DE3620908A1

DE3620908A1 - Targetplatte fuer kathodenzerstaeubung

Info

Publication number: DE3620908A1
Application number: DE19863620908
Authority: DE
Inventors: Eduard Dipl Ing Dr Rille; Bernhard Bracher; Robert Dipl Ing Polacek
Original assignee: Balzers Hochvakuum GmbH
Current assignee: Balzers Hochvakuum GmbH
Priority date: 1985-07-10
Filing date: 1986-06-21
Publication date: 1987-02-12
Also published as: US4747927A; FR2584741B1; GB2178063A; FR2584741A1; GB8616513D0; JPS6213570A; GB2178063B; CH669242A5

Description

Targetplatten für Kathodenzerstäubung bestehen aus dem Material, welches in einer Kathodenzerstäubungsanlage zerstäubt werden soll, um auf Sub stratflächen eine Schicht aus dem betreffenden Material oder bei An wesenheit eines chemisch aktiven Restgases in der Zerstäubungsanlage eine chemische Verbindung des Targetmaterials mit dem aktiven Gas nie derzuschlagen.

Bei Anlagen grösserer Leistung werden die Kathodenplatten infolge des Beschusses mit Ionen oft einer sehr hohen thermischen Belastung ausge setzt und müssen gekühlt werden, um die überschüssige Wärmeenergie abzu führen. Trotzdem ergibt sich bei hohen Leistungen das Problem, dass sich die Targetplatten, wenn sie, wie üblich, an ihrem Rand starr eingespannt gegen eine gekühlte Unterlage angepresst werden, infolge thermischer Aus dehnungen verwerfen und dann von der Unterlage abheben, wodurch die Küh lung unzureichend wird und das Targetmaterial eine zu hohe Temperatur an nimmt; es erweicht dann und kann schliesslich u.U. sogar schmelzen. Um dies zu verhindern,wurde schon versucht, die Targetplatte auf ihrer Rückseite mit der gekühlten Unterlage zu verlöten oder zu verschweissen, doch musste eine solche Verbindung mit grösster Sorgfalt hergestellt werden, ansonsten sich die Targetplatte trotzdem von der Unterlage lösen konnte; jedenfalls ist dieses Anlöten oder Schweissen aufwendig. Meistens wurde die Target platte an ihrem Umfang auf der gekühlten Unterlage festgeschraubt und auch in der Mitte der Platte eine Befestigung mittels Schrauben vorgesehen, um ein Abheben zu verhindern. Aus US-PS 44 21 628 ist eine Targetplatte bekannt, welche entlang einer parallelen Mittellinie der zu zerstäubenden Fläche mehrere Ausnehmungen für eine Befestigung aufweist, wobei diese im Boden einer auf der Seite der zu zerstäubenden Fläche entlang der Mittellinie angebrachten Nut angeordnet sind und die Nuttiefe so bemessen ist, dass eine für die Befestigung der Targetplatte in die Nut eingelegte Schiene und die zugehörigen Befestigungsschrauben nicht über die Zerstäubungsebene herausragen. Dank der geringen Dicke der Targetplatte im Bereich des Nut bodens in der Plattenmitte, wo bei früheren Anordnungen meistens die höchste Temperatur während des Zerstäubungsbetriebes auftrat, wurde an dieser Stelle eine verbesserte Kühlung erreicht und dadurch verhindert, dass das Material im Bereich der Mittelbefestigung sich verwerfen oder fliessen konnte. Die Notwendigkeit einer Befestigungsschiene an der Vorderseite der Targetplatte, also an der zu zerstäubenden Fläche, stellt jedoch immer noch einen Nach teil dar, insbesondere dann, wenn auch schon die geringste Mitzerstäubung des Werkstoffes (Stahl), aus dem die zentrale Befestigungsschiene und die Befestigungsschrauben bestanden, die herzustellenden Schichten in unzulässi ger Weise verunreinigt. Um letzteres zu vermeiden ist von der Anmelderin bereits eine Targetplatte vorgeschlagen worden, die an ihrer von der zu zerstäubenden Fläche abgewandten Seite wenigstens eine Ausnehmung auf weist, in welche mittels einer formschlüssigen Federverbindung ein Hilfskörper für die Befestigung an einer Unterlage eingesetzt ist. Die erwähnte Ausnehmung kann z.B. hohl zylinderförmig ausgebildet sein, wobei ein zylinderförmiger Hilfskörper mittels eines Seegerringes in die Ausnehmung eingesetzt wird. Um eine genügende mechanische Stabilität auch bei höheren Betriebstemperaturen zu erreichen, sollte der Hilfskörper aus einem Werkstoff bestehen, welcher einen wesentlich höheren Erweichungspunkt als das zu zerstäubende Material besitzt.

Die vorliegende Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, eine noch bessere Möglichkeit, eine Targetplatte an ihrer Rückseite zu befestigen, anzuge ben. Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung gemäss Patentanspruch 1 ge löst.

Indem die Targetplatte mehrteilig ausgebildet wird, ergibt sich als Vorteil im Betrieb, dass die einzelnen Plattenteile je nach ihrer Abnützung ausge tauscht bzw. untereinander vertauscht werden können, derart, dass alle Teile einer mehr oder weniger gleichmässigen Abtragung unterworfen werden können. Da Targetmaterialien häufig sehr teuer sind, kommt dieser Möglichkeit eine besondere wirtschaftliche Bedeutung zu. Zwar ist die mehrteilige Ausbildung von Targets für die Kathodenzerstäubung und das beschriebene Vertauschen einzelner Plattenteile, um einen besseren Ausnützungsgrad zu erzielen, aus DE-OS 30 09 836 schon bekannt, doch war nicht erkannt worden, dass eine solche mehrteilige Kathode eine äusserst einfache und zweckmässige Möglichkeit ergibt, die Kathode an ihrer Rückseite sicher zu befestigen, wie in vor liegender Anmeldung beschrieben.

Im nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand anlie gender Zeichnung noch näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine mehrteilige Targetplatte, so wie deren Anordnung in einer Magnetronzerstäubungseinrichtung;

Fig. 2 zeigt eine Ansicht einer in diesem Beispiel ovalen mehrteiligen Targetplatte in perspektivischer Darstellung.

In Fig. 1 besteht die Targetplatte 1 aus den beiden Teilen 1 a und 1 b, die an der Trennfuge 2 aneinander stossen, so dass elektrisch gesehen ein einziges Target gebildet wird, dessen Vorderseite 3 zerstäubt werden soll. Die Platte 1 ist durch einen an ihrem Umfang angreifenden Klemm ring 4 gegen eine Kühlplatte 5 geschraubt, (die durch nicht gezeichnete Kühleinrichtungen z.B. kühlmitteldurchflossene Kanäle gekühlt wird). Die Targetplatte 1 und die Kühlplatte 5 ihrerseits liegen an einem (symbolisch gezeichneten) Elektromagneten 6 an, der in bekannter Weise beim Betrieb an der zu zerstäubenden Vorderseite der Targetplatte ein Magnetfeld aufrecht erhält, welches bewirkt, dass die Ladungsträger einer gleichzeitig betrie benen elektrischen Gasentladung vor der zu zerstäubenden Fläche des Targets konzentriert werden, wodurch bekanntlich der Wirkungsgrad der Zerstäubung stark erhöht werden kann. Der Magnet 6 wird von den Stützen 7 getragen, welche auf dem Boden 8 des Gehäuses 9 ruhen, das ihrerseits die Gesamtan ordnung aufnimmt. 10 ist ein Blendenring am oberen Ende des Gehäuses, der den Oeffnungswinkel des Stromes abgestäubter Teilchen passend beschränkt und der gleichzeitig als Anode für die elektrische Gasentladung, die zwi schen einer Anode und der Kathodenplatte (Targetplatte) aufrechterhalten werden muss, dient.

Um nun die beiden Teile 1 a und 1 b der Targetplatte auf der Kühlunterlage nicht nur am Rande mittels des Klemmringes 4 sondern auch in der Mitte festhalten zu können, weisen die genannten Teile an den die Trennfuge bildenden Seiten je eine Ausnehmung 11 bzw. 12 auf, die zusammen einen Hohlraum bilden, in welchem der Hilfskörper 13 einsetzbar ist. Der Hilfs körper 13 besitzt seinerseits eine Gewindebohrung 14 für die Befestigung der Targetplatte an der Kühlunterlage. Diese Befestigung kann am einfachsten mittels einer Schraube 15 erfolgen, die durch die Bohrung 16 der Kühlplatte hindurchgreifend den Hilfskörper 13 und damit die beiden Teile 1 a und 1 b der Targetplatte an die Kühlunterlage andrückt. Die gezeichnete Anordnung ermöglicht eine besonders einfache Handhabung beim Auswechseln der Target platte oder Zerlegung der Zerstäubungseinrichtung zwecks Reinigung oder Reparaturen. Es braucht nach Lösen des Klemmringes 4 und der Kühlunterlage vom Magnetgehäuse 6 a dann lediglich noch die Schraube 15 gelöst werden, um die einzelnen Bauteile abnehmen und auswechseln zu können.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel einer ovalen dreiteiligen Targetplatte besteht aus den Teilen 16 a, 16 b und 16 c. Die drei Teile sind in Fig. 2 mit einem kleinen Abstand voneinander gezeichnet, um beide Trenn fugen 17 und 18 sichtbar zu machen; beim Gebrauch sind die drei Teile aber dicht aneinandergefügt (wie für die Teile 1 a und 1 b in Fig. 1 gezeichnet). Die aneinanderstossenden, die Trennfugen bildenden Flächen sind wiederum gemäss Erfindung mit Ausnehmungen versehen, so dass sie entsprechende Hohl räume für die Aufnahme der Befestigungs-Hilfskörper bilden. Bei der ( in Fig. 2) linken Trennfuge weisen die beiden Teile 16 a und 16 b Ausnehmungen von einer Form auf, so dass eine kreisförmige Platte 19 als Hilfskörper in den durch die Ausnehmungen gebildeten Hohlraum eingelegt werden kann, wo bei vier Gewindebohrungen 20 für die Befestigung von der Kühlunterlage her vorgesehen sind, wodurch der Hilfskörper auch gegen Verdrehen beim Ein schrauben der Befestigungsschrauben gesichert ist. Die Begrenzungsflächen der rechten Trennfuge dagegen sind mit Ausnehmungen ausgestattet, die einen Hilfskörper in Form einer rechteckigen Platte aufnehmen können, und wieder um dienen vier Bohrungen für die Befestigung von der Unterseite her.

Wie der Fachmann ersieht, ist es also ohne weiteres möglich, den Ausneh mungen verschiedene Formen zu geben, wobei natürlich zu berücksichtigen ist, dass der Hilfskörper 13 in dem durch die Ausnehmungen gebildeten Hohlraum nicht drehbar sein soll, um das Anziehen der Schrauben 15 zu ermöglichen. Dazu werden die Ausnehmungen und der Hilfskörper zweckmässigerweise so aus gebildet, dass letzterer in dem durch die Ausnehmungen gebildeten Hohlraum formschlüssig Platz findet. Die Hilfskörper bestehen vorteilhafterweise aus einem Material guter Wärmeleitfähigkeit z.B. aus Kupfer.

Claims

1. Mehrteilige Targetplatte für Kathodenzerstäubung, welche beim Betrieb mit ihrer von der zu zerstäubenden Fläche abgewandten Rückseite ge gen eine Unterlage angepresst wird, dadurch gekenn zeichnet, dass die Teile der Targetplatte mit Ausnehmungen für das Einsetzen von Hilfskörpern für die Befestigung an der Unter lage vorgesehen sind.

2. Targetplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Ausnehmungen von solcher Form sind, dass sie die für die Befestigung verwendeten Hilfskörper formschlüssig aufnehmen.

3. Targetplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Hilfskörper als Platten mit Gewindebohrungen aus gebildet sind.

4. Targetplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass die Hilfskörper aus einem Material bestehen, welches einen wesentlich höheren Erweichungspunkt als das zu zerstäubende Material besitzt.