DE4436176A1 - Sputterquelle mit Targetanordnung und Halterung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sputterquelle nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Targetanordnung nach demjenigen von Anspruch 6 sowie eine Sputterquelle ohne Targetanordnung jedoch zur Aufnahme einer Targetanordnung der in Anspruch 6 spezifizierten Art.

Es sind Sputterquellen bekannt, beispielsweise gemäß der DE-A-33 03 241, woran eine im wesentlichen rechteckförmige Tar­ getanordnung montiert ist, an einer Halterung, die, als Auf­ lage, eine Kühlplatte umfaßt. Die Targetanordnungsbefesti­ gung erfolgt mit Hilfe einer Mittelleiste - welche von der Target-Zerstäubungsfläche her zugänglich ist - und mittels seitlicher Klemmleisten. Das Vorsehen von an der Zer­ stäubungsfläche der Targetanordnung, d. h. prozeßseitig, offenliegender Halterungspartien, insbesondere der Mit­ telleiste, ist an dieser Sputterquelle deshalb möglich, weil die Haupterosionszone beim Sputtern im wesentlichen auf einer ringförmigen Spur liegt. Außerhalb und innerhalb dieser Spur wird hier kaum abgestäubt, bzw. gesputtert. Im weiteren sind beispielsweise gemäß der DE-A-36 20 908 mehrteilig Target­ anordnungen bekannt, mit Ausnehmungen für das Einsetzen eines Halterungskörpers.

Im weiteren ist auf der DE-A-35 19 907 ein rundes Target be­ kannt mit zylindrischen Ausnehmungen auf der Rückseite, zur Aufnahme eines formschlüssigen Teils der Halterung. An einer Sputterquelle gemäß der DE 36 03 646 umfaßt die Halterung Klemmen zur Befestigung der Targetanordnung, welche gekühlt sind. Ebenfalls bekannt sind aufgeschraubte Targethalterungen mit Dichtungselementen im Zentrum der Targetanordnung.

Aus der EP-A 0 499 770 sowie der DE-A 42 23 091 ist die Ver­ wendung eines Bajonettverschlusses oder einer Schiebe-Füh­ rungsverbindung bekannt.

Erstere sind auf eine Bedienbarkeit von oben beschränkt, letz­ tere sichern eine exakte Positionierung der Targetanordnung nicht. Im weiteren sind Kugelschnappverschlüsse für Target­ anordnungen aus der WO 92/20831 bekannt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sputterquelle eingangs genannter Art zu schaffen, bei welcher

• a) die Targetanordnung mit wenigen Handgriffen ausgewech­ selt werden kann, und exakt auf Anschlag positionierbar ist,
• b) dies mit relativ geringem Fertigungsaufwand verbunden ist.

Dies wird durch Ausbildung der Sputterquelle nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 erreicht. Dadurch daß die Targetanordnung, worunter sowohl eine einteilige Targetplatte verstanden sei wie auch eine auf eine Stabilisierungsplatte unlösbar befestigte Targetplatte sog. Verbundtargetplatte, wie beansprucht ausgebildet ist, ergibt sich die Möglichkeit, die Targetanordnung auf einfache Art und Weise in die Halterung einzuschieben, wodurch deren Fixa­ tion senkrecht zur Zerstäubungsfläche der Targetanordnung erstellt wird. Durch Erstellen der lösbaren Arretierung er­ folgt auf einfache Art und Weise die Positionierung der Tar­ getanordnung in ihrer Sollposition. Die Targetanordnung liegt dann in allen Richtungen parallel zu ihrer Zerstäubungsfläche auf Anschlag und ist in Zerstäubungsrichtung formschlüssig gehalten.

Dadurch daß die Sputterquelle nach dem Wortlaut von Anspruch 2 ausgebildet ist, kann an ihr die Targetanordnung entlang der ganzen Zerstäubungsfläche abgestäubt werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß Halterungsorgane mitzerstäubt werden. Eine bevorzugte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Sputterquelle ist durch den Wortlaut von Anspruch 3 spezifiziert. Es ergibt sich dadurch nebst kon­ struktiver Einfachheit, insbesondere wegen der teilrahmenar­ tig aufragenden Leistenanordnung, die Möglichkeit, die Ar­ retierung der teilrahmenartig auf ragenden Leistenanordnung gegenüberliegend, lösbar vorzusehen und dabei sicherzu­ stellen, daß die Targetanordnung ohne weiteres z. B. durch schubladenartiges Einschieben in die teilrahmenartig aufra­ gende Leistenanordnung, in Sollposition gebracht wird.

Durch die bevorzugte Ausbildung nach dem Wortlaut von An­ spruch 4 wird einerseits ein optimaler Wärmeübergang zwischen Kühlmediumsystem und Targetanordnung sichergestellt, zudem übernimmt die das Kühlmediumsystem mitdefinierende Folie Spannwirkung, auf Grund des unter Druck gesetzten Kühlmediums im System, womit die Targetanordnungs/Halterungsverbindung verspannt bzw. gelöst werden kann.

Dem Wortlaut von Anspruch 5 folgend, ist es ohne weiteres möglich, bevorzugterweise in Ergänzung zur Halterung der Tar­ getanordnung im Peripheriebereich, letztere auch entlang ihrer Unterseite, d. h. entlang ihrer Anlagefläche gegen die Halterung, dort üblicherweise durch die Kühlplatte gebildet, zu haltern.

Eine Targetanordnung ausgelegt für eine Sputterquelle der erfindungsgemäßen Art zeichnet sich nach dem Wortlaut von Anspruch 6 aus. Bevorzugte Ausführungsvarianten einer solchen Targetanordnung zeichnen sich weiter nach den Ansprüchen 7 bis 10 aus.

Im weiteren wird eine erfindungsgemäße Sputterquelle vorge­ schlagen, welche geeignet ist, eine Targetanordnung der eben erwähnten Art aufzunehmen und zu haltern, um so, in zusammen­ gestelltem Zustand eine Sputterquelle mit Targetanordnung eingangs genannter Art zu bilden.

Die Erfindung wird anschließend beispielsweise anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch und prinzipiell einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Sputterquelle mit Target­ anordnung und Halterung,

Fig. 2 in Aufsicht wiederum schematisch eine weitere Aus­ bildungsvariante einer erfindungsgemäßen Sput­ terquelle mit einer Rundtargetanordnung,

Fig. 3 eine heute bevorzugte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Sputterquelle mit erfindungsgemäßem Target mit bzw. ohne Mittenhalterung.

In Fig. 1 ist schematisch eine Targetanordnung 1 dargestellt, bei welcher es sich um eine sogenannte Verbundtargetplatte handeln kann, mit versteifender Rückplatte, oder um eine ein­ teilige Blocktargetplatte. Die Targetanordnung 1 ist auf einer Halterungsplatte 5, bei welcher es sich üblicherweise um eine Kühlplatte handelt, montiert. Hierzu dienen in einer Richtung x angeordnete und sich erstreckende Ausnehmungen 7 an der Halterung 5, welche in entsprechend geformte Ein­ nehmungen in der Targetanordnung 1 eingreifen - im Sinne von Nut und Kamm. Die Targetanordnung 1 wird in Richtung x eingeschoben, womit die Ausnehmungen 7 die Targetanordnung 1 insbesondere in Richtung Y formschlüssig haltern. Die Targetanordnung 1 wird auf Anschlag 9 quer zur Einschiebe­ richtung x geschoben und schließlich durch Vorsehen einer dem Anschlag 9 gegenüberliegenden lösbaren Arretierung 11 fixiert. Es versteht sich von selbst, daß Einnehmungen und Ausnehmungen an Targetanordnung bzw. Halterung vertauscht werden können.

Wesentlich ist vorerst, daß die Targetanordnung z. B. schub­ ladenartig, in Einnehmungen/Ausnehmungen eingeschoben und auf Anschlag gebracht wird und schließlich dort arretiert werden kann.

Fig. 2 ist wiederum schematisch und in Aufsicht die anhand von in Fig. 1 erläuterte Technik in einer weiteren Ausfüh­ rungsform an einer kreisförmigen Targetplatte 10 dargestellt. Hier ist teilrahmenartig an der Halterungsplatte 5 eine vor­ zugsweise auf ragende, hier kreissegmentartige Leistenanord­ nung 17 vorgesehen, welche beim Einschieben der Targetanord­ nung 10 in Richtung x in eine entsprechend in die Peripherie der Platte 10 eingeformte Einnehmung 18 in Y-Richtung form­ schlüssig eingreift. Der Teilrahmen 17 wirkt hier sowohl als seitliche Führungen analog zu den Elementen 7 von Fig. 1 wie auch als Anschlag 9 gemäß gesagter Figur. Die lösbare Ar­ retierung wird durch Vorsehen der Arretierungsleiste 21 rea­ lisiert, welche beispielsweise mit der Halterungsplatte 5 verschraubt wird. Diese Variante eignet sich für alle Target­ formen. Für eine Rechtecktargetanordnung wird der Teilrahmen U- oder V-förmig.

In Fig. 3 ist eine heute bevorzugte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Sputterquelle mit erfindungsgemäßem Tar­ get schematisch dargestellt. Die als Verbundtargetplatte oder Blocktargetplatte ausgebildete Targetanordnung 31 weist vor­ zugsweise entlang ihres ganzen rechteckförmigen Umfanges halbschwalbenschwanzförmige Einnehmungen 33 auf. Entsprechend ist halterungsseitig an einer Kühlplatte 35, im Bereiche der Targetanordnungsperipherie, teilrahmenartig U-förmig, eine aufragende Halbschwalbenschwanz-Profilleistenanordnung 37 vorgesehen. Die lösbare Arretierung umfaßt eine Abschlußleiste 34, welche den Teilrahmen zu einem Vollrahmen komplettiert und die beispielsweise mit der Kühlplatte 35 verschraubt wird.

Bei dieser Ausführungsform sind weitere bevorzugte und wesentliche Merkmale erkenntlich.

Die Ausbildung der peripheren Ausformungen/Einformungen ist so gestaltet, daß in Aufsicht A auf die Zerstäubungsfläche der Targetanordnung targetmaterialfremde Organe, wie die Pro­ filleisten 37 seitlich nicht vorragen.

Anstelle des dargestellten Halbschwalbenschwanzprofils der Leisten 37 und der entsprechend an der Targetanordnung 31 eingeformten Einnehmungen können selbstverständlich auch an­ dere wie L-Profile oder T-Profile eingesetzt werden.

Werden optimal kurze Einschubwege gewünscht, so kann es vor­ teilhaft sein, eine weitere Seite der Profilleisten-Anordnung lösbar auszubilden. Durch Lösen der breitseitigen Abschlußleiste 34 und zudem einer der längsseitigen 37 kann das rechteckige Target über seine Diagonale und über einen kurzen Weg eingeschoben werden, entsprechend der Profiltiefe.

In der bevorzugten Ausführung definiert eine Folie 36 vor­ zugsweise eine Verbundfolie aus Kupferfolie und Zinnfolie, letztere targetanordnungseitig, mit entsprechenden Ein­ nehmungen kühlplattenseitig, ein Kühlkammersystem 38, welches mit einem Kühlmedium beispielsweise Wasser unter Druck beauf­ schlagt wird. Nach Einschieben der Targetanordnung 31 in den Teilrahmen 37, Erstellen der lösbaren Arretierung mittels Abschlußleiste 34, wird das Kühlkammersystem 38 unter Druck gesetzt, womit sich die Folie 36 in an der Targetordnungs­ rückseite anschmiegt. Dadurch wird einerseits ein guter Wär­ meübergang gewährleistet, hinzukommen aber die Halterung der Targetanordnung verspannt. Dabei können gegebenenfalls, wie bei 39 gestrichelt dargestellt, an den Einnehmungen/Ausfor­ mungen Nocken oder ähnliche Strukturen vorgesehen sein, derart, daß durch Druckbeaufschlagung des Kühlkammersystems 38 nicht nur eine Verspannung der Halterung erfolgt, sondern auch ein formschlüssiges Ineingriffbringen von in x-Richtung formschlüssig wirkenden Strukturen, die dann die lösbare Ar­ retierung bilden.

Im weitern ist in Fig. 3 dargestellt, daß entlang der Aus­ dehnung der Targetanordnung 31, rückseitig eine, gegebenen­ falls auch mehrere Ausformungs/Einformungsanordnungen 40 an­ geordnet sein können, um bei größeren Targetausdehnungen bzw. weniger steifen Targetanordnungen, flächig verteilt, eine formschlüssige Verspannung zu erzielen.

Gemäß Fig. 4 können für großflächige Targets, z. B. bei mä­ anderförmig aufgebauten Magnetsystemen wechselseitig Target­ elementplatten 31a-31c in die festen Leistenanordnungen 37a- 37c eingeschoben werden und mittels der lösbaren 34a-34c ar­ retiert werden.

Claims (8)

1. Sputterquelle mit Targetanordnung (1, 10, 31) und Hal­ terung (5, 35) hierfür, dadurch gekennzeichnet, daß an der Targetanordnung sowie der Halterung ineinandergrei­ fende Vorsprünge und Einnehmungen (7, 17, 18, 33, 37) vorgesehen sind, welche in Richtung (y) senkrecht zur Targetausdehnung formschlüssig ineinandergreifen, wenn Targetanordnung und Halterung im wesentlichen linear in einer vorgegebenen (x) Richtung, parallel zur Target­ ausdehnung, ineinandergeschoben werden, und daß weiter mindestens eine lösbare Arretierung (11, 21, 34, 37) an der Halterung vorgesehen ist, welche die erwähnte Rela­ tivbewegung arretiert.

2. Sputterquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Targetanordnung plattenförmig ausgebildet ist und keine Parteien der Halterung die Peripherie der mindestens einen Targetplatte, in Aufsicht, überkragt.

3. Sputterquelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß sich die Vorsprünge bzw. Ein­ nehmungen (7, 17, 18, 33, 37) an der Halterung entlang eines Peripheriebereiches der Targetanordnung (10, 31) erstrecken, vorzugsweise an einer an der Halterung teilrahmenartig aufragenden Leistenanordnung angeformt sind, und daß die Arretierung (11, 21, 34) in der vor­ gegebenen Richtung (x), dem Peripheriebereich gegen­ überliegend, angeordnet ist und vorzugsweise eine lös­ bare Leistenanordnung (21, 34) umfaßt, welche weiter vorzugsweise, wie die teilrahmenartige Leistenanord­ nung, mit der Targetanordnung in Eingriff steht.

4. Sputterquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß entlang einer Anlagefläche für die Targetanordnung mindestens abschnittsweise, eine Folie (36) vorgesehen ist, die halterungsseitig ein Kühlmedi­ umssystem (38) festlegt oder begrenzt und daß durch Druckbeaufschlagung bzw. Druckentspannung des Systems, der Formschluß mindestens gefestigt wird, gegebenen­ falls auch die Arretierung (39) mindestens miterstellt wird.

5. Sputterquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (40) der Vorsprünge und Einnehmungen an der Unterseite der Targetanordnung bzw. Anlagefläche der Halterung vorgesehen ist.

6. Sputterquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Targetanordnung mindestens zwei Targetplatten aufweist, wobei die Vorsprünge und Ein­ nehmungen an bzw. für die Targetplatten (31a-31c) so­ wie die Halterungen (34a-34c) vorzugsweise so ange­ ordnet sind, daß die Platten (31a-31c) wechselseitig, zur Bildung einer großflächigen Targetanordnung, ein­ schiebbar sind.

7. Targetanordnung für die Sputterquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie ent­ lang mindestens eines wesentlichen Abschnittes oder we­ sentlicher Abschnitte ihres Peripheriebereiches lateral einragende Einnehmungen und/oder Auskragungen aufweist.

8. Targetanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Auskragungen in Aufsicht (A) von der zu zerstäubenden Fläche der Targetanordnung verdeckt sind.