JP4155983B2 - 回転可能なターゲット管をスパッタするための陰極装置 - Google Patents

Description

本発明は、ターゲット管をスパッタするための陰極装置であって、プラズマを閉じ込めるための磁界を生ぜしめるための回転不能な磁石システムが設けられており、ターゲット管が、真空チャンバ内で磁界を貫通するように回転可能であり、少なくとも１つの支持構造体内に、ターゲット管のための駆動可能な支持軸が配置されており、さらに、ターゲット管内に、磁石システムのための保持装置が配置されており、かつ支持軸とターゲット管との間に、ターゲット管の交換のための解離可能な少なくとも１つの連結装置が配置されている形式のものに関する。

真空コーティング技術では、回転するコーティング陰極がますます頻繁に使用されるようになっている。これは、通常、長手方向軸線を中心として回転可能な管であり、この管は内部に定置に立っている磁石システムを備えている。プレーナ型の陰極に対する前記回転陰極の利点は、ターゲット材料のはるかにより良好な利用およびひいてはより長い耐用期間である。

この管陰極は主として２つの構成原理において区別される。両原理の説明を水平なコーティング装置の実例に則して行う。

第１の原理では、媒体供給装置も含めた完成した駆動ユニットが、コーティングチャンバのカバーに、それぞれ１つの管端部におけるいわゆる端部ブロックまたは端部ヘッドの形状で組み付けられている。ターゲット交換のために、カバーも含めた全ユニットが装置から取り外される。装置の外側で、特別な作業架台上でターゲット交換が行われるかまたは完成したユニットが取り替えられる。

第２の原理では、媒体供給装置も含めた駆動ユニットが、側方のチャンバ壁に組み付けられている。したがって、回転運動および媒体は側方からプロセスチャンバ内に導入される。所定の管長さまでは、これは自由に張り出している（「片持ち式の；cantilevered」）構造体であってよい。より長い管では、他方の管端部に付加的なサポート装置が必要とされる。ターゲット交換のために、内部に存在する磁石システムも含めたターゲット管は、駆動ユニットからフランジ解離され（abgeflanscht）、かつチャンバから外へ持ち上げられる。この後、完成したターゲット・磁石ユニットが取り替えられることができるかまたはさらに分解されることができ、かつ本来のターゲット管が取り替えられることができる。

この場合、主要目的は常時、装置のできるだけ短い停止時間を維持するためにできるだけ短い時間内でターゲット交換を実施することである。

張り出している陰極の場合、さらに別の不都合な点が加わる。すなわち、構造体および運転に起因して、少なくとも駆動装置側の結合箇所に極めて大きい力が生じる。さらに、正確な回転運転が、一定の軸線位置によって与えられていなければならない。なぜならば、比較的に小さい偏差が既に、４メートルのターゲット長さの場合には莫大で不都合な影響を及ぼすからである。

この場合、従来技術は、大抵は外径において複数のねじで結合されている単純なフランジ解決手段であった。これは確かに機械的に安定性の結合部ではあるが、解体のためには全てのねじが個別に緩められなければならず、これには多大な所要スペースおよび莫大な消費時間が伴うという欠点を有している。

さらに、複数のユニオンナット（Ueberwurfmuttern）から成る組合せを介した、ターゲット外面における種々異なるジオメトリとの結合部が形成されている、種々異なる解決手段が公知である。

結合部の形成に際してのさらなる困難として、さらに言及しておきたいのは、ターゲット管の異なる２つの原理が存在することである。

第１の原理では、機械的に安定性の、真空密でかつ処理可能な厚壁の管から製作されるターゲットが重要である。この場合、シールおよび固定ジオメトリの構成に、狭い限界は設けられていない。

第２の原理では、方法に起因して、薄壁ではあるが真空密でかつ機械的に安定性の支持管が重要である。この支持管には、本来のターゲット材料、例えばＳｉ、Ｚｎ、ＳｉＡｌおよび、機械的に非安定性のあらゆる別の材料が、種々異なる形式で被着されている。

したがって１つの課題は、一方ではターゲット管の構造とは無関係であるが、他方ではターゲット・磁石システムユニットを機械的および真空技術的に高い信頼度で相関させ、さらに、迅速なターゲット交換を可能にする、駆動装置とターゲット管との間の結合部を得ることであった。同時に、ターゲット・磁石システムユニットの迅速な分解が可能であることが望ましい。さらに、ターゲットもしくは支持管は、簡単にかつ安価に製作可能であることが望ましいであろう。なぜならば、ターゲットもしくは支持管は摩耗もしくは消耗部材であるからである。

以下に、従来技術を幾つかの文献に基づき詳しく説明する。

アメリカ合衆国特許４３５６０７３号明細書には、円筒形の陰極とこの陰極内に軸線平行に格納された磁石システムとを備えた、平坦な基板のためのスパッタおよびコーティング装置が開示されている。陰極は片側だけが開放していて、この場所にハンドグリップを備えている。このハンドグリップを介して、減りを補償するためであるにせよ、コーティング材料を変更するためであるにせよ、陰極の回動によって部分的に新しいまたは別の面部分を競争路状（「レーストラック」）の磁界の作用領域内にもたらすことができる。同じくレバーによって角度位置が可変な磁石システムは、装着された磁極片を介して、−摩擦を伴って−ターゲット管の内面に支えられている。冷却水は管状の磁石支持体を通って供給され、ターゲット管の開口から外へ流出する。ターゲット管の組付けと消耗に起因した取替えとは、相応に比較的に大きい横断面の円形の開口を通して締付けリングと支承リングとをねじって取り外すことによってしか可能ではない。しかも、この場所で閉鎖されたターゲット管の、向かい合って位置する中央の支承ピンを、全装置を開放する必要なしに当該支承ピンの定置の支承部内に通すことは、恐らく困難であろう。

アメリカ合衆国特許４４１７９６８号明細書によれば、回転する大量の材料を円筒形のチャンバ内でマグネトロンコーティングするための回転対称的な陰極システムが公知である。前記チャンバ内には、定置のターゲット管とこのターゲット管内で回転可能な多極の磁石システムとが同心的に配置されている。半径方向および接線方向で等距離の間隔で、軸線平行に多数の別のマグネトロン陰極が、逆の構成原理で配置されている。すなわち、駆動装置によって回転可能な管の内側に、中央に向かって方向付けられた不動の磁石システムが配置されている。中央のターゲット管と周辺のターゲット管との間のほぼリング状の中間室内には、棒状の多数の基板ホルダが配置されている。これらの基板ホルダは遊星歯車装置によって同期式に駆動されている。全てのターゲット管の交換のためには、−既にこのターゲット管の両端の支承部のせいで−基板ホルダを備えた円形のチャンバカバーが撤去されなければならない。さらに、ターゲット管の組付けおよび交換は、チャンバの奥行きのせいで、かつチャンバの向こう側の端部における多数のねじ部材を緩める必要性のせいで、時間がかかりかつ困難になる。この場合、冷却システムも解離されなければならず、かつ開放および再閉鎖されなければならない。

アメリカ合衆国特許４３５６０７３号明細書の「一部継続」であるアメリカ合衆国特許４４２２９１６号明細書によれば、図９から、平坦な基板をコーティングするための、連続的に作業する陰極スパッタシステムが公知である。ほぼ直方体形の真空チャンバの天井には、回転可能なターゲット管とこのターゲット管内に不動に支承された磁石システムとが両端に配置されている。磁石システムを備えた定置のチャンバの２つの中空軸が、支承台（Lagerboecke）を介して冷却接続部に保持されている。前記中空軸には、２つの端部壁とこの端部壁内に配置された軸受ブシュとを介して、回転可能なターゲット管が回転可能に支承されている。このターゲット管は、同心的な歯車と、軸線平行な軸を備えた偏心的なピニオンと、チャンバに配置された外部の電気モータとによって、チェーンを介して駆動される。この事例においても、ターゲット管の組付けおよび交換は時間がかかりかつ困難になる。なぜならば、この目的のために磁石システムは、チャンバカバーの撤去後に一緒に取り外されなければならないからである。

アメリカ合衆国特許５４３７７７８号明細書およびアメリカ合衆国特許５５２９６７４号明細書によれば、管状の、回転不能なターゲットが公知である。このターゲットによって、基板は軸方向に案内されることができるかまたは軸線に対して横方向のスリットを貫通するように案内されることができる。さらに、帯状の基板が外側でスリットを越えるように案内されるようになっている変化例が記載されている。さらに、長手方向孔と軸線平行なスリットとを備えたプレート状の（「プレーナ型の」）ターゲットが記載されており、前記スリットを越えるように、帯状の基板が案内されることができる。ターゲットおよびターゲットの支持エレメントは回転不能なものとして示されている。なぜならば、回転は、外部の接続部のための半径方向の結合エレメントによって阻止されるはずであるからである。回転対称的である限りは−支持エレメントとターゲットとの結合のために、内側の円錐面を備えた、ヒンジ結合されたリング半部と、それぞれ１つの継手と１つの締付けねじとから成っているコレットチャック（Spannzange）が開示されている。このコレットチャックの軸線は管軸線に対して垂直に延びている。プラズマを閉じ込めるための磁石システムが開示されている限りでは（図９および図２０）、この磁石システムはターゲット管の外側に存在する。本発明はこのようなシステムは扱わない。

国際公開第００／００７６６号パンフレットによれば、取替え可能な管状のターゲットまたはターゲット・管組合せ部材のための管状の支持軸の端部に、ターゲットの端部が水密および真空密に被せ嵌められることができる１つの段部と２つのシール部材溝とを備えた半径方向のリングフランジを配置することが公知である。この場合、支持軸のリングフランジと支持管の端部における別のリングフランジとが、解離可能な連結装置によって結合されている。この連結装置は半円形の２つのリング半部から成っている。両リング半部はリングフランジに対して、少なくとも１つのねじによって締付け可能である。このねじの軸線は回転軸線に対して直角に延びている。この場合、リング半部は少なくともそれぞれ１つの半・円錐面を有しており、この半・円錐面は支持軸のリングフランジにおける円錐面に対して相補形状を有するように形成されている。しかしながらこのような連結装置は、工具を当てるための、かつリング半部自体の旋回および取外し運動のための多大な自由空間を前提とし、リング半部の締付けに際して、力を消耗させかつ磨耗を生ぜしめる接線方向の著しい滑り運動が発生する。

アメリカ合衆国特許５０９６５６２号明細書によれば、管状のターゲットの両端部を、ターゲット側の端部にそれぞれ１つのリングフランジを有している２つの支持軸に結合することが公知である。しかしながら、結合部の形式または結合部の解離可能性については、何も説明されていない。支持軸を支承するために、真空チャンバの内部には−それぞれ絶縁された状態で−複数の支承台が配置されている。これらの支承台のうちの１つの支承台が電流伝送のために形成されており、別の支承台が冷却水の導入および導出のために形成されている。しかしながら、真空密および水密な支承部は回転シール部材の複雑なシステムを前提とし、前記回転シール部材の分離はターゲットの交換を困難にする。

アメリカ合衆国特許５５９１３１４号明細書および対応する国際公開第９７／１５６９７号パンフレットによれば、さらに、管状のターゲットのための支持軸の端部にリングフランジを備えることが公知である。このリングフランジの、ターゲットに向けられた面は、段部を有している。この段部は、半径方向のリング面とリングシール部材を備えたシール溝とを備えている。しかしながら、前記段部は支持軸およびターゲットの面平行な方向付けのためにしか働かず、センタリングのためには働かない。むしろ、センタリングの試みは締付けリングと、締付けリングの内面とターゲット端部の外面とに存在するねじ山結合部によって行われる。ねじ山結合は、有利には、鋼線材の螺旋状に渦巻く２つの区分によって行われる。このような連結装置も、工具を当てるための、かつ締付けリング自体の取外し運動のための多大な自由空間を前提とし、締付けに際して、力を消耗させかつ磨耗を生ぜしめる接線方向の著しい滑り運動が発生する。このことも特別に指摘される。

アメリカ合衆国再審査証明書６３７５８１５号明細書によれば、回転可能な管状のターゲットの支持軸にそれぞれ１つのリングフランジを備えることおよびターゲットとの結合をまたもやハーフリング状の連結エレメントによって実施することが公知である。前記連結エレメントは、一方ではターゲットの、アンダカットされたリングフランジと、他方では支持軸におけるリングとに上方から係合し、しかも同じくアンダカットされたねじ山結合部によって係合する。このねじ山結合部は、軸方向の締付けおよび半径方向の締付けを同時に引き起こす。このようなねじ山結合部は、多大な加工の手間および費用をかけなければ製作されることができない。しかしながら、このような連結装置は、工具を当てるための、かつリング半部自体の旋回または取出し運動のための多大な自由空間を前提とし、リング半部の締付けに際して、力を消耗しかつ磨耗を生ぜしめる接線方向の著しい滑り運動が発生する。
アメリカ合衆国特許４３５６０７３号明細書 アメリカ合衆国特許４４１７９６８号明細書 アメリカ合衆国特許４４２２９１６号明細書 アメリカ合衆国特許４３５６０７３号明細書 アメリカ合衆国特許５４３７７７８号明細書 アメリカ合衆国特許５５２９６７４号明細書 国際公開第００／００７６６号パンフレット アメリカ合衆国特許５０９６５６２号明細書 アメリカ合衆国特許５５９１３１４号明細書 国際公開第９７／１５６９７号パンフレット アメリカ合衆国再審査証明書６３７５８１５号明細書

したがって本発明の課題は、冒頭に述べた形式の陰極装置を改良して、１つまたは複数の支持軸およびターゲット管の高度でかつ高負荷可能な同軸性と、水および真空に対する高い信頼度のシールと、１つまたは複数の支持軸とターゲット管との簡単な、頻繁に繰返し可能な、磨耗の少ない結合および分離とが、必須の操作のための広い自由空間および長い時間を必要とすることなく同時に実現可能であるようなものを提供することである。さらに、軸線位置が一定の状態で、極めて良好な円滑回転（Rundlauf）が保証されているようにしたい。

この課題を解決するために本発明の構成では、少なくとも駆動可能な支持軸とターゲット管との間に、これらに対して同軸的なスペーサ部材と、解離可能な２つの分離箇所とが配置されており、かつ該分離箇所によって、一方では支持軸とスペーサ部材との間の、他方ではスペーサ部材とターゲット管との間の、相対回動不能でかつ形状剛性的な（formsteif）結合部が、解離可能および再形成可能であるようにした。

このことによって、１つまたは複数の支持軸およびターゲット管の高度のかつ高負荷可能な同軸性と、水と真空との間の高い信頼度のシールと、１つまたは複数の支持軸とターゲット管との簡単な、頻繁に繰返し可能な、磨耗の少ない結合および分離とが、必須の操作のための広い自由空間および長い時間を必要とすることなく同時に実現可能であることが達成される。さらに、全ての回転する部材の軸線位置が一定の状態で、極めて良好な円滑回転が保証されている。

本発明の対象のさらなる有利な実施態様は、従属請求項から−個別にまたは組合せで−得られる。この場合、強調しておきたいのは、請求項２，３，４記載の特徴は互いに無関係に、請求項１の特徴部と一緒に使用されることもできるが、互いに組み合わされることもできる。

以下に、本発明の対象の実施形態およびその作用形式並びに付加的な利点を、図１〜図８に基づき詳しく説明する。

図１には、左側に支持構造体１を示してある。この支持構造体１は、垂直なプレート２と堅固に嵌め込まれた支持管３とから成っている。この支持管３内には、シールされた状態で真空・回転貫通ガイド４が挿入されている。この真空回転貫通ガイド４の右側の端部には、半径方向で締付け可能な突起部５が存在する。前記真空回転貫通ガイド４内には、回転可能な支持軸６が挿入されている。この支持軸６の右側の端部には、楔７を介してリングフランジ８が相対回動不能に被せ嵌められている。このリングフランジ８は、軸方向でサポートリング９によってねじ山結合部１０を用いて固定されている。サポートリング９の外周部とリングフランジ８との間には、同軸的で軸線平行なリングギャップが存在する。このリングギャップは第１の形状接続エレメント（Formschlusselement）１１を形成している。

空間位置が任意に選択されることができるシステム軸線Ａ−Ａは、破線によって示してある。支持構造体１は真空室（図示せず）の内部で、真空室の複数の側壁のうちの１つの側壁、底部または天井に固定されていてよい。

右側には、回転可能なターゲット管１２の端部を示してある。この端部は、支持管１３とコーティング材料から成る上張り１４とから成っている。前記コーティング材料は、非反応性の雰囲気（例えばアルゴン）中で基板（図示せず）上に凝縮されることができるかまたは反応性の雰囲気中で上張り１４の化合物として凝縮されることができる。この場合、基板はガイドによって、軸線Ａ−Ａに対して平行にかつ図平面に対して垂直に運動させられる。しかしながらこの動作は公知であるため、これ以上詳しくは説明しない。例えば、支持管１３および上張り１４は同じ材料から成っていてよいが、この材料が十分な強さを有している場合に限られる。

支持軸６とターゲット管１２との間の相対回動不能な結合は、以下の手段によって行われる。すなわち、リングフランジ８とターゲット管１２との間には、より強く縁付けされた（umrandet）スペーサ部材１５が存在する。このスペーサ部材１５はリングフランジ１５ａと、同軸的なリング突起部１５ｂとを備えている。このリング突起部１５ｂは第１の形状接続エレメント１１内に係合している。より容易な係入のためにかつセンタリングのために、リング突起部１５ｂは内側および外側に円錐台面１５ｃ，１５ｄを備えている（図２）。リングフランジ１５ａを、一体の第１の締付けリング１６が覆っている。この締付けリング１６は、解離可能な少なくとも１つの第２の形状接続エレメント１７を備えている。結合部は、（図６による）バヨネットシステムのような斜面またはねじ山によって同心的に引き締められることができる。

スペーサ部材１５のさらなる経過において、このスペーサ部材１５は中空円筒形の突起部１５ｅを有している。この突起部１５ｅは２つの雄ねじ山１５ｆ，１５ｇを備えている。前記突起部には、一体的な第２の締付けリング１８と対向支承部（Widerlager）１９とが螺合されている。締付けリング１６はスペーサ部材１５のリング面１５ｈを押圧している。

支持軸６、スペーサ部材１５およびターゲット管１２の内部には、−軸線Ａ−Ａに対して同心的にまたは平行に−管路２０，２１，２２の支持システムが存在する。前記管路２０，２１，２２は、公知の定置の磁石システム２３のための支持体を形成しており、この磁石システム２３はヨーク２４と磁石２５とから成っている。掛着および位置固定は複数のサポートエレメント２６によって行われる。これらのサポートエレメント２６のうちの１つのサポートエレメントしか図示していない。真空密な冷却媒体案内は太い矢印によって示してある。詳細および作用は、図３に基づき詳しく説明する。

図２には、−これまでの参照符号を変えずに−図１による装置を部分的に連結解除された状態で示してある。付加的に、以下のことを説明する。

すなわち、スペーサ部材１５のほとんど全ての領域は、回転対称的および同軸的な暗室シールド（Dunkelraumabschirmung）２７によって取り囲まれている。この暗室シールド２７は結合リング２８と中空円筒２９，３０，３１とから成っている。この場合、中空円筒３１はターゲット管１２の端部をかろうじてごく僅かに覆っている。

図２では、リングフランジ８を備えた支持軸６は、締付けリング１６がリングフランジ８から解離された後に、第１の分離箇所３２で切り離されている。管路２０の、第１の分離箇所３２に向けられた端部は、冷却媒体通流のための孔３３を備えたプラスチックから成る支承リングによって、支持軸６内で同軸的に支承されている。リングフランジ１５ａは形状接続エレメント１１から外へ引き抜かれている。同じく管路２１は、管路２０を備えた差込み結合部３４から引き抜かれている。暗室シールド２７はターゲット管１２の方向に同軸的に移動させられることができ、さらに、工具を締め付けリング１６，１８に当てることができるようにするために分解されることもできる。分離箇所３２の右側の複合的な構成群は、今や真空チャンバから取り出されることができる。

強調しておきたいのは、比較的に短いターゲット管１２では前記複合的な構成群が片持ち式に（fliegend）支承されていてよいこと、または比較的に長いターゲット管１２ではこのターゲット管１２の向こう側の、右側の端部に、付加的な支承装置が配置され得ることである。しかしながらこの支承装置は、ここでは図示していない。限界は約１００〜２００ｃｍである。

図３には、−これまでの参照符号を変えずに−図２における半径方向の平面Ｅ−Ｅの右側の、図２による装置を拡大して示してあるが、運転状態で示してある。締付けリング１８は外周部に交互に設けられている孔１８ａ，１８ｂを有している。これらの孔１８ａ内には棒状の回し工具が差込み可能である。孔１８ｂ内には、球冠状の外面４８ａを備えたキノコ状のサポートボディ４８が挿入されている。前記外面４８ａには暗室シールド２７の中空円筒３０が支えられている。

締付けリング１８と、支持管１３において相対回動不能にかつシールされた状態でねじ固定されたリング状の対向支承部１９との間には、第２の分離箇所５３が存在する。前記分離箇所３２，５３は完全に無関係に考察されることができる。これらの分離箇所は、請求項１の枠内では互いに完全に無関係に形成されることができ、実施例の枠内では、強制的な組合せ上の特徴を有していない。

図３には、分離箇所５３の内側に、軸方向移動可能な押圧リング３５を示してある。この押圧リングは同心的な円錐台面３５ａを有している。この円錐台面３５ａには拡開装置３６が配置されている。この拡開装置３６は、外面３６ｂを備えたセクタ状の拡開ジョー３６ａから形成されている。この拡開ジョー３６ａは締付けリング１８の回動によって、支持管１３を軸方向および半径方向で固定するために、この支持管１３の内側のリング状の切欠き１３ａ内に半径方向で押込み可能である。締付けリング１８のねじ戻しに際して、拡開ジョー３６ａはリングばね３７によって、ターゲット管１２の解放のために半径方向に収縮される。

拡開ジョー３６ａと対向支承部１９との間には、別の押圧リング３８が配置されている。この押圧リング３８は対向支承部１９と共同で、外向きに解放したＶ字形のリング溝３９を成している。このリング溝３９内にはエラストマのシールリング４０が存在する。装置の締付けに際してシールリング４０は、支持管１３およびターゲット管１２の内側の、冷却媒体で充填された室４１を、真空チャンバ内の真空に対してシールするために、支持管１３の円筒形の内面に向かって押圧される。

図３による組付け状態を解消する目的で、締付けリング１８は左側へねじ戻される。このことによって、押圧リング３５は軸方向で自由に可動になる。リングばね３７は収縮し、これにより拡開ジョー３６ａが円錐台面３５ａを滑ってずれ、拡開ジョー３６ａの外面は、スパッタ材料から成る上張り１４を備えた支持管１３を解放する。この動きに追従して押圧リング３８は、波状のリングばね３８ａの作用下で、片側だけ開放したばね鋼線材から成る制限リング４９まで移動する。このことによって、リング溝３９は拡幅されることができ、シールリング４０は収縮することができ、やはり支持管１３から解離される。ターゲット管１２は、今や、軸方向右側へ引き抜かれることができる。図１および図３による運転状態の回復は、逆の方向で行われる。

図４には、−参照符号を変えずに−支持構造体１をスペースにおいて自由に示してある。支持管３内には支持軸６が、転がり軸受５を介して回転可能に軸受されている。支持軸６は延長部６ａを有している。この延長部６ａには、転がり軸受４３を介して、冷却媒体供給および導出のための回転連結部４２が定置に支承されている。しかしながら、液体のためのこのような回転連結部４２は、−それ自体−公知であるので、さらなる詳細の説明を省略することができる。支持軸６の駆動は、１つのモータ４４と２つのベルトプーリと１つの駆動ベルト４７とを介して行われる。スパッタ電圧の供給のために滑りコンタクト５０が設けられている。冷却媒体の供給および導出のために接続通路５１，５２が設けられている。

図５には、図３におけるＶ−Ｖ線に沿った半径方向断面図を示してある。締付けリング１８の外周部には、等間隔に分配してかつ半径方向で、棒状の工具を差し込むための孔１８ａとポートボディ４８を挿入するための孔１８ｂとが配置されている。前記サポートボディ４８はキノコ状に形成されていて、球冠状の外面４８ａを備えている。この外面４８ａに、一緒に回転する暗室シールド２７が不動に支えられている。

図６には、リングフランジと締付けリングとの結合のために使用されることができるようなバヨネット結合部の斜視図を示してある。リングフランジ８は、支持軸６（ここには図示せず）の端部に相対回動不能に固定されている。リングフランジ８の外周部には、等間隔に分配して３つの円筒ピン８ａが配置されている。締付けリング１６には、類似した配置形式で、軸線平行な走入部およびフランク１６ｂを備えたＬ字形の３つのギャップ１６ａが存在する。これらのギャップ１６ａはその端部１６ｃに向かって、軸方向右側へ選択可能に上り勾配になるように経過している。これにより、バヨネット結合部は、差込み接合および回動に際して敏感にかつ省力的に引き締められることができ、かつ再び解離されることができる。ねじ固定部は、戻止めねじ（図示せず）によって工具なしに解離不能に形成されることができる。

図７には、左側に、前記のような支持軸６の、チャンバ内の端部を示してある。この支持軸６には、左側に第１の分離箇所６０が配置されていて、その隣の右側に第２の分離箇所６１が配置されている。第１の分離箇所６０はリングフランジ６２によって形成される。このリングフランジ６２はハブ６３を備えている。このハブ６３はその長さの一部にわたって二等分され、この箇所でハーフリング状の押圧部材６４によって補填される。この押圧部材６４はここでは部分的にしか示していない。結合は、矢印方向への押込みと、ねじおよびねじ込み穴６５，６６による締付けとによって行われる。この場合回転対称的な、相対回動不能および曲げ剛性的（biegefest）な締付け部を、リングフランジ６２と共同でスペーサ部材６７（図８）が形成する。

第２の分離箇所６１は、互いに形状接続的（形状による束縛によって；formschluessig）に結合可能な２つの部材、すなわちリングフランジ６２と締付けリング６８とから成っている。結合は、まず、ターゲット管１２を左側へ接近移動させることによって行われる。このターゲット管１２は、少なくとも一方の端部に、半径方向外向きに突出しているリングフランジ６９を有している。ターゲット管１２は、機械的に高安定性のスパッタ材料の場合にはモノリシックに形成されていてよいが、あまり強く負荷され得ない非金属の材料の場合には、金属の内管と、例えばＳｉ、Ｚｎ、ＳｉＡｌ等のスパッタ材料から成る外側の上張りとから成っていてもよい。

リングフランジ６９およびひいてはターゲット管１２の位置固定は、形状接続的および摩擦接続（力結合）的（kraftschluessig）に締付けリング６８によって行われる。この締付けリング６８はバヨネット結合部の一部であって、リングフランジ６９およびリングフランジ６２を介して左側へ移動可能であって、かつリングフランジ６２に対して回動可能でもある。形状接続性を生ぜしめるために、リングフランジ６２はその外周部に少なくとも１つの係止ノーズ７０を有している。締付けリング６８の回動後、前記係止ノーズ７０にはそれぞれ１つのフック状のリングセクタ７１が上方から係合する。しかも、この場合上方から係合し合う、前記単数または複数の係止ノーズ７０のフランク７０ａと前記リングセクタ７１の単数または複数の内面７１ａとは、軸線方向に（ねじ山の場合に似て）僅かな勾配のフランク角度を成している。締付けリング６８は段状の凹部６８ａを有している。

回動角度の位置固定のために、締付けリング６８は、接線方向のギャップ７３を備えたフォーク部７２を有している。他方では、リングフランジ６２は半径方向の突出部７４を有している。この突出部７４はねじ込み穴７５を備えている。このねじ込み穴７５内には締付けねじ７６がねじ込まれている。突出部７４と締付けねじ７６のヘッドとの間にはリング７７が存在する。このリング７７からは、ねじ軸線に対して半径方向に、しかもリングフランジ６２に対して接線方向に、戻止めピン７８が突出している。この戻止めピン７８は、図８による押込み接合された状態では、ギャップ７３内に係合している。

図８には、図７による連結装置の閉鎖もしくは連結された状態の斜視図を示してある。ハブ６３と押圧部材６４とが、互いに堅固にかつ支持軸６にねじ固定された状態で、１つの回転体になるように相補していることがわかる。この回転体はさらにリングフランジ６２と一緒に、１つの−しかしながら解離可能な−統一体を成している。

ターゲット管１２のリングフランジ６９は、リングフランジ６２と締付けリング６８との間で覆い隠された状態で配置されている。しかしながら、係止ノーズ７０が短い部分だけリングセクタ７１の後方で突出していて、これにより形状接続的な結合部を形成していることが示してある。このことは、この形式の、場合によってはあり得る別の結合部についても当てはまる。ターゲット管１２のリングフランジ６９は、締付けリング６８の凹部６８ａ内に位置する。締付けねじ７６が締め付けられ、戻止めピン７８は今やギャップ７３の内側に位置する。

回転可能なターゲット管１２の内部には、−図１〜図４の場合のように−ここに図示していない、回転しない磁石システムも存在する。この磁石システムの磁力線下を、運転中、ターゲット管１２が回転して通り抜ける。磁石システムおよびその冷却媒体のための支持体および管路は、支持軸６を貫通してターゲット管１２内まで延びているが、やはりここでは図示していない。

支持軸のための定置の支持構造体と、解離可能な連結装置と、回転可能なターゲット管およびこのターゲット管内に格納された磁石システムの連結側の端部とを示す軸方向断面図である。 図１による装置を部分的に連結解除された状態で示す図である。 図２の右側の部分を拡大して示す部分図である。 駆動装置の機能本質的な部分を示す軸方向断面図である。 図３におけるＶ−Ｖ線に沿った半径方向断面図である。 リングフランジと締付けリングとの結合のために使用されることができるようなバヨネット結合部を示す斜視図である。 駆動可能な支持軸とターゲット管との間の、分離された連結装置を斜視図的に示す分解図である。 図７による連結装置を閉鎖もしくは連結された状態で示す斜視図である。

符号の説明

１ 支持構造体、 ２ プレート、 ３ 支持管、 ４ 真空・回転貫通ガイド、 ５ 突起部 ６ 支持軸、 ６ａ 延長部、 ７ 楔、 ８ リングフランジ、 ８ａ 円筒ピン、 ９ サポートリング、 １０ ねじ山結合部、 形状接続エレメント、 １２ ターゲット管、 １３ 支持管、 １３ａ 切欠き、 １４ 上張り、 １５ スペーサ部材、 １５ａ リングフランジ、 １５ｂ リング突起部、 １５ｃ 円錐台面、 １５ｄ 円錐台面、 １５ｅ 突起部、 １５ｆ 雄ねじ山、 １５ｇ 雄ねじ山、 １５ｈ 当接面、 １６ 締付けリング、 １６ａ ギャップ、 １６ｂ フランク、 １６ｃ 端部、 １７ 形状接続エレメント、 １８ 締付けリング、 １８ａ 孔、 １８ｂ 孔、 １９ 対向支承部、 ２０ 管路、 ２１ 管路、 ２２ 管路、 ２３ 磁石システム、 ２４ ヨーク、 ２５ 磁石、 ２６ サポートエレメント、 ２７ 暗室シールド、 ２８ 結合リング、 ２９ 中空円筒、 ３０ 中空円筒、 ３１ 中空円筒、 ３２ 第１の分離箇所、 ３３ 孔、 ３４ 差込み結合部、 ３５ 押圧リング、 ３６ 拡開装置、 ３６ａ 拡開ジョー、 ３６ｂ 外面、 ３７ リングばね、 ３８ 押圧リング、 ３８ａ リングばね、 ３９ リング溝、 ４０ シールリング、 ４１ 室、 ４２ 回転連結部、 ４３ 転がり軸受、 ４４ モータ、 ４５ ベルトプーリ、 ４６ ベルトプーリ、 ４７ 駆動ベルト、 ４８ サポートボディ、 ４８ａ 外面、 ４９ 制限リング、 ５０ 滑りコンタクト、 ５１ 接続通路、 ５２ 接続通路、 ５３ 第２の分離箇所、 ６０ 第１の分離箇所、 ６１ 第２の分離箇所、 ６２ リングフランジ、 ６３ ハブ、 ６４ 押圧部材、 ６５ ねじ、 ６６ ねじ込み穴、 ６７ スペーサ部材、 ６８ 締付けリング、 ６８ａ 凹部、 ６９ リングフランジ、 ７０ 係止ノーズ、 ７０ａ フランク、 ７１ リングセクタ、 ７２ フォーク部、 ７３ ギャップ、 ７４ 突出部、 ７５ ねじ込み穴、 ７６ 締付けねじ、 ７７ リング、 ７８ 戻止めピン、 Ａ−Ａ 軸線／システム軸線、 Ｅ−Ｅ 半径方向の平面

Claims (20)

1. ターゲット管（１２）をスパッタするための陰極装置であって、プラズマを閉じ込めるための磁界を生ぜしめるための回転不能な磁石システム（２３）が設けられており、ターゲット管（１２）が、真空チャンバ内で磁界を貫通するように回転可能であり、少なくとも１つの支持構造体（１）内に、ターゲット管（１２）のための駆動可能な支持軸（６）が配置されており、さらに、ターゲット管（１２）内に、磁石システム（２３）のための保持装置が配置されており、かつ支持軸（６）とターゲット管（１２）との間に、ターゲット管（１２）の交換のための解離可能な少なくとも１つの連結装置が配置されている形式のものにおいて、
   少なくとも駆動可能な支持軸（６）とターゲット管（１２）との間に、これらに対して同軸的なスペーサ部材（１５，６７）と、解離可能な２つの分離箇所（３２／５３；６０／６１）とが配置されており、該分離箇所（３２／５３；６０／６１）によって、一方では支持軸（６）とスペーサ部材（１５，６７）との間の、他方ではスペーサ部材（１５，６７）とターゲット管（１２）との間の、相対回動不能でかつ形状剛性的な結合部が、解離可能および再形成可能であることを特徴とする、回転可能なターゲット管をスパッタするための陰極装置。
2. 第１の分離箇所（３２）が、支持軸（６）におけるリングフランジ（８）とスペーサ部材（１５）との間に配置されており、第２の分離箇所（５３）が、スペーサ部材（１５）とターゲット管（１２）の内面との間に配置されている、請求項１記載の陰極装置。
3. ａ）支持軸（６）が、真空チャンバ内で、第１の形状接続エレメント（１１）を有するリングフランジ（８）を備えており、
   ｂ）リングフランジ（８）とターゲット管（１２）との間で、スペーサ部材（１５）が、第２の形状接続エレメント（１７）を備えた一体の第１の締付けリング（１６）によって取り囲まれており、該締付けリング（１６）によって、スペーサ部材（１５）が、同軸的にかつ支持軸（６）のリングフランジ（８）に対して相対回動不能に締付け可能である、請求項１記載の陰極装置。
4. スペーサ部材（１５）が、一体的な第２の締付けリング（１８）によって取り囲まれており、該締付けリング（１８）が、第１の締付けリング（１６）とは逆の方向で、拡開装置（３６）の半径方向可動な拡開ジョー（３６ａ）に対して作用可能になっており、該拡開ジョー（３６ａ）によって、ターゲット管（１２）の所属の端部が、同軸的にかつ相対回動不能にスペーサ部材（１５）に緊締可能である、請求項１記載の陰極装置。
5. 第１の形状接続エレメント（１１）が、リングフランジ（８）における同軸的なリングギャップとして形成されており、第２の形状接続エレメント（１７）が、リングフランジ（８）の外周部に形成されている、請求項１記載の陰極装置。
6. 支持軸（６）のリングフランジ（８）が、スペーサ部材（１５）の、ターゲットから離れた方の端部における、同軸的でかつリング状のリング突起部（１５ｂ）を、軸方向にかつ半径方向で形状接続的に導入するための同軸的な切欠きを有している、請求項１記載の陰極装置。
7. スペーサ部材（１５）が、外向きに突出しているリングフランジ（１５ａ）を有しており、該リングフランジ（１５ａ）にリング突起部（１５ｂ）が配置されている、請求項６記載の陰極装置。
8. スペーサ部材（１５）が、リング突起部（１５ｂ）とは逆の側に向けられた面に、第１の締付けリング（１６）のためのリング状の当接面（１５ｈ）を有している、請求項７記載の陰極装置。
9. スペーサ部材（１５）が、ターゲット管（１２）に向けられたその面に、第２の締付けリング（１８）のための雄ねじ山（１５ｆ）を有しており、前記第２の締付けリング（１８）によって、半径方向の拡開装置（３６）が、ターゲット管（１２）の内面に対して締付け可能である、請求項１記載の陰極装置。
10. 半径方向の拡開装置（３６）が、内側の円錐台面を備えたセクタ状の少なくとも３つの拡開ジョー（３６ａ）を有している、請求項９記載の陰極装置。
11. 拡開ジョー（３６ａ）の領域が、外側のリングばね（３７）によって収縮可能に保持されている、請求項９記載の陰極装置。
12. 第２の締付けリング（１８）と拡開装置（３６）との間に押圧リング（３５）が配置されており、該押圧リング（３５）が、拡開ジョー（３６ａ）の円錐台面に対して少なくともほぼ相補形状を有する外側の円錐台面（３６ａ）を有している、請求項から８から１０までのいずれか１項記載の陰極装置。
13. スペーサ部材（１５）を支持軸（６）に結合するための第１のリングフランジ（８）が、ターゲット管（１２）に向けられた面に、スペーサ部材（１５）のリング突起部（１５ｂ）のための形状接続エレメントとしてリング状の切欠きを有している、請求項１記載の陰極装置。
14. 両締付けリング（１６，１８）が暗室シールド（２７）によって取り囲まれている、請求項１から４までのいずれか１項記載の陰極装置。
15. 支持軸（６）の内部に第１の管路（２０）が、スペーサ部材（１５）の内部に第２の管路（２１）が、ターゲット管（１２）の内部に第３の管路（２２）が、磁石システム（２３）の保持のために配置されており、両管路（２０，２２）が、軸方向で解離可能であるが相対回動不能な差込み結合部（３４）によって、互いに結合されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の陰極装置。
16. 少なくとも締め付けリング（１８）がその外周部に、工具を差し込むための孔（１８ａ）を備えている、請求項１から４までのいずれか１項記載の陰極装置。
17. 締付けリング（１８）がその外周部に孔（１８ｂ）を備えており、該孔（１８ｂ）内に、回転可能な締付けリング（１８）において暗室シールド（２７）を不動に支えるためのサポートボディ（４８）が挿入されている、請求項４記載の陰極装置。
18. ａ）駆動される第１の管が、支持軸（６）として形成されており、該支持軸（６）が真空チャンバ内で終わっていて、この終端部において、リングフランジ（６２）とハブ（６３）と押圧部材（６４）とから成っている同軸的なスペーサ部材（６７）を支持しており、
    ｂ）ハブ（６３）が、ハーフリング状の切欠きを、これに対して相補形状を有する押圧部材（６４）のために有しており、該押圧部材（６４）が、摩擦接続的にかつ相対回動不能に支持軸（６）に対して締付け可能であり、
    ｃ）ハブ（６３）がリングフランジ（６２）に結合されており、該リングフランジ（６２）がその外周部に、軸方向で続く締付けリング（６８）のリングセクタ（７１）内に係合するための少なくとも１つの係止ノーズ（７０）を有しており、
    ｄ）締付けリング（６８）がその外周部に、係止ノーズ（７０）上へ形状接続的に上方から係合するための前記少なくとも１つのリングセクタ（７１）を有しており、かつ
    ｅ）ターゲット管（１２）が、半径方向外向きに突出しているリングフランジ（６９）を有しており、該リングフランジ（６９）が、リングフランジ（６２）と締付けリング（６８）との結合に際して、ターゲット管（１２）の一緒の回転のために、前記リングフランジ（６２）と締付けリング（６８）との間に締込み可能である、請求項１記載の陰極装置。
19. 支持管（１２）を取り囲んでいる締付けリング（６８）がその周に、接線方向に向けられたギャップ（７３）を備えた少なくとも１つのフォーク部（７２）を有しており、前記ギャップ（７３）内に、リングフランジ（６２）に回動可能に取り付けられた戻止めピン（１８）が導入可能である、請求項１８記載の陰極装置。
20. リングフランジ（６２）がその外周部に、ねじ込み穴（７５）を備えた少なくとも１つの突出部（７４）を有しており、前記ねじ込み穴（７５）内に、締付けねじ（７６）がリング（７７）の介在下でねじ込み可能であり、かつ戻止めピン（７８）が、締付けねじ（７６）に対して半径方向に、しかもリングフランジ（６２）の周に対して接線方向に延びている、請求項１９記載の陰極装置。

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