JP2005520935A - 回転可能な管状カソード - Google Patents

Abstract

本発明は、例えば、窓ガラスがコーティングされるスパッタ装置用の回転可能なチューブ・カソード（２）に関する。このチューブ・カソード（２）は、従来の方法で、流体冷却システム（４，５）を備える。チューブ・カソードをもっと簡単に交換するために、円筒形弾性フィルム（３６）が、チューブ・カソードの周囲上に配置されているターゲット（３０）またはターゲット・キャリヤとチューブ・カソード（２）の中央の縦軸との間に位置する。このフィルム（３６）は、ターゲット（３０）に対して流体の循環を密封し、それにより閉システムを形成する。

Description

本発明は、請求項１の前文によるチューブ・カソードに関する。

例えば、窓ガラスまたは自動車のフロントガラスのような大型の基板をコーティングするためには、平面マグネトロンを備えるスパッタ装置がかなり長い期間使用されてきた。

コーティングしなければならない面積が大きいためにスパッタ装置も大型なものが使用される。

平面マグネトロンの代わりに、スパッタ装置での回転式円筒形マグネトロンの使用も提案されてきた。回転式マグネトロンの場合には、ターゲットと呼ばれるスパッタされる材料がチューブの形で展開される。スパッタ作業中、ターゲット・チューブはチューブ内に配置されている磁石を中心にして回転する。上記磁石は、ターゲット・チューブの回転には関与しない。ターゲット歩留まりが約２０〜４０％にしか過ぎない平面マグネトロンと比較すると、回転式マグネトロンは、ターゲット歩留まりが約９０％になるという利点を有する。しかし、高度の真空内で円筒形ターゲットを回転させ、さらに、水で冷却し、固定磁界を発生するのは決して簡単なことではない。特に、マグネトロンまたはカソードを交換する際にいろいろな問題が発生するが、その問題というのは、真空に対して冷却水を密封しなければならないことであり、このような密封を回転システムで行うのは非常に難しい。

ＥＰ ０ ５００ ７７４ Ｂ１にターゲットを備える回転可能な円筒形マグネトロンが開示されている。このマグネトロンは、マグネトロンの全長を延びていて、ターゲットと一緒に回転するのを防止するために固定されている磁石構造を有する。その内部には、複数のローラが、ターゲットの内面上に位置する磁石構造上に設けられている。ここで、ターゲット構造内に配置されていて、その全長を延びる冷却手段ラインにより冷却が行われる。冷却手段ラインは、真空室のハウジングとの接続により回転できないように正しい位置に固定されている。この場合の欠点は、ターゲット自身の一部しか冷却されないことである。

回転ターゲットおよび水ターゲット冷却システムを備えるスパッタ・デバイスはさらに周知のものである（ＤＥ ４１ １７ ３６８ Ａ１）。この場合、動作中特に高温になるターゲットの領域が特に集中的に冷却される。例えば、マグネトロンの磁石は、スパッタ・デバイスの少なくとも１つの冷却チャネルを形成している。別の方法の場合には、いくつかの冷却チャネルを備えるそれ自身の冷却チューブが設けられていて、その外壁はターゲット・キャリヤの内壁に突接している。後者の場合、磁石ばかりでなく全ターゲットが冷却されるが、冷却チューブ上にターゲット・キャリヤと一緒に新しいターゲットを取り付けるのが難しい。

スピンドルに回転可能な円筒形マグネトロン・ターゲットを取り付けることができるデバイスもさらに周知のものである（ＵＳ５ ５９１ ３１４）。このデバイスにより周知の回転カソード装置の欠点が除去される。これらの欠点は、円筒形マグネトロン・ターゲットとドライブ・スピンドルとの間の界面のところで、冷却水が漏洩することである。このデバイスは、ターゲットの外部のコンボリューション内に延びるネジ山を有するカラーを備える。この場合、１つの水−真空シール（ｗａｔｅｒ−ｔｏ−ｖａｃｕｕｍ ｓｅａｌ）がターゲットとスピンドルとの間の界面のところに設けられている。

本発明を使用すれば、スパッタ装置でチューブ・カソードの交換を簡単に行うことができる。

この問題は、請求項１の特徴により解決することができる。

ターゲット・チューブの冷却は、内部からターゲット・チューブに接触する柔軟な流体冷却フィルムにより行われる。このフィルムは、ターゲット・チューブに対して流体循環を密封し、それにより閉システムを形成する。この場合、ターゲットを交換する際に取り付け、または取り外さなければならない直接的な流体真空遷移部分は存在しない。使用済みのターゲット・チューブを単に除去して、新しいターゲット・チューブを取り付けるだけでよい。それ故、密封問題のことは全然考えないでターゲットを非常に迅速に交換することができる。

本発明のもう１つの利点は、ターゲット・チューブを非常に簡単に実施することができることである。何故なら、複雑な接続技術を必要としないからである。

図面に本発明の一実施形態を示し、以下にさらに詳細に説明する。

図１の略図は、チューブ・カソード２が見えるようにするために、その前部が断面図になっている真空室１を示す。このチューブ・カソードは、接続取付具３内に配置される駆動ユニットにより回転する。この接続取付具３の上には、流体流入部４および流体流出部５が設けられている。チューブ・カソード２の下には、コーティングされる基板６が配置されている。基板は、真空室１の底部７に接触して置かれているかまたはこの底部７上を移動することができる。参照番号８は、ガスの流入部を示し、この部分に対向して真空室１の対向側面上にガス流出部（図示せず）が位置する。

チューブ・カソード２は、電圧源９の負の電極に接続しているが、この図の場合、電圧源は直流電圧源である。電圧源９の正の電極は真空室１の底部７に接続している。直流電圧源の代わりに、交流電圧源を使用することができることを理解されたい。

図２は、真空室１の縦断面図である。この図も、チューブ・カソード２、流体流入部４および流体流出部５を備える接続取付具３、基板６、底部７、ガス流入部８および直流電圧源９をはっきりと示す。さらに、この図はレセプタクル壁部１０もはっきり示す。このレセプタクル壁部１０は、接続取付具３を囲んでいる大気から真空室１内の真空を分離している。接続取付具３内には、流体流入部４および流体流出部５を含む流体チューブ１１が位置する。非導電性材料から構成されるチューブ１２が、流体チューブ１１の周囲に同軸に配置されている。２つのチューブ１１および１２の間には、３つの密封リング１３、１４、１５および２つのベアリング装置１６、１７が配置されている。ベアリング装置１７の前には、チューブ・カソード２を回転させる回転式駆動ユニット１８が位置する。もう１つの回転式駆動ユニット１９は、回転カソードのもう一方の端部に設けられていて、この端部のところに、チューブ・カソード２の接続取付具２０がベアリング２１内に収容されている。参照番号２２、２３は、直流電圧源９の電極が接続している電流給電部を示す。

図３の場合には、真空室１が省略されていて、本質的には、チューブ・カソード２の断面だけが図示されている。真空室１はそのレセプタクル壁部１０だけを示す。チューブ・カソード２内には、２つの斜めの上壁部を備える内部本体２５が配置されている。図３は、１つの壁部２６だけを示す。斜めの壁部の下には、いくつかの孔部２８、２９を備える丸いアーク状のパン２７がはっきりと図示されている。

管状ターゲット３０は、収容フランジ３１内にその一方の端部が支持されていて、その他方の端部は端部フランジ３３を囲んでいる雄型取付けリング３２上に位置する。端部フランジ３３の前には、弾性フィルム３６に端接している密封リング３５を備える密封プレート３４が位置する。このフィルムは、円筒状に展開し、ターゲットの内部に平行に延びる。ゴム・リング３８を備える密封リング３７により、フィルム３６は、その他方の端部で固定される。内部本体２５は、それぞれ１つの接続取付具３９、４０により両側面上に固定状態に支持されている。すなわち、内部本体２５はターゲット３０の回転運動に関与しない。両端で固定されている円筒形フィルム３６は、本発明の主要素子である。例えば、水のような冷却流体が、内部本体２５の端壁部４１の近くまで延びている流入部４を通して内部本体２５内に導入されると、冷却流体はこの端壁部４１に端接し、丸いアーク状のパン２７の孔部を通して下方に流れてフィルム３６内に入る。冷却流体の量が増大すると、冷却流体は、フィルム３６の上端に達するまで上昇する。この時点で液圧は、フィルムがターゲットの内部にしっかりと押しつけられるほどの圧力に達する。これにより、ターゲットを効果的に冷却することができる。

内部本体２５は、必ずしも固定状態に支持する必要はない。それどころか、内部本体２５は、例えば、ターゲットを交換する場合、ニー・レバー（ｋｎｅｅ ｌｅｖｅｒ）構造等を通して旋回することもできる。

図４は、チューブ・カソード２のＡ−Ｂ線に沿って切断した横断面図である。この図は、丸いアーク状のパン２７、壁部２６、４３、流入部４および流出部５をはっきり示す。この場合、流出部５は円形に配置されたいくつかの孔部を備える。丸いアーク状のパン２７の内部上には、ターゲット３０の全長を延びる３つの永久磁石４４、４５、４６が配置されている。

内部本体２５はいくつかの機能を有する。内部本体２５は、例えば、流体を取り入れる際および排出する際に、流体を均一に配分する働きをする。内部本体２５は磁石４４〜４６を内蔵する。チューブ・カソード２が一方の側面に支持されている場合には、このチューブ・カソード２は、さらに、カウンタ・ベアリング３９を通してチューブ端部のところで圧力を吸収する。

柔軟なフィルム３６は、連続して開いているかまたは１つの方向に開いている内部チューブとして、フィルム密封システム３２、３４、３３；３７、３８により密封されているフランジ３１、３３上に特定の端部のところで実施される。そうすることにより、フィルムを取り付けたり交換したりすることができ、それにより内部本体２５にアクセスすることができる。

ターゲット交換の際には、冷却流体は排出され、フィルム３６が解放され、管状ターゲット３０を簡単に取り外すことができる。フィルムは、例えば、ゴム、合成材料、金属、黒鉛ファイバまたはガラス・ファイバまたはこれらの材料の組合わせのような種々の材料から作ることができる。重要なことは、フィルムが流体を通さないことである。フィルム端部のところの密封は、接着、溶接、加硫することもできるし、またはＯリングとして実施することもできる。

回転カソードを備えるコーティング装置の略図。 真空室と大気間の界面の拡大図。 管状ターゲットの縦断面図。 図３の管状ターゲットの横断面図。

Claims (10)

1. チューブ・カソードが流体冷却システムを備え、前記流体冷却手段がターゲットまたはターゲット・キャリヤの内壁部を通って流れるカソード・スパッタリング用の回転可能なチューブ・カソードであって、前記ターゲット・キャリヤまたは前記ターゲット（３０）と前記チューブ・カソード（２）の中央の縦軸との間に円筒形弾性フィルム（３６）が位置することを特徴とする回転可能なチューブ・カソード。
2. 前記ターゲット（３０）またはターゲット・キャリヤ内に、前記チューブ・カソード（２）の回転運動に関与しない少なくとも１つの固定磁石（４４）が位置することを特徴とする、請求項１に記載の回転可能なチューブ・カソード。
3. 前記円筒形弾性フィルム（３６）が、冷却媒体が通す内部本体（２５）を囲んでいることを特徴とする回転可能なチューブ・カソード。
4. 前記円筒形弾性フィルム（３６）が、その２つの各端部のところで１つのフランジ（３１，３３）と接続していることを特徴とする、請求項１に記載の回転可能なチューブ・カソード。
5. 前記内部本体（２５）が、前記冷却媒体の通路となる孔部（２８，２９）を備える丸いアーク状の底部（２７）を有することを特徴とする、請求項３に記載の回転可能なチューブ・カソード。
6. 前記丸いアーク状の底部（２７）が磁石（４４〜４６）を支持することを特徴とする、請求項５に記載の回転可能なチューブ・カソード。
7. 大気側から前記内部本体（２５）に延び、前記内部本体（２５）の側壁部（４１）の前部のすぐ前で終わっているチューブの形をしている冷却手段供給源（４）を特徴とする、請求項３に記載の回転可能なチューブ・カソード。
8. 前記内部本体（２５）の外壁と前記円筒形弾性フィルム（３６）の内壁との間の空間が、冷却手段の流れの戻り空間の働きをすることを特徴とする、請求項１に記載の回転可能なチューブ・カソード。
9. 前記円筒形弾性フィルム（３６）が、ゴム、合成材料、金属、黒鉛ファイバ、ガラス・ファイバまたはこれらの物質の組合わせからなることを特徴とする、請求項１に記載の回転可能なチューブ・カソード。
10. 前記弾性フィルム（３６）が、接着、溶接、加硫またはＯリングにより、その端部のところで密封されていることを特徴とする、請求項１に記載の回転可能なチューブ・カソード。

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