BE1020564A5

BE1020564A5 - SPINDLE FOR MICROWAVE SPUTTER DEVICE.

Info

Publication number: BE1020564A5
Application number: BE2013/0239A
Authority: BE
Inventors: Niek Dewilde; De Putte Ivan Van
Original assignee: Soleras Advanced Coatings Bvba
Priority date: 2013-04-04
Filing date: 2013-04-04
Publication date: 2013-12-03

Description

Spindel voor magnetron sputter inrichting Technisch vakgebied van de uitvindingSpindle for microwave sputter device. Technical field of the invention

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op het vakgebied van het magnetron sputteren van een target materiaal op een substraat. Meer bepaald heeft deze uitvinding betrekking op een spindel voor het aandrijven van een cilindrische target structuur alsook op een eindblok dat zo'n spindel omvat en een magnetron sputter inrichting waarin een corresponderend eindblok wordt gebruikt.The present invention relates to the field of microwave sputtering of a target material on a substrate. More specifically, this invention relates to a spindle for driving a cylindrical target structure as well as to an end block comprising such a spindle and a microwave sputtering device in which a corresponding end block is used.

Achtergrond van de uitvindingBACKGROUND OF THE INVENTION

Sputteren is een techniek om een deklaag aan te brengen op een substraat. Sputterafzetting is algemeen praktijk geworden in een breed bereik aan technische gebieden, zoals bijvoorbeeld bij het fabriceren van harde schijven of geheugenapparaten voor computers, bij het aanbrengen van optische coatings op glas, bij het bekleden van vlakke beeldschermen, etc.Sputtering is a technique for applying a coating on a substrate. Sputter deposition has become common practice in a wide range of technical fields, such as, for example, the manufacture of hard disks or memory devices for computers, when applying optical coatings to glass, when coating flat screens, etc.

Dergelijk sputteren heeft plaats onder een omgeving met een afgenomen druk waarbij sputterende of reagerende gassen of mengsels van beide worden toegediend op een gecontrolleerde wijze. Vrije elektronen die bewegen in een magnetisch begrensde loopbaan ioniseren daarbij de gasatomen of moleculen in de nabijheid van het target oppervlak. Deze ionen worden achtereenvolgens versneld naar het target dat negatief is geladen, waardoor bij impact de atomen van het target worden losgemaakt en deze voldoende kinetische energie krijgen voor het bereiken van het substraat en het bedekken ervan.Such sputtering takes place under a reduced pressure environment where sputtering or reacting gases or mixtures of both are administered in a controlled manner. Free electrons that move in a magnetically limited career thereby ionize the gas atoms or molecules in the vicinity of the target surface. These ions are successively accelerated to the target that is negatively charged, whereby the atoms are detached from the target in the event of an impact and receive sufficient kinetic energy to reach the substrate and to cover it.

De vormgeving van de loopbaan is bepaald door een magnetisch veld dichtbij het target oppervlak. Een dergelijke afzetproces wordt algemeen "magnetron sputteren" genoemd als gevolg van de aanwezigheid van het magnetisch veld.The shape of the career is determined by a magnetic field close to the target surface. Such a deposition process is commonly referred to as "microwave sputtering" due to the presence of the magnetic field.

Terwijl verschillende andere configuraties gekend zijn voor targets, is het recent gangbaar om een axiaal-symmetrisch target, bv. een cilindervormig target, in rotatie te brengen rond de lengteas tijdens het sputteren om het target materiaal uniform te verbruiken en een homogenere warmtespreiding te bekomen in het targetoppervlak. Zo'n oplossingen zijn uitgesproken voordelig voor toepassingen waarin de economische drijfveer het bedekken is van substraten met lage materiaalkosten en met een goede kwaliteit. Het roteren van buisvormige targets is de ideale keuze hiervoor, daar deze grote breedten overspannen en kunnen worden gebruikt gedurende lange perioden.While several other configurations are known for targets, it has recently become common to rotate an axial-symmetrical target, e.g., a cylindrical target, about the longitudinal axis during sputtering to uniformly consume the target material and achieve a more homogeneous heat distribution in the target surface. Such solutions are particularly advantageous for applications where the economic motive is to cover substrates with low material costs and with good quality. Rotating tubular targets is the ideal choice for this, as these span large widths and can be used for long periods.

Doordat in deze opstellingen het magneetelement stationair blijft terwijl de target eromheen draait, kan gerichte depositie bekomen worden (het plasmagebied is stationair) terwijl het targetmateriaal relatief gelijkmatig van de ganse buis verwijderd wordt. Het is echter eveneens gekend dat, bij dergelijke inrichtingen, targets toch nog enigszins ongelijkmatig kunnen eroderen : Op de randen van de cilindrische target kan er sterkere erosie optreden t.o.v. het centraal gedeelte omwille van een hogere geïntegreerde plasmadensiteit. Dit kan tot gevolg hebben dat er na gebruik betrekkelijk meer sputterbaar materiaal overblijft in het centraal gedeelte van de target. Daarom kan het interessant zijn om het magneetelement verschuifbaar op te stellen langs de lengteas van de target. Het gecontroleerd verplaatsen van het magneetelement ten opzichte van de cilindrische target structuur kan daarbij dus gebruikt worden om de uniformiteit van het erosiepatroon te verbeteren, zoals bijvoorbeeld wordt beschreven in internationale octrooi aanvraag W02006/007504.Because in these arrangements the magnet element remains stationary while the target revolves around it, targeted deposition can be achieved (the plasma area is stationary) while the target material is removed relatively uniformly from the entire tube. However, it is also known that, in such devices, targets may still erode somewhat unevenly: Stronger erosion may occur on the edges of the cylindrical target relative to the central portion due to a higher integrated plasma density. This may result in relatively more sputterable material remaining in the central portion of the target after use. It may therefore be interesting to arrange the magnet element in a slidable manner along the longitudinal axis of the target. The controlled displacement of the magnet element relative to the cylindrical target structure can thus be used to improve the uniformity of the erosion pattern, as described, for example, in international patent application WO2006 / 007504.

Voor het induceren van de rotatiebeweging van de axiaal symmetrische target wordt typisch gebruik gemaakt van een spindel die aangedreven wordt door een motor. FIG. 1 toont zo'n spindel 100 volgens de stand der techniek. De spindel 100 omvat een target flens 114 voor het monteren van een cilindrische target structuur en een hexagonale motorkoppeling 111 voor het mechanisch koppelen van het target montage element 114 met een motor om een rotatiebeweging te kunnen induceren op de cilindrische target structuur. De spindel 100 omvat verder een stationair magneet supporterend deel 113 voor het supporteren van een magneetelement. In het stationair magneet supporterend deel 113 is een magneet positioneringelement 116 voorzien voor het verplaatsen van het magneetelement ten opzichte van de cilindrische target structuur. Het magneet positioneringelement 116 omvat een schroefkoppeling 117 en een stopmoer 119 voor het instellen en fixeren van de positie van het magneetelement ten opzichte van de cilindrische target structuur.To induce the rotational movement of the axially symmetrical target, use is typically made of a spindle driven by a motor. FIG. 1 shows such a spindle 100 according to the prior art. The spindle 100 comprises a target flange 114 for mounting a cylindrical target structure and a hexagonal motor coupling 111 for mechanically coupling the target mounting element 114 with a motor to be able to induce a rotational movement on the cylindrical target structure. The spindle 100 further comprises a stationary magnet supporting part 113 for supporting a magnetic element. In the stationary magnet supporting part 113 a magnet positioning element 116 is provided for displacing the magnet element relative to the cylindrical target structure. The magnet positioning element 116 comprises a screw coupling 117 and a stop nut 119 for adjusting and fixing the position of the magnetic element relative to the cylindrical target structure.

Op FIG. 1 zijn daarnaast ook een dichtingsstop 112 aangegeven om de spindel vacuüm-en waterdicht af te sluiten en een kunststof isolerende bescherming 102 voor de motorkoppeling 111. Teneinde de rotatie van de motorkoppeling mechanisch te isoleren van het stationair gedeelte worden in de spindel volgens de stand der techniek een metalen glijbus 115, een water dichting 103 en een bronzen axiale lageringsring 121 voorzien.FIG. 1 also includes a sealing plug 112 for sealing the spindle in a vacuum and watertight manner and a plastic insulating protection 102 for the motor coupling 111. In order to mechanically isolate the rotation of the motor coupling, the spindle according to the position of A metal sliding sleeve 115, a water seal 103 and a bronze axial bearing ring 121 are provided.

Het is echter vastgesteld dat het magneetelement de glijbus 115 belast waardoor deze glijbus 115 aan de onderzijde en de bovenzijde op verschillende laterale posities afslijt. Dit kan op relatief korte tijd aanleiding geven tot een significante ongewenste wijziging in de positie van het magneetelement, waardoor deze onvoldoende accuraat is gepositioneerd ten opzichte van de cilindrische target structuur. Een inaccurate positionering van het magneetelement ten opzichte van de cilindrische target structuur is nefast voor het magnetron sputter proces en dient bijgevolg vermeden te worden. Een kleine afwijking in de positie van het magneetelement kan immers leiden tot significante afwijkingen op de locale depositiesnelheid van het target.However, it has been established that the magnet element loads the sliding bush 115, as a result of which this sliding bush 115 wears off at the bottom and the top at different lateral positions. This can give rise to a significant undesirable change in the position of the magnetic element in a relatively short time, as a result of which it is positioned insufficiently accurately relative to the cylindrical target structure. An inaccurate positioning of the magnet element relative to the cylindrical target structure is detrimental to the microwave sputtering process and should therefore be avoided. A small deviation in the position of the magnetic element can indeed lead to significant deviations from the local deposition rate of the target.

Samenvatting van de uitvindingSummary of the invention

Uitvoeringsvormen in overeenstemming met de onderhavige uitvinding voorzien een systeem en methode voor een goede en robuuste montage voor een magnetron sputtertarget en magneetelement in een magnetron sputter inrichting.Embodiments in accordance with the present invention provide a system and method for good and robust mounting for a microwave sputter target and magnetic element in a microwave sputter device.

Het is bovendien een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat zo'n robuuste montage voor de magnetron sputtertarget en het magneetelement gecombineerd wordt met een goede accuraatheid voor de relatieve positie van de componenten, zelfs bij langdurig gebruik. De goede accuraatheid wordt daarbij onder andere bekomen door de goede slijtvastheid van de lagering tussen roterende en stationaire componenten.Moreover, it is an advantage of embodiments of the present invention that such a robust mounting for the microwave sputtering target and the magnet element is combined with a good accuracy for the relative position of the components, even with prolonged use. The good accuracy is thereby obtained, among other things, by the good wear resistance of the bearing between rotating and stationary components.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een montage systeem en methode wordt voorzien die toelaat dat er verschuiving optreedt van de sputtertarget omdat deze kan uitzetten onder invloed van warmte.It is an advantage of embodiments of the present invention that a mounting system and method is provided that allows shifting of the sputtering target because it can expand under the influence of heat.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een montage kan worden bekomen die het doorzakken van een axiaal gemonteerde sputtertarget en een axiaal gemonteerd magneetelement kan beperken waardoor de accuraatheid van het systeem verbetert.It is an advantage of embodiments of the present invention that a mounting can be obtained that can limit the sagging of an axially mounted sputter target and an axially mounted magnet element thereby improving the accuracy of the system.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een element kan voorzien worden voor het verwezenlijken van rotatie van de sputtertarget ten opzichte van het magneetelement, waarbij het element weinig tot niet beïnvloed wordt door de aanwezigheid van een vloeistofdichting, bijvoorbeeld een waterdichting.It is an advantage of embodiments of the present invention that an element can be provided for realizing rotation of the sputtering target relative to the magnetic element, wherein the element is little or not influenced by the presence of a liquid seal, for example a water seal.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat slijtage wordt beperkt en robuustheid wordt verhoogd zodat de frequentie van nazicht en onderhoud kan worden verlaagd.It is an advantage of embodiments of the present invention that wear is limited and robustness is increased so that the frequency of inspection and maintenance can be reduced.

De bovenstaande doelstelling wordt verwezenlijkt door een inrichting volgens de onderhavige uitvinding.The above object is achieved by a device according to the present invention.

De uitvinding betreft een spindel voor het roteren van een cilindrische target structuur in een sputter inrichting, de spindel omvattend een target flens voor het monteren van een cilindrische target structuur, een motorkoppeling voor het mechanisch koppelen van de target flens met een aandrijfmiddel om een rotatie van de cilindrische target structuur omheen een lengteas van de spindel te induceren wanneer deze is gemonteerd op de target flens, en een stationair magneet supporterend deel, waarbij het stationair magneet supporterend deel een magneet koppelelement omvat voor het monteren van een langwerpig magneetelement, waarbij de spindel een langwerpige, radiale, kunststof glijbus omvat voor het mechanisch loskoppelen van de beweging van de motorkoppeling en het stationair magneet supporterend deel, en waarbij de langwerpige, radiale, kunstof glijbus een lengte heeft van minstens 1,5 keer de binnendiameter van de glijbus.The invention relates to a spindle for rotating a cylindrical target structure in a sputtering device, the spindle comprising a target flange for mounting a cylindrical target structure, a motor coupling for mechanically coupling the target flange with a drive means for a rotation of inducing the cylindrical target structure around a longitudinal axis of the spindle when mounted on the target flange, and a stationary magnet supporting member, the stationary magnet supporting member comprising a magnet coupling element for mounting an elongated magnetic element, the spindle having a elongated, radial, plastic sliding sleeve for mechanically disconnecting the movement of the motor coupling and the stationary magnet supporting member, and wherein the elongated, radial, plastic sliding sleeve has a length of at least 1.5 times the inner diameter of the sliding sleeve.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding dat de slijtage van de lagering, door de zware belasting die erop werkt door het gewicht van het magneetelement, beperkt wordt door het gebruik van een langwerpige, radiale, kunststof glijbus. Hierdoor blijft de accuraatheid van de montage en bijgevolg ook van het sputter proces bekomen met een sputter inrichting waarin deze spindel wordt gebruikt voor lange tijd goed. Dit impliceert dat de frequentie voor onderhoud kan worden verlaagd en dat de nood voor het vervangen van onderdelen kleiner wordt. Het is bovendien een voordeel dat het gebruik van een langwerpige, radiale, kunststof glijbus resulteert in een robuste montage, waardoor ook de frequentie voor nazicht kan worden verlaagd.It is an advantage of embodiments of the present invention that the wear of the bearing, due to the heavy load acting on it by the weight of the magnet element, is limited by the use of an elongated, radial, plastic sliding sleeve. As a result, the accuracy of the assembly and consequently also of the sputtering process is obtained with a sputtering device in which this spindle is used for a long time. This implies that the frequency for maintenance can be lowered and that the need for replacement of parts is reduced. It is furthermore an advantage that the use of an elongated, radial, plastic slide bush results in a robust mounting, whereby the frequency for checking can also be reduced.

De langwerpige, radiale, kunststof glijbus kan vervaardigd zijn uit hoog-performantie kunststof materiaal. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat gebruik kan worden gemaakt van gekende materialen voor het vervaardigen van de glijbus.The elongated, radial, plastic slide bush can be made of high-performance plastic material. It is an advantage of embodiments of the present invention that use can be made of known materials for manufacturing the slide bushing.

De langwerpige, radiale, kunststof glijbus kan vervaardigd zijn uit een geïmpregneerd materiaal waarin de impregnatie een wrijvingsverlagend effect induceert in het materiaal. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de gebruikte materialen kunnen behandeld worden zodat een nog lagere wrijving wordt bekomen.The elongated, radial, plastic sliding sleeve can be made of an impregnated material in which the impregnation induces a friction-reducing effect in the material. It is an advantage of embodiments of the present invention that the materials used can be treated so that an even lower friction is achieved.

De spindel kan aangepast zijn om de langwerpige, radiale, kunststof glijbus van een watersmering te voorzien. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de glijbus kan gebruikt worden in combinatie met watersmering, welke functioneert als waterdichting en smering. Dit is bijvoorbeeld niet het geval voor alternatieve oplossingen, zoals het gebruik van naaldlagers. Het gebruik van alternatieve dichtingen zoals vet dichtingen of lip dichtingen blijkt niet optimaal en blijkt te resulteren in het feit dat er toch water in de naaldlager terecht komt, waardoor deze op relatief korte tijd vastloopt. Wanneer een langwerpige radiale kunststof glijbus gebruikt wordt in combinatie met een watersmering, doet dit probleem zich niet voor, wat resulteert in een betrouwbare, robuuste oplossing.The spindle can be adapted to provide the elongated, radial, plastic slide bush with a water lubrication. It is an advantage of embodiments of the present invention that the sliding sleeve can be used in combination with water lubrication, which functions as waterproofing and lubrication. This is not the case, for example, for alternative solutions, such as the use of needle bearings. The use of alternative seals such as grease seals or lip seals appears not to be optimal and appears to result in the fact that water nevertheless enters the needle bearing, causing it to jam in a relatively short time. When an elongated radial plastic slide sleeve is used in combination with a water lubrication, this problem does not occur, resulting in a reliable, robust solution.

De langwerpige, radiale, kunststof glijbus kan zich in de lengterichting van de spindel uitstrekken over een lengte van minstens twee keer de binnendiameter van de glijbus, bij voorkeur minstens drie keer de binnendiameter van de glijbus. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het koppel van krachten dat op de glijbus werkt kan verdeeld worden over een grote lengte.The elongated, radial, plastic sliding sleeve can extend in the longitudinal direction of the spindle over a length of at least twice the inside diameter of the sliding sleeve, preferably at least three times the inside diameter of the sliding sleeve. It is an advantage of embodiments of the present invention that the torque of forces acting on the sliding sleeve can be distributed over a large length.

Het stationair magneet supporterend deel kan verder een magneet positioneringelement omvatten om een positie van het langwerpig magneetelement in de lengterichting van de lengteas van de spindel te bepalen ten opzichte van de cilindrische target structuur wanneer het langwerpig magneetelement gemonteerd is op het magneet koppelelement.The stationary magnet supporting member may further comprise a magnet positioning member to determine a position of the elongated magnet member in the longitudinal direction of the longitudinal axis of the spindle relative to the cylindrical target structure when the elongated magnet member is mounted on the magnet coupling member.

Het magneet positioneringelement kan een schroefkoppeling omvatten voor het fixeren van het langwerpig magneetelement op een verstelbare positie langs de lengteas, en kan een axiale glijbus omvatten voor het mechanisch loskoppelen van de beweging van de motorkoppeling en het magneet positioneringelement in het stationair magneet supporterend deel.The magnet positioning element may comprise a screw coupling for fixing the elongated magnetic element at an adjustable position along the longitudinal axis, and may comprise an axial slide bush for mechanically disconnecting the movement of the motor coupling and the magnet positioning element in the stationary magnet supporting member.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het nieuwe spindel concept eenvoudig te combineren valt met bestaande technieken voor het wijzigen van de axiale positie van het magneetelement ten opzichte van de cilindrische target. Dit laat toe het sputter proces te optimaliseren door bijvoorbeeld te compenseren voor een van-de-standaard-afwijkende positie van het sputter materiaal op de cilindrische target structuur, door een relatieve verschuiving tussen het magneetelement en het target materiaal te induceren om de positie van verhoogde sputter snelheid aan de randen van het target materiaal te wijzigen, etc.It is an advantage of embodiments of the present invention that the new spindle concept can be easily combined with existing techniques for changing the axial position of the magnet element relative to the cylindrical target. This allows the sputtering process to be optimized by, for example, compensating for a deviation from the standard position of the sputtering material on the cylindrical target structure, by inducing a relative shift between the magnet element and the targeting material to increase the position of elevated change sputter speed at the edges of the target material, etc.

De axiale glijbus kan vervaardigd zijn uit kunststof. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat ook ter hoogte van het positioneringelement voor het positioneren van het magneetelement langsheen de lengte as van de spindel gebruik kan gemaakt worden van een lagering die combineerbaar is met een watersmering, wat opnieuw resulteert in een verbeterde robuustheid.The axial slide bush can be made of plastic. It is an advantage of embodiments of the present invention that also at the position of the positioning element for positioning the magnetic element along the longitudinal axis of the spindle use can be made of a bearing which can be combined with a water lubrication, which again results in an improved robustness.

De axiale glijbus kan vervaardigd zijn uit hoog-performantie kunststof materiaal. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat gebruik kan worden gemaakt van gekende materialen voor het vervaardigen van de axiale glijbus. De schroefkoppeling kan bovendien voorzien zijn van één of meerdere stopmoeren voor het positioneren van het magneetelement. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat gebruik kan gemaakt worden van een éénvoudig maar accuraat systeem voor het positioneren van het magneetelement. De schroefkoppeling kan aangepast zijn om het langwerpig magneetelement te fixeren op een positie welke verstelbaar is over een bereik om het plasmaveld te positioneren. De spindel kan een dichtingsstop omvatten om de spindel vacuüm- en waterdicht te sluiten. De dichtingsstop kan een dichtingsring omvatten,The axial slide bush can be made from high-performance plastic material. It is an advantage of embodiments of the present invention that known materials can be used to manufacture the axial slide bush. The screw coupling can moreover be provided with one or more stop nuts for positioning the magnetic element. It is an advantage of embodiments of the present invention that use can be made of a simple but accurate system for positioning the magnetic element. The screw coupling can be adapted to fix the elongated magnet element at a position which is adjustable over a range to position the plasma field. The spindle may comprise a sealing plug to close the spindle vacuum and water tight. The sealing plug may comprise a sealing ring,

De motorkoppeling kan in dwarse doorsnede een hexagonale vorm hebben.The motor coupling can have a hexagonal shape in cross section.

De onderhavige uitvinding betreft eveneens een eindblok voor gebruik in een sputter inrichting, waarin het eindblok een spindel omvat zoals hierboven beschreven.The present invention also relates to an end block for use in a sputtering device, wherein the end block comprises a spindle as described above.

De onderhavige uitvinding betreft verder ook een set van eindblokken voor gebruik in een sputter inrichting, waarin minstens één eindblok een spindel omvat zoals hierboven beschreven.The present invention further relates to a set of end blocks for use in a sputtering device, wherein at least one end block comprises a spindle as described above.

De onderhavige uitvinding betreft eveneens een sputter inrichting voor het sputteren van materialen, waarin de sputter inrichting een eindblok of een set van eindblokken omvat zoals hierboven beschreven.The present invention also relates to a sputtering device for sputtering materials, wherein the sputtering device comprises an end block or a set of end blocks as described above.

De onderhavige uitvinding betreft verder ook een werkwijze voor het sputteren van materialen, de werkwijze omvattend het monteren van een cilindrische target structuur en een langwerpig magneetelement op een spindel van een eindblok zoals hierboven beschreven, en het in rotatie brengen van de cilindrische target structuur rond de lengteas zodanig dat deze rotatie mechanisch geïsoleerd wordt van het langwerpig magneetelement door de glijbus.The present invention further relates to a method for sputtering materials, the method comprising mounting a cylindrical target structure and an elongated magnetic element on a spindle of an end block as described above, and rotating the cylindrical target structure around the longitudinal axis such that this rotation is mechanically isolated from the elongated magnet element by the sliding sleeve.

Specifieke en voorkeursdragende aspecten van de uitvinding zijn opgenomen in de aangehechte onafhankelijke en afhankelijke conclusies. Kenmerken van de afhankelijke conclusies kunnen worden gecombineerd met kenmerken van de onafhankelijke conclusies en met kenmerken van andere afhankelijke conclusies zoals aangewezen en niet enkel zoals uitdrukkelijk in de conclusies naar voor gebracht.Specific and preferred aspects of the invention are included in the appended independent and dependent claims. Features of the dependent claims can be combined with features of the independent claims and with features of other dependent claims as appropriate and not merely as explicitly stated in the claims.

Korte beschrijving van de figuren FIG. 1 toont een dwarsdoorsnede van een voorbeeldmatige spindel gekend uit de stand der techniek.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 shows a cross-section of an exemplary spindle known from the prior art.

FIG. 2 toont een dwarsdoorsnede van een voorbeeldmatige spindel volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.FIG. 2 shows a cross-section of an exemplary spindle according to an embodiment of the present invention.

FIG. 3 toont een isometrisch perspectief van een spindel gezien van de zijde van de motorkoppeling, volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.FIG. 3 shows an isometric perspective view of a spindle viewed from the side of the motor coupling, according to an embodiment of the present invention.

FIG. 4 toont een isometrisch perspectief van een spindel gezien van de zijde van de target flens, volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.FIG. 4 shows an isometric perspective view of a spindle viewed from the side of the target flange, according to an embodiment of the present invention.

FIG. 5 toont een perspectief doorsnede van een spindel gezien van de zijde van de motorkoppeling, volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.FIG. 5 shows a perspective cross-section of a spindle viewed from the side of the motor coupling, according to an embodiment of the present invention.

FIG. 6 toont een eindblok met een spindel volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.FIG. 6 shows an end block with a spindle according to an embodiment of the present invention.

De figuren zijn enkel schematisch en niet limiterend. In de figuren kunnen de afmetingen van sommige onderdelen overdreven en niet op schaal worden voorgesteld voor illustratieve doeleinden. Referentienummers in de conclusies mogen niet worden geïnterpreteerd om de beschermingsomvang te beperken. In de verschillende figuren verwijzen dezelfde referentienummers naar dezelfde of analoge elementen.The figures are only schematic and non-limiting. In the figures, the dimensions of some parts may be exaggerated and not represented to scale for illustrative purposes. Reference numbers in the claims may not be interpreted to limit the scope of protection. In the various figures, the same reference numbers refer to the same or analogous elements.

Gedetailleerde beschrijving van de uitvoeringsvormenDetailed description of the embodiments

De huidige uitvinding zal beschreven worden met betrekking tot bijzondere uitvoeringsvormen en met verwijzing naar bepaalde tekeningen, echter de uitvinding wordt daartoe niet beperkt maar is enkel beperkt door de conclusies.The present invention will be described with reference to particular embodiments and with reference to certain drawings, however, the invention is not limited thereto but is only limited by the claims.

Verwijzing doorheen deze specificatie naar "één uitvoeringsvorm" of "een uitvoeringsvorm" betekent dat een specifiek kenmerk, structuur of karakteristiek beschreven in verband met de uitvoeringsvorm is opgenomen in tenminste één uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. Dus, voorkomen van de uitdrukkingen "in één uitvoeringsvorm" of "in een uitvoeringsvorm" op diverse plaatsen doorheen deze specificatie hoeven niet noodzakelijk allemaal naar dezelfde uitvoeringsvorm te refereren, maar kunnen dit wel doen. Voorts, de specifieke kenmerken, structuren of karakteristieken kunnen gecombineerd worden op eender welke geschikte manier, zoals duidelijk zou zijn voor een gemiddelde vakman op basis van deze bekendmaking, in één of meerdere uitvoeringsvormen.Reference throughout this specification to "one embodiment" or "an embodiment" means that a specific feature, structure, or characteristic described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment of the present invention. Thus, occurrence of the expressions "in one embodiment" or "in an embodiment" at various places throughout this specification may not necessarily all refer to the same embodiment, but may do so. Furthermore, the specific features, structures, or characteristics may be combined in any suitable manner, as would be apparent to those skilled in the art based on this disclosure, in one or more embodiments.

Vergelijkbaar dient het geapprecieerd te worden dat in de beschrijving van voorbeeldmatige uitvoeringsvormen van de uitvinding verscheidene kenmerken van de uitvinding soms samen gegroepeerd worden in één enkele uitvoeringsvorm, figuur of beschrijving daarvan met als doel het stroomlijnen van de openbaarmaking en het helpen in het begrijpen van één of meerdere van de verscheidene inventieve aspecten. Deze methode van openbaarmaking dient hoe dan ook niet geïnterpreteerd te worden als een weerspiegeling van een intentie dat de uitvinding meer kenmerken vereist dan expliciet vernoemd in iedere conclusie. Eerder, zoals de volgende conclusies weerspiegelen, inventieve aspecten liggen in minder dan alle kenmerken van één enkele voorafgaande openbaar gemaakte uitvoeringsvorm. Dus, de conclusies volgend op de gedetailleerde beschrijving zijn hierbij expliciet opgenomen in deze gedetailleerde beschrijving, met iedere op zichzelf staande conclusie als een afzonderlijke uitvoeringsvorm van deze uitvinding.Similarly, it should be appreciated that in the description of exemplary embodiments of the invention, various features of the invention are sometimes grouped together into a single embodiment, figure, or description thereof for the purpose of streamlining disclosure and assisting in understanding one or several of the various inventive aspects. This method of disclosure should not be interpreted in any way as a reflection of an intention that the invention requires more features than explicitly mentioned in any claim. Rather, as the following claims reflect, inventive aspects lie in less than all the features of a single prior disclosed embodiment. Thus, the claims following the detailed description are hereby explicitly included in this detailed description, with each independent claim as a separate embodiment of the present invention.

Voorts, terwijl sommige hierin beschreven uitvoeringsvormen sommige, maar niet andere, in andere uitvoeringsvormen inbegrepen kenmerken bevatten, zijn combinaties van kenmerken van verschillende uitvoeringsvormen bedoeld als gelegen binnen de reikwijdte van de uitvinding, en vormen deze verschillende uitvoeringsvormen, zoals zou begrepen worden door de vakman. Bijvoorbeeld, in de volgende conclusies kunnen eender welke van de beschreven uitvoeringsvormen gebruikt worden in eender welke combinatie.Furthermore, while some embodiments described herein include some, but not other, features included in other embodiments, combinations of features of different embodiments are intended to be within the scope of the invention, and constitute different embodiments, as would be understood by those skilled in the art . For example, in the following claims, any of the described embodiments can be used in any combination.

Het dient opgemerkt te worden dat de term "omvat", zoals gebruikt in de conclusies, niet als beperkt tot de erna beschreven middelen dient geïnterpreteerd te worden; deze term sluit geen andere elementen of stappen uit. Hij is zodoende te interpreteren als het specificeren van de aanwezigheid van de vermelde kenmerken, waarden, stappen of componenten waarnaar verwezen wordt, maar sluit de aanwezigheid of toevoeging van één of meerdere andere kenmerken, waarden, stappen of componenten, of groepen daarvan niet uit. Dus, de omvang van de uitdrukking "een inrichting omvattende middelen A en B" dient niet beperkt te worden tot inrichtingen die slechts uit componenten A en B bestaan. Het betekent dat met betrekking tot de huidige uitvinding, A en B de enige relevante componenten van de inrichting zijn.It is to be noted that the term "comprises", as used in the claims, is not to be interpreted as being limited to the means described thereafter; this term does not exclude other elements or steps. It can therefore be interpreted as specifying the presence of the listed features, values, steps or components referred to, but does not exclude the presence or addition of one or more other features, values, steps or components, or groups thereof. Thus, the scope of the expression "a device comprising means A and B" should not be limited to devices that consist only of components A and B. It means that with regard to the present invention, A and B are the only relevant components of the device.

In de hier voorziene beschrijving worden talrijke specifieke details naar voren gebracht. Het is hoe dan ook te begrijpen dat uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen uitgevoerd worden zonder deze specifieke details. In andere gevallen zijn welgekende werkwijzen, structuren en technieken niet in detail getoond om deze beschrijving helder te houden.Numerous specific details are set forth in the description provided here. It is, however, understood that embodiments of the invention can be practiced without these specific details. In other cases, well-known methods, structures and techniques have not been shown in detail to keep this description clear.

In een eerste aspect voorziet de onderhavige uitvinding in een spindel voor het roteren van een cilindrische target structuur in een magnetron sputter inrichting. Bij wijze van illustratie, uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding hierdoor niet gelimiteerd, zullen standaard en optionele kenmerken van de spindel beschreven worden met referentie naar FIG. 2 tot FIG. 5.In a first aspect, the present invention provides a spindle for rotating a cylindrical target structure in a microwave sputtering device. By way of illustration, embodiments of the present invention are not limited thereby, standard and optional features of the spindle will be described with reference to FIG. 2 to FIG. 5.

De spindel 10 zoals getoond in FIG. 2 omvat een target flens 14 voor het monteren van een cilindrische target structuur. Deze target flens 14 kan een conventionele flens zijn of kan alternatief voorzien zijn van een specifieke groeven en montage ribben. De cilindrische target structuur, soms ook buisvormige target structuur genoemd, die zo gemonteerd kan worden bestaat typisch uit een buisvormig substraat waarop target materiaal is afgezet. Het buisvormig substraat kan bijvoorbeeld een holle cilindrische drager zijn.The spindle 10 as shown in FIG. 2 comprises a target flange 14 for mounting a cylindrical target structure. This target flange 14 can be a conventional flange or can alternatively be provided with specific grooves and mounting ribs. The cylindrical target structure, sometimes also called tubular target structure, which can be mounted in this way typically consists of a tubular substrate on which target material has been deposited. The tubular substrate can be, for example, a hollow cylindrical carrier.

De spindel 10 omvat eveneens een motorkoppeling 11 voor het mechanisch koppelen van de target flens 14 met een aandrijfmiddel om een rotatie van de cilindrische target structuur omheen een lengteas (A) van de spindel te induceren wanneer de cilindrische target structuur is gemonteerd op de target flens. De motorkoppeling 11 kan bijvoorbeeld demonteerbaar gekoppeld worden aan een eindblok met een rotationeel aandrijfmechanisme. De motorkoppeling van de spindel kan vrij schuiven in de koppeling van het eindblok. Bij gebruik kan de targetbuis ten gevolge van de opwarming door het plasma aanzienlijk uitzetten. De schuifkoppeling laat toe dat de spindel zich axiaal verplaatst om de uitzetting op te vangen en zonder het aandrijfmechanisme extra te belasten of de werking ervan in het gedrang te brengen. De motorkoppeling heeft in de meest gebruikte sputter inrichtingen een typisch hexagonale vorm, hoewel uitvoeringsvormen hierdoor niet beperkt zijn. De motorkoppeling 11 kan een specifieke isolerende bescherming 2 omvatten, bijvoorbeeld vervaardigd uit technische kunststof of hoge performantie kunststof.The spindle 10 also includes a motor coupling 11 for mechanically coupling the target flange 14 with a drive means to induce a rotation of the cylindrical target structure about a longitudinal axis (A) of the spindle when the cylindrical target structure is mounted on the target flange. . The motor coupling 11 can, for example, be demountably coupled to an end block with a rotational drive mechanism. The motor coupling of the spindle can slide freely in the coupling of the end block. In use, the target tube can expand considerably as a result of the heating by the plasma. The slide coupling allows the spindle to move axially to accommodate the expansion and without overloading the drive mechanism or compromising its operation. The motor coupling has a typical hexagonal shape in the most commonly used sputtering devices, although embodiments are not limited thereby. The motor coupling 11 may comprise a specific insulating protection 2, for example manufactured from technical plastic or high-performance plastic.

De spindel 10 omvat volgens uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding, een stationair magneet supporterend deel. Het stationair magneet supporterend deel van de spindel 10 is aangepast om het magneetelement, dat gebruikt wordt voor het induceren van het magnetisch veld bij magnetron sputtering, te supporteren, waarbij het magneetelement stationair wordt gehouden ten opzichte van de daar rond roterend cilindrische target structuur. Het stationair magneet supporterend deel omvat voor het supporteren van het magneetelement een magneet koppelelement 20 dat is aangepast voor het monteren van een langwerpig magneetelement. Zo'n magneet koppelelement 20 kan een conventioneel koppelelement zijn, of kan alternatief voorzien zijn van specifieke groeven en montageribben. Het stationair magneet supporterend deel omvat volgens sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding optioneel eveneens een magneet positioneringelement 16 om een positie van het langwerpig magneetelement in de lengterichting van de lengteas (A) van de spindel 10 te bepalen ten opzichte van de cilindrische target structuur wanneer het langwerpig magneetelement gemonteerd is op het magneet koppelelement 20. Verdere kenmerken van het magneet positioneringelement 16 zullen verder worden beschreven met betrekking tot een specifieke uitvoeringsvorm.According to embodiments of the present invention, the spindle 10 comprises a stationary magnet supporting member. The stationary magnet supporting part of the spindle 10 is adapted to support the magnetic element used for inducing the magnetic field in microwave sputtering, the magnetic element being held stationary with respect to the rotating cylindrical target structure around it. For supporting the magnetic element, the stationary magnet supporting part comprises a magnetic coupling element 20 which is adapted for mounting an elongated magnetic element. Such a magnetic coupling element 20 can be a conventional coupling element, or can alternatively be provided with specific grooves and mounting ribs. According to some embodiments of the present invention, the stationary magnet supporting member also optionally includes a magnet positioning element 16 to determine a position of the elongated magnetic element in the longitudinal direction of the longitudinal axis (A) of the spindle 10 relative to the cylindrical target structure when elongated magnet element is mounted on the magnet coupling element 20. Further features of the magnet positioning element 16 will be further described with reference to a specific embodiment.

De spindel 10 omvat, volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, eveneens een langwerpige, radiale, kunststof glijbus 15 voor het mechanisch loskoppelen van de beweging van de motorkoppeling 11 en het stationair magneet supporterend deel. De langwerpige, radiale, kunststof glijbus 15 bevindt zich typisch tussen het stationair magneet supporterend deel en de motorkoppeling 11. De langwerpige radiale glijbus 15 , die vervaardigd is uit kunststof, is zeer slijtvast en is bovendien goed combineerbaar met de aanwezigheid van een watersmering . Dit resulteert in een magnetron sputter inrichting die minder gevoelig is voor slijtage, wat resulteert in een accurate positionering van het magneetelement ten opzichte van de target structuur gedurende een lange periode. Bovendien resulteert de combinatie van de kunststof glijbus en de watersmering in een spindel dat robuust is, en bijvoorbeeld niet snel zal blokkeren bij gebruik over een langere periode. Specifieke uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding kunnen een watersmering voorzien voor de glijbus. Bijvoorbeeld, de glijbus 15 kan één of meerdere groeven bevatten die bevloeid worden met water om een dunne waterfilm te voorzien. In specifieke uitvoeringsvormen kunnen deze één of meerdere groeven longitudinaal zijn op de glijbus. Alternatief kunnen zulke groeven aangebracht zijn op het stationair magneet supporterend deel.According to embodiments of the present invention, the spindle 10 also comprises an elongated, radial, plastic sliding bush 15 for mechanically disconnecting the movement of the motor coupling 11 and the stationary magnet supporting part. The elongated, radial, plastic sliding sleeve 15 is typically located between the stationary magnet supporting member and the motor coupling 11. The elongated radial sliding sleeve 15, which is made of plastic, is very durable and can moreover be combined well with the presence of a water lubrication. This results in a microwave sputtering device that is less susceptible to wear, resulting in an accurate positioning of the magnetic element relative to the target structure over a long period of time. Moreover, the combination of the plastic sliding sleeve and the water lubrication results in a spindle that is robust and, for example, will not block quickly when used over a longer period. Specific embodiments of the present invention can provide water lubrication for the sliding sleeve. For example, the sliding sleeve 15 may contain one or more grooves that are watered with water to provide a thin water film. In specific embodiments, these can be one or more grooves longitudinally on the sliding sleeve. Alternatively, such grooves may be provided on the stationary magnet supporting member.

Het is een voordeel van het gebruik van een kunststof glijbus dat wrijving, en de daaruitvolgende slijtage, sterk beperkt kunnen worden met watersmering, terwijl bijvoorbeeld een alternatieve oplossing gebaseerd op een naaldlager niet bestand is tegen water.It is an advantage of using a plastic slide bushing that friction, and the resulting wear, can be greatly reduced with water lubrication, while, for example, an alternative solution based on a needle bearing is not water resistant.

Daar het bovendien gekend is om de target te koelen via een waterkoeling, kan in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding de watersmering van de glijbus 15 voordelig gecombineerd worden met corresponderende voorzieningen voor waterkoeling van de target.Moreover, since it is known to cool the target via water cooling, in embodiments of the present invention, the water lubrication of the sliding sleeve 15 can advantageously be combined with corresponding provisions for water cooling of the target.

In sommige uitvoeringsvormen kan de kunststof glijbus vervaardigd zijn uit hoog-performantie kunststof materiaal. Voorbeelden hiervan zijn Peek™, Techtron™, etc. Zo'n materiaal kan bovendien geïmpregneerd materiaal zijn, waarbij de impregnatie in een wrijvingsverlagend effect resulteert in het materiaal. Typische materialen waarmee kan geïmpregneerd worden zijn bijvoorbeeld Peek HPV, Techtron HPV, etc. In voordelige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding heeft de langwerpige radiale kunststof glijbus in de lengterichting van de spindel een lengte van minstens anderhalve keer de binnendiameter van de glijbus, bij voorkeur minstens twee keer de binnendiameter van de glijbus of minstens drie keer de binnendiameter van de glijbus. Door een grotere lengte te kiezen voor de glijbus wordt het koppel van krachten dat op deze kunststof glijbus werkt, verdeeld over een grotere lengte en zodoende de lokale belasting verlaagd.In some embodiments, the plastic sliding sleeve can be made from high-performance plastic material. Examples of this are Peek ™, Techtron ™, etc. Such a material can moreover be impregnated material, whereby the impregnation results in a friction-reducing effect in the material. Typical materials that can be impregnated are, for example, Peek HPV, Techtron HPV, etc. In advantageous embodiments of the present invention, the elongated radial plastic sliding bush in the longitudinal direction of the spindle has a length of at least one and a half times the inside diameter of the sliding bush, preferably at least twice the inside diameter of the slide sleeve or at least three times the inside diameter of the slide sleeve. By choosing a larger length for the sliding sleeve, the torque of forces acting on this plastic sliding sleeve is distributed over a greater length and thus reduces the local load.

In een specifieke uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding, is in de spindel een magneet positioneringelement 16 voorzien dat schroefkoppelingen 17 omvat om het langwerpig magneetelement te klemmen op de draad op een verstelbare positie langs de lengteas A. Verder omvat het magneet positioneringselement 16 één of meerdere stopmoeren 19 om de positie van het langwerpig magneetelement in te stellen. De schroefkoppeling 17 kan aangepast zijn om het langwerpig magneetelement te fixeren op een positie welke verstelbaar is over een voldoende bereik van tenminste één centimeter langs de lengteas.In a specific embodiment of the present invention, a magnet positioning element 16 is provided in the spindle which comprises screw couplings 17 for clamping the elongated magnetic element on the wire at an adjustable position along the longitudinal axis A. Furthermore, the magnetic positioning element 16 comprises one or more stop nuts 19 to adjust the position of the elongated magnet element. The screw coupling 17 can be adapted to fix the elongated magnet element at a position which is adjustable over a sufficient range of at least one centimeter along the longitudinal axis.

Het magneet positioneringelement kan ook een axiale borging 18 omvatten om de rotatie van de motorkoppeling te isoleren van het magneet positioneringelement (dat deel uitmaakt van het stationair magneet supporterend deel) zodanig dat een verschuiving van het stationair magneet supporterend element ten opzichte van de motorkoppeling 11 wordt belemmerd. In uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding kan deze axiale borging een axiale schijflager omvatten. De axiale schijflager kan in een uitvoeringsvorm voorzien zijn van 4 axiale openingen. De axiale schijflager kan bijvoorbeeld vervaardigd zijn uit een hoog-performantie kunststof materiaal. Het materiaal kan geïmpregneerd materiaal zijn.The magnet positioning element may also include an axial locking means 18 to isolate the rotation of the motor coupling from the magnet positioning element (which forms part of the stationary magnet supporting part) such that a shift of the stationary magnet supporting element relative to the motor coupling becomes 11 obstructed. In embodiments according to the present invention, this axial locking may comprise an axial disc bearing. In one embodiment, the axial disc bearing can be provided with 4 axial openings. The axial disc bearing can for instance be manufactured from a high-performance plastic material. The material can be impregnated material.

In FIG. 3 en FIG. 5 zijn respectievelijk een isometrisch perspectief beeld en een isometrische perspectief doorsnede van een spindel weergegeven, waarbij het perspectief is getoond vanuit de zijde van de motorkoppeling. In FIG. 4 is een isometrisch perspectief beeld van een spindel weergegeven, waarbij het perspectief is getoond vanuit de zijde van de target flens.In FIG. 3 and FIG. 5 shows an isometric perspective view and an isometric perspective section of a spindle, respectively, the perspective being shown from the motor coupling side. In FIG. 4 is an isometric perspective view of a spindle, with the perspective shown from the side of the target flange.

In een tweede aspect, betreft de onderhavige uitvinding eveneens een eindblok voorzien van een spindel zoals beschreven in het eerste aspect. Een eindblok is een component die toelaat de roterende target te dragen en te roteren en die daarnaast ook nog de functionaliteit kan voorzien om te koelen en thermische en elektrisch te isoleren. Het functioneert eveneens als vacuümdoorvoer. Daarnaast is het eindblok typisch ook voorzien om het magneetelement te dragen dat stationair in de roterende target dient te worden gehouden. In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding gebeurt dit door middel van een spindel zoals hierboven beschreven. Bij wijze van illustratie wordt een voorbeeldmatig eindblok geïllustreerd in FIG. 6. In de figuur zijn het eindblok 200 en de spindel 10 weergegeven, alsook een deel van de cilindrische sputter target 210 en het langwerpig magneetelement 220. In een voorkeursuitvoeringsvorm is het eindblok voorzien van een opening die zich doorheen het volledige eindblok uistrekt, zodat elementen van het eindblok de beweging van de spindel of haar componenten niet hinderen.In a second aspect, the present invention also relates to an end block provided with a spindle as described in the first aspect. An end block is a component that allows to carry and rotate the rotating target and that can also provide the functionality for cooling and thermal and electrical insulation. It also functions as a vacuum feed-through. In addition, the end block is typically also provided to support the magnetic element that is to be held stationary in the rotating target. In embodiments of the present invention, this is done by means of a spindle as described above. By way of illustration, an exemplary end block is illustrated in FIG. 6. In the figure, the end block 200 and the spindle 10 are shown, as well as a part of the cylindrical sputter target 210 and the elongated magnet element 220. In a preferred embodiment, the end block is provided with an opening extending through the entire end block, so that elements of the end block do not obstruct the movement of the spindle or its components.

In een gerelateerd aspect, betreft de onderhavige uitvinding een set van eindblokken, waarbij minstens één eindblok voorzien is van een spindel zoals beschreven in het eerste aspect.In a related aspect, the present invention relates to a set of end blocks, wherein at least one end block is provided with a spindle as described in the first aspect.

In een ander aspect omvat de onderhavige uitvinding eveneens een sputterinrichting voorzien van minstens één eindblok met spindel zoals hierboven beschreven.In another aspect, the present invention also comprises a sputtering device provided with at least one end block with spindle as described above.

In nog een ander aspect voorziet de onderhavige uitvinding in een werkwijze voor het sputteren van materialen. De werkwijze omvat daarbij het monteren van een cilindrische target structuur en een langwerpig magneetelement op een spindel van een eindblok zoals hierboven beschreven en het in rotatie brengen van de cilindrische target structuur rond de lengteas zodanig dat deze rotatie mechanisch geïsoleerd wordt van het langwerpig magneetelement door de glijbus. Sputteren gebeurt dan door materiaal te sputteren van de cilindrische target naar een substraat om er een deklaag op af te zetten. Doordat het magneetelement binnen de roterende cilindrische target als stationair is opgesteld, kan men een depositie bekomen in een welbepaalde richting, bij voorkeur met oriëntatie naar het te bedekken substraat.In yet another aspect, the present invention provides a method for sputtering materials. The method thereby comprises mounting a cylindrical target structure and an elongated magnetic element on a spindle of an end block as described above and rotating the cylindrical target structure around the longitudinal axis such that this rotation is mechanically isolated from the elongated magnetic element by the slide box. Sputtering is then done by sputtering material from the cylindrical target to a substrate to deposit a coating on it. Because the magnetic element is arranged as stationary within the rotating cylindrical target, a deposition can be obtained in a specific direction, preferably with orientation towards the substrate to be covered.

De voorgaande beschrijving geeft details van bepaalde uitvoeringsvormen van de uitvinding. Het zal echter duidelijk zijn dat, hoe gedetailleerd het voorgaande ook blijkt in tekst, de uitvinding op vele manieren kan toegepast worden. Het moet opgemerkt worden dat het gebruik van bepaalde terminologie bij het beschrijven van bepaalde kenmerken of aspecten van de uitvinding niet moet worden opgevat te impliceren dat de terminologie hierin opnieuw wordt gedefinieerd om te worden beperkt tot specifieke kenmerken van de kenmerken of aspecten van de uitvinding waarmee deze terminologie gekoppeld is.The foregoing description provides details of certain embodiments of the invention. It will be understood, however, that no matter how detailed the foregoing may appear in text, the invention can be applied in many ways. It should be noted that the use of particular terminology in describing certain features or aspects of the invention should not be construed to imply that the terminology is redefined herein to be limited to specific features of the features or aspects of the invention with which this terminology is linked.

Bij wijze van illustratie werden vergelijkende experimenten uitgevoerd voor een magnetron sputter inrichting met een spindel met een klassieke metalen glijbus zoals getoond in FIG. 1 - stand der techniek, en voor een magnetron sputter inrichting met een spindel met een langwerpige radiale glijbus vervaardigd uit kunststof, zoals getoond in FIG. 2. De test werd uitgevoerd voor een horizontaal gemonteerde cylindrische target met een lengte tot 3.9 m en een stationair magneetelement in een watergekoeld systeem. De rotatiesnelheid van de target structuur was 24 rotaties per minuut. Door het opmeten van de opgetreden slijtage en extrapolatie kon bij de uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding een maximale afwijking van de as van de horizontaal gemonteerde cylindrische target berekend worden van 0.27°. Bij het conventioneel systeem met een klassieke metalen glijbus werd daarentegen een maximale afwijking van 7° binnen de 6 à 12 maanden vastgesteld. Precies hierdoor zakt het magneetelement meer door en veroorzaakt een wijziging van plasmadensiteit over de lengte van de targetbuis, resulterend in een lokale variatie in depositiesnelheid. Dit illustreert dat het systeem volgens de onderhavige uitvinding verrassend niet alleen een robuuste montage toelaat maar ook zeer slijtvast is waardoor afwijkingen van de positie van het magneetelement ten opzichte van de cilindrische target structuur beperkt kunnen worden, ook wanneer het systeem voor langere termijn wordt gebruikt.By way of illustration, comparative experiments were performed for a microwave sputter device with a spindle with a classical metal slide bushing as shown in FIG. 1 - prior art, and for a microwave sputtering device with a spindle with an elongated radial slide made of plastic, as shown in FIG. 2. The test was performed for a horizontally mounted cylindrical target with a length of up to 3.9 m and a stationary magnet element in a water-cooled system. The rotational speed of the target structure was 24 rotations per minute. By measuring the wear and extrapolation that occurred, a maximum deviation of the axis from the horizontally mounted cylindrical target of 0.27 ° could be calculated in the embodiment according to the present invention. In contrast to the conventional system with a traditional metal slide bush, a maximum deviation of 7 ° within 6 to 12 months was found. Precisely because of this, the magnet element sinks more and causes a change in plasma density along the length of the target tube, resulting in a local variation in deposition rate. This illustrates that the system according to the present invention surprisingly not only allows for robust mounting but is also very wear-resistant, as a result of which deviations of the position of the magnetic element with respect to the cylindrical target structure can be limited, even when the system is used for a longer period of time.

Claims

A spindle (10) for rotating a cylindrical target structure in a sputtering device, comprising the spindle (10) - a target flange (14) for mounting a cylindrical target structure, - a motor coupling (11) for mechanically coupling the target flange (14) with a drive means to induce a rotation of the cylindrical target structure about a longitudinal axis (A) of the spindle when mounted on the target flange (14); - a stationary magnet supporting part, wherein the stationary magnet supporting part comprises a magnetic coupling element (20) for mounting an elongated magnetic element, a magnet positioning element to determine a position of the elongated magnetic element in the longitudinal direction of the longitudinal axis of the spindle with respect to the cylindrical target structure when the elongated magnet element is mounted on the magnet coupling element, the spindle (10) comprising an elongated, radial, plastic sliding sleeve (15) for mechanically disconnecting the movement of the motor coupling (11) and the stationary magnet supporting part, as well as an axial slide bush for mechanically disconnecting the movement of the motor coupling and the magnet positioning element in the stationary magnet supporting part. wherein the elongated, radial, plastic sliding sleeve (15) has a length of at least 1.5 times the inside diameter of the sliding sleeve (15) and is provided with a water lubrication.

The spindle (10) according to the preceding claim 1, wherein the elongated, radial, plastic sliding sleeve (15) is made from high-performance plastic material.

The spindle (10) according to any of the preceding claims, wherein the elongated, radial, plastic sliding sleeve (15) is made of an impregnated material in which the impregnation induces a friction-reducing effect in the material.

The spindle (10) according to any of the preceding claims, wherein the elongated, radial, plastic sliding sleeve (15) extends in the longitudinal direction (A) of the spindle (10) over a distance of at least twice the inside diameter of the sliding sleeve (15), preferably at least three times the inside diameter of the sliding sleeve (15).

The spindle (10) according to any of the preceding claims, wherein the magnet positioning element (16) comprises a screw coupling (17) for fixing the elongated magnet element at an adjustable position along the longitudinal axis (A).

The spindle (10) according to any of the preceding claims, wherein the axial sliding sleeve (18) is made of plastic.

The spindle (10) according to claim 6, wherein the axial sliding sleeve (18) is made from high-performance plastic material.

The spindle (10) according to any of claims 5 to 7, wherein the magnet positioning element (16) is furthermore provided with one or more stop nuts (19) for positioning and fixing the magnetic element.

The spindle (10) according to claim 8, wherein the screw coupling (17) is adapted to fix the elongated magnet element at a position that is adjustable over a range to position the plasma field.

The spindle (10) according to any of the preceding claims, wherein the spindle comprises a sealing plug (12) for closing the spindle vacuum and water tight.

The spindle (10) according to any of the preceding claims, wherein the motor coupling has a hexagonal shape in cross-section.

An end block (200) for use in a sputtering device, wherein the end block (200) comprises a spindle (10) according to any one of the preceding claims.

A set of end blocks for use in a sputtering device, wherein at least one end block (200) comprises a spindle (10) according to any of claims 1 to 11.

A sputtering device for sputtering materials, wherein the sputtering device comprises an end biok (200) according to claim 12 or a set of end blocks according to claim 13.

A method of sputtering materials, the method comprising - mounting a cylindrical target structure and an elongated magnetic element on a spindle of an end biok (200) according to claim 12, - rotating the cylindrical target structure around the longitudinal axis (A) such that this rotation is mechanically isolated from the elongated magnet element by the sliding sleeve (15).