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スパッタリング装置

国内特許コード P130008544
整理番号 PA22-072
掲載日 2013年2月18日
出願番号 特願2011-033994
公開番号 特開2012-172180
登録番号 特許第5669198号
出願日 平成23年2月18日(2011.2.18)
公開日 平成24年9月10日(2012.9.10)
登録日 平成26年12月26日(2014.12.26)
発明者
  • 草野 英二
出願人
  • 学校法人金沢工業大学
発明の名称 スパッタリング装置
発明の概要 【課題】大面積かつ室温の基板あるいは基材に金属硫化物、金属セレン化物もしくは金属テルル化物薄膜を作製できるスパッタリング装置を提供する。
【解決手段】スパッタリング装置10が基板20と、少なくとも一つの陰極40と、当該陰極の近傍に配置する少なくとも一つのターゲット50をチャンバー内に備え、チャンバー内において、基板とターゲットによりその一部が囲まれる空間と他の空間を仕切るための分離板60と、当該分離板を加熱する加熱手段70を備える。分離板により基板上に堆積した薄膜中の成分が再蒸発してチャンバー内に拡散することを防止し、更に分離板を加熱手段で加熱することで、再蒸発した成分の蒸気が分離板に凝着することを防止し、蒸気圧を高い状態で維持する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


スパッタリング装置は真空チャンバー内において、薄膜として作製したい金属を含有するターゲットに対して高いエネルギーを持つ粒子を衝突(スパッタ)させることにより当該金属粒子を成膜雰囲気中に蒸発させ、これを基板上に堆積させて薄膜を作製する装置である。
スパッタリング装置を用いて2種以上の金属元素を含む薄膜を基板上に作製する場合、ターゲットとしてはこれら金属の合金又は混合物(混合焼結体)を用いたり、あるいは陰極と金属とを一対のユニットにして、複数のユニットを並べて構成したターゲットを用いている。



例えば、特許文献1には2つのターゲットの間に、基板の搬送方向に対向するシールドを設けることで、スパッタにより蒸発させた金属粒子がチャンバー内に拡散して薄膜の品質低下を招くことを防止するスパッタリング装置が開示されている。
ところで、近年、太陽電池の光吸収層(光電変換層)の材料として従来のシリコンに代わり、直接遷移型の半導体である金属硫化物、金属セレン化物及び金属テルル化物が注目されている。
例えば銅(Cu)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、セレン(Se)からなるCIGSと呼ばれるカルコパイライト(黄銅鉱)系の材料は一般的な結晶シリコンよりも光の吸収率が高く、15%以上の高い光電変換効率を達成できることが知られている。
他にもCu(In,Ga)(Se,S)2、CuInS2などがそれぞれCIGSS、CIS薄膜として知られており、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、錫(Sn)、硫黄(S)からなるCZTS薄膜や、カドミウム(Cd)とテルル(Te)からなるCdTe薄膜も注目されている。

産業上の利用分野


本発明はスパッタリング装置に関し、特に基板に金属硫化物、金属セレン化物もしくは金属テルル化物薄膜を形成できるスパッタリング装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
基板と、少なくとも一つの陰極と、当該陰極の近傍に配置する少なくとも一つのターゲットをチャンバー内に備えるスパッタリング装置であって、
前記チャンバー内において、前記基板と前記ターゲットによりその一部が囲まれる空間と他の空間を仕切るための分離板と、当該分離板を加熱する加熱手段を備えており、
基板上に作製もしくは堆積する薄膜の化学量論的組成比より大きな割合の硫黄、セレンもしくはテルル、またはこれらのうち2種以上を含む混合物を前記ターゲット中に含むことを特徴とするスパッタリング装置。


【請求項2】
基板と、少なくとも一つの陰極と、当該陰極の近傍に配置する少なくとも一つのターゲットをチャンバー内に備えるスパッタリング装置であって、
前記チャンバー内において、前記基板と前記ターゲットによりその一部が囲まれる空間と他の空間を仕切るための分離板と、当該分離板を加熱する加熱手段を備えており、
基板上に作製もしくは堆積する薄膜の化学量論的組成比よりも多くの金属硫化物、金属セレン化物もしくは金属テルル化物、またはこれらのうち2種以上を含む混合物を前記ターゲット中に含むことを特徴とするスパッタリング装置。


【請求項3】
前記基板と前記ターゲットによりその一部が囲まれる空間に硫黄、セレンもしくはテルル、またはこれらのうち2種以上を含む混合物を固体又は気体の状態で供給する供給手段を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のスパッタリング装置。


【請求項4】
反応性ガスとして硫化水素、セレン化水素もしくはテルル化水素、またはこれらのうち2種以上を含む混合物を含むガスを使用することを特徴とする請求項2に記載のスパッタリング装置。
産業区分
  • 表面処理
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011033994thum.jpg
出願権利状態 登録
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