透明导电膜的成膜方法和成膜装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种透明导电膜的成膜方法，使用含有氧化锌类材料的靶，通过溅射在基板上形成氧化锌类透明导电膜，在含有选自氢气、氧气和水蒸气中的两种或三种的反应性气体气氛中进行上述溅射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及透明导电膜的成膜方法和成膜装置。更具体地说，涉及在平板显示器 (FPD)、触控式面板、太阳能电池、电磁屏蔽、防反射(AR)膜、发光二极管(LED)等光电子学 领域的各种装置中使用的适当的透明导电膜的成膜方法和成膜装置。本申请基于2007年12月28日在日本申请的日本特愿2007-340913号主张优先 权，将其内容合并于此。
技术介绍
一直以来，作为太阳能电池、发光二极管的电极材料，有向氧化铟中添加5 10质 量％的氧化锡而得到的氧化铟锡(ITO)，并被用作透明导电材料。但是，成为ITO的原料的铟(In)为稀有金属，预计以后会因难以得到而导致成本 升高。因此，作为替代ITO的透明导电材料，丰富且廉价的氧化锌(ZnO)类材料受到瞩目 (例如参照专利文献1)。ZnO类材料为η型半导体，其导电性通过仅仅还原ZnO而稍微偏离化学计量组成， 并在ZnO结晶中形成氧空穴来释放自由电子，或者作为杂质添加的B、Al、Ga等进入ZnO晶 格中的Zn离子的位置而形成离子来释放自由电子等表现。ZnO类材料适合于能够对大型基板进行均勻成膜的溅射，在成膜装置中，能够通过 将ITO等In2O3类材料的靶变更为ZnO类材料的靶进行成膜。此外，ZnO类材料不具有如 In2O3类材料那样的绝缘性高的低级氧化物(InO)，在溅射时不易发生异常。专利文献1 日本特开平9-87833号公报以往使用ZnO类材料的透明导电膜虽然透明性不逊色于以往的ITO膜，但是存在 电阻率比ITO膜高的问题。因此，为了将ZnO类透明导电膜的电阻率降低至所期望的值，考虑在溅射时向腔 内导入氢气作为还原气体，在该还原气氛中成膜的方法。然而，在该情况下，虽然得到的透明导电膜的电阻率确实得到降低，但是在其表面 产生了一点点的金属光泽，存在透过率降低的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述课题而提出的，其目的在于，提供使氧化锌类透明导电膜 的电阻率降低，且可以维持对可见光的透明性的透明导电膜的成膜方法和成膜装置。本专利技术人对使用了氧化锌类材料的透明导电膜的成膜方法进行了深入研究。其结 果，本专利技术人发现使用由氧化锌类材料形成的靶，通过溅射法形成氧化锌类透明导电膜时， 在含有选自氢气、氧气和水蒸气中的两种或三种的反应性气体气氛中进行溅射，进而在氢 气的分压(Ph2)与氧气的分压(P02)之比R(PH2/P。2)满足R = PH2/P02 彡 5(1)的条件下进行溅射，则可以使氧化锌类透明导电膜的电阻率降低，而且可以维持对可见光的透明性，至此完成了本专利技术。即，本专利技术的透明导电膜的成膜方法，使用含有氧化锌类材料的靶，通过溅射在基 板上形成氧化锌类透明导电膜，在含有选自氢气、氧气和水蒸气中的两种或三种的反应性 气体气氛中进行所述溅射。该成膜方法中，通过溅射法在基板上形成氧化锌类透明导电膜时，在含有选自氢 气、氧气和水蒸气中的两种或三种的反应性气体气氛中进行溅射。由此，通过溅射法在基板 上形成氧化锌类透明导电膜时的气氛能够成为含有选自氢气、氧气和水蒸气中的两种或者 三种的气氛，即，协调了还原性气体与氧化性气体之比的气氛。由此，如果在该气氛下进行 溅射，则得到的透明导电膜，其氧化锌结晶中的氧空穴的数被控制，成为具有所期望的导电 率的膜，其电阻率也降低，形成所期望的电阻率的值。此外，得到的透明导电膜不产生金属光泽，能够维持对可见光的透明性。进行所述溅射时，在所述气氛中至少含有所述氢气和所述氧气的情况下，所述氢 气的分压(Ph2)与所述氧气的分压(PJ之比R(PH2/PJ可以满足下式(2)。R = PH2/P02 彡 5 (2)进行所述溅射时，可以使施加于所述靶的溅射电压为340V以下。 进行所述溅射时，还可以对所述靶施加在直流电压上叠加高频电压的溅射电压。进行所述溅射时的、所述靶的表面的水平磁场强度的最大值可以为600高斯以上。所述氧化锌类材料可以为掺铝氧化锌或者掺镓氧化锌。本专利技术的透明导电膜的成膜装置，使用含有氧化锌类材料的靶，在与该靶对向配 置的基板上形成氧化锌类透明导电膜，所述成膜装置具备真空容器，该真空容器所具备的 氢气导入设备、氧气导入设备和水蒸气导入设备中的两种以上设备，在所述真空容器内保 持靶的靶保持设备，和对所述靶施加溅射电压的电源。该成膜装置中，真空容器具备氢气导入设备、氧气导入设备和水蒸气导入设备中 的两种以上，由此能够使使用由氧化锌类材料形成的靶，并利用溅射法在基板上形成氧化 锌类透明导电膜时的气氛成为使用氢气导入设备、氧气导入设备和水蒸气导入设备中的两 种以上，从而协调了还原性气体与氧化性气体之比的反应性气体气氛。由此，氧化锌结晶中 的氧空穴的数被控制，从而能够形成电阻率降低、不产生金属光泽、能够维持对可见光的透 明性的氧化锌类透明导电膜。所述电源还可以并用直流电源和高频电源。该成膜装置中，通过并用直流电源和高频电源，能够降低溅射电压。由此，能够形 成晶格整齐的氧化锌类透明导电膜，得到的透明导电膜的电阻率也低。所述靶保持设备还可以具有在所述靶的表面产生强度的最大值为600高斯以上 的水平磁场的磁场产生设备。该成膜装置中，通过在靶保持设备设置在靶的表面产生强度的最大值为600高斯 以上的水平磁场的磁场产生设备，在靶的表面垂直磁场为0 (水平磁场最大)的位置生成高 密度等离子体。由此，能够形成晶格整齐的氧化锌类透明导电膜。通过本专利技术的透明导电膜的成膜方法，在含有选自氢气、氧气和水蒸气中的两种 或三种的反应性气体气氛中进行溅射，从而可以使氧化锌类透明导电膜的电阻率降低，而且可以维持对可见光的透明性。因此，可以容易地形成电阻率低、对可见光的透明性优异的氧化锌类透明导电膜。通过本专利技术的透明导电膜的成膜装置，由于真空容器具备氢气导入设备、氧气导 入设备和水蒸气导入设备中的两种以上，通过对它们进行控制，真空容器内的形成氧化锌 类透明导电膜时的气氛可以成为协调了还原性气体与氧化性气体之比的反应性气体气氛。因此，仅改善以往成膜装置的一部分，就可以形成电阻率低、对可见光的透明性优 异的氧化锌类透明导电膜。附图说明图1为表示本专利技术的第一实施方式的溅射装置的结构简图(俯视图)；图2为表示第一实施方式的溅射装置的成膜室的主要部分的俯视剖面图；图3为表示不加热成膜时的H2O气体(水蒸气)的效果的图；图4为表示基板温度为250°C的加热成膜时的H2O气体(水蒸气)的效果的图；图5为表示在基板温度为250°C的加热成膜中，同时导吐气与02气时的效果的图；图6为表示在基板温度为250°C的加热成膜中，同时导吐气与02气时的效果的图；图7为表示不加热成膜时的H2气的效果的图；图8为表示本专利技术的第二实施方式的往复(〃、”一6”、式磁控溅射装置的 成膜室的主要部分的剖视图。符号说明1溅射装置2装入/取出室3成膜室4粗抽排气设备5基板托盘6基板7革巴11加热器12阴极13高真空排气设备14电源15气体导入设备15a溅射气体导入设备15b氢气导入设备15c氧气导入设备15d水蒸气导入设备21磁控溅射装置22溅射阴极机构23背面板24磁路24a、24b 磁路单元25 托架26第一磁铁27第二磁铁28 磁轭29磁力线30垂直磁场为0的位置具体实施例方式对本专利技术的透明导电膜的成膜方法和成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透明导电膜的成膜方法，使用含有氧化锌类材料的靶，通过溅射在基板上形成氧化锌类透明导电膜，在含有选自氢气、氧气和水蒸气中的两种或三种的反应性气体气氛中进行所述溅射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥明久，石桥晓，
申请(专利权)人：株式会社爱发科，
类型：发明
国别省市：JP[日本]