(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を電源からブラシアセンブリ（４２、１４２）に接続させるように回転式カソード（３０、１３０）内部に配置された導電性構成部材（２０、１２０）を有する回転式カソード装置（３０、１３０）であって、
前記導電性構成部材（２０、１２０）は、電導性材料で作られており、
熱損傷の影響を受け易い部分（７０、７２、１７０、１７２）を誘導加熱を生じる電磁場から保護するように、前記導電性構成部材（２０、１２０）の周囲に電磁場シールド（５０、１５０、２５０、３３８）が配置されていることを特徴とする回転式カソード装置（３０、１３０）。
【請求項２】
前記導電性構成部材（２０、１２０）は、冷却システムの冷却剤を流すための冷却剤導管（２０、１２０）を含むことを特徴とする請求項１に記載の回転式カソード装置（３０、１３０）。
【請求項３】
前記電磁場シールド（３３８）は、前記回転式カソード（３０、１３０）の駆動軸部分（３３８）の少なくとも一部を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転式カソード装置（３０、１３０）。
【請求項４】
更に、前記回転式カソード（３０、１３０）の駆動軸部分（３８、１３８）を有し、
前記電磁場シールド（５０、１５０）は、導電性構成部材（２０、１２０）と前記駆動軸部分（３８、１３８）との間に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転式カソード装置（３０、１３０）。
【請求項５】
前記駆動軸部分（３８、１３８）は、当該駆動軸部分（３８、１３８）を貫通する孔を備えており、それにより前記駆動軸部分（３８、１３８）が前記孔に隣接する内面を含むようにされており、
前記電磁場シールド（５０、１５０）は、前記駆動軸部分（３８、１３８）の前記内面の少なくとも一部に隣接していることを特徴とする請求項４に記載の回転式カソード装置（３０、１３０）。
【請求項６】
更に、前記回転式カソード（３０、１３０）の外面の少なくとも一部を形成する前記回転式カソード（３０、１３０）の駆動軸部分（２３８）を有し、
前記電磁場シールド（２５０）は、前記駆動軸部分（２３８）の前記外面の少なくとも一部に隣接していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転式カソード装置（３０、１３０）。
【請求項７】
前記電磁場シールド（５０、１５０、２５０、３３８）は、透磁性材料を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の回転式カソード装置（３０、１３０）。
【請求項８】
前記電磁場シールド（５０、１５０、２５０、３３８）は、前記電磁場シールド（５０、１５０、２５０、３３８）に隣接していて磁場誘導加熱の影響を受けやすい部分（７０、７２、１７０、１７２）への熱損傷を軽減するように電磁場を吸収可能な材料を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の回転式カソード装置（３０、１３０）。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の回転式カソード装置（３０、１３０）を有するイオンスパッタリングマグネトロン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に薄膜コーティング用成膜装置に関し、特に、高出力イオンスパッタリングマグネトロンに用いられる保護された回転式カソードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転式若しくは回転円筒式カソードが、平面マグネトロンに関するいくつかの問題を克服するために開発されてきた。回転式カソードの例は、米国特許（特許文献１、２参照）に詳述されている。引用を以って該特許の全文を本明細書の一部となす。円筒式カソードの種々の取付方法、シール方法、及び駆動構造は米国特許（特許文献３、４、５参照）に記載されており、引用を以って該特許の全文を本明細書の一部となす。これらの特許には、両端で支持され、コーティング室中に水平方向に取付けられた回転式カソードが記載されている。米国特許（特許文献６参照）に記載されているように、カンチレバーにより回転式カソードを一端のみで支持することが好ましいことが多い。引用を以って該特許の全文も本明細書の一部となす。
【０００３】
近年、スパッタリングコーティング産業は高出力スパッタリングに移行してきた。そのような装置の製造によって、スパッタリング装置により高出力が提供され、それによりエンドユーザには、最終的には工場の生産性の増加につながる、カソードからスパッタリングされるコーティング材料のレート増加がもたらされている。これらの利点と共に、部品の磁気誘導加熱による装置故障が重要な問題として生じてきた。そのような装置故障による製造工場ラインの操業停止は、損傷した装置を修理するために必要となる修理費用、及び著しい操業停止期間により非常に高出費をもたらす。高出力の交流を用いたイオンスパッタリングマグネトロンは、磁気誘導加熱によってデリケートな部品がそのような損傷及び不具合の影響を受けやすい。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第4,356,073号
【特許文献２】
米国特許第4,422,916号
【特許文献３】
米国特許第4,443,318号
【特許文献４】
米国特許第4,445,997号
【特許文献５】
米国特許第4,466,877号
【特許文献６】
米国特許第5,200,049号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、イオンスパッタリングマグネトロンに用いられる回転式カソードは、多数の不具合モードによる焼付きの影響を受けやすい。交流の電流及び周波数が増加するに従い、スパッタリングマグネトロン中の部品は熱損傷に対してより影響を受けやすくなる。回転式カソードの回転障害は、メインベアリング若しくは回転シールベアリングのいずれかのベアリング焼付きによるものである可能性がある。不具合は、過熱による回転シールの漏れに起因している可能性もある。更に別の不具合として、過熱した隣接部品に曝されることによる絶縁破損である可能性もある。誘導過熱は、大部分のベアリング及び好適な回転シール（即ち、鉄の流体シール）の主要部品をなす強磁性材料中で非常に強められる。従って、別の重要な不具合点が、過度の誘導過熱により容易に損傷を生じ易い回転シールに存在している。この回転シールの更なる不具合モードには焼付き及び気体漏出が含まれ、それらによりスパッタリングプロセスが停止し、その結果、多大な損失となる製造ラインの操業停止を生じる。
【０００６】
別の重要な問題は、回転式カソードのターゲット材料に対するスパッタリングの大部分が、駆動軸からターゲットへの電流の接続点であるターゲットの一端でなされることである。このことによって、マスキング、若しくは問題があったり高価であるその他の方法を用いた補正を必要とする非均一コーティングが製品上に生じる。これらの回転式カソードのターゲットを交換するために製造ラインを停止するのも非常にコストがかかる。
【０００７】
高出力によって生じる更に別の問題は、抵抗加熱である。電流経路中の部品の抵抗加熱によっても適用し得る出力が制限される。
【０００８】
更に別の問題は、現今のカソード設計において内部にある複数の絶縁体を橋絡してしまう電気ブラシからの導電性のちりに起因した、より高出力及び高電圧の際の短絡及び異常放電である。
【０００９】
即ち、工場生産性を向上させるために、磁気誘導加熱によって生じた熱損傷の影響を受けにくい高出力イオンスパッタリングマグネトロンが提供される必要性が当技術分野に存在する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
一般に、本発明の目的は、工場生産性を増進させるべく、スパッタリングマグネトロン中のデリケートな部品を磁気誘導加熱から保護するように、イオンスパッタリングマグネトロンのような薄膜コーティング用成膜装置のための改良された回転式カソードを提供することである。
【００１１】
本発明の利点は、設計を容易にし、且つ両支持端部に種々の機能を持たせる必要性をなくし、それにより付加的な出力、冷却材、駆動装置、回転シール、及びその他全ての付随する大気-真空シールの必要性を除去したことである。
【００１２】
本発明の別の利点は、本設計によって伝達機構全体が直接水冷されるために、抵抗加熱が除去されることである。これによって、カソード中の導体上でかなりの高出力が可能となる。
【００１３】
本発明の更に別の利点は、変動する磁場を緩和し、且つ電気雑音をブロックすることによって、熱の影響を受けやすい部品を保護することである。
【００１４】
本発明の更に別の利点は、カソード冷却システム内側の、ちりが追い出されてカソード内部の複数の絶縁体を橋絡することが不可能な場所に電気ブラシが配置され、それにより短絡及び異常放電の発生が減少することである。これらのブラシがカソード内部にあるため、ブラシはターゲット内部に均等に配置することができて、より均一な出力分布が可能となり、それゆえにより均一なターゲット摩耗と、生成物上へのより均一なコーティング及び成膜とが提供される。
【００１５】
本発明のイオンスパッタリングマグネトロンのための回転式カソード装置は、回転式カソード装置内に配置された導電性構成部材を有する。この導電性構成部材は、電源から回転式カソード装置に電流を通じさせるように電導性材料でできている。好適には、導電性構成部材は冷却剤導管である。
【００１６】
回転式カソード装置は更に、内面及び外面を含む駆動軸部分を有する。駆動軸部分は更に、鉄材料のような透磁性材料でできている。
【００１７】
本発明の更に別の実施例では、駆動軸が何らかの特定材料でできている必要はないが、その代わりに導電性構成部材と駆動軸部分との間に電磁場シールドが配置されており、また、シールドは透磁性材料でできている。例えば、本発明の別の好適実施例では、駆動軸部分の内面の少なくとも一部分に電磁場シールドが取付けられているか、若しくはシールドが透磁性材料でできている。
【００１８】
本発明の別の好適実施例では、駆動軸部分の少なくとも一部分に電磁場シールドが取付けられており、シールドは透磁性材料でできている。回転式カソード装置は、電流の供給源と接続可能であり、回転式カソード装置内部に配置され、電源から回転式カソードへ電流を通じさせるように電導性材料でできている冷却剤導管を有している。更に、磁場による加熱の影響を受けやすい、回転式カソード装置に隣接する部品への熱損傷を軽減するべく電磁場を緩和するために、駆動軸部分は鉄材料でできている。
【００１９】
更に、電流の供給源に接続可能な高出力イオンスパッタリングマグネトロンが提供されている。このマグネトロン装置は、該マグネトロン装置上に配置された回転式カソードを有する。回転式カソードは、該回転式カソード内部に配置された導電性構成部材を有する。導電性構成部材は、電源から回転式カソードへ電流を連絡させるように電導性材料でできている。
【００２０】
一実施例では、高出力イオンスパッタリングマグネトロンは、マグネトロン装置上に回転可能に取付けられた回転式カソードを有する。回転式カソードは、該回転式カソード内部に配置された導電性構成部材を有する。導電性構成部材は、電源から回転式カソードへ電流を伝導させるように電導性材料でできている。マグネトロン装置は更に、該マグネトロン装置に回転可能に取付けられた駆動軸部分を有する。更に、誘導磁場による加熱の影響を受けやすい、回転式カソード装置に隣接する部品への熱損傷を軽減するべく電磁場を緩和するために、駆動軸部分は鉄材料でできている。
【００２１】
本発明のその他の目的、共通特性及び利点は、以下の好適実施例、付随の請求項、及び付随の図面の詳述により、より一層明らかになるであろう。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１乃至図５に図示された好適実施例の理解を深めるべく以下に説明していく。
【００２３】
磁場シールド材料は、磁束源等の種々の位置で磁束を捕捉する、若しくはデリケートな構成要素を保護する。通常、最適なシールド方法及びシールド配置には、性能、設計の複雑性、及び費用の検討が必要とされる。受動的なシールド方法としては、磁場と特殊な高透過性材料との間の相互作用に依存する磁場シールド方法という種類がある。
【００２４】
AC及びDC磁場の間の動的な相互作用、及び受動的シールド方法におけるそれらの機能には6つのパラメータ：周波数、減衰率、飽和率、磁場強度、磁束密度、及び材料透磁率、が含まれる。
【００２５】
磁場「H」と呼ばれる磁場強度は、磁場源からいくらかの距離離れた自由空間における磁場の強さを表している。エルステッド（Oe）で測定される場の強さ（H）は、磁場源の強度及び磁場源から測定位置までの距離の関数である。
【００２６】
磁場「B」と呼ばれる磁束密度は、材料中の磁束線の集中度合を表している。磁束密度（B）及びガウス（G）によって、１平方センチメートルの材料中に存在する磁力線の数が測定される。磁束密度は、磁場源の強度、材料の磁場源からの距離、材料の磁場に対する吸引力性能に依存する。
【００２７】
ギリシャ文字μ（ミュー）で示される材料透磁率は、磁束の磁力線に対する材料の伝導性能及び吸引性能に関係がある。材料が磁場を通し易いほど透磁率は高くなる。式μ＝B／Hは、自由空間のある点での磁場強度（H）及びその点に材料を挿入した後の磁束密度（B）を測定することにより材料透磁率が決定されることを示している。材料の透磁率が高いほど磁束線がより集中している。
【００２８】
本発明の第１実施例が、駆動軸の内部に透磁性材料が固定されたカンチレバー型回転式カソードを示している図１の例によって図示されている。図１に示されているように、高出力イオンスパッタリングマグネトロン１０はフレーム１２を含む。
【００２９】
フレーム１２内部の大部分の中空部は冷却システムになっている。好適には脱イオン水の形態である冷却剤１４は、冷却剤供給源（図示せず）から冷却剤流入口１６に運ばれる。冷却剤導管２０は、冷却剤流入口１６の一端に結合されており、他端は冷却剤流出口１８に結合されている。冷却剤導管２０は、電導性材料でできている。流れの方向は、冷却剤流出口１８から冷却剤導管２０を通り冷却剤流入口１６から出ていくといったように、所望に応じていずれの方向に設計することも可能である。
【００３０】
真空室２２が、高出力イオンスパッタリングマグネトロン１０のフレーム１２に取付けられる。真空室２２中に真空をつくりだすために真空ポンプ（図示せず）と共に回転真空シール及び固定真空シールが用いられる。
【００３１】
更に、イオンスパッタリングマグネトロン１０の中に不活性ガスシステムが組込まれる。アルゴン（図示せず）等の不活性ガスがガス供給源（図示せず）からガス注入手段（図示せず）に運ばれる。スパッタリングプロセスを容易にするべく最終的に不活性ガスは真空室２２の中に運ばれる。
【００３２】
回転式カソード３０のような回転式カソード装置が、イオンスパッタリングマグネトロン１０上に回転可能に取付けられる。シリンダ形状のカソード３０は、第1端部３２及び第2端部３４を含む。図１は、カソード３０のカンチレバー型３６の取付を示している。カソード３０のカンチレバー型取付では、第1端部３２は支持されているが、第2端部３４は支持されていない。回転式カソード３０は、駆動軸部分３８及びターゲット部分４０を有する。駆動軸部分３８は、内面及び外面を含んでいる。更に、駆動軸部分はターゲット部分４０と一体型であるか、若しくは固定式に取付けられてよい。
【００３３】
冷却剤導管２０等の導電性構成部材は、回転式カソード３０の内部に、具体的には駆動軸部分３８及びターゲット部分４０の内部に長手軸方向に配置される。冷却剤導管２０は、電源から回転式カソード３０に電流を通じさせる導電性材料でできている。電気ブラシアセンブリ４２は、冷却剤導管２０とターゲット部分４０とを接続する。磁石アレイ４４が、冷却剤導管２０からターゲット部分４０の内面付近まで懸架される。
【００３４】
更に、回転式カソード３０は、駆動軸部分３８の内面の少なくとも一部分に取付けられた電磁場シールド５０を有する。電磁場シールド５０は、鉄材料等の透磁性材料でできている。電磁場シールド５０は、冷却剤導管２０及び駆動軸部分３８のような導電性構成部材の間に配置される。図１、図２、及び図３は、駆動軸部分３８の内面の少なくとも一部分に取付けられた電磁場シールド５０を示している。好適には、電磁場シールドはシリンダ形状であり、且つ駆動軸部分３８の長さ全体に渡って延在している。
【００３５】
スパッタリングマグネトロン１０のフレーム１２に取付けられているのは、当技術分野で知られている従来技術設計によるモータ（図示せず）である。所望に応じてモータはギヤ減速機（図示せず）に結合される。駆動ベルト、駆動チェーン、若しくは駆動伝動装置等の駆動コネクタ（図示せず）によって、モータから回転式カソード３０の駆動軸部分３８に力が伝動される。駆動軸部分３８は、ターゲット部分４０と一体型にされているか、若しくは互いへのねじ込み結合等により固定結合される。
【００３６】
スパッタリングマグネトロン１０の電源ケーブル５４に電力供給源（図示せず）が接続可能である。電源ケーブル５４の他端は、冷却剤導管２０に接続される。電気ブラシアセンブリ４２は、冷却剤導管２０からターゲット部分４０に電流を通じさせる。
【００３７】
一般的に直流電源を用いるングルカソードシステムでは、アノード（図示せず）は電源の正側に電気的に接続された構造をしている。好適には、真空室２２の中にアノードが挿入され、シールされ、且つ絶縁される。回転式カソードよりも大きい電位でアノードは浮遊する。或いは、アノード構造は接地電位でコータ自身であってもよい。その場合にも、アノード構造は回転式カソード３０の電位よりも大きくなっている。アノードは、回転式カソード３０から放出された電子が到達可能になっているべきである。
【００３８】
交流電源を用いたタンデム型回転式カソード３０システムでは、一般的に非分離型のアノード構造が用いられる。電源に接続された電源ケーブル５４が、回転式カソード３０に取付けられる。一方の回転式カソードがアノードとして作動し、他方の回転式カソードがカソードとして機能する。タンデム型カソードシステム中の各回転式カソードは電流の向きの切り替わりに従って機能が変わる。
【００３９】
作動中には、冷却剤供給源（図示せず）からの冷却剤１４が冷却剤流入口１６に方向付けられる。次に冷却剤は、冷却剤導管２０を通して、回転式カソード３０の第2端部３４に隣接する導管の孔７４の外へ方向付けられる。更に冷却剤１４は、冷却剤流出口１８を通って出ていく前に、電磁場シールド５０の冷却という更なる利点を提供するべくターゲット部分４０の内部から駆動軸部分３８の内部へと流れ進む。流れの方向は、冷却剤流出口１８から冷却剤導管２０を通り冷却剤流入口１６から出ていくといったように、所望に応じていずれの方向に設計することも可能である。
【００４０】
ターゲット部分４０から、回路を進む過程にある電子が、負に帯電した回転式カソード３０を離れ、正に帯電したアノードに引き寄せられていく。次に電子は、磁場アレイアセンブリ４４によって生成された磁場に捕捉される。電子は、回転式カソード３０の反発を受ける一方で、それと同時に磁力線（図示せず）によって回転式カソード３０に向かって引き寄せられる。磁場アレイアセンブリ４４と、基板６０との間にイオン雲若しくはプラズマが形成される。そのプラズマ領域中において、電子を運ぶ磁力線がアルゴン等の不活性ガス分子を横切り、且つ電子がガス分子をイオン化する。プラズマ中の正に帯電したイオンは、負に帯電したターゲット部分４０に向かって加速し、ターゲット部分４０の上に配置されているターゲット材料から原子をはじき出す。最終的に、ターゲット材料からのそれら自由原子は基板６０上に付着する。生成物は、ガラス窓のような成膜された基板６０である。
【００４１】
固定され、導電性のある冷却剤導管２０の駆動軸部分３８内部にある部分によって、誘導加熱を生じる電磁場が生成される。電磁場シールド５０は、イオンスパッタリングマグネトロン１０の、回転シール及び固定シール等の熱にデリケートな構成要素を保護する。従って、熱損傷の影響を受け易く、回転式カソード３０の故障の原因となる部品が保護され、それにより多大な被害をもたらす交換時間及び部品費用が軽減される。
【００４２】
本発明は、回転式カソードのターゲットの交換をほとんどしないこと、及び修理が必要となった際に従来の交換よりも回転式カソードターゲット交換が迅速且つ容易であることによって、より低出費及び長時間動作が可能である改良型高出力イオンスパッタリングマグネトロンを提供する。イオンスパッタリングマグネトロンは、単純で、且つ信頼性のある電磁場シールドを有しており、それによりイオンスパッタリングマグネトロンの、熱にデリケートなその他の部品を保護し、誘導加熱の損傷から守る。即ち、本発明のイオンスパッタリングマグネトロンは、有用な製品を長期的に所有者及びその作業者に提供するという重要な利点を有している。
【００４３】
電流が冷却剤導管等の導電性構成部材に沿って、駆動軸の空の内部部分を通るように方向を変更することによって、電流は内部の電気ブラシに方向付けられ、従ってターゲットに方向付けられる。この特性の利点の一つとして、冷却剤導管と駆動軸との間の磁場シールド用の場所が提供される。別の利点は、磁場誘導加熱の影響を受け易い磁場シールドの冷却方法を提供することである。このシールド特性は、加熱を引き起こす磁場の変動を緩和することによって熱にデリケートな部品を保護する。他の利点としては直接冷却された伝動機構が含まれ、それにより、より高出力の入力電源が可能となり、カソード内部の短絡及び異常放電の発生が減少され、コーティングがより均一となり、更にはカソードターゲットの交換頻度が減少される。磁場シールドは、導電性構成部材及び／又は冷却材導管からの電気雑音をブロックするという更なる利点を提供する。
【００４４】
本発明の第２実施例が、駆動軸の外部に透磁性材料が固定されたイオンスパッタリングマグネトロンの両端支持型回転式カソードを示す図２に例として図示されている。高出力イオンスパッタリングマグネトロン１１０は、図２に示されているようにフレーム１１２を含む。
【００４５】
冷却システムがフレーム１１２の中に拡充されている。好適には、脱イオン水の形態の冷却剤１１４は、冷却剤供給源（図示せず）から冷却剤流入口１１６に運ばれる。冷却剤導管１２０は、冷却剤流入口１１６の一端に結合されており、他端は冷却剤流出口１１８に結合されている。冷却剤導管１２０は、固定式であり、電導性材料でできている。流れの方向は、冷却剤流出口１１８から冷却剤導管１２０を通り冷却剤流入口１１６から出ていくといったように、所望に応じていずれの方向に設計することも可能である。冷却剤流入口１１６及び冷却剤流出口１１８は、フレーム１１２の上部で互いに平行になっているのが示されている。
【００４６】
真空室１２２が、高出力イオンスパッタリングマグネトロン１１０のフレーム１１２に取付けられる。真空室１２２中に真空をつくりだすために真空ポンプ（図示せず）と共に回転真空シール１７０及び固定真空シール１７２を含む真空シールが用いられる。
【００４７】
更に、イオンスパッタリングマグネトロン１１０の中に不活性ガスシステムが組込まれる。アルゴン（図示せず）等の不活性ガスがガス供給源（図示せず）からガス注入手段（図示せず）に運ばれる。スパッタリングプロセスの荷電イオンを促進するべく最終的に不活性ガスは真空室１２２の中に運ばれる。
【００４８】
回転式カソード１３０のような回転式カソード装置が、イオンスパッタリングマグネトロン１１０上に回転可能に取付けられる。シリンダ形状のカソード１３０は、第1端部１３２及び第2端部１３４を含む。図２は、カソード１３０の両端支持型１３６の取付を示している。第1端部１３２が支持され、更に第2端部１３４も支持されている。回転式カソード１３０は、ターゲット部分１４０と一体型であるか、若しくは固定式に取付けられた駆動軸部分１３８を有する。駆動軸部分３８は、内面及び外面を含んでいる。この場合の本発明では、回転式カソードが両端部に延びている有用性はもはや必要でない。
【００４９】
冷却剤導管１２０等の導電性構成部材は、回転式カソード１３０の内部に、具体的には駆動軸部分１３８及びターゲット部分１４０の内部に長手軸方向に配置される。冷却剤導管１２０は、電源から回転式カソード１３０に電流を通じさせる導電性材料でできている。電気ブラシアセンブリ１４２は、冷却剤導管１２０とターゲット部分１４０とを接続する。磁石アレイ１４４が、冷却剤導管１２０からターゲット部分１４０の内面付近まで懸架される。
【００５０】
更に、回転式カソード１３０は、駆動軸部分１３８の内面の少なくとも一部分に取付けられた電磁場シールド１５０を有する。電磁場シールド１５０は、鉄材料等の透磁性材料でできている。電磁場シールド１５０は、冷却剤導管１２０及び駆動軸部分１３８のような導電性構成部材の間に配置される。図１、図２、及び図３は、駆動軸部分１３８の内面の少なくとも一部分に取付けられた電磁場シールド１５０を示している。好適には、電磁場シールドはシリンダ形状であり、且つ駆動軸部分１３８の長さ全体に渡って延在している。
【００５１】
スパッタリングマグネトロン１１０のフレーム１１２には、当技術分野で知られている従来技術設計によるモータ１５２が取付けられている。所望に応じてモータ１５２はギヤ減速機（図示せず）に結合される。駆動ベルト、駆動チェーン、若しくは駆動伝動装置等の駆動コネクタ（図示せず）によって、モータ１５２から回転式カソード１３０の駆動軸部分１３８に力が伝動される。駆動軸部分１３８は、ターゲット部分１４０と一体型にされているか、若しくは互いへのねじ込み結合等により固定結合される。
【００５２】
電力供給源（図示せず）が、スパッタリングマグネトロン１１０の電源ケーブル１５４に接続される。電源ケーブル１５４の他端は、冷却剤導管１２０に接続される。電気ブラシアセンブリ１４２は、冷却剤導管１２０からターゲット部分１４０に電流を通じさせる。
【００５３】
作動中には、冷却剤供給源（図示せず）からの冷却剤１１４が冷却剤流入口１１６に方向付けられる。次に冷却剤は、冷却剤導管１２０を通して、回転式カソード１３０の第2端部１３４に隣接する導管の孔の外へ方向付けられる。更に冷却剤１１４は、冷却剤流出口１１８を通って出ていく前に、電磁場シールド１５０の冷却という更なる利点を提供するべくターゲット部分１４０の内部から駆動軸部分１３８の内部へと流れ進む。流れの方向は、冷却剤流出口１１８から冷却剤導管１２０を通り冷却剤流入口１１６から出ていくといったように、所望に応じていずれの方向に設計することも可能である。
【００５４】
電磁場シールド１５０は、イオンスパッタリングマグネトロン１１０の、回転シール及び固定シール等の熱にデリケートな構成要素を、誘導加熱を生じる電磁場から保護する。従って、熱損傷の影響を受け易く、回転式カソード１３０の故障の原因となる部品が保護され、それにより多大な被害をもたらす交換時間及び部品費用が軽減される。
【００５５】
本構成による重要な利点は、この二重支持型カソード構造の機能が全て一支持端部に与えられていることである。これによってその設計が単純化され、通常はマグネトロンの他支持端部に向けられている機能の除去（電源、冷却剤、駆動装置、回転シール、及びその他全ての付随する大気-真空シールの除去等）という付加的な利点がもたらされる。2つの回転シールのうちの1つを除去することの重要性は、カソード故障を引き起こす最も多い原因のうちの1つとして回転シールの破損があり得るため、マグネトロン中にあるこれら2つの回転シールのうちの1つを除去することによりその修理の必要性が50％減少されるという事実から理解されるであろう。同様にして、この設計によってマグネトロン中の大気-真空シール2セットのうちの1つを除去することにより、そのような修理の必要性を減少させ、更に最終的な利点として非常に向上されたスパッタリングマグネトロン信頼性及び向上された工場生産性を生じる。
【００５６】
本発明の回転式カソード装置の第2好適実施例が図４に図示されている。電磁場シールド２５０が駆動軸２３８の外部を囲んでいる。
【００５７】
本発明の回転式カソード装置の第３実施例が図５に示されている。本実施例は、カンチレバー型若しくは両端支持型等、任意の種類のものに用いられてよい。本発明は、駆動軸３３８自体を鉄材料等の透磁性材料で作ることによって付加的な電磁場シールドの必要性を取除く。
【００５８】
本発明は、特定の好適実施例に関して説明されているが、付随する請求項によって規定される本発明の精神及び範疇内に含まれる実施例は他にもあることを理解されたい。
【００５９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の高出力イオンスパッタリングマグネトロンにおいては、磁気誘導加熱によって生じる熱損傷の影響を受けにくい回転式カソードが提供されて、より低出費及び長時間動作が可能であるために工場生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の第１好適実施例の断面図であり、カンチレバー型回転式カソードが組込まれた高出力イオンスパッタリングマグネトロンに、駆動軸内部に固定された透磁性シールドを備えた回転式カソードが取付けられたものとして示されている。
【図２】  図２は、本発明の第１好適実施例の断面図であり、両端支持型回転式カソードの形態をとる高出力イオンスパッタリングマグネトロンに、駆動軸内部に固定された透磁性シールドを備えた回転式カソードが取付けられたものとして示されている。
【図３】  図３は、本発明の第１好適実施例の横断立面図であり、駆動軸内部に透磁性材料を備えた駆動軸が示されている。
【図４】  図４は、本発明の回転式カソードの第２好適実施例の横断立面図であり、駆動軸外部の周りに透磁性材料が固定されているのを示している。
【図５】  図５は、本発明の回転式カソードの第３好適実施例の横断立面図であり、付加的なシールドなしに駆動軸自体が透磁性材料でできているのを示している。
【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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