(57)【要約】【課題】形成された強誘電体膜にみられる、成膜工程における各装置の不均一性に起因した面内特性の均一性の低下を抑制可能な強誘電体膜の成膜方法を提供する。【解決手段】シリコンウェハ上に強誘電体前駆体液を塗布して強誘電体前駆体膜を形成する膜形成工程と、前記膜形成工程で形成された前記強誘電体前駆体膜を乾燥する乾燥工程と、前記乾燥工程で乾燥させた前記強誘電体前駆体膜を熱分解及び結晶化することにより強誘電体膜を形成する加熱工程とを有し、前記膜形成工程、前記乾燥工程及び前記加熱工程を含む一連の工程を所定回数繰り返し、前記強誘電体膜を積層する成膜方法において、前記シリコンウェハを、各工程を行う装置へ投入する際に、前記強誘電体前駆体膜の積層回数に応じて設定された投入角度で投入することを特徴とする強誘電体膜の成膜方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウェハ上に強誘電体前駆体液を塗布して強誘電体前駆体膜を形成する膜形成工程と、
前記膜形成工程で形成された前記強誘電体前駆体膜を乾燥する乾燥工程と、
前記乾燥工程で乾燥させた前記強誘電体前駆体膜を熱分解及び結晶化することにより強誘電体膜を形成する加熱工程とを有し、
前記膜形成工程、前記乾燥工程及び前記加熱工程を含む一連の工程を所定回数繰り返して前記強誘電体膜を積層する成膜方法において、
前記シリコンウェハを、各工程を行う装置へ投入する際に、前記強誘電体前駆体膜の積層回数に応じて設定された投入角度で投入することを特徴とする強誘電体膜の成膜方法。
【請求項２】
前記投入角度は、前記シリコンウェハが投入される方向と、前記シリコンウェハの中心を通りオリエンテーションフラットと直交する軸とがなす角度であることを特徴とする請求項１に記載の強誘電体膜の成膜方法。
【請求項３】
前記所定の投入角度が、前記膜形成工程、前記乾燥工程及び前記加熱工程においてそれぞれ異なる角度であることを特徴とする請求項１または２に記載の強誘電体膜の成膜方法。
【請求項４】
シリコンウェハ上に強誘電体前駆体液を塗布して強誘電体前駆体膜を形成する膜形成手段と、
前記膜形成手段で形成された前記強誘電体前駆体膜を乾燥する乾燥手段と、
前記乾燥手段で乾燥させた前記強誘電体前駆体膜を熱分解及び結晶化することにより強誘電体膜を形成する加熱手段と、
前記シリコンウェハの投入角度を調整する投入角度調整手段と、
前記膜形成手段、前記乾燥手段及び前記加熱手段による前記強誘電体膜の形成の一連の処理を所定回数繰り返して前記強誘電体膜を積層するように制御する制御手段とを有し、
前記強誘電体前駆体膜の積層回数に応じて設定された投入角度となるように、前記投入角度調整手段を制御することを特徴とする製造装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の強誘電体膜の成膜方法により成膜された強誘電体膜を含むことを特徴とする電子素子。
【請求項６】
請求項５に記載の電子素子を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強誘電体膜の成膜方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置や画像形成装置において、インクジェット方式の装置（液滴吐出装置）を構成する液滴吐出ヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する加圧室（インク流路、加圧液室、圧力室、吐出室、液室等とも称される）と、加圧室内のインクを加圧する圧電素子とを備え、圧電素子に電圧を印加することによって発生したエネルギーを用いて振動板を変位させ、加圧室内のインクを加圧することによってノズルからインク滴を吐出させている。
【０００３】
圧電素子としては、ｄ３３方向の変位を利用した縦振動型、ｄ３１方向の変位を利用した横振動型（たわみモードと称する場合がある）が知られている。これらの中でも、画像の高精細化を実現するために、半導体プロセスやＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を利用することにより、Ｓｉ基板上に一部が振動板で構成される圧力室と、該振動板の表面に上述の横振動型の圧電体を直接作り込んだ薄膜の圧電素子が知られている。
【０００４】
たわみ力を利用した圧電体としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの強誘電体膜が用いられる。このような強誘電体膜は、例えば、スパッタリング法、ゾル−ゲル法、ＭＯＤ法（Metal  Organic  Deposition）等のＣＳＤ法（Chemical  Solution  Deposition）によって、強誘電体層の構成材料を含む液体による塗膜である強誘電体前駆体膜を形成した後に、該前駆体膜を加熱処理（焼成し結晶化）することによって形成される。
【０００５】
ＣＳＤ法により強誘電体膜を成膜する方法においては、複数枚のシリコンウェハ上に強誘電体膜を同時に形成する場合に、各シリコンウェハ間におけるバラつきを無くすことが歩留まり改善の重要課題となっている。
【０００６】
各シリコンウェハ間におけるバラつきとは、例えば、各シリコンウェハにかかる熱（熱履歴）のバラつきである。これに起因して圧電素子の変位による振動板の変位、さらに該圧電素子を備える液滴吐出ヘッドの吐出特性にもバラつきが生じる場合があるため、加熱工程における熱履歴のバラつきを抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
特許文献１には、液体噴射ヘッドの製造方法において、流路形成基板となるシリコンウェハの表面に圧電素子の下電極となる金属層を形成後、金属層上に強誘電体前駆体膜を形成し、これを拡散炉内に複数枚連続挿入して結晶化させる際に、シリコンウェハを介して強誘電体前駆体膜を加熱して焼成する焼成工程を所定回数実行することにより圧電体層を構成する所定厚さの強誘電体膜を形成し、且つ所定回数の焼成工程を終了後に金属層にかかった熱履歴が略均一となるように、各焼成工程毎に拡散炉内に挿入するシリコンウェハの順序を入れ替える方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一方、個々のシリコンウェハ上に形成される強誘電体膜を均一に形成することも重要な課題である。
従来のＣＳＤ法による強誘電体前駆体膜の形成、及び加熱処理による結晶化を行う自動成膜装置では、シリコンウェハは複数枚セットされた後、１枚ずつ搬送ロボットにより成膜の各工程が行われる部位（例えば、スピンコーター、乾燥工程用ホットプレート、熱分解工程用ホットプレート、ＲＴＡ（Rapid  Thermal  Annealing）装置等）へ投入される。その際、シリコンウェハは一定の方向で投入される。
【０００９】
特に、ＣＳＤ法では強誘電体膜の形成を繰り返してシリコンウェハ上に強誘電体膜を積層するため、装置内に僅かな不均一な要素があった場合、一定の方向で投入されたシリコンウェハ上にはその不均一が蓄積して強調されることとなり、強誘電体膜の均一な面内特性を得ることが困難となる。
【００１０】
自動成膜装置において成膜の各工程が行われる装置は、それぞれ設計上、または採用している部品あるいは組付け上の問題により、形成される膜の面内特性に影響を及ぼす何らかの不均一性を有する可能性がある。すなわち、塗布や加熱などの工程において、同一のシリコンウェハ面内で完全に均一な塗布や加熱が行われない可能性がある。これに対し、装置を構成する各装置自体の均一性を向上させることは、膨大なコストを要するという問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は上記課題に鑑み、形成された強誘電体膜にみられる、成膜工程における各装置の不均一性に起因した面内特性の均一性の低下を抑制可能な強誘電体膜の成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係る強誘電体膜の成膜方法は、シリコンウェハ上に強誘電体前駆体液を塗布して強誘電体前駆体膜を形成する膜形成工程と、前記膜形成工程で形成された前記強誘電体前駆体膜を乾燥する乾燥工程と、前記乾燥工程で乾燥させた前記強誘電体前駆体膜を熱分解及び結晶化することにより強誘電体膜を形成する加熱工程とを有し、前記膜形成工程、前記乾燥工程及び前記加熱工程を含む一連の工程を所定回数繰り返し、前記強誘電体膜を積層する成膜方法において、前記シリコンウェハを、各工程を行う装置へ投入する際に、前記強誘電体前駆体膜の積層回数に応じて設定された投入角度で投入することを特徴とする強誘電体膜の成膜方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る強誘電体膜の成膜方法によれば、形成された強誘電体膜にみられる、成膜工程における各装置の不均一性に起因した面内特性の均一性の低下を抑制可能な強誘電体膜の成膜方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の強誘電体膜の製造装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】本実施形態の強誘電体膜の成膜方法における各工程の流れの一例を示すフローチャートである。
【図３】シリコンウェハの投入角度を示す説明図である。
【図４】シリコンウェハの投入角度が０°の状態を示す説明図である。
【図５】膜形成手段へのシリコンウェハの投入角度を説明する模式図である。
【図６】乾燥手段へのシリコンウェハの投入角度を説明する模式図である。
【図７】加熱手段へのシリコンウェハの投入角度を説明する模式図である。
【図８】シリコンウェハの面内分布を測定するポイントを示す説明図である。
【図９】実施例１における強誘電体膜の配向率の面内分布を示したグラフである。
【図１０】比較例における強誘電体膜の配向率の面内分布を示したグラフである。
【図１１】実施例２における強誘電体膜の配向率の面内分布を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る強誘電体膜の成膜方法及び製造装置について、図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００１６】
図１に、本実施形態の強誘電体膜の製造装置の模式図を示す。
図１に示されるように、強誘電体膜の製造装置（以下、単に「製造装置」ともいう）１０は、シリコンウェハ１１上に強誘電体前駆体液を塗布して強誘電体前駆体膜を形成する膜形成手段４と、膜形成手段４で形成された前記強誘電体前駆体膜を乾燥する乾燥手段５と、乾燥手段５で乾燥された前記強誘電体前駆体膜を熱分解及び結晶化することにより強誘電体膜を形成する加熱手段６と、シリコンウェハ１１の投入角度を調整する投入角度調整手段３と、膜形成手段４、乾燥手段５及び加熱手段６による強誘電体膜の形成の一連の処理を、所定回数繰り返して強誘電体膜を積層するように制御する制御手段３２とを有し、さらに供給排出ステージ１、搬送手段２、レール９、収納部材１２、排出部材１３、洗浄部７、冷却手段８、入力部３１を含んで構成されている。
【００１７】
収納部材１２はシリコンウェハ１１を収納し、排出部材１３は製造装置１０により強誘電体膜が形成された後のシリコンウェハ１１を収納する。供給排出ステージ１は、収納部材１２及び排出部材１３を支持する。
【００１８】
本実施形態の製造装置１０において、制御手段３２は、強誘電体前駆体膜の積層回数に応じてシリコンウェハ１１の投入角度が設定された角度となるように、投入角度調整手段３を制御する。
【００１９】
ここで、投入角度とは、図３に示されるように、シリコンウェハ１１の中心を通りオリエンテーションフラット（以下、「オリフラ」ともいう）１１ａと直交するウェハ軸２１ｂと、シリコンウェハ１１が投入される方向（投入方向）２１ａとのなす角度θである。
例えば、図４に示されるように、ウェハ軸２１ｂと、シリコンウェハが投入される方向２１ａとが一致する場合の投入角度θは０°である。
なお、投入角度θは、オリフラ１１ａの延長線２１ｄと、シリコンウェハ１１が投入される方向と直交する方向２１ｃとのなす角度としても表すことができる。
【００２０】
投入角度調整手段３は、シリコンウェハ１１の中心位置及びオリフラを所定の位置に配置し、シリコンウェハ１１が各装置に対して所定の投入角度θとなるように、シリコンウェハの中心位置を通り水平面と直交する軸を中心に回転させて角度調整する装置である。
【００２１】
投入角度調整手段３により投入角度が調整されたシリコンウェハ１１は、搬送手段２により搬送され、他の各装置に投入される。
【００２２】
投入角度調整手段３には、制御手段３２に電気的に接続された投入角度調整制御部３ａが設けられている。投入角度調整制御部３ａは、投入角度調整手段３を駆動する駆動部（図示せず）に電気的に接続されており、該駆動部を制御することにより角度を調整する。
なお、投入角度調整手段３において、同時に角度調整可能なシリコンウェハ１１の数は１枚である。
【００２３】
従来の製造装置においては、シリコンウェハ１１の投入角度は固定されており、一定の方向（例えば、図４に示すシリコンウェハ１１の中心を通り、ウェハのオリフラ１１ａに対して直交する軸に平行な方向）で各構成要素へ投入されることが一般的である。
一方、本実施形態では、シリコンウェハ１１は、投入角度調整手段３により強誘電体前駆体膜の積層回数に応じて設定された所定の投入角度に調整され、各構成要素へ投入される。
【００２４】
洗浄手段７は、シリコンウェハ１１を洗浄する装置であり、一度に１枚のシリコンウェハ１１を洗浄する。洗浄方法としては、公知のウェット式やドライ式などの洗浄方法が挙げられる。
洗浄手段７には、制御手段３２に電気的に接続された洗浄制御部７ａが設けられている。洗浄制御部７ａは、洗浄手段７におけるシリコンウェハ１１の洗浄タイミングや洗浄時間などを制御する。
【００２５】
膜形成手段４は、シリコンウェハ１１上に、強誘電体前駆体膜を成膜する装置であり、本実施形態ではスピンコート装置である。
強誘電体前駆体膜は、強誘電体前駆体溶液（ゾル）による塗膜である。
強誘電体前駆体溶液としては、例えば、酢酸鉛、ノルマルプロポキシドジルコニウム、イソプロポキシドチタンを出発材料にし、これらの出発材料を、共通溶媒としてのメトキシエタノールに溶解させたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の材料が挙げられる。
【００２６】
膜形成手段４には、成膜条件を調整するための成膜制御部４ａが設けられている。成膜制御部４ａは制御手段３２に接続されており、制御手段３２からの制御により強誘電体前駆体膜の成膜条件が調整される。
【００２７】
また、膜形成手段４には、制御手段３２に電気的に接続された検知部４ｂが設けられている。検知部４ｂは、例えば赤外線センサなどであり、膜形成手段４内にシリコンウェハ１１が配置されているか否かを検出する。
【００２８】
膜形成手段４には、洗浄手段７で洗浄されたシリコンウェハ１１が搬入されるため、強誘電体前駆体膜の膜間にゴミ等の付着物が混入することを抑制することができ、膜欠陥を防止することができる。なお、膜形成手段４内部に前記洗浄手段７を設けた構成としてもよく、同一のスピンコート装置において洗浄及び塗布を行う形態としてもよい。
【００２９】
乾燥手段５は、膜形成手段４により成膜された強誘電体前駆体膜に熱を加えて乾燥する装置である。乾燥手段５には、制御手段３２に電気的に接続された乾燥制御部５ａが設けられている。制御手段３２が乾燥制御部５ａを制御することにより、乾燥手段５の内部を所定の乾燥温度に保持する。
【００３０】
乾燥手段５の構成としては、乾燥手段５に搬送されてきたシリコンウェハ１１の強誘電体前駆体膜に熱を加えることができる構成であればよく、特に限定されない。
乾燥手段５としては、例えば、乾燥手段５としては、ホットプレートなどの加熱部材を直接シリコンウェハ１１に接触させる接触方式の装置が挙げられる。
【００３１】
加熱手段６は、乾燥手段５よりも高い温度で強誘電体前駆体膜を加熱する装置であり、具体的には、強誘電体前駆体膜を所定温度に加熱し一定時間保持することにより脱脂する脱脂処理、及び脱脂された強誘電体前駆体膜を結晶化させる焼成処理を行う装置である。
なお、脱脂とは、前記強誘電体前駆体膜に含まれる有機成分を、例えば、ＮＯ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等として離脱させることである。
【００３２】
加熱手段６には、制御手段３２に電気的に接続された加熱制御部６ａが設けられている。制御手段３２が加熱制御部６ａを制御することにより、加熱手段６内の温度を上記脱脂処理可能な温度に一定時間保持したり、上記焼成処理可能な温度に一定時間保持したりするなどの温度条件を調整する。
【００３３】
加熱手段６としては、搬送されてきたシリコンウェハ１１の強誘電体前駆体膜に、上述の脱脂処理及び焼成処理が可能な温度の熱を加えることが出来る構成であればよく、その構成は限定されない。加熱手段６としては、例えば、ホットプレートや、赤外線ランプの照射により加熱するＲＴＰ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）装置などが挙げられる。
【００３４】
冷却手段８は、加熱手段６により加熱されたシリコンウェハ１１を冷却する装置である。冷却手段８には、制御手段３２に電気的に接続された温度制御部８ａが設けられている。温度制御部８ａは、制御手段３２の制御により、冷却手段８内部の温湿度条件を制御する。
なお、冷却手段８は、複数のシリコンウェハ１１を保持可能な構成とすることができ、保持したシリコンウェハ１１を室温まで冷却する。
【００３５】
レール９は、上述の供給排出ステージ１、投入角度調整手段３、洗浄手段７、膜形成手段４、乾燥手段５、加熱手段６、及び冷却手段８が配列された方向に伸びる長尺状のレール部材である。
図１に示す本実施形態においては、各装置の配列が２列となっており、レール９は２列に配列された各装置の間に配設されている。このため、すべての装置が１列に配列された態様よりも、レール９を矢印９ａの方向に移動する搬送手段２の移動距離が短く、短時間にシリコンウェハ１１を搬送可能な構成となっている。
【００３６】
搬送手段２の保持部２ａは、シリコンウェハ１１を１枚ずつ保持した状態、またはシリコンウェハ１１の保持を解除した状態のいずれかの状態を維持する。保持部２ａは、駆動部２ｂに電気的に接続されている。
搬送手段２の駆動部２ｂは、制御手段３２に電気的に接続されている。駆動部２ｂとしては、例えば、モータなどが挙げられる。
制御手段３２の制御により駆動部２ｂが駆動され、搬送手段２がレール９に沿って移動する。また、駆動部２ｂが駆動することで保持部２ａが駆動され、各装置から１枚のシリコンウェハ１１が取り出される。このように、制御手段３２の制御により駆動部２ｂ及び保持部２ａが駆動され、各装置の間をシリコンウェハ１１が搬送される。
【００３７】
搬送手段２には、図示しない読取部が設けられ、該読取部はシリコンウェハ１１に設けられた管理ＩＤ（管理番号）等の情報を読み取る。該読取部は制御手段３２に電気的に接続され、読み取った情報は制御手段３２に送信される。
【００３８】
入力部３１は、各種情報を入出力する手段である。入力部３１は、制御手段３２に電気的に接続されている。入力部３１としては、例えば、キーボードやタッチパネル付きのディスプレイなどが挙げられる。ユーザによる入力部３１の操作により、各装置の設定条件や処理条件が入力される。
【００３９】
制御手段３２は、制御部３３及び記憶部３４を備えている。
制御部３３は、ＣＰＵ、成膜工程における製造処理を実行するプログラム等を記憶したＲＯＭ、データ等を記憶するＲＡＭ、及びこれらを接続するバスから構成される。
記憶部３４は、ハードディスクドライブ装置（ＨＤＤ）等の記憶媒体である。
【００４０】
上述のように、図１に示す強誘電体膜の製造装置１０は、本実施形態の成膜方法における各工程を全自動で行う装置である。
本実施形態の強誘電体膜の成膜方法は、シリコンウェハ１１上に強誘電体前駆体液を塗布して強誘電体前駆体膜を形成する膜形成工程と、前記膜形成工程で形成された強誘電体前駆体膜を乾燥する乾燥工程と、前記乾燥工程で乾燥させた強誘電体前駆体膜を熱分解及び結晶化することにより強誘電体膜を形成する加熱工程とを有し、前記膜形成工程、前記乾燥工程及び前記加熱工程を含む一連の工程を所定回数繰り返し、強誘電体膜を積層する成膜方法において、シリコンウェハ１１を、各工程を行う装置へ投入する際に、強誘電体前駆体膜の積層回数に応じて設定された投入角度で投入する方法である。
【００４１】
図２に、本実施形態の成膜方法の流れの一例を示す。
図２（Ｃ）に示されるように、成膜回数が３の倍数以外である場合には図２（Ａ）に示すパターンＡの一連の処理を実行し、成膜回数が３の倍数である場合には図２（Ｂ）に示すパターンＢの一連の処理を実行し、これを所定の回数（ｎ回）繰り返して強誘電体膜を成膜する。
【００４２】
図２（Ａ）に示すパターンＡのフローに基づき、成膜の各工程を説明する。
まず、１枚のシリコンウェハ１１を、初回の成膜の場合は収納部材１２から、２回目以降の成膜の場合は冷却手段８から、搬送手段２により投入角度調整手段３へ搬送される。
そして、投入角度調整手段３において、シリコンウェハ１１の中心位置及びオリフラを所定の位置に配置し、所定の投入角度θとなるように、シリコンウェハ１１の中心位置を通り水平面と直交する軸を中心に回転させて調整する（ウェハ位置・投入角度調整：Ｓ００１）。
【００４３】
次に、投入角度が調整されたシリコンウェハ１１を、搬送手段２により洗浄手段７へ搬送し、洗浄手段７においてシリコンウェハ１１の洗浄を行う（洗浄工程：Ｓ００２）。
【００４４】
そして、洗浄されたシリコンウェハ１１を搬送手段２により膜形成手段４へ搬送する。
膜形成手段４において、シリコンウェハ１１上に、強誘電体前駆体膜を形成する（膜形成（塗布）工程：Ｓ００３）。
【００４５】
次に、強誘電体前駆体膜が形成されたシリコンウェハ１１を、搬送手段２により投入角度調整手段３へ搬送し、シリコンウェハ１１の投入角度が所定の角度となるように、（ステップＳ００１と同様に）ウェハ位置・投入角度の調整を行う（ウェハ位置・投入角度調整：Ｓ００４）。
投入角度が調整されたシリコンウェハ１１を、搬送手段２により乾燥手段５へ搬送し、乾燥手段５において強誘電体前駆体膜を乾燥する（乾燥工程：Ｓ００５）。
【００４６】
次に、強誘電体前駆体膜が乾燥されたシリコンウェハ１１を、搬送手段２により投入角度調整手段３へ搬送し、シリコンウェハ１１の投入角度が所定の角度となるように、（ステップＳ００１と同様に）ウェハ位置・投入角度の調整を行う（ウェハ位置・投入角度調整：Ｓ００６）。
投入角度が調整されたシリコンウェハ１１を、搬送手段２により加熱手段６へ搬送し、加熱手段６において脱脂及び熱分解処理を行う（加熱（脱脂・熱分解）工程：Ｓ００７）。
【００４７】
次に、脱脂及び熱分解処理を行ったシリコンウェハ１１を、搬送手段２により冷却手段８へ搬送し、シリコンウェハ１１を室温まで冷却する（冷却工程：Ｓ００８）。
【００４８】
上述のステップＳ００１〜ステップＳ００８の一連の工程が行われることにより、シリコンウェハ１１には１層の強誘電体膜が形成される。そして、制御手段３２に１回の成膜が行われたことが記録される。
【００４９】
成膜回数が３の倍数である場合には、図２（Ｂ）に示すパターンＢの一連の処理が実行される。
図２（Ｂ）に示すパターンＢのフローに基づき、成膜の工程を説明する。
まず、冷却手段８で冷却されたシリコンウェハ１１を、搬送手段２により投入角度調整手段３へ搬送する。
そして、投入角度調整手段３において、シリコンウェハ１１の中心位置及びオリフラを所定の位置に配置し、所定の投入角度θとなるように、シリコンウェハ１１の中心位置を通り水平面と直交する軸を中心に回転させて調整する（ウェハ位置・投入角度調整：Ｓ１０１）。
【００５０】
投入角度が調整されたシリコンウェハ１１を、搬送手段２により洗浄手段７へ搬送し、洗浄手段７においてシリコンウェハ１１の洗浄を行う（洗浄工程：Ｓ１０２）。
【００５１】
洗浄されたシリコンウェハ１１を、搬送手段２により膜形成手段４へ搬送する。膜形成手段４において、シリコンウェハ１１上に、強誘電体前駆体膜を形成する（膜形成（塗布）工程：Ｓ１０３）。
【００５２】
次に、強誘電体前駆体膜が形成されたシリコンウェハ１１を、搬送手段２により投入角度調整手段３へ搬送し、シリコンウェハ１１の投入角度が所定の角度となるように、ステップＳ１０１と同様にウェハ位置・投入角度の調整を行う（ウェハ位置・投入角度調整：Ｓ１０４）。
投入角度が調整されたシリコンウェハ１１を、搬送手段２により乾燥手段５へ搬送し、乾燥手段５において強誘電体前駆体膜を乾燥する（乾燥工程：Ｓ１０５）。
【００５３】
次に、強誘電体前駆体膜が乾燥されたシリコンウェハ１１を、搬送手段２により投入角度調整手段３へ搬送し、シリコンウェハ１１の投入角度が所定の角度となるように、ステップＳ１０１と同様にウェハ位置・投入角度の調整を行う（ウェハ位置・投入角度調整：Ｓ１０６）。
投入角度が調整されたシリコンウェハ１１を、搬送手段２により加熱手段６へ搬送し、加熱手段６において脱脂及び熱分解処理を行う（加熱（脱脂・熱分解）工程：Ｓ１０７）。
そして、加熱（結晶化）処理を行ったシリコンウェハ１１に対し、さらに加熱手段６において加熱し、結晶化処理を行う（加熱（結晶化）工程：Ｓ１０８）。
【００５４】
次に、加熱（結晶化）処理を行ったシリコンウェハ１１を、搬送手段２により冷却手段８へ搬送し、シリコンウェハ１１を室温まで冷却する（冷却工程：Ｓ１０９）。
【００５５】
上述のステップＳ１０１〜ステップＳ１０９の一連の工程が行われることにより、シリコンウェハ１１には１層の強誘電体膜が形成される。そして、制御手段３２に１回の成膜が行われたことが記録される。
【００５６】
図２（Ｃ）に示すフローに基づき、成膜方法の流れを説明する。
本実施形態の製造装置１０において、例えば、成膜回数が３の倍数である場合には、パターンＢの一連の処理を実行し、加熱手段６においてステップＳ１０８に示す加熱（結晶化）工程を行うという加熱条件を、記憶部３４に記憶させる。
【００５７】
まず、複数のシリコンウェハ１１を収納した収納部材１２から、１枚のシリコンウェハ１１を搬送手段２により取り出し、投入角度調整手段３へ搬送する（ウェハ供給：Ｓ２０１）。成膜回数が３の倍数以外である場合には図２（Ａ）に示すパターンＡの一連の処理を実行し（パターンＡ：Ｓ２０２，Ｓ２０３）、成膜回数が３の倍数である場合には図２（Ｂ）に示すパターンＢの一連の処理を実行する（パターンＢ：Ｓ２０４）。
そして、１枚のシリコンウェハ１１について、パターンＡの処理を２回繰り返した後、パターンＢの処理を１回行うという処理を、所定の回数（ｎ回）まで繰り返す。ｎ回の処理が行われた後（Ｓ２０５）、強誘電体膜が形成されたシリコンウェハ１１を冷却手段８から搬送手段２により取り出し、供給排出ステージ１へ搬送し、排出部材１３内に収納する（ウェハ排出：Ｓ２０６）。
【００５８】
各構成要素へのシリコンウェハ１１の投入角度について、図５〜図７に基づき説明する。
図５は、膜形成手段４へのシリコンウェハ１１の投入角度を示した図である。具体的には、図２（Ａ）に示すパターンＡのステップＳ００３の膜形成（塗布）工程、及び図２（Ｂ）に示すパターンＢのステップＳ１０３の膜形成（塗布）工程において、膜形成手段４に投入されたシリコンウェハ１１の投入角度の例を示している。
図６は、乾燥手段５へのシリコンウェハ１１の投入角度を示した図である。図２（Ａ）に示すパターンＡのステップＳ００５の乾燥工程、及び図２（Ｂ）に示すパターンＢのステップＳ１０５の乾燥工程において、乾燥手段５に投入されたシリコンウェハ１１の投入角度の例を示している。
図７は加熱手段６へのシリコンウェハ１１の投入角度を示した図である。図２（Ａ）に示すパターンＡのステップＳ００７の加熱（脱脂・熱分解）工程、及び図２（Ｂ）に示すパターンＢのステップＳ１０７の加熱（脱脂・熱分解）工程において、加熱手段６に投入されたシリコンウェハ１１の投入角度の例を示している。
【００５９】
シリコンウェハ１１の投入角度は、工程毎にそれぞれ異なる角度とすることができる。
例えば、膜形成（塗布）工程において、シリコンウェハ１１の膜形成手段４への投入角度を図５（ａ）に示す３０°とし、前記乾燥工程において、乾燥手段５への投入角度を図６（ａ）に示す６０°とし、前記加熱（脱脂・熱分解）工程において、加熱手段６への投入角度を図７（ａ）に示す９０°とすることができる。
【００６０】
また、シリコンウェハ１１の投入角度は、強誘電体前駆体膜の積層回数が１回増えるごとに順次変化させてもよい。
例えば、強誘電体前駆体膜の積層回数が１回増えるごとに、膜形成手段４への投入角度を３０°ずつ、乾燥手段５への投入角度を６０°ずつ、加熱手段６への投入角度を９０°ずつ変化させる設定とすることができる。具体的には、１層目の前記強誘電体前駆体膜を形成する際のシリコンウェハ１１の膜形成手段４への投入角度を図５（ａ）に示す３０°とし、前記乾燥工程において、乾燥手段５への投入角度を図６（ａ）に示す６０°とし、前記加熱（脱脂・熱分解）工程において、加熱手段６への投入角度を図７（ａ）に示す９０°とし、２層目の前記強誘電体前駆体膜を形成する際の膜形成手段４への投入角度を図５（ｂ）に示す６０°、乾燥手段５への投入角度を図６（ｃ）に示す１２０°、加熱手段６への投入角度を図７（ｂ）に示す１８０°とすることができる。
【００６１】
上述のように、シリコンウェハ１１の各構成要素への投入角度を、投入角度調整手段３により調整することにより、各装置が有する固有の不均一性による影響を、異なる投入角度で処理されて積層された膜の各層間で相殺して緩和することができ、面内特性の均一性の低下を抑制することができる。
【００６２】
〔実施例１〕
シリコンウェハ１１は、下部電極として白金膜（膜厚２５０ｎｍ）、ＳｒＲｕＯ３膜（膜厚５０ｎｍ）を成膜したものを準備した。強誘電体前駆体溶液は、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１０：５３：４７の組成比で調合した溶液を準備した。このシリコンウェハと強誘電体前駆体溶液とを用いて、図１に示した製造装置（自動成膜装置）を用い、図２に示したフローチャートに従って強誘電体膜の成膜を行った。なお、本実施例では、図１に示す膜形成手段であるスピンコート装置４において、洗浄工程及び膜形成工程を行った。
【００６３】
まず、収納部材１２からシリコンウェハ１１を１枚取り出す（Ｓ２０１）。投入角度調整手段３によりシリコンウェハ１１の投入角度が９０°となるようにウェハ位置・投入角度調整を行う（Ｓ００１）。図５（ｃ）に示されるようにシリコンウェハ１１をスピンコート装置４に投入し、シリコンウェハ１１の表面を洗浄する（Ｓ００２）。洗浄されたシリコンウェハ１１に強誘電体前駆体溶液を塗布して膜形成を行った（Ｓ００３）。
【００６４】
次いで、投入角度調整手段３によりシリコンウェハ１１の投入角度が９０°となるようにウェハ位置・投入角度調整を行う（Ｓ００４）。図６（ｂ）に示されるように１２０℃に加熱した乾燥手段であるホットプレート５に投入し、強誘電体前駆体膜の主溶媒の乾燥を１分間行った（Ｓ００５）。
【００６５】
次に、投入角度調整手段３により投入角度が９０°となるようにシリコンウェハ１１のウェハ位置・投入角度調整を行い（Ｓ００６）、図７（ａ）に示されるように加熱装置であるＲＴＡ装置６に投入した。シリコンウェハ１１をＲＴＡ装置６において５００℃で５分間加熱し、脱脂及び熱分解を行った（Ｓ００７）。その後は冷却手段８において室温まで冷却を行い（Ｓ００８）、１層目のアモルファス層を形成した。
【００６６】
続いて、投入角度調整手段３によりシリコンウェハ１１の投入角度が１８０°となるようにウェハ位置・投入角度調整を行い（Ｓ００１）、図５（ｄ）に示されるようにスピンコート装置４に投入した。スピンコート装置４においてシリコンウェハ１１の表面を洗浄し（Ｓ００２）、強誘電体前駆体溶液を塗布して膜形成を行った（Ｓ００３）。
【００６７】
次いで、投入角度調整手段３によりシリコンウェハ１１の投入角度が１８０°となるようにウェハ位置・投入角度調整を行う（Ｓ００４）。シリコンウェハ１１を図６（ｄ）に示されるように１２０℃に加熱したホットプレート５に投入し、強誘電体前駆体膜の主溶媒の乾燥を１分間行った（Ｓ００５）。
【００６８】
次に、投入角度調整手段３によりシリコンウェハ１１の投入角度が１８０°となるようにウェハ位置・投入角度調整を行い（Ｓ００６）、シリコンウェハ１１図７（ｂ）に示すようにＲＴＡ装置６に投入した。シリコンウェハ１１をＲＴＡ装置６において５００℃で５分間加熱し、脱脂及び熱分解を行った（Ｓ００７）。その後は冷却手段８において室温まで冷却を行い（Ｓ００８）、２層目のアモルファス層を形成した。
【００６９】
続いて、投入角度調整手段３によりシリコンウェハ１１の投入角度が２７０°となるようにウェハ位置・投入角度調整を行い（Ｓ１０１）、図５（ｅ）に示されるようにスピンコート装置４に投入した。スピンコート装置４においてシリコンウェハ１１の表面を洗浄し（Ｓ１０２）、強誘電体前駆体溶液を塗布して膜形成を行った（Ｓ１０３）
【００７０】
次いで、投入角度調整手段３によりシリコンウェハ１１の投入角度が２７０°となるようにウェハ位置・投入角度調整を行う（Ｓ１０４）。シリコンウェハ１１を図６（ｅ）に示されるように１２０℃に加熱したホットプレート５に投入し、強誘電体前駆体膜の主溶媒の乾燥を１分間行った（Ｓ００５）。
【００７１】
次に、投入角度調整手段３によりシリコンウェハ１１の投入角度が２７０°となるようにウェハ位置・投入角度調整を行う（Ｓ１０６）。シリコンウェハ１１を図７（ｃ）に示されるようにＲＴＡ装置６に投入した。ＲＴＡ装置６において５００℃で５分間加熱し、脱脂及び熱分解を行い（Ｓ１０７）、３層目のアモルファス層を形成した。
さらにＲＴＡ装置６において、７００℃で６分間結晶化を行った（Ｓ１０８）。
次いで、冷却手段８においてシリコンウェハ１１を室温まで冷却し（Ｓ１０９）、３層のアモルファス層からなる強誘電体膜（結晶膜）を成膜した。
得られた強誘電体膜の膜厚は約２００ｎｍであった。
【００７２】
上述の工程を、強誘電体前駆体膜（アモルファス層）の積層回数ごとに９０°ずつ投入角度を変更しながら、３層積層するごとに１回の結晶化を行うことを１０回（ｎ＝１０）繰り返し、厚さ約２μｍの強誘電体膜（結晶膜）を得た。
【００７３】
得られた強誘電体膜について、シリコンウェハ１１の面内で図８に示す測定ポイントに対してＸＲＤ（X‐ray  diffraction）測定を行い、ロットゲーリング法により配向率の面内分布を算出し、面内特性を評価した。結果を図９に示す。
図９中、ＰＺＴ（００１）を「■」、ＰＺＴ（１１１）を「▲」、ＰＺＴ（１１０）を「●」で示す。
【００７４】
〔比較例１〕
比較のため、投入角度調整手段３による投入角度の調整を行わない以外は、実施例１と同様にして強誘電体膜を成膜した。得られた強誘電体膜について、実施例１と同様にウェハ面内でＸＲＤ測定を行い、配向率の面内分布を算出し、面内特性を評価した。結果を図１０に示す。
【００７５】
比較例１の強誘電体膜は、図１０に示されるように、オリフラ側の測定ポイントではＰＺＴ（１１１）が優先的に配向しているのに対し、反対側の測定ポイントではＰＺＴ（００１）が優先的に配向していることがわかる。
一方、強誘電体前駆体膜の積層回数ごとに９０°ずつ投入角度を変更しながら形成した実施例１の強誘電体膜は、図９に示されるように、常にＰＺＴ（１１１）が優先的に配向していることがわかる。すなわち、図１０でみられたようなバラつきが改善されており、面内特性の不均一性が抑制されていることがわかる。
【００７６】
〔実施例２〕
実施例１と同様に、シリコンウェハ１１は、下部電極として白金膜（膜厚２５０ｎｍ）、ＳｒＲｕＯ３膜（膜厚５０ｎｍ）を成膜したものを準備し、強誘電体前駆体溶液は、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１０：５３：４７の組成比で調合した溶液を準備した。このシリコンウェハと強誘電体前駆体溶液を用いて、図１に示した製造装置（自動成膜装置）を用い、図１に示したフローチャートに従って強誘電体膜の成膜を行った。なお、図１に示すスピンコート装置４において、洗浄工程及び膜形成工程を行う。
【００７７】
まず、収納部材１２からシリコンウェハ１１を供給した（Ｓ２０１）。投入角度調整手段３によりシリコンウェハ１１の投入角度が３０°となるようにウェハ位置・投入角度調整を行う（Ｓ００１）。シリコンウェハ１１を図５（ａ）に示されるようにスピンコート装置４に投入し、シリコンウェハ１１の表面を洗浄し（Ｓ００２）、強誘電体前駆体溶液を塗布して膜形成を行った（Ｓ００３）。
【００７８】
次いで、投入角度調整手段３によりシリコンウェハ１１の投入角度が６０°となるようにウェハ位置・投入角度調整を行う（Ｓ００４）。図６（ａ）に示されるようにシリコンウェハ１１を１２０℃に加熱したホットプレート５に投入し、強誘電体前駆体膜の主溶媒の乾燥を１分間行った（Ｓ００５）。
【００７９】
次に、投入角度調整手段３によりシリコンウェハ１１の投入角度が９０°となるようにウェハ位置・投入角度調整を行う（Ｓ００６）。図７（ａ）に示されるようにシリコンウェハ１１をＲＴＡ装置６に投入し、５００℃で５分間脱脂及び熱分解を行った（Ｓ００７）。次いで、冷却手段８において室温まで冷却を行い（Ｓ００８）、１層目のアモルファス層を形成した。
【００８０】
続いて、投入角度調整手段３によりシリコンウェハ１１の投入角度が６０°となるようにウェハ位置・投入角度調整を行う（Ｓ００１）。図５（ｂ）に示されるようにスピンコート装置４に投入し、シリコンウェハ１１の表面を洗浄し（Ｓ００２）、強誘電体前駆体溶液を塗布して膜形成を行った（Ｓ００３）。
【００８１】
次いで、投入角度調整手段３によりシリコンウェハ１１の投入角度が１２０°となるようにウェハ位置・投入角度調整を行う（Ｓ００４）。図６（ｃ）に示されるように１２０℃に加熱したホットプレート５に投入し、強誘電体前駆体膜の主溶媒の乾燥を１分間行った（Ｓ００５）。
【００８２】
次に、投入角度調整手段３によりシリコンウェハ１１の投入角度が１８０°となるようにウェハ位置・投入角度調整を行う（Ｓ００６）。図７（ｂ）に示されるようにシリコンウェハ１１をＲＴＡ装置６に投入し、５００℃で５分間加熱することで脱脂及び熱分解を行った（Ｓ００７）。次いで冷却手段８において室温まで冷却を行い（Ｓ００８）、２層目のアモルファス層を形成した。
【００８３】
続いて、投入角度調整手段３によりシリコンウェハ１１の投入角度が９０°となるようにウェハ位置・投入角度調整を行う（Ｓ１０１）。図５（ｅ）に示されるようにスピンコート装置４に投入し、シリコンウェハ１１の表面を洗浄し（Ｓ１０２）、強誘電体前駆体溶液を塗布して膜形成を行った（Ｓ１０３）。
【００８４】
次いで、投入角度調整手段３によりシリコンウェハ１１の投入角度が１８０°となるようにウェハ位置・投入角度調整を行う（Ｓ１０４）。シリコンウェハ１１を図６（ｅ）に示されるように１２０℃に加熱したホットプレート５に投入し、強誘電体前駆体膜の主溶媒の乾燥を１分間行った（Ｓ００５）。
【００８５】
次に、投入角度調整手段３によりシリコンウェハ１１の投入角度が２７０°となるようにウェハ位置・投入角度調整を行う（Ｓ１０６）。図７（ｃ）に示されるようにＲＴＡ装置６に投入し、５００℃で５分間脱脂及び熱分解を行い（Ｓ１０７）、３層目のアモルファス層を形成した。さらに７００℃で６分間結晶化を行い（Ｓ１０８）、冷却して（Ｓ１０９）３層のアモルファス層からなる強誘電体膜（結晶膜）を成膜した。得られた強誘電体膜の膜厚は約２００ｎｍであった。
【００８６】
上述の工程を、前記強誘電体前駆体膜（アモルファス層）の積層回数ごとにスピンコート装置４への投入角度を３０°ずつ、ホットプレート５への投入角度を６０°ずつ、ＲＴＡ装置６への投入角度を９０°ずつ変更しながら、３層積層するごとに１回の結晶化を行うことを１０回（ｎ＝１０）繰り返し、厚さ約２μｍの強誘電体膜（結晶膜）を得た。
【００８７】
得られた強誘電体膜について、実施例１と同様にウェハ面内でＸＲＤ（X‐ray  diffraction）測定を行い、配向率の面内分布を算出した。算出した配向率の面内分布を図１１に示す。
【００８８】
実施例２の強誘電体膜は、図１１に示されるように、常にＰＺＴ（１１１）が優先的に配向していることがわかる。上述の比較例の図１０でみられたようなバラつきが改善されており、また実施例１の図９でみられた配向よりもさらに均一性が向上し、面内特性の均一性の低下が抑制されていることがわかる。
【００８９】
実施例１及び実施例２の結果から、本実施形態に係る製造装置１０を構成する各装置へシリコンウェハ１１を投入する際に、強誘電体前駆体膜の積層回数に応じて投入角度を変更すること、さらに各装置によって投入角度の変更量を変えることによって、各装置の不均一性に起因した面内特性の均一性の低下を抑制できることがわかる。
【００９０】
本実施形態に係る強誘電体膜の成膜方法により成膜された強誘電体膜を含む電子素子としては、例えば、前記強誘電体膜を圧電体とし、下部電極、前記圧電体及び上部電極をこの順に積層することによって構成される圧電素子が挙げられる。
【００９１】
また、前記電子素子を備える電子機器としては、例えば、液体を吐出するノズル孔に連通する圧力発生室が形成された流路基板と、該流路基板の一方面側の領域に振動板を介して前記電子素子（圧電素子）が配置された液体吐出ヘッド、さらに該液体吐出ヘッドを備える画像形成装置等が挙げられる。
【符号の説明】
【００９２】
１      供給排出ステージ
２      搬送手段
３      投入角度調整手段
４      膜形成手段（スピンコート装置）
５      乾燥手段（ホットプレート）
６      加熱手段（ＲＴＡ装置）
７      洗浄手段
８      冷却手段
９      レール
１０      成膜装置
１１      シリコンウェハ
１１ａ    オリフラ
１２      収納部材
１３      排出部材
２１ａ    投入方向
３１      入力部
３２      制御手段
３３      制御部
３４      記憶部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９３】
【特許文献１】特開２００４−２６８４１４号公報
【図３】
2014154868.tif 000003
【図４】
2014154868.tif 000004
【図９】
2014154868.tif 000005
【図１０】
2014154868.tif 000006
【図１１】
2014154868.tif 000007
【図１】
2014154868.tif 000008
【図２】
2014154868.tif 000009
【図５】
2014154868.tif 000010
【図６】
2014154868.tif 000011
【図７】
2014154868.tif 000012
【図８】
2014154868.tif 000013