CN100541737C - 成膜方法和成膜装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种成膜方法，在形成多元系金属氧化物膜时，能够提高含有元素的组成比和膜厚等的再现性。该成膜方法为，向可抽真空的处理容器(4)内供给将多种有机金属原料气化所产生的有机金属原料气体，在被处理体(W)的表面形成多元系金属氧化物膜，其中，在开始对上述被处理体进行成膜处理之前，通过将模拟被处理体搬入上述处理容器(4)内，并流入上述有机金属原料气体，进行至少相当于3次的模拟成膜处理。因此，在形成多元系金属氧化膜时，就能够提高含有元素的组成比和膜厚等的再现性。

Description

成膜方法和成膜装置
技术领域
本发明涉及在半导体晶片等上形成由多元系金属氧化物膜构成的薄膜的成膜方法和成膜装置。
背景技术
一般来说，强电介质存储元件作为主要用于IC卡的新一代非挥发性存储器而受到瞩目，被活跃地研究开发。该强电介质存储元件是将在两个电极之间存在强电介质膜的强电介质电容器用于存储单元的半导体元件。强电介质具有“自发极化”的特性，即，当施加一次电压时，即使电压为零，也仍然残存有电荷(hysteresis：滞后现象)，强电介质存储元件是利用了该特性的非挥发性存储器。
作为成为上述强电介质存储元件的电容器材料的强电介质膜，已知由多种金属元素的氧化物构成的多元系金属氧化物，Pb(Zrx，Ti1-x)O3(以下也称为“PZT”)膜作为该多元系金属氧化物膜的一个例子而被广泛应用。
该PZT膜通过使用例如由Pb(DPM)2(＝Lead Bis-dipivaloylmethanate：Pb(C11H19O2)2)(以下也称为“Pb原料”)、Zr(OiPr)(DPM)3(＝Zirconium(i-Propoxy)Tris(Dipivaloylmethanate)：Zr(O-i-C3H7)(C11H19O2)3)(以下也称为“Zr原料”)、和Ti(OiPr)2(DPM)2(＝Titanium Di(i-Propoxy)B is(Dipivaloylmethanate)：Ti(O-i-C3H7)2(C11H19O2)2)(以下也称为“Ti原料”)构成的有机金属原料，和作为氧化剂的例如NO2，通过CVD(ChemicalVapor Deposition)装置，形成Pb(ZrxTi1-x)O3的钙钛矿(perovskite)结构的结晶膜而获得的(例如，参照专利文献1)。其中，Pb表示铅，Zr表示锆，Ti表示钛。
在利用上述的CVD法形成该PZT膜时，通过喷头部将上述各原料气体和氧化气体各自导入处理容器内。这些各原料气体和氧化气体在喷头部内，在各自的扩散室内被扩散，通过各自的气体喷射孔向处理容器内喷射，在该处理容器内初次混合，供给置于处理容器内的半导体晶片。由于该半导体晶片处于最适合PZT膜成长的温度，所以，供给的原料气体与氧化气体发生反应，其结果为，PZT膜堆积于半导体晶片上。此外，将上述这样的原料气体和氧化气体在处理容器内初次混合的气体供给方法，称为所谓的“后混合”。
专利文献1：日本特开2002-9062号公报
但是，在上述的成膜装置中，在内部清洁或者维修等装置自身的维护之后开始成膜处理时、或者在长时间空转(idling)之后开始成膜处理时、或者在实施处理容器等的升温降温之后开始成膜处理时等，由于处理容器内的表面状态或气氛状态，与刚成膜后的表面状态或气氛状态之间以原子水平发生变化，所以，受到该表面状态或气氛状态的影响，有时新堆积的PZT膜的成膜再现性就会降低。认为这是因为搬入处理容器内的晶片在最初阶段仅被加热而没有供给原料气体，所以处理容器内的气氛气体先于原料气体到达晶片，附着或者发生反应，晶片的表面状态就发生变化了，该变化的程度极大地依赖于处理容器内的气氛气体浓度。
为了抑制该PZT膜的成膜再现性的降低，在维护之后开始成膜处理时，或者在长时间空转之后开始成膜处理时等，不直接对制品用晶片实施成膜处理，而是使用不用于制品的晶片，即模拟晶片，进行对其实施成膜的模拟成膜处理，使得处理容器内的表面状态或气氛状态返回到刚成膜后的状态而稳定化。
但是，现有的模拟成膜处理只有一次，此后，在对制品用晶片形成PZT膜时，有时PZT膜中的各金属元素的组成比，特别是Pb的组成比变动很大，PZT膜的成膜再现性劣化。
发明内容
本发明着眼于上述问题点，并能够有效地解决该问题点。本发明的目的在于，提供一种在形成多元系金属氧化物膜时能够提高含有元素的组成比和膜厚等的再现性的成膜方法和成膜装置。
本发明的第一方面提供一种成膜方法，向可抽真空的处理容器内供给将多种有机金属原料气化所产生的有机金属原料气体，在被处理体的表面形成多元系金属氧化物膜，其特征在于：在对上述被处理体开始成膜处理之前，通过将模拟被处理体搬入上述处理容器内，并流入上述有机金属原料气体，进行至少相当于3次的模拟成膜处理。这样，由于在开始对上述被处理体进行成膜处理之前，通过将模拟被处理体搬入上述处理容器内，并流入上述有机金属原料气体，进行至少相当于3次的模拟成膜处理，所以在形成多元系金属氧化膜时就能够提高含有元素的组成比和膜厚等的再现性。
此时，在上述多种有机金属原料中含有含Pb的有机金属原料。
本发明的第二方面提供一种成膜装置，具有可抽真空的处理容器、载置被处理体的载置台、对上述被处理体进行加热的加热单元、和向上述处理容器内供给多种有机金属原料气体的气体供给单元，用于在上述被处理体的表面形成多元系金属氧化物膜，其特征在于，构成为具有：含金属气体分压检测器，检测上述处理容器内的气氛气体或者从上述处理容器排出的排出气体中规定的含金属气体的分压；和控制部，进行控制，使得在开始对上述被处理体进行成膜处理之前，向收容有模拟被处理体的上述处理容器内流入上述有机金属原料气体，进行模拟成膜处理，反复进行上述模拟成膜处理，直到刚进行该模拟成膜处理后的上述含金属气体分压检测器的检测值达到规定值以上为止，并且，当上述含金属气体分压检测器的检测值达到规定值以上时，开始对上述被处理体成膜处理。
该情况下，优选在上述多种有机金属原料中含有含Pb的有机金属原料。
此外，上述规定值优选为3.0×10-4Pa。
采用本发明的成膜方法和成膜装置，能够发挥如下优良的作用效果。
由于在开始对上述被处理体进行成膜处理之前，通过将模拟被处理体搬入上述处理容器内，并流入上述有机金属原料气体，进行至少相当于3次的模拟成膜处理，所以在形成多元系金属氧化膜时就能够提高含有元素的组成比和膜厚等的再现性。
附图说明
图1是表示本发明的成膜装置整体的结构图。
图2是表示本发明方法的第一实施例的流程图。
图3是表示成膜后的经过时间与处理容器内气氛中的元素浓度之间的关系的曲线图。
图4是表示模拟成膜处理的次数与处理容器内气氛中的元素浓度之间的关系的曲线图。
图5是表示模拟成膜处理的次数与PZT膜的各元素和膜厚的成膜再现性之间的关系的曲线图。
图6是表示在规定枚数的模拟晶片的成膜处理后，处理容器内气氛中的各元素的分压的表。
图7是表示本发明方法的第二实施例的流程图。
图8是表示现有例1的成膜处理全部流程的流程图。
图9是表示现有例2的成膜处理全部流程的流程图。
图10是表示改良例的成膜处理全部流程的流程图。
具体实施方式
下面，根据附图详细说明本发明的成膜方法和成膜装置的一实施例。
图1是表示本发明的成膜装置整体的结构图。如图所示，该成膜装置2具有例如用铝等制成的筒体状的处理容器4。在该处理容器4的底部设有例如制成圆筒状的支柱6，用该支柱6的上端部分支撑由例如AIN等制成的板状载置台8。这样，在载置台8上就能够载置并保持作为被处理体的制品用半导体晶片W和作为模拟被处理体的模拟晶片。
此外，在该处理容器4的底部，气密地设有以石英板等构成的透过窗10，并且，在该透过窗10的下方，可旋转地设有作为加热单元的加热灯12，使得从该加热灯12发出的热光线可以透过上述透过窗10对上述载置台8和载置于其上的晶片W进行加热。此外，在处理容器4的侧壁设有在晶片W的搬入搬出时进行开闭的闸阀G。而且，虽然未图示，但是在该载置台8的下方，设有在晶片W的搬入搬出时升降晶片的升降销。
此外，在处理容器4的底部的周边部设有排气口14，该排气口14与排气通路22连接，在该排气通路22的路径中依次设有排气开闭阀16、排气捕集器18、和真空泵20，使得能够将处理容器4内的气氛抽真空。此外，虽然未图示，但是在该排气通路22的路径中也设有例如由蝶阀构成的压力调节阀，使得可以对上述容器4内的压力进行调节。
此外，在面向上述载置台8的处理容器4的顶部，设有作为向该处理容器4内供给有机金属原料气体的气体供给单元的喷头部24，通过设在该气体喷射面的气体喷射孔24A喷射有机金属原料气体。
该喷头部24与原料气体供给系统100和氧化气体供给系统200相连接。具体来说，首先，上述原料气体供给系统100具有分别储存由液态有机金属原料构成的Pb原料、Zr原料、和Ti原料的3个原料罐26、28、30，并具有储存作为能够溶解上述各原料的溶剂例如乙酸丁酯的溶剂罐32。在上述各罐26～32内的空间部分插通有供给作为压送气体的例如He、Ar、N2等的压送气体通路34。此外，在各罐26～32内的液体中的部分，插通有用于送出由上述压送气体挤压的各液体的液体通路36、38、40、42，并在上述各液体通路36、38、40、42的路径中分别设有开闭阀36A、38A、40A、42A，和如液体质量流量控制器的液体流量控制器36B、38B、40B、42B。
上述各液体通路36～42的下游侧，与流入由He、Ar、N2等构成的载气的合流通路44连接，该合流通路44与气化器46的喷雾喷嘴46A连接。此外，在上述合流通路44的最上游侧和最下游侧分别设有开闭阀44A、44B。上述喷雾喷嘴46A与用于供给由He、Ar、N2等构成的喷雾气体的喷雾气体通路48连接，通过上述喷雾气体，使与上述载气共同压送的上述各液体原料气化，形成原料气体。此外，在上述喷雾气体通路48中也设有开闭阀48A。
此外，设有用于连接上述气化器46的出口侧和上述喷头部24并搬送原料气体的原料气体通路50，在该原料气体通路50的路径中，依次设有过滤器50A和第一切换阀50B。并且，设有旁路通路52，该旁路通路52用于连接上述过滤器50A和第一切换阀50B之间的原料气体通路50与上述排气捕集器18，并绕过上述处理容器4，在该旁路通路52中设有第二切换阀52B。因此，通过切换上述第一切换阀50B和第二切换阀52B的开闭，就能够以持续送出原料气体的状态将其选择性地供给处理容器4和旁路通路52。
此外，上述喷头部24与用于向其中供给氧化气体的氧化气体通路54连接，在该氧化气体通路54的路径中依次设有开闭阀54A和如液体质量流量控制器的流量控制器54B。这里能够使用O2、O3、N2O、NO2等作为氧化气体。此外，虽然未图示，但是与先前说明的一样，在上述喷头部24内，原料气体和氧化气体不混合，而是分别通过各自的气体喷射孔喷射，在处理容器4内两种气体混合。即，两种气体以后混合的状态进行供给。
而且，根据需要，设有含金属气体分压检测器60，用于检测上述容器4内的气氛气体、或者从该处理容器4排出的排出气体中规定的含金属气体的分压。在图示例中，虽然该含金属气体分压检测器60设在位于排气捕集器18的上游侧的排气通路22上，但是也可以将其设在处理容器4的侧壁上等。
再者，作为含金属气体分压检测器60，可以使用FT-IR(傅立叶变换红外分光装置)、Q-mass(四极杆质量分析装置)等单元，或者根据需要也可以设置气室和差动排气系统。作为这样的例子，能够举出例如日本特开平4-362176、日本特开2001-68465、和日本特开2001-284336。上述公知例为，在晶片W存在于处理容器内的状态下，将处理气体供给于晶片W上，检测此时的处理容器内的原料气体浓度，将该检测的数据反馈到原料气体供给系统，据此稳定地控制原料气体的供给。另一方面，本发明为，在晶片W不存在于处理容器4内的状态下，或者虽然存在，但是未进行原料气体的供给时，利用含金属气体分压检测器60检测残存于处理容器4内部的原料气体(含金属气体)的浓度、分压，根据该数据判断接下来是流过制品用晶片W还是流过模拟晶片，而不反馈给原料气体供给系统。
该含金属气体分压检测器60的检测值输入到例如由控制该装置整体的工作的微型计算机等构成的控制部62内。该控制部62按如下方式进行控制：在开始对制品用晶片W进行成膜处理之前，向收容有模拟晶片的上述处理容器4内流入上述有机金属原料气体，并进行模拟成膜处理，反复进行上述模拟成膜处理，直到刚进行该模拟成膜处理之后的上述含金属气体分压检测器60的检测值达到规定值以上为止，并且，当上述含金属气体分压检测器60的检测值达到规定值以上时，开始对制品用晶片进行成膜处理。这里，检测作为含金属气体，例如含Pb气体的分压，其规定值设定为例如3.0×10-4Pa。而且，即使在未设有上述含金属气体分压检测器60的情况下，上述控制部62也对该装置整体进行控制。
接下来，对使用如上构成的成膜装置进行的成膜方法加以说明。
首先，对原料气体的流通加以说明。首先，通过驱动真空泵20使该装置整体为真空状态。然后，原料气体供给系统100的各罐26～32内，通过以压送气体通路34供给的压送气体分别进行加压，然后，通过分别开闭设于各液体通路36～42中的开闭阀36A～42A，能够根据需要供给Pb原料、Zr原料、Ti原料和溶剂。在流入各液体原料时，使各开闭阀36A、38A、40A分别处于打开的状态。于是，对各液体原料分别进行流量控制而供给，各液体原料利用载气以混合状态流过合流通路44内，到达气化器46的喷射喷嘴46A。
该混合状态的各原料气体，通过以喷射通路48供给的喷射气体，用该喷射喷嘴46A被喷雾后，在气化器46内成为原料气体，进一步流向原料气体通路50内。这里，通过适宜地转换设于该原料气体通路50中的第一切换阀50B和设于旁路通路52中的第二切换阀52B，能够将原料气体供给处理容器4内，或者绕过处理容器4流过旁路通路52、直接流向排气通路22侧。为了使例如原料气体的流量稳定化，从开始供给原料气体以后，需要一定程度的时间，因此，在流量不稳定期间，原料气体不流向处理容器4内，而是通过旁路通路52而直接流向排气通路22侧。此外，在向处理容器4侧供给原料气体时，同时通过氧化气体供给系统200的氧化气体通路54供给氧化气体。
供给设于上述处理容器4的顶部的喷头部24的原料气体和氧化气体，分别从各自的气体喷射孔24A供给处理容器4内，并在此混合。在该处理容器4内，预先将晶片W等载置并保持于载置台8上，而且，通过加热灯12维持在规定的温度，并且，使处理容器4内维持在规定的处理压力下。因此，从上述喷头部24供给的原料气体与氧化气体发生反应，就在晶片W等的表面形成PZT膜。该处理容器4内的气氛排向排气通路22，通过排气捕集器18将排出气体中的残留原料气体除去。
<第一实施例>
接下来，对本发明的第一实施例加以说明。该第一实施例是不使用含金属气体分压检测器60的例子。
当没有待成膜的制品用晶片时，直到下一个制品用晶片被搬入之前，该成膜装置2处于空转的状态，虽然处理容器4内的抽真空继续进行，但是停止了各气体的供给。
当成膜装置2处于空转状态时，在将载置台的温度维持在与成膜时相同的温度的情况下，将载置台保护用的模拟晶片载置于载置台8上即可。若晶片未被载置于载置台上，则喷头表面(面向晶片的真空侧)的温度与成膜时相差将近几十度。在该情况下，附着于喷头表面的沉积物产生热应力等而会剥离落下，但是，通过在载置台上载置晶片，就能够同时获得抑制喷头表面温度变化的效果和覆盖载置台的效果。或者，也可以控制加热灯的功率，以控制空转时的载置台的温度，使得喷头表面温度与在成膜处理时的喷头表面温度相同。这样就能够防止热应力引起的沉积物剥离。
若一旦从该空转状态直接开始制品用晶片的成膜，则由于在成膜的初期阶段，处理容器4内的表面状态和气氛状态不稳定，所以堆积于最初数枚制品用晶片上的PZT膜的成膜再现性就会显著降低。这里所谓的处理容器4内的表面状态和气氛的稳定是指，处理容器4内的残留原料气体成分的分压饱和而成大致一定的状态，或者原料气体的分子向处理容器4内的表面部件上的吸附和脱离处于大致平衡的状态。
在该第一实施例中，通过使用模拟晶片进行至少3次模拟成膜处理，就能够使处理容器4内的表面状态和气氛状态稳定化。图2表示本发明方法第一实施例的流程图。
首先，为了从空转状态转换到模拟成膜处理，将模拟晶片搬入处理容器4内，并将其载置于载置台8上(S1)。完成模拟晶片的加热后，接下来，与对制品用晶片W的成膜条件相同，向处理容器4内供给作为有机金属材料气体的Pb、Zr、Ti的各原料气体和氧化气体，并且，在维持该模拟晶片的加热的同时，以规定时间在模拟晶片的表面形成PZT膜，进行模拟成膜处理(S2)。
接下来，以规定的时间进行了模拟成膜处理后，停止供给各原料气体和氧化气体，同时排除处理容器4内的残留气体(S3)，结束一次模拟成膜处理。
接下来，反复进行上述步骤S2、S3(S4为NO)，直到进行3次上述模拟成膜处理为止。此外，可以每进行一次模拟成膜处理就更换模拟晶片，也可以反复使用同一个模拟晶片。
再者，关于模拟成膜处理，也可以用与制品用晶片成膜时相同的原料气体的流量，并使成膜时间为3倍，一次连续成膜。或者也可以用与制品用晶片成膜时相同的成膜时间，并使原料气体的流量为3倍，一次连续成膜。总之，只要向处理容器内供给能够进行相当于3次的制品晶片成膜的原料气体就可以。
如上所述完成了相当于3次模拟成膜处理后(S4为YES)，将模拟晶片从上述处理容器4内搬出(S5)。接下来将制品用晶片W搬入处理容器4内，然后同样供给各原料气体和氧化气体，对制品用晶片W进行成膜处理(S6)。对例如一批25枚制品用晶片W连续进行该制品用晶片W的成膜处理(S7为NO)。当完成了对等候中的全部制品用晶片W的成膜处理后(S7为YES)，结束全部成膜处理。然后再次进入空转状态。
如上所述，从空转状态进行对制品用晶片W的成膜处理时，使用模拟晶片，进行至少相当于3次的模拟成膜处理，因此能够使处理容器4内的表面状态和气氛状态稳定化，其结果为，能够提高形成于制品用晶片W表面的PZT膜中各元素的组成比和膜厚的再现性。在上述3种元素之中，特别是Pb的残留浓度对半导体元件的电特性有很大的影响，本发明能够大幅度提高该Pb浓度的再现性。
这里，对排出气体中各元素的浓度变化、模拟成膜处理次数与此时的各元素检测量的关系、和成膜再现性分别进行了评价，对评价结果进行说明。
首先，图3是表示成膜后的经过时间与处理容器内的气氛中各元素浓度的关系的曲线图。这里表示的是在模拟晶片后对12枚进行成膜处理后所经过的时间。从该曲线图中可明确，Zr元素和Ti元素是稳定的，刚成膜后在气氛中几乎不含有，但是对半导体元件的电特性有很大影响的Pb元素，特别是在刚成膜后1小时之内，显示出很大的变动，所以判断，在为了容器内的气氛稳定化而决定应该进行多少次的模拟成膜处理时，应该特别注意Pb浓度的稳定化。
图4是表示模拟成膜处理的次数与刚模拟成膜处理后处理容器内的气氛中各元素浓度之间的关系的曲线图。从该曲线图中可明确判断，Zr元素和Ti元素的检测量在第一次以后就未见较大的变化，但是Pb的检测量在第一次、第二次、第三次分别有很大的变化，在大约第四枚时达到饱和，此后几乎没有变化。即，能够确认，若进行至少3次的模拟成膜处理，就能够使处理容器内的Pb浓度达到稳定化。
图5是表示，为了更详细地评价PZT膜的成膜再现性，模拟成膜处理的次数与之后所进行的在制品用晶片成膜中的PZT膜各元素和膜厚的成膜再现性之间的关系的曲线图。从该曲线图中可明确，通过进行3次模拟成膜处理，Pb元素和膜厚的成膜再现性在0.6％以内，而且，通过进行3次模拟成膜处理，Zr元素的成膜再现性也达到1.0％左右。所以，根据以上结果能够确认，若进行至少3次模拟成膜处理，就能够提高PZT膜各元素的组成比和膜厚的再现性。
此外，Ti元素未见模拟成膜处理次数与成膜再现性之间有明确倾向。因此，关于Ti元素的成膜再现性，认为更多地受到来自与处理容器内的气氛不同的条件(例如处理容器内的温度等)的影响。为了提高其再现性，使用成膜处理与制品用晶片相同的基底电极金属膜(例如贵金属电极膜)而得到的晶片作为模拟晶片即可。这是因为，在控制加热灯使得载置台处于某一定温度的情况下，根据载置于载置台上的晶片是裸硅晶片或者是附有基底电极金属膜的晶片，喷头表面的温度相差5～10℃左右。由于附有基底电极金属膜的晶片具有少量反射从加热灯发出的热光线的效果，所以与裸硅晶片的情况相比，喷头表面的温度具有更低的倾向。因此，通过使用成膜处理与制品用晶片相同的基底电极金属膜而得到的晶片作为模拟晶片，就能够抑制喷头表面的温度变化，所以能够降低对Ti元素的成膜再现性的影响。
此外，根据元素浓度测定的值等，算出对规定枚数的模拟晶片刚进行处理后的处理容器内气氛中各元素的分压，结果表示于下述的图6中。如图6所示，刚对3枚模拟晶片进行成膜处理后，容器内气氛中的Pb元素的分压为3.0×10-4Pa，但是此后即使增加模拟晶片的枚数，Pb元素的分压也没有大的变化，判断为大致饱和。因此判断，正如在上述第一实施例中所说明的，若进行至少3次模拟成膜处理，则PZT膜中的Pd浓度就会大致饱和，与此同时容器气氛中的Pd元素的分压也大致饱和，其值为3.0×10-4Pa左右。此时的处理条件，Pb原料为0.8736sccm、Zr原料为0.6048sccm、Ti原料为1.8816sccm、处理压力为133.3Pa。
所以，从对模拟晶片的成膜处理转换为对制品用晶片的成膜处理的条件，能够使用“使容器内的Pb元素分压为3.0×10-4Pa”来代替第一实施例的“进行3次模拟成膜处理”。
图7就是表示这样的本发明方法第二实施例的流程图。即，在该流程图中，步骤S1～S3与图2所示的第一实施例的步骤S1～S3完全相同。
即，首先，为了从空转状态转换到模拟成膜处理，将模拟晶片搬入处理容器4内，将其载置于载置台8上(S1)。模拟晶片的加热完成后，接下来，与对制品用晶片W的成膜条件相同，向处理容器4内供给作为有机金属材料气体的Pb、Zr、Ti的各原料气体和氧化气体，在维持加热该模拟晶片的同时，以规定时间在模拟晶片的表面形成PZT膜，进行模拟成膜处理(S2)。
接下来，以规定的时间进行模拟成膜处理后，停止供给各原料气体和氧化气体，同时排除处理容器4内的残留气体(S3)，结束一次模拟成膜处理。
然后，作为第二实施例的特征步骤，测定处理容器4内的气氛或者排出气体中的Pb元素的分压(S3-1)。接下来，重复进行上述步骤S2、S3(S3-2为NO)，直到该测定值达到3.0×10-4Pa以上为止。此时可以每进行一次模拟成膜处理就更换模拟晶片，也可以反复使用同一个模拟晶片。
如上所述，若Pb元素的分压达到3.0×10-4Pa以上(S3-2为YES)，则以后就与第一实施例是相同的。即，将模拟晶片从上述处理容器4内搬出(S5)。接下来将制品用晶片W搬入处理容器4内，然后同样供给各原料气体和氧化气体，对制品用晶片W进行成膜处理(S6)。对例如一批25枚制品用晶片W连续进行该制品用晶片W的成膜处理(S7为NO)。当完成了对等候中的全部制品用晶片W的成膜处理后(S7为YES)，结束全部成膜处理。然后再次进入空转状态。
如上所述，从空转状态进行对制品用晶片W的成膜处理时，使用模拟晶片进行模拟成膜处理，直到刚成膜处理后的容器内气氛(包括排出气体)中的Pb元素的分压达到3.0×10-4Pa以上为止，因此能够使处理容器4内的表面状态和气氛状态稳定化，其结果为，能够提高形成于制品用晶片W表面的PZT膜中各元素的组成比和膜厚的再现性。在上述3种元素之中，特别是Pb的浓度对半导体元件的电特性有很大的影响，本发明能够大幅度提高该Pb浓度的再现性。
由于在模拟成膜处理中，重要的是要使处理容器内的Pb气氛稳定化，所以在模拟成膜处理时流入的有机金属原料气体中必须至少含有Pb原料，反言之，在模拟成膜处理时即使不供给Zr原料和Ti原料也没有关系。而且，从使处理容器内的气氛稳定化的观点来说，也可以不将模拟晶片搬入处理容器内。
<关联技术>
接下来说明本发明的关联技术。
成膜装置在从空转状态转换为成膜状态(也包括模拟成膜处理)时，为了稳定气化器46，特别是为了使喷射喷嘴46A的喷雾稳定化，在流入原料之前进行一定时间的仅为溶剂(例如乙酸丁酯)的流入，而且在从成膜状态转换为空转状态时，根据防止喷射喷嘴46A的网眼堵塞的立场，在停止供给原料之后，也进行一定时间的仅为溶剂的流入。
以此时的成膜处理全体流程的一例作为现有例1，参照图8进行说明。
如图8所示，在从空转状态进入成膜处理时，首先，作为气化前处理，不流入Pb、Zr、Ti的各原料，而是将溶剂与载气共同流入气化器46(参照图1)，将其从喷射喷嘴46A喷雾后，在气化器46的内壁上被气化(S21)。该溶剂气体不流入处理容器4内，而是通过旁路通路52直接向排气通路22侧排气。据此稳定气化器46的工作。该气化前处理工序进行2～5分钟左右。接下来，将晶片W搬入(IN)处理容器4内后，作为中继处理，与上述气化前处理相同，不流入各原料，而是流入溶剂，使其气化(S22)。据此维持气化器46工作的稳定，在此期间加热晶片使其稳定化。该中继处理工序进行0.5～5分钟左右。
接下来，开始流入各原料，在气化器46内形成原料气体，该原料气体不供给处理容器，而是通过旁路通路52排气，使原料气化稳定化(S23)。该原料气化稳定工序进行0.5～3分钟左右。
然后，在原料气化稳定后，分别切换第一切换阀50B和第二切换阀52B，通过将原料气体流入处理容器4内而进行成膜处理(S24)。然后，该成膜处理结束后，停止供给原料，与之前的步骤S22相同，进行只供给溶剂的中继处理(S25)。与此同时，进行处理容器4内的排气。将晶片从处理容器4内搬出(OUT)后，与之前的步骤S21的气化前处理相同，进行只流入溶剂的气化后处理(S26)。当存在一批25枚晶片时，就连续反复操作步骤S21～S26。在该流程中，将原料继续气化的期间是步骤S23～S24的期间。
此外，参照图9说明作为现有例2的成膜处理全部流程的另外一例。
如图9所示，在这里，气化前处理S21的接下来不经过中继处理而直接进行原料气化稳定工序(S23)。然后进行成膜处理S24。结束成膜处理后，进行与之前的步骤S23相同的原料气化稳定工序S24-1。
当存在例如一批25枚待处理的晶片时，就连续反复操作上述步骤S23、S24、S24-1。因此，在存在待处理的晶片的期间，就反复进行步骤S23、S24、S24-1来继续进行原料的气化。然后，当没有待处理的晶片时，进行气化后处理后(S26)，再次进入空转状态。
但是，在图8所示的现有例1的情况下，由于每处理一枚晶片就要实施气化前处理S21和气化后处理S26，所以在每枚晶片的成膜中，时间过度耗费，生产率低下。
此外，在图9所示的现有例2的情况下，由于气化前处理只在批量处理的最初进行，而气化后处理只在批量处理的最后进行，所以生产率提高，但是由于原料在批量处理中继续被气化，所以原料消耗量增加，成膜成本就增高了。
因此，为解决上述缺点，作为成膜处理全部流程的改良例，如图10所示进行。图10所示的流程，虽然工序数与图8所示的情况相同，但是批量处理时所反复的流程与图8所示的情况不同。
即，如图10所示，从空转状态开始，首先进行气化前处理S21。接下来，进行晶片的搬入(IN)后，进行中继处理S22。在该中继处理S22的同时，对晶片进行加热，当该中继处理S22结束后，进行原料气化稳定处理S23，原料气化稳定化之后，接下来进行成膜处理S24。此时若使晶片的加热也与原料气化稳定处理S23同时进行，只在其中缩短中继处理S22的时间也无妨。结束成膜处理S24后进行中继处理S25，与此同时，在进行处理容器4内的排气的同时将晶片搬出(OUT)。当存在如批量处理时的待成膜的晶片时，反复进行上述S22～S25，直到将该晶片全部处理为止。然后，当没有待成膜的晶片时，进行气化后处理S26，然后再次返回空转状态。
在该改良例的情况下，由于气化前处理S21只在批量处理的最初进行，而气化后处理S26只在批量处理的最后进行即可，所以与现有例1相比，缩短了每枚晶片成膜所需要的时间，所以就能够提高生产率。
此外，在批量处理中，由于在各晶片成膜处理的最初和最后时，作为中继处理S22、S25，只气化便宜的溶剂来代替价格高的原料，所以能够抑制价格高的原料的消耗量，降低成膜成本。
通过实施上述改良例，生产率能够提高到现有例1的1.6倍，并且，原料成本降低到现有例2的8成左右。
此外，作为使PZT膜堆积的原料，能够使用选自Zr(t-OC4H9)4、Zr(i-OC3H7)2(DPM)2、Zr(DPM)4、Zr(i-OC3H7)4、Zr(C5H7O2)4、Zr(C5HF6O2)4等的Zr原料中的一种或两种以上的原料。作为Ti原料，能够使用Ti(i-OC3H7)4或Ti(i-OC3H7)2(DPM)2等。
特别是，本发明能够适用于使用有机金属原料来成膜含有Pb的氧化物膜的情况，并获得同样的效果。这里，作为含有Pb的氧化物膜，例如，能够举出将Ca、La、Nb等元素添加于PbO、PTO、PZO、PZT中的物质。
此外，作为使用了有机金属原料的氧化物膜，除了PZT膜以外，本发明也能够适用于例如BST膜、SBT膜、BLT膜等高/强电介质膜、RE-Ba-Cu-O系(RE是稀土类元素)、Bi-Sr-Ca-Cu-O系、Tl-Ba-Ca-Cu-O系等高温超导体膜、Al2O3、HfO2、ZrO2等栅极绝缘膜、RuO2、IrO2、SrRuO系等氧化物电极膜等。这里，BST是表示含有Ba、Sr和Ti的氧化物，SBT是表示含有Sr、Bi和Ta的氧化物，BLT是表示含有Bi、La和Ti的氧化物。
而且，作为被处理体，当然也不限定于半导体晶片，也能够适用于LCD基板、玻璃基板等。

Claims (4)

1.一种成膜方法，向可抽真空的处理容器内供给将含有含Pb的有机金属原料的多种有机金属原料气化所产生的有机金属原料气体，在被处理体的表面形成多元系金属氧化物膜，其特征在于：
在对所述被处理体的成膜处理结束之后，形成继续进行所述处理容器的抽真空、但停止所述有机金属原料气体的供给的空转状态，在该空转状态后，通过将模拟被处理体搬入所述处理容器内，并流入所述有机金属原料气体，进行至少相当于3次的模拟成膜处理，在该模拟成膜处理之后，进行对下一个要处理的被处理体的成膜处理。
2.一种成膜装置，具有可抽真空的处理容器、载置被处理体的载置台、对所述被处理体进行加热的加热单元、和向所述处理容器内供给多种有机金属原料气体的气体供给单元，用于在所述被处理体的表面形成多元系金属氧化物膜，其特征在于，构成为具有：
含金属气体分压检测器，检测所述处理容器内的气氛气体或者从所述处理容器中排出的排出气体中规定的含金属气体的分压；和
控制部，进行控制，使得在开始对所述被处理体进行成膜处理之前，向收容有模拟被处理体的所述处理容器内流入所述有机金属原料气体，进行模拟成膜处理，反复进行所述模拟成膜处理，直到刚进行该模拟成膜处理后的所述含金属气体分压检测器的检测值达到规定值以上为止，并且，当所述含金属气体分压检测器的检测值达到规定值以上时，开始对所述被处理体进行成膜处理。
3.如权利要求2所述的成膜装置，其特征在于：
在所述多种有机金属原料中含有含Pb的有机金属原料。
4.如权利要求2或3所述的成膜装置，其特征在于：
所述规定值为3.0×10-4Pa。
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