TW202033848A - 成膜裝置 - Google Patents

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永岡達司
西中浩之
吉本昌広
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日商豐田自動車股份有限公司
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Abstract

本發明在抑制加熱爐內的霧氣的流速變化的同時改變加熱爐內的霧氣的濃度。本發明提供一種成膜裝置，其向基體的表面供給溶液的霧氣而使膜在前述基體的前述表面外延生長。該成膜裝置具有：加熱爐，其收容並加熱前述基體；霧氣產生槽，其內部產生前述溶液的前述霧氣；霧氣供給路徑，其連接前述霧氣產生槽和前述加熱爐；載氣供給路徑，其向前述霧氣產生槽供給載氣；稀釋氣體供給路徑，其向前述霧氣供給路徑供給稀釋氣體；以及氣體流量控制裝置，其控制前述載氣的流量和前述稀釋氣體的流量。前述氣體流量控制裝置在使前述載氣的流量增加時，使前述稀釋氣體的流量減少。

Description

成膜裝置
本發明公開的技術涉及成膜裝置。
專利文獻1公開了一種成膜裝置，其將溶液的霧氣向基體的表面供給，使膜在基體的表面外延生長。該成膜裝置具有：加熱爐，其收容並加熱基體；霧氣產生槽，其在內部產生溶液的霧氣；霧氣供給路徑，其連接霧氣產生槽和加熱爐；載氣供給路徑，其向霧氣產生槽供給載氣；以及稀釋氣體供給路徑，其向霧氣供給路徑供給稀釋氣體。如果向霧氣產生槽供給載氣，則霧氣產生槽內的霧氣與載氣一起流向霧氣供給路徑。如果向霧氣供給路徑供給稀釋氣體，則霧氣供給路徑內的霧氣與載氣和稀釋氣體一起流向加熱爐。通過流入加熱爐的霧氣附著在基體的表面上，從而膜在基體的表面外延生長。
專利文獻1：日本特開2017-162816號公報
在專利文獻1的成膜裝置中，通過改變載氣或稀釋氣體的流量，能夠改變向加熱爐供給的霧氣的濃度。由此，能夠改變膜的特性。然而，如果改變載氣或稀釋氣體的流量，則加熱爐內的霧氣的流速會發生變化，霧氣的流速變化的影響導致膜的特性發生變化。因此，有時難以將膜的特性控制為所希望的特性。此外，如果要將霧氣的濃度控制為特定濃度，則有時導致霧氣的流速偏離適當的成膜條件，使膜無法穩定地生長。在本說明書中，提出了在抑制加熱爐內的霧氣的流速變化的同時改變加熱爐內的霧氣的濃度的技術。
本說明書所公開的成膜裝置，向基體的表面供給溶液的霧氣而使膜在前述基體的前述表面外延生長。該成膜裝置具有：加熱爐，其收容並加熱前述基體；霧氣產生槽，其內部產生前述溶液的前述霧氣；霧氣供給路徑，其連接前述霧氣產生槽和前述加熱爐；載氣供給路徑，其向前述霧氣產生槽供給載氣；稀釋氣體供給路徑，其向前述霧氣供給路徑供給稀釋氣體；以及氣體流量控制裝置，其控制前述載氣的流量和前述稀釋氣體的流量。前述霧氣產生槽內的前述霧氣與前述載氣一起流向前述霧氣供給路徑。前述霧氣供給路徑內的前述霧氣與前述載氣和前述稀釋氣體一起流向前述加熱爐。前述氣體流量控制裝置在使前述載氣的流量增加時，使前述稀釋氣體的流量減少。
在該成膜裝置中，霧氣產生槽內的霧氣與載氣一起流向霧氣供給路徑。因此，載氣的流量越多，從霧氣產生槽向霧氣供給路徑流動的霧氣的量越多。在霧氣供給路徑內，通過稀釋氣體匯入霧氣中而霧氣的濃度降低。因此，稀釋氣體的流量越多，則霧氣的濃度就越低。氣體流量控制裝置使載氣的流量增加時，使稀釋氣體的流量減少。因此，從霧氣產生槽向霧氣供給路徑流動的霧氣的量變多，並且霧氣供給路徑內的霧氣的濃度降低量減少。因此，向加熱爐供給的霧氣的濃度升高。此外，由於在使載氣的流量增加時使稀釋氣體的流量減少，因此，向加熱爐供給的氣體的流量幾乎不變。因此，即使向加熱爐供給的霧氣的濃度升高，加熱爐內的霧氣的流速也基本不變。這樣，根據該成膜裝置，能夠在抑制加熱爐內的霧氣的流速的變化的同時，使加熱爐內的霧氣的濃度提高。因此，根據該成膜裝置，能夠準確地控制要生長的膜的特性。
圖1所示的成膜裝置10是使膜在基板70的表面上外延生長的裝置。成膜裝置10具備：加熱爐12，其配置有基板70；加熱器14，其對加熱爐12進行加熱；霧氣供給裝置20，其與加熱爐12連接；以及排出管80，其與加熱爐12連接。
加熱爐12的具體結構並不特別限定。作為一個例子，圖1所示的加熱爐12是從上游端12a延伸至下游端12b為止的管狀爐。加熱爐12的垂直於長度方向的剖面為圓形。但加熱爐12的剖面不限於圓形。
霧氣供給裝置20與加熱爐12的上游端12a連接。在加熱爐12的下游端12b連接有排出管80。霧氣供給裝置20將霧氣62向加熱爐12內供給。由霧氣供給裝置20供給至加熱爐12內的霧氣62，在加熱爐12內流動至下游端12b為止後，經由排出管80向加熱爐12的外部排出。
在加熱爐12內設置有用於支撐基板70的基板台13。基板台13配置為，使基板70相對於加熱爐12的長度方向傾斜。由基板台13支撐的基板70在從上游端12a向下游端12b流動於加熱爐12內的霧氣62碰撞基板70的表面的方向上被支撐。
如上前述，加熱器14對加熱爐12加熱。加熱器14的具體結構並不特別限定。作為一個例子，圖1所示的加熱器14為電加熱器，其沿著加熱爐12的外周壁配置。加熱器14對加熱爐12的外周壁進行加熱，從而加熱爐12內的基板70被加熱。
霧氣供給裝置20具有霧氣產生槽22。霧氣產生槽22具有水槽24、溶液儲存槽26和超聲波振動器28。水槽24是上部開放的容器，內部儲存有水58。超聲波振動器28設置在水槽24的底面上。超聲波振動器28對水槽24內的水58施加超聲波振動。溶液儲存槽26是密閉型容器。溶液儲存槽26儲存有含有在基板70的表面外延生長的膜的原料在內的溶液60。例如，在使氧化鎵(Ga2 O3 )的膜外延生長的情況下，可以使用溶解有鎵的溶液作為溶液60。此外，在溶液60中亦可進一步溶解有用於向氧化鎵膜添加ｎ型或ｐ型摻雜劑的原料(例如氟化銨等)。溶液儲存槽26的底部浸漬在水槽24內的水58中。溶液儲存槽26的底表面由薄膜製成。由此，從水槽24內的水58向溶液儲存槽26內的溶液60傳遞超聲波振動變得容易。如果超聲波振動器28向水槽24內的水58施加超聲波振動，則經由水58將超聲波振動傳遞到溶液60。這樣，溶液60的表面振動，在溶液60上方的空間(即，溶液儲存槽26內的空間)產生溶液60的霧氣62。
霧氣供給裝置20還具備：霧氣供給路徑40、載氣供給路徑42、稀釋氣體供給路徑44以及氣體流量控制裝置46。
霧氣供給路徑40的上游端與溶液儲存槽26的上表面連接。霧氣供給路徑40的下游端與加熱爐12的上游端12a連接。霧氣供給路徑40從溶液儲存槽26向加熱爐12供給霧氣62。
載氣供給路徑42的下游端與溶液儲存槽26的側表面的上部連接。載氣供給路徑42的上游端與未圖示的載氣供給源連接。載氣供給路徑42從載氣供給源向溶液儲存槽26供給載氣64。載氣64是氮氣或其他惰性氣體。流入溶液儲存槽26內的載氣64從溶液儲存槽26流向霧氣供給路徑40。此時，溶液儲存槽26內的霧氣62和載氣64一起流向霧氣供給路徑40。因此，載氣64的流量Fx(L/min)越大，從溶液儲存槽26流向霧氣供給路徑40的霧氣62的量越多。載氣供給路徑42中插入有流量控制閥42a。流量控制閥42a控制載氣供給路徑42內的載氣64的流量Fx。
稀釋氣體供給路徑44的下游端與霧氣供給路徑40的中間連接。稀釋氣體供給路徑44的上游端與未圖示的稀釋氣體供給源連接。稀釋氣體供給路徑44從稀釋氣體供給源向霧氣供給路徑40供給稀釋氣體66。稀釋氣體66為氮氣或其他惰性氣體。流入霧氣供給路徑40的稀釋氣體66與霧氣62以及載氣64一起流向加熱爐12。霧氣供給路徑40內的霧氣62被稀釋氣體66稀釋。因此，稀釋氣體66的流量Fy(L/min)越大，供給至加熱爐12的霧氣62的濃度越低。在稀釋氣體供給路徑44中插入有流量控制閥44a。流量控制閥44a控制稀釋氣體供給路徑44內的稀釋氣體66的流量Fy。
氣體流量控制裝置46電連接至流量控制閥42a、44a。氣體流量控制裝置46通過控制流量控制閥42a、44a來控制載氣64的流量Fx和稀釋氣體66的流量Fy。
接下來，對利用成膜裝置10的成膜方法進行說明。在此，使用由β型氧化鎵(β-Ga2 O3 )的單晶形成的基板作為基板70。此外，使用溶解有氯化鎵(GaCL3 、Ga2 Cl6 )和氟化銨(NH4 F)的水溶液作為溶液60。此外，使用氮氣作為載氣64，使用氮氣作為稀釋氣體66。
首先，在加熱爐12內的基板台13上設置基板70。接著，由加熱器14對基板70進行加熱。在此，將基板70的溫度控制在大約750℃。基板70的溫度穩定後，使霧氣供給裝置20工作。即，通過使超聲波振動器28動作，使得溶液儲存槽26內產生溶液60的霧氣62。同時，將載氣64從載氣供給路徑42導入溶液儲存槽26，將稀釋氣體66從稀釋氣體供給路徑44導入霧氣供給路徑40。在此，利用氣體流量控制裝置46將載氣64的流量Fx和稀釋氣體66的流量Fy控制為恒定值。此外，在此，將流量Fx和流量Fy的總流量Ft設為約5 L/min。載氣64通過溶液儲存槽26，如箭頭50所示流入霧氣供給路徑40內。此時，溶液儲存槽26內的霧氣62和載氣64一起流入霧氣供給路徑40內。此外，稀釋氣體66在霧氣供給路徑40內與霧氣62混合。由此，霧氣62被稀釋。霧氣62與氮氣(即載氣64和稀釋氣體66)一起在霧氣供給路徑40內向下游側流動，如箭頭52所示，從霧氣供給路徑40流入加熱爐12內。在加熱爐12內，霧氣62與氮氣一起流向下游端12b側，並向排出管80排出。
流動於加熱爐12內的霧氣62的一部分附著在已加熱的基板70的表面上。由此，霧氣62(即溶液60)在基板70上引起化學反應。其結果，在基板70上生成β型氧化鎵(β-Ga2 O3 )。由於霧氣62被持續向基板70的表面供給，因此β型氧化鎵膜在基板70的表面上生長。單晶的β型氧化鎵膜在基板70的表面上生長。在溶液60含有摻雜劑的原料的情況下，摻雜劑被引入到β型氧化鎵膜中。例如，在溶液60含有氟化銨的情況下，形成摻雜有氟的β型氧化鎵膜。
氧化鎵膜的膜質根據向基板70的表面供給的霧氣62的濃度和加熱爐12內的霧氣62的流速(m/sec)不同而變化。如果霧氣62的濃度較低，則氧化鎵膜的生長速度變慢，如果霧氣62的濃度較高，則氧化鎵膜的生長速度變快。霧氣62的濃度(即氧化鎵膜的生長速度)會影響氧化鎵膜的膜質。此外，如果霧氣62的流速較快，則霧氣62會高速碰撞基板70的表面，因此，根據霧氣62的流速不同而氧化鎵膜的生長條件發生變化。因此，霧氣62的流速會影響氧化鎵膜的膜質。成膜裝置10可以在成膜處理的中途改變加熱爐12內的霧氣62的濃度。此時，如以下說明前述，成膜裝置10使加熱爐12內的霧氣62的流速基本不變而改變霧氣62的濃度。
當使向加熱爐12供給的霧氣62的濃度上升時，氣體流量控制裝置46控制流量控制閥42a、44a，使載氣64的流量Fx增加，並且使稀釋氣體66的流量Fy減少。如果載氣64的流量Fx增加，則從霧氣產生槽22向霧氣供給路徑40流動的霧氣62的量增加。如果稀釋氣體66的流量Fy減少，則霧氣供給路徑40內的霧氣62的濃度降低量變少。因此，如果載氣64的流量Fx增加、稀釋氣體66的流量Fy減少，則向加熱爐12供給的霧氣62的濃度上升。此外，由於載氣64的流量Fx增加且稀釋氣體66的流量Fy減少，因此，載氣64和稀釋氣體66的總流量Ft(=Fx+Fy)基本不變。例如，以使得流量Fx增加前後的總流量Ft的變化為-10%～+10%的方式進行控制。這樣，通過減小總流量Ft的變化，能夠減小加熱爐12內的霧氣62的流速的變化。如此，成膜裝置10能夠在抑制加熱爐12內的霧氣62的流速變化的同時，使向加熱爐12供給的霧氣62的濃度上升。由此，能夠在抑制霧氣62的流速變化對膜質的影響的同時，通過霧氣62的濃度上升而使膜質發生變化。因此，能夠準確地控制氧化鎵膜的膜質。特別地，優選使流量Fx的增加量和流量Fy的減少量成為相同的量，以使得在使霧氣62的濃度上升的處理前後，總流量Ft不發生變化。如果總流量Ft不發生變化，則加熱爐12內的霧氣62的流速不發生變化，因此，能夠使霧氣62的流速變化對膜質的影響最小化。由此，能夠更準確地控制氧化鎵膜的膜質。
在使向加熱爐12供給的霧氣62的濃度降低時，氣體流量控制裝置46控制流量控制閥42a、44a，使載氣64的流量Fx減少，並且使稀釋氣體66的流量Fy增加。如果載氣64的流量Fx減少，則從霧氣產生槽22向霧氣供給路徑40流動的霧氣62的量減少。如果稀釋氣體66的流量Fy增加，則霧氣供給路徑40內的霧氣62的濃度降低量增加。因此，如果載氣64的流量Fx減少、稀釋氣體66的流量Fy增加，則供給到加熱爐12的霧氣62的濃度降低。此外，由於載氣64的流量Fx減少且稀釋氣體66的流量Fy增加，因此，載氣64和稀釋氣體66的總流量Ft(=Fx+Fy)基本不變。例如，以使得流量Fx減少前後的總流量Ft的變化為-10%～+10%的方式進行控制。這樣，通過減小總流量Ft的變化，能夠減小加熱爐12內的霧氣62的流速的變化。這樣，成膜裝置10能夠在抑制加熱爐12內的霧氣62的流速變化的同時，使向加熱爐12供給的霧氣62的濃度降低。由此，能夠在抑制霧氣62的流速的變化對膜質的影響的同時，通過霧氣62的濃度降低而使膜質發生變化。因此，能夠準確地控制氧化鎵膜的膜質。特別地，優選使流量Fx的減少量和流量Fy的增加量成為相同的量，以使得在使霧氣62的濃度降低的處理前後，總流量Ft不發生變化。如果總流量Ft不發生變化，則加熱爐12內的霧氣62的流速不發生變化，因此，能夠使霧氣62的流速變化對膜質的影響最小化。由此，能夠更準確地控制氧化鎵膜的膜質。
如以上說明所示，根據實施例1的成膜裝置10，能夠在抑制加熱爐12內的霧氣62的流速變化的同時，使加熱爐12內的霧氣62的濃度發生變化。由此，能夠準確地控制要生長的膜的特性。例如，如果霧氣62的流速變化，則氧化鎵膜的生長速率變化，向氧化鎵膜摻雜的摻雜劑的濃度變化。通過抑制霧氣62的流速變化，能夠抑制摻雜劑的濃度的變化。此外，能夠防止在改變霧氣62的濃度時，霧氣62的流速偏離適當的成膜條件。例如，如果霧氣62的流速過快，則氧化鎵膜不再外延生長。通過抑制霧氣62的流速的變化，能夠防止這種問題。
另外，在上述實施例中，以使氧化鎵膜生長的情況作為例子進行了說明。然而，要生長的膜可任意選擇。此外，溶液60和基板70的材料可配合要生長的膜而任意地進行選擇。 [實施例2]
接下來，對實施例2的成膜裝置進行說明。在實施例2中，霧氣供給裝置20具有複數個超聲波振動器28。實施例2的成膜裝置的其他結構與實施例1的成膜裝置10的結構相同。
實施例2的複數個超聲波振動器28分為第1組超聲波振動器28a和第2組超聲波振動器28b。超聲波振動器28對每一群組予以控制。
接下來，對利用實施例2的成膜裝置的成膜方法進行說明。首先，與實施例1相同地，在加熱爐12內的基板台13上設置基板70，通過加熱器14對基板70進行加熱。在基板70的溫度穩定後，使霧氣供給裝置20工作，開始外延生長工程。在此，不使第2組超聲波振動器28b動作，而僅使第1組超聲波振動器28a動作。通過使第1組超聲波振動器28a動作，使溶液儲存槽26內產生溶液60的霧氣62。同時，將載氣64從載氣供給路徑42導入溶液儲存槽26內，將稀釋氣體66從稀釋氣體供給路徑44導入霧氣供給路徑40。因此，如箭頭52所示，霧氣62與載氣64和稀釋氣體66一起被供給至加熱爐12。在使第1組超聲波振動器28a動作後經過一定時間後，追加第2組超聲波振動器28b進行動作。即，一邊使第1組超聲波振動器28a繼續動作，一邊使第2組超聲波振動器28b進行動作。由此，向溶液儲存槽26內的溶液60施加的超聲波振動的能量增加，溶液儲存槽26內產生的霧氣62增加。因此，加熱爐12內的霧氣62的濃度上升。這樣，通過使兩組超聲波振動器28a、28b分階段動作，能夠在外延生長工程開始時，使加熱爐12內的霧氣62的濃度平緩上升。
在外延生長工程開始時，基板70暴露於霧氣62中，基板70的熱量被霧氣62帶走。其結果，基板70的溫度降低。如果加熱爐12內的霧氣62的濃度急速上升，則基板70的溫度急劇降低，有可能要生長的膜的特性無法成為所期望的特性。與此相對，如上前述，如果在外延生長工程開始時，加熱爐12內的霧氣62的濃度平緩上升，則使得基板70的溫度平緩降低，膜的特性穩定。
在外延生長工程中，實施例2的成膜裝置也與實施例1的成膜裝置相同地，能夠利用氣體流量控制裝置46來改變加熱爐12內的霧氣62的濃度。
當完成外延生長工程時，使超聲波振動器28a和超聲波振動器28b的其中一組先停止。於是，溶液儲存槽26內產生的霧氣62減少，加熱爐12內的霧氣62的濃度降低。然後，從上述情況開始經過一定時間後，使超聲波振動器28a和超聲波振動器28b的另一組停止。於是，溶液儲存槽26內不再產生霧氣62，加熱爐12內的霧氣62的濃度降低至大致為零。這樣，通過使兩組超聲波振動器28分階段停止，能夠在外延生長工程完成時，使加熱爐12內的霧氣62的濃度緩慢降低。
在外延生長工程完成時，由於霧氣62不再向基板70供給，因此基板70的熱量不會被霧氣62帶走。其結果，基板70的溫度上升。即使霧氣62的供給停止，基板70的表面上仍然附著有溶液60，膜的生長繼續進行至該溶液60固化為止。當加熱爐12內的霧氣62的濃度突然降低時，基板70的溫度突然上升，生長膜的特性可能不會變為期望的特性。相反，如上前述，當在外延生長工程完成時加熱爐12內的霧氣62的濃度緩慢降低時，基板70的溫度緩慢上升，膜的特性穩定。另外，當外延生長工程完成時，亦可使超聲波振動器28a和超聲波振動器28b的其中一組先停止。
如以上說明所示，通過在外延生長工程開始及完成時，使加熱爐12內的霧氣62的濃度平緩變化，從而能夠使基板70的溫度變化平緩，能夠形成更高品質的膜。 [實施例3]
如圖3所示，實施例3的成膜裝置具有3個霧氣供給裝置20a～20c。各個霧氣供給裝置20a～20c的結構與實施例1的霧氣供給裝置20相同。各個霧氣供給裝置20a～20c的霧氣供給路徑40的下游部分匯合成一個並與加熱爐12連接。在實施例3中，各個氣體流量控制裝置46進行動作，以使得在霧氣供給裝置20a的霧氣供給路徑40內流動的氣體的流量Fa、在霧氣供給裝置20b的霧氣供給路徑40內流動的氣體的流量Fb、以及在霧氣供給裝置20c的霧氣供給路徑40內流動的氣體的流量Fc的總流量Fd(即向加熱爐12供給的氣體的流量)恒定。亦可通過進行控制以使得流量Fa、Fb、Fc各自成為恒定，從而使總流量Fd成為恒定。此外，亦可以使得外延生長工序中總流量Fd恒定的狀態下流量Fa、流量Fb、流量Fc的比率變化的方式進行控制。通過使總流量Fd成為恒定，從而加熱爐12內的霧氣62的流速成為恒定，能夠準確地控制要生長的膜的特性。
下面列出了本說明書中公開的技術要素。另外，以下各技術要素能夠各自獨立地應用。
在本說明書公開的一個例子的成膜裝置中，氣體流量控制裝置亦可在使載氣的流量減少時，使稀釋氣體的流量增加。
根據該結構，能夠在抑制加熱爐內的霧氣的流速變化的同時，使加熱爐內的霧氣的濃度降低。
在本說明書公開的一個例子的成膜裝置中，霧氣產生槽亦可具備：儲存槽，其儲存溶液；第1超聲波振動器，其通過對儲存槽內的溶液施加超聲波振動而使儲存槽內產生溶液的霧氣；以及第2超聲波振動器，其通過對儲存槽內的溶液施加超聲波振動而使儲存槽內產生溶液的霧氣。亦可在膜的外延生長開始時，使第1超聲波振動器動作後，追加第2超聲波振動器而使其動作。
根據該結構，能夠在膜的外延生長開始時，使向加熱爐供給的霧氣的濃度逐漸上升。由此，能夠準確地控制外延生長開始時的膜的特性。
在本說明書公開的一個例子的成膜裝置中，亦可在膜的外延生長完成時，在使第1超聲波振動器和第2超聲波振動器的其中一個停止後，追加第1超聲波振動器和第2超聲波振動器的另一個而使其停止。
根據該結構，能夠在膜的外延生長完成時，使向加熱爐供給的霧氣的濃度逐漸降低。由此，能夠準確地控制外延生長完成時的膜的特性。
本說明書公開的一個例子的成膜裝置亦可具備複數個霧氣產生槽。氣體流量控制裝置亦可以使得從複數個霧氣產生槽向加熱爐供給的氣體的總流量成為恒定的方式，控制從各個霧氣產生槽向加熱爐流動的氣體的流量。
根據該結構，能夠使膜穩定地進行外延生長。
以上對實施方式進行了詳細說明，但其僅為例示，並不限定申請專利範圍。申請專利範圍所記載的技術包括將以上所例示的具體例子進行各種變形、變更後的內容。本說明書或說明書附圖中所說明的技術要素能夠單獨或者通過各種組合而發揮其技術效用，並不限定於申請時權利要求記載的組合。另外，本說明書或說明書附圖所例示的技術同時實現了複數個目的，但對於僅實現其中一個目的這一點而言也具有技術效果。
10:成膜裝置 12:加熱爐 13:基板台 14:加熱器 20:霧氣供給裝置 22:霧氣產生槽 24:水槽 26:溶液儲存槽 28:超聲波振動器 40:霧氣供給路徑 42:載氣供給路徑 42a:流量控制閥 44:稀釋氣體供給路徑 44a:流量控制閥 46:氣體流量控制裝置 58:水 60:溶液 62:霧氣 64:載氣 66:稀釋氣體 70:基板 80:排出管
[圖1]為實施例1的成膜裝置的結構圖。 [圖2]為實施例2的成膜裝置的結構圖。 [圖3]為實施例3的成膜裝置的結構圖。
10:成膜裝置
12:加熱爐
12a:上游端
12b:下游端
13:基板台
14:加熱器
20:霧氣供給裝置
22:霧氣產生槽
24:水槽
26:溶液儲存槽
28:超聲波振動器
40:霧氣供給路徑
42:載氣供給路徑
42a:流量控制閥
44:稀釋氣體供給路徑
44a:流量控制閥
46:氣體流量控制裝置
50,52:箭頭
58:水
60:溶液
62:霧氣
64:載氣
66:稀釋氣體
70:基板
80:排出管

Claims (5)

  1. 一種成膜裝置，其向基體的表面供給溶液的霧氣而使膜在前述基體的前述表面外延生長， 該成膜裝置的特徵在於，具有： 加熱爐，其收容並加熱前述基體； 霧氣產生槽，其內部產生前述溶液的前述霧氣； 霧氣供給路徑，其連接前述霧氣產生槽和前述加熱爐； 載氣供給路徑，其向前述霧氣產生槽供給載氣； 稀釋氣體供給路徑，其向前述霧氣供給路徑供給稀釋氣體；以及 氣體流量控制裝置，其控制前述載氣的流量和前述稀釋氣體的流量， 前述霧氣產生槽內的前述霧氣與前述載氣一起流向前述霧氣供給路徑， 前述霧氣供給路徑內的前述霧氣與前述載氣和前述稀釋氣體一起流向前述加熱爐， 前述氣體流量控制裝置在使前述載氣的流量增加時，使前述稀釋氣體的流量減少。
  2. 如請求項1的成膜裝置，其中， 前述氣體流量控制裝置在使前述載氣的流量減少時，使前述稀釋氣體的流量增加。
  3. 如請求項1或2的成膜裝置，其中， 前述霧氣產生槽具備： 儲存槽，其儲存前述溶液； 第1超聲波振動器，其通過對前述儲存槽內的前述溶液施加超聲波振動而使前述儲存槽內產生前述溶液的前述霧氣；以及 第2超聲波振動器，其通過對前述儲存槽內的前述溶液施加超聲波振動而使前述儲存槽內產生前述溶液的前述霧氣， 在前述膜的外延生長開始時，使前述第1超聲波振動器動作後，追加前述第2超聲波振動器而使其動作。
  4. 如請求項3的成膜裝置，其中， 在前述膜的外延生長完成時，在使前述第1超聲波振動器和前述第2超聲波振動器的其中一個停止後，追加前述第1超聲波振動器和前述第2超聲波振動器的另一個而使其停止。
  5. 如請求項1至4中任一項的成膜裝置，其中， 具有複數個前述霧氣產生槽， 前述氣體流量控制裝置以使得從複數個前述霧氣產生槽向前述加熱爐供給的氣體的總流量成為恒定的方式，控制從各個前述霧氣產生槽向前述加熱爐流動的氣體的流量。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7105703B2 (ja) * 2019-01-08 2022-07-25 信越化学工業株式会社 酸化物半導体膜、積層体及び酸化物半導体膜の製造方法
JP7514478B2 (ja) 2020-12-04 2024-07-11 株式会社デンソー ウエハ処理装置及びウエハ処理方法
JP7518935B2 (ja) 2022-03-04 2024-07-18 株式会社Kokusai Electric 原料供給システム、基板処理装置及び半導体装置の製造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6143063A (en) * 1996-03-04 2000-11-07 Symetrix Corporation Misted precursor deposition apparatus and method with improved mist and mist flow
JP4607474B2 (ja) * 2004-02-12 2011-01-05 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
KR101570266B1 (ko) * 2010-06-01 2015-11-18 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 금속 산화막의 성막 장치, 금속 산화막의 제조 방법 및 금속 산화막
JP6547930B2 (ja) * 2014-08-29 2019-07-24 株式会社Flosfia 金属膜形成方法
JP6945120B2 (ja) * 2014-08-29 2021-10-06 株式会社Flosfia 金属膜形成方法
EP3047915B1 (en) * 2015-01-23 2018-11-14 Flosfia Inc. Method and apparatus for producing polymer and method and apparatus for producing organic film
JP6478103B2 (ja) * 2015-01-29 2019-03-06 株式会社Flosfia 成膜装置および成膜方法
CN107250429B (zh) * 2015-02-18 2020-08-14 株式会社尼康 薄膜制造装置和薄膜制造方法
JP6490835B2 (ja) * 2015-12-11 2019-03-27 東芝三菱電機産業システム株式会社 ミスト塗布成膜装置及びミスト塗布成膜方法
JP6426647B2 (ja) * 2016-03-24 2018-11-21 タツタ電線株式会社 スプレーノズル、皮膜形成装置、及び皮膜の形成方法
KR102493037B1 (ko) * 2016-08-05 2023-01-31 가부시키가이샤 호리바 에스텍 가스 제어 시스템 및 그 가스 제어 시스템을 구비한 성막 장치
US11152208B2 (en) * 2016-09-15 2021-10-19 Flosfia Inc. Semiconductor film, method of forming semiconductor film, complex compound for doping, and method of doping
US20180097073A1 (en) * 2016-10-03 2018-04-05 Flosfia Inc. Semiconductor device and semiconductor system including semiconductor device
JP2017162816A (ja) 2017-03-15 2017-09-14 株式会社Flosfia 透明導電膜および積層構造体の製造方法
JP7064723B2 (ja) * 2017-03-31 2022-05-11 株式会社Flosfia 成膜方法

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