反应性溅射装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本公开的技术涉及在大型基板上形成化合物膜的反应性溅射装置。
【背景技术】
[0002]液晶显示器、有机EL显示器等平板显示器具备驱动显示元件的多个薄膜晶体管。薄膜晶体管具有沟道层，沟道层的形成材料是例如铟镓锌氧化物(IGZO)等的氧化物半导体。近年来，作为沟道层的形成对象的基板大型化，作为在大型的基板上成膜的溅射装置，例如专利文献I记载的那样，使用多个靶沿着I个方向排列的溅射装置。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:特开2009-41115号公报
[0006]上述的溅射装置中与基板对置的区域包含靶区域和非靶区域，靶区域是靶表面自身，非靶区域是被2个靶表面夹着的区域。在靶区域和非靶区域中，所生成的等离子体的状态相互不同，因此在基板中，在与靶区域对置的部分和与非靶区域对置的部分，到达的溅射粒子的状态、例如到达的溅射粒子的量、溅射粒子所含的氧的量不同。结果是，在形成于基板的IGZO膜的面内中，IGZO膜所要求的电气特性产生偏差。
[0007]在IGZO膜用作沟道层的情况下，薄膜晶体管的特性被构成与栅极氧化膜的界面的IGZO膜的状态较大地左右。因此，当在作为沟道层的IGZO膜中产生如上述的偏差时，多个薄膜晶体管各自的动作在基板的面内产生偏差。
[0008]此外，这样的膜特性的偏差不限于薄膜的形成材料是IGZO的情况，在如下情况下也产生:通过使用在与基板相对的区域排列的多个烧蚀区域的溅射，利用反应性溅射法在I个基板上形成有氧化膜、氮化膜等化合物膜。
[0009]本公开的技术的目的在于提供如下反应性溅射装置:其抑制在化合物膜与化合物膜以外的其他构件的边界处化合物膜的特性产生偏差。
【发明内容】
[0010]本公开的技术中的反应性溅射装置的一方式是，具备阴极装置，所述阴极装置朝向应形成于成膜对象物的化合物膜的形成区域放射溅射粒子。与所述形成区域相对的空间是相对区域，所述阴极装置具备:扫描部，其在所述相对区域扫描烧蚀区域；以及靶，其形成有所述烧蚀区域，扫描方向上的长度短于所述相对区域。所述扫描部从开始位置朝向所述相对区域扫描所述烧蚀区域，在所述开始位置上，所述扫描方向上的所述形成区域的2个端部中的所述溅射粒子先到达的第I端部与所述靶的第I端部的距离在所述扫描方向上为150mm以上，所述靶的第I端部在所述扫描方向上离所述形成区域的所述第I端部近。
[0011]根据本公开的技术中的反应性溅射装置的一方式，在开始向靶提供电力时，从靶放射的溅射粒子的大部分与溅射粒子的入射角度无关，不易到达形成区域。
[0012]在此，在被提供电力时从靶放射的溅射粒子与在持续地被提供电力时的规定时刻从靶放射的溅射粒子相比，溅射粒子具有的能量、与氧的活性种的反应概率等不同。因此，当被提供电力的溅射粒子到达形成区域时，形成了与由在这以后到达基板的溅射粒子所形成的部分不同的膜质的化合物膜。
[0013]在这方面，因为形成区域的第I端部与靶的第I端部之间的距离在扫描方向上为150mm以上，所以可抑制在化合物膜的形成初期的分子层中膜的组分产生偏差。结果是，可抑制在化合物膜和化合物膜以外的其他膜的边界处化合物膜的特性产生偏差。
[0014]本公开的技术中的反应性溅射装置的其他方式是，所述烧蚀区域是形成于所述靶的2个烧蚀区域中的I个，所述2个烧蚀区域包含第I烧蚀区域和第2烧蚀区域，所述第I烧蚀区域在所述开始位置上离所述形成区域的所述第I端部近，所述第2烧蚀区域在所述开始位置上离所述形成区域的所述第I端部远。所述阴极装置具备遮蔽部，所述遮蔽部在所述开始位置上配置于所述扫描方向上的所述靶的所述第I端部与所述形成区域的所述第I端部之间。所述遮蔽部使从所述第I烧蚀区域向所述靶朝向的方向放射的所述溅射粒子中的向所述形成区域的入射角度为30°以下的溅射粒子不到达所述形成区域。
[0015]从第I烧蚀区域放射的溅射粒子中向靶朝向的方向放射的多个溅射粒子不朝向与第I烧蚀区域相邻的第2烧蚀区域飞行。因此，与朝向第2烧蚀区域飞行的多个溅射粒子相比，飞行路径不通过等离子体密度高的区域。因此，溅射粒子与等离子体所含的活性种反应的概率变小，在形成于形成区域的化合物膜中每单位厚度、每单位面积的反应气体所含的原子的密度变小。结果是，化合物膜的每单位厚度、每单位面积的组分产生偏差。
[0016]另一方面，溅射粒子的入射角度越小，溅射粒子到达形成区域为止的溅射粒子的飞行距离越大，因此溅射粒子在超越等离子体密度高的区域的空间中与溅射气体等活性种以外的粒子碰撞的次数变多。由此，构成化合物膜的溅射粒子的能量产生偏差，因此在所形成的化合物膜中膜密度产生偏差。结果是，入射角度小的溅射粒子越包含于化合物膜，则化合物膜的膜特性越产生偏差。
[0017]在这方面，根据本公开的技术中的反应性溅射装置的其他方式，遮蔽部使入射角度为30°以下的溅射粒子不到达基板，因此可抑制化合物膜的单位厚度、单位面积的膜特性的偏差。
[0018]本公开的技术中的反应性溅射装置的其他方式是，所述遮蔽部是作为2个遮蔽部中的I个的第I遮蔽部，在所述开始位置上，配置于比第2端部离所述形成区域远的位置的遮蔽部是第2遮蔽部，所述第2端部是在所述扫描方向上离所述形成区域远的所述靶的端部。所述第2遮蔽部使从所述第2烧蚀区域朝向与所述靶朝向的方向相反的一侧放射的溅射粒子中的向所述形成区域的入射角度为30°以下的溅射粒子不到达所述形成区域。
[0019]根据本公开的技术中的反应性溅射装置的其他方式，从第I烧蚀区域放射、接续最初到达形成区域的溅射粒子到达形成区域的溅射粒子也限于入射角度大于30°的溅射粒子。结果是，化合物膜由入射角度被限制的溅射粒子形成，因此在化合物膜的整个厚度方向上可抑制单位厚度、单位面积的组分、膜密度的偏差。结果是，可抑制膜特性的偏差。
[0020]本公开的技术中的反应性溅射装置的其他方式是，所述靶是沿着所述扫描方向排列的2个靶中的I个，所述2个靶包含第I靶和第2靶，所述第I靶在所述开始位置上离所述形成区域近，所述第2靶在所述开始位置上比所述第I靶离所述形成区域远。所述第2遮蔽部使从所述第I靶的所述第I烧蚀区域向与所述靶朝向的方向相反的方向放射的所述溅射粒子中的向所述形成区域的入射角度为9°以下的溅射粒子不到达所述形成区域。
[0021]从第I烧蚀区域放射的溅射粒子中的向与靶朝向的方向相反的方向放射的多个溅射粒子朝向第I靶的第2烧蚀区域和第2靶的各烧蚀区域飞行。因此，从第I烧蚀区域放射的多个溅射粒子的飞行路径在到达基板之前通过等离子体密度高的区域、即从其他烧蚀区域向溅射粒子飞行的空间延伸的垂直磁场为O的区域。
[0022]但是，在入射角度为9°以下的溅射粒子中，与入射角度更大的溅射粒子相比，在超越等离子体密度高的区域后至形成区域为止的飞行路径变长，因此在超越等离子体密度高的区域的空间中，溅射粒子与溅射气体等活性种以外的粒子碰撞的次数变多。因此，溅射粒子具有的能量变小，化合物膜的膜密度变小。结果是，化合物膜的膜密度偏离理论密度，因此化合物膜的膜特性降低。
[0023]在这方面，根据本公开的技术中的反应性溅射装置的其他方式，第2遮蔽部使上述的入射角度为9°以下的溅射粒子不到达形成区域，因此可抑制化合物膜的膜密度变小。
[0024]本公开的技术中的反应性溅射装置的其他方式是，所述阴极装置具备:磁路，其相对于所述靶配置于与所述形成区域相反的一侧，在所述靶上形成有所述烧蚀区域；以及磁路扫描部，其在所述扫描方向上在所述靶的所述第I端部与第2端部之间扫描所述磁路。所述磁路扫描部在所述开始位置上配置于使所述磁路与所述靶的所述第I端部在所述扫描方向上重叠的位置。
[0025]根据本公开的技术中的反应性溅射装置的其他方式，与磁路配置于第I端部与第2端部之间的其他位置的情况相比，磁路形成的烧蚀与形成区域的第I端部的距离最小。因此，在形成区域的第I端部的附近，与磁路配置于其他位置的情况相比，入射角度更大的溅射粒子到达。结果是，可更加抑制化合物膜中的组分、膜密度的偏差。
[0026]本公开的技术中的反应性溅射装置的其他方式是，所述扫描部在使所述靶在所述相对区域通过I次时，所述磁路扫描部从所述靶的所述第I端部朝向所述第2端部扫描I次所述磁路。
[0027]在靶在相对区域通过I次形成化合物膜时，当磁路在第I端部与第2端部之间往返多次时，每当相对于靶的扫描方向的磁路的扫描方向改变时，磁路相对于靶的相对速度改变。当磁路的相对速度改变时，形成于靶的表面上的等离子体的状态也改变，因此朝向形成区域放射的溅射粒子的数量也改变。结果是，在靶的扫描方向上，化合物膜的厚度产生偏差。
[0028]在这方面，根据本公开的技术中的反应性溅射装置的其他方式，磁路相对于靶的相对速度不改变，因此可抑制在靶的扫描方向上化合物膜的厚度产生偏差。
[0029]本公开的技术中的反应性溅射装置的其他方式是，所述阴极装置具备第3遮蔽部，所述第3遮蔽部在所述扫描方向上配置于所述2个靶之间。
[0030 ]根据本公开的技术中的反应性溅射装置的其他方式，从各靶的烧蚀区域放射的溅射粒子中的到达形成区域的溅射粒子的飞行路径的最大值最小。因此，溅射粒子和等离子体中的其他粒子碰撞的次数的最大值也变小。因此，溅射粒子具有的能量的最小值变大，可抑制化合物膜的膜密度变小。
[0031]本公开的技术中的反应性溅射装置的其他方式是，所述阴极装置是2个阴极装置中的I个，在所述2个阴极装置中，各阴极装置具有的所述靶的形成材料中的主要成分相互不同。在扫描部扫描所述2个阴极装置中的一方阴极装置时，扫描部不扫描另一方阴极装置。
[0032]根据本公开的技术中的反应性溅射装置的其他方式，可抑制在由2个化合物膜构成的层叠膜中各化合物膜中的与其他膜的边界的组分产生偏差。
【附图说明】
[0033]图1是示意性地示出本公开的技术中的第I实施方式的溅射装置的整体构成和基板的构成图。
[0034]图2是示意性地示出溅射腔的构成的构成图。
[0035]图3是示意性地示出阴极单元的构成的构成图。
[0036]图4是用于说明溅射腔的作用的作用图。
[0037]图5是用于说明溅射腔的作用的作用图。
[0038]图6是用于说明溅射腔的作用的作用图。
[0039]图7是示意性地示出本公开的技术中的第2实施方式的阴极单元的构成的构成图。
[0040]图8是示意性地示出本公开的技术中的第3实施方式的溅射腔的构成的构成图。
[0041]图9是用于说明溅射腔的作用的作用图。
[0042]图10是用于说明溅射腔的作用的作用图。
[0043]图11是示出实施例中的薄膜晶体管的截面结构的截面图。
[0044]图12是用于说明试验例I中到达形成区域的溅射粒子的入射角度的图。
[0045]图13是用于说明试验例2中到达形成区域的溅射粒子的入射角度的图。
[0046]图14是用于说明试验例3中到达形成区域的溅射粒子的入射角度的图。
[0047]图15是用于说明试验例4中到达形成区域的溅射粒子的入射角度的图。
[0048]图16是示出试验例I至试验例4中的入射角度和阈值电压的变化量的关系的表。[0049 ]图17是示出试验例中的入射角度和膜密度的关系的表。
[0050]图18是示意性地示出变形例中的溅射腔的构成的示意图。
[0051 ]图19是示意性地示出变形例中的阴极单元的构成的示意图。
[0052]图20是示意性地示出变形例中的溅射装置的构成的示意图。
【具体实施方式】
[0053][第I实施方式]
[0054]参照图1