(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の有機金属ガスをガス混合室において混合し、この混合されたガスを反応室内に供給し、反応室内に設けられている基板上に薄膜を堆積させるようにした薄膜堆積方法において、前記ガス混合室内に供給され、混合状態の複数の有機金属ガスの混合比を、ガス混合室に設けられているＦＴＩＲガス分析計を用いて測定し、この測定結果に基づいて前記複数の有機金属ガスの流量を個々に調整するようにしたことを特徴とする薄膜堆積方法。
【請求項２】
複数の有機金属ガスをガス混合室において混合し、この混合されたガスを反応室内に供給し、反応室内に設けられている基板上に薄膜を堆積させるようにした薄膜堆積方法において、前記反応室内に供給され、混合状態の複数の有機金属ガスの混合比を、前記反応室に設けられているＦＴＩＲガス分析計を用いて測定し、この測定結果に基づいて前記複数の有機金属ガスの流量を個々に調整するようにしたことを特徴とする薄膜堆積方法。
【請求項３】
前記薄膜がＰＺＴ強誘電体薄膜である請求項１または２に記載の薄膜堆積方法。
【請求項４】
複数の有機金属ガスを混合するガス混合室と、このガス混合室の下流側に設けられ、基板上に薄膜を堆積させるための反応室を備えた薄膜堆積装置において、前記ガス混合室に混合状態の複数の有機金属ガスの混合比を測定するためのＦＴＩＲガス分析計を設け、この測定結果に基づいて前記複数の有機金属ガスの流量を個々に調整するようにしたことを特徴とする薄膜堆積装置。
【請求項５】
複数の有機金属ガスを混合するガス混合室と、このガス混合室の下流側に設けられ、基板上に薄膜を堆積させるための反応室を備えた薄膜堆積装置において、前記反応室に混合状態の複数の有機金属ガスの混合比を測定するためのＦＴＩＲガス分析計を設け、この測定結果に基づいて前記複数の有機金属ガスの流量を個々に調整するようにしたことを特徴とする薄膜堆積装置。
【請求項６】
前記薄膜がＰＺＴ強誘電体薄膜である請求項４または５に記載の薄膜堆積装置。
【請求項７】
複数の有機金属ガスをガス混合室において混合し、この混合されたガスを反応室内に供給し、反応室内に設けられている基板上に薄膜を堆積させるようにした薄膜堆積方法において、前記ガス混合室の一方に赤外光源および干渉計が設けられ、前記ガス混合室の他方にガス混合室を通過した赤外光を検出する赤外線検出器が設けられ、ガス混合室内に導入され、混合状態の複数の有機金属ガスの混合比を測定するように構成したことを特徴とすることを特徴とする薄膜堆積方法に用いるＦＴＩＲガス分析計。
【請求項８】
複数の有機金属ガスをガス混合室において混合し、この混合されたガスを反応室内に供給し、反応室内に設けられている基板上に薄膜を堆積させるようにした薄膜堆積方法において、前記反応室の一方に赤外光源および干渉計が設けられ、前記反応室の他方に反応室を通過した赤外光を検出する赤外線検出器が設けられ、反応室内に導入され、混合状態の複数の有機金属ガスの混合比を測定するように構成したことを特徴とすることを特徴とする薄膜堆積方法に用いるＦＴＩＲガス分析計。
【請求項９】
前記薄膜がＰＺＴ強誘電体薄膜である請求項７または８に記載の薄膜堆積方法に用いるＦＴＩＲガス分析計。
【請求項１０】
複数の有機金属ガスをガス混合室において混合し、この混合されたガスを反応室内に供給し、反応室内に設けられている基板上に薄膜を堆積させるようにした薄膜堆積方法に用いる混合ガス供給装置において、前記複数の有機金属ガスを各別に発生させる原料気化部に対して、前記ガス混合室に設けられたＦＴＩＲガス分析計による混合状態の複数の有機金属ガスの混合比の測定結果に基づく制御信号を入力し、前記複数の有機金属ガスの流量を個々に調整するようにしたことを特徴とする薄膜堆積方法に用いる混合ガス供給装置。
【請求項１１】
複数の有機金属ガスをガス混合室において混合し、この混合されたガスを反応室内に供給し、反応室内に設けられている基板上に薄膜を堆積させるようにした薄膜堆積方法に用いる混合ガス供給装置において、前記複数の有機金属ガスを各別に発生させる原料気化部に対して、前記反応室に設けられたＦＴＩＲガス分析計による混合状態の複数の有機金属ガスの混合比の測定結果に基づく制御信号を入力し、前記複数の有機金属ガスの流量を個々に調整するようにしたことを特徴とする薄膜堆積方法に用いる混合ガス供給装置。
【請求項１２】
前記薄膜がＰＺＴ強誘電体薄膜である請求項１０または１１に記載の薄膜堆積方法に用いる混合ガス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＰＺＴ系強誘電体、ＰＬＺＴ系強誘電体、ＢａＳｒ系高誘電体やＣｕ系高温超伝導体あるいはＧａＡｓ系のような化合物半導体など有機金属を原料とした化学気相成長法による薄膜の堆積方法とその装置および薄膜の堆積方法に用いるＦＴＩＲガス分析計並びに薄膜の堆積方法に用いる混合ガス供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＰＺＴ〔Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 〕薄膜などのＰＺＴ系強誘電体薄膜を形成する手法として、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；有機金属化学気相成長）法による薄膜堆積方法が用いられるようになってきている。このＭＯＣＶＤ法を用いたＰＺＴ強誘電体薄膜を形成方法は、ＰＺＴ強誘電体薄膜の主たる構成元素である、例えば、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉをそれぞれ含む有機金属原料Ｐｂ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）2 、Ｚｒ（ｔ−ＯＣ4 Ｈ9 ）4 、Ｔｉ（ｉ−ＯＣ3 Ｈ7 ）4 をソース原料としてそれぞれ収容した原料気化器にアルゴンガスなどの不活性ガスをキャリアガスとして送り込んで、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉをそれぞれ含む３つの有機金属ガスを生成し、これらの有機金属ガスをガス混合室で混合した後、酸化剤としての酸素ガスを加えて有機金属混合ガスとして適宜の温度に保持された反応室に供給し、この有機金属混合ガスを、反応室に設けられた基板（例えば、Ｐｔ／ＳｉＯ2 ／ＳｉやＰｔ／ＭｇＯなど）の表面上において成長させる手法である。
【０００３】
ところで、上記ＭＯＣＶＤ法によって形成されたＰＺＴ強誘電体薄膜は、その組成が所定の化学量論組成となっていることが要求されるが、従来の薄膜堆積方法においては、次のようにして、その組成制御を行っていた。
【０００４】
すなわち、まず、前記原料気化器の温度（加熱温度）を各有機金属原料ごとに設定し、それらの温度における有機金属原料の蒸気圧からガス濃度を調べる。そして、化学量論組成になるように有機金属ガスの濃度を決定する。そして、原料気化器の温度を微調整する。その状態で、各有機金属原料に対するキャリアガスの流量を一定にして、３つの有機金属ガスを生成し、これによって、適宜の基板上にＰＺＴ強誘電体薄膜を形成してみる。
【０００５】
そして、前記ＰＺＴ強誘電体薄膜の組成を、例えばエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）などの分析装置を用いて組成分析を行い、その結果に基づいて、不足元素の有機金属原料を収容した原料気化器の温度と各キャリアガスの流量を再調節する。そして、再度ＰＺＴ強誘電体薄膜を形成し、この薄膜の組成を前記と同様の手法で分析し、所定の化学量論組成であるか否かを確認する。このときの組成が所定の化学量論組成でないときは、上記作業を繰り返す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の薄膜堆積方法においては、薄膜形成を行った後、この薄膜の組成分析を行い、組成が所定の化学量論組成でないときには、有機金属ガスの発生条件を設定し直すといった作業を繰り返しているため、所定の組成の薄膜を得るのにかなりの時間を要するといった問題がある。そして、薄膜形成を繰り返し行うことにより有機金属原料が消費され、有機金属ガスの蒸発量が変化して、所望の化学量論組成から外れてしまう。つまり、再現性が悪いといった問題もある。
【０００７】
上述のような課題は、ＰＺＴ強誘電体薄膜の堆積のみならず、ＰＬＺＴ系強誘電体薄膜やＣｕ系高温超伝導体薄膜あるいはＧａＡｓ系のような化合物半導体など有機金属を原料とした化学気相成長法による薄膜の堆積方法においても同様に生じているところである。
【０００８】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、所望の組成の薄膜を再現性よくかつ効率的に形成することができる薄膜堆積方法とその装置およびこの薄膜堆積方法に用いるＦＴＩＲガス分析計並びに混合ガス供給装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数の有機金属ガスをガス混合室において混合し、この混合されたガスを反応室内に供給し、反応室内に設けられている基板上に薄膜を堆積させるようにした薄膜堆積方法において、前記ガス混合室内に供給され、混合状態の複数の有機金属ガスの混合比を、ガス混合室に設けられているＦＴＩＲガス分析計を用いて測定し、この測定結果に基づいて前記複数の有機金属ガスの流量を個々に調整するようにしている。
【００１０】
そして、請求項２に記載の発明では、複数の有機金属ガスをガス混合室において混合し、この混合されたガスを反応室内に供給し、反応室内に設けられている基板上に薄膜を堆積させるようにした薄膜堆積方法において、前記反応室内に供給され、混合状態の複数の有機金属ガスの混合比を、前記反応室に設けられているＦＴＩＲガス分析計を用いて測定し、この測定結果に基づいて前記複数の有機金属ガスの流量を個々に調整するようにしている。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明では、複数の有機金属ガスを混合するガス混合室と、このガス混合室の下流側に設けられ、基板上に薄膜を堆積させるための反応室を備えた薄膜堆積装置において、前記ガス混合室に混合状態の複数の有機金属ガスの混合比を測定するためのＦＴＩＲガス分析計を設け、この測定結果に基づいて前記複数の有機金属ガスの流量を個々に調整するようにしている。
【００１２】
さらに、請求項５に記載の発明では、複数の有機金属ガスを混合するガス混合室と、このガス混合室の下流側に設けられ、基板上に薄膜を堆積させるための反応室を備えた薄膜堆積装置において、前記反応室に混合状態の複数の有機金属ガスの混合比を測定するためのＦＴＩＲガス分析計を設け、この測定結果に基づいて前記複数の有機金属ガスの流量を個々に調整するようにしている。
【００１３】
上記いずれの発明においても、従来の手法とは異なり、薄膜の形成に用いられる複数の有機金属ガスの混合状態（混合比や濃度）を直接モニターすることができる。したがって、薄膜の組成をより正確かつ短時間で分析することができ、所望の組成の薄膜を再現性よくかつ効率的に形成することができる。
【００１４】
そして、請求項１または４に記載の発明においては、複数の有機金属ガスが供給されるガス混合室においてこれらの有機金属ガスの混合状態を測定するものであるから、これらの有機金属ガスをそれぞれ単独で測定する場合とは異なり、各有機金属ガスどうしで反応が進み、中間体や多量体が生成する場合、それをモニターすることで、反応室に供給される有機金属混合ガスの状態を測定することができる。このように、インラインにおいて供給されるガスの状態を把握することができるので、堆積によって形成される薄膜の組成を正確かつ容易に制御することができる。つまり、ガスの濃度（状態）に応じて、原料気化器の温度、キャリアガスの流量やガス混合時の温度を制御することができるので、目的とする組成を有する薄膜を再現性よく得ることができる。
【００１５】
また、請求項２または５に記載の発明においては、複数の有機金属ガスが混合された状態のガスが供給される反応室においてこれらの有機金属ガスの混合状態を測定するものであるから、上記請求項１または４に記載の発明における作用効果に加えて、より実際の成膜に近い状態で前記ガスの状態をモニターすることができるといった効果がある。さらに、反応室内の圧力や基板の温度によっては、有機金属ガスが気相中で分解し、そのとき生じた固形物が薄膜中に取り込まれ、膜質を著しく劣化させることがあるが、請求項２または４に記載の発明によれば、気相中の生成反応をモニターすることができる。
【００１６】
さらに、請求項７に記載の発明では、複数の有機金属ガスをガス混合室において混合し、この混合されたガスを反応室内に供給し、反応室内に設けられている基板上に薄膜を堆積させるようにした薄膜堆積方法において、前記ガス混合室の一方に赤外光源および干渉計が設けられ、前記ガス混合室の他方にガス混合室を通過した赤外光を検出する赤外線検出器が設けられ、ガス混合室内に導入され、混合状態の複数の有機金属ガスの混合比を測定するように構成している。
【００１７】
そして、請求項８に記載の発明では、複数の有機金属ガスをガス混合室において混合し、この混合されたガスを反応室内に供給し、反応室内に設けられている基板上に薄膜を堆積させるようにした薄膜堆積方法において、前記反応室の一方に赤外光源および干渉計が設けられ、前記反応室の他方に反応室を通過した赤外光を検出する赤外線検出器が設けられ、反応室内に導入され、混合状態の複数の有機金属ガスの混合比を測定するように構成している。
【００１８】
上記請求項７または８に記載の発明によれば、１台のＦＴＩＲガス分析計によって複数の有機金属ガスの混合状態を測定することができる。
【００１９】
また、請求項１０に記載の発明では、複数の有機金属ガスをガス混合室において混合し、この混合されたガスを反応室内に供給し、反応室内に設けられている基板上に薄膜を堆積させるようにした薄膜堆積方法に用いる混合ガス供給装置において、前記複数の有機金属ガスを各別に発生させる原料気化部に対して、前記ガス混合室に設けられたＦＴＩＲガス分析計による混合状態の複数の有機金属ガスの混合比の測定結果に基づく制御信号を入力し、前記複数の有機金属ガスの流量を個々に調整するようにしている。
【００２０】
さらに、請求項１１に記載の発明では、複数の有機金属ガスをガス混合室において混合し、この混合されたガスを反応室内に供給し、反応室内に設けられている基板上に薄膜を堆積させるようにした薄膜堆積方法に用いる混合ガス供給装置において、前記複数の有機金属ガスを各別に発生させる原料気化部に対して、前記反応室に設けられたＦＴＩＲガス分析計による混合状態の複数の有機金属ガスの混合比の測定結果に基づく制御信号を入力し、前記複数の有機金属ガスの流量を個々に調整するようにしている。
【００２１】
上記請求項１０または１１に記載の発明によれば、薄膜の形成に用いる複数の有機金属ガスを所定の流量で発生させることができ、所定の組成の薄膜を再現性よく形成することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１〜図６は、この発明の第１の実施の形態を示している。そして、図１は、薄膜の堆積方法を実施するための装置（ＭＯＣＶＤ装置）の構成の一例を概略的に示すもので、例えばＰＺＴ強誘電体薄膜を形成するための装置である。この図において、１は原料気化部で、３つの原料気化器２〜４を備えている。各原料気化器２〜４は、ＰＺＴ強誘電体薄膜の主たる構成元素であるＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉをそれぞれ含む有機金属原料Ｐｂ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）2 、Ｚｒ（ｔ−ＯＣ4 Ｈ9 ）4 、Ｔｉ（ｉ−ＯＣ3 Ｈ7 ）4 を各別に収容した容器２ａ〜４ａおよび容器２ａ〜４ａを適宜の温度になるように加熱・保温する恒温槽２ｂ〜４ｂを備えている。各恒温槽２ｂ〜４ｂの温度は、個別に設定・管理できるように構成されている。
【００２３】
各容器２ａ〜４ａには、キャリアガスＣＧ1 ，ＣＧ2 ，ＣＧ3 （いずれも例えばアルゴンガス）を導入するためのキャリアガス流路５〜７および原料気化器２〜４において有機金属原料が気化されて生成される、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉをそれぞれ含む有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 を導出し、これをそれぞれガス混合室（後述する）にまで搬送する発生ガス流路８〜１０が接続されている。
【００２４】
１１はキャリアガス流路５〜７の流路の上流側に設けられるキャリアガス流量制御部で、各キャリアガス流路５〜７に対応して設けられる３つのマスフローコントローラ１２〜１４からなる。各マスフローコントローラ１２〜１４は、詳細な図示は省略するが、それぞれ、気体流量センサ部と気体流量制御バルブとからなり、実際に流れるガス（この場合、アルゴンガス）の流量を測定し、この実測値が外部から与えられる設定値と等しくなるようにガス流量を制御するように構成されている。なお、マスフローコントローラ１２〜１４より上流側のキャリアガス流路５〜７には、アルゴンガスボンベ（図示していない）が設けられている。
【００２５】
１５はキャリアガス流路５〜７の下流側に設けられるガス混合室で、キャリアガスＣＧ1 ，ＣＧ2 ，ＣＧ3 とともに流れてきた有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 が供給され、これらの有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 がここで混合される。このガス混合室１５は、図示していないヒータにより適宜加熱・保温できるように構成されている。
【００２６】
そして、ガス混合室１５の相対向する側壁に赤外線透過性の材料よりなる窓（図示していない）が形成してあり、一方の窓の外側には、赤外光源１６および干渉計１７が設けられ、赤外光ＩＲをガス混合室１５内に照射するようにしてあるとともに、他方の窓の外側には、例えば半導体検出器などの赤外線検出器１８が設けられ、ガス混合室１５内を通過した赤外光ＩＲを検出する赤外線検出器１８およびこの出力を適宜処理して測定対象成分の濃度を演算する演算制御部１９が設けられている。
【００２７】
この場合、ガス混合室１５は、サンプルガスとして有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 が供給されるガスセルとして機能するので、この実施の形態における薄膜堆積装置は、そのガス混合室１５にフーリエ変換赤外分光によるガス分析計（以下、ＦＴＩＲガス分析計という）２０が設けられていることになる。したがって、ガス混合室１５に供給されるガスに対して、赤外光ＩＲを干渉計１７を介して照射し、そのときの赤外線検出器１８の検出出力を加算平均し、その加算平均出力を用いてインターフェログラムをフーリエ変換し、さらに、このフーリエ変換された出力に基づいて測定対象成分に関するスペクトル演算を行うことにより、ガスに含まれる特定の成分についての吸収スペクトルに基づいてその成分の濃度などを測定することができる。
【００２８】
また、演算制御部１９は、単に濃度演算のみならず、その演算結果に基づいて、原料気化器２〜４の温度制御部（図示していない）に温度制御信号を送出したり、キャリアガス流量制御部１１の３つのマスフローコントローラ１２〜１４に各別に制御信号を送出する機能をも備えている。
【００２９】
２１はガス混合室１５からの有機金属混合ガス（３つの有機金属ガスが混合したもの）に酸化剤としての酸素ガスを添加するための酸素ガス導入路で、ガス混合室１５と後述する反応室２２の間のガス供給流路２３に接続されている。
【００３０】
２２はガス混合室１５の下流側に設けられる反応室で、その内部が適宜の温度や圧力になるように調整されるとともに、内部には、ＰＺＴ強誘電体薄膜を形成するための基板２４を載置しこれを所定の温度に加熱するように構成された基板載置台２５が設けられている。なお、２６は反応室２２に接続される排気流路で、吸引ポンプ２７を備えている。
【００３１】
なお、図示は省略しているが、キャリアガス流路５〜７、発生ガス流路８〜１０、酸素ガス導入路２１、ガス供給流路２３および排気流路２６には、適宜の開閉弁が設けられ、流路を適宜開閉できるようにしてある。
【００３２】
上述のように構成された薄膜堆積装置において、ＰＺＴ強誘電体薄膜を基板２４上に形成するには、例えば、以下に示すように条件設定を行った。すなわち、有機金属原料Ｐｂ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）2 、Ｚｒ（ｔ−ＯＣ4 Ｈ9 ）4 、Ｔｉ（ｉ−ＯＣ3 Ｈ7 ）4 をそれぞれ収容した原料気化器２〜４の温度は、それぞれ、１３０℃、３０℃、３５℃とした。そして、各原料気化器２〜４に供給されるキャリアガスＣＧ1 ，ＣＧ2 ，ＣＧ3 の流量は、それぞれ、１００ｍＬ／分、５０ｍＬ／分、５０ｍＬ／分とした。また、反応室２２内の圧力は、６６７Ｐａとし、基板２４の温度は６００℃とした。
【００３３】
そして、吸引ポンプ２７を動作させる。そして、３つの原料気化器２〜４内においては、Ｐｂ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）2 、Ｚｒ（ｔ−ＯＣ4 Ｈ9 ）4 、Ｔｉ（ｉ−ＯＣ3 Ｈ7 ）4 といった有機金属原料が、それぞれ所定温度に加熱されることにより気化し、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉをそれぞれ含む有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 が発生する。
【００３４】
前記状態で、マスフローコントローラ１２〜１４を制御して、そのバルブを開くことにより、キャリアガスＣＧ1 ，ＣＧ2 ，ＣＧ3 が原料気化器２〜４に供給され、原料気化器２〜４内の有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 がキャリアガスＣＧ1 ，ＣＧ2 ，ＣＧ3 によって発生ガス流路８〜１０に導出され、ガス混合室１５内に入り、有機金属混合ガスとなる。この有機金属混合ガスには、反応室２２に入る前に、酸素ガスが添加され、これとともに反応室２２に入る。そして、反応室２２においては、基板２４が予め適宜の温度になるように加熱されており、前記有機金属混合ガスは酸素ガスの存在下において基板２４上に堆積され、ＰＺＴ薄膜が形成される。ここまでの動作は、従来のこの種の薄膜堆積装置と変わるところがない。この実施の形態においては、ガス混合室１５にＦＴＩＲガス分析計２０を設けているので、既に説明したように、ＦＴＩＲガス分析計２０によって、反応室２２に供給される前の段階における有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 の状態や、これらガスの混合状態をモニターすることができる。以下、これについて説明する。
【００３５】
まず、図２は、ガス混合室１５に対して、有機金属ガスＧ1 〔Ｐｂ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）2 の気化に基づくもの〕，Ｇ2 〔Ｚｒ（ｔ−ＯＣ4 Ｈ9 ）4 の気化に基づくもの〕，Ｇ3 〔Ｔｉ（ｉ−ＯＣ3 Ｈ7 ）4 の気化に基づくもの〕を個別に導入したときにおけるＦＴＩＲガス分析計２０による測定結果を示すもので、この図から、各有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 の吸収スペクトルは、それぞれ特徴的にピークが分離されていることが判る。したがって、前記吸収スペクトルのピーク値から定量的にガス混合室１５内に供給することができる。
【００３６】
そして、図３は、例えば有機金属ガスＧ2 を発生させるための原料気化器３の温度を上昇させたときにおけるＦＴＩＲガス分析計２０による測定結果を示すもので、この図から、原料気化器３の温度を上昇させるとガス濃度が高くなり、スペクトルにおけるピーク強度が大きくなる。したがって、ＦＴＩＲガス分析計２０でガス濃度をモニターできることが判った。なお、原料気化器３の温度を所定の温度で一定に保持しつつ、キャリアガスＣＧ1 ，ＣＧ2 ，ＣＧ3 の導入量を増加させても、ほぼ同様の結果が得られた。
【００３７】
上述のように、この実施の形態においては、ＰＺＴ強誘電体薄膜の原料ガスとなる有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 を、各別にモニターすることができるので、反応室２２に有機金属混合ガスを安定して供給することができ、その結果、化学量論組成のＰＺＴ強誘電体薄膜を堆積することができる。これは、成膜途中で有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 の量が変化しても、ＦＴＩＲガス分析計２０の測定結果に基づいて、原料気化部１やキャリアガス流量制御部１１に対して制御信号をフィードバックすることにより、原料気化器２〜４における加熱・保温温度やマスフローコントローラ１２〜１４に対する流量調整を個々に調整することにより、有機金属混合ガスを安定して供給することができるからである。
【００３８】
図４は、ガス混合室１５に対して、有機金属ガス3 Ｇ2 〔Ｚｒ（ｔ−ＯＣ4 Ｈ9 ）4 の気化に基づくもの〕とＧ3 〔Ｔｉ（ｉ−ＯＣ3 Ｈ7 ）4 の気化に基づくもの〕とを同時に導入して、ガス混合室１５内の温度を７０℃に保ったときにおけるＦＴＩＲガス分析計２０による測定結果を示すものである。この図において、上段と下段は、それぞれ、有機金属ガスＧ2 ，Ｇ3 単体におけるスペクトルを示し、中段は両者Ｇ2 ，Ｇ3 の混合した状態におけるスペクトルを示している。そして、特に、中段のスペクトルに示すように、有機金属ガスＧ2 ，Ｇ3 を単独でガス混合室１５に導入したときに得られるスペクトルにおけるピークと異なり、ピークが消失したりシフトしたり、あるいは、ピークが新たに生じていることが判る。このことは、前記図４の一部の波数領域（１６００〜３５０ｃｍ- ）を拡大して示す図５を見ればより明らかである。
【００３９】
図４および図５に示すように、ピークが消失したりシフトしたり、あるいは、ピークの新たに生成するのは、ガス混合室１５において二つの有機金属ガスＧ2 ，Ｇ3 が互いに反応し、多量体や中間体が生成したためである。
【００４０】
図６は、ガス混合室１５に有機金属ガスＧ2 ，Ｇ3 を同時に導入する場合、ガス混合室１５の温度を上昇させたときにおけるＦＴＩＲガス分析計２０の測定結果を示すもので、この図から、有機金属ガスＧ2 ，Ｇ3 の混合時、温度を上昇させると、多量体や中間体の発生量が変化することが判る。
【００４１】
上述のように、この実施の形態においては、ＰＺＴ強誘電体薄膜の原料となる有機金属ガス（この実施の形態においては、有機金属ガスＧ2 ，Ｇ3 ）を混合した状態を、ガス混合室１５に設けられたＦＴＩＲガス分析計２０によってモニターすることができる。特に、混合による多量体や中間体をモニターすることができるので、反応室２２に有機金属混合ガスを安定して供給することができ、その結果、化学量論組成のＰＺＴ強誘電体薄膜を堆積することができる。これは、成膜途中で有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 の量が変化しても、ＦＴＩＲガス分析計２０の測定結果に基づいて、原料気化部１、キャリアガス流量制御部１１やガス混合室１５に対して制御信号をフィードバックすることにより、原料気化器２〜４における加熱・保温温度、マスフローコントローラ１２〜１４に対する流量調整や混合時における温度を個々に調整することにより、有機金属混合ガスを安定して供給することができるからである。
【００４２】
上記第１の実施の形態においては、ＰＺＴ強誘電体薄膜の形成に用いられる有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 が導入され、これらを混合するためのガス混合室１５に、ＦＴＩＲガス分析計２０を設けているので、前記有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 の混合状態（混合比や濃度）を直接モニターすることができる。したがって、前記薄膜の組成をより正確かつ短時間で分析することができる。そして、ＦＴＩＲガス分析計２０の測定結果に基づいて、装置各部の制御対象量（キャリアガスＣＧの流量、原料気化器２〜４における加熱・保温温度、混合時における温度など）を個々に調整するようにしているので、所望の組成のＰＺＴ強誘電体薄膜を再現性よくかつ効率的に形成することができる。
【００４３】
つまり、前記実施の形態においては、複数の有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 が供給されるガス混合室１５においてこれらの有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 の混合状態を測定するものであるから、これらの有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 をそれぞれ単独で測定する場合とは異なり、各有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 どうしで反応が進み、中間体や多量体が生成する場合、それをモニターすることで、反応室２２に供給される有機金属混合ガスの状態を測定することができる。このように、インラインにおいて供給されるガスの状態を把握することができるので、堆積によって形成されるＰＺＴ強誘電体薄膜の組成を正確かつ容易に制御することができる。つまり、ガスの濃度（状態）に応じて、原料気化器２〜４の温度やキャリアガスＣＧ1 ，ＣＧ2 ，ＣＧ3 の流量やガス混合時の温度を制御することができるので、目的とする組成を有するＰＺＴ強誘電体薄膜を再現性よく得ることができる。
【００４４】
そして、上記第１の実施の形態においては、複数の有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 が供給されるガス混合室１５にＦＴＩＲガス分析計２０を設けているので、前記ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 の反応の解析を容易に行うことができるとともに、ＰＺＴ強誘電体薄膜における組成の制御を容易に行うことができる。
【００４５】
また、上記第１の実施の形態においては、ガス混合室１５に１台のＦＴＩＲガス分析計２０を設けるだけで、複数の有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 の混合状態を測定することができる。
【００４６】
さらに、上記第１の実施の形態においては、ＰＺＴ強誘電体薄膜の形成に用いる複数の有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 を所定の流量で発生させることができ、所定の組成のＰＺＴ強誘電体薄膜を再現性よく形成するのに好適である。
【００４７】
上述の第１の実施の形態においては、複数の有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 の混合状態を測定するためのＦＴＩＲガス分析計２０を、ガス混合室１５に設けていたが、この発明はこれに限られるものではなく、図７に示すように、ＦＴＩＲガス分析計２０を反応室２２に設けるようにしてもよい。つまり、この第２の実施の形態においては、反応室２２の相対向する側壁に赤外線透過性の材料よりなる窓（図示していない）が形成され、一方の窓の外側には、赤外光源１６および干渉計１７が設けられ、赤外光ＩＲを反応室２２内に照射するようにしてあるとともに、他方の窓の外側には、例えば半導体検出器などの赤外線検出器１８が設けられ、反応室２２内を通過した赤外光ＩＲを検出する赤外線検出器１８およびこの出力を適宜処理して測定対象成分の濃度を演算する演算制御部１９が設けられ、反応室２２内における有機金属混合ガスの状態をモニターできるように構成されている。
【００４８】
上記第２の実施の形態における薄膜堆積装置においても、第１の実施の形態における薄膜堆積装置と同様にして、ＰＺＴ強誘電体薄膜の形成を行うことができる。そして、この第２の実施の形態においては、複数の有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 が混合された状態のガスが供給される反応室２２においてこれらの有機金属ガスの混合状態を測定するものであるから、前記第１の実施の形態における作用効果に加えて、実際の成膜により近い状態で前記ガスの状態をモニターすることができる。また、次のような効果もある。すなわち、反応室２２内の圧力や基板２４の温度によっては、有機金属ガスＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 が気相中で分解し、そのとき生じた固形物が薄膜中に取り込まれ、膜質を著しく劣化させることがあるが、この第２の実施の形態によれば、気相中の生成反応をモニターすることができる。
【００４９】
上記いずれの実施の形態においても、演算制御部１９がＦＴＩＲガス分析計２０に設けられているが、この演算制御部１９をＦＴＩＲガス分析計２０の外部に設けてもよい。
【００５０】
この発明は、上記ＰＺＴ強誘電体薄膜の形成に限られるものではなく、例えば、ＰＬＺＴ系強誘電体、ＢａＳｒ系高誘電体やＣｕ系高温超伝導体あるいはＧａＡｓ系のような化合物半導体など有機金属を原料とした化学気相成長法による薄膜の形成など、各種の薄膜堆積に利用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
この発明によれば、従来の手法とは異なり、薄膜の形成に用いられる複数の有機金属ガスの混合状態（混合比や濃度）を直接モニターすることができる。したがって、薄膜の組成をより正確かつ短時間で分析することができ、所望の組成の薄膜を再現性よくかつ効率的に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の薄膜堆積装置の構成の一例を概略的に示す図である。
【図２】  ガス混合室に有機金属ガスを単体で導入したときに得られるスペクトルの一例を示す図である。
【図３】  ガス混合室の内部温度を変化させたときに得られるスペクトルの一例を示す図である。
【図４】  ガス混合室に二つの有機金属ガスを導入したときに得られるスペクトルの一例を示す図である。
【図５】  前記図４の一部を拡大して示す図である。
【図６】    ガス混合室に二つの有機金属ガスを同時に導入する場合、ガス混合室の温度を上昇させたときに得られるスペクトルの一例を示す図である。
【図７】  この発明の薄膜堆積装置の構成の他の例を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１…原料気化部、１５…ガス混合室、１６…赤外光源、１７…干渉計、１８…赤外線検出器、２０…ＦＴＩＲガス分析計、２２…反応室、２４…基板、Ｇ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 …有機金属ガス、ＩＲ…赤外光。
【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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