Ausführungsbeispielembodiment
In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:In the accompanying drawings show:
Figur 1: einen Schnitt durch ein Target für eine planare Zerstäubungsquelle, Figur 2: einen Schnitt durch ein rotationsymmetrisches Target für Rohrinnenbeschichtung (Torusplasmatron), Figur 3: einen Schnitt durch ein Target für ein Rohrplasmatron.1 shows a section through a target for a planar sputtering source, FIG. 2 shows a section through a rotationally symmetrical target for inner tube coating (torus plasma sorter), FIG. 3 shows a section through a target for a tubular plasma sorter.
In Figur 1 ist ein Planarplasmatron dargestellt. Das Target 1 befindet sich über der magnetfelderzeugenden Einrichtung 2. Das Target 1 wird während seines Einsatzes beim Hochratezerstäuben bevorzugt im Erosionsbereich E abgetragen. Dabei werden die Substrate 3 beschichtet. Das Target 1 besteht aus Chrom, dessen Herstellung mittels eines elektrochemischen Abscheidungsprozesses in einer Chromsalzlösung erfolgt. Katode bei diesem Elektrolyseprozeß ist der Grundkörper 4 aus Kupfer. Die den Substraten 3 zugewandte Fläche des Grundkörpers 4 ist uneben. Im Erosionsbereich E des Targets 1 hat der Grundkörper 4 eine größere Dicke von ca. 8mm; dagegen in den übrigen Bereichen nur 4mm. Der Übergang erfolgt linear und stetig, wobei die Übergangsbereiche ca. 20mm breit sind. Die beschriebene Gestaltung des Grundkörpers 4 erlaubt es, das Targetmaterial Chrom 5 elektrochemisch mit einer mittleren Dicke von 5mm abzuscheiden. Dabei beträgt die Chromdicke im Bereich der größten Dicke des Grundkörpers E' 8mm und am Targetrand etwa 3mm. Im Übergangsbereich zum Targetrand hin nimmt die Chromdicke etwa linear ab. Das erreichte Dickenprofil für das Material Chrom 5 stimmt damit tendenziell mit dem Erosionsprofil beim Zerstäuben überein, d.h. die Chromschichtdicke ist im Bereich höchster Targeterosion E' am größten. Die Krümmung der Fläche, die dem Substrat 3 zugewandt ist, ist an allen Stellen geringer als die der Magnetfeldlinien 6. Die Gestaltung des Grundkörpers ermöglicht einerseits, die genannte hohe Schichtdicke des Chroms elektrochemisch abzuscheiden und damit eine sehr hohe Gebrauchsdauer des Targets zu erreichen. Andererseits wird durch die überhöhte Schichtdicke des Chroms im Bereich höchster Erosion E' eine Verbesserung der Materialausnutzung für Chrom beim Hochratezerstäuben erreicht.. Schließlich führt die erfindungsgemäße Gestaltung des Targets, insbesondere besagte Krümmung, dazu, daß die Erosionszpne E auf dem Target trotz der nichtebenen Fläche des Targets im angestrebten Targetbereich liegt.FIG. 1 shows a planar plasmatron. The target 1 is located above the magnetic field generating device 2. The target 1 is preferably removed in the erosion region E during its use in high rate sputtering. In this case, the substrates 3 are coated. The target 1 is made of chromium, which is produced by means of an electrochemical deposition process in a chromium salt solution. Katode in this electrolysis process is the base body 4 made of copper. The substrate 3 facing surface of the base body 4 is uneven. In the erosion region E of the target 1, the base body 4 has a greater thickness of approximately 8 mm; In contrast, only 4mm in the other areas. The transition is linear and continuous, with the transition areas are about 20mm wide. The described design of the main body 4 makes it possible to deposit the target material chromium 5 electrochemically with an average thickness of 5 mm. The thickness of the chromium in the region of the largest thickness of the main body E 'is 8 mm and at the target edge about 3 mm. In the transition region to the target edge, the chromium thickness decreases approximately linearly. The achieved thickness profile for the material chromium 5 thus tends to coincide with the erosion profile during sputtering, i. the chromium layer thickness is highest in the region of highest target erosion E '. The curvature of the surface which faces the substrate 3 is less than that of the magnetic field lines 6 at all points. The design of the base body makes it possible on the one hand to electrochemically deposit said high layer thickness of the chromium and thus to achieve a very long service life of the target. On the other hand, the excessive layer thickness of the chromium in the region of highest erosion E 'achieves an improvement in the utilization of chromium during high-rate sputtering. Finally, the inventive design of the target, in particular said curvature, results in erosion spins E on the target despite the non-planar surface of the target is in the target range targeted.
In Figur 2, einer Zerstäubungsquelle vom Typ des Torusplasmatrons, sind entsprechend dem charakteristischen Einsatzfall für diesen Typ die Substrate 3 bei der Beschichtung rings um die Zerstäubungsquelle angeordnet, z. B. auf einem Drehkorb. Das Magnetfeld wird von drei Ringmagneten 7 im Inneren des Targets 1 erzeugt. Das Target 1 wird bei seinem Einsatz zum Hochratezerstäuben bevorzugt in den drei ringförmigen Erosionsbereichen E abgetragen.In Figure 2, a sputtering source of the torus plasma type, according to the characteristic application for this type, the substrates 3 are arranged around the sputtering source in the coating, e.g. B. on a rotary basket. The magnetic field is generated by three ring magnets 7 inside the target 1. The target 1 is preferably removed in its use for high rate sputtering in the three annular erosion areas E.
Das Target 1 besteht aus Chrom 5. Bei seiner Herstellung wird der Kupfer-Grundkörper 4 verwendet. Der Grundkörper 4 hat eine zylinderförmige innere Fläche, die dem Magneterzeugungssystem (Ringmagneten 6) zugewandt ist, und eine rotationssymmetrische „wellrohr"-artige Außenfläche. Der innere lichte Durchmesser des Grundkörpers 4 beträgt 80mm, der Außendurchmesser in den Erosionsbereichen E, in dem die Dicke maximal ist, 100mm, in den dazwischen liegenden Bereichen 86mm. Die Gesamtlänge des Targets 1 beträgt etwa 300mm. Die Außenkontur ist durch Drehen hergestellt, das äußere Profil entspricht einer Kurve, die durch Kreisbögen zwischen den Stellen größter und geringster Dicke des Grundkörpers hergestellt wird. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sichert die Festlegung der geometrischen Parameter des Grundkörpers 4, daß die Krümmung stets kleiner ist als die Krümmung der Magnetfeldlinien 6, die das Target 1 durchdringen. In Figur 3, einem Rohrplasmatron mit zu beschichtenden ebenen Substraten 3, befindet sich im Inneren des rohrförmigen Targets 1 die magnetfelderzeugende Einrichtung 2. Die Erosion des Targets 1 erfolgt in dem großflächigen Erosionsbereich E. Dadurch, daß das Target 1 während seines Einsatzes in der Hochratezerstäubungsquelle rotiert, werden stets wechselnde Bereiche des Targets 1 abgetragen. Die innere Fläche des Grundkörpers 4 ist zylindersymmetrisch und hat einen lichten Durchmesser von 150 mm sowie eine Länge von 800 mm. Die äußere Fläche des Grundkörpers 4 ist im Erosionsbereich E ebenfalls zylindersymmetrisch mit einem Durchmesser von 166 mm. Außerhalb des Erosionsbereiches E, an den Targetenden, beträgt der Durchmesser 158mm. In den Übergangsbereichen wächst der Außendurchmesser des Grundkörpers 4 stetig und linear von 158 mm auf 166 mm. Die Übergangsbereiche haben jeweils eine Breite von 15 mm. Das Target 1 aus dem elektrochemisch abgeschiedenen Material ist dadurch entstanden, daß der beschriebene Grundkörper 4 aus Kupfer während einer Zeit von 100 Stunden unter langsamer Rotation in einem stromstarken chromionenhaltigen Elektrolysebad dem elektrochemischen Abscheidungsprozeß ausgesetzt war. Die Chromschichtdicke beträgt danach 6mm im Erosionsbereiche E und 3 mm in den übrigen Bereichen ohne nennenswertes Aufwachsen von Spitzen und anderen Defekten der Chromschicht. Das Target 1 zeichnet sich durch hohe Materialausnutzung aus.The target 1 is made of chromium 5. In its manufacture, the copper base 4 is used. The main body 4 has a cylindrical inner surface facing the magnetic generating system (ring magnet 6) and a rotationally symmetric "corrugated tube" -like outer surface. The inner diameter of the main body 4 is 80 mm, the outer diameter in the erosion regions E in which the thickness The total length of the target 1 is about 300mm The outer contour is made by turning, the outer profile corresponds to a curve made by circular arcs between the points of greatest and smallest thickness of the body. In this exemplary embodiment too, the definition of the geometric parameters of the base body 4 ensures that the curvature is always smaller than the curvature of the magnetic field lines 6 penetrating the target 1. In FIG. 3, a tubular plasma with planar substrates 3 to be coated, is located inside of the tubular target 1, the magnetic field The generating device 2. The erosion of the target 1 takes place in the large-scale erosion region E. Due to the fact that the target 1 rotates during its use in the high-rate sputtering source, constantly changing regions of the target 1 are removed. The inner surface of the base body 4 is cylindrically symmetrical and has a clear diameter of 150 mm and a length of 800 mm. The outer surface of the base body 4 is also cylindrically symmetric in the erosion region E with a diameter of 166 mm. Outside the erosion area E, at the target ends, the diameter is 158mm. In the transition areas, the outer diameter of the main body 4 grows steadily and linearly from 158 mm to 166 mm. The transition areas each have a width of 15 mm. The target 1 of the electrodeposited material is formed by subjecting the described base body 4 made of copper to the electrochemical deposition process for a period of 100 hours with slow rotation in a high-current electrolysis bath containing chromium ions. The chromium layer thickness is then 6mm in erosion E and 3mm in the remaining areas without appreciable growth of spikes and other defects of the chromium layer. The Target 1 is characterized by high material utilization.