JPH05331618A

JPH05331618A - 薄膜作製方法および薄膜作製装置

Info

Publication number: JPH05331618A
Application number: JP13834892A
Authority: JP
Inventors: Mutsumi Yamamoto; 睦山本; Jun Kuwata; 純桑田; Tomizo Matsuoka; 富造松岡
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1992-05-29
Publication date: 1993-12-14

Abstract

(57)【要約】【目的】表面が酸化物で構成された基板表面に吸着し
た水分、さらには酸化物中に含まれる水分を脱離させ、
その後続けて真空中で所望の薄膜を製膜することによっ
て、下地からの水分の脱離による上部薄膜の局部的な剥
離を防止する。【構成】表面が酸化物で構成された基板３に対して、
真空中において当該基板表面にマイクロ波による誘導加
熱を施す、または当該基板表面をスパッタリングする、
または当該基板表面にＥＣＲプラズマを照射することに
よって酸化物表面に吸着した水分、さらには酸化物中に
取り込まれている水分を脱離し、その後当該基板３に真
空中において連続的に所望の薄膜を製膜する構成によ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スパッタリング法や真
空蒸着法などの真空中で薄膜を製造する方法のうち、例
えば薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと略す）のゲート絶
縁膜やエレクトロルミネッセンス（以下ＥＬと略す）素
子の発光層を挟持する絶縁膜にも用いられているような
酸化物を主成分とする薄膜上に各種薄膜を良質に製造す
るための薄膜作製方法および薄膜作製装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に一例として、一般的なＴＦＴ液晶
表示装置のＴＦＴ要部構成断面図を示す。このような構
造を持つＴＦＴの製造工程は、まずガラス基板５１上の
全面にスパッタリング法を用いて金属Ｔａの酸化物（以
下ＴａＯ_xと略す）で形成されたアンダーコート絶縁膜
５２を製膜し、その上にＣｒゲート電極５３を選択的に
形成する。ついで全面にスパッタリング法により室温で
ＴａＯ_x第１ゲート絶縁膜５４ａを製膜し、その後化学
気相堆積法により窒化Ｓｉ（以下ＳｉＮ_xと略す）膜で
形成された第２ゲート絶縁膜５４ｂ、アモルファスＳｉ
半導体層５５、パッシベーションＳｉＮ_x膜５６を順次
製膜する。ゲート電極５３上以外のパッシベーションＳ
ｉＮ_x膜５６を除去した後、オーミックコンタクト層５
７、ソース、ドレイン電極用金属膜５８を順次製膜す
る。オーミックコンタクト層５７、ソース、ドレイン電
極用金属膜５８を一括してエッチングしてソース電極５
８ａ、ドレイン電極５８ｂを形成して図５に示すＴＦＴ
が完成する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の構成
では、上述した製造工程の中で、特にアンダーコート絶
縁膜５２上に基板加熱をしないで製膜した膜が、後工程
の加熱処理される工程でアンダーコート絶縁膜５２との
界面に剥離を生じるという現象が生じた。具体的には、
Ｃｒゲート電極５３、またはＴａＯ_x第１ゲート絶縁膜
５４ａを基板加熱をしないで製膜すると、後工程の２０
０℃以上の基板温度で製膜するＳｉＮ_x第２ゲート絶縁
膜５４ｂを製膜後に、前記各膜とアンダーコート絶縁膜
５２との界面において気泡状の剥離が基板全面に生じて
しまう。

【０００４】上記のような剥離が生じる原因は、酸化物
薄膜の表面に吸着された水分または酸化物薄膜内に取り
込まれた水分が加熱によって脱離するためであると考え
られる。例えばＴａＯ_x膜は、文献（大塩ら、信学技報
EID91-86,p17-22（1992））にも示されているように薄
膜内に水分を取り込みやすく、また加熱によって容易に
脱離する。そこで上記問題点を解決する一つの手段とし
て、酸化膜上に形成する薄膜を製膜する際に、２００℃
以上の温度で基板加熱しながら製膜する方法が考えられ
る。しかしながら、例えばＴａＯ_x第１ゲート絶縁膜５
４ａのように、基板加熱をしながら製膜するとリーク電
流が増加するなど薄膜の特性に悪い影響を及ぼす場合も
多く、結果的にデバイスの特性を悪化させる結果となっ
てしまう。またもう一つの解決手段として、酸化物薄膜
の製膜された基板を真空中で一定時間加熱して水分を脱
離し、冷却後大気に触れずに続けて所望の膜を製膜する
方法も考えられるが、この方法では基板の加熱、冷却に
長い時間が必要なため生産性が非常に悪い。

【０００５】本発明は以上のような課題を解決するもの
で、良好なデバイス特性が得られる基板温度で製膜し、
かつ下地の膜からの水分の脱離が生じないで、生産性を
低下させない高スループットの薄膜作製方法および薄膜
作製装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、絶縁性基板または表面の少なくとも一部に
酸化物を主成分とする薄膜が形成された基板に、真空中
で基板表面にマイクロ波を用いた誘導加熱を施すか、ま
たは当該基板表面をスパッタリングするか、または当該
基板表面にＥＣＲプラズマを照射した後続いて大気に触
れずに所望の薄膜を形成する工程を少なくとも有する構
成と、所望の膜を製膜する前に基板表面に対してマイク
ロ波を用いた誘導加熱を行うことのできる手段、基板表
面をスパッタリングすることのできる手段および基板表
面にＥＣＲプラズマを照射することのできる手段のうち
少なくとも一つの手段と、上記基板上に、途中大気に触
れずに続けて所望の膜を作製することのできる手段とを
備えた構成とによる。

【０００７】

【作用】上記構成により、基板温度を上昇させずに短時
間で酸化物表面に吸着した水分、または酸化物中に取り
込まれた水分の脱離をすることができ、所望の膜を薄膜
物性に最適な条件で製膜でき、かつ高スループットで製
膜することができるため、高品質の薄膜を下地酸化物界
面との剥離を生じることなく、高い生産性で作製するこ
とができる。

【０００８】

【実施例】

（実施例１）図１に本発明の薄膜作製装置の第１の実施
例であるインライン型スパッタリング装置を示す。図１
を用いて本発明の薄膜作製装置について説明する。図１
において、１はロードロック室、２は基板ホルダー、３
は基板、４はガス導入口、５はゲートバルブ、６は前処
理室、７は基板加熱機構、８ａ，８ｂはガス導入口、９
ａ，９ｂは流量計、１０はゲートバルブ、１１は製膜
室、１２は基板加熱機構、１３はガス導入口、１４は流
量計、１５はゲートバルブ、１６はアンロードロック
室、１７ａ，１７ｂはガス導入口、１８は流量計、１９
ａ〜１９ｄは真空排気系、２０はターゲット、２１はカ
ソード電源、２２はマイクロ波導入窓、２３は電力計、
２４はマイクロ波発振器である。本装置は、ロードロッ
ク室１、前処理室６、製膜室１１およびアンロードロッ
ク室１６の４つに分かれている。ロードロック室１およ
びアンロードロック室１６は、前処理室６または製膜室
１１を大気に戻さずに基板を出し入れするための予備排
気室である。ロードロック室１、前処理室６、製膜室１
１およびアンロードロック室１６は、各室間ゲートバル
ブ５，１０，１５で仕切られており、各ゲートバルブ
５，１０，１５の開閉により基板ホルダー２を各室間移
動することができる。また各室は各々独立に排気するこ
とができ、前処理室６と製膜室１１は常に真空排気され
ているので、前処理室６、製膜室１１内で基板面に水分
やガスが吸着して膜の品質を悪化させることはない。

【０００９】前処理室６にはランプヒーターからなる基
板加熱機構７が備えられている。さらに本装置の最も重
要な点は、この前処理室６にマイクロ波発振器２４が取
り付けられており、石英製のマイクロ波導入窓２２を通
して前処理室６内にマイクロ波を導入することができる
構造となっていることである。したがって本装置では、
前処理室６において通常の輻射熱による基板加熱ができ
ると同時に、マイクロ波を用いた誘導加熱も行なうこと
ができる。前処理室６内へのマイクロ波の導入方法は、
本実施例に示したようなマイクロ波導入窓２２から導波
管を通して導入する方法のほか、前処理室内にアンテナ
を設置し同軸ケーブルでマイクロ波を送る方法等幾つか
あるが、基本的にはどの方法を用いても同様な効果が得
られた。

【００１０】マイクロ波を用いた誘導加熱とは、物質に
含まれる誘電分極した水分がマイクロ波によって大きな
誘電損失を示し、その結果水分の温度が上昇する現象で
ある。基板自体は水分を含まないので誘導加熱を行なっ
ても温度は上昇しないが、基板表面に吸着している水分
や基板に製膜されている薄膜中に含まれている水分はマ
イクロ波による誘電損失によって蒸発する。したがって
この方法を用いると、基板の温度を上げることなく基板
表面、または薄膜中から水分を脱離することができる。

【００１１】製膜室１１は、スパッタリング法により薄
膜を作製できる構造となっている。スパッタリング法と
しては、ＤＣ法、ＲＦ法等どのような方法も用いること
ができる。製膜中は基板が一定速度でターゲット２０の
前を通過する構造となっており、複数の基板に連続的に
薄膜を作製することができる。また製膜室１１内にもラ
ンプヒーターからなる基板加熱機構１２が備えられてお
り、製膜中にも基板加熱を行なうことのできる構造とな
っている。

【００１２】次に本装置を用いて薄膜を製膜する場合の
手順を簡単に説明する。まずロードロック室１において
ガラス等の絶縁性基板または表面に酸化物を被覆した基
板３を基板ホルダー２にセットする。ロードロック室１
を真空排気し、所定の圧力以下になったところでゲート
バルブ５を開いて基板ホルダー２を前処理室６内に導入
する。ゲートバルブ５を閉じた後、前処理室６にマイク
ロ波を導入して一定時間基板３の表面にマイクロ波を照
射し、絶縁性基板３の表面に吸着した水分や基板３に製
膜されている酸化物薄膜内に取り込まれている水分の脱
離を行なう。この際、製膜時に基板３の加熱をする必要
のある材料の場合には、基板加熱機構７を用いて基板３
の予備加熱を行なう。基板加熱機構７を用いない場合に
は基板３の温度上昇は殆ど生じない。マイクロ波の照射
を止めた後、ガス導入口８ｂより前処理室６内に製膜室
１１で用いるスパッタリングガスと同じ成分のガスを導
入する。ガス導入後の前処理室６内は、ゲートバルブ１
０の開閉によって製膜室１１内の圧力が変動しない圧力
に調整する。ゲートバルブ１０を開いて基板ホルダー２
を製膜室１１内に導入し、ゲートバルブ１０を閉じる。
なおこの時製膜室１１内は、予めガス導入口１３よりス
パッタリングガスを導入してスパッタリングを行なって
いる状態にしておく。基板ホルダー２を一定の速度で移
動し、基板３がターゲット２０上を通過して所定の厚さ
の膜が製膜されたら、ゲートバルブ１５を開いて基板ホ
ルダー２をアンロードロック室１６に導入する。この時
アンロードロック室１６内には、予め製膜室１１で用い
るスパッタリングガスと同じ成分のガスをガス導入口１
７ａより導入し、ゲートバルブ１５の開閉によって製膜
室１１内の圧力が変動しない圧力に調整しておく。ゲー
トバルブ１５を閉じた後、アンロードロック室１６に大
気圧までガス導入口１７ｂより不活性ガスを導入し、基
板３を取り出す。

【００１３】本発明の薄膜作製装置の最も重要な点は、
基板上に薄膜を製膜する前に当該基板にマイクロ波を照
射する構造を備え、基板３表面に吸着している水分や基
板３上に製膜されている薄膜中に含まれる水分を脱離
し、その後基板３に対して大気に触れることなく続けて
所望の薄膜を製膜することのできる機構を備えている点
である。したがって、装置構成は本実施例に限定される
ものではなく、例えばロードロック室１内にマイクロ波
を導入できる構成、すなわち前処理室６とロードロック
室１が一体となった構成や、製膜室１１内にマイクロ波
を導入できる構成であっても本発明の基本的要件から逸
脱するものではない。

【００１４】（実施例２）図２に本発明の薄膜作製装置
の第２の実施例であるインライン型スパッタリング装置
を示す。図１の第１の実施例と同一部分には同一番号を
付し、説明を省略する。すなわち第２の実施例の特徴は
前処理室６内での処理にある。すなわち前処理室６に
は、可動式のカソード電極２５が取り付けられており、
先端部を基板３裏面に接触させることによって基板３に
高周波電力を印加できる構造となっている。前処理室６
に基板ホルダー２を導入後、カソード電極２５を基板３
の裏面に接続すると同時に、ガス導入口８ａよりスパッ
タリングガスを導入し一定の圧力に調整する。前処理室
６内の圧力が一定になったら、高周波電源２６を作動さ
せて基板３に所定の高周波電力を供給する。基板３と基
板ホルダー２は電気的に絶縁されているため、スパッタ
リングは基板面に対して行われる。一定時間基板３の表
面のスパッタリングを行った後、高周波電源２６を止
め、カソード電極２５を基板３から離し基板面の処理を
終了する。

【００１５】本装置の最も重要な点は、この前処理室に
おいて基板表面をスパッタリングすることにより、基板
表面に吸着している水分や基板上に製膜されている薄膜
中に含まれる水分を脱離することができる構造になって
いることである。この際のスパッタリングは、放電が安
定に持続し、かつ基板表面に著しいダメージを与えない
ような条件で行う必要がある。スパッタ電力は基板表面
の酸化物の種類によって異なるが、例えば表面がＴａＯ
_x膜が形成された基板であれば約１Ｗ／cm²以下であれば
基板表面のダメージはさほど強くない。放電時に導入す
るスパッタリングガスは、Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒ等の不活性
ガスをはじめ、Ｎ₂，Ｏ₂等のガスも用いることができる
が、いずれの場合でもガス中に含まれる水分は１％以下
でないと十分な効果は得られない。またこの際の圧力
は、１×１０^-3Ｔｏｒｒ以上５×１０^-2Ｔｏｒｒ以下の
範囲で安定した放電が得られた。

【００１６】基板３の表面のスパッタリングが終了した
ら、続いてガス導入口８ｂより製膜室１１で用いるスパ
ッタリングガスを導入し、所定の圧力に調整してからゲ
ートバルブ１０を開け製膜室１１内に基板ホルダー２を
移動する。以降の過程は第１の実施例で説明した通りで
ある。また本実施例も上記第１の実施例と同様に、その
最も重要な点は、基板３上に薄膜を製膜する前に当該基
板３をスパッタリングできる構造を備え、基板３表面に
吸着している水分や基板上に製膜されている薄膜中に含
まれる水分を脱離し、その後基板３に対して大気に触れ
ることなく続けて所望の薄膜を製膜することのできる機
構を備えている点である。したがって、装置構成は本実
施例に限定されるものではなく、例えばロードロック室
内で基板３のスパッタリングを行える構成、すなわち前
処理室６とロードロック室１が一体となった構成や、製
膜室１１でターゲットをスパッタリング前に基板面をス
パッタリング（逆スパッタリング）することのできる構
成であっても本発明の基本的要件から逸脱するものでは
ない。

【００１７】（実施例３）図３に第３の実施例である薄
膜作製装置であるインライン型スパッタリング装置を示
す。この場合も前処理室６内での処理に特徴がある。す
なわち前処理室６内には、ＥＣＲプラズマ発生源が備え
られている。図３において、２７は磁界発生装置、２８
はマイクロ波導入窓、２９は電力計、３０はマイクロ波
発振器である。ＥＣＲプラズマ発生源は、図３に示した
ようにマイクロ波発振器２４と永久磁石もしくは電磁石
よりなる磁界発生装置２７からなる。磁界発生装置２７
は、基板３の表面に対して磁界が発散磁界となるように
設計されており、ＥＣＲプラズマが基板３の表面に効率
よく照射されるようになっている。ＥＣＲプラズマは、
ある圧力の下で次式が成立する時に効率良く発生する。

【００１８】

【数１】

【００１９】ただし、ｆは周波数（Hz）、ｅは電子の電
荷量（Ｃ）、Ｍはイオン種の分子量、そしてＢは磁束密
度（ガウス）である。実際のプロセスでは、厳密に（数
１）を満たさなくても放電は発生する。具体的には、図
４に示した斜線の範囲内で安定した放電が持続した。放
電時の圧力は、５×１０^-4Ｔｏｒｒ以上５×１０^-2Ｔｏ
ｒｒ以下の範囲で安定した放電が得られた。放電時に導
入するガスは、Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒ等の不活性ガスをはじ
め、Ｎ₂，Ｏ₂等のガスも用いることができるが、いずれ
の場合でもガス中に含まれる水分は１％以下でなければ
ならない。

【００２０】前処理室６における具体的な操作を説明す
る。前処理室６に基板ホルダー２を導入したら、ガス導
入口８ａより所定のガスを導入し一定の圧力に調整す
る。前処理室６内の圧力が一定になったら、マイクロ波
発振器３０を作動させＥＣＲプラズマを基板３の表面に
照射し、基板３の表面に吸着している水分や基板３上に
製膜されている薄膜中に含まれる水分の脱離を行なう。
一定時間照射後、マイクロ波の発振を止める。基板３の
表面に対するＥＣＲプラズマの照射が終了したら、続い
て製膜室１１で用いるスパッタリングガスをガス導入口
８ｂより導入し、所定の圧力に調整した後製膜室１１内
に基板ホルダー２を移動する。以降の過程は第１の実施
例で説明した通りである。

【００２１】本実施例も前記した第１の実施例と同様
に、その最も重要な点は、基板３上に薄膜を製膜する前
に基板３にＥＣＲプラズマを照射することのできる構造
を備え、基板３表面に吸着している水分や基板上に製膜
されている薄膜中に含まれる水分を脱離し、その後基板
３に対して大気に触れることなく続けて所望の薄膜を製
膜することのできる機構を備えている点である。したが
って、装置構成は本実施例に限定されるものではなく、
例えばロードロック室内で基板に対してＥＣＲプラズマ
を照射することのできる構成、すなわち前処理室とロー
ドロック室が一体となった構成や、製膜室でのターゲッ
トをスパッタリングする前に、基板に対してＥＣＲプラ
ズマを照射することのできる構成であっても本発明の基
本的要件から逸脱するものではない。

【００２２】（実施例４）次に第４の実施例として、第
１の実施例に示した薄膜作製装置を用い、本発明の薄膜
作製方法によりＴＦＴ液晶表示装置を作製した場合を示
す。図５は、本発明の薄膜作製方法を用いた一例である
ＴＦＴ液晶表示装置のＴＦＴ部概略断面図を示したもの
である。図５を用いて上述の構造を持つＴＦＴの製造工
程について簡単に説明する。まず、ガラス基板５１上の
全面にＴａＯ_xアンダーコート絶縁膜５２を反応性ＲＦ
スパッタリング法により５０〜２００ｎｍの厚さで製膜
し、その上に全面にＤＣスパッタリング法により室温で
Ｃｒ膜を１００〜２００ｎｍの厚さで製膜後、Ｃｒゲー
ト電極５３を選択的に形成する。ついで全面に反応性Ｒ
Ｆスパッタリング法によりＴａＯ_x第１ゲート絶縁膜５
４ａを５０〜２００ｎｍの厚さで、その後化学気相堆積
法により基板温度３５０℃で、厚さ２００〜３００ｎｍ
のＳｉＮ_x第２ゲート絶縁膜５４ｂ、アモルファスＳｉ
半導体層５５、パッシベーションＳｉＮ_x膜５６を順次
製膜する。ゲート電極５３上以外のパッシベーションＳ
ｉＮ_x膜５６を除去した後、オーミックコンタクト層５
７、ソース、ドレイン電極用金属膜５８を順次製膜す
る。オーミックコンタクト層５７、ソース、ドレイン電
極用金属膜５８を一括してエッチングしてソース電極５
８ａ、ドレイン電極５８ｂを形成して図５に示すＴＦＴ
が完成する。なお本実施例の製造工程においては、基板
上に付着したダストによる欠陥の発生をなくすため、各
製膜工程の前には必ず基板を洗浄する工程を入れてい
る。

【００２３】上記ＴＦＴ液晶表示装置の製造過程におい
て、本発明の１要件である薄膜作製方法を用いた結果絶
大なる効果が得られた点について、図１および図５を用
いてさらに詳しく説明する。

【００２４】まず第１の点としてＣｒゲート電極５３を
形成するためのＣｒ膜の製膜過程について説明する。金
属Ｃｒターゲット２０が取り付けられた、図１に示す構
造のスパッタリング装置のロードロック室１内の基板ホ
ルダー２に、アンダーコート膜５２が製膜されたガラス
基板５１をセットする。ロードロック室１内を真空排気
し、所定の圧力になったところでゲートバルブ５を開け
基板ホルダー２を前処理室６に導入する。前処理室６お
よび製膜室１１はクライオポンプよりなる真空排気系１
９ｂ，１９ｃによって常に真空排気されている。ゲート
バルブ５を閉じた後、マイクロ波発振器２４を作動させ
て前処理室６内にマイクロ波を導入する。適当な電力で
数分間ガラス基板５１上にマイクロ波を照射した後、マ
イクロ波の発振を止めてガス導入口８ａより前処理室６
内にＡｒを導入する。この時製膜室１１内には予めガス
導入口１３よりＡｒガスが導入され、ターゲット２０に
対して０．５〜１０Ｗ／cm²程度のＤＣスパッタ電力で
スパッタリングが行われている。したがって前処理室６
内に導入されるＡｒガスの流量は、ゲートバルブ１０を
開閉しても製膜室１１内の圧力が変動しないような条件
に予め決められている。同様にアンロードロック室１６
に基板ホルダー２を移動する際にも、ゲートバルブ１５
を開けた時に製膜室１１内の圧力が変動しないように、
ゲートバルブ１５を開ける前にはアンロードロック室１
６に所定量のＡｒガスをガス導入口１７に導入し、一定
の圧力に保っておく。基板ホルダー２を前処理室６から
製膜室１１に移動し、ゲートバルブ１０を閉じる。基板
ホルダー２は製膜室１１内を予め設定した一定の速度で
移動し、ターゲット２０上を通過後には基板３上に所望
の厚さのＣｒ膜が製膜されている。基板温度は室温とし
た。ターゲット２０上を通過後ゲートバルブ１５を開
け、アンロードロック室１６に基板ホルダー２を移動す
る。ゲートバルブ１５を閉じた後、アンロードロック室
１６内に大気圧になるまでＡｒガスを導入し、基板ホル
ダー２から基板３を取り出してＣｒ製膜の工程を終了す
る。

【００２５】次に第２の点としてＴａＯ_x第１ゲート絶
縁膜５４ａの製膜過程について説明する。ＴａＯ_x膜の
製膜も図１に示した構成の薄膜作製装置を用いた。アン
ダーコート膜５２上に所定のパターンのゲート電極５３
が形成された基板５１を基板ホルダー２にセットした
後、前処理室６でマイクロ波を用いた誘導加熱を行な
い、製膜室１１に導入して薄膜を製膜後アンロードロッ
ク室１６から基板３を取り出すまでの過程は、製膜室１
１においてＡｒガスの代わりに所定の割合で混合された
ＡｒとＯ₂の混合ガスを用いる点、および製膜方法がＲ
Ｆスパッタリング法である点を除いては、上述のＣｒ製
膜の場合と全く同様であるので説明は省略する。製膜室
１１には金属ＴａもしくはＴａＯ_xよりなるターゲット
２０が備えられ、反応性ＲＦスパッタリング法によりＴ
ａＯ_x膜が製膜できるようになっている。製膜時のＲＦ
電力は５〜３０Ｗ／cm²、スパッタリング圧力は５×１
０^-4〜１×１０^-2Ｔｏｒｒの範囲内とし、基板ホルダー
２は予め設定した一定の速度で移動し、ターゲット２０
上を通過した基板３には所望の厚さのＴａＯ_x膜が製膜
されている。基板温度は、ＴａＯ_x膜のリーク電流が小
さくなる条件である１５０℃以下とした。

【００２６】以上のＣｒ膜およびＴａＯ_x膜の製膜につ
いての説明は、基板ホルダー２を１台だけ用いた場合に
ついて述べたが、実際には、ロードロック室１の基板ホ
ルダー２が前処理室６に導入されたら、すぐにロードロ
ック室１を大気解放して次の基板３をセットし、順次前
処理室６、製膜室１１、アンロードロック室１６へと搬
送することにより、多くの基板に連続的に製膜を行なう
ことができる。

【００２７】ＴａＯ_x第１ゲート絶縁膜５４ａまで製膜
した基板３は、次にＳｉＮ_x第２ゲート絶縁膜５４ｂを
製膜する。ＳｉＮ_x第２ゲート絶縁膜５４ｂは、基板温
度３５０℃で化学気相堆積法により製膜した。ここで、
前処理室６においてマイクロ波を用いた誘導加熱を行な
わないで製膜した従来の方法では、ＳｉＮ_x第２ゲート
絶縁膜５４ｂ製膜後Ｃｒゲート電極５３とＴａＯ_xアン
ダーコート膜５２との界面およびＴａＯ_x第１ゲート絶
縁膜５４ａとＴａＯ_xアンダーコート膜５２との界面に
おいて、基板全面にわたって気泡状の剥離が生じていた
が、本実施例の薄膜作製方法および薄膜作製装置を用い
た結果、このような不良は皆無となった。図６に本実施
例の方法と従来の方法を用いて、ＳｉＮ_x第２ゲート絶
縁膜５４ｂまで作製したデバイスの断面構造を比較して
示す。従来のマイクロ波加熱を行なわなかった基板で
は、図６（ｂ）に示したように気泡状の剥離が生じてい
るが、本実施例の方法では、図６（ａ）に示したように
界面での剥離はまったく生じていない。図６（ｂ）に示
したような剥離があった場合、図５に示したゲート電極
５３の断線、またはゲート電極５３とソース電極５８
ａ、ドレイン電極５８ｂの短絡等が発生し著しく歩留ま
りが低下するという問題が生じていた。しかしながら本
実施例の方法を用いることにより、生産性を全く低下さ
せることなく飛躍的な歩留まりの向上を果たすことがで
きた。なお、図６において、６１が剥離部である。

【００２８】さらに本発明の方法の優れた点は、基板温
度に制約がなくなることである。これまでの剥離防止の
対策として、製膜中の基板温度を上げることにより下地
酸化物薄膜からの水分の脱離を促し、積層構造が形成さ
れてからの界面での水分脱離を防ぐ方法を用いた。しか
しながら製膜中の基板加熱は必ずしも全ての薄膜にとっ
て最適条件とはならない。例えば、本実施例中に述べた
Ｃｒ薄膜は、製膜中に基板加熱を行なうとＣｒ膜が僅か
に酸化されて抵抗値が高くなってしまう。また同じく本
実施例中に述べたＴａＯ_x膜の場合、基板加熱を行なっ
た状態で製膜した膜は、１５０℃以下で製膜した膜に比
べて１〜２桁リーク電流が大きくなってしまい、ＴＦＴ
特性を悪化させる要因となる。このように製膜時の基板
温度は、製膜後の薄膜の特性に非常に大きな影響を及ぼ
す。したがって、本実施例に示した方法を用いることに
より、後工程での水分脱離の問題を考えることなく、製
膜する物質の特性が最も良くなる条件で製膜することが
できるため、高品質の薄膜を再現性良く、高い生産性で
作製することが可能となった。

【００２９】以上の第４の実施例では、基板３を誘導加
熱する際に周波数２．４５ＧHzのマイクロ波を用いた
が、マイクロ波の周波数はこれに限定されるものではな
く、水の分子が比較的良く吸収する範囲の周波数、具体
的には５００ＭHz以上２０ＧHz以下の範囲であれば、ど
の周波数でも同様の効果が得られた。

【００３０】また上述の第４の実施例では、誘導加熱を
施す基板上に製膜された薄膜はＴａＯ_x膜であったが、
水分を吸着したり、薄膜中に水分を取り込み易い薄膜は
ＴａＯ_x膜に限るものではない。したがって本発明の薄
膜作製方法および薄膜作製装置は、基本的には表面に水
分を吸着しやすい状態の基板、さらには薄膜中に取り込
む水分量の多い酸化物薄膜が製膜された基板上に所望の
薄膜を製膜する場合全てに有効である。

【００３１】さらに上述の４実施例では、何れも前処理
後基板を大気に触れずに続けて製膜室１１へと送ってい
るが、大気中を搬送しない理由は、大気中に含まれる水
分が基板表面に吸着して上述したような酸化物上に製膜
した薄膜の剥離現象が生じるためである。これに対して
湿度の非常に低い大気中を搬送させる方法も考えられる
が、湿度が３０％以下になると基板表面が非常に帯電し
やすくなり、後工程で膜の静電破壊が生じる原因となる
ため適当ではない。

【００３２】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発明
は、所望の薄膜を製膜する前に、基板にマイクロ波を用
いた誘導加熱を施して表面から水分を脱離した後所望の
膜を製膜することにより、界面での膜の局部的な剥離の
発生を防止し、信頼性が高く特性の優れた薄膜を再現性
良く形成できる薄膜作製および薄膜作製装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における薄膜作製装置の
概略構成図

【図２】本発明の第２の実施例における薄膜作製装置の
概略構成図

【図３】本発明の第３の実施例における薄膜作製装置の
概略構成図

【図４】図３の第３の薄膜作製装置におけるＥＣＲプラ
ズマの発生範囲を示す図

【図５】本発明の薄膜作製方法により作製したＴＦＴ液
晶表示装置の断面図

【図６】（ａ）は本発明の薄膜作製方法によるＴＦＴ液
晶表示装置の部分断面図（ｂ）は従来の薄膜作製方法によるＴＦＴ液晶表示装置
の部分断面図

【符号の説明】

１ロードロック室２基板ホルダー３基板４ガス導入口５ゲートバルブ６前処理室７基板加熱機構８ａ，８ｂガス導入口９ａ，９ｂ流量計１０ゲートバルブ１１製膜室１２基板加熱機構１３ガス導入口１４流量計１５ゲートバルブ１６アンロードロック室１７ａ，１７ｂガス導入口１８流量計１９ａ〜１９ｄ真空排気系２０ターゲット２１カソード電源２２マイクロ波導入窓２３電力計２４マイクロ波発振器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２３Ｃ 16/46 7325−4Ｋ 16/50 7325−4ＫＨ０１Ｌ 21/31 Ｃ 29/784

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基板または表面の少なくとも一部に
酸化物を主成分とする薄膜が形成された基板の表面に真
空中でマイクロ波を用いた誘導加熱を施した後、途中大
気に触れずに続けて真空中で薄膜を形成する工程を少な
くとも有することを特徴とする薄膜作製方法。
【請求項２】マイクロ波を用いた誘導加熱が、周波数が
５００ＭHz以上２０ＧHz以下のマイクロ波を用いた誘導
加熱であることを特徴とする請求項１記載の薄膜作製方
法。
【請求項３】基板の表面に真空中でマイクロ波を用いた
誘導加熱を施す代りに基板の表面を所定のスパッタリン
グガス中でスパッタリングすることを特徴とする請求項
１記載の薄膜作製方法。
【請求項４】基板の表面に真空中でマイクロ波を用いた
誘導加熱を施す代りに所定のガス中でＥＣＲプラズマを
照射することを特徴とする請求項１記載の薄膜作製方
法。
【請求項５】酸化物を主成分とする薄膜が金属の酸化物
薄膜であることを特徴とする請求項１，２，３または４
記載の薄膜作製方法。
【請求項６】金属の酸化物薄膜がタンタル（Ｔａ）、ア
ルミニウム（Ａｌ）またはシリコン（Ｓｉ）の酸化物薄
膜であることを特徴とする請求項５記載の薄膜作製方
法。
【請求項７】真空中において、基板表面にマイクロ波を
用いた誘導加熱を施すことのできる手段、基板表面をス
パッタリングできる手段および基板表面にＥＣＲプラズ
マを照射することのできる手段のうち少なくとも一つの
手段と、前記基板上に途中大気に触れることなく続けて
薄膜を製膜することのできる手段とを少なくとも備えて
いることを特徴とする薄膜作製装置。
【請求項８】基板表面にマイクロ波を用いた誘導加熱を
施すことのできる手段が、基板表面に周波数が５００Ｍ
Hz以上２０ＧHz以下のマイクロ波を用いた誘導加熱を施
すことのできる手段であることを特徴とする請求項７記
載の薄膜作製装置。