CN111101109A - 载置台装置和处理装置 - Google Patents

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居本伸二
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Abstract

本发明提供一种能够在将所载置的基板冷却成极低温的状态下使该基板旋转且冷却性能较高的载置台装置和处理装置。载置台装置具备：载置台，其在真空容器内保持被处理基板；冷冻传导体，其以与载置台隔着间隙的方式固定配置于载置台的背面侧，被冷冻机冷却成极低温；冷却流体，其向间隙供给，用于将冷冻传导体的冷能向载置台传导；载置台支承部，其将载置台支承成能够旋转，呈覆盖冷冻传导体的上部的圆筒状，并且具有真空绝热构造；以及旋转部，其支承载置台支承部，在被磁性流体密封着的状态下被驱动机构驱动而旋转。

Description

载置台装置和处理装置
技术领域
本公开涉及一种载置台装置和处理装置。
背景技术
作为半导体基板等基板的处理装置例如成膜装置，存在需要极低温的处理。例如，为了获得具有较高的磁阻比的磁阻元件，公知有在超高真空且极低温的环境下对磁性膜进行成膜的技术。
作为在极低温下对基板进行处理的技术，在专利文献1中记载有如下技术：在利用冷却处理装置将基板冷却到极低温之后，利用单独设置的成膜装置以极低温针对冷却后的基板对磁性膜进行成膜。
另外，在专利文献2中记载有如下技术：在真空室内设置有被冷冻机冷却的冷却头，将作为支承基板的支承体的冷却载置台固定于冷却头，在冷却载置台上将基板冷却成极低温，并且进行薄膜形成处理。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-226010号公报
专利文献2：日本特开2006-73608号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开提供一种能够在将所载置的基板冷却成极低温的状态下使该基板旋转且冷却性能较高的载置台装置和处理装置。
用于解决问题的方案
本公开的一技术方案的载置台装置具备：载置台，其在真空容器内保持被处理基板；冷冻传导体，其以与所述载置台隔着间隙的方式固定配置与所述载置台的背面侧，被冷冻机冷却成极低温；冷却流体，其向所述间隙供给，用于将所述冷冻传导体的冷能向所述载置台传导；载置台支承部，其将所述载置台支承成能够旋转，呈覆盖所述冷冻传导体的上部的圆筒状，并且具有真空绝热构造；以及旋转部，其支承所述载置台支承部，在被磁性流体密封着的状态下被驱动机构驱动而旋转。
发明的效果
根据本公开，能够提供能够在将所载置的基板冷却成极低温的状态下使该基板旋转且冷却性能较高的载置台装置和处理装置。
附图说明
图1是表示具备一实施方式的载置台装置的处理装置的一个例子的概略剖视图。
图2是表示一实施方式的载置台装置中的梳齿部的形状的另一个例子的概略图。
图3A是表示设置使冷冻传导体升降而使第1传导部和第2传导部接触、分离的接触机构的例子的图，表示第1传导部和第2传导部分离后的状态。
图3B是表示设置使冷冻传导体升降而使第1传导部和第2传导部接触、分离的接触分离机构的例子的图，表示第1传导部和第2传导部接触后的状态。
图4A是表示在第1传导部与第2传导部之间设置环状的双金属构件而设置使第1传导部和第2传导部接触、分离的接触分离机构的例子的图，表示第1传导部和第2传导部分离后的状态。
图4B是表示在第1传导部与第2传导部之间设置环状的双金属构件而设置使第1传导部和第2传导部接触、分离的接触分离机构的例子的图，表示第1传导部和第2传导部接触后的状态。
图5是表示载置台支承部的绝热构造的第1例的剖视图。
图6是表示在图5的载置台支承部的外管的表面设置辐射热遮蔽体的变形例的局部剖视图。
图7是表示载置台支承部的绝热构造的第2例的剖视图。
图8是表示载置台支承部的绝热构造的第3例的剖视图。
图9是表示在图8的载置台支承部的内管的表面设置辐射热遮蔽体的变形例的局部剖视图。
图10是表示载置台支承部的绝热构造的第4例的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图具体地说明实施方式。
＜处理装置＞
最初，对具备一实施方式的载置台装置的处理装置的一个例子进行说明。图1是表示这样的处理装置的一个例子的概略剖视图。
如图1所示，处理装置1具备真空容器10、靶30、以及载置台装置50。处理装置1构成为在处理容器10内在超高真空且极低温的环境下能够在作为被处理基板的半导体晶圆(以下，简记为“晶圆”)W对磁性膜进行溅射成膜的成膜装置。磁性膜用于例如隧道磁阻(Tunneling Magneto Resistance；TMR)元件。
真空容器10是用于对作为被处理基板的晶圆W进行处理的处理容器。在真空容器10连接有能够减压成超高真空的真空泵等排气部件(未图示)，构成为能够将真空容器10的内部减压成超高真空(例如10-5Pa以下)。气体供给管(未图示)从外部连接于真空容器10，溅射成膜所需要的溅射气体(例如氩(Ar)气、氪(Kr)气、氖(Ne)气等稀有气体、氮气)从气体供给管供给。另外，在真空容器10的侧壁形成有晶圆W的输入输出口(未图示)，输入输出口利用闸阀(未图示)能够开闭。
靶30以与保持到载置台装置50的晶圆W的上方相对的方式设置于真空容器10内的上部。交流电压从等离子体产生用电源(未图示)施加于靶30。若在溅射气体被导入到真空容器10内的状态下交流电压从等离子体产生用电源施加于靶30，则在真空容器10内产生溅射气体的等离子体，靶30被等离子体中的离子溅射。所溅射的靶材料的原子或分子堆积于被保持到载置台装置50的晶圆W的表面。靶30的数量并没有特别限定，出于能够利用1个处理装置1对不同的材料进行成膜这样的观点考虑，优选是多个。例如，在堆积磁性膜(含有Ni、Fe、Co等强磁性体的膜)的情况下，作为靶30的材料，能够使用例如CoFe、FeNi、NiFeCo。另外，作为靶30的材料，也能够使用使这些材料含有别的元素而成的材料。
载置台装置50如随后论述那样用于将晶圆W保持于载置台56、一边使晶圆W旋转一边冷却成极低温。
处理装置1还具有使载置台装置50的整体相对于真空容器10升降的升降机构74。由此，能够控制靶30与晶圆W之间的距离。具体而言，通过利用升降机构74使载置台装置50升降，能够使载置台56的位置在将晶圆W载置于载置台56时的输送位置与对载置到载置台56的晶圆W进行成膜时的处理位置之间移动。
＜载置台装置＞
接着，详细地说明一实施方式的载置台装置50。
如图1所示，载置台装置50具有冷冻机52、冷冻传导体54、载置台56、载置台支承部58、密封旋转机构62、以及驱动机构68。
冷冻机52保持冷冻传导体54，将冷冻传导体54的上表面冷却成极低温(例如-30℃以下)。冷冻机52在上部具有冷头部52a，冷能从冷头部52a向冷冻传导体54传导。出于冷却能力的观点考虑，优选冷冻机52是利用了GM(吉福特-麦克马洪，Gifford-McMahon)循环的类型。在对TMR元件所使用的磁性膜进行成膜之际，优选由冷冻机52带来的冷冻传导体54的冷却温度处于-23～-223℃(250K～50K)的范围。此外，通过以逆循环驱动冷冻机52的冷冻循环，能够设为加热模式。在维护等之际，通过将冷冻机52设为加热模式，能够借助冷冻传导体54对载置台56进行加热而恢复成常温。
冷冻传导体54固定配置于冷冻机52之上，呈大致圆柱状，由例如纯铜(Cu)等导热性较高的材料形成。冷冻传导体54的上部配置于真空容器10内。
冷冻传导体54以其中心与载置台56的中心轴线C一致的方式配置于载置台56的下方。在冷冻传导体54的内部，沿着中心轴线C形成有第1冷却气体能够流通的第1冷却气体供给路径54a，第1冷却气体从气体供给源(未图示)向第1冷却气体供给路径54a供给。作为第1冷却气体，优选使用具有较高的导热性的氦(He)气。
载置台56以与冷冻传导体54的上表面之间具有间隙G(例如2mm以下)的方式配置。载置台56由例如纯铜(Cu)等导热性较高的材料形成。间隙G与在冷冻传导体54的内部形成的第1冷却气体供给路径54a连通。因而，被冷冻传导体54冷却后的极低温的第1冷却气体从第1冷却气体供给路径54a向间隙G供给。由此，冷冻机52的冷能借助向冷冻传导体54和间隙G供给的第1冷却气体向载置台56传导，载置台56被冷却成极低温(例如，-30℃以下)。
通过如此以从冷冻传导体54的下端朝向上端的方式形成第1冷却气体供给路径54a，能够充分地冷却从装置外部供给的第1冷却气体。其结果，由于第1冷却气体本身的温度而不阻碍间隙G处的热传导，因此，能够将载置台56效率良好地冷却成极低温。
以提高冷冻传导体54对在第1冷却气体供给路径54a流通的第1冷却气体的冷却效率的目的，也可以将网状构件插入第1冷却气体供给路径54a内。由此，能够增加在第1冷却气体供给路径54a流通的第1冷却气体与冷冻传导体54之间的接触面积，效率良好地冷却第1冷却气体。
作为冷却载置台的手段，除了如此使用冷却气体之外，也可以使用防冻液那样的液体制冷剂，另外，也可以将导热性良好的导热脂向间隙G填充。进而，也可以是，通过将压缩机、膨胀阀、压力调整阀等与第1冷却气体供给路径54a连接，形成冷冻机循环系统，来进行使用了高压的低沸点气体的冷却。在将导热脂向间隙G填充的情况下，无需设置第1冷却气体供给路径54a，因此，存在能够使冷冻传导体54的构造简单这样的优点。
另外，也可以设置对在第1冷却气体供给路径54a流通的第1冷却气体的压力进行调整的压力调整机构。通过调整压力，能够调整第1冷却气体的热传导率，因此，能够应对温度带不同的各种溅射工艺。
载置台56包括静电卡盘56a。静电卡盘56a由电介质膜构成，在其中埋设有卡盘电极56b。预定的直流电压借助配线L被施加于卡盘电极56b。由此，能够利用静电吸附力吸附并固定晶圆W。
载置台56在静电卡盘56a的下部具有第1传导部56c，在第1传导部56c的下表面形成有朝向冷冻传导体54侧突出的凸部56d。在图示的例子中，凸部56d由包围载置台56的中心轴线C的两个圆环状部构成。凸部56d的高度能够设为例如40mm～50mm。凸部56d的宽度能够设为例如6mm～7mm。此外，凸部56d的形状和数量并没有特别限定，出于提高与冷冻传导体54之间的热传导效率这样的观点考虑，优选以成为能够充分地换热的表面积的方式设定形状和数量。
冷冻传导体54在主体的上表面即与第1传导部56c相对的面具有第2传导部54b。在第2传导部54b形成有相对于凸部56d具有间隙G地嵌合的凹部54c。在图示的例子中，凹部54c由包围载置台56的中心轴线C的两个圆环状部构成。凹部54c的高度也可以与凸部56d的高度相同，能够设为例如40mm～50mm。凹部54c的宽度能够设为比例如凸部56c的宽度稍宽的宽度，优选是例如7mm～9mm。此外，凹部54c的形状和数量以与凸部56c的形状和数量相对应的方式确定。
第1传导部56c的凸部56d与第2传导部54b的凹部54c隔着间隙G嵌合，而构成梳齿部。通过如此设置梳齿部，间隙G曲折，因此，能够提高载置台56的第1传导部56c与冷冻传导体55的第2传导部54b之间的由第1冷却气体带来的热传导效率。
如图2所示，凸部56d和凹部54c能够设为呈分别对应的波状的形状。另外，优选凸部56d和凹部54c的表面利用喷丸等实施了凹凸加工。通过这些手段，能够增大热传导用的表面积而更提高热传导效率。
此外，也可以在第1传导部56c设置凹部，在第2传导部54b设置与该凹部相对应的凸部。
载置台56处的静电卡盘56a和第1传导部56c既可以一体地成形，也可以分体地成形并被接合。另外，冷冻传导体54的主体和第2传导部54b既可以一体地形成，也可以分体地成形并被接合。
在载置台56形成有上下贯通的贯通孔56e。在贯通孔56e连接有第2冷却气体供给路径57，传热用的第2冷却气体从第2冷却气体供给路径57经由贯通孔56e向晶圆W的背面供给。作为第2冷却气体，优选与第1冷却气体同样地使用具有较高的导热性的He气体。通过如此向晶圆W的背面即晶圆W与静电卡盘56a之间供给第2冷却气体，能够将载置台56的冷能借助第2冷却气体效率良好地向晶圆W传导。贯通孔56e也可以是1个，但出于将冷冻传导体54的冷能效率特别良好地向晶圆W传导这样的观点考虑，优选是多个。
通过使向晶圆W背面供给的第2冷却气体的流路与向间隙G供给的第1冷却气体的流路分离，不管第1冷却气体的供给如何，都能够以所期望的压力、流量向晶圆W的背面供给冷却气体。同时，并没有限制于向背面供给的气体的压力、流量以及供给时刻等，而能够向间隙G连续地供给高压、极低温状态的冷却气体。
此外，也可以是，在载置台56设置与间隙G相连的贯通孔而向晶圆W的背面供给第1冷却气体的一部分作为冷却气体。
也可以是，设置使第1传导部56c和第2传导部54b接触、分离的接触分离机构，而能够使第1传导部56c和第2传导部54b之间接触、分离。通过设置接触分离机构，在载置台56未旋转时，使第1传导部56c和第2传导部54b接触而提高它们之间的传热，能够应对快速的冷却或加热。例如，在仅由冷却气体进行冷却的情况下，在使晶圆W载置于载置台56之际有时产生温度漂移，但能够通过使第1传导部56c和第2传导部54b接触而快速冷却，能够抑制温度漂移。另外，通过使第1传导部56c和第2传导部54b接触，能够以短时间进行以下操作：以逆循环驱动冷冻机52的冷冻循环而使载置台56恢复到常温。
作为接触分离机构，如图3A和图3B所示，能够使用使冷冻传导体54(包括第2传导部54b)升降的机构。图3A表示第1传导部56c和第2传导部54b隔着间隙G分离了的状态，图3B表示使冷冻传导体54上升而使第1传导部56c和第2传导部54b接触了的状态。此时，如图示那样，优选随后论述的第2绝热构造体71具有波纹管71a，以能够追随冷冻传导体54的升降。另外，如图示那样，优选在第1传导部56c设置气体流路56f。由此，即使是在第1传导部56c和第2传导部54b接触了的情况下，也能够进行第1冷却气体对载置台56的冷却。优选的是，在使冷冻传导体54升降之际，与冷冻机52成为一体而升降，在能够使冷冻传导体54的热容量足够大的情况下，也可以使冷冻机52固定而仅使冷冻传导体54升降。此外，作为接触分离机构，也可以使载置台56(包括第1传导部56c)升降来替代使冷冻传导体54升降。
另外，也可以是，保持在第1传导部56c与第2传导部54b之间形成有间隙G的状态，配置使第1传导部56c和第2传导部54b接触、分离的金属构件作为接触分离机构。作为这样的金属构件，具体而言，能够列举如下金属构件，该金属构件配置于第1传导部56c与第2传导部54b之间，通过施加电压而变形，从而使第1传导部56c与第2传导部54b接触、分离。例如，如图4A和图4B所示，在第1传导部56c与第2传导部54b之间设置有环状的双金属构件91。在本例中，环状的双金属构件91设置于第2传导部54b，在第1传导部56c侧设置有环状的可动部(双金属)91a。从外部的电源经由例如第1冷却气体供给路径54a引绕配线，而能够对双金属构件91施加电压。图4A表示未施加电压的状态，可动部(双金属)91a与第1传导部56c分离。图4B是可动部(双金属)91a由于电压施加而变形，从而与第1传导部56c接触。在本例的情况下，也优选的是，在第1传导部56c设置气体流路56f，即使是在第1传导部56c和第2传导部54b接触了的情况下，也能够进行第1冷却气体对载置台56的冷却。也可以将双金属构件91设置于第1传导部56c而使可动部(双金属)91a相对于第2传导部54b接触、分离。另外，作为使用了这样的金属构件的接触分离机构，也可以是，通过施加电压而沿着纵向变形的翅片型的接触分离机构。
载置台支承部58配置于冷冻传导体54的外侧，将载置台56支承成能够旋转(参照图1)。在图示的例子中，载置台支承部58具有呈大致圆筒状的主体部58a和在主体部58a的下表面向外侧延伸的凸缘部58b。主体部58a以覆盖间隙G和冷冻传导体54的上部的外周面的方式配置。由此，载置台支承部58也具有遮蔽作为冷冻传导体54与载置台56之间的连接部的间隙G的功能。载置台支承部58如后述那样具有绝热构造。主体部58a在其轴向中央部具有缩径部58c。主体部58a和凸缘部58b由例如不锈钢等金属形成。
在凸缘部58b的下表面连接有绝热构件60。绝热构件60呈与凸缘部58b同轴地形成的圆环状，相对于凸缘部58b固定。绝热构件60由氧化铝等陶瓷形成。
密封旋转机构62设置于绝热构件60的下方。密封旋转机构62具有旋转部62a、内侧固定部62b、外侧固定部62c、以及加热部件62d。
旋转部62a具有与绝热构件60同轴地向下方延伸的大致圆筒形状，在相对于内侧固定部62b和外侧固定部62c被磁性流体气密地密封着的状态下被驱动装置68驱动而旋转。旋转部62a借助绝热构件60与载置台支承部58连接，因此，冷能从载置台支承部58向旋转部62a的传导被绝热构件60阻断。因此，能够抑制由于密封旋转机构62的磁性流体的温度降低而密封性能降低、或产生结露。
内侧固定部62b具有内径比冷冻传导体54的外径大、且外径比旋转部62a的内径小的大致圆筒形状，以磁性流体介于冷冻传导体54与旋转部62a之间的方式设置。
外侧固定部62c具有内径比旋转部62a的外径大的大致圆筒形状，以隔着磁性流体的方式设置于旋转部62a的外侧。
加热部件62d被埋入内侧固定部62b的内部，对密封旋转机构62的整体进行加热。由此，能够抑制磁性流体的温度降低而密封性能降低、或产生结露。
根据这样的结构，密封旋转机构62能够在利用磁性流体气密地密封与真空容器10连通着的区域而将该区域保持成真空的状态下使载置台支承部58旋转。
在外侧固定部62c的上表面与真空容器10的下表面之间设置有波纹管64。波纹管64是能够沿着上下方向伸缩的金属制的波纹构造体。波纹管64包围冷冻传导体54、载置台支承部58、以及绝热构件60，使真空容器10内的空间以及与之连通的被保持成真空的空间相对于大气气氛的空间分离。
在密封旋转机构62的下方设置有滑环66。滑环66具有包括金属环的旋转体66a和包括电刷的固定体66b。旋转体66a固定于密封旋转机构62的旋转部62a的下表面，具有与旋转部62a同轴地向下方延伸的大致圆筒形状。固定体66b具有内径比旋转体66a的外径稍大的大致圆筒形状。
滑环66与直流电源(未图示)电连接，将从直流电源供给的电压经由固定体66b的电刷和旋转体66a的金属环向配线L传导。由此，不使配线L产生扭转等，就能够从直流电源向卡盘电极施加电压。滑环66的旋转体66a借助驱动机构68旋转。
驱动机构68是具有转子68a和定子68b的直接驱动马达。转子68a具有与滑环66的旋转体66a同轴地延伸的大致圆筒形状，相对于旋转体66a固定。定子68b具有内径比转子68a的外径大的大致圆筒形状。在使驱动机构68驱动了之际，转子68a旋转，转子68a的旋转借助旋转体66a、旋转部62a、载置台支承部58向载置台56传递，载置台56和其上的晶圆W相对于冷冻传导体54旋转。在图1中，出于便利，标上点来表示旋转的构件。
此外，表示直接驱动马达的例子作为驱动机构68，但也可以借助带等对驱动机构68进行驱动。
以覆盖冷冻机52的冷头部52a和冷冻传导体54的下部的方式设置有呈真空绝热构造(真空双层管构造)的第1绝热构造体70，该真空绝热构造(真空双层管构造)呈双层管构造的圆筒状，内部被设为真空。能够利用第1绝热构造体70抑制由来自驱动机构68等外部的热向对载置台56和晶圆W的冷却来说重要的冷头冷冻机52和冷冻传导体54的下部热量输入导致的冷却性能的降低。
另外，以覆盖冷冻传导体54的大致整体并与第1绝热构造体70重叠的方式在第1绝热构造体70的内侧设置有第2绝热构造体71，该第2绝热构造体71呈内部设为真空的真空双层管构造的圆筒状。能够利用第2绝热构造体71抑制由来自磁性流体密封、漏出到空间S的第1冷却气体等外部的热向冷冻传导体54热量输入导致的冷却性能的降低。通过使第1绝热构造体70和第2绝热构造体71在冷冻传导体54的下部重叠，能够消除冷冻传导体54的未被绝热的部分，且能够强化冷头部52a及其附近的绝热。
另外，也能够利用第1绝热构造体70和第2绝热构造体71抑制冷冻机52和冷冻传导体54的冷能向外部传导。
在载置台支承部58的主体部58a中的缩径部58c的下端部与第2绝热构造体71之间设置有密封构件81。在载置台支承部58的主体部58a与冷冻传导体54的第2传导部54b以及第2绝热构造体71的上部之间形成有被密封构件81密封着的空间S。从间隙G漏出来的第1冷却气体向空间S流入。气体流路72以贯通密封构件81的方式连接于空间S。气体流路72从空间S向下方延伸。此外，第2绝热构造体71的上表面与冷冻传导体54的第2传导部54b之间被密封构件82密封。利用密封构件82抑制漏出到空间S的第1冷却气体向冷冻传导体54的主体部供给的情况。
气体流路72既可以用于排出空间S内的气体，也可以用于向空间S供给冷却气体。气体流路72排出气体的情况和供给冷却气体的情况均能够防止第1冷却气体进入密封旋转机构62而由于磁性流体的温度的降低而密封性能降低。即，在气体流路72具有气体排出功能的情况下，能够将漏出到空间S的第1冷却气体在到达密封旋转机构62之前排出。另外，在气体流路72具有冷却气体供给功能的情况下，供给第3冷却气体，以使第3冷却气体作为相对于从间隙G漏出的第1冷却气体的对流发挥功能。出于提高作为对流的功能这样的观点考虑，优选第3冷却气体的供给压力与第1冷却气体的供给压力大致相同，或是比第1冷却气体的供给压力稍高的压力。
另外，在气体流路72具有气体排出功能的情况下，也起到如下效果：能够促进第1冷却气体自间隙G的排出而将新的第1冷却气体从第1冷却气体供给路径54a向间隙G供给。
而且，在气体流路72具有气体供给功能的情况下，作为向空间S供给的第3冷却气体，能够使用氩(Ar)气、氖(Ne)气那样的导热性比第1冷却气体的导热性低的气体而防止结露。
载置台装置50也可以具有用于检测冷冻传导体54、间隙G等的温度的温度传感器。作为温度传感器，能够使用例如硅二极管温度传感器、铂电阻温度传感器等低温用温度传感器。
＜载置台支承部的绝热构造＞
接着，对载置台装置50的载置台支承部58的绝热构造进行说明。
如上述这样，载置台支承部58用于将载置台56支承成能够旋转，与被冷冻传导体54冷却的载置台56直接接触。另外，载置台支承部58与具有磁性流体密封的密封旋转机构62接近。若磁性流体的温度降低，则磁性流体密封的密封性能降低，或磁性流体密封产生结露，因此，为了抑制这些，需要将磁性流体设为某种程度的温度。另外，若使载置台56旋转，则在磁性流体产生剪切发热。因此，密封旋转机构62的温度成为100℃(373K)左右的高温，该热在载置台支承部58传热而向载置台56热量输入，使冷却载置台56的冷却性能降低。另外，载置台支承部58从外侧受到辐射热，该辐射热也给冷却性能带来影响。
因此，将载置台支承部58设为绝热构造，尽量抑制在载置台支承部58传热而向载置台56供给的热。一般而言，为了使构件的绝热性上升，选定导热性较低的材料作为材料，在如本实施方式这样的极低温环境中，导热性较低的材料都达到近似该温度的温度，因此，无法获得所期望的绝热效果。因此，在本实施方式中，将载置台支承部58的至少一部分设为真空绝热构造。
此外，如上述这样，载置台支承部58在主体部58a的轴向中央部具有缩径部58c，该构造也有助于绝热性。即，载置台支承部58的内侧成为第1冷却气体从间隙G漏出的空间S，若该空间S较宽，则与漏出来的第1冷却气体之间的换热量变多。也存在从间隙G漏出来的冷却气体的温度上升的可能性，由于换热而载置台支承部58的温度有可能上升。通过设置缩径部58c，能够缩小空间S的体积，能够抑制由这样的换热导致的载置台支承部58的温度上升。
以下，对载置台支承部58的真空绝热构造的几个例子进行说明。
[载置台支承部的绝热构造的第1例]
图5是表示载置台支承部58的绝热构造的第1例的剖视图。在本例中，载置台支承部58的主体部58a具有内管581和外管582的双层管构造，内管581与外管582之间的内部空间583被保持在真空而构成真空双层管构造的真空绝热构造。由此，能够获得较高的绝热性。另外，与载置台支承部58的主体部58a的缩径部58c相对应的水平部584和585为了确保强度而由不存在空间的无垢板构成。
利用内管581和外管582构成双层管构造，因此，即使使它们减薄，也能够保持强度。内管581和外管582越薄，能够使热阻越大，能够提高绝热效果。内管581和外管582的厚度是例如0.3mm。
这样的真空双层管构造的形成方法并没有特别限定。例如，能够在对内部空间583进行了抽真空之后密封而构成，以使内管581和外管582之间的内部空间583始终成为真空层。
在图5的例子中，载置台支承构件58配置于波纹管64的内侧，其配置位置成为与真空容器10连通了的真空空间，因此，利用其真空状态。即，使用具有多个通孔586的管作为外管582。由此，能够经由通孔586将内部空间583设为高真空，能够获得真空双层管构造的真空绝热构造。
在上述那样对空间内部进行了抽真空之后，在制作密封构造之际，花费制作时间，另外，在长期间内真空度有可能降低。与此相对，通过利用真空容器10的真空，能够将内部空间583容易地设为真空，另外，也没有真空劣化的危险。
另外，如图6所示，也能够设为在外管582的外侧还设置有辐射热遮蔽体587的结构。载置台支承部58除了受到来自磁性流体密封部62的传热之外，也从外侧受到辐射热，该辐射热也给冷却性能带来影响。通过设置辐射热遮蔽体587，能够遮蔽从外侧向载置台支承部58的辐射热，能够更提高冷却性能。作为辐射热遮蔽体587，能够恰当地使用铝。作为辐射热遮蔽体587，也能够使用向树脂等基座蒸镀铝而成的辐射热遮蔽体、在树脂等基座粘贴铝箔而成的辐射热遮蔽体。而且，也可以是，向外管582直接蒸镀铝等、或直接粘贴铝箔等而设为辐射热遮蔽体587。
[载置台支承部的绝热构造的第2例]
图7是表示载置台支承部58的绝热构造的第2例的剖视图。
在本例中，与第1例同样，载置台支承部58的主体部58a具有内管581和外管582的双层管构造，内管581与外管582之间的空间583保持在真空而构成真空双层管构造的真空绝热构造。不过，在本例中，不具有不存在空间的无垢板的水平部584和585，载置台支承部58的主体部58a整体成为真空双层管构造。
在强度没有问题的情况下，通过如此将主体部58a整体设为真空双层管构造，不产生经由无垢板的换热，能够更提高冷却性能。
在本例的情况下，也与第1例同样，这样的真空双层管构造的形成方法并没有特别限定。
在图7的例子中，与图5的例同样，使用具有多个通孔586的管作为外管582，利用波纹管64内的真空状态，经由通孔586将空间583设为高真空。由此，能够将空间583容易地设为真空，另外，也没有真空劣化的危险。另外，在本例中，也通过如图4那样设为还在外管582的外侧设置有辐射热遮蔽体587的结构而遮蔽辐射热，能够更提高冷却性能。
[载置台支承部的绝热构造的第3例]
图8是表示载置台支承部58的绝热构造的第3例的立体图。
在本例中，在内管581的上端和下端设置有一对凸缘588a和588b，以将这些凸缘588a和588b相连的方式多个轴589等间隔地配置于内管581的外侧。此时，载置台支承部58设置于真空中，因此，内管581与轴589之间也是真空，能够实现真空绝热。另外，通过将外侧设为轴589，能够确保强度(刚性)，同时缩小导热路径而增大热阻，能够更加提高冷却性能。
另外，如图9所示，也能够设为在内管581的外侧还设置辐射热遮蔽体587的结构。由此，能够遮蔽来自外侧的辐射热而提高冷却性能。
[载置台支承部的绝热构造的第4例]
图10是表示载置台支承部58的绝热构造的第4例的剖视图。
在本例中，与图7的第2例同样的载置台支承部58的主体部58a呈具有内管581和外管582的真空双层管构造，但在外管582形成有波纹管、多段褶那样的曲折部582a这点与第2例不同。在本例中，在主体部58a的缩径部58c形成有曲折部582a，但曲折部582a的形成位置未被限定。
通过如此在外管582形成波纹管等曲折部582a，能够使热阻上升，能够更提高绝热效果。通过调整曲折部582a的曲折的大小和数量，能够将热阻调整成所期望的值。
此外，即使在内管581形成曲折部，也获得同样的效果。另外，通过将在内管581形成的曲折部设为波纹管，也能够具有缓和针对从常温向极低温的温度变化的热应力的功能。
＜处理装置的动作和载置台装置的作用·效果＞
在处理装置1中，将真空容器10内设为真空状态，使载置台装置50的冷冻机52工作。另外，将第1冷却气体经由第1冷却气体流路54a向间隙G供给。
并且，利用升降机构74使载置台装置50移动(下降)，以使载置台56处于输送位置，利用输送装置(均未图示)将晶圆W从真空输送室向真空容器10内输送，载置于载置台56上。接下来，对卡盘电极56b施加直流电压，利用静电卡盘56a静电吸附晶圆W。
之后，利用升降机构74使载置台装置50移动(上升)，以使载置台56处于处理位置，并且将真空容器10内调整成作为处理压力的超高真空(例如10-5Pa以下)。然后，使驱动机构68驱动，使转子68a的旋转借助旋转体66a、旋转部62a、载置台支承部58向载置台56传递，使载置台56和其上的晶圆W相对于冷冻传导体54旋转。
此时，在载置台装置50中，载置台56相对于固定地设置的冷冻传导体54分离，因此，能够借助载置台支承部58并利用驱动机构68使载置台56旋转。另外，从被保持到极低温的冷冻机52传导到冷冻传导体54的冷能借助被供给到2mm以下的较窄的间隙G的第1冷却气体向载置台56传导。并且，向晶圆W的背面供给第2冷却气体，并且利用静电卡盘56a吸附晶圆W，从而能够利用载置台56的冷能效率良好地冷却晶圆W。因此，能够将晶圆W保持在例如-30℃以下的极低温，并且使晶圆W与载置台56一起旋转。
此时，载置台56的第1传导部56c与冷冻传导体54的第2传导部54b之间成为梳齿部，间隙G曲折，因此，从冷冻传导体54向载置台56的冷能传导效率较高。
在如此使晶圆W旋转着的状态下，向真空容器10内导入溅射气体，并且从等离子体产生用电源(未图示)向靶30施加电压。由此，生成溅射气体的等离子体，靶30被等离子体中的离子溅射。所溅射的靶材料的原子或分子向以极低温状态保持到载置台装置50的晶圆W的表面堆积，能够对所期望的膜例如具有较高的磁阻比的TMR元件用的磁性膜进行成膜。
在如专利文献1那样冷却装置和成膜装置独立地设置的情况下，难以将冷却性能维持得较高，另外，装置的台数就变多。另一方面，在专利文献2中，能够在成膜容器内使用被冷冻机冷却的冷却头而将基板冷却成极低温，但载置台被固定着，因此均匀的成膜较困难。
与此相对，在本实施方式中，设为如下结构：对被保持在极低温的冷冻机52的冷能进行传导的冷冻传导体54和载置台56隔着间隙G分离地设置，向间隙G供给传热用的冷却气体，并且，借助载置台支承部58能够使载置台旋转。由此，能够兼顾针对晶圆W的较高的冷却性能和成膜的均匀性。
另外，例如在对TMR元件用的磁性膜进行成膜之际，晶圆W有时在100℃～400℃的高温状态下向载置台56输送。并且，需要将这样的高温状态的晶圆W冷却成-223℃～-23℃(50K～250K)例如-173℃(100K)这样的极低温。在该情况下，由于来自晶圆W的较大的热量输入，为了将晶圆W效率良好地冷却成极低温，需要尽量减少来自除了晶圆W以外的外部的热量输入而提升冷却性能。
因此，本实施方式中，与载置台56直接接触、并存在来自磁性流体密封等发热部的热量输入的载置台支承构件58设为绝热构造，抑制从载置台支承构件58向载置台56的热量输入，将冷却性能维持得较高。因此，经由冷冻传导体54的冷却效率变高，冷却时间被缩短，且能够抑制第1冷却气体的消耗量，能够以低运行成本实现高生产率的极低温成膜。
此时，通过将载置台支承部58的绝热构造设为以上述的第1例～第4例所示那样的真空绝热为基本的构造，能够有效地抑制从发热部向载置台56的热量输入，能够提高冷却性能。
另外，通过如上述那样使用辐射热遮蔽体587，也能够抑制由来自外部的辐射热进行的热量输入，能够更加提高冷却性能。
而且，以覆盖冷冻机52和冷冻传导体54的下部的方式设置有具有真空双层管构造的圆筒状的第1绝热构造体70，因此，能够抑制从外部向对冷却来说重要的冷冻机52的冷头部52a和冷冻传导体54的下部输入热量而冷却性能降低。
另外，以覆盖冷冻传导体54的整体的方式设置有呈内部设为真空的真空双层管构造的圆筒状的第2绝热构造体71，因此，能够抑制由来自外部的热向冷冻传导体54输入热量导致的冷却性能的降低。
＜其他适用＞
以上，对实施方式进行了说明，但应该认为此次所公开的实施方式在全部的点都是例示，并非限制性的。上述的实施方式也可以不脱离所附的权利要求书及其主旨，而以各种形态进行省略、置换、变更。
例如，载置台支承部的绝热构造并不限定于上述第1例～第4例。另外，在上述实施方式中，以适用于TMR元件所使用的磁性膜的溅射成膜的情况为例进行了说明，但只要是需要以极低温进行均匀处理的处理，就并不限于此。

Claims (20)

1.一种载置台装置，其具备：
载置台，其在真空容器内保持被处理基板；
冷冻传导体，其以与所述载置台隔着间隙的方式固定配置于所述载置台的背面侧，被冷冻机冷却成极低温；
冷却流体，其向所述间隙供给，用于将所述冷冻传导体的冷能向所述载置台传导；
载置台支承部，其将所述载置台支承成能够旋转，呈覆盖所述冷冻传导体的上部的圆筒状，并且具有真空绝热构造；以及
旋转部，其支承所述载置台支承部，在被磁性流体密封着的状态下被驱动机构驱动而旋转。
2.根据权利要求1所述的载置台装置，其中，
所述载置台支承部的主体部具有由内管和外管构成的双层管构造，所述内管与所述外管之间的内部空间被保持在真空。
3.根据权利要求2所述的载置台装置，其中，
所述载置台支承部配置于与所述真空容器连通的真空空间，在所述外管具有多个通孔，所述内部空间经由所述通孔与所述真空空间连通而设为真空空间。
4.根据权利要求2或3所述的载置台装置，其中，
所述载置台支承部的所述主体部具有缩径部，与所述缩径部相对应的水平部由无垢板构成。
5.根据权利要求2或3所述的载置台装置，其中，
所述载置台支承部的所述主体部具有缩径部，所述主体部的整体具有所述双层管构造。
6.根据权利要求2～5中任一项所述的载置台装置，其中，
所述外管具有曲折而成的曲折部。
7.根据权利要求2～6中任一项所述的载置台装置，其中，
所述载置台支承部的所述主体部还具有设置于所述外管的外侧的辐射热遮蔽体。
8.根据权利要求1所述的载置台装置，其中，
所述载置台支承部配置于与所述真空容器连通的真空空间，所述载置台支承部的主体部具有：内管；一对凸缘，其设置于所述内管的上端和下端；以及多个轴，其以将所述一对凸缘相连的方式配置到所述内管的外侧。
9.根据权利要求8所述的载置台装置，其中，
所述载置台支承部还具有设置于所述内管的外侧的辐射热遮蔽体。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的载置台装置，其中，
所述载置台具有静电吸附所述被处理基板的静电卡盘。
11.根据权利要求10所述的载置台装置，其中，
向所述间隙供给的所述冷却流体是第1冷却气体，所述第1冷却气体在设置于所述冷冻传导体内的第1冷却气体流路流通而向所述间隙供给。
12.根据权利要求10或11所述的载置台装置，其中，
传热用的第2冷却气体经由与所述第1冷却气体流路不同的第2冷却气体流路向所述被处理基板与所述静电卡盘之间供给。
13.根据权利要求10或11所述的载置台装置，其中，
所述第1冷却气体经由与所述第1冷却气体流路连通的流路向所述被处理基板与所述静电卡盘之间供给。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的载置台装置，其中，
该载置台装置还具备第1绝热构造体，该第1绝热构造体以覆盖至少所述冷冻机的冷头部和所述冷冻传导体的与所述冷头部之间的连接部的方式设置成圆筒状，具有真空绝热构造。
15.根据权利要求14所述的载置台装置，其中，
该载置台装置还具备第2绝热构造体，该第2绝热构造体以覆盖所述冷冻传导体的方式设置成圆筒状，具有真空绝热构造。
16.根据权利要求15所述的载置台装置，其中，
在所述载置台支承部与所述第2绝热构造体之间具有空间，该空间被密封构件密封，从所述间隙漏出来的所述第1冷却气体向该空间流入，在所述空间连接有气体流路，所述气体流路具有使所述空间内的第1冷却气体从所述空间排出的功能、或向所述空间内供给成为所述第1冷却气体的对流的第3冷却气体的功能。
17.根据权利要求1～16中任一项所述的载置台装置，其中，
所述载置台与所述冷冻传导体之间的连接部具有所述间隙呈凹凸状的梳齿部。
18.一种处理装置，其具有：
真空容器；
权利要求1～17中任一项所述的载置台装置，其用于在所述真空容器内将被处理基板保持成能够旋转；以及
处理机构，其在所述真空容器内对被处理基板实施处理。
19.根据权利要求18所述的处理装置，其中，
所述处理机构具有配置到所述真空容器内的所述载置台的上方的溅射成膜用的靶。
20.根据权利要求19所述的处理装置，其中，
所述靶由对隧道磁阻元件所使用的磁性体进行成膜的材料形成。
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