(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、
前記真空槽の側壁に配置された複数の処理手段と、
前記真空槽内に配置された複数の基板起立装置と、
鉛直方向の回転軸線を中心として回転する回転台とを有し、
前記各基板起立装置は基板載置部をそれぞれ有し、
前記各基板起立装置は、前記基板載置部を水平姿勢にも起立姿勢にもできるように構成され、
処理対象物の基板は前記水平姿勢の前記基板載置部に配置され、前記基板載置部が起立姿勢にされると、前記基板は前記基板載置部と共に起立姿勢にされるように構成され、
前記水平姿勢では、前記各基板載置部は上下に重ね合わされ、
前記各基板起立装置は前記回転台の回転によって回転し、起立姿勢にされた前記基板を前記処理手段に対面させるように構成された真空処理装置。
【請求項２】
前記真空槽の壁面には窓が設けられ、前記処理手段は前記窓の外側に位置し、前記窓を介して前記基板と面するように構成された請求項１記載の真空処理装置。
【請求項３】
複数の前記基板載置部のうち、少なくとも一つの前記基板載置部は遮蔽部を有し、前記基板載置部が前記遮蔽部と共に起立姿勢にされ、前記処理手段に対向したときに、前記遮蔽部と前記処理手段の間の前記窓部は、前記遮蔽部によって覆われるように構成された請求項２記載の真空処理装置。
【請求項４】
前記遮蔽部は板状に形成された請求項３記載の真空処理装置。
【請求項５】
前記真空槽内壁又は前記基板載置部のいずれか一方又は両方には、シール材が設けられ、
前記シール材は、前記基板が起立の状態で前記処理手段と対向したときに、前記窓の周辺の前記真空槽の内壁と、前記基板載置部との間に配置されるように構成されたことを特徴とする請求項２記載の真空処理装置。
【請求項６】
前記基板が起立の状態で、前記処理手段と対向したときに、前記シール材により、所定の基板の処理雰囲気を、他の基板の処理雰囲気と隔離することができるように構成された請求項５記載の真空処理装置。
【請求項７】
前記真空槽と前記処理手段の間に配置され、前記窓の周囲に取りつけられた枠を有し、
前記基板載置部に前記基板を保持させて起立姿勢にしたとき、前記基板載置部、前記枠、前記処理手段で仕切られる空間内が気密になり、前記真空槽中の雰囲気と隔離されるように構成された請求項５記載の真空処理装置。
【請求項８】
前記枠には排気口とガス導入口が設けられており、前記処理手段がスパッタリング用カソードであり、前記排気口から前記空間内を真空排気し、前記ガス導入口からスパッタガスと反応性ガスを導入できるように構成された請求項７記載の真空処理装置。
【請求項９】
前記処理手段が、スパッタリング用カソードであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の真空処理装置。
【請求項１０】
前記起立装置は複数の駆動軸を有し、前記各基板載置部は駆動軸に取りつけられ、前記駆動軸が中心軸線を中心に回転すると起立姿勢になるように構成された請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空雰囲気内で基板を処理する真空処理装置の技術分野にかかり、特に、基板を立った状態で処理すると共に多層膜を形成するためのスパッタリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多層膜を形成するためのスパッタリング装置として、図１４の符号１００に示すような装置が用いられている。
このスパッタリング装置１００は、仕込取出室１０１と搬送ロボット１１２と、成膜室１０３、１１３とを有している。
【０００３】
仕込取出室１０１に搬入された基板は、搬送ロボット１１２で仕込取出室１０１から成膜室１０３に搬送されるように構成されている。
上記の成膜室１０３の詳細な構成を図８に示す。この成膜室１０３は、真空槽１１１を有している。真空槽１１１内には、ホットプレート兼用の基板ホルダ１０４が配置されている。また真空槽１１１は搬送室１１０に通じており、搬送室１１０内には搬送ロボット１１２が配置されている。
【０００４】
搬送ロボット１１２は、水平方向に伸縮自在なアーム１１６を有しており、該アーム１１６先端部分のハンド１１７上に、基板１０６を水平に載置すると、基板１０６を水平方向に搬送することができ、基板ホルダ１０４上の所定位置まで移動させられるように構成されている。
【０００５】
基板ホルダ１０４には複数の孔が設けられており、各孔内には、基板昇降機構１２０が有する複数のピン１０５が収納されている。
基板ホルダ１０４の上方に基板１０６を位置させた状態で、基板昇降機構１２０を動作させ、ピン１０５を上方に移動させると、基板１０６はピン１０５先端に乗せられる。その状態でアーム１１６を縮ませ、ハンド１１７を基板１０６と基板ホルダ１０４の間から抜き取り、搬送室１１０内に戻した後、ピン１０５を下方に移動させ、各ピン１０５を基板ホルダ１０４の孔内に収納すると、基板１０６は基板ホルダ１０４に移し替えられる。
【０００６】
その後、基板ホルダ１０４に設けられた基板保持機構を動作させ、基板１０６を基板ホルダ１０４表面に密着保持させる。この基板ホルダ１０４には回転軸１２４が取り付けられ、回転軸１２４には、図示しないモータが直結されており、モータを駆動して回転軸１２４を回転させて基板ホルダ１０４を起立させると、基板１０６は基板ホルダ１０４と一緒に起立する。
【０００７】
真空槽１１１の壁面にはカソード１０８が設けられており、基板１０６が基板ホルダ１０４に密着した状態で起立すると、その基板１０６は、カソード１０８に設けられたターゲットと平行に対向配置される。
【０００８】
その状態でカソード１０８に電圧を印加すると、ターゲットがスパッタリングされ、起立した基板１０６表面に一層目の薄膜が形成される。
こうして基板１０６の表面に薄膜が形成された後に、この基板は搬送ロボット１１２で成膜室１０３から搬出されて成膜室１１３に搬入され、成膜室１１３で二層目の成膜処理がなされる。
その後基板は成膜室１１３から仕込取出室１０１に搬送され、装置外へと取り出される。
【０００９】
以上説明した成膜室１０３、１１３では、基板１０６が移動や起立をする際に摺動しないため、真空槽１１１内でのダストの発生はなく、また、立った状態で基板１０６表面に薄膜が形成されるので、ターゲットやその近傍からダストが発生した場合でも基板１０６表面に付着しないので、欠陥のない高品質の薄膜が得られるようになっている。
【００１０】
しかしながら、成膜室１０３、１１３は、図１５に示すようにカソード１０８をそれぞれ１つしか有していないので、各成膜室１０３、１１３内では単層膜しか成膜できない。
【００１１】
従って、多層膜を成膜する場合には、多くの成膜室が必要となり、例えば、液晶表示装置用のガラス基板のように、４００mm×５００mmから更に大きなものへと大面積化が要求される装置では、成膜室の占めるスペースが大きくなってしまう。さらに、複数の成膜室間を基板が移動しなければならないので、基板の移動時間が長くなり、スループットが低下してしまうという問題が生じていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の要求に応じるために創作されたものであり、その目的は、同じ真空槽内で複数の大きな基板に成膜できる真空処理装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、真空槽と、前記真空槽の側壁に配置された複数の処理手段と、前記真空槽内に配置された複数の基板起立装置と、鉛直方向の回転軸線を中心として回転する回転台とを有し、前記各基板起立装置は基板載置部をそれぞれ有し、前記各基板起立装置は、前記基板載置部を水平姿勢にも起立姿勢にもできるように構成され、処理対象物の基板は前記水平姿勢の前記基板載置部に配置され、前記基板載置部が起立姿勢にされると、前記基板は前記基板載置部と共に起立姿勢にされるように構成され、前記水平姿勢では、前記各基板載置部は上下に重ね合わされ、前記各基板起立装置は前記回転台の回転によって回転し、起立姿勢にされた前記基板を前記処理手段に対面させるように構成された真空処理装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の真空処理装置であって、前記真空槽の壁面には窓が設けられ、前記処理手段は前記窓の外側に位置し、前記窓を介して前記基板と面するように構成された真空処理装置である。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の真空処理装置であって、複数の前記基板載置部のうち、少なくとも一つの前記基板載置部は遮蔽部を有し、前記基板載置部が前記遮蔽部と共に起立姿勢にされ、前記処理手段に対向したときに、前記遮蔽部と前記処理手段の間の前記窓部は、前記遮蔽部によって覆われるように構成された真空処理装置である。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の真空処理装置であって、前記遮蔽部は板状に形成された真空処理装置である。
請求項５記載の発明は、請求項２記載の真空処理装置であって、前記真空槽内壁又は前記基板載置部のいずれか一方又は両方には、シール材が設けられ、前記シール材は、前記基板が起立の状態で前記処理手段と対向したときに、前記窓の周辺の前記真空槽の内壁と、前記基板載置部との間に配置されるように構成されたことを特徴とする真空処理装置である。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の真空処理装置であって、前記基板が起立の状態で、前記処理手段と対向したときに、前記シール材により、所定の基板の処理雰囲気を、他の基板の処理雰囲気と隔離することができるように構成された真空処理装置である。
請求項７記載の発明は、請求項５記載の真空処理装置であって、前記真空槽と前記処理手段の間に配置され、前記窓の周囲に取りつけられた枠を有し、前記基板載置部に前記基板を保持させて起立姿勢にしたとき、前記基板載置部、前記枠、前記処理手段で仕切られる空間内が気密になり、前記真空槽中の雰囲気と隔離されるように構成された真空処理装置である。
請求項８記載の発明は、請求項７記載の真空処理装置であって、前記枠には排気口とガス導入口が設けられており、前記処理手段がスパッタリング用カソードであり、前記排気口から前記空間内を真空排気し、前記ガス導入口からスパッタガスと反応性ガスを導入できるように構成された真空処理装置である。
請求項９記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の真空処理装置でって、前記処理手段が、スパッタリング用カソードであることを特徴とする真空処理装置である。
請求項１０記載の発明は、請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の真空処理装置であって、前記起立装置は複数の駆動軸を有し、前記各基板載置部は駆動軸に取りつけられ、前記駆動軸が中心軸線を中心に回転すると起立姿勢になるように構成された真空処理装置である。
【００１４】
上述した本発明の真空処理装置によれば、真空槽内に配置した基板起立装置によって、真空槽側壁に設けられた複数の処理手段、例えばスパッタリング用カソードに基板の表面を順次対向させることができ、基板表面に順次スパッタリングによる成膜処理をすることができる。
【００１５】
このように、基板表面を複数のカソードに向け、それぞれのターゲットを基板表面にスパッタすることができ、一つの真空槽内で、多層膜を成膜することができる。
【００１６】
従って、多層膜を成膜する場合に、複数の成膜室を必要としないので、成膜室の占めるスペースを縮小することができる。さらに、基板を成膜室間で移動させるための時間が不要になるので、スループットを向上させることができる。
【００１７】
また、本発明の別の構成では、真空槽と、基板起立装置とを有する真空処理装置が、水平面内で回転可能な回転台を有しており、基板起立装置は、回転台に取り付けられ、回転台とともに回転することができるようにされている。
【００１８】
このため、基板を保持した基板起立装置が、水平な状態にあるときに、回転台を回転して基板起立装置を回転させ、カソードの位置にきたところで基板を起立の状態にすることで、真空槽内の任意のカソードの方向に基板の表面を向けることができる。
【００１９】
基板起立装置の参考例を説明すると、基板起立装置には、基板載置部と、回転軸と、腕部と駆動軸とを有し、駆動軸の回転力は、回転軸にも腕部にも伝達できるように構成され、基板載置部と腕部とを水平にした水平姿勢から、駆動軸の回転力を腕部に伝達させ、基板載置部を起立させた第一の起立姿勢と、駆動軸の回転力を回転軸に伝達させ、腕部を水平にしたまま、基板載置部を起立させた第二の起立姿勢をとれるように構成されたものがある。
【００２０】
その参考例の基板起立装置では、駆動軸の回転力を腕部に伝達させて回転させ、基板載置部を水平姿勢から鉛直に起立させた場合には、基板載置部は腕部と一体化して、駆動軸を中心にして立ち上がり、基板載置部の表面が、基板起立装置の外方を向く姿勢（第一の起立姿勢）をとる。
【００２１】
他方、駆動軸の回転力を回転軸に伝達させ、腕部を水平にしたまま、基板載置部を起立させた場合には、基板載置部は回転軸を中心にして立ちあがり、基板載置部の表面が、基板起立装置の外方を向く姿勢（第二の起立姿勢）をとる。
【００２２】
このように、第一の起立姿勢と第二の起立姿勢とでは、ともに基板載置部が鉛直に起立して、基板載置部の表面が、基板起立装置の外方を向くようにされているが、第一の起立姿勢では駆動軸を中心にして基板載置部が立ち上がり、第二の起立姿勢では回転軸を中心にして基板載置部が立ち上がるので、第一、第二の起立姿勢では、基板載置部の立ち上がる方向が互いに反対方向になり、基板載置部の表面に基板を載置すると、第一、第二の起立姿勢で、基板表面は互いに反対方向を向く。
【００２３】
このような参考例の基板起立装置を、真空槽内に配置し、その真空槽内に、２つのカソードを対向配置させ、各カソードにターゲットを設けた場合には、基板を保持した状態で、基板載置部を第一の起立姿勢にすると、基板表面が一方のカソードに対向配置されるようにすることができ、他方、基板載置部を第二の起立姿勢にすると、基板表面が他方のカソードに対向配置されるようにすることができる。
【００２４】
このため、基板表面を一方のカソードに対向配置させて、一方のターゲット材を基板表面にスパッタして一層目の成膜処理をした後に、基板表面を他方のカソードに対向配置させて、他方のターゲット材を基板表面にスパッタして二層目の成膜処理をすることができるので、単一の真空槽内で二層の積層膜を成膜することができる。
【００２５】
従って、二層膜を成膜する場合に、従来のように二つの成膜室を必要としないので、成膜室の占めるスペースをその分縮小することができる。さらに、基板を二つの成膜室間で移動させるための時間が必要ないので、スループットを向上させることができる。
【００２６】
本発明の基板起立装置は、水平な姿勢で上下に重ねられる少なくとも２枚の基板載置部を有している。各基板載置部には駆動軸をそれぞれ設け、該駆動軸を回動させることで、各基板載置部がそれぞれ起立するように構成することができる。
【００２７】
基板載置部は、水平な姿勢でフックを基板通過孔へ突出させたときには基板を保持できるように構成することができる。フックを収納したときには基板を通過できるようにされているので、基板を保持している基板載置部と、他の基板載置部のフックを収納することで、保持されていた基板は基板通過孔を通って他の基板載置部に移動可能な状態になり、その基板を上下方向に移動し、他の基板載置部の基板通過孔内に位置させ、他の基板載置部のフックを基板通過孔に突出させることで、他の基板載置部で基板を保持することができ、基板載置部間で、基板の移動をすることができる。
【００２８】
このように基板載置部間で基板の移動ができるので、複数の基板載置部の表面が、互いに異なる方向に起立するようにし、異なる方向に基板表面が向くようにし、基板表面が向く方向のそれぞれに１個ずつカソードを配置しておけば、基板をある基板載置部に載置させ、基板表面を所定のカソードに対向配置させて、そのカソードに設けられたターゲットを基板表面にスパッタして一層目の成膜処理をした後に、基板を載置していた基板載置部から他の基板載置部へと基板を移動させ、基板表面を他のカソードに対向配置させて、他のターゲットを基板表面にスパッタして二層目の成膜処理をすることができる。
【００２９】
さらに、本発明の基板起立装置では、複数の基板起立装置と回転台と処理手段とを有しており、回転台が、鉛直方向の回転軸を中心にして水平面内で回転したときに、複数の基板起立装置を回転させることができ、各基板起立装置が基板を保持した状態で、基板を処理手段に対向させることができるようにされている。
【００３０】
一例として、真空槽内に処理手段と、基板起立装置とが３つずつ設けられ、回転台上に、上から順に第１、第２、第３の基板起立装置が水平な状態で配置されている場合には、まず水平な状態で最上位に配置された第１の基板起立装置に１枚目の基板を保持させ、次に第１の基板起立装置が起立して第１の処理手段に対向するとともに、水平な状態で配置された第２の基板起立装置に、２枚目の基板を保持させる。
【００３１】
次いで、第１の処理手段で１枚目の基板を処理し、その後回転台を所定角度回転させて、第１〜第３の基板起立装置を所定角度回転させ、１枚目の基板を第２の処理手段に対向させるとともに、第２の基板起立装置を起立させ、２枚目の基板を第１の処理手段と対向させる。
【００３２】
この状態で、第２の処理手段で１枚目の基板を処理するとともに、第１の処理手段で２枚目の基板を処理することで、２枚の基板を同時に処理することができる。従って、特に複数の基板を連続的に処理する際に、処理に要する時間を従来に比して短縮することができる。
【００３３】
また、本発明のその他の真空処理装置によれば、複数の基板起立装置は、基板載置部を有し、基板載置部のうち、少なくとも１つの基板載置部は、板状の基板載置部を有し、水平な状態にも起立の状態にもすることができるようにされ、起立の状態で処理手段に対向できるように構成されている。
【００３４】
真空処理装置がスパッタリング装置であって、処理手段がスパッタリング用のターゲットであった場合には、新たなターゲットを真空槽に配置したときに、そのターゲットを予め一定量スパッタリングさせて、ターゲットの表面状態を良好にしておいてから(以下でプリスパッタと称する。)、成膜対象の基板に成膜させる必要がある。従来プリスパッタを行なうには、ダミーの基板をターゲットに対向して配置させ、所定膜厚の薄膜をダミーの基板上に成膜させていた。
【００３５】
このとき、ダミーの基板としてガラス基板を用いていたが、ガラス基板は強度が弱く、厚い膜を成膜することはできないため、複数枚のガラス基板を頻繁に交換しながら成膜させなければ、十分なプリスパッタをすることはできなかったため、ガラス基板の交換時間により、プリスパッタに長時間を要していた。
【００３６】
また、ダミー基板として強度が強い金属板を用いることも考えられるが、元々ガラス基板用に設計された搬送ロボットでは、真空槽内に金属板を搬入することはできないため、金属板をダミー基板として用いることは実際には不可能であった。
【００３７】
しかしながら本発明では、基板載置部の少なくとも一つが、例えば板状の遮蔽部を有しており、基板載置部を起立の状態にしてターゲットに対向させたときに、窓を覆うことができるように構成し、遮蔽部が窓を覆った状態でターゲットをスパッタできるようにすると、遮蔽部に薄膜を成膜させることができ、ダミーの基板を用いずにプリスパッタをすることができる。
従って、従来のように基板の交換に要する時間が必要ないため、従来に比して短時間でプリスパッタを行なうことができる。
【００３８】
さらに、本発明の真空処理装置によれば、基板が起立の状態で、処理手段と対向したときに、例えばシール材を基板載置部又は真空槽の内壁に設けることによって、枠、処理手段及び基板とで構成される空間を気密な状態にすることができるようにされている。
【００３９】
このため、複数の基板を複数の処理手段で同時に処理する場合には、一つの処理手段で所定の基板を処理する際に、所定の基板の処理雰囲気を、他の基板の処理雰囲気と隔離することができるので、所定の基板と、他の基板とで、個別に異なる処理をすることができる。一例として、スパッタリングで基板表面に薄膜を成膜する際には、所定の基板には反応性スパッタ処理をし、他の基板では通常のスパッタ処理をすることができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明を説明する前に、本発明のように、基板起立装置を用いて基板を起立姿勢にして成膜する処理手順の参考例を説明する。
図１（ａ）の符号３はその参考となる処理手順を説明するための真空処理装置であり、真空処理装置の一実施形態を上方からみた断面図であり、真空槽１１と、搬送室１０とを有している。
【００４１】
真空槽１１内には、基板起立装置３１と、図示しない基板昇降機構が設けられており、真空ポンプ(図示せず)によって、内部を真空排気できるように構成されている。
【００４２】
真空槽１１の相対する二壁面には、不図示の窓が一個ずつ設けられており、各窓には、それぞれ１個ずつのカソード８1、８2が装着されている。各カソード８1、８2は、窓から真空槽１１内に面するように構成されている。
【００４３】
基板起立装置３１は、図１(ｂ)、(ｃ)に示すように、板状の基板ホルダ３２と、腕部３９と、回転軸３４と、駆動軸３５とを有している。
基板ホルダ３２は、その一面が載置面３７となっており、基板をその上に載置して、不図示の保持機構で保持することができるようにされている。
【００４４】
この基板ホルダ３２は通常は水平にされており（この状態を以下で水平姿勢と称する。）、その状態で載置面３７は上方を向くようにされている。回転軸３４の一端は基板ホルダ３２の側面に取り付けられており、中心軸線２１を中心に回動できるようにされている。
【００４５】
回転軸３４の他端には腕部３９の一端が取り付けられ、腕部３９の他端には、駆動軸３５の一端が取り付けられており、駆動軸３５は、その中心軸線２２を中心に回動可能にされている。駆動軸３５の他端はモータ３６に取り付けられており、モータ３６が回転すると、駆動軸３５が回転できるようにされている。
【００４６】
腕部３９の内部には、ベルト等の動力伝達機構(図示せず)と、動力切替機構(図示せず)が設けられており、動力切替機構により、駆動軸３５の回転力は、腕部３９にも回転軸３４にも伝達できるようにされている。
【００４７】
駆動軸３５の回転力が腕部３９に伝達されるときには、動力切替機構によって回転軸３４と基板ホルダ３２とが固定された状態にされ、腕部３９が回転すると基板ホルダ３２が腕部３９と一体化して起立するようにされており、他方、駆動軸３５の回転力が回転軸３４に伝達されるときには、動力切替機構によって回転軸３４と基板ホルダ３２との固定状態が解除され、駆動軸３５の回転力が動力伝達機構で回転軸３４に伝達され、駆動軸３５が回転すると、腕部３９は水平のままで基板ホルダ３２のみが起立するようにされている。
【００４８】
このような基板起立装置３１で、基板ホルダ３２と腕部３９とが水平にされた水平姿勢から、モータ３６を駆動すると、駆動軸３５が中心軸線２２を中心として回転する。動力切替機構が動作し、駆動軸３５の回転力が腕部３９に伝達される場合には、基板ホルダ３２は腕部３９と一体化して起立する。モータ３６は、所定角度回転した後に駆動軸３５を停止させるようにされており、駆動軸３５が停止したときに、図１(ｄ)に示すように、基板ホルダ３２が７０°〜９０°の範囲で起立した状態(第一の起立姿勢)で静止させることができる。
【００４９】
他方、基板ホルダ３２を水平姿勢にした後に、動力切替機構の動作を切り替え、モータ３６を駆動して駆動軸３５を回転させると、駆動軸３５の回転力が動力伝達機構を介して回転軸３４に伝達され、回転軸３４が中心軸線２１を中心に回転し、腕部３９は水平のままで基板ホルダ３２のみが起立する。
【００５０】
モータ３６は、所定角度回転した後に駆動軸３５を停止させるようにされ、駆動軸３５が停止したときに、図１(ｅ)に示すように基板ホルダ３２が７０°〜９０°の範囲で起立した状態(第二の起立姿勢)で静止させることができる。
【００５１】
上述した基板起立装置３１では、第一の起立姿勢(図１(ｄ))と第二の起立姿勢(図１(ｅ))では、ともに基板ホルダ３２は７０°〜９０°の範囲で起立した状態になっているものの、第一の起立姿勢では基板ホルダ３２が駆動軸３５を中心にして起立し、第二の起立姿勢では回転軸３４を中心にして起立するので、第一、第二の起立姿勢では基板ホルダ３２は互いに反対方向に起立し、載置面３７もまた互いに反対方向を向く。
【００５２】
このような基板起立装置３１を有する真空処理装置３では、基板ホルダ３２は、第一の起立姿勢で、載置面３７が一方のカソード８1に平行に対向し(図１(ｄ))、第二の起立姿勢では、載置面３７が他方のカソード８2に平行に対向する(図１(ｅ))ように真空槽１１内に配置されている。
【００５３】
かかる真空処理装置３で、スパッタリング法で基板に薄膜を成膜するには、最初に、図示しない搬送系で搬送室１０から水平な状態の基板を真空槽１１内に搬入させ、水平姿勢にある基板ホルダ３２の載置面３７に載置させ、不図示の保持機構で載置面３７の表面に密着保持させる。
【００５４】
次いで、駆動軸３５を回転させて、基板ホルダ３２を立ち上げ、第一の起立姿勢(図１(ｄ))にさせる。上述したように第一の起立姿勢では載置面３７は一方のカソード８1に平行に対向配置されるので、基板表面はカソード８1に平行に対向配置される。
【００５５】
その状態で一方のカソード８1に所定の電圧を印加する。一方のカソード８1には、Ａｌ(アルミニウム)ターゲット（図示せず）が設けられており、このＡｌターゲットが基板表面にスパッタリングされ、基板表面に一層目の薄膜(Ａｌ)が形成される。
所定膜厚のＡｌ薄膜が基板表面に成膜されたら、一方のカソード８1への電圧印加を停止し、スパッタリングを中止する。
【００５６】
その後、モータ３６を駆動して駆動軸３５を所定角度だけ回転させて、基板ホルダ３２を倒して水平姿勢に復帰させる。水平姿勢に復帰したらモータ３６を駆動して回転軸３４を所定角度回転させ、基板ホルダ３２を第二の起立姿勢(図１(ｅ))にさせる。上述したように第二の起立姿勢では載置面３７は他方のカソード８2に平行に対向配置されるので、基板表面はカソード８2に平行に対向配置される。
【００５７】
その状態で他方のカソード８2に電圧を印加すると、他方のカソード８2にはＴｉ(チタン)ターゲット（図示せず）が設けられており、Ｔｉターゲットがスパッタリングされるので、起立した状態の基板表面に二層目の薄膜(Ｔｉ)が成膜される。
【００５８】
次いで、モータ３６を駆動して回転軸３４を所定角度だけ回転させて、基板ホルダ３２を水平姿勢に復帰させてから、不図示の搬送系で基板を真空槽１１から搬送室１０へと搬出し、装置外へと取出す。
【００５９】
以上説明したように、上述の真空処理装置３では、基板起立装置３１を有しており、基板表面を、第一、第二の起立姿勢で、カソード８1、８2に、それぞれ平行に対向配置することができるようにされているので、基板ホルダ３２を第一の起立姿勢にして一方のカソード８1に設けられたＡｌターゲットを基板表面にスパッタリングしてＡｌ膜を成膜した後に、同じ真空槽１１内で、基板ホルダ３２を第二の起立姿勢にして、他方のカソード８2を基板表面にスパッタリングし、基板表面にＴｉ膜を成膜することができ、単一の真空槽１１内で、ＴｉとＡｌの二層膜を基板表面に成膜することができる。
【００６０】
従って、二層膜を成膜する場合に、従来のように二つの成膜室を必要としないので、成膜室の占めるスペースをその分縮小することができる。
さらに、基板を成膜室間で移動させるための時間が必要ないので、スループットを向上させることができる。
【００６１】
なお、上述の基板起立装置３１では、腕部３９内部に、ベルトなどの動力伝達機構と、動力切替機構とが設けられているものとしているが、これに限らず、駆動軸３５の回転力を腕部３９と、回転軸３４とのいずれか一方に伝達でき、第一の起立姿勢と第二の起立姿勢をとり得る機構を有していればよい。
また、板状の基板ホルダ３２を用いているが、これに限らず、例えば枠状の基板ホルダを用いてもよい。
【００６２】
次に、本発明のように、基板起立装置を用いて基板を起立姿勢にして成膜する処理手順の他の参考例を説明する。
図２(ａ)の符号３３は、その参考例の処理手順に用いられる真空処理装置である。この真空処理装置３３は、真空槽３０と、搬送室４０とを有している。
【００６３】
真空槽３０の一壁面は、搬送室４０に面し、搬送室４０に面していない真空槽３０の三壁面には、不図示の窓が一個ずつ設けられており、各窓には、それぞれ第１〜第３のカソード３８1〜３８3が装着されている。各カソード３８1〜３８3内の表面は、窓から真空槽３０内に面するように構成されている。
【００６４】
真空槽３０内には、基板起立装置４１が設けられており、真空ポンプ(図示せず)によって、真空槽３０内を真空排気できるように構成されている。
基板起立装置４１は、図１(ｂ)、(ｃ)に示すように、第１〜第３の基板ホルダ４２1〜４２3と、回転軸４５1〜４５3とを有している。
【００６５】
第１〜第３の基板ホルダ４２1〜４２3は、図２(ｃ)に示すように、ともに水平な状態にされ、上から第１、第２、第３の基板ホルダ４２1、４２2、４２3の順に重なるように配置されている。
【００６６】
第１〜第３の基板ホルダ４２1〜４２3の側面には、それぞれ第１〜第３の駆動軸４５1〜４５3が取り付けられており、第１〜第３の駆動軸４５1〜４５3が所定角度だけ回転すると、それぞれの中心軸線５３1〜５３3を中心にして、第１〜第３の基板ホルダ４２1〜４２3を起立させて、７０°〜９０°の範囲で起立した状態になるようにされている。
【００６７】
第１〜第３の基板ホルダ４２1〜４２3は互いに異なる方向に起立し、各基板ホルダ４２1〜４２3は、互いに異なる方向に面するようにされている。ここでは、各基板ホルダ４２1〜４２3が起立の状態にされたときに、それぞれ第１、第２、第３のカソード３８1、３８2、３８3に平行に対向配置するようにされている。
【００６８】
各基板ホルダ４２は、図３(ａ)、(ｂ)に示すように、基板より大きい基板通過孔４９を中央に有する枠体４８からなり、基板通過孔４９の上下方向に、基板を通過できるようにされている。
【００６９】
この枠体４８の裏面には、基板通過孔４９へと突出する４本のフック４６1〜４６4が設けられており、フック４６1〜４６4は、軸４７1〜４７4が設けられており、各フック４６1〜４６4は、軸４７1〜４７4で枠体４８に取り付けられている。このフック４６1〜４６4は、軸４７1〜４７4を中心にして回動して、基板通過孔４９内へと突出するようにされ、突出したときには、基板をフック４６1〜４６4は上に載置できるようにされている。
【００７０】
上述した基板起立装置４１を有する真空処理装置３３を用いて、薄膜を成膜する場合には、予め、搬送室１０から、図示しない搬送ロボットのハンドによって、水平な状態にされた基板が真空槽３０内に搬入され、基板起立装置４１の上方で静止している。このとき基板起立装置４１の第１〜第３の基板ホルダ４２1〜４２3は、予め水平な状態にされており、基板は水平な状態で第１の基板ホルダ４２1の上方に配置される。
【００７１】
基板起立装置４１の下方には、基板昇降機構４４が配置されており、この基板昇降機構４４は、上下動可能な複数の基板昇降ピン５１1、５１2を有している。この昇降ピン５１1、５１2は、上方に移動したときに、各基板ホルダ４２1〜４２3の基板通過孔４９を通って、その先端が第１の基板ホルダ４２1よりも上方に位置することができるようにされている。
【００７２】
第１の基板ホルダ４２1上に基板５０を位置させた状態で、昇降ピン５１1、５１2を上方に移動させると、基板は昇降ピン５１1、５１2の先端に乗せられる。
第１の基板ホルダ４２1のフック４７を突出させた状態で、ハンドを基板５０と第１の基板ホルダ４２1との間から抜き取って搬送室１０内に戻した後、昇降ピン５１1、５１2を下方に移動させると、基板はフック４７の上に乗り、ハンドから第１の基板ホルダ４２1に移される(図４(ａ)、図４(ｂ))。
【００７３】
この状態で、図示しない保持機構で基板を第１の基板ホルダ４２1に密着保持させ、第１の駆動軸４５1を所定角度回転させて第１の基板ホルダ４２1を起立の状態にすると、基板５０の表面は、第１のカソード３８1に平行に対向配置される。
【００７４】
第１のカソード３８1には、Ｍｏ(モリブデン)ターゲット（図示せず）が設けられており、基板表面と第１のカソード３８1とが平行に対向配置された状態で、第１のカソード３８1に電圧を印加すると、Ｍｏターゲットがスパッタリングされ、立った状態で基板表面に一層目の薄膜(Ｍｏ)が形成される。
【００７５】
次に、第１の駆動軸４５1を回転させて第１の基板ホルダ４２1を水平な状態に復帰させる(図４(ａ)、図４(ｂ))。
次いで、昇降ピン５１1、５１2を上方に移動させ、先端を基板５０の裏面に当接させる(図４(ｃ))。この状態で、それまで基板５０を載置していた第１の基板ホルダ４２1のフック４７1、４７2を収納すると、基板５０は、基板通過孔４９を介して上下方向に自由に移動することができる。
【００７６】
このとき、下方の第２の基板ホルダ４２2のフック５７1、５７2を突出させておき、昇降ピン５１1、５１2を下降させる(図４(ｄ))。すると、基板５０は第２の基板ホルダ４２2のフック５７1、５７2の上に載置される(図５(ａ))。
【００７７】
このように基板５０が第１の基板ホルダ４２1から第２の基板ホルダ４２2に載せ替えられるとともに、昇降ピン５１1、５１2を下降させて、基板保持機構４４内に収納した後に、第１の基板ホルダ４２1を再び起立の状態にする(図５(ｂ))と、第２の駆動軸４５2を所定角度回転させることで第２の基板ホルダ４２2を起立させることができ、保持された基板５０の表面を、第２のカソード３８2に平行に対向配置することができる。
【００７８】
第２のカソード３８2には、Ａｌ(アルミニウム)ターゲット（図示せず）が設けられており、基板５０の表面が第２のカソード３８2に対向配置された状態で、第２のカソード３８2に所定電圧を印加すると、Ａｌターゲットが基板５０の表面にスパッタされ、二層目の薄膜(Ａｌ)が基板５０の表面に成膜される。
【００７９】
次いで、第２の駆動軸４５2を所定角度回転させて、第２の基板ホルダ４２2を水平な状態に復帰させ、以上と同様にして昇降ピン５１1、５１2を上昇させ、その先端を基板５０の裏面に当接させ、第２の基板ホルダ４２2のフック５７1、５７2を収納し、基板５０が基板通過孔４９を介して上下動可能な状態にし、昇降ピン５１1、５１2を下降させて第３の基板ホルダ４２3のフック６７1、６７2の上に基板５０を載置させる。
【００８０】
その後、第２の基板ホルダ４２2を再び起立させて起立の状態にさせ、第３の基板ホルダ４２3を起立可能な状態にする。
この状態から第３の駆動軸４５3を所定角度回転させると、第３の基板ホルダ４２3が起立し、保持された基板５０を、起立の状態にして基板表面を第３のカソード３８2に平行に対向配置させることができる。
【００８１】
第３のカソード３８3には、Ｔｉ(チタン)ターゲットが設けられており、第３のカソード３８3に所定電圧を印加すると、Ｔｉターゲットが基板５０の表面にスパッタされ、三層目の薄膜(Ｔｉ)が基板５０の表面に成膜される。
【００８２】
こうして基板５０の表面に、三層の薄膜が成膜されたら、再び第３の駆動軸４５3を所定角度回転させ、第３の基板ホルダ４２3を水平な状態に復帰させ、昇降ピン５１1、５１2を上方に移動させる。すると、基板５０は昇降ピン５１1、５１2の先端に乗せられて上昇する。
【００８３】
基板５０が所定の高さまで上昇したら、再びハンドを真空槽３１内に入れ、基板５０の下方に位置させる。この状態で、昇降ピン５１1、５１2を下方に移動させると、基板５０は水平な状態でハンドの上に載置される。ハンド上に基板５０が載置されたら、ハンドを真空槽３１から搬送室４０に移動させて基板を搬送室４０へと搬出し、装置外へと取出す。
【００８４】
上述の真空処理装置３３は基板起立装置４１を有しており、基板５０を起立の状態にして、基板５０の表面を異なる三方向に向けることができるようにされているので、三方向に配置されたカソード３８1〜３８3にそれぞれ設けられた合計三種のターゲットを、一つの真空槽３０内で基板５０の表面に順次スパッタさせて、三層膜を成膜することができる。
【００８５】
このようにして、一つの真空槽３０内で、基板５０表面に三層膜を積層することができるので、三層膜を成膜する場合に、従来のように三つの真空槽を必要としないので、真空槽の占めるスペースをその分縮小することができる。さらに、基板を真空槽間で移動させるための時間が必要ないので、スループットを向上させることができる。
【００８６】
なお、上述の基板起立装置４１では、基板を保持するフック４６が、軸４７を中心にして回動することにより、基板通過孔４９に突出したり、枠体４８側に収納できるようにされているが、フックはこれに限らず、突出可能であればよく、例えば、フック４７が平行移動することで突出したり、収納されたりするような構成にしてもよい。
【００８７】
次に、処理手順の更に他の参考例について説明する。
図６の符号６３は、その参考例の処理手順に用いられる真空処理装置である。この真空処理装置６３は、真空槽６１と、搬送室７０とを有している。
【００８８】
真空槽６１は、図６に示すように上方からみて五角形にされており、壁面を五つ有している。そのうちの一壁面は、搬送室７０に面しており、残りの四壁面には、不図示の窓が一個ずつ設けられており、各窓には、それぞれ１個ずつカソード６８1、６８2、６８3、６８4が、反時計回りの順で装着されている。各カソード６８1、６８2、６８3、６８4の表面は、窓から真空槽６１内に面するように構成されている。
【００８９】
真空槽６１内には、基板起立装置７１と、回転台７２とが設けられており、回転台７２は真空槽６１の底部に配置されている。回転台７２の上方には基板起立装置７１が取り付けられている。
【００９０】
この基板起立装置７１は、基板ホルダ８０を有している。この基板ホルダ８０は、従来装置の基板ホルダ１０４と同様の構成であって、基板を密着保持し、水平姿勢と７０°〜９０°の範囲の起立姿勢とのいずれか一方をとることができるようにされている。
【００９１】
回転台７２は、鉛直方向の回転軸７３を中心にして水平面内で回転できるようにされており、基板起立装置７１は、回転台７２が回転すると、回転台７２とともに回転し、基板ホルダ８０が、水平面内のあらゆる方向に面するようにすることができる。
【００９２】
上記の真空処理装置６３で、基板８０に多層膜を成膜するには、まず、搬送室７０から、不図示の搬送機構で水平な状態の基板（図示せず）を真空槽６１内に搬入して、基板ホルダ８０に密着保持させる。
【００９３】
予め真空槽６１内は真空排気されており、基板が保持された状態で、基板ホルダ８０をカソード６８1方向に起立させて、基板を立った状態にすると、基板表面がカソード６８1と平行に対向配置される。
【００９４】
この状態でカソード６８1に所定の電圧を印加する。カソード６８1には、図示しないＭｏ(モリブデン)ターゲットが設けられており、電圧が印加されるとＭｏターゲットがスパッタリングされ、起立の状態の基板表面に一層目の薄膜(Ｍｏ)が形成される。所定膜厚のＭｏ薄膜が基板表面に成膜されたら、カソード６８1への電圧印加を停止してスパッタリングを中止させる。
【００９５】
次いで、回転台７２を図面反時計方向に回転させ、起立の状態の基板ホルダ８０を回転させる。すると、基板ホルダ８０に保持された基板表面もまた水平面内であらゆる方向に面するようにすることができるので、図面反時計方向に回転した基板ホルダ８０は、一定時間後にカソード６８2に平行に対向配置される。対向配置されたら、回転台７２の回転を停止して、基板ホルダ８０を静止させる。
【００９６】
この状態で、カソード６８2に所定の電圧を印加すると、カソード６８2内のＴｉターゲットがスパッタリングされ、起立の状態の基板表面に二層目の薄膜(Ａｌ)が形成される。所定膜厚のＡｌ薄膜が基板表面に成膜されたら、カソード６８2への電圧印加を停止してスパッタリングを中止させる。
【００９７】
その後、再び回転台７２を回転させて、基板ホルダ８０を回転させ、カソード６８3に基板表面を平行に対向配置させ、カソード６８3に電圧を印加してカソード６８3のターゲットを基板表面にスパッタリングさせて三層目の薄膜(Ｔｉ)を成膜し、所定膜厚のＴｉ薄膜が成膜されたら、カソード６８3の電圧印加を停止してスパッタリングを中止させる。
【００９８】
次いで、再び回転台７２を回転させて、基板ホルダ８０を回転させ、カソード６８3に基板表面を平行に対向配置させ、カソード６８4に電圧を印加してカソード６８4のターゲットを基板表面にスパッタリングさせて四層目の薄膜（ＩＴＯ）を成膜し、所定膜厚のＩＴＯ(インジウム、スズ酸化物)薄膜が成膜されたら、カソード６８4の電圧印加を停止してスパッタリングを中止させる。
【００９９】
こうして四層の薄膜が基板表面に成膜されたら、基板起立装置７１は基板ホルダ８０を水平な状態にする。水平な状態にされた基板は、不図示の搬送系で真空槽６１から取出されて搬送室７０に搬送され、装置外へと取り出される。
【０１００】
以上説明したように、この真空処理装置６３は、回転台７２を有しており、回転台７２を回転させると、垂直な状態の基板ホルダ８０を、水平面内であらゆる方向に向けることができる。
【０１０１】
このため、回転台の周囲に複数のカソードを配置することで、基板表面を複数のカソードへ向け、カソードと基板表面とを平行に対向配置させることができるので、一つの真空槽６１内で１枚の基板に、複数のターゲットをスパッタリングさせて多層膜を成膜させることができ、小型、低コストで高スループットのスパッタリング装置を得ることができる。
【０１０２】
なお、上述の真空処理装置６３では、五角形の真空槽６１を用いており、その内壁面の四面に、計四個のカソード６８1〜６８4を配置したが、本発明はこれに限らず、例えば上方からみて四角形の真空槽の三壁面に、１個ずつカソード６８1、６８2、６８3を装着してもよい。図７〜図９は、その状態を説明する斜視図である。
【０１０３】
この場合には、予め搬送アーム８７で図示しない真空槽内に基板８０ａを搬入し、真空槽内に配置された基板載置装置８９に移し替え、基板載置装置８９で基板ホルダ８０に基板８０ａを載置させ、基板ホルダ８０に基板８０ａを密着保持させておく。この状態で基板ホルダ８０を鉛直方向に起立させると、基板８０ａはカソード６８1に平行に対向配置される(図７(ａ))。
【０１０４】
次いで、基板ホルダ８０を所定角度(１０°〜２０°)だけ傾け(図７(ｂ))、基板ホルダ８０を水平面内に９０°回転させ(図７(ｃ))、再び基板ホルダ８０を鉛直方向に起立させる(図８(ｄ))。すると、基板８０ａはカソード６８1に平行に対向配置される。
【０１０５】
次に、基板ホルダ８０を所定角度だけ傾け(図８(ｅ))、基板ホルダ８０を水平面内に９０°回転させ(図８(ｆ))、再び基板ホルダ８０を鉛直方向に起立させる(図９(ｇ))。すると、基板８０ａはカソード６８3に平行に対向配置される。
【０１０６】
その後、基板ホルダ８０を所定角度だけ傾け(図９(ｈ))、基板ホルダ８０を水平面内に９０°回転させて基板ホルダ８０を水平状態にすると、基板８０ａが水平状態になる(図９(ｉ))。その後基板載置装置８９で基板８０ａを上昇させ、搬送アーム８７に移し替え、真空槽外へ搬出する。
【０１０７】
上述の図７〜図９に示す真空処理装置によれば、基板８０ａが各カソード６８1〜６８3に平行に対向配置された状態で、各カソード６８1〜６８3に所定電圧を印加して、各カソード６８1〜６８3内のターゲットをそれぞれスパッタリングすることにより、一つの真空槽内で三層膜を成膜することができる。
【０１０８】
さらに、多角形の真空槽を用いてその内壁面にカソードが配置されるような構成であればよく、例えば六角形の真空槽を用いて、その内壁面の五面にそれぞれカソードが配置されるようにしてもよい。この場合には、一つの真空槽で基板に五層の積層膜を成膜することができる。
【０１０９】
以下で、本発明の実施形態について説明する。
図１０(ａ)の符号７４に、本発明の実施形態の真空処理装置を示す。この真空処理装置７４は、真空槽７５と、搬送室７９とを有している。
【０１１０】
真空槽７５の一壁面は、搬送室７９に面し、搬送室７９に面していない真空槽７５の三壁面には、窓７５ａ、７５ｂ、７５ｃが一個ずつ設けられている。各窓７５ａ、７５ｂ、７５ｃの周囲には、それぞれ第１〜第３の枠７６1〜７６3が配置され、各枠７６1〜７６3には、それぞれ第１〜第３のカソード７８1〜７８3が取り付けられており、各カソード７８1〜７８3内の表面は、それぞれ窓７５ａ、７５ｂ、７５ｃを介して真空槽７５内に面するように構成されている。
【０１１１】
真空槽７５には、図示しないガス導入口と排気口とが設けられており、ガス導入口からスパッタガスを導入でき、真空ポンプ(図示せず)によって、真空槽７５内を真空排気できるようにされている。
【０１１２】
さらに、真空槽７５の内部底面には、基板起立装置８１が設けられている。
基板起立装置８１は、図１０(ｂ)、(ｃ)に示すように、回転台８４と、第１〜第４の基板載置部(以下、第１〜第４の基板ホルダと言う)８２1〜８２4とを有している。
回転台８４は、真空槽７５の内部底面に配置され、鉛直方向の回転軸線７７を中心にして水平面内で回転できるようにされている。
【０１１３】
第１〜第４の基板ホルダ８２1〜８２4は、図１０(ｃ)に示すように、ともに水平な状態にされ、上から第１、第２、第３、第４の基板ホルダ８２1、８２2、８２3、８２4の順に重なるように回転台８４の上に配置されている。第１〜第４の基板ホルダ８２1〜８２4のうち、最も下に配置された第４の基板ホルダ８２4は、板状に成形されており、他の３枚の基板ホルダ８２1〜８２3は、枠状に成形されている。
【０１１４】
第１〜第４の基板ホルダ８２1〜８２4の側端には、それぞれ第１〜第４の駆動軸８５1〜８５4が取り付けられており、第１〜第４の駆動軸８５1〜８５4が所定角度だけ回転すると、それぞれの中心軸線７６1〜７６4を中心にして第１〜第４の基板ホルダ４２1〜４２4を起立させて、７０°〜９０°の範囲で起立した状態になるようにされている。
【０１１５】
第１〜第４の基板ホルダ８２1〜８２4は互いに異なる方向に起立し、各基板ホルダ４２1〜４２4は、互いに異なる方向に面するようにされている。最初の状態では、第１〜第３の基板ホルダ８２1〜８２3が起立すると、それぞれ第１〜第３のカソード７８1〜７８3に面するようにされ、第４の基板ホルダ８２4が起立すると、搬送室７９に面するようにされている。
【０１１６】
そして、第１〜第４の基板ホルダ８２1〜８２4は、回転台８４が回転すると、回転台８４とともに回転し、水平面内のあらゆる方向に面することができるようにされている。
【０１１７】
上述した基板起立装置８１を有する本実施形態の真空処理装置７４を用いて、複数の基板に三層膜を成膜する場合について以下で説明する。この場合には、予め、真空槽７５内を真空排気しておき、ガス導入口からスパッタガスを導入しておく。この状態で、搬送室７９から、図示しない搬送機構によって、水平状態にされた１枚目の基板９０1を真空槽７５内に搬入し、第１の基板ホルダ８２1上に載置させ、第１の基板ホルダ８２1が１枚目の基板９０1を密着保持する(図１１(ａ))。
【０１１８】
この状態で第１の基板ホルダ８２1を起立させると、１枚目の基板９０1の表面は窓７５ａを介して第１のカソード７８1と平行に対向配置される(図１１(ｂ))。
次に、第１のカソード７８1に所定の電圧を印加する。第１のカソード７８1には、図示しないＭｏ(モリブデン)ターゲットが設けられており、電圧が印加されるとＭｏターゲットがスパッタリングされ、１枚目の基板９０1の表面に一層目の薄膜(Ｍｏ)が形成される。所定膜厚のＭｏ薄膜が基板表面に成膜されたら、カソード６８1への電圧印加を停止してスパッタリングを中止させる。
【０１１９】
次いで、搬送室７９から、図示しない搬送機構によって、水平状態にされた２枚目の基板９０2を真空槽７５内に搬入して、水平状態にされた第２の基板ホルダ８２1上に載置する。第２の基板ホルダ８２1は載置された２枚目の基板９０2を密着保持する。
【０１２０】
次に、回転軸７７を中心にして回転台７２を９０°回転させ、第１〜第４の基板ホルダ８２1〜８２4を９０°だけ回転させる。すると、第１の基板ホルダ８２1に保持された１枚目の基板９０1の表面は、窓７５ｂを介して第２のカソード７８2に平行に対向配置される。この状態で、第２の基板ホルダ８２2を起立させると、２枚目の基板９０2は窓７５ａを介して第１のカソード７８1に平行に対向配置される(図１１(ｃ))。
【０１２１】
この状態で、第２のカソード７８2に所定の電圧を印加する。第２のカソード７８2には、図示しないＡｌ(アルミニウム)ターゲットが設けられており、第２のカソード７８2に所定の電圧を印加すると、Ａｌターゲットがスパッタリングされて、１枚目の基板９０1の表面に二層目の薄膜(Ａｌ)が成膜される。
【０１２２】
第２のカソード７８2に所定の電圧を印加するとともに、第１のカソード７８1に所定の電圧を印加すると、第１のカソード７８1内のＭｏターゲットがスパッタリングされ、第１のカソード７８1に対向配置された２枚目の基板９０2の表面に一層目の薄膜(Ｍｏ)が成膜される。このように、第１、第２のカソード７８1、７８2のそれぞれに同時に所定電圧を印加することにより、１枚目の基板９０1、２枚目の基板９０2の両方に同時に成膜することができる。
【０１２３】
二層目の薄膜(Ａｌ)、一層目の薄膜(Ｍｏ)が、それぞれ所定膜厚だけ１枚目の基板９０1、２枚目の基板９０2に成膜されたら、第１、第２のカソード７８1、７８2への電圧印加を停止してスパッタリングを中止させる。
【０１２４】
次いで、搬送室７９から、図示しない搬送機構によって、水平状態にされた３枚目の基板９０3を真空槽７５内に搬入して、水平状態にされた第３の基板ホルダ８２3に載置させる。第３の基板ホルダ８２3は載置された３枚目の基板９０3を密着保持する。
【０１２５】
次に、回転台７２を９０°回転させ、第１〜第４の基板ホルダ８２1〜８２4を９０°だけ回転させる。すると、第１の基板ホルダ８２1に保持された１枚目の基板９０1の表面は、窓７５ｃを介して第３のカソード７８3に平行に対向配置され、第２の基板ホルダ８２2に保持された２枚目の基板９０2の表面は、第２のカソード７８2に平行に対向配置される。この状態で、第３の基板ホルダ８２3を起立させると、３枚目の基板９０3は第１のカソード７８1に平行に対向配置される(図１１(ｄ))。
【０１２６】
この状態で、第３のカソード７８3に所定の電圧を印加すると、反応性スパッタにより、１枚目の基板９０1の表面に三層目の薄膜(ＴｉＮ)が成膜される。反応性スパッタによってＴｉＮ膜が成膜される詳細については、後述する。
【０１２７】
こうして第３のカソード７８3に所定電圧を印加するとともに、第１、第２のカソード７８1、７８2にそれぞれ所定電圧を印加すると、第１、第２のカソード７８1、７８2内のＭｏターゲット、Ａｌターゲットがそれぞれスパッタリングされ、第１のカソード７８1に対向配置された３枚目の基板９０3の表面に一層目の薄膜(Ｍｏ)が成膜され、第２のカソード７８2に対向配置された２枚目の基板９０2の表面に二層目の薄膜(Ａｌ)が成膜される。このように、第１〜第３のカソード７８1、７８2に同時に所定の電圧を印加することにより、１枚目〜３枚目の基板９０1〜９０3の全ての表面に同時に成膜させることができる。
【０１２８】
三層目の薄膜(ＴｉＮ)、二層目の薄膜(Ａｌ)、一層目の薄膜(Ｍｏ)が、それぞれ所定膜厚だけ１枚目、２枚目、３枚目の基板９０1、９０2、９０3に成膜されたら、第１〜第３のカソード７８1〜７８3への電圧印加を停止してスパッタリングを中止させる。
【０１２９】
次いで、第１の基板ホルダ８２1を水平状態にし、三層膜が成膜された１枚目の基板９０1を水平状態にさせ、図示しない搬送機構により、１枚目の基板９０1を真空槽７５から搬送室７９に搬出し、搬送室７９から、図示しない搬送機構によって、水平状態にされた４枚目の基板９０4を真空槽７５内に搬入して、水平状態にされた第１の基板ホルダ８２1に密着保持させる(図１１(ｅ))。
【０１３０】
以上説明したように、図１０(ａ)に示す真空処理装置７４では、複数枚の基板表面に成膜処理をする際に、１枚目の基板９０1に一層目の薄膜(Ｍｏ)を成膜したら、２枚目の基板９０1を真空槽内に搬入して、１枚目の基板９０1に二層目の薄膜(Ａｌ)を成膜すると同時に２枚目の基板９０2に一層目の薄膜(Ｍｏ)を成膜させることができ、薄膜を一層ずつ成膜するごとに次の基板を真空槽内に搬入し、順次薄膜を成膜することができるので、成膜に要する時間を短縮することができる。
【０１３１】
ところで、スパッタリング装置において、新たなターゲットをカソードに設けた場合には、何ら処理をせずにそのままスパッタリングをすると、表面状態が悪いことにより放電が安定せずに、表面にアーク放電が生じ、スパッタリングの結果成膜される膜質が劣化してしまったり、膜剥がれが生じてしまうなどの問題がある。
【０１３２】
図１２に、ターゲットを備えた真空槽内部を大気雰囲気にした後に、再び真空槽内を真空状態にした時点から、ターゲットに供給される積算電力と、アーク放電の発生回数との関係を示す。図１２によれば、積算電力が１ｋＷｈ以下であれば、アーク放電の発生回数は１分間に１００回以上となり、頻繁にアーク放電が発生しているが、積算電力が２０ｋＷｈ以上になると、１分間に２回以下まで低減されており、積算電力が小さければアーク放電の発生回数が多くなり、積算電力が大きくなると、アーク放電の発生回数が少なくなることがわかる。
【０１３３】
ターゲットの積算電力を大きくして、アーク放電の発生回数を低減する方法として、予めターゲットを一定量スパッタリング(以下でプリスパッタと称する。)が広く用いられている。
【０１３４】
従来ではプリスパッタにダミー用のガラス基板を用い、その表面に薄膜を成膜させていた。ガラス基板は強度が弱く、膜厚が１μｍ程度の薄い膜しか成膜できず、充分なプリスパッタを行うには、５０μｍ程度の厚い膜を成膜する必要があるため、従来は複数枚のガラス基板を頻繁に交換しながら成膜する必要があった。そのため従来では、ダミー用のガラス基板の交換時間により、プリスパッタに長時間を要していた。
【０１３５】
しかしながら、図１０(ａ)に示す真空処理装置７４では、上述したように第４の基板ホルダ８２4が板状に成形されているので、プリスパッタ時に、板状に形成された第４の基板ホルダ８２4を起立させてターゲットに対向させ、ターゲットをスパッタリングさせて第４の基板ホルダ８２4の表面に成膜させることができる。
【０１３６】
さらに第４の基板ホルダ８２4の表面にはＡｌ溶射がなされ、膜剥がれ対策が施されている。このためプリスパッタによって第４の基板ホルダ８２4の表面に薄膜が成膜されても、薄膜が剥がれて装置内を汚染することがない。このように、第４の基板ホルダ８２4により、ダミー用のガラス基板を用いることなくプリスパッタをすることができる。
【０１３７】
上述したように図１０(ａ)に示す真空処理装置７４では、ダミー用のガラス基板を用いる必要がないので、ダミー用の基板の交換時間が不要になり、プリスパッタに要する時間を短縮することができる。
【０１３８】
なお、図１０(ａ)に示す真空処理装置７４では、第４の基板ホルダ８２4を板状に成形しているが、本発明はこれに限らず、枠状の基板ホルダに、金属板が着脱可能に取付られるような構成にされていてもよい。この場合には、装置のメンテナンスの際に、金属板を交換することができる。
【０１３９】
さらにまた、図１０(ａ)に示す真空処理装置７４の真空槽７５内には、上述した反応性スパッタを行なうために、Ｏリングが設けられている。図１３に、Ｏリング９９が設けられた真空処理装置７４の要部断面図を示す。
【０１４０】
図１３には、基板ホルダ８２と、第３のカソード７８3のみを示し、基板ホルダ８２が駆動機構８４ａにより起立して、カソード７８と平行に対向配置された状態を示している。Ｏリング９９は、第３のカソード７８3に面する窓の周囲を取り囲むように、真空槽７５の内壁に設けられており、第１、第２のカソード７８1、７８2に面する窓の周囲には設けられていない。
【０１４１】
Ｏリング９９が設けられていることにより、基板９０を保持した状態で基板ホルダ８２が起立し、第３のカソード７８3と対向配置されると、基板ホルダ８２、枠７６、第３のカソード７８3で仕切られる空間９４内が気密になり、空間９４中の雰囲気が真空槽７５中の雰囲気と隔離されるようにされている。
【０１４２】
枠７６には、図示しない排気口と、２個のガス導入口とが設けられており、２個のガス導入口から空間９４内に、スパッタガスと、Ｎ2等の反応性ガスとをそれぞれ導入し、排気口から真空排気することができる。
【０１４３】
この状態で、第３のカソード７８3に所定電圧を印加する。第３のカソード７８3には、図示しないＴｉ(チタン)ターゲットが設けられており、第３のカソード７８3に所定の電圧を印加すると、Ｔｉターゲットがスパッタリングされ、スパッタリングされたＴｉがＮ2ガスと反応することで、上述した反応性スパッタリングがなされることにより、基板９０の表面にＴｉＮ膜が成膜される。
【０１４４】
基板ホルダ８２、枠７６、第３のカソード７８3で仕切られる空間９４内は気密になっており、この空間９４内に導入されるスパッタガスや反応性ガスは真空槽７５内には入らないので、第３のカソード７８3に所定電圧を印加して反応性スパッタをするとともに、第１、第２のカソード７８1、７８2に所定電圧を印加し、それぞれのカソード７８1、７８2に対向された基板表面ににＭｏ膜、Ａｌ膜をそれぞれ成膜することができる。
【０１４５】
なお、図１０(ａ)に示す真空処理装置７４は、処理手段としてカソードを有しており、スパッタリング装置を構成しているが、本発明はこれに限らず、他の成膜装置、例えばＣＶＤ装置などに適用してもよい。
【０１４６】
また、第３のカソード７８3が設けられた窓７５ｃの周囲にＯリング９９を設け、第３のカソード７８3のみを気密な状態にして、第１、第２のカソードと異なる処理をしているが、本発明はこれに限らず、いずれの窓にＯリングを設けてもよく、必要があれば全部の窓７５ａ、７５ｂ、７５ｃにＯリングを設ける構成にしてもよい。
【０１４７】
さらに、四角形の真空槽７５を用いて、その内壁面の三面に第１〜第３のカソード７８1〜７８3が面するように構成しているが、真空槽を多角形にして、壁面にそれぞれ設けるような構成であればよい。例えば六角形の真空槽を用いて、その内壁面の五面にそれぞれカソードが配置されるようにしてもよい。
【０１４８】
また、図１３ではＯリング９９を真空槽７５の内壁に設けているが、本発明はこれに限らず、基板ホルダ８２側にＯリングを設けてもよい。
さらに、シール材としてＯリングを用いているが、基板ホルダ８２、枠７６、第３のカソード７８3で仕切られる空間９４内を気密にできるものであればこれに限られるものではない。
【０１４９】
【発明の効果】
小型、高スループットの真空処理装置が得られる。特に、スパッタリング装置に適用した場合には、単一の真空槽で多層膜を成膜することができる。
また、ダミーのガラス基板を用いることなくプリスパッタができ、さらに、単一の真空槽で処理雰囲気が異なる処理を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】(ａ)：処理手順の参考例を説明するための真空処理装置の断面図
(ｂ)：その真空処理装置に用いられる基板起立装置を説明する斜視図
(ｃ)：その真空処理装置に用いられる基板起立装置を説明する平面図
(ｄ)：その真空処理装置に用いられる基板起立装置の第一の起立姿勢を説明する図
(ｅ)：その真空処理装置に用いられる基板起立装置の第二の起立姿勢を説明する図
【図２】(ａ)：別の参考例を説明するための真空処理装置の断面図
(ｂ)：その真空処理装置に用いられる基板起立装置の起立姿勢の側面図
(ｃ)：その真空処理装置に用いられる基板起立装置の水平姿勢の側面図
(ｄ)：その真空処理装置に用いられる基板起立装置の斜視図
【図３】(ａ)：処理手順の更に他の参考例を説明するための真空処理装置に用いられる基板ホルダの、基板通過可能な状態を説明する平面図
(ｂ)：その基板ホルダの基板通過可能な状態を説明する断面図
(ｃ)：その基板ホルダの基板載置可能な状態を説明する平面図
(ｄ)：その基板ホルダの基板載置可能な状態を説明する断面図
【図４】(ａ)：その基板ホルダの基板の移し替え作業を示す第１の断面図
(ｂ)：その基板ホルダの基板の移し替え作業を示す平面図
(ｃ)：その基板ホルダの基板の移し替え作業を示す第２の断面図
(ｄ)：その基板ホルダの基板の移し替え作業を示す第３の断面図
【図５】(ａ)：その基板ホルダの基板の移し替え作業を示す第４の断面図
(ｂ)：その基板ホルダの基板の移し替え作業を示す第５の断面図
【図６】(ａ)：処理手順の更に他の参考例を説明するための真空処理装置の第一の断面図
(ｂ)：その真空処理装置の第二の断面図
【図７】(ａ)：参考例において、カソードを３個有する真空処理装置の動作を説明する第１の斜視図
(ｂ)：参考例において、カソードを３個有する真空処理装置の動作を説明する第２の斜視図
(ｃ)：参考例において、カソードを３個有する真空処理装置の動作を説明する第３の斜視図
【図８】(ｄ)：参考例において、カソードを３個有する真空処理装置の動作を説明する第４の斜視図
(ｅ)：参考例において、カソードを３個有する真空処理装置の動作を説明する第５の斜視図
(ｆ)：参考例において、カソードを３個有する真空処理装置の動作を説明する第６の斜視図
【図９】(ｇ)：参考例において、カソードを３個有する真空処理装置の動作を説明する第７の斜視図
(ｈ)：参考例において、カソードを３個有する真空処理装置の動作を説明する第８の斜視図
(ｉ)：参考例において、カソードを３個有する真空処理装置の動作を説明する第９の斜視図
【図１０】(ａ)：本発明の実施形態の真空処理装置を説明する断面図
(ｂ)：その実施形態の基板起立装置の起立の状態を説明する側面図
(ｃ)：その実施形態の水平な状態の基板起立装置を説明する側面図
(ｄ)：その実施形態の起立状態の基板起立装置を説明する斜視図
【図１１】(ａ)：その実施形態の真空処理装置の動作を説明する第１の図
(ｂ)：その実施形態の真空処理装置の動作を説明する第２の図
(ｃ)：その実施形態の真空処理装置の動作を説明する第３の図
(ｄ)：その実施形態の真空処理装置の動作を説明する第４の図
(ｅ)：その実施形態の真空処理装置の動作を説明する第５の図
【図１２】大気開放後のターゲットの積算電力と、アーク放電の発生回数との関係を説明するグラフ
【図１３】本発明のその他の実施形態の真空処理装置を説明する要部断面図
【図１４】従来の真空処理装置の一例を示す図
【図１５】従来技術の成膜室の一例を示す図
【符号の説明】
３１、４１、７１、８１……基板起立装置    ３２、４２1、４２2、４２3、８０、８２、８２1〜８２4……基板ホルダ（基板載置部）    ３０、４１、６１、７５、９３……真空槽    ３４……回転軸    ３５……駆動軸    ４７、５７、６７……フック    ４９……基板通過孔    ７２、８４……回転台    ７５ａ、７５ｂ、７５ｃ……窓      ７６1、７６2、７６3……枠    ７７……回転軸線    ９９……Ｏリング(シール材)
【図１】
0003827881.tif 000002
【図２】
0003827881.tif 000003
【図３】
0003827881.tif 000004
【図４】
0003827881.tif 000005
【図５】
0003827881.tif 000006
【図６】
0003827881.tif 000007
【図７】
0003827881.tif 000008
【図８】
0003827881.tif 000009
【図９】
0003827881.tif 000010
【図１０】
0003827881.tif 000011
【図１１】
0003827881.tif 000012
【図１２】
0003827881.tif 000013
【図１３】
0003827881.tif 000014
【図１４】
0003827881.tif 000015
【図１５】
0003827881.tif 000016