與間接的冷卻裝置相匹配的靶的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及靶，其構(gòu)造為用于氣相沉積方法的材料源、帶有前側(cè)和背側(cè)，其特征在于，在背側(cè)處粘有自粘性的碳薄膜。靶可構(gòu)造為用于濺射方法和/或用于陰極火花蒸鍍方法的材料源。特別有利地，靶用在帶有間接的冷卻部的涂覆源中，其中，自粘性的碳薄膜與膜片處于面接觸中，膜片為冷卻通道的部件。
【專利說明】與間接的冷卻裝置相匹配的靶

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及這樣的靶（Target)，其表面尤其在真空條件下用作在PVD方法的范圍 中的材料源（Materialquelle)。本發(fā)明尤其涉及這樣的靶，其用于濺射（下面將概念"濺 射"與PVD方法"噴射"同義地來使用）。這種靶在應(yīng)用中主要由源支架（Quellenhalterung) 保持，在其中設(shè)置有用于冷卻靶的器件。本發(fā)明尤其涉及包括這樣的靶的涂覆源 (Beschichtungsquelle)〇

【背景技術(shù)】
[0002] 在濺射時，在真空條件下利用離子轟擊靶的表面。通過轟擊使材料從靶表面脫離， 其可存儲到在為此設(shè)置的、放置在靶表面的視域中的基材上。為此所需的離子由設(shè)立在靶 表面之上的等離子體提供。通過將負(fù)電壓施加到靶處使離子朝靶加速。每時間單位流動的 離子越多，涂覆率就越高。施加到靶處的電壓越高，離子沖擊在靶表面上的速度越高且從靶 脫離的噴射的材料能量越高。因此，高的功率輸入是值得期望的。此外，已知在噴射的材料 的電離度與功率密度之間的相關(guān)性。在HIPMS方法中利用該效應(yīng)。
[0003] 施加到這種濺射靶處的平均的功率密度通常處在從5W/cm2至30W/cm2的范圍中。 [0004] 然而，濺射是帶有很低的能量效率的PVD涂覆方法。這意味著，提供的能量的大部 分在靶中轉(zhuǎn)變成熱，且將靶加熱。熱必須通過冷卻部引開。為此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在不同的 附件，其將在下面進行簡短概述。
[0005] a)直接冷卻的靶 對于例如在圖1中示意性地示出的直接冷卻的靶1，將在靶表面3處轉(zhuǎn)變成熱的功率 通過在靶材料5中的熱傳導(dǎo)傳導(dǎo)至靶背側(cè)7。在水通道9中流動的冷卻液體11可將熱流 相應(yīng)于其熱容和流動情況引開。在靶背側(cè)7與冷卻液體11之間存在非常好的直接的熱接 觸。然而，在這種情況下必需將靶例如通過螺栓13連接到基體15處。此外，必須設(shè)置密封 部17,其密封真空不受冷卻液體11 (例如水）的影響。此外，在圖1中草繪了電的供電線路 6。在其他情況下，該附圖僅僅是示意性的附圖。其他的構(gòu)件（其例如用于產(chǎn)生真空、隔離、 冷卻液體的輸送和引出）對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的且在此取消它們的圖示。
[0006] 雖然該直接冷卻的靶的迷人之處在于非常好的冷卻功率，但由于冷卻劑-真空， 在更換靶時，對于水-靶結(jié)合部的密封和必需的拆開來說具有決定性的缺點。因此例如存 在產(chǎn)生冷卻液體泄漏的風(fēng)險。如果需要經(jīng)常更換靶材料，那么該風(fēng)險特別大。
[0007] b)間接冷卻的靶 對于例如在圖2中示出的間接冷卻的靶，靶201以其背側(cè)203固定（例如擰緊或夾?。?在源支架205處，其中，在源支架205中集成有本身閉合的冷卻板207。冷卻板207例如包 括利用冷卻劑流經(jīng)的冷卻通道209,運動通過冷卻通道209的液體將熱引開。
[0008] 在這種情況下，冷卻液體通道由堅固的固定的覆蓋部限制。為了冷卻和電接觸覆 蓋部，靶例如在周圍或必要時在靶的中部中利用螺栓來固定。該方法尤其引起兩個問題： 熱通道由靶背側(cè)的表面和冷卻板的表面形成。在沒有特別的措施的情況下，這兩個表 面形成邊界面，其在很大程度上不同于理想的平坦的接觸副。在圖3中示出了這樣的情況。 在這種情況下，熱傳導(dǎo)顯著降低且證實為與壓力相關(guān)。但壓緊力例如僅可通過固定螺栓導(dǎo) 入，也就是說，僅可局部地改善熱傳導(dǎo)。
[0009] 這種情況可通過在兩個表面之間設(shè)置接觸膜來改善。接觸薄膜例如可包含銦、錫 或石墨。薄膜可通過其延展性補償在靶背側(cè)與冷卻板的表面之間的不平坦性。此外，可將 壓緊力更均勻地施加到面上。
[0010] 該方法的缺點是，接觸薄膜的裝配尤其在靶堅直裝配時很困難且很麻煩。如果發(fā) 生經(jīng)常更換靶材料，那么這關(guān)系特別重大。在石墨薄膜的情況下，雖然側(cè)向的熱傳導(dǎo)性很 好，然而橫向的熱傳導(dǎo)性很差。因此，石墨薄膜必須一方面很薄，以便其很差的橫向的熱傳 導(dǎo)性并未妨礙冷卻過程。另一方面必需一定的薄膜厚度，以便避免薄膜在裝配時損壞。因 此，使用帶有不低于〇. 5mm的厚度的石墨薄膜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 因此，存在用于靶的經(jīng)改善的冷卻裝置的需求，該冷卻裝置尤其相對于由現(xiàn)有技 術(shù)已知的裝置改善靶材料的更換。
[0012] 本發(fā)明基于上面簡略繪制出的間接的冷卻裝置的改進方案。根據(jù)本發(fā)明，該目的 由此解決，即，在靶本體的背側(cè)處安裝有與靶本體固定的連接的自粘性的碳薄膜。薄膜可在 未裝配靶本體的情況下與靶本體的背側(cè)均勻地且無間隙地粘在一起。由此保證在靶本體的 背側(cè)與碳薄膜之間的非常好的熱接觸。然后可將靶本體以簡單的方式裝配在源支架處。固 定在靶處的碳薄膜現(xiàn)在在冷卻板的表面與靶本體的背側(cè)之間具有接觸薄膜作用。
[0013] 在真空工藝的領(lǐng)域中使用這種自粘性的碳薄膜并不常見。因為用來制造自粘性的 碳薄膜的膠在真空條件下嚴(yán)重脫氣且由此負(fù)面地影響真空，且相應(yīng)的逃逸的成分導(dǎo)致污染 需在真空下處理的基材，所以并未使用這樣的物質(zhì)。
[0014] 與此相對，
【發(fā)明者】本身驚奇地發(fā)現(xiàn)，使用例如上述的自粘性的薄膜并不顯著地具 有概述的不利的效果。與此相關(guān)的解釋可在于，由于與靶表面的背側(cè)的緊密的接觸且由于 碳薄膜與膜片的接觸，粘合劑的脫氣極其緩慢且因此關(guān)系不大。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 現(xiàn)在借助附圖且根據(jù)不同的實施例詳細(xì)闡述本發(fā)明。其中： 圖1顯示了帶有直接的冷卻部的傳統(tǒng)的涂覆源； 圖2顯示了帶有間接的冷卻部的傳統(tǒng)的涂覆源； 圖3顯示了在帶有根據(jù)圖2的冷卻部的涂覆源中的受限制的熱接觸； 圖4以截面圖顯示了帶有所安裝的自粘性的碳薄膜的有創(chuàng)造性的靶的實施方式； 圖5在第一實施方式中顯示了集成到帶有間接的冷卻部的涂覆源中的有創(chuàng)造性的靶； 圖6在第二實施方式中顯示了集成到涂覆源中的有創(chuàng)造性的靶。

【具體實施方式】
[0016] 與此相應(yīng)，圖4a顯示了靶401，在其靶背側(cè)403處安裝有在一側(cè)自粘性的碳薄膜 407,其帶有在0. 1mm與小于0. 5mm之間的厚度。碳薄膜的優(yōu)選的且在該示例中選擇的厚度 為0. 125mm。在該示例中，使用Kunze公司的接觸薄膜，其產(chǎn)品料號為KU-CB1205-AV。
[0017] 在圖4中同樣顯示了靶背側(cè)和自粘性的碳薄膜的邊界面的更詳細(xì)的截面。在此， 碳薄膜包括粘膜409 (其使得碳薄膜變成自粘性的薄膜）以及碳膜411。
[0018] 根據(jù)圖4的靶可很好地集成到帶有間接的冷卻部的涂覆源中，如在圖5中顯示的 那樣：帶有自粘性的碳薄膜507的靶501利用螺栓513固定到源支架505的前側(cè)處，其中， 在源支架中集成有帶有冷卻通道509的冷卻板，且將碳薄膜507壓到冷卻板的背側(cè)503上， 由此產(chǎn)生與冷卻板的很好的熱接觸。由于根據(jù)本發(fā)明的事實是碳薄膜粘到靶背側(cè)上，所以 靶更換非常簡單，即使靶堅立裝配在涂覆室中。
[0019] 間接的冷卻部的一改進的變型方案是借助于可運動的膜片的間接的冷卻部，如在 圖6中顯示出的那樣。類似于在圖5中簡略繪制的那樣，該結(jié)構(gòu)具有帶有自粘性的碳薄膜 607的靶601、源支架605、冷卻通道609,其中，然而，冷卻板的這樣的壁（其使冷卻通道609 與碳薄膜607分開）在該優(yōu)選的實施方式中構(gòu)造為柔性的膜片603。冷卻劑例如可為水。 在更換靶時不必拆開水密封部。如果靶601通過合適的措施固定在源支架605上（例如借 助于夾子613或螺栓），則由于在冷卻通道609中存在的流體靜壓將膜片603均勻地壓到靶 背側(cè)處且因此壓到自粘性的碳薄膜607處，且產(chǎn)生非常好的面式的熱接觸。
[0020] 下面的表格1以令人印象深刻的方式用文獻資料表明自粘性的碳薄膜在此扮演 重要作用，在其中，在帶有和不帶有自粘性的碳薄膜的情況下針對不同的濺射功率和兩種 不同的材料成分對靶溫度進行了比較： 表格1

【權(quán)利要求】
1. 一種靶，其構(gòu)造為用于氣相沉積方法的材料源、帶有前側(cè)和背側(cè)，其特征在于，在所 述背側(cè)處粘有自粘性的碳薄膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶，其特征在于，靶構(gòu)造為用于濺射方法和/或用于陰極火 花蒸鍍方法的材料源。
3. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的靶，其特征在于，自粘性的碳薄膜的厚度在 0. 125mm與小于0. 5mm之間且優(yōu)選具有0. 125mm的厚度。
4. 一種涂覆源，包括帶有前側(cè)和背側(cè)的靶，其背側(cè)布置在源支架處，在源支架中集成 有帶有冷卻通道的間接的冷卻部，其特征在于，在靶的背側(cè)處和/或在源支架的這樣的壁 處粘有自粘性的碳薄膜，靶布置在源支架的該壁處。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的涂覆源，其特征在于，靶為根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所 述的靶。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5中任一項所述的涂覆源，其特征在于，使冷卻通道與自粘性的 碳薄膜分開的這樣的壁構(gòu)造為柔性的膜片，且自粘性的碳薄膜與膜片形成面接觸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項所述的涂覆源，其特征在于，靶的周圍與呈卡口接頭 的形式的源支架共同作用，由此實現(xiàn)很高且均勻的壓緊力。
【文檔編號】C23C14/34GK104204286SQ201380018809
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月4日
【發(fā)明者】S.克拉斯尼策爾, J.哈格曼 申請人:歐瑞康貿(mào)易股份公司(特呂巴赫)