JP2004221239A - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004221239A JP2004221239A JP2003005687A JP2003005687A JP2004221239A JP 2004221239 A JP2004221239 A JP 2004221239A JP 2003005687 A JP2003005687 A JP 2003005687A JP 2003005687 A JP2003005687 A JP 2003005687A JP 2004221239 A JP2004221239 A JP 2004221239A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- forming
- substrate
- dielectric
- electromagnetic wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
【課題】基板上に形成した誘電体や金属ペーストを加熱して有機物を分解除去して誘電体や金属薄膜を得る工程の生産性を高くし，歩留を向上する方法を提供する。
【解決手段】誘電体ペースト１０２や金属ペーストを表面に形成したガラス基板１０１を断熱容器１０４内に設置し，上記断熱容器１０４ごと１ＧＨｚ以上で１００ＧＨｚ以下のミリ波１０８を照射することで有機物の分解などを行い，誘電体薄膜１０９を形成する。
上記基板を断熱容器内に格納することで生産性を向上することができる上，塵（ダスト）の基板表面への付着を低減することができる。また，電磁波を照射する装置への出し入れだけなので，摺動部による発塵の個所も少なくすることができる。
【選択図】 図１
【解決手段】誘電体ペースト１０２や金属ペーストを表面に形成したガラス基板１０１を断熱容器１０４内に設置し，上記断熱容器１０４ごと１ＧＨｚ以上で１００ＧＨｚ以下のミリ波１０８を照射することで有機物の分解などを行い，誘電体薄膜１０９を形成する。
上記基板を断熱容器内に格納することで生産性を向上することができる上，塵（ダスト）の基板表面への付着を低減することができる。また，電磁波を照射する装置への出し入れだけなので，摺動部による発塵の個所も少なくすることができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，基板上に塗布された有機物含有薄膜層から有機物を除去して誘電体や金属などの無機物からなる薄膜を形成する薄膜形成方法に関し，特に誘電体基板上への薄膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来ガラスなどの誘電体基板上に塗布された有機物含有薄膜層から有機物を除去して薄膜を得るための薄膜形成方法には，電気炉等による加熱処理が用いられていた（例えば，非特許文献１参照）。大型誘電体基板を使用する製品の代表であるＰＤＰ（ｐｌａｓｍａ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ）においては，有機物を含有する各種のペーストを前記基板上に塗布し，電気炉を用いた加熱処理により有機物の除去及び薄膜の焼成を行っていた。焼成には６００℃前後の温度が必要となる。使用する誘電体基板としては歪点の低いソーダライム・ガラスを用いるため，焼成プロセスの最高温度はソーダライム・ガラスの歪点を超えてしまう。さらに，焼成は透明電極，バス電極，透明誘電体，隔壁等各種の薄膜形成に必要であり，デバイス完成までに複数回行われるのが一般的であった。よって，加熱と冷却の繰り返しによる前記基板の寸法変形が生じる可能性がある。このため，前記基板の昇温レートや降温レートは低く抑えられ，温度分布等は高精度に制御することが必要であった。電気炉は温度勾配を有するトンネル状の構造を有しており，前記基板はベルトなどを用いてトンネル状の内部空間を搬送される。
【０００３】
一方セラミック成形体の焼結においては，特許文献１に記載されているように，電気炉等による従来の加熱処理に代えて電磁波を照射する方法が提案されているが，ガラス基板に応用された例はない。
【０００４】
【非特許文献１】
日経ＢＰ社「フラットパネル・ディスプレイ１９９６」日経ＢＰ社出版，１９９５年１２月１１日，ｐ．２０８−２１５
【特許文献１】
特開平９−１２４３８２号公報 （第２〜３頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，前記従来の方法では，前記基板の昇温レートや降温レートを大きくすると寸法変形が生じる可能性がある。よって昇温レートや降温レートを大きくすることができないため，生産性を高くできないという課題を有していた。また，前記従来の方法では，電気炉中の前記基板の搬送が必要であり，摺動部による発塵と発生した塵（ダスト）の基板表面への付着が生じる可能性が大きいので，製品歩留が低下するという課題を有していた。
【０００６】
本発明は，前記従来の課題を解決するもので，電気炉による加熱方式に代えてミリ波照射による加熱方式を採用することで生産性を高くし，同時に歩留低下を抑制することを特長とする薄膜形成方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために，本発明の薄膜形成方法は，誘電体膜もしくは金属を要素として含む薄膜形成方法であって，基板上の少なくとも一部に誘電体と有機物とを含むペーストあるいは金属と有機物とを含むペーストを形成する工程（ａ）と，上記工程（ａ）の後で，上記ペーストの上方から，１ＧＨｚ以上で１００ＧＨｚ以下の範囲にある電磁波を照射する工程（ｂ）とを含んでいる。
【０００８】
この方法により，誘電体膜ペーストへのミリ波照射処理によって，形成された誘電体薄膜の表面が平滑になり，かつ誘電体薄膜の光透過率も向上するなど，誘電体膜の特性が改善される。
【０００９】
上記工程（ｂ）では，上記基板の温度を６５０℃以下に保持しつつ，上記電磁波を印加することにより，基板上のデバイスなどへの悪影響をより確実に回避することができる。
【００１０】
上記工程（ａ）の後で上記工程（ｂ）の前に，上記基板を断熱容器中に設置する工程と，上記工程（ｂ）の後で，上記基板を上記断熱容器内から取り出す工程とをさらに含むことにより，上記断熱容器に上記基板を格納することで発塵を防止して歩留を向上することができる。また，上記基板には急激な温度変化が生じないため，上記基板の破損・変形を防止し，製品歩留を向上することができる。また，上記断熱容器を用いると，上記工程（ｂ）において電磁波を照射した後，速やかに上記断熱容器ごと電磁波を照射する装置内から取り出すことができ，上記工程（ｂ）を実施する装置のスループットを向上させることができる。
【００１１】
上記断熱容器に，上記工程（ｂ）で照射する電磁波の波長よりも小さな直径の通気孔を設けることで上記誘電体ペースト中に含まれる有機物や有機溶媒が分解気化して形成される生成物を上記断熱容器の外へ導くことができ，工程の効率向上を行うことができる。
【００１２】
上記基板と上記断熱容器との間に石英，アルミナ，サファイアなどの材料で形成された保持基板を設けることで，上記基板表面の温度ばらつきを低減させ，基板の破損を防止することがきる。
【００１３】
上記工程（ｂ）において電磁波を照射する期間中，上記基板の周囲の雰囲気を，空気，不活性ガス，酸素，もしくは真空のうちから選ばれる１又は２以上の状態の組合わせによって構成することが好ましい。
【００１４】
上記工程（ａ）においてノズルヘッドを用いて誘電体と有機物とを含むペーストあるいは金属と有機物とを含むペーストを上記基板上の所望の位置に滴下することでペーストを形成し，パターンなどを形成することができる。
上記工程（ａ）の前に上記基板上にＭＯＳやバイポーラ等のトランジスタやダイオードなどの素子をあらかじめ形成することにより，微細なトランジスタを含む半導体装置や，ガラス基板上に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と強誘電体薄膜とで構成されたメモリ機能内臓型の表示装置等を形成することができる。
【００１５】
上記工程（ａ）では，上記誘電体材料として，ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４，ＳｉＯＮ，ＣｅＯ２，Ｐｒ２Ｏ３，ＺｒＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮ，ＭｇＯ，ＢＳＴ（（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３），ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３），ＰＬＺＴ（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３），ＳＢＴ（ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９），（ＳｒＢｉ２（Ｎｂ，Ｔａ）２Ｏ９），ＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ３），ＢＴＯ（ＢａＴｉＯ３），ＢＩＴ（Ｂｉ４ Ｔｉ３ Ｏ１２）のうちから選ばれる１又は２以上の材料によって構成される膜を用いることが好ましい。
【００１６】
上記工程（ａ）では，上記金属として，Ａｇ，Ａｕ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｔ，あるいはこれらの金属の合金，あるいはこれらの金属膜や合金膜を複数層積層した多層膜を用いることが好ましい。
【００１７】
上記基板を構成する材料は，半導体，酸化シリコン，ガラス，石英及びセラミックのうちから選ばれる１又は２以上の材料を用いることが好ましい。
【００１８】
上記工程（ｂ）では，１０ＧＨｚ以上で８０ＧＨｚ以下の範囲にある電磁波を照射することがより好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施の形態における薄膜形成方法について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１（ａ）〜（ｄ）は，本発明の第１の実施形態による薄膜形成方法の製造工程を示す断面図である。
【００２１】
まず，図１（ａ）に示す工程で，ガラス基板１０１の上に，スクリーン印刷機などを用いて，誘電体ペースト１０２を約４０μｍ厚で形成する。誘電体ペースト１０２は，二酸化珪素（ＳｉＯ２）などの誘電体粉末とバインダなどの有機物と有機溶媒とからなる。
【００２２】
次に，図１（ｂ）に示す工程で，前記ガラス基板１０１を石英からなる保持基板１０３上に乗せ，前記保持基板１０３ごとアルミナなどで形成された断熱容器１０４内に設置する。断熱容器１０４は，断熱効果を高めるために，前記ガラス基板１０１と保持基板１０３とを包み込むように覆っている。但し，前記断熱容器１０４の一部もしくは前面には，前記誘電体ペースト１０２中に含まれる有機物や有機溶媒が分解気化して形成される生成物を前記断熱容器１０４の外へ導くための小さな孔を設けることが望ましい。
【００２３】
次に，図１（ｃ）に示す工程で，前記断熱容器１０４をチャンバ１０６内に設置し，前記断熱容器１０４内に放射温度計もしくは熱電対などの温度測定装置を設置する。次にミリ波導入口１０７を通して１０〜８０ＧＨｚのミリ波１０８を照射する。ここでは２８ＧＨｚのミリ波１０８を照射した。この時，ミリ波１０８の投入電力は，前記温度測定装置により測定された温度をフィードバックして制御される。チャンバ１０６内の雰囲気は空気とした。プロセスとしては，まず３５０℃前後の温度で前記誘電体ペースト１０２中のバインダを分解した後，６００℃まで昇温し，１０分間保持して誘電体を焼結する。図２に測定温度と投入電力のプロファイルの一例を示す。昇温時の投入電力は最大で約１．２ｋＷを印加している。尚，降温時にはミリ波１０８は印加せず，自然放冷を行った。前記断熱容器１０４内部が６００℃になっていても，断熱容器１０４外部は高温になっていないため，ミリ波１０８の印加完了後すぐに，前記断熱容器１０４をチャンバ１０６の外に取り出すことができる。
【００２４】
そこで次に，図２の取り出し点Ａ２０１において，図１（ｄ）に示すように，断熱容器１０４をチャンバ１０６の外に取り出した。前記ガラス基板１０１は前記断熱容器１０４と保持基板１０３とで断熱されているため，図２に示すように徐々に冷却される。前記ガラス基板１０１の誘電体ペースト１０２は，焼結により誘電体薄膜１０９に変化している。本発明の方法を用いれば，処理後のガラス基板１０１を断熱容器１０４ごと取り出して冷却できるため，降温工程でチャンバ１０６を占有することがない。よって，昇温レートや降温レートが同等でも，降温工程の時間分だけ装置の生産性が向上する。例えばこの条件の場合，従来法では装置を約１００分間占有するが，本発明の方法を用いると，約７０分に低減することができ，３０％の生産性向上を実現することができる。また，断熱容器１０４の搬送は，チャンバ１０６への出し入れの時だけであり，しかも前記ガラス基板１０１は断熱容器１０４の中に設置されているため，摺動部による発塵や発生した塵（ダスト）の基板表面への付着が生じる可能性が極めて小さく，製品歩留が低下する恐れが少ない。また，前記基板には急激な温度変化が生じないため，上記基板の破損・変形を防止し，製品歩留を向上することができる。
【００２５】
温度プロファイルが同一の条件で，本発明の第１の実施形態による薄膜形成方法で形成した誘電体薄膜と，従来の加熱法で形成した誘電体薄膜とを比較したところ，本発明による薄膜形成方法で形成した誘電体薄膜の方が，ヘイズ値が２％程度小さくなり，従来の加熱法で形成した薄膜に比べて滑らかになっていた。さらに，薄膜の光透過率も２％程度向上していた。よって，本発明の第１の実施形態による薄膜形成方法の方が，従来の方法よりも性能の高い薄膜を形成することができる。これらの結果は，ミリ波１０８照射による非熱的効果と考えられる。
【００２６】
上記の様にガラス基板１０１にミリ波１０８を照射して加熱されるのは，以下のように説明される。一般に，セラミックス等の誘電体に電磁波を照射すると，正負の双極子の集合体である誘電体は，双極子が激しく回転し，その摩擦熱により発熱することが知られている。この時誘電体が吸収するエネルギ：Ｐは以下のように表される。
【００２７】
Ｐ＝２πｆε０εｒｔａｎδＥ２
ここで，ｆ：照射する電磁波の周波数，ε０：真空の誘電率，εｒ：誘電体の比誘電率，ｔａｎδ：損失角，Ｅ：電界の強さである。
【００２８】
よって，照射する電磁波の周波数ｆが高いと，誘電体が吸収するエネルギも大きくなり，効率良く加熱することができる。一方，誘電損率ε０εｒｔａｎδには温度依存性があるが，照射する電磁波の周波数ｆが高いほど温度依存性は小さくなる。例えば二酸化珪素（ＳｉＯ２）の場合，２．４５ＭＨｚの電磁波を照射すると誘電損率は６００℃と２５℃とで約２桁の違いがあり，６００℃における値の方が大きいが，２８ＧＨｚの電磁波を照射した場合は，誘電損率はほとんど同じになる。ここで，ＳｉＯ２に２．４５ＭＨｚの電磁波を照射してＳｉＯ２の一部が過熱されて温度が上昇したとすると，その部分は誘電損率が他の部分よりも大きくなりさらに加熱が進み，さらに温度差は拡大することになる。よって，均一に加熱するためには誘電損率の温度依存性は小さいほうが望ましい。即ち，照射する電磁波の周波数ｆが大きい方が効率良く，しかも均一に加熱することができる。
【００２９】
本実施形態では，誘電体膜に１０ＧＨｚ以上で８０ＧＨｚ以下の電磁波（ミリ波）を照射したが，本実施形態の製造工程において，１ＧＨｚ以上で１００ＧＨｚ以下の範囲にある電磁波照射によっても，本発明の効果を発揮することは可能である。ただし，特に，誘電体膜に１０ＧＨｚ以上で８０ＧＨｚ以下の電磁波（ミリ波）を照射することにより，温度均一性が高く確実に本発明の効果を得ることができる。通常，波長の１００倍程度の大きさを有するチャンバを用いてミリ波処理を行なう必要があるが，１０ＧＨｚの電磁波を照射することにより，１ＧＨｚの電磁波を照射する場合に比べて１／１０の大きさのチャンバを用いて，均一なミリ波照射処理を行なうことができる利点がある。また，照射する電磁波の周波数が高い方が誘電体膜による電磁波のエネルギを吸収する効率が高いので，より効果的に誘電体膜を加熱することができる。
【００３０】
本実施の形態では誘電体ペースト１０２を塗布する基板としてガラスを用いたが，使用用途によって，石英など他の材料を用いても良い。また，保持基板１０３の材料としては石英を用いたが，断熱性が高く，温度衝撃に強い材料であれば，アルミナ，サファイアなど他の材料を用いても良い。保持基板１０３を用いないと，昇温もしくは降温の過程でガラス基板１０１にクラックを生じることが多い。但し，誘電体ペースト１０２を塗布する基板自身の材料として石英などの材料を用いた場合は，保持基板１０３を用いなくても良い。また，チャンバ１０６内の雰囲気としては大気で良いが，誘電体の種類や，膜厚，下地の材料などにより，窒素等の不活性ガスや酸素中，もしくは真空中で行った方が形成された薄膜の特性が良い場合がある。
【００３１】
また，前述の通り前記断熱容器１０４の一部もしくは前面には，前記誘電体ペースト１０２中に含まれる有機物や有機溶媒が分解気化して形成される生成物を前記断熱容器１０４の外へ導くための小さな孔を設けることが望ましいが，孔の径は，電磁波の波長よりも小さいほうが望ましい。
【００３２】
さらに，本実施形態においては，形成した誘電体薄膜１０９の基板主面下部には何も存在していなかったが，薄膜プロセスを用いてＭＯＳやバイポーラ等のトランジスタやダイードなどの素子をあらかじめ形成しておいても良い。本実施形態を用いれば，強誘電体薄膜形成時及びその後に基板を６５０℃以上の高温にする必要がないため，基板上にあらかじめ形成されたトランジスタの特性が劣化することはない。よって，微細なトランジスタを含む半導体装置や，ガラス基板上に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と強誘電体薄膜とで構成されたメモリ機能内臓型の表示装置等を形成することが可能となる。
【００３３】
また，本実施例では，誘電体として二酸化珪素（ＳｉＯ２）を用いたが，これに限定されるものではなく，シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４），シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）の他，ＣｅＯ２膜，Ｐｒ２Ｏ３膜，ＺｒＯ２膜，Ａｌ２ Ｏ３膜，ＡｌＮ膜，ＭｇＯ膜，ＢＳＴ（（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３ ）膜等，あるいはこれらの絶縁膜を複数層積層した多層膜を用いることもできる。また，上記の様な高誘電率誘電体材料の他にも，ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３ ）にさらにＬａを付加したＰＬＺＴ（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３ ）や，ＳＢＴ（ＳｒＢｉ２ Ｔａ２ Ｏ９ ），（ＳｒＢｉ２ （Ｎｂ，Ｔａ）２ Ｏ９ ），ＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ３ ），ＢＴＯ（ＢａＴｉＯ３ ），ＢＩＴ（Ｂｉ４ Ｔｉ３ Ｏ１２）等の強誘電体材料を用いることができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
まず，図３（ａ）に示す工程で，ガラス基板３０１の上に，スクリーン印刷機などを用いて，銀ペースト３０２を約７￣８μｍ厚で形成する。銀ペースト３０２は，銀粒子と有機溶媒からなる。
【００３５】
次に，第１の実施形態と全く同様に，図１（ｂ）〜（ｄ）に示す工程で，前記ガラス基板１０１を断熱容器１０４中に設置し，１０〜８０ＧＨｚのミリ波１０８を照射後，冷却した。冷却完了後，形成された銀薄膜の抵抗を測定したところ，従来の加熱法で形成した銀薄膜と同等の値を示した。
【００３６】
よって，本発明の実施の形態の場合も，従来法では装置を約１００分間占有するが，本発明の方法を用いると，約７０分に低減することができ，３０％の生産性向上を実現することができる。
【００３７】
また，本実施例では，金属として銀（Ａｇ）を用いたが，これに限定されるものではなく，Ａｕ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｔ膜等，あるいはこれらの金属膜を複数層積層した多層膜，あるいはこれらの金属の合金を用いることができる。
【００３８】
（第３の実施形態）
図４（ａ）〜（ｄ）は，本発明の第３の実施形態による薄膜形成方法の製造工程を示す断面図である。
【００３９】
まず，図４（ａ）に示す工程で，ノズルヘッド４１１などを用いてガラス基板４０１の所望の位置に誘電体ペースト４１２を滴下し，誘電体リブペースト４０２を約１００μｍ厚で形成する。誘電体ペースト４１２は，二酸化珪素（ＳｉＯ２）などの誘電体粉末とバインダなどの有機物と有機溶媒とからなる。
【００４０】
次に，図４（ｂ）に示す工程で，前記ガラス基板４０１を石英からなる保持基板４０３上に乗せ，前記保持基板４０３ごとアルミナなどで形成された断熱容器４０４内に設置する。断熱容器４０４は，断熱効果を高めるために，前記ガラス基板４０１と保持基板４０３とを包み込むように覆っている。但し，前記断熱容器４０４の一部もしくは前面には，前記誘電体リブペースト４０２中に含まれる有機物や有機溶媒が分解気化して形成される生成物を前記断熱容器４０４の外へ導くための小さな孔を設けることが望ましい。
【００４１】
次に，図４（ｃ）に示す工程で，前記断熱容器４０４をチャンバ４０６内に設置し，前記断熱容器４０４内に放射温度計もしくは熱電対などの温度測定装置を設置する。次にミリ波導入口４０７を通して１０〜８０ＧＨｚのミリ波４０８を照射する。ここでは２８ＧＨｚのミリ波４０８を照射した。この時，ミリ波４０８の投入電力は，前記温度測定装置により測定された温度をフィードバックして制御される。チャンバ４０６内の雰囲気は空気とした。プロセスとしては，まず３５０℃前後の温度で前記誘電体リブペースト４０２中のバインダを分解した後，６００℃まで昇温し，１０分間保持して誘電体を焼結する。本実施形態では，前記誘電体リブペースト４０２の上面だけでなく，側面も露出している。このため，ミリ波４０８を前記誘電体リブペースト４０２の広い面積に照射することができ，前記誘電体リブペースト４０２中のバインダを効率良く分解することができる。昇温時の投入電力は最大で約１ｋＷを印加した。尚，降温時にはミリ波４０８は印加せず，自然放冷を行った。前記断熱容器４０４内部が６００℃になっていても，断熱容器４０４外部は高温になっていないため，ミリ波４０８の印加完了後すぐに，前記断熱容器４０４をチャンバ４０６の外に取り出すことができる。
【００４２】
そこで次に，図４（ｄ）に示すように，断熱容器４０４をチャンバ４０６の外に取り出した。前記ガラス基板４０１は前記断熱容器４０４と保持基板４０３とで断熱されているため，徐々に冷却される。前記ガラス基板４０１上の誘電体リブペースト４０２は，焼結により誘電体リブ４０９に変化している。本発明の方法を用いれば，処理後のガラス基板４０１を断熱容器４０４ごと取り出して冷却できるため，降温工程でチャンバ４０６を占有することがない。よって，昇温レートや降温レートが同等でも，降温工程の時間分だけ装置の生産性が向上する。例えばこの条件の場合，従来法では装置を約１００分間占有するが，本発明の方法を用いると，約７０分に低減することができ，３０％の生産性向上を実現することができる。また，断熱容器４０４の搬送は，チャンバ４０６への出し入れの時だけであり，しかも前記ガラス基板４０１は断熱容器４０４の中に設置されているため，摺動部による発塵や発生した塵（ダスト）の基板表面への付着が生じる可能性が極めて小さく，製品歩留が低下する恐れが少ない。
【００４３】
本実施形態では，誘電体膜に１０ＧＨｚ以上で８０ＧＨｚ以下の電磁波（ミリ波）を照射したが，本実施形態の製造工程において，１ＧＨｚ以上で１００ＧＨｚ以下の範囲にある電磁波照射によっても，本発明の効果を発揮することは可能である。ただし，特に，誘電体リブペースト４１２に１０ＧＨｚ以上で８０ＧＨｚ以下の電磁波（ミリ波）を照射することにより，温度均一性が高く確実に本発明の効果を得ることができる。通常，波長の１００倍程度の大きさを有するチャンバを用いてミリ波処理を行なう必要があるが，１０ＧＨｚの電磁波を照射することにより，１ＧＨｚの電磁波を照射する場合に比べて１／１０の大きさのチャンバを用いて，均一なミリ波照射処理を行なうことができる利点がある。また，照射する電磁波の周波数が高い方が誘電体リブペースト４１２による電磁波のエネルギを吸収する効率が高いので，より効果的に誘電体リブペースト４１２を加熱することができる。
【００４４】
本実施の形態では誘電体リブペースト４０２を塗布する基板としてガラスを用いたが，使用用途によって，石英など他の材料を用いても良い。また，保持基板４０３の材料としては石英を用いたが，断熱性が高く，温度衝撃に強い材料であれば他の材料を用いても良い。保持基板４０３を用いないと，昇温もしくは降温の過程でガラス基板４０１にクラックを生じることが多い。但し，誘電体リブペースト４０２を塗布する基板自身の材料として石英などの材料を用いた場合は，保持基板４０３を用いなくても良い。また，チャンバ４０６内の雰囲気としては大気で良いが，誘電体の種類や，膜厚，下地の材料などにより，窒素等の不活性ガスや酸素中，もしくは真空中で行った方が形成された薄膜の特性が良い場合がある。
【００４５】
また，前述の通り前記断熱容器４０４の一部もしくは前面には，前記誘電体リブペースト４０２中に含まれる有機物や有機溶媒が分解気化して形成される生成物を前記断熱容器４０４の外へ導くための小さな孔を設けることが望ましいが，孔の径は，電磁波の波長よりも小さいほうが望ましい。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の薄膜形成方法によれば，基板上に誘電体膜，金属膜等を形成する方法として，前記基板上に誘電体や金属のペーストを形成した後，１ＧＨｚ以上で１００ＧＨｚ以下の電磁波を照射することにより有機物の分解などを行い，薄膜を形成する。上記基板を断熱容器内に格納することで生産性を向上することができる上，塵（ダスト）の基板表面への付着を低減することができる。また，電磁波を照射する装置への出し入れだけなので，摺動部による発塵の個所も少なくすることができる。
【００４７】
さらに，誘電体膜ペーストへの電磁波照射処理によって，形成された誘電体薄膜の表面が平滑になり，かつ誘電体薄膜の光透過率も向上するなど，誘電体膜の特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は，本発明の第１の実施形態による薄膜形成方法の製造工程の工程を示す断面図
【図２】本発明の第１の実施形態による薄膜形成方法における電磁波照射時の投入電力と測定温度とのプロファイルを示す図
【図３】（ａ）は，本発明の第２の実施形態による薄膜形成方法の製造工程の工程を示す断面図
【図４】（ａ）〜（ｄ）は，本発明の第３の実施形態による薄膜形成方法の製造工程の工程を示す断面図
【符号の説明】
１０１ ガラス基板
１０２ 誘電体ペースト
１０３ 保持基板
１０４ 断熱容器
１０６ チャンバ
１０７ ミリ波導入口
１０８ ミリ波
１０９ 誘電体薄膜
２０１ 取り出し点Ａ
３０１ ガラス基板
３０２ 銀ペースト
４０１ ガラス基板
４０２ 誘電体リブペースト
４０３ 保持基板
４０４ 断熱容器
４０６ チャンバ
４０７ ミリ波導入口
４０８ ミリ波
４０９ 誘電体リブ
４１１ ノズルヘッド
４１２ 誘電体ペースト
【発明の属する技術分野】
本発明は，基板上に塗布された有機物含有薄膜層から有機物を除去して誘電体や金属などの無機物からなる薄膜を形成する薄膜形成方法に関し，特に誘電体基板上への薄膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来ガラスなどの誘電体基板上に塗布された有機物含有薄膜層から有機物を除去して薄膜を得るための薄膜形成方法には，電気炉等による加熱処理が用いられていた（例えば，非特許文献１参照）。大型誘電体基板を使用する製品の代表であるＰＤＰ（ｐｌａｓｍａ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ）においては，有機物を含有する各種のペーストを前記基板上に塗布し，電気炉を用いた加熱処理により有機物の除去及び薄膜の焼成を行っていた。焼成には６００℃前後の温度が必要となる。使用する誘電体基板としては歪点の低いソーダライム・ガラスを用いるため，焼成プロセスの最高温度はソーダライム・ガラスの歪点を超えてしまう。さらに，焼成は透明電極，バス電極，透明誘電体，隔壁等各種の薄膜形成に必要であり，デバイス完成までに複数回行われるのが一般的であった。よって，加熱と冷却の繰り返しによる前記基板の寸法変形が生じる可能性がある。このため，前記基板の昇温レートや降温レートは低く抑えられ，温度分布等は高精度に制御することが必要であった。電気炉は温度勾配を有するトンネル状の構造を有しており，前記基板はベルトなどを用いてトンネル状の内部空間を搬送される。
【０００３】
一方セラミック成形体の焼結においては，特許文献１に記載されているように，電気炉等による従来の加熱処理に代えて電磁波を照射する方法が提案されているが，ガラス基板に応用された例はない。
【０００４】
【非特許文献１】
日経ＢＰ社「フラットパネル・ディスプレイ１９９６」日経ＢＰ社出版，１９９５年１２月１１日，ｐ．２０８−２１５
【特許文献１】
特開平９−１２４３８２号公報 （第２〜３頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，前記従来の方法では，前記基板の昇温レートや降温レートを大きくすると寸法変形が生じる可能性がある。よって昇温レートや降温レートを大きくすることができないため，生産性を高くできないという課題を有していた。また，前記従来の方法では，電気炉中の前記基板の搬送が必要であり，摺動部による発塵と発生した塵（ダスト）の基板表面への付着が生じる可能性が大きいので，製品歩留が低下するという課題を有していた。
【０００６】
本発明は，前記従来の課題を解決するもので，電気炉による加熱方式に代えてミリ波照射による加熱方式を採用することで生産性を高くし，同時に歩留低下を抑制することを特長とする薄膜形成方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために，本発明の薄膜形成方法は，誘電体膜もしくは金属を要素として含む薄膜形成方法であって，基板上の少なくとも一部に誘電体と有機物とを含むペーストあるいは金属と有機物とを含むペーストを形成する工程（ａ）と，上記工程（ａ）の後で，上記ペーストの上方から，１ＧＨｚ以上で１００ＧＨｚ以下の範囲にある電磁波を照射する工程（ｂ）とを含んでいる。
【０００８】
この方法により，誘電体膜ペーストへのミリ波照射処理によって，形成された誘電体薄膜の表面が平滑になり，かつ誘電体薄膜の光透過率も向上するなど，誘電体膜の特性が改善される。
【０００９】
上記工程（ｂ）では，上記基板の温度を６５０℃以下に保持しつつ，上記電磁波を印加することにより，基板上のデバイスなどへの悪影響をより確実に回避することができる。
【００１０】
上記工程（ａ）の後で上記工程（ｂ）の前に，上記基板を断熱容器中に設置する工程と，上記工程（ｂ）の後で，上記基板を上記断熱容器内から取り出す工程とをさらに含むことにより，上記断熱容器に上記基板を格納することで発塵を防止して歩留を向上することができる。また，上記基板には急激な温度変化が生じないため，上記基板の破損・変形を防止し，製品歩留を向上することができる。また，上記断熱容器を用いると，上記工程（ｂ）において電磁波を照射した後，速やかに上記断熱容器ごと電磁波を照射する装置内から取り出すことができ，上記工程（ｂ）を実施する装置のスループットを向上させることができる。
【００１１】
上記断熱容器に，上記工程（ｂ）で照射する電磁波の波長よりも小さな直径の通気孔を設けることで上記誘電体ペースト中に含まれる有機物や有機溶媒が分解気化して形成される生成物を上記断熱容器の外へ導くことができ，工程の効率向上を行うことができる。
【００１２】
上記基板と上記断熱容器との間に石英，アルミナ，サファイアなどの材料で形成された保持基板を設けることで，上記基板表面の温度ばらつきを低減させ，基板の破損を防止することがきる。
【００１３】
上記工程（ｂ）において電磁波を照射する期間中，上記基板の周囲の雰囲気を，空気，不活性ガス，酸素，もしくは真空のうちから選ばれる１又は２以上の状態の組合わせによって構成することが好ましい。
【００１４】
上記工程（ａ）においてノズルヘッドを用いて誘電体と有機物とを含むペーストあるいは金属と有機物とを含むペーストを上記基板上の所望の位置に滴下することでペーストを形成し，パターンなどを形成することができる。
上記工程（ａ）の前に上記基板上にＭＯＳやバイポーラ等のトランジスタやダイオードなどの素子をあらかじめ形成することにより，微細なトランジスタを含む半導体装置や，ガラス基板上に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と強誘電体薄膜とで構成されたメモリ機能内臓型の表示装置等を形成することができる。
【００１５】
上記工程（ａ）では，上記誘電体材料として，ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４，ＳｉＯＮ，ＣｅＯ２，Ｐｒ２Ｏ３，ＺｒＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮ，ＭｇＯ，ＢＳＴ（（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３），ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３），ＰＬＺＴ（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３），ＳＢＴ（ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９），（ＳｒＢｉ２（Ｎｂ，Ｔａ）２Ｏ９），ＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ３），ＢＴＯ（ＢａＴｉＯ３），ＢＩＴ（Ｂｉ４ Ｔｉ３ Ｏ１２）のうちから選ばれる１又は２以上の材料によって構成される膜を用いることが好ましい。
【００１６】
上記工程（ａ）では，上記金属として，Ａｇ，Ａｕ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｔ，あるいはこれらの金属の合金，あるいはこれらの金属膜や合金膜を複数層積層した多層膜を用いることが好ましい。
【００１７】
上記基板を構成する材料は，半導体，酸化シリコン，ガラス，石英及びセラミックのうちから選ばれる１又は２以上の材料を用いることが好ましい。
【００１８】
上記工程（ｂ）では，１０ＧＨｚ以上で８０ＧＨｚ以下の範囲にある電磁波を照射することがより好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施の形態における薄膜形成方法について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１（ａ）〜（ｄ）は，本発明の第１の実施形態による薄膜形成方法の製造工程を示す断面図である。
【００２１】
まず，図１（ａ）に示す工程で，ガラス基板１０１の上に，スクリーン印刷機などを用いて，誘電体ペースト１０２を約４０μｍ厚で形成する。誘電体ペースト１０２は，二酸化珪素（ＳｉＯ２）などの誘電体粉末とバインダなどの有機物と有機溶媒とからなる。
【００２２】
次に，図１（ｂ）に示す工程で，前記ガラス基板１０１を石英からなる保持基板１０３上に乗せ，前記保持基板１０３ごとアルミナなどで形成された断熱容器１０４内に設置する。断熱容器１０４は，断熱効果を高めるために，前記ガラス基板１０１と保持基板１０３とを包み込むように覆っている。但し，前記断熱容器１０４の一部もしくは前面には，前記誘電体ペースト１０２中に含まれる有機物や有機溶媒が分解気化して形成される生成物を前記断熱容器１０４の外へ導くための小さな孔を設けることが望ましい。
【００２３】
次に，図１（ｃ）に示す工程で，前記断熱容器１０４をチャンバ１０６内に設置し，前記断熱容器１０４内に放射温度計もしくは熱電対などの温度測定装置を設置する。次にミリ波導入口１０７を通して１０〜８０ＧＨｚのミリ波１０８を照射する。ここでは２８ＧＨｚのミリ波１０８を照射した。この時，ミリ波１０８の投入電力は，前記温度測定装置により測定された温度をフィードバックして制御される。チャンバ１０６内の雰囲気は空気とした。プロセスとしては，まず３５０℃前後の温度で前記誘電体ペースト１０２中のバインダを分解した後，６００℃まで昇温し，１０分間保持して誘電体を焼結する。図２に測定温度と投入電力のプロファイルの一例を示す。昇温時の投入電力は最大で約１．２ｋＷを印加している。尚，降温時にはミリ波１０８は印加せず，自然放冷を行った。前記断熱容器１０４内部が６００℃になっていても，断熱容器１０４外部は高温になっていないため，ミリ波１０８の印加完了後すぐに，前記断熱容器１０４をチャンバ１０６の外に取り出すことができる。
【００２４】
そこで次に，図２の取り出し点Ａ２０１において，図１（ｄ）に示すように，断熱容器１０４をチャンバ１０６の外に取り出した。前記ガラス基板１０１は前記断熱容器１０４と保持基板１０３とで断熱されているため，図２に示すように徐々に冷却される。前記ガラス基板１０１の誘電体ペースト１０２は，焼結により誘電体薄膜１０９に変化している。本発明の方法を用いれば，処理後のガラス基板１０１を断熱容器１０４ごと取り出して冷却できるため，降温工程でチャンバ１０６を占有することがない。よって，昇温レートや降温レートが同等でも，降温工程の時間分だけ装置の生産性が向上する。例えばこの条件の場合，従来法では装置を約１００分間占有するが，本発明の方法を用いると，約７０分に低減することができ，３０％の生産性向上を実現することができる。また，断熱容器１０４の搬送は，チャンバ１０６への出し入れの時だけであり，しかも前記ガラス基板１０１は断熱容器１０４の中に設置されているため，摺動部による発塵や発生した塵（ダスト）の基板表面への付着が生じる可能性が極めて小さく，製品歩留が低下する恐れが少ない。また，前記基板には急激な温度変化が生じないため，上記基板の破損・変形を防止し，製品歩留を向上することができる。
【００２５】
温度プロファイルが同一の条件で，本発明の第１の実施形態による薄膜形成方法で形成した誘電体薄膜と，従来の加熱法で形成した誘電体薄膜とを比較したところ，本発明による薄膜形成方法で形成した誘電体薄膜の方が，ヘイズ値が２％程度小さくなり，従来の加熱法で形成した薄膜に比べて滑らかになっていた。さらに，薄膜の光透過率も２％程度向上していた。よって，本発明の第１の実施形態による薄膜形成方法の方が，従来の方法よりも性能の高い薄膜を形成することができる。これらの結果は，ミリ波１０８照射による非熱的効果と考えられる。
【００２６】
上記の様にガラス基板１０１にミリ波１０８を照射して加熱されるのは，以下のように説明される。一般に，セラミックス等の誘電体に電磁波を照射すると，正負の双極子の集合体である誘電体は，双極子が激しく回転し，その摩擦熱により発熱することが知られている。この時誘電体が吸収するエネルギ：Ｐは以下のように表される。
【００２７】
Ｐ＝２πｆε０εｒｔａｎδＥ２
ここで，ｆ：照射する電磁波の周波数，ε０：真空の誘電率，εｒ：誘電体の比誘電率，ｔａｎδ：損失角，Ｅ：電界の強さである。
【００２８】
よって，照射する電磁波の周波数ｆが高いと，誘電体が吸収するエネルギも大きくなり，効率良く加熱することができる。一方，誘電損率ε０εｒｔａｎδには温度依存性があるが，照射する電磁波の周波数ｆが高いほど温度依存性は小さくなる。例えば二酸化珪素（ＳｉＯ２）の場合，２．４５ＭＨｚの電磁波を照射すると誘電損率は６００℃と２５℃とで約２桁の違いがあり，６００℃における値の方が大きいが，２８ＧＨｚの電磁波を照射した場合は，誘電損率はほとんど同じになる。ここで，ＳｉＯ２に２．４５ＭＨｚの電磁波を照射してＳｉＯ２の一部が過熱されて温度が上昇したとすると，その部分は誘電損率が他の部分よりも大きくなりさらに加熱が進み，さらに温度差は拡大することになる。よって，均一に加熱するためには誘電損率の温度依存性は小さいほうが望ましい。即ち，照射する電磁波の周波数ｆが大きい方が効率良く，しかも均一に加熱することができる。
【００２９】
本実施形態では，誘電体膜に１０ＧＨｚ以上で８０ＧＨｚ以下の電磁波（ミリ波）を照射したが，本実施形態の製造工程において，１ＧＨｚ以上で１００ＧＨｚ以下の範囲にある電磁波照射によっても，本発明の効果を発揮することは可能である。ただし，特に，誘電体膜に１０ＧＨｚ以上で８０ＧＨｚ以下の電磁波（ミリ波）を照射することにより，温度均一性が高く確実に本発明の効果を得ることができる。通常，波長の１００倍程度の大きさを有するチャンバを用いてミリ波処理を行なう必要があるが，１０ＧＨｚの電磁波を照射することにより，１ＧＨｚの電磁波を照射する場合に比べて１／１０の大きさのチャンバを用いて，均一なミリ波照射処理を行なうことができる利点がある。また，照射する電磁波の周波数が高い方が誘電体膜による電磁波のエネルギを吸収する効率が高いので，より効果的に誘電体膜を加熱することができる。
【００３０】
本実施の形態では誘電体ペースト１０２を塗布する基板としてガラスを用いたが，使用用途によって，石英など他の材料を用いても良い。また，保持基板１０３の材料としては石英を用いたが，断熱性が高く，温度衝撃に強い材料であれば，アルミナ，サファイアなど他の材料を用いても良い。保持基板１０３を用いないと，昇温もしくは降温の過程でガラス基板１０１にクラックを生じることが多い。但し，誘電体ペースト１０２を塗布する基板自身の材料として石英などの材料を用いた場合は，保持基板１０３を用いなくても良い。また，チャンバ１０６内の雰囲気としては大気で良いが，誘電体の種類や，膜厚，下地の材料などにより，窒素等の不活性ガスや酸素中，もしくは真空中で行った方が形成された薄膜の特性が良い場合がある。
【００３１】
また，前述の通り前記断熱容器１０４の一部もしくは前面には，前記誘電体ペースト１０２中に含まれる有機物や有機溶媒が分解気化して形成される生成物を前記断熱容器１０４の外へ導くための小さな孔を設けることが望ましいが，孔の径は，電磁波の波長よりも小さいほうが望ましい。
【００３２】
さらに，本実施形態においては，形成した誘電体薄膜１０９の基板主面下部には何も存在していなかったが，薄膜プロセスを用いてＭＯＳやバイポーラ等のトランジスタやダイードなどの素子をあらかじめ形成しておいても良い。本実施形態を用いれば，強誘電体薄膜形成時及びその後に基板を６５０℃以上の高温にする必要がないため，基板上にあらかじめ形成されたトランジスタの特性が劣化することはない。よって，微細なトランジスタを含む半導体装置や，ガラス基板上に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と強誘電体薄膜とで構成されたメモリ機能内臓型の表示装置等を形成することが可能となる。
【００３３】
また，本実施例では，誘電体として二酸化珪素（ＳｉＯ２）を用いたが，これに限定されるものではなく，シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４），シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）の他，ＣｅＯ２膜，Ｐｒ２Ｏ３膜，ＺｒＯ２膜，Ａｌ２ Ｏ３膜，ＡｌＮ膜，ＭｇＯ膜，ＢＳＴ（（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３ ）膜等，あるいはこれらの絶縁膜を複数層積層した多層膜を用いることもできる。また，上記の様な高誘電率誘電体材料の他にも，ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３ ）にさらにＬａを付加したＰＬＺＴ（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３ ）や，ＳＢＴ（ＳｒＢｉ２ Ｔａ２ Ｏ９ ），（ＳｒＢｉ２ （Ｎｂ，Ｔａ）２ Ｏ９ ），ＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ３ ），ＢＴＯ（ＢａＴｉＯ３ ），ＢＩＴ（Ｂｉ４ Ｔｉ３ Ｏ１２）等の強誘電体材料を用いることができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
まず，図３（ａ）に示す工程で，ガラス基板３０１の上に，スクリーン印刷機などを用いて，銀ペースト３０２を約７￣８μｍ厚で形成する。銀ペースト３０２は，銀粒子と有機溶媒からなる。
【００３５】
次に，第１の実施形態と全く同様に，図１（ｂ）〜（ｄ）に示す工程で，前記ガラス基板１０１を断熱容器１０４中に設置し，１０〜８０ＧＨｚのミリ波１０８を照射後，冷却した。冷却完了後，形成された銀薄膜の抵抗を測定したところ，従来の加熱法で形成した銀薄膜と同等の値を示した。
【００３６】
よって，本発明の実施の形態の場合も，従来法では装置を約１００分間占有するが，本発明の方法を用いると，約７０分に低減することができ，３０％の生産性向上を実現することができる。
【００３７】
また，本実施例では，金属として銀（Ａｇ）を用いたが，これに限定されるものではなく，Ａｕ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｔ膜等，あるいはこれらの金属膜を複数層積層した多層膜，あるいはこれらの金属の合金を用いることができる。
【００３８】
（第３の実施形態）
図４（ａ）〜（ｄ）は，本発明の第３の実施形態による薄膜形成方法の製造工程を示す断面図である。
【００３９】
まず，図４（ａ）に示す工程で，ノズルヘッド４１１などを用いてガラス基板４０１の所望の位置に誘電体ペースト４１２を滴下し，誘電体リブペースト４０２を約１００μｍ厚で形成する。誘電体ペースト４１２は，二酸化珪素（ＳｉＯ２）などの誘電体粉末とバインダなどの有機物と有機溶媒とからなる。
【００４０】
次に，図４（ｂ）に示す工程で，前記ガラス基板４０１を石英からなる保持基板４０３上に乗せ，前記保持基板４０３ごとアルミナなどで形成された断熱容器４０４内に設置する。断熱容器４０４は，断熱効果を高めるために，前記ガラス基板４０１と保持基板４０３とを包み込むように覆っている。但し，前記断熱容器４０４の一部もしくは前面には，前記誘電体リブペースト４０２中に含まれる有機物や有機溶媒が分解気化して形成される生成物を前記断熱容器４０４の外へ導くための小さな孔を設けることが望ましい。
【００４１】
次に，図４（ｃ）に示す工程で，前記断熱容器４０４をチャンバ４０６内に設置し，前記断熱容器４０４内に放射温度計もしくは熱電対などの温度測定装置を設置する。次にミリ波導入口４０７を通して１０〜８０ＧＨｚのミリ波４０８を照射する。ここでは２８ＧＨｚのミリ波４０８を照射した。この時，ミリ波４０８の投入電力は，前記温度測定装置により測定された温度をフィードバックして制御される。チャンバ４０６内の雰囲気は空気とした。プロセスとしては，まず３５０℃前後の温度で前記誘電体リブペースト４０２中のバインダを分解した後，６００℃まで昇温し，１０分間保持して誘電体を焼結する。本実施形態では，前記誘電体リブペースト４０２の上面だけでなく，側面も露出している。このため，ミリ波４０８を前記誘電体リブペースト４０２の広い面積に照射することができ，前記誘電体リブペースト４０２中のバインダを効率良く分解することができる。昇温時の投入電力は最大で約１ｋＷを印加した。尚，降温時にはミリ波４０８は印加せず，自然放冷を行った。前記断熱容器４０４内部が６００℃になっていても，断熱容器４０４外部は高温になっていないため，ミリ波４０８の印加完了後すぐに，前記断熱容器４０４をチャンバ４０６の外に取り出すことができる。
【００４２】
そこで次に，図４（ｄ）に示すように，断熱容器４０４をチャンバ４０６の外に取り出した。前記ガラス基板４０１は前記断熱容器４０４と保持基板４０３とで断熱されているため，徐々に冷却される。前記ガラス基板４０１上の誘電体リブペースト４０２は，焼結により誘電体リブ４０９に変化している。本発明の方法を用いれば，処理後のガラス基板４０１を断熱容器４０４ごと取り出して冷却できるため，降温工程でチャンバ４０６を占有することがない。よって，昇温レートや降温レートが同等でも，降温工程の時間分だけ装置の生産性が向上する。例えばこの条件の場合，従来法では装置を約１００分間占有するが，本発明の方法を用いると，約７０分に低減することができ，３０％の生産性向上を実現することができる。また，断熱容器４０４の搬送は，チャンバ４０６への出し入れの時だけであり，しかも前記ガラス基板４０１は断熱容器４０４の中に設置されているため，摺動部による発塵や発生した塵（ダスト）の基板表面への付着が生じる可能性が極めて小さく，製品歩留が低下する恐れが少ない。
【００４３】
本実施形態では，誘電体膜に１０ＧＨｚ以上で８０ＧＨｚ以下の電磁波（ミリ波）を照射したが，本実施形態の製造工程において，１ＧＨｚ以上で１００ＧＨｚ以下の範囲にある電磁波照射によっても，本発明の効果を発揮することは可能である。ただし，特に，誘電体リブペースト４１２に１０ＧＨｚ以上で８０ＧＨｚ以下の電磁波（ミリ波）を照射することにより，温度均一性が高く確実に本発明の効果を得ることができる。通常，波長の１００倍程度の大きさを有するチャンバを用いてミリ波処理を行なう必要があるが，１０ＧＨｚの電磁波を照射することにより，１ＧＨｚの電磁波を照射する場合に比べて１／１０の大きさのチャンバを用いて，均一なミリ波照射処理を行なうことができる利点がある。また，照射する電磁波の周波数が高い方が誘電体リブペースト４１２による電磁波のエネルギを吸収する効率が高いので，より効果的に誘電体リブペースト４１２を加熱することができる。
【００４４】
本実施の形態では誘電体リブペースト４０２を塗布する基板としてガラスを用いたが，使用用途によって，石英など他の材料を用いても良い。また，保持基板４０３の材料としては石英を用いたが，断熱性が高く，温度衝撃に強い材料であれば他の材料を用いても良い。保持基板４０３を用いないと，昇温もしくは降温の過程でガラス基板４０１にクラックを生じることが多い。但し，誘電体リブペースト４０２を塗布する基板自身の材料として石英などの材料を用いた場合は，保持基板４０３を用いなくても良い。また，チャンバ４０６内の雰囲気としては大気で良いが，誘電体の種類や，膜厚，下地の材料などにより，窒素等の不活性ガスや酸素中，もしくは真空中で行った方が形成された薄膜の特性が良い場合がある。
【００４５】
また，前述の通り前記断熱容器４０４の一部もしくは前面には，前記誘電体リブペースト４０２中に含まれる有機物や有機溶媒が分解気化して形成される生成物を前記断熱容器４０４の外へ導くための小さな孔を設けることが望ましいが，孔の径は，電磁波の波長よりも小さいほうが望ましい。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の薄膜形成方法によれば，基板上に誘電体膜，金属膜等を形成する方法として，前記基板上に誘電体や金属のペーストを形成した後，１ＧＨｚ以上で１００ＧＨｚ以下の電磁波を照射することにより有機物の分解などを行い，薄膜を形成する。上記基板を断熱容器内に格納することで生産性を向上することができる上，塵（ダスト）の基板表面への付着を低減することができる。また，電磁波を照射する装置への出し入れだけなので，摺動部による発塵の個所も少なくすることができる。
【００４７】
さらに，誘電体膜ペーストへの電磁波照射処理によって，形成された誘電体薄膜の表面が平滑になり，かつ誘電体薄膜の光透過率も向上するなど，誘電体膜の特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は，本発明の第１の実施形態による薄膜形成方法の製造工程の工程を示す断面図
【図２】本発明の第１の実施形態による薄膜形成方法における電磁波照射時の投入電力と測定温度とのプロファイルを示す図
【図３】（ａ）は，本発明の第２の実施形態による薄膜形成方法の製造工程の工程を示す断面図
【図４】（ａ）〜（ｄ）は，本発明の第３の実施形態による薄膜形成方法の製造工程の工程を示す断面図
【符号の説明】
１０１ ガラス基板
１０２ 誘電体ペースト
１０３ 保持基板
１０４ 断熱容器
１０６ チャンバ
１０７ ミリ波導入口
１０８ ミリ波
１０９ 誘電体薄膜
２０１ 取り出し点Ａ
３０１ ガラス基板
３０２ 銀ペースト
４０１ ガラス基板
４０２ 誘電体リブペースト
４０３ 保持基板
４０４ 断熱容器
４０６ チャンバ
４０７ ミリ波導入口
４０８ ミリ波
４０９ 誘電体リブ
４１１ ノズルヘッド
４１２ 誘電体ペースト
Claims (14)
- 誘電体膜もしくは金属を要素として含む薄膜形成方法であって，
基板上の少なくとも一部に誘電体と有機物とを含むペーストあるいは金属と有機物とを含むペーストを形成する工程（ａ）と，
上記工程（ａ）の後で，上記ペーストの上方から，１ＧＨｚ以上で１００ＧＨｚ以下の範囲にある電磁波を照射する工程（ｂ）と
を含む薄膜形成方法。 - 請求項１記載の薄膜形成方法において，
上記工程（ｂ）では，上記基板の温度を６５０℃以下に保持しつつ，上記電磁波を印加することを特徴とする薄膜形成方法。 - 請求項１又は２記載の薄膜形成方法において，
上記工程（ａ）の後で上記工程（ｂ）の前に，上記基板を断熱容器中に設置する工程と，
上記工程（ｂ）の後で，上記基板を上記断熱容器内から取り出す工程とをさらに含むことを特徴とする薄膜形成方法。 - 請求項３記載の薄膜形成方法において，
上記断熱容器に，上記工程（ｂ）で照射する電磁波の波長よりも小さな直径の通気孔を設けることを特徴とする薄膜形成方法。 - 請求項３〜４のうちいずれか１つに記載の薄膜形成方法において，
上記基板と上記断熱容器との間に保持基板を設けることを特徴とする薄膜形成方法。 - 請求項５記載の薄膜形成方法において，
上記保持基板として，石英，アルミナ，サファイアのうちから選ばれる１又は２以上の材料によって構成されることを特徴とする薄膜形成方法。 - 請求項３〜６のうちいずれか１つに記載の薄膜形成方法において，
上記工程（ｂ）において電磁波を照射した後，速やかに上記断熱容器ごと電磁波を照射する装置内から取り出すことを特徴とする薄膜形成方法。 - 請求項１〜７のうちいずれか１つに記載の薄膜形成方法において，
上記工程（ｂ）において電磁波を照射する期間中，上記基板の周囲の雰囲気を，空気，不活性ガス，酸素，もしくは真空のうちから選ばれる１又は２以上の状態の組合わせによって構成されることを特徴とする薄膜形成方法。 - 請求項１〜８のうちいずれか１つに記載の薄膜形成方法において，
上記工程（ａ）においてノズルヘッドを用いて誘電体と有機物とを含むペーストあるいは金属と有機物とを含むペーストを上記基板上の所望の位置に滴下することでペーストを形成することを特徴とする薄膜形成方法。 - 請求項１〜９のうちいずれか１つに記載の薄膜形成方法において，上記工程（ａ）の前に上記基板上にＭＯＳやバイポーラ等のトランジスタやダイオードなどの素子をあらかじめ形成することを特徴とする薄膜形成方法。
- 請求項１〜１０のうちいずれか１つに記載の薄膜形成方法において，
上記工程（ａ）では，上記誘電体材料として，ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４，ＳｉＯＮ，ＣｅＯ２，Ｐｒ２Ｏ３，ＺｒＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮ，ＭｇＯ，ＢＳＴ（（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３），ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３），ＰＬＺＴ（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３），ＳＢＴ（ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９），（ＳｒＢｉ２（Ｎｂ，Ｔａ）２Ｏ９），ＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ３），ＢＴＯ（ＢａＴｉＯ３），ＢＩＴ（Ｂｉ４ Ｔｉ３ Ｏ１２）のうちから選ばれる１又は２以上の材料によって構成される膜を形成することを特徴とする薄膜形成方法。 - 請求項１〜１０のうちいずれか１つに記載の薄膜形成方法において，
上記工程（ａ）では，上記金属として，Ａｇ，Ａｕ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｔ，あるいはこれらの金属の合金，あるいはこれらの金属膜や合金膜を複数層積層した多層膜を用いることを特徴とする薄膜形成方法。 - 請求項１〜１２のうちいずれか１つに記載の薄膜形成方法において，
上記基板を構成する材料は，半導体，酸化シリコン，ガラス，石英及びセラミックのうちから選ばれる１又は２以上の材料であることを特徴とする薄膜形成方法。 - 請求項１〜１３のうちいずれか１つに記載の薄膜形成方法において，
上記工程（ｂ）では，１０ＧＨｚ以上で８０ＧＨｚ以下の範囲にある電磁波を照射することを特徴とする薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003005687A JP2004221239A (ja) | 2003-01-14 | 2003-01-14 | 薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003005687A JP2004221239A (ja) | 2003-01-14 | 2003-01-14 | 薄膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004221239A true JP2004221239A (ja) | 2004-08-05 |
Family
ID=32896287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003005687A Pending JP2004221239A (ja) | 2003-01-14 | 2003-01-14 | 薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004221239A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007036206A (ja) * | 2005-06-23 | 2007-02-08 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 強誘電体膜構造体の製造方法 |
| JP2012084602A (ja) * | 2010-10-07 | 2012-04-26 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置システム |
| JP2013522026A (ja) * | 2010-03-19 | 2013-06-13 | オウェンス ブロックウェイ グラス コンテナー インコーポレイテッド | ガラス容器上の硬化コーティング |
| WO2014104358A1 (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-03 | 東ソー株式会社 | 第５族金属オキソ－アルコキソ錯体、その製造方法及び第５族金属酸化物膜の作製方法 |
| JP2015124159A (ja) * | 2013-12-25 | 2015-07-06 | 東ソー株式会社 | タンタルオキソ−アルコキソ錯体、その製造方法及びタンタル酸化物膜の作製方法 |
| JP2015124158A (ja) * | 2013-12-25 | 2015-07-06 | 東ソー株式会社 | ニオブオキソ−アルコキソ錯体、その製造方法及びニオブ酸化物膜の作製方法 |
| CN106243664A (zh) * | 2016-08-27 | 2016-12-21 | 南京理工大学 | 铁/氮掺杂钛酸镧基红外复合材料及其制备方法 |
-
2003
- 2003-01-14 JP JP2003005687A patent/JP2004221239A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007036206A (ja) * | 2005-06-23 | 2007-02-08 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 強誘電体膜構造体の製造方法 |
| JP4528950B2 (ja) * | 2005-06-23 | 2010-08-25 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 強誘電体膜構造体の製造方法 |
| JP2013522026A (ja) * | 2010-03-19 | 2013-06-13 | オウェンス ブロックウェイ グラス コンテナー インコーポレイテッド | ガラス容器上の硬化コーティング |
| JP2012084602A (ja) * | 2010-10-07 | 2012-04-26 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置システム |
| WO2014104358A1 (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-03 | 東ソー株式会社 | 第５族金属オキソ－アルコキソ錯体、その製造方法及び第５族金属酸化物膜の作製方法 |
| JP2014141473A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-08-07 | Tosoh Corp | 第５族金属オキソ−アルコキソ錯体、その製造方法及び第５族金属酸化物膜の作製方法 |
| US9663541B2 (en) | 2012-12-28 | 2017-05-30 | Tosoh Corporation | Group 5 metal oxo-alkoxo complex, method for producing same, and method for manufacturing group 5 metal oxide film |
| JP2015124159A (ja) * | 2013-12-25 | 2015-07-06 | 東ソー株式会社 | タンタルオキソ−アルコキソ錯体、その製造方法及びタンタル酸化物膜の作製方法 |
| JP2015124158A (ja) * | 2013-12-25 | 2015-07-06 | 東ソー株式会社 | ニオブオキソ−アルコキソ錯体、その製造方法及びニオブ酸化物膜の作製方法 |
| CN106243664A (zh) * | 2016-08-27 | 2016-12-21 | 南京理工大学 | 铁/氮掺杂钛酸镧基红外复合材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8866271B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus and semiconductor device | |
| US8987645B2 (en) | Substrate processing apparatus having rotatable slot-type antenna and method of manufacturing semiconductor device using the same | |
| TW515027B (en) | Apparatus for forming thin films and methods for forming capacitors on semiconductor substrates using same | |
| US8716153B2 (en) | Device and method for producing dielectric layers in microwave plasma | |
| JP5615207B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| Chrisey et al. | Direct writing of conformal mesoscopic electronic devices by MAPLE DW | |
| US20150147894A1 (en) | Substrate Processing Apparatus, Method of Manufacturing Semiconductor Device and Non-Transitory Computer-Readable Recording Medium | |
| JP5256328B2 (ja) | 基板処理装置および半導体装置の製造方法 | |
| Baumert et al. | A study of barium strontium titanate thin films for use in bypass capacitors | |
| Queraltó et al. | Ultraviolet pulsed laser crystallization of Ba0. 8Sr0. 2TiO3 films on LaNiO3-coated silicon substrates | |
| JP2004221239A (ja) | 薄膜形成方法 | |
| US20080210555A1 (en) | High density ceramic and cermet sputtering targets by microwave sintering | |
| US20130314842A1 (en) | Thin film condenser for high-density packaging, method for manufacturing the same, and high-density package substrate including the same | |
| JP2002280380A (ja) | 半導体装置の成膜方法 | |
| KR20130029752A (ko) | 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 | |
| WO2012165263A1 (ja) | ゲート絶縁膜の形成方法およびゲート絶縁膜の形成装置 | |
| JP2012104703A (ja) | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 | |
| JP6092676B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム | |
| JP2000192241A (ja) | 薄膜堆積装置及び薄膜堆積装置の運用方法 | |
| WO2013146118A1 (ja) | 基板処理装置および半導体装置の製造方法 | |
| JP2005035831A (ja) | 電磁波照射による薄膜の製造方法 | |
| Strenaer et al. | Raman Study of the Comparative Effects of Conventional and Microwave Annealing on MgTiO3 Thin Films Sputtered on Si Substrate | |
| JPH07226485A (ja) | 集積回路用キャパシタの製造方法 | |
| WO2021015019A1 (ja) | キャパシタ形成システム及びキャパシタ形成方法 | |
| Chang et al. | Microwave enhanced sintering of tape-cast ferroelectric films |