CN111485285A - 成膜装置及半导体装置的制造方法 - Google Patents

成膜装置及半导体装置的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明用于利用喷雾使品质稳定的膜在基板的表面生长。本发明公开的成膜装置使膜在基板的表面外延生长。该成膜装置具有：载置所述基板的台；对所述基板进行加热的加热器；喷雾供给源，其供给溶剂中溶解有所述膜的材料的溶液的喷雾；加热气体供给源，其供给加热气体，该加热气体含有与所述溶剂相同材料的气体且温度高于所述喷雾；以及送出装置，其将所述喷雾和所述加热气体朝向所述基板的所述表面送出。

Description

成膜装置及半导体装置的制造方法
技术领域
本说明书所公开的技术涉及成膜装置及半导体装置的制造方法。
背景技术
专利文献1公开了一种使膜在基板的表面生长的成膜装置。该成膜装置具有：载置基板的台；对基板进行加热的加热器；喷雾供给源，其供给溶剂中溶解有膜的材料的溶液的喷雾；以及送出装置，其将喷雾朝向基板的表面送出。通过使喷雾附着在已加热的基板的表面，从而膜在基板的表面生长。
专利文献1：日本特开2015-070248号公报
发明内容
如上所述，在专利文献1的成膜装置中，通过使喷雾附着在已加热的基板的表面，从而膜在基板的表面生长。由于喷雾的温度比基板的温度低，因此当喷雾附着在基板上时会从基板带走热量。因此，基板的温度变得不稳定，难以生长品质稳定的膜。与此相对，也考虑将已加热的喷雾向基板的表面供给。然而，在该情况下，会产生如下问题：在将喷雾朝向基板的表面送出的过程中，溶剂从喷雾中蒸发，组成喷雾的溶液的浓度发生变化。在本说明书中，提出一种利用喷雾使品质稳定的膜在基板的表面生长的技术。
本说明书公开的成膜装置使膜在基板的表面外延生长。该成膜装置具有：载置所述基板的台；对所述基板进行加热的加热器；喷雾供给源，其供给溶剂中溶解有所述膜的材料的溶液的喷雾；加热气体供给源，其供给加热气体，该加热气体含有与所述溶剂相同材料的气体且温度高于所述喷雾；以及送出装置，其将所述喷雾和所述加热气体朝向所述基板的所述表面送出。
在该成膜装置中，加热气体供给源供给温度高于喷雾的加热气体。因此，当喷雾和加热气体朝向基板的表面被送出时，喷雾被加热气体加热。由于已加热的喷雾被供给至基板的表面，因此喷雾难以从基板带走热量。此外，加热气体含有与溶剂相同材料的气体。例如，在溶剂是水(H2O)的情况下，加热气体含有水蒸气。因此，在加热气体中，与溶剂相同材料的气体的分压较高。因此，即使喷雾被加热气体加热，喷雾中含有的溶剂也难以蒸发。因此，抑制了溶剂从喷雾中蒸发，组成喷雾的溶液的浓度难以发生变化。因此，能够将由适当浓度的溶液组成的喷雾向基板的表面供给。因此，根据该成膜装置，能够在基板的表面使品质稳定的膜外延生长。
附图说明
图1是实施例1的成膜装置的结构图。
图2是实施例1的喷嘴和基板的放大图。
图3是实施例2的喷嘴和基板的放大图。
图4是实施例3的喷嘴和基板的放大图。
图5是实施例4的喷嘴和基板的放大图。
图6是实施例5的加热炉的放大图。
图7是实施例6的成膜装置的结构图。
图8是实施例6的喷嘴和基板的放大图。
图9是实施例7的喷嘴和基板的放大图。
图10是实施例8的喷嘴和基板的放大图。
图11是实施例9的喷嘴和基板的放大图。
图12是一个例子的成膜装置的说明图。
图13是一个例子的成膜装置的说明图。
具体实施方式
【实施例1】
图1所示的成膜装置10是使膜在基板12的表面外延生长的装置。成膜装置10用于制造具有外延生长的膜的半导体装置。成膜装置10具有第一储存槽60、加热炉40、第二储存槽20、喷嘴30、以及基座16。
基座16具有水平配置的平坦的上表面。基座16上载置有基板12。基座16上载置的基板12的上表面是水平配置的。基座16内置有加热器14。通过加热器14对基板12进行加热。基座16能够绕其中心轴旋转。通过旋转基座16，使基座16上的基板12在平面内旋转。
第一储存槽60是密闭型容器。第一储存槽60中储存有水(更详细地，是纯水(H2O))61。在水61的水面61a与第一储存槽60的上表面之间设有空间66。第一储存槽60的底表面设置有超声波振动器68。超声波振动器68对第一储存槽60内储存的水61施加超声波。如果对水61施加超声波，则水61的水面61a振动，在水61的上部的空间66产生水61的喷雾(以下称为水喷雾70)。在第一储存槽60的上表面与水喷雾供给路径64的上游端连接。第一储存槽60的外周壁的上部与载气供给路径62的下游端连接。载气供给路径62的上游端与未图示的载气供给源连接。载气供给路径62从载气供给源向第一储存槽60内的空间66导入载气63。载气63例如是氮气等惰性气体。从载气供给路径62导入空间66内的载气63从空间66流向水喷雾供给路径64。此时，空间66内的水喷雾70和载气63一起流向水喷雾供给路径64。
加热炉40是从上游端40a延伸至下游端40b为止的管状炉。在加热炉40的外侧配置有加热器44。加热器44为电热丝式加热器，其沿着加热炉40的外周壁配置。加热器44对加热炉40的外周壁进行加热，从而加热炉40的内部被加热。在加热炉40的上游端40a与水喷雾供给路径64的下游端连接。在加热炉40的下游端40b与加热气体供给路径42的上游端连接。水喷雾70和载气63从水喷雾供给路径64被导入到加热炉40。水喷雾70和载气63在加热炉40内从上游端40a流到下游端40b为止。水喷雾70和载气63在加热炉40内被加热。水喷雾70在加热炉40内流动时蒸发变成水蒸气。其结果，在加热炉40内生成了混合有水蒸气和载气63的气体(以下称为加热气体43)。加热气体43从加热炉40流向加热气体供给路径42。
第二储存槽20是密闭型容器。第二储存槽20储存有将使得在基板12的表面外延生长的膜的原料溶于水(H2O)形成的溶液21。例如，在使氧化镓(Ga2O3)的膜外延生长的情况下，可以使用水中溶解有镓的溶液作为溶液21。此外，在溶液21中还可溶解有用于向氧化镓膜添加n型或p型掺杂剂的原料(例如氟化铵等)。此外，溶液21中也可以含有盐酸。在溶液21的液面21a与第二储存槽20的上表面之间设有空间26。第二储存槽20的底表面设置有超声波振动器28。超声波振动器28对第二储存槽20内储存的溶液21施加超声波。如果对溶液21施加超声波，则溶液21的液面21a振动，在溶液21的上部的空间26产生溶液21的喷雾(以下称为溶液喷雾72)。第二储存槽20的上表面与溶液喷雾供给路径24的上游端连接。第二储存槽20的外周壁的上部与载气供给路径22的下游端连接。载气供给路径22的上游端与未图示的载气供给源连接。载气供给路径22从载气供给源向第二储存槽20内的空间26导入载气23。载气23例如是氮气等惰性气体。从载气供给路径22导入到空间26内的载气23从空间26流向溶液喷雾供给路径24。此时，空间26内的溶液喷雾72与载气23一起流向溶液喷雾供给路径24。
加热气体供给路径42的下游端和溶液喷雾供给路径24的下游端汇合之后与喷嘴30连接。加热气体43从加热气体供给路径42流向喷嘴30，并且溶液喷雾72从溶液喷雾供给路径24流向喷嘴30。在喷嘴30内，加热气体43与溶液喷雾72混合。由此，溶液喷雾72被稀释。以下，将加热气体43与溶液喷雾72混合之后的物质称为混合体73。由于加热气体43在加热炉40内被加热，因此加热气体43的温度比溶液喷雾72的温度更高。因此，加热气体43与溶液喷雾72混合时，溶液喷雾72的温度上升。于是，作为溶剂的水从溶液喷雾72蒸发。然而，在本实施例中，抑制了水从溶液喷雾72蒸发。即，如上所述，加热气体43含有水蒸气。因此，在加热气体43与溶液喷雾72的混合体73中，水蒸气的分压较高。因此，抑制了水从溶液喷雾72蒸发。因此，在喷嘴30的内部，抑制了组成溶液喷雾72的各液滴的溶液21的浓度上升。因此，能够抑制组成溶液喷雾72的各液滴的溶液21的浓度上升，同时能够使溶液喷雾72的温度上升。喷嘴30具有喷出口30a。喷嘴30内的混合体73从喷出口30a喷出。喷出口30a以朝向载置在基座16上的基板12的上表面的方向配置。因此，混合体73从喷出口30a朝向基板12的上表面喷出。
接下来，对使用成膜装置10的成膜方法进行说明。在此，使用由β型氧化镓(β-Ga2O3)的单晶形成的半导体基板作为基板12。此外，使用水中溶解有氯化镓(GaCL3、Ga2Cl6)的水溶液作为溶液21。此外，使用氮气作为载气23、63。
首先，在基座16上设置基板12。接着，使基座16旋转，并且通过加热器14对基板12进行加热。如果基板12的温度稳定下来，则通过使超声波振动器68动作，使得在第一储存槽60的空间66内产生水喷雾70。进一步地，从载气供给路径62向第一储存槽60导入载气63。于是，水喷雾70经过水喷雾供给路径64流入加热炉40内，在加热炉40内生成加热气体43(即，水蒸气与载气63的混合气)。加热气体43经过加热气体供给路径42流入喷嘴30。此外，在使超声波振动器68动作的几乎同时，使超声波振动器28动作。由此，使得在第二储存槽20的空间26内产生溶液喷雾72。进一步地，从载气供给路径22向第二储存槽20导入载气23。于是，溶液喷雾72经过溶液喷雾供给路径24流入喷嘴30。溶液喷雾72与加热气体43在喷嘴30内混合，混合体73从喷出口30a朝向基板12的上表面喷出。如果混合体73朝向基板12的上表面喷出，则溶液喷雾72附着在已加热的基板12的上表面。由于基板12的温度比溶液喷雾72的温度更高，因此溶液喷雾72(即溶液21)在基板12上引起化学反应。其结果，在基板12上生成β型氧化镓(β-Ga2O3)。由于溶液喷雾72被持续供给到基板12的表面，因此氧化镓膜在基板12的上表面生长。单晶的氧化镓膜在基板12的表面上外延生长。在溶液21含有掺杂剂的原料的情况下，掺杂剂被引入到氧化镓膜中。例如，在溶液21含有氟化铵(NH4F)的情况下，形成掺杂有氟的氧化镓膜。
当溶液喷雾72附着在基板12上时，从基板12带走热量。由此，在基板12的温度变得不稳定或者基板12的上表面的温度降低的情况下，无法使氧化镓膜在基板12的上表面合适地外延生长。与此相对，在实施例1的成膜装置10中，由于通过加热气体43对溶液喷雾72进行加热，因此在溶液喷雾72附着在基板12上时，较难从基板12带走热量。因此，能够将基板12稳定地维持在适当温度。此外，由于加热气体43含有水蒸气，因此当溶液喷雾72被加热时，水(即溶剂)难以从溶液喷雾72蒸发。因此，能够抑制组成溶液喷雾72的各液滴的溶液21的浓度上升。能够将适当浓度的溶液21作为溶液喷雾72向基板12的上表面供给。如上所述，根据实施例1的成膜装置10，能够将基板12保持在适当温度，同时能够向基板12的表面供给由适当浓度的溶液21组成的溶液喷雾72。因此，能够使氧化镓膜在基板12的上表面合适地外延生长。
图2示出了喷嘴30和基板12的放大图。图2的箭头90示出了混合体73从喷嘴30的喷出口30a喷出的方向。喷出方向90相对于基板12的上表面倾斜。另外，在下文中，将在基板12的上表面竖直的垂线82与喷出方向之间的角度称为倾斜角度。喷出方向90的倾斜角度θ1大于45°。如上所述，如果增大喷出方向90的倾斜角度θ1，则朝向基板12的上表面喷出的混合体73如箭头92所示，变得容易沿着基板12的上表面流动。因此，能够使氧化镓膜在基板12的上表面的大范围内均匀地外延生长。
此外，如上所述，基座16使基板12在其平面内旋转。因此，混合体73被供给到基板12的整个上表面，能够使氧化镓膜在基板12的整个上表面均匀地外延生长。此外，基座16以使得基板12的移动速度最大的部分(即，基板12的外周端部)的移动速度比从喷出口30a朝向基板12的上表面喷出的混合体73(即溶液喷雾72)的流速更慢的方式，使基板12低速旋转。因此，难以产生由于基板12的旋转引起的气体流动，基板12附近的混合体73的流动不易紊乱。因此，能够使氧化镓膜合适地生长。
【实施例2】
图3所示的实施例2的成膜装置的基座16和喷嘴30的配置与实施例1不同。实施例2的成膜装置的其他结构与实施例1相同。在实施例2中，基座16相对于水平面80倾斜。因此，载置在基座16上的基板12的上表面也相对于水平面80倾斜。在图3中，倾斜角度θs表示基板12的上表面相对于水平面80的倾斜角度(即，基板12的上表面与水平面80之间的角度)。此外，如箭头94所示，混合体73(即溶液喷雾72)的喷出方向90从在基板12的上表面竖直的垂线82向朝向基板12的上表面的下端12x的方向倾斜。喷出方向90相对于基板12的上表面的倾斜角度θ1为45°以上。倾斜角度θ1与倾斜角度θs之和小于90°。
如果溶液喷雾72附着在基板12的上表面，则水从溶液喷雾72(即溶液21)蒸发。假设蒸发的水(即水蒸气)如图3中箭头96所示主要向上方移动。如图3所示，如果基板12的上表面相对于水平面80倾斜，喷出方向90相对于基板12的上表面向基板12的上表面的下端12x侧倾斜，则喷出方向90与箭头96所示的水蒸气的移动方向之间的角度变大。因此，被喷出的混合体73的流动(即喷出方向90)与水蒸气的流动(即箭头96)难以互相干扰。因此，如箭头92所示，溶液喷雾72容易沿着基板12的上表面流动，能够使氧化镓膜在基板12的上表面更合适地生长。
【实施例3】
图4所示的实施例3的成膜装置的喷嘴30和基座16的倾斜角度与实施例2不同。实施例3的成膜装置的其他结构与实施例2相同。实施例3中的基座16的倾斜角度θs比实施例2大。在实施例3中，与实施例2相同，如箭头94所示，喷出方向90从在基板12的上表面竖直的垂线82向基板12的上表面的下端12x侧倾斜。喷出方向90的倾斜角度θ1为45°以上。在实施例3中，倾斜角度θ1与倾斜角度θs之和为90°以上。因此，在实施例3中，喷出方向90朝向斜上方。根据该结构，喷出方向90与箭头96所示的水蒸气的移动方向之间的角度比实施例2(图3)更大，混合体73的流动(即喷出方向90)与水蒸气的流动(即箭头96)更加难以互相干扰。因此，如箭头92所示，溶液喷雾72更容易沿着基板12的上表面流动，能够使氧化镓膜在基板12的上表面更合适地生长。
另外，在上述实施例1～3中，可以不使基板12(即基座16)旋转。或者，也可以以使得基板12的移动速度最大的部分(例如基板12的外周端部)的移动速度比从喷出口30a喷出的溶液喷雾72的流速更高的方式，使基板12高速旋转。如果使基板12高速旋转，则产生沿基板12的上表面以层状流动的气体流动，能够使溶液喷雾72沿以层状流动的方式流动。由此，能够使氧化镓膜在基板12的上表面均匀生长。
【实施例4】
图5所示的实施例4的成膜装置的喷嘴30具有在一个方向上较长的长方体形状。在喷嘴30的下表面形成有排成一列的多个喷出口30a。此外，实施例4的成膜装置的基座16上能够载置多个基板12。基板12围绕基座16的中心轴16a配置。如箭头81所示，从喷嘴30向下喷出的混合体73能够到达基座16的沿直径方向的整体。该成膜装置使基座16围绕中心轴16a高速旋转。更详细地，以使得在基座16旋转时基板12的移动速度最大的部分的移动速度比从喷出口30a喷出的溶液喷雾72的流速更高的方式，使基座16旋转。如上所述，如果使基座16高速旋转，则沿基板12的上表面产生以层状流动的气体流动，能够使溶液喷雾72沿着各个基板12的上表面流动。由此，能够使氧化镓膜在各个基板12的上表面均匀生长。此外，根据该成膜装置，能够使氧化镓膜同时在多个基板12的上表面外延生长。
【实施例5】
图6所示的实施例5的成膜装置具有容纳基板12的加热炉50。加热炉50内设置有台58，台58上载置有基板12。沿着加热炉50的外壁，配置有对基板12进行加热的加热器56。加热炉50的上游端50a与混合体供给路径52连接，加热炉50的下游端50b与混合体排出路径54连接。混合体供给路径52与加热气体供给路径42和溶液喷雾供给路径24连接。从加热气体供给路径42供给来的加热气体43与从溶液喷雾供给路径24供给来的溶液喷雾72在混合体供给路径52内混合。由此，在混合体供给路径52内生成混合体73。混合体73从混合体供给路径52流入加热炉50，在加热炉50内从上游端50a流到下游端50b为止。流到下游端50b为止的混合体73向混合体排出路径54排出。在加热炉50内流动的溶液喷雾72的一部分附着在基板12的上表面。其结果，氧化镓膜在基板12的上表面外延生长。如上所述，通过不使用喷嘴而是在混合体73(即溶液喷雾72)流动的炉的内部配置基板12，也可以使氧化镓膜在基板12的上表面生长。
【实施例6】
图7所示的实施例6的成膜装置与实施例1～4的成膜装置的不同之处在于：将加热气体43和溶液喷雾72从不同的喷嘴朝向基板12的上表面喷出。即，实施例1～4是单流(oneflow)方式，而实施例6是双流(two flow)方式。
如图7所示，实施例6的成膜装置与实施例1的成膜装置10相同，具有载气供给路径62、第一储存槽60、水喷雾供给路径64、加热炉40、加热气体供给路径42、载气供给路径22、第二储存槽20、溶液喷雾供给路径24、以及基座16。在实施例6中，加热气体供给路径42的下游端与喷嘴32连接。加热气体43从喷嘴32朝向基板12的上表面喷出。此外，在实施例6中，溶液喷雾供给路径24的下游端与喷嘴34连接。溶液喷雾72与载气23一起从喷嘴34朝向基板12的上表面喷出。喷嘴34配置在喷嘴32的下侧。
如果溶液喷雾72和加热气体43朝向基板12的上表面喷出，则溶液喷雾72的流动与加热气体43的流动在基板12上相遇。于是，溶液喷雾72被加热气体43加热。然后，水从溶液喷雾72蒸发。然而，加热气体43含有水蒸气。因此，抑制了水从溶液喷雾72蒸发。因此，能够抑制组成溶液喷雾72的各液滴的溶液21的浓度上升，同时能够使溶液喷雾72的温度上升。溶液喷雾72附着在已加热的基板12的上表面。由于基板12的温度比溶液喷雾72的温度更高，因此溶液喷雾72(即溶液21)在基板12上引起化学反应。其结果，氧化镓膜在基板12的上表面生长。由于溶液喷雾72被加热气体43加热，因此当溶液喷雾72附着在基板12上时，难以从基板12带走热量。因此，能够将基板12稳定地维持在适当温度。此外，由于水难以从溶液喷雾72蒸发，因此能够将适当浓度的溶液21作为溶液喷雾72向基板12的上表面供给。因此，能够使氧化镓膜在基板12的上表面合适地外延生长。
图8示出了喷嘴32、34以及基板12的上表面的放大图。如图8所示，溶液喷雾72从喷嘴34的喷出口34a朝向基板12的上表面喷出。溶液喷雾72的喷出方向190相对于基板12的上表面倾斜。喷出方向190相对于基板12的上表面的倾斜角度θa为45°以上。因此，如箭头192所示，溶液喷雾72容易沿着基板12的上表面流动。因此，能够使氧化镓膜在基板12的上表面的大范围内均匀地外延生长。
此外，如图8所示，喷嘴32的喷出口32a配置在喷嘴34的喷出口34a的上方。加热气体43从喷嘴32的喷出口32a朝向基板12的上表面喷出。加热气体43的喷出方向180相对于基板12的上表面，以与喷出方向190倾斜的方向相同的方向倾斜。即，喷出方向180从垂线82向喷出方向190侧倾斜。喷出方向180相对于基板12的上表面的倾斜角度θb比倾斜角度θa小。倾斜角度θb小于45°。因此，如果加热气体43沿着喷出方向180喷出，则加热气体43的流动会将箭头190、192所示的溶液喷雾72的流动从上侧压向基板12的上表面。因此，溶液喷雾72容易附着在基板12的上表面，能够使氧化镓膜在基板12的上表面更合适地外延生长。
此外，在实施例6中，基座16也使基板12围绕基座16的中心轴低速旋转。因此，能够使氧化镓膜在基板12的整个上表面均匀地外延生长。
【实施例7】
图9所示的实施例7的成膜装置的基座16以及喷嘴32、34的配置与实施例6不同。实施例7的成膜装置的其他结构与实施例6相同。在实施例7中，基座16配置为相对于水平面80倾斜。因此，载置在基座16上的基板12的上表面也相对于水平面80倾斜。在图9中，倾斜角度θs表示基板12的上表面相对于水平面80的倾斜角度(即，基板12的上表面与水平面80之间的角度)。此外，如箭头194所示，溶液喷雾72的喷出方向190从在基板12的上表面竖直的垂线82向基板12的上表面的下端12x侧倾斜。喷出方向190相对于基板12的上表面的倾斜角度θa为45°以上。倾斜角度θa与倾斜角度θs之和小于90°。喷出方向180相对于基板12的上表面，以与喷出方向190倾斜的方向相同的方向倾斜。喷出方向180相对于基板12的上表面的倾斜角度θb小于45°。喷出口32a配置在喷出口34a的上方。
实施例7也与实施例6相同，由于溶液喷雾72的流动被加热气体43的流动压到基板12的上表面，因此能够使氧化镓膜在基板12的上表面合适地外延生长。
此外，如果如实施例7所示基板12的上表面相对于水平面80倾斜，则在基板12的上表面蒸发的水蒸气的移动方向(箭头196)与喷出方向190、180之间的角度变大，溶液喷雾72以及加热气体43的流动(即喷出方向190、180)与水蒸气的流动(即箭头196)难以互相干扰。因此，如箭头192所示，溶液喷雾72更容易沿着基板12的上表面流动，能够使氧化镓膜在基板12的上表面更合适地生长。
【实施例8】
图10中示出的实施例8的成膜装置的喷嘴32、34以及基座16的倾斜角度与实施例7不同。实施例8的成膜装置的其他结构与实施例7相同。实施例8中的基座16的倾斜角度θs比实施例7大。在实施例8中，与实施例7相同，如箭头194所示，喷出方向190从在基板12的上表面竖直的垂线82向基板12的上表面的下端12x侧倾斜。喷出方向190相对于基板12的上表面的倾斜角度θa为45°以上。此外，喷出方向180相对于基板12的上表面的倾斜角度θb小于45°。在实施例8中，倾斜角度θa与倾斜角度θs之和为90°以上。因此，在实施例8中，喷出方向190朝向斜上方。根据该结构，喷出方向190与箭头196所示的水蒸气的移动方向之间的角度比实施例7(图9)更大，溶液喷雾72的流动(即喷出方向190)与水蒸气的流动(即箭头196)更加难以互相干扰。因此，如箭头192所示，溶液喷雾72更容易沿着基板12的上表面流动，能够使氧化镓膜在基板12的上表面更合适地生长。
另外，在上述实施例6～8中，可以不使基板12(即基座16)旋转。或者，也可以以使得基板12的移动速度最大的部分(例如基板12的外周端部)的移动速度比从喷出口34a喷出的溶液喷雾72的流速更高的方式，使基板12高速旋转。如果使基板12高速旋转，则产生沿基板12的上表面以层状流动的气体流动，能够使溶液喷雾72沿以层状流动的方式流动。由此，能够使氧化镓膜在基板12的上表面均匀生长。
【实施例9】
图11所示的实施例9的成膜装置具有能够载置多个基板12的基座16。在基座16的中心轴16b的周围配置有多个基板12。喷嘴32、34配置为，朝向位于中心轴16b的下侧的基板12的上表面喷出溶液喷雾72和加热气体43。基座16以中心轴16b为中心低速旋转。于是，从喷嘴32、34喷出的溶液喷雾72和加热气体43被供给到多个基板12的上表面。根据实施例9的成膜装置，能够使氧化镓膜同时在多个基板12的上表面外延生长。另外，在实施例9中，也可以以使得各个基板12的移动速度最大的部分的移动速度比从喷出口34a喷出的溶液喷雾72的流速更高的方式，使基座16高速旋转。
此外，虽然在上述实施例1～4和6～9中使基座16旋转，但是也可以通过不旋转基座16而使喷嘴30、32、34旋转、或者在使基座16旋转之外还使喷嘴30、32、34旋转，从而使溶液喷雾72到达基板12的整个上表面。
此外，在上述实施例1～9中，溶液21的溶剂为水，也可以使用水之外的液体作为溶剂。
对上述实施例的构成要素与权利要求的构成要素之间的关系进行说明。实施例的基座16是权利要求的台的一个例子。实施例的第二储存槽20是权利要求的喷雾供给源的一个例子。实施例的加热炉40是权利要求的加热气体供给源的一个例子。实施例的喷嘴30、32、34以及混合体供给路径52是权利要求的送出装置的一个例子。实施例的喷嘴30以及混合体供给路径52是权利要求的混合流路的一个例子。实施例的喷嘴34是权利要求的第一流路的一个例子。实施例的喷嘴32是权利要求的第二流路的一个例子。
以下列出本发明公开的技术要素。另外，以下各技术要素能够各自独立地应用。
在本说明书公开的一个例子的成膜装置中，所述溶剂可以是H2O(水)。在该情况下，与溶剂相同材料的气体(加热气体中含有的气体)为水蒸气。
在本说明书公开的一个例子的成膜装置中，送出装置可以具有混合流路。喷雾与加热气体的混合体经过混合流路被送出到基板的表面。
如上所述，通过将喷雾与加热气体混合并将该混合体送出到基板的表面，能够使膜在基板的表面外延生长。
在本说明书公开的一个例子的成膜装置中，混合流路朝向基板的表面喷出混合体的喷出方向也可以相对于基板的表面倾斜。
另外，通常，混合体以一定张角喷出，在该情况下，上述喷出方向是指被喷出的混合体的平均喷出方向。后述第一喷出方向、第二喷出方向也一样。
如上所述，如果使混合体的喷出方向相对于基板的表面倾斜，则混合体容易沿着基板的表面流动，因此能够使膜更合适地外延生长。
在本说明书公开的一个例子的成膜装置中，基板的表面可以是基板的上表面。基板的上表面可以相对于水平面倾斜。此外，混合体的喷出方向可以从在基板的上表面竖直的垂线向基板的上表面的下端侧倾斜。
该结构的一个例子如图12所示。在图12中，箭头X1是混合体的喷出方向。在图12中，基板的上表面X2相对于水平面X3倾斜。此外，喷出方向X1从在基板的上表面X2竖直的垂线X4向基板的上表面X2的下端X5侧倾斜。如果喷雾附着在基板的上表面X2，则溶剂从喷雾蒸发。蒸发的溶剂如箭头X6所示向上移动。如果如上所述喷出方向X1相对于基板的上表面X2倾斜，则蒸发的溶剂的移动方向X6与混合体的喷出方向X1之间的角度增大，蒸发的溶剂与被喷出的混合体难以互相干扰。因此，能够使膜稳定地外延生长。
在基板的上表面相对于水平面倾斜的上述成膜装置中，混合体的喷出方向相对于基板的上表面的倾斜角度和基板的上表面相对于水平面的倾斜角度之和可以大于90°。
另外，喷出方向相对于基板的上表面的倾斜角度是指喷出方向与在基板的上表面竖直的垂线之间的角度。例如，在图12中，喷出方向X1相对于上表面X2的倾斜角度是角度θx1。后述的第一喷出方向以及第二喷出方向的倾斜角度也一样。此外，基板的上表面相对于水平面的倾斜角度是指基板的上表面与水平面之间的角度。例如，在图12中，基板的上表面X2相对于水平面X3的角度是角度θx2。
该结构的一个例子如图12所示。如图12所示，如果喷出方向X1相对于上表面X2的倾斜角度θx1和上表面x2相对于水平面X3的倾斜角度θx2之和为90°以上，则喷出方向X1朝向斜上方。因此，在基板的上表面X2蒸发的溶剂的移动方向X6与喷出方向X1之间的角度变大。因此，蒸发的溶剂与被喷出的混合体更加难以互相干扰。因此，能够使膜更稳定地外延生长。
在本说明书公开的一个例子的成膜装置中，混合体的喷出方向相对于基板的上表面的倾斜角度可以为45°以上。
例如，能够将图12的倾斜角度θx1设为45°以上。如上所述，由于通过增大混合体的喷出方向的倾斜角度，混合体容易沿着基板的表面流动，因此能够使膜更合适地外延生长。
在本说明书公开的一个例子的成膜装置中，送出装置可以具有第一流路以及与第一流路分开设置的第二流路。可以是喷雾经过第一流路被送出到基板的表面，加热气体经过第二流路被送出到基板的表面。
如上所述，即使从不同的流路将喷雾和加热气体送出到基板的表面，也能够通过加热气体对喷雾进行加热。该结构也能够使膜在基板的表面上合适地外延生长。
在本说明书公开的一个例子的结构中，第一流路朝向基板的表面喷出喷雾的第一喷出方向可以相对于基板的表面倾斜。
如上所述，如果使第一喷出方向相对于基板的表面倾斜，则喷雾容易沿着基板的表面流动，因此能够使膜更合适地外延生长。
在本说明书公开的一个例子的结构中，从第一流路朝向基板的表面喷出的喷雾的移动路径位于从第二流路朝向基板的表面喷出的加热气体的移动路径与基板的表面之间。
该结构的一个例子如图13所示。在图13中，标号X1～X6、θx1、θx2表示与图12相同的结构要素。在图13中，箭头X7表示从第二流路朝向基板的表面X2喷出的加热气体的移动路径。如图13所示，由于如果喷雾的移动路径X1位于加热气体的移动路径X7与基板的表面X2之间，则喷雾被加热气体压向基板的表面X2，因此喷雾容易附着在基板的表面X2。因此，能够使膜更合适地外延生长。
在本说明书公开的一个例子的结构中，基板的表面可以是基板的上表面。第二流路朝向基板的上表面喷出加热气体的第二喷出口可以配置在第一流路朝向基板的上表面喷出喷雾的第一喷出口的上侧。此外，第二流路朝向基板的上表面喷出加热气体的第二喷出方向可以以与第一喷出方向倾斜的方向相同的方向，相对于基板的上表面倾斜。此外，第一喷出方向相对于基板的上表面的倾斜角度可以大于第二喷出方向相对于基板的上表面的倾斜角度。
该结构的一个例子如图13所示。在图13中，第二喷出方向X7相对于基板的上表面X2，以与第一喷出方向X1倾斜的方向相同的方向倾斜。此外，第一喷出方向X1相对于基板的上表面X2的倾斜角度θx1大于第二喷出方向X7相对于基板的上表面X2的倾斜角度θx3。根据该结构，由于喷雾被加热气体压向基板的上表面X2，因此喷雾容易附着在基板的上表面X2。因此，能够使膜更合适地外延生长。
在本说明书公开的一个例子的结构中，基板的上表面可以相对于水平面倾斜。第一喷出方向可以从在基板的上表面竖直的垂线向基板的上表面的下端侧倾斜。
该结构的一个例子如图13所示。根据该结构，在基板的上表面X2蒸发的溶剂(箭头X6)与沿着第一喷出方向喷出的喷雾(箭头X1)更加难以互相干扰。因此，能够使膜更稳定地外延生长。
在本说明书公开的一个例子的结构中，第一喷出方向相对于基板的上表面的倾斜角度和基板的上表面相对于水平面的倾斜角度之和可以大于90°。
该结构的一个例子如图13所示。如图13所示，如果喷出方向X1相对于上表面X2的倾斜角度θx1和上表面x2相对于水平面X3的倾斜角度θx2之和为90°以上，则喷出方向X1朝向斜上方。因此，在基板的上表面X2蒸发的溶剂的移动方向X6与喷出方向X1之间的角度得更大。因此，蒸发的溶剂与被喷出的混合体更加难以互相干扰。因此，能够使膜更稳定地外延生长。
在本说明书公开的一个例子的结构中，第一喷出方向相对于基板的上表面的倾斜角度可以为45°以上，第二喷出方向相对于基板的上表面的倾斜角度可以小于45°。
另外，在图13中，角度θx1是第一喷出方向X1相对于基板的上表面X2的倾斜角度，角度θx3是第二喷出方向X7相对于基板的上表面X2的倾斜角度。如上所述，通过增大第一喷出方向的倾斜角度，喷雾变得容易沿着基板的表面流动，因此能够使膜更合适地外延生长。此外，通过增大第二喷出方向的倾斜角度，喷雾容易附着在基板的表面。因此，能够使膜更合适地外延生长。
在本说明书公开的一个例子的结构中，可以使基板与喷雾的喷出口能够相对旋转。此外，基板与喷出口相对旋转时，可以使基板与喷出口之间的相对移动速度最大的部分的相对移动速度低于从喷出口朝向基板的表面喷出的喷雾的流速。
另外，“基板与喷雾的喷出口能够相对旋转”可以是基板能够旋转，也可以是喷出口能够旋转，还可以是使这两者都能够旋转。
通过如上所述使基板与喷雾的喷出口相对旋转，能够使膜在基板表面的大范围内外延生长。此外，如果如上所述将相对旋转的旋转速度设定为较低，则由旋转产生的气流的影响较小，能够使膜在基板的表面均匀地外延生长。
在本说明书公开的一个例子的结构中，可以使基板能够旋转。此外，基板旋转时，可以使基板的移动速度最大的部分的移动速度高于从喷雾的喷出口朝向基板的表面喷出的喷雾的流速。
如上所述，通过使基板旋转，能够使膜在基板表面的大范围内外延生长。此外，如果如上所述将基板的旋转速度设定为较高，则在旋转的基板的表面附近产生层流，能够使膜在基板的表面均匀地外延生长。
以上对实施方式进行了详细说明，但这些仅为例示，并不限定权利要求书保护的范围。权利要求书所记载的技术包括将以上所例示的具体例进行各种变形、变更后的内容。本说明书或说明书附图中所说明的技术要素能够单独或者通过各种组合而发挥其技术效用，并不限定于申请时权利要求记载的组合。另外，本说明书或说明书附图所例示的技术同时实现了多个目的，但对于仅实现其中一个目的这一点而言也具有技术效果。
标号的说明
10：成膜装置
12：基板
14：加热器
16：基座
20：第二储存槽
21：溶液
22：载气供给路径
24：溶液喷雾供给路径
28：超声波振动器
30：喷嘴
40：加热炉
42：加热气体供给路径
44：加热器
60：第一储存槽
61：水
62：载气供给路径
64：水喷雾供给路径
68：超声波振动器
70：水喷雾
72：溶液喷雾

Claims (17)

1.一种成膜装置，使膜在基板的表面外延生长，其具有：
载置所述基板的台；
加热器，其对所述基板进行加热；
喷雾供给源，其供给溶剂中溶解有所述膜的材料的溶液的喷雾；
加热气体供给源，其供给加热气体，该加热气体含有与所述溶剂相同材料的气体、且温度比所述喷雾高；以及
送出装置，其将所述喷雾和所述加热气体朝向所述基板的所述表面送出。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，
所述溶剂为H2O。
3.根据权利要求1或2所述的成膜装置，其特征在于，
所述送出装置具有混合流路，
所述喷雾和所述加热气体的混合体经过所述混合流路被送出到所述基板的所述表面。
4.根据权利要求3所述的成膜装置，其特征在于，
所述混合流路朝向所述基板的所述表面喷出所述混合体的喷出方向相对于所述基板的所述表面倾斜。
5.根据权利要求4所述的成膜装置，其特征在于，
所述基板的所述表面为所述基板的上表面，
所述基板的所述上表面相对于水平面倾斜，
所述喷出方向从在所述基板的所述上表面竖直的垂线向所述基板的所述上表面的下端侧倾斜。
6.根据权利要求5所述的成膜装置，其特征在于，
所述喷出方向的所述基板相对于所述上表面的倾斜角度和所述基板的所述上表面相对于所述水平面的倾斜角度之和大于90°。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的成膜装置，其特征在于，
所述喷出方向相对于所述基板的所述表面的倾斜角度为45°以上。
8.根据权利要求1或2所述的成膜装置，其特征在于，
所述送出装置具有第一流路以及与所述第一流路分开设置的第二流路，
所述喷雾经过所述第一流路被送出到所述基板的所述表面，
所述加热气体经过所述第二流路被送出到所述基板的所述表面。
9.根据权利要求8所述的成膜装置，其特征在于，
所述第一流路朝向所述基板的所述表面喷出所述喷雾的第一喷出方向相对于所述基板的所述表面倾斜。
10.根据权利要求8或9所述的成膜装置，其特征在于，
从所述第一流路朝向所述基板的所述表面喷出的所述喷雾的移动路径，位于从所述第二流路朝向所述基板的所述表面喷出的所述加热气体的移动路径与所述基板的所述表面之间。
11.根据权利要求9所述的成膜装置，其特征在于，
所述基板的所述表面是所述基板的上表面，
所述第二流路朝向所述基板的所述上表面喷出所述加热气体的第二喷出口配置在所述第一流路朝向所述基板的所述上表面喷出所述喷雾的第一喷出口的上侧，
所述第二流路朝向所述基板的所述上表面喷出所述加热气体的第二喷出方向，以与所述第一喷出方向倾斜的方向相同的方向相对于所述基板的所述上表面倾斜，
所述第一喷出方向相对于所述基板的所述上表面的倾斜角度比所述第二喷出方向相对于所述基板的所述上表面的倾斜角度更大。
12.根据权利要求11所述的成膜装置，其特征在于，
所述基板的所述上表面相对于水平面倾斜，
所述第一喷出方向从在所述基板的所述上表面竖直的垂线向所述基板的所述上表面的下端侧倾斜。
13.根据权利要求12所述的成膜装置，其特征在于，
所述第一喷出方向相对于所述基板的所述上表面的倾斜角度和所述基板的所述上表面相对于所述水平面的倾斜角度之和大于90°。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的成膜装置，其特征在于，
所述第一喷出方向相对于所述基板的所述上表面的倾斜角度为45°以上，
所述第二喷出方向相对于所述基板的所述上表面的倾斜角度小于45°。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的成膜装置，其特征在于，
所述基板与所述喷雾的喷出口能够相对旋转，
所述基板与所述喷出口相对旋转时，所述基板与所述喷出口的相对移动速度最大的部分的相对移动速度低于从所述喷出口朝向所述基板的所述表面喷出的所述喷雾的流速。
16.根据权利要求1至14中任一项所述的成膜装置，其特征在于，
所述基板能够旋转，
所述基板旋转时，所述基板的移动速度最大的部分的移动速度高于从所述喷雾的喷出口朝向所述基板的所述表面喷出的所述喷雾的流速。
17.一种制造方法，其使用使膜在基板的表面外延生长的成膜装置制造半导体装置，
所述成膜装置具有：
载置所述基板的台；
加热器，其对所述基板进行加热；
喷雾供给源，其供给溶剂中溶解有所述膜的材料的溶液的喷雾；
加热气体供给源，其供给加热气体，该加热气体含有与所述溶剂相同材料的气体、且温度比所述喷雾高；以及
送出装置，其将所述喷雾和所述加热气体朝向所述基板的所述表面送出，
所述制造方法具有将所述喷雾和所述加热气体从所述送出装置朝向所述基板的所述表面送出的工序。
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