CN102187010B - 薄膜形成方法以及场效应晶体管的制造方法 - Google Patents

薄膜形成方法以及场效应晶体管的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供能够降低衬底层受到的损伤的溅射装置、薄膜形成方法以及场效应晶体管的制造方法。本发明一个实施方式的溅射装置用于使基板(10)的被处理面上形成薄膜，具有：真空槽(61)、支承机构(93)、溅射靶(80)、磁体(83)。磁体(83)用于产生等离子体，该等离子体对所述溅射面进行轰击而使该溅射面上形成有溅射粒子射出的溅射区域(80a)，并且，该磁体(83)使所述溅射区域(80a)在与所述被处理面相正对着的第1位置以及不与所述被处理面相正对着的第2位置间移动。

Description

薄膜形成方法以及场效应晶体管的制造方法
技术领域
本发明涉及在基板上形成薄膜的溅射装置、使用该溅射装置的薄膜形成方法以及场效应晶体管的制造方法。 
背景技术
现有技术中，在基板上形成薄膜的工序中一般使用溅射装置。溅射装置具有溅射靶(下面也会称为“靶”)与等离子体产生装置，其中，溅射靶配置在真空槽的内部，等离子体产生装置用于使溅射靶的表面附近产生等离子体。在溅射装置中，用等离子体中的离子对溅射靶的表面进行轰击，使从该溅射靶上被激起的粒子(溅射粒子)淀积在基板上从而形成薄膜(例如，参照专利文献1)。 
现有技术文献 
专利文献 
专利文献1：日本发明专利公开公报特开2007-39712号 
发明内容
通过溅射法形成的薄膜(下面称为溅镀膜)，由于从溅射靶飞来的粒子以较高的能量入射到基板的表面，因而，与通过真空蒸镀法等形成的薄膜相比，薄膜与基板之间的紧密性(贴合性)较好。然而，用于形成溅镀膜的衬底层(衬底膜或者衬底基板)和入射的溅射粒子之间的碰撞会使衬底层容易受到损伤。例如，在用溅射法形成薄膜晶体管的活性层时，由于衬底层受到损伤而有时不能获得所期望的特性。 
有鉴于此，本发明的目的在于提供能够降低衬底层受到的损伤的溅射装置、薄膜形成方法以及场效应晶体管的制造方法。 
解决技术问题的技术方案 
本发明一个实施方式的溅射装置用于使基板的被处理面上形成薄膜，具有：真空槽、支承部、溅射靶、等离子体产生机构。 
真空槽能够维持在真空状态。 
支承部配置在所述真空槽的内部，用于支承所述基板。 
溅射靶平行于被所述支承部支承的所述基板的被处理面配置且具有溅射面。 
等离子体产生机构用于产生等离子体，该等离子体对所述溅射面进行轰击而使该溅射面上形成有溅射粒子射出的溅射区域，并且，该等离子体产生机构使所述溅射区域在与所述被处理面相正对着的第1位置以及不与所述被处理面相正对着(斜对着)的第2位置间移动。 
本发明一个实施方式的薄膜形成方法为； 
将具有被处理面的基板配置在真空槽内， 
产生用于轰击溅射靶的等离子体， 
使所述溅射靶的溅射区域在不与所述被处理面相正对着的第1位置以及与所述被处理面相正对着的第2位置间移动。 
本发明一个实施方式的场效应晶体管的制造方法为； 
在基板上形成栅极绝缘膜， 
将所述基板配置在真空槽的内部，该真空槽配置有具有In-Ga-Zn-O系组分的溅射靶， 
产生用于轰击所述溅射靶的等离子体， 
使使所述溅射靶的溅射区域在不与所述被处理面相正对着的第1位置以及与所述被处理面相正对着的第2位置间移动，在所述栅极绝缘膜上形成活性层。 
附图说明
图1为表示第1实施方式的真空处理装置的俯视图； 
图2为表示保持机构的俯视图； 
图3为表示第1溅射室的俯视图； 
图4为表示溅射处理的形态的示意图； 
图5为表示基板处理过程的流程图； 
图6为表示实验中所使用的溅射装置的附图； 
图7为表示由实验而得到的薄膜的膜厚分布的附图； 
图8为为了说明溅射粒子的入射角的附图； 
图9为表示由使用而得到的薄膜的成膜速度的附图； 
图10为表示实验中所制造出的薄膜晶体管的各试样在200℃条件下进行退火处理时的开路电流特性以及闭路电流特性的附图； 
图11为表示实验中所制造出的薄膜晶体管的各试样在400℃条件下进行退火处理时的开路电流特性以及闭路电流特性的附图； 
图12为表示第2实施方式的第1溅射室的俯视图。 
具体实施方式
本发明一个实施方式的溅射装置用于使基板的被处理面上形成薄膜，具有：真空槽、支承部、溅射靶、等离子体产生机构。 
真空槽能够维持在真空状态。 
支承部配置在所述真空槽的内部，用于支承所述基板。 
溅射靶平行于被所述支承部支承的所述基板的被处理面配置且具有溅射面。 
等离子体产生机构用于产生等离子体，该等离子体对溅射面进行轰击而使该溅射面上形成有溅射粒子射出的溅射区域，并且，该等离子体产生机构使溅射区域在不与被处理面相正对着(即溅射区域位于被处理面外侧)的第1位置以及与被处理面相正对着的第2位置间移动。 
上述溅射装置通过使溅射区域产生移动从而改变溅射粒子相对于基板的被处理面的入射角。从第1位置斜向入射到基板的被处理面上的溅射粒子比垂直入射的溅射粒子的入射能量(单位面积上的入射粒子数)低，所以对衬底层的损伤也小。之后，由从第2位置垂直入射的溅射粒子进行成膜处理，从而，既不会对衬底层产生较大损伤有能够保持较高的成膜速度。 
上述等离子体产生机构可以包含用于在上述溅射靶的上述溅射面 的一侧有磁场产生的磁体，该磁体能够相对于上述支承部移动。 
上述等离子体产生机构通过由磁体产生的磁场来控制等离子体的密度(磁控溅射)。在磁控溅射处理中，被轰击而产生溅射的区域(溅射区域)是溅射靶的表面的一部分。通过使磁体移动，从而使溅射区域产生移动，从而能够控制溅射粒子相对于被处理面的入射方向。 
上述溅射面可以具有不与上述被处理面相正对着(斜对着)的第1区域以及与上述被处理面相正对着的第2区域，上述磁体在上述第1区域与第2区域之间移动。 
溅射面上的第1区域即位于被处理面的斜向上的区域为溅射区域时，能够使溅射粒子从斜向入射到被处理面上(入射方向为斜向)。另外，使第2区域即位于被处理面垂直方向上的区域为溅射区域时，能够使溅射粒子垂直入射到被处理面上(入射方向为垂直方向)。 
上述溅射靶可以与上述磁体共同移动。 
通过使溅射靶可以与磁体共同移动，从被处理面的角度来看，相当于溅射区域相对于被处理面的方向是受控制的。 
本发明一个实施方式的薄膜形成方法为； 
将具有被处理面的基板配置在真空槽内， 
产生用于轰击溅射靶的等离子体， 
使所述溅射靶的溅射区域在不与所述被处理面相正对着的第1位置以及与所述被处理面相正对着的第2位置间移动。 
本发明一个实施方式的场效应晶体管的制造方法为； 
在基板上形成栅极绝缘膜， 
将所述基板配置在真空槽的内部，该真空槽配置有具有In-Ga-Zn-O系组分的溅射靶， 
产生用于轰击所述溅射靶的等离子体， 
使所述溅射靶的溅射区域在不与所述被处理面相正对着的第1位置以及与所述被处理面相正对着的第2位置间移动，由此在所述栅极绝缘膜上形成活性层。 
采用这样的场效应晶体管的制造方法，能够在通过溅射处理而形成 活性层时，控制入射粒子的入射能量来保护容易因粒子入射而受到损伤的栅极绝缘膜。 
下面参照附图对本发明的具体实施方式进行说明。 
下面说明本发明具体实施方式的真空处理装置100。 
图1为真空处理装置100的俯视示意图。 
真空处理装置100为对例如显示器中使用的玻璃基板(下面仅称为基板)10进行处理的装置。作为这样的真空处理装置100，较典型的例如有，用于制造具有底栅型晶体管结构的场效应晶体管的一部分(承担一部分工序)的装置。 
真空处理装置100具有组合式处理单元50、直列式(串联)处理单元60以及姿势(状态)变换室70。这些腔室形成在真空槽或者由多个部件组合而成的真空槽的内部。 
组合式处理单元50具有多个使基板10大致上处于水平状态而对该基板10进行处理的卧式处理室。作为一种典型的例子，组合式处理室50包括装料室51、传送室53、多个CVD(Chemical Vapor Deposition)室52。 
装料室51的内部可以在大气压状态与真空状态之间切换，基板10从真空处理装置100的外部装入装料室51的内部，并且，也用于将基板10取出到外部。传送室53具有传送机械手(未图示)。各CVD室52分别与传送室53连接，用于对基板10进行CVD处理。传送室53的传送机械手将基板10装入装料室51、各CVD室52以及后述的状态变换室70，或者从这些腔室中取出基板10。 
CVD室52的典型作用是形成场效应晶体管的栅极绝缘膜。 
这些传送室53与CVD室52内能够维持在规定的真空度。 
状态变换室70用于将基板10的状态(姿势)从水平状态变换为竖直状态或者从竖直状态变换为水平状态。例如，如图2所示，在状态变换室70内设有用于保持基板10的保持机构71，保持机构71能够以转轴72为中心旋转。保持机构71利用机械卡盘或者真空卡盘(Vacuum Chuck)等保持住基板10。状态变换室70能够维持在与传送室53大致相同的真 空度。 
在保持机构71的两端部连接着驱动机构(未图示)，由该驱动机构驱动保持机构71而使其旋转。 
除了CVD室52、状态变换室70之外，组合式处理单元50还可以设置与传送室53连接的加热室或者进行其他处理的腔室。 
直列式处理单元60包括第1溅射室61(真空槽)、第2溅射室62以及过渡过渡室63，使基板10大致上处于竖直立起的状态而对该基板10进行处理。 
作为一个典型的例子，在第1溅射室61中如下所述地在基板10上形成具有In-Ga-Zn-O系组分的薄膜(下面仅称为IGZO膜)。在第2溅射室62中在该IGZO膜上形成阻挡层形成膜。IGZO膜构成场效应晶体管的活性层。阻挡层形成膜具有蚀刻保护层的功能，在构成源极与漏极的金属膜的图案形成(图形绘制)工序中以及将IGZO膜的不需要区域蚀刻除去的工序中，保护IGZO膜的沟道区域不受蚀刻剂的侵蚀。 
第1溅射室61具有溅射靶Tc，该溅射靶Tc含有用于形成IGZO膜的靶材。第2溅射室62具有一个溅射靶Ts，该溅射靶Ts含有用于形成阻挡层形成膜的靶材。 
如下所述，第1溅射室61构成为传送式溅射成膜装置，而第2溅射室62可以构成为固定式溅射成膜装置，也可以构成为移动式溅射成膜装置。 
在第1溅射室61、第2溅射室62以及过渡室63内具有，例如由去路64与回路65构成的两条用于传送基板10的传送通路，在传送通路中设有将基板10支承在竖直状态或者稍稍偏离竖直状态的支承机构(未图示)。由传送辊、齿条与小齿轮等的机构对由上述支承机构支承的基板10进行传送。 
在各腔室之间设有闸阀54，这些闸阀54分别独立地被进行开闭控制。 
过渡室63连接在状态变换室70与第2溅射室62之间，起到状态变换室70与第2溅射室62各自的真空压力环境的缓冲区域的作用。例如， 在将设置于状态变换室70与过渡室63之间的闸阀54打开时，过渡室63的真空度被控制到与状态变换室70具有大致相同的压力的真空度。另外，在将设置于过渡室63与第2溅射室62之间的闸阀54打开时，过渡室61的真空度被控制到与第2溅射室62具有大致相同的压力的真空度。 
在CVD室52中，有时会使用清洗气体等的特殊气体对腔室内进行清洗。例如，在CVD室由立式的装置构成的情况下，如上述的第2溅射室62中那样，在立式的处理装置中设有特有的支承机构与传送机构，而这些机构有可能会被特殊气体腐蚀。但是，在本实施方式中，CVD室52由卧式的装置构成，因而能够解决(避免)这样的问题。 
在溅射装置以卧式的形式构成时，若溅射靶配置在基板上方，则附着在溅射靶周围的靶材会落到基板上而对基板10造成污染。相反地，若溅射靶被配置在基板的下方，在基板的周围配置有遮护板，遮护板上附着的靶材会落到电极上从而对电极造成污染。这些污染有可能会使处理过程中产生异常放电的现象。然而，在本实施方式中，将第2溅射室62以立式处理室的形式构成，因而能够解决(避免)这些问题。 
接下来对第1溅射室61的具体结构进行说明。图3为第1溅射室61的俯视示意图。 
如上所述，第1溅射室61内具有溅射靶Tc。溅射靶Tc包括靶材80、衬板82、磁体83。第1溅射室61连接着未图示的处理气体导入管，通过该处理气体导入管氩气等的溅射处理用气体以及氧气等的反应气体被导入到第1溅射室61中。 
靶材80由作为成膜原材料的铸锭或者烧结体构成。在本实施方式中，由含有In-Ga-Zn-O组分的合金铸锭或者烧结体材料构成。靶材80被轰击而产生溅射的溅射面平行于基板10的被处理面。靶材80所具有的面积比基板10大。从而，靶材80的溅射面具有正对着基板10的区域(第2区域)以及不正对着基板10的区域(第1区域)。在靶材80上，将产生溅射的区域(具体将在下面叙述)称为溅射区域80a。 
衬板82构成为连接着未图示的交流电源(包括高频电源)或者直 流电源的电极。衬板82可以具有内部供冷却水等的冷媒循环的冷却机构。衬板82安装在靶材80的背面(与溅射面相反的面)。 
磁体83由永磁体与支架的组合体构成，用于在靶材80的表面(溅射面)的附近产生规定的磁场84。磁体83安装在靶材80的背面(与溅射面相反的面)侧。由未图示的驱动机构使该磁体83能够在平行于靶材80的溅射面(同时还平行于基板10的被处理面)的一个方向上移动。 
在按照如上所述而构成的溅射靶Tc中，由包含上述电源、衬板82、磁体83、上述处理气体导入管等的等离子体产生机构使第1溅射室61内产生等离子体。具体而言，对衬板82施加规定的交流电或直流电，则在靶材80的溅射面的附近产生溅射用气体的等离子体。并且，由等离子体中的离子对靶材80的溅射面进行轰击而其产生溅射(形成溅射区域80a)。另外，由磁体83使靶材表面处形成磁场，由该磁场生成高密度等离子体(磁控管放电)，使等离子体的密度分布对应于磁场分布。通过控制等离子体的密度，从而并不是使整个溅射面均一地产生溅射，而是使溅射的产生仅限定在溅射区域80a。溅射区域80a依赖于磁体83的位置，随着该磁体83的移动而移动。 
如图3所示，由溅射区域80a产生的溅射粒子从溅射区域80a在角度范围S内向外射出。该角度范围由等离子体的形成条件等控制。溅射粒子包括从溅射区域80a垂直飞出(逸出)的粒子以及从靶材80的表面斜向飞出(逸出)的粒子。从靶材80飞出的溅射粒子淀积在基板10的被处理面上从而形成薄膜。 
在第1溅射室61中配置基板10，该基板10由具有支承板91与固定机构(夹紧机构)92的支承机构93支承，在成膜时使该基板10静止(被固定)在回路65上的规定位置。固定机构92对支承在支承板91的支承区域上的基板10的周缘部进行保持(固定)。 
下面对磁体83与基板10的配置关系进行说明。 
在溅射开始的那一刻，磁体83被配置在第1位置。该第1位置为磁体83隔着靶材80且不与基板10相正对着(斜对着)的位置，换言之即相当于靶材80的溅射面的不与基板10相正对着的区域的背面。随着溅 射处理的进行，磁体83被驱动机构驱动从而移动至与基板10相正对着的位置即第2位置(具体将在下面叙述)。 
下面对按照如上所述而构成的真空处理装置100中对基板100进行处理的处理过程进行说明。图5为表示该过程的流程图。 
传送室53、CVD室52、状态变换室70、过渡室63、第1溅射室61以及第2溅射室62分别维持在规定的真空状态。首先，将基板10装入装料室51(步骤101)。之后，该基板10通过传送室53而被送入CVD室52，通过CVD处理从而在基板10上形成规定的膜(例如栅极绝缘膜)(步骤102)。进行CVD处理后，基板10通过传送室53被送入状态变换室70，在状态变换室70中从水平状态被变换为竖直状态(步骤103)。 
变为竖直状态的基板10通过过渡室63被送入溅射室，并经由去路64送至第1溅射室61的端部。之后，基板10经由回路64、在第1溅射室61中被停止，再按照如下所述地被进行溅射处理，从而，在基板10的表面形成IGZO膜(例如)(步骤104)。 
参照图3，基板10由支承机构被传送至第1溅射室61内，在与溅射靶Tc相正对着的位置停止。在第1溅射室61内被分别导入规定流量的溅射用气体(氩气与氧气等)。如上所述地，对该溅射用气体施加电场与磁场，溅射处理开始。 
图4为表示溅射处理的具体形态的附图。 
溅射处理按照图4中(A)、(B)、(C)的顺序进行。图4中的(A)表示的是，在溅射处理的开始阶段，磁体83被配置在不与基板10相正对着的第1位置。在靶材80的溅射面上，于磁体83的附近产生溅射区域80a。从溅射区域80a射出的溅射粒子以一定的角度扩散而到达基板10的被处理面并淀积在该被处理面上。在这一阶段中，到达被处理面的溅射粒子为从溅射区域80a向相对于溅射面的斜向射出的溅射粒子。由于溅射区域80a并不正对着基板10，所以从溅射面垂直方向射出的溅射粒子不会到达被处理面。 
溅射粒子斜向入射到基板10的处理面的靠近溅射区域80a的部分区域从而形成膜，之后，如图4中(B)所示，磁体83被驱动机构驱动从而 产生移动，从不与基板10相正对着的第1位置移动至与基板10相正对着的第2位置。另外，在该移动的过程中，溅射处理也在进行(被施加着电场以及磁场)。此时，溅射区域80a也与磁体83一起移动，移动至溅射面的与基板10相正对着的位置。从而，从溅射区域80a射出的、相对于溅射面斜向以及垂直射出的溅射粒子到达基板10的被处理面。此时，斜向射出的溅射粒子的一部分到达被处理面上的尚未成膜区域(新的、未经处理的区域)。另一方面，垂直射出的溅射粒子到达已经在图4的(A)所示的阶段中成膜的区域。 
由垂直射出的溅射粒子形成具有规定膜厚的膜，则如图4中(B)所示，磁体83进一步移动，在图4中(B)所示的阶段中，在由斜向射出的溅射粒子形成的膜上由垂直射出的溅射粒子进一步进行成膜处理。之后，磁体83继续移动，对基板10的被处理面的整个区域进行成膜处理。磁体83的移动为连续的，然而也可以为阶段性的(移动与停止相反复)。 
按照上述，基板10的被处理面首先由从溅射区域80a斜向射出的溅射粒子进行成膜处理，之后由垂直射出的溅射粒子进行成膜处理。与垂直射出的情况相比，斜向射出的溅射粒子到达单位面积的被处理面上的数量较少，因而被处理面受到的单位面积上的入射能也较小，被处理面受到的损伤也较小。另一方面，由于斜向射出的溅射粒子的粒子数较少，所以成膜速度也较慢，但是，通过后续的垂直射出的粒子使得整体的成膜速度并不会很低。垂直射出的溅射粒子仅到达被处理面的已经经历过成膜处理的区域，因而，已经形成的膜起到了缓冲部分的作用，从而使损伤不会延及被处理面。 
在本实施方式的溅射处理工序中，通过磁体83的移动，使基板10的被处理面的任何区域都经过上述工序而被进行成膜处理，因此，被处理面受到的损伤较小，并且能够维持较高的成膜速度。 
在第1溅射室61中形成IGZO膜的基板10与支承板91一起被传送至第2溅射室62。在第2溅射室62中形成例如由氧化硅模构成的阻挡层(步骤104)。 
在第2溅射室62中进行的成膜处理与第1溅射室61中进行的成膜 处理相同，采用使基板10在第2溅射室62中停止而进行成膜处理的固定式成膜方式。然而，并不仅限于此，也可以采用在基板10通过第2溅射室62的过程中进行成膜的移动式成膜方式。 
在溅射处理后，基板10通过过渡室63被传送至状态变换室70，该基板10的状态被从竖直状态变换为水平状态(步骤105)。之后，通过传送室53以及装料室51，基板10被取出到真空处理装置100的外部(步骤106)。 
如上，根据本实施方式所述，在一个真空处理装置100的内部，使基板10不会暴露在大气环境中而连续地进行CVD成膜以及溅射成膜处理，从而能够提高生产效率。此外，能够防止大气中的水分与灰尘附着在基板10上，从而能够提高膜的质量。 
另外，如上所述，通过以入射能量较低的状态形成初期的IGZO膜，从而能够减低对衬底层即栅极绝缘膜的损伤，因而能够制造出性能较高的场效应晶体管。 
(第2实施方式) 
下面对第2实施方式的真空处理装置进行说明。 
在以下的说明中，对与上述实施方式具有相同的结构的部分简略地进行说明。 
图12为表示第2实施方式的第1溅射室261的示意性的俯视图。 
与第1实施方式的真空处理装置100不同，本实施方式的真空处理装置具有与磁体283共同移动的靶材板281。 
真空处理装置的第1溅射室261具有溅射靶Td。溅射靶Td能够相对于成膜对象物即基板210移动，特别是能够移动至使靶材板281不与基板210相正对着的位置。 
溅射靶Td包括靶材板281、衬板282、磁体283。 
本实施方式的溅射靶Td能够相对于成膜对象物即基板201移动。 
靶材板281平行于基板210的被处理面地被安装。通过溅射靶Td的移动，能够使靶材板281位于与基板210相正对着的位置或者不与基 板210相正对着的位置。因此，靶材板281的尺寸比基板210的尺寸小。靶材板281的溅射面的被轰击而产生溅射的区域(具体将在后面叙述)称为溅射区域280a。 
衬板282安装在靶材板281的背面(处于溅射面相反侧的面)。 
磁体283配置在衬板282的背面一侧(与靶材280相反的一侧)。与第1实施方式的磁体83不同，磁体283不用相对于靶材板281与衬板282移动，因而可以使磁体283相对于它们是固定的。另外，也可以不将磁体283固定在衬板282上，而是由不同于衬板282的部件带动该磁体283使其移动。 
溅射靶Td由未图示的驱动机构使其相对于基板210在平行于靶材板281的溅射面的方向上移动。溅射靶Td能够移动至使靶材板281不与基板210相正对着的第1位置以及使靶材板281与基板210相正对着的第2位置。 
下面对在具有如上结构的真空处理装置中进行的溅射处理进行说明。 
与第1实施方式的溅射处理相同，由施加的电场与磁场使溅射处理用气体等离子化。靶材板281上的溅射区域280a不会在靶材板281上产生移动而是固定在某一位置。另外，通过改变磁场强度等溅射处理条件能够改变溅射区域的大小以及形状等。 
在溅射处理开始的那一时刻，溅射靶Td处于使其靶材板281不与基板210相正对着的位置。因此，从板材板281的溅射区域280a射出的溅射粒子中，只有相对于溅射面斜向射出的溅射粒子会到达基板210的被处理面，而垂直射出的溅射粒子不会到达被处理面。溅射靶Td的移动与靶材板281的溅射同时进行。 
从而，在被处理面上，已经由从斜向入射的溅射粒子而形成了薄膜的区域由垂直入射的溅射粒子进一步地进行成膜处理，另外，未经成膜处理的区域由从斜向入射的溅射粒子进行成膜处理。溅射靶Td连续或者间歇性地移动，使基板210的整个被处理面皆由溅射粒子进行成膜处理。 
从而，如上所述地，给被处理面带来的损伤较小，并维持较高的成膜速度进行成膜处理。 
下面所要说明的是，从靶材的溅射面斜向射出的溅射粒子与垂直射出的溅射粒子所进行的成膜处理的成膜速度以及给衬底层所带来的损伤的差别。 
图6为说明本发明的发明人所进行的实验的溅射装置的结构图。该溅射装置具有两个溅射阴极T1与T2，该两个溅射阴极T1与T2分别具有靶材11、衬板12、磁体13.各溅射阴极T1与T2的衬板12分别与交流电源14的电极连接。靶材11使用的是具有In-Ga-Zn-O组分的靶材。 
将基板对着这两个溅射阴极T1与T2地配置，在该基板的表面上形成有作为栅极绝缘膜的氧化硅膜。溅射阴极与基板之间的距离(距离TS)为260mm。基板的中心与溅射阴极T1与T2中间的中间点(A点)对齐。从A点到各靶材11的中心(B点)的距离为100mm。真空槽内部维持在减压的氩环境下(流量230sccm、分压0.74Pa)，对该真空槽内部导入规定流量的氧气，在各溅射阴极T1与T2间施加交流电(0.6kW)从而形成等离子体15，并由该等离子体15使各靶材11产生溅射。 
图7所示为以A点为原点对基板上的各位置的膜厚进行测量所得到的测量结果。关于膜厚的表示，以A点的膜厚为1而对其他各点的膜厚进行换算。基板温度为室温。C点为距A点250mm处位置的点，从溅射阴极T2的磁体13的外周缘到该C点的距离为82.5mm。图中“◇”表示氧气的导入量为1sccm(分压0.004Pa)时的膜厚，“■”表示氧气的导入量为5sccm(分压0.02Pa)时的膜厚，“△”表示氧气的导入量为25sccm(分压0.08Pa)时的膜厚，“●”表示氧气的导入量为50sccm(分压0.14Pa)时的膜厚。 
如图7所示，从两个溅射阴极T1与T2射出的溅射粒子所到达的A点的膜厚最大，远离A点则膜厚逐渐减小。在C点，由于是从溅射阴极T2斜向射出的溅射粒子所淀积的区域，因而比从溅射阴极T2垂直方向射出的溅射粒子的淀积区域(B点)的膜厚小。如图8所示，该C点处的溅射粒子的入射角θ为72.39°。 
图9为表示在A点、B点以及C点测量的导入分压与成膜速度的关系的附图。可知，成膜速度与成膜位置无关，而氧气分压(氧气导入量)越高则成膜速度越低。 
在上述A与C各点处，氧气分压不同，分别制造出以形成的IGZO膜为活性层的薄膜晶体管。将各晶体管的试样在大气环境下以200℃加热15分钟，从而对活性层进行退火处理。并且，针对各试样测量开路电流特性与闭路电流特性。其结果如图10所示。图中纵轴表示开路电流或者闭路电流，横轴表示IGZO膜形成时的氧气分压。作为参照，图中还示出了由RF溅射法以通过式成膜方式形成IGZO膜的晶体管的试样的晶体管特性。在图10中，“△”表示C点的闭路电流，“▲”表示C点的开路电流，“◇”表示A点的闭路电流，“◆”表示A点的开路电流，“○”表示参照用试样的闭路电流，“●”表示参照用试样的闭路电流。 
根据图10的结果可知，对于各试样而言，氧气分压增加则开路电流降低。这应该是因为形成的膜中的氧浓度增加使得活性层的导电性降低。另外，比较A点与C点的试样可知，A点的试样比C点的开路电流低。这应该是因为，在形成活性层(IGZO膜)时，由于溅射粒子的轰击(碰撞)而使衬底膜(栅极绝缘膜)受到的损伤较大，从而不能保证所期望的膜质。另外，C点的试样与参照用试样的开路电流特性大致相同。 
另外，图11所示为活性层的退火条件为大气环境、400℃、15分钟时的对上述薄膜晶体管的开路电流特性以及闭路电流特性进行测量所得到的实验结果。在这样的退火条件下，各试样的开路电流特性并未显示出较大的不同。而关于闭路电流特性，A点的试样比C点以及参照用的试样高。这应该是因为，在形成活性层时，由于受到溅射粒子的轰击而使衬底膜受到较大的损伤从而丧失了所预期的绝缘特性。 
此外，通过提高退火处理的温度(高温)，可使开路电流特性较高但不受氧气分压的影响。 
根据以上结果可知，在通过溅射成膜而形成薄膜晶体管的活性层时，通过由斜向入射到基板上的粒子而形成最初的薄膜，从而能够得到 开路电流高、闭路电流低这样优异的晶体管特性。此外，能够稳定地制造出具有所期望的晶体管特性且具有In-Ga-Zn-O系组分的活性层。 
以上对本发明的具体实施方式做了详细的说明，不言而喻，本发明并不限于上述实施方式，可以根据本发明的技术思想做种种的变更。 
在上述实施方式中，以具有IGZO膜的活性层的薄膜晶体管的制造方法为例进行说明，然而，本发明也适用于以金属材料等的其他成膜材料进行溅射成膜的情况。 
附图标记说明 
10基板 
11靶材 
13磁体 
61第1溅射室 
71保持机构 
80靶材 
83磁体 
93支承机构 
100真空处理装置 
210基板 
261第1溅射室 
280靶材 
283磁体 

Claims (2)

1.一种薄膜形成方法，其特征在于，
将具有被处理面的基板配置在真空槽内，
产生用于轰击溅射靶的等离子体，
使所述溅射靶的溅射区域在不与所述被处理面相正对着的第1位置以及与所述被处理面相正对着的第2位置间移动，在所述溅射区域位于所述第1位置时，所述被处理面仅承受来自于溅射区域的斜向入射的溅射粒子，在所述溅射区域位于所述第2位置时，由所述被处理面的、被斜向入射的溅射粒子入射后的区域承受来自于所述溅射区域的垂直入射的溅射粒子。
2.一种场效应晶体管的制造方法，其特征在于，
在具有被处理面的基板上形成栅极绝缘膜，
将所述基板配置在真空槽的内部，该真空槽配置有具有In-Ga-Zn-O系组分的溅射靶，
产生用于轰击所述溅射靶的等离子体，
使所述溅射靶的溅射区域在不与所述被处理面相正对着的第1位置以及与所述被处理面相正对着的第2位置间移动，从而在所述栅极绝缘膜上形成活性层，其中，在所述溅射区域位于所述第1位置时，所述被处理面仅承受来自于溅射区域的斜向入射的溅射粒子，在所述溅射区域位于所述第2位置时，由所述被处理面的、被斜向入射的溅射粒子入射后的区域承受来自于所述溅射区域的垂直入射的溅射粒子。
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