[發明專利]與間接的冷卻裝置相匹配的靶

有效

• 申請號: 201380018809.0
• 申請日: 2013-03-05
• 公開（公告）號: CN104204286B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: S.克拉斯尼策爾;J.哈格曼
• 申請（專利權）人: 歐瑞康表面解決方案股份公司;普費菲孔
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 陳浩然,李婷

技術領域

本發明涉及這樣的靶(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)。這種靶在應用中主要由源支架(Quellenhalterung)保持，在其中設置有用于冷卻靶的器件。本發明尤其涉及包括這樣的靶的涂覆源(Beschichtungsquelle)。

背景技術

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立在靶表面之上的等離子體提供。通過將負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性。在HIPIMS方法中利用該效應。

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。

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變成熱，且將靶加熱。熱必須通過冷卻部引開。為此，根據現有技術存在不同的附件，其將在下面進行簡短概述。

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處轉變成熱的功率通過在靶材料5中的熱傳導傳導至靶背側7。在水通道9中流動的冷卻液體11可將熱流相應于其熱容和流動情況引開。在靶背側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。其他的構件(其例如用于產生真空、隔離、冷卻液體的輸送和引出)對于本領域技術人員是已知的且在此取消它們的圖示。

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。因此例如存在產生冷卻液體泄漏的風險。如果需要經常更換靶材料，那么該風險特別大。

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203固定(例如擰緊或夾住)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的冷卻通道209，運動通過冷卻通道209的液體將熱引開。

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，熱傳導顯著降低且證實為與壓力相關。但壓緊力例如僅可通過固定螺栓導入，也就是說，僅可局部地改善熱傳導。

這種情況可通過在兩個表面之間設置接觸膜來改善。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。

該方法的缺點是，接觸薄膜的裝配尤其在靶豎直裝配時很困難且很麻煩。如果發生經常更換靶材料，那么這關系特別重大。在石墨薄膜的情況下，雖然側向的熱傳導性很好，然而橫向的熱傳導性很差。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0.5mm的厚度的石墨薄膜。

發明內容

因此，存在用于靶的經改善的冷卻裝置的需求，該冷卻裝置尤其相對于由現有技術已知的裝置改善靶材料的更換。

本發明基于上面簡略繪制出的間接的冷卻裝置的改進方案。根據本發明，該目的由此解決，即，在靶本體的背側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均勻地且無間隙地粘在一起。由此保證在靶本體的背側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在在冷卻板的表面與靶本體的背側之間具有接觸薄膜作用。