JP2014019931A - 薄膜トランジスタの半導体層用薄膜の形成に用いられるターゲット組立体の品質評価方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】品質評価方法は、バッキングプレート23上に、ボンディング材を介して、複数の酸化物ターゲット部材24a〜24dが隙間Tをあけて配置されたターゲット組立体21を用意する第1の工程と、ターゲット組立体をスパッタリングし、薄膜を形成する第2の工程と、薄膜の、ターゲット組立体の隙間に対応する継ぎ目部分Aを含む領域に励起光及びマイクロ波を照射し、励起光の照射により変化するマイクロ波の継ぎ目部分Aからの反射波の最大値を測定した後、励起光の照射を停止し、励起光の照射停止後のマイクロ波の継ぎ目部分Aからの反射波の反射率の変化を測定し、反射率が1/eとなるまでの時間を薄膜の継ぎ目部分Aのライフタイム値τ1として算出する第3の工程と、継ぎ目部分Aのライフタイム値τ1に基づいてターゲット組立体の品質を評価する第4の工程と、を含む。
【選択図】図1
Description
(第1の工程)
まず、図1および図2に示すように、バッキングプレート23上に、ボンディング材31a〜31cを介して、複数の酸化物ターゲット部材24a〜24dが隙間Tをあけて配置されたターゲット組立体21を用意する。図1および図2に示すターゲット組立体21は、4枚のターゲット部材24a〜24dを前後左右に二枚ずつ並べて構成されるスパッタリングターゲット22と、これを固定(支持)するバッキングプレート23と、複数のターゲット部材24a〜24dとバッキングプレート3とを接合する低融点ハンダボンディング材31a〜31cとで構成されている。隣接する複数のターゲット部材24a〜24dの隙間Tの裏側(低融点ハンダボンディング材31a側)には、隙間Tを塞ぐように、裏打ち部材25が設けられている。ターゲット部材24a〜24dとバッキングプレート23との間には、均一な隙間を形成することができるようにスペーサー32(Cuワイヤ)を配置している。
次に、上記ターゲット組立体をスパッタリングし、薄膜を形成する。スパッタリング条件は特に限定されず、所望となる薄膜が形成されるように適切な条件を選択することができる。
次に、上記薄膜の、ターゲット組立体の隙間に対応する継ぎ目部分Aを含む領域に励起光及びマイクロ波を照射し、前記励起光の照射により変化する前記マイクロ波の前記継ぎ目部分Aからの反射波の最大値を測定した後、前記励起光の照射を停止し、前記励起光の照射停止後の前記マイクロ波の前記継ぎ目部分Aからの反射波の反射率の変化を測定し、反射率が1/eとなるまでの時間を前記薄膜の前記継ぎ目部分Aのライフタイム値τ1として算出する。本発明では、ターゲット組立体の隙間に対応する継ぎ目部分Aを含む領域に励起光及びマイクロ波を照射し、薄膜の継ぎ目部分Aのライフタイム値τ1として算出したところに特徴があり、ライフタイム値τ1の詳細な算出方法は、特許文献1に記載されており、これを参照することができるため、本明細書では、詳細な測定方法の説明を省略するが、その概略は以下のとおりである(以下の図3および図4は、特許文献2から抽出したものである)。
次に、薄膜の継ぎ目部分Aのライフタイム値τ1に基づいてターゲット組立体の品質を評価する。継ぎ目部分Aのライフタイム値τ1が大きい程、上記ターゲット組立体を用いて得られる薄膜を備えたTFTの移動度も高くなる傾向にあるため、例えば、τ1が、所定の閾値(ターゲット材料に応じて変わる)を超えているかどうかにより、個々のターゲットの品質の良否を判定することができる。
上記の第1の実施形態では、薄膜の継ぎ目部分Aのライフタイム値τ1に基づいてターゲット組立体の品質を評価する方法について説明したが、第2の実施形態に記載のように、薄膜の継ぎ目部分Aのライフタイム値τ1と、薄膜の非継ぎ目部分Bのライフタイム値τ2との比(τ1/τ2)に基づいてターゲット組立体の品質を評価することもできる。第2の実施形態において、第1〜第3の工程は第1の実施形態と同じであるため、以下では、第5工程および第6工程について説明する。
ここでは、ターゲット組立体の非隙間部に対応する薄膜の非継ぎ目部分Bを含む領域を測定領域として用い、第3の工程と同様にして、薄膜の非継ぎ目部分Bのライフタイム値τ2を算出する。
上記第3の工程によって算出された、薄膜の継ぎ目部分Aのライフタイム値τ1と、上記第5の工程によって算出された、薄膜の非継ぎ目部分Bのライフタイム値τ2との比(τ1/τ2)に基づいてターゲット組立体の品質を評価する。例えば、この比(τ1/τ2)が1になるということは、ターゲットの隙間部の悪影響が全くないことを意味し、この比が1よりもかなり小さい値になるということは、ターゲットの隙間部の悪影響が大きいことを意味する。上記比の使用により、ターゲット材料による影響は排除されるため、この比の値が所定の閾値(ターゲット材料に依らない)を超えるかどうかで、ターゲット組立体の品質の良否を判断することができる。
ターゲット組立体1(処理無し)は、以下のようにして製造した。まず、バッキングプレートの上にIn基材料のボンディング材を充填し、融点以上に加熱して溶融状態とした。次いで、スペーサーとともに、複数の酸化物ターゲット部材を隙間をあけて並べて配置し、冷却した。ターゲット組成はInGaZnO4(In:Ga:Zn=1:1:1、原子%比)とした。ターゲット部材間の隙間は、0.8mmとした。裏打ち部材は使用しなかった。
ターゲット部材間の隙間を0mm(隙間なし)とした点以外は、ターゲット組立体1と同様にしてターゲット組立体2を製造した。
頂上部の角を1mm程度面取りしたターゲット部材を用いた以外は、ターゲット組立体1と同様にしてターゲット組立体2を製造した。
ターゲット組立体4は、以下のようにして製造した。まず、バッキングプレートの上にIn基材料のボンディング材を充填し、融点以上に加熱して溶融状態とした。次いで、スペーサーと純Cuからなる裏打ち部材を配置した後、その上に複数の酸化物ターゲット部材を隙間をあけて並べて配置し、冷却した。ターゲット組成はInGaZnO4(In:Ga:Zn=1:1:1、原子%比)とした。裏打ち部材は、ターゲット部材間の隙間に相当する位置に配置した。ターゲット部材間の隙間は、0.5mmとした。
カプトンからなる裏打ち部材を用い、ターゲット部材間の隙間は、0.6mmとした以外は、ターゲット組立体4と同様にしてターゲット組立体5を製造した。
Niからなる裏打ち部材を用い、ターゲット部材間の隙間を0.3mmとした以外は、ターゲット組立体4と同様にしてターゲット組立体6を製造した。
ガラス基板(コーニング社製EAGLEXG、直径100mm×厚さ0.7mm)に、表1に記載のターゲット組立体1〜6を用いて、下記のスパッタリング条件で酸化物半導体薄膜[IGZO(In:Ga:Zn:O(原子%比)=1:1:1:4))](厚さ:200nm)をスパッタリング法で成膜した。
基板温度:室温
酸素分圧:O2/(Ar+O2)=4%
レーザ波長:349nm(紫外光)
パルス幅:15ns
パルスエネルギー:1μJ/pulse
ビーム径:1.5mmφ
1測定におけるパルス数=64ショット
ターゲット組立体3:X1=27,X2=6
ターゲット組立体4:X1=33,X2=6
ターゲット組立体5:X1=31,X2=8
ターゲット組立体6:X1=40,X2=4
次に、上記の評価が妥当であるかどうかを検証するために、前述したターゲット組立体1、2、および6を用い、以下のようにして図7に記載のTFTを作製したときの、トランジスタ特性、移動度およびSS値を測定した。
トランジスタ特性(Id−Vg特性)は、National Instruments社製「4156C」の半導体パラメータアナライザーを使用した。詳細な測定条件は以下のとおりである。
ソース電圧:0V
ドレイン電圧:10V
ゲート電圧:−30V〜30V(測定間隔:1V)
ドレイン電流を一桁増加させるのに必要なゲート電圧の最小値をSS値とした。
電界効果移動度μFEは、TFT特性からVg>Vd−Vthである線形領域にて導出した。線形領域ではVg、Vdをそれぞれゲート電圧、ドレイン電圧、Vthをドレイン電流が1nAを超えたときの電圧、Idをドレイン電流、L、WをそれぞれTFT素子のチャネル長、チャネル幅、Ciをゲート絶縁膜の静電容量、μFEを電界効果移動度とした。μFEは以下の式から導出される。本実施例では、線形領域を満たすゲート電圧付近におけるドレイン電流−ゲート電圧特性(Id−Vg特性)の傾きから電界効果移動度μFEを導出した。
2 :マイクロ波発振器
3 :方向性結合器
4 :マジックT
5a:第1導波管(信号用導波管)
5b:第2導波管(参照用導波管)
6:ミキサ
7:信号処理装置
8:コンピュータ
9:ステージコントローラ
10:試料台
11:X−Yステージ
12:基板保持部
13:ミラー
14:集光レンズ
20:試料基板
20a:薄膜試料
20b:基板
21 ターゲット組立体
22 スパッタリングターゲット
23 バッキングプレート
24a〜24d 酸化物ターゲット部材
25 裏打ち部材
31a、31b、31c 低融点ハンダボンディング材
32 スペーサー
T 隙間
Q 隙間Tの直下部分
Claims (3)
- 薄膜トランジスタの半導体層用薄膜の形成に用いられるターゲット組立体の品質を評価する方法であって、
バッキングプレート上に、ボンディング材を介して、複数の酸化物ターゲット部材が隙間をあけて配置されたターゲット組立体を用意する第1の工程と、
前記ターゲット組立体をスパッタリングし、薄膜を形成する第2の工程と、
前記薄膜の、前記ターゲット組立体の隙間に対応する継ぎ目部分Aを含む領域に励起光及びマイクロ波を照射し、前記励起光の照射により変化する前記マイクロ波の前記継ぎ目部分Aからの反射波の最大値を測定した後、前記励起光の照射を停止し、前記励起光の照射停止後の前記マイクロ波の前記継ぎ目部分Aからの反射波の反射率の変化を測定し、反射率が1/eとなるまでの時間を前記薄膜の前記継ぎ目部分Aのライフタイム値τ1として算出する第3の工程と、
前記継ぎ目部分Aのライフタイム値τ1に基づいてターゲット組立体の品質を評価する第4の工程と、
を含むことを特徴とするターゲット組立体の品質評価方法。 - 薄膜トランジスタの半導体層用薄膜の形成に用いられるターゲット組立体の品質を評価する方法であって、
バッキングプレート上に、ボンディング材を介して、複数の酸化物ターゲット部材が隙間をあけて配置されたターゲット組立体を用意する第1の工程と、
前記ターゲット組立体をスパッタリングし、薄膜を形成する第2の工程と、
前記薄膜の、前記ターゲット組立体の隙間に対応する継ぎ目部分Aを含む領域に励起光及びマイクロ波を照射し、前記励起光の照射により変化する前記マイクロ波の前記継ぎ目部分Aからの反射波の最大値を測定した後、前記励起光の照射を停止し、前記励起光の照射停止後の前記マイクロ波の前記継ぎ目部分Aからの反射波の反射率の変化を測定し、反射率が1/eとなるまでの時間を前記薄膜の前記継ぎ目部分Aのライフタイム値τ1として算出する第3の工程と、
前記薄膜の、前記ターゲット組立体の非隙間部に対応する非継ぎ目部分Bを含む領域に励起光及びマイクロ波を照射し、前記励起光の照射により変化する前記マイクロ波の前記非継ぎ目部分Bからの反射波の最大値を測定した後、前記励起光の照射を停止し、前記励起光の照射停止後の前記マイクロ波の前記非継ぎ目部分Bからの反射波の反射率の変化を測定し、反射率が1/eとなるまでの時間を前記薄膜の前記非継ぎ目部分Bのライフタイム値τ2として算出する第5の工程と、
前記薄膜の前記継ぎ目部分Aのライフタイム値τ1と、前記薄膜の前記非継ぎ目部分Bのライフタイム値τ2との比(τ1/τ2)に基づいてターゲット組立体の品質を評価する第6の工程と、
を含むことを特徴とするターゲット組立体の品質評価方法。 - 前記薄膜は酸化物薄膜である請求項1または2に記載の品質評価方法。
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