(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒ターゲット（１２）をスピンドル（１４）に取外し可能に取り付ける連結システム（１０）において、
ａ）フランジ部（１６）を有しているスピンドル（１４）と、
ｂ）前記スピンドル（１４）の前記フランジ部（１６）に当接する端部分を有している円筒ターゲット（１２）であって、前記端部分が外周面を有している、円筒ターゲット（１２）と、
ｃ）前記端部分の前記外周面に係合するように構成された内周面と、前記スピンドル（１４）の前記フランジ部（１６）に当接するフランジ端部（２４）と、を有している境界リング（２０）と、
ｄ）前記円筒ターゲット（１２）を前記境界リング（２０）を介して前記スピンドル（１４）に締め付けるための締付け手段（２６）と、
を備えており、
前記端部分は、前記境界リング（２０）の前記内周面（２２）に係合する２つ以上の互いに分離した環状溝（１８）を有していることを特徴とする連結システム。
【請求項２】
前記スピンドル（１４）の前記フランジ部（１６）に当接する前記端部分は、３つ以上の互いに分離した環状溝（１８）を有していることを特徴とする、請求項１に記載の連結システム。
【請求項３】
前記締付け手段（２６）は、片側で前記境界リング（２０）に係合すると共に他の側で前記スピンドル（１４）に係合するように構成されたクランプリング（２６）を含んでいることを特徴とする、請求項１または２に記載の連結システム。
【請求項４】
前記２つ以上の互いに分離した環状溝（１８）は、機械加工によって、前記円筒ターゲット（１２）に作製されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の連結システム。
【請求項５】
前記クランプリング（２６）は、２つ以上のクランプリングセグメント（２６’，２６’’）から作製されており、前記境界リング（２０）は、２つ以上の境界リングセグメント（２０’，２０’’）から作製されていることを特徴とする、請求項３に記載の連結システム。
【請求項６】
２つ以上の前記境界リングセグメントにおいて、前記境界リングセグメントと前記境界リングセグメントとの接合部は、前記クランプリングセグメント（２６’，２６’’）によって覆われていることを特徴とする、請求項５に記載の連結システム。
【請求項７】
前記クランプリングセグメント（２６’，２６’’）は、各々、前記境界リングセグメント（２０’，２０’’）と共に、１つの単一片を形成していることを特徴とする、請求項５または６に記載の連結システム。
【請求項８】
前記環状溝（１８）は、互いに異なる深さを有しており、より大きい深さが前記円筒ターゲットの側に位置していることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の連結システム。
【請求項９】
前記環状溝（１８）は、前記ターゲット（１２）の前記端部分に配置されて前記外周面を形成する２つ以上の互いに分離したリング（６２，６４）から作製されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の連結システム。
【請求項１０】
前記境界リング（２０）と前記クランプリング（２６）との間にシールリング（２８）をさらに備えていることを特徴とする、請求項３または５に記載の連結システム。
【請求項１１】
前記環状溝（１８）は、丸形状、矩形形状、または円錐形状を有していることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の連結システム。
【請求項１２】
前記各境界リングセグメント（２０’または２０’’）は、前記クランプリングセグメント（２６’または２６’’）と共に、単一片を形成しており、前記クランプリングセグメントは、前記境界リングセグメントに変位可能に接続されていることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項に記載の連結システム。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかの連結システム（１０）に準じるように構成された円筒ターゲット（１２）において、 前記円筒ターゲットは端部分を備えており、前記端部分は外周面を有しており、前記外周面は２つ以上の互いに分離した環状溝（１８）を有していることを特徴とする円筒ターゲット。
【請求項１４】
円筒ターゲット（１２）に用いられるのに適している裏当てチューブにおいて、前記裏当てチューブは、請求項１〜１２のいずれかの連結システム（１０）に準じるように構成されており、前記裏当てチューブは端部分を備えており、前記端部分は外周面を有しており、前記外周面は２つ以上の互いに分離した環状溝（１８）を有していることを特徴とする裏当てチューブ。
【請求項１５】
請求項１〜１２のいずれかの連結システム（１０）に準じるように構成された境界リング（２０）において、前記境界リングは、内周面を有しており、前記内周面は、円筒ターゲット（１２）の端部分の外周における２つ以上の互いに分離した環状溝（１８）に係合するように構成されていることを特徴とする境界リング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒ターゲットをスピンドルに取外し可能に取り付ける連結システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転円筒ターゲットを有する円筒マグネトロンは、この数十年にわたって、ますます用いられている。作動中、円筒ターゲットは、支持され、回転され、冷却され、かつ励磁されねばならない。通常、スパッタリング設備は、円筒ターゲットの一端の１つのエンドブロックを介して励磁されるようになっているか（片持ちモード）、または円筒ターゲットの両端の２つのエンドブロックを介して励磁されるようになっている。これらの一つまたは２つのエンドブロックは、ターゲットが取り付けられる回転可能なスピンドルを具備している。ターゲットが消耗すると、その使用済みのターゲットは、スピンドルから取り外され、新しいターゲットに取り換えられねばならない。従って、スピンドルとターゲットとの間の連結具は、取外し可能になっていなければならない。
【０００３】
円筒ターゲットの支持、回転、励磁、および冷却は、全て、スピンドルを介して行われている。円筒ターゲットの片側、具体的には、ターゲット材料を保持している外側は、真空下で作動され、円筒ターゲットの他の側、具体的には、内側は、ターゲット内を循環している冷媒（通常、水）の極めて高圧下で作動されるようになっている。スピンドルと円筒ターゲットとの間の界面に生じる水漏れの問題から、種々の真空連結システムおよび真空シールシステムが開発されてきている。加えて、片持ち式取付けの場合には確実に当てはまることであるが、スピンドル、従って、連結具に加えられるモーメントがターゲットの両端に無視できない高応力をもたらし、その結果、ターゲットチューブの厚みを十分に大きくする必要があり、これによって、スピンドルとターゲットとの間の連結具への負荷が大きくなる。
【０００４】
バンデルストラーテン（Vanderstraeten）（ベーカート・アドヴァンスト・コーティングズ（Bekaert Advanced Coatings）に譲渡）による特許文献１は、ターゲットの外面のネジ部に係合するネジ付きスピンドルカラーによって、円筒ターゲットをスピンドルに取り付ける連結システムを開示している。このシステムは、当技術分野における基準として知られており、数年にわたって広く用いられてきている。にもかかわらず、このシステムは、１つの欠点を有している。ネジ付きスピンドルカラーは、ターゲットをスピンドルに固定するために、ねじ込みを必要としている。このねじ込みでは、カラーリングをスピンドルに対して真直角に位置決めするのが困難である。その結果として、円筒ターゲットおよびスピンドルは、互いに１００％一直線に並んで配置されないおそれがあり、これによって、連結具の寿命および密封の両方に弊害をもたらすことがある。
【０００５】
ベーカート・アドヴァンスト・コーティングズによる特許文献２は、円筒ターゲット用の汎用連結システムを開示している。図１，２，３，５，６に開示されている実施形態は、全て、前述した欠点を有するねじ込みを必要とする同一または同様の螺旋ネジシステムを有している。一方、特許文献２の図４は、非螺旋溝を有する連結具を開示している。しかし、有限要素解析および経験によれば、この螺旋溝の近傍における応力は、許容できないほど高いことが分かっている。
【０００６】
アプライド・フィルムズ・コーポレーション（Applied Films Corporation）による特許文献３は、クランプと、ネジ付きターゲットおよびエンドブロック部品に対して、それらが締め付け可能となるように、施された改良部と、を有するシステムを開示している。この改良は、ターゲット端の近くに環状溝を形成することと、該溝に保持リングを挿入し、これによって、ターゲット端を取り囲んでいるフランジリングを保持することと、を含んでいる。クランプリングが、フランジおよびこれに適合されたスピンドルの周囲に嵌合されるようになっている。ネジ部を有していないターゲットも、このようにして取り付けられることが可能になっている。しかし、前述の場合におけるのと同様、単一溝（その溝が螺旋状または円筒状のいずれであっても）の近傍における応力が、許容できないほど高くなるだろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，５９１，３１４号明細書
【特許文献２】国際特許出願公開第２００４／０８５９０２Ａ１号パンフレット
【特許文献３】国際特許出願公開第２００６／１３５５２８Ａ２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、先行技術の欠点を回避することにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、漏れのない改良型連結システムを有する円筒マグネトロンスパッタリングシステムを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の目的は、ターゲットが容易に取り付けられ、かつ容易に取り換えられるようになっている連結システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様および本発明の第１の実施形態によれば、円筒ターゲットをスピンドルに取外し可能に取り付ける連結システムが提供されている。
本連結システムは、
ａ）フランジ部を有しているスピンドルと、
ｂ）スピンドルのフランジ部に当接する端部分を有している円筒ターゲットであって、端部分が外周面を有している、円筒ターゲットと、
ｃ）端部分の外周面に係合するように適合された内周面と、スピンドルのフランジ部に当接するフランジ端部と、を有している境界リングと、
ｄ）円筒ターゲットを境界リングを介してスピンドルに締め付けるための締付け手段と、
を備えている。
本連結具は、端部分が、境界リングの前記内周面と係合する２つ以上の互いに分離した環状溝を有していることを、特徴としている。
【００１２】
互いに分離した環状溝は、螺旋状ではなく、ネジ固定をなすものではない。従って、直角に位置決めすることに関する問題が、回避されることになる。２つ以上の互いに分離した溝によって、応力を種々の溝の全体に伝搬させることができ、これによって、寿命を高め、時期尚早の破損を回避することができる。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、境界リングの内周面に係合する３以上の互いに分離した環状溝が、設けられている。
【００１４】
締付け手段は、片側で境界リングに係合すると共に他の側でスピンドルに係合するように構成されたクランプリングを含んでいてもよい。
【００１５】
クランプリングは、２つ以上のクランプリングセグメントから作製されていてもよく、境界リングも、２つ以上の境界リングセグメントから作製されていてもよい。
【００１６】
境界リングセグメントの接合部は、クランプリングセグメントによって覆われるようになっている。すなわち、境界リングセグメントの接合部およびクランプリングセグメントの接合部は、互いの近くに配置されないようになっている。
【００１７】
代替的な実施形態では、環状溝は、ターゲットの端部分に配置されて外周面を形成する２つ以上の互いに分離したリングから作製されている。これらの互いに分離したリングをターゲットに移設することができ、これによって、ターゲット自体への機械加工を回避することができる。
【００１８】
さらに他の代替的な実施形態では、各クランプリングセグメントは、対応する境界リングセグメントと共に、単一金属片を形成するようになっている。
【００１９】
好ましい実施形態では、２つ以上の互いに分離した環状溝は、機械加工によって、前記円筒ターゲットに作製されるようになっている。
【００２０】
他の代替的な実施形態では、環状溝は、互いに異なる深さを有しており、好ましくは、より大きい深さが前記円筒ターゲットの側に位置している。何故なら、より大きい機械的応力がその側に生じるからである。しかし、逆の場合も可能である。例えば、両端が厚くなっている円筒ターゲットの場合、より大きい深さが他の側に位置していてもよい。
【００２１】
環状溝は、好ましくは、丸形状、矩形形状、または円錐形状を有している。
【００２２】
連結システムは、境界リングとクランプリングとの間にリテーナリングをさらに備えていてもよい。このリテーナリングは、境界リングの２つ（または３つ以上）のセグメントを互いに押圧し、それらのセグメントをターゲットチューブ端の環状溝に係合状態で保持し、これによって、スピンドルへのターゲットの取付けを容易にするものである。代替例として、リテーナリングは、取付け中、境界リングの２つ（または３つ以上）のセグメントをターゲットと一緒に保持することができる弾性シールリングであってもよい。
【００２３】
一実施形態では、境界リングは、クランプリングと別のものである。他の実施形態では、境界リングおよびクランプリングは、同一片である。
従って、代替的な実施形態では、各境界リングセグメントがクランプリングセグメントと共に単一片を形成している、前述した連結システムが提供されている。クランプリングセグメントは、境界リングセグメントに変位可能に接続されている。
【００２４】
第３の実施形態では、円筒ターゲットをスピンドルに取外し可能に取り付ける連結システムが提供されている。本連結システムは、
ａ）フランジ部を有しているスピンドルと、
ｂ）一端に、外周面と、スピンドルのフランジ部に当接する端部分と、を有している円筒ターゲットと、
ｃ）円筒ターゲットをスピンドルに締め付けるためのクランプ手段と、
を備えている。クランプ手段は、内周面を有しており、円筒ターゲットの外周面は、前記クランプ手段の前記内周面に係合するように構成された２つ以上の互いに分離した環状溝を有している。
この第３の実施形態では、別体の境界リングが回避されている。
【００２５】
本発明の連結システムは、多くの利点を有している。（可能であれば、シールリングと組み合わせて）、境界リングとクランプリングとの間に溝と歯とを繰り返し接触させることによって、ターゲットとスピンドル（またはエンドブロック）との間のシールが、水密とされ、これによって、冷却水がターゲットの外側を通流することによって漏れを生じることがない。さらに、このシールは、ターゲットがかなり高温になっても、破損することなく高温に耐えることができる。取付けは、ターゲットを支持し、回転力を伝達し、かつ電気を伝導させるのに十分なほど強靭である。この取付けによれば、スピンドルに対するターゲットの脱着を専用工具を用いなくても迅速かつ容易に行うことができる。従って、損耗したターゲットの装填のための休止時間を最小限に抑えることができる。さらに重要なことは、この連結具が、例えば、位置合わせ不良による取付け誤差を回避するようになっていることである。さらに、この連結システムは、例えば、ネジ付き連結具よりも製造コストが安価である。
【００２６】
本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様による連結具に準じるように構成された円筒ターゲットが提供されている。この円筒ターゲットは、端部分を備えている。この端部分は、外周面を有しており、外周面は、２つ以上の互いに分離した溝を有している。
【００２７】
本発明の第３の態様によれば、本発明の第１の態様による連結具に準じるように構成された境界リングが提供されている。この境界リングは、内周面を有している。この内周面は、円筒ターゲットの端部分の外周面における２つ以上の互いに分離した環状溝に係合するように構成されている。
【００２８】
本発明の第４の態様によれば、本発明の第２の態様による円筒ターゲットに用いられるのに適している裏当てチューブが提供されている。前記裏当てチューブは、端部分を有しており、この端部分の外周面は、２つ以上の互いに分離した環状溝を有している。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】多重環状溝が円筒ターゲットに設けられている連結システムを示す斜視図である。
【図２】図１の連結システムの断面図である。
【図３】図１の連結システムの分解斜視図である。
【図４】本発明による連結システムの詳細な断面図である。
【図５】互いに異なる深さの環状溝を有する境界リングを示す図である。
【図６】互いに分離したリングによって作製されたターゲットの環状溝を示す図である。
【図７】他の形状の溝を有する境界リングを示す図である。
【図８ａ】連結システムの代替的な実施形態の断面図である。
【図８ｂ】連結システムの代替的な実施形態の分解斜視図である。
【図９】さらに他の代替的な実施形態の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１、図２、図３および図４は、円筒ターゲット１２をスピンドル１４に取外し可能に連結している連結システム１０の実施形態を示している。スピンドル１４は、フランジ部１６を有している。円筒ターゲット１２は、一端に２つ以上の環状の周方向溝１８を有している。一実施形態では、円筒ターゲット１２は、４つの環状溝１８を有している。各環状溝は、ターゲットの全周にわたって延在している。これらの溝は、好ましくは、互いに平行となる規則的な間隔で配置されている。
【００３１】
円筒ターゲットは、スパッタされる材料から一体に作製されていてもよく、その一端または両端に２つ以上の環状溝を備えていてもよい。代替的に、円筒ターゲットは、裏当てチューブを備えていてもよく、この裏当てチューブ上に、ターゲット材料が、電解析出、火炎溶射、スパッタリング、圧着、溶接、ろう付け、または当業界で知られている他のこのような手段によって、堆積されていてもよい。この場合、ターゲット材料は、裏当てチューブの外面上に堆積されることになる。この裏当てチューブの一端部分または両端部分に、２つ以上の環状溝が設けられることになる。裏当てチューブの利点は、再使用することができること、すなわち、ターゲット材料が十分に消耗した時点で、裏当てチューブの外皮を新しい材料によって再び覆うことができることにある。
【００３２】
連結システムは、２つ以上の境界リングセグメント２０’，２０’’から構成された境界リング２０をさらに備えている。図３を参照されたい。境界リング２０は、円筒ターゲット１２の外径よりも大きいかまたは等しい内径を有している。境界リング２０の環状溝２２は、円筒ターゲット１２の環状溝１８に係合するように構成されている。境界リング２０は、フランジ端部２４をさらに有している。連結された状態では、境界リング２０のこのフランジ端部２４は、スピンドル１４のフランジ部１６に当接している。
【００３３】
連結システムは、２つ以上のクランプセグメント２６’，２６’’から構成されたクランプリング２６をさらに備えている。各クランプセグメントは、内向きのクランプ凹部３０を有している。連結された状態では、このクランプ凹部３０は、スピンドル１４のフランジ部１６および境界リング２０のフランジ端部２４を包み込んでいる。好ましくは、フランジ部１６およびフランジ端部２４の表面は、わずかに円錐になっている。クランプ凹部３０も、適合する円錐面を有している。
【００３４】
連結システムは、ターゲットの取付け中にターゲットの端に両方の境界リングセグメントを保持するために、境界リング２０の凹部に嵌合されるＣ字形状のリテーナリング２８をさらに備えている。代替的な実施形態では、リテーナリング２８は、弾性力のある密封Ｏリングであるとよい（図３）。このＯリングは、境界リング２０とクランプリング２６との間で圧縮されたときに、付加的なシール機能をもたらすものである。
【００３５】
図３は、連結システム１０の分解斜視図を示している。まず、境界リングセグメント２０’，２０’’がターゲット１２の端における環状溝１８に係合され、リテーナリング２８によって適所に保持される。次いで、円筒ターゲット１２がスピンドル１４上を摺動され、これによって、円筒ターゲット１２の端がスピンドル１４のフランジ部１６の下部に当接することになる。最後に、２つのクランプリングセグメント２６’，２６’’が、境界リングセグメント２０’，２０’’およびスピンドル１４のフランジ部１６上に取り付けられる。この場合、２つのクランプリングセグメント２６’，２６’’は、２つの境界リングセグメント２０’，２０’’が互いに接合している場所に対応していない場所において、互いに接合されるようになっている。好ましくは、２つのクランプリングセグメント２６’，２６’’の接合位置は、２つの境界リングセグメント２０’，２０の接合位置から９０°ずれている。クランプリング２６のクランプセグメントは、ボルトまたはネジ３２のような固定手段によって、互いに保持されることになる（図３）。
【００３６】
図５は、互いに異なる深さを有する溝（５２，５４，５６，５８）を有する境界リング５０を備えている連結システムの実施形態を示している。より大きい深さの溝５２が、円筒ターゲットの側に位置している。これは、この側の伸張力を大きくするためである。他の実施形態では、溝５２のみが深く、他の溝（５４，５６，５８）は、等しい深さを有している。
【００３７】
図６は、円筒ターゲット１２の端部分の溝が２つの互いに分離したリング６２，６４によって得られている代替的な実施形態を示している。境界リング６６は、これらの互いに分離したリング６２，６４に密に係合する内周面を有している。この実施形態は、円筒ターゲット１２の端部分を機械加工することによって環状溝を作製する必要がないという利点を有している。従って、円筒ターゲット１２の端部分の脆弱化をもたらさないことになる。
【００３８】
図７は、異なる形状（円錐状）の断面の環状溝を有する境界リング７０の代替的な実施形態を示している。溝形状の他の例として、矩形溝が挙げられる。
【００３９】
図８ａおよび図８ｂは、境界リングおよびクランプリングが単一片になっている代替的な実施形態を示している。これによって、取付けおよび取外しがさらに容易になる。一実施形態では、境界リングおよびクランプリングは、単一片を形成するように、互いに固定されている。これは、図８ａの断面によって示されている。
図８ｂのさらに他の実施形態では、境界リングセグメント２０’，２０’’は、いくらか変位していくらかクランプリングの外に突出するように、クランプリングセグメント２６’，２６’’に固定されている。従って、境界リングセグメントの接合部をクランプリングセグメントの接合部に向かって変位させ、これによって、さらなる密封性をもたらすことができる。
【００４０】
図９は、本発明による連結具のさらに他の実施形態の分解斜視図である。図１、図２、図３および図４の実施形態との違いは、主に境界リングにある。この新しい実施形態では、境界リングは、２つのみのセグメントに代わって、３つのセグメント９２，９４，９６を有している。これらのセグメントは、いずれも、（図１、図２、図３および図４の１８０°に代わって）約１２０°にわたって拡がっている。
【符号の説明】
【００４１】
１０  連結システム
１２  円筒ターゲット
１４  スピンドル
１６  スピンドルのフランジ部
１８  ターゲットの環状溝
２０  境界リング
２０’  境界リングの第１の半割リング
２０’’  境界リングの第２の半割リング
２２  境界リングの環状溝
２４  境界リングのフランジ端部
２６  クランプリング
２６’  クランプリングの第１の半割リング
２６’’  クランプリングの第２の半割リング
２８  リテーナリング
３０  クランプ凹部
３２  ボルト
５０  種々の深さの溝を有する境界リング
５２，５４，５６，５８  種々の深さの溝
６２，６４  ターゲット上に溝を形成するリング
６６  ターゲット上のリングに係合する境界リング
７０  円錐溝を有する境界リング
７２  円錐溝
９２，９４，９６  境界リングの１２０°セグメント
９８  境界リングのフランジ端部
【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８ａ】
0005520839.tif 000009
【図８ｂ】
0005520839.tif 000010
【図９】
0005520839.tif 000011