BE1019039A5 - Cible tubulaire avec bloc terminal pour l'alimentation en agent refrigerant. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une cible tubulaire avec un bloc terminal (2) pour l'alimentation en agent de refroidissement de la cible tubulaire (1), le bloc terminal (2) comprenant un arbre porteur (5) monté à rotation pour le maintien et la rotation de la cible tubulaire (1), une tubulure (8) disposée dans l'arbre porteur, une pièce d'obturation (7) pour la cible tubulaire (1) sur son extrémité orientée vers le bloc terminal (2) et une amenée d'agent de refroidissement (11) dans l'espace intérieur (3) de la cible tubulaire (1) et une évacuation d'agent de refroidissement (12). Le but fondamental qui est de fournir une cible tubulaire (1) avec laquelle l'amenée d'agent de refroidissement dans la cible tubulaire et l'évacuation d'agent de refroidissement de la cible tubulaire et donc le refroidissement de celle-ci peuvent être améliorés est atteint grâce à une évacuation d'agent de refroidissement (12) qui est formée par l'intermédiaire d'au moins une ouverture (13) dans la pièce d'obturation (7), ouverture qui est disposée à proximité de la paroi de la cible tubulaire (1) et de manière excentrique par rapport à l'axe de rotation (14) ...

Description

« Cible tubulaire avec bloc terminal pour ralimentation en agent réfrigérant » L’invention concerne une cible tubulaire avec un bloc terminal pour l’alimentation en agent de refroidissement, le bloc terminal comprenant un arbre porteur monté à rotation pour le maintien et la rotation de la cible tubulaire, une tubulure disposée sur l’arbre porteur, une pièce d’obturation pour la cible tubulaire sur son extrémité orientée vers le bloc terminal, une amenée d’agent de refroidissement dans l’espace intérieur de la cible tubulaire et une évacuation de l’agent de refroidissement.

Dans la technologie du revêtement sous vide, on connaît ce que l’on appelle des cathodes rotatives dans lesquelles une cible tubulaire entoure le plus souvent une structure d’aimant, la cible tubulaire étant montée à rotation et pouvant être entraînée de telle manière que le matériau cible soit enlevé de manière uniforme. Une telle cible tubulaire rotative est en général fixée dans la chambre à vide d’une installation de revêtement sous vide entre deux blocs terminaux qui sont construits de telle sorte qu’ils permettent respectivement le montage à rotation de la cible tubulaire. Elles sont en général constituées des composants principaux : cible tubulaire, deux blocs terminaux et le cas échant une structure d’aimant. La cible tubulaire, qui comprend un tube porteur avec du matériau cible appliqué sur la surface d’enveloppe ou qui est totalement constitué de matériau cible, est monté à rotation dans un dispositif de serrage de cible ou dans un autre dispositif de montage de cible. La structure d’aimant qui produit le champ magnétique nécessaire pour la focalisation du plasma se trouve à l’intérieur de la cible tubulaire.

La cible tubulaire est reliée du côté frontal, par exemple au moyen d’un dispositif de serrage de cible, sur chaque côté à un bloc terminal. Les blocs terminaux sont réalisés pour être multifonctionnels et ont, entre autres, un passage tournant pour l’alimentation en agent de refroidissement qui est réalisé pour l’arrivée de l’agent de refroidissement et le retour de l’agent de refroidissement.

Une cible tubulaire dans laquelle l’entraînement et l’alimentation sont réalisés par l’intermédiaire d’un bloc terminal est décrite dans le fascicule de brevet allemand DE 102 13 049 A1. La cible tubulaire est totalement constituée, ici, de matériau à pulvériser. Le refroidissement de la cible réalisé dans l’espace intérieur de la cible tubulaire est alimenté par une amenée axiale avec un agent de refroidissement, le plus souvent de l’eau avec éventuellement des additifs, et est distribué dans l’espace intérieur de la cible par un distributeur avec de nombreux trous. La structure d’aimant est montée dans le distributeur qui est disposé soit à rotation soit de manière stationnaire. L’agent de refroidissement est évacué de l’intérieur de la cible par plusieurs ouvertures qui sont disposées de manière concentrique autour de l’amenée d’agent de refroidissement dans le bloc terminal. Lors du fonctionnement horizontal usuel de la cible, voulu par l’installation, un refroidissement maximal et uniforme de la paroi intérieure de la cible est souhaité. Cela n’est toutefois pas réalisé avec le circuit de refroidissement décrit dans le brevet DE 102 13 049 A1, étant donné que l’agent de refroidissement ne remplit pas complètement l’espace intérieur de la cible et ne s’applique donc pas partout sur le tube.

Lors du remplissage initial de l’espace intérieur de la cible avec l’agent de refroidissement, l’air qui s’y trouve n’est expulsé que de manière incomplète du tube de la cible à travers l’évacuation. Dans la section supérieure du tube se trouvant à l’horizontale, il reste une bulle d’air qui dépend de la pression de l’agent de refroidissement et de la vitesse d’écoulement lors du remplissage. Étant donné que le remplissage de la cible tubulaire a lieu de manière comparativement lente, l’air est à peine entraîné par mélange et turbulence avec l’agent de refroidissement.

Lors du fonctionnement en continu de la cible rotative, la bulle d’air dans le circuit d’agent de refroidissement n’est pas non plus amoindrie ou éliminée. Le refroidissement inégal qui en résulte peut conduire à un enlèvement non homogène du matériau cible au cours de l’opération de revêtement jusqu’à la défaillance complète de toute la cathode. De la même façon, lors la ventilation de la cible tubulaire, celle-ci ne peut pas être complètement vidée, étant donné que l’eau de refroidissement ne peut pas s’écouler vers l’évacuation centrale.

Dans le document DE 10 2006 017 455 A1 également, dans lequel les amenées et évacuations d’agent de refroidissement sont disposées de manière excentrique dans le bloc terminal, il reste encore, après un remplissage de la cavité d’agent de refroidissement concernée, de l’air dans la cavité qui est à l’origine des problèmes décrits.

L’invention a donc pour but de fournir une cible tubulaire rotative avec laquelle l’amenée d’agent de refroidissement dans la cible tubulaire et l’évacuation d’agent de refroidissement de la cible tubulaire et donc son refroidissement peuvent être améliorés.

La configuration du bloc terminal de la cible tubulaire permet d’expulser presque totalement l’air se trouvant dans l’espace intérieur de la cible tubulaire par l’ouverture excentrique dans une surface d’extrémité de la cible de forme tubulaire, de sorte qu’il ne reste pas de bulle d’air dans la cible tubulaire ni dans le circuit d’agent de refroidissement en fonctionnement ni lors d’un remplissage de la cible tubulaire avec de l’agent de refroidissement. Dans la mesure où une structure d’aimant est disposée dans la cible tubulaire, un refroidissement optimal est ainsi garanti pour la structure d’aimant même dans le cas où, en raison du processus, elle se trouve dans le segment supérieur de la cible tubulaire disposée horizontalement. De la même façon, une ventilation complète de la cible tubulaire, par exemple lors de son remplacement, est également possible.

La conception excentrique de l’ouverture réalise conjointement avec la rotation de la cible tubulaire, pendant le fonctionnement, lors de chaque révolution, l’évacuation de l’agent de refroidissement tant que l’ouverture se trouve en dessous de la surface de l’agent de refroidissement et le dégagement d’air éventuel quand l’ouverture se trouve dans la région de la bulle d’air se formant avec l’évacuation de l’agent de refroidissement ou au moins quand elle se trouve au point de rebroussement le plus haut.

L’invention sera expliquée de manière plus détaillée ci-après sur la base d’un exemple de réalisation. Dans les dessins y afférents,

La Fig. 1 montre une vue de détail d’une cible tubulaire avec le bloc terminal servant à l’alimentation en agent de refroidissement, et

La Fig. 2 montre une représentation en coupe à travers la cible tubulaire le long de la ligne de coupe A - A sur la Fig. 1.

La cible tubulaire 1 d’une cathode de pulvérisation comprend normalement la cible en forme de tube qui est retenue des deux côtés dans un bloc terminal 2. L’alimentation en agent de refroidissement et l’entraînement en rotation de la cible tubulaire ainsi que l’alimentation en tension de la cathode sont effectués par l’intermédiaire des blocs terminaux 2. Sur la Fig. 1, seule est représentée cette partie de la cible tubulaire 1 avec ce bloc terminal 2 par l’intermédiaire duquel l’alimentation en agent de refroidissement a lieu. Normalement, l’alimentation en tension (non représentée) a également lieu par l’intermédiaire du même bloc terminal 2 et l’entraînement a lieu par l’intermédiaire du deuxième bloc terminal non représenté qui présente également un montage rotatif. D’autres configurations fonctionnelles des blocs terminaux sont également possibles. Par exemple, on connaît des cibles tubulaires avec lesquels les fonctions décrites ci-dessus ne sont réalisées que par un des blocs terminaux. La cible tubulaire 1 représentée sur la Fig. 1 est utilisée comme cathode magnétron pour la pulvérisation cathodique et comprend par conséquent dans son espace intérieur 3 une structure d’aimant 4. La structure d’aimant dépend du processus et n’est pas nécessaire pour le circuit d’agent de refroidissement de la cible tubulaire qui sera décrit ci-après.

Le bloc terminal 2 de la cible tubulaire 1, qui sert à l’alimentation en agent de refroidissement, comprend un arbre porteur 5 monté à rotation qui est relié du côté frontal à la cible tubulaire 1 au moyen d’un dispositif de retenue approprié, par exemple au moyen d’un dispositif de serrage de cible 6. La cible tubulaire 1 est montée à rotation au moyen de l’arbre porteur 5. La cible tubulaire 1 est fermée en direction de l’arbre porteur 5 par une pièce d’obturation 7. La liaison entre la pièce d’obturation 7 et la cible tubulaire 1 est réalisée de manière étanche, la pièce d’obturation 7 tournant avec la cible tubulaire 1.

Une tubulure 8 est disposée dans l’arbre porteur 5 configuré comme un arbre creux. Cette tubulure 8 maintient un distributeur d’agent de refroidissement tubulaire 9 qui est disposé dans la cible tubulaire 1 et est relié de manière étanche à la tubulure 8 par un raccord 10 traversant la pièce d’obturation 7. Tant la tubulure 8 que le raccord 10 sont configurés de manière tubulaire et forment l’amenée d’agent de refroidissement 11 dans le distributeur d’agent de refroidissement 9. Le distributeur d’agent de refroidissement 9 présente une ou plusieurs ouvertures (non représentées) de sorte que l’agent de refroidissement entrant dans le distributeur d’agent de refroidissement 9 est distribué sur toute la longueur et dans tout l’espace intérieur environnant 3 de la cible tubulaire 1. Dans l’exemple de réalisation représenté, le distributeur d’agent de refroidissement 9 est ouvert à l’autre extrémité non représentée qui se termine à faible distance du deuxième bloc terminal (non représenté) et obture la cible tubulaire 1 à cette extrémité. Le distributeur d’agent de refroidissement 9 sert en même temps de dispositif de support d’une structure d’aimant 4. Celle-ci est située de manière stationnaire dans la région inférieure de la cible tubulaire 1 disposée horizontalement.

L’évacuation d’agent de refroidissement 12 de l’espace intérieur 3 de la cible tubulaire 1 est réalisée par une ouverture 13 dans la pièce d’obturation 7. Cette ouverture 13 est excentrique par rapport à l’axe de rotation de la cible tubulaire 1 et disposée à proximité de la paroi de la cible tubulaire 1. Dans l’exemple de réalisation, la distance minimale entre l’ouverture 13 et la paroi de la cible tubulaire 1 est limitée par le dispositif de serrage de cible 6. Dans une autre conception du dispositif de support de cible, une autre réduction de la distance qui permet de réduire encore le danger d’une cavité restante non remplie par de l’agent de refroidissement est possible.

Comme on peut le voir sur la Fig. 2, l’ouverture 13 a, dans l’exemple de réalisation, la forme d’une fente qui décrit un arc de cercle sur un angle d’environ 90°. La longueur de l’arc de cercle et la largeur de la fente sont dimensionnées de telle manière que la grandeur de l’ouverture 13 corresponde à peu près à la section de l’amenée d’agent de refroidissement 11. Dans ce cas, des écarts au niveau des rapports de grandeur qui permettent une circulation non entravée de l’agent de refroidissement sont également possibles. De la même façon, d’autres formes de l’ouverture 13 ou la division de l’ouverture 13 en plusieurs ouvertures individuelles sont également possibles. La pièce d’obturation rotative 7 présente en direction de la tubulure stationnaire 8 une fente annulaire 15 qui est choisie si petite qu’une rotation de la pièce d’obturation 7 est possible, mais de l’agent de refroidissement ne peut par sortir par la fente annulaire 15. Si de petites quantités d’agent de refroidissement devaient malgré tout sortir par la fente annulaire 15, cela ne serait pas préjudiciable, étant donné que la fente annulaire débouche dans l’évacuation d’agent de refroidissement 12. Comme solution de rechange, il est également possible d’avoir, par exemple dans une autre forme de réalisation de l’évacuation d’agent de refroidissement 12, une liaison étanche rotative entre la pièce d’obturation 7 et la tubulure 8.

Pendant le fonctionnement de la cible tubulaire 1, la pièce d’obturation 7 et l’ouverture 13 tournent également avec la cible tubulaire 1 de sorte que l’ouverture 13 passe périodiquement au point de rebroussement le plus haut de son mouvement circulaire et qu’ainsi, l’air peut aussi s’échapper de cette région de la cible tubulaire 1. De l’agent de refroidissement peut s’échapper dans la région restante de la trajectoire circulaire de l’ouverture 13 pour réaliser le circuit d’agent de refroidissement. La forme de l’ouverture en arc de cercle contribue dans ce cas à l’évacuation de l’air et de l’agent de refroidissement pendant le mouvement de rotation. En outre, le tourbillonnement partiel de l'agent de refroidissement dans la cible tubulaire 1 dû à la rotation de celle-ci force l’agent de refroidissement à se retirer complètement ou presque complètement. De cette façon, le remplissage de la cible tubulaire 1 avec l’agent de refroidissement ou sa vidange peut également avoir lieu. Grâce à une rotation continue de la cible tubulaire 1 et donc grâce à l’ouverture excentrique 13 en révolution, la bulle d’air est expulsée successivement de la cible tubulaire pendant le remplissage et l’évacuation totale de l’agent de refroidissement est obtenue lors de la vidange.

Liste des numéros de référence 1 Cible tubulaire 2 Bloc terminal 3 Espace intérieur 4 Structure d’aimant 5 Arbre porteur 6 Dispositif de serrage de cible 7 Pièce d’obturation 8 Tubulure 9 Distributeur d'agent de refroidissement 10 Raccord 11 Amenée d’agent de refroidissement 12 Évacuation d’agent de refroidissement 13 Ouverture 14 Axe de rotation 15 Fente annulaire

Claims (6)

1. Cible tubulaire avec un bloc terminal (2) pour l’alimentation en agent de refroidissement de la cible tubulaire (1), le bloc terminal (2) comprenant un arbre porteur (5) monté à rotation pour le maintien et la rotation de la cible tubulaire (1), une tubulure (8) stationnaire disposée dans l’arbre porteur (5), une pièce d’obturation (7) pour la cible tubulaire sur son extrémité orientée vers le bloc terminal (2) et une évacuation d’agent de refroidissement (12), la pièce d’obturation (7) étant reliée de manière étanche à la cible tubulaire (1) et montée à rotation sur la tubulure (8) et la tubulure (8) étant conçue comme une amenée d’agent de refroidissement (11) dans l’espace intérieur (3) de la cible tubulaire (1), caractérisée en ce qu’au moins une ouverture (13) qui est disposée aussi près que possible, en termes de construction, de la paroi de la cible tubulaire (1) et de manière excentrique par rapport à l’axe de rotation (14) de la cible tubulaire (1) est formée dans la pièce d’obturation (7) pour l’évacuation d’agent de refroidissement (12).

2. Cible tubulaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ouverture (13) n’est disposée que dans un segment de la pièce d’obturation (7).

3. Cible tubulaire selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la grandeur de l’ouverture (13) ou de toutes les ouvertures collectivement correspond à peu près à la grandeur de l’amenée d’agent de refroidissement (11).

4. Cible tubulaire selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le montage à rotation de la pièce d’obturation (7) sur la tubulure (8) est effectué au moyen d’une fente annulaire (15). 1.

5. Cible tubulaire selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’amenée d’agent de refroidissement (11) débouche dans un distributeur d’agent de refroidissement (9) qui est disposé à l’intérieur de la cible tubulaire (1) pour la distribution de l’agent de refroidissement sur toute la longueur de la cible tubulaire (1).

6. Cible tubulaire selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pièce d’obturation (7) ferme la cible tubulaire (1) en direction de l’arbre porteur (5).