(57)【要約】【課題】  加熱炉内におけるミストの流速の変化を抑制しながら、加熱炉内におけるミストの濃度を変更する。【解決手段】  基体の表面に溶液のミストを供給して前記基体の前記表面に膜をエピタキシャル成長させる成膜装置を提案する。この成膜装置は、前記基体を収容して加熱する加熱炉と、内部に前記溶液の前記ミストを発生させるミスト発生槽と、前記ミスト発生槽と前記加熱炉を接続するミスト供給路と、前記ミスト発生槽に搬送ガスを供給する搬送ガス供給路と、前記ミスト供給路に希釈ガスを供給する希釈ガス供給路と、前記搬送ガスの流量と前記希釈ガスの流量を制御するガス流量制御装置を有している。前記ガス流量制御装置が、前記搬送ガスの流量を増加させるときに、前記希釈ガスの流量を減少させる。【選択図】図１
2020092125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の表面に溶液のミストを供給して前記基体の前記表面に膜をエピタキシャル成長させる成膜装置であって、
前記基体を収容して加熱する加熱炉と、
内部に前記溶液の前記ミストを発生させるミスト発生槽と、
前記ミスト発生槽と前記加熱炉を接続するミスト供給路と、
前記ミスト発生槽に搬送ガスを供給する搬送ガス供給路と、
前記ミスト供給路に希釈ガスを供給する希釈ガス供給路と、
前記搬送ガスの流量と前記希釈ガスの流量を制御するガス流量制御装置、
を有しており、
前記ミスト発生槽内の前記ミストが、前記搬送ガスとともに前記ミスト供給路へ流れ、
前記ミスト供給路内の前記ミストが、前記搬送ガスと前記希釈ガスとともに前記加熱炉へ流れ、
前記ガス流量制御装置が、前記搬送ガスの流量を増加させるときに、前記希釈ガスの流量を減少させる、成膜装置。
【請求項２】
前記ガス流量制御装置が、前記搬送ガスの流量を減少させるときに、前記希釈ガスの流量を増加させる、請求項１の成膜装置。
【請求項３】
前記ミスト発生槽が、
前記溶液を貯留する貯留槽と、
前記貯留槽内の前記溶液に超音波振動を加えることによって、前記貯留槽内に前記溶液の前記ミストを発生させる第１超音波振動子と、
前記貯留槽内の前記溶液に超音波振動を加えることによって、前記貯留槽内に前記溶液の前記ミストを発生させる第２超音波振動子、
を備えており、
前記膜のエピタキシャル成長の開始時に、前記第１超音波振動子を動作させた後に、前記第２超音波振動子を追加で動作させる、
請求項１または２の成膜装置。
【請求項４】
前記膜のエピタキシャル成長の終了時に、前記第１超音波振動子と前記第２超音波振動子の一方を停止させた後に、前記第１超音波振動子と前記第２超音波振動子の他方を追加で停止させる、
請求項３の成膜装置。
【請求項５】
前記ミスト発生槽を複数備えており、
前記ガス流量制御装置が、複数の前記ミスト発生槽から前記加熱炉に供給されるガスの総流量が一定となるように、前記各ミスト発生槽から前記加熱炉に流れるガスの流量を制御する、
請求項１〜４のいずれか一項の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、成膜装置に関する。
【０００２】
特許文献１には、基体の表面に溶液のミストを供給して、基体の表面に膜をエピタキシャル成長させる成膜装置が開示されている。この成膜装置は、基体を収容して加熱する加熱炉と、内部に溶液のミストを発生させるミスト発生槽と、ミスト発生槽と加熱炉を接続するミスト供給路と、ミスト発生槽に搬送ガスを供給する搬送ガス供給路と、ミスト供給路に希釈ガスを供給する希釈ガス供給路を有している。ミスト発生槽に搬送ガスが供給されると、ミスト発生槽内のミストが、搬送ガスとともにミスト供給路へ流れる。ミスト供給路に希釈ガスが供給されると、ミスト供給路内のミストが、搬送ガスと希釈ガスとともに加熱炉へ流れる。加熱炉へ流れたミストが基体の表面に付着することで、基体の表面に膜がエピタキシャル成長する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１６２８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の成膜装置では、搬送ガスや希釈ガスの流量を変更することで、加熱炉に供給されるミストの濃度を変更することができる。これによって、膜の特性を変更することができる。しかしながら、搬送ガスや希釈ガスの流量を変更すると、加熱炉内におけるミストの流速が変化し、ミストの流速の変化の影響によって膜の特性が変化する。このため、膜の特性を所望の特性に制御することが困難となる場合がある。また、ミストの濃度を特定の濃度に制御しようとすると、ミストの流速が適切な成膜条件から外れてしまい、膜を安定して成長させることができない場合がある。本明細書では、加熱炉内のミストの流速の変化を抑制しながら、加熱炉内のミストの濃度を変更する技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する成膜装置は、基体の表面に溶液のミストを供給して前記基体の前記表面に膜をエピタキシャル成長させる。この成膜装置は、前記基体を収容して加熱する加熱炉と、内部に前記溶液の前記ミストを発生させるミスト発生槽と、前記ミスト発生槽と前記加熱炉を接続するミスト供給路と、前記ミスト発生槽に搬送ガスを供給する搬送ガス供給路と、前記ミスト供給路に希釈ガスを供給する希釈ガス供給路と、前記搬送ガスの流量と前記希釈ガスの流量を制御するガス流量制御装置、を有している。前記ミスト発生槽内の前記ミストが、前記搬送ガスとともに前記ミスト供給路へ流れる。前記ミスト供給路内の前記ミストが、前記搬送ガスと前記希釈ガスとともに前記加熱炉へ流れる。前記ガス流量制御装置が、前記搬送ガスの流量を増加させるときに、前記希釈ガスの流量を減少させる。
【０００６】
この成膜装置では、ミスト発生槽内のミストが搬送ガスとともにミスト供給路へ流れる。したがって、搬送ガスの流量が多いほど、ミスト発生槽からミスト供給路に流れるミストの量が多くなる。ミスト供給路内では、ミストに希釈ガスが合流することで、ミストの濃度が低下する。したがって、希釈ガスの流量が多いほど、ミストの濃度が低下する。ガス流量制御装置は、搬送ガスの流量を増加させるときに、希釈ガスの流量を減少させる。このため、ミスト発生槽からミスト供給路に流れるミストの量が多くなるとともに、ミスト供給路内でのミストの濃度低下量が小さくなる。したがって、加熱炉に供給されるミストの濃度が高くなる。また、搬送ガスの流量を増加させるときに希釈ガスの流量を減少させるので、加熱炉に供給されるガスの流量はそれほど変化しない。このため、加熱炉に供給されるミストの濃度が高くなっても、加熱炉内におけるミストの流速はあまり変化しない。このように、この成膜装置によれば、加熱炉内におけるミストの流速の変化を抑制しながら、加熱炉内のミストの濃度を上昇させることができる。したがって、この成膜装置によれば、成長させる膜の特性を正確に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１の成膜装置の構成図。
【図２】実施例２の成膜装置の構成図。
【図３】実施例３の成膜装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【０００８】
図１に示す成膜装置１０は、基板７０の表面に膜をエピタキシャル成長させる装置である。成膜装置１０は、基板７０が配置される加熱炉１２と、加熱炉１２を加熱するヒータ１４と、加熱炉１２に接続されたミスト供給装置２０と、加熱炉１２に接続された排出管８０を備えている。
【０００９】
加熱炉１２の具体的な構成は特に限定されない。一例ではあるが、図１に示す加熱炉１２は、上流端１２ａから下流端１２ｂまで延びる管状炉である。加熱炉１２の長手方向に垂直な断面は、円形である。但し、加熱炉１２の断面は円形に限定されない。
【００１０】
ミスト供給装置２０は、加熱炉１２の上流端１２ａに接続されている。加熱炉１２の下流端１２ｂには、排出管８０が接続されている。ミスト供給装置２０は、加熱炉１２内にミスト６２を供給する。ミスト供給装置２０によって加熱炉１２内に供給されたミスト６２は、加熱炉１２内を下流端１２ｂまで流れた後に、排出管８０を介して加熱炉１２の外部に排出される。
【００１１】
加熱炉１２内には、基板７０を支持するための基板ステージ１３が設けられている。基板ステージ１３は、加熱炉１２の長手方向に対して基板７０が傾くように構成されている。基板ステージ１３に支持された基板７０は、加熱炉１２内を上流端１２ａから下流端１２ｂに向かって流れるミスト６２が基板７０の表面にあたる向きで支持される。
【００１２】
ヒータ１４は、前述したように、加熱炉１２を加熱する。ヒータ１４の具体的な構成は特に限定されない。一例ではあるが、図１に示すヒータ１４は、電気式のヒータであって、加熱炉１２の外周壁に沿って配置されている。ヒータ１４は加熱炉１２の外周壁を加熱し、それによって加熱炉１２内の基板７０が加熱される。
【００１３】
ミスト供給装置２０は、ミスト発生槽２２を有している。ミスト発生槽２２は、水槽２４、溶液貯留槽２６、超音波振動子２８を有している。水槽２４は、上部が解放された容器であり、内部に水５８を貯留している。超音波振動子２８は、水槽２４の底面に設置されている。超音波振動子２８は、水槽２４内の水５８に超音波振動を加える。溶液貯留槽２６は、密閉型の容器である。溶液貯留槽２６は、基板７０の表面にエピタキシャル成長させる膜の原料を含む溶液６０を貯留している。例えば、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）の膜をエピタキシャル成長させる場合には、溶液６０としてガリウムが溶解した溶液を用いることができる。また、溶液６０中に、酸化ガリウム膜にｎ型またはｐ型のドーパントを付与するための原料（例えば、フッ化アンモニウム等）がさらに溶解していてもよい。溶液貯留槽２６の底部は、水槽２４内の水５８に浸漬されている。溶液貯留槽２６の底面は、フィルムにより構成されている。これによって、水槽２４内の水５８から溶液貯留槽２６内の溶液６０に超音波振動が伝わり易くなっている。超音波振動子２８が水槽２４内の水５８に超音波振動を加えると、水５８を介して溶液６０に超音波振動が伝わる。すると、溶液６０の表面が振動して、溶液６０の上部の空間（すなわち、溶液貯留槽２６内の空間）に溶液６０のミスト６２が発生する。
【００１４】
ミスト供給装置２０は、ミスト供給路４０と、搬送ガス供給路４２と、希釈ガス供給路４４と、ガス流量制御装置４６をさらに備えている。
【００１５】
ミスト供給路４０の上流端は、溶液貯留槽２６の上面に接続されている。ミスト供給路４０の下流端は、加熱炉１２の上流端１２ａに接続されている。ミスト供給路４０は、溶液貯留槽２６から加熱炉１２へミスト６２を供給する。
【００１６】
搬送ガス供給路４２の下流端は、溶液貯留槽２６の側面の上部に接続されている。搬送ガス供給路４２の上流端は、図示しない搬送ガス供給源に接続されている。搬送ガス供給路４２は、搬送ガス供給源から溶液貯留槽２６に搬送ガス６４を供給する。搬送ガス６４は、窒素ガスまたは他の不活性ガスである。溶液貯留槽２６内に流入した搬送ガス６４は、溶液貯留槽２６からミスト供給路４０へ流れる。このとき、溶液貯留槽２６内のミスト６２が、搬送ガス６４とともにミスト供給路４０へ流れる。したがって、搬送ガス６４の流量Ｆｘ（Ｌ／ｍｉｎ）が多いほど、溶液貯留槽２６からミスト供給路４０へ流れるミスト６２の量が多くなる。搬送ガス供給路４２には、流量制御弁４２ａが介装されている。流量制御弁４２ａは、搬送ガス供給路４２内の搬送ガス６４の流量Ｆｘを制御する。
【００１７】
希釈ガス供給路４４の下流端は、ミスト供給路４０の途中に接続されている。希釈ガス供給路４４の上流端は、図示しない希釈ガス供給源に接続されている。希釈ガス供給路４４は、希釈ガス供給源からミスト供給路４０へ希釈ガス６６を供給する。希釈ガス６６は、窒素ガスまたは他の不活性ガスである。ミスト供給路４０に流入した希釈ガス６６は、ミスト６２及び搬送ガス６４とともに加熱炉１２へ流れる。希釈ガス６６によって、ミスト供給路４０内のミスト６２が希釈される。したがって、希釈ガス６６の流量Ｆｙ（Ｌ／ｍｉｎ）が多いほど、加熱炉１２に供給されるミスト６２の濃度が低くなる。希釈ガス供給路４４には、流量制御弁４４ａが介装されている。流量制御弁４４ａは、希釈ガス供給路４４内の希釈ガス６６の流量Ｆｙを制御する。
【００１８】
ガス流量制御装置４６は、流量制御弁４２ａ、４４ａに電気的に接続されている。ガス流量制御装置４６は、流量制御弁４２ａ、４４ａを制御することによって、搬送ガス６４の流量Ｆｘと希釈ガス６６の流量Ｆｙを制御する。
【００１９】
次に、成膜装置１０を用いた成膜方法について説明する。ここでは、基板７０として、β型酸化ガリウム（β-Ｇａ２Ｏ３）の単結晶によって構成された基板を用いる。また、溶液６０として、塩化ガリウム（ＧａＣｌ３、Ｇａ２Ｃｌ６）とフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）が溶解した水溶液を用いる。また、搬送ガス６４として窒素ガスを用い、希釈ガス６６として窒素ガスを用いる。
【００２０】
まず、加熱炉１２内の基板ステージ１３上に基板７０を設置する。次に、ヒータ１４によって、基板７０を加熱する。ここでは、基板７０の温度を、約７５０℃に制御する。基板７０の温度が安定したら、ミスト供給装置２０を作動させる。すなわち、超音波振動子２８を動作させることによって、溶液貯留槽２６内に溶液６０のミスト６２を発生させる。同時に、搬送ガス供給路４２から溶液貯留槽２６に搬送ガス６４を導入し、希釈ガス供給路４４からミスト供給路４０に希釈ガス６６を導入する。ここでは、ガス流量制御装置４６によって、搬送ガス６４の流量Ｆｘと希釈ガス６６の流量Ｆｙを一定の値に制御する。また、ここでは、流量Ｆｘと流量Ｆｙの合計流量Ｆｔを、約５Ｌ／ｍｉｎとする。搬送ガス６４は、溶液貯留槽２６を通って、矢印５０に示すようにミスト供給路４０内に流入する。このとき、溶液貯留槽２６内のミスト６２が、搬送ガス６４と共にミスト供給路４０内に流入する。また、希釈ガス６６は、ミスト供給路４０内でミスト６２と混合される。これによって、ミスト６２が希釈化される。ミスト６２は、窒素ガス（すなわち、搬送ガス６４と希釈ガス６６）とともにミスト供給路４０内を下流側に流れ、矢印５２に示すようにミスト供給路４０から加熱炉１２内に流入する。加熱炉１２内では、ミスト６２は、窒素ガスとともに下流端１２ｂ側へ流れ、排出管８０へ排出される。
【００２１】
加熱炉１２内を流れるミスト６２の一部は、加熱された基板７０の表面に付着する。すると、ミスト６２（すなわち、溶液６０）が、基板７０上で化学反応を起こす。その結果、基板７０上に、β型酸化ガリウム（β-Ｇａ２Ｏ３）が生成される。基板７０の表面に継続的にミスト６２が供給されるので、基板７０の表面にβ型酸化ガリウム膜が成長する。基板７０の表面に単結晶のβ型酸化ガリウム膜が成長する。溶液６０がドーパントの原料を含む場合には、β型酸化ガリウム膜には、ドーパントが取り込まれる。例えば、溶液６０がフッ化アンモニウムを含む場合には、フッ素がドープされたβ型酸化ガリウム膜が形成される。
【００２２】
酸化ガリウム膜の膜質は、基板７０の表面に供給されるミスト６２の濃度と、加熱炉１２内でのミスト６２の流速（ｍ／ｓｅｃ）によって変化する。ミスト６２の濃度が低いと酸化ガリウム膜の成長速度が遅くなり、ミスト６２の濃度が高いと酸化ガリウム膜の成長速度が速くなる。ミスト６２の濃度（すなわち、酸化ガリウム膜の成長速度）は、酸化ガリウム膜の膜質に影響する。また、ミスト６２の流速が速いと、ミスト６２が高速で基板７０の表面に衝突するので、ミスト６２の流速によって酸化ガリウム膜の成長条件が変化する。したがって、ミスト６２の流速は、酸化ガリウム膜の膜質に影響する。成膜装置１０は、成膜処理の途中で、加熱炉１２内におけるミスト６２の濃度を変更することができる。このとき、成膜装置１０は、以下に説明するように、加熱炉１２内におけるミスト６２の流速をほとんど変化させることなく、ミスト６２の濃度を変更する。
【００２３】
加熱炉１２に供給するミスト６２の濃度を上昇させるときは、ガス流量制御装置４６が、流量制御弁４２ａ、４４ａを制御して、搬送ガス６４の流量Ｆｘを増加させるとともに、希釈ガス６６の流量Ｆｙを減少させる。搬送ガス６４の流量Ｆｘが増加すると、ミスト発生槽２２からミスト供給路４０に流れるミスト６２の量が増加する。希釈ガス６６の流量Ｆｙが減少すると、ミスト供給路４０内でのミスト６２の濃度低下量が小さくなる。したがって、搬送ガス６４の流量Ｆｘが増加し、希釈ガス６６の流量Ｆｙが減少すると、加熱炉１２に供給されるミスト６２の濃度が上昇する。また、搬送ガス６４の流量Ｆｘが増加して希釈ガス６６の流量Ｆｙが減少するので、搬送ガス６４と希釈ガス６６の合計流量Ｆｔ（＝Ｆｘ＋Ｆｙ）は、あまり変化しない。例えば、流量Ｆｘの増加の前後における合計流量Ｆｔの変化が−１０％〜＋１０％となるように制御する。このように、合計流量Ｆｔの変化を小さくすることで、加熱炉１２内におけるミスト６２の流速の変化を小さくすることができる。このように、成膜装置１０は、加熱炉１２内におけるミスト６２の流速の変化を抑制しながら、加熱炉１２に供給するミスト６２の濃度を上昇させることができる。これによって、ミスト６２の流速の変化による膜質への影響を抑制しながら、ミスト６２の濃度の上昇によって膜質を変化させることができる。したがって、酸化ガリウム膜の膜質を正確に制御することができる。特に、ミスト６２の濃度を上昇させる処理の前後で、合計流量Ｆｔが変化しないように、流量Ｆｘの増加量と流量Ｆｙの減少量を同じ量とすることが好ましい。合計流量Ｆｔが変化しなければ、加熱炉１２内におけるミスト６２の流速が変化しないので、ミスト６２の流速の変化による膜質への影響を最小化することができる。これによって、より正確に酸化ガリウム膜の膜質を制御することが可能となる。
【００２４】
加熱炉１２に供給するミスト６２の濃度を低下させるときは、ガス流量制御装置４６が、流量制御弁４２ａ、４４ａを制御して、搬送ガス６４の流量Ｆｘを減少させるとともに、希釈ガス６６の流量Ｆｙを増加させる。搬送ガス６４の流量Ｆｘが減少すると、ミスト発生槽２２からミスト供給路４０に流れるミスト６２の量が減少する。希釈ガス６６の流量Ｆｙが増加すると、ミスト供給路４０内でのミスト６２の濃度低下量が大きくなる。したがって、搬送ガス６４の流量Ｆｘが減少し、希釈ガス６６の流量Ｆｙが増加すると、加熱炉１２に供給されるミスト６２の濃度が低下する。また、搬送ガス６４の流量Ｆｘが減少して希釈ガス６６の流量Ｆｙが増加するので、搬送ガス６４と希釈ガス６６の合計流量Ｆｔ（＝Ｆｘ＋Ｆｙ）は、あまり変化しない。例えば、流量Ｆｘの減少の前後における合計流量Ｆｔの変化が−１０％〜＋１０％となるように制御する。このように、合計流量Ｆｔの変化を小さくすることで、加熱炉１２内におけるミスト６２の流速の変化を小さくすることができる。このように、成膜装置１０は、加熱炉１２内におけるミスト６２の流速の変化を抑制しながら、加熱炉１２に供給するミスト６２の濃度を低下させることができる。これによって、ミスト６２の流速の変化による膜質への影響を抑制しながら、ミスト６２の濃度の低下によって膜質を変化させることができる。したがって、酸化ガリウム膜の膜質を正確に制御することができる。特に、ミスト６２の濃度を低下させる処理の前後で、合計流量Ｆｔが変化しないように、流量Ｆｘの減少量と流量Ｆｙの増加量を同じ量とすることが好ましい。合計流量Ｆｔが変化しなければ、加熱炉１２内におけるミスト６２の流速が変化しないので、ミスト６２の流速の変化による膜質への影響を最小化することができる。これによって、より正確に酸化ガリウム膜の膜質を制御することが可能となる。
【００２５】
以上に説明したように、実施例１の成膜装置１０によれば、加熱炉１２内におけるミスト６２の流速の変化を抑制しながら、加熱炉１２内のミスト６２の濃度を変化させることができる。これによって、成長させる膜の特性を正確に制御することが可能となる。例えば、ミスト６２の流速が変化すると、酸化ガリウム膜の成長レートが変化し、酸化ガリウム膜にドープされるドーパントの濃度が変化する。ミスト６２の流速の変化を抑制することで、ドーパントの濃度の変化を抑制することができる。また、ミスト６２の濃度を変化させるときに、ミスト６２の流速が適切な成膜条件から外れることを防止することができる。例えば、ミスト６２の流速が速すぎると、酸化ガリウム膜がエピタキシャル成長しなくなる。ミスト６２の流速の変化を抑制することで、そのような問題を防止することができる。
【００２６】
なお、上述した実施例では、酸化ガリウム膜を成長させる場合を例として説明した。しかしながら、成長させる膜は、任意に選択することができる。また、溶液６０と基板７０の材料は、成長させる膜に合わせて任意に選択することができる。
【実施例２】
【００２７】
次に、実施例２の成膜装置について説明する。実施例２では、ミスト供給装置２０が、複数の超音波振動子２８を有している。実施例２の成膜装置のその他の構成は、実施例１の成膜装置１０の構成と等しい。
【００２８】
実施例２の複数の超音波振動子２８は、第１グループの超音波振動子２８ａと第２グループの超音波振動子２８ｂとに分けられている。超音波振動子２８は、グループ毎に制御される。
【００２９】
次に、実施例２の成膜装置を用いた成膜方法について説明する。まず、実施例１と同様に、加熱炉１２内の基板ステージ１３上に基板７０を設置し、ヒータ１４によって基板７０を加熱する。基板７０の温度が安定したら、ミスト供給装置２０を作動させて、エピタキシャル成長工程を開始する。ここでは、第２グループの超音波振動子２８ｂを動作させずに、第１グループの超音波振動子２８ａを動作させる。第１グループの超音波振動子２８ａが動作することによって、溶液貯留槽２６内に溶液６０のミスト６２を発生させる。同時に、搬送ガス供給路４２から溶液貯留槽２６内に搬送ガス６４を導入し、希釈ガス供給路４４からミスト供給路４０に希釈ガス６６を導入する。このため、矢印５２に示すように、搬送ガス６４と希釈ガス６６とともにミスト６２が加熱炉１２に供給される。第１グループの超音波振動子２８ａを動作させてから一定時間経過後に、第２グループの超音波振動子２８ｂを追加で動作させる。すなわち、第１グループの超音波振動子２８ａを継続して動作させながら、第２グループの超音波振動子２８ｂを動作させる。これによって、溶液貯留槽２６内の溶液６０に印加される超音波振動のエネルギーが増加し、溶液貯留槽２６内に発生するミスト６２が増加する。したがって、加熱炉１２内のミスト６２の濃度が上昇する。このように、２つのグループの超音波振動子２８ａ、２８ｂを段階的に動作させることで、エピタキシャル成長工程の開始時に、加熱炉１２内のミスト６２の濃度を緩やかに上昇させることができる。
【００３０】
エピタキシャル成長工程の開始時には、基板７０がミスト６２に曝されて、基板７０の熱がミスト６２に奪われる。その結果、基板７０の温度が低下する。加熱炉１２内のミスト６２の濃度が急に上昇すると、基板７０の温度が急に低下し、成長する膜の特性が所望の特性とならない場合がある。これに対し、上記のように、エピタキシャル成長工程の開始時に加熱炉１２内のミスト６２の濃度を緩やかに上昇させると、基板７０の温度が緩やかに低下するようになり、膜の特性が安定する。
【００３１】
エピタキシャル成長工程中には、実施例２の成膜装置でも、実施例１の成膜装置と同様に、ガス流量制御装置４６によって加熱炉１２内のミスト６２の濃度を変化させることができる。
【００３２】
エピタキシャル成長工程を終了するときに、超音波振動子２８ａと超音波振動子２８ｂの一方を先に停止させる。すると、溶液貯留槽２６内で発生するミスト６２が減少し、加熱炉１２内のミスト６２の濃度が低下する。そして、それから一定時間経過後に、超音波振動子２８ａと超音波振動子２８ｂの他方を停止させる。すると、溶液貯留槽２６内でミスト６２が発生しなくなり、加熱炉１２内のミスト６２の濃度が略ゼロまで低下する。このように、２つのグループの超音波振動子２８を段階的に停止させることで、エピタキシャル成長工程の終了時に、加熱炉１２内のミスト６２の濃度を緩やかに低下させることができる。
【００３３】
エピタキシャル成長工程の終了時には、基板７０にミスト６２が供給されなくなるので、基板７０の熱がミスト６２に奪われなくなる。その結果、基板７０の温度が上昇する。ミスト６２の供給が停止しても、基板７０の表面には溶液６０が付着しており、その溶液６０が固体化するまでは膜の成長が継続する。加熱炉１２内のミスト６２の濃度が急に低下すると、基板７０の温度が急に上昇し、成長する膜の特性が所望の特性とならない場合がある。これに対し、上記のように、エピタキシャル成長工程の終了時に加熱炉１２内のミスト６２の濃度を緩やかに低下させると、基板７０の温度が緩やかに上昇するようになり、膜の特性が安定する。なお、エピタキシャル成長工程の終了時には、超音波振動子２８ａと超音波振動子２８ｂのいずれを先に停止させてもよい。
【００３４】
以上に説明したように、エピタキシャル成長工程の開始時または終了時に、加熱炉１２内のミスト６２の濃度を緩やかに変化させることで、基板７０の温度変化を緩やかにすることができ、より高品質な膜を形成することが可能となる。
【実施例３】
【００３５】
図３に示すように、実施例３の成膜装置は、３つのミスト供給装置２０ａ〜２０ｃを有している。各ミスト供給装置２０ａ〜２０ｃの構成は、実施例１のミスト供給装置２０と等しい。各ミスト供給装置２０ａ〜２０ｃのミスト供給路４０の下流部は１つに合流して加熱炉１２に接続されている。実施例３では、ミスト供給装置２０ａのミスト供給路４０内を流れるガスの流量Ｆａと、ミスト供給装置２０ｂのミスト供給路４０内を流れるガスの流量Ｆｂと、ミスト供給装置２０ｃのミスト供給路４０内を流れるガスの流量Ｆｃとの合計流量Ｆｄ（すなわち、加熱炉１２に供給されるガスの流量）が一定となるように、各ガス流量制御装置４６が動作する。流量Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃのそれぞれが一定となるように制御されることで、合計流量Ｆｄが一定となってもよい。また、エピタキシャル成長工程中に合計流量Ｆｄが一定の状態で流量Ｆａ、流量Ｆｂ、流量Ｆｃの比率が変化するように制御されてもよい。合計流量Ｆｄが一定となることで、加熱炉１２内におけるミスト６２の流速が一定となり、成長させる膜の特性を正確に制御することが可能となる。
【００３６】
本明細書が開示する技術要素について、以下に列記する。なお、以下の各技術要素は、それぞれ独立して有用なものである。
【００３７】
本明細書が開示する一例の成膜装置では、ガス流量制御装置が、搬送ガスの流量を減少させるときに、希釈ガスの流量を増加させてもよい。
【００３８】
この構成によれば、加熱炉内のミストの流速の変化を抑制しながら、加熱炉内のミストの濃度を低下させることができる。
【００３９】
本明細書が開示する一例の成膜装置では、ミスト発生槽が、溶液を貯留する貯留槽と、貯留槽内の溶液に超音波振動を加えることによって貯留槽内に溶液のミストを発生させる第１超音波振動子と、貯留槽内の溶液に超音波振動を加えることによって貯留槽内に溶液のミストを発生させる第２超音波振動子を備えていてもよい。膜のエピタキシャル成長の開始時に、第１超音波振動子を動作させた後に、第２超音波振動子を追加で動作させてもよい。
【００４０】
この構成によれば、膜のエピタキシャル成長の開始時に、加熱炉に供給されるミストの濃度を徐々に上昇させることができる。これによって、エピタキシャル成長の開始時の膜の特性を正確に制御することができる。
【００４１】
本明細書が開示する一例の成膜装置では、膜のエピタキシャル成長の終了時に、第１超音波振動子と第２超音波振動子の一方を停止させた後に、第１超音波振動子と第２超音波振動子の他方を追加で停止させてもよい。
【００４２】
この構成によれば、膜のエピタキシャル成長の終了時に、加熱炉に供給されるミストの濃度を徐々に低下させることができる。これによって、エピタキシャル成長の終了時の膜の特性を正確に制御することができる。
【００４３】
本明細書が開示する一例の成膜装置は、ミスト発生槽を複数備えていてもよい。ガス流量制御装置が、複数のミスト発生槽から加熱炉に供給されるガスの総流量が一定となるように、各ミスト発生槽から加熱炉に流れるガスの流量を制御してもよい。
【００４４】
この構成によれば、膜を安定してエピタキシャル成長させることができる。
【００４５】
以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４６】
１０    ：成膜装置
１２    ：加熱炉
１３    ：基板ステージ
１４    ：ヒータ
２０    ：ミスト供給装置
２２    ：ミスト発生槽
２４    ：水槽
２６    ：溶液貯留槽
２８    ：超音波振動子
４０    ：ミスト供給路
４２    ：搬送ガス供給路
４２ａ  ：流量制御弁
４４    ：希釈ガス供給路
４４ａ  ：流量制御弁
４６    ：ガス流量制御装置
５８    ：水
６０    ：溶液
６２    ：ミスト
６４    ：搬送ガス
６６    ：希釈ガス
７０    ：基板
８０    ：排出管
【図１】
2020092125.tif 000003
【図２】
2020092125.tif 000004
【図３】
2020092125.tif 000005