TWI258788B - Magnetron-sputter-cathode device - Google Patents

Description

1258788 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種磁控管-濺鍍-陰極裝置，其密封元件可 用在一真空室之外殼壁之開口中，使該開口被氣密地密封 且該密封元件在電性上與該外殼壁相隔離，在該密封元件 之真空側上有一濺鍍靶，其大氣側上有一磁鐵配置，且另 有一用於該濺鍍靶之以冷卻流體來驅動之冷卻板。 【先前技術】 此種陰極另亦已描述在US PS 5458 759中。 在上述之實施方式中，該密封元件由該濺鍍靶之背板 (backing plate)所構成，其設有一種框架，該框架可使該 背板以氣密方式插入該真空室之外殻壁之開口中，使該與 背板相連接之濺鍍靶可位於該真空室中。在該背板之大氣 側上存在一冷卻板和敞開之通道，各通道由背板所封閉， 其下方存在著一可移動之磁鐵配置，其磁場可到達該濺鍍 靶之前。 由陰極射出之電子由施加至陰極上之高電壓所加速且使 真空室中之工作氣體之氣體分子游離。這樣所形成之充正 電之離子入射至該濺鍍靶且在該處打出多個分子和原子， 其在基板上沈積在一種薄層中。藉由該磁場可使電子成束 狀而集中在該濺鍍靶之前’使離子效益提高。對應於該磁 場之幾何形狀而在該濺鍍靶中形成所謂跑道。爲了確保該 材料可均勻地被剝除，則可移動該磁鐵配置。 US PS 5 45 8 7 5 9中所描述之配置只適用於具有小的保溫 1258788

時間之小濺鍍靶。爲了使該保溫時間增長，則可利用以下 之構想：使該濺鍍耙變寬或在該密封元件上配置多個相鄰 之濺鍍靶。但須考慮以下之結果：作爲該密封元件用之背 板會受到真空和大氣之間之壓力差且因此在側面延伸太大 時會發生彎曲現象。這樣又會造成以下之結果：由易脆材 料所構成之濺鍍靶會由該背板掉下或形成裂痕。該冷卻板 之導引該冷卻水所用之通道不再能由該背板以足夠密之方 式來封閉。此種尺寸已放大之陰極之牢固性因此不是很好 。即，吾人須思考：以較厚之方式來製成該背板使較穩定 。這樣會有以下之結果··該濺鍍靶之冷卻作用會下降。亦 會產生以下之問題：靶前之磁場由於至磁鐵配置之距離較 大而變小，離子效益因此亦變小。 【發明內容】 本發明之目的是提供一種磁控管-濺鍍-陰極裝置，其所 具有之保溫時間較目前已知者長很多。

該目的以下述方式達成：真空側上之該冷卻板配置在該 濺鍍靶和該以一種載體構成之密封元件之間。 上述形式之優點是··該冷卻板位於真空內部中且因此靠 近該靶，這樣可使冷卻效率較佳。該載體本身是一種特殊 之構件，其構造上之形式可容納且支撐一種有效之壓力而 不會造成明顯之折彎現象。此種形式中由於冷卻作用是在 真空內部中進行，則該載體需要該冷卻流體用之各種措施 上述之配置允許一種寬度大很多之陰極，此乃因該載體 1258788 不再由背板所形成而是形成一特定之構件，其可依據所產 生之壓力負載來設計。 該載體較佳是具有該冷卻流體用之導管。

由於本發明之冷卻板不會由於壓力差而受到負載，則該 冷卻板可設有冷卻通道且同時形成該濺鍍靶之背板。該冷 卻通道在該冷卻板內部因此具有閉合之橫切面，使該背板 之一側形成一至該濺鍍靶之連續之接觸面。這樣可使該濺 鍍靶和形成該冷卻板所用之背板之間之連接（bond)之製程 簡化。

對該載體之不變形性之需求在壓力負載時不可太高，因 此建議：該載體和該背板之間設有間隔支件，該背板之邊 緣以其遠離該濺鍍靶之此側定位在該間隔支件上且加以固 定，使該載體和該背板之中央區之間保留一間隙。在將該 背板固定於該載體板上時若在該間隔支件上預設一橫向之 動作（play)，則對該背板而言不會強制追隨該載體之彎曲 現象。該背板保持直的形式且不會有，，使該濺鍍靶由該背 板拆離”之危險性。 在最簡單之情況中該間隔支件由一種以單件載體構成之 條片所形成，其中該冷卻流體之導通是由條片來促成。 這樣另外亦可藉由該背板固定在條片上而使通道導通至 背板中。 該載體本身因此不可太厚，否則該磁鐵須配置成離該濺 鍍靶很遠。另又建議：大氣側之載體至少在其縱向側上具 有二個邊緣固定之加固用肋片，其可同時用來使該載體裝 9 1258788 配至該開口中。當然亦可設有一種環形之加固用肋片，使 該載體具有盆形之形式。 又，在陰極構造已擴大之形式中建議：不必設置一種統 一之濺鑛靶而是在該載體上配置相鄰之至少二個縱向之濺 鍍靶，其分別具有一個背板，其中每一濺鍍靶配置一個可 產生軌跡之磁鐵配置。 由多個濺鍍靶所形成之配置亦具有以下之優點··各別之 濺鍍靶不會獲得太大之重量且因此仍可操控。

但各別之縱向之濺鍍靶仍很重。因此建議：每一濺鍍靶 由多個可互相撞擊之濺鍍靶區段所組成。此外，每一濺鍍 靶區段配置有一特定之背板，其同樣可爲該目的而劃分成 多個區段。每一各別之區段都具有一特定之冷卻水回路及 特定之冷卻水供應器。原理上亦可設有一種區段，當該背 板是密封元件本身時。

上述配置亦具有以下之優點：該冷卻回路不會太長，使 該冷卻水在該冷卻回路之末端上亦足夠冷且具有足夠之冷 卻容量，使該靶整體上具有一種均勻之溫度。 【實施方式】 本發明以下將依據實施例來描述。 該濺鍍-陰極1由一種載體2所構成，該載體之真空側 首先設有一以冷卻板構成之用於該濺鍍靶4之背板3。在 大氣側上存在著一種磁鐵配置5，其可藉由未詳細顯示之 移動系統以平行於該濺度靶4之方式而來回移動。 該背板3在一真空容器之外殼壁7中以密封方式插入該 1258788 開口 6中。因此設有一種隔離器8，其一方面使該載體2 與該外殻壁7在電性上相絕緣且同時可確保：該連接是氣 密的。

該載體2由一種具有環形之強固用之肋片1 1之板丨〇所 構成’該肋片1 1具有向外凸出之凸緣1 2。在凸緣1 2和該 外殼壁7之間存在一種隔離器8，其定位在該肋片丨丨之 外側。該肋片1 1向著真空側延伸至該條片丨3中，該背板 3定位在肋片1 1上，使該載體2之板10和該背板3之間 存在一種間隙14。在已抽成真空之室中，該間隙亦抽成 真空，使該背板3和該濺鍍靶4成爲無壓力狀態。 該背板3中存在著多個通道15，其經由進水管16而被 供應以冷卻流體，該冷卻流體經由回路17而流回。該進 水管1 6和該回路1 7經由該強固用之肋片丨1和條片1 3而 延伸。

如上所述，上述配置之優點是該載體2依下述方式來設 計：其處於一種使”一已抽成真空之室中已存在之大氣壓 力仍保持著”之狀態中，該濺鍍靶4和該背板3本身不會 受到壓力差。 該間隙1 4可使該載體2稍微彎曲而此種_曲不會作用 在該濺鍍靶4上。 該載體2之穩定性特別可由該強固用之肋片丨丨來產生 ，其板1 0本身因此不需很厚，該磁鐵配置5之磁鐵於是 可配置成較靠近該濺鍍靶4。 如第2圖所不’該背板3由多個區段3 a，3 b，3 c所組成 -10- 1258788

。特別是該祀整體上應具有一種較大之縱向範圍時特別是 應如此。又，該載體2由連續之板1 〇所構成，該板1 〇具 有縱向延伸之強固用之肋片1 1和條片1 3。該背板3之各 別之區段3 a，3 b，3 c在該載體2之縱向中觀看時相鄰地設 定且分別由一個條片至相面對之條片1 3而拉緊。每一區 段3a，3b，3c分別固定在載體2上且具有特定之冷卻水回 路，其具有至載體2上之進水管16或回路17之特定之終 端 18a，18b, 18c。 【圖式簡單說明】 第1圖 本發明之磁控管-濺鍍-陰極裝置之原理圖之切面 〇 第2圖 由多個區段所組成之背板之透視圖。 【主要元件之符號表】

1 磁控管-濺鍍-陰極裝置 2 載體 3 背板（a, b, c :區段） 4 濺鍍靶 5 磁鐵配置 6 開口 7 外殼 8 隔離器 10 載體板 11 強固用之肋片 12 凸緣 -11- 1258788 13 條片 14 間隙 15 通道 16 進水管 17 回路 18 終端

Claims (1)

1258788 十、申請專利範圍： 第9 3 1 0 7 0 7 0號「磁控管-濺鍍-陰極裝置」專利案 (2005年1 1月修正）

1. 一種磁控管-濺鍍-陰極裝置’其具有··一密封元件，其 可插入至一真空室之外殼壁之開口（6)中，使該開口（6) 氣密地被封閉且該密封元件在電性上與該外殼壁相絕 緣；一濺鍍靶（4)，其位於該密封元件之真空側；一磁 鐵配置（5)，其位於該密封元件之大氣側；~用於該濺 鍍靶（4)之冷卻板，其以冷卻流體來操作’其特徵爲： 該冷卻板配置在以載體（2)構成之該密封元件和該濺鍍 靶（4)之間之真空側上。 2. 如申請專利範圍第1項之磁控管-濺鍍-陰極裝置，其中 該載體（2)具有該冷卻流體用之導管。

3 .如申請專利範圍第1項之磁控管-濺鍍-陰極裝置，其中 該冷卻板設有多個冷卻通道（1 5)且形成該濺鍍靶（4)之背 板（3)。 4. 如申請專利範圍第3項之磁控管-濺鍍-陰極裝置，其中 冷卻板內部之多個冷卻通道（1 5)具有閉合之橫切面，且 形成一至該濺鍍靶（4)之連續之接觸面。 5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之磁控管-濺鍍-陰 極裝置，其中該背板（3)和載體（2)之間設有間隔支件， 該背板（3)之邊緣以其遠離該濺鍍靶（4)之此側定位在該 間隔支件上且加以固定，使該載體（2)和該背板（3)之中 央區之間保留一種間隙。 1258788 6.如申請專利範圍第5項之磁控管-濺鍍-陰極裝置，其中 該間隔支件由單件之以載體（2)形成之條片（1 3)所構成且 該冷卻流體之導通是由該條片（13)來促成。 7 .如申請專利範圍第1或2項之磁控管-濺鍍·•陰極裝置， 其中該載體（2)在大氣側具有二個邊緣固定之強固用之 肋條（1 1)。

8. 如申請專利範圍第7項之磁控管-濺鍍-陰極裝置，其中 至少二個長形之濺鍍靶（4)分別具有一背板（3)而相鄰地 配置在該載體（2)上，每一濺鍍靶（4)都設有一種產生軌 跡用之磁鐵配置（5)。 9. 如申請專利範圍第1或3項之磁控管-濺鍍-陰極裝置’ 其中每一濺鍍靶（4)由多個可互相碰撞之濺鍍靶區段所 組成。

10.如申請專利範圍第9項之磁控管·濺鍍-陰極裝置，其中 每一濺鍍靶區段設有單一背板，其具有一特定之冷卻7jC 供應器。 1258788 柒、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（1 )圖。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 1 磁控管-濺鍍-陰極裝置 2 載體 3 背板（a，b，c :區段） 4 濺鍍靶 5 磁鐵配置 6 開口 7 外殼 8 隔離器 10 載體板 11 強固用之肋片 12 凸緣 13 條片 14 間隙 15 通道 16 進水管 17 回路 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：