(57)【要約】【課題】化合物膜と化合物膜以外の他の部材との境界にて化合物膜の特性がばらつくことを抑える反応性スパッタ装置を提供する。【解決手段】カソードユニット２２は、走査部２７が走査を開始する開始位置にて、走査方向におけるターゲット２３の第１端部２３ｅ１と形成領域の第１端部との間に配置される第１遮蔽板２８ａを備える。ターゲット２３の第１端部２３ｅ１は、走査部２７が開始位置にあるとき、走査方向にて形成領域の第１端部に近いターゲット２３の端部である。第１遮蔽板２８ａは、第１エロージョン領域Ｅ１からターゲット２３が向かう方向に放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、形成領域への入射角度θ１が３０°以下であるスパッタ粒子ＳＰを形成領域に到達させない。【選択図】図３
2015178682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜対象物に形成すべき化合物膜の形成領域に向けてスパッタ粒子を放出するカソード装置を備え、
前記形成領域と対向する空間が対向領域であり、
前記カソード装置は、
エロージョン領域を前記対向領域で走査する走査部と、
前記エロージョン領域が形成され、走査方向における長さが前記対向領域よりも短いターゲットと、を備え、
前記エロージョン領域は、
前記ターゲットに形成される２つのエロージョン領域のうちの１つであり、
前記２つのエロージョン領域は、
前記走査部が走査を開始する開始位置にて、第１エロージョン領域と第２エロージョン領域とを含み、
前記第１エロージョン領域は、前記走査部が前記開始位置にあるとき、前記走査方向における前記形成領域の２つの端部のうち前記スパッタ粒子が先に到達する第１端部に近い領域であり、前記第２エロージョン領域は、前記形成領域の前記第１端部から遠い領域であり、
前記カソード装置は、
前記開始位置にて、前記走査方向における前記ターゲットの第１端部と前記形成領域の前記第１端部との間に配置される遮蔽部を備え、前記ターゲットの第１端部は、前記走査部が前記開始位置にあるとき、前記走査方向にて前記形成領域の前記第１端部に近い前記ターゲットの端部であり、
前記遮蔽部は、
前記第１エロージョン領域から前記ターゲットが向かう方向に放出される前記スパッタ粒子のうち、前記形成領域への入射角度が３０°以下であるスパッタ粒子を前記形成領域に到達させない
反応性スパッタ装置。
【請求項２】
前記遮蔽部は、
２つの遮蔽部のうちの１つである第１遮蔽部であり、
前記開始位置にて、前記走査方向において前記形成領域から遠い前記ターゲットの端部である第２端部よりも前記形成領域から離れた位置に配置される遮蔽部が、第２遮蔽部であり、
前記第２遮蔽部は、
前記第２エロージョン領域から前記ターゲットが向かう方向とは反対側に向けて放出されるスパッタ粒子のうち、前記形成領域への入射角度が３０°以下であるスパッタ粒子を前記形成領域に到達させない
請求項１に記載の反応性スパッタ装置。
【請求項３】
前記ターゲットは、
前記走査方向に沿って並ぶ２つのターゲットのうちの１つであり、
前記２つのターゲットは、
前記開始位置にて前記形成領域に近い第１ターゲットと、前記第１ターゲットよりも前記形成領域から遠い第２ターゲットと、を含み、
前記第２遮蔽部は、
前記第１ターゲットの前記第１エロージョン領域から前記ターゲットが向かう方向とは反対の方向に放出される前記スパッタ粒子のうち、前記形成領域への入射角度が９°以下であるスパッタ粒子を前記形成領域に到達させない
請求項２に記載の反応性スパッタ装置。
【請求項４】
前記カソード装置は、
前記ターゲットに対して前記形成領域とは反対側に配置され、前記ターゲットに前記エロージョン領域を形成する磁気回路と、
前記走査方向にて前記磁気回路を前記ターゲットの前記第１端部と第２端部との間で走査する磁気回路走査部と、を備え、
前記磁気回路走査部は、
前記開始位置にて、前記磁気回路を前記ターゲットの前記第１端部と前記走査方向にて重なる位置に配置する
請求項１から３のいずれか一項に記載の反応性スパッタ装置。
【請求項５】
前記走査部が、
前記ターゲットに前記対向領域を１回通過させるとき、
前記磁気回路走査部が、
前記磁気回路を前記ターゲットの前記第１端部から前記第２端部に向けて１回走査する
請求項４に記載の反応性スパッタ装置。
【請求項６】
前記カソード装置は、
前記走査方向にて前記２つのターゲットの間に配置される第３遮蔽部を備える
請求項３に記載の反応性スパッタ装置。
【請求項７】
前記カソード装置は、
２つのカソード装置のうちの１つであり、
前記２つのカソード装置では、各カソード装置の有する前記ターゲットの形成材料における主たる成分が相互に異なり、
前記２つのカソード装置のうちの一方のカソード装置を走査部が走査するとき、他方のカソード装置を走査部が走査しない
請求項１から６のいずれか一項に記載の反応性スパッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の技術は、大型基板に化合物膜を形成する反応性スパッタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイは、表示素子を駆動する複数の薄膜トランジスタを備えている。薄膜トランジスタはチャネル層を有し、チャネル層の形成材料は、例えば、インジウムガリウム亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）等の酸化物半導体である。近年では、チャネル層の形成対象である基板が大型化し、大型の基板に成膜するスパッタ装置として、例えば、特許文献１に記載のように、複数のターゲットが１つの方向に沿って並べられたスパッタ装置が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−４１１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のスパッタ装置にて基板と向かい合う領域には、ターゲット表面そのものであるターゲット領域と、２つのターゲット表面に挟まれる領域である非ターゲット領域とが含まれる。ターゲット領域と非ターゲット領域とでは、生成されるプラズマの状態が相互に異なるため、基板においては、ターゲット領域と向かい合う部分と、非ターゲット領域と向かい合う部分とで、到達するスパッタ粒子の状態、例えば、到達するスパッタ粒子の量や、スパッタ粒子に含まれる酸素の量が異なる。結果として、基板に形成されたＩＧＺＯ膜の面内では、ＩＧＺＯ膜に求められる電気的な特性がばらついてしまう。
【０００５】
ＩＧＺＯ膜がチャネル層として用いられる場合には、ゲート酸化膜との界面を構成するＩＧＺＯ膜の状態により、薄膜トランジスタの特性が大きく左右される。そのため、チャネル層であるＩＧＺＯ膜にて上述のようなばらつきが生じていると、複数の薄膜トランジスタの各々の動作が基板の面内にてばらついてしまう。
【０００６】
なお、こうした膜特性のばらつきは、薄膜の形成材料がＩＧＺＯである場合に限らず、基板と対向する領域に並べられた複数のエロージョン領域を用いたスパッタによって、１つの基板に反応性スパッタ法によって酸化膜や窒化膜等の化合物膜が形成される場合にも生じる。
本開示の技術は、化合物膜と化合物膜以外の他の部材との境界にて化合物膜の特性がばらつくことを抑える反応性スパッタ装置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】
本開示の技術における反応性スパッタ装置の一態様は、成膜対象物に形成すべき化合物膜の形成領域に向けてスパッタ粒子を放出するカソード装置を備える。前記形成領域と対向する空間が対向領域であり、前記カソード装置は、エロージョン領域を前記対向領域で走査する走査部と、前記エロージョン領域が形成され、走査方向における長さが前記対向領域よりも短いターゲットと、を備える。前記エロージョン領域は、前記ターゲットに形成される２つのエロージョン領域のうちの１つであり、前記２つのエロージョン領域は、前記走査部が走査を開始する開始位置にて、第１エロージョン領域と第２エロージョン領域と、を含む。前記第１エロージョン領域は、前記走査部が前記開始位置にあるとき、前記走査方向における前記形成領域の２つの端部のうち前記スパッタ粒子が先に到達する第
１端部に近い領域であり、前記第２エロージョン領域は、前記形成領域の前記第１端部から遠い領域である。前記カソード装置は、前記開始位置にて、前記走査方向における前記ターゲットの第１端部と前記形成領域の前記第１端部との間に配置される遮蔽部を備える。前記ターゲットの第１端部は、前記走査部が前記開始位置にあるとき、前記走査方向にて前記形成領域の前記第１端部に近い前記ターゲットの端部である。前記遮蔽部は、前記第１エロージョン領域から前記ターゲットが向かう方向に放出される前記スパッタ粒子のうち、前記形成領域への入射角度が３０°以下であるスパッタ粒子を前記形成領域に到達させない。
【０００８】
第１エロージョン領域から放出されるスパッタ粒子のうち、ターゲットの向かう方向に放出される複数のスパッタ粒子は、第１エロージョン領域と隣り合う第２エロージョン領域に向けて飛行しない。そのため、第２エロージョン領域に向けて飛行する複数のスパッタ粒子と比べて、飛行経路が、プラズマ密度の高い領域を通らない。それゆえに、スパッタ粒子がプラズマに含まれる活性種と反応する確率が小さくなり、形成領域に形成された化合物膜にて単位厚さや単位面積あたりの反応ガスに含まれる原子の密度が小さくなる。結果として、化合物膜の単位厚さや単位面積あたりの組成にばらつきが生じる。
【０００９】
一方、スパッタ粒子の入射角度が小さいほど、スパッタ粒子が形成領域に到達するまでのスパッタ粒子の飛行距離が大きくなるため、スパッタ粒子が、プラズマ密度の高い領域を超えた空間にて、スパッタガス等の活性種以外の粒子と衝突する回数が多くなる。これにより、化合物膜を構成するスパッタ粒子のエネルギーにばらつきが生じるため、形成された化合物膜にて膜密度にばらつきが生じる。結果として、入射角度の小さいスパッタ粒子が化合物膜に含まれるほど、化合物膜の膜特性にばらつきが生じる。
【００１０】
この点で、本開示の技術における反応性スパッタ装置の他の態様によれば、遮蔽部は、入射角度が３０°以下であるスパッタ粒子を基板に到達させないため、化合物膜の単位厚さや単位面積での膜特性のばらつきが抑えられる。
【００１１】
また、化合物膜の形成初期の分子層にて、膜の組成がばらつくことも抑えられ、結果として、化合物膜と化合物膜以外の他の膜との境界にて化合物膜の特性がばらつくことが抑えられる。
【００１２】
本開示の技術における反応性スパッタ装置の他の態様は、前記遮蔽部が、２つの遮蔽部のうちの１つである第１遮蔽部であり、前記開始位置にて、前記走査方向において前記形成領域から遠い前記ターゲットの端部である第２端部よりも前記形成領域から離れた位置に配置される遮蔽部が、第２遮蔽部である。前記第２遮蔽部は、前記第２エロージョン領域から前記ターゲットが向かう方向とは反対側に向けて放出されるスパッタ粒子のうち、前記形成領域への入射角度が３０°以下であるスパッタ粒子を前記形成領域に到達させない。
【００１３】
本開示の技術における反応性スパッタ装置の他の態様によれば、第１エロージョン領域から放出されて最初に形成領域に到達するスパッタ粒子に続いて形成領域に到達するスパッタ粒子も、入射角度が３０°よりも大きいスパッタ粒子に限られる。結果として、化合物膜が、入射角度の制限されたスパッタ粒子によって形成されるため、化合物膜の厚さ方向の全体で、単位厚さや単位面積での組成や膜密度のばらつきが抑えられる。結果として、膜特性のばらつきが抑えられる。
【００１４】
本開示の技術における反応性スパッタ装置の他の態様は、前記ターゲットが、前記走査方向に沿って並ぶ２つのターゲットのうちの１つであり、前記２つのターゲットは、前記開始位置にて前記形成領域に近い第１ターゲットと、前記第１ターゲットよりも前記形成
領域から遠い第２ターゲットと、を含む。前記第２遮蔽部は、前記第１ターゲットの前記第１エロージョン領域から前記ターゲットが向かう方向とは反対の方向に放出される前記スパッタ粒子のうち、前記形成領域への入射角度が９°以下であるスパッタ粒子を前記形成領域に到達させない。
【００１５】
第１エロージョン領域から放出されるスパッタ粒子のうち、ターゲットの向かう方向とは反対の方向に放出される複数のスパッタ粒子は、第１ターゲットの第２エロージョン領域、および、第２ターゲットの各エロージョン領域に向けて飛行する。そのため、第１エロージョン領域から放出された複数のスパッタ粒子の飛行経路は、基板に到達するまでにプラズマ密度の高い領域、すなわち、他のエロージョン領域からスパッタ粒子の飛行する空間に延びる垂直磁場が０である領域を通る。
【００１６】
しかしながら、入射角度が９°以下であるスパッタ粒子では、入射角度がより大きいスパッタ粒子と比べて、プラズマ密度の高い領域を超えてから形成領域までの飛行経路が長くなるため、プラズマ密度の高い領域を超えた空間にて、スパッタ粒子が、スパッガス等の活性種以外の粒子との衝突する回数が大きくなる。そのため、スパッタ粒子の有するエネルギーが小さくなり、化合物膜の膜密度が小さくなる。結果として、化合物膜の膜密度が理論密度から離れるため、化合物膜の膜特性が低くなる。
【００１７】
この点で、本開示の技術における反応性スパッタ装置の他の態様によれば、第２遮蔽部が、上述の入射角度が９°以下であるスパッタ粒子を形成領域に到達させないため、化合物膜の膜密度が小さくなることが抑えられる。
【００１８】
本開示の技術における反応性スパッタ装置の他の態様は、前記カソード装置が、前記ターゲットに対して前記形成領域とは反対側に配置され、前記ターゲットに前記エロージョン領域を形成する磁気回路と、前記走査方向にて前記磁気回路を前記ターゲットの前記第１端部と第２端部との間で走査する磁気回路走査部と、を備える。前記磁気回路走査部は、前記開始位置にて、前記磁気回路を前記ターゲットの前記第１端部と前記走査方向にて重なる位置に配置する。
【００１９】
本開示の技術における反応性スパッタ装置の他の態様によれば、磁気回路が第１端部と第２端部との間の他の位置に配置される場合と比べて、磁気回路の形成するエロージョンと、形成領域の第１端部との距離が最も小さくなる。そのため、形成領域の第１端部の近傍には、磁気回路が他の位置に配置される場合と比べて、入射角度がより大きいスパッタ粒子が到達する。結果として、化合物膜における組成や膜密度のばらつきがより抑えられる。
【００２０】
本開示の技術における反応性スパッタ装置の他の態様は、前記走査部が、前記ターゲットに前記対向領域を１回通過させるとき、前記磁気回路走査部が、前記磁気回路を前記ターゲットの前記第１端部から前記第２端部に向けて１回走査する。
【００２１】
ターゲットが対向領域を１回通過して化合物膜を形成するとき、磁気回路が第１端部と第２端部との間を複数回行き来すると、ターゲットの走査方向に対する磁気回路の走査方向が変わるたびに、ターゲットに対する磁気回路の相対速度が変わる。磁気回路の相対速度が変わると、ターゲットの表面に形成されるプラズマの状態も変わるため、形成領域に向けて放出されるスパッタ粒子の数も変わる。結果として、ターゲットの走査方向において、化合物膜の厚さにばらつきが生じる。
【００２２】
この点で、本開示の技術における反応性スパッタ装置の他の態様によれば、ターゲットに対する磁気回路の相対速度が変わらないため、ターゲットの走査方向において、化合物
膜の厚さにばらつきが生じることが抑えられる。
本開示の技術における反応性スパッタ装置の他の態様は、前記カソード装置が、前記走査方向にて前記２つのターゲットの間に配置される第３遮蔽部を備える。
【００２３】
本開示の技術における反応性スパッタ装置の他の態様によれば、各ターゲットのエロージョン領域から放出されるスパッタ粒子のうち、形成領域に到達するスパッタ粒子の飛行経路の最大値が小さくなる。そのため、スパッタ粒子とプラズマ中の他の粒子との衝突する回数の最大値も小さくなる。それゆえに、スパッタ粒子の有するエネルギーの最小値が大きくなり、化合物膜の膜密度が小さくなることが抑えられる。
【００２４】
本開示の技術における反応性スパッタ装置の他の態様は、前記カソード装置が、２つのカソード装置のうちの１つであり、前記２つのカソード装置では、各カソード装置の有する前記ターゲットの形成材料における主たる成分が相互に異なる。前記２つのカソード装置のうち一方のカソード装置を走査部が走査するとき、他方のカソード装置を走査部が走査しない。
【００２５】
本開示の技術における反応性スパッタ装置の他の態様によれば、２つの化合物膜から構成される積層膜において、各化合物膜における他の膜との境界の組成がばらつくことが抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本開示の技術における第１実施形態でのスパッタ装置の全体構成を基板とともに模式的に示す構成図である。
【図２】スパッタチャンバの構成を模式的に示す構成図である。
【図３】カソードユニットの構成を模式的に示す構成図である。
【図４】スパッタチャンバの作用を説明するための作用図である。
【図５】スパッタチャンバの作用を説明するための作用図である。
【図６】スパッタチャンバの作用を説明するための作用図である。
【図７】本開示の技術における第２実施形態でのカソードユニットの構成を模式的に示す構成図である。
【図８】本開示の技術における第３実施形態でのスパッタチャンバの構成を模式的に示す構成図である。
【図９】スパッタチャンバの作用を説明するための作用図である。
【図１０】スパッタチャンバの作用を説明するための作用図である。
【図１１】実施例における薄膜トランジスタの断面構造を示す断面図である。
【図１２】試験例１において形成領域に到達するスパッタ粒子の入射角度を説明するための図である。
【図１３】試験例２において形成領域に到達するスパッタ粒子の入射角度を説明するための図である。
【図１４】試験例３において形成領域に到達するスパッタ粒子の入射角度を説明するための図である。
【図１５】試験例４において形成領域に到達するスパッタ粒子の入射角度を説明するための図である。
【図１６】試験例１から試験例４における入射角度と閾値電圧の変化量の関係を示す表である。
【図１７】試験例における入射角度と膜密度との関係を示す表である。
【図１８】変形例におけるスパッタチャンバの構成を模式的に示す模式図である。
【図１９】変形例におけるカソードユニットの構成を模式的に示す模式図である。
【図２０】変形例におけるスパッタ装置の構成を模式的に示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［第１実施形態］
図１から図６を参照してスパッタ装置の第１実施形態を説明する。以下では、スパッタ装置の全体構成、スパッタチャンバの構成、カソードユニットの構成、および、スパッタチャンバの作用を順に説明する。なお、以下では、基板に形成される化合物膜がインジウムガリウム亜鉛酸化物膜（ＩＧＺＯ膜）である場合を、スパッタ装置の一例として説明する。
【００２８】
［スパッタ装置の全体構成］
図１を参照してスパッタ装置の全体構成を説明する。
図１に示されるように、スパッタ装置１０では、搬出入チャンバ１１、前処理チャンバ１２、および、スパッタチャンバ１３が、１つの方向である搬送方向に沿って配列されている。３つのチャンバの各々は、相互に隣り合う他のチャンバとゲートバルブ１４によって連結されている。３つのチャンバの各々には、チャンバ内を排気する排気部１５が連結され、３つのチャンバの各々は、排気部１５の駆動によって個別に減圧される。３つのチャンバの各々の底面には、搬送方向に沿って延びる相互に平行な２つのレーンである成膜レーン１６と回収レーン１７とが敷かれている。
【００２９】
成膜レーン１６と回収レーン１７とは、例えば、搬送方向に沿って延びるレールと、搬送方向に沿って配置された複数のローラーと、複数のローラーの各々を自転させる複数のモーター等から構成される。成膜レーン１６は、スパッタ装置１０の内部に搬入されたトレイＴを搬出入チャンバ１１からスパッタチャンバ１３に向けて搬送し、回収レーン１７は、スパッタチャンバ１３の内部に搬入されたトレイＴをスパッタチャンバ１３から搬出入チャンバ１１に向けて搬送する。
【００３０】
トレイＴには、紙面の手前に向かって延びる矩形状をなす基板Ｓが立てられた状態で固定されている。基板Ｓの幅は、例えば、搬送方向に沿って２２００ｍｍであり、紙面の手前に向かって２５００ｍｍである。
【００３１】
搬出入チャンバ１１は、スパッタ装置１０の外部から搬入される成膜前の基板Ｓを前処理チャンバ１２へ搬送し、前処理チャンバ１２から搬入される成膜後の基板Ｓをスパッタ装置１０の外部に搬出する。成膜前の基板Ｓが外部から搬出入チャンバ１１へ搬入されるとき、また、成膜後の基板Ｓが搬出入チャンバ１１から外部へ搬出されるとき、搬出入チャンバ１１は内部を大気圧まで昇圧する。成膜前の基板Ｓが搬出入チャンバ１１から前処理チャンバ１２へ搬入されるとき、また、成膜後の基板Ｓが前処理チャンバ１２から搬出入チャンバ１１へ搬出されるとき、搬出入チャンバ１１は前処理チャンバ１２の内部と同じ程度にまで内部を減圧する。
【００３２】
前処理チャンバ１２は、搬出入チャンバ１１から前処理チャンバ１２へ搬入された成膜前の基板Ｓに、成膜に必要とされる処理として、例えば、加熱処理や洗浄処理等を行う。前処理チャンバ１２は、搬出入チャンバ１１から前処理チャンバ１２へ搬出された基板Ｓをスパッタチャンバ１３へ搬入する。また、前処理チャンバ１２は、スパッタチャンバ１３から前処理チャンバ１２へ搬出された基板Ｓを搬出入チャンバ１１へ搬出する。
【００３３】
スパッタチャンバ１３は、基板Ｓに向けてスパッタ粒子を放出するカソード装置１８、および、成膜レーン１６と回収レーン１７との間に配置されたレーン変更部１９を備えている。スパッタチャンバ１３は、前処理チャンバ１２からスパッタチャンバ１３へ搬入された成膜前の基板Ｓに対し、カソード装置１８を用いてＩＧＺＯ膜を形成する。スパッタチャンバ１３は、レーン変更部１９を用いて成膜後のトレイＴを成膜レーン１６から回収レーン１７へ移動させる。
【００３４】
［スパッタチャンバの構成］
図２を参照してスパッタチャンバの構成をより詳しく説明する。
図２に示されるように、スパッタチャンバ１３の成膜レーン１６は、前処理チャンバ１２からスパッタチャンバ１３へ搬入された基板Ｓを搬送方向に沿って搬送し、基板Ｓへの薄膜の形成が開始されてから終了されるまでの間は、成膜レーン１６の途中でトレイＴの位置を固定する。トレイＴの位置がトレイＴを支持する支持部材によって固定されるとき、基板Ｓにおける搬送方向の縁の位置も固定される。
【００３５】
スパッタチャンバ１３のガス供給部２１は、トレイＴとカソード装置１８との間の隙間に、スパッタに用いられるガスを供給する。ガス供給部２１から供給されるガスには、アルゴンガス等のスパッタガスと酸素ガス等の反応ガスとが含まれる。
【００３６】
カソード装置１８は、１つのカソードユニット２２を有し、カソードユニット２２は、基板Ｓの表面Ｓａと対向する平面に沿って配置されている。カソードユニット２２では、ターゲット２３、バッキングプレート２４、および、磁気回路２５が、基板Ｓに近い側からこの順に配置されている。
【００３７】
ターゲット２３は、基板Ｓと対向する平面に沿った平板状に形成され、紙面と直交する方向である高さ方向において基板Ｓよりも長い幅を有し、また、搬送方向において基板Ｓよりも小さい幅、例えば５分の１程度の幅を有する。ターゲット２３の形成材料では主たる成分がＩＧＺＯであり、例えば、ターゲット２３の形成材料のうちの９５質量％がＩＧＺＯであり、好ましくは９９質量％以上がＩＧＺＯである。
【００３８】
バッキングプレート２４は、基板Ｓと対向する平面に沿った平板状に形成され、ターゲット２３にて基板Ｓと向かい合わない面に接合されている。バッキングプレート２４には、直流電源２６Ｄが接続している。直流電源２６Ｄから供給される直流電力は、バッキングプレート２４を通じてターゲット２３に供給される。
【００３９】
磁気回路２５は、相互に異なる磁極を有した複数の磁性体によって構成され、ターゲット２３の表面２３ａであって、基板Ｓと向かい合うターゲット２３の側面にマグネトロン磁場を形成する。ターゲット２３の表面２３ａに対する法線に沿った方向が法線方向であるとき、ターゲット２３の表面２３ａと基板Ｓの表面Ｓａとの間の隙間で生成されるプラズマの密度は、磁気回路２５が形成するマグネトロン磁場のうち法線方向に沿った磁場成分が０（Ｂ⊥０）である部分において最も高くなる。以下では、磁気回路２５の形成するマグネトロン磁場のうち、法線方向に沿った磁場成分が０である領域がプラズマ密度の高い領域である。
【００４０】
カソード装置１８は、カソードユニット２２を１つの方向である走査方向に沿って移動させる走査部２７を備える。走査方向は、搬送方向と平行な方向である。走査部２７は、例えば、走査方向に沿って延びるレールと、カソードユニット２２における高さ方向の２つの端部の各々に取り付けられたローラーと、ローラーの各々を自転させる複数のモーター等から構成される。走査部２７のレールは、走査方向において基板Ｓよりも長い幅を有する。なお、走査部２７は、走査方向に沿ってカソードユニット２２を移動させることが可能であれば、他の構成として具体化されてもよい。
【００４１】
走査部２７は、カソードユニット２２を走査方向に沿って移動させることによって、ＩＧＺＯ膜の形成領域Ｒ１と対向する空間である対向領域Ｒ２でカソードユニット２２を走査する。成膜対象物の一例である基板Ｓにおける表面Ｓａの全体が、ＩＧＺＯ膜の形成領域Ｒ１の一例である。走査部２７は、カソード装置１８がスパッタ粒子を放出してＩＧＺ
Ｏ膜の形成を開始するとき、例えば、走査部２７における走査方向の一端部である開始位置Ｓｔから、走査方向の他端部である終了位置Ｅｎに向けて走査方向に沿ってカソードユニット２２を移動させる。これにより、走査部２７は、カソードユニット２２のターゲット２３を形成領域Ｒ１と対向する対向領域Ｒ２で走査する。
【００４２】
形成領域Ｒ１と対向領域Ｒ２とが対向する方向が対向方向である。対向方向にて、基板Ｓの表面Ｓａと、ターゲット２３の表面２３ａとの間の距離は、３００ｍｍ以下であり、例えば、１５０ｍｍである。
【００４３】
カソードユニット２２が開始位置Ｓｔに配置されるとき、走査方向での形成領域Ｒ１の２つの端部のうち、スパッタ粒子が先に到達する第１端部Ｒｅ１と、走査方向にて第１端部Ｒｅ１に近いターゲット２３の第１端部２３ｅ１との間の走査方向に沿った距離Ｄ１が、１５０ｍｍ以上である。カソードユニット２２が終了位置Ｅｎに位置するとき、走査方向での形成領域Ｒ１の２つの端部のうち、スパッタ粒子が後に到達する第２端部Ｒｅ２と、走査方向にて、第２端部Ｒｅ２に近いターゲット２３の第２端部２３ｅ２との間の走査方向に沿った距離Ｄ１が、１５０ｍｍ以上である。
【００４４】
なお、形成領域Ｒ１にＩＧＺＯ膜が形成されるとき、走査部２７は、カソードユニット２２を開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査方向に沿って１回走査してもよい。あるいは、走査部２７は、カソードユニット２２を開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査方向に沿って走査した後、終了位置Ｅｎから開始位置Ｓｔに向けて走査方向に沿って走査してもよい。これにより、走査部２７は、カソードユニット２２を走査方向に沿って２回走査する。走査部２７は、カソードユニット２２を走査方向に沿って開始位置Ｓｔと終了位置Ｅｎとに交互に移動させることによって、カソードユニット２２を開始位置Ｓｔと終了位置Ｅｎとの間で複数回走査してもよい。走査部２７がカソードユニット２２を走査する回数は、ＩＧＺＯ膜の厚さに合わせて変更され、カソードユニット２２の走査回数以外の条件が同じであれば、ＩＧＺＯ膜の厚さが大きいほど、走査部２７がカソードユニット２２を走査する回数が大きい値に設定される。
【００４５】
［カソードユニットの構成］
図３を参照してカソードユニット２２の構成をより詳しく説明する。なお、図３には、図２にて説明された開始位置Ｓｔにカソードユニット２２が配置された状態が示されている。
【００４６】
図３に示されるように、基板Ｓの表面Ｓａが配置される平面が仮想平面Ｐｉｄであり、仮想平面Ｐｉｄと直交する直線が法線Ｌｖである。ターゲット２３にて基板Ｓと向かい合う側面である表面２３ａは、仮想平面Ｐｉｄと平行な１つの平面上に配置されている。
【００４７】
ターゲット２３の表面２３ａ上にマグネトロン磁場Ｂを形成する磁気回路２５は、法線Ｌｖに沿った磁場成分が０（Ｂ⊥０）である２つの垂直磁場ゼロ領域をターゲット２３の表面２３ａに形成する。ターゲット２３の表面２３ａでは、主に２つの垂直磁場ゼロ領域からスパッタ粒子ＳＰが放出される。２つのゼロ磁場領域のうち、走査方向にて形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１に近い垂直磁場ゼロ領域が第１エロージョン領域Ｅ１であり、第１端部Ｒｅ１から遠い垂直磁場ゼロ領域が第２エロージョン領域Ｅ２である。
【００４８】
磁気回路２５は、紙面と直交する高さ方向においてターゲット２３と略等しい幅を有し、走査方向において例えばターゲット２３の３分の１程度の幅を有する。
【００４９】
カソードユニット２２は、第１エロージョン領域Ｅ１および第２エロージョン領域Ｅ２から放出される複数のスパッタ粒子ＳＰのうちの一部を基板Ｓに到達させない２つの遮蔽
板２８ａ，２８ｂを備えている。２つの遮蔽板２８ａ，２８ｂは、高さ方向においてターゲット２３と略等しい幅を有し、走査方向に直交する幅方向において、ターゲット２３の表面２３ａから仮想平面Ｐｉｄに向けて突き出している。第１遮蔽板２８ａと第２遮蔽板２８ｂとは、幅方向における突き出し幅が相互に等しい。第１遮蔽板２８ａが第１遮蔽部の一例であり、第２遮蔽板２８ｂが第２遮蔽部の一例である。
【００５０】
一方の遮蔽板である第１遮蔽板２８ａは、カソードユニット２２が開始位置Ｓｔに配置されるとき、走査方向にて、形成領域Ｒ１におけるスパッタ粒子ＳＰが先に到達する第１端部Ｒｅ１と、ターゲット２３における第１端部Ｒｅ１に近い第１端部２３ｅ１との間に配置される。他方の遮蔽板である第２遮蔽板２８ｂは、カソードユニット２２が開始位置Ｓｔに位置するとき、走査方向にて、形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１から遠いターゲット２３の端部である第２端部２３ｅ２よりも形成領域Ｒ１から離れた位置に配置される。
【００５１】
カソードユニット２２は、ターゲット２３に対する磁気回路２５の位置を変える磁気回路走査部２９を備える。磁気回路走査部２９は、例えば、走査方向に沿って延びるレールと、磁気回路２５における高さ方向の２つの端部の各々に取り付けられたローラーと、ローラーの各々を自転させる複数のモーター等から構成される。磁気回路走査部２９のレールは、走査方向においてターゲット２３と略等しい幅を有する。なお、磁気回路走査部２９は、走査方向に沿ってカソードユニット２２を移動させることが可能であれば、他の構成として具体化されてもよい。
【００５２】
磁気回路走査部２９は、走査方向にて、ターゲット２３の第１端部２３ｅ１と磁気回路２５とが重なる第１位置Ｐ１と、ターゲット２３の第２端部２３ｅ２と磁気回路２５とが重なる第２位置Ｐ２との間で、磁気回路２５を走査する。磁気回路走査部２９は、カソード装置１８がスパッタ粒子ＳＰを放出してＩＧＺＯ膜の形成を開始するとき、磁気回路２５を第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に向けて移動させる。磁気回路走査部２９は、走査部２７がカソードユニット２２を開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて移動させるとき、例えば、磁気回路２５を第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に向けて移動させる。すなわち、磁気回路２５は、カソードユニット２２が開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎへの移動を開始するとき、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２への移動を開始し、カソードユニット２２が終了位置Ｅｎに到達するとき、第２位置Ｐ２に到達する。このように、磁気回路走査部２９は、走査方向に沿ってカソードユニット２２の移動方向とは逆方向に磁気回路２５を移動させる。
【００５３】
走査部２７がカソードユニット２２を開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査して、ターゲット２３に対向領域Ｒ２を１回通過させるとき、磁気回路走査部２９は、磁気回路２５を第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に向けて１回走査することが好ましい。
【００５４】
ターゲット２３が対向領域Ｒ２を１回通過してＩＧＺＯ膜を形成するとき、磁気回路２５が第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間を複数回行き来すると、ターゲット２３の走査方向に対する磁気回路２５の走査方向が変わるたびに、ターゲット２３に対する磁気回路２５の相対速度が変わる。磁気回路２５の相対速度が変わると、ターゲット２３の表面に形成されるプラズマの状態も変わるため、形成領域Ｒ１に向けて放出されるスパッタ粒子ＳＰの数も変わる。結果として、ターゲット２３の走査方向において、ＩＧＺＯ膜の厚さにばらつきが生じる。
【００５５】
そのため、走査部２７がターゲット２３に対向領域Ｒ２を１回通過させるとき、磁気回路走査部２９が磁気回路２５を第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に向けて１回走査することにより、走査方向においてＩＧＺＯ膜の厚さにばらつきが生じることが抑えられる。
【００５６】
磁気回路走査部２９が走査方向に沿って磁気回路２５を移動させるとき、磁気回路２５の形成する垂直磁場ゼロ領域も走査方向に沿って移動する。そのため、第１エロージョン領域Ｅ１および第２エロージョン領域Ｅ２も走査方向に沿ってターゲット２３の表面２３ａ上を移動する。また、走査部２７が走査方向に沿ってカソードユニット２２を対向領域Ｒ２にて走査するとき、走査部２７は、第１エロージョン領域Ｅ１および第２エロージョン領域Ｅ２も対向領域Ｒ２にて走査する。
【００５７】
垂直磁場ゼロ領域である各エロージョン領域から放出されたスパッタ粒子ＳＰの飛行経路Ｆに沿った平面と、仮想平面Ｐｉｄ、すなわち、基板Ｓの表面Ｓａとが形成する角度が、スパッタ粒子の入射角度θである。
【００５８】
各遮蔽板２８ａ，２８ｂは、各エロージョン領域Ｅ１，Ｅ２から放出された複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θが所定の範囲に含まれるスパッタ粒子ＳＰを形成領域Ｒ１である基板Ｓの表面Ｓａに到達させない。なお、第１遮蔽板２８ａと第２遮蔽板２８ｂとは、走査方向にて配置される位置が相互に異なるものの、基板Ｓに到達するスパッタ粒子ＳＰの制限に関わる構成は共通する。そのため、以下では、第１遮蔽板２８ａを詳しく説明し、第２遮蔽板２８ｂの説明を省略する。
【００５９】
磁気回路２５が第１位置Ｐ１に配置されるとき、走査方向における第１エロージョン領域Ｅ１と第１遮蔽板２８ａとの間の距離が、最も小さくなる。そのため、第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、第１遮蔽板２８ａに衝突するスパッタ粒子ＳＰの入射角度θ１の範囲が最も大きくなる。第１遮蔽板２８ａは、第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θ１が例えば６０°以下であるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させない。
【００６０】
一方、磁気回路２５が第２位置Ｐ２に配置されるとき、走査方向における第１エロージョン領域Ｅ１と第１遮蔽板２８ａとの間の距離が、最も大きくなる。そのため、第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、第１遮蔽板２８ａに衝突するスパッタ粒子ＳＰの入射角度θ２の範囲が最も小さくなる。第１遮蔽板２８ａは、第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θ２が３０°以下であるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させない。
【００６１】
すなわち、第１遮蔽板２８ａは、第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向に放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、走査方向における磁気回路２５の位置に関わらず、入射角度θが３０°以下であるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させない。
【００６２】
ここで、第１エロージョン領域Ｅ１から放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、カソードユニット２２の向かう方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰは、第１エロージョン領域Ｅ１と隣り合う第２エロージョン領域Ｅ２に向けて飛行しない。そのため、飛行経路Ｆが、他のエロージョン領域からスパッタ粒子の飛行する空間に向けて高さ方向に沿って延びるＢ⊥０の領域を通らない。それゆえに、スパッタ粒子ＳＰがプラズマに含まれる酸素の活性種と反応する確率が小さくなり、このスパッタ粒子ＳＰで構成されたＩＧＺＯ膜にて単位厚さや単位面積あたりの酸素の密度が小さくなる。これにより、ＩＧＺＯ膜の面内において膜の組成にばらつきが生じる。
【００６３】
一方、スパッタ粒子ＳＰの入射角度θが小さいほど、プラズマ密度の高い領域であるＢ⊥０の領域を超えてから、スパッタ粒子ＳＰが基板Ｓに到達するまでの飛行距離が大きく
なる。そのため、スパッタ粒子ＳＰが、プラズマ密度の高い領域であるＢ⊥０の領域を超えた空間にて、スパッタガス等の活性種以外の粒子と衝突する回数が多くなる。これにより、ＩＧＺＯ膜を構成するスパッタ粒子ＳＰのエネルギーにばらつきが生じるため、形成されたＩＧＺＯ膜にて膜密度にばらつきが生じる。結果として、入射角度θの小さいスパッタ粒子ＳＰがＩＧＺＯ膜に含まれるほど、化合物膜の膜特性にばらつきが生じる。
【００６４】
この点で、第１遮蔽板２８ａは、入射角度θが３０°以下であるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させないため、酸素の含まれる量や膜密度が小さいＩＧＺＯ膜が形成されにくくなる。結果として、ＩＧＺＯ膜の単位厚さや単位面積での組成や膜密度のばらつきが抑えられる。
【００６５】
一方、第２遮蔽板２８ｂは、終了位置Ｅｎから開始位置Ｓｔに向けてカソードユニット２２が走査方向に沿って移動するとき、第２エロージョン領域Ｅ２からカソードユニット２２の向かう方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θが３０°以下であるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させない。そのため、ＩＧＺＯ膜の単位厚さや単位面積での組成や膜密度のばらつきが抑えられる。
【００６６】
［スパッタチャンバの作用］
図４から図６を参照してスパッタチャンバ１３の作用を説明する。以下では、カソードユニット２２が開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査方向に沿って移動する場合の作用をスパッタチャンバの作用の一例として説明する。
【００６７】
図４に示されるように、カソード装置１８がＩＧＺＯ膜の形成領域Ｒ１に向けてスパッタ粒子ＳＰの放出を開始するとき、カソードユニット２２は、開始位置Ｓｔに配置され、磁気回路２５は第１位置Ｐ１に配置される。このとき、走査方向における形成領域Ｒ１の２つの端部のうち、スパッタ粒子ＳＰが先に到達する第１端部Ｒｅ１と、走査方向におけるターゲット２３の２つの端部のうち、形成領域Ｒ１に近い第１端部２３ｅ１との間の距離Ｄ１が１５０ｍｍ以上である。そのため、ターゲット２３に直流電力が供給されたときにターゲット２３から放出されたスパッタ粒子ＳＰのほとんどが、スパッタ粒子ＳＰの入射角度θに関わらず基板Ｓに到達しにくくなる。
【００６８】
ここで、直流電力が供給されたときにターゲット２３から放出されたスパッタ粒子ＳＰは、直流電力が継続して供給されているときの所定の時刻にターゲット２３から放出されたスパッタ粒子ＳＰと比べて、スパッタ粒子ＳＰの有するエネルギーや、酸素の活性種と反応確率等が異なる。そのため、直流電力が供給されたときのスパッタ粒子ＳＰが基板Ｓに到達すると、それ以降に基板Ｓに到達したスパッタ粒子ＳＰによって形成された部分とは異なる膜質のＩＧＺＯ膜が形成されてしまう。結果として、ＩＧＺＯ膜の形成初期の分子層にて、膜の組成にばらつきが生じる。
【００６９】
この点で、形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１と、ターゲット２３の第１端部２３ｅ１との間の距離Ｄ１が走査方向にて１５０ｍｍ以上であるため、ＩＧＺＯ膜の形成初期の分子層にて、膜の組成がばらつくことが抑えられる。
【００７０】
そして、カソードユニット２２が走査方向に沿って移動すると、まず、ターゲット２３から放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向に放出されるスパッタ粒子ＳＰが、基板Ｓに到達する。この際、基板Ｓに到達するスパッタ粒子ＳＰは、第１遮蔽板２８ａによって入射角度θが３０°よりも大きいスパッタ粒子ＳＰに限られる。
【００７１】
しかも、第１エロージョン領域Ｅ１は、第２エロージョン領域Ｅ２と比べて形成領域Ｒ
１からの距離が小さいため、基板Ｓの各部分に最初に到達するスパッタ粒子ＳＰは、第１エロージョン領域Ｅ１から放出されたスパッタ粒子ＳＰである確率が高い。そのため、ＩＧＺＯ膜の初期層は、第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向に放出され、かつ、入射角度θが３０°よりも大きいスパッタ粒子ＳＰである確率が高い。それゆえに、ＩＧＺＯ膜の初期層にて膜の組成がばらつくことが抑えられる。
【００７２】
また、ＩＧＺＯ膜の形成が開始されるとき、磁気回路走査部２９が、磁気回路２５を第１位置Ｐ１に配置する。そのため、磁気回路２５が第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間の他の位置に配置される場合と比べて、磁気回路２５の形成する第１エロージョン領域Ｅ１と、第１遮蔽板２８ａとの間の走査方向における距離が最も小さくなる。それゆえに、第１遮蔽板２８ａに衝突するスパッタ粒子ＳＰの入射角度θの範囲が最も大きくなり、形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１の近傍には、磁気回路２５が他の位置に配置される場合と比べて、入射角度θがより大きいスパッタ粒子ＳＰが到達する。結果として、ＩＧＺＯ膜における組成のばらつきがより抑えられる。
【００７３】
図５に示されるように、カソードユニット２２が、形成領域Ｒ１と対向する対向領域Ｒ２を走査されるとき、第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向に放出されたスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θが３０°以下であるスパッタ粒子ＳＰは、基板Ｓに到達しない。加えて、第２エロージョン領域Ｅ２からカソードユニット２２の向かう方向とは反対の方向に放出されたスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度が３０°以下であるスパッタ粒子ＳＰも、第２遮蔽板２８ｂのために基板Ｓに到達しない。
【００７４】
これにより、第１エロージョン領域Ｅ１から放出されて、最初に基板Ｓに到達するスパッタ粒子ＳＰに続いて基板Ｓに到達するスパッタ粒子ＳＰも、入射角度θが３０°よりも大きいスパッタ粒子ＳＰに限られる。結果として、ＩＧＺＯ膜が、入射角度θの制限されたスパッタ粒子ＳＰのみによって形成されるため、ＩＧＺＯ膜の厚さ方向の全体で、単位厚さや単位面積での組成のばらつきが抑えられる。
【００７５】
図６に示されるように、カソードユニット２２が終了位置Ｅｎに配置されるとき、走査方向における形成領域Ｒ１の２つの端部のうち、スパッタ粒子ＳＰが後に到達する第２端部Ｒｅ２と、ターゲット２３の第２端部２３ｅ２との間の距離Ｄ１が走査方向にて１５０ｍｍ以上である。そのため、カソードユニット２２が終了位置Ｅｎから開始位置Ｓｔに向けて走査されるとき、ターゲット２３から放出されるスパッタ粒子ＳＰのほとんどが基板Ｓに到達しない状態から、カソードユニット２２の走査が開始される。それゆえに、形成領域Ｒ１の第２端部２３ｅ２に到達するスパッタ粒子ＳＰが、形成領域Ｒ１における他の部位と異なることが抑えられる。結果として、ＩＧＺＯ膜の組成が走査方向にてばらつくことが抑えられる。
【００７６】
また、カソードユニット２２が終了位置Ｅｎに配置された状態で、ターゲット２３への直流電力の供給が停止され、そして、カソードユニット２２が終了位置に配置された状態で、直流電力の供給が再開されても、基板Ｓには、直流電力が再開されたときのスパッタ粒子ＳＰがほとんど到達しない。そのため、ＩＧＺＯ膜の組成が単位厚さや単位面積でばらつくことが抑えられる。
【００７７】
以上説明したように、第１実施形態のスパッタ装置によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１と、ターゲット２３の第１端部２３ｅ１との間の距離Ｄ１が走査方向にて１５０ｍｍ以上であるため、ＩＧＺＯ膜の形成初期の分子層にて、膜の組成がばらつくことが抑えられる。結果として、ＩＧＺＯ膜とＩＧＺＯ膜以外の他の部材との境界にてＩＧＺＯ膜の特性がばらつくことが抑えられる。
【００７８】
（２）第１遮蔽板２８ａは、開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けてカソードユニット２２が走査されるとき、第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向に放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θが３０°以下であるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させない。そのため、形成領域Ｒ１に最初に到達するスパッタ粒子ＳＰは入射角度θが３０°よりも大きいスパッタ粒子ＳＰに限られるため、ＩＧＺＯ膜の形成初期における単位厚さや単位面積での組成のばらつきが抑えられる。
【００７９】
（３）第２遮蔽板２８ｂは、第２エロージョン領域Ｅ２からカソードユニット２２の向かう方向とは反対の方向に放出されたスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度が３０°以下であるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させない。そのため、第１エロージョン領域Ｅ１から放出されて、最初に基板Ｓに到達するスパッタ粒子ＳＰに続いて基板Ｓに到達するスパッタ粒子ＳＰも、入射角度θが３０°よりも大きいスパッタ粒子ＳＰに限られる。結果として、ＩＧＺＯ膜が、入射角度θの制限されたスパッタ粒子ＳＰのみによって形成されるため、ＩＧＺＯ膜の厚さ方向の全体で、単位厚さや単位面積での組成のばらつきが抑えられる。
【００８０】
（４）ＩＧＺＯ膜の形成が開始されるとき、磁気回路走査部２９が、磁気回路２５を第１位置Ｐ１に配置する。そのため、磁気回路２５が第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間の他の位置に配置される場合と比べて、磁気回路２５の形成する第１エロージョン領域Ｅ１と、第１遮蔽板２８ａとの間の走査方向における距離が最も小さくなる。それゆえに、第１遮蔽板２８ａに衝突するスパッタ粒子ＳＰの入射角度θの範囲が最も大きくなり、形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１の近傍には、磁気回路２５が他の位置に配置される場合と比べて、入射角度θのより大きいスパッタ粒子ＳＰが到達する。結果として、ＩＧＺＯ膜における組成のばらつきがより抑えられる。
【００８１】
（５）ターゲット２３が対向領域Ｒ２を１回通過するとき、磁気回路２５が第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に向けて１回走査されることで、ターゲット２３に対する磁気回路の相対速度が変わらない。そのため、ターゲット２３の走査方向において、化合物膜の厚さにばらつきが生じることが抑えられる。
【００８２】
［第２実施形態］
図７を参照してスパッタ装置の第２実施形態を説明する。第２実施形態のスパッタ装置は、第１実施形態のスパッタ装置と比べて、カソードユニット２２の有するターゲットの個数が異なる。そのため、以下では、こうした相違点を詳しく説明する。なお、図７では、先に説明された図３に示される構成と同等の構成に、同一の符号が付されている。また、図７では、カソードユニット２２が、開始位置Ｓｔに配置された状態が示されている。
【００８３】
［カソードユニット２２の構成］
図７を参照してカソードユニット２２の構成を説明する。
図７に示されるように、カソードユニット２２は、第１カソード２２Ａと第２カソード２２Ｂとを有している。第１カソード２２Ａと第２カソード２２Ｂとの各々は、ターゲット２３、バッキングプレート２４、磁気回路２５、および、磁気回路走査部２９を備えている。第１カソード２２Ａと第２カソード２２Ｂとでは、各ユニットの有するターゲット２３が、走査方向に沿って並べられ、２つのターゲット２３の表面２３ａの各々は、仮想平面Ｐｉｄと平行な同一の平面に含まれる。カソードユニット２２が開始位置Ｓｔに配置されるとき、第１カソード２２Ａは、第２カソード２２Ｂよりも走査方向にて形成領域Ｒ１に近い。また、第１カソード２２Ａと第２カソード２２Ｂとでは、各バッキングプレート２４が、１つの交流電源２６Ａに対して並列に接続している。
【００８４】
カソードユニット２２は、カソードユニット２２を走査方向に移動させる走査部２７を備え、走査部２７は、第１カソード２２Ａと第２カソード２２Ｂとが連結された状態で、カソードユニット２２を走査方向に沿って移動させる。カソードユニット２２は、第１遮蔽板２８ａと第２遮蔽板２８ｂとを備え、第１遮蔽板２８ａは、カソードユニット２２が開始位置Ｓｔに配置された状態で、形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１と、第１カソード２２Ａの有するターゲット２３の第１端部２３ｅ１との間に配置される。一方、第２遮蔽板２８ｂは、カソードユニット２２が開始位置Ｓｔに配置された状態で、第２カソード２２Ｂの有するターゲット２３の第２端部２３ｅ２よりも形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１から離れた位置に配置される。
【００８５】
各遮蔽板２８ａ，２８ｂは、第１カソード２２Ａおよび第２カソード２２Ｂの各エロージョン領域Ｅ１，Ｅ２から放出された複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θが所定の範囲に含まれるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させない。なお、第１遮蔽板２８ａと第２遮蔽板２８ｂとは、走査方向にて配置される位置が相互に異なるものの、基板Ｓに到達するスパッタ粒子ＳＰの制限に関わる構成は共通する。そのため、以下では、第２遮蔽板２８ｂを詳しく説明し、第１遮蔽板２８ａの説明を省略する。
【００８６】
磁気回路２５が第１位置Ｐ１に配置されるとき、走査方向における第１カソード２２Ａの第１エロージョン領域Ｅ１と第２遮蔽板２８ｂとの間の距離が、最も大きくなる。そのため、第１カソード２２Ａの第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向とは反対の方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、第２遮蔽板２８ｂに衝突するスパッタ粒子ＳＰの入射角度θ３の範囲が最も小さくなる。第２遮蔽板２８ｂは、第１カソード２２Ａの第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向とは反対の方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θ３が９°以下であるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させない。
【００８７】
ここで、第１エロージョン領域Ｅ１から放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、カソードユニット２２の向かう方向とは反対の方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰは、第１カソード２２Ａの第２エロージョン領域Ｅ２、および、第２カソード２２Ｂの各エロージョン領域に向けて飛行する。そのため、第１エロージョン領域Ｅ１から放出された複数のスパッタ粒子ＳＰの飛行経路Ｆは、基板Ｓに到達するまでにプラズマ密度の高い領域を通る。しかしながら、入射角度θ３が９°以下であるスパッタ粒子ＳＰでは、入射角度θがより大きいスパッタ粒子ＳＰと比べて、他のエロージョン領域から高さ方向に沿って延びるＢ⊥０の領域を超えてから、基板Ｓに到達するまでの飛行距離が長くなる。そのため、プラズマ密度の高い領域であるＢ⊥０の領域を超えた空間にて、スパッタ粒子ＳＰがスパッタガス等の活性種以外の粒子との衝突する回数が大きくなる。それゆえに、スパッタ粒子ＳＰの有するエネルギーが小さくなり、入射角度θの小さいスパッタ粒子ＳＰによって形成されたＩＧＺＯ膜では、膜密度が小さくなる。結果として、ＩＧＺＯ膜の膜密度が理論密度から離れるため、ＩＧＺＯ膜の膜特性が低くなる。
【００８８】
なお、第２遮蔽板２８ｂは、第２カソード２２Ｂの磁気回路２５が第１位置Ｐ１に配置されるとき、第１実施形態における第２遮蔽板２８ｂと同様、第２カソード２２Ｂの第２エロージョン領域Ｅ２から放出される複数のスパッタ粒子ＳＰの一部を基板Ｓに到達させない。すなわち、第２遮蔽板２８ｂは、第２カソード２２Ｂの第２エロージョン領域Ｅ２からカソードユニット２２の向かう方向とは反対の方向に放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θ２が３０°以下であるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させない。そのため、ＩＧＺＯ膜の単位厚さや単位面積での組成のばらつきが抑えられる。
【００８９】
一方、２つの磁気回路２５の各々が第２位置Ｐ２に配置されるとき、走査方向における第２カソード２２Ｂの第２エロージョン領域Ｅ２と第１遮蔽板２８ａとの間の距離が、最
も大きくなる。そのため、第２カソード２２Ｂの第２エロージョン領域Ｅ２からカソードユニット２２の向かう方向に放出される複数のスパッタ粒子のうち、第１遮蔽板２８ａに衝突するスパッタ粒子ＳＰの入射角度θ３の範囲が最も小さくなる。すなわち、第１遮蔽板２８ａは、第２遮蔽板２８ｂと同様、第２カソード２２Ｂの第２エロージョン領域Ｅ２からカソードユニット２２の向かう方向に放出される複数のスパッタ粒子のうち、入射角度θ３が９°以下であるスパッタ粒子を基板Ｓに到達させない。
【００９０】
また、第１遮蔽板２８ａは、第１カソード２２Ａの磁気回路２５が第２位置Ｐ２に配置されるとき、第１実施形態における第１遮蔽板２８ａと同様、第１カソード２２Ａの第１エロージョン領域Ｅ１から放出される複数のスパッタ粒子ＳＰの一部を基板Ｓに到達させない。すなわち、第１遮蔽板２８ａは、第１カソード２２Ａの第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向に放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θ２が３０°以下であるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させない。
【００９１】
以上説明したように、第２実施形態のスパッタ装置によれば、以下の効果を得ることができる。
（６）第１遮蔽板２８ａおよび第２遮蔽板２８ｂが、入射角度が９°以下であるスパッタ粒子を形成領域に到達させないため、ＩＧＺＯ膜の膜密度が小さくなることが抑えられる。
【００９２】
［第３実施形態］
図８から図１０を参照してスパッタ装置の第３実施形態を説明する。なお、第３実施形態のスパッタ装置は、第１実施形態のスパッタ装置と比べて、スパッタチャンバ１３の備えるカソードユニットの個数が異なる。そのため、以下ではこうした相違点を説明する。
【００９３】
［スパッタチャンバ１３の構成］
図８を参照してスパッタチャンバ１３の構成を説明する。なお、図８では、先に説明された図３と同等の構成に同一の符号が付されている。
図８に示されるように、カソード装置１８は、第１ユニット３１と第２ユニット３２とを備えている。第１ユニット３１および第２ユニット３２は、開始位置Ｓｔに配置された状態で、走査方向にて形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１に近い側からこの順に並んでいる。第１ユニット３１および第２ユニット３２の各々は、ターゲット２３、バッキングプレート２４、磁気回路２５、直流電源２６Ｄ、第１遮蔽板２８ａ、および、第２遮蔽板２８ｂを備え、２つのカソードユニットでは、ターゲット２３が、走査方向に沿って並んでいる。第１ユニット３１および第２ユニット３２は、１つの走査部２７によって、走査方向に沿って対向領域Ｒ２を個別に走査される。なお、第１ユニット３１および第２ユニット３２の各々は、第１実施形態のカソードユニット２２と同様、磁気回路走査部２９も備えている。
【００９４】
第１ユニット３１と第２ユニット３２とでは、各々が有するターゲット２３の形成材料にて主たる成分が相互に異なる。第１ユニット３１は、例えば、主たる成分が酸化シリコンであるターゲット２３を有し、第２ユニット３２は、例えば、主たる成分が酸化ニオブであるターゲット２３を有している。なお、各ターゲット２３では、例えば、形成材料のうちの９５質量％が酸化シリコンあるいは酸化ニオブであり、好ましくは９９質量％以上が酸化シリコンもしくは酸化ニオブである。
【００９５】
第１ユニット３１および第２ユニット３２が開始位置Ｓｔに配置されるとき、形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１と、第１ユニット３１が有するターゲット２３の第１端部２３ｅ１との間の距離は、１５０ｍｍ以上である。
【００９６】
［スパッタチャンバ１３の作用］
図８から図１０を参照してスパッタチャンバ１３の構成を説明する。なお、以下では、形成領域Ｒ１である基板Ｓの表面Ｓａに酸化シリコン膜と酸化ニオブ膜との積層膜が形成される場合を、スパッタチャンバ１３の作用の一例として説明する。
【００９７】
図８に示されるように、カソード装置１８が積層膜の形成を開始するとき、開始位置Ｓｔに配置された第１ユニット３１が、スパッタ粒子ＳＰの放出を開始する。このとき、走査方向における形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１と、ターゲット２３の第１端部２３ｅ１との間の距離Ｄ１が１５０ｍｍ以上である。そのため、ターゲット２３に直流電力が供給されたとき、ターゲット２３から放出されたスパッタ粒子ＳＰのほとんどが、スパッタ粒子ＳＰの入射角度θに関わらず基板Ｓに到達しにくくなる。それゆえに、酸化シリコン膜の形成初期の分子層にて、膜の組成がばらつくことが抑えられる。
【００９８】
図９に示されるように、第１ユニット３１が走査方向に沿って移動することにより、第１ユニット３１のエロージョン領域が、形成領域Ｒ１と対向する対向領域Ｒ２を走査方向に沿って走査される。この際、基板Ｓに到達するスパッタ粒子ＳＰは、第１遮蔽板２８ａおよび第２遮蔽板２８ｂによって、入射角度θが３０°よりも大きいスパッタ粒子ＳＰに限られる。そのため、酸化シリコン膜の初期層にて、膜の組成がばらつきことが抑えられる。
【００９９】
図１０に示されるように、第１ユニット３１が走査方向に沿って移動して終了位置Ｅｎに到達すると、開始位置Ｓｔに配置された第２ユニット３２が、スパッタ粒子ＳＰの放出を開始する。第１ユニット３１が終了位置Ｅｎに配置されるとき、第１ユニット３１が有するターゲット２３の第２端部２３ｅ２と、形成領域Ｒ１の第２端部Ｒｅ２との間の距離Ｄ１は、１５０ｍｍ以上である。なお、走査部２７が、第１ユニット３１を開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査する間にわたって、走査部２７は、第２ユニット３２を走査しない。
【０１００】
第２ユニット３２が、開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査方向に沿って移動する。これにより、第２ユニット３２のエロージョン領域が、形成領域Ｒ１と対向する対向領域Ｒ２を走査方向に沿って走査される。この際、第１ユニット３１と同様、基板Ｓに到達するスパッタ粒子ＳＰは、第１遮蔽板２８ａおよび第２遮蔽板２８ｂによって、入射角度θが３０°よりも大きいスパッタ粒子ＳＰに限られる。そのため、酸化ニオブ膜の初期層にて、膜の組成がばらつくことが抑えられる。なお、第２ユニット３２が終了位置Ｅｎに配置されるとき、第２ユニット３２が有するターゲット２３の第２端部２３ｅ２と、形成領域Ｒ１の第２端部Ｒｅ２との間の距離Ｄ１は、１５０ｍｍ以上である。また、走査部２７が、第２ユニット３２を開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査する間にわたって、走査部２７は、第１ユニット３１を走査しない。
【０１０１】
以上説明したように、第３実施形態のスパッタ装置によれば、以下の効果を得ることができる。
（７）酸化シリコン膜と酸化ニオブ膜とから構成される積層膜において、酸化シリコン膜における基板Ｓとの境界の組成がばらつくことが抑えられ、酸化ニオブ膜における酸化シリコン膜との境界の組成がばらつくことが抑えられる。
【０１０２】
［試験例］
［薄膜トランジスタの特性］
図１１から図１６を参照して薄膜トランジスタの特性に関する試験例を説明する。なお、以下では、ＩＧＺＯ膜の形成条件、実施例のスパッタ装置１０によって形成されたＩＧＺＯ膜を有する薄膜トランジスタ、および、薄膜トランジスタでの閾値電圧を順に説明す
る。
【０１０３】
［ＩＧＺＯ膜の形成条件］
第１実施形態のスパッタ装置１０によって、以下の条件を用いて基板Ｓの表面ＳａにＩＧＺＯ膜が形成された。ＩＧＺＯ膜が形成されるとき、カソードユニット２２が、開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査方向に沿って走査されることにより、カソードユニット２２のエロージョン領域が、対向領域Ｒ２を１回走査された。このとき、磁気回路２５も、カソードユニット２２の向かう方向とは反対の方向に沿って、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に向けて１回走査された。
なお、Ｐ型シリコン基板上に熱酸化膜である酸化シリコン膜が形成された積層体を基板Ｓとして用いた。
・直流電力          ：  １０Ｗ／ｃｍ２
・アルゴンガス分圧  ：  ０．３０Ｐａ
・酸素ガス分圧      ：  ０．０５Ｐａ
・基板Ｓの温度      ：  １００℃
【０１０４】
［薄膜トランジスタの構成］
図１１を参照して、上述の条件を用いて形成されたＩＧＺＯ膜をチャネル層として有する薄膜トランジスタの構成を説明する。
図１１に示されるように、薄膜トランジスタ４０は、ゲート電極４１、ゲート酸化膜４２、および、チャネル層４３を備え、ゲート電極４１、ゲート酸化膜４２、および、チャネル層４３は、下側からこの順に積層されている。ゲート電極４１は、例えば、Ｐ型のシリコンで構成された基板であり、ゲート酸化膜４２は、ゲート電極４１の熱酸化によって形成された酸化シリコン膜である。チャネル層４３は、上述のスパッタ装置１０を用いて形成されたＩＧＺＯ膜であり、チャネル層４３の厚さは、例えば、５０ｎｍである。
【０１０５】
チャネル層４３上には、ソース電極４４とドレイン電極４５とが形成され、ソース電極４４とドレイン電極４５とは、例えばモリブデンで構成されている。ソース電極４４とドレイン電極４５との間の幅であるチャネル長Ｌは、例えば、０．１ｍｍであり、ソース電極４４およびドレイン電極４５の各々における紙面と直交する方向の幅であるチャネル幅Ｗは、例えば、１ｍｍである。
【０１０６】
［試験例１］
図１２を参照して試験例１を説明する。
図１２に示されるように、試験例１では、１つの側面がターゲットＴＧの表面ＴＧｓと向かい合う対向遮蔽板Ｍ１がスパッタチャンバ１３の内部に位置する状態で、先に説明した条件を用いてＩＧＺＯ膜が形成された。対向遮蔽板Ｍ１として、搬送方向における幅が、ターゲットＴＧの搬送方向における幅よりも大きく、かつ、高さ方向における幅が、ターゲットＴＧの高さ方向における幅と略等しい板部材が用いられた。なお、ターゲットＴＧ、ターゲットＴＧの表面ＴＧｓに形成されるエロージョン領域Ｅ、および、対向遮蔽板Ｍ１の各々は、ターゲットＴＧの搬送方向における中央を通る仮想平面を対称面とする面対称に配置された。
【０１０７】
対向遮蔽板Ｍ１は、エロージョン領域Ｅから放出された複数のスパッタ粒子のうち、他のエロージョン領域Ｅから延びるＢ⊥０の領域とは搬送方向における反対側に向けて飛行するスパッタ粒子であり、かつ、入射角度が所定の範囲に含まれるスパッタ粒子のみを形成領域に到達させた。すなわち、対向遮蔽板Ｍ１は、最小値θ１ｍである０°以上、最大値θ１Ｍである３０°以下の範囲に含まれるスパッタ粒子のみを形成領域に到達させた。
【０１０８】
一方、対向遮蔽板Ｍ１は、エロージョン領域Ｅから放出された複数のスパッタ粒子のう
ち、他のエロージョン領域Ｅから延びるＢ⊥０の領域に向けて飛行するスパッタ粒子であり、かつ、入射角度が所定の範囲に含まれるスパッタ粒子のみを形成領域に到達させた。すなわち、対向遮蔽板Ｍ１は、最小値θ２ｍである０°以上、最大値θ２Ｍである１５°以下の範囲に含まれるスパッタ粒子のみを形成領域に到達させた。
【０１０９】
［試験例２］
図１３を参照して試験例２を説明する。
図１３に示されるように、試験例１と同様、対向遮蔽板Ｍ１がスパッタチャンバ１３の内部に位置する状態で、ＩＧＺＯ膜が形成された。ただし、試験例２では、試験例１とは異なり、対向遮蔽板Ｍ１として、搬送方向における幅が、ターゲットＴＧの搬送方向における幅よりも小さい板部材が用いられた。なお、ターゲットＴＧ、ターゲットＴＧの表面ＴＧｓに形成されるエロージョン領域Ｅ、および、対向遮蔽板Ｍ１の各々は、上述の仮想平面を対称面とする面対称に配置された。
【０１１０】
対向遮蔽板Ｍ１は、エロージョン領域Ｅから放出された複数のスパッタ粒子のうち、他のエロージョン領域Ｅから延びるＢ⊥０の領域とは搬送方向における反対側に向けて飛行するスパッタ粒子であり、かつ、入射角度が所定の範囲に含まれるスパッタ粒子のみを形成領域に到達させた。すなわち、対向遮蔽板Ｍ１は、最小値θ１ｍである０°以上、最大値θ１Ｍである６０°以下の範囲に含まれるスパッタ粒子のみを形成領域に到達させた。
【０１１１】
一方、対向遮蔽板Ｍ１は、エロージョン領域Ｅから放出された複数のスパッタ粒子のうち、他のエロージョン領域Ｅから延びるＢ⊥０の領域に向けて飛行するスパッタ粒子であり、かつ、入射角度が所定の範囲に含まれるスパッタ粒子のみを形成領域に到達させた。すなわち、対向遮蔽板Ｍ１は、最小値θ２ｍである０°以上、最大値θ２Ｍである２１°以下の範囲に含まれるスパッタ粒子のみを形成領域に到達させた。
【０１１２】
［試験例３］
図１４を参照して試験例３を説明する。
図１４に示されるように、試験例２と同じ対向遮蔽板Ｍ１、および、ターゲットＴＧの搬送方向における２つの端部の各々に、高さ方向に延びる遮蔽板Ｍ２が位置する状態で、ＩＧＺＯ膜が形成された。なお、ターゲットＴＧ、ターゲットＴＧの表面ＴＧｓに形成されるエロージョン領域Ｅ、対向遮蔽板Ｍ１、および、遮蔽板Ｍ２の各々は、上述の仮想平面を対称面とする面対称に配置された。
【０１１３】
各遮蔽板Ｍ２は、搬送方向における距離が近いエロージョン領域Ｅから放出された複数のスパッタ粒子のうち、他のエロージョン領域Ｅから延びるＢ⊥０の領域とは搬送方向の反対側に向けて飛行するスパッタ粒子であり、かつ、入射角度が３０°以下のスパッタ粒子を形成領域に到達させなかった。一方、各遮蔽板Ｍ２は、搬送方向における距離が近いエロージョン領域から放出された複数のスパッタ粒子のうち、他のエロージョン領域Ｅから延びるＢ⊥０の領域に向けて飛行するスパッタ粒子であり、かつ、入射角度が９°以下のスパッタ粒子を形成領域に到達させなかった。
【０１１４】
そのため、試験例３では、エロージョン領域Ｅから放出されるスパッタ粒子のうち、他のエロージョン領域Ｅから延びるＢ⊥０の領域とは搬送方向の反対側に向けて飛行するスパッタ粒子のうち、入射角度が以下の範囲であるスパッタ粒子が形成領域に到達した。
３０°＜入射角度θ≦６０°
【０１１５】
一方、エロージョン領域Ｅから放出されるスパッタ粒子のうち、他のエロージョン領域Ｅから延びるＢ⊥０の領域に向けて飛行するスパッタ粒子のうち、入射角度が以下の範囲であるスパッタ粒子が形成領域に到達した。
９°＜入射角度θ≦２１°
【０１１６】
［試験例４］
図１５を参照して試験例４を説明する。
図１５に示されるように、試験例３と同様に２つの遮蔽板Ｍ２が位置する状態で、ＩＧＺＯ膜が形成された。ただし、試験例４では、遮蔽板Ｍ２として、幅方向における幅が試験例３の遮蔽板Ｍ２よりも大きい板部材が用いられた。なお、ターゲットＴＧ、ターゲットＴＧの表面ＴＧｓに形成されるエロージョン領域Ｅ、および、遮蔽板Ｍ２の各々は、上述の仮想平面を対称面とする面対称に配置された。
【０１１７】
各遮蔽板Ｍ２は、搬送方向における距離が近いエロージョン領域Ｅから放出された複数のスパッタ粒子のうち、他のエロージョン領域Ｅから延びるＢ⊥０の領域とは搬送方向の反対側に向けて飛行するスパッタ粒子であり、かつ、入射角度が６０°以下のスパッタ粒子を形成領域に到達させなかった。一方、各遮蔽板Ｍ２は、搬送方向における距離が近いエロージョン領域から放出された複数のスパッタ粒子のうち、他のエロージョン領域Ｅから延びるＢ⊥０の領域に向けて飛行するスパッタ粒子であり、かつ、入射角度が２１°以下のスパッタ粒子を形成領域に到達させなかった。
【０１１８】
［薄膜トランジスタの特性と入射角度との関係］
図１６を参照して、ＩＧＺＯ膜をチャネル層として有する薄膜トランジスタの特性と、ＩＧＺＯ膜が形成されるときのスパッタ粒子の入射角度との関係を説明する。
【０１１９】
先の図１２から図１５で説明された試験例１から試験例４の各々にて形成されたＩＧＺＯ膜を用いて、先の図１１で説明された複薄の薄膜トランジスタが作成された。各試験例のＩＧＺＯ膜を有する複数の薄膜トランジスタに対して、例えば、ゲート−ソース間電圧が２０Ｖであり、ドレイン−ソース間電圧が２０Ｖである条件にて、６０分にわたってバイアスストレステストが行われた。そして、各薄膜トランジスタについて、バイアスストレステストの後の閾値電圧Ｖ０が測定され、閾値電圧Ｖ０の変化量（ΔＶ０）の平均値が算出された。なお、閾値電圧Ｖ０は、ドレイン電流が１Ｅ−９Ａに到達するときのゲート−ソース間電圧である。
【０１２０】
図１６に示されるように、試験例１の薄膜トランジスタでは、閾値電圧Ｖ０の変化量が５．５であり、試験例２の薄膜トランジスタでは、閾値電圧Ｖ０の変化量が５．１であることが認められた。試験例２の薄膜トランジスタでは、試験例１の薄膜トランジスタと比べて、ＩＧＺＯ膜が形成されるとき、形成領域に到達するスパッタ粒子の入射角度の最大値θ１Ｍ，θ２Ｍが大きいため、閾値電圧Ｖ０の変化量が小さくなることが認められた。
【０１２１】
これに対し、試験例３の薄膜トランジスタでは、閾値電圧Ｖ０の変化量が２．１であり、試験例２の薄膜トランジスタと比べて、閾値電圧Ｖ０の変化量が大幅に小さくなることが認められた。
【０１２２】
ここで、試験例２の薄膜トランジスタと、試験例３の薄膜トランジスタとでは、ＩＧＺＯ膜が形成されるときの入射角度の最大値θ１Ｍ，θ２Ｍが同じである一方、入射角度の最小値θ１ｍ，θ２ｍが相互に異なる。そして、試験例３では、試験例２よりも入射角度の最小値θ１ｍ，θ２ｍが大きい。そのため、ＩＧＺＯ膜が形成されるとき、入射角度の小さいスパッタ粒子が形成領域に到達しないことによって、ＩＧＺＯ膜をチャネル層として有する薄膜トランジスタにて、閾値電圧Ｖ０の変化量が小さくなるといえる。より詳しくは、複数のスパッタ粒子のうち、下記の条件を満たすスパッタ粒子が形成領域に到達しないことにより、閾値電圧Ｖ０の変化量が小さくなるといえる。
【０１２３】
（Ａ）他のエロージョン領域Ｅから延びるＢ⊥０の領域とは搬送方向の反対側に飛行するスパッタ粒子であって、形成領域に対する入射角度が３０°以下であるスパッタ粒子。
（Ｂ）他のエロージョン領域Ｅから延びるＢ⊥０の領域に向けて飛行するスパッタ粒子であって、形成領域に対する入射角度が９°以下であるスパッタ粒子。
【０１２４】
一方、試験例４の薄膜トランジスタでは、閾値電圧Ｖ０の変化量が１．９であり、試験例３の薄膜トランジスタと比べて、閾値電圧Ｖ０の変化量が小さくはなる。しかしながら、試験例３の薄膜トランジスタでの閾値電圧Ｖ０の変化量と試験例４の薄膜トランジスタでの閾値電圧Ｖ０の変化量との差は、試験例２の薄膜トランジスタでのＶ０の変化量と試験例３の薄膜トランジスタでの閾値電圧Ｖ０の変化量との差よりも小さいことが認められた。このように、入射角度θの最小値θ１ｍ，θ２ｍを試験例３よりも大きくしても、薄膜トランジスタでの閾値電圧Ｖ０の変化量は、大幅には小さくならないことが認められた。
【０１２５】
それゆえに、ＩＧＺＯ膜が形成されるとき、形成領域に到達するスパッタ粒子は、上述の（Ａ）の条件、および、（Ｂ）の条件を満たしていることが、薄膜トランジスタでの閾値電圧Ｖ０の変化量を小さくする上で、重要であるといえる。すなわち、条件（Ａ）および（Ｂ）を満たすスパッタ粒子によってＩＧＺＯ膜が形成されることにより、ゲート酸化膜との界面を形成するＩＧＺＯ膜の面内では、ＩＧＺＯ膜の組成におけるばらつきが抑えられるため、ＩＧＺＯ膜の半導体特性のばらつきも抑えられる。これにより、ゲート酸化膜４２の絶縁性が保たれやすくなり、薄膜トランジスタにおける閾値電圧の変化量が抑えられるといえる。
【０１２６】
なお、（Ａ）の条件を満たすスパッタ粒子は、（Ｂ）の条件を満たすスパッタ粒子とは異なり、他のエロージョン領域Ｅから延びるＢ⊥０の領域に向けて飛行しないため、プラズマ中に含まれる活性種と反応する確率が小さくなる。そのため、特に、（Ａ）の条件を満たすスパッタ粒子が形成領域に到達しないことで、ＩＧＺＯ膜の組成や膜密度がばらつくことが抑えられる。
【０１２７】
［ＩＧＺＯ膜の膜密度］
図１７を参照して試験例としてＩＧＺＯ膜の膜密度に関する試験例を説明する。なお、図１７には、ＩＧＺＯ膜の膜密度がＸ線反射率法を用いて測定された結果、および、ＩＧＺＯ膜でのインジウムとガリウムと亜鉛との原子数の比が１：１：１であるときの理論密度（ｇ／ｃｍ３）が示されている。
上述した試験例２の条件にて形成されたＩＧＺＯ膜の膜密度と、上述した試験例３の条件にて形成されたＩＧＺＯ膜の膜密度とが測定された。
【０１２８】
図１７に示されるように、試験例２の膜密度が５．２２ｇ／ｃｍ３であり、試験例３の膜密度が６．２３ｇ／ｃｍ３であることが認められた。そして、試験例３の膜密度が、試験例２の膜密度に比べて、理論密度である６．３８ｇ／ｃｍ３に近い値であることが認められた。このように、上述した（Ａ）および（Ｂ）の条件を満たすスパッタ粒子ＳＰを含む複数のスパッタ粒子ＳＰによって形成されたＩＧＺＯ膜よりも、（Ａ）および（Ｂ）の条件を満たすスパッタ粒子ＳＰを含まない複数のスパッタ粒子ＳＰによって形成されたＩＧＺＯ膜では、膜密度が高められること、および、膜密度がより理論密度に近い値になることが認められた。
【０１２９】
このように、上述の（Ａ）および（Ｂ）の条件を満たすスパッタ粒子ＳＰ以外のスパッタ粒子ＳＰによって形成されたＩＧＺＯ膜では、他の部材との界面におけるＩＧＺＯ膜の特性に加えて、ＩＧＺＯ膜の厚さ方向の全体にわたるＩＧＺＯ膜の特性である膜密度も高められる。
【０１３０】
なお、上述した各実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・第１実施形態および第２実施形態では、ターゲット２３の形成材料における主たる成分が、ＩＧＺＯ以外の酸化物半導体、例えば、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化スズ、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化インジウム、および、チタン酸ストロンチウム等であってもよい。
【０１３１】
・第１実施形態および第２実施形態では、ターゲット２３の形成材料における主たる成分が、ＩＧＺＯ以外であってもよく、インジウムを含むＩＧＺＯ以外の酸化物半導体、例えば、酸化インジウム亜鉛スズ（ＩＺＴＯ）、酸化インジウム亜鉛アンチモン（ＩＺＡＯ）、酸化インジウムスズ亜鉛（ＩＴＺＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、及び、酸化インジウムアンチモン（ＩＡＯ）等が用いられてもよい。なお、これらＩＧＺＯ以外のインジウム含有酸化物半導体が薄膜トランジスタのチャネル層として用いられた場合であっても、形成領域Ｒ１に入射するスパッタ粒子ＳＰの入射角度θを制限することによって、ＩＧＺＯ膜と同様の効果が得られることが本願発明者らによって認められている。
【０１３２】
・ターゲット２３の形成材料における主たる成分は、ＩＧＺＯに限らず、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、及び、酸化アルミニウム等の無機酸化物であってもよい。
【０１３３】
・ターゲット２３の形成材料における主たる成分は、金属、金属化合物、及び、半導体等であってもよい。ターゲット２３の形成材料における主たる成分に単体の金属や半導体が用いられる場合には、ターゲット２３から放出されたスパッタ粒子ＳＰと、反応ガスから生成されたプラズマとの反応によって、酸化物膜や窒化物膜等の化合物膜の形成が可能である。
【０１３４】
・第３実施形態のスパッタ装置が備えるスパッタチャンバ１３は、形成領域Ｒ１へのスパッタ粒子ＳＰの放出が開始されるとき、第１ユニット３１と第２ユニット３２との両方が開始位置Ｓｔに配置される構成でなくともよい。
【０１３５】
図１８に示されるように、第１ユニット３１が開始位置Ｓｔに配置され、第２ユニット３２が終了位置Ｅｎに配置される構成でもよい。こうした構成では、第１ユニット３１が開始位置Ｓｔに配置されるとき、第１ユニット３１のターゲット２３の第１端部２３ｅ１と、形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１との間の走査方向における距離Ｄ１が、１５０ｍｍ以上であることが好ましい。一方、第２ユニット３２が終了位置Ｅｎに配置されるとき、第２ユニット３２のターゲット２３の第２端部２３ｅ２と、形成領域Ｒ１の第２端部Ｒｅ２との間の走査方向における距離Ｄ１が、１５０ｍｍ以上であることが好ましい。
【０１３６】
形成領域Ｒ１に積層体が形成されるとき、例えば、走査部２７が、第１ユニット３１を開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査方向に沿って移動させる。これにより、形成領域Ｒ１には、例えば、酸化シリコン膜が形成される。そして、走査部２７が、第１ユニット３１を終了位置Ｅｎから開始位置Ｓｔに向けて走査方向に沿って移動させる。このとき、第１ユニット３１は、スパッタ粒子ＳＰを形成領域Ｒ１に放出してもよいし、放出しなくともよい。次いで、走査部２７が、第２ユニット３２を終了位置Ｅｎから開始位置Ｓｔに向けて走査方向に沿って移動させる。これにより、形成領域Ｒ１には、例えば、酸化ニオブ膜が形成される。そして、走査部２７が、第２ユニット３２を開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査方向に沿って移動させる。このとき、第２ユニット３２は、スパッタ粒子ＳＰを形成領域Ｒ１に放出してもよいし、放出しなくともよい。
【０１３７】
なお、第１ユニット３１および第２ユニット３２の各々が、スパッタ粒子ＳＰを放出しながら走査方向に沿って開始位置Ｓｔと終了位置Ｅｎとの間で移動する回数は、各ユニッ
トが形成する化合物膜の厚さに合わせて変更することができる。
【０１３８】
・スパッタ装置１０は、１つのカソードユニット２２を有する２つのスパッタチャンバ１３を備える構成であってもよい。こうした構成では、各スパッタチャンバ１３のカソードユニット２２が、形成材料の主たる成分が相互に異なるターゲット２３を備えることによって、基板Ｓの表面Ｓａに２つの化合物膜から構成される積層体が形成される。なお、スパッタ装置１０は、１つのカソードユニット２２を有する３つ以上のスパッタチャンバ１３を備え、かつ、各カソードユニット２２の有するターゲット２３の形成材料における主たる成分が相互に異なる構成でもよい。こうした構成によれば、基板Ｓの表面Ｓａには、３つ以上の化合物膜から構成される積層体が形成される。
【０１３９】
・第３実施形態の第１ユニット３１は、形成材料の主たる成分が酸化シリコン以外であるターゲット２３を備えてもよいし、第２ユニット３２は、形成材料の主たる成分が酸化ニオブ以外であるターゲット２３を備えてもよい。いずれのターゲット２３も、形成材料の主たる成分が金属、金属化合物、および、半導体等のいずれであってもよい。
【０１４０】
・第３実施形態のスパッタチャンバ１３は、３つ以上のカソードユニット２２を備える構成でもよく、各カソードユニット２２の備えるターゲット２３の形成材料における主たる成分は、相互に異なってもよいし、同じであってもよい。
【０１４１】
・図１９に示されるように、第２実施形態のカソードユニット２２は、走査方向にて第１カソード２２Ａのターゲット２３と、第２カソード２２Ｂのターゲット２３との間に配置される第３遮蔽板２８ｃを備えてもよい。第３遮蔽板２８ｃにおける幅方向の突き出し幅は、第１遮蔽板２８ａおよび第２遮蔽板２８ｂと相互に異なってもよいし、同じであってもよい。第３遮蔽板２８ｃが、第３遮蔽部の一例である。
【０１４２】
カソードユニット２２が開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査方向に沿って移動するとき、走査方向における第１カソード２２Ａの第１エロージョン領域Ｅ１と第３遮蔽板２８ｃとの間の距離が、最も大きくなる。ただし、走査方向における第１エロージョン領域Ｅ１と第３遮蔽板２８ｃとの距離は、第１エロージョン領域Ｅ１と、第２遮蔽板２８ｂとの間の距離よりも小さい。そのため、第１カソード２２Ａの第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向とは反対の方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、第３遮蔽板２８ｃに衝突するスパッタ粒子ＳＰの入射角度θ４の範囲は、９°よりも大きくなる。それゆえに、形成領域Ｒ１に到達する複数のスパッタ粒子ＳＰにて、飛行経路Ｆの最大値が小さくなり、スパッタ粒子ＳＰとプラズマ中の他の粒子との衝突する回数の最大値も小さくなる。結果として、スパッタ粒子ＳＰの有するエネルギーの最小値が大きくなり、ＩＧＺＯ膜の膜密度が小さくなることが抑えられる。
【０１４３】
一方、２つの磁気回路２５の各々が第２位置Ｐ２に配置されるとき、走査方向における第２カソード２２Ｂの第２エロージョン領域Ｅ２と第３遮蔽板２８ｃとの間の距離が、最も大きくなる。ただし、走査方向における第２エロージョン領域Ｅ２と、第１遮蔽板２８ａとの間の距離よりも小さい。そのため、第２カソード２２Ｂの第２エロージョン領域Ｅ２からカソードユニット２２の向かう方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、第３遮蔽板２８ｃに衝突するスパッタ粒子ＳＰの入射角度θの範囲は、９°よりも大きくなる。それゆえに、第３遮蔽板２８ｃは、第２カソード２２Ｂから放出されるスパッタ粒子ＳＰに対しても、第１カソード２２Ａから放出されるスパッタ粒子ＳＰと同等に作用する。
【０１４４】
・第１実施形態から第３実施形態では、磁気回路走査部２９が、磁気回路２５を走査方向に沿って第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に向けて移動させる。これに限らず、磁気回路
走査部２９は、磁気回路２５を走査方向に沿って第２位置Ｐ２から第１位置Ｐ１に向けて移動させてもよい。この際、走査部２７がターゲット２３に対向領域Ｒ２を１回走査させるとき、磁気回路走査部２９が磁気回路２５を第２位置Ｐ２から第１位置Ｐ１に向けて１回走査することにより、上述の（５）に準じた効果を得ることは可能である。
【０１４５】
・磁気回路走査部２９は、ターゲット２３の第１端部２３ｅ１と第２端部２３ｅ２との間の一部を走査方向に沿って磁気回路２５に走査させる構成でもよい。こうした構成では、走査方向における各エロージョン領域と各遮蔽部との間の距離における最大値が小さくなるため、突き出し幅のより小さい遮蔽板が、上述した各実施形態と同じ入射角度θのスパッタ粒子ＳＰを形成領域Ｒ１に到達させない。
【０１４６】
・第１実施形態から第３実施形態では、カソードユニット２２が磁気回路走査部２９を備える。これに限らず、カソードユニット２２は磁気回路走査部２９を備えていなくともよい、すなわち、カソードユニット２２にて、ターゲット２３に対する各エロージョン領域の位置が固定された構成でもよい。こうした構成であっても、各遮蔽板２８ａが、入射角度θが３０°以下のスパッタ粒子ＳＰを形成領域Ｒ１に到達させない以上は、上述の（２）、（３）に準じた効果を得ることはできる。
【０１４７】
・第２実施形態のカソードユニット２２では、第２遮蔽板２８ｂが、第１カソード２２Ａの第１エロージョン領域Ｅ１から放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θが９°以下であるスパッタ粒子ＳＰを形成領域Ｒ１に到達させてもよい。また、第１遮蔽板２８ａが、第２カソード２２Ｂの第２エロージョン領域Ｅ２から放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θが９°以下であるスパッタ粒子ＳＰを形成領域Ｒ１に到達させてもよい。こうした構成であっても、第１遮蔽板２８ａが、第１カソード２２Ａの第１エロージョン領域Ｅ１から放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θが３０°以下のスパッタ粒子ＳＰを形成領域Ｒ１に到達させない以上は、上述の（２）に準じた効果を得ることはできる。また、第２遮蔽板２８ｂが、第２カソード２２Ｂの第２エロージョン領域Ｅ２から放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θが３０°以下のスパッタ粒子ＳＰを形成領域Ｒ１に到達させない以上は、上述した（３）に準じた効果を得ることはできる。
【０１４８】
・第１実施形態から第３実施形態では、第２遮蔽板２８ｂが、走査方向にて第２遮蔽板２８ｂに最も近いエロージョン領域から放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、３０°よりも小さい入射角度θのスパッタ粒子ＳＰのみを形成領域Ｒ１に到達させない構成でもよい。こうした構成であっても、カソードユニット２２が第２遮蔽板２８ｂを備える以上、第２遮蔽板２８ｂを備えていない構成と比べて、化合物膜における組成のばらつきを抑えることはできる。
【０１４９】
・第１遮蔽板２８ａの突き出し幅と第２遮蔽板２８ｂの突き出し幅とが相互に等しくなくともよく、第１遮蔽板２８ａの突き出し幅が、第２遮蔽板２８ｂの突き出し幅よりも小さくともよい。
【０１５０】
・第１実施形態から第３実施形態のカソードユニット２２は、第２遮蔽板２８ｂを備えていなくともよい。こうした構成であっても、第１遮蔽板２８ａを備えていれば、少なくとも形成領域Ｒ１に最初に到達するスパッタ粒子ＳＰでの入射角度θは制限される。そのため、上述の（２）に準じた効果を得ることはできる。
【０１５１】
・第１実施形態から第３実施形態では、第１遮蔽板２８ａが、３０°よりも小さい入射角度θのスパッタ粒子ＳＰのみを形成領域Ｒ１に到達させない構成でもよい。こうした構成であっても、カソードユニット２２が第１遮蔽板２８ａを備えている以上、上記（２）
に準じた効果を少なからず得ることはできる。
【０１５２】
・第１実施形態から第３実施形態では、カソードユニット２２が終了位置Ｅｎに配置されるとき、形成領域Ｒ１の第２端部Ｒｅ２と、走査方向での形成領域Ｒ１の第２端部Ｒｅ２との距離が最も近いターゲット２３の第２端部２３ｅ２との距離が、１５０ｍｍでなくともよい。こうした構成であっても、カソードユニット２２が開始位置Ｓｔに配置されるとき、形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１と、走査方向での形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１との距離が最も近いターゲット２３の第２端部２３ｅ２との距離が、１５０ｍｍであれば、上述の（１）に準じた効果を得ることができる。
【０１５３】
・スパッタ装置１０は、搬出入チャンバ１１、および、前処理チャンバ１２を備えていなくともよく、スパッタチャンバ１３を備えていれば、先に列記した効果を得ることは可能である。あるいは、スパッタ装置１０は、複数の前処理チャンバ１２を備える構成であってもよい。
・基板Ｓにおける搬送方向に沿った幅、および、紙面の手前に向かう幅は、上述した大きさに限らず、適宜変更可能である。
【０１５４】
・スパッタガスは、アルゴンガス以外の希ガス、例えば、ヘリウムガス、ネオンガス、クリプトンガス、および、キセノンガスであってもよい。また、反応ガスは、酸素ガス以外の酸素を含むガスや、窒素を含むガス等であってもよく、スパッタチャンバ１３にて形成される化合物膜に合わせて変更可能である。
【０１５５】
・第２実施形態のカソードユニット２２は、ターゲット２３、バッキングプレート２４、磁気回路２５、交流電源２６Ａ、および、磁気回路走査部２９から構成されるカソードを３つ以上備える構成であってもよい。
【０１５６】
・第３実施形態のスパッタチャンバ１３は、第２実施形態のカソードユニット２２、すなわち、第１カソード２２Ａと第２カソード２２Ｂとを備えるカソードユニット２２を２つ備える構成であってもよい。
【０１５７】
・ＩＧＺＯ膜を形成するときの条件は、上述の実施例にて説明した条件に限らず、他の条件でもよい。要は、基板Ｓの表面ＳａにＩＧＺＯ膜を形成することのできる条件であればよい。
【０１５８】
・図２０に示されるように、スパッタ装置は、クラスター型のスパッタ装置５０として具体化されてもよい。こうした構成では、スパッタ装置５０が、搬送ロボット５１Ｒを搭載する搬送チャンバ５１と、搬送チャンバ５１に連結される以下のチャンバを備える。すなわち、搬送チャンバ５１には、成膜前の基板をスパッタ装置５０の外部から搬入し、成膜後の基板をスパッタ装置５０の外部に搬出する搬出入チャンバ５２と、成膜に必要とされる前処理を基板に対して行う前処理チャンバ５３と、基板に化合物膜を形成するスパッタチャンバ５４とを備える。
【符号の説明】
【０１５９】
１０，５０…スパッタ装置、１１，５２…搬出入チャンバ、１２，５３…前処理チャンバ、１３，５４…スパッタチャンバ、１４…ゲートバルブ、１５…排気部、１６…成膜レーン、１７…回収レーン、１８…カソード装置、１９…レーン変更部、２１…ガス供給部、２２…カソードユニット、２２Ａ…第１カソード、２２Ｂ…第２カソード、２３，ＴＧ…ターゲット、２３ａ，ＴＧｓ…表面、２３ｅ１…第１端部、２３ｅ２…第２端部、２４…バッキングプレート、２５…磁気回路、２６Ａ…交流電源、２６Ｄ…直流電源、２７…走査部、２８ａ…第１遮蔽板、２８ｂ…第２遮蔽板、２８ｃ…第３遮蔽板、２９…磁気回
路走査部、３１…第１ユニット、３２…第２ユニット、４０…薄膜トランジスタ、４１…ゲート電極、４２…ゲート酸化膜、４３…チャネル層、４４…ソース電極、４５…ドレイン電極、５１…搬送チャンバ、５１Ｒ…搬送ロボット、Ｂ…マグネトロン磁場、Ｄ１…距離、Ｅ…エロージョン領域、Ｅ１…第１エロージョン領域、Ｅ２…第２エロージョン領域、Ｅｎ…終了位置、Ｆ…飛行経路、Ｌｖ…法線、Ｍ１…対向遮蔽板、Ｍ２，Ｍ３…遮蔽板、Ｐ１…第１位置、Ｐ２…第２位置、Ｐｉｄ…仮想平面、Ｒ１…形成領域、Ｒ２…対向領域、Ｒｅ１…第１端部、Ｒｅ２…第２端部、Ｓ…基板、Ｓａ…表面、ＳＰ…スパッタ粒子、Ｓｔ…開始位置、Ｔ…トレイ、θ，θ１，θ２，θ３，θ４…入射角度。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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