KR100200009B1 - Ito 투명도전막의 제작방법 - Google Patents

Abstract

고주파 마그네트론 스퍼터링법에 의한 ITO 투명도전막의 제작에 있어서, 트래킹 아크등의 이상방전의 발생을 방지하여 안정한 성막을 행한다.

In 및 Sn의 산화물을 타게트로서 사용하고, 타게트 배면에 마그네트를 설치하고, 희가스만 혹은 희가스와 산소를 도입한 분위기중에서 타게트에 고주파 전력을 공급하여 타게트 표면 근방에 플라즈마를 수속시켜 스퍼터링 현상을 이용하여 기판상에 In, Sn, O로 이루어지는 ITO 투명도전막을 형성하는 고주파 마그네트론 스퍼터링법에서, 상기 고주파 전력의 공급을 주기적으로 정지하여 공급기간과 공급정지기간을 교대로 만들고, 동시에 공급기간의 시간을 이상방전 발생에 요하는 시간보다도 짧게 하였다. 즉, 고주파 전력은 간헐적으로 공급된다.

Description

ITO 투명도전막의 제작방법

제1도는 고주파 마그네트론 스퍼터링 장치에 있어서의 음극에의 고주파 전력공급계의 개략도이다.

제2도는 종래의 고주파 마그네트론 스퍼터링법에 있어서의 고주파 전원의 출력전압의 파형도이다.

제3도는 본 발명의 제 1의 바람직한 실시형태에 관한 ITO 투명도전막의 제작방법에 있어서 고주파 전원의 출력전압의 파형도이다.

제4도는 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 관한 ITO 투명도전막의 제작방법에 있어서 고주파 전원의 출력전압의 파형도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 타게트 12 : 이면판

13 : 임피던스 정합기 14 : 고주파 전원

[발명이 속하는 기술분야]

본 발명은 ITO 투명도전막의 제작방법에 관한 것이며, 특히 고주파 마그네트론 스퍼터링법으로 ITO 투명도전막을 제작하는 공정에서 트래킹 아크와 같은 이상 방전의 발생을 방지하는 고주파 전력 공급법에 관한 것이다.

[종래의 기술]

마그네트론 스퍼터링법은 성막속도가 빠른 박막형성기술의 하나로서 널리 알력져 있다. 마그네트론 스퍼터링법은 아르곤과 같은 희가스 혹은 희가스에 반응성 가스(예를 들면 산소나 질소)를 혼합한 가스로, 타게트에 전력을 공급하면서 타게트의 배면에 배치한 자석에 의하여 타게트 표면 근방에 수속하도록 발생시킨 마그네트론 플라즈마를 이용한다. 마그네트론 스퍼터링법에는 마그네트론 플라즈마를 발생시키는데 있어서 타게트에 직류전력을 공급하는 직류 마그네트론 스퍼터링과 타게트에 고주파 전력을 공급하는 고주파 마그네트론 스퍼터링이 있다.

마그네트론 스퍼터링법에 의한 인듐(In)과 주석(Sn)과 산소(O)로 이루어지는 ITO 투명도전막의 제작에는 In 및 Sn의 산화물로 이루어지는 타게트를 사용한다. 이 타게트가 도전성인 것으로부터 직류 마그네트론 스퍼터링법으로 행해진다. 더욱이 원가가 낮고 제어성이 좋다는 관점에서, ITO 투명도전막의 제작에는 직류 마그네트론 스퍼터링법이 널리 사용된다. 그러나, 액정표시장치용의 투명전극에 사용되는 ITO 투명도전막은 액정표시장치의 성능향상에 동반하여 직류 마그네트론 스퍼터링법에 의하여 얻어지는 것보다도 더욱 낮은 비저항을 요구하고 있다.

본 발명자 등은 In과 Sn의 산화물을 타게트로서 사용하는 ITO 투명도전막의 제작에 있어서 직류 마그네트론 스퍼터링법보다도 고주파 마그네트론 스퍼터링법으로 성막한 막이 저비저항, 고투과율을 가짐을 발견하였다(예를 들면 제41회 응용물리학 관련 연합 강연회 예고집, 370면, 강연번호 28p-ME-14, (1994)).

[발명이 해결하려고 하는 과제]

고주파 마그네트론 스퍼터링법에서는 타게트상 및 기타의 진공실내의 부재표면에서의 이상 방전, 즉 아크의 발생이 문제가 된다. 특히 고주파 마그네트론 스퍼터링법으로 ITO 투명도전막을 형성하는 경우, 타게트상에서 타게트면에 수직인 자장성분이 제로인 공간(타게트의 이로전(erosion) 부분에 대응함)을 따라서 휘점(luminous point), 즉 아크(electric arc)가 이동한다. 이와 같은 아크가 트래킹 아크라 불리고 있다.

이상 방전이 발생하면, 방전의 임피던스가 변화하여 전력이 효율좋게 타게트에 공급되지 않는다. 이상 전류의 발생은 성막속도를 저하시키거나, 전혀 성막되지 않게 된다는 바람직하지 않은 일이 생기게 한다. 막이 형성되더라도 이상 방전의 발생은 기대된 특성과 전혀 다른 막을 형성시키는 일도 있다.

특히 트래킹 아크가 발생하면 타게트의 전위가 양으로 되기 때문에 타게트가 스퍼터되지 않고 다른 부재가 스퍼터된다. 트래킹 아크의 발생은 타게트상에 불필요한 막을 형성시키거나, 또 기판상에 막이 형성되었다 하더라도 고비저항으로 불투명한 막이 형성된다는 바람직하지 않은 일을 일으킨다.

더욱이 이상 방전이 기판상에서 발생한 경우에는, 이상 방전을 받은 기판상의 IC 소자에 결함이 생기게 되기 때문에, 직접 제품불량의 원인이 된다.

이상 방전의 발생은 입자발생의 원인도 된다. 이상 방전의 발생은 발생한 입자가 부착한 기판상의 IC 소자에 결함이 생기게 하기 때문에 IC 소자의 이익율 저하로 연계된다.

이상 방전, 특히 트래킹 아크는 타게트 표면에서의 자장 강도를 약하게 하는 것, 압력을 높게 하는 것, 및 공급전력을 낮게 하는 것에 의하여 발생하기 어렵게 된다. 그러나 이들의 조건으로는 완전히 이상방전의 발생을 억제할 수 없다. 더욱 이들의 조건으로는 성막속도가 저하해 버려 생산성의 면에서 문제를 일으킨다.

고주파 마그네트론 스퍼터링법에서의 이상방전의 억제에 관한 종래기술은 일본 특허공개공보 평 7-258845에 개시되어 있다. 이 공보에 나타난 종래 스퍼터 방법은 전력공급용 전원의 구성이 복잡하여 제어가 어렵다는 단점이 있다. 더욱이 이 종래 스퍼터 방법에서는 트래킹 아크를 억제하는 과제를 해결하지 않고 있다.

본 발명의 목적은 In 및 Sn의 산화물을 타게트로서 사용한 고주파 마그네트론 스퍼터링법에 의한 ITO 투명도전막의 제작에 있어서, 트래킹 아크와 같은 이상 방전의 발생을 방지하는 ITO 투명도전막의 제작방법을 제공하는 것에 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단 및 작용]

우선 최초로, 상기 목적을 달성하는 해결수단으로서의 본 발명의 구성에 도달한 식견을 설명한다.

트래킹 아크의 발생 원인과 기구는 현재로서는 해명되고 있지 않다. 트래킹 아크 이외의 이상 방전의 발생원인은 입자 및 타게트상에 퇴적한 막이나 노듈(돌기물) 외에, 부유전위의 부재나 기판에 부착한 도전성 혹은 절연성의 막, 및 접지전위의 부재나 기판상에 형성된 고저항 혹은 절연성의 막이 원인이라고 생각되고 있다. 여하튼, 그들이 음극이나 접지된 부재와 전기적으로 도통하고 있지 않으면 그들은 충전되어 버린다.

그들과 음극 전위(셀프바이어스) 혹은 접지 전위에 전위차가 생겨 그 전위차에 의하여 이상방전을 발생시킨다고 예상된다.

본 발명자 등은 실험을 통하여 트래킹 아크 발생의 원인과 기구에 대하여 다음과 같은 2가지의 생각에 이르렀다.

첫 번째 생각은 타게트상에 부착한 입자나 퇴적한 막이 원인이라는 생각이다. 이와 같은 입자나 막은 절연물이거나 또는 고저항이다. 이들은 충전되어 음극전위(셀프바이어스)와의 전위차를 야기하여, 이 전위차에 의하여 아크를 발생시킨다. 아크가 발생하면, 타게트에 부착하고 있던 충전된 것이 움직이게 된다. 움직이게 된 충전된 것은 자기 자신의 하전에 의하여 타게트 배면에 배치한 마그네트의 자장에 트랩된다. 이 충전된 것은 타게트가 가장 잘 식각(食刻)되는 부분을 드리프트한다. 이 드리프트가 아크를 드리프트시킨다.

두 번째 생각은 방전공간을 부유하는 입자나 스퍼터 입자가, 방전시간과 동시에 플라즈마중의 음극 시스와의 계면에 모여, 음으로 하전된 클러스터를 형성하는(이에 관하여는 S.J.Choi 등이 보고하고 있음. 예를 들면, AMERICAN VACUUM SOCIETY, 38th National Symposium, Final Program, p77, 강연번호 PS-MoM6 (1991)) 것이 원인이라는 생각이다. 음으로 하전되어 있는 클러스터는 타게트 배면에 배치한 마그네트의 자장에 트랩되어 타게트가 가장 잘 식각되는 부분에 집중하도록 드리프트한다. 클러스터는 드리프트하면서 성장하여 더욱 충전된다. 어느 전하까지 충전된 클러스터는 음극과의 전위차에 의하여 아크를 발생시킨다. 충전된 클러스터가 드리프트하고 있으므로, 이 아크도 드리프트한다.

트래킹 아크의 발생까지에는 다른 이상방전과 마찬가지로 충전 때문에 시간이 필요하다. 이 사실은 트래킹 아크가 고주파 전력의 공급 개시(즉 방전 개시)와 동시에는 발생하지 않았던 것이 확인된 것으로부터 명백하다.

이상방전의 발생이라는 문제를 해경하기 위하여, 본 발명에서는 트래킹 아크와 같은 이상방전이 발생하기 전에 충전을 완화시키는 시간을 마련한다.

충전을 완화시키는데는 바람직하게는 방전을 정지하면 좋다. 또 충전을 완화시킴에 있어서 반드시 완전히 방전을 정지해 버릴 필요는 없다. 본 발명자 등은 고주파 전력을 어느 정도 저하시키면, 지속하고 있던 트래킹 아크를 정지시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 더욱, 그들은 고주파 전력을 어느 정도 저하시켜 지속하고 있던 트래킹 아크를 정지시킨후 다시 본래의 고주파 전력으로 되돌려도 즉시 트래킹 아크는 발생하지 않고 잠시 안정하게 방전할 수 있다는 것도 발견하였다. 이들의 발견은 방전을 완전히 정지시키지 않더라도 어느 정도 플라즈마 밀도를 저하시키면 충전을 완화시킬 수 있고, 그 결과 지속하고 있던 트래킹 아크를 정지시킬 수가 있다는 것을 시사한다. 즉, 트래킹 아크의 발생을 억제하기 위해서는, 트래킹 아크가 발생할 정도의 전하량이 충전되기 전에 어느 정도 플라즈마 밀도를 저하시키면 좋다.

상기 식견에 의거하여 본 발명은 다음과 같이 구성된다.

제 1의 본 발명에 관한 ITO 투명도전막의 제작방법은 고주파 전력의 공급기간과 공급정지기간을 교대로 전환하고, 동시에 고주파 전력의 공급기간의 시간을 이상방전 발생에 요하는 시간보다도 짧게 하도록 하였다. 즉, 고주파 전력은 간헐적으로 타게트에 공급된다. 타게트는 인듐 In 및 주석 Sn의 산화물로 이루어진다.

여기서, 본 발명에 관한 ITO 투명도전막의 제작은 희가스 혹은 희가스와 산소(O₂)를 도입한 분위기중에서 타게트에 고주파 전력을 공급하여, 타게트의 배면에 설치한 마그네트에 의하여 타게트의 표면 근방에 플라즈마를 수속시켜 마그네트론 스퍼터링으로 행한다. 마그네트론 스퍼터링 현상을 이용하여 기판상에 In, Sn, O로 이루어지는 ITO 투명도전막을 형성한다.

본 발명은 고주파 전력의 공급시간을 이상방전 발생까지의 시간보다도 짧게 하여 이상방전의 발생을 방지한다.

마그네트론 스퍼터링에 의한 박막 형성은 일반적으로 수 mTorr(10^-1Pa대)의 압력으로 행해진다. 방전개시시의 압력이 성막시의 압력보다도 낮은 경우에는, 상기의 간헐적인 고주파 전력의 공급에 있어서 고주파 전력의 공급정지시간이 길어 방전이 완전히 멈추어지더라도 다음 공급시에 방전이 가능하다. 그러나, 예를 들면 음극(타게트)의 크기가 작은 경우에서는, 방전개시시의 압력이 성막시의 압력보다도 높아져 버리는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 고주파 전력의 공급정지시간이 길어 방전이 완전히 멈추어 버리면, 다음에 고주파 전력이 공급되더라도 성막시의 압력으로서는 방전이 개시될 수 없게 된다.

따라서, 이와 같은 방전개시시의 압력이 성막시의 압력보다도 높은 경우 에는, 고주파 전력의 공급 정지시에 방전이 완전히 멈추어지지 않도록 하는 것이 바람직하다.

제 2의 본 발명에 관한 ITO 투명도전막의 제작방법은 바람직하게는 고주파 전력의 공급정지시간을 플라즈마의 수명보다도 짧게 하도록 하였다.

플라즈마는 고주파 전력의 공급을 정지하는 순간에 소멸되는 일은 없다. 플라즈마의 수명은 플라즈마 생성을 위한 조건, 예를 들면 플라즈마중의 가스종 및 압력에 따라 다르지만, 마그네트론 스퍼터링 성막에 일반적으로 사용되는 아르곤(Ar)의 경우, 앞에서 설명한 성막시의 압력 정도에서는 플라즈마의 수명은 1msec 전후이다. 제 2의 본 발명에서는 고주파 전력의 공급정지시간을 이와 같은 플라즈마의 수명보다도 짧게 하므로, 방전개시시의 압력이 성막시의 압력보다도 높은 경우에도 성막시의 압력으로 방전이 유지될 수 있다. 또 본 발명자 등의 연구를 통하여 고주파 전력의 공급정지시간이 1msec보다도 짧은 경우에도 충전이 완화되는 데에는 충분한 시간임을 알 수 있었다. 따라서, 고주파 전력의 공급시간을 이상방전발생까지의 시간보다도 짧게 하면, 이상방전의 발생을 방지할 수 있다.

제 3의 본 발명에 관한 ITO 투명도전막의 제작방법은 바람직하게는 스퍼터링 가스에 헬륨가스를 첨가하도록 하였다.

고주파 전원에 따라서는 진공관을 사용하는 것이 있다. 특히, 높은 성막속도를 얻으려고 하는 경우 큰 고주파 전력이 필요하게 되지만, 5kW를 초과하는 것과 같은 큰 전력을 출력할 수 있는 전원은 현재로서는 진공관이 사용된다. 이와 같은 진공관을 사용하는 고주파 전원에서는 고주파 전력의 공급정지시간을 플라즈마의 수명보다도 짧게하는 것이 어렵다. 제 3의 본 발명에서는 이 문제에 대처할 수 있다. He의 준안정여기원자 He^*는 높은 여기에너지를 가져, 페닝 전리에 의하여 플라즈마중의 많은 입자를 이온화하는 것이 알려져 있다. 또 준안정 여기원자 He^*는 수명이 길고, 대기압에서 글로 방전을 일으키는 것이 알려져 있다. 따라서, 스퍼터링 가스에 He 가스를 첨가하면 플라즈마의 수명이 길어지므로, 진공관을 사용한 전원에 있어서도 고주파 전력의 공급정지시간을 플라즈마의 수명보다도 짧게 할 수 있다.

제 4의 본 발명에 관한 ITO 투명도전막의 제작방법은 타게트에 공급하는 고주파 전력을 주기적으로 저하시키도록 하였다.

제 4의 본 발명에서는 방전이 정지되는 일없이, 방전개시시의 압력이 성막시의 압력보다도 높은 경우에도 성막시의 압력으로 방전이 유지될 수 있다. 앞서 설명한 발명자 등의 연구결과로부터 명백한 바와 같이, 고주파 전력을 저하시킴으로써 플라즈마밀도가 저하하는 것으로 충전을 완화시킨다. 고주파 전력의 주기적인 저하로 이상방전의 발생을 방지할 수 있다.

[발명의 실시형태]

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부도면에 의거하여 설명한다.

우선 제 1 실시형태를 설명한다. 이 실시형태는 In 및 Sn의 산화물로 이루어지는 타게트를 사용하여 ITO 투명도전막을 성막하는 바람직한 실시예를 나타낸다.

제1도는 고주파 마그네트론 스퍼터링 장치에 있어서의 음극(즉, 타게트)에의 고주파 전력 공급계의 개략도만을 도시한다. 제 1도중, 진공처리챔버용의 진공용기, 처리대상인 기판, 기판반송기구, 타게트 배면에 배치되는 마그네트, 진공배기장치, 가스도입기구의 도시는 편의상 생략하고 있다. 타게트(11)는 이면판(12)상에 배치된다. 이 타게트(11)에는 고주파 전원(14)으로부터 임피던스 정합기(13)를 통하여 고주파 전력이 공급된다. 고주파 마그네트론 스퍼터링법에서는 일반적으로 13.56MHz의 rf파가 사용된다.

고주파 전원(14)은 13.56MHz의 고주파 전력을 출력한다.

사용된 고주파 마그네트론 스퍼터링 장치는 종래 장치의 경우와 같다. 본 장치에서는 직경 8인치의 원반상 타게트(11)를 사용하고, 여기서 타게트(11)는 In₂O₃에 대하여 SnO₂를 10wt% 첨가한 소결체 타게트(예를 들면 밀도 95%)이다. 타게트(11)에 있어서 상기 마그네트의 영향에 대하여 타게트면(제1도중, 타게트(11)의 상면)에 수직인 자장성분이 제로가 되는 위치에서 타게트면에 평행한 자장강도는 약 300Gauss이다. 기판은 타게트면에 대향하도록 배치되고, 이들 사이의 간격은 막두께 분포가 가장 균일하게 되도록 600mm로 설정된다. 방전을 개시하기 위한 압력은 20mTorr이다.

우선 이 압력까지 진공처리챔버에 스퍼터링 가스로서 아르곤 가스(Ar 가스)를 도입하여 압력을 20mTorr로 설정한다. 다음에, 고주파 전원(14)으로부터 파형이 제어된 소망의 전압파형을 갖는 고주파 전력을 타게트(11)에 공급하여 방전을 발생시킨다.

그런데 종래의 장치에서는 제2도에 도시하는 연속적인 전압파형을 갖는 고주파 전력을 타게트에 공급하여 방전을 발생시키고 있었다. 이와 같은 연속적 전압파형의 고주파 전력을 사용하는 종래 장치의 경우에는 고주파전력을 600W로 하였을 때 짧은 경우에는 3분정도, 길어도 5분정도로 이상방전이 발생하였다. 다른 한편, 고주파 전력을 같은 600W로 하여 압력 20mTorr로 방전을 개시한 후에 Ar 가스 도입유량을 줄여 압력을 10m Torr로 유지한 경우에는 짧은 경우에는 1분정도, 길어도 3분정도로 이상방전이 발생하였다. 종래 장치에서 발생한 이상방전은 트래킹 아크 혹은 타게트 이외의 부재표면에서의 아크였다.

고주파 전원(14)으로부터는, 도시하지 않은 출력제어장치에 의거하여 제3도에 도시되는 전압파형이 출력된다. 제3도에서 명백한 바와 같이, 본 실시형태에서는 600W의 고주파 전력의 공급을 주기적으로 소요시간만큼 정지하여 타게트(11)에 대하여 고주파 전력을 간헐적으로 공급하도록 하였다. 제3도에서 a는 13.56MHz의 고주파 전력을 공급하는 기간, b는 고주파 전력의 공급정지기간이다. 공급기간(a)의 시간은 5msec, 정지기간(b)의 시간은 1msec로 설정된다. 더욱 제3도는 기간(a)이 교류파형의 상태인 것을 시각적으로 알 수 있도록 과장하여 도시한 것으로, 파수와 시간의 직접적인 관계는 없다.

고주파 전원(14)으로부터 타게트(11)에의 고주파 전력의 공급을 상기 조건으로 설정하면, 방전 개시시의 압력이 20mTorr일지라도, Ar 가스 도입유량을 줄인 10mTorr일지라도, 장시간동안 이상 방전은 전혀 발생하지 않고 안정하게 방전을 발생시킬 수가 있었다. 그 결과, 재현성 좋게 ITO 투명도전막의 형성을 행할 수가 있었다.

이상 방전이 발생하지 않고 장시간 안정하게 방전할 수 있었던 것은 상술한 종래 장치의 결과와 비교하면 전력공급기간(a)의 시간 5msec가 이상방전의 발생까지의 시간에 비하여 충분히 짧고, 한편 정지기간(b)의 시간 1msec가 전력공급기간(a)의 시간내에 생기는 충전을 완화시키는데 충분하였기 때문이다. 본 실시형태에 있어서 방전개시시의 압력보다도 낮은 10mTorr에서도 방전이 유지될 수 있었던 것은 플라즈마의 수명이 고주파 전력의 공급을 정지하는 기간(b)의 시간 1msec보다도 길었기 때문이었다.

상기 실시형태에서는 고주파 전력을 공급하는 기간(a)의 시간을 5msec로 설정하였지만, 이 공급시간은 이상방전이 발생할 때까지의 시간보다도 짧으면 좋다. 고주파 전력의 공급시간은 종래 장치의 결과로부터 비교하면, 공급전력 600W에서는 압력 20mTorr의 경우 최대 3분정도, 압력 10mTorr의 경우 최대 1분정도의 설정이 가능하다. 다만, 공급전력이 높아지면 이상방전 발생까지의 시간이 짧아지므로, 공급전력이 높은 경우에는 공급기간(a)의 시간을 짧게 할 필요가 있다.

또 고주파 전력의 공급정지기간(b)의 시간도 상기 실시형태의 1msec에 한정되지 않는다. 이 공급정지시간은 공급기간(a)의 시간내에 생기는 충전이 완화되기만 하면 좋다.

본 실시형태에 있어서, 방전유지할 수 있는 최소의 압력은 7mTorr였다. 이 압력보다도 낮은 압력으로 성막하고 싶은 경우에는, 공급을 정지하는 기간(b)의 시간을 플라즈마의 수명보다도 짧게, 즉 1msec보다도 짧게 하면 된다. 다만 지나치게 짧으면, 공급기간(a)의 시간내에 생기는 충전을 완화시킬 수 없게 되어 이상방전이 발생해 버린다.

공급정지기간(b)의 시간은 성막시의 압력이 방전개시시의 압력보다도 낮은 경우에도 방전을 유지할 수 있는 플라즈마의 수명에 빠듯하게 설정하는 것이 바람직하다.

고주파 전력을 높게 하거나, 고주파 전력 공급기간(a)의 시간이 길어지면, 충전을 완화시키기 위하여 필요한 공급정지기간(b)의 시간도 길어진다. 따라서, 공급기간(a)의 시간과 공급정지기간(b)의 시간을 조정하는 것이 필요하다. 타게트 표면에서의 자장강도가 강하게 되거나 압력이 낮아지거나 혹은 타게트 표면의 노듈이 증가한 상황에서는 트래킹 아크가 발생하기 쉬워 발생할 때까지의 시간이 짧아진다. 더욱, 입자가 발생하기 쉬우면, 타게트 이외의 부재상에서의 아크도 발생하기 쉬워진다. 이와 같이 타게트 표면의 상황, 압력의 설정, 입자의 발생상황에 따라서는 이상방전이 발생하기 쉽고 수초로 발생하는 경우가 있다. 따라서, 고주파 전력 공급기간(a)의 시간은 실질적으로는 본 실시형태와 같이 msec(밀리초) 정도, 길어도 100msec 정도로 설정하는 것이 바람직하다.

다음에, 본 발명의 제 2의 바람직한 실시형태를 설명한다. 이 실시형태에서는, 제 1실시형태에 있어서의 스퍼터링 가스인 Ar 가스에 He 가스를 유량비로 5% 첨가하고 있다. 본 실시형태에서는 스퍼터링 가스에 He 가스를 첨가한 것으로 인하여 플라즈마의 수명이 연장되어, 정지기간(b)을 1msec로 압력을 2mTorr 까지 내려도 이상방전의 발생없이 안정하게 방전을 유지할 수 있었다.

여기서, 스퍼터링 가스에 He 가스를 첨가하는 경우, 그 첨가량이나 스퍼터링 가스의 압력을 증가시켜 He 가스의 분압을 증가시킴으로써, 플라즈마의 수명을 길게 할 수가 있다. 따라서, 스퍼터링 가스에 He 가스를 첨가하는 방법은 고주파 전력의 공급을 정지하는 기간(b)의 시간을 짧게 설정할 수 없는 경우, 예를 들면 진공관을 사용한 전원을 사용한 경우에는 유효하다.

다음에, 본 발명의 제 3의 바람직한 실시형태를 설명한다. 이 실시형태에서는 고주파 전력의 공급 방법 이외에는 제 1 실시형태의 조건과 같다. 본 실시형태에서는 타게트에 공급하는 고주파 전력을 주기적으로 정지시키는 대신에 주기적으로 저하시키도록 하였다. 제4도는 본 실시형태에 의한 고주파 전원(14)으로부터 출력되는 전압파형을 도시한다. 제4도중의 c는 통상의 고주파 전력 공급기간, d는 고주파 전력이 주기적으로 저하하는 기간이다. 기간(c)에서의 전력은 600W, 시간은 5msec, 기간(d)에서의 전력은 250W, 시간은 2msec로 설정된다. 여기서 제4도는 기간(c, d)이 교류파형인 것을 시각적으로 알 수 있도록 과장하여 표시한 것으로 각각의 파수와 시간의 직접적인 관계는 없다. 본 실시형태에 있어서도 장시간 이상방전은 전혀 발생하지 않고 안정하게 방전할 수 있어 재현성 좋게 ITO 투명도전막의 형성을 행하였다. 더욱, 본 실시형태에 있어서 고주파 전력의 공급방법에서는 전력공급을 완전히 멈추어 버리지 않으므로, 방전이 정지하지 않고 압력 2mTorr까지 이상방전이 없이 안정하게 방전을 유지할 수 있었다.

본 실시형태에 있어서 이상방전이 없이 장시간 안정하게 방전할 수 있었던 이유는 3가지가 있다. 첫 번째는 제 1 실시형태에서 설명한 것과 같이, 고주파 전력 600W의 공급을 행하는 기간(c)의 시간 5msec가 이상방전의 발생까지의 시간에 비하여 충분히 짧았기 때문이다. 두 번째는 기간(d)에 있어서의 공급전력 250W가 이상방전을 일으킬 정도의 충전을 발생시키지 않았기 때문이다. 그리고 세번째는 기간(d)의 시간 2msec에 기간(c)에서 생긴 충전을 완화시킬 수 있었기 때문이다.

본 실시형태에서는 공급기간(c)의 시간은 이상방전이 발생할 때까지의 시간보다도 짧으면 좋고, 600W의 고주파 전력을 공급한 기간(c)의 시간 5msec의 설정에 한정되는 것은 아니다. 이 고주파 전력을 공급하는 기간(c)의 시간은 제 1 실시형태에서 설명한 경우와 마찬가지로 압력 20mTorr의 경우 최대 3분정도, 압력 10mTorr의 경우 최대 1분 정도의 설정이 가능하다. 다만, 공급전력이 높아지면, 이상방전 발생까지의 시간이 짧아지므로, 공급을 행하는 기간(c)의 시간을 짧게 하지 않으면 안된다.

더욱, 본 실시형태에서는 고주파 전력을 주기적으로 저하시키는 기간(d)에 있어서 전력을 250W, 시간은 2msec로 설정하였지만, 이들은 그 수치에 한정되는 것은 아니다.

이 고주파 전력의 공급을 주기적으로 저하시키는 기간(d)에서는, 통상의 전력을 공급하는 기간(d)의 시간내에 생기는 충전이 완화되면 좋다. 다만 기간(d)에 있어서의 전력은 높아지면 충전 완화에 시간이 걸려 버리거나, 또 지나치게 높으면 충전 완화는 커녕 역으로 충전을 증가시켜 이상방전이 발생한다. 따라서 기간(d)에 있어서 전력은 실질적으로는 방전유지할 수 있는 최저의 전력 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 또, 본 실시형태에서는 제 1 실시형태와 같이 전력공급을 완전히 정지하지 않으므로, 기간(d)의 시간은 전력공급을 완전히 정지하는 경우보다도 길게 설정하는 것이 바람직하다.

고주파 전력을 공급하는 기간(c)에서의 전력을 높이거나 이 시간을 길게 하면, 충전을 완화시키기 위한 기간(d)의 시간도 길어진다. 또 앞서 설명한 바와 같이 충전을 완화시키는 기간(d)은 기간(d)에서의 전력에 따라 충전 완화에 요하는 시간도 변한다.

따라서 기간(c)과 기간(d)의 각각의 전력 및 시간은 조정이 필요하다. 더욱 앞에서 설명한 바와 같이 타게트 표면의 상황, 압력조건 및 입자의 발생상황에 따라서는 이상방전이 발생하기 쉽고 수초로 발생해 버리는 경우가 있다. 고주파 전력을 공급하는 기간(c)의 시간은 실질적으로 본 실시형태처럼 msec 정도, 길어도 100msec 정도로 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 ITO 투명도전막을 형성하기 위한 타게트는 이들 실시형태에서 사용된 In₂O₃에 대하여 SnO₂를 10wt% 첨가한 소결체(밀도 95%)의 직경 8인치의 원반상 타게트에 한정되는 것은 아니다. SnO₂의 첨가량이 다른 타게트, 형상이 직사각형이나 타원형인 타게트, 소결체가 아니고 프레스한 것뿐인 타게트, 밀도가 다른 타게트에 대하여도 본 발명에 의한 ITO 투명도전막의 제작방법을 적용할 수 있다.

타게트와 기판의 위치관계에 대하여도 본 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 타게트의 앞을 이동하면서 성막을 행하는 인라인 성막법에서도 본 발명의 ITO 투명도전막의 제작방법을 적용할 수 있다.

타게트의 배면에 배치한 단일 또는 복수의 마그네트를 요동시키는, 혹은 편심회전시켜 타게트 전면을 스퍼터링하도록 한 방식의 성막법에 있어서는 본 발명의 ITO 투명도전막의 제작방법을 적용할 수 있다.

상기 실시형태에서의 고주파 전력의 주파수는 일반적으로 사용되는 13.56MHz였지만, 해당 주파수는 그 값에 한정되는 것은 아니다. 다른 주파수의 고주파에 있어서도 본 발명의 ITO 투명도전막의 제작방법을 적용할 수 있다. 예를 들면 40.68MHz의 주파수로도 종래의 방법에서는 이상방전이 발생하지만, 본 발명의 방법을 적용하면 이상방전이 방지된다.

상기의 이들 실시형태에서는 Ar 가스 또는 Ar 가스에 He 가스를 첨가한 스퍼터링 가스를 사용한 경우에 대하여 설명하였지만, 스퍼터링 가스는 이에 한정되지 않는다.

다른 희가스를 사용한 경우에도, 희가스에 산소나 질소와 같은 반응성의 가스를 첨가한 경우에도, 본 발명에 의한 ITO 투명도전막의 제작방법을 적용할 수 있다.

[발명의 효과]

이상의 설명에서 병백한 바와 같이 본 발명에 의하면, 고주파 전력의 공급에 있어서 이상방전이 발생하기 전에 고주파 전력의 공급을 정지하여, 공급시에 생긴 충전을 완화 시킨다. 이를 주기적으로 반복하도록 하였기 때문에, 이상방전의 발생이 없는 안정한 방전을 발생할 수 있다. 따라서 본 발명은 재현성이 좋은 ITO 투명도전막을 제작할 수 있다.

또, 고주파 전력 공급에서 생긴 충전을 완화시키는 공급정지기간의 시간을 플라즈마 수명보다도 짧게 하였기 때문에 방전개시시의 압력보다도 낮은 압력에서도 이상방전이 없는 안정한 방전을 유지할 수 있다.

더욱, 스퍼터링 가스에 He 가스를 첨가하였으므로 플라즈마 수명이 길어지게 되고, 고주파 전력의 공급정지시간을 짧게 설정할 수 없는 경우에도 방전개시시의 압력보다도 낮은 압력으로 이상방전이 없는 안정한 방전을 유지할 수 있다.

또 고주파 전력의 공급을 주기적으로 정지시키는 대신에 고주파 전력을 주기적으로 저하시킴으로써 저하전에 생긴 충전을 완화시키도록 하더라도, 이상방전의 발생이 없는 안정한 방전을 발생할 수 있다. 또 방전이 정지하지 않으므로, 방전개시시의 압력보다도 낮은 압력으로도 이상방전이 없는 안정한 방전을 유지할 수 있다. 이로써도 재현성이 좋은 ITO 투명도전막을 제작할 수 있다.

Claims (4)

1. 인듐과 주석의 산화물을 타게트로서 사용하고, 스퍼터링 가스로서 희가스만 혹은 희가스와 산소를 도입한 분위기중에서 상기 타게트에 고주파 전력을 공급하여, 상기 타게트의 배면에 설치한 마그네트에 의하여 상기 타게트의 표면 근방에 플라즈마를 수속시키는 마그네트론 스퍼터링 현상을 이용하여 기판상에 ITO 투명도전막을 형성하는 고주파 마그네트론 스퍼터링법을 사용한 ITO 투명도전막의 제작방법에 있어서, 상기 고주파 전력의 공급을 주기적으로 정지하고, 상기 고주파 전력의 공급시간을 이상방전 발생에 요하는 시간보다도 짧게 한 것을 특징으로 하는 ITO 투명도전막의 제작방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 고주파 전력의 공급정지시간을 플라즈마 수명보다도 짧게 한것을 특징으로 하는 ITO 투명도전막의 제작방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 스퍼터링 가스에 헬륨가스를 첨가한 것을 특징으로 하는 ITO 투명도전막의 제작방법.
4. 인듐과 주석의 산화물을 타게트로서 사용하고, 스퍼터링 가스로서 희가스만 혹은 희가스와 산소를 도입한 분위기중에서 상기 타게트에 고주파 전력을 공급하여, 상기 타게트의 배면에 설치한 마그네트에 의하여 상기 타게트의 표면 근방에 플라즈마를 수속시키는 스퍼터링 현상을 이용하여 기판상에 ITO 투명도전막을 형성하는 고주파 마그네트론 스퍼터링법을 사용한 ITO 투명도전막의 제작방법에 있어서, 상기 고주파 전력을 주기적으로 저하시키는 것을 특징으로 하는 ITO 투명도전막의 제작방법.