薄膜形成装置及び薄膜形成方法
【課題】基板表面へ薄膜を形成する際にオペレータによる煩雑な設定操作を少なくして、条件設定のミスを回避することにより、均一な厚さの薄膜を形成する様にした薄膜形成装置と薄膜形成方法を提供する。
【解決手段】オペレータが、ターゲット種類設定部５６でターゲット種類を設定し、基板表面に堆積させる膜厚を膜厚設定部５７で設定する。予め実験によって、薄膜の堆積速度とイオンビーム電流値との相関関係等をデータテーブル化しておき、そのデータと前記ターゲット種類、膜厚とから積算イオンビーム電流値を算出し、その算出結果を設定して、イオンビーム電流値をモニタして、積算イオンビーム電流値から減算しながらイオンビームの照射を行う。
【解決手段】オペレータが、ターゲット種類設定部５６でターゲット種類を設定し、基板表面に堆積させる膜厚を膜厚設定部５７で設定する。予め実験によって、薄膜の堆積速度とイオンビーム電流値との相関関係等をデータテーブル化しておき、そのデータと前記ターゲット種類、膜厚とから積算イオンビーム電流値を算出し、その算出結果を設定して、イオンビーム電流値をモニタして、積算イオンビーム電流値から減算しながらイオンビームの照射を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程の１工程である基板上へイオンビームスパッタにより成膜処理を行い、薄膜を形成する薄膜形成装置及び薄膜形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
イオンビームスパッタにより薄膜を形成する薄膜形成装置（以下、イオンビームスパッタ装置）は、基板と電極との間にプラズマが介在する薄膜形成装置と比較して、高真空中での成膜が可能であり、薄膜中への不純物の巻込みが少なく、高品質の薄膜を形成できるという利点を有している。
【０００３】
イオンビームスパッタにより薄膜を形成する場合、処理条件を設定する工程、成膜処理工程が実行されるが、以下に従来の処理条件の設定、成膜処理について図１１及び図１２を参照して説明する。
【０００４】
成膜制御を行う制御コントローラのシーケンス制御フローは図１１に示す、オペレータによるターゲット種類設定（Ｓ６０１）、目標膜厚設定（Ｓ６０２）、加速電圧設定（Ｓ６０３）により決定されるデータ設定フロー（Ｆ６００）と、図１２に示す、成膜経過時間をカウントする成膜フロー（Ｆ７００）の２つのフローからなる。
【０００５】
データ設定フロー（Ｆ６００）について説明する。ターゲット種類（Ｓ６０１）、目標膜厚（Ｓ６０２）、加速電圧（Ｓ６０３）の３種類を設定する場合、先ず、ターゲット種類設定（Ｓ６０１）によりターゲット選択（Ｓ６１１）し、加速電圧設定（Ｓ６０３）の設定値に於けるイオンビーム最大収束条件２１ａを実験データテーブル２１より取得し、Ａｒ流量、フィラメント電流、減速電圧、中和電流及び加速電圧設定値に於けるイオンビーム電流等の個々の値が決定される（Ｓ６０４）。
【０００６】
前記設定された加速電圧設定値に於けるイオンビーム電流値は、次の成膜レートの取得用に利用され（Ｓ６０５）、それ以外の取得値である、フィラメント電流、減速電圧値、中和電流値、Ａｒ流量は、それぞれデータ設定フロー（Ｆ６００）内で利用される。
【０００７】
次に、加速電圧設定値に於けるイオンビーム電流値と、ターゲット種類設定（Ｓ６０１）の組合わせから決定される成膜レートを実験データテーブル２１の成膜レートデータ２１ｂより取得する。
【０００８】
最後に、目標膜厚設定（Ｓ６０２）の設定値とＳ６０５にて取得された成膜レートより、成膜時間を算出し（Ｓ６０６）、その値（ＴALL ）を設定する（Ｓ６１２）。又、後述する成膜フロー（Ｆ７００）にて経過時間カウント用変数（ＴPASS）をリセットする（Ｓ６１３）。以上で、データ設定フロー（Ｆ６００）が完了する。
【０００９】
次に成膜フロー（Ｆ７００）について説明する。
【００１０】
前記データ設定フロー（Ｆ６００）にてイオン源各電源設定値（Ｓ６１４）、Ａｒ流量（Ｓ６１５）等の成膜条件の設定が完了し、このフローでは目標膜厚到達迄イオン源から照射されるイオンビームを照射し続ける動作を行う。図１２に示す通り、単位時間のタイマを設け（Ｓ７０１）、その後経過時間（ＴPASS）をカウントアップし（Ｓ７０２）、最後に成膜時間設定値（ＴALL ）と比較し（Ｓ７０３）、その時間を経過したならば成膜完了（Ｓ７０４）、その時間内ならばタイマから繰返すという動作フローを行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−１７４７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前述した通り、従来の薄膜形成方法ではデータ設定フロー（Ｆ６００）と成膜フロー（Ｆ７００）の２つを行い、イオンビームによる薄膜形成を行う。従来、イオンビーム収束条件と、成膜レートデータは評価実験から予め取得しておくものであり、そのデータテーブル内から該当するデータを探し出し、設定データを入力するには、各事前評価によるデータ取得と条件決定作業が必要である。
【００１３】
前記データ設定フロー（Ｆ６００）では、ターゲット種類設定（Ｓ６０１）によりターゲットを選択し（Ｓ６１１）、加速電圧設定値（Ｓ６０３）に於ける最大イオンビーム収束条件と、ターゲット種類設定（Ｓ６０１）との組合わせから決定される成膜レート（Ｓ６０５）はどちらも、事前評価により取得した実験データテーブル２１より取得することになる。
【００１４】
この実験データテーブル２１よりオペレータが条件決定作業を行うが、この条件決定には、各設定値を基準に多くの設定値を読取る煩雑な作業となる場合が多い。実験データテーブル２１のデータがグラフの場合、１つのグラフからその数値を読取り、その数値データに該当する次のグラフから数値を読取るという作業を最低数回行うことになる。この場合、読み間違え、条件数値の間違え等のミスにつながり、正確な成膜条件決定作業が行えないばかりでなく、間違った条件で成膜した場合、膜厚誤差、均一性悪化等の生産性低下を発生させる。
【００１５】
又、成膜フロー（Ｆ７００）では、イオン源から照射されるイオンビームを成膜時間設定値（ＴALL ）の期間、照射し続ける動作を行う。この場合、イオンビームの照射状態はデータ設定フロー（Ｆ６００）で設定された値を固定されることとなる。然し、成膜レートに大きく関係するイオンビーム電流値は、イオン源電源の出力変動や、イオン源周辺への付着物質等により変化することがある。このイオンビーム電流の変動は微小であっても、成膜時間が多くなるにしたがい、累積誤差として膜厚を大きく変化させる。このことは、ターゲット又は基板へのイオンビーム照射量が変化することと同様であり、再現性のある膜厚を得る為には、成膜時のイオンビーム照射量を一定とする必要がある。
【００１６】
又、目標膜厚に対し、成膜後の膜厚誤差が問題とならない場合もあるが、極薄膜である数ｎｍを目標膜厚とする場合には、従来の薄膜形成方法では数〜数十ｎｍの誤差を含むことがあり、膜厚再現性を低下させて生産性の低下を発生させる問題が生じる。
【００１７】
この様に設定フロー及び成膜フローに於いて、生産性低下へ影響する問題を解決する必要があった。
【００１８】
本発明の目的は、従来技術の問題点である、成膜制御を行う制御コントローラのシーケンス動作フローであるデータ設定フローと成膜フローのそれぞれにて発生する、条件設定ミス及びイオンビーム変動により発生する膜厚誤差、均一性悪化を低減させることにより生産性低下の問題を解決し、更にイオンビーム照射量を制御し、膜厚制御性向上を可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、イオン源からのイオンビームをターゲットに向けて照射し、イオンビームによりスパッタされた粒子を基板表面に堆積させる基板表面への薄膜形成装置であって、前記ターゲットの種類を設定するターゲット種類設定部と、前記基板表面へ堆積させる膜厚を設定する膜厚設定部と、少なくとも、前記ターゲットの種類それぞれに於いて求められた前記基板表面への堆積速度とイオンビーム電流値との相関関係と、前記ターゲット種類設定部にて設定されたターゲットの種類、前記膜厚設定部に設定された膜厚とから積算イオンビーム電流値を求める積算イオンビーム電流値算出部と、該積算イオンビーム電流値算出部で求められた結果により積算イオンビーム電流値を設定する積算イオンビーム電流設定部とを備える薄膜形成装置に係るものである。
【００２０】
又本発明は、イオン源からのイオンビームをターゲットに向けて照射し、イオンビームによりスパッタされた粒子を基板表面に堆積させる基板表面への薄膜形成方法であって、ターゲット種類設定手段により前記ターゲットの種類を設定し、膜厚設定手段により前記基板表面に堆積させる薄膜の膜厚を設定し、積算イオンビーム電流値算出部が、前記ターゲットの種類それぞれに於いて求められた基板表面への堆積速度とイオンビーム電流値との相関関係と、前記ターゲット種類設定部にて設定されたターゲットの種類、前記膜厚設定部に設定された膜厚とから、積算イオンビーム電流値を求める工程と、少なくとも前記積算イオンビーム電流値算出部で求められた結果により得られた積算イオンビーム電流値分のイオンビームを、前記ターゲット種類設定部にて設定された種類のターゲットに向けて照射し、イオンビームによりスパッタされた粒子を基板表面に堆積させる工程とを有する薄膜形成方法に係るものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、イオン源からのイオンビームをターゲットに向けて照射し、イオンビームによりスパッタされた粒子を基板表面に堆積させる基板表面への薄膜形成装置であって、前記ターゲットの種類を設定するターゲット種類設定部と、前記基板表面へ堆積させる膜厚を設定する膜厚設定部と、少なくとも、前記ターゲットの種類それぞれに於いて求められた前記基板表面への堆積速度とイオンビーム電流値との相関関係と、前記ターゲット種類設定部にて設定されたターゲットの種類、前記膜厚設定部に設定された膜厚とから積算イオンビーム電流値を求める積算イオンビーム電流値算出部と、該積算イオンビーム電流値算出部で求められた結果により積算イオンビーム電流値を設定する積算イオンビーム電流設定部とを備えたので、実験から得られた関数式導入により設定条件の設定ミスをなくし、イオンビーム照射量を常時監視する機能追加によりイオンビーム照射量を高精度に制御し、この２つを実現することにより、膜厚制御性を向上させるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る薄膜形成装置の断面図である。
【図２】該薄膜成形装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る薄膜形成方法による薄膜を形成する手順を説明するフロー図であり、形成する薄膜に関するデータを設定する手順を示している。
【図４】この発明に係る薄膜形成方法による薄膜を形成する手順を説明するフロー図で、図３に示すフロー図の手順で設定されたデータに基づいて、基板表面に薄膜を形成する手順を示している。
【図５】実験データテーブルを関数化した実施例を示す図で、イオンビーム最大収束条件実験により得られたデータから、加速電圧とイオンビーム電流をプロットし、Ｆ1 （ＶACC ）関数を求めた例である。
【図６】実験データテーブルを関数化した実施例を示す図で、イオンビーム最大収束条件実験により得られたデータから、加圧電圧とフィラメント電流をプロットし、Ｆ2 （ＩFIRA）関数を求めた例である。
【図７】実験データテーブルを関数化した実施例を示す図で、イオンビーム最大収束条件実験により得られたデータから、加圧電圧とＡｒ流量をプロットし、Ｆ6 （ＦＬAR ）関数を求めた例である。
【図８】実験データテーブルを関数化した実施例を示す図で、成膜レート実験から得られたデータから、イオンビーム電流と成膜レートをプロットし、Ｆ7 (ＩION ,ＴＧ)関数を求めたもので、ターゲットがＣｏＦｅＢの場合を示す。
【図９】実験データテーブルを関数化した実施例を示す図で、成膜レート実験から得られたデータから、イオンビーム電流と成膜レートをプロットし、Ｆ7 (ＩION ,ＴＧ)関数を求めたもので、ターゲットがＭｇＯの場合を示す。
【図１０】各イオンビーム変動の出力状態を示すイメージ図である。
【図１１】従来の薄膜形成方法による薄膜を形成する手順を説明するフロー図であり、形成する薄膜に関するデータを設定する手順を示すもので、図３に対応するものである。
【図１２】従来の薄膜形成方法による薄膜を形成する手順を説明するフロー図で、図１１に示すフロー図の手順で設定されたデータに基づいて、基板表面に薄膜を形成する手順を示すもので、図４に対応するものである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００２４】
先ず、図１に於いて、本発明が実施される薄膜形成装置の一例を説明する。
【００２５】
薄膜形成装置の１つであるイオンビームスパッタ装置１は、処理室（スパッタリング室）２と、スパッタ用イオン供給部３、ミリング部１３及び排気装置５０とを具備している。
【００２６】
イオンビームスパッタ装置１は、直方体の筐体形状に形成された真空容器４を備えており、真空容器４は処理室としてのスパッタリング室５を構成している。
【００２７】
前記真空容器４の１側壁（以下、正面壁とする。）には、前記スパッタリング室５に基板としてのウェーハ６を出入れする為の搬入搬出口７が開設されている。該搬入搬出口７はゲートバルブ（図示せず）によって開閉される様に構成されている。
【００２８】
前記スパッタリング室５の上部には、回転軸８を介して回転可能なターゲット９が設けられ、該ターゲット９の表面、裏面は材質がそれぞれ、基板に形成される薄膜と同材質となっており、基板処理の種類に応じて、前記ターゲット９が回転され、表面、裏面が選択される様になっている。
【００２９】
スパッタリング室５の下部にはウェーハチャック１１が設けられ、該ウェーハチャック１１はサーボモータ等によって構成された回転機構１２によって回転される様に構成されている。該回転機構１２の回転中心線上に、ウェーハチャック１１中心、前記ターゲット９の中心が位置する様に前記ターゲット９が配置されている。
【００３０】
前記スパッタリング室５の右側壁の下部には、対向したウェーハにイオンを照射することによってウェーハの表面の自然酸化膜及び／又は汚染物質を除去するイオン供給部（以下、ミリング部とする）１３が水平に設置されている。
【００３１】
該ミリング部１３は筐体１４を備えており、該筐体１４は一端が閉塞した円筒形状に形成されている。筐体１４はイオン源室１５を形成している。
【００３２】
真空容器４の右側壁に於けるミリング部１３が設置された部分にはイオン照射口１６が大きく開設され、前記筐体１４の閉塞壁１４ａにはイオン種のガスとしてのアルゴンガスをイオン源室１５内に導入する為のガス導入管１７が接続されている。前記筐体１４の外周にはプラズマを閉じ込める為にカスプ磁場を生成する磁石１８が設置されている。
【００３３】
前記閉塞壁１４ａにはフィラメント１９が設置されており、該フィラメント１９にはフィラメント加熱用のフィラメント電源２０が電気的に接続されている。該フィラメント電源２０にはイオン源室１５内にプラズマを形成する為のアーク電源２２が接続されている。
【００３４】
前記筐体１４のイオン照射口１６側の端部には、アースに接続された接地電極２３と、減速電源２４が接続された減速電極２５と、抵抗２６を介して加速電源２７が接続された加速電極２８とが、イオン照射口１６側から順に並べられて縦断する様に垂直に立設されている。
【００３５】
尚、フィラメント電源２０、アーク電源２２、減速電源２４及び加速電源２７は、コントローラ２９によって制御される様になっている。
【００３６】
前記接地電極２３、減速電極２５及び加速電極２８は円形の平板形状に形成されており、イオンビームを透過させる透過孔３１が円形の小孔形状で多数穿設されている。ここで、各電極２３，２５，２８に於ける透過孔３１群の開口率（開口面積／全体面積）は、全体的に均一になる様に設定されている。
【００３７】
スパッタリング室５に於けるミリング部１３のイオン照射口１６の手前には、イオン照射口１６を開閉するシャッタ機構３２が設置されており、該シャッタ機構３２も前記コントローラ２９によって制御される様になっている。
【００３８】
前記真空容器４の前記ミリング部１３に対向する左側壁の上部には、前記ターゲット９にイオンを照射するスパッタ用イオン供給部３が水平に設置されている。
【００３９】
該スパッタ用イオン供給部３はターゲット９にイオンを照射することにより、前記ターゲット９からスパッタ粒子を叩き出してウェーハ６の表面にスパッタリングする様に構成されている。
【００４０】
前記スパッタ用イオン供給部３は筐体３３を備えており、該筐体３３は一端が閉塞した円筒形状に形成され、イオン源室３４を形成している。
【００４１】
左側壁には前記スパッタ用イオン供給部３と同心にイオン照射口３５が大きく開設されている。筐体３３の閉塞壁にはイオン種のガスとしてのアルゴンガスをイオン源室３４内に導入する為のガス導入管３６が接続されている。
【００４２】
前記スパッタ用イオン供給部３の筐体３３の外周にはプラズマを閉じ込める為にカスプ磁場を生成する磁石３７が設置されている。
【００４３】
前記筐体３３のイオン照射口３５と反対側の端部にはフィラメント３８が設置されており、該フィラメント３８にはフィラメント加熱用のフィラメント電源３９が電気的に接続されている。該フィラメント電源３９には前記イオン源室３４内にプラズマを形成する為のアーク電源４０が接続されている。
【００４４】
前記筐体３３のイオン照射口３５側の端部には、アースに接続された接地電極４２と、減速電源４３が接続された減速電極４４と、抵抗４５を介して加速電源４６が接続された加速電極４７が、イオン照射口３５側から順に並べられて縦断する様に垂直に立設されている。
【００４５】
尚、フィラメント電源３９、アーク電源４０、減速電源４３及び加速電源４６は、前記コントローラ２９によって制御される様になっている。
【００４６】
該コントローラ２９は主に各電源３９，４０，４３，４６の稼働状況を表示する機能と、前記フィラメント電源３９、アーク電源４０、減速電源４３、加速電源４６等の操作量を指令する機能と、薄膜形成に於ける一連のシーケンスを行う機能等を有している。
【００４７】
前記接地電極４２、減速電極４４及び加速電極４７は、前記接地電極２３、減速電極２５及び加速電極２８と同様に、円形の平板形状に形成されており、イオンビームを透過させる透過孔３１が円形の小孔形状で多数穿設されている。又、各電極４２，４４，４７に於ける透過孔３１群の開口率（開口面積／全体面積）は、全体的に均一になる様に設定されている。
【００４８】
真空容器４のスパッタ用イオン供給部３が設置された左側壁の下部には排気口４９が開口されている。排気口４９には排気装置５０が接続され、該排気装置５０は直管の配管５１、該配管５１に接続された排気ポンプ５２を具備している。
【００４９】
排気口４９は前記ミリング部１３から供給されたイオンが直接照射されない位置に配置されている。即ち、前記排気口４９は、前記ミリング部１３で生成されたイオンがイオン照射口１６からスパッタリング室５に供給された後、左側壁乃至ウェーハ６に到達する（照射する）が該イオンが直接照射しない様に、イオン照射口１６と対向しない様に下部にずらされて設けられている。
【００５０】
この様に排気ポンプ５２をスパッタ用イオン供給部３の下方に設置することにより、スパッタ用イオン供給部３の下方に形成されるデッドスペースを有効に活用することができる。
【００５１】
以下、前記スパッタ用イオン供給部３の作用について説明する。
【００５２】
スパッタリングすべきウェーハ６は予め所定の圧力に減圧されたスパッタリング室５に搬入搬出口７から搬入されて、水平姿勢の前記ウェーハチャック１１上に受渡される。
【００５３】
続いて、搬入搬出口７がゲートバルブ（図示せず）によって閉じられた後に、スパッタリング室５が排気ポンプ５２によって真空引きされ、スパッタリング室５の圧力が１／１００〜１／１０００Ｐａに減圧される。
【００５４】
その後に、アルゴンガスがガス導入管１７から前記イオン源室１５に所定の流量（例えば、１０ｓｃｃｍ）だけ供給される。
【００５５】
続いて、ウェーハチャック１１が回転機構１２によって回転されつつ、イオン照射口１６がシャッタ機構３２によって開かれて、ミリング部１３からイオンビームがウェーハ６に照射され、ウェーハ６はイオンミリング加工される。
【００５６】
イオンミリング加工とは、イオンビームを対象物（ウェーハ）に照射することにより、対象物を削る加工方法を言う。このイオンミリング加工により、ウェーハ６の表面の酸化膜や汚染物質が除去される。
【００５７】
この際、前記ウェーハ６は回転されているので、イオンビームのウェーハ６に対する照射量は、ウェーハ６の照射面の中心と周辺部とで略同一となる。従って、ミリング部１３のイオンビームによるウェーハ６に対するイオンミリング加工量は、ウェーハ６の全面に亘って均一な分布となる。
【００５８】
ここで、ミリング部１３の作動を説明する。
【００５９】
前記フィラメント電源２０がＯＮすると、フィラメント１９から熱電子が放出する。
【００６０】
減速電極２５及び加速電源２７がＯＮした後に、アーク電源２２がＯＮすると、イオン源室１５内で電子が加速されて移動し、アルゴン原子に衝突して電離する。
【００６１】
この現象により、イオン源室１５内でアルゴンプラズマが発生する。
【００６２】
プラズマが発生すると、アルゴンイオンとアルゴン原子及び電子等の間で衝突が繰返し起こり、電離や励起や再結合等の他の現象も同時に発生する。
【００６３】
加速電極２８はプラスの電位、減速電極２５はマイナスの電位、接地電極２３は０Ｖであり、これらの電位差から生じる電界により、イオンビームが発生される。
【００６４】
加速電極２８と減速電極２５との間の電位差により、アルゴンイオンだけが透過孔３１群からスパッタリング室５に、イオンビームとして引き出される。
【００６５】
減速電極２５と接地電極２３との間の電位差は、スパッタリング室５内にある電子がイオン源室１５内に入込むのを阻止する役目を果たす。
【００６６】
尚、アルゴンイオンが照射されることによるチャージアップを防止する等アルゴンイオンを電気的に中和する為に、接地電極２３のスパッタリング室５側には、図示しない中和用のフィラメント（ニュートラライザ）が設置される。
【００６７】
ところで、イオンの運動エネルギが大きな領域（１０ｋＶ〜数ＭｅＶ）では、主として入射イオンが固体内に注入する現象（イオン注入）が起こり、中程度の運動エネルギ領域では（数百ｅＶ〜数千ｅＶ）では、固体原子を飛出させるスパッタリング現象が起こり、非常に低い運動エネルギ領域（数ｅＶ〜数百ｅＶ）では、入射原子は固体内部に深く入込むことができずに、固体表面に付着・結合する現象が起こる。
【００６８】
そこで、ミリング部１３に於いては、スパッタリング現象が起こる中程度の運動エネルギ領域（数百ｅＶ〜数千ｅＶ）を使用して、アルゴンイオンのイオンビームをウェーハ６に照射することにより、ウェーハ６の表面の自然酸化膜及び汚染物質を飛び出させて除去する。
【００６９】
以上のミリング部１３によるウェーハ６の表面に対するイオンミリング加工が終了した後に、スパッタリング工程が実行される。
【００７０】
前記ウェーハチャック１１が回転機構１２によって回転されつつ、スパッタ用イオン供給部３からアルゴンイオンのイオンビームが前記ターゲット９に照射される。
【００７１】
前記イオンビームが前記ターゲット９に照射されると、ターゲット９からスパッタ粒子（例えば、チタン分子）が飛出す。飛出したスパッタ粒子がウェーハ６の表面に蒸着し、ウェーハ６の表面にはターゲット９の金属のスパッタリング膜が形成される。
【００７２】
尚、スパッタ用イオン供給部３の作動は、前述したミリング部１３の作用と同様であるので説明を省略する。
【００７３】
以上のスパッタ用イオン供給部３によるウェーハ６に対するスパッタリング膜の形成処理が終了すると、スパッタリング作動が停止される。その後に、搬入搬出口７が開放されて、ウェーハチャック１１に保持されたウェーハ６が搬入搬出口７から搬出される。
【００７４】
次に、前記コントローラ２９について図２を参照して説明する。
【００７５】
該コントローラ２９は、ＣＰＵ５５を中心として構成されており、該ＣＰＵ５５にはターゲット種類設定部５６、目標膜厚設定部５７、加速電圧設定部５８、記憶部５９、積算イオンビーム電流値算出部６１、積算イオンビーム電流値設定部６２が接続され、前記ターゲット種類設定部５６、前記目標膜厚設定部５７、前記加速電圧設定部５８はオペレータによって種々の設定がされ、設定値は前記ＣＰＵ５５に入力される。
【００７６】
前記ターゲット種類設定部５６ではスパッタリング処理に供されるターゲットの種類が設定され、前記目標膜厚設定部５７では、基板表面に形成される膜厚が設定される。又、加速電圧設定部５８による設定により、後述する様に、イオンビーム最大収束条件関数群が生成される。
【００７７】
前記記憶部５９には、ターゲット種類に対応した薄膜形成の際に基板表面にスパッタリングにより堆積される堆積速度とイオンビーム電流値との相関関係を実験から取得したデータがデータテーブルとして格納されている。該記憶部５９と前記ＣＰＵ５５との間で情報の交換が行われる。
【００７８】
又、目標膜厚設定部５７により設定された膜厚を得るのに必要なイオンビーム電流の積算値を算出する積算イオンビーム電流値算出部６１とＣＰＵ５５との間で積算イオンビーム電流値の算出に必要な情報と、算出された積算イオンビーム電流値とに関する情報の交換が行われる。この積算イオンビーム電流値算出部６１で求められた結果が積算イオンビーム電流値設定部６２に送出される。
【００７９】
次に、図３及び図４を参照して、本実施例に係る薄膜形成装置の作用を説明し、併せて薄膜形成方法の実行手順を説明する。
【００８０】
本実施例では、オペレータによる前記ターゲット種類設定部５６でのターゲット種類の設定（Ｓ２０１）、目標膜厚設定部５７での目標膜厚の設定（Ｓ２０２）、加速電圧設定部５８での加速電圧の設定（Ｓ２０３）により決定されるデータ設定フロー（Ｆ２００）と、基板処理中の成膜経過時間をカウントする成膜フロー（Ｆ３００）の２つのフローから構成される。
【００８１】
前記データ設定フロー（Ｆ２００）について説明する。条件としてターゲット種類（ＴＧ）、目標膜厚（ＤＥＰＯTHICK ）、加速電圧（ＶACC ）の３種類を設定する場合、先ず、Ｓ２０１でターゲット種類（ＴＧ）によりターゲットを選択し（Ｓ２１１）、加速電圧設定値（ＶACC ）に於ける各設定値（Ｓ２０３）を、前記記憶部５９に格納されている、イオンビーム最大収束条件の実験データテーブルより得た関数群４１を作成する。
【００８２】
この関数群４１を作成する手段は、実験取得データより作成したプロット点の近似式又は近似曲線式作成ツールを利用し作成する場合や、直接プロット点から最小二乗法等により求める場合等が考えられる。例えば、一次関数として求められる関数は、使用する加速電圧設定値（ＶACC ）を設定すると、その加速電圧設定時のイオンビーム最大収束条件になる各設定値がそれぞれ算出できる形式としておき、図３に示す様にイオンビーム電流値（ＩION ）はＦ1 （ＶACC ）関数（４１ａ）より、フィラメント電流値（ＩFILA）はＦ2 （ＶACC ）関数（４１ｃ）より、減速電圧値（ＶDEC ）はＦ3 （ＶACC ）関数（４１ｄ）より、中和電流値（ＩNEU ）はＦ4 （ＶACC ）関数（４１ｅ）より、アーク電圧（ＶARC ）はＦ5 （ＶACC ）関数（４１ｆ）より、Ａｒ流量値（ＦＬAR ）はＦ6 （ＶACC ）関数（４１ｇ）より、それぞれ決定される。
【００８３】
上記は条件としてターゲット種類（ＴＧ）（Ｓ２０１）、目標膜厚（ＤＥＰＯTHICK ）（Ｓ２０２）、加速電圧（ＶACC ）（Ｓ２０３）の３種類を設定する場合を説明したが、ターゲット種類（ＴＧ）、目標膜厚（ＤＥＰＯTHICK ）、成膜レート（ＤＥＰＯRATE）を条件とした場合も同様に本発明手法を利用することが可能である。
【００８４】
先ず、積算イオンビーム電流値設定部６２に於ける積算イオンビーム電流値（ＩALL )の設定（Ｓ２１２）について説明する。
【００８５】
Ｆ1 （ＶACC ）関数より決定されたイオンビーム電流値（ＩION ）４１ａとターゲット種類（ＴＧ）（Ｓ２０１）により成膜レート（ＤＥＰＯRATE）４１ｂがＦ7 （ＩION ，ＴＧ）関数より決定される。このＦ7 （ＩION ，ＴＧ）関数は前記したイオンビーム最大収束条件の実験データより得た関数群（Ｆ1 （ＶACC ）〜Ｆ6 （ＶACC ））４１と同様、ターゲット種類とイオンビーム電流との組合わせから決定される成膜レート（ＤＥＰＯRATE）を実験データテーブルより得た、近似値線（式）等の関数群となる。
【００８６】
例えば、一次関数として求められる各ターゲットのイオンビーム電流値（ＩION ）と成膜レート（ＤＥＰＯRATE）の関係を関数化したものである。更に、前記イオンビーム電流値（ＩION ）４１ａと成膜レート（ＤＥＰＯRATE）４１ｂ、目標膜厚（ＤＥＰＯTHICK ）（Ｓ２０２）とから前記積算イオンビーム電流値算出部６１に於いて積算イオンビーム電流値（ＩALL ）を算出し（Ｓ２０４）設定する。これは、目標膜厚（ＤＥＰＯTHICK ）を成膜レート（ＤＥＰＯRATE）で除算し、必要成膜時間を算出し、これに加速電圧設定値（ＶACC ）に於けるイオンビーム電流値（ＩION ）を乗算し、算出している。この積算イオンビーム電流値（ＩALL ）が、目標膜厚迄にターゲット９へ照射されるイオンビーム電流値の総和となる。
【００８７】
次に、イオン源各電源出力設定方法及びＡｒ流量出力設定方法について説明する。
【００８８】
これは加速電圧設定部５８で設定（Ｓ２０３）された加速電圧設定値（ＶACC ）に於ける各設定値をイオンビーム最大収束条件の実験データより得た関数群４１からそれぞれ設定する。加速電圧設定値（ＶACC ）はそのまま加速電源４６へ、フィラメント電流値（ＩFILA）はＦ2 （ＶACC ）関数より得た数値４１ｃをフィラメント電源３９へ、減速電圧値（ＶDEC ）はＦ3 （ＶACC ）関数より得た数値４１ｄを減速電源４３へ、中和電流値（ＩNEU ）はＦ4 （ＶACC ）関数より得た数値４１ｅを中和電源へ設定し、アーク電圧（ＶARC ）はＦ5 （ＶACC ）関数より得た数値４１ｆをアーク電源４０へ設定する（Ｓ２１３）。又、Ａｒ流量値（ＦＬAR ）はＦ6 （ＶACC ）関数より得た数値４１ｇをＭＦＣ（マスフローコントローラ）へ設定する（Ｓ２１４）。
【００８９】
以上の様にデータ設定フロー（Ｆ２００）ではターゲット種類（ＴＧ）（Ｓ２０１）、目標膜厚（ＤＥＰＯTHICK ）（Ｓ２０２）、加速電圧（ＶACC ）（Ｓ２０３）の３種類の入力条件を、イオンビーム最大収束条件実験及び成膜レート実験から得られた実験データテーブル２１を関数化し、その関数群４１から各設定値を設定する。これらの関数群４１は成膜制御を行う前記コントローラ２９の前記記憶部５９に格納され、前記ＣＰＵ５５が前記関数群４１に基づき演算を実行する。
【００９０】
次に、本実施例の成膜フロー（Ｆ３００）について説明する。この成膜フロー（Ｆ３００）では、目標膜厚到達迄イオン源から照射されるイオンビームを照射し続ける動作を行う。従来技術では成膜中の経過監視は時間であったが、本実施例では成膜中の経過監視をイオンビーム電流値により行う。
【００９１】
即ち、図３に示す様に、通常１秒のタイマを設け（Ｓ３０１）、データ設定フロー（Ｆ２００）で設定した、積算イオンビーム電流値（ＩALL ）（Ｓ２０４）から成膜中に実際出力されているイオンビーム電流モニタ値（ＩMONI）（Ｓ３０３）を減算していき（Ｓ３０２）、その電流値がゼロとなった場合に（Ｓ３０４／ＹＥＳ）、成膜完了とする動作フローを行う。
【００９２】
ここで用いるイオンビーム電流モニタ値（ＩMONI）（Ｓ３０３）は、加速電源４６から出力されるアナログ信号を用いるが、加速電源４６とコントローラ２９間の配線径路でのノイズにより値が変動する場合がある為、平均化処理した値を利用することが望ましい。
【００９３】
上記の２つのデータ設定フロー（Ｆ２００）と成膜フロー（Ｆ３００）とを行って、イオンビームによる薄膜形成を行う。
【００９４】
本実施例方式によれば、条件決定方式では設定条件の設定ミスをなくし、ターゲット種類（ＴＧ）、目標膜厚（ＤＥＰＯTHICK ）、加速電圧（ＶACC ）の３種類の入力条件の入力のみで、コントローラ２９内プログラムに設けた関数により成膜に必要な条件が自動設定され、又、成膜中のイオン源電流の出力変動や、イオン源周辺への付着物質等によりイオンビーム電流の変動を検出し、実際にターゲット９へ照射されるイオンビーム照射量を常時監視し目標膜厚到達の状態を監視することができる。
【００９５】
特に、実際にターゲット９へ照射されるイオンビーム照射量を常時監視することは、成膜状態をリアルタイムに監視しながら成膜することとなり、微小な電流変化による成膜状態の変動を吸収し、正確な膜厚制御が可能となる。この様に、イオンビーム照射量を制御することで、膜厚制御性を向上させることが可能となる。
【００９６】
本実施例のイオンビーム最大収束条件実験及び成膜レート実験から得られた実験データテーブル２１を関数化した例を図５〜図９を参照して説明する。
【００９７】
Ｆ1 ：イオンビーム電流関数
図５は、イオンビーム最大収束条件実験により得られたデータから、加速電圧とイオンビーム電流をプロット（◆）し、Ｆ1 （ＶACC ）関数を求めた例である。グラフ内の破線はプロットしたデータから求めた近似線であり、
ｙ＝０．０００８ｘ−０．２１１４ （式１）
がＦ1 関数式（最適関数）である。
【００９８】
上記関数式（式１）より任意の加速電圧時のイオンビーム最大収束条件となるイオンビーム電流値（ＩION ）が求められる。これをコントローラ２９内プログラムに組込むことで、オペレータによる加速電圧設定値（ＶACC ）より瞬時に求められる。このことより、従来の問題点である複数個の実験データテーブルからの読み間違い、数値読み違い等の初歩的ミスをなくすことが可能となる。
【００９９】
上記関数式を利用すると、例えば、加速電圧（ＶACC ）１０００［Ｖ］時のイオンビーム最大収束条件となるビーム電流値はｙ＝０．０００８×１０００−０．２１１４より、０．５８８６［Ａ］となる。この数値をＦ7 （成膜レート関数）及び積算イオンビーム電流値算出計算式へ代入し、成膜レート（ＤＥＰＯRATE）及び積算イオンビーム電流値（ＩALL ）それぞれを求めることができる。
【０１００】
Ｆ2 ：フィラメント電流関数
図６は、イオンビーム最大収束条件実験より得られたデータから、横軸を加速電圧（ＶACC ）［Ｖ］：ｘ、縦軸をフィラメント電流値（ＩFIRA）「Ａ」：ｙとしてプロット（◆）し、グラフ上の破線はプロットしたデータより求めた近似式であり、
ｙ＝０．００９５ｘ＋２０．２９２ （式２）
がＦ2 関数式（最適関数）となる。
【０１０１】
運用方法と作用は、Ｆ1 関数（イオンビーム電流関数）と同様である。
上記関数式を利用すると、例えば加速電圧（ＶACC ）１０００［Ｖ］時のイオンビーム最大収束条件となるフィラメント電流値はｙ＝０．００９５×１０００＋２０．２９２より２９．７９２［Ａ］となる。この数値は、イオン源電源出力設定としてそのまま利用される。
【０１０２】
Ｆ3 ：減速電圧関数、Ｆ4 ：中和電流関数、Ｆ5 ：アーク電圧関数
Ｆ3 ，Ｆ4 ，Ｆ5 それぞれの関数式は、下記の様になる。
Ｆ3 ：減速電圧関数 ｙ＝２００（定数）
Ｆ4 ：中和電流関数 ｙ＝１０（定数）［但し、絶縁膜時のみ使用。それ以外は０（定数）とする］
Ｆ5 ：アーク電圧関数 ｙ＝７０（定数）
上記関数は、現時点でのイオンビーム最大収束条件実験では各条件を固定して行っていた為、加速電圧にかかわらず常に一定条件となっている。但し、各パラメータ（減速電圧、中和電流、アーク電圧）の最適条件化により更なる膜質向上策としての見込みがあることと、今後の追加条件実験によるデータ取得で関数化は容易にできることから、本実施例では関数式として扱っている。
【０１０３】
Ｆ6 ：Ａｒ流量関数
図７は、イオンビーム最大収束条件実験より得られたデータから、横軸を加速電圧（ＶACC ）［Ｖ］：ｘ、縦軸をＡｒ流量値（ＦＬAR ）［ｓｃｃｍ］：ｙとしてプロット（◆）し、グラフ上の破線はプロットしたデータより求めた近似式であり、
ｙ＝０．０１６７ｘ−１．２ （式３）
がＦ6 関数式（最適関数）となる。
【０１０４】
運用方法と作用は、Ｆ1 関数（イオンビーム電流関数）と同様である。
上記関数式を利用すると、例えば、加速電圧（ＶACC ）１０００［Ｖ］時のイオンビーム最大収束条件となるビーム電流値はｙ＝０．０１６７×１０００−１．２より、１５．５［ｓｃｃｍ］となる。この数値は、Ａｒ流量出力設定としてそのまま利用される。
【０１０５】
Ｆ7 ：成膜レート関数（ターゲットをＣｏＦｅＢとした場合）
図８は、ターゲットをＣｏＦｅＢとした場合の成膜評価実験データから、横軸をイオンビーム電流（ＩION ）［Ａ］：ｘ、縦軸を成膜レート（ＤＥＰＯRATE）［ｎｍ／ｓｅｃ］：ｙとしてプロット（◆）し、グラフ上の破線はプロットしたデータより求めた近似式であり、
ｙ＝０．５６９６ｘ＋０．００３３ （式４）
がＣｏＦｅＢターゲットのＦ7 関数式（最適関数）となる。
【０１０６】
Ｆ7 ：成膜レート関数（ターゲットをＭｇＯとした場合）
図９は、ターゲットをＭｇＯとした場合の成膜評価実験データから、横軸をイオンビーム電流（ＩION ）［Ａ］：ｘ、縦軸を成膜レート（ＤＥＰＯRATE）［ｎｍ／ｓｅｃ］：ｙとしてプロット（◆）し、グラフ上の破線はプロットしたデータより求めた近似式であり、
ｙ＝０．１５６１ｘ＋０．００２８ （式５）
がターゲットをＭｇＯとした場合のＦ7 関数式（最適関数）である。
【０１０７】
ターゲット種類ごとに求めた関数式Ｆ7 ：成膜レート関数により、Ｆ1 ：イオンビーム電流関数より求めた電流値を代入することで、そのイオンビーム電流値での成膜レート（ＤＥＰＯRATE）［ｎｍ／ｓｅｃ］が求められる。
次に、求められた成膜レート（ＤＥＰＯRATE）とオペレータ入力値である目標膜厚設定（ＤＥＰＯTHICK ）を積算イオンビーム電流値算出計算式に代入すると、積算イオンビーム電流値が簡単に求められる。
【０１０８】
例えば、ターゲットＣｏＦｅＢ、目標膜厚（ＤＥＰＯTHICK ）５［ｎｍ］、加速電圧（ＶACC ）４００［Ｖ］とした場合の、積算イオンビーム電流値を求める場合を下記に示す。
【０１０９】
まず、加速電圧４００［Ｖ］の時のイオンビーム電流値をＦ1 ：イオン電流関数から求め、
ＩION ＝０．０００８×４００−０．２１１４＝０．１０８６［Ａ］
次に、求めたイオンビーム電流値での、ターゲットＣｏＦｅＢ成膜レートをＦ7 ：成膜レート関数から求め、
ＤＥＰＯRATE＝０．５６９６×０．１０８６＋０．００３３≒０．００６５［ｎｍ／ｓｅｃ］（小数点以下第４位を四捨五入）
最後に、求めた成膜レートでの、積算イオンビーム電流値を算出する。
ＩALL ＝５／０．００６５×０．１０８６＝８３．５３８［Ａ］
【０１１０】
又、上記以外のフィラメント電流値、減速電圧値、中和電流値、アーク電圧値、Ａｒ流量値については、Ｆ2 〜Ｆ6 のそれぞれの関数式から算出する。
【０１１１】
成膜時は、オペレータ設定値のＴＧターゲット種類設定、目標膜厚設定（ＤＥＰＯTHICK ）、加速電圧設定（ＶACC ）の３つを設定すれば、Ｆ1 〜Ｆ7 の関数群により、成膜時の最適条件の一括設定が可能となる。
【０１１２】
以下、ターゲットＭｇＯ、目標膜厚（ＤＥＰＯTHICK ）５［ｎｍ］、加速電圧（ＶACC ）４００［Ｖ］も同様に求められる。
ＩION ＝０．０００８×４００−０．２１１４＝０．１０８６［Ａ］
ＤＥＰＯRATE＝０．１５６１×０．１０８６＋０．００２８≒０．００２０［ｎｍ／ｓｅｃ］（小数点以下第４位を四捨五入）
ＩALL ＝５／０．００２０×０．１０８６＝２７１．５［Ａ］
【０１１３】
次に、成膜中の経過監視をイオンビーム電流値に基づき実行した場合の利点について図１０を参照して説明する。
【０１１４】
１）イオン源電源出力変動（リップル）によるイオンビーム電流値変動監視
それぞれのイオン源電源（フィラメント電源、アーク電源、減速電源、加速電源、中和電源）内が固有で持っているリップル成分が常時イオンビーム電流値の変動に現れる現象により、成膜時の合計イオンビーム値が変動し、正確な膜厚制御ができなくなる（膜厚は積算イオンビーム電流値から決定される為）。
又、このリップル成分は電源内部のスイッチング回路構成、部品等によって決まり、電源の出力が常に決まった周期で変動するものであり、これを改善する（なくす）為には、一般的に高価な電気部品を使用した特殊電源を用いる必要があり、こうした高性能電源を使用することは現実的ではない。
従来方式（経過時間のみで制御）の場合、このリップルによる変動を捉えることができず、正味の積算イオンビーム電流値が計画したものと異なる状態が発生し、結果、目標膜厚と実際の膜厚が異なることとなっていた。本実施例では、このリップルを含むイオンビーム電流値を監視し、実際の積算イオンビーム電流値を制御することで、目標膜厚と実際の膜厚の誤差が低減し、膜厚制御性が向上する。
【０１１５】
２）イオン源周辺への付着物質等によるイオンビーム電流値変動監視
イオン源内から照射されるイオンビームはターゲットに当たり、その際、ターゲットから放出されたターゲット分子が基板へ照射し、その分子を積層させ膜形成を行うスパッタ成膜の場合、ターゲットから放出されるターゲット分子は基板だけではなく、その周辺（真空容器、イオン源等）へも放出される。このターゲット分子がイオン源内部へ照射された場合は、イオン源内部の電極表面及び壁面へ付着することとなり、特に導電性ターゲットのターゲット分子の付着が電極表面へ蓄積されていく過程の内、付着膜が膜剥がれを起さない極薄膜の時は、電圧印加された電極表面状態が微小変化し、電極間から引出すイオンビーム電流値が変動する。付着膜が膜剥がれを起す場合、電極間短絡によりイオン源が停止し、洗浄による膜の除去が必要となる。
従来方式（経過時間のみで制御）の場合、この付着膜によるイオンビーム電流の変動を捉えることができず、正味の積算イオンビーム電流値が計画したものと異なる状態が発生し、結果、目標膜厚と実際の膜厚が異なることとなっていた。本実施例では、付着膜によるイオンビーム電流値を監視し、実際の積算イオンビーム電流値を制御することで、目標膜厚と実際の膜厚の誤差が低減し、膜厚制御性が向上する。
【０１１６】
３）電極部熱変形によるイオンビーム電流値変動監視
イオン源内部でプラズマを発生させる構造上、プラズマ発生前後ではフィラメントの熱電子及びプラズマによりイオン源内部の温度は局所的に１０００〜２０００［Ｋ］と高温状態になる。この高温状態からイオンを引き出す電極部にも熱伝導により熱が伝わり、その熱により電極の歪みが極僅か（数μｍ程度）だが発生する。この電極歪みにより、引出されるイオンビーム電流値が変動する。
従来方式（経過時間のみで制御）の場合、この電極の熱変形によるイオンビーム電流の変動を捉えることができず、正味の積算イオンビーム電流値が計画したものと異なる状態が発生し、結果、目標膜厚と実際の膜厚が異なることとなっていた。本実施例では、電極の熱変形によるイオンビーム電流値を監視し、実際の積算イオンビーム電流値を制御することで、目標膜厚と実際の膜厚の誤差が低減し、膜厚制御性が向上する。
【０１１７】
成膜中の経過監視をイオンビーム電流値で行うことにより、上記１），２），３）の作用及び効果がある。
即ち、イオンビーム電流値の変動は成膜制御性の悪化を招く虞れがあり、これを改善する為に、経時的又は突発的に発生するイオンビーム電流値変動を監視することで、膜厚制御性が向上する。
【０１１８】
（付記）
又、本実施例は以下の実施の態様を含む。
【０１１９】
（付記１）イオン源からのイオンビームをターゲットに向けて照射し、イオンビームによりスパッタされた粒子を基板表面に堆積させる基板表面への薄膜形成装置であって、前記ターゲットの種類を設定するターゲット種類設定部と、前記基板表面へ堆積させる膜厚を設定する膜厚設定部と、加圧電圧設定部と、少なくとも、前記ターゲットの種類それぞれに於いて求められた前記基板表面への堆積速度とイオンビーム電流値との相関関係と、前記ターゲット種類設定部にて設定されたターゲットの種類、前記膜厚設定部に設定された膜厚とから積算イオンビーム電流値を求める積算イオンビーム電流値算出部と、該積算イオンビーム電流値算出部で求められた結果により積算イオンビーム電流値を設定する積算イオンビーム電流設定部とを備える薄膜形成装置。
【０１２０】
（付記２）イオン源からのイオンビームをターゲットに向けて照射し、イオンビームによりスパッタされた粒子を基板表面に堆積させる基板表面への薄膜形成方法であって、ターゲット種類設定手段によりターゲットの種類を設定し、膜厚設定手段により基板表面に堆積させる薄膜の膜厚を設定し、加圧電圧設定手段により加圧電圧を設定し、積算イオンビーム電流値算出部が、ターゲットの種類それぞれに於いて求められた基板表面への堆積速度とイオンビーム電流値との相関関係と、ターゲット種類設定部にて設定されたターゲットの種類、膜厚設定部に設定された膜厚とから、積算イオンビーム電流値を求める工程と、少なくとも前記積算イオンビーム電流値算出部で求められた結果により得られた積算イオンビーム電流値分のイオンビームを、前記ターゲット種類設定部にて設定された種類のターゲットに向けて照射し、イオンビームによりスパッタされた粒子を基板表面に堆積させる工程とを有する薄膜形成方法。
【符号の説明】
【０１２１】
５ スパッタリング室
６ ウェーハ（基板）
９ ターゲット
２１ 実験データテーブル
３４ イオン源室
３５ イオン照射口
３８ フィラメント
３９ フィラメント電源
４０ アーク電源
４１ 関数群
４２ 接地電極
４３ 減速電源
４４ 減速電極
４５ 抵抗
４６ 加速電源
４７ 加速電極
５５ ＣＰＵ
５６ ターゲット種類設定部
５７ 目標膜厚設定部
５８ 加速電圧設定部
５９ 記憶部
６１ 積算イオンビーム電流値算出部
６２ 積算イオンビーム電流値設定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程の１工程である基板上へイオンビームスパッタにより成膜処理を行い、薄膜を形成する薄膜形成装置及び薄膜形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
イオンビームスパッタにより薄膜を形成する薄膜形成装置（以下、イオンビームスパッタ装置）は、基板と電極との間にプラズマが介在する薄膜形成装置と比較して、高真空中での成膜が可能であり、薄膜中への不純物の巻込みが少なく、高品質の薄膜を形成できるという利点を有している。
【０００３】
イオンビームスパッタにより薄膜を形成する場合、処理条件を設定する工程、成膜処理工程が実行されるが、以下に従来の処理条件の設定、成膜処理について図１１及び図１２を参照して説明する。
【０００４】
成膜制御を行う制御コントローラのシーケンス制御フローは図１１に示す、オペレータによるターゲット種類設定（Ｓ６０１）、目標膜厚設定（Ｓ６０２）、加速電圧設定（Ｓ６０３）により決定されるデータ設定フロー（Ｆ６００）と、図１２に示す、成膜経過時間をカウントする成膜フロー（Ｆ７００）の２つのフローからなる。
【０００５】
データ設定フロー（Ｆ６００）について説明する。ターゲット種類（Ｓ６０１）、目標膜厚（Ｓ６０２）、加速電圧（Ｓ６０３）の３種類を設定する場合、先ず、ターゲット種類設定（Ｓ６０１）によりターゲット選択（Ｓ６１１）し、加速電圧設定（Ｓ６０３）の設定値に於けるイオンビーム最大収束条件２１ａを実験データテーブル２１より取得し、Ａｒ流量、フィラメント電流、減速電圧、中和電流及び加速電圧設定値に於けるイオンビーム電流等の個々の値が決定される（Ｓ６０４）。
【０００６】
前記設定された加速電圧設定値に於けるイオンビーム電流値は、次の成膜レートの取得用に利用され（Ｓ６０５）、それ以外の取得値である、フィラメント電流、減速電圧値、中和電流値、Ａｒ流量は、それぞれデータ設定フロー（Ｆ６００）内で利用される。
【０００７】
次に、加速電圧設定値に於けるイオンビーム電流値と、ターゲット種類設定（Ｓ６０１）の組合わせから決定される成膜レートを実験データテーブル２１の成膜レートデータ２１ｂより取得する。
【０００８】
最後に、目標膜厚設定（Ｓ６０２）の設定値とＳ６０５にて取得された成膜レートより、成膜時間を算出し（Ｓ６０６）、その値（ＴALL ）を設定する（Ｓ６１２）。又、後述する成膜フロー（Ｆ７００）にて経過時間カウント用変数（ＴPASS）をリセットする（Ｓ６１３）。以上で、データ設定フロー（Ｆ６００）が完了する。
【０００９】
次に成膜フロー（Ｆ７００）について説明する。
【００１０】
前記データ設定フロー（Ｆ６００）にてイオン源各電源設定値（Ｓ６１４）、Ａｒ流量（Ｓ６１５）等の成膜条件の設定が完了し、このフローでは目標膜厚到達迄イオン源から照射されるイオンビームを照射し続ける動作を行う。図１２に示す通り、単位時間のタイマを設け（Ｓ７０１）、その後経過時間（ＴPASS）をカウントアップし（Ｓ７０２）、最後に成膜時間設定値（ＴALL ）と比較し（Ｓ７０３）、その時間を経過したならば成膜完了（Ｓ７０４）、その時間内ならばタイマから繰返すという動作フローを行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−１７４７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前述した通り、従来の薄膜形成方法ではデータ設定フロー（Ｆ６００）と成膜フロー（Ｆ７００）の２つを行い、イオンビームによる薄膜形成を行う。従来、イオンビーム収束条件と、成膜レートデータは評価実験から予め取得しておくものであり、そのデータテーブル内から該当するデータを探し出し、設定データを入力するには、各事前評価によるデータ取得と条件決定作業が必要である。
【００１３】
前記データ設定フロー（Ｆ６００）では、ターゲット種類設定（Ｓ６０１）によりターゲットを選択し（Ｓ６１１）、加速電圧設定値（Ｓ６０３）に於ける最大イオンビーム収束条件と、ターゲット種類設定（Ｓ６０１）との組合わせから決定される成膜レート（Ｓ６０５）はどちらも、事前評価により取得した実験データテーブル２１より取得することになる。
【００１４】
この実験データテーブル２１よりオペレータが条件決定作業を行うが、この条件決定には、各設定値を基準に多くの設定値を読取る煩雑な作業となる場合が多い。実験データテーブル２１のデータがグラフの場合、１つのグラフからその数値を読取り、その数値データに該当する次のグラフから数値を読取るという作業を最低数回行うことになる。この場合、読み間違え、条件数値の間違え等のミスにつながり、正確な成膜条件決定作業が行えないばかりでなく、間違った条件で成膜した場合、膜厚誤差、均一性悪化等の生産性低下を発生させる。
【００１５】
又、成膜フロー（Ｆ７００）では、イオン源から照射されるイオンビームを成膜時間設定値（ＴALL ）の期間、照射し続ける動作を行う。この場合、イオンビームの照射状態はデータ設定フロー（Ｆ６００）で設定された値を固定されることとなる。然し、成膜レートに大きく関係するイオンビーム電流値は、イオン源電源の出力変動や、イオン源周辺への付着物質等により変化することがある。このイオンビーム電流の変動は微小であっても、成膜時間が多くなるにしたがい、累積誤差として膜厚を大きく変化させる。このことは、ターゲット又は基板へのイオンビーム照射量が変化することと同様であり、再現性のある膜厚を得る為には、成膜時のイオンビーム照射量を一定とする必要がある。
【００１６】
又、目標膜厚に対し、成膜後の膜厚誤差が問題とならない場合もあるが、極薄膜である数ｎｍを目標膜厚とする場合には、従来の薄膜形成方法では数〜数十ｎｍの誤差を含むことがあり、膜厚再現性を低下させて生産性の低下を発生させる問題が生じる。
【００１７】
この様に設定フロー及び成膜フローに於いて、生産性低下へ影響する問題を解決する必要があった。
【００１８】
本発明の目的は、従来技術の問題点である、成膜制御を行う制御コントローラのシーケンス動作フローであるデータ設定フローと成膜フローのそれぞれにて発生する、条件設定ミス及びイオンビーム変動により発生する膜厚誤差、均一性悪化を低減させることにより生産性低下の問題を解決し、更にイオンビーム照射量を制御し、膜厚制御性向上を可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、イオン源からのイオンビームをターゲットに向けて照射し、イオンビームによりスパッタされた粒子を基板表面に堆積させる基板表面への薄膜形成装置であって、前記ターゲットの種類を設定するターゲット種類設定部と、前記基板表面へ堆積させる膜厚を設定する膜厚設定部と、少なくとも、前記ターゲットの種類それぞれに於いて求められた前記基板表面への堆積速度とイオンビーム電流値との相関関係と、前記ターゲット種類設定部にて設定されたターゲットの種類、前記膜厚設定部に設定された膜厚とから積算イオンビーム電流値を求める積算イオンビーム電流値算出部と、該積算イオンビーム電流値算出部で求められた結果により積算イオンビーム電流値を設定する積算イオンビーム電流設定部とを備える薄膜形成装置に係るものである。
【００２０】
又本発明は、イオン源からのイオンビームをターゲットに向けて照射し、イオンビームによりスパッタされた粒子を基板表面に堆積させる基板表面への薄膜形成方法であって、ターゲット種類設定手段により前記ターゲットの種類を設定し、膜厚設定手段により前記基板表面に堆積させる薄膜の膜厚を設定し、積算イオンビーム電流値算出部が、前記ターゲットの種類それぞれに於いて求められた基板表面への堆積速度とイオンビーム電流値との相関関係と、前記ターゲット種類設定部にて設定されたターゲットの種類、前記膜厚設定部に設定された膜厚とから、積算イオンビーム電流値を求める工程と、少なくとも前記積算イオンビーム電流値算出部で求められた結果により得られた積算イオンビーム電流値分のイオンビームを、前記ターゲット種類設定部にて設定された種類のターゲットに向けて照射し、イオンビームによりスパッタされた粒子を基板表面に堆積させる工程とを有する薄膜形成方法に係るものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、イオン源からのイオンビームをターゲットに向けて照射し、イオンビームによりスパッタされた粒子を基板表面に堆積させる基板表面への薄膜形成装置であって、前記ターゲットの種類を設定するターゲット種類設定部と、前記基板表面へ堆積させる膜厚を設定する膜厚設定部と、少なくとも、前記ターゲットの種類それぞれに於いて求められた前記基板表面への堆積速度とイオンビーム電流値との相関関係と、前記ターゲット種類設定部にて設定されたターゲットの種類、前記膜厚設定部に設定された膜厚とから積算イオンビーム電流値を求める積算イオンビーム電流値算出部と、該積算イオンビーム電流値算出部で求められた結果により積算イオンビーム電流値を設定する積算イオンビーム電流設定部とを備えたので、実験から得られた関数式導入により設定条件の設定ミスをなくし、イオンビーム照射量を常時監視する機能追加によりイオンビーム照射量を高精度に制御し、この２つを実現することにより、膜厚制御性を向上させるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る薄膜形成装置の断面図である。
【図２】該薄膜成形装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る薄膜形成方法による薄膜を形成する手順を説明するフロー図であり、形成する薄膜に関するデータを設定する手順を示している。
【図４】この発明に係る薄膜形成方法による薄膜を形成する手順を説明するフロー図で、図３に示すフロー図の手順で設定されたデータに基づいて、基板表面に薄膜を形成する手順を示している。
【図５】実験データテーブルを関数化した実施例を示す図で、イオンビーム最大収束条件実験により得られたデータから、加速電圧とイオンビーム電流をプロットし、Ｆ1 （ＶACC ）関数を求めた例である。
【図６】実験データテーブルを関数化した実施例を示す図で、イオンビーム最大収束条件実験により得られたデータから、加圧電圧とフィラメント電流をプロットし、Ｆ2 （ＩFIRA）関数を求めた例である。
【図７】実験データテーブルを関数化した実施例を示す図で、イオンビーム最大収束条件実験により得られたデータから、加圧電圧とＡｒ流量をプロットし、Ｆ6 （ＦＬAR ）関数を求めた例である。
【図８】実験データテーブルを関数化した実施例を示す図で、成膜レート実験から得られたデータから、イオンビーム電流と成膜レートをプロットし、Ｆ7 (ＩION ,ＴＧ)関数を求めたもので、ターゲットがＣｏＦｅＢの場合を示す。
【図９】実験データテーブルを関数化した実施例を示す図で、成膜レート実験から得られたデータから、イオンビーム電流と成膜レートをプロットし、Ｆ7 (ＩION ,ＴＧ)関数を求めたもので、ターゲットがＭｇＯの場合を示す。
【図１０】各イオンビーム変動の出力状態を示すイメージ図である。
【図１１】従来の薄膜形成方法による薄膜を形成する手順を説明するフロー図であり、形成する薄膜に関するデータを設定する手順を示すもので、図３に対応するものである。
【図１２】従来の薄膜形成方法による薄膜を形成する手順を説明するフロー図で、図１１に示すフロー図の手順で設定されたデータに基づいて、基板表面に薄膜を形成する手順を示すもので、図４に対応するものである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００２４】
先ず、図１に於いて、本発明が実施される薄膜形成装置の一例を説明する。
【００２５】
薄膜形成装置の１つであるイオンビームスパッタ装置１は、処理室（スパッタリング室）２と、スパッタ用イオン供給部３、ミリング部１３及び排気装置５０とを具備している。
【００２６】
イオンビームスパッタ装置１は、直方体の筐体形状に形成された真空容器４を備えており、真空容器４は処理室としてのスパッタリング室５を構成している。
【００２７】
前記真空容器４の１側壁（以下、正面壁とする。）には、前記スパッタリング室５に基板としてのウェーハ６を出入れする為の搬入搬出口７が開設されている。該搬入搬出口７はゲートバルブ（図示せず）によって開閉される様に構成されている。
【００２８】
前記スパッタリング室５の上部には、回転軸８を介して回転可能なターゲット９が設けられ、該ターゲット９の表面、裏面は材質がそれぞれ、基板に形成される薄膜と同材質となっており、基板処理の種類に応じて、前記ターゲット９が回転され、表面、裏面が選択される様になっている。
【００２９】
スパッタリング室５の下部にはウェーハチャック１１が設けられ、該ウェーハチャック１１はサーボモータ等によって構成された回転機構１２によって回転される様に構成されている。該回転機構１２の回転中心線上に、ウェーハチャック１１中心、前記ターゲット９の中心が位置する様に前記ターゲット９が配置されている。
【００３０】
前記スパッタリング室５の右側壁の下部には、対向したウェーハにイオンを照射することによってウェーハの表面の自然酸化膜及び／又は汚染物質を除去するイオン供給部（以下、ミリング部とする）１３が水平に設置されている。
【００３１】
該ミリング部１３は筐体１４を備えており、該筐体１４は一端が閉塞した円筒形状に形成されている。筐体１４はイオン源室１５を形成している。
【００３２】
真空容器４の右側壁に於けるミリング部１３が設置された部分にはイオン照射口１６が大きく開設され、前記筐体１４の閉塞壁１４ａにはイオン種のガスとしてのアルゴンガスをイオン源室１５内に導入する為のガス導入管１７が接続されている。前記筐体１４の外周にはプラズマを閉じ込める為にカスプ磁場を生成する磁石１８が設置されている。
【００３３】
前記閉塞壁１４ａにはフィラメント１９が設置されており、該フィラメント１９にはフィラメント加熱用のフィラメント電源２０が電気的に接続されている。該フィラメント電源２０にはイオン源室１５内にプラズマを形成する為のアーク電源２２が接続されている。
【００３４】
前記筐体１４のイオン照射口１６側の端部には、アースに接続された接地電極２３と、減速電源２４が接続された減速電極２５と、抵抗２６を介して加速電源２７が接続された加速電極２８とが、イオン照射口１６側から順に並べられて縦断する様に垂直に立設されている。
【００３５】
尚、フィラメント電源２０、アーク電源２２、減速電源２４及び加速電源２７は、コントローラ２９によって制御される様になっている。
【００３６】
前記接地電極２３、減速電極２５及び加速電極２８は円形の平板形状に形成されており、イオンビームを透過させる透過孔３１が円形の小孔形状で多数穿設されている。ここで、各電極２３，２５，２８に於ける透過孔３１群の開口率（開口面積／全体面積）は、全体的に均一になる様に設定されている。
【００３７】
スパッタリング室５に於けるミリング部１３のイオン照射口１６の手前には、イオン照射口１６を開閉するシャッタ機構３２が設置されており、該シャッタ機構３２も前記コントローラ２９によって制御される様になっている。
【００３８】
前記真空容器４の前記ミリング部１３に対向する左側壁の上部には、前記ターゲット９にイオンを照射するスパッタ用イオン供給部３が水平に設置されている。
【００３９】
該スパッタ用イオン供給部３はターゲット９にイオンを照射することにより、前記ターゲット９からスパッタ粒子を叩き出してウェーハ６の表面にスパッタリングする様に構成されている。
【００４０】
前記スパッタ用イオン供給部３は筐体３３を備えており、該筐体３３は一端が閉塞した円筒形状に形成され、イオン源室３４を形成している。
【００４１】
左側壁には前記スパッタ用イオン供給部３と同心にイオン照射口３５が大きく開設されている。筐体３３の閉塞壁にはイオン種のガスとしてのアルゴンガスをイオン源室３４内に導入する為のガス導入管３６が接続されている。
【００４２】
前記スパッタ用イオン供給部３の筐体３３の外周にはプラズマを閉じ込める為にカスプ磁場を生成する磁石３７が設置されている。
【００４３】
前記筐体３３のイオン照射口３５と反対側の端部にはフィラメント３８が設置されており、該フィラメント３８にはフィラメント加熱用のフィラメント電源３９が電気的に接続されている。該フィラメント電源３９には前記イオン源室３４内にプラズマを形成する為のアーク電源４０が接続されている。
【００４４】
前記筐体３３のイオン照射口３５側の端部には、アースに接続された接地電極４２と、減速電源４３が接続された減速電極４４と、抵抗４５を介して加速電源４６が接続された加速電極４７が、イオン照射口３５側から順に並べられて縦断する様に垂直に立設されている。
【００４５】
尚、フィラメント電源３９、アーク電源４０、減速電源４３及び加速電源４６は、前記コントローラ２９によって制御される様になっている。
【００４６】
該コントローラ２９は主に各電源３９，４０，４３，４６の稼働状況を表示する機能と、前記フィラメント電源３９、アーク電源４０、減速電源４３、加速電源４６等の操作量を指令する機能と、薄膜形成に於ける一連のシーケンスを行う機能等を有している。
【００４７】
前記接地電極４２、減速電極４４及び加速電極４７は、前記接地電極２３、減速電極２５及び加速電極２８と同様に、円形の平板形状に形成されており、イオンビームを透過させる透過孔３１が円形の小孔形状で多数穿設されている。又、各電極４２，４４，４７に於ける透過孔３１群の開口率（開口面積／全体面積）は、全体的に均一になる様に設定されている。
【００４８】
真空容器４のスパッタ用イオン供給部３が設置された左側壁の下部には排気口４９が開口されている。排気口４９には排気装置５０が接続され、該排気装置５０は直管の配管５１、該配管５１に接続された排気ポンプ５２を具備している。
【００４９】
排気口４９は前記ミリング部１３から供給されたイオンが直接照射されない位置に配置されている。即ち、前記排気口４９は、前記ミリング部１３で生成されたイオンがイオン照射口１６からスパッタリング室５に供給された後、左側壁乃至ウェーハ６に到達する（照射する）が該イオンが直接照射しない様に、イオン照射口１６と対向しない様に下部にずらされて設けられている。
【００５０】
この様に排気ポンプ５２をスパッタ用イオン供給部３の下方に設置することにより、スパッタ用イオン供給部３の下方に形成されるデッドスペースを有効に活用することができる。
【００５１】
以下、前記スパッタ用イオン供給部３の作用について説明する。
【００５２】
スパッタリングすべきウェーハ６は予め所定の圧力に減圧されたスパッタリング室５に搬入搬出口７から搬入されて、水平姿勢の前記ウェーハチャック１１上に受渡される。
【００５３】
続いて、搬入搬出口７がゲートバルブ（図示せず）によって閉じられた後に、スパッタリング室５が排気ポンプ５２によって真空引きされ、スパッタリング室５の圧力が１／１００〜１／１０００Ｐａに減圧される。
【００５４】
その後に、アルゴンガスがガス導入管１７から前記イオン源室１５に所定の流量（例えば、１０ｓｃｃｍ）だけ供給される。
【００５５】
続いて、ウェーハチャック１１が回転機構１２によって回転されつつ、イオン照射口１６がシャッタ機構３２によって開かれて、ミリング部１３からイオンビームがウェーハ６に照射され、ウェーハ６はイオンミリング加工される。
【００５６】
イオンミリング加工とは、イオンビームを対象物（ウェーハ）に照射することにより、対象物を削る加工方法を言う。このイオンミリング加工により、ウェーハ６の表面の酸化膜や汚染物質が除去される。
【００５７】
この際、前記ウェーハ６は回転されているので、イオンビームのウェーハ６に対する照射量は、ウェーハ６の照射面の中心と周辺部とで略同一となる。従って、ミリング部１３のイオンビームによるウェーハ６に対するイオンミリング加工量は、ウェーハ６の全面に亘って均一な分布となる。
【００５８】
ここで、ミリング部１３の作動を説明する。
【００５９】
前記フィラメント電源２０がＯＮすると、フィラメント１９から熱電子が放出する。
【００６０】
減速電極２５及び加速電源２７がＯＮした後に、アーク電源２２がＯＮすると、イオン源室１５内で電子が加速されて移動し、アルゴン原子に衝突して電離する。
【００６１】
この現象により、イオン源室１５内でアルゴンプラズマが発生する。
【００６２】
プラズマが発生すると、アルゴンイオンとアルゴン原子及び電子等の間で衝突が繰返し起こり、電離や励起や再結合等の他の現象も同時に発生する。
【００６３】
加速電極２８はプラスの電位、減速電極２５はマイナスの電位、接地電極２３は０Ｖであり、これらの電位差から生じる電界により、イオンビームが発生される。
【００６４】
加速電極２８と減速電極２５との間の電位差により、アルゴンイオンだけが透過孔３１群からスパッタリング室５に、イオンビームとして引き出される。
【００６５】
減速電極２５と接地電極２３との間の電位差は、スパッタリング室５内にある電子がイオン源室１５内に入込むのを阻止する役目を果たす。
【００６６】
尚、アルゴンイオンが照射されることによるチャージアップを防止する等アルゴンイオンを電気的に中和する為に、接地電極２３のスパッタリング室５側には、図示しない中和用のフィラメント（ニュートラライザ）が設置される。
【００６７】
ところで、イオンの運動エネルギが大きな領域（１０ｋＶ〜数ＭｅＶ）では、主として入射イオンが固体内に注入する現象（イオン注入）が起こり、中程度の運動エネルギ領域では（数百ｅＶ〜数千ｅＶ）では、固体原子を飛出させるスパッタリング現象が起こり、非常に低い運動エネルギ領域（数ｅＶ〜数百ｅＶ）では、入射原子は固体内部に深く入込むことができずに、固体表面に付着・結合する現象が起こる。
【００６８】
そこで、ミリング部１３に於いては、スパッタリング現象が起こる中程度の運動エネルギ領域（数百ｅＶ〜数千ｅＶ）を使用して、アルゴンイオンのイオンビームをウェーハ６に照射することにより、ウェーハ６の表面の自然酸化膜及び汚染物質を飛び出させて除去する。
【００６９】
以上のミリング部１３によるウェーハ６の表面に対するイオンミリング加工が終了した後に、スパッタリング工程が実行される。
【００７０】
前記ウェーハチャック１１が回転機構１２によって回転されつつ、スパッタ用イオン供給部３からアルゴンイオンのイオンビームが前記ターゲット９に照射される。
【００７１】
前記イオンビームが前記ターゲット９に照射されると、ターゲット９からスパッタ粒子（例えば、チタン分子）が飛出す。飛出したスパッタ粒子がウェーハ６の表面に蒸着し、ウェーハ６の表面にはターゲット９の金属のスパッタリング膜が形成される。
【００７２】
尚、スパッタ用イオン供給部３の作動は、前述したミリング部１３の作用と同様であるので説明を省略する。
【００７３】
以上のスパッタ用イオン供給部３によるウェーハ６に対するスパッタリング膜の形成処理が終了すると、スパッタリング作動が停止される。その後に、搬入搬出口７が開放されて、ウェーハチャック１１に保持されたウェーハ６が搬入搬出口７から搬出される。
【００７４】
次に、前記コントローラ２９について図２を参照して説明する。
【００７５】
該コントローラ２９は、ＣＰＵ５５を中心として構成されており、該ＣＰＵ５５にはターゲット種類設定部５６、目標膜厚設定部５７、加速電圧設定部５８、記憶部５９、積算イオンビーム電流値算出部６１、積算イオンビーム電流値設定部６２が接続され、前記ターゲット種類設定部５６、前記目標膜厚設定部５７、前記加速電圧設定部５８はオペレータによって種々の設定がされ、設定値は前記ＣＰＵ５５に入力される。
【００７６】
前記ターゲット種類設定部５６ではスパッタリング処理に供されるターゲットの種類が設定され、前記目標膜厚設定部５７では、基板表面に形成される膜厚が設定される。又、加速電圧設定部５８による設定により、後述する様に、イオンビーム最大収束条件関数群が生成される。
【００７７】
前記記憶部５９には、ターゲット種類に対応した薄膜形成の際に基板表面にスパッタリングにより堆積される堆積速度とイオンビーム電流値との相関関係を実験から取得したデータがデータテーブルとして格納されている。該記憶部５９と前記ＣＰＵ５５との間で情報の交換が行われる。
【００７８】
又、目標膜厚設定部５７により設定された膜厚を得るのに必要なイオンビーム電流の積算値を算出する積算イオンビーム電流値算出部６１とＣＰＵ５５との間で積算イオンビーム電流値の算出に必要な情報と、算出された積算イオンビーム電流値とに関する情報の交換が行われる。この積算イオンビーム電流値算出部６１で求められた結果が積算イオンビーム電流値設定部６２に送出される。
【００７９】
次に、図３及び図４を参照して、本実施例に係る薄膜形成装置の作用を説明し、併せて薄膜形成方法の実行手順を説明する。
【００８０】
本実施例では、オペレータによる前記ターゲット種類設定部５６でのターゲット種類の設定（Ｓ２０１）、目標膜厚設定部５７での目標膜厚の設定（Ｓ２０２）、加速電圧設定部５８での加速電圧の設定（Ｓ２０３）により決定されるデータ設定フロー（Ｆ２００）と、基板処理中の成膜経過時間をカウントする成膜フロー（Ｆ３００）の２つのフローから構成される。
【００８１】
前記データ設定フロー（Ｆ２００）について説明する。条件としてターゲット種類（ＴＧ）、目標膜厚（ＤＥＰＯTHICK ）、加速電圧（ＶACC ）の３種類を設定する場合、先ず、Ｓ２０１でターゲット種類（ＴＧ）によりターゲットを選択し（Ｓ２１１）、加速電圧設定値（ＶACC ）に於ける各設定値（Ｓ２０３）を、前記記憶部５９に格納されている、イオンビーム最大収束条件の実験データテーブルより得た関数群４１を作成する。
【００８２】
この関数群４１を作成する手段は、実験取得データより作成したプロット点の近似式又は近似曲線式作成ツールを利用し作成する場合や、直接プロット点から最小二乗法等により求める場合等が考えられる。例えば、一次関数として求められる関数は、使用する加速電圧設定値（ＶACC ）を設定すると、その加速電圧設定時のイオンビーム最大収束条件になる各設定値がそれぞれ算出できる形式としておき、図３に示す様にイオンビーム電流値（ＩION ）はＦ1 （ＶACC ）関数（４１ａ）より、フィラメント電流値（ＩFILA）はＦ2 （ＶACC ）関数（４１ｃ）より、減速電圧値（ＶDEC ）はＦ3 （ＶACC ）関数（４１ｄ）より、中和電流値（ＩNEU ）はＦ4 （ＶACC ）関数（４１ｅ）より、アーク電圧（ＶARC ）はＦ5 （ＶACC ）関数（４１ｆ）より、Ａｒ流量値（ＦＬAR ）はＦ6 （ＶACC ）関数（４１ｇ）より、それぞれ決定される。
【００８３】
上記は条件としてターゲット種類（ＴＧ）（Ｓ２０１）、目標膜厚（ＤＥＰＯTHICK ）（Ｓ２０２）、加速電圧（ＶACC ）（Ｓ２０３）の３種類を設定する場合を説明したが、ターゲット種類（ＴＧ）、目標膜厚（ＤＥＰＯTHICK ）、成膜レート（ＤＥＰＯRATE）を条件とした場合も同様に本発明手法を利用することが可能である。
【００８４】
先ず、積算イオンビーム電流値設定部６２に於ける積算イオンビーム電流値（ＩALL )の設定（Ｓ２１２）について説明する。
【００８５】
Ｆ1 （ＶACC ）関数より決定されたイオンビーム電流値（ＩION ）４１ａとターゲット種類（ＴＧ）（Ｓ２０１）により成膜レート（ＤＥＰＯRATE）４１ｂがＦ7 （ＩION ，ＴＧ）関数より決定される。このＦ7 （ＩION ，ＴＧ）関数は前記したイオンビーム最大収束条件の実験データより得た関数群（Ｆ1 （ＶACC ）〜Ｆ6 （ＶACC ））４１と同様、ターゲット種類とイオンビーム電流との組合わせから決定される成膜レート（ＤＥＰＯRATE）を実験データテーブルより得た、近似値線（式）等の関数群となる。
【００８６】
例えば、一次関数として求められる各ターゲットのイオンビーム電流値（ＩION ）と成膜レート（ＤＥＰＯRATE）の関係を関数化したものである。更に、前記イオンビーム電流値（ＩION ）４１ａと成膜レート（ＤＥＰＯRATE）４１ｂ、目標膜厚（ＤＥＰＯTHICK ）（Ｓ２０２）とから前記積算イオンビーム電流値算出部６１に於いて積算イオンビーム電流値（ＩALL ）を算出し（Ｓ２０４）設定する。これは、目標膜厚（ＤＥＰＯTHICK ）を成膜レート（ＤＥＰＯRATE）で除算し、必要成膜時間を算出し、これに加速電圧設定値（ＶACC ）に於けるイオンビーム電流値（ＩION ）を乗算し、算出している。この積算イオンビーム電流値（ＩALL ）が、目標膜厚迄にターゲット９へ照射されるイオンビーム電流値の総和となる。
【００８７】
次に、イオン源各電源出力設定方法及びＡｒ流量出力設定方法について説明する。
【００８８】
これは加速電圧設定部５８で設定（Ｓ２０３）された加速電圧設定値（ＶACC ）に於ける各設定値をイオンビーム最大収束条件の実験データより得た関数群４１からそれぞれ設定する。加速電圧設定値（ＶACC ）はそのまま加速電源４６へ、フィラメント電流値（ＩFILA）はＦ2 （ＶACC ）関数より得た数値４１ｃをフィラメント電源３９へ、減速電圧値（ＶDEC ）はＦ3 （ＶACC ）関数より得た数値４１ｄを減速電源４３へ、中和電流値（ＩNEU ）はＦ4 （ＶACC ）関数より得た数値４１ｅを中和電源へ設定し、アーク電圧（ＶARC ）はＦ5 （ＶACC ）関数より得た数値４１ｆをアーク電源４０へ設定する（Ｓ２１３）。又、Ａｒ流量値（ＦＬAR ）はＦ6 （ＶACC ）関数より得た数値４１ｇをＭＦＣ（マスフローコントローラ）へ設定する（Ｓ２１４）。
【００８９】
以上の様にデータ設定フロー（Ｆ２００）ではターゲット種類（ＴＧ）（Ｓ２０１）、目標膜厚（ＤＥＰＯTHICK ）（Ｓ２０２）、加速電圧（ＶACC ）（Ｓ２０３）の３種類の入力条件を、イオンビーム最大収束条件実験及び成膜レート実験から得られた実験データテーブル２１を関数化し、その関数群４１から各設定値を設定する。これらの関数群４１は成膜制御を行う前記コントローラ２９の前記記憶部５９に格納され、前記ＣＰＵ５５が前記関数群４１に基づき演算を実行する。
【００９０】
次に、本実施例の成膜フロー（Ｆ３００）について説明する。この成膜フロー（Ｆ３００）では、目標膜厚到達迄イオン源から照射されるイオンビームを照射し続ける動作を行う。従来技術では成膜中の経過監視は時間であったが、本実施例では成膜中の経過監視をイオンビーム電流値により行う。
【００９１】
即ち、図３に示す様に、通常１秒のタイマを設け（Ｓ３０１）、データ設定フロー（Ｆ２００）で設定した、積算イオンビーム電流値（ＩALL ）（Ｓ２０４）から成膜中に実際出力されているイオンビーム電流モニタ値（ＩMONI）（Ｓ３０３）を減算していき（Ｓ３０２）、その電流値がゼロとなった場合に（Ｓ３０４／ＹＥＳ）、成膜完了とする動作フローを行う。
【００９２】
ここで用いるイオンビーム電流モニタ値（ＩMONI）（Ｓ３０３）は、加速電源４６から出力されるアナログ信号を用いるが、加速電源４６とコントローラ２９間の配線径路でのノイズにより値が変動する場合がある為、平均化処理した値を利用することが望ましい。
【００９３】
上記の２つのデータ設定フロー（Ｆ２００）と成膜フロー（Ｆ３００）とを行って、イオンビームによる薄膜形成を行う。
【００９４】
本実施例方式によれば、条件決定方式では設定条件の設定ミスをなくし、ターゲット種類（ＴＧ）、目標膜厚（ＤＥＰＯTHICK ）、加速電圧（ＶACC ）の３種類の入力条件の入力のみで、コントローラ２９内プログラムに設けた関数により成膜に必要な条件が自動設定され、又、成膜中のイオン源電流の出力変動や、イオン源周辺への付着物質等によりイオンビーム電流の変動を検出し、実際にターゲット９へ照射されるイオンビーム照射量を常時監視し目標膜厚到達の状態を監視することができる。
【００９５】
特に、実際にターゲット９へ照射されるイオンビーム照射量を常時監視することは、成膜状態をリアルタイムに監視しながら成膜することとなり、微小な電流変化による成膜状態の変動を吸収し、正確な膜厚制御が可能となる。この様に、イオンビーム照射量を制御することで、膜厚制御性を向上させることが可能となる。
【００９６】
本実施例のイオンビーム最大収束条件実験及び成膜レート実験から得られた実験データテーブル２１を関数化した例を図５〜図９を参照して説明する。
【００９７】
Ｆ1 ：イオンビーム電流関数
図５は、イオンビーム最大収束条件実験により得られたデータから、加速電圧とイオンビーム電流をプロット（◆）し、Ｆ1 （ＶACC ）関数を求めた例である。グラフ内の破線はプロットしたデータから求めた近似線であり、
ｙ＝０．０００８ｘ−０．２１１４ （式１）
がＦ1 関数式（最適関数）である。
【００９８】
上記関数式（式１）より任意の加速電圧時のイオンビーム最大収束条件となるイオンビーム電流値（ＩION ）が求められる。これをコントローラ２９内プログラムに組込むことで、オペレータによる加速電圧設定値（ＶACC ）より瞬時に求められる。このことより、従来の問題点である複数個の実験データテーブルからの読み間違い、数値読み違い等の初歩的ミスをなくすことが可能となる。
【００９９】
上記関数式を利用すると、例えば、加速電圧（ＶACC ）１０００［Ｖ］時のイオンビーム最大収束条件となるビーム電流値はｙ＝０．０００８×１０００−０．２１１４より、０．５８８６［Ａ］となる。この数値をＦ7 （成膜レート関数）及び積算イオンビーム電流値算出計算式へ代入し、成膜レート（ＤＥＰＯRATE）及び積算イオンビーム電流値（ＩALL ）それぞれを求めることができる。
【０１００】
Ｆ2 ：フィラメント電流関数
図６は、イオンビーム最大収束条件実験より得られたデータから、横軸を加速電圧（ＶACC ）［Ｖ］：ｘ、縦軸をフィラメント電流値（ＩFIRA）「Ａ」：ｙとしてプロット（◆）し、グラフ上の破線はプロットしたデータより求めた近似式であり、
ｙ＝０．００９５ｘ＋２０．２９２ （式２）
がＦ2 関数式（最適関数）となる。
【０１０１】
運用方法と作用は、Ｆ1 関数（イオンビーム電流関数）と同様である。
上記関数式を利用すると、例えば加速電圧（ＶACC ）１０００［Ｖ］時のイオンビーム最大収束条件となるフィラメント電流値はｙ＝０．００９５×１０００＋２０．２９２より２９．７９２［Ａ］となる。この数値は、イオン源電源出力設定としてそのまま利用される。
【０１０２】
Ｆ3 ：減速電圧関数、Ｆ4 ：中和電流関数、Ｆ5 ：アーク電圧関数
Ｆ3 ，Ｆ4 ，Ｆ5 それぞれの関数式は、下記の様になる。
Ｆ3 ：減速電圧関数 ｙ＝２００（定数）
Ｆ4 ：中和電流関数 ｙ＝１０（定数）［但し、絶縁膜時のみ使用。それ以外は０（定数）とする］
Ｆ5 ：アーク電圧関数 ｙ＝７０（定数）
上記関数は、現時点でのイオンビーム最大収束条件実験では各条件を固定して行っていた為、加速電圧にかかわらず常に一定条件となっている。但し、各パラメータ（減速電圧、中和電流、アーク電圧）の最適条件化により更なる膜質向上策としての見込みがあることと、今後の追加条件実験によるデータ取得で関数化は容易にできることから、本実施例では関数式として扱っている。
【０１０３】
Ｆ6 ：Ａｒ流量関数
図７は、イオンビーム最大収束条件実験より得られたデータから、横軸を加速電圧（ＶACC ）［Ｖ］：ｘ、縦軸をＡｒ流量値（ＦＬAR ）［ｓｃｃｍ］：ｙとしてプロット（◆）し、グラフ上の破線はプロットしたデータより求めた近似式であり、
ｙ＝０．０１６７ｘ−１．２ （式３）
がＦ6 関数式（最適関数）となる。
【０１０４】
運用方法と作用は、Ｆ1 関数（イオンビーム電流関数）と同様である。
上記関数式を利用すると、例えば、加速電圧（ＶACC ）１０００［Ｖ］時のイオンビーム最大収束条件となるビーム電流値はｙ＝０．０１６７×１０００−１．２より、１５．５［ｓｃｃｍ］となる。この数値は、Ａｒ流量出力設定としてそのまま利用される。
【０１０５】
Ｆ7 ：成膜レート関数（ターゲットをＣｏＦｅＢとした場合）
図８は、ターゲットをＣｏＦｅＢとした場合の成膜評価実験データから、横軸をイオンビーム電流（ＩION ）［Ａ］：ｘ、縦軸を成膜レート（ＤＥＰＯRATE）［ｎｍ／ｓｅｃ］：ｙとしてプロット（◆）し、グラフ上の破線はプロットしたデータより求めた近似式であり、
ｙ＝０．５６９６ｘ＋０．００３３ （式４）
がＣｏＦｅＢターゲットのＦ7 関数式（最適関数）となる。
【０１０６】
Ｆ7 ：成膜レート関数（ターゲットをＭｇＯとした場合）
図９は、ターゲットをＭｇＯとした場合の成膜評価実験データから、横軸をイオンビーム電流（ＩION ）［Ａ］：ｘ、縦軸を成膜レート（ＤＥＰＯRATE）［ｎｍ／ｓｅｃ］：ｙとしてプロット（◆）し、グラフ上の破線はプロットしたデータより求めた近似式であり、
ｙ＝０．１５６１ｘ＋０．００２８ （式５）
がターゲットをＭｇＯとした場合のＦ7 関数式（最適関数）である。
【０１０７】
ターゲット種類ごとに求めた関数式Ｆ7 ：成膜レート関数により、Ｆ1 ：イオンビーム電流関数より求めた電流値を代入することで、そのイオンビーム電流値での成膜レート（ＤＥＰＯRATE）［ｎｍ／ｓｅｃ］が求められる。
次に、求められた成膜レート（ＤＥＰＯRATE）とオペレータ入力値である目標膜厚設定（ＤＥＰＯTHICK ）を積算イオンビーム電流値算出計算式に代入すると、積算イオンビーム電流値が簡単に求められる。
【０１０８】
例えば、ターゲットＣｏＦｅＢ、目標膜厚（ＤＥＰＯTHICK ）５［ｎｍ］、加速電圧（ＶACC ）４００［Ｖ］とした場合の、積算イオンビーム電流値を求める場合を下記に示す。
【０１０９】
まず、加速電圧４００［Ｖ］の時のイオンビーム電流値をＦ1 ：イオン電流関数から求め、
ＩION ＝０．０００８×４００−０．２１１４＝０．１０８６［Ａ］
次に、求めたイオンビーム電流値での、ターゲットＣｏＦｅＢ成膜レートをＦ7 ：成膜レート関数から求め、
ＤＥＰＯRATE＝０．５６９６×０．１０８６＋０．００３３≒０．００６５［ｎｍ／ｓｅｃ］（小数点以下第４位を四捨五入）
最後に、求めた成膜レートでの、積算イオンビーム電流値を算出する。
ＩALL ＝５／０．００６５×０．１０８６＝８３．５３８［Ａ］
【０１１０】
又、上記以外のフィラメント電流値、減速電圧値、中和電流値、アーク電圧値、Ａｒ流量値については、Ｆ2 〜Ｆ6 のそれぞれの関数式から算出する。
【０１１１】
成膜時は、オペレータ設定値のＴＧターゲット種類設定、目標膜厚設定（ＤＥＰＯTHICK ）、加速電圧設定（ＶACC ）の３つを設定すれば、Ｆ1 〜Ｆ7 の関数群により、成膜時の最適条件の一括設定が可能となる。
【０１１２】
以下、ターゲットＭｇＯ、目標膜厚（ＤＥＰＯTHICK ）５［ｎｍ］、加速電圧（ＶACC ）４００［Ｖ］も同様に求められる。
ＩION ＝０．０００８×４００−０．２１１４＝０．１０８６［Ａ］
ＤＥＰＯRATE＝０．１５６１×０．１０８６＋０．００２８≒０．００２０［ｎｍ／ｓｅｃ］（小数点以下第４位を四捨五入）
ＩALL ＝５／０．００２０×０．１０８６＝２７１．５［Ａ］
【０１１３】
次に、成膜中の経過監視をイオンビーム電流値に基づき実行した場合の利点について図１０を参照して説明する。
【０１１４】
１）イオン源電源出力変動（リップル）によるイオンビーム電流値変動監視
それぞれのイオン源電源（フィラメント電源、アーク電源、減速電源、加速電源、中和電源）内が固有で持っているリップル成分が常時イオンビーム電流値の変動に現れる現象により、成膜時の合計イオンビーム値が変動し、正確な膜厚制御ができなくなる（膜厚は積算イオンビーム電流値から決定される為）。
又、このリップル成分は電源内部のスイッチング回路構成、部品等によって決まり、電源の出力が常に決まった周期で変動するものであり、これを改善する（なくす）為には、一般的に高価な電気部品を使用した特殊電源を用いる必要があり、こうした高性能電源を使用することは現実的ではない。
従来方式（経過時間のみで制御）の場合、このリップルによる変動を捉えることができず、正味の積算イオンビーム電流値が計画したものと異なる状態が発生し、結果、目標膜厚と実際の膜厚が異なることとなっていた。本実施例では、このリップルを含むイオンビーム電流値を監視し、実際の積算イオンビーム電流値を制御することで、目標膜厚と実際の膜厚の誤差が低減し、膜厚制御性が向上する。
【０１１５】
２）イオン源周辺への付着物質等によるイオンビーム電流値変動監視
イオン源内から照射されるイオンビームはターゲットに当たり、その際、ターゲットから放出されたターゲット分子が基板へ照射し、その分子を積層させ膜形成を行うスパッタ成膜の場合、ターゲットから放出されるターゲット分子は基板だけではなく、その周辺（真空容器、イオン源等）へも放出される。このターゲット分子がイオン源内部へ照射された場合は、イオン源内部の電極表面及び壁面へ付着することとなり、特に導電性ターゲットのターゲット分子の付着が電極表面へ蓄積されていく過程の内、付着膜が膜剥がれを起さない極薄膜の時は、電圧印加された電極表面状態が微小変化し、電極間から引出すイオンビーム電流値が変動する。付着膜が膜剥がれを起す場合、電極間短絡によりイオン源が停止し、洗浄による膜の除去が必要となる。
従来方式（経過時間のみで制御）の場合、この付着膜によるイオンビーム電流の変動を捉えることができず、正味の積算イオンビーム電流値が計画したものと異なる状態が発生し、結果、目標膜厚と実際の膜厚が異なることとなっていた。本実施例では、付着膜によるイオンビーム電流値を監視し、実際の積算イオンビーム電流値を制御することで、目標膜厚と実際の膜厚の誤差が低減し、膜厚制御性が向上する。
【０１１６】
３）電極部熱変形によるイオンビーム電流値変動監視
イオン源内部でプラズマを発生させる構造上、プラズマ発生前後ではフィラメントの熱電子及びプラズマによりイオン源内部の温度は局所的に１０００〜２０００［Ｋ］と高温状態になる。この高温状態からイオンを引き出す電極部にも熱伝導により熱が伝わり、その熱により電極の歪みが極僅か（数μｍ程度）だが発生する。この電極歪みにより、引出されるイオンビーム電流値が変動する。
従来方式（経過時間のみで制御）の場合、この電極の熱変形によるイオンビーム電流の変動を捉えることができず、正味の積算イオンビーム電流値が計画したものと異なる状態が発生し、結果、目標膜厚と実際の膜厚が異なることとなっていた。本実施例では、電極の熱変形によるイオンビーム電流値を監視し、実際の積算イオンビーム電流値を制御することで、目標膜厚と実際の膜厚の誤差が低減し、膜厚制御性が向上する。
【０１１７】
成膜中の経過監視をイオンビーム電流値で行うことにより、上記１），２），３）の作用及び効果がある。
即ち、イオンビーム電流値の変動は成膜制御性の悪化を招く虞れがあり、これを改善する為に、経時的又は突発的に発生するイオンビーム電流値変動を監視することで、膜厚制御性が向上する。
【０１１８】
（付記）
又、本実施例は以下の実施の態様を含む。
【０１１９】
（付記１）イオン源からのイオンビームをターゲットに向けて照射し、イオンビームによりスパッタされた粒子を基板表面に堆積させる基板表面への薄膜形成装置であって、前記ターゲットの種類を設定するターゲット種類設定部と、前記基板表面へ堆積させる膜厚を設定する膜厚設定部と、加圧電圧設定部と、少なくとも、前記ターゲットの種類それぞれに於いて求められた前記基板表面への堆積速度とイオンビーム電流値との相関関係と、前記ターゲット種類設定部にて設定されたターゲットの種類、前記膜厚設定部に設定された膜厚とから積算イオンビーム電流値を求める積算イオンビーム電流値算出部と、該積算イオンビーム電流値算出部で求められた結果により積算イオンビーム電流値を設定する積算イオンビーム電流設定部とを備える薄膜形成装置。
【０１２０】
（付記２）イオン源からのイオンビームをターゲットに向けて照射し、イオンビームによりスパッタされた粒子を基板表面に堆積させる基板表面への薄膜形成方法であって、ターゲット種類設定手段によりターゲットの種類を設定し、膜厚設定手段により基板表面に堆積させる薄膜の膜厚を設定し、加圧電圧設定手段により加圧電圧を設定し、積算イオンビーム電流値算出部が、ターゲットの種類それぞれに於いて求められた基板表面への堆積速度とイオンビーム電流値との相関関係と、ターゲット種類設定部にて設定されたターゲットの種類、膜厚設定部に設定された膜厚とから、積算イオンビーム電流値を求める工程と、少なくとも前記積算イオンビーム電流値算出部で求められた結果により得られた積算イオンビーム電流値分のイオンビームを、前記ターゲット種類設定部にて設定された種類のターゲットに向けて照射し、イオンビームによりスパッタされた粒子を基板表面に堆積させる工程とを有する薄膜形成方法。
【符号の説明】
【０１２１】
５ スパッタリング室
６ ウェーハ（基板）
９ ターゲット
２１ 実験データテーブル
３４ イオン源室
３５ イオン照射口
３８ フィラメント
３９ フィラメント電源
４０ アーク電源
４１ 関数群
４２ 接地電極
４３ 減速電源
４４ 減速電極
４５ 抵抗
４６ 加速電源
４７ 加速電極
５５ ＣＰＵ
５６ ターゲット種類設定部
５７ 目標膜厚設定部
５８ 加速電圧設定部
５９ 記憶部
６１ 積算イオンビーム電流値算出部
６２ 積算イオンビーム電流値設定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン源からのイオンビームをターゲットに向けて照射し、イオンビームによりスパッタされた粒子を基板表面に堆積させる基板表面への薄膜形成装置であって、前記ターゲットの種類を設定するターゲット種類設定部と、前記基板表面へ堆積させる膜厚を設定する膜厚設定部と、少なくとも、前記ターゲットの種類それぞれに於いて求められた前記基板表面への堆積速度とイオンビーム電流値との相関関係と、前記ターゲット種類設定部にて設定されたターゲットの種類、前記膜厚設定部に設定された膜厚とから積算イオンビーム電流値を求める積算イオンビーム電流値算出部と、該積算イオンビーム電流値算出部で求められた結果により積算イオンビーム電流値を設定する積算イオンビーム電流設定部とを備える薄膜形成装置。
【請求項２】
イオン源からのイオンビームをターゲットに向けて照射し、イオンビームによりスパッタされた粒子を基板表面に堆積させる基板表面への薄膜形成方法であって、ターゲット種類設定手段により前記ターゲットの種類を設定し、膜厚設定手段により前記基板表面に堆積させる薄膜の膜厚を設定し、積算イオンビーム電流値算出部が、前記ターゲットの種類それぞれに於いて求められた基板表面への堆積速度とイオンビーム電流値との相関関係と、前記ターゲット種類設定部にて設定されたターゲットの種類、前記膜厚設定部に設定された膜厚とから、積算イオンビーム電流値を求める工程と、少なくとも前記積算イオンビーム電流値算出部で求められた結果により得られた積算イオンビーム電流値分のイオンビームを、前記ターゲット種類設定部にて設定された種類のターゲットに向けて照射し、イオンビームによりスパッタされた粒子を基板表面に堆積させる工程とを有する薄膜形成方法。
【請求項１】
イオン源からのイオンビームをターゲットに向けて照射し、イオンビームによりスパッタされた粒子を基板表面に堆積させる基板表面への薄膜形成装置であって、前記ターゲットの種類を設定するターゲット種類設定部と、前記基板表面へ堆積させる膜厚を設定する膜厚設定部と、少なくとも、前記ターゲットの種類それぞれに於いて求められた前記基板表面への堆積速度とイオンビーム電流値との相関関係と、前記ターゲット種類設定部にて設定されたターゲットの種類、前記膜厚設定部に設定された膜厚とから積算イオンビーム電流値を求める積算イオンビーム電流値算出部と、該積算イオンビーム電流値算出部で求められた結果により積算イオンビーム電流値を設定する積算イオンビーム電流設定部とを備える薄膜形成装置。
【請求項２】
イオン源からのイオンビームをターゲットに向けて照射し、イオンビームによりスパッタされた粒子を基板表面に堆積させる基板表面への薄膜形成方法であって、ターゲット種類設定手段により前記ターゲットの種類を設定し、膜厚設定手段により前記基板表面に堆積させる薄膜の膜厚を設定し、積算イオンビーム電流値算出部が、前記ターゲットの種類それぞれに於いて求められた基板表面への堆積速度とイオンビーム電流値との相関関係と、前記ターゲット種類設定部にて設定されたターゲットの種類、前記膜厚設定部に設定された膜厚とから、積算イオンビーム電流値を求める工程と、少なくとも前記積算イオンビーム電流値算出部で求められた結果により得られた積算イオンビーム電流値分のイオンビームを、前記ターゲット種類設定部にて設定された種類のターゲットに向けて照射し、イオンビームによりスパッタされた粒子を基板表面に堆積させる工程とを有する薄膜形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−６８９６２（Ｐ２０１１−６８９６２Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２２００８（Ｐ２００９−２２２００８）
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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