JP2015026692A - 結晶化方法及び加圧式ランプアニール装置 - Google Patents
結晶化方法及び加圧式ランプアニール装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015026692A JP2015026692A JP2013154869A JP2013154869A JP2015026692A JP 2015026692 A JP2015026692 A JP 2015026692A JP 2013154869 A JP2013154869 A JP 2013154869A JP 2013154869 A JP2013154869 A JP 2013154869A JP 2015026692 A JP2015026692 A JP 2015026692A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- gas
- pressure
- processing chamber
- atmosphere
- 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.)
- Granted
Links
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000137 annealing Methods 0.000 title claims description 49
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 80
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 77
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 77
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 38
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 12
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 10
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- -1 OSirPt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000002603 lanthanum Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 109
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 description 19
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 10
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
【解決手段】金属及びCaHbを含有する膜を加圧酸素雰囲気で熱処理することにより、前記膜を酸化して結晶化する結晶化方法において、前記熱処理する際に、前記膜上に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを導入し、前記膜上の雰囲気が第1の圧力に到達した時に前記膜上の雰囲気を減圧してH2O53またはCO252を前記膜上から除去し、前記膜上の雰囲気が第2の圧力に到達した時に前記膜上の雰囲気を加圧する結晶化方法である。但し、a,bは自然数である。
【選択図】図2
Description
まず、6インチのシリコンウエハ上に熱酸化法によりSiO2膜を形成し、このSiO2膜上に下部電極を形成する。次いで、この下部電極上にゾルゲル法によりPZT膜を塗布し、このPZT膜上に上部電極を形成する。
[1]金属及びCaHbを含有する膜を加圧酸素雰囲気で熱処理することにより、前記膜を酸化して結晶化する結晶化方法において、
前記熱処理する際に、前記膜上に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを導入し、前記膜上の雰囲気が第1の圧力に到達した時に前記膜上の雰囲気を減圧してH2OまたはCO2を前記膜上から除去し、前記膜上の雰囲気が第2の圧力に到達した時に前記膜上の雰囲気を加圧することを特徴とする結晶化方法。
但し、a,bは自然数である。
前記第1の圧力は1気圧以上(好ましくは5気圧以上、より好ましくは9気圧以上)であり、
前記第2の圧力は前記第1の圧力の95%以下の圧力(好ましくは85%以下の圧力)であることを特徴とする結晶化方法。
前記膜上の雰囲気を減圧する際に前記酸素ガスまたは前記混合ガスの導入を停止し、前記膜上の雰囲気を加圧する際に前記酸素ガスまたは前記混合ガスの導入を開始することを特徴とする結晶化方法。
前記熱処理する際に、前記膜上に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを流しながらH2OまたはCO2を前記膜上から除去することを特徴とする結晶化方法。
但し、a,bは自然数である。
前記酸素ガスまたは前記混合ガスを流す量は、5リットル/min以上であることを特徴とする結晶化方法。
前記膜上の雰囲気が第1の圧力に到達した時に前記膜上の雰囲気を減圧してH2OまたはCO2を前記膜上から除去し、前記膜上の雰囲気が第2の圧力に到達した時に前記膜上の雰囲気を加圧することを特徴とする結晶化方法。
前記第1の圧力は1気圧以上(好ましくは5気圧以上、より好ましくは9気圧以上)であり、
前記第2の圧力は前記第1の圧力の95%以下の圧力(好ましくは85%以下の圧力)であることを特徴とする結晶化方法。
前記熱処理する際の前記膜の温度は100℃以上であることを特徴とする結晶化方法。
[8']上記[4]乃至[7]のいずれか一項において、
前記熱処理する際の前記膜の温度は100℃以上であることを特徴とする結晶化方法。
前記膜上に流れる前記酸素ガスまたは前記混合ガスは、乱流またはカルマン渦を有することを特徴とする結晶化方法。
前記熱処理は、前記膜を移動させながら行うことを特徴とする結晶化方法。
前記移動は、上下移動または回転運動または上下移動と回転運動の組み合せであることを特徴とする結晶化方法。
前記熱処理する際に、前記膜を移動させながらH2OまたはCO2を前記膜上から除去することを特徴とする結晶化方法。
但し、a,bは自然数である。
前記移動は、上下移動または回転運動または上下移動と回転運動の組み合せであることを特徴とする結晶化方法。
前記膜は基板上に形成されていることを特徴とする結晶化方法。
前記膜を酸化して結晶化した結晶化膜は、一般式ABO3で表され、Aは、Al、Y、Na、K、Rb、Cs、La、Sr、Cr、Ag、Ca、Pr、Nd、Biおよび周期表のランタン系列の元素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を含んでなり、Bは、Al、Ga、In、Nb、Sn、Ti、Ru、Rh、Pd、Re、OSirPt、U、CO、Fe、Ni、Mn、Cr、Cu、Mg、V、Nb、Ta、MOおよびWからなる群から選択される少なくとも一つの元素を含んでなるペロブスカイト物質を含む膜、または、酸化ビスマス層と、ペロブスカイト型構造ブロックとが交互に積層された構造を有するビスマス層状構造強誘電体結晶を含む膜であり、前記ペロブスカイト型構造ブロックは、Li、Na、K、Ca、Sr、Ba、Y、Bi、Pbおよび希土類元素から選ばれる少なくとも1つの元素Lと、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、MO、Mn、Fe、SiおよびGeから選ばれる少なくとも1つの元素Rと、酸素とによって構成されることを特徴とする結晶化方法。
前記処理室内に配置され、基板を保持する保持部と、
前記処理室内に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを導入するガス導入機構と、
前記処理室内を排気するガス排気機構と、
前記保持部に保持された基板を加熱する加熱機構と、
前記ガス導入機構及び前記ガス排気機構を制御する制御部と、
を具備し、
前記制御部は、前記処理室内に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを導入し、前記処理室内が第1の圧力に到達した時に前記処理室内を減圧し、前記処理室内が第2の圧力に到達した時に前記処理室内を加圧するような加圧酸素雰囲気で前記基板を熱処理するように制御することを特徴とする加圧式ランプアニール装置。
前記第1の圧力は1気圧以上(好ましくは5気圧以上、より好ましくは9気圧以上)であり、
前記第2の圧力は前記第1の圧力の95%以下の圧力(好ましくは85%以下の圧力)であることを特徴とする結晶化方法。
前記制御部は、前記処理室内を減圧する際に前記酸素ガスまたは前記混合ガスの前記処理室内への導入を停止し、前記処理室内を加圧する際に前記酸素ガスまたは前記混合ガスの前記処理室内への導入を開始するように、前記ガス導入機構を制御することを特徴とする加圧式ランプアニール装置。
前記処理室内に配置され、基板を保持する保持部と、
前記処理室内に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを導入するガス導入機構と、
前記処理室内を排気するガス排気機構と、
前記保持部に保持された基板を加熱する加熱機構と、
前記ガス導入機構及び前記ガス排気機構を制御する制御部と、
を具備し、
前記制御部は、前記基板上に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを流しながら前記基板を加圧酸素雰囲気で熱処理するように制御することを特徴とする加圧式ランプアニール装置。
前記酸素ガスまたは前記混合ガスを流す量は、5リットル/min以上であることを特徴とする加圧式ランプアニール装置。
前記制御部は、前記処理室内が第1の圧力に到達した時に前記処理室内を減圧し、前記処理室内が第2の圧力に到達した時に前記処理室内を加圧するように制御することを特徴とする加圧式ランプアニール装置。
前記ガス導入機構は障害物を有し、
前記基板上に流れる前記酸素ガスまたは前記混合ガスに前記障害物によって乱流またはカルマン渦を形成することを特徴とする加圧式ランプアニール装置。
前記保持部を移動させる駆動機構を有し、
前記熱処理は、前記駆動機構によって前記保持部とともに前記基板を移動させながら行うことを特徴とする加圧式ランプアニール装置。
前記移動は、上下移動または回転運動または上下移動と回転運動の組み合せであることを特徴とする加圧式ランプアニール装置。
前記処理室内に配置され、基板を保持する保持部と、
前記保持部を移動させる駆動機構と、
前記処理室内に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを導入するガス導入機構と、
前記処理室内を排気するガス排気機構と、
前記保持部に保持された基板を加熱する加熱機構と、
前記駆動機構、前記ガス導入機構及び前記ガス排気機構を制御する制御部と、
を具備し、
前記制御部は、前記保持部とともに前記基板を移動させながら前記基板を加圧酸素雰囲気で熱処理するように制御することを特徴とする加圧式ランプアニール装置。
前記移動は、上下移動または回転運動または上下移動と回転運動の組み合せであることを特徴とする加圧式ランプアニール装置。
前記基板上には金属及びCaHbを含有する膜が形成されており、
前記基板を加圧酸素雰囲気で熱処理することにより前記膜を酸化して結晶化することを特徴とする加圧式ランプアニール装置。
但し、a,bは自然数である。
≪加圧式ランプアニール装置≫
図1は、本発明の一態様に係る加圧式ランプアニール装置を模式的に示す断面図である。この加圧式ランプアニール装置は、加圧した状態でランプアニール処理(RTA;rapid thermal anneal)を行うものである。
この制御部は、処理室55内に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを導入し、処理室55内が1気圧以上(好ましくは5気圧以上、より好ましくは9気圧以上)の第1の圧力に到達した時に処理室55内を減圧し、処理室55内が第1の圧力の95%以下の圧力(好ましくは90%以下の圧力、より好ましくは85%以下の圧力、さらに好ましくは80%以下の圧力)の第2の圧力に到達した時に処理室55内を加圧するような加圧酸素雰囲気でウエハ2を熱処理するように制御してもよい(第1の制御方法)。例えば、第1の圧力が1気圧以上の場合は第2の圧力が0.9気圧以下であってもよいし、第1の圧力が5気圧以上の場合は第2の圧力が4気圧以下であってもよいし、第1の圧力が10気圧以上の場合は第2の圧力が9気圧以下であってもよい。
また、上記の第1の制御方法と第2の制御方法を組合せてもよい。
本発明の一態様に係る結晶化方法について図2(A)〜(C)を参照しつつ説明する。図2(A)〜(C)は、図1に示す加圧式ランプアニール装置を用いて金属及びCaHbを含有する膜を酸化して結晶化する結晶化方法を説明する断面図である。
処理室55内が第1の圧力(例えば10気圧)に到達するまでに膜中の金属と酸素51が反応する(図2(A))。その際に膜中のCaHbと反応したCO252やH2O53が膜中から発生する(図2(B))。次いで、処理室55内を減圧し、処理室55内が第2の圧力(例えば8.5気圧)に到達するまでに、膜の表面付近に残存して漂うCO252やH2O53は膜上から処理室55の外へ排気される(図2(C))。次いで、処理室55内を加圧し、処理室55内が第1の圧力(例えば10気圧)に到達するまでに膜中の金属と酸素51が反応する(図2(A))。
第1の結晶化方法は、処理室55内の加圧と減圧を繰り返すことにより、膜を酸化する時に発生するCO2やH2Oを効果的に除去する方法であるのに対し、第2の結晶化方法は、処理室55内に加圧した酸素ガスを流しながら処理室55内を排気することにより、膜を酸化する時に発生するCO2やH2Oを効果的に除去する方法である。この点以外について第2の結晶化方法は第1の結晶化方法と同様である。なお、処理室55内は一定圧力とするとよい。
第3の結晶化方法は、第1の結晶化方法と第2の結晶化方法を組合せたものである。つまり、処理室55内の加圧と減圧を繰り返し、且つ処理室55内に加圧した酸素ガスを流すことにより、膜を酸化する時に発生するCO2やH2Oを効果的に除去することができる。
≪加圧式ランプアニール装置≫
図3(A)は、本発明の一態様に係る加圧式ランプアニール装置を模式的に示す断面図であり、図3(B)は、図3(A)に示す処理室内のガスの流れを示す平面図であり、図3(C)は、図3(B)に示すガスの流れを模式的に示す図である。
本結晶化方法は、加圧した酸素ガスを処理室55内に導入すると障害物54によってウエハ2上に流れる酸素ガス51に乱流またはカルマン渦が形成される点が第1の実施形態と異なり、その点以外については第1の実施形態と同様である。なお、本実施形態では、障害物54を固定しているが、これに限定されることなく、処理室55内で障害物を移動させてもよい。また、カルマン渦とは、流れのなかに障害物を置いたとき、または流体中で固体を動かしたときにその後方に交互にできる渦の列である。
≪加圧式ランプアニール装置≫
本発明の一態様に係る加圧式ランプアニール装置は、保持部を移動させる駆動機構を有する点が図1に示す加圧式ランプアニール装置と異なり、その他の点は図1と同様である。
本結晶化方法は、前記駆動機構によって保持部とともに基板を移動させながら結晶化を行う点が第1の実施形態と異なり、その点以外については第1の実施形態と同様である。
Pb30%過剰ゾルゲルPZT溶液(Pb/Zr/Ti=130/55/45)を用い、スピンコートを実施した。これにより、6インチウエハ上にPZT薄膜を作製した。1層当たりの塗布量は5ccとし、スピン条件は以下の条件を用いてPZT膜の塗布を行った。
0 〜 50 rpmまで、ランプ照射を行いながらSLOPE制御にて30秒で上昇。
50 〜 500 rpmまで、SLOPE制御にて10秒で上昇。
500 〜 2000 rpmまで、SLOPE制御にて10秒で上昇(バックリンス塗布有)。
2000 rpmにて、5秒間保持。
4500 rpmまで上昇させ、7秒間保持。
7500 rpmまで上昇させ、5秒間保持。
なお、SLOPE制御とは、回転数の上昇を段階的に行う制御をいい、回転数を階段状に上昇させる制御、回転数を連続的に上昇させる制御を含む意味である。
塗布毎に、アルコール成分除去を目的とした乾燥工程を実施した。200℃に加熱したホットプレート上で90秒間保持し、乾燥させた。次に、有機成分の分解除去を目的とした加圧仮焼成工程を実施した。まずロータリポンプにて10-3Paまで真空引きを実施した。その後、9.8気圧まで酸素を導入し、第1の実施形態による図1の加圧式ランプアニール装置を用いながら、450℃、150秒間、加圧・加熱処理を実施した。
第1の実施形態による図1の加圧式ランプアニール装置を用いて、PZT膜の酸化及び結晶化促進のため、9.8気圧、650℃、400秒の加圧RTA処理を実施した。その際、加圧式ランプアニール装置は、図4に示すように制御した。
処理室55内が9.8気圧の圧力に到達した時に、圧力調整ラインによって処理室55内を減圧し、処理室55内が8.8気圧の圧力に到達した時に処理室55内を圧力調整ラインによって再加圧する。そして再び処理室55内が9.8気圧の圧力に到達した時に、圧力調整ラインによって処理室55内を減圧する。なお、処理室55内を減圧する際には酸素ガスの導入を停止し、処理室55内を加圧する際に酸素ガスの再導入を開始する。また、ランプヒータ5によって基板温度を図4に示すように制御する。
上記の450℃、150秒間、加圧・加熱処理及び9.8気圧、650℃、400秒の加圧RTA処理それぞれに加圧と減圧を繰り返す圧力制御を行わずに全膜厚1μmのPZT膜を比較例として作製した。つまり、比較例では、上記の450℃、150秒間、加圧・加熱処理及び9.8気圧、650℃、400秒の加圧RTA処理それぞれの圧力を一定とし、且つ排気を停止した状態で、それぞれの処理を行った。それ以外については、上記の実施例と同様の方法でPZT膜を作製した。この比較例のPZT膜の表面を撮影した写真を図5(A)に示す。
2 シリコンウエハ(基板)
3 保持部
4a,4b 石英ガラス
5 ランプヒータ
6 筐体
7 冷却機構
9 放射温度計
39 圧力調整ラインのバルブ
49 ゲートバルブ
49c 弁体
51 酸素
52 CO2
53 H2O
54 障害物
55 処理室
Claims (27)
- 金属及びCaHbを含有する膜を加圧酸素雰囲気で熱処理することにより、前記膜を酸化して結晶化する結晶化方法において、
前記熱処理する際に、前記膜上に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを導入し、前記膜上の雰囲気が第1の圧力に到達した時に前記膜上の雰囲気を減圧してH2OまたはCO2を前記膜上から除去し、前記膜上の雰囲気が第2の圧力に到達した時に前記膜上の雰囲気を加圧することを特徴とする結晶化方法。
但し、a,bは自然数である。 - 請求項1において、
前記第1の圧力は1気圧以上であり、
前記第2の圧力は前記第1の圧力の95%以下の圧力であることを特徴とする結晶化方法。 - 請求項1において、
前記膜上の雰囲気を減圧する際に前記酸素ガスまたは前記混合ガスの導入を停止し、前記膜上の雰囲気を加圧する際に前記酸素ガスまたは前記混合ガスの導入を開始することを特徴とする結晶化方法。 - 金属及びCaHbを含有する膜を加圧酸素雰囲気で熱処理することにより、前記膜を酸化して結晶化する結晶化方法において、
前記熱処理する際に、前記膜上に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを流しながらH2OまたはCO2を前記膜上から除去することを特徴とする結晶化方法。
但し、a,bは自然数である。 - 請求項4において、
前記酸素ガスまたは前記混合ガスを流す量は、5リットル/min以上であることを特徴とする結晶化方法。 - 請求項4または5において、
前記膜上の雰囲気が第1の圧力に到達した時に前記膜上の雰囲気を減圧してH2OまたはCO2を前記膜上から除去し、前記膜上の雰囲気が第2の圧力に到達した時に前記膜上の雰囲気を加圧することを特徴とする結晶化方法。 - 請求項6において、
前記第1の圧力は1気圧以上であり、
前記第2の圧力は前記第1の圧力の95%以下の圧力であることを特徴とする結晶化方法。 - 請求項1、3乃至7のいずれか一項において、
前記熱処理する際の前記膜の温度は100℃以上であることを特徴とする結晶化方法。 - 請求項4乃至7のいずれか一項において、
前記膜上に流れる前記酸素ガスまたは前記混合ガスは、乱流またはカルマン渦を有することを特徴とする結晶化方法。 - 請求項1、3乃至9のいずれか一項において、
前記熱処理は、前記膜を移動させながら行うことを特徴とする結晶化方法。 - 請求項10において、
前記移動は、上下移動または回転運動または上下移動と回転運動の組み合せであることを特徴とする結晶化方法。 - 金属及びCaHbを含有する膜を加圧酸素雰囲気で熱処理することにより、前記膜を酸化して結晶化する結晶化方法において、
前記熱処理する際に、前記膜を移動させながらH2OまたはCO2を前記膜上から除去することを特徴とする結晶化方法。
但し、a,bは自然数である。 - 請求項12において、
前記移動は、上下移動または回転運動または上下移動と回転運動の組み合せであることを特徴とする結晶化方法。 - 請求項1、3乃至13のいずれか一項において、
前記膜は基板上に形成されていることを特徴とする結晶化方法。 - 請求項1、3乃至14のいずれか一項において、
前記膜を酸化して結晶化した結晶化膜は、一般式ABO3で表され、Aは、Al、Y、Na、K、Rb、Cs、La、Sr、Cr、Ag、Ca、Pr、Nd、Biおよび周期表のランタン系列の元素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を含んでなり、Bは、Al、Ga、In、Nb、Sn、Ti、Ru、Rh、Pd、Re、OSirPt、U、CO、Fe、Ni、Mn、Cr、Cu、Mg、V、Nb、Ta、MOおよびWからなる群から選択される少なくとも一つの元素を含んでなるペロブスカイト物質を含む膜、または、酸化ビスマス層と、ペロブスカイト型構造ブロックとが交互に積層された構造を有するビスマス層状構造強誘電体結晶を含む膜であり、前記ペロブスカイト型構造ブロックは、Li、Na、K、Ca、Sr、Ba、Y、Bi、Pbおよび希土類元素から選ばれる少なくとも1つの元素Lと、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、MO、Mn、Fe、SiおよびGeから選ばれる少なくとも1つの元素Rと、酸素とによって構成されることを特徴とする結晶化方法。 - 処理室と、
前記処理室内に配置され、基板を保持する保持部と、
前記処理室内に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを導入するガス導入機構と、
前記処理室内を排気するガス排気機構と、
前記保持部に保持された基板を加熱する加熱機構と、
前記ガス導入機構及び前記ガス排気機構を制御する制御部と、
を具備し、
前記制御部は、前記処理室内に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを導入し、前記処理室内が第1の圧力に到達した時に前記処理室内を減圧し、前記処理室内が第2の圧力に到達した時に前記処理室内を加圧するような加圧酸素雰囲気で前記基板を熱処理するように制御することを特徴とする加圧式ランプアニール装置。 - 請求項16において、
前記第1の圧力は1気圧以上であり、
前記第2の圧力は前記第1の圧力の95%以下の圧力であることを特徴とする結晶化方法。 - 請求項16または17において、
前記制御部は、前記処理室内を減圧する際に前記酸素ガスまたは前記混合ガスの前記処理室内への導入を停止し、前記処理室内を加圧する際に前記酸素ガスまたは前記混合ガスの前記処理室内への導入を開始するように、前記ガス導入機構を制御することを特徴とする加圧式ランプアニール装置。 - 処理室と、
前記処理室内に配置され、基板を保持する保持部と、
前記処理室内に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを導入するガス導入機構と、
前記処理室内を排気するガス排気機構と、
前記保持部に保持された基板を加熱する加熱機構と、
前記ガス導入機構及び前記ガス排気機構を制御する制御部と、
を具備し、
前記制御部は、前記基板上に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを流しながら前記基板を加圧酸素雰囲気で熱処理するように制御することを特徴とする加圧式ランプアニール装置。 - 請求項19において、
前記酸素ガスまたは前記混合ガスを流す量は、5リットル/min以上であることを特徴とする加圧式ランプアニール装置。 - 請求項19または20において、
前記制御部は、前記処理室内が第1の圧力に到達した時に前記処理室内を減圧し、前記処理室内が第2の圧力に到達した時に前記処理室内を加圧するように制御することを特徴とする加圧式ランプアニール装置。 - 請求項19乃至21のいずれか一項において、
前記ガス導入機構は障害物を有し、
前記基板上に流れる前記酸素ガスまたは前記混合ガスに前記障害物によって乱流またはカルマン渦を形成することを特徴とする加圧式ランプアニール装置。 - 請求項16乃至22のいずれか一項において、
前記保持部を移動させる駆動機構を有し、
前記熱処理は、前記駆動機構によって前記保持部とともに前記基板を移動させながら行うことを特徴とする加圧式ランプアニール装置。 - 請求項23において、
前記移動は、上下移動または回転運動または上下移動と回転運動の組み合せであることを特徴とする加圧式ランプアニール装置。 - 処理室と、
前記処理室内に配置され、基板を保持する保持部と、
前記保持部を移動させる駆動機構と、
前記処理室内に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを導入するガス導入機構と、
前記処理室内を排気するガス排気機構と、
前記保持部に保持された基板を加熱する加熱機構と、
前記駆動機構、前記ガス導入機構及び前記ガス排気機構を制御する制御部と、
を具備し、
前記制御部は、前記保持部とともに前記基板を移動させながら前記基板を加圧酸素雰囲気で熱処理するように制御することを特徴とする加圧式ランプアニール装置。 - 請求項25において、
前記移動は、上下移動または回転運動または上下移動と回転運動の組み合せであることを特徴とする加圧式ランプアニール装置。 - 請求項16乃至26のいずれか一項において、
前記基板上には金属及びCaHbを含有する膜が形成されており、
前記基板を加圧酸素雰囲気で熱処理することにより前記膜を酸化して結晶化することを特徴とする加圧式ランプアニール装置。
但し、a,bは自然数である。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013154869A JP6201130B2 (ja) | 2013-07-25 | 2013-07-25 | 結晶化方法及び加圧式ランプアニール装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013154869A JP6201130B2 (ja) | 2013-07-25 | 2013-07-25 | 結晶化方法及び加圧式ランプアニール装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015026692A true JP2015026692A (ja) | 2015-02-05 |
JP6201130B2 JP6201130B2 (ja) | 2017-09-27 |
Family
ID=52491129
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013154869A Expired - Fee Related JP6201130B2 (ja) | 2013-07-25 | 2013-07-25 | 結晶化方法及び加圧式ランプアニール装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6201130B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210154560A (ko) * | 2020-06-12 | 2021-12-21 | 한양대학교 산학협력단 | 반도체 성막 시스템 |
US20220127725A1 (en) * | 2020-10-28 | 2022-04-28 | Wonik Ips Co., Ltd. | Method of processing substrate |
US11965244B2 (en) | 2020-08-26 | 2024-04-23 | Wonik Ips Co., Ltd | Substrate processing method, substrate processing apparatus using the same, and semiconductor device manufacturing method |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05299369A (ja) * | 1992-04-23 | 1993-11-12 | Tokyo Electron Tohoku Ltd | 熱処理装置 |
JPH10189908A (ja) * | 1996-12-20 | 1998-07-21 | Texas Instr Japan Ltd | 金属酸化物キャパシタの作製方法及び半導体メモリ装置の製造方法 |
JPH1187337A (ja) * | 1997-09-08 | 1999-03-30 | Tokyo Electron Ltd | 不純物除去装置、膜形成方法及び膜形成システム |
JP2004296681A (ja) * | 2003-03-26 | 2004-10-21 | Seiko Epson Corp | 強誘電体膜、強誘電体膜の製造方法、強誘電体キャパシタおよび強誘電体キャパシタの製造方法ならびに強誘電体メモリ |
JP2007142155A (ja) * | 2005-11-18 | 2007-06-07 | Sony Corp | 酸化処理方法および半導体装置の製造方法 |
JP2008140896A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理方法、熱処理装置及び記憶媒体 |
JP2009302353A (ja) * | 2008-06-16 | 2009-12-24 | Panasonic Corp | 半導体製造装置 |
JP2011023454A (ja) * | 2009-07-14 | 2011-02-03 | Fujitsu Semiconductor Ltd | 強誘電体膜を有するデバイスの製造方法及び熱処理装置 |
JP2011176028A (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | Utec:Kk | 加圧式ランプアニール装置、薄膜の製造方法及び加圧式ランプアニール装置の使用方法 |
WO2013018155A1 (ja) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | 株式会社ユーテック | 強誘電体膜およびその製造方法 |
-
2013
- 2013-07-25 JP JP2013154869A patent/JP6201130B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05299369A (ja) * | 1992-04-23 | 1993-11-12 | Tokyo Electron Tohoku Ltd | 熱処理装置 |
JPH10189908A (ja) * | 1996-12-20 | 1998-07-21 | Texas Instr Japan Ltd | 金属酸化物キャパシタの作製方法及び半導体メモリ装置の製造方法 |
JPH1187337A (ja) * | 1997-09-08 | 1999-03-30 | Tokyo Electron Ltd | 不純物除去装置、膜形成方法及び膜形成システム |
JP2004296681A (ja) * | 2003-03-26 | 2004-10-21 | Seiko Epson Corp | 強誘電体膜、強誘電体膜の製造方法、強誘電体キャパシタおよび強誘電体キャパシタの製造方法ならびに強誘電体メモリ |
JP2007142155A (ja) * | 2005-11-18 | 2007-06-07 | Sony Corp | 酸化処理方法および半導体装置の製造方法 |
JP2008140896A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理方法、熱処理装置及び記憶媒体 |
JP2009302353A (ja) * | 2008-06-16 | 2009-12-24 | Panasonic Corp | 半導体製造装置 |
JP2011023454A (ja) * | 2009-07-14 | 2011-02-03 | Fujitsu Semiconductor Ltd | 強誘電体膜を有するデバイスの製造方法及び熱処理装置 |
JP2011176028A (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | Utec:Kk | 加圧式ランプアニール装置、薄膜の製造方法及び加圧式ランプアニール装置の使用方法 |
WO2013018155A1 (ja) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | 株式会社ユーテック | 強誘電体膜およびその製造方法 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210154560A (ko) * | 2020-06-12 | 2021-12-21 | 한양대학교 산학협력단 | 반도체 성막 시스템 |
KR102373848B1 (ko) | 2020-06-12 | 2022-03-14 | 한양대학교 산학협력단 | 반도체 성막 시스템 |
US11965244B2 (en) | 2020-08-26 | 2024-04-23 | Wonik Ips Co., Ltd | Substrate processing method, substrate processing apparatus using the same, and semiconductor device manufacturing method |
US20220127725A1 (en) * | 2020-10-28 | 2022-04-28 | Wonik Ips Co., Ltd. | Method of processing substrate |
JP2022071819A (ja) * | 2020-10-28 | 2022-05-16 | ウォニク アイピーエス カンパニー リミテッド | 基板処理方法 |
JP7223815B2 (ja) | 2020-10-28 | 2023-02-16 | ウォニク アイピーエス カンパニー リミテッド | 基板処理方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6201130B2 (ja) | 2017-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4729035B2 (ja) | 加圧式ランプアニール装置 | |
US10115888B2 (en) | Method for manufacturing crystal film | |
JP6201131B2 (ja) | 膜の製造方法及びマルチチャンバー装置 | |
JP6201130B2 (ja) | 結晶化方法及び加圧式ランプアニール装置 | |
TW201120957A (en) | Method of manufacturing semiconductor device and substrate processing system | |
TW201104749A (en) | Method of manufacturing semiconductor device and substrate processing apparatus | |
JP5699297B2 (ja) | 基板処理装置及び薄膜の製造方法 | |
JP4748042B2 (ja) | 熱処理方法、熱処理装置及び記憶媒体 | |
JP2002093799A (ja) | 基板の熱処理方法及び基板の熱処理装置 | |
KR20060042203A (ko) | 피처리체의 산화 방법, 산화 장치 및 기억 매체 | |
WO2011104904A1 (ja) | 加圧式ランプアニール装置、薄膜の製造方法及び加圧式ランプアニール装置の使用方法 | |
JP7160642B2 (ja) | 基板処理方法、3次元メモリデバイスの製造方法および基板処理装置 | |
TWI827871B (zh) | 基板處理裝置、半導體裝置之製造方法、基板處理程式及記錄媒體 | |
JP2009076869A (ja) | 基板の処理方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体 | |
JP4717861B2 (ja) | 超伝導テープ製造装置および方法 | |
CN104891821B (zh) | 应用不同浓度的前驱液制备多层BiFeO3薄膜的方法 | |
JP2009021560A (ja) | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 | |
JP2011134909A (ja) | 半導体装置の製造方法及び基板処理システム | |
JP2010021378A (ja) | シリコン酸窒化膜の形成方法および形成装置 | |
JP4319723B2 (ja) | エピタキシャル成長方法 | |
JP2008010688A (ja) | 基板処理装置 | |
JP5366157B2 (ja) | 加圧式ランプアニール装置 | |
JP2010212391A (ja) | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 | |
JP2005236283A (ja) | ウェーハ上に膜を形成する方法 | |
JP5921181B2 (ja) | 基板処理装置、基板処理方法および半導体装置の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160523 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170221 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170228 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20170427 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170628 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170711 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170726 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6201130 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S303 | Written request for registration of pledge or change of pledge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316303 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
S303 | Written request for registration of pledge or change of pledge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316303 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S803 | Written request for registration of cancellation of provisional registration |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316803 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |