DE102009056241A1

DE102009056241A1 - Stützeinrichtung für eine Magnetronanordnung mit einem rotierenden Target

Info

Publication number: DE102009056241A1
Application number: DE102009056241A
Authority: DE
Inventors: Götz Teschner; Hans-Jürgen Dipl.-Ing. Heinrich; Harald Grune; Sven Hähne
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne GmbH
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2029-12-02
Also published as: DE102009056241B4; US8828199B2; US20110147209A1; BE1019874A5

Abstract

Bei einer Stützeinrichtung (2) für eine Magnetronanordnung mit einem rotierenden Target, umfassend ein Gehäuse (22) mit einer in dem Gehäuse (22) angeordneten, drehbar gelagerten Antriebswelle (26), die an ihrem von außerhalb des Gehäuses (22) zugänglichen Ende zur Verbindung mit dem rotierenden Target (3) ausgebildet ist und die an ihrem innerhalb des Gehäuses (22) liegenden Ende zur Einleitung eines Drehmoments ausgebildet ist, wird vorgeschlagen, dass ein Elektromotor (4) mit einem Stator (42) und einem Rotor (43) zur Erzeugung eines Drehmoments innerhalb des Gehäuses (22) angeordnet ist.

Description

Nachfolgend wird ein Stützeinrichtung für eine Magnetronanordnung mit einem rotierenden Target beschrieben, der eine geringe Störanfälligkeit beim Betrieb mit Mittelfrequenzstrom, d. h. im Bereich von einigen Hundert Hertz bis ca. 50 Kilohertz, aufweist.
In der Vakuumbeschichtungstechnologie sind Magnetronanordnungen mit einem rotierenden Target bekannt, bei denen ein meist rohrförmiges Target eine Magnetanordnung umschließt, wobei das rohrförmige Target drehbar gelagert und antreibbar ist, so dass das Targetmaterial gleichmäßig abgetragen wird. Das rohrförmige Target wird üblicherweise in der Vakuumkammer einer Vakuumbeschichtungsanlage zwischen zwei Endblöcken befestigt, die so konstruiert sind, dass sie jeweils die drehbare Lagerung des rohrförmigen Targets ermöglichen. Meist sind hierbei den beiden Endblöcken unterschiedliche Funktionen zugewiesen. Einer der Endblöcke ist üblicherweise als Versorgungsendblock zur Versorgung des Magnetrons mit Kühlwasser und elektrischer Energie und der andere Endblock als Antriebsendblock für die Einleitung eines Drehmoments zur Erzeugung der Rotation des rohrförmigen Targets ausgeführt.
Bekannte Antriebsendblöcke weisen hierzu eine elektromechanische Antriebseinrichtung in Form eines Elektromotors mit Getriebe auf, welcher beispielsweise über Kegelräder, Stirnräder oder Zahnriemen das Drehmoment einleitet. Diese Antriebseinrichtung muss potentialfrei sein und daher gegenüber dem Target und meist auch gegenüber der Vakuumkammer isoliert eingebaut werden. Daher ist bei bekannten Antriebsendblöcken die Antriebseinrichtung unter Verwendung von Isolatoren so in den Antriebsendblock eingebaut, dass sich der Elektromotor üblicherweise atmosphärenseitig außerhalb der Vakuumkammer befindet und ein Getriebe oder Teile eines Getriebes oder anderer Drehmomentübertragungseinrichtungen wie Riemenantriebe und dergleichen innerhalb des Antriebsendblocks angeordnet sind. Abhängig von der Höhe der elektrischen Prozessspannung kann der Aufwand für die Potentialtrennung sehr groß sein, um zuverlässig zu erreichen, dass die an rohrförmigen Targets anliegende Prozessspannung nicht auf die Antriebseinrichtung oder die Vakuumkammer überschlägt. Ein Beispiel für einen derartigen Endblock ist aus der Patentanmeldung EP 1 365 436 A2 bekannt.
Aus DE 10 2008 033 904 ist hingegen ein Antriebsendblock für eine Magnetronanordnung mit einem rotierenden Target bekannt, der ein Endblockgehäuse mit einer in dem Endblockgehäuse angeordneten, drehbar gelagerten Antriebswelle aufweist, die an ihrem von außerhalb des Endblockgehäuses zugänglichen Ende zur Verbindung mit dem rotierenden Target ausgebildet ist und die an ihrem innerhalb des Endblockgehäuses liegenden Ende zur Einleitung eines Drehmoments ausgebildet ist, und einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor zur Erzeugung eines Drehmoments umfasst, wobei der Elektromotor innerhalb des Endblockgehäuses angeordnet ist. Dabei kann gemäß einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass der Elektromotor koaxial zur Antriebswelle angeordnet ist oder/und dass das Drehmoment direkt auf die Antriebswelle übertragen wird.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik soll eine verbesserte Stützeinrichtung angegeben werden, die eine geringe Störanfälligkeit beim Betrieb mit Mittelfrequenzstrom aufweist. Unter einer Stützeinrichtung sollen dabei Endblöcke, insbesondere Antriebsendblöcke der oben beschriebenen Art, d. h. Einrichtungen, die im Innern der Vakuumkammer angeordnet sind, aber auch anders gestaltete Stützeinrichtungen, die beispielsweise atmosphärenseitig außerhalb der Vakuumkammer angeordnet sind, verstanden werden.
Vorgeschlagen wird daher eine Stützeinrichtung für eine Magnetronanordnung mit einem rotierenden Target, umfassend ein Gehäuse mit einer in dem Gehäuse angeordneten, drehbar gelagerten Antriebswelle, die an ihrem von außerhalb des Gehäuses zugänglichen Ende zur mittelbaren oder unmittelbaren Verbindung mit dem rotierenden Target ausgebildet ist und die an ihrem innerhalb des Gehäuses liegenden Ende zur Einleitung eines Drehmoments ausgebildet ist, wobei die Antriebswelle aus einem nichtleitenden keramischen Werkstoff gefertigt ist.
Dadurch ragt aus dem Gehäuse keine metallische Welle wie bei bekannten Endblöcken, sondern nur ein nicht leitender Wellenstummel, der zur Verbindung mit dem rotierenden Target geeignet ist, und der so lang ist, dass der durch den keramischen Wellenstummel gebildete Isolationswiderstand ausreichend groß ist, um den Endblock und die darin angeordneten Bauteile vor einer Beeinflussung durch den Betriebsstrom des rotierenden Targets zu schützen. Die Wahl der Länge des aus dem Gehäuse ragenden Wellenstummels der Antriebswelle kann der Fachmann im konkreten Fall abhängig von der Spannung und Stromstärke auf einfache Weise errechnen oder experimentell bestimmen. Dadurch wird die Störanfälligkeit gegenüber Mittelfrequenzstrom im Vergleich mit bekannten Endblöcken signifikant verringert.
Die Antriebswelle ist an ihrem von außerhalb des Gehäuses zugänglichen Ende zur unmittelbaren Verbindung mit dem rotierenden Target ausgebildet, wenn das Target direkt mit der Antriebswelle verbunden werden kann, d. h. wenn physischer Kontakt zwischen dem Ende der Antriebswelle und dem Target besteht. Die Antriebswelle ist demgegenüber an ihrem von außerhalb des Gehäuses zugänglichen Ende zur mittelbaren Verbindung mit dem rotierenden Target ausgebildet, wenn zwischen dem Target und der Antriebswelle ein weiteres Verbindungselement angeordnet wird, d. h. wenn kein physischer Kontakt zwischen dem Ende der Antriebswelle und dem Target besteht. Solche Verbindungselemente können beispielsweise Distanzstücke, Adapter und ähnliche Bauteile sein.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die keramische Antriebswelle in dem Bereich, der innerhalb des Gehäuses liegt, ein diesen Bereich umhüllendes metallisches Hüllelement aufweist. Ein metallisches Hüllelement in diesem Sinne ist eine Hülse aus einem metallischen Werkstoff, die jedoch nicht aus dem Gehäuse herausragt. Das Hüllelement kann an dem innerhalb des Gehäuses liegenden Ende der Antriebswelle offen oder geschlossen sein. Es ist mit der keramischen Antriebswelle drehfest verbunden, so dass eine Drehmomentenübertragung zwischen der keramischen Welle und dem metallischen Hüllelement möglich ist. Das metallische Hüllelement erleichtert die drehbare Lagerung der Antriebswelle im und relativ zum Gehäuse, vermindert den an den Dichtungen auftretenden Verschleiß aufgrund von Reibung und erhöht die Festigkeit der Antriebswelle.
Wie bisher schon üblich, kann bei der vorgeschlagenen Stützeinrichtung eine Antriebseinrichtung so in die Stützeinrichtung eingebaut sein, dass sich ein Elektromotor atmosphärenseitig außerhalb der Vakuumkammer befindet und ein Getriebe oder Teile eines Getriebes oder anderer Drehmomentübertragungseinrichtungen wie Riemenantriebe und dergleichen innerhalb der Stützeinrichtung angeordnet sind.
In einer anderen Ausgestaltung der vorgeschlagenen Stützeinrichtung ist hingegen vorgesehen, dass ein Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor zur Erzeugung eines Drehmoments innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Dabei kann weiterhin der Elektromotor koaxial zur Antriebswelle angeordnet sein. In diesem Fall kann das Drehmoment auf besonders einfache Weise direkt auf die Antriebswelle übertragen werden.
Unter einer direkten Übertragung des Drehmoments auf die Antriebswelle soll verstanden werden, dass das Drehmoment schlupffrei und mit dem gleichen Drehsinn auf die Antriebswelle übertragen wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Motorwelle, auf der der Rotor sitzt, konzentrisch zur Antriebswelle angeordnet und fest oder durch eine Kupplung mit der Antriebswelle verbunden ist. Es werden in diesem Fall keinerlei Getriebekomponenten benötigt, um das Drehmoment, das der Elektromotor erzeugt, auf die Antriebswelle zu übertragen. Der Aufbau der Stützeinrichtung vereinfacht sich gegenüber bekannten Lösungen erheblich. Dies impliziert gleichzeitig, dass der Elektromotor innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Es versteht sich, dass der Elektromotor im Gehäuse elektrisch isoliert angebracht werden muss oder/und das Gehäuse selbst oder/und das Motorgehäuse aus elektrisch nicht leitendem Material gefertigt sein muss.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass zwischen Elektromotor und Antriebswelle ein Getriebe angeordnet ist, das beispielsweise als Planetengetriebe ausgebildet ist. Planetengetriebe weisen eine kompakte Bauform auf und ermöglichen die koaxiale Anordnung von Motor und Antriebswelle. Das Getriebe kann dabei mit dem Elektromotor oder/und mit der Antriebswelle über eine oder je eine Kupplung verbunden sein.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Rotor direkt auf der Antriebswelle angeordnet ist, so dass die Antriebswelle gleichzeitig die Motorwelle des Elektromotors ist. Anders ausgedrückt, ist in diesem Falle die Motorwelle des Elektromotors gleichzeitig die Antriebswelle. Dadurch wird eine weitere Vereinfachung erzielt, weil die Antriebswelle kein separates Bauteil mehr ist, das im Gehäuse gelagert werden muss und weil keine Verbindung zwischen Antriebswelle und Motorwelle hergestellt werden muss, um das Drehmoment zu übertragen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Elektromotor in einem Hilfsgehäuse aus elektrisch nicht leitendem Material angeordnet und die Antriebswelle ist im Hilfsgehäuse drehbar gelagert. Durch diese Maßnahme verringert sich der Aufwand zur elektrischen Isolierung der Antriebswelle weiter, weil das Hilfsgehäuse für die Antriebswelle als elektrisches Isolationselement gegenüber dem Gehäuse wirkt. Auch in diesem Fall können selbstverständlich die Antriebswelle und die Motorwelle ein und dasselbe Bauteil sein, wenngleich dies nicht zwingend erforderlich ist.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Rotor des Elektromotors direkt auf der Antriebswelle angeordnet ist, so dass die Antriebswelle gleichzeitig die Motorwelle des Elektromotors ist. Hierdurch kann die gesamte Antriebseinheit kompakter ausgeführt werden.
Eine weitere Vereinfachung der Antriebseinheit ergibt sich, wenn vorgesehen ist, dass der Stator des Elektromotors direkt im Hilfsgehäuse angeordnet ist, so dass das Hilfsgehäuse gleichzeitig das Gehäuse des Elektromotors ist.
Weiter kann vorgesehen sein, dass das Hilfsgehäuse ohne weitere Befestigungsmittel verdrehsicher in dafür vorgesehenen Aufnahmen des Gehäuses gelagert ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass im Gehäuse Aufnahmen vorgesehen sind, deren Konturen exakt denen der Außenseite des Hilfsgehäuses im Querschnitt entsprechen, so dass der Elektromotor nur in diese Aufnahmen hineingeschoben werden muss und damit verdrehsicher gelagert ist. Es versteht sich von selbst, dass zur Erreichung dieses Effekts eine kreisrunde Querschnittskontur nicht geeignet ist. Jede von der Kreisform abweichende Querschnittskontur, beispielsweise ein Quadrat oder ein Vieleck, bewirkt hingegen den beschriebenen Effekt. Zur axialen Fixierung des Elektromotors kann es zweckmäßig sein, Befestigungsmittel vorzusehen, die eine axiale Verschiebung des Elektromotors in den Aufnahmen des Gehäuses verhindern. Diese Funktion kann aber beispielsweise auch durch die im Gehäuse Aufnahmen für das Hilfsgehäuse realisiert sein.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse keine Öffnung zur Atmosphärenseite hin aufweist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Vakuumabdichtung der Vakuumkammer wesentlich erleichtert wird. In diesem Fall kann auf die bei bekannten Antriebsendblöcken notwendige und übliche ständige Evakuierung des Innenraums des Gehäuses verzichtet werden. Es ist lediglich noch eine Stromdurchführung zur Energieversorgung des Elektromotors erforderlich.
Weiter kann vorgesehen sein, dass der Elektromotor ein Servomotor oder/und ein bürstenloser Gleichstrommotor ist.
Die Ausführung des Motors kann auch so erfolgen, dass der Stator innen und der Rotor außen sind. Der Motor wäre als Außenläufer oder Glockenmotor ausgeführt. In diesem Fall kann es nur unmittelbar an der Drehdurchführung eine Lagerung geben, welche alle Kippmomente und Auflagerkräfte aufnimmt, oder die Motorwelle ist durch den Stator hindurchgeführt und wie bei einem Innenläufer beidseitig drehbar gelagert.
Nachfolgend wird die vorgeschlagene Stützeinrichtung anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
1 und 6 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Stützeinrichtung außerhalb bzw. innerhalb der Vakuumkammer,
2 und 7 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Stützeinrichtung außerhalb bzw. innerhalb der Vakuumkammer,
3 und 8 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel für eine Stützeinrichtung außerhalb bzw. innerhalb der Vakuumkammer,
4 und 9 einen Längsschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel für eine Stützeinrichtung außerhalb bzw. innerhalb der Vakuumkammer, und
5 und 10 einen Längsschnitt durch ein fünftes Ausführungsbeispiel für eine Stützeinrichtung außerhalb bzw. innerhalb der Vakuumkammer.
In 1 und 6 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Stützeinrichtung dargestellt, bei dem der Elektromotor 4 innerhalb des Gehäuses 22 und koaxial zur Antriebswelle 26 angeordnet ist. An der Kammerwand 11 einer Vakuumkammer 1 ist eine Stützeinrichtung 2 angeordnet, an der ein rotierendes Target 3 befestigt ist, welches ein Targetrohr 31 und ein Anschlussstück 32 aufweist, wobei im Innern des Targetrohrs 31 ein Magnetsystem angeordnet ist, welches in der Zeichnung nicht sichtbar ist. Dabei betrifft das Ausführungsbeispiel gemäß 1 eine Stützeinrichtung 2, die atmosphärenseitig außerhalb der Vakuumkammer 1 an der Kammerwand 11 angebracht ist, während die Stützeinrichtung 2 des Ausführungsbeispiels gemäß 6 vakuumseitig innerhalb der Vakuumkammer 1 an der Kammerwand 11 angebracht ist.
Die Stützeinrichtung 2 ist an einer Kammerwand 11 der Vakuumkammer 1 mittels eines Isolationselements 21 lösbar befestigt. Die Stützeinrichtung 2 umfasst ein Gehäuse 22 mit einer dem Innenraum der Vakuumkammer 1 zugewandten Öffnung 23, die einen Hohlraum 24 bildet. In diesem Hohlraum 24 sind zwei Aufnahmen 25 für eine Antriebseinheit vorgesehen, welche der Querschnittskontur des Hilfsgehäuses 41 der Antriebseinheit entsprechen, so dass die Antriebseinheit durch die Öffnung 23 verdrehsicher in den Hohlraum 24 eingeführt werden kann.
Die Antriebseinheit umfasst im Ausführungsbeispiel das Hilfsgehäuse 41, die keramische Antriebswelle 26 mit dem metallischen Hüllelement 27 und den Elektromotor 4, der einen Stator 42 und einen Rotor 43 umfasst. Stator 42 und Rotor 43 des Elektromotors 4 sind direkt im Hilfsgehäuse 41 angeordnet, so dass der Elektromotor 4 kein separates Motorgehäuse benötigt.
Das Hilfsgehäuse 41 besteht aus elektrisch isolierendem Material. Darin sind der Stator 42 und der Rotor 43 des Elektromotors 4 angeordnet, wobei der Rotor 43 auf der Motorwelle 44 angeordnet ist, die dadurch zugleich die keramische Antriebswelle 26 mit dem metallischen Hüllelement 27 der Stützeinrichtung 2 darstellt und im Hilfsgehäuse 41 beidseitig drehbar gelagert ist. Der Rotor 43 des Elektromotors 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel direkt im Hilfsgehäuse 41 gelagert, so dass das Hilfsgehäuse 41 der Antriebseinheit gleichzeitig das Motorgehäuse des Elektromotors 4 darstellt. Das durch die Öffnung 23 des Gehäuses 22 in das Innere der Vakuumkammer 1 ragende Ende der Antriebswelle 26 ist zur Aufnahme und Drehmomentübertragung auf das Anschlussstück 32 des rotierenden Targets 3 ausgebildet.
Dieses Ende der keramischen Antriebswelle 26 ist im Hilfsgehäuse 41 über das metallische Hüllelement 27 gleichzeitig drehbar gelagert und abgedichtet. Im Bereich zwischen zwei Dichtungen mündet ein Kanal 45, der zum Anschluss einer Vakuumpumpe dient und daher außerhalb des Gehäuses 22 mündet. Die Energieversorgung des Elektromotors 4 erfolgt über einen Steckverbinder 46, der ebenfalls außerhalb des Gehäuses 22 endet.
In 2 und 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Stützeinrichtung dargestellt, bei dem der Elektromotor 4 innerhalb des Gehäuses 22 und koaxial zur Antriebswelle 26 angeordnet ist. An der Kammerwand 11 einer Vakuumkammer 1 ist eine Stützeinrichtung 2 angeordnet, an der ein rotierendes Target 3 befestigt ist, welches ein Targetrohr 31 und ein Anschlussstück 32 aufweist, wobei im Innern des Targetrohrs 31 ein Magnetsystem angeordnet ist, welches in der Zeichnung nicht sichtbar ist. Dabei betrifft das Ausführungsbeispiel gemäß 2 eine Stützeinrichtung 2, die atmosphärenseitig außerhalb der Vakuumkammer 1 an der Kammerwand 11 angebracht ist, während die Stützeinrichtung 2 des Ausführungsbeispiels gemäß 7 vakuumseitig innerhalb der Vakuumkammer 1 an der Kammerwand 11 angebracht ist.
Die Stützeinrichtung 2 ist an einer Kammerwand 11 der Vakuumkammer 1 mittels eines Isolationselements 21 lösbar befestigt. Die Stützeinrichtung 2 umfasst ein Gehäuse 22 mit einer dem Innenraum der Vakuumkammer 1 zugewandten Öffnung 23, die einen Hohlraum 24 bildet. In diesem Hohlraum 24 sind zwei Aufnahmen 25 für eine Antriebseinheit vorgesehen, welche der Querschnittskontur des Hilfsgehäuses 41 der Antriebseinheit entsprechen, so dass die Antriebseinheit durch die Öffnung 23 verdrehsicher in den Hohlraum 24 eingeführt werden kann.
Die Antriebseinheit umfasst im Ausführungsbeispiel das Hilfsgehäuse 41, die keramische Antriebswelle 26 und den Elektromotor 4, der einen Stator 42 und einen Rotor 43 umfasst. Stator 42 und Rotor 43 des Elektromotors 4 sind direkt im Hilfsgehäuse 41 angeordnet, so dass der Elektromotor 4 kein separates Motorgehäuse benötigt.
Das Hilfsgehäuse 41 besteht aus elektrisch isolierendem Material. Darin sind der Stator 42 und der Rotor 43 des Elektromotors 4 angeordnet, wobei der Rotor 43 auf der Motorwelle 44 angeordnet ist, die dadurch zugleich die keramische Antriebswelle 26 der Stützeinrichtung 2 darstellt und im Hilfsgehäuse 41 beidseitig drehbar gelagert ist. Der Rotor 43 des Elektromotors 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel direkt im Hilfsgehäuse 41 gelagert, so dass das Hilfsgehäuse 41 der Antriebseinheit gleichzeitig das Motorgehäuse des Elektromotors 4 darstellt. Das durch die Öffnung 23 des Gehäuses 22 in das Innere der Vakuumkammer 1 ragende Ende der Antriebswelle 26 ist zur Aufnahme und Drehmomentübertragung auf das Anschlussstück 32 des rotierenden Targets 3 ausgebildet.
Dieses Ende der keramischen Antriebswelle 26 ist im Hilfsgehäuse 41 gleichzeitig drehbar gelagert und abgedichtet. Im Bereich zwischen zwei Dichtungen mündet ein Kanal 45, der zum Anschluss einer Vakuumpumpe dient und daher außerhalb des Gehäuses 22 mündet. Die Energieversorgung des Elektromotors 4 erfolgt über einen Steckverbinder 46, der ebenfalls außerhalb des Gehäuses 22 endet.
In 3 und 8 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer Stützeinrichtung dargestellt, bei dem der Elektromotor 4 innerhalb des Gehäuses 22 und koaxial zur Antriebswelle 26 angeordnet ist. An der Kammerwand 11 einer Vakuumkammer 1 ist eine Stützeinrichtung 2 angeordnet, an der ein rotierendes Target 3 befestigt ist, welches ein Targetrohr 31 und ein Anschlussstück 32 aufweist, wobei im Innern des Targetrohrs 31 ein Magnetsystem angeordnet ist, welches in der Zeichnung nicht sichtbar ist. Dabei betrifft das Ausführungsbeispiel gemäß 3 eine Stützeinrichtung 2, die atmosphärenseitig außerhalb der Vakuumkammer 1 an der Kammerwand 11 angebracht ist, während die Stützeinrichtung 2 des Ausführungsbeispiels gemäß 8 vakuumseitig innerhalb der Vakuumkammer 1 an der Kammerwand 11 angebracht ist.
Die Stützeinrichtung 2 ist an einer Kammerwand 11 der Vakuumkammer 1 mittels eines Isolationselements 21 lösbar befestigt. Die Stützeinrichtung 2 umfasst ein Gehäuse 22 mit einer dem Innenraum der Vakuumkammer 1 zugewandten Öffnung 23, die einen Hohlraum 24 bildet. In diesem Hohlraum 24 sind zwei Aufnahmen 25 für eine Antriebseinheit vorgesehen, welche der Querschnittskontur des Hilfsgehäuses 41 der Antriebseinheit entsprechen, so dass die Antriebseinheit durch die Öffnung 23 verdrehsicher in den Hohlraum 24 eingeführt werden kann.
Die Antriebseinheit umfasst im Ausführungsbeispiel das Hilfsgehäuse 41, die keramische Antriebswelle 26 und den Elektromotor 4, der einen Stator 42 und einen Rotor 43 umfasst. Stator 42 und Rotor 43 des Elektromotors 4 sind direkt im Hilfsgehäuse 41 angeordnet, so dass der Elektromotor 4 kein separates Motorgehäuse benötigt.
Das Hilfsgehäuse 41 besteht aus elektrisch isolierendem Material. Darin sind der Stator 42 und der Rotor 43 des Elektromotors 4 angeordnet, wobei der Rotor 43 auf der Motorwelle 44 angeordnet ist. Das zur Vakuumkammer gerichtete Ende der Motorwelle 44 ist als metallisches Hüllelement 27 ausgebildet, in dem die keramische Antriebswelle 26 der Stützeinrichtung 2 drehbar gelagert ist. Der Rotor 43 des Elektromotors 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel direkt im Hilfsgehäuse 41 gelagert, so dass das Hilfsgehäuse 41 der Antriebseinheit gleichzeitig das Motorgehäuse des Elektromotors 4 darstellt. Das durch die Öffnung 23 des Gehäuses 22 in das Innere der Vakuumkammer 1 ragende Ende der Antriebswelle 26 ist zur Aufnahme und Drehmomentübertragung auf das Anschlussstück 32 des rotierenden Targets 3 ausgebildet.
Dieses Ende der keramischen Antriebswelle 26 ist im Hilfsgehäuse 41 über das metallische Hüllelement 27 gleichzeitig drehbar gelagert und abgedichtet. Im Bereich zwischen zwei Dichtungen mündet ein Kanal 45, der zum Anschluss einer Vakuumpumpe dient und daher außerhalb des Gehäuses 22 mündet. Die Energieversorgung des Elektromotors 4 erfolgt über einen Steckverbinder 46, der ebenfalls außerhalb des Gehäuses 22 endet.
In 4 und 9 ist ein viertes Ausführungsbeispiel einer Stützeinrichtung dargestellt, bei dem der Elektromotor 4 innerhalb des Gehäuses 22 und koaxial zur Antriebswelle 26 angeordnet ist. An der Kammerwand 11 einer Vakuumkammer 1 ist eine Stützeinrichtung 2 angeordnet, an dem ein rotierendes Target 3 befestigt ist, welches ein Targetrohr 31 und ein Anschlussstück 32 aufweist, wobei im Innern des Targetrohrs 31 ein Magnetsystem angeordnet ist, welches in der Zeichnung nicht sichtbar ist. Dabei betrifft das Ausführungsbeispiel gemäß 4 eine Stützeinrichtung 2, die atmosphärenseitig außerhalb der Vakuumkammer 1 an der Kammerwand 11 angebracht ist, während die Stützeinrichtung 2 des Ausführungsbeispiels gemäß 9 vakuumseitig innerhalb der Vakuumkammer 1 an der Kammerwand 11 angebracht ist.
Die Stützeinrichtung 2 ist an einer Kammerwand 11 der Vakuumkammer 1 mittels eines Isolationselements 21 lösbar befestigt. Die Stützeinrichtung 2 umfasst ein Gehäuse 22 mit einer dem Innenraum der Vakuumkammer 1 zugewandten Öffnung 23, die einen Hohlraum 24 bildet. In diesem Hohlraum 24 sind zwei Aufnahmen 25 für eine Antriebseinheit vorgesehen, welche der Querschnittskontur des Hilfsgehäuses 41 der Antriebseinheit entsprechen, so dass die Antriebseinheit durch die Öffnung 23 verdrehsicher in den Hohlraum 24 eingeführt werden kann.
Die Antriebseinheit umfasst im Ausführungsbeispiel das Hilfsgehäuse 41, die Antriebswelle 26 mit dem metallischen Hüllelement 27 und den Elektromotor 4 sowie ein zwischen Elektromotor 4 und Antriebswelle 26 angeordnetes Getriebe 5, das an einer Seite mit dem Elektromotor 4 und an der anderen Seite über eine Kupplung 51 mit dem metallischen Hüllelement 27 und damit mit der Antriebswelle 26 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind der Stator und der Rotor des Elektromotors 4 in einem eigenen Motorgehäuse untergebracht und daher in der Zeichnung nicht direkt sichtbar.
Das Hilfsgehäuse 41 besteht aus elektrisch isolierendem Material. Darin ist die Antriebswelle 26 der Stützeinrichtung 2 über das metallische Hüllelement 27 drehbar gelagert. Das durch die Öffnung 23 des Gehäuses 22 in das Innere der Vakuumkammer 1 ragende Ende der Antriebswelle 26 ist zur Aufnahme und Drehmomentübertragung auf das Anschlussstück 32 des rotierenden Targets 3 ausgebildet.
Dieses Ende der Antriebswelle 26 ist im Hilfsgehäuse 41 über das metallische Hüllelement 27 gleichzeitig drehbar gelagert und abgedichtet. Im Bereich zwischen zwei Dichtungen mündet ein Kanal 45, der zum Anschluss einer Vakuumpumpe dient und daher außerhalb der Vakuumkammer 1 mündet. Die Energieversorgung des Elektromotors 4 erfolgt über einen Steckverbinder 46, der ebenfalls außerhalb der Vakuumkammer 1 endet.
In 5 und 10 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Stützeinrichtung dargestellt, bei dem der Elektromotor 4 innerhalb des Gehäuses 22 und koaxial zur Antriebswelle 26 angeordnet ist. An der Kammerwand 11 einer Vakuumkammer 1 ist eine Stützeinrichtung 2 angeordnet, an der ein rotierendes Target 3 befestigt ist, welches ein Targetrohr 31 und ein Anschlussstück 32 aufweist, wobei im Innern des Targetrohrs 31 ein Magnetsystem angeordnet ist, welches in der Zeichnung nicht sichtbar ist. Dabei betrifft das Ausführungsbeispiel gemäß 5 eine Stützeinrichtung 2, die atmosphärenseitig außerhalb der Vakuumkammer 1 an der Kammerwand 11 angebracht ist, während die Stützeinrichtung 2 des Ausführungsbeispiels gemäß 10 vakuumseitig innerhalb der Vakuumkammer 1 an der Kammerwand 11 angebracht ist.
Die Stützeinrichtung 2 ist an einer Kammerwand 11 der Vakuumkammer 1 mittels eines Isolationselements 21 lösbar befestigt. Die Stützeinrichtung 2 umfasst ein Gehäuse 22 mit einer dem Innenraum der Vakuumkammer 1 zugewandten Öffnung 23, die einen Hohlraum 24 bildet. In diesem Hohlraum 24 sind zwei Aufnahmen 25 für eine Antriebseinheit vorgesehen, welche der Querschnittskontur des Hilfsgehäuses 41 der Antriebseinheit entsprechen, so dass die Antriebseinheit durch die Öffnung 23 verdrehsicher in den Hohlraum 24 eingeführt werden kann.
Die Antriebseinheit umfasst im Ausführungsbeispiel das Hilfsgehäuse 41, die keramische Antriebswelle 26 und den Elektromotor 4, der einen Stator 42 und einen Rotor 43 umfasst. Stator 42 und Rotor 43 des Elektromotors 4 sind direkt im Hilfsgehäuse 41 angeordnet, so dass der Elektromotor 4 kein separates Motorgehäuse benötigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Elektromotor 4 ein Außenläufer, wobei die Motorwelle 44 durch den Stator 42 hindurchgeführt und wie bei einem Innenläufer im Hilfsgehäuse 41 beidseitig drehbar gelagert ist.
Das Hilfsgehäuse 41 besteht aus elektrisch isolierendem Material. Darin sind der Stator 42 und der Rotor 43 des Elektromotors 4 angeordnet, wobei der Rotor 43 auf der Motorwelle 44 angeordnet ist. Das zur Vakuumkammer gerichtete Ende der Motorwelle 44 ist als metallisches Hüllelement 27 ausgebildet, in dem die keramische Antriebswelle 26 der Stützeinrichtung 2 drehbar gelagert ist. Der Rotor 43 des Elektromotors 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel direkt im Hilfsgehäuse 41 gelagert, so dass das Hilfsgehäuse 41 der Antriebseinheit gleichzeitig das Motorgehäuse des Elektromotors 4 darstellt. Das durch die Öffnung 23 des Gehäuses 22 in das Innere der Vakuumkammer 1 ragende Ende der Antriebswelle 26 ist zur Aufnahme und Drehmomentübertragung auf das Anschlussstück 32 des rotierenden Targets 3 ausgebildet.
Dieses Ende der keramischen Antriebswelle 26 ist im Hilfsgehäuse 41 über das metallische Hüllelement 27 gleichzeitig. drehbar gelagert und abgedichtet. Im Bereich zwischen zwei Dichtungen mündet ein Kanal 45, der zum Anschluss einer Vakuumpumpe dient und daher außerhalb des Gehäuses 22 mündet. Die Energieversorgung des Elektromotors 4 erfolgt über einen Steckverbinder 46, der ebenfalls außerhalb des Gehäuses 22 endet.
Bezugszeichenliste

1: Vakuumkammer
11: Kammerwand
2: Stützeinrichtung
21: Isolationselement
22: Gehäuse
23: Öffnung
24: Hohlraum
25: Aufnahme
26: Antriebswelle
27: Hüllelement
3: rotierendes Target
31: Targetrohr
32: Anschlussstück
4: Elektromotor
41: Hilfsgehäuse
42: Stator
43: Rotor
44: Motorwelle
45: Kanal
46: Steckverbinder
5: Getriebe
51: Kupplung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1365436 A2 [0003]
DE 102008033904 [0004]

Claims

Stützeinrichtung (2) für eine Magnetronanordnung mit einem rotierenden Target, umfassend ein Gehäuse (22) mit einer in dem Gehäuse (22) angeordneten, drehbar gelagerten Antriebswelle (26), die an ihrem von außerhalb des Gehäuses (22) zugänglichen Ende zur unmittelbaren oder mittelbaren Verbindung mit dem rotierenden Target (3) ausgebildet ist und die an ihrem innerhalb des Gehäuses (22) liegenden Ende zur Einleitung eines Drehmoments ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektromotor (4) mit einem Stator (42) und einem Rotor (43) zur Erzeugung eines Drehmoments innerhalb des Gehäuses (22) angeordnet ist.
Stützeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (4) koaxial zur Antriebswelle (26) angeordnet ist.
Stützeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment direkt auf die Antriebswelle (26) übertragen wird.
Stützeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Elektromotor (4) und Antriebswelle (26) ein Getriebe (5) angeordnet ist.
Stützeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (5) ein Planetengetriebe ist.
Stützeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (4) in einem Hilfsgehäuse (41) aus elektrisch nicht leitendem Material angeordnet und die Antriebswelle (26) im Hilfsgehäuse (41) drehbar gelagert ist.
Stützeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (43) des Elektromotors (4) direkt auf der Antriebswelle (26) angeordnet ist, so dass die Antriebswelle (26) gleichzeitig die Motorwelle (44) des Elektromotors (4) ist.
Stützeinrichtung nach Anspruch 6 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (42) des Elektromotors (4) direkt im Hilfsgehäuse (41) angeordnet ist, so dass das Hilfsgehäuse (41) gleichzeitig das Gehäuse des Elektromotors (4) ist.
Stützeinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsgehäuse (41) ohne weitere Befestigungsmittel verdrehsicher in dafür vorgesehenen Aufnahmen (25) des Gehäuses (22) gelagert ist.
Stützeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (22) keine Öffnung zur Atmosphärenseite hin aufweist.
Stützeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (4) ein Servomotor ist.
Stützeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (4) ein bürstenloser Gleichstrommotor ist.
Stützeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (26) aus einem nichtleitenden keramischen Werkstoff gefertigt ist.
Stützeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Antriebswelle (26) in dem Bereich, der innerhalb des Gehäuses (22) liegt, ein diesen Bereich umhüllendes metallisches Hüllelement (27) aufweist.