專利名稱：磁控管濺射陰極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁控管濺射陰極，其具有一個閉鎖元件，該閉鎖元件可以插入真空室的外殼壁的孔內(nèi)，由此密封該孔并且閉鎖元件與外殼壁電絕緣，在閉鎖元件的真空側(cè)上具有一個濺射靶、在其大氣側(cè)上具有一個磁性裝置并且具有一個以冷卻液工作的、用于濺射靶的冷卻板。
此外在US PS 5,458,759中描述了這樣一種陰極。
在所描述的實施中閉鎖元件包括濺射靶的背板(backing plate)，其備有一個框，該框使背板密封地插入真空室的外殼壁的孔內(nèi)，由此與背板連接的濺射靶處在真空室內(nèi)。具有敞開管的冷卻板處在背板的大氣側(cè)面，由背板封閉該敞開的管。在后面存在一個可移動的磁性裝置，其磁場到達濺射靶前面。
通過加在陰極上的高壓加速從陰極射出的電子并且使在真空室內(nèi)的工作氣體的氣體分子電離。對此產(chǎn)生的正離子撞擊到濺射靶上并且在哪里撞出分子和原子，這些分子和原子以薄層沉積在基片上。通過磁場把電子聚焦在濺射靶的前面，由此提高離子獲得率。根據(jù)磁場幾何形狀在濺射靶內(nèi)形成所謂的跑道。為了保證材料的均勻侵蝕，磁性裝置能夠移動。
在US PS 5,458,759中描述的裝置僅僅適合于小的、使用壽命較低的濺射靶。為了增加使用壽命，可以考慮加寬濺射靶或多個濺射靶并排布置在閉鎖元件上?？墒菍Υ吮仨毧紤]如下情況用作閉鎖元件的背板遭受在真空和大氣之間的壓力差，因此在側(cè)面延伸很大的情況下可能彎曲。這再度引起，由易碎材料組成的濺射靶與背板剝落或者產(chǎn)生裂縫。通過背板也可能不再足夠密封地封閉冷卻板的引水管。因此如此擴大實施的陰極不是很耐用。雖然可以考慮，較厚并且因此比較穩(wěn)定地實現(xiàn)背板，可是這引起濺射靶的冷卻效果降低。也出現(xiàn)這樣的問題，即由于到磁性裝置較大的距離在靶前面的磁場變小并因此降低離子獲得率。
因此本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種磁控管濺射陰極，其具有與現(xiàn)有的解決方案相比明顯加大的使用壽命。
為了解決這個問題建議，在作為托架實施的閉鎖元件和濺射靶之間在真空側(cè)面上布置冷卻板。
該設(shè)計方案有這樣的優(yōu)點，冷卻板處在真空內(nèi)部并且因此靠近靶，由此改善冷卻效率。托架本身是一個獨立的部件，可以如此設(shè)計該托架，即能夠承受并支撐作用的壓力，不會發(fā)生顯著的彎曲。因為在這個實施形式中冷卻處在真空室內(nèi)，輸送冷卻液需要該托架。
這種裝置允許顯著加寬陰極，因為托架不是由背板形成，而是形成一個特有的部件，可以根據(jù)出現(xiàn)的壓力負荷設(shè)計該部件。
該托架最好具有用于冷卻液的傳送管。
因為不是由壓力差加載根據(jù)本發(fā)明的冷卻板，所以冷卻板備有冷卻管并且同時形成濺射靶的背板。對此冷卻管在冷卻板內(nèi)部具有閉合的截面，因此背板的一個側(cè)面形成到濺射靶的一個連貫的接觸面。這簡化了在濺射靶和作為冷卻板實施的背板之間的連接(bond)。
因此在壓力負荷下對托架的形狀穩(wěn)定的要求不是很高，建議，在背板和托架之間設(shè)置襯墊，背板的邊緣以其背離濺射靶的側(cè)面緊貼在一起固定在襯墊上，由此在背板的中央?yún)^(qū)域和托架之間保留一個縫隙。在把背板固定在基板上時在襯墊上規(guī)定一個側(cè)面的間隙，對于背板不強制托架彎曲。背板保持平整并且不存在濺射靶與背板松開的危險。
在最簡單的情況下通過與托架一起整體形成的隔板形成襯墊，其中通過隔板實現(xiàn)冷卻液的傳送。
此外這也是可能的，即通過把背板固定在隔板上實現(xiàn)把管引入背板內(nèi)。
為了使托架本身不是太厚，由此磁體必須與濺射靶非常遠，此外建議，托架在大氣側(cè)面上至少在其最長的一邊具有兩個邊緣固定的加強筋。加強筋同時可用于將托架裝入孔中。當(dāng)然也可以設(shè)置一個環(huán)繞的加強筋，如此托架采用盆形輪廓。
此外在一個加寬的陰極實施方案中，不設(shè)置整體的濺射靶，而是在托架上并排布置至少兩個細長的、各具有一個背板的濺射靶，其中給每個濺射靶分配一個產(chǎn)生跑道的磁性裝置。
多個濺射靶的布置有這樣的優(yōu)點，各個濺射靶的重量不是很大并且因此可操作。
可是各個細長的濺射靶也可以是很重的。因此建議，每個濺射靶由多個彼此毗連的濺射靶段組成。此外給每個濺射靶段分配一個自己的背板，背板為了這個目的同樣被分段。每一個段具有自己的冷卻水循環(huán)，其具有自己的冷卻水供給。原則上如果背板本身是閉鎖元件，則也可以分段。
如此的布置有這樣的優(yōu)點，冷卻循環(huán)不是很長，因此在循環(huán)的末端冷卻水還足夠涼并且有足夠的冷卻能力，由此該靶總體具有均勻的溫度。
為了清楚說明本發(fā)明，下面根據(jù)實施例詳細描述本發(fā)明。


圖1根據(jù)本發(fā)明的磁控管濺射陰極截面的原理圖，圖2由多個段組成的背板的透視圖。
濺射陰極1包括一個濺射托架2，在其真空側(cè)上設(shè)置至少一個用于濺射靶4的、作為冷卻板的背板3。在大氣側(cè)上存在一個磁性裝置5，其通過一個沒有詳細示出的偏移系統(tǒng)可以平行于濺射靶4往復(fù)運動。
背板3密封地插入真空箱的外殼壁7上的孔6內(nèi)。為此設(shè)置一個絕緣體8，其一方面使托架2與外殼壁7電絕緣并且同時確保密封連接。
托架2包括一個平板10，其帶有環(huán)繞的加強筋11，該加強筋具有一個向外突出的輪緣12。絕緣體8處在該輪緣12和外殼壁7之間，絕緣體靠在加強筋11的外側(cè)。向真空側(cè)方向加強筋11延長成為隔板13，背板3平放在隔板上面，如此在托架2的平板10和背板3之間形成一個縫隙14。在真空室中該縫隙也被抽成真空，如此背板3并且因此濺射靶4是無壓力的。
冷卻管15處在背板3內(nèi)，通過進水口16給冷卻管提供冷卻液，冷卻液經(jīng)過回流口17返回。進水口16和回流口17通過加強筋11和隔板13。
正如已經(jīng)提到的，如此的布置有這樣的優(yōu)點，可以如下設(shè)計托架2，即其能夠保持在真空室情況下的大氣壓力，而濺射靶4和背板3本身不遭受壓力差。
縫隙14甚至能夠使托架2輕微彎曲，這不作用到濺射靶4上。
特別通過加強筋11穩(wěn)定托架2，由此其平板10本身不需要非常厚，如此磁性裝置5的磁體可以比較接近濺射靶4布置。
正如圖2指出的，背板3可以由多個段3a、3b、3c組成。特別可取的是，靶作為整體具有較大的長度擴展。托架2此外包括一個連貫的平板10，其具有在縱向上伸展的加強筋11和隔板13。背板3的各個段3a、3b、3c并排放置在托架2的縱向上并且分別從一個隔板到相對的隔板13跨越托架2。每個段3a、3b、3c固定在托架2上并且具有自身的冷卻水循環(huán)，其帶有一個與托架2連接的、自身的接口18a、18b、18c用于入水口或者出水口16、17。
參考符號表1.磁控管濺射陰極2.托架3.背板(a、b、c段)4.濺射靶5.磁性裝置6.孔7.外殼8.絕緣體9.
10.基板11.加強筋12.輪緣13.隔板14.縫隙15.管16.入水口17.回流口18.接口
權(quán)利要求
1.磁控管濺射陰極，具有一個閉鎖元件，該閉鎖元件可以插入真空室的外殼壁的孔(6)中，由此密封該孔(6)并且該閉鎖元件與外殼壁電絕緣，在閉鎖元件的真空側(cè)上具有一個濺射靶(4)、在其大氣側(cè)上具有一個磁性裝置(5)并且具有一個以冷卻液驅(qū)動的、用于濺射靶(4)的冷卻板，其特征在于，冷卻板在真空側(cè)上布置在作為托架(2)實施的閉鎖元件和濺射靶(4)之間。
2.按照權(quán)利要求1的磁控管濺射陰極，其特征在于，托架(2)具有用于冷卻液的傳送管。
3.按照權(quán)利要求1或2的磁控管濺射陰極，其特征在于，冷卻板備有冷卻管(15)并且形成濺射靶(4)的背板(3)。
4.按照權(quán)利要求3的磁控管濺射陰極，其特征在于，冷卻管(15)在冷卻板內(nèi)部具有閉合的截面，并且到濺射靶(4)有連貫的接觸面。
5.按照權(quán)利要求1、2、3或4的磁控管濺射靶陰極，其特征在于，在背板(3)和托架(2)之間設(shè)置襯墊，背板(3)的邊緣以其背離濺射靶(4)的側(cè)面緊貼在一起固定在該襯墊上，由此在背板(3)的中央?yún)^(qū)域和托架(2)之間保留一個縫隙。
6.按照權(quán)利要求5的濺射靶陰極，其特征在于，由與托架(2)整體形成的隔板(13)形成襯墊并且通過隔板(13)傳送冷卻液。
7.按照上述權(quán)利要求之一的磁控管濺射陰極，其特征在于，托架(2)在大氣側(cè)上具有兩個邊緣固定的加強筋(11)。
8.按照權(quán)利要求7的磁控管濺射陰極，其特征在于，至少兩個細長的濺射靶(4)分別與一個背板(3)一起并排布置在托架(2)上，并且給每一個濺射靶(4)分配一個產(chǎn)生跑道的磁性裝置(5)。
9.按照上述權(quán)利要求之一的磁控管濺射陰極，其特征在于，每個濺射靶(4)由多個毗連的濺射靶段組成。
10.按照權(quán)利要求9的磁控管濺射陰極，其特征在于，給每個濺射靶段分配一個單獨的背板，其具有自身的冷卻水供給。
全文摘要
為了能夠?qū)崿F(xiàn)相對寬的磁控管濺射陰極，建議，在托架(2)的真空側(cè)上布置具有一個背板(3)的濺射靶(4)，該背板到托架(2)保持一個縫隙(14)。背板(3)形成為冷卻板。在冷卻板內(nèi)存在冷卻劑管(15)，其經(jīng)過通過托架(2)的入水口(16)提供冷卻液，冷卻液經(jīng)過通過托架(2)的回流口(17)流出。磁性裝置(5)處在大氣側(cè)。
文檔編號H01J37/34GK1795531SQ200480014058
公開日2006年6月28日 申請日期2004年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月23日
發(fā)明者J·克雷姆佩爾-赫澤, A·吉施克, U·許斯勒, H·沃爾夫 申請人:應(yīng)用菲林股份有限兩合公司