ＡＢＯｘ型ペロブスカイト結晶構造の誘電体薄膜の形成装置及び形成方法
【課題】ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造をもつ誘電体薄膜を製造するにあたって、誘電率が高くかつリーク電流の少ない誘電体薄膜が得られる製造装置を提供すること。
【課題を解決する手段】
前記構造の結晶構造を有する薄膜の前駆体を含む塗布液を基板に塗布する塗布ユニットと焼成の前処理である加熱処理を行う加熱ユニットと基板を塗布ユニットから加熱ユニットまで搬送する基板搬送手段と前記塗布ユニット、加熱ユニット及び基板搬送手段がその中に配置される筐体と搬送領域に気流を形成するための気流形成手段と気流形成手段に取り込まれる気体中のＣＯ2をアルカリ成分により中和除去する中和処理部とを備えるように塗布膜形成装置を構成して搬送領域のＣＯ2濃度を抑えながらこの搬送領域における基板の搬送を行い塗布膜中の化合物とＣＯ2との反応を抑え、膜中におけるリーク電流を誘発するパスの形成を抑える。
【課題を解決する手段】
前記構造の結晶構造を有する薄膜の前駆体を含む塗布液を基板に塗布する塗布ユニットと焼成の前処理である加熱処理を行う加熱ユニットと基板を塗布ユニットから加熱ユニットまで搬送する基板搬送手段と前記塗布ユニット、加熱ユニット及び基板搬送手段がその中に配置される筐体と搬送領域に気流を形成するための気流形成手段と気流形成手段に取り込まれる気体中のＣＯ2をアルカリ成分により中和除去する中和処理部とを備えるように塗布膜形成装置を構成して搬送領域のＣＯ2濃度を抑えながらこの搬送領域における基板の搬送を行い塗布膜中の化合物とＣＯ2との反応を抑え、膜中におけるリーク電流を誘発するパスの形成を抑える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造をもつ例えばチタン酸バリウムからなる誘電体薄膜を形成する装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にコンピュータのＣＰＵ（中央処理ユニット）への電力供給システムは、電圧ドロップをなくすためにプリント基板上のコンデンサから給電される構成としている。しかしＣＰＵの動作速度が急速に向上していることから、やがてＣＰＵの動作時にコンデンサからの給電のタイミングが遅れてしまい、結果としてＣＰＵの動作速度が制限されてしまうことになる。このようにコンデンサからの給電が追いつかなくなる原因は、プリント基板上におけるコンデンサとＣＰＵとの距離を実装の都合上ある程度までしか小さくできないことにある。そこで、プリント基板の上に誘電体薄膜からなるコンデンサを実装し、その上にＣＰＵを載せてこれらを直接接続することにより両者の距離を実質ゼロにしようとする試みがある。
【０００３】
このような誘電体薄膜として注目を集めている材質の一つとしてＡＢＯｘ型ペロブスカイト結晶構造をもつ例えばチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）が知られており、その製法としてゾルゲル法が知られている（特許文献１）。ゾルゲル法とは、チタン酸バリウムの前駆体である有機金属化合物を含む塗布液、より具体的にはＢａ、Ｔｉを含む例えば金属アルコキシドと有機溶媒とを含む誘電体膜形成用組成物（ゾルゲル材料）である塗布液を基板上に塗布し、加水分解させて金属−酸素−金属結合を生成することで前駆体膜を形成し、その後加熱してペロブスカイト構造をもつ結晶体からなる焼結体を得る手法である。この方法により得られた薄膜は、クラック耐性が低く、一回の塗布膜厚が１００ｎｍ以上になるとクラックが発生し、良好な塗布膜を得ることが困難となる。このため、一回の塗布膜厚を１００ｎｍ以下にする必要がある。
【０００４】
このため多層塗りを行ってチタン酸バリウム薄膜の全体の膜厚を大きくするようにしているが塗布膜中に含まれるＢａ（バリウム）イオン、Ｂａ(ＯＨ)2（水酸化バリウム）あるいはＢａＯ（酸化バリウム）は大気中のＣＯ2（二酸化炭素）を吸収し、このＣＯ2と反応してＢａＣＯ3（炭酸バリウム）となる特性がある。従って塗布膜を焼成する前、具体的には例えば塗布液を塗布する際、塗布膜のシンナーを乾燥する際あるいは焼成炉へ基板を搬送する際などにおいて当該塗布膜が大気に暴露されると、焼成後に形成されるチタン酸バリウム薄膜中にＢａＣＯ3が混入することになる。この薄膜中へ混入したＢａＣＯ3は電流を運ぶパスとなることからリーク電流の増大を招くことになるという問題がある。
更に大気中には水分が存在することから、ＣＯ2と水分とが反応してＨ2ＣＯ3（炭酸水）が生成し、この炭酸水は表面張力が小さいため塗布膜の表面に付着した後に塗布膜中に侵入し、結果として塗布膜中にＣＯ2が取り込まれるというメカニズムもあると言われている。この場合、空気中の水分はＣＯ2を膜中に取り込むためのいわば触媒であるといえる。
【０００５】
このようなＣＯ2の膜中への取り込みは、塗布膜１層の形成毎に起こることから、多層化するとＣＯ2の取り込み量が多くなるため、結果としてリーク電流が流れやすくなり、従って塗布膜を多層化することは得策ではない。なお塗布膜中で一旦生成してしまったＢａＣＯ3を完全に分解するためには例えば９００℃以上の高温で加熱することが必要となる。
【０００６】
そこでチタン酸バリウムの結晶粒子のサイズを１００ｎｍ程度にする手法が提案されている（非特許文献２）。この手法は、上記のゾルゲル材料を特殊な条件で加水分解、分散させた材料を塗布液として用いる手法であり、この塗布液中には平均粒径１００ｎｍ以下の粒子が分散されている。ここで説明の便宜上このような薄膜をナノ粒子の薄膜と呼ぶことにすると、ナノ粒子のチタン酸バリウム薄膜を形成する場合には、１層の塗布膜の厚さを大きくできるので、通常のゾル、ゲル法により得られる数ｎｍオーダの結晶粒子のチタン酸バリウム薄膜に比べて積層数を少なくでき、１層とすることも可能である。このため成膜プロセス中におけるＣＯ２の取り込み量を抑えることができる利点がある。
しかしながらコンデンサの製品化を実現するには、リーク特性をより一層向上させる必要があり、薄膜中へのＣＯ２の取り込みをより一層抑える工夫をしなければならない。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３１６４３３号公報（段落００２１）
【非特許文献１】福岡県工業技術センター研究報告 Ｎｏ１４（２００４年インターネット掲載）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、ＡＢＯＸ型ペロブスカイト結晶構造をもつ例えばチタン酸バリウムなどからなる誘電体薄膜を製造するにあたって、誘電率が高くかつリーク電流の少ない誘電体薄膜を形成する装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、塗布液を基板に塗布し、更に焼成することにより得られるＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜を製造するための塗布膜形成装置であって、ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜の誘電体膜形成用組成物を含む塗布液を基板に塗布するための塗布ユニットと、前記基板上の塗布膜に対して焼成の前処理である加熱処理を行うための加熱ユニットと、前記基板を塗布ユニットから加熱ユニットまで搬送する基板搬送手段と、前記塗布ユニット、加熱ユニット及び基板搬送手段がその中に配置される本体用の筐体と、前記基板搬送手段による搬送領域に気流を形成するための気流形成手段と、この気流形成手段に取り込まれる気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去する中和処理部と、を備えたことを特徴とする。
なおここで「焼成」とは有機溶媒を蒸発させた誘電体膜形成用組成物をアモルファスな状態から結晶化させることをいう。
またＸの値は当該ＡＢＯｘ型ペロブスカイト構造の誘電体薄膜を形成する各工程における処理雰囲気中の酸素の量により変動するが２．５〜３．５の範囲に含まれる。
【００１０】
前記気流形成手段は、前記本体用の筐体内に気流を形成するものであってもよいし、あるいは基板搬送手段に組み合わせて設けられていてもよい。基板搬送手段に気流形成手段を設ける場合には、例えば搬送アームに保持された基板の表面に対向するように多孔板を配置し、この多孔板から気流がシャワー上に基板に降りかかるようにすることができる。また気流形成手段は、パーティクルを除去するための第１のフィルタ部を備えた構成としてもよい。
【００１１】
中和処理部は、気流形成手段に気体を送る気体供給路に設けられた、アルカリ溶液を収容する容器と、前記アルカリ溶液内に気体を供給してバブリングするバブリング手段と、を備えた構成であってもよいし、アルカリ成分を付着した第２のフィルタ部を含むいわばケミカルフィルタとして構成してもよい。また前記気流形成手段から筐体内に供給された気体を、前記中和処理部を介して当該気流形成手段に戻して循環するための循環手段を備えた構成とすることが好ましい。
【００１２】
本発明において、塗布ユニットは、塗布ユニット用の筐体内に設けられた基板の載置台と、ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜の誘電体膜形成用組成物を含む塗布液を基板に塗布するためのノズルと、塗布ユニット用の筐体内に気流を形成するための気流形成手段と、を含み、気流形成手段に取り込まれる気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去する中和処理部を設けた構成としてもよい。
加熱ユニットは、容器内に設けられ、塗布液が塗布された基板を載置する載置台と、基板を加熱する加熱手段と、前記容器内に気流を形成するための気流形成手段と、を含み、加熱ユニット用の気流形成手段に取り込まれる気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去する中和処理部を設けた構成としてもよい。
また本体をなす筐体内には、既述のように中和処理された気体を供給し、塗布ユニットあるいは加熱ユニットについては、例えば窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気としてもよい。
【００１３】
他の発明は、塗布液を基板に塗布し、更に焼成することにより得られるＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜を製造するための塗布膜形成装置であって、筐体内に設けられた基板の載置台と、ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜の誘電体膜形成用組成物を含む塗布液を基板に塗布するためのノズルと、前記筐体内に気流を形成するための気流形成手段とを含む塗布ユニットと、前記気流形成手段に取り込まれる気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去する中和処理部と、前記基板上の塗布膜に対して焼成の前処理である加熱処理を行うための加熱ユニットと、前記基板を塗布ユニットから加熱ユニットまで搬送する基板搬送手段と、を備えたことを特徴とする。
塗布ユニット用の中和処理部は、アルカリ成分を付着した第２のフィルタ部を含む構成としてもよいし、アルカリ溶液を収容する容器と、前記アルカリ溶液内に気体を供給してバブリングするバブリング手段と、を備えた構成としてもよい。
【００１４】
更に他の発明は、塗布液を基板に塗布し、更に焼成することにより得られるＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜を製造するための塗布膜形成装置であって、ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜の誘電体膜形成用組成物を含む塗布液を基板に塗布するための塗布ユニットと、容器内に設けられ、塗布液が塗布された基板を載置する載置台と、基板を加熱する加熱手段と、前記容器内に気流を形成するための気流形成手段と、を含み、基板上の塗布膜に対して焼成の前処理である加熱処理を行うための加熱ユニットと、前記気流形成手段に取り込まれる気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去する中和処理部と、前記基板を塗布ユニットから加熱ユニットまで搬送する基板搬送手段と、を備えたことを特徴とする。加熱ユニット用の中和処理部は、塗布ユニット用の気流形成手段に気体を送る気体供給路に設けられた、アルカリ溶液を収容する容器と、前記アルカリ溶液内に気体を供給してバブリングするバブリング手段と、を備えた構成としてもよい。
以上の加熱ユニットや塗布ユニットにおける筐体内には、既述のように中和処理された気体を供給し、塗布膜形成装置本体をなす筐体内については、例えば窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気としてもよい。
【００１５】
前記誘電体膜形成用組成物は、(ｉ）金属種Ａ及び金属種Ｂを含むＡＢＯｘ型結晶構造を有する粒子、(ii)金属種Ａ及び金属種Ｂを含む金属アルコキシド、金属カルボキシレート、金属錯体及び金属水酸化物の群から選ばれる少なくとも１種の成分、(iii)有機溶媒、の中から少なくとも(i)、(ii)のうちいずれか一方と(iii)とを含んでいてもよい。また例えば前記ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜は、金属種Ａがリチウム、ナトリウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ランタンから選ばれる一種以上の金属であり、金属種Ｂがチタン、ジルコニウム、タンタル、ニオブから選ばれる一種以上の金属である、ＡＢＯＸペロブスカイト型の結晶構造を有する薄膜であってもよい。
【００１６】
本発明の方法は、塗布液を基板に塗布し、更に焼成することにより得られるＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜を製造するための塗布膜形成方法であって、基板を載置台に載置する工程と、気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去し、その気体を載置台上の基板に供給しながら、ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜の誘電体膜形成用組成物を含む塗布液を載置台上の基板に塗布する工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の方法においては、気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去し、その気体を基板の搬送領域に供給する工程と、塗布液が塗布された基板を、塗布膜に対して焼成の前処理である加熱処理を行うための加熱ユニットに前記搬送領域を通って搬送する工程と、を含むようにしてもよい。また本発明の方法においては、塗布液が塗布された基板を加熱ユニットに搬送する工程と、気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去し、その気体を加熱ユニット内に供給しながら、当該加熱ユニット内にて基板上の塗布膜に対して焼成の前処理である加熱処理を行う工程と、を含むようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の塗布膜形成装置によれば、塗布ユニットから加熱ユニットまで基板を搬送する基板搬送手段と前記基板搬送手段による基板の搬送領域に気流を形成するための気流形成手段と、この気流形成手段により取り込まれる気体中の二酸化炭素を中和して除去するための中和処理部とを備えることにより、当該搬送領域に二酸化炭素が除去された気流を形成し、前記搬送領域の二酸化炭素濃度を抑えながら基板搬送手段によりこの搬送領域における基板の搬送を行うことができる。従ってこの搬送中に基板に形成された塗布膜に二酸化炭素が取り込まれることが抑えられるため、塗布膜中に含まれる化合物と二酸化炭素とが反応することにより生じる生成物が塗布膜中に混入することを抑えることができる。その結果としてこのように搬送された基板を焼成して得られるＡＢＯｘ型ペロブスカイト結晶構造をもつ誘電体薄膜においては当該ＡＢＯｘ型ペロブスカイト結晶構造膜中における前記生成物の混入が抑えられることになるためこの生成物による電流を運ぶパスが結晶構造膜中に形成されることが抑えられる。この結果ＡＢＯｘ型ペロブスカイト結晶構造膜の薄膜化を達成しつつ高い誘電率を確保しながら、リーク電流を抑えることができる。
【００１８】
また他の塗布膜形成装置によれば筺体内に設けられた基板の載置台と基板に塗布液を供給するノズルとを備えた塗布ユニットが設けられ、また前記筺体内に気流を形成する手段とこの気流形成手段により取り込まれる気体中の二酸化炭素を中和して除去するための中和処理部とを備えることにより、筺体内に二酸化炭素が除去された気流を形成することで筺体内を二酸化炭素濃度が抑えられた雰囲気とし、その雰囲気中で基板に塗布液を供給して塗布膜を形成することができる。従って前記塗布膜が形成される際にこの塗布膜への二酸化炭素の取り込みが抑えられるため、塗布膜中に含まれる化合物と二酸化炭素とが反応することにより生じる生成物が膜中に混入することを抑えることができる。
さらにまた本発明の塗布膜形成方法によれば、二酸化炭素が除去された気体の雰囲気中で塗布液を基板に塗布しているため、同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係るＡＢＯＸ型ペロブスカイト膜であるＢａＴｉＯ3からなる誘電体薄膜を例えばシリコンウエハ（以下ウエハとする）からなる基板Ｗ（詳しくはウエハ上の下部電極膜の表面）に成膜するために用いられる塗布膜形成装置１について図面を参照しながら説明する。図１はこの塗布膜形成装置１の斜視図であり、図２は同平面図である。塗布膜形成装置１は複数枚例えば２５枚の基板Ｗが棚状に収納された搬送容器をなす基板キャリア（以下単に「キャリア」という）Ｃが搬入出されるキャリア載置部Ｂ１と、基板Ｗに対して塗布、加熱（ベーク）処理を行うための処理部Ｂ２と、天井ブロック４とを備えている。キャリア載置部Ｂ１にはキャリアＣを複数個並べて載置可能なキャリアステーション１１と、キャリアＣから基板Ｗを取り出して処理部Ｂ２へ受け渡すための受け渡し手段１２とが設けられている。
【００２０】
キャリア載置部Ｂ１の奥側には処理部Ｂ２が接続されており、この処理部Ｂ２は上部が開口した本体をなす筐体（本体用の筺体）２０により周囲を囲まれている。前記筺体２０のキャリア載置部Ｂ１に面する側壁にはシャッタ２２により開閉自在な搬送口２１が設けられており、この搬送口２１を介して前記受け渡し手段１２は筺体２０内に進入し、後述の棚ユニット２４Ａの受け渡しユニット２５に基板Ｗを受け渡すことができるようになっている。なおシャッタ２２は例えば受け渡し手段１２が筐体２０内に進入する場合を除いて閉鎖されることで、キャリア載置部Ｂ１から処理部Ｂ２への気体の流入が抑えられるように構成されている。
【００２１】
この処理部Ｂ２の筺体２０内の構成について図３をも用いて説明する。この図３はこの処理部Ｂ２に含まれる基板搬送手段であるメイン搬送アーム２３、塗布ユニット５及び棚ユニット２４Ａを同一平面に示した展開図である。処理部Ｂ２の中央には進退自在、昇降自在かつ鉛直軸周りに回転自在に構成されたメイン搬送アーム２３が設けられており、キャリア載置部Ｂ１から見てこのメイン搬送アーム２３の右側には２段に積層された塗布ユニット５が奥側に向けて２つ連なるように設けられている。またメイン搬送アーム２３の前後及び左側には夫々加熱、冷却系のユニットが積層された棚ユニット２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃが設けられており、棚ユニット２４Ａは複数の加熱ユニット６、受け渡しユニット２５及び前記加熱ユニット６にて加熱処理された基板Ｗを所定の温度に冷却するための複数の冷却ユニット２６が上からこの順に積層されて構成されている。棚ユニット２４Ｂ、棚ユニット２４Ｃは例えば受け渡しユニット２５が設けられていない他は棚ユニット２４Ａと同様に構成されており、前記メイン搬送アーム２３はこれらの棚ユニット２４Ａ〜２４Ｃを構成する各ユニット及び前記塗布ユニット５に基板Ｗを受け渡せるようになっている。なお図３中２７はメイン搬送アーム２３を鉛直方向に移動させるためのガイドである。
【００２２】
筺体２０の底部には例えば複数の排気口２８が間隔をおいて開口しており、各排気口２８には排気管２９が夫々接続されている。各排気管２９は例えば筺体２０外へ伸長し、途中で夫々が合流しており、合流した排気管２９の端部は中和処理部であるバブリング装置３を構成する容器３２内に浸漬されて設けられている。なお図中３１は合流した排気管２９に介設された圧力ポンプであり、排気口２８を介して筺体２０内の気体を吸引し、この気体を排気管２９の下流側に加圧して供給するようになっている。
【００２３】
前記バブリング装置３の容器３２はキャップ３２ａにより開口部３２ｂが塞がれることでその内部が気密になるように構成されており、その容器３２の内部には例えばアルカリ成分としてＣａ(ＯＨ)2（水酸化カルシウム）が溶解した溶液３３が貯留されている。なお排気管２９、後述の供給管３６は図示しない継手により容器３２から取り外せるように構成されており、前記キャップ３２ａを外して開口部３２ｂを介して前記容器３２内の溶液３３の交換、充填を行うことができるようになっている。図中３４は前記排気管２９の端部に接続されたバブリングを行うためのノズルであり、既述のように圧力ポンプ３１により排気管２３の下流側へ押し出された気体がノズル３４から溶液３３中に吐出されてバブリングされると下記の化学反応が起きてその吐出された気体中に含まれていた二酸化炭素（ＣＯ2）が中和されて除去されるようになっている。
Ｃａ(ＯＨ)2＋ＣＯ2 → ＣａＣＯ2＋Ｈ2Ｏ
また容器３２内の気相部分には当該容器３２内の前記気体を後述の天井ブロック４へ送り出すための気流形成手段である供給管３６の一端が開口している。なお図中３５は供給管３６に介設されたミストフィルタであり、供給管３６はこのミストフィルタ３５の下流側において後述する天井ブロック４のフィルタユニットＦの数に応じて分岐している。
【００２４】
図１〜図３に示すように天井ブロック４は筺体４０を備え、処理部Ｂ２の天井部を構成しており、これにより筺体２０内が概ね気密空間とされる。この天井ブロック４は筺体４０内に気流形成手段である複数のフィルタユニットＦが並設され、各フィルタユニットＦはパ−ティクル除去用の清浄化フィルタ４１を備えており、各フィルタ４１の上方には当該フィルタ４１と筺体４０とに囲まれる空間となっている通気室４３が設けられている。この通気室４３は各フィルタ４１に面する領域ごとに区画されている。また各通気室４３には前記気体供給管３６が接続されており、既述のようにノズル３４から溶液３３中に気体が吐出されて容器３２内の圧力が高まると前記中和反応によってＣＯ2が除去された気体が供給管３６内に供給される。この気体はミストフィルタ３５を通過することにより水分が除かれた状態で通気室４３に流入し、フィルタ４１を通過して筺体２０内全域にダウンフローされることにより低ＣＯ2濃度雰囲気に保たれるようになっている。そしてダウンフローされた気体は排気口２８を介して排気管２９内に流入し、圧力ポンプ３１により再び溶液３３中へ送り込まれバブリングされるようになっている。この例では供給管３６及び排気管２９および圧力ポンプ３１により筺体２０内の気体を循環する循環手段が構成され、また循環路に設けられた容器３２は、特許請求の範囲でいう「気体供給路に設けられた」構成に相当する。
【００２５】
次に塗布ユニット５について図４を用いて説明する。塗布ユニット５は筺体５０を備えており、筺体２０内における前記メイン搬送アーム２３の移動する領域を搬送用通路Ｒ１とすると、この搬送用通路Ｒ１に面する筺体５０の側壁には基板Ｗの搬送口５１が設けられている。前記搬送口５１には開閉自在のシャッタ５２が設けられ、当該シャッタ５２は例えばメイン搬送アーム２３が筐体５０内に進入する場合を除いて閉鎖されるようになっている。筐体５０の内部には基板Ｗの載置部をなすスピンチャック５３が設けられ、このスピンチャック５３は不図示の駆動部により鉛直軸回りに回転自在、かつ昇降自在に構成されている。またスピンチャック５３の周囲にはカップ５４が設けられ、当該カップ５４の底面には排気管やドレイン管などを含む排液部（図示せず）が設けられている。図中５５は塗布液の供給ノズルであり、例えばＢａＴｉＯ3の前駆体膜を作成するための例えば水酸化バリウム一水和物とイソプロポキシチタンとを有機溶媒である２−メトキシメタノールに溶解した誘電体膜形成用組成物を含む塗布液５Ａをスピンチャック５３に保持された基板Ｗに供給するようになっている。
【００２６】
また筐体５０の上方には気流形成手段であるフィルタユニット６が設けられており、このフィルタユニット６は図５に示すように中和処理部であるＣＯ2を除去するためのフィルタ部６１、吸引手段であるファン６２及びパーティクル除去用のフィルタ部６３が上からこの順に積層されて構成されている。
前段側のフィルタ部６１について図６を参照しながら説明するとこの第１のフィルタ部６１は濾材としてシート体６４を備えている。この例におけるシート体６４としては活性炭繊維あるいはオレフィン系繊維などの材質からなる繊維網状体をアルカリ成分であるＣａ(ＯＨ)2を含んだ溶液に浸漬させ、前記溶液を繊維網状体の微細孔中にしみ込ませてからその微細孔中の溶液の一部を遠心分離機によりはじき飛ばして前記微細孔の内壁面にＣａ(ＯＨ)2分子を吸着させた後に、微細孔の密度を高めるとともに微細孔の形状をそろえ、かつ当該微細孔を規則正しく配列させるためにプレスされることによってプレート化されたものを用いることができる。図中６５は前記シート体６４の側周部を囲むように形成された支持枠であり、シート体６４はこの支持枠６５を介して筐体５０内において当該シート体６４の山側部分及び谷側部分が上下方向に向かうように配設されている。また図中６６は後述するようにこの第１のフィルタ部６１に流入した気体がシート体６４を通過するために当該シート体６４に設けられたスリットであり、図中６６ａは支持枠６５においてファン６２側に取り付けられたガスケットである。
【００２７】
後段側のフィルタ部６３は、気体中に含まれるパーティクルを除去するために設けられたものであり、例えばこのフィルタ部６３を構成するシート体の材質としてグラスファイバが用いられている点及び当該シート体にＣａ(ＯＨ)2を吸着させていない点を除いて既述の第１のフィルタ部６１と同様に構成されている。
【００２８】
図４中６７は通気室であり、前記フィルタユニット６と筺体５０とに囲まれ、区画された空間となっている。この通気室６７は例えば筺体５０の背面の側壁に開口された気体供給孔６８を介して筐体５０の外部に設けられた気体供給ダクト６９に接続されており、この気体供給ダクト６９は例えば塗布ユニット５の背面側の側部から下段側の塗布ユニット５の底部に回り込み筺体２０の外へ伸長している。なお図３中６９ａは気体供給ダクト６９の端部における開口部であり、前記ファン６２が所定の回転数により回転すると前記開口部６９ａを介して気体が気体供給ダクト６９内に流入し、その気体は通気室６７を介してフィルタユニット６に流入する。そしてフィルタユニット６に流れ込んだ気体が前段のフィルタ部６１を通過する際に気体中に含まれていたＣＯ2がシート体６４に吸着されたＣａＣＯ3と既述のような中和反応を起こすことにより除去された後、後段のフィルタ部６３を通過することによりパーティクルが除かれて筺体５０内全域にダウンフローされて、筐体５０内が低ＣＯ2濃度雰囲気に保たれるようになっている。
【００２９】
続いて図７を用いて加熱手段である加熱ユニット７について説明する。図７中７０は筐体であり、７１は前記搬送用通路Ｒ１に面する筺体７０の側壁に設けられた基板Ｗの搬送口である。筺体７０の内部には有底の円筒状に形成された熱板支持部材７２が設けられており、前記熱板支持部材７２内には例えば円形状の熱板７３が設けられている。図中７４は熱板７３に埋めこまれたヒータである。また図中７５は昇降可能な気流形成手段である整流用の天板であり、フランジ部を有する蓋状に形成されている。図中７６はＯリングであり、基板Ｗが前記熱板７３上に載置されると天板７５が下降してＯリング７６を介して天板７５の周縁部と熱板支持部材７２の周縁部とが密着することにより基板Ｗの周囲に密閉空間が形成されるようになっている。
【００３０】
前記天板７５には前記フランジ部の内方全周に亘り気体供給口７７が設けられており、この気体供給口７７には気体供給管７７ａの一端が接続されている。この気体供給管７７ａの他端は図３に示すように既述した気体供給管３６のミストフィルタ３５の上流側に接続されている。また天板７５の中央下部には排気口７８が開口しており、この排気口７８には排気管７８ａの一端が接続されている。そして排気管７８ａの他端は排気管２９の圧力ポンプ３１の下流側に接続されており、気体供給管３２から気体供給管７７ａにＣＯ2が除去された気体が供給されて当該気体が気体供給口７７から吐出される一方で排気口７８からは吸引排気が行われることにより筐体７０内が低ＣＯ2濃度雰囲気に保たれるようになっている。また基板Ｗが熱板７３に載置されて既述のように密閉空間が形成されると図７中矢印で示すような基板Ｗの外周から中央に向かう気流が形成されながら当該基板Ｗが加熱されるようになっている。
【００３１】
棚ユニット２４Ａ〜２４Ｃに含まれる冷却ユニット２６の詳しい説明は省略するがこの冷却ユニット２６は例えば前記加熱ユニット７と同様に搬送用通路Ｒ１に向かって搬送口７１が開口された筺体７０を備え、その筺体７０内部には例えば水冷方式の冷却プレートを備えた構成の装置が設けられている。また棚ユニット２４Ａに含まれる受け渡しユニット２５は例えば加熱ユニット７と同様に筺体７０を備え、その筺体７０の内部に基板Ｗを載置するための例えば円形のステージが設けられており、このステージを介して基板Ｗのメイン搬送アーム２３と受け渡し手段１２との間で基板Ｗの受け渡しが行われるようになっている。
【００３２】
続いてこの塗膜形成装置１に備えられた制御部について説明する。この制御部は、例えばコンピュータからなるプログラム格納部を有しており、プログラム格納部には後述するような塗布膜形成装置１の作用、つまり基板Ｗの塗布、加熱処理、基板Ｗの受け渡し、各ユニット及び処理部Ｂ２の筺体内における気体の供給の制御などが実施されるように命令が組まれた例えばソフトウエアからなるプログラムが格納される。そして当該プログラムが制御部に読み出されることにより制御部は後述する塗布膜形成装置１の作用を制御する。なおこのプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカードなどの記録媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。
【００３３】
次に既述の塗布膜形成装置１を用いて表面に下部電極としてＰｔ（プラチナ）からなる膜が形成されている基板Ｗに、塗布膜であるＢａＴｉＯ3膜を形成する手順について図８を参照しながら説明する。この図８は前記コンデンサ構造が形成されるまでの一連の処理を示しており、図８において点線で囲まれる処理は塗布ユニット５により行われる工程を示している。また鎖線で囲まれる処理は加熱ユニット７で行われる工程を示し、この点線部と鎖線部とを囲う実線内に示した処理はこの塗布膜形成装置１内で行われる工程を示している。
先ず例えば前記基板Ｗをこの塗布膜形成装置１に搬入する前に圧力ポンプ３１を稼動させて既述のように筺体２０内においてダウンフローを形成するとともに筺体７０内において既述のように天板７５からの気体供給と吸引排気とを行い各筺体内を低ＣＯ2濃度雰囲気にしておく。また塗布ユニット５においても既述のようにファン６２を回転させて筺体５０内にダウンフローを形成して筺体５０内を低ＣＯ2濃度雰囲気にしておく。
【００３４】
そして外部からキャリアＣがキャリア載置部Ｂ１に搬入され、キャリアステーション１１に載置されると受け渡し手段１２がこのキャリアＣから基板Ｗを搬出する。続いてシャッタ２２が開き基板Ｗを保持した受け渡し手段１２が処理部Ｂ２内に進入し、棚ユニット２４Ａの受け渡しユニット２５に基板Ｗを受け渡した後、この受け渡し手段１２は処理部Ｂ２から退避してシャッタ２２が閉じられる。
【００３５】
その後メイン搬送アーム２３が前記受け渡しユニット２５から基板Ｗを受け取ると、このメイン搬送アーム２３は基板Ｗを塗布ユニット５内に搬送し、スピンチャック５３上に受け渡した後、塗布ユニット５内から退去する。そしてスピンチャック５３を回転させながら供給ノズル５５から基板Ｗの中央部に塗布液５Ａを供給し、塗布液５Ａを遠心力により展伸させるいわゆるスピンコーティングにより基板Ｗの全面に液膜を形成する。
【００３６】
このように塗布液５Ａによる液膜が形成されるとメイン搬送アーム２３が塗布ユニット５に進入してスピンチャック５３から基板Ｗを受け取り、この基板Ｗを加熱ユニット７内に搬送する。熱板７３上に基板Ｗが載置されると既述のように天板７５が下降して基板Ｗの周囲が密閉空間となり、気流が形成されながら低ＣＯ2濃度雰囲気で基板Ｗが例えば２５０℃で１分間加熱されることにより誘電体膜形成用組成物５Ａ中の有機溶媒である２−メトキシメタノールが蒸発して例えばアモルファスな状態であるＢａＴｉＯ3膜の前駆体膜が形成される。
【００３７】
このように加熱ユニット７における加熱処理を受けた基板Ｗはメイン搬送アーム２３により冷却ユニット２６に搬送され、所定の温度に冷却された後に受け渡しユニット２５に搬送される。その後この基板Ｗは受け渡し手段１２により処理部Ｂ２に搬送されたときとは逆の手順で元のキャリアＣに戻される。
【００３８】
キャリアＣに戻された基板Ｗは例えば縦型熱処理装置などの焼成炉８Ａに搬送され、その焼成炉８Ａにおいて例えば７５０℃で焼成されることにより前記前駆体膜が結晶化して例えば膜厚１００ｎｍ程度のＢａＴｉＯ３膜８１が基板ＷのＰｔ膜８２上に形成される。その後ＢａＴｉＯ３膜の上部に例えば上部電極としてＮｉ（ニッケル）からなる膜８３が蒸着により形成されることで図９に示すように基板Ｗにコンデンサ構造が形成される。なお前記Ｎｉに代えて例えばＡｌ（アルミニウム）を用いて上部電極を構成してもよい。
【００３９】
この塗布膜形成装置１によれば、塗布ユニット５から加熱ユニット７まで基板Ｗを搬送するメイン搬送アーム２３の搬送用通路Ｒ１にダウンフローを形成するためのフィルタユニットＦと、このフィルタユニットＦにより取り込まれる気体中のＣＯ2を中和して除去するためのバブリング装置３を備えているため、前記搬送用通路Ｒ１にＣＯ2が除去された気体によるダウンフローを形成し、この搬送用通路Ｒ１を低ＣＯ2濃度雰囲気に保ちながらメイン搬送アーム２３により当該搬送用通路Ｒ１における基板Ｗの搬送を行うことができる。その結果としてこの搬送用通路Ｒ１を基板Ｗが搬送される間にＣＯ2が基板Ｗに形成された塗布膜表面に取り込まれることが抑えられるため、塗布膜中におけるＢａＣＯ3の混入が抑えられる。従って基板Ｗを焼成してＢａＴｉＯ3型ペロブスカイト構造をもつ誘電体薄膜を形成し、この膜を用いて形成したコンデンサ構造は当該ＢａＴｉＯ3膜中におけるＢａＣＯ3の混入が抑えられることになる。この結果ＢａＴｉＯ3膜の薄膜化を達成して高い誘電率を確保しながら、リーク電流を抑えることができる。
【００４０】
またこの塗布膜形成装置１によれば筺体５０内にステージ５３と基板Ｗに塗布液を供給するノズル５５とを備えた塗布ユニット５が設けられており、また前記筺体５０内にダウンフローを形成するフィルタユニット６が設けられ、このフィルタユニット６はフィルタユニット６に流入する気体中のＣＯ2を中和して除去する第１のフィルタ部６１を備えている。従って筺体５０内にＣＯ2が除去された気体によるダウンフローを形成することにより筺体５０内を低ＣＯ2濃度雰囲気にし、その雰囲気中で基板Ｗに塗布膜を形成できるためこの塗布膜形成工程において前記塗布膜へのＣＯ2の取り込みによって塗布膜にＢａＣＯ3が混入することを抑えることができる。その結果として塗布膜形成後にメイン搬送アーム２３によって加熱ユニット７に搬送されて加熱処理を受け、さらに焼成処理を受けることにより形成されるＢａＴｉＯ3膜中におけるＢａＣＯ3の混入が抑えられることになる。
【００４１】
さらに塗布膜形成装置１によれば加熱ユニット７と、加熱ユニット７の筺体７０内に気流を形成する天板７５と、この天板７５に取り込まれる気体中のＣＯ2を中和して除去するためのバブリング装置３とを備えることにより、筺体７０内にＣＯ2が除去された気体による気流を形成することにより筺体７０内を低ＣＯ2濃度雰囲気とすることができ、その低ＣＯ2濃度雰囲気で基板Ｗに焼成の前処理である加熱処理を行うことができる。従ってこの加熱処理において基板Ｗに形成された塗布膜にＣＯ2が取り込まれることが抑えられるため、焼成後に形成されるＢａＴｉＯ3膜中における前記ＢａＣＯ3の混入が抑えられることになる。
【００４２】
本実施形態では塗布ユニット５内あるいは加熱ユニット７内を空気を中和処理した雰囲気とせずに例えばＮ2ガスなどの不活性ガス雰囲気としてもよく、そして上述のように処理部Ｂ２の本体である筺体２０内を低ＣＯ2濃度雰囲気としておくことにより、塗布ユニット５や加熱ユニット７の外からＣＯ2を多く含んだ通常の大気が流入して処理雰囲気が乱されないという効果がある。また塗布ユニット５内については、必ずしも低ＣＯ2濃度雰囲気としなくとも、大気雰囲気であっても塗布の手法に工夫を凝らすことで塗布膜中へのＣＯ2の巻き込みを防止できる技術、例えば予め基板上にシンナーを塗布した後スピンコーティングを行う手法が有効であることを把握している。このように処理部Ｂ２の本体である筺体２０内だけを低ＣＯ2濃度雰囲気とする手法は、塗布ユニット５や加熱ユニット７内の雰囲気を乱すことがないという利点があり、また特にシンナーが多く含まれていていわば液膜の状態において搬送アームにより風を切りながら移動していくときにＣＯ2が液膜中に取り込まれる懸念が大きいことなどから、搬送雰囲気を低ＣＯ2濃度雰囲気としておくことで、搬送中における液膜中へのＣＯ2の取り込み量を低減できる利点がある。
【００４３】
またこの塗布膜形成装置１において処理部Ｂ２の外部にバブリング装置３を設けて空気の中和処理を行っていることから、アルカリ溶液３３中のアルカリ成分が少なくなってきて中和能力が低くなったときに、アルカリ溶液３３の交換が容易である。また空気を塗布膜形成装置１内とバブリング装置３との間で循環させているので塗布膜形成装置１の隙間から循環路中に新しい外気が入ってきてもバブリング装置３内に供給される空気中のＣＯ2濃度は大気中のＣＯ2濃度よりは小さいのでアルカリ成分の消費が抑えられる。
【００４４】
また中和処理部としてバブリング装置３を用いる場合図１０に示すようにバブリング装置として第１のバブリング装置３Ａ及び第２のバブリング装置３Ｂを用い、これらの使用をバルブにより切り替えるように構成しておけば、一方のバブリング装置３Ａ（３Ｂ）についてアルカリ溶液の交換などのメンテナンスを行う場合に他方のバブリング装置３Ｂ（３Ａ）を使用することで、中和処理された気流の供給を止めることなく連続運転することができる。
【００４５】
ところで既述の塗布膜形成装置１において塗布ユニット５にフィルタブロック６を設ける代わりに天井ブロック４に設けられたフィルタユニットＦと同様のフィルタユニットを設け、さらにそのフィルタユニットと気体供給管３６とを側管により接続することによって、筐体２０内にダウンフローが形成されると気体供給管３６からＣＯ2が除かれた気体が前記側管を介して前記フィルタユニットに流入し、当該フィルタユニットからその気体が筐体５０内にダウンフローされることで筐体５０内が低ＣＯ2濃度雰囲気に保たれるようになっていてもよい。
【００４６】
また天井ブロック４としては例えば上部が開口した筺体を備え、その筺体に塗布ユニット５に設けられたフィルタユニット６と同様に構成された複数のフィルタユニットが並設され、筺体の開口部を介して前記各フィルタユニットに処理部Ｂ２の外部の気体が流入し、当該フィルタユニットにより前記気体中に含まれているＣＯ2及びパーティクルが除去された後、その気体が筐体２０内にダウンフローされることにより筐体２０内が低ＣＯ2濃度雰囲気に保たれるようになっていてもよい。
【００４７】
なお容器３２内に充填される溶液としては容器３２内に流入する気体中のＣＯ2を中和できればよいためＣａ(ＯＨ)2に代えてアルカリ成分としてＣａＯ（酸化カルシウム）やＬｉＯＨ（水酸化リチウム）を含んだ水溶液が貯留されていてもよい。
【００４８】
ところで焼成炉８Ａは塗布膜形成装置１に連結されていてもよい。図１１はこのような塗布膜形成装置の例を示しており、この塗布膜形成装置Ｔ１においては既述の塗布膜形成装置１の処理部Ｂ２の奥側にインターフェイス部Ｂ３を介して焼成炉８Ａを備えた焼成部Ｂ４が接続されている。この塗布膜形成装置Ｔ１における処理部Ｂ２は既述の塗布膜形成装置１における処理部Ｂ２と略同様に構成されているが、棚ユニット２４Ｃは受け渡しユニット２５を備えている。そして前記インターフェイス部Ｂ３は例えば内部が概ね気密空間になっている筺体９０を備え、筺体９０内には処理部Ｂ２から焼成部Ｂ４に基板Ｗを受け渡すためのインターフェイスアーム９１が設けられており、このインターフェイスアーム９１と前記受け渡しユニット２５との間で基板Ｗの受け渡しが行われるようになっている。
【００４９】
また焼成部Ｂ４は内部が概ね気密空間になっている筺体９４を備えており、その筺体９４内に前記焼成炉８Ａとこの焼成炉８Ａに対して基板Ｗの搬入出を行う搬入出機構（不図示）とが設けられており、前記インターフェイスアーム９１とこの搬入出機構との間で基板Ｗが受け渡されるようになっている。
【００５０】
そして筺体９０，９４の上部には夫々例えば処理部Ｂ２に備えられているものと同様のフィルタユニットＦが複数並設されている。また筺体９０，９４の夫々の底部には例えば複数の排気口（不図示）が間隔をおいて開口しており、各排気口には夫々排気管９２，９５が接続されている。各排気管９２，９５は筺体９０，９４外へと伸長する途中で夫々合流しており、排気管９２，９５の端部は処理部Ｂ２の排気管２９の圧力ポンプ３１の下流側に夫々接続されている。またこの塗布膜形成装置Ｔ１のバブリング装置３の気体供給管３６はミストフィルタ３５が介設されている部位の下流側において各ブロックＢ２，Ｂ３，Ｂ４に応じて分岐され、その端部は各ブロックに夫々設けられたフィルタユニットＦに接続されており、バブリング装置３の圧力ポンプ３１が稼動すると各ブロックの排気口から各筺体内の気体の吸引排気が行われると同時に気体供給管３６を介して各筺体のフィルタユニットＦにＣＯ2が除去された気体が供給され、当該気体が各筺体内にダウンフローされる。そして各筺体の排気口から吸引された気体はバブリング装置３でバブリングされた後に再び気体供給管３６を介して各筺体のフィルタユニットＦに流入することで各筺体内が低ＣＯ2濃度雰囲気になるように構成されている。
【００５１】
この図１１に示す塗布膜形成装置Ｔ１において、外部からキャリアＣに格納された状態でキャリア載置部Ｂ１に搬入された基板Ｗは既述した塗布膜形成装置１と同様の経路に従って搬送されて塗布処理及び加熱処理を受けるが、この基板Ｗは加熱処理後、冷却ユニット２６で冷却されるとメイン搬送アーム２３により棚ユニット２４Ｃの受け渡しユニット２５に搬送される。その後基板Ｗはインターフェイスアーム６１を介して焼成部Ｂ４の搬入出機構に受け渡された後、焼成炉８Ａ内に搬入され焼成処理されてＢａＴｉＯ3膜が形成される。焼成処理された基板Ｗは搬入出機構→インターフェイスアーム６１→棚ユニット２４Ｃの受け渡しユニット２５→メイン搬送アーム２３→棚ユニット２４Ａの受け渡しユニット２５→受け渡し手段１２の順に搬送されて、キャリアＣ内に格納される。このような塗布膜形成装置Ｔ１を用いた搬送方法においては加熱ユニット７にて基板Ｗが加熱されＢａＴｉＯ3膜の前駆体膜が形成されてからＢａＴｉＯ3膜が形成されるまでの間も低ＣＯ2濃度雰囲気で基板Ｗが搬送されるためＢａＴｉＯ3膜へのＣＯ2の取り込みをより確実に防ぐことができる。
【００５２】
また既述の実施形態においてはＡＢＯＸ型ペロブスカイト結晶構造膜としてＢａＴｉＯ3膜を形成する工程を示したが、ＡＢＯＸ型ペロブスカイトの金属種Ａとしては例えばＬｉ（リチウム）、Ｎａ（ナトリウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｂａ、Ｌａ（ランタン）の中から選ばれる一種以上の金属であり、また金属種Ｂとしては例えばＺｒ（ジルコニウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔｉから選ばれる一種以上の金属であり、これらの所望の金属を含んだＡＢＯＸ型ペロブスカイト結晶構造膜にあわせて塗布液５Ａ中に含まれる誘電体膜形成用組成物を選択するようにしてもよく、またこの誘電体形成用組成物としては例えば、（ｉ）金属種Ａ及び金属種Ｂを含むＡＢＯｘ型結晶構造を有する粒子、（ii）金属種Ａ及び金属種Ｂを含む金属アルコキシド、金属カルボキシレート、金属錯体及び金属水酸化物の群から選ばれる少なくとも１種の成分、（iii）溶剤である例えばアルコールやエステル、エーテル等の有機溶媒の中から少なくとも(i)、(ii)のうちいずれか一方と（iii）とを含む溶液を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係るチタン酸バリウム膜をウエハに形成するために用いる塗布膜形成装置の斜視図である
【図２】前記塗布膜形成装置を示す平面図である。
【図３】前記塗布膜形成装置の処理部を示す展開図である。
【図４】前記塗布膜形成装置に設けられた塗布ユニットの縦断側面図である。
【図５】前記塗布ユニットに設けられたフィルタユニットの構成を示した説明図である。
【図６】前記フィルタユニットに備えられた第１のフィルタ部の構成を示す斜視図である。
【図７】前記塗布膜形成装置に設けられた加熱ユニットの縦断側面図である。
【図８】前記チタン酸バリウム膜を含んだコンデンサ構造を基板に形成する工程を示した説明図である。
【図９】前記コンデンサ構造を示した縦断側面図である。
【図１０】他の塗布膜形成装置の一例を示した模式図である。
【図１１】既述の塗布膜形成装置に焼成炉を接続した塗布膜形成装置の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５４】
Ｗ 基板
Ｂ２ 処理部
１ 塗布膜形成装置
４ 天井ブロック
５ 塗布ユニット
７ 加熱ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造をもつ例えばチタン酸バリウムからなる誘電体薄膜を形成する装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にコンピュータのＣＰＵ（中央処理ユニット）への電力供給システムは、電圧ドロップをなくすためにプリント基板上のコンデンサから給電される構成としている。しかしＣＰＵの動作速度が急速に向上していることから、やがてＣＰＵの動作時にコンデンサからの給電のタイミングが遅れてしまい、結果としてＣＰＵの動作速度が制限されてしまうことになる。このようにコンデンサからの給電が追いつかなくなる原因は、プリント基板上におけるコンデンサとＣＰＵとの距離を実装の都合上ある程度までしか小さくできないことにある。そこで、プリント基板の上に誘電体薄膜からなるコンデンサを実装し、その上にＣＰＵを載せてこれらを直接接続することにより両者の距離を実質ゼロにしようとする試みがある。
【０００３】
このような誘電体薄膜として注目を集めている材質の一つとしてＡＢＯｘ型ペロブスカイト結晶構造をもつ例えばチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）が知られており、その製法としてゾルゲル法が知られている（特許文献１）。ゾルゲル法とは、チタン酸バリウムの前駆体である有機金属化合物を含む塗布液、より具体的にはＢａ、Ｔｉを含む例えば金属アルコキシドと有機溶媒とを含む誘電体膜形成用組成物（ゾルゲル材料）である塗布液を基板上に塗布し、加水分解させて金属−酸素−金属結合を生成することで前駆体膜を形成し、その後加熱してペロブスカイト構造をもつ結晶体からなる焼結体を得る手法である。この方法により得られた薄膜は、クラック耐性が低く、一回の塗布膜厚が１００ｎｍ以上になるとクラックが発生し、良好な塗布膜を得ることが困難となる。このため、一回の塗布膜厚を１００ｎｍ以下にする必要がある。
【０００４】
このため多層塗りを行ってチタン酸バリウム薄膜の全体の膜厚を大きくするようにしているが塗布膜中に含まれるＢａ（バリウム）イオン、Ｂａ(ＯＨ)2（水酸化バリウム）あるいはＢａＯ（酸化バリウム）は大気中のＣＯ2（二酸化炭素）を吸収し、このＣＯ2と反応してＢａＣＯ3（炭酸バリウム）となる特性がある。従って塗布膜を焼成する前、具体的には例えば塗布液を塗布する際、塗布膜のシンナーを乾燥する際あるいは焼成炉へ基板を搬送する際などにおいて当該塗布膜が大気に暴露されると、焼成後に形成されるチタン酸バリウム薄膜中にＢａＣＯ3が混入することになる。この薄膜中へ混入したＢａＣＯ3は電流を運ぶパスとなることからリーク電流の増大を招くことになるという問題がある。
更に大気中には水分が存在することから、ＣＯ2と水分とが反応してＨ2ＣＯ3（炭酸水）が生成し、この炭酸水は表面張力が小さいため塗布膜の表面に付着した後に塗布膜中に侵入し、結果として塗布膜中にＣＯ2が取り込まれるというメカニズムもあると言われている。この場合、空気中の水分はＣＯ2を膜中に取り込むためのいわば触媒であるといえる。
【０００５】
このようなＣＯ2の膜中への取り込みは、塗布膜１層の形成毎に起こることから、多層化するとＣＯ2の取り込み量が多くなるため、結果としてリーク電流が流れやすくなり、従って塗布膜を多層化することは得策ではない。なお塗布膜中で一旦生成してしまったＢａＣＯ3を完全に分解するためには例えば９００℃以上の高温で加熱することが必要となる。
【０００６】
そこでチタン酸バリウムの結晶粒子のサイズを１００ｎｍ程度にする手法が提案されている（非特許文献２）。この手法は、上記のゾルゲル材料を特殊な条件で加水分解、分散させた材料を塗布液として用いる手法であり、この塗布液中には平均粒径１００ｎｍ以下の粒子が分散されている。ここで説明の便宜上このような薄膜をナノ粒子の薄膜と呼ぶことにすると、ナノ粒子のチタン酸バリウム薄膜を形成する場合には、１層の塗布膜の厚さを大きくできるので、通常のゾル、ゲル法により得られる数ｎｍオーダの結晶粒子のチタン酸バリウム薄膜に比べて積層数を少なくでき、１層とすることも可能である。このため成膜プロセス中におけるＣＯ２の取り込み量を抑えることができる利点がある。
しかしながらコンデンサの製品化を実現するには、リーク特性をより一層向上させる必要があり、薄膜中へのＣＯ２の取り込みをより一層抑える工夫をしなければならない。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３１６４３３号公報（段落００２１）
【非特許文献１】福岡県工業技術センター研究報告 Ｎｏ１４（２００４年インターネット掲載）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、ＡＢＯＸ型ペロブスカイト結晶構造をもつ例えばチタン酸バリウムなどからなる誘電体薄膜を製造するにあたって、誘電率が高くかつリーク電流の少ない誘電体薄膜を形成する装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、塗布液を基板に塗布し、更に焼成することにより得られるＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜を製造するための塗布膜形成装置であって、ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜の誘電体膜形成用組成物を含む塗布液を基板に塗布するための塗布ユニットと、前記基板上の塗布膜に対して焼成の前処理である加熱処理を行うための加熱ユニットと、前記基板を塗布ユニットから加熱ユニットまで搬送する基板搬送手段と、前記塗布ユニット、加熱ユニット及び基板搬送手段がその中に配置される本体用の筐体と、前記基板搬送手段による搬送領域に気流を形成するための気流形成手段と、この気流形成手段に取り込まれる気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去する中和処理部と、を備えたことを特徴とする。
なおここで「焼成」とは有機溶媒を蒸発させた誘電体膜形成用組成物をアモルファスな状態から結晶化させることをいう。
またＸの値は当該ＡＢＯｘ型ペロブスカイト構造の誘電体薄膜を形成する各工程における処理雰囲気中の酸素の量により変動するが２．５〜３．５の範囲に含まれる。
【００１０】
前記気流形成手段は、前記本体用の筐体内に気流を形成するものであってもよいし、あるいは基板搬送手段に組み合わせて設けられていてもよい。基板搬送手段に気流形成手段を設ける場合には、例えば搬送アームに保持された基板の表面に対向するように多孔板を配置し、この多孔板から気流がシャワー上に基板に降りかかるようにすることができる。また気流形成手段は、パーティクルを除去するための第１のフィルタ部を備えた構成としてもよい。
【００１１】
中和処理部は、気流形成手段に気体を送る気体供給路に設けられた、アルカリ溶液を収容する容器と、前記アルカリ溶液内に気体を供給してバブリングするバブリング手段と、を備えた構成であってもよいし、アルカリ成分を付着した第２のフィルタ部を含むいわばケミカルフィルタとして構成してもよい。また前記気流形成手段から筐体内に供給された気体を、前記中和処理部を介して当該気流形成手段に戻して循環するための循環手段を備えた構成とすることが好ましい。
【００１２】
本発明において、塗布ユニットは、塗布ユニット用の筐体内に設けられた基板の載置台と、ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜の誘電体膜形成用組成物を含む塗布液を基板に塗布するためのノズルと、塗布ユニット用の筐体内に気流を形成するための気流形成手段と、を含み、気流形成手段に取り込まれる気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去する中和処理部を設けた構成としてもよい。
加熱ユニットは、容器内に設けられ、塗布液が塗布された基板を載置する載置台と、基板を加熱する加熱手段と、前記容器内に気流を形成するための気流形成手段と、を含み、加熱ユニット用の気流形成手段に取り込まれる気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去する中和処理部を設けた構成としてもよい。
また本体をなす筐体内には、既述のように中和処理された気体を供給し、塗布ユニットあるいは加熱ユニットについては、例えば窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気としてもよい。
【００１３】
他の発明は、塗布液を基板に塗布し、更に焼成することにより得られるＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜を製造するための塗布膜形成装置であって、筐体内に設けられた基板の載置台と、ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜の誘電体膜形成用組成物を含む塗布液を基板に塗布するためのノズルと、前記筐体内に気流を形成するための気流形成手段とを含む塗布ユニットと、前記気流形成手段に取り込まれる気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去する中和処理部と、前記基板上の塗布膜に対して焼成の前処理である加熱処理を行うための加熱ユニットと、前記基板を塗布ユニットから加熱ユニットまで搬送する基板搬送手段と、を備えたことを特徴とする。
塗布ユニット用の中和処理部は、アルカリ成分を付着した第２のフィルタ部を含む構成としてもよいし、アルカリ溶液を収容する容器と、前記アルカリ溶液内に気体を供給してバブリングするバブリング手段と、を備えた構成としてもよい。
【００１４】
更に他の発明は、塗布液を基板に塗布し、更に焼成することにより得られるＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜を製造するための塗布膜形成装置であって、ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜の誘電体膜形成用組成物を含む塗布液を基板に塗布するための塗布ユニットと、容器内に設けられ、塗布液が塗布された基板を載置する載置台と、基板を加熱する加熱手段と、前記容器内に気流を形成するための気流形成手段と、を含み、基板上の塗布膜に対して焼成の前処理である加熱処理を行うための加熱ユニットと、前記気流形成手段に取り込まれる気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去する中和処理部と、前記基板を塗布ユニットから加熱ユニットまで搬送する基板搬送手段と、を備えたことを特徴とする。加熱ユニット用の中和処理部は、塗布ユニット用の気流形成手段に気体を送る気体供給路に設けられた、アルカリ溶液を収容する容器と、前記アルカリ溶液内に気体を供給してバブリングするバブリング手段と、を備えた構成としてもよい。
以上の加熱ユニットや塗布ユニットにおける筐体内には、既述のように中和処理された気体を供給し、塗布膜形成装置本体をなす筐体内については、例えば窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気としてもよい。
【００１５】
前記誘電体膜形成用組成物は、(ｉ）金属種Ａ及び金属種Ｂを含むＡＢＯｘ型結晶構造を有する粒子、(ii)金属種Ａ及び金属種Ｂを含む金属アルコキシド、金属カルボキシレート、金属錯体及び金属水酸化物の群から選ばれる少なくとも１種の成分、(iii)有機溶媒、の中から少なくとも(i)、(ii)のうちいずれか一方と(iii)とを含んでいてもよい。また例えば前記ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜は、金属種Ａがリチウム、ナトリウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ランタンから選ばれる一種以上の金属であり、金属種Ｂがチタン、ジルコニウム、タンタル、ニオブから選ばれる一種以上の金属である、ＡＢＯＸペロブスカイト型の結晶構造を有する薄膜であってもよい。
【００１６】
本発明の方法は、塗布液を基板に塗布し、更に焼成することにより得られるＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜を製造するための塗布膜形成方法であって、基板を載置台に載置する工程と、気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去し、その気体を載置台上の基板に供給しながら、ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜の誘電体膜形成用組成物を含む塗布液を載置台上の基板に塗布する工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の方法においては、気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去し、その気体を基板の搬送領域に供給する工程と、塗布液が塗布された基板を、塗布膜に対して焼成の前処理である加熱処理を行うための加熱ユニットに前記搬送領域を通って搬送する工程と、を含むようにしてもよい。また本発明の方法においては、塗布液が塗布された基板を加熱ユニットに搬送する工程と、気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去し、その気体を加熱ユニット内に供給しながら、当該加熱ユニット内にて基板上の塗布膜に対して焼成の前処理である加熱処理を行う工程と、を含むようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の塗布膜形成装置によれば、塗布ユニットから加熱ユニットまで基板を搬送する基板搬送手段と前記基板搬送手段による基板の搬送領域に気流を形成するための気流形成手段と、この気流形成手段により取り込まれる気体中の二酸化炭素を中和して除去するための中和処理部とを備えることにより、当該搬送領域に二酸化炭素が除去された気流を形成し、前記搬送領域の二酸化炭素濃度を抑えながら基板搬送手段によりこの搬送領域における基板の搬送を行うことができる。従ってこの搬送中に基板に形成された塗布膜に二酸化炭素が取り込まれることが抑えられるため、塗布膜中に含まれる化合物と二酸化炭素とが反応することにより生じる生成物が塗布膜中に混入することを抑えることができる。その結果としてこのように搬送された基板を焼成して得られるＡＢＯｘ型ペロブスカイト結晶構造をもつ誘電体薄膜においては当該ＡＢＯｘ型ペロブスカイト結晶構造膜中における前記生成物の混入が抑えられることになるためこの生成物による電流を運ぶパスが結晶構造膜中に形成されることが抑えられる。この結果ＡＢＯｘ型ペロブスカイト結晶構造膜の薄膜化を達成しつつ高い誘電率を確保しながら、リーク電流を抑えることができる。
【００１８】
また他の塗布膜形成装置によれば筺体内に設けられた基板の載置台と基板に塗布液を供給するノズルとを備えた塗布ユニットが設けられ、また前記筺体内に気流を形成する手段とこの気流形成手段により取り込まれる気体中の二酸化炭素を中和して除去するための中和処理部とを備えることにより、筺体内に二酸化炭素が除去された気流を形成することで筺体内を二酸化炭素濃度が抑えられた雰囲気とし、その雰囲気中で基板に塗布液を供給して塗布膜を形成することができる。従って前記塗布膜が形成される際にこの塗布膜への二酸化炭素の取り込みが抑えられるため、塗布膜中に含まれる化合物と二酸化炭素とが反応することにより生じる生成物が膜中に混入することを抑えることができる。
さらにまた本発明の塗布膜形成方法によれば、二酸化炭素が除去された気体の雰囲気中で塗布液を基板に塗布しているため、同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係るＡＢＯＸ型ペロブスカイト膜であるＢａＴｉＯ3からなる誘電体薄膜を例えばシリコンウエハ（以下ウエハとする）からなる基板Ｗ（詳しくはウエハ上の下部電極膜の表面）に成膜するために用いられる塗布膜形成装置１について図面を参照しながら説明する。図１はこの塗布膜形成装置１の斜視図であり、図２は同平面図である。塗布膜形成装置１は複数枚例えば２５枚の基板Ｗが棚状に収納された搬送容器をなす基板キャリア（以下単に「キャリア」という）Ｃが搬入出されるキャリア載置部Ｂ１と、基板Ｗに対して塗布、加熱（ベーク）処理を行うための処理部Ｂ２と、天井ブロック４とを備えている。キャリア載置部Ｂ１にはキャリアＣを複数個並べて載置可能なキャリアステーション１１と、キャリアＣから基板Ｗを取り出して処理部Ｂ２へ受け渡すための受け渡し手段１２とが設けられている。
【００２０】
キャリア載置部Ｂ１の奥側には処理部Ｂ２が接続されており、この処理部Ｂ２は上部が開口した本体をなす筐体（本体用の筺体）２０により周囲を囲まれている。前記筺体２０のキャリア載置部Ｂ１に面する側壁にはシャッタ２２により開閉自在な搬送口２１が設けられており、この搬送口２１を介して前記受け渡し手段１２は筺体２０内に進入し、後述の棚ユニット２４Ａの受け渡しユニット２５に基板Ｗを受け渡すことができるようになっている。なおシャッタ２２は例えば受け渡し手段１２が筐体２０内に進入する場合を除いて閉鎖されることで、キャリア載置部Ｂ１から処理部Ｂ２への気体の流入が抑えられるように構成されている。
【００２１】
この処理部Ｂ２の筺体２０内の構成について図３をも用いて説明する。この図３はこの処理部Ｂ２に含まれる基板搬送手段であるメイン搬送アーム２３、塗布ユニット５及び棚ユニット２４Ａを同一平面に示した展開図である。処理部Ｂ２の中央には進退自在、昇降自在かつ鉛直軸周りに回転自在に構成されたメイン搬送アーム２３が設けられており、キャリア載置部Ｂ１から見てこのメイン搬送アーム２３の右側には２段に積層された塗布ユニット５が奥側に向けて２つ連なるように設けられている。またメイン搬送アーム２３の前後及び左側には夫々加熱、冷却系のユニットが積層された棚ユニット２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃが設けられており、棚ユニット２４Ａは複数の加熱ユニット６、受け渡しユニット２５及び前記加熱ユニット６にて加熱処理された基板Ｗを所定の温度に冷却するための複数の冷却ユニット２６が上からこの順に積層されて構成されている。棚ユニット２４Ｂ、棚ユニット２４Ｃは例えば受け渡しユニット２５が設けられていない他は棚ユニット２４Ａと同様に構成されており、前記メイン搬送アーム２３はこれらの棚ユニット２４Ａ〜２４Ｃを構成する各ユニット及び前記塗布ユニット５に基板Ｗを受け渡せるようになっている。なお図３中２７はメイン搬送アーム２３を鉛直方向に移動させるためのガイドである。
【００２２】
筺体２０の底部には例えば複数の排気口２８が間隔をおいて開口しており、各排気口２８には排気管２９が夫々接続されている。各排気管２９は例えば筺体２０外へ伸長し、途中で夫々が合流しており、合流した排気管２９の端部は中和処理部であるバブリング装置３を構成する容器３２内に浸漬されて設けられている。なお図中３１は合流した排気管２９に介設された圧力ポンプであり、排気口２８を介して筺体２０内の気体を吸引し、この気体を排気管２９の下流側に加圧して供給するようになっている。
【００２３】
前記バブリング装置３の容器３２はキャップ３２ａにより開口部３２ｂが塞がれることでその内部が気密になるように構成されており、その容器３２の内部には例えばアルカリ成分としてＣａ(ＯＨ)2（水酸化カルシウム）が溶解した溶液３３が貯留されている。なお排気管２９、後述の供給管３６は図示しない継手により容器３２から取り外せるように構成されており、前記キャップ３２ａを外して開口部３２ｂを介して前記容器３２内の溶液３３の交換、充填を行うことができるようになっている。図中３４は前記排気管２９の端部に接続されたバブリングを行うためのノズルであり、既述のように圧力ポンプ３１により排気管２３の下流側へ押し出された気体がノズル３４から溶液３３中に吐出されてバブリングされると下記の化学反応が起きてその吐出された気体中に含まれていた二酸化炭素（ＣＯ2）が中和されて除去されるようになっている。
Ｃａ(ＯＨ)2＋ＣＯ2 → ＣａＣＯ2＋Ｈ2Ｏ
また容器３２内の気相部分には当該容器３２内の前記気体を後述の天井ブロック４へ送り出すための気流形成手段である供給管３６の一端が開口している。なお図中３５は供給管３６に介設されたミストフィルタであり、供給管３６はこのミストフィルタ３５の下流側において後述する天井ブロック４のフィルタユニットＦの数に応じて分岐している。
【００２４】
図１〜図３に示すように天井ブロック４は筺体４０を備え、処理部Ｂ２の天井部を構成しており、これにより筺体２０内が概ね気密空間とされる。この天井ブロック４は筺体４０内に気流形成手段である複数のフィルタユニットＦが並設され、各フィルタユニットＦはパ−ティクル除去用の清浄化フィルタ４１を備えており、各フィルタ４１の上方には当該フィルタ４１と筺体４０とに囲まれる空間となっている通気室４３が設けられている。この通気室４３は各フィルタ４１に面する領域ごとに区画されている。また各通気室４３には前記気体供給管３６が接続されており、既述のようにノズル３４から溶液３３中に気体が吐出されて容器３２内の圧力が高まると前記中和反応によってＣＯ2が除去された気体が供給管３６内に供給される。この気体はミストフィルタ３５を通過することにより水分が除かれた状態で通気室４３に流入し、フィルタ４１を通過して筺体２０内全域にダウンフローされることにより低ＣＯ2濃度雰囲気に保たれるようになっている。そしてダウンフローされた気体は排気口２８を介して排気管２９内に流入し、圧力ポンプ３１により再び溶液３３中へ送り込まれバブリングされるようになっている。この例では供給管３６及び排気管２９および圧力ポンプ３１により筺体２０内の気体を循環する循環手段が構成され、また循環路に設けられた容器３２は、特許請求の範囲でいう「気体供給路に設けられた」構成に相当する。
【００２５】
次に塗布ユニット５について図４を用いて説明する。塗布ユニット５は筺体５０を備えており、筺体２０内における前記メイン搬送アーム２３の移動する領域を搬送用通路Ｒ１とすると、この搬送用通路Ｒ１に面する筺体５０の側壁には基板Ｗの搬送口５１が設けられている。前記搬送口５１には開閉自在のシャッタ５２が設けられ、当該シャッタ５２は例えばメイン搬送アーム２３が筐体５０内に進入する場合を除いて閉鎖されるようになっている。筐体５０の内部には基板Ｗの載置部をなすスピンチャック５３が設けられ、このスピンチャック５３は不図示の駆動部により鉛直軸回りに回転自在、かつ昇降自在に構成されている。またスピンチャック５３の周囲にはカップ５４が設けられ、当該カップ５４の底面には排気管やドレイン管などを含む排液部（図示せず）が設けられている。図中５５は塗布液の供給ノズルであり、例えばＢａＴｉＯ3の前駆体膜を作成するための例えば水酸化バリウム一水和物とイソプロポキシチタンとを有機溶媒である２−メトキシメタノールに溶解した誘電体膜形成用組成物を含む塗布液５Ａをスピンチャック５３に保持された基板Ｗに供給するようになっている。
【００２６】
また筐体５０の上方には気流形成手段であるフィルタユニット６が設けられており、このフィルタユニット６は図５に示すように中和処理部であるＣＯ2を除去するためのフィルタ部６１、吸引手段であるファン６２及びパーティクル除去用のフィルタ部６３が上からこの順に積層されて構成されている。
前段側のフィルタ部６１について図６を参照しながら説明するとこの第１のフィルタ部６１は濾材としてシート体６４を備えている。この例におけるシート体６４としては活性炭繊維あるいはオレフィン系繊維などの材質からなる繊維網状体をアルカリ成分であるＣａ(ＯＨ)2を含んだ溶液に浸漬させ、前記溶液を繊維網状体の微細孔中にしみ込ませてからその微細孔中の溶液の一部を遠心分離機によりはじき飛ばして前記微細孔の内壁面にＣａ(ＯＨ)2分子を吸着させた後に、微細孔の密度を高めるとともに微細孔の形状をそろえ、かつ当該微細孔を規則正しく配列させるためにプレスされることによってプレート化されたものを用いることができる。図中６５は前記シート体６４の側周部を囲むように形成された支持枠であり、シート体６４はこの支持枠６５を介して筐体５０内において当該シート体６４の山側部分及び谷側部分が上下方向に向かうように配設されている。また図中６６は後述するようにこの第１のフィルタ部６１に流入した気体がシート体６４を通過するために当該シート体６４に設けられたスリットであり、図中６６ａは支持枠６５においてファン６２側に取り付けられたガスケットである。
【００２７】
後段側のフィルタ部６３は、気体中に含まれるパーティクルを除去するために設けられたものであり、例えばこのフィルタ部６３を構成するシート体の材質としてグラスファイバが用いられている点及び当該シート体にＣａ(ＯＨ)2を吸着させていない点を除いて既述の第１のフィルタ部６１と同様に構成されている。
【００２８】
図４中６７は通気室であり、前記フィルタユニット６と筺体５０とに囲まれ、区画された空間となっている。この通気室６７は例えば筺体５０の背面の側壁に開口された気体供給孔６８を介して筐体５０の外部に設けられた気体供給ダクト６９に接続されており、この気体供給ダクト６９は例えば塗布ユニット５の背面側の側部から下段側の塗布ユニット５の底部に回り込み筺体２０の外へ伸長している。なお図３中６９ａは気体供給ダクト６９の端部における開口部であり、前記ファン６２が所定の回転数により回転すると前記開口部６９ａを介して気体が気体供給ダクト６９内に流入し、その気体は通気室６７を介してフィルタユニット６に流入する。そしてフィルタユニット６に流れ込んだ気体が前段のフィルタ部６１を通過する際に気体中に含まれていたＣＯ2がシート体６４に吸着されたＣａＣＯ3と既述のような中和反応を起こすことにより除去された後、後段のフィルタ部６３を通過することによりパーティクルが除かれて筺体５０内全域にダウンフローされて、筐体５０内が低ＣＯ2濃度雰囲気に保たれるようになっている。
【００２９】
続いて図７を用いて加熱手段である加熱ユニット７について説明する。図７中７０は筐体であり、７１は前記搬送用通路Ｒ１に面する筺体７０の側壁に設けられた基板Ｗの搬送口である。筺体７０の内部には有底の円筒状に形成された熱板支持部材７２が設けられており、前記熱板支持部材７２内には例えば円形状の熱板７３が設けられている。図中７４は熱板７３に埋めこまれたヒータである。また図中７５は昇降可能な気流形成手段である整流用の天板であり、フランジ部を有する蓋状に形成されている。図中７６はＯリングであり、基板Ｗが前記熱板７３上に載置されると天板７５が下降してＯリング７６を介して天板７５の周縁部と熱板支持部材７２の周縁部とが密着することにより基板Ｗの周囲に密閉空間が形成されるようになっている。
【００３０】
前記天板７５には前記フランジ部の内方全周に亘り気体供給口７７が設けられており、この気体供給口７７には気体供給管７７ａの一端が接続されている。この気体供給管７７ａの他端は図３に示すように既述した気体供給管３６のミストフィルタ３５の上流側に接続されている。また天板７５の中央下部には排気口７８が開口しており、この排気口７８には排気管７８ａの一端が接続されている。そして排気管７８ａの他端は排気管２９の圧力ポンプ３１の下流側に接続されており、気体供給管３２から気体供給管７７ａにＣＯ2が除去された気体が供給されて当該気体が気体供給口７７から吐出される一方で排気口７８からは吸引排気が行われることにより筐体７０内が低ＣＯ2濃度雰囲気に保たれるようになっている。また基板Ｗが熱板７３に載置されて既述のように密閉空間が形成されると図７中矢印で示すような基板Ｗの外周から中央に向かう気流が形成されながら当該基板Ｗが加熱されるようになっている。
【００３１】
棚ユニット２４Ａ〜２４Ｃに含まれる冷却ユニット２６の詳しい説明は省略するがこの冷却ユニット２６は例えば前記加熱ユニット７と同様に搬送用通路Ｒ１に向かって搬送口７１が開口された筺体７０を備え、その筺体７０内部には例えば水冷方式の冷却プレートを備えた構成の装置が設けられている。また棚ユニット２４Ａに含まれる受け渡しユニット２５は例えば加熱ユニット７と同様に筺体７０を備え、その筺体７０の内部に基板Ｗを載置するための例えば円形のステージが設けられており、このステージを介して基板Ｗのメイン搬送アーム２３と受け渡し手段１２との間で基板Ｗの受け渡しが行われるようになっている。
【００３２】
続いてこの塗膜形成装置１に備えられた制御部について説明する。この制御部は、例えばコンピュータからなるプログラム格納部を有しており、プログラム格納部には後述するような塗布膜形成装置１の作用、つまり基板Ｗの塗布、加熱処理、基板Ｗの受け渡し、各ユニット及び処理部Ｂ２の筺体内における気体の供給の制御などが実施されるように命令が組まれた例えばソフトウエアからなるプログラムが格納される。そして当該プログラムが制御部に読み出されることにより制御部は後述する塗布膜形成装置１の作用を制御する。なおこのプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカードなどの記録媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。
【００３３】
次に既述の塗布膜形成装置１を用いて表面に下部電極としてＰｔ（プラチナ）からなる膜が形成されている基板Ｗに、塗布膜であるＢａＴｉＯ3膜を形成する手順について図８を参照しながら説明する。この図８は前記コンデンサ構造が形成されるまでの一連の処理を示しており、図８において点線で囲まれる処理は塗布ユニット５により行われる工程を示している。また鎖線で囲まれる処理は加熱ユニット７で行われる工程を示し、この点線部と鎖線部とを囲う実線内に示した処理はこの塗布膜形成装置１内で行われる工程を示している。
先ず例えば前記基板Ｗをこの塗布膜形成装置１に搬入する前に圧力ポンプ３１を稼動させて既述のように筺体２０内においてダウンフローを形成するとともに筺体７０内において既述のように天板７５からの気体供給と吸引排気とを行い各筺体内を低ＣＯ2濃度雰囲気にしておく。また塗布ユニット５においても既述のようにファン６２を回転させて筺体５０内にダウンフローを形成して筺体５０内を低ＣＯ2濃度雰囲気にしておく。
【００３４】
そして外部からキャリアＣがキャリア載置部Ｂ１に搬入され、キャリアステーション１１に載置されると受け渡し手段１２がこのキャリアＣから基板Ｗを搬出する。続いてシャッタ２２が開き基板Ｗを保持した受け渡し手段１２が処理部Ｂ２内に進入し、棚ユニット２４Ａの受け渡しユニット２５に基板Ｗを受け渡した後、この受け渡し手段１２は処理部Ｂ２から退避してシャッタ２２が閉じられる。
【００３５】
その後メイン搬送アーム２３が前記受け渡しユニット２５から基板Ｗを受け取ると、このメイン搬送アーム２３は基板Ｗを塗布ユニット５内に搬送し、スピンチャック５３上に受け渡した後、塗布ユニット５内から退去する。そしてスピンチャック５３を回転させながら供給ノズル５５から基板Ｗの中央部に塗布液５Ａを供給し、塗布液５Ａを遠心力により展伸させるいわゆるスピンコーティングにより基板Ｗの全面に液膜を形成する。
【００３６】
このように塗布液５Ａによる液膜が形成されるとメイン搬送アーム２３が塗布ユニット５に進入してスピンチャック５３から基板Ｗを受け取り、この基板Ｗを加熱ユニット７内に搬送する。熱板７３上に基板Ｗが載置されると既述のように天板７５が下降して基板Ｗの周囲が密閉空間となり、気流が形成されながら低ＣＯ2濃度雰囲気で基板Ｗが例えば２５０℃で１分間加熱されることにより誘電体膜形成用組成物５Ａ中の有機溶媒である２−メトキシメタノールが蒸発して例えばアモルファスな状態であるＢａＴｉＯ3膜の前駆体膜が形成される。
【００３７】
このように加熱ユニット７における加熱処理を受けた基板Ｗはメイン搬送アーム２３により冷却ユニット２６に搬送され、所定の温度に冷却された後に受け渡しユニット２５に搬送される。その後この基板Ｗは受け渡し手段１２により処理部Ｂ２に搬送されたときとは逆の手順で元のキャリアＣに戻される。
【００３８】
キャリアＣに戻された基板Ｗは例えば縦型熱処理装置などの焼成炉８Ａに搬送され、その焼成炉８Ａにおいて例えば７５０℃で焼成されることにより前記前駆体膜が結晶化して例えば膜厚１００ｎｍ程度のＢａＴｉＯ３膜８１が基板ＷのＰｔ膜８２上に形成される。その後ＢａＴｉＯ３膜の上部に例えば上部電極としてＮｉ（ニッケル）からなる膜８３が蒸着により形成されることで図９に示すように基板Ｗにコンデンサ構造が形成される。なお前記Ｎｉに代えて例えばＡｌ（アルミニウム）を用いて上部電極を構成してもよい。
【００３９】
この塗布膜形成装置１によれば、塗布ユニット５から加熱ユニット７まで基板Ｗを搬送するメイン搬送アーム２３の搬送用通路Ｒ１にダウンフローを形成するためのフィルタユニットＦと、このフィルタユニットＦにより取り込まれる気体中のＣＯ2を中和して除去するためのバブリング装置３を備えているため、前記搬送用通路Ｒ１にＣＯ2が除去された気体によるダウンフローを形成し、この搬送用通路Ｒ１を低ＣＯ2濃度雰囲気に保ちながらメイン搬送アーム２３により当該搬送用通路Ｒ１における基板Ｗの搬送を行うことができる。その結果としてこの搬送用通路Ｒ１を基板Ｗが搬送される間にＣＯ2が基板Ｗに形成された塗布膜表面に取り込まれることが抑えられるため、塗布膜中におけるＢａＣＯ3の混入が抑えられる。従って基板Ｗを焼成してＢａＴｉＯ3型ペロブスカイト構造をもつ誘電体薄膜を形成し、この膜を用いて形成したコンデンサ構造は当該ＢａＴｉＯ3膜中におけるＢａＣＯ3の混入が抑えられることになる。この結果ＢａＴｉＯ3膜の薄膜化を達成して高い誘電率を確保しながら、リーク電流を抑えることができる。
【００４０】
またこの塗布膜形成装置１によれば筺体５０内にステージ５３と基板Ｗに塗布液を供給するノズル５５とを備えた塗布ユニット５が設けられており、また前記筺体５０内にダウンフローを形成するフィルタユニット６が設けられ、このフィルタユニット６はフィルタユニット６に流入する気体中のＣＯ2を中和して除去する第１のフィルタ部６１を備えている。従って筺体５０内にＣＯ2が除去された気体によるダウンフローを形成することにより筺体５０内を低ＣＯ2濃度雰囲気にし、その雰囲気中で基板Ｗに塗布膜を形成できるためこの塗布膜形成工程において前記塗布膜へのＣＯ2の取り込みによって塗布膜にＢａＣＯ3が混入することを抑えることができる。その結果として塗布膜形成後にメイン搬送アーム２３によって加熱ユニット７に搬送されて加熱処理を受け、さらに焼成処理を受けることにより形成されるＢａＴｉＯ3膜中におけるＢａＣＯ3の混入が抑えられることになる。
【００４１】
さらに塗布膜形成装置１によれば加熱ユニット７と、加熱ユニット７の筺体７０内に気流を形成する天板７５と、この天板７５に取り込まれる気体中のＣＯ2を中和して除去するためのバブリング装置３とを備えることにより、筺体７０内にＣＯ2が除去された気体による気流を形成することにより筺体７０内を低ＣＯ2濃度雰囲気とすることができ、その低ＣＯ2濃度雰囲気で基板Ｗに焼成の前処理である加熱処理を行うことができる。従ってこの加熱処理において基板Ｗに形成された塗布膜にＣＯ2が取り込まれることが抑えられるため、焼成後に形成されるＢａＴｉＯ3膜中における前記ＢａＣＯ3の混入が抑えられることになる。
【００４２】
本実施形態では塗布ユニット５内あるいは加熱ユニット７内を空気を中和処理した雰囲気とせずに例えばＮ2ガスなどの不活性ガス雰囲気としてもよく、そして上述のように処理部Ｂ２の本体である筺体２０内を低ＣＯ2濃度雰囲気としておくことにより、塗布ユニット５や加熱ユニット７の外からＣＯ2を多く含んだ通常の大気が流入して処理雰囲気が乱されないという効果がある。また塗布ユニット５内については、必ずしも低ＣＯ2濃度雰囲気としなくとも、大気雰囲気であっても塗布の手法に工夫を凝らすことで塗布膜中へのＣＯ2の巻き込みを防止できる技術、例えば予め基板上にシンナーを塗布した後スピンコーティングを行う手法が有効であることを把握している。このように処理部Ｂ２の本体である筺体２０内だけを低ＣＯ2濃度雰囲気とする手法は、塗布ユニット５や加熱ユニット７内の雰囲気を乱すことがないという利点があり、また特にシンナーが多く含まれていていわば液膜の状態において搬送アームにより風を切りながら移動していくときにＣＯ2が液膜中に取り込まれる懸念が大きいことなどから、搬送雰囲気を低ＣＯ2濃度雰囲気としておくことで、搬送中における液膜中へのＣＯ2の取り込み量を低減できる利点がある。
【００４３】
またこの塗布膜形成装置１において処理部Ｂ２の外部にバブリング装置３を設けて空気の中和処理を行っていることから、アルカリ溶液３３中のアルカリ成分が少なくなってきて中和能力が低くなったときに、アルカリ溶液３３の交換が容易である。また空気を塗布膜形成装置１内とバブリング装置３との間で循環させているので塗布膜形成装置１の隙間から循環路中に新しい外気が入ってきてもバブリング装置３内に供給される空気中のＣＯ2濃度は大気中のＣＯ2濃度よりは小さいのでアルカリ成分の消費が抑えられる。
【００４４】
また中和処理部としてバブリング装置３を用いる場合図１０に示すようにバブリング装置として第１のバブリング装置３Ａ及び第２のバブリング装置３Ｂを用い、これらの使用をバルブにより切り替えるように構成しておけば、一方のバブリング装置３Ａ（３Ｂ）についてアルカリ溶液の交換などのメンテナンスを行う場合に他方のバブリング装置３Ｂ（３Ａ）を使用することで、中和処理された気流の供給を止めることなく連続運転することができる。
【００４５】
ところで既述の塗布膜形成装置１において塗布ユニット５にフィルタブロック６を設ける代わりに天井ブロック４に設けられたフィルタユニットＦと同様のフィルタユニットを設け、さらにそのフィルタユニットと気体供給管３６とを側管により接続することによって、筐体２０内にダウンフローが形成されると気体供給管３６からＣＯ2が除かれた気体が前記側管を介して前記フィルタユニットに流入し、当該フィルタユニットからその気体が筐体５０内にダウンフローされることで筐体５０内が低ＣＯ2濃度雰囲気に保たれるようになっていてもよい。
【００４６】
また天井ブロック４としては例えば上部が開口した筺体を備え、その筺体に塗布ユニット５に設けられたフィルタユニット６と同様に構成された複数のフィルタユニットが並設され、筺体の開口部を介して前記各フィルタユニットに処理部Ｂ２の外部の気体が流入し、当該フィルタユニットにより前記気体中に含まれているＣＯ2及びパーティクルが除去された後、その気体が筐体２０内にダウンフローされることにより筐体２０内が低ＣＯ2濃度雰囲気に保たれるようになっていてもよい。
【００４７】
なお容器３２内に充填される溶液としては容器３２内に流入する気体中のＣＯ2を中和できればよいためＣａ(ＯＨ)2に代えてアルカリ成分としてＣａＯ（酸化カルシウム）やＬｉＯＨ（水酸化リチウム）を含んだ水溶液が貯留されていてもよい。
【００４８】
ところで焼成炉８Ａは塗布膜形成装置１に連結されていてもよい。図１１はこのような塗布膜形成装置の例を示しており、この塗布膜形成装置Ｔ１においては既述の塗布膜形成装置１の処理部Ｂ２の奥側にインターフェイス部Ｂ３を介して焼成炉８Ａを備えた焼成部Ｂ４が接続されている。この塗布膜形成装置Ｔ１における処理部Ｂ２は既述の塗布膜形成装置１における処理部Ｂ２と略同様に構成されているが、棚ユニット２４Ｃは受け渡しユニット２５を備えている。そして前記インターフェイス部Ｂ３は例えば内部が概ね気密空間になっている筺体９０を備え、筺体９０内には処理部Ｂ２から焼成部Ｂ４に基板Ｗを受け渡すためのインターフェイスアーム９１が設けられており、このインターフェイスアーム９１と前記受け渡しユニット２５との間で基板Ｗの受け渡しが行われるようになっている。
【００４９】
また焼成部Ｂ４は内部が概ね気密空間になっている筺体９４を備えており、その筺体９４内に前記焼成炉８Ａとこの焼成炉８Ａに対して基板Ｗの搬入出を行う搬入出機構（不図示）とが設けられており、前記インターフェイスアーム９１とこの搬入出機構との間で基板Ｗが受け渡されるようになっている。
【００５０】
そして筺体９０，９４の上部には夫々例えば処理部Ｂ２に備えられているものと同様のフィルタユニットＦが複数並設されている。また筺体９０，９４の夫々の底部には例えば複数の排気口（不図示）が間隔をおいて開口しており、各排気口には夫々排気管９２，９５が接続されている。各排気管９２，９５は筺体９０，９４外へと伸長する途中で夫々合流しており、排気管９２，９５の端部は処理部Ｂ２の排気管２９の圧力ポンプ３１の下流側に夫々接続されている。またこの塗布膜形成装置Ｔ１のバブリング装置３の気体供給管３６はミストフィルタ３５が介設されている部位の下流側において各ブロックＢ２，Ｂ３，Ｂ４に応じて分岐され、その端部は各ブロックに夫々設けられたフィルタユニットＦに接続されており、バブリング装置３の圧力ポンプ３１が稼動すると各ブロックの排気口から各筺体内の気体の吸引排気が行われると同時に気体供給管３６を介して各筺体のフィルタユニットＦにＣＯ2が除去された気体が供給され、当該気体が各筺体内にダウンフローされる。そして各筺体の排気口から吸引された気体はバブリング装置３でバブリングされた後に再び気体供給管３６を介して各筺体のフィルタユニットＦに流入することで各筺体内が低ＣＯ2濃度雰囲気になるように構成されている。
【００５１】
この図１１に示す塗布膜形成装置Ｔ１において、外部からキャリアＣに格納された状態でキャリア載置部Ｂ１に搬入された基板Ｗは既述した塗布膜形成装置１と同様の経路に従って搬送されて塗布処理及び加熱処理を受けるが、この基板Ｗは加熱処理後、冷却ユニット２６で冷却されるとメイン搬送アーム２３により棚ユニット２４Ｃの受け渡しユニット２５に搬送される。その後基板Ｗはインターフェイスアーム６１を介して焼成部Ｂ４の搬入出機構に受け渡された後、焼成炉８Ａ内に搬入され焼成処理されてＢａＴｉＯ3膜が形成される。焼成処理された基板Ｗは搬入出機構→インターフェイスアーム６１→棚ユニット２４Ｃの受け渡しユニット２５→メイン搬送アーム２３→棚ユニット２４Ａの受け渡しユニット２５→受け渡し手段１２の順に搬送されて、キャリアＣ内に格納される。このような塗布膜形成装置Ｔ１を用いた搬送方法においては加熱ユニット７にて基板Ｗが加熱されＢａＴｉＯ3膜の前駆体膜が形成されてからＢａＴｉＯ3膜が形成されるまでの間も低ＣＯ2濃度雰囲気で基板Ｗが搬送されるためＢａＴｉＯ3膜へのＣＯ2の取り込みをより確実に防ぐことができる。
【００５２】
また既述の実施形態においてはＡＢＯＸ型ペロブスカイト結晶構造膜としてＢａＴｉＯ3膜を形成する工程を示したが、ＡＢＯＸ型ペロブスカイトの金属種Ａとしては例えばＬｉ（リチウム）、Ｎａ（ナトリウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｂａ、Ｌａ（ランタン）の中から選ばれる一種以上の金属であり、また金属種Ｂとしては例えばＺｒ（ジルコニウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔｉから選ばれる一種以上の金属であり、これらの所望の金属を含んだＡＢＯＸ型ペロブスカイト結晶構造膜にあわせて塗布液５Ａ中に含まれる誘電体膜形成用組成物を選択するようにしてもよく、またこの誘電体形成用組成物としては例えば、（ｉ）金属種Ａ及び金属種Ｂを含むＡＢＯｘ型結晶構造を有する粒子、（ii）金属種Ａ及び金属種Ｂを含む金属アルコキシド、金属カルボキシレート、金属錯体及び金属水酸化物の群から選ばれる少なくとも１種の成分、（iii）溶剤である例えばアルコールやエステル、エーテル等の有機溶媒の中から少なくとも(i)、(ii)のうちいずれか一方と（iii）とを含む溶液を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係るチタン酸バリウム膜をウエハに形成するために用いる塗布膜形成装置の斜視図である
【図２】前記塗布膜形成装置を示す平面図である。
【図３】前記塗布膜形成装置の処理部を示す展開図である。
【図４】前記塗布膜形成装置に設けられた塗布ユニットの縦断側面図である。
【図５】前記塗布ユニットに設けられたフィルタユニットの構成を示した説明図である。
【図６】前記フィルタユニットに備えられた第１のフィルタ部の構成を示す斜視図である。
【図７】前記塗布膜形成装置に設けられた加熱ユニットの縦断側面図である。
【図８】前記チタン酸バリウム膜を含んだコンデンサ構造を基板に形成する工程を示した説明図である。
【図９】前記コンデンサ構造を示した縦断側面図である。
【図１０】他の塗布膜形成装置の一例を示した模式図である。
【図１１】既述の塗布膜形成装置に焼成炉を接続した塗布膜形成装置の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５４】
Ｗ 基板
Ｂ２ 処理部
１ 塗布膜形成装置
４ 天井ブロック
５ 塗布ユニット
７ 加熱ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布液を基板に塗布し、更に焼成することにより得られるＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜を製造するための塗布膜形成装置であって、
ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜の誘電体薄膜形成用組成物を含む塗布液を基板に塗布するための塗布ユニットと、
前記基板上の塗布膜に対して焼成の前処理である加熱処理を行うための加熱ユニットと、
前記基板を塗布ユニットから加熱ユニットまで搬送する基板搬送手段と、
前記塗布ユニット、加熱ユニット及び基板搬送手段がその中に配置される本体用の筐体と、
前記基板搬送手段による搬送領域に気流を形成するための気流形成手段と、
この気流形成手段に取り込まれる気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去する中和処理部と、を備えたことを特徴とする塗布膜形成装置。
【請求項２】
前記気流形成手段は、前記本体用の筐体内に気流を形成するものであることを特徴とする請求項１記載の塗布膜形成装置。
【請求項３】
気流形成手段は、パーティクルを除去するための第１のフィルタ部を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の塗布膜形成装置。
【請求項４】
中和処理部は、気流形成手段に気体を送る気体供給路に設けられた、アルカリ溶液を収容する容器と、前記アルカリ溶液内に気体を供給してバブリングするバブリング手段と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
【請求項５】
中和処理部は、アルカリ成分を付着した第２のフィルタ部を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
【請求項６】
前記気流形成手段から筐体内に供給された気体を、前記中和処理部を介して当該気流形成手段に戻して循環するための循環手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
【請求項７】
塗布ユニットは、塗布ユニット用の筐体内に設けられた基板の載置台と、ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜の誘電体薄膜形成用組成物を含む塗布液を基板に塗布するためのノズルと、塗布ユニット用の筐体内に気流を形成するための気流形成手段と、を含み、
前記塗布ユニットに設けられた気流形成手段に取り込まれる気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去する中和処理部を設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
【請求項８】
加熱ユニットは、容器内に設けられ、塗布液が塗布された基板を載置する載置台と、基板を加熱する加熱手段と、前記容器内に気流を形成するための気流形成手段と、を含み、
加熱ユニット用の気流形成手段に取り込まれる気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去する中和処理部を設けたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
【請求項９】
塗布液を基板に塗布し、更に焼成することにより得られるＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜を製造するための塗布膜形成装置であって、
筐体内に設けられた基板の載置台と、ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜の誘電体薄膜形成用組成物を含む塗布液を基板に塗布するためのノズルと、前記筐体内に気流を形成するための気流形成手段とを含む塗布ユニットと、
前記気流形成手段に取り込まれる気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去する中和処理部と、
前記基板上の塗布膜に対して焼成の前処理である加熱処理を行うための加熱ユニットと、
前記基板を塗布ユニットから加熱ユニットまで搬送する基板搬送手段と、を備えたことを特徴とする塗布膜形成装置。
【請求項１０】
塗布ユニット用の中和処理部は、アルカリ成分を付着した第２のフィルタ部を含むことを特徴とする請求項７または９に記載の塗布膜形成装置。
【請求項１１】
塗布ユニット用の中和処理部は、塗布ユニット用の気流形成手段に気体を送る気体供給路に設けられた、アルカリ溶液を収容する容器と、前記アルカリ溶液内に気体を供給してバブリングするバブリング手段と、を備えたことを特徴とする請求項７または９に記載の塗布膜形成装置。
【請求項１２】
塗布液を基板に塗布し、更に焼成することにより得られるＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜を製造するための塗布膜形成装置であって、
ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜の誘電体薄膜形成用組成物を含む塗布液を基板に塗布するための塗布ユニットと、
容器内に設けられ、塗布液が塗布された基板を載置する載置台と、基板を加熱する加熱手段と、前記容器内に気流を形成するための気流形成手段と、を含み、基板上の塗布膜に対して焼成の前処理である加熱処理を行うための加熱ユニットと、
前記気流形成手段に取り込まれる気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去する中和処理部と、
前記基板を塗布ユニットから加熱ユニットまで搬送する基板搬送手段と、を備えたことを特徴とする塗布膜形成装置。
【請求項１３】
加熱ユニット用の中和処理部は、塗布ユニット用の気流形成手段に気体を送る気体供給路に設けられた、アルカリ溶液を収容する容器と、前記アルカリ溶液内に気体を供給してバブリングするバブリング手段と、を備えたことを特徴とする請求項８または１２に記載の塗布膜形成装置。
【請求項１４】
前記誘電体膜形成用組成物は、
(ｉ）金属種Ａ及び金属種Ｂを含むＡＢＯｘ型結晶構造を有する粒子、
(ii)金属種Ａ及び金属種Ｂを含む金属アルコキシド、金属カルボキシレート、金属錯体及び金属水酸化物の群から選ばれる少なくとも１種の成分、
(iii)有機溶媒、
の中から少なくとも(i)、(ii)のうちいずれか一方と(iii)とを含むことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか一に記載の塗布膜形成装置。
【請求項１５】
前記ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜は、金属種Ａがリチウム、ナトリウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ランタンから選ばれる一種以上の金属であり、金属種Ｂがチタン、ジルコニウム、タンタル、ニオブから選ばれる一種以上の金属である、ＡＢＯＸペロブスカイト型の結晶構造を有する薄膜であることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか一に記載の塗布膜形成装置。
【請求項１６】
塗布液を基板に塗布し、更に焼成することにより得られるＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜を製造するための塗布膜形成方法であって、
基板を載置台に載置する工程と、
気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去し、その気体を載置台上の基板に供給しながら、ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜の誘電体形成用組成物を含む塗布液を載置台上の基板に塗布する工程と、を含むことを特徴とする塗布膜形成方法。
【請求項１７】
気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去し、その気体を基板の搬送領域に供給する工程と、
塗布液が塗布された基板を、塗布膜に対して焼成の前処理である加熱処理を行うための加熱ユニットに前記搬送領域を通って搬送する工程と、を含むことを特徴とする請求項１６記載の塗布膜形成方法。
【請求項１８】
塗布液が塗布された基板を加熱ユニットに搬送する工程と、
気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去し、その気体を加熱ユニット内に供給しながら、当該加熱ユニット内にて基板上の塗布膜に対して焼成の前処理である加熱処理を行う工程と、を含むことを特徴とする請求項１６記載の塗布膜形成方法。
【請求項１９】
二酸化炭素を中和して除去する工程は、容器内のアルカリ溶液内に気体を供給してバブリングする工程、及びアルカリ成分を付着したフィルタ部を気体を通過させる工程から選択された工程である請求項１６ないし１８のいずれか一つに記載の塗布膜形成方法。
【請求項１】
塗布液を基板に塗布し、更に焼成することにより得られるＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜を製造するための塗布膜形成装置であって、
ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜の誘電体薄膜形成用組成物を含む塗布液を基板に塗布するための塗布ユニットと、
前記基板上の塗布膜に対して焼成の前処理である加熱処理を行うための加熱ユニットと、
前記基板を塗布ユニットから加熱ユニットまで搬送する基板搬送手段と、
前記塗布ユニット、加熱ユニット及び基板搬送手段がその中に配置される本体用の筐体と、
前記基板搬送手段による搬送領域に気流を形成するための気流形成手段と、
この気流形成手段に取り込まれる気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去する中和処理部と、を備えたことを特徴とする塗布膜形成装置。
【請求項２】
前記気流形成手段は、前記本体用の筐体内に気流を形成するものであることを特徴とする請求項１記載の塗布膜形成装置。
【請求項３】
気流形成手段は、パーティクルを除去するための第１のフィルタ部を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の塗布膜形成装置。
【請求項４】
中和処理部は、気流形成手段に気体を送る気体供給路に設けられた、アルカリ溶液を収容する容器と、前記アルカリ溶液内に気体を供給してバブリングするバブリング手段と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
【請求項５】
中和処理部は、アルカリ成分を付着した第２のフィルタ部を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
【請求項６】
前記気流形成手段から筐体内に供給された気体を、前記中和処理部を介して当該気流形成手段に戻して循環するための循環手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
【請求項７】
塗布ユニットは、塗布ユニット用の筐体内に設けられた基板の載置台と、ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜の誘電体薄膜形成用組成物を含む塗布液を基板に塗布するためのノズルと、塗布ユニット用の筐体内に気流を形成するための気流形成手段と、を含み、
前記塗布ユニットに設けられた気流形成手段に取り込まれる気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去する中和処理部を設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
【請求項８】
加熱ユニットは、容器内に設けられ、塗布液が塗布された基板を載置する載置台と、基板を加熱する加熱手段と、前記容器内に気流を形成するための気流形成手段と、を含み、
加熱ユニット用の気流形成手段に取り込まれる気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去する中和処理部を設けたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
【請求項９】
塗布液を基板に塗布し、更に焼成することにより得られるＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜を製造するための塗布膜形成装置であって、
筐体内に設けられた基板の載置台と、ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜の誘電体薄膜形成用組成物を含む塗布液を基板に塗布するためのノズルと、前記筐体内に気流を形成するための気流形成手段とを含む塗布ユニットと、
前記気流形成手段に取り込まれる気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去する中和処理部と、
前記基板上の塗布膜に対して焼成の前処理である加熱処理を行うための加熱ユニットと、
前記基板を塗布ユニットから加熱ユニットまで搬送する基板搬送手段と、を備えたことを特徴とする塗布膜形成装置。
【請求項１０】
塗布ユニット用の中和処理部は、アルカリ成分を付着した第２のフィルタ部を含むことを特徴とする請求項７または９に記載の塗布膜形成装置。
【請求項１１】
塗布ユニット用の中和処理部は、塗布ユニット用の気流形成手段に気体を送る気体供給路に設けられた、アルカリ溶液を収容する容器と、前記アルカリ溶液内に気体を供給してバブリングするバブリング手段と、を備えたことを特徴とする請求項７または９に記載の塗布膜形成装置。
【請求項１２】
塗布液を基板に塗布し、更に焼成することにより得られるＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜を製造するための塗布膜形成装置であって、
ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜の誘電体薄膜形成用組成物を含む塗布液を基板に塗布するための塗布ユニットと、
容器内に設けられ、塗布液が塗布された基板を載置する載置台と、基板を加熱する加熱手段と、前記容器内に気流を形成するための気流形成手段と、を含み、基板上の塗布膜に対して焼成の前処理である加熱処理を行うための加熱ユニットと、
前記気流形成手段に取り込まれる気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去する中和処理部と、
前記基板を塗布ユニットから加熱ユニットまで搬送する基板搬送手段と、を備えたことを特徴とする塗布膜形成装置。
【請求項１３】
加熱ユニット用の中和処理部は、塗布ユニット用の気流形成手段に気体を送る気体供給路に設けられた、アルカリ溶液を収容する容器と、前記アルカリ溶液内に気体を供給してバブリングするバブリング手段と、を備えたことを特徴とする請求項８または１２に記載の塗布膜形成装置。
【請求項１４】
前記誘電体膜形成用組成物は、
(ｉ）金属種Ａ及び金属種Ｂを含むＡＢＯｘ型結晶構造を有する粒子、
(ii)金属種Ａ及び金属種Ｂを含む金属アルコキシド、金属カルボキシレート、金属錯体及び金属水酸化物の群から選ばれる少なくとも１種の成分、
(iii)有機溶媒、
の中から少なくとも(i)、(ii)のうちいずれか一方と(iii)とを含むことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか一に記載の塗布膜形成装置。
【請求項１５】
前記ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜は、金属種Ａがリチウム、ナトリウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ランタンから選ばれる一種以上の金属であり、金属種Ｂがチタン、ジルコニウム、タンタル、ニオブから選ばれる一種以上の金属である、ＡＢＯＸペロブスカイト型の結晶構造を有する薄膜であることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか一に記載の塗布膜形成装置。
【請求項１６】
塗布液を基板に塗布し、更に焼成することにより得られるＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜を製造するための塗布膜形成方法であって、
基板を載置台に載置する工程と、
気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去し、その気体を載置台上の基板に供給しながら、ＡＢＯＸ型ペロブスカイト構造の結晶構造を有する薄膜の誘電体形成用組成物を含む塗布液を載置台上の基板に塗布する工程と、を含むことを特徴とする塗布膜形成方法。
【請求項１７】
気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去し、その気体を基板の搬送領域に供給する工程と、
塗布液が塗布された基板を、塗布膜に対して焼成の前処理である加熱処理を行うための加熱ユニットに前記搬送領域を通って搬送する工程と、を含むことを特徴とする請求項１６記載の塗布膜形成方法。
【請求項１８】
塗布液が塗布された基板を加熱ユニットに搬送する工程と、
気体中の二酸化炭素をアルカリ成分により中和して除去し、その気体を加熱ユニット内に供給しながら、当該加熱ユニット内にて基板上の塗布膜に対して焼成の前処理である加熱処理を行う工程と、を含むことを特徴とする請求項１６記載の塗布膜形成方法。
【請求項１９】
二酸化炭素を中和して除去する工程は、容器内のアルカリ溶液内に気体を供給してバブリングする工程、及びアルカリ成分を付着したフィルタ部を気体を通過させる工程から選択された工程である請求項１６ないし１８のいずれか一つに記載の塗布膜形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−５９６３１（Ｐ２００７−５９６３１Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４３３０４（Ｐ２００５−２４３３０４）
【出願日】平成１７年８月２４日（２００５．８．２４）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【出願人】（５０２１２８８００）株式会社オクテック (83)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２４日（２００５．８．２４）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【出願人】（５０２１２８８００）株式会社オクテック (83)
【Ｆターム（参考）】
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