真空室的具有氣體引導機構的氣體分配裝置的製作方法

2023-05-25 06:05:01

本發明涉及根據獨立權利要求的前敘部分所述的、真空室的具有氣體引導機構的氣體分配裝置，尤其涉及藉助於陰極濺射方法在基質上施加薄層的裝置。

背景技術：

由EP0444253B1已知一種在真空室內藉助於陰極濺射方法在基質上施加薄層的裝置，待被塗層的基質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，其中基質面延伸在所述陽極下方。配備有通道的空心型材設置為平行於陰極面並且在所述陰極和陽極之間的區域內，所述空心型材由所述真空室的壁保持，並且被溫控介質和過程氣體流經。此外，用於所述過程氣體的通道具有開孔，它們橫向於所述通道的縱軸線延伸並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件形成，其中用於所述氣體逸出的開孔橫向於所述通道的縱軸線延伸。所述裝置具有空心型材，其特徵在於具有倒圓角的矩形橫截面。這種型材具有明確且易於接近的接觸部位並且能夠在所述真空室以外接入溫控介質和過程氣體。

技術實現要素：

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

所述任務由獨立權利要求的特徵部分所述的內容完成。本發明的有利實施例和優點從其它權利要求、說明書和附圖中得出。

根據本發明的一個方面，本發明涉及真空室的具有氣體引導機構的氣體分配裝置，其包括具有噴嘴的至少一個氣體引導通道，氣體能從噴嘴被分配至真空室，並且所述氣體分配裝置還具有氣體供給機構，藉助於其能將氣體供給至所述氣體引導機構，其中所述至少一個氣體引導通道由構造為空心型材的一體式構件形成。所述真空室構造且設置為在基質上施加薄層。應明白，本發明還包括下述實施方式，其中設置有多個構造為空心型材的構件。

有利地，由構造為空心型材的一體式構件也形成所述氣體供給機構的至少一個氣體供給通道(在現有技術中也稱為氣體管道)。這樣的空心型材例如可有利地作為連鑄型材、例如由鋁製成。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。

那麼，根據本發明的氣體分配裝置的方案允許對尤其是藉助於陰極濺射方法在真空室內給基質塗薄層的所述氣體分配裝置的簡化和改進。所述氣體分配裝置允許在特定構件中集成不同的功能部件、氣體引導通道和氣體供給機構。通過適當地選擇空心型材、尤其是鋁空心型材的橫截面，能簡化地製造所述氣體分配裝置。出於經濟原因，氣體分配裝置的優化是非常可行的。所需構件的數量可顯著減少。在真空室內，塗層機構的縮短的安裝時間是可行的。

根據本發明的氣體分配裝置的方案因此避免下述缺點，即例如氣體介質的供給和回流以及過程氣體的供應分別通過獨立的、多件式管路或氣體管道進行並且因此非常易受運行幹擾的影響且在製造和維護方面很昂貴。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於真空中，這可由過程相關的熱量所引起的額外影響導致在所述管路中的極細裂紋和不密封性。所述不密封性(洩漏)首先在陰極濺射過程(噴塗)中或在化學氣相沉積(CVD方法)中損害待被施加在基質上的層的層質量如附著性，並且繼而可必然導致整個設備的完全停止運轉，這總是包含著可觀的花費和高昂的成本。

根據本發明的有利的其它方面，真空室的具有氣體引導機構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整通道噴嘴的至少一個調整通道，主氣體能從主通道噴嘴被分配至所述真空室，至少一種調整氣體可從調整通道噴嘴被分配至所述真空室。所述真空室構造且設置為在基質上施加薄層。

此外，所述具有氣體供給機構的氣體分配裝置可構造有至少一個主氣體供給通道(主氣體-氣體管道)和至少一個調整氣體供給通道，藉助於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，藉助於所述至少一個調整氣體供給通道向調整通道供給所述調整氣體。此外，所述至少一個主通道可由構造為空心型材的一體式構件形成。這樣的空心型材例如可有利地作為連鑄型材、例如由鋁製成。此外優選地，構造為空心型材或連鑄型材的一體式構件也可形成所述至少一個主氣體供給通道和/或所述至少一個調整氣體供給通道。此外，用於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。

作為所謂的調整氣體，考慮的是下述氣體，其對於用於在陰極濺射過程中塗薄層的塗層原料的形成來說是主要的，也就是例如用於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，其被用於減少在陰極濺射等離子體中離子的動能。

因此便利地，構造為空心型材、尤其是連鑄型材的一體式構件也可形成所述至少一個調整通道。以這種方式使得大規模的氣體分配裝置能以尤其經濟的方式通過高度靈活性實現製造。本發明也包括使用兩個空心型材的情況，第一個用於所述主通道且第二個用於所述調整通道。

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

便利地，至少兩個相繼的部段可具有共同的橫向隔板。由空心型材製成的調整通道的這樣的部段的製造可通過在所述空心型材的橫向上銑切縫隙並且嵌入(壓入)和固定或通過焊接分隔元件、例如優選由鋁製成的部段板進行。就是說，在連鑄型材的情況下相應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。

隔開的部段的優點在於，通過至少一個調整氣體供給通道可向每個部段分開地供給調整氣體。因此可將不同種類的氣體用作調整氣體，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件大規模設計中具有不同塗層要求的複雜構件或者例如也在所述塗層的整體構造中的順序實施的不同層中實現用於所述構件的塗層工藝的非常靈活的設計。

有利地，主通道和調整通道可具有共同的縱向隔板。這樣的構造能實現這樣的構件的非常高效並因此成本有利的製造，由此可將更多功能合併至這樣的構件中並使用。為了所述氣體分配裝置在塗層設備中的簡化安裝，在構件中的這樣的實施方式也作為機械集成解決方案是非常方便的。應明白，主通道和調整通道也可具有分開的縱向隔板，就是說例如可具有雙壁。

根據優選設計方案，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並且可能包括調整通道的所述空心型材中並且作為構件來製造。此外，以這種方式自行給出與主通道的機械穩定連接，這轉而對於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，所述至少一個調整氣體供給通道可布置在調整通道壁的外部區域。在此，在集成構件中調整氣體供給通道和調整通道的機械穩定且同時易於安裝的布置的相同優點也適用，其中所述集成構件能夠有利地以空心型材實現。

在優選設計方案中，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。以這種方式能實現非常簡單且牢固的連接，其經得起對機械穩定性和長時間密封的要求。

因此例如可行的是，所述供給開口構造為穿過所述主通道-供給通道直至延伸進入所述主通道的內部區域的橫孔，其在不延伸至主通道的區域內被封閉在所述主氣體供給通道的壁內。通過垂直於所述空心型材實施橫孔，這樣的構造允許在主通道-供給通道與主通道之間的連接的非常簡單且成本有利的製造，所述橫孔使所述主通道-供給通道與所述主通道連接並且隨後所述孔又在所述主通道壁內相對於外部區域封閉。

此外同樣有利的是，當所述至少一個調整氣體供給通道通過所述調整通道壁內的至少一個供給開口與所述調整通道連接。以這種方式能實現非常簡單且牢固的連接，其經得起對機械穩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，所述供給開口構造為穿過所述調整氣體供給通道直至延伸進入所述調整通道的內部區域的橫孔，其在不延伸至調整通道的區域內封閉在所述調整氣體供給通道的壁內。通過垂直於所述空心型材實施橫孔，這樣的構造允許在調整通道-供給通道與調整通道之間的連接的非常簡單且成本有利的製造，所述橫孔使所述調整通道-供給通道與所述調整通道連接並且隨後所述孔又在所述調整通道壁內相對於外部區域封閉。

當所述主通道的內部區域和/或所述調整通道的內部區域具有矩形橫截面時，這是有利的。這樣的設計方案允許源自有利的、具有較高的機械穩定性和易安裝性的製造方法的連接，因為矩形橫截面能有利地安置在平坦面上並且能夠節省空間地安裝。應明白，所述主通道的內部區域和/或所述調整通道的內部區域也可具有其它橫截面形狀，例如圓形或橢圓形橫截面。

根據有利的設計方案，所述氣體引導機構具有配屬於所述真空室的內部區域的區域和配屬於所述真空室的室壁的區域，並且至少一個第一調整氣體供給通道布置在配屬於所述真空室的內部區域的區域內，並且第二調整氣體通道布置在配屬於所述真空室的室壁內的區域內。以這種方式使得儘可能多的調整氣體供給通道能夠安置在調整通道處。此外方便的是，直接在所述真空室的內部區域內提供調整氣體供給通道，如此以便例如還直接從所述調整氣體供給通道中將調整氣體引入所述真空室。此外可以有利的是，為了對調整氣體進行溫控，所述調整氣體供給通道安置在與所述真空室的外壁相連的區域處，從而可通過所述壁進行所述調整氣體的溫控。

附圖說明

其它優點從下述附圖說明中得出。在附圖中示出本發明的實施例。所述附圖、說明書和權利要求書包含眾多特徵組合。專業人員有針對性地也單獨觀察所述特徵並且總結為有意義的其它組合。

其中示例性地：

圖1示出根據本發明的實施例的穿過具有主通道和調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；和

圖2示出根據本發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以相同的附圖標記。所述附圖僅示出示例並且不應理解為限制性的。

圖1示出根據本發明的實施例的、穿過具有主通道和調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的具有氣體引導機構的所述氣體分配裝置包括作為氣體引導通道的、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整通道噴嘴37,37'的調整通道30，至少一種調整氣體可從所述調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和調整氣體供給通道30a,30b,30c,30d,30e的氣體引導機構，主氣體可藉助於所述主氣體供給通道被供給至主通道25，調整氣體可藉助於所述調整氣體供給通道被供給至調整通道30。所述主通道25由構造為空心型材的一體式構件20形成，其中所述主氣體供給通道25a和所述調整氣體供給通道30a,30b,30c,30d,30e也由所述構造為空心型材的一體式構件20形成。所述構件20優選構造為連鑄型材。所述調整通道30也由所述構造為空心型材的構件20形成。因為所述主通道25和調整通道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的外部區域並且抵靠所述真空室10的室壁15。所述調整氣體供給通道30a,30b,30c同樣布置在所述調整通道壁31a的外部區域並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/或所述調整氣體供給通道不抵靠所述室壁。

所述主通道25的內部區域和所述調整通道30的內部區域31具有矩形橫截面。所述氣體引導機構具有配屬於所述真空室10的內部區域11的區域和配屬於所述真空室10的室壁15的區域。此外，所述調整氣體供給通道30d,30e布置在配屬於所述真空室10的內部區域11的區域內，並且所述調整氣體供給通道30a,30b,30c布置在配屬於所述真空室10的室壁15的區域內。

所述主氣體供給通道25a通過在主通道壁26a內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構造為穿過所述主通道-供給通道25a直至延伸進入所述主通道的內部區域26的橫孔，其在不延伸至主通道25的區域內封閉在所述主氣體供給通道25a的壁內。所述調整氣體供給通道30a,30b,30c,30d,30e同樣通過在調整通道壁31a內的至少一個供給開口38或也通過多個供給開口38與調整通道30連接，其中所述供給開口38構造為穿過所述調整氣體供給通道30a,30b,30c,30d,30e直至延伸進入所述調整通道30的內部區域26的橫孔，其在不延伸至調整通道30的區域內封閉在所述調整氣體供給通道30a,30b,30c,30d,30e的壁內。在圖1中，在圖示平面內示出所述調整氣體供給通道30b的供給開口38。其餘調整氣體供給通道30a,30c,30d,30e的供給開口位於所述氣體分配裝置的視圖的其它圖示平面內。

垂直於室壁15並且緊貼在所述調整通道30的下側布置有導向板21，其能在所述氣體從主通道25以及從調整通道30向真空室10流出時利於其流動。在圖1的圖示平面內示出在主通道25的壁內朝向真空室10的內部區域11的主通道噴嘴27和調整通道噴嘴37，所述主氣體可通過所述主通道噴嘴流入真空室10，所述調整氣體可通過所述調整通道噴嘴流入真空室10。用於能使所述主氣體流入真空室10的其它主通道噴嘴27以及用於能使所述調整氣體流入真空室10的其它調整通道噴嘴37位於其它平面內。

在圖2中示出根據本發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件20,20a構成，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)並且平行地對所述氣體分配裝置的兩個構件20,20a的兩個主通道25和調整通道30進行供給。所述氣體分配裝置的調整通道30包括多個前後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。

所述調整通道30劃分為各個部段60,60'的優點在於，每個部段60,60'可通過至少一個調整氣體供給通道30a,30b,30c,30d,30e被分開地供以調整氣體。這樣的布置提供下述優點，即能有針對性地將所述調整氣體放入所述真空室10的不同區域中，如此以便在基質塗層時在不同部位實現完全不同的塗層條件。因此可在不同的部位使用不同的塗層參數或完全不同的原料。也能以有利方式實現不同的層厚度或也能實現不同的層特性。根據層分布的要求，所述氣體分配裝置也可針對更多數量的部段來實施。因此可將不同種類的氣體用作調整氣體，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件大規模設計中具有不同塗層要求的複雜構件或者例如也在所述塗層的整體構造中的順序實施的不同層中實現用於所述構件的塗層工藝的非常靈活的設計。

此外，在所述真空室中的氣體引導能以適當方式通過所述導向板21和36進行。所述主氣體可從所述主通道25通過主通道噴嘴27、所述調整氣體可從所述調整通道30通過調整通道噴嘴37流入真空室10並且也通過所述導向板21和36被適當地導入真空。

附圖標記列表

10 真空室

11 真空室的內部區域

15 室壁

20 構件

20a 構件

21 導向板

25 主通道

25a 主氣體供給通道

26 主通道的內部區域

26a 主通道壁

27 噴嘴

28 供給開口

30 調整通道

30a 調整氣體供給通道

30b 調整氣體供給通道

30c 調整氣體供給通道

30d 調整氣體供給通道

30e 調整氣體供給通道

31 調整通道的內部區域

31a 調整通道壁

32 縱向隔板

36 導向板

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