WO2009157341A1 - スパッタリング装置及びその制御用プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

スパッタリング装置及びその制御用プログラムを記録した記録媒体 Download PDF

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孝二 恒川
直樹 渡辺
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    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process

Definitions

  • the present invention relates to a sputtering apparatus used for depositing a film forming material on a film formation surface of a substrate and a program used for its drive control in the process of manufacturing an electronic device such as a magnetic recording medium, a semiconductor device or a display device.
  • the present invention relates to a recording medium recorded.
  • an oblique sputtering apparatus in order to deposit a film forming material uniformly on a film formation surface of a substrate using a target smaller than the substrate.
  • the sputtering cathode supporting the target and the substrate support holder supporting the substrate are arranged such that the surface of the target is inclined with respect to the deposition surface of the substrate.
  • Deposition of the film forming material is performed by flying sputtered particles from the oblique direction to the film formation surface of the substrate while rotating the substrate support holder and rotating the film formation surface of the substrate within a certain plane (for example, Patent Documents 1, 2, 3, 4 and 5).
  • deposition of a very small amount of a film-forming material is performed with a sputtering apparatus, as in the case of the film thickness of 10 nm or less, particularly 1 nm or less described above, deposition is performed in a short time of several seconds to several tens of seconds. Will be completed.
  • the speed-up limit of the rotation speed of the substrate support holder is about 100 rpm. Therefore, the number of rotations of the substrate support holder stops at a few tens of rotations at a deposition time of several seconds to several tens of seconds, and even if it is intended to improve the uniformity of the deposition amount by increasing the number of rotations, the number of rotations exceeds this It is difficult to increase.
  • the sputtering apparatus has a sputtering cathode for supporting a target, and a substrate support holder for supporting a substrate.
  • the sputtering cathode and the substrate support holder are provided such that a perpendicular passing through the center point of the target and a perpendicular passing through the center point of the substrate among the perpendiculars to the plane including the deposition surface of the substrate do not match. It is done. Specifically, in the case where the deposition surface of the substrate and the surface of the target are parallel and the positions of the central points of the two are shifted, the deposition surface of the substrate and the surface of the target are not In parallel, there is a case where the position of the center point of both is shifted.
  • the sputtering apparatus includes power supply means for supplying power to the sputtering cathode, and the deposition time T is from the start of power supply from the power supply means to the sputtering cathode to the end of power supply.
  • the preferred embodiment of the invention is that
  • the sputtering apparatus includes power supply means for supplying power to the sputtering cathode, and a shutter capable of opening and closing is provided between the sputtering cathode and the substrate support holder.
  • a preferred embodiment includes that the deposition time T is a time during which power is supplied from the power supply means to the sputtering cathode and the shutter is open.
  • a recording medium has a sputtering cathode for supporting a target, and a substrate support holder for supporting a substrate, and the perpendicular line to the plane including the deposition surface of the substrate includes the target
  • the sputtering cathode and the substrate support holder are provided such that a vertical line passing through the central point and a vertical line passing through the central point of the substrate do not match, and the substrate support holder is a film on the substrate on which the substrate is deposited.
  • the deposition time T is 1 to 400 seconds
  • the total integer rotation speed N is 1 to 100
  • the rotation speed V of the substrate support holder is 0.016 to 3.
  • the preferred embodiments include 5 rps and a fractional rotation number ⁇ of 0.2 to 0.8.
  • a deposited film of 10 nm or less in film thickness such as a gate insulating film or a multilayer magnetic film, in particular, a deposited film of 1 nm or less in film thickness can be deposited uniformly over most regions of the substrate.
  • the present invention can provide a high-performance semiconductor device and a magnetic memory device such as a TMR (Tunneling Magneto Resistance) device.
  • a magnetic memory device such as a TMR (Tunneling Magneto Resistance) device.
  • FIG. 16 is a view showing a distribution of deposition amount of Mg in Example 4. It is a figure which shows deposition amount distribution of Mg in the comparative example 1.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the deviation angle ⁇ (fractional rotation number ⁇ ) and the uniformity of the deposition amount based on Examples 1 to 4 and Comparative Example 1.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a sputtering apparatus according to the present invention.
  • a sputtering cathode 3 for supporting a target 2 is provided on the ceiling of the vacuum vessel 1. Further, at the center of the bottom surface portion of the vacuum vessel 1, a substrate support holder 6 attached to a rotation shaft 5 rotated by a rotation drive mechanism 4 is disposed. The substrate support holder 6 supports the substrate 7 horizontally, and the rotating shaft 4 is provided perpendicularly to the film formation surface (the surface exposed to the target 2 side) of the substrate 7. Therefore, the substrate 7 can be rotated along with the rotation of the substrate support holder 6 in a state where the deposition surface of the substrate 7 is positioned in a predetermined plane.
  • the substrate support holder 6 is rotated at least for a deposition time (deposition time) T (second) which is a time for which sputtered particles from the target 2 are deposited on the deposition surface.
  • the rotational speed V (rps) of the substrate support holder 6 is preferably constant during the deposition time T, for ease of control.
  • the rotational speed V can also be changed during the deposition time T.
  • the initial low speed may be set to the low rotational speed
  • the second half may be set to the high rotational speed, or conversely, the initial high speed may be set to the low rotational speed.
  • the rotational speed V of the substrate support holder 6 can be changed during the deposition time T at a rate of a linear function or a quadratic function.
  • the sputtering cathode 3 and the substrate support holder 6 are provided such that the surface of the target 2 (the surface exposed to the substrate 7 side) is inclined with respect to the film formation surface of the substrate 7. Therefore, sputtered particles traveling from the target 2 to the film formation surface of the substrate 7 are deposited by being obliquely incident on the film formation surface.
  • the sputtering cathode 3 is connected to a DC power supply 8 as a power supply unit.
  • a predetermined DC power for example, 1 W to 1000 W, preferably 10 W to 750 W
  • an RF power supply can be used as a power supply means.
  • a shutter 10 that can be opened and closed by a shutter drive mechanism 9 is disposed between the sputtering cathode 3 (target 2) and the substrate support holder 6 (substrate 7).
  • a shutter drive mechanism 9 When the shutter 10 is opened, sputtered particles generated from the target 2 can be deposited on the film formation surface of the substrate 7.
  • the shutter 10 when the shutter 10 is closed, the sputtered particles generated from the target 2 are blocked from flying to the deposition surface of the substrate 7 and the deposition of sputtered particles on the deposition surface of the substrate 7 is prevented. .
  • the control unit 11 controls the rotation of the substrate support holder 6, the on / off of the DC power source 8, and the opening / closing of the shutter 10.
  • the control unit 11 comprises a CPU (central processing unit) 12, a recording medium 13 recording a control program, and an input unit 14.
  • a general purpose computer can be used as the control unit 11.
  • the recording medium 13 is a medium capable of recording in a state where a program to be described later can be called, and more specifically, a non-volatile memory such as a hard disk, an optical magnetic disk, a flexible disk, a flash memory, or an MRAM used in a general purpose computer (Non -Volatile memory) can be used.
  • a keyboard, a mouse, a touch panel, an audio input means, etc. can be used as the input unit 14.
  • the CPU 12 receives from the input unit 14 a first digital value for the deposition time T, a second digital value for the total integer rotational speed N of the substrate support holder 6 within the deposition time T, and a second 3 Digital values are input and temporarily recorded here. These digital values may be recorded on the recording medium 13 so that they can be read as needed.
  • the CPU 12 of the control unit 11 is connected to the rotation control mechanism 4, the DC power supply 8, and the shutter drive mechanism 9.
  • the CPU 12 of the control unit 11 controls the operation of the DC power supply 8 and the shutter drive mechanism 9 at necessary timings, and controls the operation of the rotation control mechanism 4 in accordance with the timings of these drives. Control the velocity V (rps).
  • the rotational speed V of the substrate support holder 6 is controlled such that the total number of rotations X of the substrate holder 6 at the deposition time T is not an integer but always has the fractional number of rotations ⁇ . Be done.
  • the deposition time T in the present invention is determined from the thickness of the deposited film to be formed on the substrate 7 and the deposition rate of the sputtering apparatus according to the present invention (the deposition thickness per unit time of the deposition material on the substrate 7). It will be determined.
  • the deposition rate can be determined by conducting a preliminary film forming experiment under the same conditions as those for forming the deposition film on the substrate 7.
  • the total integer number of revolutions N can be arbitrarily selected within a range where an excessive load is not applied to the rotary drive mechanism 4 according to the capability of the rotary drive mechanism 4.
  • the fractional rotation number ⁇ is fixed to the total integer rotation number N, and the preliminary film forming experiment in which the rotation number V of the substrate support holder 6 is adjusted to change the fractional rotation number ⁇ is carried out. It can determine by calculating
  • the start and end points of the deposition time T may be, for example, the on / off timing of the power supply means (for example, DC power supply 8) to the sputtering cathode 3, the opening / closing timing of the shutter 10, or the on / off timing of the power supply means and the shutter 10 It can be determined as a combination with the open / close timing.
  • the power supply means for example, DC power supply 8
  • 2 to 5 respectively show first to fourth timing charts showing the timing of the start point and the end point of the deposition time T, respectively. These timing charts will be described with reference also to FIG.
  • the first timing chart of FIG. 2 shows the case where the deposition time T is determined at the timing when the shutter 10 is opened and closed.
  • the CPU 12 of the control unit 11 introduces the sputtering gas into the vacuum chamber 1 of the sputtering apparatus, turns on the DC power supply 8 and supplies constant power to the sputtering cathode 3 Discharge is started, and a plasma is generated on the front surface of the target 2.
  • the shutter drive mechanism 9 is operated to open the shutter 10.
  • the end time of the opening operation of the shutter 10 (when the shutter 10 is fully opened) is the start point of the deposition time T.
  • the shutter drive mechanism 9 is operated again to close the shutter 10.
  • the start time of the closing operation of the shutter 10 is the end point of the accumulation time T.
  • the second timing chart of FIG. 3 shows the case where the deposition time T is determined at the timing of turning on and off the power supply means (for example, the DC power source 8) to the sputtering cathode 3.
  • This timing chart can be applied to a device without the shutter 10 or to drive the sputtering device with the shutter 10 always open.
  • the time when the CPU 12 of the control unit 11 introduces the sputtering gas into the vacuum chamber 1 of the sputtering apparatus and turns on the DC power supply 8 is the start point of the deposition time T, and then the DC power supply The point at which 8 is turned off is the end point of the deposition time T.
  • the third timing chart of FIG. 4 shows a first example in which the deposition time T is determined by a combination of the timing of turning on and off the power supply means (for example, the DC power supply 8) and the timing of opening and closing the shutter 10. is there.
  • the start point of the deposition time T in the third timing chart is the same as the start point in the first timing chart.
  • the DC power supply 8 is turned off with the shutter 10 kept open, and then the shutter 10 is closed.
  • the point at which the DC power supply 8 is turned off is the end point of the deposition time T.
  • the fourth timing chart of FIG. 5 shows a second example in which the deposition time T is determined by a combination of the timing of turning on and off the power supply unit (for example, the DC power supply 8) and the timing of opening and closing the shutter 10. is there.
  • the CPU 12 of the control unit 11 introduces a sputtering gas into the vacuum chamber 1 of the sputtering apparatus, operates the shutter drive mechanism 9, and opens the shutter 10.
  • the DC power supply 8 is turned “on” to supply a constant power to the sputtering cathode 3 to start discharge and generate plasma on the front surface of the target 2.
  • the start point of the deposition time T in the fourth timing chart is the time when the DC power supply 8 is turned on. Further, the end point of the deposition time T is the same as the end point in the first timing chart.
  • the deposition time T in the present invention is defined as the time for obtaining the required deposited film thickness, but the present invention is particularly effective for forming a thin deposited film, and is effective when the deposited film thickness is 10 nm or less, particularly 1 nm or less. is there. That is, the present invention is effective for forming a deposited film having a short deposition time T, and the deposition time T in the present invention is preferably 1 to 400 seconds, and more preferably 1 to 30 seconds.
  • the rotation speed V of the substrate support holder 6 in the present invention may be obtained by a general rotation control mechanism 4 and is preferably in the range of 0.016 to 3.5 rps, more preferably 0.05 to 2 rps. Since very slow rotation requires a special system for the rotation mechanism and control mechanism, it is preferable from the viewpoint of cost to be 0.016 rps or more. And in order to be able to maintain a high vacuum atmosphere with a simple sealing mechanism, it is preferable that rotational speed V is 3.5 rps or less. Moreover, for more stable operation, it is more preferable that the value is 0.05 rps or more.
  • the substrate 7 is placed on the substrate support holder 6 and accelerated from the rotation stopped state, and film formation is started after the substrate support holder 6 reaches a desired rotation speed, decelerated after film formation is completed, and stopped Will be returned. For this reason, if the rotational speed is increased, the acceleration / deceleration time of the substrate support holder 6 has a greater effect on the throughput (the number of sheets that can be processed by the apparatus per unit time). It is more preferable that the rotational speed V of the substrate support holder 6 is 2 rps or less, because the maintenance cycle is shortened due to the force applied.
  • the total integer number of revolutions N in the present invention is an integer of 1 or more, but is generally in the range of 1 to 100 revolutions, preferably 1 to 50 revolutions.
  • the fractional rotation number ⁇ is preferably 0.1 to 0.9, and more preferably 0.2 to 0.8.
  • the deviation angle ⁇ refers to the amount of deviation of an angle about the rotation axis 5 that occurs between the start of rotation and the stop of rotation at one point on the substrate support holder 6.
  • the material of the target 2 used in the present invention is, for example, Hf (hafnium), Mg (magnesium), La (lanthanum), Zr (zirconium), Ta (tantalum), Ti (titanium), Al (aluminum), Co (co) Metals such as cobalt), Fe (iron), Ni (nickel), Ru (ruthenium), Cu (copper), Pt (platinum), Mn (manganese), Cr (chromium), magnesium oxide, hafnium oxide, lanthanum oxide, Examples of the oxide include oxides such as silicon oxide, tantalum oxide and chromium oxide, and carbides such as silicon carbide. However, the present invention is not limited to these.
  • the diameter of the target 2 is preferably set to a value smaller than the diameter of the substrate 7. In a preferred embodiment, the diameter of the target 2 is preferably in the range of 0.1 to 0.9 times, particularly 0.3 to 0.7 times the diameter of the substrate 7.
  • a silicon substrate, a gallium arsenide substrate, an AlTiC substrate, a glass substrate, a stainless steel substrate, an aluminum substrate, a plastic substrate or the like can be used, but it is not limited thereto.
  • the sputtering cathode 3 and the substrate support holder 6 are provided such that the surface of the target 2 (the surface exposed to the substrate 7 side) is inclined with respect to the film formation surface of the substrate 7 .
  • the arrangement of the sputtering cathode 3 and the substrate support holder 6 in the present invention is not limited to this.
  • the perpendicular to the plane including the deposition surface of the substrate 7 that passes through the center point of the target 2 does not match the perpendicular to the center point of the substrate.
  • the arrangement may be such that the surfaces of the target 2 are parallel.
  • FIGS. 6 and 7 are cross-sectional views schematically illustrating the arrangement relationship between the substrate and the target in the present invention, and the same members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
  • 102 is a target
  • 103 is a sputtering cathode
  • 106 is a substrate support holder
  • 107 is a substrate
  • a is a perpendicular passing through the center o of the substrate 107 among the perpendiculars to the plane including the deposition surface of the substrate 107 a)
  • b are perpendiculars (substrate perpendicular b) passing through the center p of the target 102
  • the shift amount l is the distance between the substrate perpendicular a and the substrate perpendicular b.
  • c in FIG. 7 is a perpendicular (target perpendicular c) passing through the center p of the target 102 among the perpendiculars to a plane including the surface of the target 102.
  • the substrate normal a and the substrate normal b are common straight lines. Instead, they are offset from each other and arranged so as to be inconsistent. Even if the sputtering cathode 103 and the substrate support holder 106 are arranged such that the substrate normal line b is a straight line passing inside the outer peripheral edge of the substrate 107, the substrate normal line b is a straight line passing outside the outer peripheral edge of the substrate 107 It may be arranged as follows.
  • the shift amount l is preferably 50 to 800 mm, more preferably 100 to 500 mm, and still more preferably 150 to 400 mm.
  • the distance from the center p of the target 102 to the plane including the deposition surface of the substrate 107 is preferably 50 to 800 mm, more preferably 100 to 500 mm, and still more preferably. Is 150 to 400 mm.
  • the surface of the target 102 is not parallel to the film formation surface of the substrate 107, and the substrate normal a and the substrate normal b are common. They are not straight lines, but are offset from each other and arranged so as to be inconsistent.
  • the crossing angle ⁇ between the substrate perpendicular a and the target perpendicular c is preferably 1 to 45 degrees, more preferably 5 to 35 degrees.
  • the perpendicular B is outside the outer peripheral edge of the substrate 107. It may be arranged to be a straight line passing through.
  • the shift amount l is preferably 50 to 800 mm, more preferably 100 to 500 mm, and still more preferably 150 to 400 mm.
  • the distance from the center p of the target 102 to the plane including the deposition surface of the substrate 107 is preferably 50 to 800 mm, more preferably 100 to 500 mm, and still more preferably. Is 150 to 400 mm.
  • the center point o of the substrate 107 is the center of the circular shape when the substrate 107 is a circular shape such as a silicon wafer, and refers to the intersection of two diagonal lines in the case of a square shape such as a glass substrate. In a shape other than a circle or a square, the center of gravity is taken as the center point o. The same applies to the target 102.
  • Examples 1 to 4, Comparative Example 1 Mg (magnesium) was deposited on the substrate using the sputtering apparatus shown in FIG.
  • the film formation conditions are as follows.
  • the deposition rate was determined by performing a preliminary film forming experiment to form a deposited film of Mg. Specifically, the amount of deposition at 17 points in the range excluding the outer peripheral 5 mm of a 300 mm diameter Si wafer on which a deposited Mg film was formed was measured in the same manner as the method described below, and the average of these 17 points was deposited.
  • the deposition rate is the value divided by the time (film formation time).
  • the total integer number of revolutions N was selected as a general value in the capability of the rotary drive mechanism 4 of the sputtering apparatus used.
  • a Si (silicon) wafer with a diameter of 300 mm was mounted as the substrate 7 on the substrate support holder 6, and the inside of the vacuum vessel 1 was evacuated to 5.3 ⁇ 10 -7 Pa.
  • metal Mg having a purity of 99.9% was used as the target 2.
  • Ar gas was introduced into the vacuum vessel 1 while exhausting the inside of the vacuum vessel 1, and the inside of the vacuum vessel 1 was made into a low pressure Ar gas atmosphere of 0.1 Pa.
  • the shutter 10 was opened to start deposition of Mg on the substrate 7.
  • the DC power supply 8 was turned “off” to cut off the power supply to the sputtering cathode 3 to complete the deposition of Mg.
  • the deposition time T from the end of the opening operation of the shutter 10 to the "off” of the DC power supply 8 is 14.1 seconds as shown in the above (3).
  • the substrate support holder 6 continued to rotate at the rotation speed V calculated as described above.
  • the deposition amount of Mg was measured for the obtained Mg film, and the deposition amount distribution was measured.
  • the deposition amount was measured by fluorescent X-ray analysis.
  • the deposition amount distribution was obtained by measuring the deposition amount at 17 points in the range excluding the outer peripheral 5 mm of the Si wafer having a diameter of 300 mm, and taking 3 times the ratio of the standard deviation to the deposition amount average value of 17 points as the uniformity value. .

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Abstract

　基板７に対してターゲット２がオフセット配置されたスパッタリング装置であって、基板支持ホルダー６が数回転～数十回転の低回転数で、且つ、１ｎｍ膜厚以下のような極めて少ない量の堆積であっても、堆積量の均一性を確保できるスパッタリング装置を提供する。 　前記基板７の被成膜面へのスパッタ粒子の堆積時間Ｔ（秒）における前記基板支持ホルダー６の総回転数をＸとしたとき、 　　Ｘ＝Ｎ＋α（但し、Ｎは正の整数である総整数回転数、αは正の純小数である端数回転数。） となる総整数回転数Ｎと端数回転数αの値と、前記堆積時間Ｔの値を入力することにより、前記基板支持ホルダー６の回転速度Ｖ（ｒｐｓ）を、 　　Ｖ・Ｔ＝Ｎ＋α を満たすように制御する制御部１１を設ける。

Description

スパッタリング装置及びその制御用プログラムを記録した記録媒体
　本発明は、例えば磁性記録媒体、半導体装置や表示装置等の電子機器装置の製造工程において、基板の被成膜面に成膜材料を堆積するために用いるスパッタリング装置及びその駆動制御に用いるプログラムを記録した記録媒体に関する。
　例えば半導体装置の製造工程では、基板より小さなターゲットを用いて、成膜材料を基板の被成膜面に均一に堆積させるために、斜めスパッタリング装置を用いることが知られている。この斜めスパッタリング装置では、ターゲットを支持するスパッタリングカソードと、基板を支持する基板支持ホルダーとが、ターゲットの表面が基板の被成膜面に対して傾斜して位置するよう配置されている。成膜材料の堆積は、基板支持ホルダーを回転させ、基板の被成膜面を一定の平面内で回転させながら、基板の被成膜面に斜方向よりスパッタ粒子を飛ばすことで行われる（例えば、特許文献１、２、３、４及び５参照）。
　一方、半導体デバイスに対する高機能化の要求から、１０ｎｍ以下の膜厚となる極めて少量の材料を均一な厚さで堆積させる技術が求められている。例えば、トランジスタでは、閾値電圧を調整して消費電力を低くするために、１ｎｍ以下の厚さでＭｇＯを堆積させる技術が求められている（例えば、非特許文献１参照）。
特開２０００－２６５２６３号公報 特開２００５－３４０７２１号公報 特開２００６－２３７３７１号公報 特開２００６－２３３２８３号公報 ＷＯ２００６／０７７８２７号公報
Ｎ．　Ｍｉｓｅ　ｅｔ　ａｌ．著　ＩＥＤＭ　Ｔｅｃｈ．　Ｄｉｇ．，　ｐ．５２７　（２００７）
　膜厚が１０ｎｍ以下、特に上述した１ｎｍ以下の成膜のように、極めて微量な成膜材料の堆積をスパッタリング装置で実施した場合、堆積時間が数秒から数十秒という、短時間のうちに堆積が完了することになる。
　一方、膜の品質を維持するために高真空雰囲気を維持させることを考慮すると、現在の工業技術では、基板支持ホルダーの回転速度の高速化限界は１００ｒｐｍ程度である。このため、数秒から数十秒の堆積時間では基板支持ホルダーの回転数がせいぜい数十回転程度止まりとなり、回転数を増加させて堆積量の均一性向上を図ろうとしても、回転数をこれ以上増加させることは困難である。
　本発明の目的は、基板支持ホルダーが数回転～数十回転の低回転数で、且つ、１０ｎｍ以下、特に１ｎｍ以下の膜厚のような極めて少ない量の堆積であっても、堆積量の均一性を確保できるスパッタリング装置を提供することにある。
　本発明に係るスパッタリング装置は、ターゲットを支持するためのスパッタリングカソードと、基板を支持するための基板支持ホルダーとを有している。このスパッタリングカソード及び基板支持ホルダーは、前記基板の被成膜面を含む平面に対する垂線のうち、前記ターゲットの中心点を通る垂線と、前記基板の中心点を通る垂線とが不一致となるように設けられている。具体的には、前記基板の被成膜面と前記ターゲットの表面とが平行で、両者の中心点の位置がずれている場合と、前記基板の被成膜面と前記ターゲットの表面とが非平行で、両者の中心点の位置がずれている場合とがある。また、前記基板支持ホルダーは、前記基板の被成膜面に対して垂直な回転軸回りに回転可能となっている。そして、前記基板の被成膜面へのスパッタ粒子の堆積時間Ｔ（秒）における前記基板支持ホルダーの総回転数をＸとしたとき、
　　Ｘ＝Ｎ＋α（但し、Ｎは正の整数である総整数回転数、αは正の純小数である端数回転数。）
となる総整数回転数Ｎと端数回転数αの値と、前記堆積時間Ｔの値を入力することにより、前記基板支持ホルダーの回転速度Ｖ（ｒｐｓ）を、
　　Ｖ・Ｔ＝Ｎ＋α
を満たすように制御する制御部を有する。
　本発明に係るスパッタリング装置は、前記スパッタリングカソードに電力を供給するための電力供給手段を備えており、前記堆積時間Ｔが、前記電力供給手段から前記スパッタリングカソードへの電力投入開始から電力投入終了までの時間であることを好ましい態様として含む。
　更に本発明に係るスパッタリング装置は、前記スパッタリングカソードに電力を供給するための電力供給手段を備えていると共に、前記スパッタリングカソードと前記基板支持ホルダーとの間に開閉可能なシャッターが設けられており、前記堆積時間Ｔが、前記電力供給手段から前記スパッタリングカソードへ電力投入が供給され、且つ、前記シャッターが開放されている時間であることを好ましい態様として含む。
　本発明に係る記録媒体は、ターゲットを支持するためのスパッタリングカソードと、基板を支持するための基板支持ホルダーとを有し、前記基板の被成膜面を含む平面に対する垂線のうち、前記ターゲットの中心点を通る垂線と、前記基板の中心点を通る垂線とが不一致となるように、前記スパッタリングカソード及び前記基板支持ホルダーが設けられており、しかも前記基板支持ホルダーが、前記基板の被成膜面に対して垂直な回転軸回りに回転可能なスパッタリング装置の前記基板支持ホルダーの回転速度Ｖ（ｒｐｓ）を制御するプログラムが記録された記録媒体である。そして、本発明に係る記録媒体は、前記基板の被成膜面へのスパッタ粒子の堆積時間Ｔ（秒）における前記基板支持ホルダーの総回転数をＸとしたとき、
　　Ｘ＝Ｎ＋α（但し、Ｎは正の整数である総整数回転数、αは正の純小数である。）
となる総整数回転数Ｎと端数回転数αの値と、前記堆積時間Ｔの値に基づき、
　　Ｖ・Ｔ＝Ｎ＋α
を演算して前記基板支持ホルダーの回転速度Ｖを制御するプログラムが記録されているものである。
　前記本発明に係るスパッタリング装置と記録媒体は、それぞれ、前記堆積時間Ｔが１～４００秒、前記総整数回転数Ｎが１～１００、前記基板支持ホルダーの回転速度Ｖが０．０１６～３．５ｒｐｓであること、及び、端数回転数αが０．２～０．８であることを好ましい態様として含むものである。
　本発明によれば、ゲート絶縁膜や多層磁性膜などの１０ｎｍ膜厚以下の堆積膜、特に、１ｎｍ膜厚以下の堆積膜を基板の殆んどの領域に亘って均一に堆積させることができる。
　この結果、本発明は、高性能な半導体装置やＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　Ｍａｇｎｅｔｏ　Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子のような磁気メモリ素子を提供することができる。
本発明に係るスパッタリング装置の一例を示す模式的断面図である。 堆積時間Ｔの開始点と終了点のタイミングを示す第１のタイミングチャート図である。 堆積時間Ｔの開始点と終了点のタイミングを示す第２のタイミングチャート図である。 堆積時間Ｔの開始点と終了点のタイミングを示す第３のタイミングチャート図である。 堆積時間Ｔの開始点と終了点のタイミングを示す第４のタイミングチャート図である。 本発明における基板支持ホルダーとスパッタリングカソードの配置関係を模式的に示す断面図である。 本発明における基板支持ホルダーとスパッタリングカソードの他の配置関係を模式的に示す断面図である。 実施例４におけるＭｇの堆積量分布を示す図である。 比較例１におけるＭｇの堆積量分布を示す図である。 実施例１～４及び比較例１に基づく、ずれ角度β（端数回転数α）と堆積量の均一性の関係を示すグラフである。
　図１は、本発明に係るスパッタリング装置の一例を示す模式的断面図である。
　図１に示されるスパッタリング装置において、真空容器１の天井部には、ターゲット２を支持するスパッタリングカソード３が設けられている。また、真空容器１の底面部の中央には、回転駆動機構４によって回転する回転軸５に取り付けられた基板支持ホルダー６が配置されている。基板支持ホルダー６は、基板７を水平に支持するもので、回転軸４は基板７の被成膜面（ターゲット２側に露出した面）に対して垂直に設けられている。従って、基板７を、その被成膜面を一定の平面内に位置させた状態で、基板支持ホルダー６の回転に伴って回転させることができる。
　基板支持ホルダー６は、少なくとも、ターゲット２からのスパッタ粒子がその被成膜面に堆積される時間である堆積時間（成膜時間）Ｔ（秒）の間回転される。この基板支持ホルダー６の回転速度Ｖ（ｒｐｓ）は、制御のしやすさから、前記堆積時間Ｔの間中一定速度とすることが好ましい。但し、回転速度Ｖを、前記堆積時間Ｔ中に変化させることもできる。例えば、前記堆積時間Ｔ中、初期を低速の回転速度とし、後半を高速の回転速度としたり、逆に、初期を高速の回転速度とし、後半を低速の回転速度とすることもできる。更には、基板支持ホルダー６の回転速度Ｖを、前記堆積時間Ｔの間中、一次関数や二次関数の割合で変化させることもできる。
　図１に示される例では、基板７の被成膜面に対してターゲット２の表面（基板７側に露出した面）が傾斜するようにスパッタリングカソード３及び基板支持ホルダー６が設けられている。従って、ターゲット２から基板７の被成膜面へ向かうスパッタ粒子は、被成膜面に対して斜め方向より入射して堆積される。
　スパッタリングカソード３には、電力供給手段としてＤＣ電源８が接続されている。スパッタリングカソード３にはＤＣ電源８から所定のＤＣ電力（例えば、１Ｗ～１０００Ｗ、好ましくは１０Ｗ～７５０Ｗ）を印加できるようになっている。このＤＣ電源８の代わりにＲＦ電源を電力供給手段として使用することもできる。
　スパッタリングカソード３（ターゲット２）と基板支持ホルダー６（基板７）との間には、シャッター駆動機構９によって開閉可能なシャッター１０が配置されている。このシャッター１０が開放されているときは、ターゲット２から生じたスパッタ粒子を基板７の被成膜面に堆積させることができる。しかし、シャッター１０が閉じているときは、ターゲット２から生じたスパッタ粒子の基板７の被成膜面への飛翔が遮断され、基板７の被成膜面へのスパッタ粒子の堆積が阻止される。
　基板支持ホルダー６の回転、ＤＣ電源８の入・切、シャッター１０の開閉は、制御部１１で制御されるものとなっている。この制御部１１は、ＣＰＵ（中央演算装置）１２、制御プログラムを記録した記録媒体１３及び入力部１４から構成されている。制御部１１としては、汎用コンピュータを使用することができる。記録媒体１３は、後述するプログラムを呼び出し可能な状態で記録できる媒体で、具体的には、汎用コンピュータで使用されるハードディスク、光磁気ディスク、フレキシブルディスク、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭ等の不揮発性メモリ（Ｎｏｎ－ｖｏｌａｔｉｌｅ　ｍｅｍｏｒｙ）を用いることができる。入力部１４としては、キーボード、マウス、タッチパネル、音声入力手段等が使用できる。
　制御部１１は、基板７の被成膜面へのスパッタ粒子の堆積時間Ｔにおける基板支持ホルダー６の総回転数をＸとしたとき、
　　Ｘ＝Ｎ＋α（但し、Ｎは正の整数である総整数回転数、αは正の純小数である端数回転数。）
となる総整数回転数Ｎと端数回転数αの値と共に、前記堆積時間Ｔを入力することで、基板支持ホルダー６の回転速度Ｖ（ｒｐｓ）を制御する。
　更に説明すると、ＣＰＵ１２には、入力部１４から、堆積時間Ｔに関する第１デジタル値、該堆積時間Ｔ内の基板支持ホルダー６の総整数回転数Ｎに関する第２デジタル値及び端数回転数αに関する第３デジタル値が入力され、一時ここに記録される。これらのデジタル値は、記録媒体１３に記録し、必要に応じて読み取ることができるようにすることもできる。
　制御部１１のＣＰＵ１２は、回転制御機構４、ＤＣ電源８及びシャッター駆動機構９と接続されている。制御部１１のＣＰＵ１２は、ＤＣ電源８及びシャッター駆動機構９等を必要なタイミングで作動制御すると共に、これらの駆動のタイミングに合わせて回転制御機構４の作動を制御し、基板支持ホルダー６の回転速度Ｖ（ｒｐｓ）を制御する。
　回転駆動機構４への作動の指令と制御は、記録媒体１３に記録されている制御プログラムを読み出して、ＣＰＵ１２に一時記録されている前記第１、第２及び第３デジタル値に基づいて行われる。この回転駆動機構４への作動の指令と制御は、第１、第２及び第３デジタル値として与えられた堆積時間Ｔ、総整数回転数Ｎ及び端数回転数αの各値から、
　　Ｖ・Ｔ＝Ｎ＋α
を演算し、所定の堆積時間Ｔの間、求められた回転速度Ｖで基板支持ホルダー６を回転させることで行われる。即ち、本発明のスパッタリング装置では、堆積時間Ｔにおける基板ホルダー６の総回転数Ｘが、整数ではなく、必ず端数回転数αを有するものとなるように、基板支持ホルダー６の回転速度Ｖが制御される。
　本発明における堆積時間Ｔは、基板７への形成すべき堆積膜の厚みと、使用する本発明に係るスパッタリング装置の堆積速度（基板７への成膜材料の単位時間当たりの堆積厚さ）から定められる。堆積速度は、基板７への堆積膜の形成時と同じ条件下で予備成膜実験を行うことで求めることができる。総整数回転数Ｎは、回転駆動機構４の能力に応じ、回転駆動機構４に過剰な負荷が加わらない範囲で任意に選択することができる。また、端数回転数αは、総整数回転数Ｎを固定し、基板支持ホルダー６の回転速度Ｖを調整して端数回転数αを変えた予備成膜実験を行い、できるだけ均一な膜厚の堆積膜が形成できる端数回転数αを求めることで定めることができる。
　堆積時間Ｔの開始点と終了点は、例えば、スパッタリングカソード３への電力供給手段（例えばＤＣ電源８）の入切タイミング、シャッター１０の開閉タイミング、又は電力供給手段の入切タイミングとシャッター１０の開閉タイミングとの組み合わせとして定めることができる。
　図２～図５は、それぞれ堆積時間Ｔの開始点と終了点のタイミングを示す第１～第４のタイミングチャートをそれぞれ示す。これらのタイミングチャートを図１をも引用しながら説明する。
　図２の第１のタイミングチャートは、シャッター１０を開閉するタイミングで堆積時間Ｔを定める場合を示すものである。制御部１１のＣＰＵ１２は、まず、シャッター１０を閉じた状態で、スパッタガスをスパッタリング装置の真空容器１内に導入し、ＤＣ電源８を「入」にして一定電力をスパッタリングカソード３に供給して放電を開始させ、ターゲット２の前面にプラズマを発生させる。その後、シャッター駆動機構９を作動させてシャッター１０を開放する。シャッター１０の開放動作終了時（シャッター１０が全開された時点）が堆積時間Ｔの開始点である。そして、このシャッター１０の開放動作終了時から堆積時間Ｔが経過したときに再度シャッター駆動機構９を作動させてシャッター１０を閉鎖する。この場合、シャッター１０の閉鎖動作開始時が堆積時間Ｔの終了点である。
　図３の第２のタイミングチャートは、スパッタリングカソード３への電力供給手段（例えばＤＣ電源８）の入切のタイミングで堆積時間Ｔを定める場合を示すものである。このタイミングチャートは、シャッター１０を備えていない装置や、シャッター１０を常に開放させた状態でスパッタリング装置を駆動する場合に適用することができる。第２のタイミングチャートでは、制御部１１のＣＰＵ１２がスパッタガスをスパッタリング装置の真空容器１内に導入し、ＤＣ電源８を「入」にした時点が堆積時間Ｔの開始点であり、その後ＤＣ電源８を「切」にした時点が堆積時間Ｔの終了点である。
　図４の第３のタイミングチャートは、電力供給手段（例えばＤＣ電源８）の入切のタイミングとシャッター１０の開閉のタイミングとの組み合わせで堆積時間Ｔを定める場合の第１の例を示すものである。この第３のタイミングチャートにおける堆積時間Ｔの開始点は前記第１のタイミングチャートでの開始点と同じである。第３のタイミングチャートでは、この開始点から堆積時間Ｔが経過したときに、シャッター１０が開放したままの状態でＤＣ電源８が切られ、その後シャッター１０が閉じられるものとなっている。そして、このＤＣ電源８を「切」にした時点が堆積時間Ｔの終了点となっている。
　図５の第４のタイミングチャートは、電力供給手段（例えばＤＣ電源８）の入切のタイミングとシャッター１０の開閉のタイミングとの組み合わせで堆積時間Ｔを定める場合の第２の例を示すものである。制御部１１のＣＰＵ１２は、まず、シャッター１０を閉じた状態で、スパッタガスをスパッタリング装置の真空容器１内に導入し、シャッター駆動機構９を作動させてシャッター１０を開放する。その後、ＤＣ電源８を「入」にして一定電力をスパッタリングカソード３に供給して放電を開始させ、ターゲット２の前面にプラズマを発生させる。この第４のタイミングチャートにおける堆積時間Ｔの開始点は、ＤＣ電源８を「入」にした時点である。また、堆積時間Ｔの終了点は前記第１のタイミングチャートでの終了点と同じである。
　本発明における堆積時間Ｔは、必要な堆積膜厚が得られる時間として定められるが、特に本発明は薄い堆積膜の形成に有効で、堆積膜厚が１０ｎｍ以下、特に１ｎｍ以下の場合に有効である。つまり、本発明は堆積時間Ｔが短い堆積膜の形成に有効であり、本発明における堆積時間Ｔは、１～４００秒であることが好ましく、１～３０秒であることがより好ましい。
　本発明における基板支持ホルダー６の回転速度Ｖは、一般的な回転制御機構４により得られるものでよく、好ましくは０．０１６～３．５ｒｐｓ、より好ましくは０．０５～２ｒｐｓの範囲である。非常に低速な回転は回転機構および制御機構に特別なシステムを必要とするため０．０１６ｒｐｓ以上であることがコストの観点から好ましい。そして、簡便な封止機構で高真空雰囲気を維持できるようにするためには回転速度Ｖが３．５ｒｐｓ以下であることが好ましい。また、より安定な運転のためには０．０５ｒｐｓ以上であることがより好ましい。基板支持ホルダー６に基板７が載置され、回転停止した状態から加速されて、基板支持ホルダー６が所望の回転速度に達した後に成膜が開始され、成膜終了後に減速して停止状態へ戻される。このため、回転速度を大きくすると、基板支持ホルダー６の加速減速時間によるスループット（単位時間当たりに装置が処理できる枚数）への影響が大きくなり、またこの加速減速時間を短縮しようとすると機構に無理な力がかかってメンテナンスサイクルが短くなるので、基板支持ホルダー６の回転速度Ｖは２ｒｐｓ以下であることがより好ましい。
　本発明における総整数回転数Ｎは、１以上の整数となるが、一般的には、１～１００回転、好ましくは、１～５０回転の範囲である。
　本発明における端数回転数αは、前記のように、予備成膜実験で定められるもので、例えば０．１回転（ずれ角度β＝３６度）、０．２回転（ずれ角度β＝７２度）、０．５回転（ずれ角度β＝１８０度）、０．１５回転（ずれ角度β＝５４度）、０．１５１回転（ずれ角度β＝５４．３６度）等のように定められる。一般的に端数回転数αは０．１～０．９回転であることが好ましく、より好ましくは０．２～０．８回転である。なお、上記ずれ角度βは、基板支持ホルダー６上の一点について、回転開始時と回転停止時との間で生じた、回転軸５を中心とした角度のずれ量をいう。
　本発明で用いるターゲット２の材質としては、例えば、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｔｉ（チタン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｃｕ（銅）、Ｐｔ（白金）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒ（クロム）等の金属、酸化マグネシウム、酸化ハフニウム、酸化ランタン、珪素酸化物、タンタル酸化物、クロム酸化物等の酸化物、炭化珪素等の炭化物等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。ターゲット２の直径は、基板７の直径より小さい値に設定されていることが好ましい。好ましい態様においては、ターゲット２の直径は、基板７の直径の０．１～０．９倍、特に０．３～０．７倍の範囲が好ましい。
　本発明で用いる基板７としては、例えばシリコン基板、ガリウムヒ素基板、ＡｌＴｉＣ基板、ガラス基板、ステンレス基板、アルミニウム基板、プラスチック基板等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
　図１に示される例では、基板７の被成膜面に対してターゲット２の表面（基板７側に露出した面）が傾斜するように、スパッタリングカソード３及び基板支持ホルダー６が設けられている。しかし、本発明におけるスパッタリングカソード３及び基板支持ホルダー６の配置はこれに限られるものではない。基板７の被成膜面を含む平面に対する垂線のうち、ターゲット２の中心点を通る垂線と、基板の中心点を通る垂線とが不一致となる配置であれば、基板７の被成膜面とターゲット２の表面が平行となるような配置であっても良い。以下、本発明におけるスパッタリングカソード３と基板支持ホルダー６の配置例について図６及び図７で説明する。
　図６及び図７は、それぞれ本発明における基板とターゲットの配置関係を模式的に図示した断面図で、図１と共通の部材には類似の符号を付してある。
　図中、１０２はターゲット、１０３はスパッタリングカソード、１０６は基板支持ホルダー、１０７は基板、ａは基板１０７の被成膜面を含む平面に対する垂線のうち、基板１０７の中心ｏを通る垂線（基板垂線ａ）、ｂはターゲット１０２の中心ｐを通る垂線（基板垂線ｂ）、シフト量ｌは基板垂線ａと基板垂線ｂ間の距離である。また、図７におけるｃは、ターゲット１０２の表面を含む平面に対する垂線のうち、ターゲット１０２の中心ｐを通る垂線（ターゲット垂線ｃ）である。
　図６に示される配置例では、スパッタリングカソード１０３と基板支持ホルダー１０６は、ターゲット１０２の表面と、基板１０７の被成膜面とが平行で、しかも基板垂線ａと基板垂線ｂが共通の直線ではなく、互いにずれた位置にあり、不一致となるように配置されている。スパッタリングカソード１０３と基板支持ホルダー１０６は、基板垂線ｂが基板１０７の外周縁より内側を通る直線となるように配置されていても、基板垂線ｂが基板１０７の外周縁より外側を通る直線となるように配置されていても良い。シフト量ｌは、好ましくは５０～８００ｍｍであり、より好ましくは１００～５００ｍｍであり、更により好ましくは１５０～４００ｍｍである。また、ターゲット１０２の中心ｐから、基板１０７の被成膜面を含む平面までの基板垂線ｂに沿った距離は、好ましくは５０～８００ｍｍであり、より好ましくは１００～５００ｍｍであり、更により好ましくは１５０～４００ｍｍである。
　図７に示される配置例では、スパッタリングカソード１０３と基板支持ホルダー１０６は、ターゲット１０２の表面が、基板１０７の被成膜面に対して非平行で、しかも基板垂線ａと基板垂線ｂが共通の直線ではなく、互いにずれた位置にあり、不一致となるように配置されている。基板垂線ａとターゲット垂線ｃとの交差角θは、好ましくは１～４５度、より好ましくは、５～３５度である。この配置例においても、スパッタリングカソード１０３と基板支持ホルダー１０６は、基板垂線ｂが基板１０７の外周縁より内側を通る直線となるように配置されていても、垂線Ｂが基板１０７の外周縁より外側を通る直線となるように配置されていても良い。シフト量ｌは、好ましくは５０～８００ｍｍであり、より好ましくは１００～５００ｍｍであり、更により好ましくは１５０～４００ｍｍである。また、ターゲット１０２の中心ｐから、基板１０７の被成膜面を含む平面までの基板垂線ｂに沿った距離は、好ましくは５０～８００ｍｍであり、より好ましくは１００～５００ｍｍであり、更により好ましくは１５０～４００ｍｍである。
　なお、基板１０７の中心点ｏは、基板１０７がシリコンウエハーのような円形状の場合には当該円形の中心であり、ガラス基板のような四角形の場合には２本の対角線の交点をいう。円形又は四角形以外の形状においては、重心点を中心点ｏとする。これらはターゲット１０２においても同様である。
　〔実施例１～４、比較例１〕
　図１に示されるスパッタリング装置を用いてＭｇ（マグネシウム）を基板に堆積した。成膜条件は以下の通りである。なお、堆積速度は、Ｍｇの堆積膜を形成する予備成膜実験を行って求めた。具体的には、以下に述べる方法と同様にしてＭｇの堆積膜を形成した直径３００ｍｍのＳｉウエハの外周部５ｍｍを除く範囲の１７点の堆積量をそれぞれ測定し、この１７点の平均を堆積時間（成膜時間）で割った値を堆積速度とした。また、総整数回転数Ｎは、使用したスパッタリング装置の回転駆動機構４の能力における一般的な値として選択した。
　（１）堆積速度：１秒あたり０．０１４１８ｎｍ
　（２）目標とするＭｇの膜厚：０．２ｎｍ
　（３）堆積時間Ｔ：１４．１秒（０．２÷０．０１４１８＝１４．１）
　（４）総整数回転数Ｎ：２３回転。
　（５）総回転数Ｘと端数回転数α
　実施例１：総回転数Ｘ＝２３．２０回転、端数回転数α＝０．２０回転（ずれ角度β＝７２度）
　実施例２：総回転数Ｘ＝２３．４０回転、端数回転数α＝０．４０回転（ずれ角度β＝１４４度）
　実施例３：総回転数Ｘ＝２３．６０回転、端数回転数α＝０．６０回転（ずれ角度β＝２１６度）
　実施例４：総回転数Ｘ＝２３．８０回転、端数回転数α＝０．８０回転（ずれ角度β＝２８８度）
　比較例１：総回転数Ｘ＝２３．０回転、端数回転数α＝０（ずれ角度β＝０度）
　（６）スパッタリングカソード１０３と基板支持ホルダー１０６配置：交差角θ＝３２．７度、シフト量ｌ＝２７６ｍｍ
　（７）スパッタリングカソード３への電力供給手段：ＤＣ電源８（電力５０Ｗ）
　Ｍｇの基板７への堆積は、実施例１～４と比較例１で、上記（５）に示されるように、端数回転数αを変えた以外は同様にして、以下のようにして実施した。
　制御部１１のＣＰＵ１２へ上記条件（３）～（５）の値、すなわち堆積時間Ｔ、総整数回転数Ｎ、端数回転数αの値を入力し、ＣＰＵ１２で、基板支持ホルダー６の回転速度Ｖ（ｒｐｓ）が
　　Ｖ・Ｔ＝Ｎ＋α
を満たすように演算し、この演算結果に基づいて、回転駆動機構４の回転速度Ｖを、シャッター１０の開閉動作及びＤＣ電源８の入切動作と共に制御した。
　まず、基板支持ホルダー６に基板７として直径３００ｍｍのＳｉ（シリコン）ウエハを搭載し、真空容器１の内部を５．３×１０-7Ｐａに排気した。
　ターゲット２としては、純度９９．９％の金属Ｍｇを用いた。
　次に、真空容器１内の排気を行いながらＡｒガスを真空容器１内に導入し、真空容器１内を、０．１Ｐａの低圧Ａｒガス雰囲気とした。
　Ａｒガスの導入と共に、基板支持ホルダー６の回転を開始し、基板７を基板支持ホルダー６とともに回転させた。この回転は、堆積時間Ｔ、総整数回転数Ｎ、端数回転数αの値から演算された一定の回転速度Ｖとした。
　シャッター１０を閉じた状態で、ＤＣ電源８を「入」とし、５０Ｗに定電力制御された電力をスパッタリングカソード３へ印加してターゲット２からの放電を開始させ、ターゲット２の前面にプラズマを発生させた。このとき、アース電位に対してターゲットの電位は負電位となり、プラズマ中の正イオンがターゲット２に入射し、Ｍｇのターゲット２のスパッタリングが開始した。
　この状態でシャッター１０を開動作させ、Ｍｇの基板７への堆積を開始した。所定の堆積時間ＴだけＭｇのスパッタ粒子を基板７に堆積させた後、ＤＣ電源８を「切」としてスパッタリングカソード３への電力投入を遮断し、Ｍｇの堆積を終了した。シャッター１０の開動作終了時からＤＣ電源８の「切」までが堆積時間Ｔで、この堆積時間Ｔは前記（３）に示した通り１４．１秒とした。なお、この１４．１秒の堆積時間Ｔの間、基板支持ホルダー６は前記のようにして演算された回転速度Ｖで回転を続けた。
　得られたＭｇの膜についてＭｇの堆積量を測定し、堆積量分布を測定した。堆積量は蛍光Ｘ線分析法により測定した。堆積量分布は、直径３００ｍｍのＳｉウエハの外周部５ｍｍを除く範囲の１７点の堆積量をそれぞれ測定し、１７点の堆積量平均値に対する標準偏差の割合の３倍を均一性の値とした。
　図８は、実施例４〔総回転数Ｘ＝２３．８０回転、端数回転数α＝０．８０回転（ずれ角度β＝２８８度）〕で成膜した時のＭｇの堆積量分布の測定結果を、堆積量の平均値に対する割合で規格化して表したものである。また、図９は、比較例１〔総回転数Ｘ＝２３．０回転、端数回転数α＝０（ずれ角度β＝０度）〕で成膜した時のＭｇの堆積量分布の測定結果を、堆積量の平均値に対する割合で規格化して表したものである。更に、図１０は、実施例１～４及び比較例１で変化させたずれ角度β（端数回転数α）と、実施例１～４及び比較例１で得られたＭｇ膜における堆積量の均一性の関係を示すグラフである。
　図８～図１０からすれば、総整数回転数Ｎが２３回転と少ない回転数であり、また堆積時間Ｔも１４．１秒と短いにも拘わらず、純小数の端数回転数αを与える制御を行うことで、堆積量の分布を押さえることができ、均一性を高めることができることが分かる。
　１　真空容器
　２，１０２　ターゲット
　３，１０３　スパッタリングカソード
　４　回転駆動機構
　５　回転軸
　６，１０６　基板支持ホルダー
　７，１０７　基板
　８　ＤＣ電源
　９　シャッター駆動機構
　１０　シャッター機構
　１１　制御部（コンピューター）
　１２　ＣＰＵ（演算装置）
　１３　記録媒体
　１４　入力部
　ａ　被成膜面を含む平面に対する垂線のうち、基板の中心を通る垂線
　ｂ　被成膜面を含む平面に対する垂線のうち、ターゲットの中心を通る垂線
　ｃ　ターゲットの表面を含む平面に対する垂線のうち、ターゲットの中心を通る垂線
　ｏ　基板の中心
　ｐ　ターゲットの中心
　ｌ　シフト量
　θ　交差角

Claims (8)

  1. 　ターゲットを支持するためのスパッタリングカソードと、基板を支持するための基板支持ホルダーとを有し、前記基板の被成膜面を含む平面に対する垂線のうち、前記ターゲットの中心点を通る垂線と、前記基板の中心点を通る垂線とが不一致となるように、前記スパッタリングカソード及び前記基板支持ホルダーが設けられており、しかも前記基板支持ホルダーが、前記基板の被成膜面に対して垂直な回転軸回りに回転可能なスパッタリング装置において、
    　前記基板の被成膜面へのスパッタ粒子の堆積時間Ｔ（秒）における前記基板支持ホルダーの総回転数をＸとしたとき、
    　　Ｘ＝Ｎ＋α（但し、Ｎは正の整数である総整数回転数、αは正の純小数である端数回転数。）
    となる総整数回転数Ｎと端数回転数αの値と、前記堆積時間Ｔの値を入力することにより、前記基板支持ホルダーの回転速度Ｖ（ｒｐｓ）を、
    　　Ｖ・Ｔ＝Ｎ＋α
    を満たすように制御する制御部を有することを特徴とするスパッタリング装置。
  2. 　前記堆積時間Ｔが１～４００秒、前記総整数回転数Ｎが１～１００、前記基板支持ホルダーの回転速度Ｖが０．０１６～３．５ｒｐｓであることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
  3. 　端数回転数αが０．２～０．８であることを特徴とする請求項１又は２に記載のスパッタリング装置。
  4. 　前記スパッタリングカソードに電力を供給するための電力供給手段を備えており、前記堆積時間Ｔが、前記電力供給手段から前記スパッタリングカソードへの電力投入開始から電力投入終了までの時間であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
  5. 　前記スパッタリングカソードに電力を供給するための電力供給手段を備えおり、前記スパッタリングカソードと前記基板支持ホルダーとの間に開閉可能なシャッターが設けられており、前記堆積時間Ｔが、前記電力供給手段から前記スパッタリングカソードへ電力投入が供給され、且つ、前記シャッターが開放されている時間であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
  6. 　ターゲットを支持するためのスパッタリングカソードと、基板を支持するための基板支持ホルダーとを有し、前記基板の被成膜面を含む平面に対する垂線のうち、前記ターゲットの中心点を通る垂線と、前記基板の中心点を通る垂線とが不一致となるように、前記スパッタリングカソード及び前記基板支持ホルダーが設けられており、しかも前記基板支持ホルダーが、前記基板の被成膜面に対して垂直な回転軸回りに回転可能なスパッタリング装置の前記基板支持ホルダーの回転速度Ｖ（ｒｐｓ）を制御するプログラムが記録された記録媒体において、
    　前記基板の被成膜面へのスパッタ粒子の堆積時間Ｔ（秒）における前記基板支持ホルダーの総回転数をＸとしたとき、
    　　Ｘ＝Ｎ＋α（但し、Ｎは正の整数である総整数回転数、αは正の純小数である端数回転数。）
    となる総整数回転数Ｎと端数回転数αの値と、前記堆積時間Ｔの値に基づき、
    　　Ｖ・Ｔ＝Ｎ＋α
    を演算して前記基板支持ホルダーの回転速度Ｖを制御するプログラムが記録されていることを特徴とする記録媒体。
  7. 　前記堆積時間Ｔが１～４００秒、前記総整数回転数Ｎが１～１００、前記基板支持ホルダーの回転速度Ｖが０．０１６～３．５ｒｐｓであることを特徴とする請求項６に記載の記録媒体。
  8. 　端数回転数αが０．２～０．８であることを特徴とする請求項６又は７に記載の記録媒体。
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