(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
挿通孔を有するとともに、かつ外部から流体を導入するための導入口を有する筐体と、
回転軸に対して前記筐体と相対回転可能とされるべく、前記筐体の挿通孔に挿通された軸体ユニットと、
前記軸体ユニット内に前記回転軸方向に沿って形成され、前記導入口と連通させるための第一軸体ユニット導入路及び第二軸体ユニット導入路と、
前記第一軸体ユニット導入路及び第二軸体ユニット導入路の途中に設けられ、該流体の流量を切り替えるための切替部材とを備え、
前記切替部材は、第１穴と、前記第１穴の径より小さく、かつ、前記第一軸体ユニット導入路及び前記第二軸体ユニット導入路の径より小さい第２穴と有し、
前記切替部材の第１穴を、前記第一軸体ユニット導入路又は第二軸体ユニット導入路の一方に合わせて、上流側と下流側とを連通するように切り替えるとともに、
前記切替部材の第２穴を、前記第一軸体ユニット導入路又は第二軸体ユニット導入路の他方に合わせて、上流側と下流側とを連通するように切り替え可能なことを特徴とするロータリージョイント。
【請求項２】
前記軸体ユニットの外側に形成され、前記筐体の前記導入口と連通させるための第一環状流路と、
前記第一軸体ユニット導入路と前記第二軸体ユニット導入路は、前記第一環状流路と連通することを特徴とする請求項１に記載のロータリージョイント。
【請求項３】
前記筐体は、外部へ流体を導出する導出口を有し、
前記軸体ユニットの外側に形成され、前記筐体の前記導出口と連通させるための第二環状流路と、
前記軸体ユニット内に前記回転軸方向に形成され、前記第一軸体ユニット導入路と第一配管を通じて連通するとともに、前記第二環状流路と連通した第三軸体ユニット導出路と、
前記軸体ユニット内に前記回転軸方向に形成され、前記第二軸体ユニット導入路と第二配管を通じて連通するとともに、前記第二環状流路と連通した第四軸体ユニット導出路と、を備え
前記切替部材は、前記第一軸体ユニット導入路、前記第二軸体ユニット導入路、前記第三軸体ユニット導出路、及び第四軸体ユニット導出路の途中に設けられ、
前記切替部材は、一対の第１穴と、前記第１穴の径より小さく、かつ、前記第一軸体ユニット導入路及び前記第二軸体ユニット導入路の径より小さい一対の第２穴と有し、
前記切替部材の一対の第１穴を、前記第一軸体ユニット導入路及び前記第三軸体ユニット導出路、又は前記第二軸体ユニット導入路及び前記第四軸体ユニット導出路のいずれか一方に合わせて、上流側と下流側とを連通するように切り替えるとともに、
前記切替部材の一対の第２穴を、前記第一軸体ユニット導入路及び前記第三軸体ユニット導出路、又は前記第二軸体ユニット導入路及び前記第四軸体ユニット導出路のいずれか他方に合わせて、上流側と下流側とを連通するように切り替え可能なことを特徴とする請求項２に記載のロータリージョイント。
【請求項４】
挿通孔を有するとともに、かつ外部から流体を導入するための導入口を有する筐体と、
回転軸に対して前記筐体と相対回転可能とされるべく、前記筐体の挿通孔に挿通された軸体ユニットと、
前記軸体ユニット内に前記回転軸方向に沿って形成され、前記導入口と連通させるための第一軸体ユニット導入路及び第二軸体ユニット導入路と、
前記第一軸体ユニット導入路及び第二軸体ユニット導入路の途中に設けられ、該流体の流量を切り替えるための切替部材とを備え、
前記切替部材は、第１穴と、前記第１穴の径より小さく、かつ、前記第一軸体ユニット導入路及び前記第二軸体ユニット導入路の径より小さい第２穴と有し、
前記切替部材の第１穴を、前記第一軸体ユニット導入路又は第二軸体ユニット導入路の一方に合わせて、上流側と下流側とを連通するように切り替えるとともに、
前記切替部材の第２穴を、前記第一軸体ユニット導入路又は第二軸体ユニット導入路の他方に合わせて、上流側と下流側とを連通するように切り替え可能なロータリージョイントと、
複数のターゲットを支持するための回転可能な支持体と、
ターゲットをスパッタするために前記支持体に設けられ、前記第一軸体ユニット導入路からの流体を流すための第一配管を備えた第一カソードと、
ターゲットをスパッタするために前記支持体に設けられ、前記第二軸体ユニット導入路からの流体を流すための第二配管を備えた第二カソードと、
を備えたことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項５】
スパッタリング処理を実施している前記第一カソードの第一配管に対して、前記第１穴を合わせるとともに
スパッタリング処理を実施していない前記第二カソードの第二配管に対して、前記第２穴を合わせるように前記ロータリージョイントを制御する制御部とを備えることを特徴とする請求項４に記載のスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリージョイント、及びそれを備えたスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スパッタリング装置などプラズマ処理装置において、固定部側から回転部側へ流体を流すために、ロータリージョイントが使用されてきた。
例えば、特許文献１に記載には、複数のターゲットを搭載可能なカソード面を有する支持体を備えたスパッタリング装置が開示されている。このスパッタリング装置のカソードを同時に冷却するため、例えば、特許文献２のようなロータリージョイントが用いられていた。特許文献２には、複数の流路を切り替える円柱状の軸体と円筒状の筐体とで構成され、円筒状の筐体より供給された流体は、円柱状の軸体が回転すると流路の向きが変わるロータリージョイントが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４７５１９号公報
【特許文献２】特開２００６−１７７４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、スパッタリング装置の小型化の要求が高まるにつれ、従来のロータリージョイントでは対応できなくなっていた。そこで、発明者は鋭意検討した結果、ロータリージョイントの小型化を図りながら、効率的にターゲットを冷却するため、使用中のターゲットを大流量の冷却水で集中的に冷却し、使用していないターゲットについては、比較的少量の冷却水で冷却する方法を見出した。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、装置サイズのコンパクト化を図りつつ、効率的に冷却可能なロータリージョイント、及びロータリージョイントを備えたスパッタリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明のロータリージョイントは、挿通孔を有するとともに、かつ外部から流体を導入するための導入口を有する筐体と、回転軸に対して前記筐体と相対回転可能とされるべく、前記筐体の挿通孔に挿通された軸体ユニットと、前記軸体ユニット内に前記回転軸方向に沿って形成され、前記導入口と連通させるための第一軸体ユニット導入路及び第二軸体ユニット導入路と、前記第一軸体ユニット導入路及び第二軸体ユニット導入路の途中に設けられ、該流体の流量を切り替えるための切替部材とを備え、前記切替部材は、第１穴と、前記第１穴の径より小さく、かつ、前記第一軸体ユニット導入路及び前記第二軸体ユニット導入路の径より小さい第２穴と有し、前記切替部材の第１穴を、前記第一軸体ユニット導入路又は第二軸体ユニット導入路の一方に合わせて、上流側と下流側とを連通するように切り替えるとともに、前記切替部材の第２穴を、前記第一軸体ユニット導入路又は第二軸体ユニット導入路の他方に合わせて、上流側と下流側とを連通するように切り替え可能なことを特徴とする。
本発明のスパッタリング装置は、挿通孔を有するとともに、かつ外部から流体を導入するための導入口を有する筐体と、回転軸に対して前記筐体と相対回転可能とされるべく、前記筐体の挿通孔に挿通された軸体ユニットと、前記軸体ユニット内に前記回転軸方向に沿って形成され、前記導入口と連通させるための第一軸体ユニット導入路及び第二軸体ユニット導入路と、前記第一軸体ユニット導入路及び第二軸体ユニット導入路の途中に設けられ、該流体の流量を切り替えるための切替部材とを備え、前記切替部材は、第１穴と、前記第１穴の径より小さく、かつ、前記第一軸体ユニット導入路及び前記第二軸体ユニット導入路の径より小さい第２穴と有し、前記切替部材の第１穴を、前記第一軸体ユニット導入路又は第二軸体ユニット導入路の一方に合わせて、上流側と下流側とを連通するように切り替えるとともに、前記切替部材の第２穴を、前記第一軸体ユニット導入路又は第二軸体ユニット導入路の他方に合わせて、上流側と下流側とを連通するように切り替え可能なロータリージョイントと、複数のターゲットを支持するための回転可能な支持体と、ターゲットをスパッタするために前記支持体に設けられ、前記第一軸体ユニット導入路からの流体を流すための第一配管を備えた第一カソードと、ターゲットをスパッタするために前記支持体に設けられ、前記第二軸体ユニット導入路からの流体を流すための第二配管を備えた第二カソードと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ロータリージョイント内に流体を切り替えるための切替部材を具備することで、装置サイズの小型化を図りつつ、効率的に冷却可能なロータリージョイント、及びロータリージョイントを備えたスパッタリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係るスパッタリング装置の全体構成を説明するための概略平面図である。
【図２】図１に示す３つの支持体を、基板側から見た概略平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るロータリージョイント構成と流体量の切替部材の分解斜視図である。
【図４】図３のロータリージョイントの概略断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る制御系の構成を説明する図である。
【図６】図４より流体量の切替部材を回転し、流量を可変したときのロータリージョイントの概略断面図である。
【図７】流体量の切替部材を説明する図である。
【図８】図１のスパッタリング成膜装置のスパッタリング室にあるターゲット７０ａが成膜のとき、カソードと流体量の切替部材の位置関係を説明する断面図である。
【図９】図１のスパッタリング成膜装置のスパッタリング室にあるターゲット７０ａが１８０°回転した方向で放電するとき、カソードと流体量の切替部材の位置関係を説明する断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るロータリージョイントの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係るスパッタリング装置の全体構成を説明するための概略平面図である。
スパッタリング室１４は、基板（ガラス基板）１２を搭載するためのトレイ１０と、トレイ１０の両面側に同一構成の支持体を３個ずつ具えている。基板１２の形状は、矩形型の平行平面板である。トレイ１０は、矢印ａの方向から、基板１２を搭載した状態で、スパッタリング室１４内へとゲートバルブ１６を介して搬入されて位置決めされている。支持体５０，５２，５４，５０′，５２′及び５４′は、それぞれほぼ六角柱の形状をしているが、一つ置きに側面が大きく形成されていて、それら側面にカソードが設けられている。各支持体には、それぞれ中心軸Ｃ５０、Ｃ５２，・・・を回転軸として、矢印ｃで示すように、正逆方向に回転（回動）し、適当な回転位置で停止可能な回転駆動機構１０１を備えている。各支持体の中心軸は、被成膜面に平行かつそれぞれの中心軸と平行と成っている。なお、図５に示すように支持体を回転させるための回転駆動機構１０１は、制御部１００によって回転動作を制御されている。
【００１１】
支持体５０及び５２のそれぞれの回転軸をＣ５０及びＣ５２とし、支持体の３つの側面に設けられているカソードを６０ａ，６０ｂ、６０ｃ及び６２ａ，６２ｂ、６２ｃとする。各カソードのターゲット搭載面５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ上には、ターゲット７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７２ａ，７２ｂ，７２ｃがそれぞれ搭載されている。一つの支持体に対する３個のターゲットは、異なる種類のターゲットとする。支持体同士では、同一の順番位置には同一種類のターゲットを搭載している。従って、基板に対し同時に同一種類のターゲットが対向する。また、図５に示すように各カソードには、ＤＣ電力を導入するための電力導入機構１０２が設けられ、どのカソードに電力を導入するかは制御部によって制御されている。
【００１２】
図１に示す構成例では、各支持体を回転させて、互いに同一種類の第１のターゲットを基板に対向させて位置決めして、成膜を行う。２回目の成膜に当たり、それぞれの支持体を回転させて、第１のターゲットとは異なる種類であるが、互いに同一種類の第２のターゲットが基板に対向するように位置決めして、成膜を行う。３回目の成膜に当たり、それぞれの支持体をさらに回転させて、第１及び第２のターゲットとは異なる種類であるが、互いに同一種類の第３のターゲットが基板に対向するように位置決めして、成膜を行う。このようにして、同一のスパッタリング室内で、一枚の基板１２に、３つの異なる成分の膜を成膜することが出来る。
【００１３】
図１に示す構成例においては、成膜時には、ターゲットの被スパッタリング面を基板の被成膜面に対向させている。即ち、基板の中心側に配置された中心側支持体５２の場合には、支持体のターゲット搭載面は、被成膜面１２ａと平行である。また基板の周辺側に配置された周辺側支持体５０の場合には、支持体のターゲット搭載面は、被成膜面１２ａに対して角度αで傾斜している。しかしながら、これに限定されず成膜時に基板に対面する全てのターゲットの被スパッタリング面を、この基板面に平行となるようにしても良い。
【００１４】
図１に示す構成例では、さらに、各支持体に、支持体を覆うシールド（防着治具とも称する。）８０，８２，８４，８０′，８２′，８４′をそれぞれ設けられている。これらシールドは、それぞれの支持体の中心軸方向に沿って、上下方向において、カソードやターゲットの全長を実質的に覆うように、設けれれている。そして、このシールド８０，８２，８４，８０′，８２′，８４′は、支持体の周囲を囲むように、しかも、支持体の回転の妨げと成らないように、設けられている。さらに、このシールドは、成膜のときに基板の被成膜面に対向するターゲット７０ａ，７２ａが、このシールド８０，８２から露出するように、すなわち成膜時にスパッタリングされる当該ターゲットに対して非包囲となるように、形成されている。
【００１５】
図１に示す構成例では、このシールドの横断面は、ほぼＣ字状の形状となっている。従って、このＣ字状のシールド８０，８２，８４，８０′，８２′，８４′の縦割りの開口部８０ａ，８２ａ，８４ａ，８０′ａ，８２′ａ，８４′ａに成膜時に必要なターゲットが位置決めされる。
【００１６】
このように、シールドを設けることにより、成膜時に飛来するスパッタ原子や不所望なパーティクルが、成膜時に使用されていないで退避しているターゲットやカソードの面に、被着するのを防ぐことが出来る。
【００１７】
図２は、図１に示す３つの支持体を、基板側から見た概略平面図である。スパッタリング室１４の中には複数の支持体が配置しており、矩形型の平行平面板上の基板に対して、成膜が行なえるようになっている。なお、詳細は後述するが、各ターゲットの背後には、各々の支持体のターゲットを冷却するためにロータリージョイント２００を介して冷却水を導入するための配管が設けられている。
【００１８】
ここで、図１を参照して本発明のスパッタリング装置を用いた、電子デバイスの製造方法を説明する。なお、以下では、支持体５０を例に説明するが、他の支持体も同様である。
ターゲット６０ａを基板１２側から１８０°回転して、Ｃ字状のシールド８０に対向させて、プリスパッタを行なう。このプリスパッタとは、スパッタリング室を大気開放して酸化されたターゲット表面（被スパッタリング面）を、成膜開始時の放電安定化のため、基板成膜前にスパッタリングして除去することを言う。
基板１２側から１８０°回転した位置にあるターゲット６０ａをプリスパッタするため、ターゲット６０ａのカソードにＤＣパワーラインの接点を切り替える。つまり、ターゲット６０ｂ、６０ｃのカソードには、電力は供給させず、スパッタは行なわれない。同時に、ターゲット６０ａの温度が上昇しないように、後述するロータリージョイント２００を切り替えることで、ターゲット６０ａ側に対して比較的多い流量の冷却水を供給し、ターゲット６０ｂとターゲット６０ｃに比較的少ない流量の冷却水を供給するようにして、プリスパッタを行なう。スパッタ装置内のヒーターからの熱やプラズマからの熱などにより、使用していないカソードも加熱されてしまうので、冷却水によりカソードを冷却しなければならない。
次に、ターゲット６０ａを基板１２に対向するように回転して、基板に対してスパッタリング成膜を行なう。基板側に回転されたターゲット６０ａにＤＣパワーラインの接点を切替えるとともに、ロータリージョイント２００を切替えて、基板側に回転されたターゲット６０ａに対して、比較的多い流量の冷却水を供給し、ターゲット６０ｂとターゲット６０ｃに比較的少ない流量の冷却水を流しながら、基板に対してスパッタリング成膜を行なう。
【００１９】
図３及び図４を参照して、本発明の特徴部分であるロータリージョイント２００の構成を説明する。
図３は、本発明に係るロータリージョイント２００内部の構成と流体量の切替部材を説明する分解斜視図である。
ロータリージョイント２００は、軸体２０５が挿通される挿通孔が形成された略円筒形の筐体２０４と、略円柱形の軸体２０５等により構成される軸体ユニット２０１とから構成され、軸体ユニット２０１と筐体２０４が軸体ユニット２０１の回転軸２１７の回りに相対回転可能に構成されている。筐体２０４の側壁には、外部から流体を導入するための導入口２１５と、該流体を外部へ導出するための導出口２１６が形成されている。
図３に示すように、筐体２０４は円筒形をしており、スパッタリング室１４に固定されている。一方、軸体ユニット２０１は支持体５０と連結されているため、軸体ユニット２０１は支持体５０とともに回転可能である。軸体ユニット２０１は、軸体５０、シールプレート２０７ａ、切替部材２０８、シールプレート２０７ｂ、及び配管体２３０とを重ね合わせて組立可能に構成されている。軸体２０５の内部には、導入口２１５と連通させるための３本の導入路２１３ａ、２１４ａ、２１５ａ、及び導出口２１６と連通させるための３本の導出路２１３ｂ、２１４ｂ、２１５ｂが回転軸２１７方向に沿って形成されている。具体的には、一つの導入路２１３ａは、軸体２０５内に形成された流通路と、シールプレート２０７ａに形成された穴と、切替部材２０８に形成された穴と、シールプレート２０７ｂに形成された穴と、配管体２３０に形成された配管とによって組み合わせて構成されている。同様に、導入路及び導出路２１３ｂ、２１４ａ、２１４ｂ、２１５ａ、２１５ｂも、軸体２０５内に形成された各導入路及び導出路と、シールプレート２０７ａに形成された各穴と、切替部材２０８に形成された各穴と、シールプレート２０７ｂに形成された各穴と、配管体２３０に形成された各配管とによって組み合わせて構成されている。なお、本例では、導入路及び導出路２１３ａ、２１３ｂ、２１４ａ、２１４ｂ、２１５ａ、２１５ｂは、全て同じ径の大きさとしてが、これに限定されず、それぞれの径の大きさを異なっていてもよい。
【００２０】
シールプレート２０７ａ、及びシールプレート２０７ｂは、ふっ素樹脂やエラストマーなどからなる。一方、切替部材２０７は、ステンレスからなる。
この導入路及び導出路２１３ａ、２１３ｂ、２１４ａ、２１４ｂ、２１５ａ、２１５ｂの途中には、軸体の回転軸方向へ移動する流体の流量を切り替えるための切替部材２０８が設けられている。切替部材２０８には、導入路及び導出路２１３ａ、２１３ｂ、２１４ａ、２１４ｂ、２１５ａ、２１５ｂと略同一の径の大きさを有する一対の第１穴（大きい穴）２０９ａ、２０９ｂと、該第１穴（大きい穴）２０９ａ、２０９ｂより径が小さく、かつ導入路及び導出路２１３ａ、２１３ｂ、２１４ａ、２１４ｂ、２１５ａ、２１５ｂの径より小さい径を有する一対の第２穴（小さい穴）２１０ａ、２１０ｂ及び、第２穴と同様の大きさの一対の第３穴２１１ａ、２１１ｂ（小さい穴）が設けられている。なお、穴の数は、これに限定されず、一対の第１穴と、一対の第２穴だけでもよい。また、第１穴（大きい穴）２０９ａ、２０９ｂの径の大きさは、導入路及び導出路の径より大きくても、若干小さくてもよい。
なお、請求項の第一軸体ユニット導入路及び第二軸体ユニット導入路は、導入路２１３ａ、２１４ａ、２１５ａのうちのいずれか２本のことである。また、請求項の第三軸体ユニット導出路及び第四軸体ユニット導出路は、第一軸体ユニット導入路及び第二軸体ユニット導入路となる２本の導入路と対になる２本の導出路のことである。つまり、切替部材２０８は、第１穴２０９と、第１穴の径より小さく、かつ、第一軸体ユニット導入路及び第二軸体ユニット導入路の径より小さい第２穴２１０と有し、切替部材の第１穴２０９を、第一軸体ユニット導入路又は第二軸体ユニット導入路の一方に合わせて、上流側と下流側とを連通するように切り替えるとともに、
切替部材の第２穴２１０を、第一軸体ユニット導入路又は第二軸体ユニット導入路の他方に合わせて、上流側と下流側とを連通するように切り替え可能なものである。
【００２１】
図４は、本発明に係るロータリージョイント２００の概略断面図である。
軸体２０５と筐体２０４の間には、オイルシールやＯリングなどによるシール部材２０６が設けられている。軸体２０５の外側には、第一環状流路２１９ａとしての溝が形成されている。筐体２０４に形成された導入口２１５は、導入口２１５と連通させるための第一環状流路２１９ａと、同じ高さに形成されている。軸体２０５の外側に形成された第一環状流路２１９ａの内側側面には、３つの穴が設けられており、これらの穴がそれぞれ、前述した導入路２１３ａ、２１４ａ、２１５ａの始点となる第一貫通孔２２１ａ、２２２ａ、２２３ａとなる。これらの第一貫通孔２２１ａ、２２２ａ、２２３ａから、Ｌ字型の導入路２１３ａ、２１４ａ、２１５ａが形成されている。
【００２２】
軸体２０５の外側で、第一環状流路２１９ａの上方には、第二環状流路２１９ｂとしての溝が形成されている。筐体２０４に形成された導出口２１６は、導出口２１６と連通させるための第二環状流路２１９ｂと、同じ高さに形成されている。軸体２０５の外側に形成された第二環状流路２１９ｂの内側側面には、３つの穴が設けられており、これらの穴がそれぞれ、前述した導出路２１３ｂ、２１４ｂ、２１５ｂの終点となる第二貫通孔２２１ｂ、２２２ｂ、２２３ｂとなる。これらの第二貫通孔２２１ｂ、２２２ｂ、２２３ｂから、Ｌ字型の導出路２１３ｂ、２１４ｂ、２１５ｂが形成されている。
【００２３】
なお、図示されていないが、導入路２１３ａ、導出路２１３ｂは、支持体５０のカソード内に設けられた配管を通じて、繋がっている。同様に導入路２１４ａ、２１５ａと、導出路２１４ｂ、２１５ｂとは、それぞれの配管を通じて、繋がっている。
図４に示すように、軸体２０５とシールプレート２０７ａ、２０７ｂ及び配管２３０とは連結されているため、シールプレート２０７ａ、２０７ｂ及び配管２３０も同様に、支持体５０とともに回転する。シールプレート２０７ａと２０７ｂの間には、ステンレス製の切替部材２０８が設けられている。流量を切り替える切替部材２０８及びシールプレート２０７は表面粗さを６．３ａ以下に加工し流体の漏れを防いでいる。
切替部材２０８は、回転軸２１７を介して、回転駆動器（サーボモータ）２２０と固定されている。そのため、切替部材２０８は、支持体５０が回転しても回転しないが、回転軸２１７を介して、３つの伝達部材（ギア）２１８ａ、伝達部材（ギア）２１８ｂ、伝達部材（ギア）２１８ｃと係合されており、さらに伝達部材（ギア）２１８ｃは回転駆動器（サーボモータ）２２０と連結されているので、切替部材２０８は、回転駆動器２２０を駆動することで、支持体５０とは別に回転させることができる。また、回転駆動器２２０は、制御部１００によって回転動作を制御されている。
【００２４】
次に、図４を参照して、ロータリージョイント２００内部の冷却水の流れについて説明する。
ロータリージョイント２００の筐体２０４側面に設けられた導入口２１５から導入された冷却水は、軸体２０５内の第一環状流路２１９ａから、第一軸体ユニット流通路２１３ａ、２１４ａ、２１４ａに分岐され、その後、支持体５０の内部を通って、カソード６０ａ、６０ｂ、６０ｃ内に形成された配管６００ａ、６００ｂ、６００ｃに供給される。
第一軸体ユニット流通路２１３ａ、２１４ａ、２１５ａの途中には、流体の流量を切り替えるための切替部材２０８が設けられ、この切替部材２０８によって第一軸体ユニット流通路２１３ａ、２１４ａ、２１５ａにそれぞれ供給される冷却水の流量を変更可能である。第一軸体ユニット流通路２１３ａ、２１４ａ、２１５ａからターゲット７０ａ、７０ｂ、７０ｃを冷却した後の、戻り方向の冷却水は、第二軸体ユニット流通路２１３ｂ、２１４ｂ、２１５ｂを通って、軸体２０５内の第二環状流路２１９ｂで、合流して、導出口２１６より排出される。
【００２５】
図５に、本発明の実施形態のスパッタリング装置における制御系の主要な構成を示す。制御部１００は、１個または複数個のマイクロコンピュータを含み、ユニット内の各部、特に支持体５４の回転駆動機構１０１、各カソードへの電力導入機構１０２および切替部材２０８の回転駆動器２０２や、基板ホルダー１０の移動手段１０３等の個々の動作と全体の動作（シーケンス）を制御する。特に、制御部１００は、スパッタリング処理および基板の搬送処理、ロータリージョイントの回転処理、支持体の回転処理に関する一切の制御や各種付加機能に関する一切の制御を実行するためのプログラム（ソフトウェア）を格納するプログラムメモリを有しており、マイクロコンピュータの中央演算制御部（ＣＰＵ）がプログラムメモリから逐次所要のプログラムを読み出して実行するようになっている。また、プログラムの保存管理にハードディスク、光ディスク、フラッシュメモリ等の各種記憶媒体を用いることができる。
【００２６】
図６は流体量の切替部材２０８を回転させ、第１穴（大きい穴）２０９から第２穴（小さい穴）２１０に切り替わったときの状態を説明する図である。回転駆動器２２０を駆動して、切替部材２０８を回転させると、導入路２１３ａ、及び導出路２１３ｂに流れる流体の流量を切り替えることができ、結果として支持体５０における各カソードへ供給される冷却水の流量を可変することができる。
【００２７】
図７は、切替部材２０８の上面図である。切替部材２０８には、流路の径を可変するため、第１穴（大きい穴）２０９、第２穴（小さい穴）２１０、及び第３穴（小さい穴）２１１が形成されている。切替部材２０８の中心部には、回転軸２１７が設けられている。
なお、本例では、第２穴として小さい穴２１０と小さい穴２１１の大きさを同じにしたが、これに限定されず、第１穴２０９、第２穴２１０、第３穴２１１として、全て異なる大きさにしてもよい。
【００２８】
図８及び図９を参照して、支持体の回転動作と切替部材の回転動作との関係を説明する。
図８はカソード６０ａがスパッタリング成膜できる状態にある支持体５０の断面図である。三つのカソード６０ａ、カソード６０ｂ、及びカソード６０ｃが支持体５０の各面に配置されている。カソード６０ａ、カソード６０ｂ、及びカソード６０ｃの内部には、それぞれターゲットを冷却するための冷却水を流す配管６００ａ、６００ｂ、６００ｃが設けられている。また、上述したようにスパッタリング装置の動作、支持体の回転動作、及び切替部材２０８の回転動作等の本発明の動作は、すべて制御部１００によって制御されている。
成膜時にターゲットに発生する熱を冷却するために毎分１００リットルを超える冷却水が、第１穴（大きい穴）２０９ａを介して、配管６００ａに供給される。このとき、成膜処理が施されていないターゲットの冷却のため、カソード６０ｂの配管６００ｂとカソード６０ｃの配管６００ｃには、それぞれ第２穴（小さい穴）２１０ａ、２１１ａを介して、毎分１０リットルの冷却水が供給される。
【００２９】
カソード６０ｃがスパッタリング成膜されるときは、支持体５０を反時計回りに約１２０°回転し、カソード６０ｃを基板１２に対向させる。このとき、回転駆動器２２０は駆動せずに、回転軸２１７を介して、切替部材２０８を固定している。こうして、支持体５０が回転しても、スパッタリングされるカソード６０ｃの配管６００ｃには、第１穴（大きい穴）２０９ａを介して、毎分１００リットルを超える大流量の冷却水が導入される。カソード６０ａとカソード６０ｂには、それぞれ小さい穴２１０ａ、２１１ａを介して、毎分１０リットルの冷却水が供給される。
【００３０】
カソード６０ｂがスパッタリング成膜されるときは、さらに支持体５０を反時計回りに約１２０°回転し、カソード６０ｂを基板１２に対向される。このとき、回転駆動器２２０は駆動せずに、回転軸２１７を介して、切替部材２０８を固定している。こうして、支持体５０が回転しても、スパッタリングされるカソード６０ｂの配管６００ｂには、第１穴（大きい穴）２０９ａを介して、毎分１００リットルを超える大流量の冷却水が導入される。カソード６０ａとカソード６０ｃには、それぞれ小さい穴２１０ａ、２１１ａを介して、毎分１０リットルの冷却水が供給される。
【００３１】
図９はプリスパッタ時の、支持体５０の概略断面図である。このとき、カソード６０ａ側をプリスパッタするため、支持体５０を回転して、カソード６０ａは基板側から１８０°回転した位置に位置している。このとき、同時に回転駆動器２２０が駆動して、回転軸２１７を介して、切替部材２０８を回転する。このとき、切替部材２０８の第１穴（大きい穴）２０９も、基板側から１８０°回転した位置に位置させる。こうして、カソード６０ａが１８０°回転した場合も、配管６００ａには切替部材２０８を回転させ、第１穴（大きい穴）２０９ａを介して、毎分１００リットルを越える冷却水を供給することができる。カソード６０ｂの配管６００ｂとカソード６０ｃの配管６００ｃには、それぞれ第２穴（小さい穴）２１０ａ、２１１ａを介して、毎分１０リットルの冷却水が供給される。
以上のように、スパッタリング処理を実施しているカソードの配管に対して、第１穴を合わせ、大流量の冷却水でカソードを冷却するとともに、スパッタリング処理を実施していないカソードの配管に対して、第２穴を合わせて、比較的少量の冷却水でカソードを冷却することができる。つまり、ロータリージョイントの導入口や導出口、第一環状流路、第二環状流路を小型化しながらも、複数のカソードを効率的に冷却することができる。
なお、前述した制御部は、スパッタリング処理を実施している第一カソードの第一配管に対して、第１穴を合わせるとともに、スパッタリング処理を実施していない第二カソードの第二配管に対して、第２穴を合わせるようにロータリージョイントを制御することができる。
【００３２】
（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態に係るロータリージョイントの断面図である。本実施形態におけるロータリージョイントは、図４に示した第１の実施形態に係るロータリージョイントとは異なり、導入口２１５及び導出口２１６が、筐体２０４の底部に設けられている。
また、筐体の導入口２１５と連通させるように、軸体の底部には、第一環状流路２１９ａとしての溝が形成されている。第一環状流路２１９ａの上側面には、３つの穴が設けられており、これらの穴がそれぞれ、導入路２１３ａ、２１４ａ、２１５ａの始点となる第一貫通孔２２１ａ、２２２ａ、２２３ａとなる。３本の導入路２１３ａ、２１４ａ、２１５ａは、屈曲した流路となっている。
同様に、筐体の導出口２１６と連通させるように、軸体の底部で、かつ第一環状流路２１９ａの径方向の内側には第二環状流路２１９ｂとしての溝が形成されている。軸体２０５の底部に形成された第二環状流路２１９ｂの上側面には、３つの穴が設けられており、これらの穴がそれぞれ、導出路２１３ｂ、２１４ｂ、２１５ｂの終点となる第二貫通孔２２１ｂ、２２２ｂ、２２３ｂとなる。導出路２１３ｂ、２１４ｂ、２１５ｂは、屈曲した流路となっている。
また、図４に示した第１の実施形態に係るロータリージョイントとは異なり、切替部材２０８と連結された回転軸２１７に、ギア２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃを介さず、直接、回転駆動器２２０に接続されている。本実施形態におけるロータリージョイントは、第１の実施形態に係るロータリージョイントと比べて、筐体の高さ方向の厚さを薄くすることができる。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、ターゲットが２つであれば、流体量の切替部材の大小孔を４つとし、ターゲットが４つであれば、流体量の切替部材の大小孔を８つとすることで、本発明は任意の流路数に対して適用が可能である。
また、本発明の流体としてははガス・エア・水・油などが挙げられる。本発明はこれらの流体の流量を切り替える必要があるロータリージョイントに応用可能である。例えば、エアのロータリージョイントを介してエアシリンダーを駆動するとき、本発明による流体量の切替部材を備えたロータリージョイントを使用することで、流量を切り替えてエアシリンダーの動作速度を可変することが可能となる。
【００３４】
また、上述の実施形態では、一つのロータリージョイントの中に、導入口と導出口を設けたが、これに限定されるものではない。例えば、導入口を有するロータリージョイントと、導出口を有するロータリージョイントを組み合わせた装置とすることもできる。
【００３５】
上述の実施形態では、軸体ユニットと筐体のうち、筐体をスパッタリング装置に固定したが、これに限定されず、軸体ユニットを固定して、筐体を回転可能に構成してもよい。例えば、本発明の支持体の周りに、移動手段１０３によって移動可能な基板ホルダー１０を設け、該基板ホルダー１０を各カソードに対向させて配置することが可能な場合、又は支持体の各ターゲットに対向して、それぞれの基板ホルダー１０が配置した場合などに有効である。なお、基板ホルダーの移動手段１０３による移動動作は、制御部によって制御されている。
【００３６】
本発明は、例示したスパッタリング装置のみならず、ドライエッチング装置、プラズマアッシャ装置、ＣＶＤ装置、及び蒸着装置などのプラズマ処理装置に適用可能である。本発明に係る電子デバイスとしては、液晶ディスプレイ、太陽電池、半導体、磁気記録媒体などが挙げられる。
【００３７】
本発明のロータリージョイントは、各実施形態で述べられたいかなる特徴をも組み合わせることによって構成することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  トレイ（基板ホルダー）
１２  基板
１４  スパッタリング室
１６  ゲートバルブ
５０  支持体
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ  カソード
７０ａ、７０ｂ、７０ｃ  ターゲット
７２、７４    ターゲット
８０、８２、８４    シールド
１００  制御部
２００  ロータリージョイント  
２０１  軸体ユニット
２０４  筐体
２０５  軸体
２０６  シール部材
２０７  シールプレート
２０８  切替部材
２０９  第１穴
２１０  第２穴
２１１  第３穴
２１２  ベアリング
２１３ａ、２１４ａ、２１５ａ  導入路
２１３ｂ、２１４ｂ、２１５ｂ  導出路
２１５  導入口
２１６  導出口
２１７  回転軸
２１８  伝達部材
２１９ａ  第一環状流路
２１９ｂ  第二環状流路
２２０  回転駆動器
２２１ａ、２２２ａ、２２３ａ  第一貫通孔
２２１ｂ、２２２ｂ、２２３ｂ  第二貫通孔
２３０  配管体
６００ａ、６００ｂ、６００ｃ  配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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