EP4713498A1 - Vorrichtung zum kühlen eines sputtertargets - Google Patents

Vorrichtung zum kühlen eines sputtertargets

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EP4713498A1
EP4713498A1 EP24721997.5A EP24721997A EP4713498A1 EP 4713498 A1 EP4713498 A1 EP 4713498A1 EP 24721997 A EP24721997 A EP 24721997A EP 4713498 A1 EP4713498 A1 EP 4713498A1
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EP
European Patent Office
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cooling
coolant
cooling channel
compressor
pressure
Prior art date
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Pending
Application number
EP24721997.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hagen DR. BARTZSCH
Dieter Weiske
Dietmar DR. TEMMLER
Stefan Neuhaus
Peter DR. FRACH
Alexander Martin DR. HINZ
Steffen DR. HEICKE
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Filing date
Publication date
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    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2513—Expansion valves

Definitions

  • the invention relates to a device for cooling a sputtering target, which can be, for example, a component of a magnetron sputtering device.
  • Sputtering processes are often used to deposit thin layers, in which material particles are dusted off the surface of a target body (hereinafter also referred to as a sputtering target) by ion bombardment, thus transferred into the vapor phase and then deposited on a substrate to be coated.
  • a target body hereinafter also referred to as a sputtering target
  • continuous ion bombardment of a sputtering target leads to a high thermal load on the target body.
  • the sputtering target In order to protect it from embrittlement and overheating, the sputtering target must be cooled.
  • Magnetron sputtering devices are known in which a sputtering target is attached, for example by bonding, to a heat sink, which is traversed by at least one cooling channel through which a coolant flows (DE 100 18 858 A1).
  • the at least one cooling channel can also be designed to be open on one side towards the sputtering target, so that the coolant flowing through the cooling channel is in direct contact with the sputtering target, which leads to better heat dissipation. Water is usually used as the coolant.
  • other liquid or gaseous coolants flowing through a cooling channel are also known, which can be cooled to a temperature below 0 °C.
  • the coolant is often integrated into a closed cooling circuit, whereby the coolant heated by the sputtering process in the heat sink is fed to a heat exchanger, in which it releases its thermal energy, so that the cooled coolant can be fed back to the heat sink.
  • a heat exchanger in which it releases its thermal energy, so that the cooled coolant can be fed back to the heat sink.
  • such a device often cannot be used to sufficiently cool sputter target materials with a melting point below 100 °C or in a process-stable manner.
  • US 2013/0015056 A1 describes devices in which a target is mechanically connected to a cooling plate, wherein the cooling plate comprises several vessels open at the top in which a liquid coolant is stored.
  • the process heat dissipated into the coolant by heat conduction heats the coolant until it flows out of the vessels. evaporates out.
  • heat is dissipated through the evaporation of the coolant.
  • US 5 569 361 A discloses devices in which a sputtering target is connected to a cooling plate, with a liquid coolant being sprayed onto the surface of the cooling plate that is not connected to the sputtering target. Due to the process heat, a portion of the liquid coolant is converted into the vaporous state. During the process of converting a portion of the liquid coolant into the vaporous state, heat is extracted from the environment, which leads to additional cooling performance.
  • the disadvantage is that the area of a working chamber within which the coolant is sprayed onto the surface of the cooling plate must be laboriously shielded from the rest of the working chamber and pumped out so that the sprayed liquid or vaporized coolant does not contaminate the process zone of the sputtering process.
  • the invention is therefore based on the technical problem of creating a device for cooling a sputtering target, by means of which the disadvantages of the prior art can be overcome.
  • the device according to the invention should make it possible to cool target materials with a melting temperature below 100 °C permanently and efficiently without the target liquefying.
  • a device according to the invention for cooling a sputtering target comprises a heat sink which has a contact surface by means of which a mechanical contact with the sputtering target is formed.
  • the mechanical contact between the heat sink and the sputtering target is preferably made by means of bonding.
  • the heat sink is penetrated by at least one cooling channel, so that the heat sink has at least one cooling channel inlet and at least one cooling channel outlet, and a fluid flows through the cooling channel.
  • the cooling effect is not only based on the fact that thermal energy of the sputtering target is first dissipated by thermal conduction into the heat sink and there into the cold fluid flowing through the cooling channel, but also in a
  • the fluid flowing through the cooling channel is designed as a coolant.
  • a refrigerant is defined as a "fluid which is used for heat transfer in a refrigeration system and which absorbs heat at low temperature and low pressure and releases heat at higher temperature and higher pressure, usually involving changes in the state of the fluid".
  • a refrigerant can extract heat energy from an environment during the change of state of the refrigerant from the liquid to the gaseous or vaporous state.
  • a coolant used undergoes a change of state, at least partially, from the liquid state to the vaporous or gaseous state, predominantly within the cooling channel in the heat sink, due to the thermal energy introduced into the target and the heat sink by a sputtering process, with thermal energy being withdrawn from the environment of the coolant due to the change in state of the coolant.
  • the use of a coolant is also advantageous in that the turbulent flow of the liquid-vapor mixture of a coolant within the cooling channel contributes to an improved heat transfer between the coolant and the heat sink compared to a laminar flow of a cooling liquid known from the prior art.
  • a device according to the invention can achieve a higher cooling performance compared to known devices in which only a fluid is conveyed through a cooling channel without a change in state of the coolant.
  • Known refrigerants from the prior art are suitable for use in a device according to the invention, which have a boiling point of 0 °C or less at a pressure of 1 bar and a boiling point of -10 °C or less at a pressure of 0.7 bar. It is particularly advantageous if a refrigerant is used. which has a boiling point of -40 °C or lower at a pressure of 1 bar and a boiling point of -50 °C or lower at a pressure of 0.7 bar.
  • sputter target materials can also be efficiently cooled which have a melting point in the range of -40 °C to +200 °C, such as sputter targets which comprise at least one of the chemical elements gallium, indium and/or mercury.
  • a device further comprises at least one compressor, by means of which the vaporous components of the coolant which emerge from the cooling channel of the cooling body are compressed and finally converted back into the liquid state.
  • the cooling channel outlet of the cooling body is therefore connected to the inlet of the compressor by means of a first pipe.
  • the outlet of the compressor is connected to the inlet of a pressure stage by means of a second pipe and a third pipe finally connects the outlet of the pressure stage to the cooling channel inlet.
  • a pressure stage is to be regarded as such devices by means of which a pressure change of a fluid flowing through the pressure stage can be brought about from the inlet of the device to the outlet of the device.
  • a nozzle or an adjustable valve can be used as a pressure stage, for example.
  • the pressure stage of a device is dimensioned or configured in such a way that a pressure reduction of at least 2 bar is achieved on average over time from the inlet of the pressure stage to the outlet of the pressure stage. In a preferred embodiment, a pressure reduction of at least 8 bar is achieved on average over time from the inlet of the pressure stage to the outlet of the pressure stage. Due to the pressure reduction, the first liquid components of the coolant are converted from the liquid to the vaporous state after flowing through the pressure stage. It is therefore advantageous if the pressure stage is arranged as close as possible to the cooling channel inlet within the cooling circuit or, alternatively, is formed within the cooling body so that the majority of the liquid components of the coolant undergo a change of state from the liquid to the vaporous state within the cooling channel.
  • a device thus comprises a closed cooling circuit through which a liquid-vapor mixture of a coolant flows.
  • the coolant within the second pipe after exiting the Compressor has the highest proportion of liquid components, which then decreases within the third pipe and within the cooling channel.
  • the refrigerant preferably no longer has any liquid components, because liquid components that flow into a compressor can have a negative effect on the functionality of the compressor.
  • the coolant After leaving the compressor, the coolant has a relatively high temperature, which must be lowered again before the coolant flows into the cooling body.
  • at least a first portion of the second pipe therefore extends through a first heat exchanger, in which the heat of the coolant is transferred to a coolant, such as water.
  • the cooling circuit in the area of the first pipe still has a thermal base load, which ensures that all components of the coolant are converted into the vaporous state before entering the compressor.
  • a thermal base load can be provided, for example, by means of a heating device, which heats at least a portion of the first pipe and the coolant contained therein.
  • the thermal base load can also be provided by means of a second heat exchanger.
  • the temperature of the coolant decreases. This means that the coolant has the highest temperature within the second pipe and the lowest temperature within the first pipe.
  • a second heat exchanger is used for the thermal base load within the first pipe, a second section of the second pipe can therefore be in heat exchange with a section of the first pipe. It is advantageous to design the cross-section of the cooling channel and the cross-section of the first pipe with an area of 2 cm 2 or larger in order to keep the temperature and pressure of the refrigerant as low as possible.
  • the contact surface of the coolant with the heat sink is as large as possible.
  • the contact surface of the coolant with the heat sink corresponds to the cooling channel surface area.
  • the total size of the cooling channel surface area can be adjusted, for example, via the length of the cooling channel and/or the number of cooling channels.
  • the cooling channel surface area is at least three times as large as the surface of the sputtering target used for sputtering.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a device according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic representation of a first alternative inventive
  • Fig. 3 is a schematic representation of a second alternative device according to the invention, which comprises a heat exchanger
  • Fig. 4 is a schematic representation of a third alternative device according to the invention, in which a compressor is designed as a two-stage compressor.
  • a device 100 according to the invention for cooling a sputtering target 101 is shown schematically.
  • the device 100 comprises a heat sink 102, which has a contact surface 103, wherein the contact surface 103 forms a mechanical contact with the sputtering target 101.
  • the mechanical contact between the contact surface 103 and the sputtering target is preferably made by means of bonding.
  • the heat sink 102 is penetrated by a cooling channel 104, so that the heat sink 102 has a cooling channel inlet 105 and a cooling channel outlet 106.
  • the cooling channel 104 is preferably formed with a cross section of 2 cm 2 or larger and is formed by a Fluid for cooling the heat sink flows through, wherein the fluid is designed according to the invention as a coolant.
  • the cooling channel outlet 106 is connected to an inlet 108 of a compressor 109 (hereinafter also referred to as compressor inlet 108).
  • a second pipe 1 10 connects an outlet 1 1 1 of the compressor 109 (hereinafter also referred to as compressor outlet 109) to an inlet 1 12 of a pressure stage 1 13 (hereinafter also referred to as pressure stage inlet 1 12).
  • an outlet 1 15 of the pressure stage 1 13 (hereinafter also referred to as pressure stage outlet 1 15) is connected to the cooling channel inlet 105, thereby forming a closed cooling circuit through which the coolant flows.
  • An arrow within the first pipe indicates the flow direction of the coolant within the cooling circuit.
  • the sputter target 101 and the heat sink 102 are usually arranged within a working chamber, which can be designed as a vacuum chamber, for example.
  • a working chamber which can be designed as a vacuum chamber, for example.
  • material particles are usually dusted off the sputter target 101 during a sputtering process and deposited on at least one substrate.
  • the working chamber and a substrate to be coated are not shown in Fig. 1.
  • a fluid is used as the coolant that flows through the cooling channel 104, which has a boiling point of 0 °C or less at a pressure of 1 bar and a boiling point of -10 °C or less at a pressure of 0.7 bar.
  • coolants are known from the prior art, such as the coolant R449A.
  • the refrigerant within the cooling circuit has the highest temperature and the highest proportion of liquid components.
  • a first portion of the second pipe 110 extends through a first heat exchanger 130, within which thermal energy of the refrigerant is transferred to a cooling liquid. which flows through a cooling line 131.
  • Water for example, can be used as the cooling liquid.
  • the pressure stage is dimensioned according to the invention such that the pressure stage 1 13 from the pressure stage inlet 1 12 to the pressure stage outlet 1 15 causes a pressure reduction of at least 2 bar on average over time.
  • the pressure stage 1 13 can, for example, be designed as a controllable valve in which the flow rate is controlled depending on the pressure and/or depending on the temperature within the pipe system.
  • a pressure reduction can also be brought about or supported by selecting a larger pipe cross-section for the third pipe 114 than the pipe cross-section for the second pipe 110. Due to the pressure reduction, the first liquid components of the coolant are converted from the liquid to the vaporous state after flowing through the pressure stage 113. It is therefore advantageous if the third pipe 114 is as short as possible.
  • the heat introduced into the sputtering target 101 by the sputtering process passes through the contact surface 103 into the cooling body 102 by heat conduction and ultimately also heats the coolant flowing through the cooling channel 104.
  • sputter targets can be cooled better than with cooling devices according to the prior art, in which the thermal energy of a sputtering process is introduced into a cooling fluid only by heat conduction without a change in state of aggregation.
  • a coolant known from the prior art which has a boiling point of -40 °C or lower at a pressure of 1 bar and a boiling point of -60 °C or lower at a pressure of 0.7 bar
  • a device 100 according to the invention can also be used to cool a sputter target 101 which contains the materials gallium, indium and/or mercury, thereby enabling a long-term stable sputtering process of these materials without liquefaction of the target.
  • Refrigerant in cooling channel 104 -50 °C
  • Refrigerant within the first pipe 107 -60 °C
  • Target 101 at its surface 20 °C
  • all components of the refrigerant are preferably converted into the vaporous or gaseous state.
  • the vaporous or gaseous components of the refrigerant are compressed and converted into the liquid state, so that after the liquefied refrigerant exits the compressor 109, the cooling cycle can begin again.
  • Fig. 2 schematically shows a first alternative device 200 for cooling the sputter target 101.
  • the device 200 initially comprises all the components and functionalities as described for the device 100 from Fig. 1.
  • the device 200 has a heating device 216, by means of which at least a partial area of the first pipe 107 and thus also the coolant flowing through this partial area can be heated.
  • the heating device 216 can be designed, for example, as a radiant heater, as a heating coil through which current flows and which is wound around the first pipe 107, or as a heating coil through which a warm fluid flows and which is wound around the first pipe.
  • the heating device 216 as a thermal base load ensures that at all times during the sputtering process all components of the coolant are also heated to the coolant before entering the compressor 109. vaporous or gaseous state so that the compressor 109 is not damaged by liquid refrigerant components.
  • a second alternative device 300 for cooling the sputter target 101 is shown schematically in Fig. 3.
  • the device 300 first of all comprises all components and functionalities as described for the device 100 from Fig. 1.
  • the device 300 comprises a second heat exchanger 317, through which a partial region of the first pipeline 107 and a second partial region of the second pipeline 110 extend.
  • the coolant within the second pipeline 110 has a higher temperature than the coolant within the first pipeline 107.
  • thermal energy of the coolant from the second pipeline 110 is therefore used to heat the coolant within the first pipeline 107, so that it is ensured that all components of the coolant are converted into the vaporous or gaseous state before entering the compressor 109.
  • a heating device according to the heating device 216 from Fig. 2 can also be installed in the cooling circuit.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a third alternative device 400 for cooling the sputter target 101.
  • the device 400 initially comprises all the components and functionalities as described for the device 100 in Fig. 1.
  • the compressor 109 is designed as a two-stage compressor such that it comprises a compressor 418 as the first assembly and a condenser 419 as the second assembly.
  • the vaporous or gaseous components of the coolant flowing into the compressor 109 are initially only compressed by means of the compressor 418, which is already accompanied by an increase in the temperature of the coolant.
  • the compressed vaporous or gaseous components of the coolant are then converted into the liquid state by means of the condenser 419.
  • a fourth pipe 420 connects the outlet of the compressor 418 to the first pipe 107, so that within the compressor 109 a portion of the compressed, but still vaporous or gaseous refrigerant is tapped after passing through the compressor 418 by means of the fourth pipe 420 and fed into the first pipe 107.
  • Refrigerant into the pipe 107 also causes all components of the
  • Refrigerant within the first pipe before entering the compressor 109 is converted into the vaporous or gaseous state. It is advantageous if the size of the portion of the coolant tapped after passing the compressor 418
  • refrigerant is controlled depending on the amount of process heat introduced into the refrigerant within the heat sink.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen eines Sputtertargets (101), umfassend einen Kühlkörper (102), welcher eine Kontaktfläche (103) aufweist, mittels welcher ein mechanischer Kontakt mit dem Sputtertarget (101) ausgebildet ist, wobei der Kühlkörper (102) von mindestens einem Kühlkanal (104) durchzogen ist, so dass der Kühlkörper (102) mindestens einen Kühlkanaleingang (105) und mindestens einen Kühlkanalausgang (106) aufweist und wobei der Kühlkanal (104) von einem Fluid durchströmt ist, wobei a) der Kühlkanalausgang (106) mittels einer ersten Rohrleitung (107) mit dem Eingang eines Kompressors (109) verbunden ist; b) der Ausgang des Kompressors (109) mittels einer zweiten Rohrleitung (110) mit dem Eingang einer Druckstufe (113) verbunden ist; c) sich ein erster Teilbereich der zweiten Rohrleitung (110) durch einen ersten Wärmetauscher (13) erstreckt; d) der Ausgang der Druckstufe (113) mittels einer dritten Rohrleitung (114) mit dem Kühlkanaleingang (105) verbunden ist; e) das Fluid als Kältemittel ausgebildet ist; wobei das Kältemittel bei einem Druck von 1 bar eine Siedetemperatur kleiner 0 °C und bei einem Druck von 0,7 bar eine Siedetemperatur kleiner -10 °C aufweist; und f) die Druckstufe (113) derart konfiguriert ist, dass diese vom Druckstufeneingang (112) zum Druckstufenausgang (115) im zeitlichen Mittel eine Druckreduzierung von mindestens 2 bar bewirkt.

Description

Vorrichtung zum Kühlen eines Sputtertargets
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kühlen eines Sputtertargets, welches zum Beispiel ein Bestandteil einer Magnetron-Sputtereinrichtung sein kann.
Beim Abscheiden dünner Schichten gelangen oftmals Sputterverfahren zum Einsatz, bei welchen Materialteilchen durch lonenbeschuss von der Oberfläche eines Targetkörpers (nachfolgend auch Sputtertarget genannt) abgestäubt, somit in die Dampfphase überführt und anschließend auf einem zu beschichtenden Substrat abgeschieden werden. Ein andauernder lonenbeschuss eines Sputtertargets führt jedoch zu einer hohen thermischen Belastung des Targetkörpers. Um diesen vor Versprödung und Überhitzung zu schützen, ist ein Kühlen des Sputtertargets erforderlich.
Es sind Magnetron-Sputtereinrichtungen bekannt, bei denen ein Sputtertarget beispielsweise durch Bonden auf einem Kühlkörper befestigt ist, welcher von mindestens einem Kühlkanal durchzogen ist, durch welchen ein Kühlmittel strömt (DE 100 18 858 A1 ). Dabei kann der mindestens eine Kühlkanal auch einseitig offen zum Sputtertarget hin ausgebildet sein, so dass das den Kühlkanal durchströmende Kühlmittel in direktem Kontakt mit dem Sputtertarget steht, was zu einer besseren Wärmeableitung führt. Als Kühlmittel wird üblicherweise Wasser verwendet. Es sind aber auch andere, einen Kühlkanal durchströmende, flüssige oder gasförmige Kühlmittel bekannt, die sich auf eine Temperatur unterhalb von 0 °C kühlen lassen. Bei derartigen Vorrichtungen ist das Kühlmittel oftmals in einem geschlossenen Kühlkreislauf eingebunden, wobei das durch den Sputterprozess im Kühlkörper erwärmte Kühlmittel einem Wärmetauscher zugeführt wird, in welchem es seine Wärmeenergie abgibt, so dass das abgekühlte Kühlmittel erneut dem Kühlkörper zugeführt werden kann. Mittels einer solchen Vorrichtung lassen sich jedoch oftmals keine Sputtertargetmaterialien hinreichend bzw. prozessstabil kühlen, deren Schmelzpunkt unterhalb von 100 °C angesiedelt ist.
In US 2013/0015056 A1 sind Vorrichtungen beschrieben, bei denen ein Target mechanisch mit einer Kühlpatte verbunden ist, wobei die Kühlplatte mehrere, nach oben hin offene, Gefäße umfasst, in denen ein flüssiges Kühlmittel gelagert ist. Die durch Wärmeleitung in das Kühlmittel abgeführte Prozesswärme erhitzt das Kühlmittel bis dieses aus den Gefäßen heraus verdampft. Durch das Verdampfen des Kühlmittels wird bei einer solchen Vorrichtung Wärme abgeführt.
Aus US 5 569 361 A sind schließlich Vorrichtungen bekannt, bei welchen ein Sputtertarget mit einer Kühlplatte verbunden ist, wobei auf die nicht mit dem Sputtertarget verbundene Oberfläche der Kühlplatte ein flüssiges Kühlmittel gesprüht wird. Aufgrund der Prozesswärme wird hierbei ein Anteil des flüssigen Kühlmittels in den dampfförmigen Aggregatzustand überführt. Beim Vorgang des Umwandelns eines Anteils des flüssigen Kühlmittels in den dampfförmigen Aggregatzustand wird der Umgebung Wärme entzogen, was zu einer zusätzlichen Kühlleistung führt. Nachteilig wirkt sich jedoch aus, dass auch hierbei der Bereich einer Arbeitskammer, innerhalb dem das Kühlmittel auf die Oberfläche der Kühlplatte gesprüht wird, aufwändig vom Rest der Arbeitskammer abgeschirmt und abgepumpt werden muss, damit das eingesprühte flüssige bzw. verdampfte Kühlmittel nicht die Prozesszone des Sputterprozesses kontaminiert.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zum Kühlen eines Sputtertargets zu schaffen, mittels welcher die Nachteile aus dem Stand der Technik überwunden werden können. Insbesondere soll es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich sein, Targetmaterialien mit einer Schmelztemperatur unterhalb von 100 °C dauerhaft und effizient zu kühlen, ohne dass sich dabei das Target verflüssigt.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 . Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kühlen eines Sputtertargets umfasst einen Kühlkörper, welcher eine Kontaktfläche aufweist, mittels welcher ein mechanischer Kontakt mit dem Sputtertarget ausgebildet ist. Der mechanische Kontakt zwischen Kühlkörper und Sputtertarget wird bevorzugt mittels Bonden hergestellt. Erfindungsgemäß ist der Kühlkörper von mindestens einem Kühlkanal durchzogen, so dass der Kühlkörper mindestens einen Kühlkanaleingang und mindestens einen Kühlkanalausgang aufweist und wobei der Kühlkanal von einem Fluid durchströmt ist. Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beruht der kühlende Effekt jedoch nicht nur darauf, dass Wärmeenergie des Sputtertargets durch Wärmeleitung zunächst in den Kühlkörper und dort in das den Kühlkanal durchströmende kalte Fluid abgeleitet wird, sondern bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das den Kühlkanal durchströmende Fluid als Kältemittel ausgebildet.
Gemäß DIN EN 378-1 , Abs. 3.7.1 , ist ein Kältemittel definiert als ein „ Fluid, das zur Wärmeübertragung in einer Kälteanlage eingesetzt wird, und das bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck Wärme aufnimmt und bei höherer Temperatur und höherem Druck Wärme abgibt, wobei üblicherweise Zustandsänderungen des Fluids erfolgen".
Während mit einem Kühlmittel innerhalb eines aus dem Stand der Technik bekannten Kühlkreislaufs lediglich Kälte in Form eines kalten Kühlmittels transportiert bzw. Wärmeenergie mit dem Kühlmittel abgeführt werden kann, kann mit einem Kältemittel während der Aggregatzustandsänderung des Kältemittels vom flüssigen in den gasförmigen bzw. dampfförmigen Aggregatzustand einer Umgebung Wärmeenergie entzogen werden.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vollzieht ein verwendetes Kältemittel vorwiegend innerhalb des Kühlkanals im Kühlkörper, aufgrund der durch einen Sputterprozess in das Target und den Kühlkörper eingetragene Wärmeenergie, zumindest teilweise eine Zustandsänderung vom flüssigen Aggregatzustand in den dampfförmigen bzw. gasförmigen Aggregatzustand, wobei der Umgebung des Kältemittels aufgrund der Aggregatzustandsänderung des Kältemittels Wärmeenergie entzogen wird. Vorteilhaft ist das Verwenden eines Kältemittels auch dahingehend, dass die turbulente Strömung des Flüssigkeit-Dampf-Gemisches eines Kältemittels innerhalb des Kühlkanals zu einem verbesserten Wärmeübergang zwischen Kältemittel und Kühlkörper gegenüber einer aus dem Stand der Technik bekannten laminaren Strömung einer Kühlflüssigkeit beiträgt. Des Weiteren führt bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung der Wärmeeintrag in ein Kältemittel, wenn überhaupt, nur zu einer unwesentlichen Erwärmung des Kältemittels selbst. Mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann aufgrund der vorgenannten Sachverhalte eine höhere Kühlleistung erzielt werden gegenüber bekannten Vorrichtungen, bei denen lediglich ein Fluid ohne Aggregatzustandsänderung durch einen Kühlkanal befördert wird.
Für den Einsatz in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind aus dem Stand der Technik bekannte Kältemittel geeignet, welche bei einem Druck von 1 bar eine Siedetemperatur von 0 °C oder kleiner und bei einem Druck von 0,7 bar eine Siedetemperatur von -10 °C oder kleiner aufweisen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Kältemittel verwendet wird. welches bei einem Druck von 1 bar eine Siedetemperatur von -40 °C oder kleiner und bei einem Druck von 0,7 bar eine Siedetemperatur von -50 °C oder kleiner aufweist. Bei der Verwendung eines solchen Kältemittels können auch Sputtertarget-Materialien effizient gekühlt werden, die eine Schmelztemperatur im Bereich von -40 °C bis +200 °C aufweisen, wie zum Beispiel Sputtertargets, welche mindestens eines der chemischen Elemente Gallium, Indium und/oder Quecksilber umfassen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ferner mindestens einen Kompressor, mittels welchem die dampfförmigen Bestandteile des Kältemittels, welche aus dem Kühlkanal des Kühlkörpers austreten, verdichtet und schließlich wieder in den flüssigen Aggregatzustand überführt werden. Der Kühlkanalausgang des Kühlkörpers ist deshalb mittels einer ersten Rohrleitung mit dem Eingang des Kompressors verbunden. Der Ausgang des Kompressors ist mittels einer zweiten Rohrleitung mit dem Eingang einer Druckstufe verbunden und eine dritte Rohrleitung verbindet schließlich den Ausgang der Druckstufe mit dem Kühlkanaleingang. Als Druckstufe sind im Erfindungssinn derartige Einrichtungen anzusehen, mittels denen eine Druckveränderung eines die Druckstufe durchströmenden Fluids vom Eingang der Einrichtung zum Ausgang der Einrichtung bewirkt werden kann. Als Druckstufe kann beispielsweise eine Düse oder ein regelbares Ventil verwendet werden.
Die Druckstufe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dabei derart dimensioniert bzw. konfiguriert, dass vom Eingang der Druckstufe zum Ausgang der Druckstufe im zeitlichen Mittel eine Druckreduzierung von mindestens 2 bar bewirkt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird vom Eingang der Druckstufe zum Ausgang der Druckstufe im zeitlichen Mittel eine Druckreduzierung von mindestens 8 bar bewirkt. Aufgrund der Druckreduzierung werden bereits nach dem Durchströmen der Druckstufe erste flüssige Bestandteile des Kältemittels vom flüssigen in den dampfförmigen Aggregatzustand überführt. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Druckstufe innerhalb des Kühlkreislaufs möglichst nahe am Kühlkanaleingang angeordnet ist oder alternativ innerhalb des Kühlkörpers ausgebildet ist, damit der Hauptanteil der flüssigen Bestandteile des Kältemittels innerhalb des Kühlkanals eine Aggregatzustandsänderung vom flüssigen Aggregatzustand in den dampfförmigen Aggregatzustand vollzieht.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst somit einen geschlossenen Kühlkreislauf, welcher von einem Flüssigkeit-Dampf-Gemisch eines Kältemittels durchströmt ist. Dabei weist das Kältemittel innerhalb der zweiten Rohrleitung nach dem Austritt aus dem Kompressor den höchsten Anteil flüssiger Bestandteile auf, der dann innerhalb der dritten Rohrleitung und innerhalb des Kühlkanals abnimmt. Innerhalb der ersten Rohrleitung unmittelbar vor dem Eintritt des Kältemittels in den Kompressor weist das Kältemittel bevorzugt keine flüssigen Bestandteile mehr auf, weil flüssige Bestandteile, welche in einen Kompressor hineinströmen, die Funktionsfähigkeit des Kompressors negativ beeinflussen können.
Das Kältemittel weist nach dem Austritt aus dem Kompressor eine relativ hohe Temperatur auf, welche wieder abgesenkt werden muss, bevor das Kältemittel in den Kühlkörper hineinströmt. Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erstreckt sich deshalb zumindest ein erster Teilbereich der zweiten Rohrleitung durch einen ersten Wärmetauscher, bei welchem die Wärme des Kältemittels an ein Kühlmittel, wie zum Beispiel Wasser, abgegeben wird.
Weil der Leistungseintrag in ein Sputtertarget bei einem S putterprozess nicht immer konstant ist und somit in Phasen einer geringen Sputterleistung oder einer gar nicht vorhandenen Sputterleistung nicht genügend Prozesswärme zur Verfügung stehen kann, um alle flüssigen Bestandteile des Kältemittels in den dampfförmigen Aggregatzustand zu überführen, ist es vorteilhaft, wenn der Kühlkreislauf im Bereich der ersten Rohrleitung noch über eine thermische Grundlast verfügt, welche sicherstellt, dass alle Bestandteile des Kältemittels vor dem Eintritt in den Kompressor in den dampfförmigen Zustand überführt werden. Ein solche thermische Grundlast kann beispielsweise mittels einer Heizeinrichtung zur Verfügung gestellt werden, welche zumindest einen Teilbereich der ersten Rohrleitung und das sich darin befindende Kältemittel erwärmt.
Alternativ kann die thermische Grundlast auch mittels eines zweiten Wärmetauschers bereitgestellt werden. In dem Maße, wie die flüssigen Bestandteile des Kältemittels von der zweiten Rohrleitung über die dritte Rohrleitung, den Kühlkanal hin zur ersten Rohrleitung abnehmen, nimmt auch die Temperatur des Kältemittels ab. Das bedeutet, das Kältemittel weist innerhalb der zweiten Rohrleitung die höchste Temperatur und innerhalb der ersten Rohrleitung die niedrigste Temperatur auf. Bei Einsatz eines zweiten Wärmetauschers für die thermische Grundlast innerhalb der ersten Rohrleitung können demzufolge ein zweiter Teilbereich der zweiten Rohrleitung mit einem Teilbereich der ersten Rohrleitung in einem Wärmeaustausch stehen. Es ist vorteilhaft, den Querschnitt des Kühlkanals und den Querschnitt der ersten Rohleitung mit einer Fläche von 2 cm2 oder größer auszubilden, um die Temperatur und den Druck des Kältemittels möglichst niedrig halten zu können.
Damit ein möglichst guter Wärmeaustausch zwischen dem Kühlkörper und dem Kältemittel vollzogen werden kann, ist es vorteilhaft, wenn die Kontaktfläche des Kältemittels mit dem Kühlkörper möglichst groß ausgebildet ist. Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht die Kontaktfläche des Kältemittels mit dem Kühlkörper der Kühlkanalmantelfläche. Die Gesamtgröße der Kühlkanalmantelfläche kann zum Beispiel über die Streckenlänge des Kühlkanals und/oder über die Anzahl von Kühlkanälen eingestellt werden. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Kühlkanalmantelfläche mindestens dreimal so groß wie die für das Sputtern verwendete Oberfläche des Sputtertargets.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Fig. zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer ersten alternativen erfindungsgemäßen
Vorrichtung, welche eine Heizeinrichtung umfasst;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweiten alternativen erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche einen Wärmetauscher umfasst;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer dritten alternativen erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher ein Kompressor als zweistufiger Kompressor ausgebildet ist.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 zum Kühlen eines Sputtertargets 101 schematisch dargestellt. Die Vorrichtung 100 umfasst einen Kühlkörper 102, welcher eine Kontaktfläche 103 aufweist, wobei die Kontaktfläche 103 einen mechanischen Kontakt mit dem Sputtertarget 101 ausbildet. Der mechanische Kontakt zwischen der Kontaktfläche 103 und dem Sputtertarget wird vorzugsweise mittels Bonden hergestellt. Der Kühlkörper 102 ist von einem Kühlkanal 104 durchzogen, so dass der Kühlkörper 102 einen Kühlkanaleingang 105 und einen Kühlkanalausgang 106 aufweist. Der Kühlkanal 104 ist vorzugsweise mit einem Querschnitt von 2 cm2 oder größer ausgebildet und wird von einem Fluid zum Kühlen des Kühlkörpers durchströmt, wobei das Fluid erfindungsgemäß als Kältemittel ausgebildet ist.
Mittels einer ersten Rohrleitung 107, die vorzugsweise mit einem Querschnitt von 2 cm2 oder größer ausgebildet wird, ist der Kühlkanalausgang 106 mit einem Eingang 108 eines Kompressors 109 (nachfolgend auch als Kompressoreingang 108 bezeichnet) verbunden. Eine zweite Rohrleitung 1 10 verbindet einen Ausgang 1 1 1 des Kompressors 109 (nachfolgend auch als Kompressorausgang 109 bezeichnet) mit einem Eingang 1 12 einer Druckstufe 1 13 (nachfolgend auch als Druckstufeneingang 1 12 bezeichnet). Und mittels einer dritten Rohrleitung 1 14 ist ein Ausgang 1 15 der Druckstufe 1 13 (nachfolgend auch als Druckstufenausgang 1 15 bezeichnet) mit dem Kühlkanaleingang 105 verbunden, wodurch ein geschlossener Kühlkreislauf gebildet wird, der von dem Kältemittel durchströmt wird. Ein Pfeil innerhalb der ersten Rohrleitung zeigt die Strömungsrichtung des Kältemittels innerhalb des Kühlkreislaufs an.
Das Sputtertarget 101 und der Kühlkörper 102 sind üblicherweise innerhalb einer Arbeitskammer angeordnet, die zum Beispiel als Vakuumkammer ausgebildet sein kann. Innerhalb der Arbeitskammer werden bei einem Sputterprozess üblicherweise Materialpartikel vom Sputtertarget 101 abgestäubt und auf mindestens einem Substrat abgeschieden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Arbeitskammer und ein zu beschichtendes Substrat nicht in der Fig. 1 dargestellt.
Als Kältemittel, welches den Kühlkanal 104 durchströmt, wird erfindungsgemäß ein Fluid verwendet, welches bei einem Druck von 1 bar eine Siedetemperatur von 0 °C oder kleiner und bei einem Druck von 0,7 bar eine Siedetemperatur von -10 °C oder kleiner aufweist. Derartige Kältemittel sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie zum Beispiel das Kältemittel R449A.
Innerhalb der zweiten Rohrleitung 1 10, nach dem Austritt aus dem Kompressor 109, weist das Kältemittel innerhalb des Kühlkreislaufs die höchste Temperatur und den höchsten Anteil flüssiger Bestandteile auf.
Um das Kältemittel nach dem Austritt aus dem Kompressor zu kühlen, erstreckt sich ein erster Teilbereich der zweiten Rohrleitung 1 10 durch einen ersten Wärmetauscher 130, innerhalb welchem Wärmeenergie des Kältemittels an eine Kühlflüssigkeit abgegeben wird. die eine Kühlleitung 131 durchströmt. Als Kühlflüssigkeit kann zum Beispiel Wasser verwendet werden.
Beim nachfolgenden Durchströmen der Druckstufe 1 13 wird der Druck des Kältemittels reduziert. Die Druckstufe ist hierfür erfindungsgemäß derart dimensioniert, dass die Druckstufe 1 13 vom Druckstufeneingang 1 12 zum Druckstufenausgang 1 15 im zeitlichen Mittel eine Druckreduzierung von mindestens 2 bar bewirkt. Die Druckstufe 1 13 kann zum Beispiel als regelbares Ventil ausgebildet sein, bei welchem die Durchlassmenge in Abhängigkeit vom Druck und/oder in Abhängigkeit von der Temperatur innerhalb des Rohrleitungssystems geregelt wird.
Eine Druckreduzierung kann aber auch bewirkt bzw. unterstützt werden, indem der Rohrquerschnitt des dritten Rohrleitung 1 14 größer gewählt wird als der Rohrquerschnitt der zweiten Rohrleitung 1 10. Aufgrund der Druckreduzierung werden bereits nach dem Durchströmen der Druckstufe 1 13 erste flüssige Bestandteile des Kältemittels vom flüssigen in den dampfförmigen Aggregatzustand überführt. Es ist daher vorteilhaft, wenn die dritte Rohrleitung 1 14 möglichst kurz dimensioniert ist. Die durch den S putterprozess in das Sputtertarget 101 eingetragene Wärme gelangt durch Wärmeleitung über die Kontaktfläche 103 in den Kühlkörper 102 und erwärmt schließlich auch das den Kühlkanal 104 durchströmende Kältemittel. Aufgrund der durch Wärmeleitung in das Kältemittel innerhalb des Kühlkanals 104 eingetragenen Wärmeenergie vollziehen weitere Bestandteile des Kältemittels innerhalb des Kühlkanals 104 eine Änderung des Aggregatzustandes vom flüssigen Aggregatzustand hin zum dampfförmigen bzw. gasförmigen Aggregatzustand. Aufgrund dieser Aggregatszustandsänderung des Kältemittels innerhalb des Kühlkanals 104 wird der Umgebung Wärme entzogen, was zum Kühlen des Kühlkörpers 102 und schließlich auch zum Kühlen des Sputtertargets 101 beiträgt.
Mittels einer derartigen erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 können Sputtertagets besser gekühlt werden als mit Kühlvorrichtungen nach dem Stand der Technik, bei denen die Wärmeenergie eines Sputterprozesses lediglich durch Wärmeleitung in ein Kühlfluid ohne Aggregatzustandsänderung eingetragen wird. Wenn ein aus dem Stand der Technik bekanntes Kältemittel gewählt wird, welches bei einem Druck von 1 bar eine Siedetemperatur von -40 °C oder kleiner und bei einem Druck von 0,7 bar eine Siedetemperatur von -60 °C oder kleiner aufweist, kann mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 auch ein Sputtertarget 101 , welches die Materialien Gallium, Indium und/oder Quecksilber umfasst, gekühlt werden, wodurch ein langzeitstabiler S putterprozess dieser Materialien ohne eine Verflüssigung des Targets ermöglicht wird.
Lediglich beispielhaft sind nachfolgend Temperaturwerte aufgeführt, die sich innerhalb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einem zuvor beschriebenen Aufbau einstellen bzw. einstellen lassen:
Kältemittel im Kühlkanal 104: -50 °C,
Kältemittel innerhalb der ersten Rohrleitung 107: -60 °C,
Kältemittel nach dem Austritt aus Kompressor 109: 40 °C,
Kältemittel nach dem Durchqueren des ersten Wärmetauschers 130: 25 °C, Kältemittel nach der Druckstufe 1 13: -40 °C,
Target 101 an dessen Oberfläche: 20 °C,
Target 101 an der Grenzfläche 103 zum Kühlkörper 102: 0 °C, Kühlkörper 102: -5 °C.
Vor dem Eintritt in den Kompressor 109 sind bevorzugt alle Bestandteile des Kältemittels in den dampfförmigen bzw. gasförmigen Aggregatzustand überführt. Innerhalb des Kompressors 109 werden die dampfförmigen bzw. gasförmigen Bestandteile des Kältemittels verdichtet und in den flüssigen Aggregatzustand überführt, so dass nach dem Austritt des verflüssigten Kältemittels aus dem Kompressor 109 der Kühlreislauf erneut beginnen kann.
In Fig. 2 ist eine erste alternative Vorrichtung 200 zum Kühlen des Sputtertargets 101 schematisch dargestellt. Die Vorrichtung 200 umfasst zunächst einmal alle Bauelemente und Funktionalitäten, wie diese zu Vorrichtung 100 aus Fig. 1 beschrieben wurden. Zusätzlich weist die Vorrichtung 200 eine Heizeinrichtung 216 auf, mittels welcher zumindest ein Teilbereich der ersten Rohrleitung 107 und somit auch das diesen Teilbereich durchströmende Kältemittel erwärmbar sind. Die Heizeinrichtung 216 kann zum Beispiel als Strahlungsheizer, als stromdurchflossene Heizwendel, welche um die erste Rohrleitung 107gewunden ist oder als eine von einem warmen Fluid durchströmte Heizwendel, welche um die erste Rohrleitung gewunden ist, ausgebildet sein. Da beim Sputterprozess Leistungsschwankungen oder Prozesspausen auftreten können, was zu Unregelmäßigkeiten beim prozessbedingten Wärmeeintrag in den Kühlkörper führt, wird mit der Heizeinrichtung 216 als thermische Grundlast sichergestellt, dass zu allen Zeiten des Sputterprozesses auch alle Bestandteile des Kältemittels vor dem Eintritt in den Kompressor 109 in den dampfförmigen bzw. gasförmigen Aggregatzustand überführt sind, damit der Kompressor 109 keinen Schaden durch flüssige Kältemittelbestandteile erfährt.
Eine zweite alternative Vorrichtung 300 zum Kühlen des Sputtertargets 101 ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Die Vorrichtung 300 umfasst zunächst einmal alle Bauelemente und Funktionalitäten, wie diese zu Vorrichtung 100 aus Fig. 1 beschrieben wurden. Zusätzlich umfasst die Vorrichtung 300 einen zweiten Wärmetauscher 317, durch den sich ein Teilbereich der ersten Rohrleitung 107 und ein zweiter Teilbereich der zweiten Rohrleitung 1 10 erstrecken. Wie zuvor schon dargelegt wurde, weist das Kältemittel innerhalb der zweiten Rohrleitung 1 10 eine höhere Temperatur auf als das Kältemittel innerhalb der ersten Rohrleitung 107. Bei der Ausführungsform gemäß Vorrichtung 300 wird demzufolge Wärmeenergie des Kältemittels aus der zweiten Rohrleitung 1 10 verwendet, um das Kältemittel innerhalb der ersten Rohrleitung 107 zu erwärmen, damit sichergestellt ist, dass alle Bestandteile des Kältemittels vor dem Eintritt in den Kompressor 109 in den dampfförmigen bzw. gasförmigen Aggregatzustand überführt sind. Vorrichtung 300 aus Fig. 3 ist gegenüber Vorrichtung 200 aus Fig. 2 energieeffizienter, da bei der Vorrichtung 300 keine zusätzliche Energie zum Erwärmen des Kältemittels innerhalb der ersten Rohrleitung 107 zugeführt werden muss. Alternativ kann aber auch zusätzlich zu dem zweiten Wärmetauscher 317 eine Heizeinrichtung gemäß der Heizeinrichtung 216 aus Fig. 2 in den Kühlkreislauf eingebaut sein.
In Fig. 4 ist eine dritte alternative Vorrichtung 400 zum Kühlen des Sputtertargets 101 schematisch dargestellt. Die Vorrichtung 400 umfasst zunächst einmal alle Bauelemente und Funktionalitäten, wie diese zu Vorrichtung 100 aus Fig. 1 beschrieben wurden. Bei Vorrichtung 400 ist der Kompressor 109 als zweistufiger Kompressor derart ausgebildet, dass dieser als erste Baugruppe einen Verdichter 418 und als zweite Baugruppe einen Verflüssiger 419 umfasst. Mittels des Verdichters 418 werden die in den Kompressor 109 einströmenden dampfförmigen bzw. gasförmigen Bestandteile des Kältemittels zunächst einmal lediglich verdichtet, was bereits mit einer Temperaturerhöhung des Kältemittels einhergeht. Anschließend werden die verdichteten dampfförmigen bzw. gasförmigen Bestandteile des Kältemittels mittels des Verflüssigers 419 in den flüssigen Aggregatzustand überführt. Bei der Vorrichtung 400 verbindet eine vierte Rohrleitung 420 den Ausgang des Verdichters 418 mit der ersten Rohrleitung 107, so dass innerhalb des Kompressors 109 ein Anteil des verdichteten, jedoch noch dampfförmigen bzw. gasförmigen Kältemittels nach dem Passieren des Verdichters 418 mittels der vierten Rohrleitung 420 abgegriffen und in die erste Rohrleitung 107 eingeleitet wird. Das Zuführen des verdichteten und erwärmten
Kältemittels in die Rohrleitung 107 führt ebenfalls dazu, dass alle Bestandteile des
Kältemittels innerhalb der ersten Rohrleitung vor dem Eintritt in den Kompressor 109 in den dampfförmigen bzw. gasförmigen Aggregatzustand überführt werden. Vorteilhaft ist es, wenn die Größe des Anteils des nach dem Passieren des Verdichters 418 abgegriffenen
Kältemittels in Abhängigkeit von der innerhalb des Kühlkörpers in das Kältemittel eingetragenen Prozesswärmemenge gesteuert wird.
Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass die aus den Fig. 2 bis 4 bekannten Baugruppen bzw. Bauelemente, welche über die aus Fig. 1 bekannten Baugruppen und Bauelemente hinausgehen, in weiteren Ausführungsbeispielen beliebig miteinander kombiniert werden können.

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung zum Kühlen eines Sputtertargets (101 ), umfassend einen Kühlkörper (102), welcher eine Kontaktfläche (103) aufweist, mittels welcher ein mechanischer Kontakt mit dem Sputtertarget (101) ausgebildet ist, wobei der Kühlkörper (102) von mindestens einem Kühlkanal (104) durchzogen ist, so dass der Kühlkörper (102) mindestens einen Kühlkanaleingang (105) und mindestens einen Kühlkanalausgang (106) aufweist und wobei der Kühlkanal (104) von einem Fluid durchströmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Kühlkanalausgang (106) mittels einer ersten Rohrleitung (107) mit dem Eingang eines Kompressors (109) verbunden ist; b) der Ausgang des Kompressors (109) mittels einer zweiten Rohrleitung (1 10) mit dem Eingang einer Druckstufe (1 13) verbunden ist; c) sich ein erster Teilbereich der zweiten Rohrleitung (1 10) durch einen ersten Wärmetauscher (130) erstreckt; d) der Ausgang der Druckstufe (1 13) mittels einer dritten Rohrleitung (1 14) mit dem Kühlkanaleingang (105) verbunden ist; e) das Fluid als Kältemittel ausgebildet ist; wobei das Kältemittel bei einem Druck von 1 bar eine Siedetemperatur von 0 °C oder kleiner und bei einem Druck von 0,7 bar eine Siedetemperatur von -10 °C oder kleiner aufweist; und f) die Druckstufe (1 13) derart konfiguriert ist, dass diese vom Druckstufeneingang (1 12) zum Druckstufenausgang (1 15) im zeitlichen Mittel eine Druckreduzierung von mindestens 2 bar bewirkt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel bei einem Druck von 1 bar eine Siedetemperatur von -40 °C oder kleiner und bei einem Druck von 0,7 bar eine Siedetemperatur von -50 °C oder kleiner aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Fleizeinrichtung (216), mittels welcher zumindest ein Teilbereich der ersten Rohrleitung (107) erwärmbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (216) als Wärmestrahler oder als stromdurchflossene Heizwendel ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zweiten Wärmetauscher (317), durch den sich ein Teilbereich der ersten Rohrleitung (107) und ein zweiter Teilbereich der zweiten Rohrleitung (1 10) erstrecken.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstufe (1 13) als Düse oder als regelbares Ventil ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rohrleitung (107) mit einem Querschnitt von 2 cm2 oder größer ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sputtertarget (101 ) mindestens eines der Elemente Gallium, Indium und/oder Quecksilber umfasst.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sputtertarget (101) auf den Kühlkörper (102) gebondet ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanalmantelfläche mindestens dreimal so groß ist wie die für das Sputtern verwendete Oberfläche des Sputtertargets (101).
1 1. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (104) mit einem Querschnitt von 2 cm2 oder größer ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der Kompressor (109) als zweistufiger Kompressor derart ausgebildet ist, dass dieser als erste Baugruppe einen Verdichter (418) und als zweite Baugruppe einen Verflüssiger (419) umfasst, wobei eine vierte Rohrleitung (420) den Ausgang des Verdichters (418) mit der ersten Rohrleitung (107) verbindet.
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