(57)【要約】【課題】ゾルゲル溶液を塗布することで基板上に膜を形成する際に膜から蒸発する物質の量の変動を抑制する。【解決手段】第１の温度及び第１の湿度を有する雰囲気によって基板２３上にゾルゲル溶液をスピンコートにより塗布することで、前記基板上に膜を形成し、前記膜を、酸素ガス雰囲気または酸素ガスと不活性ガスの混合ガス雰囲気で且つ加圧雰囲気により熱処理することで、前記膜を酸化して結晶化する膜の製造方法であり、前記第１の温度が１０℃〜４０℃の範囲内であり、前記第１の湿度が３０％以下である膜の製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の温度及び第１の湿度を有する雰囲気によって基板上にゾルゲル溶液をスピンコートにより塗布することで、前記基板上に膜を形成し、
前記膜を、酸素ガス雰囲気または酸素ガスと不活性ガスの混合ガス雰囲気で且つ加圧雰囲気により熱処理することで、前記膜を酸化して結晶化する膜の製造方法であり、
前記第１の温度が１０℃〜４０℃の範囲内であり、
前記第１の湿度が３０％以下であることを特徴とする膜の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の温度及び第１の湿度を有する雰囲気は、エアー雰囲気、不活性ガス雰囲気、酸素ガス雰囲気、または酸素ガスと不活性ガスの混合ガス雰囲気であることを特徴とする膜の製造方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記ゾルゲル溶液を第２の温度に制御し、前記第２の温度が２０℃〜１００℃の範囲内であることを特徴とする膜の製造方法。
【請求項４】
請求項１または３において、
前記膜を酸化して結晶化する際は、前記膜を第３の温度に保持した後に第４の温度に保持し、
前記第３の温度は１００℃〜４５０℃の範囲内であり、
前記第４の温度は４５１℃〜９００℃の範囲内であることを特徴とする膜の製造方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記膜を前記第３の温度に保持する際及び前記膜を前記第４の温度に保持する際の一方は、前記基板の上面にランプ光を照射し、
前記膜を前記第３の温度に保持する際及び前記膜を前記第４の温度に保持する際の他方は、前記基板の下面にランプ光を照射することを特徴とする膜の製造方法。
【請求項６】
請求項１、３乃至５のいずれか一項において、
前記膜を酸化して結晶化した膜は、一般式ＡＢＯ３で表され、Ａは、Ａｌ、Ｙ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｌａ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｃａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｂｉおよび周期表のランタン系列の元素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を含んでなり、Ｂは、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｅ、ＯＳｉｒＰｔ、Ｕ、ＣＯ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＭＯおよびＷからなる群から選択される少なくとも一つの元素を含んでなるペロブスカイト物質を含む膜、または、酸化ビスマス層と、ペロブスカイト型構造ブロックとが交互に積層された構造を有するビスマス層状構造強誘電体結晶を含む膜であり、前記ペロブスカイト型構造ブロックは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｂｉ、Ｐｂおよび希土類元素から選ばれる少なくとも１つの元素Ｌと、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、ＭＯ、Ｍｎ、Ｆｅ、ＳｉおよびＧｅから選ばれる少なくとも１つの元素Ｒと、酸素とによって構成されることを特徴とする膜の製造方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記酸化して結晶化した膜の厚さは０．５μｍ以上であることを特徴とする膜の製造方法。
【請求項８】
請求項１、３乃至７のいずれか一項において、
前記膜を酸化して結晶化する膜は、金属及びＣａＨｂを含有する膜であり、
前記熱処理する際に、前記膜上に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを導入し、前記膜上の雰囲気が第１の圧力に到達した時に前記膜上の雰囲気を減圧してＨ２ＯまたはＣＯ２を前記膜上から除去し、前記膜上の雰囲気が第２の圧力に到達した時に前記膜上の雰囲気を加圧することを特徴とする膜の製造方法。
但し、ａ，ｂは自然数である。
【請求項９】
請求項８において、
前記第１の圧力は１気圧以上であり、
前記第２の圧力は前記第１の圧力の９５％以下の圧力であることを特徴とする膜の製造方法。
【請求項１０】
請求項８または９において、
前記膜上の雰囲気を減圧する際に前記酸素ガスまたは前記混合ガスの導入を停止し、前記膜上の雰囲気を加圧する際に前記酸素ガスまたは前記混合ガスの導入を開始することを特徴とする膜の製造方法。
【請求項１１】
請求項１、３乃至７のいずれか一項において、
前記膜は、金属及びＣａＨｂを含有する膜であり、
前記熱処理する際に、前記膜上に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを流しながらＨ２ＯまたはＣＯ２を前記膜上から除去することを特徴とする膜の製造方法。
但し、ａ，ｂは自然数である。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記酸素ガスまたは前記混合ガスを流す量は、５リットル／ｍｉｎ以上であることを特徴とする膜の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１または１２において、
前記膜上の雰囲気が第１の圧力に到達した時に前記膜上の雰囲気を減圧してＨ２ＯまたはＣＯ２を前記膜上から除去し、前記膜上の雰囲気が第２の圧力に到達した時に前記膜上の雰囲気を加圧することを特徴とする膜の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記第１の圧力は１気圧以上であり、
前記第２の圧力は前記第１の圧力の９５％以下の圧力であることを特徴とする膜の製造方法。
【請求項１５】
請求項１１乃至１４のいずれか一項において、
前記膜上に流れる前記酸素ガスまたは前記混合ガスは、乱流またはカルマン渦を有することを特徴とする膜の製造方法。
【請求項１６】
請求項８乃至１５のいずれか一項において、
前記熱処理は、前記膜を移動させながら行うことを特徴とする膜の製造方法。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記移動は、上下移動または回転運動または上下移動と回転運動の組み合せであることを特徴とする膜の製造方法。
【請求項１８】
請求項１、３乃至７のいずれか一項において、
前記膜は、金属及びＣａＨｂを含有する膜であり、
前記熱処理する際に、前記膜を移動させながらＨ２ＯまたはＣＯ２を前記膜上から除去することを特徴とする膜の製造方法。
但し、ａ，ｂは自然数である。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記移動は、上下移動または回転運動または上下移動と回転運動の組み合せであることを特徴とする膜の製造方法。
【請求項２０】
基板上にゾルゲル溶液をスピンコートにより塗布することで前記基板上に膜を形成するスピンコート室と、
前記スピンコート室内の温度及び湿度を、第１の温度及び第１の湿度になるように、前記スピンコート室内にガスを供給する第１の供給機構と、
前記スピンコート室内を排気する第１の排気機構と、
前記スピンコート室に第１のゲートバルブを介して接続された搬送室と、
前記搬送室内に配置された、前記基板を搬送する搬送機構と、
前記搬送室に第２のゲートバルブを介して接続され、前記膜を加圧酸素雰囲気により熱処理する第１の熱処理室と、
前記第１の熱処理室内に配置された、前記膜を加熱する第１の加熱機構と、
前記第１の熱処理室内に酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを供給する第２の供給機構と、
前記第１の熱処理室内を排気する第２の排気機構と、
を具備し、
前記第１の温度は１０℃〜４０℃の範囲内であり、
前記第１の湿度は３０％以下であることを特徴とするマルチチャンバー装置。
【請求項２１】
請求項２０において、
前記搬送室内の温度及び湿度を、前記第１の温度及び前記第１の湿度になるように、前記搬送室内にエアーを供給する第３の供給機構と、
前記搬送室内を排気する第３の排気機構と、
を有することを特徴とするマルチチャンバー装置。
【請求項２２】
請求項２０において、
前記搬送室内に、不活性ガス、酸素ガス、または酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを供給する第４の供給機構と、
前記搬送室内を排気する第４の排気機構と、
を有することを特徴とするマルチチャンバー装置。
【請求項２３】
請求項２０乃至２２のいずれか一項において、
前記第１の供給機構が供給するガスは、エアー、Ａｒガス、酸素ガス、または酸素ガスと不活性ガスの混合ガスであることを特徴とするマルチチャンバー装置。
【請求項２４】
請求項２０乃至２３のいずれか一項において、
前記ゾルゲル溶液が第２の温度となるように、前記ゾルゲル溶液の温度を制御する温度制御機構を有し、前記第２の温度が２０℃〜１００℃の範囲内であることを特徴とするマルチチャンバー装置。
【請求項２５】
請求項２０乃至２４のいずれか一項において、
前記第１の熱処理室内で前記第１の加熱機構によって加熱した前記膜を第３の温度に保持した後に第４の温度に保持するように制御する第１の制御部を有し、
前記第３の温度は１００℃〜４５０℃の範囲内であり、
前記第４の温度は４５１℃〜９００℃の範囲内であることを特徴とするマルチチャンバー装置。
【請求項２６】
請求項２０乃至２４のいずれか一項において、
前記搬送室に第３のゲートバルブを介して接続され、前記第１の熱処理室で熱処理した膜を加圧酸素雰囲気により熱処理する第２の熱処理室と、
前記第２の熱処理室内に配置された、前記膜を加熱する第２の加熱機構と、
前記第２の熱処理室内に酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを供給する第５の供給機構と、
前記第２の熱処理室内を排気する第５の排気機構と、
前記第１の熱処理室内で前記第１の加熱機構によって加熱した前記膜を第３の温度に保持するように制御する第２の制御部と、
前記第２の熱処理室内で前記第２の加熱機構によって加熱した前記膜を第４の温度に保持するように制御する第３の制御部と、
を有し、
前記第３の温度は１００℃〜４５０℃の範囲内であり、
前記第４の温度は４５１℃〜９００℃の範囲内であることを特徴とするマルチチャンバー装置。
【請求項２７】
請求項２６において、
前記第１の加熱機構及び前記第２の加熱機構の一方は、前記基板の上面にランプ光を照射する第１のランプヒータを有し、
前記第１の加熱機構及び前記第２の加熱機構の他方は、前記基板の下面にランプ光を照射する第２のランプヒータを有することを特徴とするマルチチャンバー装置。
【請求項２８】
請求項２０乃至２７のいずれか一項において、
前記膜を熱処理することにより前記膜を酸化して結晶化した膜は、一般式ＡＢＯ３で表され、Ａは、Ａｌ、Ｙ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｌａ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｃａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｂｉおよび周期表のランタン系列の元素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を含んでなり、Ｂは、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｅ、ＯＳｉｒＰｔ、Ｕ、ＣＯ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＭＯおよびＷからなる群から選択される少なくとも一つの元素を含んでなるペロブスカイト物質を含む膜、または、酸化ビスマス層と、ペロブスカイト型構造ブロックとが交互に積層された構造を有するビスマス層状構造強誘電体結晶を含む膜であり、前記ペロブスカイト型構造ブロックは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｂｉ、Ｐｂおよび希土類元素から選ばれる少なくとも１つの元素Ｌと、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、ＭＯ、Ｍｎ、Ｆｅ、ＳｉおよびＧｅから選ばれる少なくとも１つの元素Ｒと、酸素とによって構成されることを特徴とするマルチチャンバー装置。
【請求項２９】
請求項２０乃至２５のいずれか一項において、
前記第１の熱処理室内に配置され、基板を保持する保持部と、
前記第２の供給機構及び前記第２の排気機構を制御する第４の制御部と、
を具備し、
前記第４の制御部は、前記第１の熱処理室内に加圧された酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを供給し、前記第１の熱処理室内が第１の圧力に到達した時に前記第１の熱処理室内を減圧し、前記第１の熱処理室内が第２の圧力に到達した時に前記第１の熱処理室内を加圧する雰囲気で前記基板を熱処理するように制御することを特徴とするマルチチャンバー装置。
【請求項３０】
請求項２９において、
前記第１の圧力は１気圧以上であり、
前記第２の圧力は前記第１の圧力の９５％以下の圧力であることを特徴とするマルチチャンバー装置。
【請求項３１】
請求項２９または３０において、
前記第４の制御部は、前記第１の熱処理室内を減圧する際に前記酸素ガスまたは前記混合ガスの前記第１の熱処理室内への導入を停止し、前記第１の熱処理室内を加圧する際に前記酸素ガスまたは前記混合ガスの前記第１の熱処理室内への導入を開始するように、前記ガス導入機構を制御することを特徴とするマルチチャンバー装置。
【請求項３２】
請求項２０乃至２５のいずれか一項において、
前記第１の熱処理室内に配置され、基板を保持する保持部と、
前記第２の供給機構及び前記第２の排気機構を制御する第５の制御部と、
を具備し、
前記第５の制御部は、前記基板上に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを流しながら前記基板を加圧酸素雰囲気で熱処理するように制御することを特徴とするマルチチャンバー装置。
【請求項３３】
請求項３２において、
前記第５の制御部は、前記第１の熱処理室内に加圧された酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを供給し、前記第１の熱処理室内が第１の圧力に到達した時に前記第１の熱処理室内を減圧し、前記第１の熱処理室内が第２の圧力に到達した時に前記第１の熱処理室内を加圧する雰囲気で前記基板を熱処理するように制御することを特徴とするマルチチャンバー装置。
【請求項３４】
請求項３２または３３において、
前記第２の供給機構は障害物を有し、
前記基板上に流れる前記酸素ガスまたは前記混合ガスに前記障害物によって乱流またはカルマン渦を形成することを特徴とするマルチチャンバー装置。
【請求項３５】
請求項２９乃至３４のいずれか一項において、
前記第１の熱処理室内の前記保持部を移動させる駆動機構を有し、
前記熱処理は、前記駆動機構によって前記保持部とともに前記基板を移動させながら行うことを特徴とするマルチチャンバー装置。
【請求項３６】
請求項２０乃至２５のいずれか一項において、
前記第１の熱処理室内に配置され、基板を保持する保持部と、
前記保持部を移動させる駆動機構と、
前記駆動機構、前記第２の供給機構及び前記第２の排気機構を制御する第６の制御部と、
を具備し、
前記第６の制御部は、前記保持部とともに前記基板を移動させながら前記基板を加圧酸素雰囲気で熱処理するように制御することを特徴とするマルチチャンバー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜を酸化して結晶化する膜の製造方法及びマルチチャンバー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のPb(Zr,Ti)O3（以下、「PZT」という。）ペロブスカイト型強誘電体セラミックスの製造方法について説明する。
【０００３】
4インチSiウエハ上に膜厚300nmのSiO2膜を形成し、このSiO2膜上に膜厚5nmのTiOX膜を形成する。次に、このTiOX膜上に例えば(111)に配向した膜厚150nmのPt膜を形成し、このPt膜上にスピンコーターによってPZTゾルゲル溶液を大気雰囲気で回転塗布する。この際のスピン条件は、1500rpmの回転速度で30秒間回転させ、4000rpmの回転速度で10秒間回転させる条件である。
【０００４】
次に、この塗布されたPZTゾルゲル溶液を250℃のホットプレート上で30秒間大気雰囲気で加熱保持して乾燥させ、水分を除去した後、さらに500℃の高温に保持したホットプレート上で60秒間加熱保持して仮焼成を行う。これを複数回繰り返すことで膜厚150nmのPZTアモルファス薄膜を生成する。
【０００５】
この後、加圧式ランプアニール装置を用いて加圧酸素雰囲気中で６００℃、１分間のＲＴＡ処理を行う。以下、詳細に説明する。
【０００６】
4インチSiウエハを処理室内に導入し、その処理室内に酸素ガスを導入して酸素雰囲気としながら徐々に加圧する。そして、処理室内は１ＭＰａ未満の所定の圧力まで加圧され、その圧力に到達した時に処理室内への酸素ガスの導入を停止し、その圧力で処理室内が維持される。
【０００７】
次に、ランプ光を4インチSiウエハに照射する。これにより、PZTアモルファス薄膜が６００℃まで急速に加熱され、６００℃の温度で１分間保持される。その結果、PZTと酸素が素早く反応され、PZT膜が結晶化される（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
上記従来の製造方法では、温度と湿度を制御することなく大気雰囲気でPZTゾルゲル溶液を塗布するため、その塗布膜からアルコールや水分等の蒸発する量が塗布毎に異なり、その塗布膜の膜厚が変動することがある。
【０００９】
また、上記従来の製造方法では、反応性が高いゾルゲル溶液の塗布膜を大気雰囲気で加熱保持して乾燥させるため、乾燥中に塗布膜の酸化が面内で均一に起こらず、酸化が進む領域と酸化が進まない領域が面内で混在し、酸化の面内均一性が悪くなる。また、大気雰囲気中の窒素が乾燥中の塗布膜の酸化を阻害することがあるため、面内で均一に塗布膜の酸化が起こりにくくなる。
【００１０】
また、上記従来の加圧式ランプアニール装置では、PZTアモルファス薄膜を急速に加熱して結晶化するときに処理室内への酸素ガスの導入を停止しているため、PZTと酸素が反応した時に発生するＣＯ２やＨ２ＯがPZTアモルファス薄膜の表面付近に残存して漂う。その表面付近のＣＯ２やＨ２ＯがPZTの酸化を妨げるので、PZT膜の結晶化状態の面内均一性が悪くなり、結晶化が十分な領域と不十分な領域が面内で混在することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第４７２９０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の一態様は、基板上にゾルゲル溶液を塗布することで基板上に膜を形成する際に膜から蒸発する物質の量の変動を抑制することを課題とする。
また、本発明の一態様は、金属及びＣａＨｂを含有する膜を結晶化した結晶化膜における結晶化状態の面内均一性を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以下に、本発明の種々の態様について説明する。
［１］第１の温度及び第１の湿度を有する雰囲気によって基板上にゾルゲル溶液をスピンコートにより塗布することで、前記基板上に膜を形成し、
前記膜を、酸素ガス雰囲気または酸素ガスと不活性ガスの混合ガス雰囲気で且つ加圧雰囲気により熱処理することで、前記膜を酸化して結晶化する膜の製造方法であり、
前記第１の温度が１０℃〜４０℃の範囲内であり、
前記第１の湿度が３０％以下であることを特徴とする膜の製造方法。
【００１４】
［２］上記［１］において、
前記第１の温度及び第１の湿度を有する雰囲気は、エアー雰囲気、不活性ガス雰囲気、酸素ガス雰囲気、または酸素ガスと不活性ガスの混合ガス雰囲気であることを特徴とする膜の製造方法。
【００１５】
［３］上記［１］または［２］において、
前記ゾルゲル溶液を第２の温度に制御し、前記第２の温度が２０℃〜１００℃の範囲内であることを特徴とする膜の製造方法。
【００１６】
［４］上記［１］乃至［３］のいずれか一項において、
前記膜を酸化して結晶化する際は、前記膜を第３の温度に保持した後に第４の温度に保持し、
前記第３の温度は１００℃〜４５０℃の範囲内であり、
前記第４の温度は４５１℃〜９００℃の範囲内であることを特徴とする膜の製造方法。
【００１７】
［５］上記［４］において、
前記膜を前記第３の温度に保持する際及び前記膜を前記第４の温度に保持する際の一方は、前記基板の上面にランプ光を照射し、
前記膜を前記第３の温度に保持する際及び前記膜を前記第４の温度に保持する際の他方は、前記基板の下面にランプ光を照射することを特徴とする膜の製造方法。
【００１８】
［６］上記［１］乃至［５］のいずれか一項において、
前記膜を酸化して結晶化した膜は、一般式ＡＢＯ３で表され、Ａは、Ａｌ、Ｙ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｌａ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｃａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｂｉおよび周期表のランタン系列の元素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を含んでなり、Ｂは、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｅ、ＯＳｉｒＰｔ、Ｕ、ＣＯ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＭＯおよびＷからなる群から選択される少なくとも一つの元素を含んでなるペロブスカイト物質を含む膜、または、酸化ビスマス層と、ペロブスカイト型構造ブロックとが交互に積層された構造を有するビスマス層状構造強誘電体結晶を含む膜であり、前記ペロブスカイト型構造ブロックは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｂｉ、Ｐｂおよび希土類元素から選ばれる少なくとも１つの元素Ｌと、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、ＭＯ、Ｍｎ、Ｆｅ、ＳｉおよびＧｅから選ばれる少なくとも１つの元素Ｒと、酸素とによって構成されることを特徴とする膜の製造方法。
【００１９】
［７］上記［６］において、
前記酸化して結晶化した膜の厚さは０．５μｍ以上であることを特徴とする膜の製造方法。
【００２０】
［８］上記［１］乃至［７］のいずれか一項において、
前記膜を酸化して結晶化する膜は、金属及びＣａＨｂを含有する膜であり、
前記熱処理する際に、前記膜上に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを導入し、前記膜上の雰囲気が第１の圧力に到達した時に前記膜上の雰囲気を減圧してＨ２ＯまたはＣＯ２を前記膜上から除去し、前記膜上の雰囲気が第２の圧力に到達した時に前記膜上の雰囲気を加圧することを特徴とする膜の製造方法。
但し、ａ，ｂは自然数である。
【００２１】
［９］上記［８］において、
前記第１の圧力は１気圧以上（好ましくは５気圧以上、より好ましくは９気圧以上）であり、
前記第２の圧力は前記第１の圧力の９５％以下の圧力（好ましくは９０％以下の圧力、より好ましくは８５％以下の圧力、さらに好ましくは８０％以下の圧力）であることを特徴とする膜の製造方法。
【００２２】
［１０］上記［８］または［９］において、
前記膜上の雰囲気を減圧する際に前記酸素ガスまたは前記混合ガスの導入を停止し、前記膜上の雰囲気を加圧する際に前記酸素ガスまたは前記混合ガスの導入を開始することを特徴とする膜の製造方法。
【００２３】
［１１］上記［１］乃至［７］のいずれか一項において、
前記膜は、金属及びＣａＨｂを含有する膜であり、
前記熱処理する際に、前記膜上に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを流しながらＨ２ＯまたはＣＯ２を前記膜上から除去することを特徴とする膜の製造方法。
但し、ａ，ｂは自然数である。
【００２４】
［１２］上記［１１］において、
前記酸素ガスまたは前記混合ガスを流す量は、５リットル／ｍｉｎ以上であることを特徴とする膜の製造方法。
【００２５】
［１３］上記［１１］または［１２］において、
前記膜上の雰囲気が第１の圧力に到達した時に前記膜上の雰囲気を減圧してＨ２ＯまたはＣＯ２を前記膜上から除去し、前記膜上の雰囲気が第２の圧力に到達した時に前記膜上の雰囲気を加圧することを特徴とする膜の製造方法。
【００２６】
［１４］［１３］において、
前記第１の圧力は１気圧以上（好ましくは５気圧以上、より好ましくは９気圧以上）であり、
前記第２の圧力は前記第１の圧力の９５％以下の圧力（好ましくは９０％以下の圧力、より好ましくは８５％以下の圧力、さらに好ましくは８０％以下の圧力）であることを特徴とする膜の製造方法。
【００２７】
［１５］上記［１１］乃至［１４］のいずれか一項において、
前記膜上に流れる前記酸素ガスまたは前記混合ガスは、乱流またはカルマン渦を有することを特徴とする膜の製造方法。
【００２８】
［１６］上記［８］乃至［１５］のいずれか一項において、
前記熱処理は、前記膜を移動させながら行うことを特徴とする膜の製造方法。
【００２９】
［１７］上記［１６］において、
前記移動は、上下移動または回転運動または上下移動と回転運動の組み合せであることを特徴とする膜の製造方法。
【００３０】
［１８］上記［１］乃至［７］のいずれか一項において、
前記膜は、金属及びＣａＨｂを含有する膜であり、
前記熱処理する際に、前記膜を移動させながらＨ２ＯまたはＣＯ２を前記膜上から除去することを特徴とする膜の製造方法。
但し、ａ，ｂは自然数である。
【００３１】
［１９］上記［１８］において、
前記移動は、上下移動または回転運動または上下移動と回転運動の組み合せであることを特徴とする膜の製造方法。
【００３２】
［２０］基板上にゾルゲル溶液をスピンコートにより塗布することで前記基板上に膜を形成するスピンコート室と、
前記スピンコート室内の温度及び湿度を、第１の温度及び第１の湿度になるように、前記スピンコート室内にガスを供給する第１の供給機構と、
前記スピンコート室内を排気する第１の排気機構と、
前記スピンコート室に第１のゲートバルブを介して接続された搬送室と、
前記搬送室内に配置された、前記基板を搬送する搬送機構と、
前記搬送室に第２のゲートバルブを介して接続され、前記膜を加圧酸素雰囲気により熱処理する第１の熱処理室と、
前記第１の熱処理室内に配置された、前記膜を加熱する第１の加熱機構と、
前記第１の熱処理室内に酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを供給する第２の供給機構と、
前記第１の熱処理室内を排気する第２の排気機構と、
を具備し、
前記第１の温度は１０℃〜４０℃の範囲内であり、
前記第１の湿度は３０％以下であることを特徴とするマルチチャンバー装置。
【００３３】
［２１］上記［２０］において、
前記搬送室内の温度及び湿度を、前記第１の温度及び前記第１の湿度になるように、前記搬送室内にエアーを供給する第３の供給機構と、
前記搬送室内を排気する第３の排気機構と、
を有することを特徴とするマルチチャンバー装置。
【００３４】
［２２］上記［２０］において、
前記搬送室内に、不活性ガス、酸素ガス、または酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを供給する第４の供給機構と、
前記搬送室内を排気する第４の排気機構と、
を有することを特徴とするマルチチャンバー装置。
【００３５】
［２３］上記［２０］乃至［２２］のいずれか一項において、
前記第１の供給機構が供給するガスは、エアー、Ａｒガス、酸素ガス、または酸素ガスと不活性ガスの混合ガスであることを特徴とするマルチチャンバー装置。
【００３６】
［２４］上記［２０］乃至［２３］のいずれか一項において、
前記ゾルゲル溶液が第２の温度となるように、前記ゾルゲル溶液の温度を制御する温度制御機構を有し、前記第２の温度が２０℃〜１００℃の範囲内であることを特徴とするマルチチャンバー装置。
【００３７】
［２５］上記［２０］乃至［２４］のいずれか一項において、
前記第１の熱処理室内で前記第１の加熱機構によって加熱した前記膜を第３の温度に保持した後に第４の温度に保持するように制御する第１の制御部を有し、
前記第３の温度は１００℃〜４５０℃の範囲内であり、
前記第４の温度は４５１℃〜９００℃の範囲内であることを特徴とするマルチチャンバー装置。
【００３８】
［２６］上記［２０］乃至［２４］のいずれか一項において、
前記搬送室に第３のゲートバルブを介して接続され、前記第１の熱処理室で熱処理した膜を加圧酸素雰囲気により熱処理する第２の熱処理室と、
前記第２の熱処理室内に配置された、前記膜を加熱する第２の加熱機構と、
前記第２の熱処理室内に酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを供給する第５の供給機構と、
前記第２の熱処理室内を排気する第５の排気機構と、
前記第１の熱処理室内で前記第１の加熱機構によって加熱した前記膜を第３の温度に保持するように制御する第２の制御部と、
前記第２の熱処理室内で前記第２の加熱機構によって加熱した前記膜を第４の温度に保持するように制御する第３の制御部と、
を有し、
前記第３の温度は１００℃〜４５０℃の範囲内であり、
前記第４の温度は４５１℃〜９００℃の範囲内であることを特徴とするマルチチャンバー装置。
【００３９】
［２７］上記［２６］において、
前記第１の加熱機構及び前記第２の加熱機構の一方は、前記基板の上面にランプ光を照射する第１のランプヒータを有し、
前記第１の加熱機構及び前記第２の加熱機構の他方は、前記基板の下面にランプ光を照射する第２のランプヒータを有することを特徴とするマルチチャンバー装置。
【００４０】
［２８］上記［２０］乃至［２７］のいずれか一項において、
前記膜を熱処理することにより前記膜を酸化して結晶化した膜は、一般式ＡＢＯ３で表され、Ａは、Ａｌ、Ｙ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｌａ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｃａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｂｉおよび周期表のランタン系列の元素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を含んでなり、Ｂは、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｅ、ＯＳｉｒＰｔ、Ｕ、ＣＯ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＭＯおよびＷからなる群から選択される少なくとも一つの元素を含んでなるペロブスカイト物質を含む膜、または、酸化ビスマス層と、ペロブスカイト型構造ブロックとが交互に積層された構造を有するビスマス層状構造強誘電体結晶を含む膜であり、前記ペロブスカイト型構造ブロックは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｂｉ、Ｐｂおよび希土類元素から選ばれる少なくとも１つの元素Ｌと、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、ＭＯ、Ｍｎ、Ｆｅ、ＳｉおよびＧｅから選ばれる少なくとも１つの元素Ｒと、酸素とによって構成されることを特徴とするマルチチャンバー装置。
【００４１】
［２９］上記［２０］乃至［２５］のいずれか一項において、
前記第１の熱処理室内に配置され、基板を保持する保持部と、
前記第２の供給機構及び前記第２の排気機構を制御する第４の制御部と、
を具備し、
前記第４の制御部は、前記第１の熱処理室内に加圧された酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを供給し、前記第１の熱処理室内が第１の圧力に到達した時に前記第１の熱処理室内を減圧し、前記第１の熱処理室内が第２の圧力に到達した時に前記第１の熱処理室内を加圧する雰囲気で前記基板を熱処理するように制御することを特徴とするマルチチャンバー装置。
【００４２】
［３０］上記［２９］において、
前記第１の圧力は１気圧以上（好ましくは５気圧以上、より好ましくは９気圧以上）であり、
前記第２の圧力は前記第１の圧力の９５％以下の圧力（好ましくは９０％以下の圧力、より好ましくは８５％以下の圧力、さらに好ましくは８０％以下の圧力）であることを特徴とするマルチチャンバー装置。
【００４３】
［３１］上記［２９］または［３０］において、
前記第４の制御部は、前記第１の熱処理室内を減圧する際に前記酸素ガスまたは前記混合ガスの前記第１の熱処理室内への導入を停止し、前記第１の熱処理室内を加圧する際に前記酸素ガスまたは前記混合ガスの前記第１の熱処理室内への導入を開始するように、前記ガス導入機構を制御することを特徴とするマルチチャンバー装置。
【００４４】
［３２］上記［２０］乃至［２５］のいずれか一項において、
前記第１の熱処理室内に配置され、基板を保持する保持部と、
前記第２の供給機構及び前記第２の排気機構を制御する第５の制御部と、
を具備し、
前記第５の制御部は、前記基板上に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを流しながら前記基板を加圧酸素雰囲気で熱処理するように制御することを特徴とするマルチチャンバー装置。
【００４５】
［３３］上記［３２］において、
前記第５の制御部は、前記第１の熱処理室内に加圧された酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを供給し、前記第１の熱処理室内が第１の圧力に到達した時に前記第１の熱処理室内を減圧し、前記第１の熱処理室内が第２の圧力に到達した時に前記第１の熱処理室内を加圧する雰囲気で前記基板を熱処理するように制御することを特徴とするマルチチャンバー装置。
【００４６】
［３４］上記［３２］または［３３］において、
前記第２の供給機構は障害物を有し、
前記基板上に流れる前記酸素ガスまたは前記混合ガスに前記障害物によって乱流またはカルマン渦を形成することを特徴とするマルチチャンバー装置。
【００４７】
［３５］上記［２９］乃至［３４］のいずれか一項において、
前記第１の熱処理室内の前記保持部を移動させる駆動機構を有し、
前記熱処理は、前記駆動機構によって前記保持部とともに前記基板を移動させながら行うことを特徴とするマルチチャンバー装置。
【００４８】
［３６］上記［２０］乃至［２５］のいずれか一項において、
前記第１の熱処理室内に配置され、基板を保持する保持部と、
前記保持部を移動させる駆動機構と、
前記駆動機構、前記第２の供給機構及び前記第２の排気機構を制御する第６の制御部と、
を具備し、
前記第６の制御部は、前記保持部とともに前記基板を移動させながら前記基板を加圧酸素雰囲気で熱処理するように制御することを特徴とするマルチチャンバー装置。
【発明の効果】
【００４９】
本発明の一態様を適用することで、基板上にゾルゲル溶液を塗布することで基板上に膜を形成する際に膜から蒸発する物質の量の変動を抑制することができる。
また、本発明の一態様を適用することで、金属及びＣａＨｂを含有する膜を結晶化した結晶化膜における結晶化状態の面内均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一態様に係るマルチチャンバー装置を模式的に示す平面図である。
【図２】図１に示すスピンコート室１０４を備えたスピンコーター装置を示す模式図である。
【図３】図１に示す第１の熱処理室１０７を備えた第１の加圧式ランプアニール装置を模式的に示す断面図である。
【図４】図１に示す第２の熱処理室１０８を備えた第２の加圧式ランプアニール装置を模式的に示す断面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は図３または図４に示す加圧式ランプアニール装置を用いて金属及びＣａＨｂを含有する膜を酸化して結晶化する結晶化方法を説明する断面図である。
【図６】（Ａ）は本発明の一態様に係る加圧式ランプアニール装置を模式的に示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す処理室内のガスの流れを示す平面図、（Ｃ）は（Ｂ）に示すガスの流れを模式的に示す図である。
【図７】加圧式ランプアニール装置の制御を示す図である。
【図８】（Ａ）は比較例のＰＺＴ膜の表面を撮影した写真であり、（Ｂ）は実施例のＰＺＴ膜の表面を撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
以下では、本発明の実施形態及び実施例について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施形態の記載内容及び実施例に限定して解釈されるものではない。
【００５２】
（第１の実施形態）
≪マルチチャンバー装置≫
図１は、本発明の一態様に係るマルチチャンバー装置を模式的に示す平面図である。図２は、図１に示すスピンコート室１０４を備えたスピンコーター装置を示す模式図である。図３は、図１に示す第１の熱処理室１０７を備えた第１の加圧式ランプアニール装置を模式的に示す断面図である。図４は、図１に示す第２の熱処理室１０８を備えた第２の加圧式ランプアニール装置を模式的に示す断面図である。第１及び第２の加圧式ランプアニール装置は、加圧した状態でランプアニール処理（ＲＴＡ；rapid thermal anneal）を行うものである。
【００５３】
図１に示すマルチチャンバー装置は、ロードロック室１０１と、搬送室１０２と、搬送ロボット１０３と、スピンコート室１０４と、アライナー１０６と、第１の熱処理室１０７と、第２の熱処理室１０８とを有している。
【００５４】
ロードロック室１０１には真空ポンプ（図示せず）が接続されており、処理を施す基板（例えばＳｉ基板、Ｓｉウエハ）２３をロードロック室１０１内に導入し、真空ポンプによってロードロック室１０１内が真空排気されるようになっている。
【００５５】
搬送室１０２は、ゲートバルブ１５１を介してロードロック室１０１に接続されている。搬送室１０２内には搬送ロボット１０３が配置されている。搬送室１０２には真空ポンプ（図示せず）が接続されており、その真空ポンプによって搬送室１０２内が真空排気されるようになっている。
【００５６】
また、マルチチャンバー装置は、搬送室１０２内の温度及び湿度を、後述する第１の温度及び第１の湿度になるように、搬送室１０２内にガス（例えばエアー）を供給する第３の供給機構と、搬送室１０２内を排気する第３の排気機構を有していてもよいし、搬送室１０２内に、Ａｒガス等の不活性ガス、酸素ガス、または酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを供給する第４の供給機構と、搬送室１０２内を排気する第４の排気機構を有していてもよい。
【００５７】
＜図２のスピンコーター装置＞
スピンコート室１０４は、ゲートバルブ１５１を介して搬送室１０２に接続されている。
図２に示すスピンコーター装置は、基板２３上にゾルゲル溶液をスピンコートにより塗布することで基板２３上に膜を形成するスピンコート室１０４と、スピンコート室１０４内の温度及び湿度を、第１の温度及び第１の湿度になるように、スピンコート室１０４内にガスを供給する第１の供給機構と、スピンコート室１０４内を排気する第１の排気機構を有している。第１の温度は１０℃〜４０℃の範囲内であり、第１の湿度は３０％以下（好ましくは２０％以下、より好ましくは１０％以下）であるとよい。
【００５８】
第１の供給機構は、エアー供給源１１１が、レギュレータ１１２、冷凍式エアドライヤ１１３、フィルタ１１４、フローメータ１１５、バルブ１１６、バルブ・ニードル１１７及び熱交換器１１８を介してスピンコート室１０４に接続されたものである。
第１の排気機構は、スピンコート室１０４内の気体を、ダンパー１１９を通してカップに排気するものである。
【００５９】
なお、本実施形態では、第１の供給機構が供給するガスとしてエアーを用いているが、これに限定されるものではなく、第１の供給機構が供給するガスとしてＡｒガス、酸素ガス、または酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを用いてもよい。
【００６０】
また、スピンコーター装置は、スピンコート室１０４内の温度と湿度を測定する温湿度計１２０と、第１の供給機構側とスピンコート室１０４内の差圧を測定する差圧計１２１を有する。
【００６１】
また、スピンコーター装置は、ゾルゲル溶液が第２の温度となるように、ゾルゲル溶液の温度を制御する温度制御機構を有している。第２の温度は２０℃〜１００℃（好ましくは４０℃〜８０℃）の範囲内であるとよい。ゾルゲル溶液のケミカルラインのラインヒーターの設定温度は４０℃であるとよく、溶液塗布後のランプヒータ加熱時の実溶液温度は８０℃であるとよい。
【００６２】
＜図３の第１の加圧式ランプアニール装置＞
第１の熱処理室１０７は、ゲートバルブ１５１を介して搬送室１０２に接続されている。
図３に示す第１の加圧式ランプアニール装置は、スピンコート室１０４で塗布した膜を加圧酸素雰囲気により熱処理する第１の熱処理室１０７と、第１の熱処理室１０７内に配置された、前記膜を加熱する第１の加熱機構としてのランプヒータ５と、第１の熱処理室１０７内に酸素ガスを供給する第２の供給機構と、第１の熱処理室１０７内を排気する第２の排気機構と、第１の熱処理室１０７内でランプヒータ５によって加熱した前記膜を第３の温度に保持するように制御する制御部を有している。第３の温度は１００℃〜４５０℃（好ましくは２００℃〜４５０℃）の範囲内であるとよい。
【００６３】
第２の供給機構は後述する加圧ラインである。第２の排気機構は後述する圧力調整ラインである。なお、本実施形態では、第２の供給機構が供給するガスとして酸素ガスを用いているが、これに限定されるものではなく、第２の供給機構が供給するガスとして酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを用いてもよい。
【００６４】
＜図４の第２の加圧式ランプアニール装置＞
第２の熱処理室１０８は、搬送室１０２にゲートバルブ１５１を介して接続されている。
図４に示す第２の加圧式ランプアニール装置は、第１の熱処理室１０７で熱処理した膜を加圧酸素雰囲気により熱処理する第２の熱処理室１０８と、第２の熱処理室１０８内に配置された、前記膜を加熱する第２の加熱機構としてのランプヒータ５と、第２の熱処理室１０８内に酸素ガスを供給する第５の供給機構と、第２の熱処理室１０８内を排気する第５の排気機構と、第２の熱処理室１０８内でランプヒータ５によって加熱した前記膜を第４の温度に保持するように制御する制御部を有している。第４の温度は４５１℃〜９００℃の範囲内であるとよい。
【００６５】
第５の供給機構は後述する加圧ラインである。第５の排気機構は後述する圧力調整ラインである。なお、本実施形態では、第５の供給機構が供給するガスとして酸素ガスを用いているが、これに限定されるものではなく、第５の供給機構が供給するガスとして酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを用いてもよい。
【００６６】
＜図３の第１の加圧式ランプアニール装置の詳細説明＞
第１の加圧式ランプアニール装置はＡｌ製のチャンバー１を有している。チャンバー１は冷却機構７によって水冷されるように構成されている。チャンバー１内には基板２３を保持する保持部３が設けられている。保持部３の上方には石英ガラス４ａ，４ｂが配置されている。石英ガラス４ａ，４ｂは、チャンバー内を加圧する際の圧力に耐えられるように形成されている。
【００６７】
石英ガラス４ａ，４ｂの上にはランプヒータ５が配置されており、このランプヒータ５は金属製の筐体６の内部に配置されている。筐体６の上部には排気ダクト（図示せず）が接続されており、この排気ダクトは筐体６内の熱を排気するものである。
【００６８】
保持部３の下方に位置するチャンバー１の下方には放射温度計９が配置されている。チャンバー１内に形成される第１の熱処理室１０７は狭い方が好ましい。その理由は、所定の圧力まで加圧するのに必要な時間を短くすることができるからである。
【００６９】
チャンバー１内の第１の熱処理室１０７は加圧バルブを有する加圧ライン（加圧機構）に接続されており、この加圧ラインは、不活性ガス供給源（例えばアルゴンガス供給源）を備えた加圧ライン、酸素ガス供給源Ｏ２を備えた加圧ライン及び窒素ガス供給源を備えた加圧ラインを有している。
【００７０】
また、チャンバー１内の第１の熱処理室１０７はバルブ３９を備えた圧力調整ラインに接続されており、圧力調整ラインは排気機構を有している。この圧力調整ライン及び上記の加圧ラインによってチャンバー１内の第１の熱処理室１０７を所定の圧力（例えば１ＭＰａ未満）に加圧できるようになっている。
【００７１】
また、加圧式ランプアニール装置は、上記の加圧ライン及び圧力調整ラインを制御する制御部を有している。
制御部は、第１の熱処理室１０７内に加圧された酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを導入し、第１の熱処理室１０７内が第１の圧力に到達した時に第１の熱処理室１０７内を減圧してＨ２ＯまたはＣＯ２を前記膜上から除去し、第１の熱処理室１０７内が第２の圧力に到達した時に第１の熱処理室１０７内を加圧するような加圧酸素雰囲気で基板２３を熱処理するように制御してもよい（第１の制御方法）。その場合、第１の圧力は１気圧以上（好ましくは５気圧以上、より好ましくは９気圧以上）であるとよく、第２の圧力は第１の圧力の９５％以下の圧力（好ましくは９０％以下の圧力、より好ましくは８５％以下の圧力、さらに好ましくは８０％以下の圧力）であるとよい。例えば、第１の圧力が１気圧以上の場合は第２の圧力が０．９気圧以下であってもよいし、第１の圧力が５気圧以上の場合は第２の圧力が４気圧以下であってもよいし、第１の圧力が１０気圧以上の場合は第２の圧力が９気圧以下であってもよい。
【００７２】
また、制御部は、第１の熱処理室１０７内を減圧する際に前記酸素ガスまたは前記混合ガスの第１の熱処理室１０７内への導入を停止し、第１の熱処理室１０７内を加圧する際に前記酸素ガスまたは前記混合ガスの第１の熱処理室１０７内への導入を開始するように、上記の加圧ライン及び圧力調整ラインを制御してもよい。
【００７３】
また、制御部は、基板２３上に加圧した酸素ガスまたは酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを流しながら基板２３を加圧酸素雰囲気で熱処理するように制御してもよい（第２の制御方法）。その場合、前記酸素ガスまたは前記混合ガスを流す量は、５リットル／ｍｉｎ以上（望ましくは１０リットル／ｍｉｎ以上）であるとよい。
また、上記の第１の制御方法と第２の制御方法を組合せてもよい。
【００７４】
筐体６及びランプヒータ５それぞれは配管を介してドライエアー供給源（図示せず）に接続されている。ドライエアー供給源からドライエアーを筐体内及びランプヒータ内に導入することにより、筐体内及びランプヒータ内に溜まる熱を排気ダクトから排気することができる。
【００７５】
なお、本実施形態では、ランプヒータ５を基板２３の上方に配置し、ランプ光を基板２３の上面に照射して上面から基板２３を加熱しているが、これに限定されるものではなく、ランプヒータ５を基板２３の下方に配置し、ランプ光を基板２３の下面に照射して下面から基板２３を加熱してもよいし、ランプヒータ５を基板２３の上方及び下方の両方に配置し、ランプ光を基板２３の上面及び下面に照射して両面から基板２３を加熱してもよい。
【００７６】
チャンバー１内の第１の熱処理室１０７の平面形状は略円形である。加圧ラインから導入されるガスは、基板２３の表面と略平行方向にシャワー状に分散させながら基板２３上に供給されるようになっている。この基板２３上に供給されたガスは、基板２３の表面と略平行方向に並べられた複数のシャワー状ガス通路から排気されるようになっている。シャワー状ガス通路はチャンバー１に形成されている。このようにガスをシャワー状に分散させながら流し、且つシャワー状ガス通路を通して排気することにより、基板２３上に均一性よくガスを供給することが可能となる。
【００７７】
チャンバー１の一方側にはゲートバルブ１５１が配置されており、このゲートバルブ１５１の近傍には基板２３を搬送する搬送ロボット１０３が配置されている。ゲートバルブ１５１を開いた状態で、チャンバー内の第１の熱処理室１０７に基板２３を搬送ロボット１０３により搬入、搬出するようになっている。
【００７８】
ゲートバルブ１５１は、基板２３を第１の熱処理室１０７内に導入するための開口部と、弁体４９ｃを有している。この弁体４９ｃを上下移動させることで開口部の開閉を行うことができるようになっている。
【００７９】
＜図４の第２の加圧式ランプアニール装置の詳細説明＞
図３の第１の加圧式ランプアニール装置は、基板２３の上面にランプ光を照射するようにランプヒータ５を配置するのに対し、図４の第２の加圧式ランプアニール装置は、基板２３の下面にランプ光を照射するようにランプヒータ５を配置する点が異なる。この点以外は、図４の第２の加圧式ランプアニール装置と図３の第１の加圧式ランプアニール装置がほぼ同様に構成されている。
【００８０】
詳細には、第２の加圧式ランプアニール装置は、図３に示す第１の加圧式ランプアニール装置と同様に、Ａｌ製のチャンバー１と、冷却機構７と、基板２３を保持する保持部３と、保持部３の下方に配置された石英ガラス４ａ，４ｂと、石英ガラス４ａ，４ｂの下に配置されたランプヒータ５と、金属製の筐体６と、排気ダクト（図示せず）と、保持部３の上方に位置する放射温度計９と、チャンバー１内の第２の熱処理室１０８に接続された加圧ライン（加圧機構）と、第２の熱処理室１０８に接続された圧力調整ラインと、加圧ライン及び圧力調整ラインを制御する制御部を有している。
【００８１】
≪膜の製造方法≫
図１に示すマルチチャンバー装置を用いた膜の製造方法について説明する。
【００８２】
基板２３をロードロック室１０１内に導入し、真空ポンプによってロードロック室１０１内を真空排気する。また、搬送室１０２を真空ポンプによって真空排気する。また、アライナー１０６内の気体を排気する。
【００８３】
次に、ゲートバルブ１５１を開き、搬送ロボット１０３によってロードロック室１０１内の基板２３を搬送室１０２を通ってアライナー１０６内に搬送する。そして、ゲートバルブ１５１を閉じる。次いで、アライナー１０６をＡｒ等の不活性ガスと酸素ガスの混合ガス雰囲気または酸素ガス雰囲気とする。次いで、アライナー１０６によって基板２３のアライメントを行う。
【００８４】
次に、スピンコート室１０４を第１の排気機構によって排気する。また、搬送室１０２を真空ポンプによって真空排気する。次いで、ゲートバルブ１５１を開き、搬送ロボット１０３によってアライナー１０６内の基板２３を搬送室１０２を通ってスピンコート室１０４内に搬送し、ゲートバルブ１５１を閉じる。なお、基板２３は、例えば６インチ又は８インチのシリコンウエハ上に熱酸化法によりＳｉＯ２膜を形成し、このＳｉＯ２膜上に導電膜（電極）を形成したものである。
【００８５】
＜スピンコートによる塗布＞
次に、エアー供給源１１１からレギュレータ１１２、冷凍式エアドライヤ１１３、フィルタ１１４、フローメータ１１５、バルブ１１６、バルブ・ニードル１１７及び熱交換器１１８を通してエアーをスピンコート室１０４内に供給し、スピンコート室１０４内の気体を、ダンパー１１９を通してカップに排気する（図２参照）。これにより、スピンコート室１０４内の温度及び湿度を、第１の温度及び第１の湿度に調整する。第１の温度は１０℃〜４０℃の範囲内であり、第１の湿度は３０％以下（好ましくは２０％以下、より好ましくは１０％以下）であるとよい。
【００８６】
このように第１の温度及び第１の湿度を有するエアー雰囲気によって基板上にゾルゲル溶液をスピンコートにより塗布する。これにより、基板上に金属及びＣａＨｂ（ａ，ｂ：自然数）を含有する膜（以下、「膜」という。）を形成する（図２参照）。ゾルゲル溶液の温度は第２の温度に温度制御機構によって制御されている。第２の温度は２０℃〜１００℃（好ましくは４０℃〜８０℃）の範囲内であるとよい。なお、膜は有機金属材料膜であってもよい。
【００８７】
上記のようにゾルゲル溶液を塗布する際に第１の温度及び第１の湿度を有するエアー雰囲気にするため、基板上に形成される膜から蒸発する物質（アルコール、水等）の量の変動を抑制することができる。その結果、基板上に形成される膜の膜厚や膜質の変動を抑制できる。また、ゾルゲル溶液の温度を第２の温度に制御することにより、基板上に形成される膜から蒸発する物質（アルコール、水等）の量の変動を抑制することができる。
【００８８】
なお、本実施形態では、ゾルゲル溶液を塗布する際の雰囲気をエアー雰囲気としているが、これに限定されるものではなく、ゾルゲル溶液を塗布する際の雰囲気をＡｒガス等の不活性ガス、酸素ガス、または酸素ガスと不活性ガスの混合ガスの雰囲気としてもよい。
【００８９】
＜酸化方法＞
次に、第１の熱処理室１０７内を排気機構によって排気し、搬送室１０２を真空ポンプによって真空排気する。次いで、ゲートバルブ１５１を開き、搬送ロボット１０３によってスピンコート室１０４内の基板２３を搬送室１０２を通って第１の熱処理室１０７内に搬送する。そして、ゲートバルブ１５１を閉じる。
【００９０】
次いで、第１の加圧式ランプアニール装置を用いて加圧酸素雰囲気中で第３の温度、所定時間のＲＴＡ処理を行う。第３の温度は、１００℃〜４５０℃の範囲内であるとよく、好ましくは２００℃〜４５０℃である。以下、図３を参照しつつ詳細に説明する。
【００９１】
加圧ラインの酸素ガス供給源Ｏ２から酸素ガスを第１の熱処理室１０７内に導入する。これと共に、圧力調整ラインのバルブ３９を徐々に閉じていくことにより、第１の熱処理室１０７内を酸素雰囲気としながら徐々に加圧する。そして、第１の熱処理室１０７内が第１の圧力に到達した時に圧力調整ラインによって第１の熱処理室１０７内を減圧してＨ２ＯまたはＣＯ２を前記膜上から除去し、第１の熱処理室１０７内が第２の圧力に到達した時に第１の熱処理室１０７内を圧力調整ラインによって加圧する。そして再び第１の熱処理室１０７内が第１の圧力に到達した時に圧力調整ラインによって第１の熱処理室１０７内を減圧する。第１の圧力は１気圧以上（好ましくは５気圧以上、より好ましくは９気圧以上）であるとよく、第２の圧力は第１の圧力の９５％以下の圧力（好ましくは９０％以下の圧力、より好ましくは８５％以下の圧力、さらに好ましくは８０％以下の圧力）であるとよい。なお、第１の熱処理室１０７内を減圧する際に酸素ガスの導入を停止してもよいし、第１の熱処理室１０７内を加圧する際に酸素ガスの導入を開始することにしてもよい。
【００９２】
上記の加圧と減圧を繰り返しながら、ランプヒータ５から石英ガラス４ａ，４ｂを通してランプ光を基板２３上の膜に照射する。これにより、膜が第４の温度まで急速に加熱され、第４の温度で所定時間保持される。その結果、膜中の金属と酸素が素早く反応され、膜が酸化される。
【００９３】
次いで、ランプヒータ５を停止させることにより、膜は急速に冷却される。次いで、加圧ラインの酸素供給源からの酸素の供給を停止し、大気開放ラインの開放バルブを開き、第１の熱処理室１０７内を大気圧に戻す。
【００９４】
上記の酸化の過程について図５を参照しつつさらに詳細に説明する。図５（Ａ）〜（Ｃ）は、図３に示す加圧式ランプアニール装置を用いて基板２３上の膜を酸化する方法を説明する断面図である。
【００９５】
第１の熱処理室１０７内が第１の圧力（例えば１０気圧）に到達するまでに膜中の金属と酸素５１が反応する（図５（Ａ）参照）。その際に膜中のＣａＨｂと反応したＣＯ２５２やＨ２Ｏ５３が膜中から発生する（図５（Ｂ）参照）。次いで、第１の熱処理室１０７内を減圧し、第１の熱処理室１０７内が第２の圧力（例えば８．５気圧）に到達するまでに、膜の表面付近に残存して漂うＣＯ２５２やＨ２Ｏ５３は膜上から第１の熱処理室１０７の外へ排気される（図５（Ｃ）参照）。次いで、第１の熱処理室１０７内を加圧し、第１の熱処理室１０７内が第１の圧力（例えば１０気圧）に到達するまでに膜中の金属と酸素５１が反応する（図５（Ａ）参照）。
【００９６】
このように第１の熱処理室１０７内を加圧するときに膜上にフレッシュな酸素を供給し、金属と酸素５１が反応する酸化反応の妨げとなるＣＯ２５２やＨ２Ｏ５３などのデガス成分（Ｏ２以外の酸素、窒素、炭素、水素を含むガス）を、第１の熱処理室１０７内を減圧するときに第１の熱処理室１０７の外へ排気し、その後に第１の熱処理室１０７内を加圧して膜上にフレッシュな酸素を供給することを繰り返す。これにより、膜を酸化する時に発生する酸化反応の妨げとなるＣＯ２やＨ２Ｏなどを効果的に除去することができる。その結果、膜の酸化を促進させることができ、膜の酸化状態の面内均一性を飛躍的に向上させることができる。
【００９７】
＜結晶化方法＞
次に、第２の熱処理室１０８内を排気機構によって排気し、搬送室１０２を真空ポンプによって真空排気する。次いで、ゲートバルブ１５１を開き、搬送ロボット１０３によって第１の熱処理室１０７内の基板２３を搬送室１０２を通って第２の熱処理室１０８内に搬送する。そして、ゲートバルブ１５１を閉じる。
【００９８】
次いで、第２の加圧式ランプアニール装置を用いて加圧酸素雰囲気中で第４の温度、所定時間のＲＴＡ処理を行う。第４の温度は４５１℃〜９００℃の範囲内であるとよく、好ましくは６２０℃〜６５０℃である。以下、図４を参照しつつ詳細に説明する。
【００９９】
上記の第１の酸化方法と同様の方法により、第２の熱処理室１０８内を加圧して第１の圧力に到達した時に第２の熱処理室１０８内を減圧してＨ２ＯまたはＣＯ２を前記膜上から除去し、第２の圧力に到達した時に第２の熱処理室１０８内を加圧する。そして再び第２の熱処理室１０８内が第１の圧力に到達した時に減圧する。第１の圧力は１気圧以上（好ましくは５気圧以上、より好ましくは９気圧以上）であるとよく、第２の圧力は第１の圧力の９５％以下の圧力（好ましくは９０％以下の圧力、より好ましくは８５％以下の圧力、さらに好ましくは８０％以下の圧力）であるとよい。
【０１００】
上記の加圧と減圧を繰り返しながら、ランプヒータ５から石英ガラス４ａ，４ｂを通してランプ光を基板２３の下面に照射する。これにより、膜が第４の温度まで急速に加熱され、第４の温度で所定時間保持される。その結果、膜中の金属と酸素が素早く反応され、膜が酸化して結晶化される。
【０１０１】
次いで、上記の第１の酸化方法と同様の方法により、ランプヒータ５を停止して膜を急速に４０℃以下まで冷却し、酸素の供給を停止し、第２の熱処理室１０８内を大気圧に戻す。
【０１０２】
上記の結晶化の過程は、図５に示す過程と同様である
第２の熱処理室１０８内が第１の圧力（例えば１０気圧）に到達するまでに膜中の金属と酸素５１が反応する。その際に膜中のＣａＨｂと反応したＣＯ２５２やＨ２Ｏ５３が膜中から発生する。次いで、第２の熱処理室１０８内を減圧し、第２の熱処理室１０８内が第２の圧力（例えば８．５気圧）に到達するまでに、膜の表面付近に残存して漂うＣＯ２５２やＨ２Ｏ５３は膜上から第２の熱処理室１０８の外へ排気される。次いで、第２の熱処理室１０８内を加圧し、第２の熱処理室１０８内が第１の圧力（例えば１０気圧）に到達するまでに膜中の金属と酸素５１が反応する。
【０１０３】
このように第２の熱処理室１０８内を加圧するときに膜上にフレッシュな酸素を供給し、金属と酸素５１が反応する酸化反応の妨げとなるＣＯ２５２やＨ２Ｏ５３などのデガス成分（Ｏ２以外の酸素、窒素、炭素、水素を含むガス）を、第２の熱処理室１０８内を減圧するときに第２の熱処理室１０８の外へ排気し、その後に第２の熱処理室１０８内を加圧して膜上にフレッシュな酸素を供給することを繰り返す。これにより、膜を酸化する時に発生する酸化反応の妨げとなるＣＯ２やＨ２Ｏなどを効果的に除去することができる。その結果、膜の結晶化を促進させることができ、膜の結晶化状態の面内均一性を飛躍的に向上させることができる。また、結晶性の良い膜を作製することができる。
【０１０４】
上記のように膜を酸化して結晶化した結晶化膜は、一般式ＡＢＯ３で表され、Ａは、Ａｌ、Ｙ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｌａ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｃａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｂｉおよび周期表のランタン系列の元素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を含んでなり、Ｂは、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｅ、ＯＳｉｒＰｔ、Ｕ、ＣＯ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＭＯおよびＷからなる群から選択される少なくとも一つの元素を含んでなるペロブスカイト物質を含む膜、または、酸化ビスマス層と、ペロブスカイト型構造ブロックとが交互に積層された構造を有するビスマス層状構造強誘電体結晶を含む膜であり、前記ペロブスカイト型構造ブロックは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｂｉ、Ｐｂおよび希土類元素から選ばれる少なくとも１つの元素Ｌと、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、ＭＯ、Ｍｎ、Ｆｅ、ＳｉおよびＧｅから選ばれる少なくとも１つの元素Ｒと、酸素とによって構成されるとよい。
【０１０５】
上記のように膜を酸化して結晶化した膜の厚さは０．５μｍ以上（望ましくは１μｍ以上）であるとよい。
【０１０６】
本実施形態によれば、第１の熱処理室１０７では基板２３の上面からランプ光を照射し、第２の熱処理室１０８では基板２３の下面からランプ光を照射するため、基板２３の熱による反りや変形を抑制することができる。
なお、本実施形態では、第１の熱処理室１０７で膜の酸化を行った後に、第２の熱処理室１０８で膜の結晶化を行っているが、第２の熱処理室１０８で膜の酸化を行い、第１の熱処理室１０７で膜の結晶化を行ってもよい。その場合においても基板２３の熱による反りや変形を抑制することができる。
【０１０７】
＜酸化方法の第１変形例＞
上記の酸化方法は、第１の熱処理室１０７内の加圧と減圧を繰り返すことにより、膜を酸化する時に発生するＣＯ２やＨ２Ｏを効果的に除去する方法であるのに対し、酸化方法の第１の変形例は、第１の熱処理室１０７内に加圧した酸素ガスを流しながら第１の熱処理室１０７内を排気することにより、膜を酸化する時に発生するＣＯ２やＨ２Ｏを効果的に除去する方法である。この点以外について酸化方法の第１の変形例は上記の酸化方法と同様である。なお、第１の熱処理室１０７内は一定圧力とするとよい。
【０１０８】
第１の熱処理室１０７内に酸素ガスを流す量は、５リットル／ｍｉｎ以上（望ましくは１０リットル／ｍｉｎ以上）であるとよい。
【０１０９】
＜結晶化方法の第１変形例＞
上記の結晶化方法は、第２の熱処理室１０８内の加圧と減圧を繰り返すことにより、膜を結晶化する時に発生するＣＯ２やＨ２Ｏを効果的に除去する方法であるのに対し、結晶化方法の第１の変形例は、第２の熱処理室１０８内に加圧した酸素ガスを流しながら第２の熱処理室１０８内を排気することにより、膜を結晶化する時に発生するＣＯ２やＨ２Ｏを効果的に除去する方法である。この点以外について結晶化方法の第１の変形例は上記の結晶化方法と同様である。なお、第２の熱処理室１０８内は一定圧力とするとよい。
【０１１０】
第２の熱処理室１０８内に酸素ガスを流す量は、５リットル／ｍｉｎ以上（望ましくは１０リットル／ｍｉｎ以上）であるとよい。
【０１１１】
結晶化方法の第１の変形例によれば、膜上に酸素ガスを流すことにより、膜を結晶化する時に発生するＣＯ２やＨ２Ｏを効果的に除去することができる。その結果、膜の結晶化状態の面内均一性を飛躍的に向上させることができる。また、結晶性の良い膜を作製することができる。
【０１１２】
＜酸化方法の第２変形例＞
酸化方法の第２の変形例は、上記の酸化方法と上記の酸化方法の第１の変形例を組合せたものである。つまり、第１の熱処理室１０７内の加圧と減圧を繰り返し、且つ第１の熱処理室１０７内に加圧した酸素ガスを流すことにより、膜を酸化する時に発生するＣＯ２やＨ２Ｏを効果的に除去することができる。
【０１１３】
＜結晶化方法の第２変形例＞
結晶化方法の第２の変形例は、上記の結晶化方法と上記の結晶化方法の第１の変形例を組合せたものである。つまり、第２の熱処理室１０８内の加圧と減圧を繰り返し、且つ第２の熱処理室１０８内に加圧した酸素ガスを流すことにより、膜を結晶化する時に発生するＣＯ２やＨ２Ｏを効果的に除去することができる。
【０１１４】
なお、本実施形態では、酸素ガスを第１の熱処理室１０７内に導入し、第１の熱処理室１０７内を加圧酸素雰囲気としているが、酸素ガスと不活性ガスの混合ガスを第１の熱処理室１０７内に導入し、第１の熱処理室１０７内を加圧した酸素ガスと不活性ガスの混合雰囲気としてもよい。その場合、酸素ガスと不活性ガスの割合は処理室内の圧力に応じて適宜選択すればよい。
【０１１５】
（第２の実施形態）
≪マルチチャンバー装置≫
本発明の一態様に係るマルチチャンバー装置は、図１に示すマルチチャンバー装置から第２の熱処理室１０８を備えた第２の加圧式ランプアニール装置を除いたものと同一である。
【０１１６】
≪膜の製造方法≫
第１の実施形態による膜の製造方法では、第１の加圧式ランプアニール装置を用いて加圧酸素雰囲気中で第３の温度、所定時間のＲＴＡ処理を行うことで基板上の膜の酸化処理を行い、その後、第２の加圧式ランプアニール装置を用いて加圧酸素雰囲気中で第４の温度、所定時間のＲＴＡ処理を行うことで基板上の膜の結晶化処理を行っているのに対し、第２の実施形態による膜の製造方法では、第１の加圧式ランプアニール装置を用いて加圧酸素雰囲気中で第３の温度、所定時間のＲＴＡ処理を行うことで基板上の膜の酸化処理を行った後に連続して第１の加圧式ランプアニール装置を用いて加圧酸素雰囲気中で第４の温度、所定時間のＲＴＡ処理を行うことで基板上の膜の結晶化処理を行う。この点以外は、本実施形態による膜の製造方法と第１の実施形態による膜の製造方法は同一である。
【０１１７】
（第３の実施形態）
≪マルチチャンバー装置≫
本発明の一態様に係るマルチチャンバー装置は、図１に示すマルチチャンバー装置における第１及び第２の加圧式ランプアニール装置それぞれに図６に示す障害物５４を配置したものである。この点以外は、本実施形態によるマルチチャンバー装置と第１の実施形態によるマルチチャンバー装置は同一である。
【０１１８】
＜第１の加圧式ランプアニール装置＞
図６（Ａ）は、第１の加圧式ランプアニール装置を模式的に示す断面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す第１の熱処理室１０７内のガスの流れを示す平面図であり、図６（Ｃ）は、図６（Ｂ）に示すガスの流れを模式的に示す図である。
【０１１９】
図６（Ａ）に示す第１の加圧式ランプアニール装置は、障害物５４を有するガス導入機構を備えている。
【０１２０】
≪膜の製造方法≫
本実施形態が第１の実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【０１２１】
＜酸化方法及び結晶化方法＞
本実施形態による酸化方法及び結晶化方法では、加圧した酸素ガスを第１の熱処理室１０７内または第２の熱処理室１０８内に導入すると障害物５４によって基板２３上に流れる酸素ガス５１に乱流またはカルマン渦が形成される。なお、本実施形態では、障害物５４を固定しているが、これに限定されることなく、第１の熱処理室１０７内で障害物を移動させてもよい。また、カルマン渦とは、流れのなかに障害物を置いたとき、または流体中で固体を動かしたときにその後方に交互にできる渦の列である。
【０１２２】
詳細には、第１の実施形態による酸化方法、結晶化方法、酸化方法の第１変形例、結晶化方法の第１変形例、酸化方法の第２変形例、結晶化方法の第２変形例それぞれにおいて、酸素ガスを熱処理室内に導入した際に障害物５４によって基板２３上に流れる酸素ガスに乱流またはカルマン渦が形成される方法である。
【０１２３】
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１２４】
また、本実施形態では、基板２３上に流れる酸素ガスに乱流またはカルマン渦を形成するため、膜を酸化する時に発生するＣＯ２やＨ２Ｏをより効果的に除去することができる。
【０１２５】
（第４の実施形態）
≪マルチチャンバー装置≫
本発明の一態様に係るマルチチャンバー装置は、図１に示すマルチチャンバー装置における第１及び第２の加圧式ランプアニール装置それぞれに保持部を移動させる駆動機構を配置したものである。この点以外は、本実施形態によるマルチチャンバー装置と第１の実施形態によるマルチチャンバー装置は同一である。
【０１２６】
≪膜の製造方法≫
本実施形態が第１の実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【０１２７】
＜酸化方法及び結晶化方法＞
本実施形態による酸化方法及び結晶化方法は、前記駆動機構によって保持部とともに基板を移動させながら酸化及び結晶化を行う点が第１の実施形態と異なり、その点以外については第１の実施形態と同様である。
【０１２８】
詳細には、第１の実施形態による酸化方法、結晶化方法、酸化方法の第１変形例、結晶化方法の第１変形例、酸化方法の第２変形例、結晶化方法の第２変形例それぞれにおいて、前記駆動機構によって保持部とともに基板上の膜を移動させながら膜の結晶化を行う方法である。この移動は、上下移動または回転運動または上下移動と回転運動の組み合せであるとよい。
【０１２９】
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３０】
また、本実施形態では、基板上の膜を機械的に移動させることにより、膜の表面付近に残存するＣＯ２やＨ２Ｏなどを膜の表面から遠ざけることができ、膜の表面付近の酸素ガスの量を増やすことができる。その結果、膜の酸化を促進させることができる。
【０１３１】
なお、上述した第１〜第４の実施形態を適宜組合せて実施してもよい。
【実施例】
【０１３２】
［スピンコート］
Pb30％過剰ゾルゲルPZT溶液（Pb/Zr/Ti=130/55/45）を用い、スピンコートを実施した。これにより、6インチウエハ上にPZT薄膜を作製した。１層当たりの塗布量は5ccとし、スピン条件は以下の条件を用いてPZT膜の塗布を行った。
【０１３３】
＜スピン条件＞
0  〜   50 rpmまで、ランプ照射を行いながらSLOPE制御にて30秒で上昇。
0  〜  500 rpmまで、SLOPE制御にて10秒で上昇。
500 〜 2000 rpmまで、SLOPE制御にて10秒で上昇（バックリンス塗布有）。
2000 rpmにて、5秒間保持。
4500 rpmまで上昇させ、7秒間保持。
7500 rpmまで上昇させ、5秒間保持。
なお、SLOPE制御とは、回転数の上昇を段階的に行う制御をいい、回転数を階段状に上昇させる制御、回転数を連続的に上昇させる制御を含む意味である。
【０１３４】
［乾燥・加圧仮焼成］
塗布毎に、アルコール成分除去を目的とした乾燥工程を実施した。200℃に加熱したホットプレート上で90秒間保持し、乾燥させた。次に、有機成分の分解除去を目的とした加圧仮焼成工程を実施した。まずロータリポンプにて10-3Paまで真空引きを実施した。その後、9.8気圧まで酸素を導入し、第１の実施形態による図３の加圧式ランプアニール装置を用いながら、450℃、150秒間、加圧・加熱処理を実施した。
【０１３５】
［加圧RTA(Rapid Thermal Anneal)］
第１の実施形態による図３の加圧式ランプアニール装置を用いて、ＰＺＴ膜の酸化及び結晶化促進のため、9.8気圧、650℃、400秒の加圧RTA処理を実施した。その際、加圧式ランプアニール装置は、図７に示すように制御した。
【０１３６】
上記の塗布、乾燥、加圧仮焼成、加圧RTAプロセスを5回繰り返した。
【０１３７】
図７に示す制御方法について以下に詳細に説明する。
第１の熱処理室１０７内が9.8気圧の圧力に到達した時に、圧力調整ラインによって第１の熱処理室１０７内を減圧し、第１の熱処理室１０７内が8.8気圧の圧力に到達した時に第１の熱処理室１０７内を圧力調整ラインによって再加圧する。そして再び処理室５５内が9.8気圧の圧力に到達した時に、圧力調整ラインによって第１の熱処理室１０７内を減圧する。なお、第１の熱処理室１０７内を減圧する際には酸素ガスの導入を停止し、第１の熱処理室１０７内を加圧する際に酸素ガスの再導入を開始する。また、ランプヒータ５によって基板温度を図７に示すように制御する。
【０１３８】
このようにして、全膜厚１μｍのＰＺＴ膜を作製した。この実施例のＰＺＴ膜の表面を撮影した写真を図８（Ｂ）に示す。
【０１３９】
（比較例）
上記の450℃、150秒間、加圧・加熱処理及び9.8気圧、650℃、400秒の加圧RTA処理それぞれに加圧と減圧を繰り返す圧力制御を行わずに全膜厚１μｍのＰＺＴ膜を比較例として作製した。つまり、比較例では、上記の450℃、150秒間、加圧・加熱処理及び9.8気圧、650℃、400秒の加圧RTA処理それぞれの圧力を一定とし、且つ排気を停止した状態で、それぞれの処理を行った。それ以外については、上記の実施例と同様の方法でＰＺＴ膜を作製した。この比較例のＰＺＴ膜の表面を撮影した写真を図８（Ａ）に示す。
【０１４０】
図８（Ａ）に示す比較例のＰＺＴ膜の表面は黒色でＰＺＴ膜の結晶化状態の面内均一性が悪いのに対し、図８（Ｂ）に示す実施例のＰＺＴ膜の表面は透明で酸化が面内で均一に進んでおり、ＰＺＴ膜の結晶化状態の面内均一性が向上していることが分かる。
【符号の説明】
【０１４１】
１  チャンバー
３  保持部
４ａ，４ｂ  石英ガラス
５  ランプヒータ
６  筐体
７  冷却機構
９  放射温度計
２３  基板
３９  圧力調整ラインのバルブ
４９ｃ  弁体
５１  酸素
５２  ＣＯ２
５３  Ｈ２Ｏ
５４  障害物
１０１  ロードロック室
１０２  搬送室
１０３  搬送ロボット
１０４  スピンコート室
１０６  アライナー
１０７  第１の熱処理室
１０８  第２の熱処理室
１１１  エアー供給源
１１２  レギュレータ
１１３  冷凍式エアドライヤ
１１４  フィルタ
１１５  フローメータ
１１６  バルブ
１１７  バルブ・ニードル
１１８熱交換器
１１９  ダンパー
１２０  温湿度計
１２１  差圧計
１５１  ゲートバルブ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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