JPH09217171A

JPH09217171A - Ｉｔｏ透明導電膜の作製方法

Info

Publication number: JPH09217171A
Application number: JP8052255A
Authority: JP
Inventors: Keiji Ishibashi; 啓次石橋; Kazufumi Watabe; 一史渡部
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1996-02-15
Filing date: 1996-02-15
Publication date: 1997-08-19
Also published as: KR100200009B1; KR970062065A; TW438997B

Abstract

(57)【要約】【課題】高周波マグネトロンスパッタリング法による
ＩＴＯ透明導電膜の作製で、トラッキングアーク等の異
常放電の発生を防止し安定な成膜を行う。【解決手段】ＩｎおよびＳｎの酸化物をターゲットと
して用い、ターゲット背面にマグネットを設け、希ガス
のみあるいは希ガスと酸素を導入した雰囲気中で、ター
ゲットに高周波電力を供給し、ターゲット表面近傍にプ
ラズマを収束させ、スパッタリング現象を利用して基板
上にＩｎ、Ｓｎ、ＯからなるＩＴＯ透明導電膜を形成す
る高周波マグネトロンスパッタリング法で、上記高周波
電力の供給を周期的に停止して、供給期間と供給停止期
間を交互に作り、かつ供給期間の時間を異常放電発生に
要する時間よりも短かくした。すなわち高周波電力は間
欠的に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＩＴＯ透明導電膜の
作製方法に関し、特に、高周波マグネトロンスパッタリ
ング法を利用してＩＴＯ透明導電膜を作製する工程で高
周波電力供給法を改善し、トラッキングアーク等の異常
放電の発生を防止する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高周波マグネトロンスパッタリング法
は、ターゲット表面近傍にプラズマを収束させ成膜速度
を向上させるべくターゲットの背面に磁石を配置し、か
つ当該ターゲットに高周波電力を供給するように構成さ
れたスパッタリング法である。またスパッタリング法は
良く知られた薄膜形成方法であり、真空室において、ア
ルゴン等の希ガスあるいは希ガスに反応性ガス（例えば
酸素や窒素）を混合したガスを導入しかつターゲットに
電力を供給してプラズマを発生させ、スパッタリング現
象を利用してターゲット構成元素を基本構成元素とする
薄膜を基板上に形成する。

【０００３】スパッタリング法によってインジウム（Ｉ
ｎ）と錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）からなるＩＴＯ透明導電
膜を作製するときには、ＩｎおよびＳｎの酸化物からな
るターゲットが用いられ、このターゲットは導電性であ
るので、現在のところ、コストが低い、および制御性が
良いという理由で直流マグネトロンスパッタリング法が
用いられている。しかし、ＩＴＯ透明導電膜の主要用途
である液晶表示装置用の透明電極では、液晶表示装置の
性能向上に伴い、直流マグネトロンスパッタリング法に
より得られる膜よりもさらに低い比抵抗を持つ膜が要求
される。

【０００４】そこで本発明者等は、ＩｎとＳｎの酸化物
をターゲットとして用いるＩＴＯ透明導電膜の作製で、
直流マグネトロンスパッタリング法よりも上記高周波マ
グネトロンスパッタリング法を用いた方が、低比抵抗、
高透過率の良好な膜が形成できることを見出した（例え
ば、第41回応用物理学関連連合講演会予稿集, 370 ペー
ジ, 講演番号28p-ME-14,(1994)）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】高周波マグネトロンス
パッタリング法では、ターゲット上およびその他の真空
室内の部材の表面での異常放電（アーク）の発生が問題
となる。特に、ＩｎおよびＳｎの酸化物をターゲットと
して使用し、高周波マグネトロンスパッタリング法でＩ
ＴＯ透明導電膜を形成する場合、ターゲット上でターゲ
ット面に垂直な磁場成分がゼロとなる部分（ターゲット
が最も食刻される部分）でアークが回転するという独特
の異常放電が発生する。この異常放電はトラッキングア
ークと呼ばれている。

【０００６】異常放電が発生すると、放電のインピーダ
ンスが変化し、電力が効率良くターゲットに供給され
ず、成膜速度が低下したり、全く成膜されなくなる不具
合が生じる。場合によっては、異常放電の発生により特
性の全く異なった膜が形成されることもある。特に、ト
ラッキングアークが発生すると、ターゲットの電位が正
になり、ターゲットがスパッタリングされず、他の部材
がスパッタリングされる。このため、反対にターゲット
上に膜が形成され、また基板上に膜が形成されたとして
も、高比抵抗で不透明な膜が形成されるという不具合が
起きる。

【０００７】さらに、異常放電が基板上で発生した場合
には、その部分が欠陥となり、直接製品不良の原因とな
る。

【０００８】また異常放電の発生は、パーティクル発生
の原因にもなり、発生したパーティクルが基板上に付着
すると欠陥となり、製品の不良となる。

【０００９】上記トラッキングアークは、ターゲット表
面での磁場強度を弱めること、スパッタリング圧力を高
くすること、および供給電力を低くすることにより発生
しにくくなる。また、スパッタリング圧力を高くした
り、供給電力を低くすることで、トラッキングアーク以
外の他のアークも発生しにくくなる。しかし、これらの
方法では、完全に異常放電の発生を抑制することはでき
ない。さらにこれらの方法では、成膜速度が低下してし
まい、生産性の面で問題を提起する。

【００１０】なお高周波マグネトロンスパッタリング法
での異常放電の抑制に関する技術については例えば特開
平７−２５８８４５公報に開示される技術がある。この
公報に示されるスパッタ方法は、電力供給用電源の構成
が複雑で、制御が難しいという不具合があり、またトラ
ッキングアークについての記述がなく、トラッキングア
ークを抑制するという課題を解決していない。

【００１１】本発明の目的は、ＩｎおよびＳｎの酸化物
をターゲットとして用いた高周波マグネトロンスパッタ
リング法によるＩＴＯ透明導電膜の作製において、トラ
ッキングアーク等の異常放電の発生を防止し、安定な成
膜を行えるＩＴＯ透明導電膜の作製方法を提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段および作用】まず最初に、
上記目的に達成する解決手段としての本発明の構成に到
った知見を述べる。

【００１３】トラッキングアークの発生の原因と機構
は、現在のところ解明されていない。トラッキングアー
ク以外の異常放電の発生原因は、パーティクルおよびタ
ーゲット上の再付着膜やノジュール（突起物）の他、浮
遊電位の部材や基板に付着した導電性あるいは絶縁性の
膜、および接地電位の部材や基板上に形成された高抵抗
或は絶縁性の膜が原因であると考えられている。いずれ
にしても、それらがカソードや接地された部材と電気的
に導通していない場合、チャージアップしてしまいカソ
ード電位（セルフバイアス）あるいは接地電位との電位
差を生じ、その電位差によって異常放電が発生すると予
想される。

【００１４】本発明者等は、ＩｎおよびＳｎの酸化物を
ターゲットとして用いた高周波マグネトロンスパッタリ
ング法によるＩＴＯ透明導電膜の作製における異常放
電、特にトラッキングアークの問題を解決すべく鋭意研
究した。その結果、トラッキングアーク発生の原因と機
構について、次のような２つの考えに到った。

【００１５】第１の考えは、ターゲット上に付着したパ
ーティクルや再付着した膜が原因であるという考えであ
る。パーティクルや膜は、絶縁物または高抵抗であり、
また導電性のものでも、付着力が弱いため、ターゲット
との間に高い接触抵抗を持つ場合がある。このような場
合、これらはチャージアップし、カソード電位（セルフ
バイアス）との電位差を生じ、この電位差によってアー
クが発生する。アークが発生すると、ターゲットに付着
していたチャージアップしたものが動けるようになる。
動けるようになったチャージアップしたものは、それの
持つチャージによって、ターゲット背面に配置したマグ
ネットの磁場にトラップされ、ターゲットが最も食刻さ
れる部分をドリフトする。このドリフトに伴って、アー
クもドリフトする。

【００１６】第２の考えは、放電空間を浮遊するパーテ
ィクルやスパッタ粒子が、放電時間と共にプラズマ中の
カソードシースとの界面に集まり、クラスタを形成しか
つ負にチャージする（このことに関しては、S.J.Choi等
が報告している。例えば、AMERICAN VACUUM SOCIETY, 3
8th National Symposium, Final Program, p77, 講演番
号PS-MoM6, (1991））ことが原因であるという考えであ
る。このクラスタはチャージしているため、ターゲット
背面に配置したマグネットの磁場にトラップされ、ター
ゲットが最も食刻される部分に集中し、この部分をドリ
フトする。そして、クラスタはドリフトしながら成長
し、さらにチャージングするので、或るところでカソー
ドとの電位差によりアークが発生する。チャージしたク
ラスタがドリフトしているので、このアークもドリフト
する。

【００１７】トラッキングアークの発生までには、トラ
ッキングアーク以外の他の異常放電と同様に、チャージ
ングのための時間が必要である。このことは、研究の際
トラッキングアークが高周波電力の供給開始（すなわち
放電開始）と同時には発生しなかったことから明らかで
ある。

【００１８】そこで、本発明では、トラッキングアーク
等の異常放電が発生する前の段階で、チャージングを緩
和する時間を設け、これによって問題を解決しようとす
るものである。

【００１９】チャージングを緩和するには望ましくは放
電を停止すればよい。またチャージングを緩和するにあ
たって、必ずしも完全に放電を停止してしまう必要はな
い。本発明者等は研究の中で、トラッキングアークが発
生している場合でも、高周波電力をある程度低下させる
と、持続していたトラッキングアークを停止できること
を見出した。さらに、高周波電力をある程度低下させて
持続していたトラッキングアークを停止させた後、再び
元の高周波電力に増加しても、すぐにはトラッキングア
ークは発生せず、しばらく安定に放電できることも見出
した。これらは、放電を完全に停止しなくても、ある程
度プラズマ密度を低下させれば、持続していたトラッキ
ングアークを停止することができ、しかもチャージング
を緩和できるということを意味するものである。つま
り、トラッキングアークが発生してしまう前に、ある程
度プラズマ密度を低下すれば、トラッキングアークが発
生するほどチャージングしていてもそのチャージングを
緩和でき、トラッキングアークの発生を抑制できるので
ある。

【００２０】上記知見に基づき本発明は、次のように構
成される。

【００２１】第１の本発明（請求項１に対応）に係るＩ
ＴＯ透明導電膜の作製方法は、インジウムＩｎおよび錫
Ｓｎの酸化物をターゲットとして用い、このターゲット
の背面にマグネットを設置し、希ガスのみあるいは希ガ
スと酸素（Ｏ₂）を導入した雰囲気中で、ターゲットに
高周波電力を供給し、ターゲットの表面近傍にプラズマ
を収束させ、スパッタリング現象を利用して基板上にＩ
ｎ、Ｓｎ、ＯからなるＩＴＯ透明導電膜を形成する方法
であり、上記高周波電力の供給を周期的に停止して、高
周波電力の供給期間と供給停止期間を交互に作り、かつ
高周波電力の供給期間の時間を異常放電発生に要する時
間よりも短かくするようにした。すなわち、高周波電力
は間欠的にターゲットに供給される。

【００２２】上記第１の本発明では、ターゲットに対し
て高周波電力を供給する期間と、高周波電力の供給を停
止してチャージングを緩和する期間を繰り返し、かつこ
のとき、高周波電力の供給時間を異常放電発生までの時
間よりも短かくして、異常放電の発生を防止する。

【００２３】ここで、スパッタリングによる薄膜形成
は、一般的に数mTorr(１０^-1Ｐａ台）の成膜圧力で行わ
れる。放電開始圧力が当該成膜圧力よりも低い場合に
は、上記の間欠的な高周波電力の供給において、高周波
電力の供給停止時間が長く、放電が完全に止まっても、
次の供給時に放電が可能である。しかし、装置によって
は、例えばカソード（ターゲット）のサイズが小さい場
合では、放電開始圧力が成膜圧力よりも高くなってしま
う場合がある。このような場合、高周波電力の供給停止
時間が長く、放電が完全に止まってしまうと、次に高周
波電力が供給されても、成膜圧力では放電が開始できな
くなる。従って、このような放電開始圧力が成膜圧力よ
りも高い場合には、高周波電力の供給停止時に、放電が
完全に止まらないようにすることが望ましい。

【００２４】第２の本発明（請求項２に対応）に係るＩ
ＴＯ透明導電膜の作製方法は、第１の発明において、好
ましくは、高周波電力の供給停止時間をプラズマの寿命
よりも短くするようにした。

【００２５】プラズマには寿命があり、高周波電力の供
給を停止した瞬間に消えることはない。この寿命はプラ
ズマ中のガス種および圧力等によって異なるが、スパッ
タリング成膜に一般的に使用されるアルゴン（Ａｒ）の
場合、前に述べた成膜圧力程度では１msec前後である。
第２の本発明では、高周波電力の供給停止時間をこのよ
うなプラズマの寿命よりも短くするので、放電開始圧力
が成膜圧力よりも高い場合でも、成膜圧力にて放電が維
持できる。また本発明者等の研究の中で、高周波電力の
供給停止時間が１msecよりも短かい場合でも、チャージ
ングが緩和されるのには充分な時間であることがわかっ
た。従って高周波電力の供給時間を異常放電発生までの
時間よりも短かくすれば、異常放電の発生を防止でき
る。

【００２６】第３の本発明（請求項３に対応）に係るＩ
ＴＯ透明導電膜の作製方法は、第１または第２の発明に
おいて、好ましくはスパッタリングガスにヘリウムガス
を添加するようにした。

【００２７】高周波電源によっては真空管を使用するも
のがある。特に、高い成膜速度を得ようとする場合、大
きな高周波電力が必要となるが、５ｋＷを越えるような
大きな電力を出力できる電源は、現在のところ真空管が
使用される。このような真空管を使用する高周波電源で
は、高周波電力の供給停止時間をプラズマの寿命よりも
短くすることが難しい。第３の本発明では、この問題に
対処できる。Ｈｅの準安定励起原子Ｈｅ^*は高い励起エ
ネルギを持ち、ペニング電離によってプラズマ中の多く
の粒子をイオン化することが知られている。また準安定
励起原子Ｈｅ^*は寿命が長く、大気圧でグロー放電を起
こすことが知られている。従って、スパッタリングガス
にＨｅガスを添加すると、プラズマの寿命が長くなるの
で、真空管を使用した電源においても、第２の発明の特
徴が実現できる。

【００２８】第４の本発明（請求項４に対応）に係るＩ
ＴＯ透明導電膜の作製方法は、第１の発明と同様な前提
の下で、ターゲットに供給する高周波電力を周期的に低
下させるようにした。

【００２９】第４の本発明では、第１の発明のごとく高
周波電力の供給を完全に停止する期間を設けるのではな
く、低下させるだけであり、従って放電が止まることは
なく、放電開始圧力が成膜圧力よりも高い場合でも、成
膜圧力にて放電が維持できる。先に述べた本発明に到る
研究の結果から明らかなように、高周波電力を低下させ
ることでプラズマ密度の低下を図り、これによりチャー
ジングを緩和できるので、本方法によっても異常放電の
発生を防止できる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて説明する。

【００３１】まず第１実施形態を説明する。この実施形
態は、ＩｎおよびＳｎの酸化物の混合体をターゲットと
して使用してＩＴＯ透明導電膜を成膜する例を示す。

【００３２】図１は、高周波マグネトロンスパッタリン
グ装置におけるカソード（すなわちターゲット）への高
周波電力供給系のみの構成を示す。図１中、真空処理チ
ャンバ用の真空容器、処理対象である基板、基板搬送機
構、ターゲット背面に配置されるマグネット、真空排気
装置、ガス導入機構等の図示は、便宜上省略している。
ターゲット１１は裏板１２上に配置される。このターゲ
ット１１に対し、高周波電源１４からインピーダンス整
合器１３を通して高周波電力が供給される。高周波マグ
ネトロンスパッタリング法では一般に１３．５６ＭＨｚ
の高周波が用いられる。高周波電源１４は１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波電力を出力する。

【００３３】使用された高周波マグネトロンスパッタリ
ング装置の構成および成膜条件は、従来装置の場合と同
じである。すなわち本装置では、例えば直径８インチの
円盤状ターゲット１１を使用し、当該ターゲット１１に
はＩｎ₂Ｏ₃に対しＳｎＯ₂を１０wt％添加した焼結体
ターゲット（例えば密度９５％）を使用している。ター
ゲット１１における上記マグネットの影響について、タ
ーゲット面（図１中、ターゲット１１の上面）に垂直な
磁場成分がゼロとなる位置で、ターゲット面に平行な磁
場強度は例えば約３００ Gaussである。基板はターゲッ
ト面に対向するように配置され、それらの間の間隔は膜
厚分布が最も均一となる例えば６０mmに設定される。以
上の装置構成において放電開始圧力は２０ mTorrであ
る。従って、先ずこの圧力まで真空処理チャンバにスパ
ッタリングガスとしてアルゴンガス（Ａｒガス）を導入
して維持し、高周波電源１４から、波形が制御された所
望の電圧波形を持つ高周波電力をターゲット１１に供給
して放電を発生させる。

【００３４】ところで従来の装置では、図２に示す連続
的な電圧波形を持つ高周波電力をターゲットに供給して
放電を発生していた。このような連続的電圧波形の高周
波電力を使用する従来装置の場合では、高周波電力を６
００Ｗとしたとき、短い場合には３分程度、長くても５
分程度で異常放電が発生した。他方、高周波電力を同じ
６００Ｗとして圧力２０ mTorrで放電を開始した後に、
Ａｒガス導入流量を絞って圧力を１０ mTorrに維持した
場合には、短い場合には１分程度、長くても３分程度で
異常放電が発生した。従来装置で発生した異常放電は、
トラッキングアークあるいはターゲット以外の部材表面
でのアークなど様々であった。

【００３５】上記の従来の場合に対して、本実施形態に
よる高周波電源１４からは、図示しない出力コントロー
ラに基づいて、図３に示される電圧波形が出力される。
図３で明らかなように、本実施形態では、例えば６００
Ｗの高周波電力の供給を周期的に所要時間だけ停止し、
もってターゲット１１に対して高周波電力を間欠的に供
給するようにした。図３で、ａは１３．５６ＭＨｚの高
周波電力を供給する期間、ｂは高周波電力の供給停止期
間である。供給期間ａの時間は例えば５msec、停止期間
ｂの時間は例えば１msecに設定される。なお図３では、
期間ａが交流波形の状態であることを視覚的にわかるよ
うに示したものであり、波数と時間の直接的な関係はな
い。

【００３６】高周波電源１４からターゲット１１への高
周波電力の供給を上記条件に設定すると、放電開始圧力
が２０ mTorrであっても、Ａｒガス導入流量を絞った１
０ mTorrであっても、長時間の間、異常放電は全く発生
せず、安定に放電を発生させることができた。その結
果、再現性良くＩＴＯ透明導電膜の形成を行うことがで
きた。

【００３７】上記実施形態において、異常放電が発生せ
ず長時間安定に放電できたのは、前述した従来装置の結
果と比較すると、電力供給期間ａの時間５msecが、異常
放電の発生までの時間に対して充分に短く、また停止期
間ｂの時間１msecが、電力供給期間ａの時間内に生じる
チャージングを緩和するのに充分であったからである。
また本実施形態において、放電開始圧力よりも低い１０
mTorrでも放電が維持できたのは、プラズマの寿命が、
高周波電力の供給を停止する期間ｂの時間１msecよりも
長かったからである。

【００３８】上記実施形態では、高周波電力を供給する
期間ａの時間を５msecに設定したが、この供給時間は異
常放電が発生するまでの時間よりも短ければよく、本実
施形態の数値に限定されるものではない。高周波電力の
供給時間は、比較のため行った従来装置の結果から考察
すると、供給電力６００Ｗでは、圧力２０ mTorrの場
合、最大３分程度、圧力１０ mTorrの場合、最大１分程
度の設定が可能である。ただし、供給電力が高くなると
異常放電発生までの時間が短くなるので、供給電力が高
い場合には供給期間ａの時間を短くする必要がある。

【００３９】また高周波電力の供給停止期間ｂの時間
も、上記実施形態の１msecに限られない。この供給停止
時間は、供給期間ａの時間内に生じるチャージングが緩
和されればよく、１msecより長くても短くても構わな
い。本実施形態において、放電維持できる最小の圧力は
７mTorr であった。これは、圧力を低下させるとプラズ
マの寿命が短くなるためで、この圧力よりも低い圧力で
成膜したい場合には、供給を停止する期間ｂの時間をプ
ラズマの寿命よりも短く、すなわち１msecよりも短くす
ればよい。ただし短くし過ぎると、供給期間ａの時間内
に生じるチャージングを緩和しきれず、異常放電が発生
してしまうので、供給停止期間ｂの時間は、成膜圧力が
放電開始圧力よりも低い場合でも放電を維持できる、プ
ラズマの寿命ぎりぎりに設定するのが望ましい。

【００４０】ここで、高周波電力を高くしたり、高周波
電力供給期間ａの時間が長くなると、チャージングを緩
和するために必要な供給停止期間ｂの時間も長くなる。
従って、供給期間ａの時間と供給停止期間ｂの時間を調
整することが必要である。さらに、ターゲット表面での
磁場強度が強くなったり、圧力が低い条件、あるいはタ
ーゲット表面のノジュールが増加した状況では、トラッ
キングアークが発生しやすく、発生までの時間が短くな
る。またパーティクルが発生しやすい装置では、ターゲ
ット以外の部材上でのアークも発生しやすくなる。この
ように、装置やターゲット表面の状況およびプロセス条
件によっては、異常放電が発生しやすく、数秒で発生す
る場合がある。従って、高周波電力供給期間ａの時間
は、実質的には本実施形態のように、msec（ミリ秒）オ
ーダ、長くても１００msecオーダに設定するのが望まし
い。

【００４１】次に、本発明の第２の実施形態を説明す
る。この実施形態では、第１実施形態におけるスパッタ
リングガスであるＡｒガスに対してＨｅガスを５％添加
するものである。上記第１実施形態では、高周波電力の
供給を停止する期間ｂの時間を１msecに設定していたた
めに、７ mTorr以下での放電維持ができなかった。しか
し、本実施形態では、スパッタリングガスにＨｅガスを
添加したことにより、プラズマの寿命が延び、停止期間
ｂを１msecにしても圧力２ mTorrまで、異常放電の発生
なく、安定に放電を維持できた。

【００４２】ここで、スパッタリングガスへＨｅガスを
添加する場合、その添加量やスパッタリングガスの圧力
を増加し、Ｈｅガスの分圧を増すことによって、プラズ
マの寿命を長くすることができる。従って、スパッタリ
ングガスにＨｅガスを添加する方法は、真空管を使用し
た電源等で、高周波電力の供給を停止する期間ｂの時間
を短く設定できない場合に有効である。

【００４３】次に、本発明の第３の実施形態を説明す
る。この実施形態では、高周波電力の供給の仕方以外、
第１実施形態で述べた条件と同じである。本実施形態で
は、ターゲットに供給する高周波電力を周期的に停止す
る代わりに、周期的に低下させるようにした。図４は、
本実施形態による高周波電源１４から出力される電圧波
形を示す。図４中のｃは通常の高周波電力供給期間、ｄ
は高周波電力が周期的に低下する期間である。期間ｃで
の電力は例えば６００Ｗ、時間は例えば５msec、期間ｄ
での電力は例えば２５０Ｗ、時間は例えば２msecに設定
される。ここで図４は、期間ｃ，ｄが交流波形であるこ
とを視覚的にわかるように示したもので、各々の波数と
時間との直接的な関係はない。本実施形態においても、
長時間、異常放電は全く発生せず、安定に放電でき、再
現性良くＩＴＯ透明導電膜の形成を行えた。さらに、本
実施形態における高周波電力の供給の仕方では、電力供
給を完全に止めてしまわないので、放電が停止せず、圧
力２mTorr まで異常放電がなく、安定に放電を維持でき
た。

【００４４】本実施形態において異常放電がなく、長時
間安定に放電できた理由は、１つには、第１実施形態で
説明したことと同様に、高周波電力６００Ｗの供給を行
う期間ｃの時間５msecが、異常放電の発生までの時間に
対して充分に短かったからである。そして他の１つに
は、期間ｄにおける供給電力２５０Ｗが、異常放電を引
き起こすほどのチャージングを生じず、逆に６００Ｗの
電力供給を行った期間ｃの時間内に生じたチャージング
を緩和できたからである。また期間ｄの時間が、２msec
でも、充分であったからである。

【００４５】本実施形態では、６００Ｗの高周波電力を
供給した期間ｃの時間を５msecに設定したが、この供給
期間ｃの時間は異常放電が発生するまでの時間よりも短
ければよく、本実施形態に限定されるものではない。こ
の高周波電力を供給する期間ｃの時間は、第１実施形態
で述べた場合と同様に、圧力２０mTorr の場合、最大３
分程度、圧力１０mTorr の場合、最大１分程度の設定が
可能である。ただし、供給電力が高くなると、異常放電
発生までに時間が短くなるので、この場合には、供給を
行う期間ｃの時間を短くしなければならない。

【００４６】さらに、本実施形態では、高周波電力を周
期的に低下する期間ｄにおいて、電力を２５０Ｗ、時間
を２msecに設定したが、これらはその数値に限定される
ものではない。この高周波電力の供給を周期的に低下す
る期間ｄでは、通常の電力を供給する期間ｃの時間内に
生じるチャージングが緩和されればよく、２５０Ｗより
も高く、２msecより短くても構わない。ただし期間ｄに
おける電力は、高くなるとチャージング緩和に時間がか
かってしまったり、また高くなり過ぎると、チャージン
グ緩和どころか逆にチャージングし、異常放電が発生す
る。従って、実質的には放電維持できる最低の電力程度
に設定するのが望ましい。また、本実施形態では、第１
実施形態のように、電力供給を完全に停止しないので、
供給電力を周期的に低下する期間ｄの時間は、電力供給
を完全に停止する場合よりも長く設定することが望まし
い。

【００４７】ここで、通常の高周波電力を供給する期間
ｃでの電力を高くしたり、この時間を長くすると、チャ
ージングを緩和するために必要な供給電力を低下させる
期間ｄの時間も長くなる。また前に述べたように、チャ
ージングを緩和する期間ｄでは、電力によってチャージ
ング緩和に要する時間も変わる。従って、これら通常の
高周波電力を供給する期間ｃの時間と、供給電力を低下
する期間ｄの電力および時間は調整が必要である。さら
に、前に述べたように、装置やターゲット表面の状況お
よびプロセス条件によっては、異常放電が発生しやす
く、数秒で発生してしまう場合がある。従って、通常の
高周波電力を供給する期間ｃの時間は、実質的には本実
施形態のようにmsecオーダ、長くても１００msecオーダ
に設定するのが望ましい。

【００４８】上記実施形態では、Ｉｎ₂Ｏ₃に対しＳｎ
Ｏ₂を１０wt％添加した焼結体（密度９５％）であっ
て、直径８インチの円盤状ターゲットを用いた高周波マ
グネトロンスパッタリング法によるＩＴＯ透明導電膜形
成の例について述べたが、ターゲットの材質、形状、大
きさ等については上記実施形態のものに限られるもので
はない。同じＩＴＯ透明導電膜を形成するためのターゲ
ットでも、ＳｎＯ₂の添加量が異なるもの、または形状
が矩形や楕円形のもの、焼結体ではなくプレスしただけ
のもの、密度が異なるもの等に対しても本発明によるＩ
ＴＯ透明導電膜の作製方法を適用できる。さらに、ター
ゲットと基板の位置関係についても本実施形態に限られ
るものではなく、例えば、ターゲットの前を移動しなが
ら成膜を行うインライン成膜法でも本発明のＩＴＯ透明
導電膜の作製方法を適用できる。また、ターゲットの背
面に配置した単一または複数のマグネットを揺動させ
る、あるいは偏心回転させ、ターゲット全面をスパッタ
リングするようにした方式の成膜法においても、本発明
のＩＴＯ透明導電膜の作製方法を適用できる。

【００４９】上記実施形態での高周波電力の周波数は、
一般に用いられる１３．５６ＭＨｚであったが、当該周
波数はこの値に限定されるものでなく、他の周波数の高
周波においても本発明のＩＴＯ透明導電膜の作製方法を
適用できる。例えば４０．６８ＭＨｚの周波数でも従来
の方法では異常放電が発生するが、本発明の方法を適用
すれば、異常放電が防止され、安定したＩＴＯ透明導電
膜を作製できる。

【００５０】上記実施形態では、Ａｒガス、またはＡｒ
ガスにＨｅガスを添加したスパッタリングガスを用いた
場合について述べたが、スパッタリングガスはこれに限
らず、他の希ガスを用いた場合でも、酸素や窒素等の反
応性のガスを添加した場合でも本発明によるＩＴＯ透明
導電膜の作製方法を適用できる。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、高周波マグネトロンスパッタリング法を用いたＩ
ＴＯ透明導電膜の作製方法において、高周波電力の供給
で、異常放電が発生する前に高周波電力の供給を停止
し、供給時に生じたチャージングを緩和し、かつこれを
周期的に繰り返すようにしたため、異常放電の発生のな
い安定な放電を発生できる。これにより再現性の良いＩ
ＴＯ透明導電膜を作製できる。

【００５２】また、高周波電力供給で生じたチャージン
グを緩和する供給停止期間の時間をプラズマ寿命よりも
短くしたため、放電開始圧力よりも低い圧力でも異常放
電のない安定な放電を維持できる。

【００５３】さらに、スパッタリングガスにＨｅガスを
添加したので、プラズマ寿命が長くなり、高周波電力の
供給停止時間を短く設定できない場合でも、放電開始圧
力よりも低い圧力にて、異常放電のない安定な放電を維
持できる。

【００５４】また高周波電力の供給を周期的に停止させ
る代わりに、高周波電力を周期的に低下させることによ
って、低下前に生じたチャージングを緩和するようにし
ても、異常放電の発生のない安定な放電を発生できる。
また、放電が停止しないので、放電開始圧力よりも低い
圧力でも異常放電のない安定な放電を維持できる。これ
によっても、再現性の良いＩＴＯ透明導電膜を作製でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】高周波マグネトロンスパッタリング装置におけ
るカソードへの高周波電力供給系の構成図である。

【図２】従来の高周波マグネトロンスパッタリング法に
おける高周波電源の出力電圧の波形図である。

【図３】本発明の第１の実施形態に係るＩＴＯ透明導電
膜の作製方法における高周波電源の出力電圧の波形図で
ある。

【図４】本発明の他の実施形態に係るＩＴＯ透明導電膜
の作製方法における高周波電源の出力電圧の波形図であ
る。

【符号の説明】

１１ターゲット１２裏板１３インピーダンス整合器１４高周波電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インジウムと錫の酸化物をターゲットと
して用い、前記ターゲットの背面にマグネットを設置
し、スパッタリングガスとして、希ガスのみあるいは希
ガスと酸素を導入した雰囲気中で前記ターゲットに高周
波電力を供給し、前記ターゲットの表面近傍にプラズマ
を収束させ、スパッタリング現象を利用して基板上にＩ
ＴＯ透明導電膜を形成した高周波マグネトロンスパッタ
リング法を用いたＩＴＯ透明導電膜の作製方法におい
て、前記高周波電力の供給を周期的に停止し、前記高周波電
力の供給時間を異常放電発生に要する時間よりも短かく
したことを特徴とするＩＴＯ透明導電膜の作製方法。
【請求項２】前記高周波電力の供給停止時間をプラズ
マの寿命よりも短くしたことを特徴とする請求項１記載
のＩＴＯ透明導電膜の作製方法。
【請求項３】前記スパッタリングガスにヘリウムガス
を添加したことを特徴とする請求項２に記載のＩＴＯ透
明導電膜の作製方法。
【請求項４】インジウムと錫の酸化物をターゲットと
して用い、前記ターゲットの背面にマグネットを設置
し、スパッタリングガスとして、希ガスのみあるいは希
ガスと酸素を導入した雰囲気中で前記ターゲットに高周
波電力を供給し、前記ターゲットの表面近傍にプラズマ
を収束させ、スパッタリング現象を利用して基板上にＩ
ＴＯ透明導電膜を形成した高周波マグネトロンスパッタ
リング法を用いたＩＴＯ透明導電膜の作製方法におい
て、前記高周波電力を周期的に低下させることを特徴とする
ＩＴＯ透明導電膜の作製方法。