功率兼容性更高的溅射靶制造技术

本发明专利技术涉及板定中系统，包括带有支座的板，其中该板在支座中在室温和较高温度下都与所述板和支座的热胀无关地被定中，并且该板能在支座中在较高温度下自由膨胀。本发明专利技术尤其涉及具有框形靶架的靶，其非常适合用作在用于高功率脉冲磁控溅射的涂覆源中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率兼容性更高的溅射靶本专利技术涉及板定中系统，包括具有支座的板，在这里，该板在室温和较高温度下都与所述板和支座的热胀无关地在支座内被定中，并且该板在支座内在较高温度下可以自由膨胀。本专利技术尤其涉及具有框形靶架的靶，其非常适合用在用于靶的高功率脉冲磁控溅射的涂覆源中。
技术介绍
高功率密度是经济运行溅射方法所必需的。但溅射靶的冷却在此是很重要的。目前，溅射靶通常或是被直接冷却，或是被间接冷却。被直接冷却的靶例如在图2的视图中被示意性示出：为了溅射而在靶表面1a上转化的功率与靶材1b的导热性相关地通过导热被传导至靶背面1c。冷却液(通常是水)流过溅射源主体10内的冷却液通道5(通常是水通道)并且根据流动状况相应散走热流。为了将靶1固定接合至水通道5，通常采用螺钉4，其穿过靶1和溅射源主体10。另外也需要安装密封3以免水流入真空室。图2未示出这种溅射靶-冷却装置的本领域技术人员所知道的其它组成部件。被间接冷却的靶例如在图3的视图中被示意性示出。在此情况下，冷却液通道5是完整闭合的，在这里形成所谓的“闭合”冷却板。靶1被如此固定到闭合冷却板上(例如螺栓连接或夹住)，即靶1的背面1c与冷却表面接触，并且通过将靶背面1c压紧到冷却表面上来实现或促进从靶至冷却液的传热。图2未示出这种溅射靶-冷却板装置的本领域技术人员所知道的其它组成部件。根据冷却方法或极端功率密度的不同，可能出现靶高温并且靶材的机械强度可能会出问题。例如在铝制靶情况下，该靶利用螺钉在冷却板边缘处被固定在冷却板上(如图3所示)并且被压紧到坚硬的冷却表面。可能出现，在溅射靶-冷却板装置中(如图3所示)，当因溅射作业而变热时，靶膨胀到出现由螺钉夹紧所引起的应力和机械扭曲，它们导致了对冷却板的导热变差，这可能导致靶损坏。在考虑这些边界条件的情况下，例如铝制的溅射靶的功率密度必须被限制到小于10W/cm2的值，可能的话小于5W/cm2。另一种重要的靶夹紧和冷却的方法是利用活动膜的间接冷却，如图4所示。靶通过适当的机构9被固定(如通过夹子、螺栓、卡口接合)在溅射源主体10上。在可让液体(一般是水)流过的冷却通道5中存在液静压，其将活动膜均匀压紧到靶背面1c上。这样的活动膜例如可以是一种金属箔。因而，这样的带有活动膜的冷却板装置也称为金属箔冷却板装置或简称为金属箔冷却板。在膜和靶背面之间，可以预计到有缩小的导热面。该导热面可以通过衬上一个例如由铟、锌、石墨构成的可延展性衬膜来明显改善。例如，人们可以将一个极薄的自粘性碳膜粘附到靶背面或要接触靶背面的膜侧面上，就像WO2013149692A1所述的那样，以最佳地改善导热。但这种方法的缺点是，靶因液静压而承受弯曲。在极高的功率密度和更高温度下的靶的机械强度通常不足以防止靶弯曲、进而损坏。尤其当卡口接合充当用于在溅射源体上夹紧和固定所述靶的支承座时它是不够的。例如，一般由铝和钛或由铝和铬粉末冶金制造的靶在高于200℃的温度下很软且可塑。因此，这样的靶在高于200℃的温度下通常强烈弯曲和损坏。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供一种溅射源装置，其使得采用带有活动膜的冷却板装置成为可能，其中，该靶在高温时没有因在冷却板装置的冷却通道内的液静压的作用而损坏。专利技术描述如此完成本专利技术的任务：提供一种如下所述的具有板定中系统的涂覆源，其包括：a)安置在支座内的板，该板具有板正面和板背面以及定中机构，其中，所述支座包括用于容纳所述板的框形靶架，所述板是靶，该板正面设置用于在PVD过程中将层材料从表面转变至气相，并且该定中机构设计成：在不同板温度时保证定中，b)设置在该板背面上的具有冷却通道和闭合冷却板的冷却装置，该闭合冷却板呈活动膜状，其中，为了保证在所述板背面和膜之间的良好热接触，将自粘的石墨膜粘附到该板背面上，其中，在该支座上和在该冷却装置上设有卡口接合的元件，因而该支座连同被定中的板借助该卡口接合被固定到该冷却装置，其中，为了保持该靶，分别在靶和靶架内设有至少三个相互间隔的导向成形部和/或槽，以便当该靶被安放到靶架上时所述靶的和/或所述靶架的导向成形部分别嵌入所述靶架的和/或所述靶的对应槽中，其中，“导向成形部-槽”配对如此分布，即，在每个“导向成形部-槽”配对中，该槽的宽度中心位置与对应的导向成形部的宽度中心位置重合，并且如此选择该位置，即该位置在室温下处于靶中心的一个轴向上，在所述靶和/或所述靶架在较高温度下热胀之后保持不变地处于靶中心的相同轴向上，其中该板的材料具有第一热胀系数α1，该支座的材料具有第二热胀系数α2，在此α1>α2。根据本专利技术的该板定中系统包括带有支座的板，如图1示意性所示，其中，板1具有正面1a、背面1c和外边缘面1d(其从正面延伸向背面)，并且由具有第一热胀系数α1的第一材料制造；该支座包括具有内侧面2e的用于容纳所述板的框形板架2并且由具有第二热胀系数α2的第二材料制造，其特征是：-在室温下，板架的内侧面2e的周长大于板1的边缘面1d的周长，由此，当该板1定中位于板架2内时，在该板的边缘面和该板架的内侧面之间存在具有规定缝宽S的缝隙，以及-该边缘面且优选是靠近底面1c的边缘面1d包括一个或多个导向成形部1f，该导向成形部优选在一基本平行于板1的背侧面1c的平面内向外延伸超过边缘面1d并且插入板架2的内侧面2e的对应的槽2n中，和/或边缘面1d包括一个或多个槽1n，所述槽优选在一基本平行于板的背侧面的平面内向内延伸进入边缘面1d并供板架2的内侧面2e的对应的导向成形部2f插入其中，-其中，该板定中系统包括至少三个这样的相互嵌合的“导向成形部-槽”配对，并且-其中，对于每一“导向成形部-槽”配对，“在板边缘面的切向上的宽度剖面形状”和“在垂直于板边缘面的方向上的长度剖面形状”是如此相互协调的，即在室温下在切向上的缝隙SB小于在该垂直方向上的缝隙SL，同时SL≥S，并且-其中，该“导向成形部-槽”配对如此分布，即在每个“导向成形部-槽”配对中，一个槽的宽度中心的位置MN与对应的导向成形部的宽度中心的位置MF重合，并且如此选择该位置，即它在室温下处于板中心PZ的一个轴向上，并且其在板1或者板1和板架2在较高温度下热胀之后保持不变地位于板中心PZ的相同轴向上(不仅在室温下，也在板1或者板1和板架2膨胀的较高温度下)，在板架2内的板1被定中锚固在板架2内，最多除了该缝隙SB外。在本专利技术的板定中系统中，板材的线性热胀系数优选大于支座材料的线性热胀系数，或者至少等于，即α1≥α2，优选α1>α2。本专利技术的一个特别优选的实施方式涉及一种“板-支座”系统，其包括带有支座的圆盘形板，其中，该板具有在其周向的大延伸范围内呈圆形且带有外板边缘的顶面，并且该板的材料具有第一热胀系数α1；而该支座具有在其其周向的大延伸范围内呈圆形的开口，所述开口由内支座镶边限定，并且支座材料具有第二热胀系数α2，其特征是，-在室温下，该支座的开口的周长大于该板的顶面的周长，由此，在该板居中位于该支座的开口中时，在板边缘和内支座镶边之间存在具有规定缝宽S的缝隙，并且-α2<α1，并且-板边缘包括一个或多个突出部，其从圆形表面的中心看在径向上从板边缘表面以突出部长度来延伸，并且插入该支座镶边的具有内凹长度的对应内凹部中，和/或该板边本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种作为用于PVD涂层的材料供体的涂覆源，其包括：a)安置在支座内的板，该板具有板正面和板背面以及定中机构，其中，该板正面设置用于在PVD过程中将层材料从该表面转变至气相，并且该定中机构设计成：在不同板温度时保证定中，b)设置在该板背面上的具有闭合冷却板的冷却装置，该闭合冷却板呈活动膜状，其中，为了保证在所述板背面和膜之间的良好热接触，将自粘的石墨膜粘附到该板背面上，其中，在该支座上和在该冷却装置上设有卡口接合的元件，因而该支座连同被定中的板借助该卡口接合被固定到该冷却装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.04.08 US 61/809,5241.一种作为用于PVD涂层的材料供体的涂覆源，其包括：a)安置在支座内的板，该板具有板正面和板背面以及定中机构，其中，所述支座包括用于容纳所述板的框形靶架，所述板是靶，该板正面设置用于在PVD过程中将层材料从表面转变至气相，并且该定中机构设计成：在不同板温度时保证定中，b)设置在该板背面上的具有冷却通道和闭合冷却板的冷却装置，该闭合冷却板呈活动膜状，其中，为了保证在所述板背面和膜之间的良好热接触，将自粘的石墨膜粘附到该板背面上，其中，在该支座上和在该冷却装置上设有卡口接合的元件，因而该支座连同被定中的板借助该卡口接合被固定到该冷却装置，其中，为了保持该靶，分别在靶和靶架内设有至少三个相互间隔的导向成形部和/或槽，以便当该靶被安放到靶架上时所述靶的和/或所述靶架的导向成形部分别嵌入所述靶架的和/或所述靶的对应槽中，其中，“导向成形部-槽”配对如此分布，即，在每个“导向成形部-槽”配对中，该槽的宽度中心位...

【专利技术属性】
技术研发人员：西格弗里德·克拉斯尼策尔，约格·哈克曼，耶格·科什保尔，
申请(专利权)人：欧瑞康表面处理解决方案股份公司特鲁巴赫，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH