DE19732002A1

DE19732002A1 - Magnetron cathode for a target sputtering unit

Info

Publication number: DE19732002A1
Application number: DE1997132002
Authority: DE
Inventors: Manfred Schuhmacher; Andreas Sauer
Original assignee: Leybold Systems GmbH
Current assignee: Leybold Systems GmbH
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 1999-01-28

Abstract

The magnetron cathode has a magnet yoke (4), a plate shaped target (3, 3'), permanent magnets (5, 5', ...), and a head plate (8) which is parallel to the magnet yoke. A spreader unit, with ramp surfaces (11, 11'; 12, 12') and spreader wedges (13, 14), is located between the magnet yoke (4) and the head plate (8). There are several claw bolts (17, 17', 18) which pass through openings in the head plate and the magnet yoke. At each end, these bolts have flange or head sections with an increased cross section. The bolts are joined to profile segments (21, 22, 23) supported on the surface of the head plate and/or the target (3, 3').

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetronkathode mit einem Magnetjoch mit einem Target mit plattenför miger Konfiguration und mit zwischen dem Target und dem Magnetjoch angeordneten Permanentmagneten und einer sich parallel zum Magnetjoch erstrecken den Kopfplatte und mit einer zwischen dem Magnet joch und der Kopfplatte vorgesehenen Spreizein richtung mit Auflauframpen und Spreizkeilen.The invention relates to a magnetron cathode a magnetic yoke with a target with disk support configuration and with between the target and the permanent magnet magnet yoke and one extending parallel to the magnetic yoke the headstock and with one between the magnet yoke and the head plate provided spreader direction with ramp and wedges.

Bekannt ist eine Kathodenanordnung für eine Vor richtung zum Zerstäuben eines Targets (DE 195 25 007) mit einem Magnetjoch und mit zwischen dem Target und dem Magnetjoch angeordneten Reihen von Permanentmagneten sowie mit einer Halterung zur Befestigung des Magnetjochs an einem Wandteil der Vakuumkammer, wobei das ortsfest gehaltene Ma gnetjoch auf seiner dem Target abgekehrten Seite an einem Nocken oder Nockenpaar anliegt, das sei nerseits an einer Kopfplatte abgestützt ist, die mit dem Magnetjoch über eine Schraube oder Feder bolzen mit Spiel verbunden ist, wobei beiderseits des Magnetjochs U-förmig ausgebildete Pratz- oder Klammerleisten vorgesehen sind, deren seitlich ab stehende Schenkel oder klauenförmigen Randteile jeweils einerseits die Kopfplatte und andererseits das Magnetjoch und/oder die Targetrückenplatte übergreifen.A cathode arrangement for a front is known direction for atomizing a target (DE 195 25 007) with a magnetic yoke and with between the target and the magnet yoke arranged rows of permanent magnets as well as with a holder for fastening the magnetic yoke to a wall part the vacuum chamber, the fixed Ma gnetjoch on its side facing away from the target on a cam or pair of cams, that is is supported on the other hand on a head plate with the magnetic yoke via a screw or spring bolt is connected to play, being on both sides of the magnetic yoke U-shaped Pratz- or Clip strips are provided, the side of which standing legs or claw-shaped edge parts on the one hand the head plate and on the other hand the magnetic yoke and / or the target back plate spread.

Diese bekannte Kathodenanordnung hat den Nachteil, daß die Pratz- oder Klammerleisten außerordentlich teuer in der Herstellung sind, da diese relativ lang und gleichzeitig extrem kräftig ausgebildet sein müssen und deshalb aus vollmaterial gefräst werden müssen. Wegen ihrer robusten Ausführung be nötigen die bekannten Pratz- oder Klammerleisten darüber hinaus auch vergleichsweise viel Platz, was wiederum den Ein- und Ausbau der Kathode zum Zwecke des Targetwechsels unnötig erschwert.This known cathode arrangement has the disadvantage that the claw or clip strips are extraordinary are expensive to manufacture because they are relative long and at the same time extremely strong must be and therefore milled from solid material Need to become. Because of their robust design require the well-known claw or clamp strips also a comparatively large amount of space, which in turn involves installing and removing the cathode for Purposes of changing targets unnecessarily difficult.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Auf gabe zugrunde, die bekannte Kathode so zu verbes sern, daß ihre Herstellkosten geringer sind, und daß ihre Abmessungen und ihr Gewicht verringert werden können.The present invention is therefore based on assumed that the known cathode would be so verbes that their manufacturing costs are lower, and that their dimensions and weight are reduced can be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch mehrere, sich quer zur Targetebene erstreckende und durch Öffnungen in der Kopfplatte und dem Ma gnetjoch hindurch geführte Bolzen mit jeweils an ihren beiden Enden angeordneten Nasenflanschen oder Kopfteilen und mit den Bolzen zugeordneten, mit den Bolzenflanschen oder Bolzenköpfen form schlüssig verbindbaren und sich jeweils an der Au ßenfläche der Kopfplatte und/oder der Außenfläche des Targets abstützenden Profilzuschnitten.According to the invention, this object is achieved by several extending across the target plane and through openings in the top plate and the Ma gnetjoch led through bolts with each nose flanges arranged at both ends or headboards and associated with the bolts, with the bolt flanges or bolt heads conclusively connectable and each at the Au outer surface of the head plate and / or the outer surface of the target supporting profile cuts.

Weitere Merkmale und Einzelheiten sind in den Pa tentansprüchen beschrieben und gekennzeichnet.Further features and details are in Pa claims described and labeled.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausfüh rungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in der an hängenden Zeichnung näher dargestellt, die den Schnitt quer durch eine Sputterkathode zeigt.The invention allows a wide variety of designs opportunities for; one of them is in the hanging drawing shown in more detail Section across a sputter cathode shows.

Die Magnetronkathode besteht im wesentlichen aus einem länglichen, plattenförmigen, in der Drauf sicht ein flaches Oval bildendes Target 3, 3', ei nem im Querschnitt U-förmigen, einen Kühlkanal 7, 7' einschließenden Magnetjoch 4, aus zwei endlo sen Reihen von Permanentmagneten 5, 5', 5'', 5'' einer zwischen Target 3, 3' und Magnetjoch 4 einge legten Dichtfolie 6, einer oberhalb des Magnet jochs angeordneten Kopfplatte 8, einer Vielzahl von im Zwischenraum von Magnetjoch 4 und Kopfplat te 8 vorgesehenen Spreizplatten oder Spreizleisten 9, 9', . . ., 10, 10', . . ., die an ihren Schmalseiten jeweils mit Rampen 11, 12 bzw. 11', 12' versehen sind, den mittels Spannschraube 15 gegeneinander bewegbaren Leisten 13, 14 mit keilförmigem Quer schnitt, mehreren die Kopfplatte 8 mit dem Magnet joch 4 verbindenden und mit dem Magnetjoch 4 ver schraubten Bolzen 16, 16', . . . und Reihen von hin tereinanderliegend angeordneten Pratzbolzen 17, 17', 18, 18', deren Köpfe 19, 19', 20 von Profil zuschnitten 21, 22, 23 umgriffen sind, wobei die Profilzuschnitte derart bemessen sind, daß sie je weils einerseits auf Randpartien des Targets 3, 3' aufliegen und die Pratzbolzen 17, 17', 18 anderer seits daran hindern, durch die Schlitze oder Aus nehmungen 24, 24', . . . im Bereich der äußeren Rand partie des Targets 3, 3' und in der zentralen Par tie des Targets hindurchzurutschen.The magnetron cathode consists essentially of an elongated, plate-shaped, in plan view a flat oval forming target 3 , 3 ', egg nem U-shaped, a cooling channel 7 , 7 ' enclosing magnetic yoke 4 , from two endless rows of permanent magnets 5 , 5 ', 5 '', 5 ''of a sealing film 6 inserted between target 3 , 3 ' and magnetic yoke 4 , a head plate 8 arranged above the magnetic yoke, a plurality of expansion plates provided in the space between the magnetic yoke 4 and head plate 8 or spreading strips 9 , 9 ',. . ., 10 , 10 ',. . ., Which are provided on their narrow sides with ramps 11 , 12 and 11 ', 12 ', cut by means of clamping screw 15 against each other strips 13 , 14 with a wedge-shaped cross, several connecting the head plate 8 with the magnet yoke 4 and with the Magnet yoke 4 bolted ver 16 , 16 ',. . . and rows of mutually arranged claw bolts 17 , 17 ', 18 , 18 ', the heads 19 , 19 ', 20 of profile cut 21 , 22 , 23 are encompassed, the profile cuts being dimensioned such that they are each on the one hand on edge parts of the target 3 , 3 'rest and prevent the claw bolts 17 , 17 ', 18 on the other hand, through the slots or recesses 24 , 24 ',. . . slip in the area of the outer edge part of the target 3 , 3 'and in the central par tie of the target.

Für den Targetwechsel sind die Spannschrauben 15 zu lösen, so daß die Leisten 13, 14 mit Keilprofil sich nach außen zu, d. h. in Richtung der Pfeile A, B bewegen lassen und sich dabei die Spreizlei sten 9, 9', . . ., 10, 10', . . . so weit lösen, d. h. entgegen der Richtung der Pfeile C-D aufeinander zu bewegen lassen, daß sich die Pratzbolzen 17, 17', 18 lockern und sich die Profilzuschnitte 21, 22, 23 von den Köpfen der Pratzbolzen 17, 17', 18 abziehen lassen. Nach dem Entfernen der Profilzu schnitte 21, 23 können die Köpfe der Pratzbolzen 17, 17' durch die Ausnehmungen 24, 24' in den Rand bereichen des Targets 3, 3' bzw. durch die Bohrun gen 25 hindurchtreten, so daß das Target 3, 3' vom Magnetjoch 4 abnehmbar und gegen ein anderes aus tauschbar ist.For the target change, the clamping screws 15 are to be loosened, so that the strips 13 , 14 with a wedge profile can be moved outwards, ie in the direction of the arrows A, B, and the Spreizlei most 9 , 9 ',. . ., 10 , 10 ',. . . loosen so far, ie can move against each other in the direction of the arrows CD, that the claw bolts 17 , 17 ', 18 loosen and the profile cuts 21 , 22 , 23 can be pulled off the heads of the claw bolts 17 , 17 ', 18 . After removing the Profilzu sections 21 , 23 , the heads of the claws 17 , 17 'through the recesses 24 , 24 ' in the edge areas of the target 3 , 3 'or through the bores gene 25 , so that the target 3 , 3 'is removable from the magnetic yoke 4 and can be exchanged for another one.

Der Zusammenbau der Kathode erfolgt in umgekehrter Reihenfolge: Das neue Target 3, 3' wird auf das Ma gnetjoch 4 aufgelegt, wobei die Schäfte der Pratz bolzen 17, 17', 18 durch die seitliche Ausnehmungen 24, 24' bzw. die zentralen Bohrungen 25 hindurchge führt werden. Anschließend werden die C-Profile bzw. Profilzuschnitte 21, 22, 23 auf die Köpfe auf geschoben. Danach können die' Spannschrauben 15 an gezogen werden, bis die Spreizplatten oder Spreiz leisten 9, 10 sich so weit gegensinnig und in Pfeilrichtung' C,D bewegt haben, bis das Target 3, 3' fest am Magnetjoch 4 anliegt. Es sei erwähnt, daß das Magnetjoch 4 mit Hilfe von Bolzen 16, die mit dem Magnetjoch 4 verschraubt sind, mit der Kopfplatte 8 verbunden ist, wobei eine Druckfeder 26, die sich einerseits am Bolzenkopf 29 und ande rerseits auf der Spreizleiste 10 über die Buchse 27 abstützt, die mit ihrem Kragen 28 an der Ober seite der Spreizleiste 10 anliegt, die Kopfplatte 8 mit der in ihr befestigten Spreizleiste 10 in Pfeilrichtung D bzw. in Richtung auf das Magnet joch 4 zu drückt. Um eine Bewegung der Buchse 27 und damit auch der Spreizleiste 10 in Pfeilrich tung D zu ermöglichen, sind eine Vielzahl von Spreizleisten 9, 10 auf die Länge der Kathode ver teilt vorgesehen, wobei sie jeweils versetzt zu einander angeordnet sind. Die Zeichnung zeigt also die obere Spreizleiste 10 im Schnitt und die tie fer angeordnete Spreizleiste 9 in einer zur Schnittebene versetzt liegenden Ebene. Infolge der versetzten Anordnung der Spreizleisten 9, 9', . . ., 10, 10', . . . läßt sich die Kopfplatte so weit in Richtung auf das Magnetjoch 4 zu bewegen, bis sie die strichpunktiert eingezeichnete Position einge nommen hat. The assembly of the cathode is carried out in the reverse order: the new target 3 , 3 'is placed on the Ma gnetjoch 4 , the shafts of the Pratz bolt 17 , 17 ', 18 through the lateral recesses 24 , 24 'or the central holes 25th be carried out. Then the C-profiles or profile blanks 21 , 22 , 23 are pushed onto the heads. Then the 'clamping screws 15 can be tightened until the spreading plates or spreaders 9 , 10 have moved in opposite directions and in the direction of the arrow' C, D until the target 3 , 3 'is firmly against the magnetic yoke 4 . It should be mentioned that the magnetic yoke 4 is connected to the head plate 8 by means of bolts 16 which are screwed to the magnetic yoke 4 , a compression spring 26 which is located on the one hand on the bolt head 29 and on the other hand on the expansion bar 10 via the socket 27 supports, which rests with its collar 28 on the upper side of the spreading strip 10 , the head plate 8 with the spreading strip 10 fastened in it in the direction of arrow D or in the direction of the magnet yoke 4 . In order to allow movement of the socket 27 and thus also the spreading strip 10 in the direction of arrow D, a multiplicity of spreading strips 9 , 10 over the length of the cathode are provided, wherein they are each offset from one another. The drawing thus shows the upper spreading bar 10 in section and the tie bar 9 arranged fer fer in a plane offset to the cutting plane. As a result of the offset arrangement of the spreading strips 9 , 9 ',. . ., 10 , 10 ',. . . the head plate can be moved so far in the direction of the magnetic yoke 4 until it has assumed the position shown in broken lines.

Reference list

33rd

, ,

33rd

' Target
'Target

44th

Magnetjoch
Magnetic yoke

55

, ,

55

', . . . Permanentmagnet
',. . . Permanent magnet

66

Dichtfolie
Sealing film

77

, ,

77

' Kühlkanal
'' Cooling channel

88th

Kopfplatte
Headstock

99

, ,

99

', . . . Spreizleiste
',. . . Spreader bar

1010th

, ,

1010th

', . . . Spreizleiste
',. . . Spreader bar

1111

, ,

1111

' Rampe
'Ramp

1212th

, ,

1212th

' Rampe
'Ramp

1313

Keil, Leiste
Wedge, bar

1414

Keil, Leiste
Wedge, bar

1515

Spannschraube
Clamping screw

1616

, ,

1616

', . . . Bolzen
',. . . bolt

1717th

, ,

1717th

' Pratzbolzen
'Claw pin

1818th

Pratzbolzen
Claw pin

1919th

, ,

1919th

' Bolzenkopf
'Bolt head

2020th

Bolzenkopf
Bolt head

2121

Profilzuschnitt
Profile cutting

2222

Profilzuschnitt
Profile cutting

2323

Profilzuschnitt
Profile cutting

2424th

, ,

2424th

', . . . Schlitz, Ausnehmung
',. . . Slot, recess

2525th

zentrale Bohrung
central hole

2626

Druckfeder
Compression spring

2727

Buchse
Rifle

2828

Kragen
collar

2929

Bolzenkopf
Bolt head

Claims

1. Magnetron cathode with a magnetic yoke ( 4 ) with a target ( 3 , 3 ') with plate-shaped configuration and with permanent magnets ( 5 , 5 ',...) Arranged between the target and the magnetic yoke and one parallel to the magnetic yoke ( 4 ) extending head plate ( 8 ) and with a spreading device provided between the magnetic yoke ( 4 ) and the head plate ( 8 ) with run-up ramps ( 11 , 11 '; 12 , 12 ') and spreading wedges ( 13 , 14 ), characterized by several transversely extend to the target plane and through openings in the head plate ( 8 ) and the magnetic yoke ( 4 ) lead-through bolts ( 17 , 17 ', 18 ) with noses, flanges or head parts arranged at both ends, increasing the bolt cross-section and with the jaw bolts ( 17 , 17 ', 18 ) associated with the bolt flanges or bolt heads ver bindable and each on the outer surface of the head plate ( 8 ) and / or the outer surface of the target ( 3 , 3 ') supporting profile to cut ( 21 , 22 , 23 ).

2. Magnetic yoke according to claim 1, characterized in that two rows of with Auflaufram pen ( 11 , 11 'or 12 , 12 ') provided spreading plates or spreading strips ( 9 , 9 ',..., 10 , 10 ', ..) are provided, the spreading plates or 'spreading strips ( 10 , 10 ',...) of a row on the head plate ( 8 ) being fixed or formed integrally therewith and the spreading plates or spreading strips ( 9 , 9 ', ..) of the other row are attached to the magnetic yoke ( 4 ) or are formed integrally therewith, the spreading plates or spreading bars of one row being offset relative to the spreading sheets or spreading bars of the other row in the longitudinal direction of the cathode.

3. Magnetron cathode according to claims 1 and 2, characterized in that the target ( 3 , 3 ') is provided with recesses ( 24 , 24 ', 25 ) which are dimensioned such that on the one hand the head part of the associated claw pin ( 17 , 17 ', 18 ) can be guided through the recess, but on the other hand the profile cut ( 21 , 22 , 23 ) attached to the head part changes the claw bolt at the passage.

4. Magnetron cathode according to claims 1 to 3, characterized in that a head part of the claw pin ( 17 , 17 ', 18 ) of an engaging in a groove of the claw pin securing ring ( 30 , 30 ') or a self-locking encompassing the shank of the claw pin Clamping ring is formed.

5. Magnetron cathode according to one or more of the preceding claims, characterized in that the profile blank ( 21 , 22 , 23 ) has an elongated, approximately parallelepiped configuration, wherein a profile extending in the longitudinal direction of the Profilzu cut T-groove is cut into the profile blank into which the head part of a claw pin ( 17 , 17 ', 18 ) can be inserted.

6. Magnetron cathode according to one or more of the preceding claims, characterized in that two strip-shaped parts having a wedge-shaped cross section ( 13 , 14 ) have at least two screws ( 15 , 15 ', extending parallel to one another and extending transversely to the longitudinal direction of the bars), ..) are connected, each corresponding to their threaded shafts with threaded holes in one part ( 14 ) and each with their screw heads on the narrow side of the other part ( 13 ).