JP6598780B2 - Ａｃ電力コネクタ、スパッタリング装置、及びそのための方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ＡＣ電力コネクタ、スパッタリング装置、及びそのための方法に関する。実施形態は、特に、ＡＣ電源をデバイスに接続するためのコネクタ、真空チャンバ内でのスパッタ堆積ためのスパッタリング装置、及びＡＣ電源からデバイスへＡＣ電力を提供するための方法に関する。

ＰＶＤプロセスは、幾つかの技術分野、例えば、ディスプレイ製造において注目を集めている。優れた堆積速度は、幾つかのＰＶＤプロセスのための十分な層特性（ｌａｙｅｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ）を用いて得られる。例えば、スパッタリングは、ディスプレイ製造又は他の用途のための１つの重要な堆積プロセスである。スパッタリング、例えば、マグネトロンスパッタリングは、基板、例えば、ガラス又はプラスチック基板を被覆するための技術である。スパッタリングは、プラズマの使用を介してターゲットをスパッタリングすることによって、被覆材料の連続的な流れを生成する。この間に、プロセスでは、プラズマからの高エネルギー粒子との衝突によって、ターゲットの表面から材料が解放される。スパッタリングは、圧力、電力、ガス、及び磁場などの、プラズマパラメータによって制御可能である。真空では、スパッタリングされた材料が、ターゲットから１以上の基板又はワークピースに向かって移動し、その表面に付着する。金属、半導体物質、及び誘電体材料を含む、幅広い様々な材料が、望ましい仕様にスパッタリングされ得る。したがって、マグネトロンスパッタリングは、半導体処理、光学コーティング（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏａｔｉｎｇ）、食物包装、磁気録音、及び耐摩耗コーティングを含む、様々な用途で一般に認められている。

マグネトロンスパッタリングデバイスは、ガスの中へエネルギーを堆積又は移送させて、プラズマを生成し且つ維持するための電源、イオンの動作を制御するための磁気要素、及びプラズマによるスパッタリングを介して被覆材料を生成するためのターゲットを含む。スパッタリングは、異なる電気的、磁気的、及び機械的構成を有する、幅広い様々なデバイスを用いて達成される。該構成は、プラズマを生み出すＤＣ又はＡＣの電磁場又は無線周波数エネルギーの源を含む。特に、非導電性材料は、ＲＦスパッタリング法を使用してスパッタリングされ得る。

多くの用途は、ＲＦスパッタリング、例えば、低い抵抗の材料、例えば、ＩＴＯ、又はＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＬｉＰＯＮ、及びＰＴＦＥなどの、ＤＣ若しくはＭＦスパッタリング技術を使用してスパッタリングできない材料のスパッタリングによって実行され得る。更に、典型的には、回転ターゲットが使用される。形状寸法及び設計により、回転ターゲットは、平面ターゲットよりも活用度が高く且つ作動時間が長い。更に、回転ターゲットは、再堆積ゾーンが生じることを妨げる。したがって、回転ターゲットの使用は、典型的には、耐用年数を長くし且つコストを削減する。

しかしながら、回転ターゲットを使用してＲＦスパッタリングを行う場合に、電力をターゲットに提供することが困難である。したがって、ＡＣフィードスルー（ｆｅｅｄ‐ｔｈｒｏｕｇｈ）及び特にＲＦフィードスルーを改良することが、今でも、必要である。

上述のことに照らして、独立請求項による、ＡＣ電源をデバイスに接続するためのＡＣ電力コネクタ、真空チャンバ内でのスパッタ堆積のためのスパッタリング装置、及びＡＣ電源からデバイスへＡＣ電力を提供するための方法が提供される。本発明の更なる態様、利点、及び特徴は、従属請求項、明細書、及び添付の図面から明らかとなる。

一実施形態によれば、ＡＣ電源をデバイスに接続するためのＡＣ電力コネクタが提供される。該ＡＣ電力コネクタは、ＡＣ電源に接続可能な少なくとも１つの第１の要素及びデバイスに接続可能な少なくとも１つの第２の要素を含み、第１の要素及び第２の要素が、電気容量を規定するように互いに対して第１の距離を隔てて配置され、少なくとも１つの第１の要素及び少なくとも１つの第２の要素が、互いに対して回転可能であり、第１の要素及び第２の要素が、少なくとも１つの第１の要素と少なくとも１つの第２の要素との間でＡＣ電力を移送するように構成される。

別の一実施形態によれば、真空チャンバ内でのスパッタ堆積のためのスパッタリング装置が提供される。該スパッタリング装置は、壁部を有する真空チャンバ、真空チャンバ内の回転ターゲット、回転ターゲットにＡＣ電力を提供するためのＡＣ電源、及び壁部内に提供されるＡＣ電力コネクタを含み、少なくとも１つの第１の要素がＡＣ電源に接続され、少なくとも１つの第２の要素が回転ターゲットに接続される。該ＡＣ電力コネクタは、ＡＣ電源に接続可能な少なくとも１つの第１の要素及びデバイスに接続可能な少なくとも１つの第２の要素を含み、第１の要素及び第２の要素が、電気容量を規定するように互いに対して第１の距離を隔てて配置され、少なくとも１つの第１の要素及び少なくとも１つの第２の要素が、互いに対して回転可能であり、第１の要素及び第２の要素が、少なくとも１つの第１の要素と少なくとも１つの第２の要素との間でＡＣ電力を移送するように構成される。

更なる一実施形態によれば、ＡＣ電源からデバイスへＡＣ電力を提供するための方法が提供される。該方法は、少なくとも１つの第１の要素を介して、電源から少なくとも１つの第２の要素へＡＣ電力を移送することであって、少なくとも１つの第１の要素及び少なくとも１つの第２の要素が、互いに対して第１の距離を隔てて配置される、移送すること、並びに少なくとも１つの第１の要素及び少なくとも１つの第２の要素のうちの少なくとも１つを互いに対して回転させることを含む。

本発明の上記の特徴を詳細に理解することができるように、実施形態を参照することによって、上記で簡潔に概説した本発明のより詳細な説明を得ることができる。添付の図面は、本発明の実施形態に関し、以下において説明される。

本明細書で説明される一実施形態による、ＡＣ電力コネクタの概略図を示す。 本明細書で説明される別の一実施形態による、ＡＣ電力コネクタの概略図を示す。 本明細書で説明される更に別の一実施形態による、ＡＣ電力コネクタの概略図を示す。 本明細書で説明される更なる一実施形態による、ＡＣ電力コネクタの概略図を示す。 図４のＡＣ電力コネクタの断面図を示す。 本明細書で説明される更に別の一実施形態による、ＡＣ電力コネクタの概略図を示す。 本明細書で説明される実施形態による、ＡＣ電力コネクタを有するスパッタリング装置の詳細な図を示す。 本明細書で説明される実施形態による、ＡＣ電源からデバイスへＡＣ電力を提供するための方法のフローチャートを示す。

これより本発明の種々の実施形態が詳細に参照されるが、その１以上の実施例が図示されている。図面に関する以下の説明の中で、同じ参照番号は同じ構成要素を指している。概して、個々の実施形態に関しての相違のみが説明される。各実施例は、本発明の説明として提供されているが、本発明を限定することを意図するものではない。更に、１つの実施形態の一部として図示又は説明される特徴を、他の実施形態で、又は他の実施形態と併用して、更なる実施形態を得ることが可能である。本明細書は、かかる修正及び改変を含むことが意図されている。

図１は、本明細書で説明される一実施形態による、ＡＣ電源２０をデバイス３０に接続するためのＡＣ電力コネクタ１０を示している。ＡＣ電力コネクタ１０は、ＡＣ電源２０と接続可能な少なくとも１つの第１の要素１１及びデバイス３０と接続可能な少なくとも１つの第２の要素１２を含み、第１の要素１１及び第２の要素１２が、電気容量又は電気容量の少なくとも主要部分、例えば、少なくとも７０％を規定するように、互いに対して第１の距離１３を隔てて配置されている。少なくとも１つの第１の要素１１と少なくとも１つの第２の要素１２は、互いに対して回転可能である。

本明細書で使用される「ＡＣ」又は「ＡＣ電力」という用語は、例えば、電源によって提供される交流電流を指す。交流電流回路では、エネルギーの流れの方向の周期的な逆転が生じる。一方向におけるエネルギーの正味の移送は、「有効電力」と呼ばれ得る。本明細書で使用される「ＲＦ」（無線周波数）という用語は、ＡＣ電力の周波数域を指し得る。一実施例として、「ＲＦ電力」という用語は、９ｋＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲内の周波数を有するＡＣ電力、特に、１３．５６ＭＨｚ又は２７．１２ＭＨｚの周波数を有するＡＣ電力を指し得る。本明細書で使用される「ＭＦ」（中波）という用語は、１ｋＨｚ〜３ＭＨｚ、例えば、１０ｋＨｚ〜０．５ＭＨｚの範囲内の周波数を有するＡＣ電力を指し得る。

少なくとも１つの第１の要素１１及び少なくとも１つの第２の要素１２は、規定された電気容量又は静電容量を有するコンデンサを形成する。少なくとも１つの第１の要素１１及び少なくとも１つの第２の要素１２は、インピーダンス、すなわち、与えられた周波数（例えば、ＲＦ、ＭＦなど）において、例えば、正弦曲線状に変化する電圧と、例えば、正弦曲線状に変化する電流（交流、ＡＣ）との間の振幅の位相差及び比率を表す、リアクタンスと抵抗のベクトル和を有する。一方では、インピーダンスが、電気容量が増加するに従って且つ周波数が増加するに従って減少する。したがって、より高い周波数信号又はより大きい電気容量は、電流当たりより低い電圧をもたらす。一方では、低い周波数に対して、リアクタンスが高く、それによって、それらの周波数が取り除かれる。インピーダンスは、コンデンサを規定する特徴、すなわち、電気容量に反比例する。したがって、ＡＣ電力コネクタは、回転フィードスルーであり、容量結合を提供することによって、例えば、高周波数電力の移送を可能にする。一実施例として、回転ターゲットを使用するスパッタリングシステムでは、ＡＣ電力コネクタが使用されて、特に、回転ターゲットを受け入れる真空チャンバの壁又は壁部を通って、ＲＦ電力を回転ターゲットへ運び得る。

ある実施形態によれば、本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされて、少なくとも１つの第１の要素１１と少なくとも１つの第２の要素１２が、互いに対して同軸状に回転可能である。図１の実施例では、第１の要素１１及び第２の要素１２が、回転軸１４の周りで同軸状に回転可能である。ある実施形態では、回転軸１４が、第１の要素１１及び／又は第２の要素１２の対称軸である。図１で示されるように、第１の要素１１及び第２の要素１２は、円形状を有し、特に円形状の板であり、回転軸１４は、典型的には、前記円形状の第１の要素１１及び第２の要素１２の中心を貫通している。

ある実施形態によれば、本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされて、少なくとも１つの第１の要素１１及び少なくとも１つの第２の要素１２が、板であり又は板を含み得る。前記板の間の第１の距離１３は、そのとき、前記板の面積と共に、第１の距離に対する面積の比率に比例する電気容量又は静電容量を規定する。

ある実施態様では、各板の面積が、２００〜１５００ｃｍ^２の範囲内、５００〜１２００ｃｍ^２の範囲内、８００〜９００ｃｍ^２の範囲内にあり、及び特に約８５０ｃｍ^２である。ある実施形態では、第１の距離が、１〜１０ｍｍの範囲内、１〜５ｍｍの範囲内、１〜２ｍｍの範囲内にあり、及び特に約１．５ｍｍである。そのような構成を使用して、約１０ｋＷのＡＣ電力が、ＡＣ電源２０からデバイス３０へ移送され得る。この実施例は、１．３５ｍの長さ及び約１３０ｍｍの直径を有する、回転（円筒形状）ターゲット又はカソードであるデバイスに対して、適切であり得る。

一実施例として、面積が約８５０ｃｍ^２であり、第１の距離が約１．５ｍｍであるときに、約５００ｐＦの電気容量が取得され得る。そのような構成を使用して、約１０ｋＷのＡＣ電力が、ＡＣ電源２０からデバイス３０へ移送され得る。ある実施形態では、第１の要素及び第２の要素によって提供される電気容量が、１〜２０００ｎＦの範囲内、１００〜１０００ｎＦの範囲内、又は４００〜６００ｎＦの範囲内にある。ある実施形態では、第１の要素及び第２の要素によって提供される電気容量が、１〜５０００ｐＦの範囲内、１０〜２０００ｐＦの範囲内、１００〜１０００ｐＦの範囲内、４００〜６００ｐＦの範囲内にあり、又は特に約５００ｐＦである。

ある実施形態によれば、本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされて、第１の距離１３が変更可能である。それによって、電気容量又は静電容量は、例えば、異なる電力又は電力値の送信に対して調整又は適合され得る。ある実施態様では、第１の距離が、手動で変更可能であり、又は例えば、ステップモータなどのモータを使用することによって、自動で変更可能であり得る。

ある実施形態では、少なくとも１つの第１の要素１１及び少なくとも１つの第２の要素１２が、円形状であり又は丸い（図１参照）。一実施例として、少なくとも１つの第１の要素１１及び少なくとも１つの第２の要素１２は、円形状の若しくは丸い板であり又はそれらを含む。しかしながら、第１の要素１１及び第２の要素１２の形状は、円形状又は丸い形状に限られず、第１の要素１１と第２の要素１２との間の電気容量を規定するために適切な、任意の２次元又は３次元形状であり得る（例えば、図２〜７参照）。一実施例として、第１の要素１１及び第２の要素１２は、矩形状、卵形状、又は正方形状を有し得る。ある実施形態では、第１の要素１１及び第２の要素１２は、異なる形状を有する。一実施例として、第１の要素１１は円形状であり、第２の要素１２は矩形状であり得る。電気容量を規定する面積は、そのとき、第１の要素と第２の要素が重なる面積であり得る。

ある実施態様では、少なくとも１つの第１の要素１１が、ＲＦ電源であり得るＡＣ電源２０に接続可能である。一実施例として、ＲＦ電源は、１３．５６ＭＨｚ又は２７．１２ＭＨｚの周波数を有するＡＣ又はＲＦ電力を提供し得る。

ある実施形態によれば、本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされて、少なくとも１つの第２の要素１２が、デバイス３０に接続可能である。ある実施態様では、デバイス３０が回転可能なデバイスである。例えば、デバイス３０は、スパッタリング装置の回転ターゲットであり得る。ある実施形態では、ＡＣ電力コネクタ１０が、チャンバ、特に、真空チャンバ又はガスを含むチャンバの中へ電力を送信するための、回転フィードスルー（ｆｅｅｄ‐ｔｈｒｏｕｇｈ）、特に、真空回転フィードスルーとして構成される。例えば、スパッタリング装置の回転ターゲットが真空チャンバ内に置かれたときに、ＡＣ電力コネクタは、前記真空チャンバの壁部内に又は壁部において提供され、外部ＡＣ電源から回転ターゲットへのＡＣ電力のためのフィードスルーを提供する。本明細書で使用される「真空」という用語は、低真空、中真空、高真空、又は超高真空などの真空状態を指し得る。しかしながら、本実施形態は、それらに限られず、例えば、スパッタリングプロセスの間に、ガスが少なくとも一時的に真空チャンバ内に存在し得る。ガスは、保護ガス、搬送ガス、及び／又は不活性ガス、例えば、アルゴンであり得る。

ある実施形態によれば、本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされて、少なくとも１つの第１の要素１１が、適所に固定され、少なくとも１つの第２の要素１２が、少なくとも１つの第１の要素１１に対して回転可能である。他の実施態様では、少なくとも１つの第２の要素１２が、適所に固定され、少なくとも１つの第１の要素１１が、少なくとも１つの第２の要素１２に対して回転可能である。本明細書で使用される「固定された」という用語は、装置に対する第１の要素１１の固定された又は変更不可能な位置を指し、例えば、スパッタリング装置、特に、スパッタリング装置の真空チャンバに、ＡＣ電力コネクタが含まれ、又はＡＣ電力コネクタが取り付けられる。また更なる実施形態では、第１の要素１１及び第２の要素１２の両方が回転可能である。

ある実施態様では、回転可能な第１の要素１１及び／又は第２の要素１２が、１〜５０ｒｐｍ、５〜３０ｒｐｍ、又は１５〜２５ｒｐｍの速度で回転するように構成され得る。典型的には、回転可能な第１の要素１１及び／又は第２の要素１１が、約２０ｒｐｍの速度で回転するように構成され得る。

ある実施形態では、デバイス３０が、回転可能なデバイスであり、特に、スパッタリング装置の回転ターゲットであり得る。少なくとも１つの第２の要素１２が、回転可能なデバイス３０、例えば、回転ターゲットに連結されたときに、前記少なくとも１つの第２の要素１２及び回転可能なデバイス３０は、共に回転し得る。一実施例として、（図示せぬ）ドライブが、デバイス又はターゲット３０を回転させるために提供され、少なくとも１つの第２の要素１２は、デバイス又はターゲット３０と共に回転するように、デバイス又はターゲット３０に取り付けられ得る。言い換えると、１つのドライブが、デバイス及び少なくとも１つの第２要素１２を回転させるために提供され得る。しかしながら、回転可能なデバイスとＡＣ電力コネクタの回転可能な要素とを、個々に回転させるために、異なるドライブも提供され得る。

ある実施形態によれば、本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされて、少なくとも１つの第１の要素１１及び／又は少なくとも１つの第２の要素１２が、Ａｇ、Ｃｕ、及びＡｕのうちの少なくとも１つを含む。

ある実施形態によれば、少なくとも１つの第１の要素１１及び／又は少なくとも１つの第２の要素１２が、Ａｇ、Ｃｕ、及びＡｕのうちの少なくとも１つで被覆されるか又は少なくとも部分的に被覆される。特に、導体内のＡＣ（例えば、ＲＦ）電流の浸透深さ（ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ）は低く（表皮効果）、したがって、電流は導体の表面に沿って流れ得る。電流は導体に深く浸透しないので、表面における優れた導電性が、被覆によって取得される。例えば、少なくとも１つの第１の要素１１及び／又は少なくとも１つの第２の要素１２は、ステンレススチールも含み、銀、銅、又は金によって被覆され得る。したがって、コスト及び材料強度のような側面も考慮され得る。

図２は、本明細書で説明される別の一実施形態による、ＡＣ電源２０をデバイス３０に接続するためのＡＣ電力コネクタ４０を示している。

図２で示されるように、ある実施形態によれば、少なくとも１つの第１の要素４１が、円筒形状の要素であり、少なくとも１つの第２の要素４２が、円筒形状の要素である。ある実施形態によれば、本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされて、少なくとも１つの第１の要素４１が、中空の円筒形状の要素であり、及び／又は少なくとも１つの第２の要素４２が、中空の円筒形状の要素である。

ある実施態様では、図２の実施例で示されるように、第１の要素４１が、底部要素すなわち底部板４３、及び第１の要素４１の側面すなわち円筒形状の表面を提供する側部要素４４を含む。同様に、第２の要素４２は、底部要素すなわち底部板４５、及び第２の要素４２の側面すなわち円筒形状の表面を提供する側部要素４６を含む。

ある実施形態では、第１の要素４１及び第２の要素４２が、入れ子状になっており又は組み合わされている。特に、第１の要素４１は、少なくとも部分的に第２の要素４２の中へ挿入され、又は（図２の実施例で示されるように）第２の要素４２が、少なくとも部分的に第１の要素４１の中へ挿入され、第１の要素４１の側部要素４４と第２の要素４２の側部要素４６との重なりを提供する。図２では、重なりの量すなわち高さが、参照番号１５で表示されている。

第１の要素４１及び第２の要素４２の電気容量又は電気容量の少なくとも主要部分、例えば、７０％が、特に、側部要素４４、４６の重なり面積及び前記側部要素４４、４６の間の第１の距離１３によって規定され得る。今度は、重なり面積が、側部要素４４及び４６の重なり高さ１５及び直径によって画定される。電気容量に関して、これらの直径は、側部要素４４と４６の対向する表面の直径である。図２の実施例では、側部要素４４の直径が、前記側部要素４４の内側の直径であり、側部要素４６の直径が、前記側部要素４６の外側の直径である。電気容量を規定するために、側部要素４４と４６のそれぞれの直径の平均直径を使用して、重なり面積が決定され得る。

第１の距離１３は、側部要素４４と４６の対向する表面の間の距離である。ある実施形態では、側部要素４４、４６、すなわち第１の要素４１及び第２の要素４２の円筒形状の表面が、同軸状に配置され、それによって第１の距離１３が一定になる。（暗部距離（ｄａｒｋ ｓｐａｃｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ）とも呼ばれる）第１の距離が一定に保たれたとき、望ましくないプラズマ又はプラズマスポットの発生が低減され得る。

ある実施態様では、重なり面積が、２００〜１５００ｃｍ^２の範囲内、５００〜１２００ｃｍ^２の範囲内、８００〜９００ｃｍ^２の範囲内にあり、及び特に約８５０ｃｍ^２である。ある実施形態では、第１の距離が、１〜１０ｍｍの範囲内、１〜５ｍｍの範囲内、１〜２ｍｍの範囲内にあり、及び特に約１．５ｍｍである。ある実施態様では、重なり高さ１５が、１〜５００ｍｍの範囲内、１０〜２００ｍｍの範囲内、又は５０〜１００ｍｍの範囲内にある。そのような構成を使用して、約１０ｋＷのＡＣ電力が、ＡＣ電源２０からデバイス３０へ移送され得る。

一実施例として、重なり面積が約８５０ｃｍ^２であり、第１の距離が約１．５ｍｍであるときに、約５００ｐＦの電気容量が取得され得る。そのような構成を使用して、約１０ｋＷのＡＣ電力が、ＡＣ電源２０からデバイス３０へ移送され得る。ある実施形態では、第１の要素及び第２の要素によって提供される電気容量が、１〜２０００ｎＦの範囲内、１００〜１０００ｎＦの範囲内、又は４００〜６００ｎＦの範囲内にある。ある実施形態では、第１の要素及び第２の要素によって提供される電気容量が、１〜５０００ｐＦの範囲内、１００〜１０００ｐＦの範囲内、４００〜６００ｐＦの範囲内にあり、又は特に約５００ｐＦである。

ある実施形態によれば、本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされて、重なり高さ１５が変更可能である。それによって、電気容量又は静電容量は、例えば、異なる電力又は電力値の送信に対して調整又は適合され得る。ある実施態様では、重なり高さが、手動で変更可能であり、又は例えば、ステップモータなどのモータを使用することによって、自動で変更可能であり得る。

図３は、本明細書で説明される更に別の一実施形態による、ＡＣ電力コネクタ５０の概略図を示している。この実施形態は、図２に関連して上述された実施形態に類似し、第２の要素５２が、２つの側部要素又は表面５６及び５７を含む。したがって、上述の説明が、図３にも適用される。

図３で示されるように、ある実施形態によれば、第１の要素５１が、底部要素すなわち底部板５３、及び第１の要素５１の側面すなわち円筒形状の表面を提供する側部要素５４を含む。第２の要素５２は、底部要素すなわち底部板５５、及び２つの側部要素又は表面５６及び５７を含む。

ある実施形態では、図３で示されるように、第１の要素５１及び第２の要素５２が、入れ子状になっており又は組み合わされている。特に、第１の要素５１は、（図３の実施例で示されるように）少なくとも部分的に第２の要素５２の中へ挿入され、又は第２の要素５２が、少なくとも部分的に第１の要素５１の中へ挿入され、第１の要素５１の側部要素５４と第２の要素５２の側部要素又は表面５６及び５７との重なりを提供する。図３では、重なりの量又は高さが、参照番号１５で表示されている。

ある実施形態では、第１の要素５１の側部要素５４が、第２の要素５２の２つの側部要素又は表面５６、５７の間に配置されている。それによって、電気容量は、特に、第１の要素５１の側部要素５４と第２の要素５２の側部要素又は表面５６との間、及び第１の要素５１の側部要素５４と第２の要素５２の側部要素又は表面５７との間で提供される。この入れ子は、電力コネクタの寸法又はサイズにおける最小の増加を伴って、電気容量の増加を可能にする。

ある実施形態では、第１の要素５１の側部要素５４と第２の要素５２の側部表面又は要素５６、５７とは同軸状に配置され、それによって、第１の要素５１の側部要素５４と第２の要素５２の一方の側部表面又は要素５６との間、及び第１の要素５１の側部要素５４と第２の要素５２の他方の側部表面又は要素５７との間で第１の距離１３が一定になる。ある実施態様では、第１の要素５１の側部要素５４と第２の要素５２の一方の側部表面又は要素５６との間、及び第１の要素５１の側部要素５４と第２の要素５２の他方の側部表面又は要素５７との間の第１の距離１３は等しく／同じである。しかしながら、第１の要素５１の側部要素５４と第２の要素５２の一方の側部表面又は要素５６との間、及び第１の要素５１の側部要素５４と第２の要素５２の他方の側部表面又は要素５７との間の第１の距離１３は、異なっていてもよい。

ある実施形態によれば、本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされて、合計で少なくとも３つの側部要素が、入れ子状に、特に、交互に入れ子状に提供される。特に、（図３の実施例で示されるように）第１の要素は１つの側部要素が提供され、第２の要素は２つの側部要素が提供され、又は第２の要素は１つの側部要素が提供され、第１の要素は２つの側部要素が提供され得る。しかしながら、本開示は、全部で３つの側部要素に限定されることなく、任意の望ましい数の側部要素が提供され得る。

図４は、本明細書で開示される更に別の一実施形態による、ＡＣ電力コネクタ６０の概略図を示し、図５は、図４のＡＣ電力コネクタの断面図を示している。この実施形態は、図２及び図３に関連して上述された実施形態と類似し、第１の要素６１は複数の側部要素を含み、第２の要素６２も複数の側部要素を含む。したがって、上述された説明は、図４及び図５の実施形態にも適用される。

図４で示されるように、ＡＣ電力コネクタ６０は、第１の要素６１及び第２の要素６２を含む。連結ロッド６５（例えば、ＲＦコネクタインフィード（ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ ｉｎｆｅｅｄ））が、第１の要素６１に取り付けられる。第２の要素６２は、デバイス、例えば、回転ターゲットが取り付けられ得る又は設置され得る、ベースプレート６３を含み得る。ベースプレート６３は、オプションとして、ＡＣ（ＲＦ）出力部６７を含み得る。

ある実施形態によれば、本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされて、少なくとも１つの第１の要素及び少なくとも１つの第２の要素が、真空状態下で提供される。それによって、特に高いＡＣ（ＲＦ）電力に対して、アーク放電が避けられ得る。ある実施態様では、ＡＣ電力コネクタが、真空外被（ｖａｃｕｕｍ ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）を更に含む。少なくとも１つの第１の要素及び少なくとも１つの第２の要素は、前記真空外被内に提供される。一実施形態では、真空外被が、回転可能な第１及び／又は第２の要素と共に回転するように構成され得る。第１の要素と第２の要素との間の第１の距離の値は、真空状態、特に、第１の要素及び第２の要素が配置される真空外被内の真空圧力に応じて選択され得ることに留意されたい。本明細書で使用される「真空」という用語は、低真空、中真空、高真空、又は超高真空などの真空状態を指し得る。しかしながら、本開示の実施形態は、それらに限られず、第１の要素と第２の要素との間すなわち外被内の真空状態の代わりに、ガスが存在し得る。ガスは、保護ガス、又は不活性ガス、例えば、アルゴン、及び／又は六フッ化硫黄（ＳＦ_６）であり得る。

また更なる実施形態によれば、本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされて、真空チャンバ、すなわち、処理チャンバが、例えば、０．３Ｐａの異なる真空圧力を有し、コネクタの真空外被が、５．０×１０^−５Ｐａの真空圧力を有し得る。また更に、追加的に又は代替的に、コネクタの真空外被は、個別の真空ポンプを用いてガスを抜かれ得る。

図４及び図５の実施例では、真空外被又は真空チャンバが、絶縁部材６４及び管状部材６９を含む。管状部材６９は、ガラス又はセラミックを含み又はそれらから作られ、特に、ガラスパイプ又はセラミックパイプであり得る。絶縁部材６４は、第１の絶縁部材７７及び第２の絶縁部材７８を有し得る。この実施例では、絶縁部材６４が、第１の絶縁部材７７及び第２の絶縁部材７８を有しているが、本実施形態は、それらに限定されるものではない。特に、絶縁部材６４は、単一の要素であってもよく、すなわち、ワンピースで形成され得る。管状部材６９の一端は、第２の要素６２、例えば、ベースプレート６３と接触し、且つベースプレート６３によって密封され得る。第１の密封部材７５、例えば、Ｏリング又はクワッドリング（ｑｕａｄ ｒｉｎｇ）が、管状部材６９の一端と第２の要素６２、例えば、ベースプレート６３との間に提供され得る。管状部材６９の他端は、第１の絶縁部材７７と接触し得る。第２の密封部材７６、例えば、Ｏリング又はクワッドリングが、管状部材６９の他端と第１の絶縁部材７７との間に提供され得る。

ある実施形態によれば、本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされて、絶縁部材６４が、第１の絶縁部材７７及び第２の絶縁部材７８を含む。第１の絶縁部材７７及び第２の絶縁部材７８は、アイソレータ、例えば、ピークセラミック（ｐｅｅｋ ｃｅｒａｍｉｃ）を含み、又はそれらから作られ得る。第１の絶縁部材７７及び第２の絶縁部材７８は、第２の要素６２と共に回転するように構成され得る。摺動シール７０が、第２の絶縁部材と第１の要素６１との間の連結を密封するように使用され得る。

第１の絶縁部材７７、第２の絶縁部材７８、及び／又は管状部材６９は、第２の要素６２の第１の要素６１との、例えば、連結ロッドなどの第１の要素６１の導電性被覆との短絡を避けるために、シャドーグルーブ（ｓｈａｄｏｗ ｇｒｏｏｖｅ）を含み得る。「シャドーグルーブ」という用語は、スパッタリング材料が覆われた部分に配置されることを妨げるために特に覆われ得る、第１の絶縁部材７７、第２の絶縁部材７８、又は管状部材６９などの前記覆われた部分を指し得る。

ある実施形態によれば、本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされて、第１の絶縁部材７７、第２の絶縁部材７８、管状部材６９、及び第２の要素６２が、第１の要素６１に対して共に回転するように構成される。軸受７１、例えば、セラミック軸受が、第１の絶縁部材７７と第１の要素６１との間に提供され、第１の要素６１に対する第１の絶縁部材７７の回転を可能にし得る。

ある実施態様では、真空ポンプの真空外被との連結を可能にするために、真空連結が提供される。一実施例として、第２の絶縁部材７８は、個別に提供されるポンプ又は処理チャンバ、例えば、スパッタリングチャンバのポンピングシステムなどの、真空ポンプと連結するように構成された、開口部６６を含み得る。本明細書で使用される「真空」という用語は、低真空、中真空、高真空、又は超高真空などの真空状態を指し得る。しかしながら、本実施形態は、それらに限られず、ガスが真空外被内に存在し得る。ガスは、保護ガス、又は不活性ガス、例えば、アルゴン、及び／又は六フッ化硫黄（ＳＦ_６）であり得る。

図５で示されるように、ある実施形態によれば、第１の要素６１は、複数の側部要素（図５では６つ）を含み、第２の要素６２も、複数の側部要素（図５では６つ）を含む。側部要素は、入れ子状になっており又は組み合わされており、それによって、電気容量が、第１の要素６１及び第２の要素６２の側部要素の対向する側面すなわち（重なっている）表面によって規定される。この入れ子は、電力コネクタの寸法又はサイズにおける最小の増加を伴って、電気容量の増加を可能にする。

ある実施形態では、第１の要素６１の側部要素と第２の要素６２の側部要素とが同軸状に配置され、それによって、第１の要素６１の側部要素と第２の要素６２の側部要素との対向する表面の間の第１の距離１３が一定になる。ある実施形態では、第１の要素６１の側部要素と第２の要素６２の側部要素との対向する表面の間の第１の距離１３が、同じであり又は等しい。しかしながら、第１の要素６１の側部要素と第２の要素６２の側部要素との間の第１の距離１３は、異なっていてもよい。

ある実施形態によれば、本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされて、複数の側部要素が、入れ子状に、特に、交互に入れ子状に提供される。本開示は、図５で示されるような全部で１２個の側部要素に限定されることなく、任意の望ましい数の側部要素が提供され得る。

図６は、本明細書で説明される、ある実施形態を説明するために使用され得る、ＡＣ電力コネクタの概略図を示す。この実施形態は、図４及び図５に関連して上述された実施形態に類似し、したがって、上述の説明は本実施形態にも適用される。

ある実施形態によれば、本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされて、ＡＣ電力コネクタ６０が、カウンタ軸受（ｃｏｕｎｔｅｒ ｂｅａｒｉｎｇ）７３を含み、又はそれに取り付けられる。スパッタリング装置の場合では、カウンタ軸受７３が、標準ターゲットのカウンタ軸受であり得る。磁石又はマグネトロンとの連結のためのコネクタロッド７４が、カウンタ軸受に提供される。ある実施形態では、ＡＣ電力コネクタ６０が、ＡＣ電力インフィード７２、特に、ＲＦ電力インフィードを更に含み、又はそれに取り付けられる。

図７は、本明細書で説明される実施形態による、ＡＣ電力コネクタ８０を有するスパッタリング装置の詳細な図を示している。

ある実施形態によれば、本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされて、真空チャンバ内のスパッタ堆積のためのスパッタリング装置が、壁部９０を有する真空チャンバ、真空チャンバ内の回転ターゲット９２、回転ターゲット９２にＡＣ電力を提供するためのＡＣ電源、及び本明細書で説明される実施形態による、壁部９０内に提供されたＡＣ電力コネクタ８０を含み、少なくとも１つの第１の要素８１が、ＡＣ電源に接続され、少なくとも１つの第２の要素８２が、回転ターゲット９２に接続される。

図７の実施形態では、ＡＣ電力コネクタが、図２で示され且つ上述された実施形態に類似するように構成される。しかしながら、本開示はそれに限定されるものではなく、図７の電力コネクタは、本明細書で説明される実施形態のうちの任意の１つに従って構成され得る。

図７で示されるように、スパッタリング装置は、回転ターゲットであり得るターゲット９２を含む。スパッタリング装置は、（図示せぬ）マグネトロンも含み得る。マグネトロンは、磁石アセンブリであり、典型的には、スパッタ堆積の間にプラズマを封じ込めるために、永久磁石によって提供される。ある実施形態によれば、マグネトロンは、回転ターゲット９２の表面上で少なくとも１つの方向に移動され得る。

ＲＦ電源は、ＡＣ電力コネクタ８０を介して、回転ターゲット９２に接続される。ある実施形態では、ＲＦ周波数が、スパッタリングに対して、５〜３０ＭＨｚの範囲内にあり、典型的には、１３．５６又は２７．１２ＭＨｚである。しかしながら、本実施形態は、それらに限られず、他の周波数が使用されてもよい。

ある実施形態によれば、本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされて、ＡＣ電力コネクタ８０が、第１の要素８１に取り付けられた導電性ロッド８５を更に含み得る。ある実施形態では、導電性ロッド８５及び第１の要素８１が、一体的に、例えば、同じ材料から形成され得る。ある実施形態では、導電性ロッド８５が、壁部９０内の開口部内に挿入されるように構成される。導電性ロッド８５は、それによって、真空チャンバの内側から真空チャンバの外側へ延在する。ある実施形態によれば、導電性ロッド８５が溝を含み、それによって、１以上の密封リング９１、例えば、Ｏリングが、技術的真空のための真空密封を提供するために、そこに挿入され得る。

ある実施形態によれば、（図示せぬ）絶縁体が、導電性ロッド８５と壁部９０との間に提供され得る。絶縁体は、各々が密封リングを受け入れるための１以上の溝を含み得る。溝及び密封リングに対する代替案として、導電性ロッド８５は、真空密封を提供するように構成された、粗さを有する表面を有し得る。

ある実施形態によれば、図７で示されるスパッタリング装置は、真空チャンバ内でのスパッタ堆積のためのものである。スパッタリング装置は、回転ターゲット９２であり得るターゲットを含む。概して、区分けされた平面的な、モノリシックで平面的な、回転ターゲットが、スパッタリングのために使用され得る。カソードの形状寸法及び設計により、回転ターゲットは、典型的には、平面ターゲットよりも活用度が高く且つ動作時間が長い。したがって、回転ターゲットの使用は、典型的には、耐用年数を長くし且つコストを削減する。

図７の実施例では、回転ターゲット９２が、連結要素８６を介して第２の要素８２に連結される。ある実施形態では、第２の要素８２及び回転ターゲット９２は、両方とも回転可能に提供される。したがって、少なくとも１つの第２の要素８２と回転ターゲット９２は、共に回転され得る。一実施例として、（図示せぬ）ドライブが、回転ターゲット９２を回転させるために提供され、少なくとも１つの第２の要素８２は、回転ターゲット９２と共に回転するように、デバイス又はターゲット９２に取り付けられ得る。言い換えると、１つのドライブが、デバイス３０及び少なくとも１つの第２の要素８２を同時に回転させるために提供され得る。

本明細書で説明される実施形態によれば、ＡＣ電力コネクタは、優れた電気伝導度（Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、又はこれらの被覆）を有する、２以上の（円筒形状の）板を含む。これら２以上の（円筒形上の）板のうちの一方は固定され、他方は、例えば、ターゲットと共に回転する。ＡＣ電力コネクタは、真空下でのフィードスルーとして構成され、真空は、個別の真空ポンプによって又は処理チャンバのポンピングシステムによって生成され得る（フィードスルーは、ターゲットに取り付けられ得る）。板どうしの距離は、真空度及びＲＦ電力の電圧に依存する。板は、互いに同軸状に回転し得る。板は、アイソレータ、例えば、ガラス又はセラミックで保護され得る。ある実施態様では、アイソレータが、ミーンダーシールド（ｍｅａｎｄｅｒ ｓｈｉｅｌｄ）で保護される。本明細書で使用される「真空」という用語は、低真空、中真空、高真空、又は超高真空などの真空状態を指し得る。しかしながら、本実施形態は、それらに限られず、ガスがコネクタの真空外被内に存在し得る。ガスは、保護ガス、又は不活性ガス、例えば、アルゴン、及び／又は六フッ化硫黄（ＳＦ_６）であり得る。

望ましくないプラズマ又はプラズマスポットの発生のために、容量結合の電力インフィード（ｐｏｗｅｒ ｉｎ‐ｆｅｅｄ）は、プラズマ絶縁（ｐｌａｓｍａ‐ｉｎｓｕｌａｔｅｄ）され得る。これは、必要とされる暗部距離のために真空条件下で困難であり得るので、ＡＣ電力コネクタの上方に配置され得る、雰囲気の空間又はチャンバが提供され得る。この雰囲気の空間又はチャンバ内では、ＡＣ（例えば、ＨＦ、ＭＦ、又はＲＦ）フィードアウト（ｆｅｅｄ‐ｏｕｔ）が、提供され得る。ある実施態様では、無効電流又はアイドル電流の埋め合わせが、更に提供され得る。そのような埋め合わせは、カソードのインピーダンスに応じて提供され得る。フィードアウトに対する接続は、そのとき、金属可撓管を通して外側へガイドされ得るＨＦ同軸ケーブルを使用して行われ得る。

図８は、本明細書で説明される実施形態による、ＡＣ電源からデバイスへＡＣ電力を提供するための方法１００のフローチャートを示している。

ある実施形態によれば、本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされて、該方法１００は、ブロック１０１では、少なくとも１つの第１の要素を介して、電源から少なくとも１つの第２の要素へＡＣ電力を移送することであって、少なくとも１つの第１の要素と少なくとも１つの第２の要素が、互いに対して第１の距離を隔てて配置される、移送すること、及びブロック１０２では、少なくとも１つの第１の要素と少なくとも１つの第２の要素のうちの少なくとも１つを互いに対して回転させることを含む。

上記の記述は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の他の実施形態及び更なる実施形態が、本発明の基本的な範囲を逸脱せずに考案され、したがって、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって定められる。

Claims (11)

1. ＡＣ電源をスパッタリング装置の真空チャンバ内に配置された回転ターゲットに接続するためのＡＣ電力コネクタであって、
   前記ＡＣ電力コネクタは、前記ＡＣ電源に接続可能な少なくとも１つの第１の要素及び前記回転ターゲットに接続可能な少なくとも１つの第２の要素であって、前記少なくとも１つの第１の要素と前記少なくとも１つの第２の要素が、互いに対して回転可能であり、前記少なくとも１つの第１の要素及び前記少なくとも１つの第２の要素が、前記少なくとも１つの第１の要素と前記少なくとも１つの第２の要素との間でＡＣ電力を移送するように構成される、少なくとも１つの第１の要素と少なくとも１つの第２の要素を含み、
   前記少なくとも１つの第１要素及び前記少なくとも１つの第２の要素は、入れ子状に提供される、合計で少なくとも３つの側部要素を、（ｉ）前記少なくとも１つの第１の要素が少なくとも１つの側部要素を含み、前記少なくとも１つの第２の要素が少なくとも２つの側部要素を含む、または、
   （ｉｉ）前記少なくとも１つの第２の要素が少なくとも１つの側部要素を含み、前記少なくとも１つの第１の要素が少なくとも２つの側部要素を含むように備え、
   前記少なくとも１つの第１の要素の側部要素と前記少なくとも１つの第２の要素の側部要素とは、電気容量を規定するようにお互いに対して第１の距離を隔てて配置され、
   前記少なくとも１つの第１の要素及び前記少なくとも１つの第２の要素が、前記真空チャンバ内に配置されており、
   前記少なくとも１つの第１の要素及び／又は前記少なくとも１つの第２の要素が、板要素を含み、
   前記ＡＣ電力コネクタは、外被をさらに含み、前記少なくとも１つの第１の要素及び前記少なくとも１つの第２の要素が、前記外被内に配置され、前記外被が、真空外被、又は保護ガス若しくは不活性ガスを含む外被である、
   ＡＣ電力コネクタ。
2. 前記少なくとも１つの第１の要素の側部要素が円筒形状の要素であり、及び／又は前記少なくとも１つの第２の要素の側部要素が円筒形状の要素である、請求項１に記載のＡＣ電力コネクタ。
3. 前記少なくとも１つの第１の要素の側部要素が中空の円筒形状の要素であり、及び／又は前記少なくとも１つの第２の要素の側部要素が中空の円筒形状の要素である、請求項２に記載のＡＣ電力コネクタ。
4. 前記電気容量が、１〜５０００ｎＦの範囲、１０〜２０００ｎＦの範囲、１００〜１０００ｎＦの範囲、４００〜６００ｎＦの範囲の４つの範囲のうちのいずれか１つの範囲内にある、請求項１から３のいずれか一項に記載のＡＣ電力コネクタ。
5. 前記少なくとも１つの第１の要素と前記少なくとも１つの第２の要素が、互いに対して同軸状に回転可能である、請求項１から４のいずれか一項に記載のＡＣ電力コネクタ。
6. 前記少なくとも１つの第１の要素及び／又は前記少なくとも１つの第２の要素が、Ａｇ、Ｃｕ、及びＡｕのうちの少なくとも１つを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のＡＣ電力コネクタ。
7. 前記少なくとも１つの第１の要素及び前記少なくとも１つの第２の要素が、絶縁部材によって少なくとも部分的に包囲される、請求項１から６のいずれか一項に記載のＡＣ電力コネクタ。
8. 前記ＡＣ電力コネクタが、チャンバの中へ電力を送信するための、回転フィードスルーとして構成される、請求項１から７のいずれか一項に記載のＡＣ電力コネクタ。
9. 前記少なくとも１つの第１の要素の側部要素と前記少なくとも１つの第２の要素の側部要素との重なり面積が変更可能である、請求項１から８のいずれか一項に記載のＡＣ電力コネクタ。
10. 真空チャンバ内でのスパッタ堆積のためのスパッタリング装置であって、
    壁部を有する真空チャンバ、
    前記真空チャンバ内の回転ターゲット、
    前記回転ターゲットにＡＣ電力を提供するためのＡＣ電源、及び
    前記壁部内に提供された請求項１から９のいずれか一項に記載のＡＣ電力コネクタを備え、
    前記少なくとも１つの第１の要素が前記ＡＣ電源に接続され、前記少なくとも１つの第２の要素が前記回転ターゲットに接続される、スパッタリング装置。
11. ＡＣ電源からスパッタリング装置の真空チャンバ内に配置された回転ターゲットへ請求項１に記載のＡＣ電力コネクタを用いてＡＣ電力を提供するための方法であって、
    少なくとも１つの第１の要素を介して、前記ＡＣ電源から少なくとも１つの第２の要素へＡＣ電力を移送すること、及び
    前記少なくとも１つの第１の要素と前記少なくとも１つの第２の要素のうちの少なくとも１つを互いに対して回転させることを含む、
    方法。

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