[发明专利]适应于间接冷却装置的具有冷却板的靶

说明书

本发明涉及一种靶冷却装置，其具有包括冷却通道的组成部分和另一个导热板，所述另一个导热板可分离地与所述组成部分的冷侧相连，其中，所述冷侧是所述冷却通道施展其作用的一侧，其特征是，在所述另一个导热板和所述组成部分的冷侧之间设有第一自粘碳膜，所述第一自粘碳膜大面积地自粘附到所述另一个导热板的朝向所述冷侧的一侧面上。

本发明涉及靶，靶表面作为尤其在真空条件下的PVD方法范围内的材料源。本发明尤其涉及用于溅射的靶，以下术语“溅射(Sputtering)”具有与PVD法“溅射”相同的含义。这样的靶在使用中大多由靶源支座保持，在靶源支座中设有冷却装置。本发明尤其涉及包括这种靶的涂覆源。

在溅射中，在真空条件下用离子轰击靶表面。通过轰击，从靶表面撞击出材料，该材料可被沉置在为此而设的安放在靶表面视界内的基材上。通过在靶面上形成的等离子体来提供为此所需的离子。通过施加负电压于靶，朝向该靶加速所述离子。单位时间内的离子流动越多，涂覆速率越高。施加于靶的电压越高，离子撞击靶表面的速度越高且从靶中撞击出的雾化材料越高能。因此，人们希望高功率输入。另外，雾化材料的离子化等级和功率密度之间的关系是已知的。该作用在HIPIMS法中被利用。

施加于这种溅射靶的平均功率密度一般在5W/cm²到30W/cm²的范围内。

但是，溅射是一种能效比低的PVD涂覆法。就是说，所供能量中的大部分在靶中转化为热并且靶本身变热。这种热必须通过冷却装置被散走。为此，根据现有技术通常有如以下所简述的不同做法。

a)直接冷却的靶

在如图1示意所示的直接冷却的靶1的情况下，在靶表面3被转化为热的功率通过在靶材5中的热传递而被传导向靶背面7。在水冷通道9内流动的冷却液11可以根据其热容和流动状况散走该热流。在靶背面7和冷却液11之间存在很好的直接热接触。但在此情况下需要所述靶例如通过螺钉13被联接至基体15。另外须设置密封17，该密封相对于冷却液11(例如水)密封所述真空。在图1中还画出了供电导线6。在其它方面，该图只是示意图。例如用于产生真空、离子化、冷却液的供应和排出的其它组成部分对于专家而言是已知的，在此放弃了示出这些组成部分。

虽然这种直接冷却的靶因冷却功率很高而深受好评，但因为冷却介质-真空密封以及在更换靶时需要解除水-靶结合而具有严重的缺点。因此例如存在产生冷却液泄漏的危险。于是，在需要频繁更换靶材时就更加危险了。

b)间接冷却的靶

在如图2所示的间接冷却的靶的情况下，靶201以其背面203固定在靶源支座205上(例如螺钉固定或夹紧)，在这里，本身封闭的冷却板207被集成在靶源支座205中。冷却板207例如包括被冷却剂流过的冷却通道209，流经其的液体用来散热。

在此情况下，冷却液通道受到实心稳固的盖子的限制。所述靶为了冷却和导电接通例如用螺钉在靶周边处被固定在盖子上或者或许在靶中央被固定在盖子上。这种方式尤其导致两个问题：

热传递是通过靶背面的表面和冷却板的表面来构成的。在没有特殊措施的情况下，这两个表面形成界面，该界面截然不同于理想的平滑接触“配对”。这样的情况如图3所示。热传递在此情况下被明显减弱并且被证明是与压力相关的。但压紧力例如可能只通过固定螺钉来引起，即热传递可能只在局部被改善。

这种情况可以通过在两个表面之间设置接触膜来改善。接触膜例如可以由铟、锡或石墨构成。该膜可以通过其延展性来补偿靶背面和冷却板表面之间的凹凸不平。另外，压紧力可以被均匀施加到所述表面。

该方法的一个缺点是，接触膜的安装尤其在靶竖直安装情况下是困难且繁琐的。这尤其涉及靶材频繁更换之时。在石墨膜情况下，侧向导热能力虽然良好，但横向导热能力差。因此，石墨膜一方面必须薄，以使其弱横向导热性不妨碍冷却过程。另一方面，需要一定的膜厚度以避免安装时膜受损。因此采用厚度不小于0.5mm的石墨膜。