DE4133564C2

DE4133564C2 - Vorrichtung zur lösbaren Befestigung eines Targets oder Targetgrundkörpers auf der Kathodenhalterung

Info

Publication number: DE4133564C2
Application number: DE4133564A
Authority: DE
Inventors: Hans Kunz; Manfred Schuhmacher
Original assignee: Leybold AG; Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1991-10-10
Filing date: 1991-10-10
Publication date: 1999-11-18
Anticipated expiration: 2011-10-11
Also published as: DE4133564A1; US5232572A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur lösbaren Befestigung eines Targets oder Targetgrundkörpers zusam men mit einem Magnetjoch auf der Kathodenhalterung der Prozeßkammer einer Kathodenzerstäubungsvorrichtung.

Bekannt ist eine Magnetron-Sputterbeschichtungsquelle für magnetische und nichtmagnetische Targetmaterialien (DE-OS 34 25 344), bei der das Target mit Hilfe von das Target von oben her übergreifende Pratzen gehalten ist, die ihrerseits fest mit dem Targetgrundkörper verschraubt sind. Diese bekannte Ausführung hat den Nachteil, daß ein Wechsel des Targets nur mit Hilfe von Werkzeug erfolgen kann und im übrigen auch außerordentlich zeitraubend ist.

Weiterhin ist eine Haltevorrichtung für Targets für die Kathodenzerstäubung bekannt (DE-OS 36 03 646), bei der die Targets mittels Klemmen an Kühlflächen angepreßt werden, wobei die Klemmen so ausgebildet sind, daß diese selbst wenigstens 10% der während des Zerstäubungsbe triebs erzeugten Wärme abführen. Auch diese bekannte Klemmvorrichtung läßt keinen raschen Tausch des Targets zu. Schließlich hat man bereits vorgeschlagen, form schlüssige Federverbindungen, z. B. mittels eines Spreng rings, zur Halterung von Targets vorzusehen (DE 35 19 907 A1); ein rascher Targettausch ist jedoch auch in diesem Falle nicht gewährleistet.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrun de, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß der Austausch des Targets auch an einer schwer zugänglichen Stelle in der Prozeßkammer schnell und ohne jedes Werkzeug durchführbar ist. Außerdem soll eine Höhenverstellung des Targets möglich sein; gleich zeitig soll ein Kühlwasseranschluß auch im mittleren Bereich des Targets vorgesehen werden können.

Dies wird erfindungsgemäß nun dadurch erreicht, daß der Targetgrundkörper mit mindestens einem sich lotrecht zur Targetfläche erstreckenden Verriegelungsknebel versehen ist, der durch Ausnehmungen im Boden des Magnetjochs hindurchführbar ist und mit schwenk- oder drehbar an der Kathodenhalterung oder der Arretiervorrichtung gelagerten Verriegelungshebeln oder -scheiben nach Art einer Renk verbindung oder eines Baskülverschlusses zusammenwirkt und den Targetgrundkörper, je nach der jeweiligen Stel lung der Verriegelungshebel oder -scheiben, fest auf die Kathodenhalterung zieht bzw. den Verriegelungsknebel freigibt, so daß das Target von der Kathodenhalterung abnehmbar ist.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind in den Patentansprüchen näher beschrieben und gekennzeich net.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmög lichkeiten zu; eine davon ist in den anhängenden Zeich nungen schematisch näher dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 den Schnitt quer durch ein Target und dem mit diesem verschraubten Targetgrundkörper mit Verriegelungsknebel und Kühlmittelan schlußstutzen,

Fig. 2 das Target und den Targetgrundkörper nach Fig. 1 unmittelbar vor dem Einsetzen in das Magnetjoch, das mit einer Kühlmittel anschlußleitung versehen ist,

Fig. 3 die Targetanordnung gemäß den Fig. 1 und 2, jedoch mit vollständig in das Mag netjoch eingesetztem Targetgrundkörper,

Fig. 4 den Schnitt quer durch die Vorrichtung zur Arretierung des Verriegelungsknebels gemäß den Linien S-S nach Fig. 5a,

Fig. 5a & 5b die Arretiervorrichtung gemäß Fig. 4 in der Seitenansicht und

Fig. 6 den Gegenstand der Fig. 1 bis 3 in einer perspektivischen Darstellung, stark ver einfacht und in verkleinertem Maßstab.

Wie Fig. 1 zeigt, ist das oval ausgeformte Target 3 mit Hilfe von Schrauben 4, 4', . . . auf einem ebenfalls oval ausgebildeten Targetgrundkörper 5 aufgeschraubt und mit vermittels zweier Dichtringe 6, 7 gegenüber dem Target grundkörper 5 so abgedichtet, daß das im Kühlkanal 8 fließende Kühlmittel nicht nach außen dringen kann. Der Kühlkanal 8 ist außerdem mit einem Kühlmittelanschluß stutzten 9 verbunden, der seinerseits an dem Targetgrund körper 5 mit Hilfe von Schrauben 10, 10' befestigt ist.

Weiterhin ist der Targetgrundkörper 5 noch mit zwei Ver riegelungsknebeln 11 verschraubt, wobei jeweils zwischen dem Verriegelungsknebel 11 und dem Targetgrundkörper 5 Isolierzwischenstücke 12 angeordnet sind. Jeder Verrie gelungsknebel 11 ist an seinem unter Ende mit zwei Ver riegelungswarzen 13a, 13b ausgestattet, die jeweils - wie aus Fig. 4 ersichtlich ist - mit kreisbogenförmigen Nuten 14a, 14b oder Kurvenbahnen zusammenwirken, die in die Seitenflächen von Verriegelungsscheiben 15a, 15b bzw. 15c, 15d eingeschnitten sind, die paarweise drehfest auf Verriegelungswellen 16, 16' aufgesteckt sind, die ihrer seits auf einer Arretiervorrichtung 17 bzw. zwischen den Schienen 20, 21 längsverschiebbar gelagert sind. Die Arretiervorrichtung 17 ist mit einer Halterung 41 (nicht näher dargestellt) der Beschichtungskammer einer Sputter anlage verbunden bzw. mit dieser fest verschraubt.

Die obere Schiene 21 ist mit seitlich und nach oben zu hervorstehenden Zentrierarmen mit Zentrierbolzen 34a, 34b, . . . versehen, die in Zentrierbohrungen 40 eingreifen (in Fig. 2 strichtiert angedeutet), die auf der Unter seite des Magnetjochs 31 angeordnet sind.

Die beiden Verriegelungswellen 16, 16' stehen jeweils über Verzahnungen 18, 18' mit einer Zahnstange 19 in Wirkverbindung, die zwischen den beiden Schienen 20, 21 der Arretiervorrichtung 17 in Nuten 22, 23 gehalten und geführt ist.

Die beiden Verriegelungswellen 16, 16' sind jeweils mit einem Zahnrad 24 mit Hilfe von Keilen 25 drehfest verbun den. Die Zahnstange 19 weist eine Quernut 26 auf, die mit einer Spindelmutter 27 im Eingriff steht, die ihrerseits auf die Spindel 28 aufgeschraubt ist, die mit Hilfe der Handkurbel 29 drehbar ist. Wie ohne weiteres ersichtlich ist (Fig. 5a, 5b), verschiebt sich die Zahnstange 19 in Pfeilrichtung A bzw. B (je nach Drehrichtung), wenn die Handkurbel 29 betätigt wird und dabei die beiden Verriegelungswellen 16, 16' entsprechend antreibt.

Wenn das in Fig. 1 dargestellte Target 3 mit Target grundkörper 5 und Verriegelungsknebeln 11 so weit nach unten (Pfeilrichtung C) zu abgesenkt ist, daß - wie dies in Fig. 3 gezeigt ist - der Kühlmittelanschlußstutzen 9 in den Kühlmittelschlauch 30 des Magnetjochs 31 eintaucht und der Targetgrundkörper 5 die korrespondierende Ausneh mung 32 vollständig ausfüllt, dann greifen die Verriege lungswarzen 13a, 13b (wie dies Fig. 4 zeigt) in die kreisbogenförmigen Verriegelungsnuten 14a, 14b über deren Einlauföffnungen 33a, . . . ein.

Wird nun über die Handkurbel 29 die Spindel 28 gedreht, dann verschiebt sich entsprechend die Zahnstange 19 und dreht dabei die Verriegelungsscheiben 15a, 15b, so daß gleichzeitig die Verriegelungsknebel 11, . . . in die Ver riegelungsnute 14a, 14b, . . . hineingezogen bzw. von die sen nach unten bewegt werden und so das Magnetjoch 31 unverschiebbar arretieren.

Die Verriegelungsnuten 14a, . . . in den Verriegelungs scheiben 15a, . . . haben zu diesem Zwecke sich von außen her radial nach innen zu erstreckende Einlauföffnungen 33a, 33b, . . ., deren Breite so bemessen ist, daß die jeweils einander diametral gegenüberliegenden Verriege lungswarzen 13a, 13b, . . . jedes Verriegelungsknebels 11, . . . in die von den Verriegelungsnuten 14a, 14b, . . . gebildeten Bahnen eingefädelt werden können, um danach durch Verdrehen der Verriegelungsscheiben 15a, 15b, . . . eine Absenkbewegung des Targets 3 mit seinem Targetgrund körper 5 zu bewirken. Um dieses Hineinziehen des Targets 3 mit seinem Targetgrundkörper 5 in die Arbeitsposition zu ermöglichen, sind beim dargestellten Ausführungsbei spiel die Bohrungen in den Verriegelungsscheiben 15a, 15b, . . ., durch die die Verriegelungswellen 16, 16' hin durchgesteckt sind, außermittig vorgesehen, und zwar derart, daß der größte Versatz a sich jeweils genau gegen über der jeweiligen Einlauföffnung 33a, . . . befindet.

Wie Fig. 2 zeigt, ist der Kühlmittelanschlußstutzen 9 mit einer elektrischen Kontaktzunge 39 versehen, so daß auch eine Zuleitung von elektrischer Energie zum Target grundkörper über den Schlauch 30 erfolgen kann. Mit 35a, 35b bzw. 36a, 36b sind die Polschuhe und mit 37a, . . . die Permanentmagnete bezeichnet. Schließlich sind noch weitere Kühlwasserzu- und Ablaufleitungen 38a, . . . vorgesehen, die z. B. über die Anschlußbohrung 44 versorgt werden können bzw. mit dieser korrespondieren.

Bezugszeichenliste

3

Target

4

,

4

'Schraube

5

Targetgrundkörper

6

Dichtring

7

Dichtring

8

Kühlkanal

9

Kühlmittelanschlußstutzen

10

,

10

'Schraube

11

Verriegelungsknebel

12

Isolierzwischenstück

13

a,

13

bVerriegelungswarze

14

a,

14

bVerriegelungsnut, Kulissen

15

a,

15

bVerriegelungsscheibe

16

,

16

'Verriegelungswelle

17

Arretiervorrichtung

18

Verzahnung

19

Zahnstange

20

Schiene

21

Schiene

22

Nut

23

Nut

24

Zahnrad

25

Keil

26

Quernut

27

Spindelmutter

28

Spindel

29

Handkurbel

30

Kühlmittelschlauch

31

Magnetjoch

32

Ausnehmung

33

a, . . .Einlauföffnung

34

a, . . .Zentrierarme mit Zentrierbolzen

35

Polschuh

36

a, . . .Polschuh

37

a, . . .Permanentmagnet

38

a, . . .Kühlwassereinheit

39

Stromkontakt

40

Zentrierbohrung

41

Kathodenhalterung

42

, . . .Ausnehmung

43

, . . .Öffnung

Claims

1. Vorrichtung zur lösbaren Befestigung eines Targets (3) oder Targetgrundkörpers (5) zusammen mit einem Magnetjoch (31) auf der Kathodenhalterung der Pro zeßkammer bei einer Kathodenzerstäubungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Targetgrundkörper (5) mit mindestens einem sich lotrecht zur Target ebene erstrekkenden Verriegelungsknebel (11, . . .) versehen ist, der durch Ausnehmungen (42, . . .) im Bodenteil des Magnetjochs (31) hindurchführbar ist und mit schwenk- oder drehbar an der Kathodenhalte rung oder der Arretiervorrichtung (17) gelagerten Verriegelungshebeln oder -scheiben (15a, . . .) nach Art einer Renkverbindung oder eines Baskülverschlus ses zusammenwirkt und den Targetgrundkörper (5) fest auf die Kathodenhalterung zieht bzw. die Verriege lungsknebel (11, . . .) freigibt, so daß das Target (3) von der Kathodenhalterung abnehmbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder am Targetgrundkörper (5) befestigte Ver riegelungsknebel (11, . . .) sich quer zu seiner Längsachse erstreckende Warzen (13a, 13b) aufweist, die jeweils mit einer Kurvenbahn oder Verriegelungs nut (14a, . . .) zusammenwirken, die in eine Verriege lungsscheibe (15a, . . .) oder ein Scheibenpaar einge schnitten sind, die über einen Kurbeltrieb (19, 26, 27, 28, 29) drehbar sind und deren Achsen (16, . . .) sich quer zur Längsachse der Verriegelungsknebel (11, . . .) erstrecken.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsknebel (11, . . .) mit dem Targetgrundkörper (5) fest verbunden sind, dessen Kühlkanal (8) mit Kühlmittelanschluß stutzen (9) in Verbindung stehen, deren Längsachsen parallel zu den Längsachsen der Verriegelungsknebel (11, . . .) verlaufen, wobei die Kühlmittelanschluß stutzen (9) mit Öffnungen (43) im Magnetjoch (31) korrespondieren, die ihrerseits mit Kühlmittelzu- und -ablaufleitungen (30) verbunden sind.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherge henden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Kathodenhalterung fest verbundene Arretier vorrichtung (17) eine Zahnstange (19) aufweist, die in einer zur Targetebene parallelen Ebene längsver schiebbar gehalten und geführt ist und die auf die ebenfalls in der Arretiervorrichtung (17) gelagerten Verriegelungswellen (16, 16') einwirkt, derart, daß eine Längsverschiebung der Zahnstange (19) eine synchrone Drehung der Wellen (16, 16') und der mit diesen verbundenen Verriegelungsscheiben (15a, . . .) bewirkt.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Verriegelungswellen (16, 16') drehfest an geordneten Verriegelungsscheiben (15a, . . .) paar weise und beiderseits der Arretiervorrichtung (17) jeweils an den beiden Enden jeder Welle (16, 16') befestigt sind, wobei jede Scheibe (15a, . . .) auf ihrer einen Seitenfläche mit einer Verriegelungsnut (14a, 14b, . . .) oder Verriegelungskulisse versehen ist, die jeweils mit einer der Verriegelungwarzen (13a, 13b, . . .) zusammenwirkt.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Paar von Verriegelungsscheiben (15a, . . .) eine Einlauföffnung (33a, . . .) aufweist, die den radialen Eintritt und Austritt der zugeordneten Verriege lungswarzen (13a, . . .) des Verriegelungsknebels (11) in die korrespondierenden Verriegelungsnuten (14a, . . .) bzw. in die Verriegelungskulisse gestattet.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verriegelungsscheibe (15a, . . .) als Kreiszylinder ausgeformt ist, in deren einer kreisscheibenförmigen Seitenfläche jeweils eine kreisbogenförmige, zen trische Nut (14a, . . .) eingeschnitten ist, wobei außermittig eine Bohrung zur Aufnahme der Welle (16, . . .) vorgesehen ist und wobei außerdem eine mit der Verriegelungsnut (14a, . . .) korrespondierende, sich radial erstreckende Nut gleicher Tiefe und Breite eingeschnitten ist, die den Eintritt einer zugeord neten Verriegelungswarze in die kreisbogenförmige Nut (14a, . . .) gestattet.