JP2014109052A - 無機酸化物膜の形成装置、及び、igzo膜の形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】1つの無機酸化物膜が界面層とバッファ層との積層体として設定され、前記無機酸化物膜の形成される形成領域に前記界面層を形成する第1カソード装置20と、前記形成領域に前記バッファ層を形成する第2カソード装置と、を備え、前記形成領域と向かい合う領域が対向領域として設定され、前記第1カソード装置20は、エロージョン領域21aを前記対向領域で走査するターゲット走査部を備え、前記第2カソード装置は、前記対向領域に並べられた複数のエロージョン領域を形成する。
【選択図】図4
Description
エロージョン領域が対向領域で走査される際には、エロージョン領域の走査が開始されるときに、既に、走査方向におけるエロージョン領域の端部が対向領域内に配置されることもある。一方で、エロージョン領域の端部が対向領域内に配置された状態からエロージョン領域の走査が開始されると、エロージョン領域の端部が配置された部分とそれ以外の部分とでは、エロージョン領域の走査速度などが相互に異なる。
本開示の技術における無機酸化物膜の形成装置の他の態様は、前記第1カソード装置は、スパッタガスと反応ガスとを供給するガス供給部を更に備える。そして、前記走査部は、前記第1のエロージョン領域が形成される第1ターゲットの走査によって前記第1のエロージョン領域を走査し、且つ、前記第1ターゲットとともに前記ガス供給部を走査する。
図1から図8を参照して無機酸化物膜の形成装置の第1実施形態であるスパッタ装置の構成を説明する。以下では、スパッタ装置の全体構成、スパッタ装置の備える第1スパッタ処理室の構成、第2スパッタ処理室の構成、及び、スパッタ装置によって形成された薄膜の適用例である薄膜トランジスタの構成の順に説明する。
図1を参照してスパッタ装置の全体構成を説明する。
図1に示されるように、スパッタ装置10は、搬出入処理室11、前処理室12、第1スパッタ処理室13、及び、第2スパッタ処理室14を備え、各処理室11〜14の間には、隣り合う処理室の間を連通、あるいは、遮断するゲートバルブ15が取り付けられている。各処理室11〜14には、処理室11〜14内を排気する排気部16が搭載され、各処理室11〜14の内部は、排気部16によって所定の圧力に減圧される。
図2から図5を参照して第1スパッタ処理室13の構成をより詳しく説明する。
図2に示されるように、第1スパッタ処理室13は、連結方向に沿って延びる箱状をなす真空槽13aを備え、真空槽13aの底部には、成膜レーン10aの一部と、回収レーン10bの一部とが、幅方向にて並んで配置されている。成膜レーン10aと回収レーン10bとの各々では、枠状をなすトレイTに嵌め込まれた基板Sが搬送される。
図6及び図7を参照して第2スパッタ処理室14の構成をより詳しく説明する。
図6に示されるように、第2スパッタ処理室14は、連結方向に沿って延びる箱状をなす真空槽14aを備え、真空槽14aの底部には、成膜レーン10aの一部と、回収レーン10bの一部とが、幅方向にて並んで配置されている。成膜レーン10aと回収レーン10bとの各々では、第1スパッタ処理室13と同様、枠状をなすトレイTに嵌め込まれた基板Sが搬送される。
図8を参照してスパッタ装置10によって形成されたIGZO膜の適用例を説明する。
図8に示されるように、スパッタ装置10の形成するIGZO膜は、界面層とバッファ層とからなる積層体であって薄膜トランジスタのチャネル層として用いられる。薄膜トランジスタ50は、例えば、ガラス基板51上に形成されたゲート電極52と、ゲート電極52を覆うゲート絶縁膜53とを備える。ゲート絶縁膜53上には、IGZO膜であるチャネル層54が形成され、チャネル層54上には、ソース電極55とドレイン電極56とが形成されている。つまり、薄膜トランジスタ50は、ボトムゲートトップコンタクト型のトランジスタである。なお、チャネル層54が形成される場合には、ゲート電極52とゲート絶縁膜53とが、スパッタ装置10内に搬入されるガラス基板51上に形成されている。そして、スパッタ装置10にて、界面層とバッファ層とが、ゲート絶縁膜53上に順に形成されることによって1つのチャネル層54が形成される。
(1)IGZO膜では、少なくとも絶縁膜との界面を構成する部分にて、複数のエロージョン領域が同時に形成されるカソード装置を用いて1つのIGZO膜を形成する構成と比べて、IGZO膜の形成材料FMの量や構成元素の分布がばらつくことが抑えられる。結果として、IGZO膜の状態が絶縁膜との界面にてばらつくことが抑えられる。
図10及び図11を参照して無機酸化物膜の形成装置の第2実施形態としてのスパッタ装置の構成を説明する。第2実施形態のスパッタ装置は、第1実施形態のスパッタ装置と比べて、第1スパッタ処理室の備えるカソード装置の構成が異なる。そのため、以下では、第1スパッタ処理室のカソード装置について特に詳しく説明する。また、図10及び図11では、第1実施形態と同様の構成に対して第1実施形態と同一の符号が付されている。
(7)2つの第1ターゲット21のエロージョン領域21aにおける連結方向の位置が、基板Sから見て連結方向の一端から他端に向けて連続して変わる。そのため、IGZO膜の面内における厚さ及び構成元素の分布のばらつきを抑えながら、IGZO膜の形成速度を高めることができる。
図12を参照して無機酸化物膜の形成装置の第3実施形態としてのスパッタ装置の構成を説明する。第3実施形態のスパッタ装置は、第1実施形態のスパッタ装置と比べて、第1スパッタ処理室の備える第1カソード装置の構成が異なる。そのため、以下では、第1カソード装置について特に詳しく説明する。また、図12では、第1実施形態と同様の構成に対して第1実施形態と同一の符号が付されている。
基板SにIGZO膜が形成されるときには、ガス供給源76が真空槽13a内にアルゴンガス及び酸素ガスを供給する。そして、ターゲット電源73がバッキングプレート72を通して第1ターゲット71に電力を供給することにより、真空槽13a内にプラズマが生成される。これにより、第1ターゲット71の表面における磁気回路74と重なる領域には、プラズマ中の正イオンによってスパッタされるエロージョン領域71a(第1のエロージョン領域)が形成される。
・スパッタ装置10の処理対象である基板Sの大きさは、上述した大きさに限らない。すなわち、紙面の上下方向に沿う幅、及び、紙面の手前側に向かう幅が、上述の基板Sよりも小さくてもよいし、大きくてもよい。
・ターゲット21,31の形成材料が、上述のような酸化物半導体である場合には、スパッタガスのみによって半導体膜を形成することが可能ではある。ただし、反応性スパッタによって酸化物半導体膜が形成される場合に、半導体膜の構成元素、特に酸素の含有量、及び、面内での分布がばらつきやすくなる。そのため、上述の第1実施形態から第3実施形態に記載のスパッタ装置10によって得られる効果は、スパッタ装置10にて反応性スパッタによって半導体膜が形成される場合に特に顕著になる。なお、こうした効果は、ターゲット21,31の形成材料が、酸化物半導体である場合に限らず、無機酸化物である場合であっても同様に得ることができる。
・第1実施形態、及び、第2実施形態では、第1カソード装置20がガス供給部27を備えていない構成でもよく、この場合、ガス供給源28が、真空槽13aの所定の位置に形成されたガス供給孔に接続された構成であればよい。また、真空槽13aには、第2スパッタ処理室14と同様、複数のガス供給孔が、成膜側側壁13bにおける連結方向や高さ方向において所定の間隔を空けて形成されていることが好ましい。こうした構成によれば、ガス供給孔が真空槽に1つだけ形成された構成と比べて、第1ターゲット21の位置が変わっても、第1ターゲット21の周囲に供給されるガスの濃度が変わることを抑えられる。
・第1実施形態から第3実施形態のスパッタ装置10では、上述した各処理室が、連結方向にて、搬出入処理室11、前処理室12、第2スパッタ処理室14、及び、第1スパッタ処理室13の順に並んでもよい。こうした構成であっても、第1スパッタ処理室13にて形成された界面層が、第2スパッタ処理室14で形成されたバッファ層と、絶縁膜とによって挟まれる構成であれば、絶縁膜との界面におけるIGZO膜の状態がばらつくことを抑えることができる。
Claims (7)
- 1つの無機酸化物膜が界面層とバッファ層との積層体として設定され、
前記無機酸化物膜の形成される形成領域に前記界面層を形成する第1カソード装置と、
前記形成領域に前記バッファ層を形成する第2カソード装置と、を備え、
前記形成領域と向かい合う領域が対向領域として設定され、
前記第1カソード装置は、
第1のエロージョン領域を前記対向領域で走査する走査部を備え、
前記第2カソード装置は、
前記対向領域の全体にわたり隙間を空けて並べられた複数の第2のエロージョン領域を形成する
無機酸化物膜の形成装置。 - 前記走査部は、
前記対向領域に対して前記第1のエロージョン領域を通過させる
請求項1に記載の無機酸化物膜の形成装置。 - 前記第1カソード装置は、
走査方向における長さが前記対向領域よりも短い第1ターゲットを備え、
前記走査部は、
前記第1ターゲットの走査によって前記第1のエロージョン領域を走査する
請求項1又は2に記載の無機酸化物膜の形成装置。 - 前記第1カソード装置は、
走査方向に沿って並べられた複数の第1ターゲットを備え、
前記走査部は、
前記複数の第1ターゲットの各々に形成される前記第1のエロージョン領域に前記対向領域を通過させる
請求項1から3のいずれか1つに記載の無機酸化物膜の形成装置。 - 前記第1カソード装置は、
スパッタガスと反応ガスとを供給するガス供給部を更に備え、
前記走査部は、
前記第1のエロージョン領域が形成される第1ターゲットの走査によって前記第1のエロージョン領域を走査し、且つ、前記第1ターゲットとともに前記ガス供給部を走査する
請求項1から4のいずれか1つに記載の無機酸化物膜の形成装置。 - 前記無機酸化物膜は、インジウムを含むインジウム含有酸化物半導体膜であり、
前記界面層は、5nm以上50nm以下である
請求項1から5のいずれか1つに記載の無機酸化物膜の形成装置。 - 1つのIGZO膜が界面層とバッファ層との積層体として設定され、
前記IGZO膜の形成される形成領域と向かい合う領域が対向領域として設定され、
第1のエロージョン領域を前記対向領域で走査して5nm以上50nm以下の前記界面層を形成すること、
前記対向領域の全体にわたり隙間を空けて並べられた複数の第2のエロージョン領域によって前記バッファ層を形成すること、を含む、
IGZO膜の形成方法。
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