KR20170128101A - Method of producing ferroelectric thin film - Google Patents
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Abstract
이 강유전체 박막의 제조 방법은, 강유전체 박막을 형성하기 위한 유기 금속 화합물을 함유하는 주용매가 아세트산이소아밀인 CSD 용액을 기판에 도포하여 겔상 도막을 형성하고, 기판을 회전시키면서 외주 단부에 메탄올 및/또는 에탄올을 주성분으로 하는 액체를 분사 또는 적하하여, 상기 겔상 도막의 외주 단부를 제거하고, 외주 단부에 대해 제거된 후의 겔상 도막을 가열 처리하여 강유전체 박막을 형성한다. 강유전체 박막은 BST 계 막, BT 계 막 또는 ST 계 막인 것이 바람직하다.This ferroelectric thin film manufacturing method is a method of manufacturing a ferroelectric thin film by applying a CSD solution in which a main solvent containing an organometallic compound for forming a ferroelectric thin film is acetic acid isophthalate to a substrate to form a gel coating film, / Or a liquid containing ethanol as a main component is sprayed or dropped to remove the outer peripheral end of the gel coating film and the gel coating film that has been removed from the outer peripheral end of the gel coating film is heat treated to form a ferroelectric thin film. The ferroelectric thin film is preferably a BST-based film, a BT-based film or an ST-based film.
Description
본 발명은 졸 겔법 등에 의해 조제한 원료 용액을 도포 소성하여, 강유전체 박막을 제조하는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, BST 계 막 (티탄산스트론튬바륨계 막), BT 계 막 (티탄산바륨계 막) 또는 ST 계 막 (티탄산스트론튬계 막) 의 강유전체 박막을 제조하는 데에 적합한 방법이다.The present invention relates to a method for producing a ferroelectric thin film by coating and firing a raw material solution prepared by a sol-gel method or the like. More specifically, it is a method suitable for producing a ferroelectric thin film of a BST-based film (strontium barium-titanate-based film), a BT-based film (barium titanate film), or an ST-based film (strontium titanate-based film).
졸 겔법은, 금속 알콕사이드로 이루어지는 졸을 가수분해·중축합 반응에 의해, 유동성을 잃은 겔로 하고, 이 겔을 가열 소성하여 산화물로 하는 방법으로, 기판 (웨이퍼) 상에 막을 형성하는 기술로는, 예를 들어 기판을 용액 중에 침지시킨 후 일정 속도로 끌어올리는 딥 코트법, 기판의 상부로부터 용액을 기판 상에 흘려 확산시키는 플로우 코트법, 회전하는 플라스틱 롤 표면을 용액으로 적셔 기판을 반송하면서 롤에 접촉시키는 롤 코트법, 혹은 회전하는 기판 상에 용액을 적하하여 회전력에 의해 기판 상에 흘려 확산시키는 스핀 코트법 등 여러 가지 방법이 알려져 있다. 이 중, 특히 스핀 코트법의 경우, 기판의 외주 단부에서 막이 두꺼워지기 쉽고, 기판의 이면으로도 돌아들어가는 현상이 생기기 쉽다.The sol-gel method is a method in which a sol composed of a metal alkoxide is converted into a gel having lost fluidity by a hydrolysis / polycondensation reaction and the gel is heated and fired to be an oxide. As a technique for forming a film on a substrate (wafer) For example, a dip coating method in which a substrate is immersed in a solution and then pulled up at a constant speed, a flow coating method in which a solution is spread on a substrate from the top of the substrate, a method in which a rotating plastic roll surface is wetted with a solution, Or a spin coating method in which a solution is dripped onto a rotating substrate and is diffused and spread on a substrate by a rotational force. In particular, in the case of the spin coating method, the film tends to become thick at the peripheral edge of the substrate, and the phenomenon of returning to the back surface of the substrate tends to occur.
이와 같은 졸 겔법 등 (이하, CSD 법이라고 총칭하고, 그 용액을 CSD 용액이라고 칭한다) 에 의한 도포 방법의 경우, 1 회로 도포하는 막두께가 지나치게 두꺼우면, 열처리 후의 막에 크랙이 생기기 쉽다는 문제가 있다. 이 크랙으로 박리된 막이 파티클이 되어, 디바이스의 수율이 저하되는 원인이 될 수 있기 때문에, 기판의 외주 단부의 막은 열처리하기 전에 제거한다는 방법이 취해진다.In the case of the coating method using the sol-gel method or the like (hereinafter, collectively referred to as the CSD method, the solution being referred to as the CSD solution), if the film thickness to be applied one time is excessively large, cracks tend to occur in the film after the heat treatment . The film peeled off by this crack becomes a particle, which may cause the yield of the device to be lowered. Therefore, a method is adopted in which the film at the outer peripheral end of the substrate is removed before the heat treatment.
기판의 외주 단부의 막을 제거하는 방법으로서, 원료 용액을 도포한 후에, 기판을 회전시키면서 기판의 외주 단부에 유기 용제를 접촉시켜 막을 제거하는 에지 비드 린스 (EBR) 라고 칭하는 방법이 있다.As a method of removing the film at the outer peripheral edge of the substrate, there is a method called edge bead rinse (EBR) in which the organic solvent is brought into contact with the outer peripheral edge of the substrate while rotating the substrate after applying the raw material solution to remove the film.
상기 EBR 법으로 CSD 용액에 의한 도막의 일부를 제거하는 경우, 일반적으로는, 그 CSD 용액에 사용되고 있는 용액을 EBR 용 액체로서 사용하는 것이 생각되고 있다. 한편, 졸 겔법 등에 의해 제조한 원료 용액을 도포 소성하고, PZT 막 (티탄산지르콘산납막), SBT 막 (탄탈산비스무트스트론튬막) 등의 강유전체 박막을 형성할 때, 이들 강유전체 박막을 형성하기 위한 유기 금속 화합물을 함유하는 CSD 용액을 기판에 도포하여 겔상 도막을 형성하고, 기판을 회전시키면서 외주 단부에, EBR 용 액체로서 물을 분사 또는 적하하고, 겔상 도막의 외주 단부를 제거한 후, 외주 단부에 대해 제거된 후의 겔상 도막을 가열 처리하여 강유전체 박막을 형성하는 방법이 개시되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).When removing a part of the coating film by the CSD solution by the EBR method, it is generally considered that the solution used for the CSD solution is used as the liquid for EBR. On the other hand, when a ferroelectric thin film such as a PZT film (lead zirconate titanate zirconate film) or an SBT film (bismuth strontium tantalum film) is formed by applying a raw material solution prepared by a sol-gel method or the like, A CSD solution containing a metal compound is applied to a substrate to form a gel coating film and water is sprayed or dropped as an EBR liquid to the outer peripheral end while rotating the substrate to remove the outer peripheral edge of the gel coating film, And then removing the gel-like coating film after heat treatment to form a ferroelectric thin film (see, for example, Patent Document 1).
특허문헌 1 의 발명에 있어서 EBR 용 액체로서 물을 선정하고 있는 이유는, 강유전체 박막이 PZT 막 (티탄산지르콘산납막), SBT 막 (탄탈산비스무트스트론튬막) 인 경우, 그 원료 용액인 CSD 용액의 주용매에 메탄올, 에탄올, 부탄올 등을 사용하고 있는 관계상, CSD 용액을 도포한 후에, 상기 외주 단부에 메탄올, 에탄올, 부탄올 등의 용매를 분사 또는 적하하면, 용매의 반경 방향 내방으로의 침투와, 녹은 막의 반경 방향 외방으로의 신장이 서로 영향을 미쳐, 양자의 작용력의 편차 등에 의해, 분사 또는 적하 영역 근방의 막두께가 불균일해져, 가열 처리 후에 분사 또는 적하 영역 근방에 있어서 크랙이나 국부 박리가 생기는 문제점이 있기 때문이다.In the invention of Patent Document 1, the reason why water is selected as the liquid for EBR is that when the ferroelectric thin film is a PZT film (lead zirconate titanate zirconate film) or SBT film (bismuth strontium tantalum film), the CSD solution When methanol, ethanol, butanol, or the like is used as the main solvent, when a solvent such as methanol, ethanol, butanol is sprayed or dripped onto the outer peripheral end after the application of the CSD solution, penetration into the radial direction of the solvent , The elongation toward the radially outward direction of the melted film affects each other and the film thickness in the vicinity of the spraying or dropping region becomes uneven due to the deviation of the acting force between them and cracks or local peeling This is because there is a problem.
CSD 용액의 주용매의 종류를 고려하지 않고, 이 주용매와 동일한 유기 용매를 EBR 용 액체로서 사용한 경우에도 상기와 동일한 문제점이 일어나는 경우가 있었다. 특히, 강유전체 박막이 티탄산스트론튬바륨계 막 (이하, BST 계 막이라고 칭하는 경우도 있다), 티탄산바륨계 막 (이하, BT 계 막이라고 칭하는 경우도 있다) 또는 티탄산스트론튬계 막 (이하, ST 계 막이라고 칭하는 경우도 있다) 인 경우로서, 그 원료 용액인 CSD 용액의 주용매에 아세트산이소아밀을 사용할 때, CSD 용액을 도포한 후에, 상기 외주 단부에 EBR 용 액체로서 특허문헌 1 에 기재된 물을 분사 또는 적하하면, 아세트산이소아밀을 주용매로 하는 CSD 용액은, 물과 섞이지 않기 때문에, 수계의 EBR 용의 액체에서는 기판의 외주 단부의 막을 제거할 수 없다는 문제점이 있었다. 또 EBR 용 액체로서 이 주용매와 동일한 아세트산이소아밀을 사용한 경우에도, 도막이 팽윤되어 막두께가 불균일해지므로, 기판의 외주 단부의 막의 제거율을 높일 수 없다는 문제점이 있었다.Even when the same organic solvent as that of the main solvent is used as the liquid for EBR without considering the kind of the main solvent of the CSD solution, the same problem as described above may occur. In particular, the ferroelectric thin film may be a strontium titanate titanate-based film (hereinafter sometimes referred to as a BST-based film), a barium titanate-based film (hereinafter also referred to as a BT-based film) or a strontium titanate- ), The CSD solution is applied when acetic acid is used as the main solvent of the CSD solution as the raw material solution, and the water described in Patent Document 1 as the liquid for EBR is applied to the outer peripheral end of the CSD solution The CSD solution containing acetic acid as the main solvent in the case of spraying or dripping does not mix with water and thus there is a problem that the film on the outer peripheral end of the substrate can not be removed in the aqueous liquid EBR liquid. Further, even when the same acetic acid / soybean wheat as the main solvent is used as the liquid for EBR, the coating film is swollen and the film thickness becomes uneven, so that the removal rate of the film at the outer peripheral edge of the substrate can not be increased.
본 발명의 목적은, 강유전체 박막을 형성하기 위해, 주용매가 아세트산이소아밀인 CSD 용액을 스핀 코트 후에 에지 비드 린스했을 때, 기판의 외주 단부의 막의 제거율을 높일 수 있음과 함께, 기판의 외주 단부의 막에 크랙이나 국부 박리를 발생시키지 않고 제거하여, 파티클의 발생을 방지하는 강유전체 박막의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.It is an object of the present invention to improve the removal rate of the film on the peripheral edge of the substrate when the CSD solution in which the main solvent is acetic acid isoam mill is subjected to edge bead rinsing after the spin coating to form the ferroelectric thin film, And a method for manufacturing a ferroelectric thin film which prevents the generation of particles by removing the film at the end without causing cracks or local peeling.
본 발명의 제 1 관점은, 강유전체 박막을 형성하기 위한 유기 금속 화합물을 함유하는 CSD 용액을 기판에 도포하여 겔상 도막을 형성하는 공정과, 상기 기판을 회전시키면서 외주 단부에 액체를 분사 또는 적하하여, 상기 겔상 도막의 외주 단부를 제거하는 공정과, 상기 외주 단부에 대해 제거된 후의 상기 겔상 도막을 가열 처리하여 강유전체 박막을 형성하는 공정을 갖는 강유전체 박막의 제조 방법에 있어서, 상기 CSD 용액의 주용매가 아세트산이소아밀로서, 상기 액체가 메탄올 및/또는 에탄올을 주성분으로 하는 액체인 것을 특징으로 한다.A first aspect of the present invention is a process for producing a ferroelectric thin film, comprising the steps of: applying a CSD solution containing an organometallic compound for forming a ferroelectric thin film to a substrate to form a gelated film; and injecting or dropping a liquid onto the outer peripheral end, And a step of forming a ferroelectric thin film by heat-treating the gel-like coating film after being removed from the outer peripheral end of the ferroelectric thin film, wherein the main solvent of the CSD solution is Acetic acid is a child wheat, and the liquid is a liquid containing methanol and / or ethanol as a main component.
본 발명의 제 2 관점은, 제 1 관점에 기초하는 발명으로서, 상기 강유전체 박막이 BST 계 막, BT 계 막 또는 ST 계 막인 것을 특징으로 한다.A second aspect of the present invention is the invention based on the first aspect, wherein the ferroelectric thin film is a BST-based film, a BT-based film, or an ST-based film.
본 발명의 제 3 관점은, 제 1 또는 제 2 관점에 기초하는 발명으로서, 상기 유기 금속 화합물이 일반식 CnH2n+1COOH (단, 3 ≤ n ≤ 7) 로 나타내는 카르복실산의 금속염인 것을 특징으로 한다.A third aspect of the present invention resides in an invention based on the first or second aspect, wherein the organometallic compound is a metal salt of a carboxylic acid represented by the general formula C n H 2n + 1 COOH (3 ≦ n ≦ 7) .
본 발명의 제 1 관점의 강유전체 박막의 제조 방법에 의하면, CSD 용액의 주용매가 아세트산이소아밀일 때, 기판에 CSD 용액을 도포한 후, 회전하는 기판에 메탄올 및/또는 에탄올을 주성분으로 하는 액체를 분사 또는 적하한 경우, 이 액체는 주용매의 아세트산이소아밀에 대해 다른 유기 용매와 비교하여 용해성이 높기 때문에, 분사 또는 적하한 지점으로부터 반경 방향 외방 위치의 외주 단부의 도막이 잘 팽윤되지 않아, 부분적으로 두꺼워지는 경우가 없고, 결과적으로 이 외주 단부의 막에 있어서의 크랙이나 국부 박리를 방지할 수 있다.According to the method for producing a ferroelectric thin film of the first aspect of the present invention, when the main solvent of the CSD solution is acetic acid, the CSD solution is applied to the substrate and then a liquid containing methanol and / or ethanol as a main component The coating film at the outer circumferential end of the radially outward position from the point of spraying or dropping does not swell well because the acetic acid of the main solvent has a higher solubility than the other organic solvents in comparison with other organic solvents, It is possible to prevent cracks and local peeling in the film at the outer peripheral end portion.
본 발명의 제 2 관점의 강유전체 박막의 제조 방법에 의하면, BST 계 막, BT 계 막 또는 ST 계 막인 강유전체 박막을 제조할 때의 주용매에는, 상기 유기 금속 화합물을 용해시켰을 경우의 시간 경과적 안정성이 양호한 아세트산이소아밀이 다용되기 때문에, 상기 강유전체 박막을 제조할 때에 효과적이다.According to the method for producing a ferroelectric thin film of the second aspect of the present invention, the main solvent in the production of the BST-based film, the BT-based film, or the ferroelectric thin film as the ST-based film includes the time- This good acetic acid is effective in producing the ferroelectric thin film because the child wheat is used more frequently.
본 발명의 제 3 관점의 강유전체 박막의 제조 방법에 의하면, 상기 유기 금속 화합물로서 일반식 CnH2n+1COOH (단, 3 ≤ n ≤ 7) 로 나타내는 카르복실산의 금속염을 사용함으로써, 주용매에 대해 용해성이 높은 EBR 용의 메탄올 및/또는 에탄올을 주성분으로 하는 액체를 분사 또는 적하했을 경우에도, 더욱더 도막이 잘 팽윤되지 않기 때문에, 크랙이나 국부 박리를 방지할 수 있다.According to the method for producing a ferroelectric thin film of the third aspect of the present invention, by using a metal salt of a carboxylic acid represented by the general formula C n H 2n + 1 COOH (3 ≦ n ≦ 7) Cracks or local peeling can be prevented because the coating film does not swell even more when the EBR-containing liquid for EBR and / or the ethanol-based liquid having a high solubility in the solvent is sprayed or dropped.
도 1 은, 본 발명의 실시형태에 있어서 기판을 회전시키면서 외주 단부의 막을 제거하고 있는 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다. (a) 는 겔상 도막의 외주 단부를 제거하기 전의 상태를 나타내는 단면도이고, (b) 는 겔상 도막의 외주 단부를 제거한 후의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2 는, 막의 외주 단부에 있어서의 단면부를 모식적으로 나타내는 도면이다.Fig. 1 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a film on the outer peripheral end is removed while rotating a substrate in the embodiment of the present invention. Fig. (a) is a cross-sectional view showing a state before the outer peripheral end of the gel coating film is removed, and (b) is a sectional view showing a state after removing the outer peripheral end of the gel coating film.
Fig. 2 is a diagram schematically showing an end face portion at the outer peripheral end of the film. Fig.
다음으로 본 발명을 실시하기 위한 형태를 도면을 참조하면서 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
본 발명의 강유전체 박막의 제조 방법은, 페로브스카이트형 산화물 박막, 바람직하게는 BST 계 막, BT 계 막 또는 ST 계 막을 제조하는 방법으로서, 유기 금속 화합물을 함유하는 주용매가 아세트산이소아밀인 CSD 용액을 기판에 도포하여 겔상 도막을 형성하는 공정 (CSD 용액 도포 공정) 과, 이 기판을 회전시키면서 외주 단부에 메탄올 및/또는 에탄올을 주성분으로 하는 액체를 분사 또는 적하하고, 이 외주 단부의 겔상 도막을 제거하는 공정 (EBR 공정) 과, 이 외주 단부에 대해 제거된 후의 겔상 도막을 가열 처리하여 강유전체 박막을 형성하는 공정 (가열 처리 공정) 을 갖는다. BST 계 막, BT 계 막 또는 ST 계 막은, 도펀트로서 칼슘 (Ca) 및/또는 지르코늄 (Zr) 을 각각 함유해도 된다. 도펀트로서의 칼슘의 양은 바륨 및/또는 스트론튬의 합계 몰수의 0 ∼ 20 % 의 몰수인 것이 바람직하고, 도펀트로서의 지르코늄의 양은 티탄의 몰수의 0 ∼ 20 % 의 몰수인 것이 바람직하다.The method for producing a ferroelectric thin film of the present invention is a method for producing a perovskite-type oxide thin film, preferably a BST-based film, a BT-based film or an ST-based film, wherein the main solvent containing an organometallic compound is (CSD solution application step) in which a CSD solution is applied to a substrate to form a gel coating film, and a step of spraying or dropping a liquid containing methanol and / or ethanol as a main component onto the outer peripheral end while rotating the substrate, A step of removing the coating film (EBR step), and a step of forming a ferroelectric thin film by heat-treating the gel-like coating film that has been removed on the outer peripheral end thereof (heat treatment step). The BST-based film, the BT-based film or the ST-based film may contain calcium (Ca) and / or zirconium (Zr) as dopants, respectively. The amount of calcium as a dopant is preferably the number of moles of 0 to 20% of the total number of moles of barium and / or strontium, and the amount of zirconium as a dopant is preferably the number of moles of 0 to 20% of the number of moles of titanium.
<CSD 용액><CSD solution>
이 강유전체 박막의 제조 방법에서 사용되는 CSD 용액은, 금속 화합물을 용매에 의해 용해시키고, 안정화제 등을 첨가한 것이고, BST 계 막 (티탄산스트론튬바륨계 막) 에서는, Ba 원료, Sr 원료, Ti 원료가 사용되고, BT 계 막 (티탄산바륨계 막) 에서는, Ba 원료, Ti 원료가 사용되고, ST 계 막 (티탄산스트론튬계 막) 에서는 Sr 원료, Ti 원료가 사용된다. 이 CSD 용액은, 바륨 및/또는 스트론튬을 함유하는 페로브스카이트형 산화물 형성용 용액이다. BST 계 막을 형성하는 용액의 경우, Ba 원료의 유기 바륨 화합물, Sr 원료의 유기 스트론튬 화합물 및 Ti 원료의 티탄알콕사이드를 유기 용매 중에 용해시켜 이루어진다. BT 계 막을 형성하는 용액의 경우, Ba 원료의 유기 바륨 화합물 및 Ti 원료의 티탄알콕사이드를 유기 용매 중에 용해시켜 이루어진다. ST 계 막을 형성하는 용액의 경우, Sr 원료의 유기 스트론튬 화합물 및 Ti 원료의 티탄알콕사이드를 유기 용매 중에 용해시켜 이루어진다. BST 계 막, BT 계 막 또는 ST 계 막이 도펀트로서 칼슘 (Ca) 및/또는 지르코늄 (Zr) 을 함유하는 경우에는, 상기 유기 금속 화합물로서, Ca 원료의 유기 칼슘 화합물 및 Zr 원료의 유기 지르코늄 화합물이 선택된다. 강유전체 박막의 도펀트로서 지르코늄 (Zr) 을 함유하는 경우에는, 유기 지르코늄 화합물은 지르코늄알콕사이드인 것이 바람직하다.The CSD solution used in this ferroelectric thin film production method is obtained by dissolving a metal compound with a solvent and adding a stabilizer and the like. In the BST-based film (strontium barium titanate-based film), a Ba raw material, a Sr raw material, A Ba raw material and a Ti raw material are used for the BT-based film (barium titanate based film), and a Sr raw material and a Ti raw material are used for the ST based film (strontium titanate based film). This CSD solution is a perovskite-type oxide-forming solution containing barium and / or strontium. In the case of a solution for forming a BST-based film, the organic barium compound of Ba raw material, the organic strontium compound of Sr raw material and the titanium alkoxide of Ti raw material are dissolved in an organic solvent. In the case of the solution for forming the BT-based film, the organic barium compound as the Ba raw material and the titanium alkoxide as the Ti raw material are dissolved in the organic solvent. In the case of the solution for forming the ST-based film, the organic strontium compound of the Sr raw material and the titanium alkoxide of the Ti raw material are dissolved in an organic solvent. When a BST-based film, a BT-based film or an ST-based film contains calcium (Ca) and / or zirconium (Zr) as a dopant, an organic calcium compound as a Ca raw material and an organic zirconium compound as a Zr raw material Is selected. When zirconium (Zr) is contained as a dopant in the ferroelectric thin film, the organic zirconium compound is preferably zirconium alkoxide.
상기 유기 바륨 화합물 및 유기 스트론튬 화합물은, 일반식 CnH2n+1COOH (단, 3 ≤ n ≤ 7) 로 나타내는 카르복실산의 금속염인 것이 바람직하다. 강유전체 박막의 도펀트로서 칼슘 (Ca) 을 함유하는 경우에는, 유기 칼슘 화합물도, 상기 일반식으로 나타내는 금속염인 것이 바람직하다. 이와 같은 카르복실산으로는, 상기 일반식의 n 의 수에 따라 구체적으로는 다음과 같은 화합물을 들 수 있다.The organic barium compound and the organic strontium compound are preferably a metal salt of a carboxylic acid represented by the general formula C n H 2n + 1 COOH (3 ≦ n ≦ 7). When calcium (Ca) is contained as a dopant in the ferroelectric thin film, the organic calcium compound is also preferably a metal salt represented by the above general formula. As such a carboxylic acid, the following compounds may be specifically exemplified depending on the number of n in the above general formula.
n = 3 의 경우에는 n-부티르산을 들 수 있다. n = 4 의 경우에는 α-메틸부티르산 또는 이소발레르산 (β-메틸부티르산) 을 들 수 있다. n = 5 의 경우에는 2-에틸부티르산, 2,2-디메틸부티르산, 3,3-디메틸부티르산, 2,3-디메틸부티르산, 3-메틸펜탄산 또는 4-메틸펜탄산을 들 수 있다. n = 6 의 경우에는 2-에틸펜탄산, 3-에틸펜탄산, 2,2-디메틸펜탄산, 3,3-디메틸펜탄산, 2,3-디메틸펜탄산 또는 4-메틸헥산산을 들 수 있다. n = 7 의 경우에는 2-에틸헥산산, 3-에틸헥산산, 2,2-디메틸헥산산 또는 3,3-디메틸헥산산을 들 수 있다.When n = 3, n-butyric acid can be mentioned. When n = 4,? -methylbutyric acid or isovaleric acid (? -methylbutyric acid) can be mentioned. When n = 5, 2-ethylbutyric acid, 2,2-dimethylbutyric acid, 3,3-dimethylbutyric acid, 2,3-dimethylbutyric acid, 3-methylpentanoic acid or 4-methylpentanoic acid may be mentioned. When n = 6, 2-ethylpentanoic acid, 3-ethylpentanoic acid, 2,2-dimethylpentanoic acid, 3,3-dimethylpentanoic acid, 2,3-dimethylpentanoic acid or 4-methylhexanoic acid have. When n = 7, 2-ethylhexanoic acid, 3-ethylhexanoic acid, 2,2-dimethylhexanoic acid or 3,3-dimethylhexanoic acid can be exemplified.
또 티탄알콕사이드로는, 테트라에톡시티탄, 테트라이소프로폭시티탄, 테트라n-부톡시티탄, 테트라i-부톡시티탄, 테트라t-부톡시티탄, 디메톡시디이소프로폭시티탄 등이 예시된다. 지르코늄알콕사이드로는, 지르코늄n-부톡사이드, 지르코늄n-프로폭사이드, 지르코늄이소프로폭사이드, 지르코늄에톡사이드 등이 예시된다.Examples of the titanium alkoxide include tetraethoxy titanium, tetraisopropoxy titanium, tetra n-butoxy titanium, tetra i-butoxy titanium, tetra t-butoxy titanium and dimethoxy diisopropoxy titanium. Examples of the zirconium alkoxide include zirconium n-butoxide, zirconium n-propoxide, zirconium isopropoxide, and zirconium ethoxide.
본 발명의 강유전체 박막의 제조 방법에서는, 유기 바륨 화합물 및/또는 유기 스트론튬 화합물, 필요에 따라 유기 칼슘 화합물 및/또는 유기 지르코늄 화합물, 티탄알콕사이드, 및 유기 용매를 원하는 금속 성분 농도가 되도록, 적당한 비율로 혼합하여 CSD 용액을 얻는다. 또, 용액의 균질화를 위해서 가열 환류하는 것이 실시된다.In the method for producing a ferroelectric thin film of the present invention, the organic barium compound and / or the organic strontium compound, if necessary, the organic calcium compound and / or the organic zirconium compound, the titanium alkoxide and the organic solvent are mixed at a suitable ratio To obtain a CSD solution. In order to homogenize the solution, heating and refluxing is carried out.
상기 유기 용매는, 아세트산이소아밀을 주용매로 한다. 본 명세서에서 「주용매」 란, 용매 중, 40 질량% 이상 함유하는 것을 말한다. 아세트산이소아밀은 카르복실산염의 용해성의 점에서 우수하다. 상기 CSD 용액을 도포에 적합한 농도 및 젖음성으로 하기 위해서, 아세트산이소아밀 이외에, 카르복실산 등의 용매를 보조 용매로서 혼합해도 된다. 단, 카르복실산염을 용해시켰을 경우의 시간 경과적 안정성이 낮은 점에서, 본 발명의 유기 용매에는 메탄올, 에탄올, 부탄올 등의 알코올은 함유하지 않는다. 또한, CSD 용액 중의 유기 금속 화합물의 합계 농도는, 금속 산화물 환산량으로 0.1 ∼ 20 질량% 정도인 것이 바람직하다.As the organic solvent, acetic acid and soybean wheat are used as main solvents. As used herein, the term " main solvent " refers to a solvent that contains 40% by mass or more of the solvent. The acetic acid isoam mill is excellent in the solubility of the carboxylic acid salt. In order to obtain the concentration and wettability of the CSD solution suitable for application, acetic acid may be mixed with a solvent such as a carboxylic acid as an auxiliary solvent in addition to the child wheat. However, the organic solvent of the present invention does not contain an alcohol such as methanol, ethanol, butanol or the like in view of low time-course stability when a carboxylic acid salt is dissolved. The total concentration of the organometallic compound in the CSD solution is preferably about 0.1 to 20% by mass in terms of the metal oxide.
또, CSD 용액 중에는, 필요에 따라 안정화제로서 β-디케톤류 (예를 들어, 아세틸아세톤, 헵타플루오로부타노일피발로일메탄, 디피발로일메탄, 트리플루오로아세틸아세톤, 벤조일아세톤 등), 케톤산류 (예를 들어, 아세토아세트산, 프로피오닐아세트산, 벤조일아세트산 등) 등을, 금속에 대한 몰비로 0.2 ∼ 3 배 정도 배합해도 된다.In the CSD solution, β-diketones (for example, acetyl acetone, heptafluorobutanoyl pivaloyl methane, dipivaloyl methane, trifluoroacetylacetone, benzoyl acetone, etc.) Ketone acids (e.g., acetoacetic acid, propionylacetic acid, benzoyl acetic acid, etc.) at a molar ratio of 0.2 to 3 times with respect to the metal.
<CSD 용액 도포 공정><CSD Solution Coating Step>
기판에 CSD 용액을 도포함으로써, 기판의 전체면에 겔상 도막을 형성한다. 기판 재료로는, 실리콘 웨이퍼 (단결정), 및 백금, 니켈 등의 금속류, 산화루테늄, 산화이리듐, 루테늄산스트론튬 (SrRuO3) 또는 코발트산란탄스트론튬 ((LaxSr1-x)CoO3) 등의 페로브스카이트형 도전성 산화물 등의 피막을 갖는 실리콘, 유리, 알루미나, 석영 등의 기판을 들 수 있다. CSD 용액을 기판 상에 도포하는 방법은 스핀 코트법이다.By applying the CSD solution to the substrate, a gel coating film is formed on the entire surface of the substrate. Examples of the substrate material include silicon wafers (single crystal), metals such as platinum and nickel, ruthenium oxide, iridium oxide, strontium ruthenate (SrRuO 3 ) or cobalt-dispersed tantalum oxide ((La x Sr 1-x ) CoO 3 ) Silicon, glass, alumina, quartz, etc. having a coating film of a perovskite-type conductive oxide or the like. The method of applying the CSD solution on the substrate is a spin coat method.
<EBR 공정><EBR Process>
도 1(a) 에 나타내는 바와 같이, CSD 용액을 도포한 후의 겔상 도막 (1) 이 형성된 기판 (2) 을 회전시키면서, 그 외주 단부에 상방의 노즐 (3) 로부터 메탄올 및/또는 에탄올을 주성분으로 하는 액체 (4) 를 분사 또는 적하함으로써, 도 1(b) 에 나타내는 바와 같이 겔상 도막 (1) 의 외주 단부를 제거한다. EBR 용 액체로서 탄소수가 1 ∼ 2 의 범위에 있는 알코올인 메탄올, 에탄올로 한정하는 것은, 탄소수가 3 이상인 알코올, 예를 들어 1-프로판올, 2-프로판올 및 1-부탄올은, 비점이 각각 97.2 ℃, 82.6 ℃ 및 117.7 ℃ 인 데에 반해, 메탄올 및 에탄올의 비점은 64.7 ℃ 및 78.4 ℃ 로서, 기판에 분사 또는 적하 후에 신속하게 휘발되어, 도막을 팽윤시키는 것이 적기 때문이다. 또 CSD 용액의 주용매와 동일한 아세트산이소아밀을 EBR 용 액체로 했을 경우, 아세트산이소아밀은, 도막과의 친화성이 높아 효과적으로 도막의 제거를 실시할 수 있지만, 비점이 높아 잘 건조되지 않는 것이 도막의 팽윤을 촉진시키는 요인이 되어, 기판의 외주 단부의 막의 제거를 확실하게 실시할 수 없다. 이상의 이유에서 본 발명의 EBR 용 액체는 메탄올 및/또는 에탄올을 주성분으로 하는 액체이다. 여기서 주성분이란 EBR 용 액체 100 질량% 에 대하여 75 질량% 이상, 바람직하게는 80 질량% 이상을 함유하는 비율을 말한다.As shown in Fig. 1 (a), while rotating the
EBR 시의 기판의 회전 속도로는, 예를 들어, 1000 ∼ 3000 rpm 이다. 분사 또는 적하의 위치는, 제거 대상의 위치에 대응하여 적절히 설정된다. 예를 들어, 기판의 외주 가장자리 5 ㎜ 로부터 반경 방향 외측을 제거하는 경우, 그 기판의 외주 가장자리로부터 반경 방향 내방으로 5 ㎜ 의 위치에 상기 액체 (4) 를 분사 또는 적하하고, 그 분사 또는 적하 위치의 외측의 5 ㎜ 의 범위의 막을 제거한다. 분사 또는 적하량으로는, 도막의 두께 등으로부터 적절히 설정되고, 제거 대상의 범위에 존재하는 겔상 도막을 씻어내는 데에 충분한 양이면 된다. 상기의 회전 속도이면 2 ∼ 5 초간 상기 액체 (4) 를 분사 또는 계속 적하하면 충분하다. 또, 이 EBR 공정에 있어서는, 외주 단부의 겔상 도막 (1) 이 흐르기 쉽도록, 기판 (2) 을 회전시키면서, 필요에 따라, 노즐 (3) 을 반경 방향 외방으로 이동시키도록 해도 된다.The rotation speed of the substrate at the time of EBR is, for example, 1000 to 3000 rpm. The position of the injection or dropping is appropriately set corresponding to the position of the object to be removed. For example, when removing the radially outer side from the outer peripheral edge 5 mm of the substrate, the
<가열 처리 공정><Heat Treatment Step>
가열 처리 공정은, 건조 공정, 가소성 공정, 결정화 어닐 공정으로 구성된다.The heat treatment process includes a drying process, a plasticizing process, and a crystallization annealing process.
(건조 공정)(Drying step)
외주 단부를 제거한 후의 겔상 도막을 건조시켜, 용매를 제거한다. 이 건조 온도는 용매의 종류에 따라서도 상이하지만, 통상은 80 ∼ 200 ℃ 정도이고, 바람직하게는 100 ∼ 180 ℃ 의 범위이면 된다. 단, 원료 용액 중의 금속 화합물을 금속 산화물로 전화 (轉化) 시키기 위한 다음 공정의 가열시의 승온 중에 용매는 제거되므로, 도막의 건조 공정은 반드시 필요한 것은 아니다.After removing the peripheral edge portion, the gel-like coating film is dried to remove the solvent. The drying temperature varies depending on the type of the solvent, but is usually about 80 to 200 ° C, preferably 100 to 180 ° C. However, since the solvent is removed during the heating at the subsequent heating step for converting the metal compound in the raw material solution into the metal oxide, the step of drying the coating film is not necessarily required.
(가소성 공정)(Plasticizing process)
그 후, 가소성 공정으로서, 도포한 기판을 가열하여, 유기 금속 화합물을 완전히 가수분해 또는 열분해시켜 금속 산화물로 전화시켜, 금속 산화물로 이루어지는 막을 형성한다. 이 가열은, 일반적으로 가수분해가 필요한 졸 겔법에서는 수증기를 함유하고 있는 분위기, 예를 들어, 공기 또는 함수증기 분위기 (예를 들어, 수증기를 함유하는 질소 분위기) 중에서 실시되고, 열분해시키는 MOD 법에서는 함산소 분위기 중에서 실시된다. 가열 온도는, 금속 산화물의 종류에 따라서도 상이하지만, 통상은 150 ∼ 550 ℃ 의 범위이고, 바람직하게는, 300 ∼ 450 ℃ 이다. 가열 시간은, 가수분해 및 열분해가 완전히 진행되도록 선택하지만, 통상은 1 분 내지 1 시간 정도이다.Thereafter, as a tentative firing step, the applied substrate is heated to completely hydrolyze or thermally decompose the organic metal compound to form a film made of a metal oxide. This heating is usually carried out in an atmosphere containing water vapor in a sol-gel method requiring hydrolysis, for example, in an air or a steam atmosphere (for example, a nitrogen atmosphere containing water vapor), and in the MOD method for pyrolysis Oxygen atmosphere. The heating temperature varies depending on the kind of the metal oxide, but is usually in the range of 150 to 550 占 폚, preferably 300 to 450 占 폚. The heating time is selected so that hydrolysis and pyrolysis proceed completely, but is usually about 1 minute to 1 hour.
졸 겔법 등의 경우에는, 1 회의 도포로, 페로브스카이트형 산화물 박막에 필요한 막두께로 하는 것은 어려운 경우가 많기 때문에, 필요에 따라, 상기의 CSD 용액 도포에서 가소성까지의 공정을 반복함으로써 CSD 용액을 거듭 도포하고, 그 도포시마다, 외주 단부에 대해 겔상 도막을 제거하면서, 원하는 막두께의 금속 산화물의 막을 얻는다.In the case of the sol-gel method or the like, it is often difficult to obtain a film thickness necessary for the perovskite-type oxide thin film by one application. Therefore, if necessary, repeating the steps from the application of the CSD solution to the plasticity, And a film of a metal oxide having a desired film thickness is obtained while removing the gel coat film to the outer peripheral edge each time the coating is carried out.
(결정화 어닐 공정)(Crystallization annealing process)
이와 같이 하여 얻어진 도포막은, 비정질이거나, 결정질이어도 결정성이 불충분하므로, 분극성이 낮아, 강유전체 박막으로서 이용할 수 없다. 그 때문에, 마지막에 결정화 어닐 공정으로서, 그 금속 산화물의 결정화 온도 이상의 온도에서 소성하여, 페로브스카이트형의 결정 구조를 갖는 결정질의 금속 산화물 박막으로 한다. 또한, 결정화를 위한 소성은, 마지막에 한 번에 실시하는 것이 아니라, 각 도포한 도막마다 상기의 가소성에 계속해서 실시해도 되지만, 고온에서의 소성을 몇번이나 반복할 필요가 있으므로, 마지막에 모아서 실시하는 편이 경제적으로는 유리하다.The coating film obtained in this way is amorphous or crystallized insufficiently even in crystalline form, and thus has a low polarizability and can not be used as a ferroelectric thin film. Therefore, finally, as the crystallization annealing step, calcination is performed at a temperature equal to or higher than the crystallization temperature of the metal oxide to obtain a crystalline metal oxide thin film having a perovskite type crystal structure. The calcination for crystallization may be carried out continuously after the above-mentioned plasticity for each coated film, but it is necessary to repeat the calcination at a high temperature several times. This is economically advantageous.
이 결정화를 위한 소성 온도는 통상은 500 ∼ 800 ℃ 의 비교적 낮은 온도이면 되고, 예를 들어 550 ∼ 700 ℃ 이다. 따라서, 기판으로는, 이 소성 온도에 견딜 정도의 내열성을 갖는 것을 사용한다. 결정화를 위한 소성 (어닐) 시간은, 통상은 1 분 내지 1 시간 정도이고, 소성 분위기는 특별히 제한되지 않지만, 통상은 공기 또는 산소이다. 이와 같이 하여 형성된 페로브스카이트형 산화물 박막은, 기판 상에 균일하게 형성되고, 그 외주 단부에 있어서도 크랙이나 국부 박리가 없고, 따라서, 파티클의 부착이 없는 강유전체 박막을 얻을 수 있다.The firing temperature for the crystallization is usually a relatively low temperature of 500 to 800 ° C, for example, 550 to 700 ° C. Therefore, a substrate having heat resistance enough to withstand this firing temperature is used. The firing (annealing) time for crystallization is usually about 1 minute to 1 hour, and the firing atmosphere is not particularly limited, but usually air or oxygen. The perovskite-type oxide thin film formed in this way is uniformly formed on the substrate, and there is no crack or locally peeled off at the outer circumferential end thereof, and therefore, a ferroelectric thin film free from adhesion of particles can be obtained.
실시예Example
<Ba, Sr, Ca 함유 페로브스카이트형 산화물 박막용 CSD 용액의 조제><Preparation of CSD solution for perovskite type oxide thin film containing Ba, Sr, Ca>
Ba, Sr, Ca 의 카르복실산염과, Ti, Zr 의 알콕사이드를, 표 1 에 나타내는 금속 원자비가 되도록 혼합함으로써, 7 종류의 CSD 용액 1 ∼ 7 을 조제하였다. 구체적으로는, Ba, Sr, Ca 원료로서, 일반식 M(CnH2n+1COO)2 (단, 3 ≤ n ≤ 7, M 은 Ba, Sr, Ca 를 의미한다) 로 나타내는 카르복실산염을 사용하였다. 또 Ti 원료로서 티탄테트라이소프로폭사이드를 사용하였다. 또한 Zr 원료로서 지르코늄n-부톡사이드를 사용하였다. 이들을 표 1 에 나타내는 금속 원자비가 되도록 계량하고, Zr 과 Ti 의 합계 몰수의 1 배량의 몰수의 아세틸아세톤을 안정화제로서 혼합하였다. 또 조성물의 금속 산화물 환산의 합계 농도가 표 1 에 나타내는 질량% 의 농도 (표 1 에서는 「산화물 농도」 로 나타내고 있다) 가 되도록 주용매로서 아세트산이소아밀을 CSD 용액 100 질량% 에 대하여 40 ∼ 70 질량% 첨가하고, 보조 용매로서 CSD 용액에 사용한 카르복실산염과 동일한 n 수를 갖는 카르복실산을 11 ∼ 24 질량% 의 비율로 첨가하고, 150 ℃ 에서 1 시간, 질소 분위기 중에서 환류하여, 7 종류의 페로브스카이트형 산화물 박막용의 CSD 용액 1 ∼ 7 을 조제하였다. 표 1 에, 7 종류의 CSD 용액 1 ∼ 7 에 사용되는 주용매의 아세트산이소아밀의 함유 비율, 보조 용매의 카르복실산의 함유 비율을 각각 나타낸다.Seven kinds of CSD solutions 1 to 7 were prepared by mixing the carboxylate of Ba, Sr and Ca and the alkoxide of Ti and Zr so as to have the metal atom ratios shown in Table 1. Concretely, a carboxylate represented by the general formula M (C n H 2n + 1 COO) 2 (3 ≦ n ≦ 7, M means Ba, Sr and Ca) as a raw material of Ba, Sr and Ca Were used. Titanium tetraisopropoxide was used as a Ti raw material. In addition, zirconium n-butoxide was used as a Zr raw material. These were weighed so as to have the metal atomic ratios shown in Table 1, and acetylacetone in a molar amount equivalent to the total number of moles of Zr and Ti was mixed as a stabilizer. In addition, in order to make the total concentration of the composition in terms of the metal oxide equivalent as shown in Table 1 (expressed as " oxide concentration " in Table 1), acetic acid / % Of carboxylic acid having the same n number as that of the carboxylate used in the CSD solution as a co-solvent was added at a ratio of 11 to 24 mass%, and the mixture was refluxed in a nitrogen atmosphere at 150 캜 for 1 hour, Of CSD solutions 1 to 7 for perovskite-type oxide thin films were prepared. Table 1 shows the content ratio of the main solvent acetic acid and the carboxylic acid in the auxiliary solvent used in the seven kinds of CSD solutions 1 to 7, respectively.
<실시예 1>≪ Example 1 >
직경 4 인치의 실리콘 웨이퍼 상에 SiO2 막, TiO2 막, Pt 막이 이 순서로 형성된 기판의 Pt 막 표면에 CSD 용액 1 을 1 ㎖ 적하하고, 기판을 먼저 스핀 코터로 500 rpm 의 회전 속도로 3 초간 회전시키고, 이어서 3000 rpm 의 회전 속도로 15 초간 회전시켜, 기판의 Pt 막 상 (이하, 간단히 기판이라고 한다) 에 CSD 용액 1 을 스핀 코트하였다. 그 후, 기판을 스핀 코터로 2800 rpm 의 회전 속도로 회전시키면서, 기판의 외주 단부로부터 반경 방향 내측 5 ㎜ 의 위치에 메탄올을 분사하여 겔상 도막을 용해시키고, EBR 처리를 실시하였다. 이 기판을 300 ℃ 로 가열한 핫 플레이트 상에서 5 분간 가열하여, 유기물의 열분해를 실시하였다. 이 조작을 반복하여, 합계 2 회 도포를 실시한 후, 급속 가열 (RTA) 에 의해 700 ℃ 에서 5 분 소성을 실시하여, 기판 상에 페로브스카이트형 산화물 박막인 BST 계 막을 얻었다.1 ml of the CSD solution 1 was dropped onto the surface of the Pt film of the substrate on which the SiO 2 film, the TiO 2 film and the Pt film were formed in this order on a silicon wafer having a diameter of 4 inches. The substrate was first spin- And then rotated at a rotation speed of 3000 rpm for 15 seconds to spin-coat the CSD solution 1 on the Pt film (hereinafter simply referred to as the substrate) of the substrate. Thereafter, while rotating the substrate at a rotation speed of 2800 rpm with a spin coater, methanol was sprayed at a position 5 mm radially inward from the outer circumferential end of the substrate to dissolve the gel coating film, and EBR treatment was performed. The substrate was heated on a hot plate heated to 300 캜 for 5 minutes to pyrolyze the organic material. This operation was repeated, and the coating was applied twice in total, followed by firing at 700 占 폚 for 5 minutes by rapid heating (RTA) to obtain a BST-based film as a perovskite-type oxide thin film on the substrate.
<실시예 2 ∼ 11, 비교예 1 ∼ 8>≪ Examples 2 to 11 and Comparative Examples 1 to 8 >
표 2 에 나타내는 7 종류의 CSD 용액 1 ∼ 7 을 사용하여, 실시예 1 에서 사용한 기판과 동일한 기판 상에 실시예 1 과 동일하게 CSD 용액 1 ∼ 7 을 실시예 2 ∼ 11 및 비교예 1 ∼ 8 마다 스핀 코트하였다. 이어서 표 2 에 나타내는 EBR 용의 액체를 사용하여 EBR 처리를 실시예 1 과 동일하게 실시하였다. 이하, 실시예 1 과 동일하게 하여 실시하여, 기판 상에 페로브스카이트형 산화물 박막인 BST 계 막, ST 계 막, BT 계 막을 얻었다.CSD solutions 1 to 7 were prepared in the same manner as in Example 1 on the basis of the same substrate as that used in Example 1 except that the seven types of CSD solutions 1 to 7 shown in Table 2 were used in Examples 2 to 11 and Comparative Examples 1 to 8 Respectively. Subsequently, the EBR treatment using the liquid for EBR shown in Table 2 was carried out in the same manner as in Example 1. A BST-based film, an ST-based film, and a BT-based film, which are perovskite-type oxide films, were obtained on the substrate in the same manner as in Example 1.
<비교 시험 및 평가><Comparative Test and Evaluation>
실시예 1 ∼ 11 및 비교예 1 ∼ 8 에서 얻어진 19 종류의 막의 외주 단부를 촉침식 표면 형상 측정기 (Veeco Instruments 사 제조, 기기명 : Dectak) 에 의해 관찰하고, 막의 외주 단부의 도막의 제거율로서의 험프 (hump) 율을 산출하였다. 또 상기 막의 외주 단부를 육안으로 관찰하고, 크랙이나 막 박리의 유무를 조사하였다. 여기서 「험프율」 이란, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 기판 표면으로부터 측정한 가장 두꺼운 부분의 막두께로부터 평균 막두께를 뺀 값 (험프 높이 h) 의 평균 막두께 a 에 대한 비율 ((h/a) × 100 (%)) 을 말한다. 그 결과를 표 2 에 나타낸다.The outer peripheral end portions of the 19 types of films obtained in Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 8 were observed with a contact type surface shape measuring instrument (manufactured by Veeco Instruments, Dectak), and a hump hump rate was calculated. The outer peripheral edge of the film was observed with naked eyes, and the presence or absence of cracking or film peeling was examined. Here, the term "hump ratio" refers to a ratio (h / a (h / a)) of a value obtained by subtracting the average thickness from the thickness of the thickest portion measured from the substrate surface (hump height h) ) X 100 (%)). The results are shown in Table 2.
평균 막두께 a 는, 막의 외주 단부의 가장 두꺼운 부분 (험프 측정 위치) 로부터 기판의 중심측으로 0.3 ㎜ 의 위치로부터, 막의 외주 단부의 가장 두꺼운 부분으로부터 기판의 중심측으로 0.8 ㎜ 의 위치까지의 막두께를 측정하고 평균을 냄으로써 산출하였다.The average film thickness a is a value obtained by subtracting the film thickness from the thickest part of the peripheral edge of the film (the hump measuring position) to the center of the substrate to 0.3 mm from the thickest part of the peripheral edge of the film to the center of the substrate to 0.8 mm And calculated by averaging.
표 2 로부터 분명한 바와 같이, EBR 용의 액체로서, 1-프로판올을 사용한 비교예 1 및 2-프로판올을 사용한 비교예 2 에서는, 모두 막의 박리나 크랙은 없었지만, 메탄올이나 에탄올과 비교하여 비점이 높고, 도막이 팽윤됨으로써, 험프율은 모두 「6 %」 로 높았다. 또 EBR 용의 액체로서, 1-부탄올을 사용한 비교예 3 에서는, 막의 박리나 크랙은 없었지만, 1-프로판올이나 2-프로판올보다 더욱 비점이 높기 때문에 험프율은 「8 %」 로 높았다.As evident from Table 2, in Comparative Example 1 using 1-propanol and Comparative Example 2 using 2-propanol as liquids for EBR, no peeling or cracking of the membrane was observed, but the boiling point was higher than that of methanol or ethanol, As the coating swelled, all of the hump rates were as high as "6%". In Comparative Example 3 in which 1-butanol was used as a liquid for EBR, the film had no peeling or cracking but had a higher boiling point than 1-propanol or 2-propanol, so the hump rate was as high as 8%.
또 EBR 용의 액체로서, 주용매와 동일한 아세트산이소아밀을 사용한 비교예 4 및 6 에서는, 모두 막의 박리나 크랙은 없었지만, 메탄올이나 에탄올보다 비점이 높고, 막이 팽윤되었기 때문에 험프율은 모두 「5 %」 로 높았다.In Comparative Examples 4 and 6 in which the same acetic acid / soybean wheat as the main solvent was used as the liquid for EBR, the film had no peeling or cracking, but the boiling point was higher than that of methanol or ethanol and the film swelled, % ", Respectively.
또한 EBR 용의 액체로서 물을 사용한 비교예 7 및 EBR 용의 액체로서 물과 프로필렌글리콜을 질량비로 80 : 20 의 비율로 혼합하여 사용한 비교예 8 에서는, 모두 막의 외주 단부에는 도막이 제거되어 있지 않은 부분이 있어, 험프율의 측정을 정상적으로 실시할 수 없었다. 또 국소적으로 막의 박리가 확인되었다.In Comparative Example 7 using water as the liquid for EBR and Comparative Example 8 using water and propylene glycol as the liquid for EBR in a ratio of 80:20 in mass ratio, , So that the measurement of the hump rate could not be normally performed. The peeling of the film was confirmed locally.
이에 대해, EBR 용의 액체로서, 메탄올 및/또는 에탄올을 주성분으로 하는 액체를 사용한 실시예 1 ∼ 11 에서는, 모두 막의 외주 단부의 험프율이 「4 ∼ 4.5 %」 로 낮아, 막의 외주 단부의 도막의 제거율이 높았다. 또 막의 외주 단부의 전체 둘레에 걸쳐서 막의 박리나 크랙은 확인되지 않았다.On the other hand, in Examples 1 to 11 in which a liquid containing methanol and / or ethanol as a main component was used as the liquid for EBR, the hump ratio at the peripheral edge of the membrane was low as "4 to 4.5%", . No separation or cracking of the film was observed over the entire periphery of the peripheral edge of the film.
본 발명의 방법으로 제조된 강유전체 박막은, 캐패시터나 강유전체 메모리 (FeRAM), 압전 소자 등의 디바이스에 이용할 수 있다.The ferroelectric thin film produced by the method of the present invention can be used for a device such as a capacitor, a ferroelectric memory (FeRAM), or a piezoelectric device.
1
겔상 도막
2
기판
3
노즐
4
액체
h
험프 높이
a
평균 막두께1 gel coating film
2 substrate
3 nozzle
4 liquid
h hump height
a Average film thickness
Claims (3)
상기 CSD 용액의 주용매가 아세트산이소아밀로서, 상기 액체가 메탄올 및/또는 에탄올을 주성분으로 하는 액체인 것을 특징으로 하는 강유전체 박막의 제조 방법.A step of applying a CSD solution containing an organometallic compound for forming a ferroelectric thin film to a substrate to form a gel coating film; and a step of spraying or dropping a liquid onto the outer peripheral end portion while rotating the substrate to remove the outer peripheral end of the gel coating film And a step of forming a ferroelectric thin film by heat-treating the gel-like coating film after being removed from the outer peripheral end, the method comprising the steps of:
Wherein the main solvent of the CSD solution is acetic acid isoam, and the liquid is a liquid containing methanol and / or ethanol as a main component.
상기 강유전체 박막이 BST 계 막 (티탄산스트론튬바륨계 막), BT 계 막 (티탄산바륨막) 또는 ST 계 막 (티탄산스트론튬막) 인, 강유전체 박막의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the ferroelectric thin film is a BST-based film (strontium barium titanate-based film), a BT-based film (barium titanate film), or an ST-based film (strontium titanate film).
상기 유기 금속 화합물이 일반식 CnH2n+1COOH (단, 3 ≤ n ≤ 7) 로 나타내는 카르복실산의 금속염인, 강유전체 박막의 제조 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the organometallic compound is a metal salt of a carboxylic acid represented by the general formula C n H 2n + 1 COOH (3 ≦ n ≦ 7).
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