DE19910786A1 - Magnetronkathoden - Google Patents

Abstract

Die Magnetronkathoden bestehen jeweils aus einem Target (1) mit plattenförmiger Konfiguration, das an seiner Schmalseite von einem Gehäuse (2) umgeben ist, wobei das Gehäuse (2) innen eine zum Target (1) parallel verlaufende Unterseite (2') aufweist, auf welcher ein Magnetjoch (3) mit zwischen dem Target (1) und dem Magnetjoch (3) angeordneten Permanentmagneten angeordnet ist und das Gehäuse (2) gegenüber der Schmalseite des Targets (1) eine umlaufende Nut (5) mit mindestens einem Zulauf (8) und mindestens einem Ablauf (9) aufweist. Bei der einen Magnetronkathode ist zwischen der umlaufenden Nut (5) und dem Target (1) eine dichte Membran (6) angeordnet. Bei der anderen Magnetronkathode ist vorgesehen, in der umlaufenden Nut (5) in deren Längsrichtung einen die umlaufende Nut (5) vollständig ausfüllenden dichten Schlauch (6') anzuordnen, der mit dem mindestens einen Zulauf (8) und dem mindestens einen Ablauf (9) verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Magnetronkathoden. Magnetronkathoden, die in Vorrichtungen zum Zerstäuben eines Targets eingesetzt werden, sind bekannt. In der DE-OS 197 32 002 wird eine Magnetronkathode mit einem Magnetjoch, mit einem Target mit plattenförmiger Konfiguration und mit zwischen dem Target und dem Magnetjoch angeordneten Permanentmagneten beschrieben. Parallel zum Magnetjoch ist eine Kopfplatte angeordnet, wobei zwischen dem Magnetjoch und der Kopfplatte eine Spreizeinrichtung mit Auflauframpen und Spreizkeilen vorgesehen ist. Quer zur Targetebene sind Pratzbolzen in Öffnungen der Kopfplatte und in Öffnungen des Magnetjochs angeordnet. Zur Kühlung des Targets ist mittig ein Kühlkanal vorgesehen, durch welchen das entsprechende Kühlmedium strömt und dabei mit dem Magnetjoch und dem Permanentmagneten in Kontakt gelangt. Um zu vermeiden, daß das Kühlmedium direkt mit dem Target in Kontakt kommt, ist eine Dichtfolie vorgesehen, die an der dem Kühlmedium zugewandten Seite des Targets angeordnet ist. Bei der bekannten Magnetronkathode ist nachteilig, daß das Magnetjoch mit den Permanentmagneten während des Betriebes ständig mit dem Kühlmedium in Kontakt ist, was nach relativ kurzen Betriebszeiten zu erheblichen Korrosionsproblemen führt. Zum anderen sind die im Kühlkanal durch das Kühlmedium erzeugten Kräfte auf das Target relativ groß, so daß eine Fixierung des Targets mit mehreren, konstruktiv aufwendig anzuordnenden Pratzbolzen erfolgen muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Magnetronkathode zu schaffen, bei der die Korrosionsprobleme an dem Magnetjoch und den Permanentmagneten vermieden werden und bei der gleichzeitig auf eine konstruktiv aufwendige Fixierung des Targets mit Pratzbolzen verzichtet werden kann.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Magnetronkathode gelöst, die aus einem Target mit plattenförmiger Konfiguration, das an seiner Schmalseite von einem Gehäuse umgeben ist, gelöst, wobei das Gehäuse innen eine zum Target parallel verlaufende Unterseite aufweist, auf welcher ein Magnetjoch mit zwischen dem Target und dem Magnetjoch angeordneten Permanentmagneten angeordnet ist und das Gehäuse gegenüber der Schmalseite des Targets eine umlaufende Nut mit mindestens einem Zulauf und mindestens einem Ablauf aufweist, wobei zwischen der umlaufenden Nut und dem Target eine dichte Membran angeordnet ist. Das Gehäuse hat die Funktion des metallischen Kathodengehäuses. Die umlaufende Nut ist im Gehäuse gegenüber der Schmalseite des Targets angeordnet, worunter eine benachbarte Anordnung zu verstehen ist. Bei der Membran handelt es sich um ein biegsame, elastische, wärmeleitende dünne Wand, die je nach der Temperatur des Targets beispielsweise aus Kunststoffen oder Metallen besteht und die die Funktion einer Dichtfolie hat. Sie ist dicht gegen Gase und Flüssigkeiten. Die Anordnung der dichten Membran erfolgt in der Weise, daß die Membran an den Rändern der umlaufenden Nut dicht anliegt. Dies kann beispielsweise durch die Anordnung von Keilen erfolgen, mit denen die dichte Membran an die Wandungen der umlaufenden Nut gepreßt wird. Bei dem mindestens einen Zulauf und dem mindestens einen Ablauf handelt es sich um diejenigen Stellen, an denen das Kühlmedium zu- und abgeführt wird. In der Regel reicht es aus, einen Zulauf und einen Ablauf anzuordnen. Es kann jedoch auch beispielsweise zweckmäßig sein, mehrere Zuläufe und einem gemeinsamen zentralen Ablauf anzuordnen, je nach den Anschlußmöglichkeiten und den Targetformen. Als Kühlmedien kommen Flüssigkeiten oder Gase zum Einsatz, wobei Flüssigkeiten jedoch in besonderem Maße Vorteile aufweisen. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß die Korrosionsprobleme am Magnetjoch und an den Permanentmagneten bei der Magnetronkathode besonders vorteilhaft vermieden werden, wobei gleichzeitig eine wirksame Kühlung des Targets an dessen Seitenfläche erfolgt. Darüber hinaus wird die dichte Membran beim Durchströmen der umlaufenden Nut mit Kühlmedium gegen das Target gepreßt, so daß gleichzeitig eine Fixierung des Targets an dessen Schmalseite realisiert wird. Auf die konstruktive Anordnung von Pratzbolzen zur Fixierung des Targets, für die in der Regel ein relativ großer Platzbedarf sichergestellt sein muß, kann dabei in vorteilhafter Weise verzichtet werden. Das Target erfährt gleichzeitig eine Kühlung und eine Fixierung über dessen Schmalseite, wobei sichergestellt ist, daß das Magnetjoch und die Permanentmagnete mit dem Kühlmedium nicht in Kontakt treten.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die umlaufende Nut einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Dies erleichtert in besonders vorteilhafter Weise die Fertigung des Gehäuses, da die umlaufende Nut auf einfache Weise in das Gehäuse eingefräst werden kann, wobei konstruktiv einfach gestaltete Werkzeuge eingesetzt werden können.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch eine Magnetronelektrode, die aus einem Target mit plattenförmiger Konfiguration, das an seiner Schmalseite von einem Gehäuse umgeben ist, gelöst, wobei das Gehäuse innen eine zum Target parallel verlaufende Unterseite aufweist, auf welcher ein Magnetjoch mit zwischen dem Target und dem Magnetjoch angeordneten Permanentmagneten angeordnet ist und das Gehäuse gegenüber der Schmalseite des Targets eine umlaufende Nut mit mindestens einem Zulauf und mindestens einem Ablauf aufweist, wobei in der umlaufenden Nut in deren Längsrichtung ein die umlaufende Nut vollständig ausfüllender dichter Schlauch angeordnet ist, der mit dem mindestens einen Zulauf und dem mindestens einen Ablauf verbunden ist. Während des Betriebs wird der dichte Schlauch mit Kühlmedium beaufschlagt, wodurch sichergestellt ist, daß der dichte Schlauch vollständig an der Schmalseite des Targets anliegt. Als Schlauchmaterialien können ebenfalls Kunststoffe oder Metalle eingesetzt werden. Dies ist abhängig von der Wärmemenge, die aus dem Target abgeführt werden muß. Dabei hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß eine Abfuhr der Wärmeenergie aus dem Target durch die Anordnung des dichten Schlauches auf relativ einfache Weise über die gesamte Schmalseite des Targets realisiert werden kann, wobei gleichzeitig eine vorteilhafte Fixierung des Targets an der Schmalseite erfolgt und sichergestellt ist, daß das Magnetjoch und die Permanentmagnete nicht mit dem Kühlmedium in Kontakt kommen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung (Fig. 1 bis Fig. 3) näher und beispielhaft erläutert.

Fig. 1 zeigt die Magnetronkathode im Querschnitt sowie im Längsschnitt gemäß Schnitt A-A,

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer Magnetronkathode im Querschnitt mit einem Keil,

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Magnetronkathode im Querschnitt sowie im Längsschnitt gemäß Schnitt B-B.

In Fig. 1 ist die Magnetronkathode vereinfacht und schematisch im Querschnitt sowie im Längsschnitt gemäß Schnitt A-A dargestellt. Das Target 1 hat eine plattenförmige Konfiguration und ist an seiner Schmalseite von einem Gehäuse 2 umgeben. Die plattenförmige Konfiguration des Targets 1 kann beispielsweise rund, oval oder rechteckig gestaltet sein. Das Gehäuse 2 weist innen eine zum Target 1 parallel verlaufende Unterseite 2' auf, auf welcher ein Magnetjoch 3 mit zwischen dem Target 1 und dem Magnetjoch 3 angeordneten Permanentmagneten 4 angeordnet ist. Das Gehäuse 2 weist gegenüber der Schmalseite des Targets 1 eine umlaufende Nut 5 auf, wobei zwischen der umlaufenden Nut 5 und dem Target 1 eine dichte Membran 6 angeordnet ist. Die Anordnung der Membran erfolgt in der Weise, daß die Membran an den Kanten der umlaufenden Nut 5 dicht angepreßt ist. Dies kann beispielsweise durch die Anordnung von Keilen 7 oder mit Hilfe von Dichtleisten 10 erfolgen. Die umlaufende Nut 5 weist mindestens einen Zulauf 8 und mindestens einen Ablauf 9 für das Kühlmedium auf, wobei als Kühlmedium in vorteilhafter Weise Wasser oder eine andere Flüssigkeit eingesetzt wird. Das Kühlmedium gelangt über den Zulauf 8 in die umlaufende Nut 5 und drückt von innen gegen die dichte Membran 6. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die dichte Membran 6 direkt an der Schmalseite des Targets 1 anliegt. Über die dichte Membran 6 erfolgt ein Wärmetransport aus dem Target 1 in das Kühlmedium, das über den Ablauf 9 aus der umlaufenden Nut 5 abgeführt wird. Auf diese Weise wird das Target wirkungsvoll gekühlt, wobei es gleichzeitig eine Einspannung an seiner Schmalseite durch das feste Anliegen der dichten Membran 6 erfährt. Diese Fixierung ist ausreichend, um das Target 1 im Gehäuse 2 fest zu positionieren. Dabei ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, daß das Magnetjoch 3 und die angeordneten Permanentmagnete 4 nicht mit dem Kühlmedium in Kontakt kommen, so daß Korrosionsprobleme vermieden werden. Die Ausgestaltung der umlaufenden Nut 5 im Gehäuse 2 wird in besonders vorteilhafter Weise erreicht, sofern man die umlaufende Nut 5 mit einem rechteckigen Querschnitt ausbildet, da die umlaufende Nut 5 dann mit konstruktiv einfachen Werkzeugen in das Gehäuse 2 eingefräst werden kann.

In Fig. 2 ist ein Teil des Querschnitts einer Magnetronkathode dargestellt, wobei die Einspannung der dichten Membran 6 mit Hilfe eines keilförmigen Steges 11 und einem Aufsatz 12 erfolgt. Die dichte Membran 6 wird dazu an einer Seite zwischen dem keilförmigen Steg 11 und dem Gehäuse 2 positioniert und auf der gegenüberliegenden Seite an den keilförmigen Steg 11 angelegt. Anschließend wird der Aufsatz 12 von oben in Pfeilrichtung aufgelegt und mit Befestigungsmitteln 13 mit dem Gehäuse 2 fest verbunden. Sobald die umlaufende Nut 5 mit dem Kühlmedium beaufschlagt wird, preßt sich die dichte Membran 6 an die Schmalseite des Targets 1, wobei ein dichter Abschluß an der Kante des Gehäuses 2 und an der Kante des Aufsatzes 12 gewährleistet ist. Bei dieser Anordnung eignet sich in besonders vorteilhafter Weise ein Metallband als dichte Membran 6, dessen Dicke im Bereich zwischen 0,3 mm und 0,6 mm liegt.

In Fig. 3 ist eine weitere Magnetronkathode vereinfacht und schematisch im Querschnitt sowie im Längsschnitt gemäß Schnitt B-B dargestellt. Im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten Magnetronkathode ist in der umlaufenden Nut 5 in deren Längsrichtung ein die umlaufende Nut 5 vollständig ausfüllender dichter Schlauch 6' angeordnet, der mit dem mindestens einen Zulauf 8 und dem mindestens einen Ablauf 9 verbunden ist. Durch den mindestens einen Zulauf 8 und den mindestens einen Ablauf 9 erfolgt die Beaufschlagung bzw. die Abfuhr des Kühlmediums. Sobald der dichte Schlauch 6' mit dem Kühlmedium beaufschlagt wird, ist sichergestellt, daß der dichte Schlauch 6' an der Schmalseite des Targets 1 und an den Seiten der umlaufenden Nut 5 weitgehend vollständig anliegt. Dadurch erfolgt eine seitliche Fixierung des Targets 1 und eine gleichzeitige Abfuhr der Wärmemenge aus dem Target 1 über den dichten Schlauch 6' in das Kühlmedium. Der dichte Schlauch 6' muß dabei aus einem Material gefertigt sein, das sich je nach Temperatur des zu kühlenden Targets 1 für einen Transport des Kühlmediums an der Schmalseite des Targets 1 eignet. Die Auswahl der Materialien kann dabei durch eine listenmäßige Auswahl erfolgen, wobei die Bestimmung der Dicke des Schlauches jeweils vorher zu berechnen ist. So kann beispielsweise für relativ viele Einsatzzwecke ein Metallschlauch eingesetzt werden, dessen Wanddicke 0,5 mm beträgt. Es ist jedoch auch möglich, Schläuche aus Kunststoff oder aus Kunststoff, der mit Metallblättchen versetzt ist, je nach Einsatzzweck einzusetzen.

Claims (3)

1. Magnetronkathode bestehend aus einem Target (1) mit plattenförmiger Konfiguration, das an seiner Schmalseite von einem Gehäuse (2) umgeben ist, wobei das Gehäuse (2) innen eine zum Target (1) parallel verlaufende Unterseite (2') aufweist, auf welcher ein Magnetjoch (3) mit zwischen dem Target (1) und dem Magnetjoch (3) angeordneten Permanentmagneten (4) angeordnet ist und das Gehäuse (2) gegenüber der Schmalseite des Targets (1) eine umlaufende Nut (5) mit mindestens einem Zulauf (8) und mindestens einem Ablauf (9) aufweist, wobei zwischen der umlaufenden Nut (5) und dem Target (1) eine dichte Membran (6) angeordnet ist.

2. Magnetronkathode nach Anspruch 1, bei der die umlaufende Nut (5) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.

3. Magnetronkathode bestehend aus einem Target (1) mit plattenförmiger Konfiguration, das an seiner Schmalseite von einem Gehäuse (2) umgeben ist, wobei das Gehäuse (2) innen eine zum Target (1) parallel verlaufende Unterseite (2') aufweist, auf welcher ein Magnetjoch (3) mit zwischen dem Target (1) und dem Magnetjoch (3) angeordneten Permanentmagneten (4) angeordnet ist und das Gehäuse (2') gegenüber der Schmalseite des Targets (1) eine umlaufende Nut (5) mit mindestens einem Zulauf (8) und mindestens einem Ablauf (9) aufweist, wobei in der umlaufenden Nut (5) in deren Längsrichtung ein die umlaufende Nut (5) vollständig ausfüllender dichter Schlauch (6') angeordnet ist, der mit dem mindestens einen Zulauf (8) und dem mindestens einen Ablauf (9) verbunden ist.