JP2017106125A - Oriented substrate, production method of oriented film substrate, sputtering device and multi-chamber device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配向基板、配向膜基板の製造方法、スパッタリング装置及びマルチチャンバー装置に関する。 The present invention relates to an alignment substrate, a method for manufacturing an alignment film substrate, a sputtering apparatus, and a multi-chamber apparatus.
従来のPb(Zr,Ti)O3(以下、「PZT」という。)ペロブスカイト型強誘電体セラミックスの製造方法について説明する。 A conventional method for producing Pb (Zr, Ti) O 3 (hereinafter referred to as “PZT”) perovskite ferroelectric ceramics will be described.
4インチSiウエハ上に膜厚300nmのSiO2膜を形成し、このSiO2膜上に膜厚5nmのTiOX膜を形成する。次に、このTiOX膜上に例えば(111)に配向した膜厚150nmのPt膜を形成し、このPt膜上にスピンコーターによってPZTゾルゲル溶液を回転塗布する。この際のスピン条件は、1500rpmの回転速度で30秒間回転させ、4000rpmの回転速度で10秒間回転させる条件である。 A 300 nm thick SiO 2 film is formed on a 4-inch Si wafer, and a 5 nm thick TiO x film is formed on the SiO 2 film. Next, a Pt film having a film thickness of, for example, (111) is formed on the TiO X film, and a PZT sol-gel solution is spin-coated on the Pt film by a spin coater. The spin condition at this time is a condition for rotating for 30 seconds at a rotational speed of 1500 rpm and for 10 seconds at a rotational speed of 4000 rpm.
次に、この塗布されたPZTゾルゲル溶液を250℃のホットプレート上で30秒間加熱保持して乾燥させ、水分を除去した後、さらに500℃の高温に保持したホットプレート上で60秒間加熱保持して仮焼成を行う。これを複数回繰り返すことで膜厚150nmのPZTアモルファス薄膜を生成する。 Next, the applied PZT sol-gel solution is heated and held on a hot plate at 250 ° C. for 30 seconds to dry, and after removing moisture, further heated and held on a hot plate held at a high temperature of 500 ° C. for 60 seconds. And pre-baking. By repeating this several times, a 150 nm thick PZT amorphous thin film is produced.
次いで、このPZTアモルファス薄膜に加圧式ランプアニール装置(RTA: rapidly thermal anneal)を用いて700℃のアニール処理を行ってPZT結晶化を行う。このようにして結晶化されたPZT膜はペロブスカイト構造からなる(例えば特許文献1参照)。 Next, the PZT crystallization is performed on the PZT amorphous thin film by annealing at 700 ° C. using a pressure type lamp annealing apparatus (RTA: rapidly thermal anneal). The PZT film thus crystallized has a perovskite structure (see, for example, Patent Document 1).
上記の従来技術では、(111)に配向したPt膜が必要となり、Ptが高価であるため、製造コストが高くなるという課題がある。 In the above-described conventional technology, a Pt film oriented in (111) is required, and Pt is expensive, so that there is a problem that the manufacturing cost increases.
本発明の一態様は、製造コストを低減することを課題とする。 An object of one embodiment of the present invention is to reduce manufacturing costs.
以下に、本発明の種々の態様について説明する。
[1](100)の結晶面を有するSi基板と、
前記Si基板上にエピタキシャル成長により形成された(100)の配向膜と、
前記配向膜上にエピタキシャル成長により形成された下記式1を満たす格子定数dを有する物質を含む第1の導電膜と、
を具備することを特徴とする配向膜基板。
0.300nm≦d≦0.550nm ・・・式1
Hereinafter, various aspects of the present invention will be described.
[1] A Si substrate having a (100) crystal plane;
(100) orientation film formed by epitaxial growth on the Si substrate;
A first conductive film containing a substance having a lattice constant d satisfying the following
An alignment film substrate comprising:
0.300 nm ≦ d ≦ 0.550
[2](100)の結晶面を有するSi基板と、
前記Si基板上にエピタキシャル成長により形成された(100)の配向膜と、
前記配向膜上にエピタキシャル成長により形成された磁性を有する第2の導電膜と、
前記第2の導電膜上にエピタキシャル成長により形成された下記式1を満たす格子定数dを有する物質を含む第1の導電膜と、
を具備することを特徴とする配向膜基板。
0.300nm≦d≦0.550nm ・・・式1
[2] a Si substrate having a (100) crystal plane;
(100) orientation film formed by epitaxial growth on the Si substrate;
A second conductive film having magnetism formed by epitaxial growth on the alignment film;
A first conductive film containing a substance having a lattice constant d satisfying the following
An alignment film substrate comprising:
0.300 nm ≦ d ≦ 0.550
[3]上記[1]または[2]において、
前記格子定数dを有する物質は金属を含むことを特徴とする配向膜基板。
[3] In the above [1] or [2],
The alignment film substrate according to
[4]上記[1]乃至[3]のいずれか一項において、
前記格子定数dを有する物質は、Al、Al合金、Ni、Ni合金及びNi−Cu合金の少なくとも一つの金属または前記少なくとも一つの金属にAgを含有する金属であることを特徴とする配向膜基板。
[4] In any one of [1] to [3] above,
The material having the lattice constant d is at least one metal of Al, Al alloy, Ni, Ni alloy and Ni-Cu alloy or a metal containing Ag in the at least one metal. .
[5]上記[2]において、
前記第2の導電膜は金属を含むことを特徴とする配向膜基板。
[5] In the above [2],
The alignment film substrate, wherein the second conductive film contains a metal.
[6]上記[2]または[5]において、
前記第2の導電膜は、磁性を有する金属が40質量%以上含まれていることを特徴とする配向膜基板。
[6] In the above [2] or [5],
The alignment film substrate, wherein the second conductive film contains 40% by mass or more of magnetic metal.
[7]上記[2]、[5]及び[6]のいずれか一項において、
前記第2の導電膜は、Fe、Fe合金及びFe−Ni合金の群から選択された少なくとも一つの金属または前記少なくとも一つの金属にAgを含有する金属からなることを特徴とする配向膜基板。
[7] In any one of the above [2], [5] and [6]
The alignment film substrate, wherein the second conductive film is made of at least one metal selected from the group consisting of Fe, Fe alloy and Fe-Ni alloy, or a metal containing Ag in the at least one metal.
[8]上記[1]乃至[7]のいずれか一項において、
前記第1の導電膜は電極であることを特徴とする配向膜基板。
[8] In any one of the above [1] to [7],
The alignment film substrate, wherein the first conductive film is an electrode.
[9]上記[2]及び[5]乃至[7]のいずれか一項において、
前記第2の導電膜は電極であることを特徴とする配向膜基板。
[9] In any one of the above [2] and [5] to [7],
The alignment film substrate, wherein the second conductive film is an electrode.
[10]上記[1]乃至[9]のいずれか一項において、
前記配向膜及び前記第1の導電膜は500℃の耐熱性を有することを特徴とする配向膜基板。
[10] In any one of [1] to [9] above,
The alignment film substrate, wherein the alignment film and the first conductive film have heat resistance of 500 ° C.
[11]上記[2]、[5]乃至[7]、及び[9]のいずれか一項において、
前記配向膜、前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜は500℃の耐熱性を有することを特徴とする配向膜基板。
[11] In any one of the above [2], [5] to [7], and [9],
The alignment film substrate, wherein the alignment film, the first conductive film, and the second conductive film have a heat resistance of 500 ° C.
[12]上記[1]乃至[11]のいずれか一項において、
前記配向膜は、ZrO2膜とY2O3膜を積層した積層膜またはYSZ膜であることを特徴とする配向膜基板。
[12] In any one of the above [1] to [11],
The alignment film substrate is characterized in that the alignment film is a laminated film or a YSZ film in which a ZrO 2 film and a Y 2 O 3 film are stacked.
[13]上記[1]乃至[12]のいずれか一項において、
前記配向膜と前記第1の導電膜との間に形成されたペロブスカイト構造物質を含む第1のバッファ層を有することを特徴とする配向膜基板。
[13] In any one of [1] to [12] above,
An alignment film substrate comprising: a first buffer layer containing a perovskite structure material formed between the alignment film and the first conductive film.
[14]上記[2]、[5]乃至[7]、[9]及び[11]のいずれか一項において、
前記配向膜と前記第2の導電膜との間に形成されたペロブスカイト構造物質を含む第1のバッファ層を有することを特徴とする配向膜基板。
[14] In any one of the above [2], [5] to [7], [9] and [11],
An alignment film substrate comprising a first buffer layer containing a perovskite structure material formed between the alignment film and the second conductive film.
[15]上記[1]乃至[14]のいずれか一項において、
前記第1の導電膜上に形成され、(100)に配向した誘電体膜を有することを特徴とする配向膜基板。
[15] In any one of [1] to [14] above,
An alignment film substrate comprising a dielectric film formed on the first conductive film and oriented in (100).
[16]上記[15]において、
前記誘電体膜はPZT膜であることを特徴とする配向膜基板。
[16] In the above [15],
An alignment film substrate, wherein the dielectric film is a PZT film.
[17]上記[15]または[16]において、
前記第1の導電膜と前記誘電体膜との間に形成されたペロブスカイト構造物質を含む第2のバッファ層を有することを特徴とする配向膜基板。
[17] In the above [15] or [16],
An alignment film substrate comprising: a second buffer layer including a perovskite structure material formed between the first conductive film and the dielectric film.
[18]上記[13]、[14]及び[17]のいずれか一項において、
前記ペロブスカイト構造物質は、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、Os、IrPt、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、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配向膜基板。
[18] In any one of the above [13], [14] and [17]
The perovskite structure material is represented by the general formula ABO 3 , where A is Al, Y, Na, K, Rb, Cs, La, Sr, Cr, Ag, Ca, Pr, Nd, Bi and a lanthanum series of the periodic table And B contains Al, Ga, In, Nb, Sn, Ti, Ru, Rh, Pd, Re, Os, IrPt, U, Co, and Fe. A perovskite material or a bismuth oxide layer containing at least one element selected from the group consisting of Ni, Mn, Cr, Cu, Mg, V, Nb, Ta, Mo and W, and a perovskite-type structural block Is a bismuth layer-structured ferroelectric crystal having a structure in which the layers are alternately stacked, and the perovskite type structural block includes Li, Na, K, Ca, Sr, Ba, Y, Bi, Pb And at least one element L selected from rare earth elements, at least one element R selected from Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, W, Mo, Mn, Fe, Si, and Ge, and oxygen An alignment film substrate, wherein:
[19](100)の結晶面を有するSi基板を用意し、
前記Si基板上にエピタキシャル成長によりZrO2膜とY2O3膜を積層した積層膜またはYSZ膜を形成し、
前記積層膜またはYSZ膜上にエピタキシャル成長により下記式1を満たす格子定数dを有する物質を含む第1の導電膜を形成する配向膜基板の製造方法であり、
前記積層膜は(100)に配向しており、
前記YSZ膜は(100)に配向しており、
前記物質は、Al及びAl合金の少なくとも一つの金属または前記少なくとも一つの金属にAgを含有する金属であることを特徴とする配向膜基板の製造方法。
0.300nm≦d≦0.550nm ・・・式1
[19] A Si substrate having a (100) crystal plane is prepared,
A stacked film or a YSZ film in which a ZrO 2 film and a Y 2 O 3 film are stacked by epitaxial growth on the Si substrate is formed,
A method of manufacturing an alignment film substrate, wherein a first conductive film including a substance having a lattice constant d satisfying the following
The laminated film is oriented in (100),
The YSZ film is oriented in (100),
The method of manufacturing an alignment film substrate, wherein the substance is at least one metal of Al and an Al alloy or a metal containing Ag in the at least one metal.
0.300 nm ≦ d ≦ 0.550
[20](100)の結晶面を有するSi基板を用意し、
前記Si基板上にエピタキシャル成長によりZrO2膜とY2O3膜を積層した積層膜またはYSZ膜を形成し、
前記配向膜またはYSZ膜上にエピタキシャル成長により磁性を有する第2の導電膜を形成し、
前記第2の導電膜上にエピタキシャル成長により下記式1を満たす格子定数dを有する物質を含む第1の導電膜を形成する配向膜基板の製造方法であり、
前記積層膜は(100)に配向しており、
前記YSZ膜は(100)に配向しており、
前記第2の導電膜は、Fe、Fe合金及びFe−Ni合金の群から選択された少なくとも一つの金属または前記少なくとも一つの金属にAgを含有する金属からなり、
前記格子定数dを有する物質は、Al及びAl合金の少なくとも一つの金属または前記少なくとも一つの金属にAgを含有する金属であることを特徴とする配向膜基板の製造方法。
0.300nm≦d≦0.550nm ・・・式1
[20] A Si substrate having a (100) crystal plane is prepared,
A stacked film or a YSZ film in which a ZrO 2 film and a Y 2 O 3 film are stacked by epitaxial growth on the Si substrate is formed,
Forming a second conductive film having magnetism by epitaxial growth on the alignment film or the YSZ film;
A method of manufacturing an alignment film substrate, wherein a first conductive film including a substance having a lattice constant d satisfying the
The laminated film is oriented in (100),
The YSZ film is oriented in (100),
The second conductive film is made of at least one metal selected from the group consisting of Fe, Fe alloy and Fe-Ni alloy, or a metal containing Ag in the at least one metal,
The method for producing an alignment film substrate, wherein the substance having the lattice constant d is at least one metal of Al and an Al alloy or a metal containing Ag in the at least one metal.
0.300 nm ≦ d ≦ 0.550
[21]上記[20]において、
前記第2の導電膜は、磁性を有する金属が40質量%以上含まれていることを特徴とする配向膜基板の製造方法。
[21] In the above [20],
The method for producing an alignment film substrate, wherein the second conductive film contains 40% by mass or more of a metal having magnetism.
[22]上記[19]において、
前記積層膜またはYSZ膜を形成した後で且つ前記第1の導電膜を形成する前に、前記積層膜またはYSZ膜上にペロブスカイト構造物質を含む第1のバッファ層を形成することを特徴とする配向膜基板の製造方法。
[22] In the above [19],
A first buffer layer containing a perovskite structure material is formed on the stacked film or the YSZ film after forming the stacked film or the YSZ film and before forming the first conductive film. A method for producing an alignment film substrate.
[23]上記[20]または[21]において、
前記第2の導電膜を形成した後で且つ前記第1の導電膜を形成する前に、前記第2の導電膜上にペロブスカイト構造物質を含む第1のバッファ層を形成することを特徴とする配向膜基板の製造方法。
[23] In the above [20] or [21],
A first buffer layer including a perovskite structure material is formed on the second conductive film after the second conductive film is formed and before the first conductive film is formed. A method for producing an alignment film substrate.
[24]上記[19]乃至[23]のいずれか一項において、
前記第1の導電膜を形成した後に、前記第1の導電膜上に(100)に配向した誘電体膜を形成することを特徴とする配向膜基板の製造方法。
[24] In any one of [19] to [23] above,
A method of manufacturing an alignment film substrate, comprising forming a dielectric film oriented in (100) on the first conductive film after forming the first conductive film.
[25]上記[24]において、
前記誘電体膜はPZT膜であることを特徴とする配向膜基板の製造方法。
[25] In the above [24],
The method for manufacturing an alignment film substrate, wherein the dielectric film is a PZT film.
[26]上記[24]または[25]において、
前記第1の導電膜を形成した後で且つ前記誘電体膜を形成する前に、前記第1の導電膜上にペロブスカイト構造物質を含む第2のバッファ層を形成することを特徴とする配向膜基板の製造方法。
[26] In the above [24] or [25],
An alignment film comprising: forming a second buffer layer containing a perovskite structure material on the first conductive film after forming the first conductive film and before forming the dielectric film. A method for manufacturing a substrate.
[27]上記[23]または[26]において、
前記ペロブスカイト構造物質は、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、Os、IrPt、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、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配向膜基板の製造方法。
[27] In the above [23] or [26],
The perovskite structure material is represented by the general formula ABO 3 , where A is Al, Y, Na, K, Rb, Cs, La, Sr, Cr, Ag, Ca, Pr, Nd, Bi and a lanthanum series of the periodic table And B contains Al, Ga, In, Nb, Sn, Ti, Ru, Rh, Pd, Re, Os, IrPt, U, Co, and Fe. A perovskite material or a bismuth oxide layer containing at least one element selected from the group consisting of Ni, Mn, Cr, Cu, Mg, V, Nb, Ta, Mo and W, and a perovskite-type structural block Is a bismuth layer-structured ferroelectric crystal having a structure in which the layers are alternately stacked, and the perovskite type structural block includes Li, Na, K, Ca, Sr, Ba, Y, Bi, Pb And at least one element L selected from rare earth elements, at least one element R selected from Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, W, Mo, Mn, Fe, Si, and Ge, and oxygen A method for producing an alignment film substrate.
[28]第1のチャンバーに第1のゲートバルブを介して接続された搬送室と、
前記搬送室内に配置された、Si基板を搬送する搬送機構と、
前記搬送室に第4のゲートバルブを介して接続された第4のチャンバーと、
前記第1のチャンバー内で(100)の結晶面を有する前記Si基板上にYSZ膜を成膜する第1のスパッタリング装置と、
前記第4のチャンバー内で前記YSZ膜上に下記式1を満たす格子定数dを有する物質を含む第1の導電膜を成膜する第4のスパッタリング装置と、
を具備し、
前記第1のスパッタリング装置は、
第1のチャンバーと、
前記第1のチャンバー内に配置された、前記Si基板を保持する保持機構と、
前記保持機構に保持され、前記Si基板の下面にランプ光を照射して前記基板を800℃以上に加熱するランプヒーターと、
前記第1のチャンバー内に配置され、前記保持機構に保持された前記Si基板の上面と対向するYとZrを含有するスパッタリングターゲットと、
前記スパッタリングターゲットに電気的に接続されたスパッタ電極と、
前記スパッタ電極に電気的に接続された第1の電源と、
前記保持機構に保持された前記基板と前記スパッタリングターゲットとの間に配置されたグリッド電極と、
前記グリッド電極に設けられた複数の貫通孔と、
前記グリッド電極に電気的に接続された第2の電源と、
前記保持機構に保持された前記基板と前記グリッド電極との間の第1の空間から真空排気する排気機構と、
前記第2の空間に不活性ガスを導入し、前記第1の空間に酸素ガスを導入するガス導入機構と、
を具備し、
前記グリッド電極によって前記第1のチャンバーは、前記第1の空間と、前記グリッド電極と前記スパッタリングターゲットとの間の第2の空間に二分割されていることを特徴とするマルチチャンバー装置。
0.300nm≦d≦0.550nm ・・・式1
[28] a transfer chamber connected to the first chamber via a first gate valve;
A transport mechanism disposed in the transport chamber for transporting the Si substrate;
A fourth chamber connected to the transfer chamber via a fourth gate valve;
A first sputtering apparatus for forming a YSZ film on the Si substrate having a (100) crystal plane in the first chamber;
A fourth sputtering apparatus for forming a first conductive film containing a substance having a lattice constant d satisfying the
Comprising
The first sputtering apparatus includes:
A first chamber;
A holding mechanism arranged in the first chamber for holding the Si substrate;
A lamp heater that is held by the holding mechanism and irradiates the lower surface of the Si substrate with lamp light to heat the substrate to 800 ° C. or higher;
A sputtering target containing Y and Zr disposed in the first chamber and facing the upper surface of the Si substrate held by the holding mechanism;
A sputtering electrode electrically connected to the sputtering target;
A first power source electrically connected to the sputter electrode;
A grid electrode disposed between the substrate held by the holding mechanism and the sputtering target;
A plurality of through holes provided in the grid electrode;
A second power source electrically connected to the grid electrode;
An exhaust mechanism for evacuating the first space between the grid electrode and the substrate held by the holding mechanism;
A gas introduction mechanism for introducing an inert gas into the second space and introducing an oxygen gas into the first space;
Comprising
The multi-chamber apparatus, wherein the first chamber is divided into two parts by the grid electrode into the first space and a second space between the grid electrode and the sputtering target.
0.300 nm ≦ d ≦ 0.550
[29]上記[28]において、
前記搬送室に第3のゲートバルブを介して接続された第3のチャンバーと、
前記第3のチャンバー内で前記YSZ膜上に磁性を有する第2の導電膜を成膜する第3のスパッタリング装置と、
を具備することを特徴とするマルチチャンバー装置。
[29] In the above [28],
A third chamber connected to the transfer chamber via a third gate valve;
A third sputtering apparatus for forming a magnetic second conductive film on the YSZ film in the third chamber;
A multi-chamber apparatus comprising:
[30]第1のチャンバーに第1のゲートバルブを介して接続された搬送室と、
前記搬送室内に配置された、Si基板を搬送する搬送機構と、
前記搬送室に第2のゲートバルブを介して接続された第2のチャンバーと、
前記搬送室に第4のゲートバルブを介して接続された第4のチャンバーと、
前記第1のチャンバー内で(100)の結晶面を有する前記Si基板上にZrO2膜を成膜する第1のスパッタリング装置と、
前記第2のチャンバー内で前記ZrO2膜上にY2O3膜を成膜する第2のスパッタリング装置と、
前記第4のチャンバー内で前記Y2O3膜上に下記式1を満たす格子定数dを有する物質を含む第1の導電膜を成膜する第4のスパッタリング装置と、
を具備し、
前記第1のスパッタリング装置及び前記第2のスパッタリング装置は、それぞれ、
第1のチャンバーと、
前記第1のチャンバー内に配置された、前記Si基板を保持する保持機構と、
前記保持機構に保持され、前記Si基板の下面にランプ光を照射して前記基板を800℃以上に加熱するランプヒーターと、
前記第1のチャンバー内に配置され、前記保持機構に保持された前記Si基板の上面と対向するスパッタリングターゲットと、
前記スパッタリングターゲットに電気的に接続されたスパッタ電極と、
前記スパッタ電極に電気的に接続された第1の電源と、
前記保持機構に保持された前記基板と前記スパッタリングターゲットとの間に配置されたグリッド電極と、
前記グリッド電極に設けられた複数の貫通孔と、
前記グリッド電極に電気的に接続された第2の電源と、
前記保持機構に保持された前記基板と前記グリッド電極との間の第1の空間から真空排気する排気機構と、
前記第2の空間に不活性ガスを導入し、前記第1の空間に酸素ガスを導入するガス導入機構と、
を具備し、
前記グリッド電極によって前記第1のチャンバーは、前記第1の空間と、前記グリッド電極と前記スパッタリングターゲットとの間の第2の空間に二分割されており、
前記第1のスパッタリング装置のスパッタリングターゲットは、Zrからなり、
前記第2のスパッタリング装置のスパッタリングターゲットは、Yからなることを特徴とするマルチチャンバー装置。
0.300nm≦d≦0.550nm ・・・式1
[30] a transfer chamber connected to the first chamber via a first gate valve;
A transport mechanism disposed in the transport chamber for transporting the Si substrate;
A second chamber connected to the transfer chamber via a second gate valve;
A fourth chamber connected to the transfer chamber via a fourth gate valve;
A first sputtering apparatus for forming a ZrO 2 film on the Si substrate having a (100) crystal plane in the first chamber;
A second sputtering apparatus for forming a Y 2 O 3 film on the ZrO 2 film in the second chamber;
A fourth sputtering apparatus for forming a first conductive film containing a substance having a lattice constant d satisfying the
Comprising
The first sputtering apparatus and the second sputtering apparatus are respectively
A first chamber;
A holding mechanism arranged in the first chamber for holding the Si substrate;
A lamp heater that is held by the holding mechanism and irradiates the lower surface of the Si substrate with lamp light to heat the substrate to 800 ° C. or higher;
A sputtering target disposed in the first chamber and facing the upper surface of the Si substrate held by the holding mechanism;
A sputtering electrode electrically connected to the sputtering target;
A first power source electrically connected to the sputter electrode;
A grid electrode disposed between the substrate held by the holding mechanism and the sputtering target;
A plurality of through holes provided in the grid electrode;
A second power source electrically connected to the grid electrode;
An exhaust mechanism for evacuating the first space between the grid electrode and the substrate held by the holding mechanism;
A gas introduction mechanism for introducing an inert gas into the second space and introducing an oxygen gas into the first space;
Comprising
The first chamber is divided into two parts by the grid electrode into the first space and a second space between the grid electrode and the sputtering target,
The sputtering target of the first sputtering apparatus is made of Zr,
The multi-chamber apparatus, wherein the sputtering target of the second sputtering apparatus is made of Y.
0.300 nm ≦ d ≦ 0.550
[31]上記[30]において、
前記搬送室に第3のゲートバルブを介して接続された第3のチャンバーと、
前記第3のチャンバー内で前記Y2O3膜上に磁性を有する第2の導電膜を成膜する第3のスパッタリング装置と、
を具備することを特徴とするマルチチャンバー装置。
[31] In the above [30],
A third chamber connected to the transfer chamber via a third gate valve;
A third sputtering apparatus for forming a magnetic second conductive film on the Y 2 O 3 film in the third chamber;
A multi-chamber apparatus comprising:
[32]上記[28]乃至[31]のいずれか一項において、
前記搬送室に第5のゲートバルブを介して接続された第5のチャンバーと、
前記第5のチャンバー内で誘電体膜を成膜する第5のスパッタリング装置と、
を具備することを特徴とするマルチチャンバー装置。
[32] In any one of the above [28] to [31],
A fifth chamber connected to the transfer chamber via a fifth gate valve;
A fifth sputtering apparatus for forming a dielectric film in the fifth chamber;
A multi-chamber apparatus comprising:
[33]上記[28]乃至[31]のいずれか一項において、
前記搬送室に第6のゲートバルブを介して接続された第6のチャンバーと、
前記第6のチャンバーを有する誘電体膜成膜装置と、
を具備し、
前記誘電体膜成膜装置は、ゾルゲル溶液をスピンコートにより塗布して誘電体膜を製膜する装置であることを特徴とするマルチチャンバー装置。
[33] In any one of the above [28] to [31],
A sixth chamber connected to the transfer chamber via a sixth gate valve;
A dielectric film forming apparatus having the sixth chamber;
Comprising
The dielectric film forming apparatus is an apparatus for forming a dielectric film by applying a sol-gel solution by spin coating.
本発明の一態様を適用することで、製造コストを低減することができる。 By applying one embodiment of the present invention, manufacturing cost can be reduced.
以下では、本発明の実施形態及び実施例について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施形態の記載内容及び実施例に限定して解釈されるものではない。 Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it will be easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments and examples below.
(第1の実施形態)
≪製造装置≫
図1は、本発明の一態様に係るマルチチャンバー装置を模式的に示す平面図である。
マルチチャンバー装置は、ロードロック室1と、搬送室2と、搬送ロボット3と、YSZスパッタ室4と、磁性を持つ物質のスパッタ室5と、特定の格子定数を持つ物質のスパッタ室6と、PZTスパッタ室7とを有している。
(First embodiment)
≪Production equipment≫
FIG. 1 is a plan view schematically illustrating a multi-chamber apparatus according to an aspect of the present invention.
The multi-chamber apparatus includes a
ロードロック室1には真空ポンプ(図示せず)が接続されており、成膜処理を施すSi基板(例えばSiウエハ)をロードロック室1内に導入し、真空ポンプによってロードロック室1内が真空排気されるようになっている。
A vacuum pump (not shown) is connected to the
搬送室2は、ゲートバルブ51を介してロードロック室1に接続されている。搬送室2内には搬送ロボット3が配置されている。搬送室2には真空ポンプ(図示せず)が接続されており、その真空ポンプによって搬送室2内が真空排気されるようになっている。
The
YSZスパッタ室4は、Siウエハ(Si基板ともいう)23上にYSZ膜を反応性スパッタリングによって成膜するものであり、ゲートバルブ51を介して搬送室2に接続されている。YSZスパッタ室4は第1のチャンバーを有しており、マルチチャンバー装置は第1のチャンバーを有する第1のスパッタリング装置(図2参照)を有している。搬送ロボット3によってSiウエハ23をロードロック室1内から搬送室2を通ってYSZスパッタ室4の第1のチャンバーに搬送するようになっている。図2に示す第1のスパッタリング装置については後述する。
The
なお、本明細書において「YSZ膜」とは、YとZrが酸素によって酸化されたY2O3とZrO2の混合物からなる安定した状態にある膜をいう。広義にはZrO2に数%のY2Oを混合したもの(Zrの酸化数を安定化するため)で良く知られているのはZrO2が8%添加されたもの、或いはZrに数%のYを添加した合金を酸化したもので、これも良く知られているのはZrに8%Yを添加した合金を酸化したものである。 In this specification, “YSZ film” refers to a film in a stable state composed of a mixture of Y 2 O 3 and ZrO 2 in which Y and Zr are oxidized by oxygen. In a broad sense, a mixture of several percent of Y 2 O in ZrO 2 (to stabilize the oxidation number of Zr) is well known in that 8% of ZrO 2 is added, or several percent in Zr. This is an oxidation of an alloy to which Y is added. Also well known is an oxidation of an alloy in which 8% Y is added to Zr.
磁性を持つ物質のスパッタ室5は、Siウエハ23上に磁性を持つ物質を含む第2の導電膜をスパッタリングによって成膜するものであり、ゲートバルブ51を介して搬送室2に接続されている。スパッタ室5は、第2のチャンバーを有する第2のスパッタリング装置(図示せず)を有している。搬送ロボット3によってSiウエハ23をYSZスパッタ室4の第1のチャンバー内から搬送室2を通ってスパッタ室5の第2のチャンバー内に搬送するようになっている。
The magnetic
特定の格子定数を持つ物質のスパッタ室6は、Siウエハ23上に下記式1を満たす格子定数dを有する物質を含む第1の導電膜をスパッタリングによって成膜するものであり、ゲートバルブ51を介して搬送室2に接続されている。スパッタ室6は、第3のチャンバーを有する第3のスパッタリング装置(図示せず)を有している。搬送ロボット3によってSiウエハ23をスパッタ室5の第2のチャンバー内から搬送室2を通ってスパッタ室6の第3のチャンバー内に搬送するようになっている。
0.300nm≦d≦0.550nm ・・・式1
The
0.300 nm ≦ d ≦ 0.550
PZTスパッタ室7は、Siウエハ23上にPZT膜をスパッタリングによって成膜するものであり、ゲートバルブ51を介して搬送室2に接続されている。PZTスパッタ室7は、第4のチャンバーを有する第4のスパッタリング装置(図示せず)を有している。搬送ロボット3によってSiウエハ23をスパッタ室6の第3のチャンバー内から搬送室2を通ってスパッタ室7の第4のチャンバー内に搬送するようになっている。なお、PZTスパッタ室7の第4のチャンバー内でPZT膜を成膜するスパッタリング装置を用いているが、第4のチャンバー内でPZT以外の誘電体膜を成膜するスパッタリング装置を用いてもよい。
The
搬送ロボット3によるSiウエハ23の搬送は上述したものに限定されず、例えばSiウエハ23をスパッタ室5の第2のチャンバー内から搬送室2を通ってスパッタ室7の第4のチャンバー内に搬送してもよい。
The transfer of the
図2は、本発明の一態様に係る第1のスパッタリング装置を模式的に示す断面図である。図3(A)は、図2に示すSiウエハ23、保持機構22及びランプヒーター24の詳細を示す平面図と断面図であり、図3(C)は図3(A)に示す集光型反射板及びその周辺を拡大した断面図である。図3(B)は、図3(A)に示す保持機構22の比較例を示す平面図と断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a first sputtering apparatus according to one embodiment of the present invention. 3A is a plan view and a cross-sectional view showing details of the
図2及び図3(A)に示すように、第1のスパッタリング装置は、第1のチャンバー(プロセスチャンバーともいう)21を有し、プロセスチャンバー21内には基板(例えばSiウエハ23)を保持する保持機構22が配置されている。保持機構22は基板電極としての機能を有し、Siウエハ23は基板電極に電気的に接触している。基板電極は図示せぬ電源に電気的に接続されている。Siウエハ23は例えば(100)の結晶面を有する。
As shown in FIGS. 2 and 3A, the first sputtering apparatus includes a first chamber (also referred to as a process chamber) 21 and a substrate (for example, a Si wafer 23) is held in the
保持機構22には、Siウエハ23の下面にランプ光を照射してSiウエハ23を800℃以上に加熱するランプヒーター24が設けられている。図3(A),(C)に示すように、ランプヒーター24は、Siウエハ23の下面の下方に配置され、平面が円形状のSiウエハ23の中心から同心円状に配置されている。ランプヒーター24とSiウエハ23との間で且つSiウエハ23の外周を覆うように集光型反射部材(集光リフレクターともいう)15が保持機構22に設けられている。集光リフレクター15は、ランプヒーター24から照射されるランプ光がSiウエハ23の下面の外側に漏れるのを遮る遮光部材としても機能し、またランプ光をSiウエハ23の下面に集光させる集光部材としても機能する。集光リフレクター15は例えばAl製であり、集光リフレクター15には例えばAuメッキが施されている。
The holding
図3(C)に示すように、集光リフレクター15は保持機構22に取り付けられている。図3(B)に示すように、保持機構22に集光リフレクター15が取り付けられていない場合、ランプヒーター4から照射されるランプ光がSiウエハ23の下面の外側に漏れる量18が多くなる。これに対し、図3(A)に示すように、保持機構22に集光リフレクター15が取り付けられている場合、ランプヒーター4から照射されるランプ光がSiウエハ23の下面の外側に漏れる量17が少なくなる。これにより、Siウエハ23を加熱する能力を飛躍的に向上させることができる。
As shown in FIG. 3C, the
図2に示すように、第1のチャンバー21内には、保持機構22に保持されたSiウエハ23の上面と対向するスパッタリングターゲット26が配置されている。スパッタリングターゲット26は、例えば YとZrを含有するターゲット、Zrからなるターゲット、またはYからなるターゲットを用いることができる。
As shown in FIG. 2, a
スパッタリングターゲット26にはスパッタ電極25が電気的に接続されており、スパッタ電極25にはスパッタ電源(第1の電源ともいう)28が電気的に接続されている。スパッタ電源28は高周波電源または直流電源である。
A sputtering
スパッタリングターゲット26の裏面側にはモーターMによって矢印のように回転するロータリーマグネット27が配置されている。これにより、スパッタリングターゲット26の表面側に発生するプラズマを均一化することができる。なお、本実施形態では、ロータリーマグネット27を用いているが、回転させないマグネットを用いてもよい。
A
Siウエハ23とスパッタリングターゲット26との間にはグリッド電極29が配置されており、グリッド電極29には複数の貫通孔29aが設けられている。グリッド電極29は、導電体(例えばカーボン)で形成されている。グリッド電極29にはグリッド電源(第2の電源ともいう)10が電気的に接続されている。グリッド電源10は、直流電源または第1の電源28の周波数より低い周波数の高周波電源である。
A
プロセスチャンバー21は、グリッド電極29によって第1の空間52と第2の空間53に二分割されている。つまり、第1の空間52はSiウエハ23とグリッド電極29との間に位置し、第2の空間53はグリッド電極29とスパッタリングターゲット26との間に位置する。第1の空間52と第2の空間53はグリッド電極29の貫通孔29aによって空間的に繋がっている。
The
第1のスパッタリング装置は、第2の空間53にスパッタ放電ガスを導入する放電ガス導入機構13と、第1の空間52に反応ガスを導入する反応ガス導入機構14とを有している。スパッタ放電ガスは例えば不活性ガス(Ar、Ne、Kr、Xeなど)である。反応ガスは例えば酸素ガス(O2)である。
The first sputtering apparatus includes a discharge
第1のスパッタリング装置は第1の空間52からプロセスチャンバー21の内部を真空排気する排気機構を有しており、この排気機構は真空ポンプPを有している。この真空ポンプPは、配管及びバルブ54を介してプロセスチャンバー21に接続されている。
The first sputtering apparatus has an exhaust mechanism that evacuates the inside of the
グリッド電極29は、第2の空間53に発生するプラズマを遮蔽し、そのプラズマを第2の空間53に閉じ込める機能を有する。真空ポンプPによって第1の空間52から真空排気することで、グリッド電極29の貫通孔29aを通して第2の空間53も真空排気される。この際、第2の空間53より第1の空間52の方が高真空となる。別言すれば、貫通孔29aの大きさや数は、真空ポンプPによって真空排気することで、第2の空間53より第1の空間52の方が高真空となる程度のものとするとよい。
The
Siウエハ23とグリッド電極29との間(即ち第1の空間52)には熱電子を発生させるフィラメント11が配置されている。フィラメント11にはフィラメント電源(第3の電源ともいう)12が電気的に接続されており、フィラメント電源12は直流電源または交流電源である。フィラメント11から発生させた熱電子は、グリッド電極29の貫通孔29aから通過したイオン化したスパッタ粒子を中和する機能を有する。
A
≪第1のスパッタリング装置の変形例≫
図1に示すマルチチャンバー装置が有する図2の第1のスパッタリング装置を、ボート型蒸着装置、EB型蒸着装置またはRF型イオンプレーティング装置に代えて実施してもよい。つまり、図1に示すマルチチャンバー装置がボート型蒸着装置、EB型蒸着装置またはRF型イオンプレーティング装置を有するように変更しても良い。
<< Modification of First Sputtering Apparatus >>
The first sputtering apparatus of FIG. 2 included in the multi-chamber apparatus shown in FIG. 1 may be implemented in place of the boat-type deposition apparatus, the EB-type deposition apparatus, or the RF-type ion plating apparatus. That is, the multi-chamber apparatus shown in FIG. 1 may be modified to have a boat type vapor deposition apparatus, an EB type vapor deposition apparatus, or an RF type ion plating apparatus.
ボート型蒸着装置、EB型蒸着装置またはRF型イオンプレーティング装置それぞれは、YとZrを含有する蒸着材料、Zrを含有する蒸着材料、またはYを含有する蒸着材料を備えた蒸着源を有し、これらの蒸着材料を蒸発させた蒸発物質と酸素を反応させた酸化物を基板上に成膜する装置である。 Each of the boat type vapor deposition apparatus, the EB type vapor deposition apparatus or the RF type ion plating apparatus has a vapor deposition source including a vapor deposition material containing Y and Zr, a vapor deposition material containing Zr, or a vapor deposition material containing Y. In this apparatus, an evaporation material obtained by evaporating these vapor deposition materials and an oxide obtained by reacting oxygen are formed on a substrate.
図3(D)は、第1のスパッタリング装置の変形例であるEB型蒸着装置である。
EB型蒸着装置は成膜チャンバー41を有しており、成膜チャンバー41の下部には蒸着源43が配置されている。成膜チャンバー41の上部には基板ホルダー44が配置されており、この基板ホルダー44は蒸着源43と対向するように配置されている。蒸着源43は、YとZrを含有する蒸着材料、Zrを含有する蒸着材料、またはYを含有する蒸発材料を収容したルツボ及び電子銃(EBgun)42を有している。ルツボには冷却機構(図示せず)が取り付けられている。蒸着源43は、電子銃42からの電子ビームを蒸発材料に照射して加熱し、蒸発材料を蒸発させるものである。
FIG. 3D illustrates an EB type vapor deposition apparatus which is a modification of the first sputtering apparatus.
The EB type vapor deposition apparatus has a
基板ホルダー44はSi基板23を保持するものであり、基板ホルダー44は回転機構49に取り付けられている。回転機構49によって基板ホルダー44を回転させることができるようになっている。また、基板ホルダー44の上部側面(Si基板23の設置部と反対側の側面)には基板加熱用の加熱ヒータ(赤外線ランプ)47が配置されている。基板ホルダー44の下面(基板の設置面)には反射板(図示せず)が配置されている。また、基板ホルダー44は基板温度を下げるための基板冷却機構(図示せず)を備えている。
The
成膜チャンバー41には、反応ガスを供給する反応ガス供給機構(図示せず)が接続されている。反応ガスは例えば酸素ガス(O2)である。また、成膜チャンバー41には、成膜チャンバー41の内部圧力を所定圧力まで下げるための排気ポンプ系(図示せず)が接続されている。
A reaction gas supply mechanism (not shown) for supplying a reaction gas is connected to the
≪配向膜基板の製造方法≫
図4(A)は、本発明の一態様に係る配向膜基板を示す断面図である。この配向膜基板は、図1に示すマルチチャンバー装置と図2及び図3に示す第1のスパッタリング装置を用いて作製される。
≪Method for manufacturing alignment film substrate≫
FIG. 4A is a cross-sectional view illustrating an alignment film substrate according to one embodiment of the present invention. This alignment film substrate is manufactured using the multi-chamber apparatus shown in FIG. 1 and the first sputtering apparatus shown in FIGS.
(100)の結晶面を有するSi基板23を用意し、Si基板23をYSZスパッタ室4の第1のチャンバー21に導入し、保持機構22にSi基板23を保持する。このSi基板23の(100)の結晶面上には、SiO2膜やTiO2膜などの酸化膜が形成されていてもよい。第1のチャンバー21を真空ポンプPによって真空排気し、放電ガス導入機構13によって放電ガスとしてArガスを第2の空間53に導入し、反応ガス導入機構14によって反応ガスとして酸素ガスを第1の空間52に導入する。放電ガス及び反応ガスの導入と排気のバランスによって第1のチャンバー21内を所定の圧力にする。詳細には、第2の空間53がグリッド電極29の貫通孔29aを通しても真空排気されるため、第2の空間53より第1の空間52の方が高真空となる。
An
また、モーターMによってロータリーマグネット27を回転させ、YSZからなるスパッタリングターゲット26に高周波電力を印加し、この高周波電力の周波数より低い周波数の高周波電力をグリッド電極29に印加する。フィラメント11に交流を印加し、ランプヒーター24によってランプ光をSi基板23の裏面に照射してSi基板23を800℃に加熱する。このようにして第2の空間53にプラズマを発生させ、スパッタ粒子を生成する。そのスパッタ粒子はグリッド電極29の貫通孔29aを通過する。その際にイオン化されていたスパッタ粒子は中和されるが、一部中和されずにイオン化されたままのスパッタ粒子はフィラメント11から発生する熱電子によって中和される。そして、イオン化されていないスパッタ粒子(Y粒子、Zr粒子)が800℃に加熱されたSi基板23の(100)の結晶面上で酸素と反応して酸化物となって堆積される。これにより、Si基板23上にエピタキシャル成長によるYSZ膜31が形成される。このYSZ膜31はSi基板23の(100)の結晶面と同様に(100)に配向している(図4(A)参照)。
Further, the
なお、本実施形態では、Si基板23上にYSZ膜31を形成しているが、YSZ膜31に限定されるものではなく、YSZ膜以外の(100)の配向膜をエピタキシャル成長によりSi基板23上に形成してもよい。ここでいう(100)の配向膜とは、Si基板23の(100)の結晶面と同様に(100)に配向する膜をいう。
In this embodiment, the
次に、搬送ロボット3によってSiウエハ23をYSZスパッタ室4の第1のチャンバー内から搬送室2を通ってスパッタ室6の第3のチャンバー内に搬送する(図1参照)。
Next, the
次に、第3のチャンバー内でスパッタリングによりYSZ膜31上にエピタキシャル成長による下記式1を満たす格子定数dを有する物質を含む第1の導電膜36を形成する。格子定数dを有する物質は金属を含むとよい。第1の導電膜36は、YSZ膜31と同様に(100)に配向している。第1の導電膜36は電極として機能するとよい。なお、第1の導電膜36は、下記式1を満たす格子定数dを有するものであれば金属以外の酸化膜であってもよい。また、格子定数dは例えばPtの格子定数に近いとよい。
0.300nm≦d≦0.550nm ・・・式1
Next, a first
0.300 nm ≦ d ≦ 0.550
格子定数dを有する物質は、Al、Al合金、Ni、Ni合金及びNi−Cu合金の少なくとも一つの金属または前記少なくとも一つの金属にAgを含有する金属であるとよい。 The substance having the lattice constant d may be at least one metal of Al, Al alloy, Ni, Ni alloy and Ni—Cu alloy, or a metal containing Ag in the at least one metal.
Al合金とは、Alを50質量%以上含有する合金であり、例えばAlに、Cu、Mn、Si、Mg、Zn、Niの少なくとも一つを含有する合金であり、また、Al−Cu系合金、Al−Mn系合金、Al−Si系合金、Al−Mg系合金、Al−Mg−Si系合金、Al−Zn−Mg系合金、Al−Zn−Mg−Cu系合金(ジュラルミン)、Al−Cu−Ni−Mg系合金(AC5A)である。また、Al合金の具体例としては表1及び表2に示す化学成分を有する合金が挙げられる。 An Al alloy is an alloy containing 50% by mass or more of Al. For example, Al is an alloy containing at least one of Cu, Mn, Si, Mg, Zn, and Ni, and an Al—Cu alloy. Al-Mn alloy, Al-Si alloy, Al-Mg alloy, Al-Mg-Si alloy, Al-Zn-Mg alloy, Al-Zn-Mg-Cu alloy (duralumin), Al- It is a Cu-Ni-Mg alloy (AC5A). Specific examples of the Al alloy include alloys having chemical components shown in Tables 1 and 2.
Ni合金は、例えばNi−Fe合金を含む。Ni−Fe合金は、例えばパーマロイ、Ni−Fe−Co合金などを含む。
また、上記の少なくとも一つの金属にAgを含有する金属は、例えばNi−Ag混合金属、Ni−Fe−Ag合金などを含む。
The Ni alloy includes, for example, a Ni—Fe alloy. Examples of the Ni—Fe alloy include permalloy and Ni—Fe—Co alloy.
The metal containing Ag in at least one metal includes, for example, a Ni—Ag mixed metal, a Ni—Fe—Ag alloy, and the like.
次に、搬送ロボット3によってSiウエハ23をスパッタ室6の第3のチャンバー内から搬送室2を通ってPZTスパッタ室7の第4のチャンバー内に搬送する(図1参照)。
Next, the
次に、第4のチャンバー内でスパッタリングによって第1の導電膜36上にエピタキシャル成長によるPZT膜33を形成する。PZT膜33は、第1の導電膜36と同様に(100)に配向している。なお、本実施形態では、第1の導電膜36上にPZT膜33を形成しているが、これに限定されるものではなく、第1の導電膜36上にPZT膜33以外の(100)に配向した誘電体膜を形成してもよい。
Next, a
本実施形態によれば、グリッド電極29の貫通孔29aによって第2の空間53より第1の空間52を高真空とするため、YSZ膜31の結晶性を良くすることができる。つまり、YSZ膜31の結晶性は成膜時の圧力が高真空であるほど良いため、第1の空間52を第2の空間53より高真空にすることで、結晶性を良くすることができる。
According to the present embodiment, since the
また、PZT膜33の下に格子定数dを有する物質を含む第1の導電膜36及びYSZ膜31を形成するため、結晶性の良いPZT膜33を形成することができる。また、第1の導電膜36が格子定数dを有するため、PZT膜33の結晶性を良くすることができる。
In addition, since the first
図6(B)は、ヘテロエピタキシャル成長による図4(A)の配向膜基板を格子定数から説明する図である。図6(B)に示す格子整合は、ヘテロエピタキシャル成長の幾つかのタイプのうちの一つである。 FIG. 6B is a diagram for explaining the alignment film substrate of FIG. 4A by heteroepitaxial growth from the lattice constant. The lattice matching shown in FIG. 6B is one of several types of heteroepitaxial growth.
Si基板23のSiの格子定数、YSZ膜31のYSZの格子定数、第1の導電膜36の一例のNi−Feの格子定数、PZT膜33の格子定数は、図6(B)の表に示すとおりである。Ni−Feの格子定数は、Si及びYSZの格子定数とPZTの格子定数との間で整合性が良いため、PZT膜33の結晶性を良くすることができると考えられる。
The lattice constant of Si of the
図6(B)に示すNi/YSZの格子整合性は良好である。Niは小さいが、YSZの上で45°回転すると対角線長さがYSZのa軸と整合するためである。また、NiとPZTは格子ミスマッチが比較的大きいが、特開平7−267799に開示されているように19%くらいのミスマッチでもヘテロエピタキシャル成長は可能である。また、少しでも整合性を良くするにはNi−Fe合金としてNiの格子定数をベガード則に従って大きくすることでミスマッチ幅を縮小することができる。 The lattice matching of Ni / YSZ shown in FIG. 6B is good. This is because Ni is small but the diagonal length is aligned with the a-axis of YSZ when rotated 45 ° on YSZ. Ni and PZT have a relatively large lattice mismatch, but as disclosed in JP-A-7-267799, heteroepitaxial growth is possible even with a mismatch of about 19%. In order to improve the consistency as much as possible, the mismatch width can be reduced by increasing the lattice constant of Ni as a Ni-Fe alloy according to the Vegard law.
また、本実施形態では、図3(A)に示す第1のスパッタリング装置を用いてYSZ膜31を成膜しているが、第1のスパッタリング装置の変形例である図3(D)に示すEB型蒸着装置を用いてYSZ膜31を成膜してもよい。詳細には、基板ホルダー44にSi基板23を設置し、基板ホルダー44を回転機構49により回転させる。次いで、成膜チャンバー41内に反応ガス供給機構により酸素ガスを供給し、成膜チャンバー41内を排気ポンプ系により真空引きを行い、成膜チャンバー41の内部圧力を所定圧力に到達させる。次いで、加熱ヒータ47を点灯させ、基板温度を800℃まで上昇させ、この温度にSi基板23を維持する。蒸着源43のYとZrを含有する蒸発材料に電子銃42により電子ビームを照射して加熱し、蒸発材料を蒸発させ、酸素ガスと反応させてYSZ膜31をSi基板23上に成膜する。
Further, in this embodiment, the
≪配向膜基板の製造方法の変形例1≫
図4(B)は、図4(A)に示す配向膜基板の変形例1であり、図4(A)と同一部分には同一符号を付し、同一部分の説明は省略する。
<<
FIG. 4B shows a first modification of the alignment film substrate shown in FIG. 4A. The same portions as those in FIG. 4A are denoted by the same reference numerals, and description of the same portions is omitted.
図4(A)に示す配向膜基板と同様の方法で、Si基板23上にYSZ膜31を形成する。
A
次に、スパッタリングによりYSZ膜31上にエピタキシャル成長によるペロブスカイト構造物質を含む第1のバッファ層34を形成する。第1のバッファ層34は、YSZ膜31と同様に(100)に配向している。
Next, a
上記のペロブスカイト構造物質は、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、Os、IrPt、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、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からなるBi層状構造ペロブスカイト物質であり、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。 The perovskite structure material is represented by the general formula ABO 3 , where A is Al, Y, Na, K, Rb, Cs, La, Sr, Cr, Ag, Ca, Pr, Nd, Bi, and lanthanum of the periodic table Comprising at least one element selected from the group consisting of elements of the series, B is Al, Ga, In, Nb, Sn, Ti, Ru, Rh, Pd, Re, Os, IrPt, U, Co, A perovskite material containing at least one element selected from the group consisting of Fe, Ni, Mn, Cr, Cu, Mg, V, Nb, Ta, Mo and W, or a bismuth oxide layer, and a perovskite structure block Is a Bi layered structure perovskite material made of a bismuth layered structure ferroelectric crystal having a structure in which the perovskite structure block is composed of Li, N at least one element L selected from a, K, Ca, Sr, Ba, Y, Bi, Pb and rare earth elements, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, W, Mo, Mn, Fe, Si and It is composed of at least one element R selected from Ge and oxygen.
次に、図4(A)に示す配向膜基板と同様の方法で、第1のバッファ層34上にエピタキシャル成長による格子定数dを有する物質を含む第1の導電膜36を形成する。
Next, a first
次に、スパッタリングにより第1の導電膜36上にエピタキシャル成長によるペロブスカイト構造物質を含む第2のバッファ層35を形成する。第2のバッファ層35は、第1の導電膜36と同様に(100)に配向している。
Next, a
次に、図4(A)に示す配向膜基板と同様の方法で、第2のバッファ層35上にPZT膜33を形成する。
Next, a
図6(A)及び図7は、ヘテロエピタキシャル成長による図4(B)の配向膜基板を格子定数から説明する図である。図6(A)及び図7に示す格子整合は、ヘテロエピタキシャル成長の幾つかのタイプのうちの一つである。 6A and 7 are diagrams for explaining the alignment film substrate of FIG. 4B by heteroepitaxial growth from the lattice constant. The lattice matching shown in FIGS. 6A and 7 is one of several types of heteroepitaxial growth.
Si基板23のSiの格子定数、YSZ膜31のYSZの格子定数、第1の導電膜36の一例のNi−Feの格子定数、PTOまたはBLTの格子定数、PZT膜33の格子定数は、図6(A)及び図7の表に示すとおりである。Ni−Fe及びPTOの格子定数は、Si及びYSZの格子定数とPZTの格子定数との間で整合性が良いため、PZT膜33の結晶性を良くすることができると考えられる。
The lattice constant of Si of the
図6(A)及び図7に示すNi/YSZの格子整合性は良好である。Niは小さいが、YSZの上で45°回転すると対角線長さがYSZのa軸と整合するためである。また、少しでも整合性を良くするために、PTO(即ちPbTiO3)、BLT(即ち{(Bi,La)4Ti3O12})等をバッファ層として入れてPZT側の格子定数を小さくすることでミスマッチ幅を縮小することができる。 The lattice matching of Ni / YSZ shown in FIGS. 6A and 7 is good. This is because Ni is small but the diagonal length is aligned with the a-axis of YSZ when rotated 45 ° on YSZ. Further, in order to improve the consistency as much as possible, PTO (ie, PbTiO 3 ), BLT (ie, {(Bi, La) 4 Ti 3 O 12 }), etc. are included as buffer layers to reduce the lattice constant on the PZT side. Thus, the mismatch width can be reduced.
≪配向膜基板の製造方法の変形例2≫
図5(A)は、図4(A)に示す配向膜基板の変形例2であり、図4(A)と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
<< Modification Example 2 of Manufacturing Method of Alignment Film Substrate >>
FIG. 5A shows a second modification of the alignment film substrate shown in FIG. 4A. The same parts as those in FIG. 4A are denoted by the same reference numerals, and only different parts will be described.
本変形例は、図4(A)の配向膜基板のYSZ膜31と第1の導電膜36の間に第2の導電膜32を形成する点が異なる。
This modification is different in that a second
YSZ膜31を形成した後に、搬送ロボット3によってSiウエハ23をYSZスパッタ室4の第1のチャンバー内から搬送室2を通ってスパッタ室5の第2のチャンバー内に搬送する(図1参照)。
After forming the
次に、第2のチャンバー内でスパッタリングによりYSZ膜31上にエピタキシャル成長による磁性を有する第2の導電膜32を形成する。第2の導電膜32は、YSZ膜31と同様に(100)に配向している。第2の導電膜32は電極として機能するとよい。第2の導電膜32は、磁性を有する金属が40質量%以上(好ましくは70質量%以上)含まれているとよい。なお、第2の導電膜32は、磁性を有するものであれば金属以外の酸化膜であってもよい。
Next, a second
第2の導電膜32は、Ni、Fe、Ni合金、Ni−Cu合金、Ni−Al−Cu−Mg合金、Fe合金及びFe−Ni合金の群から選択された少なくとも一つの金属または前記少なくとも一つの金属にAgを含有する金属からなるとよい。
The second
Fe合金は、例えばステンレスであり、オーステナイト系ステンレス、フェライト系ステンレス(18%のCrを含有するステンレス鋼が代表的)、マルテンサイト系ステンレス、オーステナイトとフェライトの二相組織のステンレスであってもよい。また、Fe−Ni合金は、例えばパーマロイ、Fe−Co−Ni合金などである。また、上記のAgを含有する金属は、例えばFe−Ni−Ag合金、Ni−Ag混合金属などである。 The Fe alloy is, for example, stainless steel, and may be austenitic stainless steel, ferritic stainless steel (typically a stainless steel containing 18% Cr), martensitic stainless steel, or stainless steel having a two-phase structure of austenite and ferrite. . Examples of the Fe—Ni alloy include permalloy and Fe—Co—Ni alloy. The metal containing Ag is, for example, an Fe—Ni—Ag alloy or a Ni—Ag mixed metal.
次に、搬送ロボット3によってSiウエハ23をスパッタ室5の第2のチャンバー内から搬送室2を通ってスパッタ室6の第3のチャンバー内に搬送する(図1参照)。
Next, the
次に、図4(A)の配向膜基板と同様の方法で、第3のチャンバー内でスパッタリングにより第2の導電膜32上にエピタキシャル成長による格子定数dを有する物質を含む第1の導電膜36を形成する。その後の工程は図4(A)の配向膜基板と同様である。
Next, in the same manner as the alignment film substrate of FIG. 4A, the first
本変形例は、図4(A)の配向膜基板と同様の効果を奏する。さらに、PZT膜33の下に磁性を有する第2の導電膜32及びYSZ膜31を形成するため、結晶性の良いPZT膜33を形成することができる。また、第2の導電膜32が磁性を有するため、PZT膜33の結晶性を良くすることができる。
This modification has the same effect as the alignment film substrate of FIG. Furthermore, since the second
また、PZT膜33上に電極(図示せず)を形成し、PZT膜33に直流高電界、磁場などを印加することによるポーリング処理(分極処理)を行ってもよい。これにより、圧電特性を向上させることができる。このポーリング処理を行う際に、PZT膜33の下に磁性を有する導電膜32を有するため、その磁性でポーリングアシスト効果が得られ、圧電特性をより向上させることができる。
Further, an electrode (not shown) may be formed on the
≪配向膜基板の製造方法の変形例3≫
図5(B)は、図4(B)に示す配向膜基板の変形例3であり、図4(B)と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
<< Modification Example 3 of Method for Manufacturing Alignment Film Substrate >>
FIG. 5B shows a third modification of the alignment film substrate shown in FIG. 4B. The same parts as those in FIG. 4B are denoted by the same reference numerals, and only different parts will be described.
本変形例は、図4(B)の配向膜基板の第1のバッファ層34と第1の導電膜36の間に第2の導電膜32を形成する点が異なる。
This modification is different in that a second
第1のバッファ層34を形成した後に、図5(A)に示す配向膜基板と同様の方法で、第1のバッファ層34上にエピタキシャル成長による磁性を有する第2の導電膜32を形成する。第2の導電膜32は、第1のバッファ層34と同様に(100)に配向している。第2の導電膜32は電極として機能するとよい。
After the
次に、図4(B)に示す配向膜基板と同様の方法で、第2の導電膜32上にエピタキシャル成長による格子定数dを有する物質を含む第1の導電膜36を形成する。その後の工程は図4(B)の配向膜基板と同様である。
Next, a first
本変形例は、図4(B)の配向膜基板と同様の効果を奏する。さらに、PZT膜33の下に磁性を有する第2の導電膜32及びYSZ膜31を形成するため、結晶性の良いPZT膜33を形成することができる。また、第2の導電膜32が磁性を有するため、PZT膜33の結晶性を良くすることができる。
This modification has the same effect as the alignment film substrate of FIG. Furthermore, since the second
また、PZT膜33上に電極(図示せず)を形成し、PZT膜33に直流高電界、磁場などを印加することによるポーリング処理(分極処理)を行ってもよい。この際、前述したように、PZT膜33の下に磁性を有する導電膜32によってポーリングアシスト効果が得られる。
Further, an electrode (not shown) may be formed on the
(第2の実施形態)
≪製造装置≫
図8は、本発明の一態様に係るマルチチャンバー装置を模式的に示す平面図であり、図1と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
≪Production equipment≫
FIG. 8 is a plan view schematically showing a multi-chamber apparatus according to an aspect of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and only different parts will be described.
図8に示すマルチチャンバー装置は、ゾルゲルスピンコート式PZT製膜装置(誘電体膜成膜装置ともいう)8を有する点が図1に示すマルチチャンバー装置と異なる。ゾルゲルスピンコート式PZT製膜装置8は第5のチャンバーを有しており、第5のチャンバーはゲートバルブ51を介して搬送室2に接続されている。
The multi-chamber apparatus shown in FIG. 8 is different from the multi-chamber apparatus shown in FIG. 1 in that it has a sol-gel spin coat PZT film forming apparatus (also referred to as a dielectric film forming apparatus) 8. The sol-gel spin coat type PZT
搬送ロボット3によってSiウエハ23をスパッタ室6の第3のチャンバーまたはスパッタ室7の第4のチャンバーから搬送室2を通ってゾルゲルスピンコート式PZT製膜装置8の第5のチャンバー内に搬送するようになっている。
The
ゾルゲルスピンコート式PZT製膜装置8は、Siウエハ23上にゾルゲル溶液をスピンコートにより塗布してPZT膜を製膜する装置である。
The sol-gel spin coat type PZT
≪配向膜基板の製造方法≫
図4(A)に示す配向膜基板と異なる点についてのみ説明する。
≪Method for manufacturing alignment film substrate≫
Only differences from the alignment film substrate shown in FIG. 4A will be described.
図4(A)に示す配向膜基板と同様の方法で、Si基板23上にエピタキシャル成長によりYSZ膜31を形成し、YSZ膜31上にエピタキシャル成長により格子定数dを有する物質を含む第1の導電膜36を形成し、第1の導電膜36上にエピタキシャル成長によりPZT膜33を形成する。
4A, a
次に、搬送ロボット3によってSiウエハ23をPZTスパッタ室7の第4のチャンバー内から搬送室2を通ってゾルゲルスピンコート式PZT製膜装置8の第5のチャンバー内に搬送する(図5参照)。
Next, the
次に、PZT膜33上にゾルゲル溶液をスピンコートにより塗布してPZT膜を製膜する。その後、PZT膜に、乾燥処理、仮焼成及び結晶化処理を行う。この結晶化処理は500℃以上の温度で行うため、配向膜であるYSZ膜31及び導電膜32は500℃の耐熱性を有するとよい。このPZT膜は、PZT膜33と同様に(100)に配向している。なお、本実施形態では、PZT膜33上にPZT膜を形成しているが、これに限定されるものではなく、PZT膜33上にPZT膜以外の誘電体膜を形成してもよい。
Next, a sol-gel solution is applied onto the
また、本実施形態では、PZT膜33上にゾルゲルスピンコート式PZT製膜装置8によりPZT膜を製膜しているが、導電膜32上にPZT膜33を形成せずに、導電膜32上にゾルゲルスピンコート式PZT製膜装置8によりPZT膜を製膜し、そのPZT膜に、乾燥処理、仮焼成及び結晶化処理を行ってもよい。
In this embodiment, the PZT film is formed on the
本実施形態によれば、ゾルゲルスピンコート式PZT製膜装置8により形成されたPZT膜の下に格子定数dを有する物質を含む第1の導電膜36及びYSZ膜31を形成するため、結晶性の良いPZT膜を形成することができる。また、第1の導電膜36が格子定数dを有する物質を含むため、PZT膜の結晶性を良くすることができる。
According to the present embodiment, since the first
≪配向膜基板の製造方法の変形例1≫
図4(B)に示す配向膜基板と異なる点についてのみ説明する。
<<
Only differences from the alignment film substrate shown in FIG. 4B will be described.
図4(B)に示す配向膜基板と同様の方法で、Si基板23上にエピタキシャル成長によりYSZ膜31を形成し、YSZ膜31上にエピタキシャル成長によりペロブスカイト構造物質を含む第1のバッファ層34を形成し、第1のバッファ層34上にエピタキシャル成長により格子定数dを有する物質を含む第1の導電膜36を形成し、第1の導電膜36上にエピタキシャル成長によりペロブスカイト構造物質を含む第2のバッファ層35を形成し、第2のバッファ層35上にエピタキシャル成長によりPZT膜33を形成する。
A
次に、搬送ロボット3によってSiウエハ23をPZTスパッタ室7の第4のチャンバー内から搬送室2を通ってゾルゲルスピンコート式PZT製膜装置8の第5のチャンバー内に搬送する(図5参照)。
Next, the
次に、PZT膜33上にゾルゲル溶液をスピンコートにより塗布してPZT膜を製膜する。その後、PZT膜に、乾燥処理、仮焼成及び結晶化処理を行う。このPZT膜は、PZT膜33と同様に(100)に配向している。なお、本実施形態では、PZT膜33上にPZT膜を形成しているが、これに限定されるものではなく、PZT膜33上にPZT膜以外の誘電体膜を形成してもよい。
Next, a sol-gel solution is applied onto the
また、本実施形態では、PZT膜33上にゾルゲルスピンコート式PZT製膜装置8によりPZT膜を製膜しているが、第2のバッファ層35上にPZT膜33を形成せずに、第2のバッファ層35上にゾルゲルスピンコート式PZT製膜装置8によりPZT膜を製膜し、そのPZT膜に、乾燥処理、仮焼成及び結晶化処理を行ってもよい。
In this embodiment, the PZT film is formed on the
≪配向膜基板の製造方法の変形例2≫
図5(A)に示す配向膜基板と異なる点についてのみ説明する。
<< Modification Example 2 of Manufacturing Method of Alignment Film Substrate >>
Only differences from the alignment film substrate shown in FIG. 5A will be described.
図5(A)に示す配向膜基板のPZT膜33上に、図4(A)に示す配向膜基板と同様の方法で、PZT膜を形成する。または、図5(A)に示す配向膜基板のPZT膜33に代えて、第1の導電膜36上に、図4(A)に示す配向膜基板と同様の方法で、PZT膜を形成する。
A PZT film is formed on the
≪配向膜基板の製造方法の変形例3≫
図5(B)に示す配向膜基板と異なる点についてのみ説明する。
<< Modification Example 3 of Method for Manufacturing Alignment Film Substrate >>
Only differences from the alignment film substrate shown in FIG. 5B will be described.
図5(B)に示す配向膜基板のPZT膜33上に、図4(B)に示す配向膜基板と同様の方法で、PZT膜を形成する。または、図5(B)に示す配向膜基板のPZT膜33に代えて、第2のバッファ層35上に、図4(B)に示す配向膜基板と同様の方法で、PZT膜を形成する。
A PZT film is formed on the
(第3の実施形態)
≪製造装置≫
図9は、本発明の一態様に係るマルチチャンバー装置を模式的に示す平面図であり、図1と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
(Third embodiment)
≪Production equipment≫
FIG. 9 is a plan view schematically showing a multi-chamber apparatus according to one aspect of the present invention. The same parts as those in FIG.
図9のマルチチャンバー装置は、YSZスパッタ室4を有してなく、その代わりに、ZrO2スパッタ室34と、Y2O3スパッタ室35を有する点が異なる。
The multi-chamber apparatus shown in FIG. 9 does not have the
ZrO2スパッタ室34は、Siウエハ23上にZrO2膜を反応性スパッタリングによって成膜するものであり、ゲートバルブ51を介して搬送室2に接続されている。ZrO2スパッタ室34は第1のチャンバーを有しており、マルチチャンバー装置は第1のチャンバーを有する第1のスパッタリング装置(図2参照)を有している。搬送ロボット3によってSiウエハ23をロードロック室1内から搬送室2を通ってZrO2スパッタ室34の第1のチャンバーに搬送するようになっている。
The ZrO 2 sputtering chamber 34 is for forming a ZrO 2 film on the
Y2O3スパッタ室35は、Siウエハ23上にY2O3膜をスパッタリングによって成膜するものであり、ゲートバルブ51を介して搬送室2に接続されている。スパッタ室35は、第1のチャンバーを有する第1のスパッタリング装置(図2参照)を有している。搬送ロボット3によってSiウエハ23をZrO2スパッタ室34の第1のチャンバー内から搬送室2を通ってY2O3スパッタ室35の第1のチャンバー内に搬送するようになっている。
The Y 2 O 3 sputtering chamber 35 is for depositing a Y 2 O 3 film on the
≪配向膜基板の製造方法≫
図10(A)は、本発明の一態様に係る配向膜基板を示す断面図であり、図4(A)の配向膜基板と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。図10(A)の配向膜基板は、図9に示すマルチチャンバー装置を用いて作製される。
≪Method for manufacturing alignment film substrate≫
10A is a cross-sectional view illustrating an alignment film substrate according to one embodiment of the present invention. The same portions as those of the alignment film substrate in FIG. 4A are denoted by the same reference numerals, and only different portions are described. . The alignment film substrate of FIG. 10A is manufactured using the multi-chamber apparatus shown in FIG.
(100)の結晶面を有するSi基板23を用意し、Si基板23をZrO2スパッタ室34の第1のチャンバー21に導入し、保持機構22にSi基板23を保持する(図2参照)。このSi基板23の(100)の結晶面上には、SiO2膜やTiO2膜などの酸化膜が形成されていてもよい。第1のチャンバー21を真空ポンプPによって真空排気し、放電ガス導入機構13によって放電ガスとしてArガスを第2の空間53に導入し、反応ガス導入機構14によって反応ガスとして酸素ガスを第1の空間52に導入する。放電ガス及び反応ガスの導入と排気のバランスによって第1のチャンバー21内を所定の圧力にする。詳細には、第2の空間53がグリッド電極29の貫通孔29aを通しても真空排気されるため、第2の空間53より第1の空間52の方が高真空となる。
An
また、モーターMによってロータリーマグネット27を回転させ、Zrからなるスパッタリングターゲット26に高周波電力を印加し、この高周波電力の周波数より低い周波数の高周波電力をグリッド電極29に印加する。フィラメント11に交流を印加し、ランプヒーター24によってランプ光をSi基板23の裏面に照射してSi基板23を800℃に加熱する。このようにして第2の空間53にプラズマを発生させ、スパッタ粒子を生成する。そのスパッタ粒子はグリッド電極29の貫通孔29aを通過する。その際にイオン化されていたスパッタ粒子は中和されるが、一部中和されずにイオン化されたままのスパッタ粒子はフィラメント11から発生する熱電子によって中和される。そして、イオン化されていないスパッタ粒子(Zr粒子)が800℃に加熱されたSi基板23の(100)の結晶面上で酸素と反応して酸化物となって堆積される。これにより、Si基板23上にエピタキシャル成長によるZrO2膜31aが形成される(図10(A)参照)。
Further, the
次に、搬送ロボット3によってSiウエハ23をZrO2スパッタ室34の第1のチャンバー内から搬送室2を通ってY2O3スパッタ室35の第1のチャンバー内に搬送する(図9参照)。
Next, the
Si基板23をY2O3スパッタ室35の第1のチャンバー21に導入し、保持機構22にSi基板23を保持する(図2参照)。このSi基板23のZrO2膜31a上には、SiO2膜やTiO2膜などの酸化膜が形成されていてもよい。第1のチャンバー21を真空ポンプPによって真空排気し、放電ガス導入機構13によって放電ガスとしてArガスを第2の空間53に導入し、反応ガス導入機構14によって反応ガスとして酸素ガスを第1の空間52に導入する。放電ガス及び反応ガスの導入と排気のバランスによって第1のチャンバー21内を所定の圧力にする。詳細には、第2の空間53がグリッド電極29の貫通孔29aを通しても真空排気されるため、第2の空間53より第1の空間52の方が高真空となる。
The
また、モーターMによってロータリーマグネット27を回転させ、Zrからなるスパッタリングターゲット26に高周波電力を印加し、この高周波電力の周波数より低い周波数の高周波電力をグリッド電極29に印加する。フィラメント11に交流を印加し、ランプヒーター24によってランプ光をSi基板23の裏面に照射してSi基板23を800℃に加熱する。このようにして第2の空間53にプラズマを発生させ、スパッタ粒子を生成する。そのスパッタ粒子はグリッド電極29の貫通孔29aを通過する。その際にイオン化されていたスパッタ粒子は中和されるが、一部中和されずにイオン化されたままのスパッタ粒子はフィラメント11から発生する熱電子によって中和される。そして、イオン化されていないスパッタ粒子(Y粒子)が800℃に加熱されたSi基板23の(100)の結晶面上で酸素と反応して酸化物となって堆積される。これにより、Si基板23上にエピタキシャル成長によるY2O3膜31bが形成される(図10(A)参照)。ZrO2膜31aとY2O3膜31bを積層した積層膜はSi基板23の(100)の結晶面と同様に(100)に配向している。
Further, the
次に、図4(A)に示す配向膜基板と同様の方法により、第3のチャンバー内でスパッタリングによりZrO2膜31aとY2O3膜31bを積層した積層膜上にエピタキシャル成長による格子定数dを有する物質を含む第1の導電膜36を形成する。
Next, in the same manner as the alignment film substrate shown in FIG. 4A, the lattice constant d by epitaxial growth is formed on the stacked film in which the ZrO 2 film 31a and the Y 2 O 3 film 31b are stacked by sputtering in the third chamber. A first
次に、図4(A)に示す配向膜基板と同様の方法により、第4のチャンバー内でスパッタリングによって第1の導電膜36上にエピタキシャル成長によるPZT膜33を形成する。
Next, a
本実施形態においても第1の実施形態と同様の効果を奏する。 This embodiment also has the same effect as the first embodiment.
なお、本実施形態では、図3(A)に示す第1のスパッタリング装置を用いてZrO2膜31aとY2O3膜31bの積層膜を成膜しているが、第1のスパッタリング装置の変形例である図3(D)に示すEB型蒸着装置を用いてZrO2膜31aとY2O3膜31bの積層膜を成膜してもよい。詳細には、基板ホルダー44にSi基板23を設置し、基板ホルダー44を回転機構49により回転させる。次いで、成膜チャンバー41内に反応ガス供給機構により酸素ガスを供給し、成膜チャンバー41内を排気ポンプ系により真空引きを行い、成膜チャンバー41の内部圧力を所定圧力に到達させる。次いで、加熱ヒータ47を点灯させ、基板温度を800℃まで上昇させ、この温度にSi基板23を維持する。蒸着源43のZrを含有する蒸発材料に電子銃42により電子ビームを照射して加熱し、蒸発材料を蒸発させ、酸素ガスと反応させてZrO2膜31aをSi基板23上に成膜する。
Note that in this embodiment, a stacked film of the ZrO 2 film 31a and the Y 2 O 3 film 31b is formed using the first sputtering apparatus shown in FIG. 3A. A laminated film of the ZrO 2 film 31a and the Y 2 O 3 film 31b may be formed using an EB type vapor deposition apparatus shown in FIG. Specifically, the
次いで、基板ホルダー44にSi基板23を設置し、基板ホルダー44を回転機構49により回転させる。次いで、成膜チャンバー41内に反応ガス供給機構により酸素ガスを供給し、成膜チャンバー41内を排気ポンプ系により真空引きを行い、成膜チャンバー41の内部圧力を所定圧力に到達させる。次いで、加熱ヒータ47を点灯させ、基板温度を800℃まで上昇させ、この温度にSi基板23を維持する。蒸着源43のZrを含有する蒸発材料に電子銃42により電子ビームを照射して加熱し、蒸発材料を蒸発させ、酸素ガスと反応させてY2O3膜31bをZrO2膜31a上に成膜する。このようにしてZrO2膜31aとY2O3膜31bの積層膜がSi基板23上に成膜される。
Next, the
≪配向膜基板の製造方法の変形例1≫
図10(B)は、図10(A)に示す配向膜基板の変形例1であり、図4(B)と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
<<
FIG. 10B shows a first modification of the alignment film substrate shown in FIG. 10A. The same portions as those in FIG. 4B are denoted by the same reference numerals, and only different portions will be described.
図10(A)に示す配向膜基板と同様の方法で、Si基板23上にZrO2膜31aを形成し、ZrO2膜31a上にY2O3膜31bを形成する。
In the alignment film substrate the same way as shown in FIG. 10 (A), a ZrO 2 film 31a is formed on the
次に、スパッタリングによりY2O3膜31b上にエピタキシャル成長によるペロブスカイト構造物質を含む第1のバッファ層34を形成する。第1のバッファ層34は、ZrO2膜31aとY2O3膜31bを積層した積層膜と同様に(100)に配向している。
Next, a
≪配向膜基板の製造方法の変形例2≫
図11(A)は、図10(A)に示す配向膜基板の変形例2であり、図10(A)と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
<< Modification Example 2 of Manufacturing Method of Alignment Film Substrate >>
FIG. 11A shows a second modification of the alignment film substrate shown in FIG. 10A. The same portions as those in FIG. 10A are denoted by the same reference numerals, and only different portions will be described.
本変形例は、図10(A)の配向膜基板のZrO2膜31aとY2O3膜31bを積層した積層膜と第1の導電膜36の間に第2の導電膜32を形成する点が異なる。
In the present modification, the second
第2の導電膜32は、図5(A)の配向膜基板の第2の導電膜32と同様の方法で形成される。
The second
本変形例においても図5(A)の配向膜基板と同様の効果を奏する。 This modification also has the same effect as the alignment film substrate of FIG.
≪配向膜基板の製造方法の変形例3≫
図11(B)は、図10(B)に示す配向膜基板の変形例3であり、図10(B)と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
<< Modification Example 3 of Method for Manufacturing Alignment Film Substrate >>
FIG. 11B shows a third modification of the alignment film substrate shown in FIG. 10B. The same parts as those in FIG. 10B are denoted by the same reference numerals, and only different parts will be described.
本変形例は、図10(B)の配向膜基板の第1のバッファ層34と第1の導電膜36の間に第2の導電膜32を形成する点が異なる。
The present modification is different in that a second
第2の導電膜32は、図5(B)の配向膜基板の第2の導電膜32と同様の方法で形成される。
The second
本変形例においても図5(B)の配向膜基板と同様の効果を奏する。 This modification also has the same effect as the alignment film substrate of FIG.
なお、上述した実施形態を適宜組合せて実施してもよい。 In addition, you may implement combining embodiment mentioned above suitably.
実施例によるNi下部電極のPZT強誘電体膜は以下の要領により作製した。
表面に約0.3μmの酸化シリコン絶縁膜が形成されたSiウエハを基板とした。この基板上に、RFスパッタリング方法により、Ti膜を15nm成膜した。
The PZT ferroelectric film of the Ni lower electrode according to the example was prepared as follows.
A Si wafer having a silicon oxide insulating film of about 0.3 μm formed on the surface was used as a substrate. A Ti film having a thickness of 15 nm was formed on this substrate by RF sputtering.
Ti膜の成膜条件は、2×10−1PaのArガス圧、0.12kWの電源出力、5分の成膜時間であった。スパッタリング時の基板温度は200℃とした。 The Ti film formation conditions were an Ar gas pressure of 2 × 10 −1 Pa, a power output of 0.12 kW, and a film formation time of 5 minutes. The substrate temperature during sputtering was 200 ° C.
次いで、Ti膜を酸化してTiOX膜にした後、無電解Niめっき法により、TiOX膜上にNi下部電極を形成した。詳細には、下記の組成を有する無電解Niめっき浴を用いて無電解Niめっきを行うことにより、厚さ200nmのNi・B合金めっき膜を形成した。 Next, after the Ti film was oxidized to a TiO X film, a Ni lower electrode was formed on the TiO X film by an electroless Ni plating method. More specifically, a 200 nm thick Ni / B alloy plating film was formed by performing electroless Ni plating using an electroless Ni plating bath having the following composition.
めっき浴組成は、硫酸ニッケル25g/リットル、ホウ酸30g/リットル、クエン酸20g/リットル、酢酸ナトリウム13g/リットル、グリシン5g/リットル、チオ尿素3mg/リットルであり、pH6.0であった。
The plating bath composition was nickel sulfate 25 g / liter, boric acid 30 g / liter, citric acid 20 g / liter, sodium acetate 13 g / liter, glycine 5 g / liter,
引き続き、Ni下部電極上にスピンコート法によりPZT膜を塗布した。前駆体溶液は市販のPZT(Zr/Ti=52/48)溶液を用い、Pbの過剰添加量は20%のものを用いた。この前駆体溶液をスピンコーター上の真空チャックに固定した基板へ滴下し、スピンコーターの回転により均一に塗布を行った。回転数は500rpmで10秒、2000rpmで10秒、5000rpmで10秒行った。 Subsequently, a PZT film was applied on the Ni lower electrode by spin coating. As the precursor solution, a commercially available PZT (Zr / Ti = 52/48) solution was used, and an excessive addition amount of Pb was 20%. This precursor solution was dropped onto a substrate fixed to a vacuum chuck on a spin coater, and uniformly applied by rotating the spin coater. The number of revolutions was 500 rpm for 10 seconds, 2000 rpm for 10 seconds, and 5000 rpm for 10 seconds.
その後、PZT塗布後の基板をホットプレート上で熱処理を行った。この際の熱処理は乾燥が主な目的であり、乾燥温度は250℃で30秒行い、続けて450℃で60秒行った。 Then, the substrate after PZT application was heat-treated on a hot plate. The main purpose of the heat treatment at this time was drying. The drying temperature was 250 ° C. for 30 seconds, followed by 450 ° C. for 60 seconds.
次に、この膜を焼成炉へ設置し、酸素中で650℃、10分間の酸化熱処理を行い、膜厚200nmのPZT単層膜を得た。 Next, this film was placed in a firing furnace and subjected to an oxidation heat treatment at 650 ° C. for 10 minutes in oxygen to obtain a PZT single layer film having a thickness of 200 nm.
その後、PZT単層膜上に厚さ100nmのPt上部電極を形成した。 Thereafter, a Pt upper electrode having a thickness of 100 nm was formed on the PZT single layer film.
次に、PZT単層膜のヒステリシス特性を測定したところ、図12に示すような曲線が得られた。 Next, when the hysteresis characteristic of the PZT single layer film was measured, a curve as shown in FIG. 12 was obtained.
比較例によるPt下部電極のPZT強誘電体膜は以下の要領により作製した。
表面に約0.3μmの酸化シリコン絶縁膜が形成されたSiウエハを基板とした。この基板上に、RFスパッタリング方法により、Ti膜を15nm成膜し、次いでPt下部電極を150nm成膜した。
The PZT ferroelectric film of the Pt lower electrode according to the comparative example was produced as follows.
A Si wafer having a silicon oxide insulating film of about 0.3 μm formed on the surface was used as a substrate. A Ti film having a thickness of 15 nm was formed on this substrate by an RF sputtering method, and then a Pt lower electrode was formed to a thickness of 150 nm.
Ti膜はPt下部電極と酸化シリコン絶縁膜との密着層の役割を果たしている。Ti膜の成膜条件は、2×10−1PaのArガス圧、0.12kWの電源出力、5分の成膜時間であった。Pt下部電極の成膜条件は、ガス圧、電源出力及び成膜時間がTi膜と同じであった。また、スパッタリング時の基板温度は200℃とした。 The Ti film serves as an adhesion layer between the Pt lower electrode and the silicon oxide insulating film. The Ti film formation conditions were an Ar gas pressure of 2 × 10 −1 Pa, a power output of 0.12 kW, and a film formation time of 5 minutes. The film formation conditions for the Pt lower electrode were the same as the Ti film for gas pressure, power output and film formation time. The substrate temperature during sputtering was 200 ° C.
引き続き、Pt下部電極上にスピンコート法によりPZT膜を塗布した。前駆体溶液は市販のPZT(Zr/Ti=52/48)溶液を用い、Pbの過剰添加量は20%のものを用いた。この前駆体溶液をスピンコーター上の真空チャックに固定した基板へ滴下し、スピンコーターの回転により均一に塗布を行った。回転数は500rpmで10秒、2000rpmで10秒、5000rpmで10秒行った。 Subsequently, a PZT film was applied on the Pt lower electrode by spin coating. As the precursor solution, a commercially available PZT (Zr / Ti = 52/48) solution was used, and an excessive addition amount of Pb was 20%. This precursor solution was dropped onto a substrate fixed to a vacuum chuck on a spin coater, and uniformly applied by rotating the spin coater. The number of revolutions was 500 rpm for 10 seconds, 2000 rpm for 10 seconds, and 5000 rpm for 10 seconds.
その後、PZT塗布後の基板をホットプレート上で熱処理を行った。この際の熱処理は乾燥が主な目的であり、乾燥温度は250℃で30秒行い、続けて450℃で60秒行った。 Then, the substrate after PZT application was heat-treated on a hot plate. The main purpose of the heat treatment at this time was drying. The drying temperature was 250 ° C. for 30 seconds, followed by 450 ° C. for 60 seconds.
次に、この膜を焼成炉へ設置し、酸素中で650℃、10分間の酸化熱処理を行い、膜厚200nmのPZT単層膜を得た。 Next, this film was placed in a firing furnace and subjected to an oxidation heat treatment at 650 ° C. for 10 minutes in oxygen to obtain a PZT single layer film having a thickness of 200 nm.
その後、PZT単層膜上に厚さ100nmのPt上部電極を形成した。 Thereafter, a Pt upper electrode having a thickness of 100 nm was formed on the PZT single layer film.
次に、PZT単層膜のヒステリシス特性を測定したところ、図12に示すような曲線が得られた。 Next, when the hysteresis characteristic of the PZT single layer film was measured, a curve as shown in FIG. 12 was obtained.
図12に示すように、実施例のNi下部電極のPZT強誘電体膜は、比較例のPt下部電極のPZT強誘電体膜と比較して、角型の良い圧電使用に適したヒステリシスが得られた。 As shown in FIG. 12, the PZT ferroelectric film of the Ni lower electrode of the example has a good square shape and hysteresis suitable for piezoelectric use compared to the PZT ferroelectric film of the Pt lower electrode of the comparative example. It was.
なお、本実施例では、無電解Niめっき法により、TiOX膜上にNi下部電極を形成しているが、電解Niめっき法またはスパッタリング法によりTiOX膜上にNi下部電極を形成してもそのNi下部電極のPZT強誘電体膜は、比較例のPt下部電極のPZT強誘電体膜と比較して、角型の良い圧電使用に適したヒステリシスが得られると考えられる。 In this embodiment, the Ni lower electrode is formed on the TiO X film by electroless Ni plating, but the Ni lower electrode may be formed on the TiO X film by electrolytic Ni plating or sputtering. The PZT ferroelectric film of the Ni lower electrode is considered to have a good hysteresis and suitable for piezoelectric use compared to the PZT ferroelectric film of the Pt lower electrode of the comparative example.
1 ロードロック室
2 搬送室
3 搬送ロボット
4 YSZスパッタ室
5 磁性を持つ物質のスパッタ室5
6 特定の格子定数を持つ物質のスパッタ室6
7 PZTスパッタ室
8 ゾルゲルスピンコート式PZT製膜装置(誘電体膜成膜装置)
10 グリッド電源(第2の電源)
11 フィラメント
12 フィラメント電源(第3の電源)
13 放電ガス導入機構
14 反応ガス導入機構
15 集光型反射部材(集光リフレクター)
17,18 ランプ光がSiウエハの下面の外側に漏れる量
21 第1のチャンバー(プロセスチャンバー)
22 保持機構
23 Siウエハ(Si基板)
24 ランプヒーター
25 スパッタ電極
26 スパッタリングターゲット
27 ロータリーマグネット
28 スパッタ電源(第1の電源)
29 グリッド電極
29a 貫通孔
31 YSZ膜
31a ZrO2膜
31b Y2O3膜
32 磁性を有する第2の導電膜
33 PZT膜
34 ペロブスカイト構造物質を含む第1のバッファ層
35 ペロブスカイト構造物質を含む第2のバッファ層
36 格子定数dを有する物質を含む第1の導電膜
51 ゲートバルブ
52 第1の空間
53 第2の空間
54 バルブ
DESCRIPTION OF
6 Sputtering
7
10 Grid power supply (second power supply)
11
13 Discharge
17, 18 Amount of lamp light leaking outside the lower surface of the
22
29
Claims (15)
前記Si基板上にエピタキシャル成長によりZrO2膜とY2O3膜を積層した積層膜またはYSZ膜を形成し、
前記積層膜またはYSZ膜上にエピタキシャル成長により下記式1を満たす格子定数dを有する物質を含む第1の導電膜を形成する配向膜基板の製造方法であり、
前記積層膜は(100)に配向しており、
前記YSZ膜は(100)に配向しており、
前記物質は、Al及びAl合金の少なくとも一つの金属または前記少なくとも一つの金属にAgを含有する金属であることを特徴とする配向膜基板の製造方法。
0.300nm≦d≦0.550nm ・・・式1 A Si substrate having a (100) crystal plane is prepared,
A stacked film or a YSZ film in which a ZrO 2 film and a Y 2 O 3 film are stacked by epitaxial growth on the Si substrate is formed,
A method of manufacturing an alignment film substrate, wherein a first conductive film including a substance having a lattice constant d satisfying the following formula 1 is formed by epitaxial growth on the stacked film or the YSZ film;
The laminated film is oriented in (100),
The YSZ film is oriented in (100),
The method of manufacturing an alignment film substrate, wherein the substance is at least one metal of Al and an Al alloy or a metal containing Ag in the at least one metal.
0.300 nm ≦ d ≦ 0.550 nm Formula 1
前記Si基板上にエピタキシャル成長によりZrO2膜とY2O3膜を積層した積層膜またはYSZ膜を形成し、
前記配向膜またはYSZ膜上にエピタキシャル成長により磁性を有する第2の導電膜を形成し、
前記第2の導電膜上にエピタキシャル成長により下記式1を満たす格子定数dを有する物質を含む第1の導電膜を形成する配向膜基板の製造方法であり、
前記積層膜は(100)に配向しており、
前記YSZ膜は(100)に配向しており、
前記第2の導電膜は、Fe、Fe合金及びFe−Ni合金の群から選択された少なくとも一つの金属または前記少なくとも一つの金属にAgを含有する金属からなり、
前記格子定数dを有する物質は、Al及びAl合金の少なくとも一つの金属または前記少なくとも一つの金属にAgを含有する金属であることを特徴とする配向膜基板の製造方法。
0.300nm≦d≦0.550nm ・・・式1 A Si substrate having a (100) crystal plane is prepared,
A stacked film or a YSZ film in which a ZrO 2 film and a Y 2 O 3 film are stacked by epitaxial growth on the Si substrate is formed,
Forming a second conductive film having magnetism by epitaxial growth on the alignment film or the YSZ film;
A method of manufacturing an alignment film substrate, wherein a first conductive film including a substance having a lattice constant d satisfying the following formula 1 is formed on the second conductive film by epitaxial growth:
The laminated film is oriented in (100),
The YSZ film is oriented in (100),
The second conductive film is made of at least one metal selected from the group consisting of Fe, Fe alloy and Fe-Ni alloy, or a metal containing Ag in the at least one metal,
The method for producing an alignment film substrate, wherein the substance having the lattice constant d is at least one metal of Al and an Al alloy or a metal containing Ag in the at least one metal.
0.300 nm ≦ d ≦ 0.550 nm Formula 1
前記第2の導電膜は、磁性を有する金属が40質量%以上含まれていることを特徴とする配向膜基板の製造方法。 In claim 2,
The method for producing an alignment film substrate, wherein the second conductive film contains 40% by mass or more of a metal having magnetism.
前記積層膜またはYSZ膜を形成した後で且つ前記第1の導電膜を形成する前に、前記積層膜またはYSZ膜上にペロブスカイト構造物質を含む第1のバッファ層を形成することを特徴とする配向膜基板の製造方法。 In claim 1,
A first buffer layer containing a perovskite structure material is formed on the stacked film or the YSZ film after forming the stacked film or the YSZ film and before forming the first conductive film. A method for producing an alignment film substrate.
前記第2の導電膜を形成した後で且つ前記第1の導電膜を形成する前に、前記第2の導電膜上にペロブスカイト構造物質を含む第1のバッファ層を形成することを特徴とする配向膜基板の製造方法。 In claim 2 or 3,
A first buffer layer including a perovskite structure material is formed on the second conductive film after the second conductive film is formed and before the first conductive film is formed. A method for producing an alignment film substrate.
前記第1の導電膜を形成した後に、前記第1の導電膜上に(100)に配向した誘電体膜を形成することを特徴とする配向膜基板の製造方法。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
A method of manufacturing an alignment film substrate, comprising forming a dielectric film oriented in (100) on the first conductive film after forming the first conductive film.
前記誘電体膜はPZT膜であることを特徴とする配向膜基板の製造方法。 In claim 6,
The method for manufacturing an alignment film substrate, wherein the dielectric film is a PZT film.
前記第1の導電膜を形成した後で且つ前記誘電体膜を形成する前に、前記第1の導電膜上にペロブスカイト構造物質を含む第2のバッファ層を形成することを特徴とする配向膜基板の製造方法。 In claim 6 or 7,
An alignment film comprising: forming a second buffer layer containing a perovskite structure material on the first conductive film after forming the first conductive film and before forming the dielectric film. A method for manufacturing a substrate.
前記ペロブスカイト構造物質は、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、Os、IrPt、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、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配向膜基板の製造方法。 In claim 5 or 8,
The perovskite structure material is represented by the general formula ABO 3 , where A is Al, Y, Na, K, Rb, Cs, La, Sr, Cr, Ag, Ca, Pr, Nd, Bi and a lanthanum series of the periodic table And B contains Al, Ga, In, Nb, Sn, Ti, Ru, Rh, Pd, Re, Os, IrPt, U, Co, and Fe. A perovskite material or a bismuth oxide layer containing at least one element selected from the group consisting of Ni, Mn, Cr, Cu, Mg, V, Nb, Ta, Mo and W, and a perovskite-type structural block Is a bismuth layer-structured ferroelectric crystal having a structure in which the layers are alternately stacked, and the perovskite type structural block includes Li, Na, K, Ca, Sr, Ba, Y, Bi, Pb And at least one element L selected from rare earth elements, at least one element R selected from Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, W, Mo, Mn, Fe, Si, and Ge, and oxygen A method for producing an alignment film substrate.
前記搬送室内に配置された、Si基板を搬送する搬送機構と、
前記搬送室に第4のゲートバルブを介して接続された第4のチャンバーと、
前記第1のチャンバー内で(100)の結晶面を有する前記Si基板上にYSZ膜を成膜する第1のスパッタリング装置と、
前記第4のチャンバー内で前記YSZ膜上に下記式1を満たす格子定数dを有する物質を含む第1の導電膜を成膜する第4のスパッタリング装置と、
を具備し、
前記第1のスパッタリング装置は、
第1のチャンバーと、
前記第1のチャンバー内に配置された、前記Si基板を保持する保持機構と、
前記保持機構に保持され、前記Si基板の下面にランプ光を照射して前記基板を800℃以上に加熱するランプヒーターと、
前記第1のチャンバー内に配置され、前記保持機構に保持された前記Si基板の上面と対向するYとZrを含有するスパッタリングターゲットと、
前記スパッタリングターゲットに電気的に接続されたスパッタ電極と、
前記スパッタ電極に電気的に接続された第1の電源と、
前記保持機構に保持された前記基板と前記スパッタリングターゲットとの間に配置されたグリッド電極と、
前記グリッド電極に設けられた複数の貫通孔と、
前記グリッド電極に電気的に接続された第2の電源と、
前記保持機構に保持された前記基板と前記グリッド電極との間の第1の空間から真空排気する排気機構と、
前記第2の空間に不活性ガスを導入し、前記第1の空間に酸素ガスを導入するガス導入機構と、
を具備し、
前記グリッド電極によって前記第1のチャンバーは、前記第1の空間と、前記グリッド電極と前記スパッタリングターゲットとの間の第2の空間に二分割されていることを特徴とするマルチチャンバー装置。
0.300nm≦d≦0.550nm ・・・式1 A transfer chamber connected to the first chamber via a first gate valve;
A transport mechanism disposed in the transport chamber for transporting the Si substrate;
A fourth chamber connected to the transfer chamber via a fourth gate valve;
A first sputtering apparatus for forming a YSZ film on the Si substrate having a (100) crystal plane in the first chamber;
A fourth sputtering apparatus for forming a first conductive film containing a substance having a lattice constant d satisfying the following formula 1 on the YSZ film in the fourth chamber;
Comprising
The first sputtering apparatus includes:
A first chamber;
A holding mechanism arranged in the first chamber for holding the Si substrate;
A lamp heater that is held by the holding mechanism and irradiates the lower surface of the Si substrate with lamp light to heat the substrate to 800 ° C. or higher;
A sputtering target containing Y and Zr disposed in the first chamber and facing the upper surface of the Si substrate held by the holding mechanism;
A sputtering electrode electrically connected to the sputtering target;
A first power source electrically connected to the sputter electrode;
A grid electrode disposed between the substrate held by the holding mechanism and the sputtering target;
A plurality of through holes provided in the grid electrode;
A second power source electrically connected to the grid electrode;
An exhaust mechanism for evacuating the first space between the grid electrode and the substrate held by the holding mechanism;
A gas introduction mechanism for introducing an inert gas into the second space and introducing an oxygen gas into the first space;
Comprising
The multi-chamber apparatus, wherein the first chamber is divided into two parts by the grid electrode into the first space and a second space between the grid electrode and the sputtering target.
0.300 nm ≦ d ≦ 0.550 nm Formula 1
前記搬送室に第3のゲートバルブを介して接続された第3のチャンバーと、
前記第3のチャンバー内で前記YSZ膜上に磁性を有する第2の導電膜を成膜する第3のスパッタリング装置と、
を具備することを特徴とするマルチチャンバー装置。 In claim 10,
A third chamber connected to the transfer chamber via a third gate valve;
A third sputtering apparatus for forming a magnetic second conductive film on the YSZ film in the third chamber;
A multi-chamber apparatus comprising:
前記搬送室内に配置された、Si基板を搬送する搬送機構と、
前記搬送室に第2のゲートバルブを介して接続された第2のチャンバーと、
前記搬送室に第4のゲートバルブを介して接続された第4のチャンバーと、
前記第1のチャンバー内で(100)の結晶面を有する前記Si基板上にZrO2膜を成膜する第1のスパッタリング装置と、
前記第2のチャンバー内で前記ZrO2膜上にY2O3膜を成膜する第2のスパッタリング装置と、
前記第4のチャンバー内で前記Y2O3膜上に下記式1を満たす格子定数dを有する物質を含む第1の導電膜を成膜する第4のスパッタリング装置と、
を具備し、
前記第1のスパッタリング装置及び前記第2のスパッタリング装置は、それぞれ、
第1のチャンバーと、
前記第1のチャンバー内に配置された、前記Si基板を保持する保持機構と、
前記保持機構に保持され、前記Si基板の下面にランプ光を照射して前記基板を800℃以上に加熱するランプヒーターと、
前記第1のチャンバー内に配置され、前記保持機構に保持された前記Si基板の上面と対向するスパッタリングターゲットと、
前記スパッタリングターゲットに電気的に接続されたスパッタ電極と、
前記スパッタ電極に電気的に接続された第1の電源と、
前記保持機構に保持された前記基板と前記スパッタリングターゲットとの間に配置されたグリッド電極と、
前記グリッド電極に設けられた複数の貫通孔と、
前記グリッド電極に電気的に接続された第2の電源と、
前記保持機構に保持された前記基板と前記グリッド電極との間の第1の空間から真空排気する排気機構と、
前記第2の空間に不活性ガスを導入し、前記第1の空間に酸素ガスを導入するガス導入機構と、
を具備し、
前記グリッド電極によって前記第1のチャンバーは、前記第1の空間と、前記グリッド電極と前記スパッタリングターゲットとの間の第2の空間に二分割されており、
前記第1のスパッタリング装置のスパッタリングターゲットは、Zrからなり、
前記第2のスパッタリング装置のスパッタリングターゲットは、Yからなることを特徴とするマルチチャンバー装置。
0.300nm≦d≦0.550nm ・・・式1 A transfer chamber connected to the first chamber via a first gate valve;
A transport mechanism disposed in the transport chamber for transporting the Si substrate;
A second chamber connected to the transfer chamber via a second gate valve;
A fourth chamber connected to the transfer chamber via a fourth gate valve;
A first sputtering apparatus for forming a ZrO 2 film on the Si substrate having a (100) crystal plane in the first chamber;
A second sputtering apparatus for forming a Y 2 O 3 film on the ZrO 2 film in the second chamber;
A fourth sputtering apparatus for forming a first conductive film containing a substance having a lattice constant d satisfying the following formula 1 on the Y 2 O 3 film in the fourth chamber;
Comprising
The first sputtering apparatus and the second sputtering apparatus are respectively
A first chamber;
A holding mechanism arranged in the first chamber for holding the Si substrate;
A lamp heater that is held by the holding mechanism and irradiates the lower surface of the Si substrate with lamp light to heat the substrate to 800 ° C. or higher;
A sputtering target disposed in the first chamber and facing the upper surface of the Si substrate held by the holding mechanism;
A sputtering electrode electrically connected to the sputtering target;
A first power source electrically connected to the sputter electrode;
A grid electrode disposed between the substrate held by the holding mechanism and the sputtering target;
A plurality of through holes provided in the grid electrode;
A second power source electrically connected to the grid electrode;
An exhaust mechanism for evacuating the first space between the grid electrode and the substrate held by the holding mechanism;
A gas introduction mechanism for introducing an inert gas into the second space and introducing an oxygen gas into the first space;
Comprising
The first chamber is divided into two parts by the grid electrode into the first space and a second space between the grid electrode and the sputtering target,
The sputtering target of the first sputtering apparatus is made of Zr,
The multi-chamber apparatus, wherein the sputtering target of the second sputtering apparatus is made of Y.
0.300 nm ≦ d ≦ 0.550 nm Formula 1
前記搬送室に第3のゲートバルブを介して接続された第3のチャンバーと、
前記第3のチャンバー内で前記Y2O3膜上に磁性を有する第2の導電膜を成膜する第3のスパッタリング装置と、
を具備することを特徴とするマルチチャンバー装置。 In claim 12,
A third chamber connected to the transfer chamber via a third gate valve;
A third sputtering apparatus for forming a magnetic second conductive film on the Y 2 O 3 film in the third chamber;
A multi-chamber apparatus comprising:
前記搬送室に第5のゲートバルブを介して接続された第5のチャンバーと、
前記第5のチャンバー内で誘電体膜を成膜する第5のスパッタリング装置と、
を具備することを特徴とするマルチチャンバー装置。 In any one of claims 10 to 13,
A fifth chamber connected to the transfer chamber via a fifth gate valve;
A fifth sputtering apparatus for forming a dielectric film in the fifth chamber;
A multi-chamber apparatus comprising:
前記搬送室に第6のゲートバルブを介して接続された第6のチャンバーと、
前記第6のチャンバーを有する誘電体膜成膜装置と、
を具備し、
前記誘電体膜成膜装置は、ゾルゲル溶液をスピンコートにより塗布して誘電体膜を製膜する装置であることを特徴とするマルチチャンバー装置。 In any one of claims 10 to 13,
A sixth chamber connected to the transfer chamber via a sixth gate valve;
A dielectric film forming apparatus having the sixth chamber;
Comprising
The dielectric film forming apparatus is an apparatus for forming a dielectric film by applying a sol-gel solution by spin coating.
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