(57)【要約】  本発明は、真空中回転装置であって、かかる装置のターゲット構造物のターゲット又はターゲットエレメントが大気側と真空側又は冷却と真空側との動的シールを必要とすることなく回転することができるマグネトロンスパッタリングソース上の真空中回転装置、に関する。本発明は、プラズマ放電、又はターゲット乃至その周辺に照射されるアークやレーザーのような他の好ましいエネルギー源が異なる特性のコンポーネントに好ましい蒸着塗装又はプラズマ処理を形成する、真空プラズマ技術を用いた装置の使用に関する。本発明は、スパッタリング、マグネトロンスパッタリング、アーク、プラズマ重合、レーザー切断、及びプラズマエッチングに関するが、これに限定されるわけではない。本発明は、フィードバックプラズマ工程制御を伴い、又は伴わない、非反応工程及び反応工程において、かような装置及び制御を使用することに関する。本発明はこれらの装置を単一又は複数設置することに関する。本発明は、かような装置で使用されるターゲット構造物に関する。本発明は、ＤＣ、ＤＣパルス、ＲＦ、ＡＣ、ＡＣデュアル、ＨＩＰＩＭＳ、又はスパッタリングプラズマ、プラズマアーク、電子ビーム蒸着、プラズマ重合、プラズマ処理、ＣＶＤ、又はその他のプラズマを生成することを目的とした工程、例えば、これに限定されるわけではないが蒸着工程、表面処理工程等、のようなプラズマを生成するためのその他の出力モード、のような異なる出力モードにおけるこれらの装置の使用にも関連する。
2015508456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバー内に設置される回転自在要素を回転する装置であって、
該真空チャンバー内に該真空チャンバー内からシールして隔離される空間を画成するために該チャンバー内に延出した中空支持軸を具備し、該中空支持軸は該真空チャンバー外と連通する開放端を有する、装置において、
ターゲットアッセンブリが、該中空軸の長手方向軸周りを回転するようにマウントされ、駆動アッセンブリが該ターゲットアッセンブリに動作可能に接続され、回転するよう構成されている、ことを特徴とする装置。
【請求項２】
該駆動アッセンブリはモーターと伝達手段(a ratio changing means)を具備する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
該駆動アッセンブリは該真空チャンバーの外に設置されている、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
該真空チャンバーの壁と構成要素との間に介在し、シールを形成する動的シールを具備し、該構成要素は該中空支持軸及びそれと相対して回転するターゲットアッセンブリの一方又は両方である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
該動的シールは磁性流体シールである、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
該ターゲットアッセンブリは消費されるターゲットとそのための支柱を含む、請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
該ターゲットアッセンブリは該中空支持軸に取り外し可能に付着できる、請求項１乃至６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
該中空支持軸は該真空チャンバー内に少なくともその一部が設置される中空内部空間を具備し、かかる中空内部空間は該真空チャンバーの外と連通する、請求項１乃至７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
該中空支持軸は中空内部空間を具備し、かかる中空内部空間が、
該ターゲットアッセンブリを電気的にバイアスせしめる手段と、１個又は複数個の磁気アレイと、該ターゲットアッセンブリ用の冷却システムと、該中空内部空間内に設置された１個又は複数個の磁気アレイ用の冷却システムと、からなる群のいずれか１個又は複数個に設置される、請求項１乃至８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
該磁気アレイは１個又は複数個の永久磁石及び／又は１個又は複数個の電磁石である、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
該中空支持軸は実質的な誘電体から製造され、該中空支持軸は該ターゲットアッセンブリとの電気的な接触を形成するために配置される１個又は複数個の電気接触部を含む、請求項１乃至１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
該ターゲットアッセンブリを電気的にバイアスせしめる手段は、ＤＣ直流電圧と、パルスＤＣ直流電圧と、ＡＣ交流と、高出力インパルスマグネトロンスパッタリング電圧と、調整パルスパワースパッタリング電圧と、高周波電圧と、からなる群のいずれか１つ又は複数により該ターゲットに適用される、請求項９、１０、１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
該ターゲットアッセンブリは該真空チャンバー内に配置された基板に対してバイアスせしめられる、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
使用に際して、該中空支持軸は回転自在であり、該ターゲットアッセンブリは該中空支持軸と同期して回転するように取り付けられる、請求項１乃至１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
該中空支持軸は該大気から隔絶された真空チャンバーの壁を通過して延び、該中空支持軸は該支持軸と前記壁との間に真空気密シールを形成するための１個又は複数個の動的シールを具備する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
使用に際し、該中空支持軸は固定されていて、該ターゲットアッセンブリは該支持軸の周りを回転するようにマウントされている、請求項１乃至１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
該駆動アッセンブリは該ターゲットアッセンブリに操作可能に接続されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
該中空支持軸と該ターゲットアッセンブリの該内部との間に介在する媒介を更に具備し、使用に際し、該媒介は、該ターゲットアッセンブリと該中空支持軸との間の低摩擦インターフェースと、該ターゲットアッセンブリと該中空支持軸との間の高摩擦インターフェースと、該ターゲットアッセンブリと該中空支持軸との間の接着と、該ターゲットアッセンブリと該中空支持軸との間の電気的な接続と、該ターゲットアッセンブリと該中空支持軸との間の熱伝達インターフェースと、からなる群のいずれか１つ又は複数を提供する、請求項１乃至１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
該駆動アッセンブリは該ターゲットアッセンブリを両方向に、一定速度、変則的速度、或いは複雑態様で、回転するように取り付けられる、請求項１乃至１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
該ターゲットアッセンブリはモジュール式であって、相互の終端間に取付自在な複数個のターゲットアッセンブリ部分を含む、請求項１乃至１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
夫々の該ターゲットアッセンブリ部分が、該ターゲットアッセンブリ部分の相対的な回転を抑制乃至防止する手段を具備している、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
プラズマ工程、アークスパッタリング工程、マグネトロンスパッタリング工程、プラズマ重合工程、プラズマエッチング工程、磁気補助プラズマエッチング工程、デュアルマグネトロンスパッタリング工程、反応スパッタリング工程、非反応スパッタリング工程、化学蒸着工程、からなるグループのいずれか１又は複数の工程を使用して適合される、請求項１乃至２１のいずれかに記載の装置。
【請求項２３】
冷却システム、電気的バイアスシステム、該駆動アッセンブリ、磁気アレイ、回転速度制御、プラズマ放出監視制御、ターゲットインピーダンス制御、反応性及び非反応性の分圧制御、出力制御、出力モード制御、からなるグループのいずれか１又は複数と関連するフィードバック制御手段を具備する、請求項１乃至２２のいずれかに記載の装置。
【請求項２４】
真空チャンバーと、該真空チャンバーから空気を抜く真空ポンプを更に具備する、請求項１乃至２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
該真空チャンバー内に所望量のプロセスガスを導入するためのガス制御装置を更に具備する、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
本質的に円筒形、しかしこれに限定されるわけではないターゲットと、
好適な真空中駆動手段によって回転自在であり、静的支持キャリヤーチューブ構造に配設された後方チューブアッセンブリ（又はターゲットアッセンブリ）は、該ターゲット及び後方チューブにおいてのみ、駆動機構との好ましい係合を介して回転する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空中回転装置、特に、かかる装置のターゲット構造物のターゲット又はターゲット要素が回転できるように円筒型マグネトロンスパッタリングソースを回転するのに適した真空回転装置、に関するが、これに限定されるものではない。好適には、本発明は空気又は冷却動的シールを減圧することを必要としない。
【０００２】
多くの真空システムにおいては、可動要素が真空チャンバー内に配置される必要がある。しかしながら、システム上の制約により、かかる可動要素を動かすためのアクチュエータ（モーターともいう）は真空チャンバー外に設置されることが望ましく、又は必要である。こうする理由はたくさんある。例えば、真空チャンバーの容積を減らすため、真空チャンバー用のポンプの必要性能を低下させるためである。そうしなければ、アクチュエータは、頻繁なメンテナンスが必要となるとともに、アクセス容易なところに設置しなければならなくなる。これにより、真空チャンバーそれ自身の内側に可動要素を配置することができなくなってしまう。
【０００３】
本発明は、実施例に関するものであるが、しかしそれに限定されるものではない：
【０００４】
プラズマ放電、又はターゲット乃至その周辺に照射されるアークやレーザーのような他の好ましいエネルギー源が異なる特性のコンポーネントに好ましい蒸着塗装又はプラズマ処理を形成する、真空プラズマ技術を用いた装置の使用に関する；
【０００５】
スパッタリング、マグネトロンスパッタリング、アーク、プラズマ重合、レーザー切断、化学蒸着（ＣＶＤ）、及びプラズマエッチング、にこの装置を利用する；
【０００６】
かような装置の使用及び制御は、非反応工程又は反応工程において、フィードバックプラズマ加工制御を伴って、又は伴わずに行われる；
【０００７】
これらの装置は単一又は複数ユニットとして配置される；
【０００８】
かような装置で使用されるターゲット構造物に関する；
【０００９】
これらの装置は、ＤＣ、ＤＣパルス、ＲＦ、ＡＣ、ＡＣデュアル、ＨＩＰＩＭＳ等の出力モード、又はスパッタリングプラズマ、プラズマアーク、電子ビーム蒸発、プラズマ重合、プラズマ処理、ＣＶＤ等のプラズマを発生する異なる出力モード、又はその他のプラズマを生成することを目的とした工程例えば、これに限定されるわけではないが蒸着工程、表面処理工程等のようなプラズマを生成するために装置が利用される。
【背景技術】
【００１０】
回転可能な円筒型マグネトロンスパッタリングソースが登場してからは、回転可能な円筒型ターゲット上の動的シールを使うことがこの産業分野における共通的特徴となっている（特許文献１参照）。今日においてもまだ、本技術はターゲットの駆動（回転）のためにこのタイプの動的シールを使用している（特許文献２及び３参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
【特許文献１】ＵＳ４３５６０７３号公報
【特許文献２】ＵＳ２００７／００７１２９号公報
【特許文献３】ＵＳ２００８／０２０２９２５号公報
【００１１】
動的シールを含む既存の解決策は、かような装置のいくつかの動作局面例えば、真空に対する空気、真空に対する水、空気に対する水の漏れ率を制限する。特に、真空工程エリアでの漏れ率に関しては、最終製品の品質に有害な影響を及ぼす。つまり、最終製品は蒸着塗装又はプラズマ処理のようなプラズマ工程である。高速になると真空媒体への漏れ率が上昇する傾向があるので、動的シールの使用はこれらのターゲットの最高回転速度をも制限する。更に、ターゲット回転速度が低速である場合、蒸着工程の間のコーティング不良のレベルが上昇する傾向がある。この現象は所謂“反応工程”の間に特に認められ、これによりターゲットマテリアルは、それ自身に異なる特性の化合物を形成するために、希薄及び／又は不完全真空及び／又は真空においてガスと反応する。反応工程以外の工程においては、ターゲットマテリアルと蒸着システム及び／又はターゲット自身の異なるガス放出物質との反応によりコーティングの内部で特定の不具合を生ずる。次には、これらが塗装品質の低下を引き起こす原因となるマイクロ・アーク放電を生じる。
【００１２】
既存の解決策は、実行されうるターゲット構造物の形式を制限することと、実行されるターゲットを交換することである。最初に、一般的なターゲットの交換では、半導体製造環境でのクリーンルームでみられるような極めて清潔な環境において、極めて取扱いを困難にさせる真空に対する水の静的シールを開封する。真空に対する水の静的シールを使用する既知のターゲット構造物は、ターゲット要素が製造される工程においても制限を導入するが、その制限は一般に極めて高価な方法であり、特にターゲットが清浄である場合、その機械加工性及びターゲット要素の利用性は複雑になる。
【００１３】
従って、真空チャンバー外から真空チャンバー内の回転可能要素を駆動するための、その他の及び／又は改良された装置及び／又は方法が必要である。
【発明の開示】
【００１４】
本発明の第一の局面によれば、真空チャンバー内に設置される回転自在要素を回転する装置であって、該真空チャンバー内からシールして隔離される空間を画成するために該チャンバー内に延出した中空支持軸を具備し、該中空支持軸は該真空チャンバー外と連通する開放端を有し、ターゲットアッセンブリが、該中空支持軸の長手方向軸周りを回転するようにマウントされ、駆動アッセンブリが該ターゲットアッセンブリに動作可能に接続され、回転するよう構成されている、ことを特徴とする装置、が提供される。
【００１５】
ここで言及する“バキュームチャンバー”はプロセスチャンバーであって、その圧力は大気圧の上下に調整することができ、そして／また、プロセスチャンバーは不完全真空又はプロセスガスの種類を含む。
【００１６】
本発明の第二の局面によれば、本質的に円筒形、しかしこれに限定されるわけではない、ターゲットと後方チューブアセンブリを提供するものであり、好適な真空中駆動手段によって回転自在であり、静的支持キャリヤーチューブ構造に配設されている。本発明においては、ターゲット及び後方チューブアッセンブリだけが駆動機構への適当な係合を介して回転する。本発明においては、真空環境領域にその全体があるので、メインターゲットはいかなる動的回転シールをも有さないのが好ましい。ターゲットアッセンブリはいかなる静的シールをも必要としない。本発明においては、駆動機構は磁性流体シールによって供されるような駆動機構を介した真空供給手段を有する。一方で、ターゲット及び後方チューブアッセンブリは該構造物の全体で動的シールの必要ない真空中モーターによって駆動される。エンドブロックアッセンブリへの付属物をシールすることは、それが動的又は存在しないところに駆動機構が入力する場合を除いて静的であるのが好ましい。本発明においては、回転するターゲットアッセンブリと静的キャリヤーチューブとの間の電気的及び熱的接触は適当な接触器及び／又は接触媒質によって行われる。摩擦力の低減は静的キャリヤーチューブに応じてターゲットアッセンブリを回転するのに必要であり、それは適当な転がり軸受及び低摩擦媒体を供することによって達成される。
【００１７】
駆動アッセンブリは真空チャンバー内又は外に位置してよい。
【００１８】
好適には、該中空支持軸は、該ターゲットアッセンブリに取り外し可能に取り付けられて回転できるような形状にせしめられている。かかる場合においては、該中空支持軸は該大気から隔絶された真空チャンバーの壁を通過して延び、該中空支持軸は該支持軸と前記壁との間に真空気密シールを形成するための１個又は複数個の動的シールを具備する。
【００１９】
好適には、該中空支持軸は固定されていて、該ターゲットアッセンブリは該支持軸の外側の周りを回転するように配設されている。かかる場合において、該駆動アッセンブリは該ターゲットアッセンブリに動作可能に接続さるのが好ましい。
【００２０】
好ましくは、モーターの如きアクチュエータが該駆動アッセンブリを作動するのに用いられ、ギヤボックス又はプーリー機構の如き伝達手段が該アクチュエータと該支持軸又はターゲットアッセンブリとの間に介在するのが好ましい（必要に応じて）。アクチュエータ及び／又は伝達手段は該真空チャンバーの外に設置されるのが好ましい。該伝達手段は、該真空チャンバーの壁に形成された開口を通って延出すると共にシールして取り付けられる主ボディ部を含んでいてよい。かかる場合にあっては、該シールは該主ボディ部と該回転自在マウント手段との間に介在される。該シールは２個以上の相対的回転要素間でシールを維持するのに適した任意の形式であってよい。
【００２１】
本発明は、使用に際してターゲットアッセンブリが固定可能であり続けられる機構を好適に備える。かような配置によれば、該真空チャンバーの内外間のシールを毀損或いは再形成する必要無く、該支持軸に、又は該支持軸から、該バキュームチャンバー内に設置されたターゲットアッセンブリを取り付ける又は取り外すことが可能になる。
【００２２】
該ターゲットアッセンブリは、消費されるターゲット及び／又はマグネトロンスパッタリング装置のチューブ状ターゲットの如きターゲットを具備するのが好ましい。該ターゲットアッセンブリは該中空支持軸に取り外し可能に取り付けられることが好適である。
【００２３】
該中空支持軸は、少なくとも部分的に該真空チャンバー内に位置するが、該真空チャンバーの外と連通し、電気的及び／又は磁気的及び／又は冷却する該装置の要素を収容する空間を有する中空内部空間を具備するのが好ましい。マグネトロンスパッタリング装置の場合においては、該回転自在要素は消費されるターゲットを具備し、かかるターゲットは該中空支持軸に取り外し可能に取り付けられ、かかる中空支持軸は磁気アレイを含むと共に、該ターゲット及び冷却回路と電気的に接触する。該磁気アレイは１個又は複数個の永久磁石及び／又は電磁石を具備する。
【００２４】
該ターゲットアッセンブリに電圧がかかるように、及び／又はそこに電流が流れるように、該中空支持軸は、少なくとも一部が誘電材料からなるのが好ましい。実施可能形態の一つでは、該中空支持軸は主として誘電材料から製造され、更に、該中空支持軸は該ターゲットアッセンブリと電気的な接触を形成するように位置せしめられた１個又は複数個の電気的な接触部を含む。
【００２５】
該ターゲットアッセンブリは実質的に円筒形及び／又はチューブ状ターゲットを具備するとともに後方チューブを好適に具備し、かかる後方チューブは適当な真空中駆動手段によって回転可能であり、静的支持キャリヤーチューブ構造物にマウントされている。本発明においては、該ターゲット及び後方チューブ、又はターゲット、アッセンブリだけが駆動機構への適当な係合を介して回転する。
【００２６】
本発明においては、該ターゲット及び後方チューブ、又はターゲット、アッセンブリは、該真空部分内にその全体が位置するように回転するいかなる動的シールをも有しない。なぜならば、本発明は、該真空チャンバーの内外間のシールは該伝達器（或いは駆動アッセンブリ）と関連するシールによって形成される、つまり該ターゲット及び後方チューブ、又はターゲット、アッセンブリは該真空チャンバー内の該伝達器にマウントされるので、ターゲット及び後方チューブ、又はターゲット、アッセンブリは静的シールを必要としないからである。
【００２７】
該駆動機構は磁性流体シールによって提供されるような駆動機構を介して真空が形成される。更に又は他方で、該ターゲット及び後方チューブ、又はターゲット、アッセンブリは、該構造物全体で動的シールを必要としない真空中モーターによって駆動される。
【００２８】
該エンドブロックアッセンブリへのシール付着物は、該駆動機構の入力が動的あるいは存在しない場合を除いて、静的である。本発明においては、該回転ターゲットアッセンブリと該静的キャリヤーチューブとの間における電気的及び熱的な接触は適当な接触器及び／又は接触媒質によって行われる。
【００２９】
該静的キャリヤーチューブに対して該ターゲット及び後方チューブ、又はターゲット、アッセンブリを回転するために必要とされる低摩擦は適当な負荷の転がり軸受及び／又は低摩擦媒体によって提供される。また、該ターゲットと支持軸との間で該装置がいかなる熱接触をもなしに作動するような特定の場合においては、該キャリヤーチューブと該ターゲットアッセンブリとの間に実際にはその間にわずかな隙間があるが、その間に入るものが何もなくてよい。主要な状況においては、電気的な接触は必要とされないが、これは該ターゲットアッセンブリだけの一方の端に形成される。
【００３０】
本発明は、プラズマ工程がスパッタリング、アーク、マグネトロンスパッタリング、等々のような異なる手法により生成される、改良又は新たなプラズマ工程を提供すること、及び／又はプラズマ工程の動作及び／又は性能を改良すること、を目的としている。本発明は本技術分野、特に円筒型回転ターゲットを使用するマグネトロンスパッタリング、における動的シールについての現在ある使用に際する制限のいくつかを解消する。本発明は動作中の漏れ率を低減せしめ、塗装或いはプラズマ処理の品質を向上することができる。さらに、本発明によると、１個又は複数個の動的又は静的シールを毀損することなくターゲットを交換することができるようになる。
【００３１】
本発明は、例えばプラズマ放電、又は該ターゲット又はその近辺に照射されるアークやレーザーのような適当なエネルギー源形態が異なる特性の化合物に適当な蒸着塗装又は適当なプラズマ処理を形成して、真空中塗装及び処理技術で使用するための完全装置としても実行される。
【００３２】
特に、これに限定されるわけではないが、本発明は、磁気アレイによって提供される適当な磁場と併せてこの装置を使用することに関連し、該ユニットはマグネトロンスパッタソースとして使用される。これは、マグネトロン効果及び、適当な希薄真空雰囲気状態下において、プラズマ放電する該ターゲットをバイアスすると共に該ターゲットの表面を覆う磁場が、スパッタリング蒸着、プラズマエッチング、プラズマ処理、プラズマ重合、ＣＶＤ等のような工程を実行できるように規定するためである。
【００３３】
本発明は、該ターゲットアッセンブリをマウント又は交換する際に、シールを毀損することなく、これらの作業の間信頼ある完全な真空を提供することができる、という特徴がある。
【００３４】
好ましくは、エンドブロックは、回転する接点を有さない冷却水及び電力インターフェースを備えている。
【００３５】
本発明の一態様においては、該マウントチューブから該ターゲット又はターゲットアッセンブリへの該送電は適当な環状軟質接触点を介して配設され、かかる環状軟質接触点は該ターゲットアセンブリへまたはそれから熱的及び／又は電気的な伝達のためのメインパスを提供する。
【００３６】
本発明の一態様においては、該マウントチューブから該ターゲットアッセンブリへの該送電は適当な軟質接触点を介して行なわれ、かかる軟質接触点はランダム、又は適当な送電をすることができる位置に配設される。
【００３７】
本発明の一態様においては、該マウントチューブへの該ターゲットアッセンブリの該熱転写は適当な媒介を介して行われる。この媒介は該送電をする該要素と異なるものと、実際上同一のものであってよい。かかる媒介は、シリコン流体又はペースト、銀ペースト、ＺｎＯペースト、又はその他のペースト、或いはターゲットアッセンブリから冷却されたマウントチューブへの熱伝達を効果的にせしめる流体化合物のような冷却性能に優れた材料から成る。
【００３８】
本発明は、また非反応及び反応工程の間、フィードバック制御の有無によらない装置を使用すること及び制御することに関する。
【００３９】
本発明はまた、該円筒型ターゲットの、定常、複雑、又は変則のいずれかであるゼロ（静止）から任意の回転速度までの回転速度に関する。
【００４０】
本発明はまた、ＤＣ、ＤＣパルス、ＡＣ、ＨＩＰＩＭＳ（高出力インパルスマグネトロンスパッタリング）、ＭＰＰＳ（調整パルス出力スパッタリング）、ＲＦ、任意の電源供給の組み合わせ、のような異なる動作モードでのこれらの装置の使用に関する。
【００４１】
該真空性能を改善することにより、本発明は塗装工程の改善及び／又は最終塗装の品質の改善をすることができる。
【００４２】
本発明は、アーク、スパッタリング、ＣＶＤ、マグネトロンスパッタリング、プラズマ重合、磁気アレイを伴う又は伴わないプラズマエッチングのようなプラズマ工程において使用される。
【００４３】
本発明の他の局面は、単一の装置又は複数の装置を任意に配置すること、受動又は能動アノードを使用した単一のソース、デュアルマグネトロンスパッタリング、反応又は非反応スパッタリング、アーク又はマグネトロンスパッタリング工程、を含む群のいずれか一つまたは複数と関連する。
【００４４】
上述した工程の一つ又は複数と関連する基板はバイアスされ、又はされず、上述した工程の一つ又は複数は織物、ガラス、ディスプレイ、装飾、及び／又はバッチコートで使用される。
【００４５】
フィードバック制御が使用されるのが好ましく、かかるフィードバック制御は、回転速度制御、プラズマ放出監視制御、ターゲットインピーダンス制御、反応性及び非反応性の分圧制御、出力制御、出力モード制御、を含む群のいずれか一つ又は複数と関連する。
【００４６】
本発明はまた、本発明の該装置内で構成され、組み立てられ、駆動されるのに適した任意のターゲット構造物に関連する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
添付した図面を参照して、例示として、本発明は以下のように示される。
【００４８】
【図１】従来技術のマグネトロンスパッタリング装置の断面図。
【００４９】
【図２】ターゲットが後方チューブに接合される従来技術のターゲットアッセンブリの断面図。
【００５０】
【図３】図２の一部を拡大して示す図。
【００５１】
【図４】マグネトロンスパッタリング装置において大気側と真空側とを隔てるための他の既知のエンドブロックの斜視図。
【００５２】
【図５】回転する静的支持軸を備えた本発明の第一の実施形態を模式的に示す断面図。
【００５３】
【図５ａ】静的支持軸を備えた本発明の第二の実施形態を模式的に示す断面図。
【００５４】
【図６】図５におけるＶＩ−ＶＩ断面図。
【００５５】
【図７】図５及び図６に示されるような中空支持軸の斜視図。
【００５６】
【図８】本発明の第二の実施形態を模式的に示す部分断面図。
【００５７】
【図９】ここで述べるような筒状ターゲットを支持するためのエンドブロックの部分断面図。
【００５８】
【図１０】両端にて筒状ターゲットをマウントする第一の方法を模式的に示す側面図。
【００５９】
【図１１】筒状ターゲットをマウントする、一端が突出した第二の方法を模式的に示す斜視図。
【００６０】
【図１２】回転可能なターゲットアッセンブリ用の駆動アッセンブリの第一の可能タイプの斜視図。
【００６１】
【図１３】回転可能なターゲットアッセンブリ用の駆動アッセンブリの第二の可能タイプの斜視図。
【００６２】
【図１４】回転可能なターゲットアッセンブリ用の駆動アッセンブリの第三の可能タイプの斜視図。
【００６３】
【図１５】図１０に示されるマウントアッセンブリと類似するマウントアッセンブリを模式的に示す側面図。
【００６４】
【図１６】本発明にかかるモジュール式ターゲットアッセンブリを模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
図１において、ＵＳ４３５６０７３に記載されている既知の円筒型回転マグネトロンスパッタリング装置１０は、真空チャンバー１４内の長手方向軸周りに回転するように配置されたチューブ状ターゲットアッセンブリ１２を含む。チューブ状ターゲットアッセンブリ１２は多数の部品から構成されている。それは例えば、スパッタリング工程においてスパッタリングされるターゲットマテリアルである消耗されるチューブ１６や、消耗されるチューブ１６を支持すると共に、真空環境１４と冷却水内部２０とを隔てるような良好な構造的特性を有する必要のある後方チューブ１８である。チューブ状ターゲットアッセンブリ１２内には磁気アレイ２２が配置されており、それはマグネトロンスパッタリング操作においてプラズマ放出を修正するのに必要である。
【００６６】
図１に示すシステムはシール２４を有し、かかるシール２４は真空側１４と大気側２６とを隔てる。後方チューブ１８は動的シール２８をもシールし、かかる動的シール２８が後方チューブ１８をマグネトロン１０の側壁３０に対して回転することができるようにしている。図１の配置においては、ターゲットアッセンブリ１２は装置１０の側壁３０を通して突出しているために、例えばターゲット１６を使い切ったときには、ターゲットアッセンブリ１２を交換するために静的シール２４と動的シール２８を開ける必要がある。
【００６７】
ＵＳ２００７／０００７１２９に記載されている既知のタイプのマグネトロンターゲット装置を示す図２及び図３においては、マグネトロンスパッタリング装置４０はターゲットアッセンブリ４２を有し、ターゲット４４はターゲットアッセンブリ４２内の後方チューブ４６に接着されている。後方チューブ４６は直接冷却され、適当な静的シール４８、５０が回転するマウントスリーブ５４のチューブマウント区域５２内で使用され、真空に対する水のシールを保証する。スプリットリング５６を使用して要素５８及び６０を固定することにより、ターゲットアッセンブリ４２は固定される。回転するマウントスリーブ５４に対してターゲットアッセンブリ４２用のアタッチメント全体のアッセンブリが回転するので、このシステムでは、マウントスリーブ５４は冷却水回路と真空側１４とを隔てるための回転式動的シールが必要となる。
【００６８】
図３は、ＵＳ２００８／０２０２９２５に記載されている既知のエンドブロック７０の斜視図である。このブロックはマグネトロンスパッタリング装置で使用される。エンドブロック７０は大気側２６と真空側１４とを隔てるフランジ７２に配置されている。回転式チューブマウント区域７４は、ターゲットアッセンブリが固定要素７６を介して取り付けられるための領域である。大気側２６の駆動ベルト７８はチューブマウント区域７４に接続されたマウントブロック７０内でスリーブ（図示せず）の回転を駆動する。
【００６９】
図５及び図６に示す配線図は、本発明の実施形態が従来技術とどのように異なるかを示している。マグネトロン１００は、大気側１０４と部分的に真空にされたプロセスチャンバー１０６とを隔てる真空チャンバー１０２を含む。チャンバー１０６内には、回転自在な開放端を含むチューブ状ターゲットアッセンブリ１０８、中空円筒支持部材１１０、及び消耗するチューブ状ターゲット１１２が配置されている。ターゲット１１２は例えば溶接によって後方チューブ１１０に取り付けられるのが好ましい。ターゲットアセンブリ１０８は中空支持軸１１４の片端を覆って滑動自在に受容している。中空支持軸１１４は、真空チャンバー１０２の大気側１０４に位置する、一対のベアリング１１６によって長手方向軸周りに回転するよう強固に配置されており、環状動的シール１１８は中空支持軸１１４のフランジ１２０と真空チャンバー１０２の側壁１２２との間に強固な真空シールを提供する。従って、中空支持軸１１４は、真空チャンバー１０６の内部に取り付けられたターゲットアッセンブリ１０８ｎと共に真空チャンバー１０２内で回転することができ、真空チャンバー１０６内に中空内側空間１２４を設けることができ、中空内側空間１２４の内部は大気圧１０４である。
【００７０】
従って、支持軸１１４の中空内側空間１２４は磁気アレイ１２６と冷却システム１２８を収納することができ、それらは真空チャンバー１０２の外側から支持軸１１４の開放端１３０を介してアクセスすることができる。図示された実施態様においては、駆動プーリー１３４とモーター１３６アッセンブリを含む駆動機構１３２は真空チャンバー１０２の大気側１０４に位置し、磁気アレイ１２６と冷却システム１２８夫々のドライバーとコントローラー１３８、１４０も同様に真空チャンバー１０２の大気側１０４に位置する。
【００７１】
図５に示されるような本発明にかかる配置においては、ターゲットアッセンブリ１０８は支持軸１１４からターゲットアッセンブリ１０８を滑動して外すことで交換することができ、他の動的シール１１８或いは冷却システム１２８に関連する静的シールを毀損することはない。チューブ状構造物は、冷気を供給する静的冷却区域と、クーラント区域と真空とを隔てる真空隔壁と、支持チューブ状の要素を介する電気及び熱の伝達器を含む。後方チューブへのターゲットの取付は電気伝導性と熱伝達性の両方を有するようにして行う。
【００７２】
図６は図５におけるＶＩ−ＶＩ断面図を示し、ここでは好適な磁力線１４２が磁気アッセンブリ１２６によって付加的に示されている。希薄な真空環境であって誘導された電界下にあるときに、プラズマが着火してマグネトロン効果が形成され、コンディションが良ければ、例えば、しかしこれに限定されるわけではないが、磁力線１４２がターゲット１１２のマテリアルにスパッタオフする。
【００７３】
図５ａに示す本発明の実施形態は図５に示す形態と、中空軸１１４が静的、即ち中空軸１１４が真空チャンバー１０２の内側壁に固定されている、点を除いて同一である。かような真空チャンバー１０２は内部に磁気アレイ１２６と冷却／電気システム１２４が滑動自在に受容される開放アクセスシャフト１３０を備えている。ターゲットアッセンブリ１０８は、完全に真空チャンバー１０６内に位置する駆動アッセンブリ１３２によって支持軸１１４周りを回転するように駆動され、それ故に、あらゆる動的シールを必要とせず、シャフト１１４の開放端１３０を介して、磁気アレイ１２６及び冷却／電気コンポーネント１２４へ外部からアクセスすることができると共に、磁気アレイ１２６及び冷却／電気コンポーネント１２４と干渉することなく、或いはあらゆるシールを毀損することなく、ターゲットアッセンブリ１０８を交換することができる。
【００７４】
図７は本発明の実施形態の模式図である。ターゲットアッセンブリ１０８は回転支持軸１１４に取り付けられており、電気及び熱伝達器は好適な環状要素１４４を介したアッセンブリから及び相互に供給される。
【００７５】
上述したとおり、ターゲットアッセンブリ１０８は真空中回転要素１１４に係合することによって駆動される。ターゲットアッセンブリ１０８の重量／負荷はベアリング１４６によって支持軸１１４に伝達され、電気的及び熱的接触が好ましい要素及び仲介要素１４４によって提供される。
【００７６】
本発明の他の実施形態においては、上述したとおりの支持軸１１４は回転せず静止し、単に磁気アレイ１２６と冷却要素１２８を収容する中空内側空間を提供するだけである。支持軸１１４は電圧をかける、及び／又は図７に示す環状接触領域１４４のような様々な部分に電流を流す、ことで電気的なバイアスをかけられる。使用に際しては、ターゲット１１２の不均一な損傷を避けるために、ターゲット及びその支柱１１０は好ましい真空中駆動機構によって静的支持軸１１４に対して回転駆動される。
【００７７】
静的支持軸１１４の使用に際しては、冷却、電気、磁気システムに関連するためのいかなる動的シールをも必要とせず、唯一の可動部はターゲットアッセンブリ１０８であり、それは静的支持軸１１４と相対して回転しているので、簡略化の観点から多数の利点を有することになる。当然ながら、ターゲットアッセンブリ１０８は外部駆動機構によって回転され、その場合、動的シールは、その駆動される部分は真空チャンバー１０６の側壁１０２を通過して延びている。しかしながら、ターゲットアッセンブリ１０８がモーター駆動の場合、モーター及び伝達器は真空チャンバー内に位置し、この場合、動的シールは全く必要とされない。
【００７８】
かような配置は図８に示されており、これにより、支持軸１１４は静的であり、システムの真空側１０６と大気側１０４とを隔てる静的シール１４８だけが必要であることがわかる。冷却システム１２８は流入口１２８ａと流出口１２８ｂとを含み、磁気アレイ１２６は静的支持軸１１４内に収納される。ターゲットアッセンブリ１１０、１１２は支持軸１１４を中心として回転駆動され、電気的な接続は支持軸１１４と後方チューブ１１０との間で環状接触リング１４４、１４６を介して行われる。薄膜媒体１５０が、ターゲットアッセンブリ１０８と支持軸１１４との間に、ターゲットアッセンブリ１０８と静的マウント軸１１４との間の電気的接続及び熱伝達を提供するために介在している。この場合、薄膜媒体１５０は、例えば銀及び／又は酸化亜鉛である誘導性添加剤を伴うシリコンベースのペーストのような誘導性と潤滑性を提供する要素を含む。特定の態様においては、環状リング１４６、１４８は潤滑媒体１５０の抑制を提供することができ、ターゲットアッセンブリ１０８を熱膨張させることもできる。
【００７９】
図９は駆動側端ブロック１６０の部分断面図を示している。駆動側端ブロック１６０は真空側１０６に位置する要素を含むが、他の要素は大気側１０４にある。電気は適当なアクセス１６２を通して伝達され、エンドブロック端と真空側１０６と大気側１０４とを隔てるフランジ１６４の間の電気的遮蔽は、インシュレーター１６６、１６８を介して行われる。モーターの如き好適な大気中駆動要素１３２は真空中要素１３４を介して真空チャンバー１０６内に回転運動を伝達する。係合要素１７０は、要素１７０とターゲットアッセンブリの後方チューブ１１０との間の好適な固定部材１７２によってターゲットアッセンブリ１０８に回転運動を伝達する。
【００８０】
図１０は本発明に従った回転可能なターゲット１０８用の第一のマウントオプションを示している。かかるターゲットアッセンブリ１０８はエンドブロック１６０ａ及び１６０ｂによってその両端を支持されている。一般的には、エンドブロック１６０は真空側１０６と大気側１０４との間の隔壁の一部に取り付けられる。
【００８１】
図１１に示す他の実施形態においては、ターゲットアッセンブリ１０８は単一のエンドブロック１６０（例えば図５に示す如く）から突出し、これによりエンドブロック１６０が真空側１０６と大気側１０４とを隔てる。
【００８２】
図１２、１３及び１４はターゲットアッセンブリ（図示せず）の回転運動用の３つの駆動オプションを示す。図１２においては、この駆動はウォームギア１８０を介して真空中ウォームホイール１８２を駆動する。図１３においては、ベルト１３４はプーリーホイールを駆動する。図１４においては、べべルギア、又はクロスヘリカルギア１８４、１８６（ピニオン及びホイール夫々）が使用される。
【００８３】
図１５は、ターゲットアッセンブリ１０８がマウントエンドブロック１６０ａと１６０ｂの夫々に対して下側プロファイルレベル１９０、１９２が存在するところにおける本発明の例を示している。この下側プロファイルは、ターゲット１１２のスパッタリングのような工程の間、ターゲット１１２から材料の再積層をより下方にせしめることで、ターゲット変更が必要となる前に、サービスの必要なく使用時間が延長される。好適なマウント要素及びフランジ３２は真空側１３と大気側１２とを隔てる。図１５においては、エンドブロック１６０ｂの１つは蝶ナットアッセンブリ１９４を使用して真空チャンバーの壁１０２に着脱自在に取り付けられ、これにより、それが支持軸から除去されるように、エンドブロック１６０ｂがターゲットアッセンブリ１０８の端を除去するために軸方向に滑動する、ということに注意されたい。
【００８４】
最後に、図１６は、ターゲットアッセンブリ１０８が異なるターゲット区域１９６から構成されるように、異なるターゲット区域１９６が相互に係合されるところにおける、本発明のターゲット要素の断面を示している。好適な係合要素１７２及び１７３がターゲット区域１９６間の駆動係合を提供する。ターゲット区域１９６が後方チューブ１１０の一端として係合要素を有することが好ましいが、これに限定されることはない。
【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５ａ】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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