JP2000026974A - 薄膜形成方法及び薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特性の安定した高誘電率薄膜や強誘電体薄膜
を溶液気化型ＣＶＤ法により形成しうる薄膜形成方法及
び薄膜形成装置を提供する。 【解決手段】 固体原料を溶媒に溶かした液体原料を気
化器２４により気化し、気化された原料ガスを成膜室３
６に導入して化学気相成長により薄膜を形成する薄膜形
成方法において、気化器２４内の圧力をほぼ一定に調整
しながら液体原料を気化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜形成方法及び
薄膜形成装置に係り、特に溶液気化型ＣＶＤ法により薄
膜を形成する薄膜形成方法及び薄膜形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の大規模高集積化に伴い、各
種メモリデバイスに適用するための高誘電率薄膜や強誘
電体薄膜が必要とされている。例えば、ＤＲＡＭにおい
ては微小な面積で大容量を実現すべく誘電率の高い良質
の誘電体薄膜が求められており、ＦＲＡＭにおいては残
留分極特性を有する良質の強誘電体薄膜が求められてい
る。これら高誘電率薄膜や強誘電体薄膜を制御性よく形
成する技術として、近年、溶液気化型ＣＶＤ（Chemical
Vapor Deposition、化学気相堆積）法が注目されてい
る。

【０００３】溶液気化型ＣＶＤ法とは、常温で固体であ
る原料を溶媒に溶かしたものを液体ポンプで成膜室直前
に設けられた気化器に送り、気化器で一気に気化して成
膜室に送り、成膜室内で原料を分解して基板上に成膜す
る方法である。例えば、強誘電体膜であるＳｒＢｉ₂Ｔ
ａ₂Ｏ₉膜を堆積する場合には、固体原料であるＳｒ（Ｄ
ＰＭ）₂、Ｂｉ（Ｃ₆Ｈ₅）₃、Ｔａ（Ｏ−ｉＣ₃Ｈ₇）
₄（ＤＰＭ）をＴＨＦ（Tetrahydrofuran、テトラヒドロ
フラン）に溶かした液体原料を、これら原料の気化温度
以上に保たれた気化器内に導入して気化し、気化した原
料を成膜室において分解し、ＳｒＢｉ₂Ｔａ₂Ｏ₉膜が形
成される。

【０００４】気化器の内部には、液体原料を気化するた
めの多孔質金属板が設けられており、気化器に導入され
た液体原料は、多孔質金属板を通過する過程で気化され
る。気化された原料は、気化室に導入されるキャリアガ
スにより成膜室へと送られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の薄膜形成方法では、高誘電率薄膜や強誘電
体薄膜の形成を行う毎に、これら薄膜の組成が徐々に変
化してしまい、特性の安定した高誘電率薄膜や強誘電体
薄膜を形成することができなかった。本発明の目的は、
特性の安定した高誘電率薄膜や強誘電体薄膜を溶液気化
型ＣＶＤ法により形成しうる薄膜形成方法及び薄膜形成
装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、固体原料を
溶媒に溶かした液体原料を気化器により気化し、気化さ
れた原料ガスを成膜室に導入して化学気相成長により薄
膜を形成する薄膜形成方法において、前記気化器内の圧
力をほぼ一定に調整しながら前記液体原料を気化するこ
とを特徴とする薄膜形成方法により達成される。これに
より、気化器内の圧力をほぼ一定に調整しながら液体原
料を気化するので、液体原料の残渣により多孔質金属板
の孔が詰まっても気化器内の圧力を一定に調整すること
ができる。気化器内の圧力が一定に調整されるので、原
料ガスの組成比を一定にすることができ、これにより一
定の組成の高誘電率薄膜や強誘電体薄膜、即ち特性の安
定した高誘電率薄膜や強誘電体薄膜を形成することがで
きる。

【０００７】また、上記の薄膜形成方法において、前記
気化器内の圧力を所定値の±５Ｔｏｒｒ以内に調整しな
がら前記液体原料を気化することが望ましい。また、上
記の薄膜形成方法において、前記気化器内の圧力を所定
値の±２Ｔｏｒｒ以内に調整しながら前記液体原料を気
化することが望ましい。また、上記の薄膜形成方法にお
いて、前記成膜室と前記気化器との間のコンダクタンス
を調整することにより、前記気化室内の圧力を調整する
ことが望ましい。

【０００８】また、上記の薄膜形成方法において、前記
気化器に導入されるキャリアガスの流量を調整すること
により、前記気化室内の圧力を調整することが望まし
い。また、上記目的は、固体原料を溶媒に溶かした液体
原料を気化する気化器と、前記気化器内の圧力を測定し
ながら前記気化室内の圧力を調整する圧力調整手段と、
気化された原料ガスを導入して化学気相成長により薄膜
を形成する成膜室とを有することを特徴とする薄膜形成
装置により達成される。これにより、気化器内の圧力を
ほぼ一定に調整しながら液体原料を気化するので、液体
原料の残渣により多孔質金属板の孔が詰まっても気化器
内の圧力を一定に調整することができる。気化器内の圧
力が一定に調整されるので、原料ガスの組成比を一定に
することができ、これにより一定の組成の高誘電率薄膜
や強誘電体薄膜、即ち特性の安定した高誘電率薄膜や強
誘電体薄膜を形成することができる。

【０００９】また、上記の薄膜形成装置において、前記
圧力調整手段は、前記気化室内の圧力を測定する圧力測
定手段と、前記成膜室と前記気化器との間のコンダクタ
ンスを調整するコンダクタンス調整手段とを有すること
が望ましい。また、上記の薄膜形成装置において、前記
圧力調整手段は、前記気化室内の圧力を測定する圧力測
定手段と、前記気化室に導入されるキャリアガスの流量
を調整する流量調整手段とを有することが望ましい。

【００１０】また、上記目的は、固体原料を溶媒に溶か
した液体原料を多孔質金属板を用いて気化する気化器
と、前記多孔質金属板上に洗浄液を供給する供給口が形
成された洗浄液供給配管とを有し、前記気化器には、前
記洗浄液を排出する排出口が形成されていることを特徴
とする薄膜形成装置により達成される。これにより、洗
浄液により残渣を溶解して除去するので、多孔質金属板
に詰まりが生じるのを抑制することができ、これにより
気化器内の圧力が上昇するのを抑制することができる。
気化器内の圧力の上昇が抑制されるので、原料ガスの組
成が変化してしまうのを抑制することができ、これによ
り一定の組成の高誘電率薄膜や強誘電体薄膜、即ち特性
の安定した高誘電率薄膜や強誘電体薄膜を形成すること
ができる。

【００１１】また、上記の薄膜形成装置において、前記
多孔質金属板の表面近傍まで延在し、前記液体原料を前
記多孔質金属板上に供給する液体原料供給配管を更に有
し、前記洗浄液供給配管の前記供給口は、前記液体原料
供給配管の近傍に形成されていることが望ましい。ま
た、上記の薄膜形成装置において、前記洗浄液を加熱す
る加熱手段を更に有することが望ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】本願発明者らは、特性の安定した
高誘電率薄膜や強誘電体薄膜を形成することができない
理由について検討したところ、気化されなかった液体原
料の残渣により多孔質金属板の孔が詰まり、気化室内の
圧力が上昇し、これにより原料ガスの組成比が変化して
しまうためであることを見いだした。

【００１３】即ち、気化室内に導入された液体原料は多
孔質金属板を通過する際に気化されるが、すべての液体
原料が完全に気化されるわけではなく、多孔質金属板上
に残渣が生じてしまうことがある。残渣が生じる原因と
しては、気化器の温度が液体原料の気化温度より低い場
合、液体原料の気化温度と分解温度との差が小さく、気
化する際に分解が生じてしまう場合、キャリアガス中に
含まれる微量の水分と液体原料とが反応し、液体原料が
変質して気化しにくくなる場合、液体原料中に気化温度
の高い成分が含まれている場合などがある。

【００１４】このような残渣が徐々に増加していくと、
多孔質金属板の孔が詰まり、これにより図５（ａ）に示
すように気化器内の圧力が徐々に上昇していってしま
う。図５（ａ）は、薄膜形成回数と気化器内の圧力変化
との関係を示すグラフであり、横軸には薄膜形成回数、
縦軸には気化器内の圧力変化が示されている。縦軸の気
化器内の圧力は相対値であり、０は初期値を示してい
る。なお、図５（ａ）の一部の測定点で気化器内の圧力
が低下しているが、気化器内の温度を液体原料の気化温
度より高い状態で例えば１２時間以上保持することによ
り、残渣の一部を蒸発しているためである。

【００１５】気化器内の圧力が上昇していくと、原料の
気化量が減少して薄膜の形成速度が遅くなってしまう
が、薄膜の形成速度が遅くなるのみならず、気化された
原料の組成比が変化してしまう。例えば、従来の薄膜形
成方法でＳｒＢｉ₂Ｔａ₂Ｏ₉膜を形成する場合には、図
５（ｂ）に示すようにＳｒの組成比が減少してしまうこ
ととなる。図５（ｂ）は、薄膜形成回数とＳｒの組成比
との関係を示すグラフであり、横軸には薄膜形成回数、
縦軸にはＴａの組成比を２とした場合のＳｒの組成比が
示されている。図５（ｂ）に示す薄膜形成回数は、図５
（ａ）の薄膜形成回数に対応したものである。

【００１６】Ｓｒの組成比が減少していくと、上記のよ
うにして形成したＳｒＢｉ₂Ｔａ₂Ｏ ₉膜をキャパシタの
誘電体として用いる場合には、例えば図５（ｃ）に示す
ようにキャパシタの反転電荷量Ｑ_SWが低下してしまうこ
ととなる。図５（ｃ）は、薄膜形成回数とキャパシタの
反転電荷量Ｑ_SWとの関係を示すグラフであり、横軸には
薄膜形成回数、縦軸には反転電荷量Ｑ_SWが示されてい
る。図５（ｃ）に示す薄膜形成回数は、図５（ａ）及び
図５（ｂ）の薄膜形成回数に対応したものである。

【００１７】図５からわかるように、薄膜形成回数が４
０回を超えて気化器内の圧力が初期値より１０Ｔｏｒｒ
以上上昇していくと、Ｓｒ組成比は初期値０．８に対し
て０．７以下にまで減少し、その結果、キャパシタの反
転電荷量Ｑ_SWは急激に低下してしまうこととなる。従っ
て、気化器内の圧力が上昇してしまうのを抑制すれば、
一定の組成の原料ガスを生成することができ、特性の安
定した高誘電率薄膜や強誘電体薄膜を形成することがで
きると考えられる。

【００１８】本発明は上記のような検討に基づいて為さ
れたものであって、気化室内の圧力の上昇を抑制するこ
とにより一定の組成の原料ガスを生成し、これにより特
性の安定した高誘電率薄膜や強誘電体薄膜を形成するこ
とに主な特徴があるものである。 ［第１実施形態］本発明の第１実施形態による薄膜形成
方法及び薄膜形成装置について図１及び図２を用いて説
明する。図１は本実施形態による薄膜形成装置を示す概
略図であり、図２は本実施形態による薄膜形成装置の他
の例を示す概略図である。

【００１９】まず、本実施形態による薄膜形成装置につ
いて図１を用いて説明する。以下の説明では、ＳｒＢｉ
₂Ｔａ₂Ｏ₉強誘電体薄膜を成膜する場合の例について示
すが、他の高誘電率薄膜、強誘電体薄膜を成膜する場合
にも適用できる。図１に示す本実施形態による薄膜形成
装置は、溶液気化型ＣＶＤ装置であって、主として、原
料を供給するための液体原料供給装置１０と、液体原料
を気化する気化器２４と、薄膜の成長を行う成膜室３６
とによって構成されている。

【００２０】液体原料供給装置１０には、Ｓｒ（ストロ
ンチウム）の原料であるＳｒ（ＤＰＭ）₂をＴＨＦ（テ
トラヒドロフラン）に溶かした液体が封入された原料容
器１２と、Ｂｉ（ビスマス）の原料であるＢｉ（Ｃ
₆Ｈ₅）₃をＴＨＦに溶かした液体が封入された原料容器
１４と、Ｔａ（タンタル）の原料であるＴａ（Ｏ−ｉＣ
₃Ｈ₇）₄（ＤＰＭ）をＴＨＦに溶かした液体が封入され
た原料容器１６とが設けられている。これら原料容器に
は、Ｎ₂ガス供給配管１８が接続されており、Ｎ₂ガスに
よって液体原料の液面を押圧することにより液体原料を
配管１９に導入できるようになっている。

【００２１】それぞれの配管１９は混合器２１に接続さ
れており、混合器２１により原料液体が所望の割合で混
合されるようになっている。混合器は配管２０を介して
液体ポンプ２２に接続されており、混合器２１により混
合された液体原料は液体ポンプ２２により気化器２４に
導入できるようになっている。気化器２４には、原料の
キャリアとなるＮ₂ガスを供給するキャリアＮ₂ガス供給
配管２６が接続されており、Ｎ₂ガスの流量はＭＦＣ（M
assFlow Controller、流量制御装置）２７により制御さ
れるようになっている。また、気化器２４内部を所定の
温度に保つため、ヒータ２８が設けられている。気化器
２４の内部には、通過する液体原料を気化するための多
孔質金属板３０が設けられている。なお、配管３２は、
気化した原料が析出するのを防止するためヒータ３４に
より所定の温度に保持できるようになっている。配管３
２には、気化器の圧力を一定に保つための可変バルブ２
９が設けられている。

【００２２】本実施形態による薄膜形成装置は、気化器
２４内の圧力を一定に調整することにより特性の安定し
たＳｒＢｉ₂Ｔａ₂Ｏ₉薄膜を形成することに主な特徴が
あるものである。即ち、キャリアＮ₂ガス供給配管２６
には圧力計３１が接続されており、気化器２４内の圧力
が所望の圧力になるように可変バルブ２９の開度が適宜
調整される。液体原料の残渣により多孔質金属板３０の
孔が徐々に詰まっても、可変バルブ２９の開度を適宜調
整することにより気化器２４内の圧力が一定に調整され
るので、原料ガスの組成比を一定にすることができる。
原料ガスの組成比を一定にすることができるので、一定
の組成のＳｒＢｉ₂Ｔａ₂Ｏ₉薄膜、即ち特性の安定した
ＳｒＢｉ₂Ｔａ₂Ｏ₉薄膜を形成することが可能となる。

【００２３】なお、気化器２４内の圧力は、例えば所定
値の±５Ｔｏｒｒ以内に調整すればよい。即ち、図５
（ａ）に示すように薄膜形成回数が約２０回の場合、気
化器内の圧力は初期値に対して約５Ｔｏｒｒ増加してい
るが、図５（ｂ）に示すようにＳｒの組成比は初期値に
対して約０．０５しか減少していず、また、図５（ｃ）
に示すように反転電荷量Ｑ_SWは初期値に対して約１μＣ
／ｃｍ²しか減少していない。従って、気化器２４内の
圧力を、所定値の±５Ｔｏｒｒ以内に調整すれば、十分
に特性の安定したＳｒＢｉ₂Ｔａ₂Ｏ₉薄膜を形成するこ
とができる。

【００２４】また、気化器２４内の圧力を、例えば所定
値の±２Ｔｏｒｒ以内に調整すれば、極めて特性の安定
したＳｒＢｉ₂Ｔａ₂Ｏ₉薄膜を形成することができる。
即ち、図５（ａ）に示すように薄膜形成回数が約５回の
場合、気化器内の圧力は初期値に対して約２Ｔｏｒｒ増
加しているが、図５（ｂ）に示すようにＳｒの組成比は
初期値に対して約０．０２しか減少していず、また、図
５（ｃ）に示すように反転電荷量Ｑ_SWは初期値に対して
約０．２μＣ／ｃｍ²しか減少していない。従って、気
化器２４内の圧力を、所定値の±２Ｔｏｒｒ以内に調整
すれば、極めて特性の安定したＳｒＢｉ₂Ｔａ₂Ｏ₉薄膜
を形成することができる。

【００２５】成膜室３６には、気化器２４により気化さ
れた原料ガスを供給するための配管３２と、Ｏ₂ガス及
びＮ₂ガスを供給するガス供給配管３８とが接続されて
いる。また、成膜室３６内には、導入されたガスを成膜
室３６内に均一に供給するためのシャワーヘッド４０
と、成膜を行う基板４２を載置するためのサセプタ４４
が設けられている。サセプタ４４には、成膜の際に基板
４２を加熱するヒータ（図示せず）が設けられている。
また、成膜室３６には真空ポンプ（図示せず）が接続さ
れており、成膜室３６内部を減圧できるようになってい
る。

【００２６】このように本実施形態によれば、溶液気化
型ＣＶＤ法により薄膜を形成する場合において、気化器
内の圧力を一定に調整するように可変バルブの開度を適
宜調整するので、液体原料の残渣により多孔質金属板の
孔が詰まっても気化器内の圧力を一定に調整することが
できる。換言すれば、可変バルブの開度を調整すること
により、成膜室と気化器との間のコンダクタンスを適宜
調整し、これにより気化器内の圧力を一定に調整するの
で、液体原料の残渣により多孔質金属板の孔が詰まって
も気化器内の圧力を一定に調整することができる。気化
器内の圧力が一定に調整されるので、原料ガスの組成比
を一定にすることができ、これにより一定の組成のＳｒ
Ｂｉ₂Ｔａ₂Ｏ₉薄膜、即ち特性の安定したＳｒＢｉ₂Ｔａ
₂Ｏ₉薄膜を形成することができる。

【００２７】次に、本実施形態による薄膜形成方法につ
いて図１を用いて説明する。まず、成膜室３６内を真空
ポンプにより減圧した後、サセプタ４４上に載置された
基板４２をヒータにより加熱する。この加熱は、基板４
２上で原料を分解してＳｒＢｉ₂Ｔａ₂Ｏ₉膜を堆積する
ためであり、例えば、４００℃とする。基板４２として
は、例えばＰｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ₂／Ｓｉ基板を用いるこ
とができる。

【００２８】次に、Ｎ₂ガス供給配管１８からＮ₂ガスを
原料容器１２、１４、１６内に導入して液面を押圧し、
液体原料を配管１９から混合器２１に導入する。液体原
料は、例えばＳｒ：Ｂｉ：Ｔａの比が９：４４：１２と
なるように混合する。混合された液体原料は、液体ポン
プ２２を介して気化器２４に供給される。この際、気化
器２４に導入する原料の供給量は、例えば、０．１ｃｃ
／分とする。

【００２９】次に、気化器２４に導入された液体原料を
気化器２４により気化する。気化器２４に導入された液
体原料は、多孔質金属板３０を通過する過程で気化さ
れ、気化された原料ガスは配管３２に供給される。液体
原料を気化する際には、ヒータ２８により気化器２４を
加熱する。気化器２４を加熱する温度は、原料に応じた
所定の温度、例えば２００℃に設定する。すなわち、気
化温度が高すぎると原料が分解、析出する虞があり、低
すぎると原料を十分に気化できないので、気化器２４の
温度は、原料の気化温度よりも高く、分解温度よりも低
くする必要がある。Ｓｒ（ＤＰＭ）₂、Ｂｉ（Ｃ
₆Ｈ₅）₃、Ｔａ（Ｏ−ｉＣ₃Ｈ₇）₄（ＤＰＭ）を原料に用
いる上記の系では、分解温度が最も低いＴａ（Ｏ−ｉＣ
₃Ｈ₇）₄（ＤＰＭ）により気化温度の上限が律則され、
気化温度は約２２０℃以下とすることが望ましい。一
方、気化温度の下限は、これら原料が気化しうる約２０
０℃以上とすることが望ましい。

【００３０】気化した原料ガスは、キャリアＮ₂ガスと
ともに配管３２に供給され、ガス供給配管３８から供給
されたＯ₂ガス、Ｎ₂ガスとともに成膜室３６内に導入さ
れる。例えば、導入するガスの総流量を５００〜１５０
０ｓｃｃｍとし、キャリアＮ ₂ガスの流量を３００ｓｃ
ｃｍ、Ｏ₂ガスを２０〜８０％の割合で成膜室内に導入
し、成膜室３６内の圧力を３〜７Ｔｏｒｒとする。

【００３１】このように導入された原料ガスは、基板４
２上で分解、反応し、基板２４上にはＳｒＢｉ₂Ｔａ₂Ｏ
₉薄膜が形成される。このように本実施形態によれば、
溶液気化型ＣＶＤ法により薄膜を形成する薄膜形成方法
において、気化器内の圧力を一定に調整するように可変
バルブの開度を適宜調整するので、液体原料の残渣によ
り多孔質金属板の孔が詰まっても気化器内の圧力を一定
に調整することができる。気化器内の圧力が一定に調整
されるので、一定の組成の原料ガスを生成することがで
き、これにより一定の組成のＳｒＢｉ₂Ｔａ₂Ｏ₉薄膜、
即ち特性の安定したＳｒＢｉ₂Ｔａ₂Ｏ₉薄膜を形成する
ことができる。

【００３２】なお、上記では可変バルブの開度を調整す
ることにより気化器内の圧力を調整したが、気化器内の
圧力の調整は上記に限定されるものではなく、次のよう
にして気化器内の圧力を調整してもよい。本実施形態に
よる薄膜形成装置の他の例を図２を用いて説明する。図
２は、本実施形態による薄膜形成装置の他の例を示す概
略図である。

【００３３】図２に示すように、キャリアＮ₂ガス供給
配管２６には圧力計３１が接続されており、ＭＦＣ２７
におけるキャリアＮ₂ガスの流量を適宜調整することに
より、気化器２４内の圧力が一定の圧力に調整される。
液体原料の残渣により多孔質金属板３０の孔が徐々に詰
まっても、ＭＦＣ２７におけるキャリアＮ₂ガスの流量
を適宜調整することにより気化器２４内の圧力が一定に
調整されるので、一定の組成の原料ガスを生成すること
ができる。一定の組成の原料ガスを生成することができ
るので、一定の組成のＳｒＢｉ₂Ｔａ₂Ｏ₉薄膜、即ち特
性の安定したＳｒＢｉ₂Ｔａ₂Ｏ₉薄膜を形成することが
可能となる。

【００３４】このように本実施形態によれば、溶液気化
型ＣＶＤ法により薄膜を形成する薄膜形成方法におい
て、ＭＦＣにおけるキャリアＮ₂ガスの流量を適宜調整
するので、液体原料の残渣により多孔質金属板の孔が詰
まっても、簡易な構成で気化器内の圧力を一定に調整す
ることができる。気化器内の圧力が一定に調整されるの
で、一定の組成の原料ガスを生成することができ、これ
により一定の組成の高誘電率薄膜や強誘電体薄膜、即ち
特性の安定した高誘電率薄膜や強誘電体薄膜を形成する
ことができる。

【００３５】［第２実施形態］本発明の第２実施形態に
よる薄膜形成装置を図３乃至図４を用いて説明する。図
３は、本実施形態による薄膜形成装置を示す概略図であ
る。図４は、洗浄液供給配管の例を示す平面図である。
図１及び図２に示す第１実施形態による薄膜形成装置と
同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略ま
たは簡潔にする。

【００３６】本実施形態による薄膜形成装置は、多孔質
金属板上に生じた液体原料の残渣を、洗浄液により溶解
して除去することに主な特徴がある。即ち、図３に示す
ように、気化器２４には、洗浄液供給配管４６が設けら
れている。洗浄液供給配管４６は液体原料の残渣を除去
するための洗浄液を多孔質金属板３０上に供給するため
のものであって、洗浄液供給配管４６の先端には図４
（ａ）に示すように２箇所の供給口４８が形成されてい
る。

【００３７】図３に示すように、洗浄液供給配管４６の
周囲には、ヒータ５０が設けられている。これにより洗
浄液が加熱され、残渣が効率的に溶解されて除去される
こととなる。洗浄液としては、テトラヒドロフラン、酢
酸ブチル、又はこれらの混合液を用いることができる。
洗浄液の温度は、例えば６０℃とすればよい。液体原料
の残渣は配管２０の先端部の下方領域の多孔質金属板３
０上に生じやすい傾向がある。従って、配管２０の先端
部の下方領域の多孔質金属板３０上に洗浄液を供給でき
るよう、洗浄液供給配管４６の供給口４８は配管２０の
先端部の近傍に位置している。

【００３８】一方、気化器２４の下方には排出口５２が
形成されており、残渣の除去に用いられた洗浄液は多孔
質金属板３０を通過して排出口５２から排出される。次
に、多孔質金属板上の残渣の除去方法について図３を用
いて説明する。残渣を除去する際には、排気やヒータ２
８、３４による加熱は特に行わず、室温、大気圧にて行
えばよい。

【００３９】まず、洗浄液をヒータ５０により加熱す
る。加熱温度は、残渣を効果的に除去することができる
程度に適宜設定することが望ましく、例えば６０℃とす
ればよい。次に、多孔質金属板３０上に洗浄液を供給す
る。洗浄液としては例えばＴＨＦを用いることができ、
洗浄液の供給量は例えば５ｃｃ／分とし、洗浄時間は例
えば２０分間とすればよい。なお、洗浄液はＴＨＦに限
定されるものではなく、残渣を除去することができる洗
浄液ならばあらゆる洗浄液を用いてもよい。例えば、酢
酸ブチルや、ＴＨＦと酢酸ブチルとの混合液などを用い
ることもできる。

【００４０】洗浄に用いられた洗浄液は排出口５２から
排出されることとなる。このようにして、多孔質金属板
３０上の残渣を適宜洗浄すれば、多孔質金属板３０の孔
が詰まるのを抑制することができる。従来は、多孔質金
属板３０の孔が詰まってしまい易く３０時間程度で多孔
質金属板３０を交換しなければならなかった。これに対
し、本実施形態では多孔質金属板３０の孔が詰まってし
まうのを抑制することができ、約５５時間、即ち従来と
比べて多孔質金属板３０の寿命を約２倍にすることが可
能となった。

【００４１】このように本実施形態によれば、溶液気化
型ＣＶＤ法により薄膜を形成する場合において、洗浄液
により残渣を溶解して除去するので、多孔質金属板に詰
まりが生じるのを抑制することができ、これにより気化
器内の圧力が上昇するのを抑制することができる。気化
器内の圧力の上昇が抑制されるので、原料ガスの組成が
変化してしまうのを抑制することができ、これにより一
定の組成の高誘電率薄膜や強誘電体薄膜、即ち特性の安
定した高誘電率薄膜や強誘電体薄膜を形成することがで
きる。

【００４２】なお、上記では洗浄液供給配管４６に２箇
所の供給口４８が形成されていたが、供給口４８は２箇
所に限定されるものではなく、図４（ｂ）に示すように
３箇所の供給口４８を形成してもよいし、更に多くの供
給口４８を形成してもよい。これにより、更に効率的に
残渣を除去することが可能となる。また、吐出口４８が
１箇所でも多孔質金属板３０の残渣を十分に除去するこ
とができるならば、吐出口４８は図４（ｃ）に示すよう
に１箇所でもよい。

【００４３】［変形実施形態］本発明は上記実施形態に
限らず種々の変形が可能である。例えば、第１実施形態
の技術と第２実施形態の技術とを組み合わせてもよい。
第２実施形態の技術により多孔質金属板３０の寿命を長
くすることができ、第１実施形態の技術により気化器２
４内の圧力を一定に調整することができるので、長期間
に亘って多孔質金属板３０を交換することなく、特性の
安定した高誘電率薄膜や強誘電体薄膜を形成することが
可能となる。

【００４４】また、第２実施形態では、室温、大気圧に
て洗浄液を供給して残渣を除去したが、残渣を除去する
条件は室温、大気圧に限定されるものではなく、洗浄液
が気化しない条件であれば適宜設定してもよい。また、
上記実施形態では、ＳｒＢｉ₂Ｔａ₂Ｏ₉膜の成膜を行う
場合について説明したが、溶液気化型ＣＶＤ法により成
膜を行う薄膜形成方法に広く適用することができる。例
えば、ＳｒＢｉ₂（Ｔａ，Ｎｂ）₂Ｏ₉、Ｓｒ₂（Ｔａ，Ｎ
ｂ）₂Ｏ₇、Ｂｉ₄Ｔｉ₃Ｏ₁₂、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ₃、
Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃などの高誘電率薄膜、強誘電体
薄膜の成膜に適用することができる。特に、異なる気化
温度、分解温度を有する複数の固体原料を用いた溶液気
化型ＣＶＤ法に好適である。

【００４５】また、Ｔａ源としては、Ｔａ（Ｏ−ｉＣ₃
Ｈ₇）₅、Ｔａ（Ｏ−Ｃ₂Ｈ₅）₅などを、Ｂｉ源として
は、Ｂｉ（Ｏ−ｔＣ₄Ｈ₉）₃などを適用することができ
る。また、上記実施形態を、ＤＲＡＭのキャパシタを構
成するための高誘電率薄膜或いは強誘電体薄膜の製造工
程や、ＦＲＡＭのキャパシタを構成するための強誘電体
薄膜の製造工程に適用することにより、安定して高誘電
率薄膜、強誘電体薄膜を形成することができる。

【００４６】

【発明の効果】このように本発明によれば、溶液気化型
ＣＶＤ法により薄膜を形成する場合において、気化器内
の圧力を一定に調整するように可変バルブの開度を適宜
調整するので、液体原料の残渣により多孔質金属板の孔
が詰まっても気化器内の圧力を一定に調整することがで
きる。気化器内の圧力が一定に調整されるので、原料ガ
スの組成比を一定にすることができ、これにより一定の
組成の高誘電率薄膜や強誘電体薄膜、即ち特性の安定し
た高誘電率薄膜や強誘電体薄膜を形成することができ
る。

【００４７】また、本発明によれば、溶液気化型ＣＶＤ
法により薄膜を形成する場合において、洗浄液により残
渣を溶解して除去するので、多孔質金属板に詰まりが生
じるのを抑制することができ、これにより気化器内の圧
力が上昇するのを抑制することができる。気化器内の圧
力の上昇が抑制されるので、原料ガスの組成が変化して
しまうのを抑制することができ、これにより一定の組成
の高誘電率薄膜や強誘電体薄膜、即ち特性の安定した高
誘電率薄膜や強誘電体薄膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による薄膜形成装置を示
す概略図である。

【図２】本発明の第１実施形態による薄膜形成装置の他
の例を示す概略図である。

【図３】本発明の第２実施形態による薄膜形成装置を示
す概略図である。

【図４】本発明の第２実施形態による薄膜形成装置の洗
浄液供給配管を示す平面図である。

【図５】気化器内の圧力変化、Ｓｒの組成比の変化、及
び反転電荷量Ｑ_SWの変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１０…液体原料供給装置 １２…Ｓｒ（ＤＰＭ）₂原料容器 １４…Ｂｉ（Ｃ₆Ｈ₅）₃原料容器 １６…Ｔａ（Ｏ−ｉＣ₃Ｈ₇）₄（ＤＰＭ）原料容器 １８…Ｎ₂ガス供給配管 １９…配管 ２０…配管 ２１…混合器 ２２…液体ポンプ ２４…気化器 ２６…キャリアＮ₂ガス供給配管 ２７…ＭＦＣ ２８…ヒータ ２９…可変バルブ ３０…多孔質金属板 ３１…圧力計 ３２…配管 ３４…ヒータ ３６…成膜室 ３８…ガス供給配管 ４０…シャワーヘッド ４２…基板 ４４…サセプタ ４６…洗浄液供給配管 ４８…供給口 ５０…ヒータ ５２…排出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G051 BA04 BA11 BB05 BC08 BC09 BG06 BH02 BH11 4G077 AA03 BB10 DB08 DB11 DB21 EC09 HA11 4K030 AA11 AA18 BA42 CA04 EA01 JA05 JA09 KA39 KA41 KA49 5F045 AA06 AB31 AC07 AC11 AC15 AE21 BB04 DP03

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体原料を溶媒に溶かした液体原料を気
   化器により気化し、気化された原料ガスを成膜室に導入
   して化学気相成長により薄膜を形成する薄膜形成方法に
   おいて、 前記気化器内の圧力をほぼ一定に調整しながら前記液体
   原料を気化することを特徴とする薄膜形成方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の薄膜形成方法において、 前記気化器内の圧力を所定値の±５Ｔｏｒｒ以内に調整
   しながら前記液体原料を気化することを特徴とする薄膜
   形成方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の薄膜形成方法において、 前記気化器内の圧力を所定値の±２Ｔｏｒｒ以内に調整
   しながら前記液体原料を気化することを特徴とする薄膜
   形成方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
   薄膜形成方法において、 前記成膜室と前記気化器との間のコンダクタンスを調整
   することにより、前記気化室内の圧力を調整することを
   特徴とする薄膜形成方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
   薄膜形成方法において、 前記気化器に導入されるキャリアガスの流量を調整する
   ことにより、前記気化室内の圧力を調整することを特徴
   とする薄膜形成方法。
6. 【請求項６】 固体原料を溶媒に溶かした液体原料を気
   化する気化器と、 前記気化器内の圧力を測定しながら前記気化室内の圧力
   を調整する圧力調整手段と、 気化された原料ガスを導入して化学気相成長により薄膜
   を形成する成膜室とを有することを特徴とする薄膜形成
   装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の薄膜形成装置において、 前記圧力調整手段は、前記気化室内の圧力を測定する圧
   力測定手段と、前記成膜室と前記気化器との間のコンダ
   クタンスを調整するコンダクタンス調整手段とを有する
   ことを特徴とする薄膜形成装置。
8. 【請求項８】 請求項６記載の薄膜形成装置において、 前記圧力調整手段は、前記気化室内の圧力を測定する圧
   力測定手段と、前記気化室に導入されるキャリアガスの
   流量を調整する流量調整手段とを有することを特徴とす
   る薄膜形成装置。
9. 【請求項９】 固体原料を溶媒に溶かした液体原料を多
   孔質金属板を用いて気化する気化器と、 前記多孔質金属板上に洗浄液を供給する供給口が形成さ
   れた洗浄液供給配管とを有し、 前記気化器には、前記洗浄液を排出する排出口が形成さ
   れていることを特徴とする薄膜形成装置。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の薄膜形成装置におい
    て、 前記多孔質金属板の表面近傍まで延在し、前記液体原料
    を前記多孔質金属板上に供給する液体原料供給配管を更
    に有し、 前記洗浄液供給配管の前記供給口は、前記液体原料供給
    配管の近傍に形成されていることを特徴とする薄膜形成
    装置。
11. 【請求項１１】 請求項９又は１０記載の薄膜形成装置
    において、 前記洗浄液を加熱する加熱手段を更に有することを特徴
    とする薄膜形成装置。