JPH09134911A - 高誘電薄膜製造法及び製造装置 - Google Patents
高誘電薄膜製造法及び製造装置Info
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- C23C16/45591—Fixed means, e.g. wings, baffles
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- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
- C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高誘電特性を有する良好な高誘電体薄膜を形
成することができる高誘電体薄膜製造法及びその装置を
提供すること。 【解決手段】 本発明は高誘電薄膜製造法及びその装置
に関し、薄膜製造装置にＲＦパワーを印加してプラズマ
を励起させることにより、多元系の高誘電薄膜用反応原
料等が蒸着反応に容易に参入できるよう物理的エネルギ
ーで解離反応を助長し、プラズマを形成することにより
解離した反応原料イオン等が非常に低い圧力の高温で蒸
着反応を起こすことができるよう助長する工程条件を設
け、反応原料等が熱化反応なく再現性良く反応炉に到る
ようにする方式で原料を供給し、高誘電薄膜用原料等の
大部分が室温で固体や液体形態であることに伴いこれら
反応原料が気化し供給される時、ガス管に残ることがで
きる残留ガスを除去しながら高誘電薄膜を蒸着すること
により高誘電特性の良好な高誘電薄膜を形成することが
できる。
成することができる高誘電体薄膜製造法及びその装置を
提供すること。 【解決手段】 本発明は高誘電薄膜製造法及びその装置
に関し、薄膜製造装置にＲＦパワーを印加してプラズマ
を励起させることにより、多元系の高誘電薄膜用反応原
料等が蒸着反応に容易に参入できるよう物理的エネルギ
ーで解離反応を助長し、プラズマを形成することにより
解離した反応原料イオン等が非常に低い圧力の高温で蒸
着反応を起こすことができるよう助長する工程条件を設
け、反応原料等が熱化反応なく再現性良く反応炉に到る
ようにする方式で原料を供給し、高誘電薄膜用原料等の
大部分が室温で固体や液体形態であることに伴いこれら
反応原料が気化し供給される時、ガス管に残ることがで
きる残留ガスを除去しながら高誘電薄膜を蒸着すること
により高誘電特性の良好な高誘電薄膜を形成することが
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の製造
方法に関し、特に高誘電体薄膜製造方法及びその装置に
関する。
方法に関し、特に高誘電体薄膜製造方法及びその装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体素子の製造において、２
５６Ｍ又は１Ｇ ＤＲＡＭ級以上の超高集積半導体素子
に用いられるキャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）の誘電
体膜として、ＢＳＴ（Ｂａｒｉｕｍ Ｓｔｒｏｎｔｉｕ
ｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ）、ＳＴＯ（Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ
Ｔｉｔａｎａｔｅ ＳｒＴｉＯ3 ）、又はＢＴＯ（Ｂ
ａｒｉｕｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ ＳｒＴｉＯ3 ）薄膜が
用いられている。
５６Ｍ又は１Ｇ ＤＲＡＭ級以上の超高集積半導体素子
に用いられるキャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）の誘電
体膜として、ＢＳＴ（Ｂａｒｉｕｍ Ｓｔｒｏｎｔｉｕ
ｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ）、ＳＴＯ（Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ
Ｔｉｔａｎａｔｅ ＳｒＴｉＯ3 ）、又はＢＴＯ（Ｂ
ａｒｉｕｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ ＳｒＴｉＯ3 ）薄膜が
用いられている。
【０００３】ＢＳＴ、ＳＴＯ又はＢＴＯ薄膜のうちいず
れか一つを用いる場合には、工程を単純化させることが
でき、超高集積素子の開発が可能であるばかりでなく生
産時の製造コストを低減できる。
れか一つを用いる場合には、工程を単純化させることが
でき、超高集積素子の開発が可能であるばかりでなく生
産時の製造コストを低減できる。
【０００４】従来には、高誘電特性のＢＳＴ、ＳＴＯ又
はＢＴＯ薄膜を製造する方法として、スパッタ（ｓｐｕ
ｔｔｅｒ）法と反応原料を有機溶媒に溶解しコーティン
グ（ｃｏａｔｉｎｇ）するゾルーゲル（Ｓｏｌ−Ｇｅ
ｌ）法等が主に用いられていた。
はＢＴＯ薄膜を製造する方法として、スパッタ（ｓｐｕ
ｔｔｅｒ）法と反応原料を有機溶媒に溶解しコーティン
グ（ｃｏａｔｉｎｇ）するゾルーゲル（Ｓｏｌ−Ｇｅ
ｌ）法等が主に用いられていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの従
来の方法を用いて高集積半導体素子に誘電体膜を形成す
ると、微細パターン上での被覆性の問題と、緻密でない
薄膜構造及び、電気的信頼性等の数多い問題点を抱えて
いる。
来の方法を用いて高集積半導体素子に誘電体膜を形成す
ると、微細パターン上での被覆性の問題と、緻密でない
薄膜構造及び、電気的信頼性等の数多い問題点を抱えて
いる。
【０００６】さらに、最近ではＢＳＴ薄膜製造法での化
学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ）法が開発されている。
学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ）法が開発されている。
【０００７】しかし、この化学気相蒸着法を利用して薄
膜を形成すると、高集積半導体素子に適用可能でありな
がら改良された高誘電体特性を有することができなかっ
た。
膜を形成すると、高集積半導体素子に適用可能でありな
がら改良された高誘電体特性を有することができなかっ
た。
【０００８】ここに、本発明は、従来の各種問題点の解
決のため考案されたものであり、高誘電特性を有する良
好な高誘電体薄膜を形成することができる高誘電性薄膜
製造法及びその装置を提供することにその目的がある。
決のため考案されたものであり、高誘電特性を有する良
好な高誘電体薄膜を形成することができる高誘電性薄膜
製造法及びその装置を提供することにその目的がある。
【０００９】さらに、本発明の他の目的は高集積半導体
素子の製造に適した高誘電特性を有する高誘電体薄膜の
製造法及びその装置を提供することにある。
素子の製造に適した高誘電特性を有する高誘電体薄膜の
製造法及びその装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的の達成のため本
発明に伴う高誘電薄膜製造法は、ＲＦパワーを印加しプ
ラズマを励起させることにより多元系の高誘電特性を有
する反応原料等が蒸着反応に容易に参入できるよう、物
理的エネルギーで解離反応を誘導する段階と、励起した
プラズマにより解離された反応原料イオン等が低い圧力
の高温で蒸着反応を起こすことができるよう工程条件を
設ける段階と、反応原料等が熱化反応なく反応炉に到る
よう円滑に供給する段階と、反応炉内部でガス管に残っ
ている気化した反応原料の残留ガスを除きながら高誘電
薄膜を蒸着する段階を含み構成されることを特徴とす
る。
発明に伴う高誘電薄膜製造法は、ＲＦパワーを印加しプ
ラズマを励起させることにより多元系の高誘電特性を有
する反応原料等が蒸着反応に容易に参入できるよう、物
理的エネルギーで解離反応を誘導する段階と、励起した
プラズマにより解離された反応原料イオン等が低い圧力
の高温で蒸着反応を起こすことができるよう工程条件を
設ける段階と、反応原料等が熱化反応なく反応炉に到る
よう円滑に供給する段階と、反応炉内部でガス管に残っ
ている気化した反応原料の残留ガスを除きながら高誘電
薄膜を蒸着する段階を含み構成されることを特徴とす
る。
【００１１】なお、本発明による高誘電薄膜製造法はＲ
Ｆパワーを印加しプラズマを励起させることにより、多
元系の高誘電特性を有する反応原料等が蒸着反応に容易
に参入できるイオン状態が生成されるよう物理的エネル
ギーで解離反応を誘導する段階と、励起されたプラズマ
により解離された反応原料イオン等が低圧力の高温で蒸
着反応を起こすことができるよう工程条件を設ける段階
と、反応原料等が低蒸気圧と高温下で熱化反応なく反応
炉に供給されるようアミン基をリガンド（Ｌｉｇａｎ
ｄ）で付着させ反応原料を供給する段階と、高温での熱
化反応及び気相反応を抑えるためシャワーヘッドまでの
温度制御手段を備える段階と、反応炉内部でガス管に残
留している気化した反応原料の残留ガスをパージングガ
スを用いて除去しながら高誘電薄膜を蒸着する段階を含
み構成されることを特徴とする。
Ｆパワーを印加しプラズマを励起させることにより、多
元系の高誘電特性を有する反応原料等が蒸着反応に容易
に参入できるイオン状態が生成されるよう物理的エネル
ギーで解離反応を誘導する段階と、励起されたプラズマ
により解離された反応原料イオン等が低圧力の高温で蒸
着反応を起こすことができるよう工程条件を設ける段階
と、反応原料等が低蒸気圧と高温下で熱化反応なく反応
炉に供給されるようアミン基をリガンド（Ｌｉｇａｎ
ｄ）で付着させ反応原料を供給する段階と、高温での熱
化反応及び気相反応を抑えるためシャワーヘッドまでの
温度制御手段を備える段階と、反応炉内部でガス管に残
留している気化した反応原料の残留ガスをパージングガ
スを用いて除去しながら高誘電薄膜を蒸着する段階を含
み構成されることを特徴とする。
【００１２】そして、本発明に伴う高誘電薄膜製造装置
は、装置の内部空間を形成するため壁面で内部を囲むチ
ャンバ本体部と、チャンバ本体部の上部に位置し、薄膜
形成用反応原料が挿入されるマニホールド内の反応原料
をガス状態に変化させウェーハ上に噴射させるシャワー
ヘッドと、シャワーヘッドとウェーハ及びヒータブロッ
クを囲み、シャワーヘッドで噴射したガスが広く拡散す
るか真空ポート等で早く逃げ出さないようにするバッフ
ル ガイド（ｂａｆｆｌｅ ｇｕｉｄｅ）と、ウェーハ
の上部に位置しプラズマを形成させるＲＦエレクトロー
ド用プレートを含み構成されることを特徴とする。
は、装置の内部空間を形成するため壁面で内部を囲むチ
ャンバ本体部と、チャンバ本体部の上部に位置し、薄膜
形成用反応原料が挿入されるマニホールド内の反応原料
をガス状態に変化させウェーハ上に噴射させるシャワー
ヘッドと、シャワーヘッドとウェーハ及びヒータブロッ
クを囲み、シャワーヘッドで噴射したガスが広く拡散す
るか真空ポート等で早く逃げ出さないようにするバッフ
ル ガイド（ｂａｆｆｌｅ ｇｕｉｄｅ）と、ウェーハ
の上部に位置しプラズマを形成させるＲＦエレクトロー
ド用プレートを含み構成されることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付の図を参照し
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１４】図１は、本発明の第１実施形態に伴うＢＳ
Ｔ薄膜蒸着用装置の構成を示す概略図である。
Ｔ薄膜蒸着用装置の構成を示す概略図である。
【００１５】先ず、本発明のＢＳＴ薄膜蒸着用装置の主
要構成部分を検討すれば以下の通りである。
要構成部分を検討すれば以下の通りである。
【００１６】図１に示す如く、本発明による高誘電薄膜
の蒸着装置は、装置の内部を囲む壁面でなるチャンバ
（ｃｈａｍｂｅｒ）本体部１０が形成され、その内部に
ウェーハ１が収容され、収容されたウェーハ１上に薄膜
を蒸着するため内部空間が設けられている。
の蒸着装置は、装置の内部を囲む壁面でなるチャンバ
（ｃｈａｍｂｅｒ）本体部１０が形成され、その内部に
ウェーハ１が収容され、収容されたウェーハ１上に薄膜
を蒸着するため内部空間が設けられている。
【００１７】なお、チャンバ本体部１０の上部には、反
応原料がチャンバ内部に流入する通路のマニホールド
（ｍａｎｉｆｏｌｄ）２が形成されている。そして、マ
ニホールド２の下部にガス状態の原料を噴射させるガス
シャワーヘッド３が設けられている。
応原料がチャンバ内部に流入する通路のマニホールド
（ｍａｎｉｆｏｌｄ）２が形成されている。そして、マ
ニホールド２の下部にガス状態の原料を噴射させるガス
シャワーヘッド３が設けられている。
【００１８】ガスシャワーヘッド３はマニホールド２か
ら出る薄膜形成用反応原料をガス状態に変化させ、ウェ
ーハ１上に噴射させるようになっている。
ら出る薄膜形成用反応原料をガス状態に変化させ、ウェ
ーハ１上に噴射させるようになっている。
【００１９】さらに、チャンバ内部のウェーハ１及びシ
ャワーヘッド３の周りに円筒系のバッフル ガイド（ｂ
ａｆｆｌｅ ｇｕｉｄｅ）４がこれらを囲むように設け
られている。
ャワーヘッド３の周りに円筒系のバッフル ガイド（ｂ
ａｆｆｌｅ ｇｕｉｄｅ）４がこれらを囲むように設け
られている。
【００２０】バッフルガイド４はシャワーヘッドから噴
射されたガスが広く拡散したり真空ポット等に速やかに
逃げ出さないようにする。
射されたガスが広く拡散したり真空ポット等に速やかに
逃げ出さないようにする。
【００２１】そして、ウェーハ１の上側にプラズマを形
成することができるようＲＦ電極用プレート５が設けら
れている。
成することができるようＲＦ電極用プレート５が設けら
れている。
【００２２】このように構成された本発明の薄膜蒸着用
装置を利用し、高誘電特性のＢＳＴ薄膜を蒸着するため
の薄膜蒸着法を説明すれば次の通りである。
装置を利用し、高誘電特性のＢＳＴ薄膜を蒸着するため
の薄膜蒸着法を説明すれば次の通りである。
【００２３】先ず、高誘電薄膜蒸着法を説明すれば次の
数種に分けて説明することができる。
数種に分けて説明することができる。
【００２４】すなわち、薄膜蒸着に関連した部分と、反
応原料と反応原料の供給方式に関連する部分と、薄膜蒸
着の再現性に関連した部分とに区分して説明することが
できる。
応原料と反応原料の供給方式に関連する部分と、薄膜蒸
着の再現性に関連した部分とに区分して説明することが
できる。
【００２５】一番目に、反応原料及び供給方式とに関連
する部分について説明することにする。
する部分について説明することにする。
【００２６】先ず、Ｂａ及びＳｒソースは大部分が室温
で固体状態を維持しているため、これを反応炉（Ｒｅａ
ｃｔｏｒ）まで供給するためには、先ずＳｒソースとＢ
ａソースを一定温度に加熱することができるアイソサー
マル キャビネット（Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ Ｃａｂｉ
ｎｅｔ）に保管し約１５０℃〜２００℃に加熱する。
で固体状態を維持しているため、これを反応炉（Ｒｅａ
ｃｔｏｒ）まで供給するためには、先ずＳｒソースとＢ
ａソースを一定温度に加熱することができるアイソサー
マル キャビネット（Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ Ｃａｂｉ
ｎｅｔ）に保管し約１５０℃〜２００℃に加熱する。
【００２７】その次に、Ｂａ、Ｓｒソースを反応炉で熱
的、化学的に安定に供給するための方法としてアミン
基、例えば、ＮＥＴ3 、ＮＨ3 等を有するケミカル（Ｂ
Ａ）、（ＢＣ）を一定温度で加熱する。
的、化学的に安定に供給するための方法としてアミン
基、例えば、ＮＥＴ3 、ＮＨ3 等を有するケミカル（Ｂ
Ａ）、（ＢＣ）を一定温度で加熱する。
【００２８】この際、Ｎ2 ガス（ＣＡ）でバブリング
（Ｂｕｂｂｌｉｎｇ）させアミン基を有するケミカル
が、Ｂａ、Ｓｒソースに入りリガンド（Ｌｉｇａｎｄ）
として化学反応を惹起こさせ、アミン基を有するＢａ、
Ｓｒソースは気化して反応炉に入ることになる。
（Ｂｕｂｂｌｉｎｇ）させアミン基を有するケミカル
が、Ｂａ、Ｓｒソースに入りリガンド（Ｌｉｇａｎｄ）
として化学反応を惹起こさせ、アミン基を有するＢａ、
Ｓｒソースは気化して反応炉に入ることになる。
【００２９】さらに、流量調節はＮ2 ガス（ＣＡ）、ア
ミン基ケミカル（ＢＡ）、（ＢＣ）のヒーティング（Ｈ
ｅａｔｉｎｇ）温度と、Ｂａ、Ｓｒソースのヒーティン
グ温度として調節することができる。
ミン基ケミカル（ＢＡ）、（ＢＣ）のヒーティング（Ｈ
ｅａｔｉｎｇ）温度と、Ｂａ、Ｓｒソースのヒーティン
グ温度として調節することができる。
【００３０】次いで、ＴｉソースとしてはＴｉを用い、
ヒーティング温度とＮ2 ガス（ＣＡ）流量でＴｉソース
が反応炉に供給されるのを調節することができる。
ヒーティング温度とＮ2 ガス（ＣＡ）流量でＴｉソース
が反応炉に供給されるのを調節することができる。
【００３１】この際、酸化添加剤としてはＮ2 Ｏ或はＯ
2 ガス（ＣＤ）を用いて反応炉に供給する。
2 ガス（ＣＤ）を用いて反応炉に供給する。
【００３２】その次に、気化したＢａ、Ｓｒ、Ｔｉソー
スが反応炉に至るまでに、再凝縮が生じないよう約２０
０℃〜２５０℃の一定の温度で加熱する。さらに、個別
Ｂａ、Ｓｒ、Ｔｉ、Ｎ2 Ｏガス管はマニホールド２で混
ざり反応炉シャワーヘッド３に引き込まれる。
スが反応炉に至るまでに、再凝縮が生じないよう約２０
０℃〜２５０℃の一定の温度で加熱する。さらに、個別
Ｂａ、Ｓｒ、Ｔｉ、Ｎ2 Ｏガス管はマニホールド２で混
ざり反応炉シャワーヘッド３に引き込まれる。
【００３３】この際、気化した反応原料がウェーハ１上
に一定に噴射されるようにするシャワーヘッド３内で、
ウェーハ１を加熱するためのヒータ６から高温の熱が伝
えられ気相反応を起こすこともあるので、シャワーヘッ
ド３を約２００〜２５０℃の温度範囲に調節するため冷
却媒体、例えば水、油、空気、Ｎ2 ガス等を利用する。
に一定に噴射されるようにするシャワーヘッド３内で、
ウェーハ１を加熱するためのヒータ６から高温の熱が伝
えられ気相反応を起こすこともあるので、シャワーヘッ
ド３を約２００〜２５０℃の温度範囲に調節するため冷
却媒体、例えば水、油、空気、Ｎ2 ガス等を利用する。
【００３４】ついで、二番目に蒸着関連部分に対し考察
することにする。
することにする。
【００３５】気化した多元系反応原料を薄膜に形成させ
るため、低圧でプラズマを励起させ高温に維持すること
により高誘電の良好なＢＳＴ薄膜を得ることができる。
るため、低圧でプラズマを励起させ高温に維持すること
により高誘電の良好なＢＳＴ薄膜を得ることができる。
【００３６】従って、多元系反応原料を用いなければな
らないことにより個別反応原料の反応活性化エネルギー
の差を低減させるためのプラズマ励起方法でＲＦパワー
がシャワーヘッド３に連結され、ＲＦエレクトロード
（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）用プレート ロッド（ｐｌａｔ
ｅ ｒｏｄ）を介しＲＦエレクトロード用プレート５に
伝えられる。
らないことにより個別反応原料の反応活性化エネルギー
の差を低減させるためのプラズマ励起方法でＲＦパワー
がシャワーヘッド３に連結され、ＲＦエレクトロード
（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）用プレート ロッド（ｐｌａｔ
ｅ ｒｏｄ）を介しＲＦエレクトロード用プレート５に
伝えられる。
【００３７】このようにして、プラズマがシャワーヘッ
ド３と係りなくウェーハ１とＲＦエレクトロード用プレ
ート５の間で発生する。
ド３と係りなくウェーハ１とＲＦエレクトロード用プレ
ート５の間で発生する。
【００３８】この際、良好な特性のＢＳＴ薄膜を得るた
めの工程条件の変更変数としては、シャワーヘッド３を
介し噴射するガスがウェーハ１上に均一に噴射されるよ
うシャワーヘッド３とウェーハ１との間隔調整をするこ
とができる。
めの工程条件の変更変数としては、シャワーヘッド３を
介し噴射するガスがウェーハ１上に均一に噴射されるよ
うシャワーヘッド３とウェーハ１との間隔調整をするこ
とができる。
【００３９】なお、低いＲＦパワーにおいても容易にプ
ラズマが形成できるようＲＦエレクトロード用プレート
５を、シャワーヘッド３との距離と係りなくウェーハ１
との一定間隔を維持することができる。
ラズマが形成できるようＲＦエレクトロード用プレート
５を、シャワーヘッド３との距離と係りなくウェーハ１
との一定間隔を維持することができる。
【００４０】そして、蒸着される薄膜が良好な被覆性を
現わすことができるよう低圧の工程条件を維持する際、
ガスの流れが不均一となり効率が低下する現象とプラズ
マの拡張を防ぐため、シャワーヘッド３からヒータ６ま
で囲むことができる電気絶縁性材質、例えば、セラミッ
クや、石英材質でなるバッフルガイド４を用いる。
現わすことができるよう低圧の工程条件を維持する際、
ガスの流れが不均一となり効率が低下する現象とプラズ
マの拡張を防ぐため、シャワーヘッド３からヒータ６ま
で囲むことができる電気絶縁性材質、例えば、セラミッ
クや、石英材質でなるバッフルガイド４を用いる。
【００４１】この際、大部分のＢａ、Ｓｒ、Ｔｉソース
は多量のカーボンと湿気を内包しているため良好な薄膜
を確保するためには約５００℃以上の高温で反応性の強
いＮ2 Ｏプラズマの発生する酸素で酸化させてカーボン
と湿気を除去させることができる。
は多量のカーボンと湿気を内包しているため良好な薄膜
を確保するためには約５００℃以上の高温で反応性の強
いＮ2 Ｏプラズマの発生する酸素で酸化させてカーボン
と湿気を除去させることができる。
【００４２】この際、ウェーハ１を約５００℃以上の高
温で加熱するため、ウェーハ１が直接接触し熱の伝達が
可能なヒータブロック６を用いる。
温で加熱するため、ウェーハ１が直接接触し熱の伝達が
可能なヒータブロック６を用いる。
【００４３】三番目に、蒸着されるＢＳＴ薄膜がウェー
ハを入れ替えた場合の再現性をよくするための方法を説
明すれば次の通りである。
ハを入れ替えた場合の再現性をよくするための方法を説
明すれば次の通りである。
【００４４】先ず、蒸着されるＢＳＴ薄膜がウェーハを
入れ替えた場合の再現性をよくするためには、ガス管に
残り得る残存ガスを除去しなければならない。
入れ替えた場合の再現性をよくするためには、ガス管に
残り得る残存ガスを除去しなければならない。
【００４５】この際、ガス管の残存ガスを除去するため
にはＮ2 ガスやアミン基ケミカルをＢａ、Ｓｒ、Ｔｉソ
ース用ガス管に吹き込みマニホールド２を介してポンプ
でポンピングする。
にはＮ2 ガスやアミン基ケミカルをＢａ、Ｓｒ、Ｔｉソ
ース用ガス管に吹き込みマニホールド２を介してポンプ
でポンピングする。
【００４６】このような過程はＢＳＴ薄膜蒸着過程の終
了直後に行われ、ポンピングガスの流れは次のような経
路でなされる。
了直後に行われ、ポンピングガスの流れは次のような経
路でなされる。
【００４７】先ず、Ｓｒラインパージ（Ｐｕｒｇｅ）経
路、すなわちＮ2 ガス管（ＣＡ）でアミン基ケミカル
（ＢＡ）をバブリングし、Ｓｒソース用プリクサー容器
（ＢＢ）を過ぎてマニホールド２でパージライン７を介
しポンプで費消させる。
路、すなわちＮ2 ガス管（ＣＡ）でアミン基ケミカル
（ＢＡ）をバブリングし、Ｓｒソース用プリクサー容器
（ＢＢ）を過ぎてマニホールド２でパージライン７を介
しポンプで費消させる。
【００４８】その次に、Ｂａラインパージ経路、すなわ
ちＮ2 ガス管（ＣＡ）でアミン基ケミカル（ＢＣ）をバ
ブリングし、Ｂａソース用プリクサー容器（ＢＤ）を過
ぎてマニホールド２でパージライン７を介しポンプで費
消させる。
ちＮ2 ガス管（ＣＡ）でアミン基ケミカル（ＢＣ）をバ
ブリングし、Ｂａソース用プリクサー容器（ＢＤ）を過
ぎてマニホールド２でパージライン７を介しポンプで費
消させる。
【００４９】次いで、Ｔｉラインパージ経路、すなわち
Ｎ2 ガス管（ＣＡ）でＴｉソース用プリクサー容器ＢＥ
を過ぎてマニホールド２でパージライン７を介しポンプ
で費消させる。
Ｎ2 ガス管（ＣＡ）でＴｉソース用プリクサー容器ＢＥ
を過ぎてマニホールド２でパージライン７を介しポンプ
で費消させる。
【００５０】一方、全蒸着工程中に反応炉に形成された
薄膜を除くため、クリーニング（Ｃｌｅａｎｉｎｇ）概
念のｉｎ−ｓｔｕプラズマでエッチングを行う。
薄膜を除くため、クリーニング（Ｃｌｅａｎｉｎｇ）概
念のｉｎ−ｓｔｕプラズマでエッチングを行う。
【００５１】シリンダー（ＣＢ）に収容されたＣＦ4 や
Ｃ2 Ｆ6 ガスと、シリンダー（ＣＥ）に収容されたＯ2
ガスを反応炉に引込む。
Ｃ2 Ｆ6 ガスと、シリンダー（ＣＥ）に収容されたＯ2
ガスを反応炉に引込む。
【００５２】次いで、ＲＦエレクトロード用プレート５
にＲＦパワーを印加してプラズマを励起させ、ヒータ６
とＲＦエレクトロード用プレート５に蒸着されている薄
膜をエッチングする。
にＲＦパワーを印加してプラズマを励起させ、ヒータ６
とＲＦエレクトロード用プレート５に蒸着されている薄
膜をエッチングする。
【００５３】ここで、アミン基をリガンドでｉｎ−ｓｔ
ｕ合成したＢａ、Ｓｒソース用プリクサーを反応原料に
用い、低圧の高温でプラズマを励起させＢＳＴ薄膜を蒸
着することにより、高誘電特性の良好なＢＳＴ薄膜特性
を得ることができる。
ｕ合成したＢａ、Ｓｒソース用プリクサーを反応原料に
用い、低圧の高温でプラズマを励起させＢＳＴ薄膜を蒸
着することにより、高誘電特性の良好なＢＳＴ薄膜特性
を得ることができる。
【００５４】なお、反応炉と係りなくガス管に残存する
反応原料をパージング（Ｐｕｒｇｉｎｇ）することによ
り再現性を改善させることができる。
反応原料をパージング（Ｐｕｒｇｉｎｇ）することによ
り再現性を改善させることができる。
【００５５】そして、バッフルガイド４とＲＦエレクト
ロード用プレート５を用いることにより蒸着反応の効率
を増加させることができる。
ロード用プレート５を用いることにより蒸着反応の効率
を増加させることができる。
【００５６】つぎに、本発明の第２実施形態によるＢＴ
Ｏ又はＳＴＯ薄膜製造法及びその装置を図２を参照して
説明すれば次の通りである。
Ｏ又はＳＴＯ薄膜製造法及びその装置を図２を参照して
説明すれば次の通りである。
【００５７】図２は、本発明の第２実施形態による薄膜
蒸着用装置の構成を示す概略図である。
蒸着用装置の構成を示す概略図である。
【００５８】先ず、本発明の第２実施形態による薄膜蒸
着用装置の主要構成部分を考察して見ることにする。
着用装置の主要構成部分を考察して見ることにする。
【００５９】本発明の第２実施形態による薄膜蒸着装置
は装置の内部空間の形成のため、壁面で内部を囲む形態
のチャンバ本体部２０が円形又はその他の異なる形状に
形成されている。
は装置の内部空間の形成のため、壁面で内部を囲む形態
のチャンバ本体部２０が円形又はその他の異なる形状に
形成されている。
【００６０】さらに、チャンバ本体部２０の内部にウェ
ーハ１１が収容され、ウェーハ１１上に薄膜を蒸着する
ための内部空間が形成されている。
ーハ１１が収容され、ウェーハ１１上に薄膜を蒸着する
ための内部空間が形成されている。
【００６１】そして、チャンバ本体部２０の上部に反応
原料がチャンバ内部に流入する通路のマニホールド（Ｍ
ａｎｉｆｏｌｄ）１２が形成されている。
原料がチャンバ内部に流入する通路のマニホールド（Ｍ
ａｎｉｆｏｌｄ）１２が形成されている。
【００６２】さらに、マニホールド１２の下部にガス状
態の原料を噴射させるガス シャワー ヘッド（ｓｈｏ
ｗｅｒ ｈｅａｄ）１３が設けられている。
態の原料を噴射させるガス シャワー ヘッド（ｓｈｏ
ｗｅｒ ｈｅａｄ）１３が設けられている。
【００６３】この際、ガスシャワーヘッド１３はマニホ
ールド１２から出る薄膜形成用反応原料をガス状態に変
化させ、ウェーハ１１上に噴射させる。
ールド１２から出る薄膜形成用反応原料をガス状態に変
化させ、ウェーハ１１上に噴射させる。
【００６４】そして、チャンバ内部のウェーハ１１及び
シャワーヘッド１３の周りに、これらを囲む円筒系のバ
ッフルガイド１４が形成されている。
シャワーヘッド１３の周りに、これらを囲む円筒系のバ
ッフルガイド１４が形成されている。
【００６５】この際、バッフルガイド１４はシャワーヘ
ッド１３から噴射されたガスが広く拡散するか、真空ポ
ート（ｖａｃｃｕｍ ｐｏｒｔ）等に速やかに逃げ出せ
ないようにしている。
ッド１３から噴射されたガスが広く拡散するか、真空ポ
ート（ｖａｃｃｕｍ ｐｏｒｔ）等に速やかに逃げ出せ
ないようにしている。
【００６６】さらに、ウェーハ１１の上側にＲＦエレク
トロード用プレート（ｐｌａｔｅ）１５を備えてプラズ
マを形成することができるようにしている。
トロード用プレート（ｐｌａｔｅ）１５を備えてプラズ
マを形成することができるようにしている。
【００６７】この薄膜蒸着装置において、有機物と水分
が揮発した安定したＳＴＯ薄膜を得るため、ヒータ１６
を介し約５００〜６００℃の高温でウェーハ１１を加熱
する。
が揮発した安定したＳＴＯ薄膜を得るため、ヒータ１６
を介し約５００〜６００℃の高温でウェーハ１１を加熱
する。
【００６８】そして、ガスの流れを抑制し蒸着反応に参
与するガス効率を増加させ、プラズマが広く拡張するの
を防ぐためバッフルガイド１４をチャンバ内部に設け、
約１Ｔｏｒｒ以下の圧力を維持させる。
与するガス効率を増加させ、プラズマが広く拡張するの
を防ぐためバッフルガイド１４をチャンバ内部に設け、
約１Ｔｏｒｒ以下の圧力を維持させる。
【００６９】さらに、ガス状態の反応原料を噴射させる
シャワーヘッド１３から噴射されたガスの流れと係りな
く、プラズマを励起させるための直径１ｍｍワイヤー
（ｗｉｒｅ）形態の２〜３ｍｍ間隔に配列されたメッシ
ュ（ｍｅｓｈ）系のＲＦエレクトロード用プレート１５
を用い、多元系反応原料の解離反応を助長するための
０．５〜１Ｗ／ｃｍ2 の低いＲＦパワーを用いる。
シャワーヘッド１３から噴射されたガスの流れと係りな
く、プラズマを励起させるための直径１ｍｍワイヤー
（ｗｉｒｅ）形態の２〜３ｍｍ間隔に配列されたメッシ
ュ（ｍｅｓｈ）系のＲＦエレクトロード用プレート１５
を用い、多元系反応原料の解離反応を助長するための
０．５〜１Ｗ／ｃｍ2 の低いＲＦパワーを用いる。
【００７０】この際、ウェーハ１１内に蒸着される薄膜
の均一度を向上させるため、シャワーヘッド１３とＲＦ
エレクトロード用プレート１５の間隔を１０〜５０ｍｍ
に維持する。
の均一度を向上させるため、シャワーヘッド１３とＲＦ
エレクトロード用プレート１５の間隔を１０〜５０ｍｍ
に維持する。
【００７１】なお、ＲＦエレクトロード用プレート１５
とウェーハ１１との間隔を約３〜１０ｍｍ程度に維持さ
せるようにする。
とウェーハ１１との間隔を約３〜１０ｍｍ程度に維持さ
せるようにする。
【００７２】前記の如き構成でなる本発明の薄膜蒸着用
装置を利用し、高誘電特性を有する信頼性のあるＳＴＯ
薄膜又はＢＴＯ薄膜を蒸着するための薄膜蒸着法は、大
きく次のいくつかに分けて説明することができる。
装置を利用し、高誘電特性を有する信頼性のあるＳＴＯ
薄膜又はＢＴＯ薄膜を蒸着するための薄膜蒸着法は、大
きく次のいくつかに分けて説明することができる。
【００７３】すなわち、反応原料と反応原料の供給方式
に関連する部分、薄膜蒸着に関連する部分、薄膜蒸着の
再現性に関連する部分等に区分して説明することができ
る。
に関連する部分、薄膜蒸着に関連する部分、薄膜蒸着の
再現性に関連する部分等に区分して説明することができ
る。
【００７４】一番目に、反応原料及び供給方式に関連す
る部分を説明することにする。
る部分を説明することにする。
【００７５】先ず、Ｓｒソース又はＢａソースは大部分
が室温で固体状態を維持している。さらに、Ｔｉソース
は室温で液体状態を維持している。
が室温で固体状態を維持している。さらに、Ｔｉソース
は室温で液体状態を維持している。
【００７６】この際、Ｓｒソースの代表的なものとして
Ｓｒ（ｔｈｄ）2 、Ｓｒ（ｉ−Ｏ−Ｐｒ）2 等があり、
Ｂａソースの代表的なものとして、Ｂａ（ｔｈｄ）3 、
Ｓｒ（ｉ−Ｏ−Ｐｒ）3 等を挙げることができる。
Ｓｒ（ｔｈｄ）2 、Ｓｒ（ｉ−Ｏ−Ｐｒ）2 等があり、
Ｂａソースの代表的なものとして、Ｂａ（ｔｈｄ）3 、
Ｓｒ（ｉ−Ｏ−Ｐｒ）3 等を挙げることができる。
【００７７】なお、Ｔｉソースの代表的なものとしてＴ
ｉ（ｉ−Ｏ−Ｐｒ）4 を挙げることができる。
ｉ（ｉ−Ｏ−Ｐｒ）4 を挙げることができる。
【００７８】従って、Ｓｒソース又はＢａソースの反応
原料を反応炉（Ｒｅａｃｔｏｒ）まで供給するために
は、Ｓｒソース又はＢａソース（ＢＢ）を一定温度に加
熱維持することができるアイソサーマル キャビネット
（Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ Ｃａｂｉｎｅｔ）に保管した
状態で約１５０℃〜２００℃に加熱し、Ｓｒソース又は
Ｂａソースが昇華（Ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎ）すること
ができるようにする。
原料を反応炉（Ｒｅａｃｔｏｒ）まで供給するために
は、Ｓｒソース又はＢａソース（ＢＢ）を一定温度に加
熱維持することができるアイソサーマル キャビネット
（Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ Ｃａｂｉｎｅｔ）に保管した
状態で約１５０℃〜２００℃に加熱し、Ｓｒソース又は
Ｂａソースが昇華（Ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎ）すること
ができるようにする。
【００７９】Ｓｒソース又はＢａソースを反応炉で熱
的、化学的に安定に供給するための方法にアミン基、例
えばＮＥＴ3 、ＮＨ3 、ＮＨ2 Ｒ（ここでＲはアルキル
基を通称する。）を有するケミカル（Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌ）（ＢＡ）を一定温度、例えば約５０〜１００℃に加
熱する。
的、化学的に安定に供給するための方法にアミン基、例
えばＮＥＴ3 、ＮＨ3 、ＮＨ2 Ｒ（ここでＲはアルキル
基を通称する。）を有するケミカル（Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌ）（ＢＡ）を一定温度、例えば約５０〜１００℃に加
熱する。
【００８０】この際、Ｎ2 ガス（ＣＡ）でバブリング
（Ｂｕｂｂｌｉｎｇ）させ、アミン基を有するケミカル
がＳｒソース又はＢａソースと接触、反応し、Ｓｒソー
ス又はＢａソースプリクサー（Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ：前
駆体）にリガンド（Ｌｉｇａｎｄ）で付着する化学反応
を起こすことになる。
（Ｂｕｂｂｌｉｎｇ）させ、アミン基を有するケミカル
がＳｒソース又はＢａソースと接触、反応し、Ｓｒソー
ス又はＢａソースプリクサー（Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ：前
駆体）にリガンド（Ｌｉｇａｎｄ）で付着する化学反応
を起こすことになる。
【００８１】さらに、アミン基が付着している気化した
Ｓｒソース又はＢａソースは、高温においても熱的、化
学的に安定し、高い蒸着圧を有することになる。
Ｓｒソース又はＢａソースは、高温においても熱的、化
学的に安定し、高い蒸着圧を有することになる。
【００８２】この際、ＳＴＯ薄膜又はＢＴＯ薄膜の蒸着
速度を調節するための方法としてはＳｒソース又はＢａ
ソース供給量を調節する方法があり、Ｎ2 ガス（ＣＡ）
流量速度とアミン基ケミカル（ＢＡ）のヒーティング温
度を、Ｂａ又はＳｒソースのヒーティング温度として調
節することができる。
速度を調節するための方法としてはＳｒソース又はＢａ
ソース供給量を調節する方法があり、Ｎ2 ガス（ＣＡ）
流量速度とアミン基ケミカル（ＢＡ）のヒーティング温
度を、Ｂａ又はＳｒソースのヒーティング温度として調
節することができる。
【００８３】その次に、ＴｉソースはＴｉ（ｉ−Ｏ−Ｐ
ｒ）4 を用い、Ｔｉソースの供給量調節はヒーティング
温度とＮ2 ガス（ＣＡ）流量速度を調節する。
ｒ）4 を用い、Ｔｉソースの供給量調節はヒーティング
温度とＮ2 ガス（ＣＡ）流量速度を調節する。
【００８４】次いで、酸化反応のための酸化添加剤とし
てＮ2 Ｏ或はＯ2 ガス（ＣＤ）を用いて反応炉に供給す
る。
てＮ2 Ｏ或はＯ2 ガス（ＣＤ）を用いて反応炉に供給す
る。
【００８５】その次に、気化したＢａソース又はＳｒソ
ース及びＴｉソースが反応炉まで安定に到るようにする
ため個別ガス管を用い、それぞれのガス管の温度が約１
５０℃〜２００℃、５０℃〜１００℃となるよう加熱す
る。
ース及びＴｉソースが反応炉まで安定に到るようにする
ため個別ガス管を用い、それぞれのガス管の温度が約１
５０℃〜２００℃、５０℃〜１００℃となるよう加熱す
る。
【００８６】この際、Ｓｒ又はＢａソース、Ｔｉソース
及びＮ2 Ｏ（或はＯ2 ）はマニホールド１２で混合さ
れ、気化した反応原料の熱化反応を抑制するため約２０
０℃付近の温度に加熱され、個別Ｂａ、Ｓｒ、Ｔｉ、Ｎ
2 Ｏソース管はマニホールド１２で混ざり反応炉シャワ
ーヘッド１３に引込まれる。
及びＮ2 Ｏ（或はＯ2 ）はマニホールド１２で混合さ
れ、気化した反応原料の熱化反応を抑制するため約２０
０℃付近の温度に加熱され、個別Ｂａ、Ｓｒ、Ｔｉ、Ｎ
2 Ｏソース管はマニホールド１２で混ざり反応炉シャワ
ーヘッド１３に引込まれる。
【００８７】この際、気化した反応原料をウェーハ１１
上に一定に噴射させるためのシャワーヘッド１３に混合
された反応原料が引込まれる時、ウェーハ１１を高温で
加熱するためのヒーター１６が熱伝導で高温になること
により、気相反応を起こす場合があるためシャワーヘッ
ド１３を約２００℃〜２５０℃の温度範囲に調節する。
上に一定に噴射させるためのシャワーヘッド１３に混合
された反応原料が引込まれる時、ウェーハ１１を高温で
加熱するためのヒーター１６が熱伝導で高温になること
により、気相反応を起こす場合があるためシャワーヘッ
ド１３を約２００℃〜２５０℃の温度範囲に調節する。
【００８８】この際、冷却媒体として例えば、水、油、
空気、Ｎ2 等を用い、最外郭端プレート内で経路（１８
→１９→１８）に沿い均等に流れるようにする。
空気、Ｎ2 等を用い、最外郭端プレート内で経路（１８
→１９→１８）に沿い均等に流れるようにする。
【００８９】さて、二番目に蒸着関連部分に対し説明す
れば次の通りである。
れば次の通りである。
【００９０】気化した多元系反応原料をＳＴＯ薄膜又は
ＢＴＯ薄膜として形成させるため、高温の低圧でプラズ
マを励起させ蒸着すれば、良好な被覆性と緻密な薄膜構
造、均一組成を有する高誘電特性を有した良好な薄膜を
得ることができる。
ＢＴＯ薄膜として形成させるため、高温の低圧でプラズ
マを励起させ蒸着すれば、良好な被覆性と緻密な薄膜構
造、均一組成を有する高誘電特性を有した良好な薄膜を
得ることができる。
【００９１】従って、Ｃ、Ｏ元素を有した有機物系反応
原料を用いることにより、それぞれの蒸着反応に参与す
る反応活性化エネルギーの差が大きい。
原料を用いることにより、それぞれの蒸着反応に参与す
る反応活性化エネルギーの差が大きい。
【００９２】なお、純粋な熱エネルギーを印加して蒸着
反応を誘導すれば、一部元素が微量に蒸着される難しさ
がある。
反応を誘導すれば、一部元素が微量に蒸着される難しさ
がある。
【００９３】従って、個別反応原料の反応活性化エネル
ギー差を低減させるための方法では、ＲＦパワーを印加
してプラズマを励起させる方法がある。
ギー差を低減させるための方法では、ＲＦパワーを印加
してプラズマを励起させる方法がある。
【００９４】すなわち、１３．５６ＭＨｚの高周波を
０．５〜１Ｗａｔｔ／ｃｍ2 程度の低いパワー密度でシ
ャワーヘッド１３に印加すれば、ＲＦパワーはシャワー
ヘッド１３と接続したＲＦエレクトロード用プレート
ロッド（Ｐｌａｔｅ Ｒｏｄ）（２−Ｒ）と、ＲＦエレ
クトロード用プレート１５に同一ポテンシャル（Ｐｏｔ
ｅｎｔｉａｌ）で印加されることになる。
０．５〜１Ｗａｔｔ／ｃｍ2 程度の低いパワー密度でシ
ャワーヘッド１３に印加すれば、ＲＦパワーはシャワー
ヘッド１３と接続したＲＦエレクトロード用プレート
ロッド（Ｐｌａｔｅ Ｒｏｄ）（２−Ｒ）と、ＲＦエレ
クトロード用プレート１５に同一ポテンシャル（Ｐｏｔ
ｅｎｔｉａｌ）で印加されることになる。
【００９５】しかし、ウェーハ１１を加熱するためのヒ
ーター１６がグラウンド（Ｇｒｏｕｎｄ）に連結されれ
ば、シャワーヘッド１３と係りなくＲＦエレクトロード
用プレート１５ (ウェーハ含む）とヒーター１６間でプ
ラズマが形成される。
ーター１６がグラウンド（Ｇｒｏｕｎｄ）に連結されれ
ば、シャワーヘッド１３と係りなくＲＦエレクトロード
用プレート１５ (ウェーハ含む）とヒーター１６間でプ
ラズマが形成される。
【００９６】この際、良好な特性を有したＳＴＯ薄膜、
又はＢＴＯ薄膜を得るための工程条件変更変数として、
シャワーヘッド１３とウェーハ１１の間のギャップ ス
ペーシング（ｇａｐ ｓｐａｃｉｎｇ）を調節すること
ができる。
又はＢＴＯ薄膜を得るための工程条件変更変数として、
シャワーヘッド１３とウェーハ１１の間のギャップ ス
ペーシング（ｇａｐ ｓｐａｃｉｎｇ）を調節すること
ができる。
【００９７】さらに、低いＲＦパワー密度でも容易にプ
ラズマが形成されるようＲＦエレクトロード用プレート
１５をシャワーヘッド１３との距離と係りなくウェーハ
１１との近接距離に一定間隔を維持することができる。
ラズマが形成されるようＲＦエレクトロード用プレート
１５をシャワーヘッド１３との距離と係りなくウェーハ
１１との近接距離に一定間隔を維持することができる。
【００９８】そして、蒸着される薄膜が良好な被覆性を
有し有機物と水分成分が揮発された緻密な薄膜構造を有
するようにするため、約１Ｔｏｒｒ以下の低圧の工程条
件を維持する。
有し有機物と水分成分が揮発された緻密な薄膜構造を有
するようにするため、約１Ｔｏｒｒ以下の低圧の工程条
件を維持する。
【００９９】この際、シャワーヘッド１３とウェーハ１
１の間でガスの流れが不均一になり蒸着反応参与効率が
低下する現象と、プラズマが拡張され不要な所で副産物
（Ｂｙ−ｐｒｏｄｕｃｔ）としてＳＴＯ又はＢＴＯが蒸
着されることを防ぐためヒーター１６で約３〜５ｍｍ間
隔ほど離れた電気絶縁性材質、例えば、セラミック、石
英等の絶縁性材質でなるバッフル ガイド（Ｂｕｆｆｌ
ｅ ｇｕｉｄｅ）１４を用いる。
１の間でガスの流れが不均一になり蒸着反応参与効率が
低下する現象と、プラズマが拡張され不要な所で副産物
（Ｂｙ−ｐｒｏｄｕｃｔ）としてＳＴＯ又はＢＴＯが蒸
着されることを防ぐためヒーター１６で約３〜５ｍｍ間
隔ほど離れた電気絶縁性材質、例えば、セラミック、石
英等の絶縁性材質でなるバッフル ガイド（Ｂｕｆｆｌ
ｅ ｇｕｉｄｅ）１４を用いる。
【０１００】この際、大部分のＢａ又はＳｒ、Ｔｉソー
スでは多量のカーボン（Ｃａｒｂｏｎ）と酸素、水素を
含んでいる。
スでは多量のカーボン（Ｃａｒｂｏｎ）と酸素、水素を
含んでいる。
【０１０１】そのためにより、良好な薄膜を得るために
は約５００℃以上の高温で酸化剤、例えば、Ｏ2 、Ｎ2
Ｏ等の酸化剤を添加することにより有機物と水分の不純
物を除去することができる。
は約５００℃以上の高温で酸化剤、例えば、Ｏ2 、Ｎ2
Ｏ等の酸化剤を添加することにより有機物と水分の不純
物を除去することができる。
【０１０２】この際、ウェーハ１１を約５００℃以上の
高温に加熱するためウェーハ１１が直接接触し、熱伝達
可能なヒーター（Ｈｅａｔｅｒ）１６を用いる。
高温に加熱するためウェーハ１１が直接接触し、熱伝達
可能なヒーター（Ｈｅａｔｅｒ）１６を用いる。
【０１０３】三番目に、蒸着されるＳＴＯ又はＢＴＯ薄
膜がウェーハ１１を入れ替えた場合及び、ラン対ラン
（Ｒｕｎ Ｔｏ Ｒｕｎ）で良好な再現性を確保するた
めの工程を説明すれば、次の通りである。
膜がウェーハ１１を入れ替えた場合及び、ラン対ラン
（Ｒｕｎ Ｔｏ Ｒｕｎ）で良好な再現性を確保するた
めの工程を説明すれば、次の通りである。
【０１０４】先ず、蒸着工程以後にガス管に吸着され残
存するガスとＲＦエレクトロード用プレート１５に蒸着
されたＳＴＯ又は、ＢＴＯ薄膜が除去されなければなら
ない。
存するガスとＲＦエレクトロード用プレート１５に蒸着
されたＳＴＯ又は、ＢＴＯ薄膜が除去されなければなら
ない。
【０１０５】蒸着工程後にガス管に残存するガスを除去
するためのパージング（Ｐｕｒｇｉｎｇ）工程は、Ｎ2
（ＣＡ）やＮ2 キャリアー（Ｃａｒｒｉｅｒ）ガスで気
化されたアミン基ケミカル（ＢＡ）を利用してＴｉソー
ス用ガス管、Ｓｒ又はＢａソース用ガス管に吹き込む。
するためのパージング（Ｐｕｒｇｉｎｇ）工程は、Ｎ2
（ＣＡ）やＮ2 キャリアー（Ｃａｒｒｉｅｒ）ガスで気
化されたアミン基ケミカル（ＢＡ）を利用してＴｉソー
ス用ガス管、Ｓｒ又はＢａソース用ガス管に吹き込む。
【０１０６】次いで、マニホールドで集められた反応炉
とは係りなくパージングライン１７を介しポンプで一定
時間、例えば数十秒乃至数分間排出させる。
とは係りなくパージングライン１７を介しポンプで一定
時間、例えば数十秒乃至数分間排出させる。
【０１０７】この際、パージングガスの流れは次のよう
な経路に進められる。
な経路に進められる。
【０１０８】先ず、Ｓｒ又はＢａソースラインパージ経
路を検討してみれば、Ｎ2 ガス管（ＣＡ）でアミン基ケ
ミカル（ＢＡ）をバブリングし、Ｓｒ又はＢａソース用
ブリクサー容器（ＢＢ）を過ぎてマニホールド１２でパ
ージライン１７を介しポンプで排出される。
路を検討してみれば、Ｎ2 ガス管（ＣＡ）でアミン基ケ
ミカル（ＢＡ）をバブリングし、Ｓｒ又はＢａソース用
ブリクサー容器（ＢＢ）を過ぎてマニホールド１２でパ
ージライン１７を介しポンプで排出される。
【０１０９】その次に、Ｔｉソースラインパージ経路を
検討してみれば、Ｎ2 ガス管（ＣＡ）でＴｉソース用プ
リクサー容器（ＢＣ）を過ぎてマニホールド１２でパー
ジライン１７を介しポンプで消費される。
検討してみれば、Ｎ2 ガス管（ＣＡ）でＴｉソース用プ
リクサー容器（ＢＣ）を過ぎてマニホールド１２でパー
ジライン１７を介しポンプで消費される。
【０１１０】一方、以前薄膜蒸着工程中に蒸着されたＲ
Ｆエレクトロード用プレート１５上のＳＴＯ、又はＢＴ
Ｏ薄膜を除去するためウェーハ１１ローディング（Ｌｏ
ａｄｉｎｇ）することなくＲＦエレクトロード用プレー
ト１５とヒーター１６の間に、ＣＦ4やＣ2 Ｆ6 、ＮＦ
3 、ＳＦ4 、ＣＣｌ4 とＯ2 を吹き込みながらプラズマ
を励起させＲＦエレクトロード用プレート１５上のＳＴ
Ｏ又はＢＴＯ薄膜を除去させる。
Ｆエレクトロード用プレート１５上のＳＴＯ、又はＢＴ
Ｏ薄膜を除去するためウェーハ１１ローディング（Ｌｏ
ａｄｉｎｇ）することなくＲＦエレクトロード用プレー
ト１５とヒーター１６の間に、ＣＦ4やＣ2 Ｆ6 、ＮＦ
3 、ＳＦ4 、ＣＣｌ4 とＯ2 を吹き込みながらプラズマ
を励起させＲＦエレクトロード用プレート１５上のＳＴ
Ｏ又はＢＴＯ薄膜を除去させる。
【０１１１】前記のようにすることにより、蒸着工程中
にウェーハ１１上に形成されるプラズマのポテンシャル
を同一に維持することができることは勿論、良好な再現
性を確保することができる。
にウェーハ１１上に形成されるプラズマのポテンシャル
を同一に維持することができることは勿論、良好な再現
性を確保することができる。
【０１１２】
【発明の効果】前記で説明した如く、本発明による高誘
電薄膜の製造法及びその装置においては次の如き効果を
有する。
電薄膜の製造法及びその装置においては次の如き効果を
有する。
【０１１３】本発明に伴う高誘電薄膜の製造法及びその
装置においては、アミン基をリガンドでｉｎ−ｓｔｕ合
成したＢａ、Ｓｒソース用プリクサーを反応原料に用
い、低圧の高温でプラズマを励起させ、ＢＳＴ、ＳＴＯ
又はＢＴＯ薄膜を蒸着することにより緻密な薄膜、良好
な被覆性、組成制御が容易であり不純物が排除された良
好な高誘電特性を有するＢＳＴ、ＳＴＯ又はＢＴＯ薄膜
特性を得ることができる。
装置においては、アミン基をリガンドでｉｎ−ｓｔｕ合
成したＢａ、Ｓｒソース用プリクサーを反応原料に用
い、低圧の高温でプラズマを励起させ、ＢＳＴ、ＳＴＯ
又はＢＴＯ薄膜を蒸着することにより緻密な薄膜、良好
な被覆性、組成制御が容易であり不純物が排除された良
好な高誘電特性を有するＢＳＴ、ＳＴＯ又はＢＴＯ薄膜
特性を得ることができる。
【０１１４】さらに、本発明に伴う高誘電薄膜の製造法
及びその装置においては、反応炉と係りなくガス管に残
存する反応原料をパージング（Ｐｕｒｇｉｎｇ）するこ
とにより再現性を改善させることができる。
及びその装置においては、反応炉と係りなくガス管に残
存する反応原料をパージング（Ｐｕｒｇｉｎｇ）するこ
とにより再現性を改善させることができる。
【０１１５】そして、本発明に伴う高誘電薄膜の製造法
及びその装置においては、バッフルガイドとＲＦエレク
トロード用プレートを用いることにより蒸着反応の効率
を増加させることができる。
及びその装置においては、バッフルガイドとＲＦエレク
トロード用プレートを用いることにより蒸着反応の効率
を増加させることができる。
【０１１６】なお、本発明による高誘電薄膜の製造法及
びその装置においては、不完全な反応により形成される
副産物がウェーハに付着しないようにすることができ
る。
びその装置においては、不完全な反応により形成される
副産物がウェーハに付着しないようにすることができ
る。
【図１】本発明の第１実施形態に伴うＢＳＴ高誘電体薄
膜製造用装置の構成を示す概略図。
膜製造用装置の構成を示す概略図。
【図２】本発明の第２実施形態に伴うＳＴＯ又はＢＴＯ
高誘電体薄膜製造用装置の構成を示す概略図。
高誘電体薄膜製造用装置の構成を示す概略図。
１，１１… ウェーハ ２，１２… マニホールド（Ｍａｎｉｆｏｌｄ） ３，１３… シャワーヘッド（Ｓｈｏｗｅｒ ｈｅａ
ｄ） ４，１４… バッフルガイド（Ｂａｆｆｌｅ ｇｕｉ
ｄｅ） ５… ＲＦ電極用プレート ６，１６… ヒーター（Ｈｅａｔｅｒ） ７，１７… パージライン（Ｐｕｒｇｅ ｌｉｎｅ） ８，１８… 温度調節用マス流入、出口 ９，１９… マスフロー経路 １０，２０… チャンバ本体部 ＢＡ，ＢＣ… アミン基添加用ソルベント ケミカル
（ｓｏｌｖｅｎｔ ｃｈｅｍｉｃａｌ） ＢＢ… Ｓｒソース用プレカサー（Ｐｒｅｃｕｒｓｏ
ｒ） ＢＤ… Ｂａソース用プレカサー（Ｐｒｅｃｕｒｓｏ
ｒ） ＢＥ… Ｔｉソース用プレカサー（Ｐｒｅｃｕｒｓｏ
ｒ） ＣＡ… Ｎ2 シリンダー ＣＢ… ＣＦ4 （Ｆ6 又はＣ2 Ｆ6 ）シリンダー ＣＣ… Ａｒシリンダー ＣＤ… Ｎ2 Ｏシリンダー ＣＥ… Ｏ2 シリンダー Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３… 通過ライン
ｄ） ４，１４… バッフルガイド（Ｂａｆｆｌｅ ｇｕｉ
ｄｅ） ５… ＲＦ電極用プレート ６，１６… ヒーター（Ｈｅａｔｅｒ） ７，１７… パージライン（Ｐｕｒｇｅ ｌｉｎｅ） ８，１８… 温度調節用マス流入、出口 ９，１９… マスフロー経路 １０，２０… チャンバ本体部 ＢＡ，ＢＣ… アミン基添加用ソルベント ケミカル
（ｓｏｌｖｅｎｔ ｃｈｅｍｉｃａｌ） ＢＢ… Ｓｒソース用プレカサー（Ｐｒｅｃｕｒｓｏ
ｒ） ＢＤ… Ｂａソース用プレカサー（Ｐｒｅｃｕｒｓｏ
ｒ） ＢＥ… Ｔｉソース用プレカサー（Ｐｒｅｃｕｒｓｏ
ｒ） ＣＡ… Ｎ2 シリンダー ＣＢ… ＣＦ4 （Ｆ6 又はＣ2 Ｆ6 ）シリンダー ＣＣ… Ａｒシリンダー ＣＤ… Ｎ2 Ｏシリンダー ＣＥ… Ｏ2 シリンダー Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３… 通過ライン
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/8242
Claims (19)
- 【請求項１】 ＲＦパワーを印加しプラズマを励起させ
ることにより、多元系の高誘電特性を有する反応原料等
が蒸着反応に容易に参入できるよう物理的エネルギーで
解離反応を誘電する段階；前記励起したプラズマにより
解離された反応原料イオン等が、低圧力の高温で蒸着反
応を起こすことができるよう工程条件を設ける段階；前
記反応原料等を熱化反応なく反応炉に到るよう円滑に供
給する段階；前記反応炉内部でガス管に残留する気化し
た反応原料の残留ガスを除去しながら、高誘電薄膜を蒸
着する段階を含み構成されることを特徴とする高誘電薄
膜製造法。 - 【請求項２】 前記残留ガスを除去するためのパージン
グガスとして、気化したアミン基ケミカルＮ2 ガスを用
いて隣接したマニホールドを介し直にポンプに抜け出す
ようにすることを特徴とする請求項１記載の高誘電薄膜
製造法。 - 【請求項３】 前記気化した反応原料及びパージング用
ガスがガス管で再濃縮が起こることを防ぐため、ガス管
の内部温度を２００〜３００℃に維持することを特徴と
する請求項１記載の高誘電薄膜製造法。 - 【請求項４】 前記薄膜蒸着工程のうち、反応原料等の
間の気相反応によりパテクルが形成されることを防ぐた
めシャワーヘッドを２００〜２５０℃の高温に維持し、
交流型ＲＦパワーを印加することを特徴とする請求項１
記載の高誘電薄膜製造法。 - 【請求項５】 前記バッフルガイド及びＲＦエレクトロ
ード用プレートに形成された薄膜を、ＣＦ4 やＣ
2 Ｆ6 、ＮＦ3 、ＳＦ4 等とＯ2 をプラズマで励起させ
エッチングさせることを特徴とする請求項１記載の高誘
電薄膜製造法。 - 【請求項６】 前記反応原料等の安定的な供給のため、
アミン基をリガンドでｉｎ−ｓｔｕ合成することができ
る反応原料及び供給方式を用いることを特徴とする請求
項１記載の高誘電薄膜製造法。 - 【請求項７】 前記アミン基をｉｎ−ｓｔｕ合成するた
めＮＥＴ3 、ＮＨ2Ｒをキャリアーガスに用いることを
特徴とする請求項６記載の高誘電薄膜製造法。 - 【請求項８】 前記高誘電薄膜はＢＳＴ薄膜であること
を特徴とする請求項１記載の高誘電薄膜製造法。 - 【請求項９】 ＲＦパワーを印加しプラズマを励起させ
ることにより、多元系の高誘電特性を有する反応原料等
が蒸着反応に容易に参入できるイオン状態が生成される
よう物理的エネルギーで解離反応を誘電する段階；前記
励起されたプラズマにより解離された反応原料イオン等
が、低圧力の高温で蒸着反応を起こすことができるよう
工程条件を設ける段階；前記反応原料等が低蒸気圧と高
温下で熱化反応なく反応炉に供給されるようアミン基を
リガンドで付着して反応原料を供給する段階；高温での
熱化反応及び気相反応を抑制するためシャワーヘッドま
での温度制御手段を備える段階；前記反応炉内部でガス
管に残留する気化した反応原料の残留ガスを、パージン
グガスを用いて除去しながら高誘電薄膜を蒸着する段階
を含み構成されることを特徴とする高誘電薄膜製造法。 - 【請求項１０】 前記高誘電薄膜はＳＴＯ薄膜であるこ
とを特徴とする請求項９記載の高誘電薄膜製造法。 - 【請求項１１】 前記高誘電薄膜はＢＴＯ薄膜であるこ
とを特徴とする請求項９記載の高誘電薄膜製造法。 - 【請求項１２】 前記パージングガスとして気化したア
ミン基ケミカル、又はＮ2 ガスを用いて反応炉に隣接し
たマニホールドを介し直にポンプで排出されるようにす
ることを特徴とする請求項９記載の高誘電薄膜製造法。 - 【請求項１３】 気化した反応原料及びパージング用ガ
スがガス管及び排気管で再凝縮が起こることを防ぐた
め、ガス管の内部温度を２００〜３００℃に維持される
ようにすることを特徴とする請求項９記載の高誘電薄膜
製造法。 - 【請求項１４】 前記薄膜蒸着工程のうち、反応原料等
の間の気相反応によりパーティクルが形成されることを
防ぐためシャワーヘッドを２００〜２５０℃温度の高温
に維持し、反応原料に交流型ＲＦパワーを印加すること
を特徴とする請求項９記載の高誘電薄膜製造法。 - 【請求項１５】 前記バッフルガイド及びＲＦエレクト
ロード用プレートに形成された薄膜を、ＣＦ4 やＣ2 Ｆ
6 、ＮＦ3 、ＳＦ4 等とＯ2 をプラズマで励起させエッ
チングさせることを特徴とする請求項９記載の高誘電薄
膜製造法。 - 【請求項１６】 装置の内部空間の形成のため、壁面で
内部を囲むチャンバ本体部；前記チャンバ本体部の上部
に位置し、薄膜形成用反応原料が挿入されるマニホール
ド；前記マニホールド内の反応原料をガス状態に変化さ
せウェーハ上に噴射させるシャワーヘッド；前記シャワ
ーヘッドとウェーハ及びヒーターブロックの周りを囲
み、前記シャワーヘッドで噴射されたガスが広く拡散さ
れたり真空ポート等で速やかに逃げ出せないようにする
バッフルガイド；前記ウェーハの上部に位置しプラズマ
を形成させるＲＦエレクトロード用プレートを含み構成
されることを特徴とする高誘電薄膜製造法。 - 【請求項１７】 前記マニホールド内部に温度低下によ
り常温で液体及び、固体状態の反応原料が再凝縮するこ
とを防ぐため内部温度を一定温度状態に加熱、又は除去
する手段が備えられていることを特徴とする請求項１６
記載の高誘電薄膜製造法。 - 【請求項１８】 前記ＲＦエレクトロード用プレートは
メッシュ（ｍｅｓｈ）形態に形成されており、直径０．
５〜１．５ｍｍ程度のワイヤーが２〜３ｍｍ間隔に配列
されていることを特徴とする請求項１６の高誘電薄膜製
造法。 - 【請求項１９】 前記バッフルガイドは円筒状の絶縁物
質で形成されており、前記バッフルガイドの下部端部と
ウェーハが置かれる下部基板間の間隔は３〜５ｍｍであ
ることを特徴とする請求項１６記載の高誘電薄膜製造
法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR95-33877 | 1995-10-04 | ||
| KR95-33876 | 1995-10-04 | ||
| KR1019950033877A KR0180783B1 (ko) | 1995-10-04 | 1995-10-04 | 고유전 특성을 가진 에스.티.오 및 비.티.오 박막제조방법과 그 장치 |
| KR1019950033876A KR0164071B1 (ko) | 1995-10-04 | 1995-10-04 | 고유전 특성을 가진 비.에스.티 박막제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09134911A true JPH09134911A (ja) | 1997-05-20 |
| JP3218304B2 JP3218304B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=26631306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26480596A Expired - Fee Related JP3218304B2 (ja) | 1995-10-04 | 1996-10-04 | 高誘電薄膜製造法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5670218A (ja) |
| JP (1) | JP3218304B2 (ja) |
| CN (1) | CN1069112C (ja) |
| DE (1) | DE19641058C2 (ja) |
| GB (2) | GB2305940B (ja) |
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