WO2021261484A1

WO2021261484A1 - 誘導結合プラズマによりスパッタリング成膜を行う成膜装置

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Publication number: WO2021261484A1
Application number: PCT/JP2021/023583
Authority: WO
Inventors: 栄田中
Original assignee: 三国電子有限会社
Priority date: 2020-06-23
Filing date: 2021-06-22
Publication date: 2021-12-30
Also published as: JPWO2021261484A1; KR20230008774A; CN115735268A

Abstract

成膜装置は、スパッタリングターゲットが設置される成膜チャンバと、スパッタリングターゲットを覆い、スパッタリングターゲットの表面と重なる位置に開口部が設けられたプラズマ拡散防止板と、スパッタリングターゲットに隣接し、プラズマ拡散防止板で囲まれた領域の内側に突出するように設けられた放電用のアンテナと、プラズマ拡散防止板の内側に配置され、成膜チャンバ内にガスを導入するガス導入管とを含む。アンテナは、プラズマ拡散防止板の内側に突出するＵ字溝形状を有する絶縁部材と、絶縁部材の大気側に配置されるアンテナ本体とを有し、アンテナ本体がスパッタリングターゲットの表面よりも成膜チャンバの内側に突出していてもよい。

Description

誘導結合プラズマによりスパッタリング成膜を行う成膜装置

　本発明の一実施形態は、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma：ＩＣＰ）を利用した成膜装置に関する。

　スパッタリング法は、薄膜形成に用いられる物理的気相成長法（ＰＶＤ）の一種である。スパッタリング法は、真空中でプラズマを発生させて、プラズマ中のイオンを高速でスパッタリングターゲットに衝突させることによりスパッタリングを生じさせ、ターゲットを構成する成膜材料の粒子（原子又は分子）を基板の表面に堆積させることで薄膜を形成する技術として知られている。

　スパッタリング装置としては、スパッタリングターゲットの背面にマグネトロンを配置したマグネトロン方式が良く知られているが、その他に、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）を利用したスパッタリング装置も開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、誘導結合プラズマを発生させるためのアンテナ構造も開示されている（特許文献２参照）。

特開２０１６－０６５２９９号公報特開２０１６－０７２１６８号公報

　マグネトロンスパッタリング法は、マグネットにより生成される磁界（磁場の強さ）が不均一であることから、スパッタリングターゲットのエロージョンが不均一となるためターゲット材の有効利用率が低く、ノジュールが発生しやすいという問題がある。また、磁界によりプラズマが局部に集中するために、ターゲット材に熱応力がかかりやすく、ターゲット材にクラックが発生しやすいという問題がある。

　また、マグネトロンスパッタリング法で金属膜を成膜する場合には、マグネットによる磁場強度が強いと堆積される膜の高密度化を図ることができる。しかし、酸化物材料（例えば、酸化物半導体膜、酸化物導電膜）を成膜する場合には、酸素ガスが分解されるのはスパッタリングターゲットの近傍の磁場強度の強い領域のみとなり、未反応の酸素分子（Ｏ_２）が堆積表面に吸着し、酸素分子の状態で膜中に取り込まれてしまい、堆積される膜の密度が低下するという問題がある。

　また、従来の誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）を利用するスパッタリング装置では、誘導結合プラズマを効率良く発生させるために成膜チャンバの内部にアンテナ本体とアンテナを被覆する絶縁物の円筒管を配置していたが、成膜チャンバが３ｍを超えるような大型化に対応する場合、アンテナ本体やアンテナを被覆する絶縁物の円筒管を安定して保持することが非常に難しくなっている。

　さらに、特許文献１に開示されているような誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）スパッタリング装置では、発生した誘導結合プラズマは成膜チャンバの内部全域に拡散してしまい、マグネトロンスパッタリング装置のようにスパッタリングターゲット近傍にプラズマを閉じ込めることができない。このため、マグネトロンスパッタリング装置よりも成膜チャンバ内壁に吸着されている水分（Ｈ_２Ｏ）、酸素（Ｏ_２）、ハイドロカーボン類が成膜開始時に成膜チャンバの内壁から大量に離脱して成膜中の被膜に取り込まれやすいという原理的な問題を抱えている。スパッタリングターゲット近傍のプラズマ密度を上げるには、アンテナ本体に流す電流を増大させるしか方法はなく、それが却って成膜チャンバ内壁から離脱する汚染ガスの量を増大させてしまい、堆積された膜の膜質の再現性を低下させる要因となっている。

　このような問題に鑑み、本発明の一実施形態は、スパッタリングによる成膜において、高品質な薄膜を再現性良く、かつ効率よく形成することができる成膜方法及び装置を提供することを目的とする。

　本発明の一実施形態に係る成膜装置は、スパッタリングターゲットが設置される成膜チャンバと、スパッタリングターゲットを覆い、スパッタリングターゲットの表面と重なる位置に開口部が設けられたプラズマ拡散防止板と、スパッタリングターゲットに隣接し、プラズマ拡散防止板で囲まれた領域の内側に突出するように設けられた誘導結合プラズマ生成用のアンテナと、プラズマ拡散防止板の内側に配置され、成膜チャンバ内にガスを導入するガス導入管とを含み、スパッタリングターゲットには、マイナスのパルス電圧が印加される。

　本発明の一実施形態によれば、プラズマ拡散防止板が誘導結合プラズマ生成用のアンテナとスパッタリングターゲットとを覆うように設けられることにより、誘導結合プラズマが成膜チャンバの内側空間の全体に広がることを防止することができ、成膜される薄膜へ不純物が取り込まれることを防止することができる。さらに、スパッタリングターゲット近傍のプラズマ密度を高めることができるので、スパッタリングレートを高めることも可能である。

本発明の一実施形態に係る成膜装置の全体的な構成を示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置の構成を示す図であり、ロード・アンロードチャンバを除く前処理チャンバ、搬送チャンバ、成膜チャンバに設けられ又は接続される主要な構成要素を示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置の成膜チャンバを上面から見たときの部分的な断面模式図を示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置に用いられる誘導結合プラズマ生成用のアンテナの詳細な断面構造を示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置に用いられる誘導結合プラズマ生成用のアンテナの詳細な断面構造を示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置の成膜チャンバに設けられるプラズマ拡散防止板を正面から見たときの模式図を示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置の成膜チャンバに設けられるプラズマ拡散防止板を正面から見たときの模式図を示す。成膜チャンバに設けられる誘導結合プラズマ生成用のアンテナが基板表面に与える影響を説明する図であり、プラズマ拡散防止板が無い場合を示す。成膜チャンバに設けられる誘導結合プラズマ生成用のアンテナが基板表面に与える影響を説明する図であり、プラズマ拡散防止板が設けられた場合を示す。成膜チャンバに設けられる誘導結合プラズマ生成用のアンテナが基板表面に与える影響を説明する図であり、プラズマ拡散防止板が無い場合に起こり得る、堆積される薄膜の不均一性の問題を説明する図である。本発明の一実施形態に係る成膜装置に装着される成膜ターゲットの一例を示し、２種類のターゲット材が用いられる場合を示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置に装着される成膜ターゲットの一例を示し、３種類のターゲット材が用いられる場合を示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置の成膜チャンバに設けられる誘導結合プラズマ生成用のアンテナの構成を説明する図である。本発明の一実施形態に係る成膜装置に用いられる結合プラズマ生成用のアンテナのアンテナ本体のアンテナ連結領域の断面構造を示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置の成膜チャンバに設けられる誘導結合プラズマ生成用のアンテナに印加される交流電圧と、成膜ターゲットに印加されるパルス電圧の波形を示す図である。酸化物半導体膜としてＩｎＧａＺｎＯ膜を成膜したときのターゲット電圧と膜密度の関係を模式的に示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置の前処理チャンバの構成を示す断面模式図を示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置の成膜チャンバに設けられる誘導結合プラズマ生成用のアンテナの正面図を示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置の成膜チャンバに設けられる誘導結合プラズマ生成用のアンテナの断面図を示し、図１６Ａに示すＡ１－Ａ２間に対応する断面構造を示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置の成膜チャンバに設けられる誘導結合プラズマ生成用のアンテナの正面図を示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置の成膜チャンバに設けられる誘導結合プラズマ生成用のアンテナの断面図を示し、図１７Ａに示すＢ１－Ｂ２間に対応する断面構造を示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置を用いて作製される素子の一例を示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置を用いて作製される素子における酸化物半導体層の詳細な構造を示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置を用いて作製される素子における酸化物半導体層の詳細な構造を示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置の全体的な構成を示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置の構成を示す図であり、ロード・アンロードチャンバを除く前処理チャンバ、搬送チャンバ、成膜チャンバに設けられ又は接続される主要な構成要素を示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置を用いて作製される素子の一例を示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置の成膜チャンバを上面から見たときの部分的な断面模式図を示す。図２２Ａに示す成膜チャンバに用いられるセラミックス部材の正面図を示す。本発明の一実施形態に係る成膜装置の成膜チャンバを上面から見たときの部分的な断面模式図を示す。図２３Ａに示す成膜チャンバに用いられるセラミックス部材の正面図を示す。

　以下、本発明の実施形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様を含み、以下に例示する実施形態に限定して解釈されるものではない。本明細書に添付される図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、それはあくまで一例であって、本発明の内容を必ずしも限定するものではない。また、本発明において、ある図面に記載された特定の要素と、他の図面に記載された特定の要素とが同一又は対応する関係にあるときは、同一の符号（又は符号として記載された数字の後にａ、ｂ等を付した符号）を付して、繰り返しの説明を適宜省略することがある。さらに各要素に対する「第１」、「第２」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有さない。

　本明細書において、ある部材又は領域が他の部材又は領域の「上に（又は下に）」あるとする場合、特段の限定がない限りこれは他の部材又は領域の直上（又は直下）にある場合のみでなく他の部材又は領域の上方（又は下方）にある場合を含む。すなわち、他の部材又は領域の上方（又は下方）においてある部材又は領域との間に別の構成要素が含まれている場合も含む。

［第１実施形態］
　図１は、本発明の一実施形態に係るスパッタリング成膜を行う成膜装置１００の全体的な構成を示す。成膜装置１００は、成膜前及び成膜後の基板が収納されるロード・アンロードチャンバ１０２、基板の前処理を行う前処理チャンバ１０４、搬送ロボット１１６が設けられた第１搬送チャンバ１０６ａ、プラテン機構１１８が設けられた第２搬送チャンバ１０６ｂ、スパッタリング成膜を行う第１成膜チャンバ１０８ａ及び第２成膜チャンバ１０８ｂを含む。これらのチャンバはゲートバルブによって連結され、図示されない真空排気手段が設けられている。

　薄膜が形成される基板は、カセットに保持された状態でロード・アンロードチャンバ１０２に収納される。基板は、例えば、ガラス基板である。ロード・アンロードチャンバ１０２に収納された基板は、第１搬送チャンバ１０６ａに設けられた搬送ロボット１１６によって前処理チャンバ１０４に搬送される。前処理チャンバ１０４は、薄膜を形成する基板に対する前処理が行われる。前処理チャンバ１０４は、高周波電源１２０に接続された高周波放電電極を含む。前処理としては、加熱機構が設けられたステージと高周波放電電極によって生成される高周波放電プラズマにより基板に対する脱ガス処理が行われる。図１は、第１搬送チャンバ１０６ａを挟んで前処理チャンバ１０４が２つ設置される態様を示すが、前処理チャンバ１０４の数に限定はない。図１に示すように、成膜装置１００に前処理チャンバ１０４が２つ設置されていると、脱ガス処理を十分に行いながら、時間的に余裕をもって連続的にスパッタリング成膜を行うことができる。なお、成膜装置１００は、図１に示す形態に限定されず、前処理チャンバ１０４の数は１つでもよいし、３つ以上設けられていてもよい。

　前処理チャンバ１０４で前処理がされた基板は、搬送ロボット１１６により第２搬送チャンバ１０６ｂへ搬送される。基板は、ロード・アンロードチャンバ１０２から前処理チャンバ１０４までは水平状態で搬送される。第２搬送チャンバ１０６ｂは、プラテン機構１１８が備えられ、水平状態で搬入された基板が、図１では示されない搬送キャリアによって保持されるように垂直状態又は垂直状態から２０度程度の範囲で傾けられた状態に立てられる。

　第１成膜チャンバ１０８ａ及び第２成膜チャンバ１０８ｂは、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６が設けられ、スパッタリングターゲット１２４が装着される。第１成膜チャンバ１０８ａ及び第２成膜チャンバ１０８ｂは、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６により生成される誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）によりスパッタリング成膜が行われる。スパッタリングターゲット１２４にはパルス電源１２３が接続され、イオンの加速エネルギーを制御することが可能とされている。成膜装置１００は、このような機構により、基板上に堆積される薄膜の密度を制御することが可能とされている。

　第１成膜チャンバ１０８ａと第２成膜チャンバ１０８ｂには、異なる材質（成分、組成、密度）のスパッタリングターゲット１２４を装着することができ、真空中で組成の異なる薄膜を連続して堆積することができる。また、第１成膜チャンバ１０８ａと第２成膜チャンバ１０８ｂには、同種（成分、組成、密度）のスパッタリングターゲット１２４が装着されていてもよく、それにより異なる成膜条件を適用して異なる膜質の薄膜を堆積させることができる。なお、図１は、２つの成膜チャンバ１０８を示すが、成膜装置１００はこのような構成に限定されず、作製する薄膜の構造や種類に応じて成膜チャンバ１０８の数を適宜変更することができる。成膜装置１００は、例えば、単層の薄膜を形成する場合には、成膜チャンバ１０８の数が１つでもよく、多層の薄膜を形成する場合には３つ以上の成膜チャンバ１０８が連結されていてもよい。

　図２は、成膜装置１００の構成を示す図であり、ロード・アンロードチャンバを除く前処理チャンバ１０４、第１搬送チャンバ１０６ａ、第２搬送チャンバ１０６ｂ、第１成膜チャンバ１０８ａ、第２成膜チャンバ１０８ｂに設けられ又は接続される主要な構成要素を示す。各チャンバには真空排気系１１０が接続される。真空排気系１１０は、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）及びドライポンプ（ＤＲＰ）等の真空ポンプで構成される。真空排気系１１０の構成は、第１搬送チャンバ１０６ａ及び第２搬送チャンバ１０６ｂと、第１成膜チャンバ１０８ａ及び第２成膜チャンバ１０８ｂとで異なっていてもよいし、同じであってもよい。第１成膜チャンバ１０８ａ及び第２成膜チャンバ１０８ｂには、圧力コントロールのためのコンダクタンスバルブが設けられていてもよい。また、前処理チャンバ１０４、第１成膜チャンバ１０８ａ、第２成膜チャンバ１０８ｂにはガス供給系１１２が接続される。ガス供給系１１２は、マスフローコントローラ、フィルタ等で構成される。

　前処理チャンバ１０４には、基板ステージ１１４と高周波放電電極１１５が設けられる。高周波放電電極１１５は高周波電源１２０に接続される。前処理チャンバ１０４では、基板ステージ１１４と高周波放電電極１１５によって生成される高周波放電プラズマによって基板の前処理が行われる。

　前処理チャンバ１０４と第１成膜チャンバ１０８ａとの間には、搬送ロボット１１６が設けられた第１搬送チャンバ１０６ａ及びプラテン機構１１８が設けられた第２搬送チャンバ１０６ｂが設けられる。前処理チャンバ１０４で吸着分子の脱離処理が行われた基板は、大気に触れることなく第１搬送チャンバ１０６ａ及び第２搬送チャンバ１０６ｂを経由して第１成膜チャンバ１０８ａに搬送される。前処理チャンバ１０４で前処理がされた基板は、第１搬送チャンバ１０６ａの搬送ロボット１１６によって第２搬送チャンバ１０６ｂに搬送される。搬送ロボット１１６は基板を水平状態に保って搬送を行う。第２搬送チャンバ１０６ｂに搬送された基板は、プラテン機構１１８によって垂直又は垂直から２０度程度の範囲で傾けられた状態に立てられ、第１成膜チャンバ１０８ａに搬入される。

　スパッタリング法による成膜は、堆積される薄膜にピンホールが形成されないように基板を水平ではなく直立した状態で成膜することが好ましいと考えられる。しかし、例えばディスプレイの用途におけるように基板のサイズが大型化すると（例えば、液晶プロセスの第８世代のガラス基板は２２００ｍｍ×２４００ｍｍである）、自重により撓んでしまうので常に垂直に立てた状態で基板を搬送することが困難である。また、クラスタ型枚葉式スパッタリング装置のように、基板を水平状態に保って成膜を行う装置では、基板の大型化により装置の床面積が増大（すなわち、クリーンルームの床面積が増大）することが問題となる。このような問題に対して成膜装置１００は、基板の搬送経路の途中にプラテン機構１１８を設け、成膜の前段階までは基板を水平に扱い、成膜段階では基板を垂直又は垂直から２０度程度の範囲で傾けられた状態に立てて行うようにしているので、基板の取り扱いが容易となる。さらに、成膜装置１００は、設置に必要な床面積を小さくできるという利点を有する。

　第１成膜チャンバ１０８ａは、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６が設けられ、スパッタリングターゲット１２４が取り付けられる。誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６はメガヘルツ帯の高周波を出力する高周波電源１２０と接続される。また、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６は高周波電力に重畳するようにキロヘルツ帯の交流電圧を印加可能とするように交流電源１２２が接続されていてもよい。スパッタリングターゲット１２４には前述のようにパルス電源１２３が接続される。また、第１成膜チャンバ１０８ａには、基板を加熱するヒータ１２７が設けられていてもよい。

　詳細な説明は省略されるが、第２成膜チャンバ１０８ｂも第１成膜チャンバ１０８ａと同様の構成を有する。なお、図２では示されないが、第１成膜チャンバ１０８ａ及び第２成膜チャンバ１０８ｂには、基板を垂直又は垂直から２０度程度の範囲で傾けられた状態で搬送する搬送機構が設けられる。

　図３は、成膜チャンバ１０８（第１成膜チャンバ１０８ａ、第２成膜チャンバ１０８ｂ）を上面から見たときの部分的な断面模式図を示す。成膜チャンバ１０８は、内部空間が大気から遮断された閉空間を形成するように構成されるが、図３は２つの壁面（第１チャンバ壁１０９ａ、第２チャンバ壁１０９ｂ）の間の模式的な構造を示す。

　成膜チャンバ１０８は、スパッタリングターゲット１２４を覆うように設けられたプラズマ拡散防止板１４０と、プラズマ拡散防止板１４０で囲まれた領域に突出するように設けられる誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６（第１アンテナ１２６ａ、第２アンテナ１２６ｂ）と、スパッタガスを導入するガス導入管１３８とを含む。成膜装置１００は、成膜チャンバ１０８にスパッタリングターゲット１２４が装着された状態で使用されるが、スパッタリングターゲット１２４はいわば消耗品であり成膜装置１００に固定される構成部材ではなく、適宜交換される付属部材である。成膜チャンバ１０８には、スパッタリングターゲット１２４、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６等の部材が取り付けられるが、各部材の取り付け部にはＯリング、ガスケット等のシール部材が設けられる。

　スパッタリングターゲット１２４は、ターゲット材１３２とバッキングプレート１３０とを含む。ターゲット材１３２は、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）等の金属で形成されるバッキングプレート１３０に、インジウム合金等のボンディング材でボンディングされる。ターゲット材１３２は一体成型品であることが好ましい。スパッタリングターゲット１２４は、成膜チャンバ１０８の第１チャンバ壁１０９ａに取り付けられる。第１チャンバ壁１０９ａには第１貫通孔１２８ａが設けられ、スパッタリングターゲット１２４はバッキングプレート１３０が第１貫通孔１２８ａに嵌め込まれるようにして取り付けられる。スパッタリングターゲット１２４にはバイアス電圧が印加されるため、バッキングプレート１３０と第１チャンバ壁１０９ａとの間には絶縁部品１３６が設けられる。

　スパッタリングターゲット１２４は、正面から見た場合、長方形状であり長手方向が垂直方向と平行に設けられる。ターゲット材１３２は、各種のスパッタリング可能な材料が取り付け可能である。例えば、ターゲット材１３２として、透明導電膜、酸化物半導体膜を形成するための金属酸化物の焼結体を適用することができる。ターゲット材１３２は、スパッタリング成膜時にイオンが衝突することにより温度が上昇する。このため成膜装置１００は、ターゲット材１３２の温度上昇を抑制するために、バッキングプレート１３０を冷却する機構が設けられる。図３は、その一例として、バッキングプレート１３０に冷却水を流す流水孔が設けられた構造を示す。

　第１チャンバ壁１０９ａにスパッタリングターゲット１２４が取り付けられると、ターゲット材１３２は成膜チャンバ１０８の内部空間に露出する。成膜チャンバ１０８には、ターゲット材１３２の周縁部を覆うようにシールド板１３４が設けられる。シールド板１３４は、ターゲット材１３２と第１チャンバ壁１０９ａとの間の領域に露出するバッキングプレート１３０の表面を覆うように設けられる。このような構造により、バッキングプレート１３０が誘導結合プラズマに晒されてスパッタリングされないようにすることができる。

　成膜チャンバ１０８は、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６（第１アンテナ１２６ａ、第２アンテナ１２６ｂ）が設けられる。誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６は、スパッタリングターゲット１２４の長手方向に沿って、かつスパッタリングターゲット１２４を挟むように配置される。すなわち、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６としての第１アンテナ１２６ａと第２アンテナ１２６ｂとが、スパッタリングターゲット１２４を挟むように配置される。

　誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６としての第１アンテナ１２６ａ及び第２アンテナ１２６ｂは、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８（第１アンテナ本体１４８ａ、第２アンテナ本体１４８ｂ）と、Ｕ字溝形状をした絶縁部材１４６（第１絶縁部材１４６ａ、第２絶縁部材１４６ｂ）とを含む。第１アンテナ本体１４８ａは第１絶縁部材１４６ａの中に設けられ、第２アンテナ本体１４８ｂは第２絶縁部材１４６ｂの中に設けられる。誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６は、絶縁部材１４６が第１チャンバ壁１０９ａの第２貫通孔１２８ｂに挿入され、スパッタリングターゲット１２４の両側に突出するように設けられる。このように、絶縁部材１４６の中に誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８が設けられることで、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８にターゲット材１３２からスパッタリングされた物質が付着しないようにすることができる。さらに、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８が誘導結合プラズマに晒されないようにすることができる。

　誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６は、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８がターゲット材１３２の表面よりも高い位置（成膜チャンバ１０８内の中央寄りの位置、又は基板２００側の位置）に突出するように設けられる。例えば、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８は、ターゲット材１３２の表面から長さＤ２だけ突出するように設けられる。このように、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８をターゲット材１３２の表面から突出させて設けることで、ターゲット材１３２の表面においてプラズマ密度を高めることができる。

　図２２Ａは、成膜チャンバ１０８（第１成膜チャンバ１０８ａ、第２成膜チャンバ１０８ｂ）の他の構成を示す。図２２Ａは、図３と同様に成膜チャンバ１０８を上から見たときの部分的な断面模式図を示す。図２２Ａに示す成膜チャンバ１０８は、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６（第１アンテナ１２６ａ、第２アンテナ１２６ｂ）及びスパッタリングターゲット１２４を取り付ける第１チャンバ壁１０９ａの一部がセラミックス部材１８０ａで形成された構造を示す。図２２Ｂは、このセラミックス部材１８０ａの正面図を示す。

　図２２Ａ及び図２２Ｂに示すように、セラミックス部材１８０ａには、スパッタリングターゲット１２４を取り付ける第１貫通孔１２８ａが設けられている。セラミックス部材１８０ａは絶縁性を有するため、スパッタリングターゲット１２４を直接取り付けることができる。すなわち、スパッタリングターゲット１２４を成膜チャンバ１０８に取り付けるに当たり、図３に示すような絶縁部品１３６が省略可能である。また、セラミックス部材１８０ａには、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６（第１アンテナ１２６ａ、第２アンテナ１２６ｂ）を取り付けるための第２貫通孔１２８ｂが設けられている。Ｕ字溝形状をした絶縁部材１４６（第１絶縁部材１４６ａ、第２絶縁部材１４６ｂ）は、この第２貫通孔１２８ｂから挿入され、セラミックス部材１８０ａの裏面側でＯリングによって真空シールされている。また、セラミックス部材１８０ａは絶縁性であるため、ターゲット材１３２の周縁部を覆うシールド板１３４を一体化することができる。

　図２３Ａは、成膜チャンバ１０８（第１成膜チャンバ１０８ａ、第２成膜チャンバ１０８ｂ）において、第１チャンバ壁１０９ａの一部がセラミックス部材１８０ｂに誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８（第１アンテナ本体１４８ａ、第２アンテナ本体１４８ｂ）を覆うＵ字溝形状をした絶縁部材１４６（第１絶縁部材１４６ａ、第２絶縁部材１４６ｂ）が一体化された構造を示す。また、図２３Ｂは、セラミックス部材１８０ｂの正面図を示す。図２３Ａ及び図２３Ｂに示すように、Ｕ字溝形状をした絶縁部材１４６（第１絶縁部材１４６ａ、第２絶縁部材１４６ｂ）を第１チャンバ壁１０９ａの一部と一体成形することにより部品点数を減らすことができ、リーク（真空の気密漏れ）を防ぐことができる。また、セラミックス部材１８０ｂのＵ字溝形状をした絶縁部材（第１絶縁部材１４６ａ、第２絶縁部材１４６ｂ）に相当する部分の大気側（誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８が設けられる側）にガラス層が形成されてもよい。ガラス層を設けることで、大気側からのリークをさらに減少させることができる。

　セラミックス部材１８０ａ、１８０ｂは、絶縁性に優れるばかりでなく、耐熱温度が高く熱膨張係数が小さく、精密加工が可能であり、ガス放出量も少ないことから成膜チャンバ１０８の壁材として好適に用いることができる。誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６付近の壁材にセラミックス部材１８０ａ、１８０ｂを用いることで、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６のパワーロスを低減することができる。それにより、ターゲット材１３２の表面付近におけるプラズマ密度を高めることができる。

　図２２Ａ及び図２３Ａに示すように、スパッタリングターゲット１２４を取り付ける第１チャンバ壁１０９ａをセラミックス部材１８０ａ、１８０ｂで形成することにより、チャンバ内壁からの脱ガス量を減らすことができ、プラズマ密度を高めることができる。また、ターゲット材１３２の周辺部を絶縁部材であるセラミックス部材１８０ａ、１８０ｂで構成されていることにより、ターゲット材１３２の表面に対する垂直電界の発生領域を拡大することができ、より密度の高い膜を作製することができる。

　図４は、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６の詳細な断面構造を示す。誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８は中空の金属管１５０で形成される。例えば、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８は、銅（Ｃｕ）、真鍮、アルミニウム（Ａｌ）等の中空の金属管１５０で形成される。誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８は、このような金属管により棒状アンテナを形成し、中空部分には冷却水が流される。金属管１５０の内側表面には、腐食を防止するためにニッケル（Ｎｉ）又はスズ（Ｓｎ）のメッキ膜で形成された導電層１５１が形成されていることが好ましい。絶縁部材１４６は、石英、又はアルミナ、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）、フォルステライト（Ｍｇ_２ＳｉＯ_４）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）等のセラミクス製で形成される。絶縁部材１４６は誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８が配置されるＵ字溝形状の部材であり、真空と大気を隔てるように配置される。絶縁部材１４６の表面（特に大気側の表面）には、気密性を高めるために（リークを防止するために）、ガラス層１４７が設けられていることが好ましい。誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８は絶縁部材１４６の中に通されることにより、大気側に配置される。このように、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８を大気側に配置することで、その設置位置の精度を高めることができ、ターゲット材１３２近傍のプラズマ密度の均一性を高めることができる。また、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８の保持機構も自由に設計することができる。

　なお、図５に示すように、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６は、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８を複数本含んで構成されてもよい。すなわち、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８が複数の誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８からなり、絶縁部材１４６の大気側に配置されていてもよい。誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８を構成する金属管１５０は、表皮効果により周波数が高くなるに従い交流抵抗が高くなる。例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８に印加した場合、金属管１５０の肉厚が５ｍｍであったとしても、電流は金属管１５０の表面から約１７．７μｍの深さの領域しか流れないことになる。表皮効果による電力損失を防止するためには、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６は、図５に示すように複数の誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８が並列に配置されていてもよい。

　図３に示すように、ガス導入管１３８は、プラズマ拡散防止板１４０の内側の領域であって、第１アンテナ１２６ａに隣接して設けられる。ガス導入管１３８は、スパッタガスを成膜チャンバ１０８の中に導入するために設けられる。ガス導入管１３８は、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６と同様にスパッタリングターゲット１２４の長手方向に沿って設けられる。ガス導入管１３８は、金属製の管にシャワーノズルが設けられた構造を有していても良いが、絶縁性の多孔質体、例えばセラミックスの多孔質体の管で形成されていることが好ましい。ガス導入管１３８に多孔質体を用いることで、スパッタリングターゲット１２４の長手方向に沿ってスパッタガスを均一に導入することができる。

　プラズマ拡散防止板１４０は、スパッタリングターゲット１２４が配置される領域を囲むように設けられる。プラズマ拡散防止板１４０は箱形の部材であり、成膜チャンバ１０８の内側に第１チャンバ壁１０９ａとプラズマ拡散防止板１４０とで囲まれた空間を形成するように設けられる。プラズマ拡散防止板１４０は、第１チャンバ壁１０９ａの面と略平行な第１面１４２と、第１面１４２から第１チャンバ壁１０９ａに向かう第２面１４３とを有する。また、プラズマ拡散防止板１４０で囲まれる領域には、第１チャンバ壁１０９ａの表面を覆うように防着板１４１が設けられる。プラズマ拡散防止板１４０の第１面１４２には、第１開口部１４４が設けられる。第１開口部１４４は、ターゲット材１３２と重なる位置に設けられる。

　図６は、プラズマ拡散防止板１４０を正面から見たときの構造の模式図を示す。スパッタリングターゲット１２４はプラズマ拡散防止板１４０で囲まれる領域に設けられる。スパッタリングターゲット１２４を正面からみたときターゲット材１３２は、プラズマ拡散防止板１４０の第１開口部１４４から露出する。

　誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６（第１アンテナ１２６ａ、第２アンテナ１２６ｂ）はプラズマ拡散防止板１４０に覆われる位置に配置される。第１アンテナ本体１４８ａは、第１金属管１５０ａと第２金属管１５０ｂが第１コンデンサ１５２ａを介して接続された構造を有し、第２アンテナ本体１４８ｂは、第３金属管１５０ｃと第４金属管１５０ｄが第２コンデンサ１５２ｂを介して接続された構造を有する。

　プラズマ拡散防止板１４０には、第２面１４３から第１面１４２にかけてスリット状の第２開口部１５４が設けられる。第２開口部１５４は誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６の長手方向と交差する方向に細長く伸び、複数個設けられる。第２開口部１５４は、スパッタガスに対するオリフィスであり、プラズマ拡散防止板１４０によって囲まれた空間に供給されるスパッタガスの流れを制御する機能を有する。すなわち、第２開口部１５４は、プラズマ拡散防止板１４０で囲まれた空間にスパッタガスが所定の時間だけ滞留し、成膜エリアにおいて均一なガス圧を形成するように、ガス流のコンダクタンスを制御する機能を有する。さらに、スリット状の第２開口部１５４は、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６によってプラズマ拡散防止板１４０に発生する誘導電流を防止する機能を有し、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６から誘導結合プラズマへのエネルギー伝達効率を高めることができる。

　プラズマ拡散防止板１４０は、二次電子放出率が１より大きい材料で形成されることが好ましい。例えば、プラズマ拡散防止板１４０は、アルミニウムを主体としたマグネシウム合金、バリウム合金、又はカルシウム合金で形成されることが好ましい。さらに、これらの金属材料で形成されるプラズマ拡散防止板１４０は、スパッタリングターゲット１２４に面する内側表面が陽極酸化されていることが好ましい。プラズマ拡散防止板１４０の内側表面にマグネシウム合金、バリウム合金、又はカルシウム合金の陽極酸化膜を形成することで二次電子放出比率を１より大きくすることができる。これにより、陽極酸化膜の表面はプラスに耐電し、アルゴンイオン（プラスイオン）のプラズマ拡散防止板１４０への入射、衝突を防止することができる。すなわち、アルゴンイオン（プラスイオン）によるプラズマ拡散防止板１４０のスパッタリングが防止され、成膜チャンバ１０８で成膜される薄膜に取り込まれる不純物を低減することができる。

　スパッタリングによってｎ型酸化物半導体膜のキャリア濃度を精密に制御する場合、エレクトロンキラー効果を生じさせる不純物の混入を防ぐ必要がある。その対策として、誘導結合プラズマに晒されるプラズマ拡散防止板１４０の内側表面を、エレクトロンキラー効果を生じさせない絶縁膜で覆うことが好ましい。エレクトロンキラー効果の生じない絶縁膜として、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）が例示される。特に、絶縁膜として、二次電子放出率の高い酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が好ましく、また酸化マグネシウム（ＭｇＯ）含有させた酸化シリコン、酸化アルミニウム等でプラズマ拡散防止板１４０の表面を覆うことが好ましい。

　プラズマ拡散防止板１４０は、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６によって形成される誘導結合プラズマが、成膜チャンバ１０８の全体に広がらないようにするために設けられる。プラズマ拡散防止板１４０という物理的な壁を形成することで、成膜チャンバ１０８の中で誘導結合プラズマが不必要に広がらないようにすることができる。すなわち、成膜チャンバ１０８は、プラズマ拡散防止板１４０、防着板１４１で囲まれた領域に誘導結合プラズマが生成され、それ以外の領域には誘導結合プラズマが広がらない構造を有する。プラズマ拡散防止板１４０、防着板１４１は、表面に陽極酸化膜が形成されていることで、プラズマ閉じ込め作用を増進することができ、プラズマ密度を高めることができる。

　従来のマグネトロンスパッタリング装置では、酸化物半導体成膜の膜密度を向上させるために、成膜時のガス圧力を０．５Ｐａ以下に保つことを要求される。さらに成膜チャンバの内壁から離脱する不純物ガスだけでなく、成膜チャンバ内部の組材がスパッタリングされて不純物として膜中に取り込まれてしまうことに注意を払う必要がある。

　ＩｎＧａＳｎＯ_ｘに代表される酸化物半導体は、導電型がｎ型であるために、エレクトロンキラー効果が大きい鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）等の含むステンレス鋼材で成膜チャンバを作製した場合には、チャンバ壁がプラズマと接触することを完全に防止する必要がある。酸化物半導体膜を成膜するときに、基板表面に吸着している水（Ｈ_２Ｏ）、ハイドロカーボン等を離脱させる処理を行わない場合は、膜密度が高くならず信頼性の高い薄膜トランジスタを作製することができない。

　基板表面を脱ガス処理して成膜チャンバへ搬送する迄の間でも、基板温度を１５０℃以上に保持していないと真空チャンバ内の水分（Ｈ_２Ｏ）が再吸着してしまい、再現性を向上させることができない。さらに、成膜されたままの酸化物半導体膜の膜密度を向上させるには、基板温度を２００℃以上に高めて結晶化率を向上させる必要がある。スパッタリングガス（Ａｒ＋Ｏ_２）に微量の水素ガス（Ｈ_２）を添加することで、成膜チャンバの内壁から離脱する不純物ガスによる汚染を低減することができ、成膜後の熱処理も省略することができる。薄膜トランジスタでは素子完成後の熱処理温度を２００℃程度まで低下させることができるので、製造コストも大幅に下げることができる。

　このように、成膜チャンバ１０８は、プラズマ拡散防止板１４０、防着板１４１によって誘導結合プラズマが閉じ込められる構造を有するので、チャンバ壁１０９（第１チャンバ壁１０９ａ、第２チャンバ壁１０９ｂ等）に吸着した不純物（水分（Ｈ_２Ｏ）、水素（Ｈ_２）、ハイドロカーボン等）が基板上に堆積される薄膜に取り込まれることを防止することができる。そして、成膜チャンバ１０８をステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）で作製した場合でも、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）等による汚染の問題を防止することができる。

　なお、図７に示すように、第１開口部１４４にメッシュ１７０が設けられていてもよい。メッシュ１７０を設けることで、誘導結合プラズマの閉じ込め効果を高めることができる。メッシュ１７０は、エレクトロンキラー効果のない金属材料で形成されていることが好ましい。例えば、メッシュ１７０は、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、タンタル（Ｔａ）から選ばれた金属材料で形成されていることが好ましい。これにより、成膜チャンバ１０８内へのプラズマの広がりを確実に防止し、また、酸化物半導体膜を堆積する際において、膜中にエレクトロンキラーとなる不純物が取り込まれてしまうことを防止することができる。メッシュ１７０を設置することで、マイナス酸素イオンを基板２００に垂直入射させやすくなり、成膜された酸化物半導体膜の結晶化を促進することができる。

　メッシュ１７０の開口率は７０％以上であることが好ましい。メッシュ１７０を形成するワイヤ（又はメッシュパターン）は、図７に示すように、基板の移動方向（水平方向）に対して３０度から６０度の範囲で傾き交差するように配置されていることで、メッシュ１７０のパターンが成膜された膜に転写されることを防止することができる。

　プラズマ拡散防止板１４０は、また、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６（第１アンテナ１２６ａ、第２アンテナ１２６ｂ）と基板２００との間に介在するように設けられていることが好ましい。仮に、プラズマ拡散防止板１４０がないと、図８Ａに示すように、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６（第１アンテナ１２６ａ、第２アンテナ１２６ｂ）が基板２００に堆積される薄膜の膜質に影響を与えることが問題となる。すなわち、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６（第１アンテナ１２６ａ、第２アンテナ１２６ｂ）に近接する基板２００の表面２０２が、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６（第１アンテナ１２６ａ、第２アンテナ１２６ｂ）のセルフバイアスの影響を受けるために、堆積される薄膜の膜質が大きく異なってしまう。これに対し、図８Ｂに示すように、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６（第１アンテナ１２６ａ、第２アンテナ１２６ｂ）と基板２００との間にプラズマ拡散防止板１４０が介在すると、セルフバイアスの影響が遮蔽されるので、基板２００に堆積される薄膜の膜質を一定に保つことができる。また、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６が連結領域（２つの導体が容量結合される領域であり、詳細は後述される。）を有する場合において、プラズマ拡散防止板１４０を有することでプラズマの不均一性の問題を解決することができる。

　また、プラズマ拡散防止板１４０が設けられていない場合には、基板２００が第１開口部１４４の前を一方向に移動する移動式成膜法においても、図９に示すように、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８を構成する金属管１５０（第１金属管１５０ａと第２金属管１５０ｂ、第３金属管１５０ｃと第４金属管１５０ｄ）を繋ぐコンデンサ１５２（第１コンデンサ１５２ａ、第２コンデンサ１５２ｂ）と重なる領域の膜質が異なることが問題となる。

　すなわち、プラズマ拡散防止板１４０が設けられていない場合には、第１アンテナ１２６ａ及び第２アンテナ１２６ｂにそれぞれ設けられる第１コンデンサ１５２ａ及び第２コンデンサ１５２ｂの部分のプラズマ密度が異なり、その部分と重なるアンテナ連結領域２０４に堆積される薄膜の膜質に影響を与えるので、基板２００全面に均一な薄膜を形成することができなくなる。これに対し、プラズマ拡散防止板１４０が設けられている場合には、アンテナ連結領域２０４に相当する領域が存在しないことになり、プラズマの不均一性の影響が無くなるので、基板２００の全面に均一な膜を形成することが可能となる。

　成膜装置１００は移動成膜方式であり、図３に示すように、基板２００は搬送トレイ１６０に装着されてスパッタリングターゲット１２４の前を搬送される。基板２００は、プラズマ拡散防止板１４０に近接する位置を搬送される。図３に示すように、ターゲット材１３２の表面から基板２００の表面までの距離をＤ１とし、基板２００の表面とプラズマ拡散防止板１４０の表面との間隔をＤ３とする。この場合、間隔Ｄ３は、距離Ｄ１の５分の１以下となるように、プラズマ拡散防止板１４０、搬送トレイ１６０が配置される。例えば、距離Ｄ１が５５ｍｍである場合、間隔Ｄ３は５ｍｍの長さを有する。

　このように、基板２００をプラズマ拡散防止板１４０に近接させて搬送することで、プラズマ拡散防止板１４０で囲まれた領域に供給されたスパッタガスが、第１開口部１４４を通して成膜チャンバ１０８内に流れ出るときのコンダクタンスを低下させることができる。さらにこの構成は、チャンバ壁１０９に吸着した不純物（水分（Ｈ_２Ｏ）、水素（Ｈ_２）、ハイドロカーボン等）が成膜領域に拡散して流入することを防止する作用を有し、成膜される薄膜の物性の再現性を向上させるという効果を発現させることができる。

　図１０Ａ及び図１０Ｂは、移動成膜方式に適用できるスパッタリングターゲット１２４の一例を示す。図１０Ａは、バッキングプレート１３０に、２種類のターゲット材１３２（第１ターゲット材１３２ａ、第２ターゲット材１３２ｂ）がボンディング材１３１で固定された構造を示す。ボンディング材１３１としてはインジウム又はインジウム合金が用いられる。

　第１ターゲット材１３２ａと第２ターゲット材１３２ｂとは、組成又は材質が異なるものが組合わされる。例えば、ターゲット材が酸化物半導体である場合、第１ターゲット材１３２ａとして、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、スズ（Ｓｎ）を含む三元系の酸化物半導体ターゲットが用いられ、第２ターゲット材１３２ｂとして、第１ターゲット材１３２ａに比較してガリウム（Ｇａ）の濃度が高い酸化物半導体ターゲットが用いられる。このように２種類のターゲット材を基板の搬送方向に並べて配置することで、組成の異なる２つの層を連続して堆積することができる。

　第１ターゲット材１３２ａと第２ターゲット材１３２ｂとは、熱膨張による破損を防ぐためにバッキングプレート１３０上で所定の間隔をもって配置される。その間隔Ｇ１は０．５ｍｍ程度である。この場合において、その離隔部分でバッキングプレート１３０又はボンディング材１３１が露出しないように、第１ターゲット材１３２ａ及び第２ターゲット材１３２ｂは、断面視で端部がテーパ状に成型されている。具体的には、図１０Ａに示すように、第１ターゲット材１３２ａは、ボンディング材１３１と接する底面に対し上面側の端部が突出するようにテーパ面が形成され、第２ターゲット材１３２ｂは上面側に対して底面が突出するテーパ面が形成されている。この２つのテーパ面が咬み合うように第１ターゲット材１３２ａと第２ターゲット材１３２ｂとを配置することで、スパッタリングターゲット１２４を平面視したときに、バッキングプレート１３０やボンディング材１３１が露出しないようにすることができる。すなわち、一つのバッキングプレート１３０に２種類のターゲット材を配置した場合でも、その境界領域でバッキングプレート１３０やボンディング材１３１がスパッタリングされないようにすることができ、不純物が堆積される膜中に取り込まれないようにすることができる。

　成膜チャンバ１０８において基板２００は一定速度でスパッタリングターゲット１２４の前を一方向に搬送されるので、第１ターゲット材１３２ａに対して第２ターゲット材１３２ｂの幅を狭くすることにより、堆積される薄膜の膜厚を異ならせることができる。例えば、第１ターゲット材１３２ａの幅に対して第２ターゲット材１３２ｂの幅を狭くすることで、第１ターゲット材１３２ａで堆積される薄膜の膜厚を厚くし、第２ターゲット材１３２ｂで堆積される薄膜の膜厚を薄くすることができる。

　図１０Ｂは、３種類のターゲット材１３２（第１ターゲット材１３２ａ、第３ターゲット材１３２ｃ、第２ターゲット材１３２ｂ）を配置した例を示す。この場合も図１０Ａに示す例と同様に、各ターゲット材が隣接し合う側端部がテーパ状に成型されている。具体的には、第１ターゲット材１３２ａと第２ターゲット材１３２ｂに挟まれた第３ターゲット材１３２ｃは、台形状の断面形状を有している。このような断面形状を有する第３ターゲット材１３２ｃの両側から、テーパ面が逆向きの第１ターゲット材１３２ａと第２ターゲット材１３２ｂが配置されることで、スパッタリングターゲット１２４は、バッキングプレート１３０やボンディング材１３１が平面視で露出しない構造を有する。

　図１１は、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６（第１アンテナ１２６ａ、第２アンテナ１２６ｂ）の詳細を示す。第１アンテナ１２６ａは、第１絶縁部材１４６ａ及び第１アンテナ本体１４８ａを含み、第２アンテナ１２６ｂは、第２絶縁部材１４６ｂ及び第２アンテナ本体１４８ｂを含む。第１アンテナ本体１４８ａは、第１金属管１５０ａと第２金属管１５０ｂとがアンテナ連結領域２０４に形成される第１コンデンサ１５２ａを介して接続された棒状アンテナであり、第２アンテナ本体１４８ｂは、第３金属管１５０ｃと第４金属管１５０ｄとがアンテナ連結領域２０４に形成される第２コンデンサ１５２ｂを介して接続された棒状アンテナである。第１アンテナ本体１４８ａ及び第２アンテナ本体１４８ｂは、このような構造を有することによりインピーダンスを低減することができる。それにより、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８を長くする場合でも、インピーダンスの増大を防ぐことができ、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８の両端に大きな電位差が生じるのを防ぐことができる。その結果、スパッタリングターゲット１２４の大型化にも対応することができる。

　図１２は、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８のアンテナ連結領域２０４の断面構造を示す。アンテナ連結領域２０４は、第１金属管１５０ａと第２金属管１５０ｂ（又は第３金属管１５０ｃと第４金属管１５０ｄ）とが絶縁材料で形成された中空管１７２に嵌め込まれた構造を有する。中空管１７２が第１金属管１５０ａ及び第２金属管１５０ｂと嵌合する部分にはＯリング１５３が設けられ気密が保たれており、冷却水が流れても漏れ出ない構造を有している。Ｏリング１５３は、耐熱性を有するものが好ましく、例えば、フッ素ゴム系のものが用いられる。

　中空管１７２の内側表面にはコンデンサ１５２の電極として用いられる導電層１７４が形成されている。導電層１７４は、低抵抗化を図るため第１導電層１７４ａが銅メッキで形成され、銅メッキ皮膜の腐食を防止するために第２導電層１７４ｂがニッケル（Ｎｉ）メッキ又はスズ（Ｓｎ）メッキにより形成されている。また、前述のように第１金属管１５０ａ及び第２金属管１５０ｂの内側表面にも導電層１５１が形成されている。

　導電層１７４は、絶縁材料で形成される中空管１７２を介して第１金属管１５０ａ及び第２金属管１５０ｂと対向するように配置されることで、コンデンサ１５２が形成される。すなわち、第１金属管１５０ａと第２金属管１５０ｂとは、内側表面に導電層１７４が形成された中空管１７２に嵌め込まれることで容量結合され、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８を形成している。このように絶縁材料で形成された中空管１７２を第１金属管１５０ａ及び第２金属管１５０ｂの内周部に配置することで、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８の凹凸を減らし誘導結合プラズマの均一化を図ることができる。

　また、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８は、大気側に設けられるため、コンデンサ１５２に並列に可変コンデンサ１７６を設けることができる。これにより誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８のインピーダンスを精密に、また広い範囲で調整することができる。これにより、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６は、高周波電源１２０との間で整合をとりやすくなる。

　さらに、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８は、コンデンサ１５２が冷却水の流路の中に設けられるため（コンデンサ１５２が冷却水に接するため）、コンデンサ１５２の発熱を効果的に抑制することができる。このような構成により、コンデンサ１５２の発熱による故障及び破壊を防止することができ、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６に印加する高周波電力を大電力化することもできる。

　なお、図１１に示すように、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６に１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加する場合、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８の長さが３ｍを超えると定在波の問題が無視できなくなる。しかし、定在波の問題は、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８を図１６及び図１７に示すように２本以上に分割し、共振用の可変コンデンサ１７６を介して直列に接続することで解消することができる。

　誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８は発振周波数が１３．５６ＭＨｚ又は２７ＭＨｚの高周波電源１２０と接続される。具体的には、第１アンテナ本体１４８ａが第１高周波電源１２０ａと接続され、第２アンテナ本体１４８ｂが第２高周波電源１２０ｂと接続される。第１高周波電源１２０ａと第２高周波電源１２０ｂとは、出力される高周波電力の位相が同じであってもよいが、むしろ半波長（１８０度）ずれていることが好ましい。それにより、ターゲット材１３２表面のプラズマ密度を高めることができる。また、第１アンテナ本体１４８ａは第１可変容量コンデンサ１５８ａとも接続され、第２アンテナ本体１４８ｂは第２可変容量コンデンサ１５８ｂと接続される。可変容量コンデンサ１５８（第１可変容量コンデンサ１５８ａ及び第２可変容量コンデンサ１５８ｂ）は、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８（第１アンテナ本体１４８ａ及び第２アンテナ本体１４８ｂ）のインピーダンスを調整し、高周波電源１２０（第１高周波電源１２０ａ、第２高周波電源１２０ｂ）とインピーダンス整合をとりやすくするために設けられる。

　誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８（第１アンテナ本体１４８ａ、第２アンテナ本体１４８ｂ）は、周波数が１０ｋＨｚから１０００ｋＨｚの交流電源１２２とも接続される。誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８（第１アンテナ本体１４８ａ、第２アンテナ本体１４８ｂ）と交流電源１２２との間には高周波を遮断するためのコイル１５６が挿入される。高周波電力に加え、交流電圧を誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８（第１アンテナ本体１４８ａ、第２アンテナ本体１４８ｂ）に印加することで、ターゲット材１３２表面のプラズマ密度を高めることができる。

　さらに、交流電圧を高周波電力に重畳させることで、絶縁部材１４６に付着した堆積物（ターゲット材１３２からスパッタリングされた生成物）を、スパッタリング現象で除去することができる。それにより、放電特性の経時変化を抑制することができる。特に、抵抗値の低い透明導電膜を成膜する場合には、図１１に示す誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６の回路構成は安定した放電を得る上で有利な効果を発揮する。なお、抵抗値の高い酸化物半導体膜を成膜する場合には、絶縁部材１４６に堆積物が付着しても大きな影響を受けないので交流電源１２２は必須なものとはならない。一方、第１アンテナ１２６ａと第２アンテナ１２６ｂとの間隔が３００ｍｍ以上に大きくなると、スパッタリングターゲット１２４の中央領域のプラズマ密度が低下するので、交流電源１２２を用いて第１アンテナ本体１４８ａと第２アンテナ本体１４８ｂとの間に交流電圧を印加することで、プラズマ密度を均一化することができる。

　スパッタリングターゲット１２４にはパルス電源１２３が接続される。パルス電源１２３は、スパッタリングターゲット１２４に－１００Ｖから－６００Ｖ程度のマイナスのパルス電圧を印加する。図１３に示すように、マイナスのパルス電圧は、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８に印加する交流電圧が０Ｖになるタイミングで印加することで、基板に対し垂直方向にスパッタリング粒子を放出させることが可能となる。それにより緻密な膜を堆積することができる。

　図１４は、酸化物半導体膜として、ＩｎＧａＺｎＯ膜をスパッタリング成膜したときの、ターゲット電圧と膜密度の関係を模式的に示す。誘導結合プラズマを利用したスパッタリング法の利点は、プラズマを発生させ維持する電源と、スパッタリング成膜を制御する電源との２つの電源を分離し、独立して制御することが可能であるという点にある。従来のＤＣマグネトロン方式では、スパッタリングターゲットに印加する電圧を－３００Ｖ以下にするとプラズマの発生が不均一となり安定した放電を維持することができなくなる。

　これに対し誘導結合プラズマを利用する場合には、誘導結合プラズマ生成用のアンテナに印加する高周波電力を増加させてプラズマ密度を高めれば、マイナス酸素イオン及び酸素ラジカルを大量に発生させることが可能となる。誘導結合プラズマを利用する方式では、マグネットの磁場によりプラズマをスパッタリングターゲットの近傍に閉じ込める作用が無いので、基板表面にプラズマを均一に接触させることができる。これにより、金属と酸素原子との酸化反応を促進させることができる。

　誘導結合プラズマを利用したスパッタリング法では、ＩｎＧａＺｎＯ膜を成膜する場合、スパッタリングターゲットに印加する電圧を－２００Ｖ程度とすることで、基板表面に堆積される膜へのダメージを最小限に抑えながら結晶化率を高めることができる。このとき、ＩｎＧａＺｎＯ膜の膜密度は６．３０ｇ／ｃｍ^３を実現することができる。この膜密度は理論値である６．３７８ｇ／ｃｍ^３に近い値である。

　従来のマグネトロン方式では、ターゲット電圧を－３００Ｖ以上に高めなければ安定した放電を維持することが出来ないために、膜へのダメージを高めてしまい、膜密度を６．２５ｇ／ｃｍ^３以上にすることは困難である。これに対し、本実施形態の誘導結合プラズマを利用する成膜装置１００は、ＩｎＧａＺｎＯ膜をはじめ各種組成の酸化物半導体膜の膜密度を高めることが可能であり、薄膜トランジスタのしきい値電圧Ｖｔｈのシフト量を低減することができる。別言すれば、本実施形態の誘導結合プラズマを利用する成膜装置１００により、薄膜トランジスタの長期信頼性を高めることができる。

　図１５は、前処理チャンバ１０４の構成を示す。前処理チャンバ１０４には、基板ステージ１１４と高周波放電電極１１５が設けられる。基板ステージ１１４は、載置された基板２００を上方に浮かせる昇降機構１６４が付加される。基板ステージ１１４は、基板２００と接するピン１６２が複数箇所に設けられ、昇降機構１６４によりピン１６２が上方に突き出ることにより、基板２００を浮いた状態に持ち上げる機能を有する。

　基板ステージ１１４は接地電極として機能するように導体で形成されており、前処理チャンバ１０４のチャンバ壁と同じ電位となるようにされている。基板ステージ１１４には、図示されない基板を加熱するヒータが内蔵されていてもよい。高周波放電電極１１５は、基板ステージ１１４と対向するように配置される。高周波放電電極１１５と基板ステージ１１４とは、発振周波数が１３．５６ＭＨｚ又は２７ＭＨｚの高周波電源１２０と接続される。前処理チャンバ１０４には、また、ガス導入管１６６が設けられる。ガス導入管１６６からは、前処理ガスとして、例えば、窒素（Ｎ_２）ガス、酸素（Ｏ_２）ガス、又は亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）ガスが導入される。また、ガス導入管１６６の代わりに、シャワー板で形成された高周波放電電極１１５を用い、そこからガスが導入されるようにされていてもよい。前処理時にプラズマを生成するときの圧力は、１０Ｐａから１０^３Ｐａの範囲が好ましい。

　前処理チャンバ１０４は、前処理ガスが導入され、高周波放電電極１１５に高周波電力が印加されると、高周波放電プラズマ１６８が生成される。高周波放電プラズマ１６８が安定状態になった後、基板２００がピン１６２により持ち上げられ、基板ステージ１１４の上で浮いた状態に設置される。この状態で、高周波放電プラズマ１６８は、基板２００の表面のみならず裏面側にも回り込むように生成される。これにより、基板２００の表面（薄膜が堆積される面）のみならず、裏面及び側面に吸着した水分等の不純物や汚染物の分子を除去することができる。ピン１６２はプラズマに晒されるため、不純物を放出しないために絶縁性のセラミックスで形成されているものが好ましい。

　これまでも、基板２００の前処理として真空中でのプラズマ処理が行われている。しかし、通常は基板２００の表面側のみのプラズマ処理であり、裏面側はプラズマに晒されない状態で行われている。このような状態では、基板２００の表面が清浄化されても、裏面側に吸着した水分が残留していることにより、基板２００を成膜チャンバに搬送した後も裏面からの脱ガスが継続する。特に、酸化物半導体膜の成膜におけるようにスパッタ成膜時のガス圧力が低い場合には、基板２００の表面片側だけの脱ガス処理では不十分となる。その結果、成膜チャンバをいくら高真空に排気しても、基板２００の裏面側から吸着分子（水分（Ｈ_２Ｏ）、水素（Ｈ_２）、ハイドロカーボン等）が放出され続けるので、基板２００の中央付近と周辺付近とで膜質が大きく異なってしまう。例えば、酸化物半導体膜をスパッタリング法で成膜する場合には、基板２００の裏面から放出される脱ガス成分を制御できないことにより、基板２００の中央付近と周辺付近とで、キャリア濃度が大きく異なってしまう。基板２００のサイズが大きくなればなるほど、この問題が大きくなる。

　基板２００の脱ガス処理としては、真空中で２００℃以上の温度で加熱することも考えられるが、吸着している水分を完全に除去するには数時間かかり量産には適していない。酸化物半導体膜の成膜を枚葉式で処理する際に、基板２００ごとに数時間の熱処理をすることは現実的でない。

　しかしながら、本実施形態で示すように、前処理チャンバ１０４において、基板２００を浮かせてプラズマ処理を行うことで、表面のみでなく裏面もプラズマに晒されることで全面の脱ガスが可能となり、短時間で基板全面の清浄化を行うことができ、キャリア濃度の精密な制御が可能となる。

　繰り返しとなるが、酸化物半導体膜を形成する成膜装置１００において重要な点は、スパッタリング成膜前に基板２００の全面に吸着している吸着成分（水分（Ｈ_２Ｏ）、水素（Ｈ_２）、ハイドロカーボン）を、窒素プラズマや酸素プラズマで強制的に脱ガス処理することである。それにより、基板２００の全面に亘ってキャリア濃度が一定な均質な酸化物半導体膜を作製することが可能となる。

　以上において説明される成膜装置１００の成膜チャンバ１０８は、脱ガスの少ない金属材料で形成されていることが好ましい。例えば、薄膜トランジスタを形成するための酸化物半導体膜を成膜する場合には、信頼性を向上させるために膜密度を高める必要がある。膜密度を高めるためには、スパッタリング成膜時のスパッタ圧を約０．１Ｐａから１．５Ｐａ程度で行う必要がある。このような圧力範囲では、誘導結合プラズマが成膜チャンバ１０８の全体に広がるため、内壁がプラズマに晒されることになる。プラズマ中のプラスイオンが成膜チャンバの内壁に衝突すると、吸着していた水分（Ｈ_２Ｏ）、水素（Ｈ_２）、ハイドロカーボン等の分子が大量に離脱することとなる。これらの不純物は、酸化物半導体膜で形成されるトランジスタの特性に影響を与える原因となる。

　本実施形態において示す成膜装置１００の成膜チャンバ１０８は、強度を考慮してステンレス鋼が使用される。しかし、ステンレス鋼の成分である鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）等の元素は、ｎ型の酸化物半導体に対してエレクトロンキラー不純物となるので、好ましくない。つまり、成膜チャンバ１０８の中でステンレス鋼が剥き出しで存在すると、酸化物半導体膜を用いたトランジスタの特性に悪影響が及んでしまう。従来のスパッタリング装置では、成膜チャンバにおいてステンレス鋼が剥き出しのまま使用されていたので、酸化物半導体膜を用いたトランジスタの製造歩留まりを低下させ、プロセスの再現性を低下させる要因となっている。

　このような問題を解決するために、本実施形態に係る成膜装置１００は、成膜チャンバ１０８の中に、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属で形成されるプラズマ拡散防止板１４０を設け、プラズマを閉じ込める構成が採用されている。さらに、プラズマ中の電子密度を高め放電の安定性を高めるために、プラズマ拡散防止板１４０の表面に、二次電子放出率の高い酸化マグネシウム（ＭｇＯ）や酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）等のアルカリ土類金属の酸化物の膜、又はこれらを含有した酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化イットリウム等の絶縁膜を設ける構造が採用されている。

　図１及び図２に示すように、成膜装置１００は第１成膜チャンバ１０８ａ及び第２成膜チャンバ１０８ｂが設けられている。このような第１成膜チャンバ１０８ａ及び第２成膜チャンバ１０８ｂの構成により膜質の異なる２種類の酸化物半導体膜を積層させることが可能となる。例えば、第１成膜チャンバ１０８ａで第１酸化物半導体膜を堆積し、第２成膜チャンバ１０８ｂで第２酸化物半導体膜を堆積することができる。

　例えば、第１成膜チャンバ１０８ａでは、酸化物半導体のターゲットを用い、スパッタガスとしてアルゴン（Ａｒ）のみ又はアルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ_２）を用いて成膜を行い、第２成膜チャンバ１０８ｂではアルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ_２）を用い（このとき、酸素分圧を第１成膜チャンバ１０８ａにおける条件よりも高くする）、成膜を行うことができる。酸化物半導体膜のスパッタリング成膜において、酸素分圧を高めることで酸素のマイナスイオンの密度を高めることができ、薄膜の堆積表面に対する酸素のマイナスイオンの照射密度を高めることができる。それにより、第１成膜チャンバ１０８ａで堆積される酸化物半導体膜に対し、第２成膜チャンバ１０８ｂで堆積される酸化物半導体膜はキャリア密度を低減させることができ、また結晶性を高めることが可能となる。

　さらに、スパッタリングターゲット１２４にマイナスのパルス電圧を印加することで、放電中に生じた酸素のマイナスイオンがパルス電圧印加中に酸化物半導体膜の堆積表面に到達し、膜の緻密化を促進し、結晶化しやすくすることができる。本実施形態では、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ１２６により、大量の酸素ラジカルを生成することができ、誘導結合プラズマが基板２００の表面に接触又は近接することで金属元素が酸素と反応しやすくなるため、未反応の酸素（Ｏ_２）分子が膜中に取り込まれる確率を低減することができる。

　このように、本実施形態に係る成膜装置１００は、移動成膜方式を採用すると共に、第１成膜チャンバ１０８ａ及び第２成膜チャンバ１０８ｂを複数個直列に接続した構成を有することで、酸化物半導体膜を堆積する際に、精密にキャリア濃度を制御することができる。なお、本実施形態では、成膜装置１００で酸化物半導体膜を作製する例を中心に述べているが、これに限定されず、成膜装置１００は透明導電膜、他の半導体膜、金属膜の作製にも適用することができる。

　なお、本実施形態では、図１６Ａの正面図及び図１６Ｂの断面図（図１６Ａに示すＡ１－Ａ２間に対応する断面構造）に示すように、第１アンテナ１２６ａ、第２アンテナ１２６ｂが、スパッタリングターゲット１２４の長手方向と同じ方向に、略同じ長さに伸びる棒状アンテナである例を示す。この例では、Ｕ字溝形状を有する第１絶縁部材１４６ａ、第２絶縁部材１４６ｂが第１チャンバ壁１０９ａとプラズマ拡散防止板１４０とで囲まれた領域の内側に突出するように設けられ、第１アンテナ本体１４８ａ、第２アンテナ本体１４８ｂは、Ｕ字溝形状を有する第１絶縁部材１４６ａ、第２絶縁部材１４６ｂに囲まれるように設けられる。

　しかしながら、第１アンテナ１２６ａ、第２アンテナ１２６ｂは、図１６Ａ及び図１６Ｂに示す形態に限定されず、Ｕ字型の第１アンテナ１２６ａ、第２アンテナ１２６ｂがそれぞれ複数に分割されて配置されていてもよい。例えば、図１７Ａの正面図及び図１７Ｂの断面図（図１７Ａに示すＢ１－Ｂ２間に対応する断面構造）に示すように、複数の第１アンテナ本体１４８ａ＿１～１４８ａ＿３、複数の第２アンテナ本体１４８ｂ＿１～１４８ｂ＿３が、スパッタリングターゲット１２４の長手方向に沿って分割されていてもよい。このような第１アンテナ１２６ａ、第２アンテナ１２６ｂの配置によっても、同様にプラズマ密度を高めることができ、緻密な膜を堆積することができる。なお、図１７Ａ及び図１７Ｂは、スパッタリングターゲット１２４の長手方向に誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８が３つに分割されて配置される態様を示すが、誘導結合プラズマ生成用の第１アンテナ１２６ａ、第２アンテナ１２６ｂにおいて誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８が分割される数に限定はなく、誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体１４８が３以上に分割された誘導結合プラズマ生成用のアンテナが配置されていてもよい。

　本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせることが可能である。

　図１８Ａは、成膜装置１００を用いて作製される素子の一例を示す。素子の一例はトランジスタであり、図１８Ａはトランジスタ２３０の断面構造を示す。トランジスタ２３０は、成膜装置１００によって基板２００上に形成された酸化物半導体層２１６を含む。

　トランジスタ２３０は、詳細には、基板２００の表面に形成された第１絶縁層２１０上に形成される。第１絶縁層２１０上には、ソース電極を形成する第１導電層２１２ａ及びドレイン電極を形成する第１導電層２１２ｂが対をなして設けられる。第１導電層２１２ａ、２１２ｂは、例えば、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の透明導電膜で形成される。第１導電層２１２ａ、２１２ｂ上には、低抵抗化のためにアルミニウム（Ａｌ）等の金属材料で形成される第２導電層２１４ａ、２１４ｂが設けられていてもよい。

　酸化物半導体層２１６は、第１導電層２１２ａ、２１２ｂ（及び第２導電層２１４ａ、２１４ｂ）を覆うように形成される。酸化物半導体層２１６の上にはゲート絶縁層として機能する第２絶縁層２１８が設けられ、その上に酸化物半導体層２１６と重なるようにゲート電極２２０が設けられる。

　酸化物半導体層２１６は、組成、結晶性の異なる複数の層で形成されていてもよい。例えば、図１８Ｂに示すように第１酸化物半導体層２１６ａと第２酸化物半導体層２１６ｂが積層された構造を有していてもよい。第１酸化物半導体層２１６ａは、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、スズ（Ｓｎ）を含む三元系酸化物半導体であり、第２酸化物半導体層２１６ｂは、第１酸化物半導体層２１６ａに対してガリウム（Ｇａ）の割合が高く、また結晶性も高いことが好ましい。第２酸化物半導体層２１６ｂは、第１酸化物半導体層２１６ａよりも薄く形成される。第２酸化物半導体層２１６ｂは、ガリウム（Ｇａ）の濃度が高いことから、第１酸化物半導体層２１６ａと比較してバンドギャップが広くキャリア濃度が低いという物性を有する。例えば、第１酸化物半導体層２１６ａが４０ｎｍから６０ｎｍの膜厚で形成されるのに対し、第２酸化物半導体層２１６ｂは４ｎｍから６ｎｍと約１０分の１の膜厚で形成される。

　トランジスタ２３０は、第１酸化物半導体層２１６ａと第２絶縁層２１８（ゲート絶縁層）との間に、このような第２酸化物半導体層２１６ｂが設けられることで、キャリアが流れるチャネル領域が第１酸化物半導体層２１６ａに形成される、所謂埋め込みチャネルが形成される。すなわち、トランジスタ２３０は、第２絶縁層２１８（ゲート絶縁層）と酸化物半導体層２１６との界面に形成される欠陥の影響を受けないでチャネル領域にキャリアを流すことができる。トランジスタ２３０は、このような構造を有することにより、特性の安定化を図り、特性ばらつきを低減することができる。

　また、図１８Ｃに示すように、酸化物半導体層２１６は、第１酸化物半導体層２１６ａと第２酸化物半導体層２１６ｂとの間に第３酸化物半導体層２１６ｃが設けられていてもよい。第３酸化物半導体層２１６ｃは、同じ三元系の酸化物半導体でありながら、インジウム（Ｉｎ）の濃度が第１酸化物半導体層２１６ａ及び第２酸化物半導体層２１６ｂよりも高められている。このような第３酸化物半導体層２１６ｃが設けられることで、トランジスタ２３０は電界効果移動度を高めることができる。

　本実施形態に係る成膜装置１００によれば、図１８Ｂに示す酸化物半導体層２１６の構造は、図１０Ａに示すスパッタリングターゲット１２４を用いることで作製することができ、図１８Ｃに示す酸化物半導体層２１６の構造は、図１０Ｂに示すスパッタリングターゲット１２４を用いて作製することができる。すなわち、組成、結晶性の異なる酸化物半導体を真空中で連続して成膜することができる。

　図１０Ａ及び図１０Ｂに示すような複合分割ターゲットは、従来のマグネトロン方式のスパッタリング装置では分割部分で異常放電が発生しやすく使用できない。一方、マグネットを用いない方式ではスパッタリングターゲットの表面全域にプラスに帯電したアルゴンイオンがほぼ均一に入射するため異常放電が発生しにくい。また、スパッタリングターゲットの表面全域が均一にスパッタリングされるため、スパッタリングターゲットの表面の発熱も均一に生じる。そのため、スパッタリングターゲットの熱応力によるクラックも発生しにくい。

　高い電子移動度を有する酸化物半導体膜を作製することができるＩｎＧａＳｎＯ_ｘターゲットは、従来のマグネトロン方式スパッタリング装置では、スパッタリングターゲットにヘアラインクラックと呼ばれる微細なクラックが発生しやすく、量産工場では使用することができなかった。これに対し、本実施形態に係る成膜装置１００は、マグネットを使用しないためプラズマが局部的に集中することがなく、局所的な発熱も生じない。このため熱応力によるヘアラインクラックも発生しにくくなっている。

　本実施形態に係る成膜装置１００のように、プラズマ拡散防止板１４０で、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）が成膜チャンバ１０８の内部領域全域にプラズマが拡散するのを防止することで、基板を移動させながらスパッタリング成膜を行う移動成膜方式でも堆積速度を低下させることなく成膜することが可能となる。

　さらに、スパッタリングターゲット１２４にマイナスのパルス電圧を印加することで、ターゲット材１３２が高抵抗材料であっても安定したスパッタリング成膜を行うことができる。さらに、マイナス酸素イオンを基板２００に対して垂直に入射させることができるので、成膜ガス圧力が１．５Ｐａ付近でも膜密度の低下を防止することができる。例えば、第１１世代のガラス基板（３０００ｍｍ×３３２０ｍｍ）でも、膜密度を高めて高移動度で高信頼性を有する酸化物半導体膜の堆積を行うことができる。

　なお、図１８Ａに示すトランジスタ２３０の構造は一例であり、本実施形態に係る成膜装置１００はトップゲート型、ボトムゲート型に拘わらず、様々な構造の酸化物半導体トランジスタの作製に用いることができる。

［第２実施形態］
　本実施形態は、誘導結合プラズマを利用したスパッタリングと真空蒸着（及び／又は、電子ビーム蒸着）を連続して行うことのできる成膜装置の一例を示す。本実施形態で示す成膜装置は、例えば、有機エレクトロルミネセンス素子（又は有機エレクトロルミネセンス表示装置）の作製に適用することができる。以下においては、第１実施形態に示す成膜装置１００と相違する部分を中心に説明する。

　図１９は、本実施形態に係る成膜装置１０１の全体的な構成を示す。成膜装置１０１は、成膜前及び成膜後の基板が収納されるロード・アンロードチャンバ１０２、基板の前処理を行う前処理チャンバ１０４、搬送ロボット１１６が設けられた第１搬送チャンバ１０６ａ、プラテン機構１１８が設けられた第２搬送チャンバ１０６ｂ、スパッタリング成膜を行う第１成膜チャンバ１０８ａ、プラテン機構１１８が設けられた第３搬送チャンバ１０６ｃ、搬送ロボット１１６が設けられた第４搬送チャンバ１０６ｄ、蒸発源１１１が設けられた第３成膜チャンバ１０８ｃ、第４成膜チャンバ１０８ｄ及び第５成膜チャンバ１０８ｅを含む。これらのチャンバはゲートバルブによって連結され、図示されない真空排気手段が設けられている。

　前処理チャンバ１０４、第１搬送チャンバ１０６ａ、第２搬送チャンバ１０６ｂ、第３搬送チャンバ１０６ｃ、及び第４搬送チャンバ１０６ｄのそれぞれの構成は第１実施形態と同様である。第１成膜チャンバ１０８ａでは、誘導結合プラズマによりスパッタリング成膜が行われるチャンバであり、後述される電子注入層の成膜が行われる。第３成膜チャンバ１０８ｃ及び第４成膜チャンバ１０８ｄは蒸発源１１１が設けられ真空蒸着が行われるチャンバであり、後述される発光層、正孔輸送層等の有機膜の成膜が行われるチャンバである。また、第５成膜チャンバ１０６ｅは蒸発源１１１が設けられ、真空蒸着法（及び／又は、電子ビーム蒸着法）により後述される陽極の成膜が行われるチャンバである。

　図１９に示す成膜装置１０１は、誘導結合プラズマによるスパッタリング成膜が行われるチャンバと真空蒸着法（及び／又は、電子ビーム蒸着法）で成膜が行われるチャンバとが搬送チャンバを介して連結されていることで無機膜と有機膜を真空中で連続して堆積することができる。また、誘導結合プラズマによるスパッタリング成膜が行われる第１成膜チャンバ１０８ａを挟んで、プラテン機構１１８が設けられた第２搬送チャンバ１０６ｂ及び第３搬送チャンバ１０６ｃが設けられていることで、スパッタリング成膜は基板２００を垂直又は垂直から２０度程度傾けた状態で成膜を行い、真空蒸着法（及び／又は、電子ビーム蒸着法）による成膜では基板２００を略水平に保持した状態で成膜を行うことができる。

　なお、真空蒸着法（及び／又は、電子ビーム蒸着法）で成膜を行うチャンバの数は任意であり、蒸着膜の積層数、膜種に応じて適宜連結することができる。

　図２０は、成膜装置１０１の構成を示す図であり、ロード・アンロードチャンバ１０２を除く前処理チャンバ１０４、第１搬送チャンバ１０６ａ、第２搬送チャンバ１０６ｂ、第１成膜チャンバ１０８ａ、第３搬送チャンバ１０６ｃ、第４搬送チャンバ１０６ｄ、第３成膜チャンバ１０８ｃに設けられ又は接続される主要な構成要素を示す。第３成膜チャンバ１０８ｃを除く、他のチャンバの構成は第１実施形態と同様である。

　真空蒸着法（及び／又は、電子ビーム蒸着法）で成膜が行われる第３成膜チャンバ１０８ｃは、真空排気系１１０としてターボ分子ポンプ、ドライポンプに加えクライオポンプが追加される。このような真空排気系１１０により高真空排気を実現し、チャンバ内に残留する水分を効果的に除去することができる。真空蒸着による成膜は、線状の蒸発源１１１の前を基板が移動する移動成膜方式が採用されてもよいし、蒸発源１１１が基板の面内を走査するように移動するスキャン成膜方式が採用されてもよい。

　成膜装置１０１は、スパッタリング法による成膜及び真空蒸着法（及び／又は、電子ビーム蒸着法）による成膜において、移動成膜方式が採用されるため、様々なサイズの基板に対応することができる。例えば、成膜装置１０１は、第１１世代のガラス基板（３０００ｍｍ×３３２０ｍｍ）の成膜に用いることができる。

　図２１は、成膜装置１０１を用いて作製される素子の一例を示す。図２１に例示される素子は、有機エレクトロルミネセンス素子３００の断面構造を示す。有機エレクトロルミネセンス素子３００は、基板２００上に、キャリア注入量制御電極３０２、第１絶縁層３０４、第１電極（陰極）３０６、電子輸送層３０８、開口部３１１が形成された第２絶縁層３１０、電子注入層３１２、発光層３１４、正孔輸送層３１６、正孔注入層３１８、第２電極（陽極）３２０が積層された構造を有する。有機エレクトロルミネセンス素子３００は、開口部３１１が設けられた領域において、キャリア注入量制御電極３０２、第１絶縁層３０４、電子輸送層３０８、電子注入層３１２、発光層３１４、正孔輸送層３１６、正孔注入層３１８、第２電極（陽極）３２０が重なる領域を有する。

　キャリア注入量制御電極３０２は、電子輸送層３０８から絶縁されており、プラスのバイアス電圧が印加されることにより、電子輸送層３０８から電子注入層３１２を介して発光層３１４に注入されるキャリア（電子）の量及び発光層３１４における発光位置を制御する機能を有する。有機エレクトロルミネセンス素子３００は、ボトムミッション型であるため、キャリア注入量制御電極３０２は透明導電膜で形成される。

　電子輸送層３０８は２層構造を有する。第１電子輸送層３０８ａは、第１絶縁層３０４の上でキャリア注入量制御電極３０２よりも広面積に設けられる。第１電極（陰極）３０６は、開口部３１１の外側（第２絶縁層３１０と重なる領域）に設けられる。第１電極（陰極）３０６は、例えば、第１導電層３０６ａと第２導電層３０６ｂとの二層構造で形成されていてもよく、第１導電層３０６ａの端部がキャリア注入量制御電極３０２と重なるように設けられる。第１導電層３０６ａは、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明導電膜で形成され、電子輸送層３０８とオーミックコンタクトを形成し電子を注入する機能を有する。第２導電層３０６ｂは、第１電極（陰極）３０６の低抵抗化のため適宜設けられる。

　第１電子輸送層３０８ａは、半導体特性を有する金属酸化物で形成される。そのような金属酸化物としては、Ｉｎ_２Ｏ_３－Ｇａ_２Ｏ_３－ＳｎＯ_２－ＺｎＯ系酸化物材料、Ｉｎ_２Ｏ_３－Ｇａ_２Ｏ_３－ＳｎＯ_２系酸化物材料、Ｉｎ_２Ｏ_３－ＳｎＯ_２－ＺｎＯ系酸化物材料、Ｉｎ_２Ｏ_３－Ａｌ_２Ｏ_３－ＺｎＯ系酸化物材料、Ｇａ_２Ｏ_３－ＳｎＯ_２－ＺｎＯ系酸化物材料、Ｇａ_２Ｏ_３－Ａｌ_２Ｏ_３－ＺｎＯ系酸化物材料、ＳｎＯ_２－Ａｌ_２Ｏ_３－ＺｎＯ系酸化物材料、Ｉｎ_２Ｏ_３－ＺｎＯ系酸化物材料、ＳｎＯ_２－ＺｎＯ系酸化物材料、Ａｌ_２Ｏ_３－ＺｎＯ系酸化物材料、Ｇａ_２Ｏ_３－ＳｎＯ_２系酸化物材料、Ｇａ_２Ｏ_３－ＺｎＯ系酸化物材料、Ｇａ_２Ｏ_３－ＭｇＯ系酸化物材料、ＭｇＯ－ＺｎＯ系酸化物材料、ＳｎＯ_２－ＭｇＯ系酸化物材料、Ｉｎ_２Ｏ_３－ＭｇＯ系酸化物材料、Ｉｎ_２Ｏ_３系金属酸化物材料、Ｇａ_２Ｏ_３系金属酸化物材料、ＳｎＯ_２系金属酸化物材料、ＺｎＯ系金属酸化物材料等を用いることができる。このような第１電子輸送層３０８ａは、第１実施形態で示す成膜装置１００を用いてスパッタリング法で作製することができる。

　第１電子輸送層３０８ａの上には第２絶縁層３１０が設けられる。第２絶縁層３１０には、第１電子輸送層３０８ａの表面を露出させる開口部３１１が設けられる。第２電子輸送層３０８ｂは、第１電子輸送層３０８ａと同様に半導体特性を有する金属酸化物材料で形成される。第２電子輸送層３０８ｂはスパッタリング法で作製されてもよいが、開口部３１１の領域に塗布法で作製されてもよい。

　このとき第２絶縁層３１０は、極性を有する絶縁膜で形成されていることが好ましい。そのような第２絶縁層３１０は、直鎖系フッ素有機材料を用いて形成することができる。直鎖系フッ素有機材料としては、例えば、フルオロアルキルシラン（ＦＡＳ）系材料が用いられる。フルオロアルキルシラン（ＦＡＳ）系材料としては、例えば、Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－ペルフルオロデシルトリクロロシラン（ＦＤＴＳ）、トリデカフルオロ－１，１，２，２－テトラヒドロオクチルトリクロロシラン（ＦＯＴＳ）等が用いられる。第２絶縁層３１０は、直鎖系フッ素有機材料を用いて形成されることで、撥水性を有する表面が形成される。このような第２絶縁層３１０に開口部３１１が形成される。第２絶縁層３１０の撥水性は表面に強く表れ、開口部３１１の側壁面は表面に対比して親水性を有する状態となる。

　第２電子輸送層３０８ｂを塗布法で作製する場合には、上記の四元系酸化物材料、三元系酸化物材料、二元系酸化物材料、一元系酸化物材料、又はそれらの前駆体を含む組成物溶液を開口部３１１が形成された第２絶縁層３１０の上から塗布し、乾燥及び焼成することで作製される。具体例としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）に３価の金属元素としてアルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）等をドーピングして、比抵抗が１０^２Ωｃｍ～１０^５Ωｃｍの範囲になるように焼成したものが用いられる。第２絶縁層３１０の表面が撥水性を有する場合、塗布される組成物の粘度を適宜調整することにより、塗布膜は開口部３１１に選択的に形成される。焼成後の第２電子輸送層３０８ｂは、開口部３１１の側壁面が親水性を有していることにより、第２絶縁層３１０との接触面が上方にせり上がり、内側に向かうに従いなだらかなテーパ状の傾斜面を有する断面形状が形成される。第２電子輸送層３０８ｂの平均膜厚は２００ｎｍ以上であればよく、好ましくは４００ｎｍ以上あればよい。第２電子輸送層３０８ｂがこのような膜厚を有することにより、有機エレクトロルミネセンス素子３００の短絡不良が激減し、歩留まりを向上させることができる。

　有機エレクトロルミネセンス素子３００は、発光層３１４を形成する前に、第１電子輸送層３０８ａの上面を露出させる開口部３１１が形成された第２絶縁層３１０が設けられることにより、発光領域を画定することができる。また、開口部３１１に設けられる第２電子輸送層３０８ｂの端部が、開口部３１１の壁面からなだらかに傾斜するテーパ状の断面形状を有することにより、次の段階で成膜される電子注入層３１２及び発光層３１４の段差被覆性（ステップカバレッジ）を向上させることができる。

　電子注入層３１２は、発光層３１４に電子を注入するために仕事関数の小さな材料で形成される。例えば、電子注入層３１２は、カルシウム（Ｃａ）酸化物、アルミニウム（Ａｌ）酸化物を含む材料で形成される。一例として、電子注入層３１２は、Ｃ１２Ａ７（１２Ｃａ・７Ａｌ_２Ｏ_３）エレクトライドで形成される。Ｃ１２Ａ７エレクトライドは半導体特性を有し、高抵抗から低抵抗まで制御することが可能であり、仕事関数も２．４ｅＶ～３．２ｅＶとアルカリ金属と同程度であるので、電子注入層３１２として好適に用いることができる。

　電子注入層３１２として、Ｚｎ_０．７Ｍｇ_０．３Ｏ、Ｚｎ_０．７５Ｓｉ_０．２５Ｏ等を利用することも可能である。これらの金属酸化物は半導体特性を有し、仕事関数が３．１ｅＶと小さいため発光層３１４への電子注入を行うことができる。これらの金属酸化物は、またバンドギャップが３．９ｅＶ～４．１ｅＶと大きいので、正孔が発光層３１４を通過して電子輸送層３０８に流れ込むことを阻止することができる。Ｚｎ_０．７Ｍｇ_０．３ＯとＺｎ_０．７５Ｓｉ_０．２５Ｏとの２種類の金属酸化物を１：４～１：１０の範囲で混合した三元系金属酸化物半導体材料を、電子注入層３１２として用いることも可能である。

　このような電子注入層３１２は、成膜装置１０１で成膜される。すなわち、Ｃ１２Ａ７エレクトライドの多結晶体をスパッタリングターゲット１２４として用い、第１成膜チャンバ１０８ａで成膜される。Ｃ１２Ａ７エレクトライドによる電子注入層３１２は、１ｎｍ～１００ｎｍの膜厚で形成される。Ｃ１２Ａ７エレクトライドによる電子注入層３１２は、アモルファス状態の薄膜で形成されるが、結晶性を有していてもよい。Ｃ１２Ａ７エレクトライドは、大気中でも安定であるので、従来から電子注入層として用いられているフッ化リチウム（ＬｉＦ）、酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）等のアルカリ金属化合物と比較して取り扱いが簡便でありスパッタリング法で成膜可能であるという利点を有する。

　Ｚｎ_０．７Ｍｇ_０．３Ｏ、Ｚｎ_０．７５Ｓｉ_０．２５Ｏ等の多結晶体をスパッタリングターゲット１２４として用い、誘導結合プラズマを利用したスパッタリング法を用いることで電子注入層３１２を形成することができる。Ｚｎ_０．７Ｍｇ_０．３ＯとＺｎ_０．７５Ｓｉ_０．２５Ｏとを１：４～１：１０の範囲で混合した三元系金属酸化物材料の多結晶体をスパッタリングターゲット１２４として用い、誘導結合プラズマを利用した成膜装置１００でスパッタリング成膜を行うことで、電子注入層３１２を形成することができる。Ｃ１２Ａ７エレクトライドは大気中で安定であるが、水に溶解しやすいのでターゲット材として用いる場合には保管及び管理に防湿対策が必要となる。これに対し、Ｚｎ_０．７Ｍｇ_０．３ＯとＺｎ_０．７５Ｓｉ_０．２５Ｏとを１：４～１：１０の範囲で混合した三元系金属酸化物の多結晶体のターゲット材は水に溶解しにくいので、保管及び管理が容易である。

　電子注入層３１２として用いられるＺｎ_０．７Ｍｇ_０．３ＯやＺｎ_０．７５Ｓｉ_０．２５Ｏの比抵抗は非常に高いために、従来のＤＣマグネトロンスパッタリング装置ではスパッタリングを行うことができない。スパッタリングターゲットを２つに分割し、ＡＣ電源を用いてそれぞれのターゲットで交互にスパッタリングを行うＡＣデュアルマグネトロンスパッタリング装置を用いることも考えられるが、膜密度を上げて結晶化率を高めるにはスパッタリング時の放電圧力を０．３Ｐａ以下にする必要がある。しかし、基板サイズがＧ８．５（２５００ｍｍ×２２００ｍｍ）以上になると、０．３Ｐａ以下で面内の均一性を保持したまま安定して放電をすることが難しくなる。これに対し、本実施形態で示されるように誘導結合プラズマを利用した方式では、スパッタリングターゲット１２４にマイナスパルス電圧を印加して成膜を行うことが可能であり、スパッタリング成膜時の圧力を１．３Ｐａ付近まで上げても結晶化を促進し膜密度を高めることができる。

　なお、第１成膜チャンバ１０８ａで電子注入層３１２を成膜する前に、電子輸送層３０８まで形成された基板２００は、前処理チャンバ１０４で脱ガス処理が行われてもよい。前処理を行うことにより、有機エレクトロルミネセンス素子３００に取り込まれる水分等の不純物を減少させることができる。

　第１成膜チャンバ１０８ａで電子注入層３１２が形成された後、基板２００は第３搬送チャンバ１０６ｃのプラテン機構１１８により水平状態に戻され、第４搬送チャンバ１０６ｄを介して第３成膜チャンバ１０８ｃに搬送される。第３成膜チャンバ１０８ｃでは、真空蒸着法（及び／又は、電子ビーム蒸着法）により発光層３１４の成膜が行われる。

　発光層３１４は、開口部３１１の配置に合わせて貫通孔が設けられたメタルマスクを用いて行われる。発光層３１４は公知の各発光色に対応した材料を用いて真空蒸着法により作製される。発光層３１４の膜厚は適宜設定されるが、例えば、１０ｎｍ～１００ｎｍの膜厚で形成される。なお、発光層３１４として、白色発光層を形成する場合には、メタルマスクを用いずに素子形成領域の全面に発光層３１４が成膜されてもよい。

　発光層３１４が成膜された後、基板２００は第４搬送チャンバ１０６ｄを介して第４成膜チャンバ１０８ｄに搬送され、正孔輸送層３１６、正孔注入層３１８の成膜が行われる。正孔輸送層３１６は、アリールアミン系化合物、カルバゾール基を含むアミン化合物、フルオレン誘導体を含むアミン化合物等の公知の材料を用いて真空蒸着法（及び／又は、電子ビーム蒸着法）により成膜される。また、正孔注入層３１８は、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の金属酸化物、又は銅フタロシアニン等のフタロシアニン系材料を用いて真空蒸着法（及び／又は、電子ビーム蒸着法）で成膜される。例えば、正孔輸送層３１６は、１０ｎｍ～５００ｎｍの膜厚で形成され、正孔注入層３１８は、１ｎｍ～１００ｎｍの膜厚で形成される。

　なお、本実施形態では、正孔輸送層３１６と正孔注入層３１８が同じ成膜チャンバで成膜される例を示す。しかし、この例に限定されず、成膜装置１０１はさらに多くの成膜チャンバを備え、正孔輸送層３１６と正孔注入層３１８とが異なる成膜チャンバで成膜されてもよい。

　正孔輸送層３１６、正孔注入層３１８が成膜された後、基板２００は第４搬送チャンバ１０６ｄを介して第４成膜チャンバ１０８ｄに搬送され、第２電極（陽極）３２０の成膜が行われる。第２電極（陽極）３２０は、アルミニウム（Ａｌ）等の金属膜、又はＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明導電膜とアルミニウム（Ａｌ）等の金属膜の積層体で形成される。このような第２電極（陽極）３２０は、第４成膜チャンバ１０８ｄにおいて、真空蒸着法（及び／又は電子ビーム蒸着法）で作製される。

　以上のように、成膜装置１０１により、有機エレクトロルミネセンス素子３００を作製することができる。成膜装置１０１は、誘導結合プラズマによるスパッタリング成膜が行われるチャンバと真空蒸着法（及び／又は、電子ビーム蒸着法）で成膜が行われるチャンバとが搬送チャンバ１０６を介して連結されていることで、電子注入層３１２、発光層３１４、正孔輸送層３１６、正孔注入層３１８、及び第２電極（陽極）３２０を真空中で連続して堆積することができる。このような構成の成膜装置１０１を用いることにより、再現性に優れ、信頼性の高い有機エレクトロルミネセンス素子３００及び有機エレクトロルミネセンス素子３００を備えた表示パネルを作製することができる。

１００・・・成膜装置、１０１・・・成膜装置、１０２・・・ロード・アンロードチャンバ、１０４・・・前処理チャンバ、１０６・・・搬送チャンバ、１０８・・・成膜チャンバ、１０９・・・チャンバ壁、１１０・・・真空排気系、１１１・・・蒸発源、１１２・・・ガス供給系、１１４・・・基板ステージ、１１５・・・高周波放電電極、１１６・・・搬送ロボット、１１８・・・プラテン機構、１２０・・・高周波電源、１２２・・・交流電源、１２３・・・パルス電源、１２４・・・スパッタリングターゲット、１２６・・・誘導結合プラズマ生成用のアンテナ、１２７・・・ヒータ、１２８・・・貫通孔、１３０・・・バッキングプレート、１３１・・・ボンディング材、１３２・・・ターゲット材、１３４・・・シールド板、１３６・・・絶縁部品、１３８・・・ガス導入管、１４０・・・プラズマ拡散防止板、１４１・・・防着板、１４２・・・第１面、１４３・・・第２面、１４４・・・第１開口部、１４６・・・絶縁部材、１４７・・・ガラス層、１４８・・・誘導結合プラズマ生成用のアンテナ本体、１５０・・・金属管、１５１・・・導電層、１５２・・・コンデンサ、１５３・・・Ｏリング、１５４・・・第２開口部、１５６・・・コイル、１５８・・・可変容量コンデンサ、１６０・・・搬送トレイ、１６２・・・ピン、１６４・・・昇降機構、１６６・・・ガス導入管、１６８・・・高周波放電プラズマ、１７０・・・メッシュ、１７２・・・中空管、１７４・・・導電層、１７６・・・可変コンデンサ、１８０・・・セラミックス部材、２００・・・基板、２０２・・・表面、２０４・・・アンテナ連結領域、２１０・・・第１絶縁層、２１２・・・第１導電層、２１４・・・第２導電層、２１６・・・酸化物半導体層、２１８・・・第２絶縁層、２２０・・・ゲート電極、２３０・・・トランジスタ、３００・・・有機エレクトロルミネセンス素子、３０２・・・キャリア注入量制御電極、３０４・・・第１絶縁層、３０６・・・第１電極（陰極）、３０８・・・電子輸送層、３１０・・・第２絶縁層、３１１・・・開口部、３１２・・・電子注入層、３１４・・・発光層、３１６・・・正孔輸送層、３１８・・・正孔注入層、３２０・・・第２電極（陽極）

Claims

　スパッタリングターゲットが設置される成膜チャンバと、
　前記スパッタリングターゲットを覆い、前記スパッタリングターゲットの表面と重なる位置に開口部が設けられたプラズマ拡散防止板と、
　前記スパッタリングターゲットに隣接し、前記プラズマ拡散防止板で囲まれた領域の内側に突出するように設けられた誘導結合プラズマ生成用のアンテナと、
　前記プラズマ拡散防止板の内側に配置され、前記成膜チャンバ内にガスを導入するガス導入管と、を含むことを特徴とする成膜装置。
　前記アンテナが、前記プラズマ拡散防止板の内側に突出するＵ字溝形状を有する絶縁部材と、前記絶縁部材の大気側に配置されるアンテナ本体と、を有する、請求項１に記載の成膜装置。
　前記アンテナ本体が、前記スパッタリングターゲットの表面よりも前記成膜チャンバの内側に突出している、請求項２に記載の成膜装置。
　前記スパッタリングターゲットが、平面視で長方形状であり、
　前記アンテナが、前記スパッタリングターゲットの長手方向に沿って配置されている、請求項３に記載の成膜装置。
　前記アンテナが、前記スパッタリングターゲットの一方の側に配置される第１アンテナと、前記スパッタリングターゲットの他方の側に配置される第２アンテナと、を含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の成膜装置。
　前記アンテナに、高周波電力と、前記高周波電力に重畳して交流電圧が印加される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の成膜装置。
　前記ガス導入管が、多孔質材で形成されている、請求項１に記載の成膜装置。
　前記スパッタリングターゲットが、平面視で長方形状であり、
　前記ガス導入管が、前記スパッタリングターゲットの長手方向に沿って配置されている、請求項１又は７に記載の成膜装置。
　前記プラズマ拡散防止板が、前記スパッタリングターゲットの表面と平行である第１面と、前記第１面から前記成膜チャンバの壁面へ向かう第２面と、を有し、
　前記第１面に前記開口部が設けられ、前記第２面に前記開口部より幅狭のスリットが設けられている、請求項１に記載の成膜装置。
　前記プラズマ拡散防止板が、二次電子放出率が１より大きい材料で形成されている、請求項９に記載の成膜装置。
　前記絶縁部材が、石英、アルミナ、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）、フォルステライト（Ｍｇ_２ＳｉＯ_４）、及びステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）から選ばれた一種である、請求項２に記載の成膜装置。
　前記アンテナ本体が、第１金属管と第２金属管と、前記第１金属管と前記第２金属管とを容量結合するコンデンサと、を含み、
　前記コンデンサは、前記第１金属管及び前記第２金属管の嵌め込まれる絶縁性の中空管と、前記中空管の内側に設けられた導電層と、を含む、請求項２に記載の成膜装置。
　前記アンテナ本体が複数のアンテナ本体からなり、前記絶縁部材の大気側に配置されている、請求項２に記載の成膜装置。
　前記プラズマ拡散防止板が、アルミニウムを主体とするマグネシウム合金、バリウム合金、又はカルシウム合金であり、表面に陽極酸化膜が形成されている、請求項１０に記載の成膜装置。
　前記成膜チャンバ内で基板を搬送する搬送トレイを有し、
　前記搬送トレイに装着された基板と前記プラズマ拡散防止板の前記第１面との間隔が、前記スパッタリングターゲットと前記プラズマ拡散防止板との間隔より狭い、請求項９に記載の成膜装置。
　前記成膜チャンバで成膜する基板の前処理を行う前処理チャンバをさらに有する、請求項１に記載の成膜装置。
　前記前処理チャンバは、前記基板を水平状態で持ち上げるピンと、前記基板の表面側及び裏面側に誘導結合プラズマを生成する第１電極及び第２電極を含む、請求項１６に記載の成膜装置。
　前記基板の表面側に前記第１電極が配置されている、請求項１７に記載の成膜装置。
　前記成膜チャンバの前記スパッタリングターゲットが設置される部分のチャンバ壁が、セラミックス部材で形成されている、請求項１に記載の成膜装置。
　前記成膜チャンバの前記スパッタリングターゲットが設置される部分のチャンバ壁と、前記Ｕ字溝形状を有する絶縁部材が、セラミックス部材で形成されている、請求項２に記載の成膜装置。