(57)【要約】      （修正有）【課題】基板上に膜を効率的に形成可能な成膜方法を提供する。【解決手段】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、成膜室内に配置された基板１２上に膜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、を備える成膜方法。【選択図】図５
2015209580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１１９７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【発明の効果】
【００１５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態に係る成膜装置の模式図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面構成の模式図である。
【図３】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。
【図４】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】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６】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。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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）。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【符号の説明】
【００６９】
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。
【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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