DE112021004352T5

DE112021004352T5 - Filmausbildungsvorrichtung und filmausbildungsverfahren

Info

Publication number: DE112021004352T5
Application number: DE112021004352.8T
Authority: DE
Inventors: Shigeki Matsunaka; Atsushi Fujita
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2020-09-29
Filing date: 2021-09-15
Publication date: 2023-06-01
Also published as: WO2022070922A1; CN116057669A; KR20230056765A; TWI824304B; US20230366077A1; TW202217029A

Abstract

Entsprechend einer Ausführungsform sind eine Filmausbildungsvorrichtung und ein Filmausbildungsverfahren, die einen GaN-Film mit hoher Produktivität ausbilden können, vorgesehen. Die Filmausbildungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform weist auf: die Kammer 20, in deren Innerem ein Vakuum erzeugt werden kann; den innerhalb der Kammer 20 vorgesehenen Drehtisch 31, der ein Werkstück 10 hält und das Werkstück 10 in einer kreisförmigen Trajektorie dreht und transportiert, eine GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A, die ein Target, das aus Filmausbildungsmaterial, das GaN aufweist, ausgebildet ist, und einen Plasmagenerator aufweist, der Sputtergas, das zwischen dem Target 42 und dem Drehtisch eingeführt wird, in Plasma wandelt, die GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A scheidet durch Sputtern Partikel des Filmausbildungsmaterials, das GaN aufweist, auf dem Werkstück 10 ab, das durch den Drehtisch 31 gedreht und transportiert wird; und eine Nitridierungsverarbeitungseinheit 50, die Partikel des Filmausbildungsmaterials, die auf dem Werkstück 10 abgeschieden sind, nitridiert, das durch den Drehtisch 31 in der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A gedreht und transportiert wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Filmausbildungsvorrichtung und ein Filmausbildungsverfahren.
Hintergrund
GaN (Galliumnitrid) bekommt Aufmerksamkeit als Material für Vorrichtungen der nächsten Generation. Zum Beispiel umfassen GaN verwendende Vorrichtungen Licht-emittierende Vorrichtungen, Leistungsvorrichtungen und Hochfrequenzkommunikationsvorrichtungen. Solche GaN-Vorrichtungen werden hergestellt durch Ausbilden eines GaN-Films auf Silizium (Si) Wafern, Siliziumcarbid (SiC) Wafern, Saphirsubstraten und Glassubstraten. Herkömmlicherweise wurde der GaN-Film durch ein MO-CVD (Mettallorganische chemische Gasphasenabscheidung)-Verfahren ausgebildet. Das MO-CVD-Verfahren ist ein Filmausbildungsverfahren, bei dem ein organisches Metall aufweisendes Materialgas auf ein erwärmtes Substrat durch Trägergas transportiert wird und das Material zersetzt wird und chemisch zur Ausbildung eines Films unter Verwendung einer chemischen Gasphasenabscheidung reagiert.
Stand der Technik Dokument
Patentdokument
Patentdokument 1: JP 2015-103652 A
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Allerdings weist die Ausbildung des GaN-Films durch das MO-CVD-Verfahren ein Produktivitätsproblem wegen folgender Gründe auf. Erstens ist Gallium (Ga) bei Normaltemperatur und Normaldruck flüssig und eine große Menge von NH₃-Gas, das in dem Prozess verwendet wird, wird zum Unterdrücken von Verdampfung von Ga und zum Reagieren von Ga mit Stickstoff (N) benötigt. Das resultiert in einer unzureichenden Nutzung des Materials. Außerdem ist der Ertrag gering, da es schwierig ist mit dem Materialgas umzugehen und schwierig ist die Bedingung der Vorrichtung stabil zu halten. Da das MO-CVD-Verfahren eine hohe Temperatur erfordert, bei einem Niveau von 1000°C zum vollständigen Abbauen des NH₃-Gases arbeitend, wird eine Hochleistungsheizvorrichtung benötigt, die teuer ist. Zusätzlich wird, da Wasserstoff (H), den das Prozessgas aufweist, während des Verarbeitens in dem ausgebildeten GaN-Film eingefangen wird, ein zusätzlicher Dehydrierungsprozess benötigt.
Die vorliegende Offenbarung beabsichtigt sich mit dem oben beschriebenen Problem zu befassen, und es ist die Aufgabe, eine Filmausbildungsvorrichtung und ein Filmausbildungsverfahren vorzusehen, die einen GaN-Film mit hoher Produktivität ausbilden können.
Mittel zur Lösung des Problems
Zum Erreichen der oben genannten Aufgabe weist eine Filmausbildungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform eine Kammer, in deren Innerem ein Vakuum erzeugt werden kann; einen innerhalb der Kammer vorgesehenen Drehtisch, der ein Werkstück hält und das Werkstück in einer kreisförmigen Trajektorie dreht und transportiert, eine GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit, die ein aus Filmausbildungsmaterial ausgebildetes Target, das GaN aufweist, und einen Plasmagenerator aufweist, der Sputtergas, das zwischen dem Target und dem Drehtisch eingeführt wird, in Plasma wandelt, welche GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit scheidet durch Sputtern Partikel des Filmausbildungsmaterials, die GaN aufweisen, auf dem Werkstück ab, das durch den Drehtisch gedreht und transportiert wird; und eine Nitridierungsverarbeitungseinheit, die Partikel des Filmausbildungsmaterials, die auf dem Werkstück abgeschieden sind, nitridiert, das durch den Drehtisch in der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit gedreht und transportiert wird, auf.
Ein Filmausbildungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform dreht und transportiert ein Werkstück durch einen Drehtisch in einer kreisförmigen Trajektorie und bildet einen Film auf dem Werkstück in einer Kammer aus, in deren Innerem ein Vakuum erzeugt werden kann, das Verfahren weist auf: GaN-Filmausbildungsverarbeitung eines Abscheidens durch Sputtern von Partikeln des Filmausbildungsmaterials, die GaN aufweisen, auf dem Werkstück, das durch den Drehtisch in einer GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit gedreht und transportiert wird, die ein Target, das aus dem Filmausbildungsmaterial ausgebildet ist, das GaN aufweist, und einen Plasmagenerator, der Sputtergas, das zwischen dem Target und dem Drehtisch eingeführt wird, in Plasma wandelt, aufweist; und die Nitridierungsverarbeitung eines Nitridierens der Partikel des Filmausbildungsmaterials, die auf dem Werkstück abgeschieden sind, das durch den Drehtisch in der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit gedreht und transportiert wird.
Effekt der Erfindung
Entsprechend der vorliegenden Offenbarung werden eine Filmausbildungsvorrichtung und ein Filmausbildungsverfahren vorgesehen, die einen GaN-Film mit hoher Produktivität ausbilden.
Figurenliste

1 ist eine transparente Draufsicht, die schematisch die Konfiguration der Filmausbildungsvorrichtung entsprechend der Ausführungsform darstellt.
2 ist eine Querschnittsansicht entlang A-A aus 1 und eine detaillierte Ansicht einer inneren Struktur der Filmausbildungsvorrichtung entsprechend der Ausführungsform aus 1 von der Seite betrachtet.
3 ist ein Flussdiagramm von Prozessen der Filmausbildungsvorrichtung entsprechend der Ausführungsform.
4 ist eine transparente Draufsicht, die schematisch ein modifiziertes Beispiel der Ausführungsform darstellt.
5 ist eine transparente Draufsicht, die schematisch ein modifiziertes Beispiel der Ausführungsform darstellt.
6 (A) ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer LED-Schichtstruktur darstellt, und 6 (B) ist eine vergrößerte Ansicht einer Pufferschicht.

Ausführungsformen
Ausführungsformen der Filmausbildungsvorrichtung werden unter Bezugnahme auf die Figuren detailliert beschrieben.
[Zusammenfassung]
Eine in 1 gezeigte Filmausbildungsvorrichtung 1, ist eine Vorrichtung zum Ausbilden eines GaN (Galliumnitrid) Films oder eines AlN (Aluminiumnitrid) Films auf einem Werkstück 10 durch Sputtern, das ein Filmausbildungstarget ist. Zum Beispiel ist das Werkstück 10 ein Silizium (Si) Wafer, ein Siliziumcarbid (SiC) Wafer, ein Saphirsubstrat oder ein Glassubstrat.
Die Filmausbildungsvorrichtung 1 weist eine Kammer 20, eine Transporteinheit 30, eine Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40, eine Nitridierungsverarbeitungseinheit 50, eine Wärmeinheit 60, eine Übertragungskammer 70, eine Vorwärmkammer 80, eine Kühlkammer 90 und ein Steuerungselement 100 auf. Die Kammer 20 ist ein Behälter, in deren Innerem ein Vakuum erzeugt werden kann. Die Kammer 20 ist zylindrisch und das Innere derselben ist in eine Mehrzahl von Abschnitten aufgeteilt. Die Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40 ist in zwei lüfterförmigen Abschnitten angeordnet, die durch einen Teiler 22 geteilt sind. Die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 und eine Wärmeinheit 60 sind in anderen Abschnitten angeordnet als in den Abschnitten, in denen die Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40 angeordnet ist.
Als die Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40 ist eine GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A zum Ausbilden eines GaN-Films unter Verwendung eines Materials, das GaN als ein Target 42 aufweist, in einem Abschnitt angeordnet und eine Al-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40B zum Ausbilden von Al-Film unter Verwendung eines Materials, das GaN als ein Target 42 aufweist, in dem anderen Abschnitt angeordnet. Das Werkstück 10 läuft mehrere Male entlang der Umfangsrichtung innen um die Kammer 20, so dass das Werkstück 10 abwechselnd die GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A und die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 durchläuft, und die Ausbildung eines GaN-Films auf dem Werkstück 10 und das Nitridieren von Ga abwechselnd zum Anwachsen des GaN-Films mit einer erwünschten Dicke wiederholt werden.
Außerdem läuft das Werkstück 10 mehrere Male entlang der Umfangsrichtung innen um die Kammer 20, so dass das Werkstück 10 abwechselnd die AlN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40B und die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 durchläuft, und die Ausbildung eines AlN-Films auf dem Werkstück 10 und das Nitridieren von Al abwechselnd zum Anwachsen des AlN-Films mit einer erwünschten Dicke wiederholt werden. Dadurch wird die Ausbildung eines GaN-Films und eines AlN-Films wiederholt und der GaN-Film und der AlN-Film werden abwechselnd ausgebildet.
Die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 ist weiter, während der Verwendung des Materials, das GaN als das Target 42 aufweist, aus dem folgenden Grund vorgesehen. Der ist, da der Schmelzpunkt von Ga niedrig ist und Ga unter Normaltemperatur und Normaldruck in flüssigem Zustand ist, dass Ga Stickstoff (N) aufweisen muss, um das feste Target 42 zu sein. Entsprechend wird erwogen, den Stickstoffgehalt des Targets 42 einfach zu erhöhen und den Film nur durch das Sputtern des Targets 42 auszubilden.
Hierbei ist Gleichstromentladungssputtern zum Verbessern der Filmausbildungsrate gegenüber Hochfrequenzentladungssputtern bevorzugt. Allerdings wird, wenn das Target 42 eine große Menge von Stickstoff aufweist, eine Oberfläche desselben isoliert. Gleichstromentladung kann in dem Target 42 mit der isolierten Oberfläche nicht erzeugt werden.
Daher gibt es ein Limit für den Stickstoffgehalt in dem GaN Target 42, wodurch das Nitridieren von Ga in dem Target 42 unzureichend wird. Daher weist das Target 42, das GaN aufweist, Ga Atome auf, die nicht mit N (Stickstoff) binden.
Außerdem wird, wenn Stickstoffgas zu dem Sputtergas, das zum Sputtern in die Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40 eingeführt wird, hinzugefügt wird, die Oberfläche des Targets 42 nitridiert und isoliert. Daher kann kein Stickstoffgas zu dem Sputtergas in der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A zum Ergänzen fehlenden Stickstoffs hinzugefügt werden. Im Gegensatz wird, wenn der Stickstoffgehalt in dem ausgebildeten GaN-Film niedrig ist und einen Stickstoffdefekt aufweist, die Kristallinität und Ebenheit des Films schlechter. Daher wird zum Ergänzen des Fehlens von Stickstoff das Nitridieren weiter auf dem GaN-Film durchgeführt, der in der Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 nach der Filmausbildung in der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A ausgebildet wird.
[Kammer]
Wie in 2 dargestellt, ist die Kammer 20 durch eine Scheibendecke 20a, einen Scheibeninnenboden 20b und eine zylindrische Innenoberfläche 20c ausgebildet. Der Teiler 22 ist eine quadratische Wandplatte, die radial von einem Zentrum des Zylinders angeordnet ist, und sich von der Wand 20a in Richtung des Innenbodens 20b erstreckt, aber den Innenboden 20b nicht erreicht. Dadurch ist ein zylindrischer Raum an der Innenboden 20b-Seite gewährleistet.
Ein Drehtisch 31 zum Transportieren des Werkstücks 10 ist in diesem zylindrischen Raum angeordnet. Ein unteres Ende des Teilers 22 liegt einer Oberfläche des Drehtisches 31 mit einer Lücke gegenüber, die von dem Werkstück 10, das auf dem Drehtisch 31 platziert ist, durchlaufen wird. Ein Verarbeitungsraum 41 zum Verarbeiten des Werkstücks 10 durch die Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40 ist durch den Teiler 22 geteilt. Weiter ist ein Verarbeitungsraum 59 durch einen Zylinder 51 der Nitridierungsverarbeitungseinheit 50, der später beschrieben ist, geteilt. Daher weisen die Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40 und die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 jeweils den Verarbeitungsraum 41 und 59 auf, die kleiner als die Kammer 20 und voneinander getrennt sind. Der Teiler 22 kann Sputtergas G1 der Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40 abhalten in die Kammer 20 zu diffundieren. Der Zylinder 51 der Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 kann Prozessgas G2 abhalten in die Kammer 20 zu diffundieren.
Außerdem kann, wie später beschrieben ist, obwohl Plasma in den Verarbeitungsräumen 41 und 59 in der Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40 und der Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 erzeugt wird, eine Druckeinstellung leicht durchgeführt werden und Plasmaentladung kann stabilisiert werden, da nur der Druck in den Verarbeitungsräumen 41 und 59, die kleiner als die Kammer 20 sind und voneinander getrennt sind, eingestellt werden muss. Dafür sollte die Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40 in Draufsicht zwischen mindestens zwei Teilern 22 angeordnet sein, wenn der zuvor erwähnte Effekt erreicht ist.
Zu beachten ist, dass ein Absaugungsanschluss 21 in der Kammer 20 vorgesehen ist. Eine Absaugungseinheit 23 ist mit dem Absaugungsanschluss 21 verbunden. Die Absaugungseinheit 23 weist Rohre und nicht dargestellte Pumpen und Ventile und Andere auf. Der Druck der Kammer 20 kann durch Absaugen gesenkt und auf ein Vakuumniveau gebracht werden unter Verwendung der Absaugungseinheit 23 durch den Absaugungsanschluss 21. Um eine Sauerstoffkonzentration niedrig zu halten, saugt die Absaugungseinheit 23 die Kammer 23 ab, bis ein Grad des Vakuums, zum Beispiel, 10^-4 Pa wird.
[Transporteinheit]
Die Transporteinheit 30 weist den Drehtisch 31, einen Motor 32, und einen Halter 33 auf, und dreht und transportiert das Werkstück 10 entlang eines Transportwegs L, der eine kreisförmige Trajektorie aufweist. Der Drehtisch 31 weist eine Scheibenform auf und weitet sich bis zu einer Größe, die nicht mit einer Innenoberfläche 20c in Kontakt kommt. Der Motor 32 dreht den Drehtisch 31 kontinuierlich um das kreisförmige Zentrum als die Drehachse bei vorbestimmter Drehgeschwindigkeit. Zum Beispiel dreht sich der Drehtisch 31 bei einer Geschwindigkeit von 1 bis 150 rpm.
Der Halter 33 weist Nuten, Löcher, Vorsprünge, Passungen, oder Halter, und dergleichen auf, die auf einer oberen Oberfläche des Drehtischs 31 in gleichen Intervallen in Umfangsrichtung angeordnet sind, und hält ein Tablett 34, auf dem das Werkstück 10 platziert ist durch mechanische Futter oder Klebefutter. Zum Beispiel ist das Werkstück W in Matrixausrichtung auf dem Tablett 34 angeordnet und sechs Halter 33 sind auf dem Drehtisch 31 bei 60 Grad Intervallen angeordnet. Dadurch kann die Filmausbildungsvorrichtung 1 auf einer Mehrzahl der Werkstücke 10, die auf einer Mehrzahl von Haltern gleichzeitig gehalten sind, einen Film ausbilden, das resultiert in hoher Produktivität. Zu beachten ist, dass das Tablett 34 weggelassen werden kann und das Werkstück 10 direkt auf der oberen Oberfläche des Drehtisches 31 platziert sein kann.
[Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit]
Die Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40 erzeugt Plasma und setzt das Target 42, das aus Filmausbildungsmaterial ausgebildet ist, dem Plasma aus. Dadurch beschießen Ionen, die das Plasma aufweist, das Target 42 und scheiden Partikel (auf die im Folgenden als Sputterpartikel Bezug genommen wird) ab, die aus dem Filmausbildungsmaterial in das Werkstück 10 zum Ausbilden des Films geschlagen werden. Wie in 2 dargestellt, weist die Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40 das Target 42, eine Sputterquelle, die durch eine Verstärkungsplatte 43 und eine Elektrode 44 ausgebildet ist, und einen Plasmagenerator, der durch eine Stromversorgung 46 und eines Sputtergaseinführer 49 ausgebildet ist, auf.
Das Target 42 ist eine dünne Komponente, die aus dem Filmausbildungsmaterial ausgebildet ist, das der Film sein wird, der auf dem Werkstück 10 abgeschieden ist. Das Filmausbildungsmaterial, das das Target 42 in der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A in der vorliegenden Ausführungsform ausbildet, ist Material, das Ga und GaN aufweist, und das Target 42 ist eine Quelle für die Ga-Atome aufweisenden Sputterpartikel, die auf dem Werkstück 10 abgeschieden sind. Wie oben beschrieben, weist das Target 42, da der Stickstoffgehalt begrenzt ist, GaN und mangelhaftes GaN auf, dem Stickstoff fehlt, das ist ein Ga-Atom, dem Bindung mit Stickstoff (N) fehlt.
Weiter ist das Filmausbildungsmaterial, das das Target 42 in der Al-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40B ausbildet, Material, das Al aufweist, und das Target 42 ist eine Quelle für die Al-Atome aufweisenden Sputterpartikel, die auf dem Werkstück 10 abgeschieden sind. Zu beachten ist, dass das Target 42 zum Sputtern andere Atome als Ga, Al und Stickstoff (N) aufweisen kann, wenn es Sputterpartikel, die Ga-Atome aufweisen, und Sputterpartikel, die Al-Atome aufweisen, liefern kann.
Das Target 42 ist mit Abstand zu dem Transportweg L des Werkstücks 10, das auf dem Drehtisch 31 platziert ist, angeordnet. Das Target 42 ist an der Decke 20a der Kammer 20 gehalten, um dem Werkstück 10, das auf dem Drehtisch 31 platziert ist, gegenüberzuliegen. Zum Beispiel sind drei Targets 42 installiert. Drei Targets 42 sind an Positionen vorgesehen, die in einer Draufsicht Spitzen eines Dreiecks sind.
Die Verstärkungsplatte 43 ist eine Stützkomponente zum Halten des Targets 42. Die Verstärkungsplatten 43 halten die Targets 42 entsprechend. Die Elektrode 44 ist eine leitende Komponente zum separaten Übertragen elektrischer Leistung an jedes Target 42 von außerhalb der Kammer 24 und elektrisch mit dem Target 42 verbunden. Die elektrische Leistung, die an jedes Target 42 übertragen wird, kann separat verstellt werden. Falls nötig, können Magnete, ein Kühlmechanismus, und dergleichen an der Sputterquelle vorgesehen sein, falls angemessen.
Die Stromversorgung 46 ist, zum Beispiel, eine Gleichstromversorgung, die Hochspannung überträgt und elektrisch mit der Elektrode 44 verbunden ist. Die Stromversorgung 46 überträgt elektrische Leistung an das Target 42 durch die Elektrode 44. Zu beachten ist, dass der Drehtisch 31 auf dem selben Potential ist wie die geerdete Kammer 20 und die Potentialdifferenz wird durch das Anlegen von Hochspannung an der Seite des Targets 42 erzeugt.
Wie in 2 dargestellt, führt der Sputtergaseinführer 49 Sputtergas G1 in die Kammer 20 ein. Der Sputtergaseinführer 49 weist eine nicht dargestellte Quelle des Sputtergases G1 auf, so wie einen Zylinder, ein Rohr 48 und einen Gaseinlass 47. Das Rohr 48 ist mit der Quelle des Sputtergases G1 verbunden, durchdringt luftdicht die Kammer 20 und erstreckt sich in ein Inneres der Kammer 20, und ein Ende desselben öffnet sich als der Gaseinlass 47. Der Sputtergaseinführer 49 der vorliegenden Ausführungsform führt das Sputtergas G1 in den Verarbeitungsraum 41 ein, so dass der Druck in dem Verarbeitungsraum 41 0,1 Pa bis 0,3 Pa beträgt.
Der Gaseinlass 47 öffnet sich zwischen dem Drehtisch 31 und dem Target 42 und führt das Sputtergas G1 zur Filmausbildung in den Verarbeitungsraum 41 ein, der zwischen dem Drehtisch 31 und dem Target 42 ausgebildet ist. Edelgas wird für das Sputtergas G1 verwendet, und Argongas und dergleichen ist passend. Das Sputtergas G1 ist Gas, das keinen Stickstoff (N) aufweist und kann reines Gas aus Argon (Ar) sein.
In der Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40 wird, wenn das Sputtergas G1 von dem Sputtergaseinführer 49 eingeführt wird und Hochspannung an dem Target 42 durch die Stromversorgung durch die Elektrode 44 übertragen wird, das in den Verarbeitungsraum 41 zwischen dem Drehtisch 31 und dem Target 42 eingeführte Sputtergas G1 zu Plasma, und aktive Spezies, wie Ionen, werden erzeugt. Die Ionen in dem Plasma beschießen das Target 42 und schlagen Sputterpartikel heraus. In der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A beschießen die Ionen das Target 42, das aus Material ausgebildet ist, das Ga und GaN aufweist, und schlagen die Sputterpartikel heraus, die Ga-Atome aufweisen. In der Al-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40B beschießen die Ionen das Target 42, das aus Material ausgebildet ist, das Al aufweist, und schlagen die Sputterpartikel heraus, die Al-Atome aufweisen.
Weiter durchläuft das Werkstück 10, das durch den Drehtisch 31 gedreht und transportiert wird, den Verarbeitungsraum 41. Die herausgeschlagenen Sputterpartikel werden auf dem Werkstück 10 abgeschieden, wenn das Werkstück 10 den Verarbeitungsraum 41 durchläuft, und ein Film, der Ga aufweist, oder ein Film, der Al aufweist, wird auf dem Werkstück 10 ausgebildet. Das Werkstück 10 wird durch den Drehtisch 31 gedreht und transportiert und durchläuft den Verarbeitungsraum 41 mehrmals zur Ausführung des Filmausbildungsprozesses. Zu beachten ist, dass der Ga aufweisende GaN-Film und der Al aufweisende AlN-Film nicht gleichzeitig ausgebildet werden, und jeder der Filme wird ausgebildet nachdem der andere Film ausgebildet ist.
[Nitridierungsverarbeitungseinheit]
Die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 erzeugt induktiv gekoppeltes Plasma innerhalb des Verarbeitungsraums 59, in den das Stickstoff aufweisende Prozessgas G2 eingeführt wurde. Dadurch erzeugt die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 Plasmastickstoffgas zur Erzeugung chemischer Spezies. Die erzeugten chemischen Spezies weisen Stickstoffatome auf, die den Ga-Atome aufweisenden Film und den Al-Atome aufweisenden Film beschießen, die auf dem Werkstück 10 durch die Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40 ausgebildet sind, und binden mit Ga-Atomen, denen Bindung mit Stickstoff fehlt, in dem Ga aufweisenden Film und mit Al-Atomen in dem Al-Atome aufweisenden Film. Daraus resultiert, dass ein GaN-Film und ein AlN-Film ohne Stickstoffmangel erlangt werden kann.
Wie in 2 dargestellt, weist die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 einen Zylinderkörper 51, ein Fenster 52, eine Antenne 53, eine Hochfrequenzstromversorgung 54, eine Anpassungsbox 55 und einen Plasmagenerator, der durch einen Prozessgaseinführer 58 ausgebildet ist, auf.
Der Zylinderkörper 51 ist eine Komponente, die die Umgebung des Verarbeitungsraums 59 abdeckt. Wie in 1 und 2 dargestellt, ist der Zylinderkörper 51 ein Zylinder mit einem rechteckigen waagerechten Querschnitt und abgerundeten Ecken und weist eine Öffnung auf. Der Zylinderkörper 51 ist in die Decke 20a der Kammer 20 gepasst, sodass die Öffnung desselben der Seite des Drehtisches 31 mit Abstand gegenüberliegt, und ragt in den Innenraum der Kammer 20. Der Zylinderkörper 51 ist aus dem gleichen Material wie der Drehtisch 31 ausgebildet.
Das Fenster 52 ist eine flache Platte eines dielektrischen Materials, wie Quartz, mit einer Form, die im Wesentlichen die gleiche wie der waagerechte Querschnitt des Zylinderkörpers 51 ist. Das Fenster 52 ist zum Blockieren der Öffnung des Zylinderkörpers 51 vorgesehen und teilt den Verarbeitungsraum 59 in die Kammer 20, in die das Stickstoff aufweisende Prozessgas G2 eingeführt wird, und das Innere des Zylinderkörpers 51. Das Fenster 52 muss die Oxidation unterdrücken, die durch in den Verarbeitungsraum 59 strömenden Sauerstoff verursacht wird. Zum Beispiel ist die benötigte Sauerstoffkonzentration sehr niedrig bei 10¹⁹ (Atome/cm³) oder weniger. Um damit zurechtzukommen, ist eine Oberfläche des Fensters 52 mit einer schützenden Schicht beschichtet. Zum Beispiel durch Beschichten der Oberfläche des Fensters 52 mit Y₂O₃ (Yttriumoxid) wird von der Oberfläche des Fensters 52 gelöster Sauerstoff unterdrückt, während eine Abnutzung des Fensters 52 aufgrund von Plasma unterdrückt wird, wodurch ermöglicht wird, dass die Sauerstoffkonzentration gering bleibt.
Der Verarbeitungsraum 59 ist zwischen dem Drehtisch 31 und dem Inneren des Zylinderkörpers 51 in der Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 ausgebildet. Weiter durchläuft das Werkstück 10, das durch den Drehtisch 31 gedreht und transportiert wird, zum Ausführen des Nitridierungsprozesses mehrmals den Verarbeitungsraum 59. Zu beachten ist, dass das Fenster 52 dielektrisch, wie Aluminium, oder ein Halbleiter, wie Silikon, sein kann.
Die Antenne 53 ist ein in einer Spulenform gewickelter Leiter, ist in dem Innenraum des Zylinderkörpers, der von dem Verarbeitungsraum 59 in der Kammer 20 durch das Fenster 52 getrennt ist, angeordnet, und erzeugt ein elektrisches Feld wenn Wechselstrom angelegt ist. Zur effizienten Einführung des von der Antenne 53 erzeugten elektrischen Feldes in den Verarbeitungsraum 59 durch das Fenster 52, ist es wünschenswert die Antenne 53 nahe dem Fenster 52 anzuordnen. Die Hochfrequenzversorgung 54 zum Übertragen hochfrequenter Spannung ist mit der Antenne 53 verbunden. Die Anpassungsbox 55, die eine Anpassungsschaltung ist, ist in Serie mit der Ausgabeseite der Hochfrequenzversorgung 54 verbunden. Die Anpassungsbox 55 stabilisiert Plasmaentladung durch Anpassen der Impedanz an der Eingabeseite und der Ausgabeseite.
Wie in 2 dargestellt, führt der Prozessgaseinführer 58 das Prozessgas G2 in den Verarbeitungsraum 59 ein. Der Prozessgaseinführer 58 weist eine nicht dargestellte Quelle des Prozessgases G2, wie einen Zylinder, ein Rohr 57, und einen Gaseinlass 56 auf. Das Rohr 57 ist mit der Quelle des Prozessgases G2 verbunden, durchdringt die Kammer 20 luftdicht und erstreckt sich in das Innere der Kammer 20, und ein Ende desselben öffnet sich als der Gaseinlass 56.
Der Gaseinlass 56 öffnet sich an dem Verarbeitungsraum 59 zwischen dem Fenster 52 und dem Drehtisch 31 und führt das Prozessgas G2 ein. Edelgas wird für das Prozessgas G2 verwendet, und Argongas und dergleichen ist geeignet.
In der Nitridierungsverarbeitungseinheit 50, wird Hochfrequenzspannung an die Antenne 53 von der Hochfrequenzstromversorgung 54 übertragen. Dadurch fließt Hochfrequenzstrom in der Antenne 53 und ein elektrisches Feld wird durch elektromagnetische Induktion erzeugt. Das elektrische Feld wird an dem Verarbeitungsraum 59 durch das Fenster 52 erzeugt und induktiv gekoppeltes Plasma wird in dem Prozessgas G2 erzeugt. Zu dieser Zeit werden chemische Spezies von Stickstoff, die Stickstoffatome aufweisen, hergestellt, und die Spezies beschießen den Film, der Ga-Atome aufweist, und den Film, der Al-Atome aufweist, auf dem Werkstück 10 und binden mit Ga-Atomen und Al-Atomen. Als Ergebnis wird der Stickstoffgehalt des Films auf dem Werkstück 10 erhöht und ein GaN-Film und ein AlN-Film ohne Stickstoffmangel kann erlangt werden.
[Wärmeinheit]
Die Wärmeinheit 60 erwärmt das Werkstück 10, das durch den Drehtisch 31 in der Kammer 20 gedreht und transportiert wird. Die Wärmeinheit 60 weist eine Wärmequelle auf, die an einer Position vorgesehen ist, die dem Transportweg L des Werkstücks 10 auf dem Drehtisch 31 gegenüberliegt. Zum Beispiel ist die Wärmequelle eine Halogenlampe. Zum Beispiel ist es bevorzugt, dass die Wärmtemperatur eine Temperatur ist, die das Werkstück 10 auf circa 500°C erwärmt.
[Übertragungskammer]
Die Übertragungskammer 70 ist ein Behälter zum Transportieren des Werkstücks 10 in die Kammer 20 herein und aus derselben heraus durch einen Absperrschieber. Wie in 1 dargestellt, weist die Übertragungskammer 70 einen Innenraum zum Aufnehmen des Werkstücks 10 auf, bevor es in die Kammer 20 transportiert wird. Die Übertragungskammer 70 ist durch einen Absperrschieber GV1 mit der Kammer 20 verbunden. Auch wenn es nicht dargestellt ist, sind Transportvorrichtungen zum Transportieren eines Tabletts 34, auf dem das Werkstück 10 in und aus der Kammer 20 geladen wird, in dem Innenraum der Übertragungskammer 70 vorgesehen. Der Druck in der Übertragungskammer 70 wird durch eine nicht dargestellte Absaugungsvorrichtung, wie eine Vakuumpumpe, herabgesetzt, und die Übertragungskammer 70 transportiert das Tablett 34, auf dem das unverarbeitete Werkstück 10 geladen ist, in die Kammer 20 und transportiert das Tablett 34, auf dem das verarbeitete Werkstück 10 geladen ist, durch Transportvorrichtungen heraus, während eine Vakuumbedingung in der Kammer 20 beibehalten wird.
Die Übertragungskammer 70 ist mit einem Ladeverschluss 71 durch einen Absperrschieber GV2 verbunden. Der Ladeverschluss 71 ist eine Vorrichtung zum Transportieren des Tabletts 34, auf dem ein unverarbeitetes Werkstück 10 geladen ist, in die Übertragungskammer 70 und transportiert das Tablett 34, auf dem ein verarbeitetes Werkstück 10 von der Übertragungskammer 70 geladen ist, durch die Transportvorrichtung heraus, während eine Vakuumbedingung in der Übertragungskammer 70 beibehalten wird. Zu beachten ist, das in dem Ladeverschluss 71, die Vakuumbedingung, bei der der Druck durch die nicht dargestellte Absaugungsvorrichtung, wie eine Vakuumpumpe, herabgesetzt ist, und die der Umgebungsluft geöffnete Bedingung, bei der das Vakuum unterbrochen ist, getauscht werden.
[Vorwärmkammer]
Die Vorwärmkammer 80 erwärmt das Werkstück 10 bevor es in die Kammer 20 transportiert wird. Die Vorwärmkammer 80 weist einen Behälter, der mit der Übertragungskammer 70 verbunden ist, und eine Wärmequelle zum Erwärmen des Werkstücks 10, bevor es in die Kammer 70 transportiert wird, auf. Zum Beispiel ist die Wärmequelle ein Wärmelement oder eine Wärmelampe. Zum Beispiel ist es bevorzugt, dass die Vorwärmtemperatur eine Temperatur ist, die das Werkstück 10 auf circa 300°C erwärmt. Zu beachten ist, dass das Tablett 34 zwischen der Vorwärmkammer 80 und der Übertragungskammer 70 durch eine nicht dargestellte Transportvorrichtung transportiert wird.
[Kühlkammer]
Die Kühlkammer 90 kühlt das Werkstück 10, das aus der Kammer 20 transportiert wird. Die Kühlkammer 90 weist einen Behälter, der mit der Übertragungskammer 70 verbunden ist, und eine Kühlvorrichtung zum Kühlen des Werkstücks 10, das auf dem Tablett 34 geladen aus der Übertragungskammer 70 heraus transportiert wird, auf. Zum Beispiel kann die Kühlvorrichtung ein Sprühelement zum Sprühen von Kühlgas sein. Zum Beispiel kann das Kühlgas Ar-Gas aus der Quelle des Sputtergases G1 sein. Es ist bevorzugt, dass eine Kühltemperatur eine Temperatur ist, die einen Transport in der Luft ermöglicht, zum Beispiel, 30 °C. Zu beachten ist, dass das Tablett 34, das das verarbeitete Werkstück 10 in die Übertragungskammer 70 lädt, in die Kühlkammer durch eine nicht dargestellte Transportvorrichtung transportiert wird.
[Steuerungselement]
Das Steuerungselement 100 steuert verschiedene Komponenten der Filmausbildungsvorrichtung 1, wie die Absaugungseinheit 23, den Sputtergaseinführer 49, den Prozessgaseinführer 58, die Stromversorgung 46, die Hochfrequenzstromversorgung 54, die Transporteinheit 30, die Wärmeinheit 60, die Übertragungskammer 70, den Ladeverschluss 71, die Vorwärmkammer 80 und die Kühlkammer 90. Das Steuerungselement 100 ist eine Verarbeitungsvorrichtung, das eine SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) und eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit/ Prozessor) aufweist, und Programme speichert, die Steuerungsinhalte beschreiben.
Detaillierte Steuerungsinhalte können ein Anfangsabsaugungsdruck der Filmausbildungsvorrichtung 1, eine an dem Target 42 und der Antenne 53 angelegte Leistung, eine Strommenge des Sputtergases G1 und des Prozessgases G2, eine Einführungszeit und eine Absaugungszeit, eine Filmausbildungszeit und eine Drehgeschwindigkeit des Motors 32 sein. Dadurch kann das Steuerungselement 100 eine breite Vielfalt von Filmausführungsspezifikationen ausführen. Außerdem steuert das Steuerungselement 100 die Wärmeinheit 60, eine Wärmtemperatur und -zeit der Vorwärmeinheit 80 und eine Kühltemperatur und -zeit der Kühleinheit 90.
[Betrieb]
Als Nächstes ist der Betrieb der Filmausbildungsvorrichtung 1, der durch das Steuerungselement 100 gesteuert ist, beschrieben. Zu beachten ist, dass, wie unten beschrieben, das Filmausbildungsverfahren zum Ausbilden eines Films durch die Filmausbildungsvorrichtung 1 auch ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist. 3 ist ein Flussdiagramm eines Filmausbildungsprozesses durch die Filmausbildungsvorrichtung 1 entsprechend der Ausführungsform. Der Filmausbildungsprozess ist ein Prozess zum abwechselnden Ausbilden eines AlN-Films und eines GaN-Films, und weiter zum Ausbilden einer GaN-Schicht. Da Silikonwafer und Saphirsubstrate ein Kristallgitter aufweisen, das sich von GaN, falls GaN direkt ausgebildet ist, unterscheidet, gibt es ein Problem, dass sich die Kristallinität von GaN verringert. Um sich mit der Fehlanpassung von Kristallgittern zu befassen, werden Schichten eines AlN-Films und eines GaN-Films abwechselnd zum Ausbilden einer Pufferschicht abgeschieden und die GaN-Schicht ist auf der Pufferschicht ausgebildet. Zum Beispiel bei der Herstellung eines waagerechten MOSFETs oder einer LED, kann das zum Ausbilden der GaN-Schicht auf dem Silikonwafer durch die Pufferschicht genutzt werden.
Zuerst wird ein Druck in der Kammer 20 immer auf einen vorbestimmten Druck durch Absaugung durch die Absaugungseinheit 23 von dem Absaugungsanschluss 21 gesenkt. Weiter beginnt sich, zusammen mit der Absaugung, die Wärmeinheit 60 zu erwärmen, der Drehtisch 31 beginnt sich zu drehen, so dass der die Wärmeinheit 60 durchlaufende Drehtisch 31 erwärmt wird. Das Innere der Kammer 20 wird durch Abstrahlung des erwärmten Drehtisches 31 erwärmt. Erwärmung während des Absaugens erleichtert Desorption eines Restgases in der Kammer 20, wie Wassermoleküle und Sauerstoffmoleküle. Dadurch verunreinigt das Restgas weniger als Dotierungen während der Filmausbildung, und die Kristallinität des Films wird verbessert. Nachdem durch eine Gasanalysevorrichtung, wie Q-mass, erfasst ist, dass die Sauerstoffkonzentration innerhalb der Kammer 20 gleich zu oder geringer als der vorbestimmte Wert ist, hört die Wärmeinheit 60 auf sich zu erwärmen und der Drehtisch 31 hört auf sich zu drehen. Weiter wird das Werkstück 10, das auf das Tablett 34 geladen ist, innerhalb der Vorwärmkammer 80 auf ungefähr 300°C vorgewärmt (Schritt S01).
Das Tablett 34, das das vorgewärmte Werkstück 10 lädt, wird zu der Übertragungskammer 70 durch die Transportvorrichtung transportiert und wird sequentiell in die Kammer 20 durch den Absperrschieber GV1 transportiert (Schritt S02). Bei Schritt S02 bewegt der Drehtisch 31 den leeren Halter 33 in eine Transportposition aus der Übertragungskammer 70 heraus. Der Halter 33 hält jedes Tablett 34, das durch die Transportvorrichtung herein transportiert wurde. Entsprechend werden alle Tabletts 34, auf denen das Werkstück 10 platziert ist, auf dem Drehtisch 31 platziert.
Die Wärmeinheit 60 beginnt wieder zu wärmen und der Drehtisch 31, auf dem das Werkstück 10 platziert ist, beginnt wieder sich zum Erwärmen des Werkstücks 10 zu drehen (Schritt S03). Zu einer vorbestimmten Zeit, die im Voraus durch, zum Beispiel, eine Simulation oder ein Experiment erhalten wurde, ist das Werkstück 10 auf ungefähr 500°C erwärmt. Zu beachten ist, dass sich der Drehtisch 31 während des Erwärmens mit einer relativ hohen Geschwindigkeit von ungefähr 100 rpm zum einheitlichen Erwärmen dreht.
Dann wird die Pufferschicht durch wiederholtes abwechselndes Durchführen der Ausbildung des AlN-Films durch die Al-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40B und die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 und der Ausbildung des GaN-Films durch die GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A und die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 ausgebildet. Zuerst bilden die Al-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40B und die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 den AlN-Film auf dem Werkstück 10 aus (Schritt S04). Dabei führt der Sputtergaseinführer 49 das Sputtergas G1 durch den Gaseinlass 47 zu. Das Sputtergas wird um das Target 42, das aus Al ausgebildet ist, zugeführt. Die Stromversorgung 46 legt Spannung an das Target 42 an. Entsprechend wird das Sputtergas G1 zu Plasma. Die Ionen, die durch das Plasma hergestellt werden, beschießen das Target 42 und schlagen Sputterpartikel heraus, die Al aufweisen.
Ein dünner Film, der aus den abgeschiedenen Sputterpartikeln, die Al-Atome aufweisen, besteht, ist auf einer Oberfläche des unverarbeiteten Werkstücks 10 ausgebildet, wenn das Werkstück 10 die Al-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40B durchläuft. In der vorliegenden Ausführungsform wird jedes mal, wenn das Werkstück 10 die Al-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40B durchläuft, der Film mit einer Dicke abgeschieden, die ein oder zwei Al-Atome in der Dickerichtung aufweist.
Entsprechend durchläuft das Werkstück 10, das die Al-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40B durchlaufen hat, durch die Drehung des Drehtisches 31 die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50, und Al-Atome des dünnen Films werden in besagtem Prozess nitridiert. Dabei führt der Prozessgaseinführer 58 das Sputtergas G2, das Stickstoffgas aufweist, durch den Gaseinlass 56 zu. Das Sputtergas G2, das Stickstoffgas aufweist, wird dem Verarbeitungsraum 59 zwischen dem Fenster 52 und dem Drehtisch 31 zugeführt. Die Hochfrequenzstromversorgung 54 überträgt Hochfrequenzspannung an die Antenne 53.
Das elektrische Feld, das durch die Antenne 53, durch die durch Übertragen einer Hochfrequenzspannung Hochfrequenzstrom geflossen ist, erzeugt wird, wird in dem Verarbeitungsraum 59 durch das Fenster 52 erzeugt. Dann regt das elektrische Feld das Prozessgas G2 an, das Stickstoffgas aufweist, das dem Verarbeitungsraum 59 zugeführt wurde, und erzeugt Plasma. Die chemischen Spezies von Stickstoff, die durch das Plasma erzeugt werden, beschießen den dünnen Film auf dem Werkstück 10 und binden mit Al-Atomen, so dass der ausreichend nitridierte AIN-Film ausgebildet ist.
Der Drehtisch 31 dreht sich weiter, bis der AlN-Film mit vorbestimmter Dicke auf dem Werkstück 10 ausgebildet ist, das heißt, bis die vorbestimmte Zeit, die im Voraus durch, zum Beispiel, eine Simulation oder ein Experiment erhalten wurde, verstrichen ist. In anderen Worten dreht sich das Werkstück 10 durch die Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40 und die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 weiter bis der AlN-Film mit vorbestimmter Dicke ausgebildet ist. Zu beachten ist, dass die Drehgeschwindigkeit des Drehtisches 31 relativ langsam bei 50 bis 60 rpm ist, damit die Filmausbildung und das Nitridieren im Gleichgewicht sind, da es bevorzugt ist, dass jedes mal, wenn Al mit atomarer Dicke abgeschieden wird, Nitridieren durchgeführt wird.
Nach der vorbestimmten Zeit, wird zuerst der Betrieb der Al-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40B gestoppt. Im Detail hört die Stromversorgung 46 auf Spannung an das Target 42 anzulegen.
Als Nächstes bilden die GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A und die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 den GaN-Film auf dem Werkstück 10 aus (Schritt S05). Dabei wird das Sputtergas G1 durch den Sputtergaseinführer 49 um das Target 42 herum zugeführt und Spannung wird durch die Stromversorgung 46 zur Herstellung von Plasma-Sputtergas G1 an dem Target 42 angelegt. Die Ionen, die durch das Plasma hergestellt wurden, beschießen das Target 42 und schlagen Sputterpartikel heraus, die Ga-Atome aufweisen.
Ein dünner Film, der aus den abgeschiedenen Sputterpartikeln, die Ga-Atome aufweisen, besteht, wird auf einer Oberfläche des AlN-Films ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform wird jedes mal, wenn das Werkstück 10 die Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40 durchläuft, der Film mit einer Dicke abgeschieden, die ein oder zwei Ga-Atome in der Dickerichtung aufweist.
Entsprechend durchläuft das Werkstück 10, das die GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A durchlaufen hat, durch die Drehung des Drehtisches 31 die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50, und Ga-Atome des dünnen Films werden in besagtem Prozess nitridiert. Dabei, wie oben beschrieben, beschießen die chemischen Spezies von Stickstoff, die durch das Plasma erzeugt werden, den dünnen Film auf dem Werkstück 10 und binden mit Ga-Atomen, denen Bindung mit Stickstoff fehlt, so dass der GaN-Film ohne Stickstoffmangel ausgebildet ist.
Der Drehtisch 31 dreht sich weiter, bis der GaN-Film mit vorbestimmter Dicke auf dem Werkstück 10 ausgebildet ist, das heißt, bis die vorbestimmte Zeit, die im Voraus durch, zum Beispiel, eine Simulation oder ein Experiment erhalten wurde, verstrichen ist, und dann wird der Betrieb der Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40 gestoppt. Dabei wird nach der vorbestimmten Zeit der Betrieb der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A gestoppt. Im Detail hört die Stromversorgung 46 auf Spannung an das Target 42 zu übertragen. Die Ausbildung des AlN-Films und des GaN-Films, wie oben beschrieben, wird wiederholt bis vorbestimmte Schichten des Films ausgebildet sind (Schritt S06, Nein). Wenn vorbestimmte Schichten des Films ausgebildet sind (Schritt S06, Ja), ist die Ausbildung der Pufferschicht fertiggestellt.
Weiter wird eine GaN-Schicht auf der Pufferschicht ausgebildet (Schritt S07). Diese GaN-Schicht wird in der gleichen Weise wie die GaN-Schicht in der Pufferschicht oben ausgebildet. Allerdings wird der Film für eine vorbestimmte Zeit, die zur Ausbildung einer GaN-Schicht mit vorbestimmter Dicke benötigt wird, ausgebildet.
Nach der Ausbildung der Pufferschicht und der GaN-Schicht, wie oben beschrieben, wird der Betrieb der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A gestoppt, und dann wird der Betrieb der Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 gestoppt, wie oben beschrieben (Schritt S09). Im Detail, hört die Hochfrequenzstromversorgung 54 auf hochfrequente elektrische Leistung an die Antenne 53 zu liefern. Dann wird die Drehung des Drehtisches 31 gestoppt und das Tablett 34, auf dem das filmausgebildete Werkstück 10 platziert ist, wird in die Kühleinheit 90 durch die Übertragungskammer 70 durch die Transportvorrichtung transportiert und wird aus dem Ladeverschluss 71 transportiert, nachdem das Werkstück 10 auf die vorbestimmte Temperatur gekühlt ist.
Zu beachten ist, dass in der obigen Beschreibung, auch wenn die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 während der Ausbildung der Pufferschicht weiter arbeitet (Schritte S04 bis S06), die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 immer gestoppt werden kann, wenn jeder der Schritte S04 bis S06 gestoppt ist. In diesem Fall wird der Betrieb der Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 gestoppt, wenn der Betrieb der Al-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40B und der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A gestoppt ist. Folglich kann die Oberfläche des Films, der auf dem Werkstück 10 geformt ist, ausreichend nitridiert sein und ein GaN-Film und ein Al-Film ohne Stickstoffmangel kann erhalten werden.
[Effekt]
(1) Die Filmausbildungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform weist auf: die Kammer 20, in deren Innerem ein Vakuum erzeugt werden kann; den in der Kammer 20 vorgesehenen Drehtisch 31, der ein Werkstück 10 hält und das Werkstück 10 in einer kreisförmigen Trajektorie dreht und transportiert, eine GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A, die ein Target 42, das aus Filmausbildungsmaterial, das GaN aufweist, ausgebildet ist, und einen Plasmagenerator, der Sputtergas, das zwischen dem Target 42 und dem Drehtisch 31 eingeführt wird, in Plasma wandelt, welche GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A scheidet durch Sputtern das Filmausbildungsmaterial, das GaN aufweist, auf dem Werkstück 10 ab, das durch den Drehtisch 31 gedreht und transportiert wird; und eine Nitridierungsverarbeitungseinheit 50, die Partikel des Filmausbildungsmaterials, die auf dem Werkstück 10 abgeschieden sind, nitridiert, das durch den Drehtisch 31 in der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A gedreht und transportiert wird.
Das Filmausbildungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform dreht und transportiert ein Werkstück 10 durch einen Drehtisch 31 in einer kreisförmigen Trajektorie und bildet einen Film auf dem Werkstück 10 in einer Kammer 20 aus, in deren Innerem ein Vakuum erzeugt werden kann, das Verfahren weist auf: eine GaN-Filmausbildungsverarbeitung des Abscheidens durch Sputtern von Partikeln des Filmausbildungsmaterials, die GaN aufweisen, auf dem Werkstück 10, das durch den Drehtisch 31 in einer GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A, die ein Target 42, das aus dem Filmausbildungsmaterial, das GaN aufweist, ausgebildet ist, und einen Plasmagenerator aufweist, der Sputtergas, das zwischen dem Target 42 und dem Drehtisch 31 eingeführt wird, in Plasma wandelt, gedreht und transportiert wird; und die Nitridierungsverarbeitung des Nitridierens der Partikel des Filmausbildungsmaterials, die auf dem Werkstück 10 abgeschieden sind, das durch den Drehtisch 31 in der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A gedreht und transportiert wird, durch eine Nitridierungsverarbeitungseinheit 50.
In der vorliegenden Ausführungsform kann der GaN-Film durch Ausbilden eines Films auf dem Werkstück 10, das durch den Drehtisch 31 in der Kammer 20 gedreht und transportiert wird, durch Sputtering mit hoher Produktivität ausgebildet sein. Das heißt, da die vorliegende Ausführungsform keine große Menge an NH₃-Gas benötigt, wie das MO-CVD-Verfahren, und Material des Targets 42 mit atomarer Dicke durch Strömen des Sputtergases G1 und des Prozessgases G2 in den beschränkten Raum innerhalb der Vakuumkammer 20 abgeschieden und nitridiert ist, ist die Nutzungseffizienz des Materials hoch. Weiter sind zusätzliche Prozesse, wie Dehydrierung, nicht nötig, da Reaktionsgas, das Wasserstoff (H) aufweist nicht verwendet wird. Zusätzlich ist es einfach die Bedingung der Vorrichtung stabil zu halten, da nur leicht zu handhabendes Edelgas in die Kammer 20 eingeführt wird, welches in guten Erträgen resultiert. Da die Wärmtemperatur relativ niedrig ist, bei ungefähr 500°C, ist die für das Wärmelement benötigte Leistung auch gering. Da eine Reihe von Filmausbildungsprozessen der Pufferschicht und der GaN-Schicht in der Kammer 20 fertiggestellt werden, ist es nicht nötig das Werkstück 10 in andere Kammern zu bewegen, um unterschiedliche Schichten während der Reihe von Filmausbildung auszubilden, und der Film kann in der selben Umgebung mit geringer Sauerstoffkonzentration ausgebildet werden.
Weiter kann, da die Ausbildung des Films mit der Dicke auf atomarem Level und das Nitridieren wiederholt werden, der Film mit hoher Kristallinität und geringer Oberflächenunebenheit in einer kurzen Zeit, verglichen mit dem MO-CVD-Verfahren, ausgebildet werden.
Auswertungsergebnisse für den Film, der unter den nachfolgenden Bedingungen ausgebildet wurde, sind gezeigt.
Werkstück: Si (111) Substrat
Drehung des Drehtisches: 60 rpm
Hochfrequente elektrische Leistung, die an die Antenne (die Nitridierungsverarbeitungseinheit) übertragen wurde: 4000W
Gleichstrom, der an die Sputterquelle übertragen wurde: GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 800 bis 1500 W, Al-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 2000 bis 3500 W (entsprechende Werte von Leistung, die an die Sputterquellen in der Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit, die zwei Sputterquellen aufweist, übertragen wurde)
Filmausbildungsrate: GaN-Schicht 0,28nm/sec, AlN-Schicht 0,43 nm/sec
Ar-Gas-Strömrate in der Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit: GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 80 sccm, Al-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 45 sccm
N₂-Gas-Strömrate in der Nitridierungsverarbeitungseinheit: 30 sccm
Zu beachten ist, dass das Erwärmen nicht während der Filmausbildung in der obigen Ausführungsform durchgeführt wird.
Ein 3 µm AIN-Film (Nr. 1), ein 3µm GaN-Film (Nr. 2), ein 30-schichtiger Film aus einem 5 nm AlN-Film/5 nm GaN-Film (Nr. 3), und ein Film, bei dem ein 3 µm GaN-Film auf einem 30-schichtigem Film 5 nm AlN-Film/5 nm GaN-Film ausgebildet ist (Nr. 4), wurden auf den Werkstücken 10 ausgebildet und mit Röntgenbeugung analysiert. Als ein Ergebnis ist eine
Halbwertsbreite (°) von Rocking-Curves einer (002) Oberfläche der Filmoberfläche, die durch einen 2θ/ω Scan ermittelt wurde, 0,246 bei Nr. 1; 0,182 bei Nr. 2; 0,178 bei Nr. 3; und 0,197 bei Nr. 4.
Generell gilt, je schmaler die Halbwertsbreite, desto weniger Variation ist in der kristallographischen Orientierung und desto höher ist die Kristallinität. In der vorliegenden Ausführungsform kann ein Film mit hoher Kristallinität und einer Halbwertsbreite von 0,2° oder weniger ausgebildet werden. Weiter ist die Filmdicke der GaN-Pufferschicht, die in GaN basierten Vorrichtungen verwendet wird, im Allgemeinen 3 bis 10 µm, und die Filmausbildungsrate bei MO-CVD ist mehrere µm/h. Obwohl die Filmausbildungsrate in der vorliegenden Ausführungsform ähnlich ist, ist die Filmausbildungszeit, verglichen mit dem MO-CVD-Verfahren, kürzer, da die vorliegende Ausführungsform einen Wasserstoffabscheidungsprozess auslassen kann. Weiter kann der Film mit hoher Kristallinität, verglichen mit dem MO-CVD-Verfahren, auch bei Niedrigtemperatur-Filmausbildung erlangt werden.
Zusätzlich gibt es ein Problem, dass die Oberfläche ein Isolator wird, wenn das feste Target 42 große Mengen von Stickstoff aufweist, so dass das Target 42 Stickstoff nicht in großen Mengen aufweisen kann und Ga-Atome aufweist, denen Bindungen mit Stickstoff fehlt. Wenn ein solches Target 42 für das Sputtern verwendet wird, wird ein GaN-Film mit Stickstoffmangel ausgebildet. Allerdings sieht die vorliegende Ausführungsform die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50, die von der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A getrennt ist, so vor, dass der GaN-Film, auch wenn das Target 42 Ga-Atome aufweist, denen Bindungen mit Stickstoff fehlt, am Ende ohne Stickstoffmangel erlangt werden kann durch Erhöhen des Stickstoffgehalts unter Verwendung der Nitridierungsverarbeitungseinheit 50. Weiter muss die GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A kein Stickstoffgas verwenden, sondern kann reines Argongas als das Sputtergas G1 verwenden und die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50, die von der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A getrennt ist, kann die Partikel des Filmausbildungsmaterials, die auf dem Werkstück 10 abgeschieden sind, nitridieren. Dadurch wird die Oberfläche des Targets 42 kein Isolator und die Filmausbildungsrate kann verbessert werden unter Verwendung von Gleichstromentladung.
(2) Die Filmausbildungsvorrichtung 1 weist die Al-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40B, die das Target 42 aufweist, das aus Filmausbildungsmaterial, das Al aufweist und durch Sputtern das Filmausbildungsmaterial, das Al aufweist, auf dem Werkstück 10, das durch den Drehtisch 31 gedreht und transportiert wird, abscheidet, und die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50, die die Partikel des Filmausbildungsmaterials, die auf dem Werkstück 10 abgeschieden sind, nitridiert, das durch den Drehtisch 31 in der Al-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40B gedreht und transportiert wird, auf.
Daher kann, zum Beispiel, wenn ein Werkstück 10 verwendet wird, das ein Kristallgitter aufweist, das sich von GaN unterscheidet, wie Silikon, durch Ausbilden der Pufferschicht, die abwechselnd ein abgeschiedener GaN-Film und AlN-Film ist, unter Verwendung der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A, der Al-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40B und der Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 die Verringerung der Kristallinität von GaN verhindert werden.
Weiter wird, da die GaN-Schicht ausgebildet werden kann ohne der Luft ausgesetzt zu sein nachdem die Pufferschicht ausgebildet ist, unterdrückt, dass die oberste Oberfläche der Pufferschicht sich verändert, und Veränderung der GaN-Schicht auf der Pufferschicht kann verhindert werden. Zusätzlich ist es nicht nötig das Werkstück 10 zum Ausbilden der GaN-Schicht in eine andere Umgebung als die Umgebung zum Ausbilden der Pufferschicht zu bewegen, wodurch die Transportzeit verringert wird und es nicht nötig ist separat Raum mit modifizierter Sauerstoffkonzentration, etc. vorzusehen.
Weiter muss die AlN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40B auch kein Stickstoffgas verwenden und kann reines Argongas als das Sputtergas G1 verwenden, und die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50, die von der Al-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40B getrennt ist, kann die Partikel des Filmausbildungsmaterials, die auf dem Werkstück 10 abgeschieden sind, nitridieren. Dadurch wird die Oberfläche des Targets 42 kein Isolator und die Filmausbildungsrate kann unter Verwendung von Gleichstromentladung verbessert werden.
(3) Die Filmausbildungsvorrichtung 1 weist die Wärmeinheit 60 zum Erwärmen des Werkstücks 10 auf, das durch den Drehtisch 31 gedreht und transportiert wird. Dadurch kann der Film mit exzellenter Kristallinität ausgebildet werden.
(4) Die Filmausbildungsvorrichtung 1 weist die Vorwärmkammer 80 zum Erwärmen des Werkstücks 10, bevor es in die Kammer 20 transportiert wird, auf. Durch Erwärmen des Werkstücks 10 unter Verwendung der Vorwärmkammer 80 im Vorhinein, wird die Erwärmzeit der Wärmeinheit 60 verringert und die Produktivität kann erhöht werden.
[Modifiziertes Beispiel]
(1) In der obigen Ausführungsform, wie in 4 dargestellt, kann eine Dotierungshinzufügungsverarbeitungseinheit zum Hinzufügen von n-Typ- oder p-Typ-Dotierungen (Dotiermaterial) zu dem ausgebildeten GaN-Film vorgesehen sein. In diesem Fall sind die GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit, die Nitridierungsverarbeitungseinheit und die Dotierungshinzufügungsverarbeitungseinheit hintereinander in dieser Reihenfolge entlang des Dreh- und Transportwegs angeordnet. Die Dotierungshinzufügungsverarbeitungseinheit weist die gleiche Konfiguration wie die Film-Ausbildungsverarbeitungseinheiten 40A und 40B auf. Im Detail weist die Dotierungshinzufügungsverarbeitungseinheit ein aus Filmausbildungsmaterial ausgebildetes Target, das n-Typ-Dotierungen oder p-Typ-Dotierungen aufweist, und einen Plasmagenerator auf, und kann Partikel (Sputterpartikel) des Filmausbildungsmaterials, die Ionen aufweisen, die Dotierungen sind, zu dem Film hinzufügen, der auf dem Werkstück 10 durch Sputtern des Targets abgeschieden ist. Zum Beispiel kann die Dotierungshinzufügungsverarbeitungseinheit eine Mg-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40C, die ein Target 42 aufweist, das aus Filmausbildungsmaterial ausgebildet ist, das Mg aufweist, oder eine Si-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40D, die ein Target 42 aufweist, das aus Filmausbildungsmaterial ausgebildet ist, das Si aufweist, sein. Die Mg-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40C und die Si-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40D weisen abgesehen von dem Material des Targets 42 die gleiche Konfiguration wie die Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A auf. Dadurch weist die Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40D das Target 42, eine Sputterquelle, die durch eine Verstärkungsplatte 43 und eine Elektrode 44 ausgebildet ist, und einen Plasmagenerator, der durch eine Stromversorgung 46 und einen Sputtergaseinführer 49 ausgebildet ist, auf.
Unter diesen Aspekten kann durch Betreiben der Mg-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40C zusammen mit der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A und der Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 während einer GaN-Filmausbildung eine Schicht, die einen p-Kanal (p-Typ Halbleiter) aufweist, zu dem Mg-Ionen hinzugefügt sind, auf der GaN-Schicht ausgebildet sein. Weiter kann durch Betreiben der Si-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40D zusammen mit der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A und der Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 während einer GaN-Filmausbildung eine Schicht, die einen n-Kanal (n-Typ Halbleiter) aufweist, zu dem Si-Ionen hinzugefügt sind, auf der GaN-Schicht ausgebildet sein.
Zum Ausbilden des n-Kanals und des p-Kanals sind, üblicherweise, Mg- und Si-Ionen hinzugefügt durch Einsetzen besagter Ionen durch eine Ioneneinsetzungsvorrichtung, wie einen Ionenstrahl, und Wärmeverarbeitung derselben, nach der GaN-Filmausbildung. Allerdings können sich bei solch einem Verfahren, da Ionen in den Film mit vorbestimmter Dicke eingesetzt werden, eine Einsetztiefe, eine Einsetzmenge (Dosismenge) von ausgelegten Werten unterscheiden, und deren Steuerung war nicht einfach. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform werden die Abscheidung eines GaN-Films und das Hinzufügen von Si-Ionen oder Mg-Ionen abwechselnd wiederholt bis die Dicke des GaN-Films die vorbestimmte Dicke erreicht. Das erleichtert es, die Einsetztiefe und Einsetzmenge von Mg-Ionen und Si-Ionen zu steuern entsprechend des GaN-Films, der pro einer Drehung ausgebildet wird, abhängig von der Leistung, die an das Target 42 angelegt wird, und der Drehgeschwindigkeit des Drehtisches 31.
Weiter kann eine Abfolge der Pufferschicht, der GaN-Schicht, der Schicht, die einen n-Kanal aufweist, und der Schicht, die einen p-Kanal aufweist, in einer Kammer 20 ausgebildet werden. Zusätzlich ist es nicht nötig das Werkstück 10 zum Ausbilden des n-Kanals und p-Kanals in eine andere Umgebung als die Umgebung zum Ausbilden der GaN-Schicht zu bewegen, und die Transportzeit wird verringert und es ist nicht nötig einen separaten Raum mit modifizierter Sauerstoffkonzentration, etc. vorzusehen.
(2) Zusätzlich zu den obigen Aspekten kann, wie in 5 dargestellt, eine InN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40E, die ein Target 42 aufweist, das aus Filmausbildungsmaterial, das InN aufweist, ausgebildet ist, als die Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40 vorgesehen sein. Da Indium (In) alleine einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist, wird bei der Anwendung ein InN-Target, zu dem Stickstoff hinzugefügt ist, als das feste Target 42 verwendet. Ähnlich wie bei dem Obigen, weist das InN-Target In-Atome auf, denen Bindungen mit Stickstoff fehlen.
Unter solchen Aspekten kann durch Betreiben der InN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40E zusammen mit der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A und der Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 während einer GaN-Filmausbildung ein InGaN-Film ausgebildet werden. Wie in 6 (A) dargestellt, wirkt der GaN-Film wie eine Licht-emittierende Schicht 14 einer LED. 6 (A) stellt eine Schichtstruktur einer LED dar, und die Pufferschicht 11, die GaN-Schicht 12, die einen n-Kanal aufweist, die Pufferschicht 11, die GaN-Schicht 13, die einen p-Kanal aufweist, die Licht-emittierende Schicht 14, und der durchsichtige leitende Film 15 sind auf dem Silikon-Werkstück 10 geschichtet. Der leitende Film 15 ist ein ITO (Indiumzinnoxid) Film. Zu beachten ist, dass die Elektrode in der Figur nicht dargestellt ist. Zusätzlich stellt 6 (B) die Pufferschicht 11 dar.
Unter solch einem Aspekt, kann eine Abfolge der Pufferschicht 11, der GaN-Schicht 12, die einen n-Kanal aufweist, der Pufferschicht 11, der GaN-Schicht 13, die einen p-Kanal aufweist, und der Licht-emittierende Schicht 14 in der LED in einer Kammer 20 ausgebildet werden. Dadurch ist es nicht nötig das Werkstück 10 zum Ausbilden der Licht-emittierende Schicht 14 in eine andere Umgebung als die Umgebung zum Ausbilden der GaN-Schicht zu bewegen, und die Transportzeit wird verringert. Auch ist es nicht nötig einen separaten Raum mit modifizierter Sauerstoffkonzentration, etc. vorzusehen. Weiter kann eine Farbe der Licht-emittierende Schicht 14 verändert werden, abhängig von der Dicke, und unter diesem Aspekt kann, da die Dicke einfach gesteuert werden kann, die Licht-emittierende Schicht 14 mit verschiedenen Farben einfach hergestellt werden.
(3) Die Stromversorgung, die in der Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit zum Ausbilden von Film verschiedener Arten von Material verwendet wird, kann verschiedene Typen von Stromversorgungen aufweisen. Zum Beispiel kann die Stromversorgung, die in einer der Film-Ausbildungsverarbeitungseinheiten verwendet wird, eine Gleichstromversorgung sein, und die Stromversorgung, die in der anderen der Film-Ausbildungsverarbeitungseinheiten verwendet wird, eine Pulsstromversorgung sein, die einen Pulsschalter aufweist. In diesem Fall, wenn Mg-Ionen wie oben beschrieben hinzugefügt sind, kann die in der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A verwendete Stromversorgung eine Gleichstromversorgung sein, und die in der Mg-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40C verwendete Stromversorgung kann eine Pulsstromversorgung sein. Oder, wenn Si-Ionen wie oben beschrieben hinzugefügt sind, kann die in der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A verwendete Stromversorgung eine Gleichstromversorgung sein, und die in der Si-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40D verwendete Stromversorgung kann eine Pulsstromversorgung sein. Insbesondere wird, durch Einstellen einer Pulsbreite und elektrischer Leistung, so dass große Mengen von elektrischer Leistung durch Pulswellen in einer kurzen Zeit zum Ausführen von HiPIMS (Hochleistungsimpulsmagnetronsputtern) angelegt sind, Plasma mit hoher Dichte hergestellt, und die Ionisierungsrate der Sputterpartikel wird erheblich erhöht, und die Ioneinsetzung kann effizienter durchgeführt werden.
Ansonsten kann die in der Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit zum Ausbilden von Film der gleichen Art von Material verwendete Stromversorgung eine Kombination aus verschiedenen Typen von Stromversorgungen aufweisen und kann zu vorbestimmten Zeitpunkten umgeschaltet werden. Zum Beispiel kann die Stromversorgung beides, eine Gleichstromversorgung und eine Pulsstromversorgung, die einen Pulsschalter aufweist, aufweisen und kann zu vorbestimmten Zeitpunkten umgeschaltet werden. In diesem Fall, wenn ein GaN-Film ausgebildet wird, kann die Pulsstromversorgung für nur die Anfangsschicht, die in Kontakt mit dem Substrat oder der Schicht anderer Arten ist, verwendet werden, und nachdem der Film mit vorbestimmter Dicke ausgebildet ist, kann die Stromversorgung zu der Gleichstromversorgung umgeschaltet werden.
[Andere Ausführungsform]
Obwohl die modifizierten Beispiele der Ausführungsformen und Abschnitte entsprechend der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, sind diese modifizierten Beispiele der Ausführungsformen und Abschnitte nur als Beispiele gezeigt und beabsichtigen nicht den Umfang der Patentansprüche einzuschränken. Die oben beschriebenen neuen Ausführungsformen können in anderen verschiedenen Formen implementiert werden und verschiedene Weglassung, Ersetzung, Modifikation und Änderung kann durchgeführt werden ohne von einer Zusammenfassung der Erfindung abzuweichen. Diese Ausführungsformen und Modifikation derselben sind in den Umfang und die Zusammenfassung der Erfindung eingeschlossen und sind in der Erfindung, die in dem Umfang der Patentansprüche beschrieben ist, eingeschlossen.
Weiter sind der Typ und die Anzahl der Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40 und die Anzahl der Nitridierungsverarbeitungseinheit 50, die in der Kammer vorgesehen sind, nicht auf die obigen Aspekte eingeschränkt. Die Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40 könnte nur die GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A aufweisen und kann die Filmausbildungsvorrichtung 1 zum Ausbilden eines GaN-Films sein. Weiter kann zusätzlich zu der obigen Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40, die Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40 mit anderem Targetmaterial vorgesehen sein, die Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40 mit dem gleichen Materialtarget vorgesehen sein, und die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 kann vorgesehen sein. Zum Beispiel kann die Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40, die ein Target 42 aufweist, das Indiumoxid und Zinnoxid aufweist, die das Filmausbildungsmaterial von ITO sind, zum Ausbilden eines ITO-Films in der Kammer 20 hinzugefügt werden. In diesem Fall kann zum Unterstützen der Oxidation des ITO-Films Sauerstoffgas anstatt eines Stickstoffgases in die Nitridierungsverarbeitungseinheit 50 eingeführt werden. Zusätzlich können, zum Beispiel, die GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40A, die Al-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit 40B und die Nitridierungseinheit 50 gleichzeitig betrieben werden, um AlGaN (Aluminiumgalliumnitrid) Film, der Ga, Al und N aufweist, auszubilden.
Außerdem sind die n-Typ-Dotierung und die p-Typ-Dotierung, die in der Dotierungshinzufügungsverarbeitungseinheit hinzugefügt werden, nicht auf die obigen Ausführungsformen eingeschränkt. Zum Beispiel kann die n-Typ-Dotierung Ge oder Sn sein. In diesem Fall kann das das Target ausbildende Filmausbildungsmaterial, das in der Dotierungshinzufügungsverarbeitungseinheit vorgesehen ist, ein Filmausbildungsmaterial sein, das Ge und Sn statt Si aufweist.
Bezugszeichenliste

1: Filmausbildungsvorrichtung
10: Werkstück
11: Pufferschicht
12: GaN-Schicht
13: GaN-Schicht
14: Licht-emittierende Schicht
15: durchsichtiger leitender Film
20: Kammer
20a: Decke
20b: Innenboden
20C: Innenoberfläche
21: Absaugungsanschluss
22: Teiler
23: Absaugungseinheit
30: Transporteinheit
31: Drehtisch
32: Motor
33: Halter
34: Tablett
40: Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit
40A: GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit
40B: Al-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit
40C: Mg-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit
40D: Si-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit
40E: InN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit
41: Verarbeitungsraum
42: Target
43: Verstärkungsplatte
44: Elektrodenfolie
46: Stromversorgung
47: Gaseinlass
48: Rohr
49: Sputtergaseinführer
50: Nitridierungsverarbeitungseinheit
51: Zylinderkörper
52: Fenster
53: Antenne
54: Stromversorgung
55: Anpassungsbox
56: Gaseinlass
57: Rohr
58: Prozessgaseinführer
59: Verarbeitungsraum
60: Wärmeinheit
70: Übertragungskammer
71: Ladeverschluss
80: Vorwärmkammer
90: Kühlkammer
100: Steuerungselement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015103652 A [0003]

Claims

Filmausbildungsvorrichtung, die aufweist: eine Kammer, in deren Innerem ein Vakuum erzeugt werden kann; einen innerhalb der Kammer vorgesehenen Drehtisch, der ein Werkstück hält und das Werkstück in einer kreisförmigen Trajektorie dreht und transportiert; eine GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit, die ein Target, das aus Filmausbildungsmaterial, das GaN aufweist, ausgebildet ist, und einen Plasmagenerator, der Sputtergas, das zwischen dem Target und dem Drehtisch eingeführt wird, in Plasma wandelt, aufweist, welche GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit Partikel des Filmausbildungsmaterials, die GaN aufweisen, durch Sputtern auf dem Werkstück abscheidet, das durch den Drehtisch gedreht und transportiert wird; und eine Nitridierungsverarbeitungseinheit zum Nitridieren von Partikeln des Filmausbildungsmaterials, die auf dem Werkstück abgeschieden sind, das durch den Drehtisch in der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit gedreht und transportiert wird.
Filmausbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Sputtergas reines Argongas ist.
Filmausbildungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die weiter aufweist: eine Al-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit, die ein Target aufweist, das aus Filmausbildungsmaterial, das Al aufweist, ausgebildet ist, und durch Sputtern Partikel des Filmausbildungsmaterials, die Al aufweisen, auf dem Werkstück abscheidet, das durch den Drehtisch gedreht und transportiert wird, bei dem die Nitridierungsverarbeitungseinheit die Partikel des Filmausbildungsmaterials, die auf dem Werkstück abgeschieden sind, nitridiert, das durch den Drehtisch in der Al-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit gedreht und transportiert wird.
Filmausbildungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit, die Al-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit, und die Nitridierungsverarbeitungseinheit einen Film ausbilden, in dem ein GaN-Film und AlN-Film abwechselnd ausgebildet sind.
Filmausbildungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, die weiter aufweist: eine Dotierungshinzufügungsverarbeitungseinheit zum Hinzufügen von n-Typ-Dotierung oder p-Typ-Dotierung auf den Partikeln des GaN aufweisenden Filmausbildungsmaterials, das auf dem Werkstück in der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit durch Sputtern abgeschieden wird, bei dem die GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit, die Nitridierungsverarbeitungseinheit und die Dotierungshinzufügungsverarbeitungseinheit hintereinander in dieser Reihenfolge entlang des Dreh- und Transportwegs angeordnet sind.
Filmausbildungsvorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Dotierungshinzufügungsverarbeitungseinheit eine Mg-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit ist, die ein Target aufweist, das aus Filmausbildungsmaterial, das Mg aufweist, ausgebildet ist, und durch Sputtern Partikel des Filmausbildungsmaterials, die Mg aufweisen, auf dem Werkstück abscheidet, das durch den Drehtisch gedreht und transportiert wird, bei der die GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit, die Nitridierungsverarbeitungseinheit und die Mg-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit einen Film ausbilden, bei dem Mg zu GaN hinzugefügt wird.
Filmausbildungsvorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Dotierungshinzufügungsverarbeitungseinheit eine Si-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit ist, die ein Target aufweist, das aus Filmausbildungsmaterial, das Si aufweist, ausgebildet ist und durch Sputtern Partikel des Filmausbildungsmaterials, die Si aufweisen, auf dem Werkstück abscheidet, das durch den Drehtisch gedreht und transportiert wird, und die GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit, die Nitridierungsverarbeitungseinheit und die Si-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit einen Film ausbilden, bei dem Si zu GaN hinzugefügt wird.
Filmausbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die aufweist: eine InN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit, die ein Target aufweist, das aus Filmausbildungsmaterial, das InN aufweist, ausgebildet ist und durch Sputtern Partikel des Filmausbildungsmaterials, die InN aufweisen, auf dem Werkstück abscheidet, das durch den Drehtisch gedreht und transportiert wird, bei dem die GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit, die Nitridierungsverarbeitungseinheit und die InN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit einen InGaN-Film ausbilden.
Filmausbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die eine Wärmeinheit zum Erwärmen des Werkstücks, das durch den Drehtisch gedreht und transportiert wird, aufweist.
Filmausbildungsvorrichtung nach Anspruch 9, die weiter eine Vorwärmkammer zum Erwärmen des Werkstücks aufweist, bevor es in die Kammer transportiert wird.
Filmausbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der elektrische Leistung an die Dotierungshinzufügungsverarbeitungseinheit durch eine Impulsstromversorgung übertragen wird.
Filmausbildungsverfahren, das ein Werkstück durch einen Drehtisch in einer kreisförmigen Trajektorie dreht und transportiert und einen Film auf dem Werkstück in einer Kammer ausbildet, in deren Innerem ein Vakuum erzeugt werden kann, das Verfahren weist auf: eine GaN-Film-Ausbildungsverarbeitung eines Abscheidens durch Sputtern von Partikeln eines Filmausbildungsmaterials, das GaN aufweist, auf dem Werkstück, das durch den Drehtisch in einer GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit gedreht und transportiert wird, die ein Target, das aus Partikeln des Filmausbildungsmaterial, das GaN aufweist, ausgebildet ist, und einen Plasmagenerator aufweist, der Sputtergas, das zwischen dem Target und dem Drehtisch eingeführt wird, in Plasma wandelt; und eine Nitridierungsverarbeitung eines Nitridierens der Partikel des Filmausbildungsmaterials, die auf dem Werkstück abgeschieden sind, das durch den Drehtisch in der GaN-Film-Ausbildungsverarbeitungseinheit gedreht und transportiert wird.