KR20220143045A - 성막용 무화장치 및 이것을 이용한 성막장치 그리고 반도체막 - Google Patents

성막용 무화장치 및 이것을 이용한 성막장치 그리고 반도체막 Download PDF

Info

Publication number
KR20220143045A
KR20220143045A KR1020227029169A KR20227029169A KR20220143045A KR 20220143045 A KR20220143045 A KR 20220143045A KR 1020227029169 A KR1020227029169 A KR 1020227029169A KR 20227029169 A KR20227029169 A KR 20227029169A KR 20220143045 A KR20220143045 A KR 20220143045A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
film
raw material
ultrasonic
semiconductor film
cylindrical member
Prior art date
Application number
KR1020227029169A
Other languages
English (en)
Inventor
히로시 하시가미
토시유키 카와하라무라
Original Assignee
신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
코치 프리펙츄럴 퍼블릭 유니버시티 코퍼레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤, 코치 프리펙츄럴 퍼블릭 유니버시티 코퍼레이션 filed Critical 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Publication of KR20220143045A publication Critical patent/KR20220143045A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • B05B17/0607—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
    • B05B17/0615—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers spray being produced at the free surface of the liquid or other fluent material in a container and subjected to the vibrations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/4486—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by producing an aerosol and subsequent evaporation of the droplets or particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/0242—Crystalline insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02565—Oxide semiconducting materials not being Group 12/16 materials, e.g. ternary compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/0257—Doping during depositing
    • H01L21/02573—Conductivity type
    • H01L21/02576—N-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/0257—Doping during depositing
    • H01L21/02573—Conductivity type
    • H01L21/02579—P-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/0257—Doping during depositing
    • H01L21/02573—Conductivity type
    • H01L21/02581—Transition metal or rare earth elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02623—Liquid deposition
    • H01L21/02628—Liquid deposition using solutions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/24—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only semiconductor materials not provided for in groups H01L29/16, H01L29/18, H01L29/20, H01L29/22
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • B05B17/0607—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
    • B05B17/0653—Details
    • B05B17/0669—Excitation frequencies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/0012—Apparatus for achieving spraying before discharge from the apparatus

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Special Spraying Apparatus (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

본 발명은, 원료용액을 수용하는 원료용기와, 상기 원료용기의 내부와 외부를 공간적으로 접속하고, 또한 그 하단이 상기 원료용기 내에 있어서 상기 원료용액의 액면에 닿지 않도록 설치된 통상부재와, 초음파를 조사하는 초음파발생원을 1개 이상 갖는 초음파발생기와, 상기 초음파를 상기 원료용액에 중간액을 개재하여 전파시키는 액조를 갖는 성막용 무화장치로서, 상기 초음파발생원의 초음파사출면의 중심선을 u로 하여, 상기 중심선u와, 상기 통상부재의 측벽면의 연장을 포함하는, 상기 통상부재의 측벽면이 이루는 면의 교점P가, 상기 통상부재의 하단점B보다 아래가 되도록 초음파발생원이 마련되어 있는 성막용 무화장치이다. 이로써, 파티클부착이 억제된 고품질인 박막을 형성가능하게 하는 성막용 무화장치를 제공한다.

Description

성막용 무화장치 및 이것을 이용한 성막장치 그리고 반도체막
본 발명은, 성막용 무화(霧化)장치 및 이것을 이용한 성막장치 그리고 반도체막에 관한 것이다.
무화된 미스트상의 원료를 이용하여, 기판 상에 박막을 형성시키는 미스트 화학기상성장법(Mist Chemical Vapor Deposition: Mist CVD. 이하, 「미스트 CVD법」이라고도 한다)이 개발되어, 산화물 반도체막 등의 제작에 이용되고 있다(특허문헌 1, 2). 미스트 CVD법에 의한 막형성에서는 초음파에 의해 미스트를 얻는 방식이 일반적이다.
일본특허공개 2013-028480호 공보 일본특허공개 2014-063973호 공보
그러나, 이제까지 고품질인 막을 형성하기 위한 원료무화수법은 확립되어 있지 않고, 원료미스트의 품질에 기인한 파티클이, 제작한 막에 다수 부착되는 문제가 있었다. 또한, 성막속도를 높이는 경우 등에 미스트공급량을 증가시키면, 이러한 파티클부착이 보다 현저해지는 것이 알려져 있으며, 막품질과 생산성의 양립이 과제였다.
본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 파티클부착이 억제된 고품질인 박막을 효율 좋게 형성가능하게 하는 성막용 무화장치, 및 이것을 이용하여 고품질인 막을 높은 생산성으로 형성하기 위한 성막장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 막표면의 파티클밀도가 현저하게 저감된 고품질인 반도체막을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해 이루어진 것으로, 원료용액을 수용하는 원료용기와, 상기 원료용기의 내부와 외부를 공간적으로 접속하고, 또한 그 하단이 상기 원료용기 내에 있어서 상기 원료용액의 액면에 닿지 않도록 설치된 통상부재(筒狀部材)와, 초음파를 조사하는 초음파발생원을 1개 이상 갖는 초음파발생기와, 상기 초음파를 상기 원료용액에 중간액을 개재하여 전파시키는 액조(液槽)를 갖는 성막용 무화장치로서, 상기 초음파발생원의 초음파사출면의 중심선을 u로 하여, 상기 중심선u와, 상기 통상부재의 측벽면의 연장을 포함하는, 상기 통상부재의 측벽면이 이루는 면의 교점P가, 상기 통상부재의 하단점B보다 아래가 되도록 초음파발생원이 마련되어 있는 성막용 무화장치를 제공한다.
이러한 성막용 무화장치이면, 성막에 적합한, 고품질이며 양호한 고밀도 미스트를 안정적으로 얻을 수 있는 것이 되므로, 파티클이 적은 고품질인 막을 효율 좋게 형성가능한 성막용 무화장치가 된다.
이때, 상기 중심선u가 상기 원료용기 측벽을 통과하도록 초음파발생원이 마련되어 있는 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 보다 고밀도의 미스트를 보다 안정적으로 얻을 수 있는 것이 된다.
이때, 상기 교점P와 상기 하단점B의 거리가 10mm 이상이 되도록 초음파발생원이 마련되어 있는 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 보다 고품질인 미스트를 보다 안정적으로 얻을 수 있는 것이 된다.
이때, 상기 교점P와 상기 하단점B의 거리가 25mm 이상이 되도록 초음파발생원이 마련되어 있는 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 더욱 고품질인 미스트를 더욱 안정적으로 얻을 수 있는 것이 된다.
또한, 원료용액을 무화하여 원료미스트를 형성하는 무화수단과, 상기 미스트를 기체(基體)에 공급하여 상기 기체 상에 막을 형성하는 성막수단을 적어도 구비하는 성막장치로서, 상기 무화수단으로서 상기 성막용 무화장치를 구비하는 성막장치를 제공한다.
이러한 장치로 하면, 고품질인 막을 높은 생산성으로 제조할 수 있는 것이 된다.
본 발명은, 또한, Ga를 포함하고 커런덤형 결정구조를 갖는 반도체막으로서, 상기 반도체막의 표면에 있어서의 직경 0.3μm 이상의 파티클밀도가 50개/cm2 이하인 반도체막을 제공한다.
이러한 반도체막이면, 반도체장치 제조에 적합한 고품질인 반도체막이 된다.
이때, 상기 Ga를 포함하고 커런덤형 결정구조를 갖는 반도체막은 α-Ga2O3인 것이 바람직하다.
이로써, 반도체장치 제조에 보다 적합한 고품질인 반도체막이 된다.
이때, 상기 반도체막의 표면적이 50cm2 이상인 반도체막인 것이 바람직하다.
이로써, 보다 고품질이며 생산성이 높은 반도체막이 된다.
이때, 상기 반도체막의 막두께가 1μm 이상인 반도체막인 것이 바람직하다.
이로써, 보다 양질이며, 반도체장치에 보다 적합한 반도체막이 되고, 나아가 반도체장치의 설계자유도를 높일 수 있는 것이 된다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 고품질이며 고밀도인 미스트가 안정적으로 얻어지는 성막용 무화장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 높은 생산성으로 고품질인 막을 제조가능한 성막장치를 제공할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따르면, 파티클밀도가 현저하게 저감된 반도체막을 제공할 수 있다.
[도 1] 본 발명에 따른 성막용 무화장치의 구성을 나타낸 도면이다.
[도 2] 본 발명에 따른 성막용 무화장치의 미스트발생부를 설명하는 도면이다.
[도 3] 본 발명에 따른 성막장치의 구성의 일 형태를 설명하는 도면이다.
[도 4] 본 발명에 따른 성막장치의 구성의 다른 형태를 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하는데, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.
상기 서술한 바와 같이, 파티클부착이 억제된 고품질인 박막을 형성가능하게 하는 성막용 무화장치, 및 이것을 이용하여 고품질인 막을 높은 생산성으로 형성하기 위한 성막장치가 요구되고 있었다. 또한, 파티클이 적은 고품질인 반도체막이 요구되고 있었다.
본 발명자들은, 상기 과제에 대하여 예의검토를 거듭한 결과, 원료용액을 수용하는 원료용기와, 상기 원료용기의 내부와 외부를 공간적으로 접속하고, 또한 그 하단이 상기 원료용기 내에 있어서 상기 원료용액의 액면에 닿지 않도록 설치된 통상부재와, 초음파를 조사하는 초음파발생원을 1개 이상 갖는 초음파발생기와, 상기 초음파를 상기 원료용액에 중간액을 개재하여 전파시키는 액조를 갖는 성막용 무화장치로서, 상기 초음파발생원의 초음파사출면의 중심선을 u로 하여, 상기 중심선u와, 상기 통상부재의 측벽면의 연장을 포함하는, 상기 통상부재의 측벽면이 이루는 면의 교점P가, 상기 통상부재의 하단점B보다 아래가 되도록 초음파발생원이 마련되어 있는 성막용 무화장치에 의해, 파티클부착이 억제된 고품질인 박막을 높은 생산성으로 형성할 수 있는 것이 되는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하였다.
이하, 도면을 참조하여 설명한다.
(성막용 무화장치)
도 1에, 본 발명에 따른 성막용 무화장치(100)를 나타낸다. 성막용 무화장치(100)는, 원료용액(114)을 수용하는 원료용기(111)와, 원료용기(111)의 내부와 외부를 공간적으로 접속하고, 또한 그 하단이 원료용기(111) 내에 있어서 원료용액(114)의 액면에 닿지 않도록 설치된 통상부재(113)와, 초음파를 조사하는 초음파발생원(초음파진동판)(121)을 1개 이상 갖는 초음파발생기(120)와, 초음파를 원료용액(114)에 중간액(123)을 개재하여 전파시키는 액조(122)를 구비한다.
원료용기(111)에는 캐리어가스(131)를 도입하기 위한 캐리어가스도입구(112)가 설치되어 있다. 원료용기(111) 및 통상부재(113)의 형상은 특별히 한정되지 않는데, 원기둥상으로 함으로써 캐리어가스(131)와 미스트(132)가 혼합된 혼합기(混合氣)(133)를 원활하게 흐르게 할 수 있다. 캐리어가스도입구(112)는 통상부재(113)의 원료용기(111) 내부에 있어서의 하단보다 상방에 마련되는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 캐리어가스(131)와 미스트(132)를 충분히 혼합할 수 있다. 또한 원료용기(111)는, 도면에는 나타내지 않았으나, 원료용액(114)의 소비에 따라 보충하는 기구를 구비하고 있을 수도 있다.
성막용 무화장치를 구성하는 부재는, 원료용액(114)에 대하여 화학적으로 안정적이며 충분한 기계적 강도를 갖는 재질 및 구조이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 금속이나 플라스틱재료, 유리, 금속표면에 플라스틱재료를 코팅한 재료 등을 이용할 수 있다.
초음파발생기(120)는, 적어도, 초음파발생원(121)을 구비하고 있다. 또한, 초음파발생기(120)는 발진기 등을 구비함으로써, 초음파발생원(121)을 구동시킬 수 있다. 또한, 액조(122)는, 초음파발생원(121)으로부터 조사된 초음파를 원료용액(114)에 전파하기 위한 중간액(123)을 수용하는 것이다. 액조(122)에 수용되어 있는 중간액(123)은, 초음파를 저해하지 않으면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 물이나 알코올류 및 오일류 등을 이용할 수 있다. 액조(122) 등은, 중간액(123)에 대하여 화학적으로 안정적이며, 어느 정도의 기계적 강도를 갖는 재질 및 구조이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 금속이나 플라스틱재료, 유리, 금속표면에 플라스틱재료를 코팅한 재료 등을 이용할 수 있다. 또한 액조(122)는, 도면에는 나타내지 않았으나, 중간액(123)의 액량이나 온도를 검지 및 제어하는 수단을 추가로 구비하고 있을 수도 있다.
초음파발생원(121)의 초음파의 사출면은 평탄한 형상을 하고 있으며, 조사방향은 이 사출면을 경사시켜 고정할 수도 있고, 각도조절기구(121a)에 의해 경사시킴으로써 바꿀 수 있도록 할 수도 있다. 또한, 초음파발생원(121)은, 적어도 1개의 초음파진동판(도시생략)을 구비하고 있으면 되고, 진동판 단체(單體)일 수도 있고, 초음파의 조사방향을 제어하기 위한 수단과 조합하여 구성되어 있을 수도 있다. 또한, 초음파발생원(121)은, 원하는 미스트밀도나 원료용기(111)의 사이즈 등에 따라 단일 또는 복수 마련할 수 있다. 초음파발생원(121)으로부터 조사되는 초음파의 주파수는, 원하는 입경과 입도의 미스트(132)를 발생시키는 것이면 한정되지 않는데, 예를 들어, 1.5MHz 내지 4.0MHz를 이용하면 된다. 이로써 원료용액(114)이 성막에 적합한 미크론사이즈의 액적으로 미스트화된다.
도 2는, 본 발명에 따른 성막용 무화장치의 미스트발생부를 설명하는 도면으로, 도 1의 점선테두리개소A에 있어서, 초음파를 조사하고 있을 때의 원료용액의 액면근방에 있어서의 상태를 모식적으로 나타낸 확대도이다(액조를 생략하여 기재). 초음파발생원(121)의 초음파사출면의 중심선을 u로 한다. 초음파발생원(121)에서 원료용액(201)의 하방으로부터 중심선u 방향으로 초음파가 조사되면, 원료용액(201)에는 초음파 조사방향을 따라 액기둥(202)이 생기고, 동시에 미스트화된다. 이때, 중심선u가 통상부재(220)와 교차하지 않도록 각도조절기구(121a)에 의해 초음파발생원(121)을 기울인다. 즉, 중심선u와 통상부재(220)의 측벽의 연장을 포함하는, 통상부재(220)의 측벽면이 이루는 면의 교점P가, 통상부재(220)의 하단점B보다 아래가 되는 범위에 있어서, 원료용기(210)의 측벽의 방향을 향하도록 한다.
또한, 중심선u가 원료용기(210)의 측벽을 통과하도록 초음파발생원(121)이 마련되어 있는 것이 좋다. 이렇게 하면, 보다 고밀도의 미스트를 보다 안정적으로 얻을 수 있는 것이 된다.
나아가, 교점P와 하단점B의 거리PB는 10mm 이상이 되도록 초음파발생원(121)이 마련되어 있는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 25mm 이상이 되도록 초음파발생원(121)이 마련되어 있는 것이 좋다. PB가 10mm 이상이면, 혼합기의 흐름이 보다 원활해지기 때문에, 미스트공급량이 저하되어 성막속도가 저하되는 것을 유효하게 방지할 수 있다. 또한, 혼합기 중에, 기판 상에서 미반응생성물이나 파티클의 원인이 되는, 비교적 큰 입경의 액적이 증가하는 것으로 인한, 기판 상의 막에의 결함의 형성을 유효하게 방지할 수 있으므로 막의 품질이 보다 향상된다. 한편, PB의 상한값은 특별히 한정되지 않고, 원료용기(210)의 사이즈 등에 따라 적절히 설정할 수 있는데, 예를 들어 100mm 이하로 할 수 있다.
(성막장치)
본 발명은, 나아가 도 1 및 도 2에서 설명한 성막용 무화장치를 이용한 성막장치를 제공한다.
도 3은, 본 발명에 따른 성막장치의 구성의 일 형태를 설명하는 도면이다. 본 발명에 따른 성막장치(300)는, 적어도, 원료용액(321)을 무화하여 원료미스트(322)를 형성하는 무화수단(320)과, 미스트(322)를 기체(334)에 공급하여 기체(334) 상에 막을 형성하는 성막수단(330)을 구비한다. 성막장치(300)는, 무화수단으로서, 도 1 및 도 2에서 설명한 본 발명의 성막용 무화장치(100)를 구비하고 있다. 나아가, 캐리어가스공급부(311)나, 무화수단(320)과 성막수단(330)은 배관(313, 324)으로 접속되어 있다.
캐리어가스공급부(311)는, 예를 들어, 공기압축기나 각종 가스봄베 또는 질소가스분리기 등이어도 되고, 또한, 가스의 공급유량을 제어하는 기구를 구비하고 있을 수 있다.
배관(313, 324)은 원료용액(321)이나 성막수단(330) 부근에 있어서의 온도 등에 대하여 충분한 안정성을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않고, 석영이나 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 염화비닐, 실리콘 수지, 우레탄 수지, 불소 수지 등과 같은 일반적인 수지제의 배관을 널리 이용할 수 있다.
또한, 도면에는 나타내지 않았으나, 캐리어가스공급부(311)로부터 무화수단(320)을 개재하지 않는 배관을 별도로 배관(324)에 접속하여, 혼합기(352)에 희석가스를 공급할 수 있도록 할 수도 있다.
무화수단(320)은, 성막하는 재료 등에 따라 복수대를 구비하고 있을 수도 있다. 또한 이 경우, 복수의 무화수단(320)으로부터 성막수단(330)에 공급되는 혼합기(352)는, 각각 독립적으로 성막수단(330)에 공급될 수도 있고, 배관(324) 중, 혹은 혼합용의 용기(도시생략) 등을 별도로 마련하여 혼합할 수도 있다.
성막수단(330)은, 성막실(331)과, 성막실(331) 내에 설치되어, 막을 형성하는 기체(334)를 유지하는 서셉터(332)와, 기체(334)를 가열하는 가열수단(333)을 구비하고 있을 수 있다.
성막실(331)의 구조 등은 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 알루미늄이나 스테인리스 등의 금속을 이용할 수 있고, 보다 고온에서 성막을 행하는 경우에는 석영이나 탄화실리콘을 이용할 수도 있다.
가열수단(333)은 기체(334), 서셉터(332) 및 성막실(331)의 재질이나 구조에 따라 선정되면 되고, 예를 들어, 저항가열히터나 램프히터가 호적하게 이용된다.
캐리어가스(351)는, 무화수단(320) 내에서 형성된 미스트(322)와 혼합되어 혼합기(352)가 되고, 성막수단(330)으로 반송되어 성막이 행해진다.
또한 본 발명에 따른 성막장치는, 추가로 배기수단(340)을 구비하고 있을 수 있다. 배기수단(340)은 성막수단(330)에 배관 등으로 접속되어 있을 수도 있고, 간극을 두고 설치되어 있을 수도 있다. 또한 배기수단(340)은 성막수단(330)으로부터 배출되는 열 및 가스나 생성물에 대하여 안정적인 소재로 구성되어 있기만 하면, 특별히 구조나 구성은 한정되지 않고, 공지된 일반적인 배기팬이나 배기펌프를 사용할 수 있다. 또한 배출되는 가스나 생성물의 성질에 따라, 예를 들어, 미스트트랩, 웨트스크러버, 백필터, 제해장치 등을 구비하고 있을 수도 있다.
도 3에서는, 기체(334)가 성막실(331) 내부에 설치되는 성막수단(330)의 형태를 설명하였으나, 본 발명에 따른 성막장치에서는 이것으로 한정되지 않고, 도 4에 나타내는 바와 같이 성막수단(430)으로서, 미스트(422)를 포함하는 혼합기(452)를 토출하는 노즐(431)을 이용하여, 서셉터(432)의 위에 설치된 기체(434)에 혼합기(452)를 직접 분사하여 성막하는 성막장치(400)로 할 수도 있다.
이 경우, 노즐(431)과 서셉터(432) 중, 어느 것 또는 양방이 수평방향으로 구동하는 구동수단을 구비하고, 기체(434)와 노즐(431)의 수평방향에 있어서의 상대위치를 변화시키면서 성막이 행해질 수 있다. 또한 서셉터(432)는 기판(434)을 가열하는 가열수단(433)을 구비하고 있을 수 있다. 또한 성막수단(430)은, 배기수단(435)을 구비하고 있을 수 있다. 배기수단(435)은 노즐(431)과 일체화되어 있을 수도 있고, 별도로 설치되어 있을 수도 있다. 한편, 도 1 내지 3과 동일한 것에 대해서는 적절히 설명을 생략한다.
(반도체막)
본 발명에 따른 반도체막은, Ga를 포함하고 커런덤형 결정구조를 갖는 반도체막이며, 반도체막의 표면에 있어서의 직경 0.3μm 이상의 파티클밀도가 50개/cm2 이하인 것이다. 직경 0.3μm 이상의 파티클은, 반도체막을 기초로 반도체장치로 했을 때에, 특성에 큰 영향을 주는 것이다. 상기와 같은, 직경 0.3μm 이상의 파티클밀도를 갖는 반도체막은, 반도체장치 제조에 적합한 고품질인 것이 된다.
한편, 본 발명에 있어서의 「파티클」이란, 반도체막 중에 유입되어 막과 일체화된 것 및 반도체막 표면에 이물로서 부착된 것을 포함하며, 막의 표면을 관찰했을 때에 파티클로서 관찰되는 것을 가리킨다. 또한, 파티클의 직경은, 광산란식의 파티클 측정기에 의해 측정된 파티클의 사이즈에 기초한 값이다. 파티클의 사이즈는, 측정기를 복수의 사이즈의 표준입자로 교정함으로써 판정된다. 즉, 측정기에서 파티클을 측정했을 때의 측정값과 표준입자를 측정했을 때의 측정값을 대조함으로써 분류되는 값이다. 반도체막의 표면에 있어서의 파티클은, 예를 들어 레이저산란식의 파티클 카운터를 이용하여 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체막은, Ga를 포함하고 커런덤형 결정구조를 갖는 것이면 한정되지 않는데, 특히 α-Ga2O3인 것이 바람직하다. α-Ga2O3은 반도체장치 제조에 보다 적합한 고품질인 반도체막이다. 또한, 반도체막의 표면적은 50cm2 이상인 것이 바람직하다. 이러한 반도체막은, 보다 고품질이며 생산성이 높은 반도체막이다.
나아가, 반도체막의 막두께는 1μm 이상인 것이 바람직하다. 이러한 반도체막은, 보다 양질이며, 반도체장치에 보다 적합한 것이고, 나아가 반도체장치의 설계자유도를 높일 수 있는 것이다.
본 발명에 따른 반도체막은, 본 발명에 따른 성막용 무화장치를 구비한 성막장치를 이용하여, 성막장치의 성막실 내에 설치한 기체 상에 성막함으로써 얻을 수 있다. 기체는, 성막가능하고 막을 지지할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 기체의 재료도 특별히 한정되지 않고 공지된 기체를 이용할 수 있으며, 유기 화합물일 수도 있고 무기 화합물일 수도 있다. 예를 들어, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 불소 수지, 철이나 알루미늄, 스테인리스강, 금 등의 금속, 실리콘, 사파이어, 석영, 유리, 산화갈륨 등을 들 수 있는데, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 상기 기체의 형상으로는, 어떠한 형상의 것일 수도 있고, 모든 형상에 대하여 유효하며, 예를 들어, 평판이나 원판 등의 판상, 섬유상, 봉상, 원기둥상, 각기둥상, 통상(筒狀), 나선상, 구상, 링상 등을 들 수 있는데, 본 발명에 있어서는, 판상의 기체가 바람직하다. 판상의 기체의 두께는, 특별히 한정되지 않는데, 바람직하게는, 10~2000μm이고, 보다 바람직하게는 50~800μm이다. 기체가 판상인 경우, 그 면적은 50mm2 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 직경이 2인치(50mm) 이상이다. 반도체막을 기체 상에 성막한 후에, 기체를 제거하여 단독의 반도체막으로 할 수도 있다.
원료용액은, Ga를 포함하고, 미스트화가 가능한 재료를 포함하고 있으면 특별히 한정되지 않고, 무기재료일 수도, 유기재료일 수도 있다. 금속 또는 금속 화합물이 호적하게 이용되며, Ga 외에, 철, 인듐, 알루미늄, 바나듐, 티탄, 크롬, 로듐, 니켈 및 코발트로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 것을 사용할 수 있다.
원료용액으로서, 상기 금속을 착체 또는 염의 형태로, 유기용매 또는 물에 용해 또는 분산시킨 것을 호적하게 이용할 수 있다. 착체의 형태로는, 예를 들어, 아세틸아세토네이트 착체, 카르보닐 착체, 암민 착체, 하이드라이드 착체 등을 들 수 있다. 염의 형태로는, 예를 들어, 염화금속염, 브롬화금속염, 요오드화금속염 등을 들 수 있다. 또한, 상기 금속을, 브롬화수소산, 염산, 요오드화수소산 등에 용해한 것도 염의 수용액으로서 이용할 수 있다.
또한, 원료용액에는, 할로겐화수소산이나 산화제 등의 첨가제를 혼합할 수도 있다. 상기 할로겐화수소산으로는, 예를 들어, 브롬화수소산, 염산, 요오드화수소산 등을 들 수 있는데, 그 중에서도, 브롬화수소산 또는 요오드화수소산이 바람직하다. 상기 산화제로는, 예를 들어, 과산화수소(H2O2), 과산화나트륨(Na2O2), 과산화바륨(BaO2), 과산화벤조일(C6H5CO)2O2 등의 과산화물, 차아염소산(HClO), 과염소산, 질산, 오존수, 과아세트산이나 니트로벤젠 등의 유기과산화물 등을 들 수 있다.
나아가, 상기 원료용액에는, 도펀트가 포함되어 있을 수도 있다. 상기 도펀트는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 주석, 게르마늄, 규소, 티탄, 지르코늄, 바나듐 또는 니오븀 등의 n형 도펀트, 또는, 구리, 은, 주석, 이리듐, 로듐 등의 p형 도펀트 등을 들 수 있다. 도펀트의 농도는, 예를 들어, 약 1×1016/cm3~1×1022/cm3일 수도 있고, 약 1×1017/cm3 이하의 저농도로 할 수도, 약 1×1020/cm3 이상의 고농도로 할 수도 있다.
실시예
이하, 실시예를 들어 본 발명에 대하여 상세히 설명하는데, 이것은 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
(실시예 1)
도 1 및 도 2에 나타낸 성막용 무화장치와, 도 3에 나타낸 성막장치를 이용하여, α-산화갈륨의 성막을 행하였다.
성막용 무화장치에는 모두 붕규산유리제의 원료용기와 통상부재를 사용하고, 또한, 석영제의 성막실을 준비하였다. 캐리어가스 공급에는 질소가스가 충전된 가스봄베를 사용하였다. 가스봄베와 성막용 무화장치를 우레탄 수지제 튜브로 접속하고, 나아가 성막용 무화장치와 성막실을 석영제의 배관으로 접속하였다.
원료용액으로서 갈륨아세틸아세토네이트 0.02mol/L의 수용액에 농도 34%의 염산을 체적비로 1% 첨가하고, 스터러로 60분간 교반한 것을 준비하여, 이것을 원료용기에 충전하였다. 성막용 무화장치는 2기의 초음파진동판(주파수 2.4MHz)을 구비한 것을 사용하였다. 통상부재 하단의 B점과, 통상부재의 측벽면과 초음파의 사출방향이 교차하는 P점의 거리BP가 30mm가 되도록 초음파 조사방향과 통상부재의 위치를 조정하였다.
다음으로, 두께 0.6mm, 직경 4인치(약 10cm)의 c면 사파이어기판을, 성막실 내에 설치한 석영제의 서셉터에 재치하고, 기판온도가 500℃가 되도록 가열하였다.
다음으로, 초음파진동판에 의해 물을 통하여 원료용기 내의 전구체에 초음파진동을 전파시켜, 원료용액을 무화(미스트화)하였다.
다음으로, 원료용기에 질소가스를 5L/min의 유량으로 첨가하고, 성막실에 미스트와 질소가스의 혼합기를 60분간 공급하여 성막을 행하였다. 이 직후, 질소가스의 공급을 정지하고, 성막실에의 혼합기 공급을 정지하였다.
제작한 적층체의 결정층은, X선회절 측정으로 2θ=40.3°에 피크가 나타난 점에서, α상의 Ga2O3인 것이 확인되었다.
이후, 제작한 막의 막두께를 광반사율 해석으로 측정하고, 성장속도를 산출하였다. 또한, 막 상의 파티클(직경 0.5μm 이상)밀도를 기판검사기(KLA candela-CS10)로 평가하였다.
(실시예 2)
질소가스유량을 10L/min으로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 성막을 행하였다.
제작한 적층체의 결정층은, X선회절 측정으로 2θ=40.3°에 피크가 나타난 점에서, α상의 Ga2O3인 것이 확인되었다.
이후, 실시예 1과 동일하게 막을 평가하였다.
(실시예 3)
성막장치에 도 4에서 나타낸 성막장치를 이용한 것 외에는, 실시예 1과 동일한 장치 및 원료용액을 사용하여 α-산화갈륨의 성막을 행하였다. 미스트토출노즐에는 석영제의 것을 사용하였다. 서셉터에는 알루미늄제 핫플레이트를 사용하고, 기판을 450℃로 가열하였다. 다음으로 서셉터를 10mm/s의 속도로 미스트토출노즐의 아래를 수평방향으로 왕복구동시키고, 나아가 미스트토출노즐로부터 서셉터 상의 기판에 혼합기를 5L/min 공급하여 60분간 성막을 행하였다.
제작한 적층체의 결정층은, X선회절 측정으로 2θ=40.3°에 피크가 나타난 점에서, α상의 Ga2O3인 것이 확인되었다. 이후, 실시예 1과 동일하게 막을 평가하였다.
(비교예 1)
초음파를, 통상부재의 통 내를 향하여 초음파발생기로부터 바로 위에 조사한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 성막을 행하였다.
제작한 적층체의 결정층은, X선회절 측정으로 2θ=40.3°에 피크가 나타난 점에서, α상의 Ga2O3인 것이 확인되었다. 이후, 실시예 1과 동일하게 막을 평가하였다.
(비교예 2)
초음파를, 통상부재의 통 내를 향하여 초음파발생기로부터 바로 위에 조사한 것 이외는 실시예 2와 동일하게 성막을 행하였다.
제작한 적층체의 결정층은, X선회절 측정으로 2θ=40.3°에 피크가 나타난 점에서, α상의 Ga2O3인 것이 확인되었다. 이후, 실시예 1과 동일하게 막을 평가하였다.
실시예 1, 2, 3 및 비교예 1, 2에 있어서의 성장속도 및 얻어진 막의 파티클밀도를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
Figure pct00001
표 1로부터, 실시예 1, 2, 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 성막장치는, 높은 성장속도이며, 또한 파티클이 적은 고품질인 막을 제작할 수 있는 우수한 것임을 알 수 있다. 한편, 종래기술의 성막용 무화장치를 이용한 비교예 1, 2에서는, 성장속도가 낮고, 또한 많은 파티클이 부착되어 있었다.
(실시예 4)
성막시간, 즉, 성막실에 미스트와 질소가스의 혼합기를 공급하는 시간을 120분간으로 한 것 이외는 실시예 1과 동일한 조건으로 성막을 행하고, 막두께 1μm 이상의 반도체막의 성막을 행하였다. 그리고, 성막하여 얻은 막의 표면의 파티클(직경 0.3μm 이상)밀도를, 기판검사기(KLA candela-CS10)로 평가하였다.
(실시예 5)
성막시간을 120분간으로 한 것 이외는 실시예 2와 동 조건으로 성막하고, 실시예 4와 동 조건으로 평가를 행하였다.
(실시예 6)
성막시간을 120분간으로 한 것 이외는 실시예 3과 동 조건으로 성막하고, 실시예 4와 동 조건으로 평가를 행하였다.
(비교예 3)
성막시간을 120분간으로 한 것 이외는 비교예 1과 동 조건으로 성막하고, 실시예 4와 동 조건으로 평가를 행하였다.
(비교예 4)
성막시간을 120분간으로 한 것 이외는 비교예 2와 동 조건으로 성막하고, 실시예 4와 동 조건으로 평가를 행하였다.
실시예 4, 5, 6 및 비교예 3, 4에 있어서의 성장속도 및 얻어진 막의 파티클밀도를 표 2에 나타낸다.
[표 2]
Figure pct00002
표 2로부터, 실시예 4, 5, 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 성막장치를 이용하여 성막을 행한 경우, 높은 성장속도이며, 또한 파티클이 적은 고품질인 막을 제작할 수 있는 것을 알 수 있다. 특히, 직경 0.3μm 이상의 파티클밀도가 50개/cm2 이하인 반도체막을 얻을 수 있었다. 한편, 종래기술의 성막용 무화장치를 이용한 비교예 3, 4에서는, 성장속도가 낮고, 또한 많은 파티클이 부착되어 있었다.
한편, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (9)

  1. 원료용액을 수용하는 원료용기와, 상기 원료용기의 내부와 외부를 공간적으로 접속하고, 또한 그 하단이 상기 원료용기 내에 있어서 상기 원료용액의 액면에 닿지 않도록 설치된 통상부재(筒狀部材)와, 초음파를 조사하는 초음파발생원을 1개 이상 갖는 초음파발생기와, 상기 초음파를 상기 원료용액에 중간액을 개재하여 전파시키는 액조(液槽)를 갖는 성막용 무화(霧化)장치로서,
    상기 초음파발생원의 초음파사출면의 중심선을 u로 하여,
    상기 중심선u와, 상기 통상부재의 측벽면의 연장을 포함하는, 상기 통상부재의 측벽면이 이루는 면의 교점P가, 상기 통상부재의 하단점B보다 아래가 되도록 초음파발생원이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 성막용 무화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중심선u가 상기 원료용기 측벽을 통과하도록 초음파발생원이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 성막용 무화장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 교점P와 상기 하단점B의 거리가 10mm 이상이 되도록 초음파발생원이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 성막용 무화장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교점P와 상기 하단점B의 거리가 25mm 이상이 되도록 초음파발생원이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 성막용 무화장치.
  5. 원료용액을 무화하여 원료미스트를 형성하는 무화수단과, 상기 미스트를 기체(基體)에 공급하여 상기 기체 상에 막을 형성하는 성막수단을 적어도 구비하는 성막장치로서,
    상기 무화수단으로서 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 성막용 무화장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 성막장치.
  6. Ga를 포함하고 커런덤형 결정구조를 갖는 반도체막으로서,
    상기 반도체막의 표면에 있어서의 직경 0.3μm 이상의 파티클밀도가 50개/cm2 이하인 것을 특징으로 하는 반도체막.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 Ga를 포함하고 커런덤형 결정구조를 갖는 반도체막이 α-Ga2O3인 것을 특징으로 하는 반도체막.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 반도체막의 표면적이 50cm2 이상인 것을 특징으로 하는 반도체막.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체막의 막두께가 1μm 이상인 것을 특징으로 하는 반도체막.
KR1020227029169A 2020-02-27 2021-02-18 성막용 무화장치 및 이것을 이용한 성막장치 그리고 반도체막 KR20220143045A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020032301 2020-02-27
JPJP-P-2020-032301 2020-02-27
PCT/JP2021/006045 WO2021172152A1 (ja) 2020-02-27 2021-02-18 成膜用霧化装置及びこれを用いた成膜装置並びに半導体膜

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220143045A true KR20220143045A (ko) 2022-10-24

Family

ID=77491507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227029169A KR20220143045A (ko) 2020-02-27 2021-02-18 성막용 무화장치 및 이것을 이용한 성막장치 그리고 반도체막

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220411926A1 (ko)
EP (1) EP4112184A1 (ko)
JP (2) JP6994694B2 (ko)
KR (1) KR20220143045A (ko)
CN (2) CN117816456A (ko)
TW (1) TW202200832A (ko)
WO (1) WO2021172152A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023228884A1 (ja) * 2022-05-26 2023-11-30 ノズルネットワーク株式会社 二流体噴霧装置
WO2024043049A1 (ja) * 2022-08-25 2024-02-29 信越化学工業株式会社 成膜方法、成膜装置、及びα－Ｇａ２Ｏ３膜

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013028480A (ja) 2011-07-27 2013-02-07 Kochi Univ Of Technology ドーパントを添加した結晶性の高い導電性α型酸化ガリウム薄膜およびその生成方法
JP2014063973A (ja) 2012-08-26 2014-04-10 Kumamoto Univ 酸化亜鉛結晶層の製造方法及び酸化亜鉛結晶層並びにミスト化学気相成長装置

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5811410Y2 (ja) * 1977-10-06 1983-03-03 ティーディーケイ株式会社 超音波液体霧化装置
JPS5665668A (en) * 1979-11-01 1981-06-03 Osaka Gas Co Ltd Inner surface treatment of pipe
FR2531880A1 (fr) * 1982-08-18 1984-02-24 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication de couches minces
JPH0615757U (ja) * 1992-07-23 1994-03-01 ティーディーケイ株式会社 超音波霧化器
JPH08330303A (ja) * 1995-05-30 1996-12-13 Mitsubishi Electric Corp 薄膜形成方法および薄膜形成装置
JP2001217253A (ja) * 2000-01-31 2001-08-10 Shin Etsu Handotai Co Ltd Ｓｏｉウェーハ及び半導体単結晶ウェーハ並びにそれらの製造方法
JP4672996B2 (ja) 2004-04-19 2011-04-20 静雄 藤田 成膜用霧化装置
JP4813115B2 (ja) * 2005-07-14 2011-11-09 国立大学法人東北大学 半導体製造装置用部材及びその洗浄方法
JP2008100204A (ja) * 2005-12-06 2008-05-01 Akira Tomono 霧発生装置
JP5460302B2 (ja) 2009-12-24 2014-04-02 一般財団法人川村理化学研究所 有機無機複合体分散液の製造方法
US20120045661A1 (en) 2010-08-19 2012-02-23 Raveen Kumaran Rare-earth-doped aluminum-gallium-oxide films in the corundum-phase and related methods
JP5665668B2 (ja) 2011-06-27 2015-02-04 三和シヤッター工業株式会社 ガラリ羽根及び当該ガラリ羽根とガラリ竪枠との連結構造
JP6152548B2 (ja) 2012-08-06 2017-06-28 並木精密宝石株式会社 酸化ガリウム基板及びその製造方法
JP6049067B2 (ja) * 2012-12-27 2016-12-21 株式会社日本マイクロニクス 配線形成装置、メンテナンス方法および配線形成方法
US10456802B2 (en) * 2013-08-08 2019-10-29 Toshiba Mitsubihshi-Electric Industrial Systems Corporation Atomizing apparatus
JP5955368B2 (ja) 2014-10-22 2016-07-20 カンボウプラス株式会社 浸水防止堰
JP6661124B2 (ja) * 2015-06-11 2020-03-11 株式会社Flosfia 半導体膜、積層構造体および半導体装置
JP6945121B2 (ja) * 2015-09-30 2021-10-06 株式会社Flosfia 結晶性半導体膜および半導体装置
US20180097073A1 (en) * 2016-10-03 2018-04-05 Flosfia Inc. Semiconductor device and semiconductor system including semiconductor device
JP6793942B2 (ja) * 2016-11-01 2020-12-02 国立大学法人 和歌山大学 酸化ガリウムの製造方法及び結晶成長装置
JP6870798B2 (ja) * 2016-11-28 2021-05-12 株式会社Flosfia 成膜装置および成膜方法
JP7223515B2 (ja) 2018-06-26 2023-02-16 信越化学工業株式会社 成膜装置及び成膜方法
JP2020188170A (ja) 2019-05-15 2020-11-19 トヨタ自動車株式会社 ミスト生成装置及び成膜装置
JP6975417B2 (ja) * 2020-02-27 2021-12-01 信越化学工業株式会社 成膜用霧化装置およびこれを用いた成膜装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013028480A (ja) 2011-07-27 2013-02-07 Kochi Univ Of Technology ドーパントを添加した結晶性の高い導電性α型酸化ガリウム薄膜およびその生成方法
JP2014063973A (ja) 2012-08-26 2014-04-10 Kumamoto Univ 酸化亜鉛結晶層の製造方法及び酸化亜鉛結晶層並びにミスト化学気相成長装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW202200832A (zh) 2022-01-01
JP2021136445A (ja) 2021-09-13
CN115210002A (zh) 2022-10-18
JP2022037942A (ja) 2022-03-09
EP4112184A1 (en) 2023-01-04
US20220411926A1 (en) 2022-12-29
WO2021172152A1 (ja) 2021-09-02
CN117816456A (zh) 2024-04-05
JP6994694B2 (ja) 2022-01-14
CN115210002B (zh) 2024-05-14
JP7357301B2 (ja) 2023-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7357301B2 (ja) 半導体膜及び半導体膜の製造方法
US6508855B2 (en) Aerosol delivery apparatus for chemical reactions
KR20220143046A (ko) 성막용 무화장치 및 이것을 이용한 성막장치
US6352469B1 (en) Polishing apparatus with slurry screening
US20200360958A1 (en) Mist generator and film formation apparatus
CN1500002A (zh) 产生液滴的方法和设备
WO2022030187A1 (ja) 製膜用霧化装置、製膜装置及び製膜方法
JPWO2008107933A1 (ja) 洗浄装置および洗浄方法
EP4303338A1 (en) Film forming method, film forming apparatus and multilayer body
WO2023210381A1 (ja) 成膜方法、成膜装置、及び積層体
JP7407426B2 (ja) 半導体膜
WO2021079571A1 (ja) ガリウム前駆体の製造方法およびこれを用いた積層体の製造方法
JP2023108699A (ja) フッ素樹脂の改質方法及び改質装置