用於濺射過程的陰極管的製作方法

2023-06-12 17:13:11

專利名稱：用於濺射過程的陰極管的製作方法
技術領域：
本發明一種在濺射過程中使用的具有靶滑架和靶的陰極管，其中，具有良好導電和導熱性能的層位於靶的滑架和靶之間。
背景技術：
除了所謂的平面陰極之外，由於陰極管在塗覆基板上具有非常高的效率，所以其使用越來越頻繁。這種陰極管包含靶的滑架(target carrier)，靶(target)和固定在靶的滑架中的磁性系統。
當靶在濺射過程中被消耗時，靶連同靶的滑架一起被處理。並在相應的濺射單元中安裝帶有新滑架的新靶。
生產圓柱形濺射靶的方法已經公知，該方法形成的冷卻管包含冷卻物質流動的通道(US 2001/0047936 A1)。此外，會產生幾個由待濺射的材料組成的圓環。所產生的這些圓環隨後置於冷卻管上，從而使得這些圓環在被濺射的時候，其突出部分在基板上形成一個層。
而且，已公知的濺射靶包含具有濺射材料的管(tube)和套筒，其中套筒的內徑比管的外徑要大。從而在管和套筒之間形成環形的空間(US 6 409897 B1)。該環形空間至少部分地由熱傳導材料填充，該熱傳導材料包括由單晶(particle)組成的材料，該材料在周圍溫度下流動。
而且，已公知圓柱靶包含位於滑架上的圓柱靶材料(US 2003/0136662A1)。靶材料和滑架之間具有緩衝元件。該緩衝元件可能是碳化氈。
類似地，在靶的滑架和靶之間插入有導電墊(matt)(US 6 787 011 B2)。
而且，公知的靶的結構具有圓柱滑架元件和至少一個包含靶材料的中空圓柱靶，該靶至少部分地環繞滑架元件(DE 10 2004 031 161 A1)。在滑架元件和靶之間設置有夾緊環或一個甚至幾個夾緊楔。
最後，另一種靶的滑架結構也已公知，其包含布置有靶罩(shell)的滑架(DE 102 31 203 A1)。靶罩在這裡由滑動至滑架上的靶套筒形成。在滑架和靶套筒之間有效地設置有至少一個夾緊元件。

發明內容
本發明解決促使單件或多件靶管滑動到滑架管上的問題。
這個問題已經參照權利要求1的特徵得以解決。
因此，本發明涉及一種帶有靶的滑架和靶的陰極管。這裡的靶可由單件或多件組成。在靶的滑架和靶之間沿著靶的滑架的縱軸線設置有多個由導熱材料製成的環型元件。窄圓環使環型元件相互分開。靶的至少一個端面具有斜面，這樣可使靶易於在分離的環型元件上滑動。
本發明的優勢尤其在於，即使是很難控制的靶，如鉬或ITO組成的熱膨脹係數低的靶，也因為粘接的省略而應用起來比以前更加容易。此外，由於濺射的靶碎片沒有被粘接劑汙染，所以可重新利用。當使用多件靶時，由於相鄰的靶圓環之間設置有極小的膨脹間隙，所以由靶材料在濺射過程中受熱產生的材料應力可以得到補償。


本發明具體實施例在附圖中示出，並將在下文進行更詳細的說明。在附圖中圖1示出帶有單件靶的陰極管圖2示出帶有多件靶的陰極管圖3示出帶有靶件的滑架管圖4示出帶兩個靶件的滑架管圖5示出兩個環形靶滑至其上的滑架管。
具體實施例方式
圖1是陰極管的側視圖。示出滑架管2和單件靶3以及兩個固定圓環4、5。
圖2中還示出另一陰極管6。另外，還示出滑架管7和兩個固定圓環8、9。但是，這裡的靶包括多個圓環靶10-17。
在圖3中，除了圓環靶其中之一以外，其他所有圓環靶都被卸下。因此可以看到滑架管18的表面。該滑架管18具有多個區段，每個區段中都設置有石墨箔帶19-24。該石墨箔帶由天然的石墨組成，並已轉化成為石墨夾層混合物。例如，相應的箔片是Meitingen D-86405的SGL Technik GmbH提供的標誌為SIGRAFLEX的產品。
滑架管18的區段由圍繞滑架管18的圓柱形外周等距延伸的圓環25-30形成，在相鄰的圓環之間分布有石墨箔帶19至24。在石墨箔帶19-24中，連接線31-35沿滑架管18的圓周方向相互偏移地設置，從而使多條連接線沒有形成直線。
圓環靶36沿箭頭37方向滑動至石墨箔帶24。因此，沿著箭頭38的方向施加壓力，從而壓縮彈性石墨箔帶24。因此，其外徑比其他未受壓縮的石墨箔帶19-23的外徑要小。此外，其不具有連接線。當進一步滑動圓環靶36時，石墨箔帶19-23也會受到壓縮。
使滑架管18完全裝配石墨箔帶19-24並且隨後在仍然具有空間(free)的整個靶長度上滑動圓環靶是沒有必要的。相反，甚至需要節約材料，在各區段中僅僅插入足夠的石墨箔帶19-24，從而使將要在其上進行滑動的圓環靶完全由箔襯託(underlined)。只有在滑動到下一個靶圓環前，才須向其他必要的區段布置石墨箔帶。因此，靶圓環僅在各個實例要求的特定石墨箔帶上滑動。只有當涉及整個靶管時，才必須使其在所有布置有石墨箔帶的區段上進行完全的滑動。
圖4再次對圖3的構造進行了描述，不過該圖中設置有兩個分段圓環靶36、41和分段的石墨箔帶19-24。這裡沒有示出連接線31-35。除了已滑動到管上的圓環靶36以外，也可看到處於滑動過程中的圓環靶41。兩個圓環靶36和41都設置有左末端斜面42、43，這兩個斜面有利於向石墨箔帶19-24上滑動。由快速定位粘合劑固定入位的石墨箔帶19-24的外徑在非壓縮狀態下比圓型靶41的內徑要大。
圖5再次示出根據圖4的構造，但是圖5中圓環41已被移到了左邊。可以看到，通過沿箭頭37方向移動左邊的圓環靶41的斜面43，石墨箔帶22在其上邊緣接合。當沿箭頭37的方向進一步移動圓環靶41時，壓力沿箭頭38、44方向施加到石墨箔帶22上。從而使石墨箔帶受到壓縮，最終其上邊緣與圓環25-30、40的上邊緣處於同一平面上。
對圓環靶41進行預熱將有利於圓環靶41滑動或施加壓力。靶圓環36、41的連接處點因此能夠擱置在圓環25-30上。這樣，長度達到4米的靶可以毫無問題地得以利用。
圓環25-30將滑架管18分成多個區段。當在滑架管上滑動時，作用於石墨箔帶19-23上的摩擦力就會減少，這是因為石墨箔帶19-23可本身停留在圓環25-30上，並且石墨箔帶19-23的滑動被阻止。由此，石墨箔帶19-23可在圓環靶36和滑架管18的較強壓制下被夾緊，從而產生更好的導電性和熱傳遞。
為防止位於相鄰的圓環靶36、41之間約0.5mm寬的膨脹間隙裡的石墨或圓環25-30的材料受到濺射腐蝕，導致各層的汙染物堆積，圓環靶的內徑上可設置徑向的切入(cut-in)或凸起(nose-piece)，它們可類似於舌片和凹槽地進行嚙合。例如，圖4中的圓環靶36可在箔帶21上具有凹進處，而圓環靶41可具有對應的突出部分，當圓環靶36、41滑動到一起後，該突出部分將被導入凹進處。
這樣就可以避免圓環25-30和40受到等離子微粒的衝擊，因為這些微粒只能撞擊圓環靶。
對所利用的石墨箔進行垂直布置比進行平行布置的熱膨脹係數要大。平行布置的石墨箔的熱膨脹通過連接線31-35得到補償。垂直布置所得到的較大熱膨脹係數導致在次最優冷卻的情況下圓環靶36與滑架管18之間的箔的夾緊得以增強，這又增加了熱傳遞，從而使冷卻增加。
權利要求
1.一種在濺射過程中使用的具有靶滑架和靶的陰極管，其中，具有良好導電和導熱性能的層位於靶的滑架和靶之間，其特徵在於，所述具有良好導熱性的層沿著所述靶的滑架(18)的縱軸線被分為多個分離的層(19-24)，所述層被相互間隔開。
2.根據權利要求1所述的陰極管，其特徵在於，所述層(19-24)主要包括石墨。
3.根據權利要求1所述的陰極管，其特徵在於，所述靶的滑架(2、7、18)和所述靶(3、10-17、36、41)形成為管狀或圓柱狀。
4.根據權利要求1所述的陰極管，其特徵在於，多個圓環靶(10-17、36、41)設置在一個靶的滑架(7、18)上。
5.根據權利要求4所述的陰極管，其特徵在於，圓環靶(36、41)的至少一端具有滑動斜面(42、43)。
6.根據權利要求1或2所述的陰極管，其特徵在於，所述每個分離的層(19-24)都由箔形成。
7.根據權利要求1所述的陰極管，其特徵在於，所述分離的層(19-24)由石墨圓環形成。
8.根據權利要求7所述的陰極管，其特徵在於，每個石墨圓環都設置有橫向延伸的連接線(31-35)。
9.根據權利要求7或8所述的陰極管，其特徵在於，所述石墨圓環(19-24)的連接線(31-35)設置在所述靶的滑架(18)的外周上，從而使它們在空間上互相偏移。
10.根據權利要求1所述的陰極管，其特徵在於，在分離的層之間設置有圓環(25-30)，這些圓環圍繞所述靶的滑架(2、7、18)的外周延伸。
11.根據權利要求4所述的陰極管，其特徵在於，相鄰的圓環靶形成為在它們的端面類似舌片和凹槽地進行嚙合。
12.根據權利要求1所述的陰極管，其特徵在於，所述靶(3、10-17)包括鉬。
13.根據權利要求1所述的陰極管，其特徵在於，所述靶(3，10-17)包括ITO。
全文摘要
本發明涉及一種帶靶滑架和靶的陰極管。這裡的靶可以是單件或多件靶。在靶的滑架和靶之間沿靶滑架的縱軸線設置有多個由導熱材料製成的環型件。環型件由窄圓環相互分開。靶的至少一個端面上具有斜面，這樣使靶易於在分離的環型元件上滑動。
文檔編號C23C14/34GK1908226SQ200610106168
公開日2007年2月7日 申請日期2006年7月20日 優先權日2005年8月2日
發明者曼弗雷德·舒馬赫, 格哈德·喬斯 申請人:應用材料兩合公司