JP2007327106A - 含Pb結晶薄膜の形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】PZT薄膜の比誘電率の面内分布を均一にする。
【解決手段】
ステージ13上に基板5を配置し、基板5の中央部の発熱体14aと周辺部の発熱体14bを発熱させ、プラズマが形成されていない状態で、基板の中央部の温度を周辺部よりも低い温度に昇温させる。その状態でPZTターゲット12表面にプラズマを形成し、PZTターゲットをスパッタリングし、基板5表面にPZT薄膜を形成する。プラズマから基板5に流入する熱量は、基板5の周辺よりも中央部分が多いので、基板5の面内の温度は均一になり、中央部分からのPbの抜けが少なくなり、比誘電率の面内分布が改善される。
【選択図】 図2
Description
しかし、基板105の周辺部分と中心部分とでは、形成されるPZT薄膜の膜質が異なり、中心位置は周辺位置よりも誘電率が低くなってしまう、という問題がある。
図3から、PZT(100)、(001)のピーク強度は基板105内の位置に大きく依存することが分る。Peroはペロブスカイト、Pyroはパイロクロア、 Ptは下層の白金薄膜を表す。ここではPZT薄膜は白金薄膜上に形成されている。強誘電体の性質を示すのはペロブスカイト相であるが、中心部分と中間部分では、パイロクロア相の強度が大きくなってしまっている。
PZT薄膜を形成する技術は下記文献に記載されている。
その理由は、ヒータ114を発熱させて基板105を昇温させる場合に、真空槽111内にプラズマが形成されていない状態で、基板105の温度を、中止部分と周辺部分とで等しくなるようにヒータ114を設定してしまうと、基板への熱流入が、プラズマが生成前の状態と、生成後の状態とでは異なるから、プラズマを形成した状態では基板105表面に入射するプラズマによって中心温度が周辺温度よりも高くなり、融点が低いPbが、成長中のPZT薄膜から揮発してしまうからである。
従って、基板の面内の温度分布は、プラズマが形成された状態で均一な温度になるように加熱すべきである。
また、本発明は、ステージ内に前記基板の中心位置と周辺位置とを異なる温度に昇温できるヒータを配置し、前記ヒータの発熱によって、前記温度差を形成する含Pb結晶薄膜の形成方法である。
また、本発明は、前記スパッタリングターゲットにチタン酸ジルコン酸鉛を用い、前記基板上に前記含Pb結晶薄膜としてチタン酸ジルコン酸鉛薄膜を形成する含Pb結晶薄膜の形成方法である。
この成膜装置1は、上記従来技術の成膜装置101と同様に、真空槽11を有しており、真空槽11の内部には、PZTから成るスパッタリングターゲット12が配置されている。スパッタリングターゲット12と対向する位置には、ステージ13が配置されている。
ステージ13の内部には、ヒータ14が配置されている。
ヒータ14は、ステージ13の中心部分に配置された発熱体14aと、周辺部に配置された発熱体14bとを有している。
基板5の裏面はステージ13の表面に密着しており、発熱体14a、14bに通電して発熱させ、基板5を昇温させる。このとき、中心位置の発熱体14aの温度を、周辺位置の発熱体14bの温度よりも低くし、ステージ13から基板5へ流入する熱量が、基板5の周辺部分の方が、中心部分よりも多くなるようにする。
この状態でガス導入系22から真空槽11内にスパッタリングガスを導入し、スパッタリングターゲット12に高周波電圧を印加する。
バッキングプレート21の内部には、磁石27が配置されており、基板5の表面に磁界が形成されるように構成されている。
これにより、スパッタリングターゲット12の表面付近に強いプラズマが形成され、スパッタリングターゲット12がスパッタリングされる。
ステージ13は浮遊電位に置かれ、シールド25とアノード26は、真空槽11と共に接地電位に置かれている。
温度差を50℃よりも大きくすると、中心の比誘電率がかえって低下してしまう。
また、上記実施例ではPZT薄膜について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、PLZT(ランタンドープチタン酸ジルコン酸鉛:Pb1-yLayZr1-xTixO3)等、Pbと、Pbよりも融点が高い元素を含む結晶薄膜に広く適用することができる。
12……スパッタリングターゲット
13……ステージ
14a、14b……発熱体
Claims (3)
- スパッタリングターゲット上にプラズマを形成し、前記スパッタリングターゲットをスパッタリングし、昇温された基板表面に、Pbと、Pbよりも融点が高い元素を含む結晶薄膜を形成する含Pb結晶薄膜の形成方法であって、
前記プラズマが形成されていない状態では、前記基板の中心位置が、周辺位置の温度よりも10℃以上50℃以下の温度差だけ低温になるように、前記基板を加熱させながら前記スパッタリングターゲットをスパッタリングする含Pb結晶薄膜の形成方法。 - ステージ内に前記基板の中心位置と周辺位置とを異なる温度に昇温できるヒータを配置し、前記ヒータの発熱によって、前記温度差を形成する請求項1記載の含Pb結晶薄膜の形成方法。
- 前記スパッタリングターゲットにチタン酸ジルコン酸鉛を用い、前記基板上に前記含Pb結晶薄膜としてチタン酸ジルコン酸鉛薄膜を形成する請求項1又は請求項2のいずれか1項記載の含Pb結晶薄膜の形成方法。
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