DE102013100383B4

DE102013100383B4 - Magnetronanordnung

Info

Publication number: DE102013100383B4
Application number: DE102013100383.4A
Authority: DE
Inventors: Klaus Schneider; Mario Wichtery; Christoph Kaiser
Original assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2013-01-15
Filing date: 2013-01-15
Publication date: 2019-12-05
Anticipated expiration: 2033-01-16
Also published as: DE102013100383A1

Abstract

Magnetronanordnung (200), aufweisend:• einen Träger (3);• ein auf dem Träger (3) gelagertes Target (4), wobei der Träger (3) einen Target-Aufnahmebereich (208) zum Aufnehmen des Targets (4) aufweist und eine Aussparung (6) unterhalb des Targets (4); und• eine Klemmstruktur (5), welche das Target (4) gegen den Träger (3) klemmt derart, dass ein direkter Kraftfluss zwischen der Klemmstruktur (5) und dem Target-Aufnahmebereich bereitgestellt ist,• wobei das Target (4) einen Zentralbereich (204) und mindestens einen Randbereich (206) aufweist, und• wobei das Target (4) nur mit dem Randbereich (206) auf dem Target-Aufnahmebereich (208) aufliegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetronanordnung.
Ein Planarmagnetron besteht bekannterweise aus einem Magnetsystem, einem Kühlsystem, um die Abwärme des Sputterprozesses abzuführen, und einem Target. Das Target wird üblicherweise indirekt mittels eines Kühlsystems gekühlt. Bei speziellen Materialien / Prozessen kann es jedoch erforderlich sein, dass das Targetmaterial nicht gekühlt wird und somit höhere Temperaturen annimmt.
In diesem Fall ist für die thermische Abschirmung des Magnetsystems zu sorgen. Eine solche Lösung ist in DE 100 18 858 A1 beschrieben.
DE 100 18 858 A1 beschreibt eine Magnetronanordnung mit einem Target, bei welchem unter einem Tragelement ein Magnetsystem und ein Kühlsystem angeordnet sind.
US 6 689 254 B1 beschreibt eine Sputteranordnung, welche eine Kathodenanordnung, eine bewegbare Magnetanordnung mit integrierter Kühlvorrichtung und eine bewegbare Targetanordnung mit einer Kühlvorrichtung aufweist.
WO 2004/ 007 791 A1 beschreibt eine Targetträgeranordnung, welche einen Träger und einen auf dem Träger angeordneten Targetmantel aufweist.
WO 2007/ 098 858 A1 beschreibt eine Targetanordnung, welche ein rohrförmiges Trägerelement und ein mindestens ein Targetmaterial aufweisendes hohlzylindrisches Target aufweist.
Eine weitere bekannte Ausführungsform besteht darin, dass die einzelnen so genannten Targetkacheln mit Federn an die Lagerfläche der Trägerplatte gedrückt werden und damit eine gleichmäßige Lage der Targetkacheln erreicht wird (siehe Magnetronanordnung 100 in 1). Die Magnetronanordnung 100 weist ein Magnetsystem 1 sowie ein Kühlsystem 2 auf. Mittels Federn 5 (die anschaulich eine Federklemmung bilden) wird weiterhin eine homogene Stromkontaktierung gewährleistet. Nachteilig an dieser Ausführung ist, dass durch den Kontakt mit der Trägerplatte 3 undefinierte Wärmeübergänge entstehen, welche zu thermischen Spannungen im Target 4 (auch bezeichnet als Targetkachel 4) führen können. Weiterhin wird durch Fertigungstoleranzen und durch Verformungen der Trägerplatte 3 infolge der Montagesituation eine vollflächige Auflage zwischen Lagerfläche und Targetkachel 4 nicht erreicht, was wiederum im Zusammenwirken mit den Federkräften zu mechanischen Spannungen in der Targetkachel 4 führt. Besonders bei spröden Targetmaterialien führen diese mechanischen Spannungen mit zunehmender Materialschwächung zum Bruch der Targetkachel 4.
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung reduzieren oder minimieren thermische und/oder mechanische Spannungen in einer Targetkachel.
In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Magnetronanordnung bereitgestellt, aufweisend: einen Träger; ein auf dem Träger gelagertes Target, wobei der Träger einen Target-Aufnahmebereich zum Aufnehmen des Targets aufweist und eine Aussparung unterhalb des Targets; und eine Klemmstruktur, welche das Target gegen den Träger klemmt derart, dass ein direkter Kraftfluss zwischen der Klemmstruktur und dem Target-Aufnahmebereich bereitgestellt ist, wobei das Target einen Zentralbereich und mindestens einen Randbereich aufweist, und wobei das Target nur mit dem Randbereich auf dem Target-Aufnahmebereich aufliegt.
In einer Ausgestaltung kann die Aussparung einen Hohlraum zwischen dem Target und dem Träger bilden.
In noch einer Ausgestaltung kann der Zentralbereich dicker sein als der mindestens eine Randbereich.
In noch einer Ausgestaltung kann die Klemmstruktur teilweise oberhalb des mindestens einen Randbereichs des Targets angeordnet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die Klemmstruktur den Randbereich des Targets elektrisch leitend koppeln.
In noch einer Ausgestaltung kann die Aussparung (beispielsweise nur) unterhalb des Zentralbereichs des Targets angeordnet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die Magnetronanordnung ferner eine Magnetstruktur aufweisen; wobei der Träger zwischen der Magnetstruktur und dem Target angeordnet sein kann.
In noch einer Ausgestaltung kann die Magnetronanordnung ferner eine Kühlungsstruktur aufweisen; wobei der Träger zwischen der Kühlungsstruktur und dem Target angeordnet sein kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen

1 eine Querschnittansicht einer herkömmlichen Magnetronanordnung; und
2 eine Querschnittansicht einer Magnetronanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.

Wie in 2 dargestellt, weist eine Magnetronanordnung 200 einen Träger (beispielsweise in Form einer Trägerplatte) 3 auf, sowie ein auf einer ersten Seite des Trägers 3 auf oder über dem Träger 3 angeordnetes (Sputter-)Target 4 (auch bezeichnet als Targetkachel 4) auf. Seitlich zwischen dem Träger 3 und dem Target 4 kann ein Spalt (beispielsweise ein Vakuumspalt) 202 vorgesehen sein.
Das Target 4 weist einen Zentralbereich 204 sowie mindestens einen Randbereich 206 auf. Der Zentralbereich 204 kann dicker sein als der mindestens eine Randbereich 206.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Träger 3 eine Vertiefung aufweisen, wobei das Target 4 teilweise in der Vertiefung aufgenommen sein kann. Dabei kann das Target 4 bis zu der Dicke des Randbereichs 206 in der Vertiefung aufgenommen sein und der Rest des Targets 4 (und somit beispielsweise der Zentralbereich 204) kann sich aus der Vertiefung heraus erstrecken.
Auf dem Träger 3 und auf dem Target 4, beispielsweise auf dem Randbereich 106 des Targets 4 kann eine (elektrisch leitfähige) Klemmstruktur 5 (beispielsweise in Form einer Federklemmung 5) zum mechanischen Klemmen und elektrischen Kontaktieren des Targets 4 (mittels des Randbereichs 206) vorgesehen sein.
Weiterhin kann der Träger 3 in dem Bodenbereich der Vertiefung eine oder mehrere weitere Vertiefungen oder eine oder mehrere Aussparungen 6 aufweisen, die anschaulich eine zurückgesetzte Lagerfläche 6 für das Target 4 bildet oder bilden. Anschaulich wird ein Target-Aufnahmebereich 208 bereitgestellt, auf dem das Target 4 nur mit seinem Randbereich aufliegt, wobei das Target 4 auf dem Bereich der Vertiefung(en) oder Aussparung(en) 6 nicht aufliegt und somit darauf keine Kraft ausgeübt wird.
Die Klemmstruktur 5 und die Gestaltung des Trägers 3 können derart gewählt und ausgebildet und zueinander angeordnet sein, dass ein direkter Kraftfluss zwischen der Klemmstruktur 5 und dem Target-Aufnahmebereich bereitgestellt ist.
Die Klemmstruktur 5 kann teilweise oberhalb des mindestens einen Randbereichs 206 des Targets 4 angeordnet sein (anders ausgedrückt lateral überlappend angeordnet sein), und die Klemmstruktur 5 kann den Randbereich 206 des Targets 4 elektrisch leitend koppeln.
Wie in 2 ferner dargestellt, weist die Magnetronanordnung 200 auf einer der ersten Seite des Trägers 3 gegenüberliegenden zweiten Seite des Trägers 3 eine Magnetstruktur 1 (anders ausgedrückt ein Magnetsystem 1, welches einen oder mehrere Magnete, beispielsweise Permanentmagnete, aufweist) auf. Weiterhin kann auf der zweiten Seite des Trägers 3 eine Kühlungsstruktur 2 (anders ausgedrückt ein Kühlsystem 2) vorgesehen sein.
In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Magnetronanordnung in Form einer Anordnung zum physikalischen Abscheiden aus der Gasphase (beispielsweise eine SputterAnordnung) bereitgestellt mit Planarmagnetrons, wobei die Anordnung eine Magnetronanordnung aufweist, wie sie oben beschrieben wurde und im Folgenden noch näher erläutert wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine spezielle Gestaltung der Target-Lagerfläche bereitgestellt. Die Auflagebereiche werden beispielsweise auf die Flächen hinter der Federklemmung reduziert, so dass ein direkter Kraftfluss zwischen Federkraft und Auflager gegeben ist. Einige andere oder alle anderen Bereiche werden zurückgesetzt, um thermische und mechanische Einflüsse auf die Targetkachel 4 zu vermeiden.

Claims

Magnetronanordnung (200), aufweisend: • einen Träger (3); • ein auf dem Träger (3) gelagertes Target (4), wobei der Träger (3) einen Target-Aufnahmebereich (208) zum Aufnehmen des Targets (4) aufweist und eine Aussparung (6) unterhalb des Targets (4); und • eine Klemmstruktur (5), welche das Target (4) gegen den Träger (3) klemmt derart, dass ein direkter Kraftfluss zwischen der Klemmstruktur (5) und dem Target-Aufnahmebereich bereitgestellt ist, • wobei das Target (4) einen Zentralbereich (204) und mindestens einen Randbereich (206) aufweist, und • wobei das Target (4) nur mit dem Randbereich (206) auf dem Target-Aufnahmebereich (208) aufliegt.
Magnetronanordnung (200) gemäß Anspruch 1, wobei die Aussparung (6) einen Hohlraum zwischen dem Target (4) und dem Träger (3) bildet.
Magnetronanordnung (200) gemäß Anspruch 1, wobei der Zentralbereich (204) dicker ist als der mindestens eine Randbereich (206).
Magnetronanordnung (200) gemäß Anspruch 1 oder 3, wobei die Klemmstruktur (5) teilweise oberhalb des mindestens einen Randbereichs (206) des Targets (4) angeordnet ist.
Magnetronanordnung (200) gemäß Anspruch 4, wobei die Klemmstruktur (5) den Randbereich (206) des Targets (4) elektrisch leitend koppelt.
Magnetronanordnung (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Aussparung (6) unterhalb des Zentralbereichs (204) des Targets (4) angeordnet ist.
Magnetronanordnung (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend: • eine Magnetstruktur (1); • wobei der Träger (3) zwischen der Magnetstruktur (1) und dem Target (4) angeordnet ist.
Magnetronanordnung (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend: • eine Kühlungsstruktur (2); • wobei der Träger (3) zwischen der Kühlungsstruktur (2) und dem Target (4) angeordnet ist.