DE4232007A1

DE4232007A1 - Zerstäubungskathode zum Einsatz in Vakuum-Beschichtungsanlagen

Info

Publication number: DE4232007A1
Application number: DE19924232007
Authority: DE
Inventors: Siegfried Schein; Hans-Peter Sticksel; Gerhard Joos
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1992-09-24
Filing date: 1992-09-24
Publication date: 1994-03-31

Description

Diese Erfindung betrifft eine Zerstäubungskathode zum Einsatz in Vakuum-Beschichtungsanlagen, im wesentlichen bestehend aus einem zu zerstäubenden Target und einer Targetgrundplatte mit einer Kühlwanne, die zusammen einen Hohlraum zur Führung eines Kühlmittels bilden.

Zerstäubungskathoden für die Beschichtung von Substra ten in Vakuum-Beschichtungsanlagen sind bis heute in vielfältigen Ausführungsformen bekannt. So unterschei den sich die Kathoden durch ihre unterschiedlichsten geometrischen und konstruktiven Ausführungen, sowohl des zu zerstäubenden Targets als auch des gesamten Targetunterbaus, der im wesentlichen aus einer Target grundplatte und einer Kühlwanne besteht.

Es sind Kathodenzerstäubungsvorrichtungen mit hoher Zerstäubungsrate allgemein bekannt, bei denen die Küh lung des Targets nach dem Prinzip der Direktkühlung mittels Kühlkanälen im Target oder auch durch Verbinden des Targets mit einer gekühlten Trägerplatte erfolgt. In den meisten Anwendungsfällen mit Kühlwanne ist diese als einstückige, massive nach oben geöffnete Wanne ausgeführt. Auf diese Wanne wird eine membranartige Targetgrundplatte aufgelegt, welche durch den im Hohl raum anstehenden Kühlmitteldruck direkt an der Target rückseite anliegt und dadurch eine gute Wärmeübertra gung ermöglicht.

Bekannt ist weiterhin eine Kathodenzerstäubungsvor richtung (P 39 37 558.7), bei der in die, in einer Tragplatte angeordneten Kühlkanäle vom Kühlmittel durch flossene dünnwandige Rohre eingelegt sind, deren Quer schnittsprofile den Querschnittsprofilen der Kühlkanäle entsprechen, so daß die Rohre mit ihren Außenwänden den Kontakt mit den Innenflächen der Kühlkanäle beziehungs weise mit der Rückseite des Targets haben.

Diese bisherigen Lösungen bestehen meist aus einer Baueinheit von verschiedenen Einzelteilen, die zum Einsatz im Vakuum eine äußerst anspruchsvolle Montage erforderlich machen. Nachteilig ist bei diesen bekann ten Vorrichtungen insbesondere die ungünstige Kühl mittel-Vakuum-Dichtung, welche meist ein vorhersehbares Leck darstellt oder ein konstruktionsbedingt unzurei chender Kontakt von der gekühlten Trägerplatte zum Target, was oft zu thermischen Problemen der Kathode führt. Weiterhin versucht man die Herstellkosten für die Kathoden ständig zu reduzieren, da diese als Ver brauchsmaterialien einen erheblichen Kostenfaktor dar stellen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, einen Kathodentyp zu entwickeln, der aus möglichst wenigen Einzelteilen besteht und somit eine spürbare Verbes serung der Handhabung durch eine geschlossene Wasser führung im Vakuum ermöglicht und zudem noch die Her stellkosten der Kathoden deutlich reduziert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Targetgrundplatte und die Kühlwanne aus Blechen bestehen und diese Bleche an ihren Nahtstellen mittels eines Explosiv-Schweißverfahrens vakuumdicht zusammen gefügt werden. Die Formgebung der Kühlwanne erfolgt nach dem Verschweißen durch den Einsatz einer Hoch druckhydraulik in Verbindung mit einer Stahldrückform.

Mit Vorteil wird durch die oben vorgestellte Target kühlung so eine geschlossene Wasserführung im Vakuum ermöglicht, die auch keine Dichtringe mehr erforderlich macht. Ohne zusätzlichen Montageaufwand ist somit auch die einfache Austauschbarkeit und Handhabung der Kühl wanne gewährleistet. Die Herstellkosten für eine er findungsgemäße Kühlwanne sind somit vorteilhafterweise um ca. die Hälfte reduziert worden, was sich im Betrieb für eine solche Vakuum-Beschichtungsanlage auf der Kostenseite spürbar deutlich macht.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmög lichkeiten zu; eine davon ist in den anhängenden Zeich nungen näher dargestellt und zwar zeigen:

Fig. 1 ein im wesentlichen ovales Target mit Leitblechen und Spannleisten in der Drauf sicht und in teilweise aufgebrochener Dar stellung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie XX in Fig. 1, im wesentlichen bestehend aus dem Target, der Targetkühlwanne sowie der Kühlmittelein- und -rückläufe.

Ein ovales Target 1 (Fig. 1) ist an seinen Längsseiten durch die geraden Spannleisten 2, 2′, . . . und in den Endbereichen durch die gebogenen Spannleisten 3, 3′, . . . gehalten. Die Spannleisten 2, 2′, . . ., 3, 3′, . . . sind durch die Schrauben 4, 4′, . . . mit einem nicht gezeig ten Targeträger verbunden. In der Mitte des Targets 1 ist eine weitere Spannleiste 5 mit Schrauben 6, 6′, . . . vorgesehen.

In einem der beiden gebogenen Endbereiche des Targets 1 sind der Kühlmitteleinlauf 7 sowie der Kühlmittelrück lauf 8 vorgesehen. Zur kontrollierten Führung des Kühl mittels in diesem Targetendbereich sind die Leitbleche 9, 10 mit den beiden Kühlmittelein- und -rückläufen 7, 8 verbunden. Ein weiteres Leitblech 11 ist in dem ge genüberliegenden Endbereich des Targets 1 vorgesehen.

Die Hochleistungskathoden der vorliegenden Art werden üblicherweise in Bauserien hergestellt. So beträgt beispielsweise die Breite der gezeigten Kathode ca. 280 mm, während die Länge zwischen 750 und 3750 mm vari iert. Dies ist der Einfachheit halber durch die ge brochene Darstellung in Fig. 1 angedeutet.

Das Target 1 in Fig. 2 besitzt eine ebene Rückseite und ist in den äußeren Randbereichen mittels der Spannlei sten 2, 2′, . . . mit dem Targetträger 16 verbunden. In einer Vertiefung in Targetmitte ist eine weitere Spann leiste 5 eingesetzt. Die membranartige Targetgrund platte 14 und die Kühlwanne 15 sind an ihrem Außenrand und im Bereich der mittleren Spannleiste 5 miteinander verschweißt und zwischen den Spannleisten 2, 2′, . . ., 5 und dem Targetträger 16 geklemmt. Während die Target grundplatte 14 an der Rückseite des Targets 1 eben anliegt, ist die Kühlwanne 15 zwischen den Einspann stellen der Spannleisten 2, 2′, . . . sowie 5 bauchig nach unten ausgeformt. Die beiden zylindrischen Rohre für den Kühlmitteleinlauf 7 und den Kühlmittelrücklauf 8 sind in der Kühlwanne 15 senkrecht nach unten zur Tar getrückseite angeordnet. In dem ringförmigen Hohlraum 17 der Kühlwanne 15 befinden sich die Leitbleche 9, 10 zur Führung des Kühlmittels. Diese Leitbleche 9, 10 sind an den Einspannstellen unterhalb der Spannleisten sowie an den Schweißstegen 12 und 13 mit der Target grundplatte 14 fest verbunden.

Bezugszeichenliste

1 Target 2, 2′, . . . Spannleiste, gerade
3, 3′, . . . Spannleiste, gebogen
4, 4′, . . . Schraube
5 Spannleiste
6, 6′, . . . Schraube
7 Kühlmitteleinlauf
8 Kühlmittelrücklauf
9 Leitblech
10 Leitblech
11 Leitblech
12 Schweißsteg
13 Schweißsteg
14 Targetgrundplatte
15 Kühlwanne
16 Targetträger
17 Hohlraum

Claims

1. Zerstäubungskathode zum Einsatz in Vakuum-Be schichtungsanlagen, im wesentlichen bestehend aus einem zu zerstäubenden Target (1) und einer Target grundplatte (14) mit einer Kühlwanne, die zusammen einen Hohlraum zur Führung eines Kühlmittels bil den, dadurch gekennzeichnet, daß die Targetgrund platte (14) und die Kühlwanne (15) aus Blechen bestehen, die an ihren Nahtstellen mittels eines Explosiv-Schweißverfahrens vakuumdicht zusammenge fügt werden.

2. Zerstäubungskathode nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Target (1) einen ovalen Grundriß aufweist.

3. Zerstäubungskathode nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Target (1) eine ebene Rück seite aufweist.

4. Zerstäubungskathode nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Targetgrundplatte (14) an der Rückseite des Targets (1) dicht anliegt.

5. Zerstäubungskathode nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Targetgrundplatte (14) und die Kühlwanne (15) in der Draufsicht in etwa die gleiche Kontur aufweisen wie das Target (1).

6. Zerstäubungskathode nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Targetgrundplatte (14) und die Kühlwanne (15) in ihrem radial äußeren Bereich miteinander verschweißt sind.

7. Zerstäubungskathode nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Targetgrundplatte (14) und die Kühlwanne (15) durch weitere Schweißnähte miteinander verbunden sind.

8. Zerstäubungskathode nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Hohlraum (17) zur Führung des Kühlmittels in der Draufsicht eine ovale Form aufweist.

9. Zerstäubungskathode nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Kühlwanne (15) ein Kühl mitteleinlauf (7) und ein Kühlmittelrücklauf (8) vorgesehen sind.

10. Zerstäubungskathode nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß in den Bogenbereichen des Hohl raumes (17) Leitbleche (9, 10, 11) zur Führung des Kühlmittels vorgesehen sind.