TWI428463B - Method for manufacturing field effect transistors - Google Patents

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TWI428463B
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Junya Kiyota
Makoto Arai
Yasuhiko Akamatsu
Satoru Ishibashi
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Description

場效電晶體之製造方法
本發明係關於用在基板上形成薄膜之濺鍍裝置及使用該裝置之薄膜形成方法、以及場效電晶體之製造方法。
習知在基板之上形成薄膜的步驟係使用濺鍍裝置。濺鍍裝置具有配置於真空槽內部的濺鍍靶(以下稱為「靶」)、及用在靶之表面近旁可產生電漿之電漿產生機構。濺鍍裝置，係藉由電漿中的離子來濺鍍靶表面，將自該靶所噴濺(sputtered)的粒子(濺鍍粒子)堆積於基板上，而形成薄膜(參照例如專利文獻1)。
【專利文獻1】日本特開2007-39712號公報。
由濺鍍法所形成之薄膜(以下亦稱為「濺鍍薄膜」)，因從靶濺出的濺鍍粒子係以高能量入射於基板表面，故相較於以真空蒸鍍法等所形成之薄膜，其與基板之密接性較高。因此，形成有濺鍍薄膜的接地層(接地膜或接地基板；(ground surface layer))，因與入射的濺鍍粒子之撞緊而易於遭受極大損壞。例如以濺鍍法使薄膜電晶體之活性層成膜時，會因接地層之損壞而無法獲得所期望之膜特性的情形發生。
鑑於以上情事，本發明之目的係提供一種可減低接地層之損壞的濺鍍裝置、薄膜形成方法及場效電晶體之製造方法。
本發明一形態的濺鍍裝置係在基板之被處理面形成薄膜的濺鍍裝置，其包含真空槽、支撐部、搬運機構、第一靶、第二靶、及濺鍍機構。
上述真空槽可維持真空狀態。
上述支撐部係配置於上述真空槽內部，且支撐上述基板。
上述搬運機構係配置於上述真空槽內部，沿著與上述被處理面呈平行的搬運面而直線地搬運上述支撐部。
上述第一靶係空出第一間隔而與上述搬運面對向。
上述第二靶係配置於較上述第一靶更朝向上述基板之搬運方向下游側，空出較上述第一間隔更小的第二間隔而與上述搬運面對向。
上述濺鍍機構係用來濺鍍上述第一靶及上述第二靶。
本發明一形態的薄膜形成方法，係包含使具有被處理面之基板配置於設置有第一靶及第二靶之真空槽內，該第一靶係空出第一間隔，而相對於基板之搬運面呈對向，且，該第二靶係空出較上述第一間隔更小的第二間隔，而相對於基板之搬運面呈對向。
上述基板係自第一位置搬運至第二位置。
上述被處理面係藉由濺鍍第一靶，即可僅藉由往傾斜方向(in oblique direction)射出(emitted)之濺鍍粒子，而在上述第一位置成膜。上述被處理面係藉由濺鍍第二靶即可藉由往垂直方向射出之濺鍍粒子而在上述第二位置成膜。
本發明之一形態的場效電晶體，包含在基板之上形成閘絕緣膜。
上述基板係配置於設置有第一靶及第二靶的真空槽內，該第一靶係具有銦-鎵-鋅-氧類型組成，且相對於基板之搬運面空出第一間隔而呈對向，該第二靶係具有銦-鎵-鋅-氧類型組成，相對於基板之搬運面空出較上述第一間隔更小的第二間隔而呈對向。
上述基板係自第一位置搬運至第二位置。
上述被處理面係藉由使第一靶濺鍍，即可僅藉由往傾斜方向射出之濺鍍粒子而在上述第一位置成膜，藉由使第二靶濺鍍，即可藉由往垂直方向射出之濺鍍粒子而在上述第二位置成膜並形成活性層。
本發明一實施形態的濺鍍裝置，係在基板之被處理面形成薄膜的濺鍍裝置，其包含真空槽、支撐部、搬運機構、第一靶、第二靶、及濺鍍機構。
上述真空槽係維持真空狀態。
上述支撐部係配置於上述真空槽內部，且支撐上述基板。
上述搬運機構係配置於上述真空槽內部，且沿著與上述被處理面呈平行的搬運面而直線地搬運上述支撐部。
上述第一靶係空出第一間隔而與上述搬運面呈對向。
上述第二靶係配置於較上述第一靶更朝向上述基板之搬運方向下游側，空出較上述第一間隔更小的第二間隔而與上述搬運面呈對向。
上述濺鍍機構係使上述第一靶及上述第二靶濺鍍。
上述濺鍍裝置係藉由基板之被處理面與靶之間隔而調節濺鍍粒子之入射能量(每單位面積之入射能量)並成膜。藉此，可使接地層所受到之損壞小，形成成膜特性良好的薄膜。
上述搬運機構係依順序通過第一位置與第二位置而搬運上述基板，上述第一位置係僅自上述第一靶往傾斜方向射出之濺鍍粒子到達上述被處理面之位置，上述第二位置亦可在自上述第二靶往垂直方向射出之濺鍍粒子到達上述被處理面之位置。
上述濺鍍裝置係可藉由一面濺鍍，一面自第一位置搬運基板至第二位置，而可階段性強化入射能量。
上述第一靶之被濺鍍面亦可平行地配置於上述搬運面。
上述濺鍍裝置可使自第一靶所射出之濺鍍粒子的照射面積，較自第二靶所射出之濺鍍粒子的照射面積更大。
上述第一靶之被濺鍍面亦可定向於該第二位置側。
上述濺鍍裝置可將自第一靶往傾斜方向射出之濺鍍粒子垂直地入射於基板之被處理面。
本發明一實施形態之薄膜形成方法係包含配置具有被處理面之基板於設置有第一靶及第二靶之真空槽內，該第一靶係對基板之搬運面呈對向且空出第一間隔，該第二靶係對基板之搬運面呈對向，且空出較上述第一間隔更小的第二間隔。
上述基板係自第一位置搬運至第二位置。
上述被處理面係藉由使第一靶濺鍍，即可僅藉由往傾斜方向射出之濺鍍粒子，而在上述第一位置成膜。
上述被處理面係藉由使第二靶濺鍍，即可僅藉由往垂直方向射出之濺鍍粒子而在上述第二位置成膜。
本發明一實施形態之場效電晶體，含有在基板之上形成閘絕緣膜。
上述基板係配置於設置有第一靶及第二靶的真空槽內，該第一靶係具有銦-鎵-鋅-氧類型組成，對基板之搬運面呈對向，且空出第一間隔，該第二靶係具有銦-鎵-鋅-氧類型組成，對基板之搬運面呈對向，且空出較上述第一間隔更小的第二間隔。
上述基板係自第一位置搬運至第二位置。
上述被處理面係藉由使第一靶濺鍍，即可僅藉由往傾斜方向射出之濺鍍粒子而在上述第一位置成膜，藉由使第二靶濺鍍，即可藉由在垂直方向射出之濺鍍粒子而在上述第二位置成膜，並形成活性層。
茲根據圖式說明本發明之實施之形態如下。
根據本發明實施形態的真空處理裝置100加以說明。
第一圖係顯示真空處理裝置100的模式平面圖。
真空處理裝置100係處理例如顯示器所使用之玻璃基板(以下稱為基板)10作為基材的裝置，典型而言，係擔當場效電晶體製造的一部分之裝置，該電晶體具有所謂底閘(bottom gate)型的電晶體構造。
真空處理裝置100包含叢集(cluster)型處理單元50、聯機型處理單元60、及姿勢變換室70。該等各室係形成於單一真空槽或複數組合的真空槽內部。
叢集型處理單元50具備複數個橫型處理室，該處理室係在使基板10實質上呈水平之狀態下進行基板10之處理。典型而言，叢集型處理單元50包含負載鎖定室(load lock chamber)51、搬運室53、複數個CVD(化學氣相沉積)室52。
負載鎖定室51係轉換大氣壓及真空狀態，自真空處理裝置100外部裝載基板10，又，使基板10卸載至該外部。搬運室53具備未圖示的輸送機器人(conveying robot)。各CVD室52各自連接於搬運室53，且在基板10進行CVD處理。搬運室53之輸送機器人，係將基板10搬入至負載鎖定室51、各CVD室52及後述的姿勢變換室70，又，自該等各室搬出基板10。
在CVD室52中，典型而言可形成場效電晶體之閘絕緣膜。
在該等搬運室53及CVD室52內可維持於預定之真空度。
姿勢變換室70係將基板10之姿勢自水平變換成垂直狀態，又，自垂直變換成水平狀態。例如如第二圖所示，在姿勢變換室70內設置有保持該基板10的保持機構71，保持機構71係構成為可使旋轉軸72對中心旋轉。保持機構71係藉由機械式夾盤(mechanical chucks)或真空夾盤等而保持基板10。姿勢變換室70可維持於與搬運室53實質上相同的真空度。
亦可藉由連接保持機構71兩端部的未圖示之驅動機構的驅動以使保持機構71旋轉。
叢集型處理單元50除了連接於搬運室53的CVD室52、姿勢變換室70之外，亦可設置加熱室或用以進行其他處理的室。
聯機型處理單元60包含第一濺鍍室61(真空槽)、第二濺鍍室62及緩衝室63，其係在使基板10實質上垂直地立起之狀態下進行基板10之處理。
在第一濺鍍室61中，典型而言係如後述，在基板10上形成具有銦-鎵-鋅-氧類型組成的薄膜(以下稱為IGZO膜)。在第二濺鍍室62中，在該IGZO膜上可形成阻止層(stopper layer)膜。IGZO膜構成場效電晶體之活性層。在構成源電極及汲電極之金屬膜的圖型化步驟、及蝕刻除去IGZO膜之不需要區域的步驟中，阻止層膜之功用係作為蝕刻保護層，該保護層係自蝕刻液保護IGZO膜之通道區域。
第一濺鍍室61具有複數個濺鍍陰極Tc，該濺鍍陰極Tc含有用以形成其IGZO膜的靶材料。第二濺鍍室62具有單一濺鍍陰極Ts，其含有用以形成阻止層膜之靶材料。
第一濺鍍室61係如後述，可構成作為通過成膜方式之濺鍍裝置。一方面，第二濺鍍室62亦可構成作為固定成膜方式之濺鍍裝置，亦可構成作為通過成膜方式之濺鍍裝置。
在第一濺鍍室61、第二濺鍍室62及緩衝室63內，例如係準備以往路64及返路65所構成二通路的基板10之搬運通路，設置未圖示之支撐機構，該支撐機構係在使基板10呈垂直之狀態下，或自垂直而稍微傾斜的狀態下支撐。藉由上述支撐機構所支撐的基板10，即可藉由未圖示之搬運輥、齒條齒輪(rack and pinion)等之機構而搬運。
在各室之間設置有滑門閥(gate valve)54，該等滑門閥54可各自獨立地控制開閉。
緩衝室63係連接姿勢變換室70與第二濺鍍室62之間，其功用係作為姿勢變換室70及第二濺鍍室62之各自壓力氛圍的緩衝區域。例如，在設置於姿勢變換室70與緩衝室63之間的滑門閥54可開放時，則可控制緩衝室63之真空度以成為與姿勢變換室70內之壓力實質上相同的壓力。又，設置於緩衝室63與第二濺鍍室62之間的滑門閥54可開放時，即可控制緩衝室63之真空度，以成為與第二濺鍍室62內之壓力實質上相同的壓力。
在CVD室52中，會有使用清洗氣體等之特殊氣體在室內清洗的情形。例如，CVD室52係以縱型裝置所構成時，會顧慮到如上述設置於第二濺鍍室62之縱型處理裝置所特有的支撐機構或搬運機構因特殊氣體而致腐蝕等之問題。但是，在本實施形態由於CVD室52係以橫型裝置構成，故可解決此問題。
一方面，在濺鍍裝置係構成作為橫型之裝置時，例如靶配置於基板正上方時，恐會有附著於靶周圍的靶材料掉落在基板上而污染基板10。反之，在靶配置於基板之下時，恐會有附著於業已配置在基板周圍的防沈積板(deposition preventive plate)的靶材料掉落至電極而污染電極。會顧慮因該等污染而致濺鍍處理中產生異常放電。但是，藉由使第二濺鍍室62構成作為縱型處理室即可解決該等問題。
接著根據第一濺鍍室61之詳細內容加以說明。第三圖係顯示第一濺鍍室61的概略平面圖。第一濺鍍室61係連接於未圖示之氣體導入管線，經由上述氣體導入管線而在第一濺鍍室61內導入氬等濺鍍用氣體及氧等反應性氣體。
第一濺鍍室61具有濺鍍陰極Tc。濺鍍陰極Tc係由各自具有相同構成的靶部Tc1、Tc2、Tc3、Tc4及Tc5所構成，靶部Tc1、Tc2、Tc3、Tc4及Tc5係依照此順序，配置成為串連排列(arrayed in series)於後述之搬運機構所至基板10之搬運方向，且各被濺鍍面與搬運面呈平行。此外，靶部之數目並不限於五個。
位於搬運方向最上游側的靶部Tc1係配置為，相較於其他靶部Tc2、Tc3、Tc4及Tc5，自搬運機構之搬運面(或基板10之被處理面)之間隔變大。
各個靶部Tc1至Tc5包含靶板81、底板(backing plate)82、及磁體83。
靶板81係由成膜材料之鑄錠(ingot)或燒結體所構成。在本實施形態，係以具有銦-鎵-鋅-氧組成的合金鑄錠或燒結體材料所形成。靶板81的被濺鍍面，係安裝成為與基板10之被處理面平行。
底板82係構成作為與未圖示之交流電源(含高頻電源)或直流電源連接之電極。底板82亦可具備冷卻機構，該冷卻機構內部有冷卻水等的冷卻介質循環。底板82係安裝於靶板81之背面(與被濺鍍面相反側之面)。
磁體83係以永久磁鐵與軛之組合體所構成且在靶板81之表面(被濺鍍面)近旁形成預定磁場84。磁體83係安裝於底板82之背面側(與靶板81相反側)。
以上述方式所構成之濺鍍陰極Tc，係藉由包含上述電源、底板82、磁體83、上述氣體導入管線等的電漿產生機構，而在第一濺鍍室61內產生電漿。亦即，當外加預定的交流電源或直流電源於底板82時，即可在靶板81之被濺鍍面近旁形成濺鍍用氣體之電漿。接著，藉由電漿中之離子即可濺鍍靶板81之被濺鍍面。又，藉由因磁體83而致靶表面所形成之磁場，而可產生高密度電漿(磁控管(magnetron)放電)，即可獲得對應於磁場分布的電漿之密度分布。
自靶板81所產生之濺鍍粒子，係自被濺鍍面遍及一定範圍擴散並射出。該範圍可由電漿之形成條件等來控制。濺鍍粒子包含自被濺鍍面往垂直方向發射(emit)之粒子，與自靶板81之表面往傾斜方向發射之粒子。自各靶部Tc1至Tc5之靶板81所發射之濺鍍粒子則堆積於基板10之被處理面。
在第一濺鍍室61配置基板10。基板10係由具備支撐板91與鉗夾機構92的支撐部93所支撐。鉗夾機構92係保持基板10之周緣部，而該基板係支撐於支撐板91之支撐區域。支撐部93係藉由未圖示之搬運機構，沿著與基板10之被處理面呈平行的搬運面，而搬運至於第三圖及第四圖之箭頭A所示之一方向。
茲說明根據靶部Tc1、Tc2、Tc3、Tc4及Tc5與基板10之配置關係。
搬運機構係搬運支撐部93，以使基板10通過第一位置與第二位置。第一位置係較靶部Tc1與基板10對向(對向(opposing))之位置更上游側。該位置係僅自靶部Tc1往傾斜方向射出之濺鍍粒子到達基板10之被處理面的位置。第二位置係最下游側之靶部(在本實施形態係靶部Tc5)與基板10對向之位置。此位置係自靶部Tc5往垂直方向射出的濺鍍粒子到達基板10之被處理面的位置。此外，在第二位置，亦可使自鄰接之靶部Tc4往傾斜方向射出之濺鍍粒子到達。搬運機構係自至少第一位置之上游側搬運支撐部93(基板10)至第二位置之下游側。
茲說明根據上述所構成之真空處理裝置100中的基板10之處理順序。第五圖係顯示其順序的流程圖。
搬運室53、CVD室52、姿勢變換室70、緩衝室63、第一濺鍍室61及第二濺鍍室62可各自維持於預定的真空狀態。首先，在負載鎖定室51裝載基板10(步驟101)。其後，基板10經由搬運室53搬入CVD室52，藉由CVD處理而預定之膜，例如閘絕緣膜形成於基板10上(步驟102)。在CVD處理之後，經由搬運室53搬入姿勢變換室70，使基板10之姿勢自水平姿勢變換成垂直姿勢(步驟103)。
呈垂直姿勢之基板10經由緩衝室63搬入濺鍍室，通過往路64被搬運至第一濺鍍室61之端部為止。其後，基板10通過返路65，被第一濺鍍室61所停止，而以下述方式經濺鍍處理。藉此在基板10表面例如可形成IGZO膜(步驟104)。
參照第三圖，基板10係藉由支撐機構被搬運至第一濺鍍室61內，在第一位置、或較第一位置更上游側之位置被停止。在第一濺鍍室61各自導入預定流量之濺鍍氣體(氬氣與氧氣等)。如上述，外加電場與磁場於濺鍍氣體，藉由電漿之形成，即可開始各靶部Tc1、Tc2、Tc3、Tc4及Tc5之濺鍍。此外，各靶部Tc1、Tc2、Tc3、Tc4及Tc5亦可在基板10之搬運開始前不使全部之濺鍍開始也可，亦可隨著搬運之進行，沿著基板之搬運方向A依順序開始濺鍍。
第四圖係顯示濺鍍之態樣圖。
第四圖(A)係基板10在第一位置的狀態，第四圖(C)係基板10在第二位置的狀態，第四圖(B)係顯示基板10在第一位置及第二位置之中間位置的狀態，濺鍍係依照第四圖(A)、(B)、(C)之順序進行。
如該等圖所示，基板10(支撐部93)藉由搬運機構搬運，同時進行著成膜。此外，搬運可為連續性，亦可為階段性(重複進行搬運與停止)。
在第四圖(A)所示濺鍍之開始階段中，基板10係搬運至第一位置。在該位置，僅靶部Tc1之自被濺鍍面往傾斜方向射出之濺鍍粒子到達基板10之被處理面。由於基板10不是與靶部Tc1對向，故相對於被濺鍍面，往垂直方向射出之濺鍍粒子不到達被處理面。如上述，靶部Tc1相較於其他靶部Tc2、Tc3、Tc4及Tc5，由於與基板10之間隔大，故往傾斜方向射出之濺鍍粒子更形擴散而到達被處理面。藉此相較於其他靶部Tc2、Tc3、Tc4及Tc5被濺鍍之情形，則所成膜之面積變大，結果，被處理面每單位面積的濺鍍粒子之入射能量降低。
被處理面在藉由自靶部Tc1往傾斜方向射出之濺鍍粒子而成膜後，隨同搬運而與靶部Tc1對向，藉由自靶部Tc1往垂直方向射出之濺鍍粒子或自靶部Tc2往傾斜方向射出之濺鍍粒子而成膜。
如第四圖(B)所示，基板10進而被搬運，藉由自其他靶部Tc2、Tc3、Tc4及Tc5之各靶部所射出之濺鍍粒子而進行著成膜。基板10在事先與被處理面之間隔變大，藉由成膜面積大的靶部Tc1而成膜。藉此，自具有間隔小，更大入射能量的靶部Tc2、Tc3、Tc4及Tc5所射出之濺鍍粒子並未直接到達沒有成膜的(新穎)被處理面。
如第四圖(C)所示，基板10係被搬運至第二位置為止，該第二位置係與靶部Tc5對向之位置，而完成成膜。此外，搬運亦可使基板10移動至第二位置之下游側為止，不過在第二位置之下游側，僅自靶部Tc5往傾斜方向射出之濺鍍粒子到達被處理面，且堆積於既成薄膜之最上層。至被處理面之濺鍍粒子的入射角度受到所形成薄膜之膜特性影響時，亦可在使基板搬運至第二位置為止之階段完成濺鍍。
如以上，基板10之被處理面，最初係由自靶部Tc1所射出之濺鍍粒子而成膜，接著，藉由自靶部Tc2、Tc3、Tc4及Tc5所射出的濺鍍粒子而成膜。自與被處理面之間隔大的靶部Tc1所射出之濺鍍粒子，相較於與被處理面之間隔小的其他靶部Tc2、Tc3、Tc4及Tc5所射出之濺鍍粒子更形擴散。藉此被處理面所接收每單位面積之入射能量亦變小，被處理面所受到損壞亦小。一方面，自靶部Tc1所射出之濺鍍粒子因粒子數少故成膜速度緩慢，不過可藉由後續之靶部Tc2、Tc3、Tc4及Tc5所射出之濺鍍粒子，而使全體之成膜速度不致那麼降低而成膜。自靶部Tc2、Tc3、Tc4及Tc5所射出之濺鍍粒子，由於僅到達被處理面之已經成膜的區域，故既成之膜成為緩衝材料，對被處理面不致蒙受損壞。
第一濺鍍室61中有IGZO膜業已成膜的基板10與支撐板91一起被搬運至第二濺鍍室62。在第二濺鍍室62中，於基板10表面，例如形成有由矽氧化膜所組成之阻止層(步驟104)。
第二濺鍍室62中的成膜處理，係與第一濺鍍室61中的成膜處理同様地，採用使基板10在第二濺鍍室62靜止而成膜之固定成膜方式。並不限於此，亦可採用使基板10通過第二濺鍍室62之過程而成膜的通過成膜方式。
在濺鍍處理後，基板10係經由緩衝室63搬入姿勢變換室70，基板10之姿勢自垂直姿勢變換成水平姿勢(步驟105)。其後，基板10經由搬運室53及負載鎖定室51被卸載至真空處理裝置100外部(步驟106)。
如上述，根據本實施之形態，在一座真空處理裝置100內部，可不使基板10曝露於大氣中而進行CVD成膜與濺鍍成膜的一貫處理。藉此可謀求生產性之提高。又，由於可防止大氣中水分或灰塵附著於基板10，故亦可謀求膜質之提高。
又，如上述，藉由在入射能量低的狀態下使初期之IGZO膜成膜，即可減低屬接地層之閘絕緣膜的損壞，故可製造高特性之場效薄膜電晶體。
(第二實施形態)
茲根據第二實施形態之真空處理裝置加以說明。
在以下之說明，關於與上述實施形態之構成具同様構成的部分，則說明予以簡略。
第十二圖係顯示第二實施形態之第一濺鍍室261的模式平面圖。
與第一實施形態之真空處理裝置100不同，本實施形態之真空處理裝置具有相對於搬運面呈傾斜定向的靶部Td1。
真空處理裝置之第一濺鍍室261具有濺鍍陰極Td。濺鍍陰極Td係具有靶部Td1、Td2、Td3、Td4及Td5，該等係沿著基板210之搬運方向B串連排列，且各自具有相同構成。位於搬運方向B最上游側位置的靶部Td1係配置為，相較於其他靶部Td2、Td3、Td4及Td5，自搬運機構之搬運面的間隔變大。又，靶部Td1係相對於搬運面呈傾斜配置，以使其被濺鍍面朝向第十二圖中箭頭B所示搬運方向之下游側。靶部Td1亦可在傾斜狀態下固定於第一濺鍍室261，亦可安裝成可傾斜移動(tiltably)。
各濺鍍陰極Td包含靶板281、底板282、及磁體283。
搬運機構係搬運支撐部293，以使基板210通過第一位置與第二位置。第一位置係僅自靶部Td1之被濺鍍面往傾斜方向射出之濺鍍粒子到達基板210之被處理面的位置。由於該位置中，靶部Td1係相對於搬運面呈傾斜，故相較於第一實施形態之第一位置而可接近靶部Td1。第二位置係自最下游側之靶部(在本實施形態是靶部Td5)之被濺鍍面往垂直方向射出的濺鍍粒子到達基板210之被處理面的位置。此外，在第二位置中，亦可有自鄰接之靶部Td4往傾斜方向射出之濺鍍粒子到達。搬運機構係自至少第一位置之上游側使支撐部293(基板210)搬運至第二位置之下游側為止。
茲根據以上所構成之真空處理裝置所致濺鍍加以說明。
與第一實施形態之濺鍍同様，藉由業已外加的電場及磁場即可使濺鍍氣體電漿化。
開始基板210之搬運，藉由自靶部Td1往傾斜方向射出之濺鍍粒子即可在第一位置中成膜。在此，由於靶部Td1係使被濺鍍面朝向搬運方向B之下游側而呈傾斜配置，故自靶部Td1之被濺鍍面往傾斜方向射出之濺鍍粒子則垂直入射於被處理面。該濺鍍粒子由於係自靶部Td1之被濺鍍面往傾斜方向射出之物，故入射能量小。
後續則與第一實施形態之濺鍍同様地，搬運基板210，藉由自各靶部Td2、Td3、Td4及Td5所射出之濺鍍粒子即可成膜。
如上述，濺鍍粒子至被處理面之入射角度會對所形成薄膜之膜特性造成影響。尤其是，自靶部Td1所射出之濺鍍粒子，最先堆積於無形成有膜的被處理面。
本實施形態之濺鍍中，由於靶部Td1呈傾斜，入射能量低，可使往傾斜方向射出之濺鍍粒子垂直入射於基板210，同時使自靶部垂直射出的濺鍍粒子間隔一段距離入射於基板210。
以下論及相對於靶之被濺鍍面往傾斜方向射出之濺鍍粒子，與往垂直方向射出之濺鍍粒子所致成膜的成膜速度及接地層所受到損壞之差。
第六圖係說明本發明人等所進行實驗的濺鍍裝置之概略構成圖。該濺鍍裝置具備二個濺鍍陰極T1及T2，各自具有靶11、底板12、及磁體13。各濺鍍陰極T1及T2之底板12係各自連接於交流電源14之各電極。在靶11係使用到銦-鎵-鋅-氧組成之靶材。
與該等濺鍍陰極T1及T2對向，在表面配置形成有矽氧化膜之基板作為閘絕緣膜。濺鍍陰極與基板間之距離(TS距離)為260mm。基板之中心與濺鍍陰極T1及T2之中間位置(intermediate position)(A點)一致。從A點至各靶11之中心(B點)之距離為100mm。藉由在維持於減壓氬氛圍(流量230sccm、分壓0.74Pa)的真空槽內部導入預定流量的氧氣，且在各濺鍍陰極T1及T2間外加交流電力(0.6kW)，即可以業已形成之電漿15濺鍍各靶11。
第七圖顯示以A點作為原點的基板上各位置中的膜厚測定結果。各點之膜厚係使A點之膜厚為1而換算的相對比。基板溫度為室溫。C點係離A點250mm之位置，自濺鍍陰極T2之磁體13的外周側之距離為82.5mm。圖中的「◇」係氧導入量為1sccm(分壓0.004Pa)時之膜厚、「■」係氧導入量為5sccm(分壓0.02Pa)時之膜厚、「△」係氧導入量為25sccm(分壓0.08Pa)時之膜厚、「●」係氧導入量為50sccm(分壓0.14Pa)時之膜厚。
如第七圖所示，自二個濺鍍陰極T1及T2所射出之濺鍍粒子到達之A點的膜厚為最大，隨著自A點遠離而使膜厚減少。在C點中，由於係屬自濺鍍陰極T2往傾斜方向射出之濺鍍粒子的堆積區域，故相較於自濺鍍陰極T2往垂直方向入射的濺鍍粒子的堆積區域(B點)則膜厚小。該C點中的濺鍍粒子之入射角θ係如第八圖所示為72.39°。
第九圖係顯示在A點、B點及C點中測定之導入分壓與成膜率之關係圖。可確認無關於成膜位置，而氧分壓(氧導入量)越上升，則成膜率越降低。
在上述A及C之各點中，個別製作薄膜電晶體，該電晶體為使氧分壓各不相同而業已成膜的IGZO膜作為活性層。藉由在大氣中，於200℃加熱各電晶體之樣本十五分鐘，而使活性層退火。接著，根據各樣本測定ON電流特性及OFF電流特性。結果如第十圖所示。圖中縱軸顯示ON電流或OFF電流，橫軸顯示IGZO膜成膜時的氧分壓。作為參照用者，係一併表示藉由RF濺鍍法以通過成膜方式形成IGZO膜樣本之電晶體特性。圖中「△」為C點中的OFF電流、「▲」為C點中的ON電流、「◇」為A點中的OFF電流、「◆」為A點中的ON電流、「○」為參照用樣本之OFF電流、「●」為參照用樣本之ON電流。
由第十圖之結果可知，隨著各樣本均增加氧分壓，而致ON電流降低。吾人考量此係藉由膜中的氧濃度變高，因而使活性層之導電特性降低。又當比較與A點及C點之各樣本時，A點之樣本較C點之ON電流更低。吾人考量此係在活性層(IGZO膜)之成膜時，因與濺鍍粒子之衝突而使接地膜(閘絕緣膜)所受到損壞增大，因而無法維持接地膜之所期望的膜質。又，C點之樣本，可得到與參照用樣本相同程度之ON電流特性。
一方面，第十一圖係測定使活性層之退火條件在大氣中、400℃、15分鐘時，上述薄膜電晶體之ON電流特性及OFF電流特性的實驗結果。在該退火條件中，根據各樣本對ON電流特性並無表現大幅的差異。但是，關於OFF電流特性，可確認A點之樣本相較於C點及參照用之各樣本則高。吾人考量此係在活性層之成膜時，因與濺鍍粒子之衝突而使接地膜受到極大損壞，因而失去所期望之絕緣特性。
又，可確認藉由使退火溫度高溫化，未受到氧分壓之影響即可獲得高度ON電流特性。
由以上結果可明瞭，在使薄膜電晶體之活性層濺鍍成膜時，藉由自傾斜方向入射於基板的濺鍍粒子而形成薄膜之初期層，即可獲得ON電流高，OFF電流低的優異電晶體特性。又，可穩定地製造具有所期望電晶體特性之銦-鎵-鋅-氧類型組成之活性層。
以上雖係根據本發明實施形態之說明，當然本發明非限於此，根據本發明之技術思想可作各種變形。
在上述實施形態中，第一靶雖是作為一個靶部，但不限於此，亦可為由複數個靶部所成之物。又，第一靶亦可作為由複數個靶部所成之物，該等靶係配置成為沿著基板之搬運方向，與搬運面之間隔經時間變化而變小。
在上述實施形態中，係例舉使IGZO膜作為活性層之薄膜電晶體之製造方法為例加以說明，不過在使金屬材料等其他成膜材料予以濺鍍成膜時，亦可適用本發明。
10．．．基板
11．．．靶
12．．．底板
13．．．磁體
14．．．交流電源
15．．．電漿
50．．．叢集型處理單元
51．．．負載鎖定室
52．．．CVD室
53．．．搬運室
54．．．滑門閥
60．．．聯機型處理單元
61．．．第一濺鍍室
62．．．第二濺鍍室
63．．．緩衝室
64．．．往路
65‧‧‧返路
70‧‧‧姿勢變換室
71‧‧‧保持機構
72‧‧‧旋轉軸
81‧‧‧靶板
82‧‧‧底板
83‧‧‧磁體
91‧‧‧支撐板
92‧‧‧鉗夾機構
93‧‧‧支撐部
100‧‧‧真空處理裝置
210‧‧‧基板
261‧‧‧第一濺鍍室
281‧‧‧靶板
282‧‧‧底板
283‧‧‧磁體
291‧‧‧支撐板
292‧‧‧鉗夾機構
293‧‧‧支撐部
T1、T2、Tc、Td、Ts‧‧‧濺鍍陰極
Tc1、Tc2、Tc3、Tc4、Tc5‧‧‧靶部
Td1、Td2、Td3、Td4、Td5‧‧‧靶部
第一圖顯示第一實施形態之真空處理裝置的平面圖。
第二圖顯示保持機構的平面圖。
第三圖顯示第一濺鍍室的平面圖。
第四圖顯示濺鍍形態的模式圖。
第五圖顯示基板處理製程的流程圖。
第六圖顯示使用於實驗的濺鍍裝置圖。
第七圖顯示由實驗所得薄膜之膜厚分布圖。
第八圖係說明濺鍍粒子之入射角之圖。
第九圖係顯示由實驗所得薄膜之成膜率圖
第十圖係顯示將由實驗所製造薄膜電晶體之各樣本於200℃退火時，ON電流特性及OFF電流特性圖。
第十一圖係顯示將由實驗所製造薄膜電晶體之各樣本於400℃退火時，ON電流特性及OFF電流特性圖。
第十二圖係顯示第二實施形態之第一濺鍍室的平面圖。
10‧‧‧基板
81‧‧‧靶板
82‧‧‧底板
83‧‧‧磁體
Tc1、Tc2、Tc3、Tc4、Tc5‧‧‧靶部

Claims (1)

  1. 一種場效電晶體之製造方法，其係在水平姿勢基板之被處理面上藉由CVD法形成閘絕緣膜，再將該基板變換成垂直姿勢，然後將該基板配置於設置有第一靶、第二靶及第三靶的真空槽內，該第一靶係具有銦-鎵-鋅-氧類型組成，相對於基板之搬運面而對向並空出第一間隔，該第二靶係配置於基板搬運方向上較該第一靶下游側，並具有銦-鎵-鋅-氧類型組成，相對於基板之搬運面而對向，並空出較該第一間隔更小的第二間隔，該第三靶係配置於在基板搬運方向上較該第二靶下游側，相對於基板之搬運面而對向並空出第二間隔，接著以垂直姿勢將該基板自第一位置搬運至第二位置，在該第一位置，僅受到來自該第一靶的濺鍍而往傾斜方向射出之濺鍍粒子，藉此對該被處理面成膜，在該第一位置與該第二位置之間，受到來自該第二靶的濺鍍而往垂直方向射出之濺鍍粒子，藉此對該被處理面成膜，在該第二位置，受到來自該第三靶的濺鍍而往垂直方向射出之濺鍍粒子，藉此對該被處理面成膜，而形成活性層。
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