DE3030320A1

DE3030320A1 - Verfahren zur herstellung eines targets fuer kathodenzerstaeubung

Info

Publication number: DE3030320A1
Application number: DE19803030320
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr. 6400 Fulda Sernetz; Walter 6464 Linsengericht Zellmann
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date: 1980-08-11
Filing date: 1980-08-11
Publication date: 1982-03-11

Description

"Verfahren zur Herstellung eines Targets für Kathodenzer-
stäubung" Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Targets für Kathodenzerstäubung, bei dem zumindest ein Formkörper mindestens eines ersten zu zerstäubenden Werkstoffes in einer Ausnehmung eines zweiten Formkörpers aus vom ersten Werkstoff unterschiedlichen zu zerstäubenden Werkstoff unverrückbar angeordnet wird, deren freie Oberflächen in einer Ebene liegen, wobei zuerst in dem zweiten Formkörper eine den Abmessungen des ersten Formkörpers entsprechende Ausnehmung vorgesehen wird, in die der erste Formkörper eingebracht wird.
Aus der DE - OS 1908310 ist ein Target bekannt, daß aus mehreren Teilkathoden aus unterschiedlichen Werkstoffen besteht, die nebeneinander in einem isolierenden Material angeordnet sind und eine Gesamtkathode bilden. Die Teilkathoden sind direkt mit den Spannungsversorgungs-Quellen über Kabel verbunden. D-ie Teilkathoden sind gleichmäßig in einer ebenen Fläche verteilt.
In der älteren Anmeldung P 2940369.8-45 ist ein Target zum Zerstäuben von mindestens zwei unterschiedlichen metallischen Werkstoffen beschrieben, bei dem diese Werkstoffe in einer ebenen Fläche angeordnet sind. Die Herstellung dieses Targets erfolgt dabei in der Weise, daß in eine Platte aus dem einen abzustäubenden Werkstoff durchgehende Bohrungen mit kreisförmigen Querschnitt eingebracht werden. In diese Bohrungen werden Bolzen aus dem zweiten abzustäubenden metallischen Werkstoff mit Paßsitz eingesetzt.
Bei diesem bekannten Target ist nicht völlig auszuschließen, daß während des Betriebs, also heim Zerstäubungsvorgang, die Bolzen aus dem zweiten abzustäubenden Werkstoff geLockert werden und aus der Bohrung herausfallen, sofern nicht unterhalb der Bolzen und der Platte aus dem einen zu zerstäubenden Werkstoff noch eine Zusatzplatte, die auch als Lothilfe dient, angeordnet ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von Targets für die gleichzeitige Kathodenzerstäubung von mindestens zwei unterschiedlichen Werkstoffen bereitzustellen, das unabhängig von der Werkstoffauswahl eine sichere, unverrückbare Anordnung eines oder mehrerer Formkörper aus dem einen Werkstoff in einem Formkörper aus dem anderen Werkstoff auch während des Betriebs gewährleistet und das in einfacher Weise die Herstellung solcher Targets ermöglicht.
Gelöst wird die Aufgabe für ein Verfahren der eingangs charakterisierten Art erfindungsgemäß dadurch, daß die Ausnehmung im weiten Formkörper mit geringem Untermaß gegenüber der Breite des ersten Formkörpers hergestellt, danach eine solche Temperaturdifferenz zwischen beiden Formkörpern erzeugt wird, daß die vorgegebenen Unterschiede der geometrischen Abmessungen zwischen dem ersten Formkörper und der Ausnehmung zumindest aufgehoben werden, dann der erste Formkörper in die Ausnehmung des zweiten Formkörperseingebracht und anschließend die Temperaturdifferenz zwischen beiden Formkörpern durch Erwärmen oder Erkaltenlassen wieder aufgehoben wird.
Die erfindungsgemäß hergestellten Targets besitzen den Vorteil, daß unabhängig von der Werkstoffwahl für die zu zerstäubenden Formkörper deren unverrückbare Anordnung durch den bei der Verhinderung der Dilatation bzw. Kontraktion entstehenden Pressdruck gewährleistet wird.
Das Verfahren gestattet, Formkörper aus nur metallischen Werkstoffen, ebenso Formkörper aus nur nichtmetallischen Werkstoffen wie auch Formkörper aus nichtmetallischen und metallischen Werkstoffen miteinander zu kombinieren, ohne daß die sichere Anordnung des einen Formkörpers in dem anderen Formkörper gefährdet ist. Die Erfindung stellt also ein materialunabhängiges Verfahren für die Herstellung von Targets aus mindestens zwei unterschiedlichen Werkstoffen bereit. Die nach der Erfindung hergestellten Targets gestatten die gleichzeitige Abstäubung von unterschiedlichen Werkstoffen in gewünschtem vorgegebenen Mengenverhältnis. Hierzu ist nur erforderlich, das Verhältnis der zu zerstäubenden Oberflächen der Formkörper dem gewünschten Mengenverhältnis entsprechend anzupassen.
Die Ausnehmungen, die in dem einen Formkörper angebracht werden, können die Form von Nuten oder Bohrungen aufweisen, in die dann Stäbe oder Ronden des ersten zu zerstäubenden Formkörpers eingebracht werden. Das Untermaß der Ausnehmung im zweiten Formkörper gegenüber der Breite des ersten Formkörpers beträgt vorteilhafter Weise nicht mehr als höchstens 0,1 mm. Bei Inkaufnahme größerer Temperaturdifferenzen, z.B. von einigen 100 !, können je nach Werkstoffauswahl auch erheblich größere Untermaße verwendet werden.
In den Figuren sind Ausbildungs-Beispiele für erfindungsgemäße Targets dargestellt.
Es zeigen: Figur 1: Ein Target im Vertikal-Schnitt.
Figur 2: Eine Aufsicht auf ein Target gemäß Figur 1.
Figur 3: Eine Aufsicht auf ein Target mit mehreren eingelegten Ronden.
Das in Figur 1 dargestellte Target weist Formkörper 1 aus einem ersten zu zerstäubenden Werkstoff auf, die in Ausnehmungen, die in einem Formkörper 2 angebracht sind, angeordnet sind. Die Formkörper 1 sind, wie Figur 2 zeigt, als rechteckige Stäbe ausgebildet. Die Ausnehmungen im Formkörper 2 sind mit geringem Untermaß gegenüber der Stabbreite b des Formkörpers 1 ausgebildet.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 1 und 2 bestehen die Formkörper 1 beispielsweise aus Aluminium (Al) und der Formkörper 2 aus Tantal (Ta), also zwei metallischen Werkstoffen. Wie schon erwähnt, kann auch eine andere Werkstoffkombination der Formkörper an diese Stelle treten.
Ein Beispiel für eine solch andere Werkstoffkombination besteht darin, wenn der Formkörper 1 aus Zinksulfid und der Formkörper 2 aus Cadmiumsulfid bestehen. Für die Kombination eines Formkörpers aus metallischen mit einem Formkörper aus nichtmetallischem Werkstoff wird genannt: Der Formkörper 1 besteht aus Siliziumdioxid, der Formkörper 2 aus Chrom.
In der Figur 3 ist ein nach der Erfindung gemäß hergestelltes Target ersichtlich, bei dem eine Vielzahl von Ronden aus Formkörpernl mit Abstand zueinander in entsprechende Ausnehmungen eines Formkorpers 2 angeordnet sind.
Die Herstellung eines Targets, wie es in den Figuren 1 - 2 dargestellt ist, erfolgt wie nachstehend beschrieben: Zunächst werden stabförmige Formkörper 1 aus Al hergestellt. Danach werden in eine Rechteckplatte aus Ta Ausnehmungen eingefräst, deren Länge und Höhe den Abmessungen der Al-Stäbe entsprechen, deren Breite aber 0,05 mm geringer als die der Al-Stäbe ist. Die Breite b der Al-Stäbe beträgt 7,12 mm, die Höhe 6 mm. Der Abstand a der in die Ta-Platte eingefrästen Ausnehmungen beträgt 14,1 mm.
Die Ta-Platte wird auf eine Temperatur von 150 S erwärmt, dabei dehnt sich die Breite der Ausnehmung gerade soweit, daß die sich auf Zimmertemperatur befindlichen Al-Stäbe in die Ausnehmungen mühelos eingelegt werden können. Danach läßt man die so gewonnene Anordnung abkühlen, wobei die Ta-Platte sich zusammenzuziehen versucht, was aber durch die eingelegten Al-Stäbe verhindert wird. Hierdurch entsteht eine Pressdruckverbindung zwischen dem Ta und den Al-Stäben, wodurch nicht nur ein guter mechanischer Verbun-d sondern auch ein guter Wärmeübergang zwischen den unterschiedlichen Werkstoffen sichergestellt wird.
Ergänzend sei noch erwähnt: Anstelle der Erhitzung des Ta wie in dem vorstehend beschriebenen Beispiel, kann auch eine entsprechende Abkühlung der Al-Stäbe, z.B. mittels flüssigem Stickstoff, erfolgen, die dann im abgekühlten Zustand in das sich auf Zimmertemperatur befindliche Ta eingelegt werden. Die durch das Erwärmenlassen der Al-Stäbe auf Zimmertemperatur auftretende Dehnung wird durch die Ta-Platte verhindert und es entstehen ähnlich große Preßkräfte, wie sie im Zusammenhang mit dem Beispiel b-eschrieben wurden.
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Claims

"Verfahren zur Herstellung eines Targets für Kathodenzerstäubung" Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines Targets für Kathodenzerstäubung, bei dem zumindest ein Formkörper mindestens eines ersten zu zerstäubenden Werkstoffes in einer Ausnehmung eines zweiten Formkörpers aus vom ersten Werkstoff unterschiedlichen zu zerstäubenden Werkstoff unverrückbar angeordnet wird, deren freie Oberflächen in einer Ebene liegen, wobei zuerst in dem zweiten Formkörper eine den Abmessungen des ersten Formkörpers entsprechende Ausnehmung vorgesehen wird, in die der erste Formkörper eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung im zweiten Formkörper mit geringem Untermaß gegenüber der Breite des ersten Formkörpers hergestellt, danach eine solche Temperaturdifferenz erzeugt wird, daß die vorgegebenen Unterschiede der geometrischen Abmessungen zwischen dem ersten Formkörper und der Ausnehmung zumindest aufgehoben werden, dann der erste Formkörper in die Ausnehmung des zweiten Formkörpers eingebracht und anschließend die Temperaturdifferenz zwischen beiden Formkörpern durch Erwärmen oder Erkaltenlassen wieder aufgehoben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Formkörper erhitzt und der erste Formkörper in den erhitzten zweiten Formkörper eingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Formkörper abgekühlt und im abgekühlten Zustand in den zweiten Formkörper eingebracht wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Metalle als Werkstoffe für die Formkörper verwendet werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nichtmetallische Werkstoffe für die Formkörper verwendet werden.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Formkörper aus Metall und der andere Formkörper aus nichtmetallischem Werkstoff hergestellt wird.