(57)【要約】【課題】    回転軸を中心に回転する基体ホルダを有する薄膜形成装置において、膜厚にばらつきが生じにくい薄膜形成装置および薄膜形成方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る薄膜形成装置は、回転ドラム１３の外周面に複数の基板を保持しているとともに、回転ドラム１３の回転軸にロータリーエンコーダ１００が設けられている。ロータリーエンコーダ１００は回転ドラム１３の回転位置情報を薄膜形成処理制御手段１１０に出力する。薄膜形成処理制御手段１１０は、薄膜形成処理開始時の回転ドラム１３の回転位置と一致する回転位置で薄膜形成処理の停止を行う。すべての基板に対して同じ回数の薄膜形成処理を行うことができるため、基板間で膜厚のばらつきが生じにくい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を有する基体ホルダに保持された少なくとも１つ以上の基体に対して薄膜形成処理を行って前記基体に薄膜を形成させる薄膜形成装置であって、
前記基体ホルダの回転位置を取得する回転位置取得手段と、
前記回転位置に基づいて薄膜形成処理の停止を行う薄膜形成処理制御手段と、
を備えることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
前記薄膜形成処理制御手段は、
薄膜形成処理の開始時における前記基体ホルダの回転位置を処理開始位置として記憶する記憶手段と、
前記回転位置取得手段から入力される前記基体ホルダの回転位置と前記処理開始位置とを比較し、前記回転位置が前記処理開始位置と実質的に一致する回転位置で薄膜形成処理の停止指令を出力する演算手段と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記薄膜形成処理制御手段は、前記薄膜形成処理の開始前に前記処理開始位置を予め規定値として保持していることを特徴とする請求項２記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
前記薄膜形成処理制御手段は、薄膜形成処理の開始時における基体ホルダの回転位置を前記回転位置取得手段から取得することにより前記処理開始位置を特定することを特徴とする請求項２記載の薄膜形成装置。
【請求項５】
前記回転位置取得手段は、ロータリーエンコーダであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の薄膜形成装置。
【請求項６】
前記ロータリーエンコーダは、アブソリュート型であることを特徴とする請求項５に記載の薄膜形成装置。
【請求項７】
前記ロータリーエンコーダは、基体ホルダの回転軸に接続されていることを特徴とする請求項５または６記載の薄膜形成装置。
【請求項８】
回転軸を有する基体ホルダに保持された少なくとも１つ以上の基体に対して薄膜形成処理を行って前記基体に薄膜を形成させる薄膜形成方法であって、
薄膜形成処理の開始を行う薄膜形成処理開始工程と、
前記基体のすべてに対して同じ回数の薄膜形成処理が行われた場合に薄膜形成処理を停止する薄膜形成処理停止工程と、
を備えることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項９】
前記薄膜形成処理停止工程は、前記薄膜形成処理の開始時における基体ホルダの回転位置と実質的に一致する回転位置で薄膜形成処理を停止することを特徴とする請求項８記載の薄膜形成方法。
【請求項１０】
前記薄膜形成処理開始工程は、前記薄膜形成処理の開始時における基体ホルダの回転位置を処理開始位置として取得する工程と、
前記処理開始位置を記憶する工程と、を含み、
前記薄膜形成処理停止工程は、前記基体ホルダの回転位置を取得する工程と、
基体ホルダの回転位置と前記処理開始位置とを比較する工程と、
前記回転位置と前記処理開始位置とが実質的に一致する回転位置で、前記薄膜形成処理を停止する停止指令を出力する工程と、
を含むことを特徴とする請求項８記載の薄膜形成方法。
【請求項１１】
前記薄膜形成処理開始工程は、前記薄膜形成処理の開始前に前記処理開始位置を処理開始位置として予め取得する工程を含むことを特徴とする請求項１０記載の薄膜形成方法。
【請求項１２】
前記薄膜形成処理開始工程は、前記薄膜形成処理の開始時を検出する工程と、
前記開始時する致する場合を記憶する記憶処理開始位置における基体ホルダの回転位置を処理開始位置として取得する工程と、を含むことを特徴とする請求項１０記載の薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜形成装置及び薄膜形成方法に係り、特に回転軸を中心に回転する基体ホルダを有する薄膜形成装置及び薄膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング等の物理蒸着により、基板表面に光学薄膜を形成させて干渉フィルター、例えば反射防止フィルター、ハーフミラー、各種バンドパスフィルター、ダイクロイックフィルターなどの光学製品を製造したり、各種装飾品の表面に色付けコートを行って特定の光学特性を有する装飾品を製造することが一般的に行われている。
【０００３】
従来から一般に用いられているスパッタ装置としては、例えば円筒状又は多角形柱状の回転ドラムが回転するカルーセル式のスパッタ装置がある。この装置では、回転ドラムの外周面上に複数の基板が配設されており、回転ドラムの側面に設けられたターゲットから飛翔する物質が基板表面に付着することで基板の表面に薄膜が形成される。例えば、特許文献１には、カルーセル式の反応性スパッタ装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−１７６８２１号公報
【０００５】
このようなスパッタ装置では、回転ドラムが１回転するたびに基板表面に１層分の薄膜が堆積してゆく。例えば回転ドラムがＮ回転した場合には、Ｎ回分の薄膜が堆積することになる。しかしながら、従来のスパッタ装置では、薄膜形成処理を停止する際の回転ドラムの回転位置を厳密に制御せずに薄膜形成処理を停止していたため、薄膜形成処理を停止する位置によっては１回転分回転数の少ない基板、すなわちＮ−１回分の薄膜しか堆積していない基板が生じていた。この１回転分による膜厚の違いは、例えば薄膜形成レートが０．５ｎｍ／ｓで回転速度が６０ｒｐｍの場合では、約０．５ｎｍである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、回転ドラムの回転数に１回転分の差が生じると、この差は膜厚の差となる。特に近年のように膜の厚さが非常に薄く緻密になっている場合には、この１回転分の膜厚の差による製品間のばらつきの影響は特に大きい。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、基板上に形成される薄膜の厚さにばらつきが生じにくい薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、請求項１の薄膜形成装置によれば、回転軸を有する基体ホルダに保持された少なくとも１つ以上の基体に対して薄膜形成処理を行って前記基体に薄膜を形成させる薄膜形成装置であって、前記基体ホルダの回転位置を取得する回転位置取得手段と、前記回転位置に基づいて薄膜形成処理の停止を行う薄膜形成処理制御手段と、
を備えることにより解決される。
【０００９】
このように、請求項１の薄膜形成装置によれば、基体ホルダの回転位置情報を回転位置取得手段で取得して、この回転位置情報に基づいて薄膜形成処理の停止を行っている。すなわち、請求項１の薄膜形成装置によれば、薄膜形成処理の開始時における回転位置と停止時における回転位置とを一致させることが可能となる。このため、基体ホルダ上に配置されたすべての基体について同じ回数の薄膜形成処理を行うことが可能となる。従って、基体間で膜厚のばらつきを減少させることが可能となる。
【００１０】
また、請求項２の薄膜形成装置のように、請求項１の要件に加えて、前記薄膜形成処理制御手段は、薄膜形成処理の開始時における前記基体ホルダの回転位置を処理開始位置として記憶する記憶手段と、前記回転位置取得手段から入力される前記基体ホルダの回転位置と前記処理開始位置とを比較し、前記回転位置が前記処理開始位置と実質的に一致する回転位置で薄膜形成処理の停止指令を出力する演算手段と、を備えてもよい。
更にまた、請求項３の薄膜形成装置のように、請求項２の要件に加えて、前記薄膜形成処理制御手段は、前記薄膜形成処理の開始前に前記処理開始位置を予め規定値として保持してもよい。
また、請求項４の薄膜形成装置のように、請求項２の要件に加えて、前記薄膜形成処理制御手段は、薄膜形成処理の開始時における基体ホルダの回転位置を前記回転位置取得手段から取得することにより前記処理開始位置を特定してもよい。
【００１１】
このように、請求項２乃至４の薄膜形成装置によれば、薄膜形成処理の開始時における前記基体ホルダの回転位置と、基体ホルダの現在の回転位置を比較して、両者が一致した位置で薄膜形成処理を停止している。このため、薄膜形成処理の開始時における回転位置と停止時における回転位置とを一致させることが可能となる。従って、基体ホルダ上に配置されたすべての基体について同じ回数の薄膜形成処理を行うことができるため、基体間で膜厚のばらつきを減少させることが可能となる。
【００１２】
また、請求項５の薄膜形成装置のように、請求項１乃至４の要件に加えて、前記回転位置取得手段は、ロータリーエンコーダであってもよい。
更に、請求項６の薄膜形成装置のように、請求項５の要件に加えて、前記ロータリーエンコーダはアブソリュート型であることが好適である。
更にまた、請求項７の薄膜形成装置のように、請求項５または６の要件に加えて、前記ロータリーエンコーダは、基体ホルダの回転軸に接続されていてもよい。
【００１３】
このように、請求項５乃至７の薄膜形成装置によれば、回転位置取得手段としてロータリーエンコーダを用いているため、基体ホルダの回転位置を正確に取得することができる。このため、薄膜形成処理を停止する際の基体ホルダの回転位置を正確に取得して薄膜形成処理を停止することが可能となる。従って、基体ホルダ上に配置されたすべての基体について同じ回数の薄膜形成処理を行うことができるため、基体間に膜厚のばらつきが生じにくくなる。
【００１４】
上記課題は、請求項８の薄膜形成方法によれば、回転軸を有する基体ホルダに保持された少なくとも１つ以上の基体に対して薄膜形成処理を行って前記基体に薄膜を形成させる薄膜形成方法であって、薄膜形成処理の開始を行う薄膜形成処理開始工程と、前記基体のすべてに対して同じ回数の薄膜形成処理が行われた場合に薄膜形成処理を停止する薄膜形成処理停止工程と、を備えることにより解決される。
【００１５】
このように、請求項８の薄膜形成方法によれば、複数の基体のすべてに対して同じ回数の薄膜形成処理が行われた場合に薄膜形成処理を停止している。このため、すべての基体に対して同じ回数だけ薄膜を積層させることができる。従って、基体間で薄膜の厚さにばらつきが生じにくくなる。
【００１６】
また、請求項９の薄膜形成装置のように、請求項８の要件に加えて、前記薄膜形成処理停止工程は、前記薄膜形成処理の開始時における基体ホルダの回転位置と実質的に一致する回転位置で薄膜形成処理を停止すると好適である。
【００１７】
このように、請求項９の薄膜形成方法によれば、薄膜形成処理の開始時における基体ホルダの回転位置と実質的に一致する位置で薄膜形成処理を停止しているため、複数の基体のすべてに対して同じ回数の薄膜形成処理が行われることになる。このため、すべての基体に対して同じ回数だけ薄膜を積層させることができる。従って、基体間で薄膜の厚さにばらつきが生じにくくなる。
【００１８】
また、請求項１０の薄膜形成装置のように、請求項８の要件に加えて、前記薄膜形成処理開始工程は、前記薄膜形成処理の開始時における基体ホルダの回転位置を処理開始位置として取得する工程と、前記処理開始位置を記憶する工程と、を含み、前記薄膜形成処理停止工程は、前記基体ホルダの回転位置を取得する工程と、基体ホルダの回転位置と前記処理開始位置とを比較する工程と、前記回転位置と前記処理開始位置とが実質的に一致する回転位置で、前記薄膜形成処理を停止する停止指令を出力する工程と、を含んでもよい。
更に、請求項１１の薄膜形成装置のように、請求項１０の要件に加えて、前記薄膜形成処理開始工程は、前記薄膜形成処理の開始前に前記処理開始位置を処理開始位置として予め取得する工程を含むとより好適である。
更にまた、請求項１２の薄膜形成装置のように、請求項１０の要件に加えて、前記薄膜形成処理開始工程は、前記薄膜形成処理の開始時を検出する工程と、前記開始時する致する場合を記憶する記憶処理開始位置における基体ホルダの回転位置を処理開始位置として取得する工程を含んでもよい。
【００１９】
このように、請求項１０乃至１２の薄膜形成方法によれば、薄膜形成処理の開始時における基体ホルダの回転位置を処理開始位置として取得して、これを処理開始位置として記憶する。薄膜形成処理の停止はこの処理開始位置と実質的に一致する回転位置で行う。このため、複数の基体のすべてに対して同じ回数の薄膜形成処理が行われる。よって、すべての基体に対して同じ回数だけ薄膜を積層させることができる。従って、基体間で薄膜の厚さにばらつきが生じにくくなる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の薄膜形成装置によれば、基体ホルダの回転位置を取得して、これに基づいて薄膜形成処理を停止している。すなわち、薄膜形成処理の開始時における回転位置と停止時における回転位置とを一致させることが可能となる。このため、基体ホルダ上に配置されたすべての基体について同じ回数の薄膜形成処理を行うことが可能となる。従って、基体間で膜厚のばらつきを減少させることが可能となる。
また、本発明の薄膜形成方法によれば、複数の基体のすべてに対して同じ回数の薄膜形成処理が行われた場合に薄膜形成処理を停止している。このため、すべての基体に対して同じ回数だけ薄膜を積層させることができる。従って、基体間で薄膜の厚さにばらつきが生じにくくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
【００２２】
図１および図２はスパッタ装置１についての説明図であり、図１はスパッタ装置１上面の部分断面図、図２は図１の矢視Ａからみたスパッタ装置１側面の部分断面図、図３は本実施形態に係る膜物性値測定装置のブロック図、図４は本発明におけるロータリーエンコーダの斜視部分断面図である。
【００２３】
本実施形態では、スパッタの一例であるマグネトロンスパッタを行うスパッタ装置１を用いているが、これに限定されるものでなく、マグネトロン放電を用いない２極スパッタ等、他の公知のスパッタを行うスパッタ装置を用いることもできる。
【００２４】
本実施形態のスパッタ装置１は、目的の膜厚よりも薄い薄膜をスパッタで作成し、プラズマ処理を行うことを繰り返すことで目的の膜厚の薄膜を基板上に形成するものである。本実施形態では、スパッタとプラズマ処理によって平均０．０１〜１.５ｎｍの膜厚の薄膜を基板表面に形成する薄膜形成処理を、回転ドラムの回転毎に繰り返すことで、目的とする数ｎｍ〜数百ｎｍ程度の膜厚の薄膜を形成する。
【００２５】
本実施形態のスパッタ装置１は、図１および図２に示すように、真空容器１１と、基体ホルダとしての回転ドラム１３と、モータ１７と、仕切壁１２，１４と、マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂと、交流電源２３と、プラズマ発生手段６０と、を主要な構成要素として備えている。
【００２６】
真空容器１１は、公知のスパッタ装置で通常用いられるものであり、ステンレススチール製で、略直方体形状をした中空体とされている。真空容器１１の内部は、本発明の開閉扉としての扉１１ｂによって薄膜形成室１１Ａとロードロック室１１Ｂに分けられる。真空容器１１の上方には扉１１ｂを収容する扉収納容器（不図示）が接続されている。扉１１ｂは、真空容器１１の内部と扉収納室との間でスライドし、真空容器１１を薄膜形成室１１Ａとロードロック室１１Ｂに仕切る位置と、薄膜形成室１１Ａとロードロック室１１Ｂを連通させる位置との間を移動する。
【００２７】
更に、真空容器１１には、ロードロック室１１Ｂと真空容器１１の外部とを仕切る扉１１ｃが設けられている。扉１１ｃは、スライドまたは回動により開閉する。真空容器１１の内部の薄膜形成室１１Ａには、排気用の配管１５ａが接続され、この配管には真空容器１１内を排気するための真空ポンプ１５が接続されている。また、真空容器１１の内部のロードロック室１１Ｂには、排気用の配管１５ａ'が接続され、この配管には真空容器１１内を排気するための真空ポンプ１５'が接続されている。
【００２８】
回転ドラム１３は、真空容器１１内に配設されており、筒状の表面に複数の基板Ｓを保持している。回転ドラム１３は、複数の基板保持具１３ａ，フレーム１３ｂ、締結具１３ｃを主要な構成要素としている。基板保持具１３ａはステンレススチール製の平板状部材からなり、基板Ｓを保持するための複数の基板保持孔を板面の長手方向に一列に備えている。基板Ｓは基板保持具１３ａの基板保持孔に収納され、脱落しないようにネジ部材を用いて基板保持具１３ａに固定されている。また、図２に示すように、基板保持具１３ａの長手方向における両端付近の板面にはそれぞれネジ穴が一箇所ずつ設けられている。
【００２９】
フレーム１３ｂはステンレススチール製部材で、上下に配置された２つの環状部材から構成されている。フレーム１３ｂには、基板保持具１３ａのネジ穴と対向する位置にネジ穴が設けられている。基板保持具１３ａは、ボルトおよびナットからなる締結具１３ｃを用いてフレーム１３ｂに固定される。なお、本実施形態における回転ドラム１３は、平板状の基板保持具１３ａを複数配置しているため横断面形状が多角形となっているが、回転ドラムとしてはこのような横断面形状が多角形のもの限定されず、例えば中空の円筒状や円錐状のものであってもよい。
【００３０】
回転ドラム１３は、薄膜形成室１１Ａとロードロック室１１Ｂの間を移動できるように構成されている。本実施形態では、真空容器１１の底面にレール（不図示）が設置されていて、回転ドラム１３は、このレールに沿って移動する。基板保持具１３ａをフレーム１３ｂに取り付ける際やフレーム１３ｂから取り外す際には、回転ドラム１３はロードロック室１１Ｂの位置において、回転可能な状態でロックされる。薄膜形成中には、回転ドラム１３ａは薄膜形成室１１Ａの位置において、回転可能な状態でロックされる。回転ドラム１３は、円筒の筒方向の中心軸線Ｚ（図２参照）が真空容器１１の上下方向になるように真空容器１１内に配設される。
【００３１】
回転ドラム１３の下面はモータ１７の回転軸１７ａと係合する構造となっている。回転ドラム１３は、真空容器１１内の真空状態を維持した状態で、真空容器１１の下部に設けられたモータ１７を駆動させることによって中心軸線Ｚを中心に回転する。各基板Ｓは、回転ドラム１３上に保持されているため、回転ドラム１３が回転することで、中心軸線Ｚを公転軸として公転する。回転軸１７ａの回転ドラム１３と係合する面１８ａは、絶縁部材で構成されている。これにより、基板における異常放電を防止することが可能となる。
【００３２】
回転ドラム１３の上面には、ドラム回転軸１７ｂが設けられており、回転ドラム１３の回転に伴ってドラム回転軸１７ｂも回転するように構成されている。真空容器１１の上面には孔部が設けられており、ドラム回転軸１７ｂはこの孔部を貫通して真空容器１１の外部に通じている。孔部の内面には軸受が設けられており、回転ドラム１３の回転をスムーズに行えるようにしている。また、真空容器１１とドラム回転軸１７ｂとの間は、Ｏリングで気密が保たれている。
【００３３】
基板Ｓは、本発明の基体に相当するものである。本実施形態では、基板Ｓはガラス製の円板状部材で、その表面には薄膜形成処理により薄膜が形成される。基体としては本実施形態のような円板状のもの限定されず、レンズ状のものや管状のものなどを用いることもできる。また、基板Ｓの材質も本実施形態のようなガラス製に限定されず、プラスチックや金属等であってもよい。
【００３４】
次に、基板Ｓの表面に薄膜を形成する薄膜形成プロセスゾーン２０と、反応プロセスゾーン５０について説明する。薄膜形成プロセスゾーン２０と反応プロセスゾーン５０は、それぞれ仕切壁１２，１４により囲繞される空間に形成されている。仕切壁１２，１４は、真空容器１１の内壁面から回転ドラム１３へ向けて立設している。本実施形態における仕切壁１２，１４は、真空容器１１と同じステンレススチール製の部材である。仕切壁１２，１４は、真空容器１１の内壁面から回転ドラム１３へ向けて、四方を囲んだ状態で設けられている。真空容器１１の内壁面，仕切壁１２，回転ドラム１３の外周面に囲繞された空間には、薄膜形成プロセスゾーン２０が形成されている。薄膜形成プロセスゾーン２０ではスパッタが行われる。
【００３５】
真空容器１１の内壁面，後述のプラズマ発生手段６０，仕切壁１４，回転ドラム１３の外周面に囲繞された空間には、反応プロセスゾーン５０が形成されている。反応プロセスゾーン５０では、基板Ｓ上の薄膜に対してプラズマ処理が行われる。
【００３６】
反応プロセスゾーン５０は、薄膜形成プロセスゾーン２０が形成された位置から、基板ホルダの回転軸を中心に円周上に約９０度回転した位置に形成されている。モータ１７によって回転ドラム１３が回転させられると、回転ドラム１３の外周面に保持された基板Ｓが公転して、薄膜形成プロセスゾーン２０に面する位置と、反応プロセスゾーン５０に面する位置との間を繰り返し移動することになる。そして、このように基板Ｓが公転することで、ターゲット２９ａ，２９ｂに対して相対的に移動することになる。
【００３７】
薄膜形成プロセスゾーン２０には、マスフローコントローラ２５，２７が、配管を介して連結されている。マスフローコントローラ２５は、不活性ガスとしてのアルゴンガスを貯留するスパッタガスボンベ２６に接続されている。マスフローコントローラ２７は、反応性ガスを貯留する反応性ガスボンベ２８に接続されている。不活性ガスや反応性ガスは、マスフローコントローラ２５，２７で流量を制御されて、配管を通して薄膜形成プロセスゾーン２０に導入される。反応性ガスとしては、例えば酸素ガス，窒素ガス，弗素ガス，オゾンガス等が考えられる。
【００３８】
薄膜形成プロセスゾーン２０には、回転ドラム１３の外周面に対向するように、真空容器１１の壁面にマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂが配置されている。このマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂは、不図示の絶縁部材を介して接地電位にある真空容器１１に固定されている。
【００３９】
マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂは、トランス２４を介して、交流電源２３に接続され、交番電界が印加可能に構成されている。マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂには、ターゲット２９ａ，２９ｂが保持される。ターゲット２９ａ，２９ｂの形状は平板状であり、ターゲット２９ａ，２９ｂの回転ドラム１３の外周面と対向する面が、回転ドラム１３の中心軸線Ｚと垂直な方向を向くように保持される。
【００４０】
反応プロセスゾーン５０に対応する真空容器１１の壁面には、プラズマ発生手段６０を設置するための開口１１ａが形成されている。また、反応プロセスゾーン５０には、マスフローコントローラ５２を介して不活性ガスボンベ５３内の不活性ガスを導入するための配管や、マスフローコントローラ５４を介して反応性ガスボンベ５５内の反応性ガスを導入するための配管が接続されている。
【００４１】
仕切壁１４の反応プロセスゾーン５０に面する壁面には、熱分解窒化硼素（Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ  Ｂｏｒｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）からなる保護層Ｐが被覆されている。さらに、真空容器１１の内壁面の反応プロセスゾーン５０に面する部分にも熱分解窒化硼素からなる保護層Ｐが被覆されている。熱分解窒化硼素は、化学的気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を利用した熱分解法によって仕切壁１４や真空容器１１の内壁面へ被覆される。
【００４２】
プラズマ発生手段６０は、反応プロセスゾーン５０に面して設けられている。本実施形態のプラズマ発生手段６０は、ケース体６１と、誘電体板６２と、アンテナ６３と、導線部６４と、マッチングボックス６５と、高周波電源６６と、真空ポンプ１５とを有して構成されている。
【００４３】
ケース体６１は、真空容器１１の壁面に形成された開口１１ａを塞ぐ形状を備え、ボルト（不図示）で真空容器１１の開口１１ａを塞ぐように固定されている。ケース体６１が真空容器１１の壁面に固定されることで、プラズマ発生手段６０は真空容器１１に接続されている。本実施形態では、ケース体６１はステンレスで形成されている。
【００４４】
誘電体板６２は、板状の誘電体で形成されている。本実施形態において、誘電体板６２は石英で形成されているが、誘電体板の材質としてはこれに限定されず、例えばＡｌ２Ｏ３等のセラミックス材料で形成されたものでもよい。誘電体板６２は、図示しない固定枠でケース体６１に固定されている。誘電体板６２がケース体６１に固定されることで、ケース体６１と誘電体板６２によって囲繞された領域にアンテナ収容室６１Ａが形成されている。
【００４５】
ケース体６１に固定された誘電体板６２は、開口１１ａを介して真空容器１１の内部（反応プロセスゾーン５０）に臨んで設けられている。このとき、アンテナ収容室６１Ａは、真空容器１１の内部と分離している。すなわち、アンテナ収容室６１Ａと真空容器１１の内部とは、誘電体板６２で仕切られた状態で独立した空間を形成している。また、アンテナ収容室６１Ａと真空容器１１の外部は、ケース体６１で仕切られた状態で独立の空間を形成している。本実施形態では、このように独立の空間として形成されたアンテナ収容室６１Ａの中に、アンテナ６３が設置されている。なお、アンテナ収容室６１Ａと真空容器１１内部、アンテナ収容室６１Ａと真空容器１１外部との間は、それぞれＯリングで気密が保たれている。
【００４６】
本実施形態では、アンテナ収容室６１Ａの内部を排気して真空状態にするために、アンテナ収容室６１Ａに排気用の配管１５ａが接続されている。配管１５ａには、真空ポンプ１５が接続されている。また、本実施形態において、配管１５ａは真空容器１１の内部へも連通している。
【００４７】
配管１５ａには、真空ポンプ１５から真空容器１１の内部に連通する位置にバルブＶ１、Ｖ２が設けられている。また、配管１５ａには、真空ポンプ１５からアンテナ収容室６１Ａの内部に連通する位置にバルブＶ１、Ｖ３が設けられている。バルブＶ２，Ｖ３のいずれかを閉じることで、アンテナ収容室６１Ａの内部と真空容器１１の内部との間での気体の移動は阻止される。真空容器１１の内部の圧力や、アンテナ収容室６１Ａの内部の圧力は、真空計（不図示）で測定される。
【００４８】
本実施形態では、スパッタ装置１に真空制御装置（不図示）を備えている。この真空制御装置には、真空計の出力が入力される。真空制御装置は、入力された真空計の測定値に基づいて、真空ポンプ１５による排気を制御して、真空容器１１の内部やアンテナ収容室６１Ａの内部の真空度を調整する機能を備える。本実施形態では、真空制御装置がバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３の開閉を制御することで、真空容器１１の内部とアンテナ収容室６１Ａの内部を同時に、又は独立して排気できる。
【００４９】
アンテナ６３は、高周波電源６６から電力の供給を受けて、真空容器１１の内部（反応プロセスゾーン５０）に誘導電界を発生させ、プラズマを発生させるためのものである。本実施形態のアンテナ６３は、銅で形成された円管状の本体部と、本体部の表面を被覆する銀で形成された被覆層を備えている。アンテナ６３のインピーダンスを低下するためには、電気抵抗の低い材料でアンテナ６３を形成するのが好ましい。そこで、高周波の電流がアンテナの表面に集中するという特性を利用して、アンテナ６３の本体部を安価で加工が容易な、しかも電気抵抗も低い銅で円管状に形成し、アンテナ６３の表面を銅よりも電気抵抗の低い銀で被覆している。このように構成することで、高周波に対するアンテナ６３のインピーダンスを低減して、アンテナ６３に電流を効率よく流して、プラズマを発生させる効率を高めている。
【００５０】
アンテナ６３は、高周波電源６６に接続されている。アンテナ６３は、マッチング回路を収容するマッチングボックス６５を介して高周波電源８９に接続されている。マッチングボックス６５内には、図示しない可変コンデンサが設けられている。
【００５１】
アンテナ６３は、導線部６４を介してマッチングボックス６５に接続されている。導線部６４は、アンテナ６３と同様の素材からなる。ケース体６１には、導線部６４を挿通するための挿通孔が形成されている。アンテナ収容室６１Ａ内側のアンテナ６３と、アンテナ収容室６１Ａ外側のマッチングボックス６５，高周波電源６６とは、挿通孔に挿通される導線部６４を介して接続される。導線部６４と挿通孔との間にはシール部材が設けられ、アンテナ収容室６１Ａの内外で気密が保たれる。
【００５２】
交流電源２３および高周波電源６６はそれぞれスパッタ制御装置４０に電気的に接続されている。スパッタ制御装置４０は、交流電源２３および高周波電源６６のそれぞれに対して、電源のオン／オフや出力の制御を行う。スパッタ制御装置４０はまた、薄膜形成処理制御手段１１０に電気的に接続されており、薄膜形成処理制御手段１１０からの指示を受けて交流電源２３や高周波電源６６の制御を行う。
【００５３】
次に、回転ドラム１３の回転位置情報を取得する手段について説明する。図４は、本発明で使用するロータリーエンコーダ１００の説明図である。ロータリーエンコーダ１００は、ハウジング１０１（図４では不図示）と、ロータリーエンコーダ回転軸１０２と、回転スリット板１０３と、固定スリット１０４板と、発光素子１０５と、受光素子１０６とにより構成される。なお、本実施形態におけるロータリーエンコーダ１００は、本発明における回転位置取得手段に該当する。
【００５４】
ロータリーエンコーダ１００は回転ドラム１３の回転角度（アナログ量）をパルス信号（デジタル量）に変換する装置である。本実施形態では、ロータリーエンコーダ１００としてアブソリュート型のロータリーエンコーダが用いられている。アブソリュート型のロータリーエンコーダは、回転の有無にかかわらず現在の回転位置を絶対位置情報として出力する。このため、回転ドラム１３が停止している場合であっても回転ドラム１３の絶対位置情報を取得することが可能となる。
【００５５】
ハウジング１０１は、ロータリーエンコーダ回転軸１０２，回転スリット板１０３，固定スリット板１０４，発光素子１０５，受光素子１０６を収納するケースである。図２に示すように、ハウジング１０１は、コネクタ１０１ａを用いて真空容器１１の上面に固定されている。
【００５６】
ロータリーエンコーダ回転軸１０２は、カップリング１０７を介してドラム回転軸１７ｂに接続されている。ロータリーエンコーダ回転軸１０２の端面と、ドラム回転軸１７ｂの端面を接合して、接合面周囲をカップリングで固定することで、両回転軸を固定している。回転ドラム１３の底面にはモータ１７が接続されており、モータ１７の駆動により回転ドラム１３が回転する。その回転はドラム回転軸１７ｂ，カップリング１０７を介してロータリーエンコーダ回転軸１０２へ伝達され、ロータリーエンコーダ回転軸１０２は回転する。
【００５７】
ロータリーエンコーダ回転軸１０２の端面には、回転スリット板１０３が、回転スリット板１０３の中心軸とロータリーエンコーダ回転軸１０２が同軸となるように取り付けられている。回転スリット板１０３は、ドラム回転軸１７ｂの回転に伴って、ロータリーエンコーダ回転軸１０２を回転軸として回転する。
【００５８】
回転スリット板１０３は、エポキシ樹脂などから構成された円板状部材であり、板面には複数のスリット１０３ａが設けられている。円板状部材の板面には、複数のスリットから構成されるトラックが複数設けられている。各トラックは円板状部材の中心から同心円状に配置されている。同じトラックに配置されるスリット１０３ａは同一の形状をしており、互いに等間隔に配置されている。また、異なるトラックに配置されるスリット１０３ａは、互いに異なる形状をしている。
【００５９】
固定スリット板１０４は、複数の格子状スリット１０４ａが設けられた平板状部材である。固定スリット板１０４は、回転スリット板１０３に対して一定間隔を空けて平行に設けられている。固定スリット板１０４はハウジング１０１に固定されている。このため、ロータリーエンコーダ回転軸１０２が回転しても固定スリット板１０４は回転しない。
【００６０】
ハウジング１０１内には、複数の発光素子１０５および複数の受光素子１０６が設けられている。発光素子１０５および受光素子１０６は、回転スリット板１０３と固定スリット板１０４を挟んで互いに対向して配置されている。発光素子１０５としては、発光ダイオードなど公知の素子が用いられる。受光素子１０６としては、フォトトランジスタなど公知の素子が用いられる。発光素子１０５および受光素子１０６は、回転スリット板１０３のトラック数と同じ数だけそれぞれ設けられている。
【００６１】
発光素子１０５から照射される光は、回転スリット板１０３のスリット１０３ａおよび固定スリット板１０４のスリット１０４ａの両スリットを透過した場合に受光素子１０６で検出される。ロータリーエンコーダ回転軸１０２が回転することにより回転スリット板１０３が回転して、回転スリット板１０３のスリットとスリットの間で光路が遮られた場合には、受光素子１０６では光は検出されない。
【００６２】
複数の受光素子１０６は、それぞれ異なるトラックにおいてスリット１０３ａを通過する光を検知する。スリット１０３ａの形状や配置はトラック毎にそれぞれ異なっているため、回転スリット板１０３の回転位置によって光を受光している受光素子１０６の組み合わせは異なる。逆にいえば、光を受光している受光素子１０６の組み合わせに基づいて、回転ドラム１３の回転位置を決定することができる。
【００６３】
ロータリーエンコーダ１００の受光素子１０６は、図３に示すように、絶対位置信号生成装置１１１と電気的に接続されている。絶対位置信号生成装置１１１は、回転ドラム１３の回転位置を絶対値として出力する。絶対位置信号生成装置１１１は、Ａ−Ｄ変換部１１１ａおよび絶対位置信号生成部１１１ｂを備えている。
【００６４】
Ａ−Ｄ変換部１１１ａはロータリーエンコーダ１００の受光素子１０６に電気的に接続され、受光素子１０６から出力された電気信号をデジタル信号に変換して出力する。すなわち、受光素子１０６で検出した明暗情報を波形整形して矩形波のパルス信号として出力する。これにより、アナログ量である回転ドラム１３の回転位置をデジタル信号に変換することができる。
【００６５】
絶対位置信号生成部１１１ｂは、Ａ−Ｄ変換部１１１ａから出力されるデジタル信号を基に、回転ドラム１３の絶対位置情報を演算する。絶対位置信号生成部１１１ｂでは、発光素子１０５からの光を受光している受光素子１０６の組み合わせから、回転ドラム１３の絶対位置を一義的に決定する。回転ドラム１３の回転位置情報は二進数のデータとして薄膜形成工程制御手段１１０へ出力される。
【００６６】
薄膜形成処理制御手段１１０は薄膜形成処理を制御する装置である。図３に示すように、本実施形態では、ディスプレイとキーボードが外部に接続されたコンピュータにより構成されている。コンピュータには演算手段であるＣＰＵ１１１ａと記憶手段であるメモリ１１１ｂが設けられており、メモリ１１１ｂはオペレータがキーボードを用いて入力した各種設定値、例えば薄膜形成処理開始位置などを記憶している。
【００６７】
ＣＰＵ１１１ａはオペレータが入力した設定値を基に各種演算を行う。また、コンピュータには外部機器と接続可能なＩ／Ｏポートが複数設けられており、スパッタ制御装置４０や絶対位置信号生成手段１１１に接続されている。スパッタ制御装置４０や絶対位置信号生成手段１１１、キーボードやディスプレイとの信号のやりとりは、コンピュータのＩ／Ｏインターフェースを介して行われる。Ｉ／Ｏインターフェースを介しての外部機器との通信や、ＣＰＵ１１１ａによるメモリ１１１ｂへの読み書き等はオペレーティングシステムを介して行われる。
【００６８】
薄膜形成処理制御手段１１０へ入力された回転ドラム１３の回転位置情報は、図３に示すように、Ｉ／Ｏインターフェースを介して薄膜形成処理制御手段１１０のＣＰＵ１１１ａ工程せいこうていの処理を行うことが可能となる。従って                                                                                                  で演算処理され、実数値化される。本実施形態で使用されるロータリーエンコーダ１００の分解能は１６ビットであるため、回転ドラム１３の回転位置は「１」から「６５５３６」までの数値情報に変換される。以下、回転ドラム１３の回転位置を「番地」と呼ぶ。番地情報は薄膜形成処理制御手段１１０のメモリ１１１ｂに保持される。
【００６９】
本実施形態で使用されるロータリーエンコーダ１００は１６ビットの分解能を有している。すなわち、（３６０／６５５３６）°の回転角の変化を検出することができる。ただし、本発明で用いられるロータリーエンコーダの分解能はこれに限定されず、１６ビットよりも分解能が低いものであっても、回転ドラム１３の回転位置を十分に取得できるものであれば使用できる。なお、１６ビットよりも分解能が高いものも当然使用することができる。
【００７０】
本実施形態で使用されているロータリーエンコーダ１００は光学素子を用いる光学式であるが、回転円板の外周面に一定間隔ごとに磁性体を配置し、円板の回転による磁気の変化を検知する磁気式であってもよい。また、本実施形態で使用するロータリーエンコーダ１００はアブソリュート式であるが、回転軸が回転している場合にのみ回転位置情報を出力するインクリメンタル式であってもよい。
【００７１】
以下に、上述のスパッタ装置１を用いて薄膜を製造するスパッタ処理について、図１乃至図５を用いて説明する。図５は本発明における成膜処理の流れを示すフロー図である。ここでは、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を積層させた薄膜を製造する例を挙げて説明する。薄膜の形成は、成膜処理の準備を行う成膜準備工程、酸化ケイ素の薄膜を形成する薄膜形成処理開始工程、薄膜形成を停止する薄膜形成処理停止工程、成膜処理を終了する成膜終了工程の順に行われる。
【００７２】
図５のステップ１（Ｓ１）は、薄膜形成処理を開始する回転位置を設定するステップである。オペレータは、薄膜形成処理制御装置１１０に接続されたキーボードを用いて所望の回転位置を薄膜形成処理の処理開始位置として入力する。本実施形態では、回転位置がｎ番地（ｎは０〜６５５３５の整数）にある場合に薄膜形成処理を開始するように設定している。この回転開始位置は、図３に示す薄膜形成処理制御装置１１０に設けられたメモリ１１１ｂに格納される。このとき、薄膜形成処理停止位置がＣＰＵ１１１ａにより自動的に決定される。決定された薄膜形成処理停止位置はメモリ１１１ｂに格納される。
【００７３】
本実施形態ではｎ番地目で薄膜形成処理を停止する。具体的には、例えば２００番地目で薄膜形成処理を開始するように設定した場合、薄膜形成処理の停止位置は２００番地目となる。ただし、薄膜形成処理の停止位置は開始位置と厳密に一致させる必要は無く、多少のずれがあっても実質的に開始位置と停止位置が同じであり、かつ回転ドラム１３上のすべての基板について同じ回数ずつ薄膜形成処理が行われる位置であれば多少の誤差があってもよい。
【００７４】
また、オペレータはキーボードを用いて所望のスパッタ終了膜厚をセットする。薄膜形成処理制御装置１１０は、入力された終了膜厚に基いて所望の膜厚となるよう回転ドラム回転数やガス流量などの条件を算出する。本実施形態ではオペレータが所望の薄膜形成処理開始位置を入力すると、この入力された回転位置が既定値として薄膜形成処理制御装置１１０で記憶される。
【００７５】
ステップ２（Ｓ２）は、薄膜形成準備処理を開始するステップである。まず、ターゲット２９ａ，２９ｂをマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに保持させる。ターゲット２９ａ，２９ｂの材料としてケイ素（Ｓｉ）を用いる。次いで、扉１１ｂを閉じて、真空ポンプ１５を作動させて排気を行い、薄膜形成室１１Ａを１０−２Ｐａ〜１０Ｐａ程度の真空状態にする。このとき、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３が開放され、アンテナ収容室６１Ａも同時に排気される。
【００７６】
その後、回転ドラム１３をロードロック室１１Ｂの位置でロックした状態で、基板Ｓを保持した基板保持具１３ａを回転ドラム１３に取り付ける。続いて、扉１１ｃを閉じた状態で、真空ポンプ１５'を作動させてロードロック室１１Ｂを排気して、１０−２Ｐａ〜１０Ｐａ程度の真空状態にする。更に、扉１１ｂを開いて、回転ドラム１３を薄膜形成室１１Ａへ移動させる。回転ドラム１３を薄膜形成室１１Ａへ移動させた後に、扉１１ｂを再び閉じる。そして、真空容器１１の内部，アンテナ収容室６１Ａの内部を上述の所定の圧力に減圧する。その後、真空容器１１の内部，アンテナ収容室６１Ａの内部の圧力が安定した後に、薄膜形成プロセスゾーン２０の圧力を、１．０×１０−１Ｐａ〜１．３Ｐａに調整する。
【００７７】
ステップ３（Ｓ３）は、回転ドラム１３の回転を開始するステップである。回転ドラム１３の回転は、オペレータがスパッタ装置１の操作パネルに設けられたドラム回転スイッチを押すことにより開始される。ドラム回転スイッチを押すと、モータ１７が作動して回転ドラム１３が回転する。薄膜形成処理制御装置１１０は、ロータリーエンコーダ１００から回転ドラム１３の回転位置情報（番地情報）を取得する。また、薄膜形成処理制御装置１１０は番地情報と内部クロックに基づいて回転ドラム１３の回転速度を演算する。回転ドラム１３の回転速度が一定になると、次のステップへ移行する。
【００７８】
ステップ４（Ｓ４）は、回転ドラム１３の回転位置をチェックして、ｎ番地目であるか否かを判断するステップである。具体的には、薄膜形成処理制御手段１１０は、ロータリーエンコーダ１００から入力される回転ドラム１３の回転位置と、メモリ１１１ｂに格納されている番地であるｎ番地とをＣＰＵ１１１ａで比較して、一致した場合に薄膜形成処理を開始する開始信号をスパッタ制御装置４０に出力する（ステップ５）。回転位置がｎ番地でない場合は、ｎ番地になるまで薄膜形成処理を開始せずに待機する。
【００７９】
ステップ５（Ｓ５）は、薄膜形成処理を開始するステップである。薄膜形成処理は、薄膜形成プロセスゾーン２０における中間薄膜形成処理および反応プロセスゾーン５０における酸化処理を順次繰り返すことで行われる。薄膜形成プロセスゾーン２０では、ターゲット２９ａ，２９ｂに対してスパッタを行い、基板Ｓ表面に金属原子や不完全酸化物からなる中間薄膜が形成される。続く反応プロセスゾーン５０では、薄膜形成プロセスゾーン２０で形成された中間薄膜に対して酸化処理を行うことにより、金属酸化物が生成される。この処理を所定の膜厚になるまで繰り返すことで最終薄膜が形成される。
【００８０】
薄膜形成処理は、薄膜形成処理制御装置１１０からスパッタ制御装置４０へスパッタ開始を指示する開始信号が送られることにより開始される。スパッタ開始指示を受けたスパッタ制御装置４０は、交流電源２３および高周波電源６６に対して、それぞれトランス２４およびマッチングボックス６５に交流電圧を印加するよう指示を出す。このスパッタ開始指示により、スパッタ装置１においてスパッタが開始される。
【００８１】
スパッタ開始指示によりターゲット２９ａ，２９ｂに交番電界が掛かるようになると、ターゲット２９ａ，２９ｂが交互にアノードとカソードになり、薄膜形成プロセスゾーン２０でプラズマが形成される。このプラズマによってカソード上のターゲットに対してスパッタが行われる。
【００８２】
続いて基板Ｓは、回転ドラム１３の回転にともなって、薄膜形成プロセスゾーン２０に面する位置から反応プロセスゾーン５０に面する位置に搬送される。反応プロセスゾーン５０には、反応性ガスボンベ５５から反応性ガスとして酸素ガスを導入するとともに、不活性ガスボンベ５３から不活性ガスとしてアルゴンガスを導入する。酸素ガスおよびアルゴンガスの流量は、ステップ１で設定された終了膜厚に基づいて決定される。
【００８３】
次に、アンテナ６３に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加して、プラズマ発生手段６０によって反応プロセスゾーン５０にプラズマを発生させる。反応プロセスゾーン５０の圧力は０．７×１０−１〜１．０Ｐａに維持する。また、少なくとも反応プロセスゾーン５０にプラズマを発生させている際中は、アンテナ収容室６１Ａの内部圧力を１０−３Ｐａ以下に保持する。
【００８４】
そして、回転ドラム１３が回転して、ケイ素或いは不完全酸化ケイ素（ＳｉＯｘ１（ｘ１＜２））からなる中間薄膜が形成された基板Ｓが反応プロセスゾーン５０に面する位置に搬送されてくると、反応プロセスゾーン５０では、中間薄膜を構成するケイ素或いは不完全酸化ケイ素（ＳｉＯｘ１（ｘ１＜２））をプラズマ処理によって酸化反応させる工程を行う。すなわち、プラズマ発生手段６０によって反応プロセスゾーン５０に発生させた酸素ガスのプラズマでケイ素或いは不完全酸化ケイ素（ＳｉＯｘ１（ｘ１＜２））を酸化反応させて、所望の組成の不完全酸化ケイ素（ＳｉＯｘ２（ｘ１＜ｘ２＜２））或いは酸化ケイ素（ＳｉＯｘ２）に変換させる。
【００８５】
本実施形態では、反応プロセスゾーン５０で、中間薄膜を構成するケイ素或いはケイ素不完全酸化物を酸化反応させて所望の組成の不完全酸化ケイ素（ＳｉＯｘ２（ｘ１＜ｘ２＜２））或いは酸化ケイ素に変換させることで、最終薄膜を形成する。これにより、膜組成変換工程を行う。
【００８６】
この反応プロセスゾーン５０における膜組成変換工程では、最終薄膜の膜厚が中間薄膜の膜厚よりも厚くなるように、最終薄膜を形成する。すなわち、中間薄膜を構成するケイ素或いはケイ素不完全酸化物ＳｉＯｘ１（ｘ１＜２）を所望の組成の不完全酸化ケイ素（ＳｉＯｘ２（ｘ１＜ｘ２＜２））或いは酸化ケイ素（ＳｉＯ２）に変換することにより中間薄膜を膨張させ、最終薄膜の膜厚を中間薄膜の膜厚よりも厚くする。以下、薄膜形成プロセスゾーン２０でのスパッタ処理と、反応プロセスゾーン５０での酸化処理を繰り返すことで、基板表面に薄膜が形成される。薄膜はドラムが回転する毎に積層されてゆく。
【００８７】
ステップ６（Ｓ６）は、現在の膜厚がＳ１で設定した終了膜厚か否かを判断するステップである。最終膜厚に達したかどうかは回転ドラム１３が所定回数回転したかどうかに基づいて判断する。また、膜厚測定装置を設けて膜厚を測定し、この測定した膜厚に基づいて判断してもよい。現在の膜厚が設定した終了予定膜厚となった場合は、薄膜形成処理の停止位置か否かを判断するステップ７（Ｓ７）へ移行する。
【００８８】
ステップ７（Ｓ７）では回転ドラム１３の現在の番地をチェックして、回転位置がｎ番地目である場合は薄膜形成処理を停止する（Ｓ１３）。具体的には、薄膜形成処理制御手段１１０は、ロータリーエンコーダ１００から入力される回転ドラム１３の回転位置と、メモリ１１１ｂに格納されている処理開始位置であるｎ番地とをＣＰＵ１１１ａで比較して、一致した場合に薄膜形成処理を停止するための停止信号をスパッタ制御装置４０へ出力する。回転ドラム１３の回転位置がｎ番地でない場合は、ｎ番地になるまで薄膜形成処理を継続し、ｎ番地になったときに薄膜形成処理を停止するための信号を出力する。
【００８９】
ステップ８（Ｓ８）は、薄膜形成処理の停止を行うステップである。本ステップは、本発明における薄膜形成停止工程に該当する。薄膜形成処理制御手段１１０から薄膜形成処理の停止信号を受けたスパッタ制御装置４０は、交流電源２３からトランス２４への電力の供給を停止する。また、高周波電源６６から、マッチングボックス６５への電力の供給を停止する。これにより、薄膜形成プロセスゾーン２０での薄膜形成処理と、反応プロセスゾーン５０での酸化処理の両方の処理が停止し、薄膜形成処理が停止する。
【００９０】
上述のように本実施形態では、薄膜形成処理を開始したときの回転ドラム１３の回転位置と停止するときの回転位置を厳密に制御している。すなわち、ステップ４においてｎ番地で薄膜形成処理を開始し、ステップ７において薄膜形成処理の開始位置であるｎ番地目で薄膜形成処理を停止している。このため、薄膜形成処理を開始した回転位置を基準として、基板ホルダに保持されているすべての基板が同じ回数回転したことになる。従って、すべての基板について同じ回数だけ薄膜形成処理が行われたことになる。仮に回転ドラム１３の停止位置を厳密に制御せずに薄膜形成処理を停止した場合は、ドラム上の回転位置によっては一回転分回転数の少ない基板が生じることになる。１回転分回転数が少ないと、１回転分薄膜形成処理が行われなかったことになる。この１回転分による膜厚の違いは、例えば薄膜形成レートが０．５ｎｍ／ｓで回転速度が６０ｒｐｍの場合では、約０．５ｎｍである。
【００９１】
このように本実施形態では、薄膜形成処理を開始した回転位置と略一致する回転位置で薄膜形成処理を停止するため、すべての基板に対して同じ回数だけ薄膜形成処理が行われたことになる。従って、回転数の違いにより基板間で膜厚に違いが生じるという不都合が少なく、基板間で膜厚にばらつきが少ない基板を得ることが可能となる。
【００９２】
ステップ９（Ｓ９）は、回転ドラム１３の回転を停止するステップである。ドラム回転の停止はオペレータがスパッタ装置１の操作パネルに設けられたドラム停止スイッチを押すことにより行ってもよいし、薄膜形成処理制御装置１１０が自動的に停止制御を行ってもよい。手動で停止作業を行う場合、ドラム停止スイッチを押すと、モータ１７の駆動が停止し、回転ドラム１３を回転が停止する。薄膜形成処理制御装置１１０に表示されるドラム回転速度が０ｒｐｍになると、次のステップに進む。
【００９３】
ステップ１０（Ｓ１０）は、薄膜形成停止処理を行うステップである。回転ドラム１３の回転が停止すると、回転ドラム１３とモータ１７との係合を解除する。続いて回転ドラム１３を真空容器１１下面に設けられたレール上に載置し、薄膜形成室１１Ａからロードロック室１１Ｂへ搬送する。
【００９４】
続いて、ロードロック室１１Ｂに備えられた真空ポンプ１５'の駆動を停止し、ロードロック室１１Ｂ内を徐々に大気圧へ開放する。ロードロック室内に備えられた真空計を確認して、大気圧になった時点で扉１１ｂを開き、基板保持具１３ａをフレーム１３ｂから取り外す。基板保持具１３ａから基板Ｓを回収して、一連の薄膜形成処理を終了する。
【００９５】
本実施形態では、薄膜形成処理を開始する処理開始位置を予めオペレータが設定して、その後の処理は自動的に進行するような構成としているが、本発明における処理開始位置はこのように予め設定される場合に限定されない。例えばステップ５の薄膜形成処理を開始する工程をオペレータが手動で行うような実施態様の場合では、スパッタ制御装置４０に薄膜形成処理の開始を指示するスイッチを設け、オペレータがスイッチを押下した場合に薄膜形成処理を行うようなスパッタ装置が考えられる。
【００９６】
この場合、スイッチの押下がなされた際の回転ドラム１３の回転位置を処理開始位置として取得する。取得された処理開始位置はメモリ１１１ｂに記憶され、ステップ７において現在の回転位置と比較がＣＰＵ１１１ａにより行われる。現在の回転位置がメモリに記憶された処理開始位置と一致する場合に薄膜形成処理制御手段１１０はスパッタ制御装置４０に薄膜形成処理の停止指示を出力するようにする。
【００９７】
また、本実施形態では、交流電源２３からトランス２４への電力供給を開始することによりスパッタ処理の開始を行っているが、例えば図６に示すように、ターゲット２９ａ，２９ｂと回転ドラム１３の間にターゲットの全面を覆うシャッター１１４を設けてもよい。この場合、薄膜形成処理開始前においてはターゲット２９ａ，２９ｂから飛来する物質が基板に届かない位置に配置し、薄膜形成処理開始時にはシャッター１１４がターゲット２９ａ，２９ｂから飛来する物質が基板に届く位置になるように、モータ（図示せず）を用いてシャッター１１４を移動するようにするとよい。
【００９８】
更にまた、本実施形態では、交流電源２３からトランス２４への電力供給を停止することにより薄膜形成処理の停止を行っているが、この場合にも上記シャッター１１４を用いて、薄膜形成処理停止前においてはターゲット２９ａ，２９ｂから飛来する物質が基板に届くシャッター１１４を位置に配置し、薄膜形成処理開始時にはターゲット２９ａ，２９ｂから飛来する物質が基板に届かない位置にシャッター１１４を移動するようにしてもよい。
【００９９】
更に、回転位置取得手段としてはロータリーエンコーダに限定されず、他の回転位置取得手段を用いてもよい。例えば図６に示すように、投光素子および受光素子を備えた反射型位置センサ１１２を真空容器１１の側壁に設置し、回転ドラム１３の側面の一箇所に反射鏡１１３を設け、投光素子から投光され反射鏡に反射して戻ってくる光を検知することで回転ドラム１３の回転位置を検出するようにしてもよい。また、回転ドラム１３の外周面にバーコードなどを貼着して、真空容器１１の側面にバーコード検出器を設置し、バーコードを検出することで回転ドラム１３の回転位置を取得してもよい（図示せず）。
【０１００】
なお、本発明の実施形態として回転ドラム１３を備えた反応性スパッタリング装置を挙げたが、本発明の基体ホルダとしてはこのような回転ドラムに限定されず、例えば中心に回転軸を有する円板状の基体ホルダや、ドーム型の基板ホルダを用いるものであってもよい。また、本発明の薄膜形成処理としては、実施形態で挙げた反応性スパッタリングに限定されない。例えばプラズマＣＶＤ装置を用いて薄膜形成処理を行う場合等に本発明の薄膜形成装置や薄膜形成方法を応用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明におけるスパッタ装置を上面から見た部分断面図である。
【図２】図１のスパッタ装置を矢視Ａ方向から見た部分断面図である。
【図３】本発明におけるスパッタ装置のブロック図である。
【図４】本発明におけるロータリーエンコーダの斜視部分断面図である。
【図５】本発明における成膜処理の流れを示すフロー図である。
【図６】本発明の他の実施形態におけるスパッタ装置の部分断面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１    スパッタ装置（薄膜形成装置）
１１    真空容器
１１Ａ    薄膜形成室
１１Ｂ    ロードロック室
１１ａ    開口
１１ｂ    扉
１１ｃ    扉
１３    回転ドラム（基体ホルダ）
１３ａ    基板保持具
１３ｂ    フレーム
１３ｃ    締結具
１４    仕切壁
１５    真空ポンプ
１５ａ    配管
１７    モータ
１７ａ    モータ回転軸
１７ｂ    ドラム回転軸
２０    薄膜形成プロセスゾーン
２１ａ    マグネトロンスパッタ電極
２１ｂ    マグネトロンスパッタ電極
２３    交流電源
２４    トランス
２５    マスフローコントローラ
２６    スパッタガスボンベ
２７    マスフローコントローラ
２８    反応性ガスボンベ
２９ａ    ターゲット
２９ｂ    ターゲット
４０    スパッタ制御装置
５０    反応プロセスゾーン
５２    マスフローコントローラ
５３    不活性ガスボンベ
５４    マスフローコントローラ
５５    反応性ガスボンベ
６０    プラズマ発生手段
６１    ケース体
６１Ａ    アンテナ収容室
６２    誘電体板
６３    アンテナ
６４    導線部
６５    マッチングボックス
６６    高周波電源
１００    ロータリーエンコーダ（回転位置取得手段）
１０１    ハウジング
１０１ａ    コネクタ
１０２    ロータリーエンコーダ回転軸
１０３    回転スリット板
１０３ａ    スリット
１０４    固定スリット板
１０４ａ    格子状スリット
１０５    発光素子
１０６    受光素子
１０７    カップリング
１１０    薄膜形成処理制御手段
１１１ａ    ＣＰＵ（演算手段）
１１１ｂ    メモリ（記憶手段）
１１１    絶対位置信号生成装置
１１１ａ    Ａ−Ｄ変換部
１１１ｂ    絶対位置信号生成部
１１２    反射型位置センサ
１１３    反射鏡
１１４    シャッター
Ｓ    基板（基体）
Ｖ１    バルブ
Ｖ２    バルブ
Ｖ３    バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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