JP2016027635A - 成膜装置および成膜方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明者らは、上記知見を得た後、さらに検討を重ね、本発明を完成させるに至った。
(1) 原料からなるミストをキャリアガスによって基板上に搬送して成膜するための成膜装置であって、前記原料を霧化してミストを発生させるミスト発生器と、
前記キャリアガスを供給するキャリアガス供給手段と、
前記ミスト発生器で発生したミストを前記キャリアガスによって前記基板へ供給する供給管と、
を備え、
前記キャリアガスによって搬送されているミストを前記基板までさらに加速させるミスト加速手段を備えていることを特徴とする成膜装置、
に関する。
(2) 前記供給管内に、または所望により前記供給管に併設されている成長室内に、前記基板を保持するサセプタを備え、
前記サセプタが、ミストを基板まで加速させるためのミスト加速部を備えていることを特徴とする前記(1)記載の成膜装置、
(3) 前記サセプタが占めるサセプタ領域と、前記基板領域と、未反応のミストを排出する排出領域とに分けられる前記供給管または前記成長室内の断面において、前記サセプタ領域と前記基板との総面積が、前記排出領域の面積よりも大きいことを特徴とする前記(1)または(2)に記載の成膜装置、
(4) 前記サセプタの外周形状の全部または一部が、前記供給管または前記成長室の内周に沿って略同一となるような形状である前記(1)〜(3)のいずれかに記載の成膜装置、
(5) 前記供給管内にサセプタを備え、前記サセプタの外周形状の全部または一部が、前記供給管の内周に沿って略同一となるような略円状である前記(1)〜(4)のいずれかに記載の成膜装置、
(6) 前記サセプタの基板側表面の外周形状が略半円状である前記(5)記載の成膜装置、
(7) 前記サセプタが基板を傾斜させて保持する手段を有していることを特徴とする前記(1)〜(6)のいずれかに記載の成膜装置、
(8) 前記基板の傾斜角が5°〜60°である前記(7)記載の成膜装置、
(9) 前記サセプタが基板を埋め込んで保持する手段を有する前記(1)〜(8)のいずれかに記載の成膜装置、
に関する。
(10) ミスト加速手段が、キャリアガスによって搬送されているミストに対し、さらに、0.1〜10m/s2の加速度を付与する前記(1)〜(9)のいずれかに記載の成膜装置、
(11) 加速させるミストの流路方向が、基板に対して、平行または略平行である前記(1)〜(10)のいずれかに記載の成膜装置、
(12) 原料を霧化して発生したミストをキャリアガスによって基板上に搬送して成膜する成膜方法であって、
前記原料を霧化してミストを発生させる工程と、
キャリアガスを供給するキャリアガス供給工程と、
前記ミスト発生器で発生したミストをキャリアガスによって前記基板へ供給するミスト供給工程と、
を含み、
前記ミスト供給工程にて、前記キャリアガスによって搬送されているミストを前記基板までさらに加速させることを特徴とする成膜方法、
(13) 前記(12)記載の成膜方法によって形成された膜、
に関する。
「略同一」とは、完全同一でなくてもよく、例えば、円状と楕円状との関係のように、本発明の各効果を奏する程度に同一であればよい。
「略円状」とは、円状のみならず、楕円状や、その他放物局面などの円状に近い各種の曲面を総称するものをいう。
「略半円状」とは、半円状のみならず、半楕円状や、その他放物局面などの半円状に近い各種の曲面を総称するものをいう。
図11を用いて、本実施例で用いたミストCVD装置19を説明する。ミストCVD装置19は、基板20を載置するサセプタ21と、キャリアガスを供給するキャリアガス供給手段22と、キャリアガス供給手段22から送り出されるキャリアガスの流量を調節するための流量調節弁23と、原料溶液24aが収容されるミスト発生源24と、水25aが入れられる容器25と、容器25の底面に取り付けられた超音波振動子26と、内径40mmの石英管からなる供給管27と、供給管27の周辺部に設置されたヒーター28を備えている。サセプタ21は、石英からなり、被成膜試料20を載置する面が水平面から傾斜している。供給管27とサセプタ21をどちらも石英で作製することにより、基板20上に形成される膜内に装置由来の不純物が混入することを抑制している。
なお、サセプタ21として、図3に示されるサセプタを用いて、α−Ga2O3膜を成膜した。成膜条件は以下の通りである。なお、サセプタの傾斜角は45°とし、供給管内の基板・サセプタの総面積は、図4の通り、サセプタ領域を大きく、排出領域を狭くした。
臭化ガリウムと酸化ゲルマニウムをガリウムに対するゲルマニウムの原子比が1:0.05となるように水溶液を調整した。この際、48%臭化水素酸溶液を体積比で10%を含有させた。条件1では、酸化ゲルマニウムの濃度は、5.0×10−3mol/Lとした。
この原料溶液24aをミスト発生源24内に収容した。
この原料微粒子が、キャリアガスによって成膜室27内に導入され、成膜室27内で反応して、被成膜試料20の成膜面でのCVD反応によって被成膜試料20上に膜を形成した。なお、ミストの加速度は1.51m/s2であった。
非特許文献1記載の管状炉型ミストCVD装置のサセプタを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてα−Ga2O3膜を成膜した。なお、ミストの加速度は0であった。得られたα−Ga2O3膜につき、各点の膜厚を測定し、その分布を調べた。結果を表2に示す。バラつきの範囲は、192nmであった。標準偏差は、71.19であった。
α−Ga2O3の代わりに、IGZOを350℃の条件で成膜したこと以外は、比較例1と同様にして成膜した。なお、ミストの加速度は0であった。得られたIGZO膜につき、各点の膜厚を測定し、その分布を調べた。結果を表3に示す。バラつきの範囲は、110nmであった。標準偏差は、42.28であった。
α−Ga2O3の代わりに、ZnOを250℃の条件で成膜したこと以外は、比較例1と同様にして成膜した。なお、ミストの加速度は0であった。得られたZnO膜につき、各点の膜厚を測定し、その分布を調べた。結果を表4に示す。バラつきの範囲は、440nmであった。標準偏差は、129.45であった。
2 超音波振動子
3 ミスト発生器
4 キャリアガス供給手段
5 供給管
6 管状炉
10 成膜装置
19 ミストCVD装置
20 基板
21 サセプタ
22 キャリアガス供給手段
23 流量調節弁
24 ミスト発生源
24a 原料溶液
25 容器
25a 水
26 超音波振動子
27 成膜室
28 ヒーター
101 サセプタ
102 ミスト加速手段
103 基板保持部
104 支持部
105 供給管
107 ヒーター
108a ミスト(沈降)
108b ミスト(加速)
108c 液だれ
109 基板
111 基板・サセプタ領域
112 排出領域
121 サセプタ
122 ミスト加速手段
123 基板保持部
124 支持部
125 供給管
126 上部板
127 上部支持部
134 支持部
135 熱電対
Claims (13)
- 原料からなるミストをキャリアガスによって基板上に搬送して成膜するための成膜装置であって、
前記原料を霧化してミストを発生させるミスト発生器と、
前記キャリアガスを供給するキャリアガス供給手段と、
前記ミスト発生器で発生したミストを前記キャリアガスによって前記基板へ供給する供給管と、
を備え、
前記キャリアガスによって搬送されているミストを前記基板までさらに加速させるミスト加速手段を備えていることを特徴とする成膜装置。 - 前記供給管内に、または所望により前記供給管に併設されている成長室内に、前記基板を保持するサセプタを備え、
前記サセプタが、ミストを基板まで加速させるためのミスト加速部を備えていることを特徴とする請求項1記載の成膜装置。 - 前記サセプタが占めるサセプタ領域と、前記基板領域と、未反応のミストを排出する排出領域とに分けられる前記供給管または前記成長室内の断面において、前記サセプタ領域と前記基板との総面積が、前記排出領域の面積よりも大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の成膜装置。
- 前記サセプタの外周形状の全部または一部が、前記供給管または前記成長室の内周に沿って略同一となるような形状である請求項1〜3のいずれかに記載の成膜装置。
- 前記供給管内にサセプタを備え、前記サセプタの外周形状の全部または一部が、前記供給管の内周に沿って略同一となるような略円状またはその一部である請求項1〜4のいずれかに記載の成膜装置。
- 前記サセプタの基板側表面の外周形状が略半円状である請求項5記載の成膜装置。
- 前記サセプタが基板を傾斜させて保持する手段を有していることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の成膜装置。
- 前記基板の傾斜角が5°〜60°である請求項7記載の成膜装置。
- 前記サセプタが基板を埋め込んで保持する手段を有する請求項1〜8のいずれかに記載の成膜装置。
- ミスト加速手段が、キャリアガスによって搬送されているミストに対し、さらに、0.1〜10m/s2の加速度を付与する請求項1〜9のいずれかに記載の成膜装置。
- 加速させるミストの流路方向が、基板に対して、平行または略平行である請求項1〜10のいずれかに記載の成膜装置。
- 原料を霧化して発生したミストをキャリアガスによって基板上に搬送して成膜する成膜方法であって、
前記原料を霧化してミストを発生させる工程と、
前記キャリアガスを供給するキャリアガス供給工程と、
前記ミスト発生器で発生したミストをキャリアガスによって前記基板へ供給するミスト供給工程と、
を含み、
前記ミスト供給工程にて、前記キャリアガスによって搬送されているミストを前記基板までさらに加速させることを特徴とする成膜方法。 - 請求項12記載の成膜方法によって形成された膜。
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