JP2002359203A - Film-forming apparatus, plasma cvd apparatus, method of forming film, and sputtering apparatus - Google Patents
Film-forming apparatus, plasma cvd apparatus, method of forming film, and sputtering apparatusInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、成膜装置、プラズ
マＣＶＤ装置、成膜方法及びスパッタ装置に関する。[0001] The present invention relates to a film forming apparatus, a plasma CVD apparatus, a film forming method, and a sputtering apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】プラズマを用いる化学蒸着法（ＣＶＤ）
は、例えば光起電力素子の半導体層を形成する場合に用
いる。図６は、従来のプラズマＣＶＤ装置の模式図であ
る。図中１は反応室であり、該反応室１内部には、基板
５を載置すべきアノード電極３と、反応室１外部の高周
波電源６に接続されているカソード電極４とを対向配置
してある。また、反応室１は、該反応室１内部を真空状
に排気する排気系２と、該反応室１外部から原料ガスを
供給する供給管７とを備え、該供給管７は、原料ガスの
流量を制御する流量制御系７ａを備えている。駆動部８
は、アノード電極３に対する接離方向にカソード電極４
を移動する。2. Description of the Related Art Chemical vapor deposition (CVD) using plasma.
Is used, for example, when a semiconductor layer of a photovoltaic element is formed. FIG. 6 is a schematic diagram of a conventional plasma CVD apparatus. In the drawing, reference numeral 1 denotes a reaction chamber, in which an anode electrode 3 on which a substrate 5 is to be mounted and a cathode electrode 4 connected to a high-frequency power supply 6 outside the reaction chamber 1 are arranged to face each other. It is. Further, the reaction chamber 1 includes an exhaust system 2 for evacuating the inside of the reaction chamber 1 to a vacuum, and a supply pipe 7 for supplying a source gas from outside the reaction chamber 1. A flow control system 7a for controlling the flow rate is provided. Drive unit 8
Indicates that the cathode electrode 4
To move.
【０００３】前記プラズマＣＶＤ装置を用いて、アノー
ド電極３に載置された基板５にシリコンゲルマニウム膜
を形成する場合、排気系２を用いて反応室１内部を排気
し、駆動部８を用いてアノード電極３とカソード電極４
との間の電極間距離を適宜に隔て、供給管７を用いて、
シリコンゲルマニウムの原料ガスとしてシラン及びゲル
マンを反応室１内に供給し、高周波電源６を用いて対向
電極間に高周波電圧を印加することによってシラン及び
ゲルマンをプラズマ分解してシリコン前駆体及びゲルマ
ニウム前駆体となし、該シリコン前駆体及びゲルマニウ
ム前駆体を基板５に蒸着してシリコンゲルマニウムを堆
積する。該シリコンゲルマニウムの膜厚方向の組成比を
連続的に変化させるときは、流量制御系７ａを用いて原
料ガスの流量比を制御して組成比を変化させる。When a silicon germanium film is formed on the substrate 5 mounted on the anode electrode 3 using the plasma CVD apparatus, the interior of the reaction chamber 1 is evacuated using the exhaust system 2, and the driving unit 8 is used. Anode electrode 3 and cathode electrode 4
With a suitable distance between the electrodes between them and the supply pipe 7,
Silane and germane are supplied into the reaction chamber 1 as a raw material gas of silicon germanium, and a high frequency voltage is applied between the opposite electrodes using a high frequency power source 6 to plasma-decompose the silane and germane to produce a silicon precursor and a germanium precursor. Then, the silicon precursor and the germanium precursor are deposited on the substrate 5 to deposit silicon germanium. When continuously changing the composition ratio of the silicon germanium in the film thickness direction, the composition ratio is changed by controlling the flow ratio of the source gas using the flow control system 7a.
【０００４】光起電力素子は、半導体層の膜厚方向の組
成比を連続的に変化させることによって光電効率を向上
できることが知られている（特開平１０−２１４９８４
号公報）。It is known that the photovoltaic element can improve the photoelectric efficiency by continuously changing the composition ratio of the semiconductor layer in the thickness direction (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10-214984).
No.).
【０００５】電子デバイス（ＬＥＤ、ＴＦＴ、ＥＬ等）
の製造時に、半導体膜のみならず、各種の膜（絶縁膜、
導電膜）を形成する。この成膜において、プラズマＣＶ
Ｄ装置及びプラズマＣＶＤ装置による成膜方法の他にス
パッタ装置及びスパッタ装置による成膜方法が用いられ
る。従来のスパッタ装置においては、基本的にはターゲ
ットの種類により形成する膜の物性（導電体、半導体、
絶縁体の種別、組成、組成比、伝導型、導電率等）が決
まることから、形成する膜の種類に応じて、その都度タ
ーゲットを変更、交換し、膜が形成される基板をスパッ
タ装置から取り出す必要がある。また、特殊なターゲッ
トを用いる場合には、汚染（異物混入）防止の観点等か
らスパッタ装置もそのターゲット専用にする必要があ
る。このように、異なる物性の膜を形成する場合に、従
来のスパッタ装置はターゲットの変更が必要になるこ
と、スパッタ装置から製造中のデバイスを取り出す必要
があること等から、製造プロセス数の増加、スループッ
トの長期化、製品歩留まりの低下、つまり、製造コスト
の増加をもたらしていた。[0005] Electronic devices (LED, TFT, EL, etc.)
At the time of manufacturing, not only semiconductor films but also various films (insulating films,
A conductive film). In this film formation, the plasma CV
In addition to the film forming method using the D apparatus and the plasma CVD apparatus, a sputtering apparatus and a film forming method using a sputtering apparatus are used. In a conventional sputtering apparatus, the physical properties of a film (conductor, semiconductor,
Since the type, composition, composition ratio, conductivity type, conductivity, etc. of the insulator is determined, the target is changed or replaced each time according to the type of film to be formed, and the substrate on which the film is formed is removed from the sputtering apparatus. I need to take it out. When a special target is used, the sputtering apparatus needs to be dedicated to the target from the viewpoint of preventing contamination (contamination of foreign substances). As described above, when a film having different physical properties is formed, the conventional sputtering apparatus needs to change the target, and it is necessary to take out the device being manufactured from the sputtering apparatus. This has led to prolonged throughput and reduced product yield, that is, increased manufacturing costs.
【０００６】また、従来のスパッタ法においては、例え
ば、ＩＩ−ＶＩ族半導体薄膜をｐ型導電性に制御する方
法として、アクセプタとなるＶ族原子を含む不純物を添
加したターゲットを用いるか、または、アクセプタとな
るＶ族原子を含むガス雰囲気でスパッタして、形成する
膜中にアクセプタを取り込むことにより、ｐ型導電性に
制御する方法がある。また、同様にＩＩ−ＶＩ族半導体
薄膜をｎ型導電性に制御する方法として、ドナーとなる
ＩＩＩ族原子を含む不純物を添加したターゲットを用い
るか、または、ドナーとなるＩＩＩ族原子を含むガス雰
囲気でスパッタして、形成する膜中にドナーを取り込む
ことにより、ｎ型導電性に制御する方法がある。In a conventional sputtering method, for example, as a method for controlling a II-VI group semiconductor thin film to have p-type conductivity, a target to which an impurity containing a group V atom serving as an acceptor is added is used, There is a method in which sputtering is performed in a gas atmosphere containing a group V atom serving as an acceptor, and the acceptor is incorporated into a film to be formed, whereby p-type conductivity is controlled. Similarly, as a method for controlling the II-VI group semiconductor thin film to have n-type conductivity, a target to which an impurity containing a group III atom serving as a donor is added or a gas atmosphere containing a group III atom serving as a donor is used. There is a method of controlling the conductivity to n-type by incorporating a donor into a film to be formed by sputtering.
【０００７】つまり、スパッタ法により形成する半導体
薄膜の価電子制御（ｐｎ制御）をするには、アクセプタ
又はドナーとなる原子を含む不純物を添加したターゲッ
トを各々用意してスパッタを行うか、またはアクセプタ
又はドナーとなる原子を含むガス雰囲気でスパッタする
ことが必要である。さらに、これらのｐ型、ｎ型に制御
された半導体薄膜を積層してｐｎ接合を形成するには、
ｐ型半導体薄膜、ｎ型半導体薄膜を各々異なるターゲッ
ト、異なるプロセス条件（異なるスパッタ装置）とする
ことが必要であり、同一スパッタ装置内で連続的に成膜
することは困難である。したがって、従来のスパッタ方
法により価電子制御をする場合は、複数のターゲット又
は複数のスパッタガスを準備する必要があり、プロセス
が増加し、スループットが遅くなり、ひいては製造コス
トが高くなる。That is, in order to control the valence electrons (pn control) of a semiconductor thin film formed by a sputtering method, a target to which an impurity containing an atom serving as an acceptor or a donor is added is prepared and sputtering is performed. Alternatively, it is necessary to perform sputtering in a gas atmosphere containing atoms serving as donors. Further, in order to form a pn junction by stacking these p-type and n-type controlled semiconductor thin films,
Since the p-type semiconductor thin film and the n-type semiconductor thin film need to have different targets and different process conditions (different sputtering devices), it is difficult to form films continuously in the same sputtering device. Therefore, when controlling valence electrons by the conventional sputtering method, it is necessary to prepare a plurality of targets or a plurality of sputtering gases, which increases the number of processes, decreases the throughput, and increases the manufacturing cost.
【０００８】また、従来のスパッタ法においては、反応
性ガスを含むガス中においてスパッタ法（反応性スパッ
タ法）により膜を形成する場合、反応性ガス中に含まれ
る元素の膜中の濃度を制御するには、反応性ガスとスパ
ッタガスの流量比（ガス分圧比）を制御する必要があ
る。しかし、ガス流量比による制御は、ガスの流れに時
間遅れがあることなどから制御系でのガス流量比の制御
が反応室のガスの状態に反映されるには時間を要する
等、反応が鈍く、迅速な制御はできず、また、複雑な流
量制御系による制御を必要とする。In a conventional sputtering method, when a film is formed by a sputtering method (reactive sputtering method) in a gas containing a reactive gas, the concentration of the element contained in the reactive gas in the film is controlled. To do so, it is necessary to control the flow ratio (gas partial pressure ratio) between the reactive gas and the sputtering gas. However, the control based on the gas flow ratio requires a long time for the control of the gas flow ratio in the control system to be reflected in the state of the gas in the reaction chamber because the gas flow has a time delay, and the reaction is slow. However, quick control cannot be performed, and control by a complicated flow control system is required.
【０００９】また、従来のスパッタ装置は、構造上の特
殊性から量産性に欠けており、連続的な成膜ができなか
った。[0009] Further, the conventional sputtering apparatus lacks mass productivity due to its structural peculiarity, and cannot form a continuous film.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】従来のプラズマＣＶＤ
装置を用い、原料ガスの流量比を制御して組成比を変化
させる場合、原料ガスの入れ替えに時間を要するため、
原料ガスの流量比を所要の値に変化させた時点と、反応
室１内の原料ガスの存在比が所要の値になる時点との間
に時差が生じて迅速に制御することができず、このた
め、特に膜材料の堆積速度が早いとき、膜材料の組成比
を精密に変化させることが困難になるという問題があっ
た。また、原料ガスの詳細な流れを考慮して設計した複
雑な流量制御系７ａが必要であるという問題もあった。SUMMARY OF THE INVENTION Conventional plasma CVD
When using a device to change the composition ratio by controlling the flow ratio of the source gas, it takes time to replace the source gas,
There is a time difference between the time when the flow rate ratio of the raw material gas is changed to a required value and the time when the abundance ratio of the raw material gas in the reaction chamber 1 becomes a required value. Therefore, there is a problem that it is difficult to precisely change the composition ratio of the film material, particularly when the deposition rate of the film material is high. There is also a problem that a complicated flow control system 7a designed in consideration of the detailed flow of the source gas is required.
【００１１】従来のスパッタ装置は、異なる物性（導電
体、半導体、絶縁体の種別、組成、組成比、伝導型、導
電率等）の膜を形成する場合に、ターゲットの変更が必
要になることから、成膜中のデバイスをスパッタ装置か
ら一旦取り出す必要があり、製造プロセス数の増加、ス
ループットの長期化、製品歩留まりの低下、つまり、製
造コストの増加をもたらす等の問題があった。また、従
来のスパッタ方法により価電子制御をする場合は、複数
のターゲット又は複数のスパッタガスを準備する必要が
あり、プロセスが増加し、スループットが遅くなり、ひ
いては製造コストが高くなるという問題があった。ま
た、ガス流量比を制御する従来のスパッタ装置は、反応
が鈍く、迅速な制御はできず、また、複雑な流量制御系
による制御を必要とするという問題があった。In the conventional sputtering apparatus, it is necessary to change the target when forming a film having different physical properties (type of conductor, semiconductor, insulator, composition, composition ratio, conductivity type, conductivity, etc.). Therefore, it is necessary to temporarily remove the device during film formation from the sputtering apparatus, and there are problems such as an increase in the number of manufacturing processes, an increase in throughput, a decrease in product yield, and an increase in manufacturing cost. In the case where valence electrons are controlled by a conventional sputtering method, it is necessary to prepare a plurality of targets or a plurality of sputtering gases, which causes a problem that the number of processes is increased, the throughput is reduced, and the production cost is increased. Was. Further, the conventional sputtering apparatus for controlling the gas flow ratio has a problem in that the reaction is slow, rapid control cannot be performed, and control by a complicated flow control system is required.
【００１２】本発明は斯かる事情に鑑みなされたもので
あり、その目的とするところは膜を形成する基板を配置
すべき第１電極の部分と第２電極との間の距離を可変制
御する構成とすることにより形成する膜の物性を容易に
制御でき、また、生産性良く膜の形成が可能な制御性の
良い成膜装置を提供することにある。The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to variably control a distance between a first electrode portion on which a substrate for forming a film is to be disposed and a second electrode. It is an object of the present invention to provide a film forming apparatus which can easily control physical properties of a film to be formed and can form a film with high productivity and good controllability.
【００１３】本発明の他の目的は、第１電極と第２電極
との間の電極間距離を変更する手段を備えることによ
り、流量制御手段による複雑な制御をする必要がなく
（複雑な制御手段を備えることなく）、製造が容易であ
るプラズマＣＶＤ装置を提供することを目的とする。本
発明の他の目的は、第１電極又は第２電極の移動方向に
傾斜している複数の斜面を有する第２電極を備えること
により、流量制御手段による複雑な制御をする必要がな
く（複雑な制御手段を備えることなく）、製造が容易で
あるプラズマＣＶＤ装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a means for changing the inter-electrode distance between the first electrode and the second electrode, thereby eliminating the need for complicated control by the flow rate control means (complex control). It is an object of the present invention to provide a plasma CVD apparatus which is easy to manufacture without providing any means. Another object of the present invention is to provide a second electrode having a plurality of inclined surfaces inclined in the moving direction of the first electrode or the second electrode, so that complicated control by the flow control means is not required (complexity). The present invention provides a plasma CVD apparatus which is easy to manufacture without using any control means.
【００１４】本発明の他の目的は、基板を配置してある
第１電極に、第２電極を接近又は離隔させることによ
り、例えば請求項２に記載のプラズマＣＶＤ装置を用い
て、原料ガスの流量又は放電条件等の他の形成条件を変
えることなく、膜材料の組成比を精密に変化させること
ができる成膜方法を提供することにある。本発明の他の
目的は、第１電極又は第２電極の移動方向に傾斜してい
る複数の斜面を有する第２電極を用いることにより、例
えば請求項３に記載のプラズマＣＶＤ装置を用いて、請
求項４に記載の成膜方法と同様の効果を得ることができ
る成膜方法を提供することにある。Another object of the present invention is to make the second electrode approach or separate from the first electrode on which the substrate is disposed, for example, by using the plasma CVD apparatus according to the second aspect. An object of the present invention is to provide a film forming method capable of precisely changing the composition ratio of a film material without changing other forming conditions such as a flow rate or a discharge condition. Another object of the present invention is to use a second electrode having a plurality of slopes inclined in the moving direction of the first electrode or the second electrode, for example, using a plasma CVD apparatus according to claim 3, An object of the present invention is to provide a film forming method capable of obtaining the same effect as the film forming method according to the fourth aspect.
【００１５】また、本発明の他の目的は、第１電極と第
２電極との間の電極間距離を変更する手段を備えること
により、単一のスパッタ装置、単一のターゲット、単一
のプロセスで異なる物性（導電体、半導体、絶縁体の種
別、組成、組成比、伝導型、導電率等）の膜を連続的に
任意に形成できるスパッタ装置、及び該スパッタ装置に
よる成膜方法を提供することにある。例えば、酸化物材
料をターゲットに用いた場合に、膜の種類を導電体、半
導体、絶縁体と連続的に作り分けることができるスパッ
タ装置、及び成膜方法を提供することを目的とする。Further, another object of the present invention is to provide a single sputtering apparatus, a single target, a single sputtering apparatus by providing a means for changing a distance between the first electrode and the second electrode. Provided are a sputtering apparatus capable of continuously forming films having different physical properties (type of conductor, semiconductor, insulator, composition, composition ratio, conductivity type, conductivity, etc.) in a process, and a film forming method using the sputtering apparatus. Is to do. For example, it is an object of the present invention to provide a sputtering apparatus and a film formation method in which an oxide material can be continuously formed as a conductor, a semiconductor, or an insulator when an oxide material is used as a target.
【００１６】また、本発明の他の目的は、第１電極又は
第２電極の移動方向に傾斜している複数の斜面を有する
第２電極を備えることにより、単一のスパッタ装置、単
一のターゲット、単一のプロセスで異なる物性（導電
体、半導体、絶縁体の種別、組成、組成比、伝導型、導
電率等）の膜を連続的に任意に形成できるスパッタ装
置、及び該スパッタ装置による成膜方法を提供すること
にある。例えば、酸化物材料をターゲットに用いた場合
に、膜の種類を導電体、半導体、絶縁体と連続的に作り
分けることができるスパッタ装置、成膜方法を提供する
ことを目的とする。Another object of the present invention is to provide a single sputtering device and a single sputtering device by providing a second electrode having a plurality of inclined surfaces inclined in the moving direction of the first electrode or the second electrode. A target, a sputtering apparatus capable of continuously forming films having different physical properties (type, composition, composition ratio, conduction type, conductivity, etc.) of a conductor, a semiconductor, and an insulator in a single process, and the sputtering apparatus It is to provide a film forming method. For example, it is an object of the present invention to provide a sputtering apparatus and a film formation method in which when an oxide material is used as a target, a film type can be continuously formed separately from a conductor, a semiconductor, and an insulator.
【００１７】また、本発明の他の目的は、第１電極との
間の距離が異なる複数の部分電極を有する第２電極を備
えることにより、単一のスパッタ装置、単一のターゲッ
ト、単一のプロセスで異なる物性（導電体、半導体、絶
縁体の種別、組成、組成比、伝導型、導電率等）の膜を
連続的に任意に形成できるスパッタ装置、該スパッタ装
置による成膜方法を提供することにある。例えば、酸化
物材料をターゲットに用いた場合に、膜の種類を導電
体、半導体、絶縁体と連続的に作り分けることができる
スパッタ装置、及び成膜方法を提供することを目的とす
る。Another object of the present invention is to provide a single sputtering apparatus, a single target, a single target, by providing a second electrode having a plurality of partial electrodes having different distances from the first electrode. Providing a sputtering apparatus capable of continuously and arbitrarily forming films having different physical properties (type, composition, composition ratio, conductivity type, conductivity, etc. of conductors, semiconductors, and insulators) in the above process, and a film forming method using the sputtering apparatus. Is to do. For example, it is an object of the present invention to provide a sputtering apparatus and a film formation method in which an oxide material can be continuously formed as a conductor, a semiconductor, or an insulator when an oxide material is used as a target.
【００１８】また、例えば、複数の元素を含む化合物系
薄膜、合金系薄膜等の形成において、組成比を精密に制
御することができるスパッタ装置、及び該スパッタ装置
による成膜方法を提供することを目的とする。また、例
えば、複数元素のうち気体となる性質を有する元素を含
む金属酸化物薄膜、窒化物薄膜等の形成において、組成
比を精密に制御することができるスパッタ装置、及び該
スパッタ装置による成膜方法を提供することを目的とす
る。また、例えば、ＩＩ−ＶＩ族半導体薄膜を形成する
に際し、電極間距離を制御することにより、膜厚方向に
おいて価電子制御された膜を形成することにより、ＩＩ
−ＶＩ族半導体薄膜を形成時に膜の種類をｐ型、ｎ型と
作り分けることができるスパッタ装置、及び該スパッタ
装置による成膜方法を提供することを目的とする。ま
た、例えば、反応性ガス中に含まれる元素の膜中の濃度
を制御することができるスパッタ装置、及び該スパッタ
装置による成膜方法を提供することを目的とする。ま
た、特に、量産に適したスパッタ装置、量産に適した該
スパッタ装置による成膜方法を提供することを目的とす
る。Further, for example, it is an object of the present invention to provide a sputtering apparatus capable of precisely controlling a composition ratio in forming a compound thin film containing a plurality of elements, an alloy thin film, and the like, and a film forming method using the sputtering apparatus. Aim. Further, for example, in the formation of a metal oxide thin film, a nitride thin film, or the like containing an element having a gaseous property among a plurality of elements, a sputtering apparatus capable of precisely controlling the composition ratio, and film formation by the sputtering apparatus The aim is to provide a method. Further, for example, when forming a II-VI group semiconductor thin film, by controlling the distance between the electrodes, a film whose valence electrons are controlled in the film thickness direction can be formed, and
It is an object of the present invention to provide a sputtering apparatus that can form a p-type or n-type film when forming a group VI semiconductor thin film, and a film forming method using the sputtering apparatus. Another object is to provide, for example, a sputtering apparatus capable of controlling the concentration of an element contained in a reactive gas in a film, and a film formation method using the sputtering apparatus. In particular, it is another object of the present invention to provide a sputtering apparatus suitable for mass production and a film forming method using the sputtering apparatus suitable for mass production.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】第１発明に係る成膜装置
は、反応室内に、膜を形成すべき基板を配置する第１電
極と、該第１電極の前記基板を配置すべき部分に対向し
て配置してある第２電極と、前記反応室内にガスを供給
する手段とを備える成膜装置において、前記基板を配置
すべき部分と第２電極との間の距離を可変制御する構成
としてあることを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a film forming apparatus comprising: a first electrode on which a substrate on which a film is to be formed is disposed in a reaction chamber; and a portion of the first electrode on which the substrate is to be disposed. In a film forming apparatus provided with a second electrode arranged to face and a means for supplying a gas into the reaction chamber, a distance between a portion where the substrate is to be arranged and the second electrode is variably controlled. It is characterized by having.
【００２０】第１発明においては、基板を配置すべき部
分と第２電極との間の距離を可変制御する構成としたの
で、形成する膜の物性を容易に制御でき、また、生産性
良く膜の形成が可能な制御性の良い成膜装置を提供する
ことが可能となる。In the first invention, since the distance between the portion where the substrate is to be disposed and the second electrode is variably controlled, the physical properties of the film to be formed can be easily controlled, and the film can be formed with high productivity. It is possible to provide a film forming apparatus with good controllability that can form a film.
【００２１】第２発明に係るプラズマＣＶＤ装置は、反
応室内に、膜を形成すべき基板を配置する第１電極と、
該第１電極の前記基板を配置すべき部分に対向して配置
してある第２電極と、該第２電極又は前記第１電極の
内、少なくとも一方を他方に対する接離方向に移動させ
る駆動部と、前記反応室内に原料ガスを供給する手段
と、前記第１電極と前記第２電極との間に前記原料ガス
のプラズマを発生させるべく電圧を印加する手段とを備
えるプラズマＣＶＤ装置において、前記第１電極と前記
第２電極との間の電極間距離の変更データを記憶する手
段と、該変更データに従って前記駆動部を制御する手段
とを備えることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a plasma CVD apparatus comprising: a first electrode for disposing a substrate on which a film is to be formed;
A second electrode disposed opposite to a portion of the first electrode on which the substrate is to be disposed; and a driving unit configured to move at least one of the second electrode and the first electrode in a direction of approaching and separating from the other. A plasma CVD apparatus comprising: means for supplying a source gas into the reaction chamber; and means for applying a voltage between the first electrode and the second electrode to generate a plasma of the source gas. It is characterized by comprising means for storing change data of the inter-electrode distance between the first electrode and the second electrode, and means for controlling the drive unit according to the change data.
【００２２】第２発明にあっては、膜厚方向の組成比を
連続的に変化させた膜を形成するためのプラズマＣＶＤ
装置を製造する場合、基板を配置すべき第１電極と、第
２電極との間の電極間距離を加減する駆動部を備える従
来のプラズマＣＶＤ装置に、電極間距離の変更データに
従って第１電極と第２電極との間の電極間距離を変更す
るように前記駆動部を制御する手段を追加することと
し、該手段は原料ガスの詳細な流れを考慮して設計する
必要がないため、流量制御手段による複雑な制御をする
必要がなく（複雑な制御手段を備えることなく）、製造
が容易であり、また、制御性の良いプラズマＣＶＤ装置
を提供できる。According to a second aspect of the present invention, there is provided a plasma CVD method for forming a film in which the composition ratio in the film thickness direction is continuously changed.
When manufacturing the apparatus, a conventional plasma CVD apparatus having a drive unit for adjusting the distance between the first electrode on which the substrate is to be disposed and the second electrode is added to the first electrode according to the change data of the distance between the electrodes. Means for controlling the driving section so as to change the inter-electrode distance between the first electrode and the second electrode. Since the means does not need to be designed in consideration of the detailed flow of the raw material gas, It is not necessary to perform complicated control by the control means (without providing a complicated control means), and it is possible to provide a plasma CVD apparatus which is easy to manufacture and has good controllability.
【００２３】第３発明に係るプラズマＣＶＤ装置は、反
応室内に、膜を形成すべき基板を配置する第１電極と、
該第１電極の前記基板を配置すべき部分に対向して配置
してある第２電極と、該第２電極又は前記第１電極の
内、少なくとも一方を、前記第１電極と前記第２電極と
の対向方向に交叉する方向に移動させる駆動部と、前記
反応室内に原料ガスを供給する手段と、前記第１電極と
前記第２電極との間に前記原料ガスのプラズマを発生さ
せるべく電圧を印加する手段とを備えるプラズマＣＶＤ
装置において、前記第２電極は、該第２電極の前記第１
電極に対向する側に複数の斜面を有し、該斜面が、前記
第１電極又は前記第２電極の移動方向に傾斜しているこ
とを特徴とする。[0023] A plasma CVD apparatus according to a third aspect of the present invention comprises a first electrode for disposing a substrate on which a film is to be formed in a reaction chamber;
A second electrode disposed opposite to a portion of the first electrode on which the substrate is to be disposed; and at least one of the second electrode and the first electrode, the first electrode and the second electrode. A driving unit for moving the source gas in a direction crossing a direction opposite to the first direction, a means for supplying a source gas into the reaction chamber, and a voltage for generating a plasma of the source gas between the first electrode and the second electrode. Means for applying pressure
In the apparatus, the second electrode is the first electrode of the second electrode.
A plurality of slopes are provided on a side facing the electrodes, and the slopes are inclined in a moving direction of the first electrode or the second electrode.
【００２４】第３発明にあっては、膜厚方向の組成比を
連続的に変化させた膜を形成するためのプラズマＣＶＤ
装置を製造する場合、基板を配置すべき第１電極、又は
第２電極の内、少なくとも一方が移動し、そのため原料
ガスの流量比を制御して組成比を変化させることが困難
である従来のプラズマＣＶＤ装置に、従来の平板状の第
２電極に代えて、第１電極又は第２電極の移動方向に傾
斜している複数の斜面を前記第１電極に対向する側に有
する第２電極を備えるため、流量制御手段による複雑な
制御をする必要がなく（複雑な制御手段を備えることな
く）、製造が容易であり、また、制御性の良いプラズマ
ＣＶＤ装置を提供できる。According to a third aspect of the present invention, there is provided a plasma CVD method for forming a film in which the composition ratio in the film thickness direction is continuously changed.
When manufacturing the apparatus, at least one of the first electrode or the second electrode on which the substrate is to be moved is moved, so that it is difficult to change the composition ratio by controlling the flow ratio of the source gas. A plasma CVD apparatus includes a second electrode having a plurality of inclined surfaces inclined on a moving direction of the first electrode or the second electrode on a side facing the first electrode, instead of the conventional flat second electrode. Therefore, it is not necessary to perform complicated control by the flow rate control means (without providing complicated control means), and it is possible to provide a plasma CVD apparatus which is easy to manufacture and has good controllability.
【００２５】第４発明に係る成膜方法は、反応室内に備
えられた第１電極に、膜を形成すべき基板を配置し、前
記反応室内に、複数種類の原料ガスを供給し、前記第１
電極と、前記基板に対向して配置してある第２電極との
間に電圧を印加して前記原料ガスのプラズマを発生さ
せ、成膜中に、前記第２電極又は前記第１電極の内、少
なくとも一方を他方に対する接離方向に移動させること
を特徴とする。In a film forming method according to a fourth aspect of the present invention, a substrate on which a film is to be formed is disposed on a first electrode provided in a reaction chamber, and a plurality of types of source gases are supplied into the reaction chamber. 1
A voltage is applied between the electrode and a second electrode disposed opposite to the substrate to generate plasma of the source gas, and during the film formation, a plasma of the second electrode or the first electrode is generated. , Characterized in that at least one of them is moved in the direction of approaching and separating from the other.
【００２６】第４発明にあっては、膜を形成すべき基板
を第１電極に配置し、反応室中に、複数の物質を用いて
なる膜材料（例えばシリコンゲルマニウム）の原料ガス
（シラン及びゲルマン）を供給し、第１電極と第２電極
との間に電圧を印加する。このとき、原料ガスがプラズ
マ分解して、前記物質が夫々前駆体（シリコン前駆体及
びゲルマニウム前駆体）となり、該前駆体が基板に蒸着
することによって、基板に膜（シリコンゲルマニウム
膜）を形成する。基板に堆積した膜材料の組成比は、該
基板が接触していた前駆体の濃度比に比例する。拡散速
度が小さい前駆体は、拡散速度が大きい前駆体に比べて
第２電極近傍では気相中の濃度が高く、該第２電極から
離れるに従って濃度が低くなっていく。このため、成膜
中に、第１電極と第２電極との間の電極間距離を小さく
して、拡散速度が小さい前駆体の蒸着量を増加し、前記
電極間距離を大きくして前記蒸着量を減少することがで
きるため、例えば第１発明のプラズマＣＶＤ装置を用い
て、原料ガスの流量又は放電条件等の他の形成条件を変
えることなく、膜材料の組成比を精密に変化させること
ができる。In the fourth invention, a substrate on which a film is to be formed is disposed on the first electrode, and a source gas (silane and silicon germanium) of a film material (for example, silicon germanium) using a plurality of substances is placed in a reaction chamber. (Germane), and a voltage is applied between the first electrode and the second electrode. At this time, the raw material gas is plasma-decomposed, and the substances become precursors (silicon precursor and germanium precursor), and the precursor is deposited on the substrate to form a film (silicon germanium film) on the substrate. . The composition ratio of the film material deposited on the substrate is proportional to the concentration ratio of the precursor with which the substrate has contacted. The precursor having a lower diffusion rate has a higher concentration in the gas phase near the second electrode than the precursor having a higher diffusion rate, and the concentration decreases as the distance from the second electrode increases. Therefore, during film formation, the inter-electrode distance between the first electrode and the second electrode is reduced, the deposition amount of the precursor having a low diffusion rate is increased, and the deposition distance is increased by increasing the inter-electrode distance. Since the amount can be reduced, the composition ratio of the film material can be precisely changed without changing other formation conditions such as the flow rate of the source gas or the discharge conditions by using the plasma CVD apparatus of the first invention. Can be.
【００２７】また、反応室内でプラズマを発生させてい
る場合、反応室内の圧力が高ければ高いほど、プラズマ
は極端に第２電極側に局在するようになり、該第２電極
から離れるに従って前記濃度がより急激に、規則正しく
低下するため、膜材料の組成比をより精密に変化させる
ことができる。また、第２電極付近では拡散速度が小さ
い前駆体の濃度が高くなるため、前駆体の濃度比が原料
ガスの流量比より大きくなり、前駆体の拡散速度が小さ
い膜材料の堆積量が増加して、該膜材料の利用効率が向
上する。In the case where plasma is generated in the reaction chamber, the higher the pressure in the reaction chamber is, the more the plasma is extremely localized on the second electrode side. Since the concentration decreases more rapidly and regularly, the composition ratio of the film material can be changed more precisely. Further, since the concentration of the precursor having a low diffusion rate becomes high near the second electrode, the concentration ratio of the precursor becomes larger than the flow rate ratio of the source gas, and the deposition amount of the film material having a low diffusion rate of the precursor increases. Thus, the utilization efficiency of the film material is improved.
【００２８】第５発明に係る成膜方法は、反応室内に備
えられた第１電極に、膜を形成すべき基板を配置し、前
記反応室内に、複数種類の原料ガスを供給し、前記第１
電極と、前記基板に対向して配置してあり、該基板に対
向する側に複数の斜面を有する第２電極との間に電圧を
印加して前記原料ガスのプラズマを発生させ、成膜中
に、前記第２電極又は前記第１電極の内、少なくとも一
方を前記第１電極と前記第２電極との対向方向に交叉す
る方向に移動させることを特徴とする。In the film forming method according to a fifth aspect of the present invention, a substrate on which a film is to be formed is disposed on a first electrode provided in a reaction chamber, and a plurality of types of source gases are supplied into the reaction chamber. 1
A voltage is applied between an electrode and a second electrode having a plurality of slopes on a side facing the substrate and facing the substrate, to generate plasma of the source gas, Preferably, at least one of the second electrode and the first electrode is moved in a direction crossing a direction in which the first electrode and the second electrode face each other.
【００２９】第５発明にあっては、膜を形成すべき基板
を第１電極に配置し、反応室中に、複数の物質を用いて
なる膜材料の原料ガスを供給し、前記第１電極と複数の
斜面を有する第２電極との間に電圧を印加し、次いで、
第１電極又は第２電極の内、少なくとも一方を、例えば
第１電極の平面方向に移動させる。このとき、原料ガス
がプラズマ分解して、前記物質が夫々前駆体となり、拡
散速度が小さい前駆体は、拡散速度が大きい前駆体に比
べて第２電極近傍で濃度が高く、該第２電極から離れる
に従って濃度が低くなって、該濃度が等しい層が、第２
電極の前記斜面に沿って生じる。このため、第１電極が
各前駆体の濃度が夫々異なる複数の層を順に通過するこ
ととなり、該第１電極と第２電極との間の電極間距離が
小さいときは前記前駆体の濃度が高い層を通過して該前
駆体の蒸着量が多くなり、電極間距離が大きい場合は前
記濃度が低い層を通過して前記蒸着量が少なくなるた
め、例えば第３発明のプラズマＣＶＤ装置を用いて、第
４発明の成膜方法と同様の効果を得ることができる。According to a fifth aspect of the present invention, a substrate on which a film is to be formed is disposed on a first electrode, and a raw material gas of a film material using a plurality of substances is supplied into a reaction chamber. And applying a voltage between the second electrode having a plurality of slopes,
At least one of the first electrode and the second electrode is moved, for example, in the plane direction of the first electrode. At this time, the source gas is plasma-decomposed, and the substances become precursors, respectively, and the precursor having a low diffusion rate has a higher concentration near the second electrode than the precursor having a high diffusion rate, and the precursor has a higher diffusion rate. As the distance increases, the concentration becomes lower.
It occurs along the slope of the electrode. For this reason, the first electrode passes through a plurality of layers in which the concentrations of the respective precursors are different from one another, and when the distance between the first and second electrodes is small, the concentration of the precursor is reduced. When the deposition amount of the precursor increases through a high layer, and when the distance between the electrodes is large, the deposition amount decreases through the layer having a low concentration. For example, the plasma CVD apparatus of the third invention is used. Thus, the same effect as that of the film forming method of the fourth invention can be obtained.
【００３０】第６発明に係るスパッタ装置は、反応室内
に、膜を形成すべき基板を配置する第１電極と、前記基
板に対向してターゲットを配置する第２電極と、該第２
電極又は前記第１電極の内、少なくとも一方を他方に対
する接離方向に移動させる駆動部と、前記反応室内に放
電ガスを供給する手段と、前記第１電極と前記第２電極
との間に前記放電ガスによるスパッタを発生させるべく
電圧を印加する手段とを備えるスパッタ装置において、
前記第１電極と前記第２電極との間の電極間距離の変更
データを記憶する手段と、該変更データに従って前記駆
動部を制御する手段とを備えることを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a sputter apparatus comprising: a first electrode for disposing a substrate on which a film is to be formed; a second electrode for disposing a target facing the substrate;
A driving unit that moves at least one of the electrodes or the first electrode in a direction of contacting and separating with respect to the other, a unit that supplies a discharge gas into the reaction chamber, and a unit that is disposed between the first electrode and the second electrode. Means for applying a voltage to generate sputtering by a discharge gas,
It is characterized by comprising means for storing change data of the inter-electrode distance between the first electrode and the second electrode, and means for controlling the driving section according to the change data.
【００３１】第７発明に係るスパッタ装置は、反応室内
に、膜を形成すべき基板を配置する第１電極と、前記基
板に対向してターゲットを配置すべき第２電極と、該第
２電極又は前記第１電極の内、少なくとも一方を、前記
第１電極と前記第２電極との対向方向に交叉する方向に
移動させる駆動部と、前記反応室内に放電ガスを供給す
る手段と、前記第１電極と前記第２電極との間に前記放
電ガスによるスパッタを発生させるべく電圧を印加する
手段とを備えるスパッタ装置において、前記第２電極
は、前記第１電極に対向する側に複数の斜面を有し、該
斜面は、前記第１電極又は前記第２電極の移動方向に傾
斜していることを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a sputtering apparatus comprising: a first electrode on which a substrate on which a film is to be formed is disposed; a second electrode on which a target is disposed to face the substrate; A driving unit that moves at least one of the first electrodes in a direction crossing a direction in which the first electrode and the second electrode cross each other; a unit that supplies a discharge gas into the reaction chamber; Means for applying a voltage between one electrode and the second electrode so as to generate sputtering by the discharge gas, wherein the second electrode has a plurality of slopes on a side facing the first electrode. And the inclined surface is inclined in a moving direction of the first electrode or the second electrode.
【００３２】第８発明に係るスパッタ装置は、反応室内
に、膜を形成すべき基板を配置する第１電極と、前記基
板に対向してターゲットを配置すべき第２電極と、該第
２電極又は前記第１電極の内、少なくとも一方を、前記
第１電極と前記第２電極との対向方向に交叉する方向に
移動させる駆動部と、前記反応室内に放電ガスを供給す
る手段と、前記第１電極と前記第２電極との間に前記放
電ガスによるスパッタを発生させるべく電圧を印加する
手段とを備えるスパッタ装置において、前記第２電極
は、前記第１電極との間の距離が異なる複数の部分電極
を備えることを特徴とする。According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a sputtering apparatus comprising: a first electrode on which a substrate on which a film is to be formed is disposed; a second electrode on which a target is to be disposed facing the substrate; A driving unit that moves at least one of the first electrodes in a direction crossing a direction in which the first electrode and the second electrode cross each other; a unit that supplies a discharge gas into the reaction chamber; Means for applying a voltage between one electrode and the second electrode to generate sputtering by the discharge gas, wherein the second electrode has a plurality of different distances from the first electrode. Is characterized by having a partial electrode of
【００３３】第９発明に係る成膜方法は、反応室内に備
えられた第１電極に膜を形成すべき基板を配置し、第２
電極に前記基板に対向してターゲットを配置し、前記反
応室内に放電ガスを供給し、前記第１電極と前記第２電
極との間に電圧を印加して前記放電ガスによるスパッタ
を発生させ、成膜中に、前記第２電極又は前記第１電極
の内、少なくとも一方を他方に対する接離方向に移動さ
せることを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, in the film forming method, a substrate on which a film is to be formed is disposed on a first electrode provided in a reaction chamber,
A target is arranged on the electrode in opposition to the substrate, a discharge gas is supplied into the reaction chamber, and a voltage is applied between the first electrode and the second electrode to generate sputter by the discharge gas; During film formation, at least one of the second electrode and the first electrode is moved in a direction of approaching and separating from the other.
【００３４】第１０発明に係る成膜方法は、反応室内に
備えられた第１電極に膜を形成すべき基板を配置し、前
記基板に対向する側に複数の斜面を有する第２電極に前
記基板に対向してターゲットを配置し、前記反応室内に
放電ガスを供給し、前記第１電極と第２電極との間に電
圧を印加して前記放電ガスによるスパッタを発生させ、
成膜中に、前記第２電極又は前記第１電極の内、少なく
とも一方を前記第１電極と前記第２電極との対向方向に
交叉する方向に移動させることを特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, in the film forming method, a substrate on which a film is to be formed is disposed on a first electrode provided in a reaction chamber, and a second electrode having a plurality of slopes on a side facing the substrate is provided on the second electrode. A target is arranged facing the substrate, a discharge gas is supplied into the reaction chamber, and a voltage is applied between the first electrode and the second electrode to generate spatter by the discharge gas;
During film formation, at least one of the second electrode and the first electrode is moved in a direction crossing a direction in which the first electrode and the second electrode face each other.
【００３５】第１１発明に係る成膜方法は、反応室内に
備えられた第１電極に膜を形成すべき基板を配置し、前
記第１電極との間の距離が異なる複数の部分電極を備え
る第２電極に前記基板に対向してターゲットを配置し、
前記反応室内に放電ガスを供給し、前記第１電極と前記
第２電極との間に電圧を印加して前記放電ガスによるス
パッタを発生させ、成膜中に、前記第２電極又は前記第
１電極の内、少なくとも一方を前記第１電極と前記第２
電極との対向方向に交叉する方向に移動させることを特
徴とする。According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a film forming method, wherein a substrate on which a film is to be formed is disposed on a first electrode provided in a reaction chamber, and a plurality of partial electrodes having different distances from the first electrode are provided. Disposing a target on the second electrode so as to face the substrate;
A discharge gas is supplied into the reaction chamber, a voltage is applied between the first electrode and the second electrode to generate a sputter by the discharge gas, and the second electrode or the first electrode is formed during film formation. At least one of the electrodes is connected to the first electrode and the second electrode.
It is characterized in that it is moved in a direction crossing the direction facing the electrode.
【００３６】第６発明、第９発明においては、第１電極
と第２電極との間の電極間距離を変更する手段を備える
こととしたので、単一のスパッタ装置、単一のターゲッ
ト、単一のプロセスで異なる物性（導電体、半導体、絶
縁体の種別、組成、組成比、伝導型、導電率等）の膜を
任意に連続的に形成できるスパッタ装置、及び該スパッ
タ装置による成膜方法を提供でき、例えば、酸化物材料
をターゲットに用いた場合に、膜の種類を導電体、半導
体、絶縁体と連続的に作り分けることができるスパッタ
装置、及び成膜方法を提供することができる。In the sixth and ninth inventions, since means for changing the inter-electrode distance between the first electrode and the second electrode is provided, a single sputtering apparatus, a single target, Sputtering apparatus capable of arbitrarily and continuously forming films having different physical properties (type, composition, composition ratio, conductivity type, conductivity, etc. of conductors, semiconductors, and insulators) in one process, and a film forming method using the sputtering apparatus For example, when an oxide material is used as a target, it is possible to provide a sputtering apparatus and a film formation method capable of continuously forming a type of a film with a conductor, a semiconductor, and an insulator separately. .
【００３７】第７発明、第１０発明においては、第１電
極又は第２電極の移動方向に傾斜している複数の斜面を
有する第２電極を備えることとしたので、単一のスパッ
タ装置、単一のターゲット、単一のプロセスで異なる物
性（導電体、半導体、絶縁体の種別、組成、組成比、伝
導型、導電率等）の膜を任意に連続的に形成できる量産
性に優れたスパッタ装置、及び該スパッタ装置による成
膜方法を提供でき、例えば、酸化物材料をターゲットに
用いた場合に、膜の種類を導電体、半導体、絶縁体と連
続的に作り分けることができるスパッタ装置、及び成膜
方法を提供することができる。In the seventh and tenth aspects of the present invention, since a second electrode having a plurality of slopes inclined in the direction of movement of the first electrode or the second electrode is provided, a single sputtering device, Sputtering with excellent mass productivity, which can arbitrarily and continuously form films with different physical properties (type, composition, composition ratio, conductivity type, conductivity, etc. of conductors, semiconductors, and insulators) in one target and single process Apparatus, and a film forming method by the sputtering apparatus can be provided.For example, when an oxide material is used as a target, a type of film can be continuously formed with a conductor, a semiconductor, and an insulator by a sputtering apparatus. And a film formation method can be provided.
【００３８】第８発明、第１１発明においては、第１電
極との間の距離が異なる複数の部分電極を有する第２電
極を備えることとしたので、単一のスパッタ装置、単一
のターゲット、単一のプロセスで異なる物性（導電体、
半導体、絶縁体の種別、組成、組成比、伝導型、導電率
等）の膜を任意に連続的に形成できる量産性に優れたス
パッタ装置、該スパッタ装置による成膜方法を提供で
き、例えば、酸化物材料をターゲットに用いた場合に、
膜の種類を導電体、半導体、絶縁体と連続的に作り分け
ることができるスパッタ装置、成膜方法を提供すること
ができる。In the eighth and eleventh inventions, the second electrode having a plurality of partial electrodes having different distances from the first electrode is provided, so that a single sputtering device, a single target, Different physical properties (conductor,
Semiconductor, type of insulator, composition, composition ratio, conductivity type, conductivity, etc.), a sputtering apparatus excellent in mass productivity capable of arbitrarily and continuously forming a film, and a film forming method by the sputtering apparatus can be provided. When an oxide material is used for the target,
It is possible to provide a sputtering apparatus and a film formation method in which a film type can be continuously formed for a conductor, a semiconductor, and an insulator.
【００３９】第６発明乃至第１１発明においては、例え
ば、複数元素のうち気体となる性質を有する元素を含む
金属酸化物薄膜、窒化物薄膜等の形成において、組成比
を精密に制御することができるスパッタ装置、該スパッ
タ装置による成膜方法を提供することができる。また、
例えば、ＩＩ−ＶＩ族半導体薄膜を形成するに際し、電
極間距離を制御することにより、膜厚方向において価電
子制御された膜を形成することにより、ＩＩ−ＶＩ族半
導体薄膜を形成時に膜の種類をｐ型、ｎ型と作り分ける
ことができるスパッタ装置、該スパッタ装置による成膜
方法を提供することができる。また、例えば、反応性ガ
ス中に含まれる元素の膜中の濃度を制御することができ
るスパッタ装置、スパッタ法による成膜方法を提供する
ことができる。In the sixth to eleventh inventions, for example, in forming a metal oxide thin film, a nitride thin film or the like containing an element having a gaseous property among a plurality of elements, it is necessary to precisely control the composition ratio. It is possible to provide a sputtering apparatus that can be used and a film formation method using the sputtering apparatus. Also,
For example, when forming a II-VI group semiconductor thin film, by controlling the distance between electrodes to form a film whose valence electrons are controlled in the film thickness direction, the type of the film can be reduced when forming the II-VI group semiconductor thin film. And a film forming method using the sputtering apparatus, which can separately produce p-type and n-type. Further, for example, a sputtering apparatus and a film formation method by a sputtering method which can control the concentration of an element contained in a reactive gas in a film can be provided.
【００４０】[0040]
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づいて詳述する。 ＜実施の形態１＞図１は、本発明の実施の形態１に係る
プラズマＣＶＤ装置の模式図である。図中１は、排気系
２を用いて内部を真空排気してある反応室である。反応
室１内には、対向面が夫々平面状のアノード電極３とカ
ソード電極４とが対向配置されている。アノード電極３
は接地されており、カソード電極４は反応室１外部の高
周波電源６に接続されている。アノード電極３のカソー
ド電極４との対向面側には、成膜すべきガラス製の基板
５が載置されている。基板５の面積は２２５cm 2 であ
り、カソード電極４の対向面の面積よりも小さい。ま
た、反応室１は、該反応室１外部から原料ガスを供給す
る供給管７、流量制御系７ａを備えている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described with reference to its embodiments.
Details will be described based on the drawings shown. <Embodiment 1> FIG. 1 shows Embodiment 1 of the present invention.
It is a schematic diagram of a plasma CVD apparatus. 1 in the figure is an exhaust system
2 is a reaction chamber whose inside is evacuated. reaction
In the chamber 1, an anode electrode 3 whose opposing surfaces are each planar is provided.
The sword electrode 4 is arranged to face. Anode electrode 3
Is grounded, and the cathode electrode 4 is at a high level outside the reaction chamber 1.
It is connected to the frequency power supply 6. Cathode of anode electrode 3
A glass substrate on which a film is to be formed,
5 is placed. The area of the substrate 5 is 225 cm. TwoIn
Therefore, it is smaller than the area of the facing surface of the cathode electrode 4. Ma
The reaction chamber 1 supplies a source gas from outside the reaction chamber 1.
And a flow control system 7a.
【００４１】駆動部８は、カソード電極４を支持する支
柱を備え、反応室１外部の制御部９に制御されて該支柱
を該支柱の軸長方向に直線的に駆動することによって、
カソード電極４をアノード電極３に対する接離方向に移
動する。制御部９は、例えばパーソナルコンピュータを
用いてなり、成膜開始から成膜終了までのアノード電極
３とカソード電極４との間の電極間距離の変更のデータ
の入力を受け付けて該データを記憶し、記憶したデータ
に従って、カソード電極４がアノード電極３上の基板５
に接触しないようにして駆動部８を制御する。前記デー
タは、成膜開始からの時間及び該時間が経過したときの
電極間距離のデータであって、アノード電極３とカソー
ド電極４との間の電極間距離と、所要の成膜条件下にて
該電極間距離で成膜したときの膜材料の組成比との関
係、及び、該組成比を有する膜が基板５上に形成される
ために必要な時間を予め調査しておいて決定してある。The driving section 8 has a column for supporting the cathode electrode 4, and is driven by the control section 9 outside the reaction chamber 1 to linearly drive the column in the axial direction of the column.
The cathode electrode 4 is moved in the direction of contacting and separating from the anode electrode 3. The control unit 9 is configured using, for example, a personal computer, receives input of data on a change in inter-electrode distance between the anode electrode 3 and the cathode electrode 4 from the start of film formation to the end of film formation, and stores the data. According to the stored data, the cathode electrode 4 is connected to the substrate 5 on the anode electrode 3.
The driving unit 8 is controlled so as not to contact with. The data is data of the time from the start of film formation and the distance between the electrodes when the time has elapsed. The data is the distance between the electrodes between the anode electrode 3 and the cathode electrode 4 and the required film formation conditions. The relationship between the composition ratio of the film material when the film is formed at the distance between the electrodes and the time required for a film having the composition ratio to be formed on the substrate 5 are determined in advance and determined. It is.
【００４２】以上のようなプラズマＣＶＤ装置は、原料
ガスの詳細な流れを考慮せずに設計することができ、ま
た、流量制御系７ａにおいて、ガス流量比の精密な制御
を行なう必要が無いため、装置の設計が容易である。な
お、前記プラズマＣＶＤ装置は、電極間距離が任意に変
更できる構成であれば、例えば原料ガスをカソード電極
を通して供給する構成であっても良い。The plasma CVD apparatus as described above can be designed without considering the detailed flow of the source gas, and it is not necessary to precisely control the gas flow ratio in the flow control system 7a. And the design of the device is easy. The plasma CVD apparatus may have a configuration in which, for example, a source gas is supplied through a cathode electrode as long as the distance between the electrodes can be arbitrarily changed.
【００４３】次に、前記プラズマＣＶＤ装置を用いて成
膜するときの成膜方法について説明する。表１は、前記
プラズマＣＶＤ装置を用いてシリコンゲルマニウム膜を
形成するときの成膜条件を示している。Next, a film forming method when forming a film by using the plasma CVD apparatus will be described. Table 1 shows film forming conditions when forming a silicon germanium film using the plasma CVD apparatus.
【００４４】[0044]
【表１】 [Table 1]
【００４５】前記プラズマＣＶＤ装置を用いて、膜厚方
向の組成比が連続的に変化するシリコンゲルマニウム膜
を形成する場合、まず、アノード電極３とカソード電極
４との間の電極間距離を４cm以上にして基板５をアノー
ド電極３の対向面に載置し、次いで、供給管７を用いて
反応室１中にシリコンゲルマニウムの原料ガス（シラン
及びゲルマン）を供給する。次に、高周波電源６を用い
てアノード電極３とカソード電極４との間に高周波電圧
を印加し、アノード電極３とカソード電極４との間に原
料ガスのプラズマを発生させる。このときプラズマ分解
したシラン及びゲルマンが、シリコン前駆体及びゲルマ
ニウム前駆体となる。圧力を１００Ｐａ以上にしたと
き、他の部分より高密度のプラズマがカソード電極４の
対向面に沿って厚さ１．５cm以内の領域に局在してシー
ト状になる。When a silicon germanium film whose composition ratio in the film thickness direction changes continuously by using the plasma CVD apparatus, first, the distance between the anode electrode 3 and the cathode electrode 4 must be at least 4 cm. Then, the substrate 5 is placed on the surface facing the anode electrode 3, and then a source gas (silane and germane) of silicon germanium is supplied into the reaction chamber 1 using the supply pipe 7. Next, a high-frequency voltage is applied between the anode electrode 3 and the cathode electrode 4 using the high-frequency power source 6 to generate a plasma of the source gas between the anode electrode 3 and the cathode electrode 4. At this time, silane and germane that have been plasma-decomposed become a silicon precursor and a germanium precursor. When the pressure is set to 100 Pa or more, the plasma having a higher density than other portions is localized in a region within a thickness of 1.5 cm along the facing surface of the cathode electrode 4 to form a sheet.
【００４６】前記領域では、シリコン前駆体に対するゲ
ルマニウム前駆体の割合が、シランに対するゲルマンの
割合より大きくなり、該領域からの電極間距離に比例し
て、ゲルマニウム前駆体の割合は減少する。シリコンゲ
ルマニウム膜は、基板５に各前駆体が蒸着することによ
って形成されるため、制御部９は駆動部８を制御して、
まず前記電極間距離を４cmにして成膜を開始し、次に、
該電極間距離が０．８cmになるまで徐々にカソード電極
４を移動し、次いで、急激にカソード電極４を移動して
前記電極間距離を１．５cmにして、適宜の時間の間、該
電極間距離を保持し、次いで、急激にカソード電極４を
移動して前記電極間距離を０．８cmにして、最後に、前
記電極間距離が４cmになるまで徐々にカソード電極４を
移動して成膜を終了する。In the region, the ratio of the germanium precursor to the silicon precursor becomes larger than the ratio of germane to the silane, and the ratio of the germanium precursor decreases in proportion to the distance between the electrodes from the region. Since the silicon germanium film is formed by depositing each precursor on the substrate 5, the control unit 9 controls the driving unit 8 to
First, the film is started with the distance between the electrodes set to 4 cm, and then,
The cathode electrode 4 is gradually moved until the distance between the electrodes becomes 0.8 cm, and then the cathode electrode 4 is rapidly moved to make the distance between the electrodes 1.5 cm. The inter-electrode distance is maintained, and then the cathode electrode 4 is rapidly moved to make the inter-electrode distance 0.8 cm. Finally, the cathode electrode 4 is gradually moved until the inter-electrode distance becomes 4 cm. Finish the membrane.
【００４７】表２は、従来のプラズマＣＶＤ装置を用い
て膜厚方向の組成比が連続的に変化するシリコンゲルマ
ニウム膜を形成するときの成膜条件を示している。Table 2 shows film forming conditions when forming a silicon germanium film whose composition ratio in the film thickness direction changes continuously using a conventional plasma CVD apparatus.
【００４８】[0048]
【表２】 [Table 2]
【００４９】本実施の形態のＣＶＤ装置を用いる場合は
ゲルマン流量を一定（１ｓｃｃｍ）にして電極間距離を
０．８〜４（cm）の間で変化させるが、従来のプラズマ
ＣＶＤ装置を用いる場合は電極間距離を一定（３cm）に
してゲルマン流量を０〜１．６（ｓｃｃｍ）の間で変化
させる。When the CVD apparatus of this embodiment is used, the germane flow rate is kept constant (1 sccm) and the distance between the electrodes is changed between 0.8 and 4 (cm). Changes the germane flow rate between 0 and 1.6 (sccm) while keeping the distance between the electrodes constant (3 cm).
【００５０】図２は、本発明の実施の形態１に係るプラ
ズマＣＶＤ装置を用いて成膜するときの電極間距離と組
成比との関係を示すグラフである。該グラフは、２次イ
オン測定装置（ＳＩＭＳ）を用いて測定した膜中におけ
るシリコンゲルマニウムの組成比（ゲルマニウム／シリ
コン（％））の膜厚（Å）方向の分布と、該膜厚位置形
成時の電極間距離（cm）を示している。図３は従来のプ
ラズマＣＶＤ装置を用いて成膜するときの流量比と組成
比との関係を示すグラフである。該グラフは、ＳＩＭＳ
を用いて測定した膜中におけるシリコンゲルマニウムの
組成比（ゲルマニウム／シリコン（％））の膜厚（Å）
方向の分布と、該膜厚位置形成時のゲルマン／シラン流
量比（％）を示している。FIG. 2 is a graph showing a relationship between a distance between electrodes and a composition ratio when a film is formed by using the plasma CVD apparatus according to the first embodiment of the present invention. The graph shows the distribution of the composition ratio of silicon germanium (germanium / silicon (%)) in the film thickness (Å) direction in the film measured by using a secondary ion measuring device (SIMS), and the time of forming the film thickness position. Shows the distance (cm) between the electrodes. FIG. 3 is a graph showing a relationship between a flow rate ratio and a composition ratio when a film is formed using a conventional plasma CVD apparatus. The graph is SIMS
Film thickness (ニ ウ ム) of silicon germanium composition ratio (germanium / silicon (%)) in the film measured by using
The direction distribution and the germane / silane flow rate ratio (%) when forming the film thickness position are shown.
【００５１】図２より、電極間距離を用いて組成比を制
御した場合は、電極間距離の変更と略同時に組成比が変
化しており、また、電極間距離を急激に変更したとき、
組成比も急激に変化することがわかる。図３より、流量
を用いて組成比を制御した場合は、流量比の変更より少
し遅れて組成比が変化しており、また、流量を急激に変
更したとき、組成比は緩やかに変化することがわかる。
流量を用いて組成比を制御した場合、特に大型のプラズ
マＣＶＤ装置を用いたとき、流量比の変化に比べて反応
室内の原料ガスの存在比の変化が遅くなるため、組成比
の変化もより遅く、緩やかになるが、電極間距離を用い
て組成比を制御した場合は、大型のプラズマＣＶＤ装置
を用いたときであっても、電極間距離の変化に追随して
組成比も変化する。As shown in FIG. 2, when the composition ratio is controlled using the inter-electrode distance, the composition ratio changes almost simultaneously with the change in the inter-electrode distance.
It can be seen that the composition ratio also changes rapidly. According to FIG. 3, when the composition ratio is controlled using the flow rate, the composition ratio changes a little later than the change in the flow rate ratio, and when the flow rate is rapidly changed, the composition ratio changes gradually. I understand.
When the composition ratio is controlled using the flow rate, particularly when a large-sized plasma CVD apparatus is used, the change in the composition ratio of the source gas in the reaction chamber is slower than the change in the flow rate ratio, so that the change in the composition ratio is also higher. When the composition ratio is controlled using the inter-electrode distance, the composition ratio also changes following the change in the inter-electrode distance, even when a large-sized plasma CVD apparatus is used.
【００５２】また、電極間距離が１．５ｃｍ以下のと
き、組成比＝ゲルマニウム／シランは４０％以上、成膜
速度は１．５Å／ｓ以上である。このとき、原料ガスの
利用効率＝｛組成比×原子密度（cm-3）×成膜速度（cm
／min ）×基板面積（cm2 ）｝／｛（アボガドロ数／２
２．４（ｌ））×ゲルマン流量（ｌ／min ）｝＝１５％
以上になる。以上のような成膜方法は、カソード電極４
を移動させることで容易に制御できる電極間距離を変更
することによって、原料ガスの流量又は放電条件等の他
の形成条件を変えることなく、膜材料の組成比を精密に
変化させることができる。When the distance between the electrodes is 1.5 cm or less, the composition ratio = germanium / silane is 40% or more, and the film forming rate is 1.5 ° / s or more. At this time, the utilization efficiency of the raw material gas = ｛composition ratio × atomic density (cm−3) × film formation rate (cm
/ Min) × substrate area (cm 2 )｝ / ｛(Avocado number / 2
2.4 (l)) × Germanic flow rate (l / min)｝ = 15%
That is all. The film forming method as described above uses the cathode electrode 4
By changing the distance between the electrodes, which can be easily controlled by moving the material, it is possible to precisely change the composition ratio of the film material without changing other forming conditions such as the flow rate of the source gas or the discharge conditions.
【００５３】図４は、本発明の実施の形態１に係るプラ
ズマＣＶＤ装置を用いて製造したｐｉｎ構造を有する光
起電力素子の模式的断面図である。該光起電力素子は非
晶質のｐ層、ｉ層、ｎ層を積層してなり、表３は、ｐ層
及びｎ層の形成条件を示している。FIG. 4 is a schematic sectional view of a photovoltaic element having a pin structure manufactured using the plasma CVD apparatus according to the first embodiment of the present invention. The photovoltaic element is formed by laminating an amorphous p-layer, i-layer, and n-layer. Table 3 shows the conditions for forming the p-layer and the n-layer.
【００５４】[0054]
【表３】 [Table 3]
【００５５】前記光起電力素子は、ガラス製の透光基板
５０上に、ＳｎＯ2 を用いて凹凸表面形状を有する透光
性電極膜５１を形成し、該透光性電極膜５１上に、従来
のプラズマＣＶＤ法を用いてｐ層５２を形成し、該ｐ層
５２上に、前記成膜方法を用い、電極間距離を制御する
ことによって膜厚方向の組成比が連続的に変化するｉ層
５３を形成し、該ｉ層５３上に前記プラズマＣＶＤ法を
用いてｎ層５４を形成し、該ｎ層５４上に銀を用いた金
属電極膜５５をスパッタ法を用いて形成してなる。In the photovoltaic element, a light-transmitting electrode film 51 having an uneven surface shape is formed on a light-transmitting substrate 50 made of glass using SnO 2, and a conventional light-transmitting electrode film 51 is formed on the light-transmitting electrode film 51. The p-layer 52 is formed using the plasma CVD method described above, and the composition ratio in the film thickness direction is continuously changed on the p-layer 52 by controlling the distance between the electrodes using the film forming method. 53, an n-layer 54 is formed on the i-layer 53 by using the plasma CVD method, and a metal electrode film 55 using silver is formed on the n-layer 54 by using a sputtering method.
【００５６】表４は、前記光起電力素子（本実施例）
と、原料ガスの流量比を制御することによって膜厚方向
の組成比が連続的に変化するｉ層を形成してなる従来の
光起電力素子（従来例）との製造直後の特性（初期特
性）及びＡＭ−１．５、１００ｍＷ／cm2 、２５℃、５
００時間の条件で光を照射した後の特性（光照射後特
性）を示している。Table 4 shows the photovoltaic elements (this embodiment).
And a conventional photovoltaic element (conventional example) formed by forming an i-layer in which the composition ratio in the film thickness direction changes continuously by controlling the flow rate ratio of the source gas (initial characteristics) ) And AM-1.5, 100 mW / cm 2 , 25 ° C., 5
The characteristics (light-irradiation characteristics) after light irradiation under the condition of 00 hours are shown.
【００５７】[0057]
【表４】 [Table 4]
【００５８】表より、本実施例の光起電力素子は、開放
電圧、短絡電流、曲線因子、及び変換効率の値が従来例
の光起電力素子と比べて高い数値を夫々示しており、光
電効率が向上していることがわかる。なお、ｐ層、ｉ
層、ｎ層は、非晶質のみならず、結晶質であっても良
い。また、ｐ層又はｎ層に本発明を用いて組成比を変化
させても良い。また、遮光性の基板上に、電極膜、ｎ
層、ｉ層、ｐ層、透光性電極膜を形成しても良い。更
に、前記ｐｉｎ構造をユニットセルとし、該ユニットセ
ルを複数積層した積層型光起電力素子であっても、同様
の効果を得ることができる。As can be seen from the table, the photovoltaic device of this embodiment has higher values of the open-circuit voltage, the short-circuit current, the fill factor, and the conversion efficiency than those of the conventional photovoltaic device. It can be seen that the efficiency has been improved. Note that the p layer, i
The layer and the n-layer may be not only amorphous but also crystalline. Further, the composition ratio may be changed in the p layer or the n layer by using the present invention. Also, an electrode film, n
A layer, an i-layer, a p-layer, and a light-transmitting electrode film may be formed. Furthermore, the same effect can be obtained even in a stacked photovoltaic element in which the pin structure is a unit cell and a plurality of the unit cells are stacked.
【００５９】＜実施の形態２＞図５は、本発明の実施の
形態２に係るプラズマＣＶＤ装置の模式図である。図中
３１はロール状に形成された基板電極であり、成膜開始
前は巻き取りロール８１に巻き取られている。該巻き取
りロール８１に巻き取られている基板電極３１の一端を
巻き取りロール８２に取り付け、該巻き取りロール８２
が回転駆動するとき、基板電極３１は、巻き取りロール
８１から巻き取りロール８２へ連続的に移動して、巻き
取りロール８２に巻き取られる。<Second Embodiment> FIG. 5 is a schematic view of a plasma CVD apparatus according to a second embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 31 denotes a substrate electrode formed in a roll shape, which is wound on a winding roll 81 before the start of film formation. One end of the substrate electrode 31 wound around the winding roll 81 is attached to a winding roll 82, and the winding roll 82
When is rotated, the substrate electrode 31 continuously moves from the take-up roll 81 to the take-up roll 82 and is taken up by the take-up roll 82.
【００６０】基板電極３１の一面に対向して板状のカソ
ード電極４１が配置されており、該カソード電極４１の
前記一面に対する対向面は、巻き取りロール８１側の一
端から巻き取りロール８２側の他端へ、まず、該カソー
ド電極４１と基板電極３１との間の電極間距離が小さく
なるよう緩やかに傾斜し、次いで、前記電極間距離が大
きくなるように急激に傾斜し、次に、前記電極間距離が
一定であるよう平面状となり、次いで、前記電極間距離
が小さくなるように急激に傾斜し、最後に、前記電極間
距離が大きくなるよう緩やかに傾斜するようにして形成
されている。その他、実施の形態１と同一部分には同一
符号を付してそれらの説明を省略する。A plate-like cathode electrode 41 is disposed opposite to one surface of the substrate electrode 31, and the surface of the cathode electrode 41 opposed to the one surface extends from one end on the winding roll 81 side to the one on the winding roll 82 side. To the other end, first, it is gently inclined so that the inter-electrode distance between the cathode electrode 41 and the substrate electrode 31 is small, and then it is rapidly inclined so that the inter-electrode distance is large. It is formed so as to be flat so that the distance between the electrodes is constant, then to be sharply inclined so that the distance between the electrodes is reduced, and finally to be gently inclined so as to increase the distance between the electrodes. . In addition, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００６１】移動する基板に成膜する場合、原料ガスの
流量比を制御して膜材料の組成比を変化させることはで
きないため、膜厚方向の組成比が連続的に変化するシリ
コンゲルマニウム膜を形成する場合、供給管７を用いて
反応室１中にシリコンゲルマニウムの原料ガス（シラン
及びゲルマン）を供給し、高周波電源６を用いて、基板
電極３１とカソード電極４１との間に高周波電圧を印加
し、基板電極３１とカソード電極４１との間に原料ガス
のプラズマを発生させ、基板電極３１に、前記プラズマ
中を移動させる。When a film is formed on a moving substrate, the composition ratio of the film material cannot be changed by controlling the flow rate ratio of the source gas, so that the silicon germanium film whose composition ratio in the film thickness direction changes continuously is formed. In the case of forming, a raw material gas (silane and germane) of silicon germanium is supplied into the reaction chamber 1 using the supply pipe 7, and a high frequency voltage is applied between the substrate electrode 31 and the cathode electrode 41 using the high frequency power supply 6. By applying the voltage, a plasma of the source gas is generated between the substrate electrode 31 and the cathode electrode 41, and the substrate electrode 31 is moved in the plasma.
【００６２】シラン及びゲルマンがプラズマ分解してシ
リコン前駆体及びゲルマニウム前駆体が生じ、シリコン
前駆体に比べて拡散速度が小さいゲルマニウム前駆体
は、カソード電極４１近傍で濃度が高く、該カソード電
極４１から離れるに従って濃度が低くなって、該濃度が
等しい層が、カソード電極４１の対向面の形状に沿って
生じる。このため、基板電極３１は各前駆体の濃度が夫
々異なる複数の層を順に通過し、基板電極３１とカソー
ド電極４１との間の電極間距離が小さいときはゲルマニ
ウム前駆体の濃度が高い層を通過してゲルマニウム前駆
体の蒸着量が多くなり、電極間距離が大きい場合は前記
濃度が低い層を通過して前記蒸着量が少なくなるため、
膜厚方向の組成比が連続的に変化するシリコンゲルマニ
ウム膜を形成することができる。The silane and germane are plasma-decomposed to produce a silicon precursor and a germanium precursor, and the germanium precursor having a lower diffusion rate than the silicon precursor has a high concentration near the cathode electrode 41 and has a high concentration. The concentration decreases as the distance increases, and a layer having the same concentration is formed along the shape of the facing surface of the cathode electrode 41. For this reason, the substrate electrode 31 sequentially passes through a plurality of layers in which the concentrations of the respective precursors are different from each other. When the interelectrode distance between the substrate electrode 31 and the cathode electrode 41 is small, a layer in which the concentration of the germanium precursor is high is used. The amount of deposition of the germanium precursor increases, and when the distance between the electrodes is large, the amount of deposition decreases through the layer having a low concentration.
A silicon germanium film in which the composition ratio in the thickness direction changes continuously can be formed.
【００６３】なお、実施の形態２のプラズマＣＶＤ装置
は反応室１のみを備えた単室構造であるが、複数の成膜
室を備えた構造であっても良い。また、基板として絶縁
体を用いた場合には、基板の背後に電極を別途設けるよ
うにしても良い。また、ロール状でない基板電極の場合
は、該基板電極を移動する手段を備えるプラズマＣＶＤ
装置を用いて本実施の形態同様に成膜しても良い。な
お、本発明は２種類以上の物質の組成比を成膜中に変化
させるために用い、シリコンゲルマニウム膜に限らず、
例えばシリコンカーボン膜を形成する場合であっても同
様の効果を得ることができる。また、超格子構造の半導
体層を形成する場合に本発明を用いても良い。Although the plasma CVD apparatus according to the second embodiment has a single-chamber structure including only the reaction chamber 1, it may have a structure including a plurality of film formation chambers. In the case where an insulator is used as the substrate, an electrode may be separately provided behind the substrate. In the case of a substrate electrode which is not in the form of a roll, plasma CVD provided with means for moving the substrate electrode
A film may be formed in the same manner as in the present embodiment using an apparatus. Note that the present invention is used to change the composition ratio of two or more substances during film formation, and is not limited to a silicon germanium film.
For example, similar effects can be obtained even when a silicon carbon film is formed. Further, the present invention may be used when a semiconductor layer having a super lattice structure is formed.
【００６４】また、基板となる第１電極の移動方向に傾
斜している複数の斜面を有する第２電極を備えることと
した場合には、膜厚方向の組成比を連続的に変化させた
膜を形成するためのプラズマＣＶＤ装置を製造する場
合、基板となる第１電極が移動し、そのため原料ガスの
流量比を制御して組成比を変化させることが困難である
従来のプラズマＣＶＤ装置に、従来の平板状の第２電極
に代えて、第１電極の移動方向に傾斜している複数の斜
面を前記第１電極に対向する側に有する第２電極を備え
るため、複雑な制御手段を備えることなく、製造が容易
であり、また、制御性の良いプラズマＣＶＤ装置を提供
できる。In the case where a second electrode having a plurality of slopes inclined in the moving direction of the first electrode serving as the substrate is provided, a film in which the composition ratio in the film thickness direction is continuously changed is provided. When manufacturing a plasma CVD apparatus for forming a substrate, the first electrode serving as a substrate moves, and therefore, it is difficult to change the composition ratio by controlling the flow rate ratio of the raw material gas. In place of the conventional flat plate-shaped second electrode, a second electrode having a plurality of inclined surfaces inclined on the moving direction of the first electrode on the side facing the first electrode is provided, so that complicated control means is provided. Therefore, a plasma CVD apparatus which is easy to manufacture and has good controllability can be provided.
【００６５】また、基板となる第１電極の移動方向に傾
斜している複数の斜面を有する第２電極を用いることと
した場合には、膜を形成すべき基板となる第１電極を反
応室内に配置し、複数の物質を用いてなる膜材料の原料
ガスを前記反応室中に供給し、前記第１電極と、該第１
電極の移動方向に傾斜している複数の斜面を前記第１電
極に対向する側に有する第２電極との間に電圧を印加
し、次いで、第１電極を、該第１電極の平面方向に移動
させる。このとき、原料ガスがプラズマ分解して、前記
物質が夫々前駆体となり、拡散速度が小さい前駆体は、
拡散速度が大きい前駆体に比べて第２電極近傍で濃度が
高く、該第２電極から離れるに従って濃度が低くなっ
て、該濃度が等しい層が、第２電極の前記斜面に沿って
生じる。このため、第１電極は各前駆体の濃度が夫々異
なる複数の層を順に通過し、該第１電極と第２電極との
間の電極間距離が小さいときは前記前駆体の濃度が高い
層を通過して該前駆体の蒸着量が多くなり、電極間距離
が大きい場合は前記濃度が低い層を通過して前記蒸着量
が少なくなるため、例えば請求項３に記載のプラズマＣ
ＶＤ装置を用いて、請求項４に記載の成膜方法と同様の
効果を得ることができる。When a second electrode having a plurality of slopes inclined in the moving direction of the first electrode serving as a substrate is used, the first electrode serving as a substrate on which a film is to be formed is placed in the reaction chamber. And a source gas of a film material using a plurality of substances is supplied into the reaction chamber, and the first electrode and the first
A voltage is applied between the first electrode and a second electrode having a plurality of inclined surfaces that are inclined in the direction in which the electrode moves, and then the first electrode is moved in the plane direction of the first electrode. Move. At this time, the raw material gas is plasma-decomposed, and the substances become precursors, respectively, and the precursor having a low diffusion rate is
The concentration is higher in the vicinity of the second electrode than in the precursor having a higher diffusion rate, and the concentration decreases as the distance from the second electrode increases, and a layer having the same concentration is formed along the slope of the second electrode. Therefore, the first electrode sequentially passes through a plurality of layers in which the concentrations of the respective precursors are different from each other. When the distance between the first electrode and the second electrode is small, the layer in which the concentration of the precursor is high is high. , The amount of deposition of the precursor increases, and when the distance between the electrodes is large, the amount of deposition decreases after passing through the low-concentration layer. For example, the plasma C according to claim 3
The same effect as the film forming method according to the fourth aspect can be obtained by using the VD apparatus.
【００６６】また、シラン及びゲルマンを原料ガスとし
て用いることにより、シリコン前駆体より質量が大きく
拡散速度が小さいゲルマニウム前駆体は、シリコン前駆
体に比べて第２電極近傍では気相中の濃度が高く、該第
２電極から離れるに従って濃度が低くなっていく。この
ため、第１電極と第２電極との間の電極間距離を小さく
して、ゲルマニウム前駆体の蒸着量を増加し、前記電極
間距離を大きくして前記蒸着量を減少することができる
ため、例えば請求項１乃至３の何れかに記載のプラズマ
ＣＶＤ装置を用いて、シリコンゲルマニウム膜を形成
し、該シリコンゲルマニウム膜の組成比を精密に変化さ
せることができる。Also, by using silane and germane as the source gas, the germanium precursor having a larger mass and a lower diffusion rate than the silicon precursor has a higher concentration in the gas phase near the second electrode than the silicon precursor. The concentration decreases as the distance from the second electrode increases. Therefore, the distance between the electrodes between the first electrode and the second electrode can be reduced to increase the deposition amount of the germanium precursor, and the distance between the electrodes can be increased to decrease the deposition amount. For example, a silicon germanium film can be formed using the plasma CVD apparatus according to any one of claims 1 to 3, and the composition ratio of the silicon germanium film can be precisely changed.
【００６７】また、シラン及びゲルマンを原料ガスとし
て用いたとき、反応室内の圧力を１００Ｐａ以上とし、
第１電極と第２電極との間の電極間距離を１．５cm以下
とすることにより、他の部分より高密度のプラズマが第
２電極から１．５cm以内の領域にシート状に局在し、該
領域ではシランの前駆体に対するゲルマンの前駆体の割
合が、原料ガス中のシランに対するゲルマンの割合より
大きくなるため、第２電極を移動させて第１電極を前記
領域に接するまで近づけることによって、シランよりも
高価なゲルマンの利用効率を向上することができる等、
本発明は優れた効果を奏する。When silane and germane are used as source gases, the pressure in the reaction chamber is set to 100 Pa or more,
By setting the inter-electrode distance between the first electrode and the second electrode to 1.5 cm or less, the plasma having a higher density than other portions is localized in a sheet shape in an area within 1.5 cm from the second electrode. Since the ratio of the germane precursor to the silane precursor in the region is larger than the ratio of germane to the silane in the source gas, the second electrode is moved to bring the first electrode close to the region until the first electrode comes into contact with the region. Can improve the use efficiency of germane, which is more expensive than silane,
The present invention has excellent effects.
【００６８】＜実施の形態３＞図７は、本発明の実施の
形態３に係るスパッタ装置の模式図である。図１と同一
部分については、同一の符号を付して、詳細な説明は省
略する。反応室１は、排気系２を用いて内部を適宜真空
排気してあり、放電ガスが供給管７、流量制御系７ａを
介して適宜導入される。反応室１内には、対向面が夫々
平面状のターゲット電極１０と基板電極１２とが対向配
置されている。ターゲット電極１０には放電用の高周波
電源６が接続され、基板電極１２は接地されている。な
お、各電極の電位は、ターゲット電極１０と基板電極１
２との間にプラズマ領域１３が生じるように適宜設定す
る。基板電極１２には、ターゲット電極１０に対向する
面に成膜の対象である基板５、例えばガラス製の基板
が、配置される。ターゲット電極１０には、成膜の原材
料となるターゲット１１、例えば金属酸化物材料等が、
基板５に対向して配置される。プラズマ領域１３からの
イオンがターゲット１１に衝突して、スパッタ現象を生
じ、基板５にターゲット１１に応じた所定の材料の膜が
成膜される。<Third Embodiment> FIG. 7 is a schematic view of a sputtering apparatus according to a third embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted. The interior of the reaction chamber 1 is appropriately evacuated using an exhaust system 2, and a discharge gas is appropriately introduced through a supply pipe 7 and a flow control system 7 a. In the reaction chamber 1, a target electrode 10 and a substrate electrode 12, each of which has a flat opposing surface, are disposed to oppose each other. A high-frequency power source 6 for discharging is connected to the target electrode 10, and the substrate electrode 12 is grounded. Note that the potential of each electrode is the same as that of the target electrode 10 and the substrate electrode 1.
2 is appropriately set so that a plasma region 13 is generated between the two. The substrate 5 on which a film is to be formed, for example, a glass substrate, is disposed on the surface of the substrate electrode 12 facing the target electrode 10. On the target electrode 10, a target 11, which is a raw material for film formation, for example, a metal oxide material or the like is used.
It is arranged so as to face the substrate 5. Ions from the plasma region 13 collide with the target 11 to cause a sputtering phenomenon, and a film of a predetermined material corresponding to the target 11 is formed on the substrate 5.
【００６９】駆動部８、制御部９は、実施の形態１（図
１）の場合と同様に動作し、ターゲット電極１０を基板
電極１２に対する接離方向に移動する。つまり、駆動部
８は、ターゲット電極１０の昇降を駆動する昇降装置で
あり、制御部９は、昇降装置を制御する昇降制御装置で
ある。制御部９は、成膜開始から成膜終了までのターゲ
ット電極１０と基板電極１２との間の電極間距離（以下
単に電極間距離という）の変更データを記憶し、記憶し
たデータに従って、駆動部８を適宜制御する。記憶した
データは、成膜開始からの時間及び該時間が経過したと
きの電極間距離のデータであり、電極間距離と、所要の
成膜条件下にて該電極間距離で成膜したときの膜材料の
組成比との関係、及び、該組成比を有する膜が基板５上
に形成されるために必要な時間を予め調査しておいて決
定する。なお、駆動部８、制御部９は、電極間距離が成
膜中に任意に変更可能であればどのような構造であって
も良い。ＲＦスパッタ法（ＲＦスパッタ装置）として、
説明するが、これに限るものではなく、例えば、ＤＣス
パッタ法、ＥＣＲスパッタ法、ヘリコン波プラズマスパ
ッタ法等への適用も可能である。The drive unit 8 and the control unit 9 operate in the same manner as in the first embodiment (FIG. 1), and move the target electrode 10 in the direction of contact and separation with respect to the substrate electrode 12. That is, the driving unit 8 is a lifting device that drives the lifting and lowering of the target electrode 10, and the control unit 9 is a lifting control device that controls the lifting device. The control unit 9 stores change data of an inter-electrode distance between the target electrode 10 and the substrate electrode 12 (hereinafter, simply referred to as an inter-electrode distance) from the start of the film formation to the end of the film formation, and according to the stored data, the driving unit. 8 is appropriately controlled. The stored data is data of the time from the start of film formation and the distance between the electrodes when the time has elapsed, and the distance between the electrodes and the time when the film was formed at the distance between the electrodes under the required film formation conditions. The relationship with the composition ratio of the film material and the time required for a film having the composition ratio to be formed on the substrate 5 are determined in advance by investigating. The drive unit 8 and the control unit 9 may have any structure as long as the distance between the electrodes can be arbitrarily changed during film formation. As the RF sputtering method (RF sputtering device),
Although described, the present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, a DC sputtering method, an ECR sputtering method, a helicon wave plasma sputtering method, or the like.
【００７０】実施の形態３に係るスパッタ装置を用いた
成膜方法について説明する。例えば、ターゲット１１の
材料として金属酸化物を用い、電極間距離を変更する
と、基板５の上に形成する膜におけるターゲット成分元
素の組成比を制御でき、膜の物性（例えば導電率）を変
化させることができる。つまり、電極間距離の制御によ
り膜の組成比を制御でき、膜を絶縁体（酸化物）、半導
体、導電体（金属）のいずれかにすることができる。ま
た、併せて、半導体、導電体の導電率をも精密に制御で
きる。具体的には、電極間距離を制御することにより、
ターゲット１１の金属酸化物の酸素が基板５に到達する
量を制御する。電極間距離が短い場合には、酸素が十分
基板５に到達することから絶縁体（酸化物）を形成で
き、電極間距離が長い場合には、酸素が基板５に到達で
きないことから、導電体（金属）を形成でき、電極間距
離が中間の場合には、絶縁体と導電体の中間の導電率で
ある半導体を形成することができる。A film forming method using the sputtering apparatus according to the third embodiment will be described. For example, when a metal oxide is used as the material of the target 11 and the distance between the electrodes is changed, the composition ratio of the target component element in the film formed on the substrate 5 can be controlled, and the physical properties (eg, conductivity) of the film change. be able to. That is, the composition ratio of the film can be controlled by controlling the distance between the electrodes, and the film can be any of an insulator (oxide), a semiconductor, and a conductor (metal). In addition, the conductivity of the semiconductor and the conductor can be precisely controlled. Specifically, by controlling the distance between the electrodes,
The amount of oxygen of the metal oxide of the target 11 reaching the substrate 5 is controlled. When the distance between the electrodes is short, the insulator (oxide) can be formed because oxygen sufficiently reaches the substrate 5, and when the distance between the electrodes is long, oxygen cannot reach the substrate 5; (Metal) can be formed, and when the distance between the electrodes is intermediate, a semiconductor having an intermediate conductivity between the insulator and the conductor can be formed.
【００７１】表５は、ターゲット１１として、ＳｒＣｕ
（ストロンチウム銅）系酸化物、具体的にはＫ（カリウ
ム）ドープＳｒＣｕ2 Ｏx を用いて、電極間距離を変え
て基板５の上に成膜した場合の成膜条件を示す。形成し
た膜の厚さは１００ｎｍである。なお、ガス流量は、固
定しておけばよく、精密な制御は全く不要であり、制御
性の良いスパッタ装置、及びスパッタ方法となる。この
効果は、実施の形態４以降についても同様である。Table 5 shows that SrCu was used as the target 11.
The film forming conditions when a (strontium copper) -based oxide, specifically, K (potassium) doped SrCu 2 O x is used to form a film on the substrate 5 while changing the distance between the electrodes will be described. The thickness of the formed film is 100 nm. Note that the gas flow rate may be fixed, and precise control is not required at all, and a sputtering apparatus and a sputtering method with good controllability can be obtained. This effect is the same for the fourth and subsequent embodiments.
【００７２】[0072]
【表５】 [Table 5]
【００７３】表６は、ターゲット１１として、ＺｎＯ
（酸化亜鉛）、具体的にはノンドープＺｎＯを用いて、
電極間距離を変えて基板５の上に成膜した場合の成膜条
件を示す。形成した膜の厚さは２００ｎｍである。Table 6 shows that ZnO was used as the target 11.
(Zinc oxide), specifically, using non-doped ZnO,
The film forming conditions when the film is formed on the substrate 5 by changing the distance between the electrodes are shown. The thickness of the formed film is 200 nm.
【００７４】[0074]
【表６】 [Table 6]
【００７５】図８は、表５、表６の成膜条件により成膜
したＳｒＣｕ系酸化物薄膜、ＺｎＯ薄膜の導電率の基板
ターゲット間距離依存性を示すグラフである。グラフに
おいて、横軸は「基板−ターゲット間距離」（基板ター
ゲット間距離）、縦軸は「導電率」を示す。なお、導電
率の目盛りにおいて、１．００Ｅ＋０２は１×１０2を
意味する。図から明らかなように、ＳｒＣｕ系酸化物薄
膜、ＺｎＯ薄膜のいずれにおいても、絶縁体から金属ま
での広い導電率を持つ膜が形成されている。理由は上述
したとおり、基板ターゲット間距離（電極間距離）が短
いと金属原子のみならず、活性な酸素原子が基板５に到
達し、金属原子が酸化され絶縁体が形成されるのに対
し、基板ターゲット間距離（電極間距離）が長いと活性
な酸素が基板５にまで到達しにくくなり、酸化が起こり
にくくなり、金属組成に近い材料が形成されるからであ
る。FIG. 8 is a graph showing the dependence of the conductivity of the SrCu-based oxide thin film and the ZnO thin film formed under the film forming conditions of Tables 5 and 6 on the distance between the substrate targets. In the graph, the horizontal axis represents “distance between substrate and target” (distance between substrate and target), and the vertical axis represents “conductivity”. In the scale of conductivity, 1.00E + 02 means 1 × 10 2 . As is clear from the figure, in both the SrCu-based oxide thin film and the ZnO thin film, a film having a wide conductivity from an insulator to a metal is formed. The reason is that, as described above, when the distance between the substrate targets (distance between the electrodes) is short, not only metal atoms but also active oxygen atoms reach the substrate 5 and the metal atoms are oxidized to form an insulator. This is because if the distance between the substrate targets (the distance between the electrodes) is long, it becomes difficult for active oxygen to reach the substrate 5 and oxidation hardly occurs, so that a material having a metal composition close to that of the metal is formed.
【００７６】図９は、実施の形態３に係るスパッタ装置
により作成した半導体装置の断面構造を示す構造図であ
る。同図（ａ）が、本発明に係る実施例の半導体装置
（ｐｎ接合デバイス）であり、（ｂ）は、参考のために
示す従来の方法により作成した半導体装置（ｐｎ接合デ
バイス）である。同図（ａ）において、ガラス（ｇｌａ
ｓｓ）基板１４の上に、膜厚６００ｎｍのＺｎＯ膜１５
を表６に示す条件により形成する。この際、基板ターゲ
ット間距離を１０ｃｍから４ｃｍまで連続的に変化させ
て、単一のスパッタ装置により外気にさらすことなく
（スパッタ装置の外部に取り出すことなく）、ＺｎＯ金
属膜１５ＭからＺｎＯ半導体薄膜１５Ｓへと連続的に形
成する。ＺｎＯ半導体薄膜１５Ｓはｎ型半導体となるか
ら、ＺｎＯ金属膜１５Ｍはｎ端子電極に相当する。Ｚｎ
Ｏ半導体薄膜１５Ｓ形成後、膜厚２００ｎｍのＳｒＣｕ
系酸化物薄膜１６を表５に示す条件により形成する。こ
の際、基板ターゲット間距離を６ｃｍから１０ｃｍまで
連続的に変化させて、単一のスパッタ装置により外気に
さらすことなく（スパッタ装置の外部に取り出すことな
く）、ＳｒＣｕ系酸化物半導体薄膜１６ＳからＳｒＣｕ
系酸化物金属薄膜１６Ｍへと連続的に形成する。ＳｒＣ
ｕ系酸化物半導体薄膜１６Ｓはｐ型半導体となるから、
ＳｒＣｕ系酸化物金属薄膜１６はｐ端子電極に相当す
る。FIG. 9 is a structural diagram showing a cross-sectional structure of a semiconductor device produced by the sputtering apparatus according to the third embodiment. FIG. 1A shows a semiconductor device (pn junction device) according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B shows a semiconductor device (pn junction device) created by a conventional method shown for reference. In FIG. 2A, glass (gla
ss) A 600 nm thick ZnO film 15 is formed on the substrate 14.
Is formed under the conditions shown in Table 6. At this time, the distance between the substrate targets is continuously changed from 10 cm to 4 cm, and the ZnO metal film 15M to the ZnO semiconductor thin film 15S are not exposed to the outside air by a single sputtering device (without being taken out of the sputtering device). Continuously. Since the ZnO semiconductor thin film 15S is an n-type semiconductor, the ZnO metal film 15M corresponds to an n-terminal electrode. Zn
After forming the O semiconductor thin film 15S, a 200 nm thick SrCu
The system oxide thin film 16 is formed under the conditions shown in Table 5. At this time, the distance between the substrate targets was continuously changed from 6 cm to 10 cm, and the SrCu-based oxide semiconductor thin film 16S was removed from the SrCu-based oxide semiconductor thin film 16S without being exposed to the outside air (without being taken out of the sputtering apparatus) by a single sputtering apparatus.
It is continuously formed on the base oxide metal thin film 16M. SrC
Since the u-based oxide semiconductor thin film 16S is a p-type semiconductor,
The SrCu-based oxide metal thin film 16 corresponds to a p-terminal electrode.
【００７７】同図（ｂ）において、ガラス基板１４の上
に、従来のスパッタ法により、膜厚３００ｎｍのＩＴＯ
（インジウム酸化スズ）膜１７を形成し、次に、膜厚４
００ｎｍのｎ−ＺｎＯ（ｎ型ＺｎＯ）膜１８を形成す
る。この際のＺｎＯ成膜条件は、表６の条件で、基板タ
ーゲット間距離を４ｃｍと固定した場合に相当する。こ
の後さらに、膜厚１５０ｎｍのｐ−ＳｒＣｕ（ｐ型Ｓｒ
Ｃｕ）系酸化物膜１９を形成する。この際のＳｒＣｕ系
酸化物の成膜条件は、表５の条件で、基板ターゲット間
距離を６ｃｍと固定した場合に相当する。ｐ−ＳｒＣｕ
系酸化物膜１９の上に膜厚３０ｎｍのＡｌ（アルミニウ
ム）膜２０を蒸着法により形成する。ＩＴＯ膜１７はｎ
端子電極に、Ａｌ膜２０はｐ端子電極に対応する。In FIG. 7B, a 300 nm-thick ITO film is formed on a glass substrate 14 by a conventional sputtering method.
(Indium tin oxide) film 17 is formed,
An n-ZnO (n-type ZnO) film 18 of 00 nm is formed. The ZnO film forming conditions at this time correspond to the conditions in Table 6 where the distance between the substrate targets is fixed at 4 cm. Thereafter, a 150 nm-thick p-SrCu (p-type Sr
A Cu) -based oxide film 19 is formed. The deposition conditions of the SrCu-based oxide at this time correspond to the conditions in Table 5 where the distance between the substrate targets is fixed at 6 cm. p-SrCu
An Al (aluminum) film 20 having a thickness of 30 nm is formed on the base oxide film 19 by an evaporation method. The ITO film 17 is n
The Al film 20 corresponds to the terminal electrode, and the Al film 20 corresponds to the p terminal electrode.
【００７８】図１０は、図９における半導体装置の特性
を示す特性図である。図中、横軸は接合への印加電圧Ｖ
（Ｖ）、縦軸は接合に流れる電流Ｉ（ｍＡ）である。曲
線Ａは、本発明に係る実施例の半導体装置（ｐｎ接合デ
バイス）であり、曲線Ｂは、従来の方法により作成した
半導体装置（ｐｎ接合デバイス）である。本発明に係る
半導体装置は直列抵抗が小さく、従来の方法により作成
した半導体装置に比較して良好な整流特性が得られてい
る。この相違は電流が大きくなるほど顕著である。本発
明に係る半導体装置の直列抵抗が小さくできるのは、Ｚ
ｎＯ薄膜１５においては、金属膜（ＺｎＯ金属薄膜１５
Ｍ）から半導体膜（ＺｎＯ半導体薄膜１５Ｓ）へと接続
部を連続的に形成できること、ＳｒＣｕ系酸化物薄膜１
６においては、半導体膜（ＳｒＣｕ系酸化物半導体薄膜
１６Ｓ）から金属膜（ＳｒＣｕ系酸化物金属薄膜１６
Ｍ）へと接続部を連続的に形成できることから、各接続
部における接触抵抗を小さくでき、いわゆるコンタクト
特性が向上したためと考えられる。FIG. 10 is a characteristic diagram showing characteristics of the semiconductor device in FIG. In the figure, the horizontal axis is the applied voltage V to the junction.
(V), the vertical axis is the current I (mA) flowing through the junction. A curve A is a semiconductor device (pn junction device) according to the embodiment of the present invention, and a curve B is a semiconductor device (pn junction device) created by a conventional method. The semiconductor device according to the present invention has a small series resistance, and has better rectification characteristics than a semiconductor device manufactured by a conventional method. This difference is more pronounced as the current increases. The series resistance of the semiconductor device according to the present invention can be reduced by Z
In the nO thin film 15, a metal film (ZnO metal thin film 15) is used.
M) that the connection portion can be continuously formed from the semiconductor film (ZnO semiconductor thin film 15S) to the SrCu-based oxide thin film 1.
In No. 6, the semiconductor film (SrCu-based oxide semiconductor thin film 16S) is converted to a metal film (SrCu-based oxide metal thin film 16S).
It is considered that since the connection portions can be formed continuously to M), the contact resistance at each connection portion can be reduced, and so-called contact characteristics have been improved.
【００７９】また、従来の方法により作成した半導体装
置においては、ＩＴＯ膜１７形成プロセス、ｎ型ＺｎＯ
膜１８形成プロセス、ｐ型ＳｒＣｕ系酸化物膜１９形成
プロセス、Ａｌ膜２０形成プロセスの４工程が必要であ
り、しかも異なる製造装置を必要とするのに対し、本発
明に係る実施例の半導体装置においては、ＺｎＯ薄膜１
５形成プロセスとＳｒＣｕ系酸化物薄膜１６形成プロセ
スの２工程でよく製造コストが大幅に低減できる。Further, in a semiconductor device manufactured by a conventional method, an ITO film 17 forming process, an n-type ZnO
The semiconductor device according to the embodiment of the present invention requires four steps of a film 18 forming process, a p-type SrCu-based oxide film 19 forming process, and an Al film 20 forming process, and requires different manufacturing apparatuses. , The ZnO thin film 1
The manufacturing cost can be greatly reduced by two steps of the formation process 5 and the SrCu-based oxide thin film 16.
【００８０】なお、ターゲットとしては、ＺｎＯ、Ｓｒ
Ｃｕ系酸化物に限る必要は無く、他の酸化物、例えば酸
化銅、酸化鉄、酸化チタン等にも同様に適用できる。ま
た、デバイスとしても、ｐｎ接合デバイスに限ることは
無く、他の半導体装置、例えば薄膜トランジスタ、ＥＬ
素子、太陽電池等にも同様に適用できる。また、絶縁体
から導体までの連続的な導電率の制御により、これまで
にない新しい構造のデバイスを実現することが可能とな
る。例えば、薄膜トランジスタにおいて、絶縁体から導
体までの連続的な物性（導電率）変化をもつ新しいゲー
ト電極の形成等が可能となる。The targets were ZnO, Sr
The present invention is not limited to Cu-based oxides, and can be similarly applied to other oxides such as copper oxide, iron oxide, and titanium oxide. Also, the device is not limited to a pn junction device, but may be another semiconductor device, for example, a thin film transistor, an EL device, or the like.
The present invention can be similarly applied to elements, solar cells, and the like. Further, by controlling the conductivity continuously from the insulator to the conductor, it is possible to realize a device having a new structure that has not been achieved before. For example, in a thin film transistor, it is possible to form a new gate electrode having a continuous change in physical properties (conductivity) from an insulator to a conductor.
【００８１】＜実施の形態４＞実施の形態４に係る成膜
方法は、例えば実施の形態３に係るスパッタ装置を用い
る。例えば、ターゲット１１の材料として複数の元素を
含む物質を用い、電極間距離を変更すると、基板５の上
に形成する膜におけるターゲット成分元素の組成比を制
御できる。ターゲット１１から気相に放出される元素の
エネルギーはイオン衝突により決定されることから、一
般的に質量の大きな元素の速度は遅くなる。つまり、重
い元素ほど遠くの基板５へは到達しにくく、形成された
膜における組成比は小さくなる。したがって、この現象
を利用すれば、複数の元素を含むターゲット１１を用い
て、電極間距離を制御することにより形成する膜におけ
る元素の組成比を制御できる。この方法によれば、Ｓｉ
Ｇｅ（シリコンゲルマニウム）等の複数の元素を含む化
合物系薄膜、合金系薄膜等の形成において、組成比を精
密に制御することができる。<Fourth Embodiment> A film forming method according to a fourth embodiment uses, for example, the sputtering apparatus according to the third embodiment. For example, by using a substance containing a plurality of elements as the material of the target 11 and changing the distance between the electrodes, the composition ratio of the target component elements in the film formed on the substrate 5 can be controlled. Since the energy of an element released from the target 11 into the gas phase is determined by ion collision, the velocity of an element having a large mass generally decreases. That is, the heavier the element, the more difficult it is to reach the farther substrate 5, and the composition ratio in the formed film becomes smaller. Therefore, if this phenomenon is used, the composition ratio of the elements in the film to be formed can be controlled by controlling the distance between the electrodes using the target 11 including a plurality of elements. According to this method, Si
In forming a compound-based thin film, an alloy-based thin film, or the like containing a plurality of elements such as Ge (silicon germanium), the composition ratio can be precisely controlled.
【００８２】表７は、ターゲット１１としてＳｉＧｅを
用い、電極間距離を変えて基板５の上に成膜した場合の
成膜条件を示す。形成した膜の厚さは２００ｎｍであ
る。Table 7 shows film forming conditions when forming a film on the substrate 5 using SiGe as the target 11 and changing the distance between the electrodes. The thickness of the formed film is 200 nm.
【００８３】[0083]
【表７】 [Table 7]
【００８４】図１１は、表７の成膜条件により成膜した
ＳｉＧｅ薄膜の膜厚方向における組成比と電極間距離と
の関係を示すグラフである。ガラス製の基板５の上に非
晶質ＳｉＧｅ薄膜を電極間距離（基板５とターゲット１
１との距離）を変化させて形成した場合について、Ｓｉ
に対するＧｅの組成比（％）の分布をＳＩＭＳによって
測定した結果とＳＩＭＳ測定ポイントに対応する膜厚
（深さ位置）形成時の電極間距離（ｍｍ）を示す。ま
た、図における数値は実施例に過ぎず、成膜条件等が変
動すれば、電極間距離と組成比とは、異なる数値となる
が、電極間距離を変更することにより組成比を正確に制
御できることに変わりは無い。なお、従来のスパッタ法
においては、形成する膜において組成比を変えるには、
ターゲット１１の組成比を変える必要があり、図に示す
ような薄い膜の中で、連続的に組成比を変えることは不
可能である。FIG. 11 is a graph showing the relationship between the composition ratio in the thickness direction of the SiGe thin film formed under the film forming conditions shown in Table 7 and the distance between the electrodes. An amorphous SiGe thin film is placed on a glass substrate 5 with an interelectrode distance (substrate 5 and target 1).
(Distance from 1) is changed,
The result of measuring the distribution of the Ge composition ratio (%) with respect to the above by SIMS and the distance (mm) between the electrodes when forming the film thickness (depth position) corresponding to the SIMS measurement point are shown. Also, the numerical values in the figure are merely examples, and if the film forming conditions and the like fluctuate, the inter-electrode distance and the composition ratio will differ, but the composition ratio is accurately controlled by changing the inter-electrode distance. There is no change in what you can do. In addition, in the conventional sputtering method, in order to change the composition ratio in the film to be formed,
It is necessary to change the composition ratio of the target 11, and it is impossible to continuously change the composition ratio in a thin film as shown in the figure.
【００８５】＜実施の形態５＞<Embodiment 5>
【００８６】実施の形態５に係る成膜方法においては、
例えば実施の形態３に係るスパッタ装置を用いる。例え
ば、ターゲット１１の材料として複数の元素を含み、該
複数の元素の内に気体となる性質を有する元素を含むも
のを用いて成膜する場合に、電極間距離を変更すると、
基板５の上に形成する膜において、気体となる性質を有
する元素の組成比を制御できる。一般に、グロー放電に
よるプラズマ（プラズマ領域１３参照）は、ターゲット
電極１０の付近に局在する傾向がある。この場合に、気
体となる性質を有する元素を含む複数の元素を含む膜を
スパッタ法により形成すると、気体となる性質を有する
元素は局在するプラズマから離れると気体化し、形成す
る膜の中に取り込まれにくくなる。したがって、この現
象を利用すれば、複数の元素の内に気体となる性質を有
する元素を含む材料のターゲット１１を用いて、電極間
距離を制御することにより形成する膜における元素の組
成比を制御できる。この方法によれば、複数元素のうち
気体となる性質を有する元素を含む金属酸化物薄膜、窒
化物薄膜等の形成において、組成比を精密に制御するこ
とができる。In the film forming method according to the fifth embodiment,
For example, the sputtering apparatus according to the third embodiment is used. For example, when forming a film using a material containing a plurality of elements as a material of the target 11 and including an element having a gaseous property among the plurality of elements, when the distance between the electrodes is changed,
In a film formed on the substrate 5, the composition ratio of an element having a gaseous property can be controlled. Generally, the plasma due to the glow discharge (see the plasma region 13) tends to be localized near the target electrode 10. In this case, when a film containing a plurality of elements including an element having a gaseous property is formed by a sputtering method, the element having a gaseous property gasifies when separated from the localized plasma, and is formed in the formed film. It becomes difficult to be taken in. Therefore, if this phenomenon is utilized, the composition ratio of the elements in the film to be formed is controlled by controlling the distance between the electrodes by using the target 11 of a material containing an element having a gaseous property among a plurality of elements. it can. According to this method, the composition ratio can be precisely controlled in forming a metal oxide thin film, a nitride thin film, or the like containing an element having a gaseous property among a plurality of elements.
【００８７】表８は、ターゲット１１としてＺｎＯを用
い、電極間距離を変えて基板５の上に成膜した場合の成
膜条件を示す。形成した膜の厚さは２００ｎｍである。Table 8 shows film forming conditions when a film was formed on the substrate 5 by using ZnO as the target 11 and changing the distance between the electrodes. The thickness of the formed film is 200 nm.
【００８８】[0088]
【表８】 [Table 8]
【００８９】図１２は、表８の成膜条件により成膜した
ＺｎＯ薄膜の膜厚方向における組成比と電極間距離との
関係を示すグラフである。ガラス製の基板５の上にＺｎ
Ｏ薄膜を電極間距離（基板５とターゲット１１との距
離）を変化させて形成した場合について、Ｚｎに対する
Ｏの組成比（％）の分布をＳＩＭＳによって測定した結
果とＳＩＭＳ測定ポイントに対応する膜厚（深さ位置）
形成時の電極間距離（ｍｍ）を示す。また、図における
数値は実施例に過ぎず、成膜条件等が変動すれば、電極
間距離と組成比とは、異なる数値となるが、電極間距離
を変更することにより組成比を正確に制御できることに
変わりは無い。なお、従来のスパッタ法においては、形
成する膜において組成比を変えるには、ターゲット１１
の組成比を変える必要があり、図に示すような薄い膜の
中で、連続的に組成比を変えることは不可能である。FIG. 12 is a graph showing the relationship between the composition ratio in the thickness direction of the ZnO thin film formed under the film forming conditions shown in Table 8 and the distance between the electrodes. Zn on a glass substrate 5
When the O thin film was formed by changing the distance between the electrodes (the distance between the substrate 5 and the target 11), the distribution of the composition ratio (%) of O to Zn was measured by SIMS and the film corresponding to the SIMS measurement point. Thickness (depth position)
The distance (mm) between the electrodes at the time of formation is shown. Also, the numerical values in the figure are merely examples, and if the film forming conditions and the like fluctuate, the inter-electrode distance and the composition ratio will differ, but the composition ratio is accurately controlled by changing the inter-electrode distance. There is no change in what you can do. In the conventional sputtering method, in order to change the composition ratio in a film to be formed, a target 11
It is impossible to change the composition ratio continuously in a thin film as shown in the figure.
【００９０】＜実施の形態６＞実施の形態６に係る成膜
方法においては、例えば実施の形態３に係るスパッタ装
置を用いる。本発明の成膜方法は、例えば、放電ガス
（スパッタガス）としてＶ族原子を含むガスを用いて、
ＩＩ−ＶＩ族半導体薄膜を形成する場合に、電極間距離
（基板ターゲット間距離）を変化させることにより、Ｉ
Ｉ−ＶＩ族半導体薄膜の価電子制御（ｐｎ制御）を行う
ものである。電極間距離を変化させることにより、半導
体薄膜の価電子制御を行うことができるから、価電子制
御を繰返すことにより、複数のｐｎ接合を形成すること
ができ、例えば、ｐｎ接合が１つの整流素子（ダイオー
ド）に限らず、ｐｎｐまたはｎｐｎ接合を有するトラン
ジスタ、その他の電子素子（ＴＦＴ、ＦＥＴ等）を作成
することができる。<Sixth Embodiment> In the film forming method according to the sixth embodiment, for example, the sputtering apparatus according to the third embodiment is used. The film formation method of the present invention uses, for example, a gas containing a group V atom as a discharge gas (sputter gas).
When a II-VI group semiconductor thin film is formed, by changing the distance between electrodes (distance between substrate targets),
The valence electron control (pn control) of the I-VI group semiconductor thin film is performed. By changing the distance between the electrodes, the valence electrons of the semiconductor thin film can be controlled. Therefore, by repeating the valence electrons, a plurality of pn junctions can be formed. Not only a diode but also a transistor having a pnp or npn junction, and other electronic elements (TFT, FET, and the like) can be manufactured.
【００９１】Ｖ族原子を含むガスとしては、例えば、酸
化窒素ガス（ＮＯ、ＮＯ2 、Ｎ2 Ｏ等）を用い、ＩＩ−
ＶＩ族半導体薄膜としてＺｎＯ薄膜を形成する。この場
合に、電極間距離を長くすることにより、ｎ型導電性Ｚ
ｎＯ薄膜を形成し、電極間距離を短くすることにより、
ｐ型導電性ＺｎＯ薄膜を精密に制御して形成することが
できる。電極間距離を短くすると、活性な窒素及び酸化
窒素ラジカルが基板５に到達しやすくなり、形成する膜
中に窒素を取り込みやすくなり、ｐ型導電性となる。電
極間距離を長くすると、活性な窒素及び酸化窒素ラジカ
ルが基板５に到達しにくくなり、形成する膜中に窒素を
取り込みにくくなり、ｎ型導電性となる。As a gas containing a group V atom, for example, a nitrogen oxide gas (NO, NO 2 , N 2 O, etc.) is used.
A ZnO thin film is formed as a group VI semiconductor thin film. In this case, by increasing the distance between the electrodes, the n-type conductive Z
By forming an nO thin film and shortening the distance between the electrodes,
A p-type conductive ZnO thin film can be formed with precise control. When the distance between the electrodes is shortened, active nitrogen and nitric oxide radicals easily reach the substrate 5, so that nitrogen to be easily taken into a film to be formed becomes p-type conductive. When the distance between the electrodes is increased, active nitrogen and nitric oxide radicals are less likely to reach the substrate 5, and it is difficult for nitrogen to be taken into a film to be formed, and the film becomes n-type conductive.
【００９２】なお、具体的な成膜条件の例は、次のとお
りである。ＺｎＯはノンドープ（純度９９．９９％）、
基板５はガラス製とした。成膜条件は、基板温度３００
℃、圧力１Ｐａ、ＲＦパワー密度１０Ｗ／ｃｍとし、電
極間距離（基板５とターゲット１１との距離）を２〜１
０ｃｍの間において変化させ、ＺｎＯ薄膜を形成した。
形成した膜の厚さは２００ｎｍである。また、ｎ型導電
性のＺｎＯ薄膜は、酸素欠陥量を制御（増加）したり、
Ａｌ（アルミニウム）や、Ｇａ（ガリウム）等のドナー
となる不純物を添加したターゲット材料を用いることに
より、簡単に形成できる。Incidentally, specific examples of the film forming conditions are as follows. ZnO is non-doped (purity 99.99%),
The substrate 5 was made of glass. The film formation condition is a substrate temperature of 300
° C, pressure 1 Pa, RF power density 10 W / cm, and the distance between electrodes (the distance between the substrate 5 and the target 11) was 2-1.
By changing the distance between 0 cm, a ZnO thin film was formed.
The thickness of the formed film is 200 nm. In addition, the n-type conductive ZnO thin film controls (increases) the amount of oxygen defects,
It can be easily formed by using a target material to which an impurity serving as a donor such as Al (aluminum) or Ga (gallium) is added.
【００９３】表９は、ターゲット１１としてＺｎＯを、
スパッタガスとしてＮ2 Ｏ（一酸化二窒素）を用い、電
極間距離を変えて基板５の上に成膜した場合の電極間距
離と導電型、導電率の関係を示す。同表に示すように、
ＺｎＯ薄膜の導電性が、電極間距離が長くなるに従い、
ｐ型からｎ型へと変化し、電極間距離が短くなるに従
い、ｎ型からｐ型へと変化している。Table 9 shows that ZnO was used as the target 11,
The relationship between the distance between the electrodes, the conductivity type, and the conductivity when N 2 O (dinitrogen monoxide) is used as the sputtering gas and the distance between the electrodes is changed while changing the distance between the electrodes is shown. As shown in the table,
The conductivity of the ZnO thin film increases as the distance between the electrodes increases.
It changes from p-type to n-type, and changes from n-type to p-type as the distance between the electrodes becomes shorter.
【００９４】[0094]
【表９】 [Table 9]
【００９５】図１３は、表９における価電子制御により
作成した半導体装置（ｐｎ接合デバイス）の特性を示す
特性図である。図中、横軸は接合へ印加する電圧
（Ｖ）、縦軸は接合に流れる電流（ｍＡ）であり、良好
な整流特性を示している。なお、電極間距離は、ｐ型Ｚ
ｎＯ薄膜形成時には２ｃｍとし、ｎ型ＺｎＯ薄膜形成時
には１０ｃｍとした。製造工程の概要は次のとおりであ
る。透明導電膜付きのガラス（基板５）をスパッタ装置
に配置し、電極間距離を２ｃｍに設定し、ｐ型ＺｎＯ薄
膜を形成した。その後、スパッタ装置内においたまま、
電極間距離を１０ｃｍに変更して設定し、連続的にｎ型
ＺｎＯ薄膜を形成した。その後、金属電極を形成した。
同一のスパッタ装置により、連続的にｐｎ接合が形成で
きることから、スループットを大幅に早くできる。FIG. 13 is a characteristic diagram showing characteristics of a semiconductor device (pn junction device) prepared by valence electron control in Table 9. In the figure, the horizontal axis represents the voltage (V) applied to the junction, and the vertical axis represents the current (mA) flowing through the junction, showing good rectification characteristics. The distance between the electrodes is p-type Z
The thickness was 2 cm when forming the nO thin film, and 10 cm when forming the n-type ZnO thin film. The outline of the manufacturing process is as follows. Glass (substrate 5) with a transparent conductive film was placed in a sputtering apparatus, the distance between the electrodes was set to 2 cm, and a p-type ZnO thin film was formed. Then, while remaining in the sputtering device,
The distance between the electrodes was changed to 10 cm, and an n-type ZnO thin film was formed continuously. After that, a metal electrode was formed.
Since the same pn junction can be continuously formed by the same sputtering apparatus, the throughput can be significantly increased.
【００９６】＜実施の形態７＞実施の形態７に係る成膜
方法においては、例えば実施の形態３に係るスパッタ装
置を用いる。本発明の成膜方法は、例えば、放電ガス
（スパッタガス）に反応性ガスを含めて、反応性ガス中
に含まれる元素をスパッタにより形成する膜中に含ませ
る場合に、電極間距離を制御することにより、反応性ガ
ス中に含まれる元素の膜中濃度を制御するものである。
一般に、グロー放電によるプラズマ（プラズマ領域１３
参照）は、ターゲット電極１０の付近に局在する傾向が
ある。反応性ガスを含むガスを用いて膜をスパッタ法に
より形成する場合、プラズマ領域１３において分解した
反応性ガスは、局在したプラズマから離れると再度結合
して安定なガスに戻ることから、膜に取り込まれにくく
なる。したがって、この現象を利用すれば、電極間距離
を変化することにより、同一のターゲット、同一のスパ
ッタガスを用いて、反応性ガスの中に含まれる元素の膜
中での濃度を精密に制御することができる。電極間距離
の変更により、形成する半導体薄膜のドーピング、水素
化等の制御を簡単にできる。<Embodiment 7> In the film forming method according to Embodiment 7, for example, the sputtering apparatus according to Embodiment 3 is used. The film forming method of the present invention controls the distance between electrodes when, for example, a discharge gas (sputter gas) includes a reactive gas and an element included in the reactive gas is included in a film formed by sputtering. By doing so, the concentration of the element contained in the reactive gas in the film is controlled.
In general, plasma generated by glow discharge (plasma region 13)
) Tends to be localized near the target electrode 10. When a film is formed by a sputtering method using a gas containing a reactive gas, the reactive gas decomposed in the plasma region 13 recombines and returns to a stable gas when separated from the localized plasma. It becomes difficult to be taken in. Therefore, if this phenomenon is used, the concentration of the element contained in the reactive gas in the film is precisely controlled by changing the distance between the electrodes, using the same target and the same sputtering gas. be able to. By changing the distance between the electrodes, control of doping, hydrogenation, and the like of the semiconductor thin film to be formed can be simplified.
【００９７】表１０は、反応性ガスとしてＰＨ3 （ホス
フィン）を用い、電極間距離を変えて基板５の上に成膜
した場合の成膜条件を示す。形成した膜の厚さは２００
ｎｍである。Ａｒに対するＰＨ3の比率は１％である。Table 10 shows the film forming conditions when forming a film on the substrate 5 by using PH 3 (phosphine) as a reactive gas and changing the distance between the electrodes. The thickness of the formed film is 200
nm. Ratio of PH 3 with respect to Ar is 1%.
【００９８】[0098]
【表１０】 [Table 10]
【００９９】図１４は、表１０の成膜条件により成膜し
たＳｉ薄膜の膜厚方向におけるＰ（リン）濃度と電極間
距離との関係を示すグラフである。同図（ａ）が本発明
に係り、（ｂ）は参考として示す従来のガス流量の制御
により成膜したＳｉ薄膜の膜厚方向におけるＰ濃度とガ
ス流量比との関係を示すグラフである。同図（ａ）は、
ガラス製の基板５の上にＳｉ薄膜を電極間距離（基板５
とターゲット１１との距離）を変化させて形成した場合
について、Ｓｉに対するＰ濃度（ａｔ％）の分布をＳＩ
ＭＳによって測定した結果とＳＩＭＳ測定ポイントに対
応する膜厚（深さ位置）形成時の電極間距離（ｍｍ）を
示す。また、図における数値は実施例に過ぎず、成膜条
件等が変動すれば、電極間距離とＰ濃度とは、異なる数
値となるが、電極間距離を変更することによりＰ濃度分
布を正確に制御できることに変わりは無い。なお、実施
例ではＰＨ3を用いたｎ型ドープであったが、Ｂ2 Ｈ6
（ジボラン）等を用いたｐ型ドープも可能である。ま
た、半導体材料としてはＳｉ以外のものでも適用可能で
ある。同図（ｂ）は、Ａｒに対するＰＨ3のガス流量比
（％）を変えることにより、形成する膜におけるＰ濃度
（ａｔ％）の分布を変えているが、反応が鈍く迅速な制
御ができず、本発明の成膜方法と比較して制御性が悪い
ことが明確である。FIG. 14 is a graph showing the relationship between the P (phosphorus) concentration in the thickness direction of the Si thin film formed under the film forming conditions shown in Table 10 and the distance between the electrodes. FIG. 1A is a graph showing the relationship between the P concentration and the gas flow ratio in the thickness direction of a conventional Si thin film formed by controlling the gas flow shown as a reference. FIG.
A Si thin film is placed on a glass substrate 5 with a distance between electrodes (substrate 5
The distribution of the P concentration (at%) with respect to Si is represented by SI
The results of MS measurement and the distance (mm) between electrodes when forming a film thickness (depth position) corresponding to a SIMS measurement point are shown. Further, the numerical values in the figure are merely examples, and if the film forming conditions and the like change, the interelectrode distance and the P concentration will be different values. However, by changing the interelectrode distance, the P concentration distribution can be accurately determined. There is no change in controllability. In the example, n-type doping using PH 3 was used, but B 2 H 6
P-type doping using (diborane) or the like is also possible. Further, a material other than Si can be applied as the semiconductor material. In FIG. 3B, the distribution of the P concentration (at%) in the film to be formed is changed by changing the gas flow ratio (%) of PH 3 to Ar, but the reaction is slow and rapid control cannot be performed. It is clear that the controllability is poor as compared with the film forming method of the present invention.
【０１００】表１１は、反応性ガスとして水素を用い、
電極間距離を変えて基板５の上に成膜した場合の成膜条
件を示す。形成した膜の厚さは２００ｎｍである。Ａｒ
に対する水素（Ｈ2）の比率は３０％である。Table 11 shows that hydrogen was used as the reactive gas,
The film forming conditions when the film is formed on the substrate 5 by changing the distance between the electrodes are shown. The thickness of the formed film is 200 nm. Ar
The ratio of hydrogen (H 2 ) to is 30%.
【０１０１】[0101]
【表１１】 [Table 11]
【０１０２】図１５は、表１１の成膜条件により成膜し
たＺｎＯ薄膜の膜厚方向における水素濃度と電極間距離
との関係を示すグラフである。同図（ａ）が本発明に係
り、（ｂ）は参考として示す従来のガス流量の制御によ
り成膜したＺｎＯ薄膜の膜厚方向における水素濃度とガ
ス流量比との関係を示すグラフである。同図（ａ）は、
ガラス製の基板５の上にＺｎＯ薄膜を電極間距離（基板
５とターゲット１１との距離）を変化させて形成した場
合について、ＺｎＯに対する水素濃度（ａｔ％）の分布
をＳＩＭＳによって測定した結果とＳＩＭＳ測定ポイン
トに対応する膜厚（深さ位置）形成時の電極間距離（ｍ
ｍ）を示す。また、図における数値は実施例に過ぎず、
成膜条件等が変動すれば、電極間距離と水素濃度とは、
異なる数値となるが、電極間距離を変更することにより
水素濃度分布を正確に制御できることに変わりは無い。
同図（ｂ）は、Ａｒに対する水素（Ｈ2）のガス流量比
（％）を変えることにより、形成する膜における水素濃
度（ａｔ％）の分布を変えているが、反応が鈍く迅速な
制御ができず、制御性が悪いことが明確である。FIG. 15 is a graph showing the relationship between the hydrogen concentration in the thickness direction of the ZnO thin film formed under the film forming conditions shown in Table 11 and the distance between the electrodes. FIG. 1A is a graph showing the relationship between the hydrogen concentration and the gas flow ratio in the thickness direction of a ZnO thin film formed by controlling the conventional gas flow shown as a reference. FIG.
With respect to a case where a ZnO thin film was formed on a glass substrate 5 by changing the distance between electrodes (the distance between the substrate 5 and the target 11), the distribution of hydrogen concentration (at%) with respect to ZnO was measured by SIMS. The distance (m) between the electrodes when forming the film thickness (depth position) corresponding to the SIMS measurement point
m). Also, the numerical values in the figure are merely examples,
If the film formation conditions fluctuate, the distance between the electrodes and the hydrogen concentration
Although the values are different, it is still possible to accurately control the hydrogen concentration distribution by changing the distance between the electrodes.
In FIG. 2B, the distribution of the hydrogen concentration (at%) in the film to be formed is changed by changing the gas flow ratio (%) of hydrogen (H 2 ) to Ar, but the reaction is slow and quick control is performed. It is clear that control was not possible.
【０１０３】＜実施の形態８＞図１６は、本発明の実施
の形態８に係るスパッタ装置の模式図である。図１、図
５、図７と同一部分については、同一の符号を付して、
詳細な説明は省略する。反応室１には、基板電極３１が
ロール状に形成され、配置される。巻き取りロール８１
に巻き取られている基板電極３１は、巻き取りロール８
１から巻き取りロール８２へ連続的に移動して、巻き取
りロール８２に巻き取られる。基板電極３１の基板（図
示省略）が配置される一面に対向して、基板電極３１の
進行方向に沿って複数の斜面を有するターゲット電極１
０が配置される。ターゲット電極１０の斜面は、基板電
極３１との間の電極間距離が、基板電極３１の進行方向
において、徐々に変化するように緩やかに傾斜し、電極
間距離を狭くする方向と広くする方向とが交互になるよ
うに形成されている。なお、ターゲット電極１０の基板
電極３１に対向する面には適宜必要なターゲット（図示
省略）が配置され、プラズマ領域１３の反応により、基
板電極１に配置された基板へ電極間距離に応じた所定の
膜を形成する。<Eighth Embodiment> FIG. 16 is a schematic diagram of a sputtering apparatus according to an eighth embodiment of the present invention. 1, 5, and 7 are denoted by the same reference numerals,
Detailed description is omitted. In the reaction chamber 1, the substrate electrode 31 is formed and arranged in a roll shape. Take-up roll 81
The substrate electrode 31 wound on the winding roll 8
1 to the take-up roll 82, and are continuously taken up by the take-up roll 82. A target electrode 1 having a plurality of slopes along the direction in which the substrate electrode 31 travels, facing one surface of the substrate electrode 31 on which a substrate (not shown) is disposed.
0 is placed. The slope of the target electrode 10 is gently inclined so that the inter-electrode distance between the target electrode 10 and the substrate electrode 31 gradually changes in the direction in which the substrate electrode 31 travels. Are formed alternately. A necessary target (not shown) is appropriately disposed on a surface of the target electrode 10 facing the substrate electrode 31, and a predetermined region corresponding to the distance between the electrodes is applied to the substrate disposed on the substrate electrode 1 by the reaction of the plasma region 13. Is formed.
【０１０４】基板電極３１の形状を変えることによって
電極間距離を変更するようにしても良い。反応室１を単
室としているが、複数の反応室とすることも可能であ
る。ロール状に限る必要は無く、移動しながら成膜する
方法であれば、どのようなものであっても良い。移動は
基板電極３１ではなく、ターゲット電極１０が移動する
構成とすることもできる。このスパッタ装置によれば、
実施の形態３に係るスパッタ装置に比較して、量産性が
大幅に向上する。また、実施の形態３乃至７に係る成膜
方法においても、実施の形態８に係るスパッタ装置を適
用することができ、各成膜方法における量産効果を更に
高めることができる。The distance between the electrodes may be changed by changing the shape of the substrate electrode 31. Although the reaction chamber 1 is a single chamber, a plurality of reaction chambers may be used. The method is not limited to a roll shape, and any method may be used as long as the film is formed while moving. The movement may be such that the target electrode 10 moves instead of the substrate electrode 31. According to this sputtering apparatus,
The mass productivity is greatly improved as compared with the sputtering apparatus according to the third embodiment. Further, also in the film forming methods according to Embodiments 3 to 7, the sputtering apparatus according to Embodiment 8 can be applied, and the effect of mass production in each film forming method can be further enhanced.
【０１０５】＜実施の形態９＞図１７は、本発明の実施
の形態９に係るスパッタ装置の模式図である。図１、図
５、図７、図１６と同一部分については、同一の符号を
付して、詳細な説明は省略する。基板電極３１の進行方
向に沿って、基板電極３１と平行平面をなして対向する
複数の部分電極１０ａ、１０ｂ、・・・を備えるターゲ
ット電極１０が配置される。複数の部分電極１０ａ、１
０ｂは基板電極３１との電極間距離を異ならせている。
この電極間距離、移動方向における長さは、形成する膜
の性状等に応じて適宜設定する。なお、ターゲット電極
１０の基板電極３１に対向する面には適宜必要なターゲ
ット（図示省略）が配置され、プラズマ領域１３の反応
により、基板電極１に配置された基板へ電極間距離に応
じた所定の膜を形成する。その他、実施の形態８と同様
な構成とすることが可能である。このスパッタ装置によ
れば、実施の形態８と同様、実施の形態３に係るスパッ
タ装置に比較して、量産性が大幅に向上する。また、実
施の形態３乃至７に係る成膜方法においても、実施の形
態９に係るスパッタ装置を適用することができ、各成膜
方法における量産効果を更に高めることができる。<Ninth Embodiment> FIG. 17 is a schematic view of a sputtering apparatus according to a ninth embodiment of the present invention. 1, 5, 7, and 16 are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted. Along the traveling direction of the substrate electrode 31, the target electrode 10 including a plurality of partial electrodes 10a, 10b,. A plurality of partial electrodes 10a, 1
0b makes the distance between the electrode and the substrate electrode 31 different.
The distance between the electrodes and the length in the moving direction are appropriately set according to the properties of the film to be formed and the like. A necessary target (not shown) is appropriately arranged on the surface of the target electrode 10 facing the substrate electrode 31, and a predetermined region corresponding to the inter-electrode distance is applied to the substrate arranged on the substrate electrode 1 by the reaction of the plasma region 13. Is formed. Otherwise, the configuration can be the same as that of the eighth embodiment. According to this sputtering apparatus, as in the case of the eighth embodiment, mass productivity is greatly improved as compared with the sputtering apparatus according to the third embodiment. Also, the sputtering apparatus according to Embodiment 9 can be applied to the film forming methods according to Embodiments 3 to 7, and the effect of mass production in each film forming method can be further enhanced.
【０１０６】[0106]
【発明の効果】本発明の成膜装置によれば、基板を配置
すべき第１電極の部分と第２電極との間の距離を可変制
御する構成としたので、形成する膜の物性を容易に制御
でき、また、生産性良く膜の形成が可能な制御性の良い
成膜装置を提供することが可能となる。According to the film forming apparatus of the present invention, the distance between the first electrode portion on which the substrate is to be disposed and the second electrode is variably controlled, so that the physical properties of the film to be formed can be easily improved. Thus, it is possible to provide a film forming apparatus having good controllability and capable of forming a film with high productivity.
【０１０７】本発明のプラズマＣＶＤ装置によれば、第
１電極と第２電極との間の電極間距離を変更する手段を
備えることにより、膜厚方向の組成比を連続的に変化さ
せた膜を形成するためのプラズマＣＶＤ装置を提供でき
る。基板を配置すべき第１電極と、第２電極との間の電
極間距離を加減する駆動部を備える従来のプラズマＣＶ
Ｄ装置に、電極間距離の変更データに従って第１電極と
第２電極との間の電極間距離を形成する膜の状況に応じ
て変更するように前記駆動部を制御する手段を追加する
こととし、該手段は原料ガスの詳細な流れを考慮して設
計する必要がないため、複雑な制御手段を備えることな
く、製造が容易であり、また、制御性の良いプラズマＣ
ＶＤ装置を提供できる。According to the plasma CVD apparatus of the present invention, by providing the means for changing the distance between the first electrode and the second electrode, the film whose composition ratio in the film thickness direction is continuously changed is provided. Can be provided. A conventional plasma CV including a driving unit for adjusting the distance between the first electrode on which the substrate is to be disposed and the second electrode.
In the D apparatus, means for controlling the driving unit to change the inter-electrode distance between the first electrode and the second electrode in accordance with the state of the film forming the inter-electrode distance in accordance with the change data of the inter-electrode distance is added. Since the means does not need to be designed in consideration of the detailed flow of the raw material gas, it is easy to manufacture without complicated control means, and the plasma C has good controllability.
A VD device can be provided.
【０１０８】また、第１電極又は第２電極の移動方向に
傾斜している複数の斜面を有する第２電極を備えること
により、膜厚方向の組成比を連続的に変化させた膜を形
成するためのプラズマＣＶＤ装置を提供できる。基板を
配置すべき第１電極、又は第２電極の内、少なくとも一
方が移動し、そのため原料ガスの流量比を制御して組成
比を変化させることが困難である従来のプラズマＣＶＤ
装置に、従来の平板状の第２電極に代えて、第１電極又
は第２電極の移動方向に傾斜している複数の斜面を前記
第１電極に対向する側に有する第２電極を備えるため、
複雑な制御手段を備えることなく、製造が容易であり、
また、制御性の良いプラズマＣＶＤ装置を提供できる。Further, by providing the second electrode having a plurality of inclined surfaces inclined in the moving direction of the first electrode or the second electrode, a film in which the composition ratio in the film thickness direction is continuously changed is formed. Plasma CVD apparatus can be provided. Conventional plasma CVD in which at least one of the first electrode and the second electrode on which the substrate is to be moved is moved, so that it is difficult to change the composition ratio by controlling the flow rate ratio of the source gas.
In order to provide the device with a second electrode having a plurality of inclined surfaces inclined on the moving direction of the first electrode or the second electrode on the side facing the first electrode, instead of the conventional flat second electrode. ,
It is easy to manufacture without complicated control means,
Further, a plasma CVD apparatus with good controllability can be provided.
【０１０９】本発明の成膜方法によれば、基板を配置し
てある第１電極に、第２電極を接近又は離隔させること
により、膜を形成すべき基板を第１電極に配置し、反応
室中に、複数の物質を用いてなる膜材料（例えばシリコ
ンゲルマニウム）の原料ガス（シラン及びゲルマン）を
供給し、第１電極と第２電極との間に電圧を印加する。
このとき、原料ガスがプラズマ分解して、前記物質が夫
々前駆体（シリコン前駆体及びゲルマニウム前駆体）と
なり、該前駆体が基板に蒸着することによって、基板に
膜（シリコンゲルマニウム膜）を形成する。基板に堆積
した膜材料の組成比は、該基板が接触していた前駆体の
濃度比に比例する。拡散速度が小さい前駆体は、拡散速
度が大きい前駆体に比べて第２電極近傍では気相中の濃
度が高く、該第２電極から離れるに従って濃度が低くな
っていく。このため、成膜中に、第１電極と第２電極と
の間の電極間距離を小さくして、拡散速度が小さい前駆
体の蒸着量を増加し、前記電極間距離を大きくして前記
蒸着量を減少することができるため、例えば請求項２に
記載のプラズマＣＶＤ装置を用いて、原料ガスの流量又
は放電条件等の他の形成条件を変えることなく、膜材料
の組成比を精密に変化させることができる。According to the film forming method of the present invention, the substrate on which a film is to be formed is arranged on the first electrode by moving the second electrode closer to or away from the first electrode on which the substrate is arranged, A raw material gas (silane and germane) of a film material (for example, silicon germanium) using a plurality of substances is supplied into the chamber, and a voltage is applied between the first electrode and the second electrode.
At this time, the raw material gas is plasma-decomposed, and the substances become precursors (silicon precursor and germanium precursor), and the precursor is deposited on the substrate to form a film (silicon germanium film) on the substrate. . The composition ratio of the film material deposited on the substrate is proportional to the concentration ratio of the precursor with which the substrate has contacted. The precursor having a lower diffusion rate has a higher concentration in the gas phase near the second electrode than the precursor having a higher diffusion rate, and the concentration decreases as the distance from the second electrode increases. Therefore, during film formation, the inter-electrode distance between the first electrode and the second electrode is reduced, the deposition amount of the precursor having a low diffusion rate is increased, and the deposition distance is increased by increasing the inter-electrode distance. Since the amount can be reduced, the composition ratio of the film material can be precisely changed without changing other forming conditions such as the flow rate of the source gas or the discharge conditions by using the plasma CVD apparatus according to claim 2. Can be done.
【０１１０】また、反応室内でプラズマを発生させてい
る場合、反応室内の圧力が高ければ高いほど、プラズマ
は極端に第２電極側に局在するようになり、該第２電極
から離れるに従って前記濃度がより急激に、規則正しく
低下するため、膜材料の組成比をより精密に変化させる
ことができる。また、第２電極付近では拡散速度が小さ
い前駆体の濃度が高くなるため、前駆体の濃度比が原料
ガスの流量比より大きくなり、前駆体の拡散速度が小さ
い膜材料の堆積量が増加して、該膜材料の利用効率が向
上する。In the case where plasma is generated in the reaction chamber, the higher the pressure in the reaction chamber is, the more the plasma is localized on the second electrode side. Since the concentration decreases more rapidly and regularly, the composition ratio of the film material can be changed more precisely. Further, since the concentration of the precursor having a low diffusion rate becomes high near the second electrode, the concentration ratio of the precursor becomes larger than the flow rate ratio of the source gas, and the deposition amount of the film material having a low diffusion rate of the precursor increases. Thus, the utilization efficiency of the film material is improved.
【０１１１】また、第１電極又は第２電極の移動方向に
傾斜している複数の斜面を有する第２電極を用いること
により、膜を形成すべき基板を第１電極に配置し、反応
室中に、複数の物質を用いてなる膜材料の原料ガスを供
給し、前記第１電極と複数の斜面を有する第２電極との
間に電圧を印加し、次いで、第１電極又は第２電極の
内、少なくとも一方を、例えば第１電極の平面方向に移
動させる。このとき、原料ガスがプラズマ分解して、前
記物質が夫々前駆体となり、拡散速度が小さい前駆体
は、拡散速度が大きい前駆体に比べて第２電極近傍で濃
度が高く、該第２電極から離れるに従って濃度が低くな
って、該濃度が等しい層が、第２電極の前記斜面に沿っ
て生じる。このため、第１電極が各前駆体の濃度が夫々
異なる複数の層を順に通過することとなり、該第１電極
と第２電極との間の電極間距離が小さいときは前記前駆
体の濃度が高い層を通過して該前駆体の蒸着量が多くな
り、電極間距離が大きい場合は前記濃度が低い層を通過
して前記蒸着量が少なくなるため、例えば請求項３に記
載のプラズマＣＶＤ装置を用いて、請求項４に記載の成
膜方法と同様の効果を得ることができる。Further, by using a second electrode having a plurality of slopes inclined in the moving direction of the first electrode or the second electrode, a substrate on which a film is to be formed is disposed on the first electrode, and the substrate is formed in the reaction chamber. Is supplied with a source gas of a film material using a plurality of substances, a voltage is applied between the first electrode and a second electrode having a plurality of slopes, and then the first electrode or the second electrode At least one of them is moved, for example, in the plane direction of the first electrode. At this time, the source gas is plasma-decomposed, and the substances become precursors, respectively, and the precursor having a low diffusion rate has a higher concentration near the second electrode than the precursor having a high diffusion rate, and the precursor has a higher diffusion rate. As the distance increases, the concentration decreases, and a layer having the same concentration occurs along the slope of the second electrode. For this reason, the first electrode passes through a plurality of layers in which the concentrations of the respective precursors are different from one another, and when the distance between the first and second electrodes is small, the concentration of the precursor is reduced. The plasma CVD apparatus according to claim 3, wherein the deposition amount of the precursor increases through a high layer, and when the distance between the electrodes is large, the deposition amount decreases through a layer having a low concentration. The same effect as that of the film forming method according to claim 4 can be obtained by using.
【０１１２】本発明のスパッタ装置、及び該スパッタ装
置を用いた成膜方法によれば、第１電極と第２電極との
間の電極間距離を変更する手段を備えることとしたの
で、単一のスパッタ装置、単一のターゲット、単一のプ
ロセスで異なる物性（導電体、半導体、絶縁体の種別、
組成、組成比、伝導型、導電率等）の膜を任意に形成で
きるスパッタ装置、及び成膜方法を提供でき、例えば、
酸化物材料をターゲットに用いた場合に、膜の種類を導
電体、半導体、絶縁体と作り分けることができるスパッ
タ装置、及び成膜方法を提供することができる。According to the sputtering apparatus of the present invention and the film forming method using the sputtering apparatus, since a means for changing the distance between the first electrode and the second electrode is provided, a single unit is provided. Properties of different sputtering equipment, single target, single process (type of conductor, semiconductor, insulator,
A composition, composition ratio, conductivity type, conductivity, etc.) can be provided.
In the case where an oxide material is used for a target, a sputtering device and a film formation method in which a film type can be formed separately from a conductor, a semiconductor, and an insulator can be provided.
【０１１３】本発明のスパッタ装置、及び該スパッタ装
置を用いた成膜方法によれば、第１電極又は第２電極の
移動方向に傾斜している複数の斜面を有する第２電極を
備えることとしたので、単一のスパッタ装置、単一のタ
ーゲット、単一のプロセスで異なる物性（導電体、半導
体、絶縁体の種別、組成、組成比、伝導型、導電率等）
の膜を任意に形成できる量産性に優れたスパッタ装置、
及び成膜方法を提供でき、例えば、酸化物材料をターゲ
ットに用いた場合に、膜の種類を導電体、半導体、絶縁
体と作り分けることができるスパッタ装置、及び成膜方
法を提供することができる。According to the sputtering apparatus and the film forming method using the sputtering apparatus of the present invention, it is necessary to provide the second electrode having a plurality of inclined surfaces inclined in the moving direction of the first electrode or the second electrode. Therefore, different physical properties (type, composition, composition ratio, conduction type, conductivity, etc. of conductor, semiconductor, insulator) in a single sputtering device, a single target, and a single process
Sputtering equipment with excellent mass productivity that can form any film of
For example, in the case where an oxide material is used as a target, a sputtering apparatus and a film forming method capable of separately forming a film type from a conductor, a semiconductor, and an insulator can be provided. it can.
【０１１４】本発明のスパッタ装置、及び該スパッタ装
置を用いた成膜方法によれば、第１電極との間の距離が
異なる複数の部分電極を有する第２電極を備えることと
したので、単一のスパッタ装置、単一のターゲット、単
一のプロセスで異なる物性（導電体、半導体、絶縁体の
種別、組成、組成比、伝導型、導電率等）の膜を任意に
形成できる量産性に優れたスパッタ装置、及び成膜方法
を提供でき、例えば、酸化物材料をターゲットに用いた
場合に、膜の種類を導電体、半導体、絶縁体と作り分け
ることができるスパッタ装置、及び成膜方法を提供する
ことができる。According to the sputtering apparatus of the present invention and the film forming method using the sputtering apparatus, the second electrode having a plurality of partial electrodes having different distances from the first electrode is provided. One sputter device, single target, single process can be used to mass-produce films with different physical properties (type of conductor, semiconductor, insulator, composition, composition ratio, conduction type, conductivity, etc.) An excellent sputtering apparatus and a film forming method can be provided. For example, when an oxide material is used as a target, a film type can be separately formed from a conductor, a semiconductor, and an insulator, and a film forming method. Can be provided.
【０１１５】本発明のスパッタ装置、及び該スパッタ装
置を用いた成膜方法によれば、例えば、複数元素のうち
気体となる性質を有する元素を含む金属酸化物薄膜、窒
化物薄膜等の形成において、組成比を精密に制御するこ
とができるスパッタ装置、及び成膜方法を提供すること
ができる。また、例えば、ＩＩ−ＶＩ族半導体薄膜を形
成するに際し、電極間距離を制御することにより、膜厚
方向において価電子制御された膜を形成することによ
り、ＩＩ−ＶＩ族半導体薄膜を形成時に膜の種類をｐ
型、ｎ型と作り分けることができるスパッタ装置、及び
成膜方法を提供することができる。また、例えば、反応
性ガス中に含まれる元素の膜中の濃度を制御することが
できるスパッタ装置、及び成膜方法を提供することがで
きる。According to the sputtering apparatus and the film forming method using the sputtering apparatus of the present invention, for example, in forming a metal oxide thin film, a nitride thin film and the like containing an element having a gaseous property among a plurality of elements. It is possible to provide a sputtering apparatus and a film forming method capable of precisely controlling the composition ratio. Further, for example, when forming a II-VI group semiconductor thin film, by controlling the distance between the electrodes to form a film whose valence electrons are controlled in the film thickness direction, a film can be formed at the time of forming the II-VI group semiconductor thin film. Type of p
It is possible to provide a sputtering apparatus and a film forming method that can be separately formed from a mold and an n-type. Further, for example, a sputtering apparatus and a film formation method which can control the concentration of an element contained in a reactive gas in a film can be provided.
【０１１６】本発明のスパッタ装置、及び該スパッタ装
置を用いた成膜方法によれば、形成する膜の物性を変更
制御するに際して、膜が形成される基板をスパッタ装置
の外部に取り出さずに、成膜することができるから、デ
バイス作成プロセスの簡略化が可能となり、スループッ
トが早くなり、ひいては製造コストの低減、特性の改善
が可能となる。また、膜の制御が任意にできることか
ら、新規構造デバイスの作成、変調ドープ材料、多層
膜、エネルギギャップ変調非晶質材料の効率的形成が可
能となる。さらに、流量制御系の精密な制御は全く不要
となるという効果もある。According to the sputtering apparatus of the present invention and the film forming method using the sputtering apparatus, when changing and controlling the physical properties of the film to be formed, the substrate on which the film is to be formed is not taken out of the sputtering apparatus. Since the film can be formed, the device manufacturing process can be simplified, the throughput can be increased, and the manufacturing cost can be reduced and the characteristics can be improved. In addition, since the film can be arbitrarily controlled, it becomes possible to create a device having a new structure and efficiently form a modulation doping material, a multilayer film, and an energy gap modulation amorphous material. Further, there is an effect that precise control of the flow control system is not required at all.
【図１】本発明の実施の形態１に係るプラズマＣＶＤ装
置の模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a plasma CVD apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
【図２】本発明の実施の形態１に係るプラズマＣＶＤ装
置を用いて成膜するときの電極間距離と組成比との関係
を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a relationship between a distance between electrodes and a composition ratio when forming a film using the plasma CVD apparatus according to the first embodiment of the present invention.
【図３】従来のプラズマＣＶＤ装置を用いて成膜すると
きの流量比と組成比との関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a relationship between a flow rate ratio and a composition ratio when a film is formed using a conventional plasma CVD apparatus.
【図４】本発明の実施の形態１に係るプラズマＣＶＤ装
置を用いて製造したｐｉｎ構造を有する光起電力素子の
模式的断面図である。FIG. 4 is a schematic sectional view of a photovoltaic element having a pin structure manufactured using the plasma CVD apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
【図５】本発明の実施の形態２に係るプラズマＣＶＤ装
置の模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a plasma CVD apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
【図６】従来のプラズマＣＶＤ装置の模式図である。FIG. 6 is a schematic view of a conventional plasma CVD apparatus.
【図７】本発明の実施の形態３に係るスパッタ装置の模
式図である。FIG. 7 is a schematic diagram of a sputtering apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
【図８】表５、表６の成膜条件により成膜したＳｒＣｕ
系酸化物薄膜、ＺｎＯ薄膜の導電率の基板ターゲット間
距離依存性を示すグラフである。FIG. 8 shows SrCu formed under the film forming conditions shown in Tables 5 and 6.
4 is a graph showing the dependence of the conductivity of a base oxide thin film and a ZnO thin film on the distance between substrate targets.
【図９】実施の形態３に係るスパッタ装置により作成し
た半導体装置の断面構造を示す構造図である。FIG. 9 is a structural diagram showing a cross-sectional structure of a semiconductor device formed by a sputtering apparatus according to a third embodiment.
【図１０】図９における半導体装置の特性を示す特性図
である。FIG. 10 is a characteristic diagram showing characteristics of the semiconductor device in FIG. 9;
【図１１】表７の成膜条件により成膜したＳｉＧｅ薄膜
の膜厚方向における組成比と電極間距離との関係を示す
グラフである。FIG. 11 is a graph showing the relationship between the composition ratio in the thickness direction of a SiGe thin film formed under the film forming conditions in Table 7 and the distance between electrodes.
【図１２】表８の成膜条件により成膜したＺｎＯ薄膜の
膜厚方向における組成比と電極間距離との関係を示すグ
ラフである。FIG. 12 is a graph showing the relationship between the composition ratio in the thickness direction of a ZnO thin film formed under the film forming conditions shown in Table 8 and the distance between electrodes.
【図１３】表９における価電子制御により作成した半導
体装置（ｐｎ接合デバイス）の特性を示す特性図であ
る。13 is a characteristic diagram showing characteristics of a semiconductor device (pn junction device) created by valence electron control in Table 9. FIG.
【図１４】表１０の成膜条件により成膜したＳｉ薄膜の
膜厚方向におけるＰ（リン）濃度と電極間距離との関係
を示すグラフである。14 is a graph showing the relationship between the P (phosphorus) concentration and the distance between electrodes in the thickness direction of a Si thin film formed under the film forming conditions shown in Table 10. FIG.
【図１５】表１１の成膜条件により成膜したＺｎＯ薄膜
の膜厚方向における水素濃度と電極間距離との関係を示
すグラフである。FIG. 15 is a graph showing a relationship between a hydrogen concentration in a thickness direction of a ZnO thin film formed under the film forming conditions of Table 11 and a distance between electrodes.
【図１６】本発明の実施の形態８に係るスパッタ装置の
模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram of a sputtering apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
【図１７】本発明の実施の形態９に係るスパッタ装置の
模式図である。FIG. 17 is a schematic view of a sputtering apparatus according to Embodiment 9 of the present invention.
１ 反応室 ２ 排気系 ３ アノード電極 ４ カソード電極 ５ 基板 ６ 高周波電源 ７ 供給管 ７ａ 流量制御系 ８ 駆動部 ９ 制御部 １０ ターゲット電極 １１ ターゲット １２、３１ 基板電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction chamber 2 Exhaust system 3 Anode electrode 4 Cathode electrode 5 Substrate 6 High frequency power supply 7 Supply pipe 7a Flow control system 8 Driving part 9 Control part 10 Target electrode 11 Target 12, 31 Substrate electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武田 勝利 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4K029 AA04 AA09 AA24 BA02 BA08 BA18 BA35 BA45 BA47 BA50 CA05 DC35 DC39 DD06 EA00 4K030 AA01 AA06 AA17 BA09 BA29 CA04 CA06 CA07 CA12 CA17 FA03 GA03 JA03 KA39 KA41 5F045 AA08 AB01 AC01 AD06 AE19 AF07 BB04 BB16 CA13 DP22 EE12 EH14 5F103 AA08 BB36 BB56 DD16 DD30 LL13 NN05 RR05 RR06 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Katsutoshi Takeda 2-5-2-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka F-term in Sanyo Electric Co., Ltd. 4K029 AA04 AA09 AA24 BA02 BA08 BA18 BA35 BA45 BA47 BA50 CA05 DC35 DC39 DD06 EA00 4K030 AA01 AA06 AA17 BA09 BA29 CA04 CA06 CA07 CA12 CA17 FA03 GA03 JA03 KA39 KA41 5F045 AA08 AB01 AC01 AD06 AE19 AF07 BB04 BB16 CA13 DP22 EE12 EH14 5F103 AA08 BB36 BB56 DD30 DD30 DD30 DD30
Claims (11)
する第１電極と、該第１電極の前記基板を配置すべき部
分に対向して配置してある第２電極と、前記反応室内に
ガスを供給する手段とを備える成膜装置において、前記
基板を配置すべき部分と第２電極との間の距離を可変制
御する構成としてあることを特徴とする成膜装置。A first electrode on which a substrate on which a film is to be formed is disposed in a reaction chamber; a second electrode disposed opposite to a portion of the first electrode on which the substrate is to be disposed; A film forming apparatus comprising means for supplying a gas into a chamber, wherein a distance between a portion where the substrate is to be disposed and a second electrode is variably controlled.
する第１電極と、該第１電極の前記基板を配置すべき部
分に対向して配置してある第２電極と、該第２電極又は
前記第１電極の内、少なくとも一方を他方に対する接離
方向に移動させる駆動部と、前記反応室内に原料ガスを
供給する手段と、前記第１電極と前記第２電極との間に
前記原料ガスのプラズマを発生させるべく電圧を印加す
る手段とを備えるプラズマＣＶＤ装置において、 前記第１電極と前記第２電極との間の電極間距離の変更
データを記憶する手段と、該変更データに従って前記駆
動部を制御する手段とを備えることを特徴とするプラズ
マＣＶＤ装置。2. A first electrode on which a substrate on which a film is to be formed is disposed in a reaction chamber; a second electrode disposed on a portion of the first electrode on which the substrate is to be disposed; A driving unit for moving at least one of the two electrodes or the first electrode in a direction of contacting and separating with respect to the other; a unit for supplying a source gas into the reaction chamber; and a unit between the first electrode and the second electrode. A plasma CVD apparatus comprising: means for applying a voltage to generate plasma of the source gas; means for storing change data of an inter-electrode distance between the first electrode and the second electrode; and the change data Means for controlling the driving section according to the following.
する第１電極と、該第１電極の前記基板を配置すべき部
分に対向して配置してある第２電極と、該第２電極又は
前記第１電極の内、少なくとも一方を、前記第１電極と
前記第２電極との対向方向に交叉する方向に移動させる
駆動部と、前記反応室内に原料ガスを供給する手段と、
前記第１電極と前記第２電極との間に前記原料ガスのプ
ラズマを発生させるべく電圧を印加する手段とを備える
プラズマＣＶＤ装置において、前記第２電極は、該第２
電極の前記第１電極に対向する側に複数の斜面を有し、
該斜面が、前記第１電極又は前記第２電極の移動方向に
傾斜していることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。3. A first electrode on which a substrate on which a film is to be formed is disposed in a reaction chamber; a second electrode disposed on a portion of the first electrode on which the substrate is to be disposed; A driving unit that moves at least one of the two electrodes or the first electrode in a direction that intersects a direction in which the first electrode and the second electrode cross each other, and a unit that supplies a source gas into the reaction chamber;
A plasma CVD apparatus comprising: means for applying a voltage between the first electrode and the second electrode so as to generate the plasma of the source gas.
A plurality of slopes on a side of the electrode facing the first electrode,
The plasma CVD apparatus, wherein the slope is inclined in a moving direction of the first electrode or the second electrode.
形成すべき基板を配置し、前記反応室内に、複数種類の
原料ガスを供給し、前記第１電極と、前記基板に対向し
て配置してある第２電極との間に電圧を印加して前記原
料ガスのプラズマを発生させ、成膜中に、前記第２電極
又は前記第１電極の内、少なくとも一方を他方に対する
接離方向に移動させることを特徴とする成膜方法。4. A substrate on which a film is to be formed is disposed on a first electrode provided in a reaction chamber, and a plurality of types of source gases are supplied into the reaction chamber to face the first electrode and the substrate. A voltage of the source gas is generated by applying a voltage between the second electrode and the second electrode, and at least one of the second electrode and the first electrode is connected to the other during the film formation. A film forming method characterized by moving the film in a separating direction.
形成すべき基板を配置し、前記反応室内に、複数種類の
原料ガスを供給し、前記第１電極と、前記基板に対向し
て配置してあり、該基板に対向する側に複数の斜面を有
する第２電極との間に電圧を印加して前記原料ガスのプ
ラズマを発生させ、成膜中に、前記第２電極又は前記第
１電極の内、少なくとも一方を前記第１電極と前記第２
電極との対向方向に交叉する方向に移動させることを特
徴とする成膜方法。5. A substrate on which a film is to be formed is disposed on a first electrode provided in a reaction chamber, a plurality of types of source gases are supplied into the reaction chamber, and the first electrode is opposed to the substrate. Is applied, a voltage is applied between the second electrode having a plurality of slopes on the side facing the substrate to generate a plasma of the source gas, and during the film formation, the second electrode or At least one of the first electrodes is connected to the first electrode and the second electrode.
A film forming method, wherein the film is moved in a direction crossing a direction facing an electrode.
する第１電極と、前記基板に対向してターゲットを配置
する第２電極と、該第２電極又は前記第１電極の内、少
なくとも一方を他方に対する接離方向に移動させる駆動
部と、前記反応室内に放電ガスを供給する手段と、前記
第１電極と前記第２電極との間に前記放電ガスによるス
パッタを発生させるべく電圧を印加する手段とを備える
スパッタ装置において、前記第１電極と前記第２電極と
の間の電極間距離の変更データを記憶する手段と、該変
更データに従って前記駆動部を制御する手段とを備える
ことを特徴とするスパッタ装置。6. A first electrode for arranging a substrate on which a film is to be formed in a reaction chamber, a second electrode for arranging a target opposed to the substrate, and among the second electrode or the first electrode, A driving unit configured to move at least one of them in the direction of contact and separation with respect to the other, a unit for supplying a discharge gas into the reaction chamber, and a voltage for generating sputter by the discharge gas between the first electrode and the second electrode And a means for storing change data of an inter-electrode distance between the first electrode and the second electrode, and a means for controlling the driving unit according to the change data. A sputtering apparatus, characterized in that:
する第１電極と、前記基板に対向してターゲットを配置
すべき第２電極と、該第２電極又は前記第１電極の内、
少なくとも一方を、前記第１電極と前記第２電極との対
向方向に交叉する方向に移動させる駆動部と、前記反応
室内に放電ガスを供給する手段と、前記第１電極と前記
第２電極との間に前記放電ガスによるスパッタを発生さ
せるべく電圧を印加する手段とを備えるスパッタ装置に
おいて、前記第２電極は、前記第１電極に対向する側に
複数の斜面を有し、該斜面は、前記第１電極又は前記第
２電極の移動方向に傾斜していることを特徴とするスパ
ッタ装置。7. A first electrode on which a substrate on which a film is to be formed is arranged in a reaction chamber, a second electrode on which a target is to be arranged facing the substrate, and a second electrode or one of the first electrodes. ,
A drive unit configured to move at least one of the first electrode and the second electrode in a direction crossing a facing direction of the first electrode and the second electrode, a unit configured to supply a discharge gas into the reaction chamber, the first electrode and the second electrode; Means for applying a voltage to generate sputtering by the discharge gas between the second electrode, the second electrode has a plurality of slopes on a side facing the first electrode, the slopes, A sputtering apparatus, wherein the sputtering apparatus is inclined in a moving direction of the first electrode or the second electrode.
する第１電極と、前記基板に対向してターゲットを配置
すべき第２電極と、該第２電極又は前記第１電極の内、
少なくとも一方を、前記第１電極と前記第２電極との対
向方向に交叉する方向に移動させる駆動部と、前記反応
室内に放電ガスを供給する手段と、前記第１電極と前記
第２電極との間に前記放電ガスによるスパッタを発生さ
せるべく電圧を印加する手段とを備えるスパッタ装置に
おいて、前記第２電極は、前記第１電極との間の距離が
異なる複数の部分電極を備えることを特徴とするスパッ
タ装置。8. A first electrode on which a substrate on which a film is to be formed is disposed in a reaction chamber, a second electrode on which a target is to be disposed facing the substrate, and a second electrode or one of the first electrodes. ,
A drive unit configured to move at least one of the first electrode and the second electrode in a direction crossing a facing direction of the first electrode and the second electrode, a unit configured to supply a discharge gas into the reaction chamber, the first electrode and the second electrode; And a means for applying a voltage to generate sputtering by the discharge gas between the first electrode and the second electrode. The second electrode includes a plurality of partial electrodes having different distances from the first electrode. Sputtering equipment.
成すべき基板を配置し、第２電極に前記基板に対向して
ターゲットを配置し、前記反応室内に放電ガスを供給
し、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加し
て前記放電ガスによるスパッタを発生させ、成膜中に、
前記第２電極又は前記第１電極の内、少なくとも一方を
他方に対する接離方向に移動させることを特徴とする成
膜方法。9. A substrate on which a film is to be formed is disposed on a first electrode provided in a reaction chamber, a target is disposed on a second electrode facing the substrate, and a discharge gas is supplied into the reaction chamber. A voltage is applied between the first electrode and the second electrode to generate sputter by the discharge gas,
A film forming method, wherein at least one of the second electrode and the first electrode is moved in a direction of approaching and separating from the other.
形成すべき基板を配置し、前記基板に対向する側に複数
の斜面を有する第２電極に前記基板に対向してターゲッ
トを配置し、前記反応室内に放電ガスを供給し、前記第
１電極と第２電極との間に電圧を印加して前記放電ガス
によるスパッタを発生させ、成膜中に、前記第２電極又
は前記第１電極の内、少なくとも一方を前記第１電極と
前記第２電極との対向方向に交叉する方向に移動させる
ことを特徴とする成膜方法。10. A substrate on which a film is to be formed is disposed on a first electrode provided in a reaction chamber, and a target is disposed on a second electrode having a plurality of slopes on a side facing the substrate, facing the substrate. Supplying a discharge gas into the reaction chamber, applying a voltage between the first electrode and the second electrode to generate a sputter by the discharge gas, and forming the second electrode or the second A film forming method, wherein at least one of the electrodes is moved in a direction crossing a direction in which the first electrode and the second electrode face each other.
形成すべき基板を配置し、前記第１電極との間の距離が
異なる複数の部分電極を備える第２電極に前記基板に対
向してターゲットを配置し、前記反応室内に放電ガスを
供給し、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印
加して前記放電ガスによるスパッタを発生させ、成膜中
に、前記第２電極又は前記第１電極の内、少なくとも一
方を前記第１電極と前記第２電極との対向方向に交叉す
る方向に移動させることを特徴とする成膜方法。11. A substrate on which a film is to be formed is disposed on a first electrode provided in a reaction chamber, and a second electrode having a plurality of partial electrodes having different distances from the first electrode is opposed to the substrate. And disposing a target, supplying a discharge gas into the reaction chamber, applying a voltage between the first electrode and the second electrode to generate a sputter by the discharge gas, A film forming method, wherein at least one of a second electrode and the first electrode is moved in a direction crossing a facing direction of the first electrode and the second electrode.
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