JP3323495B2 - 取り外し可能なカソードを備えた回転マグネトロン - Google Patents
取り外し可能なカソードを備えた回転マグネトロンInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3488—Constructional details of particle beam apparatus not otherwise provided for, e.g. arrangement, mounting, housing, environment; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
- H01J37/3497—Temperature of target
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
-
- H—ELECTRICITY
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- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
- H01J37/3405—Magnetron sputtering
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明はマグネトロンスパッタリング装置に関し、特
に、回転マグネトロンに関する。
に、回転マグネトロンに関する。
直流反応性スパッタリングは、例えば建築物や自動車
の窓ガラスに対する温度制御被膜の塗布の如き、商業的
な広面積にわたる被膜形成のために頻繁に用いられてい
る付着プロセスである。このプロセスでは、被覆される
べき物品は、バキュームロックによって互いに隔離され
た一連のインライン真空室を通過させられる。このシス
テムは、連続インラインシステム又はガラスコーターと
も呼ばれている。
の窓ガラスに対する温度制御被膜の塗布の如き、商業的
な広面積にわたる被膜形成のために頻繁に用いられてい
る付着プロセスである。このプロセスでは、被覆される
べき物品は、バキュームロックによって互いに隔離され
た一連のインライン真空室を通過させられる。このシス
テムは、連続インラインシステム又はガラスコーターと
も呼ばれている。
各真空室内は、スパッタリングガスが部分減圧により
約３ミリトリチェリの圧力に維持されている。スパッタ
リングガスは、アルゴンのような不活性ガスと、酸素の
如き酸化物生成用の反応性ガスの少量との混合物からな
る。各室は、約−200ボルト〜−1000ボルトの負電位に
保たれた一又はそれ以上のカソード（陰極）を含んでい
る。カソードは長尺な矩形状をしており、その長さは真
空室の幅にも及ぶ。カソードは、一般に0.10m〜0.30mの
幅と、1m以上の長さを持つ。スパッタされるべき物質の
層は、カソードの表面に施されている。この表面層ない
し表面物質は、ターゲット又はターゲット物質として知
られている。反応性ガスは、ターゲット物質と共に化合
物を適宜形成する。
約３ミリトリチェリの圧力に維持されている。スパッタ
リングガスは、アルゴンのような不活性ガスと、酸素の
如き酸化物生成用の反応性ガスの少量との混合物からな
る。各室は、約−200ボルト〜−1000ボルトの負電位に
保たれた一又はそれ以上のカソード（陰極）を含んでい
る。カソードは長尺な矩形状をしており、その長さは真
空室の幅にも及ぶ。カソードは、一般に0.10m〜0.30mの
幅と、1m以上の長さを持つ。スパッタされるべき物質の
層は、カソードの表面に施されている。この表面層ない
し表面物質は、ターゲット又はターゲット物質として知
られている。反応性ガスは、ターゲット物質と共に化合
物を適宜形成する。
スパッタリングガスからのイオンは、ターゲットに向
けて加速され、ターゲット物質の原子を叩き出す、即
ち、スパッタする。今度はこれら原子が、ターゲットの
下側を通ってガラスシートのような基材上に付着され
る。これらの原子は、スパッタリングガス中の反応性ガ
スと基材上で反応し、薄膜を形成する。
けて加速され、ターゲット物質の原子を叩き出す、即
ち、スパッタする。今度はこれら原子が、ターゲットの
下側を通ってガラスシートのような基材上に付着され
る。これらの原子は、スパッタリングガス中の反応性ガ
スと基材上で反応し、薄膜を形成する。
建築用ガラスコーティングプロセスは、磁気強化平面
マグネトロンの発達により商業的に可能となった。平面
マグネトロンは、閉じたループ形状に整えられ、かつ、
ターゲットの背後の固定位置に配設されたマグネット列
を有している。こうして、閉じたループ形状の磁場がタ
ーゲットの前方に形成される。この磁場によって、放出
された電子は当該磁場に捕らえられ、螺旋状に移動して
行く。このことは、イオン化をより促進し、スパッタ率
をより高める。ターゲットの過加熱を防止するために、
適当な水冷機器が配設されている。かかる平面マグネト
ロンは、米国特許第4,166,018号に更に詳細に記述され
ている。
マグネトロンの発達により商業的に可能となった。平面
マグネトロンは、閉じたループ形状に整えられ、かつ、
ターゲットの背後の固定位置に配設されたマグネット列
を有している。こうして、閉じたループ形状の磁場がタ
ーゲットの前方に形成される。この磁場によって、放出
された電子は当該磁場に捕らえられ、螺旋状に移動して
行く。このことは、イオン化をより促進し、スパッタ率
をより高める。ターゲットの過加熱を防止するために、
適当な水冷機器が配設されている。かかる平面マグネト
ロンは、米国特許第4,166,018号に更に詳細に記述され
ている。
平面マグネトロンの欠点は、ターゲット物質が磁場内
の狭い領域においてスパッタだけをなされる点にある。
このことは、あたかも競技場のトラックの如き形状をし
たスパッタ領域をターゲット上に作りあげる。このよう
に、スパッタリングがなされるにつれて、競技トラック
状の浸食域が生み出される。このことは、多くの問題を
引き起こす。例えば、（１）局部において高温となるこ
とは、結局において、カソードが作動可能な電力の供給
を制限する。また、（２）ターゲットが交換されるまで
に、実際にはターゲット物質の僅か25％程度が利用され
るにすぎない。
の狭い領域においてスパッタだけをなされる点にある。
このことは、あたかも競技場のトラックの如き形状をし
たスパッタ領域をターゲット上に作りあげる。このよう
に、スパッタリングがなされるにつれて、競技トラック
状の浸食域が生み出される。このことは、多くの問題を
引き起こす。例えば、（１）局部において高温となるこ
とは、結局において、カソードが作動可能な電力の供給
を制限する。また、（２）ターゲットが交換されるまで
に、実際にはターゲット物質の僅か25％程度が利用され
るにすぎない。
平面マグネトロンに固有の幾つかの問題点を克服する
ために、回転マグネトロン（又はロータリーマグネトロ
ン）が発達した。回転マグネトロンは、ほぼ円筒状のカ
ソード及びターゲットを利用する。カソード及びターゲ
ットは、スパッタリング領域を画する磁石の配列の周り
を連続的に回転される。例えば、ターゲットの新品の部
分は、冷却の問題を緩和し、より高い作動力を可能とす
るスパッタリング領域に対して絶えず提供される。カソ
ードの回転はまた、浸食域がスパッタリング領域によっ
て覆われたカソードの全周から成り立つことを確実なも
のとする。このことは、ターゲットの利用度を高める。
かかる回転マグネトロンは、米国特許第4,356,073号及
び第4,422,916号に更に詳細に記述されており、それら
の開示の全体は、参照によってここに組み込まれてい
る。
ために、回転マグネトロン（又はロータリーマグネトロ
ン）が発達した。回転マグネトロンは、ほぼ円筒状のカ
ソード及びターゲットを利用する。カソード及びターゲ
ットは、スパッタリング領域を画する磁石の配列の周り
を連続的に回転される。例えば、ターゲットの新品の部
分は、冷却の問題を緩和し、より高い作動力を可能とす
るスパッタリング領域に対して絶えず提供される。カソ
ードの回転はまた、浸食域がスパッタリング領域によっ
て覆われたカソードの全周から成り立つことを確実なも
のとする。このことは、ターゲットの利用度を高める。
かかる回転マグネトロンは、米国特許第4,356,073号及
び第4,422,916号に更に詳細に記述されており、それら
の開示の全体は、参照によってここに組み込まれてい
る。
回転マグネトロンは、回転を可能とする軸受けと、ド
ライブシャフト、電気導管及び冷却導管のためのバキュ
ームシールとを必要とする。バキュームシール及びロー
タリーウォーターシールは、ドライブシャフトの周り、
及び、コーティング室と周辺環境との間に展開する導管
類の周りをシールするために使用されてきた。しかしな
がら、そのようなシールは、高温・高負荷の条件下にお
いて漏れを増大させる傾向がある。マグネトロンを回転
させるために様々な配設方法、シール方法及び駆動方法
が、米国特許第4,443,318号、第4,445,997号及び第4,46
6,877号に記述されており、それらの開示の全体もまた
参照によってここに組み込まれている。これらの特許
は、コーティング室内に水平に配設され、両端部で支持
された回転マグネトロンについて述べている。
ライブシャフト、電気導管及び冷却導管のためのバキュ
ームシールとを必要とする。バキュームシール及びロー
タリーウォーターシールは、ドライブシャフトの周り、
及び、コーティング室と周辺環境との間に展開する導管
類の周りをシールするために使用されてきた。しかしな
がら、そのようなシールは、高温・高負荷の条件下にお
いて漏れを増大させる傾向がある。マグネトロンを回転
させるために様々な配設方法、シール方法及び駆動方法
が、米国特許第4,443,318号、第4,445,997号及び第4,46
6,877号に記述されており、それらの開示の全体もまた
参照によってここに組み込まれている。これらの特許
は、コーティング室内に水平に配設され、両端部で支持
された回転マグネトロンについて述べている。
しかしながら、片持ちマウントによって一端部だけで
マグネトロンを支持することが、時として好ましいこと
がある。しかし、片持ちマウント方式は、最も大きな負
荷を軸受けに与える。片持ちマウントされたロータリー
マグネトロンの各種事例が、アメリカ真空学会の第32回
国際シンポジウムの議事録「回転可能なマグネトロンの
設計上の進歩と応用」、第４巻No.3,パート１、第388〜
392頁（1986年）に与えられている。そのテキストの全
体は、参照によってここに組み込まれている。
マグネトロンを支持することが、時として好ましいこと
がある。しかし、片持ちマウント方式は、最も大きな負
荷を軸受けに与える。片持ちマウントされたロータリー
マグネトロンの各種事例が、アメリカ真空学会の第32回
国際シンポジウムの議事録「回転可能なマグネトロンの
設計上の進歩と応用」、第４巻No.3,パート１、第388〜
392頁（1986年）に与えられている。そのテキストの全
体は、参照によってここに組み込まれている。
仮に、軸受け及びシールがコーティング室内に配置さ
れるならば、そうでない場合にカソード長を与えるであ
ろう空間が使用される。更に、もしカソードが両端部で
支持されるならば、一端部だけでカソードが支持された
場合よりも大きな室空間が使われる。どちらの場合にお
いても、カソードの有用なスパッタリング領域がコーテ
ィング室の幅全体を占めることができないために、回転
マグネトロンの効率は低下する。このように、狭い基材
だけがコートされ得るので、処理量が低下する。
れるならば、そうでない場合にカソード長を与えるであ
ろう空間が使用される。更に、もしカソードが両端部で
支持されるならば、一端部だけでカソードが支持された
場合よりも大きな室空間が使われる。どちらの場合にお
いても、カソードの有用なスパッタリング領域がコーテ
ィング室の幅全体を占めることができないために、回転
マグネトロンの効率は低下する。このように、狭い基材
だけがコートされ得るので、処理量が低下する。
片持ちマウントされたマグネトロンは通常、ドライブ
シャフトを含む軸受けハウジングと、回転バキュームシ
ールと、前記ドライブシャフトに沿って間隔を隔てて設
けられた少なくとも二つの軸受けであってその一方がシ
ャフトシールとして機能する軸受けとを含んでいる。こ
の軸受け装置は通常、支えるべき負荷に対する要請か
ら、嵩高でありしかも重たい。また、その装置の各軸受
け間の隔離長を増すことによって片持ちによるテコの効
果を最大にしているため、当該軸受け装置はカソード長
に比較して相対的に長くなっている。
シャフトを含む軸受けハウジングと、回転バキュームシ
ールと、前記ドライブシャフトに沿って間隔を隔てて設
けられた少なくとも二つの軸受けであってその一方がシ
ャフトシールとして機能する軸受けとを含んでいる。こ
の軸受け装置は通常、支えるべき負荷に対する要請か
ら、嵩高でありしかも重たい。また、その装置の各軸受
け間の隔離長を増すことによって片持ちによるテコの効
果を最大にしているため、当該軸受け装置はカソード長
に比較して相対的に長くなっている。
一般に、軸受け装置の大部分は、ドライブシャフトの
一部、並びに、水用及び電気用の導管だけをコーティン
グ室の外に残したまま、室側壁の開口を通してコーティ
ング室内に配設されている。このことは、空間が軸受け
装置によって占められるという結果をもたらす。さもな
くば、当該空間は、もっと長いカソードによって占めら
れ得るものである。
一部、並びに、水用及び電気用の導管だけをコーティン
グ室の外に残したまま、室側壁の開口を通してコーティ
ング室内に配設されている。このことは、空間が軸受け
装置によって占められるという結果をもたらす。さもな
くば、当該空間は、もっと長いカソードによって占めら
れ得るものである。
カソード本体を軸受アセンブリの結合（integral）部
品であるエンドプラグに溶接することにより、カソード
は軸受アセンブリに永久的に取り付けられている。例え
ばターゲットが腐食した場合等において、カソードがコ
ーティング室から取り外される時、カソードを含む軸受
アセンブリ全体を取り外さなければならない。軸受アセ
ンブリはコーティング室の上部カバーから取り外される
が、それはカソードの自由端と隣接する室の端部壁との
間に隙間が存在しなければならないということを意味す
る。この隙間は軸受アセンブリ及び、駆動・流体連結部
を室の側壁の装着口から自由に取り外すために必要であ
り、軸受アセンブリは室から取り出せるようになってい
る。この隙間はその他に、より長いカソードを収容する
ための空間として使用されることもある。
品であるエンドプラグに溶接することにより、カソード
は軸受アセンブリに永久的に取り付けられている。例え
ばターゲットが腐食した場合等において、カソードがコ
ーティング室から取り外される時、カソードを含む軸受
アセンブリ全体を取り外さなければならない。軸受アセ
ンブリはコーティング室の上部カバーから取り外される
が、それはカソードの自由端と隣接する室の端部壁との
間に隙間が存在しなければならないということを意味す
る。この隙間は軸受アセンブリ及び、駆動・流体連結部
を室の側壁の装着口から自由に取り外すために必要であ
り、軸受アセンブリは室から取り出せるようになってい
る。この隙間はその他に、より長いカソードを収容する
ための空間として使用されることもある。
軸受アセンブリは通常、コーティング室から引き上げ
るために高架クレーンが必要なほどの重量を有してい
る。クレーンを使用することはカソードを修理あるいは
交換するために必要な時間を増加させる。インラインコ
ーティングシステムは15ほどのマグネトロンを有してお
り、その時には１つ以上のマグネトロンを取り外さなけ
ればならない。通例、その作業には１台の高架クレーン
だけが使用可能である。従って、カソードの取り外し及
び交換操作は連続して行わなければならない。このた
め、それらの操作に必要な時間は長くなり、生産のため
の時間を失う結果となる。
るために高架クレーンが必要なほどの重量を有してい
る。クレーンを使用することはカソードを修理あるいは
交換するために必要な時間を増加させる。インラインコ
ーティングシステムは15ほどのマグネトロンを有してお
り、その時には１つ以上のマグネトロンを取り外さなけ
ればならない。通例、その作業には１台の高架クレーン
だけが使用可能である。従って、カソードの取り外し及
び交換操作は連続して行わなければならない。このた
め、それらの操作に必要な時間は長くなり、生産のため
の時間を失う結果となる。
前記状況を鑑みて、本発明の第１の目的は、コーティ
ング室から軸受アセンブリを取り外すことなくカソード
を取り外し可能なカンチレバー装着型の回転マグネトロ
ンを提供することである。
ング室から軸受アセンブリを取り外すことなくカソード
を取り外し可能なカンチレバー装着型の回転マグネトロ
ンを提供することである。
本発明の第２の目的は、ほとんどの軸受アセンブリが
コーティング室の外側に配置され、より長いカソードの
使用が可能な、カンチレバー装着型の回転マグネトロン
を提供することである。
コーティング室の外側に配置され、より長いカソードの
使用が可能な、カンチレバー装着型の回転マグネトロン
を提供することである。
本発明の第３の目的は、軸受アセンブリから迅速に、
しかも容易に取り外しが可能なカソードを提供すること
である。
しかも容易に取り外しが可能なカソードを提供すること
である。
本発明のその他の目的及び利点は以下に述べられてお
り、ある程度はその記述から明らかになるか、あるいは
発明の実施により知ることができる。その他の発明の目
的及び利点は、特に請求の範囲で指摘された組み合わせ
及び手段によって理解され、また得ることができる。
り、ある程度はその記述から明らかになるか、あるいは
発明の実施により知ることができる。その他の発明の目
的及び利点は、特に請求の範囲で指摘された組み合わせ
及び手段によって理解され、また得ることができる。
発明の概要 軸端部が撤退室内に延びるように、軸受ハウジングと
該軸受ハウジング内に回動可能に装着された駆動軸とを
備えた回転マグネトロン。ハウジングの内側部を室から
隔離して、軸受ハウジングと駆動軸を密封するための真
空封止手段が設けられている。室内において駆動軸の端
部に脱着可能にカソードを取り付ける手段が提供されて
おり、軸受ハウジングを残したままカソードを取り外す
ことができる。
該軸受ハウジング内に回動可能に装着された駆動軸とを
備えた回転マグネトロン。ハウジングの内側部を室から
隔離して、軸受ハウジングと駆動軸を密封するための真
空封止手段が設けられている。室内において駆動軸の端
部に脱着可能にカソードを取り付ける手段が提供されて
おり、軸受ハウジングを残したままカソードを取り外す
ことができる。
本発明では、コーティング室から軸受アセンブリを取
り外すことなくカソードを迅速に交換及び取り外し可能
である。さらに、ほとんどの軸受アセンブリがコーティ
ング室の外部に配置されるように、そのアセンブリは真
空室に装着されている。このため、より長いカソードを
使用でき、マグネトロンの操作効率を向上することがで
きる。
り外すことなくカソードを迅速に交換及び取り外し可能
である。さらに、ほとんどの軸受アセンブリがコーティ
ング室の外部に配置されるように、そのアセンブリは真
空室に装着されている。このため、より長いカソードを
使用でき、マグネトロンの操作効率を向上することがで
きる。
図面の説明 随伴する図面は明細書の一部を構成し、その図面によ
り本発明の実施例を図示し、上記した概要及び下記に述
べる好適な実施例の詳細な説明とともに、発明の原理を
説明する。
り本発明の実施例を図示し、上記した概要及び下記に述
べる好適な実施例の詳細な説明とともに、発明の原理を
説明する。
図１は回転マグネトロン及びコーティング室を示す略体
部分断面図である。
部分断面図である。
図２は図１の２−２線における略体端面図である。
図３は図１における装置の一部を示す拡大略体図であ
る。
る。
好適な実施例の詳細な説明 本発明は実施例によって詳細に説明されている。図１
〜図３に示されるように、軸受アセンブリあるいは装着
ユニット10は、溶接部16によってフランジ14が取り付け
られた軸受ハウジングから構成されている（図３）。軸
受ハウジング12はガス抜き室、即ちコーティング室42の
側壁20に配設されたフランジ18に装着されている。連続
する８本のボルト22及びワッシャ23によりハウジング12
のフランジ14は別のフランジ18に締め付け固定されてい
る（図２及び図３）。装着ユニット10は絶縁リング24及
び絶縁ブッシュ26によりフランジ18に対して電気的に絶
縁されている。Ｏリング28,30はフランジ14とフランジ1
8との真空密閉性を保つために設けられている。
〜図３に示されるように、軸受アセンブリあるいは装着
ユニット10は、溶接部16によってフランジ14が取り付け
られた軸受ハウジングから構成されている（図３）。軸
受ハウジング12はガス抜き室、即ちコーティング室42の
側壁20に配設されたフランジ18に装着されている。連続
する８本のボルト22及びワッシャ23によりハウジング12
のフランジ14は別のフランジ18に締め付け固定されてい
る（図２及び図３）。装着ユニット10は絶縁リング24及
び絶縁ブッシュ26によりフランジ18に対して電気的に絶
縁されている。Ｏリング28,30はフランジ14とフランジ1
8との真空密閉性を保つために設けられている。
中空の駆動軸32は、組み合わせ軸受35の玉軸受34,36
（図３）によって、さらに把持ユニット38内に装着され
た玉軸受34,36によって軸受ハウジング12内に支持され
ている。組み合わせ軸受はハウジング12内においてユニ
ット38にて挟持されている。全ての軸受において内側レ
ースは、軸受ナット120によって軸32上に設けられた段
部31に押圧されて挟持されている。
（図３）によって、さらに把持ユニット38内に装着され
た玉軸受34,36によって軸受ハウジング12内に支持され
ている。組み合わせ軸受はハウジング12内においてユニ
ット38にて挟持されている。全ての軸受において内側レ
ースは、軸受ナット120によって軸32上に設けられた段
部31に押圧されて挟持されている。
回転真空シール40は、ハウジング12の内側部分をコー
ティング室42から隔離するように、駆動軸32と軸受ハウ
ジング12との間の真空シールのために使用されている。
回転シールは磁性流体シールが好ましい。既知のごと
く、磁性流体シールは搬送流体中に磁性体の超微粒子を
含んだコロイド懸濁液を有したものである。磁性流体シ
ールはフェーロフルイディック・コーポレーション（Fe
rrofluidic Corporation）、03061 ニューヨーク、ナ
シュア、サイモン・ストリート40（40 Simon Street,Na
shua,New York 03061）のものが好ましい。特にモデル
番号5C−3000−Ｃのシールが好ましい。その他の種類の
シールを軸に使用してもよい。
ティング室42から隔離するように、駆動軸32と軸受ハウ
ジング12との間の真空シールのために使用されている。
回転シールは磁性流体シールが好ましい。既知のごと
く、磁性流体シールは搬送流体中に磁性体の超微粒子を
含んだコロイド懸濁液を有したものである。磁性流体シ
ールはフェーロフルイディック・コーポレーション（Fe
rrofluidic Corporation）、03061 ニューヨーク、ナ
シュア、サイモン・ストリート40（40 Simon Street,Na
shua,New York 03061）のものが好ましい。特にモデル
番号5C−3000−Ｃのシールが好ましい。その他の種類の
シールを軸に使用してもよい。
カソード装着フランジ46はナット48によって駆動軸32
に挟持されている。カソード装着フランジ46はキー32に
よって駆動軸32上における回転が防止されており、さら
にＯリング50によって駆動軸に対する真空シールがなさ
れている。
に挟持されている。カソード装着フランジ46はキー32に
よって駆動軸32上における回転が防止されており、さら
にＯリング50によって駆動軸に対する真空シールがなさ
れている。
また、冷却流体移送管または通路52は、駆動軸32内を
回転しないように、冷却流体注入ユニット53内の手段
（図示しない）によって支持されている。駆動軸32は交
互に、冷却流体流出ユニット54内に回動可能に支持され
ている。両ユニット53,54はボルト56によって相互に挟
持されており、アーム58（図２では、わかりやすいよう
に省いてある）によって回転しないようになっている。
カソード用の冷却流体は流入ポート140から注入ユニッ
ト54に給送され、流出ユニット54からポート142を介し
て排出される。
回転しないように、冷却流体注入ユニット53内の手段
（図示しない）によって支持されている。駆動軸32は交
互に、冷却流体流出ユニット54内に回動可能に支持され
ている。両ユニット53,54はボルト56によって相互に挟
持されており、アーム58（図２では、わかりやすいよう
に省いてある）によって回転しないようになっている。
カソード用の冷却流体は流入ポート140から注入ユニッ
ト54に給送され、流出ユニット54からポート142を介し
て排出される。
図３に示すように、冷却流体移送管52は駆動軸32の一
端32aとほぼ同一軸線上に端部52aを備えている。前記端
部52a内はやや大径状に形成され、その内壁には溝60が
形成されている。後述するように、端部52aはカソード6
4内に支持される流体移送管79の内端79aと係合してい
る。管、即ち導管を介して冷却流体はカソードに搬送さ
れる。
端32aとほぼ同一軸線上に端部52aを備えている。前記端
部52a内はやや大径状に形成され、その内壁には溝60が
形成されている。後述するように、端部52aはカソード6
4内に支持される流体移送管79の内端79aと係合してい
る。管、即ち導管を介して冷却流体はカソードに搬送さ
れる。
カソード64は、外端68（図２）においてキャップ（図
示略）にて密封されてた管体66により構成されている。
厚手のフランジ部72を備えた装着プラグ70は管体66の内
端を溶接74（図３）により密封している。フランジ72、
ひいてはカソード64は６個のボルト76によりフランジ46
に対して着脱可能に取付けられている。フランジ46及び
72間における真空は、フランジ46の溝77内に配置された
Ｏリング78により保たれる。カソード64の寸法について
述べると、長さはほぼ３フィート、直径は６インチであ
る。
示略）にて密封されてた管体66により構成されている。
厚手のフランジ部72を備えた装着プラグ70は管体66の内
端を溶接74（図３）により密封している。フランジ72、
ひいてはカソード64は６個のボルト76によりフランジ46
に対して着脱可能に取付けられている。フランジ46及び
72間における真空は、フランジ46の溝77内に配置された
Ｏリング78により保たれる。カソード64の寸法について
述べると、長さはほぼ３フィート、直径は６インチであ
る。
流体移送管79は、カソード64内では第１のベアリング
80（通常は非金属材料にてスリーブ状に形成されてい
る）により、またカソード64の外端では第２のベアリン
グ（図示略）にて回動可能に支持されている。前記ベア
リング80はプラグ70のインサート82（図３）内に装着さ
れ、保持リング86及びクリップ90によって位置決めされ
ている。流体移送管79は内端部79aの外径が、別の流体
移送管52の端部52a内に挿入され得るように縮径されて
いる。管79は図示しないピンと溝との係合によって管52
にキー着され、管79が管52内で回動することが防止され
ている。このように、カソード64が流体移送管79の周囲
を回転する間は流体移送管79は満足な状態で保持され
る。
80（通常は非金属材料にてスリーブ状に形成されてい
る）により、またカソード64の外端では第２のベアリン
グ（図示略）にて回動可能に支持されている。前記ベア
リング80はプラグ70のインサート82（図３）内に装着さ
れ、保持リング86及びクリップ90によって位置決めされ
ている。流体移送管79は内端部79aの外径が、別の流体
移送管52の端部52a内に挿入され得るように縮径されて
いる。管79は図示しないピンと溝との係合によって管52
にキー着され、管79が管52内で回動することが防止され
ている。このように、カソード64が流体移送管79の周囲
を回転する間は流体移送管79は満足な状態で保持され
る。
棒磁石92はクランプ94を介して流体移送管79により支
持されている。電力は把持ユニット38内の導線96及びブ
ラシの接触（図示略）によりカソードに送られる。ブラ
シは駆動軸32に接触している。
持されている。電力は把持ユニット38内の導線96及びブ
ラシの接触（図示略）によりカソードに送られる。ブラ
シは駆動軸32に接触している。
暗部遮蔽部98はボルト100によりフランジに取付けら
れている。暗部遮蔽部はフランジ46及び装着プラグ70を
包囲している。暗部遮蔽部98には流体冷却溝102が設け
られている。冷却流体は環状孔104（図３）を介して溝1
02に対して導入及び除去される。係合孔及び密封部（図
示略）、さらには真空フィードスルー106（図２）はフ
ランジ18内に配置されている。暗部遮蔽部98のための冷
却流体は導入導管、即ちポート144を介して遮蔽部に送
られ、排出導管、即ちポート146を介して遮蔽部から排
出される（図２参照）。
れている。暗部遮蔽部はフランジ46及び装着プラグ70を
包囲している。暗部遮蔽部98には流体冷却溝102が設け
られている。冷却流体は環状孔104（図３）を介して溝1
02に対して導入及び除去される。係合孔及び密封部（図
示略）、さらには真空フィードスルー106（図２）はフ
ランジ18内に配置されている。暗部遮蔽部98のための冷
却流体は導入導管、即ちポート144を介して遮蔽部に送
られ、排出導管、即ちポート146を介して遮蔽部から排
出される（図２参照）。
暗部遮蔽部108はカソード64の外端部68にも取付ら
れ、カソードに対して電気的に遮断されている。なお、
暗部遮蔽部98,108の冷却及び遮蔽は本発明とは直接に関
係はないため、これ以上の詳細についての説明を省略す
る。
れ、カソードに対して電気的に遮断されている。なお、
暗部遮蔽部98,108の冷却及び遮蔽は本発明とは直接に関
係はないため、これ以上の詳細についての説明を省略す
る。
カソード64はモータ110によって回転駆動される。駆
動力はギヤボックス112及び軸113を介してプーリ114に
伝達される。ベルト116によって駆動力はプーリ118に伝
達される。なお、プーリ118は駆動軸にキー着され、ナ
ット120によって同駆動軸に止着されている。前記モー
タ110はブラケット122により軸受ハウジング12に対して
直接に取付けられている。駆動軸の延長部分124及びそ
の内部にある流体移送管の延長部分（図示略）冷却流体
注入ユニット53及び冷却流体流出ユニット54を、流体移
送管52及び駆動軸32を介してカソードに連通させる。
動力はギヤボックス112及び軸113を介してプーリ114に
伝達される。ベルト116によって駆動力はプーリ118に伝
達される。なお、プーリ118は駆動軸にキー着され、ナ
ット120によって同駆動軸に止着されている。前記モー
タ110はブラケット122により軸受ハウジング12に対して
直接に取付けられている。駆動軸の延長部分124及びそ
の内部にある流体移送管の延長部分（図示略）冷却流体
注入ユニット53及び冷却流体流出ユニット54を、流体移
送管52及び駆動軸32を介してカソードに連通させる。
上記からも明らかなように、軸受アッセンブリ10の大
部分はコーティング室42外に配置されているため、カソ
ード64の長さを増加させることが可能になる。
部分はコーティング室42外に配置されているため、カソ
ード64の長さを増加させることが可能になる。
コーティングされるべき基質は、スピンドルに装着し
たローラ128によりコーティング室42を経て搬送され
る。スピンドルは、コーティング室の油か面34に取り付
けたベアリング132にて支持されている。
たローラ128によりコーティング室42を経て搬送され
る。スピンドルは、コーティング室の油か面34に取り付
けたベアリング132にて支持されている。
コーティング室の超部はカバー136によって封止され
ている。より詳述するならば、カバー136はコーティン
グ室の側壁20,21に対して真空封止されている。例え
ば、保全点検時等にカソード64が離脱されるとき、カバ
ー136も離脱される。
ている。より詳述するならば、カバー136はコーティン
グ室の側壁20,21に対して真空封止されている。例え
ば、保全点検時等にカソード64が離脱されるとき、カバ
ー136も離脱される。
カソードの離脱を促進するために、対カソード冷却流
体供給及び排出システムは導入ポート140及び排出142か
ら遮断される。同じく、対暗部遮蔽部冷却流体供給及び
排出システムも導入ポート140及び排出142から遮断され
る（図２）。そして、冷却流体は導入ポート140,144を
経て圧縮ガスを吹き付けることにより暗部遮蔽部98及び
カソード64から排出される。
体供給及び排出システムは導入ポート140及び排出142か
ら遮断される。同じく、対暗部遮蔽部冷却流体供給及び
排出システムも導入ポート140及び排出142から遮断され
る（図２）。そして、冷却流体は導入ポート140,144を
経て圧縮ガスを吹き付けることにより暗部遮蔽部98及び
カソード64から排出される。
暗部遮蔽部98はフランジ18から、ボルト100を外すこ
とにより取り外される。遮蔽部はカソード本体から取り
外されるために、同カソード本体に沿って摺動可能にな
っている。このあと、カソード64はボルト76を外すこと
により、フランジ46から取り外される。暗部遮蔽部及び
カソードは上方に移動され、カソード136が外された開
口を通して、コーティング室外に運ばれる。この上方移
動動作中に、管79は管52から抜かれる。このように、軸
受ハウジング12と、同ハウジング12に内蔵される真空シ
ール40、導管52及び駆動軸32等の部材が所定位置に留ま
っている間に、カソード本体及び同本体に内蔵される他
の部材はコーティング室から取り外される。
とにより取り外される。遮蔽部はカソード本体から取り
外されるために、同カソード本体に沿って摺動可能にな
っている。このあと、カソード64はボルト76を外すこと
により、フランジ46から取り外される。暗部遮蔽部及び
カソードは上方に移動され、カソード136が外された開
口を通して、コーティング室外に運ばれる。この上方移
動動作中に、管79は管52から抜かれる。このように、軸
受ハウジング12と、同ハウジング12に内蔵される真空シ
ール40、導管52及び駆動軸32等の部材が所定位置に留ま
っている間に、カソード本体及び同本体に内蔵される他
の部材はコーティング室から取り外される。
カソードを離脱させた後、装着シール78はなお溝77内
に保持されている。そして、冷却流体管路接続シール62
も溝60内に保持されている。同様に、孔104及びフラン
ジ18の係合孔（図示略）のためのＯリングシール′149
は溝150（図３参照）により所定位置に保持されてい
る。
に保持されている。そして、冷却流体管路接続シール62
も溝60内に保持されている。同様に、孔104及びフラン
ジ18の係合孔（図示略）のためのＯリングシール′149
は溝150（図３参照）により所定位置に保持されてい
る。
上記からも明らかなように、カソードの交換や、カソ
ードを点検後に再度装着する作業は比較的迅速かつ簡単
に行われ得る。上記のタイプのカソードは冷却流体が除
去され、かつ取付フランジ46から外された状態におい
て、その重量は約150ポンドである。従って、カソード
をコーティング室から取外すには、平均的な力を有する
人間が２人で簡単な吊り具を使用することにより行われ
る。この際に、オーバーヘッドクレーンを使用する必要
はない。加えて、複数のカソードの取り外し及び再設置
を同時に行うことができ、労働力に応じた個数のカソー
ドを扱うことが可能である。このマグネトロン・スパッ
タリング・システムのメンテナンスに要する時間は著し
く短縮され、これに対応して生産に携わる時間が増加さ
れる。
ードを点検後に再度装着する作業は比較的迅速かつ簡単
に行われ得る。上記のタイプのカソードは冷却流体が除
去され、かつ取付フランジ46から外された状態におい
て、その重量は約150ポンドである。従って、カソード
をコーティング室から取外すには、平均的な力を有する
人間が２人で簡単な吊り具を使用することにより行われ
る。この際に、オーバーヘッドクレーンを使用する必要
はない。加えて、複数のカソードの取り外し及び再設置
を同時に行うことができ、労働力に応じた個数のカソー
ドを扱うことが可能である。このマグネトロン・スパッ
タリング・システムのメンテナンスに要する時間は著し
く短縮され、これに対応して生産に携わる時間が増加さ
れる。
以上、本発明の一実施例を説明した。なお、本発明は
上記した実施例に拘束されるものではない。本発明の技
術的範囲は添付した請求の範囲に従って解釈されるもの
とする。
上記した実施例に拘束されるものではない。本発明の技
術的範囲は添付した請求の範囲に従って解釈されるもの
とする。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ビョルナルド、エリック ジェイ. アメリカ合衆国 55057 ミネソタ州 ノースフィールド エンドウッド トレ イル 5590 (72)発明者 ハンバーストーン、ジェフリー アメリカ合衆国 49424 ミシガン州 ホーランド ジェイムズ ストリート 11753 (56)参考文献 特開 昭58−144474（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−127977（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58
Claims (28)
- 【請求項１】軸受ハウジングと、 前記軸受ハウジングに回転可能に装着され、真空にする
ことが可能な室の中まで延びる端部を備えた駆動軸と、 前記駆動軸を前記軸受ハウジングに対してシールし、そ
の内部を前記室から隔離する真空シール手段と、 接続端、自由端、回転軸、及び回転軸を取り囲むカソー
ド本体を備えたマグネトロンカソードと、 前記室中まで延びる駆動軸の端部に前記カソードの接続
端を取り外し可能に装着し、前記軸受ハウジングが所定
位置に留まっている間に前記室から前記カソードを取り
外すための手段と を備えた回転可能なマグネトロン装置。 - 【請求項２】前記駆動軸は中空でかつ少なくとも一端が
開放されている請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】前記カソードに対して冷却流体を流出入さ
せる手段をさらに含む請求項２に記載の装置。 - 【請求項４】前記流体冷却手段は、前記駆動軸を通るよ
うに延びるとともに、その内部に支持された第一の導管
と、前記カソード中まで延びるとともに、その内部に装
着された第二の導管とを含み、前記第二の導管は前記第
一の導管と連通するように前記第一の導管に取り外し可
能に装着され、かつ前記第二の導管は前記第一の導管が
駆動軸内に留まっている間に前記カソードから取り外し
可能である請求項３に記載の装置。 - 【請求項５】前記第二の導管によって前記カソード内に
支持された磁石アレイをさらに含む請求項４に記載の装
置。 - 【請求項６】前記第二の導管は前記第一の導管への装着
を容易にするため、その一端に外径が縮小された部分を
有する請求項４に記載の装置。 - 【請求項７】前記第一の導管を第二の導管に対してシー
ルするシール手段をさらに含む請求項６に記載の装置。 - 【請求項８】前記第二の導管は前記カソードの一端のプ
ラグによって支持され、前記カソードが前記第二の導管
の周りに回転し得る請求項７に記載の装置。 - 【請求項９】前記取り外し可能に装着する手段は前記カ
ソードの接続端を前記駆動軸に取り外し可能に固定する
ための装着部材を含み、その部材は前記カソードの接続
端に形成されている請求項１または４に記載の装置。 - 【請求項１０】前記装着部材は前駆駆動軸に固着された
フランジに取り外し可能に固定されている請求項９に記
載の装置。 - 【請求項１１】前記装着部材は前記カソードの前記接続
端に設けたプラグを含み、前記プラグは前記フランジに
取り外し可能に固定可能なフランジ部分を含む請求項10
に記載の装置。 - 【請求項１２】前記フランジ部分と前記フランジとの間
には真空シールを形成するための装着用シールを含む請
求項11に記載の装置。 - 【請求項１３】前記装着用シールは少なくとも２つの真
空シールを含み、それらは前記フランジにおいて対応す
る溝に配設されている請求項12に記載の装置。 - 【請求項１４】前記取り外し可能に装着する手段を取り
囲むとともに、それに取り外し可能に固定された暗色空
間シールド（dark space shield）をさらに含む請求項
９に記載の装置。 - 【請求項１５】前記軸受ハウジングは前記室の側壁に装
着されている請求項１に記載の装置。 - 【請求項１６】回転するマグネトロンカソードを使用し
て基材に薄膜をスパッタリングする装置であって、 真空にすることが可能なコーティング室と、 前記コーティング室の側壁に装着されたカンチレバー装
着ユニットと、 前記装着ユニットは軸受ハウジングを含むことと、 前記マグネトロンカソードを回転するために前記軸受ハ
ウジングに装着された駆動軸と、 前記軸受ハウジングの内部の少なくとも一部分を前記コ
ーティング室から隔離するための真空シール手段と、 前記コーティング室の内部において前記駆動軸の一端に
前記マグネトロンカソードのカソード本体を取り外し可
能に装着し、それにより前記カソード本体を前記駆動軸
から取り外し可能にするとともに前記コーティング室か
ら取り外し可能にする手段と、 前記マグネトロンカソードを通過した基材を搬送する手
段と を備えた装置。 - 【請求項１７】前記取り外し可能に装着する手段は、前
記カソード本体を前記駆動軸に取り外し可能に固定する
ために、前記カソード本体の一端に形成された装着部材
を含む請求項16に記載の装置。 - 【請求項１８】前記装着手段は前記駆動軸に固定された
フランジに取り外し可能に固定されている請求項17に記
載の装置。 - 【請求項１９】前記装着手段は前記カソード本体の一端
に設けたプラグを含み、前記プラグは前記フランジに取
り外し可能に固定されるフランジ部分を含む請求項18に
記載の装置。 - 【請求項２０】前記フランジ部分と前記フランジとの間
には真空シールを形成するための装着用シールを含む請
求項19に記載の装置。 - 【請求項２１】前記装着用シールは少なくとも２つの真
空シールを含み、それらは前記フランジにおいて対応す
る溝に配設されている請求項20に記載の装置。 - 【請求項２２】前記プラグ及び前記フランジを取り囲む
暗色空間シールド（dark space shield）をさらに含む
請求項19に記載の装置。 - 【請求項２３】前記駆動軸は中空でかつ少なくとも一端
が開放されている請求項19に記載の装置。 - 【請求項２４】前記カソード本体に対して冷却流体を流
出入させる手段をさらに含む請求項23に記載の装置。 - 【請求項２５】前記流体冷却手段は、前記駆動軸を通る
ように延びるとともに、その内部に支持された第一の導
管と、前記カソード本体中まで延びるとともに、その内
部に装着された第二の導管とを含み、前記第二の導管は
前記第一の導管と連通するように前記第一の導管に取り
外し可能に装着され、かつ前記第二の導管は前記第一の
導管が駆動軸内に留まっている間に前記カソード本体か
ら取り外し可能である請求項24に記載の装置。 - 【請求項２６】前記第二の導管は前記プラグによって支
持され、前記カソード本体が前記第二の導管の周りに回
転し得る請求項25に記載の装置。 - 【請求項２７】前記第二の導管は前記第一の導管への装
着を容易にするため、その一端に外径が縮小された部分
を有する請求項25に記載の装置。 - 【請求項２８】前記第二の導管に前記第一の導管を堅牢
に固定するための真空シール手段をさらに含む請求項27
に記載の装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/600,203 US5100527A (en) | 1990-10-18 | 1990-10-18 | Rotating magnetron incorporating a removable cathode |
| US600,203 | 1990-10-18 | ||
| PCT/US1991/007500 WO1992007105A1 (en) | 1990-10-18 | 1991-10-17 | Rotating magnetron incorporating a removable cathode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06510564A JPH06510564A (ja) | 1994-11-24 |
| JP3323495B2 true JP3323495B2 (ja) | 2002-09-09 |
Family
ID=24402709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51837091A Expired - Lifetime JP3323495B2 (ja) | 1990-10-18 | 1991-10-17 | 取り外し可能なカソードを備えた回転マグネトロン |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5100527A (ja) |
| EP (1) | EP0554360A1 (ja) |
| JP (1) | JP3323495B2 (ja) |
| CA (1) | CA2094252C (ja) |
| WO (1) | WO1992007105A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101386200B1 (ko) | 2012-10-26 | 2014-04-17 | 폰 아르데네 게엠베하 | 스퍼터 코팅 장치 및 진공 코팅 장치 |
Families Citing this family (53)
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