| 研究概要 |
ギガビットDRAMのキャパシタ膜の有力候補である高誘電率材料(Ba,Sr)TiO_3薄膜のMOCVDプロセスにおいて成膜に至るまでの反応過程を診断できる分光計測法として、マイクロ波吸収分光法に加えて、微小放電発光分光法とFT-IR吸収分光法を新たに用いて反応解析を行った。
まず、微小放電光分光法を用いて、Ba,Srに加えてTiの中性種およびイオン種の発光強度の基板温度依存性を測定し、有機金属錯体原料の熱分解反応の進行度を調べた。また、キャリヤーガスであるN_2の発光スペクトルの回転構造のシミュレーションから求めた回転温度を気相の温度として、気相におけるCVD原料分子の熱分解反応の解析に用いた。さらに、これらの気相反応の解析結果が、作成した薄膜の成膜速度・元素組成・結晶性などの膜特性との間に相関があることを見出した。その他に、各金属イオンの発光強度の酸化ガス流量依存性からCVD原料分子の気相中での酸化反応を調べた。また、微小放電発光分光法では、センサーヘッドをチャンバー内で動かすことにより発光強度の空間分布が測定できることから、原料ガスの空間分布を見積もり、膜厚・膜特性のウエハ面内分布との相関関係を調べた。
次に、FT-IR吸収分光法により気相中のCVD原料分子由来の振動スペクトルの基盤温度依存性を測定した。金属原子-配位酸素原子間結合の熱解離反応の観察、配位子由来のフラグメント分子の検出、CVD原料分子の気相中での酸化反応の診断を、微小放電発行分光法による解析に対して相補的に行った。
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