(57)【要約】  【課題】  基板に対する熱損傷及び成膜時のパーティクル発生を抑制しながら、高い成膜速度をもって結晶性の高い薄膜を形成する。  【解決手段】  薄膜の成膜方法は、反応室１０１内に設置された基板１０３上に、金属を含む有機物を原料として含む原料ガス１１０と、加熱用ガス１１１とを供給することにより、基板１０３上に金属酸化物又はその前駆体よりなる薄膜を堆積する工程を備え、原料ガス１１０は、第１の温度に調整されると共に、反応室１０１に接続された第１の供給経路１０４を通して供給され、加熱用ガス１１１は、第１の温度よりも高い第２の温度に調整されると共に、反応室１０１に接続され且つ第１の供給経路１０４とは異なる第２の供給経路１０８を通して供給されるようになっている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応室内に設置された基板上に、金属を含む有機物を原料として含む原料ガスと、加熱用ガスとを供給することにより、前記基板上に金属酸化物又はその前駆体よりなる薄膜を堆積する工程を備え、
前記原料ガスは、第１の温度に調整されると共に、前記反応室に接続された第１の供給経路を通して供給され、
前記加熱用ガスは、前記第１の温度よりも高い第２の温度に調整されると共に、前記反応室に接続され且つ前記第１の供給経路とは異なる第２の供給経路を通して供給されることを特徴とする薄膜の成膜方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記原料ガスは、酸化性ガスを含むことを特徴とする薄膜の成膜方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記原料ガスは、キャリアガスを含むことを特徴とする薄膜の成膜方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかひとつにおいて、
前記加熱用ガスの温度は、前記基板の温度よりも高いことを特徴とする薄膜の成膜方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つにおいて、
前記原料ガスと、前記加熱用ガスとを、前記基板に対して交互に供給することを特徴とする薄膜の成膜方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一つにおいて、
前記加熱用ガスは、酸化性ガスを含むことを特徴とする薄膜の成膜方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一つにおいて、
前記加熱用ガスは、不活性ガスを含むことを特徴とする薄膜の成膜方法。
【請求項８】
基板が設置される反応室と、
前記反応室に接続されると共に、前記基板上に、第１の温度に調整され且つ金属を含む有機物を原料として含む原料ガスを供給する第１の供給経路と、
前記反応室に接続されると共に、前記基板上に、前記第１の温度よりも高い第２の温度に調節されている加熱用ガスを供給する第２の供給経路とを備え、
前記第２の供給経路は、前記第１の供給経路よりも前記基板に近い位置から前記基板上に前記加熱用ガスを供給するようになっていることを特徴とする薄膜の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に金属酸化物又はその前駆体よりなる薄膜を成膜するための気相成膜法及び気相成膜装置に関し、特に、強誘電体又はその前駆体よりなる薄膜を成膜するための気相成膜法及び気相成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属酸化物は、その構成材料の選択によって、自発分極、高誘電率、電気光学効果、圧電効果及び焦電効果等の様々な機能及び性質を有する。このため、広範なデバイスに応用されている。特に、高誘電率特性を利用した、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）における大容量キャパシタの容量絶縁膜としての応用、及び、自発分極特性を利用した、強誘電体メモリの容量絶縁膜としての応用等が盛んに行なわれている。
【０００３】
このような金属酸化物の薄膜を成膜する方法としては、従来から、いくつかの方法が用いられている。ここでは、特に強誘電体特性を示す金属酸化物薄膜である強誘電体薄膜の成膜方法について説明する。
【０００４】
強誘電体薄膜を成膜するための方法としては、ゾルゲル法、ＭＯＤ（Metal Organic Decomposition ）法及びＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ）法等がある。特に、ＭＯＣＶＤ法は、高集積度の強誘電体メモリへの応用に適している。
【０００５】
このうち、特許文献１に開示されているＭＯＣＶＤ法について、図面を参照しながら説明する。
【０００６】
図２は、特許文献１に開示された強誘電体薄膜を生成する装置の模式図であり、ＭＯＣＶＤ法において用いられる装置を示している。また、図３は、図２に示された装置を用いて強誘電体薄膜を生成するプロセスを示すフローチャートである。
【０００７】
図２に示したＭＯＣＶＤ装置は、第１の原料容器１０、第２の原料容器１１及び第３の原料容器１２を備え、ここでは、一例として、順にＳｒ［Ｔａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）6 ］2 ＋ＴＨＦ、Ｂｉ（Ｏ-tＣ4 Ｈ9 ）3 ＋ＴＨＦ及びアルコール類が入れられている。
【０００８】
また、これらの液体状態の原料溶液を混合する液体混合器１３が備えられ、第１〜第３の原料容器１０、１１及び１２から配管１４を通って輸送された各原料溶液を混合する。
【０００９】
また、液体混合器１３において混合された混合液を気化する気化器１５が備えられ、液体混合器１３から輸送された混合液が気化される。尚、気化器１５には、キャリアガスとしてのアルゴン（Ａｒ）を供給するアルゴンライン１６が接続されている。
【００１０】
また、ガス混合器１７が備えられ、気化器１５において気化された後に配管１８を通って輸送された原料及びキャリアガスと、酸化剤としての酸素ガスとが混合され、原料ガスとされる。酸素ガスは、ガス混合器１７に設けられた酸素ライン１９から供給される。
【００１１】
また、ガス混合器１７において混合された原料ガスは、ＭＯＣＶＤ反応室２０中において反応し、成膜が行なわれる。ここで、ＭＯＣＶＤ反応室２０中には、吹き付けヘッド２１と、基板２２及び基板２２を載置する基板ステージ２３が備えられている。更に、真空ポンプ２４が設けられ、ＭＯＣＶＤ反応室２０内から気体を排気し、減圧することができるようになっている。
【００１２】
ここで、吹き付けヘッド２１は、原料ガスを基板２２の表面に均一に吹き付けるようになっており、これによって基板２２の表面に強誘電体薄膜が堆積される。
【００１３】
尚、配管１８には、ヒーター等の加熱手段（図示省略）が設けられており、配管１８内を輸送される原料ガスが凝集しないように温度制御されている。
【００１４】
また、基板ステージ２３にはヒーター（図示省略）組み込まれており、基板ステージ２３上に載置された基板２２を必要な温度に加熱することができる。
【００１５】
以上のような装置を用いて、強誘電体薄膜は、図３に示すフローチャートに従って成膜される。
【００１６】
まず、ステップＳ１として、Ｓｒ［Ｔａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）6 ］2 ＋ＴＨＦ、Ｂｉ（Ｏ-tＣ4 Ｈ9 ）3 ＋ＴＨＦ及びアルコール類が作製され、順に第１〜第３の原料容器１０、１１及び１２に充填される。この際、ＳｒとＴａの原料として、１分子中にアルカリ土類金属ＳｒとＴａとを１：２の原子比率で含有するアルコキシド原料、いわゆる、バイメタリックアルコキシドであるＳｒ［Ｔａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）6 ］2 を用いる。また、Ｂｉの原料として、アルコキシビスマス類、例えば、Ｂｉ（Ｏ-tＣ4 Ｈ9 ）3 を用いる。尚、アルコール類は反応促進剤である。
【００１７】
続いて、ステップＳ２として、第１〜第３の原料容器１０、１１及び１２から配管１４を通って各々の原料が液体混合器１３に搬送され、所定の比率にて混合されて混合液体とされる。
【００１８】
続いて、ステップ３として、混合液体がアルゴンキャリアガスと共に気化器１５に入れられ、気化される。
【００１９】
続いて、ステップ４として、気化器１５において気化された原料とアルゴンキャリアガスとがガス混合器１７に入れられ、酸素ガスと混合される。このようにして得られる原料ガス、つまり、Ｓｒ［Ｔａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）6 ］2及びＢｉ（Ｏ-tＣ4 Ｈ9 ）3 のガスと、アルコールガスと、酸素ガスと、アルゴンキャリアガスとの混合物は、ＭＯＣＶＤ反応室２０に輸送され、吹き付けヘッド２１によって基板２２の表面に均一に供給される。これにより、基板２２上に、強誘電体薄膜が形成される。
【００２０】
フローチャートの詳細については、特許文献１の段落番号００３６〜００４９に詳しく説明されている。
【００２１】
以上により、特許文献１に開示された技術よりも以前の強誘電体薄膜の製造方法における成膜温度よりも１００℃程度低い、６００℃前後の温度において、ＳｒＢｉ2 Ｔａ2 Ｏ9 に代表されるＢｉ層状強誘電体の結晶薄膜を形成することができるとされている。
【００２２】
以上のような従来方法による金属酸化物薄膜に関する気相成膜装置及び気相成膜方法を用いて、酸化物薄膜に関する集積化プロセスの開発が進められている。具体的な膜の例としては、強誘電体メモリ（以下ＦｅＲＡＭと記す。）への応用を目的とする膜として、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ2 Ｔａ2 Ｏ9 ）、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 ）及びＢＬＴ（（Ｂｉ，Ｌａ）4 Ｔｉ3 Ｏ12））等があり、また、ＤＲＡＭへの応用を目的とする膜として、ＢＳＴ（（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 ）等がある。
【特許文献１】特開2003-174028号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、以上に説明した従来の技術においても、結晶性の良い酸化物薄膜を得るためには、半導体基板等の表面の温度（以下、基板表面温度と記す。）を少なくとも６００℃に保つ必要があった。ここで、そのような高い温度において成膜を行なうと、半導体基板上に形成された集積回路が熱による損傷（熱損傷）を受ける恐れがある。
【００２４】
特に、０．１３ミクロンルール以下の微細集積化プロセスにおいては、許容される熱バジェットが低下している。このため、基板表面温度を下げながら結晶性の良い酸化物薄膜を得ることが高集積化にむけた課題のひとつであった。
【００２５】
また、原料ガスの温度を高く設定することより、半導体基板表面における原料の分解を促進させて、成膜速度を高めることができる。しかし、このようにすると、原料が基板に到達する途中で分解し、パーティクルを発生するという問題がある。この結果として、従来の成膜方法では、成膜速度の向上とパーティクル発生の抑制とを両立することは困難であった。
【００２６】
また、金属酸化物薄膜の結晶性と段差被覆性とを両立することを目的として、２段階成膜法が研究されている。これは、高い結晶性が得られる高温の基板表面温度においてシード層を成膜し、その後、高い段差被覆性が実現可能なより低い基板表面温度において成膜する成膜法である。
【００２７】
このような２段階成膜法による成膜方法は、金属酸化物薄膜の結晶性と段差被覆性とを両立という観点で有効性が高い。しかし、その実施のためには成膜を複数の基板表面温度に分けて実施する必要があるため、成膜のスループットが低下するという問題があった。このスループットが低下するという問題は、複数の成膜室を用意することで解決可能であるが、複数の成膜室を必要とするという点で成膜コストが上昇するという別の課題を生じる。
【００２８】
以上の課題を解決するために、本発明の目的は、基板及び基板に形成された微細集積化プロセスからなる集積回路等に対する熱損傷を低減すると共に、高い結晶性を有する金属酸化物薄膜又は金属酸化物の前駆体薄膜を基板上に形成することである。また、パーティクルの発生を抑制することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
前記の目的を達成するため、本発明に係る薄膜の成膜方法は、反応室内に設置された基板上に、金属を含む有機物を原料として含む原料ガスと、加熱用ガスとを供給することにより、基板上に金属酸化物又はその前駆体よりなる薄膜を堆積する工程を備え、原料ガスは、第１の温度に調整されると共に、反応室に接続された第１の供給経路を通して供給され、加熱用ガスは、第１の温度よりも高い第２の温度に調整されると共に、反応室に接続され且つ第１の供給経路とは異なる第２の供給経路を通して供給されるようになっている。
【００３０】
本発明に係る薄膜の成膜方法によると、基板表面に加熱用ガスを供給することによって、基板表面において、原料が分解するために必要な温度に原料ガスを加熱することができる。つまり、原料ガスの供給される際の温度（第１の温度）及び基板の温度とは別個に加熱用ガスの温度（第２の温度）を原料ガスの温度よりも高温に設定することにより、基板表面における原料の分解及び酸化を制御することができる。
【００３１】
また、比較的低温の原料ガスを用いることにより、原料が基板表面に到達するよりも前に分解するのを抑制し、原料の分解に起因するパーティクルの発生等を抑制することができる。これと共に、加熱用ガスによって加熱を行なうことにより成膜速度を向上することができる。
【００３２】
以上の結果、成膜速度の向上とパーティクルの発生の抑制とを両立することができる。
【００３３】
尚、原料ガスは、酸化性ガスを含むことが好ましい。
【００３４】
このようにすると、原料の酸化及び分解を促進し、基板上への金属酸化物薄膜又は金属酸化物の前駆体薄膜の堆積を促進することができる。
【００３５】
また、原料ガスは、キャリアガスを含むことが好ましい。
【００３６】
このようにすると、原料ガスにおける原料の濃度を調整し、搬送することができる。
【００３７】
また、加熱用ガスの温度は、基板の温度よりも高いことが好ましい。
【００３８】
このようにすると、成膜を行なう際に通常は基板は加熱されているが、このように加熱する基板の温度を低温に設定し且つ基板表面において原料ガスを加熱用ガスにより高温に加熱することができる。このため、結晶性の高い薄膜を形成する場合にも、基板全体を高温に加熱する必要が緩和される。つまり、基板は熱損傷を受けにくい程度の比較的低い温度に設定すると共に、加熱用ガスを用いた加熱により、結晶性の高い薄膜を形成することができる高温に原料ガスを加熱することができる。この結果、基板が熱損傷を受けるのを抑えると共に、結晶性の高い薄膜を形成することができる。
【００３９】
ここで、基板の温度よりも高温の加熱用ガスを用いることによって基板も加熱されるが、主に成膜を行なう基板表面が加熱されることになる。このため、結晶性の高い薄膜を形成することができる基板の表面温度を得るために基板全体をヒーターで高温に加熱する等の場合に比べて、基板が受ける熱損傷を軽減することができる。
【００４０】
また、原料ガスと、加熱用ガスとを、基板に対して交互に供給することが好ましい。
【００４１】
このようにすると、原料ガスに含まれる原料について、供給過程と分解過程とを独立させることができる。つまり、原料供給量を制限した一原子層に相当する量の原料の供給と、加熱用ガスによる加熱とを交互に行なうことより、原子層単位で成膜を行なうことが可能となる。この結果、平滑な表面を有する薄膜を得ることができる。
【００４２】
また、加熱用ガスは、酸化性ガスを含むことが好ましい。
【００４３】
このようにすると、基板表面に対して高温の酸化性ガス（例えば、酸素、オゾン又は一酸化窒素等）を供給することができるため、原料を効率よく分解し酸化することができる。
【００４４】
また、加熱用ガスは、不活性ガスを含むことが好ましい。
【００４５】
このようにすると、基板表面に対して高温の不活性ガス（例えば、アルゴン、ヘリウム又は窒素等）を供給することができるため、原料ガスの酸化については抑制すると共に、熱分解については促進することができる。
【００４６】
前記の目的を達成するため、本発明に係る薄膜の成膜装置は、基板が設置される反応室と、反応室に接続されると共に、基板上に、第１の温度に調整され且つ金属を含む有機物を原料として含む原料ガスを供給する第１の供給経路と、反応室に接続されると共に、基板上に、第１の温度よりも高い第２の温度に調節されている加熱用ガスを供給する第２の供給経路とを備え、第２の供給経路は、第１の供給経路よりも基板に近い位置から基板上に加熱用ガスを供給するようになっている。
【００４７】
本発明に係る薄膜の成膜装置によると、基板上に、金属を含む有機物を原料として含む原料ガスとは別に、原料ガスよりも高温の加熱用ガスを供給することができ、本発明に係る薄膜の成膜方法を実現するために用いることができる。
【００４８】
また、より基板に近い側から、より直接的に基板に加熱用ガスを供給することができ、より効率よく基板表面のみを加熱できる。
【発明の効果】
【００４９】
本発明の薄膜の成膜方法及び成膜装置によると、原料ガスとは別に、原料ガスよりも高温の加熱用ガスを供給することにより、従来技術の場合よりも低い温度を有する基板に対して高い結晶性を有する金属酸化物薄膜又は金属酸化物の前駆体薄膜を成膜することができる。このため、例えば微細集積化プロセスからなる集積回路等に対する熱損傷を大幅に低減することができる。また、成膜の速度を上げるために原料ガスの温度を高温にする必要が無いため、パーティクルの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明の一実施形態に係る薄膜の成膜方法及び成膜装置ついて、図面を参照しながら説明する。
【００５１】
尚、本実施形態においては、金属酸化物であるＳＢＴの薄膜を成膜する例について説明する。しかし、他の金属酸化物（例えば酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）、ＰＺＴ、ＢＬＴ又はＢＳＴ等）からなる薄膜又はこれらの金属酸化物のアモルファス状態の膜（前駆体膜）の成膜についても同様にして行なうことができる。
【００５２】
図１は、本発明の本実施形態における気相成膜装置の構成図である。
【００５３】
気相成膜装置１００は、成膜室１０１内にサセプタ（基板設置台）１０２を備え、サセプタ１０２上に基板１０３が載置されるようになっている。ここで、サセプタ１０２には加熱装置（図示省略）が設けられており、基板１０３を加熱することができる。
【００５４】
また、例えば成膜室１０１の上部に、原料ガス導入配管１０４が設置されている。原料ガス導入配管１０４は、原料１１０ａが流入する原料ポート１０４ａ、キャリアガス１１０ｂが流入するキャリアガスポート１０４ｂ及び酸化性ガス１１０ｃが流入する酸化性ガスポート１０４ｃを備えている。原料ガス導入配管１０４において、それぞれ流入した原料１１０ａ、キャリアガス１１０ｂ及び酸化性ガス１１０ｃから原料ガス１１０が調製される。
【００５５】
また、原料ガス導入配管１０４の少なくとも一部を覆うように、気化器１０５が設置されている。
【００５６】
また、成膜室１０１内に、原料ガス導入配管１０４と接続され、原料ガス導入配管１０４から流入する原料ガスを基板１０３上に供給するためのシャワーヘッド１０６が設けられている。
【００５７】
また、真空ポンプ１０７が設置され、成膜室１０１内の気体を排気して成膜室１０１内を減圧することができる。
【００５８】
また、原料ガス導入配管１０４及びシャワーヘッド１０６とは別に、加熱用ガス導入配管１０８が設けられ、基板１０３上に加熱用ガス１１１を供給することができる。ここで、加熱用ガス導入配管１０８は、シャワーヘッド１０６よりも基板１０３の表面に近い位置から基板１０３上に加熱用ガス１１１を供給することができるようになっている。
【００５９】
このような加熱用ガス導入配管１０８の配置により、基板１０３を効率良く加熱することが出来る。
【００６０】
また、加熱用ガス導入配管１０８には、加熱用ガス１１１を必要な温度に加熱するためのヒーター１０９が設置されている。
【００６１】
尚、キャリアガス１１０ｂ及び酸化性ガス１１０ｃをそれぞれ原料ガス導入配管１０４に供給するためのキャリアガスライン及び酸化性ガスラインと、加熱用ガス導入配管１０８に加熱用ガス１１１を供給するための加熱用ガスラインとは図示を省略している。
【００６２】
また、原料ガス導入配管１０４に原料を供給するための配管、液体混合器及び原料容器等についても図示は省略している。
【００６３】
次に、以上に説明したような気相成膜装置１００を用いる本実施形態の薄膜の成膜方法について、図１を参照しながら以下に説明する。
【００６４】
成膜室１０１内のサセプタ１０２上に、基板１０３を載置する。ここで、基板１０３には、例えば、半導体基板を用いる。また、基板１０３上には、キャパシタを形成するための下部電極として、白金等の金属又は酸化イリジウム等の導電性酸化物からなる薄膜が形成されていてもよい。
【００６５】
また、サセプタ１０２が備える加熱装置により、基板１０３は所定の温度（基板表面の温度であり、基板表面温度と呼ぶことにする）になるように加熱されている。所定の温度は、例えば４００℃であるが、基板１０３に形成された集積回路等に熱損傷が生じない程度の温度とする。
【００６６】
尚、成膜室１０１内は、真空ポンプ１０７によって減圧状態（例えば、１３３ｈＰａ〜１０１３ｈＰａ）とされている。
【００６７】
また、原料ポート１０４ａから流入する原料１１０ａ（金属を含む有機物が含まれている）は、キャリアガスポート１０４ｂから流入するキャリアガス１１０ｂ（例えばアルゴン）と混合され、更に、酸化性ガスポート１０４ｃから流入する酸化性ガス１１０ｃと混合される。これと共に、気化器１０５によって原料１１０ａが気化するために必要な温度（例えば、約２００℃）に加熱され、約２００℃の原料ガス１１０としてシャワーヘッド１０６に送られる。
【００６８】
この後、原料ガス１１０は、シャワーヘッド１０６によって基板１０３上に供給される。
【００６９】
また、原料ガス導入配管１０４及びシャワーヘッド１０６とは別に設けられている加熱用ガス導入配管１０８により、加熱用ガス１１１（例えば酸素）が基板１０３上に供給される。このとき、加熱用ガス１１１は、ヒーター１０９によって基板１０３の基板表面温度よりも高温に加熱されている。例えば、基板表面温度４００℃に対して５００℃に加熱されている。
【００７０】
このようにすると、基板１０３の表面において、原料ガス１１０中に含まれる原料１１０ａは、基板１０３の表面から与えられる熱だけではなく、加熱用ガス１１１から与えられる熱によっても加熱される。このような加熱の結果、原料１１０ａが分解し、基板１０３上に金属酸化膜又は金属酸化物の前駆体薄膜が形成される。
【００７１】
この際、先に記したように、加熱用ガス１１１の温度は基板１０３の表面温度よりも高温である。このため、基板１０３の表面温度は基板１０３に対する熱損傷を抑制することができる程度の低温にすると共に、加熱用ガス１１１によって、結晶性の高い膜を形成することができる高温に原料１１０ａを加熱して分解し、成膜することが可能となる。
【００７２】
ここで、基板１０３についても、加熱用ガス１１１によって加熱される。しかし、加熱用ガス１１１によって加熱されるのは、主として基板１０３の表面である。このため、基板１０３の内部については、表面よりは低い温度に保持されることになる。この結果として、基板１０３に対する熱損傷は軽減される。
【００７３】
これに対し、従来技術のように、サセプタ１０２が備える加熱装置を用いて基板１０３を加熱し、結晶性の高い薄膜を形成することができる高温の基板表面温度（例えば５００℃）を得る場合には、基板１０３全体が高温になる。このため、熱損傷が問題となっていた。
【００７４】
以上から、本実施形態の薄膜の成膜方法によると、基板１０３に対する熱損傷を抑制すると共に、結晶性の高い薄膜を成膜することができる。
【００７５】
また、加熱用ガス１１１によって加熱を行なうことから、原料ガス１１０の温度を比較的低温とし、原料１１０ａが分解してパーティクルを発生させるのを抑制することができる。
【００７６】
また、２段階成膜法のような、スループットの低下及び反応室を複数使用するためのコスト上昇も発生しない。
【００７７】
尚、本実施形態においては、原料ガス１１０と加熱用ガス１１１とを同時に基板１０３上に供給した。しかし、これに代えて、原料ガス１１０と加熱用ガス１１１とを交互に供給しても良い。
【００７８】
具体的には、一回の工程として、例えば膜厚にして１ｎｍ程度の薄膜を形成するために必要な時間、原料ガス１１０だけを基板１０３上に供給し、その後、加熱用ガス１１１を一分間供給するという工程を考える。このような工程を必要な回数繰り返すことにより、必要な膜厚を有する薄膜を形成することができる。例えば膜厚が６０ｎｍであるＳＢＴ膜を形成する場合であれば、概ね６０回繰り返すことになる。
【００７９】
このように、原料ガス１１０に含まれる原料１１０ａの供給過程と分解過程とを別の過程とすることにより、前記のように非常に薄い膜を一層ずつ積層することによって成膜することができる。この結果、原料ガス１１０と加熱用ガス１１１とを同時に基板１０３上に供給する場合に比べて、平滑な薄膜を形成することができる。
【００８０】
ここで、原料１１０ａ、キャリアガス１１０ｂの選択は特に限定しない。
【００８１】
本実施形態においては、原料１１０ａの一例として、ストロンチウム−タンタルの複合アルコキシド、ビスマスのアルコキシド及びタンタルのアルコキシドをそれぞれヘプタン溶媒に溶解した混合溶液を用いた。しかし、これに限るものではない。このような金属アルコキシドを用いた原料を使用する代わりに、原料１１０ａの別の例として、例えば、ＴＨＤ（2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate）錯体等の有機金属系の原料を用いることもできる。
【００８２】
また、キャリアガス１１０ｂとしては、不活性ガスであるアルゴンを使用した。しかし、アルゴンに代えて、他の不活性ガス、例えばヘリウム及び窒素等を使用することもできる。更に、キャリアガス１１０ｂとして、不活性ガスの代わりに、酸素、オゾン又は２酸化窒素等の酸素化性ガスを使用することも可能であり、不活性ガスと酸化性ガスとの混合物をキャリアガス１１０ｂとして使用することもできる。
【００８３】
また、酸化性ガス１１０ｃについては、原料ガス１１０に混合させることは必須ではない。
【００８４】
また、本実施形態においては、加熱用のガス１１１として酸素を用いる例を示した。しかし、酸素に代えて、アルゴンや窒素などの不活性ガスを用いてもよい。酸素のような酸化性ガスを用いた場合には原料の酸化を促進することができる。逆に、不活性ガスを用いる場合、原料の酸化を抑制することができる。更に、酸化性のガスと不活性ガスの混合物を用いることも可能であり、原料の分解と酸化を必要に応じて調節することができる。このため、加熱用ガス１１１としては、目的に応じてガスの種類を使い分ければ良い。
【００８５】
また、図１においては、加熱用ガス１１１を供給するための加熱用ガス導入配管１０８は、単数だけ設けている場合を示している。しかし、加熱用ガス１１１を基板１０３上に均一に供給する等の目的のため、加熱用ガス導入配管１０８を複数設けることも可能である。また、同様の目的のため、加熱用ガス導入配管１０８を例えば基板１０３の外周部を囲うようなリング状の配管として、基板１０３に対して全集方向から加熱用ガス１１１を供給するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の薄膜の成膜方法及び薄膜の成膜装置によると、薄膜を形成する基板に対する熱損傷を抑制すると共に、高温において成膜を行なったのと同様の結晶性の高い薄膜を形成することができるため、強誘電体薄膜又はその前駆体膜を形成する際などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る気相成膜装置の構成図である。
【図２】図２は、従来の気相成膜装置の構成図である。
【図３】図３は、従来の気相成膜方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００８８】
１０１      成膜室
１０２      サセプタ
１０３      半導体基板
１０４      原料ガス導入配管
１０４ａ    原料ポート
１０４ｂ    キャリアガスポート
１０４ｃ    酸化性ガスポート
１０５      気化器
１０６      シャワーヘッド
１０７      真空ポンプ
１０８      加熱用ガス導入配管
１０９      ヒーター
１１０ａ    原料
１１０ｂ    キャリアガス
１１０ｃ    酸化性ガス
１１０      原料ガス
１１１      加熱用ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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