WO2012002473A1 - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method for forming a film on the surface of a substrate, and more particularly to a film forming apparatus provided with a plurality of sputtering cathodes and a film forming method using this apparatus.
  • a film forming apparatus using a sputtering method (hereinafter referred to as a “sputtering apparatus”) is used in a film forming process in manufacturing a semiconductor device.
  • a multi-source sputtering apparatus is known as a sputtering apparatus capable of continuous film formation and multi-element sputtering without breaking the vacuum in the same apparatus.
  • the multi-source sputtering apparatus has a plurality of targets each formed according to the composition of a thin film to be deposited on the surface of the processing substrate against the processing substrate disposed in a vacuum chamber capable of maintaining a predetermined degree of vacuum.
  • a sputtering apparatus provided with a sputtering cathode.
  • the multi-source sputtering apparatus since the sputtered particles are incident from the oblique direction to the substrate direction, in order to improve the film thickness uniformity on the substrate surface, there is a method of forming a film while rotating the substrate and the substrate support that supports the substrate. It is known (see, for example, Patent Document 1). Further, in recent sputtering apparatuses, in order to improve the sputtering performance, the input power during sputtering is increased. As a result, film formation can be performed in a shorter time, and throughput can be improved.
  • the substrate will be rotated one and a half times during the sputter film formation time.
  • the last 0.5 seconds of the sputter deposition time of 1.5 seconds causes the film thickness non-uniformity, and the film thickness distribution is greatly impaired.
  • the substrate since the substrate is rotated 540 ° in a sputter film formation time of 1.5 seconds, a non-uniform film thickness is formed in an excessive rotation (180 °) with respect to 360 ° of one revolution.
  • the substrate rotation speed is accelerated to a predetermined rotation speed after the substrate is placed on the substrate support. Time and time to decelerate are included. If an attempt is made to increase the rotation speed, the acceleration time and the deceleration time become longer, which causes a problem that the throughput deteriorates.
  • the present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to make the film thickness uniform, to reduce the power consumption during sputtering, and to increase the length of the driving means for rotating the substrate support. It is an object of the present invention to provide a film forming apparatus and a film forming method capable of realizing lifetime and performing sputtering in a shorter time.
  • the film forming apparatus of the present invention includes a chamber in which a substrate on which a film is to be formed by sputtering film formation is disposed, a target that is disposed in the chamber and that includes the material for forming the film, and is disposed in the chamber.
  • control device has the same acceleration time and deceleration time during acceleration until the rotation period of the substrate support table reaches a predetermined rotation period and during deceleration after film formation, and the acceleration time and deceleration time. It is preferable to set the time so as to be an integral multiple of the rotation period and to control the driving means so that sputter film formation is performed even during acceleration and deceleration.
  • the film forming method of the present invention includes a chamber in which a substrate on which a film is to be formed by sputter film formation is disposed, a target that is disposed in the chamber and that includes the material for forming the film, and is disposed in the chamber. And a driving means for rotating the substrate support, and a sputtering cathode on which the target is mounted and for causing sputter particles to enter the substrate on the substrate support from an oblique direction.
  • a film forming method using a film apparatus wherein a sputter film forming time required for forming a film with a desired film thickness, wherein the sputter film forming time during which the support base rotates at a predetermined rotation period is the substrate support
  • a rotation cycle is determined so as to be an integral multiple of the rotation cycle of the table, and the drive unit is controlled.
  • a longest rotation cycle is set and the rotation cycle is determined so that the rotation cycle is not longer than the longest rotation cycle.
  • the acceleration time and the deceleration time during the acceleration until the rotation period of the substrate support becomes a predetermined rotation period and during the deceleration after the film formation ends are equal, and the acceleration time and It is preferable to perform sputter deposition even during acceleration and deceleration after setting the deceleration time to be an integral multiple of the rotation period.
  • a film forming apparatus equipped with a sputtering cathode for attaching a target to a substrate on a substrate support base and injecting sputter particles from an oblique direction
  • sputtering formation required for forming a film with a desired film thickness is performed.
  • the film thickness distribution is made more uniform. be able to.
  • the film formation time can be further shortened by performing the sputter film formation during the acceleration until the rotation period of the substrate support becomes a predetermined rotation period and during the deceleration after the film formation.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a film forming apparatus 1 according to this embodiment.
  • the film forming apparatus 1 is configured as a magnetron sputtering apparatus.
  • the film forming apparatus 1 includes a chamber 2 capable of hermetically sealing the inside, a substrate support 3 disposed inside the vacuum chamber 2, and driving means for rotating the substrate support 3 around a rotation axis 4. 7 and a plurality (three sets in the present embodiment) of the sputtering cathodes 5A, 5B, 5C and the like disposed inside the vacuum chamber 2.
  • the vacuum chamber 2 defines a processing chamber 6 therein, and the processing chamber 6 can be depressurized to a predetermined degree of vacuum through a vacuum exhaust unit (not shown). Further, a gas introduction nozzle (not shown) for introducing a process gas such as argon gas or a reactive gas such as oxygen or nitrogen is attached to a predetermined position of the vacuum chamber 2 inside the processing chamber 6.
  • a process gas such as argon gas or a reactive gas such as oxygen or nitrogen is attached to a predetermined position of the vacuum chamber 2 inside the processing chamber 6.
  • the substrate support 3 is configured to be able to heat the substrate W placed on the substrate support 3 to a predetermined temperature using a temperature adjusting means (not shown).
  • the substrate W is fixed to the substrate support 3 by, for example, an electrostatic chuck.
  • Rotating shaft 4 is configured to be rotatable through driving means 7 such as a motor.
  • driving means 7 such as a motor.
  • a substrate rotation mechanism that rotates the substrate W around its center is configured.
  • a magnetic fluid seal is used for the shaft seal of the rotating shaft 4.
  • the sputtering cathodes 5A to 5C are arranged at equiangular intervals on a concentric circle centered on the substrate W in the upper part of the vacuum chamber 2.
  • plasma generation sources such as a high-frequency power source and a magnet mechanism for forming plasma in the processing chamber 6 are provided independently.
  • Each of the sputtering cathodes 5A to 5C holds a target made of an arbitrary material to be formed on the substrate W.
  • the sputtering cathodes 5A to 5C are installed in the chamber 2 at a predetermined angle so that the sputtered particles knocked out of the target by argon ions in the plasma are incident on the substrate W from the oblique direction. Yes.
  • the driving means 7 is controlled by the control device 8.
  • the control device 8 is configured to be able to rotate the rotating shaft 4 at a predetermined rotational speed. That is, the user can rotate the substrate W at a desired rotation speed and rotation cycle.
  • the control device 8 has a function of calculating the sputter film formation time T (seconds) from the sputter film formation speed determined by the specifications of the film formation apparatus 1 and the film thickness desired by the user. Further, the control device 8 has a function of determining the rotation period P (seconds) according to the calculated sputtering time T.
  • the rotation period P is the time (seconds) required for the substrate support 3 to make one rotation.
  • the substrate support 3 (substrate W) is controlled during the sputter deposition time T by performing the control to rotate the substrate support 3 at the rotation speed S such that the rotation period P calculated in this way. It rotates exactly n times.
  • the rotation period P (rotation speed S) is determined so that the substrate support 3 rotates accurately (360 ⁇ n) ° at a constant speed during the sputter deposition time T.
  • the time during which sputter film formation is performed (sputter film formation time T) is also accurately controlled.
  • the rotation speed S is slow (the rotation period P is long). That is, n is preferably a small integer. However, if the rotation period P is too long, that is, the rotation speed S becomes too slow, problems such as film thickness uniformity and drive motor vibration occur. Therefore, the longest rotation period Pmax (minimum rotation speed) is set. It is preferable to keep it. When the calculated rotation period P is less than the longest rotation period Pmax, recalculation is performed so as not to exceed the longest rotation period Pmax by sequentially increasing the value of n in the above calculation formula.
  • n 1
  • a rotation period P lower than the shortest rotation period Pmin is calculated, a warning is displayed on a display device (not shown), and then processing is performed with the shortest rotation period Pmin.
  • the sputter deposition time T can be predicted to some extent, a method may be used in which the number of rotations with respect to the sputter deposition time T (integer n in the above formula) is determined in advance. For example, if the sputter deposition time T can be predicted to be 60 seconds or less, and if the sputter deposition time is 1 second or more and less than 30 seconds, the substrate support 3 is rotated once during the sputter deposition time T. Determine to control. Further, when the sputter film formation time T is 30 seconds or more and 60 seconds or less, the sputter film formation time T is determined to be controlled so that the substrate support 3 is rotated twice. By preparing such a data table, the rotation period P (rotational speed S) can be calculated more easily.
  • the actual staying time in the processing chamber requires time to accelerate to the predetermined rotational speed S (acceleration time) and time to decelerate (deceleration time). It becomes.
  • the film thickness distribution at the time of acceleration is biased, but the film thickness distribution at the time of deceleration compensates for it.
  • sputter film formation can be performed even during acceleration / deceleration, so that the residence time in the processing chamber can be shortened without deteriorating the film thickness distribution.
  • the acceleration time and the deceleration time need to be an integral multiple of the rotation period P of the rotation speed S.
  • Example 1 a Cu film was formed using the film forming apparatus 1 shown in FIGS. As the substrate W, a ⁇ 300 mm Si wafer was used. A target having a Cu composition ratio of 99% and a sputter surface diameter of 125 mm was used. The film thickness of the Cu film to be formed was 1.5 ⁇ m.
  • Example 2 a Cu film was formed using the film forming apparatus 1 shown in FIG. As the substrate W, a ⁇ 300 mm Si wafer was used. A target having a Cu composition ratio of 99% and a sputter surface diameter of 125 mm was used. The film thickness of the Cu film to be formed was 180 ⁇ m. That is, compared with Example 1, the film thickness of the Cu film was increased.
  • Example 3 the processing time can be further reduced by 4 seconds compared to Example 2 by performing sputter film formation during acceleration and deceleration.

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Abstract

　基板を内部に配置するチャンバと、チャンバ内に配置された、被膜の形成材料を含むターゲットと、チャンバの内部に配置された基板支持台と、基板支持台を回転させる駆動手段と、基板に対してスパッタ粒子を斜め方向から入射させるスパッタリングカソードと、所望の膜厚の被膜の形成に要するスパッタ成膜時間が、基板支持台の回転周期の整数倍となるように回転周期を定め、駆動手段の制御を行う制御装置とを備える成膜装置を提供する。

Description

成膜装置及び成膜方法
　本発明は、基板の表面に被膜を形成するための成膜装置及び成膜方法、特に、複数個のスパッタリングカソードが設けられた成膜装置及びこの装置を用いた成膜方法に関する。
　本願は、２０１０年６月３０日に出願された特願２０１０－１４９３２１号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来、例えば半導体デバイスの製作における成膜工程においてはスパッタリング法を用いた成膜装置（以下、「スパッタリング装置」という。）が使用されている。その中でも、同一装置内で真空を破らずに連続的に成膜や多元スパッタが可能なスパッタリング装置として、多元スパッタリング装置が知られている。多元スパッタリング装置は、所定の真空度に保持可能な真空チャンバ内に配置した処理基板に対抗させて、処理基板表面に成膜しようとする薄膜の組成に応じて作製されたターゲットをそれぞれ有する複数のスパッタリングカソードが設けられたスパッタリング装置である。
　多元スパッタリング装置においては、スパッタ粒子を斜め方向から基板方向に入射させるため、基板面上の膜厚均一性を高めるために、基板及び基板を支持する基板支持台を回転させながら成膜する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　また、近年のスパッタリング装置においては、スパッタリングの性能の向上のために、スパッタリング時における投入パワーの増加が図られている。これにより、より短時間での成膜が可能となり、スループットの向上を実現することができる。
特開２００７－３２１２３８号公報
　ところで、このような用途のスパッタリング装置においては、ＬＥＤ、光学膜等の成膜工程では、要求される膜厚が薄くなってきていると共に、膜厚均一性よく成膜できることが強く要求されている。
　上述したような、基板を回転させるタイプの場合は、より膜厚均一性を高めるためには、基板の回転周期に対して成膜時間は十分長いことが好ましい。しかし、薄膜化及び投入パワーの増加に伴って成膜時間が短縮化されているため、基板の回転周期に対して、成膜時間が十分ではなくなってきているという問題がある。
　例えば、基板の回転周期が１秒（６０ｒｐｍ）であることに対し、スパッタ成膜時間が１．５秒であるとすると、スパッタ成膜時間の間に基板は１回転半することになる。この場合、１．５秒のスパッタ成膜時間のうち、最後の０．５秒が膜厚不均一の要因となり、膜厚分布が大きく損なわれてしまう。言い換えれば、スパッタ成膜時間１．５秒間で、基板が５４０°回転してしまうため、一周３６０°に対する余剰の回転（１８０°）において、不均一な膜厚が形成されてしまう。
　この問題に対しては、回転速度を更に速くすることで膜厚分布を改善する方法が考えられる。しかしながら、回転速度を速くすることによって、成膜装置の消費電力の増加や、回転装置の短寿命化を招くという問題がある。
　また、スループットに直結する基板１枚当たりの処理室滞在時間には、スパッタ成膜時間のみならず、基板支持台に基板を載置してから、基板の回転速度を所定の回転速度まで加速させる時間、及び減速させる時間が含まれる。回転速度を速くしようとすると、加速時間及び減速時間も長くなるため、スループットが悪化するという問題がある。
　この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、膜厚均一化を図ることができ、スパッタリング時の消費電力を抑えるとともに、基板支持台を回転させる駆動手段の長寿命化を実現し、かつ、より短時間でスパッタリングを行うことができる成膜装置及び成膜方法を提供することにある。
　上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
　本発明の成膜装置は、スパッタ成膜により被膜を形成すべき基板を内部に配置するチャンバと、前記チャンバ内に配置された、前記被膜の形成材料を含むターゲットと、前記チャンバの内部に配置された基板支持台と、前記基板支持台を回転させる駆動手段と、前記ターゲットが装着され前記基板支持台の上の基板に対してスパッタ粒子を斜め方向から入射させるスパッタリングカソードと、所望の膜厚の被膜の形成に要するスパッタ成膜時間であって、前記支持台が所定の回転周期で回転するスパッタ成膜時間が、前記基板支持台の回転周期の整数倍となるように回転周期を定め、前記駆動手段の制御を行う制御装置とを備えることを特徴とする。
　また、前記制御装置は、前記基板支持台の回転周期が所定の回転周期となるまでの加速中、及び、成膜終了後の減速中の加速時間及び減速時間を等しく、かつ、加速時間及び減速時間が前記回転周期の整数倍となるように設定した上で、前記加速中及び減速中においてもスパッタ成膜を行うように、前記駆動手段を制御することが好ましい。
　本発明の成膜方法は、スパッタ成膜により被膜を形成すべき基板を内部に配置するチャンバと、前記チャンバ内に配置された、前記被膜の形成材料を含むターゲットと、前記チャンバの内部に配置された基板支持台と、前記基板支持台を回転させる駆動手段と、前記ターゲットが装着され前記基板支持台の上の基板に対してスパッタ粒子を斜め方向から入射させるスパッタリングカソードと、を備えた成膜装置を用いた成膜方法であって、所望の膜厚の被膜の形成に要するスパッタ成膜時間であって、前記支持台が所定の回転周期で回転するスパッタ成膜時間が、前記基板支持台の回転周期の整数倍となるように回転周期を定め、前記駆動手段の制御を行うことを特徴とする。
　また、前記成膜方法は、最長回転周期を設定し、前記回転周期が前記最長回転周期よりも長くならないように回転周期を定めることが好ましい。
　また、前記成膜方法は、前記基板支持台の回転周期が所定の回転周期となるまでの加速中、及び、成膜終了後の減速中の加速時間及び減速時間を等しく、かつ、加速時間及び減速時間が前記回転周期の整数倍となるように設定した上で、前記加速中及び減速中においてもスパッタ成膜を行うことが好ましい。
　本発明によれば、ターゲットが装着され基板支持台の上の基板に対してスパッタ粒子を斜め方向から入射させるスパッタリングカソードを備えた成膜装置において、所望の膜厚の被膜の形成に要するスパッタ成膜時間が、基板支持台の回転周期の整数倍となるように回転周期を定め、基板支持台の駆動手段の制御を行う制御装置を備える構成としたことによって、膜厚分布をより均一にすることができる。
　また、基板支持台の回転速度が低下することになるため、消費電力が抑えられ、装置の長寿命化を実現することができる。
　また、基板支持台の回転周期が所定の回転周期となるまでの加速中、及び、成膜終了後の減速中においてもスパッタ成膜を行うことによって、さらに成膜時間を短縮することができる。
本発明の成膜装置の概略断面図である。 成膜装置の概略平面図である。 成膜時間と回転速度の関係を示すグラフである。 成膜時間と回転速度の関係を示すグラフである。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
（スパッタリング装置）
　図１は、本実施形態に係る成膜装置１の概略断面図である。本実施形態において、成膜装置１は、マグネトロンスパッタ装置として構成されている。
　成膜装置１は、内部を気密封止しうるチャンバ２と、この真空チャンバ２の内部に配置された基板支持台３と、この基板支持台３を回転軸４を軸心として回転させる駆動手段７と、真空チャンバ２の内部に配置された複数（本実施の形態においては３組）のスパッタリングカソード５Ａ，５Ｂ，５Ｃ等を備えている。
　真空チャンバ２は、内部に処理室６を画成しており、図示しない真空排気手段を介して処理室６を所定の真空度にまで減圧可能とされている。また、処理室６の内部にアルゴンガス等のプロセスガスや酸素、窒素等の反応性ガスを導入するためのガス導入ノズル（図示せず）が真空チャンバ２の所定位置に取り付けられている。
　基板支持台３は、図示しない温度調整手段を用いて、基板支持台３上に載置された基板Ｗを所定温度に加熱可能に構成されている。また、基板Ｗは、例えば、静電チャックによって基板支持台３に固定される。
　回転軸４は、モータ等の駆動手段７を介して回転可能に構成されている。これにより、基板Ｗをその中心のまわりに自転させる基板回転機構が構成される。回転軸４の軸シールには、磁性流体シールが用いられている。
　スパッタリングカソード５Ａ～５Ｃは、図２に示すように、真空チャンバ２の上部において、基板Ｗを中心とする同心円上に等角度間隔に配置されている。これらスパッタリングカソード５Ａ～５Ｃは、処理室６内においてプラズマを形成するための高周波電源やマグネット機構などのプラズマ発生源が、各々独立して配備されているものとする。
　各々のスパッタリングカソード５Ａ～５Ｃには基板Ｗに成膜する任意の材料からなるターゲットがそれぞれ保持されている。スパッタリングカソード５Ａ～５Ｃは、プラズマ中のアルゴンイオンによってターゲットから叩き出されたスパッタ粒子が基板Ｗの法線方向に対して斜め方向から入射するように各々所定角度傾斜させてチャンバ２に設置されている。
　駆動手段７は、制御装置８によって制御されている。制御装置８は、回転軸４を所定の回転速度に回転可能に構成されている。すなわち、使用者は、基板Ｗを所望の回転速度、及び回転周期で回転させることができる。
　制御装置８は、成膜装置１の仕様等によって決定されるスパッタ成膜速度と、使用者が所望する成膜膜厚から、スパッタ成膜時間Ｔ（秒）を計算する機能を有する。
　さらに、制御装置８は、計算されたスパッタ時間Ｔに応じて、回転周期Ｐ（秒）を決定する機能を有する。ここで、回転周期Ｐとは、基板支持台３が１回転するのに要する時間（秒）であり、基板支持台３の回転速度をＳｒｐｍ（回転／分）とすると、Ｐ＝６０／Ｓで計算される値である。
　制御装置８は、スパッタ成膜時間Ｔが、回転周期Ｐの整数倍となるように制御する。つまり、スパッタ成膜時間をＴとすると、回転周期Ｐは、以下の数式（１）ように計算される。ｎは整数を表わす。
　Ｔ＝ｎ×Ｐ　・・・（１）
すなわち、以下の数式（２）で、回転周期Ｐが計算される。
　Ｐ＝（１／ｎ）×Ｔ　・・・（２）
　このような方法で算出された回転周期Ｐとなるような回転速度Ｓで基板支持台３を回転させる制御を行うことによって、基板支持台３（基板Ｗ）は、スパッタ成膜時間Ｔの間に正確にｎ回転する。
　言い換えれば、スパッタ成膜時間Ｔの間、基板支持台３が一定速度で正確に（３６０×ｎ）°回転するように、回転周期Ｐ（回転速度Ｓ）が決定される。当然のことながら、スパッタ成膜が行われる時間（スパッタ成膜時間Ｔ）も正確に制御される。
　消費電力や駆動手段７の寿命を考慮すると、回転速度Ｓは遅いこと（回転周期Ｐは長いこと）が好ましい。つまり、ｎは小さい整数であることが好ましい。
　しかしながら、回転周期Ｐが長すぎる場合、すなわち回転速度Ｓが遅くなりすぎることによって、膜厚均一度及び駆動モータの振動等の問題が生じるため、最長回転周期Ｐｍａｘ（最低回転速度）を設定しておくことが好ましい。計算された回転周期Ｐが、最長回転周期Ｐｍａｘに満たない場合は、上記計算式のｎの値を順次大きくすることによって最長回転周期Ｐｍａｘを超えないようにする再計算を行う。
　一方、駆動手段７の仕様によって最短回転周期Ｐｍｉｎ（最高回転速度）を設定することが好ましい。ｎ＝１とした場合でも、最短回転周期Ｐｍｉｎを下回る回転周期Ｐが計算された場合は、図示しない表示装置に警告を表示後、最短回転周期Ｐｍｉｎで処理を行う。
　また、スパッタ成膜時間Ｔがある程度予測できる場合は、予め、スパッタ成膜時間Ｔに対する回転回数（上記した計算式における整数ｎ）を定めておく方法としてもよい。
　例えば、スパッタ成膜時間Ｔが６０秒以下であると予測できる場合は、スパッタ成膜時間が１秒以上３０秒未満の場合は、スパッタ成膜時間Ｔで基板支持台３を１回転させるように制御するように定める。また、スパッタ成膜時間Ｔが３０秒以上６０秒以下の場合は、スパッタ成膜時間Ｔで、基板支持台３を２回転させるように制御するように定める。このようなデータテーブルを用意することで、より容易に回転周期Ｐ（回転速度Ｓ）を計算することができる。
　例えば、上述したようなデータテーブルの場合、スパッタ成膜時間Ｔが５０秒と計算された場合、基板支持台３を２回転させるように制御を行う。つまり、回転周期Ｐは、（５０秒／２回転＝）２５秒と算出される。
　また、基板支持台３を所定の回転速度Ｓで回転させる場合、実際の処理室滞在時間には、所定の回転速度Ｓまで加速させる時間（加速時間）、及び減速させる時間（減速時間）が必要となる。
　更なる処理室滞在時間の短縮のため、以下のような方法で加速時間及び減速時間においてもスパッタ成膜を行うことが好ましい。つまり、加速時間における加速度を一定にするとともに、減速時間における加速度を一定にし、かつ、加速時間の加速度と減速時間の加速度の絶対値を等しくするように加速減速を行わせることによって、加速時間及び減速時間においてもスパッタ成膜を行う。
　加速時の膜厚分布は偏ったものとなるが、減速時の膜厚分布の偏りがそれを補完する。以上のような方法により、加速・減速中にもスパッタ成膜を行うことができるため、膜厚分布を悪化させることなく、処理室滞在時間を短縮させることができる。ただし、加速時間及び減速時間は、回転速度Ｓの回転周期Ｐの整数倍とする必要がある。
　以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
＜実施例１＞
　実施例１では、図１、２に示す成膜装置１を用い、Ｃｕ膜を成膜した。基板Ｗとして、φ３００ｍｍのＳｉウエハを用いた。また、ターゲットとして、Ｃｕの組成比が９９％で、スパッタ面の径がφ１２５ｍｍに作製したものを用いた。成膜するＣｕ膜の膜厚は１．５μｍとした。
　まず、成膜装置１のスパッタ速度と、形成するＣｕ膜の膜厚から、スパッタ成膜時間を計算した。スパッタ成膜時間は１．５秒となった。この１．５秒間で、基板支持台３を１回転させるとすると、Ｐ＝（１／ｎ）×Ｔより、回転周期Ｐは（（１／１）×１．５＝）１．５秒（４０ｒｐｍ）となる。
　この条件で成膜を行ったところ、１．５秒の成膜時間で、基板支持台３が正確に１回転するため、膜厚均一度の高い成膜を行うことができた。
＜比較例１＞
　回転周期Ｐ（回転速度）を制御しないこと以外は、実施例１と同様の方法で成膜を行った。回転周期Ｐは１秒（回転速度６０ｒｐｍ）とした。
　成膜装置１が同じであるため、スパッタ成膜時間Ｔは１．５秒である。この条件で成膜を行ったところ、１．５秒の成膜時間で、基板支持台３が１．５回転するため、膜厚分布が大きく損なわれる結果となった。
　以上のように、実施例１と比較例１とを比較すると、同じスパッタ成膜時間Ｔでありながら、実施例１の方が膜厚均一度の高い成膜を実現することができた。
＜実施例２＞
　実施例２では、図１に示す成膜装置１を用い、Ｃｕ膜を成膜した。基板Ｗとして、φ３００ｍｍのＳｉウエハを用いた。また、ターゲットとして、Ｃｕの組成比が９９％で、スパッタ面の径がφ１２５ｍｍに作製したものを用いた。成膜するＣｕ膜の膜厚は１８０μｍとした。つまり、実施例１と比較して、Ｃｕ膜の膜厚を厚くした。
　また、最短回転周期を１秒（６０ｒｐｍ）、最長回転周期を６０秒（１ｒｐｍ）と設定した上で、以下に記すようなデータテーブルを準備した。
　１≦Ｔ≦１０（秒）　　　：ｎ＝１（回転）
　１０＜Ｔ≦２０（秒）　　：ｎ＝２（回転）
　２０＜Ｔ≦６０（秒）　　：ｎ＝３（回転）
　６０＜Ｔ≦１２０（秒）　：ｎ＝４（回転）
　１２０＜Ｔ≦３００（秒）：ｎ＝５（回転）
　まず、成膜装置１のスパッタ速度と、形成するＣｕ膜の膜厚から、スパッタ成膜時間を計算した。スパッタ成膜時間は１２０秒となった。
　上記したデータテーブルより、スパッタ成膜時間Ｔの間に回転する基板支持台３の回転回数は４となる。前記した式、Ｐ＝（１／ｎ）×Ｔより、回転周期Ｐは（（１／４）×１２０＝）３０秒となる。
　回転周期Ｐ＝３０秒の回転を、回転速度に換算すると、２ｒｐｍ（回転／分）である。本実施例で使用される成膜装置は、回転速度２ｒｐｍまで加速するのに要する時間、及び２ｒｐｍから基板支持台３を停止させるまでに要する時間は、それぞれ２秒であるため、図３に示すように、１枚当たりの処理室滞在時間は、（１２０＋４＝）１２４秒となった。
＜実施例３＞
　基板支持台３の加速中、及び基板支持台３の減速中においてもスパッタ成膜を行うこと以外は、実施例２と同様の方法で成膜を行った。
　基板支持台３を２ｒｐｍまで加速するのに必要な時間は２秒であるが、加速時間、及び減速時間は、少なくとも２ｒｐｍにおける回転周期Ｐ＝３０秒の整数倍とする必要があるため、加速時間及び減速時間はそれぞれ３０秒とした。
　また、加速中の加速度と減速中の加速度は一定であり、かつ、加速中の加速度と減速中の加速度の絶対値が等しくなるように、加速、減速を行った。
　図４に示すように、加速・減速中になされたスパッタ成膜は、回転速度２ｒｐｍでのスパッタ成膜における６０秒のスパッタ成膜に相当する。よって、計算されたスパッタ成膜時間を、１２０秒から６０秒に短縮することができる。よって、１枚当たりの処理室滞在時間は、６０＋６０＝１２０秒となった。
＜比較例２＞
　従来の方法で、成膜を行った。成膜時間は、実施例と同様に１２０秒である。一方、ステージ回転速度は、６０ｒｐｍ（回転周期１秒）とした。また、６０ｒｐｍまで加速するのに必要な時間は３０秒であり、６０ｒｐｍから停止させるのに必要な時間も３０秒である。
　この場合、ステージ回転速度が十分に速いため、膜厚均一度には問題はなかった。１枚当たりの処理室滞在時間は、（１２０＋３０×２＝）１８０秒となる。
　実施例２と比較例２を比較すると、１枚当たりの処理室滞在時間は、（１８０秒－１２０秒＝）６０秒と、比較例２の方が大幅に時間がかかる結果となった。これは、基板支持台３を所定の回転速度まで加速する時間、及び停止させるために減速する時間の差によるものである。また、スパッタ時間Ｔで、基板支持台３が正確に２回転するように制御することによって、回転速度が比較例２よりも遅いにもかかわらず、膜厚均一度に問題はない。
　さらに、実施例３のように、加速中及び減速中においても、スパッタ成膜を行うことによって、実施例２に対して更に４秒の処理時間の短縮が可能となる。
　Ｗ　　基板
　Ｔ　　スパッタ成膜時間
　Ｐ　　回転周期
　１　　成膜装置
　２　　チャンバ
　３　　基板支持台
　４　　回転軸
　５　　スパッタリングカソード
　６　　処理室
　７　　駆動手段

Claims (5)

  1. 　スパッタ成膜により被膜を形成すべき基板を内部に配置するチャンバと、
    　前記チャンバ内に配置された、前記被膜の形成材料を含むターゲットと、
    　前記チャンバの内部に配置された基板支持台と、
    　前記基板支持台を回転させる駆動手段と、
    　前記ターゲットが装着され前記基板支持台の上の基板に対してスパッタ粒子を斜め方向から入射させるスパッタリングカソードと、
    　所望の膜厚の被膜の形成に要するスパッタ成膜時間であって、前記支持台が所定の回転周期で回転するスパッタ成膜時間が、前記基板支持台の回転周期の整数倍となるように回転周期を定め、前記駆動手段の制御を行う制御装置と、
    を備えることを特徴とする成膜装置。
  2. 　前記制御装置は、前記基板支持台の回転周期が所定の回転周期となるまでの加速中、及び、成膜終了後の減速中の加速時間及び減速時間を等しく、かつ、加速時間及び減速時間が前記回転周期の整数倍となるように設定した上で、前記加速中及び減速中においてもスパッタ成膜を行うように、前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
  3. 　スパッタ成膜により被膜を形成すべき基板を内部に配置するチャンバと、
    　前記チャンバ内に配置された、前記被膜の形成材料を含むターゲットと、
    　前記チャンバの内部に配置された基板支持台と、
    　前記基板支持台を回転させる駆動手段と、
    　前記ターゲットが装着され前記基板支持台の上の基板に対してスパッタ粒子を斜め方向から入射させるスパッタリングカソードと、を備えた成膜装置を用いた成膜方法であって、
    　所望の膜厚の被膜の形成に要するスパッタ成膜時間であって、前記支持台が所定の回転周期で回転するスパッタ成膜時間が、前記基板支持台の回転周期の整数倍となるように回転周期を定め、前記駆動手段の制御を行うことを特徴とする成膜方法。
  4. 　最長回転周期を設定し、前記回転周期が前記最長回転周期よりも長くならないように回転周期を定めることを特徴とする請求項３に記載の成膜方法。
  5. 　前記基板支持台の回転周期が所定の回転周期となるまでの加速中、及び、成膜終了後の減速中の加速時間及び減速時間を等しく、かつ、加速時間及び減速時間が前記回転周期の整数倍となるように設定した上で、前記加速中及び減速中においてもスパッタ成膜を行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の成膜方法。
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