DE10312631A1

DE10312631A1 - Magnetron mit Kühlmittelschutz

Info

Publication number: DE10312631A1
Application number: DE2003112631
Authority: DE
Inventors: Ralf Landgraf; Wilhelm Herwig
Original assignee: Interpane Entwicklungs und Beratungs GmbH and Co KG
Current assignee: Interpane Entwicklungs und Beratungs GmbH and Co KG
Priority date: 2003-03-21
Filing date: 2003-03-21
Publication date: 2004-10-07
Also published as: WO2004084588A1

Abstract

Ein Magnetron (1), welches in einer Vakuumkammer (2) angeordnet ist, umfaßt eine zylindrisch geformte, länglich hohle Targetkonstruktion (21), die in der Vakuumkammer (21) drehbar gelagert ist, und eine Magnetkonstruktion (25) innerhalb der Targetkonstruktion (21), die sich im wesentlichen über deren axiale Länge erstreckt und gegen Mitdrehen gesichert ist. Die Magnetkonstruktion (25) ist gegenüber einem die Targetkonstruktion (21) kühlenden Kühlmittelkreislauf (18) abgedichtet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetron nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beispielsweise ist aus der WO 91/07521 ein zylindrisches Magnetron bekannt, welches in einer Vakuumkammer-Umfassung aufgebaut ist. Es weist mindestens eine längliche, zylindrisch geformte Targetkonstruktion auf, die innerhalb der Vakuumkammer in einer um ihre Längsachse drehbaren Weise gelagert ist, sowie mit der Targetkonstruktion antriebsmäßig verbundene Mittel zum Drehen der Targetkonstruktion um deren Längsachse. Eine Magnetkonstruktion erstreckt sich innerhalb der Targetkonstruktion im wesentlichen über deren gesamte Länge und ist gegen ein Mitdrehen mit der Targetkonstruktion festgelegt. Eine Mehrzahl von Rollen ist an der Magnetkonstruktion gehaltert und stützt sich an der Innenseite der Targetkonstruktion ab, um so eine Trennung zwischen der Magnetkonstruktion und der Innenfläche der Targetkonstruktion aufrechtzuerhalten.

Nachteilig an dem aus der WO 91/07521 bekannten Magnetron ist insbesondere, daß die Magnetkonstruktion von dem das Magnetron kühlenden Wasser umströmt wird. Dadurch werden hohe Anforderungen an das Material der Magnete gestellt, wodurch die Magnetkonstruktion teuer und aufwendig wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, bei einem Magnetron nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die Magnetkonstruktion so unterzubringen, daß sie einerseits vor Korrosion durch das Kühlwasser geschützt ist und andererseits das Target zuverlässig gekühlt wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Magnetkonstruktion ist erfindungsgemäß gegenüber dem Kühlkreislauf des Magnetrons abgedichtet und ermöglicht so eine beliebige Auswahl des Magnetmaterials ohne die Einschränkung, ein Material wählen zu müssen, welches korrosionsbeständig bei Kontakt mit Wasser ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Das erfindungsgemäße Magnetron weist dabei vorteilhafterweise ein Magnetschutzrohr auf, in welchem die Magnete angeordnet sind. Das Magnetschutzrohr schützt einerseits die Magnete vor dem Kontakt mit der Kühlflüssigkeit, andererseits stützt es die Magnetkonstruktion so ab, daß eine aufwendige Justierung des Magnetfeldes aufgrund der Durchbiegung der Magnetkonstruktion entfallen kann.

Weiterhin ist von Vorteil, daß der kombinierte Kühlmittelzu- und -ablauf an einem Ende der Targetkonstruktion mit dem Magnetschutzrohr verbunden ist und dieses dadurch am Mitdrehen mit der Targetkonstruktion gehindert ist.

Vorteilhafterweise durchströmt die Kühlflüssigkeit das Magnettragrohr und anschließend turbulent einen engen Ringraum zwischen dem Targettragrohr und dem Magnetschutzrohr, so daß ein optimaler Wärmetransport gewährleistet ist.

Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Gesamtdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgestalteten Magnetrons im Schnitt;
2 die Targetanordnung des erfindungsgemäßen Magnetrons gemäß 1 in einer axialen Schnittdarstellung; und
3 die Targetanordnung gemäß 2 in einer radialen Schnittdarstellung.
1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Magnetrons 1 in einer Gesamtansicht. Das Magnetron ist in einer Vakuumkammer 2 angeordnet, welche beispielsweise in Form eines Trogs 3 mit einem Deckel 4 ausgeführt sein kann.
Das erfindungsgemäße Magnetron 1 ist insbesondere zur Beschichtung von großflächigen Substraten, beispielsweise Flachglas, mittels eines Zerstäubungs- bzw. Sputterverfahrens geeignet. Hierbei wird eine ein- oder mehrschichtige Beschichtung, beispielsweise eine Wärmeschutzbeschichtung, auf das Substrat aufgebracht.
In 1 ist ein Substrat 5 unterhalb des Magnetrons 1 dargestellt, welches auf einer beispielsweise aus mehreren Rollen 6 bestehenden Fördereinrichtung 7 durch die Vakuumkammer 2 unter dem Magnetron 1 vorbeigeführt und dabei beschichtet wird.
Das Magnetron 1 ist in der Vakuumkammer 2 fest angeordnet. Eine Antriebskonstruktion 8, welche beispielsweise in Form eines Zahnriemenantriebs 8 ausgeführt sein kann, ist an einem ersten Ende 9 des Magnetrons 1 zum rotatorischen Antrieb der rotierenden Bauteile des Magnetrons 1 vorgesehen. Dabei greift ein Zahnriemen 10 in eine entsprechend ausgestaltete Zahnscheibe 11 ein, welche in kraftschlüssiger Verbindung mit einer Welle 12 steht. Die Welle 12 ist in einem Lager 13 gelagert, welches in einem Gehäuse 14 des Zahnriemenantriebs 8 angeordnet ist. Die Vakuumkammer 2 ist gegen das Gehäuse 14 durch geeignete Dichtvorrichtung abgedichtet.
Ein Kühlmittelzu- und -ablauf 15 ist an einem zweiten Ende 16 des Magnetrons 1 vorgesehen. Der Kühlmittelzu- und -ablauf 15 ist dabei ebenfalls in einem Gehäuse 17 angeordnet, welches gegenüber der Vakuumkammer 2 geeignet abgedichtet ist. Eine detaillierte Darstellung des Magnetrons 1 und des das Magnetron 1 kühlenden Kühlmittelkreislaufs 18 ist den 2 und 3 sowie der folgenden Beschreibung zu entnehmen.
Die rotierenden Bauteile des Magnetrons 1 sind am zweiten Ende 16 des Magnetrons 1 in einem Lager 19 gelagert, welches im Ausführungsbeispiel an dem Gehäuse 14 des Kühlmittelzu- und -ablaufs 15 ausgebildet ist.
2 zeigt in einer ausschnittsweisen axialen Schnittdarstellung das Magnetron 1 ohne Antriebskonstruktion 8 und Kühlmittelzu- und -ablauf 15. Mit 1 übereinstimmende Bauteile sind dabei in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Das Magnetron 1 umfaßt, wie bereits in der vorangegangenen Beschreibung erwähnt, rotatorisch angetriebene Bauteile, welche die Beschichtung mittels eines rotierenden, rohrförmigen Targets 20 ermöglichen. Eine Targetkonstruktion 21 des Magnetrons 1 umfaßt dabei das Target 20, welches auf einem Targettragrohr 22 angeordnet ist. Das Target 20 und das Targettragrohr 22 sind dabei hohlzylindrisch ausgebildet.
In dem Targettragrohr 22 ist erfindungsgemäß ein Magnetschutzrohr 23 angeordnet, welches von dem Targettragrohr 22 durch einen Ringraum 24 beabstandet ist. Innerhalb des Magnetschutzrohres 23 verläuft eine Magnetkonstruktion 25, welche ein Magnettragrohr 26, Magnete 27 und ein Magnetjoch 28 umfaßt.
Die Kühlflüssigkeit wird über einen Zulauf 29 im zweiten Ende 16 des Magnetrons 1 zugeführt und durchströmt in Pfeilrichtung das Magnettragrohr 26. Am ersten Ende 9 des Magnetrons 1 wird die Kühlflüssigkeit durch eine Bohrung 30 in einem Abschlußbauteil 31 geführt, welches einerseits als Abschluß für das Magnetschutzrohr 23 und andererseits mit einer Gegenplatte 32 zur Aufnahme des Lagers 33 dient.
Wie bereits in der Beschreibung zu 1 erläutert, greift an der Gegenplatte 32 die Welle 12 an, welche über die Zahnscheibe 11 von dem Zahnriemenantrieb 8 angetrieben wird. Dadurch wird das mit der Gegenplatte 32 verbundene Targettragrohr 22 mit dem Target 20 gegenüber dem Magnetschutzrohr 23 gedreht, welches selbst ortsfest bleibt.
Die Kühlflüssigkeit durchströmt das Abschlußbauteil 31 und tritt durch seitliche Bohrungen 34 aus. Es strömt dann durch den Ringraum 24 zwischen Targettragrohr 22 und Magnetschutzrohr 23 zum zweiten Ende 16 des Magnetrons 1 zurück, wo es durch einen Ablauf 35 abgeleitet wird.
Der Ringraum 24 ist dabei so dimensioniert, daß in Abhängigkeit von der Kühlflüssigkeitsmenge eine turbulente Strömung entsteht, welche zu einem guten Wärmeübergang und somit zu einer effektiven Kühlung führt.
3 zeigt in einer radialen Schnittdarstellung einen Schnitt durch das in 2 dargestellte Magnetron 1.
Wie bereits weiter oben erläutert, sind Target 20, Targettragrohr 22 und Magnetschutzrohr 23 hohlzylindrisch ausgeführt.
In dem Magnetschutzrohr 23 ist das im Querschnitt quadratische Magnettragrohr 26 angeordnet. An diesem ist der Magnetjochträger 28 befestigt, welcher das Magnetjoch 40 aufnimmt und welcher U-förmig oder trogförmig ausgebildet sein kann und sich vorzugsweise an der Innenseite 36 des Magnetschutzrohres 23 abstützt. Dadurch kann die Magnetkonstruktion 25 auf der gesamten axialen Länge stabil und gleichmäßig unterstützt werden. Aufwendige und kostenintensive Justierungen des durch die Magnete 27 erzeugten Magnetfeldes können dadurch vermieden werden, da die Magnetkonstruktion 25 dadurch eine hohe Biegesteifigkeit erreicht.
Die Magnete 27 können dabei bedingt durch das erfindungsgemäße Magnetschutzrohr 23 aus beliebigen magnetischen Materialien hergestellt werden, ohne daß Rücksicht auf die Materialauswahl hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit gegenüber der Kühlflüssigkeit genommen werden muß. Von den drei Magneten 27 weisen die zwei äußeren Magnete eine gleichsinnige Polung auf. Diese sind rechts und links des gegensinnig gepolten, mittleren Magneten 27 angeordnet, wodurch ein doppel-bogenförmiges Magnetfeld erzeugt wird.

Claims

Magnetron (1), welches in einer Vakuumkammer (2) angeordnet ist, mit einer länglichen hohlen Targetkonstruktion (21), die in der Vakuumkammer (2) drehbar gelagert ist, und einer innerhalb der Targetkonstruktion (21) angeordneten Magnetkonstruktion (25), welche zumindest einen Magneten (27) aufweist, und mit einem die Targetkonstruktion (21) kühlenden Kühlmittelkreislauf (18), dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkonstruktion (25) gegenüber dem Kühlkreislauf (18) so abgedichtet ist, daß dessen Kühlmittel nicht mit dem zumindest einen Magneten (27) der Magnetkonstruktion (25) in Berührung kommt.
Magnetron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkonstruktion (25) in einem Magnetschutzrohr (23) angeordnet ist.
Magnetron nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Magnete vorgesehen sind und daß die Magnete (27) an einem Magnetjochträger (28) angeordnet sind.
Magnetron nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetjochträger (28) U-förmig ausgebildet ist und sich an einer Innenseite (36) des Magnetschutzrohres (23) abstützt.
Magnetron nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetjochträger (28) zusätzlich an einem Magnettragrohr (26) im Magnetschutzrohr (23) befestigt ist.
Magnetron nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Magnete (27), ein Magnetjoch (40), der Magnetjochträger (28) und das Magnettragrohr (26) im Wesentlichen über die gesamte axiale Länge des Magnetschutzrohres (23) erstrecken.
Magnetron nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Magnetschutzrohr (23) im Wesentlichen über die gesamte axiale Länge der Targetkonstruktion (21) erstreckt.
Magnetron nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Targetkonstruktion (21) ein Targettragrohr (22) und ein rohrförmiges Target (20) umfaßt.
Magnetron nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkonstruktion (25) in dem Targettragrohr (22) angeordnet ist.
Magnetron nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Targettragrohr (22) und das Target (20) gegenüber dem Magnetschutzrohr (23) der Magnetkonstruktion (25) drehbar gelagert sind.
Magnetron nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Targetkonstruktion (21) durch eine Antriebskonstruktion (8) angetrieben ist.
Magnetron nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskonstruktion (8) als Zahnriemenantrieb (8) ausgeführt ist.
Magnetron nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnriemenantrieb (8) an einem ersten Ende (9) der Targetkonstruktion (21) in Eingriff ist.
Magnetron nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß an einem zweiten Ende (16) der Targetkonstruktion (21) ein Kühlmittelzu- und -ablauf (15) vorgesehen ist.
Magnetron nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelzu- und -ablauf (15) fest mit dem Magnetschutzrohr (23) verbunden ist.
Magnetron nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelzu- und -ablauf (15) mit einem Ringraum (24) zwischen dem Targettragrohr (22) und dem Magnetschutzrohr (23) in Verbindung steht.
Magnetron nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelzu- und -ablauf (15) mit dem Magnettragrohr (26) in Verbindung steht.
Magnetron nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Targetkonstruktion (21) an einem zweiten Ende (16) in einem Lager (19) drehbar gelagert ist.