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Die
Erfindung betrifft einen Versorgungsendblock zur Versorgung von
Magnetrons mit einem Kühlmittel und elektrischer Spannung
sowie einen Versorgungsendblock zum Antrieb von Sputterkathoden.
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Bei
herkömmlichen Sputtereinrichtungen zur Hochvakuumbeschichtung
durch Kathodenzerstäubung werden zumeist plattenförmige
Targets auf einem Magnetron montiert und das Material des Targets
anschließend durch Ionenbeschuss zerstäubt. Auf
Grund der starren Anordnung von Target und Magnetron zueinander
bilden sich mit der Zeit im Targetmaterial Vertiefungen oder Gräben
an den Stellen, an denen das Targetmaterial auf Grund der magnetischen
Feldlinien bevorzugt zerstäubt wird. Dadurch ist die Ausbeute
an Targetmaterial relativ gering, da das Target frühzeitig
ausgewechselt werden muss.
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Zur
Vermeidung dieses Effekts wurden verschiedene Lösungen
für Sputtereinrichtungen zur Verwendung bei der Beschichtung
von Substraten durch Kathodenzerstäubung vorgeschlagen.
So ist aus
US 4,356,073 eine
drehbare Sputterkathode bekannt, die ein langgestrecktes zylindrisches
Rohrelement umfasst, das mit einer Schicht des gewünschten
Beschichtungsmaterials versehen ist. Aus
US 4,443,318 ist ebenfalls eine drehbare
Sputterkathode bekannt, die ein langgestrecktes zylindrisches Rohrelement,
Mittel zur Drehung des Rohrelements und Targetmittel mit Beschichtungsmaterial
umfasst, die lösbar an dem Rohrelement angebracht sind.
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Bei
den genannten Lösungen kann durch Drehung des Rohrelements
erreicht werden, dass der Materialabtrag über die gesamte
Fläche des Targets gleichmäßig erfolgt
und auf diese Weise die Bildung von Vertiefungen oder Gräben
im Targetmaterial verhindert werden.
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Unter
dem Begriff Sputtereinrichtung soll im Sinne dieser Anmeldung eine
Anordnung verstanden werden, die mindestens ein Magnetron und eine Sputterkathode
mit einem oder mehreren Targets umfasst.
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Zur
Versorgung der Sputtereinrichtung mit einem Kühlmittel
und elektrischer Spannung sowie zur Drehung der Sputterkathode werden
innerhalb der Vakuumkammer der Beschichtungsvorrichtung so genannte
Versorgungsendblöcke montiert. Dabei sind zwei Typen von
Versorgungsendblöcken zu unterscheiden. Der erste Typ von
Versorgungsendblöcken weist Anschlüsse für
ein Kühlmittel und die elektrische Spannungsversorgung
der in der Vakuumkammer angeordneten Sputtereinrichtung auf. Der zweite
Typ von Versorgungsendblöcken umfasst ein Antriebsmittel
zur Drehung der Sputterkathode, beispielsweise einen Elektromotor,
und eine Drehmomentübertragungseinrichtung, beispielsweise
ein Getriebe oder ein Riemenantrieb, zur Momentenübertragung
vom Antriebsmittel zur Sputterkathode.
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Sind
in einer Beschichtungsvorrichtung zwei oder mehrere solcher Sputtereinrichtungen
vorgesehen, so sind in der Vakuumkammer Versorgungsendblöcke
in gleicher Zahl vorgesehen. Auf diese Weise steigt der Aufwand
zur Versorgung der Sputtereinrichtung mit einem Kühlmittel
und elektrischer Spannung sowie zur Drehung der Sputterkathode mit
der Zahl der in der Vakuumkammer angeordneten Sputtereinrichtungen,
wodurch die Herstellung solcher Beschichtungsvorrichtungen sehr
teuer ist.
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Eine übergeordnete
Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen Versorgungsendblock
für eine Sputtereinrichtung anzugeben, der einfach aufgebaut,
kostengünstig herstellbar und zur Aufnahme von zwei oder
mehr Sputtereinrichtungen geeignet ist. Eine weitere Aufgabe der
Erfindung besteht darin, einen Versorgungsendblock zur Versorgung
einer Sputtereinrichtung mit einem Kühlmittel und elektrischer
Spannung anzugeben, der die gleichzeitige Versorgung mehrerer Sputtereinrichtungen,
die innerhalb derselben Vakuumkammer angeordnet sind, ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Versorgungsendblock
zum Antrieb einer Sputtereinrichtung anzugeben, der den gleichzeitigen
Antrieb mehrerer Sputtereinrichtungen, die innerhalb derselben Vakuumkammer
angeordnet sind, ermöglicht.
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Der
der Erfindung zugrundeliegende Gedanke besteht darin, Versorgungsendblöcke
bereitzustellen, die zwar zur Aufnahme von zwei oder mehr Sputtereinrichtungen
ausgelegt sind, bei denen die entsprechenden Einrichtungen zur Versorgung
mit Kühlmittel, zum Antrieb der Sputtereinrichtungen oder/und
zur Versorgung mit elektrischer Spannung jedoch nur einmal vorhanden
sind und so gestaltet sind, dass sie zur Versorgung aller Sputtereinrichtungen
genutzt werden können. Dadurch wird der Aufbau der Versorgungsendblöcke
gegenüber bekannten Lösungen drastisch vereinfacht,
ihre Herstellung ist deutlich kostengünstiger und notwendige
Wartungsarbeiten sind einfacher durchführbar.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe gelöst durch einen Versorgungsendblock mit
den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Der
erfindungsgemäße Versorgungsendblock zur Versorgung
einer Sputtereinrichtung mit einem Kühlmittel und elektrischer
Spannung, der mindestens ein Drehlager zur Lagerung einer Sputtereinrichtung,
elektrische Anschlüsse zur elektrischen Spannungsversorgung
der Sputtereinrichtung sowie Kühlmittelanschlüsse
zur Versorgung der Sputtereinrichtung mit einem Kühlmittel
umfasst, ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Drehlager
und höchstens ein Kühlmittelkreislauf vorgesehen
sind.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Versorgungsendblock können
zwei oder mehr Sputtereinrichtungen mit einem Kühlmittel
und elektrischer Spannung versorgt werden, wodurch der apparative
Aufwand für Beschichtungsanlagen mit einer Mehrzahl von Sputtereinrichtungen
erheblich sinkt.
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Vorteilhaft
weist der Kühlmittelkreislauf höchstens einen
Kühlmittelzulaufanschluss und höchstens einen
Kühlmittelablaufanschluss auf. Dadurch werden mögliche
Undichtigkeiten an Verschraubungen oder ähnlichen Anschlussmitteln
auf ein Minimum reduziert.
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Der
Kühlmittelkreislauf führt innerhalb des Versorgungsendblocks
vom Kühlmittelzulaufanschluss aus über alle vorgesehenen
Sputtereinrichtungen, die mittels Kühlmittelleitungen parallel oder
in Reihe geschaltet sind, zum Kühlmittelablaufanschluss.
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Zur
elektrischen Isolierung der einzelnen Sputtereinrichtungen voneinander
ist der Kühlmittelkreislauf vorzugsweise mit einem elektrisch
nicht oder schlecht leitenden Kühlmittel befüllt.
Wird ein schlecht leitendes Kühlmittel verwendet und werden zur
Verbindung der einzelnen Sputtereinrichtungen zu einem gemeinsamen
Kühlmittelkreislauf sehr lange Kühlmittelleitungen
verwendet, so hat das in den Kühlmittelleitungen enthaltene
Kühlmittel einen so hohen elektrischen Widerstand, dass
die Sputtereinrichtungen elektrisch voneinander getrennt sind.
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Besonders
vorteilhaft wird als Kühlmittel deionisiertes Wasser verwendet,
da dieses preisgünstig und umweltneutral ist.
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Der
erfindungsgemäße Versorgungsendblock zum Antrieb
einer Sputtereinrichtung, der mindestens ein Drehlager zur Lagerung
einer Sputtereinrichtung sowie eine Drehmomentübertra gungseinrichtung
zur Übertragung eines Drehmoments auf eine Sputtereinrichtung
umfasst, ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Drehlager
vorgesehen sind und die Drehmomentübertragungseinrichtung
mindestens zwei Abtriebe aufweist.
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Die
Drehmomentübertragungseinrichtung verfügt in bekannter
Weise über einen Antrieb, der mit einem Antriebsaggregat,
beispielsweise einem Elektromotor, in Wirkverbindung steht, wobei
das Antriebsaggregat vorzugsweise im oder am Versorgungsendblock
angeordnet ist. In jedem Drehlager kann eine Sputtereinrichtung
gelagert sein, die mit einem Abtrieb der Drehmomentübertragungseinrichtung
in Wirkverbindung steht, so dass das Antriebsaggregat im Betrieb
alle vorgesehenen Sputtereinrichtungen antreibt.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Versorgungsendblock können
mehrere Sputtereinrichtungen von nur einem Antriebsaggregat gleichzeitig
angetrieben werden, wodurch der apparative Aufwand für
Beschichtungsanlagen mit einer Mehrzahl von Sputtereinrichtungen
erheblich sinkt.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind einzelne Abtriebe
der Drehmomentübertragungseinrichtung zu- und abschaltbar
ausgeführt. Dadurch können einzelne Sputtereinrichtungen
bedarfsweise zu- oder abgeschaltet werden, beispielsweise bei der
Herstellung von Mehrschichtsystemen, wenn die einzelnen Sputtereinrichtungen
mit Targets aus verschiedenen Materialien ausgerüstet sind.
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Nachfolgend
werden Ausgestaltungen der beschriebenen Versorgungsendblöcke
anhand von einer Zeichnungsfigur näher erläutert.
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Dabei
zeigt 1 eine Sputtereinrichtung, bei der zwei Rohrtargets 3,
d. h. Sputterkathoden, zwischen einem ersten Versorgungsendblock 1 und einem
zweiten Versorgungsendblock 2 parallel zueinander angeordnet
sind. Im Innern der beiden Rohrtargets 3 ist je ein Magnetsystem
angeordnet. Die Rohr targets 3 sind an jedem ihrer Enden
drehbar in je einem gemeinsamen Versorgungsendblock 1, 2 gelagert,
d. h. jeder Versorgungsendblock 1, 2 weist zwei
Drehlager 11, 21 auf. Dabei ist der erste Versorgungsendblock 1 zur
Versorgung der Sputtereinrichtungen mit einem Kühlmittel
und elektrischer Spannung ausgebildet und der zweite Versorgungsendblock 2 zum
Antrieb des Rohrtargets 3 einer Sputtereinrichtung ausgebildet.
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Der
erste Versorgungsendblock 1 weist neben den beiden Drehlagern 11 einen
einzigen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf auf, der der gleichzeitigen
Versorgung beider Sputtereinrichtungen mit einem Kühlmittel
dient. Hierzu sind an der Oberseite des ersten Versorgungsendblocks 1 ein
Kühlmittelzulaufanschluss 12 und ein Kühlmittelablaufanschluss 13 vorgesehen.
Der Kühlkreislauf im Innern des Versorgungsendblocks 1 ist
so gestaltet, dass das Kühlmittel parallel in beide Sputtereinrichtungen
geleitet wird, so dass beide Rohrtargets 3 gleichmäßig
gekühlt werden.
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Zur
elektrischen Spannungsversorgung ist für jede Sputtereinrichtung
ein elektrischer Anschluss 14 vorgesehen, so dass die beiden
Rohrtargets 3 auf unterschiedliche elektrische Potentiale
gelegt werden können. Dadurch wird beispielsweise gegenphasiger
AC-Betrieb der beiden Sputtereinrichtungen möglich. Falls
nur ein Betrieb der beiden Sputtereinrichtungen auf gleichem elektrischem
Potential beabsichtigt ist, wäre es selbstverständlich
auch ausreichend, lediglich einen gemeinsamen elektrischen Anschluss 14 für
beide Sputtereinrichtungen vorzusehen.
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Der
zweite Versorgungsendblock 2 weist neben den beiden Drehlagern 21 eine
einzige gemeinsame Drehmomentübertragungseinrichtung 22 auf, die
dem gleichzeitigen oder abwechselnden Antrieb beider Sputtereinrichtungen
dient. Hierzu ist die Drehmomentübertragungseinrichtung 22 so
gestaltet, dass sie ein von der Oberseite des zweiten Versorgungsendblocks 2 zugängliches
Antriebsende aufweist, das mit einem Antriebsmittel zur Drehung der
Sputterkathode, beispielsweise einem Elektromotor, verbindbar ist.
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Außerdem
ist die Drehmomentübertragungseinrichtunq 22 so
gestaltet, dass die mit den Sputtereinrichtungen in Wirkverbindung
stehenden Abtriebe der Drehmomentübertragungseinrichtung 22 unabhängig
voneinander zu- und abschaltbar ausgeführt sind, so dass
wahlweise der Betrieb einer einzelnen Sputtereinrichtung oder beider
Sputtereinrichtungen gleichzeitig möglich ist. Das Zu-
und Abschalten erfolgt im Ausführungsbeispiel durch im
Innern des Versorgungsendblocks 2 angeordnete Kupplungseinrichtungen,
die die Drehmomentübertragung wahlweise ermöglichen
oder verhindern.
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- 1
- erster
Versorgungsendblock
- 11
- Drehlager
- 12
- Kühlmittelzulaufanschluss
- 13
- Kühlmittelablaufanschluss
- 14
- elektrischer
Anschluss
- 2
- zweiter
Versorgungsendblock
- 21
- Drehlager
- 22
- Drehmomentübertragungseinrichtung
- 3
- Rohrtarget
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 4356073 [0003]
- - US 4443318 [0003]