【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は透明導電膜の形成方法、
及びその装置,マグネトロンスパッタ方法、及びその装
置、並びにインライン式マグネトロンスパッタ装置に係
り、例えば液晶表示装置などに用いられるITO(Indi
um−Tin−Oxide)膜等の透明導電膜を形成するのに好適
な透明導電膜の形成方法、及びその装置、このITO膜
をスパッタリングにより成膜するマグネトロンスパッタ
方法、及びその装置、並びにインライン式マグネトロン
スパッタ装置に関する。The present invention relates to a method for forming a transparent conductive film,
And an apparatus therefor, a magnetron sputtering method, an apparatus therefor, and an in-line magnetron sputtering apparatus, for example, an ITO (Indi
(um-Tin-Oxide) film and the like, a method for forming a transparent conductive film suitable for forming a transparent conductive film, an apparatus therefor, a magnetron sputtering method for forming this ITO film by sputtering, and an apparatus therefor, and an in-line type The present invention relates to a magnetron sputtering device.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、液晶表示装置の画素電極などに
は透明導電膜が用いられるが、この透明導電膜として
は、ITO膜が主に使用されている。2. Description of the Related Art Generally, a transparent conductive film is used for a pixel electrode of a liquid crystal display device, and an ITO film is mainly used as the transparent conductive film.
【0003】このITO膜の成膜には、膜厚分布がほぼ
均一にできること、光の透過率及び電気抵抗率をよく制
御できること、更に低温で成膜できることなどの点か
ら、絶縁体基板を連続的あるいは間欠的に搬送しながら
マグネトロンスパッタ法により成膜することがよく知ら
れている。In forming the ITO film, an insulating substrate is continuously formed from the viewpoint that the film thickness distribution can be made substantially uniform, the light transmittance and the electric resistivity can be well controlled, and the film can be formed at a low temperature. It is well known that a film is formed by a magnetron sputtering method while being conveyed intermittently or intermittently.
【0004】ところが、マグネトロンスパッタ法でIT
O膜を成膜した場合、ITO膜は電子衝撃やイオン衝撃
にさらされるため局所的な加熱現象が生じ、その結果、
ITO膜中の微小部分が結晶化して微結晶が析出する。However, in the magnetron sputtering method, IT
When the O film is formed, the ITO film is exposed to electron impact or ion impact, which causes a local heating phenomenon. As a result,
A minute portion in the ITO film is crystallized and a fine crystal is deposited.
【0005】ITO膜は成膜後にパターニングのためエ
ッチングする必要があるが、ITO膜は結晶化するとエ
ッチング速度が極度に遅くなるため、ITO膜は非晶質
となるように成膜する必要がある。The ITO film needs to be etched for patterning after it is formed. However, since the etching rate of the ITO film becomes extremely slow when it is crystallized, it is necessary to form the ITO film so as to be amorphous. ..
【0006】ところが、前述したようにITO膜中に微
結晶が存在すると、そのITO膜をエッチングしても微
結晶がエッチング後に残渣として絶縁体基板上に残って
しまい、後の成膜プロセスに悪影響を及ぼしていた。However, as described above, if microcrystals exist in the ITO film, even if the ITO film is etched, the microcrystals remain as a residue on the insulating substrate after etching, which adversely affects the subsequent film formation process. Was affecting.
【0007】そこで、従来、ITO膜をエッチングした
後の絶縁体基板上の残渣量を低減する方法として、スパ
ッタガス中にH2を添加する方法が特開平3−64450号公
報に、また、絶縁体基板をフローティング電位にするこ
とにより、荷電粒子のITO膜への衝撃を低減する方法
が特開平1−240647 号公報に示されている。Therefore, conventionally, as a method of reducing the amount of residue on the insulating substrate after etching the ITO film, a method of adding H2 into the sputtering gas is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-64450 and also in JP-A-1-240647 discloses a method of reducing the impact of charged particles on an ITO film by setting a body substrate to a floating potential.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
3−64450 号公報に示されているようにスパッタガス中
にH2を添加した場合、スパッタガス中にはH2の他に
もH,O,OHなどの原子や分子、あるいはイオンが生
じて組成が複雑になるためにスパッタガスの組成制御が
困難となるので、H2を添加することは必ずしも好まし
いとは言えない。また、特開平1−240647 号公報に示さ
れているものは、絶縁体基板が成膜室と絶縁してフロー
ティング電位にすることにより負に帯電するため、ある
程度はITO膜へ負の荷電粒子が突入してくるのを抑制
する効果はあるが、フローティング電位はプラズマから
ITO膜への荷電粒子の流入量によって決まるため不安
定であり、更に、成膜速度を上げるためにスパッタパワ
ーを大きくすると負の荷電粒子のエネルギーも大きくな
るためフローティング電位程度までは負の荷電粒子のI
TO膜への突入を防ぎきれなくなるという問題があっ
た。SUMMARY OF THE INVENTION
When H2 is added to the sputtering gas as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 3-64450, in addition to H2 , atoms, molecules or ions such as H, O and OH are generated in the sputtering gas. It is not always preferable to add H2 because the composition becomes complicated and it becomes difficult to control the composition of the sputtering gas. Further, in the one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-240647, since the insulating substrate is insulated from the film forming chamber and is set to a floating potential to be negatively charged, negatively charged particles are formed on the ITO film to some extent. Although it has the effect of suppressing the inrush, the floating potential is unstable because it is determined by the amount of charged particles flowing from the plasma to the ITO film, and it is negative when the sputtering power is increased to increase the film formation speed. The energy of the charged particles in the
There was a problem that it was impossible to prevent the entry into the TO film.
【0009】本発明は上述の点に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、絶縁体基板上にITO膜等の
透明導電膜を成膜するものであっても、スパッタガス中
にH2を添加する必要はないことは勿論、絶縁体基板を
フローティング電位にしなくてもITO膜への電子、及
び負イオンの衝撃を緩和して膜の結晶化を防止し、エッ
チング後の残渣量の少ないITO膜等の透明導電膜を成
膜することのできる透明導電膜の形成方法、及びその装
置、このITO膜をスパッタリングにより成膜するマグ
ネトロンスパッタ方法、及びその装置、並びにインライ
ン式マグネトロンスパッタ装置を提供するにある。The present invention has been made in view of the above points,
The purpose is that even if a transparent conductive film such as an ITO film is formed on the insulating substrate, it is not necessary to add H2 to the sputtering gas, and the insulating substrate is floated. A transparent conductive film such as an ITO film with a small amount of residue after etching can be formed by mitigating the impact of electrons and negative ions on the ITO film to prevent the film from crystallizing even without applying a potential. (EN) Provided are a method for forming a conductive film, an apparatus therefor, a magnetron sputtering method for forming this ITO film by sputtering, an apparatus therefor, and an in-line magnetron sputtering apparatus.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明はターゲット、特
に酸化インジウム、及び酸化スズの混合物を焼結成型し
たターゲットからマグネトロンスパッタリング法により
スパッタ粒子を飛散させ、このターゲットから飛散した
スパッタ粒子を絶縁体基板上に透明導電膜、特にITO
膜を成膜する際に、前記絶縁体基板上の透明導電膜(I
TO膜)に負の電圧、具体的には電圧の絶対値が10V
以上で、且つ300V以下の負の電圧を印加しながら成
膜する透明導電膜の形成方法,成膜室内のターゲット、
特に酸化インジウム、及び酸化スズの混合物を焼結成型
したターゲットと対向配置された絶縁体基板を支持する
基板ホルダーに電気的な接触子を設け、且つ該接触子を
介して前記絶縁体基板上の透明導電膜(ITO膜)に負
の電圧を印加する負電源を備えたり、あるいは前記絶縁
体基板を支持する基板ホルダーを、絶縁体基板から離れ
るにしたがって徐々に肉厚が大きくなるように傾斜をつ
けて形成し、且つ該基板ホルダーを介して前記絶縁体基
板上の透明導電膜(ITO膜)に負の電圧を印加する負
電源を備えている透明導電膜の形成装置、また、ターゲ
ット、特に酸化インジウム、及び酸化スズの混合物を焼
結成型したターゲットの裏側に配置されているマグネッ
トにより前記ターゲットの表面に磁界を発生させ、放電
によって電離された電子,イオンにマグネトロン運動を
起こさせることによってプラズマを生成し、このプラズ
マ中の正イオンを加速して前記ターゲットに衝突させて
スパッタし、これにより飛散したスパッタ粒子を絶縁体
基板上に堆積させて透明導電膜、特にITO膜を形成す
る際に、前記絶縁体基板上の透明導電膜(ITO膜)に
負の電圧、具体的には電圧の絶対値が10V以上で、且
つ300V以下の負の電圧を印加しながら成膜するマグ
ネトロンスパッタ方法、内部が真空状態に保持される成
膜室と、該成膜室内に収納保持されるターゲット、特に
酸化インジウム、及び酸化スズの混合物を焼結成型した
ターゲットと、該ターゲットの裏側に配置され、このタ
ーゲットの表面に磁界を発生させ、放電によって電離さ
れた電子,イオンにマグネトロン運動を起こさせること
によってプラズマを生成するマグネットと、前記ターゲ
ットと対向配置され、前記プラズマ中の正イオンが加速
されて前記ターゲットに衝突してスパッタし、これによ
り飛散したスパッタ粒子が表面に堆積されて透明導電
膜、特にITO膜が形成される絶縁体基板とを備え、前
記絶縁体基板を支持する基板ホルダーに電気的な接触子
を設け、且つ該接触子を介して前記絶縁体基板上の透明
導電膜(ITO膜)に負の電圧を印加する負電源を備え
たり、あるいは前記絶縁体基板を支持する基板ホルダー
を、絶縁体基板から離れるにしたがって徐々に肉厚が大
きくなるように傾斜をつけて形成し、且つ該基板ホルダ
ーを介して前記絶縁体基板上の透明導電膜(ITO膜)
に負の電圧を印加する負電源を備えているマグネトロン
スパッタ装置、更に大気中から絶縁体基板が搬入される
仕込み室と、該仕込み室で所定の処理が施された前記絶
縁体基板が搬入され、該絶縁体基板をターゲット、特に
酸化インジウム、及び酸化スズの混合物を焼結成型した
ターゲットと対向配置し、前記ターゲットからマグネト
ロンスパッタリング法によりスパッタ粒子を飛散させ、
このターゲットから飛散したスパッタ粒子を前記絶縁体
基板上に堆積させて透明導電膜、特にITO膜を形成す
る成膜室と、該成膜室で透明導電膜(ITO膜)が形成
された絶縁体基板が搬送され、外部に取り出す取出し室
とを備え、前記成膜室では、前記絶縁体基板上の透明導
電膜(ITO膜)に負の電圧、具体的には電圧の絶対値
が10V以上で、且つ300V以下の負の電圧が印加さ
れながら成膜されていたり、前記成膜室内の前記絶縁体
基板を支持する基板ホルダーに電気的な接触子を設け、
且つ該接触子を介して前記絶縁体基板上の透明導電膜
(ITO膜)に負の電圧を印加する負電源を前記成膜室
の外部に備えていたり、あるいは前記成膜室内の前記絶
縁体基板を支持する基板ホルダーを、絶縁体基板から離
れるにしたがって徐々に肉厚が大きくなるように傾斜を
つけて形成し、且つ該基板ホルダーを介して前記絶縁体
基板上の透明導電膜(ITO膜)に負の電圧を印加する
負電源を前記成膜室の外部に備えているインライン式マ
グネトロンスパッタ装置とすることにより、所期の目的
を達成するようになしたものである。According to the present invention, sputtered particles are scattered by a magnetron sputtering method from a target, especially a target obtained by sintering and molding a mixture of indium oxide and tin oxide, and the sputtered particles scattered from this target are made into an insulator. Transparent conductive film, especially ITO on the substrate
When forming a film, a transparent conductive film (I
Negative voltage to the TO film), specifically the absolute value of the voltage is 10V
Above, a method for forming a transparent conductive film which is formed while applying a negative voltage of 300 V or less, a target in a film forming chamber,
In particular, an electrical contactor is provided on a substrate holder that supports an insulating substrate that is arranged to face a target formed by sintering and molding a mixture of indium oxide and tin oxide, and the electrical contact on the insulating substrate is provided through the contactor. The transparent conductive film (ITO film) is provided with a negative power source for applying a negative voltage, or the substrate holder supporting the insulating substrate is inclined so that the thickness gradually increases as the distance from the insulating substrate increases. An apparatus for forming a transparent conductive film, which is provided with a negative power source for applying a negative voltage to the transparent conductive film (ITO film) on the insulating substrate through the substrate holder, and a target, particularly A magnetic field is generated on the surface of the target by a magnet placed on the back side of the target made by sintering and molding a mixture of indium oxide and tin oxide, and is ionized by discharge. Plasma is generated by causing magnetron motion of electrons and ions, and positive ions in the plasma are accelerated to collide with the target to sputter, thereby spattering sputtered particles to be deposited on an insulator substrate. When forming a transparent conductive film, especially an ITO film, a negative voltage is applied to the transparent conductive film (ITO film) on the insulator substrate, specifically, an absolute value of the voltage is 10 V or more and 300 V or less. A magnetron sputtering method of forming a film while applying a voltage, a film forming chamber whose inside is held in a vacuum state, and a target which is housed and held in the film forming chamber, in particular, a mixture of indium oxide and tin oxide was sintered and molded. The target and the backside of the target generate a magnetic field on the surface of the target, and the magnetron transport to the electrons and ions ionized by the discharge. A magnet that generates plasma by causing a magnetic field and the target are arranged to face each other, and positive ions in the plasma are accelerated to collide with the target and sputter, whereby scattered sputtered particles are deposited on the surface. A transparent conductive film, in particular, an insulating substrate on which an ITO film is formed, an electric contact is provided on a substrate holder supporting the insulating substrate, and the transparent on the insulating substrate is provided through the contact. A negative power source for applying a negative voltage to the conductive film (ITO film) is provided, or the substrate holder supporting the insulating substrate is inclined so that the thickness gradually increases as the distance from the insulating substrate increases. And a transparent conductive film (ITO film) on the insulator substrate through the substrate holder.
Magnetron sputtering device having a negative power source for applying a negative voltage to the chamber, a charging chamber into which an insulating substrate is loaded from the atmosphere, and the insulating substrate that has been subjected to a predetermined treatment in the charging chamber. , The insulating substrate is arranged facing a target, particularly a target obtained by sintering and molding a mixture of indium oxide and tin oxide, and sputtered particles are scattered from the target by a magnetron sputtering method,
A deposition chamber in which sputtered particles scattered from this target are deposited on the insulating substrate to form a transparent conductive film, particularly an ITO film, and an insulator in which a transparent conductive film (ITO film) is formed in the deposition chamber. The substrate is transported and is taken out to the outside. In the film forming chamber, a negative voltage is applied to the transparent conductive film (ITO film) on the insulator substrate, specifically, the absolute value of the voltage is 10 V or more. In addition, a film is formed while a negative voltage of 300 V or less is applied, or an electric contact is provided on a substrate holder that supports the insulating substrate in the film forming chamber,
Further, a negative power source for applying a negative voltage to the transparent conductive film (ITO film) on the insulating substrate via the contactor is provided outside the film forming chamber, or the insulator inside the film forming chamber is provided. A substrate holder that supports the substrate is formed with an inclination such that the thickness gradually increases as the distance from the insulator substrate increases, and a transparent conductive film (ITO film) on the insulator substrate is formed through the substrate holder. ) Is used as an in-line magnetron sputtering apparatus provided outside the film forming chamber with a negative power source for applying a negative voltage.
【0011】[0011]
【作用】本発明では絶縁体基板上の透明導電膜、特にI
TO膜に負の電圧を印加しているから、ITO膜の表面
に負の電界が形成されるため、その電界により高速でI
TO膜に突入してくる電子、及び負イオンは減速され
る。In the present invention, the transparent conductive film on the insulating substrate, especially I
Since a negative voltage is applied to the TO film, a negative electric field is formed on the surface of the ITO film.
The electrons and negative ions rushing into the TO film are decelerated.
【0012】従って、スパッタガス中にH2を添加する
必要はないことは勿論、絶縁体基板をフローティング電
位にしなくてもITO膜への電子、及び負イオンによる
衝撃が緩和され、微結晶の発生が抑制されるので、エッ
チング後の残渣料の少ない透明導電膜、特にITO膜を
形成することができる。Therefore, it is not necessary to add H2 to the sputtering gas, and the impact of electrons and negative ions on the ITO film is alleviated even if the insulating substrate is not set to a floating potential, and microcrystals are generated. Therefore, it is possible to form a transparent conductive film, particularly an ITO film, with less residual material after etching.
【0013】尚、アルゴンの正イオンは負の電界によっ
てITO膜に突入してくるが、基板付近ではアルゴンの
正イオンの量は少ないため、ITO膜への印加電圧が絶
対値で10V以上、且つ300V以下の負の電圧である
とITO膜への衝撃がそれほど問題とならないので、こ
の範囲で負の電圧を印加することが好ましい。The positive ions of argon come into the ITO film due to the negative electric field. However, since the amount of positive ions of argon is small near the substrate, the voltage applied to the ITO film is 10 V or more in absolute value, and When the negative voltage is 300 V or less, the impact on the ITO film does not cause a problem so much, and thus it is preferable to apply the negative voltage in this range.
【0014】[0014]
【実施例】以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳
細に説明する。The present invention will be described in detail below with reference to the illustrated embodiments.
【0015】図1には本発明の透明導電膜の形成装置の
一実施例であるマグネトロンスパッタ装置、特に、絶縁
体基板12を連続的、あるいは間欠的に搬送しながら成
膜するインライン式マグネトロンスパッタ装置を示す。FIG. 1 shows a magnetron sputtering apparatus which is an embodiment of the transparent conductive film forming apparatus of the present invention, and in particular, an in-line magnetron sputtering method for forming a film while the insulating substrate 12 is continuously or intermittently conveyed. Shows the device.
【0016】該図に示すインライン式マグネトロンスパ
ッタ装置は、仕込み室1,成膜室2、及び取出し室3の
3室で構成されており、各室はゲート弁4で仕切られて
いる。成膜室2内には酸化インジウム、及び酸化スズの
混合物を焼結成型したターゲット5が収納されており、
このターゲット5の裏側にはターゲット5の表面に磁界
を発生させ、スパッタ電源6からターゲット5にパワー
を投入することによる放電によって電離された電子,イ
オンにマグネトロン運動を起こさせてプラズマ8を生成
するマグネット9が配置されている。The in-line magnetron sputtering apparatus shown in the figure comprises three chambers, a charging chamber 1, a film forming chamber 2 and an extraction chamber 3, each of which is partitioned by a gate valve 4. A target 5 formed by sintering and molding a mixture of indium oxide and tin oxide is housed in the film forming chamber 2.
On the back side of the target 5, a magnetic field is generated on the surface of the target 5, and electrons and ions ionized by discharge caused by applying power to the target 5 from the sputtering power source 6 generate magnetron motion to generate plasma 8. A magnet 9 is arranged.
【0017】一方、成膜室2内のターゲット5と対向し
ている位置には、基板ホルダー10に支持された絶縁体
基板11が搬送ローラ12上に搬送可能に配置されてい
る。この絶縁体基板11上には、前記プラズマ8中の正
イオンが加速されてターゲット5をスパッタし、これに
より飛散したスパッタ粒子が表面に堆積して透明導電膜
であるITO膜が形成される。On the other hand, at a position facing the target 5 in the film forming chamber 2, an insulating substrate 11 supported by a substrate holder 10 is disposed on a transport roller 12 so as to be transportable. On this insulator substrate 11, positive ions in the plasma 8 are accelerated to sputter the target 5, and the sputtered particles scattered by this are deposited on the surface to form an ITO film which is a transparent conductive film.
【0018】そして、本実施例では基板ホルダー10に
湾曲した金属板の接触子13を設けると共に、成膜室2
の外部に負電源14を設け、負電源14から搬送ローラ
12,基板ホルダー10、及び接触子13を介して絶縁
体基板11上のITO膜に負の電圧を印加するようにし
ている。In this embodiment, the substrate holder 10 is provided with a curved metal plate contactor 13, and the film forming chamber 2 is provided.
A negative power source 14 is provided outside the device, and a negative voltage is applied from the negative power source 14 to the ITO film on the insulating substrate 11 via the transport roller 12, the substrate holder 10, and the contact 13.
【0019】次に、本実施例における動作について説明
する。Next, the operation of this embodiment will be described.
【0020】まず、絶縁体基板11は基板ホルダー10
に載せたまま仕込み室1から成膜室2、そして取出し室
3へと搬送される。絶縁体基板11は大気中から仕込み
室1に搬入され、絶縁体基板11の表面をクリーニング
するなどの処理を行い、十分に真空引きを行った後にゲ
ート弁4を開いて成膜室2へ搬送する。絶縁体基板11
を搬送後、成膜室2内にはスパッタガスとしてArと、
膜質の改善のために少量のO2とを導入しながら真空排
気することにより、成膜室2内の圧力を4.0×10-3
〜5.0×10-3Torr 程度に保つ。ターゲット5には、
スパッタ電源6から500Wのパワーを投入し、ターゲ
ット5上にイオンシース7、及びプラズマ8を発生させ
る。ターゲット5の裏側に設置されたマグネット9は、
プラズマ8をターゲット5の近傍に閉じ込める役割をす
る。プラズマ8中の正イオンはイオンシース7で加速さ
れてターゲット5に衝突し、スパッタ粒子がターゲット
5から飛散して絶縁体基板11上に堆積しITO膜を形
成する。この時の成膜は絶縁体基板11を基板ホルダー
10に載せて、搬送ローラ12上を所定の搬送速度で移
動させながら行う。この時、絶縁体基板11上のITO
膜には、負電源14から搬送ローラ12,基板ホルダー
10、及び基板ホルダー10に設けられている接触子1
3を介して負の電圧が印加される。First, the insulating substrate 11 is the substrate holder 10
The film is transferred from the preparation chamber 1 to the film formation chamber 2 and then to the ejection chamber 3 while being placed on. The insulating substrate 11 is carried into the charging chamber 1 from the atmosphere, and the surface of the insulating substrate 11 is cleaned, and after sufficiently vacuuming, the gate valve 4 is opened and the insulating substrate 11 is transferred to the film forming chamber 2. To do. Insulator substrate 11
And then Ar as sputter gas in the film forming chamber 2,
By evacuation while introducing a small amount of O2 to improve the film quality, the pressure in the film forming chamber 2 is adjusted to 4.0 × 10−3.
Keep at about 5.0 × 10-3 Torr. For target 5,
Power of 500 W is applied from the sputtering power source 6 to generate the ion sheath 7 and the plasma 8 on the target 5. The magnet 9 installed on the back side of the target 5
It serves to confine the plasma 8 in the vicinity of the target 5. The positive ions in the plasma 8 are accelerated by the ion sheath 7 and collide with the target 5, and sputtered particles are scattered from the target 5 and deposited on the insulator substrate 11 to form an ITO film. The film formation at this time is performed while placing the insulating substrate 11 on the substrate holder 10 and moving it on the conveying roller 12 at a predetermined conveying speed. At this time, the ITO on the insulator substrate 11
The film includes a negative power source 14, a transport roller 12, a substrate holder 10, and a contactor 1 provided on the substrate holder 10.
A negative voltage is applied via 3.
【0021】このような本実施例のように、成膜中のI
TO膜に負の電圧を印加することにより、ITO膜の近
傍には負の電界が形成され、この負の電界により絶縁体
基板11に突入してくる電子、及び負イオンの速度が減
じられ、これらの粒子によるITO膜へのダメージが低
減される。As in this embodiment, I
By applying a negative voltage to the TO film, a negative electric field is formed in the vicinity of the ITO film, and the negative electric field reduces the velocity of electrons and negative ions plunging into the insulator substrate 11, Damage to the ITO film due to these particles is reduced.
【0022】従って、ITO膜へのダメージが低減され
ると、スパッタガス中にH2を添加する必要はないこと
は勿論、絶縁体基板をフローティング電位にしなくても
ITO膜への電子、及び負イオンによる衝撃が緩和される
ので、ITO膜中に発生する微結晶の量が減少し、微結
晶の発生が抑制されるため、エッチング時の残渣量も減
少し、エッチング性に優れたITO膜を形成することが
できる。Therefore, if the damage to the ITO film is reduced, it is not necessary to add H2 to the sputtering gas, and it is also possible to set the insulating substrate at the floating potential.
Since the impact of electrons and negative ions on the ITO film is alleviated, the amount of microcrystals generated in the ITO film is reduced, and the generation of microcrystals is suppressed, so the amount of residue during etching is also reduced. It is possible to form an ITO film having excellent etching properties.
【0023】本実施例のものと従来のものとを比較する
と、従来、スパッタパワーを大きくするとITO膜への
ダメージも大きくなり、ITO膜中の微結晶の量が増加
するが、本実施例と同じ成膜条件では微結晶の許容量を
考慮すると1ターゲット当りに印加できるスパッタパワ
ーは300Wまでで、その場合の基板搬送速度は45mm
/min であった。Comparing the present embodiment with the conventional one, conventionally, when the sputter power is increased, the damage to the ITO film is also increased and the amount of fine crystals in the ITO film is increased. Under the same film formation conditions, the sputter power that can be applied to one target is up to 300 W, considering the allowable amount of microcrystals. In that case, the substrate transfer speed is 45 mm.
/ Min.
【0024】これに対して、本実施例によれば、1ター
ゲット当り500Wまでスパッタパワーを増加させても
微結晶の量は許容範囲を超えないので、基板搬送速度は
75mm/min に高めることが可能となり、生産性を大幅
に高めることができる。On the other hand, according to this embodiment, since the amount of fine crystals does not exceed the allowable range even if the sputtering power is increased to 500 W per target, the substrate transfer speed can be increased to 75 mm / min. It is possible and productivity can be greatly increased.
【0025】尚、負電圧の波形は、接地電位より正電位
にならないかぎり、交流が重畳したものでもよい。Incidentally, the waveform of the negative voltage may be a waveform in which alternating current is superposed, as long as it is not positive potential than the ground potential.
【0026】図2に基板ホルダー10を拡大したものを
示す。FIG. 2 shows an enlarged view of the substrate holder 10.
【0027】該図に示す如く、基板ホルダー10に設け
られた湾曲した金属板の接触子13を絶縁体基板11に
押しつけることにより、基板ホルダー10と絶縁体基板
11上のITO膜との導通を安定して確保することがで
きる。As shown in the figure, the curved metal plate contactor 13 provided on the substrate holder 10 is pressed against the insulating substrate 11 to electrically connect the substrate holder 10 to the ITO film on the insulating substrate 11. It can be secured stably.
【0028】また、基板ホルダー10の基板押さえ部を
図3に示すように、絶縁体基板11から離れるにしたが
って徐々に肉厚が大きくなるよう傾斜をつけておいても
よく、このような形状にすることにより、ITO膜が絶
縁体基板11上から基板押さえ部までほぼ同じ膜厚で連
続的に堆積し、基板ホルダー10と絶縁体基板11上の
ITO膜との導通を安定して確保することもできる。Further, as shown in FIG. 3, the substrate pressing portion of the substrate holder 10 may be inclined so that the thickness gradually increases as the distance from the insulating substrate 11 increases. By doing so, the ITO film is continuously deposited with substantially the same film thickness from the insulating substrate 11 to the substrate pressing portion, and stable conduction between the substrate holder 10 and the ITO film on the insulating substrate 11 is ensured. You can also
【0029】ところで、ITO膜への印加電圧を絶対値
が50V以上の負電圧とする場合は、ITO膜の形成初
期においてITO膜と電圧印加部との接触が不安定なた
め、ITO膜と電圧印加部との間で部分的な放電が生じ
やすくなる。放電が生じた場合には、放電痕がITO膜
に付いて膜質が劣化するので部分的な放電は抑制する必
要がある。By the way, when the voltage applied to the ITO film is a negative voltage with an absolute value of 50 V or more, the contact between the ITO film and the voltage application section is unstable at the initial stage of formation of the ITO film, so that the ITO film and the voltage are not applied. Partial discharge is likely to occur between the applying section. When discharge occurs, discharge marks are attached to the ITO film and the film quality deteriorates, so it is necessary to suppress partial discharge.
【0030】そのためには、図4に示すように、例えば
負電源14と抵抗15、そしてインダクタンス16を直
列に接続して負電圧の印加回路を構成して急激な電流変
化を抑えるような回路を使用することが望ましい。To this end, as shown in FIG. 4, for example, a negative power supply 14, a resistor 15, and an inductance 16 are connected in series to form a negative voltage application circuit to suppress a sudden current change. It is desirable to use.
【0031】次に、本発明の他の実施例を図5を用いて
説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0032】該図に示す実施例は、成膜室2内の酸化イ
ンジウム、及び酸化スズの混合物が焼結成型されたター
ゲット5を3個、絶縁体基板11の搬送路上に直列に配
置したインライン式マグネトロンスパッタ装置である。The embodiment shown in the figure is an in-line system in which three targets 5 in which a mixture of indium oxide and tin oxide is sintered and molded in the film forming chamber 2 are arranged in series on the transport path of the insulating substrate 11. It is a type magnetron sputtering device.
【0033】上述の如く、ITO膜への印加電圧を絶対
値が50V以上の負の電圧とする場合は、ITO膜と電
圧印加部との間で部分的な放電が生じやすい。そのため
に、図5に示すインライン式マグネトロンスパッタ装置
では、ITO膜への印加電圧を成膜過程中に変更して部
分的な放電が起こりにくくしている。As described above, when the voltage applied to the ITO film is a negative voltage whose absolute value is 50 V or more, partial discharge is likely to occur between the ITO film and the voltage application section. Therefore, in the in-line magnetron sputtering apparatus shown in FIG. 5, the voltage applied to the ITO film is changed during the film formation process to make partial discharge less likely to occur.
【0034】即ち、絶縁体基板11がターゲット5aを
通過した時点で、負電源14aをスイッチ17により負
電源14bに切り換えてITO膜に印加する電圧を変更
する。これにより、最初に通過するターゲット5a上で
部分的な放電が生じることなく、基板11上のITO膜
と基板ホルダー10との導通を確実に確保し、2番目以
降のターゲット5b、及びターゲット5c上では、IT
O膜に十分な負電圧を印加して成膜を行うことができ
る。That is, when the insulating substrate 11 passes the target 5a, the negative power source 14a is switched to the negative power source 14b by the switch 17 to change the voltage applied to the ITO film. This ensures that the ITO film on the substrate 11 and the substrate holder 10 are electrically connected to each other without causing partial discharge on the target 5a that first passes therethrough, and the second target 5b and the target 5c and subsequent targets 5a and 5c. Then IT
A film can be formed by applying a sufficient negative voltage to the O film.
【0035】本実施例のインライン式マグネトロンスパ
ッタ装置では、図1に示した実施例の場合よりも更に十
分な負電圧を印加して成膜することができるため、搬送
速度を高めることができ、その結果、生産性が大幅に向
上する。In the in-line magnetron sputtering apparatus of this embodiment, a sufficient negative voltage can be applied to form a film as compared with the case of the embodiment shown in FIG. 1, so that the transport speed can be increased, As a result, productivity is significantly improved.
【0036】[0036]
【発明の効果】以上説明した本発明の透明導電膜の形成
方法とその装置、及びマグネトロンスパッタ方法とその
装置、並びにインライン式マグネトロンスパッタ装置に
よれば、ターゲット、特に酸化インジウム、及び酸化ス
ズの混合物を焼結成型したターゲットからマグネトロン
スパッタリング法によりスパッタ粒子を飛散させ、この
ターゲットから飛散したスパッタ粒子を絶縁体基板上に
透明導電膜、特にITO膜を成膜する際に、前記絶縁体
基板上の透明導電膜(ITO膜)に負の電圧、具体的に
は電圧の絶対値が10V以上で、且つ300V以下の負
の電圧を印加しながら成膜する透明導電膜の形成方法,
成膜室内のターゲット、特に酸化インジウム、及び酸化
スズの混合物を焼結成型したターゲットと対向配置され
た絶縁体基板を支持する基板ホルダーに電気的な接触子
を設け、且つ該接触子を介して前記絶縁体基板上の透明
導電膜(ITO膜)に負の電圧を印加する負電源を備え
たり、あるいは前記絶縁体基板を支持する基板ホルダー
を、絶縁体基板から離れるにしたがって徐々に肉厚が大
きくなるように傾斜をつけて形成し、且つ該基板ホルダ
ーを介して前記絶縁体基板上の透明導電膜(ITO膜)
に負の電圧を印加する負電源を備えている透明導電膜の
形成装置、また、ターゲット、特に酸化インジウム、及
び酸化スズの混合物を焼結成型したターゲットの裏側に
配置されているマグネットにより前記ターゲットの表面
に磁界を発生させ、放電によって電離された電子,イオ
ンにマグネトロン運動を起こさせることによってプラズ
マを生成し、このプラズマ中の正イオンを加速して前記
ターゲットに衝突させてスパッタし、これにより飛散し
たスパッタ粒子を絶縁体基板上に堆積させて透明導電
膜、特にITO膜を形成する際に、前記絶縁体基板上の
透明導電膜(ITO膜)に負の電圧、具体的には電圧の
絶対値が10V以上で、且つ300V以下の負の電圧を
印加しながら成膜するマグネトロンスパッタ方法,内部
が真空状態に保持される成膜室と、該成膜室内に収納保
持されるターゲット、特に酸化インジウム、及び酸化ス
ズの混合物を焼結成型したターゲットと、該ターゲット
の裏側に配置され、このターゲットの表面に磁界を発生
させ、放電によって電離された電子,イオンにマグネト
ロン運動を起こさせることによってプラズマを生成する
マグネットと、前記ターゲットと対向配置され、前記プ
ラズマ中の正イオンが加速されて前記ターゲットに衝突
してスパッタし、これにより飛散したスパッタ粒子が表
面に堆積されて透明導電膜、特にITO膜が形成される
絶縁体基板とを備え、前記絶縁体基板を支持する基板ホ
ルダーに電気的な接触子を設け、且つ該接触子を介して
前記絶縁体基板上の透明導電膜(ITO膜)に負の電圧
を印加する負電源を備えたり、あるいは前記絶縁体基板
を支持する基板ホルダーを、絶縁体基板から離れるにし
たがって徐々に肉厚が大きくなるように傾斜をつけて形
成し、且つ該基板ホルダーを介して前記絶縁体基板上の
透明導電膜(ITO膜)に負の電圧を印加する負電源を
備えているマグネトロンスパッタ装置、更に大気中から
絶縁体基板が搬入される仕込み室と、該仕込み室で所定
の処理が施された前記絶縁体基板が搬入され、該絶縁体
基板をターゲット、特に酸化インジウム、及び酸化スズ
の混合物を焼結成型したターゲットと対向配置し、前記
ターゲットからマグネトロンスパッタリング法によりス
パッタ粒子を飛散させ、このターゲットから飛散したス
パッタ粒子を前記絶縁体基板上に堆積させて透明導電
膜、特にITO膜を形成する成膜室と、該成膜室で透明
導電膜(ITO膜)が形成された絶縁体基板が搬送さ
れ、外部に取り出す取出し室とを備え、前記成膜室で
は、前記絶縁体基板上の透明導電膜(ITO膜)に負の
電圧、具体的には電圧の絶対値が10V以上で、且つ3
00V以下の負の電圧が印加されながら成膜されていた
り、前記成膜室内の前記絶縁体基板を支持する基板ホル
ダーに電気的な接触子を設け、且つ該接触子を介して前
記絶縁体基板上の透明導電膜(ITO膜)に負の電圧を
印加する負電源を前記成膜室の外部に備えていたり、あ
るいは前記成膜室内の前記絶縁体基板を支持する基板ホ
ルダーを、絶縁体基板から離れるにしたがって徐々に肉
厚が大きくなるように傾斜をつけて形成し、且つ該基板
ホルダーを介して前記絶縁体基板上の透明導電膜(IT
O膜)に負の電圧を印加する負電源を前記成膜室の外部
に備えているインライン式マグネトロンスパッタ装置と
したものであるから、絶縁体基板上の透明導電膜、特に
ITO膜の表面に負の電界が形成されるため、その電界
により高速でITO膜に突入してくる電子、及び負イオ
ンは減速されるので、スパッタガス中にH2を添加する
必要はないことは勿論、絶縁体基板をフローティング電
位にしなくてもITO膜への電子、及び負イオンによる
衝撃が緩和され、微結晶の発生が抑制されるので、エッ
チング後の残渣料の少ない透明導電膜、特にITO膜を
形成することができる。According to the method and apparatus for forming a transparent conductive film, the magnetron sputtering method and apparatus, and the in-line magnetron sputtering apparatus of the present invention described above, a target, particularly a mixture of indium oxide and tin oxide is used. Sputtered particles are scattered by a magnetron sputtering method from a sinter-molded target, and the sputtered particles scattered from this target are formed on the insulating substrate when a transparent conductive film, particularly an ITO film is formed on the insulating substrate. A method for forming a transparent conductive film, which is formed while applying a negative voltage to the transparent conductive film (ITO film), specifically, a negative voltage whose absolute value is 10 V or more and 300 V or less.
An electrical contactor is provided on a substrate holder that supports an insulator substrate that is arranged to face a target in the film forming chamber, particularly a target obtained by sintering and molding a mixture of indium oxide and tin oxide, and through the contactor. The transparent conductive film (ITO film) on the insulator substrate is provided with a negative power source for applying a negative voltage, or the thickness of the substrate holder supporting the insulator substrate is gradually increased as the distance from the insulator substrate increases. A transparent conductive film (ITO film) formed on the insulator substrate through the substrate holder, with a slope so as to be large
An apparatus for forming a transparent conductive film having a negative power source for applying a negative voltage to the target, and a target, particularly a magnet disposed on the back side of the target obtained by sintering a mixture of indium oxide and tin oxide A magnetic field is generated on the surface of the plasma, and a plasma is generated by causing magnetron motion of the electrons and ions ionized by the discharge, and the positive ions in the plasma are accelerated to collide with the target and sputter, thereby When the scattered sputtered particles are deposited on an insulating substrate to form a transparent conductive film, particularly an ITO film, a negative voltage, specifically a voltage, is applied to the transparent conductive film (ITO film) on the insulating substrate. A magnetron sputtering method of forming a film while applying a negative voltage whose absolute value is 10 V or more and 300 V or less, in which the inside is kept in a vacuum state. A film forming chamber, a target housed and held in the film forming chamber, in particular, a target formed by sintering and molding a mixture of indium oxide and tin oxide, and arranged behind the target to generate a magnetic field on the surface of the target. And a magnet that generates plasma by causing magnetron motion of electrons and ions ionized by the discharge and the target, and the positive ions in the plasma are accelerated to collide with the target and sputter. And a transparent conductive film, in particular, an ITO substrate on which the sputtered particles scattered by this are deposited, and an electric contactor is provided on a substrate holder supporting the insulator substrate, A negative power source for applying a negative voltage to the transparent conductive film (ITO film) on the insulator substrate via the contactor may be provided, or A substrate holder that supports the insulator substrate is formed with an inclination such that the thickness gradually increases as the distance from the insulator substrate increases, and the transparent conductive film on the insulator substrate is interposed via the substrate holder. A magnetron sputtering apparatus equipped with a negative power source for applying a negative voltage to the (ITO film), a charging chamber into which an insulating substrate is carried in from the atmosphere, and the insulator subjected to a predetermined treatment in the charging chamber. A substrate was carried in, the insulating substrate was placed facing a target, particularly a target obtained by sintering and molding a mixture of indium oxide and tin oxide, and sputtered particles were scattered from the target by a magnetron sputtering method and scattered from this target. A film forming chamber for depositing sputtered particles on the insulating substrate to form a transparent conductive film, particularly an ITO film, and a transparent conductive film in the film forming chamber. An insulating substrate on which a film (ITO film) is formed is conveyed and is provided to the outside. In the film forming chamber, a negative voltage is applied to the transparent conductive film (ITO film) on the insulating substrate. The absolute value of the voltage is 10V or more, and 3
A film is formed while a negative voltage of 00 V or less is applied, or an electric contact is provided on a substrate holder that supports the insulator substrate in the film forming chamber, and the insulator substrate is provided through the contact. A negative power source for applying a negative voltage to the upper transparent conductive film (ITO film) is provided outside the film forming chamber, or a substrate holder for supporting the insulating substrate in the film forming chamber is used as an insulating substrate. The transparent conductive film (IT) is formed on the insulating substrate via the substrate holder with an inclination so that the thickness gradually increases as the distance from the substrate increases.
Since the in-line magnetron sputtering apparatus is provided with a negative power source for applying a negative voltage to the (O film) outside the film forming chamber, the transparent conductive film on the insulator substrate, particularly the surface of the ITO film, is formed. Since a negative electric field is formed, electrons and negative ions plunging into the ITO film at a high speed are decelerated by the electric field, so that it is not necessary to add H2 to the sputtering gas, and of course the insulator is not necessary. Even if the substrate is not set to a floating potential, the impact of electrons and negative ions on the ITO film is mitigated and the generation of microcrystals is suppressed. Therefore, a transparent conductive film with a small amount of residual material after etching, especially an ITO film is formed. be able to.
【図1】本発明のインライン式マグネトロンスパッタ装
置の一実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an in-line magnetron sputtering apparatus of the present invention.
【図2】図1のインライン式マグネトロンスパッタ装置
に採用される基板ホルダーの一例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a substrate holder used in the inline magnetron sputtering apparatus of FIG.
【図3】基板ホルダーの他の例を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the substrate holder.
【図4】本発明のインライン式マグネトロンスパッタ装
置の他の実施例を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of the in-line magnetron sputtering apparatus of the present invention.
【図5】本発明のインライン式マグネトロンスパッタ装
置の更に他の実施例を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing still another embodiment of the in-line magnetron sputtering apparatus of the present invention.
1…仕込み室、2…成膜室、3…取出し室、4…ゲート
弁、5,5a,5b,5c…ターゲット、6,6a,6
b,6c…スパッタ電源、8…プラズマ、9,9a,9
b,9c…マグネット、10…基板ホルダー、11…絶
縁体基板、12…搬送ローラ、13…接触子、14,1
4a,14b…負電源、15…抵抗、16…インダクタ
ンス、17…スイッチ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Preparation chamber, 2 ... Film formation chamber, 3 ... Extraction chamber, 4 ... Gate valve, 5, 5a, 5b, 5c ... Target, 6, 6a, 6
b, 6c ... Sputtering power source, 8 ... Plasma, 9, 9a, 9
b, 9c ... Magnet, 10 ... Substrate holder, 11 ... Insulator substrate, 12 ... Conveying roller, 13 ... Contact, 14, 1
4a, 14b ... Negative power supply, 15 ... Resistance, 16 ... Inductance, 17 ... Switch.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬戸山 英嗣 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 亀井 光浩 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 梅原 愉 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 鈴木 哲昭 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所茂原工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hidetsugu Setoyama 1-1 Kokubuncho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Kokubun Plant, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Mitsuhiro Kamei 1-1 Kokubuncho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 inside Hitachi Kokubun factory (72) Inventor Yu Umehara 1-1 1-1 Kokubun-cho, Hitachi city, Ibaraki prefecture Inside Hitachi Kokubun factory (72) Inventor Tetsuaki Suzuki 3300 Hayano, Mobara, Chiba stock Hitachi, Ltd. Mobara factory
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3918392AJPH05239641A (en) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | Conductive film formation and device therefor and magnetron sputtering method and device therefor and in-line magnetron sputtering device |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3918392AJPH05239641A (en) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | Conductive film formation and device therefor and magnetron sputtering method and device therefor and in-line magnetron sputtering device |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05239641Atrue JPH05239641A (en) | 1993-09-17 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3918392APendingJPH05239641A (en) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | Conductive film formation and device therefor and magnetron sputtering method and device therefor and in-line magnetron sputtering device |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05239641A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1229595A3 (en)* | 2001-02-01 | 2007-06-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of forming transparent, conductive film, method of compensating defective region of semiconductor layer, photovoltaic element, and method of producing photovoltaic element |
| JP2013040365A (en)* | 2011-08-12 | 2013-02-28 | Sharp Corp | Sputtering device and film formation method for the same |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1229595A3 (en)* | 2001-02-01 | 2007-06-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of forming transparent, conductive film, method of compensating defective region of semiconductor layer, photovoltaic element, and method of producing photovoltaic element |
| JP2013040365A (en)* | 2011-08-12 | 2013-02-28 | Sharp Corp | Sputtering device and film formation method for the same |
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