JP5589310B2 - Method for producing film-formed product - Google Patents

Method for producing film-formed product Download PDF

Info

Publication number
JP5589310B2
JP5589310B2 JP2009134419A JP2009134419A JP5589310B2 JP 5589310 B2 JP5589310 B2 JP 5589310B2 JP 2009134419 A JP2009134419 A JP 2009134419A JP 2009134419 A JP2009134419 A JP 2009134419A JP 5589310 B2 JP5589310 B2 JP 5589310B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
gas
substrate
compound
nitrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009134419A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010280941A (en
Inventor
恒一郎 岩堀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2009134419A priority Critical patent/JP5589310B2/en
Publication of JP2010280941A publication Critical patent/JP2010280941A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5589310B2 publication Critical patent/JP5589310B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Description

本発明は、被膜形成物および被膜形成物の製造方法に関する。   The present invention relates to a film formation and a method for producing the film formation.

窒素を不純物として含む酸化亜鉛は、p型の伝導型を持ち、且つ可視光に対して透明性を有することが知られている。特許文献1には、真空容器において、アルゴン等の不活性ガス中に酸素及び窒素を含有させた混合ガスを導入しながら、亜鉛ターゲットをスパッタして、当該真空容器内に設置された基板上に窒素をドープした酸化亜鉛膜を成膜する方法が記載されている。   Zinc oxide containing nitrogen as an impurity has a p-type conductivity and is known to be transparent to visible light. In Patent Document 1, a zinc target is sputtered on a substrate placed in the vacuum container while introducing a mixed gas containing oxygen and nitrogen in an inert gas such as argon in the vacuum container. A method of forming a zinc oxide film doped with nitrogen is described.

特開2006−144053号公報JP 2006-144053 A

スパッタをはじめとする物理的気相成長の方法において、酸素と窒素を反応ガスとして供給しながら、基板上に亜鉛を供給する従来の反応性成膜では、実用的に十分な量の窒素原子を不純物として酸化亜鉛に含ませることが困難であった。その理由として、酸化亜鉛における窒素の固溶限界が小さいことが考えられる。また、酸素と窒素が同時に存在する雰囲気において、亜鉛が酸素と優先的に結合を作りやすく、窒素とは結合しにくい理由も挙げられる。   In a conventional vapor deposition method such as sputtering, oxygen and nitrogen are supplied as reaction gases while supplying reactive zinc to the substrate, and conventional reactive film formation supplies a practically sufficient amount of nitrogen atoms. It was difficult to include in zinc oxide as an impurity. The reason may be that the solid solubility limit of nitrogen in zinc oxide is small. Another reason is that zinc easily forms a bond with oxygen preferentially in an atmosphere in which oxygen and nitrogen exist simultaneously, and is difficult to bond with nitrogen.

上記課題を解決するために、本発明の第1の態様においては、金属元素および半金属元素から選択された1以上の元素と、第1元素と、第2元素とを含む化合物被膜を、成膜室に配置された基板の表面に形成することにより、被膜形成物を製造する方法であって、前記第1元素を含む第1ガスおよび前記第2元素を含む第2ガスから選択された1以上のガスを前記成膜室に供給し、前記1以上の元素を含む粒子を、前記ガスの中を通過させて前記基板に照射する段階と、前記成膜室における前記第1ガスと前記第2ガスの分圧比を変化させる段階と、を備えた被膜形成物の製造方法が提供される。   In order to solve the above-described problems, in the first aspect of the present invention, a compound film including one or more elements selected from a metal element and a metalloid element, a first element, and a second element is formed. A method for producing a film formation by forming on a surface of a substrate disposed in a film chamber, wherein the film is formed by selecting a first gas containing the first element and a second gas containing the second element. Supplying the gas to the film formation chamber, irradiating the substrate with particles containing the one or more elements through the gas, and the first gas and the first gas in the film formation chamber. And a step of changing the partial pressure ratio of the two gases.

前記第1ガスを供給し、前記第2ガスを供給しない第1状態と、前記第2ガスを供給し、前記第1ガスを供給しない第2状態と、を切り替えることで、前記分圧比を変化させてよい。前記第1状態と前記第2状態との切り替えを繰り返してよい。前記第1元素が酸素であり、前記第2元素が窒素であって、前記化合物被膜の形成を、前記第1状態から開始してよい。   The partial pressure ratio is changed by switching between a first state in which the first gas is supplied and the second gas is not supplied, and a second state in which the second gas is supplied and the first gas is not supplied. You may let me. The switching between the first state and the second state may be repeated. The first element may be oxygen and the second element may be nitrogen, and the formation of the compound film may be started from the first state.

前記化合物被膜をフィルタードアークイオンプレーティング法により形成してよい。前記化合物被膜の形成中に、前記基板に、直流または交流のバイアス電圧を印加してよい。前記1以上の元素は、亜鉛、シリコン、チタンおよびアルミニウムから選択された1以上の元素であり、前記第1元素は酸素であり、前記第2元素は窒素であってよい。   The compound film may be formed by a filtered arc ion plating method. During the formation of the compound film, a DC or AC bias voltage may be applied to the substrate. The one or more elements may be one or more elements selected from zinc, silicon, titanium, and aluminum, the first element may be oxygen, and the second element may be nitrogen.

本発明の第2の態様においては、基板と、前記基板の上に形成され、金属元素および半金属元素から選択された1以上の元素、第1元素および第2元素を含む化合物被膜と、を備え、前記化合物被膜の厚さ方向において、前記第2元素に対する前記第1元素のモル比が、変化している被膜形成物が提供される。   In a second aspect of the present invention, a substrate and a compound film formed on the substrate and including one or more elements selected from a metal element and a metalloid element, a first element and a second element, And a film-formation product in which the molar ratio of the first element to the second element is changed in the thickness direction of the compound film.

前記化合物被膜の前記基板との界面における前記モル比は、前記化合物被膜の膜中における前記モル比の平均値より大きくてよい。前記モル比は、前記化合物被膜の厚さ方向において、周期的に変化してよい。前記1以上の元素は、亜鉛、シリコン、チタンおよびアルミニウムから選択された1以上の元素であり、前記第1元素は酸素であり、前記第2元素は窒素であってよい。   The molar ratio of the compound coating at the interface with the substrate may be larger than an average value of the molar ratios in the compound coating. The molar ratio may change periodically in the thickness direction of the compound coating. The one or more elements may be one or more elements selected from zinc, silicon, titanium, and aluminum, the first element may be oxygen, and the second element may be nitrogen.

前記金属は亜鉛であり、前記窒素を、1×1021[cm−3]以上の濃度で含有してよい。前記金属は亜鉛であり、前記窒素を、固溶限界濃度以上の濃度で含有してよい。前記基板は、多結晶または非晶質の材料からなってよい。前記基板は、樹脂からなってよい。 The metal may be zinc, and the nitrogen may be contained at a concentration of 1 × 10 21 [cm −3 ] or more. The metal may be zinc, and the nitrogen may be contained at a concentration equal to or higher than the solid solution limit concentration. The substrate may be made of a polycrystalline or amorphous material. The substrate may be made of resin.

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。   It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.

被膜形成物100の断面の一例を概略的に示す。An example of the section of film formation thing 100 is shown roughly. 成膜装置200の構成を概略的に示す。The structure of the film-forming apparatus 200 is shown schematically. 被膜形成物の製造方法の一例を表すフローチャートを示す。The flowchart showing an example of the manufacturing method of a film formation thing is shown.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

図1は、一の実施態様である被膜形成物100の断面の一例を概略的に示す。被膜形成物100は、基板102と、化合物被膜104とを備える。   FIG. 1 schematically shows an example of a cross section of a film formation 100 according to one embodiment. The film formation product 100 includes a substrate 102 and a compound film 104.

基板102は、その表面が化合物被膜104の形成に適する基板であってよい。基板102は、その上に形成される化合物被膜104の支持基板として十分な機械的強度を有する基板であってよい。基板102は、例えば、石英基板、アルミナ基板、SiC基板、シリコン基板、GaAs基板、金属基板、または樹脂基板等であってよい。   The substrate 102 may be a substrate whose surface is suitable for forming the compound film 104. The substrate 102 may be a substrate having sufficient mechanical strength as a support substrate for the compound coating 104 formed thereon. The substrate 102 may be, for example, a quartz substrate, an alumina substrate, a SiC substrate, a silicon substrate, a GaAs substrate, a metal substrate, or a resin substrate.

基板102は、単結晶、多結晶または非晶質の材料であってよい。例えば、基板102に形成する化合物被膜104が酸化亜鉛である場合に、酸化亜鉛は、非晶質基板上においても、容易に基板表面に対して垂直方向に六方晶のc軸が配向した膜成長をするので、基板102として、多結晶または非晶質材料を使用してもよい。また、後述の化合物被膜の製造方法において、電磁気フィルタにより選別され、揃ったエネルギーを持つイオンによって成膜するので、多結晶または非晶質の基板の上でも、結晶性のよい化合物被膜104が形成できる。   The substrate 102 may be a single crystal, polycrystalline or amorphous material. For example, when the compound film 104 formed on the substrate 102 is zinc oxide, the zinc oxide is easily grown on the amorphous substrate even when the hexagonal c-axis is oriented in the direction perpendicular to the substrate surface. Therefore, a polycrystalline or amorphous material may be used as the substrate 102. Further, in the method of manufacturing a compound film described later, since the film is formed by ions selected by an electromagnetic filter and having uniform energy, the compound film 104 having good crystallinity is formed even on a polycrystalline or amorphous substrate. it can.

化合物被膜104は、基板102の表面に接して形成されてよい。化合物被膜104は、金属元素および半金属元素から選択された1以上の元素と、第1元素と、第2元素とを含んでよい。上記金属元素および半金属元素から選択された1以上の元素は、亜鉛、シリコン、チタンおよびアルミニウムから選択された1以上の元素であってよい。上記第1元素は酸素であってよい。上記第2元素は窒素であってよい。上記金属元素は亜鉛であってよい。化合物被膜104は、窒素を含む酸化亜鉛であってよい。   The compound film 104 may be formed in contact with the surface of the substrate 102. The compound film 104 may include one or more elements selected from metal elements and metalloid elements, a first element, and a second element. The one or more elements selected from the metal elements and metalloid elements may be one or more elements selected from zinc, silicon, titanium, and aluminum. The first element may be oxygen. The second element may be nitrogen. The metal element may be zinc. The compound coating 104 may be zinc oxide containing nitrogen.

ここで、金属元素とは、化合物をつくるとき陽イオンになり易い元素をいい、長周期型元素周期表で、ほぼホウ素とアスタチンを結ぶ線より左側の元素をいう。半金属元素は、B、Si、Ge、As、Sb、Te、Po等である。   Here, the metal element refers to an element that tends to become a cation when a compound is formed, and refers to an element on the left side of the line connecting boron and astatin in the long-period element periodic table. The metalloid elements are B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po, and the like.

化合物被膜104は、酸窒化チタンであってよい。酸窒化チタンは、可視光応答の光触媒として利用できる。化合物被膜104は、酸窒化アルミニウムであってよい。酸窒化アルミニウムは、高輝度の青色蛍光体として利用できる。化合物被膜104は、サイアロン(Si−AlN−Al)であってよい。サイアロンは、導電性セラミックスまたは蛍光体として利用できる。化合物被膜104は、酸窒化ガリウムであってよい。酸窒化ガリウムは、青色発光ダイオードとして利用できる。 The compound coating 104 may be titanium oxynitride. Titanium oxynitride can be used as a photocatalyst with visible light response. The compound coating 104 may be aluminum oxynitride. Aluminum oxynitride can be used as a high-intensity blue phosphor. The compound coating 104 may be sialon (Si 3 N 4 —AlN—Al 2 O 3 ). Sialon can be used as conductive ceramics or phosphors. The compound coating 104 may be gallium oxynitride. Gallium oxynitride can be used as a blue light emitting diode.

化合物被膜104は、窒素を1×1021[cm−3]以上の濃度で含有してよい。化合物被膜104は、窒素を、固溶限界濃度以上の濃度で含有してよい。化合物被膜104は、窒素を、1×1022[cm−3]以下の濃度で含有してよい。 The compound film 104 may contain nitrogen at a concentration of 1 × 10 21 [cm −3 ] or more. The compound coating 104 may contain nitrogen at a concentration equal to or higher than the solid solution limit concentration. The compound coating 104 may contain nitrogen at a concentration of 1 × 10 22 [cm −3 ] or less.

化合物被膜104が、厚さ方向において、均一な組成分布を有することは、好ましい。化合物被膜104は、厚さ方向において、第2元素に対する第1元素のモル比が、変化してもよい。例えば、上記モル比は、化合物被膜104の厚さ方向において、周期的に変化してよい。このようなモル比の変化、特に周期的な変化は、後述の製造方法によって形成できる。化合物被膜104が酸化亜鉛である場合に、このような構造により、固溶限界濃度より多く窒素を含ませることができる。   It is preferable that the compound coating 104 has a uniform composition distribution in the thickness direction. In the compound film 104, the molar ratio of the first element to the second element may change in the thickness direction. For example, the molar ratio may change periodically in the thickness direction of the compound coating 104. Such a change in molar ratio, particularly a periodic change, can be formed by a manufacturing method described later. When the compound film 104 is zinc oxide, nitrogen can be included more than the solid solution limit concentration by such a structure.

化合物被膜104の基板102との界面における上記モル比は、化合物被膜104の膜中における上記モル比の平均値より大きくてよい。このような元素の分布は、後述の製造方法において、成膜の最初段階に、第1元素を含む第1ガスを反応ガスとして導入することによって形成できる。このような構成をとることにより、成膜の初期段階に形成した第1元素および上記金属または半金属元素からなる化合物の結晶構造を、化合物被膜104の結晶全体に持たせることができる。   The molar ratio of the compound coating 104 at the interface with the substrate 102 may be larger than the average value of the molar ratios in the compound coating 104. Such a distribution of elements can be formed by introducing a first gas containing the first element as a reaction gas at the initial stage of film formation in the manufacturing method described later. By adopting such a configuration, the entire crystal of the compound film 104 can have the crystal structure of the compound including the first element and the metal or metalloid element formed in the initial stage of film formation.

図2は、被膜形成物100を製造する成膜装置200の構成を概略的に示す。成膜装置200は、成膜室202と、基板ホルダー204と、電圧源208と、カソード212と、ターゲット214と、トリガー216と、電磁気フィルタ218と、バルブ222と、マスフローコントローラ224と、バルブ226と、ガス容器228と、バルブ232と、マスフローコントローラ234と、バルブ236と、ガス容器238と、ロータリーポンプ242と、バルブ244と、ターボー分子ポンプ246と、バルブ248と、バルブ252と、リークバルブ254と、リークバルブ256とを備える。   FIG. 2 schematically shows the configuration of a film forming apparatus 200 that manufactures the film-formed product 100. The film forming apparatus 200 includes a film forming chamber 202, a substrate holder 204, a voltage source 208, a cathode 212, a target 214, a trigger 216, an electromagnetic filter 218, a valve 222, a mass flow controller 224, and a valve 226. A gas container 228, a valve 232, a mass flow controller 234, a valve 236, a gas container 238, a rotary pump 242, a valve 244, a turbo-molecular pump 246, a valve 248, a valve 252, and a leak valve. 254 and a leak valve 256.

成膜室202は、基板102に化合物被膜104を成膜する真空容器である。成膜室202には、図示されないロードロックチャンバーが接続されてよい。成膜前後における基板の出し入りが、ロードロック方式によって行ってよい。ロードロック方式を採用することにより、成膜室202は、通常真空状態に保たれており、薄膜中に意図しない不純物が混入する可能性を極力排することができる。   The film formation chamber 202 is a vacuum container for forming the compound film 104 on the substrate 102. A load lock chamber (not shown) may be connected to the film forming chamber 202. The substrate can be taken in and out before and after the film formation by a load lock method. By adopting the load lock method, the film forming chamber 202 is normally kept in a vacuum state, and the possibility that unintended impurities are mixed into the thin film can be eliminated as much as possible.

基板ホルダー204は、成膜過程において基板102を保持する。基板102は、化合物被膜104を成長させる基板面を下向きにして基板ホルダー204に設置されてよい。基板ホルダー204は、成膜過程において、基板ホルダー204の中心を鉛直に通るZ軸を回転軸として回転してよい。この回転により、基板102の表面に均一な化合物被膜104が生成できる。基板ホルダー204は、基板加熱機構を備えてよい。当該基板加熱機構は、基板102を加熱して、基板102に形成される化合物被膜104を構成する原子の熱拡散を促進して、化合物被膜104の均一性を向上できる。   The substrate holder 204 holds the substrate 102 in the film formation process. The substrate 102 may be placed on the substrate holder 204 with the substrate surface on which the compound coating 104 is grown facing down. The substrate holder 204 may rotate around the Z axis passing through the center of the substrate holder 204 as a rotation axis in the film forming process. By this rotation, a uniform compound film 104 can be generated on the surface of the substrate 102. The substrate holder 204 may include a substrate heating mechanism. The substrate heating mechanism can improve the uniformity of the compound coating 104 by heating the substrate 102 and promoting thermal diffusion of atoms constituting the compound coating 104 formed on the substrate 102.

電圧源208は、基板102にバイアス電圧を印加してよい。図2には、電圧源208として、直流電圧源を示しているが、電圧源208は、交流電圧源であってもよい。バイアス電圧の値は、逆スパッタを誘発しない0から−200V程度の範囲で印加することが好ましい。基板にバイアス電圧を印加することにより、基板に入射する粒子のうち、イオンのエネルギーを制御して、入射イオンが成長中の化合物被膜104の表面から内部への拡散、および入射イオンからエネルギーを受ける化合物被膜104に含まれる原子の拡散を促進して、化合物被膜104の結晶性および均一性を向上できる。例えば、化合物被膜104が酸化亜鉛である場合に、窒素を添加することにより酸化亜鉛の結晶性が低下するが、基板にバイアス電圧を印加することにより、窒素添加による結晶性の低下を補償できる。   The voltage source 208 may apply a bias voltage to the substrate 102. Although a DC voltage source is shown as the voltage source 208 in FIG. 2, the voltage source 208 may be an AC voltage source. The bias voltage value is preferably applied in the range of about 0 to −200 V that does not induce reverse sputtering. By applying a bias voltage to the substrate, the energy of ions among the particles incident on the substrate is controlled, so that the incident ions diffuse from the surface of the growing compound film 104 to the inside and receive energy from the incident ions. The diffusion of atoms contained in the compound coating 104 can be promoted to improve the crystallinity and uniformity of the compound coating 104. For example, when the compound film 104 is zinc oxide, the crystallinity of zinc oxide is reduced by adding nitrogen. However, by applying a bias voltage to the substrate, the reduction in crystallinity due to the addition of nitrogen can be compensated.

カソード212は、成膜室202の下部に設置される。化合物被膜104の金属または半金属元素の供給源となるターゲット214は、カソード212に固定される。トリガー216は、ターゲット214の横に備えられる。電磁気フィルタ218は、成膜室202とカソード212との間に設けられる。   The cathode 212 is installed below the film formation chamber 202. A target 214 serving as a supply source of the metal or metalloid element of the compound coating 104 is fixed to the cathode 212. A trigger 216 is provided next to the target 214. The electromagnetic filter 218 is provided between the film formation chamber 202 and the cathode 212.

成膜のとき、トリガー216をターゲット214表面に接触させた状態で電流を印加し、ついでトリガー216をターゲット214から引き離すことにより、ターゲット214とトリガー216との間にアーク放電を生じさせる。アーク放電により、ターゲット214から、ターゲット金属または半金属のイオン、中性原子、クラスター、マクロパーティクルなど、様々な状態の粒子217が生成される。これらの粒子を基板102に供給することにより、化合物被膜104を形成することができる。しかし、粒子217は、それぞれ様々なエネルギーを持つ。均一で高品位な化合物被膜104を得るためには、エネルギーのそろったイオンを用いて成膜することが望ましい。   At the time of film formation, an electric current is applied while the trigger 216 is in contact with the surface of the target 214, and then the trigger 216 is separated from the target 214, thereby generating an arc discharge between the target 214 and the trigger 216. Arc discharge generates particles 217 in various states such as target metal or metalloid ions, neutral atoms, clusters, and macro particles. By supplying these particles to the substrate 102, the compound coating 104 can be formed. However, each particle 217 has various energies. In order to obtain a uniform and high-quality compound coating 104, it is desirable to form a film using ions with uniform energy.

電磁気フィルタ218は、磁気強度を変更することにより、ターゲット214からアーク放電によりたたき出された粒子217のうち、一定のエネルギーを持つイオンだけを通過させることができる。電磁気フィルタ218によって選別されたイオンは、揃ったエネルギーを持つ。電磁気フィルタ218を通過して、揃ったエネルギーを持つイオンを用いて成膜することにより、結晶の配向成長が促進される。形成される化合物被膜104は、均一で、結晶粒が大きく、キャリア移動度が大きい。   The electromagnetic filter 218 can pass only ions having a certain energy among the particles 217 knocked out from the target 214 by arc discharge by changing the magnetic intensity. The ions selected by the electromagnetic filter 218 have uniform energy. By forming a film using ions having uniform energy after passing through the electromagnetic filter 218, orientation growth of crystals is promoted. The formed compound film 104 is uniform, has large crystal grains, and has high carrier mobility.

バルブ222、マスフローコントローラ224、バルブ226およびガス容器228は、反応性ガスとなる酸化ガスの供給系統を構成する。酸化ガスは、第1ガスの一例であってよい。酸化ガス流量は、マスフローコントローラ224によって、0から200sccmの範囲で、任意に制御できる。マスフローコントローラ224は、制御信号に従って、酸化ガスの流量を時間的に変調することができる。図2には、酸化ガスとして酸素を示すが、酸化ガスは、酸素原子を含む分子からなる他の反応性ガスであってもよい。例えば、酸化ガスとして、O、O、HOが例示できる。 The valve 222, the mass flow controller 224, the valve 226, and the gas container 228 constitute a supply system for an oxidizing gas that becomes a reactive gas. The oxidizing gas may be an example of the first gas. The oxidizing gas flow rate can be arbitrarily controlled by the mass flow controller 224 in the range of 0 to 200 sccm. The mass flow controller 224 can temporally modulate the flow rate of the oxidizing gas according to the control signal. Although oxygen is shown in FIG. 2 as the oxidizing gas, the oxidizing gas may be another reactive gas composed of molecules containing oxygen atoms. For example, examples of the oxidizing gas include O 2 , O 3 , and H 2 O.

バルブ232、マスフローコントローラ234、バルブ236およびガス容器238は、反応性ガスとなる窒化ガスの供給系統を構成する。窒化ガスは、第2ガスの一例であってよい。窒化ガス流量は、マスフローコントローラ234によって、0から200sccmの範囲で、任意に制御できる。マスフローコントローラ234は、制御信号に従って、窒化ガスの流量を時間的に変調することができる。図2には、窒化ガスとして窒素を示すが、窒化ガスは、窒素原子を含む分子からなる他の反応性ガスであってもよい。例えば、窒化ガスとして、N、NHが例示できる。 The valve 232, the mass flow controller 234, the valve 236, and the gas container 238 constitute a supply system of a nitriding gas that becomes a reactive gas. The nitriding gas may be an example of the second gas. The nitriding gas flow rate can be arbitrarily controlled by the mass flow controller 234 in the range of 0 to 200 sccm. The mass flow controller 234 can temporally modulate the flow rate of the nitriding gas according to the control signal. Although FIG. 2 shows nitrogen as the nitriding gas, the nitriding gas may be another reactive gas composed of molecules containing nitrogen atoms. For example, N 2 and NH 3 can be exemplified as the nitriding gas.

成膜時に、成膜室202に導入された酸化ガスと窒化ガスは、アークプラズマにより解離し、酸素もしくは窒素の原子、イオン、ラジカルなど反応性の強い状態で存在する。これらは酸化源および窒化源となる。ターゲット214から供給される金属または半金属は、基板102に到達するまでに、酸化もしくは窒化され、基板上に化合物として合成される。   At the time of film formation, the oxidizing gas and the nitriding gas introduced into the film formation chamber 202 are dissociated by arc plasma, and exist in a highly reactive state such as oxygen or nitrogen atoms, ions, and radicals. These become an oxidation source and a nitridation source. The metal or metalloid supplied from the target 214 is oxidized or nitrided before reaching the substrate 102 and synthesized as a compound on the substrate.

ロータリーポンプ242、バルブ244、ターボー分子ポンプ246、バルブ248、バルブ252、リークバルブ254およびリークバルブ256は、成膜室202の真空度を制御する真空系統を構成する。真空引きの初期段階では、バルブ252を開き、ロータリーポンプ242を用いて真空に引くが、所定の真空度になってから、バルブ252を閉め、バルブ244とバルブ248を開き、ターボー分子ポンプ246を用いて、引き続き真空に引く。上記の真空系統により、成膜のとき、成膜室202の真空度を所定の範囲に制御できる。   The rotary pump 242, the valve 244, the turbo-molecular pump 246, the valve 248, the valve 252, the leak valve 254, and the leak valve 256 constitute a vacuum system that controls the degree of vacuum in the film formation chamber 202. In the initial stage of evacuation, the valve 252 is opened and a vacuum is drawn using the rotary pump 242, but after reaching a predetermined degree of vacuum, the valve 252 is closed, the valves 244 and 248 are opened, and the turbo molecular pump 246 is turned on. Use and continue to evacuate. With the above vacuum system, the degree of vacuum in the film formation chamber 202 can be controlled within a predetermined range during film formation.

図3は、被膜形成物100の製造方法の一例を表すフローチャートを示す。被膜形成物100の製造方法は、準備作業を行う段階S310と、成膜装置の真空引きを行う段階S320と、基板を成膜装置に設置する段階S330と、アーク放電を生じさせる段階S340と、第1ガスを供給する段階S350と、第1ガスを停止すると同時に第2ガスの供給を開始する段階S360と、第2ガスを停止すると同時に第1ガスの供給を開始する段階S370と、アーク放電およびガスの導入を停止する段階S380と、基板を取り出す段階S390とを備える。   FIG. 3 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing the film formation 100. The method of manufacturing the film-formed product 100 includes a step S310 of performing a preparatory work, a step S320 of evacuating the film forming apparatus, a step S330 of installing the substrate in the film forming apparatus, a step S340 of generating arc discharge, Step S350 for supplying the first gas, Step S360 for starting the supply of the second gas at the same time as stopping the first gas, Step S370 for starting the supply of the first gas at the same time as stopping the second gas, Arc discharge And step S380 for stopping the introduction of gas, and step S390 for taking out the substrate.

準備作業を行う段階S310において、ターゲット214をカソード212に設置する。同じターゲットを金属または半金属元素の供給源として、繰り返し被膜形成物100を製造する場合には、ターゲット214を一回設置してから、それが完全に消耗されるまで、後続の製造プロセスにおいて、この段階S310は省略できる。   In step S <b> 310 of performing the preparatory work, the target 214 is set on the cathode 212. In the case where the film formation 100 is repeatedly manufactured using the same target as the source of the metal or metalloid element, the target 214 is set once, and then in the subsequent manufacturing process until it is completely consumed. This step S310 can be omitted.

成膜装置の真空引きを行う段階S320において、成膜室202を真空に引く。バルブ252を開き、ロータリーポンプ242を用いて真空に引くが、所定の真空度になってから、バルブ252を閉め、バルブ244とバルブ248を開き、ターボー分子ポンプ246を用いて、引き続き真空に引く。上記の真空系統により、成膜室202の真空度を所定の範囲に制御する。ロードロック方式によって、繰り返し被膜形成物100を製造する場合には、上記真空系統により、成膜室202の真空度が維持される。   In step S320 of evacuating the film forming apparatus, the film forming chamber 202 is evacuated. Open the valve 252 and draw a vacuum using the rotary pump 242, but after reaching a predetermined degree of vacuum, close the valve 252 and open the valves 244 and 248 and continue to draw a vacuum using the turbo-molecular pump 246. . The degree of vacuum in the film formation chamber 202 is controlled within a predetermined range by the above vacuum system. When the film forming product 100 is repeatedly manufactured by the load lock method, the vacuum degree of the film forming chamber 202 is maintained by the vacuum system.

基板を成膜装置に設置する段階S330において、基板102を基板ホルダー204に設置する。ロードロック方式を利用すれば、成膜室202の真空度を維持しながら、基板102の出し入りができる。基板ホルダー204を回転させよい。電圧源208によって、基板102にバイアス電圧を印加してよい。   In step S330 of placing the substrate on the film forming apparatus, the substrate 102 is placed on the substrate holder 204. If the load lock method is used, the substrate 102 can be taken in and out while maintaining the degree of vacuum in the film formation chamber 202. The substrate holder 204 may be rotated. A bias voltage may be applied to the substrate 102 by the voltage source 208.

基板102について、基板ホルダー204に備える基板加熱機構によって加熱してもよく、非加熱でもよい。本製造方法では、電磁気フィルタにより選別され、揃ったエネルギーを持つイオンによって成膜するので、基板102を加熱しなくても、結晶質のよい化合物被膜104が形成できる。そこで、本製造方法において、基板102として、熱に弱い樹脂基板も使用できる。   The substrate 102 may be heated by a substrate heating mechanism provided in the substrate holder 204 or may not be heated. In the present manufacturing method, since the film is formed by ions selected by the electromagnetic filter and having uniform energy, the compound film 104 having a good crystallinity can be formed without heating the substrate 102. Therefore, in the present manufacturing method, a heat-sensitive resin substrate can also be used as the substrate 102.

アーク放電を生じさせる段階S340において、トリガー216をターゲット214表面に接触させた状態で電流を印加し、ついでトリガー216をターゲット214から引き離すことにより、ターゲット214とトリガー216との間にアーク放電を生じさせる。アーク放電により生成したターゲット元素粒子217のうち、電磁気フィルタ218により選別されたイオンが、基板102に到達して、化合物被膜104の形成に寄与する。   In step S340 of generating an arc discharge, an electric current is applied while the trigger 216 is in contact with the surface of the target 214, and then the trigger 216 is separated from the target 214, thereby generating an arc discharge between the target 214 and the trigger 216. Let Among the target element particles 217 generated by the arc discharge, ions selected by the electromagnetic filter 218 reach the substrate 102 and contribute to the formation of the compound film 104.

第1ガスを供給する段階S350において、酸化ガスを導入する。バルブ222とバルブ226とを開き、マスフローコントローラ224によって流量を制御しながら、ガス容器228から酸化ガス導入する。この段階は、段階S340の放電開始と同期して始めてよい。酸化ガスを導入することにより、基板102に金属または半金属の酸化物の薄膜が形成される。   In step S350 of supplying the first gas, an oxidizing gas is introduced. The valve 222 and the valve 226 are opened, and the oxidizing gas is introduced from the gas container 228 while the flow rate is controlled by the mass flow controller 224. This stage may begin in synchronization with the start of discharge in stage S340. By introducing the oxidizing gas, a thin film of a metal or metalloid oxide is formed on the substrate 102.

第1ガスを停止すると同時に第2ガスの供給を開始する段階S360において、酸化ガスの供給を停止して、窒化ガスを導入する。バルブ222を閉めて、酸化ガスを停止すると同時に、バルブ232とバルブ236とを開き、マスフローコントローラ234によって流量を制御しながら、ガス容器238から窒化ガスを導入する。この段階によって、成膜室202における酸化ガスと窒化ガスの分圧比を変化させることができる。窒化ガスを導入することにより、段階S350において形成された金属または半金属の酸化物の薄膜の上に、金属または半金属の窒化物の薄膜が形成される。   In step S360, in which the supply of the second gas is started simultaneously with the stop of the first gas, the supply of the oxidizing gas is stopped and the nitriding gas is introduced. The valve 222 is closed to stop the oxidizing gas, and at the same time, the valve 232 and the valve 236 are opened, and the nitriding gas is introduced from the gas container 238 while controlling the flow rate by the mass flow controller 234. At this stage, the partial pressure ratio of the oxidizing gas and the nitriding gas in the film formation chamber 202 can be changed. By introducing the nitriding gas, a metal or metalloid nitride thin film is formed on the metal or metalloid oxide thin film formed in step S350.

第2ガスを停止すると同時に第1ガスの供給を開始する段階S370において、窒化ガスの供給を停止して、酸化ガスを導入する。バルブ232を閉めて、窒化ガスを停止すると同時に、バルブ222を開き、マスフローコントローラ224によって流量を制御しながら、再びガス容器228から酸化ガスを導入する。この段階によって、成膜室202における酸化ガスと窒化ガスの分圧比を変化させることができる。酸化ガスを導入することにより、段階S360において形成された金属または半金属の窒化物の薄膜の上に、更に金属または半金属の酸化物の薄膜が形成される。   In step S370 in which the supply of the first gas is started simultaneously with the stop of the second gas, the supply of the nitriding gas is stopped and the oxidizing gas is introduced. The valve 232 is closed to stop the nitriding gas, and at the same time, the valve 222 is opened, and the oxidizing gas is again introduced from the gas container 228 while controlling the flow rate by the mass flow controller 224. At this stage, the partial pressure ratio of the oxidizing gas and the nitriding gas in the film formation chamber 202 can be changed. By introducing the oxidizing gas, a metal or metalloid oxide thin film is further formed on the metal or metalloid nitride thin film formed in step S360.

段階S360と段階S370とを繰り返して、金属または半金属の酸化物と金属または半金属の窒化物が積層する化合物被膜104を形成できる。各段階における反応ガスの流量および導入時間により、積層構造の各層の厚さを制御することができる。   Step S360 and step S370 may be repeated to form the compound film 104 in which the metal or metalloid oxide and the metal or metalloid nitride are stacked. The thickness of each layer of the stacked structure can be controlled by the flow rate and introduction time of the reaction gas in each stage.

前述の通り、成膜室202に導入された酸化ガスもしくは窒化ガスは、アークプラズマにより解離し、酸素もしくは窒素の原子、イオン、ラジカルなど反応性の強い状態で存在する。酸化ガスと窒化ガスが同時に導入されると、それぞれのガスが単独に導入される場合に比して、成膜速度が非常に遅くなる。それは、解離した酸素および窒素が、金属または半金属との反応に寄与する他に、意図しない酸素と窒素との反応も同時に起こすことにより、NOxガスが生成することに起因すると考えられる。それを防止するために、本実施態様は、酸化ガスと窒化ガスをパルス状に交互に導入することにする。それは、段階S360と段階S370とを繰り返すことにより実現する。   As described above, the oxidizing gas or nitriding gas introduced into the film formation chamber 202 is dissociated by the arc plasma and exists in a highly reactive state such as oxygen or nitrogen atoms, ions, radicals. When the oxidizing gas and the nitriding gas are introduced at the same time, the film formation rate becomes very slow as compared with the case where the respective gases are introduced alone. It is considered that this is because the dissociated oxygen and nitrogen contribute to the reaction with the metal or metalloid, and also the unintentional reaction between oxygen and nitrogen occurs at the same time to generate NOx gas. In order to prevent this, in this embodiment, an oxidizing gas and a nitriding gas are alternately introduced in a pulse shape. This is realized by repeating steps S360 and S370.

段階S360および段階S370の時間を短く取ることにより、それぞれの段階において形成される薄膜を1から10nmの範囲の厚さに制御できる。この場合の金属または半金属の酸化物および金属または半金属の窒化物の薄膜は、厚さが数原子から十数原子程度しかない極めて薄い層である。段階S360と段階S370とを繰り返す場合、隣接する金属または半金属の酸化物層と金属または半金属の窒化物層との間に、金属または半金属、酸素および窒素の原子が相互に拡散して、金属または半金属の酸化物層と金属または半金属の窒化物層との明確な界面が消失しながら、化合物被膜104の成長が進行する。その結果、基板102の上に、構成元素である金属または半金属、酸素および窒素が均一に分布する化合物被膜104を形成することができる。   By shortening the time of steps S360 and S370, the thin film formed in each step can be controlled to a thickness in the range of 1 to 10 nm. In this case, the metal or metalloid oxide and metal or metalloid nitride thin film is a very thin layer having a thickness of only a few to a dozen atoms. When step S360 and step S370 are repeated, atoms of metal or metalloid, oxygen and nitrogen are mutually diffused between the adjacent metal or metalloid oxide layer and metal or metalloid nitride layer. The growth of the compound film 104 proceeds while the clear interface between the metal or metalloid oxide layer and the metal or metalloid nitride layer disappears. As a result, the compound film 104 in which the constituent elements such as metal or metalloid, oxygen, and nitrogen are uniformly distributed can be formed on the substrate 102.

段階S350、段階S360および段階S370の時間、およびそれぞれの段階におけるガス流量を制御することにより、希望の組成を有する化合物被膜104を形成することができる。上記各段階の条件を制御することにより、膜厚方向に均一な組成を持つ化合物被膜104を形成できるが、意図的に各段階の条件を変更することによって、膜厚方向に組成が変調した化合物被膜104を形成することもできる。   The compound film 104 having a desired composition can be formed by controlling the time of the steps S350, S360, and S370 and the gas flow rate in each step. The compound film 104 having a uniform composition in the film thickness direction can be formed by controlling the conditions at each stage described above, but the compound whose composition is modulated in the film thickness direction by intentionally changing the conditions at each stage. A coating 104 can also be formed.

生成する化合物被膜104は、金属または半金属の酸化物と金属または半金属の窒化物のうち、厚みが相対的に厚い層の影響を受けた結晶構造となる。例えば、酸化亜鉛の結晶に窒素を不純物として含む化合物被膜104を形成する場合に、ターゲット214として金属亜鉛を使用して、段階S360の時間と窒化ガスの流量に対して、段階S370の時間を長くして、酸化ガスの流量を多くする条件の下で、酸化亜鉛の薄膜と窒化亜鉛の薄膜を交互に積層すれば、窒素を含む酸化亜鉛の化合物被膜104を形成することができる。   The resulting compound film 104 has a crystal structure affected by a relatively thick layer of a metal or metalloid oxide and a metal or metalloid nitride. For example, when forming the compound film 104 containing nitrogen as an impurity on a zinc oxide crystal, metal zinc is used as the target 214, and the time of step S370 is made longer than the time of step S360 and the flow rate of the nitriding gas. Then, a zinc oxide compound coating 104 containing nitrogen can be formed by alternately laminating zinc oxide thin films and zinc nitride thin films under the condition of increasing the flow rate of the oxidizing gas.

アーク放電およびガスの導入を停止する段階S380において、トリガー216に印加する電流を停止してアーク放電を停止する。バルブ226とバルブ222とを閉めて、酸化ガスの供給を停止する。   In step S380 for stopping the arc discharge and gas introduction, the current applied to the trigger 216 is stopped to stop the arc discharge. The valve 226 and the valve 222 are closed, and the supply of the oxidizing gas is stopped.

基板を取り出す段階S390において、基板102に化合物被膜104が形成された被膜形成物100を成膜室202から取り出す。ロードロック方式を利用すれば、成膜室202の真空度を維持しながら、被膜形成物100を取り出すことができる。以上により、被膜形成物100の製造プロセスが終了する。連続して被膜形成物100を製造する場合には、次の基板102を成膜装置に設置する段階330から上述の製造過程を繰り返せばよい。   In step S <b> 390 of taking out the substrate, the film formation product 100 in which the compound film 104 is formed on the substrate 102 is taken out from the film formation chamber 202. If the load lock method is used, the film-formed product 100 can be taken out while maintaining the degree of vacuum in the film formation chamber 202. Thus, the manufacturing process of the film formation 100 is completed. In the case where the film forming product 100 is continuously manufactured, the above-described manufacturing process may be repeated from the step 330 of placing the next substrate 102 in the film forming apparatus.

本実施態様において、図2に示すフィルタードアークイオンプレーティング式成膜装置を用いた被膜形成物100の製造方法の例を説明したが、この製造方法は、フィルタードアークイオンプレーティング式の成膜方法に限定するものではない。この製造方法は、例えば、真空蒸着またはスパッタなど、その他の物理気相成長法による成膜方法においても実施できる。   In the present embodiment, the example of the manufacturing method of the film forming product 100 using the filtered arc ion plating film forming apparatus shown in FIG. 2 has been described. It is not limited to the membrane method. This manufacturing method can also be carried out in other physical vapor deposition methods such as vacuum deposition or sputtering.

(実施例)
図2に示す構成を有する成膜装置200を用いて、図3に示す製造方法に従って、窒素を含む酸化亜鉛薄膜を成膜した。基板102として、合成石英ガラスウェハを使用した。ターゲット214として、99.9%の亜鉛を使用した。酸化ガスとして、酸素ガスを用いて、窒化ガスとして、窒素ガスを用いた。
(Example)
Using the film forming apparatus 200 having the configuration shown in FIG. 2, a zinc oxide thin film containing nitrogen was formed according to the manufacturing method shown in FIG. A synthetic quartz glass wafer was used as the substrate 102. As the target 214, 99.9% zinc was used. Oxygen gas was used as the oxidizing gas, and nitrogen gas was used as the nitriding gas.

合成石英ガラスウェハを基板ホルダー204に設置して、基板ホルダー204を回転させた。電圧源208を用いて基板102に−100Vのバイアス電圧を印加した。50Aのアーク電流をトリガー216に印加して、亜鉛ターゲット214の上にアーク放電を生じさせた。放電開始と同期させて、成膜室202に酸素ガスを導入した。流量50sccmの酸素ガスを20秒導入した後、酸素ガスの供給を停止すると同時に窒素ガスの供給を開始した。窒素ガスの流量および供給時間は、それぞれ5sccmと10秒であった。その後、窒素ガスの供給を停止すると同時に再び酸素ガスの供給を開始した。   A synthetic quartz glass wafer was placed on the substrate holder 204, and the substrate holder 204 was rotated. A bias voltage of −100 V was applied to the substrate 102 using the voltage source 208. An arc current of 50 A was applied to the trigger 216 to cause an arc discharge on the zinc target 214. In synchronization with the start of discharge, oxygen gas was introduced into the film formation chamber 202. After introducing oxygen gas at a flow rate of 50 sccm for 20 seconds, the supply of oxygen gas was stopped simultaneously with the supply of oxygen gas being stopped. The flow rate and supply time of nitrogen gas were 5 sccm and 10 seconds, respectively. Thereafter, the supply of nitrogen gas was stopped and simultaneously the supply of oxygen gas was started again.

酸素ガスを供給する段階において、流量および供給時間がそれぞれ50sccmと20秒であり、約1nmの薄膜が生成できる。窒素ガスを供給する段階において、流量および供給時間がそれぞれ5sccmと10秒であり、約0.5nmの薄膜が生成できる。二つの段階を交互に繰り返して、3600秒の後、アーク放電およびガスの導入を停止して、基板を取り出した。   In the stage of supplying oxygen gas, the flow rate and supply time are 50 sccm and 20 seconds, respectively, and a thin film of about 1 nm can be formed. In the stage of supplying nitrogen gas, the flow rate and supply time are 5 sccm and 10 seconds, respectively, and a thin film of about 0.5 nm can be produced. The two steps were repeated alternately, and after 3600 seconds, arc discharge and gas introduction were stopped, and the substrate was taken out.

触針式段差計を用いて、生成した薄膜の厚さを測定した結果、膜厚が200nmであった。平均の成膜速度が3.3nm/minであって、高速成膜であった。二次イオン質量分析法(SIMS)により、生成した薄膜の組成を分析した結果、膜厚方向に均一に窒素が1×1021/cm含まれていた。 As a result of measuring the thickness of the produced thin film using a stylus type step meter, the film thickness was 200 nm. The average film formation rate was 3.3 nm / min, which was high-speed film formation. As a result of analyzing the composition of the produced thin film by secondary ion mass spectrometry (SIMS), nitrogen was uniformly contained in the film thickness direction at 1 × 10 21 / cm 3 .

(比較例)
酸素ガスおよび窒素ガスを導入する方法が上記の実施例と異なる以外、他の条件は同じである。上記の実施例のように、酸素ガスと窒素ガスをパルス状に交互に導入せず、アーク放電と同期させて、酸素ガスおよび窒素ガスを同時に導入して、3600秒の成膜をした。酸素ガスおよび窒素ガスの流量は、それぞれ50sccmと5sccmであった。
(Comparative example)
Other conditions are the same except that the method of introducing oxygen gas and nitrogen gas is different from the above embodiment. As in the above example, oxygen gas and nitrogen gas were not alternately introduced in a pulsed manner, and oxygen gas and nitrogen gas were simultaneously introduced in synchronism with arc discharge to form a film for 3600 seconds. The flow rates of oxygen gas and nitrogen gas were 50 sccm and 5 sccm, respectively.

触針式段差計を用いて、生成した薄膜の厚さを測定した結果、膜厚が40nmであった。平均の成膜速度が0.67nm/minであって、上記実施例に比して非常に低速であった。二次イオン質量分析法(SIMS)により、生成した薄膜の組成を分析した結果、膜厚方向に均一に窒素が4×1020/cm含まれていた。それは、酸化亜鉛に不純物として窒素元素を導入できた量が、上記実施例の半分以下であったことを示す。また、他の論文において、レーザーアブレーション法により酸化亜鉛膜を形成した場合に、2×1020/cmの窒素が導入された例が記載されている。この値は、上記実施例により導入した窒素含有量の5分の1である。 As a result of measuring the thickness of the produced thin film using a stylus step meter, the film thickness was 40 nm. The average film formation rate was 0.67 nm / min, which was very low compared to the above examples. As a result of analyzing the composition of the produced thin film by secondary ion mass spectrometry (SIMS), nitrogen was uniformly contained in the film thickness direction at 4 × 10 20 / cm 3 . It indicates that the amount of nitrogen element introduced into zinc oxide as an impurity was less than half that of the above example. In another paper, an example in which nitrogen of 2 × 10 20 / cm 3 is introduced when a zinc oxide film is formed by a laser ablation method is described. This value is one fifth of the nitrogen content introduced by the above example.

上述の実施態様により、不純物元素が十分に含まれる化合物被膜が得られる。また、上述の製造方法により、高速に当該化合物被膜を形成でき、製造効率を大きく上げることができる。例えば、窒素を不純物として十分含む酸化亜鉛の薄膜を高速に形成することができる。   According to the above-described embodiment, a compound film sufficiently containing an impurity element can be obtained. Moreover, the compound film can be formed at high speed by the above-described production method, and the production efficiency can be greatly increased. For example, a zinc oxide thin film sufficiently containing nitrogen as an impurity can be formed at high speed.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。   The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.

100 被膜形成物
102 基板
104 化合物被膜
200 成膜装置
202 成膜室
204 基板ホルダー
208 電圧源
212 カソード
214 ターゲット
216 トリガー
217 粒子
218 電磁気フィルタ
222 バルブ
224 マスフローコントローラ
226 バルブ
228 ガス容器
232 バルブ
234 マスフローコントローラ
236 バルブ
238 ガス容器
242 ロータリーポンプ
244 バルブ
246 ターボー分子ポンプ
248 バルブ
252 バルブ
254 リークバルブ
256 リークバルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Film formation 102 Substrate 104 Compound film 200 Film formation apparatus 202 Film formation chamber 204 Substrate holder 208 Voltage source 212 Cathode 214 Target 216 Trigger 217 Particle 218 Electromagnetic filter 222 Valve 224 Mass flow controller 226 Valve 228 Gas container 232 Valve 234 Mass flow controller 236 Valve 238 Gas container 242 Rotary pump 244 Valve 246 Turbo-molecular pump 248 Valve 252 Valve 254 Leak valve 256 Leak valve

Claims (6)

金属元素および半金属元素から選択された1以上の元素と、第1元素と、第2元素とを含む化合物被膜を、成膜室に配置された基板の表面に形成することにより、被膜形成物を製造する方法であって、
前記第1元素を含む第1ガスおよび前記第2元素を含む第2ガスから選択された1以上のガスを前記成膜室に供給し、前記1以上の元素を含む粒子を、前記ガスの中を通過させて前記基板に照射する成膜段階と、
前記成膜室における前記第1ガスと前記第2ガスの分圧比を変化させる段階と、
を備え、
前記1以上の元素は亜鉛であり、前記第1元素は酸素であり、前記第2元素は窒素であり、
前記成膜段階は、前記分圧比を変化させる段階によって複数の成膜段階に区分され、前記複数の成膜段階において成膜される被膜の厚みを、それぞれ1から10nm以下に制御することで、膜厚方向に均一な組成をもつ前記化合物被膜を形成する被膜形成物の製造方法。
By forming a compound film containing one or more elements selected from a metal element and a metalloid element, a first element, and a second element on the surface of the substrate disposed in the film formation chamber, A method of manufacturing
One or more gases selected from a first gas containing the first element and a second gas containing the second element are supplied to the film formation chamber, and particles containing the one or more elements are contained in the gas. A film forming step of passing through the substrate and irradiating the substrate;
Changing a partial pressure ratio of the first gas and the second gas in the film forming chamber;
With
The one or more elements are zinc, the first element is oxygen, and the second element is nitrogen;
The film formation step is divided into a plurality of film formation steps according to the step of changing the partial pressure ratio, and by controlling the thickness of the film formed in the plurality of film formation steps to 1 to 10 nm or less, A method for producing a film-formation product for forming the compound film having a uniform composition in a film thickness direction.
前記第1ガスを供給し、前記第2ガスを供給しない第1状態と、
前記第2ガスを供給し、前記第1ガスを供給しない第2状態と、
を切り替えることで、前記分圧比を変化させる
請求項1に記載の被膜形成物の製造方法。
A first state in which the first gas is supplied and the second gas is not supplied;
A second state in which the second gas is supplied and the first gas is not supplied;
The method for producing a film-formed product according to claim 1, wherein the partial pressure ratio is changed by switching between the two.
前記第1状態と前記第2状態との切り替えを繰り返す
請求項2に記載の被膜形成物の製造方法。
The method for producing a film-formed product according to claim 2, wherein the switching between the first state and the second state is repeated.
記化合物被膜の形成を、前記第1状態から開始する
請求項3に記載の被膜形成物の製造方法。
Method for producing a film-forming product according to claim 3 in which the formation of the pre-title compound film, starting from the first state.
前記化合物被膜をフィルタードアークイオンプレーティング法により形成する
請求項1から請求項4の何れか1項に記載の被膜形成物の製造方法。
Method for producing a film-forming material according to claims 1 to any one of claims 4 to the compound film is formed by filtered arc ion plating method.
前記化合物被膜の形成中に、前記基板に、直流または交流のバイアス電圧を印加する
請求項1から請求項5の何れか1項に記載の被膜形成物の製造方法。
During formation of the compound coating, on the substrate, a manufacturing method of the film-forming material according to claims 1 to any one of claims 5 to apply a bias voltage of DC or AC.
JP2009134419A 2009-06-03 2009-06-03 Method for producing film-formed product Active JP5589310B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009134419A JP5589310B2 (en) 2009-06-03 2009-06-03 Method for producing film-formed product

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009134419A JP5589310B2 (en) 2009-06-03 2009-06-03 Method for producing film-formed product

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010280941A JP2010280941A (en) 2010-12-16
JP5589310B2 true JP5589310B2 (en) 2014-09-17

Family

ID=43537930

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009134419A Active JP5589310B2 (en) 2009-06-03 2009-06-03 Method for producing film-formed product

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5589310B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101998440B1 (en) * 2011-08-10 2019-07-09 엔테그리스, 아이엔씨. AlON COATED SUBSTRATE WITH OPTIONAL YTTRIA OVERLAYER
WO2015174517A1 (en) 2014-05-16 2015-11-19 国立大学法人名古屋工業大学 Method for manufacturing p-type zinc oxide film

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6081048A (en) * 1983-10-06 1985-05-09 Toyota Motor Corp Glass having thin titanium nitride film and its manufacture
JPH02263409A (en) * 1988-12-15 1990-10-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Mild magnetic alloy film and manufacture thereof
JPH10227360A (en) * 1992-09-16 1998-08-25 Riken Corp Sliding material, piston ring, and manufacture of sliding material
JPH09228028A (en) * 1996-02-26 1997-09-02 Nippon Paint Co Ltd Composite thin film and forming of thin film
JPH11246961A (en) * 1998-02-28 1999-09-14 Hitachi Tool Eng Ltd Coated tool with laminated film and its production
TWI259525B (en) * 2002-03-29 2006-08-01 Ritek Corp Method of fabricating multi-layer mirror
JP2004095634A (en) * 2002-08-29 2004-03-25 Sharp Corp Oxide semiconductor light emitting device and its manufacturing method
JP4120458B2 (en) * 2003-04-25 2008-07-16 三菱マテリアル株式会社 Cutting tool made of surface-coated cemented carbide that exhibits excellent wear resistance of hard coating layer under high-speed cutting conditions and method for manufacturing the same
JP2006267561A (en) * 2005-03-24 2006-10-05 Seiko Epson Corp Optical element and manufacturing method thereof
SG130126A1 (en) * 2005-08-08 2007-03-20 Nanofilm Technologies Int Metal coatings
JP3945782B2 (en) * 2005-09-06 2007-07-18 シチズン東北株式会社 Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP5074772B2 (en) * 2007-01-09 2012-11-14 住友電気工業株式会社 Surface coated cutting tool

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010280941A (en) 2010-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5916365A (en) Sequential chemical vapor deposition
JP5554742B2 (en) Sequential chemical vapor deposition
CA2653581A1 (en) Migration and plasma enhanced chemical vapour deposition
JP4994235B2 (en) ZnO crystal and method for growing the same, and method for manufacturing light-emitting element
JP2011249813A (en) Solar cell and method for manufacturing the same
CN110574144B (en) Method for manufacturing gallium nitride film
TW201534756A (en) Method for manufacturing silicon carbide thin film
CN111960388B (en) Method for preparing large-area two-dimensional molybdenum diselenide thin film with different layer numbers and application
KR100667043B1 (en) Method for manufacturing single crystalline ZnO film
Lim et al. Enhancement of ZnO nucleation in ZnO epitaxy by atomic layer epitaxy
CN111411324A (en) Hafnium oxide film deposition method
JP5589310B2 (en) Method for producing film-formed product
JP2010007121A (en) DEPOSITION METHOD OF BiFeO3 FILM
JP2013125851A (en) Film forming apparatus and film formation method
US20040221798A1 (en) Atomic layer deposition using multilayers
JP5731225B2 (en) Method for forming gallium nitride film and apparatus for forming gallium nitride film
KR20040018182A (en) Method for forming silicon nano-crystalline structures terminated with oxygen or nitrogen, and silicon nano-crystalline structures terminated with oxygen or nitrogen formed thereby
CN104037264B (en) A kind of method that PECVD deposits low surface recombination solar cell dielectric layer
JP2010238810A (en) Vapor phase growth method and vapor phase growth device of group iii-v compound semiconductor thin-film crystal
KR102094540B1 (en) Method of forming thin film using plasma enhanced chemical vapor deposition and apparatus therefor
WO2018179924A1 (en) Method for producing yttrium oxide-containing thin film by atomic layer deposition
JP2019112291A (en) Nitride-based thin film composite structure, and production method thereof
JP2010067638A (en) Method of forming ruthenium film
Whangbo et al. Growth of epitaxial γ-Al2O3 (111) films using an oxidized Si (111) substrate
JP2012246204A (en) Method for forming gallium nitride columnar structure and apparatus for forming gallium nitride columnar structure

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120530

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130612

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130625

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130822

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140422

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140605

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140701

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140714

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5589310

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250