本发明涉及一种用于使用雾状的原料溶液在基板上进行成膜的成膜装置及成膜方法。
背景技术：
1、以往，已开发出脉冲激光沉积法(pulsed laser deposition：pld)、分子束外延法(molecular beam epitaxy，mbe)、溅镀法等能够实现非平衡状态的高真空成膜装置，能够制作出利用迄今为止的熔液法等无法制作的氧化物半导体。另外，开发了使用雾化后的雾状的原料在基板上进行晶体生长的雾化化学气相沉积法(mist chemicalvapordeposition，mist cvd。以下也称为“雾化cvd法”)，从而能够制作出具有刚玉结构的氧化镓(α-ga2o3)。α-ga2o3作为带隙较大的半导体而被期待应用于能够实现高耐压、低损耗及高耐热的次世代的开关元件。
2、关于雾化cvd法，专利文献1记载了一种管状炉型的雾化cvd装置。专利文献2记载了一种细沟道(日语：ファインチャネル)型的雾化cvd装置。专利文献3记载了一种线源型的雾化cvd装置。专利文献4记载了一种管状炉的雾化cvd装置，在对雾产生器内导入载气这点上与专利文献1所记载的雾化cvd装置不同。专利文献5记载了一种雾化cvd装置，其在雾产生器的上方设置有基板，并使基板旋转。
3、现有技术文献
4、专利文献
5、专利文献1：日本特开平1-257337号公报
6、专利文献2：日本特开2005-307238号公报
7、专利文献3：日本特开2012-46772号公报
8、专利文献4：日本特许第5397794号公报
9、专利文献5：国际公开第2020/261355号
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、雾化cvd法与其他cvd法不同，能够以相对较低的温度进行成膜，也能够制作如α-ga2o3的刚玉结构那样的亚稳相的结晶结构。然而，本发明人等发现下述问题：在从基板的上方供给雾时，因热对流或含有雾的气体与周围的气体的混合导致雾的流动被打乱，难以维持所成膜的膜的膜厚的面内均匀性。面内均匀性较低的半导体膜存在下述问题：制作半导体装置时的产率下降、或因研磨工序等导致半导体装置的制作工序数量增加。
3、专利文献5公开了下述例子：一边使基板旋转，一边对位于雾产生器上方的基板供给雾，形成面内的膜厚分布良好的半导体膜。然而，根据专利文献5中的实施例，在4英寸(直径约100mm)基板上的成膜中，最小膜厚/最大膜厚＝55.0％，未形成膜厚的面内均匀性优异的膜。另外，本发明人等根据专利文献5来实施成膜，其结果为，利用专利文献5所记载的成膜装置仅获得了中心部较厚且膜厚的面内均匀性较差的膜。另外，发现在6英寸基板上进行成膜时，形成膜厚的面内均匀性更差的膜。
4、本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够通过雾化cvd法形成膜厚的面内均匀性优异的膜的成膜装置及成膜方法。
5、(二)技术方案
6、本发明是为了达成上述目的而完成的，提供一种成膜装置，其具备：雾化部，其使原料溶液雾化而产生雾；载气供给部，其供给载气，所述载气运送由所述雾化部产生的所述雾；以及成膜部，其对由所述载气运送的所述雾进行热处理而进行成膜，其中，所述成膜部具备：成膜室；基板载置部，其设置于所述成膜室的内部；喷嘴，其对所述成膜室的内部供给所述雾；以及排气部，其将废气从所述成膜室的内部排放至外部，所述成膜室的天花板的内表面与所述基板载置部的基板载置面的高度位置的差为0.15cm以上6.05cm以下。
7、根据这样的成膜装置，能够形成一种膜厚的面内均匀性良好的膜。由于成膜室的天花板产生的整流效果、由来自喷嘴的雾的供给和来自排气部的废气的排气而产生的对流的协同效应，而在基板上方产生沿着基板的(平行于基板表面的)均匀的气体流动，从而能够在基板上生成一种均匀的膜。
8、此时，可以设为下述成膜装置：所述成膜室的天花板的内表面和所述喷嘴的开口面位于同一平面内。
9、由此，能够稳定地形成一种膜厚的面内均匀性更良好的膜。
10、此时，可以设为下述成膜装置：所述成膜室的天花板的内表面与所述基板载置部的所述基板载置面平行。
11、由此，能够稳定地形成一种膜厚的面内均匀性更良好的膜。
12、此时，可以设为下述成膜装置：所述成膜室的天花板的内表面与载置于所述基板载置部的所述基板的被处理面的高度位置的差为0.1cm以上6.0cm以下。
13、由此，能够稳定地形成一种膜厚的面内均匀性更良好的膜。
14、此时，可以设为下述成膜装置：在将所述基板的被处理面的面积设为a[cm2]，将所述成膜室的天花板的内表面的面积设为b[cm2]时，b/a≥1.0。
15、由此，能够稳定地形成一种膜厚的面内均匀性更良好的膜。
16、此时，可以设为下述成膜装置：所述成膜室的侧壁的内表面与所述基板载置部的基板载置区域的最短距离为5.0cm以下。
17、由此，能够进一步稳定地形成一种膜厚的面内均匀性进一步良好的膜。
18、此时，可以设为下述成膜装置：所述排气部沿所述成膜室的相对的一对方向设置。
19、由此，能够稳定地形成一种膜厚的面内均匀性更良好的膜。
20、此时，可以设为下述成膜装置：还具备移动机构，所述移动机构在所述喷嘴的下方使所述基板移动。
21、由此，能够形成一种大面积且膜厚的面内均匀性良好的膜。
22、此时，可以设为下述成膜装置：所述原料溶液包含镓。
23、由此，能够形成一种膜厚的面内均匀性良好的氧化镓膜。
24、此时，可以设为下述成膜装置：所述原料溶液包含卤素。
25、由此，能够形成一种膜厚的面内均匀性良好的结晶性氧化物膜。
26、本发明是为了达成上述目的而完成的，提供一种成膜方法，对雾化后的原料溶液进行热处理而在基板上进行成膜，其中，包含以下工序：雾产生工序，其使所述原料溶液雾化而产生雾；雾运送工序，利用载气将所述雾运送至成膜室；以及成膜工序，向载置于所述成膜室内的基板载置部的所述基板上供给所述雾来进行热处理，而进行成膜，使用所述成膜室，所述成膜室设定为其天花板的内表面与所述基板载置部的基板载置面的高度位置的差为0.15cm以上6.05cm以下，在所述成膜工序中，从在所述基板载置部的上方具备的喷嘴向所述成膜室的天花板与所述基板之间供给所述雾，并且将废气从所述成膜室内的所述基板上排放至所述成膜室的外部，从而一边向所述基板上供给整流后的所述雾，一边进行成膜。
27、根据这样的成膜方法，能够形成一种膜厚的面内均匀性良好的膜。由于成膜室的天花板的整流效果、由来自喷嘴的雾的供给和来自排气部的废气的排气而产生的对流的协同效应，而在基板上方产生沿着基板的(平行于基板表面的)均匀的气体流动，从而能够在基板上生成一种均匀的膜。
28、此时，可以设为下述成膜方法：使用所述成膜室，所述成膜室设定为其天花板的内表面与所述喷嘴的开口面在同一平面内。
29、由此，能够稳定地形成一种膜厚的面内均匀性更良好的膜。
30、此时，可以设为下述成膜方法：使用所述成膜室，所述成膜室设定为其天花板的内表面与所述基板载置部的所述基板载置面平行。
31、由此，能够稳定地形成一种膜厚的面内均匀性更良好的膜。
32、此时，可以设为下述成膜方法：使用所述成膜室，所述成膜室设定为其天花板的内表面与载置于所述基板载置部的所述基板的被处理面的高度位置的差为0.1cm以上6.0cm以下。
33、由此，能够稳定地形成一种膜厚的面内均匀性更良好的膜。
34、此时，可以设为下述成膜方法：使用所述成膜室，所述成膜室设定为在将所述基板的面积设为a[cm2]，将所述成膜室的天花板的内表面的面积设为b[cm2]时，b/a≥1.0。
35、由此，能够稳定地形成一种膜厚的面内均匀性更良好的膜。
36、此时，可以设为下述成膜方法：使用所述成膜室，所述成膜室设定为其侧壁的内表面与所述基板载置部的基板载置区域的最短距离为5.0cm以下。
37、由此，能够进一步稳定地形成一种膜厚的面内均匀性进一步良好的膜。
38、此时，可以设为下述成膜方法：在所述成膜工序中，在所述成膜室的相对的一对方向上进行废气的排放。
39、由此，能够稳定地形成一种膜厚的面内均匀性更良好的膜。
40、此时，可以设为下述成膜方法：将由所述喷嘴供给的所述载气的流量设为q[l/分钟]，将所述废气的流量设为e[l/分钟]时，将e/q设为5.0以下。
41、由此，能够形成一种膜厚的面内均匀性进一步更良好的膜。
42、此时，可以设为下述成膜方法：在所述成膜工序中，在所述喷嘴的下方使所述基板移动。
43、由此，能够形成一种大面积且膜厚的面内均匀性良好的膜。
44、此时，可以设为下述成膜方法：使用包含镓的原料溶液作为所述原料溶液。
45、由此，能够形成一种膜厚的面内均匀性良好的氧化镓膜。
46、此时，可以设为下述成膜方法：使用包含卤素的原料溶液作为所述原料溶液。
47、由此，能够形成一种膜厚的面内均匀性良好的结晶性氧化物膜。
48、此时，可以设为下述成膜方法：使用被处理面的面积为50cm2以上的基板或直径为4英寸(100mm)以上的基板作为所述基板。
49、由此，能够形成一种大面积且膜厚的面内均匀性良好的膜。
50、(三)有益效果
51、如上所述，根据本发明的成膜装置，能够使用雾状的原料溶液在基板上形成一种膜厚的面内均匀性良好的膜。另外，根据本发明的成膜方法，能够使用雾状的原料溶液在基板上形成一种膜厚的面内均匀性良好的膜。
1.一种成膜装置，其具备：
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，所述成膜室的天花板的内表面和所述喷嘴的开口面位于同一平面内。
3.根据权利要求1或2所述的成膜装置，其中，所述成膜室的天花板的内表面与所述基板载置部的所述基板载置面平行。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的成膜装置，其中，所述成膜室的天花板的内表面与载置于所述基板载置部的所述基板的被处理面的高度位置的差为0.1cm以上6.0cm以下。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的成膜装置，其中，在将所述基板的被处理面的面积设为a[cm2]，将所述成膜室的天花板的内表面的面积设为b[cm2]时，b/a≥1.0。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的成膜装置，其中，所述成膜室的侧壁的内表面与所述基板载置部的基板载置区域的最短距离为5.0cm以下。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的成膜装置，其中，所述排气部沿所述成膜室的相对的一对方向设置。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的成膜装置，其中，还具备移动机构，所述移动机构在所述喷嘴的下方使所述基板移动。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的成膜装置，其中，所述原料溶液包含镓。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的成膜装置，其中，所述原料溶液包含卤素。
11.一种成膜方法，对雾化后的原料溶液进行热处理而在基板上进行成膜，其特征在于，包含以下工序：
12.根据权利要求11所述的成膜方法，其中，使用所述成膜室，所述成膜室设定为其天花板的内表面与所述喷嘴的开口面在同一平面内。
13.根据权利要求11或12所述的成膜方法，其中，使用所述成膜室，所述成膜室设定为其天花板的内表面与所述基板载置部的所述基板载置面平行。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的成膜方法，其中，使用所述成膜室，所述成膜室设定为其天花板的内表面与载置于所述基板载置部的所述基板的被处理面的高度位置的差为0.1cm以上6.0cm以下。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的成膜方法，其中，使用所述成膜室，所述成膜室设定为在将所述基板的面积设为a[cm2]，将所述成膜室的天花板的内表面的面积设为b[cm2]时，b/a≥1.0。
16.根据权利要求11-15中任一项所述的成膜方法，其中，使用所述成膜室，所述成膜室设定为其侧壁的内表面与所述基板载置部的基板载置区域的最短距离为5.0cm以下。
17.根据权利要求11-16中任一项所述的成膜方法，其中，在所述成膜工序中，在所述成膜室的相对的一对方向上进行废气的排放。
18.根据权利要求11-17中任一项所述的成膜方法，其中，将由所述喷嘴供给的所述载气的流量设为q[l/分钟]，将所述废气的流量设为e[l/分钟]时，将e/q设为5.0以下。
19.根据权利要求11-18中任一项所述的成膜方法，其中，在所述成膜工序中，在所述喷嘴的下方使所述基板移动。
20.根据权利要求11-19中任一项所述的成膜方法，其中，使用包含镓的原料溶液作为所述原料溶液。
21.根据权利要求11-20中任一项所述的成膜方法，其中，使用包含卤素的原料溶液作为所述原料溶液。
22.根据权利要求11-21中任一项所述的成膜方法，其中，使用被处理面的面积为50cm2以上的基板或直径为4英寸(100mm)以上的基板作为所述基板。
