DE19535894A1 - Target für die Sputterkathode einer Vakuumbeschichtungsanlage und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Target für die Sputter­ kathode einer Vakuumbeschichtungsanlage mit einem das zu zerstäubende Material zumindest teilweise umschließenden Rahmen zur Halterung des platten­ förmigen Targets auf der Kathodengrund- oder Rüc­ kenplatte und mit einer zwischen Rahmen und Katho­ denrückenplatte angeordneten Trennfolie oder Zwi­ schenlage aus nachgiebigem, aber gut wärmeleiten­ dem Werkstoff und ein Verfahren zu seiner Herstel­ lung.

Um eine bessere Kühlung bei der Kathodenzerstäu­ bung von Targets zu erreichen, ist es bekannt (DE-A-36 03 646), den plattenförmig ausgeformten Targetwerkstoff mit Hilfe von Klemmen oder Pratzen auf der Kathodengrundplatte, die im allgemeinen mit einer Wasserkühlung versehen ist, fest zu ver­ binden.

Bekannt ist weiterhin eine Targetanordnung für ei­ ne Kathodenzerstäubungsanlage mit geschlossener Kathodengestalt, mit einem Targetkörper, der mit­ tels einer lösbaren Befestigungseinrichtung an ein Kühlsystem ankoppelbar ist, wobei zwischen dem Targetkörper und dem Kühlsystem eine Trennmembran vorgesehen ist, die zum einen mit dem Kühlsystem und zum anderen mit dem Targetkörper durch ge­ trennte Befestigungseinrichtungen in Verbindung steht (DE-A-42 01 551).

Bekannt ist auch eine Zerstäubungskathode (DE-A-42 01 551), die nach dem Magnetronprinzip arbeitet, mit einem Kathodenkörper, der mit einem eine Zerstäubungsfläche und eine Umfangsfläche aufweisenden Target ausgestattet ist, wobei hinter dem Target ein Magnetsystem mit ineinander liegen­ den Polen entgegengesetzter Polarität zur Erzeu­ gung von magnetischen Feldlinien vorgesehen ist, die aus dem Target austreten und nach Durchlaufen von bogenförmigen Bahnen wieder in das Target ein­ treten , wobei die außerhalb der Erosionszone lie­ genden Randbereiche des Targets von einem parallel zur Zerstäubungsfläche verlaufenden, einen Innen­ rand aufweisenden Fortsatz der Dunkelraumabschir­ mung überdeckt sind. Die Dunkelraumabschirmung ist elektrisch schwimmend angeordnet und durch einen Spalt vom Target getrennt, der derart groß ist, daß zwischen Target und Dunkelraumabschirmung kein Plasma zünden kann, so daß nur das frei liegende Target zerstäubt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu­ grunde, ein Target besonderer Größe zu schaffen, das sich zum einen insbesondere zum Beschichten von großflächigen Substraten, z. B. Fensterschei­ ben, eignet und zum anderen preiswert herstellbar ist. Insbesondere soll das abgenutzte Target mit vergleichsweise geringem Aufwand wieder aufarbeit­ bar sein und eine besonders rasche Montage bzw. Demontage an der Kathode ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch ge­ löst, daß der Rahmen mit einer Vielzahl sich vom Rahmen aus in einer zur Targetebene parallelen Ebene jeweils ein Stück weit sich in den Target­ werkstoff hinein erstreckenden , mit dem Rahmen verbundenen Bolzen, Zungen oder leistenförmigen Vorsprüngen zur Halterung des Targetwerkstoffs an den Rahmenteilen versehen ist, wobei die Bolzen, Zungen oder Vorsprünge vom Targetwerkstoff um­ schlossen sind.

Weitere Einzelheiten und Merkmale sind in den Pa­ tentansprüchen näher gekennzeichnet.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausfüh­ rungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in den an­ hängenden Zeichnungen näher dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 das Endstück eines Rahmens in perspek­ tivischer Ansicht und im Querschnitt,

Fig. 2 das Endstück gemäß Fig. 1, jedoch auf­ gefüllt mit dem Targetwerkstoff und

Fig. 3 die Rahmenteile des Targets, die mit einer Edelstahlplatte zum Ausgießen mit Targetwerkstoff fest verbunden.

Das Target besteht aus vier Profilzuschnitten 3, 4, 5, . . ., die alle zusammen einen länglichen, rechteckigen Rahmen bilden und einen kürzer bemes­ senen Mittelsteg 7, der so zwischen den Rahmentei­ len 3, 4, 5, . . . angeordnet ist, daß er sich einer­ seits parallel zu den beiden Seitenteilen 3, 4 er­ streckt und andererseits Spalte A, . . . mit den bei­ den Kopfteilen 5, . . . bildet. Die seitlichen Rah­ menteile 3, 4 und auch die beiden Kopfteile 5, . . . sind jeweils mit seitlich abstehenden Vorsprüngen bzw. Zungen 3a, 3b, . . ., 4a, 4b, . . . versehen, die sich bis in die vom Mittelteil und den Seitenteilen ge­ bildeten Zwischenräume B bzw. C erstrecken. Auch das Mittelteil 7 ist mit sich in die Zwischenräume B,C erstreckenden Zungen 7a, 7b, . . . bzw. 7a′, 7b′, . . . versehen, die sich bis in die Zwi­ schenräume B,C erstrecken. Das in Fig. 2 darge­ stellte Target wird mit der Kathodengrundplatte 9 der Kathode verschraubt, wozu die Rahmenteile 3, 4, 5, . ., 7 mit einer Vielzahl von Bohrungen 11 bis 18 versehen sind. Um den Wärmeübergang vom die Zwischenräume A, B, C, . . . auffüllenden Targetwerk­ stoff zur Rückenplatte bzw. Kathodengrundplatte 9 zu verbessern, ist eine Folie 20 aus die Wärme gut leitendem Werkstoff zwischen dem Targetwerkstoff 19 bzw. den Rahmenteilen 3, 4, 5, . . ., 7 eingelegt.

Zur Herstellung des Targets werden zunächst die Rahmenteile 3, 4, 5, . . ., 7 auf einer Edelstahlplatte 21 mit Hilfe von Schrauben 22, 23, 24, . . . aufge­ schraubt, derart, daß die Rahmenteile spaltenfrei auf der Oberseite der Platte 21 aufliegen. Danach werden Edelstahlplatte 21 und Rahmenteile auf eine Temperatur erwärmt, die etwa der Schmelztemperatur des Targetwerkstoffs 19 entspricht; danach wird dann das aufgeschmolzene Targetmaterial 19 von oben her in die Zwischenräume A, B, C, . . . eingegos­ sen, bis der Schmelzenspiegel diese Zwischenräume A, B, C, . . . vollständig ausfüllt. Nach dem Gießvor­ gang und dem Erkalten des Targetwerkstoffs 19 und der Platte 21 können die Schrauben 22, 23, 24, . . . gelöst und der Rahmen zusammen mit dem Targetwerk­ stoff 19 als eine einzige kompakte Einheit von der Platte 21 abgehoben werden und anschließend mit der Kathodengrundplatte verschraubt werden (wie dies Fig. 2 zeigt)

Es ist klar, daß die Werkstoffe für die Platte 21 und die Rahmenteile (3, 4, 5, . . .) so gewählt werden müssen, daß sich der Targetwerkstoff 19 nicht mit dem Werkstoff der Rahmenteile und der Platte 21 untrennbar verbindet.

Claims (8)

1. Target für die Sputterkathode einer Vakuumbe­ schichtungsvorrichtung, mit einem das zu zer­ stäubende Material (19) zumindest teilweise umschließenden Rahmen (3, 4, 5, . . . 7) zur Halte­ rung des plattenförmig ausgebildeten Targets auf der Kathodenrückenplatte (9) und mit ei­ ner zwischen Rahmen und der Kathodenrücken­ platte (9) angeordneten Trennfolie oder Zwi­ schenlage (20) aus nachgiebigem Werkstoff, beispielsweise einer Kohlenstoffolie, und mit einer Vielzahl sich vom Rahmen (3, 4, 5, . . . 7) aus zu einer zur Targetebene parallelen Ebene jeweils ein Stück weit in den Targetwerkstoff (19) hinein erstreckenden, mit den Rahmentei­ len (3, 4, 5, . . . 7) fest verbundenen Bolzen, Zungen oder leistenförmigen Vorsprüngen (3a, 3b, . . . 4a, 4b, . . . 7a, 7b . . .) zur Halterung des Targetwerkstoffs (19) in den von den Rah­ menteilen umschlossenen Zwischenräumen (A, B, C).

2. Target nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die sich in einer zur Targetebene parallelen Ebene erstreckenden Bolzen, Zungen oder Vorsprünge (3a, 3b, . . . 4a, 4b, . . . 7a, 7b, . . .) einstückig mit den Rahmenteilen aus­ gebildet sind.

3. Target nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die sich in einer zur Target ebene parallelen Ebene erstreckenden Bolzen, Zungen oder Vorsprünge mit dem Rahmentei ver­ schraubt, verschweißt oder verzapft sind.

4. Target nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen aus mehreren Metallprofilzuschnitten ausgebildet ist, wo­ bei die einzelnen Zuschnitte miteinander ver­ schraubt oder vermittels Steckverbindungen zusammengefügt sind.

5. Target nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Rahmen bildenden Profilzuschnitte ei­ nen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen und die Zungen oder leistenförmigen Vorsprünge (3a, 3b, . . . 4a, 4b, . . . 7a, 7b, . . .) mit den dem Targetwerkstoff (19) zugekehrten Sei­ tenflächen der Profilzuschnitte verschweißt sind.

6. Target nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Rahmen bildenden Profilzuschnitte mit einem Überzug aus Nickel versehen sind.

7. Target nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (3, 4, 5, . . .) eine längliche, etwa rechteckige Konfiguration aufweist, wobei zwischen den langen, einander parallelen Rah­ menseitenteilen ein sich längs zu diesem er­ streckender Mittelsteg (7) vorgesehen ist, dessen Länge kürzer bemessen ist als die Län­ ge der beiden Seitenteile (3, 4) des Rahmens.

8. Verfahren zur Herstellung eines Targets für die Sputterkathode einer Vakuumbeschichtungs­ vorrichtung mit einem das zu zerstäubende Ma­ terial (19) zumindestens teilweise umschlie­ ßenden Rahmen (3, 4, 5, . . . 7) zur Halterung des plattenförmig ausgebildeten Targets auf der Kathodenrückenplatte (9) mit einem ersten Verfahrensschritt, in dem der Rahmen (3, 4, 5, . . . 7) aus einem metallischen Werk­ stoff, vorzugsweise aus Kupfer, auf eine auf­ heizbare, horizontal ausgerichtete ebene Platte (21), vorzugsweise aus Edelstahl, auf­ gelegt und mit dieser verschraubt oder ver­ pratzt wird und in einem zweiten Verfahrens­ schritt der vom Rahmen umgriffene Raum (A, B, C) mit aufgeschmolzenem Targetwerkstoff, beispielsweise mit flüssigem Zinn, ausgegos­ sen wird, bis der Schmelzenspiegel die Ober­ seite des Rahmens (3, 4, 5, . . . 7) erreicht hat, worauf hin in einem dritten Schritt die Schmelze gleichmäßig auf Raumtemperatur abge­ kühlt und anschließend der Rahmen mit dem er­ starrten Target von der Edelstahlplatte (21) abgelöst wird.