CN109937270B - 可普遍安装的端块 - Google Patents

Abstract

一种用在沉积装置中的端块(100)，用于将圆柱体可消耗靶(150)与磁棒连接到沉积装置的外部，包括至少提供可消耗靶与磁棒之间的相对移动的驱动单元，该驱动单元包括从动轴。驱动单元包括可消耗靶马达和可消耗靶驱动轴和/或磁棒马达和磁棒驱动轴。包括端块(100)的端块壳体(160)基本上与从动轴轴向对称并且同轴。由于轴对称性，端块是可普遍安装的。

Description

可普遍安装的端块

技术领域

本发明一般而言涉及用在用于将动力传送到可消耗靶的沉积装置中的端块。更具体而言，本发明涉及在其上可以安装圆柱体可消耗靶并且在引擎壳体上不包括突出部分的端块，从而使其可普遍安装。本发明还包括对应的沉积装置。

背景技术

端块将沉积装置中的可消耗靶与沉积装置的外部连接。这种端块通常可作为沉积装置上的部分安装。在端块的部分中，压力可以高于沉积装置中的压力。例如，这个压力可以接近大气压。可以与可消耗靶一起移除的部分或可移除的磁体配置通常不被视为永久属于端块。

端块的主要功能是支撑可消耗靶并可能绕旋转轴旋转可消耗靶。由于PVD沉积对处于低气压的气体发生，因此在可消耗靶的任何可能旋转期间，端块必须是真空密封的。PVD沉积是指物理气相沉积技术，其中来自可消耗靶的材料尤其沉积在其上要施加薄层的基板上。这种PVD沉积可以是例如溅射，并且在这种情况下，可消耗靶(consumable target)常常被称为“靶(target)”或“溅射靶”。PVD沉积还包括蒸发沉积或可消耗靶的蒸发，以便将薄层施加到紧密定位的表面上，所述表面具有尤其源自可消耗靶的材料。

因为可消耗靶的PVD沉积可以在可消耗靶表面上生成大量的热量，所以还必须冷却可消耗靶。这通常用水或其它合适的冷却剂完成。冷却剂必须经由端块供应和抽空。

还应当向可消耗靶提供电流以使可消耗靶达到一定的电位。更具体而言，在端块中，来自端块的静态部分的功率被传送到端块的旋转部分。

为了结合所有这些不同的功能，每个端块必须具有以下一个或多个单元(means)：(i)用于旋转可消耗靶的驱动单元，(ii)用于在可消耗靶上获得电流的可旋转电接触单元，(iii)一个或多个轴承(或滑动轴承)，以在可消耗靶围绕其轴旋转时机械地支撑可消耗靶，(iv)一个或多个用于冷却剂的可旋转密封设备，(v)一个或多个可旋转真空密封单元，以及(vi)用于定位磁体或一系列磁体的单元。

为了组合这些功能，现有技术中已经存在几种端块配置。

诸如在US5096562和US2003/0136672中公开的“双直角端块”是这样的端块，其中用于承载、旋转、激励、冷却和隔离的单元(空气、冷却剂和电气)在位于溅射靶的任一端的两个端块之间划分。“直角”意味着安装到与溅射靶的旋转轴平行的壁的端块。

诸如在US5200049中公开的“单直通端块”是这样的端块，其中用于承载、旋转、激励、冷却和隔离的单元(空气、冷却剂和电气)全部组合在一个端块中。因此溅射靶安装在端块上。“直通”意味着溅射靶的旋转轴垂直于其上安装端块的壁。

在US5620577中还描述了混合端块布置，其中位于溅射靶的提供有端块的端部的对面的溅射靶的端部由机械支撑元件保持。

因为端块中存在不同的功能，所以这会影响端块的尺寸。已知的端块一般具有突出部分，马达的一部分容纳在该突出部分中，使得安装彼此靠近的若干端块非没有问题。

US20110147209涉及其中仅存在一种功能的，即，向驱动轴施加旋转力矩。马达可以安装在US20110147209的壳体中。驱动轴可从壳体外侧一侧接近，并且在这一侧连接到旋转靶。在另一侧，在壳体内部，驱动轴连接到电动马达以将旋转力矩发送到驱动轴。

因此，在端块的设计方面存在改进的空间，尤其是关于端块中的不同功能以使得端块可普遍安装这样一种方式的集成。

发明内容

本发明的实施例的目的是提供一种良好的端块，其提供对各种功能的支持并提供采用这种端块的沉积装置。

通过根据本发明的设备和布置实现上面提到的目的。

在第一方面，本发明提供了一种用在沉积装置中的端块。端块具有将圆柱体可消耗靶与磁棒以及与沉积装置的外部连接的功能。端块包括至少以下功能：(i)用于在可消耗靶与磁棒之间提供相对移动的驱动单元，驱动单元包括从动轴，以及(ii)用于将电流发送到可消耗靶的传输单元。端块包括在端块壳体中，该端块壳体基本上与从动轴对称并同轴。端块壳体是包括并封住具有其功能的端块的部件。

在具体的实施例中，端块壳体是整体件，例如，由诸如钢或铝之类的金属制成。除其它以外，这尤其可以通过钻孔或铣出固体材料块来产生。

在实施例中，端块壳体连接到真空室的壁(或门、凸缘或盖子)，并且还提供真空室中的开口的真空密封。

围绕端块壳体并垂直于从动轴的圆的直径不大于其上可以安装可消耗靶的耦合器(coupling)的直径的2.7倍，优选地不大于2.1倍，例如，不大于1.6倍。围绕端块壳体并垂直于从动轴的圆的直径例如在其上可以安装可消耗靶的耦合器的直径的1.2和2.7倍之间，优选地在1.6和2.1倍之间。

由于端块壳体的轴对称性，端块是可普遍安装的。实际上，与将引擎放置在端块外部的系统相比，根据本发明实施例的端块不具有容纳引擎部分的突起，从而使得更容易安装在不同的涂覆器配置中。

在根据本发明实施例的端块中，用于在可消耗靶和磁棒之间提供相对移动的驱动单元可以包括用于驱动可消耗靶的可消耗靶马达和可消耗靶驱动轴。可消耗靶驱动轴于是为从动轴。

在本发明的实施例中，可消耗靶驱动轴与其上安装可消耗靶的轴相同。在其它实施例中，可消耗靶驱动轴和其上安装可消耗靶的轴可以是安装到彼此的两个不同的轴。因为可消耗靶驱动轴与可消耗靶同轴，所以端块不具有突起，从而使其在不同的涂覆器配置中更容易且可普遍安装。本发明的实施例的另一个优点是，可消耗靶驱动轴不仅用于将旋转力矩传送到可消耗靶，而且还可以用于将电力(electricpower)传送到可消耗靶。例如，动力(power)可以从可消耗靶驱动轴传送到可消耗靶。例如，可以施加这个电力以生成等离子体。本发明的实施例的优点在于，可消耗靶驱动轴与可消耗靶旋转轴对准(当安装可消耗靶时)。这使得有可能制作基本上轴向对称的或均匀轴向对称的端块。这与引擎不与可消耗靶的旋转轴成一条线的端块形成对比。

本发明的实施例的优点在于，端块仅与用于供应能量以及例如诸如冷却剂之类的制冷剂的柔性连接件连接。因为用于在可消耗靶和磁棒之间提供相对移动以及动力传输的驱动单元，例如，可消耗靶马达或如下面所指示的磁棒马达，集成在端块中，所以在大气侧和可能处于真空中的端块之间不需要附加的机械驱动连接。因此，端块可以自由地定位在真空沉积系统内。例如，端块可以安装在真空沉积系统中的机械臂上。

根据本发明的实施例，其上安装有可消耗靶的端块可以在反应式沉积工艺中用作自清洁阳极。因此，可消耗靶可以与在阴极模式下连续使用的其它磁控管一起旋转以涂覆基板。阳极磁控管从后端的工艺中移除材料，例如通过溅射或蒸发，同时暴露的可消耗靶表面在前段保持清洁。

在本发明的实施例中，电力传输的轴与可消耗靶驱动轴同轴。使电力传输轴与可消耗靶驱动轴同轴是不明显的；这是违反直觉的。毕竟，通过基于感应的马达发送AC信号并不明显。正是因为可消耗靶驱动轴与可消耗靶同轴，所以有可能限制端块的直径。如果不存在这种同轴性，那么马达将在端块上形成凸起。这种具有凸起的端块不再普遍适用，并且不能放置在根据本发明实施例的端块仍然有可能的一些位置。

在根据本发明的实施例的端块中，可消耗靶驱动轴可以至少部分地由导电材料制成。在此类实施例中，不需要应用附加的导体来将电力传送到可消耗靶。这通过动力传输以及通过导电的可消耗靶驱动轴而成为可能。

根据本发明实施例的端块还可以包括以下部件中的至少一个：(i)可旋转电接触，以在可消耗靶上获得电力，(ii)一个或多个轴承，以在绕其轴旋转的同时机械地支撑可消耗靶，(iii)一个或多个用于制冷剂(例如冷却剂)和/或真空的可旋转的密封设备。

在根据本发明实施例的端块中，可消耗靶马达可以包括安装在端块的静态部分上的线圈，以及安装在可消耗靶驱动轴上的磁体系统，线圈和磁体系统以这样一种方式安装，即，通过经由线圈发送电流，可以在可消耗靶驱动轴上生成旋转力矩。

在本发明的实施例中，端块的静态部分可以包括具有至少一个圆柱体(称为“原始圆柱体”)的盘，所述圆柱体与可消耗靶驱动轴同轴并且盘垂直于可消耗靶驱动轴，并且其中至少一个圆柱体位于可消耗靶驱动轴周围或内部。在本发明的特定实施例中，端块的静态部分可以包括具有至少第一和第二圆柱体的盘，两者均与可消耗靶驱动轴同轴，第一圆柱体位于可消耗靶驱动轴周围，并且第二圆柱体位于可消耗靶驱动轴内。本发明的实施例的优点在于，可消耗靶马达的线圈可以安装在第一圆柱体上，并且动力传输可以安装在第二圆柱体上。在特定实施例中，可消耗靶马达的线圈可以安装在至少一个圆柱体上，并且动力传输可以安装在至少一个圆柱体和可消耗靶驱动轴之间。

在本发明的上述或替代实施例中，用于在可消耗靶和磁棒之间提供相对移动的驱动单元可以包括磁棒马达和磁棒驱动轴，以在可消耗靶内移动磁棒。因此，本发明包括在端块内仅具有可消耗靶马达作为唯一驱动器的实施例、在端块内仅具有磁棒马达作为唯一驱动器的实施例，以及在端块内具有可消耗靶马达和磁棒马达作为驱动器的实施例。如果在端块内仅提供磁棒马达作为驱动器，那么端块包括(i)固定电接触，(ii)一个或多个轴承，以在磁棒系统绕其轴旋转的同时机械地支撑磁棒系统，以及(iii)一个或多个用于制冷剂的可旋转密封件；于是不需要动态真空密封。

在根据本发明实施例的端块中，磁棒马达和可消耗靶马达可以串联布置。磁棒马达可以附连到端块的静态部分，并且磁棒驱动轴可以与可消耗靶驱动轴同轴安装。可消耗靶和磁棒都可以由端块驱动。本发明的实施例的优点在于，当存在两个串联布置的马达时，与仅存在一个马达时相比，端块的直径不会更大：两个马达可以一个接一个地放置在一个或多个从动轴的纵向方向上。本发明的实施例的优点是定向和/或全向材料沉积是可能的。

在根据本发明实施例的端块中，磁棒马达可以包括安装在端块的静态部分上的线圈，以及安装在磁棒驱动轴上的磁体系统，线圈和磁体系统被安装成使得，通过经由线圈发送电流，可以在磁棒驱动轴上生成旋转力矩。

在根据本发明实施例的端块中，至少一个附加的圆柱体可以存在于盘上，在与存在至少一个原始圆柱体相对的一侧，这至少一个附加的圆柱体与可消耗靶驱动轴同轴，并且其中磁棒驱动轴的一部分位于附加圆柱体的周围或内部。磁棒马达的线圈可以安装在这至少一个附加的圆柱体上。这至少一个附加的圆柱体可以被实现为第三圆柱体和第四圆柱体。磁棒驱动轴的一部分可以位于第三圆柱体和第四圆柱体之间。

根据本发明实施例的端块还可以包括用于将个体磁体或一系列磁体定位在磁棒中的单元。

在第二方面，本发明提供了一种包括根据第一方面的实施例的至少一个端块的沉积装置。

根据本发明实施例的沉积装置可以包括至少一个端块，该沉积装置适于使得可消耗靶可以放置在该至少一个端块上，并且基板可以布置在可消耗靶旁边。

本发明的实施例的优点在于，有可能在内侧沿着涂层提供例如圆柱体基板。实施例的优点在于，与使用马达被放置在端块之外的端块的情况相比，那个基板的直径可以具有更小的内径，并且仍然适合于围绕端块。本发明的实施例的优点在于，中空基板的内部涂层是可能的。这使得例如有可能制作大型反射器。这在诸如涂覆关于反射望远镜的反射镜之类的应用中特别有利。反射望远镜可以具有其直径为几米的反射镜；例如6米或8米或更大。目前，只有平面靶被用于涂覆这么大的反射镜，这些反射镜位于反射镜的半径上并且可以围绕圆形反射镜的中心旋转。这里唯一的驱动是完全平坦磁体的旋转，该磁体位于真空室中。具有圆柱体靶的磁控管可以提供圆柱体靶的所有优点，但由于旋转驱动器的典型大气特点，对于旋转圆柱体磁控管的当前状态是不可能的。在根据本发明实施例的沉积装置中，通过使用根据本发明实施例的端块来解决这个问题。

根据本发明实施例的沉积装置可以包括多个端块，这些端块以二维配置布置，例如，具有平行的可消耗靶驱动轴。本发明的实施例的优点在于，与使用端块时相比，可以实现更紧凑的二维配置，其中马达完全或部分地放置在端块壳体的外部。

在根据本发明实施例的沉积装置中，从可消耗靶的角度来看，基板可以在多个方向上，并且磁棒马达可以提供多向涂覆。特别地，这种布置可以例如与静态圆柱体可消耗靶一起使用。基板可以布置在围绕可消耗靶的行星系统中。

根据本发明实施例的沉积装置可以用在基板不平坦并且需要在具有多个朝向的表面上的均匀涂层的应用中。

在所附独立和从属权利要求中阐述了本发明的特定和优选方面。从属权利要求的特征可以适当地与独立权利要求的特征和其它从属权利要求的特征组合，而不仅仅如权利要求中明确阐述的那样。

参考下文描述的(一个或多个)实施例，本发明的上述和其它方面将变得显而易见并得以阐明。

附图说明

图1至图6在纵向方向上示出了根据本发明实施例的端块的不同配置的示意图。

图7示出了根据本发明实施例的从可消耗靶轴观看的端块的表示。

图8示出了根据现有技术的从可消耗靶轴观看的端块的表示。

图9a和图9b示出了根据本发明实施例的沉积装置的一部分的示意图。

图10和图11示出了根据本发明实施例的具有多个端块的沉积装置的横截面的示意图。

图12示出了根据本发明实施例的包括磁棒马达和可消耗靶马达的端块的示意图。

图13示出了根据本发明实施例的包括磁棒马达和静态可消耗靶的端块的示意图。

图14示出了根据本发明实施例的沉积装置的示意图，其中多个可消耗靶并排布置，每个可消耗靶安装在端块上。

图15图示了本发明的另一个实施例，其中可消耗靶可以静态地布置在行星系统的中心，待涂覆的基板是围绕可消耗靶布置的行星。根据本发明的实施例，可消耗靶安装在端块上，并且尤其向用于驱动可消耗靶中的磁棒的驱动器提供动力。

附图仅仅是示意性的而非限制性的。在附图中，为了说明的目的，一些元件的尺寸可能被夸大并且未按比例绘制。

权利要求中的任何标号都不应被解释为限制范围。在不同的附图中，相同的标号指相同或类似的元件。

具体实施方式

虽然在下文中将参考特定实施例并参考某些附图来描述本发明，但是本发明不限于此，本发明仅受权利要求书限制。所描述的附图仅仅是示意性的并且是非限制性的。在附图中，为了说明的目的，一些元件的尺寸可以被夸大并且不按比例绘制。维度和相对维度不一定与本发明的实践的实际缩减对应。

此外，本说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等用于区分相似的元件，而不一定用于在时间上、空间上、以排名或以任何其它方式描述序列。应当理解的是，这样使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文描述的本发明的实施例能够以不同于本文描述或图示的其它顺序进行操作。

而且，本说明书和权利要求书中的术语“顶部”、“底部”、“上方”、“前”等用于描述性目的，而不一定用于描述相对位置。应当理解的是，这样使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文描述的本发明的实施例能够以不同于本文描述或图示的其它方向进行操作。

应当注意的是，权利要求书中使用的术语“包括”不应当被解释为限于其后列出的单元；它不排除其它元素或步骤。因此，它们应当被解释为指定所提及的所述特征、整体、步骤或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤或部件或其组合的存在或添加。因此，表述“包括单元A和B的设备”的范围不应当限于仅由部件A和B组成的设备。这意味着相对于本发明，设备的唯一相关部件是A和B。

贯穿本说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特点包括在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”贯穿本说明书的各个地方的出现不一定都是指相同的实施例，但是可以是。此外，特定特征、结构或特点可以以任何合适的方式在一个或多个实施例中组合，如根据本公开对于本领域普通技术人员将显而易见的。

类似地，应当认识到的是，在本发明的说明性实施例的描述中，为了简化本公开并有助于理解各个发明性方面中的一个或多个，本发明的各种特征有时被分组在单个实施例、附图或其描述中。但是，本公开的这种方法不应当被解释为反映所要求保护的发明需要比每项权利要求中明确叙述的更多的特征的意图。相反，如以下权利要求书所反映的那样，发明性方面在于少于单个前述公开的实施例的所有特征。因此，具体实施方式之后的权利要求书在此明确地结合到本具体实施方式中，其中每项权利要求独立地作为本发明的单独实施例。

此外，虽然本文描述的一些实施例包括其它实施例中所包括的一些而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意在本发明的范围内，并且形成不同的实施例，如本领域技术人员将理解的。例如，在以下的权利要求书中，任何要求保护的实施例都可以以任何组合使用。

在本文提供的说明书中，阐述了众多具体细节。但是，应当理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在其它情况下，没有详细地示出众所周知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本发明的实施例中提及可消耗靶马达的情况下，马达意味着能够将旋转力矩传送到可消耗靶并且其马达轴与可消耗靶的旋转轴同轴。这种可消耗靶可以例如是扭矩马达。这些通常是环形结构的感应马达。此外，这些马达的优点在于它们可以是中空的，使得有可能通过它们安装一个或多个轴。在本发明的实施例中，马达可以是水轮机。

在本发明的实施例中，提及“磁棒马达”，马达意味着旋转力矩可以被发送到磁棒。这也可以是扭矩马达或水轮机。

在本发明的上下文中，“轴向对称”意味着在围绕轴的一定角度旋转之后相同的特征周期性地发生。“基本轴向对称”意味着可以存在与精确轴对称性的微小偏差，例如，由于应用诸如天线、附连单元等部件，这些偏差不一定在绕轴旋转一定角度之后发生，但不会由此影响端块及其壳体的普遍可安装性。基本上轴向对称的壳体不包含中断轴对称性的突起，其中容纳有马达部件。

在第一方面，本发明提供了一种用在沉积装置中的端块，用于将圆柱体可消耗靶与磁棒并与沉积装置的外部连接。端块包括至少用于在可消耗靶和磁棒之间提供相对移动的驱动单元，该驱动单元包括从动轴。在本发明的实施例中，驱动单元可以包括可消耗靶马达和可消耗靶驱动轴，用于围绕磁棒旋转驱动可消耗靶(其可以静态不动，或者其本身可以执行与可消耗靶的旋转引动不同的移动)。在替代实施例中，驱动单元可以包括磁棒马达和磁棒驱动轴，用于旋转地驱动静态可消耗靶内的磁棒。在另外的替代实施例中，驱动单元可以包括可消耗靶马达和磁棒马达，用于分别旋转地驱动可消耗靶和磁棒。根据本发明的端块包含在端块壳体中，该端块壳体基本上轴向对称，或者均匀轴向对称，并且与从动轴同轴，从动轴可以是可消耗靶轴或磁棒轴。围绕端块壳体并垂直于从动轴的圆的直径不大于可以在其上安装可消耗靶的耦合器的直径的2.7倍，优选地不大于2.1倍，例如，不大于1.6倍。由于端块的轴对称性，端块是可普遍安装的。端块壳体可以是打开的，如图1、图2和图6中所示，或者是闭合的，如图3、图4和图5中所示。

在特定实施例中，本发明提供了一种可普遍安装的端块100，用于驱动圆柱体可消耗靶150。端块包括静态部件110，可消耗靶马达120附连到静态部件110。当可消耗靶150安装在端块100上时，这个可消耗靶马达120可以将旋转力矩发送到可消耗靶150。为了能够发送旋转力矩，可消耗靶马达120包括用于驱动可消耗靶150的可消耗靶驱动轴126。当可消耗靶安装在端块上时，这个可消耗靶驱动轴与可消耗靶的旋转轴同轴。在本发明的实施例中，可消耗靶驱动轴126在端块的操作期间连接到可消耗靶，使得可消耗靶马达可以在可消耗靶上施加旋转力矩。此外，根据本发明的实施例，端块包括动力传输140。这种动力传输140适于将电力从端块100外部发送到可消耗靶驱动轴126。为此，可以在电力源和可消耗靶驱动轴之间形成导电接触。与可消耗靶驱动轴的电接触可以是例如滑动接触。动力传输可以由多个分布式元件组成。在本发明的实施例中，可消耗靶驱动轴适于将电力发送到可消耗靶150。

在本发明的实施例中，可消耗靶驱动轴126是空心轴。这允许端块100的灵活配置。因此，端块110的静态部分可以具有位于可消耗靶驱动轴内侧的部分和位于可消耗靶驱动轴外侧的部分。如下面将看到的，这为安装马达和动力传输的线圈提供了各种可能性。此外，中空的可消耗靶驱动轴具有以下优点：附加的轴可以通过它，例如，用于驱动可消耗靶中的磁棒。

在本发明的实施例中，可消耗靶驱动轴126完全或部分地由导电材料制成，使得有可能将来自动力传输的电力发送到可消耗靶。

在本发明的实施例中，端块100包括轴承，以使可消耗靶驱动轴能够旋转，并且密封，以允许在其上安装端块的沉积系统中的真空，并且密封，以允许通过制冷剂进行冷冻。

在本发明的实施例中，有助于端块功能的各种部件集成在同一个壳体160中。这些部件是例如：可消耗靶马达120、动力传输140、轴承、冷却回路。因为可消耗靶驱动轴126与可消耗靶150同轴(当安装时)，因此有可能构建基本上轴向对称的端块。这与其中马达轴不与可消耗靶的驱动轴同轴，并且甚至可能不在端块的壳体内的现有技术中已知的端块形成对比。本发明的实施例的优点在于端块基本上轴向对称。本发明的实施例的优点在于壳体上没有突起。壳体160可以是例如圆柱体的或者，另一方面，它可以是例如四边形、六边形或八边形。例如，壳体可以是铣出的钢结构。

图1示出了根据本发明实施例的端块100的示意图。这个图示出了静态部分110和可消耗靶马达120。可消耗靶马达120附连到静态部分110，并且可消耗靶驱动轴126与可消耗靶150的旋转轴同轴。可消耗靶驱动轴126包括耦合器130，可消耗靶150可以安装在耦合器130上。在本发明的实施例中，围绕驱动轴或可消耗靶轴周围的端块壳体160的圆的直径不大于耦合器130的直径的2.7倍，例如，不大于2.1倍，或者甚至不大于耦合器130的直径的1.6倍，或者甚至不大于耦合器130的直径的1.2倍。例如，耦合器130可以具有133mm的直径，并且围绕端块壳体160的圆的直径可以例如具有212mm的直径(对于1.6倍的因子)；如果它是在垂直于驱动轴的横截面中具有相等侧面的梁形壳体，那么这意味着每个侧面将具有例如小于150mm的长度。

在图1中，静态部分110包括盘114。这垂直于旋转轴。与这个盘垂直的是第一圆柱体112和第二圆柱体116。两者都与可消耗靶驱动轴126同轴。第一圆柱体112位于可消耗靶驱动轴126周围，并且第二圆柱体116位于可消耗靶驱动轴内。

在本发明的实施例中，可消耗靶马达120包括线圈122、磁体系统124和可消耗靶驱动轴126。在这个示例中，线圈安装在静态部分上，例如，第一圆柱体112和磁体系统124安装在移动部分(例如，可消耗靶驱动轴126)上。但是，在其它实施例中，这也可以反过来，即，线圈122在移动部分上并且磁体系统124在静态部分上。在图1中，还示意性地示出了适于将来自端块100外部的电力发送到可消耗靶驱动轴126的动力传输140。在这个图中，动力传输140布置在第二圆柱体116和可消耗靶驱动轴126之间。

在本发明的实施例中，适于从端块100外部向可消耗靶驱动轴126发送电力的动力传输140还包括用于在马达和可消耗靶之间提供电磁屏蔽的一个或多个元件。这避免了马达和可消耗靶之间的干扰。这具有避免通过马达线圈的交流电流影响等离子体的优点。

在图2中，动力传输140布置在第一圆柱体112和可消耗靶驱动轴126之间。

在图3中，动力传输140布置在第二圆柱体116和可消耗靶驱动轴126之间。在图1中，线圈和磁体系统124被放置得更靠近盘114，在图3中，动力传输140被放置得更靠近盘114。

在本发明的实施例中，在马达的线圈122和可消耗靶驱动轴126之间没有电接触。这防止线圈达到可消耗靶电压。此外，线圈与通向可消耗靶的电力的直接电接触始终隔离。

在图4中，动力传输140布置在第一圆柱体112和可消耗靶驱动轴126之间。在图2中，线圈和磁体系统124被放置得更靠近盘114，在图4中，动力传输140被放置得更靠近盘114。

在图5中示意性表示的端块100中，在盘114上仅存在第二圆柱体116。这个圆柱体与可消耗靶驱动轴126同轴。在这个示例中，可消耗靶驱动轴126定位在第二圆柱体116周围。在图5中，动力传输140布置在第一圆柱体114和可消耗靶驱动轴126之间。可消耗靶马达120的线圈122安装在静态部分上(例如，第二圆柱体116上)。磁体系统124安装在移动部分上(例如，可消耗靶驱动轴126上)。在替代实施例中，线圈122可以安装在移动部分上，而磁体系统124安装在静态部分上。

如图5一样，图6示出了具有盘114的端块，盘114上仅具有第二圆柱体116。在图5中，线圈和磁体系统124被放置得更靠近盘114，在图6中，动力传输140被放置得更靠近盘114。

图7示出了根据本发明实施例的从可消耗靶轴观看的端块100的表示。在这个实施例中，端块位于大气侧并且隐藏在安装凸缘701后面。角落中的凹部允许经由墙壁、盖子、门或其它过渡件或凸缘安装在真空室上。随后，提供真空密封单元702，例如O环。这个图中的其它圆703尤其是指壳体160中的开口、用于安装可消耗靶的接口、用于传导制冷剂(例如，冷却剂)的开口，以及磁棒轴。

为了比较，在图8中，示出了根据现有技术的端块。在图7中，根据本发明的实施例，可消耗靶马达集成在端块中。这个端块的尺寸类似于图8的可消耗靶保持器812、822。但是，图8中的端块仍然包括马达所在的突出部分。因此，这些端块比根据本发明实施例的端块占用更多的空间。图8的左侧图示出了在其底部具有可消耗靶保持器812并在其顶部具有马达814的紧凑的端块810。右侧图示出了在其底部具有可消耗靶保持器822并在其顶部具有马达824的轴向磁控管820。

在本发明的实施例中，磁棒马达220也集成在端块100中。其示例在图12和图13的图中示出。这些图示出了根据本发明实施例的端块的纵向截面。

图12示出了端块100的静态部分110，可消耗靶马达120和磁棒马达220附连到该静态部分110。静态部分110包括盘114，盘114上具有第一圆柱体112和第二圆柱体116。第一和第二圆柱体112、116与可消耗靶驱动轴126同轴。盘114垂直于可消耗靶驱动轴126。第三圆柱体212和第四圆柱体216也存在于盘114上。它们位于第一和第二圆柱体112、116所在的一侧相对的一侧上。第三和第四圆柱体212、216与可消耗靶驱动轴126同轴。在本发明的实施例中，具有相关联圆柱体的这种盘114形成壳体的一部分。但是，这种端块100还可以包括另一个壳体(图12中未示出)，封住端块。

在本发明的这个说明性实施例中，可消耗靶马达120由线圈122、磁体系统124和可消耗靶驱动轴126组成。这个可消耗靶驱动轴是中空的。第一圆柱体112位于可消耗靶驱动轴126周围，并且第二圆柱体116位于可消耗靶驱动轴126内。线圈122安装在静态部分(例如，第二圆柱体112)上。磁体系统124安装在移动部分(例如，可消耗靶驱动轴126)上。在替代实施例中，这种安装实际上可以颠倒：磁体系统124在静态部分(例如，第一圆柱体112)上，并且线圈122在移动部分(例如，可消耗靶驱动轴126)上。可消耗靶驱动轴126还包括耦合器130，可以在其上安装可消耗靶(图12中未示出)。线圈122和磁体系统124被定位成使得，通过以合适的方式电激励线圈，可以将旋转力矩施加到可消耗靶驱动轴126。

在本发明的这个说明性实施例中，磁棒马达220由线圈222、磁体系统224和磁棒驱动轴226组成。这个磁棒驱动轴226布置在中空的可消耗靶驱动轴126中。磁棒驱动轴226被定位成使得它可以旋转可消耗靶中的磁棒。磁棒驱动轴226的一部分位于第三圆柱体212和第四圆柱体216之间。在所示的示例中，磁体系统224布置在移动部分上。线圈222安装在静态部分上，并且更具体而言，在所示示例中，第三圆柱体212上。在替代实施例中，磁体系统224可以安装在静态部分上，例如，安装在第三圆柱体212上，而线圈222可以安装在移动部分(例如，磁棒驱动轴226)上。线圈222和磁体系统224被定位成使得，通过以合适的方式电激励线圈222，可以将旋转力矩施加到磁棒驱动轴226。在本发明的这个说明性实施例中，磁棒驱动轴226的位于第三圆柱体212和第四圆柱体216之间的部分包括位于磁棒驱动轴226的端部229上并且至少部分地封住磁棒驱动轴的其余部分的圆柱体部分228。

图12通过不同的交叉影线示出了端块100的哪些部分是静态的(具有相关联的圆柱体112,116,212,216的盘114)，哪些部分与可消耗靶旋转对应(线圈122、磁体系统124、可消耗靶驱动轴126、耦合器130)，以及哪些部分与磁棒旋转对应(线圈222、磁体系统224、磁棒驱动轴226)。

在这个示例的沉积装置的操作期间，至少可消耗靶驱动轴126处于可消耗靶电压。电流通过可消耗靶驱动轴126流到用于等离子体的可消耗靶。在本发明的这个说明性实施例中，适于将电力从端块100外部发送到可消耗靶驱动轴126的动力传输140包括电刷系统。电刷系统适于将其中不存在线圈的静电部分的部分114、116、216的电力发送到用于安装可消耗靶的耦合器130。

图13图示了替代实施例，其中负责磁棒旋转的部件(磁体系统224、磁棒驱动轴226及其端部229)被旋转地布置，而与可消耗靶相关的部分是静态的(具有相关联的圆柱体212、216的盘114)。可消耗靶可以附连到附连到盘114的连接件(图13中未示出)。

在本发明的这个说明性实施例中，磁棒马达220由线圈222、磁体系统224和磁棒驱动轴226组成。这个磁棒驱动轴226布置在中空但静态的可消耗靶中。磁棒驱动轴226被定位成使得它可以旋转可消耗靶中的磁棒。磁棒驱动轴226的一部分位于第三圆柱体212和第四圆柱体216之间(在这个实施例中，不一定存在第一和第二圆柱体，但是为了术语的一致性，使用与先前实施例中相同的命名)。在移动部分上(例如，在磁棒驱动轴226上)，布置磁体系统224。线圈222安装在静态部分上(例如，第三圆柱体212上)。在替代实施例中，线圈222和磁体系统224可以相对于彼此改变位置，使得磁体系统224安装在静态部分(例如，第三圆柱体212)上，并且线圈222安装在移动部分(例如，磁棒驱动轴226)上。线圈222和磁体系统224被定位成使得，通过以合适的方式电激励线圈222，可以将旋转力矩施加到磁棒驱动轴226。在本发明的这个说明性实施例中，磁棒驱动轴226的位于第三圆柱体212和第四圆柱体216之间的部分包括位于磁棒驱动轴226的端部229上并且至少部分地封住磁棒驱动轴的其余部分的圆柱体部分228。

为了向可消耗靶提供动力传输，提供动力传输140。由于这个实施例中的可消耗靶是静态布置的，因此动力传输140也可以是静态的，例如但不限于螺纹电连接。动力传输140可以在第三圆柱体212内，如图13中所示，这允许第三圆柱体用作轴向对称壳体。可替代地(图13中未示出)，动力传输也可以在第三圆柱体外部提供，但是，在轴向对称的端块壳体内，于是围绕端块100。

在第二方面，本发明提供一种沉积装置，其中该沉积装置包括根据本发明实施例的至少一个端块。

图9a和图9b示出了根据本发明实施例的沉积装置300的一部分的示意图。示出了与可消耗靶的纵向轴平行的侧视图。这些图示出了其上安装有可消耗靶150的端块100。基板310放置在可消耗靶150和端块100周围。在这些示例中，基板是圆柱体基板并且安装成使得它可以在其内部溅射。在图9a中，端块100完全位于真空室410内，没有干扰圆柱体基板310的壳体或附连点的风险；它也可以绕其轴旋转。但是，在图9b中，真空室410较小，并且端块100安装在大气侧。可能的连接凸缘、检查窗口或加强肋510可以附连到真空室的外壁，并且现在也可以通过紧凑的端块维度来避免干扰。另外，在图9a和图9b的特征之间任何组合都是可能的，使得端块100部分地沿着大气侧定位并且部分地沿着沉积装置的真空侧定位。这种混合布置也可以在图14中看到。

图10示出了根据本发明实施例的具有多个端块的沉积装置400的示意图。在这个示例中，示出了垂直于可消耗靶的旋转轴的视图。这个图示出了具有六边形形状的真空室壁或真空盖板410。在其内部，定位不同的端块100，在每个端块上具有可消耗靶150。在这种情况下，不可能将端块用于其马达不与可消耗靶同轴的中间端块。毕竟，中间端块周围的端块会阻止定位。

图11中示出了类似的沉积装置。在这种情况下，沉积装置的壁或盖板是圆形的。在这里，也不可能借助于其马达与可消耗靶不同轴的端块来安装中间可消耗靶。

图14图示了沉积装置1500，其中提供了各种可消耗靶150，每个可消耗靶150安装在根据本发明实施例的端块100上。给定它们的轴对称性以及围绕垂直于从动轴的端块的圆的小直径，根据本发明实施例的端块100允许可消耗靶150相对靠近彼此放置。即使沉积系统1500的底板1501或顶板(未示出)或两者都将在端块下方或上方继续，端块100的安装也不会造成问题。在所示的沉积装置1500中，示出了不同的端块100，更短和更长的端块。例如，更短的端块可以是仅在其中提供可消耗靶马达的端块，而更长的端块可以是例如在其中一个接一个放置可消耗靶马达和磁棒马达的端块，如例如图12中所示。在同一端块内提供可消耗靶马达和磁棒马达两者不会减损端块的轴对称性。

由于它们基本上轴向对称的形状，如果期望，那么端块100可以通过沉积装置1500的真空室的壁1502被更远或更少地推动。这使得有可能将可消耗靶150进一步远离壁1502的内部定位，这可以是相关的，例如，如果要被溅射的基板远离或将要远离那个壁。如图14中的两个前端块100所示，将可消耗靶150及其对应的端块100更深地插入真空室中避免了使用间隔件1503的需要，如图14中的两个后端块100中所示。

图15图示了本发明的另一个实施例，其中设有可在静态可消耗靶内旋转驱动的磁棒的静态圆柱体可消耗靶可以在要溅射到其上的一系列基板中提供，并且布置在静态可消耗靶周围的行星系统中。根据本发明的实施例，可消耗靶安装在端块上。这种系统可以用于基板上的全向PVD沉积。密封基板保持器1540的两个圆形凸缘中的至少一个具有开口，至少一个可消耗靶可以通过该开口滑动。这个基板保持器通常包含行星驱动系统，每个较小的基板保持器鼓1550可以通过该行星驱动系统旋转，以在每个部件上获得均匀的涂层。有可能整个基板保持器1540可以绕其轴旋转。根据本发明实施例的一个或多个端块100可以牢固地安装在沉积装置的壁中，其中基板保持器1540安装在它们周围。

各个方面可以容易地彼此组合，并且因此组合也与根据本发明的实施例对应。

本发明的各个方面可以应用在各种应用中。例如，除了上面提到的应用之外，并且不限于此，根据本发明实施例的端块还可以有利地用在例如US8092657中描述的通过单个通道的双面涂覆的系统中，其中各个端块不仅可以容易地彼此相对靠近地放置，而在一个端块上没有阻碍另一个端块的定位的突起，而且其中端块还可以容易地设有可以彼此独立地提供可消耗靶与磁棒之间的相对运动的驱动单元，例如，其可以彼此独立地以旋转运动驱动可消耗靶。

根据本发明实施例的端块也可以有利地应用在例如WO2016/005476中描述的具有移动阴极的系统中。

Claims (17)

1.一种用在沉积装置中的端块(100)，用于将圆柱体可消耗靶(150)与磁棒、与沉积装置的外部连接，端块包括提供可消耗靶与磁棒之间的相对移动的驱动单元，该驱动单元包括从动轴，其中包含端块(100)的端块壳体(160)基本上与从动轴轴向对称并同轴，

其中，用于在可消耗靶与磁棒之间提供相对移动的驱动单元包括用于驱动可消耗靶(150)的可消耗靶马达(120)和可消耗靶驱动轴(126)，可消耗靶驱动轴(126)与可消耗靶同轴，

其特征在于，端块包括可消耗靶上的电力传输单元，其中可消耗靶驱动轴(126)适于将电力传送到可消耗靶(150)。

2.如权利要求1所述的端块，其中围绕端块壳体并垂直于从动轴的圆的直径不大于其上可安装可消耗靶的耦合器的直径的2.7倍。

3.如权利要求1所述的端块(100)，可消耗靶驱动轴(126)至少部分地由导电材料制成。

4.如权利要求1所述的端块，其还包括以下部分中的至少一个：(i)可旋转的电接触，以在可消耗靶上获得电力，(ii)一个或多个轴承，在可消耗靶绕其轴旋转的同时机械地支撑可消耗靶，(iii)用于制冷剂和/或真空的一个或多个可旋转密封设备。

5.如权利要求1所述的端块(100)，可消耗靶马达(120)包括安装在端块(100)的静态部分(110)上的线圈(122)，并且包括安装在可消耗靶驱动轴(126)上的磁体系统(124)，线圈和磁体系统(124)被安装成使得通过发送流过线圈的电流，可在可消耗靶驱动轴(126)上生成旋转力矩。

6.如权利要求5所述的端块(100)，静态部分包括具有至少一个圆柱体(112，116)的盘(114)，所述圆柱体(112，116)与可消耗靶驱动轴(126)同轴并且盘(114)垂直于可消耗靶驱动轴(126)，所述至少一个圆柱体(112，116)位于可消耗靶驱动轴(126)周围或内部。

7.如权利要求6所述的端块，可消耗靶马达(120)的线圈(122)安装在圆柱体(112，116)上，并且动力传输(140)安装在圆柱体(112，116)和可消耗靶驱动轴(126)之间。

8.如权利要求6所述的端块，用于提供可消耗靶与磁棒之间的相对移动的驱动单元包括用于移动可消耗靶内的磁棒的磁棒马达(220)和磁棒驱动轴(226)。

9.如权利要求8所述的端块(100)，磁棒马达(220)与可消耗靶马达(120)串联放置，磁棒马达附连到静态部分(110)，并且磁棒驱动轴(226)与可消耗靶驱动轴(126)同轴安装。

10.如权利要求8所述的端块(100)，磁棒马达(220)包括安装在端块(100)的静态部分(110)上的线圈(222)，并且包括安装在磁棒驱动轴(226)上的磁体系统(224)，线圈(222)和磁体系统(224)安装成使得通过发送流过线圈的电流，可在磁棒驱动轴(226)上生成旋转力矩。

11.如权利要求9所述的端块(100)，在盘(114)的与存在至少一个原始圆柱体(112，116)的侧相对的侧上存在至少一个附加圆柱体(212，216)，附加圆柱体(212，216)与可消耗靶驱动轴(126)同轴，并且磁棒驱动轴(226)的一部分位于附加圆柱体(212，216)周围或内部。

12.如权利要求1所述的端块，其还包括将个体磁体或一系列磁体定位在磁棒中的单元。

13.一种沉积装置(300,400)，包括至少一个如前述权利要求中任一项所述的端块(100)。

14.如权利要求13所述的沉积装置(300,400)，该沉积装置包括至少一个端块(100)，该沉积装置(300)适于使得可消耗靶(150)可放置在所述至少一个端块(100)上并且基板(310)可布置在可消耗靶(150)旁边。

15.如权利要求13所述的沉积装置(300,400)，该沉积装置包括多个端块，并且这些端块以具有平行的可消耗靶驱动轴的二维配置布置。

16.如权利要求13所述的沉积装置(300,400)，其中基板可相对于可消耗靶的位置处于多个方向。

17.如权利要求13所述的沉积装置(300,400)，其可用于基板不平坦的应用。

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