ES2200117T3 - Dispositivo para la formacion de un revestimiento sobre un substrato por condensacion. - Google Patents
Dispositivo para la formacion de un revestimiento sobre un substrato por condensacion.Info
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Abstract
DISPOSITIVO PARA LA FORMACION DE UN REVESTIMIENTO SOBRE UN SUSTRATO (8) POR CONDENSACION DE UN ELEMENTO, PARTICULARMENTE DE UN METAL, SOBRE ESTE SUSTRATO (8), QUE COMPRENDE (A) UN RECINTO (2) DONDE TIENE LUGAR UNA EVAPORACION Y/O LA PULVERIZACION CATODICA DE DICHO ELEMENTO Y EN EL QUE ESTA DISPUESTA UNA DIANA (2) QUE PRESENTA AL MENOS UNA CAPA SUPERFICIAL QUE CONTIENE DICHO ELEMENTO Y ORIENTADO HACIA EL SUSTRATO (8) QUE SE ENCUENTRA ENFRENTE Y POR ENCIMA DE LA DIANA (7), (B) MEDIOS (1) PARA EVAPORAR DICHO ELEMENTO Y/O (C) MEDIOS (1) PARA REALIZAR LA PULVERIZACION CATODICA DE DICHO ELEMENTO A PARTIR DE LA DIANA (7) HACIA EL SUSTRATO (8), CARACTERIZANDOSE ESTE DISPOSITIVO PORQUE COMPRENDE UNA PARED CONDUCTORA (9, 9A, 9B) QUE DELIMITA AL MENOS LATERALMENTE EL ESPACIO (2'') ENTRE LA DIANA (7) Y EL SUSTRATO (8), PREVIENDOSE MEDIOS PARA POLARIZAR NEGATIVA O POSITIVAMENTE ESTA PARED (9, 9A, 9B) RESPECTO AL SUSTRATO (8).
Description
Dispositivo para la formación de un revestimiento
sobre un substrato por condensación.
La presente invención se refiere a un dispositivo
para la formación de un revestimiento sobre un substrato por
condensación de un elemento, en particular de un metal, sobre este
substrato, que comprende (a) un recinto donde tiene lugar una
evaporación y/o pulverización catódica de dicho elemento y en el
cual se ha dispuesto un blanco que presenta por lo menos una capa
superficial que contiene dicho elemento y que está orientada hacia
el substrato que se encuentra enfrente y por encima del blanco, (b)
unos medios para evaporar dicho elemento y/o (c) unos medios para
realizar la pulverización catódica del elemento citado desde el
blanco hacia el substrato.
Uno de los problemas que se plantea con los
dispositivos conocidos del tipo citado es que las paredes del
recinto donde tiene lugar la evaporación y/o la pulverización
catódica, se contaminan por el elemento cuyo revestimiento debe
formarse. Esto influye no solamente sobre el buen funcionamiento del
dispositivo, que necesita limpiezas repetidas de estas paredes, sino
que provoca igualmente una pérdida nada despreciable de la materia
que se trata de depositar sobre el substrato. (Véase por ejemplo
PATENTS ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 014, nº 576
(E-1016), 21 de diciembre de 1990, resumen de
JP-A-02 250325, donde las paredes
laterales del recinto polarizadas negativamente son limpiadas por
erosión iónica).
Así pues, uno de los objetos esenciales de la
presente invención es el de disminuir e incluso suprimir la
contaminación de estas paredes.
A tal efecto, según la invención, el dispositivo
comprende una pared eléctricamente conductora que delimita
lateralmente el espacio entre el blanco y el substrato y unos medios
para polarizar negativamente o positivamente esta pared con relación
al substrato, presentando dicha pared conductora polarizada negativa
o positivamente, que se calienta bajo el bombardeo de iones
positivos o electrones, una temperatura a la cual no puede
condensarse sobre ella un vapor del elemento citado procedente del
blanco.
Ventajosamente, se ha previsto un aislamiento
térmico del lado de la pared conductora citada opuesto al dirigido
hacia el espacio situado entre el blanco y el substrato.
En una forma de realización particular de la
invención, se ha previsto un circuito magnético del lado de la pared
conductora mencionada opuesto al dirigido hacia el citado
espacio.
Se desprenderán otros detalles y particularidades
de la invención de la descripción que damos a continuación, a
titulo de ejemplo no limitativo, de algunas formas de realización
particulares de la invención, con referencia a los dibujos
adjuntos.
La figura 1 es una vista esquemática parcial y en
corte vertical de una primera forma de realización de un dispositivo
para el revestimiento de substrato que se presenta bajo la forma de
una banda continua.
La figura 2 es una vista esquemática análoga a la
de la figura 1 destinada al tratamiento de substratos fijos montados
en el interior del recinto.
La figura 3 es un corte siguiendo la línea
III-III de la figura 2.
La figura 4 es una vista esquemática en alzado de
una tercera forma de realización de un dispositivo según la
invención con un cátodo giratorio sobre su eje.
La figura 5 es un corte siguiendo la línea
V-V de la figura 4.
En las diferentes figuras, las mismas cifras de
referencia se refieren a medidas tecnológicas análogas o
idénticas.
En general, la presente invención se refiere a un
dispositivo que puede utilizarse para la formación de un
revestimiento sobre un substrato de cualquier forma por condensación
de un elemento, en particular de un metal, sobre este substrato.
Este dispositivo comprende un recinto o cámara
al vacío, donde tiene lugar una evaporación y/o una pulverización
catódica de este elemento, y donde se ha dispuesto un blanco.
Este último presenta una capa superficial orientada hacia el
substrato y que contiene el citado elemento. Se han previsto unos
medios para evaporar este elemento y/o para realizar la
pulverización catódica del mismo desde el blanco hacia el
substrato.
Según la invención este dispositivo se
caracteriza por el hecho de comprender una pared conductora que
rodea el espacio entre el blanco y el substrato y unos medios para
polarizar negativamente o positivamente esta pared con relación a
este último.
Así pues, la figura 1, que muestra una primera
realización de un dispositivo según la invención, comprende, por una
parte, un evaporador-pulverizador catódico 1 y, por
otra parte, una cámara o recinto al vacío 2 donde puede generarse un
plasma 3.
El evaporador-pulverizador
catódico 1 está esencialmente constituido por un crisol 4, bajo el
cual se ha dispuesto un circuito magnético 5 separado de este crisol
por un aislamiento térmico 6.
El crisol 4 contiene el elemento, generalmente
constituido por un metal destinado a ser pulverizado, evaporado o
sublimado.
La cámara al vacío está delimitada por su parte
superior, frente al crisol 4, por una banda continua de chapa que
forma el substrato 8 y se desplaza siguiendo una dirección
perpendicular al plano del dibujo. Este crisol 4 contiene una capa
de metal 7 y que forma el blanco citado.
El espacio 2' de esta cámara 2 dispuesto entre el
substrato 8 y el crisol 4 queda delimitado lateralmente por una
pared conductora 9.
Esta pared 9 está polarizada eléctricamente, por
ejemplo negativa o positivamente con relación al substrato.
Por otra parte, para permitir la pulverización
catódica, el metal 7 contenido en el crisol 4 se mantiene a un
potencial negativo con relación al substrato 1 y se crea el plasma 3
a proximidad de este metal eventualmente líquido 7 gracias a la
presencia del circuito magnético 5.
Se introduce eventualmente un gas inerte, tal
como argón en la cámara al vacío 2 por unos inyectores, no
representados, dirigidos de preferencia oblicuamente hacia el plasma
3 y hacia el metal líquido 7.
De esta manera, se ioniza el gas inerte y los
iones así formados bombardean la superficie del metal 7, expulsando
partículas de este último hacia el substrato 8.
El documento
EP-A-95870065.6 describe un
procedimiento de pulverización catódica que es aplicable dentro del
marco de la presente invención, mediante una regulación apropiada de
la temperatura del crisol 4 para obtener la tensión de vapor
requerida del metal citado por encima del crisol, como se ha
descrito en el documento
EP-A-962031211.6. En este caso, la
inyección de argón no es siempre indispensable.
Así pues, se calienta la pared conductora 9 bajo
el bombardeo de iones positivos o de electrones contenidos en el
plasma 3.
Cuando la temperatura de la pared 9 se hace
suficientemente elevada, el vapor metálico procedente del blanco 7
no puede ya condensarse, de modo que la contaminación de esta pared
9 se hace muy reducida y es prácticamente inexistente.
La elección de la materia de la pared 9 con un
material de baja tensión de vapor y muy bajo rendimiento de
pulverización catódica, en el caso de que se polarice negativamente,
reduce o evita la contaminación del depósito en formación sobre el
substrato.
Tal material puede, por ejemplo ser grafito,
tántalo, tungsteno o una cerámica conductora de la electricidad.
Además, para evitar pérdidas térmicas en la
cámara al vacío 2 y limitar así el consumo energético, la pared
conductora 9 puede estar provista, en su lado exterior, de un
aislamiento térmico 10.
Se dispone igualmente un circuito magnético 11
detrás de la pared conductora 9, el cual, sin embargo, no es
indispensable.
En un caso particular, la pared conductora 9
puede mantenerse sensiblemente al mismo potencial que el blanco de
metal líquido 7, mientras que el substrato 8 puede conectarse a la
masa 12.
Finalmente, diremos que como ya se ha descrito en
el documento EP-A-962031211.6, se
han previsto ventajosamente unos medios de regulación térmica, no
representados, para mantener la capa superficial del blanco 8 en
estado líquido.
La forma de realización representada en las
figuras 2 y 3 se diferencia de la que aparece en la figura 1 por el
hecho de que se trata de un dispositivo para la formación de un
revestimiento sobre la superficie exterior de un objeto 8 suspendido
en la cámara al vacío 2. Este objeto corresponde pues al substrato
al que nos referimos más arriba.
En esta forma de realización, la pared conductora
9 comprende una parte 9' que se extiende por el lado situado frente
al crisol 4, alrededor del objeto que se trata de revestir por
evaporación-pulverización catódica.
Esta parte 9' cumple la misma función que la
pared 9 que se extiende lateralmente en torno al espacio situado por
encima del crisol 4.
Las figuras 4 y 5 se refieren a una tercera forma
de realización del dispositivo según la invención, que se distingue
de las precedentes por el hecho de que se utilizan, por una parte,
un crisol 4 giratorio sobre un eje vertical 15 y, por otra parte,
dos paredes opuestas conductoras 9a y 9b móviles siguiendo la
dirección de las flechas 16 y eventualmente siguiendo también una
dirección paralela a su plano.
Esta forma de realización es particularmente
adecuada para el revestimiento de substratos 5 formados por bandas
continuas de diferentes anchuras que se desplacen en el sentido de
las flechas 17.
En efecto, haciendo girar el crisol 4 sobre el
eje 15 y desplazando al mismo tiempo las paredes conductoras 9a y 9b
para que queden siempre lo más cerca posible de este crisol 4, se
puede adaptar muy fácilmente la zona de
evaporación-pulverización catódica a la anchura del
substrato 8 que se trata de cubrir.
El dispositivo según la invención puede
ventajosamente aplicarse para cubrir substratos por cinc, magnesio,
estaño, manganeso, cromo o una aleación de estos metales.
Típicamente, se mantiene la pared conductora 9 a
un potencial de - 500 voltios, mientras que la densidad de potencia
puede generalmente variar de 1 vatio por cm^{2} a 100 vatios por
cm^{2}.
Claims (9)
1. Dispositivo para la formación de un
revestimiento sobre un substrato (8) por condensación de un
elemento, en particular de un metal, sobre este substrato (8), que
comprende un recinto (2) donde tiene lugar una pulverización
catódica de dicho elemento así como eventualmente una evaporación
simultánea del mismo y donde se ha dispuesto un blanco (7) que
presenta por lo menos una capa superficial que contiene el elemento
indicado y que está orientada hacia el substrato (8) que se
encuentra enfrente y por encima del blanco (7), y unos medios para
realizar la pulverización catódica del elemento mencionado desde el
blanco (7) hacia el substrato (8), así como eventualmente unos
medios para evaporar simultáneamente dicho elemento,
caracterizándose este dispositivo porque comprende una pared
eléctricamente conductora (9, 9a, 9b) que delimita por lo menos
lateralmente el espacio (2') entre el blanco (7) y el substrato (8),
y unos medios para polarizar negativamente o positivamente esta
pared (9, 9a, 9b) con relación al substrato (8) y porque dicha pared
conductora (9, 9a, 9b) polarizada negativa o positivamente, se
calienta bajo el bombardeo de iones positivos o de electrones y
presenta una temperatura a la cual un vapor del citado elemento
procedente del blanco no puede condensarse sobre ella.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque se ha previsto un aislamiento térmico
(6) del lado de la pared conductora (9) citada opuesto al lado
dirigido hacia el espacio (2') entre el blanco (7) y el substrato
(8).
3. Dispositivo según una u otra de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque se ha previsto
un circuito magnético (11) del lado de la pared conductora (9, 9a,
9b) citada del lado opuesto al que está dirigido hacia el citado
espacio (2').
4. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la pared (9, 9a,
9b) citada está constituido por un material conductor de bajo
rendimiento de pulverización y de baja tensión de vapor, tal como
grafito.
5. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se han previsto
unos medios para poner la pared (9, 9a, 9b) sensiblemente al mismo
potencial que el blanco (7).
6. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se han previsto
medios para conectar el substrato (8) a la masa.
7. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se han previsto
unos medios de regulación térmica para mantener por lo menos la
citada capa superficial del blanco (7) en estado líquido.
8. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque comprende un
circuito magnético (5) enfriado del lado del blanco (7) opuesto al
orientado hacia el substrato (8).
9. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el blanco (7)
está a un potencial negativo con respecto al substrato y porque
dichos medios para realizar la pulverización catódica crean entre el
blanco y el substrato un plasma que contiene iones positivos o
electrones que, por bombardeo de dicha pared conductora mantienen
ésta a dicha temperatura a la cual no puede condensarse sobre la
misma un vapor del elemento mencionado procedente del blanco.
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