BR102021004927A2

BR102021004927A2 - Magnética conversível para catódo rotativo

Info

Publication number: BR102021004927A2
Application number: BR102021004927-8A
Authority: BR
Inventors: Sterling Walker Myers, Iii; Zachary ZEMBOWER
Original assignee: Vapor Technologies, Inc.
Priority date: 2020-03-16
Filing date: 2021-03-16
Publication date: 2021-11-09
Also published as: US20210285090A1; EP3886139A1; JP2021147707A; US11629399B2; CN113403592A; EP3886139B1; CA3111730A1; CA3111730C

Abstract

magnética conversível para catódo rotativo. um conjunto de cátodo rotativo inclui um cátodo tendo uma forma de tubo e definindo um centro oco, uma blindagem envolvendo o cátodo, a blindagem definindo uma abertura de acesso que expõe uma porção do cátodo e um subconjunto de ímã rotativo disposto dentro do centro oco do cátodo. o subconjunto de ímã rotativo inclui um primeiro componente magnético tendo uma primeira intensidade de campo magnético e um segundo componente magnético tendo uma segunda intensidade de campo magnético. a primeira intensidade de campo magnético é maior do que a segunda intensidade de campo magnético. caracteristicamente, o primeiro componente magnético e o segundo componente magnético são rotativos entre uma primeira posição na qual o primeiro componente magnético está voltado para a abertura de acesso e uma segunda posição na qual o segundo componente magnético está voltado para a abertura de acesso. um sistema de revestimento incluindo o conjunto de cátodo rotativo também é fornecido.

Description

MAGNÉTICA CONVERSÍVEL PARA CATÓDO ROTATIVO

REFERÊNCIA CRUZADA PARA PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica o benefício do pedido provisório dos EUA No. de série 62/989.960 depositado em 16 de março de 2020, a divulgação do qual é aqui incorporada em sua totalidade por referência neste documento.

CAMPO TÉCNICO

[002] Em pelo menos um aspecto, é fornecido um conjunto de cátodo que pode ser usado tanto para sistemas de revestimento por pulverização catódica de magnetron e revestimento por arco catódico.

FUNDAMENTOS

[003] Sistemas de revestimento a vácuo, como sistemas de pulverização catódica de magnetron, sistemas de deposição de arco, sistemas de deposição de vapor químico e semelhantes, são vendidos como sistemas separados. Esses sistemas de revestimento são caros e frequentemente subutilizados.

[004] Por conseguinte, há uma necessidade de fornecer um novo projeto para expandir as aplicações de sistemas de revestimento de modo a minimizar os custos associados.

SUMÁRIO

[005] Em pelo menos um aspecto, um conjunto de cátodo rotativo é fornecido. O conjunto de cátodo rotativo inclui um cátodo tendo uma forma de tubo e definindo um centro oco, uma blindagem envolvendo o cátodo, a blindagem definindo uma abertura de acesso que expõe uma porção do cátodo, e um subconjunto de ímã rotativo disposto dentro do centro oco do cátodo. O subconjunto de ímã rotativo inclui um primeiro componente de ímã tendo uma primeira intensidade de campo magnético e um segundo componente magnético tendo uma segunda intensidade de campo magnético. A primeira intensidade de campo magnético é maior do que a segunda intensidade de campo magnético. Caracteristicamente, o primeiro componente magnético e o segundo componente magnético são rotativos entre uma primeira posição na qual o primeiro componente magnético está voltado para a abertura de acesso e uma segunda posição na qual o segundo componente magnético está voltado para a abertura de acesso.

[006] Em outro aspecto, é fornecido um sistema de revestimento que pode operar em um modo de pulverização catódica de magnetron ou em um modo de deposição de arco catódico. O sistema de revestimento inclui uma câmara de revestimento e o conjunto de cátodo rotativo definido neste documento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] Para uma compreensão mais aprofundada da natureza, objetos e vantagens da presente divulgação, deve-se fazer referência à seguinte descrição detalhada, lida em conjunto com os seguintes desenhos, em que numerais de referência semelhantes denotam elementos semelhantes e em que:
a Figura 1A é uma vista de seção transversal de um sistema de revestimento circular que inclui um conjunto de cátodo rotativo que pode ser usado para revestimento por arco catódico e revestimento por pulverização catódica.

[008] A Figura 1B é uma vista de seção transversal de um sistema de revestimento retangular que inclui um conjunto de cátodo rotativo que pode ser usado para revestimento por arco catódico e revestimento por pulverização catódica.

[009] A Figura 1C é uma vista de seção transversal de um sistema de revestimento perpendicular à vista da Figura 1A que inclui um conjunto de cátodo rotativo que pode ser usado para revestimento por arco catódico e revestimento por pulverização catódica.

[0010] A Figura 2 é uma vista de seção transversal mostrando o reposicionamento do conjunto de cátodo rotativo nos sistemas de revestimento das Figuras 1A e 1B.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0011] Será feita agora referência em detalhes às modalidades e métodos atualmente preferidos da presente invenção, que constituem os melhores modos de praticar a invenção atualmente conhecidos pelos inventores. As figuras não estão necessariamente em escala. No entanto, deve ser entendido que as modalidades divulgadas são meramente exemplares da invenção que pode ser realizada em várias formas alternativas. Portanto, os detalhes específicos divulgados neste documento não devem ser interpretados como limitantes, mas meramente como uma base representativa para qualquer aspecto da invenção e/ou como uma base representativa para ensinar um versado na técnica a empregar de várias maneiras a presente invenção.

[0012] Também deve ser entendido que esta invenção não está limitada às modalidades e métodos específicos descritos abaixo, uma vez que componentes e/ou condições específicas podem, é claro, variar. Além disso, a terminologia usada neste documento é usada apenas com o propósito de descrever modalidades particulares da presente invenção e não se destina a ser limitante de qualquer forma.

[0013] Também deve ser observado que, conforme usado no relatório descritivo e nas reivindicações anexas, a forma singular "um", "uma" e "o" compreende referentes plurais, a menos que o contexto indique claramente o contrário. Por exemplo, a referência a um componente no singular destina-se a compreender uma pluralidade de componentes.

[0014] O termo "compreendendo" é sinônimo de "incluindo", "tendo", "contendo" ou "caracterizado por". Esses termos são inclusivos e abertos e não excluem elementos ou passos de método adicionais não solicitados.

[0015] A frase "consistindo de" exclui qualquer elemento, passo ou ingrediente não especificado na reivindicação. Quando esta frase aparece em uma cláusula do corpo de uma reivindicação, ao invés de imediatamente após o preâmbulo, ela limita apenas o elemento estabelecido naquela cláusula; outros elementos não são excluídos da reivindicação como um todo.

[0016] A frase "consistindo essencialmente de" limita o escopo de uma reivindicação aos materiais ou passos especificados, além daqueles que não afetam materialmente a característica(s) básica e nova do objeto reivindicado.

[0017] No que diz respeito aos termos "compreendendo", "consistindo de" e "consistindo essencialmente de", onde um destes três termos é usado neste documento, o assunto presentemente divulgado e reivindicado pode incluir o uso de qualquer um dos outros dois termos.

[0018] Também deve ser apreciado que os intervalos de inteiros incluem explicitamente todos os inteiros intermediários. Por exemplo, o intervalo de inteiro de 1-10 inclui explicitamente 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 e 10. Da mesma forma, o intervalo de 1 a 100 inclui 1, 2, 3, 4 97, 98, 99, 100. Da mesma forma, quando qualquer intervalo é exigido, os números intermediários que são incrementos da diferença entre o limite superior e o limite inferior dividido por 10 podem ser considerados como limites superior ou inferior alternativos. Por exemplo, se o intervalo for 1,1 a 2,1 os seguintes números 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9 e 2,0 podem ser selecionados como limites inferior ou superior.

[0019] Para qualquer dispositivo aqui descrito, dimensões lineares e ângulos podem ser construídos com mais ou menos 50 por cento dos valores indicados arredondados ou truncados para dois algarismos significativos do valor fornecido nos exemplos. Em um refinamento, dimensões e ângulos lineares podem ser construídos com mais ou menos 30 por cento dos valores indicados arredondados ou truncados para dois algarismos significativos do valor fornecido nos exemplos. Em outro refinamento, dimensões e ângulos lineares podem ser construídos com mais ou menos 10 por cento dos valores indicados arredondados ou truncados para dois algarismos significativos do valor fornecido nos exemplos.

[0020] Ao longo deste pedido, onde publicações são referenciadas, as divulgações destas publicações na sua totalidade são aqui incorporadas por referência neste pedido para descrever mais completamente o estado da arte à qual essa invenção pertence.

[0021] Com referência às Figuras 1A e 1B, são fornecidas ilustrações esquemáticas de um sistema de revestimento que pode ser usado para revestimento por pulverização catódica e revestimentos por deposição de arco catódico. Sistema de revestimento 10 que inclui um conjunto de cátodo rotativo 12 que pode ser usado para revestimento por arco catódico e revestimento por pulverização catódica. O conjunto de cátodo rotativo 12 inclui o subconjunto de ímã rotativo 14 e o cátodo 16. O cátodo 16 tem uma forma tubular e está centrado em torno do eixo central a1. Normalmente, o cátodo 16 tem uma seção transversal circular. A blindagem 20 está disposta em torno do conjunto de cátodo rotativo 12. Em um refinamento, a blindagem 20 é uma blindagem eletricamente flutuante. A blindagem 20 define uma abertura de acesso 24. O conjunto de cátodo 12 é montado na câmara de revestimento 26. Embora a presente invenção não seja limitada pelo tipo de câmara de revestimento, a Figura 1A representa uma câmara com uma seção transversal circular e a Figura 1B representa uma câmara com uma seção transversal retangular. Durante a operação, os substratos 28 passam na frente da abertura de acesso 24 para fornecer um caminho de linha de visão a partir de uma porção de uma superfície do cátodo 16 para os substratos durante a deposição de revestimento. O transportador de substrato 30 move os substratos conforme indicado ao longo da direção d1. Na Figura 1A, a direção d1 é uma trajetória circular, enquanto na Figura 1B a direção d1 é uma trajetória linear. Em outra variação, a trajetória também pode ser uma trajetória planetária de três eixos. Batedor de arco 31 também está representado nas Figuras 1A e 1B. Embora a presente invenção não seja limitada pelas dimensões da câmara de revestimento e seus componentes, o cátodo 16 tem tipicamente um diâmetro de pelo menos 100 mm e tipicamente menos do que cerca de 1 m. A câmara de revestimento 26 terá dimensões suficientes para acomodar o cátodo e a estrutura adicional. Portanto, a câmara de revestimento pode ter uma largura (ou diâmetro) de pelo menos 200 mm. Normalmente, as alturas para a câmara de revestimento 26 são de 0,5 a 3 metros.

[0022] Ainda com referência às Figuras 1A e 1B, o subconjunto de ímã rotativo 14 inclui um primeiro componente magnético 32 tendo uma primeira intensidade de campo magnético e um segundo componente magnético 34 tendo uma segunda intensidade de campo magnético. Caracteristicamente, a primeira intensidade de campo magnético é maior do que a segunda intensidade de campo magnético. A maior intensidade de campo magnético do primeiro componente magnético 32 é adequada para pulverização catódica de magnetron, enquanto a menor intensidade de campo magnético é mais adequada para a deposição de arco catódico. Em um refinamento, a intensidade de campo magnético do primeiro componente magnético 32 é de cerca de 50 a 500 Gauss, enquanto a intensidade de campo magnético do segundo componente magnético 22 é de cerca de 10 a 100 Gauss.

[0023] Com referência às Figuras 1A, 1B, 1C e 2, a rotação do subconjunto de ímã rotativo 14 é esquematicamente ilustrada. O primeiro componente magnético e o segundo componente magnético são rotativos ao longo da direção dr entre uma primeira posição P1 na qual o primeiro componente magnético 32 está voltado para a abertura de acesso 24 e uma segunda posição P2 na qual o segundo componente magnético 34 está voltado para a abertura de acesso 24. Primeiro componente magnético 32 e segundo componente magnético 34 podem ser montados em um membro de suporte rotativo 38 que é girado pelo motor elétrico 40. Em uma variação, o primeiro componente magnético 32 e o segundo componente magnético 34 podem ser montados em um membro de suporte rotativo 38 que é girado por um atuador pneumático em uma alavanca. Em um refinamento, um usuário opera um controlador de modo que os substratos 28 a serem revestidos se movam na frente da abertura de acesso 24 (isto é, os substratos são posicionados na frente da abertura de acesso enquanto são revestidos). Um usuário opera o controlador 42 para posicionar o primeiro componente magnético 32 e o primeiro componente magnético 34 para pulverização catódica de magnetron ou deposição de arco catódico conforme necessário.

[0024] As Figuras 1A e 1B também representam o sistema de potência 46 que alimenta o cátodo 14 fornecendo potência CC, CC pulsada e RF ao mesmo, porta de gás 48 para a introdução de gás conforme necessário, e porta de vácuo 50. Em um refinamento, o sistema de potência produz uma primeira voltagem em uma primeira faixa de voltagem para arco catódico e uma primeira corrente em uma primeira faixa de corrente para deposição de arco catódico. Em um refinamento adicional, o sistema de potência também emite uma segunda voltagem em uma segunda faixa de voltagem e uma segunda corrente em uma segunda faixa de corrente para pulverização catódica de magnetron. Ainda em um refinamento adicional, a primeira faixa de voltagem é de 20 a 40 volts e a primeira faixa de corrente é de 100 a 600 A e a segunda faixa de voltagem é de 300 a 1600 volts e a segunda faixa de corrente é de 10 a 100 A. Normalmente, para pulverização catódica de magnetron e deposição de arco catódico, a pressão é de cerca de 1 mTorr a cerca de 200 mTorr.

[0025] Embora modalidades exemplares sejam descritas acima, não se pretende que essas modalidades descrevam todas as formas possíveis da invenção. Em vez disso, as palavras usadas no relatório descritivo são palavras de descrição em vez de limitação, e entende-se que várias alterações podem ser feitas sem se afastar do espírito e do escopo da invenção. Além disso, as características de várias modalidades de implementação podem ser combinadas para formar modalidades adicionais da invenção.

Claims

Conjunto de cátodo rotativo, caracterizado pelo fato de que compreende:
um cátodo tendo uma forma de tubo e definindo um centro oco;
uma blindagem envolvendo o cátodo, a blindagem definindo uma abertura de acesso que expõe uma porção do cátodo; e
um subconjunto de ímã rotativo disposto dentro do centro oco do cátodo, o subconjunto de ímã rotativo inclui um primeiro componente magnético tendo uma primeira intensidade de campo magnético e um segundo componente magnético tendo uma segunda intensidade de campo magnético, a primeira intensidade de campo magnético é maior que a segunda intensidade de campo magnético, em que o primeiro componente magnético e o segundo componente magnético são rotativos entre uma primeira posição na qual o primeiro componente magnético está voltado para a abertura de acesso e uma segunda posição na qual o segundo componente magnético está voltado para a abertura de acesso.
Conjunto de cátodo rotativo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a blindagem é eletricamente flutuante.
Conjunto de cátodo rotativo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira intensidade de campo magnético é de cerca de 50 a 500 Gauss.
Conjunto de cátodo rotativo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a segunda intensidade de campo magnético é de cerca de 10 a 100 Gauss.
Conjunto de cátodo rotativo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um substrato a ser revestido é posicionado na frente da abertura de acesso.
Conjunto de cátodo rotativo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o substrato segue uma trajetória linear.
Conjunto de cátodo rotativo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o substrato segue uma trajetória circular ou uma trajetória de três eixos planetária.
Conjunto de cátodo rotativo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro componente magnético e o segundo componente magnético são montados em um membro de suporte que é girado por um motor elétrico.
Conjunto de cátodo rotativo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cátodo tem uma seção transversal circular.
Conjunto de cátodo rotativo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cátodo é alimentado por um sistema de potência, o sistema de potência emitindo uma primeira voltagem em uma primeira faixa de voltagem para arco catódico e uma primeira corrente em uma primeira faixa de corrente para deposição de arco catódico, o sistema de potência também emitindo uma segunda voltagem em uma segunda faixa de voltagem e uma segunda corrente em uma segunda faixa de corrente para pulverização catódica de magnetron.
Conjunto de cátodo rotativo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a primeira faixa de voltagem é de 20 a 40 volts e a primeira faixa de corrente é de 100 a 600 A e em que a segunda faixa de voltagem é de 300 a 1600 volts e a segunda faixa de corrente é de 10 a 100 A.
Sistema de revestimento, caracterizado pelo fato de que compreende:
uma câmara de revestimento; e
um conjunto de cátodo rotativo disposto na câmara de revestimento, o conjunto de cátodo rotativo incluindo:
um cátodo tendo uma forma de tubo e definindo um centro oco;
uma blindagem envolvendo o cátodo, a blindagem definindo uma abertura de acesso que expõe uma porção do cátodo; e
um subconjunto de ímã rotativo disposto dentro do centro oco do cátodo, o subconjunto de ímã rotativo inclui um primeiro componente magnético tendo uma primeira intensidade de campo magnético e um segundo componente magnético tendo uma segunda intensidade de campo magnético, a primeira intensidade de campo magnético é maior que a segunda intensidade de campo magnético, em que o primeiro componente magnético e o segundo componente magnético podem girar entre uma primeira posição na qual o primeiro componente magnético está voltado para a abertura de acesso e uma segunda posição na qual o segundo componente magnético está voltado para a abertura de acesso.
Sistema de revestimento, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a blindagem é eletricamente flutuante.
Sistema de revestimento, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a primeira intensidade de campo magnético é de cerca de 50 a 500 Gauss.
Sistema de revestimento, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a segunda intensidade de campo magnético é de cerca de 10 a 100 Gauss.
Sistema de revestimento, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que um substrato a ser revestido é posicionado na frente da abertura de acesso.
Sistema de revestimento, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o substrato segue uma trajetória linear.
Sistema de revestimento, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o substrato segue uma trajetória circular.
Sistema de revestimento, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o primeiro componente magnético e o segundo componente magnético são montados em um membro de suporte que é girado por um motor elétrico ou um atuador pneumático em uma alavanca.
Conjunto de cátodo rotativo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o cátodo é alimentado por um sistema de potência, o sistema de potência emitindo uma primeira voltagem em uma primeira faixa de voltagem para arco catódico e uma primeira corrente em uma primeira faixa de corrente para deposição de arco catódico, o sistema de potência também emitindo uma segunda voltagem em uma segunda faixa de voltagem e uma segunda corrente em uma segunda faixa de corrente para pulverização catódica de magnetron.
Conjunto de cátodo rotativo, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a primeira faixa de voltagem é de 20 a 40 volts e a primeira faixa de corrente é de 100 a 600 A e em que a segunda faixa de voltagem é de 300 a 1600 volts e a segunda faixa de corrente é de 10 a 100 A.