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TWI509098B - Vacuum processing device - Google Patents

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TWI509098B
TWI509098B TW103105639A TW103105639A TWI509098B TW I509098 B TWI509098 B TW I509098B TW 103105639 A TW103105639 A TW 103105639A TW 103105639 A TW103105639 A TW 103105639A TW I509098 B TWI509098 B TW I509098B
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TW
Taiwan
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gas
lubricating oil
substrate holder
path
supply
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Application number
TW103105639A
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TW201502304A (zh
Inventor
Ryo Ishizaki
Daisuke Kobinata
Naoki Kubota
Kyosuke Sugi
Original Assignee
Canon Anelva Corp
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Publication date
Application filed by Canon Anelva Corp filed Critical Canon Anelva Corp
Publication of TW201502304A publication Critical patent/TW201502304A/zh
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Description

真空處理裝置
本發明，係有關於真空處理裝置。尤其，有關於可對於保持於在真空容器內設置為可傾斜之基板保持器的基板進行冷卻之真空處理裝置。
已知使用冷凍機而對於保持於基板保持器之基板進行冷卻之成膜裝置(例如，參見專利文獻1)。在此成膜裝置中，係構成為：在基板保持器內配置GM式之冷凍機，可高效率對於基板進行冷卻。然後，將在與冷凍機之間對於氦氣作互換之壓縮裝置配置於真空容器之外部，冷凍機與壓縮裝置，係以移送作為冷媒之氦氣的軟管作連接。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-149100號公報
在專利文獻1之技術中，係由於冷凍機內置於基板保持器的構造，故要使基板保持器傾斜時不得不使冷凍機亦傾斜。然而，由於連結於冷凍機之軟管在彎曲方面為弱的，故需要在使冷凍機傾斜時將軟管之彎曲量抑制為小的機構。然而，為了裝置之進一步的小型化或低成本化，可對於傾斜之冷凍機以更簡便之構成供應氦的裝置受到期望。
本發明，係鑒於上述課題而創作者，目的在於提供一種真空處理裝置，能以簡便之構造，對於在真空容器內傾斜之冷凍機供應氦。
本發明之真空處理裝置，係特徵在於：具備：在內部可作真空處理之真空容器；可對基板作保持之基板保持器；使前述基板保持器繞著轉動軸而轉動，可使保持於前述基板保持器之基板相對於設於前述真空容器內之處理源而傾斜之傾斜部；設於前述基板保持器，與設於前述真空容器的外側之壓縮裝置一起作用，從而對於保持於前述基板保持器之基板作冷卻之冷卻裝置；以及設於前述傾斜部，形成了從前述壓縮裝置將冷媒氣體 供應至前述冷卻裝置的供應路徑、及從前述冷卻裝置將冷媒排出至前述壓縮裝置的排出路徑之旋轉接頭；前述旋轉接頭，係具備：固定於前述真空容器之固定部；設置為可相對於前述固定部作轉動，固定於前述基板保持器之轉動部；以及設置於前述固定部或前述轉動部，在前述固定部與前述轉動部對向之區域中將從前述供應路徑或前述排出路徑所洩漏之冷媒氣體，導引至前述旋轉接頭的外部之導氣路徑。
依照本發明之真空處理裝置，可提供一種真空處理裝置，可對於保持於在真空容器內傾斜之基板保持器的基板進行冷卻。尤其，由於具備使用GM式之冷凍機而對於基板進行冷卻之基板保持器，故在熱流入較大之真空處理和裝置構成中亦可一邊使基板作傾斜一邊充分作冷卻。
本發明的其他特徵及優點，係藉以附圖作為參考之以下的說明而變清楚。另外，在附圖中，對於相同或同樣的構成，係附加相同參考號。
10‧‧‧基板保持器
11‧‧‧台
12‧‧‧轉動構材
13‧‧‧冷凍機
17‧‧‧軟管
27‧‧‧壓縮裝置
29‧‧‧旋轉接頭
3‧‧‧真空容器
30‧‧‧固定部
31‧‧‧轉動部
32‧‧‧供應用口
33‧‧‧排出用口
34‧‧‧供應用口
35‧‧‧排出用口
36、37、38‧‧‧通路
41、42、43‧‧‧通路
45‧‧‧通路
47‧‧‧軸承
51‧‧‧軸承
52‧‧‧密封機構
53‧‧‧驅動源
55a‧‧‧氣體供應溝
55b‧‧‧氣體排出溝
57a、57b、57c‧‧‧密封溝
57d‧‧‧O環
59a、59b‧‧‧潤滑油溝
60a‧‧‧潤滑油供應用通路
60b‧‧‧潤滑油供應用通路
70b‧‧‧導氣路徑
O‧‧‧保持器轉動軸
附圖係含於說明書中，構成其一部分，繪示本發明的實施之形態，用於與其記述一起說明本發明的原理。
[圖1]本發明的第1實施形態相關之真空處理裝置的示意圖。
[圖2]圖1之A-A剖面圖。
[圖3]圖1之B-B剖面圖。
[圖4]本發明的第1實施形態相關之真空處理裝置中所使用的旋轉接頭之剖面示意圖。
[圖5]本發明的第2實施形態相關之真空處理裝置中所使用的旋轉接頭之剖面示意圖。
在以下，基於圖式而說明有關於本發明的各實施形態。另外，說明於下之構材、配置等係對於發明作具體化之一例而非限定本發明者，當然可根據本發明的趣旨而作各種改變。在各實施形態中，在真空處理裝置1方面雖舉濺鍍裝置為例而作說明，但當然對於其他蒸鍍裝置和蝕刻裝置亦可應用本發明。例如，將本發明應用於蝕刻裝置之情況下，係使用離子束源作為處理源。
(第1實施形態)
對於第1實施形態相關之真空處理裝置基於圖1~4而作說明。圖1係真空處理裝置1的示意圖，圖2係圖1之A-A剖面圖，在與保持器轉動軸O垂直之面的真空處 理裝置1中央部之剖面示意圖，圖3係圖1之B-B剖面圖，在與保持器轉動軸O平行之重力方向的面之基板保持器10的剖面示意圖。此外，圖4係旋轉接頭29的剖面示意圖。另外圖1係以可看見真空容器之內側的方式將壁面的一部分去掉而作記載。
真空處理裝置1，係濺鍍裝置，基板保持器10在相對於陰極5傾斜之方向作轉動，使得可使從安裝於陰極5之作為處理源的標靶TG所濺射之被成膜物質(處理粒子)入射於基板W的角度(入射角)產生變化。真空處理裝置1，係具有基板保持器10與陰極5於真空容器3內。
作為標靶保持器之陰極5，係使陰極旋轉軸C作為旋轉軸而作旋轉之旋轉陰極。於外周部安裝3個標靶TG，而可對於予以與基板保持器10對向而使用於成膜之標靶TG作選擇。使標靶TG表面產生磁場之磁鐵具備於陰極5之內部。對於予以與基板保持器10對向之標靶TG施加來自不圖示的電源之電力從而濺射所選擇之標靶TG。此外，亦可使陰極5旋轉而使與保持於基板保持器10之基板W對向的標靶TG之相對角度產生變化。因此，藉陰極5的旋轉，亦可對於從所選擇之標靶TG濺射的被成膜物質入射於基板W之角度進行調整。使濺鍍粒子帶有角度而入射於基板W因而在膜厚之均勻化方面具有效果。在陰極5的周圍係設有導入處理氣體之不圖示的氣體導入裝置。
基板保持器10，係具有將基板W作保持之台11(基板台)。藉作為傾斜部之傾斜裝置使得基板保持器10，係構成為可在保持器轉動軸O(轉動軸)的周圍作轉動(可傾斜)。傾斜裝置，係使基板保持器10在保持器轉動軸O的周圍作轉動動作之裝置，與基板保持器10連結，具有相對於真空容器3作轉動之轉動構材12。基板保持器10係內部及轉動構材12之內部構成為氣密，即使真空容器3內為真空環境的情況下基板保持器10內部仍可保持於大氣壓。
傾斜裝置(傾斜部)，係除了轉動構材12以外，具有以下而構成：將轉動構材12支撐於真空容器3之軸承51、將轉動構材12與真空容器3之連接部分作密封的密封機構52、使轉動構材12轉動之驅動源53、對於驅動源的轉動角度作檢知從而對於基板保持器10之傾斜角度作檢知之不圖示的感測器、及根據來自感測器之信號與預先輸入之設定值而對於驅動源53進行控制之不圖示的控制裝置。在本實施形態中作為密封機構52係採用使用了磁性流體之磁性密封體。此外，於轉動構材12係連接著後述的旋轉接頭29。
藉使傾斜裝置的轉動構材12轉動，使固定於轉動構材12之基板保持器10傾斜，而可對於台11上之基板W與標靶TG對向之相對角度進行調整。亦即，藉傾斜裝置可對於從標靶TG入射於基板W之濺鍍粒子的相對角度(入射角度)進行調整。在基板保持器10的內部係 具備作為對於台11作冷卻之冷卻裝置的冷凍機13。
冷凍機13(冷卻裝置)係GM式之冷凍機。GM式冷凍機，係使冷凍機內部之加入了蓄冷劑之汽缸內的活塞(置換器)作上下驅動而使氦氣作隔熱膨脹使得可冷卻至極低溫的裝置。在本實施形態中雖在冷媒氣體方面使用了氦氣但亦可使用其他氣體。
在真空容器3之外側係如在圖3示意性所示配置了壓縮裝置27。冷凍機13係構成為與壓縮裝置27一起作用而對於保持在基板保持器10之基板進行冷卻。亦即，在冷凍機13之汽缸內使從壓縮裝置27所供應之高壓氦氣(高壓冷媒)膨脹，使得可隔著連結於冷凍機13之台11而對於基板W進行冷卻。此外，在冷凍機13內膨脹之低壓氦氣(低壓冷媒)係通過排出路徑而被壓縮裝置27回收。所回收之低壓氦氣係在壓縮裝置27作壓縮而作為高壓氦氣而再度往冷凍機13送出。
冷凍機13與壓縮裝置27，係透過旋轉接頭29及可移送高壓氦氣之軟管(移送部)17而連接。軟管17係由以下所構成：從壓縮裝置27對於旋轉接頭29之供應用口32供應高壓氦氣之供應軟管；及從旋轉接頭之排出用口33對於壓縮裝置27使氦氣返回之回收軟管。
如圖4所示，旋轉接頭29，係具有以下而構成：固定於真空容器3側之固定部30；以及固定於轉動構材12，相對於固定部30作轉動之轉動部31。旋轉接頭29的轉動部31係隨著基板保持器10而轉動。固定部 30，係大致圓棒狀的樹脂或金屬構材，一端側固定於真空容器3。轉動部31，係具有大致環形狀之樹脂或金屬構材，使固定部30的一端側通至內部，安裝成可相對於固定部30轉動。
設於旋轉接頭29的固定部30之供應用口32與設於轉動部31之供應用口34，係不論轉動部31的轉動角度而作連通，構成將冷媒氣體從壓縮裝置側供應至冷卻裝置側的供應路徑。同樣地，設於旋轉接頭29的固定部30之排出用口33與設於轉動部31之排出用口35，係不論轉動部31的轉動角度而作連通，構成供以將冷媒氣體從冷卻裝置側回收至壓縮裝置側而作排出之排出路徑。
此外，設於旋轉接頭29的轉動部31之供應用口34係連通於通到冷凍機13之汽缸內的不圖示之移送口。然後，從移送口對於冷凍機13之汽缸內供應高壓氦氣，將在汽缸內膨脹之低壓氦氣從其他移送口排出至冷凍機13的外部。將低壓氦作排出之冷凍機13的移送口係連通於設於旋轉接頭的轉動部31之排出側的排出用口35。
在旋轉接頭29的轉動部31與固定部30對向之區域，係設置了：氦所流通之氣體流通溝55(55a、55b)、O環57d(密封構材)之密封溝57(57a、57b、57c)、及潤滑油滯留之潤滑油溝59(59a、59b)。在本實施形態中，各個溝，係以在固定部30之圓周方向繞一周的方式環狀形成於轉動部31側，但於固定部30形成上述之各溝，或在固定部30與轉動部31之任一者皆形成上 述之各溝亦可。
在氣體流通溝55方面，係設置了從壓縮裝置27供應高壓氦之氣體供應溝55a與從冷凍機13對於壓縮裝置27使氦氣返回之氣體排出溝55b。在密封溝57方面，係有以下：設於供應路徑之氣體流通溝55a的兩側之密封溝57a；設於排出路徑之氣體流通溝55b的兩側之密封溝57b；再者，夾著後述之潤滑油溝59b而分別設於氣體流通溝55a、55b的相反側之密封溝57c。
對於此密封溝57c分別環裝O環57d從而防止氦氣從轉動部31與固定部30對向之區域洩漏。藉環裝於氣體供應溝55a的兩側之密封溝57a的各者之2個O環57d(第1密封構材)，而防止高壓氦氣從氣體供應溝55a洩露。同樣地，藉環裝於氣體供應溝55b的兩側之密封溝57b的各者之O環57d(第2密封構材)而防止高壓氦氣從氣體供應溝55b洩露。
此外，在氣體供應溝55a與氣體排出溝55b之間的密封溝(57a、57b的各一方側)環裝O環57d，從而防止流於氣體供應溝55a之高壓氦氣流入低壓側之氣體排出溝55b。另外，在本實施形態中，轉動部31與固定部30對向之區域，係固定部30之環狀部分的內面與轉動部31之外周面對向之部分。
潤滑油溝59(59a、59b)，係為了抑制O環57d之磨耗而設於密封溝57a、57b的附近，成為如時常於O環57d填充潤滑油之構造。再者，為了不在潤滑油從 大氣側混入塵埃，在潤滑油溝橫的大氣側之密封溝57c亦設置了O環57d。
從壓縮裝置27所移送之高壓的氦氣係透過軟管17而進入固定部30之供應用口32，從轉動部31之供應用口34排出(供應路徑)。從供應用口34所排出之高壓的氦氣係供應往冷凍機13。另一方面，從冷凍機13所排出之低壓的氦氣係從轉動部31的排出用口35流入，從固定部30之排出用口33排出(排出路徑)。然後，從排出用口33所排出之低壓的氦氣係透過軟管17而返回壓縮裝置27。固定部30及轉動部31之供應路徑與排出路徑係在旋轉接頭29的內部分開，成為氦氣不會互相來去之構造。
具體而言，固定部30係具有：來自壓縮裝置27之供應用口32；與軸B平行之通路37；以及與軸B垂直之通路36、38。供應用口32、通路36、通路37、通路38係連通，形成冷媒氣體之供應路徑的一部分。此外，固定部30係具有：與軸B垂直之通路41、43；與軸B平行之通路42；往壓縮裝置27的排出用口33。排出用口33、通路41、通路43、通路42係連通，形成冷媒氣體之排出路徑的一部分。另外，軸B係轉動部31的旋轉軸，在本實施形態中係配置為與軸O重疊。
在轉動部31，係作為冷媒氣體之供應路徑的一部分，具有：供應用口34、形成於圓周方向之氣體供應溝55a、及將供應用口34與氣體供應溝55a作聯繫之通 路40。此外，作為冷媒氣體之排出路徑的一部分，具有：圓周方向之氣體排出溝55b、排出用口35、及將排出用口35與氣體排出溝55b作聯繫之通路45。
轉動部31係呈殼狀，透過軸承47而使轉動部31與固定部30作軸通時，轉動部31的旋轉方向之氣體供應溝55a、及與固定部30之軸B垂直之通路38連通，轉動部31的旋轉方向之氣體排出溝55b、及與固定部30之軸B垂直之通路43連通。藉此，從固定部30之供應用口32流入的氦氣，係通過轉動部31之供應用口34而移送至冷凍機13，同時從轉動部31之排出用口35流入的氦氣，係從固定部30的排出用口33移送至壓縮裝置27。
潤滑油溝59(59a、59b)，係供以對於O環57d供應潤滑油所用之作為潤滑油滯留部的溝，鄰接於配置了O環57d之密封溝57而設於轉動部31。作為對於潤滑油溝59(59a、59b)供應潤滑油之潤滑油供給口的潤滑油供應用通路60(60a、60b)設於轉動部31。潤滑油供應用通路60係具備各自的潤滑油溝59。在本實施形態中係設置了3個潤滑油溝59，故潤滑油供應用通路60亦設置3個。
具體而言，潤滑油溝59a，係為了對於配置於存在於是供應路徑之一部分的氣體供應溝55a、及是排出路徑之一部分的氣體排出溝55b之間的密封溝57a、57b之2個O環57d供應潤滑油而設置。為此，潤滑油溝59a 係設於與該等O環之任一者皆連接的空間。潤滑油供應用通路60a係連通於潤滑油溝59a。同樣地，潤滑油溝59b，係為了對於密封溝57a的一方與密封溝57c之間、及密封溝57b的一方與密封溝57c之間所配置之O環57d分別供應潤滑油，而設於與該等之O環的任一者皆連接的空間。潤滑油供應用通路60b係連通於潤滑油溝59b。另外，轉動部31之外周係在轉動構材12的內側故為大氣壓。亦即，潤滑油供應用通路60a、60a的兩側係大氣壓氣氛。
隨著時間經過，從潤滑油溝59內的潤滑油所放出之污染氣體，係通過潤滑油供應用通路60放出至大氣。為此，污染氣體不會流入氣體供應溝55a及氣體排出溝55b。亦即，本實施形態之潤滑油供應用通路60(潤滑油供應口)係兼作將污染氣體放出之通路(導氣路徑)。此外，相對於大氣壓，流入於氣體供應溝55a及氣體排出溝55b之氦氣壓力係高於潤滑油溝59內之壓力故污染氣體不會混入氦氣。亦即，一邊對於O環57d供應適度的潤滑油，一邊從潤滑油所產生之污染氣體可透過潤滑油供應用通路60(導氣路徑)而排出。為此，長期間內保持了氦氣之純度。
此外，高壓氦氣作流通之氣體供應溝55a、及低壓氦氣作流通的氣體排出溝55b之間連通著作為導氣路徑之潤滑油供應用通路60a，故從氣體供應溝55a洩漏之氦氣不會流入氣體排出溝55b。當然，從氣體排出溝55b 洩漏之氦氣亦不會流入氣體供應溝55a。為此，可防止從潤滑油產生之污染氣體混入氦氣。同樣地，氣體供應溝55a、及大氣壓的旋轉接頭29的外側之間連通著作為導氣路徑之潤滑油供應用通路60b。此外，氣體排出溝55b、及大氣壓的旋轉接頭29的外側之間連通著作為導氣路徑之潤滑油供應用通路60b。為此，氦氣不會從大氣壓側流入氣體排出溝55a，可防止從潤滑油產生之污染氣體混入氦氣。
藉將污染氣體排出之潤滑油供應用通路60(導氣路徑)，使得污染氣體不會混入氦氣，故可使冷凍機13之動作的可靠性提升。亦即，污染氣體(雜質)在冷凍機13內之低溫部分結凍，不會妨礙冷媒氣體之流路，故冷卻性能不會因冷媒氣體之流量的減少而降低。此外，由於不用擔心附著於冷凍機13之可動構件的雜質結凍所造成之冷凍機13的動作不良和故障，故可使冷凍機之可靠性提升。為此，可延長維護間隔。
當然，不限於從潤滑油所產生之氣體，雜質混入冷媒氣體而流入至冷凍機13的情況下，考量以下情況：雜質混入是冷凍機13之特徵的因隔熱膨脹成為極低溫之處而結凍。此情況下，冷媒氣體之流路受礙因而產生進行維護的必要。
另外，在本實施形態中，污染氣體係透過潤滑油供應用通路60而排出，但亦可另外於潤滑油供應用通路60而設置污染氣體排出用之導氣路徑於轉動部31。 此情況下，係將連通於潤滑油溝59之小的通路，以將轉動部31貫通的方式形成即可。
此外，在本實施形態中，導氣路徑係兼作潤滑油供應用通路60，設於轉動部31，但於固定部30設置導氣路徑亦可。於固定部30設置導氣路徑之情況下，係將從供應路徑或排出路徑所洩漏之冷媒氣體對於真空容器之外部側而設置污染氣體用的排出口亦可。從污染氣體用之排出口將污染氣體作回收而進行既定之處理即可再生為冷媒氣體。
(第2實施形態)
上述之第1實施形態，係潤滑油供應用通路60b兼作導氣路徑之構成，但將潤滑油供應用通路60b與導氣路徑，藉各自不同的通路而構成亦可。圖5，係第2實施形態相關之真空處理裝置所使用的旋轉接頭之剖面示意圖。在示於圖5之構成方面，係，設置了作為對於轉動部31供應潤滑油之潤滑油供應口的潤滑油供應用通路60b，以與潤滑油供應用通路60b為另一構成，設置了作為將氣體放出之通路的導氣路徑70b。
如上所述，依照第1及第2實施形態之真空處理裝置，即能以簡便之構造，對於在真空容器內傾斜之冷凍機供應氦氣。再者，藉形成對於O環供應潤滑油之潤滑油溝與連通大氣側之通路，可防止雜質混入冷媒氣體，提升冷凍機之可靠性。
本發明非限定於上述實施之形態者，不脫離本發明的精神及範圍之下，可進行各式的變更及變化。因此，為了公開本發明的範圍，附上以下的請求項。
30‧‧‧固定部
31‧‧‧轉動部
32‧‧‧供應用口
33‧‧‧排出用口
34‧‧‧供應用口
35‧‧‧排出用口
36、37、38‧‧‧通路
40、41、42、43‧‧‧通路
45‧‧‧通路
47‧‧‧軸承
55a‧‧‧氣體供應溝
55b‧‧‧氣體排出溝
57a、57b、57c‧‧‧密封溝
57d‧‧‧O環
59a、59b‧‧‧潤滑油溝
60a‧‧‧潤滑油供應用通路
60b‧‧‧潤滑油供應用通路

Claims (4)

  1. 一種真空處理裝置，特徵在於：具備：在內部可作真空處理之真空容器；可對基板作保持之基板保持器；使前述基板保持器繞著轉動軸而轉動，可使保持於前述基板保持器之基板相對於設於前述真空容器內之處理源而傾斜之傾斜部；設於前述基板保持器，與設於前述真空容器的外側之壓縮裝置一起作用，從而對於保持於前述基板保持器之基板作冷卻之冷卻裝置；以及設於前述傾斜部，形成了從前述壓縮裝置將冷媒氣體供應至前述冷卻裝置的供應路徑、及從前述冷卻裝置將冷媒排出至前述壓縮裝置的排出路徑之旋轉接頭；前述旋轉接頭，係具備：固定於前述真空容器之固定部；設置為可相對於前述固定部作轉動，固定於前述基板保持器之轉動部；以及設置於前述固定部或前述轉動部，在前述固定部與前述轉動部對向之區域中將從前述供應路徑或前述排出路徑所洩漏之冷媒氣體，導引至前述旋轉接頭的外部之導氣路徑。
  2. 如申請專利範圍第1項之真空處理裝置，其中，前述旋轉接頭，係進一步具備： 在前述區域中，對於前述供應路徑作密封之第1密封構材；以及在前述區域中，對於前述排出路徑作密封之第2密封構材；前述導氣路徑，係連結於皆連接前述第1密封構材、及前述第2密封構材之任一者的空間。
  3. 如申請專利範圍第2項之真空處理裝置，其中，前述旋轉接頭，係為了對於前述第1密封構材、及第2密封構材之至少一者供應潤滑油，而進一步具備連接於前述空間之潤滑油供應口。
  4. 如申請專利範圍第3項之真空處理裝置，其中，前述潤滑油供應口，係兼作前述導氣路徑。
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