DE19746988A1 - Zerstäuberkathode - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zerstäuberkathode mit einer Elektrode, welche eine Kühlplatte aufweist, auf der unter Zwischenschaltung einer Folie zumindest ein zu zerstäu­ bendes, metallisches Target befestigt ist.

Zerstäuberkathoden der vorstehenden Art sind in der Pra­ xis in Beschichtungsanlagen gebräuchlich und daher be­ kannt. Da in solchen Anlagen Hochvakuum herrscht, berei­ tet der Übergang der Wärme vom Target zur Kühlplatte Schwierigkeiten, weil infolge von Rauhigkeiten und Un­ ebenheiten des Targets und/oder der Kühlplatte die Wärme­ kontaktfläche stets klein ist. Da zwischen dem Target und der Kühlplatte eine gute elektrische Verbindung bestehen muß, verwendete man zur Verbesserung des Wärmeübergangs bisher dünne Metallfolien, insbesondere aus Indium. Die damit erreichbare Verbesserung des Wärmeübergangs ist je­ doch für zahlreiche Anwendungsfälle nicht befriedigend.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Zerstäu­ berkathode der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sich durch einen möglichst guten Wärmeübergang zwi­ schen dem Target und der Kühlplatte eine möglichst wirk­ same Kühlung des Targets erreichen läßt.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Folie aus einem gummielastischen Grundmaterial mit eingelagerten Metallpartikeln besteht.

Eine solche Folie vermag aufgrund ihrer gummielastischen Eigenschaften Unebenheiten und Rauhigkeiten der Kühl­ platte und/oder des Targets auszugleichen, so daß sich eine möglichst große Kontaktfläche ergibt und deshalb der Wärmeübergang gut ist. Durch die eingelagerten Metallpar­ tikel wird die Folie elektrisch gut leitend, so daß sie die Funktion der Sputteranlage nicht nachteilig beein­ flußt sondern ganz im Gegenteil, die elektrische Verbin­ dung zwischen dem Target und der Kühlplatte gegenüber An­ lagen ohne Folie noch verbessert. Weiterhin tragen die Metallpartikel zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit der Folie bei. Diese bildet deshalb wärmetechnisch gesehen keine Isolationsschicht.

Die Sputteranlage kann mit relativ hohen Targettemperatu­ ren arbeiten, ohne daß es zu einer Schädigung des Grund­ materials kommt, wenn das Grundmaterial Silikon ist.

Die Folie hat eine besonders gute elektrische und thermi­ sche Leitfähigkeit, wenn gemäß einer anderen Weiterbil­ dung der Erfindung die Metallpartikel aus Nickel oder Silber bestehen.

Die Metallpartikel sind besonders kostengünstig, wenn sie aus einem Kernmaterial und einem elektrisch gut leitenden Überzug gebildet sind. Hierdurch kann man als Kernmate­ rial ein kostengünstiges, elektrisch nicht oder nur schlecht leitendes Material verwenden, weil die elektri­ sche Energie bei den Metallpartikeln ohnehin bevorzugt im Außenbereich fließt.

Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, daß die Folie eine Dicke zwischen 0,1 und 3 mm hat.

Günstig ist es auch, wenn die Folie als einen Rahmen bil­ dende Flachdichtung gestaltet ist und der Raum innerhalb der rahmenartigen Folie zwischen der Kühlplatte und dem Target mit einem statischen Gaspolster versehen ist. Hierdurch kann man das bekannte Prinzip der Verbesserung des Wärmeübergangs durch ein Gaspolster mit dem der Wär­ meleitung über die Folie miteinander kombinieren.

Ein Aufwärmen des Targets ist auf einfache Weise möglich, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung die Folie als elektrische Heizung ausgebildet ist.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine da­ von in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be­ schrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Wandbereich einer Beschichtungskammer mit einer erfindungsge­ mäßen Zerstäuberkathode,

Fig. 2 einen gegenüber der Fig. 1 im Maßstab ver­ größerten Schnitt durch einen Befestigungs­ bereich eines Targets,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Teilbereich einer für die Erfindung wesentlichen Folie.

Die Fig. 1 zeigt einen Teilbereich einer Wand 1, welche eine Beschichtungskammer 2 von der Atmosphäre abtrennt. Diese Wand 1 hält eine Zerstäuberkathode 3, die im we­ sentlichen aus einer topfförmigen Elektrode 15 mit einer Kühlplatte 4, einem Target 5 und einem Magnetsatz 6 be­ steht. Der Magnetsatz 6 ist innerhalb der topfförmigen Elektrode 4 beweglich, was durch einen Doppelpfeil 7 ver­ deutlicht wurde. Diese Beweglichkeit dient der Erzeugung einer homogenen Schicht auf einem feststehenden, dem Tar­ get 5 gegenüberliegenden, jedoch nicht gezeigten Substrat.

Die Zerstäuberkathode 3 ist durch einen Isolator 8 elek­ trisch von der Wand 1 getrennt, so daß sie an negativem Potential und die Wand 1 an Masse angeschlossen sein kann. Dichtungen 9, 10 verhindern einen Lufteintritt in die Beschichtungskammer 2 im Bereich der Zerstäuberka­ thode 3. Das Target 5 ist in mehrere Targetsegmente 11, 12, 13 segmentiert, welche fliesenartig auf der Elektrode 4 angeordnet und lösbar mit ihr verbunden sind.

Wichtig für die Erfindung ist eine in Fig. 3 gegenüber Fig. 1 vergrößert gezeigte Folie 16, welche jeweils zwi­ schen jedem Targetsegment 11, 12, 13 und der Kühlplatte 4 angeordnet ist. Statt für jedes Targetsegment 11, 12, 13 eine separate Folie 16 zu verwenden, kann man auch eine allen Targetsegmenten 11, 12, 13 gemeinsame, großflächige Folie vorsehen. Die Folie 16 besteht aus einem Grundmate­ rial 17 aus Silikon, in welches elektrisch leitende Me­ tallpartikel 18 eingelagert sind. Diese Partikel 18 be­ stehen beispielsweise komplett aus Silber oder Nickel oder auch aus einem anderen Material, welches von einem elektrisch gut leitenden Material, also zum Beispiel wie­ derum Silber, umhüllt ist.

In Fig. 2 erkennt man am Beispiel des Targetsegmentes 11, daß dieses jeweils auf einer Rückenplatte 14 befes­ tigt ist. Diese Befestigung ist unlösbar und erfolgt durch Bonden. Wichtig ist dabei, daß für die Rückenplat­ ten 14 ein Material gewählt wird, dessen Ausdehnungs­ koeffizient dem des Targetmaterials möglichst ähnlich ist.

Die Befestigung der Rückenplatten 14 erfolgt durch Schrauben 22. Hierzu führt die Schraube 22 mit radialem Spiel durch eine Bohrung 23 der Elektrode 15 und liegt mit ihrem Kopf 24 unter Zwischenschaltung einer elasti­ schen Dichtung 25 gegen den Grund einer Bohrungserweite­ rung 26 der Bohrung 23 an. In der Rückenplatte 14 ist eine Gewindebohrung 27 vorgesehen, in welche die Schraube 22 geschraubt ist, so daß sie die Rückenplatte 14 gegen die Elektrode 4 zu halten vermag. Das Spiel in der Boh­ rung 23 ermöglicht jedoch eine geringfügige Verschiebung der Rückenplatte 14 auf der Elektrode 4, um unterschied­ liche Wärmedehnungen ausgleichen zu können. Die in Fig. 1 gezeigte Folie 16 ist in Fig. 2 ebenfalls zu erkennen.

Bezugszeichenliste

1

Wand

2

Beschichtungskammer

3

Zerstäuberkathode

4

Elektrode

5

Target

6

Magnetsatz

7

Doppelpfeil

8

Isolator

9

Dichtung

10

Dichtung

11

Targetsegment

12

Targetsegment

13

Targetsegment

14

Rückenplatte

15

Kühlplatte

16

Folie

17

Grundmaterial

18

Metallpartikel

Claims (7)

1. Zerstäuberkathode mit einer Elektrode, welche eine Kühlplatte aufweist, auf der unter Zwischenschaltung ei­ ner Folie zumindest ein zu zerstäubendes, metallisches Target befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (16) aus einem gummielastischen Grundmaterial (17) mit eingelagerte-n Metallpartikeln (18) besteht.

2. Zerstäuberkathode nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Grundmaterial (17) Silikon ist.

3. Zerstäuberkathode nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Metallpartikel (18) aus Nickel oder Silber bestehen.

4. Zerstäuberkathode nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Metallpartikel (18) aus einem Kernma­ terial und einem elektrisch gut leitenden Überzug gebil­ det sind.

5. Zerstäuberkathode nach den Ansprüchen 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Folie (16) eine Dicke zwi­ schen 0,1 und 3 mm hat.

6. Zerstäuberkathode nach zumindest einem der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (16) als einen Rahmen bildende Flachdichtung gestaltet ist und der Raum innerhalb der rahmenartigen Folie (16) zwischen der Kühlplatte (4) und dem Target (5) mit einem statischen Gaspolster versehen ist.

7. Zerstäuberkathode nach zumindest einem der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (16) als elektrische Heizung ausgebildet ist.