WO2015166605A1 - 成膜方法 - Google Patents

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WO2015166605A1
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佳孝 瀬戸口
茂明 岸田
▲王奇▼ 孫
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Nissin Electric Co Ltd
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Nissin Electric Co Ltd
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    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering

Definitions

  • the present invention relates to a film forming method.
  • a film formation technique for forming a film on a substrate there is a so-called sputtering technique in which a target made of a material to be a film is sputtered and a film is formed on a substrate disposed facing the target. If impurities (for example, water containing hydrogen atoms) are attached to the target surface, the impurities are mixed into the film formed on the substrate, and the substrate on which the film has been formed (hereinafter referred to as a film formation substrate) is included.
  • the reliability of the product may be reduced.
  • an oxide semiconductor is attracting attention as a thin film in a thin film transistor (TFT) for high-definition displays, and is usually formed by a magnetron sputtering method. This is a factor that reduces reliability.
  • Patent Document 1 a film is formed on a substrate while heating a target made of an oxide semiconductor to 100 ° C. or higher.
  • an object of the present invention is to provide a film forming method capable of efficiently forming a film on a substrate.
  • a film forming method is arranged to face a target in a film forming chamber by sputtering the target with inductively coupled plasma while supplying sputtering power to the target arranged in the film forming chamber.
  • a film forming method for forming a film made of a target material on a formed substrate, a substrate disposing step of disposing a substrate facing the target in a film forming chamber in which the target is disposed, and power for sputtering on the target A cleaning process for cleaning the surface of the target by generating inductively coupled plasma between the target and the substrate in a state where the target is not supplied, and subjecting the surface of the target to plasma treatment with the inductively coupled plasma; Target power is generated by inductively coupled plasma by supplying sputtering power to the target.
  • a film forming step of forming a film on the substrate is arranged to face a target in a film forming chamber by sputtering the target with inductively coupled plasma while supplying sputtering power to
  • the surface of the target is cleaned by generating inductively coupled plasma in the film forming chamber in the cleaning process before the film forming process.
  • cleaning means removing impurities on the surface.
  • sputtering power is supplied to the target, and the target is sputtered using inductively coupled plasma.
  • inductively coupled plasma does not require time, and since the inductively coupled plasma has a high density, the time required for the cleaning process can be shortened. As a result, in the film forming method, a film can be efficiently formed on the substrate.
  • the surface of the substrate may be cleaned together with the surface of the target by subjecting the surface of the substrate together with the surface of the target to plasma treatment with inductively coupled plasma.
  • impurities attached to the surface of the substrate are also removed, so that a film with reduced contamination can be more reliably formed on the substrate.
  • the target material may include an oxide semiconductor.
  • An oxide semiconductor has attracted attention as a material used for a thin film transistor, for example.
  • the above film formation method is more effective when the target material includes an oxide semiconductor.
  • the oxide semiconductor may be an amorphous oxide semiconductor made of indium, gallium, zinc, and oxygen.
  • the target includes the amorphous oxide semiconductor
  • impurities are likely to be mixed into the target. Therefore, for example, in the case of plasma in which lighting of the plasma for sputtering depends on the state of the target, it is necessary to perform processing for returning the state of the target to the state before maintenance.
  • the state of the target does not depend on the lighting of the inductively coupled plasma. Therefore, even if the film formation chamber is maintained, for example, a process for returning the target state to the pre-maintenance state for plasma lighting after the maintenance is unnecessary. Therefore, a film can be efficiently formed on the substrate.
  • a film can be efficiently formed on a substrate.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a cross-sectional configuration along the line II-II in FIG. 1. In FIG. 1, it is drawing at the time of seeing the target side from the board
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a cleaning process shown in FIG. 4. 5 is a diagram illustrating a state of a substrate at a stage where a film forming process illustrated in FIG. 4 is completed.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a film forming apparatus according to an embodiment.
  • the film formation apparatus 10 is an apparatus for forming a film on the substrate 12 by a sputtering method, and is also an apparatus for manufacturing a film-formed substrate (hereinafter also referred to as a film formation substrate).
  • the film forming apparatus 10 may constitute a part of a system for manufacturing a thin film transistor (TFT) for a high-definition display, for example.
  • TFT thin film transistor
  • the saddle substrate 12 may be any one according to the intended use of the film formation substrate.
  • the substrate 12 include a deposition substrate on which a film is to be formed when manufacturing a flat panel display such as a liquid crystal display and an organic EL display, a flexible display, and a semiconductor device such as a solar cell.
  • the substrate 12 may have a predetermined structure such as a predetermined electrode pattern or a film different from the film formed by the film forming apparatus 10 on the base plate.
  • the material of the base plate include glass, semiconductor, and plastic such as polyimide film and polyethylene naphthalate (PEN) film.
  • the substrate 12 may be the base plate itself.
  • an example of the substrate 12 is an electrode serving as a transistor electrode (for example, a gate electrode) on a glass plate as a base plate.
  • a pattern may be formed.
  • the surface 12a of the substrate 12 (hereinafter referred to as the substrate surface) is the predetermined formed on the base plate when a predetermined structure such as an electrode pattern is formed on the base plate. And the area of the surface of the base plate (surface on which the predetermined structure is formed) that is not covered with the predetermined structure. When the surface of the base plate is entirely covered with the predetermined structure, the surface of the substrate 12 corresponds to the surface of the predetermined structure.
  • the film forming apparatus 10 is divided from the load lock chamber 14 by a gate valve 16 and a film forming chamber 18 as a sputtering treatment chamber for forming a film on the substrate 12 by a sputtering method. Prepare.
  • the load lock chamber 14 is a vacuum container (or vacuum chamber) for preventing the inside of the film forming chamber 18 from being opened to the atmosphere when the substrate 12 is disposed in the film forming chamber 18 or when the substrate 12 is taken out from the film forming chamber 18.
  • the load lock chamber 14 is connected to a first decompression unit 20 for decompressing the inside of the load lock chamber 14.
  • the first decompression unit 20 has a vacuum pump 20A, and the vacuum pump 20A and the load lock chamber 14 are connected by an exhaust pipe 20B.
  • a valve 20C is provided between the load lock chamber 14 and the vacuum pump 20A in the exhaust pipe 20B. By opening the valve 20C, the vacuum pump 20A and the load lock chamber 14 communicate with each other, and the inside of the load lock chamber 14 can be decompressed.
  • An example of the vacuum pump 20A is a turbo molecular pump.
  • the first decompression unit 20 may be provided with a vacuum pump such as a dry pump in the subsequent stage of the vacuum pump 20A (on the opposite side to the load lock chamber 14), and connects the vacuum pump 20A and the subsequent vacuum pump.
  • a valve may be provided in the exhaust pipe.
  • a substrate holder 22 is installed in the load lock chamber 14, and a film is formed on the substrate holder 22 after the film is formed in the substrate 12 before being transferred to the film forming chamber 18 or in the film forming chamber 18.
  • a finished substrate 12 is disposed.
  • the film forming chamber 18 is a vacuum container (or a vacuum chamber) for forming a film on the substrate 12 by sputtering using inductively coupled plasma on the substrate 12 transported into the film forming chamber 18.
  • a gas supply unit 24 for supplying gas into the film forming chamber 18 and a second pressure reducing unit 26 for evacuating the film forming chamber 18 are connected to the film forming chamber 18.
  • the gas supply unit 24 includes a gas supply source 24A in which a gas to be supplied to the film formation chamber 18 is stored, and the gas supply source 24A is connected to the film formation chamber 18 through a gas supply pipe 24B. .
  • the gas supplied from the gas supply source 24A is a rare gas (for example, argon gas).
  • a mixed gas of a rare gas for example, argon gas
  • an active gas for example, oxygen gas and nitrogen gas
  • the gas supplied from the gas supply source 24A is a mixed gas of argon gas and oxygen gas.
  • a mass flow controller 24C for adjusting the gas supply amount and a valve 24D are provided on the soot gas supply pipe 24B.
  • the valve 24D is disposed on the upstream side (that is, the film forming chamber 18 side) with respect to the mass flow controller 24C. By opening the valve 24D, the gas supply source 24A and the film forming chamber 18 communicate with each other. The gas can be supplied into the chamber 18 while adjusting the gas supply amount of the mass flow controller 24Cde from the gas supply source 24A.
  • the second decompression unit 26 has a vacuum pump 26A, and the vacuum pump 26A and the film forming chamber 18 are connected by an exhaust pipe 26B.
  • the exhaust pipe 26B is provided with a pressure adjusting valve 26C for adjusting the pressure in the film forming chamber 18.
  • An example of the vacuum pump 26A is a turbo molecular pump.
  • the second decompression unit 26 may be provided with a vacuum pump such as a dry pump in the subsequent stage of the vacuum pump 26A (on the side opposite to the film forming chamber 18), and connects the vacuum pump 26A and the subsequent vacuum pump.
  • a valve may be provided in the exhaust pipe.
  • a substrate holder 28 for holding the substrate 12 is provided in the film forming chamber 18.
  • a bias voltage may be applied to the substrate holder 28 from the bias power supply 30.
  • the wiring for electrically connecting the bias power source 30 and the substrate holder 28 is provided on the wall 18a on the substrate holder 22 side of the film forming chamber 18 and is connected to the film forming chamber 18 by the insulating portion 32 having a vacuum sealing function. Insulated.
  • the substrate holder 28 when a bias voltage is applied to the substrate holder 28, the substrate holder 28 has conductivity, but when the bias power supply 30 is not connected, the substrate holder 28 may not have conductivity.
  • the wall 18b of the film formation chamber 18 facing the substrate holder 22 (in the configuration of FIG. 1, the upper wall of the film formation chamber 18, that is, the ceiling) is a target holder that has conductivity and holds the target 34. 36 is attached via an insulating part 38 having a vacuum sealing function.
  • An example of the target holder 36 is a backing plate.
  • the target 34 is held on the film forming chamber 18 side of the target holder 36.
  • the material of the target 34 may be any material depending on the film formed on the substrate surface 12a.
  • Examples of the material of the target 34 include quartz, alumina, an oxide semiconductor, and ZnO (zinc oxide).
  • An example of an oxide semiconductor is IGZO, which is an amorphous oxide semiconductor (In-Ga-Zn-O-based oxide semiconductor) composed of indium, gallium, zinc, and oxygen. including.
  • the planar view shape of the target 34 may be a square shape such as a square or a rectangle as illustrated in FIG.
  • a power supply unit 40 is electrically connected to the heel target 34 via a target holder 36.
  • the power supply unit 40 supplies power for sputtering the target 34 by the inductively coupled plasma generated in the film forming chamber 18 (hereinafter, sputtering power) to the target 34.
  • the power supply unit 40 includes an AC power supply 40B that applies an AC voltage via a matching circuit 40A for impedance matching, a DC power supply 40C that applies a negative DC voltage to the target 34, and a switch 40D that switches them. .
  • the AC power supply 40B may be a low-frequency power supply that outputs an AC voltage having a lower frequency (for example, about 10 kHz to 100 kHz) than an AC voltage output from the high-frequency power supply 50 described later, and is the same as the AC voltage output from the high-frequency power supply 50.
  • a power supply that outputs an alternating voltage with a frequency may be used.
  • the distance between the surface 34a of the target 34 (hereinafter referred to as the target surface) 34a and the substrate surface 12a is, for example, about 50 mm to 300 mm.
  • the film forming apparatus 10 further includes a plasma generating apparatus 42 for generating inductively coupled plasma in the film forming chamber 18.
  • the plasma generator 42 will be described with further use of FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a cross-sectional configuration along the line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a drawing when the target 34 side is viewed from the substrate 12 side in FIG. 1.
  • the soot plasma generator 42 has two antennas 44 and 44 (see FIGS. 1 and 3).
  • Each antenna 44 is a U-shaped conductor, and includes a first straight line portion 44a extending in a predetermined direction and a pair of second lines extending from both ends of the first straight line portion 44a in a direction orthogonal to the predetermined direction. It has straight portions 44b and 44b (see FIG. 2).
  • the eaves antenna 44 is disposed so that both end portions of the antenna 44 protrude outside the film forming chamber 18, and is fixed to the wall 18 b of the film forming chamber 18 through an insulating portion 46 having a vacuum sealing function. Specifically, the end of the second straight portion 44b opposite to the first straight portion 44a protrudes outside the film forming chamber 18, and the second straight portion 44b is connected to the wall 18b via the insulating portion 46.
  • the antenna 44 is attached to the film forming chamber 18 by being fixed.
  • a power supply source for plasma generation is provided at one end of the antenna 44, that is, at the end of one of the two second straight portions 44b via a matching circuit 48 for impedance matching.
  • the other end portion of the antenna 44 that is, the end portion of one second straight portion 44b of the two second straight portions 44b is grounded.
  • a high-frequency current can flow from the high-frequency power supply 50 to the antenna 44 via the matching circuit 48.
  • the frequency of the high-frequency power output from the high-frequency power supply 50 that is, the frequency of the high-frequency current flowing through the antenna 44 is, for example, 13.56 MHz, but is not limited thereto.
  • the two antennas 44 are arranged such that the target surface 34 a and the substrate surface 12 a are exposed to inductively coupled plasma generated by the high-frequency current flowing through these antennas 44.
  • An arrangement example of the antenna 44 will be described.
  • the two antennas 44 are arranged in a direction perpendicular to the predetermined direction in which the first straight line portion 44a extends and the extending direction of the second straight line portion 44b (corresponding to the normal direction of the target surface 34a).
  • the targets 34 are arranged so as to be located between them, that is, longer than the width of the targets 34 or separated by the same distance as the above-mentioned width.
  • the antenna 44 can be arranged so that the first straight portion 44 a is parallel to a pair of sides facing the target 34.
  • the two antennas 44 are disposed in the vicinity of the center between the target 34 and the substrate 12.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a film forming method according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a drawing for explaining the cleaning process shown in FIG. 4, and schematically shows a cross-sectional configuration when the film forming chamber 18 is cut along a plane orthogonal to the extending direction of the first straight portion 44a.
  • the load lock chamber 14 and the gate valve 16 are omitted.
  • FIG. 6 is a view showing the state of the substrate 12 at the stage where the film forming step S16 shown in FIG. 4 is completed. Like FIG. 5, the substrate 12 is formed on a plane orthogonal to the extending direction of the first straight portion 44a.
  • membrane chamber 18 is shown typically.
  • the film forming method includes a substrate placement step S10, an indoor atmosphere adjustment step S12, a cleaning step S14, a film forming step S16, and a removal step S18.
  • a substrate placement step S10 an indoor atmosphere adjustment step S12
  • a cleaning step S14 a cleaning step S14
  • a film forming step S16 a removal step S18.
  • a removal step S18 a removal step S18.
  • the material of the target 34 is described as an oxide semiconductor. Further, the description will be made assuming that the target 34 is already attached to the target holder 36.
  • the substrate 12 is placed on the substrate holder 28 in the film forming chamber 18. Specifically, after the substrate 12 is disposed on the substrate holder 22 of the load lock chamber 14, the inside of the load lock chamber 14 is evacuated by the first decompression unit 20 so that the inside of the load lock chamber 14 becomes a high vacuum. At this time, if the inside of the film forming chamber 18 is at atmospheric pressure, the film forming chamber 18 is evacuated by the second decompression unit 26 in this step so as to be a high vacuum.
  • the “high vacuum” means a vacuum state of, for example, 5 ⁇ 10 ⁇ 5 Pa or less. The definition of high vacuum is the same below.
  • the gate valve 16 is opened, and the substrate 12 is transferred into the film forming chamber 18 by a transfer device (not shown) included in the film forming device 10. 28.
  • a transfer device (not shown) included in the film forming device 10. 28.
  • the transfer device is, for example, a transfer robot.
  • an indoor atmosphere adjustment step S12 for adjusting the atmosphere (or environment) in the film forming chamber 18 to the film forming conditions is performed. Specifically, when the inside of the film forming chamber 18 is not in a high vacuum, the film forming chamber 18 is evacuated by the second decompression unit 26. Thereafter, the valve 24D is opened, and a gas (for example, argon gas) is supplied from the gas supply source 24A into the film forming chamber 18 while the flow rate is controlled by the mass flow controller 24C. At this time, the inside of the film forming chamber 18 is controlled to a predetermined pressure by adjusting the open / close state of the pressure adjusting valve 26C.
  • a gas for example, argon gas
  • the flow rate of the gas supplied from the gas supply unit 24 into the film forming chamber 18 may be set according to the volume in the film forming chamber 18.
  • the predetermined pressure is set to a pressure at which the inductively coupled plasma is easily lit and a characteristic of the oxide semiconductor film becomes a desired characteristic.
  • the predetermined pressure is about 0.1 Pa to 10 Pa, and preferably 1 Pa to 3 Pa.
  • the cleaning step S14 is performed. Specifically, a high-frequency current is supplied from the high-frequency power source 50 to the antenna 44 via the matching circuit 48 in a state where the sputtering power is not supplied from the power supply unit 40 to the target 34, As shown in FIG. 5, inductively coupled plasma P is generated.
  • the generation mechanism of the inductively coupled plasma P is as follows. That is, when a high frequency current is supplied to the antenna 44, an induction electric field is generated by a high frequency magnetic field generated by the high frequency current. Electrons accelerated by the action of the induction electric field ionize the gas supplied from the gas supply unit 24 into the film forming chamber 18, thereby generating inductively coupled plasma P.
  • the target surface 34a and the substrate surface 12a are plasma-treated by the inductively coupled plasma P generated as described above to clean the target surface 34a and the substrate surface 12a, that is, the target surface.
  • Impurities on the substrate 34a and the substrate surface 12a are removed.
  • An example of the impurity is water containing a hydrogen atom.
  • the time required for this cleaning may be determined according to the contamination state of the target surface 34a and the like (for example, the adhesion state of impurities etc. on each surface), but is, for example, 5 to 60 seconds, and is a viewpoint of throughput. From about 10 seconds to about 30 seconds is preferable.
  • the target surface 34a and the like are cleaned, and then a film forming process S16 for forming a film on the substrate surface 12a is performed.
  • the matching circuit 40A is set in a state where the inductively coupled plasma P generated in the cleaning step S14 is maintained, that is, in a state where a high frequency current is supplied from the high frequency power source 50 to the antenna 44 via the matching circuit 48.
  • sputtering power is supplied to the target 34 from the AC power supply 40B.
  • the power for sputtering may be a power that can impart to the ions the energy generated by the inductively coupled plasma P that can sputter the target 34.
  • a film 52 made of an oxide film semiconductor (a material of the target 34) is formed as shown in FIG.
  • An example of the film thickness of the film 52 is 20 nm to 100 nm. In such a film thickness, the film 52 is a so-called thin film.
  • the substrate 12 on which the film 52 is formed is referred to as a film formation substrate 54.
  • a voltage may be applied to the substrate 12 from the bias power supply 30 via the substrate holder 28.
  • an extraction step S18 for taking out the film formation substrate 54 from the film formation apparatus 10 is performed. Specifically, after the inside of the film formation chamber 18 is evacuated by the second decompression unit 26, the gate valve 16 is opened, and the film formation substrate 54 is placed on the substrate holder 22 of the load lock chamber 14 by the transfer device. To do. Thereafter, the gate valve 16 is closed and the load lock chamber 14 is leaked to atmospheric pressure, and then the film formation substrate 54 is taken out from the load lock chamber 14.
  • the gate valve 16 is closed, and then the load lock chamber 14 is brought to atmospheric pressure. To leak. Then, a new substrate 12 is placed in the load lock chamber 14 and evacuated so that the inside of the load lock chamber 14 becomes a high vacuum. Then, the cleaning step S14 and the film forming step S16 are performed in the film forming chamber 18.
  • the film forming step S16 after the film 52 is formed on the substrate 12 in the film forming chamber 18, the film forming substrate 54 is moved to the load lock chamber 14 in the take-out step S16.
  • the new substrate 12 in the chamber 14 may be placed on the substrate holder 22 in the film forming chamber 18. That is, a new substrate 12 in the load lock chamber 14 and the film formation substrate 54 may be exchanged.
  • the cleaning step S14 is performed as a pretreatment before the film forming step S16, and the inductively coupled plasma P is generated in the cleaning step S14, and the inductively coupled plasma P adheres to the target surface 34a and the like. Impurities are removed.
  • the inductively coupled plasma P is used, but since the sputtering power is not supplied to the target 34, the electrons and ions generated by the inductively coupled plasma P are generated on the target surface. Even if it collides with 34a etc., target surface 34a etc. are not sputtered by the above-mentioned electrons and ions.
  • the inductively coupled plasma P is generated by supplying a high frequency current to the antenna 44, it takes almost no time to generate the inductively coupled plasma P. Further, since the inductively coupled plasma P has a high density, impurities can be efficiently removed from the target surface 34a and the substrate surface 12a.
  • the film forming process S16 is performed after the cleaning process S14, the film 52 in which no impurities are mixed can be formed on the substrate 12. Further, since sputtering of the target 34 also uses high-density inductively coupled plasma P, it can be performed efficiently.
  • the target surface 34a and the like are plasma-treated using the inductively coupled plasma P, and impurities attached to the target surface 34a and the like are efficiently removed, and then the film 52 is removed from the substrate surface 12a. Therefore, the deposition substrate 54 in which the entry of impurities into the film 52 is reduced can be manufactured in a shorter time. Therefore, the film 52 can be efficiently formed on the substrate 12, and the throughput when the deposition substrate 54 is manufactured can be improved.
  • impurities on the substrate surface 12a are also removed in the cleaning step S14, so that contamination of impurities into the film 52 can be further reduced. Further, for example, even when the plurality of substrates 12 are sequentially transferred to the film formation chamber 18 and the film 52 is formed on the substrate 12, the film 52 with reduced contamination of impurities can be formed on each substrate 12.
  • An oxide semiconductor has attracted attention as a material for a thin film in a thin film transistor structure, for example.
  • impurities including hydrogen atoms mixed during film formation tend to cause a decrease in reliability of the transistor. Therefore, the above-described film formation method capable of efficiently forming the film 52 with reduced impurity contamination on the substrate 12 is particularly effective when the material of the target 34 includes an oxide semiconductor, and is more reliable. Contributes to the manufacture of thin film transistors.
  • the film forming method shown in FIG. 4 is particularly effective when the material of the target 34 includes an amorphous oxide semiconductor such as IGZO. This will be described by taking as an example the case where the material of the target 34 is IGZO.
  • the material of the target 34 is also IGZO.
  • the target 34 made of such IGZO is used, if the inside of the film forming chamber 18 is exposed to the atmosphere for maintenance, for example, impurities will only adhere to the target surface 34a. In addition, moisture and the like are easily taken into the target 34 as impurities.
  • the state (for example, resistance) of the target 34 affects lighting of plasma for sputtering.
  • the state (for example, resistance) of the target 34 changes due to the influence of impurities taken into the target 34
  • the magnetron sputtering plasma cannot be stably lit. Therefore, before producing a film-formed substrate for a product, it is necessary to return the state of the target 34 to a state before maintenance, that is, a state before being exposed to the atmosphere. Therefore, for example, it is conceivable to perform film formation that does not contribute to a product for a certain time (for example, 1 hour) after maintenance.
  • magnetron sputtering has been described as an example, but the same applies to a method in which plasma lighting depends on the state (for example, resistance) of the target 34.
  • the inductively coupled plasma P generated by supplying a high frequency current to the antenna 44 is used.
  • Plasma P can be generated.
  • a process for returning the state of the target 34 to the state before the maintenance is substantially unnecessary. It is. Since the cleaning step S14 is performed as a pretreatment before the film forming step S16, impurities near the target surface 34a are removed, so that the contamination of the impurities into the film 52 on the substrate 12 can be reduced. Therefore, the film 52 in which the mixing of impurities is reduced can be formed on the substrate 12 more efficiently. Therefore, the film forming method is particularly effective when the material of the target 34 includes an amorphous oxide semiconductor such as IGZO.
  • the target surface 34a is cleaned by generating inductively coupled plasma P in the film forming chamber 18 without supplying sputtering power to the target 34. Therefore, an impurity removal mechanism for removing impurities on the target surface 34 a, for example, a heating mechanism for the film forming apparatus 10 to heat the target 34 may not be further provided.
  • the configuration of the film forming apparatus 10 is simplified and the manufacturing cost is reduced as compared with the case where an impurity removing mechanism is separately provided in the film forming apparatus 10 illustrated in FIG. Therefore, the manufacturing cost of a product manufactured using the film formation substrate 54 is also reduced. Further, in the above film forming method, since there is no need to provide a heating mechanism, there is no influence of distortion caused by heat generated by the heating mechanism, and thus the maintenance of the film forming apparatus 10 is easy.
  • both the target surface 34a and the substrate surface 12a are cleaned by inductively coupled plasma P, that is, impurities are removed.
  • the cleaning step S14 only the target surface 34a is cleaned. Also good.
  • the antenna 44 may be disposed closer to the target 34 between the target 34 and the substrate 12.
  • the target surface 34a may be cleaned by supplying power lower than the sputtering power, that is, power that does not cause sputtering, from the power supply unit 40 to the target 34.
  • the substrate 12 may be cleaned by applying a voltage that does not sputter the substrate 12 to the substrate holder 28.
  • a negative DC voltage may be applied from the DC power supply 40C by switching the switch 40D instead of the AC voltage from the AC power supply 40B.
  • the number of antennas 44 for generating the inductively coupled plasma P is not limited to two, and the number of antennas 44 may be one or three or more. Further, the configuration of the antenna 44 is not limited to the illustrated configuration, and any configuration that can generate inductively coupled plasma P for sputtering the target 34 may be used. Further, the configuration of the film forming apparatus 10 is an example, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

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Abstract

成膜室１８内に配置されたターゲット３４にスパッタ用電力を供給しながら誘導結合型プラズマＰでターゲットをスパッタリングし、成膜室内においてターゲットに対向して配置された基板１２上に膜５２を形成する成膜方法であり、ターゲットが配設された成膜室内にターゲットと対向して基板を配置する基板配置工程Ｓ１０と、ターゲットにスパッタ用電力を供給していない状態において、ターゲットと、基板との間に誘導結合型プラズマを発生させて、ターゲットの表面を誘導結合型プラズマでプラズマ処理することによって、ターゲットの表面をクリーニングするクリーニング工程Ｓ１４と、ターゲットにスパッタ用電力を供給することで誘導結合型プラズマによってターゲットをスパッタリングし、基板上に膜を形成する成膜工程Ｓ１６と、を備える。

Description

成膜方法
  本発明は、成膜方法に関する。
  基板上に膜を形成する成膜技術として、膜となるべき材料からなるターゲットをスパッタリングして、ターゲットに対向して配置された基板上に膜を形成する、いわゆるスパッタリング技術がある。ターゲット表面に、不純物（例えば、水素原子を含む水など）が付着していると、基板に形成される膜に不純物が混入し、成膜済みの基板（以下、成膜基板と称す）を含む製品の信頼性の低下が生じる恐れがある。例えば、高精細ディスプレイ向け薄膜トランジスタ（TFT: thinfilm transistor）における薄膜として酸化物半導体が注目されており、通常、マグネトロンスパッタリング法によって形成されているが、成膜時に混入する水素原子を含む不純物によってトランジスタの信頼性を低下させる要因となっている。
  そのため、特許文献１記載の技術では、酸化物半導体からなるターゲットを１００℃以上に加熱しながら基板上に膜を形成している。
特開２０１１－１１９７２０号公報
  特許文献１記載の方法では、ターゲットを１００℃以上に加熱するために時間を要するため、基板に膜を効率的に形成できない。
  そこで、本発明は、基板上に膜を効率的に形成可能な成膜方法を提供することを目的とする。
  本発明の一側面に係る成膜方法は、成膜室内に配置されたターゲットにスパッタ用電力を供給しながら誘導結合型プラズマによってターゲットをスパッタリングすることによって、成膜室内においてターゲットに対向して配置された基板上にターゲットの材料からなる膜を形成する成膜方法であって、ターゲットが配設された成膜室内にターゲットと対向して基板を配置する基板配置工程と、ターゲットにスパッタ用電力を供給していない状態において、ターゲットと、基板との間に誘導結合型プラズマを発生させて、ターゲットの表面を誘導結合型プラズマでプラズマ処理することによって、ターゲットの表面をクリーニングするクリーニング工程と、ターゲットにスパッタ用電力を供給することで誘導結合型プラズマによってターゲットをスパッタリングし、基板上に膜を形成する成膜工程と、を備える。
  上記方法では、成膜工程の前のクリーニング工程で、成膜室内に誘導結合型プラズマを発生させて、ターゲットの表面をクリーニングしている。なお、「クリーニング」とは、表面上の不純物を除去することである。このクリーニング工程で誘導結合型プラズマを発生させる場合に、ターゲットにスパッタ用電力を供給していないので、誘導結合型プラズマにターゲット表面が曝されても、誘導結合型プラズマで生成される電子及びイオンによって、ターゲットはスパッタリングされない。一方、誘導結合型プラズマで生成される電子及びイオンは、一定のエネルギーを有しているので、ターゲット表面上の水素原子などを含む不純物は誘導結合型プラズマによって除去され、ターゲット表面がクリーニングされる。このクリーニング工程の後に、ターゲットにスパッタ用電力を供給し、誘導結合型プラズマを利用してターゲットをスパッタリングする。このスパッタリングによって、基板上にターゲットの材料からなる膜が形成される。誘導結合型プラズマの発生には時間を要しないと共に、誘導結合型プラズマは高密度であるため、クリーニング工程に要する時間を短縮化できる。その結果、上記成膜方法では、基板上に膜を効率的に形成できる。
  一実施形態の上記クリーニング工程では、ターゲットの表面と共に基板の表面を誘導結合型プラズマでプラズマ処理することによって、ターゲットの表面と共に、基板の表面をクリーニングしてもよい。
  この場合、基板の表面に付着した不純物も除去されるので、不純物の混入が低減した膜を基板上により確実に形成出来る。
  一実施形態において、ターゲットの材料は酸化物半導体を含んでもよい。
  酸化物半導体は、例えば、薄膜トランジスタに利用される材料として注目されている。
この薄膜トランジスタでは、膜内の不純物の混入の低減が求められているので、ターゲットの材料が酸化物半導体を含む場合に、上記成膜方法はより有効である。
  一実施形態において、上記酸化物半導体は、インジウム、ガリウム、亜鉛、および酸素からなるアモルファス酸化物半導体であってもよい。
  上記アモルファス酸化物半導体をターゲットが含む場合、例えば、成膜室をメンテナンスのために大気に曝すと、ターゲット内に不純物が混入しやすい。そのため、例えば、スパッタ用のプラズマの点灯がターゲットの状態に依存するプラズマの場合、ターゲットの状態を、メンテナンス前の状態に戻すための処理を行う必要がある。これに対して、上記成膜方法では、誘導結合型プラズマの点灯には、ターゲットの状態は依存しない。そのため、成膜室を、例えば、メンテナンスしたとしても、メンテナンス後に、プラズマ点灯のためにターゲットの状態をメンテナンス前に戻すための処理が不要である。従って、効率的に、基板に膜を形成することができる。
  本発明によれば、効率的に、基板上に膜を形成することができる。
一実施形態に係る成膜装置の模式図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面構成の模式図である。 図１において、基板側からターゲット側をみた場合の図面である。 一実施形態に係る成膜方法を示すフローチャートである。 図４に示したクリーニング工程を説明するための図面である。 図４に示した成膜工程が終了した段階での基板の状態を示す図面である。
  以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。同一の要素には同一符号を付する。重複する説明は省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。説明中、「上」、「下」等の方向を示す語は、図面に示された状態に基づいた便宜的な語である。
  図１は、一実施形態に係る成膜装置の模式図である。成膜装置１０は、基板１２上にスパッタリング法によって膜を形成するための装置であり、成膜済みの基板（以下、成膜基板とも称す）を製造する装置でもある。一実施形態において、成膜装置１０は、例えば、高精細ディスプレイ用の薄膜トランジスタ（TFT）を製造するためのシステムの一部を構成し得る。
  基板１２は、成膜基板の使用用途に応じたものであればよい。基板１２の例は、液晶ディスプレイ及び有機ＥＬディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ、フレキシブルディスプレイ、及び、太陽電池等の半導体デバイスを製造する際に、膜を形成すべき被成膜基板を含む。一実施形態において、基板１２は、ベース板上に例えば所定の電極パターン或いは成膜装置１０で形成される膜とは別の膜といった所定の構造が形成されたものであり得る。ベース板の材料の例は、ガラス、半導体及びポリイミドフィルムやポリエチレンナフタレート（PEN）フィルム等のプラスチックを含む。基板１２は、ベース板自体であってもよい。一実施形態において、成膜装置１０が、薄膜トランジスタ(TFT)の製造に適用される場合、基板１２の一例は、ベース板としてのガラス板上に、トランジスタの電極（例えば、ゲート電極）となる電極パターンが形成されたものとし得る。
  以下の説明において、基板１２の表面（以下、基板表面と称す）１２ａとは、ベース板上に、例えば電極パターン等の所定の構造が形成されている場合は、ベース板上に形成された所定の構造の表面と共に、ベース板の表面（所定の構造が形成されている面）のうち上記所定の構造で覆われていない領域とを含む意味である。なお、ベース板の表面が上記所定の構造で全て覆われている場合は、基板１２の表面は、所定の構造の表面に対応する。
  成膜装置１０は、ロードロック室１４と、ゲートバルブ１６によってロードロック室１４と仕切られており、スパッタリング法によって基板１２上に膜を形成するためのスパッタ処理室としての成膜室１８とを備える。
  ロードロック室１４は、成膜室１８内に基板１２を配置或いは成膜室１８内から基板１２を取り出す際に成膜室１８内を大気に開放しないための真空容器（或いは真空チャンバ）であり、例えば、アルミニウム又はステンレスから構成される。ロードロック室１４には、ロードロック室１４内を減圧するための第１減圧部２０が接続されている。
  第１減圧部２０は、真空ポンプ２０Ａを有し、真空ポンプ２０Ａとロードロック室１４とは排気管２０Ｂで接続されている。排気管２０Ｂのうちロードロック室１４と真空ポンプ２０Ａとの間にはバルブ２０Ｃが設けられている。バルブ２０Ｃを開くことで、真空ポンプ２０Ａとロードロック室１４とが連通し、ロードロック室１４内を減圧できる状態になる。真空ポンプ２０Ａの例は、ターボ分子ポンプである。
  第１減圧部２０は、真空ポンプ２０Ａの後段（ロードロック室１４と反対側に）に、ドライポンプといった真空ポンプが設けられてもよく、真空ポンプ２０Ａと、その後段の真空ポンプとを接続する排気管にはバルブが設けられてもよい。
  ロードロック室１４内には、基板ホルダー２２が設置されており、基板ホルダー２２には、成膜室１８に搬送される前の基板１２又は成膜室１８で膜が形成された後の成膜済みの基板１２が配設される。
  成膜室１８は、成膜室１８内に搬送された基板１２上に、誘導結合型プラズマを利用したスパッタリングによって基板１２上に膜を形成するための真空容器（或いは真空チャンバ）であり、例えば、アルミニウム又はステンレスから構成される。成膜室１８には、成膜室１８内にガスを供給するためのガス供給部２４と、成膜室１８内を真空引きするための第２減圧部２６とが接続されている。
  ガス供給部２４は、成膜室１８に供給するためのガスが貯留されたガス供給源２４Ａを有し、ガス供給源２４Ａは、ガス供給管２４Ｂを介して成膜室１８と接続されている。ガス供給源２４Ａから供給されるガスは、希ガス（例えばアルゴンガス）である。また、成膜室１８内で反応性スパッタリングを行う場合は、希ガス（例えばアルゴンガス）と活性ガス（例えば、酸素ガス及び窒素ガスなど）との混合ガスである。一実施形態において、ターゲット３４がIGZO（登録商標）からなる場合、ガス供給源２４Ａから供給されるガスは、アルゴンガスと酸素ガスとの混合ガスである。
  ガス供給管２４Ｂ上には、ガス供給量を調整するためのマスフローコントローラ２４Ｃと、バルブ２４Ｄとが設けられている。バルブ２４Ｄは、マスフローコントローラ２４Ｃに対して上流側（すなわち、成膜室１８側）に配置されており、バルブ２４Ｄを開くことで、ガス供給源２４Ａと成膜室１８とが連通し、成膜室１８内にガス供給源２４Ａからマスフローコントローラ２４Ｃｄｅガス供給量を調整しながら、ガスを供給できる状態になる。
  第２減圧部２６は、真空ポンプ２６Ａを有し、真空ポンプ２６Ａと、成膜室１８とは排気管２６Ｂで接続されている。排気管２６Ｂには成膜室１８内の圧力を調整するための圧力調整バルブ２６Ｃが設けられている。真空ポンプ２６Ａの例は、ターボ分子ポンプである。第２減圧部２６は、真空ポンプ２６Ａの後段（成膜室１８と反対側に）に、ドライポンプといった真空ポンプが設けられてもよく、真空ポンプ２６Ａと、その後段の真空ポンプとを接続する排気管にはバルブが設けられてもよい。
  成膜室１８内には、基板１２を保持するための基板ホルダー２８が設けられている。一実施形態において、基板ホルダー２８には、バイアス電源３０からバイアス電圧が印加されてもよい。バイアス電源３０と、基板ホルダー２８とを電気的に接続する配線は、成膜室１８の基板ホルダー２２側の壁１８ａに設けられており真空シール機能を有する絶縁部３２によって、成膜室１８と絶縁されている。このように、基板ホルダー２８にバイアス電圧が印加される場合、基板ホルダー２８は導電性を有するが、バイアス電源３０が接続されない場合、基板ホルダー２８は導電性を有しなくてもよい。
  基板ホルダー２２と対向する成膜室１８の壁１８ｂ（図１の構成では、成膜室１８の上側の壁、すなわち、天井）には、導電性を有しておりターゲット３４を保持するターゲットホルダ３６が、真空シール機能を有する絶縁部３８を介して取り付けられている。ターゲットホルダ３６の例は、バッキングプレートである。
  ターゲット３４は、ターゲットホルダ３６の成膜室１８側に保持されている。ターゲット３４の材料は、基板表面１２ａに形成する膜に応じたものであればよく、ターゲット３４の材料の例は、石英、アルミナ、酸化物半導体及びＺｎＯ（酸化亜鉛）を含む。酸化物半導体の例は、インジウム（Indium）、ガリウム（Gallium）、亜鉛（Zinc）及び酸素(Oxide)から構成されるアモルファス酸化物半導体（In-Ga-Zn-O系酸化物半導体）であるIGZOを含む。ターゲット３４の平面視形状は、図３に例示したように、正方形又は長方形といった四角形状でもよいし、円形でもよい。
  ターゲット３４には、ターゲットホルダ３６を介して、電力供給部４０が電気的に接続されている。電力供給部４０は、成膜室１８内に発生される誘導結合型プラズマによってターゲット３４をスパッタリングするための電力（以下、スパッタ用電力）をターゲット３４に供給するためのものである。電力供給部４０は、インピーダンスマッチングのための整合回路４０Ａを介して交流電圧を印加する交流電源４０Ｂと、ターゲット３４に負の直流電圧を印加する直流電源４０Ｃと、それらを切り替えるスイッチ４０Ｄとを備える。交流電源４０Ｂは、後述する高周波電源５０が出力する交流電圧よりも低い周波数（例えば、１０ｋＨｚ～１００ｋＨｚ程度）を有する交流電圧を出力する低周波電源でもよく、高周波電源５０が出力する交流電圧と同じ周波数の交流電圧を出力する電源でもよい。
  成膜室１８において、ターゲット３４の表面（以下、ターゲット表面と称す）３４ａと基板表面１２ａとの間の距離は、例えば、５０ｍｍ～３００ｍｍ程度である。
  成膜装置１０は、成膜室１８内に誘導結合型プラズマを発生するためのプラズマ発生装置４２を更に有する。図２及び図３を更に利用して、プラズマ発生装置４２について説明する。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面構成の模式図である。図３は、図１において、基板１２側からターゲット３４側をみた場合の図面である。
  プラズマ発生装置４２は、２本のアンテナ４４，４４（図１及び図３参照）を有している。各アンテナ４４は、Ｕ字状を呈する導体であり、所定方向に延在する第１直線部４４ａと、第１直線部４４ａの両端から上記所定方向に直交する方向に延在する一対の第２直線部４４ｂ，４４ｂとを有する（図２参照）。
  アンテナ４４は、アンテナ４４の両端部が成膜室１８の外部に突出するように配置されており、真空シール機能を有する絶縁部４６を介して成膜室１８の壁１８ｂに固定されている。具体的には、第２直線部４４ｂの第１直線部４４ａと反対側の端部が成膜室１８の外側に突出しており、第２直線部４４ｂを、絶縁部４６を介して壁１８ｂに固定することで、アンテナ４４は、成膜室１８に取り付けられている。
  アンテナ４４の一端部、すなわち、２つの第２直線部４４ｂのうちの一方の第２直線部４４ｂの端部には、インピーダンスマッチングのための整合回路４８を介して、プラズマ発生用の電力供給源としての高周波電源５０が電気的に接続されており、アンテナ４４の他端部、すなわち、２つの第２直線部４４ｂのうちの一方の第２直線部４４ｂの端部は、接地されている。これにより、高周波電源５０からアンテナ４４に整合回路４８を介して高周波電流を流すことができるようになっている。高周波電源５０が出力する高周波電力の周波数、すなわち、アンテナ４４に流れる高周波電流の周波数は、例えば、１３．５６ＭＨｚであるが、これに限定されない。
  ２つのアンテナ４４は、これらのアンテナ４４に高周波電流が流れることで発生される誘導結合型プラズマに、ターゲット表面３４ａと基板表面１２ａが曝されるように、配置されている。アンテナ４４の配置例について説明する。
  ２つのアンテナ４４は、第１直線部４４ａが延在する所定方向及び第２直線部４４ｂの延在方向（ターゲット表面３４ａの法線方向に対応する）に直交する方向において、２つのアンテナ４４の間にターゲット３４が位置するように、すなわち、ターゲット３４の幅より長い又は上記幅とほぼ同じ距離だけ離して、配置されている。図３に示したように、ターゲット３４が四角形状の場合、ターゲット３４の対向する一対の辺に、第１直線部４４ａが平行になるように、アンテナ４４は配置され得る。そして、ターゲット表面３４ａの法線方向或いは基板１２の厚さ方向においては、２つのアンテナ４４は、ターゲット３４と基板１２との間のほぼ中央近傍に配置されている。
  次に、図４～図６を利用して、上記成膜装置１０を利用した成膜方法の一例について説明する。図４は、一実施形態に係る成膜方法を示すフローチャートである。図５は、図４に示したクリーニング工程を説明するための図面であり、第１直線部４４ａの延在方向に直交する面で成膜室１８を切断した場合の断面構成を模式的に示しており、ロードロック室１４及びゲートバルブ１６を省略して図示している。図６は、図４に示した成膜工程Ｓ１６が終了した段階での基板１２の状態を示す図面であり、図５と同様に、第１直線部４４ａの延在方向に直交する面で成膜室１８を切断した場合の断面構成を模式的に示している。
  図４に示すように、一実施形態に係る成膜方法は、基板配置工程Ｓ１０と、室内雰囲気調整工程Ｓ１２と、クリーニング工程Ｓ１４と、成膜工程Ｓ１６と、取出し工程Ｓ１８を有する。各工程について説明する。以下では、説明の便宜のため、ターゲット３４の材料を酸化物半導体として説明する。また、ターゲット３４は既にターゲットホルダ３６に取り付けられているとして説明する。
  基板配置工程Ｓ１０では、成膜室１８内の基板ホルダー２８に基板１２を配置する。具体的には、ロードロック室１４の基板ホルダー２２に基板１２を配置した後、第１減圧部２０によってロードロック室１４内が高真空になるようにロードロック室１４内を真空引きする。この際、成膜室１８内が大気圧であれば、この工程で成膜室１８内を第２減圧部２６によって高真空になるように真空引きをしておく。上記「高真空」とは、例えば５×１０－５Ｐａ以下の真空状態を意味する。高真空の定義は、以下同様である。
  ロードロック室１４内が高真空状態になった後、ゲートバルブ１６を開いて、成膜装置１０が有する図示しない搬送装置で、基板１２を成膜室１８内に搬送し、基板１２を基板ホルダー２８上に配置する。基板１２の配置が終了したら、ゲートバルブ１６を閉じる。上記搬送装置は、例えば、搬送ロボットである。
  ゲートバルブ１６を閉じた後、成膜室１８内の雰囲気（或いは、環境）を成膜条件に調整するための室内雰囲気調整工程Ｓ１２を行う。具体的には、成膜室１８内が高真空になっていない場合、第２減圧部２６によって、成膜室１８を真空引きする。その後、バルブ２４Ｄを開いて、マスフローコントローラ２４Ｃで流量を制御しながらガス供給源２４Ａからガス（例えば、アルゴンガス）を成膜室１８内に供給する。この際、圧力調整バルブ２６Ｃの開閉状態を調整することによって、成膜室１８内を所定の圧力に制御する。ガス供給部２４から成膜室１８内に供給するガスの流量は、成膜室１８内の容積に応じて設定されていればよい。所定の圧力は、誘導結合型プラズマが点灯しやすい圧力であり、且つ、酸化物半導体膜の特性が所望の特性となるような圧力に設定される。通常、所定の圧力は、０．１Ｐａから１０Ｐａ程度であり、好ましくは、１Ｐａから３Ｐａである。
  室内雰囲気調整工程Ｓ１２で、成膜室１８内の雰囲気を成膜用の条件に調整した後、クリーニング工程Ｓ１４を行う。具体的には、ターゲット３４に、電力供給部４０からスパッタ用電力を供給しない状態で、整合回路４８を介して高周波電源５０からアンテナ４４に高周波電流を供給して、成膜室１８内に、図５に示すように、誘導結合型プラズマＰを発生させる。
  誘導結合型プラズマＰの発生のメカニズムは次の通りである。すなわち、アンテナ４４に高周波電流が供給されると、高周波電流によって発生する高周波磁界によって誘導電界が生じる。この誘導電界の作用により加速された電子が、ガス供給部２４から成膜室１８内に供給されたガスを電離させることによって、誘導結合型プラズマＰが発生する。
  上記のようにして発生させた誘導結合型プラズマＰによってターゲット表面３４ａ及び基板表面１２ａ（以下、ターゲット表面３４ａ等とも称す）をプラズマ処理してターゲット表面３４ａ及び基板表面１２ａをクリーニング、すなわち、ターゲット表面３４ａ及び基板表面１２ａ上の不純物を除去する。不純物の例は、水素原子を含む水である。このクリーニングに要する時間は、ターゲット表面３４ａ等の汚染状況（例えば、各表面への不純物などの付着状況）に応じて決定されればよいが、例えば、５秒から６０秒であり、スループットの観点から１０秒から３０秒程度が好ましい。
  一定時間、クリーニング工程Ｓ１４を行うことで、ターゲット表面３４ａ等をクリーニングした後に、基板表面１２ａに膜を形成する成膜工程Ｓ１６を行う。成膜工程Ｓ１６では、クリーニング工程Ｓ１４で発生させた誘導結合型プラズマＰを維持した状態、すなわち、整合回路４８を介して高周波電源５０からアンテナ４４に高周波電流を供給した状態で、整合回路４０Ａを介して交流電源４０Ｂからスパッタ用電力をターゲット３４に供給する。スパッタ用電力は、誘導結合型プラズマＰによって生成されたイオンがターゲット３４をスパッタし得るエネルギーを、イオンに付与できる電力であればよい。スパッタ用電力をターゲット３４に供給することによって、誘導結合型プラズマＰ中のイオンがターゲット３４をスパッタリングする。その結果、ターゲット３４に対向して配置された基板表面１２ａ上に、スパッタ粒子が堆積し、図６に示すように、酸化膜半導体（ターゲット３４の材料）からなる膜５２が形成される。膜５２の膜厚の例は、２０ｎｍ～１００ｎｍであり、このような膜厚の場合、膜５２はいわゆる薄膜である。以下、膜５２が形成された基板１２を成膜基板５４と称する。
  一実施形態において、成膜工程Ｓ１６では、基板１２に基板ホルダー２８を介して、バイアス電源３０から電圧を印加していてもよい。
  所望の膜厚の膜５２を基板表面１２ａに形成した後、成膜基板５４を成膜装置１０から取り出す取出し工程Ｓ１８を行う。具体的には、成膜室１８内を、第２減圧部２６によって高真空にした後、ゲートバルブ１６を開いて、搬送装置によって、成膜基板５４をロードロック室１４の基板ホルダー２２に配置する。その後、ゲートバルブ１６を閉じて、ロードロック室１４内を大気圧までリークした後、ロードロック室１４内から成膜基板５４を取り出す。
  複数の基板１２に順に膜５２を形成する場合には、基板配置工程Ｓ１０において、基板１２を成膜室１８内に搬送してからゲートバルブ１６を閉じた後、ロードロック室１４を大気圧にリークする。そして、ロードロック室１４に新たな基板１２を配置して、ロードロック室１４内が高真空になるように真空引きをしておく。そして、成膜室１８内でクリーニング工程Ｓ１４及び成膜工程Ｓ１６を実施する。成膜工程Ｓ１６において、成膜室１８内の基板１２上に膜５２を形成した後、取出し工程Ｓ１６で、成膜基板５４をロードロック室１４に移動させる際、同時に、搬送装置によって、ロードロック室１４の新たな基板１２を、成膜室１８内の基板ホルダー２２に配置すればよい。すなわち、ロードロック室１４内の新たな基板１２と、成膜基板５４とを交換すればよい。
  上記方法では、成膜工程Ｓ１６の前に、前処理としてクリーニング工程Ｓ１４を実施し、クリーニング工程Ｓ１４で、誘導結合型プラズマＰを発生させ、その誘導結合型プラズマＰによって、ターゲット表面３４ａ等に付着している不純物を除去している。このように、クリーニング工程Ｓ１４では、誘導結合型プラズマＰを利用しているが、ターゲット３４にスパッタ用電力が供給されていないことから、誘導結合型プラズマＰで生成される電子及びイオンがターゲット表面３４ａ等に衝突しても、ターゲット表面３４ａ等は、上記電子及びイオンによってスパッタリングされない。
  誘導結合型プラズマＰは、アンテナ４４に高周波電流を供給することによって生成されるので、誘導結合型プラズマＰの生成のためにほとんど時間を要しない。また、誘導結合型プラズマＰは高密度であるため、ターゲット表面３４ａ及び基板表面１２ａから不純物を効率的に除去できる。
  クリーニング工程Ｓ１４の後に、成膜工程Ｓ１６を実施するため、不純物が混入していない膜５２を基板１２上に形成可能である。また、ターゲット３４のスパッタリングも高密度の誘導結合型プラズマＰを利用しているので、効率的に行うことが可能である。
  このように、上記成膜方法では、誘導結合型プラズマＰを利用してターゲット表面３４ａ等をプラズマ処理し、ターゲット表面３４ａ等に付着した不純物を効率的に除去した後、膜５２を基板表面１２ａに形成しているので、膜５２への不純物の混入が低減された成膜基板５４を、より短い時間で作製できる。そのため、基板１２上に膜５２を効率的に形成でき、成膜基板５４を作製する際のスループットの向上を図れる。
  また、上記成膜方法では、クリーニング工程Ｓ１４で基板表面１２ａ上の不純物も除去しているので、膜５２への不純物の混入が更に低減され得る。また、例えば、複数の基板１２を順に成膜室１８に搬送して基板１２に膜５２を形成する場合であっても、各基板１２に、不純物の混入が低減された膜５２を形成できる。
  酸化物半導体は、例えば、薄膜トランジスタの構造中の薄膜の材料として注目されている。薄膜トランジスタでは、成膜時に混入する水素原子を含む不純物がトランジスタの信頼性低下を招きやすい。そのため、不純物の混入が低減された膜５２を基板１２上に効率的に形成可能な上記成膜方法は、ターゲット３４の材料が酸化物半導体を含む場合に特に有効であり、より信頼性の高い薄膜トランジスタの製造に寄与する。
  上記図４に示した成膜方法は、ターゲット３４の材料がIGZOといったアモルファス酸化物半導体を含む場合に、特に、有効である。この点について、ターゲット３４の材料がIGZOである場合を例にして説明する。
  基板１２上にIGZOかなる膜５２を形成する場合、ターゲット３４の材料もIGZOである。このようなIGZOからなるターゲット３４を使用している際に、成膜室１８内を、例えば、メンテナンスなどのために、大気に曝されてしてしまうと、ターゲット表面３４ａに不純物が付着するのみならず、ターゲット３４内にも、水分などが不純物として取り込まれやすい。例えば、基板１２上に、IGZOからなる膜を、マグネトロンスパッタリングで形成する場合、ターゲット３４の状態（例えば、抵抗）がスパッタ用のプラズマの点灯に影響を与える。そして、上記のように、IGZOからなるターゲット３４が、メンテナンス等のために、大気に曝されると、ターゲット３４内に取り込まれた不純物の影響によってターゲット３４の状態（例えば、抵抗）が変わり、メンテナンス前に設定していたプラズマ点灯の条件では、マグネトロンスパッタ用のプラズマを安定して点灯できない。よって、製品用の、成膜済み基板を作製する前に、ターゲット３４の状態を、メンテナンス前の状態、すなわち、大気に曝される前の状態に戻す必要がある。そのため、例えば、メンテナンス後
に、製品に寄与しない成膜を一定時間（例えば、１時間）行うことが考えられる。ここでは、マグネトロンスパッタリングを例にして説明したが、プラズマ点灯がターゲット３４の状態（例えば、抵抗）に依存している方法についても同様である。
  これに対して、図４に例示した成膜方法では、アンテナ４４に高周波電流を供給することで発生する誘導結合型プラズマＰを使用しているので、ターゲット３４に依存せずに、誘導結合型プラズマＰを発生できる。成膜室１８のメンテナンス後であっても、クリーニング工程Ｓ１４において誘導結合型プラズマＰを安定して発生させるために、ターゲット３４の状態を、メンテナンス前の状態に戻すための処理が実質的に不要である。そして、成膜工程Ｓ１６の前に、前処理としてクリーニング工程Ｓ１４を実施することから、ターゲット表面３４ａ近傍の不純物は除去されるので、基板１２上の膜５２への不純物の混入を低減できる。そのため、より効率的に、不純物の混入が低減された膜５２を基板１２上に形成することができる。従って、上記成膜方法は、ターゲット３４の材料がIGZOといったアモルファス酸化物半導体を含む場合に、特に有効である。
  また、図４に示した成膜方法では、ターゲット３４にスパッタ用電力を供給しない状態で、成膜室１８内に誘導結合型プラズマＰを発生させることによって、ターゲット表面３４ａをクリーニングしている。そのため、ターゲット表面３４ａの不純物を取り除くための不純物除去機構、例えば、成膜装置１０がターゲット３４を加熱するための加熱機構を更に有さなくてよい。その結果、図１に例示したような成膜装置１０に不純物除去機構を別に設ける場合に比べて、成膜装置１０の構成が簡易になり、また、製造コストも低減している。そのため、成膜基板５４を用いて製造される製品の製造コストも低減する。また、上記成膜方法では、加熱機構を設ける必要がないので、加熱機構で発生する熱による歪みなどの影響がないので、成膜装置１０のメンテナンスも容易である。
  ここでは、ターゲット表面３４ａ上の不純物を取り除く場合について説明したが、図４に示した成膜方法では、基板１２上の不純物を除去するための不純物除去機構、例えば、基板１２を加熱するための加熱機構を別途設けなくてもよい。このように、基板１２の不純物除去のための不純物除去機構を別途設けなくてもよいことの作用効果は、ターゲット３４の場合と同様であるので、説明を省略する。
  以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
  例えば、クリーニング工程Ｓ１４では、誘導結合型プラズマＰで、ターゲット表面３４ａ及び基板表面１２ａの両方をクリーニング、すなわち、不純物の除去をしているが、クリーニング工程Ｓ１４では、ターゲット表面３４ａだけをクリーニングしてもよい。誘導結合型プラズマＰが、ターゲット表面３４ａのみをクリーニングする場合は、アンテナ４４は、ターゲット３４と基板１２との間において、よりターゲット３４側に配置されていてもよい。
  また、クリーニング工程Ｓ１４において、ターゲット３４に電力供給部４０から、スパッタ用電力より低い電力、すなわち、スパッタリングが生じない程度の電力を供給して、ターゲット表面３４ａをクリーニングしてもよい。また、基板ホルダー２８にバイアス電源３０が接続されている場合には、基板ホルダー２８に、基板１２がスパッタリングされない程度の電圧を印加して、基板１２をクリーニングしてもよい。
  更に、成膜工程Ｓ１６では、交流電源４０Ｂからの交流電圧の代わりに、スイッチ４０Ｄを切り替えて、直流電源４０Ｃから負の直流電圧を印加してもよい。
  誘導結合型プラズマＰを発生させるためのアンテナ４４の数は２つに限定されず、アンテナ４４の数は、１つでもよいし、３つ以上でもよい。また、アンテナ４４の構成も例示した構成に限定されず、ターゲット３４をスパッタリングするための誘導結合型プラズマＰを発生できる構成であればよい。また、成膜装置１０の構成は、一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
１２…基板、１２ａ…基板表面、１８…成膜室、３４…ターゲット、３４ａ…ターゲット表面。

Claims (4)

  1.   成膜室内に配置されたターゲットにスパッタ用電力を供給しながら誘導結合型プラズマによって前記ターゲットをスパッタリングすることによって、前記成膜室内において前記ターゲットに対向して配置された基板上に前記ターゲットの材料からなる膜を形成する成膜方法であって、
      前記ターゲットが配設された前記成膜室内に前記ターゲットと対向して前記基板を配置する基板配置工程と、
      前記ターゲットに前記スパッタ用電力を供給していない状態において、前記ターゲットと、前記基板との間に前記誘導結合型プラズマを発生させて、前記ターゲットの表面を前記誘導結合型プラズマでプラズマ処理することによって、前記ターゲットの表面をクリーニングするクリーニング工程と、
      前記ターゲットに前記スパッタ用電力を供給することで前記誘導結合型プラズマによって前記ターゲットをスパッタリングし、前記基板上に前記膜を形成する成膜工程と、
    を備える成膜方法。
  2.   前記クリーニング工程では、前記ターゲットの表面と共に前記基板の表面を前記誘導結合型プラズマでプラズマ処理することによって、前記ターゲットの表面と共に、前記基板の表面をクリーニングする、
    請求項１記載の成膜方法。
  3.   前記ターゲットの材料は酸化物半導体を含む、請求項１記載の成膜方法。
  4.   前記酸化物半導体は、インジウム、ガリウム、亜鉛、および酸素からなるアモルファス酸化物半導体である、請求項３記載の成膜方法。
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