JP5801500B2 - 反応性スパッタ装置 - Google Patents
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Description
側に配置され、前記ターゲットに前記エロージョン領域を形成する磁気回路と、前記走査方向にて前記磁気回路を前記ターゲットの前記第1端部と前記ターゲットの前記第2端部との間で走査する磁気回路走査部と、を備える。前記磁気回路と前記第1遮蔽部との間の距離、および、前記磁気回路と前記第2遮蔽部との間の距離の各々が、前記磁気回路の走査によって変わる。前記磁気回路走査部が、前記走査方向に沿って前記磁気回路を走査する範囲において、前記第1遮蔽部は、前記第1エロージョン領域から前記ターゲットが向かう方向に放出される前記スパッタ粒子のうち、前記形成領域への入射角度が30°以下であるスパッタ粒子を前記形成領域に到達させない。前記第2遮蔽部は、前記ターゲットの前記第1エロージョン領域から前記ターゲットが向かう方向とは反対の方向に放出される前記スパッタ粒子のうち、前記形成領域への入射角度が9°以下であるスパッタ粒子を前記形成領域に到達させない。
本開示の技術における反応性スパッタ装置の一態様は、成膜対象物に形成すべき化合物膜の形成領域に向けてスパッタ粒子を放出するカソード装置を備える。前記形成領域と対向する空間が対向領域であり、前記カソード装置は、エロージョン領域を前記対向領域で走査する走査部と、前記エロージョン領域が形成され、走査方向における長さが前記対向領域よりも短いターゲットと、を備える。前記エロージョン領域は、前記ターゲットに形成される2つのエロージョン領域のうちの1つであり、前記2つのエロージョン領域は、前記走査部が走査を開始する開始位置にて、第1エロージョン領域と第2エロージョン領域とを含む。前記第1エロージョン領域は、前記走査部が前記開始位置にあるとき、前記走査方向における前記形成領域の2つの端部のうち前記スパッタ粒子が先に到達する第1端部に近い領域であり、前記第2エロージョン領域は、前記形成領域の前記第1端部から遠い領域である。前記カソード装置は、前記開始位置にて、前記走査方向における前記ターゲットの第1端部と前記形成領域の前記第1端部との間に配置される第1遮蔽部と、前記開始位置にて、前記走査方向における前記ターゲットの第2端部よりも前記形成領域から離れた位置に配置される第2遮蔽部と、前記ターゲットに対して前記形成領域とは反対側に配置され、前記ターゲットに前記エロージョン領域を形成する磁気回路と、前記走査方向にて前記磁気回路を前記ターゲットの前記第1端部と前記ターゲットの前記第2端部との間で走査する走査部と、を備える。前記ターゲットの第1端部は、前記走査部が前記開始位置にあるとき、前記走査方向にて前記形成領域の前記第1端部に最も近い前記ターゲット表面の1点であり、前記ターゲットの第2端部は、前記走査部が前記開始位置にあるとき、前記走査方向にて前記形成領域から遠い前記ターゲットの端部である。前記磁気回路と前記第1遮蔽部との間の距離、および、前記磁気回路と前記第2遮蔽部との間の距
離の各々が、前記磁気回路の走査によって変わる。前記磁気回路走査部が、前記磁気回路を前記走査方向に沿って走査する範囲において、前記第1遮蔽部は、前記第1エロージョン領域から前記ターゲットが向かう方向に放出される前記スパッタ粒子のうち、前記形成領域への入射角度が30°以下であるスパッタ粒子を前記形成領域に到達させない。前記第2遮蔽部は、前記ターゲットの前記第1エロージョン領域から前記ターゲットが向かう方向とは反対の方向に放出される前記スパッタ粒子のうち、前記形成領域への入射角度が9°以下であるスパッタ粒子を前記形成領域に到達させない。
図1から図6を参照してスパッタ装置の第1実施形態を説明する。以下では、スパッタ装置の全体構成、スパッタチャンバの構成、カソードユニットの構成、および、スパッタチャンバの作用を順に説明する。なお、以下では、基板に形成される化合物膜がインジウムガリウム亜鉛酸化物膜(IGZO膜)である場合を、スパッタ装置の一例として説明する。
図1を参照してスパッタ装置の全体構成を説明する。
図2を参照してスパッタチャンバの構成をより詳しく説明する。
図3を参照してカソードユニット22の構成をより詳しく説明する。なお、図3には、図2にて説明された開始位置Stにカソードユニット22が配置された状態が示されている。
図4から図6を参照してスパッタチャンバ13の作用を説明する。以下では、カソードユニット22が開始位置Stから終了位置Enに向けて走査方向に沿って移動する場合の作用をスパッタチャンバの作用の一例として説明する。
図7を参照してスパッタ装置の第2実施形態を説明する。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、カソードユニット22の有するターゲットの個数が異なる。そのため、以下では、こうした相違点を詳しく説明する。なお、図7では、先に説明された図3に示される構成と同等の構成に、同一の符号が付されている。また、図7では、カソードユニット22が、開始位置Stに配置された状態が示されている。
図7を参照してカソードユニット22の構成を説明する。
図8から図10を参照してスパッタ装置の第3実施形態を説明する。なお、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、スパッタチャンバ13の備えるカソードユニットの個数が異なる。そのため、以下ではこうした相違点を説明する。
図8を参照してスパッタチャンバ13の構成を説明する。なお、図8では、先に説明された図3と同等の構成に同一の符号が付されている。
図8から図10を参照してスパッタチャンバ13の構成を説明する。なお、以下では、形成領域R1である基板Sの表面Saに酸化シリコン膜と酸化ニオブ膜との積層膜が形成される場合を、スパッタチャンバ13の作用の一例として説明する。
[薄膜トランジスタの特性]
図11から図16を参照して薄膜トランジスタの特性に関する試験例を説明する。なお、以下では、IGZO膜の形成条件、実施例のスパッタ装置10によって形成されたIGZO膜を有する薄膜トランジスタ、および、薄膜トランジスタでの閾値電圧を順に説明する。
第1実施形態のスパッタ装置10によって、以下の条件を用いて基板Sの表面SaにIGZO膜が形成された。IGZO膜が形成されるとき、カソードユニット22が、開始位置Stから終了位置Enに向けて走査方向に沿って走査されることにより、カソードユニット22のエロージョン領域が、対向領域R2を1回走査された。このとき、磁気回路25も、カソードユニット22の向かう方向とは反対の方向に沿って、第1位置P1から第2位置P2に向けて1回走査された。
・アルゴンガス分圧 : 0.30Pa
・酸素ガス分圧 : 0.05Pa
・基板Sの温度 : 100℃
[薄膜トランジスタの構成]
図11を参照して、上述の条件を用いて形成されたIGZO膜をチャネル層として有する薄膜トランジスタの構成を説明する。
図12を参照して試験例1を説明する。
図13を参照して試験例2を説明する。
図14を参照して試験例3を説明する。
一方、エロージョン領域Eから放出されるスパッタ粒子のうち、他のエロージョン領域Eから延びるB⊥0の領域に向けて飛行するスパッタ粒子のうち、入射角度が以下の範囲であるスパッタ粒子が形成領域に到達した。
[試験例4]
図15を参照して試験例4を説明する。
図16を参照して、IGZO膜をチャネル層として有する薄膜トランジスタの特性と、IGZO膜が形成されるときのスパッタ粒子の入射角度との関係を説明する。
図17を参照して試験例としてIGZO膜の膜密度に関する試験例を説明する。なお、図17には、IGZO膜の膜密度がX線反射率法を用いて測定された結果、および、IGZO膜でのインジウムとガリウムと亜鉛との原子数の比が1:1:1であるときの理論密度(g/cm3)が示されている。
Claims (14)
- 成膜対象物に形成すべき化合物膜の形成領域に向けてスパッタ粒子を放出するカソード装置を備え、
前記形成領域と対向する空間が対向領域であり、
前記カソード装置は、
エロージョン領域を前記対向領域で走査する走査部と、
前記エロージョン領域が形成され、走査方向における長さが前記対向領域よりも短いターゲットと、を備え、
前記走査部は、
前記走査方向での前記形成領域の2つの端部のうち、前記スパッタ粒子が先に到達する第1端部と、前記走査方向にて前記形成領域の前記第1端部に最も近い前記ターゲット表面の1点である前記ターゲットの第1端部との距離が、前記走査方向にて150mm以上である開始位置から前記対向領域に向けて前記エロージョン領域を走査するものであり、
前記エロージョン領域は、
前記ターゲットに形成される2つのエロージョン領域のうちの1つであり、
前記2つのエロージョン領域は、
前記開始位置にて、前記形成領域の前記第1端部に近い第1エロージョン領域と、前記形成領域の前記第1端部から遠い第2エロージョン領域と、を含み、
前記カソード装置は、
前記開始位置にて、前記走査方向における前記ターゲットの前記第1端部と前記形成領域の前記第1端部との間に配置される第1遮蔽部と、
前記開始位置にて、前記走査方向において前記形成領域から遠い前記ターゲットの端部である第2端部よりも前記形成領域から離れた位置に配置される第2遮蔽部と、
前記ターゲットに対して前記形成領域とは反対側に配置され、前記ターゲットに前記エロージョン領域を形成する磁気回路と、
前記走査方向にて前記磁気回路を前記ターゲットの前記第1端部と前記ターゲットの前記第2端部との間で走査する磁気回路走査部と、を備え、
前記磁気回路と前記第1遮蔽部との間の距離、および、前記磁気回路と前記第2遮蔽部との間の距離の各々が、前記磁気回路の走査によって変わり、
前記磁気回路走査部が、前記走査方向に沿って前記磁気回路を走査する範囲において、
前記第1遮蔽部は、
前記第1エロージョン領域から前記ターゲットが向かう方向に放出される前記スパッタ粒子のうち、前記形成領域への入射角度が30°以下であるスパッタ粒子を前記形成領域に到達させず、
前記第2遮蔽部は、
前記ターゲットの前記第1エロージョン領域から前記ターゲットが向かう方向とは反対の方向に放出される前記スパッタ粒子のうち、前記形成領域への入射角度が9°以下であるスパッタ粒子を前記形成領域に到達させない
反応性スパッタ装置。 - 前記第2遮蔽部は、
前記第2エロージョン領域から前記ターゲットが向かう方向とは反対側に向けて放出されるスパッタ粒子のうち、前記形成領域への入射角度が30°以下であるスパッタ粒子を前記形成領域に到達させない
請求項1に記載の反応性スパッタ装置。 - 前記ターゲットは、
前記走査方向に沿って並ぶ2つのターゲットのうちの1つであり、
前記2つのターゲットは、
前記開始位置にて前記形成領域に近い第1ターゲットと、前記第1ターゲットよりも前記形成領域から遠い第2ターゲットと、を含み、
前記第2遮蔽部は、
前記第2ターゲットの前記第2端部よりも前記形成領域から離れた位置に配置される
請求項1または2に記載の反応性スパッタ装置。 - 前記磁気回路走査部は、
前記開始位置にて、前記磁気回路を前記ターゲットの前記第1端部と前記走査方向にて重なる位置に配置する
請求項1〜3のいずれか一項に記載の反応性スパッタ装置。 - 前記走査部が、
前記ターゲットに前記対向領域を1回通過させるとき、
前記磁気回路走査部が、
前記磁気回路を前記ターゲットの前記第1端部から前記第2端部に向けて1回走査する
請求項4に記載の反応性スパッタ装置。 - 前記カソード装置は、
前記走査方向にて前記2つのターゲットの間に配置される第3遮蔽部を備える
請求項3に記載の反応性スパッタ装置。 - 前記カソード装置は、
2つのカソード装置のうちの1つであり、
前記2つのカソード装置では、各カソード装置の有する前記ターゲットの形成材料における主たる成分が相互に異なり、
前記2つのカソード装置のうちの一方のカソード装置を走査部が走査するとき、他方のカソード装置を走査部が走査しない
請求項1〜6のいずれか一項に記載の反応性スパッタ装置。 - 成膜対象物に形成すべき化合物膜の形成領域に向けてスパッタ粒子を放出するカソード
装置を備え、
前記形成領域と対向する空間が対向領域であり、
前記カソード装置は、
エロージョン領域を前記対向領域で走査する走査部と、
前記エロージョン領域が形成され、走査方向における長さが前記対向領域よりも短いターゲットと、を備え、
前記エロージョン領域は、
前記ターゲットに形成される2つのエロージョン領域のうちの1つであり、
前記2つのエロージョン領域は、
前記走査部が走査を開始する開始位置にて、第1エロージョン領域と第2エロージョン領域とを含み、
前記第1エロージョン領域は、前記走査部が前記開始位置にあるとき、前記走査方向における前記形成領域の2つの端部のうち前記スパッタ粒子が先に到達する第1端部に近い領域であり、前記第2エロージョン領域は、前記形成領域の前記第1端部から遠い領域であり、
前記カソード装置は、
前記開始位置にて、前記走査方向における前記ターゲットの第1端部と前記形成領域の前記第1端部との間に配置される第1遮蔽部と、
前記開始位置にて、前記走査方向における前記ターゲットの第2端部よりも前記形成領域から離れた位置に配置される第2遮蔽部と、
前記ターゲットに対して前記形成領域とは反対側に配置され、前記ターゲットに前記エロージョン領域を形成する磁気回路と、
前記走査方向にて前記磁気回路を前記ターゲットの前記第1端部と前記ターゲットの前記第2端部との間で走査する磁気回路走査部と、を備え、
前記ターゲットの第1端部は、前記走査部が前記開始位置にあるとき、前記走査方向にて前記形成領域の前記第1端部に最も近い前記ターゲット表面の1点であり、前記ターゲットの第2端部は、前記走査部が前記開始位置にあるとき、前記走査方向にて前記形成領域から遠い前記ターゲットの端部であり、
前記磁気回路と前記第1遮蔽部との間の距離、および、前記磁気回路と前記第2遮蔽部との間の距離の各々が、前記磁気回路の走査によって変わり、
前記磁気回路走査部が、前記走査方向に沿って前記磁気回路を走査する範囲において、
前記第1遮蔽部は、
前記第1エロージョン領域から前記ターゲットが向かう方向に放出される前記スパッタ粒子のうち、前記形成領域への入射角度が30°以下であるスパッタ粒子を前記形成領域に到達させず、
前記第2遮蔽部は、
前記ターゲットの前記第1エロージョン領域から前記ターゲットが向かう方向とは反対の方向に放出される前記スパッタ粒子のうち、前記形成領域への入射角度が9°以下であるスパッタ粒子を前記形成領域に到達させない
反応性スパッタ装置。 - 前記第2遮蔽部は、
前記第2エロージョン領域から前記ターゲットが向かう方向とは反対側に向けて放出されるスパッタ粒子のうち、前記形成領域への入射角度が30°以下であるスパッタ粒子を前記形成領域に到達させない
請求項8に記載の反応性スパッタ装置。 - 前記ターゲットは、
前記走査方向に沿って並ぶ2つのターゲットのうちの1つであり、
前記2つのターゲットは、
前記開始位置にて前記形成領域に近い第1ターゲットと、前記第1ターゲットよりも前記形成領域から遠い第2ターゲットと、を含み、
前記第2遮蔽部は、
前記第2ターゲットの前記第2端部よりも前記形成領域から離れた位置に配置される
請求項8または9に記載の反応性スパッタ装置。 - 前記磁気回路走査部は、
前記開始位置にて、前記磁気回路を前記ターゲットの前記第1端部と前記走査方向にて重なる位置に配置する
請求項8〜10のいずれか一項に記載の反応性スパッタ装置。 - 前記走査部が、
前記ターゲットに前記対向領域を1回通過させるとき、
前記磁気回路走査部が、
前記磁気回路を前記ターゲットの前記第1端部から前記第2端部に向けて1回走査する
請求項11に記載の反応性スパッタ装置。 - 前記カソード装置は、
前記走査方向にて前記2つのターゲットの間に配置される第3遮蔽部を備える
請求項10に記載の反応性スパッタ装置。 - 前記カソード装置は、
2つのカソード装置のうちの1つであり、
前記2つのカソード装置では、各カソード装置の有する前記ターゲットの形成材料における主たる成分が相互に異なり、
前記2つのカソード装置のうちの一方のカソード装置を走査部が走査するとき、他方のカソード装置を走査部が走査しない
請求項8〜13のいずれか一項に記載の反応性スパッタ装置。
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