JP2001023905A

JP2001023905A - Ｃｖｄ装置及び膜の形成方法

Info

Publication number: JP2001023905A
Application number: JP19123699A
Authority: JP
Inventors: Michihito Ueda; 路人上田; Takashi Otsuka; 隆大塚
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-07-06
Filing date: 1999-07-06
Publication date: 2001-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】原料ガスの上流側と下流側とで原料ガスの分
解の不均一に起因する組成の均一性の悪化を防止しうる
ＣＶＤ装置及び膜の形成方法を提供する。【解決手段】ＣＶＤ装置７１の反応炉７３には、Ｓｉ
ウェハ７５を保持する加熱機構７７と、ＢＳＴ膜を形成
するための第１の原料ガスを導入するための第１の導入
口８５と、排気口８７と、第１の原料ガスよりもＴｉ含
有率の高い第２の原料ガスを導入するための第２の導入
口８９とが設けられている。第１の原料ガスが多数の細
孔９１ａからＳｉウェハ７５の主面上に供給され、各細
孔９１ａから排気口８７に至る第１の原料ガスの流れが
形成される。第２の原料ガスが多数の細孔９１ｂから、
第１の原料ガスの流れの途中に導入される。第２の原料
ガスのＴｉ含有率を第１の原料ガスよりも高めることに
より、Ｓｉウェハ７５上のＢＳＴ膜の上流側と下流側と
における膜の組成の不均一を改善する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原料ガスを分解反
応させてＣＶＤによる薄膜を形成するＣＶＤ装置及び膜
の形成方法に係り、特に形成される薄膜の成分の均一化
対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、マルチメディアの進展に伴い、半
導体メモリ内で処理しうるデジタル情報の大容量化に対
する要求はますます強まっている。特に、近年のパーソ
ナルコンピュータに見られるように、半導体メモリ、例
えばＤＲＡＭにおいては、記憶容量部を高誘電体膜によ
り構成して大容量化を図る技術の進展が目覚しい。ま
た、強誘電体メモリ（以下ＦｅＲＡＭ）などのように、
強誘電体膜の分極状態を情報として利用することによ
り、不揮発性の情報を携帯端末機器において処理しうる
新規なメモリも登場してきている。

【０００３】ところで、これらのＤＲＡＭやＦｅＲＡＭ
のさらなる大容量化のためには、それぞれのメモリセル
に設けられる電荷情報や分極情報を保持するための誘電
体膜の特性が重要である。特に、高誘電体膜や強誘電体
膜においては、誘電体膜中の各部分がほぼ均一な比誘電
率を有していることが重要である。そして、一般に、高
誘電体膜や強誘電体膜がＣＶＤ法によって形成されるこ
とから、このような誘電体膜中の誘電率の均一性を実現
するためのＣＶＤ法の確立が重要な鍵を握っているとい
えよう。

【０００４】ここで、ＤＲＡＭ用に用いられる高誘電体
膜の例としては、チタン酸バリウム・ストロンチウム
（以下、ＢＳＴ）などがある。また、ＦｅＲＡＭに用い
られる強誘電体膜の例としては、タンタル酸ビスマス・
ストロンチウム（以下、ＳＢＴ）などがある。これらの
高誘電体膜や強誘電体膜については、現在も盛んに研究
が行なわれている。このような高誘電体膜や強誘電体膜
を形成するためのＣＶＤ装置の従来例としては、例え
ば、特開平６−１２４８９７号公報に記載されている
「化学気相成長装置」が挙げられる。

【０００５】図１２（ａ）は上記公報に記載されている
ＣＶＤ装置の縦断面図であり、図１２（ｂ）は図１２
（ａ）のＡ−Ａ線における矢視図である。図１２（ａ）
に示すように、チャンバーの下部に設けられ、基板２０
７を載置して加熱するための加熱機構２０１と、チャン
バーの外周に沿って設けられた排気口２０４とを備えて
いる。そして、チャンバーの上部には反応ガス供給部が
設けられている。反応ガス供給部は、加熱機構２０１に
対向して設けられたガスヘッド２０３を備え、ガスヘッ
ド２０３には多数の反応ガス噴出孔２０２が形成されて
いる。ガスヘッド２０３の内部には空洞２０６を設ける
とともに、反応ガス噴出孔２０２の穴径を小さくし、空
洞２０６内にガス導入口２０５から導入される反応ガス
を溜め込んで、反応ガスを各反応ガス噴出孔２０２から
均一圧力で噴出するようにしている。さらに、この従来
例では、各反応ガス噴出孔２０２の出口に反応ガス横流
れ防止フィン２０９を新たに設けている。この反応ガス
横流れ防止フィン２０９がない状態においては、排気口
２０４の吸引作用によって反応ガスの流れの一部が基板
２０７の主面に到達しないうちに排気口２０４側に逃げ
るので、基板２０７の表面の中心部に供給される反応ガ
スの濃度が薄くなる結果、基板２０７の表面に形成され
る膜における中心部の膜厚が薄くなる。そこで、この従
来の化学気相成長装置は、膜の厚みの均一化を図ろうと
するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術例のＣＶＤ装置においては、反応ガス横流れ防止フィ
ン２０９が設けられていることにより、各反応ガス噴出
孔２０２から噴出される反応ガスが基板２０７の表面に
到達するまでの第１の原料ガスの濃度の均一性は確保さ
れるものの、実際の膜の形成においては、第１の原料ガ
スの流れの方向に組成の分布が生じてしまうことがわか
った。このような膜の組成の不均一性は、特に反応ガス
を構成する分子の分子量が大きく、反応温度が高く反応
が活性である場合に顕著である。そして、例えば高誘電
体膜や強誘電体膜を形成する場合には、上述のような膜
の組成の不均一性は誘電率の不均一性となって現れるた
めに、メモリデバイス間のメモリ保持特性のばらつきが
生じるという不具合があった。

【０００７】本発明の目的は、ＣＶＤのように原料ガス
が分解して生じた物質を基板上に堆積する場合には、原
料ガスの濃度だけでなく原料ガスの分解にも不均一が生
じる点に着目し、この分解の不均一を補う手段を講ずる
ことにより、誘電率などの特性の均一な半導体デバイス
の提供に供しうるＣＶＤ装置及び膜の形成方法を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のＣＶＤ装置は、
被処理物の主面上に膜を形成するＣＶＤ処理を行なうた
めの反応炉と、分解して多元系材料の膜を形成するため
の第１の原料ガスを上記反応炉内に導入するための第１
の原料導入部と、上記第１の原料導入部とは離間して設
けられ、反応炉内を排気するための排出部と、上記反応
炉内における上記第１の原料導入部から上記排出部に至
る第１の原料ガスの流れに上記被処理物の主面がさらさ
れるように、上記被処理物を取り付けるための被処理物
載置部と、上記反応炉内における上記第１の原料ガスの
流れの途中に、上記多元系材料のうち少なくとも１つの
成分を含む第２の原料ガスを導入するための第２の原料
導入部とを備えている。

【０００９】これにより、第１の原料ガスの流れにおい
て、第１の原料ガスの分解が上流側と下流側とで不均一
である場合でも、第２の原料ガスが第１の原料ガスの流
れの途中に導入されるので、分解の不均一に起因する膜
の組成の不均一性を是正することが可能となる。したが
って、被処理物の主面上に形成される膜の組成の均一性
ひいては膜の特性の均一性の向上を図ることができる。

【００１０】上記ＣＶＤ装置において、上記第１の原料
導入部に上記第１の原料ガスを供給するための第１の原
料供給手段と、上記第２の原料導入部に上記第２の原料
ガスを供給するための第２の原料供給手段とをさらに備
えることができる。

【００１１】上記ＣＶＤ装置において、上記第２の原料
ガスは、上記多元系材料の各成分のうち少なくとも１つ
の成分を上記第１の原料ガスとは異なる含有率で含んで
いることにより、特に膜の特性の不均一性を生ぜしめる
成分の含有率の均一性を向上させることができる。

【００１２】上記ＣＶＤ装置において、上記第１の原料
ガス及び第２の原料ガスが、少なくとも１種類以上の有
機金属錯体を昇華もしくは気化せしめて生成された成分
を含んでいる場合に、本発明の効果が大きい。

【００１３】特に、上記金属錯体は、Ｂａ（ＤＰ
Ｍ）₂，Ｓｒ（ＤＰＭ）₂，Ｔｉ（Ｏ−ｉＰｒ）₄，Ｔ
ｉＯ（ＤＰＭ）₂，Ｂａ（ｈｆａｃａｃ）₂，Ｓｒ（ｈ
ｆａｃａｃ）₂，Ｂｉ（Ｃ₆Ｈ₅）（トリ・フェニル・
ビスマス），Ｐｂ（ＤＰＭ）₂，Ｂｉ（ａｃａｃ）₃，
Ｂｉ（ＤＰＭ）₃，Ｔａ（０Ｃ₂Ｈ₅）₅（ペンタエト
キサイド・タンタル），Ｔａ（Ｏ−ｉＰｒ）₄（ＤＰ
Ｍ）及びこれらの各々にアダクトを付加した有機金属錯
体からなる群のうち、少なくともいずれか１つを含んで
いる場合には（ただし、ｉＰｒはイソプロピルを、ｈｆ
ａｃａｃはヘキサフルオロアセチルアセトンを、ａｃａ
ｃはアセチルアセトンをそれぞれ意味する）、特に原料
ガスの流れの寿流側と下流側とで分解の不均一が生じや
すいが、本発明を適用することにより膜の組成の均一性
を向上させることができる。

【００１４】また、上記金属錯体が、Ｂａ（ＤＰＭ）₂
及びＳｒ（ＤＰＭ）₂を含む場合には、上流側で分解し
て生成された大きな分子が下流側になるほど多く残存す
ることになるので、下流側では原料ガスの分解が妨げら
れ、上流側と下流側とで膜の組成の不均一が生じやす
い。このような場合にも、本発明によって膜の組成の均
一性を向上させることができる。

【００１５】上記第１の原料ガス及び上記第２の原料ガ
スが少なくともＴｉを含み、上記第２の原料ガスのＴｉ
原子数比が上記第１の原料ガス中のＴｉ原子数比より大
きい場合には、形成される膜の成分のうち誘電率に影響
するＴｉの含有率を均一化することにより、高誘電率膜
や強誘電率膜の電気的特性の均一化を向上させることが
できる。

【００１６】上記ＣＶＤ装置において、上記被処理部
を、複数の板状の被処理物を互いに離しながら積み重ね
る支持体によって構成し、上記第２の原料導入部を、上
記支持体の中間部における周方向の等配位置に設けるこ
とにより、バッチ式のＣＶＤ装置における各ウエハ間の
膜組成のばらつきを抑制することができる。

【００１７】上記ＣＶＤ装置において、上記第１の原料
導入部を上記第１の原料ガスを分散させて上記被処理物
の主面上に流すように構成し、上記第２の原料導入部を
上記第２の原料ガスを分散させて上記被処理物の主面上
に流すように構成することにより、被処理物の各部に供
給される第１，第２の原料ガスの濃度の均一性を向上さ
せることができ、よって、形成される膜の厚みの均一性
をも改善することができる。

【００１８】上記ＣＶＤ装置において、上記反応炉を、
１枚の円形のウエハごとにＣＶＤを行なうように、円筒
部と２つの平面部とにより構成し、上記第１及び第２の
原料導入部を、上記反応炉の一方の平面部のほぼ中央で
開口する第１の原料導入口と、上記反応炉の上記一方の
平面部の上記円筒部に近い部位で開口する第２の原料導
入口と、上記反応炉内の空間を上記各原料導入口と上記
ウェハ設置部との間で区画するように設けられ複数の孔
を有する円形の原料拡散板と、上記第１の原料導入口か
ら上記拡散板に至るまでの空間と上記第２の原料導入口
から上記拡散板に至るまでの空間とを互いに仕切る円筒
状の仕切板とにより構成することができる。

【００１９】本発明の膜の形成方法は、反応炉内の第１
の原料ガスの流れに被処理物の主面がさらされるように
被処理物を反応炉内に設置するステップ（ａ）と、上記
反応炉内を排気しながら、分解して多元系材料の膜を形
成するための第１の原料ガスを上記反応炉内に導入する
ステップ（ｂ）と、上記反応炉内における上記第１の原
料ガスの流れの途中に、第１の原料ガスを構成する上記
多元系材料の各成分のうち少なくともいずれか１つの成
分を含む第２の原料ガスを導入するステップ（ｃ）とを
備えている。

【００２０】この方法により、上述の作用を利用して、
組成の均一性のよい膜を形成することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
の第１の実施形態のＣＶＤ装置について図面を参照しな
がら説明する。

【００２２】図１は、本実施形態のＣＶＤ装置の構成を
示す断面図である。同図に示すように、ＣＶＤ装置１
は、例えば石英管からなる反応炉３と、被処理物である
Ｓｉウェハ５を設置するためのウェハ設置部４と、反応
炉３の外側に設けられＳｉウェハ５を加熱するための加
熱機構７と、反応炉３にＣＶＤ用の第１の原料ガスを供
給するための第１の原料ガス供給部９と、反応炉３に第
２の原料ガスを供給するための第２の原料ガス供給部１
１と、反応炉３の排気を行なうためのドライ・ポンプ等
からなる排気機構１３とを備えている。反応炉３には、
反応炉３の側面の一部位に開口し、第１の原料ガス供給
部９から供給される第１の原料ガスを反応炉３内に導入
するための第１の導入口１５と、反応炉３の側面におけ
る第１の導入口１５とは対向する位置に開口し、反応炉
３内のガスを排気機構１３の側に排出するための排気口
１７と、反応炉３の天井面における第１の導入口１５と
排気口１７と間の中間位置に開口し、第２の原料ガス供
給部１１から供給される第２の原料ガスを反応炉３内に
導入するための第２の導入口１９とが設けられている。
すなわち、反応炉３内において、ＣＶＤ処理を行なう際
には第１の導入口１５から排気口１７に至る第１の原料
ガスの流れが形成され、その流れにＳｉウェハ５の主面
がさらされている。また、第２の導入口１９は第１の原
料ガスの流れの途中の部位から補充ガスを導入するよう
に構成されている。また、加熱機構７はＳｉウェハ５の
温度が６００℃になるように出力が調整され、反応炉３
内の圧力が５Ｔｏｒｒ程度の減圧状態になるように排気
機構１３の排気力が調整されている。

【００２３】ここで、本実施形態においては、Ｓｉウェ
ハ５の主面上に白金（Ｐｔ）膜が堆積され、その上に
（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ₃膜（以下、ＢＳＴ膜という）を
形成する場合を例にとって説明する。

【００２４】図２は、第１及び第２の原料供給部９，１
１の構造を、一部をブロックで他の一部を断面状態で示
す図である。同図に示すように、各原料供給部９，１１
は、第１〜第３の容器２１ａ〜２１ｃを備え、各容器２
１ａ〜２１ｃには、第１〜第３の液体材料２３ａ〜２３
ｃがそれぞれ封入されている。本実施形態においては、
各液体材料各２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、β−ジケトン
系有機金属錯体であるＢａ（ＤＰＭ）₂，Ｓｒ（ＤＰ
Ｍ）₂，Ｔｉ（Ｏ−ｉＰｒ）₂（ＤＰＭ）₂をそれぞれ
テトラ・ヒドロ・フラン（ＴＨＦ）に０．１ｍｏｌ／Ｌ
（リットル）の濃度で溶解したものを用いている。各容
器２１ａ〜２１ｃには、加圧ガス導入管２５が分岐して
接続されており、この加圧ガス導入管２５から供給され
る加圧ガスによって各容器２１ａ〜２１ｃ内の各液体材
料２３ａ〜２３ｃの液面が加圧されている。加圧ガスと
しては、Ａｒガス，Ｎ₂ガス，Ｈｅガス等の不活性ガス
が用いられ、本実施形態においては、例えばＡｒガスが
圧力１ｋｇｆ／ｃｍ²で供給されるものとする。また、
各容器２１ａ〜２１ｃの出口側には、混合器２７，液体
ポンプ２９，気化器３１が順次接続されている。混合器
２７は、各容器２１ａ〜２１ｃから液体ポンプ２９によ
って強制的に送出される液体材料２３ａ〜２３ｃを、そ
れらの混合比を制御しながら混合するように構成されて
いる。気化器３１は、例えば内部を２３０℃の高温にし
た空洞の筐体であり、液体ポンプ２９から送出される混
合状態の液体材料２３ａ〜２３ｃを気化し、第１の原料
ガスとして接続管３５を通して反応炉３へ送出するもの
である。気化器３１にはキャリアガス導入管３３が接続
されており、このキャリアガス導入管３３には、Ａｒガ
ス，Ｎ₂ガス，Ｈｅガス等の不活性ガスが使用される。
つまり、混合器２７で混合された各液体材料２３ａ〜２
３ｃが気化器３１で気化され、各液体材料２３ａ〜２３
ｃの気化されたものの混合体からなる第１の原料ガス
が、Ａｒ等のキャリアガスによって効率的に反応炉３に
送り込まれるように構成されている。そして、反応炉３
内において、β−ジケトン系有機金属錯体であるＢａ
（ＤＰＭ）₂，Ｓｒ（ＤＰＭ）₂，Ｔｉ（Ｏ−ｉＰｒ）
₂（ＤＰＭ）₂の混合ガスからなる第１の原料ガスが分
解することにより、Ｓｉウェハ５のＰｔ膜上に（Ｂａ，
Ｓｒ）ＴｉＯ₃膜であるＢＳＴ膜が形成される。

【００２５】なお、反応炉３内において形成される薄膜
が酸化物である場合には、接続管３５の途中に酸化ガス
導入管（図中破線で示す配管）を接続させるようにして
もよい。

【００２６】また、上記第１の原料ガス供給部９と、第
２の原料ガス供給部１１とにおいて、第１〜第３の液体
材料２３ａ〜２３ｃを封入している第１〜第３の容器２
１ａ〜２１ｃは共有し、混合器２７，液体ポンプ１９，
気化器３１等は個別に設けて、各容器２１ａ〜２１ｃか
ら混合器２７に接続される配管中に流量制御弁などの流
量制御機構を設けることにより、第１の原料ガスと第２
の原料ガスとの間で原料分子の混合比を異ならせてもよ
い。

【００２７】以上のような構成を有するＣＶＤ装置の特
徴部分について、以下、図面を参照しながら詳しく説明
する。

【００２８】本発明のＣＶＤ装置の特徴は、１つの反応
炉に対して、第１の原料ガス供給部９によって形成され
る原料ガスの流れの途中に第２の原料ガス供給部１１を
設けた点である。そして、本実施形態では、第１の原料
ガス供給部９から反応炉３内に供給される第１の原料ガ
スと、第２の原料ガス供給部１１から反応炉３内に供給
される第２の原料ガスとでは、第１の原料ガス中に含ま
れる金属成分の原子数比：Ｔｉ／（Ｂａ＋Ｓｒ＋Ｔｉ）
を変化させている。具体的には、本実施形態において
は、第１の原料ガス供給部９から供給される第１の原料
ガスＢａ：Ｓｒ：Ｔｉの混合比は３５：３５：３０と
し、第２の原料ガス供給部１１から供給される第２の原
料ガスＢａ：Ｓｒ：Ｔｉの混合比は３０：３０：４０と
している。つまり、第１の導入口１５から排気口１７に
至る第１の原料ガスの流れにおいて、第１の導入口１５
よりも下流側となる第２の導入口１９から供給される第
２の原料ガスのほうがＢＳＴ膜中におけるＴｉの取込ま
れ量が増えるようになされている。

【００２９】本実施形態においては、このような構成に
よって、従来発生していた膜の組成の不均一性という不
具合を、以下のように改善することができる。

【００３０】まず、従来例において膜の組成の不均一性
が発生していたメカニズムについて説明する。

【００３１】図３は、ウェハ近傍のガスの流れを模式的
に示す断面図である。同図において、第１の原料ガス中
の各液体材料２３ａ〜２３ｃが気化して原料分子４１ａ
〜４１ｃに変化したものとする。本実施形態において
は、各原料分子４１ａ，４１ｂ，４１ｃは、それぞれ分
子式Ｂａ（ＤＰＭ）₂，Ｓｒ（ＤＰＭ）₂，Ｔｉ（Ｏ−
ｉＰｒ）₂（ＤＰＭ）₂（ｉＰｒはイソプロピル基を示
す）で表されるβ−ジケトン系有機金属錯体である。原
料分子は、この他にも多数存在するが、図３においては
理解を容易にするために３つの分子４１ａ〜４１ｃのみ
が表されている。

【００３２】これらの原料分子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ
は、上述のようにキャリアガスの流れに沿って、５Ｔｏ
ｒｒ程度の減圧状態にある反応炉３内に導入され、Ｓｉ
ウェハ５のＰｔ膜上で６００℃程度に加熱されて分解す
ることにより、Ｓｉウェハ５上にＢａ，Ｓｒ，Ｔｉの原
子や酸素原子が付着して、ＢＳＴ膜が形成される。とこ
ろが、有機金属錯体は、ＤＰＭ基という大きな基を有し
ているために分解しにくい傾向がある。その結果、以下
のような現象を生じることがわかった。

【００３３】図３に示すように、例えば原料分子４１
ａ，４１ｂは、Ｓｉウェハ５のＰｔ膜上で６００℃程度
に加熱されて分解し、付着原子４３ａ，４３ｂと、分解
生成物４５ａ，４５ｂとなる。本実施形態においては、
付着原子４３ａ，４３ｂはそれぞれＢａ，Ｓｒの原子又
はこの酸化物である。分解生成物４５ａ，４５ｂは、例
えばＤＰＭ基から分解した炭化水素や酸化炭素などであ
るが、分解生成物４５ａ，４５ｂの中にはほとんど分解
されずに比較的大きな分子状態で存在するものも多数含
まれる。また、図３に示す原料分子４１ｃのごとく、分
解されずに非分解分子４１ｃ’として排出されるものも
ある。このような非分解分子４１ｃ’が生じるのは、発
明者の分析によると、以下の原因によるものと思われ
る。

【００３４】図４は、Ｂａ（ＤＰＭ）₂の分子構造を示
す図であり、図５は、Ｔｉ（Ｏ−ｉＰｒ）₂（ＤＰＭ）
₂の分子構造を示す図である。なお、図４，図５におい
ては、図を見やすくするため水素原子（Ｈ）の表示は省
略されている。図４に示すように、Ｂａ（ＤＰＭ）₂の
分子は、Ｂａ原子の周囲に大きなＤＰＭ基が２つ配位結
合した構造を有する。Ｓｒ（ＤＰＭ）₂の分子はＢａ
（ＤＰＭ）₂の分子におけるＢａ原子をＳｒによって置
換したものに相当するので、Ｓｒ（ＤＰＭ）₂の分子構
造の図示は省略する。また、Ｔｉ（Ｏ−ｉＰｒ）₂（Ｄ
ＰＭ）₂の分子は、Ｔｉ原子に２つのＤＰＭ分子と２つ
のイソプロポキシ分子とが配位結合した構造を有してい
る。

【００３５】図４，図５に示すように、Ｂａ（ＤＰＭ）
₂，Ｔｉ（Ｏ−ｉＰｒ）₂（ＤＰＭ）₂などの有機金属
錯体は、分子量が大きく立体的なサイズも大きい。ま
た、図３に示すように、有機金属錯体が分解することに
よって生じる分解生成物４５ａ，４５ｂもこれに対応し
て比較的大きな分子状態で多数存在している。このた
め、Ｓｉウェハ５の表面付近において、分解生成物４５
ａ，４５ｂの排出が必ずしも十分効率よく行われないこ
とがある。その結果、多数の残留する分解生成物４５
ａ，４５ｂによって、次に反応すべき原料分子４１ｃの
到達が阻害され、非分解分子４１ｃ’として反応に寄与
せずに排気されることになる。

【００３６】図３から容易に理解されるように、この現
象は、第１の原料ガスの流れにおいて、分解生成物の数
が増加する下流側になるほど顕著となるはずである。

【００３７】図６は、従来のＣＶＤ方法によって形成さ
れたＢＳＴ膜中のＴｉ含有率の第１の原料ガスの流れ中
における変化を示す図である。同図において、横軸はＳ
ｉウェハ５における最上流部となる上流側端部からの距
離（ｍｍ）を表し、縦軸はＴｉ含有量を上流側端部での
Ｔｉ含有量によって正規化した相対値として表してい
る。図６からわかるように、第１の原料ガスの流れにお
ける下流へ行くほどＴｉの取り込まれ量が減少してお
り、原料分子の種類によって基板への到達確率が異なる
ことが予想される。例えば、Ｓｉウェハ５の上流側端部
から距離５０ｍｍだけ離れた下流側の部位では、上流側
端部に比べて正規化されたＴｉの含有量は０．０７（７
％）も減少する。その原因は、Ｓｉウェハ５上に付着す
るＴｉ原子またはその酸化物の原料となるＴｉ（Ｏ−ｉ
Ｐｒ）₂（ＤＰＭ）₂は、Ｂａ原子，Ｓｒ原子などの原
料となるＢａ（ＤＰＭ）₂やＳｒ（ＤＰＭ）₂よりも結
合している有機分子数が多いことから立体障害が大き
く、かつ、物理的に大きい分子形態をしているために、
残留分解生成物によってその分解が阻害されやすいこと
によるものと考えられる。

【００３８】一般に、ＢＳＴは電気特性の組成依存性が
強く、特にＢサイトにあるＴｉの（Ｂａ＋Ｓｒ＋Ｔｉ）
に対する比（Ｔｉ／（Ｂａ＋Ｓｒ＋Ｔｉ）原子数比、以
下、単に「Ｔｉ原子数比」とも略記する）が化学量論的
組成における値５０％から数％変動するだけでも、電気
特性が大きく劣化する。

【００３９】図８は、ＢＳＴ膜中におけるＴｉ／（Ｂａ
＋Ｓｒ＋Ｔｉ）原子数比の変化に対するＢＳＴ膜の比誘
電率の変化を示す図である。上述のように、ＢＳＴ膜は
分子式（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ₃で表される化合物であ
り、化学量論的組成においては、（Ｂａ，Ｓｒ）：Ｔ
ｉ：Ｏの原子数の比が１：１：３である。つまり、化学
量論的組成におけるＴｉ／（Ｂａ＋Ｓｒ＋Ｔｉ）原子数
比は５０％である。図８からわかるように、ＢＳＴ膜中
のＴｉ原子数比が化学量論的組成におけるＴｉ原子数比
（５０％）から大きくずれているほど、ＢＳＴ膜の比誘
電率が低下し、ＢＳＴ膜の寿命特性が悪化するという傾
向を示す。そして、ＢＳＴ膜の寿命特性を良好に維持す
るためには、Ｔｉ原子数比が図８に示すハッチング領域
内にあることが必要である。つまり、Ｔｉ原子数比の化
学量論的組成における値５０％からのずれ量が±２％以
内に収まっていることが必要である。

【００４０】ところが、上述のように、従来技術のＣＶ
Ｄ装置で形成したＢＳＴ膜では、最上流部から５０ｍｍ
程度離れた下流側の部位でのＴｉ含有量の低下が７％
（Ｔｉ／（Ｂａ＋Ｓｒ＋Ｔｉ）原子数比で３．５％）に
達してしている。つまり、Ｔｉ／（Ｂａ＋Ｓｒ＋Ｔｉ）
において、Ｔｉを０．５とし、（Ｂａ＋Ｓｒ）を０．５
とすると、Ｔｉの含有率が７％変化すると、Ｔｉの原子
数比は３．５％変化することになる。このことは、図１
２に示すごとくＳｉウェハの中心部に第１の原料ガスを
供給する場合を想定すると、半径が１２０ｍｍのＳｉウ
ェハにおいて、Ｔｉ／（Ｂａ＋Ｓｒ＋Ｔｉ）原子数比の
化学量論的組成における値５０％からのずれ量を±２％
以下に制御できないことになる。その結果、従来のＣＶ
Ｄ装置を用いて形成された８インチ（半径が約１００ｍ
ｍ）などの大口径Ｓｉウェハ内における電気特性のバラ
ツキが大きく、その結果、半導体メモリの歩留まりが低
下するという不具合を招いていた。

【００４１】そこで、本実施形態においては、上述のよ
うに、図１に示す第１の導入口１５から排気口１７に至
る第１の原料ガスの流れの途中に第２の導入口１９を設
け、第２の導入口１９から第２の原料ガスを炉内に導入
するようにしている。そして、第１の導入口１５から供
給される第１の原料ガス中の原子Ｂａ：Ｓｒ：Ｔｉの混
合比は３５：３５：３０であり、第２の導入口１９から
供給される第２の原料ガス中の原子Ｂａ：Ｓｒ：Ｔｉ混
合比は３０：３０：４０としている。つまり、第１の原
料ガスの流れにおける下流側になるほどガス中のＴｉ原
子数比言い換えるとＴｉ含有率を大きくして、流れの下
流側のＴｉのＢＳＴ膜中への取込まれ量を増大させてい
る。

【００４２】図７は、本実施形態のＣＶＤ装置を用いて
形成されたＢＳＴ膜中のＴｉ含有量の第１の原料ガスの
流れ中における変化を示す図である。同図において、横
軸はＳｉウェハ５における上流側端部からの距離（ｍ
ｍ）を表し、縦軸はＴｉ含有量を上流側端部でのＴｉ含
有量によって正規化した相対値として表している。図７
からわかるように、本実施形態のＣＶＤ装置を用いて形
成されたＢＳＴ膜においては、第１の原料ガスの流れの
下流においても、ＢＳＴ膜中のＴｉ含有量は上流側に比
べてほとんど変っていない。具体的には、図６に示す従
来のＣＶＤ装置を用いて形成されたＢＳＴ膜において
は、上流側端部から５０ｍｍだけ離れた下流側の部位に
おけるＴｉ含有量の上流側端部におけるＴｉ含有量から
の低減量が３．５％あったのに対し、図７に示す本実施
形態のＣＶＤ装置を用いて形成されたＢＳＴ膜において
は、上流側端部から５０ｍｍだけ離れた下流側の部位に
おけるＴｉ含有量の上流側端部におけるＴｉ含有量から
の低下はほとんどない。また、Ｔｉ含有量が最も増大し
て得る部分においても、増大量は正規化されたＴｉ含有
量で０．０４（ＢＳＴ膜中のＴｉ原子数比で２％）であ
る。言い換えると、ＢＳＴ膜において化学量論的組成に
おけるＴｉ原子数比（５０％）に対するＴｉ原子数比の
ずれを±２％以内に抑制（Ｔｉ原子数比を（５０±２）
％に抑制）することができる。

【００４３】以上説明したように、本実施形態のＣＶＤ
装置によると、反応炉３内の第１の導入口１５から第１
の原料ガスを供給するとともに、第１の導入口１５から
排気口１７に至る第１の原料ガスの流れの途中に第２の
原料ガスを導入するための第２の導入口１９を設け、こ
の第２の原料ガス中の各成分の原子数比を第１の原料ガ
ス中の各成分の原子数比とは異ならせるようにしたの
で、形成される薄膜の組成の不均一性を改善することが
できる。

【００４４】特に、例えばＢＳＴ膜のごとく、複数の有
機金属錯体を含む原料ガスを分解して形成される高誘電
体膜又は強誘電体膜を形成する場合には、有機金属錯体
が大きな有機基を持っていることから、原料ガスの流れ
の上流側で発生した大きな分解生成物により、下流側に
おける原料ガスの分解作用が阻害される。したがって、
本実施形態のＣＶＤ装置を、ＢＳＴ膜のごとく複数の有
機金属錯体を含む原料ガスを用いて形成される高誘電体
膜又は強誘電体膜の形成に用いることにより、高誘電体
膜又は強誘電体膜の組成の均一性を向上することがで
き、比誘電率のばらつきや低下などの不具合を解消する
ことができる。

【００４５】なお、本実施形態においては、特に成膜対
象がＢＳＴの場合について説明したが、その他の高・強
誘電体材料からなる膜を形成する場合においても、同様
の効果が期待できる。特に、金属錯体を原料とするＣＶ
Ｄにおいては、前述のような反応の阻害のメカニズムが
発生しやすいため、本発明のＣＶＤ装置は特に有効であ
る。

【００４６】ここで、高誘電体膜や強誘電体膜のうちで
も、ＢＳＴ膜のごとくＴｉを含んでいるものはＴｉ含有
率の変化によって誘電率が大きく変化する。したがっ
て、本発明は、Ｔｉを含む複数の金属原子を構成要素と
して形成される高誘電体膜又は強誘電体膜をＣＶＤ法に
よって形成する場合に著効を発揮することができる。す
なわち、本発明のＣＶＤ装置を用いることにより、大面
積にわたって均質なＢＳＴ等の高誘電体膜又は強誘電体
膜を形成することが可能になるので、例えば高誘電体膜
を記憶部として有するＤＲＡＭや強誘電体膜を記憶部と
して有する強誘電体メモリなどのデバイスにおいて、品
質の向上だけでなく、歩留まりの向上によるコストの低
減を図ることができる。

【００４７】これら金属錯体を用いて形成可能な強誘電
体の例としては、チタン酸ビスマス（ＢＴＯ），チタン
酸鉛，チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ），タンタル酸ス
トロンチウム・ビスマス（ＳＢＴ）などが盛んに開発さ
れている。また、これらを形成する金属錯体としては、
Ｂａ（ＤＰＭ）₂，Ｓｒ（ＤＰＭ）₂，Ｔｉ（Ｏ−ｉＰ
ｒ）₄，ＴｉＯ（ＤＰＭ）₂，Ｂａ（ｈｆａｃａ
ｃ）₂，Ｓｒ（ｈｆａｃａｃ）₂，Ｂｉ（Ｃ₆Ｈ₅）
（トリ・フェニル・ビスマス），Ｐｂ（ＤＰＭ）₂，Ｂ
ｉ（ａｃａｃ）₃，Ｂｉ（ＤＰＭ）₃，Ｔａ（０Ｃ₂Ｈ
₅）₅（ペンタエトキサイド・タンタル），Ｔａ（Ｏ−
ｉＰｒ）₄（ＤＰＭ）及びこれらの各々にアダクトを付
加した有機金属錯体からなる群のうち、少なくともいず
れか１つを含んでいる（ただし、ｉＰｒはイソプロピル
を、ｈｆａｃａｃはヘキサフルオロアセチルアセトン
を、ａｃａｃはアセチルアセトンをそれぞれ意味す
る。）ものがある。

【００４８】図１３は、本発明のＣＶＤ装置及び膜の形
成方法を適用するのに特に適した膜種と使用原料とを表
にして示す図である。同図に示される膜種はいずれもＴ
ｉ原子またはＴａ原子を含んでいる。これらの高誘電
体膜又は強誘電体膜は、Ｔｉ又はＴａの含有率によって
誘電率が顕著に変化するので、本発明を適用するのに特
に適している。ただし、本発明が適用できる膜種が図１
１に示す膜種に限定されるわけではない。

【００４９】（第２の実施形態）次に、バッチ炉からな
る反応炉を備えた第２の実施形態に係るＣＶＤ装置につ
いて説明する。図９（ａ）は本実施形態におけるＣＶＤ
装置の構成を示す縦断面図である。図９（ｂ）は図９
（ａ）のIX−IX線における横断面図である。

【００５０】図９（ａ）に示すように、本実施形態のＣ
ＶＤ装置５１は、縦長の円筒状の反応炉５３を備えてお
り、反応炉５３の内部には、多数（数１００枚）のＳｉ
ウェハ５５を保持する石英などからなるボート５６が設
置されている。また、反応炉５３の周囲には、Ｓｉウェ
ハ５５を加熱するための円筒状の加熱機構５７が設けら
れている。そして、反応炉５３の上端板の中央部に第１
の原料ガスを導入するための第１の導入口６５が開口し
ており、この第１の導入口６５には第１の原料ガスを供
給するための第１の原料ガス供給部５９が接続されてい
る。また、反応炉５３の下端板の中央部には排気口６７
が開口しており、この排気口６７にはドライ・ポンプ等
からなる排気機構６３が接続されている。つまり、反応
炉５３内において、第１の導入口６５から排気口６７に
向かって下向きに流れる第１の原料ガスの流れが形成さ
れるように構成されている。そして、反応炉５３の円筒
部における第１の原料ガスの流れの途中に位置する部位
に３つの第２の導入口６９が開口している。３つの第２
の導入口６９は、図９（ｂ）に示すように、円筒部の周
方向の３等配位置に設けられており、各第２の導入口６
９には、第２の原料ガスを供給するための第２の原料ガ
ス供給部６１が３つの分岐官（図示せず）を介して接続
されている。

【００５１】ここで、本実施形態においては、加熱機構
５７はＳｉウェハ５５を４５０℃程度に加熱するように
構成されている。また、排気機構６３の排気力は、反応
炉５３内の圧力を５Ｔｏｒｒ程度に減圧するように構成
されている。

【００５２】本実施形態においても、Ｓｉウェハ５５上
のＰｔ膜の上にＢＳＴ膜が形成されるものとする。ま
た、本実施形態においても、第１の原料供給部５９及び
第２の原料供給部６１は、図２に示す構造を有している
ものとし、供給される第１の原料ガス及び第２の原料ガ
スの成分も第１の実施形態において説明したとおりであ
る。ただし、本実施形態においては、第１の原料ガス供
給部５９から供給される第１の原料ガスＢａ：Ｓｒ：Ｔ
ｉの混合比は３５：３５：３０とし、第２の原料ガス供
給部６１から供給される第２の原料ガスＢａ：Ｓｒ：Ｔ
ｉの混合比は４０：４０：２０としている。つまり、第
１の導入口６５から排気口６７に至る第１の原料ガスの
流れにおいて、第１の導入口６５よりも下流側となる第
２の導入口６９から供給される第２の原料ガスのほうが
ＢＳＴ膜中におけるＴｉの取込まれ量が増えるようにな
されている。

【００５３】本実施形態のＣＶＤ装置では、Ｓｉウェハ
５５の温度が約４５０℃であり、１つのＳｉウェハ５５
におけるＢＳＴ膜の組成の面内均一性は比較的良好であ
るが、一度に大量の処理基板を処理するため、反応炉５
３の上流側に設置されるＳｉウェハ５５と下流側に設置
されるＳｉウェハ５５とでは、第１の実施形態で述べた
ように主面の付近に残存する第１の原料ガスからの分解
生成物の量が大きく異なる上、第１の原料ガスに含まれ
るそれぞれの元素に対応する有機金属錯体の濃度も変化
する。

【００５４】したがって、Ｂａ（ＤＰＭ）₂、Ｓｒ（Ｄ
ＰＭ）₂、Ｔｉ（Ｏ−ｉＰｒ）₂（ＤＰＭ）₂などの金
属錯体を用いて、Ｓｉウェハ５５上にＢＳＴ膜を形成す
る場合、Ｔｉ（Ｏ−ｉＰｒ）₂（ＤＰＭ）₂の方が低温
で分解しやすい挙動を示すため、反応炉５３の内面など
への付着も生じやすくなり、下流側では第１の原料ガス
中のＴｉ含有率が低下する。

【００５５】そこで、本実施形態においても、第１の原
料ガスの流れの途中に第２の原料ガスを導入するための
第２の導入口６９を設け、この第２の導入口６９からＴ
ｉ濃度の高い第２の原料ガスを導入することにより、第
１の実施形態と同様の効果により、上流側のＳｉウェハ
５５と下流側のＳｉウェハ５５とにおけるＢＳＴ膜のの
膜厚や組成のばらつきを低減することができる。

【００５６】なお、第２の導入口６９は、必ずしも図９
（ｂ）に示すごとく３つ設ける必要はなく１つでもよ
い。ただし、複数個の第２の導入口６９を炉官の円周方
向の等配位置に設けることにより、各Ｓｉウェハ５５上
のＢＳＴ膜の主面における膜厚・組成均一性はさらに改
善される。

【００５７】（第３の実施形態）次に、枚葉式炉からな
る反応炉を備えた第３の実施形態に係るＣＶＤ装置につ
いて説明する。図１０（ａ）は本実施形態におけるＣＶ
Ｄ装置の構成を示す縦断面図である。図１０（ｂ）は図
１０（ａ）のＸ−Ｘ線における横断面図である。

【００５８】図１０（ａ）に示すように、本実施形態の
ＣＶＤ装置７１は、軸方向の寸法が短い円筒状の反応炉
７３を備えており、反応炉７３の内部には、１枚のＳｉ
ウェハ７５を保持する加熱機構７７が設置されている。
そして、反応炉７３の上端板の中央部に第１の原料ガス
を導入するための第１の導入口８５が開口しており、こ
の第１の導入口８５には第１の原料ガスを供給するため
の第１の原料ガス供給部７９が接続されている。また、
反応炉７３の下端板の一部には排気口８７が開口してお
り、この排気口８７にはドライ・ポンプ等からなる排気
機構８３が接続されている。また、反応炉７３の上端板
において第１の開口部８５よりも外周側にオフセットし
た位置には、第２の導入口８９が開口しており、第２の
導入口８９には、第２の原料ガスを供給するための第２
の原料ガス供給部８１が接続されている。

【００５９】ここで、本実施形態の特徴は、反応炉７３
の円筒部における上端から少し下方に位置する部位に
は、反応炉７３内の上部空間をＳｉウェハ７５が設置さ
れる部分から区画するように設けられ径が０．５ｍｍ程
度の多数の細孔９１ａ，９１ｂを有するアルミニウム等
からなる円状の拡散板９１と、拡散板９１によって区画
されている上部空間をさらに中央部と周辺部とに仕切る
円筒状の仕切板９３とが設けられている。言い換える
と、この仕切板９３により、第１の導入口８５から拡散
板９１に至る空間と第２の導入口８９から拡散板９１に
至る空間とが仕切られている。すなわち、第１の導入口
８５から導入された第１の原料ガスが拡散板９１の中央
部に形成された多数の細孔９１ａによって拡散されて反
応炉８３内に入り、この各細孔９１ａから排気口８７に
至る第１の原料ガスの流れが形成される。一方、第２の
導入口８９から導入された第２の原料ガスが拡散板９１
の周辺部に形成された多数の細孔９１ｂによって拡散さ
れた状態で、ガスの流れの途中に導入されるように構成
されている。

【００６０】ここで、本実施形態においては、加熱機構
７７はＳｉウェハ７５を６００℃程度に加熱するように
構成されている。また、排気機構８３の排気力は、反応
炉７３内の圧力を５Ｔｏｒｒ程度に減圧するように構成
されている。

【００６１】本実施形態においても、Ｓｉウェハ７５上
のＰｔ膜の上にＢＳＴ膜が形成されるものとする。ま
た、本実施形態においても、第１の原料供給部７９及び
第２の原料供給部８１は、図２に示す構造を有している
ものとし、供給される第１の原料ガス及び第２の原料ガ
スの成分も第１の実施形態において説明したとおりであ
る。ただし、本実施形態においては、第１の原料ガス供
給部７９から供給される第１の原料ガスＢａ：Ｓｒ：Ｔ
ｉの混合比は３５：３５：３０とし、第２の原料ガス供
給部８１から供給される第２の原料ガスＢａ：Ｓｒ：Ｔ
ｉの混合比は４０：４０：２０としている。つまり、第
１の導入口８５から排気口８７に至る第１の原料ガスの
流れにおいて、第１の導入口８５よりも下流側となる第
２の導入口８９から供給される第２の原料ガスのほうが
ＢＳＴ膜中におけるＴｉの取込まれ量が増えるようにな
されている。

【００６２】本実施形態のＣＶＤ装置では、第１の原料
ガスを分散板９１の多数の細孔９１ａから分散させてＳ
ｉウェハ７５の主面上に供給するために、Ｓｉウェハ７
５に形成されるＢＳＴ膜の組成の面内均一性は比較的良
好であるが、第１の原料ガスの流れにおけるＳｉウェハ
７５の中心部と下流側に位置する周辺部とでは、第１の
実施形態で述べたように主面の付近に残存する第１の原
料ガスからの分解生成物の量が大きく異なる上、第１の
原料ガスに含まれるそれぞれの元素に対応する有機金属
錯体の濃度も変化する。したがって、Ｂａ（ＤＰ
Ｍ）₂、Ｓｒ（ＤＰＭ）₂、Ｔｉ（Ｏ−ｉＰｒ）₂（Ｄ
ＰＭ）₂などの金属錯体を用いて、Ｓｉウェハ７５上に
ＢＳＴ膜を形成する場合、Ｔｉ（Ｏ−ｉＰｒ）₂（ＤＰ
Ｍ）₂の方が低温で分解しやすい挙動を示すため、Ｓｉ
ウェハ７５の周辺部では第１の原料ガス中のＴｉ含有率
が低下する。

【００６３】そこで、本実施形態のＣＶＤ装置において
は、拡散板と原料供給用の導入口との間の空間を２つに
分けて、第１の原料ガスをＳｉウェハ７５の中心部に供
給する一方、第１の原料ガスよりもＴｉ含有率の高い第
２の原料ガスをＳｉウェハ７５の周辺部に供給すること
により、上記第１の実施形態と同様の効果を発揮するこ
とができる。特に、第１及び第２の原料ガスを拡散板９
１の多数の細孔９１ａ，９１ｂからそれぞれ分散させて
Ｓｉウェハ７５上に供給するので、Ｓｉウェハ７５の周
面に到達する第１及び第２の原料ガスの濃度も均一化さ
れている。したがって、Ｓｉウェハ７５上に形成される
ＢＳＴ膜の組成及び膜厚の面内均一性の改善効果を顕著
に発揮することができる。これにより、例えば８インチ
や１２インチといった大面積のウェハに対しても均一な
ＢＳＴ薄膜を形成することが可能となる。

【００６４】なお、本実施形態においては、第１の原料
ガス中のＢａ：Ｓｒ：Ｔｉ原子数比を３５：３５：３０
とし、第２の原料ガスのＢａ：Ｓｒ：Ｔｉ原子数比を４
０：４０：２０としたが、第１及び第２の原料ガスの成
分がこの値に限定されるものではないことはいうまでも
ない。

【００６５】また、本実施形態においては、Ｓｉウェハ
７５の中心部から第１の原料ガスを供給する構造として
いるために、円筒状の仕切板９３によって第１の原料ガ
スを供給する部分と第２の原料ガスを供給する部分とを
仕切ったが、例えば第１の実施形態のように、Ｓｉウェ
ハ５の一方の端部側から第１の原料ガスを供給し、Ｓｉ
ウェハ５の他方の端部側から排気する構造となっている
場合には、図１０（ｂ）に示すような拡散板９１を左右
に仕切る平板状の仕切板を設ければよい。また、第２の
実施形態のようなバッチ式反応炉についても、本実施形
態のような多数の細孔を有する拡散板を設けてもよい。
さらに、第１，第２の原料ガス導入口を広くしておい
て、多数の細孔を有する拡散板を各原料ガス導入口に直
接取り付けるようにしてもよい。

【００６６】なお、上記各実施形態において、第２の原
料ガス供給手段を２つ以上設けて、下流になるほどＴｉ
含有率の高い原料ガスを供給するように構成することも
可能である。

【００６７】また、第１の原料ガスと第２の原料ガスと
に含まれる原料分子つまり組成が同じである必要はな
く、例えば第２の原料ガスが第１の原料ガスのうちの１
つの成分のみ（上記各実施形態では、例えばＴｉ（Ｏ−
ｉＰｒ）₂（ＤＰＭ）₂のみ）を含んでいてもよい。

【００６８】

【発明の効果】本発明のＣＶＤ装置又は膜の形成方法に
よれば、ＣＶＤ処理を行なうための反応炉において、反
応炉内における第１の原料ガスの流れの途中に、第１の
原料ガスを構成する多元系材料のうち少なくとも１つの
成分を含む第２の原料ガスを導入するようにしたので、
第１の原料ガスの分解が上流側と下流側とで不均一であ
る場合でも、被処理物の主面上に形成される膜の組成の
均一性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の本実施形態のＣＶＤ装置の構成
を示す断面図である。

【図２】本発明の各実施形態における第１及び第２の原
料供給部の構造を、一部をブロックで他の一部を断面状
態で示す図である。

【図３】ウェハ近傍のガスの流れを模式的に示す断面図
である。

【図４】有機金属錯体の一種であるＢａ（ＤＰＭ）₂の
分子構造を示す図である。

【図５】有機金属錯体の一種であるＴｉ（Ｏ−ｉＰｒ）
₂（ＤＰＭ）₂の分子構造を示す図である。

【図６】従来のＣＶＤ方法によって形成されたＢＳＴ膜
中のＴｉ含有量の第１の原料ガスの流れ中における変化
を示す図である。

【図７】第１の実施形態のＣＶＤ装置を用いて形成され
たＢＳＴ膜中のＴｉ含有量の第１の原料ガスの流れ中に
おける変化を示す図である。

【図８】ＢＳＴ膜中におけるＴｉ／（Ｂａ＋Ｓｒ＋Ｔ
ｉ）原子数比の変化に対するＢＳＴ膜の比誘電率の変化
を示す図である。

【図９】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、第２の実施形態
におけるＣＶＤ装置の構成を示す縦断面図、及びIX−IX
線における横断面図である。

【図１０】（ａ），（ｂ）は、それぞれ第３の実施形態
におけるＣＶＤ装置の構成を示す縦断面図、及びＸ−Ｘ
線における横断面図である。

【図１１】本発明のＣＶＤ装置及び膜の形成方法を適用
するのに特に適した膜種と使用原料とを表にして示す図
である。

【図１２】（ａ），（ｂ）は、従来の公報に記載されて
いるＣＶＤ装置の縦断面図、及びＡ−Ａ線における矢視
図である。

【符号の説明】

１ＣＶＤ装置３反応炉４基板設置部（被処理物載置部）５Ｓｉウェハ（被処理物）７加熱機構９第１の原料ガス供給部（第１の原料供給手段）１１第２の原料ガス供給部（第２の原料供給手段）１３排気機構１５第１の導入口（第１の原料導入部）１７排気口（排出部）１９第２の導入口（第２の原料導入部）２１容器２３液体材料２５加圧ガス導入管２７混合器２９液体ポンプ３１気化器３３キャリアガス導入管３５接続管４１原料分子４３付着原子４５分解生成物５１ＣＶＤ装置５１ＣＶＤ装置５３反応炉５５Ｓｉウェハ（被処理物）５６ボート（被処理物載置部）５７加熱機構５９第１の原料ガス供給部（第１の原料供給手段）６１第２の原料ガス供給部（第２の原料供給手段）６３排気機構６５第１の導入口（第１の原料導入部）６７排気口（排出部）６９第２の導入口（第２の原料導入部）７１ＣＶＤ装置７３反応炉７５Ｓｉウェハ（被処理物）７６ボート（被処理物載置部）７７加熱機構７９第１の原料ガス供給部（第１の原料供給手段）８１第２の原料ガス供給部（第２の原料供給手段）８３排気機構８５第１の導入口８７排気口（排出部）８９第２の導入口９１拡散板９１ａ，９１ｂ細孔９３仕切板

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理物の主面上に膜を形成するＣＶＤ
処理を行なうための反応炉と、分解して多元系材料の膜を形成するための第１の原料ガ
スを上記反応炉内に導入するための第１の原料導入部
と、上記第１の原料導入部とは離間して設けられ、反応炉内
を排気するための排出部と、上記反応炉内における上記第１の原料導入部から上記排
出部に至る第１の原料ガスの流れに上記被処理物の主面
がさらされるように、上記被処理物を取り付けるための
被処理物載置部と、上記反応炉内における上記第１の原料ガスの流れの途中
に、上記多元系材料のうち少なくとも１つの成分を含む
第２の原料ガスを導入するための第２の原料導入部とを
備えているＣＶＤ装置。
【請求項２】請求項１に記載のＣＶＤ装置において、上記第１の原料導入部に上記第１の原料ガスを供給する
ための第１の原料供給手段と、上記第２の原料導入部に上記第２の原料ガスを供給する
ための第２の原料供給手段とをさらに備えていることを
特徴とするＣＶＤ装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載のＣＶＤ装置にお
いて、上記第２の原料ガスは、上記多元系材料の各成分のうち
少なくとも１つの成分を上記第１の原料ガスとは異なる
含有率で含んでいることを特徴とするＣＶＤ装置。
【請求項４】請求項１〜３のうちいずれか１つに記載
のＣＶＤ装置において、上記第１の原料ガス及び第２の原料ガスは、少なくとも
１種類以上の金属錯体を昇華もしくは気化せしめて生成
された成分を含んでいることを特徴とするＣＶＤ装置。
【請求項５】請求項４に記載のＣＶＤ装置において、上記金属錯体は、Ｂａ（ＤＰＭ）₂，Ｓｒ（ＤＰ
Ｍ）₂，Ｔｉ（Ｏ−ｉＰｒ） ₄，ＴｉＯ（ＤＰＭ）₂，
Ｂａ（ｈｆａｃａｃ）₂，Ｓｒ（ｈｆａｃａｃ）₂，Ｂ
ｉ（Ｃ₆Ｈ₅）（トリ・フェニル・ビスマス），Ｐｂ
（ＤＰＭ）₂，Ｂｉ（ａｃａｃ）₃，Ｂｉ（ＤＰ
Ｍ）₃，Ｔａ（０Ｃ₂Ｈ₅）₅（ペンタエトキサイド・
タンタル），Ｔａ（Ｏ−ｉＰｒ）₄（ＤＰＭ）及びこれ
らの各々にアダクトを付加した有機金属錯体からなる群
のうち、少なくともいずれか１つを含むことを特徴とす
るＣＶＤ装置。
【請求項６】請求項５に記載のＣＶＤ装置において、上記金属錯体は、Ｂａ（ＤＰＭ）₂及びＳｒ（ＤＰＭ）
₂を含むことを特徴するＣＶＤ装置。
【請求項７】請求項１〜３のうちいずれか１つに記載
のＣＶＤ装置において、上記第１の原料ガス及び上記第２の原料ガスは少なくと
もＴｉを含み、上記第２の原料ガスのＴｉ原子数比が上記第１の原料ガ
ス中のＴｉ原子数比より大きいことを特徴とするＣＶＤ
装置。
【請求項８】請求項１又は２に記載のＣＶＤ装置にお
いて、上記被処理部は、複数の板状の被処理物を互いに離しな
がら積み重ねる支持体によって構成されており、上記第２の原料導入部は、上記支持体の中間部における
周方向の等配位置に設けられていることを特徴とするＣ
ＶＤ装置。
【請求項９】請求項１〜７のうちいずれか１つに記載
のＣＶＤ装置において、上記第１の原料導入部は、上記第１の原料ガスを分散さ
せて上記被処理物の主面上に流すように構成され、上記第２の原料導入部は、上記第２の原料ガスを分散さ
せて上記被処理物の主面上に流すように構成されている
ことを特徴とするＣＶＤ装置。
【請求項１０】請求項９記載のＣＶＤ装置において、上記反応炉は、１枚の円形のウエハごとにＣＶＤを行な
うように、円筒部と２つの平面部とにより構成されてお
り、上記第１及び第２の原料導入部は、上記反応炉の一方の
平面部のほぼ中央で開口する第１の原料導入口と、上記
反応炉の上記一方の平面部の上記円筒部に近い部位で開
口する第２の原料導入口と、上記反応炉内の空間を上記
各原料導入口と上記ウェハ設置部との間で区画するよう
に設けられ複数の孔を有する円形の原料拡散板と、上記
第１の原料導入口から上記拡散板に至るまでの空間と上
記第２の原料導入口から上記拡散板に至るまでの空間と
を互いに仕切る円筒状の仕切板とにより構成されている
ことを特徴とするＣＶＤ装置。
【請求項１１】反応炉内の第１の原料ガスの流れに被
処理物の主面がさらされるように被処理物を反応炉内に
設置するステップ（ａ）と、上記反応炉内を排気しながら、分解して多元系材料の膜
を形成するための第１の原料ガスを上記反応炉内に導入
するステップ（ｂ）と、上記反応炉内における上記第１の原料ガスの流れの途中
に、第１の原料ガスを構成する上記多元系材料の各成分
のうち少なくともいずれか１つの成分を含む第２の原料
ガスを導入するステップ（ｃ）とを備えている膜の形成
方法。
【請求項１２】請求項１１に記載の膜の形成方法にお
いて、上記第２の原料ガスは、上記多元系材料の各成分のうち
少なくともいずれか１つの成分を上記第１の原料ガスと
は異なる含有率で含んでいることを特徴とする膜の形成
方法。
【請求項１３】請求項１１又は１２に記載の膜の形成
方法において、上記第１の原料ガス及び第２の原料ガスは、少なくとも
１種類以上の有機金属錯体を昇華もしくは気化せしめて
生成された成分を含んでいることを特徴とする膜の形成
方法。
【請求項１４】請求項１３に記載の膜の形成方法にお
いて、上記金属錯体は、Ｂａ（ＤＰＭ）₂，Ｓｒ（ＤＰ
Ｍ）₂，Ｔｉ（Ｏ−ｉＰｒ） ₄，ＴｉＯ（ＤＰＭ）₂，
Ｂａ（ｈｆａｃａｃ）₂，Ｓｒ（ｈｆａｃａｃ）₂，Ｂ
ｉ（Ｃ₆Ｈ₅）（トリ・フェニル・ビスマス），Ｐｂ
（ＤＰＭ）₂，Ｂｉ（ａｃａｃ）₃，Ｂｉ（ＤＰ
Ｍ）₃，Ｔａ（０Ｃ₂Ｈ₅）₅（ペンタエトキサイド・
タンタル），Ｔａ（Ｏ−ｉＰｒ）₄（ＤＰＭ）及びこれ
らの各々にアダクトを付加した有機金属錯体からなる群
のうち、少なくともいずれか１つを含むことを特徴とす
る膜の形成方法。
【請求項１５】請求項１４に記載の膜の形成方法にお
いて、上記金属錯体は、Ｂａ（ＤＰＭ）₂及びＳｒ（ＤＰＭ）
₂を含むことを特徴する膜の形成方法。
【請求項１６】請求項１１又は１２に記載の膜の形成
方法において、上記第１の原料ガス及び上記第２の原料ガスは少なくと
もＴｉを含み、上記第２の原料ガスのＴｉ原子数比が上記第１の原料ガ
ス中のＴｉ原子数比より大きいことを特徴とする膜の形
成方法。
【請求項１７】請求項１１〜１６のうちいずれか１つ
に記載の膜の形成方法において、上記ステップ（ｂ）では、上記第１の原料ガスを分散さ
せて上記被処理物の主面上に流し、上記ステップ（ｃ）では、上記第２の原料ガスを分散さ
せて上記被処理物の主面上に流すことを特徴とする膜の
形成方法。