(57)【要約】【解決手段】  非導電性材料を使用して又は低抵抗電流経路を設けて、電流がベアリングを通って流れることを実質的に防止することによって、又は、様々なベアリング構成要素間のアーク放電を防止するやり方で、電流がベアリングを通って流れることを許容することによって、ベアリングの滅損を低減する構造を有している回転マグネトロン組立体が開示されている。【選択図】          図１
2008510073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネトロン組立体において、
ハウジングと、
前記ハウジング内で回転させるために取り付けられている回転可能な駆動軸と、
前記駆動軸と接続されているターゲットと、
前記ハウジングと前記駆動軸の間のベアリングであって、少なくとも一部は導電性材料で作られている、ベアリングと、
電流が前記ベアリングを通って流れることを実質的に防止する手段と、を備えているマグネトロン組立体。
【請求項２】
前記防止する手段は、非導電材料で作られた、前記内側レース、前記外側レース、及び前記ベアリング部材の内の少なくとも１つを含んでいる、請求項１に記載のマグネトロン組立体。
【請求項３】
前記ベアリングは、内側レースと、外側レースと、前記内側レースと前記外側レースの間のベアリング部材と、を含んでおり、前記手段は、前記外側レースの外面又は前記内側レースの内面の内の少なくとも一方に、非導電性被覆が施されている、請求項１に記載のマグネトロン組立体。
【請求項４】
前記防止する手段は、前記ベアリングと前記ハウジングの間に配置された非導電性材料のスリーブ、又は前記ベアリングと前記駆動軸の間に配置された非導電性材料のスリーブ、の内の少なくとも一方を含んでいる、請求項１に記載のマグネトロン組立体。
【請求項５】
前記防止する手段は、前記駆動シャフトの外面の前記ベアリングの領域に施された非導電性材料の被覆、又は前記ハウジングの内面の前記ベアリングの領域に施された非導電性材料の被覆、の内の少なくとも一方を含んでいる、請求項１に記載のマグネトロン組立体。
【請求項６】
前記ベアリングは、組み合わせ式ベアリング／シール部材であって、
前記ハウジングに対して固定されている外側ベアリングハウジングと、
共に回転するように、前記駆動軸に接続されている内側ベアリングと、
前記外側ベアリングハウジングと前記内側ベアリングハウジングの間のベアリング部材と、
前記外側ベアリングハウジングと前記内側ベアリングハウジングの間の強磁性流体シールと、を備えている、組み合わせ式ベアリング／シール部材である、請求項１に記載のマグネトロン組立体。
【請求項７】
前記防止する手段は、前記外側ベアリングハウジング又は前記内側ベアリングハウジングの内の少なくとも一方が、非導電性材料で作られている、請求項６に記載のマグネトロン組立体。
【請求項８】
前記ベアリングは、内側レースと、外側レースと、前記内側レースと前記外側レースの間の第２ベアリング部材と、を含んでおり、前記手段は、非導電性材料で作られた、前記内側レース、前記外側レース、及び前記第２ベアリング部材の内の少なくとも１つを含んでいる、請求項６に記載のマグネトロン組立体。
【請求項９】
前記ハウジングの内面部分と前記ベアリングハウジングの外面部分との間に配置され且つ前記両部分により画定されている冷却流体流路を含んでいる、請求項６に記載のマグネトロン組立体。
【請求項１０】
前記ハウジングは、前記冷却流体流路と連通している冷却流体の流入口と流出口を含んでいる、請求項９に記載のマグネトロン組立体。
【請求項１１】
前記駆動軸は、軸方向に伸張しており、前記手段は、前記ベアリングに密接に関係付けられ且つ前記ハウジングと前記駆動軸の間を伸張している導電性材料を含んでいる、請求項１に記載のマグネトロン組立体。
【請求項１２】
前記導電性部材は導電性ブラシである、請求項９に記載のマグネトロン組立体。
【請求項１３】
前記ベアリングは、組み合わせ式ベアリング／シール部材であって、
前記ハウジングに対して固定されている外側ベアリングハウジングと、
前記駆動軸に、共に回転するように接続されている内側ベアリングと、
前記外側ベアリングハウジングと前記内側ベアリングハウジングの間のベアリング部材と、
前記外側ベアリングハウジングと前記内側ベアリングハウジングの間のリップシールと、を備えている、組み合わせ式ベアリング／シール部材である、請求項１に記載のマグネトロン組立体。
【請求項１４】
マグネトロン組立体において、
ハウジングと、
前記ハウジング内で回転させるために取り付けられている回転可能な駆動軸と、
前記駆動軸と接続されているターゲットと、
前記ハウジングと前記駆動シャフトの間のベアリングであって、内側レースと、外側レースと、前記内側レースと前記外側レースの間のベアリング部材と、を含んでおり、且つ導電グリースで包み込まれている、ベアリングと、を備えているマグネトロン組立体。
【請求項１５】
ハウジングと、前記ハウジング内に取り付けられた回転可能な駆動軸と、前記駆動軸と接続されているカソードと、前記ハウジングと前記駆動軸の間に配置されている組み合わせ式ベアリング／シールと、を備えている型式のマグネトロン組立体用の組み合わせ式ベアリング／シールにおいて、
マグネトロン組立体ハウジングと接続可能な外側ベアリングハウジングと、
マグネトロン組立体駆動軸に、共に回転させるために接続可能な内側ベアリングと、
前記外側ベアリングハウジングと前記内側ベアリングハウジングの間の強磁性流体シールと、
前記外側ベアリングハウジングと前記内側ベアリングハウジングの間に配置されているベアリング部材と、
何れの電流も前記ベアリング部材を通って流れることを実質的に防止するための手段と、を備えている、組み合わせ式ベアリング／シール。
【請求項１６】
前記手段は、非導電性材料で作られた、前記外側ベアリングハウジング又は前記内側ベアリングハウジングの少なくとも一方を含んでいる、請求項１５に記載の組み合わせ式ベアリング／シール。
【請求項１７】
前記ベアリング部材は、外側レースと、内側レースと、前記外側レースと前記内側レースの間に配置された第２ベアリング部材とを含んでおり、前記内側レースと前記外側レースと前記第２ベアリング部材の内の少なくとも１つは、非導電性材料で作られている、請求項１５に記載の組み合わせ式ベアリング／シール。
【請求項１８】
冷却流体流路を、前記外側ベアリングハウジングの外面部分に含んでいる、請求項１５に記載の組み合わせ式ベアリング／シール。
【請求項１９】
マグネトロン組立体において、
ハウジングと、
前記ハウジング内で回転させるための駆動軸と、
前記駆動軸と接続されているターゲットと、
前記ハウジングと前記駆動軸の間のベアリングであって、内側レースと、外側レースと、前記内側レースと前記外側レースの間に配置されているベアリング部材と、を含んでおり、前記内側レースと前記外側レースと前記ベアリング部材の内の少なくとも１つは、非導電性材料で作られており、前記内側レースと前記外側レースと前記ベアリング部材の内の少なくとも１つは、導電性材料で作られている、ベアリングと、を備えているマグネトロン組立体。
【請求項２０】
前記内側レースと前記外側レースは、それぞれ導電性材料で作られており、前記ベアリング部材は非導電性材料で作られている、請求項１９に記載のマグネトロン組立体。
【請求項２１】
前記ベアリング部材はセラミックで作られている、請求項２０に記載のマグネトロン組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概括的には、改良されたマグネトロン組立体に関し、より具体的には、ベアリングの劣化及び滅損を低減又は排除するための手段を設けた回転マグネトロン組立体に関する。本発明は、回転マグネトロン組立体に使用するための改良されたベアリング構造にも関する。
【背景技術】
【０００２】
回転カソード又はマグネトロン組立体は、真空のスパッタリング室と、真空室内の回転可能なターゲットと、そのターゲットを回転させるための駆動軸と、を含んでいる。駆動軸は、複数のベアリングによってハウジング内に支持されており、真空室は雰囲気から密閉されている。ベアリング要素とシール要素の両方を含んでいる強磁性流体シールの様なシール／ベアリングの組み合わせが、真空室と雰囲気の間にシールを形成し維持するために、駆動軸とハウジングの間に配置されている。
【０００３】
回転カソードへの電力は、直流（ＤＣ）源又は交流（ＡＣ）源の何れかによって提供される。現時点では、速いスパッタリング速度を実現できることから、多くのカソードシステムが交流（ＡＣ）電力源を利用している。しかしながら、ＡＣ電力を使ってカソード組立体を作動させる場合、幾つかの問題が発生する。第１に、電流、電圧、及び周波数が増すと、駆動軸を支えると共に真空室と雰囲気の間で駆動軸の周囲にシールを形成しているベアリングの様な、様々な導電性材料に、誘導加熱として知られている現象が起こる恐れがある。米国特許第６，７３６，９４８号は、全体がセラミックのベアリングと、非導電性材料と、非金属低抵抗回転シールリングとを利用して、電流の経路を取り巻く最も重要な領域での誘導加熱を排除することによって、上記問題の解決を図っている。
【０００４】
第２に、ＡＣ作動中に電流条件が急激に変化する結果、迷走電流又は渦電流が、マグネトロン組立体内に誘導される恐れがある。それら誘導された迷走又は渦電流により形成される電流ループは、シール兼ベアリング手段のベアリング及び他の構成要素に、点蝕、溝彫、又は他の重大な損傷を引き起こす恐れがある。ベアリング、特にボールベアリングのボール又はローラーベアリングのローラーの、このような滅損は、ベアリング及びマグネトロン組立体の寿命を著しく縮める結果となり、他のカソード作動問題をも発生させる原因となる。
【０００５】
従って、当技術では、スパッタリング・マグネトロン組立体のＡＣ作動中に発生する、このベアリングの損傷及び滅損問題の解決に取り組むことが必要とされている。
【特許文献１】米国特許第６，７３６，９４８号
【特許文献２】米国特許第５，１００，５２７号
【特許文献３】米国特許第５，２００，０４９号
【特許文献４】米国特許第６，７３６，９４８号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、スパッタリングカソードのＡＣ作動中に発生するベアリングの滅損を排除し又は実質的に低減するための、そして特に、効果的且つ費用効率の高いやり方で、その様なベアリングの滅損を排除し又は低減すると共に誘導加熱を低減するための、手段が提供されている。
【０００７】
回転マグネトロンスパッタリングシステムが進化するにつれ、その様なシステムのための新しいＡＣ電力供給装置は、改善された消弧及び制御回路を提供してきた。それらシステムを実装すると、結果的に電力供給装置の負荷側の電流振幅が急激に変化することがある。真空室内部のアーク放電自体、及び起動時又はバーンイン時の他の処理条件は、電流振幅を変える要因となる。これら急激な電流変化が、マグネトロン組立体に迷走電流又は渦電流を引き起こすと考えられている。それら迷走電流により形成される電流ループは、マグネトロン組立体のベアリングに重大な損傷を発生させ、組立体の寿命を縮める恐れがある。本発明によれば、ベアリングに対するこの様な損傷は、電流がベアリングを通って流れるのを防ぐ絶縁材料を用いて、誘導電流の経路を遮断することにより、又は低抵抗導電流路をベアリングに密接に関係付けて設けて、誘導電流がベアリングを通り又は横断するのではなく、それら低抵抗経路を通って流れるようにすることにより、排除し又は実質的に低減できることが発見された。上記取り組み法の何れを用いた場合でも、誘導加熱は、主ハウジング及び／又はハウジングと駆動軸の間のベアリング／シール部を水冷することによって実質的に低減することができる。
【０００８】
この問題に対する１つの具体的な構造的解は、駆動軸とハウジングの間にハイブリッドベアリングを設けることである。この様なハイブリッドベアリングは、導電性材料のベアリングレースと非導電性材料のベアリングボール又はローラー、又は、非導電性材料のベアリングレースと導電性材料のベアリングボール又はローラー、の何れかを含んでいる。この様な構造にすれば、電流がベアリングを通って流れ（而して、レースとボール又はローラーの間でアーク放電が生じ）、ベアリングの点蝕、溝彫、又は他の滅損を引き起こす恐れが実質的に防止される。
【０００９】
別の実施形態は、ベアリングの内側レース又は外側レースに絶縁スリーブを設けて、迷走又は渦電流がベアリングを通って流れるのを阻止するものである。この構造では、ベアリングレースとベアリングボール又はローラーの両方を導電性材料で作ることができる。
【００１０】
別の実施形態は、回転駆動軸と固定されたハウジングの間に、非導電性材料のプレーンスリーブベアリングを設けるものである。この様なベアリングは非導電性材料で作られているので、迷走又は渦電流がベアリングを通って、点蝕、溝彫、又は他のベアリング滅損を引き起こすのを防ぐ。
【００１１】
別の実施形態は、導電性ブラシ又は他の低抵抗導電流路を、ベアリングに密接に関係付けて設けるものである。この様な構造では、電流は、ベアリングを通るのではなく、優先的にそれらブラシ又は低抵抗経路を通って流れる。
【００１２】
更に別の実施形態は、ベアリングに対して、（従来の非導電性ではなく）導電性グリースを、ベアリングレースとベアリングボール又はローラーの間に供給するものである。従来の誘電性（非導電性）グリースを、電流がベアリングを通って流れる程度まで用いている従来のベアリングでは、電流が誘電性グリースを横断してレースからボール又はローラーに流れるとアーク放電が起こる。このアーク放電は、点蝕、溝彫、又は他のベアリング滅損を引き起こしかねない。グリースを導電性にすることにより、アーク放電、ひいてはベアリングの滅損は無くなり又は実質的に低減される。
【００１３】
従って、ベアリングの滅損に対する本発明による解は、非導電性材料の使用により、又は低抵抗電流経路をベアリングに密接に関係付けて設けることにより、電流がベアリング構造を通って流れるのを防ぐか、又は、ベアリングレースとベアリングボール又はローラーの間のアーク放電を防止する方式で電流がベアリングを通って流れるのを許容するか、の何れかである。
【００１４】
従って、本発明の目的は、回転マグネトロンスパッタリングシステムのベアリング滅損を低減又は無くすることである。
本発明の上記及びこの他の目的は、図面、好適な実施形態の説明、及び特許請求の範囲を参照することにより明白になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、概括的には、回転マグネトロンスパッタリング又はカソード組立体に関し、より具体的には、ベアリングの滅損を防止し又は実質的に低減し、而してベアリング及び組立体の寿命を延ばすための手段を組み込んだ、その様な組立体に関する。その様な手段には、駆動軸とハウジングの間の各種ベアリングを電気的に絶縁して、迷走電流又は渦電流がベアリングを通って流れるのを阻止又は実質的に低減するための手段か、レースとベアリング部材の間に導電性のベアリンググリースを供給して、電流がベアリングを通って流れることによって生じるアーク放電を無くし又は実質的に低減するための手段、の何れかが含まれる。この様な手段は、単独で利用してもよいし、ハウジング及び／又はベアリングシールを水冷することにより誘導加熱問題の解決を図るための手段と組み合わせて利用してもよい。
【００１６】
本発明による各種ベアリング構成は、特に、交流電流（ＡＣ）回転マグネトロンスパッタリング組立体に適用される。本発明を適用することができる回転マグネトロン組立体の例としては、とりわけ米国特許第５，１００，５２７号、同第５，２００，０４９号、及び同第６，７３６，９４８号に開示されている組立体を挙げることができる。上記特許の開示内容を、参考文献としてここに援用する。図１と図２は、２つの回転マグネトロン組立体を示しており、この中で、図１は、水平に配置されたターゲットを備えたマグネトロンスパッタリング組立体を示しており、図２は、垂直に配置されたターゲットを備えたマグネトロンスパッタリング組立体を示している。
【００１７】
図１に示すように、スパッタリング組立体は、主ハウジング１１と、駆動軸１２と、スパッタリング可能な材料のターゲットを備えているカソード１４と、を含んでいる。主ハウジング１１は、カソードすなわちターゲット１４を取り囲んでいる真空室を画定する真空室壁１５に取り付けられている。駆動軸１２は、全体的には中空の円筒状構造であり、複数のベアリング１６、１８、１９、２０によって、ハウジング１１内で回転できるように支持されている。図１に示す実施形態では、ベアリング１６は、強磁性流体組み合わせ式ベアリング兼シールであり、ベアリング１８、１９、２０はボールベアリングである。ベアリング１６、１８、１９、２０の具体的な構造については、後で詳しく論じる。ベアリング１８と１９の間の、駆動軸２１とハウジング１１の間には、その様なベアリングを正しく間隔を空けた配置関係に維持するために、一対の内側及び外側のベアリング間隔保持スリーブ２１と２２が、それぞれ設けられている。
【００１８】
ターゲット１４には、駆動軸１２が、共に回転させるために接続されている。軸１２は、駆動組立体によってハウジングに対して回転させられ、この駆動組立体は、ギヤボックス２４と、ギヤボックスハウジング２５と、駆動スプロケット２６及び駆動軸スプロケット２８それぞれを含んでいる。電力、望ましくはＡＣ電力は、ブラシ２７を介してカソード１４に供給される。
【００１９】
ハウジング１１は、駆動軸１２のカソード１４とは反対側の端に設けられた配水継手組立体又はハウジング２９を含んでいる。配水継手組立体２９は、冷却水又は他の冷却液をカソード１４の内部に供給するよう機能する。組立体２９は、水流入口３０と水流出口３１を含んでいる。作動時、冷却水又は他の冷却液は、水流入口３０を通って水送給管３２に導入され、この水送給管３２が冷却水をカソード１４の内部に送り込む。次いで、水は、送給管３２と駆動軸１２の間の水通路３４を通って水流出口３１に戻る。
【００２０】
図２は、回転マグネトロンスパッタリング組立体の別の実施形態であり、カソードすなわちターゲットが図示のように垂直に配置されている。図２のマグネトロンスパッタリング組立体は、主ハウジング３５と、回転可能な駆動軸３６と、スパッタリング可能な材料のターゲットを備えており且つ共に回転するための駆動軸３６が接続されているカソード３８と、を含んでいる。主ハウジング３５は、真空室を画定する壁４０に取り付けられた取付フランジ３９を含んでいる。図１のマグネトロンスパッタリング組立体と同じく、ハウジング３５は、駆動軸３６のカソード３８とは反対側の端に設けられた配水継手組立体又はハウジング４１を含んでいる。配水継手組立体４１は、水流入口４２と水流出口４４を含んでいる。水流入口４２には、冷却水又は他の液をカソード３８の内部に向けて送る水送給管４５が接続されている。次いで、水は、送給管４５とハウジング３５の間の領域を通って戻り、水流出口４４を通って出て行く。
【００２１】
カソード３８には、ＡＣ電力接続部４６を介してＡＣ電力が供給される。
駆動軸３６は、組み合わせ式ベアリング／シール部材４８と、ベアリング部材４９、５０、５１によってハウジング３５内に回転可能に取り付けられている。好適な実施形態では、組み合わせ式ベアリング／シール部材４８は、強磁性流体シールであり、ベアリング部材４９と５０は、テーパローラーベアリングであり、ベアリング５１はダブルボールベアリングである。これらのベアリング４８、４９、５０、５１の詳細は、後で詳しく説明する。
【００２２】
図３は、図１及び図２のマグネトロンスパッタリング組立体においてそれぞれ符号１６と４８で示した型式の強磁性流体シールの断面図である。図３の強磁性流体シール１６、４８は、外側レース又はハウジング５２と、内側レース又は軸５４を含んでいる。シール１６、４８は、一対のボールベアリングを含んでおり、各ボールベアリングは、ハウジング５２と接続されている外側レース５５と、内側軸５４と接続されている内側レース５６を含んでいる。レース５５と５６の間には、従来のやり方で、複数のボール５８が配置されている。本発明によれば、外側レース５５、内側レール５６、又はボール５８の何れかは、セラミックの様な非導電性材料で作られており、残りの部材は、従来の導電性材料で作られている。部材５５、５６、５８の内の１つを非導電性材料で作ると、迷走又は渦電流によって作り出される電流の様な電流がベアリングを通って流れるのが、無くなり又は実質的に低減される。
【００２３】
組み合わせ式ベアリング／シール１６、４８のシール部分は、ベアリング部材の間に配置されており、磁石５９と、磁石５９の各側の双極性材料６０の環状リング６０とで構成されている。強磁性流体シールでは従来から実施されているように、部材６０の内側環状縁と、対応する内側軸５４の外面部分には、複数の溝６１が設けられている。この溝には強磁性流体液材料が供給され、磁石５９によって溝６１の中に保持されており、これが、固定された部材６０と回転する内側軸５４の間にシールを形成する機能を果たす。ねじを切った端キャップ５７がハウジング５２にねじ込まれて、ベアリングとシール要素を保持する。内側軸５４には、クランプ又はカラー６２を介して駆動軸１２、３４（図１及び図２）が接続されている。一対のＯリングシール５７、５７が、内側軸５４と駆動軸１２、３６（図１及び図２）の間に設けられている。
【００２４】
ベアリング要素５５、５６、５８の内の１つを非導電性材料で作る代わりに、内側軸５４を、ピークプラスチック(peek plastic)又は他の非導電性合成材又は他の材料の様な非導電性材料で作ってもよい。この様な構造にすると、電流振幅の変化によって生じる迷走又は渦電流の様な電流が、シール１６、４８内のベアリングを通過するのが防止される。電流がベアリングを通過しないようにするために、ハウジング５２も非導電性材料で作るか又はハウジング５２に非導電性の被覆を設けてもよい。
【００２５】
図４Ａと図４Ｂは、図１ではベアリング１８と２０、そして図２ではベアリング５１として利用され示されているベアリングの様なダブルボールベアリングを示している。図４Ａと図４Ｂに示したベアリングは、外側レース６４と、内側レース６５と、内側レースと外側レース６４、６５の間に従来様式で配置されている２組のボール６６と、を含んでいる。ベアリング構造では標準的なように、ボール６６、６６は互いに円周方向に互い違いに配置されている。本発明によれば、外側レース６４、内側レース６５、又はボール６６の何れかは、セラミックの様な非導電性材料で作られており、残りの要素は導電性材料で作られている。この様な構造にすれば、渦電流又は同種のものによって作り出される電流の様な電流がベアリングを通過することが、無くなり又は実質的に低減される。これは、レース６４と６５の何れかとボール６６の間のアーク放電を防止し、而してベアリング１８、２０、５１の滅損を防止し又は実質的に低減する。
【００２６】
図１のベアリング１９は、図５Ａと図５Ｂに示すシングルボールベアリングである。ベアリング１９は、外側レース６３と、内側レース６７と、レース６３と６７の間に従来様式で配置された複数のボール７３と、を含んでいる。本発明によれば、シングルボールベアリング１９は、外側レース６３、内側レース６７、又はボール７３の何れかが非導電性材料で作られており、残りの部材が導電性材料で作られている点で、図４のベアリングと構造的には同じである。この様な構造は、渦電流がベアリングを通過するのを防止し又は実質的に無くし、これによってベアリングとシステムの寿命を延ばすことになる。
【００２７】
図６は、図４Ｂのベアリング構造と同様のダブルボールベアリング構造を示しているが、外側レース６４の外面上に非導電性スリーブ又は被覆６８が形成されているか、又は内側レース６５の内面上に非導電性内側スリーブ又は被覆６９が形成されているか、又はその両方か、の何れかの構造である。この様な構造にすれば、外側スリーブ又は被覆６８、又は内側スリーブ又は被覆６９、又はその両方は、渦電流の様な電流がベアリングを通過するのを防止する。而して、図６に示した構造にすれば、外側レース６４、内側レース６５、及びボール６６を含め、ベアリングの全要素を、導電性材料で作ることができる。図５Ａと図５Ｂのシングルボールベアリング構造にも、同様の非導電性スリーブ又は被覆を設けることができる。
【００２８】
迷走電流がベアリングを通って流れるのを防止し又は実質的に低減するための別の手段を図７に示している。この手段は、一対の環状接地ブラシ７０、７０を、図１の導電性間隔保持スリーブ２１と２２の間に、ベアリング１８及び１９と密接に関係付けて設けることを含んでいる。この様なスリーブ２１と２２は、図７及び図１にも示すように、ベアリング１８と１９の間の正しい間隔を維持するために、ベアリング１８と１９の間に配置されている。スリーブ２１と２２の間に一対の導電ブラシ７０、７０という形態で低抵抗導電ブリッジを設けることにより、電力源の変化により生じる渦電流の様な迷走電流は、ベアリング１８と１９ではなくてブラシ７０、７０を通って流れることになり、これによってベアリング１８と１９が保護される。図示のように、ブラシ７０、７０は、当該領域の電流がベアリング１８と１９を通るのではなく、優先的にブラシ７０、７０を通って流れるように、ベアリング１８と１９に隣接し又は密接に関係付けられている。
【００２９】
図８に示すように、図２のテーパローラーベアリング４９と５０にも同様のコンセプトを使用することができる。具体的には、この様なベアリング４９と５０は、それぞれ外側レース７１と、内側レース７２と、外側レース７１と内側レース７２の間に従来方式で捕捉されている複数のローラー７４と、を含んでいる。この様なベアリングを通って渦電流が流れるのを無くし又は実質的に低減するためには、外側レース７１、内側レース７２、又はローラー７４の何れかを、非導電性材料で作り、残りの要素を導電性材料で作ればよい。また、それらベアリング４９と５０の、外側レースの外面、又は内側レース７２の内面、又はその両方に、図６に示す様な非導電性材料のスリーブ又は被覆を設けて、ベアリングを通って電流が流れるのを防止し又は実質的に低減することもできる。更に、図８に示すように、導電性接地ブラシ７５又は同様の導電性材料をベアリング４９と５０に隣接して又は密接に関係付けて配置し、渦電流が、ベアリングではなくて、優先的にこの低抵抗経路を通って伝導されるようにしてもよい。
【００３０】
更に、駆動軸１２及び３６（図１及び図２）のベアリング領域の外面に、非導電性被覆を施してもよい。代わりに、ハウジング１１と３５の内面、及び冷却水継手２９、４１（図１及び図２）のベアリングの領域に、非導電性被覆を施してもよい。この様な被覆は、比較的薄く、１万分の１インチ（約２．５４μｍ）以下程度であるのが望ましい。
【００３１】
本発明による別の実施形態は、ベアリングを導電性ベアリンググリースで包み込み、その様なグリースが、内側レースと、外側レースと、その様なレースの間のボール又はローラーとの間に在るようにするものである。導電性ベアリンググリースを用いれば、渦電流がベアリングを通ってレースからボール又はローラーに流れることにより生じるアーク放電が、無くなり又は実質的に低減される。
【００３２】
次に、図９、図１０及び図１１は、本発明のマグネトロン組立体に有用なベアリング／シールの各種実施形態を示しており、図９と図１０は、強磁性流体ベアリング／シールであり、図１１は、強磁性流体液に代えてリップシールを設けたベアリング／シールである。
【００３３】
具体的には、図９と図１０は、駆動軸１２、３６（図１及び図２）と共に回転する内側軸７８と、主ハウジング１１、３５（図１及び図２）に固定されている外側シールハウジング７９と、一対の横方向に間隔を空けて配置されたボールベアリング８０と、を有する強磁性流体ベアリング／シールを示している。内側軸７８は、シール磁石８２を支持すると共に強磁性流体液８４を外周縁に収容するための、一対の横方向に間隔を空けて配置され半径方向に伸張している部分８１を含んでいる。内側軸７８と駆動軸１２、３６の間には、一対のＯリングが設けられている。
【００３４】
シールハウジング７９の外周面には、ハウジング７９の全周を磁石８２と強磁性流体液８４の領域で取り巻いている水路又は溝８６が設けられている。後で説明するように、図９のベアリング／シールを使用すると、水路又は溝８６が、ハウジング７９の内面と共に水流の経路を形成する。この流れの経路は、冷却水の供給源と連通しており、強磁性流体ベアリング／シール、特に強磁性流体のシール部分を冷却する。シールハウジング７９の外面と主ハウジング１１、３５の内面の間には、複数のＯリングが設けられている。それらＯリングの内の２つ８８、８８は、水路８６の互いに反対側に在って、冷却水を水路８６内に閉じ込めている。この実施形態では、冷却水路８６を設けることにより、マグネトロン組立体のベアリング／シールが冷却され、而して誘導加熱の影響が無くなり又は実質的に低減される。
【００３５】
図１０Ａと図１０Ｂの実施形態は、内側軸７８の外周面部分を取り巻くように配置された複数の導電性ブラシ８９を備えているブラシ組立体を含んでいる点で、図９の実施形態とは異なっている。ブラシ８９は、ねじ部材８７によって保持されている。ブラシ８９は、内側軸７８とシールハウジング７９を電気的に接続して、低抵抗電流経路を形成し、迷走又は誘導渦電流の流れを、ベアリング８０を通るのではなく、優先的にシールハウジング７９と内側軸７８の間に向かわせるように機能する。
【００３６】
図１１のベアリング／シールの実施形態は、駆動軸１２、３６（図１及び図２）と接続可能な内側軸９０と、主ハウジング１１、３５（図１及び図２）と接続するための外側シールハウジング９１と、一対のボールベアリング９２、９２と、を含んでいる。一対のＯリング９５が、内側軸９０と駆動軸の間に配置されており、一対のＯリング９６が、シールハウジング９１と主ハウジングの間に配置されている。ベアリングスペーサ９４が、横方向に間隔を空けて配置されたボールベアリング９２の間に配置されている。軸９０の外周面とシールハウジング９１の内周面の間には複数のリップシール９９が設けられ、その様な要素の間に真空シールを形成している。それらリップシール９９は、軸９０に接続されており、回転中はハウジング９１の内面に押し付けられる。グリースリング９８は、互いに向かい合う２つのリップシール９９の間に配置されている。図１１の実施形態では、リップシール９９を図９と図１０の従来の強磁性流体シールと置き換えることにより、誘導加熱が無くなり又は実質的に低減される。迷走又は誘導渦電流の結果生じるベアリング滅損は、図９と図１１両方の実施形態では、ベアリングボール、又はベアリングレースの内の一方、の何れかを非導電性材料で作ることによって、又は内側軸７８又は９０、又は外側シールハウジング７９又は９１、の何れかを、非導電性材料で作ることによって、或いは、軸７８又は９０の内面、又はハウジング７９又は９１の外面の何れかに非導電性被覆を施すことによって、無くなり又は実質的に低減される。
【００３７】
図１２は、図１２の実施形態が水冷用流入口１００と水冷用流出口１０１を含んでいる点を除き、図１の実施形態と同様の図である。図示のように、それら水冷用流入流出口１００と１０１は、ベアリングシール１６の水冷用流路８６と連通している。水冷用流路８６は、ベアリングシール１６の外周面の周りを伸張している。従って、流入口１００に流れ込む冷却水は、水冷用流路８６に入り、ベアリングシール１６の周囲を両方向に流れて、流出口１０１を通って出る。冷却水は、独立した供給源から、又は水冷組立体又は継手２９、４１（図１及び図２）に供給される冷却水の一部として得ることができる。
【００３８】
好適な実施形態の説明は極めて具体的ではあるが、本発明の精神から逸脱すること無く様々な変更が行えるものと想定される。従って、本発明の範囲は、好適な実施形態の説明ではなくて、特許請求の範囲の記載内容により決定づけられるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】水平に配置されたターゲットを備えた、回転マグネトロンスパッタリング組立体の部分断面図である。
【図２】垂直に配置されたターゲットを備えた、回転マグネトロンスパッタリング組立体の部分断面図である。
【図３】本発明による強磁性流体シールの断面図である。
【図４】図４Ａと図４Ｂは、それぞれ、本発明によるシングルボールベアリング構成の側面図と断面図である。
【図５】図５Ａと図５Ｂは、それぞれ、本発明によるダブルボールベアリング構成の側面図と断面図である。
【図６】本発明による、非導電性スリーブを備えたベアリング構成の断面図である。
【図７】本発明による、ベアリング構成の別の実施形態の断面図である。
【図８】電流バイパスを設けるために、導電性要素と組み合わせた別のベアリング構成の断面図である。
【図９】本発明による強磁性流体ベアリング／シールの別の実施形態の断面図である。
【図１０】図１０は、図１０Ａと図１０Ｂから成り、図１０Ａは、本発明による強磁性流体ベアリング／シールの別の実施形態の断面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａの１０Ｂ−１０Ｂ線に沿って見た断面図である。
【図１１】本発明によるベアリングシールの別の実施形態の断面図である。
【図１２】ベアリング／シール部材用の水冷手段を示している、図１と同様の図である。
【図１】
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【図２】
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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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【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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