JPH07331444A - 強誘電体膜形成方法及び装置 - Google Patents
強誘電体膜形成方法及び装置Info
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- JPH07331444A JPH07331444A JP8225195A JP8225195A JPH07331444A JP H07331444 A JPH07331444 A JP H07331444A JP 8225195 A JP8225195 A JP 8225195A JP 8225195 A JP8225195 A JP 8225195A JP H07331444 A JPH07331444 A JP H07331444A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】膜質を悪化させたり、成膜原料が多量に必要
で、膜厚均一性の制御が困難である高温成膜を避けるこ
とができ、膜組成比の制御ひいては膜質の制御を確実に
行うことができ、しかも膜質を悪化させるパーティクル
の発生を抑制するとともに成膜速度を著しく低下させる
ことなく、或いは向上させて成膜することができる強誘
電体膜形成方法及び装置を提供する。 【構成】成膜用原料ガスを高周波電力印加にてプラズマ
化し、このプラズマに基体を曝してこの基体上に強誘電
体膜形成を行うようにし、原料ガスとして少なくとも、
目的とする強誘電体膜の構成元素を含む有機化合物のガ
ス及び酸素元素を含む異種ガスを用い、原料ガスのプラ
ズマ化を、１０ＭＨｚ以上の所定周波数の基本高周波電
力にこの所定周波数の１０００分の１以上１０分の１以
下の範囲の変調周波数で振幅変調を施した状態の高周波
電力を印加することで行う。
で、膜厚均一性の制御が困難である高温成膜を避けるこ
とができ、膜組成比の制御ひいては膜質の制御を確実に
行うことができ、しかも膜質を悪化させるパーティクル
の発生を抑制するとともに成膜速度を著しく低下させる
ことなく、或いは向上させて成膜することができる強誘
電体膜形成方法及び装置を提供する。 【構成】成膜用原料ガスを高周波電力印加にてプラズマ
化し、このプラズマに基体を曝してこの基体上に強誘電
体膜形成を行うようにし、原料ガスとして少なくとも、
目的とする強誘電体膜の構成元素を含む有機化合物のガ
ス及び酸素元素を含む異種ガスを用い、原料ガスのプラ
ズマ化を、１０ＭＨｚ以上の所定周波数の基本高周波電
力にこの所定周波数の１０００分の１以上１０分の１以
下の範囲の変調周波数で振幅変調を施した状態の高周波
電力を印加することで行う。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はフラッシュメモリ、ガス
センサ、薄膜コンデンサ等に用いられる強誘電体膜の形
成方法及び装置に関する。
センサ、薄膜コンデンサ等に用いられる強誘電体膜の形
成方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、強誘電体膜の形成は熱ＣＶＤ法
により行われる。この成膜を行う装置として代表的なも
のの一つを例示すると、図４に示す熱ＣＶＤ装置があ
る。この装置は、プロセス室１及びゲート弁ａを介して
室１に連結されたロードロック室３を有している。プロ
セス室１はその中に被成膜基体Ｓを設置する基体ホルダ
４が設けられ、基体ホルダ４にはこの上に設置される基
体Ｓを成膜温度に加熱する高温型プレートヒータ４１を
付設してある。なお、輻射熱で基体Ｓを加熱するとき
は、ヒータ４１はホルダ４から分離される。
により行われる。この成膜を行う装置として代表的なも
のの一つを例示すると、図４に示す熱ＣＶＤ装置があ
る。この装置は、プロセス室１及びゲート弁ａを介して
室１に連結されたロードロック室３を有している。プロ
セス室１はその中に被成膜基体Ｓを設置する基体ホルダ
４が設けられ、基体ホルダ４にはこの上に設置される基
体Ｓを成膜温度に加熱する高温型プレートヒータ４１を
付設してある。なお、輻射熱で基体Ｓを加熱するとき
は、ヒータ４１はホルダ４から分離される。
【０００３】プロセス室１には排気装置６を配管接続し
てあるが、この排気装置６は弁６１、ターボモレキュラ
ーポンプ６２、弁６３及びロータリーポンプ６４がこの
順に配管接続されたものである。また、プロセス室１に
はガス供給部２を配管接続してある。強誘電体膜を成膜
するに当たり、成膜用原料ガスとして一般に、目的とす
る強誘電体膜の構成元素を含む有機化合物のガス及び酸
素元素を含む、該有機化合物ガスとは異なる種類のガス
が用いられるが、該有機化合物は常温で液体であること
が多い。そこで、ガス供給部２は該有機化合物をバブリ
ングしてプロセス室１内へ供給できる構成となってい
る。即ち、ガス供給部２は常温で液体の有機化合物のガ
スを供給するためのバブラー部２１及び異種ガス供給部
２２からなっている。
てあるが、この排気装置６は弁６１、ターボモレキュラ
ーポンプ６２、弁６３及びロータリーポンプ６４がこの
順に配管接続されたものである。また、プロセス室１に
はガス供給部２を配管接続してある。強誘電体膜を成膜
するに当たり、成膜用原料ガスとして一般に、目的とす
る強誘電体膜の構成元素を含む有機化合物のガス及び酸
素元素を含む、該有機化合物ガスとは異なる種類のガス
が用いられるが、該有機化合物は常温で液体であること
が多い。そこで、ガス供給部２は該有機化合物をバブリ
ングしてプロセス室１内へ供給できる構成となってい
る。即ち、ガス供給部２は常温で液体の有機化合物のガ
スを供給するためのバブラー部２１及び異種ガス供給部
２２からなっている。
【０００４】バブラー部２１には１又は２以上の密封可
能の容器（バブラー）２１ａ１、２１ａ２・・・が設け
られ、これらにマスフローコントローラ２１ｂ１、２１
ｂ２・・・及び弁２１ｃ１、２１ｃ２・・・を介してキ
ャリアガスのガス源２１ｄ１、２１ｄ２・・・が接続さ
れ、マスフローコントローラ２１ｂ１、２１ｂ２・・・
から延びる配管の先端はバブラー２１ａ１、２１ａ２・
・・内の底部付近に設置されている。またバブラー２１
ａ１、２１ａ２・・・内上部は開閉弁２１ｅ１、２１ｅ
２・・・及び圧力調整部２１ｆ１、２１ｆ２・・・を介
してプロセス室１に配管接続されている。圧力調整部２
１ｆ１、２１ｆ２・・・は各々圧力調整弁及び圧力計か
らなっている。バブラー２１ａ１、２１ａ２・・・には
ヒータとペルチェ素子を含む温度調節装置２１ｇ１、２
１ｇ２・・・が付設され、バブラー２１ａ１、２１ａ２
・・・からプロセス室１まで延びる配管にはヒータ２１
ｈが付設される。
能の容器（バブラー）２１ａ１、２１ａ２・・・が設け
られ、これらにマスフローコントローラ２１ｂ１、２１
ｂ２・・・及び弁２１ｃ１、２１ｃ２・・・を介してキ
ャリアガスのガス源２１ｄ１、２１ｄ２・・・が接続さ
れ、マスフローコントローラ２１ｂ１、２１ｂ２・・・
から延びる配管の先端はバブラー２１ａ１、２１ａ２・
・・内の底部付近に設置されている。またバブラー２１
ａ１、２１ａ２・・・内上部は開閉弁２１ｅ１、２１ｅ
２・・・及び圧力調整部２１ｆ１、２１ｆ２・・・を介
してプロセス室１に配管接続されている。圧力調整部２
１ｆ１、２１ｆ２・・・は各々圧力調整弁及び圧力計か
らなっている。バブラー２１ａ１、２１ａ２・・・には
ヒータとペルチェ素子を含む温度調節装置２１ｇ１、２
１ｇ２・・・が付設され、バブラー２１ａ１、２１ａ２
・・・からプロセス室１まで延びる配管にはヒータ２１
ｈが付設される。
【０００５】異種ガス供給部２２には、１又は２以上の
マスフローコントローラ２２１ａ、２２１ｂ・・・及び
弁２２２ａ、２２２ｂ・・・を介して接続された異種ガ
スのガス源２２３ａ、２２３ｂ・・・が含まれ、酸素元
素含有ガス及び必要に応じてキャリアガス等の異種ガス
をプロセス室１に供給できるようになっている。また、
ロードロック室３には、外部と通じるゲート弁ｂが設け
られ、その中に基体Ｓの予熱のためのランプヒータ３１
を設けてあるとともに、排気装置８を配管接続してあ
る。排気装置８は弁８１、ターボモレキュラーポンプ８
２、弁８３及びロータリポンプ８４がこの順に配管接続
され、一方で弁８５を介して直接ロータリポンプ８４が
配管接続されたものである。ロードロック室３を大気圧
から真空引きするときには弁８５のみを開いてロータリ
ポンプ８４のみを運転し、一旦所定真空度に達すれば、
弁８５を閉じ、弁８１、８３を開き、ロータリポンプ８
４及びターボモレキュラーポンプ８２を運転し、該真空
度を維持する。
マスフローコントローラ２２１ａ、２２１ｂ・・・及び
弁２２２ａ、２２２ｂ・・・を介して接続された異種ガ
スのガス源２２３ａ、２２３ｂ・・・が含まれ、酸素元
素含有ガス及び必要に応じてキャリアガス等の異種ガス
をプロセス室１に供給できるようになっている。また、
ロードロック室３には、外部と通じるゲート弁ｂが設け
られ、その中に基体Ｓの予熱のためのランプヒータ３１
を設けてあるとともに、排気装置８を配管接続してあ
る。排気装置８は弁８１、ターボモレキュラーポンプ８
２、弁８３及びロータリポンプ８４がこの順に配管接続
され、一方で弁８５を介して直接ロータリポンプ８４が
配管接続されたものである。ロードロック室３を大気圧
から真空引きするときには弁８５のみを開いてロータリ
ポンプ８４のみを運転し、一旦所定真空度に達すれば、
弁８５を閉じ、弁８１、８３を開き、ロータリポンプ８
４及びターボモレキュラーポンプ８２を運転し、該真空
度を維持する。
【０００６】この熱ＣＶＤ装置により例えば基体上に５
酸化２タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）膜を形成する場合、ま
ず、成膜対象基体Ｓがゲート弁ｂを通り、ランプヒータ
３１で加熱されたロードロック室３に搬入され、ゲート
弁ｂが閉じられた後、排気装置８の運転にて室３内が所
定の真空度とされる。次いで、基体Ｓがゲート弁ａを通
り、排気装置６の運転にて１００ｍＴｏｒｒ〜数Ｔｏｒ
ｒ程度の所定成膜真空度に維持されたプロセス室１に搬
入されてヒータ４１により６００〜６５０℃程度に加熱
された基体ホルダ４上に設置される。その後弁ａは閉じ
られる。次いで、ガス源２１ｄ１からキャリアガスとし
て水素（Ｈ2 ）を、液体のペンタエトキシタンタル（Ｔ
ａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 ）を入れたバブラー２１ａ１内に導
入してペンタエトキシタンタルをバブリングさせ、発生
したペンタエトキシタンタルガスをプロセス室１内へ供
給する。このとき、バブラー２１ａ１は温度調節装置２
１ｇ１により所定温度に加熱され、ヒータ２１ｈも必要
に応じ、ガス状態維持のためオンされる。また異種ガス
供給部２２からは酸素（Ｏ2 ）ガスが供給される。バブ
リングをヘリウム（Ｈｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス
等の不活性ガス又はＨ 2 ガス等のガスで行い、別途、異
種ガス供給部からＨ2 ガスを供給することもある。そし
て、これら導入されたガスが加熱された基体Ｓ近傍で分
解されて基体Ｓ表面に所望の膜が形成される。なお、バ
ブラーに入れる成膜原料が常温で気体の場合等には、温
度調節装置２１ｇ１にて逆にこれを適当温度に冷却する
こともある。
酸化２タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）膜を形成する場合、ま
ず、成膜対象基体Ｓがゲート弁ｂを通り、ランプヒータ
３１で加熱されたロードロック室３に搬入され、ゲート
弁ｂが閉じられた後、排気装置８の運転にて室３内が所
定の真空度とされる。次いで、基体Ｓがゲート弁ａを通
り、排気装置６の運転にて１００ｍＴｏｒｒ〜数Ｔｏｒ
ｒ程度の所定成膜真空度に維持されたプロセス室１に搬
入されてヒータ４１により６００〜６５０℃程度に加熱
された基体ホルダ４上に設置される。その後弁ａは閉じ
られる。次いで、ガス源２１ｄ１からキャリアガスとし
て水素（Ｈ2 ）を、液体のペンタエトキシタンタル（Ｔ
ａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 ）を入れたバブラー２１ａ１内に導
入してペンタエトキシタンタルをバブリングさせ、発生
したペンタエトキシタンタルガスをプロセス室１内へ供
給する。このとき、バブラー２１ａ１は温度調節装置２
１ｇ１により所定温度に加熱され、ヒータ２１ｈも必要
に応じ、ガス状態維持のためオンされる。また異種ガス
供給部２２からは酸素（Ｏ2 ）ガスが供給される。バブ
リングをヘリウム（Ｈｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス
等の不活性ガス又はＨ 2 ガス等のガスで行い、別途、異
種ガス供給部からＨ2 ガスを供給することもある。そし
て、これら導入されたガスが加熱された基体Ｓ近傍で分
解されて基体Ｓ表面に所望の膜が形成される。なお、バ
ブラーに入れる成膜原料が常温で気体の場合等には、温
度調節装置２１ｇ１にて逆にこれを適当温度に冷却する
こともある。
【０００７】以上説明した方法及び装置を用いて形成さ
れる強誘電体膜及びその成膜原料の例として、前記５酸
化２タンタル膜の他、テトラエチル鉛（Ｐｂ（Ｃ
2 Ｈ5 ）4）又はビスジバイルメタノール（Ｐｂ（ＤＰ
Ｍ）2 ）とＯ2 ガスから形成される１酸化鉛（ＰｂＯ）
膜、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）又はペンタエトキシチ
タニウム（Ｔｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 ）又はテトライソプロ
キシチタニウム（Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｃ3 Ｈ7 ）4 ）とＯ2
ガスから形成される２酸化チタン（ＴｉＯ2 ）膜、テト
ラブトキシジルコニウム（Ｚｒ（Ｏ−ｔ−Ｃ
4 Ｈ9 ）4 ）とＯ2 ガスから形成される酸化ジルコニウ
ム（ＺｒＯ2 ）膜、ジエトキシバリウム（Ｂａ（ＯＣ2
Ｈ 5 ）2 ）とＯ2 ガスから形成される酸化バリウム（Ｂ
ａＯ）膜、ジエトキシストロンチウム（Ｓｒ（ＯＣ2 Ｈ
5 ）2 ）とＯ2 ガスから形成される酸化ストロンチウム
（ＳｒＯ）膜、ジピバロイルメタネートランタン（Ｌａ
（ＤＰＭ）2 ）とＯ 2 ガスから形成される酸化ランタン
（Ｌａ2 Ｏ3 ）膜等を挙げることができる。前記成膜原
料のうちテトラエチル鉛、四塩化チタン、ペンタエトキ
シチタニウム及びテトライソプロキシチタニウムは常温
で液体であり、バブリングしてプロセス室１に供給さ
れ、ビスジバイルメタノール、ジエトキシバリウム、ジ
エトキシストロンチウム及びジピバロイルメタネートラ
ンタンは常温で固体であるため、エタノール等のアルコ
ール等に溶解した後バブリングされる。また、テトラブ
トキシジルコニウムは常温で気体であり、必要に応じ、
適当温度に冷却されることがある。
れる強誘電体膜及びその成膜原料の例として、前記５酸
化２タンタル膜の他、テトラエチル鉛（Ｐｂ（Ｃ
2 Ｈ5 ）4）又はビスジバイルメタノール（Ｐｂ（ＤＰ
Ｍ）2 ）とＯ2 ガスから形成される１酸化鉛（ＰｂＯ）
膜、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）又はペンタエトキシチ
タニウム（Ｔｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 ）又はテトライソプロ
キシチタニウム（Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｃ3 Ｈ7 ）4 ）とＯ2
ガスから形成される２酸化チタン（ＴｉＯ2 ）膜、テト
ラブトキシジルコニウム（Ｚｒ（Ｏ−ｔ−Ｃ
4 Ｈ9 ）4 ）とＯ2 ガスから形成される酸化ジルコニウ
ム（ＺｒＯ2 ）膜、ジエトキシバリウム（Ｂａ（ＯＣ2
Ｈ 5 ）2 ）とＯ2 ガスから形成される酸化バリウム（Ｂ
ａＯ）膜、ジエトキシストロンチウム（Ｓｒ（ＯＣ2 Ｈ
5 ）2 ）とＯ2 ガスから形成される酸化ストロンチウム
（ＳｒＯ）膜、ジピバロイルメタネートランタン（Ｌａ
（ＤＰＭ）2 ）とＯ 2 ガスから形成される酸化ランタン
（Ｌａ2 Ｏ3 ）膜等を挙げることができる。前記成膜原
料のうちテトラエチル鉛、四塩化チタン、ペンタエトキ
シチタニウム及びテトライソプロキシチタニウムは常温
で液体であり、バブリングしてプロセス室１に供給さ
れ、ビスジバイルメタノール、ジエトキシバリウム、ジ
エトキシストロンチウム及びジピバロイルメタネートラ
ンタンは常温で固体であるため、エタノール等のアルコ
ール等に溶解した後バブリングされる。また、テトラブ
トキシジルコニウムは常温で気体であり、必要に応じ、
適当温度に冷却されることがある。
【０００８】また、酸化複合膜のチタン酸ストロンチウ
ム（ＳｒＴｉＯ3 ）膜、メタチタン酸バリウム（ＢａＴ
ｉＯ3 ）膜、ジルコニウム酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，
Ｔｉ）x Ｏ2 ）膜等を形成する場合は２以上のバブラー
を用いて膜構成元素を含む複数の成膜原料液をバブリン
グしてプロセス室１へ供給する。
ム（ＳｒＴｉＯ3 ）膜、メタチタン酸バリウム（ＢａＴ
ｉＯ3 ）膜、ジルコニウム酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，
Ｔｉ）x Ｏ2 ）膜等を形成する場合は２以上のバブラー
を用いて膜構成元素を含む複数の成膜原料液をバブリン
グしてプロセス室１へ供給する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような熱
ＣＶＤ法及び装置によると、プロセス室１に供給する成
膜用原料ガスの割合比と形成された強誘電体膜の組成比
が一致しないため、該膜の組成比の制御、ひいては膜質
の制御が困難である。また、成膜中の基体温度は６５０
℃以上等の高温に保たれるが、このように成膜中の基体
温度を高温に保つ場合、鉛（Ｐｂ）等の蒸気圧の高い原
子が膜から雰囲気中へ脱離し易いため、成膜原料として
これらの元素を含有する有機化合物を用いる場合、それ
が多量に必要となって、成膜コストが高くつき、しかも
膜厚の面内均一性の制御が困難となる。
ＣＶＤ法及び装置によると、プロセス室１に供給する成
膜用原料ガスの割合比と形成された強誘電体膜の組成比
が一致しないため、該膜の組成比の制御、ひいては膜質
の制御が困難である。また、成膜中の基体温度は６５０
℃以上等の高温に保たれるが、このように成膜中の基体
温度を高温に保つ場合、鉛（Ｐｂ）等の蒸気圧の高い原
子が膜から雰囲気中へ脱離し易いため、成膜原料として
これらの元素を含有する有機化合物を用いる場合、それ
が多量に必要となって、成膜コストが高くつき、しかも
膜厚の面内均一性の制御が困難となる。
【００１０】さらに、このような熱ＣＶＤ法及び装置に
よると、成膜速度が遅く、例えば前記のジルコニウム酸
チタン酸鉛膜の形成では成膜速度６０Å／ｍｉｎ程度が
限界である。強誘電体膜形成に当たりこのような問題を
避けるために、例えば図５に示すプラズマＣＶＤ装置を
採用することが考えられる。
よると、成膜速度が遅く、例えば前記のジルコニウム酸
チタン酸鉛膜の形成では成膜速度６０Å／ｍｉｎ程度が
限界である。強誘電体膜形成に当たりこのような問題を
避けるために、例えば図５に示すプラズマＣＶＤ装置を
採用することが考えられる。
【００１１】この装置は図４に示す熱ＣＶＤ装置におい
て基体ホルダ４に代えて基体ホルダを兼ねる接地電極７
が設けられ、プロセス室１内の電極７に対向する位置に
高周波電極５が設置されたものである。電極５は、電極
４との間に導入される成膜用原料ガスに高周波（ＲＦ）
電力を印加してプラズマ化させるための電力印加電極
で、マッチングボックス５１を介して高周波電源５２に
接続されている。また、電極７には基体Ｓを成膜温度に
加熱できる高温型プレートヒータ７１が付設されてい
る。
て基体ホルダ４に代えて基体ホルダを兼ねる接地電極７
が設けられ、プロセス室１内の電極７に対向する位置に
高周波電極５が設置されたものである。電極５は、電極
４との間に導入される成膜用原料ガスに高周波（ＲＦ）
電力を印加してプラズマ化させるための電力印加電極
で、マッチングボックス５１を介して高周波電源５２に
接続されている。また、電極７には基体Ｓを成膜温度に
加熱できる高温型プレートヒータ７１が付設されてい
る。
【００１２】このプラズマＣＶＤ装置により例えば、前
記５酸化２タンタル膜を形成する場合、プロセス室１内
に搬入された基体Ｓが電極７上に載置された後、図４の
装置を用いた前記熱ＣＶＤ法による５酸化２タンタル膜
形成の場合と同様にしてガス供給部２から所定量のペン
タエトキシタンタルガス及び酸素ガスがプロセス室１内
に導入されるとともに、高周波電極５に電源５２から高
周波電力が印加され、これによって導入された前記ガス
がプラズマ化され、このプラズマの下で基体Ｓ表面に５
酸化２タンタル膜が形成される。
記５酸化２タンタル膜を形成する場合、プロセス室１内
に搬入された基体Ｓが電極７上に載置された後、図４の
装置を用いた前記熱ＣＶＤ法による５酸化２タンタル膜
形成の場合と同様にしてガス供給部２から所定量のペン
タエトキシタンタルガス及び酸素ガスがプロセス室１内
に導入されるとともに、高周波電極５に電源５２から高
周波電力が印加され、これによって導入された前記ガス
がプラズマ化され、このプラズマの下で基体Ｓ表面に５
酸化２タンタル膜が形成される。
【００１３】その他の構成及び作用は図４に示す装置と
同様である。図４の装置における部品と同一の部品につ
いては同じ参照符号を付してある。しかし、この様なプ
ラズマＣＶＤ法及び装置によると、プラズマ中の気相反
応により発生するパーティクルが基体表面に形成される
膜に付着したり、その中に混入したりして膜質を悪化さ
せる。
同様である。図４の装置における部品と同一の部品につ
いては同じ参照符号を付してある。しかし、この様なプ
ラズマＣＶＤ法及び装置によると、プラズマ中の気相反
応により発生するパーティクルが基体表面に形成される
膜に付着したり、その中に混入したりして膜質を悪化さ
せる。
【００１４】そこで印加する電力を増大させるとパーテ
ィクルが増加することを考慮して、ある程度までの電力
しか印加しないようにすることでパーティクル発生を抑
制することが考えられるが、そうすると成膜速度が低下
するという問題がある。そこで本発明は、膜質を悪化さ
せたり、鉛等の蒸気圧の高い原子を構成原子として含む
膜の形成において成膜原料が多量に必要となるとともに
膜厚均一性の制御が困難となる高温成膜を避けることが
でき、膜組成比の制御ひいては膜質の制御を熱ＣＶＤに
比べると正確に行うことができ、しかも膜質を悪化させ
るパーティクルの発生を抑制するとともに成膜速度を著
しく低下させることなく、或いは向上させて成膜するこ
とができる強誘電体膜形成方法及び装置を提供すること
を課題とする。
ィクルが増加することを考慮して、ある程度までの電力
しか印加しないようにすることでパーティクル発生を抑
制することが考えられるが、そうすると成膜速度が低下
するという問題がある。そこで本発明は、膜質を悪化さ
せたり、鉛等の蒸気圧の高い原子を構成原子として含む
膜の形成において成膜原料が多量に必要となるとともに
膜厚均一性の制御が困難となる高温成膜を避けることが
でき、膜組成比の制御ひいては膜質の制御を熱ＣＶＤに
比べると正確に行うことができ、しかも膜質を悪化させ
るパーティクルの発生を抑制するとともに成膜速度を著
しく低下させることなく、或いは向上させて成膜するこ
とができる強誘電体膜形成方法及び装置を提供すること
を課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決するために研究を重ね、熱ＣＶＤにおける高温成膜
等による問題を避けるためプラズマＣＶＤを採用するこ
ととした。そして、５酸化２タンタル膜等の強誘電体膜
を形成するに際して、成膜原料ガスとして少なくとも、
目的とする強誘電体膜の構成元素を含む有機化合物のガ
ス及び酸素元素を含む、該有機化合物ガスとは異なる種
類のガスを用い、該原料ガスのプラズマ化を、１０ＭＨ
ｚ以上の所定周波数の基本高周波電力に該周波数の１０
００分の１以上１０分の１以下の範囲の変調周波数で振
幅変調を施した状態の電力を印加することで行えば、パ
ーティクルの発生を大幅に抑制しつつ、成膜速度を熱Ｃ
ＶＤより向上させ得ることを見出した。また、その場
合、かかる第１の振幅変調に、さらに、該変調周波数の
１００倍未満で１００分の１より大きい変調周波数で第
２の振幅変調を施した状態の電力を印加すれば一層成膜
速度が向上することを見出した。
解決するために研究を重ね、熱ＣＶＤにおける高温成膜
等による問題を避けるためプラズマＣＶＤを採用するこ
ととした。そして、５酸化２タンタル膜等の強誘電体膜
を形成するに際して、成膜原料ガスとして少なくとも、
目的とする強誘電体膜の構成元素を含む有機化合物のガ
ス及び酸素元素を含む、該有機化合物ガスとは異なる種
類のガスを用い、該原料ガスのプラズマ化を、１０ＭＨ
ｚ以上の所定周波数の基本高周波電力に該周波数の１０
００分の１以上１０分の１以下の範囲の変調周波数で振
幅変調を施した状態の電力を印加することで行えば、パ
ーティクルの発生を大幅に抑制しつつ、成膜速度を熱Ｃ
ＶＤより向上させ得ることを見出した。また、その場
合、かかる第１の振幅変調に、さらに、該変調周波数の
１００倍未満で１００分の１より大きい変調周波数で第
２の振幅変調を施した状態の電力を印加すれば一層成膜
速度が向上することを見出した。
【００１６】また、このように基本となる所定周波数の
高周波電力に前記第１の振幅変調を施すことにより、プ
ラズマ中のラジカル密度が高くなるため、成膜中に基体
温度を高温に保つ必要がなく、膜中の蒸気圧の高い原子
の雰囲気中への脱離が抑制される。また、プラズマ中の
膜形成に寄与するラジカル密度が高くなるため膜組成比
等の膜質が向上する。
高周波電力に前記第１の振幅変調を施すことにより、プ
ラズマ中のラジカル密度が高くなるため、成膜中に基体
温度を高温に保つ必要がなく、膜中の蒸気圧の高い原子
の雰囲気中への脱離が抑制される。また、プラズマ中の
膜形成に寄与するラジカル密度が高くなるため膜組成比
等の膜質が向上する。
【００１７】本発明は前記知見に基づくもので、次の強
誘電体膜形成方法及び装置を提供するものである。 成膜原料ガスとして少なくとも、目的とする強誘電
体膜の構成元素を含む有機化合物のガス及び酸素元素を
含む、該有機化合物ガスとは異なる種類のガスを用い、
該成膜原料ガスを高周波電力印加によりプラズマ化し、
このプラズマに被成膜基体を曝して該基体上に強誘電体
膜形成を行うようにし、該原料ガスのプラズマ化を、１
０ＭＨｚ以上の所定周波数の基本高周波電力に該所定周
波数の１０００分の１以上１０分の１以下の範囲の変調
周波数で振幅変調を施した状態の高周波電力を印加する
ことで行う強誘電体膜形成方法。 成膜原料ガス供給部から供給される成膜原料ガスを
高周波電力印加手段による高周波電力の印加によりプラ
ズマ化し、このプラズマに被成膜基体を曝して該基体上
に強誘電体膜形成を行う装置であって、前記高周波電力
印加手段が、１０ＭＨｚ以上の所定周波数の基本高周波
電力に該所定周波数の１０００分の１以上１０分の１以
下の範囲の変調周波数で振幅変調を施した状態の高周波
電力を印加するものであり、前記原料ガス供給部が、原
料ガスとして少なくとも、目的とする強誘電体膜の構成
元素を含む有機化合物のガス及び酸素元素を含む、該有
機化合物ガスとは異なる種類のガスを供給するものであ
る強誘電体膜形成装置。 前記方法及び装置において、前記成膜原料ガスのプ
ラズマ化を、１０ＭＨｚ以上２００ＭＨｚ以下の範囲の
所定周波数の基本高周波電力に前記振幅変調を施した状
態の高周波電力を印加することで行う方法及び装置。こ
の場合、強誘電体膜形成装置では、高周波電力印加手段
をそのような電力を印加できるものとする。 前記、の方法及び、の装置において、前記
原料ガスのプラズマ化を、前記基本高周波電力に前記振
幅変調を施し、さらに、該変調周波数の１００倍未満で
１００分の１より大きい変調周波数で第２の振幅変調を
施した状態の高周波電力の印加により行う方法及び装
置。この場合、プラズマＣＶＤ装置では、高周波電力印
加手段をそのような第１、第２の振幅変調を施した状態
の電力を印加できるものとする。
誘電体膜形成方法及び装置を提供するものである。 成膜原料ガスとして少なくとも、目的とする強誘電
体膜の構成元素を含む有機化合物のガス及び酸素元素を
含む、該有機化合物ガスとは異なる種類のガスを用い、
該成膜原料ガスを高周波電力印加によりプラズマ化し、
このプラズマに被成膜基体を曝して該基体上に強誘電体
膜形成を行うようにし、該原料ガスのプラズマ化を、１
０ＭＨｚ以上の所定周波数の基本高周波電力に該所定周
波数の１０００分の１以上１０分の１以下の範囲の変調
周波数で振幅変調を施した状態の高周波電力を印加する
ことで行う強誘電体膜形成方法。 成膜原料ガス供給部から供給される成膜原料ガスを
高周波電力印加手段による高周波電力の印加によりプラ
ズマ化し、このプラズマに被成膜基体を曝して該基体上
に強誘電体膜形成を行う装置であって、前記高周波電力
印加手段が、１０ＭＨｚ以上の所定周波数の基本高周波
電力に該所定周波数の１０００分の１以上１０分の１以
下の範囲の変調周波数で振幅変調を施した状態の高周波
電力を印加するものであり、前記原料ガス供給部が、原
料ガスとして少なくとも、目的とする強誘電体膜の構成
元素を含む有機化合物のガス及び酸素元素を含む、該有
機化合物ガスとは異なる種類のガスを供給するものであ
る強誘電体膜形成装置。 前記方法及び装置において、前記成膜原料ガスのプ
ラズマ化を、１０ＭＨｚ以上２００ＭＨｚ以下の範囲の
所定周波数の基本高周波電力に前記振幅変調を施した状
態の高周波電力を印加することで行う方法及び装置。こ
の場合、強誘電体膜形成装置では、高周波電力印加手段
をそのような電力を印加できるものとする。 前記、の方法及び、の装置において、前記
原料ガスのプラズマ化を、前記基本高周波電力に前記振
幅変調を施し、さらに、該変調周波数の１００倍未満で
１００分の１より大きい変調周波数で第２の振幅変調を
施した状態の高周波電力の印加により行う方法及び装
置。この場合、プラズマＣＶＤ装置では、高周波電力印
加手段をそのような第１、第２の振幅変調を施した状態
の電力を印加できるものとする。
【００１８】本発明方法及び装置において、変調前の基
本高周波電力の波形は、サイン波、矩形波、のこぎり
波、三角波等であることが考えられる。本発明方法及び
装置において、基本高周波電力として周波数が１０ＭＨ
ｚ以上のものを採用するのは、周波数が１０ＭＨｚより
低い場合効率の良いプラズマ生成が困難だからである。
本高周波電力の波形は、サイン波、矩形波、のこぎり
波、三角波等であることが考えられる。本発明方法及び
装置において、基本高周波電力として周波数が１０ＭＨ
ｚ以上のものを採用するのは、周波数が１０ＭＨｚより
低い場合効率の良いプラズマ生成が困難だからである。
【００１９】本発明方法及び装置において、第１振幅変
調は前記基本高周波電力の周波数の１０００分の１から
１０分の１の範囲に設定するが、これは該基本高周波電
力の周波数の１０００分の１より低いと、プラズマを発
生させる電力印加の振幅変調の割合が少ないため、膜堆
積に寄与する反応種を生成させることとダスト発生の原
因となる反応種の生成を抑制することをほぼ並行して行
うことが困難であり、該基本高周波電力の周波数の１０
分の１より高いと、安定したプラズマを発生させること
が困難になるからである。
調は前記基本高周波電力の周波数の１０００分の１から
１０分の１の範囲に設定するが、これは該基本高周波電
力の周波数の１０００分の１より低いと、プラズマを発
生させる電力印加の振幅変調の割合が少ないため、膜堆
積に寄与する反応種を生成させることとダスト発生の原
因となる反応種の生成を抑制することをほぼ並行して行
うことが困難であり、該基本高周波電力の周波数の１０
分の１より高いと、安定したプラズマを発生させること
が困難になるからである。
【００２０】また、前記の方法及び装置において、基
本高周波電力の周波数が２００ＭＨｚより高い場合、変
調を加えたとしても従来方法及び装置によるよりプラズ
マ生成の効率が向上せず、また電源コストが増大するか
らである。また、前記の方法及び装置において、第２
振幅変調の周波数が第１振幅変調周波数の１００倍以上
であると第２振幅変調による十分な効果が得られず、ま
た１００分の１以下では成膜速度が低下する。
本高周波電力の周波数が２００ＭＨｚより高い場合、変
調を加えたとしても従来方法及び装置によるよりプラズ
マ生成の効率が向上せず、また電源コストが増大するか
らである。また、前記の方法及び装置において、第２
振幅変調の周波数が第１振幅変調周波数の１００倍以上
であると第２振幅変調による十分な効果が得られず、ま
た１００分の１以下では成膜速度が低下する。
【００２１】なお前記第１及び第２の各「振幅変調」は
勿論のこと、以下の説明及び特許請求の範囲において、
「振幅変調」は、電力印加のオン・オフによるパルス変
調、パルス状の変調をも含む概念である。また、前記各
振幅変調は、それには限定されないが、代表例として、
パーティクルの発生を効果的に抑制するうえで電力印加
のオンオフを伴う変調（換言すればパルス変調又はパル
ス状の変調）を挙げることができる。この場合デューテ
ィ比、即ち変調波の１周期に占める電力印加のオン時間
の割合（オン／オン＋オフ）は、任意の値に定めること
ができるが、それには限定されないが代表的には５０％
程度が考えられ、この場合、ダストパーティクル発生量
の低減と、成膜速度の著しい低下を伴わない、或いは成
膜速度が向上する成膜が程よく行われる。
勿論のこと、以下の説明及び特許請求の範囲において、
「振幅変調」は、電力印加のオン・オフによるパルス変
調、パルス状の変調をも含む概念である。また、前記各
振幅変調は、それには限定されないが、代表例として、
パーティクルの発生を効果的に抑制するうえで電力印加
のオンオフを伴う変調（換言すればパルス変調又はパル
ス状の変調）を挙げることができる。この場合デューテ
ィ比、即ち変調波の１周期に占める電力印加のオン時間
の割合（オン／オン＋オフ）は、任意の値に定めること
ができるが、それには限定されないが代表的には５０％
程度が考えられ、この場合、ダストパーティクル発生量
の低減と、成膜速度の著しい低下を伴わない、或いは成
膜速度が向上する成膜が程よく行われる。
【００２２】また、振幅変調した状態のガスプラズマ化
用の高周波電力は、代表的には、その原形を所望の高周
波信号を発生させ得る、例えばファンクションジエネレ
ータと一般に称されているもののような、高周波信号発
生器により作り、これを増幅器で増幅して得ることが考
えられるが、周波数が１０ＭＨｚ以上で、例えば２００
ＭＨｚ以下の範囲の基本高周波電力を生成し、これに振
幅変調を施して得ること等も考えられ、この点について
特に制限はない。
用の高周波電力は、代表的には、その原形を所望の高周
波信号を発生させ得る、例えばファンクションジエネレ
ータと一般に称されているもののような、高周波信号発
生器により作り、これを増幅器で増幅して得ることが考
えられるが、周波数が１０ＭＨｚ以上で、例えば２００
ＭＨｚ以下の範囲の基本高周波電力を生成し、これに振
幅変調を施して得ること等も考えられ、この点について
特に制限はない。
【００２３】また、前記方法及び装置において用いる、
目的とする強誘電体膜の構成元素を含む有機化合物とし
ては、５酸化２タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）膜を形成するた
めのペンタエトキシタンタル（Ｔａ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）5 ）、１酸化鉛（ＰｂＯ）膜を形成するための
テトラエチル鉛（Ｐｂ（Ｃ2 Ｈ5 ）4 ）又はビスジバイ
ルメタノール（Ｐｂ（ＤＰＭ）2 ）、２酸化チタン（Ｔ
ｉＯ2 ）膜を形成するための四塩化チタン（ＴｉＣ
ｌ4 ）又はペンタエトキシチタニウム（Ｔｉ（ＯＣ2 Ｈ
5 ）5 ）又はテトライソプロキシチタニウム（Ｔｉ（Ｏ
−ｉ−Ｃ3 Ｈ7 ）4 ）又はこれらの複数の組み合わせ、
酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）膜を形成するためのテト
ラブトキシジルコニウム（Ｚｒ（Ｏ−ｔ−Ｃ
4 Ｈ9 ）4 ）、酸化バリウム（ＢａＯ）膜を形成するた
めのジエトキシバリウム（Ｂａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）2 ）、酸
化ストロンチウム（ＳｒＯ）膜を形成するためのジエト
キシストロンチウム（Ｓｒ（ＯＣ2 Ｈ5 ）2 ）、酸化ラ
ンタン（Ｌａ2 Ｏ3 ）膜を形成するためのジピバロイル
メタネートランタン（Ｌａ（ＤＰＭ）2 ）等を例示する
ことができる。
目的とする強誘電体膜の構成元素を含む有機化合物とし
ては、５酸化２タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）膜を形成するた
めのペンタエトキシタンタル（Ｔａ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）5 ）、１酸化鉛（ＰｂＯ）膜を形成するための
テトラエチル鉛（Ｐｂ（Ｃ2 Ｈ5 ）4 ）又はビスジバイ
ルメタノール（Ｐｂ（ＤＰＭ）2 ）、２酸化チタン（Ｔ
ｉＯ2 ）膜を形成するための四塩化チタン（ＴｉＣ
ｌ4 ）又はペンタエトキシチタニウム（Ｔｉ（ＯＣ2 Ｈ
5 ）5 ）又はテトライソプロキシチタニウム（Ｔｉ（Ｏ
−ｉ−Ｃ3 Ｈ7 ）4 ）又はこれらの複数の組み合わせ、
酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）膜を形成するためのテト
ラブトキシジルコニウム（Ｚｒ（Ｏ−ｔ−Ｃ
4 Ｈ9 ）4 ）、酸化バリウム（ＢａＯ）膜を形成するた
めのジエトキシバリウム（Ｂａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）2 ）、酸
化ストロンチウム（ＳｒＯ）膜を形成するためのジエト
キシストロンチウム（Ｓｒ（ＯＣ2 Ｈ5 ）2 ）、酸化ラ
ンタン（Ｌａ2 Ｏ3 ）膜を形成するためのジピバロイル
メタネートランタン（Ｌａ（ＤＰＭ）2 ）等を例示する
ことができる。
【００２４】また、酸化複合膜については、チタン酸ス
トロンチウム（ＳｒＴｉＯ3 ）膜を形成するための四塩
化チタン、ペンタエトキシチタニウム、テトライソプロ
キシチタニウムよりなる群から選ばれた少なくとも一種
の化合物とジエトキシストロンチウムとの組み合わせ、
メタチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）膜を形成するた
めの四塩化チタン、ペンタエトキシチタニウム、テトラ
イソプロキシチタニウムよりなる群から選ばれた少なく
とも一種の化合物とジエトキシバリウムとの組み合わ
せ、ジルコニウム酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）x
Ｏ2 ）膜を形成するための四塩化チタン、ペンタエトキ
シチタニウム、テトライソプロキシチタニウムよりなる
群から選ばれた少なくとも一種の化合物とテトラエチル
鉛又は（及び）ビスジバイルメタノールとテトラブトキ
シジルコニウムとの組み合わせ等を例示することができ
る。
トロンチウム（ＳｒＴｉＯ3 ）膜を形成するための四塩
化チタン、ペンタエトキシチタニウム、テトライソプロ
キシチタニウムよりなる群から選ばれた少なくとも一種
の化合物とジエトキシストロンチウムとの組み合わせ、
メタチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）膜を形成するた
めの四塩化チタン、ペンタエトキシチタニウム、テトラ
イソプロキシチタニウムよりなる群から選ばれた少なく
とも一種の化合物とジエトキシバリウムとの組み合わ
せ、ジルコニウム酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）x
Ｏ2 ）膜を形成するための四塩化チタン、ペンタエトキ
シチタニウム、テトライソプロキシチタニウムよりなる
群から選ばれた少なくとも一種の化合物とテトラエチル
鉛又は（及び）ビスジバイルメタノールとテトラブトキ
シジルコニウムとの組み合わせ等を例示することができ
る。
【００２５】前記の目的とする強誘電体膜の構成元素を
含む有機化合物が常温で液体の場合には、水素（Ｈ2 ）
ガス、窒素（Ｎ2 ）ガス又は不活性ガス（ヘリウム（Ｈ
ｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガ
ス、クリプトン（Ｋｒ）ガス等）等をキャリアガスとし
て用いてバブリングし、該化合物のガスを得ることが考
えられる。このような化合物として前記のテトラエチル
鉛、四塩化チタン、ペンタエトキシチタニウム及びテト
ライソプロキシチタニウムを挙げることができる。
含む有機化合物が常温で液体の場合には、水素（Ｈ2 ）
ガス、窒素（Ｎ2 ）ガス又は不活性ガス（ヘリウム（Ｈ
ｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガ
ス、クリプトン（Ｋｒ）ガス等）等をキャリアガスとし
て用いてバブリングし、該化合物のガスを得ることが考
えられる。このような化合物として前記のテトラエチル
鉛、四塩化チタン、ペンタエトキシチタニウム及びテト
ライソプロキシチタニウムを挙げることができる。
【００２６】また、前記有機化合物が常温で固体の場合
には、一旦エタノール等のアルコールその他の有機溶媒
に溶解させた後、前記キャリアガスを用いてバブリング
し、該化合物のガスを得ることが考えられる。このよう
な化合物としてビスジバイルメタノール、ジエトキシバ
リウム、ジエトキシストロンチウム及びジピバロイルメ
タネートランタンを挙げることができる。
には、一旦エタノール等のアルコールその他の有機溶媒
に溶解させた後、前記キャリアガスを用いてバブリング
し、該化合物のガスを得ることが考えられる。このよう
な化合物としてビスジバイルメタノール、ジエトキシバ
リウム、ジエトキシストロンチウム及びジピバロイルメ
タネートランタンを挙げることができる。
【００２７】前記の酸素元素を含む異種ガスとしては、
何れの膜を形成する場合にもＯ2 ガス、オゾン（Ｏ3 ）
ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）
ガス等を用いることができる。
何れの膜を形成する場合にもＯ2 ガス、オゾン（Ｏ3 ）
ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）
ガス等を用いることができる。
【００２８】
【作用】本発明の強誘電体膜形成方法及び装置による
と、成膜用原料ガスとして少なくとも目的とする強誘電
体膜の構成元素を含む有機化合物のガス及び酸素元素を
含む、該有機化合物ガスとは異なる種類のガスを用い、
該ガスのプラズマ化のために印加する電力として１０Ｍ
Ｈｚ以上の所定周波数の基本高周波電力に該電力の周波
数の１０００分の１以上１０分の１以下の範囲の変調周
波数で振幅変調を施した状態の高周波電力を用いる。
と、成膜用原料ガスとして少なくとも目的とする強誘電
体膜の構成元素を含む有機化合物のガス及び酸素元素を
含む、該有機化合物ガスとは異なる種類のガスを用い、
該ガスのプラズマ化のために印加する電力として１０Ｍ
Ｈｚ以上の所定周波数の基本高周波電力に該電力の周波
数の１０００分の１以上１０分の１以下の範囲の変調周
波数で振幅変調を施した状態の高周波電力を用いる。
【００２９】このように第１振幅変調を施した状態の高
周波電力の印加によりプラズマを生成することで、プラ
ズマ中の膜形成に寄与するラジカル密度が高くなるた
め、成膜中に基体温度を高温に保つ必要がなく、従って
膜中の蒸気圧の高い原子の雰囲気中への脱離が抑制され
るので、鉛等の蒸気圧の高い原子を構成原子として含む
膜の形成においても成膜原料を節約できるとともに膜厚
均一性がよくなる。また、プラズマ中の膜形成に寄与す
るラジカル密度が高くなるため、膜組成比等の膜質が向
上する。しかも、膜質を悪化させるダストパーティクル
の発生が抑制されるとともに、成膜速度を過度に低下さ
せることなく、或いは向上させて成膜できる。
周波電力の印加によりプラズマを生成することで、プラ
ズマ中の膜形成に寄与するラジカル密度が高くなるた
め、成膜中に基体温度を高温に保つ必要がなく、従って
膜中の蒸気圧の高い原子の雰囲気中への脱離が抑制され
るので、鉛等の蒸気圧の高い原子を構成原子として含む
膜の形成においても成膜原料を節約できるとともに膜厚
均一性がよくなる。また、プラズマ中の膜形成に寄与す
るラジカル密度が高くなるため、膜組成比等の膜質が向
上する。しかも、膜質を悪化させるダストパーティクル
の発生が抑制されるとともに、成膜速度を過度に低下さ
せることなく、或いは向上させて成膜できる。
【００３０】前記の第１及び第２の振幅変調を施すとき
には、パーティクル発生が抑制され、膜質が向上すると
ともに、成膜速度も前記第１振幅変調のみの場合に比べ
て向上する。これは第２の振幅変調によりプラズマ中の
電子エネルギが一層上昇し、それだけガス分解が一層促
進されるからであると考えられる。
には、パーティクル発生が抑制され、膜質が向上すると
ともに、成膜速度も前記第１振幅変調のみの場合に比べ
て向上する。これは第２の振幅変調によりプラズマ中の
電子エネルギが一層上昇し、それだけガス分解が一層促
進されるからであると考えられる。
【００３１】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図１は本発明方法の実施に用いるプラズマＣＶＤ装
置の１例の概略構成を示している。この装置は、平行平
板型プラズマＣＶＤ装置であり、図４に示す熱ＣＶＤ装
置において基体ホルダ４に代えて基体ホルダを兼ねる接
地電極７が設けられ、プロセス室１内の電極７に対向す
る位置に高周波電極５が設置され、電極５にマッチング
ボックス５１Ａを介して高周波電力発生装置５３が接続
されたものである。装置５３には、マッチングボックス
５１ＡにＲＦ(radio frequency) パワーアンプ５４を介
して接続された高周波信号発生器５５が含まれている。
高周波電力発生装置５３、マッチングボックス５１Ａ及
び高周波電極５は高周波電力印加手段を構成している。
る。図１は本発明方法の実施に用いるプラズマＣＶＤ装
置の１例の概略構成を示している。この装置は、平行平
板型プラズマＣＶＤ装置であり、図４に示す熱ＣＶＤ装
置において基体ホルダ４に代えて基体ホルダを兼ねる接
地電極７が設けられ、プロセス室１内の電極７に対向す
る位置に高周波電極５が設置され、電極５にマッチング
ボックス５１Ａを介して高周波電力発生装置５３が接続
されたものである。装置５３には、マッチングボックス
５１ＡにＲＦ(radio frequency) パワーアンプ５４を介
して接続された高周波信号発生器５５が含まれている。
高周波電力発生装置５３、マッチングボックス５１Ａ及
び高周波電極５は高周波電力印加手段を構成している。
【００３２】本例によると、高周波電力発生装置５３
は、図２の（Ａ）に示す１０ＭＨｚ以上２００ＭＨｚ以
下のサイン波連続高周波電力（基本高周波電力）に同図
（Ｂ）に示すように該周波数の１０００分の１以上１０
分の１以下の範囲の変調周波数で第１の振幅変調を施
し、予め定めたデューティサイクルでオン時間Ｔ１、オ
フ時間Ｔ２が順次繰り返される状態の高周波電力を発生
するように設定されている。オン時におけるピークツー
ピーク電力は一定である。
は、図２の（Ａ）に示す１０ＭＨｚ以上２００ＭＨｚ以
下のサイン波連続高周波電力（基本高周波電力）に同図
（Ｂ）に示すように該周波数の１０００分の１以上１０
分の１以下の範囲の変調周波数で第１の振幅変調を施
し、予め定めたデューティサイクルでオン時間Ｔ１、オ
フ時間Ｔ２が順次繰り返される状態の高周波電力を発生
するように設定されている。オン時におけるピークツー
ピーク電力は一定である。
【００３３】その他の構成は図４に示す熱ＣＶＤ装置と
同様である。図４の装置における部品と同部品について
は同じ参照符号を付してある。このプラズマＣＶＤ装置
によると、本発明方法は、次のように実施される。すな
わち、基体Ｓを電極７上に設置してプロセス室１内を所
望成膜真空度に維持しつつガス供給部２から所定量の成
膜原料ガスをプロセス室１内に導入し、このガスに振幅
変調を施した高周波電力を印加することで、該ガスをプ
ラズマ化し、このプラズマの下に基体Ｓ表面に強誘電体
膜を形成する。
同様である。図４の装置における部品と同部品について
は同じ参照符号を付してある。このプラズマＣＶＤ装置
によると、本発明方法は、次のように実施される。すな
わち、基体Ｓを電極７上に設置してプロセス室１内を所
望成膜真空度に維持しつつガス供給部２から所定量の成
膜原料ガスをプロセス室１内に導入し、このガスに振幅
変調を施した高周波電力を印加することで、該ガスをプ
ラズマ化し、このプラズマの下に基体Ｓ表面に強誘電体
膜を形成する。
【００３４】このプラズマＣＶＤ法及び装置によると、
成膜用原料ガスとして、少なくとも、目的とする強誘電
体膜の構成元素を含む有機化合物のガス及び酸素元素を
含む異種ガスを用い、該ガスのプラズマ化が前記のとお
り振幅変調を施した状態の高周波電力の印加により行わ
れるので、気相での分解反応が促進されてプラズマ中の
成膜に寄与するラジカル密度が高くなり、成膜中に基体
温度を高温に保つ必要がなく、これにより成膜中に膜中
の蒸気圧の高い原子が脱離するのが抑制され、それだけ
成膜原料ガスが少なくて済み成膜コストが低減するとと
もに、膜厚の均一性が向上する。
成膜用原料ガスとして、少なくとも、目的とする強誘電
体膜の構成元素を含む有機化合物のガス及び酸素元素を
含む異種ガスを用い、該ガスのプラズマ化が前記のとお
り振幅変調を施した状態の高周波電力の印加により行わ
れるので、気相での分解反応が促進されてプラズマ中の
成膜に寄与するラジカル密度が高くなり、成膜中に基体
温度を高温に保つ必要がなく、これにより成膜中に膜中
の蒸気圧の高い原子が脱離するのが抑制され、それだけ
成膜原料ガスが少なくて済み成膜コストが低減するとと
もに、膜厚の均一性が向上する。
【００３５】また、振幅変調した高周波電力の印加によ
り原料ガスをプラズマ化することでダストパーティクル
の原因となるラジカルの発生が抑制される一方、成膜に
必要なラジカルの生成は妨げられることなく、従って成
膜速度が著しく低下することはなく、或いは向上する。
また、振幅変調した高周波電力の印加により原料ガスを
プラズマ化することでプラズマ中のラジカル密度が高く
なるため、形成される膜の組成比を熱ＣＶＤによるとき
より正確に制御することができ、これにより所望の組成
比の膜を容易に形成することができる。
り原料ガスをプラズマ化することでダストパーティクル
の原因となるラジカルの発生が抑制される一方、成膜に
必要なラジカルの生成は妨げられることなく、従って成
膜速度が著しく低下することはなく、或いは向上する。
また、振幅変調した高周波電力の印加により原料ガスを
プラズマ化することでプラズマ中のラジカル密度が高く
なるため、形成される膜の組成比を熱ＣＶＤによるとき
より正確に制御することができ、これにより所望の組成
比の膜を容易に形成することができる。
【００３６】図３は本発明方法の実施に用いるプラズマ
ＣＶＤ装置の他の例を示している。この装置は図１に示
す前記装置における高周波電力発生装置５３を高周波電
力発生装置５６に代えたものであり、他の構成は図１の
装置と同じである。図１の装置における部品と同部品に
ついては図１におけると同じ参照符号を付してある。高
周波電力発生装置５６は、マッチングボックス５１Ｂに
ＲＦパワーアンプ５４を介して接続された高周波信号発
生器５７を含んでおり、図２の（Ａ）に示す１０ＭＨｚ
以上２００ＭＨｚ以下のサイン波連続高周波電力（基本
高周波電力）に同図（Ｂ）に示すように該周波数の１０
００分の１以上１０分の１以下の範囲の変調周波数で第
１の振幅変調を施し、さらに、同図（Ｃ）に示すように
該第１変調の周波数１／（Ｔ１＋Ｔ２）より高く、該周
波数の１００倍未満の変調周波数及び所定のデューティ
サイクルで第２の振幅変調を施し、第１変調のオン時間
Ｔ１部分についてオン時間Ｔ３、オフ時間Ｔ４が順次繰
り返される状態の高周波電力を発生するように設定され
ているか、或いは同図（Ｄ）に示すように該第１変調周
波数の１００分の１より高く、該第１変調周波数より低
い周波数で第２の振幅変調を施し、そのオン時間につい
て前記第１変調波のオン時間Ｔ１、オフ時間Ｔ２が順次
繰り返される状態の高周波電力を発生するように設定さ
れている。オン時におけるピークツーピーク電力は一定
である。
ＣＶＤ装置の他の例を示している。この装置は図１に示
す前記装置における高周波電力発生装置５３を高周波電
力発生装置５６に代えたものであり、他の構成は図１の
装置と同じである。図１の装置における部品と同部品に
ついては図１におけると同じ参照符号を付してある。高
周波電力発生装置５６は、マッチングボックス５１Ｂに
ＲＦパワーアンプ５４を介して接続された高周波信号発
生器５７を含んでおり、図２の（Ａ）に示す１０ＭＨｚ
以上２００ＭＨｚ以下のサイン波連続高周波電力（基本
高周波電力）に同図（Ｂ）に示すように該周波数の１０
００分の１以上１０分の１以下の範囲の変調周波数で第
１の振幅変調を施し、さらに、同図（Ｃ）に示すように
該第１変調の周波数１／（Ｔ１＋Ｔ２）より高く、該周
波数の１００倍未満の変調周波数及び所定のデューティ
サイクルで第２の振幅変調を施し、第１変調のオン時間
Ｔ１部分についてオン時間Ｔ３、オフ時間Ｔ４が順次繰
り返される状態の高周波電力を発生するように設定され
ているか、或いは同図（Ｄ）に示すように該第１変調周
波数の１００分の１より高く、該第１変調周波数より低
い周波数で第２の振幅変調を施し、そのオン時間につい
て前記第１変調波のオン時間Ｔ１、オフ時間Ｔ２が順次
繰り返される状態の高周波電力を発生するように設定さ
れている。オン時におけるピークツーピーク電力は一定
である。
【００３７】このプラズマＣＶＤ装置によると、前記の
とおりの第１及び第２の振幅変調が施された状態の高周
波電力の印加により原料ガスがプラズマ化される結果、
前記第１の振幅変調のみを施す場合よりも、パーティク
ルの発生が抑制されると共に、成膜速度が向上する。次
に図１の装置、図３の装置のそれぞれにより５酸化２タ
ンタル（Ｔａ2 Ｏ5）膜、メタチタン酸バリウム（Ｂａ
ＴｉＯ3 ）膜及びジルコニウム酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚ
ｒ，Ｔｉ）x Ｏ2 ）膜を形成した実験例を示す。併せて
比較例についても説明する。 実験例１ 図１の装置による５酸化２タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）膜の形成 成膜条件 基体Ｓ ：シリコンウエハ （直径１００ｍｍ） 高周波電極サイズ：直径２００ｍｍ 高周波電力 ：ＣＷ換算で１００Ｗ（ＶP-P ２５Ｖ） 基本周波数 １３．５６ＭＨｚ 振幅変調周波数 ６８ｋＨｚ、デューティ比 ５０％ 成膜用ガス ：ペンタエトキシタンタル、バブリング温度 ２００℃ Ｈ2 （キャリアガス）１００ｓｃｃｍ Ｏ2 ２００ｓｃｃｍ 膜厚 ：１００Å 成膜圧力 ：０．６Ｔｏｒｒ 基体温度 ：２８０℃ 実験例２ 図１の装置によるメタチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）膜の形 成 成膜条件 基体Ｓ ：シリコンウエハ （直径１００ｍｍ） 高周波電極サイズ：直径２００ｍｍ 高周波電力 ：ＣＷ換算で１００Ｗ（ＶP-P ２５Ｖ） 基本周波数 １３．５６ＭＨｚ 振幅変調周波数 ６８ｋＨｚ、デューティ比 ５０％ 成膜用ガス ：テトライソプロキシチタニウム、バブリング温度 ４０℃ Ｈ2 （キャリアガス）５０ｓｃｃｍ ジエトキシバリウム、バブリング温度 ３５℃ Ｈ2 （キャリアガス）５０ｓｃｃｍ Ｏ2 ２００ｓｃｃｍ 膜厚 ：１００Å 成膜圧力 ：０．６Ｔｏｒｒ 基体温度 ：４５０℃ 実験例３ 図１の装置によるジルコニウム酸チタン酸鉛(Pb(Zr,Ti)x O2 )膜 の形成 成膜条件 基体Ｓ ：シリコンウエハ （直径１００ｍｍ） 高周波電極サイズ：直径２００ｍｍ 高周波電力 ：ＣＷ換算で１００Ｗ（ＶP-P ２５Ｖ） 基本周波数 １３．５６ＭＨｚ 振幅変調周波数 ６８ｋＨｚ、デューティ比 ５０％ 成膜用ガス ：テトライソプロキシチタニウム、バブリング温度 ４０℃ Ｈ2 （キャリアガス）４０ｓｃｃｍ ビスジバイルメタノール、バブリング温度 ４０℃ Ｈ2 （キャリアガス）１００ｓｃｃｍ テトラブトキシジルコニウム、バブリング温度 ４℃ Ｈ2 （キャリアガス）５０ｓｃｃｍ Ｏ2 ２００ｓｃｃｍ 膜厚 ：１００Å 成膜圧力 ：０．６Ｔｏｒｒ 基体温度 ：４５０℃ 実験例４ 図３の装置による５酸化２タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）膜の形成 成膜条件 基体Ｓ ：シリコンウエハ（直径１００ｍｍ） 高周波電極サイズ：直径２００ｍｍ 高周波電力 ：ＣＷ換算で１００Ｗ（ＶP-P ２５Ｖ） 基本周波数 １３．５６ＭＨｚ 第１の振幅変調周波数 68ｋＨｚ デューティ比 ５０％ 第２の振幅変調周波数 １ｋＨｚ デューティ比 ５０％ 成膜用ガス ：ペンタエトキシタンタル、バブリング温度 ２００℃ Ｈ2 （キャリアガス） １００ｓｃｃｍ Ｏ2 ２００ｓｃｃｍ 膜厚 ：１００Å 成膜圧力 ：０．６Ｔｏｒｒ 基体温度 ：２８０℃ 実験例５ 図３の装置によるメタチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）膜の形 成 成膜条件 基体Ｓ ：シリコンウエハ（直径１００ｍｍ） 高周波電極サイズ：直径２００ｍｍ 高周波電力 ：ＣＷ換算で１００Ｗ（ＶP-P ２５Ｖ） 基本周波数 １３．５６ＭＨｚ 第１の振幅変調周波数 68ｋＨｚ デューティ比 ５０％ 第２の振幅変調周波数 １ｋＨｚ デューティ比 ５０％ 成膜用ガス ：テトライソプロキシチタニウム、バブリング温度 ４０℃ Ｈ2 （キャリアガス） ５０ｓｃｃｍ ジエトキシバリウム、バブリング温度 ３５℃ Ｈ2 （キャリアガス） ５０ｓｃｃｍ Ｏ2 ２００ｓｃｃｍ 膜厚 ：１００Å 成膜圧力 ：０．６Ｔｏｒｒ 基体温度 ：４５０℃ 実験例６ 図３の装置によるジルコニウム酸チタン酸鉛(Pb(Zr,Ti)x O2) 膜 の形成 成膜条件 基体Ｓ ：シリコンウエハ（直径１００ｍｍ） 高周波電極サイズ：直径２００ｍｍ 高周波電力 ：ＣＷ換算で１００Ｗ（ＶP-P ２５Ｖ） 基本周波数 １３．５６ＭＨｚ 第１の振幅変調周波数 68ｋＨｚ デューティ比 ５０％ 第２の振幅変調周波数 １ｋＨｚ デューティ比 ５０％ 成膜用ガス ：テトライソプロキシチタニウム、バブリング温度 ４０℃ Ｈ2 （キャリアガス） ４０ｓｃｃｍ ビスジバイルメタノール、バブリング温度 ４０℃ Ｈ2 （キャリアガス） １００ｓｃｃｍ テトラブトキシジルコニウム、バブリング温度 ４℃ Ｈ2 （キャリアガス） ５０ｓｃｃｍ Ｏ2 ２００ｓｃｃｍ 膜厚 ：１００Å 成膜圧力 ：０．６Ｔｏｒｒ 基体温度 ：４５０℃ また、図４に示す熱ＣＶＤ装置により、基体温度を４２
０℃とし、基体Ｓ、成膜用ガス、膜厚を実験例１と同様
にして５酸化２タンタル膜を形成した（比較例１）。
とおりの第１及び第２の振幅変調が施された状態の高周
波電力の印加により原料ガスがプラズマ化される結果、
前記第１の振幅変調のみを施す場合よりも、パーティク
ルの発生が抑制されると共に、成膜速度が向上する。次
に図１の装置、図３の装置のそれぞれにより５酸化２タ
ンタル（Ｔａ2 Ｏ5）膜、メタチタン酸バリウム（Ｂａ
ＴｉＯ3 ）膜及びジルコニウム酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚ
ｒ，Ｔｉ）x Ｏ2 ）膜を形成した実験例を示す。併せて
比較例についても説明する。 実験例１ 図１の装置による５酸化２タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）膜の形成 成膜条件 基体Ｓ ：シリコンウエハ （直径１００ｍｍ） 高周波電極サイズ：直径２００ｍｍ 高周波電力 ：ＣＷ換算で１００Ｗ（ＶP-P ２５Ｖ） 基本周波数 １３．５６ＭＨｚ 振幅変調周波数 ６８ｋＨｚ、デューティ比 ５０％ 成膜用ガス ：ペンタエトキシタンタル、バブリング温度 ２００℃ Ｈ2 （キャリアガス）１００ｓｃｃｍ Ｏ2 ２００ｓｃｃｍ 膜厚 ：１００Å 成膜圧力 ：０．６Ｔｏｒｒ 基体温度 ：２８０℃ 実験例２ 図１の装置によるメタチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）膜の形 成 成膜条件 基体Ｓ ：シリコンウエハ （直径１００ｍｍ） 高周波電極サイズ：直径２００ｍｍ 高周波電力 ：ＣＷ換算で１００Ｗ（ＶP-P ２５Ｖ） 基本周波数 １３．５６ＭＨｚ 振幅変調周波数 ６８ｋＨｚ、デューティ比 ５０％ 成膜用ガス ：テトライソプロキシチタニウム、バブリング温度 ４０℃ Ｈ2 （キャリアガス）５０ｓｃｃｍ ジエトキシバリウム、バブリング温度 ３５℃ Ｈ2 （キャリアガス）５０ｓｃｃｍ Ｏ2 ２００ｓｃｃｍ 膜厚 ：１００Å 成膜圧力 ：０．６Ｔｏｒｒ 基体温度 ：４５０℃ 実験例３ 図１の装置によるジルコニウム酸チタン酸鉛(Pb(Zr,Ti)x O2 )膜 の形成 成膜条件 基体Ｓ ：シリコンウエハ （直径１００ｍｍ） 高周波電極サイズ：直径２００ｍｍ 高周波電力 ：ＣＷ換算で１００Ｗ（ＶP-P ２５Ｖ） 基本周波数 １３．５６ＭＨｚ 振幅変調周波数 ６８ｋＨｚ、デューティ比 ５０％ 成膜用ガス ：テトライソプロキシチタニウム、バブリング温度 ４０℃ Ｈ2 （キャリアガス）４０ｓｃｃｍ ビスジバイルメタノール、バブリング温度 ４０℃ Ｈ2 （キャリアガス）１００ｓｃｃｍ テトラブトキシジルコニウム、バブリング温度 ４℃ Ｈ2 （キャリアガス）５０ｓｃｃｍ Ｏ2 ２００ｓｃｃｍ 膜厚 ：１００Å 成膜圧力 ：０．６Ｔｏｒｒ 基体温度 ：４５０℃ 実験例４ 図３の装置による５酸化２タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）膜の形成 成膜条件 基体Ｓ ：シリコンウエハ（直径１００ｍｍ） 高周波電極サイズ：直径２００ｍｍ 高周波電力 ：ＣＷ換算で１００Ｗ（ＶP-P ２５Ｖ） 基本周波数 １３．５６ＭＨｚ 第１の振幅変調周波数 68ｋＨｚ デューティ比 ５０％ 第２の振幅変調周波数 １ｋＨｚ デューティ比 ５０％ 成膜用ガス ：ペンタエトキシタンタル、バブリング温度 ２００℃ Ｈ2 （キャリアガス） １００ｓｃｃｍ Ｏ2 ２００ｓｃｃｍ 膜厚 ：１００Å 成膜圧力 ：０．６Ｔｏｒｒ 基体温度 ：２８０℃ 実験例５ 図３の装置によるメタチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）膜の形 成 成膜条件 基体Ｓ ：シリコンウエハ（直径１００ｍｍ） 高周波電極サイズ：直径２００ｍｍ 高周波電力 ：ＣＷ換算で１００Ｗ（ＶP-P ２５Ｖ） 基本周波数 １３．５６ＭＨｚ 第１の振幅変調周波数 68ｋＨｚ デューティ比 ５０％ 第２の振幅変調周波数 １ｋＨｚ デューティ比 ５０％ 成膜用ガス ：テトライソプロキシチタニウム、バブリング温度 ４０℃ Ｈ2 （キャリアガス） ５０ｓｃｃｍ ジエトキシバリウム、バブリング温度 ３５℃ Ｈ2 （キャリアガス） ５０ｓｃｃｍ Ｏ2 ２００ｓｃｃｍ 膜厚 ：１００Å 成膜圧力 ：０．６Ｔｏｒｒ 基体温度 ：４５０℃ 実験例６ 図３の装置によるジルコニウム酸チタン酸鉛(Pb(Zr,Ti)x O2) 膜 の形成 成膜条件 基体Ｓ ：シリコンウエハ（直径１００ｍｍ） 高周波電極サイズ：直径２００ｍｍ 高周波電力 ：ＣＷ換算で１００Ｗ（ＶP-P ２５Ｖ） 基本周波数 １３．５６ＭＨｚ 第１の振幅変調周波数 68ｋＨｚ デューティ比 ５０％ 第２の振幅変調周波数 １ｋＨｚ デューティ比 ５０％ 成膜用ガス ：テトライソプロキシチタニウム、バブリング温度 ４０℃ Ｈ2 （キャリアガス） ４０ｓｃｃｍ ビスジバイルメタノール、バブリング温度 ４０℃ Ｈ2 （キャリアガス） １００ｓｃｃｍ テトラブトキシジルコニウム、バブリング温度 ４℃ Ｈ2 （キャリアガス） ５０ｓｃｃｍ Ｏ2 ２００ｓｃｃｍ 膜厚 ：１００Å 成膜圧力 ：０．６Ｔｏｒｒ 基体温度 ：４５０℃ また、図４に示す熱ＣＶＤ装置により、基体温度を４２
０℃とし、基体Ｓ、成膜用ガス、膜厚を実験例１と同様
にして５酸化２タンタル膜を形成した（比較例１）。
【００３８】また、図４に示す熱ＣＶＤ装置により、基
体温度を６５０℃とし、基体Ｓ、成膜用ガス、膜厚を実
験例２と同様にしてメタチタン酸バリウム膜を形成した
（比較例２）。また、図４に示す熱ＣＶＤ装置により、
基体温度を６５０℃とし、基体Ｓ、成膜用ガス、膜厚を
実験例３と同様にしてジルコニウム酸チタン酸鉛膜を形
成した（比較例３）。
体温度を６５０℃とし、基体Ｓ、成膜用ガス、膜厚を実
験例２と同様にしてメタチタン酸バリウム膜を形成した
（比較例２）。また、図４に示す熱ＣＶＤ装置により、
基体温度を６５０℃とし、基体Ｓ、成膜用ガス、膜厚を
実験例３と同様にしてジルコニウム酸チタン酸鉛膜を形
成した（比較例３）。
【００３９】実験例１、２、３、４、５、６及び比較例
１、２、３により形成された膜について、成膜速度、膜
の誘電率、０．１μｍ以上の大きさのパーティクルの密
度、膜厚均一性を評価した。パーティクルの密度はレー
ザ散乱法（Ｍｉｅ散乱法）によりプラズマ中のレーザ散
乱強度を測定し、０．１μｍ以上のパーティクルの密度
に換算することで求めた。
１、２、３により形成された膜について、成膜速度、膜
の誘電率、０．１μｍ以上の大きさのパーティクルの密
度、膜厚均一性を評価した。パーティクルの密度はレー
ザ散乱法（Ｍｉｅ散乱法）によりプラズマ中のレーザ散
乱強度を測定し、０．１μｍ以上のパーティクルの密度
に換算することで求めた。
【００４０】結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】前記実験から、前記の強誘電体膜を形成す
るに当たり、所定周波数の基本高周波電力に第１の振幅
変調を施した高周波電力印加にて原料ガスをプラズマす
るプラズマＣＶＤ法による成膜では、熱ＣＶＤ法による
成膜と比べて低温で成膜できることから膜厚均一性が向
上し、しかもダストパーティクルの発生が抑制されると
ともに成膜速度が向上した。また、振幅変調によりラジ
カル密度が高くなるため膜組成比が正確に制御され、そ
れだけ膜の誘電率が向上した。
るに当たり、所定周波数の基本高周波電力に第１の振幅
変調を施した高周波電力印加にて原料ガスをプラズマす
るプラズマＣＶＤ法による成膜では、熱ＣＶＤ法による
成膜と比べて低温で成膜できることから膜厚均一性が向
上し、しかもダストパーティクルの発生が抑制されると
ともに成膜速度が向上した。また、振幅変調によりラジ
カル密度が高くなるため膜組成比が正確に制御され、そ
れだけ膜の誘電率が向上した。
【００４３】また、第２の振幅変調も施せばパーティク
ルの発生が一層抑制されると共に成膜速度が一層向上し
た。
ルの発生が一層抑制されると共に成膜速度が一層向上し
た。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、膜
質を悪化させたり、鉛等の蒸気圧の高い原子を構成原子
として含む膜の形成において成膜原料が多量に必要とな
るとともに、膜厚均一性の制御が困難となる高温成膜を
避けることができ、膜組成比の制御ひいては膜質の制御
を熱ＣＶＤに比べて正確に行うことができ、しかも膜質
を悪化させるパーティクルの発生を抑制するとともに成
膜速度を著しく低下させることなく、或いは向上させて
成膜することができる強誘電体膜形成方法及び装置を提
供することができる。
質を悪化させたり、鉛等の蒸気圧の高い原子を構成原子
として含む膜の形成において成膜原料が多量に必要とな
るとともに、膜厚均一性の制御が困難となる高温成膜を
避けることができ、膜組成比の制御ひいては膜質の制御
を熱ＣＶＤに比べて正確に行うことができ、しかも膜質
を悪化させるパーティクルの発生を抑制するとともに成
膜速度を著しく低下させることなく、或いは向上させて
成膜することができる強誘電体膜形成方法及び装置を提
供することができる。
【図１】本発明方法の実施に用いるプラズマＣＶＤ装置
の１例の概略構成を示す図である。
の１例の概略構成を示す図である。
【図２】図（Ａ）は基本高周波電力波形例の概略を示す
図、図（Ｂ）は図（Ａ）の高周波電力に第１の振幅変調
を施した状態の高周波電力波形例の概略を示す図、図
（Ｃ）は図（Ｂ）の高周波電力に第２の振幅変調を施し
た状態の高周波電力波形の一例の概略を示す図、図
（Ｄ）は図（Ｂ）の高周波電力に第２の振幅変調を施し
た状態の高周波電力波形の他の例の概略を示す図であ
る。
図、図（Ｂ）は図（Ａ）の高周波電力に第１の振幅変調
を施した状態の高周波電力波形例の概略を示す図、図
（Ｃ）は図（Ｂ）の高周波電力に第２の振幅変調を施し
た状態の高周波電力波形の一例の概略を示す図、図
（Ｄ）は図（Ｂ）の高周波電力に第２の振幅変調を施し
た状態の高周波電力波形の他の例の概略を示す図であ
る。
【図３】本発明方法の実施に用いるプラズマＣＶＤ装置
の他の例の概略構成を示す図である。
の他の例の概略構成を示す図である。
【図４】従来の熱ＣＶＤ装置の１例の概略構成を示す図
である。
である。
【図５】熱ＣＶＤ装置に代えて用いることが考えられる
プラズマＣＶＤ装置の１例の概略構成を示す図である。
プラズマＣＶＤ装置の１例の概略構成を示す図である。
１ プロセス室 ２ ガス供給部 ２１ バブラー部 ２１ａ１、２１ａ２ バブラー ２１ｂ１、２１ｂ２、２２１ａ、２２１ｂ マスフロー
コントローラ ２１ｃ１、２１ｃ２、２１ｅ１、２１ｅ２、２２２ａ、
２２２ｂ 弁 ２１ｄ１、２１ｄ２ キャリアガスのガス源 ２１ｆ１、２１ｆ２ 圧力調整部 ２１ｇ１、２１ｇ２ 温度調節装置 ２１ｈ ヒータ ２２ 異種ガス供給部 ３ ロードロック室 ３１ ランプヒータ ４ 基体ホルダ ４１、７１ 高温型プレートヒータ ５ 高周波電極 ５１、５１Ａ、５１Ｂ マッチングボックス ５２ 高周波電源 ５３、５６ 高周波電力発生装置 ５４ 高周波電力（ＲＦパワー）アンプ ５５、５７ 高周波信号発生器（ファンクションジェネ
レータ） ６、８ 排気装置 ６１、６３、８１、８３、８５ 弁 ６２、８２ ターボモレキュラーポンプ ６４、８４ ロータリポンプ ７ 基体ホルダを兼ねる接地電極 Ｓ 基体 ａ、ｂ ゲート弁
コントローラ ２１ｃ１、２１ｃ２、２１ｅ１、２１ｅ２、２２２ａ、
２２２ｂ 弁 ２１ｄ１、２１ｄ２ キャリアガスのガス源 ２１ｆ１、２１ｆ２ 圧力調整部 ２１ｇ１、２１ｇ２ 温度調節装置 ２１ｈ ヒータ ２２ 異種ガス供給部 ３ ロードロック室 ３１ ランプヒータ ４ 基体ホルダ ４１、７１ 高温型プレートヒータ ５ 高周波電極 ５１、５１Ａ、５１Ｂ マッチングボックス ５２ 高周波電源 ５３、５６ 高周波電力発生装置 ５４ 高周波電力（ＲＦパワー）アンプ ５５、５７ 高周波信号発生器（ファンクションジェネ
レータ） ６、８ 排気装置 ６１、６３、８１、８３、８５ 弁 ６２、８２ ターボモレキュラーポンプ ６４、８４ ロータリポンプ ７ 基体ホルダを兼ねる接地電極 Ｓ 基体 ａ、ｂ ゲート弁
Claims (8)
- 【請求項１】 成膜原料ガスとして少なくとも、目的と
する強誘電体膜の構成元素を含む有機化合物のガス及び
酸素元素を含む、該有機化合物ガスとは異なる種類のガ
スを用い、該成膜原料ガスを高周波電力印加によりプラ
ズマ化し、このプラズマに被成膜基体を曝して該基体上
に強誘電体膜形成を行うようにし、該原料ガスのプラズ
マ化を、１０ＭＨｚ以上の所定周波数の基本高周波電力
に該所定周波数の１０００分の１以上１０分の１以下の
範囲の変調周波数で振幅変調を施した状態の高周波電力
を印加することで行う強誘電体膜形成方法。 - 【請求項２】 前記成膜原料ガスのプラズマ化を、１０
ＭＨｚ以上２００ＭＨｚ以下の範囲の所定周波数の基本
高周波電力に前記振幅変調を施した状態の高周波電力を
印加することで行う請求項１記載の強誘電体膜形成方
法。 - 【請求項３】 前記成膜原料ガスのプラズマ化を、前記
基本高周波電力に前記振幅変調を施し、さらに、該変調
周波数の１００倍未満で１００分の１より大きい変調周
波数で第２の振幅変調を施した状態の高周波電力の印加
により行う請求項１又は２記載の強誘電体膜形成方法。 - 【請求項４】 前記振幅変調を電力印加のオンオフを伴
うパルス変調又はパルス状の変調で行う請求項１、２又
は３記載の強誘電体膜形成方法。 - 【請求項５】 成膜原料ガス供給部から供給される成膜
原料ガスを高周波電力印加手段による高周波電力の印加
によりプラズマ化し、このプラズマに被成膜基体を曝し
て該基体上に強誘電体膜形成を行う装置であって、前記
高周波電力印加手段が、１０ＭＨｚ以上の所定周波数の
基本高周波電力に該所定周波数の１０００分の１以上１
０分の１以下の範囲の変調周波数で振幅変調を施した状
態の高周波電力を印加するものであり、前記原料ガス供
給部が、原料ガスとして少なくとも、目的とする強誘電
体膜の構成元素を含む有機化合物のガス及び酸素元素を
含む、該有機化合物ガスとは異なる種類のガスを供給す
るものである強誘電体膜形成装置。 - 【請求項６】 前記高周波電力印加手段が、１０ＭＨｚ
以上２００ＭＨｚ以下の範囲の所定周波数の基本高周波
電力に前記振幅変調を施した状態の高周波電力を印加す
るものである請求項５記載の強誘電体膜形成装置。 - 【請求項７】 前記高周波電力印加手段が、前記基本高
周波電力に前記振幅変調を施し、さらに、該変調周波数
の１００倍未満で１００分の１より大きい変調周波数で
第２の振幅変調を施した状態の高周波電力を印加するも
のである請求項５又は６記載の強誘電体膜形成装置。 - 【請求項８】 前記高周波電力印加手段は、前記振幅変
調を電力印加のオンオフを伴うパルス変調又はパルス状
の変調で行うものである請求項５、６又は７記載の強誘
電体膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8225195A JPH07331444A (ja) | 1994-04-13 | 1995-04-07 | 強誘電体膜形成方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7499394 | 1994-04-13 | ||
| JP6-74993 | 1994-04-13 | ||
| JP8225195A JPH07331444A (ja) | 1994-04-13 | 1995-04-07 | 強誘電体膜形成方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07331444A true JPH07331444A (ja) | 1995-12-19 |
Family
ID=26416152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8225195A Pending JPH07331444A (ja) | 1994-04-13 | 1995-04-07 | 強誘電体膜形成方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07331444A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013105832A (ja) * | 2011-11-11 | 2013-05-30 | Ulvac Japan Ltd | 薄膜製造方法および薄膜製造装置 |
-
1995
- 1995-04-07 JP JP8225195A patent/JPH07331444A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013105832A (ja) * | 2011-11-11 | 2013-05-30 | Ulvac Japan Ltd | 薄膜製造方法および薄膜製造装置 |
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