ES2282769T3 - Dispositivo de pulverizacion catodica con magnetron, catodo cilindric y procedimiento para la aplicacion de capas delgadas de multiples componente en un sustrato. - Google Patents

Dispositivo de pulverizacion catodica con magnetron, catodo cilindric y procedimiento para la aplicacion de capas delgadas de multiples componente en un sustrato. Download PDF

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Abstract

Dispositivo de pulverización catódica con magnetrón, en especial, con al menos una cámara de vacío, para la aplicación de delgadas capas de múltiples componentes en un sustrato, y que está dotado de un cátodo (1, 1'') cilíndrico colocado de forma giratoria alrededor del eje longitudinal axial y un sistema magnético dispuesto en el interior del cátodo (1, 1'') cilíndrico, comprendiendo el cátodo (1, 1'') cilíndrico al menos dos segmentos (2, 2'', 3, 3'', 4, 4'', 5, 5'') con diferentes materiales de blanco, y presentando el dispositivo de pulverización catódica con magnetrón medios para girar el cátodo (1, 1'') cilíndrico y medios para desplazar el sustrato relativamente respecto al cátodo cilíndrico, caracterizado porque los medios para girar del cátodo (1, 1'') cilíndrico están adaptados para girar el cátodo (1, 1'') cilíndrico de forma fundamentalmente continua con una velocidad en función de la velocidad del sustrato, de manera que los materiales del blanco se mezclan en el sustrato y así, medianteco-sputtering con magnetrón, se deposita sobre el sustrato una capa de múltiples componentes.

Description

Dispositivo de pulverización catódica con magnetrón, cátodo cilíndrico y procedimiento para la aplicación de capas delgadas de múltiples componentes en un sustrato.
La invención se refiere a un dispositivo de pulverización catódica con magnetrón y un procedimiento para la aplicación de capas delgadas de múltiples componentes en un sustrato, según el preámbulo de la reivindicación 1 o la reivindicación 9.
Los dispositivos de pulverización catódica con magnetrón, es decir, blancos con disposiciones magnéticas que posibilitan la pulverización catódica (sputtering) en la dirección de un sustrato, se conocen desde hace tiempo en la aplicación en instalaciones de deposición en fase de vacío para el revestimiento de diferentes sustratos, y son adecuados para el revestimiento con los materiales de capa más diversos. Este tipo de instalaciones de deposición en fase de vacío comprenden cámaras de trabajo en las que tiene lugar el revestimiento. Estas cámaras de vacío presentan una presión básica en un intervalo de vacío necesario que impide, en correspondencia con los parámetros del proceso, especialmente una contaminación durante la precipitación de la capa. Durante el revestimiento, las cámaras de vacío presentan una presión de trabajo que puede estar claramente por encima de la presión básica y está condicionada por el gas del proceso.
En especial los dispositivos de pulverización catódica con magnetrón cilíndrico presentan, de forma ventajosa, una alta tasa de aprovechamiento del material del blanco y una larga vida útil del blanco. En este caso se emplean cátodos cilíndricos que están hechos completamente de un material del blanco, tal como describe, por ejemplo, el documento DD 217 964. Por otra parte, también puede utilizarse tubos portadores que están dotados de una capa aplicada de forma giratoria de material del blanco, tal como describe el documento US 4.356.073, conociéndose también del documento EP 0 703 599 cátodos con varios segmentos cilíndricos de diferentes materiales de blanco. Mediante una rotación homogénea del cátodo cilíndrico se consigue una erosión homogénea del material del blanco en la superficie del cátodo cilíndrico dado que se impide una pulverización concentrada y, con ello, la formación de surcos.
Para la aplicación de capas de varios componentes en un sustrato, por ejemplo, durante la fabricación de absorbedores fotovoltaicos, se emplea con frecuencia el procedimiento de co-sputtering. En este caso, varios blancos pulverizan simultáneamente los distintos componentes de la capa y se aplican sobre un sustrato. Estos componentes se mezclan en el sustrato formando así una capa de varios componentes. El proceso de co-sputtering puede realizarse de diferentes maneras. Por ejemplo, varios blancos independientes pueden estar dispuestos en línea de forma alterna con diferentes componentes de material. El sustrato se hace avanzar entonces hacia este blanco con una velocidad tal, en función del grosor deseado de la capa, que los componentes individuales del material se superponen sobre el sustrato y forman así la capa de múltiples componentes. De esta manera pueden formarse capas en gran medida homogéneas. Resulta desventajoso de este procedimiento que la instalación de deposición en fase de vacío es relativamente costosa dado que se requieren muchos cátodos individuales y una amplia cámara de vacío.
Por otra parte, también existe la posibilidad de utilizar solo un blanco formado por varias zonas con los diferentes componentes de material. En este caso, el sustrato está dispuesto la mayoría de las veces de forma estacionaria y los componentes individuales se pulverizan catódicamente de forma simultánea e inciden simultáneamente sobre el sustrato para formar la capa de varios componentes. En este procedimiento resultan desventajosos los complicados blancos y los altos costes unidos con ello. Además, pueden introducirse impurezas en la capa de múltiples componentes dado que las zonas individuales en la mayoría de los casos se unen mediante adhesivo para formar un blanco, que también está sometido al proceso de pulverización catódica. Además, estos blancos de múltiples componentes son planos. No obstante, en estos blancos planos sólo es posible un reducido aprovechamiento del blanco y presentan una zona relativamente grande de re-deposición. Las grandes zonas de re-deposición originan dificultades técnicas durante el proceso y conducen a una peor calidad de la capa en el sustrato.
Por tanto, el objetivo de la presente invención es facilitar un dispositivo de pulverización catódica con magnetrón y un procedimiento con los que sea posible aplicar capas de múltiples componentes en un sustrato, superándose las desventajas del estado de la técnica. En especial, el objetivo de la presente invención es posibilitar una instalación de recubrimiento a vacío compacta y, con esto, reducir los costes de esta instalación.
Este objetivo se alcanza, según la invención, gracias a un dispositivo de pulverización catódica con magnetrón según la reivindicación 1 y un procedimiento según la reivindicación 9. Variantes ventajosas de la invención están caracterizadas por las características incluidas en las reivindicaciones subordinadas.
El dispositivo de pulverización catódica con magnetrón según la invención, que comprende especialmente al menos una cámara de vacío y está previsto para la aplicación de capas de múltiples componentes en un sustrato, está dotado de un cátodo cilíndrico colocado de forma giratoria alrededor del eje longitudinal axial y un sistema magnético. El sistema magnético está dispuesto en el interior del cátodo cilíndrico. El cátodo cilíndrico comprende al menos dos segmentos con diferentes materiales de blanco y el dispositivo de pulverización catódica con magnetrón presenta medios para girar el cátodo cilíndrico y medios para desplazar el sustrato. A este respecto, los medios para girar el cátodo cilíndrico están adaptados para girar el cátodo cilíndrico fundamentalmente de forma continua con una velocidad que depende de la velocidad del sustrato, de manera que los materiales del blanco se mezclen en el sustrato y así, mediante co-sputtering con magnetrón, se deposite sobre el sustrato una capa de múltiples componentes. Por tanto, con ayuda de los medios para el giro se gira el cátodo cilíndrico alrededor del eje longitudinal con una velocidad de rotación seleccionada suficientemente grande en relación con la velocidad del sustrato durante el desplazamiento, de manera que se deposita sobre el sustrato una capa de múltiples componentes. Este dispositivo de pulverización catódica con magnetrón se configura de forma muy compacta, al contrario que un dispositivo de pulverización catódica con magnetrón construido con muchos blancos dispuestos en línea. El tamaño de las instalaciones de recubrimiento a vacío puede reducirse claramente mediante el empleo del dispositivo de pulverización catódica con magnetrón según la invención. Con ello pueden reducirse los costes de adquisición y mantenimiento que, además de los costes puramente operativos, comprenden también los costes de la superficie de disposición necesaria. Al contrario que en el caso de un blanco plano de múltiples componentes, se evitan las contaminaciones por el adhesivo. Asimismo, el aprovechamiento del blanco es mayor y la zona de re-deposición es más reducida, con lo que se consigue una mayor calidad de la capa.
Preferiblemente, los medios para desplazar el sustrato están adaptados para desplazar el sustrato perpendicularmente en relación con el eje longitudinal del cátodo cilíndrico. Así, puede conseguirse una gran homogeneidad de la capa de múltiples componentes depositada.
De forma conveniente, el dispositivo de pulverización catódica con magnetrón comprende varios cátodos cilíndricos. Con un dispositivo de pulverización catódica con magnetrón de este tipo pueden aplicarse capas de múltiples componentes en sustratos de gran superficie. Para la aplicación de diferentes capas unas sobre otras puede resultar ventajoso que el dispositivo de pulverización catódica con magnetrón comprenda varios cátodos cilíndricos diferentes que presenten diferentes combinaciones de materiales del blanco.
Resulta ventajoso que los distintos segmentos del cátodo cilíndrico estén configurados como segmentos cilíndricos. Sin embargo, también puede resultar necesario realizar los segmentos planos en su lado exterior cuando la aplicación de los segmentos no sea posible, por ejemplo, por proyección de plasma. Por ejemplo, no siempre pueden aplicarse compuestos cerámicos en el procedimiento de proyección de plasma con el grosor del material y la homogeneidad necesarios en un blanco cilíndrico.
En especial, cuando los distintos segmentos limitan directamente unos con otros, se dispone de una gran superficie de blanco para los distintos materiales. Para el refuerzo, por ejemplo, en caso de segmentos delgados o también insuficientemente estables mecánicamente, los distintos segmentos pueden estar dispuestos sobre un tubo de soporte.
Básicamente, pueden colocarse en los tubos de soporte todos los metales, óxidos metálicos y materiales a partir de los cuales, por problemas de fabricación, no puedan generarse segmentos autoportantes (entre éstos se encuentran especialmente ITO, IZO, ZAO, cromo o volframio). Los procedimientos de fabricación para éstos son, por ejemplo, moldeo por compresión isostática en caliente, proyección de plasma y unión o adhesión. Por el contrario, para la fabricación de blancos macizos pueden utilizarse todos los materiales a partir de los cuales puedan fabricarse segmentos autoportantes, por ejemplo, mediante corte, embutición, fresado, curvado o laminación, pudiendo unirse los segmentos unos con otros para formar un blanco, por ejemplo, por soldadura directa o indirecta, pero también mediante soluciones mecánicas como guías en cola de milano. Esto es válido especialmente para el estaño, el cinc, el níquel, el cobre, el aluminio, la plata, el oro, el platino, el molibdeno, el titanio y el neodimio.
Las dimensiones típicas para los blancos de cátodos cilíndricos son longitudes de 500 a 4.500 mm, diámetros de 100 a 300 mm y espesores de pared de 1 a 50 mm.
Resulta conveniente que las anchuras de los distintos segmentos, en relación con el eje longitudinal del cátodo cilíndrico, estén adaptadas, en función del rendimiento de pulverización catódica del material del blanco correspondiente, a la estequiometría deseada de la capa de múltiples componentes. Con ello el cátodo cilíndrico puede operarse en el dispositivo de pulverización catódica con magnetrón con una velocidad de rotación constante.
El procedimiento según la invención para la aplicación de capas de múltiples componentes en un sustrato mediante co-sputtering con magnetrón en una instalación de recubrimiento a vacío se realiza de la siguiente manera. Un cátodo cilíndrico colocado de forma giratoria alrededor de la dirección longitudinal axial y que comprende al menos dos segmentos con diferentes materiales se gira durante la aplicación de la capa de múltiples componentes sobre el sustrato alrededor del eje longitudinal por medio de un sistema magnético dispuesto en el interior. Al mismo tiempo, el sustrato se desplaza hacia el cátodo cilíndrico con una determinada velocidad en una dirección perpendicular al eje longitudinal del cilindro. Esta velocidad del sustrato se elige en función del rendimiento de la pulverización catódica y de la separación del cátodo cilíndrico del sustrato, de tal manera que se ajusta un grosor deseado de la capa de múltiples componentes en el sustrato. La velocidad de rotación del cátodo cilíndrico se elige en este caso en función de la velocidad del sustrato, de tal manera que los distintos segmentos del blanco con los diferentes componentes del material se pulverizan catódicamente en una secuencia más rápida. Debido a la alta velocidad de rotación del cátodo cilíndrico, relacionada con la velocidad del sustrato, los componentes individuales del material se superponen localmente en el sustrato y se mezclan, con lo que se deposita una capa de múltiples componentes sobre el sustrato.
Al contrario que en el procedimiento utilizado hasta el momento, la deposición de la capa tiene lugar de forma fundamentalmente más homogénea debido al desplazamiento relativamente lento del sustrato en relación con la rápida rotación del cátodo cilíndrico y el grosor de capa puede ajustarse de forma más precisa.
De forma conveniente, la estequiometría de la capa de múltiples componentes puede ajustarse porque las anchuras de los distintos segmentos, en relación con el eje longitudinal del cilindro, están realizadas de forma diferente en función del rendimiento de pulverización catódica del material de blanco correspondiente y el cátodo cilíndrico del dispositivo de pulverización catódica con magnetrón se hace funcionar con una velocidad de rotación homogénea, es decir, constante.
La velocidad de rotación homogénea del cátodo cilíndrico se encuentra convenientemente en el intervalo de 5 - 20 r.p.m. y preferiblemente en 10 r.p.m. A este respecto, ha de tenerse en cuenta que la elección óptima de la velocidad de rotación depende del número de segmentos del blanco en el cátodo cilíndrico. Cuanto menor sea este número, mayor debe elegirse la velocidad de rotación para garantizar una mezcla suficiente de los componentes individuales y, por tanto, una alta calidad de la capa.
Sobre todo para sustratos que, en relación con el movimiento del sustrato, presentan grandes anchuras de sustrato, pero también para grandes longitudes de sustrato, se utilizan de forma ventajosa varios cátodos cilíndricos dispuestos en el dispositivo de pulverización catódica con magnetrón para la deposición de la capa. Así, puede acelerarse la deposición de la capa. Cuando deben aplicarse diversas capas en un sustrato, puede recomendarse además aplicar la capa de múltiples componentes diferente en dos o más cámaras de vacío.
Frente al uso de varios blancos dispuestos en línea, la invención descrita anteriormente tiene la ventaja de que gracias al diseño del blanco como blanco compacto de varios componentes se reduce claramente el tamaño de la instalación. De esta manera, pueden reducirse los costes de adquisición y mantenimiento de la instalación de recubrimiento. En contraposición al uso de un blanco plano de múltiples componentes diseñado de forma complicada, el cátodo cilíndrico según la invención es más sencillo de fabricar y, por tanto, más económico. Además, con éste se consigue un mayor aprovechamiento del blanco y una re-deposición claramente menor, y se mejoran las propiedades de la capa.
A continuación, se explica detalladamente un ejemplo de realización mediante un dibujo; en éste muestran:
la figura 1, una vista en perspectiva de un cátodo cilíndrico según la invención que está construido totalmente de material de blanco, y
la figura 2, una vista en perspectiva de un cátodo cilíndrico según la invención cuyos materiales de blanco están aplicados sobre un tubo de soporte.
El cátodo 1 cilíndrico según la invención de acuerdo con la figura 1 está configurado como tubo cilíndrico. El cátodo 1 cilíndrico está hecho totalmente de material del blanco y comprende en el caso mostrado dos materiales de blanco. Cada material de blanco se encuentra en dos segmentos 2, 4 y 3, 5 cilíndricos independientes que están dispuestos enfrentados. Los cuatro segmentos 2, 3, 4 y 5 presentan en cada caso un arco circular de 90º y una longitud común que corresponde a la longitud del cátodo 1, 1' cilíndrico. Para la formación del cátodo 1 cilíndrico los segmentos se unen directamente unos con otros mediante soldadura directa, soldadura indirecta o soluciones mecánicas como, por ejemplo, una guía en cola de milano.
Cuando el material, debido a sus propiedades o proceso de fabricación, no permite construir el cátodo cilíndrico directamente del material del blanco, el cátodo 1' cilíndrico se forma de modo sencillo aplicando el material de blanco diferente en un tubo 6 de soporte, tal como se muestra en la figura 2. Los distintos segmentos 2', 3', 4' y 5' cilíndricos pueden aplicarse, por ejemplo, por proyección de plasma en el tubo 6 de soporte. Éstos limitan directamente unos con otros y presentan una longitud igual y el mismo arco circular de 90º.
Para el uso en un dispositivo de pulverización catódica con magnetrón según la invención, los cátodos 1 y 1' cilíndricos están dotados de medios adecuados (no mostrados) que permiten la colocación de los cátodos 1 y 1' cilíndricos mediante un sistema magnético conocido dispuesto en su interior, así como un movimiento giratorio simétrico al eje alrededor de su eje longitudinal.
Para la aplicación de una capa de múltiples componentes el sustrato se mueve con una velocidad adaptada el grosor de capa deseado de la capa que va a aplicarse y de forma perpendicular al eje longitudinal del cátodo 1 cilíndrico. Al mismo tiempo, se gira el cátodo 1 cilíndrico. Con cada vuelta del cátodo 1 cilíndrico los segmentos 2, 3, 4 y 5 cilíndricos se desplazan hacia el sistema magnético que se encuentra en el interior y, en este caso, se pulveriza catódicamente material en una secuencia rápida a partir de estos segmentos cilíndricos. Este material se coloca sobre el sustrato favorecido por el efecto conocido del magnetrón. Dado que la velocidad de rotación del cátodo 1 cilíndrico es fundamentalmente mayor que la velocidad del sustrato, los componentes individuales del material se superponen localmente en el sustrato. Gracias a esta superposición, los componentes individuales del material se mezclan y se forma una capa de componentes mezclados en el sustrato.
Naturalmente, pueden utilizarse también dos o más segmentos para la formación de los cátodos 1 y 1' cilíndricos según sea necesario. La estequiometría de la capa de múltiples componentes puede ajustarse también en caso de velocidad de rotación homogénea de los cátodos 1 y 1' cilíndricos porque la anchura del segmento cilíndrico se adapta de forma correspondiente en función del rendimiento de la pulverización catódica de los componentes individuales del material. Por otra parte, también puede concebirse que la estequiometría se ajuste mediante una velocidad de rotación no uniforme.
Para sustratos de gran superficie pueden emplearse varios cátodos 1, 1' cilíndricos en un dispositivo de pulverización catódica con magnetrón. A su vez, en una cadena de producción pueden disponerse varias cámaras de vacío unas detrás de otras con dispositivos de pulverización catódica con magnetrón que están dotados en cada caso de diferentes cátodos 1, 1' cilíndricos con diferentes combinaciones de materiales de blanco para aplicar diferentes capas de múltiples componentes sucesivamente sobre un sustrato.
Por tanto, con la presente invención es posible conseguir la aplicación de capas de múltiples componentes en sustratos mediante pulverización catódica con magnetrón en instalaciones de recubrimiento a vacío con un tamaño de la instalación claramente reducido. Gracias al uso del cátodo 1, 1' cilíndrico se consigue un alto aprovechamiento del blanco y una alta calidad de capa.

Claims (16)

1. Dispositivo de pulverización catódica con magnetrón, en especial, con al menos una cámara de vacío, para la aplicación de delgadas capas de múltiples componentes en un sustrato, y que está dotado de un cátodo (1, 1') cilíndrico colocado de forma giratoria alrededor del eje longitudinal axial y un sistema magnético dispuesto en el interior del cátodo (1, 1') cilíndrico, comprendiendo el cátodo (1, 1') cilíndrico al menos dos segmentos (2, 2', 3, 3', 4, 4', 5, 5') con diferentes materiales de blanco, y presentando el dispositivo de pulverización catódica con magnetrón medios para girar el cátodo (1, 1') cilíndrico y medios para desplazar el sustrato relativamente respecto al cátodo cilíndrico, caracterizado porque los medios para girar del cátodo (1, 1') cilíndrico están adaptados para girar el cátodo (1, 1') cilíndrico de forma fundamentalmente continua con una velocidad en función de la velocidad del sustrato, de manera que los materiales del blanco se mezclan en el sustrato y así, mediante co-sputtering con magnetrón, se deposita sobre el sustrato una capa de múltiples componentes.
2. Dispositivo de pulverización catódica con magnetrón según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios para desplazar el sustrato están adaptados para desplazar el sustrato en una dirección perpendicular al eje longitudinal del cátodo (1, 1') cilíndrico.
3. Dispositivo de pulverización catódica con magnetrón según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el dispositivo de pulverización catódica con magnetrón comprende varios cátodos (1, 1') cilíndricos.
4. Dispositivo de pulverización catódica con magnetrón según la reivindicación 3, caracterizado porque los cátodos (1, 1') cilíndricos presentan diferentes combinaciones de materiales de blanco.
5. Dispositivo de pulverización catódica con magnetrón según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los distintos segmentos (2, 2', 3, 3', 4, 4', 5, 5') del cátodo (1, 1') cilíndrico están configurados como segmentos cilíndricos.
6. Dispositivo de pulverización catódica con magnetrón según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los distintos segmentos (2, 2', 3, 3', 4, 4', 5, 5') del cátodo (1, 1') cilíndrico limitan directamente entre sí.
7. Dispositivo de pulverización catódica con magnetrón según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los distintos segmentos (2', 3', 4', 5') del cátodo (1') cilíndrico están dispuestos en un tubo (6) de soporte.
8. Dispositivo de pulverización catódica con magnetrón según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las anchuras de los distintos segmentos (2, 2', 3, 3', 4, 4', 5, 5') del cátodo (1, 1') cilíndrico, en relación con el eje longitudinal del cátodo cilíndrico, está adaptadas a la estequiometría deseada de la capa de múltiples componentes en función del rendimiento de pulverización catódica del material del blanco correspondiente.
9. Procedimiento para la aplicación de capas delgadas de múltiples componentes en un sustrato en una instalación de recubrimiento a vacío por co-sputtering con magnetrón con un cátodo (1, 1') cilíndrico colocado de forma giratoria alrededor del eje longitudinal axial en un dispositivo de pulverización catódica con magnetrón, caracterizado porque el cátodo (1, 1') cilíndrico comprende al menos dos segmentos (2, 2', 3, 3', 4, 4', 5, 5') con diferentes materiales y durante la aplicación de las capas en el sustrato se gira alrededor del eje longitudinal mediante el sistema magnético que se encuentra en el interior, el sustrato se desplaza hacia el cátodo (1, 1') cilíndrico durante el proceso de pulverización catódica, la velocidad del sustrato se elige en función del rendimiento de la pulverización catódica y de la separación del cátodo (1, 1') cilíndrico del sustrato, de manera que se ajusta un grosor deseado de la capa de múltiples componentes en el sustrato, y la velocidad de rotación del cátodo (1, 1') cilíndrico se elige en función de la velocidad del sustrato, de tal manera que los distintos segmentos (2, 2', 3, 3', 4, 4', 5, 5') del blanco se pulverizan catódicamente con una secuencia más rápida, los distintos componentes de material se superponen localmente sobre el sustrato y se mezclan de modo que se deposita en el sustrato una capa de múltiples componentes.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque el cátodo (1, 1') cilíndrico está realizado según alguna de las reivindicaciones 4 a 7.
11. Procedimiento según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque el sustrato se desplaza de forma perpendicular al eje longitudinal del cátodo (1, 1') cilíndrico.
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el cátodo (1, 1') cilíndrico se mueve con una velocidad de rotación homogénea.
13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque la velocidad de rotación homogénea del cátodo cilíndrico es de 5 - 10 r.p.m. y preferiblemente de 10 r.p.m.
14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque la estequiometría de la capa de múltiples componentes se ajusta eligiendo las anchuras de los diferentes segmentos (2, 2', 3, 3', 4, 4', 5, 5') de material de forma diferente en función del rendimiento de pulverización catódica.
15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 14, caracterizado porque varios cátodos (1, 1') cilíndricos dispuestos en el dispositivo de pulverización catódica con magnetrón aplican sobre el sustrato diferentes capas de múltiples componentes.
16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 15, caracterizado porque varios dispositivos de pulverización catódica con magnetrón dispuestos en la instalación de recubrimiento en al menos dos cámaras de vacío aplican en el sustrato diferentes capas de múltiples componentes, recorriendo el sustrato las cámaras de vacío individuales sin interrumpir el vacío.
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DE (1) DE502004002964D1 (es)
ES (1) ES2282769T3 (es)
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PT (1) PT1626433E (es)
TW (1) TWI277127B (es)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1698715A1 (de) * 2005-03-03 2006-09-06 Applied Films GmbH & Co. KG Anlage zum Beschichten eines Substrats und Einschubelement
US20070235427A1 (en) * 2006-04-04 2007-10-11 Sakhrani Vinay G Apparatus and method for treating a workpiece with ionizing gas plasma
ATE499697T1 (de) 2006-11-14 2011-03-15 Applied Materials Inc Magnetron-sputterquelle, sputter- beschichtungsanlage und verfahren zur beschichtung eines substrats
US20080145688A1 (en) 2006-12-13 2008-06-19 H.C. Starck Inc. Method of joining tantalum clade steel structures
US20080213071A1 (en) * 2007-02-09 2008-09-04 Applied Materials, Inc. Transport device in an installation for the treatment of substrates
KR101231261B1 (ko) * 2007-03-30 2013-02-07 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 회전 마그넷 스퍼터 장치
US8197894B2 (en) 2007-05-04 2012-06-12 H.C. Starck Gmbh Methods of forming sputtering targets
GB2461094B (en) * 2008-06-20 2012-08-22 Mantis Deposition Ltd Deposition of materials
TWI391514B (zh) * 2009-07-16 2013-04-01 Univ Nat Sun Yat Sen 磁控濺鍍機
US8703233B2 (en) 2011-09-29 2014-04-22 H.C. Starck Inc. Methods of manufacturing large-area sputtering targets by cold spray
US20140110246A1 (en) * 2012-10-18 2014-04-24 Primestar Solar, Inc. Methods for depositing a homogeneous film via sputtering from an inhomogeneous target
US20140110255A1 (en) * 2012-10-18 2014-04-24 Primestar Solar, Inc. Cylindrical target having an inhomogeneous sputtering surface for depositing a homogeneous film
CN102888590A (zh) * 2012-10-23 2013-01-23 东莞宏威数码机械有限公司 扫描式磁控溅射阴极及扫描式磁控溅射装置
CN103938173A (zh) * 2014-04-30 2014-07-23 浙江东晶电子股份有限公司 一种共溅射旋转靶材及其制备方法
CN106756841B (zh) * 2016-12-09 2018-10-09 广东工业大学 一种刀具复合涂层的制备方法
WO2018128634A1 (en) * 2017-01-09 2018-07-12 Applied Materials, Inc. Method, apparatus, and target for material deposition on a substrate in a vacuum deposition process
CN115181939B (zh) * 2022-09-13 2022-12-27 苏州博志金钻科技有限责任公司 旋转式柱靶分层溅射制备纳米多层薄膜及合金薄膜的方法
CN116497324A (zh) * 2023-06-09 2023-07-28 深圳市汉嵙新材料技术有限公司 复合钙钛矿靶材及其制备方法、钙钛矿太阳电池的制备方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4356073A (en) * 1981-02-12 1982-10-26 Shatterproof Glass Corporation Magnetron cathode sputtering apparatus
DD217964A3 (de) * 1981-10-02 1985-01-23 Ardenne Manfred Einrichtung zum hochratezerstaeuben nach dem plasmatronprinzip
US5180434A (en) * 1991-03-11 1993-01-19 United Solar Systems Corporation Interfacial plasma bars for photovoltaic deposition apparatus
JPH04356073A (ja) * 1991-07-01 1992-12-09 Matsushita Graphic Commun Syst Inc カラー画像記録装置
DE69431709T2 (de) * 1993-01-15 2004-08-19 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Zylindrische mikrowellenabschirmung
US5466355A (en) * 1993-07-15 1995-11-14 Japan Energy Corporation Mosaic target
US5507931A (en) * 1993-12-30 1996-04-16 Deposition Technologies, Inc. Sputter deposition process
FR2725073B1 (fr) * 1994-09-22 1996-12-20 Saint Gobain Vitrage Cathode rotative de pulverisation cathodique a plusieurs cibles
US6878242B2 (en) * 2003-04-08 2005-04-12 Guardian Industries Corp. Segmented sputtering target and method/apparatus for using same

Also Published As

Publication number Publication date
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