濺射裝置、薄膜形成方法以及場效應電晶體的製造方法
2023-05-26 14:22:01
專利名稱：濺射裝置、薄膜形成方法以及場效應電晶體的製造方法
技術領域：
本發明涉及在基板上形成薄膜的濺射裝置、使用該濺射裝置的薄膜形成方法以及場效應電晶體的製造方法。
背景技術：
現有技術中，在基板上形成薄膜的工序中一般使用濺射裝置。濺射裝置具有濺射靶(下面也會稱為「靶」)與等離子體產生裝置，其中，濺射靶配置在真空槽的內部，等離子體產生裝置用於使濺射靶的表面附近產生等離子體。在濺射裝置中，用等離子體中的離子對濺射靶的表面進行轟擊，使從該濺射靶上被激起的粒子(濺射粒子)澱積在基板上從而形成薄膜(例如，參照專利文獻1)。
現有技術文獻 專利文獻 專利文獻1 日本發明專利公開公報特開2007-39712號
發明內容
通過濺射法形成的薄膜(下面稱為濺鍍膜)，由於從濺射靶飛來的粒子以較高的能量入射到基板的表面，因而，與通過真空蒸鍍法等形成的薄膜相比，薄膜與基板之間的緊密性(貼合性)較好。然而，用於形成濺鍍膜的襯底層(襯底膜或者襯底基板)和入射的濺射粒子之間的碰撞會使襯底層容易受到損傷。例如，在用濺射法形成薄膜電晶體的活性層時，由於襯底層受到損傷而有時不能獲得所期望的特性。
有鑑於此，本發明的目的在於提供能夠降低襯底層受到的損傷的濺射裝置、薄膜形成方法以及場效應電晶體的製造方法。
解決技術問題的技術方案 本發明一個實施方式的濺射裝置用於使基板的被處理面上形成薄膜，具有真空槽、支承部、濺射靶、等離子體產生機構。
真空槽能夠維持在真空狀態。
支承部配置在所述真空槽的內部，用於支承所述基板。
濺射靶平行於被所述支承部支承的所述基板的被處理面配置且具有濺射面。
等離子體產生機構用於產生等離子體，該等離子體對所述濺射面進行轟擊而使該濺射面上形成有濺射粒子射出的濺射區域，並且，該等離子體產生機構使所述濺射區域在與所述被處理面相正對著的第1位置以及不與所述被處理面相正對著(斜對著)的第2位置間移動。
本發明一個實施方式的薄膜形成方法為； 將具有被處理面的基板配置在真空槽內， 產生用於轟擊濺射靶的等離子體， 使所述濺射靶的濺射區域在不與所述被處理面相正對著的第1位置以及與所述被處理面相正對著的第2位置間移動。
本發明一個實施方式的場效應電晶體的製造方法為； 在基板上形成柵極絕緣膜， 將所述基板配置在真空槽的內部，該真空槽配置有具有h-Ga-Si-O系組分的濺射靶， 產生用於轟擊所述濺射靶的等離子體， 使使所述濺射靶的濺射區域在不與所述被處理面相正對著的第1位置以及與所述被處理面相正對著的第2位置間移動，在所述柵極絕緣膜上形成活性層。
圖1為表示第1實施方式的真空處理裝置的俯視圖； 圖2為表示保持機構的俯視圖； 圖3為表示第1濺射室的俯視圖； 圖4為表示濺射處理的形態的示意圖； 圖5為表示基板處理過程的流程圖； 圖6為表示實驗中所使用的濺射裝置的附圖； 圖7為表示由實驗而得到的薄膜的膜厚分布的附圖； 圖8為為了說明濺射粒子的入射角的附圖； 圖9為表示由使用而得到的薄膜的成膜速度的附圖； 圖10為表示實驗中所製造出的薄膜電晶體的各試樣在200°C條件下進行退火處理時的開路電流特性以及閉路電流特性的附圖； 圖11為表示實驗中所製造出的薄膜電晶體的各試樣在400°C條件下進行退火處理時的開路電流特性以及閉路電流特性的附圖； 圖12為表示第2實施方式的第1濺射室的俯視圖。
具體實施例方式本發明一個實施方式的濺射裝置用於使基板的被處理面上形成薄膜，具有真空槽、支承部、濺射靶、等離子體產生機構。
真空槽能夠維持在真空狀態。
支承部配置在所述真空槽的內部，用於支承所述基板。
濺射靶平行於被所述支承部支承的所述基板的被處理面配置且具有濺射面。
等離子體產生機構用於產生等離子體，該等離子體對濺射面進行轟擊而使該濺射面上形成有濺射粒子射出的濺射區域，並且，該等離子體產生機構使濺射區域在不與被處理面相正對著(即濺射區域位於被處理面外側)的第1位置以及與被處理面相正對著的第 2位置間移動。
上述濺射裝置通過使濺射區域產生移動從而改變濺射粒子相對於基板的被處理面的入射角。從第1位置斜向入射到基板的被處理面上的濺射粒子比垂直入射的濺射粒子的入射能量(單位面積上的入射粒子數)低，所以對襯底層的損傷也小。之後，由從第2位置垂直入射的濺射粒子進行成膜處理，從而，既不會對襯底層產生較大損傷有能夠保持較高的成膜速度。
上述等離子體產生機構可以包含用於在上述濺射靶的上述濺射面的一側有磁場產生的磁體，該磁體能夠相對於上述支承部移動。
上述等離子體產生機構通過由磁體產生的磁場來控制等離子體的密度(磁控濺射)。在磁控濺射處理中，被轟擊而產生濺射的區域(濺射區域)是濺射靶的表面的一部分。通過使磁體移動，從而使濺射區域產生移動，從而能夠控制濺射粒子相對於被處理面的入射方向。
上述濺射面可以具有不與上述被處理面相正對著(斜對著)的第1區域以及與上述被處理面相正對著的第2區域，上述磁體在上述第1區域與第2區域之間移動。
濺射面上的第1區域即位於被處理面的斜向上的區域為濺射區域時，能夠使濺射粒子從斜向入射到被處理面上(入射方向為斜向)。另外，使第2區域即位於被處理面垂直方向上的區域為濺射區域時，能夠使濺射粒子垂直入射到被處理面上(入射方向為垂直方向)° 上述濺射靶可以與上述磁體共同移動。
通過使濺射靶可以與磁體共同移動，從被處理面的角度來看，相當於濺射區域相對於被處理面的方向是受控制的。
本發明一個實施方式的薄膜形成方法為； 將具有被處理面的基板配置在真空槽內， 產生用於轟擊濺射靶的等離子體， 使所述濺射靶的濺射區域在不與所述被處理面相正對著的第1位置以及與所述被處理面相正對著的第2位置間移動。
本發明一個實施方式的場效應電晶體的製造方法為； 在基板上形成柵極絕緣膜， 將所述基板配置在真空槽的內部，該真空槽配置有具有h-Ga-Si-O系組分的濺射靶， 產生用於轟擊所述濺射靶的等離子體， 使所述濺射靶的濺射區域在不與所述被處理面相正對著的第1位置以及與所述被處理面相正對著的第2位置間移動，由此在所述柵極絕緣膜上形成活性層。
採用這樣的場效應電晶體的製造方法，能夠在通過濺射處理而形成活性層時，控制入射粒子的入射能量來保護容易因粒子入射而受到損傷的柵極絕緣膜。
下面參照附圖對本發明的具體實施方式
進行說明。
下面說明本發明具體實施方式
的真空處理裝置100。
圖1為真空處理裝置100的俯視示意圖。
真空處理裝置100為對例如顯示器中使用的玻璃基板(下面僅稱為基板)10進行處理的裝置。作為這樣的真空處理裝置100，較典型的例如有，用於製造具有底柵型電晶體結構的場效應電晶體的一部分(承擔一部分工序)的裝置。
真空處理裝置100具有組合式處理單元50、直列式(串聯)處理單元60以及姿勢 (狀態)變換室70。這些腔室形成在真空槽或者由多個部件組合而成的真空槽的內部。
組合式處理單元50具有多個使基板10大致上處於水平狀態而對該基板10進行處理的臥式處理室。作為一種典型的例子，組合式處理室50包括裝料室51、傳送室53、多個 CVD(Chemical Vapor Deposition)室 52。
裝料室51的內部可以在大氣壓狀態與真空狀態之間切換，基板10從真空處理裝置100的外部裝入裝料室51的內部，並且，也用於將基板10取出到外部。傳送室53具有傳送機械手(未圖示)。各CVD室52分別與傳送室53連接，用於對基板10進行CVD處理。 傳送室53的傳送機械手將基板10裝入裝料室51、各CVD室52以及後述的狀態變換室70， 或者從這些腔室中取出基板10。
CVD室52的典型作用是形成場效應電晶體的柵極絕緣膜。
這些傳送室53與CVD室52內能夠維持在規定的真空度。
狀態變換室70用於將基板10的狀態(姿勢)從水平狀態變換為豎直狀態或者從豎直狀態變換為水平狀態。例如，如圖2所示，在狀態變換室70內設有用於保持基板10的保持機構71，保持機構71能夠以轉軸72為中心旋轉。保持機構71利用機械卡盤或者真空卡盤(Vacuum Chuck)等保持住基板10。狀態變換室70能夠維持在與傳送室53大致相同的真空度。
在保持機構71的兩端部連接著驅動機構(未圖示)，由該驅動機構驅動保持機構 71而使其旋轉。
除了 CVD室52、狀態變換室70之外，組合式處理單元50還可以設置與傳送室53 連接的加熱室或者進行其他處理的腔室。
直列式處理單元60包括第1濺射室61 (真空槽)、第2濺射室62以及過渡過渡室 63，使基板10大致上處於豎直立起的狀態而對該基板10進行處理。
作為一個典型的例子，在第1濺射室61中如下所述地在基板10上形成具有 In-Ga-Zn-O系組分的薄膜(下面僅稱為IGZO膜)。在第2濺射室62中在該IGZO膜上形成阻擋層形成膜。IGZO膜構成場效應電晶體的活性層。阻擋層形成膜具有蝕刻保護層的功能，在構成源極與漏極的金屬膜的圖案形成(圖形繪製)工序中以及將IGZO膜的不需要區域蝕刻除去的工序中，保護IGZO膜的溝道區域不受蝕刻劑的侵蝕。
第1濺射室61具有濺射靶Tc，該濺射靶Tc含有用於形成IGZO膜的靶材。第2濺射室62具有一個濺射靶Ts，該濺射靶Ts含有用於形成阻擋層形成膜的靶材。
如下所述，第1濺射室61構成為傳送式濺射成膜裝置，而第2濺射室62可以構成為固定式濺射成膜裝置，也可以構成為移動式濺射成膜裝置。
在第1濺射室61、第2濺射室62以及過渡室63內具有，例如由去路64與迴路65 構成的兩條用於傳送基板10的傳送通路，在傳送通路中設有將基板10支承在豎直狀態或者稍稍偏離豎直狀態的支承機構(未圖示)。由傳送輥、齒條與小齒輪等的機構對由上述支承機構支承的基板10進行傳送。
在各腔室之間設有閘閥M，這些閘閥M分別獨立地被進行開閉控制。
過渡室63連接在狀態變換室70與第2濺射室62之間，起到狀態變換室70與第2 濺射室62各自的真空壓力環境的緩衝區域的作用。例如，在將設置於狀態變換室70與過渡室63之間的間閥M打開時，過渡室63的真空度被控制到與狀態變換室70具有大致相同的壓力的真空度。另外，在將設置於過渡室63與第2濺射室62之間的閘閥M打開時， 過渡室61的真空度被控制到與第2濺射室62具有大致相同的壓力的真空度。
在CVD室52中，有時會使用清洗氣體等的特殊氣體對腔室內進行清洗。例如，在 CVD室由立式的裝置構成的情況下，如上述的第2濺射室62中那樣，在立式的處理裝置中設有特有的支承機構與傳送機構，而這些機構有可能會被特殊氣體腐蝕。但是，在本實施方式中，CVD室52由臥式的裝置構成，因而能夠解決(避免)這樣的問題。
在濺射裝置以臥式的形式構成時，若濺射靶配置在基板上方，則附著在濺射靶周圍的靶材會落到基板上而對基板10造成汙染。相反地，若濺射靶被配置在基板的下方，在基板的周圍配置有遮護板，遮護板上附著的靶材會落到電極上從而對電極造成汙染。這些汙染有可能會使處理過程中產生異常放電的現象。然而，在本實施方式中，將第2濺射室62 以立式處理室的形式構成，因而能夠解決(避免)這些問題。
接下來對第1濺射室61的具體結構進行說明。圖3為第1濺射室61的俯視示意圖。
如上所述，第1濺射室61內具有濺射靶Tc。濺射靶Tc包括靶材80、襯板82、磁體 83。第1濺射室61連接著未圖示的處理氣體導入管，通過該處理氣體導入管氬氣等的濺射處理用氣體以及氧氣等的反應氣體被導入到第1濺射室61中。
靶材80由作為成膜原材料的鑄錠或者燒結體構成。在本實施方式中，由含有 In-Ga-Zn-O組分的合金鑄錠或者燒結體材料構成。靶材80被轟擊而產生濺射的濺射面平行於基板10的被處理面。靶材80所具有的面積比基板10大。從而，靶材80的濺射面具有正對著基板10的區域(第2區域)以及不正對著基板10的區域(第1區域)。在靶材 80上，將產生濺射的區域(具體將在下面敘述)稱為濺射區域80a。
襯板82構成為連接著未圖示的交流電源(包括高頻電源)或者直流電源的電極。 襯板82可以具有內部供冷卻水等的冷媒循環的冷卻機構。襯板82安裝在靶材80的背面 (與濺射面相反的面)。
磁體83由永磁體與支架的組合體構成，用於在靶材80的表面(濺射面)的附近產生規定的磁場84。磁體83安裝在靶材80的背面(與濺射面相反的面)側。由未圖示的驅動機構使該磁體83能夠在平行於靶材80的濺射面(同時還平行於基板10的被處理面)的一個方向上移動。
在按照如上所述而構成的濺射靶Tc中，由包含上述電源、襯板82、磁體83、上述處理氣體導入管等的等離子體產生機構使第1濺射室61內產生等離子體。具體而言，對襯板82施加規定的交流電或直流電，則在靶材80的濺射面的附近產生濺射用氣體的等離子體。並且，由等離子體中的離子對靶材80的濺射面進行轟擊而其產生濺射(形成濺射區域 80a)。另外，由磁體83使靶材表面處形成磁場，由該磁場生成高密度等離子體(磁控管放電)，使等離子體的密度分布對應於磁場分布。通過控制等離子體的密度，從而並不是使整個濺射面均一地產生濺射，而是使濺射的產生僅限定在濺射區域80a。濺射區域80a依賴於磁體83的位置，隨著該磁體83的移動而移動。
如圖3所示，由濺射區域80a產生的濺射粒子從濺射區域80a在角度範圍S內向外射出。該角度範圍由等離子體的形成條件等控制。濺射粒子包括從濺射區域80a垂直飛出(逸出)的粒子以及從靶材80的表面斜向飛出(逸出)的粒子。從靶材80飛出的濺射粒子澱積在基板10的被處理面上從而形成薄膜。
在第1濺射室61中配置基板10，該基板10由具有支承板91與固定機構(夾緊
7機構)92的支承機構93支承，在成膜時使該基板10靜止(被固定)在迴路65上的規定位置。固定機構92對支承在支承板91的支承區域上的基板10的周緣部進行保持(固定)。
下面對磁體83與基板10的配置關係進行說明。
在濺射開始的那一刻，磁體83被配置在第1位置。該第1位置為磁體83隔著靶材80且不與基板10相正對著(斜對著)的位置，換言之即相當於靶材80的濺射面的不與基板10相正對著的區域的背面。隨著濺射處理的進行，磁體83被驅動機構驅動從而移動至與基板10相正對著的位置即第2位置(具體將在下面敘述)。
下面對按照如上所述而構成的真空處理裝置100中對基板100進行處理的處理過程進行說明。圖5為表示該過程的流程圖。
傳送室53、CVD室52、狀態變換室70、過渡室63、第1濺射室61以及第2濺射室 62分別維持在規定的真空狀態。首先，將基板10裝入裝料室51 (步驟101)。之後，該基板 10通過傳送室53而被送入CVD室52，通過CVD處理從而在基板10上形成規定的膜(例如柵極絕緣膜)(步驟10 。進行CVD處理後，基板10通過傳送室53被送入狀態變換室70， 在狀態變換室70中從水平狀態被變換為豎直狀態(步驟103)。
變為豎直狀態的基板10通過過渡室63被送入濺射室，並經由去路64送至第1濺射室61的端部。之後，基板10經由迴路64、在第1濺射室61中被停止，再按照如下所述地被進行濺射處理，從而，在基板10的表面形成IGZO膜(例如)(步驟104)。
參照圖3，基板10由支承機構被傳送至第1濺射室61內，在與濺射靶Tc相正對著的位置停止。在第1濺射室61內被分別導入規定流量的濺射用氣體(氬氣與氧氣等)。 如上所述地，對該濺射用氣體施加電場與磁場，濺射處理開始。
圖4為表示濺射處理的具體形態的附圖。
濺射處理按照圖4中(A)、⑶、(C)的順序進行。圖4中的㈧表示的是，在濺射處理的開始階段，磁體83被配置在不與基板10相正對著的第1位置。在靶材80的濺射面上，於磁體83的附近產生濺射區域80a。從濺射區域80a射出的濺射粒子以一定的角度擴散而到達基板10的被處理面並澱積在該被處理面上。在這一階段中，到達被處理面的濺射粒子為從濺射區域80a向相對於濺射面的斜向射出的濺射粒子。由於濺射區域80a並不正對著基板10，所以從濺射面垂直方向射出的濺射粒子不會到達被處理面。
濺射粒子斜向入射到基板10的處理面的靠近濺射區域80a的部分區域從而形成膜，之後，如圖4中(B)所示，磁體83被驅動機構驅動從而產生移動，從不與基板10相正對著的第1位置移動至與基板10相正對著的第2位置。另外，在該移動的過程中，濺射處理也在進行(被施加著電場以及磁場)。此時，濺射區域80a也與磁體83—起移動，移動至濺射面的與基板10相正對著的位置。從而，從濺射區域80a射出的、相對於濺射面斜向以及垂直射出的濺射粒子到達基板10的被處理面。此時，斜向射出的濺射粒子的一部分到達被處理面上的尚未成膜區域(新的、未經處理的區域)。另一方面，垂直射出的濺射粒子到達已經在圖4的(A)所示的階段中成膜的區域。
由垂直射出的濺射粒子形成具有規定膜厚的膜，則如圖4中(B)所示，磁體83進一步移動，在圖4中(B)所示的階段中，在由斜向射出的濺射粒子形成的膜上由垂直射出的濺射粒子進一步進行成膜處理。之後，磁體83繼續移動，對基板10的被處理面的整個區域進行成膜處理。磁體83的移動為連續的，然而也可以為階段性的(移動與停止相反覆)。
按照上述，基板10的被處理面首先由從濺射區域80a斜向射出的濺射粒子進行成膜處理，之後由垂直射出的濺射粒子進行成膜處理。與垂直射出的情況相比，斜向射出的濺射粒子到達單位面積的被處理面上的數量較少，因而被處理面受到的單位面積上的入射能也較小，被處理面受到的損傷也較小。另一方面，由於斜向射出的濺射粒子的粒子數較少， 所以成膜速度也較慢，但是，通過後續的垂直射出的粒子使得整體的成膜速度並不會很低。 垂直射出的濺射粒子僅到達被處理面的已經經歷過成膜處理的區域，因而，已經形成的膜起到了緩衝部分的作用，從而使損傷不會延及被處理面。
在本實施方式的濺射處理工序中，通過磁體83的移動，使基板10的被處理面的任何區域都經過上述工序而被進行成膜處理，因此，被處理面受到的損傷較小，並且能夠維持較高的成膜速度。
在第1濺射室61中形成IGZO膜的基板10與支承板91 一起被傳送至第2濺射室 62。在第2濺射室62中形成例如由氧化矽模構成的阻擋層(步驟104)。
在第2濺射室62中進行的成膜處理與第1濺射室61中進行的成膜處理相同，採用使基板10在第2濺射室62中停止而進行成膜處理的固定式成膜方式。然而，並不僅限於此，也可以採用在基板10通過第2濺射室62的過程中進行成膜的移動式成膜方式。
在濺射處理後，基板10通過過渡室63被傳送至狀態變換室70，該基板10的狀態被從豎直狀態變換為水平狀態(步驟10幻。之後，通過傳送室53以及裝料室51，基板10 被取出到真空處理裝置100的外部(步驟106)。
如上，根據本實施方式所述，在一個真空處理裝置100的內部，使基板10不會暴露在大氣環境中而連續地進行CVD成膜以及濺射成膜處理，從而能夠提高生產效率。此外，能夠防止大氣中的水分與灰塵附著在基板10上，從而能夠提高膜的質量。
另外，如上所述，通過以入射能量較低的狀態形成初期的IGZO膜，從而能夠減低對襯底層即柵極絕緣膜的損傷，因而能夠製造出性能較高的場效應電晶體。
(第2實施方式) 下面對第2實施方式的真空處理裝置進行說明。
在以下的說明中，對與上述實施方式具有相同的結構的部分簡略地進行說明。
圖12為表示第2實施方式的第1濺射室261的示意性的俯視圖。
與第1實施方式的真空處理裝置100不同，本實施方式的真空處理裝置具有與磁體283共同移動的靶材板觀1。
真空處理裝置的第1濺射室261具有濺射靶Td。濺射靶Td能夠相對於成膜對象物即基板210移動，特別是能夠移動至使靶材板281不與基板210相正對著的位置。
濺射靶Td包括靶材板、襯板觀2、磁體觀3。
本實施方式的濺射靶Td能夠相對於成膜對象物即基板201移動。
靶材板281平行於基板210的被處理面地被安裝。通過濺射靶Td的移動，能夠使靶材板281位於與基板210相正對著的位置或者不與基板210相正對著的位置。因此，靶材板觀1的尺寸比基板210的尺寸小。靶材板的濺射面的被轟擊而產生濺射的區域(具體將在後面敘述)稱為濺射區域^0a。
襯板282安裝在靶材板的背面(處於濺射面相反側的面)。
磁體283配置在襯板282的背面一側(與靶材280相反的一側)。與第1實施方式的磁體83不同，磁體283不用相對於靶材板281與襯板282移動，因而可以使磁體283相對於它們是固定的。另外，也可以不將磁體觀3固定在襯板282上，而是由不同於襯板觀2 的部件帶動該磁體283使其移動。
濺射靶Td由未圖示的驅動機構使其相對於基板210在平行於靶材板的濺射面的方向上移動。濺射靶Td能夠移動至使靶材板281不與基板210相正對著的第1位置以及使靶材板281與基板210相正對著的第2位置。
下面對在具有如上結構的真空處理裝置中進行的濺射處理進行說明。
與第1實施方式的濺射處理相同，由施加的電場與磁場使濺射處理用氣體等離子化。靶材板281上的濺射區域^Oa不會在靶材板281上產生移動而是固定在某一位置。另外，通過改變磁場強度等濺射處理條件能夠改變濺射區域的大小以及形狀等。
在濺射處理開始的那一時刻，濺射靶Td處於使其靶材板281不與基板210相正對著的位置。因此，從板材板觀1的濺射區域^Oa射出的濺射粒子中，只有相對於濺射面斜向射出的濺射粒子會到達基板210的被處理面，而垂直射出的濺射粒子不會到達被處理面。濺射靶Td的移動與靶材板的濺射同時進行。
從而，在被處理面上，已經由從斜向入射的濺射粒子而形成了薄膜的區域由垂直入射的濺射粒子進一步地進行成膜處理，另外，未經成膜處理的區域由從斜向入射的濺射粒子進行成膜處理。濺射靶Td連續或者間歇性地移動，使基板210的整個被處理面皆由濺射粒子進行成膜處理。
從而，如上所述地，給被處理面帶來的損傷較小，並維持較高的成膜速度進行成膜處理。
下面所要說明的是，從靶材的濺射面斜向射出的濺射粒子與垂直射出的濺射粒子所進行的成膜處理的成膜速度以及給襯底層所帶來的損傷的差別。
圖6為說明本發明的發明人所進行的實驗的濺射裝置的結構圖。該濺射裝置具有兩個濺射陰極Tl與T2，該兩個濺射陰極Tl與T2分別具有靶材11、襯板12、磁體13.各濺射陰極Tl與T2的襯板12分別與交流電源14的電極連接。靶材11使用的是具有h-Ga-Si-O 組分的靶材。
將基板對著這兩個濺射陰極Tl與T2地配置，在該基板的表面上形成有作為柵極絕緣膜的氧化矽膜。濺射陰極與基板之間的距離(距離TS)為沈0!11111。基板的中心與濺射陰極Tl與T2中間的中間點(A點)對齊。從A點到各靶材11的中心(B點)的距離為 100mm。真空槽內部維持在減壓的氬環境下(流量230sCCm、分壓0. 74 )，對該真空槽內部導入規定流量的氧氣，在各濺射陰極Tl與T2間施加交流電(0. 6kff)從而形成等離子體15， 並由該等離子體15使各靶材11產生濺射。
圖7所示為以A點為原點對基板上的各位置的膜厚進行測量所得到的測量結果。 關於膜厚的表示，以A點的膜厚為1而對其他各點的膜厚進行換算。基板溫度為室溫。C點為距A點250mm處位置的點，從濺射陰極T2的磁體13的外周緣到該C點的距離為82. 5mm。 圖中「 」表示氧氣的導入量為Isccm(分壓0.004Pa)時的膜厚，「 ■」表示氧氣的導入量為kccm(分壓0. 02Pa)時的膜厚，「Δ」表示氧氣的導入量為2kccm(分壓0. 08Pa)時的膜厚，「 」表示氧氣的導入量為50sCCm(分壓0. 14Pa)時的膜厚。
如圖7所示，從兩個濺射陰極Tl與T2射出的濺射粒子所到達的A點的膜厚最大，遠離A點則膜厚逐漸減小。在C點，由於是從濺射陰極T2斜向射出的濺射粒子所澱積的區域，因而比從濺射陰極T2垂直方向射出的濺射粒子的澱積區域(B點)的膜厚小。如圖8 所示，該C點處的濺射粒子的入射角θ為72. 39°。
圖9為表示在A點、B點以及C點測量的導入分壓與成膜速度的關係的附圖。可知，成膜速度與成膜位置無關，而氧氣分壓(氧氣導入量)越高則成膜速度越低。
在上述A與C各點處，氧氣分壓不同，分別製造出以形成的IGZO膜為活性層的薄膜電晶體。將各電晶體的試樣在大氣環境下以200°C加熱15分鐘，從而對活性層進行退火處理。並且，針對各試樣測量開路電流特性與閉路電流特性。其結果如圖10所示。圖中縱軸表示開路電流或者閉路電流，橫軸表示IGZO膜形成時的氧氣分壓。作為參照，圖中還示出了由RF濺射法以通過式成膜方式形成IGZO膜的電晶體的試樣的電晶體特性。在圖10 中，「Δ」表示C點的閉路電流，「▲」表示C點的開路電流，「 」表示A點的閉路電流，「 」 表示A點的開路電流，「〇」表示參照用試樣的閉路電流，「 」表示參照用試樣的閉路電流。
根據圖10的結果可知，對於各試樣而言，氧氣分壓增加則開路電流降低。這應該是因為形成的膜中的氧濃度增加使得活性層的導電性降低。另外，比較A點與C點的試樣可知，A點的試樣比C點的開路電流低。這應該是因為，在形成活性層(IGZ0膜)時，由於濺射粒子的轟擊(碰撞)而使襯底膜(柵極絕緣膜)受到的損傷較大，從而不能保證所期望的膜質。另外，C點的試樣與參照用試樣的開路電流特性大致相同。
另外，圖11所示為活性層的退火條件為大氣環境、400°C、15分鐘時的對上述薄膜電晶體的開路電流特性以及閉路電流特性進行測量所得到的實驗結果。在這樣的退火條件下，各試樣的開路電流特性並未顯示出較大的不同。而關於閉路電流特性，A點的試樣比C 點以及參照用的試樣高。這應該是因為，在形成活性層時，由於受到濺射粒子的轟擊而使襯底膜受到較大的損傷從而喪失了所預期的絕緣特性。
此外，通過提高退火處理的溫度(高溫)，可使開路電流特性較高但不受氧氣分壓的影響。
根據以上結果可知，在通過濺射成膜而形成薄膜電晶體的活性層時，通過由斜向入射到基板上的粒子而形成最初的薄膜，從而能夠得到開路電流高、閉路電流低這樣優異的電晶體特性。此外，能夠穩定地製造出具有所期望的電晶體特性且具有M-Ga-S1-O系組分的活性層。
以上對本發明的具體實施方式
做了詳細的說明，不言而喻，本發明並不限於上述實施方式，可以根據本發明的技術思想做種種的變更。
在上述實施方式中，以具有IGZO膜的活性層的薄膜電晶體的製造方法為例進行說明，然而，本發明也適用於以金屬材料等的其他成膜材料進行濺射成膜的情況。
附圖標記說明 10 基板 11 靶材 13 磁體 61第1濺射室 71保持機構 80 靶材 83磁體 93支承機構 100真空處理裝置 210基板 261第1濺射室 280靶材 283磁體
權利要求
1.一種濺射裝置，用於使基板的被處理面上形成薄膜，其特徵在於，包括 真空槽，其能夠維持在真空狀態；支承部，其配置在所述真空槽的內部，用於支承所述基板； 濺射靶，其平行於被所述支承部支承的所述基板的被處理面配置且具有濺射面； 等離子體產生機構，其用於產生等離子體，該等離子體對所述濺射面進行轟擊而使該濺射面上形成有濺射粒子射出的濺射區域，並且，該等離子體產生機構使所述濺射區域在不與所述被處理面相正對著的第1位置以及與所述被處理面相正對著的第2位置間移動。
2.根據權利要求1所述的濺射裝置，其特徵在於，所述等離子體產生機構包括用於在所述濺射靶的所述濺射面一側形成磁場的磁體， 所述磁體的配置位置能夠相對於所述支承部移動。
3.根據權利要求2所述的濺射裝置，其特徵在於，所述濺射面具有不與所述被處理面相正對著的第1區域以及與所述被處理面相正對著的第2區域，所述磁體的配置位置能夠在所述第1區域與所述第2區域間移動。
4.根據權利要求2所述的濺射裝置，其特徵在於， 所述濺射靶與所述磁體保持共同移動。
5.一種薄膜形成方法，其特徵在於，將具有被處理面的基板配置在真空槽內， 產生用於轟擊濺射靶的等離子體，使所述濺射靶的濺射區域在不與所述被處理面相正對著的第1位置以及與所述被處理面相正對著的第2位置間移動。
6.一種場效應電晶體的製造方法，其特徵在於， 在基板上形成柵極絕緣膜，將所述基板配置在真空槽的內部，該真空槽配置有具有^-Ga-Si-O系組分的濺射靶， 產生用於轟擊所述濺射靶的等離子體，使所述濺射靶的濺射區域在不與所述被處理面相正對著的第1位置以及與所述被處理面相正對著的第2位置間移動，在所述柵極絕緣膜上形成活性層。
全文摘要
本發明的目的在於提供能夠降低襯底層受到的損傷的濺射裝置、薄膜形成方法以及場效應電晶體的製造方法。本發明一個實施方式的濺射裝置用於使基板(10)的被處理面上形成薄膜，具有真空槽(61)、支承機構(93)、濺射靶(80)、磁體(83)。磁體(83)用於產生等離子體，該等離子體對所述濺射面進行轟擊而使該濺射面上形成有濺射粒子射出的濺射區域(80a)，並且，該磁體(83)使所述濺射區域(80a)在與所述被處理面相正對著的第1位置以及不與所述被處理面相正對著的第2位置間移動。
文檔編號C23C14/35GK102187010SQ20098014070
公開日2011年9月14日 申請日期2009年10月14日 優先權日2008年10月16日
發明者倉田敬臣, 清田淳也, 新井真, 赤松泰彥, 石橋曉, 齋藤一也 申請人:株式會社愛發科