ES2374775A1 - Cathodic spray unit of circular white. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents

Cathodic spray unit of circular white. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) Download PDF

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ES2374775A1 ES200900929A ES200900929A ES2374775A1 ES 2374775 A1 ES2374775 A1 ES 2374775A1 ES 200900929 A ES200900929 A ES 200900929A ES 200900929 A ES200900929 A ES 200900929A ES 2374775 A1 ES2374775 A1 ES 2374775A1
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Abstract

Spray unit of circular targets. Spray cathodic circular unit that can be used in any high vacuum chamber and that includes: - a head (6) refrigerated white support (24) - a body (18) located behind the head, which contains a coolant circuit with two lines, one inlet and one outlet, for cooling the head (6), with a single cooling bush (1) of liquid and passage of electric current, - an inlet channel (19) of noble gas to the head (6) - an outer casing or anode (21), and - a connecting tube (13) assembled at one end to the outer casing by joining means, and at the other end to a connection box, outside the unit, which contains the connectors of the water, gas and current lines electric (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

Unidad de pulverización catódica de blancos circulares.White Cathodic Spray Unit Circular

La invención se refiere a una unidad de pulverización circular catódica altamente compacta para la obtención de capas finas de materiales inorgánicos para el estudio de propiedades físicas, químicas, mecánicas, de fricción, etc... para su aplicación en Maquinarias y equipos mecánicos como recubrimientos de alta dureza en herramientas de corte y mecanizado, en Industrias manufactureras diversas como la producción de recubrimientos decorativos o capas finas con funcionalidad óptica, en transporte y comunicaciones como la producción de recubrimientos en microelectrónica, apantallamiento magnético, reflectores en automoción o de aplicación en la construcción como para recubrimientos de control solar en el panel de vidrio arquitectónico, por ejemplo.The invention relates to a unit of highly compact cathodic circular spray for obtaining of thin layers of inorganic materials for the study of physical, chemical, mechanical, friction, etc. properties for Its application in machinery and mechanical equipment as coatings of high hardness in tools of cutting and mechanized, in Industries various manufacturers such as the production of coatings decorative or thin layers with optical functionality, in transport and communications such as the production of coatings in microelectronics, magnetic shielding, reflectors on automotive or construction application as to solar control coatings on the glass panel architectural, for example.

Antecedentes Background

El método más versátil y empleado en la industria e investigación desde los años sesenta para producir recubrimientos finos de materiales inorgánicos es la pulverización catódica. Éste es un proceso que requiere alto vacío en la cámara de producción y se realiza a partir de un plasma de gas noble (argón) creado sobre un blanco puro del material deseado, que resulta gradualmente erosionado mientras que se pulveriza en átomos. Desde la unidad de pulverización catódica estos átomos se emiten y se recogen en un sustrato u objeto cualquiera formándose una capa fina sobre él. Comúnmente, la unidad confina el plasma mediante imanes permanentes, y a este tipo se le denomina
"magnetrón".
The most versatile method used in industry and research since the sixties to produce fine coatings of inorganic materials is sputtering. This is a process that requires high vacuum in the production chamber and is made from a noble gas (argon) plasma created on a pure white of the desired material, which is gradually eroded while spraying into atoms. From the sputtering unit these atoms are emitted and collected on any substrate or object forming a thin layer on it. Commonly, the unit confines the plasma through permanent magnets, and this type is called
"magnetron."

Hay diversos tipos de unidades o fuentes de pulverización en función de la geometría del blanco a pulverizar: circulares (blanco en forma de disco), rectangulares y cilíndricas. La más empleada para recubrir objetos planos es la circular, y el diámetro de los blancos está típicamente entre 1.5 y 3 pulgadas. Dentro de cada geometría, hay variantes específicas de ciertas aplicaciones. Otra clasificación posible sería en función de la polarización eléctrica (DC continua, RF radiofrecuencia, MF media frecuencia o Pulsada unipolar y bipolar), si bien muchas fuentes pueden emplearse en varios modos eléctricos con sólo cambiar la fuente de pulverización. Varias compañías extranjeras fabrican fuentes de pulverización catódica tipo magnetrón para blancos circulares, así como para blancos lineales de gran tamaño.There are different types of units or sources of spray depending on the geometry of the target to be sprayed: circular (disc-shaped white), rectangular and cylindrical. The most used to cover flat objects is the circular one, and the White diameter is typically between 1.5 and 3 inches. Within each geometry, there are specific variants of certain Applications. Another possible classification would be based on the electrical polarization (DC continuous, RF radio frequency, medium MF frequency or Pulsed unipolar and bipolar), although many sources they can be used in various electrical modes just by changing the spray source. Several foreign companies manufacture magnetron type cathode spray sources for targets circular, as well as for large linear targets.

La gran variedad de aplicaciones y tipos de fuentes se refleja en las numerosas patentes a nivel mundial de las cuales, las referidas a fuentes circulares de pulverización, tienen como novedad la adaptación a media frecuencia y radiofrecuencia (específico de recubrimientos muy dieléctricos) o diversas configuraciones de los imanes permanentes (por ejemplo de interés en blancos magnéticos), combinaciones de varias fuentes magnetrón o con otro tipo de evaporadores, métodos para incrementar la superficie erosionada del blanco de alta pureza, métodos de alteración del plasma (optimizando así las propiedades físicas de las capas formadas), etcétera, sin embargo cada tipo de fuente divulgada hasta la fecha requiere una cámara de vacío a medida, de hecho algunas patentes incluyen la cámara de proceso como invención.The wide variety of applications and types of sources is reflected in the numerous patents worldwide of the which, referred to circular sources of spray, have as novelty the adaptation to medium frequency and radiofrequency (specific to very dielectric coatings) or various configurations of permanent magnets (for example of interest in magnetic targets), combinations of various magnetron sources or with other type of evaporators, methods to increase the surface Eroded white of high purity, alteration methods plasma (thus optimizing the physical properties of the layers formed), etc., however, each type of source disclosed up to the date requires a custom vacuum chamber, in fact some Patents include the process chamber as an invention.

Descripción Description

La presente invención se refiere a una unidad o fuente de pulverización circular catódica que, gracias a su carácter compacto, puede ser utilizada en cualquier cámara de alto vacío, pudiendo ser usada también como fuente de agregados atómicos y que comprende:The present invention relates to a unit or cathode circular spray source that, thanks to its character Compact, it can be used in any high vacuum chamber, can also be used as a source of atomic aggregates and that understands:

--
una cabeza refrigerada de soporte del blanco con una cavidad de refrigeración, un cátodo metálico, un soporte de cátodo y de una pluralidad de imanes,a refrigerated target support head with a cavity of refrigeration, a metal cathode, a cathode holder and a plurality of magnets,

--
un cuerpo situado detrás de la cabeza, que contiene un circuito de líquido refrigerante con dos líneas, una de entrada y otra de salida, para la refrigeración de la cabeza, con un único pasamuros de refrigeración y de corriente eléctrica,a body located behind the head, which contains a circuit of coolant with two lines, one inlet and one in outlet, for head cooling, with a single gland cooling and electric current,

--
un canal de entrada de gas noble a la cabeza,a noble gas inlet channel to the head,

--
un ánodo o carcasa exterior, puesto a tierra, separado de la cabeza y a una distancia sobre el blanco típicamente de 1 mm.a anode or outer shell, grounded, separated from head and a distance over the target typically 1 mm.

--
un tubo de O.D. 19 mm ensamblado por un extremo al cuerpo por medios de unión, y por el otro extremo a una caja de conexiones exterior, fuera de la cámara de vacío, que contiene los conectores de las líneas de agua, gas y potencia eléctrica y por cuyo interior atraviesan:a O.D. 19 mm assembled at one end to the body by means of connection, and at the other end to an external junction box, outside the vacuum chamber, which contains the connectors of the water, gas and electric power lines and whose interior they cross:

--
el canal de entrada de gas noble a la cabeza yhe noble gas inlet channel to the head and

--
dos canales de entrada y salida de líquido refrigerante que se conectan por un extremo al circuito de líquido refrigerante del cuerpo por medios de conexión.two coolant inlet and outlet channels that connect by one end to the body's coolant circuit by connection means.

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La fuente de pulverización circular catódica en alto vacío de la invención, tiene un tamaño más reducido que las ofertadas en el mercado, y pulveriza blancos circulares de diámetro 25 mm (=1'') y grosor 1-3 mm de casi cualquier material inorgánico deseado, lo que supone un ahorro al tratarse de material de alta pureza, consiguiendo ritmos de depósito competitivos (1.5 \ring{A}/s/10 W a 8 cm de distancia con blanco de cobre). Por sus dimensiones reducidas, se puede montar en bridas de vacío pequeñas tipo DN 40 (70 mm o 2-3/4 O.D.) y mayores, y entra en tubos de diámetro interior mayor de 35 mm. Esto implica que puede emplearse en el equipamiento de alto vacío de la mayoría de los laboratorios de investigación o líneas de producción, sin necesidad de cámaras a medida, en los que se requiera obtener recubrimientos finos sobre objetos que no sean de gran tamaño.The cathode circular spray source in high vacuum of the invention, has a smaller size than the offered on the market, and pulverize circular white diameters 25 mm (= 1``) and thickness 1-3 mm of almost any desired inorganic material, which is a saving when it comes to High purity material, getting deposit rhythms competitive (1.5 \ {A} / s / 10 W at 8 cm distance with white coppermade). Due to its small size, it can be mounted on flanges small vacuum type DN 40 (70 mm or 2-3 / 4 O.D.) and larger, and enters tubes with an inner diameter greater than 35 mm. This implies that it can be used in the high vacuum equipment of the most research laboratories or production lines, no need for custom cameras, in which it is required to obtain fine coatings on objects that are not large.

Se trata de una fuente muy compacta cuya novedad reside en que el cuerpo integra:It is a very compact source whose novelty resides in that the body integrates:

--
un cable de potencia eléctrica,a electric power cable,

--
un circuito de agua con dos líneas, una entrada y otra de salida, ya water circuit with two lines, one input and one output, Y

--
una canalización del gas noble;a noble gas pipeline;

así se evita la necesidad de introducir el gas por otra brida de la cámara de vacío. Está hecha de materiales compatibles con el ultra-alto vacío, pudiéndose entonces usar también en procesos de vacío muy limpios y la distancia cátodo-ánodo es regulable para poder operar a distintas presiones en el rango de 10^{-4} - 10^{-1} mbar.This avoids the need to introduce the gas by another vacuum chamber flange. It is made of materials compatible with ultra-high vacuum, being able to then also use in very clean vacuum processes and the cathode-anode distance is adjustable to operate at different pressures in the range of 10-4 -10-1 mbar.

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El carácter compacto de la fuente se consigue por las siguientes características novedosas:The compact character of the source is achieved by the following novel features:

--
En el circuito de agua se emplea una tubería de 3 mm de diámetro por dentro de un tubo de 6 mm de diámetro, de un único pasamuros, para disponer de canal de entrada y de salida del refrigerante en caudales aceptables (L/min), con lo que se evita la necesidad de dos pasamuros de líquido y corriente eléctrica que obligaría a un mayor diámetro del aparato.At water circuit a 3 mm diameter pipe is used per within a 6 mm diameter tube, of a single wall, for have a coolant inlet and outlet channel in Acceptable flows (L / min), thereby avoiding the need for two liquid and electric current passages that would force a greater device diameter

--
Los tubos de entrada y salida del circuito de agua a la caja de conexiones externa por medio de una pluralidad de racores de compresión ubicados en la caja de conexiones externa y no en el cuerpo de la fuente de pulverización. Esto es así porque dos racores comerciales para tuberías de 6 o 4 mm ocuparían mucho espacio dentro del cuerpo y con difícil acceso.The water circuit inlet and outlet tubes to the box external connections by means of a plurality of fittings of compression located in the external junction box and not in the body of the spray source. This is so because two fittings commercials for 6 or 4 mm pipes would take up a lot of space inside of the body and with difficult access.

--
El soporte del cátodo es de acero inoxidable ferrítico, lo que hace que en el circuito magnético se emplee una sujeción magnética para los imanes. Esto proporciona una fuerza magnética de agarre suficiente y evita el empleo de una sujeción mecánica que añadiría piezas a la fuente.He cathode support is made of ferritic stainless steel, which makes In the magnetic circuit a magnetic clamp is used for magnets This provides sufficient magnetic grip strength and avoid the use of a mechanical fastener that would add parts to the source.

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En líneas generales, la invención se refiere a una unidad de pulverización catódica compuesto de piezas de acero inoxidable, cobre y aluminio, que forman la cabeza de la unidad y están unidas entre sí con soldadura radial de arco o de aleación de plata, para garantizar la estanqueidad de alto vacío. Solo se emplean juntas planas de cobre en su interior, luego no es necesario ninguna junta tórica de plástico y, por tanto, la unidad aguanta temperaturas de 250ºC.In general, the invention relates to a sputtering unit composed of steel parts stainless, copper and aluminum, which form the head of the unit and are joined together with radial arc welding or alloy welding silver, to ensure high vacuum tightness. I only know they use flat copper joints inside, then it is not necessary no plastic o-ring and therefore the unit holds temperatures of 250 ° C.

La unidad opera en bajas presiones de gas noble (10^{-2}-10^{-3} mbar) introducido tras evacuar la cámara de alto vacío. Para ello debe polarizarse con una fuente de potencia para plasma, en continua, radiofrecuencia o pulsada. Los modelos comerciales de electrónica para unidades magnetrón sirven para operar esta invención.The unit operates at low noble gas pressures (10 <2> -10 <3> mbar) introduced after evacuating The high vacuum chamber. To do this you must polarize with a source of power for plasma, in continuous, radiofrequency or pulsed. The Commercial electronics models for magnetron units serve to operate this invention.

Contiene canalización de entrada y salida de agua refrigerante en una cavidad en el cátodo (con las presiones habituales de el circuito de la calle se consiguen caudales suficientes de L/min) y contiene canalización de gas noble (argón) hasta la base del cátodo, con lo que se evita la necesidad de introducirlo por la brida de la cámara, y también se consigue así que la presión del gas sobre el blanco sea mayor que en el resto de la cámara.Contains inbound and outbound pipeline cooling water in a cavity in the cathode (with pressures usual street circuit flow rates are achieved enough of L / min) and contains noble gas pipeline (argon) to the base of the cathode, which avoids the need for introduce it through the chamber flange, and this is also achieved that the pressure of the gas on the target is greater than in the rest of the camera.

Descripción de dibujosDescription of drawings

A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.Then it goes on to describe very brief a series of drawings that help to better understand the invention and that expressly relate to an embodiment of said invention presented as a non-limiting example of is.

La Figura 1 es un esquema del interior del cuerpo y cabeza de la fuente de pulverización.Figure 1 is a diagram of the interior of the body and head of the spray source.

Las referencias representan los siguientes elementos:References represent the following elements:

1.- one.-
Pasamuros de líquido y corriente eléctrica.Liquid and current pass-through electric

2.- 2.-
Tubo de diámetro exterior 3 mm.Tube of external diameter 3 mm.

3.- 3.-
Tubo del pasamuros.Cable gland tube.

4.- 4.-
Casquillo de distribución.Distribution bushing

5.- 5.-
Tapa con orificios.Cap with holes.

       \global\parskip1.000000\baselineskip\ global \ parskip1.000000 \ baselineskip
    

6.- 6.-
Cabeza.Head.

7.- 7.-
Cátodo de cobre.Copper cathode

8.- 8.-
Soporte del cátodo.Cathode support.

9.- 9.-
Cavidad.Cavity.

10.- 10.-
Imanes permanentes.Permanent magnets.

11.- eleven.-
Casquillo de sujeción del blanco.White clamping cap.

12.- 12.-
Base del ánodo.Anode Base

13.- 13.-
Tubo de conexión de diámetro exterior 19 mm.External diameter connection tube 19 mm

14.- 14.-
Brida de vacío DN 40 o pasaje al exterior de la cámara.DN 40 vacuum flange or passage outside the camera.

15.- fifteen.-
Brida de vacío DN 16CF.DN 16CF vacuum flange.

16.- 16.-
Aislante.Insulating.

17.- 17.-
Varilla roscada.Threaded rod

18.- 18.-
Cuerpo de la unidad de pulverización.Spray unit body.

19.- 19.-
Tubería de gas.Gas pipe.

20.- twenty.-
Tubo de diámetro exterior 35 mm.35 mm outer diameter tube.

21.- twenty-one.-
Ánodo o carcasa exterior de la cabeza.Anode or outer shell of the head.

22.- 22.-
Canal de entrada de líquido.Liquid inlet channel.

23.- 2. 3.-
Canal de salida de líquido.Liquid outlet channel.

24.- 24.-
Blanco.White.

25.- 25.-
Pared de la cámara de alto vacío.High vacuum chamber wall.
Descripción de una realización preferida de la invenciónDescription of a preferred embodiment of the invention

La fuente o unidad de pulverización circular catódica de la invención comprende, tal y como se muestra en las figuras 1 y 2, de:The source or circular spray unit Cathodic of the invention comprises, as shown in the Figures 1 and 2, of:

a) Un cuerpo (18) que contiene un solo pasamuros (1) de líquido y corriente eléctrica, con un aislante eléctrico (16), para una tubería (3) de 6.3 mm de diámetro, de acero y en cuyo interior se encuentra un tubo (2) largo de 3 mm de diámetro, de entrada de líquido refrigerante a la cavidad (9) de la cabeza de la unidad, de acero y doblado tal y como se muestra en la figura 2. La tubería de 3 mm (2) de entrada de agua está soldada con arco al cuerpo de un casquillo de acero (4) que contiene una tapa (5) soldada al casquillo (4) con arco y con dos orificios de 3 mm, para la conexión de dos tubos uno de entrada (22) y otro de salida (23) de líquido refrigerante, también de de 3 mm, configurando así el circuito de agua que refrigerará los componentes de la cabeza (6).a) A body (18) that contains a single gland (1) of liquid and electric current, with an electrical insulator (16), for a pipe (3) of 6.3 mm diameter, of steel and in whose inside is a tube (2) 3 mm long, of coolant inlet into the cavity (9) of the head of the unit, made of steel and bent as shown in figure 2. The 3 mm (2) water inlet pipe is welded with arc to body of a steel bushing (4) containing a cover (5) welded to the bushing (4) with arc and with two 3 mm holes, for the connection of two tubes, one inlet (22) and the other outlet (23) of coolant, also 3 mm, thus configuring the water circuit that will cool the head components (6).

b) Una cabeza (6) soldada con arco al tubo de 6.3 mm (3) del pasamuros (1), en uno de sus extremos y que comprende en su interior:b) A head (6) arc welded to the tube 6.3 mm (3) of the bushings (1), at one of its ends and comprising inside:

--
un cátodo de cobre (7) mecanizado en este materiala copper cathode (7) machined on this material

--
el soporte del cátodo (8) en material inoxidable ferrítico soldados con aleación de plata, y con la rosca mecanizada en el soporte.he cathode support (8) in ferritic stainless material welded with silver alloy, and with the mechanized thread in the support.

--
imanes permanentes (10) de NdFeB que son montados manualmente en unos huecos del cátodo de cobre y quedan sujetos magnéticamente al mismo por la atracción del soporte de acero ferrítico (una fuerza estimada de 0.1 N apropiada para poner o quitar los imanes a mano).magnets NdFeB permanent (10) that are manually mounted on copper cathode holes and magnetically attached to it by the attraction of the ferritic steel support (an estimated force 0.1 N appropriate to put or remove magnets by hand).

--
una cavidad (9) que cierra el circuito de agua del cuerpo, para refrigerar el interior del cátodo con un caudal mayor de litro por minuto si se emplea agua del circuito de la calle.a cavity (9) that closes the body's water circuit, to refrigerate the inside of the cathode with a higher flow rate of liter per minute if water from the street circuit is used.

c) Una carcasa externa o ánodo (21) de la unidad separado de la cabeza (6) con una distancia mínima entre ambos de 1 mm sobre el blanco (24) pero regulable de 0.5-2.5 mm según el rango de la presión de trabajo, y que lo conforman varias piezas, que se puede montar y desmontar con tornillos:c) An external housing or anode (21) of the unit separated from the head (6) with a minimum distance between them of 1 mm over white (24) but adjustable from 0.5-2.5 mm according to the range of the working pressure, and which make up several Parts, which can be assembled and disassembled with screws:

--
una pieza de acero que denominamos "Base del ánodo" (12) que incluye la entrada de gas.a piece of steel we call "Anode Base" (12) that It includes the gas inlet.

--
varillas roscadas (17) por un extremo la base del ánodo (12) y por el otro al cuerpo (18),threaded rods (17) at one end the base of the anode (12) and on the other to the body (18),

--
un tubo de diámetro exterior (O.D.) 35 mm (20) unido por un extremo al cuerpo (18).a outer diameter tube (O.D.) 35 mm (20) attached at one end to the body (18).

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El tubo de diámetro exterior 35 mm (20) está soldado a continuación a un cierre de vacío basado en una brida del estándar DN 16 CF (15), y a un tubo largo de conexión de 19 mm de diámetro (13). Es este tubo de conexión (13) el que llega al exterior de la cámara de vacío, bien a través de una brida para tubo con una junta tórica o quedando soldado a una brida de junta plana de cobre (estándar DN 40 o mayor) o pasaje al exterior de la cámara (14).The outer diameter tube 35 mm (20) is then welded to a vacuum closure based on a flange of the standard DN 16 CF (15), and to a 19 mm long connection tube of diameter (13). It is this connecting tube (13) that reaches the outside the vacuum chamber, either through a pipe flange with an o-ring or being welded to a flat seal flange of copper (standard DN 40 or greater) or passage outside the chamber (14).

La carcasa externa está puesto a tierra y separado al menos 2-2,5 mm de las piezas interiores del cátodo. Dicha separación minimiza el campo eléctrico entre el cátodo y ánodo y así evitará la formación de plasma o arcos no deseados. Esta separación se reduce a 1 mm en la zona adyacente al blanco, para que aquí el campo eléctrico sea intenso cuando el cátodo se polarice a cientos de voltios o kilovoltios. Si el gas fluye, el campo eléctrico intenso provoca la ignición de un plasma que se crea y automáticamente se confina sobre el blanco por efecto del campo magnético de los imanes permanentes (10).The outer shell is grounded and separated at least 2-2.5 mm from the inner parts of the cathode Said separation minimizes the electric field between the cathode and anode and thus prevent the formation of plasma or arcs not desired This separation is reduced to 1 mm in the area adjacent to the white, so that here the electric field is intense when the Cathode polarizes to hundreds of volts or kilovolts. If the gas flows, the intense electric field causes the ignition of a plasma that is created and automatically confined on the target by effect of the magnetic field of permanent magnets (10).

La unidad se cierra en una cámara de alto vacío (25) que funciona en la baja presión de argón introducida por una tubería (19) a la cabeza de pulverización, según la figura 2, y se conecta a una caja de conexiones que incluye unos racores de unión a:The unit closes in a high vacuum chamber (25) that works on the low argon pressure introduced by a pipe (19) to the spray head, according to figure 2, and Connects to a junction box that includes union fittings to:

--
los tubos flexibles de entada y salida de agua,the flexible water inlet and outlet pipes,

--
la válvula-dosificador de gas, ythe gas dosing valve, and

--
la conexión eléctrica que aprovecha el tubo central para polarizar el cátodo.the electrical connection that takes advantage of the central tube to polarize the cathode.

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    

Como los tubos de agua y toda la parte interior se polarizará en alta tensión, es necesario mantener el aislamiento eléctrico de los tubos mediante varios separadores de teflón dentro del tubo de 19 mm (13), del cuerpo de la fuente de pulverización (18) y de la caja de conexiones.Like water pipes and the entire inner part it will polarize at high voltage, it is necessary to maintain the insulation Electrical of the tubes by means of several Teflon separators inside of the 19 mm tube (13), of the spray source body (18) and junction box.

El funcionamiento de la unidad en un caso particular, es el siguiente:The operation of the unit in a case particular is the following:

- Sobre el cátodo de cobre (7) con los imanes (10) en su lugar, el usuario coloca el blanco o disco a pulverizar (24) de materia de alta pureza y diámetro 25.5\pm0.5 mm, y lo sujeta mecánicamente con un casquillo (11) de acero inoxidable (AISI 316/304) y diámetro 28 mm, que rosca por su interior al soporte (8). Esto conlleva un contacto físico suficiente entre el blanco y el cátodo de cobre para que el calor generado en la pulverización pueda drenarse. Se respeta una distancia mínima de 2 mm hasta el ánodo para evitar descargas eléctricas que no tengan lugar sobre, el blanco.- On the copper cathode (7) with the magnets (10) instead, the user places the target or disc to be sprayed (24) of high purity matter and diameter 25.5 ± 0.5 mm, and what mechanically fastened with a stainless steel bushing (11) (AISI 316/304) and diameter 28 mm, which threads inside the support (8). This entails sufficient physical contact between the target and the copper cathode so that the heat generated in the spray can drain A minimum distance of 2 mm to the anode is respected to avoid electric shocks that do not take place on, the White.

- Desde el lado exterior de la pared de la cámara de vacío (25) una válvula de fugas o una válvula de control de flujo másico dosifica un caudal de gas noble, típicamente menor de 100 sccm, elevando la presión dentro de la cámara hasta el rango 10^{-2}-10^{-3} mbar. Esta atmósfera de argón u otro gas noble es sensiblemente mayor en la zona de salida sobre el cátodo de cobre (7), y adecuada para encender un plasma confinado sobre el blanco (24).- From the outer side of the wall of the vacuum chamber (25) a leak valve or a control valve mass flow dose a noble gas flow, typically lower 100 sccm, raising the pressure inside the chamber to the range 10-2 -10-3 mbar. This atmosphere of argon u another noble gas is significantly larger in the exit zone over the copper cathode (7), and suitable for lighting a confined plasma over white (24).

- La distribución de los imanes (10) de la cabeza crean un campo magnético de simetría axial y, por ello, el plasma de argón se confina en un aro sobre el blanco (24), produciéndose entonces su pulverización gradual.- The distribution of magnets (10) of the head create a magnetic field of axial symmetry and, therefore, the Argon plasma is confined in a ring over the target (24), then producing its gradual spraying.

- El cable de alimentación eléctrica de una fuente de potencia comercial se conecta a la caja de conexiones y aprovecha la tubería de 3 mm (2) en contacto con el interior del pasamuros (1), para polarizar el cátodo. De esta forma, no hay tubos de plástico dentro de la cabeza de la unidad que puedan deteriorarse con el calor en una cámara UHV o por su uso prolongado.- The power cable of a Commercial power source connects to the junction box and take advantage of the 3 mm (2) pipe in contact with the inside of the pasamuros (1), to polarize the cathode. In this way, there are no tubes plastic inside the head of the unit that may deteriorate with heat in a UHV camera or for prolonged use.

- El circuito de agua o líquido refrigerante, se basa en un solo pasamuros de líquido y corriente eléctrica, lo que facilita que el diámetro total del diseño no supere los 35 mm. Como puede verse en el esquema, la entrada de agua al cátodo es a través de una tubería de 3 mm y la salida por el hueco entre éste y el tubo de 6.3 mm. Como la sección de paso en la salida es algo mayor, la cavidad refrigerada en el cátodo se mantiene llena de líquido.- The water or coolant circuit is based on a single pass of liquid and electric current, which facilitates that the total diameter of the design does not exceed 35 mm. How can be seen in the scheme, the entrance of water to the cathode is through of a 3 mm pipe and the outlet through the gap between it and the tube 6.3 mm Since the step section at the exit is somewhat larger, the Refrigerated cavity in the cathode is kept full of liquid.

Claims (17)

1. Unidad de pulverización catódica de blancos circulares caracterizada por comprender:1. Cathodic circular white spray unit characterized by comprising:
--
una cabeza (6) refrigerada de soporte del blanco (24) que comprende una cavidad de refrigeración (9), un cátodo metálico (7), un soporte de cátodo (8) y de una pluralidad de imanes (10),a head (6) refrigerated target support (24) comprising a cooling cavity (9), a metal cathode (7), a support cathode (8) and a plurality of magnets (10),
--
un cuerpo (18) conectado a la cabeza, que contiene en su interior un circuito de líquido refrigerante con dos líneas, una de entrada y otra de salida, para la refrigeración de la cabeza (6), con un único pasamuros (1) de refrigeración de líquido y paso de corriente eléctrica,a body (18) connected to the head, which contains inside a coolant circuit with two lines, one inlet and another output, for cooling the head (6), with a single liquid cooling and flow passage (1) electric,
--
un canal de entrada (19) de gas noble a la cabeza (6)a Inlet channel (19) of noble gas to the head (6)
--
una carcasa exterior o un ánodo (21), puesto a tierra, separado de la cabeza (6) con una distancia mínima entre ambos de 1 mm sobre el blanco (24) pero regulable de 0.5-2.5 mm según el rango de la presión de trabajo,a outer shell or an anode (21), grounded, separated from the head (6) with a minimum distance between them of 1 mm over the white (24) but adjustable from 0.5-2.5 mm according to the working pressure range,
--
un tubo de conexión (13) ensamblado por un extremo a la carcasa exterior por medios de unión, y por el otro extremo a una caja de conexiones, exterior a la unidad, que contiene los conectores de las líneas de agua, gas y corriente eléctrica y por cuyo interior atraviesan:a connecting tube (13) assembled at one end to the housing outside by joining means, and at the other end to a box of connections, outside the unit, which contains the connectors of the water, gas and electric current lines and through whose interior they cross:
--
el canal de entrada de gas noble (19) a la cabeza yhe noble gas inlet channel (19) to the head and
--
los canales de entrada y salida de líquido refrigerante (22 y 23) que se conectan por un extremo al circuito de líquido refrigerante del cuerpo (18) por medios de conexión.the coolant inlet and outlet channels (22 and 23) that are connect at one end to the coolant circuit of the body (18) by connection means.
         \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
      
2. Unidad de pulverización catódica de blancos circulares según reivindicación 1 caracterizada porque el diámetro total de la unidad es menor o igual a 35 mm.2. A cathodic circular spray unit according to claim 1 characterized in that the total diameter of the unit is less than or equal to 35 mm. 3. Unidad de pulverización circular catódica según reivindicaciones anteriores caracterizada porque la unidad se cierra en una cámara de alto vacío (25).3. Cathodic circular spray unit according to previous claims characterized in that the unit is closed in a high vacuum chamber (25). 4. Unidad de pulverización catódica de blancos circulares según reivindicación 3 caracterizada porque la presión dentro de la cámara se eleva hasta el rango 10^{-2}-10^{-3} mbar.4. A sputtering unit for circular targets according to claim 3, characterized in that the pressure inside the chamber rises to the range 10 -2 -10-3 mbar. 5. Unidad de pulverización catódica de blancos circulares según reivindicaciones anteriores caracterizada porque el circuito de líquido refrigerante del cuerpo (18) comprende una tubería de 6 mm de diámetro (3), en cuyo interior se encuentra un tubo de 3 mm de entrada de líquido refrigerante (2) a la cavidad (9) de la cabeza de la unidad.5. A sputtering unit for circular targets according to previous claims, characterized in that the coolant circuit of the body (18) comprises a 6 mm diameter pipe (3), inside which there is a 3 mm tube of liquid inlet refrigerant (2) to the cavity (9) of the unit head. 6. Unidad de pulverización catódica de blancos circulares según reivindicaciones anteriores caracterizada porque los medios de conexión de los canales de entrada (22) y salida (23) de líquido refrigerante al circuito de líquido refrigerante del cuerpo (18), comprenden un casquillo de acero (4) que contiene una tapa (5) soldada al casquillo (4) con arco y con dos orificios, para la conexión de dos tubos flexibles uno de entrada (22) y otro de salida (23) de líquido refrigerante.6. A sputtering unit for circular targets according to previous claims, characterized in that the means for connecting the inlet (22) and outlet (23) channels of coolant to the coolant circuit of the body (18) comprise a steel bushing. (4) containing a cover (5) welded to the bushing (4) with an arc and with two holes, for the connection of two flexible pipes, one inlet (22) and the other outlet (23) of coolant. 7. Unidad de pulverización catódica de blancos circulares según reivindicación 6 caracterizada porque tanto los canales de entrada y salida de líquido refrigerante (22, 23), como los orificios de la tapa (5) tienen un diámetro de 3 mm.7. A cathodic circular spray unit according to claim 6, characterized in that both the inlet and outlet coolant channels (22, 23) and the holes in the lid (5) have a diameter of 3 mm. 8. Unidad de pulverización catódica de blancos circulares según reivindicaciones anteriores caracterizada porque los imanes permanentes (10) de la cabeza (6) son de NdFeB.8. A cathodic circular spray unit according to previous claims, characterized in that the permanent magnets (10) of the head (6) are NdFeB. 9. Unidad de pulverización catódica de blancos circulares según reivindicaciones anteriores caracterizada porque el soporte de cátodo (8) de la cabeza es de acero ferrítico.9. A sputtering unit for circular targets according to previous claims, characterized in that the cathode support (8) of the head is made of ferritic steel. 10. Unidad de pulverización catódica de blancos circulares según reivindicaciones anteriores caracterizada porque la carcasa externa de la cabeza o ánodo (21) comprende una base del ánodo (12) sujeta a varillas roscadas (17) unidas por el otro extremo al cuerpo (18), y este a su vez al un tubo de diámetro exterior 35 mm (20).10. A cathodic circular spray unit according to previous claims, characterized in that the external housing of the head or anode (21) comprises a base of the anode (12) attached to threaded rods (17) joined at the other end to the body (18) , and this in turn to a tube of outer diameter 35 mm (20). 11. Unidad de pulverización catódica de blancos circulares según reivindicaciones anteriores caracterizada porque los medios de unión del tubo de conexión (13) a la carcasa exterior comprenden una brida del estándar DN 16 CF (15).11. A cathodic circular spray unit according to previous claims, characterized in that the connection means of the connecting tube (13) to the outer housing comprise a flange of the standard DN 16 CF (15). 12. Unidad de pulverización catódica de blancos circulares según reivindicaciones 2-11 caracterizada porque el tubo de conexión (13) llega al exterior de la cámara de vacío, bien a través de una brida para tubo con una junta tórica o quedando soldado a una brida de junta plana de cobre estándar DN 40 o mayor (14).12. A cathodic circular spray unit according to claims 2-11 characterized in that the connecting tube (13) reaches the outside of the vacuum chamber, either through a tube flange with an O-ring or being welded to a flange of flat copper joint standard DN 40 or greater (14). 13. Unidad de pulverización catódica de blancos circulares según reivindicaciones anteriores caracterizada porque dentro del tubo de conexión (13), del cuerpo (18) y de la caja de conexiones se mantiene el aislamiento eléctrico de los tubos mediante varios separadores de teflón.13. A sputtering unit for circular targets according to the preceding claims, characterized in that the electrical insulation of the tubes is maintained in the connection tube (13), the body (18) and the connection box by means of several Teflon separators. 14. Unidad de pulverización catódica de blancos circulares según reivindicaciones anteriores caracterizada porque el blanco o disco a pulverizar (24) es de diámetro 25.5\pm0.5 mm.14. A cathodic circular spray unit according to previous claims, characterized in that the target or disk to be sprayed (24) is 25.5 ± 0.5 mm in diameter. 15. Unidad de pulverización catódica de blancos circulares según reivindicaciones anteriores caracterizada porque el blanco (24) lo sujeta mecánicamente un casquillo (11) de acero inoxidable (AISI 316/304) y diámetro 28 mm, que rosca por su interior al soporte (8).15. A sputtering unit for circular targets according to previous claims, characterized in that the blank (24) is mechanically held by a stainless steel bushing (11) (AISI 316/304) and diameter 28 mm, which threads inside the support (8) ). 16. Unidad de pulverización catódica de blancos circulares según reivindicaciones anteriores caracterizada porque una válvula de fugas o una válvula de control de flujo másico dosifica un caudal de gas noble desde el exterior de la cámara de vacío (25).16. A cathodic circular spray unit according to previous claims, characterized in that a leak valve or a mass flow control valve doses a noble gas flow from the outside of the vacuum chamber (25). 17. Unidad de pulverización catódica de blancos circulares según reivindicaciones anteriores caracterizada porque las piezas que forman la cabeza (6) de la unidad están unidas entre sí con soldadura radial de arco o de aleación de plata.17. A cathodic circular spray unit according to previous claims, characterized in that the pieces that form the head (6) of the unit are joined together with radial arc or silver alloy welding.
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