CN100471988C - 用于一个溅射靶的冷却背板和由多个背板组成的溅射靶 - Google Patents

Abstract

对于一种溅射靶系统提出权利要求，该溅射靶由多个单独地待冷却的背板(2，3，4)组成。每个背板(2，3，4，)在其背侧面上配有一个蜿蜒的槽(5)，该槽被一个封闭板封闭。该封闭板(9)环绕地与背板(2)焊接，其中同时同至少一个与框架间隔距离的板条(7)进行焊接，该板条相互分隔出两个槽部分。这样与背板(3)焊接的封闭板不仅封闭通向一个冷却通道的槽，而且也用于加固否则相对较扁平地构成的背板(2)。

Description

用于一个溅射靶的冷却背板和由多个背板组成的溅射靶

技术领域

本发明涉及一种用于一个溅射靶的冷却背板，在该背板的正面上可以放置要被溅射的材料，并且在该背板的背面上存在用于冷却背板的机构。

背景技术

在US 6,494,999 B1中描述了这样一种背板.据此该背板两部分地构成。一个第一板作为要被溅射材料的支架，这种材料以瓦(Kache1)的形式安置在那里。一个设置在所述第一板下面的第二板配有冷却通道，以便能够将在运行中在第一板上产生的热量排出。

由两个单独板组成的背板由于两部分的结构具有一定的厚度，但是这是有缺陷的，因为通常一个磁铁系统位于背板背面，磁铁系统的磁场线必需穿过背板，由此在正面之前构成一个磁场，该磁场用于提高溅射率。

此外已知一些结构布置，其中冷却板安置在一个支承板上，该支承板装进一个真空容器的开孔中，其中磁铁系统位于真空容器外部。因此磁场线不是只穿过背板而且也穿过支承板.因此重要的是，首先背板不能太厚，使得即使在不太强烈的磁铁的情况下也可以在背板正面之前建立一个足够的磁场。另一方面背板不允许太薄地构成，因为它要用于作为要被溅射材料的支架，这种材料通常以瓦的形式安置在所述正面上。因此背板要具有一个足够的强度。这一点尤其是在背板不是完全平面地平放在支承板上、而是仅仅在边缘上平放在支承板条上并且能够使支承板条之间的空间自由承载地过载的时候也是有效的。

发明内容

因此本发明的目的是，实现一个冷却的背板，它尽可能薄地构成，但是具有足够的强度。

为了实现这个目的本发明规定，在背板中至少一个向着背板的背面敞开的槽在一个冷却介质入口与一个冷却介质出口之间延伸，该槽被背板的一个外部框架包围，并且在框架内部延伸至少一个离开框架的板条，该板条相互分隔出两个槽部分，并且所述槽的敞开侧为了形成一个在横截面上封闭的冷却通道通过一个封闭板进行封闭，它与框架和板条进行焊接.

因此本发明的构思在于，所述冷却介质通道在背板中构成，并且因此使这个冷却通道同时用作冷却板，因此总体上实现一个微小的厚度，因为可以放弃一个如同上面对现有技术所述的两部分的结构。这样使背板获得必需的强度：通过一个封闭通道的、相对扁平的封闭板不仅利用其边缘固定在背板的框架上、而且利用一个或多个板条固定在其平面中，所述板条相互地将槽分隔成不同的部分。由此附加地对于边缘固定得到多个分布在背板上的固定线，这总体上使背板加固.

因为与板条的焊缝通过封闭板本身遮盖，因此必需使用一个焊接工艺，其中也可以实现遮盖的焊缝。一种所谓的电子射线-焊接(ES-焊接)对于这个目的被证实是有效的。

为了获得背面的光滑的背板，框架的内边缘具有一个环绕的凸肩用于容纳封闭板。该凸肩的高度相应于封闭板的厚度，因此平放在凸肩上的封闭板与框架没有下降的部分平齐地封闭，并因此得到一个总体上光滑的背面.

为了对冷却通道供给冷却液，在框架内存在至少两个向着背面敞开的凹坑，该凹坑被封闭板遮盖。在位于凹坑上面的封闭板的部位处构成小孔，该小孔用于输入和排出一种冷却介质.为此使背板这样放置在上述的支承板上，使小孔与支承板中的相应冷却介质孔对准。

同样如上所述，所述背板不是平面地平放在支承板上，而是平放在位于那里的支承板条上。因此所述凹坑位于框架的没有下降的部分上，为此所述封闭板具有凸耳，该凸耳位于凹坑上面，并且在其中存在小孔，用于输入和排出冷却介质。

如上所述，所述背板在一个溅射设备中用于安置由要被溅射的材料制成的瓦。安置在背板或支承板后面的磁铁产生一个椭圆环形状的侵蚀区，该侵蚀区也被称为跑道。在一个椭圆的圆形区段中通常具有较高的溅射率，因此在这里优选安置较厚的端部瓦。为了尽管如此也使瓦获得至少一个平面的上表面，将端部瓦凹陷地布置在背板上。为此背板的正面在一个端部部位处具有一个在背板的整个宽度上延伸的、凹陷的部分。在这里可以使用较厚的端部瓦，其表面与其余的瓦平齐地封闭。

因为所述瓦不在背板的整个宽度上遮盖背板，因此背板的边缘保持外露并构成一个用于瓦的框架。为了即使在边缘部位处也具有一个连续的平面的表面，在凹陷部位处的边缘上安置一个U形的填充薄板，该薄板的厚度相应于凹穴的高度。

如上所述，多个上述类型的分别配有瓦的背板相邻地固定在一个支承板上，以便获得一个具有相应扩展冷却面的较大的溅射靶.因为每一个构成溅射靶一个部分的背板具有一个自身的冷却回路，所述可以实现一个有效的冷却。为了简化装配，相互对接的支承板的端面配有相应的凸肩。所述瓦分别与背板的端面平齐地封闭，在背板上固定瓦，因此瓦在两个相邻装配的背板上末端地相互对接。

因为所述溅射靶被划分成多个分段，所以能够将分别由一个背板和固定在该背板上的瓦组成的各分段相对容易地相互分隔和操作，因此可以容易地进行维护和修理工作以及更换消耗的瓦。所述易于分开性尤其是这样实现的：每个背板具有一个自身的冷却回路并因此使冷却通道在背板中至少不在容器内部相互联通。此外这所具有的优点是，不必实现背板的冷却通道的相互连接。这种连接在给定的工作条件下在一个容器中在溅射时只能以较高的费用保持密封。因此通过模块化结构能够实现大的、将经济地工作的溅射靶。

如上所述，所述背板-该背板事先在其正面配有瓦-以一个总体固定在一个支承板的内侧面上，该支承板作为整体装进一个真空容器的开孔中，使得背板位于容器内部中。在此所述背板平放在支承板的支承板条上，其中冷却介质的入口和出口位于这些支承板条上。为了将冷却介质输送到支承板，冷却介质孔穿过支承板条从支承板的外侧面引导到支承板的内侧面，这些冷却介质孔与封闭板中的小孔对齐。为了密封这个连接，设有一个密封系统，该密封系统按照本发明由两个径向间隔距离的密封环构成，其中在密封环之间的中间空间通过一个排气孔与背板的外侧面、即与大气连接。因此位于内部的密封环使冷却介质的进入和排出相对于大气隔离，而位于外部的密封环起到在大气与容器内部中的真空之间隔离的作用。因此越过第一密封环的冷却介质液体不马上进入真空中，而是进入一个排气区中并可以在那里蒸发，这将降低真空的异物负荷，因此不需要太大的泵功率。

所述密封环最好位于支承板上，尽管它们位于背板上也可以达到同一目的。但是这是有缺陷的，密封环可能受到在将瓦钎焊到背板正面时产生的热量的伤害.

附图说明

为了表明本发明的构思下面借助于一个实施例示出本发明并在多个附图中详细描述。附图示出：

图1  朝背板的背面观看，多个背板的一个总体的立体分解图，

图2  背板在其端部处的横截面图，

图3  两个背板在其对接端面上的横截面图，

图4  朝背板的正面观看，多个背板的一个总体的立体分解图，

图5  冷却介质接头的一个横截面图。

具体实施方式

在图1中示出一个溅射靶1，它由多个相邻放置的背板2、3、4组成。所述背板2、3、4分别具有一个矩形的形状并以其短端面相互对接，使得两个外侧背板2、4设置在溅射靶1的端部上，而一个中间的背板3设置在中间。通过将对应于中间背板3的其它背板放置在所述两个外侧的背板2、4之间，可以任意延长溅射靶1。原则上所述背板也可以宽于在这里所示的背板，其中相互对接的端面由背板的长边构成。

图1示出从下面、即朝向背板2、3、4的背面的视图。在每个背板的背面中铣出一个蜿蜒的槽5，因此该槽5总体上被一个框架6包围。为了使蜿蜒槽5的各个部分相互分离，构成板条7，该板条交替地从一个或另一个端面在背板的长度上延伸。所述框架的内侧面配有一个凸肩8，该凸肩以与板条7的上棱边相同的高度地延伸。为了封闭槽5、并由此构成一个冷却通道，可以在框架中加入一个封闭板9，其中该封闭板9的厚度等于凸肩8的高度，由此得到与框架6平齐的封闭。

为了输入和排出冷却水，一个通入到槽5中的凹坑10分别位于框架6的对置的纵向部分中，该凹坑被封闭板9上的侧向凸出的凸耳11遮盖，其中一个位于凹坑10上面的孔12分别位于凸耳11中.

在背板2、3、4的在这里不可见的正面上钎焊由要被溅射的材料制成的瓦15、16。当瓦消耗时，可以除去剩余部分并替换成新的瓦15、16。

如同图4所示，所述瓦15、16对于中间的背板3在其整个长度上延伸，但是在宽度上使边缘外露。由图2的横截面图也可以看出，所述外侧背板2、4的处于外部的端部台阶形地向下下降，因此在那里放置较厚的瓦15，它们与邻接的更扁平的瓦16平齐地被封闭。为了实现这一点，所述外部背板2、4的背面在其端部部位中在整个宽度上平面地下降。整个宽度的充分利用易于钎焊较厚的瓦15，因为瓦的下边缘外露。为了在瓦15、16固定后在其余的边缘部位处得到一个平齐的外露边缘的连接，一个U形填充薄板17固定在背板2、3、4的正面上，该填充薄板在三个侧面上包围所述较厚的瓦15。在图2中用虚线表示填充薄板17的位置。

图3示出两个背板、例如一个外部的背板2与中间的背板3之间的过渡。为了在这里简化装配，对每个端面配有一个凸肩18、18’，它们相应地构成，其中一个背板2上的凸起嵌入到另一背板3的一个凹穴中。

所述装入的封闭板9通过一种电子射线焊接工艺不仅环绕地与框架6的凸肩8焊接，使得所述槽部位被总体上密封，这一点首先对于形成一个密封的冷却通道区是足够的；而且还附加地实现与一个或多个板条7的焊接.所述焊接尤其用于加固结构，因此尽管相对较薄地构成背板2、3、4，该背板也可以实现一个较高的扭曲刚度。可以与所有板条7进行焊接。也可以只与一个中间板条7进行焊接。

图5示出一个这种背板与一个支承板20的连接，该支承板配有冷却水孔21，在这里示出其中的一个。这个冷却水孔与一个封闭板9中的一个小孔12对准。为了密封连接设置一个双重密封系统，该密封系统由一个位于中间的第一密封环22和一个径向位于外部的第二密封环23组成。在所述密封环之间构成一个环形室24，该环形室通过一个排气孔25与背板20的外侧连接，也就是使环形室24与大气连接。所述密封环22、23位于支承板20内侧面上的槽中；在那里也构成环形室24。所述内部的环密封起到一个相对于大气密封冷却介质液体的作用，而外部的密封环23起到对于所述环形室进行密封的作用，即，使大气相对于真空密封，在支承板20的内侧面上在所述容器中产生真空。

附图标记列表

1            溅射靶

2            外部的背板

3            中间的背板

4            外部的背板

5            槽

6            框架

7            板条

8            凸肩

9            封闭板

10           凹坑

11           凸耳

12           孔

15           较厚的瓦

16           较薄的瓦

17           填充薄板

18，18’     凸肩

20           支承板

21           冷却介质孔

22           密封环

23           密封环

24           环形室

25           排气孔

Claims (7)

1.用于一个溅射靶的冷却背板，在该背板的正面上可安置要被溅射的材料并在其背面上存在用于冷却背板的机构，其特征在于，在背板(2，3，4)中至少一个向着背板背面敞开的槽(5)在一个冷却介质入口与一个冷却介质出口之间延伸，该槽(5)被背板(2，3，4)的一个外框架(6)包围，并且在框架(6)的内部中延伸至少一个远离框架的板条(7)，该板条相互分隔出两个槽部分，并且所述槽(5)的敞开侧面为了形成一个在横截面上封闭的冷却通道通过一个封闭板(9)封闭，该封闭板与框架(6)和板条(7)焊接。

2.如权利要求1所述的背板，其特征在于，所述框架(6)的内边缘具有一个环绕的凸肩(8)用于容纳封闭板(9)，该凸肩的高度相应于封闭板(9)的厚度，因此平放在凸肩(8)上的封闭板(9)与框架(6)没有下降的部分平齐地封闭。

3.如权利要求1或2所述的背板，其特征在于，在框架(6)内存在至少两个向着背面敞开的凹坑(10)，该凹坑被封闭板(9)遮盖，其中在封闭板(9)中存在位于凹坑上面的小孔(12)，该小孔用于输入和排出冷却介质。

4.如权利要求3所述的背板，其特征在于，所述凹坑(10)在框架(6)的没有下降的的部分上构成，并且所述封闭板(9)具有凸耳(11)，该凸耳位于凹坑(10)上面，并且在其中存在小孔(12)用于输入和排出冷却介质。

5.如权利要求1或2所述的背板，其特征在于，所述背板(2，3，4)具有一个矩形的形状，并且所述背板的正面在一个边缘部位处在整个宽度上相对于其主要部分凹陷地下降。

6.如权利要求5所述的背板，其特征在于，在所述凹陷的部位处的边缘上安置一个U形填充薄板(17)，其厚度相应于凹穴的高度。

7.由多个如上述权利要求中任一项所述的背板组成的溅射靶，其特征在于，所述背板可以通过其端面相互对接地固定在一个支承板的支承板条上，其中所述背板(2，3，4)相互对接的端面配有相应的凸肩(18，18’)。

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