BR112015032133B1

BR112015032133B1 - Método de compensação do envelhecimento de um alvo para a realização de processos estáveis de pulverização reativa, aparelho e substrato

Info

Publication number: BR112015032133B1
Application number: BR112015032133-0A
Authority: BR
Inventors: Denis Kurapov; Siegfried Krassnitzer
Original assignee: Oerlikon Surface Solutions Ag, Pfäffikon
Priority date: 2013-07-03
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2021-11-30
Also published as: CN105339521A; EP3017077A1; KR102233345B1; RU2016103226A; CA2916765C; CN105339521B; MX2015016577A; DE102013011068A1; SG11201510185VA; HK1219517A1; PH12015502622A1; US9957600B2; BR112015032133A2; EP3017077B1; JP6397906B2; IL243138B; KR20160027022A; JP2016526604A; US20160168686A1; CA2916765A1

Abstract

método de compensação do envelhecimento de um alvo para a realização de processos estáveis de pulverização reativa, aparelho e substrato, por tratar a invenção de um método para a realização de processos de pulverização reativa mantendo a característica de pulverização constante bem como a taxa de deposição no alvo, ou pelo menos em uma faixa aceitável no contexto de processos de produção industrial, independente da idade do alvo.

Description

Campo Técnico

[001] A presente invenção se refere a um método para a realização de processos estáveis de pulverização reativa mantendo a característica de pulverização constante bem como a taxa de deposição no alvo, ou pelo menos em uma faixa aceitável no contexto de processos de produção industrial, independente da idade do alvo.

Fundamentos da Invenção

[002] A técnica de pulverização consiste de um método de deposição física de vapor (PVD) bem estabelecido, o qual é utilizado para a deposição de finas películas em uma ampla variedade de aplicações industriais. Particularmente, revestimentos de proteção contra o desgaste de ferramentas de corte podem ser depositados com sucesso com a utilização da tecnologia de pulverização. Especificamente, a qualidade do revestimento aplicado pode ser significativamente melhorada através da utilização de métodos de pulverização por impulsos de alta potência de magnetrons (HIPIMS).

[003] Uma parte fundamental de um aparelho de pulverização consiste de pelo menos um alvo de pulverização utilizado como fonte de material para fornecer as espécies necessárias de deposição para o crescimento do revestimento sobre a superfície do substrato depositado na câmara de revestimento. No caso específico dos processos de pulverização reativa, as espécies obtidas a partir do alvo reagem com o gás reativo presente na câmara de revestimento para a formação da película sobre a superfície do substrato a ser revestido. O material do alvo da superfície do alvo é aplicado por pulverização com colisão de íons (essencialmente íons de um gás ionizado não reativo), que são atraídos para a superfície do alvo através da aplicação de um campo magnético. Portanto, o processo de pulverização do alvo conduz a uma erosão da superfície do alvo e, consequentemente, a uma alteração do peso do alvo.

[004] Particularmente, uma forte erosão pode ser observada na superfície do alvo, nas áreas do alvo que se encontram submetidas a um forte campo magnético, o que por sua vez conduz a mudanças indesejáveis nas condições do plasma de revestimento e, consequentemente, no crescimento do revestimento na superfície do substrato.

[005] Diferentes métodos para evitar estas modificações indesejáveis foram correntemente propostas pelo estado da arte.

[006] Por exemplo, o documento de patente WO0116394A1 propõe um método para controlar a deposição por pulverização reativa de um composto formado a partir da reação entre uma espécie reativa que resulta da excitação de um gás reativo e de um material incluído em um alvo agindo como um catodo. O método compreende as etapas de: estabelecimento da deposição por pulverização reativa com uma taxa de fluxo nominal ou uma pressão parcial do gás reativo; e estabilização da voltagem do catodo com uma voltagem nominal através do ajuste da energia fornecida ao catodo, sendo que a mencionada voltagem normal e a taxa de fluxo nominal ou a pressão parcial são determinados de acordo com um estado de equilíbrio ou condição de estado estabilizado entre a mencionada voltagem de catodo, a mencionada taxa de fluxo nominal ou a pressão parcial do gás reativo, e a mencionada energia fornecida ao catodo.

[007] Semelhantemente, os documentos de patente US5783048 A, WO0005745 e WO2013045493A1 propõem diferentes aparelhos de pulverização e métodos para controlar a deposição por pulverização através do ajuste do campo magnético, com o propósito de compensar as alterações indesejadas provocadas pela erosão do alvo durante a pulverização da superfície do alvo.

[008] O documento US5783048A revela um aparelho de pulverização para a formação de uma película fina sobre um substrato, a película formada apresentando uma espessura substancialmente uniforme. O aparelho compreende um alvo para o fornecimento de material do alvo para a formação de uma película fina, sendo que o alvo compreende uma primeira área. O aparelho de pulverização também compreende um sistema de descarga de plasma para permitir a remoção do material de alvo do alvo. Além disso, um ímã principal é providenciado para a geração de um campo magnético principal para controlar a descarga de plasma para a remoção do material do alvo. Além disso, um ímã de compensação é utilizado, sendo que este se encontra posicionado adjacentemente à primeira região. O ímã de compensação gera um campo magnético de compensação que interage com o campo magnético principal para controlar a descarga de plasma na primeira área, para formar um padrão desejado de erosão na primeira área e para possibilitar a formação de uma película de espessura substancialmente uniforme sobre o substrato.

[009] O documento WO0005745A1 descreve um aparelho e um método que possibilita a compensação de assimetrias relacionadas ao processo, produzidas durante a deposição física do vapor sobre uma superfície, particularmente quando o material de pulverização de uma fonte é depositado sobre um substrato para a formação de uma película. Um ímã de compensação é configurado e posicionado para a produção de um campo magnético de compensação para neutralizar as assimetrias relacionadas ao processo na câmara, particularmente aquelas que afetam a distribuição no processamento do plasma sobre um substrato, no qual de outra maneira o plasma teria sido produzido de forma simétrica.

[010] O documento WO2013045493A1 propõe um método de pulverização por magnetron em um aparelho de pulverização, que apresenta um catodo, um alvo que é arranjado sobre uma superfície do catodo ou que faz parte da mencionada superfície do catodo, e um conjunto de ímãs arranjado em um lado do catodo orientado para fora a partir da mencionada superfície, sendo que o alvo sofre a erosão em pelo menos algumas áreas de uma superfície de erosão durante a pulverização, e sendo que uma distância entre o conjunto de ímãs e a superfície de erosão do alvo é ajustada durante o transcorrer da erosão, de tal maneira que a impedância de um circuito compreendendo o catodo se altere menos do que um valor predeterminado em função da erosão durante o transcorrer da erosão, o mencionado valor predeterminado sendo inferior a uma diferença de impedância entre a impedância do alvo que não sofreu a erosão e a impedância do alvo que sofreu a máxima erosão a uma distância não ajustada.

[011] No entanto, o revestimento de diferentes tipos de substratos para diferentes aplicações no contexto de processos de produção industrial envolve dificuldades adicionais, que não são de fácil superação com a utilização das tecnologias atuais disponibilizadas pelo estado da arte.

[012] Para alcançar a necessária reprodutibilidade e eficiência operacional e para garantir a qualidade dos produtos no contexto de processos de produção industrial, é essencial que todos os lotes de revestimento sejam operados em condições estáveis (especialmente nas mesmas condições possíveis), porém neste contexto, os alvos necessitam ser operados por um longo período de tempo para o processamento dos diversos lotes. Isto conduz não apenas a instabilidades nas condições de revestimento provocadas pela técnica da arte e/ou pelo formato da erosão na superfície do alvo, como também a uma considerável redução da massa do alvo resultante da erosão prolongada do alvo após o processamento de vários lotes, o que no contexto da presente invenção será denominado doravante como envelhecimento do alvo. O envelhecimento do alvo, por sua vez, conduz a mudanças indesejáveis nas características de pulverização do alvo e na taxa de deposição da película, particularmente na realização de processos de pulverização reativa, tal como mostrado nas Figuras 1 e 2. Para a maioria das aplicações de revestimento, e particularmente no contexto de processos de produção industrial, alterações deste tipo são inaceitáveis.

[013] A Figura 1 mostra a variação da voltagem da fonte de alimentação (alvo) em Volts e a densidade da corrente em Amperes por centímetro quadrado em relação ao peso do alvo em gramas, obtidos por pulverização reativa de um alvo de cromo alumínio em uma atmosfera de argônio-nitrogênio, através da aplicação de uma energia de densidade constante de aproximadamente 1 kW/cm2 no alvo e mantendo a pressão parcial do nitrogênio em um valor de 0,27 Pa. Também a temperatura do substrato foi mantida constante durante a pulverização em todas as tentativas. Um campo magnético foi gerado com a utilização de ímãs permanentes arranjados atrás do alvo, com o propósito de aumentar a probabilidade da detenção de elétrons na área frontal do alvo. O alvo utilizado consistiu de um alvo com formato de disco, tendo um diâmetro constante de 0 150 mm e uma espessura que foi reduzida durante a pulverização, com isto reduzindo o peso do alvo. A composição dos elementos do alvo utilizado foi de 60 at.-% Al e de 40 at.-% Cr.

[014] A Figura 2 mostra a espessura medida do revestimento em μm das películas depositadas nas superfícies das amostras planas em relação ao peso em gramas do alvo utilizado para a deposição das películas. Cada película foi depositada por meio de uma pulverização reativa de um alvo-AlCr em uma atmosfera de argônio-nitrogênio. As películas foram depositadas utilizando a mesma configuração de revestimento e as mesmas condições de revestimento que foram utilizadas para realizar as experiências apresentadas na Figura 1. Com o propósito de possibilitar uma análise da relação entre a taxa de deposição e o peso do alvo, cada uma das mencionadas películas foi depositada sobre as amostras correspondentes durante 117 minutos com as mesmas condições de revestimento em relação à densidade de potência no alvo, a pressão reativa parcial, e a temperatura do substrato. Somente o peso do alvo foi diferente para o acompanhamento da deposição de cada película.

Objetivo da Presente Invenção

[015] Um dos objetivos da presente invenção é o de revelar um método simples para o revestimento de diferentes tipos de substratos para diferentes aplicações em um contexto de processos de produção industrial, que supere as dificuldades provocadas pela perda de massa dos alvos produzida durante a pulverização reativa. Particularmente, um dos objetivos da presente invenção é o de revelar um método descomplicado para a realização de processos de pulverização reativa mantendo a característica de pulverização constante bem como a taxa de deposição no alvo, ou pelo menos em uma faixa aceitável no contexto de processos de produção industrial, independente da idade do alvo. Além disso, um dos objetivos da presente invenção também é o de revelar um aparelho de pulverização para o revestimento de substratos no contexto de processos de produção industrial, por meio da utilização de técnicas de pulverização reativa e com a aplicação do método de acordo com a presente invenção.

Descrição da Presente Invenção

[016] O objetivo acima mencionado foi atingido pela presente invenção ao revelar um método para o ajuste da pressão parcial do gás reativo dependendo da idade do alvo, com o propósito de obter uma característica de pulverização constante no alvo bem como uma taxa de deposição constante por meio de processos de revestimento por pulverização reativa.

[017] Surpreendentemente, os inventores descobriram que é possível manter a característica de pulverização bem como a taxa de deposição praticamente constante no alvo, ou mais precisamente em uma faixa aceitável de variação, se a pressão parcial do gás reativo for ajustada em função do peso do alvo, e ao mesmo tempo se a densidade da potência de pulverização no alvo for mantida constante durante o processo de revestimento por pulverização reativa.

[018] No contexto da presente invenção, um intervalo aceitável de variação para o contexto de processos de produção industrial é: - particularmente de aproximadamente +/- 10% ou menos para a característica de pulverização (particularmente em relação à voltagem do alvo e a densidade de corrente do alvo), - particularmente de aproximadamente +/- 15% ou menos para a taxa de deposição, em relação a um valor correspondente do alvo definido para cada parâmetro (ou seja, voltagem do alvo, densidade de corrente do alvo e taxa de deposição). Os mencionados valores do alvo são preferencialmente definidos por condições de revestimento obtidas com a utilização de alvos na condição em que foram fabricados, para a realização do processo de revestimento.

[019] No contexto da presente invenção, a condição em que foram fabricados também será denominada doravante como condição nova. Obviamente, um alvo em condição nova deve apresentar o maior peso de alvo, porque o mesmo ainda não foi utilizado para a realização de processos de revestimento ou pelo menos não durante um longo período de tempo.

[020] Preferencialmente, uma faixa aceitável de variação no contexto da presente invenção para a característica de pulverização é de aproximadamente +/- 7% ou menos, e para a velocidade de deposição é de aproximadamente +/- 10% ou menos. Ainda mais preferencialmente, uma faixa aceitável de variação no contexto da presente invenção para a característica de pulverização é de aproximadamente +/- 5% ou menos, e para a velocidade de deposição é de aproximadamente +/- 7% ou menos.

[021] Particularmente, resultados extremamente satisfatórios foram obtidos através da aplicação do método de acordo com a presente invenção para a manutenção das características de pulverização praticamente constantes no alvo bem como a taxa de deposição, quando o alvo de pulverização foi operado com a utilização de técnicas HIPIMS.

Exemplo Experimental da Aplicação de um Método de Acordo com a Presente Invenção

[022] Com o propósito de possibilitar a comparação dos resultados obtidos no presente exemplo experimental com os resultados que se encontram ilustrados nas Figuras 1 e 2, foram utilizadas a mesma configuração e as mesmas condições de revestimento, com exceção da pressão parcial do gás reativo. O alvo utilizado para a execução deste exemplo experimental também consistiu de um alvo com formato de disco contendo alumínio-cromo (alvo-AlCr), fabricado com a utilização de técnicas de metalurgia de pó, tendo um diâmetro constante de 0 150 mm e uma espessura de alvo variável dependendo da idade do alvo. Da mesma forma, a composição em porcentagem atômica dos elementos dos alvos utilizados foi de 60 at.-% Al e de 40 at.-% Cr. Para a realização do processo de revestimento, um aparelho de pulverização a vácuo compreendendo uma câmara de revestimento com possibilidade de deposição reativa HIPIMS de película, fabricado pela empresa Oerlikon Balzers, foi utilizado. Várias operações de deposição por pulverização (operações de revestimento) foram realizadas. Da mesma maneira como descrito anteriormente, para este exemplo um campo magnético experimental foi gerado com a utilização de ímãs permanentes arranjados atrás do alvo, com o propósito de aumentar a probabilidade da detenção de elétrons na área frontal do alvo durante o processo de revestimento. Nenhuma alteração foi feita no arranjo dos mencionados ímãs permanentes de processo a processo, mas obviamente, em função das alterações na espessura do alvo que se torna mais fina na execução de cada processo de revestimento, a superfície do alvo acaba se aproximando dos ímãs permanentes e consequentemente a intensidade do campo magnético sobre a superfície do alvo sofre mudanças dependendo da espessura do alvo. Nitrogênio foi utilizado como gás reativo. Os alvos-AlcR foram pulverizados no interior da câmara de revestimento com a utilização de técnicas HIPIMS em uma atmosfera reativa de argônio-nitrogênio. Antes do início de cada processo de revestimento, amostras limpas e não revestidas de substratos planos (entre outras de aço rápido e amostras de carboneto cimentado) foram arranjadas sobre um suporte rotativo de amostras, que por sua vez foi depositado no interior da câmara de revestimento. Películas-AlCrN foram depositadas, respectivamente, sobre a superfície correspondente das amostras a serem revestidas durante cada operação de revestimento. A densidade da potência de pulverização no alvo (catodo) foi mantida constante em um valor principal de aproximadamente 1,0 kW/cm2 em todos os processos de revestimento. Também a temperatura do substrato foi mantida constante em um valor de aproximadamente 450°C durante todos os processos de revestimento. O peso do alvo foi medido antes e depois de cada processo de revestimento. O alvo-AlCr utilizado apresentava um peso em condição nova (antes da realização do primeiro processo de revestimento) de aproximadamente 830 g. A redução do peso do alvo após a execução de cada processo de revestimento foi confirmada de acordo com o esperado. Os alvos foram utilizados até que os mesmos atingissem um peso de aproximadamente 570 g. O menor peso do alvo para a realização de um processo de revestimento foi definido essencialmente pela menor espessura do alvo na qual a estabilidade mecânica do alvo não é prejudicada. Durante cada processo de revestimento, a característica do alvo foi monitorada através da medição da voltagem e da densidade da corrente no alvo. No início de cada processo de revestimento, a pressão parcial do nitrogênio foi ajustada tão rápido quanto possível (em menos de 5 minutos), com o propósito de manter a característica de pulverização no alvo tão constante quanto possível. Isto significa, particularmente no contexto da presente invenção, que a pressão reativa parcial foi ajustada com o propósito de manter os valores de voltagem e de densidade de corrente no alvo em uma faixa aceitável de variação. Depois disso, a pressão parcial do nitrogênio foi mantida constante até completar o tempo efetivo total de revestimento para a formação de uma película sobre a superfície das amostras a serem revestidas durante cada processo de revestimento. O tempo efetivo total de revestimento de cada processo de revestimento foi de 117 minutos. A espessura das películas- AlCrN depositadas foi medida depois de cada processo de revestimento. A faixa geral de variação da pressão parcial do nitrogênio neste exemplo experimental, que foi determinada levando-se em consideração cada valor parcial de nitrogênio ajustado no início de cada processo de revestimento, foi de 0,27 Pa a 0,19 Pa.

[023] Os valores médios de voltagem e de densidade de corrente no alvo medidos durante cada processo de revestimento, bem como a espessura da película medida depois de cada processo de revestimento em relação ao peso médio que o alvo teve durante cada processo, encontram-se ilustrados nas Figuras 3 e 4, respectivamente.

[024] Portanto, foi demonstrado que com a utilização do método de acordo com a presente invenção é possível manter a característica de pulverização no alvo bem como a taxa de deposição da película praticamente constante, ou em uma faixa de variação aceitável no contexto de processos de produção industrial, independente da idade do alvo.

[025] A presente invenção revela um método para a realização de um processo de revestimento envolvendo técnicas de pulverização, no qual pelo menos um alvo é pulverizado em uma atmosfera compreendendo pelo menos um gás reativo, e os valores característicos da pulverização e/ou a taxa de revestimento são mantidos tanto quanto possível dentro de valores predefinidos de alvo, e o método compreende a seguinte etapa: - manutenção de um desvio na característica de pulverização e/ou nos valores da taxa de revestimento dos valores do alvo, dentro de uma faixa aceitável de desvio para o contexto de processos de produção industrial, através do ajuste da pressão parcial do gás reativo preactive_gas na dependência do peso do alvo wtarget.

[026] Em uma modalidade de execução de um método de acordo com presente invenção, o mencionado alvo é operado como sendo um catodo através do fornecimento de energia, de tal maneira que a densidade de potência no alvo seja mantida constante durante a pulverização do alvo.

[027] Em uma modalidade adicional de execução de um método da presente invenção, a pressão parcial do gás reativo preactive_gas é ajustada em função do peso do alvo wtarget de acordo com uma correlação preactive_gas versus wtarget previamente determinada sob condições correspondentes de revestimento.

[028] A correlação preactive_gas versus wtarget é determinada antes da realização do processo de revestimento, preferencialmente por meio da utilização de um método compreendendo pelo menos as seguintes etapas: a) Fornecimento de um aparelho de revestimento com os elementos adicionais necessários, bem como pelo menos um alvo, preferencialmente um alvo em condição nova, do mesmo tipo necessário para a realização de processos de revestimento nas mesmas condições de revestimento como o processo de revestimento por pulverização acima mencionado, tendo o desvio na característica de pulverização e/ou nos valores da taxa de revestimento dos valores do alvo, dentro de uma faixa aceitável de desvio para o contexto de processos de produção industrial. b) Medição do peso do alvo antes da realização de um processo de revestimento i para a obtenção de Wtarget_i_initial. c) Realização do processo de revestimento i para a deposição de uma película fi com a manutenção de todos os parâmetros de revestimento em conformidade com o processo de revestimento anteriormente mencionado, com exceção da pressão parcial do gás reativo, que é variada no início do processo de revestimento i até o ajuste de um valor de pressão parcial do gás reativo preactive_gas_i para os valores predefinidos do alvo em relação às características de pulverização, e mantendo posteriormente o valor da pressão parcial do gás reativo preactive_gas_i constante até que um tempo de revestimento ti tenha sido concluído. b) Medição do peso do alvo após a realização do processo de revestimento i para a obtenção de Wtarget_i_final, preferencialmente medindo também a espessura da película fi depositada durante o processo de revestimento i. d) Repetição das etapas b, c e d, para i = 1, 2, ..., n, sendo que n > 2. g) Encontrar a correlação preactive_gas versus wtarget com a utilização dos valores medidos de preactive_gas_i e Wtarget_i_initial ou preactive_gas_i e (Wtarget_i_initial + Wtarget_i_final)/2.

[029] Preferencialmente, o número i = n, correspondendo à quantidade total de processos de revestimento a serem realizados para determinar a correlação preactive_gas versus wtarget, é escolhido levando em consideração a espessura do alvo, e preferencialmente o n mais elevado é limitado pela obtenção da menor espessura do alvo na qual a estabilidade mecânica do alvo não é prejudicada.

[030] Preferencialmente, o tempo de revestimento ti é selecionado o mais longo possível para possibilitar a deposição de uma película fi tendo uma espessura que é suficientemente espessa para permitir uma avaliação confiável sobre a velocidade da taxa média de deposição durante o processo de revestimento i, e preferencialmente ti é o mesmo para cada processo de revestimento i.

[031] Preferencialmente, o tempo de revestimento ti para cada processo de revestimento i é escolhido de tal maneira que o desvio na característica de pulverização e/ou nos valores da taxa de revestimento dos valores do alvo seja mantido dentro de uma faixa de desvio aceitável para o contexto de processos de produção industrial durante cada processo de revestimento I, e preferencialmente ti é o mesmo para cada processo de revestimento i.

[032] De acordo com outra modalidade de execução de um método de acordo com a presente invenção, o peso inicial do alvo wtarget_initial é medido antes do início do processo de revestimento e a pressão parcial do gás reativo preactive_gas é ajustada desde o início do processo de revestimento e mantida constante durante todo o processo de revestimento.

[033] De acordo com uma modalidade de execução adicional de um método de acordo com a presente invenção, o peso do alvo wtarget é medido desde o início e/ou durante todo o processo de revestimento e a pressão parcial do gás reativo preactive_gas é ajustada desde o início e/ou durante todo o processo de revestimento.

[034] Preferencialmente, a pressão parcial do gás reativo preactive_gas é ajustada automaticamente.

[035] Preferencialmente, o pelo menos um alvo compreende pelo menos um elemento do grupo Ti, Al, Si, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Fe, Co, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd .

[036] Preferencialmente, o pelo menos um gás reativo consiste de nitrogênio ou oxigénio ou de um gás contendo carbono, ou de uma mistura contendo, pelo menos, dois dos anteriormente mencionados.

[037] Preferencialmente, a atmosfera de revestimento compreende pelo menos um gás inerte, que consiste preferencialmente de argônio ou neon ou criptônio, ou de uma mistura contendo, pelo menos, dois dos anteriormente mencionados.

[038] Preferencialmente, as técnicas de pulverização envolvem técnicas de pulverização por magnetron e/ou técnicas de metalização iónica de pulverização por magnetron e/ou técnicas HIPIMS.

[039] A presente invenção também revela um substrato revestido com um revestimento compreendendo pelo menos uma película produzida através de um processo de revestimento realizado de acordo com um método de acordo com a presente invenção.

[040] Preferencialmente, o substrato revestido consiste de uma ferramenta, particularmente de uma ferramenta de corte ou de conformação.

[041] Similarmente, o substrato revestido pode consistir de um componente, particularmente de um componente de motor, ou de um componente de turbina, ou de um componente de automóvel, ou de um componente decorativo, ou de um instrumento médico, etc.

[042] Além disso, a presente invenção revela um aparelho para a realização de um processo de revestimento de acordo com um método de acordo com a presente invenção.

[043] Preferencialmente, o aparelho compreende um dispositivo para a medição automática do peso Wtarget do alvo.

[044] Preferencialmente, o aparelho compreende um dispositivo para o ajuste automático da pressão parcial do gás reativo.

[045] O método de acordo com a presente invenção pode ser utilizado de modo geral para a realização de um processo de revestimento com a utilização de técnicas de pulverização, no qual os valores característicos de pulverização e a taxa de revestimento são mantidos tanto quanto possível dentro de valores predeterminados do alvo, o processo de revestimento sendo realizado em uma câmara de revestimento de um aparelho de pulverização, o processo envolvendo a utilização de pelo menos um alvo compreendendo pelo menos um elemento metálico, o alvo sendo operado como um catodo através do fornecimento de energia ao alvo a partir de uma fonte de alimentação, de tal maneira que a densidade de potência no alvo seja mantida constante durante a pulverização do alvo em uma atmosfera contendo pelo menos um gás reativo e pelo menos um gás inerte, o gás inerte sendo pelo menos parcialmente ionizado, de tal maneira que a superfície do alvo seja pulverizada pelo menos pelo efeito da colisão de íons positivos eletricamente carregados do gás inerte com o alvo, o alvo tendo um peso inicial de alvo wtarget_initial antes do início da pulverização, a pulverização da superfície do alvo resultando em uma redução do peso do alvo a partir do peso inicial do alvo wtarget_initial para um peso de alvo reduzido wtarget_reduced < wtarget_initial, o que por sua vez provoca um desvio na característica de pulverização e/ou nos valores da taxa de revestimento dos valores do alvo, o método compreendendo a etapa consistindo de: - manutenção do desvio na característica de pulverização e/ou nos valores da taxa de revestimento dos valores do alvo, dentro de uma faixa aceitável de desvio para o contexto de processos de produção industrial independente do peso do alvo, através do ajuste da pressão parcial do gás reativo preactive_gas na dependência do peso do alvo wtarget, preferencialmente de acordo com a correlação preactive_gas versus wtarget previamente determinada de acordo com condições correspondentes de revestimento.

Claims

1. MÉTODO PARA A REALIZAÇÃO DE UM PROCESSO DE REVESTIMENTO ENVOLVENDO TÉCNICAS DE PULVERIZAÇÃO, no qual pelo menos um alvo é pulverizado em uma atmosfera compreendendo pelo menos um gás reativo, os valores característicos de pulverização e a taxa de revestimento sendo mantidos dentro de valores predeterminados do alvo, o método sendo caracterizado pelo fato de que um desvio nos valores da taxa de revestimento é mantido dentro de uma faixa pré-definida de desvio para o contexto de processos de produção industrial através do ajuste da pressão parcial do gás reativo preactive_gas a um valor na dependência do peso do alvo wtarget, sendo que o valor é escolhido de acordo com uma correlação preactive_gas versus wtarget previamente determinada sob condições correspondentes de revestimento.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alvo é operado como sendo um catodo através do fornecimento de energia, de tal maneira que a densidade de potência no alvo seja mantida constante durante a pulverização do alvo.

3. MÉTODO, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a correlação preactive_gas versus wtarget é determinada antes da realização do processo de revestimento por meio da utilização de um método compreendendo pelo menos as seguintes etapas: a) Fornecimento de um aparelho de revestimento com os elementos adicionais necessários, bem como pelo menos um alvo, preferencialmente um alvo em condição nova, do mesmo tipo necessário para a realização de um processo de revestimento em conformidade com o processo de revestimento referenciado nas reivindicações 1 ou 2; b) Medição do peso do alvo antes da realização de um primeiro processo de revestimento para a obtenção de um primeiro valor de peso do alvo Wtarget; c) Realização do primeiro processo de revestimento para a deposição de uma primeira película com a manutenção de todos os parâmetros de revestimento, com exceção da pressão parcial do gás reativo, que é variada no início do primeiro processo de revestimento até o ajuste de um valor de pressão parcial do gás reativo preactive_gas para os valores predefinidos do alvo em relação às características de pulverização ser atingido, e mantendo posteriormente este valor da pressão parcial do gás reativo preactive_gas constante até que um primeiro tempo tenha sido concluído; d) Medição do peso do alvo após a realização do primeiro processo de revestimento para a obtenção de um segundo valor de peso do alvo Wtarget, preferencialmente medindo também a espessura da primeira película depositada durante o primeiro processo de revestimento; e) Repetição das etapas b, c e d, para realização de um segundo processo de revestimento ou mais processos de revestimentos; e f) Encontrar a correlação preactive_gas versus wtarget com a utilização dos valores medidos de preactive_gas e Wtarget obtidos nas etapas definidas acima.

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o número de processos de revestimento a serem realizados para determinar a correlação preactive_gas versus wtarget, é escolhido levando em consideração a espessura do alvo.

5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um alvo compreende pelo menos um elemento do grupo Ti, Al, Si, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mn, Fe, Co, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd .

6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1,2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um gás reativo consiste de nitrogênio ou oxigénio ou de um gás contendo carbono, ou de uma mistura contendo, pelo menos, dois dos anteriormente mencionados.

7. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1, 2, 3, 4, 5 ou 6 caracterizado pelo fato de que a atmosfera de revestimento compreende pelo menos um gás inerte, que consiste preferencialmente de argônio ou neon ou criptônio, ou de uma mistura contendo, pelo menos, dois dos anteriormente mencionados.

8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1,2, 3, 4, 5, 6 ou 7 caracterizado pelo fato de que as técnicas de pulverização envolvem técnicas de pulverização por magnetron e/ou técnicas de metalização iónica de pulverização por magnetron e/ou técnicas HIPIMS.

9. APARELHO DE REVESTIMENTO, para a realização de um processo de revestimento de acordo com um método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8 caracterizado pelo fato de que o aparelho de revestimento compreende um dispositivo para a medição automática do peso Wtarget do alvo, sendo que o aparelho de revestimento compreende um dispositivo para o ajuste da pressão parcial do gás reativo, e sendo que o aparelho de revestimento compreende um controlador para operar o ajuste do gás reativo dependendo do peso do alvo.

10. APARELHO DE REVESTIMENTO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o dispositivo ajusta automaticamente a pressão parcial do gás reativo.