JPH04293767A - Method and apparatus for manufacturing transparent electric conductive film - Google Patents
Method and apparatus for manufacturing transparent electric conductive filmInfo
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Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】本発明は、透明導電膜の製造方法
およびその製造装置に関し、更に詳細には、液晶ディス
プレーの表示素子に用いるＩｎ−ＯあるいはＩｎ−Ｓｎ
−Ｏ系透明導電膜（以下、ＩＴＯ膜と称する）をＩｎま
たはＩｎ−Ｓｎを基本構成元素とする金属ターゲット、
あるいはＩｎ−ＯまたはＩｎ−Ｓｎ−Ｏを基本構成元素
とする酸化物ターゲットのスパッタにより形成する透明
導電膜の製造方法およびその製造装置に関するものであ
る。[Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for manufacturing a transparent conductive film and an apparatus for manufacturing the same.
- A metal target whose basic constituent element is In or In-Sn as an O-based transparent conductive film (hereinafter referred to as an ITO film);
Alternatively, the present invention relates to a method and apparatus for producing a transparent conductive film formed by sputtering an oxide target containing In-O or In-Sn-O as a basic constituent element.
【０００２】0002
【従来の技術】従来、この種の透明導電膜の製造は、塗
布法、スプレー法、気相反応法（ＣＶＤ）等の化学的製
造方法や、真空蒸着法、スパッタ法等の物理的製造方法
によって行われている。[Prior Art] Conventionally, this type of transparent conductive film has been manufactured using chemical manufacturing methods such as coating method, spray method, and vapor phase reaction method (CVD), and physical manufacturing methods such as vacuum evaporation method and sputtering method. It is carried out by
【０００３】そして、ＩＴＯ膜の導電性は、３価のイン
ジウムのサイトに４価のスズ（ドナー）が入ってイオン
化したものと、Ｉｎ２Ｏ３の化学量論的組成から酸素が
抜けた酸素欠損ドナーの２つのドナーから発生する電子
によるものである。[0003] The conductivity of the ITO film is determined by two types: one is the ionization of tetravalent tin (donor) in the site of trivalent indium, and the other is the oxygen-deficient donor where oxygen is removed from the stoichiometric composition of In2O3. This is due to electrons generated from two donors.
【０００４】ところで、化学的製造方法は、４００℃程
度の焼成温度を必要とするため、膜の急速な酸化により
、酸素欠陥ドナーの制御ができないのに対して、物理的
製造方法では、真空中での成膜中に導入する酸素量を制
御することによって、酸素欠陥ドナーの最適化が図れる
ため、より低抵抗のＩＴＯ膜を得ることができる。By the way, chemical manufacturing methods require a firing temperature of about 400°C, which causes rapid oxidation of the film and makes it impossible to control oxygen vacancy donors, whereas physical manufacturing methods require firing in a vacuum. By controlling the amount of oxygen introduced during film formation, oxygen vacancy donors can be optimized, and an ITO film with lower resistance can be obtained.
【０００５】更に、物理的製造方法においては、蒸着法
よりも、スパッタ法の方が、大面積基板への成膜を安定
して均一に行うことができるため、液晶等の表示素子用
には、スパッタ法で製造したＩＴＯ膜が主に用いられて
いる。Furthermore, among physical manufacturing methods, sputtering allows for more stable and uniform film formation on large-area substrates than vapor deposition, so it is suitable for display elements such as liquid crystals. , ITO films manufactured by sputtering are mainly used.
【０００６】このスパッタ法は、Ａｒガスを直流（ＤＣ
）または高周波（ＲＦ）放電によりイオン化し、金属ま
たは酸化物のターゲットに衝突させ、飛び出したターゲ
ット物質を基板上に析出させる方法である。This sputtering method uses Ar gas to direct current (DC
) or a method in which the target material is ionized by radio frequency (RF) discharge, collided with a metal or oxide target, and the ejected target material is deposited on a substrate.
【０００７】このスパッタ法でＩＴＯ膜を製造する場合
、ターゲット材料として、Ｉｎ−Ｓｎの合金を用いる場
合と、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ（ＩＴＯ）の酸化物を用いる場合
とがある。スパッタガスとしては、金属ターゲットを用
いる場合には、Ａｒと酸素を使用し、酸化物ターゲット
の場合には、Ａｒに酸素を必要に応じて混入したものを
使用している。ＩＴＯ膜の比抵抗は、導入酸素量に応じ
て変化するため、この導入酸素量は最適化させる必要が
ある。When producing an ITO film by this sputtering method, an In-Sn alloy or an In-Sn-O (ITO) oxide may be used as the target material. As the sputtering gas, when a metal target is used, Ar and oxygen are used, and when an oxide target is used, Ar and oxygen mixed as necessary are used. Since the resistivity of the ITO film changes depending on the amount of oxygen introduced, it is necessary to optimize the amount of oxygen introduced.
【０００８】しかしながら、従来のスパッタ法でＩＴＯ
膜を製造する場合、ターゲット材料として、Ｉｎ−Ｓｎ
の合金およびＩｎ−Ｓｎ−Ｏの酸化物のいずれの材料を
用いた場合でも、連続スパッタ放電中にターゲット表面
に、ＩｎやＩｎ２Ｏ３に比べてスパッタイールドの低い
黒色の低級酸化物が発生（以下、ターゲットの黒化と称
す）し、ＩＴＯ膜の析出速度が著しく低下する。However, with the conventional sputtering method, ITO
When manufacturing a film, In-Sn is used as a target material.
No matter which material is used, such as an alloy of This is called blackening of the target), and the deposition rate of the ITO film is significantly reduced.
【０００９】例えば、ＤＣマグネトロンスパッタ法で、
６ｍｍ厚程度のＩＴＯ酸化物ターゲットを長時間連続放
電した場合、ＩＴＯ膜の析出速度は、ターゲット終了直
前で、初期の６〜７割程度まで低下する。従って、実際
のＩＴＯ膜の量産プロセスにおいては、スパッタ時間の
経過とともに、放電電力を増加させ、析出速度を常に一
定に保つように制御する方法が採られていた。実際、図
３に示したように、放電電力を補正しないで、一定電力
でスパッタした場合には、析出速度は、ターゲット終了
直前で初期の６〜７割程度まで低下したのに対して、図
４に示したように、放電電力を放電時間とともに、最終
的に初期のおよそ１．５倍程度まで上昇させた場合は、
ターゲット終了直前までほぼ一定の析出速度が得られて
いる。For example, in the DC magnetron sputtering method,
When an ITO oxide target with a thickness of about 6 mm is subjected to continuous discharge for a long time, the deposition rate of the ITO film decreases to about 60 to 70% of the initial rate just before the target ends. Therefore, in the actual ITO film mass production process, a method has been adopted in which the discharge power is increased as the sputtering time elapses, and the deposition rate is controlled so as to be kept constant. In fact, as shown in Figure 3, when sputtering was performed at a constant power without correcting the discharge power, the deposition rate decreased to about 60-70% of the initial rate just before the end of the target. As shown in 4, when the discharge power is increased to approximately 1.5 times the initial value as the discharge time increases,
A nearly constant deposition rate was obtained until just before the end of the target.
【００１０】0010
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、放電電力の上昇補正制御を行って析出速度を一
定に保持する方式では、次のような問題が生ずる。However, as described above, the following problem occurs in the method of controlling the increase in discharge power to maintain the deposition rate constant.
【００１１】すなわち、ターゲットの黒化に伴って放電
電力を増加させた際に、電力密度が増加することと、黒
色の低級酸化物が絶縁性であることから、ターゲット上
でのアーキングによる異常放電の頻度が急激に増加する
という問題がある。このように、異常放電が頻発すると
、電源の保護回路によって、印加電流がカットオフされ
て、放電が維持できなくなってしまったり、アーキング
で飛び散ったターゲット材が基板上で粒となって、欠陥
を発生したりする。[0011] That is, when the discharge power is increased as the target blackens, the power density increases and the black lower oxide is insulating, so abnormal discharge due to arcing on the target occurs. The problem is that the frequency of If abnormal discharge occurs frequently, the power supply's protection circuit may cut off the applied current, making it impossible to maintain the discharge, or the target material scattered by arcing may form particles on the board, causing defects. Occurs.
【００１２】このような放電電力の増加に伴うアーキン
グによる異常放電が少なくなるようにするには、予め放
電電流の初期値を小さな値に設定することが考えられる
が、このようにした場合、生産性を確保するためには、
ターゲットを大きくしたり、ターゲット台数を増したり
しなければならないため、装置が高価になるという問題
がある。[0012] In order to reduce abnormal discharge due to arcing due to an increase in discharge power, it is conceivable to set the initial value of the discharge current to a small value in advance. In order to ensure sex,
Since the target must be made larger or the number of targets must be increased, there is a problem that the apparatus becomes expensive.
【００１３】そこで、実祭の生産におけるＩＴＯ膜のス
パッタプロセスにおいては、一般にターゲット使用開始
後、１０〜３０時間程度で析出速度が大きく低下するの
で、この時間が経過後に、装置を大気に開放して、ター
ゲット表面を機械的にクリーニングし、黒色の低級酸化
物を除去した後に、再び次の生産を開始するといったプ
ロセスをとっているが、この場合は、クリーニングを行
うことによって、析出速度はほぼ初期のレベルまで回復
するが、生産性が著しく低下するという問題が生ずる。[0013] Therefore, in the sputtering process of ITO film in Jitsai production, the deposition rate generally decreases significantly in about 10 to 30 hours after starting to use the target, so the equipment should not be opened to the atmosphere after this time has elapsed. Then, the target surface is mechanically cleaned to remove the black lower grade oxides, and then the next production is started again.In this case, by cleaning, the deposition rate is approximately Although it recovers to its initial level, the problem arises that productivity is significantly reduced.
【００１４】また、ターゲットの黒化による析出速度の
低下は、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ系（ＩＴＯ）ターゲットを用い
た場合だけでなく、Ｉｎ−Ｏ系更にＩｎ−Ｓｎ系やＩｎ
系の金属ターゲットを用いた場合にも発生する。[0014] Furthermore, the decrease in precipitation rate due to blackening of the target occurs not only when an In-Sn-O (ITO) target is used, but also when using an In-O, In-Sn, or In-O target.
This also occurs when a metal target of the same type is used.
【００１５】そこで、本発明は、上記従来の問題点を解
消し、放電電力の増加補正制御を行うことなく、生産性
よく透明導電膜を製造することのできる透明導電膜の製
造方法およびその製造装置を提供することを目的とする
ものである。Therefore, the present invention solves the above-mentioned conventional problems and provides a method for manufacturing a transparent conductive film, which can manufacture a transparent conductive film with good productivity without performing increase correction control of discharge power, and a method for manufacturing the transparent conductive film. The purpose is to provide a device.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明による透明導電膜
の製造方法は、Ｉｎ−ＯあるいはＩｎ−Ｓｎ−Ｏを基本
構成元素とする透明導電膜を、ＩｎまたはＩｎ−Ｓｎを
基本構成元素とする金属ターゲット、あるいはＩｎ−Ｏ
またはＩｎ−Ｓｎ−Ｏを基本構成元素とする酸化物ター
ゲットのスパッタにより形成する透明導電膜の製造方法
において、スパッタ中にターゲット表面に発生する黒色
の低級酸化物を、窒素あるいは窒素成分を持つガスのプ
ラズマを用いてクリーニング除去することを特徴とする
ものである。[Means for Solving the Problems] A method for manufacturing a transparent conductive film according to the present invention is to produce a transparent conductive film having In-O or In-Sn-O as a basic constituent element, metal target or In-O
Alternatively, in a method for manufacturing a transparent conductive film formed by sputtering an oxide target containing In-Sn-O as a basic constituent element, black lower oxides generated on the target surface during sputtering are removed using nitrogen or nitrogen-containing gas. This method is characterized by cleaning and removing using plasma.
【００１７】上記黒色の低級酸化物の発生の検知は、プ
ラズマ発生用電源の印加直流電圧または直流電圧成分の
変化に基づいて行うことが望ましく、具体的には、上記
黒色の低級酸化物が絶縁性であるため、ターゲットの黒
化とともに、放電のインピーダンスが上昇し、電源の印
加電圧も黒化とともに上昇することを利用し、黒化によ
るターゲット表面の変化を自動的に検知することが望ま
しい。It is desirable to detect the generation of the black lower oxide based on the applied DC voltage or the change in the DC voltage component of the plasma generation power supply. Therefore, it is desirable to automatically detect changes in the target surface due to blackening by utilizing the fact that the impedance of the discharge increases as the target darkens, and the applied voltage of the power supply also increases with the blackening.
【００１８】本発明による透明導電膜の製造装置は、Ｉ
ｎ−ＯあるいはＩｎ−Ｓｎ−Ｏを基本構成元素とする透
明導電膜を、ＩｎまたはＩｎ−Ｓｎを基本構成元素とす
る金属ターゲット、あるいはＩｎ−ＯまたはＩｎ−Ｓｎ
−Ｏを基本構成元素とする酸化物ターゲットのスパッタ
により成膜する透明導電膜の製造装置において、スパッ
タ中にターゲット表面に発生する黒色の低級酸化物を、
窒素あるいは窒素成分を持つガスのプラズマを用いてク
リーニング除去する低級酸化物除去手段、この黒色の低
級酸化物の発生を検知する低級酸化物発生検知手段、お
よびこの低級酸化物発生検知手段が、前記低級酸化物の
発生を検知したとき、成膜モードを一旦中止し、前記低
級酸化物除去手段により該低級酸化物を除去するクリー
ニングモードに移行し、このクリーニング終了後に再び
成膜モードに移行するように制御する制御手段を備えて
いることを特徴とするものである。The apparatus for producing a transparent conductive film according to the present invention comprises I
A transparent conductive film containing n-O or In-Sn-O as a basic constituent element, or a metal target containing In or In-Sn as a basic constituent element, or In-O or In-Sn
In an apparatus for manufacturing a transparent conductive film that is formed by sputtering an oxide target containing -O as a basic constituent element, black lower oxides generated on the target surface during sputtering are
A lower oxide removing means for cleaning and removing using plasma of nitrogen or a gas having a nitrogen component, a lower oxide generation detecting means for detecting the generation of the black lower oxide, and the lower oxide generation detecting means described above. When the generation of lower oxides is detected, the film forming mode is temporarily stopped, the lower oxide removing means moves to a cleaning mode in which the lower oxides are removed, and after this cleaning is completed, the film forming mode is switched again. The invention is characterized in that it includes a control means for controlling.
【００１９】上記低級酸化物発生検知手段は、黒色の低
級酸化物の発生を、プラズマ発生用電源の印加直流電圧
または直流電圧成分の変化に基づいて検知することが望
ましい。It is preferable that the lower oxide generation detection means detects the generation of black lower oxides based on a change in the applied DC voltage or DC voltage component of the plasma generation power source.
【００２０】[0020]
【作用】本発明による透明導電膜の製造方法およびその
製造装置においては、黒色低級酸化物のクリーニングを
、従来方法のようにスパッタ室を大気に開放することな
く、真空中で窒素プラズマにより行うようにしたので、
成膜モードとクリーニングモードの間の切り換えが素早
く行え、従って、生産性よく透明導電膜を生産すること
ができる。また、窒素プラズマによる黒色低級酸化物の
クリーニングは、従来の機械的方法によるクリーニング
と少なくとも同程度のクリーニングを行うことができ、
当初の析出速度への復帰を図ることができる。[Function] In the method for producing a transparent conductive film and the apparatus for producing the same according to the present invention, cleaning of black lower oxides is carried out in a vacuum using nitrogen plasma without opening the sputtering chamber to the atmosphere as in conventional methods. So,
Switching between the film forming mode and the cleaning mode can be performed quickly, so that transparent conductive films can be produced with high productivity. In addition, cleaning of black lower oxides by nitrogen plasma can perform at least the same level of cleaning as cleaning by conventional mechanical methods,
It is possible to restore the initial precipitation rate.
【００２１】[0021]
【実施例】以下、添付図面を参照しつつ、本発明の好ま
しい実施例による透明導電膜の製造方法およびその製造
装置について説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method and apparatus for manufacturing a transparent conductive film according to preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００２２】図１は、本発明の第一実施例による透明導
電膜の製造装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a transparent conductive film manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【００２３】上記図１において、符号Ｔは透明導電膜を
長時間連続して形成することのできる透明導電膜製造装
置を示し、この透明導電膜製造装置Ｔは、スパッタ室１
と、エレベータ室２、３と、上部リターン室４とを備え
ている。上記スパッタ室１は、排気バルブ５を通して真
空排気ポンプ６により、スパッタ中に真空に維持される
。なお、上記エレベータ室２、３および上部リターン室
４は、常に大気圧となっている。説明の簡単のため、こ
こには記していないが、実際には、基板着脱ステーショ
ン、およびスパッタ室１を真空に保ったまま基板７を保
持したキャリアホルダ８をスパッタ室１に出し入れする
ための大気圧と真空を繰り返す仕込み室と取出し室とが
付加されている。キャリアホルダ８は、装置内に複数台
設置されており、これが装置内を連続的に搬送されるよ
うになっている。In FIG. 1, reference numeral T indicates a transparent conductive film manufacturing apparatus capable of continuously forming a transparent conductive film for a long period of time.
, elevator rooms 2 and 3, and an upper return room 4. The sputtering chamber 1 is maintained in a vacuum during sputtering by an evacuation pump 6 through an evacuation valve 5. Note that the elevator chambers 2 and 3 and the upper return chamber 4 are always at atmospheric pressure. Although not shown here for the sake of simplicity, there is actually a substrate loading/unloading station and a large space for moving the carrier holder 8 holding the substrate 7 into and out of the sputtering chamber 1 while keeping the sputtering chamber 1 in a vacuum. A loading chamber and an unloading chamber are added that repeat pressure and vacuum. A plurality of carrier holders 8 are installed within the apparatus, and are continuously conveyed within the apparatus.
【００２４】上記スパッタ室１には、ガス導入設備９お
よびガス導入管１０を通じて各種のガスを導入すること
ができるようになっている。また、スパッタ室１内には
、基板と対向して、スパッタカソード１１が設置されて
いる。このスパッタカソード１１の表面上には、図示し
ていないが、ターゲットがボンディングされており、こ
のターゲットは、冷却水により常時冷却されている。
スパッタカソード１１のターゲットの裏面側には、マグ
ネトロン放電用の磁石が設置されている。このスパッタ
カソード１１は、ＤＣ電源１２が接続されており、ＤＣ
マグネトロンスパッタが行えるようになっている。Various gases can be introduced into the sputtering chamber 1 through a gas introduction facility 9 and a gas introduction pipe 10. Furthermore, a sputter cathode 11 is installed in the sputter chamber 1 so as to face the substrate. Although not shown, a target is bonded onto the surface of the sputter cathode 11, and this target is constantly cooled by cooling water. A magnet for magnetron discharge is installed on the back side of the target of the sputter cathode 11. This sputter cathode 11 is connected to a DC power supply 12, and
Magnetron sputtering can be performed.
【００２５】ここで、上記透明導電膜製造装置Ｔを用い
ての連続成膜のプロセスを簡単に説明する。[0025] Here, the process of continuous film formation using the above-mentioned transparent conductive film manufacturing apparatus T will be briefly explained.
【００２６】このプロセスにおいては、まず、基板７を
基板着脱ステーションにおいてキャリアホルダ８に設置
した後、キャリアホルダ８を仕込み室に搬送する。キャ
リアホルダ８が搬送されると、仕込み室は真空に排気さ
れる。次いで、仕込み室とスパッタ室１の間のバルブを
開き、キャリアホルダ８をスパッタ室１内に移動させる
。In this process, first, the substrate 7 is placed on the carrier holder 8 at the substrate loading/unloading station, and then the carrier holder 8 is transported to the preparation chamber. When the carrier holder 8 is transported, the preparation chamber is evacuated. Next, the valve between the preparation chamber and the sputtering chamber 1 is opened, and the carrier holder 8 is moved into the sputtering chamber 1.
【００２７】この後、上記電源１２を投入することによ
り、装置を作動させると、ターゲット表面からスパッタ
によるターゲット材が蒸発し、この蒸発したターゲット
材は、防着板１３の開口部１３ａを通って基板７上に堆
積する。After that, when the power source 12 is turned on and the apparatus is operated, the sputtered target material evaporates from the target surface, and this evaporated target material passes through the opening 13a of the adhesion prevention plate 13. It is deposited on the substrate 7.
【００２８】スパッタ室１内には、基板７を保持した複
数台のキャリアホルダ８が待機しており、キャリアホル
ダ８が防着板１３の開口部１３ａを、キャリアホルダ８
間の間隔を開けずに連続して等速で通過することにより
、連続した基板７上に連続的に透明導電膜である薄膜が
形成される。A plurality of carrier holders 8 holding substrates 7 are waiting in the sputtering chamber 1, and each of the carrier holders 8 connects the opening 13a of the adhesion prevention plate 13 with the carrier holder 8.
By passing continuously at a constant speed without leaving any gaps between them, a thin film that is a transparent conductive film is continuously formed on the continuous substrates 7.
【００２９】成膜を終了した基板７およびキャリアホル
ダ８は、真空排気された取出し室に移動される。この後
、スパッタ室１と取出し室との間のバルブが閉じられ、
次いで、この取出し室に乾燥Ｎ２ガスが大気圧まで導入
される。その後、キャリアホルダ８は、エレベータ室３
、上部リターン室４、エレベータ室２と搬送されて、再
び基板着脱ステーションに戻る。この基板着脱ステーシ
ョンにおいて、成膜済みの基板７がキャリアホルダ８か
ら取り外され、新しい基板７がキャリアホルダ８に設置
される。この新しい基板７が設置されたキャリアホルダ
８は、再び成膜のため、スパッタ室１内に導入され、成
膜プロセスに供される。The substrate 7 and carrier holder 8 on which film formation has been completed are moved to an evacuated take-out chamber. After this, the valve between the sputtering chamber 1 and the take-out chamber is closed,
Dry N2 gas is then introduced into this extraction chamber up to atmospheric pressure. Thereafter, the carrier holder 8 is moved to the elevator room 3.
, the upper return room 4, and the elevator room 2, and then returned to the board loading/unloading station again. At this substrate attachment/detachment station, the substrate 7 on which a film has been formed is removed from the carrier holder 8, and a new substrate 7 is placed in the carrier holder 8. The carrier holder 8 with this new substrate 7 installed thereon is again introduced into the sputtering chamber 1 for film formation, and subjected to the film formation process.
【００３０】本装置において、ＤＣ電源１２およびガス
導入設備９は、プロセスコントローラ１４に接続されて
いる。このプロセスコントローラ１４は、ＤＣ電源１２
の放電電圧をモニタできるとともに、ＤＣ電源１２の出
力コントロールと、ガス導入設備９による導入ガスの種
類、およびその量のコントロールと、基板７を保持する
キャリアホルダ８の搬送系等のコントロールができるよ
うになっている。プロセスコントローラ１４にはまた、
スパッタにより成膜を行うためのスパッタ成膜モードや
、黒色低級酸化物が堆積したターゲット上のこの低級酸
化物をクリーニングするターゲットクリーニングモード
などのプログラムを予め入力できるようになっている。
プロセスコントローラ１４は、以上の構成により、ＤＣ
電源１２の放電電圧の電圧の変化を検知して、ターゲッ
ト上への低級酸化物の所定量の堆積を検知し、自動的に
成膜モードからターゲットクリーニングモードに移行し
、それに伴って、ＤＣ電源１２やガス導入設備９、更に
基板搬送系をコントロールすることが可能である。In this apparatus, the DC power supply 12 and gas introduction equipment 9 are connected to a process controller 14. This process controller 14 has a DC power supply 12
In addition to being able to monitor the discharge voltage of the It has become. The process controller 14 also includes:
Programs such as a sputter film formation mode for forming a film by sputtering and a target cleaning mode for cleaning lower black oxides on a target on which black lower oxides have been deposited can be input in advance. With the above configuration, the process controller 14 has a DC
A change in the discharge voltage of the power supply 12 is detected to detect the deposition of a predetermined amount of lower oxide on the target, and the film forming mode is automatically shifted to the target cleaning mode. 12, the gas introduction equipment 9, and the substrate transport system.
【００３１】次に、上記透明導電膜製造装置Ｔを用いて
の透明導電膜の形成の具体的実施例について説明する。Next, a specific example of forming a transparent conductive film using the above-mentioned transparent conductive film manufacturing apparatus T will be described.
【００３２】上記透明導電膜製造装置Ｔのスパッタ室１
内に、Ｉｎ２Ｏ３に１０ｗｔ％のＳｎＯ２を混入した酸
化物ターゲットを装着した。続いて、スパッタ室１を、
１×１０− ５Ｔｏｒｒ程度まで排気した後に、Ａｒガ
スを５×１０− ３Ｔｏｒｒ、酸素ガスを４×１０−
５Ｔｏｒｒ導入した。Sputtering chamber 1 of the transparent conductive film manufacturing apparatus T
An oxide target made of In2O3 mixed with 10 wt% of SnO2 was attached inside. Next, sputtering chamber 1
After exhausting to about 1 x 10-5 Torr, Ar gas was pumped to 5 x 10-3 Torr and oxygen gas was pumped to 4 x 10-3 Torr.
5 Torr was introduced.
【００３３】次に、ＤＣ電源１２によりスパッタカソー
ド１１にＤＣ電力を印加し、プラズマを発生させた。こ
の後、装置内を連続的に搬送されている複数台のキャリ
アホルダ８に連続的に装着、離脱を繰り返すことにより
、透明導電膜の連続成膜を行った。成膜の際の基板搬送
速度は、８０ｍｍ／ｍｉｎで常に一定とした。ここで、
上記のように、ＩＴＯ膜の連続スパッタの際に、ターゲ
ットの黒化に伴って析出速度が低下するため、プロセス
コントローラ１４に予め入力したプログラムに従って、
スパッタ時間の経過とともに、常に析出速度が７００オ
ングストローム／分となるように、放電電力を上昇させ
た。Next, DC power was applied to the sputter cathode 11 by the DC power supply 12 to generate plasma. Thereafter, the transparent conductive film was continuously formed by repeatedly attaching and detaching the carrier holder 8 to and from a plurality of carrier holders 8 that were continuously transported within the apparatus. The substrate transport speed during film formation was always constant at 80 mm/min. here,
As mentioned above, during continuous sputtering of an ITO film, the deposition rate decreases as the target darkens, so according to the program input in advance to the process controller 14,
As the sputtering time elapsed, the discharge power was increased so that the deposition rate was always 700 angstroms/min.
【００３４】また、プロセスコントローラ１４により、
ＤＣ電源１２の放電電圧の上昇値ＤＶを常に検知し、こ
の放電電圧の上昇値ＤＶが設定値を越えた場合に、成膜
モードからターゲットクリーニングモードに自動的に移
行できるようにした。本実施例においては、上記放電電
圧の上昇値における上記設定値は、１０Ｖとした。つま
り、放電開始直後に対して、ターゲットの黒化による放
電電圧の上昇値が１０Ｖに達したところで、成膜モード
を一旦中止し、ターゲットクリーニングモードに移行さ
せるようにした。この時、スパッタ放電を一旦停止後、
Ａｒと酸素からなるスパッタガスの導入を止め、その後
、窒素ガスを５×１０− ３Ｔｏｒｒ導入し、ＤＣ電力
６３０Ｗで１時間印加し、窒素ガスのプラズマを発生し
、このプラズマによりターゲットのクリーニングを行っ
た。
また、クリーニング終了後は、再び成膜モードに移行し
、放電電圧の上昇値ＤＶが１０Ｖに達した時点で再びク
リーニングモードに移行するという動作を繰り返した。[0034] Furthermore, the process controller 14
The increase value DV of the discharge voltage of the DC power source 12 is always detected, and when the increase value DV of the discharge voltage exceeds a set value, the film forming mode can be automatically shifted to the target cleaning mode. In this example, the set value for the increase value of the discharge voltage was 10V. That is, when the increase in discharge voltage due to blackening of the target reached 10 V compared to immediately after the start of discharge, the film forming mode was temporarily stopped and the target cleaning mode was started. At this time, after temporarily stopping sputter discharge,
The introduction of the sputtering gas consisting of Ar and oxygen was stopped, and then nitrogen gas was introduced at 5 x 10-3 Torr, and DC power of 630 W was applied for 1 hour to generate nitrogen gas plasma, and the target was cleaned with this plasma. Ta. Further, after the cleaning was completed, the operation was repeated in which the mode was shifted to the film forming mode again, and when the increase value DV of the discharge voltage reached 10 V, the mode was shifted to the cleaning mode again.
【００３５】図２に、ターゲットの黒化により放電電圧
が１０Ｖ上昇する毎に窒素プラズマクリーニングを１時
間行った場合の放電電圧の変化と印加ＤＣ電力の変化を
示した。印加ＤＣ電力は、図４の場合と同様に、析出速
度が７００オングストローム／分で常に一定になるよう
にコントロールした。図２より、窒素プラズマクリーニ
ング１時間でターゲットのインピーダンスが黒化前と同
程度まで下がっていることが分かる。実際に、窒素プラ
ズマクリーニング後のターゲット表面を観察すると、黒
化すなわち低級酸化物が除去されていることが分かった
。FIG. 2 shows the change in discharge voltage and the change in applied DC power when nitrogen plasma cleaning was performed for 1 hour every time the discharge voltage increased by 10 V due to blackening of the target. The applied DC power was controlled so that the deposition rate remained constant at 700 angstroms/min, as in the case of FIG. From FIG. 2, it can be seen that the impedance of the target decreased to the same level as before blackening after 1 hour of nitrogen plasma cleaning. In fact, when the target surface was observed after nitrogen plasma cleaning, it was found that blackening, that is, lower oxides had been removed.
【００３６】クリーニング終了後は、窒素ガスの導入を
停止し、再びＡｒと酸素からなるスパッタガスを導入し
、ＩＴＯ膜の成膜を再開した。窒素プラズマクリーニン
グ後のＩＴＯ膜の膜質に関しても、クリーニング直後に
形成したＩＴＯ膜の電気的および光学的膜質は、クリー
ニング前の膜特性と比較して何ら差異は認められなかっ
た。また、析出速度７００オングストローム／分を維持
するための放電電力がターゲットクリーニング後に低下
していることから、窒素プラズマクリーニングにより、
ターゲットのスパッタイールドが復帰してことが確認さ
れた。なお、クリーニング後の放電電力が初期の放電電
力より低いのは、ターゲットがスパッタによりエロージ
ョンが進み、磁石との距離が近づいたことにより、ター
ゲット表面での磁場が強くなって、放電インピーダンス
が小さくなったためである。従って、窒素プラズマクリ
ーニングを繰り返すにしたがい、徐々に放電電圧は低下
するが、プロセスコントローラ１４では、それぞれ放電
電圧の上昇値ＤＶが１０Ｖに達した時点でクリーニング
モードに移るように設定されている。After the cleaning was completed, the introduction of nitrogen gas was stopped, and sputtering gas consisting of Ar and oxygen was introduced again to restart the formation of the ITO film. Regarding the film quality of the ITO film after nitrogen plasma cleaning, no difference was observed in the electrical and optical film quality of the ITO film formed immediately after cleaning compared to the film properties before cleaning. In addition, since the discharge power required to maintain the deposition rate of 700 angstroms/min decreased after target cleaning, nitrogen plasma cleaning
It has been confirmed that the target sputter yield has returned. The reason why the discharge power after cleaning is lower than the initial discharge power is because the target is eroded due to sputtering and the distance from the magnet has become closer, so the magnetic field on the target surface becomes stronger and the discharge impedance becomes smaller. This is because of this. Therefore, as the nitrogen plasma cleaning is repeated, the discharge voltage gradually decreases, but the process controller 14 is set to shift to the cleaning mode when the discharge voltage increase value DV reaches 10V.
【００３７】また、以上説明した実施例においては、タ
ーゲットとして、Ｉｎ２Ｏ３にＳｎＯ２を１０重量％混
入した酸化物を用いた例について説明したが、この酸化
物に代えて、Ｉｎ２Ｏ３酸化物単独、更にＩｎ金属単独
、およびＩｎ−Ｓｎ合金を用いてスパッタを行った場合
も、同様の結果が得られた。Further, in the embodiments described above, an example was explained in which an oxide in which 10% by weight of SnO2 was mixed into In2O3 was used as a target, but instead of this oxide, In2O3 oxide alone, or In Similar results were obtained when sputtering was performed using a metal alone and an In-Sn alloy.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の透明導電
膜の製造方法およびその製造装置によれば、Ｉｎ−Ｓｎ
−Ｏ、Ｉｎ−Ｏ、Ｉｎ−Ｓｎ、Ｉｎ系のターゲットを用
いて、スパッタ法で透明導電膜を形成する際に、ターゲ
ット表面にスパッタイールドの小さい黒色の低級酸化物
ＩｎＯが発生するために、スパッタイールドが大きく低
下する問題に対して、真空中で窒素プラズマ処理を行う
ことにより、大気中での機械的クリーニングと同程度ま
で、この黒色低級酸化物をクリーニング除去することが
できその結果、スパッタイールドもターゲット黒化前と
同程度まで復帰させることができる効果がある。Effects of the Invention As explained above, according to the method and apparatus for manufacturing a transparent conductive film of the present invention, In-Sn
When forming a transparent conductive film by sputtering using a -O, In-O, In-Sn, or In-based target, a black lower oxide InO with a small sputter yield is generated on the target surface. To solve the problem of a large drop in sputter yield, nitrogen plasma treatment in a vacuum can remove these black lower oxides to the same extent as mechanical cleaning in the air. It also has the effect of returning the yield to the same level as before the target blackening.
【００３９】また、本発明におけるターゲットのクリー
ニング法は、ターゲットを設置したスパッタ室を大気に
曝することなく、真空中にて行えるため、従来の大気中
クリーニングに比べて、真空排気時間等を省けるので、
生産性に優れている。更に、スパッタ室を大気に曝する
ことがないため、欠陥の原因となるダストの持ち込みを
防止することができる等の効果を奏することもできる。Furthermore, the target cleaning method of the present invention can be performed in a vacuum without exposing the sputtering chamber in which the target is installed to the atmosphere, so compared to conventional atmospheric cleaning, evacuation time etc. can be saved. So,
Excellent productivity. Furthermore, since the sputtering chamber is not exposed to the atmosphere, it is possible to prevent dust that may cause defects from being introduced.
【００４０】更にまた、本発明におけるターゲットのク
ニーニング法は、黒色低級酸化物の発生による析出速度
の低下を、ターゲットのクリーニングをせずにスパッタ
時間の経過とともに放電電力を増加させて補正し、ター
ゲットを大気に曝さずに最後まで使い切る従来の方法と
比べて、真空中で黒色低級酸化物の除去ができるため、
析出速度を一定に保つための放電電力の増加の割合を小
さくできる。従って、装置の電源容量を小さくすること
ができるとともに、ターゲット表面でのアーキングによ
る異常放電の発生を最小限に抑えることができるという
効果を有する。本発明の透明導電膜の製造装置によれば
、例えばプロセスコントローラとして構成される制御手
段により、ターゲットの黒化を放電電圧の上昇として検
知し、自動的に成膜モードからターゲットクリーニング
モードに移行し、黒化をクリーニングし、この後、再び
自動的に成膜モードに移行するような構成を採っている
ので、ＩＴＯ膜をターゲットの終了直前まで、ターゲッ
ト異常放電の少ない条件で高いスパッタイールドを持っ
たまま成膜できる効果を有する。Furthermore, the target cleaning method of the present invention corrects the decrease in the deposition rate due to the generation of black lower oxides by increasing the discharge power as the sputtering time elapses without cleaning the target. Compared to the conventional method of using up the black oxide to the end without exposing it to the atmosphere, it is possible to remove lower black oxides in a vacuum.
The rate of increase in discharge power required to keep the deposition rate constant can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the power supply capacity of the device, and it is possible to minimize the occurrence of abnormal discharge due to arcing on the target surface. According to the transparent conductive film manufacturing apparatus of the present invention, the control means configured as, for example, a process controller detects the blackening of the target as an increase in discharge voltage, and automatically shifts from the film forming mode to the target cleaning mode. The structure is such that the blackening is cleaned and then the film formation mode is automatically switched again, so the ITO film can be deposited until just before the end of the target, with a high sputtering yield under conditions with little abnormal target discharge. It has the effect of being able to form a film as it is.
【図１】 本発明の実施例による透明導電膜の製造装
置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a transparent conductive film manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の実施例による透明導電膜の製造方
法に従ってターゲットの黒化を自動検知して窒素プラズ
マクリーニングを行った場合の放電電圧、放電電力、析
出速度の変化を示すグラフ図である。FIG. 2 is a graph showing changes in discharge voltage, discharge power, and deposition rate when blackening of a target is automatically detected and nitrogen plasma cleaning is performed according to the method for producing a transparent conductive film according to an embodiment of the present invention. .
【図３】 放電電力を一定にした場合の放電電力と析
出速度の関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between discharge power and deposition rate when the discharge power is kept constant.
【図４】 放電電力をスパッタ時間とともに増加補正
した場合の放電電力と析出速度の関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between discharge power and deposition rate when the discharge power is corrected to increase with sputtering time.
Ｔ 透明導電膜製造装置 １
スパッタ室２ エレベータ室
３ エレベータ室４ 上部リターン
室 ５ 排気バルブ６
真空排気ポンプ ７ 基板
８ キャリアホルダ ９
ガス導入設備１０ ガス導入管
１１ スパッタカソード
１２ ＤＣ電源 １
３ 防着板１４ プロセスコントローラT Transparent conductive film manufacturing equipment 1
Sputtering room 2 Elevator room
3 Elevator room 4 Upper return room 5 Exhaust valve 6
Vacuum pump 7 Board 8 Carrier holder 9
Gas introduction equipment 10 Gas introduction pipe
11 Sputter cathode 12 DC power supply 1
3 Adhesion prevention plate 14 Process controller
Claims (4)
本構成元素とする透明導電膜を、ＩｎまたはＩｎ−Ｓｎ
を基本構成元素とする金属ターゲット、あるいはＩｎ−
ＯまたはＩｎ−Ｓｎ−Ｏを基本構成元素とする酸化物タ
ーゲットのスパッタにより形成する透明導電膜の製造方
法において、スパッタ中にターゲット表面に発生する黒
色の低級酸化物を、窒素あるいは窒素成分を持つガスの
プラズマを用いてクリーニング除去することを特徴とす
る透明導電膜の製造方法。Claim 1: A transparent conductive film containing In-O or In-Sn-O as a basic constituent element is made of In or In-Sn
A metal target whose basic constituent element is In-
In a method for manufacturing a transparent conductive film formed by sputtering an oxide target whose basic constituent elements are O or In-Sn-O, black lower oxides generated on the target surface during sputtering are treated with nitrogen or with a nitrogen component. A method for producing a transparent conductive film, characterized by cleaning and removing using gas plasma.
、プラズマ発生用電源の印加直流電圧または直流電圧成
分の変化に基づいて行うことを特徴とする請求項１の透
明導電膜の製造方法。2. The method for manufacturing a transparent conductive film according to claim 1, wherein the detection of the generation of the black lower oxide is performed based on a DC voltage applied by a plasma generation power source or a change in a DC voltage component. .
本構成元素とする透明導電膜を、ＩｎまたはＩｎ−Ｓｎ
を基本構成元素とする金属ターゲット、あるいはＩｎ−
ＯまたはＩｎ−Ｓｎ−Ｏを基本構成元素とする酸化物タ
ーゲットのスパッタにより成膜する透明導電膜の製造装
置において、スパッタ中にターゲット表面に発生する黒
色の低級酸化物を、窒素あるいは窒素成分を持つガスの
プラズマを用いてクリーニング除去する低級酸化物除去
手段、この黒色の低級酸化物の発生を検知する低級酸化
物発生検知手段、およびこの低級酸化物発生検知手段が
、前記低級酸化物の所定量の発生を検知したとき、成膜
モードを一旦中止し、前記低級酸化物除去手段により該
低級酸化物を除去するクリーニングモードに移行し、こ
のクリーニング終了後に再び成膜モードに移行するよう
に制御する制御手段を備えていることを特徴とする透明
導電膜の製造装置。3. A transparent conductive film containing In-O or In-Sn-O as a basic constituent element is made of In or In-Sn
A metal target whose basic constituent element is In-
In a manufacturing device for a transparent conductive film that is formed by sputtering an oxide target whose basic constituent elements are O or In-Sn-O, black lower oxides generated on the target surface during sputtering are removed by nitrogen or a nitrogen component. A lower oxide removing means for cleaning and removing using a plasma of a gas, a lower oxide generation detection means for detecting the generation of this black lower oxide, and this lower oxide generation detection means detects the location of the lower oxide. When the occurrence of a fixed amount is detected, the film forming mode is temporarily stopped, the lower oxide removing means moves to a cleaning mode in which the lower oxide is removed, and after this cleaning is completed, the film forming mode is controlled again. 1. An apparatus for manufacturing a transparent conductive film, characterized in that it is equipped with a control means for controlling.
の低級酸化物の発生を、プラズマ発生用電源の印加直流
電圧または直流電圧成分の変化に基づいて検知するよう
にした検知手段であることを特徴とする請求項１の透明
導電膜の製造装置。4. The lower oxide generation detection means is a detection means configured to detect the generation of black lower oxides based on a change in the applied DC voltage or DC voltage component of a plasma generation power source. The apparatus for manufacturing a transparent conductive film according to claim 1, characterized in that:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5858691A JPH04293767A (en) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Method and apparatus for manufacturing transparent electric conductive film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5858691A JPH04293767A (en) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Method and apparatus for manufacturing transparent electric conductive film |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04293767A true JPH04293767A (en) | 1992-10-19 |
Family
ID=13088578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5858691A Pending JPH04293767A (en) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Method and apparatus for manufacturing transparent electric conductive film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04293767A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2006129671A1 (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Film forming apparatus and method |
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| JP2010255052A (en) * | 2009-04-24 | 2010-11-11 | Ulvac Japan Ltd | Sputtering method |
| US20190032197A1 (en) * | 2016-02-17 | 2019-01-31 | Innohance Co., Ltd. | Cathode for plasma treatment apparatus |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP5858691A patent/JPH04293767A/en active Pending
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