CN105247097B - 成膜装置以及使用该成膜装置的成膜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制冷剂泄漏的风险大幅度降低且能够提高冷却效率的成膜装置以及成膜方法。成膜装置(1)包括冷却部(4)、旋转台主体(11)、升降机构(5)以及制冷剂配管(6)，其中，冷却部(4)在腔室(2)的空间(2e)内冷却工件(W)，旋转台主体(11)在工件(W)被载置的状态下以垂直轴为中心旋转，且具有载置冷却部(4)的冷却部载置部(21)和被配置成包围该冷却部载置部(21)的周围且载置工件(W)的工件载置部(22)，升降机构(5)使冷却部(4)在空间(2e)内在第一位置与第二位置之间升降，第一位置是冷却部(4)被载置于旋转台主体(11)位置，第二位置是冷却部(4)从该旋转台主体(11)向上方隔开距离且与被载置于工件载置部(22)的工件(W)的侧面相向的位置，制冷剂配管(6)被安装于腔室(2)，且以能够装拆的方式连接于冷却部(4)，向该冷却部(4)供给制冷剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种成膜装置以及使用该成膜装置的成膜方法。
背景技术
以往，通过电弧放电或溅射等在工件的表面实施成膜处理时，因高能量的金属离子或气体离子等粒子冲撞于工件，工件的温度上升。因此，需要一边冷却该工件一边进行成膜处理。
然而，工件通常在被进行成膜处理的期间被载置于旋转台而绕垂直轴公转。因此，工件不会静止在同一部位。因此，即使在腔室内部设置用于冷却腔室的冷却部，也无法使该冷却部接触于公转中的工件，而且，无法将冷却部与工件的距离维持为恒定。因此，存在不能稳定地冷却工件的问题。
对此，以往如专利文献1记载，提出了在真空腔室内的旋转台上搭载冷却部，使该冷却部与工件一起旋转并冷却工件的成膜装置。在该成膜装置中，在旋转台的上表面的中心部竖立固定有圆柱状的冷却部。在旋转台的上表面的外周侧排列有多个工件。因此，通过使旋转台旋转，冷却部在旋转台的上表面的中心部自转。并且，多个工件在该冷却部的周围公转。
冷却部连接于被安装在腔室的壁的制冷剂配管，通过该制冷剂配管，水等制冷剂在冷却部与腔室之间流通。据此，冷却部被冷却。圆柱状的冷却部的外周面作为始终与工件相向并从工件吸收辐射热来冷却工件的冷却面而发挥作用。工件在与旋转台一起旋转时也始终与冷却部相向。因此，即使工件与冷却部之间隔开距离，也能从工件向冷却部连续地传递辐射热。
制冷剂配管与冷却部通过旋转接头而连接。据此，能够通过旋转接头连续地向与旋转台一起旋转的冷却部供给冷却水等制冷剂，并从该冷却部排出制冷剂。旋转接头具有使流体在相对旋转的两个物体间流通的结构。
上述的成膜装置具有通过旋转接头向与旋转台一起旋转的冷却部供给制冷剂以及从冷却部排出冷却剂的结构。若如此地在真空腔室内使用制冷剂流通的旋转接头，则制冷剂从该旋转接头泄漏的风险高。此外，为了提高旋转接头的密封性，需要变更为包含差动排气机构等的复杂的结构。
此外，在旋转台旋转的期间，冷却部在旋转台的上表面的中心部自转。并且，多个工件与该自转同步地在该冷却部的周围公转。因此，冷却部与被配置在该冷却部的周围的工件之间的相对位置关系不变。即，在冷却部的外周的冷却面中，某一部分维持与工件相向的状态，其它部分维持不与工件相向的状态。因此，与工件相向的冷却面始终受来自工件的辐射热，不能维持低温状态。另一方面，不与工件相向的冷却面始终处于低温状态。因此，此种冷却面的状态不符合尽量使低温的冷却面与工件相向来冷却工件的冷却部的目的。因此，冷却部的冷却效率变差。换言之，在上述的结构中，冷却部与工件一起旋转。因此，冷却面中与工件相向的部分始终受来自工件的辐射热，较不与工件相向的冷却面，始终处于高温状态。另一方面，不与工件相向的面难以受辐射热而保持低温状态。据此，作为冷却部整体，冷却效率变差。因此，不能有效利用冷却部的冷却面，存在难以提高冷却部的工件冷却效率的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开公报特开2006-169590号(图2)
发明内容
本发明的目的在于提供一种大幅度降低制冷剂泄漏的风险且能够提高冷却效率的成膜装置以及成膜方法。
本发明的成膜装置用于一边冷却工件一边进行成膜处理，其包括：腔室，具有收容所述工件并进行该工件的成膜处理的空间；冷却部，在所述空间内冷却所述工件；旋转台，在所述工件被载置的状态下以垂直轴为中心旋转，且具有载置所述冷却部的冷却部载置部和被配置成包围该冷却部载置部的周围并载置所述工件的工件载置部；升降机构，使所述冷却部在所述空间内在第一位置与第二位置之间升降，所述第一位置是所述冷却部被载置于所述旋转台的位置，所述第二位置是所述冷却部从该旋转台向上方隔开距离且与被载置于所述工件载置部的所述工件的侧面相向的位置；以及制冷剂配管，被安装于所述腔室，且以能够装拆的方式连接于所述冷却部，向该冷却部供给制冷剂。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的成膜装置的整体结构的剖视图。
图2是表示图1的旋转台组件以及被载置于其上的工件和冷却部的正视图。
图3是表示在使用图1的成膜装置的成膜方法中，将工件以及冷却部载置于旋转台组件上，并将该旋转台组件插入腔室的内部的步骤的说明图。
图4是表示在使用图1的成膜装置的成膜方法中，该旋转台组件被插入于腔室的内部的状态的说明图。
图5是表示在使用图1的成膜装置的成膜方法中，将制冷剂配管连接于冷却部的步骤的说明图。
图6是表示在使用图1的成膜装置的成膜方法中，使用升降机构使冷却部从第一位置向第二位置移动的步骤以及与其连续的成膜步骤的说明图。
图7(a)是图1的冷却部的正视图，(b)是图1的冷却部的俯视图。
图8(a)是作为本发明的冷却部的变形例的、冷却部的主体部在纵向上被切口的切口剖视图，(b)是(a)的冷却部的主体部在横向上被切口的切口剖视图。
图9(a)是本发明的冷却部的其它变形例的正视图，(b)是(a)的冷却部的俯视图。
图10是表示本发明的第二实施方式所涉及的成膜装置的整体结构的剖视图。
图11是表示图10的旋转台组件以及被载置于其上的工件和冷却部的正视图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的成膜装置以及使用该成膜装置的成膜方法的实施方式。
(第一实施方式)
图1所示的成膜装置1具备腔室2、旋转台组件3、冷却部4、升降机构5、制冷剂配管6、靶材7、靶材电极8、电弧电源9以及偏压电源10。成膜装置1是一边用冷却部4冷却多个工件W一边对工件W的表面进行成膜处理的装置。
腔室2采用中空的箱体。具体而言，腔室2具有顶壁2a、位于顶壁2a的下方的底壁2b、将该顶壁2a以及底壁2b的侧缘互相连接的四个侧壁2c以及门2f。这些顶壁2a、底壁2b以及四个侧壁2c形成收容工件W并进行该工件W的成膜处理的空间2e。在腔室2的四个侧壁2c中的一个侧壁形成有开口2d。此外，如本实施方式，开口2d也可如图3所示那样形成在侧壁2c的整体上，也可以形成在该侧壁2c的一部分。门2f被安装于开口2d，以开闭该开口2d。开口2d使空间2e与该腔室2外部连通。开口2d具有能够让旋转台组件3、冷却部4以及工件W通过该开口2d进入腔室2的空间2e、以及从空间2e脱离的大小。
如图1～2所示，冷却部4是在空间2e内冷却工件W的机构。冷却部4包括：具有水等制冷剂循环的流路的主体部4a；将制冷剂导入该主体部4a的导入部4b；从该主体部4a排出制冷剂的排出部4c；以及后述的钩23卡合的被卡合部4d。
被卡合部4d被设置在冷却部4的主体部4a的上端。被卡合部4d具有能够卡合于钩23的形状，例如，具有环状或圆弧状的形状。被卡合部4d具有向侧方开口的插入孔4d1。
关于主体部4a的内部的形状，本发明并不特别限定。主体部4a例如图7(a)、(b)所示采用以同心状组合直径不同的两个圆筒来形成环状的流路4e的形状的主体部4a。在该主体部7a中，导入部4b和排出部4c在环状的流路4e隔开该流路4e的半周的距离而被配置，因此，从导入部4b导入到主体部7a的制冷剂能沿着顺时针方向以及逆时针方向分别绕环状的流路4e半周而流到排出部4c。
此外，作为主体部4a的其它例，如图8(a)、(b)所示，也可在主体部4a的环状的流路4e的内部设置沿上下方向引导制冷剂的流动的多个导板4f。导板4f由从主体部4a的顶壁向下方突出的板和从底壁向上方突出的板互相交替地被配置。通过这些导板4f，能够使该环状的流路4e内部的制冷剂的流动在该主体部4a的长度方向上均匀。此外，作为主体部4a的另一其它例，如图9(a)、(b)所示，主体部4a也可以具备使制冷剂流通的导管4g。导管4g具有连通于导入部4b的直管部分4g1和导通直管部分4g1的下端与排出部4c之间的螺旋管部分4g2。螺旋管部分4g2沿主体部4a的内周面而被配置。因此，利用通过该螺旋管部分4g2的内部的制冷剂，能够均匀地冷却主体部4a的侧面整体。
如图1～2所示，旋转台组件3具备旋转台主体11、支撑该旋转台主体11的台车部12、公转齿轮14、中央齿轮15、自转齿轮16以及圆形引导部17。
台车部12具备台基座12a和安装于该台基座12a的下部的多个车轮12b。通过车轮12b在腔室2外部的平坦面(例如，用于搬送旋转台组件3的搬送台车的载置面或建筑物的地板面等)上滚动，旋转台组件3能够在腔室2的内部与外部之间自由移动。在台基座12a的上表面形成有环状的突起12a1。
中央齿轮15被固定于台基座12a上表面的环状的突起12a1的上端。
在中央齿轮15的上表面安装有圆形引导部17。圆形引导部17具备环状的导轨部17a和沿该导轨部17a设置的多个球17b。导轨部17a被固定在中央齿轮15的上表面。球17b在导轨部17a的上表面沿该导轨部17a滚动自如地被配置。此外，球17b被该导轨部17a与旋转台主体11夹住。
在旋转台主体11的上表面的中心部及其周边形成有载置冷却部4的冷却部载置部21。此外，旋转台主体11具有以包围该冷却部载置部21的周围的方式配置的多个自转台部13。该自转台部13的上表面形成有载置工件W的工件载置部22。由此，在旋转台主体11的上表面配置有冷却部载置部21以及包围其周围的工件载置部22。
旋转台主体11由圆形引导部17的球17b从下方支撑。因此，通过球17b在导轨部17a上滚动，允许旋转台主体11以垂直轴C为中心旋转。如此构成的旋转台主体11能够在工件载置部22上载置工件W的状态下以垂直轴C为中心旋转。
此外，旋转台主体11具有从该旋转台主体11的下表面的中心部向下方延伸的轴部11a。轴部11a通过分别形成在上述的台基座12a以及中央齿轮15的中央部的贯穿孔而突出于台基座12a的下方。另外，这些贯穿孔的内径被设定为允许轴部13a的旋转的大小。在轴部11a的下端固定有公转齿轮14。公转齿轮14当旋转台组件3被插入于腔室2时，能够啮合于腔室2内部的驱动齿轮18。驱动齿轮18连接于马达19的驱动轴19a。
自转台部13具有贯穿旋转台主体11并向下方延伸的轴部13a。轴部13a通过形成在旋转台主体11的外周部的贯穿孔，突出于旋转台主体11的下方。此外，这些贯穿孔的内径被设定为允许轴部13a的旋转的大小。在轴部13a的下端固定有自转齿轮16。自转齿轮16啮合于固定在台基座12a的中央齿轮15。据此，自转齿轮16与旋转台主体11的旋转同步而绕旋转台主体11的旋转中心(垂直轴C)公转，与公转同时，一边与中央齿轮15啮合一边自转。其结果，连接于自转齿轮16的自转台部13也自转，从而能够使载置于自转台部13的工件W以垂直轴C为中心公转并自转。
升降机构5使冷却部4在空间2e内在第一位置I与第二位置II之间升降，第一位置I是冷却部4载置于旋转台主体11的位置，第二位置II是冷却部4从该旋转台主体11向上方隔开距离，且与载置于工件载置部22的工件W的侧面相向的位置。
具体而言，升降机构5具备钩23和使该钩23升降的上部升降部24。
上部升降部24被安装于腔室2的顶壁2a。
钩23被配置在腔室2的空间2e内部。钩23以朝向空间2e内向下方下垂的方式设置在上部升降部24。钩23的上端的基端部连接于上部升降部24中贯穿腔室2的顶壁2a并突出于空间2e内的部分。钩23在基端部与顶端部23a之间弯曲，顶端部23a朝向斜上方。
钩23通过上部升降部24能够在上方位置(参照图1及图6)与下方位置(参照图3～5)之间升降。
图3～5所示的钩23的下方位置被设定在能够使钩23卡合于位于第一位置I的冷却部4的被卡合部4d的位置，具体而言，钩23的顶端部23a和被卡合部4d的插入孔4d1被设定在相同高度的位置。据此，当钩23位于下方位置时，在冷却部4被载置于旋转台主体11的状态下，旋转台组件3被插入于腔室2内部，从而钩23的顶端部23a被插入于冷却部4的被卡合部4d的插入孔4d1。由此，钩23能够连接于冷却部4的上部的被卡合部4d。
图1及图6所示的钩23的上方位置是与上述的下方位置相比位于上方的位置，被设定在钩23将冷却部4提升到第二位置II的位置。
上部升降部24只要是通过在钩23连接于冷却部4的上部的被卡合部4d的状态下使该钩23升降，从而使冷却部4在第一位置I与第二位置II之间升降的机构即可。上部升降部24例如具备液压缸等。
制冷剂配管6被安装于腔室2的顶壁2a，能够装拆地连接于冷却部4，向该冷却部4供给制冷剂。具体而言，制冷剂配管6具有将水等制冷剂从腔室2的外部导入腔室2内部的导入管6a和从腔室2内部向腔室2外部排出制冷剂的排出管6b。导入管6a具有能够装拆自如地连接于冷却部4的导入部4b的连接部6a1。排出管6b具有能够装拆自如地连接于冷却部4的排出部4c的连接部6b1。
靶材7以及靶材电极8被安装于腔室2的侧壁2c的内侧面。靶材7是在通过电弧放电或溅射对工件W的表面进行成膜处理时的皮膜的材料。靶材7例如采用钛、铬等金属或包含这些金属的合金等。靶材电极8是连接于靶材7的电极。电弧电源9通过靶材电极8向靶材7施加负电位，在靶材7的表面产生电弧放电。通过在靶材7的表面产生电弧放电，靶材7的材料离子化，能够将阳离子的粒子释放到腔室2内。
偏压电源10通过配线与旋转台主体11电连接。偏压电源10通过旋转台主体11向载置于工件载置部22的工件W施加偏压电位。通过向工件W施加偏压电位，被释放到腔室2内的阳离子容易附着于工件W的表面。
(成膜方法的说明)
接下来，参照附图说明使用第一实施方式的成膜装置1的成膜方法。
首先，如图3所示，在腔室2的外部，冷却部4以及工件W被载置于旋转台组件3的旋转台主体11上。具体而言，冷却部4被载置于旋转台主体11的冷却部载置部21上，多个工件W被载置于冷却部载置部21周围的自转台部13的上表面的工件载置部22上。
之后，如图3～4所示，旋转台组件3插被入于腔室2的空间2e。如图4所示，在旋转台组件3的插入结束的状态下，从腔室2的顶壁2a下垂的钩23的顶端部23a被插入于冷却部4的被卡合部4d的插入孔4d1。
接着，如图5所示，制冷剂配管6连接于冷却部4。具体而言，制冷剂配管6中导入管6a的连接部6a1连接于冷却部4的导入部4b，排出管6b的连接部6b1连接于冷却部4的排出部4c。
之后，如图6所示，升降机构5的上部升降部24使钩23上升。据此，在腔室2内部，冷却部4从该冷却部4被载置于旋转台主体11的第一位置I向第二位置II上升，该冷却部4在离开旋转台主体11的第二位置II静止。之后，腔室2的门2f关闭。并且，腔室2的空间2e内部的空气通过未图示的真空泵从腔室2内部排出。据此，该腔室2的空间2e被保持为真空状态。
然后，一边使旋转台主体11旋转一边在腔室2内部进行工件W的成膜处理。并且，在冷却部4静止的状态下，工件W通过该冷却部4被冷却。
具体而言，通过驱动马达19的驱动，驱动齿轮18旋转，由此，与该驱动齿轮18啮合的公转齿轮14旋转。据此，固定于公转齿轮14的旋转台主体11以垂直轴C为中心自转。并且，自转齿轮16一边与固定在台车部12的中央齿轮15啮合一边以垂直轴C为中心公转。据此，固定在自转齿轮16的自转台部13以及被载置于其上的工件W一边自转一边以垂直轴C为中心公转。在该状态下，电弧电源9通过靶材电极8向靶材7施加负电位，由此，靶材7被离子化。与此同时，向腔室2内导入氮等反应气体，且偏压电源10通过旋转台主体11向工件W施加偏压电位。据此，从靶材7释放出的金属离子附着于工件W的表面，因此，能够在工件W的表面形成皮膜。此外，在进行成膜处理的期间，冷却部4的主体部4a在从旋转台主体11向上方隔开距离的第二位置II静止的状态下，通过制冷剂配管6被供给制冷剂而被冷却。并且，工件W与静止状态的主体部4a的外周面相向并在该主体部4a的周围旋转，从而工件W的辐射热被该主体部4a的整个外周面吸收。
以上说明的第一实施方式具有以下的特征。
第一实施方式的成膜装置1以及使用该成膜装置1的成膜方法中，具备使冷却部4在空间2e内在第一位置I与第二位置II之间升降的升降机构5，其中，第一位置I是冷却部4被载置于旋转台主体11上的位置，第二位置II是冷却部4从该旋转台主体11向上方隔开距离并与载置于工件载置部22的工件W的侧面相向的位置。因此，能够在使冷却部4离开旋转台主体11的状态下进行工件W的成膜处理。即，在成膜处理前的状态下，冷却部4被载置在处于旋转台主体11上表面的冷却部载置部21的第一位置I。在以包围该冷却部载置部21的周围的方式配置的工件载置部22配置工件W。并且，在腔室2的空间2e内，进行将制冷剂配管6连接于冷却部4的作业和通过升降机构5使冷却部4从第一位置I上升至第二位置II的动作。在第二位置II，冷却部4从旋转台主体11向上方隔开距离且与被载置于工件载置部22的工件W的侧面相向。之后，在冷却部4静止于第二位置II的状态下，使载置有工件W的旋转台主体11旋转，进行工件W的成膜处理。在如此地进行成膜处理的期间，冷却部4静止在离开旋转台主体11的第二位置II。因此，无需为了从制冷剂配管6向冷却部4供给制冷剂而使用旋转接头。因此，大幅度降低制冷剂泄漏的风险。
而且，在进行成膜处理的期间，工件W在静止状态的冷却部4的周围公转，从而工件W与冷却部4的整个外周面相向。据此，冷却部4能够在其整个外周面吸收来自该工件W的辐射热。其结果，能够提高冷却部4的冷却效率。
此外，在第一实施方式的成膜装置1，在成膜处理中，即使该偏压电源10通过旋转台主体11向工件W施加偏压电位，冷却部4位于离开旋转台主体11的第二位置II。因此，无需使与该冷却部4连接的制冷剂配管6与腔室2电绝缘，此外，无需在旋转台主体11与冷却部4之间安装绝缘件。其结果，成膜装置1的结构简化，能够获得可靠性高的成膜装置1。而且，在进行成膜处理的期间，处于第二位置II的冷却部4不被施加偏压电位，因此，能够抑制偏压电源的电流容量的增大。进一步，冷却部4也不发生起因于施加偏压电位的发热，因此，能够高效率地冷却工件W。
另外，在第一实施方式的成膜装置1中，腔室2具有使空间2e与该腔室2外部连通且具有能够使旋转台主体11通过的大小的开口2d。根据此结构，在成膜处理前，在腔室2的外部，将冷却部4以及工件W载置于旋转台主体11的上表面，在该状态下，可通过腔室2的开口2d将该旋转台主体11插入于该腔室2的空间2e内。因此，能够容易地进行将冷却部4以及工件W安装于旋转台主体11的作业。此外，在将冷却部4载置于旋转台主体11的状态下，可通过腔室2的开口2d从空间2e取出旋转台主体11。因此，可在腔室2外部容易地进行冷却部4的维护作业。例如，即使在腔室2内的工件W的成膜处理时在该冷却部4的表面形成一些皮膜，但在成膜处理后，在将腔室2载置于旋转台主体11的状态下容易从腔室2取出。因此，能够容易地进行除去附着于冷却部4的表面的皮膜的作业。
此外，在第一实施方式的成膜装置1中，升降机构5具有钩23和上部升降部24，钩23被配置在腔室2的空间2e内部，且在旋转台主体11上载置冷却部4并插入于腔室2的状态下，与该冷却部4的上部连接，上部升降部24被安装于腔室2且使钩23升降。上部升降部24在钩23连接于冷却部4的上部的状态下使该钩23升降，从而使冷却部4在第一位置I与第二位置II之间升降。即，在上述的升降机构5中，钩23与冷却部4的上部连接并使该冷却部4升降，因此，能够将该升降机构5与旋转台主体11隔开距离而配置。因此，升降机构5不会与旋转台主体11发生干扰。此外，能够不用考虑升降机构5的配置而自由地设计旋转台主体11，能够采用既存的旋转台。
另外，在第一实施方式的成膜装置1中，上部升降部24被安装于腔室2的顶壁2a。钩23以朝向空间2e内向下方下垂的方式设置在上部升降部24。在冷却部4的上端设有能够与钩23卡合的被卡合部4d。因此，通过使钩23卡合于冷却部4上端的被卡合部4d，能够容易且可靠地将钩23连接于冷却部4。
此外，在第一实施方式的成膜装置1中，钩23能够在上方位置与下方位置之间移动。所述下方位置被设定在钩23能够卡合于处于第一位置I的冷却部4的被卡合部4d的位置。所述上方位置是比所述下方位置位于上方的位置，被设定在钩23将冷却部4提升到第二位置II的位置。根据此种结构，通过使钩23移动到下方位置，能够使其卡合于处于第一位置I的冷却部4的被卡合部4d。另一方面，在钩23卡合于被卡合部4d的状态下使该钩23移动到上方位置，能够容易将冷却部4提升到第二位置II。
另外，在上述第一实施方式中，作为本发明的旋转台的一例，举出具备自转台部13以使工件W以垂直轴为中心公转并自转的旋转台组件为例进行了说明，但是，本发明并不限定于此。在本发明中，即使是包括不具有自转台部的旋转台的成膜装置，也能起到上述的作用效果。
此外，在上述第一实施方式中，示出了腔室2具有向侧方开口的开口2d，可通过该开口2d，将旋转台组件3取出到腔室2外部的结构，但是，本发明并不限定于此。即使是在腔室内部旋转自如地设置旋转台的结构，也能适用本发明。
(第二实施方式)
在上述的第一实施方式中，作为本发明的升降机构的一例，举出具有从上方将冷却部4的主体部4a吊起的钩23以及使该钩23沿垂直方向移动的上部升降部24的升降机构为例进行了说明，但本发明并不限定于此。在本发明中，如以下的第二实施方式，也可以采用通过将冷却部4的主体部4a从下方抬起使该主体部4a升降的升降机构。
即，第二实施方式的成膜装置51如图10所示地具备旋转台组件53、升降机构55、腔室2、冷却部4、制冷剂配管6、靶材7、靶材电极8、电弧电源9以及偏压电源10。在此，关于腔室2、冷却部4、制冷剂配管6、靶材7、靶材电极8、电弧电源9以及偏压电源10，第二实施方式的成膜装置51的结构与上述的第一实施方式的成膜装置1的结构相同，因此，省略这些腔室2等的说明。
如图10～11所示，旋转台组件53具备旋转台主体11、支撑该旋转台主体11的台车部12、公转齿轮14、中央齿轮15、自转齿轮16以及圆形引导部17。
该旋转台组件53与上述的第一实施方式的旋转台组件3的不同点在于，旋转台主体11在冷却部载置部21具有沿垂直方向贯穿该旋转台主体11的贯穿孔11b。关于其它点，该旋转台组件53与上述的第一实施方式的旋转台组件3的结构相同。
贯穿孔11b以贯穿旋转台主体11的轴部11a的方式形成。在贯穿孔11b插入有后述的升降机构55的升降杆74。
贯穿孔11b的内径被设定为确保间隙g的大小，该间隙g防止升降杆74中插入于贯穿孔11b的部分(即主体部74b)与该贯穿孔11b的内壁接触。
如图10所示，升降机构55具备从下方抬起冷却部4的主体部4a而使其升降的升降杆74和沿垂直方向驱动该升降杆74的下部升降部73。
升降杆74具备棒状的主体部74b、连接于该主体部74b的上端的抵接部74a以及连接于该主体部74b的下端的连接部74c。
棒状的主体部74b以能够在旋转台主体11的贯穿孔11b的内部沿垂直方向移动的方式被插入。主体部74b的长度被设定为长于旋转台主体11的贯穿孔11b的长度。具体而言，主体部74b的长度被设定为比贯穿孔11b的长度长与冷却部4的主体部4a的升降行程相对应的长度(即，冷却部4的主体部4a载置于旋转台主体11的上表面的冷却部载置部21的第一位置(参照图11)与该主体部4a从旋转台主体11向上方隔开距离的第二位置(参照图10)之间的高度差)。
抵接部74a具有圆板状的形状，并连接于主体部74b的上端。抵接部74a被配置在旋转台主体11的上表面的冷却部载置部21的范围内。在冷却部4被载置于冷却部载置部21的状态下，抵接部74a抵接于冷却部4的主体部4a的下端面。
抵接部74a的大小只要大于贯穿孔11b的内径，则在本发明中并不特别限定。该抵接部74a的外径优选大于冷却部4的主体部4a的外径。据此，主体部4a能够稳定地立于抵接部74a上。
此外，抵接部74a大于贯穿孔11b且抵接于旋转台主体11的上表面。因此，抵接部74a作为阻止升降杆11从贯穿孔11b向下方脱落的防脱部而发挥作用。
连接部74c具有圆板状的形状，并连接于主体部74b的下端。连接部74c在不与下部升降部73连接的状态下，在旋转台主体11的轴部11a的下端被配置在比公转齿轮14还向下方隔开距离的位置。
下部升降部73只要是将升降杆74沿垂直方向直线驱动的机构，则本发明并不特别限定，例如具备液压缸等。下部升降部73具有沿垂直方向直线移动而从下方推顶升降杆74的推定部73a。推顶部73a贯穿腔室2的底壁2b并突出于空间2e内部。推顶部73a被配置在当旋转台组件53被插入于腔室2内部时处于升降杆74的连接部74c的正下方的位置。据此，推顶部73a通过上升而抵接于升降杆74的连接部74c，能够从下方推顶该升降杆74。因此，下部升降部73在升降杆74的抵接部74a抵接于冷却部4的主体部4a的下端面的状态下，通过向升降杆74赋予垂直方向的驱动力，能够使该冷却部4的主体部4a在第一位置I(参照图11)与第二位置II(参照图10)之间升降。
以上说明的第二实施方式具有如下特征。
第二实施方式的成膜装置51具备从下方抬起冷却部4的主体部4a，从而使该主体部4a升降的升降机构55。该升降机构55的升降杆74被插入旋转台主体11的贯穿孔11b且在该升降杆74的抵接部抵接于冷却部4的下端面的状态下，使该冷却部4升降。因此，能够将该升降机构55与腔室2的空间2e内部的上方部分隔开距离而配置。因此，能够避免升降机构55与设置在腔室2内部的上方的其它部件等发生干扰。
而且，在第二实施方式的成膜装置51中，升降杆74即使在从下部升降部73不受驱动力的状态下，也能通过作为防脱部发挥作用的抵接部74a，阻止其从旋转台主体11的贯穿孔11b向下方脱落。因此，能够将升降杆74与旋转台主体11一起从腔室2卸下，或者安装于腔室2。
另外，在第二实施方式的成膜装置51中，贯穿孔11b的内径被设定为确保防止升降杆74中被插入于贯穿孔11b的主体部74b与该贯穿孔11b的内壁的接触的间隙g的大小。据此，确保升降杆74中被插入于贯穿孔11b的主体部74b与该贯穿孔11b的内壁的接触的间隙g，因此，升降杆74通过该间隙g与旋转台主体11电绝缘，能够避免从旋转台主体11向升降杆74泄漏偏压电流。
此外，第二实施方式的成膜装置51也与上述第一实施方式的成膜装置1同样，能够起到上述第一实施方式的特征的作用效果。
即，在第二实施方式的成膜装置51中，在进行工件W的成膜处理的期间，冷却部4静止在与旋转台主体11隔开距离的第二位置II，因此，无需为了从制冷剂配管6向冷却部4供给制冷剂而使用旋转接头。因此，大幅度降低制冷剂泄漏的风险。而且，在进行成膜处理的期间，工件W在静止状态的冷却部4的周围公转，从而工件W与冷却部4的整个外周面相向。据此，冷却部4能够在其整个外周面吸收来自该工件W的辐射热。其结果，能够提高冷却部4的冷却效率。
而且，在成膜处理中，即使该偏压电源10通过旋转台主体11向工件W施加偏压电位，冷却部4位于从旋转台主体11隔开距离的第二位置II，因此，无需使连接于该冷却部4的制冷剂配管6与腔室2电绝缘，此外，无需在旋转台主体11与冷却部4之间安装绝缘件。其结果，成膜装置1的结构简化，能够获得可靠性高的成膜装置1。而且，在进行成膜处理的期间，处于第二位置II的冷却部4不被施加偏压电位，因此，能够抑制偏压电源的电流容量的增大。而且，冷却部4不发生起因于施加偏压电位的发热，因此，能够高效率地冷却工件W。
此外，在成膜处理前，在腔室2的外部，将冷却部4以及工件W载置于旋转台主体11的上表面，在该状态下，可通过腔室2的开口2d将该旋转台主体11插入于该腔室2的空间2e内，因此，能够容易地进行将冷却部4以及工件W安装于旋转台主体11的作业。此外，在将冷却部4载置于旋转台主体11的状态下，可通过腔室2的开口2d从空间2e取出旋转台主体11，因此，可在腔室2外部容易地进行冷却部4的维护作业。例如，即使在腔室2内的工件W的成膜处理时在该冷却部4的表面形成一些皮膜，但在成膜处理后，容易地在将腔室2载置于旋转台主体11的状态下从腔室2取出。因此，能够容易地进行除去附着于冷却部4的表面的皮膜的作业。
另外，虽然在本发明的范围外，但即使是冷却部在腔室内固定下垂，且从旋转台向上方隔开距离而配置的结构，也能如上述的第一～第二实施方式那样大幅度降低制冷剂泄漏的风险。而且，在冷却部的整个外周面吸收来自工件的辐射热，因此，与冷却部和工件在台上一起旋转的以往的成膜装置相比，能够提高冷却部的冷却效率。
另外，上述的具体实施方式主要包含具有以下的结构的发明。
本实施方式的成膜装置用于一边冷却工件一边进行成膜处理，其包括：腔室，具有收容所述工件并进行该工件的成膜处理的空间；冷却部，在所述空间内冷却所述工件；旋转台，在所述工件被载置的状态下以垂直轴为中心旋转，且具有载置所述冷却部的冷却部载置部和被配置成包围该冷却部载置部的周围并载置所述工件的工件载置部；升降机构，使所述冷却部在所述空间内在第一位置与第二位置之间升降，所述第一位置是所述冷却部被载置于所述旋转台的位置，所述第二位置是所述冷却部从该旋转台向上方隔开距离且与被载置于所述工件载置部的所述工件的侧面相向的位置；以及制冷剂配管，被安装于所述腔室，且以能够装拆的方式连接于所述冷却部，向该冷却部供给制冷剂。
在此种结构的成膜装置中，在成膜处理前的状态下，冷却部被配置在处于旋转台主体上表面的冷却部载置部的第一位置。在以包围该冷却部载置部的周围的方式被配置的工件载置部上配置工件。并且，在腔室的空间内进行将制冷剂配管连接于冷却部的作业和通过升降机构使冷却部从第一位置上升至第二位置的动作。在第二位置，冷却部从旋转台向上方隔开距离，且与被载置于工件载置部的工件的侧面相向。之后，在冷却部静止在第二位置的状态下，使载置有工件的旋转台旋转，进行工件的成膜处理。在如此地进行成膜处理的期间，冷却部静止在与旋转台隔开距离的第二位置。因此，无需为了从制冷剂配管向冷却部供给制冷剂而使用旋转接头。因此，大幅度降低制冷剂泄漏的风险。
而且，在进行成膜处理的期间，工件通过在静止状态的冷却部的周期公转，从而与冷却部的整个外周面相向。据此，冷却部能够用其外周面的整周吸收来自该工件的辐射热。其结果，能够提高冷却部的冷却效率。
此外，优选还包括：偏压电源，经由所述旋转台向载置于所述工件载置部的工件施加偏压电位。
以往，在进行电弧放电或溅射时，为了提高成膜性而向工件施加偏压电位。即，以往通常进行如下的成膜处理，即：以在工件的表面形成紧贴性良好的致密的皮膜为目的，为了将作为皮膜的材料的金属离子或气体离子吸引到该工件上，通过旋转台向工件施加负的偏压电位而进行成膜处理。但是，在上述专利文献1记载的成膜装置中，冷却部被搭载于旋转台，使制冷剂在腔室与该冷却部之间流通的制冷剂配管被安装于腔室的壁上。因此，经由冷却部以及制冷剂配管，电流有可能在旋转台与腔室之间流动。由此，存在不能向旋转台上的工件施加偏压电位的可能性。因此，为了向工件施加偏压电位，需要使制冷剂配管与腔室电绝缘，或者使用树脂等无导电性的配管来作为制冷剂配管，或者在冷却部与旋转台之间插入绝缘物。然而，当在腔室内进行成膜处理时，在绝缘件或树脂制配管也堆积皮膜，因此，这些绝缘件或树脂制配管容易处于导通状态，且存在这些绝缘件或树脂制配管容易受成膜处理中产生的热的影响的问题。而且，也向冷却部施加偏压电位而偏压电流(所谓的离子电流)的流入面积扩大，因此，存在不得不无用地将偏压电源的电流容量增大的问题。此外，偏压电流流过冷却部的冷却面，从而存在冷却面发热而冷却效率显著下降的问题。
然而，在本实施方式中，在如上所述地具备偏压电源的结构中，即使在成膜处理中该偏压电源通过旋转台向工件施加偏压电位，冷却部位于从旋转台隔开距离的第二位置。因此，无需使连接于该冷却部的制冷剂配管与腔室电绝缘，且无需在旋转台与冷却部之间安装绝缘件。其结果，成膜装置的结构简化，能够获得可靠性高的成膜装置。而且，在进行成膜处理的期间，处于第二位置的冷却部不被施加偏压电位，因此，能够抑制偏压电源的电流容量的增大。而且，冷却部不发生起因于施加偏压电位的发热，因此，能够高效率地冷却工件。
此外，优选：所述腔室具有开口，该开口使所述空间与该腔室外部连通，且具有所述旋转台能够移动的大小。
根据此种结构，在成膜处理前，在腔室的外部，将冷却部以及工件载置于旋转台的上表面，在该状态下，可通过腔室的开口将该旋转台插入于该腔室的空间内。因此，能够容易地进行将冷却部以及工件安装于旋转台的作业。此外，在将冷却部载置于旋转台的状态下，可通过腔室的开口从空间取出该旋转台。因此，可在腔室外部容易地进行冷却部的维护作业。例如，即使在腔室内的工件的成膜处理时在该冷却部的表面形成一些皮膜，但在成膜处理后，在将腔室载置于旋转台的状态下容易从腔室取出。因此，能够容易地进行除去附着于冷却部的表面的皮膜的作业。
另外，优选：所述升降机构具有：上部连接部，被配置在所述腔室的所述空间内部，在所述冷却部被载置于所述旋转台且该旋转台被插入于所述腔室的状态下，连接于该冷却部的上部；以及上部升降部，被安装于所述腔室，使所述上部连接部升降，其中，所述上部升降部通过在所述上部连接部连接于所述冷却部的上部的状态下使该上部连接部升降，使所述冷却部在所述第一位置与所述第二位置之间升降。
在上述的升降机构中，上部连接部连接于冷却部的上部，并使该冷却部升降，因此，能够将该升降机构从旋转台隔开距离而配置。因此，升降机构不会与旋转台发生干扰。此外，可无需考虑升降机构的配置而自由地设计旋转台，可采用既存的旋转台。
此外，优选：所述上部升降部被安装于所述腔室的顶壁，所述上部连接部具备以朝向所述空间内向下方下垂的方式设置在所述上部升降部的钩，在所述冷却部的上端设有能够与所述钩卡合的被卡合部。
根据此种结构，通过钩卡合于冷却部上端的被卡合部，能够容易且可靠地将钩连接于冷却部。
此外，优选：所述钩能够在上方位置与下方位置之间移动，所述下方位置被设定在所述钩能够卡合于位于所述第一位置的所述冷却部的所述被卡合部的位置，所述上方位置被设定在比所述下方位置位于上方的位置，且被设定在所述钩将所述冷却部提升到所述第二位置的位置。
根据此种结构，通过使钩移动到下方位置，能够使其卡合于处于第一位置的冷却部的被卡合部。另一方面，在将钩卡合于被卡合部的状态下向上方位置移动，从而能够容易地将冷却部提升到第二位置。
另外，优选：所述旋转台具有在所述冷却部载置部沿垂直方向贯穿该旋转台的贯穿孔，所述升降机构具有：升降杆，具有抵接于被载置于所述冷却部载置部的状态的所述冷却部的下端面的抵接部，且以能够在所述旋转台的所述贯穿孔的内部沿垂直方向移动的方式被插入；以及下部升降部，在所述升降杆的抵接部抵接于所述冷却部的下端面的状态下，通过向所述升降杆赋予垂直方向的驱动力，使所述冷却部在所述第一位置与所述第二位置之间升降。
上述的升降机构的升降杆被插入于旋转台的贯穿孔，且在该升降杆的抵接部抵接于冷却部的下端面的状态下使该冷却部升降。因此，能够将该升降机构从腔室的空间内部的上方部分隔开距离而被配置。因此，能够避免升降机构与设置在腔室内部的上方的其它部件等发生干扰。
此外，优选：所述升降杆具有阻止从所述贯穿孔向下方脱落的防脱部。
根据此种结构，升降杆即使在从下部升降部不受驱动力的状态下，也能通过防脱部阻止从旋转台的贯穿孔向下方脱落。因此，能够将升降杆与旋转台一起从腔室卸下，或者安装于腔室。
另外，优选：所述贯穿孔的内径被设定为确保防止所述升降杆中被插入所述贯穿孔的部分与该贯穿孔的内壁的接触的间隙的大小。
根据此种结构，确保防止升降杆中被插入于贯穿孔的部分与该贯穿孔的内壁的接触的间隙，因此，升降杆通过该间隙与旋转台电绝缘，能够避免从旋转台向升降杆泄漏偏压电流。
此外，本实施方式的成膜方法使用所述的成膜装置，所述成膜方法包括以下步骤：将所述冷却部以及所述工件载置于所述旋转台，并将该旋转台插入于所述腔室的空间的步骤；将所述制冷剂配管连接于所述冷却部的步骤；在所述腔室内部，使所述冷却部从载置于所述旋转台的所述第一位置向所述第二位置上升，从而使该冷却部与所述旋转台隔开距离的步骤；以及一边使所述旋转台旋转一边在所述腔室内部进行所述工件的成膜处理，并且，在使所述冷却部静止的状态下通过该冷却部冷却所述工件的步骤。
根据此种方法，在成膜处理前在腔室外部将冷却部以及工件载置于旋转台的上表面，并将旋转台插入于该腔室中。因此，能够容易地进行将冷却部以及工件安装于旋转台的作业。此外，在将旋转台插入于腔室后，在腔室的空间内，通过进行将制冷剂配管连接于冷却部的步骤和利用升降机构使冷却部从第一位置上升到第二位置的步骤，使冷却部从旋转台向上方隔开距离且与被载置于工件载置部的工件的侧面相向。之后，在冷却部静止在第二位置的状态下，使载置有工件的旋转台旋转来进行工件的成膜处理，由此在进行成膜处理的期间，冷却部静止在与旋转台隔开距离的第二位置。因此，无需为了从制冷剂配管向冷却部供给制冷剂而使用旋转接头。因此，大幅度降低制冷剂泄漏的风险。
而且，在进行成膜处理的期间，工件在静止状态的冷却部的周围旋转。因此，冷却部的外周面能够在整周与工件的侧面相向并吸收来自该工件的辐射热。其结果，能够提高冷却部的冷却效率。
如以上说明，根据本实施方式的成膜装置以及成膜方法，能够大幅度降低制冷剂泄漏的风险。而且，能够提高冷却效率。
Claims (10)
1.一种成膜装置，用于一边冷却工件一边进行成膜处理，其特征在于包括：
腔室，具有收容所述工件并进行该工件的成膜处理的空间；
冷却部，在所述空间内冷却所述工件；
旋转台，在所述工件被载置的状态下以垂直轴为中心旋转，且具有载置所述冷却部的冷却部载置部和被配置成包围该冷却部载置部的周围并载置所述工件的工件载置部；
升降机构，使所述冷却部在所述空间内在第一位置与第二位置之间升降，所述第一位置是所述冷却部被载置于所述旋转台的位置，所述第二位置是所述冷却部从该旋转台向上方隔开距离且与被载置于所述工件载置部的所述工件的侧面相向的位置；以及
制冷剂配管，被安装于所述腔室，且以能够装拆的方式连接于所述冷却部，向该冷却部供给制冷剂。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于还包括：
偏压电源，经由所述旋转台向载置于所述工件载置部的工件施加偏压电位。
3.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于：
所述腔室具有开口，该开口使所述空间与该腔室外部连通，且具有所述旋转台能够移动的大小。
4.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，所述升降机构具有：
上部连接部，被配置在所述腔室的所述空间内部，在所述冷却部被载置于所述旋转台且该旋转台被插入于所述腔室的状态下，连接于该冷却部的上部；以及
上部升降部，被安装于所述腔室，使所述上部连接部升降，其中，
所述上部升降部通过在所述上部连接部连接于所述冷却部的上部的状态下使该上部连接部升降，使所述冷却部在所述第一位置与所述第二位置之间升降。
5.根据权利要求4所述的成膜装置，其特征在于：
所述上部升降部被安装于所述腔室的顶壁，
所述上部连接部具备以朝向所述空间内向下方下垂的方式设置在所述上部升降部的钩，
在所述冷却部的上端设有能够与所述钩卡合的被卡合部。
6.根据权利要求5所述的成膜装置，其特征在于：
所述钩能够在上方位置与下方位置之间移动，
所述下方位置被设定在所述钩能够卡合于位于所述第一位置的所述冷却部的所述被卡合部的位置，
所述上方位置被设定在比所述下方位置位于上方的位置，且被设定在所述钩将所述冷却部提升到所述第二位置的位置。
7.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于：
所述旋转台具有在所述冷却部载置部沿垂直方向贯穿该旋转台的贯穿孔，
所述升降机构具有：
升降杆，具有抵接于被载置于所述冷却部载置部的状态的所述冷却部的下端面的抵接部，且以能够在所述旋转台的所述贯穿孔的内部沿垂直方向移动的方式被插入；以及
下部升降部，在所述升降杆的抵接部抵接于所述冷却部的下端面的状态下，通过向所述升降杆赋予垂直方向的驱动力，使所述冷却部在所述第一位置与所述第二位置之间升降。
8.根据权利要求7所述的成膜装置，其特征在于：
所述升降杆具有阻止从所述贯穿孔向下方脱落的防脱部。
9.根据权利要求7所述的成膜装置，其特征在于：
所述贯穿孔的内径被设定为确保防止所述升降杆中被插入所述贯穿孔的部分与该贯穿孔的内壁的接触的间隙的大小。
10.一种成膜方法，使用权利要求1所述的成膜装置，所述成膜方法的特征在于包括以下步骤：
将所述冷却部以及所述工件载置于所述旋转台，并将该旋转台插入于所述腔室的空间的步骤；
将所述制冷剂配管连接于所述冷却部的步骤；
在所述腔室内部，使所述冷却部从载置于所述旋转台的所述第一位置向所述第二位置上升，从而使该冷却部与所述旋转台隔开距离的步骤；以及
一边使所述旋转台旋转一边在所述腔室内部进行所述工件的成膜处理，并且，在使所述冷却部静止的状态下通过该冷却部冷却所述工件的步骤。
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