BE1020306A3 - Systeme magnetron avec une cible creuse. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système magnétron qui comprend une cible creuse et un système magnétique, disposé dans la cible creuse et comprenant un support d'aimants et un agencement d'aimants appliqué sur le support d'aimants, le support d'aimants comprenant au moins deux éléments de support d'aimants qui présentent respectivement au moins une cavité et respectivement au moins une surfce de contact sur le côté extérieur, lesdits au moins deux éléments de support d'aimants se touchant par leurs surfaces de contact et étant fermement reliés l'un à l'autre et les cavités des éléments de support d'aimants ne présentant aucune liaison l'une avec l'autre.
Description
« Système magnétron avec une cible creuse » L'invention concerne un système magnétron avec une cible creuse.
Dans des installations de revêtement, on utilise des systèmes magnétrons avec des cibles creuses pour augmenter le rendement en matériau cible et pour diminuer les coûts de revêtement. La cible creuse est montée d'un côté ou des deux côtés sur un ou deux dispositifs de retenue, le montage pouvant être réalisé de manière que la cible creuse puisse tourner. Un système magnétique dont le champ magnétique a pour effet de maintenir les électrons à proximité de la surface de la cible est disposé dans la cible creuse de tels systèmes magnétrons. Un plasma est concentré par le champ magnétique dans la zone de forte intensité du champ magnétique. Une tension cathodique négative appliquée à la cible a pour effet un bombardement ionique par des ions de gaz de processus sur la surface de la cible et donc un enlèvement uniforme du matériau de la cible.
Le système magnétique est constitué par exemple d'un support d'aimants sur lequel des aimants sont montés. Le système magnétique est disposé conformément au processus, par exemple de manière rotative ou antirotative, dans la cible creuse. Les aimants sont ainsi maintenus de manière optimale à l'intérieur de la cible creuse et sont entourés d'eau de refroidissement. Le volume qui est rempli par l'eau de refroidissement est relativement grand et il se forme sur les surfaces intérieures à refroidir de la cible creuse des vitesses d'écoulement plus basses avec moins de turbulences.
On sait aussi que le support d'aimants doit être conçu rigide afin que, même en présence de longues cibles creuses, par exemple de trois à quatre mètres de long, la distance des aimants par rapport à la surface intérieure de la cible creuse resté constante pour que le champ magnétique soit aussi uniforme que possible sur le côté extérieur de la cible creuse. Si le système magnétique est réalisé très rigide, son poids augmente aussi. De nombreux systèmes magnétiques connus grèvent par conséquent par leur poids propre élevé les points d'appui; avec pour résultat de gros travaux d'entretien.
Lors d'un changement de cible, le système magnétique doit être enlevé de la cible creuse usée et inséré dans la nouvelle cible creuse. Des surfaces d'étanchéité se trouvent sur les côtés frontaux de la cible creuse en raison de la conception. Celles-ci risquent d'être heurtées lors du changement de cible. Des systèmes magnétiques, par exemple en acier spécial, provoquent lors d'une collision avec une surface d'étanchéité du côté frontal de la cible creuse des endommagements qui peuvent conduire à de futurs défauts d'étanchéité du système magnétron.
On connaît par le document US 2006/0157346 A1 un dispositif magnétron avec une cible creuse à l'intérieur de laquelle est disposé un support d'aimants qui est réalisé comme un tube extrudé à double paroi en aluminium, le tube intérieur étant relié par six nervures au tube extérieur qui porte sur son côté extérieur le système magnétique.
On connaît par le document US 5,571,3 93 B un logement d'aimant dans lequel un agencement d'aimants et un conduit de fluide de refroidissement sont logés dans un logement, le logement étant formé de deux moitiés de logement reliées l'une à l'autre qui entourent une cavité commune. Le fluide de refroidissement est transporté dans le conduit de fluide de refroidissement disposé dans la cavité du logement d'une première extrémité de la cible creuse jusqu'à une deuxième extrémité, est introduit là dans l'espace intermédiaire entre logement et cible creuse et ramené dans cet espace intermédiaire jusqu’à la première extrémité de la cible creuse, la surface intérieure de la cible creuse étant ainsi refroidie. La distance des aimants par rapport à la cible creuse est toutefois relativement grande parce que la paroi du logement se trouve entre eux.
On connaît par le document WO 2009/138348 A1 un système magnétique dans lequel les aimants sont disposés sur ou dans un élément de support d'un seul tenant, par exemple un profilé en aluminium extrudé, qui présente une rigidité flexionnelle élevée pour un faible poids. Des éléments de support en alliages d’aluminium sur lesquels s'écoule un fluide de refroidissement doivent toutefois être pourvus d'une couche de passivation ou d'une couche élastomère afin d'être protégés contre la corrosion. Quand il est porté atteinte à cette couche de protection, le risque existe que l'élément de support soit attaqué par la corrosion. De plus, le profilé proposé présente une section transversale complexe à laquelle sont associés des coûts de fabrication relativement élevés.
Une tâche consiste par conséquent à fournir un système magnétron avec un système magnétique qui s'en sort avec une faible quantité de fluide de refroidissement. Une autre tâche consiste à guider le fluide de refroidissement de manière à obtenir une capacité de refroidissement aussi grande que possible. Une autre tâche consiste à fournir un système magnétron avec un support d'aimants qui n'est pas sensible à la corrosion. Une autre tâche consiste à fournir un système de support d'aimants qui a une rigidité flexionnelle élevée pour le fonctionnement fiable du système magnétron, indépendamment de la position de montage. Une autre tâche consiste à réduire le poids du système magnétique pour décharger les poids d'appui. Une autre tâche consiste à augmenter la sécurité de montage lors de l'introduction et du retrait du système de support d'aimants dans ou encore hors de la cible creuse pour éviter l'endommagement de surfaces d'étanchéité.
C'est pourquoi il est proposé un système magnétron qui comprend une cible creuse et un système magnétique qui est disposé dans la cible creuse et comprend un support d'aimants et un agencement d'aimants appliqué sur le support d'aimants, le support d'aimants comprenant au moins deux éléments de support d'aimants qui présentent respectivement au moins une cavité et respectivement au moins une surface de contact sur le côté extérieur, lesdits au moins deux éléments de support d'aimants se touchant par leurs surfaces de contact et étant fermement reliés l'un à l'autre et les cavités des éléments de support d'aimants ne présentant aucune liaison l'une avec l'autre.
Le dispositif proposé est constitué d'au moins deux éléments de support d'aimants allongés, reliés ensemble, qui présentent respectivement au moins une cavité allongée, ces cavités pouvant être utilisées à des fins différentes, ce qui sera expliqué de manière plus détaillée ci-après. Les cavités individuelles sont délimitées l'une par rapport à l'autre, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de liaison communicante entre elles de sorte qu'une utilisation dédiée de chaque cavité à une fin déterminée est possible. En même temps, les éléments de support d'aimants sont, pris chacun séparément, de construction relativement simple de sorte que leur fabrication est simple et peu coûteuse. Les éléments de support d'aimants sont reliés l'un à l'autre sur des surfaces de contact de sorte que plusieurs sections transversales simples forment ensemble une section transversale complexe à rigidité flexionnelle élevée pour un faible poids.
Il peut être prévu qu'au moins une cavité d'un élément de support d'aimants soit un conduit de fluide de refroidissement et il peut être prévu dans un perfectionnement que le conduit de fluide de refroidissement présente des sorties de fluide de refroidissement le long de l'élément de support d'aimants. L'utilisation de la cavité d'un élément de support d'aimants comme conduit de fluide de refroidissement permet de renoncer à des conduits de fluide de refroidissement séparés, tandis que le système de sorties de fluide de refroidissement permet une alimentation uniforme en fluide de refroidissement et, de ce fait, un refroidissement efficace de la cible creuse.
Il peut également être prévu qu'au moins une cavité d'un élément de support d'aimants soit remplie d'une matière plastique expansée. Le remplissage de la cavité de l’élément de support d'aimants avec une matière plastique expansée contribue d'une part à une augmentation de la rigidité flexionnelle du support d'aimants et empêche d'autre part la pénétration de fluide de refroidissement dans la cavité au cas où un défaut d'étanchéité devrait survenir.
Dans une autre forme de réalisation, il est prévu que l'agencement d'aimants soit disposé dans au moins une cavité d'un élément de support d'aimants. En variante, l'agencement d'aimants peut être disposé sur le côté extérieur d’un élément de support d'aimants. Grâce au placement de l'agencement d'aimants dans une cavité qui est fermée par rapport à d'autres cavités guidant par exemple du fluide refroidissement, l'agencement d’aimants est bien protégé contre la corrosion. Par contre, on peut obtenir par un placement de l'agencement d'aimants sur le côté extérieur d'un élément de support d'aimants que l'intensité du champ magnétique ne soit que minimalement affaiblie sur le côté extérieur de la cible creuse et que l'agencement d'aimants même soit refroidi de manière optimale. À cet effet, l'agencement d'aimants peut être pourvu par exemple d'un revêtement de protection contre la corrosion.
L'élément de support d'aimants peut présenter, par exemple, un renfoncement d'une surface extérieure qui reçoit l'agencement d'aimants et enferme en partie l'agencement d'aimants lorsque le renfoncement est conçu de manière appropriée. Un renfoncement doit définir une surface partielle de la surface extérieure d'un élément de support d'aimants qui représente une dépression vue de l'extérieur. Dans une autre forme de réalisation, un tel renfoncement qui reçoit l'agencement d'aimants peut être formé par deux ou plus de deux éléments de support d'aimants contigus, comme cela sera expliqué de manière encore plus détaillée en particulier sur la base des exemples de réalisation.
Une autre forme de réalisation prévoit qu'au moins un élément de support d'aimants soit constitué d'un matériau renforcé par des fibres. Bien que de manière générale, des réserves soient émises vis-à-vis de l'utilisation de matières plastiques dans des systèmes magnétrons, il s'est avéré de manière surprenante que celles-ci peuvent être utilisées avec de bons résultats quand un refroidissement effectif est assuré et que des matières plastiques qui ne sont pas attaquées par le fluide de refroidissement utilisé sont utilisées. Des matériaux renforcés par des fibres, par exemple des résines de polyester, d'ester vinylique, d'époxy ou acrylique avec des fibres de renforcement en verre, en carbone ou aramide Kevlar sont avérés particulièrement appropriés à cet effet.
Selon une autre forme de réalisation, les éléments de support d'aimants sont collés ensemble sur leurs surfaces de contact. En cas notamment de collage des éléments de support d'aimants sur l'entièreté de leurs surfaces de contact, il en résulte une forte augmentation de la rigidité flexionnel|e d'un support d'aimants composé de deux ou de plus de deux éléments de support d'aimants. Les éléments de support d'aimants peuvent aussi, en plus ou en variante, être reliés les uns aux autres par des vis, des rivets ou des moyens similaires. Ces moyens similaires peuvent comprendre, par exemple, des éléments de liaison à complémentarité de forme qui sont disposés sur les surfaces de contact, c'est-à-dire sur les côtés extérieurs des éléments de support d'aimants, et peuvent être reliés les uns aux autres. De même, les éléments de support d'aimants peuvent aussi, en plus ou en variante, être reliés les uns aux autres par des brides de fixation ou bandes de serrage qui entourent par l'extérieur les éléments de support d'aimants.
Il peut également être prévu que les surfaces de contact des éléments de support d'aimants présentent des renfoncements qui forment une autre cavité. La notion d'un renfoncement est également à comprendre ici dans le sens explicité ci-dessus. Les renfoncements des surfaces extérieures orientées les unes vers les autres de deux ou de plus de deux éléments de support d'aimants forment par conséquent une cavité allongée qui se trouve entre les deux ou plus de deux éléments de support d'aimants et donc ne présente aucune liaison avec une cavité d'un élément de support d'aimants.
Un élément de rigidification en forme de barre par exemple peut être disposé dans cette autre cavité. Un tel élément de rigidification en forme de barre peut par exemple être une barre avec une section transversale par exemple ronde ou rectangulaire. Cet élément de rigidification peut également présenter, dans une autre forme de réalisation, une cavité allongée, par exemple pour guider du fluide de refroidissement ou pour recevoir un câble électrique.
Des exemples de réalisation des supports d'aimants décrits seront expliqués de manière plus détaillée ci-dessous sur la base de figures. À cet effet, lafig. 1 montre, en coupe transversale, un système magnétron comportant deux éléments de support d'aimants sans renfoncement des surfaces de contact, la fig. 2 montre, en coupe transversale, un système magnétron comportant trois éléments de support d'aimants qui présentent des renfoncements des surfaces de contact, lesquels forment une cavité, la fig. 3 montre, en coupe transversale, un système magnétron comportant deux éléments de support d'aimants, qui .....
présentent des renfoncements des surfaces de contact, lesquels forment une cavité dans laquelle est disposé un élément de rigidification, lafig. 4 montre, en coupe transversale, un système magnétron comportant deux éléments de support d'aimants qui présentent des renfoncements des surfaces de contact, lesquels forment une cavité.
Une cible creuse cylindrique 1 dans laquelle une couche de matériau cible 12 est disposée sur le côté extérieur d'une structure de support 11 est représentée en coupe transversale dans tous les exemples de réalisation.
À l'intérieur de la cible creuse 1 est disposé un support d'aimants 3 qui comprend deux ou plus de deux éléments de support d'aimants 31 reliés les uns aux autres qui sont reliés les uns aux autres sur des surfaces de contact 34. Sur le côté extérieur du support d'aimants 3 est fixé un agencement d'aimants 2 qui comprend un porte-aimant 21 et une pluralité d'aimants 22 de sorte que les aimants 22 sont disposés à proximité de la surface intérieure de la cible creuse 1. Le porte-aimant 21 des exemples de réalisation est purement optionnel; il va de soi que les aimants peuvent aussi être appliqués directement sur un élément de support d'aimants.
La fig. 1 représente un exemple de réalisation dans lequel deux éléments de support d'aimants 31 présentent respectivement une surface de contact plane par laquelle les éléments de support d'aimants 31 se touchent et sont reliés l'un à l'autre, par exemple par collage. Chaque élément de support d'aimants 31 présente une cavité 32 qui est séparée de la cavité 32 de l'autre élément de support d'aimants 31 et qui peut être utilisée comme conduit de fluide de refroidissement, logement pour des lignes électriques ou similaire. Ces cavités 32 peuvent en outre être remplies avec une matière plastique expansée.
Dans l'exemple de réalisation représenté, le plan de séparation court horizontalement entre les deux éléments de support d'aimants 31 et l'agencement d'aimants 2 qui comprend un porte-aimant 21 et des aimants 22 est fixé sur celui des deux éléments de support d'aimants qui est au-dessus. À cet effet, l'élément de support d'aimants 31 présente un renforcement 33 dans lequel l'agencement d'aimants 2 est retenu. L'élément de support d'aimants 31 supérieur dans la représentation choisie présente en outre une pluralité de sorties de fluide de refroidissement 37 qui font en sorte avec des sorties de fluide de refroidissement 23 du porte-aimant 21 disposées de manière correspondante que le fluide de refroidissement guidé dans la cavité 32 soit fourni sur toute la longueur de la cible creuse 1 dans la région dès aimants 22 à l'intérieur de la cible creuse 1.
La fig. 2 représente un exemple de réalisation dans lequel le support d'aimants 3 comprend trois éléments de support d'aimants 31 qui présentent respectivement deux surfaces de contact 34 par lesquelles ils sont reliés avec un élément de support d'aimants 31 voisin. Ces surfaces de contact présentent des renfoncements 35 par lesquels une cavité 36 centrale est formée entre les éléments de support d'aimants 31, laquelle peut également servir de conduit de fluide de refroidissement ou à des fins similaires.
L'agencement d'aimants qui comprend de nouveau un porte-aimant 21 et des aimants 22 appliqués sur celui-ci est retenu par deux éléments de support d'aimants 31 voisins qui présentent respectivement sur leurs côtés extérieurs un renfoncement 33. Ces deux renfoncements 33 agissent ensemble comme logement pour l'agencement d'aimants 2.
Dans l'exemple de réalisation selon la fig. 3, deux éléments de support d'aimants 31 sont reliés l'un à l'autre sur des surfaces de contact 34 de telle manière que le plan de séparation dans la représentation choisie s'étende verticalement et l'agencement d'aimants est de nouveau retenu dans deux renfoncements 33 coopérants sur les côtés extérieurs des deux éléments de support d'aimants 31.
Les surfaces de. contact 34 des deux éléments de support d'aimants 31 présentent chacune un renfoncement 35, lesquels forment ensemble une cavité 36 de section transversale rectangulaire disposée au centre. Un élément de rigidification 4 en forme de barre ayant une section transversale rectangulaire correspondante est disposé dans cette cavité 36. Il s'agit d'un profilé creux rectangulaire qui peut également servir de conduit de fluide de refroidissement ou à des fins similaires.
Le support d'aimants 3 comprend de manière analogue, dans l'exemple de réalisation selon la fig. 4, deux éléments de support d'aimants 31 dont les surfaces de contact 34 dans la représentation choisie forme un plan de séparation vertical. L'agencement d'aimants est également retenu dans deux renfoncements 33 coopérants sur les côtés extérieurs des deux éléments de support d'aimants 31.
Les renfoncements 35 des surfaces de contact 34 forment ensemble une cavité 36 à section transversale ronde dans laquelle n’est toutefois disposé aucun élément de rigidification dans cet exemple de réalisation.
Liste des numéros de référence 1 Cible creuse 11 Structure de support 12 Matériau cible 2 Agencement d'aimants 21 Porte-aimant 22 Aimant 23 Sortie de fluide de refroidissement 3 Support d'aimants 31 Élément de support d'aimants 32 Cavité 33 Renfoncement pour agencement d'aimants 34 Surface de contact 35 Renfoncement de la surface de contact 36 Cavité 37 Sortie de fluide de refroidissement 4 Élément de rigidification
Claims (10)
1. Système magnétron comprenant une cible creuse (1) et un système magnétique qui est disposé dans la cible creuse (1) et comporte un support d'aimants (3) et un agencement d'aimants (2) appliqué sur le support d'aimants (3), le support d'aimants (3) comprenant au moins deux éléments de support d'aimants (31) qui présentent respectivement au moins une cavité (32) et respectivement au moins une surface de contact (34) sur le côté extérieur, lesdits au moins deux éléments de support d'aimants (31) se touchant par leurs surfaces de contact (34) et étant fermement reliés l'un à l'autre et les cavités (32) des éléments de support d'aimants (31) ne présentant aucune liaison l'une avec l'autre.
2. Système magnétron selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une cavité (32) d'un élément de support d'aimants (31) est un conduit de fluide de refroidissement.
3. Système magnétron selon la revendication 2, caractérisé en ce que le conduit de fluide de refroidissement présente le long de l'élément de support d'aimants (31) des sorties de fluide de refroidissement (37).
4. Système magnétron selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins une cavité (32) d'un élément de support d’aimants (31) est remplie d'une matière plastique -expansée.
5. Système magnétron selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'agencement d'aimants (2) est disposé dans au moins une cavité (32) d'un élément de support d'aimants (31).
6. Système magnétron selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'agencement d'aimants (2) est disposé sur le côté extérieur d'un élément de support d'aimants (31 ).
7. Système magnétron selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’au moins un élément de support d'aimants (31) est constitué d'un matériau renforcé par des fibres.
8. Système magnétron selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les éléments de support d'aimants (31) sont collés les uns aux autres sur leurs surfaces de contact (34) .
9. Système magnétron selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les surfaces de contact (34) des éléments de support d'aimants (31) présentent des renfoncements (35) qui forment une autre cavité (36).
10. Système magnétron selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'un élément de rigidification (4) en forme de barre est disposé dans l'autre cavité (36).
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