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酸化物薄膜の低ダメージ高速堆積技術の開発とメカニズムの解明

氧化物薄膜低损伤高速沉积技术的开发及机理阐明

基本信息

批准号：
21K04887
负责人：
安田洋司
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo Polytechnic University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は酸化物薄膜の高速・低ダメージ堆積技術の確立を目指すことである。特に酸化タングステン（WO3）膜のように昇華性の高い薄膜材料や透明導電膜に使用される酸化インジウムスズ膜（ITO膜）について研究を進めている。酸化タングステン膜については、通常のスパッタでは数百Vを印加してスパッタが行われるが、本研究では大電力パルススパッタリング（HiPIMS）法を試みて通常よりも遥かに高い電圧（～1000V）で通常のスパッタ放出プロセスに加え金属が局所的に蒸発して放出されるような昇華的なスパッタされるのではないかと考えている。その一方で、酸化タングステンを金属ターゲットを用いてスパッタする場合、金属ターゲットから放出されたスパッタ粒子と真空装置内に導入された反応性ガス(O2ガス)とを基板上で反応させ堆積する反応性スパッタが一般的である。しかし、通常のマグネトロンスパッタ法ではターゲット表面が酸化され生成される酸素負イオンが大きなエネルギーで基板に入射し膜に大きなダメージを与える。特に酸化タングステン膜では酸素負イオンによる衝撃が大きい部分で酸素の脱離が考えられ透明度が低下することがわかっている。基板への酸素負イオンの衝撃を弱めるためガス圧を通常のスパッタ(～30ｍTorr)よりも高くすることで、ターゲットから基板へ酸素負イオンが移動する過程でサーマライゼーション効果によって、基板に与えるダメージが低減されることがわかった。ITOについては、PET基板等への実装も視野に入れており室温成膜したITO薄膜の膜厚が透明アンテナ特性に与える影響を評価した。その結果、400 nmの膜ではシート抵抗が25Ω/sq、放射効率が約38％だったのに対し、2000 nmの膜ではそれぞれ10Ω/sq及び63.4％と大きく向上することが示された。

The purpose of this study is to establish a high-speed and low-temperature deposition technology for acid films. The research of acid film (ITO film) in the field of sublimation of WO3 film and transparent conductive film In this study, we tried the HiPIMS method for high voltage (~1000V), high voltage (~1000V) and high voltage (~1000V). In the case of metal particles being emitted from a substrate, the metal particles are introduced into a vacuum device, and the metal particles are deposited on the substrate. In general, the production process is to produce acid on the surface of the substrate. The acid content of the film is reduced due to the impact of the acid on the film. The impact of the substrate's acidity is weak, and the pressure is usually high (~30mTorr). The substrate's acidity is low. ITO thin films, PET substrates, etc., are formed at room temperature. The film thickness and transparency characteristics of ITO thin films are evaluated. As a result, the 400 nm film has a resistance of 25Ω/sq and an emissivity of about 38%. The 2000 nm film has a resistance of 10Ω/sq and a emissivity of about 63.4%.