JP2014181401A - In-situ sputtering apparatus - Google Patents

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ナダー・ジャムシディ
Hershcovitch Ady
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sputtering apparatus for depositing a film in an inner hole of a stainless steel pipe.SOLUTION: A sputtering apparatus comprises at least a target presented as an inner surface of a confinement structure, and the inner surface of the confinement structure is preferably an internal wall of a circular tube. A cathode 102 is disposed adjacent the internal wall of the circular tube. The cathode 102 preferably provides a hollow core, within which a magnetron 128 is disposed. Preferably, an actuator is attached to the magnetron 128, and a position of the magnetron 128 within the hollow core is altered upon activation of the actuator. Additionally, a carriage supporting the cathode 102 and communicating with the target is preferably provided, and a cable bundle interacting with the cathode and linked to a cable bundle take up mechanism provides power and coolant to the cathode 102, the magnetron 128, the actuator and an anode of the sputtering apparatus 100.

Description

（関連出願）
本出願は、“原位置でのスパッタリング装置”と題された、２０１３０年３月１日に提出された同時継続米国特許出願第１３／７８２２７０号の一部継続である。 (Related application)
This application is a continuation-in-part of co-pending US patent application Ser. No. 13 / 762,270, filed Mar. 1, 2013, entitled “In-situ Sputtering Apparatus”.

（陳述書：連邦政府の支援を受けた研究／開発）
本発明は、中小企業のイノベーション研究（ＳＢＩＲ）助成の下に部分的に資金供給されている。 (Statement: Federal / supported research / development)
The present invention is partially funded under the SME Innovation Research (SBIR) grant.

（発明の分野）
特許請求の範囲に係る発明は、原位置でのスパッタリング装置及びコールドボアチューブのための原位置でのスパッタリング装置を使用する方法に関し、特に、ステンレス鋼チューブの内孔を塗布するスパッタリング装置及び方法に関する。 (Field of Invention)
The claimed invention relates to an in-situ sputtering apparatus and a method for using an in-situ sputtering apparatus for a cold bore tube, and more particularly to a sputtering apparatus and method for applying an inner hole in a stainless steel tube. .

本開示は、原位置でのスパッタリング装置及びコールドボアチューブのための原位置でのスパッタリング装置を使用する方法に関し、特に、ステンレス鋼チューブの内孔を塗布するスパッタリング装置及び方法に関する。   The present disclosure relates to an in-situ sputtering apparatus and a method of using an in-situ sputtering apparatus for a cold bore tube, and more particularly to a sputtering apparatus and method for applying an inner hole in a stainless steel tube.

様々な例示的実施形態によれば、スパッタリング装置は、少なくとも、閉じ込め構造の内面として提示されたターゲットと、ターゲットに隣接するカソードとを含み、カソードは、中空コアを提供する。好ましくは、閉じ込め構造の内面は、円形管の内壁であり、カソードの中空コアは、中空コア内に配置されたマグネトロンのための空間を提供する。スパッタリング装置は、さらに、マグネトロンと連通するアクチュエーターを含むのが好ましく、中空コア内のマグネトロンの位置は、アクチュエーターの作動によって変更される。好適実施形態では、カソードを支持すると共にターゲットと連通するキャリッジは、カソード内のマグネトロンの移動を容易にするために提供され、カソードと相互作用するケーブル束は、電力及びクーラントをカソードに提供する。さらに好ましくは、スパッタリング装置は、例示的実施形態において、カソードと連通するケーブル束の端部から遠位にあるケーブル束の端部でケーブル束に固定されたケーブル束巻き取り機構を含む。   According to various exemplary embodiments, a sputtering apparatus includes at least a target presented as an inner surface of a confinement structure and a cathode adjacent to the target, the cathode providing a hollow core. Preferably, the inner surface of the confinement structure is the inner wall of a circular tube, and the hollow core of the cathode provides a space for the magnetron disposed within the hollow core. The sputtering apparatus preferably further includes an actuator in communication with the magnetron, and the position of the magnetron within the hollow core is changed by actuation of the actuator. In a preferred embodiment, a carriage that supports the cathode and communicates with the target is provided to facilitate movement of the magnetron within the cathode, and a cable bundle that interacts with the cathode provides power and coolant to the cathode. More preferably, the sputtering apparatus includes, in the exemplary embodiment, a cable bundle winding mechanism secured to the cable bundle at the end of the cable bundle that is distal from the end of the cable bundle that communicates with the cathode.

代替的な実施形態では、スパッタリング装置は、少なくとも、閉じ込め構造の内面として提示されたターゲットと、ターゲットに隣接するカソードとを含み、カソードは、中空コアを提供する。好ましくは、閉じ込め構造の内面は、円形管の内壁であり、カソードの中空コアは、中空コア内に配置されたマグネトロンのための空間を提供する。スパッタリング装置は、さらに、マグネトロンと連通するアクチュエーターを含むのが好ましく、中空コア内のマグネトロンの位置は、アクチュエーターの作動によって変更される。好適実施形態では、カソードを支持すると共にターゲットと連通するキャリッジは、カソード内のマグネトロンの移動を容易にするために提供され、カソードと相互作用するケーブル束は、電力及びクーラントをカソードに提供する。さらに好ましくは、スパッタリング装置は、例示的実施形態において、カソードと連通するケーブル束の端部から遠位にあるケーブル束の端部でケーブル束に固定されたケーブル束巻き取り機構を含み、マグネトロンは、少なくとも複数の磁石を含み、複数の磁石の各々は、一対の実質的に平行な外側面を有し、主要な本体部分が一対の実質的に平行な外側面に配置され、主要な本体部分は、一対の実質的に平行な外側面の間に配置されると共に一対の実質的に平行な外側面に対して実質的に非垂直である外面を有し、アクチュエーターは、カソードに対してマグネトロンを回転する。   In an alternative embodiment, the sputtering apparatus includes at least a target presented as the inner surface of the confinement structure and a cathode adjacent to the target, the cathode providing a hollow core. Preferably, the inner surface of the confinement structure is the inner wall of a circular tube, and the hollow core of the cathode provides a space for the magnetron disposed within the hollow core. The sputtering apparatus preferably further includes an actuator in communication with the magnetron, and the position of the magnetron within the hollow core is changed by actuation of the actuator. In a preferred embodiment, a carriage that supports the cathode and communicates with the target is provided to facilitate movement of the magnetron within the cathode, and a cable bundle that interacts with the cathode provides power and coolant to the cathode. More preferably, the sputtering apparatus includes, in the exemplary embodiment, a cable bundle winding mechanism secured to the cable bundle at the end of the cable bundle distal to the end of the cable bundle communicating with the cathode, At least a plurality of magnets, each of the plurality of magnets having a pair of substantially parallel outer surfaces, the main body portion being disposed on the pair of substantially parallel outer surfaces, Has an outer surface disposed between the pair of substantially parallel outer surfaces and substantially non-perpendicular to the pair of substantially parallel outer surfaces, and the actuator is magnetron with respect to the cathode. Rotate.

特許請求の範囲に係る発明を特徴付けるこれら及び様々な他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明を読み、関連した図面を検討することにより明らかになるであろう。
特許又は出願のファイルは、少なくとも一つのカラーで作成された図面を含む。カラー図面を有するこの特許のコピーは、請求及び必要な料金の支払いにより特許商標庁によって提供される。 These and various other features and advantages that characterize the claimed invention will become apparent upon reading the following detailed description and review of the associated drawings.
The patent or application file contains a drawing made in at least one color. Copies of this patent with color drawings will be provided by the Office upon request and payment of the necessary fee.

図１は、特許請求の範囲に係る発明のスパッタリング装置の例示的実施形態の正射影を示す。FIG. 1 shows an orthographic projection of an exemplary embodiment of the sputtering apparatus of the claimed invention. 図２は、図１のスパッタリング装置の例示的キャリッジの正射影を提供する。FIG. 2 provides an orthographic projection of an exemplary carriage of the sputtering apparatus of FIG. 図３は、図１の特許請求の範囲に係る発明の直列の複数のスパッタリング装置の例示的実施形態の正射影を示す。FIG. 3 shows an orthogonal projection of an exemplary embodiment of a plurality of serial sputtering devices of the claimed invention of FIG. 図４は、図３のスパッタリング装置の一対の例示的キャリッジの正射影を示す。FIG. 4 shows an orthogonal projection of a pair of exemplary carriages of the sputtering apparatus of FIG. 図５は、図１のスパッタリング装置の立面図の側面図を提供する。FIG. 5 provides an elevational side view of the sputtering apparatus of FIG. 図６は、図５のスパッタリング装置の立面図の端面図を示す。6 shows an end view of the elevation view of the sputtering apparatus of FIG. 図７は、図５のスパッタリング装置の立面図の断面端面図を示す。FIG. 7 shows a cross-sectional end view of the elevation view of the sputtering apparatus of FIG. 図８は、図５のスパッタリング装置の立面図の断面図を示す。FIG. 8 shows a cross-sectional view of an elevation view of the sputtering apparatus of FIG. 図９は、図５のスパッタリング装置の立面図の別の断面図を提供する。FIG. 9 provides another cross-sectional view of the elevation view of the sputtering apparatus of FIG. 図１０は、図５のスパッタリング装置の例示的実施形態の正射影を示す。FIG. 10 shows an orthographic projection of the exemplary embodiment of the sputtering apparatus of FIG. 図１１は、図３のスパッタリング装置と協働するように構成されたケーブル束巻き取り機構の正射影を示す。FIG. 11 shows an orthogonal projection of a cable bundle winding mechanism configured to cooperate with the sputtering apparatus of FIG. 図１２は、特許請求の範囲に係る発明の好適なターゲットと連通する、図１のスパッタリング装置の例示的実施形態の正射影の部分断面図を示す。12 shows an orthographic partial cross-sectional view of the exemplary embodiment of the sputtering apparatus of FIG. 1 in communication with a preferred target of the claimed invention. 図１３は、特許請求項に係る発明の好適なアクチュエーターと連通する、図１のスパッタリング装置の例示的実施形態の正射影の部分断面図を提供する。FIG. 13 provides an orthographic partial cross-sectional view of the exemplary embodiment of the sputtering apparatus of FIG. 1 in communication with a preferred actuator of the claimed invention. 図１４は、特許請求項に係る発明の代替的な好適アクチュエーターと連通する、図１のスパッタリング装置の例示的実施形態の正射影の部分断面図を示す。FIG. 14 shows a partial cross-sectional view of an orthogonal projection of the exemplary embodiment of the sputtering apparatus of FIG. 1 in communication with an alternative preferred actuator of the claimed invention. 図１５は、図１のスパッタリング装置のマグネトロンの代替的な好適実施形態の正射影の断面図を示す。FIG. 15 shows an orthographic cross-sectional view of an alternative preferred embodiment of the magnetron of the sputtering apparatus of FIG. 図１６は、特許請求項に係る発明の代替的な好適アクチュエーターと連通する、図１５のスパッタリング装置のマグネトロンの代替的な好適実施形態の正射影の断面図を示す。16 shows an orthographic cross-sectional view of an alternative preferred embodiment of the magnetron of the sputtering apparatus of FIG. 15 in communication with an alternative preferred actuator of the claimed invention. 図１７は、本発明のスパッタリング装置の代替的な好適実施形態を提供する。FIG. 17 provides an alternative preferred embodiment of the sputtering apparatus of the present invention. 図１８は、図１７の本発明のスパッタリング装置の立面図の部分断面図を示す。18 shows a partial cross-sectional view of the elevational view of the sputtering apparatus of the present invention of FIG. 図１９は、図１８の本発明のスパッタリング装置の立面図の部分断面図を示す。FIG. 19 shows a partial cross-sectional view of the elevational view of the sputtering apparatus of the present invention of FIG. 図２０は、図１７の本発明のスパッタリング装置の立面図の断面図を示す。20 shows a sectional view of the elevation view of the sputtering apparatus of the present invention of FIG. 図２１は、図２０の本発明のスパッタリング装置の立面図の部分断面図を提供する。FIG. 21 provides a partial cross-sectional view of the elevational view of the inventive sputtering apparatus of FIG. 図２２は、図２０の本発明のスパッタリング装置の立面図の部分断面図を示す。22 shows a partial cross-sectional view of the elevational view of the sputtering apparatus of the present invention of FIG. 図２３は、図２１の本発明のスパッタリング装置の正射影の部分断面図を示す。FIG. 23 shows a partial sectional view of the orthogonal projection of the sputtering apparatus of the present invention shown in FIG. 図２４は、図２２の本発明のスパッタリング装置の正射影の部分断面図を示す。24 shows a partial cross-sectional view of the orthogonal projection of the sputtering apparatus of the present invention shown in FIG.

（図面の例示的実施形態の詳細な説明）
図に示された本発明の様々な実施形態の一つ以上の例に対して詳細に参照される。各例は、本発明の様々な実施形態の説明によって提供され、本発明を限定するものではない。例えば、一実施形態の部分として図示され又は説明された特徴は、様々な実施形態をもたらすために他の実施形態で使用されることができる。また、説明された実施形態に対する他の変更及び変形は、特許請求の範囲に記載された発明の範囲及び精神内に考えられる。 Detailed Description of Exemplary Embodiments of the Drawings
Reference will now be made in detail to one or more examples of the various embodiments of the invention illustrated in the figures. Each example is provided by way of explanation of various embodiments of the invention and is not intended to limit the invention. For example, features illustrated or described as part of one embodiment can be used in other embodiments to provide a variety of embodiments. Other modifications and variations to the described embodiments are also contemplated within the scope and spirit of the claimed invention.

図面を参照すると、図１は、好ましくは銅から形成された第１カソード１０２と、好ましくはグラファイトから形成された第２カソード１０４と、グラファイトカソードと銅カソード（１０２、１０４）との間に配置された絶縁体１０６と、複数のアノード１０８とを少なくとも含む例示的なスパッタリング装置１００を示す。好適実施形態では、スパッタリング装置１００は、端部のアノード１０８に隣接する取り付けられたドラグライン１１０と、キャリッジ１１２とを更に含む。好ましくは、キャリッジ１１２は、キャリッジ１１２によって支持された、図２に示された冠状ローラー又は図４に示されたホイールの形態をとることができる複数の回転機構１１４を提供し、プロセスチャンバー１１６を支持する。   Referring to the drawings, FIG. 1 shows a first cathode 102, preferably made of copper, a second cathode 104, preferably made of graphite, and a graphite cathode and a copper cathode (102, 104). 1 illustrates an exemplary sputtering apparatus 100 that includes at least a fabricated insulator 106 and a plurality of anodes 108. In a preferred embodiment, the sputtering apparatus 100 further includes a drag line 110 attached to the end anode 108 and a carriage 112. Preferably, the carriage 112 provides a plurality of rotating mechanisms 114 that can be in the form of coronal rollers shown in FIG. 2 or wheels shown in FIG. To support.

図３は、直線形態につなぎ合わされた複数のカソード及びアノード対１１８と、複数のカソード及びアノード対１１８の近位端に固定された導管束１２０と、複数のカソード及びアノード対１１８の遠位端の端部のアノード１０８に隣接する取り付けられたドラグライン１１０とを含む例示的な代替実施形態を示す。好適実施形態では、導管束１２０（ケーブル束として本明細書中において呼ばれる）は、複数のカソード及びアノード対１１８の各々の間に配置され見えるように示された電源ケーブル１２２及びクーラントライン１２４を少なくとも収容する。図３は、さらに、各々が複数のアノード１０８に隣接する複数のキャリッジ１１２を示す。   FIG. 3 illustrates a plurality of cathode and anode pairs 118 joined in a linear configuration, a conduit bundle 120 secured to the proximal ends of the plurality of cathodes and anode pairs 118, and the distal ends of the plurality of cathode and anode pairs 118. FIG. 6 illustrates an exemplary alternative embodiment including an attached drag line 110 adjacent to the anode 108 at the end of the device. In a preferred embodiment, the conduit bundle 120 (referred to herein as a cable bundle) includes at least a power cable 122 and a coolant line 124 shown to be positioned and visible between each of the plurality of cathode and anode pairs 118. Accommodate. FIG. 3 further shows a plurality of carriages 112 each adjacent to a plurality of anodes 108.

図５によって示されたスパッタリング装置１００の断面前面図は、（図８の）マグネットアッセンブリ１２８と、カソード１０２との間に形成されたインレット及びアウトレットのクーラントチャンネル（１２５、１２６）のより詳細な図を提供し、図６は、クーラントライン１２４から電力ケーブル１２２を示す立面図の端面図を示す。図７は、図５によって示された断面Ｃ−Ｃのための立面図の側面図及び配向の参照を提供する。図６は、さらに、図８の断面Ａ−Ａ及び図９の断面Ｂ−Ｂの参照を提供し、図１０は、アノード１０８に対する電力ケーブル１２２及びクーラントライン１２４の斜視図を提供する。   A cross-sectional front view of the sputtering apparatus 100 illustrated by FIG. 5 is a more detailed view of the inlet and outlet coolant channels (125, 126) formed between the magnet assembly 128 (of FIG. 8) and the cathode 102. FIG. 6 shows an end view of the elevation view showing the power cable 122 from the coolant line 124. FIG. 7 provides an elevational side view and orientation reference for the cross-section CC illustrated by FIG. 6 further provides a reference to section AA in FIG. 8 and section BB in FIG. 9, and FIG. 10 provides a perspective view of power cable 122 and coolant line 124 relative to anode 108. FIG.

図８に戻ると、マグネットアッセンブリ１２８が示されており、マグネットアッセンブリ１２８は、複数の磁石１３４の間に配置された少なくとも複数の絶縁体１３２を含む。好ましくは、複数の磁石１３４の各々は、隣接する磁石の面が共通の極性、すなわち、磁束場を集中するのに役立つ、図９に示されるように北極と北極、南極と南極を有するように配置される。さらに、図８は、前キャップ１３６、端部キャップ１３８、及び、複数の磁石１３４及び複数の絶縁体１３２を通って延びるドローイングボルト１４０を含むのが好ましいマグネットアッセンブリ１２８を示す。好適な実施形態では、ドローイングボルト１４０は、隣接する磁石１３４を、図８に示されるようにカソード１０２に対して実質的に垂直に維持するが、代替的な好適実施形態では、ドローイングボルト１４０は、隣接する磁石１３４を、図１５に示されるようにカソード１０２に対して実質的に非垂直に維持する。好ましくは、図８及び図１５の双方に示された隣接する磁石１３４は、円形の面を有し、図１５に示された隣接する磁石１３４は、円形の面がドローイングボルト１４０及びカソード１０２に対して非垂直であるように整合される。   Returning to FIG. 8, a magnet assembly 128 is shown, which includes at least a plurality of insulators 132 disposed between a plurality of magnets 134. Preferably, each of the plurality of magnets 134 has a north pole and a north pole, a south pole and a south pole, as shown in FIG. 9, where adjacent magnet faces help to concentrate a common polarity, i.e., a magnetic flux field. Be placed. Further, FIG. 8 shows a magnet assembly 128 that preferably includes a front cap 136, an end cap 138, and a drawing bolt 140 that extends through a plurality of magnets 134 and a plurality of insulators 132. In the preferred embodiment, the drawing bolt 140 maintains the adjacent magnet 134 substantially perpendicular to the cathode 102 as shown in FIG. 8, but in an alternative preferred embodiment, the drawing bolt 140 is The adjacent magnet 134 is maintained substantially non-perpendicular to the cathode 102 as shown in FIG. Preferably, the adjacent magnet 134 shown in both FIGS. 8 and 15 has a circular surface, and the adjacent magnet 134 shown in FIG. 15 has a circular surface on the drawing bolt 140 and the cathode 102. Aligned to be non-vertical with respect to.

図９及び図１１を続けて参照すると、図９によって示された好適実施形態では、アノード１０８は、インレットクーラントチャンネル１２５と連通するインレットクーラントキャビティ１４４と、アウトレットクーラントチャンネル１２６と連通するアウトレットクーラントキャビティ１４２とを提供する。図１１に示された好適実施形態では、スパッタリング装置１００は、さらに、ケーブル束１２０に固定されたケーブル束巻き取り機構１４６を少なくとも含む。ケーブル束巻き取り機構１４６は、ケーブル束１２０と協働する導管ガイドテンション機構１４８と、ケーブル束１２０と連通するスプール１５０と、スプール１５０と協働するモーター１５２と、モーター１５２と連通するモーターコントローラー１５４と、モーター１５２とモーターコントローラー１５４とスプール１５０とを収容するキャビネット１５６と、モニター１６０及びキーボード１６２を少なくとも含みモーターコントローラー１５４と接続するオペレーターインターフェース１５８と、を少なくとも含むのが好ましい。   With continued reference to FIGS. 9 and 11, in the preferred embodiment illustrated by FIG. 9, the anode 108 includes an inlet coolant cavity 144 that communicates with the inlet coolant channel 125 and an outlet coolant cavity 142 that communicates with the outlet coolant channel 126. And provide. In the preferred embodiment shown in FIG. 11, the sputtering apparatus 100 further includes at least a cable bundle winding mechanism 146 fixed to the cable bundle 120. The cable bundle winding mechanism 146 includes a conduit guide tension mechanism 148 that cooperates with the cable bundle 120, a spool 150 that communicates with the cable bundle 120, a motor 152 that cooperates with the spool 150, and a motor controller 154 that communicates with the motor 152. And a cabinet 156 that houses the motor 152, the motor controller 154, and the spool 150, and an operator interface 158 that includes at least the monitor 160 and the keyboard 162 and is connected to the motor controller 154.

図１２は、円筒形状を有する細長い閉じ込め構造１６６の内面であるのが好ましいターゲット１６４を含むスパッタリング装置１００を示す。細長い閉じ込め構造１６６の任意の幾何学的形状は、カソード１０２との相互作用に適合する。例えば、細長い閉じ込め構造１６６の幾何学的形状は、角柱、六角柱、台形柱、三角柱、八角柱、又は、他の形状にすることができる。しかしながら、好適実施形態では、細長い閉じ込め構造１６６の幾何学的形状は、円形断面を有する円筒である。   FIG. 12 illustrates a sputtering apparatus 100 that includes a target 164 that is preferably the inner surface of an elongated confinement structure 166 having a cylindrical shape. Any geometric shape of the elongated confinement structure 166 is compatible with interaction with the cathode 102. For example, the geometric shape of the elongated confinement structure 166 can be a prism, hexagon, trapezoid, triangle, octagon, or other shape. However, in a preferred embodiment, the geometric shape of the elongated containment structure 166 is a cylinder with a circular cross section.

図１３及び図１４は、アクチュエーター１６８及び１７０のそれぞれの代替的な好適実施形態を示す。アクチュエーター１６８は、スクリュードライブ１７４と連通するアクチュエーターモーター１７２と、マグネットアッセンブリ１２８及びエンドエフェクタ１７６に結合されたエンドエフェクタ１７６と、を少なくとも含む。好適実施形態では、アクチュエーターモーター１７２の作動は、スクリュードライブ１７４の回転を与える。スクリュードライブ１７４の回転は、カソード１０２内のマグネットアッセンブリ１２８の位置を変えるエンドエフェクタ１７６の直線運動に変換される。好ましくは、アクチュエーターモーター１７２は、直流モーターであるが、空気圧モーター、ロータリー油圧モーター、ステッピングモーターあるいは他の回転出力型モーターに代替的にすることができる。   13 and 14 show alternative preferred embodiments of actuators 168 and 170, respectively. Actuator 168 includes at least an actuator motor 172 in communication with screw drive 174 and an end effector 176 coupled to magnet assembly 128 and end effector 176. In the preferred embodiment, actuation of actuator motor 172 provides rotation of screw drive 174. The rotation of the screw drive 174 is converted into a linear motion of the end effector 176 that changes the position of the magnet assembly 128 within the cathode 102. Preferably, the actuator motor 172 is a direct current motor, but may be replaced by a pneumatic motor, a rotary hydraulic motor, a stepping motor or other rotary output type motor.

図１４のアクチュエーター１７０は、少なくとも、流体シリンダー１７８を含むのが好ましく、流体シリンダー１７８は、好ましくは、ピストン１８２が前後に移動するピストンロッド１８４に接続されるシリンダー筒部１８０を少なくとも含む。シリンダー筒部１８０は、シリンダー底部１８６（キャップ１８６と呼ばれる）によって一端部で閉じられると共に、ピストンロッド１８４がシリンダー筒部１８０から出るシリンダー頭部１８８（グランド１８８と呼ばれる）によって他端部で閉じられるのが好ましい。好適実施形態では、ピストン１８２は、摺動するリング及びシールを有する。ピストン１８２は、シリンダー筒部１８０の内部を、二つのチャンバーである底チャンバー１９０（キャップエンド１８６）と、ピストンロッド側チャンバー１９２（ロッドエンド／シリンダーヘッドエンド１８８）とに分割する。好適実施形態では、ピストンロッド１８４は、マグネットアッセンブリ１２８に結合されるエンドエフェクタ１９４と連通する。好ましくは、流体シリンダー１７８の作動は、ピストンロッド１８４に直線運動を与える。ピストンロッド１８４の直線運動は、カソード１０２の内のマグネットアッセンブリ１２８の位置を変えるエンドエフェクタ１９４の直線運動に変換される。   The actuator 170 of FIG. 14 preferably includes at least a fluid cylinder 178, which preferably includes at least a cylinder barrel 180 connected to a piston rod 184 to which the piston 182 moves back and forth. The cylinder barrel 180 is closed at one end by a cylinder bottom 186 (referred to as a cap 186) and at the other end by a cylinder head 188 (referred to as a gland 188) from which the piston rod 184 exits the cylinder barrel 180. Is preferred. In the preferred embodiment, the piston 182 has a sliding ring and seal. The piston 182 divides the inside of the cylinder cylindrical portion 180 into two chambers, ie, a bottom chamber 190 (cap end 186) and a piston rod side chamber 192 (rod end / cylinder head end 188). In the preferred embodiment, the piston rod 184 is in communication with an end effector 194 that is coupled to the magnet assembly 128. Preferably, actuation of fluid cylinder 178 imparts linear motion to piston rod 184. The linear motion of the piston rod 184 is converted into a linear motion of the end effector 194 that changes the position of the magnet assembly 128 within the cathode 102.

図１６は、ロードアダプター２００と連通するアクチュエーターモーター１９８を少なくとも含むのが好ましいアクチュエーター１９６の付加的な代替的な好適実施形態を示す。好ましくは、ロードアダプター２００は、アクチュエーターモーター１９８と、マグネットアッセンブリ１２８との間に配置されてアクチュエーターモーター１９８及びマグネットアッセンブリ１２８に接続される。好適実施形態では、アクチュエーターモーター１９８の作動は、ロードアダプター２００の回転を与え、この回転は、マグネットアッセンブリ１２８に、カソード１０２の内のマグネットアッセンブリ１２８の位置を回転する回転運動に変換する。好ましくは、アクチュエーターモーター１９８は、直流モーターであるが、空気圧モーター、ロータリー油圧モーター、ステッピングモーターあるいは他の回転出力型モーターに代替的にすることができる。   FIG. 16 illustrates an additional alternative preferred embodiment of an actuator 196 that preferably includes at least an actuator motor 198 in communication with the load adapter 200. Preferably, the load adapter 200 is disposed between the actuator motor 198 and the magnet assembly 128 and connected to the actuator motor 198 and the magnet assembly 128. In the preferred embodiment, actuation of the actuator motor 198 provides rotation of the load adapter 200 that translates the magnet assembly 128 into a rotational motion that rotates the position of the magnet assembly 128 within the cathode 102. Preferably, the actuator motor 198 is a direct current motor, but may be replaced by a pneumatic motor, a rotary hydraulic motor, a stepping motor or other rotary output type motor.

図１７は、第１端２０６及び第２端２０８を提供する好ましくは銅から形成されたカソード２０４を少なくとも含む代替的な例示的スパッタリング装置２０２を示す。好適実施形態では、スパッタリング装置２０２は、さらに、カソード２０４の第１端２０４に取り付けられた供給サイドキャップ２０８と、カソード２０４の第２端２０８に取り付けられたリターンサイドキャップ２１０とを含み、供給サイドキャップ２０８、リターンサイドキャップ２１０及びカソード２０４は、共通の電位を共有する。   FIG. 17 illustrates an alternative exemplary sputtering apparatus 202 that includes at least a cathode 204, preferably made of copper, that provides a first end 206 and a second end 208. In a preferred embodiment, the sputtering apparatus 202 further includes a supply side cap 208 attached to the first end 204 of the cathode 204 and a return side cap 210 attached to the second end 208 of the cathode 204 to provide the supply side. The cap 208, the return side cap 210, and the cathode 204 share a common potential.

好ましくは、代替的な例示的スパッタリング装置２０２は、さらに、第１端２０６上のカソード２０４を支持するカソードインレットガイド機構２１２と、第２端２０８上のカソード２０４を支持するカソードアウトレットガイド機構２１４と、カソードインレットガイド機構２１２に固定されたケーブルアウトレット溶接部２１６と、ケーブルアウトレット溶接部２１６に取り付けられたケーブル束ガイド機構２１８と、を含む。好ましくは、ケーブル束ガイド機構２１８は、カソード２０４に対するケーブル束２２０の整合を維持する。   Preferably, the alternative exemplary sputtering apparatus 202 further includes a cathode inlet guide mechanism 212 that supports the cathode 204 on the first end 206 and a cathode outlet guide mechanism 214 that supports the cathode 204 on the second end 208. A cable outlet welded portion 216 fixed to the cathode inlet guide mechanism 212, and a cable bundle guide mechanism 218 attached to the cable outlet welded portion 216. Preferably, the cable bundle guide mechanism 218 maintains the alignment of the cable bundle 220 with respect to the cathode 204.

図１７にさらに示されるように、代替的な例示的スパッタリング装置２０２のガイド機構２１２、２１４及び２１８は、複数のキャリッジ２２２を提供し、複数のキャリッジ２２２の各々は、回転機構２２４を支持する。好ましくは、カソードインレットガイド機構２１２のキャリッジ２２２は、カソードインレットガイド機構２１２のインレットガイド主要ハウジング２２６に固定され、カソードアウトレットガイド機構２１４のキャリッジ２２２は、カソードアウトレットガイド機構２１４のアウトレットガイド主要ハウジング２２８に固定され、ケーブル束ガイド機構２１８のキャリッジ２２２は、ケーブル束ガイド機構２１８の導管閉じ込め部材２３０に固定される。好ましくは、ケーブル束２２０は、導管２３２内に収容され、導管閉じ込め部材２３０は、導管２３２を固定する。   As further shown in FIG. 17, guide mechanisms 212, 214, and 218 of an alternative exemplary sputtering apparatus 202 provide a plurality of carriages 222, each of which supports a rotation mechanism 224. Preferably, the carriage 222 of the cathode inlet guide mechanism 212 is fixed to the inlet guide main housing 226 of the cathode inlet guide mechanism 212, and the carriage 222 of the cathode outlet guide mechanism 214 is fixed to the outlet guide main housing 228 of the cathode outlet guide mechanism 214. The carriage 222 of the cable bundle guide mechanism 218 is fixed to the conduit confinement member 230 of the cable bundle guide mechanism 218. Preferably, the cable bundle 220 is housed within the conduit 232 and the conduit containment member 230 secures the conduit 232.

図１８は、カソード２０２に対するケーブル束２２０の取り付けのためにケーブル束２２０にアクセスするのに使用される少なくとも一つのメンテナンスアクセス開口２３４を提供する、代替的な例示的スパッタリング装置２０２のケーブルアウトレット溶接部２１６を示す。図１９は、マグネトロン２３６は、好ましくは、複数の絶縁体２４０によって分離された複数の磁石２３８から形成されることを示すと共に、複数の磁石２３８の各々の間にありかつ複数の絶縁体２４０の絶縁体によって占有された空間は、磁石ピッチ２４２であることを示す。   FIG. 18 illustrates a cable outlet weld of an alternative exemplary sputtering apparatus 202 that provides at least one maintenance access opening 234 that is used to access the cable bundle 220 for attachment of the cable bundle 220 to the cathode 202. 216 is shown. FIG. 19 shows that the magnetron 236 is preferably formed from a plurality of magnets 238 separated by a plurality of insulators 240, and between each of the plurality of magnets 238 and of the plurality of insulators 240. The space occupied by the insulator indicates a magnet pitch 242.

図１９は、代替的な例示的スパッタリング装置２０２は、更に、クーラント供給管２４４と、クーラントリターン２４６と、カソード２０４とマグネトロン２３６との間に配置されたクーラント通路２４８とを提供するのが好ましいことを示す。図２０は、カソード２０４のリターンサイドキャップ２１０が、クーラントリターンキャビティ２５０を提供することを示し、一方、図２１は、ガイド機構２１２が、ガイドワイヤ２５４を固定するガイドワイヤ取り付け部材２５２を含むのが好ましいことを示す。   FIG. 19 shows that the alternative exemplary sputtering apparatus 202 further preferably provides a coolant supply tube 244, a coolant return 246, and a coolant passage 248 disposed between the cathode 204 and the magnetron 236. Indicates. FIG. 20 illustrates that the return side cap 210 of the cathode 204 provides a coolant return cavity 250, while FIG. 21 illustrates that the guide mechanism 212 includes a guide wire attachment member 252 that secures the guide wire 254. This is preferable.

図２２は、直流モーター、流体シリンダー、流体モーター、ボイスコイルからなる群から選択されるのが好ましいリニアアクチュエーターを少なくとも含むのが好ましいアクチュエーター２５６を示す。好適実施形態では、リニアアクチュエーター２５６は、ケーブルアウトレット溶接部２１６によって収容されると共に、ケーブルアウトレット溶接部２１６によって収容された、リニアアクチュエーター２５８と連通するリードねじ２６０と、ケーブルアウトレット溶接部２１６によって収容された、リードねじ２６０と相互作用するリードねじナット２６２と、インレットガイド主要ハウジング２２６によって収容されたリードねじナット２６２に取り付けられた磁石プルロッド２６４と、磁石プルロッド２６４とマグネトロン２３６との間に配置されると共に磁石プルロッド２６４及びマグネトロン２３６に固定された磁石ガイドロッド２６６と、を更に含む。   FIG. 22 illustrates an actuator 256 that preferably includes at least a linear actuator that is preferably selected from the group consisting of a DC motor, a fluid cylinder, a fluid motor, and a voice coil. In the preferred embodiment, the linear actuator 256 is received by the cable outlet weld 216 and is received by the cable outlet weld 216 and the lead screw 260 communicating with the linear actuator 258 and the cable outlet weld 216. Further, the lead screw nut 262 interacting with the lead screw 260, the magnet pull rod 264 attached to the lead screw nut 262 accommodated by the inlet guide main housing 226, and the magnet pull rod 264 and the magnetron 236 are disposed. And a magnet guide rod 266 fixed to the magnet pull rod 264 and the magnetron 236.

図２３は、取り付け構造２６８によって磁石ガイドロッド２６６に接合された磁石プルロッド２６４の拡大図を提供し、図２４は、ケーブルアウトレット溶接部２１６によって収容された、リニアアクチュエーター２５８と連通するリードねじ２６０及び、リードねじ２６０と相互作用するリードねじナット２６２の拡大図を示す。   FIG. 23 provides an enlarged view of the magnet pull rod 264 joined to the magnet guide rod 266 by the mounting structure 268, and FIG. FIG. 6 shows an enlarged view of a lead screw nut 262 interacting with the lead screw 260.

本発明の様々な実施形態の多くの特徴および利点は、本発明の様々な実施形態の構造および機能の詳細と共に上記の説明に記載されているにもかかわらず、この詳細な説明は例示のみであり、変更は、特に、添付の特許請求の範囲が表現される用語の広い一般的な意味によって示される完全な程度に特許請求の範囲に係る本発明の原理内にある部品の構造及び配置の問題で詳細に説明されることを理解すべきである。例えば、特定の要素は、特許請求の範囲に係る本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、特定の用途に応じて変えることができる。   Although many features and advantages of various embodiments of the invention have been set forth in the foregoing description, together with details of the structure and function of the various embodiments of the invention, this detailed description is exemplary only. There are modifications, particularly to the construction and arrangement of parts within the principles of the invention as claimed in the claims to the full extent indicated by the broad general meaning of the terms as they appear in the claims. It should be understood that the problem is explained in detail. For example, the particular elements may vary depending on the particular application without departing from the spirit and scope of the claimed invention.

本発明は、その中に固有のものだけでなく、上述の目的および利点を達成するように構成されていることは明らかであろう。現在好ましい実施形態が、この開示の目的のために説明されているが、多数の変更が、当業者に容易に提案され、添付の特許請求の範囲によって包含されることができる。   It will be apparent that the present invention is configured to achieve the objects and advantages described above as well as those inherent therein. While presently preferred embodiments have been described for purposes of this disclosure, numerous modifications can be readily suggested to one of ordinary skill in the art and are encompassed by the appended claims.

Claims (20)

スパッタリング装置であって、
閉じ込め構造の内面として提示されたターゲットと、
ターゲットに隣接するカソードであって、中空コア、第１端及び第２端を提供するカソードと、
中空コア内に配置されたマグネトロンと、
マグネトロンと連通するアクチュエーターであって、中空コア内のマグネトロンの位置がアクチュエーターの作動によって変更されるアクチュエーターと、
第１端上のカソードを支持すると共にターゲットと連通するカソードインレットガイド機構と、
第２端上のカソードを支持すると共にターゲットと連通するカソードアウトレットガイド機構と、
カソードと相互作用するケーブル束と、
ケーブル束に固定されたケーブル束巻き取り機構と、を備える、スパッタリング装置。 A sputtering apparatus,
A target presented as the inner surface of the containment structure;
A cathode adjacent to the target, the cathode providing a hollow core, a first end and a second end;
A magnetron arranged in a hollow core;
An actuator communicating with the magnetron, wherein the position of the magnetron in the hollow core is changed by the operation of the actuator;
A cathode inlet guide mechanism that supports the cathode on the first end and communicates with the target;
A cathode outlet guide mechanism that supports the cathode on the second end and communicates with the target;
A bundle of cables interacting with the cathode;
And a cable bundle winding mechanism fixed to the cable bundle. 請求項１記載のスパッタリング装置において、
カソードインレットガイド機構に固定されたケーブルアウトレット溶接部と、
ケーブルアウトレット溶接部に取り付けられたケーブル束ガイド機構と、を更に備え、
ケーブル束ガイド機構は、カソードに対するケーブル束の整合を維持する、スパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 1, wherein
A cable outlet weld fixed to the cathode inlet guide mechanism;
A cable bundle guide mechanism attached to the cable outlet weld,
The cable bundle guide mechanism is a sputtering apparatus that maintains alignment of the cable bundle with the cathode. 請求項２記載のスパッタリング装置において、
カソードインレットガイド機構は、
インレットガイド主要ハウジングと、
インレットガイド主要ハウジングに固定された少なくとも一つのキャリッジと、を備える、スパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 2, wherein
The cathode inlet guide mechanism
Inlet guide main housing,
A sputtering apparatus comprising: at least one carriage fixed to the inlet guide main housing. 請求項３記載のスパッタリング装置において、
インレットガイド主要ハウジングに固定された少なくとも一つのキャリッジは、
インレットガイド主要ハウジングに固定された屈曲部と、
屈曲部に取り付けられた回転機構と、を備える、スパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 3, wherein
At least one carriage fixed to the inlet guide main housing is
A bent portion fixed to the inlet guide main housing;
And a rotating mechanism attached to the bent portion. 請求項４記載のスパッタリング装置において、
カソードアウトレットガイド機構は、
アウトレットガイド主要ハウジングと、
アウトレットガイド主要ハウジングに固定された少なくとも一つのキャリッジと、を備える、スパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 4, wherein
The cathode outlet guide mechanism
Outlet guide main housing,
A sputtering apparatus comprising: at least one carriage fixed to the outlet guide main housing. 請求項５記載のスパッタリング装置において、
アウトレットガイド主要ハウジングに固定された少なくとも一つのキャリッジは、
アウトレットガイド主要ハウジングに固定された屈曲部と、
屈曲部に取り付けられた回転機構と、を備える、スパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 5, wherein
At least one carriage fixed to the outlet guide main housing is
Bends fixed to the outlet guide main housing;
And a rotating mechanism attached to the bent portion. 請求項６記載のスパッタリング装置において、
アクチュエーターは、
ケーブルアウトレット溶接部によって収容されたリニアアクチュエーターと、
ケーブルアウトレット溶接部によって収容された、リニアアクチュエーターと連通するリードねじと、
ケーブルアウトレット溶接部によって収容された、リードねじと相互作用するリードねじナットと、
インレットガイド主要ハウジングによって収容されたリードねじナットに取り付けられた磁石プルロッドと、
磁石プルロッドとマグネトロンとの間に配置されると共に磁石プルロッド及びマグネトロンに固定された磁石ガイドロッドと、を備える、スパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 6, wherein
The actuator is
A linear actuator housed by a cable outlet weld,
A lead screw housed by the cable outlet weld and in communication with the linear actuator;
A lead screw nut that is received by the cable outlet weld and interacts with the lead screw;
A magnet pull rod attached to the lead screw nut received by the inlet guide main housing;
A sputtering apparatus comprising: a magnet guide rod fixed between the magnet pull rod and the magnetron, the magnet guide rod being disposed between the magnet pull rod and the magnetron. 請求項７記載のスパッタリング装置において、
ケーブル束を囲む導管と、
ケーブルアウトレット溶接部によって取り付けられた、導管と協働する導管固定部材と、を更に備え、
ケーブル束ガイド機構は、
導管を閉じ込める導管閉じ込め部材と、
導管閉じ込め部材に固定された少なくとも一つのキャリッジと、を備える、スパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 7, wherein
A conduit surrounding the cable bundle;
A conduit securing member cooperating with the conduit, attached by a cable outlet weld,
The cable bundle guide mechanism
A conduit confinement member for confining the conduit;
A sputtering apparatus comprising: at least one carriage secured to the conduit confinement member. 請求項８記載のスパッタリング装置において、
導管閉じ込め部材に固定された少なくとも一つのキャリッジは、
導管閉じ込め部材に固定された屈曲部と、
屈曲部に取り付けられた回転機構と、を備える、スパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 8, wherein
At least one carriage secured to the conduit containment member;
A bend secured to the conduit containment member;
And a rotating mechanism attached to the bent portion. 請求項１記載のスパッタリング装置において、
各々が一対の実質的に平行な外側面を有する複数の磁石を備え、
複数の磁石の各々は、一対の実質的に平行な外側面の間に配置された主要な本体部分を提供し、
主要な本体部分は、一対の実質的に平行な外側面の間に配置されると共に一対の実質的に平行な外側面に対して実質的に垂直である外面を有し、
スパッタリング装置は、更に、
複数の磁石の各々の間に配置された複数の絶縁体を備え、
複数の磁の各々の間にありかつ複数の絶縁体の絶縁体によって占有された空間は、磁石ピッチであり、
リニアアクチュエーターは、磁石ピッチ以上でマグネトロンを動かす、スパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 1, wherein
A plurality of magnets each having a pair of substantially parallel outer surfaces;
Each of the plurality of magnets provides a main body portion disposed between a pair of substantially parallel outer surfaces;
The main body portion has an outer surface disposed between the pair of substantially parallel outer surfaces and substantially perpendicular to the pair of substantially parallel outer surfaces;
The sputtering apparatus further includes
Comprising a plurality of insulators disposed between each of the plurality of magnets;
The space between each of the plurality of magnets and occupied by the plurality of insulators is the magnet pitch,
The linear actuator is a sputtering device that moves the magnetron above the magnet pitch. 請求項１０記載のスパッタリング装置において、
カソードの第１端に取り付けられた供給サイドキャップと、
カソードの第２端に取り付けられたリターンサイドキャップと、を更に備え、
供給サイドキャップ、リターンサイドキャップ及びカソードは、共通の電位を共有する、スパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 10, wherein
A supply side cap attached to the first end of the cathode;
A return side cap attached to the second end of the cathode;
The sputtering apparatus in which the supply side cap, the return side cap, and the cathode share a common potential. 請求項１１記載のスパッタリング装置において、
複数の磁石の各々は、実質的に円形断面を有し、
閉じ込め構造は、細長いシリンダーを提供する、スパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 11, wherein
Each of the plurality of magnets has a substantially circular cross section,
The confinement structure provides an elongated cylinder, a sputtering apparatus. 請求項７記載のスパッタリング装置において、
リニアアクチュエーターは、閉じ込め構造の内面に実質的に平行である直線通路においてマグネトロンを動かす、スパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 7, wherein
A linear actuator is a sputtering apparatus that moves a magnetron in a linear path that is substantially parallel to the inner surface of the confinement structure. 請求項１３記載のスパッタリング装置において、
リニアアクチュエーターは、直流モーター、流体シリンダー、流体モーター、ボイスコイルからなる群から選択される、スパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 13, wherein
The linear actuator is a sputtering apparatus selected from the group consisting of a direct current motor, a fluid cylinder, a fluid motor, and a voice coil. 請求項１記載のスパッタリング装置において、
マグネトロンの外面と、カソードの内面との間に配置されたクーラントチャンネルを更に備える、スパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 1, wherein
The sputtering apparatus further comprising a coolant channel disposed between the outer surface of the magnetron and the inner surface of the cathode. 請求項１記載のスパッタリング装置において、
ケーブル束は、電力導体に隣接するクーラントラインを備え、
クーラントライン及び電力導体は、導管によって包まれる、スパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 1, wherein
The cable bundle has a coolant line adjacent to the power conductor,
A sputtering apparatus in which the coolant line and the power conductor are enclosed by a conduit. 請求項１記載のスパッタリング装置において、
屈曲部に取り付けられた回転機構は、ターゲットから予め決められた距離でカソードを支持する、スパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 1, wherein
A sputtering apparatus in which a rotating mechanism attached to the bent portion supports the cathode at a predetermined distance from the target. 請求項１７記載のスパッタリング装置において、
カソードがターゲットから支持される予め決められた距離は、４ｃｍよりも大きくなく、
回転機構は、スプリングサスペンションに取り付けられたホイールである、スパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 17, wherein
The predetermined distance at which the cathode is supported from the target is not greater than 4 cm,
The rotation mechanism is a sputtering device that is a wheel attached to a spring suspension. 請求項１８記載のスパッタリング装置において、
ケーブル束巻き取り機構は、
導管と連通するスプールと、
スプールと協働するモーターと、
モーターと連通するモーターコントローラーと、
モーターとスプールとを収容するキャビネットと、
導管とキャビネットとスプールと相互作用する導管ガイドテンション機構と、
モーターコントローラーと接続するモニター及びキーボードを少なくとも含むオペレーターインターフェースと、を備える、スパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 18, wherein
The cable bundle winding mechanism
A spool in communication with the conduit;
A motor cooperating with the spool;
A motor controller that communicates with the motor;
A cabinet that houses the motor and spool;
A conduit guide tensioning mechanism that interacts with the conduit, cabinet and spool;
A sputtering apparatus comprising: an operator interface including at least a monitor and a keyboard connected to the motor controller. 方法であって、
閉じ込め構造の内面として提示されたターゲットを提供するステップと、
中空コア、第１端及び第２端を提供するカソードを、ターゲットに隣接して供給するステップと、
中空コア内にマグネトロンを配置するステップと、
マグネトロンと連通するアクチュエーターを取り付けるステップであって、中空コア内のマグネトロンの位置がアクチュエーターの作動によって変更されるステップと、
第１端上のカソードを支持すると共にターゲットと連通するカソードインレットガイド機構でカソードを支持するステップと、
第２端上のカソードを支持すると共にターゲットと連通するカソードアウトレットガイド機構でカソードを支持するステップと、
カソードと相互作用するケーブル束を提供するステップと、
スパッタリング装置を形成するために、ケーブル束に固定されたケーブル束巻き取り機構を供給するステップと、を備える、方法。 A method,
Providing a target presented as an inner surface of the containment structure;
Providing a cathode providing a hollow core, a first end and a second end adjacent to the target;
Placing a magnetron in the hollow core;
Attaching an actuator in communication with the magnetron, wherein the position of the magnetron in the hollow core is changed by actuation of the actuator;
Supporting the cathode on a first end and supporting the cathode with a cathode inlet guide mechanism in communication with the target;
Supporting the cathode on a second end and supporting the cathode with a cathode outlet guide mechanism in communication with the target;
Providing a bundle of cables that interact with the cathode;
Providing a cable bundle winding mechanism secured to the cable bundle to form a sputtering apparatus.
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