JP2021070852A - 成膜装置、ターゲットユニットの取り外し方法、及びターゲットユニットの取り付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンス性の向上を図ることのできる成膜装置を提供する。【解決手段】チャンバー内に設けられ、ターゲット１１０Ｒ１を有するターゲットユニット１００と、前記チャンバーの一部を構成し、かつ、ターゲットユニット１００における回転中心軸線方向の一端側の軸受機能を有するエンドブロック２００と、前記チャンバーの一部を構成し、かつ、ターゲットユニット１００における回転中心軸線方向の他端側の軸受機能を有するサポートブロック３００と、を備え、ターゲットユニット１００を回転させる駆動系統は、エンドブロック２００内から、ターゲットユニット１００へと接続され、ターゲットユニット１００に供給される冷却液の供給系統と、ターゲット１１０Ｒ１に電圧を印加する電気系統は、サポートブロック３００内からターゲットユニット１００へと接続されることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、スパッタリングにより基板に薄膜を形成する成膜装置、ターゲットユニットの取り外し方法、及びターゲットユニットの取り付け方法に関する。

スパッタリングにより基板に薄膜を形成する成膜装置においては、カソードの一部となる円筒状のターゲットが、回転しながらスパッタリングするように構成された技術が知られている。このような技術においては、ターゲットの両側に、それぞれ軸受機能が設けられている。

従来、ターゲットの片側に、ターゲットを回転させるための駆動系統と、ターゲットの内部に冷却液を供給する供給系統と、ターゲットに電圧を印加する電気系統を集中させて設ける構成が採用されていた。そのため、ターゲットの片側が大型化する傾向にあった。これにより、ターゲット等を交換する際のメンテナンス作業が大掛かりになる傾向にあった。

特開２０１６−１０８６３３号公報

本発明の目的は、メンテナンス性の向上を図ることのできる成膜装置、ターゲットユニットの取り外し方法、及びターゲットユニットの取り付け方法を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

本発明の成膜装置は、
スパッタリングによって、ターゲットの構成原子による薄膜を基板上に形成する成膜装置において、
チャンバーと、
前記チャンバー内に設けられ、前記ターゲットを有するターゲットユニットと、
前記チャンバーの一部を構成し、かつ、前記ターゲットユニットにおける回転中心軸線方向の一端側の軸受機能を有する第１ケースユニットと、
前記チャンバーの一部を構成し、かつ、前記ターゲットユニットにおける回転中心軸線方向の他端側の軸受機能を有する第２ケースユニットと、
を備え、
前記ターゲットユニットを回転させる駆動系統は、前記第１ケースユニット内から、前記ターゲットユニットへと接続され、
前記ターゲットユニットに供給される冷却液の供給系統と、前記ターゲットに電圧を印加する電気系統は、前記第２ケースユニット内から前記ターゲットユニットへと接続されることを特徴とする。

本発明によれば、ターゲットユニットにおける回転中心軸線方向の一方の側に、駆動系統と供給系統と電気系統が集中して配置されていないため、当該一方の側が大型化してし
まうことを抑制することができる。これにより、メンテナンス性を高めることができる。

以上説明したように、本発明によれば、メンテナンス性の向上を図ることができる。

図１は本発明の実施例に係る成膜装置の概略構成図である。 図２は本発明の実施例に係る磁石の配置構成を示す概略図である。 図３は本発明の実施例に係るロータリーカソードの概略構成図である。 図４は本発明の実施例に係るロータリーカソードの概略構成図である。 図５は本発明の実施例に係るロータリーカソードの概略構成図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例）
図１〜図５を参照して、本発明の実施例に係る成膜装置について説明する。本実施例に係る成膜装置は、スパッタリングによって、ターゲットの構成原子による薄膜を基板上に形成する装置である。以下の説明において、ターゲットの回転中心軸線を単に「回転中心軸線」と称し、回転中心軸線に平行な方向を「回転中心軸線方向」と称する。

＜成膜装置の全体構成＞
図１及び図２を参照して、本実施例に係る成膜装置１の全体構成について説明する。図１は本発明の実施例１に係る成膜装置の概略構成図であり、成膜装置全体を断面的に見た場合の概略構成を示している。なお、図１中の上方は、成膜装置１が使用される際の鉛直方向の上方に相当し、図１中の下方は、成膜装置１が使用される際の鉛直方向下方に相当する。図２は磁石の配置構成を示す概略図である。

本実施例に係る成膜装置１は、内部を真空雰囲気にすることのできるチャンバー２０と、チャンバー２０内の上部に設けられるロータリーカソード１０とを備えている。ただし、ロータリーカソード１０は複数の装置や部材により構成されており、本実施例においては、ロータリーカソード１０を構成する複数の装置及び部材のうちの一部は、チャンバー２０の外部に設けられている。そして、本実施例に係るチャンバー２０はアノードとしても機能する。また、チャンバー２０内の下部には、薄膜を形成させる基板４０を載置する載置台３０が設けられている。この載置台３０は、基板４０を所望の位置に搬送することができるように構成されている。

ロータリーカソード１０は、カソードの一部となる円筒状のターゲット１１０Ｒ１を有するターゲットユニット１００を備えている。ターゲット１１０Ｒ１としては、ＳＵＳやＴｉからなるバッキングチューブの外周面にＩｎ等の接着剤によりターゲット材料が接着されたタイプやバッキングチューブとターゲット材料が一体となった一体型タイプ等のいずれも適用可能である。そして、ターゲット１１０Ｒ１は、基板４０に対向する位置に設けられ、かつスパッタリングの際に回転するように構成されている。

また、ターゲットユニット１００は、ターゲット１１０Ｒ１の内部に設けられる磁力ユニット１２０Ｒ２を備えている。この磁力ユニット１２０Ｒ２は、２重管構造となっている（図３参照）。すなわち、磁力ユニット１２０Ｒ２は、外筒部１２１Ｒ２と、内筒部１
２２Ｒ２とを備えている。そして、内筒部１２２Ｒ２の内部の空間（径方向内側の空間）が冷却液の通路として利用され、外筒部１２１Ｒ２と内筒部１２２Ｒ２との間の環状空間（径方向外側の環状空間）に磁力発生部材としての磁石１２４Ｒ２が収容される。外筒部１２１Ｒ２と内筒部１２２Ｒ２との間の環状空間は、密閉空間となっており、冷却液が浸入することはない。

図２は図１中の磁石１２４Ｒ２を下方からみた図である。磁石１２４Ｒ２は、使用時において、下方に異なる２種類の磁極（Ｎ極とＳ極）が向くように配置される。Ｓ極は、Ｎ極との間に間隔を空けて、かつＮ極を取り囲むように設けられている。なお、Ｓ極とＮ極の配置関係は逆でも構わない。このように、ターゲット１１０Ｒ１の内部に磁力ユニット１２０Ｒ２が備えられることにより、ターゲット１１０Ｒ１と基板４０との間には磁場（漏えい磁場）が形成される。

以上のように構成される成膜装置１においては、ターゲット１１０Ｒ１とアノードとなるチャンバー２０との間に一定以上の電圧を印加することにより、これらの間にプラズマが発生する。そして、プラズマ中の陽イオンがターゲット１１０Ｒ１に衝突することで、ターゲット１１０Ｒ１からターゲット材料の粒子が放出される。ターゲット１１０Ｒ１から放出された粒子は、衝突を繰り返しながら、放出された粒子のうちターゲット物質の中性の原子が基板４０に堆積していく。これにより、基板４０には、ターゲット１１０Ｒ１の構成原子による薄膜が形成される。また、本実施例に係る成膜装置１においては、上記の漏えい磁場によって、図１中Ｐに示す付近（ターゲット１１０Ｒ１に対して略平行な磁場が形成される付近）にプラズマを集中させることができる。これにより、効率的にスパッタリングが行われるため、基板４０へのターゲット物質の堆積速度を向上させることができる。更に、本実施例に係る成膜装置１においては、スパッタリングの最中にはターゲット１１０Ｒ１が回転しているように構成されている。これにより、ターゲット１１０Ｒ１の消耗領域（エロ―ジョンによる浸食領域）が一部に集中することはなく、ターゲット１１０Ｒ１の利用効率を高めることができる。

＜ロータリーカソード＞
特に、図３を参照して、本実施例に係るロータリーカソード１０について、より詳細に説明する。図３は本発明の実施例１に係るロータリーカソード１０の概略構成図であり、ロータリーカソード１０を断面的に見た場合の概略構成を示している。なお、図中、符号Ｂはボールベアリングなどの軸受であり、符号Ｇは相対的に静止した表面間を封止するガスケットであり、符号Ｓは相対的に運動する表面間を封止する密封装置である。これら軸受Ｂ，ガスケットＧ及び密封装置Ｓについては、説明に必要な個所に設けられたものについてのみ適宜説明し、その他の個所に設けられたものについては特に説明は行わない。

ロータリーカソード１０は、第１ケースユニットとしてのエンドブロック２００と、第２ケースユニットとしてのサポートブロック３００により支持されている。また、エンドブロック２００とサポートブロック３００は、支持部材４００により支持されている。これらエンドブロック２００とサポートブロック３００と支持部材４００は、いずれもチャンバー２０の一部を構成する部材である。

上記の通り、ロータリーカソード１０はターゲットユニット１００を備えている。このターゲットユニット１００は、チャンバー２０の内部（Ｖ）に設けられる。そして、ターゲットユニット１００における回転中心軸線方向の一端側の軸受機能がエンドブロック２００に設けられ、ターゲットユニット１００における回転中心軸線方向の他端側の軸受機能がサポートブロック３００に設けられている。

また、ロータリーカソード１０は、ターゲットユニット１００を回転させる駆動系統と
、ターゲットユニット１００に供給される冷却液の供給系統と、ターゲット１１０Ｒ１に電圧を印加する電気系統とを備えている。これら駆動系統、供給系統、及び電気系統は、いずれも複数の部材により構成される。また、ロータリーカソード１０は、各種装置の駆動制御を行う制御装置６００も備えている。

駆動系統は、エンドブロック２００内から、ターゲットユニット１００へ接続されるように構成されている。すなわち、エンドブロック２００は、ケース状のエンドブロック本体２１０を備えている。このエンドブロック本体２１０の内部に駆動系統を構成する各種部材が配されることで、駆動系統は、エンドブロック２００内からターゲットユニット１００に接続されている。なお、エンドブロック本体２１０の内部は、大気（Ａ）に曝されている。

また、冷却液の供給系統と、ターゲット１１０Ｒ１に電圧を印加する電気系統は、サポートブロック３００内からターゲットユニット１００へと接続されるように構成されている。すなわち、サポートブロック３００は、ケース状のサポートブロック本体３１０を備えている。このサポートブロック本体３１０の内部に、供給系統を構成する各種部材と、電気系統を構成する各種部材が配されることで、これら供給系統と電気系統は、いずれもサポートブロック３００内からターゲットユニット１００に接続されている。なお、サポートブロック本体３１０の内部は、大気（Ａ）に曝されている。

また、ロータリーカソード１０は、エンドブロック２００に回転自在に軸支される第１支持軸部と、サポートブロック３００に回転自在に軸支される第２支持軸部とを備えている。そして、ターゲットユニット１００は、これら第１支持軸部と第２支持軸部の双方に対して着脱自在に構成されている。

より具体的には、第１支持軸部は、ターゲット１１０Ｒ１に着脱自在に構成される環状の第１ターゲット用支持軸２２０Ｒ１と、磁力ユニット１２０Ｒ２に着脱自在に構成される第１磁力ユニット用支持軸２３０Ｒ２とを備えている。第１ターゲット用支持軸２２０Ｒ１は、エンドブロック本体２１０に形成された挿通孔２１１に挿通されるように配されて、軸受Ｂによって、エンドブロック本体２１０に回転自在に軸支されている。なお、挿通孔２１１と第１ターゲット用支持軸２２０Ｒ１との間の環状隙間は、密封装置Ｓにより封止されている。また、第１磁力ユニット用支持軸２３０Ｒ２は、第１ターゲット用支持軸２２０Ｒ１の内側を挿通するように配されて、軸受Ｂによって、第１ターゲット用支持軸２２０Ｒ１に対して回転自在に軸支されている。なお、第１ターゲット用支持軸２２０Ｒ１と第１磁力ユニット用支持軸２３０Ｒ２との間の環状隙間も、密封装置Ｓにより封止されている。

ターゲット１１０Ｒ１は、固定具２４０Ｒ１によって、第１ターゲット用支持軸２２０Ｒ１に固定される。また、固定具２４０Ｒ１を外すことで、ターゲット１１０Ｒ１を第１ターゲット用支持軸２２０Ｒ１から取り外すことができる。固定具２４０Ｒ１については、クランプなどの締め付け具やボルトとナットの組み合わせなど、各種公知技術を適用することができる。また、磁力ユニット１２０Ｒ２は、第１磁力ユニット用支持軸２３０Ｒ２に対して、回転中心軸線方向への挿抜により着脱することができる。なお、例えば、図示のように、磁力ユニット１２０Ｒ２の端部に設けられる凸部と、第１磁力ユニット用支持軸２３０Ｒ２の端部に設けられる凹部とによる凹凸嵌合構造によって、磁力ユニット１２０Ｒ２を第１磁力ユニット用支持軸２３０Ｒ２に対して着脱自在に構成することができる。なお、これら磁力ユニット１２０Ｒ２と第１磁力ユニット用支持軸２３０Ｒ２は、回転中心軸線を中心とする回転方向の相対的な移動は規制されるように構成されている。従って、第１磁力ユニット用支持軸２３０Ｒ２が回転すると、磁力ユニット１２０Ｒ２も第１磁力ユニット用支持軸２３０Ｒ２と一体的に回転する。なお、磁力ユニット１２０Ｒ２
を第１磁力ユニット用支持軸２３０Ｒ２に対して着脱自在に構成するための構造について、図示の例に限定されることはなく、適宜、公知技術を採用することができる。

また、第２支持軸部は、ターゲット１１０Ｒ１に着脱自在に構成される環状の第２ターゲット用支持軸３２０Ｒ１と、磁力ユニット１２０Ｒ２に着脱自在に構成される第２磁力ユニット用支持軸３３０Ｒ２とを備えている。第２ターゲット用支持軸３２０Ｒ１は、サポートブロック本体３１０に形成された挿通孔３１１に挿通されるように配されて、軸受Ｂによって、サポートブロック本体３１０に回転自在に軸支されている。なお、挿通孔３１１と第２ターゲット用支持軸３２０Ｒ１との間の環状隙間は、密封装置Ｓにより封止されている。また、第２磁力ユニット用支持軸３３０Ｒ２は、第２ターゲット用支持軸３２０Ｒ１の内側を挿通するように配されて、軸受Ｂによって、第２ターゲット用支持軸３２０Ｒ１に対して回転自在に軸支されている。なお、第２ターゲット用支持軸３２０Ｒ１と第２磁力ユニット用支持軸３３０Ｒ２との間の環状隙間も、密封装置Ｓにより封止されている。

第２ターゲット用支持軸３２０Ｒ１は、内筒部３２１Ｒ１と、内筒部３２１Ｒ１と同軸的に設けられ、かつ内筒部３２１Ｒ１の外周面側に設けられる外筒部３２２Ｒ１とを備えている。これら内筒部３２１Ｒ１と外筒部３２２Ｒ１は、中心軸線方向に対しては、相対的なスライド移動が可能に構成されつつ、回転方向に対しての相対的な移動ができないように、回り止め部材３２３Ｒ１によって、回り止めがなされている。従って、駆動系統により回転駆動力が伝達される際においては、内筒部３２１Ｒ１と外筒部３２２Ｒ１は一体的に回転する。なお、外筒部３２２Ｒ１の端部かつ内周面側には、スライド移動による回り止め部材３２３Ｒ１の進入と退出を可能とする切り欠き部３２２ａＲ１が設けられている。

ここで、第２磁力ユニット用支持軸３３０Ｒ２は、その内部に冷却液の通路が設けられている。より具体的には、第２磁力ユニット用支持軸３３０Ｒ２の内部に配管部３３１Ｒ２が設けられており、この配管部３３１Ｒ２の内部と外部に冷却液の通路が設けられている。

そして、ターゲット１１０Ｒ１は、固定具３４０Ｒ１によって、第２ターゲット用支持軸３２０Ｒ１（より具体的には、内筒部３２１Ｒ１）に固定される。また、固定具３４０Ｒ１を外すことで、ターゲット１１０Ｒ１を第２ターゲット用支持軸３２０Ｒ１から取り外すことができる。固定具３４０Ｒ１については、クランプなどの締め付け具やボルトとナットの組み合わせなど、各種公知技術を適用することができる。また、磁力ユニット１２０Ｒ２は、第２磁力ユニット用支持軸３３０Ｒ２に対して、回転中心軸線方向への挿抜により着脱することができる。本実施例においては、内筒部１２２Ｒ２の内側に配管部３３１Ｒ２が差し込まれるようにすることで、磁力ユニット１２０Ｒ２を第２磁力ユニット用支持軸３３０Ｒ２に対して着脱自在に構成することができる。なお、これら磁力ユニット１２０Ｒ２と第２磁力ユニット用支持軸３３０Ｒ２は、回転中心軸線を中心とする回転方向の相対的な移動は規制されるように構成されている。従って、磁力ユニット１２０Ｒ２が回転すると、第２磁力ユニット用支持軸３３０Ｒ２も磁力ユニット１２０Ｒ２と一体的に回転する。なお、磁力ユニット１２０Ｒ２を第２磁力ユニット用支持軸３３０Ｒ２に対して着脱自在に構成するための構造について、図示の例に限定されることはなく、適宜、公知技術を採用することができる。

また、第２ターゲット用支持軸３２０Ｒ１を介して、ターゲットユニット１００とは反対側に、第２磁力ユニット用支持軸３３０Ｒ２を回転自在に軸支する軸受ユニット３５０が設けられている。この軸受ユニット３５０は、駆動系統による回転駆動力は伝達されず、かつ、第２支持軸部（第２ターゲット用支持軸３２０Ｒ１及び第２磁力ユニット用支持
軸３３０Ｒ２）がサポートブロック３００に対して回転中心軸線方向にスライドする際には、第２支持軸部と共に移動可能に構成されている。この軸受ユニット３５０の端部に設けられた挿通孔３５１内に、第２磁力ユニット用支持軸３３０Ｒ２の端部に設けられた軸部３３２Ｒ２が挿通され、軸受Ｂによって、第２磁力ユニット用支持軸３３０Ｒ２は軸受ユニット３５０に対して回転自在に軸支されている。

＜駆動系統＞
駆動系統について、より詳細に説明する。駆動系統は、ターゲット１１０Ｒ１を回転させる第１駆動機構と、磁力ユニット１２０Ｒ２を回転させる第２駆動機構とを備えている。本実施例においては、駆動源であるモータ５００によって、第１駆動機構と第２駆動機構の両者を駆動させることができるように構成されている。なお、第１駆動機構によって、回転中心軸線を中心に回転する各種部材については数字の符号の後に「Ｒ１」を付している。同様に、第２駆動機構によって、回転中心軸線を中心に回転する各種部材については数字の符号の後に「Ｒ２」を付している。

モータ５００によって回転する回転軸５１０は、軸受Ｂが備えられた軸受部材５２０によって、回転自在に支持されている。ターゲット１１０Ｒ１を回転させるための第１駆動機構は、回転軸５１０に取り付けられる第１プーリ５３０と、第１ターゲット用支持軸２２０Ｒ１に取り付けられる第２プーリ２２１Ｒ１と、これら第１プーリ５３０と第２プーリ２２１Ｒ１に巻き付けられる第１ベルト２２２とから構成される。以上のように構成される第１駆動機構によれば、モータ５００により回転軸５１０が回転すると、回転動力が第１ベルト２２２によって第２プーリ２２１Ｒ１に伝達されて、ターゲット１１０Ｒ１が第１ターゲット用支持軸２２０Ｒ１及び第２ターゲット用支持軸３２０Ｒ１と共に回転する。

磁力ユニット１２０Ｒ２を回転させるための第２駆動機構は、回転軸５１０に取り付けられる第３プーリ５４０と、第１磁力ユニット用支持軸２３０Ｒ２に取り付けられる第４プーリ２３１Ｒ２と、これら第３プーリ５４０と第４プーリ２３１Ｒ２に巻き付けられる第２ベルト２３２とから構成される。第３プーリ５４０と回転軸５１０との間には軸受Ｂが設けられている。また、回転軸５１０には、回転動力の第２駆動機構への伝達と遮断を切り替えるクラッチ５５０が備えられている。より具体的には、このクラッチ５５０は、回転軸５１０に対して回転軸５１０の回転中心軸線と平行に往復移動可能に構成されている。そして、クラッチ５５０が、第３プーリ５４０に接触した状態では回転軸５１０の回転動力が第３プーリ５４０に伝達され、第３プーリ５４０から離れると回転軸５１０の回転動力が第３プーリ５４０に伝達されないように構成されている。なお、図３においては、第３プーリ５４０に接触した状態のクラッチ５５０を実線で示し、第３プーリ５４０から離れた状態のクラッチ５５０ａを点線で示している。なお、クラッチ５５０の動力として、電磁力を利用した電磁式クラッチを好適に利用することができる。ただし、これに限らず、機械式、油圧式、空圧式など各種のクラッチを利用することもできる。

また、第１磁力ユニット用支持軸２３０Ｒ２には、磁力ユニット１２０Ｒ２の回転を制止させるブレーキ２３３Ｒ２が設けられている。より具体的には、このブレーキ２３３Ｒ２は、第１磁力ユニット用支持軸２３０Ｒ２に対して回転中心軸線と平行に往復移動可能に構成されている。そして、ブレーキ２３３Ｒ２が第４プーリ２３１Ｒ２に接触した状態では第４プーリ２３１Ｒ２の回転が制止され、ブレーキ２３３Ｒ２が第４プーリ２３１Ｒ２から離れると、第４プーリ２３１Ｒ２の回転が可能な状態となる。なお、図３においては、第４プーリ２３１Ｒ２に接触した状態のブレーキ２３３ａを点線で示し、第４プーリ２３１Ｒ２から離れた状態のブレーキ２３３Ｒ２を実線で示している。なお、ブレーキ２３３Ｒ２の動力として、電磁力を利用した電磁式ブレーキを好適に利用することができる。ただし、これに限らず、機械式、油圧式、空圧式など各種のブレーキを利用することも
できる。

以上のように構成される第２駆動機構によれば、クラッチ５５０により駆動伝達がなされる状態、かつブレーキ２３３Ｒ２が解除された状態においては、モータ５００により回転軸５１０が回転すると、回転動力が第２ベルト２３２によって第４プーリ２３１Ｒ２に伝達されて、第１磁力ユニット用支持軸２３０Ｒ２と共に磁力ユニット１２０Ｒ２が回転する。そして、クラッチ５５０により動力の伝達が遮断された状態においては、回転軸５１０の回転動力は磁力ユニット１２０Ｒ２には伝達されない。しかしながら、複数の軸受Ｂと密封装置Ｓによる摺動抵抗が発生するため、第２駆動機構によって、磁力ユニット１２０Ｒ２に動力が伝達されていなくても、ターゲット１１０Ｒ１が回転すると磁力ユニット１２０Ｒ２が摺動抵抗によって多少連れ回りする可能性がある。そこで、本実施例に係る第２駆動機構には、上記の通りブレーキ２３３Ｒ２が設けられている。これにより、クラッチ５５０により動力の伝達が遮断される場合には、ブレーキ２３３Ｒ２によって第４プーリ２３１Ｒ２の回転を制止させることで、磁力ユニット１２０Ｒ２の連れ回りが阻止される。

＜供給系統と電気系統＞
供給系統を構成する第１配管７１０と第２配管７２０は、軸受ユニット３５０に接続されている。軸受ユニット３５０には、第２磁力ユニット用支持軸３３０Ｒ２の内部に設けられた冷却液の通路と、第１配管７１０の管内、及び第２配管７２０の管内とを繋ぐための貫通孔３５２，３５３がそれぞれ設けられている。なお、第２磁力ユニット用支持軸３３０Ｒ２の内部に設けられた冷却液の通路のうち、径方向に向かう通路は、放射状に伸びるように複数設けられている。そして、貫通孔３５２の両側と貫通孔３５３の両側に、それぞれ密封装置Ｓが設けられている。このような構成により、いわゆるロータリージョイントが構成され、静止状態にある軸受ユニット３５０、第１配管７１０及び第２配管７２０と、回転する第２磁力ユニット用支持軸３３０Ｒ２との間において、冷却液が外部に漏れることなく、冷却液を循環させることが可能となっている。なお、ロータリージョイントについては、公知技術であるので、その詳細な説明は省略する。

図３においては、冷却液の流れ方の一例を矢印にて示している。すなわち、第１配管７１０から貫通孔３５２を通って、第２磁力ユニット用支持軸３３０Ｒ２の内部に供給された冷却液は、配管部３３１Ｒ２内を通って、磁力ユニット１２０Ｒ２における内筒部１２２Ｒ２内へと送られる。ターゲットユニット１００においては、磁力ユニット１２０Ｒ２における内筒部１２２Ｒ２の内部の空間と、磁力ユニット１２０Ｒ２とターゲット１１０Ｒ１との間の環状隙間が貫通孔１２３Ｒ２により連通されて、冷却液が流れる通路となっている。これにより、内筒部１２２Ｒ２内に送られた冷却液は、貫通孔１２３Ｒ２を通って、磁力ユニット１２０Ｒ２とターゲット１１０Ｒ１との間の環状隙間に送られる。その後、冷却液は、第２磁力ユニット用支持軸３３０Ｒ２における配管部３３１Ｒ２の外側に設けられた通路を通って、貫通孔３５３から第２配管７２０を通じて排出される。なお、配管部３３１Ｒ２の外側に設けられる通路は、例えば、貫通孔３５３に通じるように複数設けられた放射状の通路から、それぞれ第２磁力ユニット用支持軸３３０Ｒ２における図中左側の端面に至るように複数設けられる連通孔により構成することができる。また、図示の例では、第１配管７１０から第２配管７２０に冷却液が流れるように構成する場合を示したが、第２配管７２０から第１配管７１０に冷却液が流れるように構成するようにしても構わない。

電気系統は、電気配線８１０と、電気配線８１０に接続されるスリップリング８２０とを備えている。スリップリング８２０は、軸受ユニット３５０に固定され、かつ第２ターゲット用支持軸３２０Ｒ１に摺動するように設けられている。これにより、静止状態にある軸受ユニット３５０、電気配線８１０及びスリップリング８２０に対して、第２ターゲ
ット用支持軸３２０Ｒ１が回転しても、スリップリング８２０を通じて第２ターゲット用支持軸３２０Ｒ１に電圧が印加される。また、第２ターゲット用支持軸３２０Ｒ１とターゲット１１０Ｒ１も接しているため、ターゲット１１０Ｒ１にも電圧が印加されることになる。

＜ロータリーカソードの動作制御＞
制御装置６００によるロータリーカソード１０の動作制御について説明する。スパッタリングを行う場合には、基板４０の形状等に応じて、薄膜を形成させる部位が異なることがある。そして、薄膜を形成させる部位は、プラズマを集中させる位置を変えることで設定することができる。本実施例に係るロータリーカソード１０によれば、磁力ユニット１２０Ｒ２を回転させて、ターゲット１１０Ｒ１に対する磁石１２４Ｒ２の向きを変えることで、プラズマを集中させる位置を変えることが可能となる。

また、長期間に亘ってロータリーカソード１０が使用されていない場合など、ターゲット１１０Ｒ１の表面が酸化してしまったり、表面に汚れが付着してしまったりする場合がある。そのため、基板４０に薄膜を形成させるためのスパッタリングを行う前に、基板４０への薄膜の形成を伴わないスパッタリング動作（プリスパッタリングと呼ばれる）を行って、汚れなどを除去する制御を行うことがある。この場合には、例えば、基板４０が配置される側とは反対側に磁石１２４Ｒ２を向かせた状態でプリスパッタリングが行われる。

以上のような制御が行われることで、基板４０に対する所望の位置に薄膜を形成させることが可能となる。

＜メンテナンス＞
ターゲット１１０Ｒ１等が長期使用により経時的に劣化した際に、ターゲット１１０Ｒ１等を交換する際のメンテナンスについて、特に、図４及び図５を参照して説明する。本実施例においては、ターゲットユニット１００の着脱を、以下のように容易に行うことができる。すなわち、まず、固定具３４０Ｒ１が取り外される（ターゲットユニット１００と第２支持軸部との固定を解除する工程）。そして、第２支持軸部（第２ターゲット用支持軸３２０Ｒ１及び第２磁力ユニット用支持軸３３０Ｒ２）と軸受ユニット３５０が、中心軸線方向にスライドされることで、これらはターゲットユニット１００から離間した状態となる（第２支持軸部を第２ケースユニット（サポートブロック３００）に対して回転中心軸線方向にスライドさせて、第２支持軸部をターゲットユニット１００から離間させる工程（図４参照））。なお、第２ターゲット用支持軸３２０Ｒ１については、内筒部３２１Ｒ１のみがスライド移動し、外筒部３２２Ｒ１は移動しない。

ここで、冷却液を供給するポンプなどの冷却液供給源（不図示）や、電圧を印加する電源（不図示）が移動可能に構成される場合には、図中、実線で示すように、第１配管７１０及び第２配管７２０と、電気配線８１０も、軸受ユニット３５０と共にスライドする構成を採用することができる。ただし、冷却液供給源や電源が固定される場合には、これらを、可撓性を有する部材により構成するとよい。これにより、軸受ユニット３５０の移動に伴って、それぞれ点線で示される第１配管７１０ａ、第２配管７２０ａ、及び電気配線８１０ａは撓むように変形する。従って、冷却液供給源や電源は固定されたままでも支障がない。

そして、上記のスライド動作が終了された後に、固定具２４０Ｒ１が取り外される（ターゲットユニット１００と第１支持軸部との固定を解除する工程）。これにより、ターゲットユニット１００は、第１支持軸部（第１ターゲット用支持軸２２０Ｒ１及び第１磁力ユニット用支持軸２３０Ｒ２）から取り外される（図５参照）。

このように、ターゲットユニット１００を第１支持軸部及び第２支持軸部から簡単に取り外すことができる。そして、ターゲット１１０Ｒ１を新品のものに交換した後にターゲットユニット１００（または、新品のターゲットユニット１００）を、上記の取り外し順序とは逆の順序で、簡単に取り付けることができる。つまり、ターゲットユニットの取り付け方法については、以下の通りである。まず、固定具２４０Ｒ１によって、ターゲットユニット１００と第１支持軸部とが固定される（ターゲットユニット１００と第１支持軸部とを固定する工程（図４参照））。そして、第２支持軸部と軸受ユニット３５０が、中心軸線方向にスライドされることで、これらはターゲットユニット１００に近づけられる（第２支持軸部を第２ケースユニット（サポートブロック３００）に対して回転中心軸線方向にスライドさせて、第２支持軸部をターゲットユニット１００に近づける工程）。その後、固定具３４０Ｒ１によって、ターゲットユニット１００と第２支持軸部とが固定される（ターゲットユニット１００と第２支持軸部とを固定する工程）。以上の工程により、ターゲットユニット１００が取り付けられる（図３参照）。

＜本実施例に係る成膜装置の優れた点＞
本実施例に係る成膜装置によれば、ターゲットユニットにおける回転中心軸線方向の一方の側（例えば、エンドブロック２００側）に、駆動系統と供給系統と電気系統が集中して配置されていないため、当該一方の側が大型化してしまうことを抑制することができる。これにより、メンテナンス性を高めることができる。

また、本実施例によれば、第２支持軸部（第２ターゲット用支持軸３２０Ｒ１及び第２磁力ユニット用支持軸３３０Ｒ２）と軸受ユニット３５０が、サポートブロック本体３１０に対してスライド可能に構成されている。これにより、メンテナンス性をより一層高くすることができる。

（その他）
上記実施例においては、駆動源であるモータ５００によって、第１駆動機構と第２駆動機構の両者を駆動させることができるように構成される場合を示した。しかしながら、本発明においては、そのような構成に限定されることはなく、第１駆動機構と第２駆動機構を別々の駆動源（モータ）によって駆動させる構成も適用可能である。

１ 成膜装置
１０ ロータリーカソード
２０ チャンバー
３０ 載置台
４０ 基板
１００ ターゲットユニット
１１０Ｒ１ ターゲット
１２０Ｒ２ 磁力ユニット
１２１Ｒ２ 外筒部
１２２Ｒ２ 内筒部
１２３Ｒ２ 貫通孔
１２４Ｒ２ 磁石
２００ エンドブロック
２１０ エンドブロック本体
２１１ 挿通孔
２３３Ｒ２ ブレーキ
２４０Ｒ１ 固定具
３００ サポートブロック
３１０ サポートブロック本体
３１１ 挿通孔
３２１Ｒ１ 内筒部
３２２Ｒ１ 外筒部
３２３Ｒ１ 回り止め部材
３３１Ｒ２ 配管部
３３２Ｒ２ 軸部
３４０Ｒ１ 固定具
３５０ 軸受ユニット
３５１ 挿通孔
３５２，３５３ 貫通孔
４００ 支持部材
５００ モータ
５１０ 回転軸
５２０ 軸受部材
５５０ クラッチ
６００ 制御装置
７１０ 第１配管
７２０ 第２配管
８１０ 電気配線
８２０ スリップリング
Ｂ 軸受
Ｇ ガスケット
Ｓ 密封装置

Claims (16)

1. スパッタリングによって、ターゲットの構成原子による薄膜を基板上に形成する成膜装置において、
   チャンバーと、
   前記チャンバー内に設けられ、前記ターゲットを有するターゲットユニットと、
   前記チャンバーの一部を構成し、かつ、前記ターゲットユニットにおける回転中心軸線方向の一端側の軸受機能を有する第１ケースユニットと、
   前記チャンバーの一部を構成し、かつ、前記ターゲットユニットにおける回転中心軸線方向の他端側の軸受機能を有する第２ケースユニットと、
   を備え、
   前記ターゲットユニットを回転させる駆動系統は、前記第１ケースユニット内から、前記ターゲットユニットへと接続され、
   前記ターゲットユニットに供給される冷却液の供給系統と、前記ターゲットに電圧を印加する電気系統は、前記第２ケースユニット内から前記ターゲットユニットへと接続されることを特徴とする成膜装置。
2. 前記ターゲットユニットは、
   筒状の前記ターゲットと、
   前記ターゲットの内部に設けられ、かつ、磁力を発生する磁力発生部材を有する磁力ユニットと、
   を備えると共に、
   前記駆動系統は、
   前記ターゲットを回転させる第１駆動機構と、
   前記磁力ユニットを回転させる第２駆動機構と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記磁力ユニットは、
   径方向内側の空間が冷却液の通路として利用され、径方向外側の環状空間に前記磁力発生部材が収容される密閉空間となる２重管構造となっていることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
4. 前記磁力ユニットにおける前記径方向内側の空間と、前記磁力ユニットと前記ターゲットとの間の環状隙間が連通されて、冷却液が流れる通路となっていることを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
5. 前記第１ケースユニットに回転自在に軸支される第１支持軸部と、
   前記第２ケースユニットに回転自在に軸支される第２支持軸部と、
   を備え、
   前記ターゲットユニットは、これら第１支持軸部と第２支持軸部の双方に対して着脱自在に構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の成膜装置。
6. 前記ターゲットユニットは、
   筒状の前記ターゲットと、
   前記ターゲットの内部に設けられ、かつ、磁力を発生する磁力発生部材を有する磁力ユニットと、
   を備えると共に、
   前記第１支持軸部は、
   前記ターゲットに着脱自在に構成される環状の第１ターゲット用支持軸と、
   前記磁力ユニットに着脱自在に構成される第１磁力ユニット用支持軸と、
   を備え、
   前記第１磁力ユニット用支持軸は、前記第１ターゲット用支持軸に対して回転自在に軸支されていることを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
7. 前記ターゲットユニットは、
   筒状の前記ターゲットと、
   前記ターゲットの内部に設けられ、かつ、磁力を発生する磁力発生部材を有する磁力ユニットと、
   を備えると共に、
   前記第２支持軸部は、
   前記ターゲットに着脱自在に構成される環状の第２ターゲット用支持軸と、
   前記磁力ユニットに着脱自在に構成される第２磁力ユニット用支持軸と、
   を備え、
   前記第２磁力ユニット用支持軸は、前記第２ターゲット用支持軸に対して回転自在に軸支されていることを特徴とする請求項５または６に記載の成膜装置。
8. 前記第２磁力ユニット用支持軸の内部に冷却液の通路が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の成膜装置。
9. 前記第２ターゲット用支持軸を介して、前記ターゲットユニットとは反対側に、前記第２磁力ユニット用支持軸を回転自在に軸支する軸受ユニットが設けられており、
   前記軸受ユニットは、前記駆動系統による回転駆動力は伝達されず、かつ、前記第２支持軸部が前記第２ケースユニットに対して回転中心軸線方向にスライドする際には、前記第２支持軸部と共に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項７または８に記載の成膜装置。
10. 前記軸受ユニットの内部に冷却液の通路が設けられており、該軸受ユニットに前記供給系統を構成する配管が接続されていることを特徴とする請求項９に記載の成膜装置。
11. 前記配管は可撓性を有することを特徴とする請求項１０に記載の成膜装置。
12. 前記供給系統は、
    電気配線と、
    前記電気配線に接続され、かつ前記軸受ユニットに固定されると共に、前記第２ターゲット用支持軸に摺動するように設けられるスリップリングと、を備えることを特徴とする請求項９，１０または１１に記載の成膜装置。
13. 前記電気配線は可撓性を有することを特徴とする請求項１２に記載の成膜装置。
14. 前記ターゲットユニットと前記第２支持軸部とが固定されていない状態においては、該第２支持軸部は、前記第２ケースユニットに対して回転中心軸線方向にスライド可能に構成されていることを特徴とする請求項５〜１３のいずれか一つに記載の成膜装置。
15. 請求項１４に記載の成膜装置における前記ターゲットユニットの取り外し方法であって、
    前記ターゲットユニットと前記第２支持軸部との固定を解除する工程と、
    前記第２支持軸部を前記第２ケースユニットに対して回転中心軸線方向にスライドさせて、該第２支持軸部を前記ターゲットユニットから離間させる工程と、
    前記ターゲットユニットと前記第１支持軸部との固定を解除する工程と、
    を有することを特徴とするターゲットユニットの取り外し方法。
16. 請求項１４に記載の成膜装置における前記ターゲットユニットの取り付け方法であって、
    前記ターゲットユニットと前記第１支持軸部とを固定する工程と、
    前記第２支持軸部を前記第２ケースユニットに対して回転中心軸線方向にスライドさせて、該第２支持軸部を前記ターゲットユニットに近づける工程と、
    前記ターゲットユニットと前記第２支持軸部とを固定する工程と、
    を有することを特徴とするターゲットユニットの取り付け方法。

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