JPH06330283A - Film forming apparatus and film formation of transparent conductive film - Google Patents
Film forming apparatus and film formation of transparent conductive filmInfo
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- JPH06330283A JPH06330283A JP11857893A JP11857893A JPH06330283A JP H06330283 A JPH06330283 A JP H06330283A JP 11857893 A JP11857893 A JP 11857893A JP 11857893 A JP11857893 A JP 11857893A JP H06330283 A JPH06330283 A JP H06330283A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、スパッタリング法で透
明導電膜を成膜するための成膜装置に係り、特に、非晶
質のインジウム錫酸化物を成膜するのに適した成膜装置
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film forming apparatus for forming a transparent conductive film by a sputtering method, and particularly to a film forming apparatus suitable for forming an amorphous indium tin oxide film. It is about.
【0002】[0002]
【従来の技術】液晶表示素子に用いる透明電極には、透
明でかつ低抵抗のITO膜(インジウム錫酸化物)が用
いられ、その成膜にはマグネトロンスパッタ法が用いら
れることが多い。スパッタ法については、たとえば金原
粲 著「スパタリング現象」(東大出版会)に詳しく
述べられているように、真空容器内に発生させたプラズ
マ中のイオンを、膜にすべき材料の塊であるターゲット
に衝突させ、ターゲットを原子レベルで飛散させる成膜
法である。マグネトロンスパッタ法はスパッタ法を応用
した成膜方法で、磁場により高密度のプラズマをターゲ
ット近傍に発生させる工夫をしたもので、磁場発生手段
を使用しない通常のスパッタ法よりも成膜速度が大きい
特長がある。2. Description of the Related Art A transparent and low-resistance ITO film (indium tin oxide) is used for a transparent electrode used in a liquid crystal display element, and a magnetron sputtering method is often used for forming the film. As for the sputtering method, for example, as described in detail in "Sputtering Phenomenon" by Akira Kanehara (University of Tokyo Press), the ions in the plasma generated in the vacuum chamber are targets that are a mass of material to be formed into a film. It is a film-forming method in which the target is scattered and the target is scattered at the atomic level. The magnetron sputtering method is a film-forming method that applies the sputtering method, and is a device that generates a high-density plasma in the vicinity of the target by a magnetic field. The film-forming rate is higher than that of a normal sputtering method that does not use magnetic field generation means. There is.
【0003】ITO膜は、インジウムやスズと、酸素と
の僅かな組成のずれによって抵抗値や光透過率が大きく
変化するため、それらの組成比を正確に調整して成膜を
する必要がある。スパッタリング法によるITOの成膜
では、酸化インジウムと酸化スズとを混合した焼結体を
ターゲットとし、不活性ガスをスパッタガスとすること
が多いが、スパッタガスを不活性ガスのみとした場合、
得られるITO膜は酸素不足となり、低抵抗で高透過率
の膜が得られない。そこで、スパッタガス中に酸素など
の添加ガスを僅かに加え、成膜中に膜と酸素とを反応さ
せて、ITO膜の組成を調整することが行なわれてい
る。これにより、所定の抵抗値と透過率を有するITO
膜が得られる。Since the resistance value and the light transmittance of the ITO film greatly change due to a slight difference in composition between indium and tin and oxygen, it is necessary to form the film by accurately adjusting the composition ratio thereof. . In the film formation of ITO by the sputtering method, a sintered body in which indium oxide and tin oxide are mixed is often used as a target, and an inert gas is often used as the sputtering gas. However, when the sputtering gas is only the inert gas,
The obtained ITO film lacks oxygen, and a film having low resistance and high transmittance cannot be obtained. Therefore, a small amount of additional gas such as oxygen is added to the sputtering gas to react the film with oxygen during film formation to adjust the composition of the ITO film. Thereby, the ITO having a predetermined resistance value and transmittance is obtained.
A film is obtained.
【0004】また、ITO膜を液晶表示素子の画素電極
に用いる場合には、ITO膜を各画素にパターン化する
必要があるためため、低抵抗や高透過率の他にエッチン
グしやすさが要求される。液晶表示素子の生産性の観点
からは、エッチング速度は大きい方が望ましい。ITO
膜のエッチング速度は、膜の結晶性と関係があり、非晶
質な膜の方がエッチング速度は大きいことが知られてい
る。Further, when the ITO film is used as a pixel electrode of a liquid crystal display element, it is necessary to pattern the ITO film in each pixel, and therefore, low resistance and high transmittance as well as easy etching are required. To be done. From the viewpoint of productivity of the liquid crystal display element, it is desirable that the etching rate be high. ITO
It is known that the etching rate of a film is related to the crystallinity of the film, and that an amorphous film has a higher etching rate.
【0005】そこで、基板を低温に保って成膜すること
により、非晶質のITO膜を得ることが提案されてい
る。しかしながら、基板を低温に保った場合、ITO膜
は非晶質になるものの、抵抗が上昇し透過率が低下する
という問題がある。Therefore, it has been proposed to obtain an amorphous ITO film by forming a film while keeping the substrate at a low temperature. However, when the substrate is kept at a low temperature, the ITO film becomes amorphous, but there is a problem that the resistance increases and the transmittance decreases.
【0006】また、不純物を膜中に取り込ませることに
より、膜の抵抗率や透過率を損なわうことなく非晶質の
ITO膜を成膜することが提案されている。例えば、水
素をスパッタガス中に混合する方法が特開平3−644
50号に開示されている。この方法は、水素ガスの一部
がプラズマにより水素原子となり、水素原子がITO膜
中に混入して非晶質膜が形成される。また、スパッタガ
ス中に水を添加することが特開平2−163363号に
示されている。この方法では、水分子はプラズマにより
酸素原子と水素原子とに分解され、膜に取り込まれて非
晶質膜が形成される。Further, it has been proposed that an amorphous ITO film is formed by incorporating impurities into the film without impairing the resistivity and transmittance of the film. For example, a method of mixing hydrogen into a sputtering gas is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-644.
No. 50. In this method, a part of hydrogen gas becomes hydrogen atoms by plasma, and the hydrogen atoms are mixed into the ITO film to form an amorphous film. Further, it is disclosed in JP-A-2-163363 that water is added to the sputtering gas. In this method, water molecules are decomposed into oxygen atoms and hydrogen atoms by plasma and taken into the film to form an amorphous film.
【0007】さらに、特開平1−177360号では、
ITO膜に対して励起した水素粒子を照射して後処理す
ることにより、ITO膜を低抵抗、高効率化する方法が
提案されている。Further, in JP-A-1-177360,
There has been proposed a method of lowering the resistance and increasing the efficiency of the ITO film by irradiating the ITO film with excited hydrogen particles for post-treatment.
【0008】一方、特開平3−183760号では、酸
素ガスを活性化して基板近傍に導入したITO膜を形成
する方法も開示されている。On the other hand, JP-A-3-183760 also discloses a method of activating oxygen gas to form an ITO film introduced near the substrate.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術において、特開平3−64450号に提案され
ている方法は、水素ガスをプラズマで励起して水素原子
を得ているが、水素分子のサイズが小さいためにプラズ
マ中のイオンと衝突しにくく、水素原子になるのは、水
素分子の中の一部だけである。そのため、ITO膜を十
分に非晶質化するために必要な水素原子を得るために
は、スパッタガス中の水素ガスの分圧を高める必要があ
るが、水素ガスの分圧を高めると今度はスパッタレート
が低下する。従って、効率よく非晶質ITO膜を得るこ
とはできないという問題があった。However, in the above-mentioned conventional technique, the method proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-64450 obtains hydrogen atoms by exciting hydrogen gas with plasma. Due to its small size, it is less likely to collide with ions in plasma, and only a part of hydrogen molecules become hydrogen atoms. Therefore, it is necessary to increase the partial pressure of hydrogen gas in the sputtering gas in order to obtain the hydrogen atoms necessary for sufficiently amorphizing the ITO film. Sputtering rate decreases. Therefore, there is a problem that an amorphous ITO film cannot be efficiently obtained.
【0010】また、特開平2−163363号に記載さ
れている水分子をプラズマで励起して水素原子と酸素原
子とを得る方法は、水分子のサイズが大きいため、効率
よく水素原子を得ることができるが、スパッタ装置の内
部に水蒸気を導入する必要がある。水蒸気は、スパッタ
装置の真空容器の内壁に水となって付着してしまうた
め、真空容器中の水蒸気の量を制御するのは非常に難し
い。そのため、ITO膜中に取り込まれる水素原子の量
を調節するのが困難であり、一定の膜質のITO膜を安
定に生産するのは難しいという問題がある。Further, the method described in JP-A-2-163363 for obtaining hydrogen atoms and oxygen atoms by exciting water molecules with plasma is to obtain hydrogen atoms efficiently because the size of water molecules is large. However, it is necessary to introduce water vapor into the sputtering apparatus. Since the water vapor adheres to the inner wall of the vacuum container of the sputtering apparatus as water, it is very difficult to control the amount of water vapor in the vacuum container. Therefore, it is difficult to control the amount of hydrogen atoms taken into the ITO film, and it is difficult to stably produce an ITO film having a constant film quality.
【0011】また、特開平1−177360号に記載さ
れているように、励起した水素粒子でITO膜を後処理
する方法は、多結晶のITO膜に水素粒子を衝突させる
ものであるので、膜の低効率や透明度を変化させること
はできるが、これにより非晶質の膜を形成することはで
きない。Further, as described in JP-A-1-177360, the method of post-treating an ITO film with excited hydrogen particles is to make hydrogen particles collide with a polycrystalline ITO film. Although it is possible to change the low efficiency and the transparency, it is not possible to form an amorphous film.
【0012】さらに、特開平3−183760号の酸素
ガスを活性化して基板付近に導く方法は、むしろ非晶質
でなく多結晶の膜となりやすく、エッチング速度の増大
は得られない。Further, the method of activating oxygen gas in JP-A-3-183760 to guide it to the vicinity of the substrate tends to form a polycrystalline film rather than an amorphous film, and cannot increase the etching rate.
【0013】本発明は、非晶質のITO膜を形成するた
めに、十分な量の水素をITO膜に均一に取り込ませて
成膜する方法およびそのための装置を提供することを目
的とする。It is an object of the present invention to provide a method for forming a film by uniformly incorporating a sufficient amount of hydrogen into an ITO film to form an amorphous ITO film, and an apparatus therefor.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、成膜時に
水素が活性化されていれば、ITO膜中に水素を効果的
に取り込ませることができ、その結果、エッチング速度
の大きい非晶質ITO膜が得られることを見出した。こ
こで、活性化された水素とは、励起状態の水素原子のこ
とである。そこで、導入した水素ガスあるいは少なくと
も水素原子を含んだ分子をプラズマで処理して励起状態
の水素原子を生成し、ITO膜中に混入させることで前
記目的は達成される。The inventors of the present invention can effectively incorporate hydrogen into an ITO film if hydrogen is activated during film formation, and as a result, a non-etching material having a high etching rate is used. It was found that a crystalline ITO film can be obtained. Here, the activated hydrogen is a hydrogen atom in an excited state. Therefore, the above object is achieved by treating the introduced hydrogen gas or molecules containing at least hydrogen atoms with plasma to generate excited hydrogen atoms and mixing them into the ITO film.
【0015】そこで、上記目的を達成するために、本発
明によれば、基板の配置された成膜空間で、少なくとも
酸素とインジウムと錫とを含むターゲットをスパッタし
てスパッタ粒子を飛散させ、前記成膜空間とは異なる空
間で、水素原子を含む分子を励起して励起状態の水素原
子を生成し、生成した励起された水素原子を前記成膜空
間に導き、前記スパッタ粒子と励起状態の水素原子とを
混合して前記基板上に堆積させることを特徴とする透明
導電膜の成膜方法が提供される。Therefore, in order to achieve the above object, according to the present invention, a target containing at least oxygen, indium and tin is sputtered in a film formation space in which a substrate is arranged to scatter sputtered particles, In a space different from the film formation space, a molecule containing a hydrogen atom is excited to generate an excited state hydrogen atom, the generated excited hydrogen atom is guided to the film formation space, and the sputtered particles and excited state hydrogen are generated. There is provided a method for forming a transparent conductive film, which comprises mixing atoms and depositing them on the substrate.
【0016】また、上記目的を達成するために、本発明
によれば、成膜空間を形成する成膜室と、前記成膜空間
に対向して配置された基板ホルダおよびターゲットホル
ダと、前記成膜室にスパッタガスを導入するためのスパ
ッタガス導入手段とを有するスパッタ装置において、特
定の原子を含む分子を励起して、励起状態の特定の原子
を生成し前記成膜空間に放出する原子生成手段と、前記
特定の原子を含む分子のガスを少なくとも一部に含む原
料ガスを前記原子生成手段に導入する原料ガス導入手段
とを備えることを特徴とするスパッタ装置が提供され
る。In order to achieve the above object, according to the present invention, a film forming chamber for forming a film forming space, a substrate holder and a target holder arranged to face the film forming space, In a sputtering apparatus having a sputtering gas introduction unit for introducing a sputtering gas into a film chamber, an atom is generated which excites a molecule containing a specific atom to generate a specific atom in an excited state and release the atom into the film formation space. A sputtering apparatus is provided, which is provided with a means and a source gas introducing means for introducing a source gas containing at least a part of a gas of a molecule containing a specific atom into the atom generating means.
【0017】[0017]
【作用】まず、多結晶のITO膜をスパッタ法により成
膜する場合と同様に、基板の配置された成膜空間で、少
なくとも酸素とインジウムと錫とを含むターゲットをス
パッタしてスパッタ粒子を飛散させる。また、別途、成
膜空間とは異なる空間において、水素原子を含む分子を
励起して励起状態の水素原子を生成する。First, as in the case of forming a polycrystalline ITO film by a sputtering method, a target containing at least oxygen, indium and tin is sputtered in the film forming space where the substrate is arranged to scatter sputtered particles. Let Separately, a molecule containing hydrogen atoms is excited in a space different from the film formation space to generate excited hydrogen atoms.
【0018】つぎに、励起状態の水素原子を、成膜空間
に導き、スパッタ粒子と励起状態の水素原子とを混合
し、基板上に堆積させる。Next, the excited hydrogen atoms are introduced into the film formation space, the sputtered particles and the excited hydrogen atoms are mixed and deposited on the substrate.
【0019】本発明の方法では、成膜空間とは別の空間
で、励起状態の水素原子を生成するため、成膜室のプラ
ズマとは無関係に、非晶質のITO膜を形成するのに必
要な十分な量の励起状態の水素原子を生成することがで
きる。また、励起状態の水素原子をスパッタ粒子に混合
し接触させると、励起状態の水素原子がスパッタ粒子を
活性化するため、スパッタ粒子は水素原子を取り込んだ
状態で基板上に堆積する。これにより、基板上の膜に十
分な量の水素を取り込ませることができる。そのため、
エッチング速度が大きい非晶質ITO膜を再現性良く成
膜することができる。In the method of the present invention, since hydrogen atoms in the excited state are generated in a space different from the film formation space, an amorphous ITO film can be formed regardless of the plasma in the film formation chamber. It is possible to generate a necessary and sufficient amount of excited state hydrogen atoms. Further, when the excited hydrogen atoms are mixed with and brought into contact with the sputtered particles, the excited hydrogen atoms activate the sputtered particles, so that the sputtered particles are deposited on the substrate in a state of incorporating the hydrogen atoms. As a result, a sufficient amount of hydrogen can be incorporated into the film on the substrate. for that reason,
An amorphous ITO film having a high etching rate can be formed with good reproducibility.
【0020】[0020]
【実施例】本発明の一実施例を図面を用いて説明する。An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0021】まず、本発明の一の実施例であるスパッタ
装置を図1を用いて説明する。First, a sputtering apparatus which is an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0022】本発明の第1の実施例のスパッタ装置は、
成膜室10と、成膜室10の一部に設けられた水素プラ
ズマ室50とを備えて構成されている。水素プラズマ室
50は、開口部50aが設けられており、開口部50a
により、成膜室10の空間と水素プラズマ室50の空間
とは連通している。The sputtering apparatus according to the first embodiment of the present invention is
The film forming chamber 10 and the hydrogen plasma chamber 50 provided in a part of the film forming chamber 10 are provided. The hydrogen plasma chamber 50 is provided with an opening 50a, and the opening 50a
Thus, the space of the film forming chamber 10 and the space of the hydrogen plasma chamber 50 communicate with each other.
【0023】水素プラズマ室50は、成膜室と成膜室1
0には、インジウム錫酸化物(ITO)ターゲット11
を保持するためのターゲットホルダ11aと、基板16
を搬送する機構を有する基板ホルダ17とが配置されて
いる。ターゲットホルダ11aおよび基板ホルダ17
は、ターゲット11と基板16とを対向する位置にそれ
ぞれ保持する。ターゲット11と基板16との間には、
基板16以外の部分に余分な膜が付着するを防ぐ防着板
15が置かれている。The hydrogen plasma chamber 50 includes a film forming chamber and a film forming chamber 1.
0 is an indium tin oxide (ITO) target 11
Target holder 11a for holding the substrate 16 and
And a substrate holder 17 having a mechanism for transporting. Target holder 11a and substrate holder 17
Holds the target 11 and the substrate 16 at positions facing each other. Between the target 11 and the substrate 16,
An anti-adhesion plate 15 is placed on a portion other than the substrate 16 to prevent an excessive film from adhering thereto.
【0024】ターゲットホルダ11aには、ターゲット
11に電圧を印加するための電源14が接続され、ま
た、ターゲットホルダ11aの背面には、マグネトロン
磁場発生用磁石12と、磁気回路を構成するヨーク13
とが配置されている。A power supply 14 for applying a voltage to the target 11 is connected to the target holder 11a, and a magnetron magnetic field generating magnet 12 and a yoke 13 forming a magnetic circuit are provided on the back surface of the target holder 11a.
And are arranged.
【0025】また、成膜室10には、真空を維持するた
めの排気装置25と、スパッタガスを成膜室10内に供
給するボンベ24およびマスフローコントローラ23と
が接続されている。Further, the film forming chamber 10 is connected to an exhaust device 25 for maintaining a vacuum, a cylinder 24 for supplying a sputtering gas into the film forming chamber 10 and a mass flow controller 23.
【0026】水素プラズマ室50は、防着板15よりも
基板ホルダに近い位置に設置されている。水素プラズマ
室50の開口部50aは、基板16の近傍に位置してい
る。水素プラズマ室50は、多量の活性化した水素原子
(すなわち励起状態の水素原子)を基板16上に供給す
る。水素プラズマ室50には、原料ガスを供給するため
のガスボンベ22とマスフローコントローラ21とが接
続されている。また、水素プラズマ室50には、フィラ
メント18が設置されている。フィラメント18には、
電流を供給する電源19と、フィラメント18に一定の
電圧を印加する電源20が接続されている。The hydrogen plasma chamber 50 is installed closer to the substrate holder than the deposition preventive plate 15. The opening 50 a of the hydrogen plasma chamber 50 is located near the substrate 16. The hydrogen plasma chamber 50 supplies a large amount of activated hydrogen atoms (that is, excited hydrogen atoms) onto the substrate 16. A gas cylinder 22 for supplying a raw material gas and a mass flow controller 21 are connected to the hydrogen plasma chamber 50. A filament 18 is installed in the hydrogen plasma chamber 50. The filament 18 has
A power supply 19 for supplying a current and a power supply 20 for applying a constant voltage to the filament 18 are connected.
【0027】つぎに、図1のスパッタ装置により、非晶
質のITO膜を成膜する手順について説明する。Next, a procedure for forming an amorphous ITO film with the sputtering apparatus shown in FIG. 1 will be described.
【0028】まず、水素プラズマ室50に、水素分圧3
%のアルゴンと水素との混合原料ガスを外部のガスボン
ベ22からマスフローコントローラ21を介して、0〜
10CCM導入する。フィラメント18に、電源19か
ら電流を供給して加熱し、電源20により負電圧を印加
して水素プラズマ室50内にプラズマを発生させる。水
素ガスは、プラズマ中で励起されて励起状態の水素原子
が生成される。励起状態の水素原子は、水素プラズマ室
50と成膜室10との差圧によって、水素プラズマ室5
0の開口部50aから膜室10内に引き込まれる。First, in the hydrogen plasma chamber 50, the hydrogen partial pressure 3
% Of argon and hydrogen mixed raw material gas from an external gas cylinder 22 via the mass flow controller 21
Introduce 10 CCM. A current is supplied to the filament 18 from a power source 19 to heat the filament 18, and a negative voltage is applied from the power source 20 to generate plasma in the hydrogen plasma chamber 50. Hydrogen gas is excited in plasma to generate excited hydrogen atoms. Excited hydrogen atoms are generated in the hydrogen plasma chamber 5 by the pressure difference between the hydrogen plasma chamber 50 and the film forming chamber 10.
It is drawn into the film chamber 10 through the opening 50a of 0.
【0029】一方、成膜室10には、スパッタガスとし
て酸素分圧1%のアルゴンと酸素との混合スパッタガス
を100CCM供給し、成膜室のガス圧を4×10~3T
orrに保つ。そして、直流電源14から200Wのパ
ワーをターゲットに加えて、成膜室10に酸素とアルゴ
ンのプラズマを発生させる。プラズマ中のアルゴンイオ
ンは、ターゲット11に衝突して、スパッタ粒子を飛散
させる。飛散したスパッタ粒子は、基板16に到達する
が、基板16の近傍で、水素プラズマ室50から引き出
された励起状態の水素原子と混ざり合う。また、スパッ
タ粒子は、成膜室中の酸素原子とも混ざり合う。On the other hand, 100 CCM of a mixed sputtering gas of argon and oxygen having an oxygen partial pressure of 1% is supplied to the film forming chamber 10 as a sputtering gas, and the gas pressure of the film forming chamber is 4 × 10 3 T.
Keep at orr. Then, a power of 200 W is applied to the target from the DC power source 14 to generate oxygen and argon plasma in the film forming chamber 10. Argon ions in the plasma collide with the target 11 and scatter sputtered particles. The scattered sputtered particles reach the substrate 16, but are mixed with excited hydrogen atoms extracted from the hydrogen plasma chamber 50 in the vicinity of the substrate 16. Further, the sputtered particles also mix with oxygen atoms in the film formation chamber.
【0030】励起状態の水素原子をスパッタ粒子に混合
し接触させると、水素原子がスパッタ粒子を活性化する
ため、スパッタ粒子は、水素原子を取り込んだ状態で基
板16上に堆積する。これにより、基板16上のITO
膜に十分な量の水素を取り込ませることができる。ま
た、この時ITO膜には、成膜室中の酸素原子も取り込
まれ、ITO膜中の酸素濃度が高められる。ITO膜中
に、水素原子が取り込まれると、水素原子が不純物とな
り、ITO膜の結晶化を妨げるため、ITO膜を非晶質
化し、非晶質ITO膜が形成される。When hydrogen atoms in an excited state are mixed with and brought into contact with the sputtered particles, the hydrogen atoms activate the sputtered particles, so that the sputtered particles are deposited on the substrate 16 with the hydrogen atoms taken in. Thereby, the ITO on the substrate 16
The membrane can be loaded with a sufficient amount of hydrogen. At this time, oxygen atoms in the film forming chamber are also taken into the ITO film, and the oxygen concentration in the ITO film is increased. When hydrogen atoms are taken into the ITO film, the hydrogen atoms become impurities and hinder the crystallization of the ITO film, so that the ITO film is made amorphous and an amorphous ITO film is formed.
【0031】ITO膜を十分に非晶質化するには、十分
な量の水素原子を取り込ませる必要がある。本実施例で
は、励起状態の水素原子を水素プラズマ室50で別途生
成するので、成膜室室10内のスパッタガスのプラズマ
に影響を与えることなく、また、スパッタレートを低下
させることなく十分な量の励起状態の水素原子を得るこ
とができる。従って、本実施例のスパッタ装置では、十
分に非晶質化したITO膜を得ることができる。In order to make the ITO film sufficiently amorphous, it is necessary to take in a sufficient amount of hydrogen atoms. In this embodiment, since hydrogen atoms in an excited state are separately generated in the hydrogen plasma chamber 50, the plasma of the sputtering gas in the film forming chamber chamber 10 is not affected, and the sputtering rate is not lowered. A quantity of excited state hydrogen atoms can be obtained. Therefore, with the sputtering apparatus of this embodiment, a sufficiently amorphous ITO film can be obtained.
【0032】上述の方法で得られたITO膜の特性を評
価したところ、抵抗率は、1×10~3Ωcm、透過率
は、90%以上のITO膜が得られていた。When the characteristics of the ITO film obtained by the above method were evaluated, an ITO film having a resistivity of 1 × 10 3 Ωcm and a transmittance of 90% or more was obtained.
【0033】また、ITO膜のエッチング速度は膜の結
晶性で判定でき、結晶性が高ければエッチング速度は小
さい。それに対して結晶性が低い、すなわち非晶質の膜
はエッチング速度が大きい。そこで、膜をX線回折分析
してその際に測定されるX線回折強度によって結晶性の
評価とした。水素プラズマ室50から励起状態の水素を
供給した作製した上述のITO膜のX線回折強度を、図
5に示す。また、比較例として、励起状態の水素を供給
しないで作製したITO膜のX線回折強度を図6に示
す。本実施例の励起状態の水素を供給した場合のX線回
折強度ピークは、比較例の強度ピークの約1/2に低減
されていることがわかる。このことにより、非晶質な
膜、すなわちエッチング速度が大きいITO膜を得られ
ていることがわかる。The etching rate of the ITO film can be determined by the crystallinity of the film. If the crystallinity is high, the etching rate is low. On the other hand, a film having low crystallinity, that is, an amorphous film has a high etching rate. Therefore, the film was subjected to X-ray diffraction analysis, and the crystallinity was evaluated by the X-ray diffraction intensity measured at that time. FIG. 5 shows the X-ray diffraction intensity of the above-mentioned ITO film produced by supplying hydrogen in an excited state from the hydrogen plasma chamber 50. Further, as a comparative example, FIG. 6 shows the X-ray diffraction intensity of an ITO film produced without supplying excited hydrogen. It can be seen that the X-ray diffraction intensity peak in the case of supplying hydrogen in the excited state of this example is reduced to about 1/2 of the intensity peak of the comparative example. This shows that an amorphous film, that is, an ITO film having a high etching rate is obtained.
【0034】つぎに、本実施例で水素プラズマ室50に
導入する原料ガスの流量を変えて作製したITO膜と、
膜のエッチング速度との関係を測定した。この結果を図
7に示す。図7より、ITO膜のエッチング速度は、原
料ガスの量すなわち水素ガスの量に依存し、水素ガスの
量が多いほどエッチング速度が大きくなっていることが
わかる。よって、本実施例の成膜方法において水素ガス
の供給量を制御することにより、ITO膜のエッチング
速度が制御可能である。本実施例で原料ガスの量を多く
することにより、成膜されたITO膜は、短時間でエッ
チングを行うことができる。よって、このITO膜を用
いて液晶表示素子を生産した場合には、生産性を高める
ことができるようになる。Next, an ITO film produced by changing the flow rate of the raw material gas introduced into the hydrogen plasma chamber 50 in this embodiment,
The relationship with the etching rate of the film was measured. The result is shown in FIG. 7. It can be seen from FIG. 7 that the etching rate of the ITO film depends on the amount of raw material gas, that is, the amount of hydrogen gas, and the etching rate increases as the amount of hydrogen gas increases. Therefore, the etching rate of the ITO film can be controlled by controlling the supply amount of hydrogen gas in the film forming method of this embodiment. By increasing the amount of the source gas in this embodiment, the formed ITO film can be etched in a short time. Therefore, when a liquid crystal display element is manufactured using this ITO film, the productivity can be improved.
【0035】また、上述の実施例では、水素プラズマ5
0において生成する励起された水素原子の量は、水素プ
ラズマ室50に供給する原料ガスの量およびフィラメン
ト18に印加する電圧、電流によって、成膜室10のプ
ラズマに容易に制御することができる。従って、成膜室
10の成膜レートと、水素原子の量とをそれぞれ独立し
て制御できるので、成膜レートを低下させることなく、
必要な量の水素原子を供給して混入させることにより、
任意量の水素原子を取り込んだITO膜が得られる。よ
って、ITO膜の結晶化度任意に調節することができ、
必要なエッチング速度、抵抗、および、透過度を有する
非晶質ITO膜が安定して成膜できる。In the above embodiment, the hydrogen plasma 5 is used.
The amount of excited hydrogen atoms generated at 0 can be easily controlled in the plasma of the film forming chamber 10 by the amount of source gas supplied to the hydrogen plasma chamber 50 and the voltage and current applied to the filament 18. Therefore, the film formation rate in the film formation chamber 10 and the amount of hydrogen atoms can be controlled independently of each other, so that the film formation rate does not decrease and
By supplying and mixing the required amount of hydrogen atoms,
An ITO film incorporating an arbitrary amount of hydrogen atoms can be obtained. Therefore, the crystallinity of the ITO film can be adjusted arbitrarily,
An amorphous ITO film having a required etching rate, resistance, and transparency can be stably formed.
【0036】また、第1の実施例では、フィラメント1
8を用いてプラズマを発生させたが、これに限らず、水
素を活性化する手段として、図2および図3に示したよ
うに高周波(RF)を使用する方法や、図4に示したよ
うにマイクロ波を使用することもできる。Further, in the first embodiment, the filament 1
8 was used to generate plasma, but the method is not limited to this, and a method of using high frequency (RF) as shown in FIGS. 2 and 3 or a method shown in FIG. 4 as means for activating hydrogen. Microwaves can also be used.
【0037】図2に示したスパッタ装置の実施例は水素
プラズマ室の外周にコイル26を配し、コイル26にR
F電源27を接続したものである。他の構成は、図1と
同様であるので説明を省略する。この実施例の場合、水
素プラズマ室50内に電極が必要ないので電極損耗の問
題がなく、長期間にわたって水素プラズマ室を連続使用
することができる。In the embodiment of the sputtering apparatus shown in FIG. 2, a coil 26 is arranged on the outer periphery of the hydrogen plasma chamber, and the coil 26 has an R shape.
The F power source 27 is connected. The other structure is similar to that of FIG. In the case of this embodiment, since no electrode is required in the hydrogen plasma chamber 50, there is no problem of electrode wear and the hydrogen plasma chamber can be continuously used for a long period of time.
【0038】図3の実施例は、水素プラズマ室50の外
側に電極28を設け、電極28にRF電源27を接続し
て、高周波を印加する方法で、この実施例でもやはり電
極損耗の問題がない。図4は、プラズマ発生にマイクロ
波を用いる場合で、水素プラズマ室50外周のコイル3
0を配置し、コイル30に発生させた磁場中にマイクロ
波電源29からマイクロ波を送ることによってプラズマ
を生成させる。図2〜4の実施例においても、図1の実
施例と同様の効果がある。In the embodiment shown in FIG. 3, an electrode 28 is provided outside the hydrogen plasma chamber 50, an RF power source 27 is connected to the electrode 28, and a high frequency is applied. This embodiment also has a problem of electrode wear. Absent. FIG. 4 shows a case where a microwave is used for plasma generation and the coil 3 around the hydrogen plasma chamber 50 is
0 is arranged and plasma is generated by sending microwaves from the microwave power supply 29 into the magnetic field generated in the coil 30. Also in the embodiments of FIGS. 2 to 4, the same effect as that of the embodiment of FIG. 1 is obtained.
【0039】大面積の基板上にITO膜を成膜する場合
は、励起状態の水素を基板16上に均一に分布させる必
要がある。しかし、励起状態の水素は短時間でエネルギ
ーを失うため、一つの水素プラズマ室から大面積にわた
って励起状態の水素を供給することは困難である。その
ような場合は、水素の励起する機構を複数使用すれば均
一性良く活性化した水素を供給できる。また、基板搬送
式の成膜装置を用いる場合は、搬送方向と略直角方向に
水素の活性化機構を複数設ければ、十分均一性良くIT
O膜に水素を取り込ませることができる。When forming an ITO film on a large-area substrate, it is necessary to uniformly distribute the excited hydrogen on the substrate 16. However, since excited state hydrogen loses energy in a short time, it is difficult to supply excited state hydrogen from one hydrogen plasma chamber over a large area. In such a case, activated hydrogen can be supplied with good uniformity by using a plurality of mechanisms for exciting hydrogen. Further, when a substrate transfer type film forming apparatus is used, if a plurality of hydrogen activation mechanisms are provided in a direction substantially perpendicular to the transfer direction, the IT will be sufficiently uniform.
Hydrogen can be incorporated into the O film.
【0040】[0040]
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、成膜
室のプラズマとは別の空間で、励起状態の水素原子を生
成することにより、成膜レートに影響を与えることな
く、十分な量の水素を含んだ非晶質ITO膜を、安定に
成膜することができる。As described above, according to the present invention, a hydrogen atom in an excited state is generated in a space different from the plasma of the film forming chamber, so that the film forming rate is not affected and the hydrogen atom is sufficiently generated. An amorphous ITO film containing a large amount of hydrogen can be stably formed.
【図1】本発明の一実施例の、フィラメント18を使用
してプラズマを生成する水素プラズマ室50をもつスパ
ッタ装置の構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a sputtering apparatus having a hydrogen plasma chamber 50 that uses a filament 18 to generate plasma according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の別の実施例の、RF電源27とコイル
26とを使用してプラズマを生成する水素プラズマ室5
0をもつスパッタ装置の構成を示すブロック図。FIG. 2 is a hydrogen plasma chamber 5 for generating plasma using an RF power supply 27 and a coil 26 according to another embodiment of the present invention.
The block diagram which shows the structure of the sputtering apparatus which has 0.
【図3】本発明の別の実施例の、RF電27源と電極2
8とを使用してプラズマを生成する水素プラズマ室50
をもつスパッタ装置の構成を示すブロック図。FIG. 3 shows an RF power source 27 and electrodes 2 according to another embodiment of the present invention.
Hydrogen plasma chamber 50 for generating plasma using
Block diagram showing the configuration of a sputtering apparatus having a.
【図4】本発明の別の実施例の、マイクロ波を使用して
プラズマを生成する水素プラズマ室50をもつスパッタ
装置の個を示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram showing an individual sputtering apparatus having a hydrogen plasma chamber 50 for generating plasma using microwaves according to another embodiment of the present invention.
【図5】本発明の一実施例において、励起状態の水素原
子を用いて成膜したITO膜のX線回折強度を示すグラ
フ。FIG. 5 is a graph showing an X-ray diffraction intensity of an ITO film formed by using excited hydrogen atoms in an example of the present invention.
【図6】比較例として、励起した水素原子を用いないで
成膜したITO膜のX線回折強度を示すグラフ。FIG. 6 is a graph showing an X-ray diffraction intensity of an ITO film formed without using excited hydrogen atoms as a comparative example.
【図7】本実施例でえられたITO膜について、導入し
た原料ガスの量とITO膜のエッチング速度との関係を
示すグラフ。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the amount of introduced source gas and the etching rate of the ITO film in the ITO film obtained in this example.
11…ITOターゲット、16…基板、18…フィラメ
ント、19…フィラメント加熱用電源、20…水素プラ
ズマ生成用電源、21…マスフローコントローラ、22
…水素ガスボンベ、50…水素プラズマ室。11 ... ITO target, 16 ... Substrate, 18 ... Filament, 19 ... Filament heating power supply, 20 ... Hydrogen plasma generation power supply, 21 ... Mass flow controller, 22
… Hydrogen gas cylinder, 50… Hydrogen plasma chamber.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 諭 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Mitsuhiro Kamei 1-1-1, Kokubun-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Co., Ltd. Kokubun factory (72) Inventor Satoshi Umehara 1-1-1, Kokubun-cho, Hitachi-shi, Ibaraki No. 1 Stock company Hitachi Kokubu factory
Claims (6)
酸素とインジウムと錫とを含むターゲットをスパッタし
てスパッタ粒子を飛散させ、 前記成膜空間とは異なる空間で、水素原子を含む分子を
励起して励起状態の水素原子を生成し、 生成した励起状態の水素原子を前記成膜空間に導き、 前記スパッタ粒子と励起状態の水素原子とを混合して前
記基板上に堆積させることを特徴とする透明導電膜の成
膜方法。1. A film forming space in which a substrate is disposed, a target containing at least oxygen, indium and tin is sputtered to scatter sputtered particles, and a molecule containing hydrogen atoms is provided in a space different from the film forming space. To generate excited hydrogen atoms, guide the generated excited hydrogen atoms to the film formation space, and mix the sputtered particles and excited hydrogen atoms to deposit them on the substrate. A characteristic method of forming a transparent conductive film.
る空間で水素原子を含む分子のプラズマを発生させるこ
とにより、励起状態の水素原子を生成することを特徴と
する透明導電膜の成膜方法。2. The transparent conductive film according to claim 1, wherein excited hydrogen atoms are generated by generating plasma of molecules containing hydrogen atoms in a space different from the film formation space. Membrane method.
起状態の水素原子とを前記基板の近傍で混合することを
特徴とする透明導電膜の成膜方法。3. The method for forming a transparent conductive film according to claim 1, wherein the sputtered particles and excited hydrogen atoms are mixed in the vicinity of the substrate.
間に対向して配置された基板ホルダおよびターゲットホ
ルダと、前記成膜室にスパッタガスを導入するためのス
パッタガス導入手段とを有するスパッタ装置において、 特定の原子を含む分子を励起して、励起状態の特定の原
子を生成し前記成膜空間に放出する原子生成手段と、前
記特定の原子を含む分子のガスを少なくとも含む原料ガ
スを前記原子生成手段に導入する原料ガス導入手段とを
備えることを特徴とするスパッタ装置。4. A film forming chamber for forming a film forming space, a substrate holder and a target holder arranged to face the film forming space, and a sputtering gas introducing means for introducing a sputtering gas into the film forming chamber. In a sputtering device having: an atom generating unit that excites a molecule containing a specific atom to generate a specific atom in an excited state and release the atom into the film formation space; and a gas of a molecule containing the specific atom. A sputtering apparatus, comprising: a raw material gas introducing means for introducing a raw material gas containing the raw material gas into the atom generating means.
前記成膜空間と連通した空間を形成する原子生成室と、
前記生成室に前記原料ガスのプラズマを発生させるプラ
ズマ生成手段とを有することを特徴とするスパッタ装
置。5. The atom generating means according to claim 4,
An atom generation chamber forming a space communicating with the film formation space,
A sputtering apparatus comprising: a plasma generation unit that generates plasma of the source gas in the generation chamber.
は、前記成膜空間のうち前記基板ホルダの近傍の空間と
連通していることを特徴とするスパッタ装置。6. The sputtering apparatus according to claim 5, wherein the space of the atom generation chamber communicates with a space in the film formation space near the substrate holder.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11857893A JPH06330283A (en) | 1993-05-20 | 1993-05-20 | Film forming apparatus and film formation of transparent conductive film |
Applications Claiming Priority (1)
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JP11857893A JPH06330283A (en) | 1993-05-20 | 1993-05-20 | Film forming apparatus and film formation of transparent conductive film |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06330283A true JPH06330283A (en) | 1994-11-29 |
Family
ID=14740062
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP11857893A Pending JPH06330283A (en) | 1993-05-20 | 1993-05-20 | Film forming apparatus and film formation of transparent conductive film |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH06330283A (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1993
- 1993-05-20 JP JP11857893A patent/JPH06330283A/en active Pending
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JP5236942B2 (en) * | 2005-03-09 | 2013-07-17 | 出光興産株式会社 | Amorphous transparent conductive film, target, and method for producing amorphous transparent conductive film |
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