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SPUTTERING DEVICE

Patent code P130008544
File No. PA22-072
Posted date Feb 18, 2013
Application number P2011-033994
Publication number P2012-172180A
Patent number P5669198
Date of filing Feb 18, 2011
Date of publication of application Sep 10, 2012
Date of registration Dec 26, 2014
Inventor
  • (In Japanese)草野 英二
Applicant
  • (In Japanese)学校法人金沢工業大学
Title SPUTTERING DEVICE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sputtering device capable of making a metal sulfide, metal selenide or metal telluride thin film on a substrate or a base material with a large area at room temperature.
SOLUTION: The sputtering device 10 includes a substrate 20, at least one cathode 40, and at least one target 50 arranged near the cathode inside a chamber, and has a separation plate 60 for partitioning a space partially surrounded by the substrate and the target and the other space inside the chamber, and a heating means 70 for heating the separation plate. Components in a thin film deposited on the substrate are prevented from evaporating again and spreading inside the chamber by the separation plate, the vapor of the components which have evaporated again is prevented from adhering to the separation plate by heating the separation plate by the heating means further, and a vapor pressure is maintained in a high state.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2011033994thum.jpg
State of application right Registered
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