CH687427A5

CH687427A5 - Sputterquelle mit Targetanordnung und Halterung.

Info

Publication number: CH687427A5
Application number: CH03083/93A
Authority: CH
Inventors: Peter Buechel; Pius Grunenfelder; Walter Haag; Klaus Leitner
Original assignee: Balzers Hochvakuum
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1993-10-13
Publication date: 1996-11-29
Also published as: US5833823A; NL9401675A; FR2711148B1; JPH07150343A; FR2711148A1; DE4436176A1

Description

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sputter-quelle nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Targetanordnung nach demjenigen von Anspruch 6 sowie eine Sputterquelle ohne Targetanordnung jedoch zur Aufnahme einer Targetanordnung der in Anspruch 6 spezifizierten Art.

Es sind Sputterquellen bekannt, beispielsweise gemäss der DEA 3 303 241, woran eine im wesentlichen rechteckförmige Targetanordnung montiert ist, an einer Halterung, die, als Auflage, eine Kühlplatte umfasst. Die Targetanordnungsbefestigung erfolgt mit Hilfe einer Mittelleiste - welche von der Target-Zerstäubungsfläche her zugänglich ist -und mittels seitlicher Klemmleisten. Das Vorsehen von an der Zerstäubungsfläche der Targetanordnung, d.h. prozessseitig, offenliegender Halterungspartien, insbesondere der Mittelleiste, ist an dieser Sputterquelle deshalb möglich, weil die Haupterosionszone beim Sputtern im wesentlichen auf einer ringförmigen Spur liegt. Ausserhalb und innerhalb dieser Spur wird hier kaum abgestaubt, bzw. ge-sputtert. Im weiteren sind beispielsweise gemäss der DE-A 3 620 908 mehrteilig Targetanordnungen bekannt, mit Ausnehmungen für das Einsetzen eines Halterungkörpers.

Im weiteren ist auf der DE-A 3 519 907 ein rundes Target bekannt mit zylindrischen Ausnehmungen auf der Rückseite, zur Aufnahme eines formschlüssigen Teils der Halterung. An einer Sputterquelle gemäss der DE 3 603 646 umfasst die Halterung Klemmen zur Befestigung der Targetanordnung, welche gekühlt sind. Ebenfalls bekannt sind aufgeschraubte Targethalterungen mit Dichtungselementen im Zentrum der Targetanordnung.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sputterquelle eingangs genannter Art zu schaffen, bei welcher a) die Targetanordnung mit wenigen Handgriffen ausgewechselt werden kann, und exakt auf Anschlag positionierbar ist b) dies mit relativ geringem Fertigungsaufwand verbunden ist.

Dies wird durch Ausbildung der Sputterquelle nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 erreicht. Dadurch dass die Targetanordnung, worunter sowohl eine einteilige Targetplatte verstanden sei wie auch eine auf eine Stabilisierungsplatte unlösbar befestigte Targetplatte sog. Verbundtargetplatte, wie beansprucht ausgebildet ist, ergibt sich die Möglichkeit, die Targetanordnung auf einfache Art und Weise in die Halterung einzuschieben, wodurch deren Fixation senkrecht zur Zerstäubungsfläche der Targetanordnung erstellt wird. Durch Erstellen der lösbaren Arretierung erfolgt auf einfache Art und Weise die Positionierung der Targetanordnung in ihrer Sollposition. Die Targetanordnung liegt dann in allen Richtungen parallel zu ihrer Zerstäubungsfläche auf Anschlag und ist in Zerstäubungsrichtung formschlüssig gehalten.

Dadurch dass die Sputterquelle nach dem Wortlaut von Anspruch 2 ausgebildet ist, kann an ihr die

Targetanordnung entlang der ganzen Zerstäubungsfläche abgestaubt werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass Halterungsorgane mitzerstäubt werden. Eine bevorzugte Ausführungsvariante der erfin-dungsgemässen Sputterquelle ist durch den Wortlaut von Anspruch 3 spezifiziert. Es ergibt sich dadurch nebst konstruktiver Einfachheit, insbesondere wegen der teilrahmenartig aufragenden Leistenanordnung, die Möglichkeit, die Arretierung der teilrahmenartig aufragenden Leistenanordnung gegenüberliegend, lösbar vorzusehen und dabei sicherzustellen, dass die Targetanordnung ohne weiteres z.B. durch schubladenartiges Einschieben in die teilrahmenartig aufragende Leistenanordnung, in Sollposition gebracht wird.

Durch die bevorzugte Ausbildung nach dem Wortlaut von Anspruch 4 wird einerseits ein optimaler Wärmeübergang zwischen Kühlmediumsystem und Targetanordnung sichergestellt, zudem übernimmt die das Kühlmediumsystem mitdefinierende Folie Spannwirkung, auf Grund des unter Druck gesetzten Kühlmediums im System, womit die Target-anordnungs/Halterungsverbindung verspannt bzw. gelöst werden kann.

Dem Wortlaut von Anspruch 5 folgend, ist es ohne weiteres möglich, bevorzugterweise in Ergänzung zur Halterung der Targetanordnung im Peripheriebereich, letztere auch entlang ihrer Unterseite, d.h. entlang ihrer Anlagefläche gegen die Halterung, dort üblicherweise durch die Kühlplatte gebildet, zu haltern.

Eine Targetanordnung ausgelegt für eine Sputterquelle der erfindungsgemässen Art zeichnet sich nach dem Wortlaut von Anspruch 6 aus. Bevorzugte Ausführungsvarianten einer solchen Targetanordnung zeichnen sich weiter nach den Ansprüchen 7 bis 10 aus.

Im weiteren wird eine erfindungsgemässe Sputterquelle vorgeschlagen, welche geeignet ist, eine Targetanordnung der eben erwähnten Art aufzunehmen und zu haltern, um so, in zusammengestelltem Zustand eine Sputterquelle mit Targetanordnung eingangs genannter Art zu bilden.

Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch und prinzipiell einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemässen Sputterquelle mit Targetanordnung und Halterung

Fig. 2 in Aufsicht wiederum schematisch eine weitere Ausbildungsvariante einer erfindungsgemässen Sputterquelle mit einer Rundtargetanordnung

Fig. 3 eine heute bevorzugte Ausführungsvariante einer erfindungsgemässen Sputterquelle mit er-findungsgemässem Target mit bzw. ohne Mittenhal-terung

Fig. 4 in Ansicht eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Sputterquelle mit einzelnen Targetelementplatten.

In Fig. 1 ist schematisch eine Targetanordnung 1 dargestellt, bei welcher es sich um eine sogenannte Verbundtargetplatte handeln kann, mit versteifender Rückplatte, oder um eine einteilige Blocktargetplatte. Die Targetanordnung 1 ist auf einer Halterungs5

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platte 5, bei welcher es sich üblicherweise um eine Kühlplatte handelt, montiert. Hierzu dienen in einer Richtung x angeordnete und sich erstreckende Ausnehmungen 7 an der Halterung 5, welche in entsprechend geformte Einnehmungen in der Targetanordnung 1 eingreifen - im Sinne von Nut und Kamm. Die Targetanordnung 1 wird in Richtung x eingeschoben, womit die Ausnehmungen 7 die Targetanordnung 1 insbesondere in Richtung Y formschlüssig haltern. Die Targetanordnung 1 wird auf Anschlag 9 quer zur Einschieberichtung x geschoben und schliesslich durch Vorsehen einer dem Anschlag 9 gegenüberliegenden lösbaren Arretierung 11 fixiert. Es versteht sich von selbst, dass Einnehmungen und Ausnehmungen an Targetanordnung bzw. Halterung vertauscht werden können.

Wesentlich ist vorerst, dass die Targetanordnung z.B. schubladenartig, in Einnehmungen/Ausnehmungen eingeschoben und auf Anschlag gebracht wird und schliesslich dort arretiert werden kann.

Fig. 2 ist wiederum schematisch und in Aufsicht die anhand von in Fig. 1 erläuterte Technik in einer weiteren Ausführungsform an einer kreisförmigen Targetplatte 10 dargestellt. Hier ist teilrahmenartig an der Halterungsplatte 5 eine vorzugsweise aufragende, hier kreissegmentartige Leistenanordnung 17 vorgesehen, welche beim Einschieben der Targetanordnung 10 in Richtung x in eine entsprechend in die Peripherie der Platte 10 eingeformte Einnehmung 18 in Y-Richtung formschlüssig eingreift. Der Teilrahmen 17 wirkt hier sowohl als seitliche Führungen analog zu den Elementen 7 von Fig. 1 wie auch als Anschlag 9 gemäss gesagter Figur. Die lösbare Arretierung wird durch Vorsehen der Arretierungsleiste 21 realisiert, welche beispielsweise mit der Halterungsplatte 5 verschraubt wird. Diese Variante eignet sich für alle Targetformen. Für eine Rechtecktargetanordnung wird der Teilrahmen U- oder V-förmig.

In Fig. 3 ist eine heute bevorzugte Ausführungsvariante einer erfindungsgemässen Sputterquelle mit erfindungsgemässem Target schematisch dargestellt. Die als Verbundtargetplatte oder Blocktargetplatte ausgebildete Targetanordnung 31 weist vorzugsweise entlang ihres ganzen rechteckförmi-gen Umfanges halbschwalbenschwanzförmige Einnehmungen 33 auf. Entsprechend ist halterungssei-tig an einer Kühlplatte 35, im Bereiche der Targetanordnungsperipherie, teilrahmenartig U-förmig, eine aufragende Halbschwalbenschwanz-Profillei-stenanordnung 37 vorgesehen. Die lösbare Arretierung umfasst eine Abschlussleiste 34, welche den Teilrahmen zu einem Vollrahmen komplettiert und die beispielsweise mit der Kühlplatte 35 verschraubt wird.

Bei dieser Ausführungsform sind weitere bevorzugte und wesentliche Merkmale erkenntlich.

Die Ausbildung der peripheren Ausformungen/ Einformungen ist so gestaltet, dass in Aufsicht A auf die Zerstäubungsfläche der Targetanordnung targetmaterialfremde Organe, wie die Profilleisten 37 seitlich nicht vorragen.

Anstelle des dargestellten Halbschwalbenschwanzprofils der Leisten 37 und der entsprechend an der Targetanordnung 31 eingeformten

Einnehmungen können selbstverständlich auch andere wie L-Profile oder T-Profile eingesetzt werden.

Werden optimal kurze Einschubwege gewünscht, so kann es vorteilhaft sein, eine weitere Seite der Profilleisten-Anordnung lösbar auszubilden. Durch Lösen der breitseitigen Abschlussleiste 34 und zudem einer der längsseitigen Leisten 37 kann das rechteckige Target über seine Diagonale und über einen kurzen Weg eingeschoben werden, entsprechend der Profiltiefe.

In der bevorzugten Ausführung definiert eine Folie 36 vorzugsweise eine Verbundfolie aus Kupferfolie und Zinnfolie, letztere targetanordnungseitig, mit entsprechenden Einnehmungen kühlplattenseitig, ein Kühlkammersystem 38, welches mit einem Kühlmedium beispielsweise Wasser unter Druck beaufschlagt wird. Nach Einschieben der Targetanordnung 31 in den durch die Leisten 37 gebildeten Teilrahmen 37, Erstellen der lösbaren Arretierung mittels Abschlussleiste 34, wird das Kühlkammersystem 38 unter Druck gesetzt, womit sich die Folie 36 in an der Targetordnungsrückseite anschmiegt. Dadurch wird einerseits ein guter Wärmeübergang gewährleistet, hinzukommen aber die Halterung der Targetanordnung verspannt. Dabei können gegebenenfalls, wie bei 39 gestrichelt dargestellt, an den Einnehmungen/Ausformungen Nocken oder ähnliche Strukturen vorgesehen sein, derart, dass durch Druckbeaufschlagung des Kühlkammersystems 38 nicht nur eine Verspannung der Halterung erfolgt, sondern auch ein formschlüssiges Ineingriffbringen von in x-Richtung formschlüssig wirkenden Strukturen, die dann die lösbare Arretierung bilden.

Im weitern ist in Fig. 3 dargestellt, dass entlang der Ausdehnung der Targetanordnung 31, rückseitig eine, gegebenenfalls auch mehrere Ausformungs/ Einformungsanordnungen 40 angeordnet sein können, um bei grösseren Targetausdehnungen bzw. weniger steifen Targetanordnungen, flächig verteilt, eine formschlüssige Verspannung zu erzielen.

Gemäss Fig. 4 können für grossflächige Targets, z.B. bei mäanderförmig aufgebauten Magnetsystemen wechselseitig Targetelementplatten 31a-31c in die festen Leistenanordnungen 37a-37c eingeschoben werden und mittels der lösbaren Leisten 34a-34c arretiert werden.

Claims

Patentansprüche

1. Sputterquelle mit Targetanordnung (1, 10, 31) und Halterung (5, 35) hierfür, dadurch gekennzeichnet, dass an der Targetanordnung sowie der Halterung ineinandergreifende Vorsprünge und Einnehmungen (7, 17, 18, 37) vorgesehen sind, welche in Richtung (y) senkrecht zur Targetausdehnung formschlüssig ineinandergreifen, wenn Targetanordnung und Halterung im wesentlichen linear in einer vorgegebenen (x) Richtung, parallel zur Targetausdehnung, ineinandergeschoben werden, und dass weiter mindestens eine lösbare Arretierung (11, 21, 34) an der Halterung vorgesehen ist, welche die erwähnte Relativbewegung arretiert.

2. Sputterquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Targetanordnung plattenför-mig ausgebildet ist und keine Partien der Halterung

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die Peripherie der mindestens einen Targetplatte, in Aufsicht, überkragt.

3. Sputterquelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorsprünge bzw. Einnehmungen (17, 37} an der Halterung entlang eines Peripheriebereiches der Targetanordnung (10, 31) erstrecken, vorzugsweise an einer an der Halterung teilrahmenartig aufragenden Leistenanordnung angeformt sind, und dass die Arretierung (21, 34) in der vorgegebenen Richtung (x), dem Peripheriebereich gegenüberliegend, angeordnet ist und vorzugsweise eine lösbare Leistenanordnung (21, 34) umfasst, welche, weiter vorzugsweise, wie die teilrahmenartige Leistenanordnung, mit der Targetanordnung in Eingriff steht.

4. Sputterquelle nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, dass entlang einer Anlagefläche für die Targetanordnung, mindestens abschnittsweise, eine Folie (36) vorgesehen ist, die halterungsseitig ein Kühlmediumssystem (38) festlegt, und dass, durch Druckbeaufschlagung bzw. Druckentspannung des Systems, der Formschluss mindestens gefestigt wird, gegebenenfalls auch die Arretierung (39) mindestens miterstellt wird.

5. Sputterquelle nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil (40) der Vorsprünge und Einnehmungen an der Unterseite der Targetanordnung bzw. Anlagefläche der Halterung vorgesehen ist.

6. Sputterquelle nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Targetanordnung mindestens zwei Targetplatten aufweist, wobei die Vorsprünge und Einnehmungen an bzw. für die Targetplatten (31a-31c) sowie die Halterungen (34a-34c) vorzugsweise so angeordnet sind, dass die Platten (31a-31c) wechselseitig, zur Bildung einer grossflächigen Targetanordnung, einschiebbar sind.

7. Targetanordnung für eine Sputterquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie entlang mindestens eines wesentlichen Abschnittes oder wesentlicher Abschnitte ihres Peripheriebereiches lateral einragende Einnehmungen und/oder Auskragungen aufweist.

8. Targetanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskragungen in Aufsicht (A) von der zu zerstäubenden Fläche der Targetan-ordnung verdeckt sind.

9. Targetanordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einnehmungen und/oder Auskragungen lateral entlang der ganzen Targetanordnungsperipherie erstrecken.

10. Targetanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einnehmungen bzw. Auskragungen schwalbenschwanzartig oder T-artig ausgebildet sind oder halbschwal-benschwanzartig bzw. L-artig.

11. Targetanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an ihrer Unterseite Einnehmungen und/oder Ausnehmungen (40) vorgesehen sind.

12. Sputterquelle ohne Targetanordnung zur Aufnahme einer Targetanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11 und Bildung einer Sputterquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6.

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