明の透明導電膜の製造装置の１
例を示すもので、図示例はトレイ搬送方式のスパッタ装
置の模式図であり、該スパッタ装置は、スパッタ室１、
基板仕込室２、および基板取出室３から構成されてお
り、バルブ４により基板仕込室２、スパッタ室１、基板
取出室３の順で互いに連通されている。そして、スパッ
タ室１内はバルブ５を介してクライオポンプ等で構成さ
れた真空排気装置６に接続されており、該真空排気装置
６によってスパッタ室１内の真空度を調整自在とすると
共に、該スパッタ室１内に連通されたガス導入管７から
例えばアルゴンガスと酸素ガスから成るスパッタガスを
単独ガスで或いは混合ガスでマスフローコントロール８
で流量を制御しながらノズル９より導入出来るようにし
た。
例を示すもので、図示例はトレイ搬送方式のスパッタ装
置の模式図であり、該スパッタ装置は、スパッタ室１、
基板仕込室２、および基板取出室３から構成されてお
り、バルブ４により基板仕込室２、スパッタ室１、基板
取出室３の順で互いに連通されている。そして、スパッ
タ室１内はバルブ５を介してクライオポンプ等で構成さ
れた真空排気装置６に接続されており、該真空排気装置
６によってスパッタ室１内の真空度を調整自在とすると
共に、該スパッタ室１内に連通されたガス導入管７から
例えばアルゴンガスと酸素ガスから成るスパッタガスを
単独ガスで或いは混合ガスでマスフローコントロール８
で流量を制御しながらノズル９より導入出来るようにし
た。
【００１１】また、スパッタ室１内に基板ホルダー１０
に保持された基板１１と、マグネトロンカソード１２と
を平行状態で対向配置した。そして、基板ホルダー１０
はマグネトロンカソード１２と平行状態を保ったままで
スパッタ室１内を移動出来るように配置されている。
尚、図示していないが、該基板ホルダー１０は前記のよ
うに直線移動させるための駆動装置が設けられている。
また、前記基板１１の背後に成膜中の基板１１温度を所
定温度に加熱制御するためのシースヒータ１３を配置し
た。
に保持された基板１１と、マグネトロンカソード１２と
を平行状態で対向配置した。そして、基板ホルダー１０
はマグネトロンカソード１２と平行状態を保ったままで
スパッタ室１内を移動出来るように配置されている。
尚、図示していないが、該基板ホルダー１０は前記のよ
うに直線移動させるための駆動装置が設けられている。
また、前記基板１１の背後に成膜中の基板１１温度を所
定温度に加熱制御するためのシースヒータ１３を配置し
た。
【００１２】また、マグネトロンカソード１２はその前
面にはロウ材でターゲット１４が固定されており、該マ
グネトロンカソード１２の背面に電磁石１５が収容され
たカソードケース１６を配置すると共に、カソードケー
ス１６に直流電源１７を接続し、該直流電源１７でマグ
ネトロンカソード１２に所定の電流を印加してスパッタ
室１内でマグネトロンスパッタを行えるようにした。
面にはロウ材でターゲット１４が固定されており、該マ
グネトロンカソード１２の背面に電磁石１５が収容され
たカソードケース１６を配置すると共に、カソードケー
ス１６に直流電源１７を接続し、該直流電源１７でマグ
ネトロンカソード１２に所定の電流を印加してスパッタ
室１内でマグネトロンスパッタを行えるようにした。
【００１３】また、前記基板１１は基板仕込室２側で基
板ホルダー１０に装着された後、スパッタ室１内で表面
に透明導電膜が形成され、引続き基板１１は基板取出室
３側から取り出されるようになっている。
板ホルダー１０に装着された後、スパッタ室１内で表面
に透明導電膜が形成され、引続き基板１１は基板取出室
３側から取り出されるようになっている。
【００１４】また、基板仕込室２および基板取出室３に
は夫々クライオポンプ等で構成される真空排気装置１
８，１９がバルブ２０，２１を介して接続されている。
は夫々クライオポンプ等で構成される真空排気装置１
８，１９がバルブ２０，２１を介して接続されている。
【００１５】かかる構成は従来の透明導電膜の製造装置
と特に変わりはないが、本発明装置は、基板取出室３内
に基板冷却装置２２を配置したもので、図示例では基板
取出室３内の基板１１の通過位置に一対の基板冷却装置
２２を対向させて配置した。そして、該基板冷却装置２
２は基板取出室３外に配置せる循環ポンプ２３より一定
温度の液体（例えば温度２４℃の恒温水）を循環パイプ
２４を介して基板冷却装置２２内に循環せしめて基板１
１を温度２５０℃以下に冷却出来るようにした。
と特に変わりはないが、本発明装置は、基板取出室３内
に基板冷却装置２２を配置したもので、図示例では基板
取出室３内の基板１１の通過位置に一対の基板冷却装置
２２を対向させて配置した。そして、該基板冷却装置２
２は基板取出室３外に配置せる循環ポンプ２３より一定
温度の液体（例えば温度２４℃の恒温水）を循環パイプ
２４を介して基板冷却装置２２内に循環せしめて基板１
１を温度２５０℃以下に冷却出来るようにした。
【００１６】尚、図中、２５は所定の開口部２６が設け
られた防着板、２７はスパッタ室１に接続したアース、
２８はストップバルブ付きスパッタガス供給源、２９は
基板仕込室２に設けたバルブ、３０は基板取出室３に設
けたバルブを示す。
られた防着板、２７はスパッタ室１に接続したアース、
２８はストップバルブ付きスパッタガス供給源、２９は
基板仕込室２に設けたバルブ、３０は基板取出室３に設
けたバルブを示す。
【００１７】ここで前記図１の透明導電膜の製造装置を
用いて基板上への成膜のプロセスを簡単に説明する。
用いて基板上への成膜のプロセスを簡単に説明する。
【００１８】先ず、基板仕込室２内で基板ホルダー１０
に基板１１を保持せしめる。そして、スパッタ室１内を
真空排気装置６で、基板仕込室２内を真空排気装置１８
で、基板取出室３内を真空排気装置１９で夫々で粗引き
および高真空排気を行う。続いて高真空排気されたスパ
ッタ室１内に基板１１をバルブ４を介して搬送せしめた
後、基板１１をシースヒータ１３により例えば温度４０
０℃に加熱し、次いで、スパッタ室１内にアルゴンガス
および酸素ガスから成るスパッタガスを導入して、所定
圧力に調整した後、スパッタを開始する。そして、基板
１１をマグネトロンカソード１２上を一定速度で通過さ
せると共に、基板１１上に所定の膜厚の透明導電膜を形
成させるようにする。成膜が完了した後、スパッタガス
の導入と、スパッタを停止し、基板１１を基板取出室３
内にバルブ４を介して搬送せしめた後、該基板取出室３
内で基板冷却装置２２により基板１１を温度２５０℃以
下に急冷する。続いて、基板１１が２５０℃以下に冷却
された後、基板取出室３内に空気を導入せしめて大気圧
に戻した後、基板１１を基板取出室３内より取り出すよ
うにする。
に基板１１を保持せしめる。そして、スパッタ室１内を
真空排気装置６で、基板仕込室２内を真空排気装置１８
で、基板取出室３内を真空排気装置１９で夫々で粗引き
および高真空排気を行う。続いて高真空排気されたスパ
ッタ室１内に基板１１をバルブ４を介して搬送せしめた
後、基板１１をシースヒータ１３により例えば温度４０
０℃に加熱し、次いで、スパッタ室１内にアルゴンガス
および酸素ガスから成るスパッタガスを導入して、所定
圧力に調整した後、スパッタを開始する。そして、基板
１１をマグネトロンカソード１２上を一定速度で通過さ
せると共に、基板１１上に所定の膜厚の透明導電膜を形
成させるようにする。成膜が完了した後、スパッタガス
の導入と、スパッタを停止し、基板１１を基板取出室３
内にバルブ４を介して搬送せしめた後、該基板取出室３
内で基板冷却装置２２により基板１１を温度２５０℃以
下に急冷する。続いて、基板１１が２５０℃以下に冷却
された後、基板取出室３内に空気を導入せしめて大気圧
に戻した後、基板１１を基板取出室３内より取り出すよ
うにする。
【００１９】尚、スパッタ室１内での成膜中の真空度と
しては基板に形成する透明導電膜の種類によって異なる
が、一般的には１×１０- 3〜１×１０- 2Torr程度とす
ればよい。また、成膜後の基板の冷却中の真空度として
は基板に形成する透明導電膜の種類によって異なるが、
一般的には１×１０- 5〜１×１０- 4Torr程度とすれば
よい。
しては基板に形成する透明導電膜の種類によって異なる
が、一般的には１×１０- 3〜１×１０- 2Torr程度とす
ればよい。また、成膜後の基板の冷却中の真空度として
は基板に形成する透明導電膜の種類によって異なるが、
一般的には１×１０- 5〜１×１０- 4Torr程度とすれば
よい。
【００２０】次に前記図１に示す装置を用いて、Ｉｎ−
Ｓｎ−Ｏ系透明導電膜（以下ＩＴＯ膜という）の製造例
を説明する。
Ｓｎ−Ｏ系透明導電膜（以下ＩＴＯ膜という）の製造例
を説明する。
【００２１】実験例１ 本実験例では、基板１１は縦210 mm、横210 mm、厚さ1.
1 mmのガラスNo.7059（コーニング社製）を用い、ま
た、ターゲット１４はＩｎ2Ｏ3に１０ｗｔ％ＳｎＯ2を
混入した焼結体ターゲットを用いた。また、基板１１と
ターゲット１４との距離を80mmに設定し、マグネトロン
カソード１２に供給する直流電力を６３０Ｗとし、基板
１１の温度は４５０℃とした。
1 mmのガラスNo.7059（コーニング社製）を用い、ま
た、ターゲット１４はＩｎ2Ｏ3に１０ｗｔ％ＳｎＯ2を
混入した焼結体ターゲットを用いた。また、基板１１と
ターゲット１４との距離を80mmに設定し、マグネトロン
カソード１２に供給する直流電力を６３０Ｗとし、基板
１１の温度は４５０℃とした。
【００２２】先ず、基板仕込室２内で基板ホルダー１０
に基板１１を保持した後、基板仕込室２内を真空排気系
１８により、スパッタ室１内を真空排気系６により、ま
た基板取出室３内を真空排気系１９により夫々１×１０
- 5Torrに設定した後、スパッタ室１内にアルゴンガス
をノズル８より導入して５×１０- 3Torrに設定した。
そして基板１１を速度８０mm/minで基板仕込室２よりバ
ルブ４を介してスパッタ室１内に搬送し、前記速度でス
パッタ室１内のマグネトロンカソード１２上を通過させ
ながら、マグネトロンスパッタ法で1.25分間成膜し、基
板１１上に膜厚１０００ÅのＩＴＯ膜を形成した。そし
て成膜中スパッタ室１内に酸素ガスを分圧０〜５×１０
- 5Torrのの範囲で種々導入して形成されたＩＴＯ膜中
の酸素欠損ドナーの最適化を行ってＩＴＯ膜の抵抗率が
最小となる条件を求めた。その結果導入する酸素ガスの
分圧は１×１０- 5Torrであった。
に基板１１を保持した後、基板仕込室２内を真空排気系
１８により、スパッタ室１内を真空排気系６により、ま
た基板取出室３内を真空排気系１９により夫々１×１０
- 5Torrに設定した後、スパッタ室１内にアルゴンガス
をノズル８より導入して５×１０- 3Torrに設定した。
そして基板１１を速度８０mm/minで基板仕込室２よりバ
ルブ４を介してスパッタ室１内に搬送し、前記速度でス
パッタ室１内のマグネトロンカソード１２上を通過させ
ながら、マグネトロンスパッタ法で1.25分間成膜し、基
板１１上に膜厚１０００ÅのＩＴＯ膜を形成した。そし
て成膜中スパッタ室１内に酸素ガスを分圧０〜５×１０
- 5Torrのの範囲で種々導入して形成されたＩＴＯ膜中
の酸素欠損ドナーの最適化を行ってＩＴＯ膜の抵抗率が
最小となる条件を求めた。その結果導入する酸素ガスの
分圧は１×１０- 5Torrであった。
【００２３】続いて、スパッタ室１内でＩＴＯ膜が形成
された基板１１をバルブ４を介して基板取出室３内に搬
送し、該基板取出室３内で基板冷却装置２２で基板１１
を急冷した後、該基板取出室３に空気を導入し、該基板
取出室３内を大気圧に戻し、基板１１を取り出した。
された基板１１をバルブ４を介して基板取出室３内に搬
送し、該基板取出室３内で基板冷却装置２２で基板１１
を急冷した後、該基板取出室３に空気を導入し、該基板
取出室３内を大気圧に戻し、基板１１を取り出した。
【００２４】そして、基板取出室３内で基板冷却装置２
２により冷却された基板１１の温度を測定し、その温度
を表１に示した。また、基板１１上に形成されたＩＴＯ
膜の抵抗率を測定し、その結果を表１に示した。
２により冷却された基板１１の温度を測定し、その温度
を表１に示した。また、基板１１上に形成されたＩＴＯ
膜の抵抗率を測定し、その結果を表１に示した。
【００２５】比較実験例１ スパッタ室１内でＩＴＯ膜が形成された基板１１が基板
取出室３内に搬送された後、基板１１を冷却することな
く直ちに基板取出室３内に空気を導入し、大気圧になっ
た時点で基板１１を高温度状態のまま基板取出室３より
取出した以外は前記実験例１と同様の方法で基板１１上
にＩＴＯ膜を形成した。
取出室３内に搬送された後、基板１１を冷却することな
く直ちに基板取出室３内に空気を導入し、大気圧になっ
た時点で基板１１を高温度状態のまま基板取出室３より
取出した以外は前記実験例１と同様の方法で基板１１上
にＩＴＯ膜を形成した。
【００２６】そして、ＩＴＯ膜が形成された後、基板取
出室３内に搬送され、基板取出室３内が大気圧となった
時点で基板１１の温度を測定し、その結果を表１に示
す。また、基板１１上に形成されたＩＴＯ膜の抵抗率を
測定し、その結果を表１に示す。
出室３内に搬送され、基板取出室３内が大気圧となった
時点で基板１１の温度を測定し、その結果を表１に示
す。また、基板１１上に形成されたＩＴＯ膜の抵抗率を
測定し、その結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１から明らかなように、成膜後、基板が
急冷された実験例１のＩＴＯ膜の抵抗率は１．５×１０
- 4Ωｃｍであるのに対し、基板が冷却されることなく
空気に晒された比較実験例１のＩＴＯ膜の抵抗率は２．
４×１０- 4Ωｃｍであった。これは基板が３４０℃と
いう高温度のため空気に晒されたＩＴＯ膜の酸化により
キャリア電子が減少し、その結果得られたＩＴＯ膜の抵
抗率が劣化したためと考えられる。また、実験例１のよ
うにＩＴＯ膜が形成された基板を基板冷却装置で急冷す
れば基板温度は２３０℃であるのに対し、ＩＴＯ膜が形
成された基板をそのまま大気中に晒した比較実験例１で
は基板温度が３４０℃と高温度であった。従って、本発
明装置では基板を急冷して温度２５０℃以下に下げ得る
ことが確認された。
急冷された実験例１のＩＴＯ膜の抵抗率は１．５×１０
- 4Ωｃｍであるのに対し、基板が冷却されることなく
空気に晒された比較実験例１のＩＴＯ膜の抵抗率は２．
４×１０- 4Ωｃｍであった。これは基板が３４０℃と
いう高温度のため空気に晒されたＩＴＯ膜の酸化により
キャリア電子が減少し、その結果得られたＩＴＯ膜の抵
抗率が劣化したためと考えられる。また、実験例１のよ
うにＩＴＯ膜が形成された基板を基板冷却装置で急冷す
れば基板温度は２３０℃であるのに対し、ＩＴＯ膜が形
成された基板をそのまま大気中に晒した比較実験例１で
は基板温度が３４０℃と高温度であった。従って、本発
明装置では基板を急冷して温度２５０℃以下に下げ得る
ことが確認された。
【００２９】図２は本発明の製造装置の他の実施例であ
り、図示例はバッチ処理方式のスパッタ装置の模式図で
あり、該スパッタ装置は基板上への成膜と、基板の急冷
を組み込んだスパッタ室３１で構成されている。そし
て、スパッタ室３１内に一定速度で回転する多面体のド
ラム型の基板ホルダー３２を配設し、バルブ３３を通し
て基板３４を基板ホルダー３２の所定位置に設置し、或
いは成膜された基板３４を取出せるようにした。
り、図示例はバッチ処理方式のスパッタ装置の模式図で
あり、該スパッタ装置は基板上への成膜と、基板の急冷
を組み込んだスパッタ室３１で構成されている。そし
て、スパッタ室３１内に一定速度で回転する多面体のド
ラム型の基板ホルダー３２を配設し、バルブ３３を通し
て基板３４を基板ホルダー３２の所定位置に設置し、或
いは成膜された基板３４を取出せるようにした。
【００３０】また、スパッタ室３１内はバルブ３５を介
してクライオポンプ等の真空排気装置３６に接続されて
おり、該真空排気装置３６によってスパッタ室３１内の
真空度を調整自在とすると共に、該スパッタ室３１内に
連通されたガス導入管３７から例えばアルゴンガスと酸
素ガスから成るスパッタガスを単独ガス或いは混合ガス
でマスフローコントロール３８で流量を制御しながらノ
ズル３９より導入出来るようにした。
してクライオポンプ等の真空排気装置３６に接続されて
おり、該真空排気装置３６によってスパッタ室３１内の
真空度を調整自在とすると共に、該スパッタ室３１内に
連通されたガス導入管３７から例えばアルゴンガスと酸
素ガスから成るスパッタガスを単独ガス或いは混合ガス
でマスフローコントロール３８で流量を制御しながらノ
ズル３９より導入出来るようにした。
【００３１】また、スパッタ室３１内に回転する基板ホ
ルダー３２に保持された基板３４が通過する位置であっ
て、基板３４の対向位置にマグネトロンカソード４０を
基板３４と平行状態に配置した。また、マグネトロンカ
ソード４０の前面にはロウ材でターゲット４１が固定さ
れており、該マグネトロンカソード４０の背面に電磁石
４２が収容されたカソードケース４３を配置すると共
に、カソードケース４３に直流電源４４を接続し、該直
流電源４４でマグネトロンカソード４０に所定の電流を
印加してスパッタ室３１内でマグネトロンスパッタを行
えるようにした。
ルダー３２に保持された基板３４が通過する位置であっ
て、基板３４の対向位置にマグネトロンカソード４０を
基板３４と平行状態に配置した。また、マグネトロンカ
ソード４０の前面にはロウ材でターゲット４１が固定さ
れており、該マグネトロンカソード４０の背面に電磁石
４２が収容されたカソードケース４３を配置すると共
に、カソードケース４３に直流電源４４を接続し、該直
流電源４４でマグネトロンカソード４０に所定の電流を
印加してスパッタ室３１内でマグネトロンスパッタを行
えるようにした。
【００３２】また、スパッタ室３１内に回転する基板ホ
ルダー３２に保持された基板３４が通過する位置であっ
て、基板３４の対向位置に基板３４を所定温度に加熱す
るシースヒータ４５を配置した。図示例ではシースヒー
タ４５の２個を対向させて配置した。
ルダー３２に保持された基板３４が通過する位置であっ
て、基板３４の対向位置に基板３４を所定温度に加熱す
るシースヒータ４５を配置した。図示例ではシースヒー
タ４５の２個を対向させて配置した。
【００３３】また、スパッタ室３１内に回転する基板ホ
ルダー３２に保持された基板３４が通過する位置であっ
て、基板３４の対向位置に基板３４を冷却する基板冷却
装置４６を配置すると共に、スパッタ室３１外に配置せ
る循環ポンプ４７より一定温度の液体（例えば温度２４
℃の恒温水）を循環パイプ４８を介して基板冷却装置４
６内に循環せしめて基板３４を温度２５０℃以下に冷却
出来るようにした。図示例では基板冷却装置４６の２個
を対向させて配置した。
ルダー３２に保持された基板３４が通過する位置であっ
て、基板３４の対向位置に基板３４を冷却する基板冷却
装置４６を配置すると共に、スパッタ室３１外に配置せ
る循環ポンプ４７より一定温度の液体（例えば温度２４
℃の恒温水）を循環パイプ４８を介して基板冷却装置４
６内に循環せしめて基板３４を温度２５０℃以下に冷却
出来るようにした。図示例では基板冷却装置４６の２個
を対向させて配置した。
【００３４】尚、図中、４９は所定の開口部５０が設け
られた防着板、５１はスパッタ室３１に接続したアー
ス、５２はストップバルブ付きスパッタガス供給源を示
す。
られた防着板、５１はスパッタ室３１に接続したアー
ス、５２はストップバルブ付きスパッタガス供給源を示
す。
【００３５】ここで前記図２の透明導電膜の製造装置を
用いて基板上への成膜のプロセスを簡単に説明する。
用いて基板上への成膜のプロセスを簡単に説明する。
【００３６】先ず、バルブ３３よりスパッタ室３１内の
基板ホルダー３２の所定位置の夫々に基板３４を保持せ
しめた後、基板ホルダー３２を一定速度で回転させる。
そして、スパッタ室３１内を真空排気装置３６で粗引き
および高真空排気を行い、続いて高真空排気されたスパ
ッタ室３１内にアルゴンガスおよび酸素ガスからなるス
パッタガスを導入して、所定圧力に調整し、基板ホルダ
ー３２により一定速度で回転する基板３４をシースヒー
タ４５により例えば温度４００℃に加熱した後、スパッ
タを開始する。そして、基板３４をマグネトロンカソー
ド４０の前方を通過させて基板３４上に所定の膜厚の透
明導電膜を形成させるようにする。成膜が完了した時点
で、基板３４の加熱およびスパッタを停止し、基板ホル
ダー３２により一定速度で回転せる基板３４を基板冷却
装置４６で２５０℃以下に急冷させる。基板ホルダー３
２に保持された各基板３４上での成膜と、基板冷却とが
終了した時点でスパッタガスの導入を停止し、スパッタ
室３１内に空気を導入せしめて大気圧に戻した後、基板
３４をバルブ３３を介してスパッタ室３１より取り出す
ようにする。
基板ホルダー３２の所定位置の夫々に基板３４を保持せ
しめた後、基板ホルダー３２を一定速度で回転させる。
そして、スパッタ室３１内を真空排気装置３６で粗引き
および高真空排気を行い、続いて高真空排気されたスパ
ッタ室３１内にアルゴンガスおよび酸素ガスからなるス
パッタガスを導入して、所定圧力に調整し、基板ホルダ
ー３２により一定速度で回転する基板３４をシースヒー
タ４５により例えば温度４００℃に加熱した後、スパッ
タを開始する。そして、基板３４をマグネトロンカソー
ド４０の前方を通過させて基板３４上に所定の膜厚の透
明導電膜を形成させるようにする。成膜が完了した時点
で、基板３４の加熱およびスパッタを停止し、基板ホル
ダー３２により一定速度で回転せる基板３４を基板冷却
装置４６で２５０℃以下に急冷させる。基板ホルダー３
２に保持された各基板３４上での成膜と、基板冷却とが
終了した時点でスパッタガスの導入を停止し、スパッタ
室３１内に空気を導入せしめて大気圧に戻した後、基板
３４をバルブ３３を介してスパッタ室３１より取り出す
ようにする。
【００３７】尚、スパッタ室３１内での成膜中および冷
却中の真空度としては基板に形成する透明導電膜の種類
によって異なるが、一般的には１×１０- 3〜１×１０-
2Torr程度とすればよい。
却中の真空度としては基板に形成する透明導電膜の種類
によって異なるが、一般的には１×１０- 3〜１×１０-
2Torr程度とすればよい。
【００３８】次に前記図２に示す装置を用いて、Ｉｎ−
Ｓｎ−Ｏ系透明導電膜（以下ＩＴＯ膜という）の製造例
を説明する。
Ｓｎ−Ｏ系透明導電膜（以下ＩＴＯ膜という）の製造例
を説明する。
【００３９】実験例２ 本実験例では、基板３４に縦100 mm、横100 mm、厚さ1.
1 mmのガラスNo.7059（コーニング社製）を用い、ま
た、ターゲット４１はＩｎ2Ｏ3に１０ｗｔ％ＳｎＯ2を
混入した焼結体ターゲットを用いた。また、基板３４と
ターゲット４１との距離を60mmに設定し、マグネトロン
カソード４０に供給する直流電力を６３０Ｗとした。
1 mmのガラスNo.7059（コーニング社製）を用い、ま
た、ターゲット４１はＩｎ2Ｏ3に１０ｗｔ％ＳｎＯ2を
混入した焼結体ターゲットを用いた。また、基板３４と
ターゲット４１との距離を60mmに設定し、マグネトロン
カソード４０に供給する直流電力を６３０Ｗとした。
【００４０】先ず、基板ホルダー３２に基板３４（図示
例では８個）を保持した後、基板ホルダー３２を速度３
０ＲＰＭで回転した。次いで、スパッタ室３１内を真空
排気装置３６により１×１０- 6Torrに設定した後、ス
パッタ室３１内にアルゴンガスをノズル３９より導入し
て５×１０- 3Torrに設定した。前記回転速度で基板３
４をシースヒータ４５の前方を順次通過させながら、基
板３４を加熱して温度４００℃になった時点で、マグネ
トロンカソード４０に印加してスパッタを開始し、マグ
ネトロンカソード４０の前方を順次通過させながら、マ
グネトロンスパッタ法で１１分間成膜し、各基板３４上
に夫々膜厚１０００ÅのＩＴＯ膜を形成した後、基板３
４の加熱と、スパッタを停止した。そして成膜中スパッ
タ室３１内に酸素ガスを分圧０〜５×１０- 5Torrの範
囲内で種々導入して形成されたＩＴＯ膜の酸素欠損ドナ
ーの最適化を行ってＩＴＯ膜の抵抗率が最小となる条件
を求めた。その結果導入する酸素ガスの分圧は１×１０
- 5Torrであった。
例では８個）を保持した後、基板ホルダー３２を速度３
０ＲＰＭで回転した。次いで、スパッタ室３１内を真空
排気装置３６により１×１０- 6Torrに設定した後、ス
パッタ室３１内にアルゴンガスをノズル３９より導入し
て５×１０- 3Torrに設定した。前記回転速度で基板３
４をシースヒータ４５の前方を順次通過させながら、基
板３４を加熱して温度４００℃になった時点で、マグネ
トロンカソード４０に印加してスパッタを開始し、マグ
ネトロンカソード４０の前方を順次通過させながら、マ
グネトロンスパッタ法で１１分間成膜し、各基板３４上
に夫々膜厚１０００ÅのＩＴＯ膜を形成した後、基板３
４の加熱と、スパッタを停止した。そして成膜中スパッ
タ室３１内に酸素ガスを分圧０〜５×１０- 5Torrの範
囲内で種々導入して形成されたＩＴＯ膜の酸素欠損ドナ
ーの最適化を行ってＩＴＯ膜の抵抗率が最小となる条件
を求めた。その結果導入する酸素ガスの分圧は１×１０
- 5Torrであった。
【００４１】そして、ＩＴＯ膜が形成された各基板３４
を前記回転速度で基板冷却装置４６の前方を順次通過さ
せながら各基板３４を急冷した。
を前記回転速度で基板冷却装置４６の前方を順次通過さ
せながら各基板３４を急冷した。
【００４２】基板ホルダー３２に保持された基板３４の
全てにＩＴＯ膜が形成され、かつ基板３４が冷却された
時点で、スパッタガスの導入を停止し、スパッタ室３１
内に空気を導入し、スパッタ室３１内を大気圧に戻し、
各基板３４をバルブ３３より取り出した。
全てにＩＴＯ膜が形成され、かつ基板３４が冷却された
時点で、スパッタガスの導入を停止し、スパッタ室３１
内に空気を導入し、スパッタ室３１内を大気圧に戻し、
各基板３４をバルブ３３より取り出した。
【００４３】そして、基板冷却装置４６により冷却され
た基板３４の温度を測定し、その結果を表２に示した。
また、基板３４上に形成されたＩＴＯ膜の抵抗率を測定
し、その結果を表２に示した。
た基板３４の温度を測定し、その結果を表２に示した。
また、基板３４上に形成されたＩＴＯ膜の抵抗率を測定
し、その結果を表２に示した。
【００４４】比較実験例２ 基板冷却装置を全く作動させずに、成膜後、直ちにスパ
ッタ室３１内に空気を導入し、大気圧に戻した以外は前
記実験例２と同様の方法で基板３４上にＩＴＯ膜を形成
した。
ッタ室３１内に空気を導入し、大気圧に戻した以外は前
記実験例２と同様の方法で基板３４上にＩＴＯ膜を形成
した。
【００４５】そして、成膜後、直ちにスパッタ室３１内
に空気を導入し、大気圧となった時点で基板３４の温度
を測定し、その結果を表２に示した。また、基板３４上
に形成されたＩＴＯ膜の抵抗率を測定し、その結果を表
２に示した。
に空気を導入し、大気圧となった時点で基板３４の温度
を測定し、その結果を表２に示した。また、基板３４上
に形成されたＩＴＯ膜の抵抗率を測定し、その結果を表
２に示した。
【００４６】
【表２】
【００４７】表２から明らかなように、成膜後、基板が
急冷された実験例２のＩＴＯ膜の抵抗率は１．６×１０
- 4Ωｃｍであるのに対し、基板が冷却されることなく
空気に晒された比較実験例２のＩＴＯ膜の抵抗率は２．
８×１０- 4Ωｃｍであった。これは基板が３６０℃と
いう高温度のため空気に晒されたＩＴＯ膜の酸化により
キャリア電子が減少し、その結果得られたＩＴＯ膜の抵
抗率が劣化したためと考えられる。また、実験例２のよ
うにＩＴＯ膜が形成された基板を基板冷却装置で急冷す
れば基板温度は２３０℃であるのに対し、ＩＴＯ膜が形
成された基板をそのまま大気中に晒した比較実験例２で
は基板温度が３６０℃と高温度であった。従って、本発
明装置では基板を急冷して温度２５０℃以下に下げ得る
ことが確認された。図２装置ではマグネトロンカソード
４０をスパッタ室内に１個所配置したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、基板ホルダー３２の基板の
保持個数に合わせて２個所以上としてもよい。また、図
２装置では基板３４を加熱するシースヒータ４５および
基板冷却装置４６を夫々２個所ずつ配置したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、基板ホルダー３２の
基板３４の保持個数およびマグネトロンカソード４０の
個数に合わせて１個所或いは３個所以上としてもよい。
また、図２装置では基板を加熱する加熱装置（シースヒ
ータ）と、基板を冷却する基板冷却装置とを夫々別個の
装置としたが、両装置を組み込んだ基板加熱、冷却装置
としてもよい。
急冷された実験例２のＩＴＯ膜の抵抗率は１．６×１０
- 4Ωｃｍであるのに対し、基板が冷却されることなく
空気に晒された比較実験例２のＩＴＯ膜の抵抗率は２．
８×１０- 4Ωｃｍであった。これは基板が３６０℃と
いう高温度のため空気に晒されたＩＴＯ膜の酸化により
キャリア電子が減少し、その結果得られたＩＴＯ膜の抵
抗率が劣化したためと考えられる。また、実験例２のよ
うにＩＴＯ膜が形成された基板を基板冷却装置で急冷す
れば基板温度は２３０℃であるのに対し、ＩＴＯ膜が形
成された基板をそのまま大気中に晒した比較実験例２で
は基板温度が３６０℃と高温度であった。従って、本発
明装置では基板を急冷して温度２５０℃以下に下げ得る
ことが確認された。図２装置ではマグネトロンカソード
４０をスパッタ室内に１個所配置したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、基板ホルダー３２の基板の
保持個数に合わせて２個所以上としてもよい。また、図
２装置では基板３４を加熱するシースヒータ４５および
基板冷却装置４６を夫々２個所ずつ配置したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、基板ホルダー３２の
基板３４の保持個数およびマグネトロンカソード４０の
個数に合わせて１個所或いは３個所以上としてもよい。
また、図２装置では基板を加熱する加熱装置（シースヒ
ータ）と、基板を冷却する基板冷却装置とを夫々別個の
装置としたが、両装置を組み込んだ基板加熱、冷却装置
としてもよい。
【００４８】前記図１装置、図２装置ではマグネトロン
カソードに印加する電力の電源を直流電源としたが、本
発明はこれに限定されるものではなく、直流電源を主電
源とし、高周波電源を副電源としてスパッタ時に直流電
力に高周波電力を重畳するようにしてもよい。
カソードに印加する電力の電源を直流電源としたが、本
発明はこれに限定されるものではなく、直流電源を主電
源とし、高周波電源を副電源としてスパッタ時に直流電
力に高周波電力を重畳するようにしてもよい。
【００４９】前記前記実験例１，２ではターゲットとし
てＩｎ2Ｏ3にＳｎＯ2を１０ｗｔ％混入した焼結体ター
ゲットを用いたが、該ターゲットに代えてＩｎ2Ｏ3への
ＳｎＯ2の混入量が１０ｗｔ％以外の組成とした焼結体
ターゲット、Ｉｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、ＣｄＯ−Ｓ
ｎＯ2等を基本組成とするターゲットを用いてスパッタ
を行ったところ実験例１，２と同様の結果が得られた。
即ち酸素欠損ドナーにより導電性を得る酸化物透明導電
膜の製造において低抵抗率のＩＴＯ膜を製造出来ると同
様の効果が得られる。
てＩｎ2Ｏ3にＳｎＯ2を１０ｗｔ％混入した焼結体ター
ゲットを用いたが、該ターゲットに代えてＩｎ2Ｏ3への
ＳｎＯ2の混入量が１０ｗｔ％以外の組成とした焼結体
ターゲット、Ｉｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、ＣｄＯ−Ｓ
ｎＯ2等を基本組成とするターゲットを用いてスパッタ
を行ったところ実験例１，２と同様の結果が得られた。
即ち酸素欠損ドナーにより導電性を得る酸化物透明導電
膜の製造において低抵抗率のＩＴＯ膜を製造出来ると同
様の効果が得られる。
【００５０】
【発明の効果】このように本発明の透明導電膜の製造装
置によるときは、真空中で基板を２５０℃以下に急冷す
る基板冷却装置を備えるようにしたので、成膜後、基板
は２５０℃以下に冷却されるから、その後大気中に晒さ
れても基板上に形成された透明導電膜は従来装置で製造
された透明導電膜のような酸化によるキャリア電子の減
少が生じないため、低抵抗率の透明導電膜を容易にかつ
能率よく製造することが出来る装置を提供出来る効果が
ある。
置によるときは、真空中で基板を２５０℃以下に急冷す
る基板冷却装置を備えるようにしたので、成膜後、基板
は２５０℃以下に冷却されるから、その後大気中に晒さ
れても基板上に形成された透明導電膜は従来装置で製造
された透明導電膜のような酸化によるキャリア電子の減
少が生じないため、低抵抗率の透明導電膜を容易にかつ
能率よく製造することが出来る装置を提供出来る効果が
ある。
【図１】 本発明装置の１実施例の模式図、
【図２】 本発明装置の他の実施例の模式図。
１，３１ 真空室、 ６，３６ 真空排気装置、
１１，３４ 基板、 １４，４１ ターゲット、
１３，４５ シースヒータ、 ２２，４６ 基板
冷却装置。
１１，３４ 基板、 １４，４１ ターゲット、
１３，４５ シースヒータ、 ２２，４６ 基板
冷却装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 久三 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉県超材料研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 真空室内に基板とターゲットとを対向さ
せて設け、該基板を３００℃以上に保持しながら、該基
板とターゲットとの間に生ずるプラズマ放電により、基
板上に透明導電膜をスパッタ法で形成する透明導電膜の
製造装置において、該製造装置は透明導電膜の形成後、
真空中で基板を２５０℃以下に急冷する基板冷却装置を
備えていることを特徴とする透明導電膜の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4201504A JPH0641724A (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | 透明導電膜の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4201504A JPH0641724A (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | 透明導電膜の製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0641724A true JPH0641724A (ja) | 1994-02-15 |
Family
ID=16442155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4201504A Pending JPH0641724A (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | 透明導電膜の製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0641724A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007084862A (ja) * | 2005-09-20 | 2007-04-05 | Shibaura Mechatronics Corp | 真空処理装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0170383U (ja) * | 1987-10-29 | 1989-05-10 | ||
| JP2002015624A (ja) * | 2000-06-29 | 2002-01-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | マグネットワイヤおよびこれを用いた半田付方法および半田付装置 |
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