(57)【要約】      （修正有）【課題】ＩＧＺＯ膜等の酸化物半導体をチャンネル層としたＴＦＴに適用した場合に、ＴＦＴの特性や信頼性に優れたＩＧＺＯ膜の成膜方法及び前記ＩＧＺＯ膜の成膜に適した真空処理装置の提供。【解決手段】ＩｎとＧａとＺｎとを含む焼結体をターゲット４２ａとし、ターゲット４２ａを設置した真空処理室Ｖｃ４内に処理対象物Ｗを配置し、真空処理室Ｖｃ４を所定の圧力に真空排気し、放電用のガスと酸素ガスとを導入し、ターゲット４２ａに所定電力を投入してターゲット４２ａをスパッタリングし、反応性スパッタにより処理対象物Ｗの表面にＩＧＺＯ膜を成膜する成膜方法であり、ターゲットのスパッタリング開始に先立ち、真空処理室内の水分圧を１×１０−５Ｐａ〜１×１０−３Ｐａにする工程を含む成膜方法。真空ポンプ２１により、排気真空にした状態で、加熱手段２２にて処理対象物Ｗを加熱し、処理対象物Ｗに付着した水分子を脱離させる工程を含む成膜方法。【選択図】図１
2018111852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジウムとガリウムと亜鉛とを含む焼結体をターゲットとし、このターゲットを設置した真空処理室内に処理対象物を配置し、真空処理室が所定の圧力に真空排気されると、放電用のガスと酸素ガスとを導入し、ターゲットに所定電力を投入してターゲットをスパッタリングすることで、反応性スパッタにより処理対象物の表面にＩＧＺＯ膜を成膜する成膜方法において、
ターゲットのスパッタリング開始に先立ち、真空処理室内の水分圧を１×１０−５Ｐａ〜１×１０−３Ｐａの範囲にする工程を含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
第１の真空ポンプと加熱手段とを有し、第１の真空ポンプにより真空排気した状態で加熱手段により処理対象物を加熱し、当該処理対象物に付着した水分子を脱離させる真空加熱室と、
第２の真空ポンプを有し、真空加熱室から加熱済みの処理対象物が真空雰囲気中で搬送され、第２の真空ポンプにより真空排気した状態で処理対象物をストックするストック室と、
第３の真空ポンプを有し、ストック室から処理対象物が真空雰囲気中で搬送され、第３の真空ポンプにより真空排気した状態で処理対象物に対して所定の処理を施す真空処理室と、を備えることを特徴とする真空処理装置。
【請求項３】
前記真空加熱室内の水分圧を測定する第１の測定手段と、前記ストック室内の水分圧を測定する第２の測定手段とを有し、第１の測定手段で測定した第１測定値が所定値に達したとき、及び、第２の測定手段で測定した第２測定値が第１測定値より低い所定値に達すると、処理対象物の搬送を許容する判定手段を更に備えることを特徴とする請求項２記載の真空処理装置。
【請求項４】
前記ストック室内に、水分子を吸着する吸着手段が設けられることを特徴とする請求項２または請求項３記載の真空処理装置。
【請求項５】
前記真空処理室に、インジウムとガリウムと亜鉛とを含む焼結体のターゲットと、ターゲットに電力投入する電源と、放電用のガスと酸素ガスとを夫々導入するガス導入手段と、真空処理室内の水分圧を測定する第３の測定手段とを設け、真空処理室内の水分圧が１×１０−５Ｐａ〜１×１０−３Ｐａの範囲内の所定圧力に真空排気されると、放電用のガスと酸素ガスとの導入とターゲットへの電力投入とを行う制御手段を備えることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜方法及び真空処理装置に関し、より詳しくは、インジウムとガリウムと亜鉛とを含む焼結体をターゲットとし、このターゲットをスパッタリングして反応性スパッタにより処理対象物の表面にＩＧＺＯ膜を成膜することに適したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フラットパネルディスプレイにて表示素子を駆動する薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」という）のチャネル層として、インジウムガリウム亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）等の酸化物半導体が用いられるようになっている。例えば、酸化物半導体としてのＩＧＺＯ膜は、一般に、スパッタリング装置を用いて成膜される。この場合、インジウムとガリウムと亜鉛とを含む焼結体をターゲットとし、このターゲットを設置したスパッタリング装置の真空処理室内に処理対象物を配置し、真空処理室が所定の圧力に真空排気されると、放電用のガスと酸素ガスとを導入し、ターゲットに所定電力を投入してターゲットをスパッタリングすることで、反応性スパッタにより処理対象物の表面にＩＧＺＯ膜を成膜される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記スパッタリング装置にてＩＧＺＯ膜を成膜しようとする場合、ゲート電極等が既に形成されたガラス基板をキャリアで保持し、この状態で真空処理室内に搬送されて成膜されることになるが、本発明の発明者らの研究によれば、真空処理室内に残留する水分子や、基板及びキャリアに付着して真空処理室内に持ち込まれる水分子が、ＴＦＴの（初期）特性や信頼性に影響を与え得ることを知見するのに至った。具体的には、真空処理室内の水分圧が所定圧力より低いと、立ち上がり電圧（ＶＯＮ）がプラス側にシフトするという不具合が生じる。他方、真空処理室内の水分圧が所定圧力より高くなると、膜密度が低く、ＯＨ−やＯ−の弱結合に起因する欠損が多く存在するＩＧＺＯ膜となってしまい、電子移動度が低下したり、立ち上がり電圧（ＶＯＮ）がプラス側にシフトしてしまうといった不具合が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−６４１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上の知見を基になされたものであり、ＩＧＺＯ膜等の酸化物半導体をチャネル層としたＴＦＴに適用した場合に、ＴＦＴの特性や信頼性に優れたＩＧＺＯ膜の成膜方法、及び、このようなＩＧＺＯ膜の成膜に適した真空処理装置を提供することをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、インジウムとガリウムと亜鉛とを含む焼結体をターゲットとし、このターゲットを設置した真空処理室内に処理対象物を配置し、真空処理室が所定の圧力に真空排気されると、放電用のガスと酸素ガスとを導入し、ターゲットに所定電力を投入してターゲットをスパッタリングすることで、反応性スパッタにより処理対象物の表面にＩＧＺＯ膜を成膜する成膜方法において、ターゲットのスパッタリング開始に先立ち、真空処理室内の水分圧を１×１０−５Ｐａ〜１×１０−３Ｐａの範囲にする工程を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明の成膜方法によれば、ターゲットのスパッタリングによる成膜時の真空処理室内の水分圧を所定範囲にコントロールすることで、ＴＦＴの特性や信頼性に優れたＩＧＺＯ膜が得られることが確認された。この場合、水分圧が１×１０−５Ｐａより低くなると、立ち上がり電圧（ＶＯＮ）がプラス側にシフトするという不具合が生じる。他方、水分圧が１×１０−３Ｐａより高くなると、膜密度が低く、ＯＨ−やＯ−の弱結合に起因する欠損が多く存在するＩＧＺＯ膜となってしまい、電子移動度が低下したり、立ち上がり電圧（ＶＯＮ）がプラス側にシフトしてしまうといった不具合が生じる。
【０００８】
ところで、成膜やエッチング等の所定の処理を施す真空処理装置において、真空処理室内の水分圧を所定の範囲にコントロールする場合、処理に先立って、真空処理室内を加熱しながら真空排気することで、真空処理室内に残留する水分子や真空処理室内に持ち込まれる水分子を排気することが考えられるが、これでは、コントロールしようとする真空処理室内の水分圧によっては、真空排気に長時間を要し、可及的速やかに処理を開始できず、生産性が悪いという問題がある。この場合、真空処理室に真空加熱室を連設し、真空加熱室内において、処理対象物を加熱し、当該処理対象物に付着した水分子を予脱離させることが従来から行われている。このような手法でも、真空加熱室で処理対象物から水分子を十分に脱離させておかないと、真空処理室内に水分子が持ち込まれることになり、結局、コントロールしようとする真空処理室内の水分圧によっては、真空排気に長時間を要する。
【０００９】
そこで、本発明の真空処理装置は、第１の真空ポンプと加熱手段とを有し、第１の真空ポンプにより真空排気した状態で加熱手段により処理対象物を加熱し、当該処理対象物に付着した水分子を脱離させる真空加熱室と、第２の真空ポンプを有し、真空加熱室から加熱済みの処理対象物が真空雰囲気中で搬送され、第２の真空ポンプにより真空排気した状態で処理対象物をストックするストック室と、第３の真空ポンプを有し、ストック室から処理対象物が真空雰囲気中で搬送され、第３の真空ポンプにより真空排気した状態で処理対象物に対して所定の処理を施す真空処理室と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の真空処理装置によれば、真空加熱室と真空処理室との間の処理対象物が搬送される経路にストック室を設けて、真空加熱室で水分子を予脱離させた処理対象物を真空雰囲気中でストックして水分子を更に真空排気する構成を採用したため、真空加熱室で処理対象物から水分子が十分に脱離するまで待たずに、当該処理対象物を搬送することができると共に、ストック室で水分子を更に脱離させた状態の処理対象物を真空処理室に搬送できる。しかも、真空加熱室、ストック室及び真空処理室とで並列的に処理を行うことができ、結果として、コントロールしようとする真空処理室内の水分圧までの真空排気の時間を短くできて、可及的速やかに所定の処理を開始でき、生産性を向上させることができる。
【００１１】
なお、本発明において、「処理対象物」といった場合、成膜やエッチング等の所定の処理が施されるガラス基板やシリコンウエハ等だけでなく、例えば、ガラス基板がキャリアに装着されて搬送されるような場合、キャリアも含む概念である。また、真空処理装置としては、真空加熱室、ストック室及び真空処理室を一方向に沿ってゲートバルブを介して連設したものでだけなく（所謂インライン式の真空処理装置）、所謂クラスターツール式のものであってもよい。また、真空加熱室は、処理対象物を出し入れするための所謂ロードロック室を兼用するようにしてもよい。
【００１２】
また、本発明においては、前記真空加熱室内の水分圧を測定する第１の測定手段と、前記ストック室内の水分圧を測定する第２の測定手段とを有し、第１の測定手段で測定した第１測定値が所定値に達したとき、及び、第２の測定手段で測定した第２測定値が第１測定値より低い所定値に達すると、処理対象物の搬送を許容する判定手段を更に備えることが好ましい。これによれば、水分子を効率よく脱離させた状態の処理対象物を真空処理室に搬送でき、その結果、生産性を更に向上させることができる。更に、本発明においては、生産性をより一層向上させるために、前記ストック室内に、水分子を吸着する吸着手段が設けられることが好ましい。
【００１３】
なお、上記真空処理装置をＩＧＺＯ膜の成膜に適用する場合、前記真空処理室に、インジウムとガリウムと亜鉛とを含む焼結体のターゲットと、ターゲットに電力投入する電源と、放電用のガスと酸素ガスとを夫々導入するガス導入手段と、真空処理室内の水分圧を測定する第３の測定手段とを設け、真空処理室内の水分圧が１×１０−５Ｐａ〜１×１０−３Ｐａの範囲内の所定値に達すると、放電用のガスと酸素ガスとの導入とターゲットへの電力投入とを行う制御手段を更に備えておけばよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態の真空処理装置を説明する模式図。
【図２】本発明の実施形態の成膜方法により成膜されるＩＧＺＯ膜を有するＴＦＴの構造を示す模式図。
【図３】本発明の効果を確認する実験での評価方法を説明する図。
【図４】本発明の効果を確認する実験結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、処理対象物をガラス基板Ｗとし、ガラス基板Ｗの一方の面にＩＧＺＯ膜を成膜する場合を例に、本発明のＩＧＺＯ膜の成膜方法及びＩＧＺＯ膜の成膜に適した真空処理装置の実施形態を説明する。以下においては、ガラス基板Ｗが鉛直方向に起立させた姿勢で搬送されるものとし、上、下、右、左といった方向を示す用語は図１を基準とする。
【００１６】
図１を参照して、ＶＭは、本実施形態の真空処理装置である。真空処理装置ＶＭは、一方向に沿ってゲートバルブＧｖを介して互いに連設された第１〜第４の真空チャンバＶｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃ３，Ｖｃ４を有し、基板搬送手段ＴＰによってガラス基板Ｗを第１〜第４の真空チャンバＶｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃ３，Ｖｃ４内の所定位置に搬送できるようになっている。基板搬送手段ＴＰは、ガラス基板Ｗを鉛直方向に起立させた姿勢で保持するキャリアＴｃと、真空処理装置ＶＭ内でキャリアＴｃを水平方向に搬送するキャリア搬送手段Ｔｔとを備える。なお、基板搬送手段ＴＰとしては、複数本のローラを備える公知のものが利用できるため、これ以上の詳細な説明は省省略する。
【００１７】
上流側（図１中、最左側）の第１の真空チャンバＶｃ１は、所謂ロードロックチャンバとしての役割を果たすものであり、その内部を真空排気する真空ポンプ１１と、その内部を大気開放するベントバルブ１２とを備える。この場合、真空ポンプ１１は、大気圧から所定圧力（４０Ｐａ）までの圧力範囲で速やかに第１の真空チャンバＶｃ１内を真空排気できるものから選定され、例えば、ロータリーポンプ等が用いられる。また、第１の真空チャンバＶｃ１の側壁には、図示省略の開閉扉が設けられ、大気圧状態の第１の真空チャンバＶｃ１にて、処理前のガラス基板ＷのキャリアＴｃへの取り付けや処理済みのガラス基板ＷのキャリアＴｃからの取り外しができるようになっている。なお、処理済みのガラス基板Ｗを取り出すために、第４の真空チャンバＶｃ４の下流側に、他のロードロックチャンバを連設してもよい。
【００１８】
第１の真空チャンバＶｃ１に隣接する第２の真空チャンバＶｃ２は、本実施形態の真空加熱室としての役割を果たすものであり、その内部を所定圧力（１×１０−３Ｐａ）まで真空排気できる真空ポンプ２１と、キャリアＴｃで保持されたガラス基板Ｗを加熱する加熱手段２２とを備える。この場合、真空ポンプ２１は、キャリアＴｃやガラス基板Ｗから脱離する水分子を含む気体を効率よく排気できるものから選定され、例えば、バックポンプを備えるターボ分子ポンプ等が用いられる。加熱手段２２としては、キャリアＴｃやガラス基板Ｗを所定温度（例えば、１００〜１２０℃の範囲の温度）に加熱して水分子を効率よく脱離させることができるものであれば、特に制限はなく、例えばシースヒータが用いられる。また、第２の真空チャンバＶｃ２には、第１の測定手段としての質量分析管２３が設けられ、その内部の水分圧を測定できるようにしている。この場合、質量分析管２３で測定した水分圧（第１測定値）が所定値（例えば１×１０−２Ｐａ）より低くなると、第３の真空チャンバＶｃ３へのガラス基板Ｗの搬送を許容するようにできる。
【００１９】
第２の真空チャンバＶｃ２に隣接する第３の真空チャンバＶｃ３は、本実施形態のストック室としての役割を果たすものであり、その内部を所定圧力（１×１０−４Ｐａ）まで真空排気できる真空ポンプ３１を備える。この場合、真空ポンプ３１は、特に、水分子を効率よく排気できるものから選定され、例えば、クライオポンプ等が用いられる。また、第３の真空チャンバＶｃ３内には、キャリアＴｃで支持されたガラス基板Ｗに対向させて吸着手段としてのクライオパネル３２が設けられ、クライオパネル３２のパネル面で水分子を積極的に吸着させるようにしている。第３の真空チャンバＶｃ３にもまた、第２の測定手段としての質量分析管３３が設けられ、その内部の水分圧を測定できるようにしている。この場合、質量分析管３３で測定した水分圧（第２測定値）が上記第１測定値より低い所定値（例えば５×１０−３Ｐａ）よりも低くなると、第４の真空チャンバＶｃ４へのガラス基板Ｗの搬送を許容するようにできる。
【００２０】
第３の真空チャンバＶｃ３に隣接する第４の真空チャンバＶｃ４は、本実施形態の真空処理室としての役割を果たすものであり、本実施形態の成膜方法を実施してガラス基板Ｗの一方の面にＩＧＺＯ膜を成膜できるようになっている。第４の真空チャンバＶｃは、その内部を所定圧力（１×１０−５Ｐａ）まで真空排気できるターボ分子ポンプ、ドライポンプ等の真空ポンプ４１を備える。第４の真空チャンバＶｃ４の側壁面には、キャリアＴｃで保持されたガラス基板Ｗに対向させてスパッタリングカソード４２が設けられている。スパッタリングカソード４２は、特に図示して説明しないが、インジウムとガリウムと亜鉛とを含む焼結体のターゲット４２ａと、磁石ユニット４２ｂとで構成される。ターゲット４２ａは、ガラス基板Ｗより大きな輪郭を持つ略直方体形状のものであり、スパッタリングによる成膜中、当該ターゲット４２ａを冷却する銅製のバッキングプレート（図示せず）に接合された状態で設置されている。なお、ガラス基板Ｗの成膜面の面積によっては、複数枚のターゲット４２ａを同一平面内に並設して構成することもできる。ターゲット４２ａにはまた、スパッタ電源Ｅからの出力が接続され、所定電力が投入できるようになっている。他方、磁石ユニット４２ｂは、支持板４２１（ヨーク）の一方の面に設けた中央磁石４２２と、この中央磁石４２２の周囲を囲うように支持板４２１の外周に沿って環状に配置した周辺磁石４２３とで構成され、ターゲット４２ａとガラス基板Ｗとの間の空間にトンネル状の漏洩磁場（図示せず）が形成されるようにしている。この場合、例えばターゲット４２ａの利用効率を高めるために、磁石ユニット４２ｂに駆動手段（図示せず）を連結し、スパッタリングによる成膜中、上下方向または左右方向の少なくとも一方向に所定のストロークで往復動させるようにしている。
【００２１】
また、第４の真空チャンバＶｃ４の側壁にはガス供給口が開設され、ガス供給口にはガス管４３ａ，４３ｂが夫々接続されている。ガス管４３ａ，４３ｂは、マスフローコントローラ４４ａ，４４ｂを介して、図示省略のアルゴン等の希ガスからなる放電用のガスのガス源と、酸素ガスやオゾン等の酸素含有の反応ガスのガス源とに夫々連通し、第４の真空チャンバＶｃ４内に、流量制御された希ガスと反応ガスとを導入できるようにしている。これらガス管４３ａ，４３ｂ及びマスフローコントローラ４４ａ，４４ｂが特許請求の範囲のガス導入手段を構成する。更に、第４の真空チャンバＶｃ４にもまた、第３の測定手段としての質量分析管４５が設けられ、その内部の水分圧を測定できるようにしている。この場合、質量分析管４５で測定した水分圧が所定の範囲（１×１０−５Ｐａ〜１×１０−３Ｐａ）になると、ガラス基板Ｗへの成膜が開始されるようになっている。なお、例えば、第４の真空チャンバＶｃ４内が１×１０−５Ｐａ付近の圧力まで真空排気されているような場合、第４の真空チャンバＶｃ４内の圧力は水分圧と同等とみなすことができる。このような圧力範囲で成膜を行う場合には、質量分析管４５を省略して、イオンゲージ等の真空計を第３の測定手段として用いることもできる。
【００２２】
また、真空処理装置ＶＭは、メモリ、マイクロコンピュータやシーケンサ等を備えた公知の制御ユニットＣｒを有し、例えば、質量分析管２３，３３，４５での測定値の出力を受けたり、キャリア搬送手段Ｔｔ、マスフローコントローラ４４ａ，４４ｂ、電源Ｅ及び各真空ポンプ１１，２１，３１，４１の稼働を統括制御するようになっている。本実施形態では、上記制御ユニットＣｒが、質量分析管２３で測定した第１測定値が所定値に達したとき、及び、質量分析官３３で測定した第２測定値が第１測定値より低い所定値に達すると、ガラス基板Ｗの搬送を許容する判定手段の役割を兼用し、また、第４の真空処理室Ｖｃ４内の水分圧が１×１０−５Ｐａ〜１×１０−３Ｐａの範囲内の所定圧力に真空排気されると、希ガス及び反応ガスと導入とターゲット４２ａへの電力投入とを行う制御手段としての役割も兼用する。以下、上記真空処理装置ＶＭによりガラス基板Ｗ片面に反応性スパッタリングによりＩＧＺＯ膜を成膜する場合を例に、本発明の実施形態の成膜方法を説明する。
【００２３】
先ず、大気状態の第１の真空チャンバＶｃ１にて、処理前のガラス基板ＷをキャリアＴｃにセットする。キャリアＴｃにガラス基板Ｗがセットされると、真空ポンプ１１を稼働して第１の真空チャンバＶｃ１内を真空排気する。なお、第１の真空チャンバＶｃ１が面するクリーンルームは、通常その温度は室温（例えば２４℃）、湿度は４０％ＲＨに制御されており、このクリーンルームに曝されるキャリアＴｃやガラス基板Ｗには水分子が吸着する。また、第２〜第４の各真空チャンバＶｃ２〜Ｖｃ４内は、真空ポンプ２１，３１，４１を稼働して真空排気されている。
【００２４】
そして、第１の真空チャンバＶｃ１内の圧力が所定値（例えば４０Ｐａ）に達すると、ゲートバルブＧｖを開けてキャリアＴｃを真空排気した状態の第２の真空チャンバＶｃ２に搬送する。第２の真空チャンバＶｃ２たる真空加熱室にて、加熱手段２２によりキャリアＴｃやガラス基板Ｗを所定温度（例えば、１００〜１２０℃の範囲の温度）に加熱して水分子を脱離させ、脱離させた水分子を真空ポンプ２１により排気する。このとき、第２の真空チャンバＶｃ２内の水分圧を質量分析管２３で測定し、測定した水分圧（第１測定値）が所定値（例えば１×１０−２Ｐａ）より低くなると、ゲートバルブＧｖを開けてキャリアＴｃを真空排気した状態の第３の真空チャンバＶｃ３に搬送する。
【００２５】
次に、第３の真空チャンバＶｃ３たるストック室にて、真空加熱室Ｖｃ２で水分子を予脱離させたキャリアＴｃ及びガラス基板Ｗを真空雰囲気中でストックすることで、水分子を更に真空排気する。このとき、吸着手段たるクライオパネル３２のパネル面で水分子を積極的に吸着させることが好ましい。そして、第３の真空チャンバＶｃ３内の水分圧を質量分析管３３で測定し、測定した水分圧（第２測定値）が所定値（例えば５×１０−３Ｐａ）より低くなると、ゲートバルブＧｖを開けてキャリアＴｃを真空排気した状態の第４の真空チャンバＶｃ４に搬送し、ターゲット４２ａに対向させてガラス基板Ｗを配置する。
【００２６】
次に、第４の真空チャンバＶｃ４たる真空処理室にて、その内部の水分圧を質量分析管４５で測定し、測定した水分圧が１×１０−５Ｐａ〜１×１０−３Ｐａの範囲になると、ガラス基板Ｗへの成膜を開始する。即ち、マスフローコントローラ４４ａ，４４ｂを制御して希ガス及び反応ガスを所定の流量で夫々導入し（このとき、真空処理室Ｖｃ４内の圧力が０．１〜１．０Ｐａの範囲となり、酸素分圧は０〜０．０５Ｐａの範囲となる）、これと併せて、スパッタ電源Ｅからターゲット４２ａに所定電力（例えば、パワー密度が２〜５Ｗ／ｃｍ２）を投入して真空処理室Ｖｃ４内にプラズマを形成する。これにより、ターゲット４２ａのスパッタ面がスパッタされ、飛散したインジウム、ガリウム及び亜鉛の原子と酸素との反応生成物がガラス基板Ｗ表面に付着、堆積してＩＧＺＯ膜が成膜される。
【００２７】
本実施形態によれば、ＩＧＺＯ膜の成膜時の真空処理室Ｖｃ４内の水分圧を１×１０−５Ｐａ〜１×１０−３Ｐａの範囲にコントロールすることで、ＴＦＴの特性や信頼性に優れたＩＧＺＯ膜を得ることができる。水分圧が１×１０−５Ｐａより低くなると、立ち上がり電圧（ＶＯＮ）がプラス側にシフトするという不具合が生じる。他方、水分圧が１×１０−３Ｐａより高くなると、膜密度が低く、ＯＨ−やＯ−の弱結合に起因する欠損が多く存在するＩＧＺＯ膜となってしまい、電子移動度が低下したり、立ち上がり電圧（ＶＯＮ）がプラス側にシフトしてしまうといった不具合が生じる。
【００２８】
さらに、本実施形態によれば、真空加熱室Ｖｃ２と真空処理室Ｖｃ４との間のガラス基板Ｗ及びキャリアＴｃが搬送される経路にストック室Ｖｃ３を設け、このストック室Ｖｃ３にて、真空加熱室Ｖｃ２で水分子を予脱離させたガラス基板Ｗ及びキャリアＴｃを真空雰囲気中でストックして水分子を更に真空排気する構成を採用することで、真空加熱室Ｖｃ２でガラス基板Ｗ及びキャリアＴｃから水分子を十分に脱離するまで待たずに、当該ガラス基板Ｗ及びキャリアＴｃを搬送することができると共に、ストック室Ｖｃ３で水分子を更に脱離させた状態のガラス基板Ｗ及びキャリアＴｃを真空処理室Ｖｃ４に搬送することができる。しかも、真空加熱室Ｖｃ２、ストック室Ｖｃ３及び真空処理室Ｖｃ４とで並列的に処理を行うことができ、結果として、コントロールしようとする真空処理室Ｖｃ４内の水分圧までの真空排気の時間を短くできて、可及的速やかに成膜処理を開始でき、生産性を向上させることができる。
【００２９】
次に、上記効果を確認するために、次の実験を行った。本実験では、先ず、図２に示すＥＳ型ＴＦＴのように、上記真空処理装置ＶＭを用いて成膜されるＩＧＺＯ膜をチャネル層（活性層）５３として有するＴＦＴを製造した。即ち、公知の方法により、ガラス基板５０の一方の面にゲート電極５１としてのクロム膜を形成した後、このゲート電極５１上にゲート絶縁膜５２としての酸化アルミニウム膜を形成したものを処理対象物Ｗとし、この処理対象物Ｗを第１の真空チャンバＶｃ１にてキャリアＴｃにセットした。このとき、第１の真空チャンバＶｃ１が面するクリーンルームの温度は２４℃、湿度は４０％ＲＨに制御されており、このクリーンルームに曝された処理対象物Ｗ及びキャリアＴｃに水分子が吸着した。そして、第１の真空チャンバＶｃ１内を真空排気して４０Ｐａに達すると、キャリアＴｃを真空加熱室Ｖｃ２に搬送し、加熱手段２２によりキャリアＴｃや処理対象物Ｗを１００℃に加熱して水分子を予脱離させた。そして、質量分析管２３による第１測定値が１×１０−２Ｐａより低くなると、キャリアＴｃをストック室Ｖｃ３内のクライオパネル３２と対向する位置に搬送した。質量分析管３３による第２測定値が５×１０−３Ｐａより低くなると、キャリアＴｃを真空処理室Ｖｃ４内のターゲット４２ａと対向する位置に搬送した。質量分析管４５により測定した水分圧が１×１０−３Ｐａの範囲になると、ＩＧＺＯ膜の成膜を開始した。成膜条件は、真空処理室内圧力は０．６７Ｐａ、ターゲットへの投入電力（パワー密度）：５Ｗ／ｃｍ２とした。ＩＧＺＯ膜が成膜された処理対象物ＷをキャリアＴｃから取り外し、ＩＧＺＯ膜をパターニングしてチャネル層５３とした。次に、Ｅｓ層（エッチングストッパー層）５４を形成し、ソース電極５５ｓ及びドレイン電極５５ｄを更に形成した後、パッシベーション膜（保護膜）５６を形成することで、図２に示すＴＦＴを製造した。また、真空処理室Ｖｃ４の水分圧が８×１０−６Ｐａ、２×１０−５Ｐａ、１×１０−４Ｐａ、５×１０−３Ｐａ、１×１０−２ＰａのときにＩＧＺＯ膜の成膜を開始し、当該ＩＧＺＯ膜を有するＴＦＴを夫々製造した。
【００３０】
このようにして得られたＴＦＴの特性評価を、立ち上がり電圧Ｖｏｎに基づき行った。図３を参照して、立ち上がり電圧Ｖｏｎは、ドレイン電圧Ｖｄを５Ｖとし、ゲート電圧Ｖｇを−１５Ｖ〜２０Ｖの範囲で変化させたときのドレイン電流Ｉｄ（Ａ）を測定し、ドレイン電流Ｉｄが１×１０−９Ａとなるときのゲート電圧Ｖｇである。立ち上がり電圧Ｖｏｎが０Ｖ〜１Ｖの範囲である場合に、特性や信頼性に優れたＴＦＴであると評価した。真空処理室Ｖｃ４の水分圧とＴＦＴの立ち上がり電圧Ｖｏｎとの関係を図４に示す。これによれば、ＩＧＺＯ膜成膜時の水分圧を１×１０−５Ｐａ〜１×１０−３Ｐａの範囲にすることで、ＴＦＴの立ち上がり電圧Ｖｏｎを０Ｖ〜１Ｖの範囲にすることができ、特性や信頼性に優れたＴＦＴが得られることが判った。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記に限定されるものではない。上記実施形態では、質量分析管２３，３３の測定値に基づき搬送を許容し、質量分析管４５の測定値に基づき処理を開始する場合を例に説明したが、必ずしも質量分析管２３，３３，４５を設ける必要はない。ここで、第１の真空チャンバＶｃ１が面するクリーンルームの雰囲気（温度、湿度）は略一定に制御されているため、処理対象物（ガラス基板ＷやキャリアＴｃ）が第１の真空チャンバＶｃ１に投入される前にクリーンルームに曝される時間を略一定（例えば１時間）に制御すれば、各処理対象物に吸着する水分量を同等とみなすことができる。このため、例えば、真空処理室Ｖｃ４に処理対象物が搬送されてから所定時間を経過した時点で、真空処理室Ｖｃ４内の水分圧が１×１０−５Ｐａ〜１×１０−３Ｐａの範囲であるとみなして所定処理を開始することができる。但し、処理対象物がクリーンルームに曝される時間が短すぎると、処理対象物に付着する水分量が少なくなりすぎて、結果として真空処理室Ｖｃ４内の水分圧が１×１０−５Ｐａより低くなり、ＴＦＴの立ち上がり電圧Ｖｏｎが１Ｖよりも大きくなる場合がある。このため、処理対象物をクリーンルームに曝す時間は、処理対象物に少なくとも所定量の水分が付着するように設定することが好ましい。また、クリーンルームに曝す時間が短い場合には、加熱手段２２を用いる加熱の前工程として、クリーンルームと同等の雰囲気中に処理対象物を所定時間曝す工程を行うようにしてもよく、これによれば、処理対象物に吸着して真空加熱室Ｖｃ２に持ち込まれる水分量を管理することができ、有利である。
【００３２】
上記実施形態では、反応性スパッタによりＩＧＺＯ膜を成膜するスパッタリング装置を例に説明したが、反応性スパッタ以外の方法で成膜する成膜装置やエッチング装置に対しても本発明を適用することができる。
【００３３】
上記実施形態では、ガラス基板Ｗを鉛直方向に起立させた状態で搬送する場合を例に説明したが、ガラス基板Ｗを水平に保持させた状態で反応する場合にも本発明を適用することができる。
【００３４】
上記実施形態では、制御ユニットＣｒが判定手段と制御手段とを兼用する場合を例に説明したが、別判定手段と制御手段とを別個の制御ユニットで構成してもよい。
【００３５】
また、上記実験では、チャネル層としてのＩＧＺＯ膜を有するＴＦＴとしてＥＳ型のＴＦＴを例に説明したが、ＩＧＺＯ膜成膜時の水分圧をコントロールすることで、ＴＦＴの立ち上がり電圧Ｖｏｎを０Ｖ〜１Ｖの範囲にすれば、ＴＦＴの構造や製法に関係無く、特性や信頼性に優れたＴＦＴを得ることができる。
【符号の説明】
【００３６】
Ｃｒ…制御ユニット（判定手段、制御手段）、Ｅ…スパッタ電源（電源）、Ｖｃ２…第２の真空チャンバ（真空加熱室）、Ｖｃ３…第３の真空チャンバ（ストック室）、Ｖｃ４…第４の真空チャンバ（真空処理室）、ＶＭ…真空処理装置、Ｗ…ガラス基板（処理対象物）、２１…第１の真空ポンプ、２２…加熱手段、２３…質量分析管（第１の測定手段）、３１…第２の真空ポンプ、３２…クライオパネル（吸着手段）、３３…質量分析管（第２の測定手段）、４１…第３の真空ポンプ、４２ａ…ターゲット、４３ａ，４３ｂ…ガス管（ガス導入手段）、４４ａ，４４ｂ…マスフローコントローラ（ガス導入手段）、４５…質量分析管（第３の測定手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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