KR100876474B1 - 성막 방법 및 성막 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 다원계 금속 산화물막을 형성하는 데에 있어서, 함유 원소의 조성비나 막 두께 등의 재현성을 향상시키는 것이 가능한 성막 방법을 제공한다. 복수의 유기 금속 원료를 기화시켜 발생한 유기 금속 원료 가스를, 진공 흡인 가능하게 이루어진 처리 용기(4) 내로 공급하여, 피처리체 W의 표면에 다원계 금속 산화물막을 형성하도록 한 성막 방법에 있어서, 상기 피처리체에 대한 성막 처리를 개시하기 직전에, 상기 처리 용기(4) 내에 더미 피처리체를 반입하여 상기 유기 금속 원료 가스를 흘림으로써 적어도 3회분 상당의 더미 성막 처리를 수행하도록 한다. 이것에 의해, 다원계 금속 산화물막을 형성하는 데에 있어서, 함유 원소의 조성비나 막 두께 등의 재현성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

Description

성막 방법 및 성막 장치{METHOD OF FORMING FILM AND FILM FORMING APPARATUS}
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등에 다원계 금속 산화물막으로 이루어진 박막을 실시하는 성막 방법 및 성막 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 강유전체 메모리 소자는, 주로 IC 카드를 위한 차세대 불휘발 메모리로서 주목을 받아, 활발히 연구 개발이 이루어지고 있다. 이 강유전체 메모리 소자는, 2개의 전극 사이에 강유전체막을 개재시킨 강유전체 캐패시터를 메모리 셀에 이용한 반도체 소자이다. 강유전체는 [자발 분극], 즉, 한번 전압을 가하면, 전압을 0(zero)으로 하더라도 전하가 남아 있다고 하는 특성(히스테리시스)을 갖고 있으며, 강유전체 메모리 소자는 이것을 이용한 불휘발성 메모리이다.
이러한 강유전체 메모리 소자의 캐패시터 재료가 되는 강유전체막으로서는, 복수의 금속 원소의 산화물로 이루어진 다원계 금속 산화물이 알려져 있으며, 이 다원계 금속 산화물막의 일례로서 Pb(Zrx, Ti1 -x)O3(이하, 「PZT」라고도 함)막이 널 리 이용되고 있다.
이 PZT막은, 예컨대 Pb(DPM)2(＝납 비스-다이피발로일메타네이트: Pb(C11H19O2)2)(이하, 「Pb 원료」라고도 함), Zr(OiPr)(DPM)3(＝지르코늄(i-프로폭시)트리스(다이피발로일메타네이트): Zr(O-i-C3H7)(C11H19O2)3)(이하, 「Zr 원료」라고도 함) 및 Ti(OiPr)2(DPM)2(＝타이타늄 다이(i-프로폭시)비스(다이피발로일메타네이트): Ti(O-i-C3H7)2(C11H19O2)2)(이하, 「Ti 원료」라고도 함)로 이루어지는 유기 금속 원료와, 산화제로서, 예컨대 NO2를 이용하여 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치에 의해, Pb(ZrxTi1-x)O3의 페로브스카이트 구조의 결정막을 형성함으로써 얻어진다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 한편, Pb는 납, Zr는 지르코늄, Ti는 티탄을 각각 나타낸다.
이 PZT막을, 전술한 바와 같은 CVD법에 의해서 성막하는 경우, 상기한 각 원료 가스와 산화 가스를 샤워 헤드부에 의해 처리 용기 내로 개별적으로 도입한다. 이들 각 원료 가스와 산화 가스는, 샤워 헤드부 내에서는, 개별의 확산실 내에서 확산되어 각기 별개의 가스 분사 구멍으로부터 처리 용기 내에 분사되고, 이 처리 용기 내에서 비로소 혼합되어, 처리 용기 내에 놓여진 반도체 웨이퍼에 공급된다. 이 반도체 웨이퍼는, PZT막의 성장에 최적인 온도로 되어 있기 때문에, 공급된 원료 가스는 산화 가스와 반응을 일으켜, 그 결과, 반도체 웨이퍼 상에 PZT막이 퇴적된다. 또, 전술한 바와 같은 원료 가스와 산화 가스를 처리 용기 내에서 비로소 혼합하는 가스 공급 방법을, 이른바 포스트 믹스라고 부른다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제 2002-9062 호 공보
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그런데, 상기와 같은 성막 장치에 있어서, 내부의 클리닝이나 보수 등의 장치 자체의 유지 보수(maintenance) 후에 성막 처리를 개시하는 경우, 또는 장시간의 아이들링(idling) 후에 성막 처리를 개시하는 경우, 또는 처리 용기 등의 승강온(昇降溫)의 실시 후에 성막 처리를 개시하는 경우 등에는, 처리 용기 내의 표면 상태나 분위기 상태가 성막 직후의 표면 상태나 분위기 상태와는 원자 레벨에서 변화되어 있으므로, 이 표면 상태나 분위기 상태의 변화에 영향을 받아 새롭게 퇴적되는 PZT막의 성막 재현성이 저하되는 경우가 있다. 이것은, 처리 용기 내에 반입된 웨이퍼는, 최초에는 가열될 뿐, 원료 가스는 공급되지 않기 때문에, 처리 용기 내의 분위기 가스가 원료 가스보다도 먼저 웨이퍼에 도달하여 부착되거나 반응을 일으키거나 하여 웨이퍼의 표면 상태가 변화되어 버리는데, 그 변화의 정도는 처리 용기 내의 분위기 가스 농도에 크게 의존하기 때문이라고 생각된다.
그래서, 이 PZT막의 성막 재현성의 저하를 억제하기 위하여, 유지 보수 후에 성막 처리를 개시하는 경우나 장시간의 아이들링 후에 성막 처리를 개시하는 경우 등에는, 즉시 제품용 웨이퍼에 성막 처리를 수행하는 것이 아니라, 제품으로서 이용하지 않는 웨이퍼, 즉 더미(dummy) 웨이퍼를 이용하여 이것에 성막을 실시하는 더미 성막 처리를 하여 처리 용기 내의 표면 상태나 분위기 상태를 성막 직후의 상태로 되돌려서 안정화시키도록 하고 있었다.
그러나, 종래의 더미 성막 처리는 1회뿐이고, 그 후에, 제품용 웨이퍼에 대하여 PZT막을 형성한 경우에, PZT막 중의 각 금속 원소의 조성비, 특히 Pb의 조성비가 크게 변동하여, PZT막의 성막 재현성이 떨어질 우려가 있었다.
본 발명은, 이상과 같은 문제점에 주목하여, 이것을 유효하게 해결하기 위하여 창안된 것이다. 본 발명의 목적은, 다원계 금속 산화물막을 형성하는 데에 있어서, 함유 원소의 조성비나 막 두께 등의 재현성을 향상시키는 것이 가능한 성막 방법 및 성막 장치를 제공하는 것에 있다.
본원 발명의 제 1 특징은, 복수의 유기 금속 원료를 기화시켜 발생한 유기 금속 원료 가스를, 진공 흡인 가능하게 이루어진 처리 용기 내로 공급하여, 피처리체의 표면에 다원계 금속 산화물막을 형성하도록 한 성막 방법에 있어서, 상기 피처리체에 대한 성막 처리를 개시하기 직전에, 상기 처리 용기 내에 더미 피처리체를 반입하여 상기 유기 금속 원료 가스를 흘림으로써 적어도 3회분 상당의 더미 성막 처리를 수행하도록 한 것을 특징으로 하는 성막 방법이다. 이와 같이, 상기 피처리체에 대한 성막 처리를 개시하기 직전에, 상기 처리 용기 내에 더미 피처리체를 반입하여 상기 유기 금속 원료 가스를 흘림으로써 적어도 3회분 상당의 더미 성막 처리를 수행하도록 하였기 때문에, 다원계 금속 산화물막을 형성하는 데에 있어서, 함유 원소의 조성비나 막 두께 등의 재현성을 향상시킬 수 있다.
이 경우, 상기 복수의 유기 금속 원료 중에는, Pb 함유 유기 금속 원료를 포 함한다.
본원 발명의 제 2 특징은, 진공 흡인 가능하게 이루어진 처리 용기와, 피처리체를 탑재하는 탑재대와, 상기 피처리체를 가열하는 가열 수단과, 상기 처리 용기 내에 복수의 유기 금속 원료 가스를 공급하는 가스 공급 수단을 가지며 상기 피처리체의 표면에 다원계 금속 산화물막을 형성하는 성막 장치에 있어서, 상기 처리 용기 내의 분위기 가스, 또는 상기 처리 용기로부터 배기되는 배기 가스 중의 소정의 금속 함유 가스의 분압을 검출하는 금속 함유 가스 분압 검출기와, 상기 피처리체에 대한 성막 처리를 개시하기 직전에, 더미 피처리체가 수용된 상기 처리 용기 내에 상기 유기 금속 원료 가스를 흘려 더미 성막 처리를 수행하고, 이 더미 성막 처리를 수행한 직후의 상기 금속 함유 가스 분압 검출기의 검출치가 소정값 이상으로 될 때까지 상기 더미 성막 처리를 반복 수행하는 동시에, 상기 금속 함유 가스 분압 검출기의 검출치가 소정값 이상으로 되었을 때에, 상기 피처리체에 대한 성막 처리를 개시하도록 제어하는 제어부를 구비하도록 구성한 것을 특징으로 하는 성막 장치이다.
이 경우, 바람직하게는, 상기 복수의 유기 금속 원료 중에는, Pb 함유 유기 금속 원료를 포함한다.
또한, 바람직하게는, 상기 소정값은 3.0×10-4㎩이다.
본 발명에 의한 성막 방법 및 성막 장치에 따르면, 다음과 같이 우수한 작용 효과를 발휘할 수 있다.
상기 피처리체에 대한 성막 처리를 개시하기 직전에, 상기 처리 용기 내에 더미 피처리체를 반입하여 상기 유기 금속 원료 가스를 흘림으로써 적어도 3회분 상당의 더미 성막 처리를 수행하도록 하였기 때문에, 다원계 금속 산화물막을 형성하는 데에 있어서, 함유 원소의 조성비나 막 두께 등의 재현성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 성막 장치의 전체를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명 방법의 실시예 1의 플로우차트를 나타낸다.
도 3은 성막 후의 경과 시간과 처리 용기 내의 분위기 중의 원소 농도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 더미 성막 처리의 회수와 처리 용기 내의 분위기 중의 원소 농도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 더미 성막 처리 회수와 PZT막의 각 원소 및 막 두께의 성막 재현성의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 소정 매수의 더미 웨이퍼의 성막 처리 직후의 처리 용기 내의 분위기 중의 각 원소의 분압을 나타내는 표이다.
도 7은 본 발명 방법의 실시예 2를 나타내는 플로우차트이다.
도 8은 성막 처리의 전체 흐름의 종래예 1을 나타내는 플로우차트이다.
도 9는 성막 처리의 전체 흐름의 종래예 2를 나타내는 플로우차트이다.
도 10은 성막 처리의 전체 흐름의 개량예를 나타내는 플로우차트이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하에, 본 발명에 따른 성막 방법 및 성막 장치의 한 실시예를 첨부 도면에 기초하여 상세히 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 성막 장치의 전체를 나타내는 구성도이다. 도시한 바와 같이, 이 성막 장치(2)는, 예컨대 알루미늄 등에 의한 하우징 형상으로 이루어진 처리 용기(4)를 갖고 있다. 이 처리 용기(4)의 바닥부에는, 예컨대 원통 형상으로 이루어진 지주(支柱)(6)가 마련되어 있으며, 이 지주(6)의 상단 부분에서, 예컨대 AlN 등으로 이루어지는 판 형상의 탑재대(8)가 지지된다. 그리고, 이 탑재대(8) 상에 피처리체인 제품용 반도체 웨이퍼 W나 더미 피처리체인 더미 웨이퍼를 탑재하여 유지할 수 있도록 되어 있다.
또한, 이 처리 용기(4)의 바닥부에는, 석영판 등으로 이루어지는 투과창(10)이 기밀하게 마련되는 동시에, 이 투과창(10)의 하방에는, 가열 수단으로서 복수의 가열 램프(12)가 회전 가능하게 마련되어 있고, 이 가열 램프(12)로부터의 열선이 상기 투과창(10)을 투과하여 상기 탑재대(8) 및 이것에 탑재되어 있는 웨이퍼 W를 가열할 수 있도록 되어 있다. 또한, 처리 용기(4)의 측벽에는, 웨이퍼 W의 반출입시에 개폐되는 게이트 벨브 G가 마련된다. 또, 도시되어 있지 않지만, 이 탑재대(8)의 하방에는, 웨이퍼 W의 반출입시에 웨이퍼를 승강시키는 리프터 핀이 마련된다.
그리고 또한, 처리 용기(4)의 바닥부 주변부에는 배기구(14)가 마련되고, 이 배기구(14)에는, 도중에 배기 개폐 밸브(16), 배기 트랩(18) 및 진공 펌프(20)가 순차적으로 개재되어 설치(介設)된 배기 통로(22)가 접속되어 있으며, 처리 용기(4) 내의 분위기를 진공 흡인할 수 있도록 되어 있다. 또, 도시하지 않았지만, 이 배기 통로(22)의 도중에는, 예컨대 버터플라이 밸브로 이루어지는 압력 조정 밸브도 개재되어 설치되어 있으며, 상기 처리 용기(4) 내의 압력 조정을 할 수 있도록 되어 있다.
또한, 상기 탑재대(8)에 대향하는 처리 용기(4)의 천정부에는, 이 처리 용기(4) 내에 유기 금속 원료 가스를 공급하기 위한 가스 공급 수단으로서 샤워 헤드부(24)가 마련되어 있고, 이 가스 분사면에 마련된 가스 분사 구멍(24A)으로부터 유기 금속 원료 가스를 분사하도록 되어 있다.
그리고, 이 샤워 헤드부(24)에는, 원료 가스 공급계(100)와 산화 가스 공급계(200)가 연결되어 있다. 구체적으로는, 우선 상기 원료 가스 공급계(100)는, 액상(液狀)의 유기 금속 원료로 이루어지는 Pb 원료, Zr 원료 및 Ti 원료를 각각 저류하는 3개의 원료 탱크(26, 28, 30)를 갖는 동시에, 상기 각 원료를 용해할 수 있는 용매로서, 예컨대 아세트산뷰틸을 저류하는 용매 탱크(32)를 갖고 있다. 상기 각 탱크(26∼32) 내의 공간 부분에는, 압송 가스로서 예컨대 He, Ar, N2 등을 공급하는 압송 가스 통로(34)가 삽통(揷通)되어 있다. 또한, 각 탱크(26∼32) 내의 액체 중 부분에는, 상기 압송 가스에 의해 가압된 각 액체를 송출하기 위한 액체 통로(36, 38, 40, 42)가 삽통되는 동시에, 상기 각 액체 통로(36, 38, 40, 42)에는, 그 도중에 개폐 밸브(36A, 38A, 40A, 42A) 및 액체 매스플로우 컨트롤러와 같은 액체 유량 제어기(36B, 38B, 40B, 42B)가 각각 개재되어 설치되어 있다.
상기 각 액체 통로(36∼42)의 하류측은, He, Ar, N2 등으로 이루어지는 캐리어 가스를 흘리는 합류 통로(44)에 연결되어 있고, 이 합류 통로(44)는 기화기(46)의 분무 노즐(46A)에 접속되어 있다. 또한, 상기 합류 통로(44)의 최상류측과 최하류측은 각각 개폐 밸브(44A, 44B)가 개재되어 설치되어 있다. 그리고, 상기 분무 노즐(46A)에는, He, Ar, N2 등으로 이루어지는 분무 가스를 공급하기 위한 분무 가스 통로(48)가 접속되어 있고, 상기 캐리어 가스와 함께 압송되어 온 상기 각 액체 원료를 상기 분무 가스에 의해 기화시켜 원료 가스를 형성할 수 있도록 되어 있다. 또한, 상기 분무 가스 통로(48)에도 개폐 밸브(48A)가 개재되어 설치되어 있다.
그리고, 상기 기화기(46)의 출구측과 상기 샤워 헤드부(24)를 연결하여 원료 가스를 반송하기 위한 원료 가스 통로(50)가 마련되어 있으며, 이 원료 가스 통로(50)의 도중에는, 필터(50A) 및 제 1 전환 밸브(50B)가 순차적으로 개재되어 설치되어 있다. 또한, 상기 필터(50A)와 제 1 전환 밸브(50B) 사이의 원료 가스 통로(50)와 상기 배기 트랩(18)을 연결하여 상기 처리 용기(4)를 우회시키기 위한 바이패스 통로(52)가 마련되어 있으며, 이 바이패스 통로(52)에는 제 2 전환 밸브(52B)가 개재되어 설치되어 있다. 따라서, 상기 제 1 및 제 2 전환 밸브(50B, 52B)의 개폐를 전환함으로써, 원료 가스의 송출을 계속한 상태에서 이것을 처리 용기(4)와 바이패스 통로(52)로 선택적으로 공급할 수 있도록 되어 있다.
또한, 상기 샤워 헤드부(24)에는, 이것에 산화 가스를 공급하기 위한 산화 가스 통로(54)가 접속되어 있고, 이 산화 가스 통로(54)의 도중에는, 개폐 밸브(54A) 및 매스플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기(54B)가 순차적으로 개재되어 설치되어 있다. 여기서, 산화 가스로는, O2, O3, N2O, NO2 등을 이용할 수 있다. 또, 도시되어 있지 않지만, 앞서 설명한 바와 같이 상기 샤워 헤드부(24) 내에서는 원료 가스와 산화 가스는 혼합되지 않고서 각각 별개의 가스 분사 구멍으로부터 분사되어, 양 가스는 처리 용기(4) 내에서 혼합된다. 즉, 양 가스는 포스트 믹스 상태로 공급된다.
또한 필요에 따라서, 상기 처리 용기(4) 내의 분위기 가스, 또는 이 처리 용기(4)로부터 배기되는 배기 가스 중의 소정의 금속 함유 가스의 분압을 검출하기 위한 금속 함유 가스 분압 검출기(60)가 마련된다. 도시한 예에서는, 이 금속 함유 가스 분압 검출기(60)는, 배기 트랩(18)의 상류측에 있어서 배기 통로(22)에 마련하고 있는데, 이것을 처리 용기(4)의 측벽 등에 마련하도록 하여도 좋다.
또 여기서, 금속 함유 가스 분압 검출기(60)로서, FT-IR(퓨리에 변환 적외 분광 장치)나, Q-mass(4중극 질량 분석 장치) 등의 수단을 이용할 수 있으며, 또한 필요에 따라서 가스 셀이나 차동 배기 시스템을 설치하여도 좋다. 이러한 예로서, 예컨대 일본 특허 공개 제 1992-362176 호나 일본 특허 공개 제 2001-68465 호, 일본 특허 공개 제 2001-284336 호를 들 수 있다. 상기 공지예는, 처리 용기 내에 웨이퍼 W가 존재하는 상태에서, 처리 가스를 웨이퍼 W 상에 공급하고, 그 때의 처리 용기 내의 원료 가스 농도를 검출하고 있으며, 그 검출된 데이터를 원료 가스 공급계로 피드백함으로써, 원료 가스의 공급을 안정 제어한다고 하는 것이다. 한편, 본 발명은, 처리 용기(4) 내에 웨이퍼 W가 존재하고 있지 않은 상태, 또는 존재하고 있지만 원료 가스의 공급이 행해지고 있지 않을 때에, 처리 용기(4) 내부에 잔존하는 원료 가스(금속 함유 가스)의 농도·분압을 금속 함유 가스 분압 검출기(60)에 의해 검출하고, 그 데이터에 근거하여, 다음에 제품용 웨이퍼 W를 흘려보낼지, 더미 웨이퍼를 흘려보낼지를 판단하는 것이며, 원료 가스 공급계로의 피드백은 없다.
그리고, 이 금속 함유 가스 분압 검출기(60)의 검출치는, 예컨대 이 장치 전체의 동작을 제어하는 마이크로컴퓨터 등으로 이루어지는 제어부(62)에 입력하도록 되어 있다. 이 제어부(62)는, 제품용 웨이퍼 W에 대한 성막 처리를 개시하기 직전에, 더미 웨이퍼가 수용된 상기 처리 용기(4) 내에 상기 유기 금속 원료 가스를 흘려 더미 성막 처리를 수행하고, 이 더미 성막 처리를 한 직후의 상기 금속 함유 가스 분압 검출기(60)의 검출치가 소정값 이상으로 될 때까지 상기 더미 성막 처리를 반복 수행하는 동시에, 상기 금속 함유 가스 분압 검출기(60)의 검출치가 소정값 이상으로 되었을 때에, 제품용 웨이퍼에 대한 성막 처리를 개시하도록 제어한다. 여기서는, 금속 함유 가스로서는, 예컨대 Pb 함유 가스의 분압이 검출되고, 그 소정값은 예컨대 3.0×10-4㎩로 설정된다. 또, 상기 제어부(62)는, 상기 금속 함유 가스 분압 검출기(60)를 마련하지 않는 경우에도 이 장치 전체의 제어를 수행한다.
다음에, 이상과 같이 구성된 성막 장치를 이용하여 실시되는 성막 방법에 대하여 설명한다.
우선, 원료 가스의 흐름에 대하여 설명한다. 우선 진공 펌프(20)를 구동함으로써, 이 장치 전체를 진공 흡인한 상태로 해 둔다. 그리고, 원료 가스 공급계(100)의 각 탱크(26∼32) 내는, 압송 가스 통로(34)로부터 공급되는 압송 가스에 의해 각각 가압되어 있으며, 따라서, 각 액체 통로(36∼42)에 개재되어 설치되는 개폐 밸브(36A∼42A)를 각각 개폐함으로써 Pb 원료, Zr 원료, Ti 원료 및 용매를 필요에 따라 공급할 수 있다. 각 액체 원료를 흘려보낼 때에는, 각 개폐 밸브(36A, 38A, 40A)를 각각 개방 상태로 한다. 그렇게 하면, 각 액체 원료는 각각 유량 제어되어 공급되고, 각 액체 원료는 캐리어 가스에 의해 합류 통로(44) 내를 혼합 상태로 흘러서 기화기(46)의 분사 노즐(46A)에 도달한다.
이 혼합 상태의 각 원료 가스는, 분사 가스 통로(48)를 거쳐 공급되는 분사 가스에 의해 이 분사 노즐(46A)에서 분무된 후, 기화기(46)에 있어서 원료 가스로 되어, 원료 가스 통로(50) 내를 더 흘러간다. 여기서 이 원료 가스 통로(50)에 개재되어 설치되는 제 1 전환 밸브(50B) 및 바이패스 통로(52)에 개재되어 설치되는 제 2 전환 밸브(52B)를 적절히 전환함으로써, 원료 가스를 처리 용기(4) 내로 공급하거나, 또는 처리 용기(4)를 우회하도록 바이패스 통로(52)에 흘림으로써 직접적으로 배기 통로(22) 측으로 흘려보낼 수 있다. 예컨대, 원료 가스의 유량을 안정화시키기 위해서는 원료 가스의 공급을 개시하고 나서 어느 정도의 시간이 필요하기 때문에, 유량이 불안정한 동안에는 원료 가스를 처리 용기(4) 내로 흘려보내지 않고 바이패스 통로(52)를 거쳐서 직접적으로 배기 통로(22) 측으로 흘려보내게 된다. 또한, 원료 가스를 처리 용기(4) 측으로 공급할 때에는, 이것과 동시에, 산화 가스 공급계(200)의 산화 가스 통로(54)를 거쳐서 산화 가스를 공급한다.
상기 처리 용기(4)의 천정부에 마련한 샤워 헤드부(24)에 공급된 원료 가스 및 산화 가스는, 각각 별개의 가스 분사 구멍(24A)으로부터 처리 용기(4) 내로 공급되어 여기서 혼합된다. 이 처리 용기(4) 내에는, 미리 웨이퍼 W 등이 탑재대(8) 상에 탑재되어 유지되어 있고, 또한, 가열 램프(12)에 의해 소정의 온도로 유지되어 있는 동시에, 처리 용기(4) 내는 소정의 프로세스 압력으로 유지되어 있다. 따라서, 상기 샤워 헤드부(24)로부터 공급된 원료 가스와 산화 가스가 반응하여, 웨이퍼 W 등의 표면에 PZT막이 형성되게 된다. 이 처리 용기(4) 내의 분위기는 배기 통로(22)로 배기되고, 배기 가스 중의 잔류 원료 가스는 배기 트랩(18)에 의해 제거되게 된다.
＜실시예 1＞
다음으로, 본 발명 방법의 실시예 1에 대하여 설명한다. 또, 이 실시예 1은, 금속 함유 가스 분압 검출기(60)를 이용하지 않는 예이다.
성막해야 할 제품용 웨이퍼가 없어진 경우에는, 다음에 제품용 웨이퍼가 반송되어 올 때까지, 이 성막 장치(2)는 아이들링 상태로 되어 있으며, 처리 용기(4) 내의 진공 흡인은 계속해서 실시되고 있지만, 각 가스의 공급은 정지되어 있다.
또, 성막 장치(2)가 아이들링 상태일 때에, 탑재대의 온도를 성막시와 동일한 온도로 유지하는 경우에는, 탑재대(8) 상에 탑재대 보호용의 더미 웨이퍼를 탑재해 두면 좋다. 탑재대에 웨이퍼가 탑재되어 있지 않으면, 샤워 헤드 표면(웨이퍼에 면한 진공측)의 온도는 성막시와는 수십 ℃ 가까이 다르다. 이 경우, 샤워 헤드 표면에 부착되어 있는 퇴적물(deposit)이 열응력을 발생시키거나 하여 박리되어 떨어지게 되는데, 탑재대에 웨이퍼를 놓아 둠으로써, 샤워 헤드 표면의 온도 변화를 억제하는 효과와, 탑재대를 커버하는 효과의 양쪽을 얻을 수 있다. 또는, 아이들링시의 탑재대의 온도를, 샤워 헤드 표면 온도가 성막 처리시의 샤워 헤드 표면 온도와 동일하게 되도록, 가열 램프의 전력을 제어하여도 좋다. 이와 같이 하면 열응력에 의한 퇴적물의 박리가 방지된다.
그런데, 이 아이들링 상태로부터 즉시 제품용 웨이퍼의 성막을 시작하면, 성막의 초기 단계에서는 처리 용기(4) 내의 표면 상태나 분위기 상태가 안정화되어 있지 않기 때문에, 당초의 수 매(數枚)의 제품용 웨이퍼에 퇴적되는 PZT막의 성막 재현성이 현저히 저하되어 버린다. 여기서, 처리 용기(4) 내의 표면 상태나 분위기의 안정이란, 처리 용기(4) 내의 잔류 원료 가스 성분의 분압이 포화되어 대략 일정한 상태로 되는 것, 또는 처리 용기(4) 내의 표면 부재로의 원료 가스의 분자 흡착과 탈리가 대략 평형 상태에 있는 것을 말한다.
그래서, 본 실시예 1에서는, 더미 웨이퍼를 이용하여 적어도 3회의 더미 성막 처리를 수행하고, 이것에 의해 처리 용기(4) 내의 표면 상태나 분위기 상태를 안정화시키는 것이 가능하게 된다. 여기서, 도 2에 본 발명 방법의 실시예 1의 플로우차트를 나타낸다.
우선, 아이들링 상태로부터 더미 성막 처리로 이행하기 위해서는, 처리 용기(4) 내로 더미 웨이퍼를 반입하여, 이것을 탑재대(8) 상에 탑재한다(S1). 더미 웨이퍼의 가열이 완료되었으면 다음에 제품용 웨이퍼 W에 대한 성막 조건과 마찬가지로, 유기 금속 재료 가스인 Pb, Zr, Ti의 각 원료 가스와 산화 가스를 처리 용기(4) 내로 공급하고, 동시에 이 더미 웨이퍼의 가열을 유지하면서 더미 웨이퍼의 표면에 PZT막을 소정 시간 형성하여 더미 성막 처리를 수행한다(S2).
다음에, 더미 성막 처리를 소정 시간 실시했으면, 각 원료 가스 및 산화 가스의 공급을 정지하는 동시에, 처리 용기(4) 내의 잔류 가스를 배제하고(S3), 1회의 더미 성막 처리를 종료한다.
다음에, 상기 더미 성막 처리를 3회 실시할 때까지 상기 단계 S2, S3을 반복 수행한다(S4의 아니오). 또, 이 때, 더미 성막 처리를 1회 수행할 때마다 더미 웨이퍼를 교환하여도 좋고, 동일 더미 웨이퍼를 반복 사용하여도 좋다.
또한, 더미 성막 처리에 관해서는, 제품용 웨이퍼의 성막시와 동일한 원료 가스의 유량으로, 성막 시간을 3배로 하여, 1회로 연속 성막하여도 좋다. 또는, 제품 웨이퍼의 성막시와 동일한 성막 시간으로, 원료 가스의 유량을 3배로 하여, 1회로 연속 성막하여도 좋다. 요는, 제품 웨이퍼의 성막을 3회분 상당 수행할 수 있을 만큼의 원료 가스를 처리 용기 내에 공급하면 된다.
전술한 바와 같이, 3회분 상당의 더미 성막 처리가 완료되었으면(S4의 예), 상기 처리 용기(4) 내로부터 더미 웨이퍼를 반출한다(S5). 그리고, 다음에, 제품용 웨이퍼 W를 처리 용기(4) 내로 반입하고, 그 후, 동일하게 각 원료 가스 및 산화 가스를 공급하여 제품용 웨이퍼 W에 대한 성막 처리를 수행한다(S6). 이 제품용 웨이퍼 W의 성막 처리는, 예컨대 1롯트 25장의 제품용 웨이퍼 W에 대하여 연속적으로 수행된다(S7의 아니오). 그리고, 대기 중인 모든 제품용 웨이퍼 W에 대한 성막 처리가 완료되었으면(S7의 예), 모든 성막 처리를 종료한다. 그리고, 그 다음은 다시 아이들링 상태로 들어가게 된다.
상기한 바와 같이, 아이들링 상태로부터 제품용 웨이퍼 W에 대한 성막 처리를 수행하는 경우에는, 더미 웨이퍼를 이용하여 적어도 3회분 상당의 더미 성막 처리를 수행하도록 하였기 때문에, 처리 용기(4) 내의 표면 상태나 분위기 상태를 안정화시킬 수 있으며, 그 결과, 제품용 웨이퍼 W의 표면에 형성되는 PZT막 중의 각 원소의 조성비나 막 두께의 재현성을 향상시킬 수 있다. 상기 3종류의 원소 중, 특히 Pb의 잔류 농도는 반도체 소자의 전기적 특성에 크게 영향을 주는데, 이 Pb 농도의 재현성을 대폭 향상시킬 수 있다.
여기서, 배기 가스 중에 있어서의 각 원소의 농도 변화, 더미 성막 처리 회수와 그 때의 각 원소의 검출량과의 관계 및 성막의 재현성에 대하여, 각각 평가를 하였으므로, 그 평가 결과에 대하여 설명한다.
우선, 도 3은 성막 후의 경과 시간과 처리 용기 내의 분위기 중의 각 원소 농도와의 관계를 나타내는 그래프이다. 여기서는 더미 웨이퍼를 연속하여 12장 성막 처리한 후의 경과 시간을 나타내고 있다. 이 그래프로부터 명백한 바와 같이, Zr 원소 및 Ti 원소는 성막 직후부터 분위기 중에는 거의 포함되어 있지 않아 안정되어 있지만, 반도체 소자의 전기 특성에 큰 영향을 주는 Pb 원소는, 특히 성막 직후 1시간 이내에 큰 변동을 나타내고 있으며, 따라서, 용기 내의 분위기 안정화를 위해 몇 번의 더미 성막 처리를 해야 하는가를 결정하는 경우에, 특히 Pb 농도의 안정화에 주의를 기울여야 함을 알 수 있다.
도 4는 더미 성막 처리의 회수와 더미 성막 처리 직후의 처리 용기 내의 분위기 중의 각 원소 농도와의 관계를 나타내는 그래프이다. 이 그래프로부터 명백한 바와 같이, Zr 원소 및 Ti 원소는 1회째 이후 그만큼 큰 검출량의 변화는 보이지 않지만, Pb 검출량에 관해서는, 1회째, 2회째, 3회째의 변화가 각각 크고, 대략 4장째에서 포화되고 있으며, 그 이후는 거의 변화가 없는 것을 알 수 있다. 즉, 적어도 3회의 더미 성막 처리를 수행하면 처리 용기 내의 Pb 농도의 안정화가 이루어짐을 확인할 수 있었다.
도 5는 PZT막의 성막 재현성을 보다 상세히 평가하기 위하여 더미 성막 처리 회수와, 그 직후에 행한 제품용 웨이퍼 성막에 있어서의 PZT막의 각 원소 및 막 두께의 성막 재현성의 관계를 나타내는 그래프이다. 이 그래프로부터 명백한 바와 같이, Pb 원소 및 막 두께는, 3회의 더미 성막 처리를 수행함으로써, 성막 재현성은 0.6％ 이내의 범위에 들고, 또한 Zr 원소에 관해서도 3회의 더미 성막 처리를 수행함으로써, 성막 재현성은 1.0％ 정도로 되어 있다. 따라서, 이상의 결과로부 터, 적어도 3회의 더미 성막 처리를 수행하면 PZT막의 각 원소의 조성비 및 막 두께의 재현성을 향상시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
한편, Ti 원소에 관해서는, 더미 성막 처리 회수와 성막 재현성 사이에 명확한 경향이 보이지 않았다. 이것으로부터, Ti 원소의 성막 재현성에 관해서는, 처리 용기 내의 분위기와는 다른 것(예컨대, 처리 용기 내의 온도 등)으로부터, 보다 많은 영향을 받고 있는 것으로 생각된다. 이 재현성을 향상시키기 위해서는, 제품용 웨이퍼와 동등한 하지(下地) 전극 금속막(예컨대, 귀금속 전극막)을 성막 처리한 웨이퍼를 더미 웨이퍼로서 이용하면 된다. 이것은, 탑재대가 어떤 일정한 온도로 되도록 가열 램프를 제어한 경우, 탑재대에 탑재된 웨이퍼가 베어(bare) Si 웨이퍼인지 하지 전극 금속막 부착 웨이퍼인지에 따라, 샤워 헤드 표면의 온도가 5∼10℃ 정도 달라지기 때문이다. 하지 전극 금속막 부착 웨이퍼에서는, 가열 램프로부터의 열선을 어느 정도 반사하는 효과가 있기 때문에, 샤워 헤드 표면의 온도는 베어 Si 웨이퍼의 경우보다도 낮아지는 경향이 있다. 이것으로부터, 제품용 웨이퍼와 동등한 하지 전극 금속막을 성막 처리한 웨이퍼를 더미 웨이퍼로서 이용하는 것에 의해, 샤워 헤드 표면의 온도 변화를 억제할 수 있기 때문에, Ti 원소의 성막 재현성에 미치는 영향을 낮게 할 수 있다.
또한, 소정 매수의 더미 웨이퍼의 성막 처리 직후의 처리 용기 내의 분위기 중의 각 원소의 분압을 원소 농도 측정의 값 등으로부터 산출하였으므로, 그 결과를 하기의 도 6에 나타낸다. 도 6에 도시한 바와 같이, 더미 웨이퍼를 3장 성막 처리한 직후의 용기 내 분위기 중의 Pb 원소의 분압은 3.0×10-4㎩이며, 게다가, 그 이상, 더미 웨이퍼 매수를 증가시키더라도 Pb 원소의 분압에 큰 변화는 없이 대략 포화되어 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 실시예 1에서 설명한 바와 같이, 더미 성막 처리를 적어도 3회 실시하면 PZT막 중의 Pb 농도가 대략 포화되고, 이것과 동시에 용기 분위기 중의 Pb 원소의 분압도 대략 포화되며, 그 값은 3.0×10-4㎩ 정도인 것을 알 수 있다. 한편, 이 때의 프로세스 조건은, Pb 원료가 0.8736sccm, Zr 원료가 0.6048sccm, Ti 원료가 1.8816sccm, 프로세스 압력이 133.3㎩이다.
따라서, 더미 웨이퍼에 대한 성막 처리로부터 제품용 웨이퍼에의 성막 처리로 전환하는 조건을, 실시예 1의 "더미 성막 처리를 3회 실시하는 것" 대신에, "용기 내의 Pb 원소의 분압이 3.0×10-4㎩로 된 것"을 이용할 수 있다.
도 7은 이러한 본 발명 방법의 실시예 2의 플로우차트를 나타낸다. 즉, 여기서는 단계 S1∼S3까지는 도 2에 나타내는 실시예 1의 단계 S1∼S3까지와 완전히 동일하다.
즉, 우선, 아이들링 상태로부터 더미 성막 처리로 이행하기 위해서는, 처리 용기(4) 내로 더미 웨이퍼를 반입하여, 이것을 탑재대(8) 상에 탑재한다(S1). 더미 웨이퍼의 가열이 완료되었으면 다음에 제품용 웨이퍼 W에 대한 성막 조건과 마찬가지로, 유기 금속 재료 가스인 Pb, Zr, Ti의 각 원료 가스와 산화 가스를 처리 용기(4) 내로 공급하고, 동시에 이 더미 웨이퍼의 가열을 유지하면서 더미 웨이퍼의 표면에 PZT막을 소정 시간 형성하여 더미 성막 처리를 수행한다(S2).
다음에, 더미 성막 처리를 소정 시간 수행했으면, 각 원료 가스 및 산화 가스의 공급을 정지하는 동시에, 처리 용기(4) 내의 잔류 가스를 배제하고(S3), 1회의 더미 성막 처리를 종료한다.
다음에, 본 실시예 2의 특징적 단계로서, 처리 용기(4) 내의 분위기, 또는 배기 가스 중의 Pb 원소의 분압을 측정한다(S3-1). 다음에, 이 측정치가 3.0×10-4㎩ 이상으로 될 때까지 상기 단계 S2, S3을 반복 수행한다(S3-2의 아니오). 또, 이 때, 더미 성막 처리를 1회 수행할 때마다 더미 웨이퍼를 교환하여도 좋고, 동일 더미 웨이퍼를 반복 사용하여도 좋다.
전술한 바와 같이, Pb 원소의 분압이 3.0×10-4㎩ 이상으로 되었으면(S3-2의 예), 그 이후는 실시예 1과 동일하다. 즉, 상기 처리 용기(4) 내로부터 더미 웨이퍼를 반출한다(S5). 그리고, 다음에 제품용 웨이퍼 W를 처리 용기(4) 내로 반입하고, 그 후, 동일하게 각 원료 가스 및 산화 가스를 공급하여 제품용 웨이퍼 W에 대한 성막 처리를 수행한다(S6). 이 제품용 웨이퍼 W의 성막 처리는, 예컨대 1롯트 25장의 제품용 웨이퍼 W에 대하여 연속적으로 수행된다(S7의 아니오). 그리고, 대기 중인 모든 제품용 웨이퍼 W에 대한 성막 처리가 완료되었으면(S7의 예), 모든 성막 처리를 종료한다. 그리고, 그 후에는 다시 아이들링 상태로 들어가게 된다.
상기한 바와 같이, 아이들링 상태로부터 제품용 웨이퍼 W에 대한 성막 처리를 수행하는 경우에는, 더미 웨이퍼를 이용하여 성막 처리 직후의 용기 내 분위기(배기 가스를 포함함) 중의 Pb 원소의 분압이 3.0×10-4㎩ 이상으로 될 때까지 더미 성막 처리를 수행하도록 하였기 때문에, 처리 용기(4) 내의 표면 상태나 분위기 상태를 안정화시킬 수 있으며, 그 결과, 제품용 웨이퍼 W의 표면에 형성되는 PZT막 중의 각 원소의 조성비나 막 두께의 재현성을 향상시킬 수 있다. 상기 3종류의 원소 중, 특히 Pb의 농도는 반도체 소자의 전기적 특성에 크게 영향을 주는데, 이 Pb 농도의 재현성을 대폭 향상시킬 수 있다.
또, 더미 성막 처리에서는, 처리 용기 내의 Pb 분위기를 안정화시키는 것이 중요하므로, 더미 성막 처리시에 흘리는 유기 금속 원료 가스에는 적어도 Pb 원료가 포함되어야 하지만, 반대로 말하면, Zr 원료나 Ti 원료는 더미 성막 처리시에 공급하지 않아도 상관없다. 또한, 처리 용기 내의 분위기를 안정화시킨다고 하는 관점에서는, 처리 용기 내에 더미 웨이퍼를 반입하지 않아도 좋다.
＜관련 기술＞
다음에, 본 발명의 관련 기술에 대하여 설명한다.
그런데, 성막 장치가 아이들링 상태로부터 성막 상태(더미 성막 처리도 포함함)로 이행할 때, 기화기(46)의 안정화를 위하여, 특히 분사 노즐(46A)에 있어서의 분무의 안정화를 위하여, 원료를 흘려보내기 전에 용매(예컨대, 아세트산뷰틸)만을 일정 시간 흘려보내는 것이 행해지고, 또한 성막 상태로부터 아이들링 상태로 이행할 때에도, 분사 노즐(46A)의 막힘 방지의 견지에서 원료의 공급을 정지한 후에, 용매만을 일정 시간 흘려보내는 것이 행해지고 있다.
이 때의 성막 처리의 전체의 흐름의 일례를 종래예 1로서 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 아이들링 상태로부터 성막 처리를 수행하기 위해서는, 우선, 기화전 처리로서 Pb, Zr, Ti의 각 원료는 흘려보내지 않고 용매를 캐리어 가스와 함께 기화기(46)(도 1 참조)로 흘려보내어, 이것을 분사 노즐(46A)로부터 분무한 후, 기화기(46)의 내벽에 있어서 기화시킨다(S21). 이 용매의 가스는, 처리 용기(4) 내로 흘려보내지 않고, 바이패스 통로(52)를 거쳐서 직접적으로 배기 통로(22) 측으로 배기한다. 이것에 의해 기화기(46)의 동작을 안정화시킨다. 이 기화전 처리 공정은 2∼5분 정도 실시한다. 다음에 웨이퍼 W를 처리 용기(4) 내로 반입(IN)한 후, 중계 처리로서 상기 기화전 처리와 마찬가지로 각 원료는 흘려보내지 않고 용매를 흘려보내, 이것을 기화시킨다(S22). 이것에 의해 기화기(46)의 동작의 안정을 유지하고, 그 동안에 웨이퍼를 가열하여 안정화시킨다. 이 중계 처리 공정은, 0.5∼5분 정도 실시한다.
다음에 각 원료를 흘려보내기 시작하여 원료 가스를 기화기(46)에서 형성하고, 이 원료 가스를 처리 용기로 공급하지 않고 바이패스 통로(52)를 거쳐 배기하여, 원료 기화를 안정화시킨다(S23). 이 원료 기화 안정 공정은, 0.5∼3분 정도 실시한다.
그리고, 원료 기화가 안정되면, 제 1 및 제 2 전환 밸브(50B, 52B)를 각각 전환하여, 원료 가스를 처리 용기(4) 내로 흘림으로써 성막 처리를 한다(S24). 그리고, 이 성막 처리가 완료되었으면, 원료의 공급을 정지하고 앞의 단계 S22와 마찬가지로 용매만을 공급하는 중계 처리를 수행한다(S25). 이와 동시에, 처리 용기(4) 내의 배기를 수행한다. 그리고, 처리 용기(4) 내로부터 웨이퍼를 배출(OUT) 한 후, 앞의 단계 S21의 기화전 처리와 마찬가지로 용매만을 흘려보내 기화후 처리를 수행한다(S26). 그리고, 1롯트 25장의 웨이퍼가 존재하고 있을 때에는 단계 S21∼S26을 연속적으로 반복 수행하게 된다. 이 흐름에서는, 원료를 계속적으로 기화하는 기간은 단계 S23∼S24의 기간으로 된다.
또한, 성막 처리의 전체 흐름의 다른 일례를 종래예 2로서 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 여기서는 기화전 처리 S21의 다음에 중계 처리를 거치지 않고 직접적으로 원료 기화 안정 공정(S23)을 수행한다. 다음에 성막 처리 S24를 수행한다. 그리고, 성막 처리가 종료되었으면, 앞의 단계 S23과 동일한 원료 기화 안정 공정 S24-1을 수행한다.
그리고, 예컨대 1롯트 25장의 처리해야 할 웨이퍼가 존재하는 경우에는, 상기 단계 S23, S24, S24-1을 반복 수행하게 된다. 따라서, 여기서는 처리해야 할 웨이퍼가 존재하는 동안에는, 단계 S23, S24, S24-1을 반복하여 원료의 기화가 계속적으로 행해지게 된다. 그리고, 처리해야 할 웨이퍼가 없어지면, 기화후 처리를 한 후(S26), 다시 아이들링 상태로 들어가게 된다.
그러나, 도 8에 나타내는 종래예 1의 경우에는, 웨이퍼 1장 처리할 때마다, 기화전 처리 S21과 기화후 처리 S26을 실시하는 것으로 하고 있기 때문에, 1장의 웨이퍼의 성막에 시간이 지나치게 걸리게 되어, 쓰루풋이 저하되어 버린다.
또한, 도 9에 나타내는 종래예 2의 경우에는, 기화전 처리는 롯트 처리의 최초에만 실시하고, 또한 기화후 처리는 롯트 처리의 최후에만 실시하고 있는 것으로 하고 있기 때문에, 쓰루풋은 향상되지만, 원료는 롯트 처리 중에 있어서 계속적으로 기화되고 있으므로, 원료 소비량이 증가하여, 성막 비용이 높아지게 된다.
그래서, 상기 결점을 해결하기 위하여, 성막 처리의 전체 흐름의 개량예로서, 도 10에 도시한 바와 같이 한다. 이 도 10에 나타내는 흐름은, 공정수에 관해서는 도 8에 나타낸 경우와 동일하지만, 롯트 처리시의 반복의 흐름이 도 8에 나타낸 경우와는 다르다.
즉, 도 10에 도시한 바와 같이, 아이들링 상태로부터, 우선 기화전 처리 S21을 수행하고, 다음에 웨이퍼의 반입(IN)을 수행한 후에 중계 처리 S22를 수행한다. 이 중계 처리 S22와 동시에 웨이퍼의 가열을 하고, 이 중계 처리 S22가 종료되었으면 원료 기화 안정 처리 S23을 수행하고, 원료 기화가 안정화되었으면 다음에 성막 처리 S24를 수행한다. 이 때, 웨이퍼의 가열을 원료 기화 안정 처리 S23에서도 동시에 수행하는 것이라면, 그만큼 중계 처리 S22의 시간을 단축하더라도 상관없다. 그리고, 이 성막 처리 S24가 완료되었으면 중계 처리 S25를 수행하고, 이것과 동시에, 처리 용기(4) 내의 배기를 하는 동시에, 웨이퍼를 반출(OUT)한다. 그리고, 롯트 처리시와 같이 성막해야 할 웨이퍼가 존재하는 경우에는, 이 웨이퍼를 모두 처리할 때까지 상기 S22∼S25를 반복 수행한다. 그리고, 성막해야 할 웨이퍼가 없어졌으면, 기화후 처리 S26을 수행한 후, 재차 아이들링 상태로 되돌아가게 된다.
이 개량예의 경우에는, 기화전 처리 S21은 롯트 처리의 최초에만 수행하고, 또한 기화후 처리 S26은 롯트 처리의 최후에만 수행하면 되기 때문에, 웨이퍼 1장의 성막에 요하는 시간은 종래예 1과 비교하여 단축되어 있으며, 따라서 쓰루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 롯트 처리 중에 있어서, 각 웨이퍼의 성막 처리의 최초와 최후에 중계 처리 S22, S25로서 고가의 원료 대신에 값싼 용매만을 기화시키도록 하였기 때문에, 고가 원료의 소비량을 억제할 수 있어, 성막 비용을 낮게 억제할 수 있다.
상기 개량예의 실시에 의해서 스루풋은 종래예 1의 1.6배로 향상되는 동시에, 또한 원료 비용은 종래예 2의 8할 정도로 억제할 수 있었다.
또, PZT막을 퇴적시키는 원료로서, Zr(t-OC4H9)4, Zr(i-OC3H7)2(DPM)2, Zr(DPM)4, Zr(i-OC3H7)4, Zr(C5H7O2)4, Zr(C5HF6O2)4 등의 Zr 원료군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 원료를 이용할 수 있다. 또한, Ti 원료로서 Ti(i-OC3H7)4 또는 Ti(i-OC3H7)2(DPM)2 등을 이용할 수 있다.
특히, Pb를 포함하는 산화물막을, 유기 금속 원료를 이용하여 성막하는 경우에는 본 발명을 적용함으로써 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 여기서 Pb를 포함하는 산화물막으로서는, 예컨대 PbO, PTO, PZO나, PZT에 Ca나 La나 Nb 등의 원소를 첨가한 것을 들 수 있다.
또한, 유기 금속 원료를 이용한 산화물막으로서 PZT막 이외에도, 예컨대 BST막, SBT막, BLT막 등의 고·강유전체막이나, RE-Ba-Cu-O계(RE는 희토류 원소), Bi-Sr-Ca-Cu-O계, Tl-Ba-Ca-Cu-O계 등의 고온 초전도체막이나, Al2O3, HfO2, ZrO2 등의 게이트 절연막이나, RuO2, IrO2, SrRuO계 등의 산화물 전극막 등의 성막에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다. 여기서, BST는 Ba와 Sr과 Ti를 포함한 산화물을 나타내고, SBT는 Sr과 Bi와 Ta를 포함한 산화물을 나타내며, BLT는 Bi와 La와 Ti를 포함한 산화물을 나타낸다.
또한, 피처리체로서는, 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, LCD 기판, 유리 기판 등에도 적용할 수 있음은 물론이다.

Claims (9)

  1. 복수의 유기 금속 원료를 기화시켜 발생한 유기 금속 원료 가스를, 진공 흡인 가능하게 이루어진 처리 용기 내로 공급하여, 피처리체의 표면에 다원계 금속 산화물막을 형성하도록 한 성막 방법에 있어서,
    상기 피처리체에 대한 성막 처리를 개시하기 직전에, 전극 금속막을 성막 처리한 더미 피처리체를 상기 처리 용기 내에 반입하여, 상기 유기 금속 원료 가스를 흘림으로써 적어도 3회분 상당의 더미 성막 처리를 수행하도록 한 것
    을 특징으로 하는 성막 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 유기 금속 원료 중에는, Pb 함유 유기 금속 원료를 포함하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  3. 진공 흡인 가능하게 이루어진 처리 용기와,
    피처리체를 탑재하는 탑재대와,
    상기 피처리체를 가열하는 가열 수단과,
    상기 처리 용기 내에 복수의 유기 금속 원료 가스를 공급하는 가스 공급 수단
    을 가지며 상기 피처리체의 표면에 다원계 금속 산화물막을 형성하는 성막 장치에 있어서,
    상기 처리 용기 내의 분위기 가스, 또는 상기 처리 용기로부터 배기되는 배기 가스 중의 소정의 금속 함유 가스의 분압을 검출하는 금속 함유 가스 분압 검출기와,
    상기 피처리체에 대한 성막 처리를 개시하기 직전에, 더미 피처리체가 수용된 상기 처리 용기 내에 상기 유기 금속 원료 가스를 흘려 더미 성막 처리를 수행하고, 이 더미 성막 처리를 수행한 직후의 상기 금속 함유 가스 분압 검출기의 검출치가 소정값 이상으로 될 때까지 상기 더미 성막 처리를 반복 수행하는 동시에, 상기 금속 함유 가스 분압 검출기의 검출치가 소정값 이상으로 되었을 때에, 상기 피처리체에 대한 성막 처리를 개시하도록 제어하는 제어부
    를 구비하도록 구성한 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 유기 금속 원료 중에는, Pb 함유 유기 금속 원료를 포함하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 소정값은 3.0×10-4㎩인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  6. 복수의 유기 금속 원료를 기화시켜 발생한 유기 금속 원료 가스를, 진공 흡인 가능하게 이루어진 처리 용기 내로 공급하여, 피처리체의 표면에 다원계 금속 산화물막을 형성하도록 한 성막 방법에 있어서,
    상기 피처리체에 대한 성막 처리를 개시하기 직전에, 더미 피처리체가 수용된 상기 처리 용기 내에 상기 유기 금속 원료 가스를 흘려 더미 성막 처리를 수행하고, 이 더미 성막 처리를 수행한 직후의 금속 함유 가스 분압의 검출값이 소정값 이상으로 될 때까지 상기 더미 성막 처리를 반복 수행하는 동시에, 상기 금속 가스 분압이 소정값 이상으로 되었을 때에, 상기 피처리체에 대한 성막 처리를 개시하는 것
    을 특징으로 하는 성막 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 유기 금속 원료 중에는, Pb 함유 유기 금속 원료를 포함하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 소정값은 3.0×10-4㎩인 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 더미 피처리체로는, 전극 금속막을 성막 처리한 더미 피처리체를 이용하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
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