(57)【要約】【課題】下地層のダメージを低減することができるスパッタリング装置、薄膜形成方法及び電界効果型トランジスタの製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の一形態に係るスパッタリング装置は、基板１０の被処理面に薄膜を形成するスパッタリング装置であって、真空槽６１と、支持部９３と、ターゲット８０と、マグネット８３とを具備する。マグネット８３は、被スパッタ領域８０ａを形成するプラズマを発生させ、被スパッタ領域８０ａが被処理面と対向しない第１の位置と、上記被スパッタ領域が上記被処理面と対向する第２の位置との間にわたって、被スパッタ領域８０ａを移動させる。これにより、被スパッタ領域８０ａから基板１０の被処理面に入射するスパッタ粒子の入射エネルギーを弱め、下地層を保護することが可能である。【選択図】図３
2010044257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の被処理面に薄膜を形成するスパッタリング装置であって、
真空状態を維持可能な真空槽と、
前記真空槽の内部に配置され、前記基板を支持する支持部と、
前記支持部に支持された前記基板の被処理面に平行に配置され、被スパッタ面を有するターゲットと、
前記被スパッタ面をスパッタすることでスパッタ粒子が出射する被スパッタ領域を形成するプラズマを発生させ、前記被スパッタ領域が前記被処理面と対向しない第１の位置と、前記被スパッタ領域が前記被処理面と対向する第２の位置との間にわたって、前記被スパッタ領域を移動させるプラズマ発生手段と
を具備するスパッタリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスパッタリング装置であって、
前記プラズマ発生手段は、前記ターゲットの前記被スパッタ面側に磁場を形成するためのマグネットを含み、
前記マグネットは、前記支持部に対して相対移動自在に配置されている
スパッタリング装置。
【請求項３】
請求項２に記載のスパッタリング装置であって、
前記被スパッタ面は、前記被処理面と対向しない第１の領域と前記被処理面と対向する第２の領域とを有し、
前記マグネットは、前記第１の領域と前記第２の領域との間を移動自在に配置されている
スパッタリング装置。
【請求項４】
請求項２に記載のスパッタリング装置であって、
前記ターゲットは前記マグネットとともに移動する
スパッタリング装置。
【請求項５】
被処理面を有する基板を真空槽内に配置し、
ターゲットをスパッタするプラズマを発生させ、
前記ターゲットの被スパッタ領域を、前記被スパッタ領域が前記被処理面と対向しない第１の位置と、前記被スパッタ領域が前記被処理面と対向する第２の位置との間にわたって移動させる
薄膜形成方法。
【請求項６】
基板の上にゲート絶縁膜を形成し、
前記基板をＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系組成を有するターゲットが配置された真空槽の内部に配置し、
前記ターゲットをスパッタするプラズマを発生させ、
前記ターゲットの被スパッタ領域を、前記被スパッタ領域が前記被処理面と対向しない第１の位置と、前記被スパッタ領域が前記被処理面と対向する第２の位置との間にわたって移動させ、前記ゲート絶縁膜上に活性層を形成する
電界効果型トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の上に薄膜を形成するためのスパッタリング装置及びこの装置を用いた薄膜形成方法、並びに電界効果型トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板の上に薄膜を形成する工程にはスパッタリング装置が用いられている。スパッタリング装置は、真空槽の内部に配置されたスパッタリングターゲット（以下「ターゲット」という。）と、ターゲットの表面近傍にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段とを有している。スパッタリング装置は、プラズマ中のイオンでターゲットの表面をスパッタし、当該ターゲットから叩き出された粒子（スパッタ粒子）を基板上に堆積させることで、薄膜を形成する（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３９７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スパッタリング法によって形成された薄膜（以下「スパッタ薄膜」ともいう。）は、ターゲットから飛来するスパッタ粒子が基板の表面に高エネルギーで入射するため、真空蒸着法などで形成された薄膜に比べて、基板との密着性が高い。したがって、スパッタ薄膜が形成される下地層（下地膜あるいは下地基板）は、入射するスパッタ粒子との衝突により大きなダメージを受け易い。例えば、薄膜トランジスタの活性層をスパッタリング法で成膜する場合、下地層のダメージによって所期の膜特性が得られない場合がある。【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、下地層のダメージを低減することができるスパッタリング装置、薄膜形成方法及び電界効果型トランジスタの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態に係るスパッタリング装置は、基板の被処理面に薄膜を形成するスパッタリング装置であって、真空槽と、支持部と、ターゲットと、プラズマ発生手段とを具備する。
上記真空槽は、真空状態を維持する。
上記支持部は、上記真空槽の内部に配置され、上記基板を支持する。
上記ターゲットは、上記支持部に支持された上記基板の被処理面に平行に配置され、被スパッタ面を有する。
上記プラズマ発生手段は、上記被スパッタ面をスパッタすることでスパッタ粒子が出射する被スパッタ領域を形成するプラズマを発生させ、上記被スパッタ領域が上記被処理面と対向しない第１の位置と、上記被スパッタ領域が上記被処理面と対向する第２の位置との間にわたって、上記被スパッタ領域を移動させる。【０００７】
本発明の一形態に係る薄膜形成方法は、被処理面を有する基板を真空槽内に配置する。
ターゲットをスパッタするプラズマを発生させる。
上記ターゲットの被スパッタ領域を、上記被スパッタ領域が上記被処理面と対向しない第１の位置と、上記被スパッタ領域が上記被処理面と対向する第２の位置との間にわたって移動させる。【０００８】
本発明の一形態に係る電界効果型トランジスタの製造方法は、基板の上にゲート絶縁膜を形成する。
上記基板をＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系組成を有するターゲットが配置された真空槽の内部に配置する。
上記ターゲットをスパッタするプラズマを発生させる。
上記ターゲットの被スパッタ領域を、上記被スパッタ領域が上記被処理面と対向しない第１の位置と、上記被スパッタ領域が上記被処理面と対向する第２の位置との間にわたって移動させ、上記ゲート絶縁膜上に活性層を形成する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る真空処理装置を示す平面図である。
【図２】保持機構を示す平面図である。
【図３】第１のスパッタ室を示す平面図である。
【図４】スパッタの様子を示す模式図である。
【図５】基板処理プロセスを示すフローチャートである。
【図６】実験に用いられたスパッタリング装置を示す図である。
【図７】実験により得られた薄膜の膜厚分布を示す図である。
【図８】スパッタ粒子の入射各を説明する図である。
【図９】実験により得られた薄膜の成膜レートを示す図である
【図１０】実験により製造された薄膜トランジスタの各サンプルを２００℃でアニールしたときのオン電流特性及びオフ電流特性を示す図である。
【図１１】実験により製造された薄膜トランジスタの各サンプルを４００℃でアニールしたときのオン電流特性及びオフ電流特性を示す図である。
【図１２】第２の実施形態に係る第１のスパッタ室を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施形態に係るスパッタリング装置は、基板の被処理面に薄膜を形成するスパッタリング装置であって、真空槽と、支持部と、ターゲットと、プラズマ発生手段とを具備する。
上記真空槽は、真空状態を維持する。
上記支持部は、上記真空槽の内部に配置され、上記基板を支持する。
上記ターゲットは、上記支持部に支持された上記基板の被処理面に平行に配置され、被スパッタ面を有する。
上記プラズマ発生手段は、上記被スパッタ面をスパッタすることでスパッタ粒子が出射する被スパッタ領域を形成するプラズマを発生させ、上記被スパッタ領域が上記被処理面と対向しない第１の位置と、上記被スパッタ領域が上記被処理面と対向する第２の位置との間にわたって、上記被スパッタ領域を移動させる。
【００１１】
上記スパッタリング装置は、被スパッタ領域を移動させることにより、基板の被処理面に対するスパッタ粒子の入射角度を変化させる。第１の位置から、被処理面に対して斜め方向に入射するスパッタ粒子は、垂直方向に入射するものに比べ入射エネルギー（単位面積あたりの入射粒子数）が低いため、下地層に与えるダメージは小さい。その後に、第２の位置からスパッタ粒子を垂直方向に入射させることにより、下地層にダメージが少なく、成膜速度も高い成膜を達成することが可能である。
【００１２】
上記プラズマ発生手段は、上記ターゲットの上記被スパッタ面側に磁場を形成するためのマグネットを含み、上記マグネットは、上記支持部に対して相対移動自在に配置されていてもよい。
【００１３】
上記プラズマ発生手段は、マグネットにより印加される磁場によりプラズマ密度を制御する（マグネトロンスパッタ）。マグネトロンスパッタでは、スパッタされる領域（被スパッタ領域）はターゲットの表面上に偏在する。マグネットを移動させることにより、被スパッタ領域を移動させ、スパッタ粒子の被処理面に対する入射方向を制御することが可能である。
【００１４】
上記被スパッタ面は、上記被処理面と対向しない第１の領域と上記被処理面と対向する第２の領域とを有し、上記マグネットは、上記第１の領域と上記第２の領域との間を移動自在に配置されていてもよい。
【００１５】
被スパッタ面上の、第１の領域、すなわち、被処理面から斜め方向に位置する領域をスパッタ領域とすれば、スパッタ粒子の被処理面に対する入射方向を斜め方向とすることが可能である。また、第２の領域、すなわち、被処理面から垂直方向に位置する領域を被スパッタ領域とすれば、入射方向を垂直方向とすることが可能である。
【００１６】
上記ターゲットは上記マグネットとともに移動してもよい。
【００１７】
ターゲットをマグネットとともに移動させることによって、被処理面から見て被スパッタ領域の方向を制御することが可能である。
【００１８】
本発明の一実施形態に係る薄膜形成方法は、被処理面を有する基板を真空槽内に配置する。
ターゲットをスパッタするプラズマを発生させる。
上記ターゲットの被スパッタ領域を、上記被スパッタ領域が上記被処理面と対向しない第１の位置と、上記被スパッタ領域が上記被処理面と対向する第２の位置との間にわたって移動させる。
【００１９】
本発明の一実施形態に係る電界効果型トランジスタの製造方法は、基板の上にゲート絶縁膜を形成する
上記基板をＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系組成を有するターゲットが配置された真空槽の内部に配置する。
上記ターゲットをスパッタするプラズマを発生させる。
上記ターゲットの被スパッタ領域を、上記被スパッタ領域が上記被処理面と対向しない第１の位置と、上記被スパッタ領域が上記被処理面と対向する第２の位置との間にわたって移動させ、上記ゲート絶縁膜上に活性層を形成する。
【００２０】
この電界効果型トランジスタの製造方法によれば、スパッタによる活性層の成膜の際に、その入射エネルギーにより損傷を受け易いゲート絶縁膜を保護することが可能である。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る真空処理装置１００について説明する。
図１は、真空処理装置１００を示す模式的な平面図である。
【００２３】
真空処理装置１００は、基材として例えばディスプレイに用いられるガラス基板（以下、単に基板という。）１０を処理する装置であり、典型的には、いわゆるボトムゲート型のトランジスタ構造を有する電界効果型トランジスタの製造の一部を担う装置である。
【００２４】
真空処理装置１００は、クラスタ型処理ユニット５０と、インライン型処理ユニット６０と、姿勢変換室７０とを備える。これらの各室は、単一の真空槽あるいは複数組み合わされた真空槽の内部に形成されている。
【００２５】
クラスタ型処理ユニット５０は、基板１０を実質的に水平にした状態で基板１０を処理する、複数の横型の処理室を備えている。典型的には、クラスタ型処理ユニット５０は、ロードロック室５１、搬送室５３、複数のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）室５２を含む。
【００２６】
ロードロック室５１は、大気圧及び真空状態を切り替え、真空処理装置１００の外部から基板１０をロードし、また、当該外部へ基板１０をアンロードする。搬送室５３は、図示しない搬送ロボットを備えている。各ＣＶＤ室５２は、搬送室５３にそれぞれ接続されており、基板１０にＣＶＤ処理を行う。搬送室５３の搬送ロボットは、ロードロック室５１、各ＣＶＤ室５２及び後述の姿勢変換室７０へ基板１０を搬入し、また、それらの各室から基板１０を搬出する。
【００２７】
ＣＶＤ室５２では、典型的には、電界効果型トランジスタのゲート絶縁膜が形成される。
【００２８】
これら搬送室５３及びＣＶＤ室５２内は、所定の真空度に維持することが可能となっている。
【００２９】
姿勢変換室７０は、基板１０の姿勢を水平から垂直状態、また、垂直から水平状態へ変換する。例えば、図２に示すように姿勢変換室７０内には、基板１０を保持する保持機構７１が設けられており、保持機構７１は、回転軸７２を中心に回転可能に構成されている。保持機構７１は、メカチャックまたは真空チャック等により基板１０を保持する。姿勢変換室７０は、搬送室５３と実質的に同じ真空度に維持されることが可能となっている。
【００３０】
保持機構７１の両端部に接続された図示しない駆動機構の駆動により保持機構７１が回転してもよい。
【００３１】
クラスタ型処理ユニット５０は、搬送室５３に接続された、ＣＶＤ室５２、姿勢変換室７０の他、加熱室やその他の処理を行うための室が設けられてもよい。
【００３２】
インライン型処理ユニット６０は、第１のスパッタ室６１（真空槽）、第２のスパッタ室６２及びバッファ室６３を含み、基板１０を実質的に垂直に立てた状態で基板１０を処理する。
【００３３】
第１のスパッタ室６１では、典型的には、後述するように基板１０上にＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系組成を有する薄膜（以下、単にＩＧＺＯ膜という。）が形成される。第２のスパッタ室６２では、そのＩＧＺＯ膜上にストッパ層膜が形成される。ＩＧＺＯ膜は、電界効果型トランジスタの活性層を構成する。ストッパ層膜は、ソース電極及びドレイン電極を構成する金属膜のパターニング工程、及び、ＩＧＺＯ膜の不要領域をエッチング除去する工程において、ＩＧＺＯ膜のチャネル領域をエッチャントから保護するエッチング保護層として機能する。
【００３４】
第１のスパッタ室６１は、そのＩＧＺＯ膜を形成するためのターゲット材料を含むスパッタカソードＴｃを有している。第２のスパッタ室６２は、ストッパ層膜を形成するためのターゲット材料を含む単一のスパッタカソードＴｓを有している。
【００３５】
第１のスパッタ室６１は、後述するように、固定成膜方式のスパッタリング装置として構成されている。一方、第２のスパッタ室６２は、固定成膜方式のスパッタリング装置として構成されてもよいし、通過成膜方式のスパッタリング装置として構成されてもよい。
【００３６】
第１のスパッタ室６１、第２のスパッタ室６２及びバッファ室６３内には、例えば往路６４及び復路６５で構成される２経路の基板１０の搬送経路が用意され、基板１０を垂直にした状態、あるいは垂直から多少傾けた状態で支持する図示しない支持機構が設けられている。上記支持機構により支持された基板１０は、図示しない搬送ローラ、ラックアンドピニオン等の機構により搬送されるようになっている。
【００３７】
各室の間には、ゲートバルブ５４が設けられており、これらのゲートバルブ５４が個々に独立して開閉制御される。
【００３８】
バッファ室６３は、姿勢変換室７０と第２のスパッタ室６２との間に接続され、姿勢変換室７０及び第２のスパッタ室６２のそれぞれの圧力雰囲気の緩衝領域となるように機能する。例えば、姿勢変換室７０とバッファ室６３との間に設けられたゲートバルブ５４が開放されるときは、姿勢変換室７０内の圧力と実質的に同じ圧力になるように、バッファ室６３の真空度が制御される。また、バッファ室６３と第２のスパッタ室６２との間に設けられたゲートバルブ５４が開放されるときは、第２のスパッタ室６２内の圧力と実質的に同じ圧力になるように、バッファ室６３の真空度が制御される。
【００３９】
ＣＶＤ室５２では、クリーニングガス等の特殊ガスが用いられて室内がクリーニングされる場合がある。例えば、ＣＶＤ室５２が縦型の装置で構成される場合、上述した第２のスパッタ室６２に設けられているような、縦型の処理装置に特有の支持機構や搬送機構が、特殊ガスにより腐食する等の問題が懸念される。しかし、本実施の形態では、ＣＶＤ室５２は横型の装置で構成されるため、そのような問題を解決することができる。
【００４０】
一方、スパッタ装置が横型の装置として構成される場合において、例えばターゲットが基板の直上に配置される場合、ターゲットの周囲に付着したターゲット材料が基板上に落ちて基板１０が汚染されるおそれがある。逆に、ターゲットが基板の下に配置される場合、基板の周囲に配置された防着板に付着したターゲット材料が電極に落ちて電極が汚染されるおそれがある。これらの汚染によりスパッタ処理中に起こる異常放電が懸念される。しかしながら、第２のスパッタ室６２が縦型の処理室として構成されることにより、これらの問題を解決することができる。
【００４１】
次に、第１のスパッタ室６１の詳細について説明する。図３は、第１のスパッタ室６１を示す概略平面図である。
【００４２】
第１のスパッタ室６１は、上述したように、スパッタカソードＴｃを有している。スパッタカソードＴｃは、ターゲット８０と、バッキングプレート８２と、マグネット８３とを含む。第１のスパッタ室６１は、図示しないガス導入ラインに接続されており、上記ガス導入ラインを介して第１のスパッタ室６１内にアルゴン等のスパッタ用ガス及び酸素等の反応性ガスが導入される。
【００４３】
ターゲット８０は、成膜材料のインゴットあるいは焼結体で構成されている。本実施の形態では、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ組成を有する合金インゴットあるいは焼結体材料で形成されている。ターゲット８０はその被スパッタ面が、基板１０の被処理面と平行となるように取り付けられる。ターゲット８０は、基板１０よりも大きな面積を有する。ターゲット８０の被スパッタ面は基板１０と対向する領域（第２の領域）と対向しない領域（第１の領域）とを有する。ターゲット８０の被スパッタ面のうち、スパッタが進行する領域（後述）を被スパッタ領域８０ａとする。
【００４４】
バッキングプレート８２は、図示しない交流電源（高周波電源を含む。）あるいは直流電源と接続される電極として構成される。バッキングプレート８２は、内部に冷却水等の冷却媒体が循環する冷却機構を備えていてもよい。バッキングプレート８２は、ターゲット８０の背面（被スパッタ面と反対側の面）に取り付けられている。
【００４５】
マグネット８３は、永久磁石とヨークの組合せ体で構成されており、ターゲット８０の表面（被スパッタ面）の近傍に所定の磁場８４を形成する。マグネット８３は、バッキングプレート８２の背面側（ターゲット８０と反対側）に取り付けられ、図示しない駆動機構により、ターゲット８０の被スパッタ面に平行（同時に基板１０の被処理面と平行）な一方向に移動可能に形成されている。
【００４６】
以上のように構成されるスパッタカソードＴｃは、上記電源、バッキングプレート８２、マグネット８３、上記ガス導入ラインなどを含むプラズマ発生手段によって、第１のスパッタ室６１内にプラズマを発生させる。すなわち、バッキングプレート８２に所定の交流電源または直流電源が印加されると、ターゲット８０の被スパッタ面の近傍に、スパッタ用ガスのプラズマが形成される。そして、プラズマ中のイオンによりターゲット８０の被スパッタ面がスパッタされる（被スパッタ領域８０ａが形成される）。また、マグネット８３によりターゲット表面に形成された磁場によって高密度プラズマ（マグネトロン放電）が生成され、磁場分布に対応するプラズマの密度分布を得ることが可能となる。プラズマ密度が制御されることにより、被スパッタ面の全領域が均一にスパッタされず、被スパッタ領域８０ａとなる領域は限定される。被スパッタ領域８０ａは、マグネット８３の場所に依存し、マグネット８３の移動にともなって移動する。
【００４７】
図３に示すように、被スパッタ領域８０ａから生成されるスパッタ粒子は、被スパッタ領域８０ａから角度範囲Ｓにわたって出射する。角度範囲Ｓは、プラズマの形成条件などによって制御される。スパッタ粒子は、被スパッタ領域８０ａから垂直方向に飛び出す粒子と、ターゲット８０の表面から斜め方向に飛び出す粒子を含む。ターゲット８０から飛び出したスパッタ粒子は、基板１０の被処理面に堆積し、薄膜を形成する。
【００４８】
第１のスパッタ室６１には、基板１０が配置される。基板１０は、支持板９１とクランプ機構９２とを備えた支持部９３によって支持されており、成膜時は、復路６５上の所定位置に静止（固定）される。クランプ機構９２は、スパッタカソードＴｃと対向する支持板９１の支持領域に支持された基板１０の周縁部を保持する。
【００４９】
マグネット８３と基板１０の配置関係について説明する。
スパッタの開始時点において、マグネット８３は第１の位置に配置されている。第１の位置はマグネット８３がターゲット８０を介して基板１０と対向しない位置、すなわちターゲット８０の被スパッタ面のうち基板１０と対向しない領域の背面に相当する。後述するが、スパッタが進行すると、マグネット８３は駆動機構によって駆動され、基板１０と対向する位置である第２の位置に移動する。
【００５０】
以上のように構成された真空処理装置１００における基板１０の処理順序について説明する。図５は、その順序を示すフローチャートである。
【００５１】
搬送室５３、ＣＶＤ室５２、姿勢変換室７０、バッファ室６３、第１のスパッタ室６１及び第２のスパッタ室６２は、それぞれ所定の真空状態に維持されている。まず、ロードロック室５１に基板１０がロードされる（ステップ１０１）。その後、基板１０は、搬送室５３を介してＣＶＤ室５２に搬入され、ＣＶＤ処理により所定の膜、例えばゲート絶縁膜が基板１０上に形成される（ステップ１０２）。ＣＶＤ処理の後、搬送室５３を介して姿勢変換室７０に搬入され、基板１０の姿勢が水平姿勢から垂直姿勢に変換される（ステップ１０３）。
【００５２】
垂直姿勢となった基板１０は、バッファ室６３を介してスパッタ室に搬入され、往路６４を通って第１のスパッタ室６１の端部まで搬送される。その後、基板１０は復路６５を通り、第１のスパッタ室６１で停止され、以下のようにしてスパッタリング処理される。これにより、基板１０の表面に、例えばＩＧＺＯ膜が形成される（ステップ１０４）。
【００５３】
図３を参照して、基板１０は、支持機構によって第１のスパッタ室６１内を搬送され、スパッタカソードＴｃと対向する位置で停止される。第１のスパッタ室６１には、所定流量のスパッタガス（アルゴンガスと酸素ガス等）がそれぞれ導入される。上述したように、スパッタガスに電場と磁場が印加され、スパッタが開始される。
【００５４】
図４はスパッタの様子を示す図である。
スパッタは、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の順に進行する。図４（Ａ）に示すスパッタの開始段階では、マグネット８３は基板１０と対向しない第１の位置に配置されている。被スパッタ領域８０ａはターゲット８０の被スパッタ面のうち、マグネット８３の近傍に発生する。被スパッタ領域８０ａから出射されたスパッタ粒子は、ある程度の角度を持って拡散して基板１０の被処理面に到達し、堆積する。この段階で被処理面に到達するスパッタ粒子は、被スパッタ領域８０ａから、被スパッタ面に対して斜め方向に出射されたスパッタ粒子である。被スパッタ領域８０ａは基板１０と対向していないため、被スパッタ面に対して垂直方向に出射されたスパッタ粒子は被処理面に到達しない。
【００５５】
基板１０の被処理面のうち、被スパッタ領域８０ａに近い一部の領域に斜め方向に入射したスパッタ粒子による成膜がされると、マグネット８３が駆動機構により駆動され、図４（Ｂ）に示すように移動する。この移動によってマグネット８３は、基板１０と対向しない第１の位置から、基板１０と対向する第２の位置に移動する。なお、この移動時においても、スパッタは進行する（電場及び磁場が印加されている）。被スパッタ領域８０ａもマグネット８３とともに被スパッタ面上を移動し、基板１０と対向する位置をとる。これにより、被スパッタ領域８０ａから出射されたスパッタ粒子のうち被スパッタ面に対して斜め方向及び垂直方向に出射されたスパッタ粒子が基板１０の被処理面に到達する。斜め方向に出射されたスパッタ粒子の一部は、被処理面上の成膜がされていない（新規な）領域に到達する。一方、垂直方向に出射されたスパッタ粒子は、図４（Ａ）に示す前段階において既に成膜されている領域に到達する。
【００５６】
垂直方向に出射されたスパッタ粒子により所定の膜厚まで成膜されると、図４（Ｂ）に示すようにマグネット８３はさらに移動され、図４（Ｂ）に示す段階において斜め方向に出射されたスパッタ粒子により成膜された領域が垂直方向に出射されたスパッタ粒子によりさらに成膜される。以降、同様にしてマグネット８３が移動し、基板１０の被処理面の全領域にわたり成膜が進行する。マグネット８３の移動は連続的なものとしたが、段階的な（進行と一時停止を繰り返す）ものであってもよい。
【００５７】
以上のようにして、基板１０の被処理面は、最初に、被スパッタ領域８０ａから斜め方向に出射されたスパッタ粒子により成膜され、次に、垂直方向に出射されたスパッタ粒子により成膜される。斜め方向に出射されたスパッタ粒子は、垂直方向のもの比較して被処理面の単位面積に到達する数が少ない。それにより被処理面が受ける単位面積あたりの入射エネルギーも小さくなり、被処理面が受けるダメージも小さい。一方で、斜め方向のスパッタ粒子は粒子数少ないため成膜速度が遅いが、後続する垂直方向のスパッタ粒子により、全体の成膜速度をそれほど低下させずに成膜することが可能である。垂直方向のスパッタ粒子は、被処理面の、既に成膜されている領域にのみ到達するため、既成の膜が緩衝材となり、被処理面にダメージ及ぼさない。
【００５８】
本実施形態に係るスパッタプロセスにおいては、マグネット８３が移動することにより、基板１０の被処理面のいずれの領域においても上記プロセスにより成膜が進行し、被処理面の受けるダメージを小さくし、かつ成膜速度を高く維持することが可能である。
【００５９】
第１のスパッタ室６１においてＩＧＺＯ膜が成膜された基板１０は、支持板９１とともに第２のスパッタ室６２へ搬送される。第２のスパッタ室６２において、基板１０の表面に、例えばシリコン酸化膜からなるストッパ層が形成される（ステップ１０４）。
【００６０】
第２のスパッタ室６２における成膜処理は、第１のスパッタ室６１における成膜処理と同様に、基板１０を第２のスパッタ室６２で静止させて成膜する固定成膜方式が採用される。これに限られず、基板１０が第２のスパッタ室６２を通過する過程で成膜する通過成膜方式が採用されてもよい。
【００６１】
スパッタリング処理後、基板１０はバッファ室６３を介して姿勢変換室７０に搬入され、基板１０の姿勢が垂直姿勢から水平姿勢に変換される（ステップ１０５）。その後、基板１０は搬送室５３及びロードロック室５１を介して真空処理装置１００の外部へアンロードされる（ステップ１０６）。
【００６２】
以上のように、本実施の形態によれば、ひとつの真空処理装置１００の内部において、基板１０を大気に曝すことなくＣＶＤ成膜とスパッタ成膜を一貫して処理することができる。これにより、生産性の向上を図ることができる。また、大気中の水分やダストが基板１０に付着することを防止できるので、膜質の向上をも図ることが可能となる。
【００６３】
また、上述のように、入射エネルギーが低い状態で初期のＩＧＺＯ膜を成膜することによって、下地層であるゲート絶縁膜のダメージを低減できるので、高特性の電界効果型薄膜トランジスタを製造することができる。
【００６４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る真空処理装置について説明する。
以下の説明では、上述の実施形態の構成と同様な構成を有する部分に関しては説明を簡略化する。
図１２は、第２の実施形態に係る第１のスパッタ室２６１を示す模式的な平面図である。
【００６５】
第１の実施形態に係る真空処理装置１００とは異なり、本実施形態に係る真空処理装置は、マグネット２８３とともに移動するターゲット板２８１を有する。
【００６６】
真空処理装置の第１のスパッタ室２６１は、スパッタカソードＴｄを有する。スパッタカソードＴｄは、成膜対象物である基板２１０に対して移動可能に構成され、特に、ターゲット板２８１が基板２１０と対向しない位置をとることが可能に構成されている。
スパッタカソードＴｄは、ターゲット板２８１と、バッキングプレート２８２と、マグネット２８３とを含む。
【００６７】
本実施形態に係るスパッタカソードＴｄは、成膜対象物である基板２１０に対して移動可能に構成されている。
ターゲット板２８１は、基板２１０の被処理面と平行となるように取り付けられる。ターゲット板２８１は、スパッタカソードＴｄの移動により、基板２１０と対向し、あるいは対向しない位置をとる。そのため、ターゲット板２８１の大きさは、基板２１０の大きさに比べ小さいものとなる。ターゲット板２８１の被スパッタ面のうち、スパッタが進行する領域（後述）を被スパッタ領域２８０ａとする。
【００６８】
バッキングプレート２８２は、ターゲット板２８１の背面（被スパッタ面と反対側の面）に取り付けられる。
マグネット２８３は、バッキングプレート２８２の背面側（ターゲット２８０と反対側）に配置される。第１の実施形態に係るマグネット８３とは異なり、マグネット２８３は、ターゲット板２８１及びバッキングプレート２８２に対して移動しないため、これらに対して固定されていてもよい。なお、マグネット２８３はバッキングプレート２８２に固定されていなくてもよく、マグネット２８３をバッキングプレート２８２とは別の駆動源によって移動させるようにしてもよい。
【００６９】
スパッタカソードＴｄは、図示しない駆動機構によって、基板２１０に対して、ターゲット板２８１の被スパッタ面に平行な方向に移動する。スパッタカソードＴｄは、ターゲット板２８１が基板２１０と対向しない第１の位置と、ターゲット板２８１が基板２１０と対向する第２の位置をとる。
【００７０】
以上のように構成された真空処理装置によるスパッタについて説明する。
第１の実施形態に係るスパッタと同様に、印加された電場及び磁場によりスパッタガスがプラズマ化される。ターゲット板２８１上の被スパッタ領域２８０ａは、ターゲット板２８１上を移動せず、相対的に固定されている。なお、磁場強度等のスパッタ条件により、被スパッタ領域の大きさ、形状等は変更され得る。
【００７１】
スパッタの開始時点では、スパッタカソードＴｄは、そのターゲット板２８１が基板２１０と対向しない位置に存在する。そのため、ターゲット板２８１の被スパッタ領域２８０ａから出射されたスパッタ粒子のうち、被スパッタ面に対して斜め方向に出射されたもののみが基板２１０の被処理面に到達し、垂直方向に出射されたものは被処理面に到達しない。ターゲット板２８１がスパッタされながら、スパッタカソードＴｄは移動する。
【００７２】
これにより、被処理面のうち、斜め方向に入射したスパッタ粒子により成膜されていた領域は、垂直方向に入射するスパッタ粒子によりさらに成膜され、また、成膜されていなかった領域は、斜め方向に入射するスパッタ粒子により成膜される。スパッタカソードＴｄは連続的、あるいは断続的に移動し、基板２１０の被処理面の全領域がスパッタ粒子により成膜される。
【００７３】
以上のようにして、被処理面に及ぼすダメージが小さく、成膜速度が高く維持された成膜が達成される。
【００７４】
以下では、ターゲットの被スパッタ面に対して斜め方向に出射されたスパッタ粒子と、垂直方向に出射されたスパッタ粒子による成膜の、成膜速度及び下地層に与えるダメージの差について言及する。
【００７５】
図６は、本発明者らが行った実験を説明するスパッタリング装置の概略構成図である。このスパッタリング装置は、２つのスパッタカソードＴ１及びＴ２を備え、それぞれがターゲット１１と、バッキングプレート１２と、マグネット１３とを有する。各スパッタカソードＴ１及びＴ２のバッキングプレート１２は交流電源１４の各電極にそれぞれ接続されている。ターゲット１１には、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ組成のターゲット材を用いた。
【００７６】
これらスパッタカソードＴ１及びＴ２に対向して、表面にゲート絶縁膜としてシリコン酸化膜が形成された基板を配置した。スパッタカソードと基板との間の距離（ＴＳ距離）は２６０ｍｍとした。基板の中心は、スパッタカソードＴ１及びＴ２の中間地点（Ａ点）に合わせた。このＡ点から各ターゲット１１の中心（Ｂ点）までの距離は１００ｍｍである。減圧アルゴン雰囲気（流量２３０ｓｃｃｍ、分圧０．７４Ｐａ）に維持された真空槽内部に酸素ガスを所定流量導入し、各スパッタカソードＴ１及びＴ２間に交流電力（０．６ｋＷ）を印加することで形成されたプラズマ１５で各ターゲット１１をスパッタした。
【００７７】
図７は、Ａ点を原点とした基板上の各位置における膜厚の測定結果を示す。各点の膜厚は、Ａ点の膜厚を１として換算した相対比とした。基板温度は室温とした。Ｃ点は、Ａ点から２５０ｍｍ離れた位置であり、スパッタカソードＴ２のマグネット１３の外周側からの距離は８２．５ｍｍであった。図中「◇」は酸素導入量が１ｓｃｃｍ（分圧０．００４Ｐａ）のときの膜厚、「■」は酸素導入量が５ｓｃｃｍ（分圧０．０２Ｐａ）のときの膜厚、「△」は酸素導入量が２５ｓｃｃｍ（分圧０．０８Ｐａ）のときの膜厚、「●」は酸素導入量が５０ｓｃｃｍ（分圧０．１４Ｐａ）のときの膜厚をそれぞれ示す。
【００７８】
図７に示すように、２つのスパッタカソードＴ１及びＴ２から出射するスパッタ粒子が到達するＡ点の膜厚が最も大きく、Ａ点から離れるにしたがって膜厚は減少する。Ｃ点においては、スパッタカソードＴ２から斜め方向に出射するスパッタ粒子の堆積領域であるため、スパッタカソードＴ２から垂直方向に入射するスパッタ粒子の堆積領域（Ｂ点）に比べて膜厚が小さい。このＣ点におけるスパッタ粒子の入射角θは、図８に示すように７２．３９°であった。
【００７９】
図９は、Ａ点、Ｂ点及びＣ点において測定した、導入分圧と成膜レートとの関係を示す図である。成膜位置に関係なく、酸素分圧（酸素導入量）が上昇するほど成膜レートが低下することが確認された。
【００８０】
上記Ａ及びＣの各点において、酸素分圧を異ならせて成膜したＩＧＺＯ膜を活性層とする薄膜トランジスタをそれぞれ作製した。各トランジスタのサンプルを大気中、２００℃で１５分間加熱することで、活性層をアニールした。そして、各サンプルについてオン電流特性及びオフ電流特性を測定した。その結果を図１０に示す。図中縦軸はオン電流またはオフ電流を示し、横軸はＩＧＺＯ膜の成膜時の酸素分圧を示す。参照用として、ＩＧＺＯ膜をＲＦスパッタリング法により通過成膜方式で形成したサンプルのトランジスタ特性を併せて示す。図中「△」はＣ点におけるオフ電流、「▲」はＣ点におけるオン電流、「◇」はＡ点におけるオフ電流、「◆」はＡ点におけるオン電流、「○」は参照用サンプルのオフ電流、「●」は参照用サンプルのオン電流である。
【００８１】
図１０の結果から明らかなように、各サンプルともに酸素分圧が増加するにしたがってオン電流が低下する。これは、膜中の酸素濃度が高くなることで活性層の導電特性が低下するからであると考えられる。また、Ａ点及びＣ点の各サンプルを比較すると、Ａ点のサンプルはＣ点よりもオン電流が低い。これは、活性層（ＩＧＺＯ膜）の成膜時において、スパッタ粒子との衝突によって下地膜（ゲート絶縁膜）が受けるダメージが大きく、下地膜の所期の膜質を維持できなかったためであると考えられる。また、Ｃ点のサンプルは、参照用サンプルと同程度のオン電流特性が得られた。
【００８２】
一方、図１１は、活性層のアニール条件を大気中、４００℃、１５分間としたときの上記薄膜トランジスタのオン電流特性及びオフ電流特性を測定した実験結果である。このアニール条件では、各サンプルについてオン電流特性に大きさ違いは現れなかった。しかし、オフ電流特性に関しては、Ａ点のサンプルがＣ点及び参照用の各サンプルに比べて高いことが確認された。これは、活性層の成膜時において、スパッタ粒子との衝突によって下地膜が大きなダメージを受け、所期の絶縁特性が失われたためであると考えられる。
【００８３】
また、アニール温度を高温化することによって、酸素分圧の影響を受けずに高いオン電流特性が得られることが確認された。
【００８４】
以上の結果から明らかなように、薄膜トランジスタの活性層をスパッタ成膜するに際して、斜め方向から基板に入射するスパッタ粒子によって薄膜の初期層を形成することで、オン電流が高く、オフ電流が低いという優れたトランジスタ特性を得ることができる。また、所期のトランジスタ特性を有する、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系組成の活性層を安定して製造することが可能となる。
【００８５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論本発明はこれに限られず、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００８６】
上述した実施形態では、ＩＧＺＯ膜を活性層とする薄膜トランジスタの製造方法を例に挙げて説明したが、金属材料などの他の成膜材料をスパッタ成膜する場合にも、本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１０      基板
１１      ターゲット
１３      マグネット
６１      第１のスパッタ室
７１      保持機構
８０      ターゲット
８３      マグネット
９３      支持部
１００    真空処理装置
２１０    基板
２６１    第１のスパッタ室
２８０    ターゲット
２８３    マグネット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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