JPH0751746B2 - 酸化物薄膜製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、スパッタリング法を用いて薄膜を作製する方
法、、特に酸化物ターゲットを用いて酸化物薄膜を製造
する方法に関する。

従来の技術 従来の酸化物薄膜を製造する方法について簡単に述べ
る。第３図に概略図を示したスパッタリング装置におい
て、真空チャンバ１には絶縁材２を介してカソードホル
ダ３が設置されており、カソードホルダ３には所定の極
性配置されたマグネット４、酸化物ターゲット５をボン
ディングしたバッキングプレート６が取り付けられてい
る。また、真空チャンバ１には真空チャンバ１内を排気
する真空排気系10、アルゴンガス等の不活性ガス導入系
12、酸素ガス導入系13および製膜基板８を設置する基板
ホルダ９が取り付けられている。なお、製膜に必要な電
力は電源11から供給される。

この様な製膜装置を用いて酸化物薄膜を製膜する場合、
真空チャンバ１内にはアルゴンガス等の不活性ガスと酸
素ガスがある一定の比率で導入され、酸化物薄膜を製膜
していた。

上記のようにアルゴンガス等の不活性ガスと酸素ガスを
ある一定の比率で導入して酸化物薄膜を製膜した場合、
製膜基板８上に製膜した酸化物薄膜のシート抵抗には場
所的な分布が発生する。これを表したものが第４図であ
る。この図は横軸に酸素ガス濃度をとり、縦軸にシート
抵抗をとって、製膜基板８の中心部Ａ、端部Ｃおよび
Ａ、Ｃの中間部Ｂでのシート抵抗の酸素ガス濃度依存性
を示している。すなわち、酸素ガスを一定の濃度で導入
した場合、製膜基板８の場所によりシート抵抗が変化し
均一な膜質の薄膜が製膜されていないことがわかる。し
たがって、酸素ガスを導入しないで製膜した方が膜質の
均一化がはかれる。ところが、酸素ガスを導入しないで
連続的に製膜を行っていると製膜した薄膜の膜質が次第
に劣化してくる。これを第５図に示した。これは、ITO
薄膜での結果であり、製膜継続時間の増加に伴ってシー
ト抵抗は増加し、透過率は悪くなる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来技術では膜質の均一性および均一化
を図ると膜質が次第に悪化する問題点を有していた。

本発明は、上記問題点に鑑み、均一な膜質の酸化物薄膜
を安定に連続して製膜ることを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明の酸化物薄膜製造方法は上記課題を解決するた
め、アルゴンガス等の不活性ガスのみを導入する期間と
酸素ガスのみを導入する期間を交互に連続して設け、ア
ルゴンガス等の不活性ガスのみを導入する期間でのみ酸
化物薄膜の製膜を行うものである。

作用 上記構成によれば、酸化物薄膜の製膜はアルゴンガス等
の不活性ガスのみを導入する期間でのみ行われ、酸素ガ
スを加えて製膜した薄膜で発生したような膜質の大きな
分布は生じない。また、酸素ガスのみを導入する期間を
設け、アルゴンガス等の不活性ガスのみを導入して製膜
する際に酸化物ターゲットから過剰に解離した酸素を酸
化物ターゲットに供給しているので、製膜時間の経過に
ともなって酸化物薄膜の膜質が劣化することなく安定し
た膜質の薄膜が連続して製造できる。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
１図は本発明の酸化物薄膜製造法で用いる製膜装置の概
略構成図であり、第２図は本発明の酸化物薄膜製造方法
におけるガス導入の説明図である。なお、第１図におい
て、第３図に示した従来例と共通の部分は同一の番号を
つけてある。従来例と異なる部分のみ説明すると、真空
チャンバ１に取り付けられたガス導入系にはアルゴンガ
ス等の不活性ガスおよび酸素ガスの導入系にそれぞれ外
部信号により駆動する流量制御弁14、14′が設置されて
いる。また、真空チャンバ内のガス成分を分析する質量
分析機16が真空チャンバ１に取り付けられており、その
出力信号は信号処理装置17で流量制御弁14、14′を作動
させるコントロールユニット15に入力する信号に変換さ
せられる。

真空チャンバ１内には第２図に示したように、アルゴン
ガス等の不活性ガスのみを導入して製膜を行う期間と酸
素ガスのみを導入して酸化物ターゲット５に酸素を打ち
込む期間を交互に設けており、その切換は以下のように
行われる。

電源11から電力が真空チャンバ１と酸化物ターゲット５
の間に供給されると、酸化物ターゲット５と製膜基板８
の間にプラズマが発生し、スパッタリング現象により酸
化物ターゲット５の物質が飛散する。その際、物質は主
に原子状態で飛散していると考えらており、酸化物ター
ゲット５からはその構成物である金属原子と酸素原子が
飛散する。したがって、スパッタリングにより真空チャ
ンバ１内に飛散したこれらの成分比率がほぼ一定であれ
ば製膜した薄膜の膜質は変化しない。ここで、製膜する
場合は従来例で述べた膜質の場所的な分布を防ぐために
酸素ガスを導入していないので、酸素原子は酸化物ター
ゲット５のみから供給される。製膜を連続的に行った場
合、酸化物ターゲット５から酸素ガスが失われてゆき、
スパッタ中に真空チャンバ１内に存在する酸素原子数も
減少してくる。そこで、許容膜質バラツキ内に製膜した
薄膜をおさめるために必要な酸素原子数の範囲は予備実
験により予めわかっているので、質量分析機16で検出し
た酸素原子数がその原子数以下になる寸前でアルゴンガ
ス等の不活性ガスの導入を停止し、酸素ガスのみの導入
に切り換える。そして、予めプログラミングされた期間
だけ酸素ガスを導入し酸素プラズマによる酸素原子の打
ち込みを行った後、再び導入ガスの切換を行う。

本実施例による作用を以下に述べる。上記のように、酸
化物薄膜を製膜する場合は酸素ガスを導入せずアルゴン
ガス等の不活性ガスのみを導入しているので、酸素ガス
の流動形態などによって発生した膜質の場所的分布は非
常に小さい。また、酸化物ターゲット５から酸素が解離
することによって生じた連続製膜時の膜質劣化は、酸素
ガスのみを導入して酸素プラズマを発生させ、酸化物タ
ーゲット５に酸素ガスを打ち込む期間を設けているの
で、解消されており、安定した膜質の酸化物薄膜が連続
的に製膜できる。

発明の効果 本発明の酸化物薄膜製造法は、均一な膜質の酸化物薄膜
を安定に連続して製膜できるので、製品の歩どまり向
上、省人化に効果が大きく、また、酸化物ターゲットの
経時的な材料成分変化がないのでターゲットライフが長
くなることも含めて、製品の低コスト化に効果が大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の酸化物薄膜製造法に用いる
製膜装置の概略構成図、第２図は同製造法におけるガス
導入の作動原理を示す説明図、第３図は従来例の酸化物
薄膜製造法を具体化する装置の概略図、第４図および第
５図は従来例の問題点の説明図である。 14、14′……流量制御弁、15……コントロールユニッ
ト、16……質量分析機、17……信号処理装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向井 裕二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−190613（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸化物ターゲットを用いたスパッタリング
   法で酸化物薄膜を作成するに際し、アルゴンガス等の不
   活性ガスのみを導入して製膜を行う製膜期間と酸素ガス
   のみを導入して製膜を行わない期間を交互に設ける酸化
   物薄膜製造法。