DE4138029A1 - Targetkuehlung - Google Patents
TargetkuehlungInfo
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3435—Target holders (includes backing plates and endblocks)
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
- B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
- C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
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- B22F2005/103—Cavity made by removal of insert
Description
Die Erfindung betrifft die Kühlung von Targets, mit welchen
unter Wärmezufuhr im Vakuum oder Hochvakuum dünne Schichten
auf Substrate unter Aufopferung des Targets aufgedampft
werden, wobei die Targets vorzugsweise nach dem HIP-Ver
fahren hergestellt werden.
Es gibt Werkstoffe oder Werkstoffsysteme, die nur pulver
metallurgisch zur Herstellung von Opferkathoden (Targets)
für das PVD-(physical vapor deposition)-Verfahren verwendet
werden können, vorzugsweise nach dem PM HIP-Verfahren.
Grundsätzlich geschieht die Verdampfung des Beschichtungs
materials über die Zuführung hoher Energie, von der ein
Großteil zunächst als Wärme in der Opferkathode (Target)
verbleibt und zur Aufrechterhaltung des Prozesses ständig
abgeführt werden muß. Bisher wurde das über eine vom Wir
kungsgrad schlechte (weil indirekte) Flächenkühlung vorge
nommen, indem das Targetmaterial auf eine beispielsweise
mit Wasser durchflossene Wandung über Kontaktoberflächen
gekühlt wurde. Man hat sogar zur Vermeidung der Überhitz
ung der Opferkathode (Target) sehr oft eine wärmeleitende
Schicht, zum Beispiel aus Kupfer aufgebracht. Trotzdem blieb
die Sputterleistung relativ gering.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und die
Sputterleistung zu erhöhen, aber gleichzeitig die Wärmeabfuhr
zu optimieren.
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß eine Bodenplatte
aus gut wärmeleitendem Material, wie zum Beispiel Aluminium
oder Kupfer gleichzeitig mit dem Target im HIP-Verfahren
hergestellt und in der Bodenplatte ein oder mehrere Kühl
kanäle angeordnet sind, deren Geometrie den Bedürfnissen des
Targets angepaßt ist. Vorteilhaft ist das Target mit der
Bodenplatte diffusiv gebunden. Es besteht auch die Möglichkeit
nur das Target ohne Bodenplatte mit Kühlkanälen zu versehen.
Zweckmäßig ist die Kühlkanalgeometrie an die sich einstel
lende Sputtergeometrie (Abtrag des Targetmaterials) angepaßt.
Der Vorteil der Erfindung besteht vor allem darin, durch
direkte und entsprechend der Führung optimierte Wärmeabfuhr
die zugeführte Energie für den Verdampfungsprozeß des
Targets besser zu nutzen und damit die Sputterleistung zu
erhöhen. Darüber hinaus besteht ein Vorteil darin, daß
flüssige Kühlmedien, wie Wasser, flüssige Gase, zum Beispiel
Stickstoff, oder auch ein gasförmiges Medium, wie Wasserdampf,
Edelgas, Preßluft etc. verwendet werden können, so daß für
jeden Fall das geeignetste Kühlmedium zur Anwendung kommen
kann.
In den Zeichnungen sind schematisch beispielsweise Ausführungs
formen der Erfindung dargestellt und zwar zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Targets,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Target mit teilweisem Schnitt,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 3.
Nach den Fig. 1 und 2 trägt eine Bodenplatte 11 aus einer
Aluminium- oder Kupfer-Legierung ein Target 12, welches aus
einer Pulvermischung aus zum Beispiel Titan-Aluminium be
steht. In der Bodenplatte 11 ist ein Kanal 13 angeordnet,
dessen aus der Bodenplatte 11 heraustretende Enden 14 mit der
Zuleitung der Kühlflüssigkeit verbunden sind. Der Kühlkanal
13 ist in Form einer Schlangenlinie in der Bodenplatte 11 an
geordnet, wodurch gewährleistet ist, daß das Target 12
gleichmäßig erwärmt bzw. gekühlt wird, wodurch sich eine
gleichmäßige Sputtergeometrie ergibt. In diesem Fall wird
auch die Bodenplatte pulvermetallurgisch, das heißt aus Pulver
hergestellt. Die Kühlkanalgeometrie kann dabei durch Keramik
kern vorgegeben werden, der nach dem HIP-Prozeß entfernt
werde, muß (z.B. durch Auslaugen), oder aber durch ein zur
HIP-Atmosphäre offenes Rohrsystem.
Wird eine feste Bodenplatte 11 als Halbzeug benutzt, kann die
Kühlkanalgeometrie auf der Bodenplatte angeordnet im Target
material eingehipt werden.
Nach den Fig. 3 und 4 besteht die Grundplatte 16 mit dem
Target 17 aus einem Stück und dem gleichen Material. Da in
diesem Falle die Sputtergeometrie ein Oval 18 darstellt,
wird der Kühlkanal 19 in einer Schlangenlienie so ausgebildet,
daß er gerade das Sputteroval deckt, so daß dort, wo der
größte Abtrag ist, auch die meiste Kühlung vorhanden ist.
Der Kühlkanal 19 ist also der Sputtergeometrie angepaßt,
was eben wieder die angegebenen Vorteile bringt. In diesem
Fall wird als Kühlmedium Wasser verwendet.
In beiden Beispielen wird der aus der Bodenplatte 11 bzw. dem
Bodenteil 16 des Targets 17 herausragende Teil 14 so dicht
mit der Bodenplatte 11 bzw. dem Bodenteil 16 verschweißt.
Das Target kann zur Verbesserung der Wärmeverteilung mit
einer Kupferschicht zwischen Target und Bodenplatte ver
sehen werden. Das Target nach Fig. 4 kann auch in zwei Teilen
hergestellt werden, welche dann durch Diffusion miteinander
verbunden sind.
Die diffusive Bindung zeigt von der Wärme
leitung her Vorteile gegenüber anderen Bindungsarten wie Löten
Epoxyd-Kleben mit Metallanteilen, adhäsive Bindung.
Grundsätzlich kann nach der Erfindung die Kühlkanalgeometrie
optimal der sich einstellenden Sputtergeometrie (Abtrag des
Targetmaterials) angepaßt werden.
Wiederinstandsetzung der Targets durch Vakuum-Plasma-Spritzen
(VPS) wird infolge optimierter Kühlmöglichkeit für VPS-
Prozeß/Wärmeabfuhr verbessert. Hierdurch besteht die Möglich
keit der Wiederverwendbarkeit eines kompletten Systems mit zum
Teil kostenintensiven Werkstoffen und Einsparung von Roh
stoffen. Die Wiederinstandsetzung kann einen HIP-Prozeß
beinhalten.
Claims (5)
1. Kühlung von Targets, mit welchen unter Wärmezufuhr im Vakuum
oder Hochvakuum dünne Schichten auf Substrate unter Auf
opferung des Targets aufgedampft werden, wobei die Targets
und die Bodenplatte vorzugsweise nach dem HIP-Verfahren
pulvermetallurgisch hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Bodenplatte (11, 16) aus gut wärmeleitendem Material,
wie zum Beispiel Aluminium oder Kupfer, gleichzeitig mit dem
Target (12, 17) im HIP-Verfahren hergestellt und in der
Bodenplatte (11, 16) ein oder mehrere Kühlkanäle (13, 19) ange
ordnet sind, deren Geometrie den Bedürfnissen des Targets an
gepaßt ist.
2. Kühlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Target
(12, 17) mit einer wärmeleitenden Schicht wie Kupfer zwischen
Target und Bodenplatte versehen ist.
3. Kühlung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Target (17) mit der Bodenplatte (16) diffusiv gebunden ist.
4. Kühlung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlkanalgeometrie an die sich einstellende Sputter
geometrie (Abtrag des Targetmaterials) angepaßt ist.
5. Kühlung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bodenplatte (16) und das Target (17) aus einem Werk
stoff bestehen. (Fig. 4).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914138029 DE4138029A1 (de) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | Targetkuehlung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914138029 DE4138029A1 (de) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | Targetkuehlung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4138029A1 true DE4138029A1 (de) | 1993-05-27 |
Family
ID=6445134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914138029 Withdrawn DE4138029A1 (de) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | Targetkuehlung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4138029A1 (de) |
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- 1991-11-19 DE DE19914138029 patent/DE4138029A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
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