[发明专利]与间接的冷却装置相匹配的靶

说明书

技术领域

本发明涉及这样的靶(Target)，其表面尤其在真空条件下用作在PVD方法的范围中的材料源(Materialquelle)。本发明尤其涉及这样的靶，其用于溅射(下面将概念“溅射”与PVD方法“喷射”同义地来使用)。这种靶在应用中主要由源支架(Quellenhalterung)保持，在其中设置有用于冷却靶的器件。本发明尤其涉及包括这样的靶的涂覆源(Beschichtungsquelle)。

背景技术

在溅射时，在真空条件下利用离子轰击靶的表面。通过轰击使材料从靶表面脱离，其可存储到在为此设置的、放置在靶表面的视域中的基材上。为此所需的离子由设立在靶表面之上的等离子体提供。通过将负电压施加到靶处使离子朝靶加速。每时间单位流动的离子越多，涂覆率就越高。施加到靶处的电压越高，离子冲击在靶表面上的速度越高且从靶脱离的喷射的材料能量越高。因此，高的功率输入是值得期望的。此外，已知在喷射的材料的电离度与功率密度之间的相关性。在HIPIMS方法中利用该效应。

施加到这种溅射靶处的平均的功率密度通常处在从5W/cm²至30W/cm²的范围中。

然而，溅射是带有很低的能量效率的PVD涂覆方法。这意味着，提供的能量的大部分在靶中转变成热，且将靶加热。热必须通过冷却部引开。为此，根据现有技术存在不同的附件，其将在下面进行简短概述。

a) 直接冷却的靶

对于例如在图1中示意性地示出的直接冷却的靶1，将在靶表面3处转变成热的功率通过在靶材料5中的热传导传导至靶背侧7。在水通道9中流动的冷却液体11可将热流相应于其热容和流动情况引开。在靶背侧7与冷却液体11之间存在非常好的直接的热接触。然而，在这种情况下必需将靶例如通过螺栓13连接到基体15处。此外，必须设置密封部17，其密封真空不受冷却液体11(例如水)的影响。此外，在图1中草绘了电的供电线路6。在其他情况下，该附图仅仅是示意性的附图。其他的构件(其例如用于产生真空、隔离、冷却液体的输送和引出)对于本领域技术人员是已知的且在此取消它们的图示。

虽然该直接冷却的靶的迷人之处在于非常好的冷却功率，但由于冷却剂-真空，在更换靶时，对于水-靶结合部的密封和必需的拆开来说具有决定性的缺点。因此例如存在产生冷却液体泄漏的风险。如果需要经常更换靶材料，那么该风险特别大。

b) 间接冷却的靶

对于例如在图2中示出的间接冷却的靶，靶201以其背侧203固定(例如拧紧或夹住)在源支架205处，其中，在源支架205中集成有本身闭合的冷却板207。冷却板207例如包括利用冷却剂流经的冷却通道209，运动通过冷却通道209的液体将热引开。

在这种情况下，冷却液体通道由坚固的固定的覆盖部限制。为了冷却和电接触覆盖部，靶例如在周围或必要时在靶的中部中利用螺栓来固定。该方法尤其引起两个问题：

热通道由靶背侧的表面和冷却板的表面形成。在没有特别的措施的情况下，这两个表面形成边界面，其在很大程度上不同于理想的平坦的接触副。在图3中示出了这样的情况。在这种情况下，热传导显著降低且证实为与压力相关。但压紧力例如仅可通过固定螺栓导入，也就是说，仅可局部地改善热传导。

这种情况可通过在两个表面之间设置接触膜来改善。接触薄膜例如可包含铟、锡或石墨。薄膜可通过其延展性补偿在靶背侧与冷却板的表面之间的不平坦性。此外，可将压紧力更均匀地施加到面上。

该方法的缺点是，接触薄膜的装配尤其在靶竖直装配时很困难且很麻烦。如果发生经常更换靶材料，那么这关系特别重大。在石墨薄膜的情况下，虽然侧向的热传导性很好，然而横向的热传导性很差。因此，石墨薄膜必须一方面很薄，以便其很差的横向的热传导性并未妨碍冷却过程。另一方面必需一定的薄膜厚度，以便避免薄膜在装配时损坏。因此，使用带有不低于0.5mm的厚度的石墨薄膜。

发明内容

因此，存在用于靶的经改善的冷却装置的需求，该冷却装置尤其相对于由现有技术已知的装置改善靶材料的更换。

本发明基于上面简略绘制出的间接的冷却装置的改进方案。根据本发明，该目的由此解决，即，在靶本体的背侧处安装有与靶本体固定的连接的自粘性的碳薄膜。薄膜可在未装配靶本体的情况下与靶本体的背侧均匀地且无间隙地粘在一起。由此保证在靶本体的背侧与碳薄膜之间的非常好的热接触。然后可将靶本体以简单的方式装配在源支架处。固定在靶处的碳薄膜现在在冷却板的表面与靶本体的背侧之间具有接触薄膜作用。