BR112014014793B1

BR112014014793B1 - Processo para revestimento físico da fase gasosa por meio de pulverização catódica em uma câmara de revestimento evacuada

Info

Publication number: BR112014014793B1
Application number: BR112014014793-0A
Authority: BR
Inventors: Siegfried Krassnitzer; Helmut Rudigier
Original assignee: Oerlikon Surface Solutions Ag, Trübbach
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2021-08-10
Also published as: PH12014501435A1; CN104160470A; PH12014501435B1; JP2015508448A; CA2859747A1; US10982321B2; MX2014007668A; KR20140116102A; RU2014129572A; MX341506B; CN104160470B; DE102011121770A1; EP2795658A1; SG11201403396SA; JP6180431B2; KR101934141B1; US20150001063A1; CA2859747C; BR112014014793A2; RU2633516C2

Abstract

processo de revestimento de hipims homogêneo. a presente invenção refere-se a um processo hipims, com o qual as camadas homogêneas podem ser depositadas ao longo da altura de uma câmara de revestimento. neste caso, são usados dois cátodos parciais. de acordo com a invenção, o comprimento de cada um dos intervalos de pulso de potência adjacentes aos cátodos parciais é selecionado individualmente e, assim, obtém-se um perfil de espessura de revestimento desejado ao longo da altura da câmara de revestimento.

Description

[001] A invenção se refere a um processo HIPIMS com o qualcamadas homogêneas podem ser depositadas ao longo da altura de uma câmara de revestimento.

[002] No caso do processo HIPIMS se trata de um processo derevestimento físico da fase gasosa. Mais precisamente, esse é um processo de pulverização catódica suportada por um magnéton, no qual o alvo fornecedor de material de pulverização é forçado a uma densidade de corrente de descarga muito elevada, de modo que no plasma é gerada uma alta densidade eletrônica e a maioria das partículas pulverizadas são ionizadas. Neste caso, são usadas densidades de potência entre 250W/cm2 e 2000W/cm2 e dessa maneira, são exigências particulares ao gerador fornecedor de potência. Em particular, não é possível deixar que uma tal potência atue permanentemente sobre o alvo, visto que esse superaqueceria e, dessa maneira, traria danos. Por conseguinte, a potência deve ser pulsada. Dentro do pulso de potência ocorrem densidades de descarga desejadas, muito elevadas e o alvo se aquece. Durante a pausa do pulso, o alvo pode resfriar novamente. A duração do pulso e a pausa do pulso devem ser coordenadas de modo tal, que a potência média introduzida no alvo não ultrapassa o valor limiar. Para HIPIMS, portanto, são necessários geradores, que pulsados, são capazes de ceder altas potências.

[003] Se o processo HIPIMS é usado para o revestimento depeças em bruto, então as peças em bruto são muitas vezes distribuídas ao longo de toda a altura de revestimento utilizável. Com peças em bruto são entendidas tanto ferramentas, como também outros componentes. Em muitos casos, é importante revestir as peças em bruto, indiferente se dispostos para cima, no meio ou para baixo, com a mesma espessura de camada e com as mesmas camadas. Especialmente se, tal como no processo HIPIMS, os plasmas e sua densidade têm uma influência essencial sobre a taxa de revestimento, esse objetivo é dificilmente alcançado. Isso é em parte porque os próprios plasmas são influenciados pelo campo periférico circundante, por meio de que podem resultar diferentes taxas de revestimento ao longo da altura da câmara de revestimento. Geralmente, na pulverização catódica DC tenta-se equilibrar isso através do ajuste dos campos magnéticos ao longo da altura. Intervenções no sistema magnético, contudo, podem levar localmente a condições plasmáticas modificadas, o que leva, por sua vez, a diferentes propriedades da camada. Altas exigências à distribuição da espessura da camada condicionam uma faixa de uso limitada (e com isso, uma menor economia), visto que a eficácia do método citado quanto à melhoria restringe a homogeneidade da espessura da camada. Um outro método da correção da distribuição da espessura da camada é o uso de máscaras, o que, contudo, é pouco praticável, caso a carga ou a geometria da peça em bruto se modifique.

[004] Seria desejável ter à disposição um processo HIPIMS, como qual é possível, de maneira simples, ajustar a taxa de revestimento ao longo da altura da câmara de revestimento e, com isso, obter particularmente um revestimento homogêneo ao longo de toda a altura da câmara, sem a influência desvantajosa da densidade plasmática e seus efeitos desvantajosos sobre as propriedades da camada.

[005] O objetivo da presente invenção se baseia no mesmo.

[006] De acordo com um novo processo para a disponibilizaçãode pulsos de potência, o qual é protegido no contexto de um outro pedido de patente, processa-se de modo tal, que um cátodo de pulverização PVD, que é operado compreendendo um primeiro cátodo parcial e um segundo cátodo parcial, em que para os cátodos parciais é predefinida uma solicitação de potência máxima ou média e sendo que a duração dos intervalos dos pulsos de potência e em que a duração dos intervalos dos pulsos de potência é predefinida e o processo compreende as seguintes etapasa) produção de um gerador com uma distribuição de potência predefinida, preferivelmente constante pelo menos depois de ligar e depois do decurso de um intervalo de formação de potênciab) ligação do geradorc) conexão do primeiro cátodo parcial ao gerador, de modo que o primeiro cátodo parcial é solicitado com a potência do geradord) separação do gerador do primeiro cátodo parcial depois do decurso de um primeiro intervalo de pulso de potência que corresponde ao primeiro cátodo parciale) conexão do segundo cátodo parcial ao gerador, de modo que o segundo cátodo é licitado com a potência do gerador ef) separação do gerador do segundo cátodo parcial depois do decurso do segundo intervalo de pulso de potência predefinido correspondente ao segundo cátodo parcialsendo que o primeiro intervalo de pulso de potência começa mais cedo do que o segundo intervalo de pulso de potência e o primeiro intervalo de pulso de potência termina mais cedo do que o segundo intervalo de pulso de potência e sendo que as etapas d) e e) são executadas de modo tal, que o primeiro intervalo de pulso de potência e o segundo intervalo de pulso de potência se sobrepõem no tempo e todos os intervalos de pulso de potência juntos formam um primeiro grupo, de modo que a distribuição de potência do gerador perdura continuamente sem interrupção desde o início do primeiro intervalo de pulso de potência até o final do segundo intervalo de pulso de potência e não ocorre um segundo intervalo de formação de potência.

[007] Se ao longo da altura da câmara de revestimento estãoprevistos mais de dois cátodos parciais, então o grupo pode compor- se de mais de dois intervalos de pulso de potência. No processo, então, tantos grupos são conectados em série, tal como pode ser pretendido dos cátodos parciais individuais com respeito à entrada de temperatura. Em seguida, segue-se uma pausa. A figura 1 mostra uma situação correspondente com 6 cátodos parciais e 3 grupos.

[008] De acordo com a invenção, o objetivo é resolvido, agora,pelo fato, de que o comprimento de cada um dos intervalos de pulso de potência é selecionado individualmente e assim, obtém-se um perfil de espessura de revestimento desejado ao longo da altura da câmara de revestimento. Isto é, de acordo com a invenção, os campos magnéticos não são adaptados, como é usual ademais, ao longo da altura da câmara de revestimento, mas sim, a duração dos intervalos de pulso de potência. O correspondente é mostrado na figura 1. É evidente, que o intervalo de pulso de potência conectado com o primeiro cátodo parcial é nitidamente mais longo do que o intervalo de pulso de potência conectado com o cátodo parcial 5. Devido ao intervalo de pulso de potência mais longo, a taxa de revestimento média partindo do cátodo parcial 1 é mais longa do que a taxa de revestimento média partindo do cátodo parcial 5.

[009] Na prática, por exemplo, pode ser processado de modo tal,que inicialmente os intervalos de pulso de potência de todos os cátodos parciais são selecionados com o mesmo comprimento e, assim, ser efetuado um primeiro revestimento para a calibração. Em seguida, as espessuras de revestimento são medidas ao longo da altura da câmara de revestimento. Quando ocorrem diferenças nas espessuras, então ali, onde as camadas são baixas demais em comparação com a espessura média, os intervalos de pulso de potência são um pouco alongados. Ali onde as camadas em comparação com a espessura média são grandes demais, os intervalos de pulso de potência são um pouco encurtados. Através desse procedimento obtém-se um equilíbrio, sendo evidente ao técnico, que é possível efetuar várias etapas de interação para a melhoria adicional da homogeneização.A invenção foi esclarecida com base na homogeneização das espessuras das camadas ao longo da altura da câmara de revestimento. Contudo, a invenção deveria ser entendida, também, de modo tal, que quando deve ser obtido, em particular, um perfil de espessura de camada que também diverge da homogeneização, as medidas de acordo com a invenção podem ser aplicadas de forma mutatis mutandis.

Claims

1. Processo para revestimento físico da fase gasosa por meio de pulverização catódica em uma câmara de revestimento evacuada, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:(a) dispor peças em bruto a serem revestidas ao longo da altura de uma câmara de revestimento,(b) produzir um gerador com uma distribuição de potência predefinida,(c) ligar o gerador,(d) conectar o primeiro cátodo parcial ao gerador, de modo que o primeiro cátodo parcial é solicitado com a potência do gerador,(e) separar do gerador do primeiro cátodo parcial depois do decurso de um primeiro intervalo de pulso de potência que corresponde ao primeiro cátodo parcial,(f) conectar o segundo cátodo parcial ao gerador, de modo que o segundo cátodo é licitado com um segundo intervalo de pulso do gerador, em que o primeiro cátodo parcial e o segundo cátodo parcial fornecidos em diferentes locais verticais ao longo da altura de uma câmara de revestimento,(g) separar o gerador do segundo cátodo parcial depois do decurso do segundo intervalo de pulso de potência predefinido correspondente ao segundo cátodo parcial, e(h) selecionar os respectivos comprimentos dos intervalos de pulso de potência, baseados nas localizações verticais do primeiro cátodo parcial e do segundo cátodo parcial independentemente e seleção do comprimento de um dos intervalos de pulso de potência relativo ao comprimento do outro intervalo de pulso de potência de modo tal, que a camada resultante do revestimento ao longo da altura da câmara de revestimento apresenta uma distribuição da espessura da camada predefinida.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que como distribuição predefinida da espessura da camada é selecionada uma distribuição homogênea da espessura da camada.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o primeiro intervalo de pulso de potência começa mais cedo do que o segundo intervalo de pulso de potência e o primeiro intervalo de pulso de potência termina mais cedo do que o segundo intervalo de pulso de potência e sendo que as etapas (e) e (f) são executadas de modo tal, que o primeiro intervalo de pulso de potência e o segundo intervalo de pulso de potência se sobrepõem no tempo e todos os intervalos de pulso de potência juntos formam um primeiro grupo, de modo que a distribuição de potência do gerador perdura continuamente sem interrupção desde o início do primeiro intervalo de pulso de potência até o final do segundo intervalo de pulso de potência e não ocorre um segundo intervalo de formação de potência.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que são usados mais de dois cátodos parciais e as etapas (d) a (h) são aplicadas de maneira análoga a esses.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos o comprimento relativo dos intervalos de pulso de potência é determinado por meio de um revestimento de calibração precedente ao revestimento.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a distribuição de potência é constante pelo menos depois de ligar e depois do decurso de um intervalo de formação de potência.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento físico da fase gasosa é conduzido por meio de pulverização catódica suportada por um magnéton de corrente de descarga muito elevada (“HIPIMS”) através da aplicação de densidades de potência entre 250W/cm2 e 2000W/cm2 ao primeiro cátodo parcial e ao segundo cátodo parcial.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo cátodo parcial é disposto em uma posição vertical sobre a altura de uma câmara de revestimento que é superior à posição vertical do primeiro cátodo; e o comprimento do segundo intervalo do pulso de potência é superior ao comprimento do primeiro intervalo do pulso de potência.