一种用于承载可转动的溅射靶材的扁平端块制造技术

本发明专利技术披露了一种用于管状磁控溅射设备的端块。这种端块将运动，冷却剂（５）以及电流可转动地传递至靶材上，同时，保持真空的完整性以及封闭的冷却剂回路。该端块包括驱动装置，旋转式电接触装置，支承装置，多个旋转式冷却剂密封装置，多个真空密封装置。本发明专利技术的端块沿靶材占据最小的轴向长度，从而允许在如显示器涂镀器这样的现存设备（１０）中节省空间。通过径向彼此相对安装至少两个装置，能够减小轴向长度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种端块，其用于在溅射设备中可转动地承载溅射靶材。本专利技术特别涉及这样的端块，即，在考虑沿靶材的对称轴线时端块较为扁平，同时还安装在用于激励、冷却、密封、支承和转动靶材的所有或一些必需装置的内侧。
技术介绍
在各种
中(如集中电路制造、大面积玻璃涂覆和如今更多地用于涂覆扁平面板显示器)已广泛采用了将材料从靶材溅射至基材上。这种溅射是在低气压环境下产生的，在该环境中，以控制方式导入溅射或反应气体或它们的混合物。在磁聚焦粒子轨道中跳越的自由电子电离在靶材表面附近的气体原子或分子。随即，使这些离子朝被负偏压的靶材加速运动，从而撞出靶材原子并赋予它们足够的动能以便能够到达基材并对基材进行涂覆。轨道的形状由靠近与被溅射的表面相对的靶材表面的静态磁阵列限定。由于存在磁阵列，因此，这种喷镀工艺通常被称为“磁控溅射”。根据想要的特定应用已产生、设计和制造了多种设备。第一种稍小的磁控溅射设备使用了起初普遍为圆形(即，类似于被溅射的硅晶片)的静止式平面靶材。后来还采用了细长矩形形状，以便涂覆在靶材之下通过的较大基材(如US3878085所披露的那样)。这种细平面状靶材目前通常用于用以制造扁平平面状显示器(如液晶显示器(LCD)以及等离子屏)的所谓‘显示器涂布器’。这些平面状靶材通常安装在设备的出入门中；靶材表面易于接近(在门打开时)并跨过基材的深度，甚至延伸通过基材的长度。在显示器涂布器中，以偏离竖直方向一定倾斜角度(7°～15°)固定被涂覆的基材并且该基材靠在输送系统上。由于为了获得均匀的涂层，靶材必须平行于基材，因此，必须以大致相同的角度安装靶材。虽然静止式靶材易于冷却和激励(由于它们相对于设备是静止的)，但是它们却具有靶材正好在轨道之下腐蚀的缺陷。因此，靶材有限的可使用寿命正好被限制在靶材首先穿破之前的时间点。可通过引入可相对于靶材表面转动的磁体阵列(如在针对圆形平面状管的US4,995,958所介绍的那样)或可相对于靶材表面平移的磁体阵列(如在针对细长平面状管的US 6,322,679所披露的那样)来解决不均匀腐蚀的问题。这种结构虽然能够较大程度地消除不均匀腐蚀的问题，但会导致系统更为复杂。利用各组功能性涂层涂覆例如窗玻璃的大面积涂布器通常装有转动管状溅射靶材。在这种应用中，可以以低材料成本和良好的质量采用经济型驱动器。转动的管状靶材对于能够跨过较大宽度并长时间使用而言是理想的选择。折中的方案为靶材本身相对于设备转动，因此，需要复杂且占据空间的‘端块’来支承、转动、激励、冷却和隔离(冷却剂、空气以及电力)转动的靶材，同时，保持磁体阵列固定在内侧。存在以下两种方案·双直角端块，如在US 5,096,562(图2，图6)和US 2003/0136672A1中披露的那样，其中，在位于靶材的任一端部处的两个块体之间分配用于支承、转动、激励、冷却和隔离(空气、冷却剂以及电力)的装置。直角意味着端块安装在与靶材转动轴线平行的壁上。这些端块通常安装在包含辅助设备的顶箱的底部处。可以提升具有端块和安装的靶材的顶箱离开大面积涂布器，以便易于靶材的更换和维护。·如US 5,200,049(图1)披露的单个直通式端块，其中，用于支承、转动、激励、冷却和隔离的装置均安装在一个端块中并且以悬臂方式将靶材固定在大面积涂布器的内侧。采用‘直通式端块’意味着靶材的转动轴线垂直于安装了端块的壁。在(US 5620577)中还描述了‘半悬臂式’结构，其中，靶材离端块最远的端部由机械式支承件(该支承件没有任何其它功能)固定。虽然在用于显示器涂布器时，可转动的靶材可能具有许多优点(增加了正常运行的时间，近100％的靶材使用率)，但这些靶材的安装存在以下问题·选择安装在门上的单一或双直角端块的任意一种。但是，在端块会占据门长度的相当大部分的情况下，使得可使用的靶材长度不能跨过基材的宽度。·或选择一种单一直通式端块，但是在这种情况下，需要显示器涂布器的径向改进来避免进入这种端块。因此，要面对尺寸约束的问题。第一种可能的解决方案(如WO2005/005682 A1所描述的那样)通过在靶材管的内侧引入多种功能来减小端块的宽度。虽然该方案是非常可行的，但是，本专利技术人还是发现了减小尺寸的其它可能方式并提出了以下所述的本专利技术，其能够解决尺寸约束的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于减少或消除与现有技术相关的问题。本专利技术的一个目的在于制造适于显示器涂布器的转动溅射靶材，其或作为原型设备或作为现存装置的改进装置。本专利技术的另一个目的在于沿靶材的转动轴线方向减小端块的长度，即提供‘扁平’端块。根据本专利技术的另一个方面，提供的溅射设备使用了扁平的端块。在想到关于所述问题的一种解决方案的同时，专利技术人仍注意到所有现有技术-如US 5,096,562，US 5,200,049，US 2003/0173217-至今装有用于支承、转动、激励、冷却和隔离(空气、冷却剂以及电力)的不同装置，恰好沿在端块内侧的靶材管件的转动轴线接连地设置。超出箱子以外的想法形成了使这些装置沿大致径向彼此相对的基本原理，以便能够节约沿转动轴线方向的空间。在下面将更详细解释在权利要求中描述的这种新的设计端块的方式。本专利技术的第一个方面涉及的端块结合权利要求1的特征。在从属权利要求2～21中限定了本专利技术的端块的最佳实施的特定特征。权利要求要求保护了一种端块。这种端块使溅射设备中的溅射靶材与溅射设备的外侧相连。这种端块优选可作为单一组件安装在溅射设备上，尽管同样也可设计为与壁一体成形的端块。在与易排空设备中的压力相比，在端块内压力更高，压力优选为大气压。可与靶材管件或可拆卸的磁棒组件一起移除的装置不属于端块。端块的主要功能在于承载靶材并使其绕转动轴线旋转。由于溅射是以低于大气压进行的，因此，端块必须在任何时候均保持气密性并且在其转动时确保气密性。由于靶材的溅射会在靶材表面上产生大量的热量，因此，必须冷却靶材(通常通过水或其它的适合的冷却剂使其冷却)。必须通过端块供给和排出这种冷却剂。同样，必须对靶材供给电流以便保持靶材在某一电势以上。同样，该电流必须流过端块。为了引入所有这些功能，端块可包括各种装置A.)使靶材转动的驱动装置。其优选由蜗轮系统或圆柱齿轮-齿轮系统或圆锥齿轮-齿轮十字轴线系统或皮带轮-皮带系统或本领域已知的使靶材转动的其它装置实现。任意类型的驱动装置将在转动轴线上占据一定范围。驱动装置的范围由垂直于转动轴线的两平面的两交叉点之间的转动轴线上的间隔限定，所述平面限定了以与靶材相同的转速转动的从动齿轮或者皮带轮。就齿轮而言，这些平面限定了齿轮的最大宽度。就皮带轮而言，这些平面限定了皮带轮的宽度。B.)用于对靶材提供电流的可转动的电接触装置。其最好由设有电刷的电换向器来实现，这些电刷与换向器环滑动接触。代替电刷-环的结构，可使用彼此相对滑动的两个环，或可以使用导电皮带型的连接，如金属皮带。后面的一种解决方案便于沿径向使驱动装置与电接触装置结合。在任何情况下，该可转动的电接触装置会在转动轴线上占据一定范围，该范围同样由两个平面与转动轴线的交叉点限定，这些平面垂直于转动轴线。C.)多个支承装置。根据靶材的重量，需要不止一个支承装置。本领域技术人员易于从已知的不同类型的支承件(如滚珠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种端块，其用于在易排空的溅射设备中，绕转动轴线可转动地承载靶材，所述端块包括由至少两个以下装置构成的子设备：.驱动装置，该驱动装置覆盖所述轴线上的驱动装置区域，所述驱动装置区域被限定为所述驱动装置在所述轴线上的垂直投影部分；　 　.可转动的电接触装置，该电接触装置覆盖所述轴线上的接触装置区域，所述接触装置的区域被限定为所述接触装置在所述轴线上的垂直投影部分；.多个支承装置，所述支承装置覆盖所述轴线上的支承装置区域，所述支承装置区域被限定为所述支承装置在所述 轴线上的垂直投影部分；.多个可转动的冷却剂密封装置，所述冷却剂密封装置覆盖所述轴线上的冷却剂密封装置区域，所述冷却剂密封装置区域被限定为所述冷却剂密封装置在轴线上的垂直投影部分；.多个可转动的真空密封装置，所述真空密封装置覆 盖所述轴线上的真空密封装置区域，所述真空密封装置区域被限定为所述真空密封装置在轴线上的垂直投影部分；其特征在于：所述装置的子设备中的至少两个装置彼此沿径向布置，以便对应于所述至少两个装置的至少两个区域在所述轴线上彼此重叠。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2004-10-18 04105116.0;EP 2005-3-11 05101905.71.一种端块，其用于在易排空的溅射设备中，绕转动轴线可转动地承载靶材，所述端块包括由至少两个以下装置构成的子设备·驱动装置，该驱动装置覆盖所述轴线上的驱动装置区域，所述驱动装置区域被限定为所述驱动装置在所述轴线上的垂直投影部分；·可转动的电接触装置，该电接触装置覆盖所述轴线上的接触装置区域，所述接触装置的区域被限定为所述接触装置在所述轴线上的垂直投影部分；·多个支承装置，所述支承装置覆盖所述轴线上的支承装置区域，所述支承装置区域被限定为所述支承装置在所述轴线上的垂直投影部分；·多个可转动的冷却剂密封装置，所述冷却剂密封装置覆盖所述轴线上的冷却剂密封装置区域，所述冷却剂密封装置区域被限定为所述冷却剂密封装置在轴线上的垂直投影部分；·多个可转动的真空密封装置，所述真空密封装置覆盖所述轴线上的真空密封装置区域，所述真空密封装置区域被限定为所述真空密封装置在轴线上的垂直投影部分；其特征在于所述装置的子设备中的至少两个装置彼此沿径向布置，以便对应于所述至少两个装置的至少两个区域在所述轴线上彼此重叠。2.根据权利要求1所述的端块，其中所述子设备包括以下装置·驱动装置，该驱动装置覆盖所述轴线上的驱动装置区域，所述驱动装置区域被限定为所述驱动装置在所述轴线上的垂直投影部分；·可转动的电接触装置，该电接触装置覆盖所述轴线上的接触装置区域，所述接触装置的区域被限定为所述接触装置在所述轴线上的垂直投影部分；·多个可转动的冷却剂密封装置，所述冷却剂密封装置覆盖所述轴线上的冷却剂密封装置范围，所述冷却剂密封装置区域被限定为所述冷却剂密封装置在轴线上的垂直投影部分。3.根据权利要求1所述的端块，其中所述子设备包括以下装置·驱动装置，该驱动装置覆盖所述轴线上的驱动装置区域，所述驱动装置区域被限定为所述驱动装置在所述轴线上的垂直投影部分；·多个支承装置，所述支承装置覆盖所述轴线上的支承装置区域，所述支承装置区域被限定为所述支承装置在所述轴线上的垂直投影部分；·多个可转动的真空密封装置，所述真空密封装置覆盖所述轴线上的真空密封装置区域，所述真空密封装置区域被限定为所述真空密封装置在轴线上的垂直投影部分。4.根据权利要求1所述的端块，其中所述子设备包括以下装置·可转动的电接触装置，该电接触装置覆盖所述轴线上的接触装置区域，所述接触装置的区域被限定为所述接触装置在所述轴线上的垂直投影部分；·多个支承装置，所述支承装置覆盖所述轴线上的支承装置区域，所述支承装置区域被限定为所述支承装置在所述轴线上的垂直投影部分；·多个可转动的真空密封装置，所述真空密封装置覆盖所述轴线上的真空密封装置区域，所述真空密封装置区域被限定为所述真空密封装置在轴线上的垂直投影部分。5.根据权利要求1所述的端块，其中所述子设备包括以下装置·多个支承装置，所述支承装置覆盖所述轴线上的支承装置区域，所述支承装置区域被限定为所述支承装置在所述轴线上的垂直投影部分；·多个可转动的冷却剂密封装置，所述冷却剂密封装置覆盖所述轴线上的冷却剂密封装置区域，所述冷却剂密封装置范围被限定为所述冷却剂密封装置在轴线上的垂直投影部分；·多个可转动的真空密封装置，所述真空密封装置覆盖所述轴线上的真空密封装置区域，所述真空密封装置区域被限定为所述真空密封装置在轴线上的垂直投影部分。6.根据权利要求1所述的端块，其中，所述子设备包括以下装置·驱动装置，该驱动装置覆盖所述轴线上的驱动装置区域，所述驱动装置区域被限定为所述驱动装置在所述轴线上的垂直投影部分；·多个支承装置，所述支承装置覆盖所述轴线上的支承装置区域，所述支承装置区域被限定为所述支承装置在所述轴线上的垂直投影部分；·多个可转动的冷却剂密封装置，所述冷却剂密封装置覆盖所述轴线上的冷却剂密封装置区域，所述冷却剂密封装置区域被限定为所述冷却剂密封装置在轴线上的垂直投影部分；·多个可转动的真空密封装置，所述真空密封装置覆盖所述轴线上的真空密封装置区域，所述真空密封装置区域被限定为所述真空密封装置在轴线上的垂直投影部分。7.根据权利要求1所述的端块，其中，所述子设备包括以下装置·驱动装置，该驱动装置覆盖所述轴线上的驱动装置区...

【专利技术属性】
技术研发人员：K德拉尔特，W德博斯谢尔，J德博埃韦尔，G拉佩勒，
申请(专利权)人：贝卡尔特先进涂层公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]