DE69901502T2

DE69901502T2 - Vakuumdichte kupplung für rohre

Info

Publication number: DE69901502T2
Application number: DE69901502T
Authority: DE
Inventors: Dirk Cnockaert; Wilmert De Bosscher; Erwin Lootens; Pascal Verheyen
Original assignee: Sinvaco NV
Current assignee: Soleras Advanced Coatings BV
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1999-06-28
Publication date: 2003-01-16
Anticipated expiration: 2019-06-29
Also published as: ES2177303T3; DE69901502D1; CA2336594C; WO2000000766A1; KR100627440B1; JP4460773B2; KR20010071532A; US20080012337A1; CA2336594A1; EP1092109A1; EP1092109B1; CN1163683C; CN1307671A; EP0969238A1; JP2002519604A

Description

Die Erfindung betrifft eine vakuumdichte Kupplung für die Endstücke von zwei rohrförmigen Abschnitten. Sie betrifft vor Allem die Kupplung von schweren Rohrabschnitten, die sich um ihre in Längsrichtung verlaufende Rohrachse drehen müssen, wie zum Beispiel drehbare Ziele in Vakuumsputerreaktoren, vor Allem Magnetronen.

Hintergrund der Erfindung

Vakuum- oder wenigstens fluiddichte Kupplungen für Rohrenden sind aus den Patentveröffentlichungen DE 3 328 137; US 4 900 063, US 5 591 314; WO 85/04940 und EP 0 726 417 bekannt. Die meisten dieser Kupplungen weisen Klemmringe auf, die auf Grund der Natur ihrer Befestigungsmittel nicht eine im Wesentlichen zylindrische äußere Oberfläche haben. Dies verhindert eine Rohrdrehung im Inneren einer kleinen Öffnung, die die Klemmringe umgibt, das heißt radial zu ihnen hin weist. Des Weiteren stoßen die transversalen Rohrenden, wenn sie zusammen gefügt sind, im Wesentlichen mit ihren Stirnflächen gegen einander, wobei Dichtungsmittel zwischen ihnen in diesem transversalen Zusammenstoßbereich positioniert sind. Wenn ein Rohrende das andere schwere Rohr, zum Beispiel im Balkenmodus, tragen muss und es optional in Drehung versetzen muss, zum Beispiel mit einer beträchtlichen Geschwindigkeit, dann wird die Struktur aus diesen bekannten Kupplungen vom Zusammenstoßtyp eigentlich nicht auszuhaltenden Spannungen und Lasten unterworfen.
Die US 5 480 193 beschreibt eine Aufschieb-Armatur, die eine gespaltene Klemme aufweist. Ein inneres Rohrende ist mit zwei O-Ring-Dichtungen versehen, und ein äußeres Rohrende wird über die Dichtungen geschoben. Jede Hälfte der axialen Klemme weist eine halbring-förmige Oberfläche auf, die derart positioniert ist, dass sie dasjenige Teilstück der Aufschieb-Armatur einkreist, das über den Dichtungen liegt. Elastische Einsätze sind in der Klemme platziert, die sich hinunter auf das äußere Rohr klemmen. Auf Grund der Verwendung von elastischen Komponenten gibt es eine gewisse Möglichkeit für eine relative Bewegung zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr.
Die US 5 647 612 beschreibt eine Aufschieb-Rohrarmatur, die durch eine aufgehängte Klemme geklemmt wird. In der geschlossenen Position arbeiten die beiden Hälften der Klemme derart zusammen, dass sie eine Vertiefung bilden, die mit derjenigen des mit der Armatur versehenen Teils der Kupplungen korrespondiert, wodurch sie die Kupplungen axial zurück halten, diese aber nicht zusammen klemmen. Die Klemme wird durch einen lösbaren Verschlussmechanismus geschlossen gehalten.

Aufgabe und Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Kupplungen zu vermeiden und eine zuverlässige vakuumdichte Kupplung für relativ schwere Rohrabschnitte zur Verfügung zu stellen. Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, eine solche Kupplung zu entwerfen, die eine Drehung bei einer relativ hohen Geschwindigkeit erlaubt, wenn dies benötigt wird. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Kupplung zu produzieren, die einfach zusammen gebaut und auseinander gebaut werden kann und die leicht als zum Beispiel eine Spindel-Ziel- Kupplung für ein drehbares Sputter-Ziel verwendet werden kann. Die Kupplung ist für mehrfaches Auseinanderbauen und Wiederzusammenbauen entworfen. Nach dem Befestigen der Kupplung kann die Spindel an ihrer Stützeinheit angebracht werden, die zum Beispiel ein Endblock sein kann, der mit den Verbindungsanschlüssen für den Antrieb und die Kühlung des inneren Raumes des Zielrohrs versehen sein kann.
Bei der vakuumdichten Kupplung gemäß dem Anspruch 1 für die Endstücke von zwei rohrförmigen Abschnitten gemäß der vorliegenden Erfindung ist der innere Durchmesser des ersten Endstücks so gewählt, dass er kleiner als der des zweiten Endstücks ist. Diese zweite Endstück trägt ein Flanschende, dass sich radial nach außen erstreckt, und dieses Endstück kann axial über das erste Endstück geschoben werden kann, so dass dieses Endstück gegen einen peripheren äußeren Anschlagring an dem ersten Endstück anschlägt. Wenigstens ein Dichtring ist zwischen den besagten Endstücken in ihrem überlappenden zylindrischen Kontaktbereich vorgesehen. Die Kupplung weist des Weiteren einen Klemmring auf, der eine im Wesentlichen zylindrische äußere Oberfläche aufweist. Dieser Ring ist aus zwei im Wesentlichen gleichen Hälften zusammen gesetzt, von denen jede jeweils einen U- förmigen Querschnitt mit einer nach innen gerichteten Vertiefung aufweist, wobei die Vertiefung das Flanschstück des zweiten Endstücks und den Anschlagring des ersten Endstücks umschließt. Das Festziehen der Klemme führt dazu, dass der Anschlagring in Längsrichtung (axial), formschlüssig und dicht gegen den Flansch geklemmt wird. Die Klemme ist direkt auf dem Flansch und Ring tätig. Es wird bevorzugt, dass die die Last aufnehmenden Oberflächen der Klemme, des Flanschendes und des Anschlagrings aus Metall, wie zum Beispiel Stahl gemacht sind. Die Befestigungsmittel für die Ringhälften weisen an wenigstens einer Stelle Verschraubungsmittel auf, deren Achse rechtwinklig zu der Längsachse der gekoppelten rohrförmigen Abschnitte und im Wesentlichen tangential zu der Klemmringperipherie ist.
Um für eine robuste Kupplung zu sorgen, sollte der besagte überlappende zylindrische Kontaktbereich, wo das eine Rohr in das andere Rohr eintritt, eine minimale Oberfläche in Relation zu dem inneren Durchmesser "d" des ersten Endstücks überschreiten. So kann zum Beispiel kann die minimale Überlappung 5% des inneren Durchmessers des ersten Endstücks betragen. Auf diese Art und Weise wird das eintretende Rohrende eine richtige mechanische Stütze für das umgebende Rohrende während jeder Betriebsbedingung bieten. Um ein leichtes Koppeln in beengten Räumen zu erlauben, sollte der Betrag des Überlapps bevorzugt in der Länge begrenzt sein. So wird es zum Beispiel bevorzugt, falls die Länge des Überlapps zwischen dem ersten und dem zweiten Endstück 50% oder weniger, mehr bevorzugt 30% oder weniger und am Meisten bevorzugt 20% oder weniger des inneren Durchmessers "d" des ersten Endstücks beträgt. Der Überlapp kann 10% sein. Dieser Betrag des Überlapps reicht dafür aus, dass sowohl genug Raum für die Dichtringe als auch mechanische Stabilität zur Verfügung gestellt wird.
Um Lichtbogenbildung zu verhindern, wird es bevorzugt, dass ein Anti- Lichtbogenbildung-Element an der Oberfläche des Klemmringes angebracht wird. Das Anti-Lichtbogenbildung-Element kann ein Ring sein. Das Anti- Lichtbogenbildung-Element kann aus einem isolierenden oder leitfähigen Material gemacht sein.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Weitere Details und Vorteile werden geklärt werden, vor Allem in Relation zu bestimmten bevorzugten Ausführungsformen für Kupplungen zwischen Spindeln und drehbaren Zielen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine in Längsrichtung geschnittene Ansicht einer Kupplung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein transversaler Querschnitt der Fig. 1, der die Klemmringhälften zeigt;
Fig. 3 ist eine in Längsrichtung geschnittene Ansicht einer alternativen Ausführungsform, bei der unter Anderem das Flanschende an dem zweiten Endstück ein separater Ring ist;
Fig. 4 zeigt einen transversalen Querschnitt der Klemme der Fig. 3;
Fig. 5 zeigt in einer in Längsrichtung geschnittenen Ansicht eine alternative Ausführungsform der Befestigungsanordnung für die beiden Hälften des Klemmrings;
Fig. 6 zeigt einen transversalen Querschnitt der Klemme der Fig. 5;
Fig. 7 betrifft das Einsetzen eines rohrförmigen Abschnitts zwischen erste und zweite Endstücke der beiden Kupplungen;
Fig. 8 ist eine explodierte schematische Ansicht einer Kupplung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 9 ist eine in Längsrichtung geschnittene Detailansicht der Kupplung der Fig. 8.

Detaillierte Beschreibung bestimmter Ausführungsformen

Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen und auf bestimmte Zeichnungen beschrieben werden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese beschränkt, sondern nur durch die Ansprüche. Die Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung ist vor Allem als eine Vakuumkupplung geeignet. Die Kupplungen gemäß der vorliegenden Erfindung sind nicht nur für Pegel des Vakuums in dem Bereich von 0,5 bis 0,01 bar geeignet, sondern sie sind auch für Hochvakuum-Pegel geeignet, wie zum Beispiel 10&supmin;³ bar und niedriger, vor Allem 10&supmin;&sup5; bar und niedriger, wie zum Beispiel von 10&supmin;&sup6; und 10&supmin;&sup9; bar. Die Kupplungen gemäß der vorliegenden Erfindung können Ultra- Hochvakuumkupplungen sein. Ein Ultra-Hochvakuum gemäß dieser Erfindung liegt bei 10&supmin;¹&sup0; bar oder niedriger, wie zum Beispiel bei 10&supmin;¹¹ bar bis hinab zu 10-15 bar.
Eine Ausführungsform einer vakuumdichten Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung ist schematisch in der Fig. 1 gezeigt. Im Allgemeinen können die strukturellen Materialien der Kupplung aus einem Metall, wie zum Beispiel Stahl, oder jedem anderen geeigneten Material mit hoher Festigkeit gemacht sein. Die Kupplung weist Endstücke 1, 2 von zwei rohrförmigen Abschnitten auf. Das erste Endstück 1 kann einen kleineren inneren Durchmesser haben als das Endstück 2. Wenn die Erfindung auf eine Spindel-Ziel-Kupplung angewendet wird, dann ist das erste Endstück 1 ein Teil der Spindel oder passt es in die Spindel hinein oder auf die Spindel drauf und ist das zweite Endstück 2 ein Teil des Zielrohrs oder passt es in das Zielrohr hinein oder auf das Zielrohr drauf. Das Zielrohr kann ein inneres Stützrohr 7 aufweisen, auf dem die zylindrische Schicht 8 aus dem Zielmaterial befestigt ist. Die Größe des inneren Raums des ersten Endstücks 1 ist kleiner als der des zweiten Endstücks 2. Das zweite Endstück 2 trägt ein Flanschende 11, das derart axial über das erste Endstück 1 geschoben werden kann, dass es zu Ruhe kommt, wenn es gegen einen peripheren äußeren Anschlagring 10 an dem besagten ersten Endstück anschlägt. Der Kontakt zwischen dem Anschlagring 10 und dem Flansch 11 wird als der Anschlagbereich bezeichnet werden.
Die Kupplung weist wenigstens einen Dichtring 4, 5 zwischen den besagten Endstücken in ihrem überlappenden Kontaktbereich auf. Der Dichtring 4, 5 kann eine O-Ring-Dichtung sein. Ein O-Ring 5 ist bevorzugt in einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nut an der Außenseite des Endstücks der Spindel angeordnet. Ein O- Ring 4 ist bevorzugt in der Nähe des Anschlagbereichs mit dem Endstück des Zielrohrs angeordnet. Obwohl ein O-Ring im Prinzip eine vakuumdichte Dichtung sicher stellen könnte, gewährleisten zwei O-Ringe eine maximale Vakuumintegrität unter den extremsten Betriebsbedingungen. Beide O-Ringe 4 und 5 werden während des Zusammenbaus an der Spindel montiert. Diese Anordnung stellt einen automatischen und gleichförmigen Druck auf der Dichtung zur Verfügung, was das Risiko minimiert, dass sie oder die Dichtoberflächen während des Zusammenbaus, der Kontrolle, der Reinigung und des Zielaustauschs beschädigt werden. Die Kupplungen gemäß der vorliegenden Erfindung sind für wiederholtes Zusammenbauen und Auseinanderbauen entworfen, während ihre mechanischen Eigenschaften noch erhalten bleiben, was zum Beispiel für Vakuum- oder Ultra- Hochvakuum-Bedingungen geeignet ist. Gummi-O-Dichtungen (wie zum Beispiel Viton TM Gummi-O-Ringe) sind für den Hochvakuum-Einsatz geeignet, das heißt bis hinab zu ungefähr 10&supmin;&sup9; bar. Auf Grund des Ausgasens aus dem Gummi werden derartige Ringe nicht für den Ultra-Hochvakuum-Einsatz bevorzugt. Es können toroidale flexible Metalldichtungen, die unter dem Handelsnamen Helicoflex TM von dem Lieferanten Le Carbone-Lorraine aus Frankreich erhältlich sind, an Stelle der Gummi-O-Ringe für Ultra-Hochvakuen, wie zum Beispiel von 10&supmin;¹¹ bis 10&supmin;¹&sup5; bar verwendet werden.
Die Kupplung weist des Weiteren einen Klemmring 3 auf, der eine im Wesentlichen zylindrische äußere Oberfläche hat. Im Wesentlichen zylindrisch meint, dass die Einhüllende des äußeren Umfangs des Rings mit seinen Befestigungsmitteln 9 nicht Teile aufweist, die sich radial außerhalb des besagten Umfangs bis zu einem beträchtlichen Ausmaß erstrecken. Als ein Ergebnis können zylindrische Schilder ziemlich eng über der Klemme, ohne diese zu berühren, platziert werden, und zwar selbst während einer relativen Drehung zwischen der Klemme und dem zylindrischen Schild. Der Klemmring 3 ist bevorzugt aus einem Material mit hoher Festigkeit, wie Metall, zum Beispiel Stahl gemacht. Der Klemmring 3 ist aus zwei im Wesentlichen gleichen Hälften 12, 13 zusammen gesetzt, von denen jede einen halbkreisförmigen oder U-förmigen Querschnitt mit einer nach innen gerichteten Vertiefung 6 aufweist. Wenn der Ring 3 geschlossen wird, dann umfasst die besagte Vertiefung 6 den Flansch 11 und den besagten Anschlagring 10. Das Festziehen der Klemmenhälften 12, 13 zwingt dadurch die transversalen Stirnflächen des Anschlagrings 10 und des Flansches 11 dicht gegen einander mit Hilfe der konisch bearbeiteten Kanten (25 in den Fig. 3, 9). Die Klemme 3 stellt nicht nur ein in Längsrichtung verlaufendes oder axiales Zurückhalten der beiden Endstücke 1, 2 zur Verfügung, sondern sie klemmt auch den Ring 10 aktiv und formschlüssig an den Flansch 11. Die Klemme 3 weist bevorzugt wenigstens eine abgeschrägte innere Kante 25 auf, die während des Klemmens mit einer angefasten Kante 28 an entweder dem Ring 10 oder an dem Flansch 11 zusammen arbeitet (wie in der Fig. 3 gezeigt ist, befindet sich die angefaste Kante 28 an dem Ring 10). Der Winkel der Fasung/Abschrägung sollte so sein, dass sie einen starken axialen Druck auf den entsprechenden Ring 10 beziehungsweise Flansch 11 ausübt. An dem anderen von Ring 10 oder Flansch 11 brauchen keine angefasten/abgeschrägten Kanten (wie es in der Fig. 3 gezeigt ist), oder diese Kanten können ebenfalls mit zusammen arbeitenden Abschrägungen 29, 30 (Fig. 9) versehen sein. Dadurch, dass der Flansch 11 auf eine solide Art und Weise an den Anschlagring 10 geklemmt wird, wird eine relative Bewegung zwischen dem Ring 10 und dem Flansch 11 verhindert, unabhängig davon, ob diese Bewegung axial in Bezug auf die Endstücke 1, 2 oder drehend um eine Drehachse, die parallel zu der Achse der Endstücke 1, 2 liegt, oder drehend um eine Drehachse ist, die rechtwinklig zu der Achse der Endstücke 1, 2 liegt. Dies bedeutet, dass während der Drehung der Kupplung alle in Umfangsrichtung verlaufenden Ungleichgewichtskräfte nicht zu sich wiederholenden kleinen drehenden oder linearen Bewegungen führt, die die Dichtungen 4, 5 beschädigen könnten oder periodische Bewegungen erzeugen könnten, die periodische Änderungen bei der Verarbeitung, wie zum Beispiel dem Sputtern, verursachen könnten. Die beiden Ringhälften 12, 13 sind an ihren Enden 15, 16 durch Befestigungsmittel, wie zum Beispiel Schrauben 9, aneinander befestigt.
Das Befestigungsmittel weist an wenigstens einer Stelle Verschraubungsmittel auf, deren Längsachse 14 rechtwinklig zu der Längsachse der gekoppelten rohrförmigen Abschnitte und im Wesentlichen tangential zu der Klemmringperipherie ist. Dieses Versperren der Klemmenhälften 12, 13 aneinander ist hier mit lediglich zwei Schrauben 9 gezeigt, die in mit Gewinde versehene Löcher in der Klemmenstirnfläche 16 geschraubt sind. Sie können bei jeder Drehposition der Klemme 3 sehr einfach erreicht und gesehen werden. Dies garantiert eine schnelle und benutzerfreundliche Schnittstelle für das Montieren und Entfernen eines zylindrischen Rohrs, vor allem eines drehbaren Ziels. In dieser Ausführungsform, wie sie in der Fig. 2 gezeigt ist, werden beide Schrauben von der gleichen Seite angezogen. Dieses Kupplungssystem muss nicht um 180º um seine Längsachse gedreht werden, um die Rohrenden zu koppeln und zu klemmen. Bei der Verwendung für Ziel-an-Spindel-Kupplungen sind die Schraubenlöcher für die Schrauben an der Spindelseite (bei dem Endstück 1) vorgesehen, um das Sputtern von Material auf die Schrauben zu verhindern oder verringern. Der Klemmring 3 weist bevorzugt eine solide Sektion auf, in der die Löcher für die Schrauben 9 vorgesehen sind. Der Klemmring 3 weist zudem eine Vertiefung für die Aufnahme der äußeren Umfangskante des Flanschs 11 und Rings 10 auf. Diese Vertiefung ist bevorzugt axial asymmetrisch in Bezug auf die Schrauben 9, das heißt zu einer Seite der Vertiefung, platziert, was zu einem kleineren äußeren Durchmesser der Klemme 3 führt.
Bei einer weiteren Ausführungsform, die in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, sind die Schrauben 9 in entgegengesetzte Richtungen zueinander orientiert. Auf diese Art und Weise ist jede Ringhälfte 12, 13 identisch und daher durch die Entgegengesetzte 13, 12 ersetzbar. Die Fig. 3 zeigt die Verwendung eines separaten Flanschrings 11 an dem Ende des überlappenden Rohrabschnitts 2. Dieses Merkmal biete den Vorteil, dass das stützende Rohr 7 für das Ziel nicht jedes Mal mit einem Flansch an seinem Ende hergestellt werden muss. Separate Flanschringe 11 können dazwischen eingesetzt werden, die richtig zu dem ad-hoc-Entwurf des Rohrendes 2 und dem zusammenarbeitenden Klemmring 3 passen. Der Flanschring 11 ist, zum Beispiel durch Schweißen, an dem Rohrende 2 befestigt.
In den Fig. 5 und 6 ist ein alternativer Entwurf des Klemmrings 3 gezeigt. Die beiden Ringhälften 12 und 13 sind in einem Kontaktbereich ihrer Enden 21 und 22 mit Hilfe von Schwenkstiften 17, die geeignet in einem Schwenkblock 26 montiert sind, schwenkbar miteinander verbunden, die beiden Hälften können in eine offene Position geschwenkt werden. Die anderen Enden 15 und 16 werden dann mit Hilfe einer Schraube 9 in einer mit einem Innengewinde versehenen Bohrung 18 geeignet aneinander befestigt.
In bestimmten Vakuumkammern von Sputterreaktoren ist es nützlich, für verschiedene Sputterbreiten zu sorgen. Dies korrespondiert mit verschiedenen Längen der drehbaren Ziele, die verwendet werden sollen. Die aktive Breite des Sputterbereichs kann daher wesentlich kürzer sein als der Abstand zwischen den beiden entgegengesetzten Spindeln, die die Zielrohre tragen. Auf diese Art und Weise ist es von Vorteil, wenn wenigstens eine rohrförmige Einsatzsektion 20 zwischen der Spindel 1 und dem Zielrohr 2 vorgesehen ist, wie es in der Fig. 7 gezeigt ist. Das transversale Ende 23 des Einsatzrohrs 20, das zu dem ersten Endstück 1 (Spindel) hin weist, ist dann wieder ein Ring, der axial über dem besagten ersten Endstück gleiten kann, auf die gleiche Art und Weise ist das entgegengesetzte Ende 24 des Einsatzrohrs 20 ein ring, über dem das besagte zweite Endstück 2 gleiten kann. Dieses Ende ist wieder mit einer geeigneten in Umfangsrichtung verkaufenden Nut 27 für einen Dichtring versehen.
Ein weiteres Klemmgerät 3 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist schematisch in den Fig. 8 und 9 gezeigt und kann mit zusätzlichen ringen 31 und/oder 32 versehen sein, die dazu verwendet werden können, um Lichtbogenbildung in einem Sputtermagenttron zu verhindern. Eines der Rohrenden (2) ist Teil eines drehbaren zylindrischen Ziels und kann vorteilhafterweise in einem reaktiven Sputterprozess verwendet werden. Die Verwendung des Klemmgeräts 3 gemäß dieser Ausführungsform verhindert die Lichtbogenbildung, wenn sie in einem Vakuumabscheideprozess verwendet wird. Die Nummerierung der verschiedenen Teile in den Fig. 8 und 9 korrespondiert mit derjenigen der vorigen Ausführungsformen, mit Ausnahme der vorigen Ausführungsformen, bei denen das Material, das gesputtert werden soll, auf ein Unterstützungsrohr 7 aufgebracht war. Bei dieser Ausführungsform kann das Material, das abgeschieden werden soll, in der Gestalt eines massiven Rohrs 2 vorliegen, die mit einem integralen Ring 37 versehen ist, der an dessen Ende befestigt ist und den passenden Klemmflansch 11 hat. Daher ist in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform das zweite Endstück die 37. Die vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, sondern kann die Flanschbefestigungsverfahren umfassen, die unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 3 beschrieben wurden.
Das Klemmgerät 3 wird als ein Mittel für das Montieren eines zylindrischen drehbaren Ziels, das durch 2 repräsentiert wird, an eine Spindel, die durch 1 repräsentiert wird, verwendet. Das Klemmgerät 3 kann zwei halbkreisförmige Klemmhälften 12, 13 aufweisen, die mit Hilfe von jedem der Befestigungsmittel, die unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 7 beschrieben wurden, aneinander befestigt werden. Der äußere Umfang der Klemme 3 ist im Wesentlichen zylindrisch, wie es unter Bezugnahme auf alle die vorigen Ausführungsform beschrieben worden ist. Die Klemme 3 stellt ein formschlüssiges axiales Klemmen der aneinander anstoßenden Flansche 10, 11 zur Verfügung. Zu diesem Zweck sind die Klemmhälften 12, 13 mit wenigstens einer abgeschrägten Oberfläche 25, 29 versehen, die mit wenigstens einer angefasten Oberfläche 28, 30 an dem Ring 10 und/oder dem Flansch 11 zusammen arbeitet, um den Ring 10 und den Flansch 11 zusammen zu zwingen und um ihre bearbeiteten aneinander anstoßenden Oberfläche formschlüssig zusammen zu klemmen.
Eine Querschnittsansicht der erweiterten Klemme in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform ist unten in der Fig. 9 gezeigt. Die Fig. 8 zeigt eine explodierte Ansicht. Es sind zusätzliche Ringe 31 und 32 vorgesehen, die in zwei Stücken vorliegen können, wohingegen die Bezugszeichen 33 und 34 Rückhaltefedern (die aus einem geeigneten Material, wie zum Beispiel aus Federstahl gemacht sind) repräsentieren, die dazu dienen, die Spaltringe 31 und 32 in der Nähe der Klemmenhälften 12 und 13 zu versperren. Die Ringe 33, 34 können einzelne Stücke sein. Das Zurückhalten kann dadurch getan werden, dass eine Anzahl von Befestigungsstiften 35 (zum Beispiel vier) durch die Klemmenhälften 12 und 13 eingesetzt sind. Die ringe 31 und 32 stellen einen funktionellen Beitrag während des reaktiven Sputterprozesses zur Verfügung. Die Rückhalteringe 33 und 34 sind zusammen mit den Stiften 35 dazu gedacht, die Anbringung der Ringe 31 und 32 an den Klemmenhälften 12 und 13 zu ermöglichen, die weiter oben im Detail beschrieben worden sind. Der Ring 31 kann aus einem isolierenden Material gemacht sein und ist dazu gedacht, den Ring 31 elektrisch von den Klemmenhälften 12, 13 zu isolieren. Der Ring 31 ist nicht essentiell, wenn der Ring 32 isolierend ist. Während eines Sputterprozesses werden die Klemmenhälften 12, 13 auf das gleiche Potenzial wie das Ziel 2 gebracht. Der ring 32 kann ebenfalls aus einem isolierenden Material gemacht sein. Die axial ausgerichtete ringförmige Lippe 36 an dem inneren Durchmesser des Rings 32 erstreckt sich über das Ziel 2 hinweg und kann im Querschnitt eine rechteckige Gestalt haben, obwohl die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt ist. So könnte auch eine sägezahn-ähnliche Gestalt verwendet werden, von der die Kante das Ziel 2 genau bei der Kante des Plasma-Rennbahn berührt, die oberhalb des Ziels 2 in einem Sputtermagnetron induziert wird. Die vorliegende Erfindung weist innerhalb seines Umfangs andere Formen der Lippe 36, die sich über die Zieloberfläche hinweg erstreckt, die passend für verschiedene Prozessbedingungen entworfen ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann der ring 32 aus einem leitfähigen Material gemacht sein und etwas von der Zieloberfläche entfernt sein. Dieser Ring 32 kann auf ein gewünschtes Potenzial gebracht werden, geerdet werden oder elektrisch schwebend sein. In diesem Fall ist die Anwesenheit des Isolierrings 31 von Vorteil, um den leitfähigen Ring 32 von den Klemmenhälften 12, 13 zu isolieren, die sich auf einem Potenzial befinden. Zusätzlich sollten bei dieser Konfiguration die Stifte 35 derart entworfen sein, dass ein elektrischer Kontakt der Klemmenhälften 12, 13 mit dem Ring 32 vermieden wird. Dies kann zum Beispiel dadurch erzielt werden, dass isolierende Stifte verwendet werden oder dass eine isolierende Hülle über diese Stifte gebracht wird. Die Lippe 36 an 32, die sich über dem Ziel 2 erstreckt, ist bevorzugt in gleichen Abständen über der Zieloberfläche angeordnet. Das Lippenende, das, wie in der Fig. 9 gezeigt ist, einen rechteckigen Querschnitt hat, könnte einen runden, Sägezahn- oder alternativen Querschnitt haben. Dieser metallische Schild kann bei der Verringerung der Lichtbogenbildung während der Sputterprozesse nützlich sein. Dieser metallische Schild ist elektrisch nicht angeschlossen und wird ein schwebendes Potenzial nach der Plasmazündung annehmen.
Es wird bevorzugt, dass beide Ringe 31 und 32 an ihrem äußeren Umfang eine Geometrie haben, die eine Nut 39 zwischen den Klemmenhälften 12, 13 und dem Ring 31, wenn sie aneinander befestigt sind, und eine Labyrinthnut 38 zwischen den Ringen 31 und 32 zur Verfügung stellt. Während eines Sputterprozesses wird nicht nur das Substrat mit dem erforderlichen Film bedeckt, sondern es werden auch alle anderen Körper und Wände in der Vakuumkammer beschichtet. Dies bedeutet, dass die Ringe 31 und 32 eventuell mit einem gesputterten Film bedeckt werden. Falls die gesputterte Beschichtung leitfähig ist, dann kann ein elektrischer Kurzschluss von den Klemmenhälften 12, 13 über den isolierenden Ring 31 zu dem Ring 32 gebildet werden. Falls der Ring 32 leitfähig ist und dieser Ring auf einem Potenzial gehalten werden soll, das sich von dem Klemmenpotenzial unterscheidet, dann ist es wichtig, dass zwischen beiden kein leitfähiger Pfad gebildet wird. Dadurch, dass eine komplexe Nut 38 zwischen den Ringen 31 und 32 und eine Nut 39 zwischen den Klemmenhälften 12, 13 und dem Ring 3 vorgesehen ist, wird die Chance, dass ein leitfähiger Pfad vorhanden ist, beträchtlich verringert.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Kupplung für ein zylindrisches Sputterziel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, die ein Anti-Lichtbogenbildung- Element aufweist, das an der Seite der Kupplung, die zu dem Sputter-Ziel hin weist, angebracht ist. Die Kupplung kann dazu verwendet werden, um ein zylindrisches Ziel an eine Spindel zu koppeln. Die Spindel kann so angetrieben sein, dass sie die Kupplung und das Ziel dreht. Die Einhüllende der äußeren Oberfläche der Kupplung kann im Wesentlichen kreisförmig sein, so dass die Kupplung im Inneren eines eng passenden rohrförmigen Schilds platziert werden kann. Zwei Endstücke von zwei rohrförmigen Abschnitten können mit dieser Kupplung gekoppelt werden, wobei die Größe des inneren Raums eines ersten Endstücks kleiner ist als die eines zweiten Endstücks, wobei das zweite Endstück ein Flanschende hat, das axial über dem ersten Endstück verschoben werden kann, um das Flanschende gegen einen peripheren äußeren Anschlagring an dem ersten Endstück zu stoßen, wobei die Kupplung wenigstens einen Dichtring zwischen den besagten Endstücken in ihrem überlappenden Kontaktbereich aufweist und des Weiteren einen Klemmring aufweist, der eine im Wesentlichen zylindrische äußere Oberfläche hat und aus zwei im Wesentlichen gleichen Hälften zusammen gesetzt ist, wobei jede Klemmenhälfte einen halbkreisförmigen oder U-förmigen Querschnitt mit einer nach innen gerichteten Vertiefung aufweist, wobei die besagte Vertiefung das Flanschende und den Anschlagring umschließt.

Claims

1. Vakuumdichte Kupplung für die Endstücke (1, 2) von zwei rohrförmigen Abschnitten, wobei:

- die Größe des inneren Raumes eines ersten Endstückes (1) kleiner als die eines zweiten Endstückes (2) ist;

- das zweite Endstück (2) ein Flanschende (11) aufweist, das axial über das erste Endstück (1) geschoben werden kann, so dass das Flanschende (11) gegen einen peripheren äußeren Anschlagring (10) an dem ersten Endstück (1) anschlägt;

- die Kupplung wenigstens einen Dichtring (4, 5) zwischen den Endstücken in ihrem überlappenden Kontaktbereich und des Weiteren einen Klemmring (3) aufweist, der eine im Wesentlichen zylindrische äußere Oberfläche aufweist und aus zwei im Wesentlichen gleichen Hälften (12, 13) besteht;

- jede Klemmenhälfte einen halbkreisförmigen oder U-förmigen Querschnitt mit einer nach innen gerichteten Vertiefung (6) aufweist;

- die Vertiefung (6) das Flanschende (11) und den Anschlagring (10) umschließt und derart ausgebildet ist, dass sie den Anschlagring (10) formschlüssig, dicht und axial gegen das Flanschende (11) klemmt; und

- die beiden Ringhälften an ihren Enden (1 S. 16) mit Hilfe von Befestigungsmitteln aneinander befestigt sind, die an wenigstens einer Stelle Verschraubungsmittel (9) aufweist, deren Achse (14) rechtwinklig zu der Längsachse der gekuppelten rohrförmigen Abschnitte und im Wesentlichen tangential zu der Klemmringperipherie ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flanschende (11) ein separater Ring ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringhälften neben den Verschraubungsmitteln (9), die dazu dienen, ihre Enden (15, 16) an einer Stelle zu befestigen, Schwenkmittel (17) aufweisen, die dazu dienen, sie an ihren gegenüberliegenden Enden (21, 22) zu befestigen.

4. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Endstück (1) einen rohrförmigen Einsatz (20) aufweist, der zwischen einen rohrförmigen Abschnitt und das zweite Endstück gekoppelt ist, und dass das Einsatzende (23), das zu dem rohrförmigen Abschnitt weist, ein Ring ist, der axial über den rohrförmigen Abschnitt geschoben werden kann, wohingegen das gegenüberliegende Einsatzende (24) ein Ring ist, über den das zweite Endstück (2) geschoben werden kann.

5. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Überlappungsabschnittes zwischen dem ersten und dem zweiten rohrförmigen Abschnitt (1, 2) 50% oder weniger, bevorzugt 30% oder weniger, noch bevorzugter 20% oder weniger des inneren Durchmessers des ersten Abschnittes beträgt.

6. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Überlappungsabschnittes zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt (1, 2) 5% oder mehr des inneren Durchmessers des ersten Abschnittes beträgt.

7. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung eine Hochvakuum- oder eine Ultrahochvakuum- Kupplung ist.

8. Kupplung für ein zylindrisches Sputter-Ziel, die eine Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst.

9. Kupplung für ein zylindrisches Sputter-Ziel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel des Klemmringes (3) auf derjenigen Seite der Kupplung angeordnet ist, die entlegen von dem Sputterziel ist.

10. Kupplung für ein zylindrisches Sputter-Ziel nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie des Weiteren ein Anti-Lichtbogenbildung-Element (32, 36) aufweist, das an einer Oberfläche des Klemmringes (3) auf derselben Seite wie das Sputter-Ziel angebracht ist und dazu dient, eine Lichtbogenbildung zu verhindern.

11. Kupplung für ein zylindrisches Sputter-Ziel nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Anti-Lichtbogenbildung-Element leitfähig oder isolierend ist.

12. Kupplung für ein zylindrisches Sputter-Ziel nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Nut (38, 39) zwischen dem Anti- Lichtbogenbildung-Element und dem Klemmring (3) vorgesehen ist.

13. Kupplung für ein zylindrisches Sputter-Ziel nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Anti-Lichtbogenbildung-Element die Oberfläche des Sputter-Zieles berührt.