[发明专利]用于溅射源的靶

说明书

技术领域

本发明涉及一种靶且涉及一种相关联的用于涂覆方法中的靶保持器。该涂覆方法特别包括用于将耐高温粘结层施加到基板上例如特别是施加到涡轮机叶片上的气体溅射方法。靶包含涂层材料，可特别通过离子化惰性气体等离子体的离子由靶溅射出所述涂层材料。靶被容纳在涂层源的壳体中的靶保持器上。借助于离子化惰性气体等离子体的流动使由靶溅射出的涂层材料到达要进行涂覆的基板。涂层源位于封闭的真空室中，对所述封闭真空室连续性地抽真空。离子化惰性气体和靶的沉积的涂层颗粒到达室内部的基板或被真空泵泵出。靶被焊接到靶保持器上或被直接螺合到靶保持器上。一种可能的解决方案是在靶保持器内钻出盲孔，靶被螺合在所述盲孔内。一方面，由于提供电流以获得用于产生阴极效应的电荷的缘故，且另一方面，由于气体的等离子体条件的产生和维持限于特定的温度和压力区域的缘故，因此使得靶在操作过程中暴露于高的热量输入。该热量必须通过靶保持器被带走。不仅对于解决方案中的焊接连接装置而且对于螺合装置而言，由于无法通过焊接连接装置或螺合连接装置的接触表面带走热量，因此在靶中可出现温度范围高于400℃的过热现象。这种过热导致在靶中产生高的残余应力，由此可导致形成裂纹且结果使得靶过早失效。

背景技术

在靶的底部本体内钻出一个或多个盲孔在现有技术中是已知的。靶的底部本体被成形为涂层材料圆盘，圆柱形靶被引入所述圆盘内，借助于收缩配合方式进入盲孔内。

这种盲孔总是仅与底部本体或换句话说仅与单个部分接界。当利用这种现有技术时出现的问题在于，由于存在不同的热应力，因此无法保证可在靶的底部本体与圆柱形靶之间保持连结。该实施例的另一问题在于需要在靶的底部本体中形成钻孔，这导致产生不可忽略的材料损失。在包含稀土、铂、钛或相似材料的涂层材料中，材料成本很难忽略。

另一个缺点在于底部本体和圆柱形靶仅可作为整体被拆除的事实。

另一个缺点在于，对于底部本体和圆柱形靶的组合而言，涂层的成分基本上是固定的且仅可能通过更换底部本体和/圆柱形靶而改变所述成分。

溅射靶在DE 44 26 751 A1中是已知的，所述溅射靶被用于阴极溅射工艺中。在加热溅射靶时由于其产生膨胀而导致从溅射靶的特定面积尺寸向上发生长度变化，由此导致在紧固到靶座上的溅射靶中产生热应力。这些热应力可导致对溅射靶和/或靶座产生损害，特别是对于更大尺寸的溅射靶而言情况更是如此。为此原因，在DE 44 26 751A1中，建议在非加热条件下将彼此隔开的单个部段本体组装成溅射靶，且所述单个部段本体仅在加热条件下彼此接触。这种已知解决方案的缺点在于对于每种材料组合必须重新确定部段本体的距离的事实。这种解决方案的另一个缺点在于每个靶部段需要多个紧固点。在这种情况下，紧固点之间的热应力还具有使得在紧固点的区域中产生裂纹或裂隙的效应，特别是如果靶材料使用脆性材料或者没有足够的压缩和/或拉伸强度的烧结或压制粉末的情况。已知的解决方案的另一个缺点是由于在靶部段与连接至冷却系统的靶座之间的热交换表面较小而导致的，原因在于必须基本上通过螺合连接装置进行散热。此外，根据一个实施例，溅射靶与靶座一起被“游动地”安装在阴极本体上，即平行于溅射靶表面进行可移置地安装。尽管通过这种措施的确减轻了由于紧固产生的热应力，然而却同时削弱了散热进入冷却系统内的性能。

在DE 197 38 815 A1中描述了与使用靶部段相关的另一个问题。使用靶部段需要专用的组装解决方案，特别是如果要保证靶部段已经位于阴极板上以便改进上述有缺陷的热传递过程的情况下。DE 197 38815 A1中示出的组装解决方案的确还需要利用调节螺栓以对靶部段进行定位。然而，由此推知对于每个靶部段而言必须至少存在第二种紧固可能性，原因在于调节螺栓仅承担了使靶部段位于中心和对所述靶部段进行定位的任务。因此，对于引入靶部段内的热应力而言，确实出现了与已经结合DE 44 26 751 A1中所示的靶部段布置所述的问题相同的问题。