(57)【要約】【課題】強誘電体の分極工程においてウエハ面内にピンホール等の欠陥や膜質のバラツキが発生しても同様な分極性能を得られるという効果を提供する事を目的とするものである。【解決手段】ウエハ１を位置決め固定するプレート２５と複数の接点を保持する接点ホルダー２３を組み合わせて複数に電圧を印加することを特徴とした治具３１と、複数の治具３１を加熱する熱風炉３３と、電圧発生器１００と電流測定器１１０と電圧分配器と電圧フィードバック器と交流電圧と直流電圧を切り替える為の切替スイッチ２００、２１０と放電抵抗１３０で構成された電圧印加システム部３４を有した構成とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハを位置決め固定するプレートと複数の接点を保持する接点ホルダーを組み合わせて複数に電圧を印加する治具部と、複数の治具部を加熱する加熱部と、電圧発生器と電流測定器とで構成された電圧印加システム部とを設けた分極装置。
【請求項２】
電圧印加システム部に電圧分配器を設けたことを特徴とした請求項１記載の分極装置。
【請求項３】
電圧印加システム部に電圧フィードバック器を設けたことを特徴とする請求項２記載の分極装置。
【請求項４】
電圧印加システム部に交流電圧と直流電圧を切り替える切替スイッチと放電抵抗とを設けたことを特徴とする請求項３記載の分極装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばセンサ、アクチュエータ、メモリ、光スイッチなどに用いられる圧電機能部品に利用される強誘電体の分極工程において使用する分極装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の強誘電体の分極装置としては図５で示されるような構成を有していた。
【０００３】
図５は従来の分極装置のシステム図である。
【０００４】
図５において１は強誘電体ウエハの膜構成で２が上部電極、３が強誘電体、４が下部電極、５がシリコンウエハである。６は電圧発生器で、上部電極２と下部電極４に接続し電位差を与え、強誘電体３を分極する。
【０００５】
なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平６−８５３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の構成では、ウエハ面内で誘電体にピンホール等の欠陥や膜質のバラツキが発生すると、そこから電流リークが発生し電圧が下がり分極が出来ないという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記課題を解決しようとするものであり、ピンホール等の欠陥や膜質のバラツキが発生しても同様な分極性能が得られる強誘電体の分極装置を提供する事を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の発明は、特に、ウエハを位置決め固定するプレートと複数の接点を保持する接点ホルダーを組み合わせて複数に電圧を印加することを特徴にした治具部と、複数の治具部を加熱する加熱部と、電圧発生器と電流測定器とで構成された電圧印加システム部とを設けた構成を有しており、これにより、強誘電体の分極工程において、複数の接点を介してウエハの任意の位置に電気接点を配置して分極できるという作用効果を有する。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、電圧分配器を加えた電圧印加システム部という構成を有しており、これにより、複数の接点を介してウエハの電気的に分割されたパターン各々に独立した電圧を印加することでウエハにピンホール等の欠陥が生じてもウエハ全面にその影響を及ぼさないという作用効果を有する。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、電圧フィードバック器を加えた電圧印加システム部という構成を有しており、これにより、複数の接点を介してウエハの電気的に分割されたパターン各々に独立した電圧を印加する際、分極中に流れる電流を監視しながら各々電圧を制御することで膜質のバラツキが発生しても同等の分極特性を得られるという作用効果を有する。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、交流電圧と直流電圧を切り替える為の切替スイッチと放電抵抗を加えた請求項２の電圧印加システム部という構成を有しており、これにより、分極処理を行う直流電圧印加前に交流電圧を切り替えて印加して事前にピンホール部分を破壊するという作用効果を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の強誘電体の分極装置は、ウエハを位置決め固定するプレートと複数の接点を保持する接点ホルダーを組み合わせて複数に電圧を印加することを特徴とした治具部と、複数の治具部を加熱する加熱部と、電圧発生器と電流測定器と電圧分配器と電圧フィードバック器と交流電圧と直流電圧を切り替える為の切替スイッチと放電抵抗で構成された電圧印加システム部を有した構成であり、ウエハ面内にピンホール等の欠陥や膜質のバラツキが発生しても同様な分極性能が得られるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜４に記載の発明について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
なお、背景の技術において説明したものと同じ構成部材などについては、同じ符号を付与し、詳細な説明は省略する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態１における強誘電体搭載のウエハパターン図である。
【００１７】
図１において、１は強誘電体搭載ウエハで、シリコンウエハ５上に下部電極４、強誘電体３、上部電極２の順の成膜構造を有している。これに所望のパターンを描くにあたり、分極用の電極として上部電極印加ポイント１２，１３や、下部電極印加ポイント１６を形成している。また上部電極印加ポイント１２を有する範囲１４は上部電極印加ポイント１３を有する範囲１５とは電気的に接続されていない。下部電極は、全範囲内で共通である。
【００１８】
図２は、本発明の実施の形態１における治具部の斜視図である。
【００１９】
図２において、２５が強誘電体搭載ウエハを位置決めする位置決めプレートであり、耐熱かつ絶縁性を必要とするためセラミック材料で構成される。位置決めプレート２５は、下プレート２６に固定される。強誘電体搭載ウエハに電圧を印加する為のウエハ用接点２１と外部端子との接続用の接点２２は、接点ホルダー２３に保持される。接点ホルダー２３も耐熱かつ絶縁性を必要とするためセラミック材料で構成される。接点ホルダー２３は、上プレート２４に固定される。上プレート２４と下プレート２６は、強誘電体搭載ウエハ１を挟んで組み合わせ金具２７で組み合わせ固定できる構造を有している。また接点２１と接点２２は接続コード２８でそれぞれ電気的に接続されている。
【００２０】
図３は、本発明の実施の形態１における全体斜視図である。
【００２１】
図３において、３１は、図２で説明した治具である。治具３１は、３２の外部配線用プレートに複数固定される。治具３１を固定した後、外部配線用プレート３２は、熱風炉３３に挿入される。外部配線用プレート３２から通電用の配線が接続され熱風炉３３の穴より外側に出され、電圧印加システム部３４に接続される。
【００２２】
図４は、本発明の実施の形態１における電圧印加システム部の構成図である。
【００２３】
図４において、まず電圧発生器１００を用意し、電圧を発生させる一端（電圧出力端子）を、電流測定器１１０の一端（Ｈｉ側）に接続し、さらに電流測定器１１０の他端（Ｌｏｗ側）を、切替スイッチ２００の入出力１端子に接続し、切替スイッチ２００の共通端子と強誘電体搭載ウエハ１２０の上部電極に接続し、下部電極は切替スイッチ２１０の共通端子と接続し、切替スイッチ２１０の入出力１端子は、電圧発生器の他端（ＧＮＤ端子）と接続し、共に接地する。また、切替スイッチ２００の入出力２端子は、放電抵抗１３０の一端と接続し、放電抵抗１３０の他端は、切替スイッチ２１０の入出力２端子と接続されている。
【００２４】
また、電圧発生器１００および電流測定器１１０は制御部３１０と接続され、制御部３１０より、電圧発生器１００の出力電圧を制御でき、また、電流測定器１１０の測定結果を取得し、出力電圧にフィードバックすることができる。さらに、熱風炉３３は制御部３１０と接続され、強誘電体搭載ウエハ１２０の加熱温度の上下調整設定が可能である。
【００２５】
以下に分極手順について説明する。
【００２６】
まず強誘電体搭載ウエハ１を治具３１に装着し、治具３１を外部配線用プレート３２にセットして熱風炉３３に挿入する。
【００２７】
次に、切替スイッチ２００、２１０は、それぞれ入出力２端子に切り替える。この状態で、強誘電体搭載ウエハ１を熱風炉３００に入れ、例えば１５０℃の所定の温度まで加熱する。
【００２８】
次に、切替スイッチ２００、２１０は、それぞれ入出力１端子に切り替え、電圧発生器１００からの出力電圧を０Ｖに設定する。電圧発生器１００から、交流電圧として、例えば周波数１ｋＨｚ、出力電圧０〜１０Ｖの正弦波電圧を所定時間出力する。
【００２９】
次に、切替スイッチ２００、２１０は、それぞれ入出力２端子に切り替える。このとき、強誘電体に充電された電荷の放電を行う。この放電は、強誘電体に充電された電荷が完全に放電されるまで、十分な時間行う。このとき、強誘電体の電圧を測定することにより、放電時間を制御してもよい。
【００３０】
次に、切替スイッチ２００、２１０は、それぞれ入出力１端子に切り替え、電圧発生器１００からの直流電圧が所定の電圧（分極電圧）になるまで徐々に上昇させ、分極電圧になったのち、この電圧を保持する。このとき電圧発生器１００から電圧が出力されはじめてから、上下部電極間の強誘電体に流れる電流（分極電流）を電流測定器１１０で測定する。この測定は常時行う必要はなく、例えば、１０秒ごとに行ってもよい。
【００３１】
電圧発生器１００からの出力電圧が分極電圧に到達し、十分な時間が経過すると、分極電流が徐々に増大する。この分極電流が所定電圧以上になったのち、分極電圧を所定電圧（冷却電圧）まで降下させ、電圧発生器１００からの直流電圧が冷却電圧になったのち、強誘電体搭載ウエハ１の温度を常温（例えば２０℃）まで降下させる。
【００３２】
強誘電体搭載ウエハ１の温度が常温まで降下したのち、電圧発生器１００からの直流電圧を冷却電圧から０Ｖまで降下させ、分極電流の測定を終了する。
【００３３】
次に、切替スイッチ２００、２１０は、それぞれ入出力２端子に切り替える。このとき、強誘電体の充電された電荷の放電を行う。この放電は、強誘電体に充電された電荷が完全に放電されるまで、十分な時間行う。このとき、強誘電体の電圧を測定することにより、放電時間を制御してもよい。
【００３４】
この分極手順は複数回以上繰り返し行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明にかかる強誘電体の分極装置は、ウエハ面内にピンホール等の欠陥や膜質のバラツキが発生しても同様な分極性能を得られるという効果を有し、例えばセンサ、アクチュエータ、メモリ、光スイッチなどに用いられる電圧機能部品に利用される強誘電体の分極工程に使用する分極装置などの用途として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１における強誘電体搭載のウエハパターン図
【図２】同実施の形態１における治具部の斜視図
【図３】同実施の形態１における全体斜視図
【図４】同実施の形態１における電圧印加システム部の構成図
【図５】従来の強誘電体の分極構成図
【符号の説明】
【００３７】
１  強誘電体搭載ウエハ
２  上部電極
３  強誘電体
４  下部電極
５  シリコンウエハ
６  電圧発生器
１２  上部電極印加ポイント
１３  上部電極印加ポイント
１４  範囲
１５  範囲
１６  下部電極印加ポイント１
２１  ウエハ用接点
２２  外部接続用接点
２３  接点ホルダー
２４  上プレート
２５  位置決めプレート
２６  下プレート
２７  組み合わせ金具
２８  接続コード
３１  治具
３２  外部配線用プレート
３３  熱風炉
３４  電圧印加システム部
１００  電圧発生器
１１０  電流測定器
１２０  強誘電体搭載ウエハ
１３０  放電抵抗
２００  切替スイッチ１
２１０  切替スイッチ２
３００  熱風炉
３１０  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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