專利名稱：一種用于承載可轉(zhuǎn)動的濺射靶材的扁平端塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種端塊，其用于在濺射設(shè)備中可轉(zhuǎn)動地承載濺射靶材。本發(fā)明特別涉及這樣的端塊，即，在考慮沿靶材的對稱軸線時端塊較為扁平，同時還安裝在用于激勵、冷卻、密封、支承和轉(zhuǎn)動靶材的所有或一些必需裝置的內(nèi)側(cè)。
背景技術(shù)：
在各種技術(shù)領(lǐng)域中(如集中電路制造、大面積玻璃涂覆和如今更多地用于涂覆扁平面板顯示器)已廣泛采用了將材料從靶材濺射至基材上。這種濺射是在低氣壓環(huán)境下產(chǎn)生的，在該環(huán)境中，以控制方式導(dǎo)入濺射或反應(yīng)氣體或它們的混合物。在磁聚焦粒子軌道中跳越的自由電子電離在靶材表面附近的氣體原子或分子。隨即，使這些離子朝被負偏壓的靶材加速運動，從而撞出靶材原子并賦予它們足夠的動能以便能夠到達基材并對基材進行涂覆。軌道的形狀由靠近與被濺射的表面相對的靶材表面的靜態(tài)磁陣列限定。由于存在磁陣列，因此，這種噴鍍工藝通常被稱為“磁控濺射”。
根據(jù)想要的特定應(yīng)用已產(chǎn)生、設(shè)計和制造了多種設(shè)備。第一種稍小的磁控濺射設(shè)備使用了起初普遍為圓形(即，類似于被濺射的硅晶片)的靜止式平面靶材。后來還采用了細長矩形形狀，以便涂覆在靶材之下通過的較大基材(如US3878085所披露的那樣)。這種細平面狀靶材目前通常用于用以制造扁平平面狀顯示器(如液晶顯示器(LCD)以及等離子屏)的所謂‘顯示器涂布器’。這些平面狀靶材通常安裝在設(shè)備的出入門中；靶材表面易于接近(在門打開時)并跨過基材的深度，甚至延伸通過基材的長度。在顯示器涂布器中，以偏離豎直方向一定傾斜角度(7°～15°)固定被涂覆的基材并且該基材靠在輸送系統(tǒng)上。由于為了獲得均勻的涂層，靶材必須平行于基材，因此，必須以大致相同的角度安裝靶材。
雖然靜止式靶材易于冷卻和激勵(由于它們相對于設(shè)備是靜止的)，但是它們卻具有靶材正好在軌道之下腐蝕的缺陷。因此，靶材有限的可使用壽命正好被限制在靶材首先穿破之前的時間點?？赏ㄟ^引入可相對于靶材表面轉(zhuǎn)動的磁體陣列(如在針對圓形平面狀管的US4,995,958所介紹的那樣)或可相對于靶材表面平移的磁體陣列(如在針對細長平面狀管的US 6,322,679所披露的那樣)來解決不均勻腐蝕的問題。這種結(jié)構(gòu)雖然能夠較大程度地消除不均勻腐蝕的問題，但會導(dǎo)致系統(tǒng)更為復(fù)雜。
利用各組功能性涂層涂覆例如窗玻璃的大面積涂布器通常裝有轉(zhuǎn)動管狀濺射靶材。在這種應(yīng)用中，可以以低材料成本和良好的質(zhì)量采用經(jīng)濟型驅(qū)動器。轉(zhuǎn)動的管狀靶材對于能夠跨過較大寬度并長時間使用而言是理想的選擇。折中的方案為靶材本身相對于設(shè)備轉(zhuǎn)動，因此，需要復(fù)雜且占據(jù)空間的‘端塊’來支承、轉(zhuǎn)動、激勵、冷卻和隔離(冷卻劑、空氣以及電力)轉(zhuǎn)動的靶材，同時，保持磁體陣列固定在內(nèi)側(cè)。存在以下兩種方案·雙直角端塊，如在US 5,096,562(圖2，圖6)和US 2003/0136672A1中披露的那樣，其中，在位于靶材的任一端部處的兩個塊體之間分配用于支承、轉(zhuǎn)動、激勵、冷卻和隔離(空氣、冷卻劑以及電力)的裝置。直角意味著端塊安裝在與靶材轉(zhuǎn)動軸線平行的壁上。這些端塊通常安裝在包含輔助設(shè)備的頂箱的底部處?？梢蕴嵘哂卸藟K和安裝的靶材的頂箱離開大面積涂布器，以便易于靶材的更換和維護。
·如US 5,200,049(圖1)披露的單個直通式端塊，其中，用于支承、轉(zhuǎn)動、激勵、冷卻和隔離的裝置均安裝在一個端塊中并且以懸臂方式將靶材固定在大面積涂布器的內(nèi)側(cè)。采用‘直通式端塊’意味著靶材的轉(zhuǎn)動軸線垂直于安裝了端塊的壁。在(US 5620577)中還描述了‘半懸臂式’結(jié)構(gòu)，其中，靶材離端塊最遠的端部由機械式支承件(該支承件沒有任何其它功能)固定。
雖然在用于顯示器涂布器時，可轉(zhuǎn)動的靶材可能具有許多優(yōu)點(增加了正常運行的時間，近100％的靶材使用率)，但這些靶材的安裝存在以下問題·選擇安裝在門上的單一或雙直角端塊的任意一種。但是，在端塊會占據(jù)門長度的相當大部分的情況下，使得可使用的靶材長度不能跨過基材的寬度。
·或選擇一種單一直通式端塊，但是在這種情況下，需要顯示器涂布器的徑向改進來避免進入這種端塊。
因此，要面對尺寸約束的問題。第一種可能的解決方案(如WO2005/005682 A1所描述的那樣)通過在靶材管的內(nèi)側(cè)引入多種功能來減小端塊的寬度。雖然該方案是非?？尚械模?，本發(fā)明人還是發(fā)現(xiàn)了減小尺寸的其它可能方式并提出了以下所述的本發(fā)明，其能夠解決尺寸約束的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于減少或消除與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的問題。本發(fā)明的一個目的在于制造適于顯示器涂布器的轉(zhuǎn)動濺射靶材，其或作為原型設(shè)備或作為現(xiàn)存裝置的改進裝置。本發(fā)明的另一個目的在于沿靶材的轉(zhuǎn)動軸線方向減小端塊的長度，即提供‘扁平’端塊。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供的濺射設(shè)備使用了扁平的端塊。
在想到關(guān)于所述問題的一種解決方案的同時，發(fā)明人仍注意到所有現(xiàn)有技術(shù)-如US 5,096,562，US 5,200,049，US 2003/0173217-至今裝有用于支承、轉(zhuǎn)動、激勵、冷卻和隔離(空氣、冷卻劑以及電力)的不同裝置，恰好沿在端塊內(nèi)側(cè)的靶材管件的轉(zhuǎn)動軸線接連地設(shè)置。超出箱子以外的想法形成了使這些裝置沿大致徑向彼此相對的基本原理，以便能夠節(jié)約沿轉(zhuǎn)動軸線方向的空間。在下面將更詳細解釋在權(quán)利要求中描述的這種新的設(shè)計端塊的方式。
本發(fā)明的第一個方面涉及的端塊結(jié)合權(quán)利要求1的特征。在從屬權(quán)利要求2～21中限定了本發(fā)明的端塊的最佳實施的特定特征。
權(quán)利要求要求保護了一種端塊。這種端塊使濺射設(shè)備中的濺射靶材與濺射設(shè)備的外側(cè)相連。這種端塊優(yōu)選可作為單一組件安裝在濺射設(shè)備上，盡管同樣也可設(shè)計為與壁一體成形的端塊。在與易排空設(shè)備中的壓力相比，在端塊內(nèi)壓力更高，壓力優(yōu)選為大氣壓?？膳c靶材管件或可拆卸的磁棒組件一起移除的裝置不屬于端塊。端塊的主要功能在于承載靶材并使其繞轉(zhuǎn)動軸線旋轉(zhuǎn)。由于濺射是以低于大氣壓進行的，因此，端塊必須在任何時候均保持氣密性并且在其轉(zhuǎn)動時確保氣密性。由于靶材的濺射會在靶材表面上產(chǎn)生大量的熱量，因此，必須冷卻靶材(通常通過水或其它的適合的冷卻劑使其冷卻)。必須通過端塊供給和排出這種冷卻劑。同樣，必須對靶材供給電流以便保持靶材在某一電勢以上。同樣，該電流必須流過端塊。為了引入所有這些功能，端塊可包括各種裝置A.)使靶材轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置。其優(yōu)選由蝸輪系統(tǒng)或圓柱齒輪-齒輪系統(tǒng)或圓錐齒輪-齒輪十字軸線系統(tǒng)或皮帶輪-皮帶系統(tǒng)或本領(lǐng)域已知的使靶材轉(zhuǎn)動的其它裝置實現(xiàn)。任意類型的驅(qū)動裝置將在轉(zhuǎn)動軸線上占據(jù)一定范圍。驅(qū)動裝置的范圍由垂直于轉(zhuǎn)動軸線的兩平面的兩交叉點之間的轉(zhuǎn)動軸線上的間隔限定，所述平面限定了以與靶材相同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動的從動齒輪或者皮帶輪。就齒輪而言，這些平面限定了齒輪的最大寬度。就皮帶輪而言，這些平面限定了皮帶輪的寬度。
B.)用于對靶材提供電流的可轉(zhuǎn)動的電接觸裝置。其最好由設(shè)有電刷的電換向器來實現(xiàn)，這些電刷與換向器環(huán)滑動接觸。代替電刷-環(huán)的結(jié)構(gòu)，可使用彼此相對滑動的兩個環(huán)，或可以使用導(dǎo)電皮帶型的連接，如金屬皮帶。后面的一種解決方案便于沿徑向使驅(qū)動裝置與電接觸裝置結(jié)合。在任何情況下，該可轉(zhuǎn)動的電接觸裝置會在轉(zhuǎn)動軸線上占據(jù)一定范圍，該范圍同樣由兩個平面與轉(zhuǎn)動軸線的交叉點限定，這些平面垂直于轉(zhuǎn)動軸線。
C.)多個支承裝置。根據(jù)靶材的重量，需要不止一個支承裝置。本領(lǐng)域技術(shù)人員易于從已知的不同類型的支承件(如滾珠軸承、滾柱軸承、滑動軸承、軸向軸承或本領(lǐng)域已知的任意其它類型)選擇適合類型的支承件。由于需要多個支承裝置，因此，它們中的每一個均在轉(zhuǎn)動軸線上限定了支承裝置的范圍。同樣，支承裝置的范圍被限定為在限定支承裝置的垂直于轉(zhuǎn)動軸線的兩個平面的轉(zhuǎn)動軸線上的交叉點之間的間隔。
D.)多個可轉(zhuǎn)動的冷卻劑密封裝置。這些冷卻劑密封件確保了冷卻劑不會泄漏至端塊內(nèi)或-更壞的是-泄漏至真空設(shè)備內(nèi)，同時，端塊的固定和可轉(zhuǎn)動的部件能夠彼此相對轉(zhuǎn)動。為了降低這種危險性，串連引入多個冷卻劑密封件。有時在主、副密封件之間引入冷卻劑探測器，以便探測泄漏，并允許機器的控制關(guān)閉。如本領(lǐng)域已知的那樣，通常使用唇形密封件作為冷卻劑密封件。但是，不言而喻，并不排除類似機械面密封件或迷宮式密封件那樣的其它類型的密封件。以前，每一冷卻劑密封裝置均在與兩個平行平面(它們確定冷卻劑密封件并與轉(zhuǎn)動軸線垂直)的轉(zhuǎn)動軸線的交叉點之間限定了冷卻劑密封裝置范圍。
E.)最后需要多個可轉(zhuǎn)動的真空密封裝置。這些真空密封裝置確保真空的完整性，同時，端塊的固定和轉(zhuǎn)動部件相對彼此轉(zhuǎn)動。優(yōu)選更利于維護真空的一系列串連真空密封件，以便降低產(chǎn)生真空泄漏的危險性。同樣，已知可采用不同的密封件，其中，唇形密封件是最為普遍的，但是當然也可采用其它新型密封件(如鐵液控制密封件)。同樣，每一真空密封裝置均限定了真空密封裝置范圍，該范圍覆蓋了由垂直于轉(zhuǎn)動軸線并確定了真空密封件的兩個平行平面的交叉限定的兩個點之間的間隔。
由上述內(nèi)容可知，端塊還具有某些用于在靜止位置處保持磁陣列的裝置，所述磁陣列在靶材管件安裝在端塊之前被引入靶材管件內(nèi)，同時，靶材管件繞其轉(zhuǎn)動。在磁陣列的另一端處，支承裝置通常保持陣列相對于靶材管件對中。
本發(fā)明的端塊包括上面確定的五種裝置(A，B，C，D和E)中的至少兩個裝置。因此，本發(fā)明的端塊可包括這些裝置的子設(shè)備，只要這些裝置在子設(shè)備中為兩個或更多即可，同時，在其它的裝置裝配在另一端塊中(這樣總數(shù)正好達14個技術(shù)上合理的子設(shè)備)。這組所有五個裝置也被認為是一個子設(shè)備。
下面，通過權(quán)利要求1的特征部分，便于解釋代替縱向，沿徑向安裝這些不同裝置(一個接一個地)的基本思想。當對應(yīng)于兩個裝置的兩個范圍在轉(zhuǎn)動軸線上彼此重疊時，這兩個裝置彼此相對沿徑向安裝。在所述范圍之間的重疊可以是局部的，即，在這兩個范圍僅共同具有一部分時。或者，其也可以是完整的，在這種情況下，一個裝置或沿徑向向內(nèi)或沿徑向向外被其它裝置完全覆蓋。在本發(fā)明的端塊內(nèi)，至少兩個裝置彼此重疊。因此，不應(yīng)排除例如存在不止一對重疊裝置，即兩對重疊裝置存在于單一端塊內(nèi)(其理所當然意味著在端塊內(nèi)部必須存在三個裝置)。也不應(yīng)排除三個裝置彼此重疊(其等同于三對合理重疊)。本領(lǐng)域技人員易于認識到沿徑向形成更多的裝置(當然最多為5個)能夠進一步減小端塊的軸向長度。
在從屬權(quán)利要求2～9中，要求保護了在端塊中包括的特別有用的裝置的子設(shè)備，其中，任何時候，至少兩個不同的裝置均沿徑向彼此相對安裝。
在第一優(yōu)選實施例(權(quán)利要求2)中，在單一端塊中結(jié)合驅(qū)動裝置(A)，電接觸裝置(B)以及冷卻劑密封裝置(D)(在靶材的另一端，例如在端塊中提供其它的裝置)。通過這種優(yōu)選的結(jié)合，提供了通過單一端塊實現(xiàn)所有相互聯(lián)系(冷卻劑，電力，運動)的最少量的裝置。至少兩個上述裝置必須彼此重疊。
第二優(yōu)選實施例(權(quán)利要求3)在單一端塊中包括驅(qū)動裝置(A)，支承裝置(C)以及真空密封裝置(E)(其它端塊必須另外容納保持裝置)。在US 2003/0136672(圖3)中披露了這種塊體。同樣，至少兩個裝置必須重疊以便具有本發(fā)明的端塊。不應(yīng)排除更多對的重疊裝置。
在第三優(yōu)選實施例(權(quán)利要求4)中，端塊結(jié)構(gòu)緊湊地裝有可轉(zhuǎn)動的電接觸裝置(B)，支承裝置(C)以及真空密封裝置(E)。至少兩個裝置必須重疊，并且，不應(yīng)排除更多對的重疊裝置。
第四子設(shè)備(權(quán)利要求5)在單一端塊中裝有支承裝置(C)，冷卻劑密封裝置(D)以及可轉(zhuǎn)動的真空密封裝置(E)(例如在US5096562，圖6中披露的組合，左側(cè)塊體)。本發(fā)明的原理要求裝置中的至少兩個或更多裝置必須成對重疊。
第五子設(shè)備(權(quán)利要求6)將四個裝置，即，驅(qū)動裝置(A)，支承裝置(C)，可轉(zhuǎn)動的冷卻劑密封裝置(D)以及可轉(zhuǎn)動的真空密封裝置(E)裝入單一端塊中(與US5096562，圖2，左側(cè)塊體非常相似)。本發(fā)明的端塊在重疊位置具有四個裝置中的至少兩個裝置，另外，更多的重疊的成對裝置也是可行的。
第六子設(shè)備(權(quán)利要求7)在單一端塊中帶有驅(qū)動裝置(A)，可轉(zhuǎn)動的電接觸裝置(B)，支承裝置(C)，可轉(zhuǎn)動的真空密封裝置(E)(如US 5096562，圖6，右側(cè)塊體)。同樣在本發(fā)明的端塊中，至少兩個裝置沿徑向重疊安裝。同樣，可采用更多對重疊裝置。
第七子設(shè)備(權(quán)利要求8)在一個端塊中包括可轉(zhuǎn)動的電接觸裝置(B)，支承裝置(C)，可轉(zhuǎn)動的冷卻劑密封裝置(D)以及可轉(zhuǎn)動的真空密封裝置(E)(如US 2003/0136672，圖6)。根據(jù)本發(fā)明的原理，四個裝置中的至少兩個裝置必須安裝在重疊位置處。但是，更多對重疊裝置同樣也是可以采用的，最大量為6個。
最后，權(quán)利要求9中要求的第八子設(shè)備在單一端塊中包括所有裝置-驅(qū)動裝置(A)，可轉(zhuǎn)動的電接觸裝置(B)，支承裝置(C)，冷卻劑密封裝置(D)以及真空密封裝置(E)(US5200049的圖1)。不應(yīng)排除通過支承裝置固定另一端。根據(jù)本發(fā)明的原理，必須沿徑向布置至少兩個裝置，但如果存在更多對的重疊裝置，則同樣也是可行的。
在從屬權(quán)利要求10～19中進一步披露了兩種功能的重疊。所有組合均可取決于權(quán)利要求1。對于某些裝置的子設(shè)備而言，僅僅可以采用多個重疊對。在第一優(yōu)選組合中，至少驅(qū)動裝置的范圍和電接觸裝置的范圍重疊(權(quán)利要求10)。在第二組合(權(quán)利要求11)中，驅(qū)動裝置和支承裝置沿徑向彼此相對安裝。權(quán)利要求12披露了一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)緊湊的實施例，其中，驅(qū)動裝置與冷卻劑密封裝置徑向相對。作為可選擇的方案，真空密封件可徑向相對于驅(qū)動裝置安裝(權(quán)利要求13)。權(quán)利要求14，15和16限定了優(yōu)選的組合，其中，由支承裝置，冷卻劑密封裝置和真空密封裝置構(gòu)成的組中的一個裝置徑向相對于電接觸裝置安裝易于實現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的實施例。徑向安裝的支承裝置與冷卻劑裝置(權(quán)利要求17)或支承裝置與真空密封裝置(權(quán)利要求18)的組合非常易于實現(xiàn)，因此，有利于使端塊的結(jié)構(gòu)緊湊。其同樣適用于冷卻劑密封裝置與真空密封裝置的徑向組合(權(quán)利要求19)。
同樣權(quán)利要求10～19限定的組合不應(yīng)排除不止一對裝置在單一端塊中重疊的可能性。甚至更多的裝置在單一端塊中是可行的，例如，沿徑向彼此相對的三個裝置。實際上，例如，非常希望沿徑向彼此相對地安裝支承裝置，電接觸裝置以及冷卻劑密封裝置，如在實施例中說明的那樣。
本發(fā)明的端塊可采用直角類型(權(quán)利要求20)，其中，靶材的轉(zhuǎn)動軸線平行于安裝了端塊的壁?；蛘撸部刹捎弥蓖ㄊ?權(quán)利要求21)，即，其中，靶材的轉(zhuǎn)動軸線垂直于所述壁。
本發(fā)明的第二個方面涉及使用了本發(fā)明端塊的濺射設(shè)備，該設(shè)備具有權(quán)利要求22的特征。在從屬權(quán)利要求23～24中限定了端塊在濺射設(shè)備中理想安裝的特定特征。
如已在本發(fā)明目的中解釋的那樣，特別希望本發(fā)明的端塊(但不局限于此)安裝在濺射設(shè)備(如顯示器涂布器)的內(nèi)側(cè)。這種濺射設(shè)備具有由壁限定的易排空的空間。特別要求保護了具有位于這些壁中一個壁上的本發(fā)明端塊的濺射設(shè)備(權(quán)利要求22)。更優(yōu)選的是，為了易于維護，端塊安裝在腔室的可拆卸壁上(權(quán)利要求23)。如果端塊安裝在出入門，則更為理想(權(quán)利要求24)。


下面，參照附圖對本發(fā)明進行更詳細的說明，其中-圖1A顯示了顯示器涂布器的示意性透視圖。
-圖1B顯示了垂直于基材運動方向的顯示器涂布器的示意性剖視圖。
-圖2顯示了端塊的示意性實施例，該端塊裝有所有必需的裝置并具有較大程度的重疊。
-圖3顯示了設(shè)計剖面圖，其中，可轉(zhuǎn)動的電接觸裝置重疊冷卻劑密封裝置并局部重疊支承裝置。
-圖4顯示了設(shè)計剖面圖，其中，驅(qū)動裝置與可轉(zhuǎn)動的電接觸裝置重疊，該電接觸裝置本身與主冷卻劑密封裝置重疊，驅(qū)動裝置也與支承裝置重疊。
具體實施例方式
圖1A和B說明了本發(fā)明所解決的問題。
圖1A示意性地顯示了一種打開的濺鍍設(shè)備10，該設(shè)備如顯示噴鍍器通常所處狀態(tài)那樣，大致豎直定位。圖1B顯示了門關(guān)閉的該設(shè)備10的剖面圖。這種設(shè)備10包括易于排空的腔室100。該腔室100可以是生產(chǎn)線的一部分，所述生產(chǎn)線可通過鎖定件101相互連接，這些鎖定件允許腔室100與生產(chǎn)線的剩余部分隔離。在腔室100中，通過輸送系統(tǒng)104，按順序輸送基體102?；w102在一系列輥105上，以某一傾斜角度傾斜。腔室100的門106具有一個，兩個或更多的可轉(zhuǎn)動靶材108，108’。在門關(guān)閉時(圖1B)，靶材108，108’平行于基體102。每一靶材108，108’均由兩個端塊110，112(用于108)和110’，112’(用于108’)固定在門上。端塊110，112為可轉(zhuǎn)動靶材108與靜止腔室之間的連接器。其主要功能在于允許靶材108繞其轉(zhuǎn)動軸線111轉(zhuǎn)動。在端塊內(nèi)，沒有低壓狀況，即，最好處于大氣壓力下。必須將不同的裝置(A，B，C和E)安裝在任意單一端塊(或下側(cè)端塊110或上側(cè)端塊112)中或在靶材的兩個端部處，使這些裝置分布在兩個端塊110，112上。安裝在設(shè)備的低壓部分中的裝置并不被認為是端塊的裝置部分。例如就單一端塊而言，在與端塊相連的靶材端部相對的靶材端部處安裝在門106上的定心銷并不被認為是端塊。通過端塊將轉(zhuǎn)動運動120，靶材電流122和冷卻劑124輸送至靶材。
圖2顯示了本發(fā)明端塊的第一優(yōu)選實施例的示意圖。端塊200包括在單一殼體201內(nèi)側(cè)的所有裝置(A，B，C，D和E)。其為直角形式并可安裝在固定了靶材220上端的涂鍍器的壁或門202上。靶材220可繞其轉(zhuǎn)動軸線222轉(zhuǎn)動。通過連接器224，使靶材220與固定環(huán)226相連。帶有未示出的磁棒的靶材冷卻劑管230通過連接器232連接至冷卻劑輸送管228。冷卻劑輸送管228牢牢地固定在端塊殼體201上。通過冷卻劑加料裝置234，將冷卻劑送入冷卻劑管228內(nèi)。在與冷卻劑管228同軸的靜止冷卻劑收集器229中收集冷卻劑，并通過管236抽出冷卻劑。
靶材220通過提供驅(qū)動裝置(A)的固定環(huán)226，由齒輪204轉(zhuǎn)動驅(qū)動。齒輪的齒與蝸桿軸205嚙合，該蝸桿軸205本身例如由電動馬達(未示出)驅(qū)動。安裝環(huán)207固定了起到支承裝置(C)作用的軸向支承件208。通過安裝作為與轉(zhuǎn)動軸線222同軸的環(huán)狀部分的一系列電刷206提供可轉(zhuǎn)動的電接觸裝置(B)。這些電刷206為安裝在導(dǎo)電環(huán)290中的彈簧，并且，它們可靠在滑動環(huán)203上滑動。電刷206通過導(dǎo)電環(huán)290接收電流，該導(dǎo)電環(huán)本身由導(dǎo)線209送電?；瑒迎h(huán)203通過齒輪204和固定環(huán)226與靶材220電接觸。通過唇形密封件212提供兩個可轉(zhuǎn)動的真空密封裝置(E)。通過作為迷宮式密封件的冷卻劑密封件210形成可轉(zhuǎn)動冷卻劑密封裝置(D)。冷卻劑密封件210安裝在固定環(huán)226與冷卻劑收集器229之間。
每一上述裝置均沿轉(zhuǎn)動軸線占據(jù)一定長度。例如，齒輪204的寬度占據(jù)圖2所示的范圍‘a(chǎn)’。范圍‘a(chǎn)’被限定為由確定齒輪204并垂直于轉(zhuǎn)動軸線的兩個平面與該轉(zhuǎn)動軸線的交叉點形成的轉(zhuǎn)動軸線上的間隔。同樣，其它裝置將會占據(jù)轉(zhuǎn)動軸線上的某一范圍·可轉(zhuǎn)動的電接觸裝置(B)占據(jù)范圍‘b’，該范圍與電刷206和環(huán)203，290的軸向?qū)挾认嗟取?br> ·支承裝置(C)占據(jù)由支承件208覆蓋的范圍‘c’。
·冷卻劑密封裝置(D)占據(jù)對應(yīng)于冷卻劑密封件210的范圍‘d’。
·真空密封裝置(E)覆蓋在轉(zhuǎn)動軸線上的兩個范圍‘e1’和‘e2’，當有兩個真空密封件212時。
以與本發(fā)明原理一致的方式獲得以下范圍的重疊(表1)
表1其中‘P’指局部重疊，‘F’指完全重疊?？瞻讍卧硎靖緵]有重疊。本領(lǐng)域技術(shù)人員易于認識到上述布置會導(dǎo)致端塊不會沿轉(zhuǎn)動的縱向軸線占據(jù)非常大的空間。
圖3顯示了包含本發(fā)明端塊的特征的工程圖。該詳細視圖能夠使本領(lǐng)域技術(shù)人員制造端塊。為了不使說明書繁瑣，將不對功能明顯的部分進行標示或命名。根據(jù)附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員易于認識到類似固定裝置(如螺釘，螺栓等)或固定密封裝置(如O型環(huán))這樣的部件。
本發(fā)明的端塊300繞轉(zhuǎn)動軸線304承載靶材302(局部示出)。靶材302通過安裝環(huán)303可拆卸地固定在端塊上。將安裝環(huán)固定在可轉(zhuǎn)動的中間部件311上。將端塊300固定在濺射設(shè)備的壁306上。端塊具有用于供給冷卻劑305和抽出冷卻劑307的腔室，箭頭表示冷卻劑的流動方向。磁棒(未示出)由沿切向鎖定在內(nèi)側(cè)管件308內(nèi)的連接器309保持靜止，所述內(nèi)側(cè)管件308牢固地連接在端塊300的內(nèi)側(cè)。
靶材302由軸線交叉的錐形齒輪對310-312驅(qū)動，從而經(jīng)軸線314，通過電動馬達(未示出)驅(qū)動齒輪312。通過可轉(zhuǎn)動的中間部件311將主齒輪310固定在靶材302上。同樣，將換向器環(huán)320固定在中間部件311上，該換向器環(huán)320包括六個電刷322，這些電刷采用了分布在環(huán)320的周面上的分段方式。電刷322靠在靜止接觸環(huán)324上滑動。因此，靶材302通過導(dǎo)線(未示出)、接觸環(huán)324、電刷322、換向器環(huán)320以及中間部件311由電源(未示出)接收電流。靶材可轉(zhuǎn)動地由兩個軸承(即，滾珠軸承332以及滾針軸承330)支承。通過兩個旋轉(zhuǎn)式唇形密封件(主密封件342以及副密封件340)，將冷卻劑保持在電路中。通過兩個旋轉(zhuǎn)式唇形密封件350和352，確保端塊的真空完整性。
同樣，可以確定與這些裝置相關(guān)的不同范圍。在表2中概括了這些范圍。小字母指圖3所示的范圍。
表2此處，字母P，F(xiàn)表示與表1中字母P，F(xiàn)相同的含義，并且，空白單元同樣表示沒有重疊。從表中可以理解雖然不同的裝置僅僅表示出較小程度的重疊，但圖3的端塊仍落入相同的沿徑向彼此安裝裝置的本發(fā)明原理之下。
圖4顯示了本發(fā)明的第3優(yōu)選實施例。端塊400設(shè)有連接環(huán)403，以便固定但可拆卸地使靶材管件(未示出)與靶材接收凸緣401相連。通過凸緣401，使靶材管件(未示出)繞轉(zhuǎn)動軸線404轉(zhuǎn)動。通過電絕緣內(nèi)側(cè)主體408，將冷卻劑輸送至靶材(未示出)。內(nèi)側(cè)主體408的端部設(shè)有與磁棒插入件(未示出)匹配的配件409，該插入件使磁棒相對于轉(zhuǎn)動靶材靜止。冷卻劑沿箭頭的方向流動。將端塊400安裝在濺射設(shè)備的壁406上。
靶材(未示出)由與齒輪410嚙合的帶齒皮帶412驅(qū)動。該齒輪通過中間部件405與靶材接收凸緣401相連。在該齒輪410的內(nèi)側(cè)，設(shè)有固定至連接電極421上的靜止式換向器420，所述連接電極埋至內(nèi)側(cè)主體408內(nèi)。換向器設(shè)有六個電刷422，每一電刷均覆蓋換向器420的周面的一個區(qū)段。電刷為已被安裝的彈簧并靠在固定于齒輪410內(nèi)側(cè)的內(nèi)側(cè)環(huán)424上滑動。因此，電流沿從電源(未示出)至靶材(未示出)的流動路徑流動即，流過電極421，靜止式換向器環(huán)420，靜止式電刷422，轉(zhuǎn)動環(huán)424，齒輪410，中間部件405，靶材接收凸緣401。滾針軸承430和較大的滾珠軸承432提供了必需的支承裝置。機械密封盒443提供了第一冷卻劑密封件。這種盒具有直徑相等的兩個環(huán)，這些環(huán)沿軸向彼此重疊壓在一起。精確地拋光接觸面以便冷卻劑不會經(jīng)接觸面442泄漏。通過銷441，441’，沿切向?qū)C械密封盒443的一側(cè)鎖定就位。端面碳化環(huán)444緊密裝配轉(zhuǎn)動中間部件405并通過兩個靜止O型環(huán)使其與冷卻劑流體密封隔離。副唇形密封件440能夠進一步保證冷卻劑流路的完整性。通過主真空唇形密封件450’與副唇形密封件450確保真空完整性。
同樣，可以繪制表格(即表3)，其能夠概括這種設(shè)計的重疊區(qū)域。不同裝置在轉(zhuǎn)動軸線上占據(jù)的各種區(qū)域由圖4中小寫字母a，b，c1，c2，d1，d2，e1，e2表示。
表3因此，該第三實施例能夠清楚地體現(xiàn)本發(fā)明人所希望的發(fā)明原理。
上述實施例在單一端塊中裝有所有必需的裝置。因此，能夠保持端塊的另一端自由直立，或者當將端塊安裝在壁上時，通過與相同的壁相連的定心銷保持對中。
本領(lǐng)域技術(shù)人員不會遇到任何麻煩，通過采取這些優(yōu)選實施例并從它們中省略特定裝置，就能重新分布使設(shè)備在兩個端塊上方工作所必需的裝置-在靶材的每一端處均有一個。易于理解只要那些改進的實施例表現(xiàn)出重疊的區(qū)域，它們就應(yīng)落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
同樣，所披露的所有端塊均為直角式，即，轉(zhuǎn)動軸線平行于安裝端塊的壁。本領(lǐng)域技術(shù)人員不會遇到任何麻煩就能將這些直角式轉(zhuǎn)換為直通式，即，轉(zhuǎn)動軸線垂直于安裝端塊的壁。例如，通過延長中間部件405，能夠容易地采用圖4的實施例，以便采用足夠的空間將具有靶材定向面的端塊安裝在濺射設(shè)備的壁上(帶有必需的O型環(huán)以及固定裝置)。
因此，應(yīng)理解權(quán)利要求覆蓋了落入本發(fā)明思想和范圍內(nèi)的所有變型和改進。
權(quán)利要求
1.一種端塊，其用于在易排空的濺射設(shè)備中，繞轉(zhuǎn)動軸線可轉(zhuǎn)動地承載靶材，所述端塊包括由至少兩個以下裝置構(gòu)成的子設(shè)備·驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置覆蓋所述軸線上的驅(qū)動裝置區(qū)域，所述驅(qū)動裝置區(qū)域被限定為所述驅(qū)動裝置在所述軸線上的垂直投影部分；·可轉(zhuǎn)動的電接觸裝置，該電接觸裝置覆蓋所述軸線上的接觸裝置區(qū)域，所述接觸裝置的區(qū)域被限定為所述接觸裝置在所述軸線上的垂直投影部分；·多個支承裝置，所述支承裝置覆蓋所述軸線上的支承裝置區(qū)域，所述支承裝置區(qū)域被限定為所述支承裝置在所述軸線上的垂直投影部分；·多個可轉(zhuǎn)動的冷卻劑密封裝置，所述冷卻劑密封裝置覆蓋所述軸線上的冷卻劑密封裝置區(qū)域，所述冷卻劑密封裝置區(qū)域被限定為所述冷卻劑密封裝置在軸線上的垂直投影部分；·多個可轉(zhuǎn)動的真空密封裝置，所述真空密封裝置覆蓋所述軸線上的真空密封裝置區(qū)域，所述真空密封裝置區(qū)域被限定為所述真空密封裝置在軸線上的垂直投影部分；其特征在于所述裝置的子設(shè)備中的至少兩個裝置彼此沿徑向布置，以便對應(yīng)于所述至少兩個裝置的至少兩個區(qū)域在所述軸線上彼此重疊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端塊，其中所述子設(shè)備包括以下裝置·驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置覆蓋所述軸線上的驅(qū)動裝置區(qū)域，所述驅(qū)動裝置區(qū)域被限定為所述驅(qū)動裝置在所述軸線上的垂直投影部分；·可轉(zhuǎn)動的電接觸裝置，該電接觸裝置覆蓋所述軸線上的接觸裝置區(qū)域，所述接觸裝置的區(qū)域被限定為所述接觸裝置在所述軸線上的垂直投影部分；·多個可轉(zhuǎn)動的冷卻劑密封裝置，所述冷卻劑密封裝置覆蓋所述軸線上的冷卻劑密封裝置范圍，所述冷卻劑密封裝置區(qū)域被限定為所述冷卻劑密封裝置在軸線上的垂直投影部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端塊，其中所述子設(shè)備包括以下裝置·驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置覆蓋所述軸線上的驅(qū)動裝置區(qū)域，所述驅(qū)動裝置區(qū)域被限定為所述驅(qū)動裝置在所述軸線上的垂直投影部分；·多個支承裝置，所述支承裝置覆蓋所述軸線上的支承裝置區(qū)域，所述支承裝置區(qū)域被限定為所述支承裝置在所述軸線上的垂直投影部分；·多個可轉(zhuǎn)動的真空密封裝置，所述真空密封裝置覆蓋所述軸線上的真空密封裝置區(qū)域，所述真空密封裝置區(qū)域被限定為所述真空密封裝置在軸線上的垂直投影部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端塊，其中所述子設(shè)備包括以下裝置·可轉(zhuǎn)動的電接觸裝置，該電接觸裝置覆蓋所述軸線上的接觸裝置區(qū)域，所述接觸裝置的區(qū)域被限定為所述接觸裝置在所述軸線上的垂直投影部分；·多個支承裝置，所述支承裝置覆蓋所述軸線上的支承裝置區(qū)域，所述支承裝置區(qū)域被限定為所述支承裝置在所述軸線上的垂直投影部分；·多個可轉(zhuǎn)動的真空密封裝置，所述真空密封裝置覆蓋所述軸線上的真空密封裝置區(qū)域，所述真空密封裝置區(qū)域被限定為所述真空密封裝置在軸線上的垂直投影部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端塊，其中所述子設(shè)備包括以下裝置·多個支承裝置，所述支承裝置覆蓋所述軸線上的支承裝置區(qū)域，所述支承裝置區(qū)域被限定為所述支承裝置在所述軸線上的垂直投影部分；·多個可轉(zhuǎn)動的冷卻劑密封裝置，所述冷卻劑密封裝置覆蓋所述軸線上的冷卻劑密封裝置區(qū)域，所述冷卻劑密封裝置范圍被限定為所述冷卻劑密封裝置在軸線上的垂直投影部分；·多個可轉(zhuǎn)動的真空密封裝置，所述真空密封裝置覆蓋所述軸線上的真空密封裝置區(qū)域，所述真空密封裝置區(qū)域被限定為所述真空密封裝置在軸線上的垂直投影部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端塊，其中，所述子設(shè)備包括以下裝置·驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置覆蓋所述軸線上的驅(qū)動裝置區(qū)域，所述驅(qū)動裝置區(qū)域被限定為所述驅(qū)動裝置在所述軸線上的垂直投影部分；·多個支承裝置，所述支承裝置覆蓋所述軸線上的支承裝置區(qū)域，所述支承裝置區(qū)域被限定為所述支承裝置在所述軸線上的垂直投影部分；·多個可轉(zhuǎn)動的冷卻劑密封裝置，所述冷卻劑密封裝置覆蓋所述軸線上的冷卻劑密封裝置區(qū)域，所述冷卻劑密封裝置區(qū)域被限定為所述冷卻劑密封裝置在軸線上的垂直投影部分；·多個可轉(zhuǎn)動的真空密封裝置，所述真空密封裝置覆蓋所述軸線上的真空密封裝置區(qū)域，所述真空密封裝置區(qū)域被限定為所述真空密封裝置在軸線上的垂直投影部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端塊，其中，所述子設(shè)備包括以下裝置·驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置覆蓋所述軸線上的驅(qū)動裝置區(qū)域，所述驅(qū)動裝置區(qū)域被限定為所述驅(qū)動裝置在所述軸線上的垂直投影部分；·可轉(zhuǎn)動的電接觸裝置，該電接觸裝置覆蓋所述軸線上的接觸裝置區(qū)域，所述接觸裝置的區(qū)域被限定為所述接觸裝置在所述軸線上的垂直投影部分；·多個支承裝置，所述支承裝置覆蓋所述軸線上的支承裝置區(qū)域，所述支承裝置區(qū)域被限定為所述支承裝置在所述軸線上的垂直投影部分；·多個可轉(zhuǎn)動的冷卻劑密封裝置，所述冷卻劑密封裝置覆蓋所述軸線上的冷卻劑密封裝置區(qū)域，所述冷卻劑密封裝置區(qū)域被限定為所述冷卻劑密封裝置在軸線上的垂直投影部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端塊，其中，所述子設(shè)備包括以下裝置·可轉(zhuǎn)動的電接觸裝置，該電接觸裝置覆蓋所述軸線上的接觸裝置區(qū)域，所述接觸裝置的區(qū)域被限定為所述接觸裝置在所述軸線上的垂直投影部分；·多個支承裝置，所述支承裝置覆蓋所述軸線上的支承裝置區(qū)域，所述支承裝置區(qū)域被限定為所述支承裝置在所述軸線上的垂直投影部分；·多個可轉(zhuǎn)動的冷卻劑密封裝置，所述冷卻劑密封裝置覆蓋所述軸線上的冷卻劑密封裝置區(qū)域，所述冷卻劑密封裝置區(qū)域被限定為所述冷卻劑密封裝置在軸線上的垂直投影部分；·多個可轉(zhuǎn)動的真空密封裝置，所述真空密封裝置覆蓋所述軸線上的真空密封裝置區(qū)域，所述真空密封裝置區(qū)域被限定為所述真空密封裝置在軸線上的垂直投影部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端塊，其中，所述子設(shè)備包括以下裝置·驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置覆蓋所述軸線上的驅(qū)動裝置區(qū)域，所述驅(qū)動裝置區(qū)域被限定為所述驅(qū)動裝置在所述軸線上的垂直投影部分；·可轉(zhuǎn)動的電接觸裝置，該電接觸裝置覆蓋所述軸線上的接觸裝置區(qū)域，所述接觸裝置的區(qū)域被限定為所述接觸裝置在所述軸線上的垂直投影部分；·多個支承裝置，所述支承裝置覆蓋所述軸線上的支承裝置區(qū)域，所述支承裝置區(qū)域被限定為所述支承裝置在所述軸線上的垂直投影部分；·多個可轉(zhuǎn)動的冷卻劑密封裝置，所述冷卻劑密封裝置覆蓋所述軸線上的冷卻劑密封裝置區(qū)域，所述冷卻劑密封裝置區(qū)域被限定為所述冷卻劑密封裝置在軸線上的垂直投影部分；·多個可轉(zhuǎn)動的真空密封裝置，所述真空密封裝置覆蓋所述軸線上的真空密封裝置區(qū)域，所述真空密封裝置區(qū)域被限定為所述真空密封裝置在軸線上的垂直投影部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求1，2，7或9所述的端塊，其中所述驅(qū)動裝置區(qū)域與所述接觸裝置區(qū)域重疊。
11.根據(jù)權(quán)利要求1，3，6，7或9所述的端塊，其中所述驅(qū)動裝置區(qū)域與所述支承裝置區(qū)域中的至少一個區(qū)域重疊。
12.根據(jù)權(quán)利要求1，2，6或9所述的端塊，其中所述驅(qū)動裝置區(qū)域與所述冷卻劑密封裝置區(qū)域中的至少一個區(qū)域重疊。
13.根據(jù)權(quán)利要求1，3，6，7或9所述的端塊，其中所述驅(qū)動裝置區(qū)域與所述真空密封裝置區(qū)域中的至少一個區(qū)域重疊。
14.根據(jù)權(quán)利要求1，4，7，8或9所述的端塊，其中所述接觸裝置區(qū)域與所述支承裝置區(qū)域中的至少一個區(qū)域重疊。
15.根據(jù)權(quán)利要求1，2，8或9所述的端塊，其中所述接觸裝置區(qū)域與所述支承裝置區(qū)域中的至少一個區(qū)域重疊。
16.根據(jù)權(quán)利要求1，4，7，8或9所述的端塊，其中所述接觸裝置區(qū)域與所述真空密封裝置區(qū)域中的至少一個區(qū)域重疊。
17.根據(jù)權(quán)利要求1，5，6，8或9所述的端塊，其中所述至少一個支承裝置區(qū)域與所述冷卻劑密封裝置區(qū)域中的至少一個區(qū)域重疊。
18.根據(jù)權(quán)利要求1，3，4，5，6，7，8或9所述的端塊，其中所述支承裝置區(qū)域中的至少一個區(qū)域與所述真空密封裝置區(qū)域中的至少一個區(qū)域重疊。
19.根據(jù)權(quán)利要求1，3，4，5，7或8所述的端塊，其中所述冷卻劑密封裝置區(qū)域中的至少一個區(qū)域與所述真空密封裝置區(qū)域中的至少一個區(qū)域重疊。
20.根據(jù)權(quán)利要求1～19中任意一項所述的端塊，其中所述端塊用于可轉(zhuǎn)動地承載靶材，所述靶材具有轉(zhuǎn)動軸線，所述端塊用于安裝在濺射設(shè)備的壁上，所述端塊的特征還在于所述轉(zhuǎn)動軸線大致平行于所述壁。
21.根據(jù)權(quán)利要求1～19中任意一項所述的端塊，其中所述端塊用于可轉(zhuǎn)動地承載靶材，所述靶材具有轉(zhuǎn)動軸線，所述端塊用于安裝在濺射設(shè)備的壁上，所述端塊的特征還在于所述轉(zhuǎn)動軸線大致垂直于所述壁。
22.一種濺射設(shè)備，其包括用于提供易排空空間的多個壁，所述設(shè)備還包括可安裝在所述壁中的一個壁上的端塊，所述端塊具有權(quán)利要求1～21中任意一項的特征。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的濺射設(shè)備，其中安裝所述端塊的所述一個壁是可拆卸的。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的濺射設(shè)備，其中所述可拆卸壁鉸接至所述設(shè)備上。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種用于管狀磁控濺射設(shè)備的端塊。這種端塊將運動，冷卻劑(5)以及電流可轉(zhuǎn)動地傳遞至靶材上，同時，保持真空的完整性以及封閉的冷卻劑回路。該端塊包括驅(qū)動裝置，旋轉(zhuǎn)式電接觸裝置，支承裝置，多個旋轉(zhuǎn)式冷卻劑密封裝置，多個真空密封裝置。本發(fā)明的端塊沿靶材占據(jù)最小的軸向長度，從而允許在如顯示器涂鍍器這樣的現(xiàn)存設(shè)備(10)中節(jié)省空間。通過徑向彼此相對安裝至少兩個裝置，能夠減小軸向長度。
文檔編號H01J37/34GK101044257SQ200580035605
公開日2007年9月26日 申請日期2005年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月18日
發(fā)明者K·德拉爾特, W·德博斯謝爾, J·德博埃韋爾, G·拉佩勒 申請人:貝卡爾特先進涂層公司