DE102010040759B4

DE102010040759B4 - Cooling arrangement for targets of sputter sources

Info

Publication number: DE102010040759B4
Application number: DE102010040759.3A
Authority: DE
Inventors: Klaus Schneider
Original assignee: Von Ardenne GmbH
Current assignee: Von Ardenne GmbH
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2015-10-08
Anticipated expiration: 2030-09-15
Also published as: DE102010040759A1

Abstract

Kühlanordnung für Targets von Sputterquellen, die als Magnetron ausgebildet sind, wobei ein Magnetron (1) ein Target (11) eines zu zerstäubenden Materials, eine Magnetanordnung (16), mittels der ein das Target (11) durchdringendes Magnetfeld erzeugt wird, und eine Kühlanordnung mit einem von einem Kühlmedium durchflossenen Kühlkanal (19) umfasst, der einen von dem Kühlmedium durchflossenen Querschnitt aufweist, wobei das Target (11) mit dem Kühlkanal (19) wärmeleitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Kühlmedium durchflossene Querschnitt des Kühlkanals (19) entlang des Flusses (21) des Kühlmediums die Fließgeschwindigkeit des Kühlmediums erhöhend kontinuierlich so variiert, dass sich durch Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit eine gleichmäßige Wandtemperatur der sich im Kontakt oder zumindest in wärmeleitender Verbindung mit dem Target befindlichen Fläche des Kühlkanals einstellt.A cooling arrangement for targets of sputtering sources formed as a magnetron, wherein a magnetron (1) comprises a target (11) of a material to be sputtered, a magnet arrangement (16) by means of which a magnetic field penetrating the target (11) is generated, and a cooling arrangement comprising a cooling channel (19) through which a cooling medium flows, which has a cross-section through which the cooling medium flows, the target (11) being connected in a heat-conducting manner to the cooling channel (19), characterized in that the cross-section of the cooling channel through which the cooling medium flows ( 19) along the flow (21) of the cooling medium continuously increases the flow velocity of the cooling medium so that a uniform wall temperature of the surface of the cooling channel in contact or at least in heat-conducting connection with the target is established by changing the flow velocity.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung für Targets von Sputterquellen, die als Magnetron ausgebildet sind, wobei ein Magnetron ein Target eines zu zerstäubenden Materials, eine Magnetanordnung, mittels der ein das Target durchdringendes Magnetfeld erzeugt wird, und eine Kühlanordnung mit einem von einem Kühlmedium durchflossenen Kühlkanal, der einen von dem Kühlmedium durchflossenen Querschnitt aufweist, wobei das Target mit dem Kühlkanal wärmeleitend verbunden ist. The invention relates to a cooling arrangement for targets of sputtering sources, which are designed as magnetron, wherein a magnetron a target of a material to be sputtered, a magnet arrangement, by means of which a target penetrating magnetic field is generated, and a cooling arrangement with a flowing of a cooling medium cooling channel, which has a cross-section through which the cooling medium flows, the target being connected in a heat-conducting manner to the cooling channel.

Eine Sputterquelle dient dem Auftrag eines Materials auf ein Substrat in einem Hochvakuum. Sputterquellen sind als Magnetrons ausgebildet und sind in Kathodenzerstäubungsanlagen als Kathode geschaltet. Ein Magnetron weist ein Target eines zu zerstäubenden Materials und eine Magnetanordnung auf, mittels der ein das Target durchdringendes Magnetfeld erzeugt wird. Bei diesen Magnetrons wird ein Plasma des Prozessgases erzeugt, welches dafür sorgt, dass das Targetmaterial zerstäubt wird und dieses zerstäubte Material als Beschichtungsteilchenstrom auf dem Substrat abgeschieden werden kann. Das Zerstäuben des Targetmaterials wird als Sputtern bezeichnet. A sputtering source is used to apply a material to a substrate in a high vacuum. Sputter sources are designed as magnetrons and are connected in cathode sputtering systems as a cathode. A magnetron has a target of a material to be sputtered and a magnet assembly by means of which a magnetic field penetrating the target is generated. In these magnetrons, a plasma of the process gas is generated, which ensures that the target material is atomized and this atomized material can be deposited as a coating particle stream on the substrate. The sputtering of the target material is called sputtering.

Die Beschichtung selbst kann nichtreaktiv erfolgen, wobei das aus dem Target oder dem Tiegel herausgelöste Material sich unverändert auf dem Substrat abscheidet. Die Beschichtung kann aber auch reaktiv erfolgen, wobei ein zweites Material, in der Regel ist dies ein Reaktivgas, in die Prozesskammer geführt wird, welches dann mit dem Beschichtungsteilchenstrom des Targetmaterials in Reaktion tritt, beispielsweise bei Zugabe von Sauerstoff oxidiert. Das so chemisch veränderte Material wird auf dem Substrat abgeschieden. Bei einer reaktiven Beschichtung mit einem Magnetron wird das Reaktivgas im Plasma ionisiert und reagiert mit dem zerstäubten Targetmaterial. The coating itself can be non-reactive, with the material dissolved out of the target or crucible depositing unchanged on the substrate. However, the coating can also take place in a reactive manner, with a second material, as a rule this is a reactive gas, being conducted into the process chamber, which then reacts with the coating particle stream of the target material, for example oxidized upon addition of oxygen. The so chemically altered material is deposited on the substrate. In a reactive coating with a magnetron, the reactive gas is ionized in the plasma and reacts with the atomized target material.

Bei dem Sputterprozess erwärmt sich das Target. Aus diesem Grunde ist in dem Magnetron zur Vermeidung einer Überhitzung des Magnetrons eine Kühlanordnung angeordnet, welche die Verlustleistung des Sputterprozesses in Form von Wärme abführt. Die Kühlanordnung besteht aus einem Kühlkanal, welcher von einem Kühlmedium durchflossen wird. Dieser Kühlkanal steht mit dem Target in wärmeleitender Verbindung. In the sputtering process, the target heats up. For this reason, a cooling arrangement is arranged in the magnetron to prevent overheating of the magnetron, which dissipates the power loss of the sputtering process in the form of heat. The cooling arrangement consists of a cooling channel through which a cooling medium flows. This cooling channel is in heat-conducting connection with the target.

Magnetrons werden vorzugsweise auch in Durchlaufbeschichtungsanlagen eingesetzt. In diesen wird zumeist ein flächig erstrecktes Substrat oder ein ähnlicher Substratträger mit mehreren Substraten in einer Transportrichtung in Längserstreckung der Durchlaufbeschichtungsanlage hindurchgeführt und in Beschichtungsstationen mittels eines Magnetrons beschichtet. Dabei sind in aller Regel mehrere Magnetrons in einer Durchlaufbeschichtungsanlage angeordnet. Mit diesen können verschiedenste Schichteigenschaften eingestellt werden. Magnetrons are also preferably used in continuous coating systems. In these, usually a surface-extended substrate or a similar substrate carrier with a plurality of substrates is guided in a transport direction in the longitudinal direction of the continuous coating installation and coated in coating stations by means of a magnetron. As a rule, several magnetrons are arranged in a continuous coating plant. With these different layer properties can be adjusted.

Die Magnetrons können als Planarmagnetron oder als Rohrmagnetron ausgebildet werden. The magnetrons can be designed as Planarmagnetron or tube magnetron.

Um die gesamte Breite des Substrates oder Substratträgers zu erfassen, ist ein solches Magnetron längserstreckt ausgebildet und liegt mit seiner Längserstreckung quer zur Längserstreckung der Durchlaufbeschichtungsanlage. Dementsprechend ist die Kühlanordnung in dem Magnetron, wie das Magnetron selbst, längserstreckt ausgebildet. In order to detect the entire width of the substrate or substrate carrier, such a magnetron is longitudinally elongated and lies with its longitudinal extent transversely to the longitudinal extent of the continuous coating plant. Accordingly, the cooling arrangement in the magnetron, like the magnetron itself, is elongate.

Über die Längserstreckung der Kühlanordnung wird während des Sputterprozesses ständig Wärme vom Target an das Kühlmedium durch Wärmeübertragung abgegeben. Die dadurch entlang des Kühlmediumweges ansteigende Temperatur des Kühlmediums beeinflusst die temperaturabhängigen Stoffwerte des Kühlmediums und damit auch die Wärmeübertragung selbst. Die sich verändernde Leistung der Kühlanordnung entlang des Kühlweges hat Einfluss auf die sich lokal einstellende Temperatur des Targets und damit auf die Temperaturverteilung. Diese ungleichmäßige Temperaturverteilung an der Targetoberfläche beeinflusst zum einen das Abstrahlungsverhalten, aber verursacht vor allem auch eine Veränderung der Prozessbedingungen wie beispielsweise Gasdichte oder Gaszusammensetzung des Prozessgases und damit auch das Sputterverhalten an der Targetoberfläche. Eine Folge davon sind unerwünschte Veränderungen bezüglich der Sputterrate, der Beschichtungsrate auf dem Substrat und der Eigenschaften der abzuscheidenden Schicht. Betroffen sind sowohl Sputterquellen mit rohrförmigen, wie auch mit planaren Targets. Over the longitudinal extent of the cooling arrangement, heat is continuously released from the target to the cooling medium during the sputtering process by heat transfer. The temperature of the cooling medium thereby increasing along the cooling medium path influences the temperature-dependent material values of the cooling medium and thus also the heat transfer itself. The changing performance of the cooling arrangement along the cooling path influences the locally adjusting temperature of the target and thus the temperature distribution. This uneven temperature distribution at the target surface influences the radiation behavior on the one hand, but above all also causes a change in the process conditions such as gas density or gas composition of the process gas and thus also the sputtering behavior on the target surface. A consequence of this is undesirable changes in the sputtering rate, the coating rate on the substrate and the properties of the layer to be deposited. Affected are both sputtering sources with tubular as well as with planar targets.

US 4,132,613 A befasst sich mit einer Vorrichtung, bei der ein drahtförmiges Substrat durch das Innere einer doppelt konischen Doppelkathodenanordnung geführt wird. Um diese Doppelkathodenanordnung herum ist eine zylindrische Hülse angeordnet, und die Zwischenräume zwischen den konischen Kathoden und der zylindrischen Hülse dienen zur Kühlung der Targets. US 4,132,613 A deals with a device in which a wire-shaped substrate is passed through the interior of a double conical double cathode assembly. Around this double cathode assembly, a cylindrical sleeve is disposed, and the spaces between the conical cathodes and the cylindrical sleeve serve to cool the targets.

US 5,328,585 A regt für Planarmagnetrons an, den Kühlkanal im unmittelbaren Targetbereich relativ eng zu gestalten, um eine möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeit zu erreichen. US 5,328,585 A stimulates for Planarmagnetrons to make the cooling channel in the immediate target area relatively narrow in order to achieve the highest possible flow rate.

In DE 38 10 175 A1 wird zur Kühlung des Targets eines Planarmagnetrons vorgeschlagen, das Kühlmittel unterhalb des Targets zentral zuzuführen und dann unter dem Target allseitig radial auswärts zu verteilen. Da der Umfang des Kühlmittelkanals mit zunehmendem Radius wächst, wird vorgeschlagen, die Höhe des Kühlmittelkanals zu verringern, damit der Querschnitt des Kühlkanals konstant bleibt und das zugeführte Kühlmittelvolumen den Kühlkanal ausfüllen kann. In DE 38 10 175 A1 For cooling the target of a planar magnetron it is proposed to supply the coolant centrally below the target and then to distribute it radially outwards under the target on all sides. As the scope of the coolant channel grows with increasing radius, it is proposed to reduce the height of the coolant channel, so that the cross section of the cooling channel remains constant and the supplied volume of coolant can fill the cooling channel.

Aus DE 32 29 969 A1 ist bekannt, dass quer zur Strömungsrichtung angeordnete Strömungsleitbleche zur Aufrechterhaltung einer turbulenten Strömung verwendet werden können. Out DE 32 29 969 A1 It is known that arranged transversely to the flow direction Strömungsleitbleche can be used to maintain a turbulent flow.

In der DE 100 18 858 B4 wurde eine Lösung aufgezeigt, wie bei einem planaren Magnetron Einfluss auf die lokale Kühlleistung genommen werden kann. Darin ist vorgesehen, dass in einer Platte zwischen der Kühlanordnung und dem Target Einlagen mit verminderter Leitfähigkeit angeordnet sind. Mit der Form der Einlagen kann sodann Einfluss auf das Wärmeprofil genommen werden. Allerdings wird durch diese Art der Einflussnahme auf das Wärmeprofil die Kühlleistung minimiert. In the DE 100 18 858 B4 A solution was shown how to influence the local cooling performance of a planar magnetron. It is provided that deposits of reduced conductivity are arranged in a plate between the cooling arrangement and the target. The shape of the inserts can then be used to influence the heat profile. However, this type of influence on the heat profile minimizes cooling performance.

Mit der WO 2009/138348 A1 wurde die Realisierung einer Kühlanordnung in einem Rohrmagnetron beschrieben. Dieses Rohrmagnetron weist ein Targetgrundrohr auf, auf dessen Außenseite das Targetmaterial angeordnet ist. Die Innenseite steht mit einem Kühlmedium, wofür vorzugweise Wasser eingesetzt wird, in Verbindung. Das Kühlmedium wird über eine Kühlmediumzufuhrleitung, die im Inneren eines Füllkörpers, der auch die Magnetanordnung trägt und dementsprechend als Magnetträger bezeichnet wird, in Längserstreckung des Rohrmagnetrons von einem ersten Ende des Magnetrons zum auf der anderen Seite liegenden zweiten Ende zugeführt. Dort strömt das Kühlmedium aus. Es wird dann über einen Kühlkanal zum ersten Ende zurückgeführt, wo es wieder von einem Kühlmittelauslass aufgenommen wird. Der Kühlkanal ist als Hohlraum zwischen dem Magnetträger und der Innenseite des Targetgrundrohres ausgeführt, so dass das Kühlmedium die Wärme, die in dem Target entsteht und über das Targetgrundrohr geleitet wird, von der Innenseite des Targetgrundrohres direkt aufnimmt. With the WO 2009/138348 A1 the realization of a cooling arrangement in a tubular magnetron was described. This tubular magnetron has a target base tube, on the outside of which the target material is arranged. The inside communicates with a cooling medium, for which water is preferably used. The cooling medium is supplied via a cooling medium supply line, which is inside a filler body, which also carries the magnet assembly and is accordingly referred to as a magnetic carrier, in the longitudinal extension of the tubular magnetron from a first end of the magnetron to the second end lying on the other side. There, the cooling medium flows out. It is then returned via a cooling channel to the first end, where it is taken up again by a coolant outlet. The cooling channel is designed as a cavity between the magnet carrier and the inside of the target base tube, so that the cooling medium directly absorbs the heat that is generated in the target and passed through the target base tube from the inside of the target base tube.

Der Wärmeübergang vom Rohr an das Kühlmedium ist abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen wärmeabgebender Fläche, d.h. der Innenwand der Targetgrundrohres als eine Wand des Kühlkanals und der Kühlmedientemperatur sowie von den Strömungsverhältnissen des Kühlmediums in dem Kühlkanal. The heat transfer from the tube to the cooling medium is dependent on the temperature difference between the heat-emitting surface, i. the inner wall of the target base tube as a wall of the cooling channel and the cooling medium temperature and the flow conditions of the cooling medium in the cooling channel.

Dieser Abhängigkeit soll bei dieser bekannten Lösung, durch eine Anströmung des Targets mit gleicher Kühlmediumtemperatur Rechnung getragen werden. Jedoch ergeben sich durch Rückströmungen und Druckverluste immer noch ansteigende Temperaturen über die Länge des Kühlkanals. This dependence should be borne in this known solution, by a flow of the target with the same coolant temperature. However, due to backflow and pressure losses still rising temperatures over the length of the cooling channel arise.

Die Aufgabe ist, die Kühlanordnung in der Art zu gestalten, dass sich durch eine gleichmäßige Kühlleistung über die Länge der Kühlanordnung eine gleiche Targettemperatur einstellt. The object is to design the cooling arrangement in such a way that adjusts itself by a uniform cooling capacity over the length of the cooling arrangement, a same target temperature.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Kühlanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. In den Unteransprüchen 2 bis 7 sind günstige Ausführungsformen angegeben. According to the invention the object is achieved by a cooling arrangement with the features of claim 1. In the subclaims 2 to 7 favorable embodiments are given.

Demnach ist vorgesehen, dass der von dem Kühlmedium durchflossene Querschnitt des Kühlkanals entlang des Flusses des Kühlmediums die Fließgeschwindigkeit des Kühlmediums erhöhend kontinuierlich variiert. Dabei ist der von dem Kühlmedium durchflossene Querschnitt des Kühlkanals entlang der Längserstreckung der Kühlanordnung geometrisch so angepasst, dass sich durch Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit eine gleichmäßige Wandtemperatur der sich im Kontakt oder zumindest in wärmeleitender Verbindung mit dem Target befindlichen Fläche des Kühlkanals einstellt. Accordingly, it is provided that the cross section of the cooling channel through which the cooling medium flows continuously varies the flow rate of the cooling medium along the flow of the cooling medium. The cross-section of the cooling channel through which the cooling medium flows is geometrically adjusted along the longitudinal extent of the cooling arrangement such that a uniform wall temperature of the surface of the cooling channel in contact or at least in heat-conducting connection with the target is established by changing the flow velocity.

Insbesondere bei einem über die Länge des Kühlkanals im Wesentlichen kontinuierlichen Wärmeeintrag in den Kühlkanal ist es zur Homogenisierung des Temperaturverlaufes über die Länge des Targets vorteilhaft, den Querschnitt kontinuierlich variierend zu gestalten. Erfolgt der Wärmeeintrag dabei im Wesentlichen linear, ist es zudem vorteilhaft, den Querschnitt linear zu variieren. Bei einem nichtlinearen Wärmeeintrag, bei dem beispielsweise die Randzonen des Magnetrons einen anderen Wärmeeintrag aufweisen können als mittlere Bereiche, ist es von Vorteil, dem dadurch Rechnung zu tragen, dass der Querschnitt nichtlinear variiert. In particular, in the case of a substantially continuous over the length of the cooling channel heat input into the cooling channel, it is advantageous for homogenization of the temperature profile over the length of the target to make the cross section continuously varying. If the heat input substantially linear, it is also advantageous to vary the cross-section linear. In a non-linear heat input, in which, for example, the edge zones of the magnetron may have a different heat input than middle regions, it is advantageous to take into account that the cross section varies nonlinearly.

Die Anpassung des Querschnittes kann auch dadurch erfolgen, dass der Querschnitt diskontinuierlich variiert, beispielsweise abschnittsweise variiert. Dabei ist es möglich, dass der Querschnitt innerhalb eines Abschnittes konstant ist, linear oder nichtlinear variiert. The adaptation of the cross section can also take place in that the cross section varies discontinuously, for example varies in sections. It is possible that the cross section within a section is constant, varies linearly or nonlinearly.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich der durchflossene Querschnitt entlang des Kühlkanals vom Kühlmediumeinlass zum Kühlmediumauslass verjüngt. In one embodiment of the invention, it is provided that the flow-through cross section along the cooling channel tapers from the cooling medium inlet to the cooling medium outlet.

Die kontinuierliche Verkleinerung des durchflossenen Querschnitts über die Länge der Kühlanordnung hat eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit zur Folge, was wiederum maßgeblich Einfluss auf die Reynoldszahl und damit auf die Nusselt-Zahl, einen dimensionslosen Wärmeübergangskoeffizienten, hat. Die kontinuierliche Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit wirkt somit dem negativen Einfluss der steigenden Temperatur des Kühlmediums entgegen, so dass der Wärmeübergang konstant bleibt. The continuous reduction of the cross-section through the length of the cooling arrangement results in an increase in the flow velocity, which in turn has a significant influence on the Reynolds number and thus on the Nusselt number, a dimensionless heat transfer coefficient. The continuous increase in the flow rate thus counteracts the negative influence of the rising temperature of the cooling medium, so that the heat transfer remains constant.

Der Querschnitt kann auch durch eine Aneinanderreihung von Kühlkanalteilen mit verschiedenem Querschnitt angepasst werden. Bei der Fertigung werden die einzelnen Kühlkanalteile dicht miteinander verbunden. Damit entsteht eine Kühlmediumleitung mit einem über ihre Länge angepassten Querschnitt. The cross section can also be adjusted by a juxtaposition of cooling duct parts with different cross section. During production, the individual cooling duct parts are tightly connected. This creates a cooling medium line with a cross-section adapted over its length.

In einer anderen Ausführungsform ist bei einer entsprechenden Eignung der Querschnittsform des Kühlkanals vorgesehen, dass der Querschnitt durch eine Einlage in dem Kühlkanal angepasst ist. Insbesondere bei einer Sputterquelle mit planarem Magnetron und einem Kühlkanal mit rechteckigem Querschnitt, kann die Änderung des durchflossenen Querschnitts durch die Einlage gestaltet werden. Die Einlage selbst kann aus mehreren Teilen bestehen. In another embodiment, with a suitable suitability of the cross-sectional shape of the cooling channel, it is provided that the cross section is adapted by an insert in the cooling channel. In particular, in the case of a planar magnetron sputtering source and a rectangular cross-sectioned cooling channel, the change in the cross-section through which the cross-section passes can be made by the insert. The insert itself can consist of several parts.

Bei einer Sputterquelle mit rohrförmigem Magnetron und einem Kühlkanal mit Ringspaltquerschnitt kann die Änderung des durchflossenen Querschnitts durch eine schrittweise Vergrößerung des Durchmessers des Magnetträgers eingestellt werden. In the case of a sputtering source with a tubular magnetron and a cooling channel with an annular gap cross section, the change in the cross section that has flowed through can be adjusted by a stepwise increase in the diameter of the magnet carrier.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. In the accompanying drawings shows

1 eine perspektivische Prinzipdarstellung einer Durchlaufbeschichtungsanlage nach dem Stand der Technik, 1 a perspective schematic representation of a continuous coating plant according to the prior art,

2 einen Querschnitt durch ein Rohrmagnetron nach dem Stand der Technik, 2 a cross section through a tubular magnetron according to the prior art,

3 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß gestalteten Kühlkanal mit einer Einlage in einem Kühlkanal eines Planarmagnetrons, 3 a longitudinal section through an inventively designed cooling channel with an insert in a cooling channel of a Planarmagnetrons,

4 einen Längsschnitt durch einen Kühlkanal mit einem erfindungsgemäß gestalteten Magnetträger bei einem Rohrmagnetron, 4 a longitudinal section through a cooling channel with an inventively designed magnetic carrier in a tubular magnetron,

5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V in 4 und 5 a cross section along the line VV in 4 and

6 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI in 4. 6 a cross section along the line VI-VI in 4 ,

Wie in 1 dargestellt, wird ein Magnetron 1 in einer Durchlaufbeschichtungsanlage 2 eingesetzt. In diesen wird zumeist ein flächig erstrecktes Substrat 3 auf einem Transportsystem 4 in einer Transportrichtung in Längserstreckung 5 der Durchlaufbeschichtungsanlage 2 hindurchgeführt und mittels Magnetrons 1 beschichtet. Die Magnetrons 1 können als Planarmagnetron 6, wie beispielsweise in der DE 100 18 858 B4 beschrieben, oder als Rohrmagnetron 7, ausgebildet werden. As in 1 shown, becomes a magnetron 1 in a continuous coating plant 2 used. In these is usually a flat substrate extended 3 on a transport system 4 in a transport direction in the longitudinal direction 5 the continuous coating plant 2 passed through and using magnetrons 1 coated. The magnetrons 1 can as Planarmagnetron 6 , such as in the DE 100 18 858 B4 described, or as tube magnetron 7 , be formed.

Um die gesamte Breite des Substrates 3 zu erfassen, ist ein solches Magnetron 1 längserstreckt ausgebildet und liegt mit seiner Längserstreckung 8 quer zur Längserstreckung 5 der Durchlaufbeschichtungsanlage 2. Around the entire width of the substrate 3 to capture is such a magnetron 1 elongated trained and lies with its longitudinal extent 8th transverse to the longitudinal extent 5 the continuous coating plant 2 ,

In 2 ist schematisch ein Rohrmagnetron dargestellt, das in der eingangs genannten WO 2009/138348 A1 eingesetzt wird. Damit wird eine Kühlanordnung in einem Rohrmagnetron 7 dargestellt. In 2 schematically a tubular magnetron is shown, in the aforementioned WO 2009/138348 A1 is used. This is a cooling arrangement in a tubular magnetron 7 shown.

Dieses Rohrmagnetron 7 weist ein Targetgrundrohr 9 auf, auf dessen Außenseite 10 das Material des Targets 11 angeordnet ist. Die Innenseite 12 wird von Wasser als Kühlmedium, umspült. Das Kühlmedium wird von einem Kühlmitteleinlass 13 über eine Kühlmediumzufuhrleitung 14, die im Inneren eines Magnetträgers 15, der die Magnetanordnung 16 trägt, in Längserstreckung 8 des Rohrmagnetrons 7 von einem ersten Ende 17 des Magnetron 7 zum auf der anderen Seite liegenden zweiten Ende 18 zugeführt. Dort strömt das Kühlmedium aus. This tube magnetron 7 has a target base tube 9 on, on the outside 10 the material of the target 11 is arranged. The inside 12 is immersed in water as a cooling medium. The cooling medium is from a coolant inlet 13 via a cooling medium supply line 14 inside a magnetic carrier 15 that the magnet arrangement 16 carries, in longitudinal direction 8th of the tube magnetron 7 from a first end 17 the magnetron 7 to the second end lying on the other side 18 fed. There, the cooling medium flows out.

Es wird dann über einen Kühlkanal 19 zum ersten Ende 17 zurückgeführt, wo es wieder von einem Kühlmittelauslass 20 aufgenommen wird. Der Kühlkanal 19 ist als Hohlraum zwischen dem Magnetträger 15 und der Innenseite 12 des Targetgrundrohres 9 ausgeführt, so dass das Kühlmedium die Wärme, die in dem Target 11 entsteht und über das Targetgrundrohr 9 geleitet wird, von der Innenseite 12 direkt aufnimmt. It is then via a cooling channel 19 to the first end 17 returned to where it returned from a coolant outlet 20 is recorded. The cooling channel 19 is as a cavity between the magnet carrier 15 and the inside 12 of the target base tube 9 Running so that the cooling medium, the heat in the target 11 arises and over the target ground pipe 9 is directed, from the inside 12 picks up directly.

Die Kühlanordnung umfasst also unter anderem den Kühlmediumeinlass 13, die Kühlmediumzufuhrleitung 14, den Kühlkanal 19 und den Kühlmediumauslass 20. Diesem sind selbstverständlich noch Mittel zur Zu- und Abführung sowie zur Kühlmediumaufbereitung vor- und nachgeschaltet. The cooling arrangement thus also includes, among other things, the cooling medium inlet 13 , the cooling medium supply line 14 , the cooling channel 19 and the cooling medium outlet 20 , Of course, this means are still upstream and downstream means for feeding and discharging and for cooling medium.

Wie in den 3 bis 6 dargestellt, ist der Querschnitt eines Kühlkanals 19 der Kühlanordnung entlang der Längserstreckung 8 oder entlang des Flusses 21 des Kühlmediums geometrisch so angepasst, dass sich durch Veränderung des durchflossenen Querschnitts eine gleichmäßige Wandtemperatur der sich im Kontakt mit dem Target 11 befindlichen Fläche des Kühlkanals 19 einstellt. In diesem Ausführungsbeispiel verjüngt sich der Querschnitt entlang des Kühlkanals (19) vom Kühlmediumeinlass 13 zum Kühlmediumauslass 20. Die Querschnittsveränderung kann als lineare oder nichtlineare, als stetige oder nichtstetige Verjüngung oder dergleichen ausgestaltet werden, je nachdem welcher Verlauf zu dem gewünschten Erfolg bei den jeweiligen Gegebenheiten führt. As in the 3 to 6 shown, is the cross section of a cooling channel 19 the cooling arrangement along the longitudinal extent 8th or along the river 21 the cooling medium geometrically adjusted so that by changing the cross-section through a uniform wall temperature in contact with the target 11 located surface of the cooling channel 19 established. In this embodiment, the cross section tapers along the cooling channel (FIG. 19 ) from the cooling medium inlet 13 to the cooling medium outlet 20 , The change in cross section can be configured as a linear or non-linear, as a continuous or non-continuous taper or the like, depending on which course leads to the desired success in the respective circumstances.

Wie in 3 dargestellt, ist in einem Ausführungsbeispiel der Querschnitt durch Einlagen 22 in dem Kühlkanal (19) angepasst. Dies kann insbesondere bei einer Sputterquelle mit planarem Magnetron 6 und einem Kühlkanal (19) mit rechteckigem Querschnitt eingesetzt werden. As in 3 illustrated, in one embodiment, the cross section through deposits 22 in the cooling channel ( 19 ) customized. This can be especially true for a planar magnetron sputtering source 6 and a cooling channel ( 19 ) are used with rectangular cross-section.

Bei einer Sputterquelle mit rohrförmigem Magnetron 7 und einem Kühlkanal 19 im Ringspaltquerschnitt, d.h. zwischen der Innenseite 12 des Targetgrundrohres 9 und dem Magnetträger 15, kann gemäß 4 bis 6 erfindungsgemäß die Änderung des durchflossenen Querschnitts durch eine schrittweise Vergrößerung des Durchmessers des Magnetträgers 15 eingestellt werden. In a sputtering source with tubular magnetron 7 and a cooling channel 19 in the annular gap cross-section, ie between the inside 12 of the target base tube 9 and the magnetic carrier 15 , according to 4 to 6 According to the invention, the change in the cross-section through which a stepwise increase in the diameter of the magnet carrier 15 be set.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Magnetron magnetron
2 2: Durchlaufbeschichtungsanlage Continuous coating installation
3 3: Substrat substratum
4 4: Transportanordnung transport arrangement
5 5: Längserstreckung der Durchlaufbeschichtungsanlage Longitudinal extension of the continuous coating plant
6 6: Planarmagnetron planar magnetron
7 7: Rohrmagnetron tubular magnetron
8 8th: Längserstreckung des Magnetron Longitudinal extension of the magnetron
9 9: Targetgrundrohr Target Groundbarset
1010: Außenseite des Targetgrundrohres Outside of the target base tube
1111: Target target
1212: Innenseite des Targetgrundrohres Inside of the target base tube
1313: Kühlmitteleinlass Coolant inlet
1414: Kühlmediumzufuhrleitung Coolant supply line
1515: Magnetträger magnet carrier
1616: Magnetanordnung magnet assembly
1717: erstes Ende first end
1818: zweites Ende second end
1919: Kühlkanal cooling channel
2020: Kühlmediumauslass coolant outlet
2121: Fluss des Kühlmediums Flow of cooling medium
2222: Einlage inlay

Claims

Cooling arrangement for targets of sputtering sources designed as magnetrons, wherein a magnetron ( 1 ) a target ( 11 ) of a material to be sputtered, a magnet arrangement ( 16 ), by means of which the target ( 11 ) penetrating magnetic field is generated, and a cooling arrangement with a cooling medium through which a cooling channel ( 19 ), which has a cross section through which the cooling medium flows, wherein the target ( 11 ) with the cooling channel ( 19 ) is thermally conductively connected, characterized in that the traversed by the cooling medium cross section of the cooling channel ( 19 ) along the river ( 21 ) of the cooling medium continuously increases the flow rate of the cooling medium so that a uniform wall temperature of the surface of the cooling channel in contact or at least in heat-conducting connection with the target is established by changing the flow velocity.

Cooling arrangement according to claim 1, characterized in that the cross section through an insert ( 22 ) in the cooling channel ( 19 ) is adjusted.

Cooling system according to claim 2, characterized in that in the case of a planar magnetron sputtering source ( 1 ) and a cooling channel ( 19 ) with a rectangular cross-section the change of the hydraulic diameter through the insert ( 22 ) is designed.

Cooling arrangement according to claim 2, characterized in that in the case of a sputtering source with tubular magnetron ( 1 ) and a cooling channel ( 19 ) with annular gap cross-section, the change in the cross-section through a stepwise increase in the diameter of a magnetic carrier ( 15 ) is set.

Cooling arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cross section varies linearly.

Cooling arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cross section varies non-linearly.

Cooling arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cross section along the cooling channel ( 19 ) from a cooling medium inlet ( 13 ) to a cooling medium outlet ( 20 ) decreased.