KR20180082977A - Film forming method and vacuum processing apparatus - Google Patents

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Abstract

Provided are a film forming method of an IGZO film with excellent characteristics and reliability of a TFT when applied to the TFT using an oxide semiconductor such as an IGZO film as a channel layer, and a vacuum processing apparatus suitable for forming the IGZO film. The film forming method according to the present invention comprises the following steps of: providing a sintered body containing indium, gallium, and zinc as a target (42a); arranging an object to be processed (W) in a vacuum processing chamber (Vc4) in which the target is installed to introduce a discharge gas and an oxygen gas if the vacuum processing chamber is vacuum evacuated to a predetermined pressure; introducing a predetermined power to the target to sputter the target; and forming an IGZO film on a surface of the object to be processed by reactive sputtering. The film forming method further comprises a step of setting a water pressure in the vacuum processing chamber to a range of 1 × 10^(-5) Pa to 1 × 10^(-3) Pa before the target sputtering starts.

Description

성막 방법 및 진공 처리 장치 {FILM FORMING METHOD AND VACUUM PROCESSING APPARATUS}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a film forming method and a vacuum processing apparatus,

본 발명은 성막 방법 및 진공 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인듐, 갈륨 및 아연을 포함하는 소결체(sintered body)를 타겟으로 하여, 이 타겟을 스퍼터링하여 반응성 스퍼터링에 의해 처리 대상물의 표면에 IGZO 막을 성막하기에 적합한 것에 관한 것이다.The present invention relates to a film forming method and a vacuum processing apparatus, and more particularly, to a sintered body including indium, gallium, and zinc as a target, sputtering the target, and performing reactive sputtering on the surface of the object to be treated with IGZO Which is suitable for forming a film.

최근, 평판 디스플레이에서 표시 소자를 구동하는 박막 트랜지스터(이하, ‘TFT’라고 칭함)의 채널층으로, 인듐 갈륨 아연 산화물(IGZO)과 같은 산화물 반도체가 이용되고 있다. 예를 들어, 산화물 반도체로서의 IGZO 막은, 일반적으로 스퍼터링 장치를 이용하여 성막된다. 이 경우, 인듐, 갈륨 및 아연을 포함하는 소결체를 타겟으로 하여, 이 타겟을 설치한 스퍼터링 장치의 진공 처리실 내에 처리 대상물을 배치하고, 진공 처리실이 소정의 압력으로 진공 배기되면, 방전용 가스와 산소 가스를 도입하고, 타겟에 소정 전력을 투입하여 타겟을 스퍼터링함으로써, 반응성 스퍼터(reactive sputter)을 통해 처리 대상물의 표면에 IGZO 막을 성막할 수 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).Recently, an oxide semiconductor such as indium gallium zinc oxide (IGZO) is used as a channel layer of a thin film transistor (hereinafter referred to as a TFT) which drives a display element in a flat panel display. For example, an IGZO film as an oxide semiconductor is generally formed using a sputtering apparatus. In this case, an object to be treated is placed in a vacuum treatment chamber of a sputtering apparatus provided with the target, and the vacuum treatment chamber is vacuum-evacuated to a predetermined pressure, using a sintered body containing indium, gallium and zinc as a target. The IGZO film can be formed on the surface of the object to be treated through a reactive sputter by introducing a gas and sputtering the target by applying a predetermined electric power to the target (see, for example, Patent Document 1).

상기 스퍼터링 장치에서 IGZO 막을 성막하고자 하는 경우, 게이트 전극 등이 이미 형성된 유리 기판을 캐리어에 유지시킨 다음, 이 상태에서 진공 처리실 내로 반송시켜 성막하게 되는데, 본 발명의 발명자들의 연구에 따르면, 진공 처리실 내에 잔류하는 물 분자나 기판 및 캐리어에 부착되어 진공 처리실 내로 유입되는 물 분자가, TFT의 (초기) 특성이나 신뢰성에 영향을 끼칠 수 있다는 것을 깨달았다. 구체적으로는, 진공 처리실 내의 수분압(

Figure pat00001
)이 소정 압력보다 낮으면, 상승 전압(rising voltage)(VON)이 플러스 측으로 시프트(shift)하는 문제가 생긴다. 한편, 진공 처리실 내의 수분압이 소정 압력보다 높아지면, 막 밀도가 낮아, OH-나 O-의 약 결합으로 인한 결손이 많이 존재하는 IGZO 막이 되어, 전자 이동도가 저하되거나 상승 전압(VON)이 플러스 측으로 시프트하게 되는 등의 문제가 생긴다.In the case where the IGZO film is to be formed by the sputtering apparatus, the glass substrate on which the gate electrode and the like are already formed is held on the carrier, and then the film is transported into the vacuum processing chamber in this state. According to the study of the inventors of the present invention, It has been found that residual water molecules or water molecules adhering to the substrate and carrier and entering the vacuum treatment chamber can affect the (initial) characteristics and reliability of the TFT. More specifically, the water vapor pressure in the vacuum processing chamber
Figure pat00001
Is lower than the predetermined pressure, there arises a problem that the rising voltage V ON shifts to the positive side. On the other hand, when the number of partial pressure in the vacuum chamber is higher than a predetermined pressure, the lower the film density, the IGZO film is that the defects due to loose coupling of OH- or O- there are many, the electron mobility is lowered or raised voltage (V ON) There is a problem such as shifting to the plus side.

특허문헌 1: 일본특허공개 2013-064185호 공보Patent Document 1: JP-A-2013-064185

본 발명은 이상의 연구 결과를 바탕으로 이루어진 것으로, IGZO 막과 같은 산화물 반도체를 채널층으로 하는 TFT에 적용하는 경우, TFT의 특성이나 신뢰성에 있어 우수한 IGZO 막의 성막 방법 및 이러한 IGZO 막의 성막에 적합한 진공 처리 장치를 제공하는 것을 그 과제로 한다.The present invention has been made on the basis of the above-described study results. When the present invention is applied to a TFT having an oxide semiconductor such as an IGZO film as a channel layer, a method of forming an IGZO film excellent in TFT characteristics and reliability and a vacuum process suitable for forming such an IGZO film The present invention has been made in view of the above problems.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 인듐, 갈륨 및 아연을 포함하는 소결체를 타겟으로 하여, 이 타겟을 설치한 진공 처리실 내에 처리 대상물을 배치하고, 진공 처리실이 소정의 압력으로 진공 배기되면, 방전용 가스와 산소 가스를 도입하고, 타겟에 소정 전력을 투입하여 타겟을 스퍼터링함으로써, 반응성 스퍼터를 통해 처리 대상물의 표면에 IGZO 막을 성막하는 성막 방법에 있어서, 타겟의 스퍼터링 개시에 앞서, 진공 처리실 내의 수분압을 1×10-5Pa ~ 1×10-3Pa의 범위로 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention is directed to a sintered body including indium, gallium, and zinc as a target, to dispose an object to be treated in a vacuum treatment chamber provided with the target, and, when the vacuum treatment chamber is evacuated to a predetermined pressure, A method for depositing an IGZO film on a surface of an object to be treated through reactive sputtering by introducing a dedicated gas and an oxygen gas and sputtering a target by applying a predetermined electric power to the target to form an IGZO film on the surface of the object to be treated, And a step of setting the partial pressure in the range of 1 × 10 -5 Pa to 1 × 10 -3 Pa.

본 발명에 따른 성막 방법에 의하면, 스퍼터링에 의한 타겟 성막 시 진공 처리실 내의 수분압을 소정의 범위로 제어함으로써, TFT의 특성이나 신뢰성에 있어 우수한 IGZO 막을 얻을 수 있다는 것을 확인하였다. 이 경우, 수분압이 1×10-5Pa보다 낮아지면, 상승 전압(VON)이 플러스 측으로 시프트한다는 문제가 생긴다. 한편, 수분압이 1×10-3Pa보다 높아지면, 막 밀도가 낮아, OH-나 O-의 약 결합으로 인한 결손이 많이 존재하는 IGZO 막이 되어, 전자 이동도가 저하되거나 상승 전압(VON)이 플러스 측으로 시프트해 버리는 등의 문제가 생긴다.According to the film forming method of the present invention, it was confirmed that the IGZO film excellent in the characteristics and reliability of the TFT can be obtained by controlling the water vapor pressure in the vacuum processing chamber to a predetermined range when the target film is formed by sputtering. In this case, when the water partial pressure is lower than 1 x 10 < -5 > Pa, there arises a problem that the rising voltage V ON shifts to the positive side. On the other hand, the partial pressure of 1 × 10 -3 Pa becomes higher than, lower the film density, the IGZO film is that the defects due to loose coupling of OH- or O- there are many, the electron mobility is lowered or raised voltage (V ON ) Shifts to the plus side.

그런데 성막이나 에칭과 같이 소정의 처리를 실시하는 진공 처리 장치에 있어서, 진공 처리실 내의 수분압을 소정의 범위로 제어하는 경우, 처리에 앞서 진공 처리실 내를 가열하면서 진공 배기하여, 이를 통해 진공 처리실 내에 잔류하는 물 분자나 진공 처리실 내로 유입되는 수분을 배기하는 것을 생각해 볼 수 있으나, 이것으로는 제어하고자 하는 진공 처리실 내의 수분압에 따라서는, 진공 배기하는데 장시간이 걸릴 수 있으며, 가급적 신속하게 작업을 시작할 수 없어 생산성이 나쁘다는 문제가 있다. 이 경우, 진공 처리실에 진공 가열실을 연달아 설치하고, 진공 가열실 내에서 처리 대상물을 가열하여, 해당 처리 대상물에 부착된 물 분자를 미리 이탈시키는 방법이 예전부터 사용되고 있다. 이러한 방법에서도 진공 가열실에서 처리 대상물로부터 물 분자를 충분히 이탈시켜 두지 않으면, 진공 처리실 내에 물 분자가 유입되어 결국 제어하려고 하는 진공 처리실 내의 수분압에 따라서는 진공 배기에 장시간을 요하게 된다.However, in the case of controlling the water pressure in the vacuum processing chamber to a predetermined range in a vacuum processing apparatus that performs predetermined processing such as film formation or etching, the inside of the vacuum processing chamber is evacuated while being heated, It is conceivable to exhaust residual water molecules or water that flows into the vacuum treatment chamber. However, depending on the water pressure in the vacuum treatment chamber to be controlled, it may take a long time to evacuate the vacuum, There is a problem that the productivity is poor. In this case, there has been used a method in which a vacuum heating chamber is successively installed in a vacuum treatment chamber, and the object to be treated is heated in the vacuum heating chamber to previously remove water molecules attached to the object to be treated. In this method, unless water molecules are sufficiently removed from the object to be treated in the vacuum heating chamber, water molecules enter the vacuum treatment chamber, and depending on the water pressure in the vacuum treatment chamber to be controlled, a long time is required for vacuum evacuation.

따라서, 본 발명에 따른 진공 처리 장치는, 제 1 진공 펌프 및 가열 수단을 가지며, 제 1 진공 펌프를 통해 진공 배기한 상태에서 가열 수단에 의해 처리 대상물을 가열하여, 해당 처리 대상물에 부착된 수분을 이탈시키는 진공 가열실과, 제 2 진공 펌프를 가지며, 진공 가열실로부터 가열 완료된 처리 대상물이 진공 분위기에서 반송되어, 제 2 진공 펌프를 통해 진공 배기한 상태에서 처리 대상물을 저장하는 저장실(stock room)과, 제 3의 진공 펌프를 가지며, 저장실로부터 처리 대상물이 진공 분위기에서 반송되어, 제 3 진공 펌프를 통해 진공 배기한 상태에서 처리 대상물에 대해 소정의 처리를 실시하는 진공 처리실을 구비하는 것을 특징으로 한다.Therefore, the vacuum processing apparatus according to the present invention has a first vacuum pump and a heating means, in which the object to be treated is heated by the heating means in the vacuum exhaust state through the first vacuum pump, A stock room for storing the object to be treated in a state that the object to be treated having been heated from the vacuum heating chamber is conveyed in a vacuum atmosphere and evacuated through a second vacuum pump and a second vacuum pump, , And a vacuum processing chamber having a third vacuum pump and performing a predetermined process on the object to be treated in a state where the object to be treated is transferred from the storage chamber in a vacuum atmosphere and evacuated through a third vacuum pump .

본 발명에 따른 진공 처리 장치에 의하면, 진공 가열실과 진공 처리실 사이에 처리 대상물이 반송되는 경로에 저장실을 설치하여, 진공 가열실에서 물 분자를 미리 이탈시킨 처리 대상물을 진공 분위기에서 저장하여, 물 분자를 더욱 진공 배기하는 구성을 채용하고 있으므로, 진공 가열실에서 처리 대상물로부터 물 분자가 충분히 이탈할 때까지 기다리지 않고서도 그 처리 대상물을 반송할 수 있으며, 또한 저장실에서 물 분자를 더욱 이탈시킨 상태의 처리 대상물을 진공 처리실로 반송할 수 있다. 게다가 진공 가열실, 저장실 및 진공 처리실을 통해 병렬로 처리를 실시할 수 있어, 결과적으로 제어하고자 하는 진공 처리실 내의 수분압까지의 진공 배기 시간을 단축할 수 있으며, 가급적 신속하게 소정의 처리를 시작할 수 있어, 생산성을 향상시킬 수 있다.According to the vacuum processing apparatus of the present invention, the storage chamber is provided in the path between the vacuum heating chamber and the vacuum processing chamber, and the object to be treated, in which the water molecules have previously been removed from the vacuum heating chamber, is stored in a vacuum atmosphere, The object to be treated can be conveyed without waiting for the water molecules to sufficiently escape from the object to be treated in the vacuum heating chamber and further the water molecules in the storage chamber are further removed The object can be returned to the vacuum processing chamber. In addition, the processing can be performed in parallel through the vacuum heating chamber, the storage chamber, and the vacuum processing chamber. As a result, it is possible to shorten the vacuum exhaust time to the water pressure in the vacuum processing chamber to be controlled, And productivity can be improved.

덧붙여, 본 발명에서 ‘처리 대상물’이라고 한 경우에는, 성막이나 에칭과 같은 소정의 처리가 실시되는 유리 기판이나 실리콘 웨이퍼 등뿐만 아니라, 예를 들어, 유리 기판이 캐리어에 장착되어 반송되는 경우에 그 캐리어도 포함하는 개념이다. 또한 진공 처리 장치로는, 진공 가열실, 저장실 및 진공 처리실을 한 방향으로 게이트 밸브를 통해 연달아 설치한 것(이른바 인라인 방식 진공 처리 장치) 이외에도, 이른바 클러스터 툴(cluster tool) 방식의 것을 사용할 수도 있다. 또한 진공 가열실은 처리 대상물을 출입시키기 위해 이른바 로드 락 챔버를 겸용하도록 할 수도 있다.Incidentally, in the case of the term "object to be treated" in the present invention, not only a glass substrate or a silicon wafer to which a predetermined process such as film formation or etching is performed, but also, for example, Carrier. As the vacuum processing apparatus, a so-called cluster tool system may be used in addition to a vacuum heating chamber, a storage chamber, and a vacuum processing chamber which are continuously installed through a gate valve in one direction (a so-called inline vacuum processing apparatus) . In addition, the vacuum heating chamber may also be used as a so-called load lock chamber to allow the object to be processed to go in and out.

또한, 본 발명에서는, 상기 진공 가열실 내의 수분압을 측정하는 제 1 측정 수단과, 상기 저장실 내의 수분압을 측정하는 제 2 측정 수단을 가지며, 제 1 측정 수단으로 측정한 제 1 측정값이 소정의 값에 도달했을 때, 그리고 제 2 측정 수단으로 측정한 제 2 측정값이 제 1 측정값보다 낮은 소정의 값에 도달하면, 처리 대상물의 반송을 허용하는 판정 수단을 더욱 포함하는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 물 분자를 효율적으로 이탈시킨 상태의 처리 대상물을 진공 처리실로 반송할 수 있어, 그 결과 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서는 생산성을 더욱 향상시키기 위해, 상기 저장실 내에 물 분자를 흡착하는 흡착 수단을 마련하는 것이 바람직하다.Further, in the present invention, it is preferable that the apparatus has a first measuring means for measuring the water pressure in the vacuum heating chamber and a second measuring means for measuring the water pressure in the storage chamber, wherein the first measured value measured by the first measuring means is a predetermined , And when the second measurement value measured by the second measurement means reaches a predetermined value lower than the first measurement value, the determination means further includes a determination means for allowing the object to be processed to be transported. According to this, the object to be treated in a state in which water molecules are efficiently removed can be transported to the vacuum treatment chamber, and as a result, the productivity can be further improved. Further, in the present invention, in order to further improve the productivity, it is preferable to provide an adsorption means for adsorbing water molecules in the storage chamber.

덧붙여, 상기 진공 처리 장치를 IGZO 막의 성막에 적용하는 경우, 상기 진공 처리실에 인듐, 갈륨 및 아연을 포함하는 소결체의 타겟과, 타겟에 전력을 투입하는 전원과, 방전용 가스와 산소 가스를 각각 도입하는 가스 도입 수단과, 진공 처리실 내의 수분압을 측정하는 제 3 측정 수단을 마련하고, 진공 처리실 내의 수분압이 1×10-5Pa ~ 1×10-3Pa의 범위 내의 소정의 값에 도달하면, 방전용 가스와 산소 가스를 도입하고 타겟으로 전력을 투입하는 제어 수단을 더욱 구비해 두는 것이 좋다.In addition, when the vacuum processing apparatus is applied to the film formation of the IGZO film, the vacuum processing chamber is provided with a target of a sintered body including indium, gallium and zinc, a power source for supplying power to the target, And a third measuring means for measuring the water vapor pressure in the vacuum processing chamber are provided, and when the water vapor pressure in the vacuum processing chamber reaches a predetermined value within a range of 1 10 -5 Pa to 1 10 -3 Pa It is preferable to further include a control means for introducing a discharge gas and an oxygen gas and inputting electric power to the target.

[도 1] 본 발명의 실시 형태에 따른 진공 처리 장치를 설명하는 모식도.
[도 2] 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 방법으로 성막된 IGZO 막을 가지는 TFT의 구조를 나타낸 모식도.
[도 3] 본 발명의 효과를 확인하는 실험에서의 평가 방법을 설명하는 도면.
[도 4] 본 발명의 효과를 확인하는 실험 결과를 나타낸 도면.1 is a schematic view for explaining a vacuum processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view showing a structure of a TFT having an IGZO film formed by a film formation method according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 is a view for explaining an evaluation method in an experiment confirming the effect of the present invention. Fig.
4 is a graph showing an experiment result confirming the effect of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 처리 대상물을 유리 기판(W)으로 하고, 유리 기판(W)의 한 쪽 면에 IGZO 막을 성막하는 경우를 예로 들어, 본 발명의 IGZO 막의 성막 방법 및 IGZO 막의 성막에 적합한 진공 처리 장치의 실시 형태를 설명한다. 이하에서는, 유리 기판(W)이 연직 방향으로 기립한 자세로 반송되는 것으로 하며, 위, 아래, 오른쪽, 왼쪽 등 방향을 나타내는 용어는 도 1을 기준으로 한다.Hereinafter, the IGZO film forming method of the present invention and the vacuum method suitable for forming the IGZO film of the present invention will be described with reference to the case where the object to be processed is a glass substrate W and the IGZO film is formed on one surface of the glass substrate W, Embodiments of the processing apparatus will be described. Hereinafter, it is assumed that the glass substrate W is conveyed in a posture in which it stands up in the vertical direction, and the terms indicating the directions such as up, down, right, left, and the like are based on Fig.

도 1을 참조하여, VM은 본 실시 형태에 따른 진공 처리 장치이다. 진공 처리 장치(VM)는 하나의 방향으로 게이트 밸브(Gv)를 통해 서로 연달아 설치된 제 1 ~ 제 4의 진공 챔버(Vc1, Vc2, Vc3, Vc4)를 가지며, 기판 반송 수단(TP)에 의해 유리 기판(W)을 제 1 ~ 제 4의 진공 챔버(Vc1, Vc2, Vc3, Vc4)의 소정 위치로 반송할 수 있도록 되어있다. 기판 반송 수단(TP)은, 유리 기판(W)을 연직 방향으로 기립시킨 자세로 유지하는 캐리어(Tc)와, 진공 처리 장치(VM) 내에서 캐리어(Tc)를 수평 방향으로 반송시키는 캐리어 반송 수단(Tt)을 포함한다. 덧붙여, 기판 반송 수단(TP)으로는 복수개의 롤러를 구비하는 알려진 것을 이용할 수 있으므로 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.Referring to Fig. 1, the VM is a vacuum processing apparatus according to the present embodiment. The vacuum processing apparatus VM has first to fourth vacuum chambers Vc1, Vc2, Vc3, Vc4 which are connected to each other through a gate valve Gv in one direction, The substrate W can be transported to predetermined positions of the first to fourth vacuum chambers Vc1, Vc2, Vc3, and Vc4. The substrate transporting means TP includes a carrier Tc for holding the glass substrate W in an upright posture in the vertical direction and a carrier transporting means for transporting the carrier Tc in the horizontal direction in the vacuum processing apparatus VM. (Tt). In addition, since the substrate carrying means TP can be a known one having a plurality of rollers, detailed description thereof will be omitted.

상류 측(도 1의 가장 왼쪽)의 제 1 진공 챔버(Vc1)는, 이른바 로드 락 챔버의 역할을 하며, 그 내부를 진공 배기하는 진공 펌프(11)와, 그 내부를 대기 개방하는 벤트 밸브(vent valve)(12)를 포함한다. 이 경우, 진공 펌프(11)는, 대기압에서 소정의 압력(40Pa)까지의 압력 범위에서 신속하게 제 1 진공 챔버(Vc1) 내를 진공 배기할 수 있는 것 중에서 선정되는데, 예를 들면, 로터리 펌프 등을 사용할 수 있다. 또한, 제 1 진공 챔버(Vc1)의 측벽에는 도시 생략한 개폐 도어가 설치되어, 대기압 상태의 제 1 진공 챔버(Vc1)에서 처리 전의 유리 기판(W)의 캐리어(Tc)에 설치하거나 처리 후의 유리 기판(W)의 캐리어(Tc)로부터 분리할 수 있도록 되어있다. 덧붙여, 처리된 유리 기판(W)을 꺼내기 위해 제 4 진공 챔버(Vc4)의 하류 측에 다른 로드 락 챔버를 연달아 설치할 수도 있다.The first vacuum chamber Vc1 on the upstream side (leftmost in FIG. 1) functions as a so-called load lock chamber and includes a vacuum pump 11 for evacuating the inside thereof and a vent valve vent valve (12). In this case, the vacuum pump 11 is selected from those capable of quickly evacuating the first vacuum chamber Vc1 in a pressure range from atmospheric pressure to a predetermined pressure (40 Pa), for example, Etc. may be used. An opening and closing door (not shown) is provided on the side wall of the first vacuum chamber Vc1 so as to be installed in the carrier Tc of the glass substrate W before the processing in the first vacuum chamber Vc1 in the atmospheric pressure state, And can be separated from the carrier Tc of the substrate W. In order to take out the processed glass substrate W, another load lock chamber may be provided on the downstream side of the fourth vacuum chamber Vc4.

제 1 진공 챔버(Vc1)에 인접한 제 2 진공 챔버(Vc2)는, 본 실시 형태의 진공 가열실의 역할을 하며, 그 내부를 소정 압력(1×10-3Pa)까지 진공 배기할 수 있는 진공 펌프(21)와, 캐리어(Tc)로 유지되는 유리 기판(W)를 가열하는 가열 수단(22)을 포함한다. 이 경우, 진공 펌프(21)는, 캐리어(Tc)와 유리 기판(W)에서 이탈하는 물 분자를 포함하는 기체를 효율적으로 배출할 수 있는 것 중에서 선정되는데, 예를 들면, 백 펌프(Back pump)를 구비하는 터보 분자 펌프 등을 사용할 수 있다. 가열 수단(22)으로는, 캐리어(Tc)나 유리 기판(W)을 소정의 온도(예를 들어, 100 ~ 120℃ 범위의 온도)로 가열하여 물 분자를 효율적으로 이탈시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한하지 않으며, 예를 들면 시즈 히터를 사용할 수 있다. 또한, 제 2 진공 챔버(Vc2)에는 제 1 측정 수단으로 질량 분석관(23)이 설치되어, 그 내부의 수분압을 측정할 수 있도록 되어 있다. 이 경우 질량 분석관(23)에서 측정한 수분압(제 1 측정값)이 소정의 값(예를 들면 1×10-2Pa)보다 낮아지면, 제 3의 진공 챔버(Vc3)로 유리 기판(W)을 반송하는 것을 허용하도록 할 수 있다.The second vacuum chamber Vc2 adjacent to the first vacuum chamber Vc1 functions as a vacuum heating chamber of the present embodiment and is provided with a vacuum which can evacuate the inside thereof to a predetermined pressure (1 x 10-3 Pa) A pump 21 and a heating means 22 for heating the glass substrate W held by the carrier Tc. In this case, the vacuum pump 21 is selected from those capable of efficiently discharging the gas containing water molecules that are separated from the carrier Tc and the glass substrate W. For example, a back pump ) May be used as the turbo molecular pump. The heating means 22 is not particularly limited as long as it can heat the carrier Tc and the glass substrate W to a predetermined temperature (for example, a temperature in the range of 100 to 120 占 폚) For example, a sieve heater can be used. In the second vacuum chamber (Vc2), a mass analyzing tube (23) is provided as a first measuring means so that the water partial pressure inside the mass analyzing tube (23) can be measured. In this case, if the water vapor pressure (first measured value) measured by the mass spectrometer 23 becomes lower than a predetermined value (for example, 1 × 10 -2 Pa), the third vacuum chamber Vc 3 Can be allowed to be carried.

제 2 진공 챔버(Vc2)에 인접한 제 3 진공 챔버(Vc3)는, 본 실시 형태의 저장실의 역할을 하며, 그 내부를 소정 압력(1×10-4Pa)까지 진공 배기할 수 있는 진공 펌프(31)를 포함한다. 이 경우, 진공 펌프(31)는 특히 물 분자를 효율적으로 배출할 수 있는 것 중에서 선정되는데, 예를 들면, 크라이오 펌프 등을 사용할 수 있다. 또한 제 3 진공 챔버(Vc3)에는, 캐리어(Tc)로 지지되는 유리 기판(W)에 대향시켜 흡착 수단으로서의 크라이오 패널(32)이 설치되어, 크라이오 패널(32)의 패널 표면에서 물 분자를 적극적으로 흡착시키도록 되어 있다. 제 3 진공 챔버(Vc3)에도 또한 제 2 측정 수단으로서의 질량 분석관(33)이 설치되어, 그 내부의 수분압을 측정할 수 있도록 되어 있다. 이 경우 질량 분석관(33)에서 측정한 수분압(제 2 측정값)이 상기 제 1 측정값보다 낮은 소정의 값(예를 들면 5×10-3Pa)보다 낮아지면, 제 4 진공 챔버(Vc4)로 유리 기판(W)을 반송하는 것을 허용하도록 할 수 있다.The third vacuum chamber Vc3 adjacent to the second vacuum chamber Vc2 functions as a storage chamber of the present embodiment and is connected to a vacuum pump (not shown) capable of evacuating the interior thereof to a predetermined pressure (1 x 10-4 Pa) 31). In this case, the vacuum pump 31 is selected from among those capable of efficiently discharging water molecules, for example, a cryopump or the like can be used. The third vacuum chamber Vc3 is provided with a cryo panel 32 as a suction means facing the glass substrate W supported by the carrier Tc so that water molecules As shown in Fig. The mass spectrometer 33 as a second measuring means is also provided in the third vacuum chamber Vc3 so that the water pressure inside the mass spectrometer 33 can be measured. In this case, if the water partial pressure (second measured value) measured by the mass analyzer 33 becomes lower than a predetermined value (for example, 5 10-3 Pa) lower than the first measured value, the fourth vacuum chamber Vc4 So as to allow the glass substrate W to be transported.

제 3 진공 챔버(Vc3)에 인접한 제 4 진공 챔버(Vc4)는, 본 실시 형태의 진공 처리실의 역할을 하며, 본 실시 형태에 따른 성막 방법을 실시하여 유리 기판(W)의 한쪽 면에 IGZO 막을 성막할 수 있도록 되어 있다. 제 4 진공 챔버(Vc4)는, 그 내부를 소정의 압력(1×10-5Pa)까지 진공 배기할 수 있는 터보 분자 펌프, 드라이 펌프와 같은 진공 펌프(41)를 포함한다. 제 4 진공 챔버(Vc4)의 측벽면에는, 캐리어(Tc)에 유지된 유리 기판(W)에 대향시켜 스퍼터링 캐소드(42)가 설치된다. 스퍼터링 캐소드(42)는, 따로 도시하여 설명하지는 않으나, 인듐, 갈륨 및 아연을 포함하는 소결체의 타겟(42a)과 자석 유닛(42b)으로 구성된다. 타겟(42a)은, 유리 기판(W)보다 큰 윤곽을 가진 대략 직육면체 형상이며, 스퍼터링에 의한 성막 중 해당 타겟(42a)을 냉각하는 구리 냉각판(backing plate)(도시 생략)에 접합된 상태로 설치된다. 덧붙여, 유리 기판(W)의 성막면의 면적에 따라서는, 복수 개의 타겟(42a)을 동일 평면 내에 일렬로 설치하여 구성할 수도 있다. 타겟(42a)에는 또한 스퍼터 전원(E)으로부터의 출력이 연결되어 소정의 전력을 투입할 수 있도록 되어 있다. 한편, 자석 유닛(42b)은, 지지판(421)(요크)의 한쪽 면에 설치한 중앙 자석(422)과, 이 중앙 자석(422)의 주위를 둘러싸도록 지지판(421)의 외주를 따라 환형으로 배치된 주변 자석(423)으로 구성되며, 타겟(42a)과 유리 기판(W) 사이의 공간에 터널 모양의 누설 자장(도시 생략)이 형성되도록 되어 있다. 이 경우, 예를 들어 타겟(42a)의 이용 효율을 높이기 위해, 자석 유닛(42b)에 구동 수단(도시 생략)을 연결하여 스퍼터링에 의한 성막 중, 상하 방향 또는 좌우 방향 중 적어도 한 방향으로 소정의 스트로크로 왕복 운동하도록 되어있다.The fourth vacuum chamber Vc4 adjacent to the third vacuum chamber Vc3 functions as a vacuum processing chamber of the present embodiment and is formed by performing the film forming method according to the present embodiment and forming an IGZO film on one surface of the glass substrate W So that it can be set up. The fourth vacuum chamber Vc4 includes a vacuum pump 41 such as a turbo molecular pump or a dry pump capable of evacuating the interior thereof to a predetermined pressure (1 x 10-5 Pa). A sputtering cathode 42 is provided on the sidewall of the fourth vacuum chamber Vc4 so as to face the glass substrate W held by the carrier Tc. The sputtering cathode 42 is composed of a target 42a of a sintered body including indium, gallium, and zinc and a magnet unit 42b although not shown separately. The target 42a has a substantially rectangular parallelepiped shape having a contour larger than that of the glass substrate W and is joined to a copper cooling plate (not shown) for cooling the target 42a during film formation by sputtering Respectively. In addition, depending on the area of the deposition surface of the glass substrate W, a plurality of targets 42a may be arranged in a line in the same plane. An output from the sputter power source E is also connected to the target 42a so that a predetermined electric power can be supplied. The magnet unit 42b includes a central magnet 422 provided on one surface of a support plate 421 (yoke), and an annular magnet 422 extending along the outer periphery of the support plate 421 so as to surround the periphery of the magnet 422 And a surrounding magnet 423 arranged in the space between the target 42a and the glass substrate W. A tunnel magnetic field (not shown) is formed in the space between the target 42a and the glass substrate W. In this case, for example, in order to increase the utilization efficiency of the target 42a, a driving means (not shown) is connected to the magnet unit 42b so that a predetermined (predetermined or predeterminable) And is reciprocated by a stroke.

또한, 제 4 진공 챔버(Vc4)의 측벽에는 가스 공급구가 개방 설치되어, 가스 공급구에 가스관(43a, 43b)이 각각 연결되어 있다. 가스관(43a, 43b)은, 질량 유량 제어기(44a, 44b)를 통해 도시 생략한 아르곤 등의 희가스로 이루어진 방전용 가스의 가스 소스와, 산소 가스나 오존과 같이 산소 함유 반응 가스의 가스 소스에 각각 연통하여, 제 4 진공 챔버(Vc4) 내에 유량 제어된 희가스와 반응 가스를 도입할 수 있도록 되어 있다. 이들 가스관(43a, 43b) 및 질량 유량 제어기(44a, 44b)가 특허청구의 범위의 가스 도입 수단을 구성한다. 나아가, 제 4 진공 챔버(Vc4)에도 또한 제 3 측정 수단으로서의 질량 분석관(45)이 설치되어, 그 내부의 수분압을 측정할 수 있도록 되어 있다. 이 경우 질량 분석관(45)에서 측정한 수분압이 소정의 범위(1×10-5Pa ~ 1×10-3Pa)가 되면, 유리 기판(W)으로의 성막이 시작되도록 되어 있다. 덧붙여, 예를 들어, 제 4 진공 챔버(Vc4) 내부가 1×10-5Pa 부근의 압력까지 진공 배기되어 있는 경우, 제 4 진공 챔버(Vc4) 내의 압력은 수분압에 상응하는 것으로 간주할 수 있다. 이러한 압력 범위에서 성막을 실시하는 경우에는, 질량 분석관(45)을 생략하고 이온 게이지와 같은 진공계를 제 3 측정 수단으로 이용할 수도 있다.A gas supply port is opened to the side wall of the fourth vacuum chamber Vc4, and gas pipes 43a and 43b are connected to the gas supply port, respectively. The gas pipes 43a and 43b are connected to a gas source of a discharge gas composed of a rare gas such as argon (not shown) through mass flow controllers 44a and 44b and a gas source of an oxygen-containing reaction gas such as oxygen gas or ozone So that the flow-controlled rare gas and reactive gas can be introduced into the fourth vacuum chamber Vc4. These gas pipes 43a and 43b and the mass flow controllers 44a and 44b constitute the gas introducing means of the claims. Furthermore, the mass analysis tube 45 as the third measuring means is also provided in the fourth vacuum chamber Vc4 so that the water pressure inside the mass analysis tube 45 can be measured. In this case, the film formation on the glass substrate W is started when the water partial pressure measured by the mass spectrometry 45 reaches a predetermined range (1 × 10 -5 Pa to 1 × 10 -3 Pa). In addition, for example, when the interior of the fourth vacuum chamber Vc4 is evacuated to a pressure of about 1 × 10 -5 Pa, the pressure in the fourth vacuum chamber Vc4 can be regarded as corresponding to the water pressure have. In the case of forming the film in such a pressure range, the mass spectrometer 45 may be omitted and a vacuum gauge such as an ion gauge may be used as the third measuring means.

또한 진공 처리 장치(VM)는, 메모리, 마이크로 컴퓨터나 시퀀서 등을 갖춘 알려진 제어 장치(Cr)를 가지며, 예를 들어, 질량 분석관(23, 33, 45)에서의 측정값의 출력을 받거나, 캐리어 반송 수단(Tt), 질량 유량 제어기(44a, 44b), 전원(E) 및 각 진공 펌프(11, 21, 31, 41)의 가동을 통괄 제어하도록 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 상기 제어 유닛(Cr)이 질량 분석관(23)에서 측정한 제 1 측정값이 소정의 값에 도달했을 때, 및 질량 분석관(33)에서 측정한 제 2 측정값이 제 1 측정값보다 낮은 소정의 값에 도달하면, 유리 기판(W)의 반송을 허용하는 판정 수단의 역할을 겸용하며, 또한 제 4 진공 처리실(Vc4) 내부의 수분압이 1×10-5Pa ~ 1×10-3Pa의 범위 내의 소정 압력으로 진공 배기되면, 희가스 및 반응 가스 도입 및 타겟(42a)으로 전력을 투입하는 제어 수단으로서의 역할도 겸용한다. 이하, 상기 진공 처리 장치(VM)에 의해 유리 기판(W)의 한쪽 면에 반응성 스퍼터에 의해 IGZO 막을 성막하는 경우를 예로 들어 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 방법을 설명한다.The vacuum processing apparatus VM also has a known control device Cr having a memory, a microcomputer or a sequencer, for example, receiving the output of the measured values at the mass analyzing tubes 23, 33 and 45, The mass flow controllers 44a and 44b, the power source E and the vacuum pumps 11, 21, 31 and 41 are controlled to be collectively controlled. In this embodiment, when the first measured value measured by the mass analysis tube 23 reaches a predetermined value, and when the second measured value measured by the mass analyzer 33 is the first measured value And the water vapor pressure inside the fourth vacuum processing chamber Vc4 is 1 x 10 < -5 > Pa to 1 x < When the vacuum is evacuated to a predetermined pressure within the range of 10 -3 Pa, the inert gas also serves as a control means for introducing the rare gas and reactive gas and for inputting electric power to the target 42a. Hereinafter, a film forming method according to an embodiment of the present invention will be described by taking as an example the case where an IGZO film is formed by reactive sputtering on one side of a glass substrate W by the vacuum processing apparatus VM.

먼저 대기 상태의 제 1 진공 챔버(Vc1)에서, 처리 전의 유리 기판(W)을 캐리어(Tc)에 세팅한다. 캐리어(Tc)에 유리 기판(W)이 세팅되면, 진공 펌프(11)를 가동하여 제 1 진공 챔버(Vc1) 내를 진공 배기한다. 덧붙여, 제 1 진공 챔버(Vc1)가 마주하는 클린 룸은, 통상적으로 그 온도는 실온(예를 들면 24℃)으로, 습도는 40% RH로 제어되며, 이 클린 룸에 노출되는 캐리어(Tc)나 유리 기판(W)에는 물 분자가 흡착된다. 또한 제 2 ~ 제 4의 각 진공 챔버(Vc2 ~ Vc4) 내부는 진공 펌프(21, 31, 41)를 구동하여 진공 배기된다.First, in the first vacuum chamber Vc1 in the standby state, the glass substrate W before processing is set on the carrier Tc. When the glass substrate W is set on the carrier Tc, the vacuum pump 11 is operated to evacuate the first vacuum chamber Vc1. The temperature of the clean room facing the first vacuum chamber Vc1 is usually controlled at room temperature (for example, 24 占 폚) and the humidity is controlled at 40% RH, and the carrier Tc exposed to the clean room, Or water molecules are adsorbed on the glass substrate (W). The inside of each of the second to fourth vacuum chambers Vc2 to Vc4 is evacuated by driving the vacuum pumps 21, 31 and 41.

그리고, 제 1 진공 챔버(Vc1) 내부의 압력이 소정의 값(예를 들어 40Pa)에 도달하면, 게이트 밸브(Gv)를 열어 캐리어(Tc)를 진공 배기 상태의 제 2 진공 챔버(Vc2)로 반송한다. 제 2 진공 챔버(Vc2)에 해당하는 진공 가열실에서, 가열 수단(22)에 의해 캐리어(Tc)나 유리 기판(W)을 소정의 온도(예를 들어, 100 ~ 120℃ 범위의 온도)로 가열하여 수분을 이탈시켜, 이탈시킨 물 분자를 진공 펌프(21)를 통해 배기한다. 이 때, 제 2 진공 챔버(Vc2)의 수분압을 질량 분석관(23)으로 측정하여, 측정된 수분압(제 1 측정값)이 소정의 값(예를 들면 1×10-2Pa)보다 낮아지면 게이트 밸브(Gv)를 열어 캐리어(Tc)를 진공 배기 상태의 제 3의 진공 챔버(Vc3)에 반송한다.When the pressure inside the first vacuum chamber Vc1 reaches a predetermined value (for example, 40 Pa), the gate valve Gv is opened to transfer the carrier Tc to the second vacuum chamber Vc2 in the vacuum evacuated state Return. The carrier Tc and the glass substrate W are heated to a predetermined temperature (for example, a temperature in the range of 100 to 120 占 폚) by the heating means 22 in the vacuum heating chamber corresponding to the second vacuum chamber Vc2 The water is released by heating, and the separated water molecules are exhausted through the vacuum pump 21. At this time, the water partial pressure of the second vacuum chamber Vc2 is measured by the mass analysis tube 23, and when the measured water partial pressure (first measured value) is lower than a predetermined value (for example, 1 10 -2 Pa) The ground gate valve Gv is opened to transport the carrier Tc to the third vacuum chamber Vc3 in the vacuum exhaust state.

다음으로, 제 3의 진공 챔버(Vc3)에 해당하는 저장실에서, 진공 가열실(Vc2)에서, 물 분자를 미리 이탈시킨 캐리어(Tc) 및 유리 기판(W)을 진공 분위기에서 저장하여, 이를 통해 물 분자를 더욱 진공 배기한다. 이 때, 흡착 수단에 해당하는 크라이오 패널(32)의 패널 표면에서 물 분자를 적극적으로 흡착시키는 것이 바람직하다. 그리고 제 3 진공 챔버(Vc3) 내부의 수분압을 질량 분석관(33)으로 측정하여, 측정된 수분압(제 2 측정값)이 소정의 값(예를 들면 5×10-3Pa)보다 낮아지면, 게이트 밸브(Gv)를 열어 캐리어(Tc)를 진공 배기한 상태의 제 4 진공 챔버(Vc4)로 반송하고, 타겟(42a)에 대향시켜 유리 기판(W)을 배치한다.Next, in the vacuum chamber Vc2, the carrier Tc and the glass substrate W, in which water molecules have been previously removed, are stored in a vacuum chamber in a storage chamber corresponding to the third vacuum chamber Vc3, The water molecules are further evacuated. At this time, it is preferable to positively adsorb water molecules on the surface of the panel of the cryopanel 32 corresponding to the adsorption means. Then, the water pressure inside the third vacuum chamber Vc3 is measured by the mass analyzer 33. When the measured water pressure (second measured value) becomes lower than a predetermined value (for example, 5 x 10-3 Pa) The gate valve Gv is opened and the carrier Tc is transported to the fourth vacuum chamber Vc4 in a vacuum evacuated state and the glass substrate W is disposed facing the target 42a.

다음으로, 제 4 진공 챔버(Vc4)에 해당하는 진공 처리실에서, 그 내부의 수분압을 질량 분석관(45)으로 측정하여, 측정된 수분압이 1×10-5Pa ~ 1×10-3Pa의 범위가 되면, 유리 기판(W)의 성막을 시작한다. 즉, 질량 유량 제어기(44a, 44b)를 제어하여 희가스 및 반응 가스를 소정의 유량으로 각각 도입하고(이 때 진공 처리실(Vc4) 내부의 압력이 0.1 ~ 1.0Pa의 범위가 되며, 산소의 분압은 0 ~ 0.05Pa의 범위가 된다), 이와 아울러, 스퍼터 전원(E)으로부터 타겟(42a)에 소정의 전력(예를 들어, 전력 밀도가 2 ~ 5W/cm2)을 투입하여 진공 처리실(Vc4) 내에 플라즈마를 형성한다. 이를 통해 타겟(42a)의 스퍼터 표면이 스퍼터되며, 비산된 인듐, 갈륨 및 아연의 원자와 산소의 반응 생성물이 유리 기판(W) 표면에 부착, 퇴적되어 IGZO 막이 성막된다.Next, in the vacuum processing chamber corresponding to the fourth vacuum chamber Vc4, the water partial pressure inside the vacuum processing chamber is measured by the mass analysis tube 45, and the measured water partial pressure is 1 × 10 -5 Pa to 1 × 10 -3 Pa , The film formation of the glass substrate W is started. That is, by controlling the mass flow controllers 44a and 44b, the rare gas and the reactive gas are introduced at a predetermined flow rate (the pressure in the vacuum processing chamber Vc4 at this time is in the range of 0.1 to 1.0 Pa, A predetermined power (for example, a power density of 2 to 5 W / cm 2 ) is supplied from the sputter power source E to the target 42a to be supplied to the vacuum processing chamber Vc4, To form a plasma. Thereby, the sputter surface of the target 42a is sputtered, and the reaction product of atoms and oxygen of the scattered indium, gallium and zinc is adhered and deposited on the surface of the glass substrate W to form the IGZO film.

본 실시 형태에 따르면, IGZO 막의 성막 시의 진공 처리실(Vc4)의 수분압을 1×10-5Pa ~ 1×10-3Pa의 범위로 제어함으로써, TFT의 특성이나 신뢰성에 있어 우수한 IGZO 막을 얻을 수 있다. 수분압이 1×10-5Pa보다 낮아지면, 상승 전압(VON)이 플러스 측으로 시프트하는 문제가 생긴다. 한편, 수분압이 1×10-3Pa보다 높아지면, 막 밀도가 낮아, OH-나 O-의 약 결합으로 인한 결손이 많이 존재하는 IGZO 막이 되어, 전자 이동도가 저하되거나 상승 전압(VON)이 플러스 측으로 시프트해 버리는 등의 문제가 생긴다.According to the present embodiment, by controlling the water vapor pressure of the vacuum processing chamber Vc4 at the time of film formation of the IGZO film to be in the range of 1 x 10-5 Pa to 1 x 10-3 Pa, an IGZO film excellent in the characteristics and reliability of the TFT is obtained . If the water partial pressure is lower than 1 x 10 < -5 > Pa, the rise voltage V ON shifts to the positive side. On the other hand, the partial pressure of 1 × 10 -3 Pa becomes higher than, lower the film density, the IGZO film is that the defects due to loose coupling of OH- or O- there are many, the electron mobility is lowered or raised voltage (V ON ) Shifts to the plus side.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 진공 가열실(Vc2) 및 진공 처리실(Vc4) 사이의 유리 기판(W) 및 캐리어(Tc)가 반송되는 경로에 저장실(Vc3)을 마련하고, 이 저장실(Vc3)에서, 진공 가열실(Vc2)에서 물 분자를 미리 이탈시킨 유리 기판(W) 및 캐리어(Tc)를 진공 분위기에서 저장하여, 물 분자를 더욱 진공 배기하는 구성을 채택함으로써, 진공 가열실(Vc2)에서 유리 기판(W) 및 캐리어(Tc)로부터 물 분자를 충분히 이탈시킬 때까지 기다리지 않고서도, 해당 유리 기판(W) 및 캐리어(Tc)를 반송할 수 있으며, 이와 동시에 저장실(Vc3)에서 물 분자를 더욱 이탈시킨 상태의 유리 기판(W) 및 캐리어(Tc)를 진공 처리실(Vc4)로 반송할 수 있다. 게다가 진공 가열실(Vc2), 저장실(Vc3) 및 진공 처리실(Vc4)을 통해 병렬로 처리를 실시할 수 있으며, 결과적으로 제어하고자 하는 진공 처리실(Vc4) 내부의 수분압까지의 진공 배기 시간을 단축할 수 있고, 가급적 신속하게 성막 처리를 시작할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.According to the present embodiment, the storage chamber Vc3 is provided in the path along which the glass substrate W and the carrier Tc are transferred between the vacuum heating chamber Vc2 and the vacuum processing chamber Vc4, The glass substrate W and the carrier Tc in which the water molecules have already been removed in the vacuum heating chamber Vc2 are stored in a vacuum atmosphere and the water molecules are further evacuated to the vacuum heating chamber Vc2, The glass substrate W and the carrier Tc can be transported without waiting until the water molecules are sufficiently released from the glass substrate W and the carrier Tc in the storage chamber Vc3, The glass substrate W and the carrier Tc in a state in which the substrate W is further separated can be transported to the vacuum processing chamber Vc4. In addition, the processing can be performed in parallel through the vacuum heating chamber Vc2, the storage chamber Vc3, and the vacuum processing chamber Vc4. As a result, the vacuum exhaust time to the water pressure within the vacuum processing chamber Vc4 to be controlled is shortened And the film forming process can be started as quickly as possible, so that the productivity can be improved.

다음으로, 상기 효과를 확인하기 위하여 다음의 실험을 실시하였다. 본 실험에서는 먼저 도 2에 나타낸 ES형 TFT와 같이, 상기 진공 처리 장치(VM)를 이용하여 성막된 IGZO 막을 채널층(활성층)(53)으로 가지는 TFT를 제조하였다. 즉, 알려진 방법으로 유리 기판(50)의 한쪽 면에 게이트 전극(51)으로 크롬 막을 형성한 후, 이 게이트 전극(51) 상에 게이트 절연막(52)으로서 산화 알루미늄 막을 형성한 것을 처리 대상물(W)로 하고, 이 처리 대상물(W)을 제 1 진공 챔버(Vc1)에서 캐리어(Tc)에 세팅하였다. 이 때, 제 1 진공 챔버(Vc1)가 마주하는 클린 룸의 온도는 24℃, 습도 40% RH로 제어되고 있으며, 이 클린 룸에 노출된 처리 대상물(W) 및 캐리어(Tc)에 물 분자가 흡착되었다. 그리고, 제 1 진공 챔버(Vc1) 내를 진공 배기하여 40Pa에 도달하면, 캐리어(Tc)를 진공 가열실(Vc2)로 반송하여 가열 수단(22)에 의해 캐리어(Tc)와 처리 대상물(W)을 100℃로 가열하여 물 분자를 미리 이탈시켰다. 그리고 질량 분석관(23)에 의한 제 1 측정값이 1×10-2Pa보다 낮아지면, 캐리어(Tc)를 저장실(Vc3)의 크라이오 패널(32)과 대향하는 위치로 반송하였다. 질량 분석관(33)을 통한 제 2 측정값이 5×10-3Pa보다 낮아지면, 캐리어(Tc)를 진공 처리실(Vc4)의 타겟(42a)과 대향하는 위치로 반송하였다. 질량 분석관(45)을 통해 측정한 수분압이 1×10-3Pa의 범위가 되면, IGZO 막의 성막을 시작하였다. 성막 조건은 진공 처리실 내 압력은 0.67Pa, 타겟에 투입되는 전력(전력 밀도)를 5W/cm2로 설정하였다. IGZO 막이 성막된 처리 대상물(W)을 캐리어(Tc)에서 분리하고, IGZO 막을 패터닝하여 채널층(53)으로 하였다. 다음으로 Es층(에칭 스토퍼 층)(54)을 형성하고, 소스 전극(55s) 및 드레인 전극(55d)을 더욱 형성한 다음, 패시베이션 막(보호막)(56)을 형성함으로써, 도 2에 나타낸 TFT를 제조하였다. 또한 진공 처리실(Vc4)의 수분압이 8×10-6Pa, 2×10-5Pa, 1×10-4Pa, 5×10-3Pa, 1×10-2Pa일 때 IGZO 막의 성막을 시작하여 해당 IGZO 막을 갖는 TFT를 각각 제조하였다.Next, the following experiment was conducted to confirm the above effect. In this experiment, first, as in the case of the ES type TFT shown in Fig. 2, a TFT having an IGZO film formed as a channel layer (active layer) 53 using the vacuum processing apparatus VM was manufactured. That is, a chromium film is formed as a gate electrode 51 on one surface of a glass substrate 50 by a known method and an aluminum oxide film is formed as a gate insulating film 52 on the gate electrode 51, ), And the object W to be processed was set to the carrier Tc in the first vacuum chamber Vc1. At this time, the temperature of the clean room in which the first vacuum chamber Vc1 faces is controlled to be 24 占 폚 and the humidity 40% RH, and water molecules in the object W and the carrier Tc exposed to the clean room Adsorption. When the inside of the first vacuum chamber Vc1 is evacuated to a vacuum of 40 Pa and the carrier Tc is transferred to the vacuum heating chamber Vc2 and the carrier Tc and the object W are heated by the heating means 22, Was heated to 100 占 폚 to remove water molecules in advance. When the first measured value by the mass spectrometer 23 is lower than 1 × 10 -2 Pa, the carrier Tc is transported to a position facing the cryopanel 32 of the storage chamber Vc 3. When the second measured value through the mass analyzer 33 becomes lower than 5 x 10-3 Pa, the carrier Tc is transported to a position facing the target 42a of the vacuum processing chamber Vc4. When the water vapor pressure measured through the mass spectrometer 45 was in the range of 1 × 10 -3 Pa, the film formation of the IGZO film was started. Film forming conditions were set such that the pressure in the vacuum processing chamber was 0.67 Pa and the power (power density) put into the target was 5 W / cm 2 . The object W to which the IGZO film was formed was separated from the carrier Tc and the IGZO film was patterned to form the channel layer 53. [ Next, a passivation film (protective film) 56 is formed by further forming an Es layer (etching stopper layer) 54, a source electrode 55s and a drain electrode 55d, . When the water vapor pressure of the vacuum processing chamber Vc4 is 8 × 10 -6 Pa, 2 × 10 -5 Pa, 1 × 10 -4 Pa, 5 × 10 -3 Pa and 1 × 10 -2 Pa, the IGZO film is formed And TFTs having the IGZO film were prepared.

이렇게 하여 얻어진 TFT의 특성 평가를, 상승 전압(Von)에 기초하여 진행하였다. 도 3을 참조하여, 상승 전압(Von)은, 드레인 전압(Vd)을 5V로 하고, 게이트 전압(Vg)을 -15V ~ 20V의 범위에서 변화시켰을 때의 드레인 전류(Id)(A)를 측정하여, 드레인 전류(Id)가 1×10-9A가 될 때의 게이트 전압(Vg)이다. 상승 전압(Von)이 0V ~ 1V의 범위인 경우, 특성이나 신뢰성에 있어 우수한 TFT이라고 평가하였다. 진공 처리실(Vc4)의 수분압과 TFT의 상승 전압(Von)과의 관계를 도 4에 나타내었다. 이에 따르면, IGZO 막의 성막 시 수분압을 1×10-5Pa ~ 1×10-3Pa의 범위로 함으로써, TFT의 상승 전압(Von)을 0V ~ 1V의 범위로 할 수 있어, 특성이나 신뢰성에 있어 우수한 TFT를 얻을 수 있다는 것을 알았다.The evaluation of the characteristics of the TFT thus obtained was carried out based on the rising voltage V on . Referring to Figure 3, the threshold voltage (V on) is the drain current (Id) (A) of sikyeoteul when the drain voltage (Vd) to 5V, and the change in the gate voltage (Vg) within the range of -15V ~ 20V , And is the gate voltage (Vg) when the drain current (Id) becomes 1 x 10 < -9 > When the rising voltage (V on ) was in the range of 0 V to 1 V, it was evaluated as a TFT excellent in characteristics and reliability. The relationship between the vacuum processing chamber (Vc4) can be divided and the threshold voltage (V on) of the TFT shown in FIG. According to this, by setting the water vapor pressure in the range of 1 × 10 -5 Pa to 1 × 10 -3 Pa at the time of forming the IGZO film, the rising voltage (V on ) of the TFT can be set in the range of 0 V to 1 V, It was found that an excellent TFT can be obtained.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했으나, 본 발명은 상기에 한정되지 않는다. 상기 실시 형태에서는, 질량 분석관(23, 33)의 측정값에 따라 반송을 허용하고, 질량 분석관(45)의 측정값에 따라 처리를 시작하는 경우를 예로 들어 설명했으나, 반드시 질량 분석관(23, 33, 45)을 설치할 필요는 없다. 여기서, 제 1 진공 챔버(Vc1)가 마주하는 클린 룸의 분위기(온도, 습도)는 대략 일정하게 제어되고 있으므로, 처리 대상물(유리 기판(W) 및 캐리어(Tc))이 제 1 진공 챔버(Vc1)에 투입되기 전에 클린 룸에 노출되는 시간을 대략 일정하게(예를 들어 1시간) 제어하면, 각 처리 대상물에 흡착되는 수분량을 동량으로 간주할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 진공 처리실(Vc4)로 처리 대상물이 반송된 후 소정 시간이 경과한 시점에서, 진공 처리실(Vc4) 내부의 수분압이 1×10-5Pa ~ 1×10-3Pa의 범위라고 간주하여 소정 처리를 시작할 수 있다. 단, 처리 대상물이 클린 룸에 노출되는 시간이 너무 짧으면, 처리 대상물에 부착되는 수분량이 너무 적어져, 결과적으로 진공 처리실(Vc4) 내부의 수분압이 1×10-5Pa보다 낮아, TFT의 상승 전압(VON)이 1V보다 커지는 경우가 생긴다. 이 때문에 처리 대상물을 클린 룸에 노출시키는 시간은 처리 대상물에 적어도 일정량의 수분이 부착되도록 설정하는 것이 바람직하다. 또한 클린 룸에 노출시키는 시간이 짧은 경우에는 가열 수단(22)을 이용하는 가열하기 전 공정으로서, 클린 룸과 동등한 분위기에서 처리 대상물을 소정 시간 노출시키는 공정을 수행하도록 할 수도 있으며, 이를 통해 처리 대상물에 흡착되어 진공 가열실(Vc2)로 유입되는 물 분자를 관리할 수 있어 유리하다.Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited thereto. Although the above embodiment has been described by taking the case where the transport is allowed according to the measurement values of the mass analysis tubes 23 and 33 and the processing is started according to the measurement value of the mass analysis tube 45 as an example, , 45) need not be installed. Since the atmosphere (temperature and humidity) of the clean room in which the first vacuum chamber Vc1 faces is controlled to be substantially constant, the objects to be processed (glass substrate W and carrier Tc) are supplied to the first vacuum chamber Vc1 , The amount of water adsorbed to each of the objects to be treated can be regarded as the same amount. Therefore, for example, when the predetermined time has elapsed after the object to be processed is transferred to the vacuum processing chamber Vc4, the water pressure in the vacuum processing chamber Vc4 is set to 1 x 10-5 Pa to 1 x 10-3 Pa It is possible to start a predetermined process. However, the processing target is the amount of time exposed to the clean room is too short, the moisture content becomes too low to be attached to the processing target, as a result, the vacuum process chamber (Vc4) can be lower than the partial pressure within the 1 × 10 -5 Pa, increase of the TFT The voltage V ON may become larger than 1V. Therefore, it is preferable to set the time for exposing the object to be treated to the clean room such that at least a certain amount of water is attached to the object to be treated. When the time for exposing to the clean room is short, as a pre-heating step using the heating means 22, a step of exposing the object to be treated for a predetermined time in an atmosphere equivalent to the clean room may be performed, The water molecules adsorbed and flowing into the vacuum heating chamber Vc2 can be managed, which is advantageous.

상기 실시 형태에서, 반응성 스퍼터에 의해 IGZO 막을 성막하는 스퍼터링 장치를 예로 들어 설명했으나, 반응성 스퍼터 이외의 방법으로 성막하는 성막 장치나 에칭 장치에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다.In the above embodiment, a sputtering apparatus for forming an IGZO film by reactive sputtering has been described as an example, but the present invention can also be applied to a film forming apparatus or an etching apparatus for forming a film by a method other than reactive sputtering.

상기 실시 형태에서는, 유리 기판(W)을 연직 방향으로 기립시킨 상태에서 반송하는 경우를 예로 들어 설명했으나, 유리 기판(W)을 수평으로 유지시킨 상태에서 반응하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다.In the above embodiment, the case where the glass substrate W is transported in a state in which the glass substrate W is standing up in the vertical direction has been described as an example, but the present invention can also be applied to a case where the glass substrate W reacts while keeping the glass substrate W horizontally .

상기 실시 형태에서는, 제어 유닛(Cr)이 판정 수단 및 제어 수단을 겸용하는 경우를 예로 들어 설명했으나, 다른 판정 수단 및 제어 수단을 별도의 제어 유 닛으로 구성할 수도 있다.In the above-described embodiment, the case where the control unit Cr also serves as both the determination unit and the control unit has been described as an example. However, the other determination unit and the control unit may be configured as separate control units.

또한 상기 실험에서는, 채널층으로 IGZO 막을 갖는 TFT로서 ES형의 TFT를 예로 들어 설명했으나, IGZO 막의 성막 시 수분압을 제어함으로써, TFT의 상승 전압(Von)을 0V ~ 1V 의 범위로 하면, TFT의 구조나 제법과 관계없이 특성이나 신뢰성에 있어 우수한 TFT를 얻을 수 있다.In the above experiment, the ES type TFT was taken as an example of a TFT having an IGZO film as a channel layer. However, by controlling the water vapor pressure during film formation of the IGZO film, if the rising voltage V on of the TFT is set in the range of 0 V to 1 V, A TFT excellent in characteristics and reliability can be obtained regardless of the structure and manufacturing method of the TFT.

Cr ... 제어 유닛(판정 수단, 제어 수단)
E ... 스퍼터 전원(전원)
Vc2 ... 제 2 진공 챔버(진공 가열실)
Vc3 ... 제 3 진공 챔버(저장실)
Vc4 ... 제 4 진공 챔버(진공 처리실)
VM ... 진공 처리 장치
W ... 유리 기판(처리 대상물)
21 ... 제 1 진공 펌프
22 ... 가열 수단
23 ... 질량 분석관(제 1 측정 수단)
31 ... 제 2 진공 펌프
32 ... 크라이오 패널(흡착 수단)
33 ... 질량 분석관(제 2 측정 수단)
41 ... 제 3 진공 펌프
42a ... 타겟
43a, 43b ... 가스관(가스 도입 수단)
44a, 44b ... 질량 유량 제어기(가스 도입 수단)
45 ... 질량 분석관(제 3 측정 수단)Cr ... control unit (determination means, control means)
E ... Sputter power (power)
Vc2 ... second vacuum chamber (vacuum heating chamber)
Vc3 ... third vacuum chamber (storage chamber)
Vc4 ... fourth vacuum chamber (vacuum processing chamber)
VM ... Vacuum processor
W Glass substrate (object to be processed)
21 ... first vacuum pump
22 ... heating means
23 ... mass analyzer (first measuring means)
31 ... second vacuum pump
32 ... Cryo panel (suction means)
33 ... mass analyzer (second measuring means)
41 ... third vacuum pump
42a ... target
43a, 43b ... gas pipe (gas introducing means)
44a, 44b ... mass flow controller (gas introduction means)
45 ... mass analyzer (third measuring means)

Claims (5)

인듐, 갈륨 및 아연을 포함하는 소결체(sintered body)를 타겟으로 하여, 이 타겟을 설치한 진공 처리실 내에 처리 대상물을 배치하고, 진공 처리실이 소정의 압력으로 진공 배기되면, 방전용 가스와 산소 가스를 도입하고, 타겟에 소정의 전력을 투입하여 타겟을 스퍼터링함으로써, 반응성 스퍼터(reactive sputter)에 의해 처리 대상물의 표면에 IGZO 막을 성막하는 성막 방법에 있어서,
타겟 스퍼터링 개시에 앞서 진공 처리실 내의 수분압을 1×10-5Pa ~ 1×10-3Pa의 범위로 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.An object to be treated is placed in a vacuum treatment chamber provided with the target and a sintered body containing indium, gallium and zinc is targeted. When the vacuum treatment chamber is evacuated to a predetermined pressure, a discharge gas and oxygen gas A method for depositing an IGZO film on a surface of an object to be treated by a reactive sputter by sputtering a target by applying a predetermined electric power to the target,
And setting the water vapor pressure in the vacuum processing chamber to a range of 1 x 10 < -5 > Pa to 1 x 10 < -3 > Pa before starting the target sputtering. 제 1 진공 펌프 및 가열 수단을 가지며, 제 1 진공 펌프로 진공 배기한 상태에서 가열 수단을 통해 처리 대상물을 가열하여, 해당 처리 대상물에 부착된 수분을 이탈시키는 진공 가열실,
제 2 진공 펌프를 가지며, 진공 가열실로부터 가열된 처리 대상물이 진공 분위기에서 반송되고, 제 2 진공 펌프로 진공 배기한 상태에서 처리 대상물을 저장하는 저장실(stock room),
제 3 진공 펌프를 가지며, 저장실로부터 처리 대상물이 진공 분위기에서 반송되고, 제 3 진공 펌프를 통해 진공 배기한 상태에서 처리 대상물에 대해 소정의 처리를 실시하는 진공 처리실,을 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.A vacuum heating chamber which has a first vacuum pump and a heating means and which heats the object to be treated through the heating means in a state of being evacuated by a first vacuum pump to release water adhering to the object to be treated,
A stock room which has a second vacuum pump and which is heated from a vacuum heating chamber and is transported in a vacuum atmosphere and is vacuum exhausted by a second vacuum pump,
And a vacuum processing chamber having a third vacuum pump and performing a predetermined process on the object to be treated in a state in which the object to be treated is transferred from the storage chamber in a vacuum atmosphere and evacuated through a third vacuum pump, Processing device. 청구항 2에 있어서,
상기 진공 가열실 내의 수분압을 측정하는 제 1 측정 수단, 상기 저장실 내의 수분압을 측정하는 제 2 측정 수단을 가지며, 제 1 측정 방법으로 측정한 제 1 측정값이 소정의 값에 도달했을 때, 그리고 제 2 측정 수단으로 측정된 제 2 측정값이 제 1 측정값보다 낮은 소정의 값에 도달하면, 처리 대상물의 반송을 허용하는 판정 수단을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.The method of claim 2,
A first measuring means for measuring the water pressure in the vacuum heating chamber and a second measuring means for measuring the water pressure in the storage chamber, wherein when the first measured value measured by the first measuring method reaches a predetermined value, And a determination means for permitting the conveyance of the object to be processed when the second measurement value measured by the second measurement means reaches a predetermined value lower than the first measurement value. 청구항 2 또는 3에 있어서,
상기 저장실 내에 물 분자를 흡착시키는 흡착 수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.The method according to claim 2 or 3,
And adsorption means for adsorbing water molecules in the storage chamber is provided. 청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진공 처리실에, 인듐, 갈륨 및 아연을 포함하는 소결체의 타겟, 타겟에 전력을 투입하는 전원, 방전용 가스와 산소 가스를 각각 도입하는 가스 도입 수단, 진공 처리실 내의 수분압을 측정하는 제 3 측정 수단을 마련하고, 진공 처리실 내의 수분압이 1×10-5Pa ~ 1×10-3Pa의 범위 내의 소정의 압력으로 진공 배기되면, 방전용 가스와 산소 가스를 도입하고 타겟에 전력을 투입하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.The method according to any one of claims 2 to 4,
A gas supply means for introducing a discharge gas and an oxygen gas, a gas supply means for introducing a discharge gas into the vacuum processing chamber, a third measurement for measuring the water vapor pressure in the vacuum processing chamber, When the water vapor pressure in the vacuum treatment chamber is evacuated to a predetermined pressure within a range of 1 10-5 Pa to 1 10-3 Pa, a discharge gas and an oxygen gas are introduced and electric power is applied to the target And a control means for controlling the vacuum processing means.
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