(57)【要約】【課題】ＭＢＥ成膜装置において、フェイスアップ状態で被処理体の表面に化合物半導体よりなる薄膜を形成することができる原料供給装置を提供する。【解決手段】化合物半導体の製造に用いる原料を供給する原料供給装置６２において、鉛直方向に延びて外周面が液体を流下させることができるような表面である液体流下面９０になされた原料保持体６４と、原料保持体の高さ方向の途中に設けられて原料の液体である原料液体を貯留すると共に濡れ性によって原料液体を液体流下面９０に沿って流下させる原料液体貯留部６６と、原料保持体内に設けられて、原料液体貯留部を原料が濡れ性を発揮するように加熱すると共に原料保持体の先端部を原料液体の蒸発温度まで加熱する加熱手段６８とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物半導体の製造に用いる原料を供給する原料供給装置において、
鉛直方向に延びて外周面が液体を流下させることができるような表面である液体流下面になされた原料保持体と、
前記原料保持体の高さ方向の途中に設けられて前記原料の液体である原料液体を貯留すると共に濡れ性によって前記原料液体を前記液体流下面に沿って流下させる原料液体貯留部と、
前記原料保持体内に設けられて、前記原料液体貯留部を前記原料が濡れ性を発揮するように加熱すると共に前記原料保持体の先端部を前記原料液体の蒸発温度まで加熱する加熱手段と、
を備えたことを特徴とする原料供給装置。
【請求項２】
前記原料液体貯留部は、前記原料保持体の周方向に沿って設けられた液体貯留凹部と、該液体貯留凹部の外周端に設けられた液体貯留堰とを有していることを特徴とする請求項１記載の原料供給装置。
【請求項３】
前記加熱手段は、前記原料液体貯留部に対応させて設けられた第１のヒータ部と、前記原料保持体の先端部に対応させて設けられた第２のヒータ部とを有することを特徴とする請求項１又は２記載の原料供給装置。
【請求項４】
前記加熱手段は、温度制御部を有し、該温度制御部は、前記原料液体貯留部からの前記原料液体の流れ量を調整するように前記第１のヒータ部を制御し、前記液体流下面からの前記原料液体の蒸発量を調整するように前記第２のヒータ部を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の原料供給装置。
【請求項５】
前記原料保持体は、セラミック材又は石英により形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の原料供給装置。
【請求項６】
前記原料は、２５℃において固体又は液体であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の原料供給装置。
【請求項７】
被処理体の表面に複数の元素が含まれた化合物半導体の薄膜を形成する成膜装置において、
真空引きが可能になされた処理容器と、
前記処理容器内で前記被処理体をフェイスアップ状態で保持する保持手段と、
前記被処理体を加熱する被処理体加熱手段と、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載された１又は複数の原料供給装置と、
を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項８】
前記処理容器内に、前記複数の元素の内の１又は２以上の種類の元素を含む原料ガスを供給する原料ガス導入手段を有することを特徴とする請求項７記載の成膜装置。
【請求項９】
前記薄膜は、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｎよりなる群から選択される２種の元素を含むことを特徴とする請求項７又は８記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体を製造する時に用いられる成膜装置及び原料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）素子や電力制御用のパワートランジスタ素子等を製造するためには、通常のＳｉやＧｅ等のＩＶ族元素を用いた半導体素子と比較して大電流が流せる等の理由で２種以上の元素の化合物からなる化合物半導体が用いられる傾向にある。
【０００３】
この化合物半導体を製造するためには、例えばＭＢＥ（分子線エピタキシ）法が用いられる（例えば特許文献１）。このＭＢＥ法を用いる成膜装置では、高真空になされた処理容器内に原料容器を置き、この原料容器内の原料を分子線で照射することにより加熱蒸発させ、そして、処理容器内の天井部に、膜積層面を下方に向けて、いわゆるフェイスダウン状態で保持した半導体ウエハの下向き表面に、化合物半導体を形成するようになっている。ここで、原料容器は、この内部に収容した原料が液体状になることから、処理容器内では液面が上方を向くように設置しなければならず、その結果、ウエハは必然的に上述のようにフェイスダウン状態で保持される。この場合、化合物半導体として例えばＧａＮ等を製造する場合のように、元素の一部に窒素を用いる時には、アンモニアガスや窒素ガスが原料ガスとして処理容器内へ供給されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−０２７７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記した成膜装置では、半導体ウエハを処理容器の天井部にフェイスダウン状態で保持するための保持機構がかなり複雑化する上に、このウエハ自体を８００〜１２００℃程度の高温状態に加熱することから、保持機構自体を耐熱性構造としなければならず、構造上、大きな問題があった。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明は、フェイスアップ状態で被処理体の表面に化合物半導体よりなる薄膜を形成することができる成膜装置及び原料供給装置である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、化合物半導体の製造に用いる原料を供給する原料供給装置において、鉛直方向に延びて外周面が液体を流下させることができるような表面である液体流下面になされた原料保持体と、前記原料保持体の高さ方向の途中に設けられて前記原料の液体である原料液体を貯留すると共に濡れ性によって前記原料液体を前記液体流下面に沿って流下させる原料液体貯留部と、前記原料保持体内に設けられて、前記原料液体貯留部を前記原料が濡れ性を発揮するように加熱すると共に前記原料保持体の先端部を前記原料液体の蒸発温度まで加熱する加熱手段と、を備えたことを特徴とする原料供給装置である。
【０００７】
これにより、鉛直方向に延びる原料保持体の原料液体貯留部に貯留されている原料液体を濡れ性によって流体流下面に沿って流下させると共に加熱手段によって蒸発温度以上に加熱されている原料保持体の先端部まで流すようにしたので、装置構成を複雑化させることなく、しかも原料液体の液滴を落下させることなく原料保持体の先端部から蒸発、或いは拡散させることが可能となる。
【０００８】
請求項７に係る発明は、被処理体の表面に複数の元素が含まれた化合物半導体の薄膜を形成する成膜装置において、真空引きが可能になされた処理容器と、前記処理容器内で前記被処理体をフェイスアップ状態で保持する保持手段と、前記被処理体を加熱する被処理体加熱手段と、請求項１乃至６のいずれか一項に記載された１又は複数の原料供給装置と、を備えたことを特徴とする成膜装置である。
【０００９】
このように、前記原料供給装置を用いるようにしたので、被処理体をフェイスアップ状態に保持した状態で化合物半導体の薄膜を形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る原料供給装置及び成膜装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
請求項１及びこれを引用する請求項に係る発明によれば、鉛直方向に延びる原料保持体の原料液体貯留部に貯留されている原料液体を濡れ性によって流体流下面に沿って流下させると共に加熱手段によって蒸発温度以上に加熱されている原料保持体の先端部まで流すようにしたので、装置構成を複雑化させることなく、しかも原料液体の液滴を落下させることなく原料保持体の先端部から蒸発、或いは拡散させることができる。
【００１１】
請求項７及びこれを引用する請求項に係る発明によれば、前記原料供給装置を用いるようにしたので、被処理体をフェイスアップ状態に保持した状態で化合物半導体の薄膜を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る原料供給装置を用いた成膜装置を示す構成図である。
【図２】本発明に係る原料供給装置の要部を示す拡大断面図である。
【図３】本発明に係る原料供給装置の原料保持体（ヒータ及び熱電対の記載は省略）の部分を示す拡大断面図である。
【図４】成膜装置の変形実施例の一部を示す部分構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る原料供給装置及び成膜装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る原料供給装置を用いた成膜装置を示す構成図、図２は本発明に係る原料供給装置の要部を示す拡大断面図である。ここでは化合物半導体としてＧａＮ（窒化ガリウム）の薄膜を形成する場合を例にとって説明する。
【００１４】
図１に示すように、本発明に係る成膜装置２は、アルミニウムやアルミニウム合金やステンレススチール等により形成された箱状の処理容器４を有している。この処理容器４内には、被処理体である半導体ウエハＷを、いわゆるフェイスアップ状態で保持するための保持手段６が設けられている。具体的には、この保持手段６は、処理容器４の底部８より起立された支柱１０の上端に設けた載置台１２を有しており、この載置台１２上に上記ウエハＷがフェイスアップ状態で載置される。ここで、フェイスアップ状態とは、薄膜が堆積される面が上方を向いていることを意味する。この載置台１２内には、被処理体加熱手段１４が設けられている。この被処理体加熱手段１４は、例えば抵抗加熱ヒータ１６よりなり、載置台１２のほぼ全面に亘って配設されてウエハＷを加熱するようになっている。
【００１５】
上記支柱１０及び載置台１２は、耐熱性材料、例えばセラミック材や石英やグラファイトにより形成されており、セラミック材としては、例えば窒化アルミニウム、シリコンカーバイト、アルミナ等を用いることができる。上記抵抗加熱ヒータ１６には、給電ライン１８を介してヒータ電源２０が接続されており、抵抗加熱ヒータ１６の温度制御ができるようになっている。尚、この抵抗加熱ヒータ１６を同心円状に複数のゾーンに区画して、ゾーン毎に温度制御ができるようにしてもよい。
【００１６】
上記載置台１２には、リフタピンを挿通させる複数、例えば３つのピン孔２２が載置台１２の周方向に沿って等間隔で形成されている。図示例では２つのピン孔２２のみ示す。そして、この載置台１２の下方に、ウエハＷの搬出入時に用いられるリフタ機構２４が設けられる。具体的には、上記リフタ機構２４は、上記各ピン孔２２に挿通されるリフタピン２６を有しており、各リフタピン２６の下端部は、例えば円弧状になされた昇降板２８に支持されている。そして、この昇降板２８は、上記処理容器４の底部８を貫通させて設けられる昇降ロッド３０の上端部に取り付けられている。
【００１７】
そして、この昇降ロッド３０の下部は、アクチュエータ３２に取り付けられており、上記昇降ロッド３０を所定のストロークで昇降できるようになっている。また底部８に対する上記昇降ロッド３０の貫通部には伸縮可能になされた金属製のベローズ３４が気密に設けられており、処理容器４内の気密性を維持しつつ上記昇降ロッド３０の上下動を許容するようになっている。これにより、ウエハＷを搬出させる際に上記リフタピン２６を昇降させて、ウエハＷを持ち上げたり、持ち下げたりするようになっている。
【００１８】
また処理容器４の底部８には、排気口３６が設けられており、この排気口３６には処理容器４内の雰囲気を真空引きする排気系３８が設けられている。具体的には、上記排気系３８は、上記排気口３６に接続された排気通路４０を有している。この排気通路４０には、その上流側より下流側に向けて処理容器４内の圧力調整を行う圧力調整弁４２及び真空ポンプ４４が順次介設されており、処理容器４内を圧力調整しつつ真空引きするようになっている。尚、上記真空ポンプ４４は、実際には例えばターボ分子ポンプとドライポンプの組み合わせよりなり、高真空状態を実現できるようになっている。
【００１９】
また処理容器４の側壁には、ウエハＷを搬出入する時に用いる搬出入口４６が形成されており、この搬出入口４６には、気密に開閉されるゲートバルブ４８が設けられる。更に、この処理容器４には、ここで堆積させる化合物半導体を構成する複数の元素の内の１つの元素を含む原料ガスを供給する原料ガス導入手段５０が設けられる。
【００２０】
この原料ガス導入手段５０は、上記処理容器４の側壁に貫通させるようにして設けたガスノズル５２を有しており、このガスノズル５２にはガス通路５４が接続されている。そして、このガス通路５４には、マスフローコントローラのような流量制御器５６や開閉弁５８が順次介設されており、原料ガスを流量制御しつつ必要に応じて供給できるようになっている。ここでは前述したように、化合物半導体の薄膜として窒化ガリウム（ＧａＮ）を成膜することから、原料ガスとして窒素（Ｎ）を含むガス、例えば窒素ガス（Ｎ２ ）が用いられる。
【００２１】
尚、原料ガス導入手段５０としてＮ２ ガスを流す場合には、この原料ガス導入手段５０は処理容器４内の雰囲気を排除する時に窒素ガスをパージガスとして流す場合もあるので、パージガス導入手段６０として兼用されることになる。またパージガスとしてはＮ２ ガスの他にＡｒ、Ｈｅ等の希ガスを用いることもできる。
【００２２】
そして、この処理容器４には、本発明に係る原料供給装置６２が設けられる。具体的には、この原料供給装置６２は、鉛直方向に延びて外周面が液体を流下させることができるような表面になされた原料保持体６４と、この原料保持体６４の高さ方向の途中に設けられて原料の液体である原料液体を貯留しつつ少しずつ流下させる原料液体貯留部６６と、上記原料保持体６４を加熱するための加熱手段６８とを主に有している。
【００２３】
具体的には、この原料保持体６４は、耐熱性材料であるセラミック材やＰＢＮ（熱分解性ボロンナイトライド）でコートされた石英やグラファイト等によりほぼ円柱状又は有底の円筒状に成形されている。ここではほぼ円柱状に成形されている。この原料保持体６４の上端には拡径されたフランジ７０が設けられている。原料保持体６４は取付板７２の開口に挿通されて、この取付板７２の上面と上記フランジ７０との間でＯリングやメタルシール等よりなるシール部材７４を介して気密に取り付けられている。
【００２４】
また、処理容器４の天井部には取付孔７６が形成されており、この取付孔７６に上記原料保持体６４を処理容器４内に向けて鉛直方向に挿通させている。そして、この取付孔７６の周縁部の天井壁上面と上記取付板７２との間にＯリング等のシール部材７８を介在させ、ボルト８０により着脱自在に気密に取り付けている。この円柱状の原料保持体６４は、下部が非常に高温になることから、その長さが長く、例えば２０〜３０ｃｍ程度に設定されており、処理容器４の天井部が過度に昇温することを防止している。
【００２５】
そして、図２にも示すように、この原料保持体６４の下部は、その直径が大きくなされて段部８２となっており、この段部８２に上記原料液体貯留部６６が形成されている。この原料液体貯留部６６は、原料保持体６４の周方向に沿ってリング状に設けられた液体貯留凹部８４を有しており、この液体貯留凹部８４の外周端は高くなされて液体貯留堰８６となっている。すなわち、上記液体貯留凹部８４は、リング状の溝として形成されており、この液体貯留凹部８４内に固体状態の原料８８及びこれが溶解してできる原料液体８８Ａを収容できるようになっている。この原料８８としては前述したように、Ｇａ（ガリウム）が用いられる。
【００２６】
そして、上記液体貯留堰８６の上端部は、原料液体８８Ａが濡れ性によって流れ出し易くなるように断面円弧状或いは断面楕円状に曲面になっている。そして、この液体貯留堰８６の表面及びこれよりも下方に位置する原料保持体６４の表面全体は濡れ性によって原料液体８８Ａを流下させる液体流下面９０となっている。
【００２７】
この液体流下面９０は、例えば原料液体８８Ａが偏りなく均等に流れるように、例えば表面研磨処理を施すのが好ましい。または、ブラスト処理等を施してスリガラス状の微細な凹凸を形成するようにしてもよい。特に、この液体流下面９０の表面に熱分解性ボロンナイトライド（ＰＢＮ）被覆層を形成するのが好ましい。上記ＰＢＮは高温で安定であり、１２００℃程度では蒸発も熱分解もおこすことがないからである。さらにこのような安定した皮膜で下地の原料保持体６４を覆うことにより、下地からの蒸発成分を防止することもできる。
【００２８】
また、この原料保持体６４の下端部は、断面が円弧や楕円のような曲面形状になされており、流下してくる原料液体８８Ａを液滴となって落下或いは滴下させることなく蒸発させるようになっている。上記原料液体貯留部６６とこの原料保持体６４の先端部との間の長さは、原料液体８８Ａが滴下しないように十分に長く、例えば１０〜１５ｃｍ程度になっている。
【００２９】
上記加熱手段６８は、上記原料液体貯留部６６に収容した原料８８が濡れ性を発揮するように加熱すると共に、原料保持体６４の先端部を上記原料液体８８Ａの蒸発温度まで加熱するためのものであり、この加熱手段６８は原料保持体６４内に設けられている。具体的には、この加熱手段６８は、上記原料液体貯留部６６に対応させて設けた第１のヒータ部９２と、原料保持体６４の先端部に対応させて設けた第２のヒータ部９４とを有している。上記第１及び第２のヒータ部９２、９４は、それぞれ例えばカーボンワイヤヒータ等の抵抗加熱ヒータよりなり、原料保持体６４内に埋め込まれている。
【００３０】
そして、第１のヒータ部９２で原料８８が濡れ性を発揮するように加熱し、第２のヒータ部９４は更に温度が高くなり、原料液体８８Ａが蒸発するような温度まで加熱するようになっている。このように、液体流下面９０に対して、下方に行く程温度が高くなるような温度勾配を持たせている。尚、上記第１と第２のヒータ部９２、９４との間に、更に、１つ、或いは複数のヒータ部を設けて下方へ行くに従って順次温度が高くなるように温度勾配を持たせるようにしてもよい。
【００３１】
上記第１と第２のヒータ部９２、９４は、それぞれ給電ライン９６、９８を介して温度制御部１００へ接続されている。また、上記原料保持体６４内には、上記原料液体貯留部６６に対応させて第１の温度測定手段１０２が設けられると共に、その先端部に対応させて第２の温度測定手段１０４が設けられており、各温度測定手段１０２、１０４の測定値を上記温度制御部１００へ通知するようになっている。これらの第１及び第２の温度測定手段１０２、１０４は、例えば熱電対で形成されている。
【００３２】
上記温度制御部１００は、上記第１及び第２の温度測定手段１０２、１０４の測定値に基づいて、上記第１のヒータ部９２に対しては原料液体貯留部６６からの原料液体８８Ａの流出量を調整するように動作し、第２のヒータ部９４に対しては液体流下面９０からの原料液体８８Ａの蒸発量を調整するように動作する。
【００３３】
以上のように構成された成膜装置２の全体の動作は、例えばコンピュータ等よりなる装置制御部１０６により制御されるようになっており、この動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体１０８に記憶されている。この記憶媒体１０８は、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、ハードディスク、フラッシュメモリ或いはＤＶＤ等よりなる。具体的には、この装置制御部１０６からの指令により、原料供給装置６２の制御やガスの供給の開始、停止や流量制御、プロセス温度やプロセス圧力の制御等が行われる。
【００３４】
また、上記装置制御部１０６は、これに接続されるユーザインターフェース（図示せず）を有しており、これはオペレータが装置を管理するためにコマンドの入出力操作等を行なうキーボードや、装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなっている。更に、通信回線を介して上記各制御のための通信を上記装置制御部１０６に対して行なうようにしてもよい。
【００３５】
次に、以上のように構成された本発明に係る原料供給装置を用いた成膜装置の動作について図３も参照して説明する。図３は本発明に係る原料供給装置の原料保持体（ヒータ及び熱電対の記載は省略）の部分を示す拡大断面図である。まず、未処理の半導体ウエハＷは、図示しない搬送アームに支持され、処理容器４の側壁に設けたゲートバルブ４８を開いた後、搬出入口４６を介して処理容器４内へ搬入される。そして、載置台１２の下方に設けたリフタ機構２４を動作させることにより上記ウエハＷをリフタピン２６で受け取り、このウエハＷを載置台１２上に載置する。このウエハＷとしては例えば直径が３００ｍｍのシリコン基板が用いられる。ここでウエハＷは、薄膜を堆積させるべき面が上面を向いており、いわゆるフェイスアップ状態で載置されている。
【００３６】
また処理容器４の天井部には、予め原料供給装置２が取り付けられており、この原料保持体６４の原料液体貯留部６６の液体貯留凹部８４内には原料８８が収容されている（図３（Ａ）参照）。この原料８８としては、ここでは固体状態のＧａ（ガリウム）が収容されている。この固体状態のＧａが溶解し始める温度は３０℃程度であり、また蒸気化し始める温度は５００℃程度である。
【００３７】
このような状態で、排気系３８は連続的に駆動されて処理容器４内は真空引きされており、そして、載置台１２に設けた被処理体加熱手段１４に電力を供給してこの上に載置されている半導体ウエハＷを昇温して所定のプロセス温度に維持する。更に、原料ガス導入手段５０より原料ガスであるＮ２ ガスを流量制御しつつ処理容器４内へ導入する。
【００３８】
これと同時に、原料供給装置６２においては、温度制御部１００は加熱手段６８である第１の加熱ヒータ部９２と第２の加熱ヒータ部９４へそれぞれ通電して原料保持体６４を加熱する。この原料保持体６４の温度は、第１及び第２の温度測定手段１０２、１０４によって常時測定されて上記温度制御部１００へ通知されている。原料保持体６４の温度が上昇してくると、原料液体貯留部６６に予め収容しておいた固体の原料８８は次第に溶けて原料液体８８Ａとなって行く（図３（Ａ）参照）。
【００３９】
このように固体の原料８８が溶けて原料液体８８Ａになると濡れ性を発揮するようになり、この原料液体８８Ａは、図３（Ａ）に示す矢印１２０に示すように液体貯留凹部８４の液体貯留堰６８を乗り越えて外側へ流出し、そして、図３（Ｂ）に示すように原料保持体６４の外周面である液体流下面９０に沿って少しずつ流下し始めることになる。そして、この原料液体８８Ａは液体流下面９０に沿って流下しつつ、矢印１２２に示すように少しずつ蒸発、或いは拡散されて行くことになる。ここで原料液体８８Ａは温度に依存してその濡れ性が変化するので、第１のヒータ部９２は原料液体貯留部６６からの原料液体８８Ａの流出量を調整するように制御される。また第２のヒータ部９４は、液体流下面９０からの原料液体８８Ａの蒸発量を調整するように制御される。
【００４０】
この場合、液体流下面９０は、その下方に行く程高温になるように温度勾配がついているので、下方に流れる程、液体原料８８Ａは多量に蒸発されることになる。尚、この場合、液体流下面９０に上述のような温度勾配をつけなくて、全体が液体原料８８Ａの蒸発温度以上の温度になるように設定してもよい。このようにして蒸気化された原料であるガリウム（Ｇａ）とガス状態の窒素（Ｎ）とが高温になされたウエハＷの表面で結合反応して、この表面に窒化ガリウム（ＧａＮ）よりなる化合物半導体の薄膜がエピタキシャル成長し、次第に堆積して形成されることになる。
【００４１】
この際、上述したように、第１のヒータ部９２と第２のヒータ部９４の温度はそれぞれ制御されており、原料液体貯留部６６から原料液体８８Ａが流れ出る量と、液体流下面９０から蒸発する蒸発量とが均衡するようになされている。従って、液体流下面９０の下端部より原料液体８８Ａが液滴となって滴下することは防止されている。また、図３（Ｃ）に示すように、原料液体貯留部６６の原料液体８８Ａが少なくなって液面が低下してくれば、それに伴って第１のヒータ部９２により加熱温度を次第に上昇させることにより、上述したように温度上昇の分だけ濡れ性が向上するので、原料液体８８Ａを安定した流量で流下させることができる。
【００４２】
ここでプロセス条件に関しては、処理容器４内の圧力は、１０−１０ 〜１０−２Ｔｏｒｒ程度であり、載置台１２の温度は成膜する化合物半導体の種類にもよるが、例えば８００〜１２００℃の範囲内である。特にＧａＮを成膜する場合には、８５０〜１１００℃の範囲内である。また、第１のヒータ部９２により加熱される原料液体貯留部６６の温度は原料液体８８Ａの種類にもよるが、例えば４００〜８５０℃の範囲内である。特に、原料がＧａの場合には５００〜６５０℃の範囲内である。また第２のヒータ部９４により加熱される原料保持体６４の先端部の温度は原料液体８８Ａの種類にもよるが例えば９００〜１１００℃の範囲内である。特に、原料がＧａの場合には１０００〜１０８０℃の範囲内である。
【００４３】
尚、原料液体貯留部６６に収容する原料８８が少なくなった場合には、この原料保持体６４を支持固定するボルト８０を取り外し、この原料保持体６４を上方へ抜き出して原料８８を補充するようにすればよい。
【００４４】
このように、本発明によれば、鉛直方向に延びる原料保持体６４の原料液体貯留部６６に貯留されている原料液体８８Ａを濡れ性によって流体流下面９０に沿って流下させると共に加熱手段６８によって蒸発温度以上に加熱されている原料保持体６４の先端部まで流すようにしたので、装置構成を複雑化させることなく、しかも原料液体８８Ａの液滴を落下させることなく原料保持体６４の先端部から蒸発、或いは拡散させることができる。また、成膜装置において、上記原料供給装置６２を用いるようにしたので、被処理体である例えば半導体ウエハをフェイスアップ状態に保持した状態でＭＢＥ法により化合物半導体の薄膜を形成することができる。
【００４５】
尚、上記実施例では、原料８８が室温（２５℃）で固体のＧａを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、室温（２５℃）で液体の原料の場合にも本発明を適用することができ、この場合には当初より原料液体を原料液体貯留部６６内へ収容すればよい。更に、以上の説明では、化合物半導体を構成する２種の元素の内の一方の原料は室温で固体又は液体であり、他方の原料は気体、例えばＮ２ である場合を例にとって説明したが、これに限定されず、２種類の元素が共に室温で固体同士、又は液体同士でもよいし、或いは固体と液体との組み合わせでもよい。このような場合には、上述した原料供給装置６２を２台設けるようにすればよい。図４はこのような成膜装置の変形実施例の一部を示す部分構成図である。尚、図４において、図１及び図２に示す構成と同一構成部分については同一参照符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
図４に示すように、ここでは処理容器４の天井部に２台の原料供給装置６２を設けており、それぞれに異なる原料、例えば原料Ａと原料Ｂを収容するようにしている。この場合、原料として窒素（Ｎ）を用いないので、図１に示した原料ガス導入手段５０は、この図４ではパージガス導入手段６０として専用的に用いられることになる。この場合、この２つの原料供給装置６２は、これに収容している原料の種類に応じてそれぞれ個別に温度制御されることになる。この温度制御は、温度制御部１００（図１参照）によって行われる。また、この場合でも窒素を原料として用いる場合には、上記パージガス導入手段６０は原料ガス導入手段５０として兼用されることになり、さらには窒素のみならず２種以上の元素を含む原料ガスを導入する原料ガス導入手段としてもよい。
【００４７】
更には、化合物半導体を成膜するために３種類以上の元素を用いる場合には、その数に応じて用いる原料供給装置６２の設置台数を増加させればよい。また以上の実施例では、化合物半導体の薄膜として、２種類の元素を含む２元化合物であるＧａＮを成膜する場合を例にとって説明したが、これに限定されず、ＩｎＮ、ＧａＡｓ、ＡｌＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ等の他の２元化合物の化合物半導体を成膜する場合にも本発明を適用することができる。
【００４８】
更には、２種類の元素に限定されず、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＰＡｓ等の３次元以上の多次元の化合物半導体を成膜する場合にも本発明を適用することができる。
【００４９】
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、この半導体ウエハにはシリコン基板やサファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体基板も含まれ、更にはこれらの基板に限定されず、ガラス基板やセラミック基板等にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
２  成膜装置
４  処理容器
６  保持手段
１２  載置台
１４  被処理体加熱手段
１６  抵抗加熱ヒータ
３８  排気系
５０  原料ガス導入手段
６２  原料供給装置
６４  原料保持体
６６  原料液体貯留部
６８  加熱手段
８４  液体貯留凹部
８６  液体貯留堰
５８  原料
８８Ａ  原料液体
９０  液体流下面
９２  第１のヒータ部
９４  第２のヒータ部
１００  温度制御部
１０２  第１の温度測定手段
１０４  第２の温度測定手段
１０６  装置制御部
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【図１】
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【図２】
2012160585.tif 000004
【図３】
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【図４】
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