CN103998645B - 溅镀装置 - Google Patents

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Abstract

一种溅镀装置，其具备以阴极主体与阴极磁铁成为相同电位的方式施加电力的电力施加装置，施加在阴极磁铁上的电力，经配置在了安装在阴极磁铁上的磁铁旋转轴与阴极主体之间的花键供给。

Description

溅镀装置
技术领域
本发明涉及一种溅镀装置。特别是涉及能对靶与磁铁的距离进行调节的溅镀装置。
背景技术
在为了对成膜过程进行控制而可以使靶与磁铁的距离改变的阴极中，当导入高频时，磁铁和阴极主体为了防止在这些构件之间的异常放电希望做成相同电位。
在能调节靶与阴极磁铁的距离(TM距离)的溅镀装置(例如，参照专利文献1)中，将磁铁和阴极(主体)通过由具有柔软性的薄板(铜板)电气性地连接做成相同电位。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2001-081554号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在磁铁每次动时薄板都动的构造中，需要配置薄板的绝缘空间。另外，因为薄板的重复的动，存在紧固连结了薄板的螺钉松弛的担心。进而，因为通过由铜板的形状变化产生的电阻变化，通电状态变化，存在电阻变动的危险，所以需要定期地更换。
本发明是鉴于上述课题做成的发明，其目的在于提供一种维护容易、能改变电气性地稳定的磁铁与靶的距离的溅镀装置。
为了解决课题的手段
本发明的溅镀装置，其特征在于，具备阴极主体、阴极磁铁、磁铁驱动装置和电力施加装置，该阴极主体，能配置靶；该阴极磁铁，在配置在了前述阴极主体上的前述靶的表面上产生磁场；该磁铁驱动装置，使前述阴极磁铁旋转，并且使其相对于前述阴极主体接近或离开；该电力施加装置，以前述阴极主体和前述阴极磁铁成为相同电位的方式施加电力；前述磁铁驱动装置具有磁铁支承部和滑动支承组件，该磁铁支承部与前述阴极磁铁连结，该滑动支承组件对前述磁铁支承部以在相对于前述阴极主体接近或离开的方向能够移动的方式进行支承；前述电力施加装置，经前述滑动支承组件向前述阴极磁铁供给电力。
发明的效果
因为经花键将磁铁和阴极主体通电，所以能提供一种可靠性高、维护容易的溅镀装置。
本发明的其它的特征及优点，将根据参照了附图的以下的说明变得明确。另外，在附图中，对相同或同样的结构，标注相同参照符号。
附图说明
附图包含在说明书中，构成其一部分，表示本发明的实施方式，与其记述一起用于说明本发明的原理。
图1是本发明的第1实施方式的溅镀装置的概略图。
图2A是表示图1的A-A剖面的图。
图2B是表示图1的B-B剖面的图。
图3是本发明的第2实施方式的溅镀装置的概略图。
图4是图4的花键轴部分的放大图。
图5是本发明的第3实施方式的溅镀装置的概略图。
图6是图6的花键轴部分的放大图。
具体实施方式
为了实施发明的方式
以下，基于附图对本发明的优选的实施方式进行说明。以下说明的构件、配置等是将发明具体化了的一例，不对本发明进行限定，当然根据本发明的宗旨能进行各种改变。
(第1实施方式)
基于图1～图3对本发明的第1实施方式的溅镀装置进行说明。图1所示的溅镀装置1，是将阴极装置5安装在能对内部进行真空排气的真空容器10上而构成。在真空容器10内，配置了能对基板W进行保持的基板保持架14，安装在了阴极装置5上的靶16与保持在了基板保持架14上的基板W相向。靶16安装在阴极主体21上，在阴极主体21的里侧配置了在靶16的表面产生磁场(磁力)的阴极磁铁23。
阴极主体21作为真空隔壁发挥功能，并且能将靶16安装在与基板保持架14相向的位置。阴极装置5能相对于经绝缘体25设置在了真空容器10的上部的阴极主体21对阴极磁铁23的上下方向的位置进行调整。另外，磁铁23具有安装在了磁铁旋转轴31(磁铁支承部)上的磁轭和设置在了磁轭的靶侧的永久磁铁。另外，下部壳体34是构成阴极主体21的构件之一。
对阴极装置5的结构进行说明。阴极装置5，具备使阴极磁铁23一面旋转一面向上下方向(接近或离开靶16的方向)移动的磁铁驱动装置，和向阴极磁铁23和阴极主体21供给电力并施加相同电位的电力施加装置。
磁铁驱动装置，具备对阴极磁铁23进行支承的磁铁旋转轴31、相对于阴极主体21可上下动(可移动)地对磁铁旋转轴31进行支承的花键33、相对于阴极主体21可旋转地支承磁铁旋转轴31的轴承35、使磁铁旋转轴31向上下方向动的马达51、使磁铁旋转轴31旋转的马达61。花键33(滑动支承组件)安装在了阴极主体21(下部壳体34)上。马达51、61都经框架36安装在了真空容器10侧。
马达51的旋转力，经输出轴51a、滚珠丝杠53、上部壳体65、绝缘体67、磁铁旋转轴31向磁铁23传递，在阴极主体21中使磁铁23上下动。滚珠丝杠53的螺杆53a和螺母53b分别与输出轴51a和上部壳体65连结，上部壳体65随着马达51的旋转而上下动。由于上部壳体65经轴承55安装在了螺母53b上，所以上部壳体65、绝缘体67和磁铁旋转轴31能不依靠滚珠丝杠53的配置地使阴极磁铁23旋转。另外，在上部壳体65与框架36之间安装了线性导轨69，对上部壳体65的向上下方向以外的方向的移动进行限制。
马达61的旋转力，经输出轴61a、上部花键63、上部壳体65、绝缘体67、磁铁旋转轴31向阴极磁铁23传递，在阴极主体21中使阴极磁铁23旋转。即，上部壳体65、绝缘体67、磁铁旋转轴31以一面旋转一面上下动的方式构成。另外，输出轴51a、61a分别被铰接在了轴承52、52上。
对花键33和上部花键63进行说明。在图2A、B中分别表示图1的A-A剖视图、B-B剖视图。A-A剖视图是上部花键63部分的剖面，B-B剖视图是花键33部分的剖面。图2A所示的上部花键63是将花键轴63b嵌入在花键螺母63a的内侧而构成。在花键螺母63a的内周和花键轴63b的外周分别具有在上下方向形成了的槽。而且，球状的卡定构件63c以分别被卡定在花键螺母63a和花键轴63b的槽中的方式配置。因此，上部花键63能在花键螺母63a与花键轴63b之间经卡定构件63c传递旋转力，同时，花键轴63b能相对于花键螺母63a在上下方向滑动。
上部花键63，被配置在上部壳体65与输出轴61a之间。花键螺母63a与上部壳体65连结，花键轴63b与输出轴61a连结。在花键螺母63a与上部壳体65之间，为了防止位置偏移而配置了防滑构件65a。因此，能一面向上部壳体65传递输出轴61a的旋转力，一面使上部壳体65相对于输出轴61a上下动。
图2B所示的花键33是与上部花键63同样的构造。花键33是将花键轴33b嵌入在花键螺母33a的内侧而构成，并以卡定构件33c分别卡定在花键螺母33a和花键轴33b的槽中的方式配置。因此，花键33能在花键螺母33a与花键轴33b之间传递旋转力，同时，花键轴33b能相对于花键螺母33a在上下方向滑动。另外，本实施方式的花键轴33b因为与磁铁旋转轴31一体地构成，所以以后花键轴33b和磁铁旋转轴31作为同一构件进行记述。
花键轴33b与磁铁旋转轴31一体地构成，花键螺母33a经轴承35与下部壳体34连结。轴承35被配置在花键螺母33a与下部壳体34之间，花键螺母33a的旋转不向下部壳体34传递。因此，能一面仅使磁铁旋转轴31旋转，一面使磁铁旋转轴31相对于下部壳体34上下动。
另外，磁铁旋转轴31、花键33、上部花键63都使旋转轴一致地配置在同一直线上。通过配置在同一直线上，能将阴极装置5做成紧凑的构造。
对电力施加装置进行说明。电力施加装置(参照图1)，具有与外部的电源43电气性地连接了的电气导入构件41。电气导入构件41与导电性的下部壳体34连接。下部壳体34，经轴承35和花键33与磁铁旋转轴31和阴极主体21电气性地连结。另外，构成花键33的花键螺母33a、花键轴33b、卡定构件33c都是导电性的金属(例如不锈钢)，在花键螺母33a与花键轴33b之间具有良好的导电性。同样，轴承35也使用导电性良好的材料。
磁铁旋转轴31与阴极磁铁23连结，在阴极主体21上安装了靶16。因此，下部壳体34、阴极主体21、靶16、磁铁旋转轴31、阴极磁铁23与电气导入构件41导通，成为相同的电气状态(高电压部)。另外，本实施方式的电气导入构件41由螺钉固定在了下部壳体34上，但只要以导电的方式连结即可，也可是焊接等。
另外，真空容器10、框架36、马达51、61等的驱动部件由绝缘体25、67做成了接地电位。即，电气导入构件41能不会与真空容器10、框架36等接触地与阴极主体21连接。而且，电气导入构件41与阴极主体21的连接位置，成为没有因阴极磁铁23的动作(旋转、上下)而产生的位置变动的通常被固定了的位置。
从电气导入构件41施加了的电压，经阴极主体21向靶16侧和阴极磁铁23侧通电。即，能从1个电气导入构件41的1个部位的电气导入部分向靶侧和磁铁侧通电。另外，从连接电气导入构件41的下部壳体34到阴极磁铁23，由于仅夹设磁铁旋转轴31和1个花键33，所以能稳定地向阴极磁铁23通电。另外，来自电气导入构件41的通电路在图1中由箭头进行了图示。
根据本实施方式，因为能经花键33电气性地确实稳定地向阴极磁铁23通电，使靶16与阴极磁铁23为相同电位，所以能实现没有异常放电的担心的稳定了的等离子体放电。另外，磁铁驱动装置，通过使用上部花键63，是不使作为阴极磁铁23的旋转驱动源的马达61上下的结构。因此，能将马达61以不上下动的方式配置。
(第2实施方式)
基于图3、图4说明本发明的第2实施方式的溅镀装置2。对与第1实施方式同样的构件、配置等标注同一符号，省略其详细的说明。第2实施方式与第1实施方式相比，在磁铁驱动装置的结构上存在差异。具体地说，在具备了磁铁旋转轴31、移动构件71和磁铁支承轴75的方面存在大的差异。磁铁旋转轴31是向阴极磁铁23(磁铁支承轴75)传递马达61的旋转力的构件，不上下动。另外，作为本实施方式中的磁铁支承部，相当于磁铁旋转轴31、移动构件71和磁铁支承轴75。作为滑动支承组件，具备花键73(外花键)和花键77(内花键)。
移动构件71，是被配备在磁铁旋转轴31的外周侧的管状的构件，伴随着滚珠丝杠53的动而使阴极磁铁23(磁铁支承轴75)上下动，但不旋转。磁铁支承轴75，是与阴极磁铁23连结了的管状的构件。在磁铁支承轴75的内侧经花键77(内花键)配置了磁铁旋转轴31的前端部分。磁铁旋转轴31与磁铁支承轴75及移动构件71同轴地配置。即，在磁铁支承轴75与磁铁旋转轴31之间配置了花键77。因此，磁铁旋转轴31能向磁铁支承轴75传递旋转力，同时，磁铁支承轴75能上下动。
在磁铁旋转轴31与移动构件71之间配置了轴承79。轴承79将磁铁支承轴75旋转自如地支承在移动构件71上。磁铁支承轴75，与轴承79和移动构件71一起上下动。另外，在移动构件71与下部壳体34之间配置花键73，防止移动构件71的上下动的位置偏移。花键73(外花键)是相对于下部壳体34仅在上下方向可滑动地支承移动构件71的构件。另外，因为移动构件71是不旋转的结构，所以也可使用滑动套筒代替花键73。
根据上述结构，本实施方式的溅镀装置2，起到与第1实施方式的溅镀装置1大体同样的作用效果。即，因为能经花键73和轴承79电气性地稳定地向阴极磁铁23通电，使靶16与阴极磁铁23为相同电位，所以能实现没有异常放电的担心的稳定了的等离子体放电。
(第3实施方式)
基于图5、图6说明本发明的第2实施方式的溅镀装置3。对与第1实施方式同样的构件、配置等标注同一符号，省略其详细的说明。本实施方式与第1实施方式相比在磁铁驱动装置的结构上存在差异。本实施方式的溅镀装置3，与第1实施方式同样，通电线路仅是通过1个旋转花键。作为滑动支承组件，具备花键83(外花键)和花键85(内花键)。
具体地说，在具备了磁铁旋转轴31和移动构件81的方面存在大的差异。磁铁旋转轴31是向阴极磁铁23(移动构件81)传递马达61的旋转力的构件，不上下动。另外，作为本实施方式的磁铁支承部，相对于磁铁旋转轴31和移动构件81。
移动构件81是配备在了磁铁旋转轴31的外周侧的管状的构件，伴随着滚珠丝杠53的动而使阴极磁铁23上下动，进而伴随着磁铁旋转轴31的旋转而旋转。移动构件81与阴极磁铁23连结。磁铁旋转轴31与移动构件81同轴地配置。在磁铁旋转轴31与移动构件81之间配置了花键83(内花键)。在移动构件81与下部壳体34之间配置了花键85(外花键)和轴承87。花键85与移动构件81接触，轴承87与下部壳体34接触地配置。因此，移动构件81能一面旋转一面上下动。另外，花键85和轴承87能一体地构成(旋转花键)。
根据上述结构，本实施方式的溅镀装置3，起到与第1实施方式的溅镀装置1大体同样的作用效果。即，因为能经花键85和轴承87电气性稳定地向阴极磁铁23通电，使靶16与阴极磁铁23为相同电位，所以能实现没有异常放电的担心的稳定了的等离子体放电。
本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的精神及范围内能进行各种各样的变更及变形。因此，为了公开本发明的范围，添加以下的权利要求书。
本申请是将2011年12月16日提出的日本国专利申请2011-275490作为基础主张优先权的发明，其记载内容的全部援用到这里。

Claims (5)

1.一种溅镀装置，具备阴极主体、阴极磁铁、磁铁驱动装置和电力施加装置，
该阴极主体，能配置靶；
该阴极磁铁，在配置在了前述阴极主体上的前述靶的表面上产生磁场；
该磁铁驱动装置，使前述阴极磁铁旋转，并且使其相对于前述阴极主体接近或离开；
该电力施加装置，以前述阴极主体和前述阴极磁铁成为相同电位的方式施加电力；
前述磁铁驱动装置具有磁铁支承部和滑动支承组件，该磁铁支承部与前述阴极磁铁连结，该滑动支承组件对前述磁铁支承部以在相对于前述阴极主体接近或离开的方向能够移动的方式进行支承；
前述电力施加装置，经前述滑动支承组件向前述阴极磁铁供给电力
其特征在于，
前述磁铁支承部，是与前述阴极磁铁一起旋转的磁铁旋转轴；
前述磁铁旋转轴，在相对于前述阴极主体接近或离开的方向移动；
前述滑动支承组件，被配置在前述阴极主体与前述磁铁旋转轴之间。
2.一种溅镀装置，具备阴极主体、阴极磁铁、磁铁驱动装置和电力施加装置，
该阴极主体，能配置靶；
该阴极磁铁，在配置在了前述阴极主体上的前述靶的表面上产生磁场；
该磁铁驱动装置，使前述阴极磁铁旋转，并且使其相对于前述阴极主体接近或离开；
该电力施加装置，以前述阴极主体和前述阴极磁铁成为相同电位的方式施加电力；
前述磁铁驱动装置具有磁铁支承部和滑动支承组件，该磁铁支承部与前述阴极磁铁连结，该滑动支承组件对前述磁铁支承部以在相对于前述阴极主体接近或离开的方向能够移动的方式进行支承；
前述电力施加装置，经前述滑动支承组件向前述阴极磁铁供给电力，
其特征在于，
前述磁铁支承部，具有与前述阴极磁铁连结了的磁铁支承轴；向前述磁铁支承轴传递旋转力的磁铁旋转轴；和经轴承与前述磁铁支承轴连结，在相对于前述阴极主体接近或离开的方向使磁铁支承轴移动的移动构件，
前述滑动支承组件，具备被配置在前述阴极主体与前述移动构件之间的外花键和被配置在前述磁铁旋转轴与前述磁铁支承轴之间的内花键；
前述电力施加装置，经前述外花键及前述内花键向前述阴极磁铁供给电力。
3.根据权利要求2所述的溅镀装置，其特征在于，
前述磁铁支承轴及前述移动构件都是管状的构件；
前述磁铁旋转轴，与前述磁铁支承轴及前述移动构件同轴地配置。
4.一种溅镀装置，具备阴极主体、阴极磁铁、磁铁驱动装置和电力施加装置，
该阴极主体，能配置靶；
该阴极磁铁，在配置在了前述阴极主体上的前述靶的表面上产生磁场；
该磁铁驱动装置，使前述阴极磁铁旋转，并且使其相对于前述阴极主体接近或离开；
该电力施加装置，以前述阴极主体和前述阴极磁铁成为相同电位的方式施加电力；
前述磁铁驱动装置具有磁铁支承部和滑动支承组件，该磁铁支承部与前述阴极磁铁连结，该滑动支承组件对前述磁铁支承部以在相对于前述阴极主体接近或离开的方向能够移动的方式进行支承；
前述电力施加装置，经前述滑动支承组件向前述阴极磁铁供给电力，
其特征在于，
前述磁铁支承部，具有与前述阴极磁铁连结并且在相对于前述阴极主体接近或离开的方向移动的移动构件；和向前述移动构件传递旋转力的磁铁旋转轴；
前述滑动支承组件，具备被配置在前述阴极主体与前述移动构件之间的外花键和被配置在前述移动构件与前述磁铁旋转轴之间的内花键；前述电力施加装置，经前述外花键向前述阴极磁铁供给电力。
5.根据权利要求4所述的溅镀装置，其特征在于，
前述移动构件是管状的构件；
前述磁铁旋转轴，与前述移动构件同轴地配置。
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