DE19916941A1

DE19916941A1 - Cooling finger, for a sputter deposition cathode, has a blind bore containing a central strip with a bottom edge spaced by a small specified distance from the blind bore bottom

Info

Publication number: DE19916941A1
Application number: DE1999116941
Authority: DE
Inventors: Carsten Krueck
Original assignee: Leybold Systems GmbH
Current assignee: Leybold Systems GmbH
Priority date: 1999-04-15
Filing date: 1999-04-15
Publication date: 2000-10-19

Abstract

Cooling finger has a blind bore (3) containing a central strip (5) having a bottom edge (5') spaced by a small specified distance from the blind bore bottom (3'). A cooling finger, for a cathodic sputtering unit, consists of a head (1) and an adjoining cylindrical portion (2) with a longitudinal blind bore (3), the head having a coolant inlet (4) and outlet (6) connected to the blind bore. A strip (5) is arranged centrally along the blind bore and seats on both sides of the blind bore wall with its broad side facing the inlet and outlet, the strip bottom edge (5') being spaced by 2-10 mm from the end (3') of the blind bore.

Description

Kühlfinger für eine Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung, die aus einem Kopf mit einem sich daran anschließenden zylindrischen Teil, der eine begrenzte Bohrung in Längsrichtung aufweist, besteht, bei dem der Kopf einen Eintritt und einen Austritt für ein Kühlmedium aufweist, die jeweils mit der begrenzten Bohrung verbunden sind.Cold finger for a device for Sputtering from a head with a adjoining cylindrical part, the has a limited bore in the longitudinal direction, with the head one entry and one Has outlet for a cooling medium, each are connected to the limited bore.

Kühlfinger für Vorrichtungen zur Kathodenzerstäubung sind bekannt. In der DE-PS 196 43 098 ist eine Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung für die Herstellung von Schichten auf einem Substrat mittels einer in eine Vakuumkammer einbringbaren Zerstäubungskathode, die mit Bezug auf die Mittelachse der Zerstäubungskathode konzentrisch angeordnete Magnete beziehungsweise Ringmagnete, Polschuhe und ein Target aufweist, beschrieben, bei der mittig ein Kühlfinger angeordnet ist. Der Kühlfinger weist einen als Flansch ausgebildeten Kopf mit einem sich daran anschließenden zylindrischen Teil auf, wobei der zylindrische Teil eine begrenzte Bohrung in Längsrichtung aufweist. Im Kopf des Kühlfingers sind ein Eintritt und ein Austritt für ein Kühlmedium vorgesehen. Als Kühlmedium kommt dabei Kühlwasser zum Einsatz. Am unteren Teil des Kühlfingers ist eine Mittelmaske angeordnet. In der begrenzten Bohrung ist ein Leitungsrohr mittig angeordnet, durch welches das Kühlwasser in den Kühlfinger eingetragen wird. Das Kühlwasser gelangt so von oben durch das Leitungsrohr in die begrenzte Bohrung, strömt außen am Leitungsrohr nach oben und gelangt schließlich zum Austritt für das Kühlmedium. Bei diesem Kühlfinger ist nachteilig, daß eine zentrische Anordnung des Leitungsrohres nur in ungenügendem Maße realisiert werden kann, da das Leitungsrohr in der Regel von der Mitte her ausbricht, so daß der ringförmige Strömungsquerschnitt zwischen dem Leitungsrohr und der Wandung der begrenzten Bohrung über die Länge des zylindrischen Teils nicht konstant ist, was zur Folge hat, daß eine gleichförmige Kühlwirkung über die Länge des zylindrischen Teils nicht realisiert werden kann. Darüber hinaus geht durch die Anordnung des Leitungsrohres relativ viel Platz verloren, der nicht als Strömungsquerschnitt genutzt werden kann, so daß der Durchmesser des zylindrischen Teils bei einem vorgegebenen Kühlwasserdurchsatz relativ groß gewählt werden muß.Cold fingers for devices for Cathode sputtering is known. In the DE-PS 196 43 098 is a device for Cathode sputtering for the production of Layers on a substrate using one in one Vacuum chamber insertable sputtering cathode, those related to the central axis of the Atomizing cathode arranged concentrically Magnets or ring magnets, pole shoes and has a target, described in the middle a cooling finger is arranged. The cold finger has a flange-shaped head an adjoining cylindrical part on, with the cylindrical part a limited Has bore in the longitudinal direction. In the head of the Cold fingers are an entry and an exit for a cooling medium is provided. Comes as a cooling medium cooling water is used. At the bottom of the A middle mask is arranged on the cooling finger. In A pipe is in the middle of the limited bore arranged, through which the cooling water in the Cold finger is entered. The cooling water gets from above through the conduit into the limited bore, flows on the outside of the conduit up and eventually comes out for the cooling medium. With this cold finger is disadvantageous that a central arrangement of the Pipe pipe only insufficiently realized can be because the conduit is usually from breaks out in the middle, so that the ring-shaped Flow cross section between the conduit and the wall of the limited bore over the length of the cylindrical part is not constant what has the consequence that a uniform cooling effect not over the length of the cylindrical part can be realized. It also goes through the arrangement of the conduit relatively much Lost space, not as a flow cross-section can be used so that the diameter of the cylindrical part at a given Cooling water throughput can be chosen relatively large got to.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühlfinger für eine Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung zu schaffen, mit welchem eine homogene Kühlung über die Länge des Kühlfingers auf relativ einfache Weise erreicht werden kann. Dabei soll möglichst wenig Platz zur Ausbildung des Strömungsquerschnitts durch die Anordnung von Einbauten verlorengehen.The invention has for its object a Cold finger for a device for To create sputtering, with which one homogeneous cooling over the length of the cooling finger can be achieved in a relatively simple manner. As little space as possible should be used for training of the flow cross section through the arrangement of Internals get lost.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der begrenzten Bohrung mittig in Längsrichtung der begrenzten Bohrung ein an der Wandung der begrenzten Bohrung beidseitig anliegender, mit seinen Breitseiten dem Eintritt und dem Austritt für ein Kühlmedium zugewandter Blechstreifen angeordnet ist, dessen dem Kopf abgewandte Kante einen Abstand zum Ende der begrenzten Bohrung von 2 mm bis 10 mm aufweist. Unter der begrenzten Bohrung ist eine Bohrung zu verstehen, die nicht durchgängig verläuft. Der Blechstreifen weist in der Regel eine Dicke zwischen 1 mm und 3 mm auf. Je nach Durchmesser des Kühlfingers können jedoch auch andere Dicken für den Blechstreifen gewählt werden. Der Blechstreifen ist mit seinen Breitseiten dem Eintritt und dem Austritt für ein Kühlmedium zugewandt. Dadurch ist es möglich, daß das Kühlmedium über den Eintritt in den Kühlfinger gelangt, am Blechstreifen entlang nach unten strömt, an der dem Kopf abgewandten Kante des Blechstreifens zwischen dieser Kante und dem Ende der begrenzten Bohrung eine Strömungsänderung erfährt und anschließend in der begrenzten Bohrung an der anderen Breitseite des Blechstreifens nach oben strömt und schließlich zum Austritt gelangt. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß eine homogene Kühlwirkung über die Länge des zylindrischen Teils des Kühlfingers realisiert werden kann. Die zentrische Anordnung des Blechstreifens in der begrenzten Bohrung ist auf relativ einfache Weise möglich, wobei die Fixierung des Blechstreifens im Kopf des Kühlfingers in besonders vorteilhafter Weise erfolgen kann. Durch die Anordnung des Blechstreifens geht relativ wenig Platz für die Ausbildung eines Strömungsquerschnitts verloren, so daß bei vorgegebenem Durchsatz des Kühlmediums der Durchmesser des zylindrischen Teils in der Regel kleiner gewählt werden kann, als das bei Kühlfingern nach dem Stand der Technik der Fall ist. Der Kopf des Kühlfingers kann mehrteilig ausgestaltet sein. Es ist auch möglich, daß sich der zylindrische Teil des Kühlfingers direkt als Fortsatz des Kopfes darstellt, so daß der untere Teil des Kopfes und der zylindrische Teil beispielsweise als Einzelteil gefertigt werden können.The object underlying the invention will solved in that in the limited bore center in the longitudinal direction of the limited bore on the wall of the limited bore on both sides adjacent, with its broad sides the entrance and facing the outlet for a cooling medium Sheet metal strip is arranged, the head of which edge away from the end of the limited bore from 2 mm to 10 mm. There is a hole under the limited hole understand that does not run continuously. The Sheet metal strips usually have a thickness between 1 mm and 3 mm. Depending on the diameter the cooling finger can also have other thicknesses can be selected for the metal strip. The With its broad sides, sheet metal strip is like that Entry and exit for a cooling medium facing. This makes it possible for the Cooling medium through the entry into the cooling finger reached, down along the metal strip flows on the edge of the Sheet metal strip between this edge and the end the limited bore a flow change experiences and then in the limited bore on the other broad side of the metal strip flows up and finally comes to the exit. It has surprisingly been found that a homogeneous cooling effect over the length of the cylindrical part of the cooling finger realized can be. The central arrangement of the Sheet metal strip in the limited hole is on relatively simple way possible, the Fixing the metal strip in the head of the Cooling fingers in a particularly advantageous manner can be done. By arranging the Sheet metal strip leaves relatively little space for them Formation of a flow cross section lost, so that at a given throughput of the cooling medium the diameter of the cylindrical part in the Can usually be chosen smaller than that at Cold fingers according to the prior art is. The head of the cooling finger can consist of several parts be designed. It is also possible that the cylindrical part of the cooling finger directly as Represents continuation of the head, so that the lower Part of the head and the cylindrical part for example, be manufactured as a single part can.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Eintritt und der Austritt für ein Kühlmedium jeweils in gleicher Höhe angeordnet sind. Dies ermöglicht eine einfache Fertigung des Kopfes des Kühlfingers, da der konstruktive Aufwand relativ gering gehalten werden kann. A preferred embodiment of the invention is that entry and exit for one cooling medium each at the same level are arranged. This enables easy Manufacturing the head of the cold finger, since the design effort kept relatively low can be.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Blechstreifen in einem oberen Teil des Kopfes befestigt. Dabei ist es vorteilhaft, den oberen Teil des Kopfes lösbar zu gestalten, so daß die Fixierung des Blechstreifens auf einfache Weise erfolgen kann. Die Befestigung des Blechstreifens kann dabei beispielsweise in einer Nut erfolgen, die im oberen Teil des Kopfes angeordnet ist. Auf diese Weise wird die zentrische Fixierung des Blechstreifens erleichtert.According to a further preferred embodiment of the Invention is the sheet metal strip in an upper one Part of the head attached. It is advantageous to detachably the upper part of the head shape so that the fixation of the metal strip can be done easily. The attachment the sheet metal strip can, for example, in a groove is made in the upper part of the head is arranged. In this way the centric fixation of the metal strip facilitated.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist im unteren Teil des zylindrischen Teils außen eine umlaufende Einkerbung angeordnet. Die umlaufende Einkerbung im unteren Teil des zylindrischen Teils ermöglicht eine relativ einfache Fixierung einer Mittelmaske am Kühlfinger, die in vorteilhafter Weise besonders schnell erfolgen kann.According to a further preferred embodiment of the Invention is in the lower part of the cylindrical A circumferential notch is partially arranged on the outside. The circumferential notch in the lower part of the cylindrical part allows a relative simple fixation of a middle mask on Cold fingers, which are particularly advantageous can be done quickly.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung (Fig. 1, Fig. 2) näher und beispielhaft erläutert.The invention is explained in more detail and by way of example with reference to the drawing ( FIG. 1, FIG. 2).

Fig. 1 zeigt den Kühlfinger im Längsschnitt, Fig. 1 shows the cold finger in the longitudinal section,

Fig. 2 zeigt den Kühlfinger im Querschnitt gemäß Schnitt A-A nach Fig. 1. FIG. 2 shows the cooling finger in cross section according to section AA according to FIG. 1.

In Fig. 1 ist der Kühlfinger für die Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung im Längsschnitt dargestellt. Der Kühlfinger besteht aus einem Kopf 1 mit einem sich daran anschließenden zylindrischen Teil 2, der eine begrenzte Bohrung 3 in Längsrichtung aufweist. Im Kopf 1 sind ein Eintritt 4 und ein Austritt 6 für ein Kühlmedium genau gegenüberliegend angeordnet, die jeweils mit der begrenzten Bohrung 3 verbunden sind. In der begrenzten Bohrung 3 ist mittig in Längsrichtung der begrenzten Bohrung ein an der Wandung der begrenzten Bohrung 3 beidseitig anliegender, mit seinen Breitseiten dem Eintritt 4 und dem Austritt 6 für ein Kühlmedium zugewandter Blechstreifen angeordnet, dessen dem Kopf 1 abgewandte Kante 5' einen Abstand zum Ende 3' der begrenzten Bohrung 3 von 2 mm bis 10 mm aufweist. Der Eintritt 4 und der Austritt 6 für ein Kühlmedium sind dabei jeweils in gleicher Höhe angeordnet. Der Blechstreifen 5 ist in einem oberen Teil 1' des Kopfes 1 befestigt. Im unteren Teil des zylindrischen Teils 2 ist außen eine umlaufende Einkerbung 7 angeordnet. Sie dient der vorteilhaften Fixierung einer Mittelmaske 8, die lediglich schematisch angedeutet ist. Das in der Regel flüssige Kühlmedium, wie beispielsweise Wasser, gelangt über den Eintritt 4 in den Kühlfinger und strömt zunächst der Breitseite des mittig angeordneten Blechstreifens 5 entgegen. Anschließend fließt das Kühlmedium zwischen der Breitseite des Blechstreifens 5 und der Wandung der begrenzten Bohrung in Längsrichtung des zylindrischen Teils nach unten, wobei es danach eine Änderung der Strömungsrichtung an der dem Kopf 1 abgewandten Kante 5' des Blechstreifens 5 erfährt. Zwischen der dem Kopf 1 abgewandten Kante 5' des Blechstreifens 5 und dem Ende 3' der begrenzten Bohrung 3 bildet sich ein Spalt aus, durch den das Kühlmedium strömt. Anschließend strömt das Kühlmedium an der anderen Breitseite des Blechstreifens 5 entlang nach oben zum Austritt 6. Die Strömungsrichtung des Kühlmediums im Kühlfinger verläuft somit in Pfeilrichtung. Die begrenzte Bohrung 3 muß dabei keinen konstanten Durchmesser aufweisen. Der obere Teil 3'' der Bohrung 3 kann beispielsweise einen größeren Durchmesser aufweisen, was den Eintrag und den Austrag des Kühlmediums erleichtert.In Fig. 1, the cooling finger for the device for sputtering is shown in longitudinal section. The cooling finger consists of a head 1 with an adjoining cylindrical part 2 , which has a limited bore 3 in the longitudinal direction. In the head 1 , an inlet 4 and an outlet 6 for a cooling medium are arranged exactly opposite, each of which is connected to the limited bore 3 . In the limited bore 3 in the middle in the longitudinal direction of the limited bore there is a sheet metal strip lying on both sides of the wall of the limited bore 3 , with its broad sides facing the inlet 4 and the outlet 6 for a cooling medium, the edge 5 'of which is turned away from the head 1 ' to the end 3 'of the limited bore 3 from 2 mm to 10 mm. The inlet 4 and the outlet 6 for a cooling medium are each arranged at the same height. The sheet metal strip 5 is fastened in an upper part 1 'of the head 1 . A circumferential notch 7 is arranged on the outside in the lower part of the cylindrical part 2 . It is used to advantageously fix a center mask 8 , which is only indicated schematically. The usually liquid cooling medium, such as water, enters the cooling finger via the inlet 4 and initially flows towards the broad side of the centrally arranged sheet metal strip 5 . The cooling medium then flows downward between the broad side of the sheet metal strip 5 and the wall of the limited bore in the longitudinal direction of the cylindrical part, after which it experiences a change in the flow direction at the edge 5 ′ of the sheet metal strip 5 facing away from the head 1 . Between the edge 5 'of the sheet metal strip 5 facing away from the head 1 and the end 3 ' of the limited bore 3 , a gap is formed through which the cooling medium flows. The cooling medium then flows along the other broad side of the metal strip 5 upwards to the outlet 6 . The direction of flow of the cooling medium in the cooling finger thus runs in the direction of the arrow. The limited bore 3 does not have to have a constant diameter. The upper part 3 ″ of the bore 3 can have a larger diameter, for example, which facilitates the entry and the discharge of the cooling medium.

In Fig. 2 ist der Kühlfinger im Querschnitt gemäß Schnitt A-A in Fig. 1 dargestellt. Der Blechstreifen 5 liegt beidseitig an der Wandung der begrenzten Bohrung 3 an. Auf diese Weise wird die begrenzte Bohrung 3 in zwei Kanäle mit entgegengesetzter Strömungsrichtung unterteilt. FIG. 2 shows the cooling finger in cross section according to section AA in FIG. 1. The sheet metal strip 5 lies on both sides against the wall of the limited bore 3 . In this way, the limited bore 3 is divided into two channels with opposite flow directions.

Claims

1. cooling finger for a device for cathode sputtering, which consists of a head ( 1 ) with an adjoining cylindrical part ( 2 ), which has a limited bore ( 3 ) in the longitudinal direction, in which the head ( 1 ) has an inlet ( 4 ) and an outlet ( 6 ) for a cooling medium, each of which is connected to the limited bore ( 3 ), characterized in that in the limited bore ( 3 ) centrally in the longitudinal direction of the limited bore ( 3 ) on the wall of the limited bore ( 3 ) on both sides, with its broad sides facing the inlet ( 4 ) and the outlet ( 6 ) for a cooling medium, is arranged in a strip ( 5 ), the edge ( 5 ) of which faces away from the head ( 1 ) a distance from the end ( 3 ') of the limited bore ( 3 ) from 2 mm to 10 mm.

2. Cooling finger according to claim 1, characterized in that the inlet ( 4 ) and the outlet ( 6 ) for a cooling medium are each arranged at the same height.

3. Cooling finger according to claim 1 or claim 2, characterized in that the sheet metal strip ( 5 ) in an upper part ( 1 ') of the head ( 1 ) is attached.

4. Cooling finger according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the lower part of the cylindrical part ( 2 ) a circumferential notch ( 7 ) is arranged on the outside.