真空室的具有氣體引導(dǎo)機(jī)構(gòu)的氣體分配裝置的制作方法

本發(fā)明涉及根據(jù)獨立權(quán)利要求的前敘部分所述的、真空室的具有氣體引導(dǎo)機(jī)構(gòu)的氣體分配裝置，尤其涉及借助于陰極濺射方法在基質(zhì)上施加薄層的裝置。

背景技術(shù)：

由EP0444253B1已知一種在真空室內(nèi)借助于陰極濺射方法在基質(zhì)上施加薄層的裝置，待被涂層的基質(zhì)可移動穿過所述裝置。在待濺射的陰極和陽極之間布置有擋板，其中基質(zhì)面延伸在所述陽極下方。配備有通道的空心型材設(shè)置為平行于陰極面并且在所述陰極和陽極之間的區(qū)域內(nèi)，所述空心型材由所述真空室的壁保持，并且被溫控介質(zhì)和過程氣體流經(jīng)。此外，用于所述過程氣體的通道具有開孔，它們橫向于所述通道的縱軸線延伸并且使得所述過程氣體能夠逸出至所述真空室。

所述溫控介質(zhì)也作為過程氣體被引入通道，所述通道由一體式且成形為空心型材的構(gòu)件形成，其中用于所述氣體逸出的開孔橫向于所述通道的縱軸線延伸。所述裝置具有空心型材，其特征在于具有倒圓角的矩形橫截面。這種型材具有明確且易于接近的接觸部位并且能夠在所述真空室以外接入溫控介質(zhì)和過程氣體。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)是提供一種真空室的氣體分配裝置，其在簡單且成本劃算的實施方式的情況下允許在真空室內(nèi)氣體的、改善的且尤其操作安全的分配。

所述任務(wù)由獨立權(quán)利要求的特征部分所述的內(nèi)容完成。本發(fā)明的有利實施例和優(yōu)點從其它權(quán)利要求、說明書和附圖中得出。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明涉及真空室的具有氣體引導(dǎo)機(jī)構(gòu)的氣體分配裝置，其包括具有噴嘴的至少一個氣體引導(dǎo)通道，氣體能從噴嘴被分配至真空室，并且所述氣體分配裝置還具有氣體供給機(jī)構(gòu)，借助于其能將氣體供給至所述氣體引導(dǎo)機(jī)構(gòu)，其中所述至少一個氣體引導(dǎo)通道由構(gòu)造為空心型材的一體式構(gòu)件形成。所述真空室構(gòu)造且設(shè)置為在基質(zhì)上施加薄層。應(yīng)明白，本發(fā)明還包括下述實施方式，其中設(shè)置有多個構(gòu)造為空心型材的構(gòu)件。

有利地，由構(gòu)造為空心型材的一體式構(gòu)件也形成所述氣體供給機(jī)構(gòu)的至少一個氣體供給通道(在現(xiàn)有技術(shù)中也稱為氣體管道)。這樣的空心型材例如可有利地作為連鑄型材、例如由鋁制成。因此，所述至少一個氣體供給通道是所述連鑄型材的組成部分或者所述連鑄型材包括所述至少一個氣體供給通道。應(yīng)明白，多個氣體供給通道或氣體管道也可以是所述連鑄型材的組成部分。

那么，根據(jù)本發(fā)明的氣體分配裝置的方案允許對尤其是借助于陰極濺射方法在真空室內(nèi)給基質(zhì)涂薄層的所述氣體分配裝置的簡化和改進(jìn)。所述氣體分配裝置允許在特定構(gòu)件中集成不同的功能部件、氣體引導(dǎo)通道和氣體供給機(jī)構(gòu)。通過適當(dāng)?shù)剡x擇空心型材、尤其是鋁空心型材的橫截面，能簡化地制造所述氣體分配裝置。出于經(jīng)濟(jì)原因，氣體分配裝置的優(yōu)化是非?？尚械?。所需構(gòu)件的數(shù)量可顯著減少。在真空室內(nèi)，涂層機(jī)構(gòu)的縮短的安裝時間是可行的。

根據(jù)本發(fā)明的氣體分配裝置的方案因此避免下述缺點，即例如氣體介質(zhì)的供給和回流以及過程氣體的供應(yīng)分別通過獨立的、多件式管路或氣體管道進(jìn)行并且因此非常易受運行干擾的影響且在制造和維護(hù)方面很昂貴。即，這樣的管路具有彎曲部、纏繞部、螺紋連接和焊接點，其在所述裝置的運行條件下位于真空中，這可由過程相關(guān)的熱量所引起的額外影響導(dǎo)致在所述管路中的極細(xì)裂紋和不密封性。所述不密封性(泄漏)首先在陰極濺射過程(噴涂)中或在化學(xué)氣相沉積(CVD方法)中損害待被施加在基質(zhì)上的層的層質(zhì)量如附著性，并且繼而可必然導(dǎo)致整個設(shè)備的完全停止運轉(zhuǎn)，這總是包含著可觀的花費和高昂的成本。

根據(jù)本發(fā)明的有利的其它方面，真空室的具有氣體引導(dǎo)機(jī)構(gòu)的氣體分配裝置包括具有主通道噴嘴的至少一個主通道以及具有調(diào)整通道噴嘴的至少一個調(diào)整通道，主氣體能從主通道噴嘴被分配至所述真空室，至少一種調(diào)整氣體可從調(diào)整通道噴嘴被分配至所述真空室。所述真空室構(gòu)造且設(shè)置為在基質(zhì)上施加薄層。

此外，所述具有氣體供給機(jī)構(gòu)的氣體分配裝置可構(gòu)造有至少一個主氣體供給通道(主氣體-氣體管道)和至少一個調(diào)整氣體供給通道，借助于所述至少一個主氣體供給通道向所述主通道供給所述主氣體，借助于所述至少一個調(diào)整氣體供給通道向調(diào)整通道供給所述調(diào)整氣體。此外，所述至少一個主通道可由構(gòu)造為空心型材的一體式構(gòu)件形成。這樣的空心型材例如可有利地作為連鑄型材、例如由鋁制成。此外優(yōu)選地，構(gòu)造為空心型材或連鑄型材的一體式構(gòu)件也可形成所述至少一個主氣體供給通道和/或所述至少一個調(diào)整氣體供給通道。此外，用于所述陰極濺射過程的主要的過程氣體、例如氬氣或氮氣可稱作所謂的主氣體。

作為所謂的調(diào)整氣體，考慮的是下述氣體，其對于用于在陰極濺射過程中涂薄層的涂層原料的形成來說是主要的，也就是例如用于化合物的形成的某些元素。也可使用其它氣體作為在所述氣體分配裝置中的調(diào)整氣體被供給至真空容器，像是例如額外的惰性氣體，其被用于減少在陰極濺射等離子體中離子的動能。

因此便利地，構(gòu)造為空心型材、尤其是連鑄型材的一體式構(gòu)件也可形成所述至少一個調(diào)整通道。以這種方式使得大規(guī)模的氣體分配裝置能以尤其經(jīng)濟(jì)的方式通過高度靈活性實現(xiàn)制造。本發(fā)明也包括使用兩個空心型材的情況，第一個用于所述主通道且第二個用于所述調(diào)整通道。

在優(yōu)選實施例中，所述至少一個調(diào)整通道可包括多個沿通道縱向延展前后相繼布置的腔室狀部段。這樣的布置提供下述優(yōu)點，即能有針對性地將所述調(diào)整氣體放入所述真空室內(nèi)的不同區(qū)域中，如此以便在基質(zhì)涂層時在不同部位實現(xiàn)完全不同的涂層條件。因此可在不同的部位使用不同的涂層參數(shù)或完全不同的原料。也能以有利方式實現(xiàn)不同的層厚度或也能實現(xiàn)不同的層特性。根據(jù)層分布的要求，所述氣體分配裝置也可針對更多數(shù)量的部段來實施。

便利地，至少兩個相繼的部段可具有共同的橫向隔板。由空心型材制成的調(diào)整通道的這樣的部段的制造可通過在所述空心型材的橫向上銑切縫隙并且嵌入(壓入)和固定或通過焊接分隔元件、例如優(yōu)選由鋁制成的部段板進(jìn)行。就是說，在連鑄型材的情況下相應(yīng)地給所述連鑄型材切縫。以這種方式可形成具有共同橫向隔板的兩個部段。

隔開的部段的優(yōu)點在于，通過至少一個調(diào)整氣體供給通道可向每個部段分開地供給調(diào)整氣體。因此可將不同種類的氣體用作調(diào)整氣體，它們可在陰極濺射方法中針對不同的化合物被使用。針對每個部段的分開的氣體計量配給能針對在構(gòu)件大規(guī)模設(shè)計中具有不同涂層要求的復(fù)雜構(gòu)件或者例如也在所述涂層的整體構(gòu)造中的順序?qū)嵤┑牟煌瑢又袑崿F(xiàn)用于所述構(gòu)件的涂層工藝的非常靈活的設(shè)計。

有利地，主通道和調(diào)整通道可具有共同的縱向隔板。這樣的構(gòu)造能實現(xiàn)這樣的構(gòu)件的非常高效并因此成本有利的制造，由此可將更多功能合并至這樣的構(gòu)件中并使用。為了所述氣體分配裝置在涂層設(shè)備中的簡化安裝，在構(gòu)件中的這樣的實施方式也作為機(jī)械集成解決方案是非常方便的。應(yīng)明白，主通道和調(diào)整通道也可具有分開的縱向隔板，就是說例如可具有雙壁。

根據(jù)優(yōu)選設(shè)計方案，所述至少一個主氣體供給通道可布置在主通道壁的外部區(qū)域。由此可行的是，將所述主氣體供給通道有效地集成在包括主通道并且可能包括調(diào)整通道的所述空心型材中并且作為構(gòu)件來制造。此外，以這種方式自行給出與主通道的機(jī)械穩(wěn)定連接，這轉(zhuǎn)而對于所述氣體分配裝置的高效安裝來說是非常有益的。

同樣方便地，所述至少一個調(diào)整氣體供給通道可布置在調(diào)整通道壁的外部區(qū)域。在此，在集成構(gòu)件中調(diào)整氣體供給通道和調(diào)整通道的機(jī)械穩(wěn)定且同時易于安裝的布置的相同優(yōu)點也適用，其中所述集成構(gòu)件能夠有利地以空心型材實現(xiàn)。

在優(yōu)選設(shè)計方案中，所述至少一個主氣體供給通道通過所述主通道壁內(nèi)的至少一個供給開口與所述主通道連接。以這種方式能實現(xiàn)非常簡單且牢固的連接，其經(jīng)得起對機(jī)械穩(wěn)定性和長時間密封的要求。

因此例如可行的是，所述供給開口構(gòu)造為穿過所述主通道-供給通道直至延伸進(jìn)入所述主通道的內(nèi)部區(qū)域的橫孔，其在不延伸至主通道的區(qū)域內(nèi)被封閉在所述主氣體供給通道的壁內(nèi)。通過垂直于所述空心型材實施橫孔，這樣的構(gòu)造允許在主通道-供給通道與主通道之間的連接的非常簡單且成本有利的制造，所述橫孔使所述主通道-供給通道與所述主通道連接并且隨后所述孔又在所述主通道壁內(nèi)相對于外部區(qū)域封閉。

此外同樣有利的是，當(dāng)所述至少一個調(diào)整氣體供給通道通過所述調(diào)整通道壁內(nèi)的至少一個供給開口與所述調(diào)整通道連接。以這種方式能實現(xiàn)非常簡單且牢固的連接，其經(jīng)得起對機(jī)械穩(wěn)定性和長時間密封的要求。

正如在所述主通道-供給通道的情況中那樣，在這種情況下，所述供給開口構(gòu)造為穿過所述調(diào)整氣體供給通道直至延伸進(jìn)入所述調(diào)整通道的內(nèi)部區(qū)域的橫孔，其在不延伸至調(diào)整通道的區(qū)域內(nèi)封閉在所述調(diào)整氣體供給通道的壁內(nèi)。通過垂直于所述空心型材實施橫孔，這樣的構(gòu)造允許在調(diào)整通道-供給通道與調(diào)整通道之間的連接的非常簡單且成本有利的制造，所述橫孔使所述調(diào)整通道-供給通道與所述調(diào)整通道連接并且隨后所述孔又在所述調(diào)整通道壁內(nèi)相對于外部區(qū)域封閉。

當(dāng)所述主通道的內(nèi)部區(qū)域和/或所述調(diào)整通道的內(nèi)部區(qū)域具有矩形橫截面時，這是有利的。這樣的設(shè)計方案允許源自有利的、具有較高的機(jī)械穩(wěn)定性和易安裝性的制造方法的連接，因為矩形橫截面能有利地安置在平坦面上并且能夠節(jié)省空間地安裝。應(yīng)明白，所述主通道的內(nèi)部區(qū)域和/或所述調(diào)整通道的內(nèi)部區(qū)域也可具有其它橫截面形狀，例如圓形或橢圓形橫截面。

根據(jù)有利的設(shè)計方案，所述氣體引導(dǎo)機(jī)構(gòu)具有配屬于所述真空室的內(nèi)部區(qū)域的區(qū)域和配屬于所述真空室的室壁的區(qū)域，并且至少一個第一調(diào)整氣體供給通道布置在配屬于所述真空室的內(nèi)部區(qū)域的區(qū)域內(nèi)，并且第二調(diào)整氣體通道布置在配屬于所述真空室的室壁內(nèi)的區(qū)域內(nèi)。以這種方式使得盡可能多的調(diào)整氣體供給通道能夠安置在調(diào)整通道處。此外方便的是，直接在所述真空室的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)提供調(diào)整氣體供給通道，如此以便例如還直接從所述調(diào)整氣體供給通道中將調(diào)整氣體引入所述真空室。此外可以有利的是，為了對調(diào)整氣體進(jìn)行溫控，所述調(diào)整氣體供給通道安置在與所述真空室的外壁相連的區(qū)域處，從而可通過所述壁進(jìn)行所述調(diào)整氣體的溫控。

附圖說明

其它優(yōu)點從下述附圖說明中得出。在附圖中示出本發(fā)明的實施例。所述附圖、說明書和權(quán)利要求書包含眾多特征組合。專業(yè)人員有針對性地也單獨觀察所述特征并且總結(jié)為有意義的其它組合。

其中示例性地：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的穿過具有主通道和調(diào)整通道的氣體分配裝置的橫截面，其布置在真空室的凹口內(nèi)；和

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的氣體分配裝置的等軸視圖，其由兩個空心型材構(gòu)成，它們的供給通道通過輸入管道連接。

具體實施方式

在附圖中，相同或類似的部件標(biāo)以相同的附圖標(biāo)記。所述附圖僅示出示例并且不應(yīng)理解為限制性的。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的、穿過具有主通道和調(diào)整通道的氣體分配裝置的橫截面，其布置在真空室10的凹口中。真空室10的具有氣體引導(dǎo)機(jī)構(gòu)的所述氣體分配裝置包括作為氣體引導(dǎo)通道的、具有主通道噴嘴27的主通道25，主氣體可從所述主通道噴嘴被分配至所述真空室10，所述氣體分配裝置還包括具有調(diào)整通道噴嘴37,37'的調(diào)整通道30，至少一種調(diào)整氣體可從所述調(diào)整通道噴嘴被分配至所述真空室10。此外，所述氣體分配裝置包括具有主氣體供給通道25a和調(diào)整氣體供給通道30a,30b,30c,30d,30e的氣體引導(dǎo)機(jī)構(gòu)，主氣體可借助于所述主氣體供給通道被供給至主通道25，調(diào)整氣體可借助于所述調(diào)整氣體供給通道被供給至調(diào)整通道30。所述主通道25由構(gòu)造為空心型材的一體式構(gòu)件20形成，其中所述主氣體供給通道25a和所述調(diào)整氣體供給通道30a,30b,30c,30d,30e也由所述構(gòu)造為空心型材的一體式構(gòu)件20形成。所述構(gòu)件20優(yōu)選構(gòu)造為連鑄型材。所述調(diào)整通道30也由所述構(gòu)造為空心型材的構(gòu)件20形成。因為所述主通道25和調(diào)整通道30直接相疊地布置，所以它們具有共同的縱向隔板32。所述主氣體供給通道25a布置在主通道壁26a的外部區(qū)域并且抵靠所述真空室10的室壁15。所述調(diào)整氣體供給通道30a,30b,30c同樣布置在所述調(diào)整通道壁31a的外部區(qū)域并且同樣抵靠所述室壁15。在另一實施方式中，所述主氣體供給通道和/或所述調(diào)整氣體供給通道不抵靠所述室壁。

所述主通道25的內(nèi)部區(qū)域和所述調(diào)整通道30的內(nèi)部區(qū)域31具有矩形橫截面。所述氣體引導(dǎo)機(jī)構(gòu)具有配屬于所述真空室10的內(nèi)部區(qū)域11的區(qū)域和配屬于所述真空室10的室壁15的區(qū)域。此外，所述調(diào)整氣體供給通道30d,30e布置在配屬于所述真空室10的內(nèi)部區(qū)域11的區(qū)域內(nèi)，并且所述調(diào)整氣體供給通道30a,30b,30c布置在配屬于所述真空室10的室壁15的區(qū)域內(nèi)。

所述主氣體供給通道25a通過在主通道壁26a內(nèi)的至少一個供給開口28或通過多個供給開口28與主通道25連接，其中所述供給開口28構(gòu)造為穿過所述主通道-供給通道25a直至延伸進(jìn)入所述主通道的內(nèi)部區(qū)域26的橫孔，其在不延伸至主通道25的區(qū)域內(nèi)封閉在所述主氣體供給通道25a的壁內(nèi)。所述調(diào)整氣體供給通道30a,30b,30c,30d,30e同樣通過在調(diào)整通道壁31a內(nèi)的至少一個供給開口38或也通過多個供給開口38與調(diào)整通道30連接，其中所述供給開口38構(gòu)造為穿過所述調(diào)整氣體供給通道30a,30b,30c,30d,30e直至延伸進(jìn)入所述調(diào)整通道30的內(nèi)部區(qū)域26的橫孔，其在不延伸至調(diào)整通道30的區(qū)域內(nèi)封閉在所述調(diào)整氣體供給通道30a,30b,30c,30d,30e的壁內(nèi)。在圖1中，在圖示平面內(nèi)示出所述調(diào)整氣體供給通道30b的供給開口38。其余調(diào)整氣體供給通道30a,30c,30d,30e的供給開口位于所述氣體分配裝置的視圖的其它圖示平面內(nèi)。

垂直于室壁15并且緊貼在所述調(diào)整通道30的下側(cè)布置有導(dǎo)向板21，其能在所述氣體從主通道25以及從調(diào)整通道30向真空室10流出時利于其流動。在圖1的圖示平面內(nèi)示出在主通道25的壁內(nèi)朝向真空室10的內(nèi)部區(qū)域11的主通道噴嘴27和調(diào)整通道噴嘴37，所述主氣體可通過所述主通道噴嘴流入真空室10，所述調(diào)整氣體可通過所述調(diào)整通道噴嘴流入真空室10。用于能使所述主氣體流入真空室10的其它主通道噴嘴27以及用于能使所述調(diào)整氣體流入真空室10的其它調(diào)整通道噴嘴37位于其它平面內(nèi)。

在圖2中示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的氣體分配裝置的等軸視圖，其由兩個呈空心型材形式的一體式構(gòu)件20,20a構(gòu)成，它們的氣體供給通道25a,30a,30b,30c,30d,30e通過輸入管道40連接。所述輸入管道40通過真空套管41通入真空室10(未示出)并且平行地對所述氣體分配裝置的兩個構(gòu)件20,20a的兩個主通道25和調(diào)整通道30進(jìn)行供給。所述氣體分配裝置的調(diào)整通道30包括多個前后相繼布置的腔室狀部段60,60'，其中兩個相繼的部段60,60'具有共同的橫向隔板70或部段板。

所述調(diào)整通道30劃分為各個部段60,60'的優(yōu)點在于，每個部段60,60'可通過至少一個調(diào)整氣體供給通道30a,30b,30c,30d,30e被分開地供以調(diào)整氣體。這樣的布置提供下述優(yōu)點，即能有針對性地將所述調(diào)整氣體放入所述真空室10的不同區(qū)域中，如此以便在基質(zhì)涂層時在不同部位實現(xiàn)完全不同的涂層條件。因此可在不同的部位使用不同的涂層參數(shù)或完全不同的原料。也能以有利方式實現(xiàn)不同的層厚度或也能實現(xiàn)不同的層特性。根據(jù)層分布的要求，所述氣體分配裝置也可針對更多數(shù)量的部段來實施。因此可將不同種類的氣體用作調(diào)整氣體，它們可在陰極濺射方法中針對不同的化合物被使用。針對每個部段60,60'的分開的氣體計量配給能針對在構(gòu)件大規(guī)模設(shè)計中具有不同涂層要求的復(fù)雜構(gòu)件或者例如也在所述涂層的整體構(gòu)造中的順序?qū)嵤┑牟煌瑢又袑崿F(xiàn)用于所述構(gòu)件的涂層工藝的非常靈活的設(shè)計。

此外，在所述真空室中的氣體引導(dǎo)能以適當(dāng)方式通過所述導(dǎo)向板21和36進(jìn)行。所述主氣體可從所述主通道25通過主通道噴嘴27、所述調(diào)整氣體可從所述調(diào)整通道30通過調(diào)整通道噴嘴37流入真空室10并且也通過所述導(dǎo)向板21和36被適當(dāng)?shù)貙?dǎo)入真空。

附圖標(biāo)記列表

10 真空室

11 真空室的內(nèi)部區(qū)域

15 室壁

20 構(gòu)件

20a 構(gòu)件

21 導(dǎo)向板

25 主通道

25a 主氣體供給通道

26 主通道的內(nèi)部區(qū)域

26a 主通道壁

27 噴嘴

28 供給開口

30 調(diào)整通道

30a 調(diào)整氣體供給通道

30b 調(diào)整氣體供給通道

30c 調(diào)整氣體供給通道

30d 調(diào)整氣體供給通道

30e 調(diào)整氣體供給通道

31 調(diào)整通道的內(nèi)部區(qū)域

31a 調(diào)整通道壁

32 縱向隔板

36 導(dǎo)向板

37 噴嘴

37' 噴嘴

38 供給開口

40 輸入管道

41 真空套管

60 部段

60' 部段

70 橫向隔板、部段板