JP6713604B2 - 成膜装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークに成膜処理を施す成膜装置に関する。

ワークに成膜処理を施す方法として、例えば、特許文献１に示すように、ワークを保持した回転体をチャンバ内で回転させながら、そのワークに金属膜をスパッタリングする方法が知られている。

特許文献１に示す成膜装置において、回転体を回転させる回転軸は、磁気カップリングによりモータと接続されている。磁気カップリングは、モータに接続された円筒状のヨークの内周面に設けた永久磁石と、回転体を回転させる回転軸の軸回りに設けた永久磁石を、回転軸の半径方向に対向させて構成されている。また、チャンバ内の汚染を防止するために、磁気カップリングは、チャンバの外の配置されている。

特開平１０−４６３３６号公報

特許文献１に記載された成膜装置は、円筒型磁気カップリングの回転軸がチャンバの壁面を貫通するので、チャンバ内の汚染を防止するために、円筒状の隔壁が必要となる。また、回転駆動伝達のための磁気カップリングとは別に、成膜形成部を磁気浮上させるための磁気作用部が必要になる。更に、回転軸に設けた永久磁石と、ヨークに設けた磁石とは、半径方向に対向して配置されているため、構造が複雑になるとともに、装置が大型化する。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡単でコンパクトな構造でワークを保持するワーク保持部材を回転できる成膜装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の成膜装置は、
処理対象のワークに成膜処理が施されるチャンバと、
前記チャンバの外に前記チャンバの上壁に対向して配置され、垂直方向に伸びる回転軸を中心に回転する円環状の回転部材と、
前記回転部材に設けられ、前記チャンバの前記上壁に対向して円環状に配置された複数の第１の磁石と、
前記ワークを保持するワーク保持部材であって、前記回転軸と同軸に配置された円筒状の基部と、前記基部の円筒の外周に設けられ前記ワークが載置される面部を備える載置部とを備えるワーク保持部材と、
前記ワーク保持部材に円環状に設けられ、前記チャンバの前記上壁を挟んで前記複数の第１の磁石と前記回転軸の軸方向に対向し、前記第１の磁石との間の磁力により、前記回転部材の回転に伴い回転して、前記ワーク保持部材を回転させる複数の第２の磁石と、
前記チャンバの前記上壁に形成され、前記回転部材の円環の内側から上方に突出し、前記基部の円筒内部と連通する突出部であって、その上部に前記ワークに成膜される膜の膜厚を検知する膜厚検知装置が接続される突出部と、
を備える、ことを特徴とする。
前記ワーク保持部材の載置部は、
前記基部の下端から半径方向外側に延出しドーム状に形成され、内面に前記ワークが載置される前記面部を有してもよい。

前記複数の第１の磁石は、間隔を隔てて円環状に配置され、
前記複数の第２の磁石は、間隔を隔てて円環状に配置され、
前記第１の磁石と前記第２の磁石の対向する磁極は、反対の磁極に着磁されるようにしてもよい。

前記複数の第２の磁石と対向する前記複数の第１の磁石は、Ｎ極とＳ極を交互に配置して構成され、
前記複数の第１の磁石と対向する前記複数の第２の磁石は、Ｎ極とＳ極を交互に配置して構成されてもよい。

前記複数の第１の磁石と前記複数の第２の磁石の間で生じる吸引力は、前記ワーク保持部材の荷重と一致するように調整されてもよい。

前記複数の第１の磁石と前記複数の第２の磁石との間隔を所定の間隔に設定する間隔調整手段を更に備えてもよい。
前記ワーク保持部材の基部の外周に配置されたベアリングを、更に備えてもよい。

本発明によれば、簡単でコンパクトな構造でワークを保持するワーク保持部材を回転できる成膜装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る成膜装置を示す全体の概念図である。 成膜装置の要部断面図を模式的に示す図である。 Ｎ極の磁石が円環状に配置された第１の磁石の底面図である。 図３に示す第１の磁石と、第１の磁石に対向する第２の磁石の配列を模式的に示す図である。 本実施の形態における成膜装置におけるＸ方向の振動レベルを回転数を変化させて測定した結果を示すグラフを示す図である。 比較例の成膜装置におけるＸ方向の振動レベルを回転数を変化させて測定した結果を示すグラフを示す図である。 本実施の形態における成膜装置におけるＹ方向の振動レベルを回転数を変化させて測定した結果を示すグラフを示す図である。 比較例の成膜装置におけるＹ方向の振動レベルを回転数を変化させて測定した結果を示すグラフを示す図である。 本実施の形態における成膜装置におけるＺ方向の振動レベルを回転数を変化させて測定した結果を示すグラフを示す図である。 比較例の成膜装置におけるＺ方向の振動レベルを回転数を変化させて測定した結果を示すグラフを示す図である。 第１の磁石と、第２の磁石との間の間隔を調整する間隔調整手段を備える成膜装置の要部断面図である。 第１の磁石と、第２の磁石との間の間隔を調整する他の間隔調整手段を備える成膜装置の要部断面図である。 第１の磁石と、第２の磁石との間の磁力を調整した磁石の配列を模式的に示す図である。 Ｎ極磁石とＳ極磁石とが交互に周方向に配置された第１の磁石の底面図である。 図１１に示す第１の磁石と、第１の磁石に対向する第２の磁石の配列を模式的に示す図である。

本発明の一実施の形態の成膜装置について図１〜７を参照して説明する。以下に示す図において、チャンバの底面を下として上下方向を決定し、チャンバの幅方向を左右として説明するが、これらの方向は説明のために用いるのであって、本発明を限定する趣旨ではない。

本実施の形態に係る成膜装置１は、図１及び図２に示すように、チャンバ１０と、駆動部２０と、駆動部２０により回転される回転部材３０と、回転部材３０に取り付けられた第１の磁石３１と、回転部材３０により回転されるワーク保持部材４０と、ワーク保持部材４０に取り付けられた第２の磁石４４と、蒸着源６０と、電子銃７０と、シャッタ７１と、を備える。

チャンバ１０は、円筒状に形成されたステンレス製の容器である。チャンバ１０には、チャンバ１０の上面から突出する円筒状の突出部１１が形成されている。突出部１１には、突出部１１の上面と平行に伸びる板状部１１ａが形成され、板状部１１ａには孔１１ｂが設けられている。孔１１ｂには、後述するモータ２１の回転軸２１ａが貫通する。

突出部１１の上部には、膜厚検知部５０が取付られている。膜厚検知部５０は、チャンバ１０内に配置されたワークに形成された膜の膜厚を検出する。膜厚検知部５０は、例えば、水晶モニタ（図示せず）の表面に付着した蒸着物質の共振周波数の変化から、ワーク表面に形成された膜厚を検出する。その他、水晶モニタに限らず、光学膜厚モニタなど各種検出部及びそれらの駆動系も配置される。

チャンバ１０の下部の側壁には排気口１２が設けられている。この排気口１２には、排気ダクト８０の一端部がゲートバルブ８１を介して接続されている。排気ダクト８０の他端部は、チャンバ１０内を真空にする真空ポンプ（図示せず）に接続されている。また、排気口１２にバッフルをもうけ、排気ダクト８０に上下動するシリンダーバルブを設けてもよい。

駆動部２０は、チャンバ１０の上部の外側に配置され、モータ２１と、モータ２１の下端から下方に突出する回転軸２１ａと、回転軸２１ａの一端部に接続され、回転軸２１ａにより回転される駆動ギア２２とを備える。モータ２１は、図示しない支持部材により、板状部１１ａに固定される。回転軸２１ａは、上述した板状部１１ａに形成された孔１１ｂを貫通する。板状部１１ａの孔１１ｂと、回転軸２１ａとの間には、回転軸２１ａの軸方向に沿って、第１のベアリング２３が２つ配置される。第１のベアリング２３は、回転軸２１ａの横方向の振動を抑制する。第１のベアリング２３は、モータ２１の出力の大きさ、回転軸２１ａの長さ等に応じて設けられ、２つに限られず、１つ又は３つ以上であってもよい。

回転部材３０は、円筒状に形成された本体部分３０ａと、本体部分の下端部の外周から半径方向の外側に伸びる鍔部３０ｂから構成されている。回転部材３０は、チャンバ１０の上部の外側で、鍔部３０ｂがチャンバ１０の上壁と対向するように配置される。回転部材３０は、チャンバ１０の突出部１１の中心軸と同軸に、突出部１１の外周に配置される。突出部１１の外周と、回転部材３０の内周との間には、第２のベアリング３２が挿設されている。第２のベアリング３２は、回転部材３０の荷重を支持すると共に、回転部材３０の横方向の振動を抑制する。

回転部材３０の鍔部３０ｂの外周には、駆動部２０の駆動ギア２２と噛合する従動ギア３４が設けられている。回転部材３０は、駆動ギア２２により従動ギア３４が回転されると、突出部１１の中心軸と同軸である回転軸３３を中心に回転する。又、回転部材３０と駆動ギア２２は、駆動ギアをプーリーに置き換え、ベルト駆動でも良い。

第１の磁石３１は、回転部材３０の鍔部３０ｂの下面に接着剤、或いは回転部材３０を磁性体とした吸着作用で固定され、チャンバ１０の上壁面に対向して配置される。第１の磁石３１は、図３に示すように、回転部材３０を下方から見たときに、回転軸３３を中心に環状に配置される。具体的には、周方向に沿って、Ｎ極に着磁されたＮ極磁石３１ａが６つ、所定の間隔を隔てて設けられている。Ｎ極磁石３１ａとＮ極磁石３１ａとの間には、所定の間隔に相当する空間部３１ｂが形成されている。ここで環状とは、周方向に配置された複数の磁石を結んだ線が環状になることをいう。空間部３１ｂに、非磁性材料からなるスペーサーを配置してもよい。

Ｎ極磁石３１ａの数は６つに限定されず、所定の間隔を隔てて周方向に環状に配置されれば、２〜５個でも、７個以上でもよい。所定の間隔とは、第２の磁石４４との間で均等な磁力が生じるような間隔であり、例えば、複数のＮ極磁石３１ａの間隔が等間隔である場合をいう。

ワーク保持部材４０は、本実施の形態では、成膜処理が施されるワークである基板をチャンバ１０内で保持する部材である。ワーク保持部材４０は、図１に示すように、チャンバ１０の内部に回転部材３０と同軸に配置される。ワーク保持部材４０は、基部４１と、基部４１の下端部に設けられたワーク載置部４２とを備える。

基部４１は、円筒状に形成された本体部分４１ａと、本体部分の上端部の外周から半径方向の外側に伸びる鍔部４１ｂから構成される。基部４１の本体部分４１ａの外周には、軸方向に２つの第３のベアリング４３が配置され、ワーク載置部４２の荷重を支持し、基部４１の横方向の振動を抑制する。第３のベアリング４３は、２つに限られず、基部４１の長さや下端に接続されるワーク載置部４２の荷重に応じて、１つ又は３つ以上であってもよい。

ワーク載置部４２は、ドーム型に形成され、内面４２ａに基板（図示せず）が固定される。基板は、ワーク載置部４２の内面４２ａに、回転軸３３を中心として放射状に、ワーク載置部４２の外周に向けて複数個載置される。基板は、基板を個々に収納するホルダに収納されて、ワーク載置部４２の内面４２ａに載置される。なお、基板の配置は、放射状に配置することに限られず、回転軸３３を中心とした同心円状に配置するなど、基板形状に応じていかなる配置も可能である。

ワーク載置部４２に載置されるワークは、本実施の形態のように基板のような板状のものに限定されず、成膜処理を施す対象であれば、いかなる形状であってもよい。また、ワーク載置部４２の形状は、ドーム形状に限定されず、成膜態様に応じた形状、例えば、円筒状、板状など様々な形状のワーク載置部４２を適用することができる。

第２の磁石４４は、ワーク保持部材４０の一端部、すなわち、基部４１の鍔部４１ｂの上端部に基部４１を磁性体とした吸着作用等で固定され、チャンバ１０の内壁面と対向して配置される。第２の磁石４４の固定は適宜設計すればよいが、真空槽内の汚染を防止するために接着剤を使用せず固定することが望ましい。また、第２の磁石４４は、チャンバ１０の上壁を介して第１の磁石３１と対向して配置される。第２の磁石４４は、上方から見て、第１の磁石３１と同様に、回転軸３３を中心に、周方向に沿って間隔を隔てて環状に配置されている。第２の磁石４４は、第１の磁石３１とは反対の磁極であるＳ極に着磁されたＳ極磁石である。第１の磁石３１と第２の磁石４４は、反対の磁極に着磁されていればよく、第１の磁石３１がＳ極に着磁され、第２の磁石４４がＮ極に着磁されてもよい。第１の磁石３１と第２の磁石４４は平板形状であるため、円筒形状の磁石を対面させる円筒型磁気カップリングに比べて、加工が容易であり、かつ駆動側磁石（第１の磁石３１）と従動側磁石（第２の磁石４４）の形状及び面積比を自由に設定することができる。本実施の形態では第１の磁石３１と第２の磁石４４は同形状、同面積であるものとする。

次に、第１の磁石３１と第２の磁石４４との間で生じる磁力について、図４を用いて説明する。図４は、第１の磁石３１と第２の磁石４４を、直線状に展開した状態を示す模式図である。図４では、第１の磁石３１と第２の磁石４４が対向する面の磁極のみを示し、各磁石の反対側の磁極は示していない。

図４に示すように、第１の磁石３１は第２の磁石４４との対向面にＮ極を配列し、第２の磁石４４は第１の磁石３１との対向面にＳ極を配列している。したがって、両磁石間では、吸引する磁力が働き、第２の磁石４４が取り付けられたワーク保持部材４０には、荷重とは逆方向に引っ張られる吸引力が働く。本実施の形態では、前記吸引力がワーク保持部材４０の荷重に一致するよう磁力を調整しているため、ワーク保持部材４０の第３のベアリング４３を、荷重方向無負荷で動作させることができる。ベアリングからの発塵を抑制することにより、低パーティクルで高品質の膜をワークに形成することが可能となる。更に、ベアリング長寿命化の効果も奏する。第１の磁石３１と第２の磁石４４との吸引力と、ワーク保持部材４０の荷重とが一致しない場合であっても、本発明の構成により、ワーク保持部材４０の荷重とは逆の方向に磁気吸引力が働くため、第３のベアリング４３の負荷を軽減させることが可能となる。

第１の磁石３１は、６つのＮ極磁石３１ａが、空間部３１ｂを隔てて配置されて構成され、第２の磁石４４は、６つのＳ極磁石３１ｃが、空間部３１ｂを隔てて配置されて構成されている。初期状態では、第１の磁石３１のＮ極磁石３１ａと第２の磁石４４のＳ極磁石３１ｃとは対向して配置されており、両磁石間で吸引する磁力が発生して、この位置で第１の磁石３１と第２の磁石４４は動きを規制されている。

初期状態から、回転部材３０が所定角度回転すると、第１の磁石３１のＮ極磁石３１ａと対向していた第２の磁石４４のＳ極磁石３１ｃは、対向位置からずれ、第１の磁石３１のＮ極磁石３１ａは、第２の磁石４４の空間部３１ｂと対向するように移動する。すると、第１の磁石３１のＮ極磁石３１ａと第２の磁石４４の磁石３１ｃとの間で生じる吸引力により、第２の磁石４４のＳ極磁石３１ｃは、第１の磁石３１のＮ極磁石３１ａに吸引されて、回転軸３３を中心に所定角度回転する。このような第１の磁石３１の回転を継続すると、第２の磁石４４は、第１の磁石３１の回転に追従するように回転する。したがって、第１の磁石３１が回転することで第２の磁石４４が回転し、ワーク保持部材４０も回転する。

このように、ワーク保持部材４０は、チャンバ１０の外側に設けた回転部材３０の第１の磁石３１と、チャンバ１０内に配置したワーク保持部材４０の第２の磁石４４との間で発生する磁力により回転される。したがって、回転動力を伝達する部材どうしが、チャンバ１０内で物理的に接触することがないので、チャンバ１０内でパーティクルが発生することがない。

チャンバ１０内のワーク載置部４２の上方には、図１に示すように、ヒータ５１が配置される。ヒータ５１は、ワーク載置部４２に載置された基板を加熱するものである。基板を加熱することにより、蒸着される膜の基板への密着力を向上させる。

チャンバ１０内のヒータ５１の近傍に、第２の磁石４４を冷却するための冷却装置（図示せず）を設けてもよい。冷却装置を設けることにより、第２の磁石４４がキュリー温度に達して磁力を失うことを防止することができる。

蒸着源６０と、電子銃７０と、シャッタ７１は、図１に示すように、チャンバ１０内の下部に配置される。蒸着源６０は、基台６１と、基台６１上に設けられた坩堝６２と、坩堝６２に充填された蒸着材料６３と、基台６１を回転させる回転部６１ａとを備える。

基台６１は、上方から見て円板状に形成され周方向に沿って、複数の坩堝６２が設置されている。坩堝６２には、蒸着材料６３が充填されている。蒸着材料６３としては、アルミニウム、金、クロム、錫などの金属や金属酸化物等が使用される。基台６１は、坩堝６２内の蒸着材料６３が消費されたときに、蒸着材料６３が充填された他の坩堝６２が電子銃７０の照射位置に位置するように、回転部６１ａにより所定の角度回転される。

電子銃７０は、坩堝６２に充填された蒸着材料６３に電子を照射する。

シャッタ７１は、電子銃７０側の蒸着材料６３の上方に配置され、電子銃７０が電子を照射するときは開き、電子を照射しないときには閉じるように動作する。具体的には、シャッタ７１は、板状部材７１ａを紙面の左右方向に支柱を中心に旋回移動させることで、シャッタ７１の開閉を行う。

コントローラ９０は、プロセッサ、メモリ等から構成され、メモリに成膜装置１の制御プログラムを記憶している。コントローラは、この制御プログラムに従って、成膜装置１全体を制御する。

具体的には、コントローラ９０は、ゲートバルブ８１の開閉、真空ポンプを制御して、チャンバ１０内の真空度を制御する。コントローラ９０は、モータ２１を制御して、ワーク保持部材４０の回転速度を制御する。コントローラ９０は、電子銃７０、シャッタ７１を制御して、膜厚検知部５０により検知された膜厚に基づいて、基板表面に蒸着される膜の膜厚を制御する。

次に、本実施の形態に係る成膜装置１の成膜動作について説明する。なお、以下の一連の処理は、コントローラ９０の制御により実行されるが、コントローラ９０への逐一の言及は行わない。

まず、成膜対象の基板を、ワーク載置部４２の内面４２ａに載置する。ゲートバルブ８１を閉じて真空ポンプを駆動し、チャンバ１０内を所定の真空度に達するまで、真空引きをする。

続いて、モータ２１が所定の速度で回転すると、モータ２１の回転軸２１ａに取り付けられた駆動ギア２２が、回転軸２１ａを中心に回転する。駆動ギア２２が回転すると、駆動ギア２２と噛合する回転部材３０の従動ギア３４が回転する。従動ギア３４の回転により回転部材３０は、回転軸３３を中心に回転し、回転部材３０の下面に取り付けられた第１の磁石３１も回転する。

第１の磁石３１が回転すると、第１の磁石３１を構成する個々のＮ極磁石３１ａに、第２の磁石４４を構成する個々のＳ極磁石３１ｃが吸引力により追従して移動し、第２の磁石４４が設けられたワーク保持部材４０は、回転軸３３を中心に回転する。ワーク保持部材４０は、コントローラ９０により、モータ２１の回転速度が所定の速度に制御されることで、所定の速度で回転する。

ワーク保持部材４０が所定の回転速度に達すると、シャッタ７１が開き、電子銃７０から蒸着材料６３に電子が照射され、蒸着材料６３が加熱されて気化する。気化した蒸着材料６３が、回転しているワーク保持部材４０に保持された基板に蒸着される。

膜厚検出部５０により、基板に蒸着された膜が所定の膜厚になったことが検知されると、シャッタ７１が閉じ、電子銃７０から蒸着材料６３への電子の照射は終了する。また、電子銃７０から蒸着材料６３への電子が照射されている間、又は照射後に、坩堝６２に充填された蒸着材料６３の全てが蒸発したことが、検知部（図示せず）により検知されると、基台６１は、蒸着材料６３が充填されている坩堝６２が電子銃７０の照射位置に位置するように、回転部６１ａにより所定の角度回転される。

電子銃７０から蒸着材料６３への電子の照射が終了すると、第１の磁石３１を回転させるモータ２１の回転が停止し、第１の磁石３１及び第２の磁石４４を介して回転されるワーク保持部材４０の回転も停止し、成膜処理が終了する。

以下、本実施の形態に係る成膜装置１によりワーク載置部４２を回転させ、ワーク載置部４２の振動量を実測した結果を示す。ワーク載置部４２の回転数を０ｒｐｍから４５ｒｐｍまで増大させ、各回転数における振動レベル（重力加速度ｇ）を計測した。比較のため、第２の磁石を設けず、基部４１の鍔部外周に従動ギアを設け、従動ギアと噛合する駆動ギアにより回転駆動伝達してワーク載置部４２を回転した場合の振動量も実測した。

図５Ａは、本実施の形態におけるワーク載置部４２の回転半径方向（Ｘ方向という。）の振動レベルを、ワーク載置部４２の回転数を６０秒毎に０ｒｐｍ、５ｒｐｍ、１５ｒｐｍ、３５ｒｐｍ、４５ｒｐｍと増加させたときに測定した実測値を示すグラフである。図５Ｂは、比較例におけるワーク載置部のＸ方向の振動レベルを、ワーク載置の回転数を６０秒毎に０ｒｐｍ、５ｒｐｍ、１５ｒｐｍ、３５ｒｐｍまで増加させたときに測定した実測値を示すグラフである。図６Ａは、本実施の形態におけるワーク載置部４２の回転接線方向（Ｙ方向という。）の振動レベルを、ワーク載置部４２の回転数をＸ方向と同様に増加させたときの実測値を示すグラフである。図６Ｂは、比較例のＹ方向の振動レベルを、ワーク載置部の回転数をＸ方向と同様に増加させたときに測定した実測値を示すグラフである。図７Ａは、本実施の形態におけるワーク載置部４２の鉛直方向（Ｚ方向という。）の振動レベルを、Ｘ方向と同様に増加させたときの実測値を示すグラフである。図７Ｂは、比較例のＺ方向の振動レベルを、ワーク載置部の回転数をＸ方向と同様に増加させたときに測定した実測値を示すグラフである。

本実施の形態の磁石による駆動伝達では、振動量が小さく、かつ回転数によらずに振動量がほぼ一定で安定していたのに対し、比較のギア駆動伝達では振動量が大きく、かつ回転数に比例して振動量が増大する結果であった。本実施の形態の駆動伝達により、第１の磁石３１と第２の磁石４４との間の空間で振動を吸収することにより、高速回転でも振動量が小さく安定した回転をさせることが可能となる。

ワーク載置部４２の振動量が大きいとワーク載置部４２に付着した成膜材料その他のパーティクル要因が振動により飛散し、真空槽内及び基板を汚染してしまうが、本実施の形態により低振動化することで、汚染を防止することが可能となる。また、振動量が小さいほど、ベアリングからの発塵を抑制することができる。

次に、第１の磁石３１と第２の磁石４４との間で生じる磁力を調整する方法について、図８〜１０を参照して説明する。

磁石間の吸引力に影響する要因として、磁石間の間隔がある。第１の磁石３１と第２の磁石４４は、反対の磁極に着磁されているので、第１の磁石３１と第２の磁石４４の間には、互いに吸引する磁力が働く。この吸引する磁力は、第１の磁石３１と第２の磁石４４との間の間隔が大きくなると、磁石間の吸引力は減少するとともに、回転力を伝える力である伝達トルクも減少する。一方、磁石間の間隔が小さくなると、磁石間の吸引力は大きくなり、伝達トルクも大きくなるが、間隔が小さくなりすぎると吸引力が大きくなりすぎ、第３のベアリング４３の負荷が増大して、パーティクル発生の原因となる。

また、第３のベアリング４３の負荷に影響する要因には、ワーク保持部材４０の重量と磁石間の吸引力が影響する。第１の磁石３１と第２の磁石４４との間で発生する吸引力により、ワーク保持部材４０を上方に引き上げる力が発生する。ワーク保持部材４０を上方に引き上げる磁力より、ワーク保持部材４０の重量が大きいと、第３のベアリング４３には重力方向の負荷が生じる。ワーク保持部材４０を上方に引き上げる磁力より、ワーク保持部材４０の重量が小さいと、ワーク保持部材４０の重量は、磁力により相殺され、第３のベアリング４３には重力と逆方向の負荷が生じる。引き上げる力が強すぎると、第３のベアリング４３の負荷が増大して、パーティクル発生の原因となる。

このような要因から、ワーク保持部材４０の重量を考慮しつつ、磁石間を適切な間隔に調整する必要がある。そのために、第１の磁石３１と第２の磁石４４の間の間隔を調整する第１の間隔調整手段３５を設けて、磁石間の磁力を調整する。第１の間隔調整手段３５は、図８に示すように、取付台３５ａと、ボール部材３５ｂとを備える。

取付台３５ａは、チャンバ１０の上壁と回転部材３０との間に配置される環状の板状部材であり、チャンバ１０の上壁に設置される。取付台３５ａは、回転軸３３に同軸に、第１の磁石３１より外側に配置される。取付台３５ａは、連続した環状の板状部材でなくてもよく、複数に分割された小片を、周方向に間隔を開けて設置してもよい。

ボール部材３５ｂは、球状に形成され、取付台３５ａと回転部材３０との間に挿入される。ボール部材３５ｂは、環状の取付台３５ａの周方向にそって、所定の間隔を開けて配置される。ボール部材３５ｂは、回転部材３０の荷重を支持する。

このような構成を備える第１の間隔調整手段３５において、取付台３５ａの厚みを変更したり、ボール部材３５ｂの直径を変更することにより、第１の磁石３１と第２の磁石４４の間の間隔を調整することができる。或いは、取付台３５ａとチャンバ１０との間、又は取付台３５ａと突出部１１との間に調整機構を設け、取付台３５ａと回転部材３０を一体として間隔を調整する事が出来る。

第１の間隔調整手段３５によれば、取付台３５ａとボール部材３５ｂのいずれか一方、または双方を用いて、第１の磁石３１と第２の磁石４４との間の間隔を調整することができるので、微妙な間隔調整が可能である。また、第１の磁石３１と回転部材３０とを一体に上下して間隔を調整することができるので、回転部材３０から第１の磁石３１を取り外して分解する面倒な作業をする必要がない。さらに、ボール部材３５ｂを設けたことにより、本実施の形態で示した第２のベアリング３２をなくすことができ、構造を簡素化することができる。

第１の磁石３１と第２の磁石４４との間の間隔を調整する他の間隔調整手段として、第２の間隔調整手段３６を適用することもできる。図９に示すように、第２の間隔調整手段３６は、調整板３６ａと、固定部材３６ｂとを備える。

調整板３６ａは、第１の磁石３１と回転部材３０との間に配置される環状の板状部材である。調整板３６ａは、回転軸３３と同軸に配置され、外周部に複数のネジ孔（図示せず）が形成されている。

固定部材３６ｂは、調整板３６ａを回転部材３０に固定する部材であり、本実施の形態では、ネジを用いる。調整板３６ａのネジ孔と、回転部材３０の調整板３６ａのネジ孔と対向する位置に形成されたネジ孔（図示せず）に、固定部材３６ｂであるネジを螺合して、調整板３６ａを回転部材３０に固定する。

このような構成を備える第２の間隔調整手段３６において、調整板３６ａとして、厚さの相違する複数の調整板を用意し、所望の調整板３６ａを選択することで、第１の磁石３１と第２の磁石４４の間の間隔を適切な間隔に調整することができる。

第２の間隔調整手段３６によれば、所望の調整板３６ａを、回転部材３０と第１の磁石３１の間に挿入するだけで、容易に第１の磁石３１と第２の磁石４４との間隔を調整することができる。

第１の磁石３１と第２の磁石４４との間で生じる磁力は、上述した通り、間隔調整手段を設けて調整することもできるが、図１０に示すように、磁石の磁極の配列を変更することで、磁石間の磁力を調整することもできる。

第１の磁石３１は、６つのＮ極磁石３１ａを、空間部３１ｂを挟んで配置されて構成されている。第２の磁石４４は、６つのＳ極磁石３１ｃを、空間部３１ｂを挟んで配置されて構成されている。吸着力を弱めるように磁力を調整するときには、図１０に示すように、第１の磁石３１と第２の磁石４４の対向する一対の空間部３１ｂに、同極の磁石を配置する。具体的には、第１の磁石３１の空間部３１ｂの一つに、調整磁石３１ｄとしてＮ極磁石を配置し、この磁石に対向する第２の磁石４４の空間部３１ｂに、調整磁石３１ｄとしてＮ極磁石を配置する。調整磁石３１ｄは、Ｎ極であってもよいし、Ｓ極であってもよい。

このような磁石の配列を適用することにより、同極が対向した面では、反発する力が働き、第１の磁石３１と第２の磁石４４との間の吸引する力が弱まる。適切な磁力を得るためには、同極に対向して配置される磁石は一対の磁石に限られず、所望する磁力に応じて二対以上としてもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれまで説明した実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更が加えられたものを含む。

（変形例）
本実施の形態においては、第１の磁石３１を構成する複数の磁石は、同一の磁極に着磁され、第２の磁石４４を構成する複数の磁石も、同一の磁極に着磁されると説明した。しかしながら、本発明は、このような着磁態様に限定されない。第１の磁石３１を構成する複数の磁石と、第２の磁石４４を構成する複数の磁石は、それぞれ磁極の異なる磁石で構成されていてもよい。

図１１に示すように、第１の磁石３１と第２の磁石４４の各々は、回転軸３３を中心として、周方向にＮ極磁石３１ａとＳ極磁石３１ｃとが交互に環状に配置して構成されている。初期状態では、図１２に示すように、第１の磁石３１のＮ極磁石３１ａと第２の磁石４４のＳ極磁石３１ｃとが対向し、及び第１の磁石３１のＳ極磁石３１ｃと第２の磁石４４のＮ極磁石３１ａとが対向するように配置され、第１の磁石３１と第２の磁石４４との間で発生する吸引力により、両磁石は動きを規制されている。

初期状態から、回転部材３０が回転すると、第１の磁石３１のＮ極磁石３１ａと対向していた第２の磁石４４のＳ極磁石３１ｃ、及び第１の磁石３１のＳ極磁石３１ｃと対向していた第２の磁石４４のＮ極磁石３１ａは、対向位置からずれて、それぞれ第１の磁石３１の同極の磁石と対向するように移動する。すると、第２の磁石４４の各磁石は、第１の磁石３１の磁極の各磁石と反対の磁極と対向するように移動する。したがって、第２の磁石４４は、第１の磁石３１の回転に追従するように回転し、ワーク保持部材４０も回転する。

本変形例によれば、第１の磁石３１と第２の磁石４４を構成する複数の磁石を、異なる磁極を交互に配置したので、第１の磁石３１の磁石の回転するときの第２の磁石４４の追従性がよく、第１の磁石３１の回転力を第２の磁石に円滑に伝達することができる。

本実施の形態によれば、ワーク保持部材４０を回転させる駆動源であるモータ２１と、回転部材３０とをチャンバ１０の外側に配置したので、モータ２１と回転部材３０の回転により発生するパーティクル、特に、駆動ギア２２と従動ギア３４との間で発生するパーティクルが、チャンバ１０内に入らず、チャンバ１０内の汚染を防止することができる。また、回転部材３０からワーク保持部材４０への回転駆動力を、第１の磁石３１と第２の磁石４４を用いて、磁力により伝達しているので、ギアを用いたときに生じるパーティクルの影響を受けずに回転力を伝達することができる。更に、チャンバ１０内部に配置される軸受の負荷を低減させることにより、軸受から生じるパーティクルを抑止する事が出来る。又、第１の磁石３１と第２の磁石４４と間に設けられた空間により駆動側の回転振動を遮断し、振動を低減させる事により、ワーク載置部４２から生じるパーティクルを抑止し、より高品質の成膜を行うことができる。

本実施の形態によれば、第１の磁石３１と第２の磁石４４とは、それぞれ回転軸３３を中心に環状に配置されている。回転軸自体ではなく、回転軸から半径方向に間隔を隔てて磁石を配置することで、回転軸自体に磁石を配置した場合よりも小さい回転トルクで、磁石を回転させることができる。

本実施の形態によれば、第１の磁石３１と第２の磁石４４を軸方向に対向して配置して回転力を伝えることができるので、円筒形の磁気カップリングのように複雑な構成とならず、部品を少なくすることができる。

本実施の形態では、成膜方法として、蒸着源を用いて、蒸着膜を基板上に成膜することを説明したが、本発明は、このような成膜方法に限定されない。例えば、スパッタ装置を用いて、アルゴンガス等のスパッタガスをチャンバ１０に導入して、スパッタリングにより成膜する成膜装置にも適用することができる。

本実施の形態では、第１の磁石３１と第２の磁石４４とは、チャンバ１０の上壁を介して対向して配置されていると説明したが、本発明は、このような配置に限定されない。例えば、第１の磁石３１と第２の磁石４４とは、チャンバ１０の側壁を介して対向して配置されてもよい。

本実施の形態では、第１の磁石３１と第２の磁石４４の間隔を調整する方法として、間隔調整手段を適用すること、及び磁石の配列を変更することを例に説明したが、本発明は、このような方法に限定されない。例えば、磁石自体の厚みを変更することで、調整することも可能である。また、間隔調整手段は、第１の磁石３１側に設けることを例に説明したが、第２の磁石４４側に設けてもよい。

本実施の形態では、第１の磁石３１と第２の磁石４４に形成された空間部３１ｂを利用して、磁石を追加することで、磁石の磁極の配列を変更する例を説明したが、本発明は、このような配列の変更に限られない。例えば、空間部３１ｂを利用するのではなく、既存の磁石の磁極を反対の磁極の磁石に変更することで、磁極の配列を変更することができる。

本実施の形態では、第１の磁石３１と第２の磁石４４とが互いに相違する磁極であることを前提に、磁石間の磁力を変更する方法について説明したが、変形例の記載した第１の磁石３１と第２の磁石４４にも、同様の磁石間の磁力を変更する方法は適用できる。

本発明は、ワークの表面に成膜処理を施す成膜装置に利用することができる。

１ 成膜装置
１０ チャンバ
１１ 突出部
１１ａ 板状部
１１ｂ 孔
１２ 排気口
２０ 駆動部
２１ モータ
２１ａ 回転軸
２２ 駆動ギア
２３ 第１のベアリング
３０ 回転部材
３０ａ 本体部分
３０ｂ 鍔部
３１ 第１の磁石
３１ａ Ｎ極磁石
３１ｂ 空間部
３１ｃ Ｓ極磁石
３１ｄ 調整磁石
３２ 第２のベアリング
３３ 回転軸
３４ 従動ギア
３５ 第１の間隔調整手段
３５ａ 取付台
３５ｂ ボール部材
３６ 第２の間隔調整手段
３６ａ 調整板
３６ｂ 固定部材
４０ ワーク保持部材
４１ 基部
４１ａ 本体部分
４１ｂ 鍔部
４２ ワーク載置部
４２ａ 内面
４３ 第３のベアリング
４４ 第２の磁石
５０ 膜圧検知部
５１ ヒータ
６０ 蒸着源
６１ 基台
６１ａ 回転部
６２ 坩堝
６３ 蒸着材料
７０ 電子銃
７１ シャッタ
７１ａ 板状部材
８０ 排気ダクト
８１ ゲートバルブ
９０ コントローラ

Claims (7)

1. 処理対象のワークに成膜処理が施されるチャンバと、
   前記チャンバの外に前記チャンバの上壁に対向して配置され、垂直方向に伸びる回転軸を中心に回転する円環状の回転部材と、
   前記回転部材に設けられ、前記チャンバの前記上壁に対向して円環状に配置された複数の第１の磁石と、
   前記ワークを保持するワーク保持部材であって、前記回転軸と同軸に配置された円筒状の基部と、前記基部の円筒の外周に設けられ前記ワークが載置される面部を備える載置部とを備えるワーク保持部材と、
   前記ワーク保持部材に円環状に設けられ、前記チャンバの前記上壁を挟んで前記複数の第１の磁石と前記回転軸の軸方向に対向し、前記第１の磁石との間の磁力により、前記回転部材の回転に伴い回転して、前記ワーク保持部材を回転させる複数の第２の磁石と、
   前記チャンバの前記上壁に形成され、前記回転部材の円環の内側から上方に突出し、前記基部の円筒内部と連通する突出部であって、その上部に前記ワークに成膜される膜の膜厚を検知する膜厚検知装置が接続される突出部と、を備える、
   ことを特徴とする成膜装置。
2. 前記ワーク保持部材の載置部は、
   前記基部の下端から半径方向外側に延出しドーム状に形成され、内面に前記ワークが載置される前記面部を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記複数の第２の磁石と対向する前記複数の第１の磁石は、Ｎ極とＳ極を交互に配置して構成され、
   前記複数の第１の磁石と対向する前記複数の第２の磁石は、Ｎ極とＳ極を交互に配置して構成された、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜装置。
4. 前記複数の第１の磁石と前記複数の第２の磁石の間で生じる吸引力は、前記ワーク保持部材の荷重と一致するように調整された、
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の成膜装置。
5. 前記複数の第１の磁石と前記複数の第２の磁石との間隔を所定の間隔に設定する間隔調整手段を更に備えた、
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の成膜装置。
6. 前記複数の第１の磁石は、間隔を隔てて円環状に配置され、
   前記複数の第２の磁石は、間隔を隔てて円環状に配置され、
   前記第１の磁石と前記第２の磁石の対向する磁極は、反対の磁極に着磁された、
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の成膜装置。
7. 前記ワーク保持部材の基部の外周に配置されたベアリングを更に備えた、
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の成膜装置。

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