(57)【要約】  本発明は、チャンバ内で磁界を生成するためのコイル構造を備える真空処理チャンバに関するものであり、コイル構造は少なくとも１つの第１の部分コイルと第２の部分コイルとを含んでおり、第１の部分コイルと第２の部分コイルは、第１のコイルの少なくともそれぞれ１つの部分区域が第２のコイルの部分区域の形状を実質的に引き継ぐように、断面で見て相並んで特に１つの平面に位置しており、第２の部分区域に対する第１の部分区域の間隔は少なくとも場合により小さいほうの部分コイルの断面よりも小さいオーダーである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内で磁界を生成するためのコイル構造を備える真空処理チャンバにおいて、前記コイル構造は少なくとも１つの第１の部分コイルと第２の部分コイルとを含んでおり、前記第１の部分コイルと前記第２の部分コイルは、前記第１のコイルの少なくともそれぞれ１つの部分区域が前記第２のコイルの部分区域の形状を実質的に引き継ぐように、断面で見て相並んで特に１つの平面に位置しており、前記第２の部分区域に対する前記第１の部分区域の間隔は少なくとも一方の部分コイルおよび場合により小さいほうの部分コイルの断面よりも小さいオーダーである真空処理チャンバ。
【請求項２】
前記コイル構造はさらに別のコイルを含んでおり、前記コイル構造は前記チャンバの直径に実質的に相当するヘルムホルツコイル構造を形成することを特徴とする、請求項１に記載の真空処理チャンバ。
【請求項３】
前記第１の部分コイルは前記第２の部分コイルとともに共通の電気回路を形成しておらず、特に電気的に切り離されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の真空処理チャンバ。
【請求項４】
前記第１の部分コイルは前記第２の部分コイルから機械的に切り離されて前記処理設備に配置されていることを特徴とする、先行請求項のうちいずれか１項に記載の真空処理チャンバ。
【請求項５】
フロント扉を備える真空処理室であり、前記第１の部分コイルは前記フロント扉に配置されており、該フロント扉とともに前記チャンバから離反旋回させることができることを特徴とする、先行請求項のうちいずれか１項に記載の真空処理チャンバ。
【請求項６】
先行請求項のうちいずれか１項に記載の真空処理チャンバを含んでいる真空処理設備、特にコーティング設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提項に記載されている真空設備用の磁気システムに関する。本発明は、特に、プラズマ特性を制御するための磁気システムを備えるコーティング設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
コーティング設備でプラズマ特性を制御するために、特に、磁界を生成するための磁気システムが利用される。このとき磁界線と磁界強度は、コーティングチャンバないし基板において、経済的に可能な限り均一に分布しているのがよい。磁界を生成するための１つの重要な手法は、特にヘルムホルツ構造へのコイルの取付けである。とりわけバッチの多いフロントローディング式の設備では、たとえばヘルムホルツ構造でのコイルの実用的な取付けは設計的に非常に難しい。扉を開いたときにコイルが突出し、装填工程や取出工程のとき邪魔になるからである。
【０００３】
従来技術
このような困難を回避する１つの選択肢は、フロントローディングからボトムローディングおよび／またはトップローディングへ転換することにある。それに応じてＫａｕｆｍａｎｎ他のＵＳ５２５０７７９には、プラズマによるコーティング設備および特に加熱プロセスが記載されており、基板はプラズマ源のアノードとして配線されている。プラズマ分布およびこれに伴う加熱出力分布は、１組のヘルムホルツコイルを通じて制御される。このときチャンバへの基板の装填は「ボトムローダ」のコンセプトによって行われ、すなわちコイル軸と平行に、下側のコイルを通過するようにして行われる。したがってこの場合、ヘルムホルツコイルとの衝突が起こることはない。これに類似する仕方で、上方から装填が行われる、いわゆるトップローディングを具体化することができる。
【０００４】
しかしながらフロントローダのコンセプトを放棄したくない場合、すでに上に述べたような問題と直面しなくてはならず、これについて図１を用いてさらに若干詳しく説明する。図示されているのは、フロント扉３が開いているコーティング設備１の斜視図（図１ａ）ならびに平面図（図１ｂ）である。したがってこれはフロントローダである。１組のヘルムホルツコイル５，７は、チャンバ内で所要の均一な磁界を提供するために、コーティングチャンバ９の直径をほぼ占めているのがよい。このときコイル５は本来のチャンバの上側に配置されており、コイル７はチャンバの下側に配置されている。図１から明らかにわかるように、コイル７は装填や取出にとって大きな障害物になる。チャンバの縁部まで接近移動させることができないからである。
【０００５】
図１に同じく示されているように、Ｅｓｓｅｌｂａｃｈ他のＵＳ２００６０１０２００７７に記載されているような、考えられる１つの問題の解決法がある。解決法として、ここでは最善のヘルムホルツ構造に比べて非常に小さい下側のコイル１１が提案されている。このときコイルは確かに装填工程では障害にならないものの、それによって実現可能なチャンバ内での磁界分布は、最善から大きく離れてしまう。
【０００６】
別の解決の取り組みによると、下側のコイルについて、巻線が特定の個所で可動の素線として施工されているコイルが提案されている。それにより、設備への装填工程のときに、コイルの１つのセグメントをたとえば下方に向かって離反旋回させることが可能である。しかし、このようなコイルの製造および特にその保守整備は、著しいコストと結びついている。たとえば、可動に施工されるべき部分を通じて、大量の電流がほぼ妨げられることなく流れることが確保されなくてはならない。さらに、下方に向かって離反旋回するべき部分のために、装填および取出の領域で同じくスペースが設けられなくてはならず、ここで留意すべきは、その場合に使用されるコイルが著しい厚みを有していることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、従来技術の問題を克服するコイル構造を備える、フロントローダとして設計された真空処理設備を求める需要が存在している。
【０００８】
したがって本発明の課題は、従来技術に比べて改良された、コイル構造を備えるフロントローダとして設計された真空処理設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるとこの課題は、１組のヘルムホルツコイルのコイルの少なくとも一方が、相並んで位置する少なくとも２つの部分コイルから具体化されることによって解決される。すなわち少なくとも１つのコイルは、少なくとも１つの第１の部分コイルと第２の部分コイルとを含んでおり、第１および第２の部分コイルは断面で見て相並んで、特に１つの平面に位置している。「相並んで」という用語は、この関連においては、第１のコイルの少なくともそれぞれ１つの部分区域が、第２のコイルの部分区域の形状を実質的に引き継いでいるというように理解されるべきものであり、第２の部分区域に対する第１の部分区域の間隔は、場合により小さいほうの部分コイルの断面よりも小さいオーダーである。小さいほうの部分コイルと呼ぶのは、場合により小さい断面を有しているほうの部分コイルである。このような下側のコイルの構成は、相並んで位置するそれぞれの部分区域の電流方向が反対向きになり、それによって発生するコイル全体の磁界に関して互いに相殺されるように、第１および第２の部分コイルを通して電流を流せるという可能性を開く。図２ａは、このような第１および第２の部分コイルが組み合わされてなるコイル構成を模式的に示している。矢印は、作動時の電流方向を表している。その結果として、基本的に１つの円形のコイルの磁界が生じることになる。このような構成の特別な利点は、第１の部分コイルが第２の部分コイルから電気的に切り離されており、すなわちこれと共通の電気回路を形成しておらず、したがって、簡単な仕方で第２の部分コイルに対して機械的に可動に組み付けることができるという点にある。図２ｂには、第１の部分コイルが軸を中心として、１組のヘルムホルツコイルの軸と平行に離反旋回した実施形態が示されている。この軸はしばしばフロント扉の軸と平行であり、それにより、第１の部分コイルをたとえば扉の下に組み付けることができ、扉とともに離反旋回させることができる。
【００１０】
一般に電気コイルは、導電性の線材をコイル枠に巻き付けることによって製作される。通常、線材の材料としては浸漬塗料で絶縁された銅が用いられる。欠点は、銅線材とコイル枠の大きい重量および著しいコストである。低コストな円形線材を使用した場合、線材の実装密度は通常６０％以下で低い。その結果として損熱の排出が悪くなり、これは、絶縁塗料の使用との関連で、コイルの磁気出力の制約を意味している。
【００１１】
代案として、アルミニウムテープを巻き付けることによるコイル製造の成果が実証されている。この場合、アルマイト加工されたアルミニウムテープが巻き付けられてコイルになる。絶縁は酸化アルミニウム層によって保証される。このようなコイルが、それ自体で安定した機械的構造をなすように、エポキシ樹脂で充填される。それにより、最大９８％の導体材料の実装密度を実現することができる。さらに別の好ましい効果は、このようなアルミニウムテープコイルの小さい質量であり、良好な機械的安定性とあいまって簡単な仕方で取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、図面を参照しながらいくつかの実施形態を用いて詳細に本発明について説明する。
【００１４】
図３は、本発明によるコイル構成の第１の実施形態を有する、単扉の真空処理設備の骨組みを斜視図で示している。下側領域には、扉の下側に組み付けられた第１の部分コイルと、設備の残りの部分の下側に組み付けられた第２の部分コイルとを明らかに見ることができる。
【００１５】
図４ａおよび図４ｂは、Ｏｅｒｌｉｋｏｎ Ｂａｌｚｅｒｓ ＲＳ ９０の名称で知られる、本発明に基づいて改良されたコーティング設備の部分断面を示す実施形態を示している。この設備は２つの扉を有しており、すなわち一方は基板装填用であり、他方は機械保守用である。チャンバ円周に実質的に相当する円形のコイルが、本実施形態では、共通の円周が円を形成する３つの個別コイルによってシミュレーションされている。図４ａは、設備の部分コイル構成を斜視側面図で示している。図４ｂは、設備の部分コイル構成を下から見た「平面図」で示している。図５ａおよび図５ｂは、３つの個々の部分コイルを示している。個別コイルの電気的および機械的な結合部も明らかに見ることができる。図５ａはチャンバが閉じた状態をシミュレーションしており、図５ｂはチャンバが開いたときの状態をシミュレーションしている。
【００１６】
チャンバ内で磁界を生成するためのコイル構造を備える真空処理室が記載されており、コイル構造は少なくとも１つの第１の部分コイルと第２の部分コイルを含んでおり、第１の部分コイルと第２の部分コイルは、第１のコイルの少なくともそれぞれ１つの部分区域が第２のコイルの部分区域の形状を実質的に引き継ぐように、断面で見て相並んで特に１つの平面に位置しており、第２の部分区域に対する第１の部分区域の間隔は、少なくとも、部分コイルおよび場合により小さいほうの部分コイルの断面よりも小さいオーダーである。
【００１７】
コイル構造はさらに別のコイルを含むことができ、このコイル構造は、チャンバの直径に実質的に相当するヘルムホルツコイル構造を形成する。
【００１８】
第１の部分コイルは、第２の部分コイルとともに共通の電気回路を形成しなくてよく、電気的に切り離されているのが好ましい。
【００１９】
第１の部分コイルは、第２の部分コイルから機械的に切り離されて、処理設備に配置されていてよい。
【００２０】
真空処理チャンバはフロント扉を備える真空処理チャンバであってよく、第１の部分コイルはフロント扉に配置されていてよく、フロント扉とともにチャンバから離反旋回させることができる。
【００２１】
真空処理チャンバは、真空処理設備、特にコーティング設備の構成要素であってよい。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年7月25日(2012.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
【図１ａ】従来のコイル構造を備えるコーティング設備を示す斜視図である。
【図１ｂ】図１ａのコーティング設備を示す平面図である。
【図２ａ】本発明による第１および第２の部分コイルが組み合わされてなるコイル構成を模式的に示す図である。
【図２ｂ】第１の部分コイルが軸を中心として離反旋回している実施形態である。
【図３】本発明によるコイル構成の第１の実施形態を有する、単扉の真空処理設備の骨組みを示す斜視図である。
【図４ａ】本発明に基づいて改良されたコーティング設備の部分コイル構成を示す斜視図として１つの実施形態を示す図である。
【図４ｂ】本発明に基づいて改良されたコーティング設備の部分コイル構成をを示す下から見た平面図として１つの実施形態を示す図である。
【図５ａ】図４の実施形態の３つの個々の部分コイルを示す斜視図である。
【図５ｂ】図４の実施形態の３つの個々の部分コイルを示す平面図である。
【国際調査報告】
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