ES2941558T3 - Aparato de limpieza con plasma - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un aparato de limpieza por plasma que comprende un recipiente que define una cámara de ionización provisto de una abertura, un recipiente protector que protege el recipiente que define la cámara de ionización provisto de una abertura, en el que las aberturas del recipiente definen la cámara de ionización y la abertura de la contenedor de protección están en registro, un suministro de gas, una fuente de alimentación, una pluralidad de imanes, en el que la pluralidad de imanes se colocan dentro de la cámara de ionización. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato de limpieza con plasma

Campo de la invención

La invención se refiere a una unidad de aparato de limpieza con plasma utilizada para limpiar sustratos, más en particular un aparato de limpieza con plasma de magnetrón para limpiar sustratos metálicos.

Antecedentes de la invención

En diversas aplicaciones en las que se debe aplicar una película delgada o un revestimiento sobre un sustrato, a menudo no es suficiente usar solo métodos de limpieza mecánicos y/o químicos simples. Después de uno o más pasos iniciales de limpieza de un sustrato, a menudo se aplica una limpieza con plasma como un paso de limpieza final antes de aplicar una película delgada o un recubrimiento. Con la limpieza con plasma del sustrato se pueden eliminar las últimas contaminaciones presentes en el sustrato. Después de la limpieza con plasma de un sustrato, la adhesión de una película delgada o revestimiento aplicado posteriormente al sustrato aumenta considerablemente.

La limpieza con plasma se realiza con un aparato de limpieza con plasma y, más favorablemente, con un aparato de limpieza con plasma de magnetrón. En la descripción, este término se utiliza de forma intercambiable con limpieza por pulverización con plasma y limpieza por pulverización. En un aparato de limpieza con plasma, se suministra un gas a una cámara de ionización donde el gas es ionizado por una diferencia de tensión entre la cámara de ionización y el sustrato. El gas es preferiblemente gas Argón o gas basado en Argón debido a su alta masa atómica. Los iones de Ar bombardean la superficie de la banda de acero y, por lo tanto, eliminan las contaminaciones, los óxidos y los enriquecimientos de la superficie y, al mismo tiempo, activan la superficie. Posteriormente se puede aplicar un recubrimiento a la superficie de acero.

El plasma cerca de la banda de acero se densifica debido a la presencia de imanes. Los electrones expulsados del sustrato por emisión secundaria también quedan atrapados en el campo magnético, lo que evita que se pierdan en el ambiente o en el ánodo. Los electrones se mueven en una dirección a lo largo de la superficie de la lámina de acero. Esta mayor densidad de electrones da como resultado una mayor concentración de iones Ar cerca de la lámina de acero y, por lo tanto, una mayor intensidad de la pulverización.

Con los dispositivos de limpieza con plasma conocidos, la cámara de ionización y otras partes del aparato se contaminan cuando se vuelve a depositar el material superficial retirado del sustrato, tal como una banda de acero. Esto provoca efectos de cortocircuito, acumulación de restos y una reducción en la eficiencia de preparación de la superficie de acero. Como resultado, el aparato de limpieza con plasma tiene que limpiarse con regularidad, lo cual es un proceso que requiere mucho tiempo y que da como resultado un tiempo de inactividad prolongado del aparato de limpieza con plasma. Los ejemplos de dispositivos de plasma de la técnica anterior con imanes se describen en los documentos US 5113790 A, WO 2017/029320 A1 y US 6403490 B1.

Objetivos de la invención

Es un objetivo de la presente invención proporcionar un aparato de limpieza con plasma con una contaminación reducida de la cámara de ionización.

Es otro objetivo de la presente invención proporcionar un aparato de limpieza con plasma con un tiempo de inactividad reducido.

Es otro objetivo de la presente invención proporcionar un aparato de limpieza con plasma con un tiempo de mantenimiento reducido.

Es otro objetivo de la presente invención proporcionar un aparato de limpieza con plasma que sea adecuado para limpiar sustratos de materiales ferromagnéticos independientemente del grosor del sustrato.

Descripción de la invención

Uno o más de los objetivos de la invención se logran al proporcionar un aparato de limpieza con plasma de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende una cámara de ionización provista de una abertura, en donde con el aparato en funcionamiento la abertura se orienta hacia un sustrato a limpiar, un suministro de gas, una fuente de alimentación para la ionización del gas, una pluralidad de imanes dispuestos en al menos una fila paralela a un plano definido por la abertura de la cámara de ionización, en donde la pluralidad de imanes se coloca dentro de la cámara de ionización, en donde la al menos una fila de imanes está contenida en una protección de material no magnético.

La ventaja de colocar los imanes dentro de la cámara de ionización es que el grosor del sustrato metálico ya no tiene ninguna importancia para la limpieza del sustrato. En la situación conocida con los imanes fuera de la cámara de ionización en el otro lado del sustrato de acero a limpiar, el sustrato ferromagnético cortocircuitará parte del campo magnético, reduciendo así su fuerza y, por lo tanto, su eficiencia. Esto se aplica especialmente para sustratos más gruesos.

El campo magnético se aplica con la pluralidad de imanes proporcionados en al menos una fila paralela a un plano definido por la abertura de la cámara de ionización. Los imanes (dipolo, multipolo) son imanes permanentes que normalmente se colocan con el eje magnético en serie en una configuración Norte-Sur y separados entre sí. Sin embargo, también son posibles otras configuraciones de imanes como, por ejemplo, con filas de imanes con el eje magnético paralelo entre sí y perpendiculares a un plano definido por la abertura de la cámara de ionización en la que los imanes en filas sucesivas están orientados Norte-Sur y Sur-Norte.

Se descubrió que una sola fila de imanes es menos eficaz que varias filas de imanes paralelas entre sí. Se han logrado buenos resultados con una configuración en la que la pluralidad de imanes se proporcionan en tres o más filas paralelas entre sí. El número óptimo de filas de imanes depende del tamaño de la cámara de ionización que también depende del tamaño del sustrato a tratar.

Con la pluralidad de imanes dentro de la cámara de ionización, la contaminación con el material superficial eliminado del sustrato por el proceso de limpieza/grabado con plasma no solo afecta el interior de la cámara de ionización, sino que el material también se depositará en los imanes. Para obviar ese problema, se prevé que una fila de imanes esté contenida en una protección de material no magnético. Cualquier depósito de material de superficie eliminado no será directamente sobre los imanes en sí, sino sobre el blindaje. La protección alrededor de los imanes en sí misma reducirá la influencia de los restos que se vuelven a depositar en el campo magnético.

De acuerdo con otro aspecto, se prevé que el blindaje de la fila de imanes esté montada de forma giratoria en la cámara de ionización. Esto tiene la ventaja de que cuando el campo magnético se ve afectado por desechos depositados en el blindaje, que serán desechos en la parte del blindaje orientada hacia el sustrato de acero, simplemente se puede girar en un ángulo tal que una parte limpia del blindaje se oriente hacia el sustrato de nuevo. Esto aumentará considerablemente el tiempo de funcionamiento del aparato de limpieza.

Para poder girar el blindaje de una fila de imanes, el blindaje está provista de ejes de pivote en extremos opuestos que están alineados entre sí y en los que al menos uno de los ejes de pivote sobresale hacia el exterior de la cámara de ionización. Dado que la fila de imanes está dentro de la cámara de ionización, que está bajo una alta tensión positiva (la banda de acero está conectada a tierra), los ejes de pivote están aislados eléctricamente del recipiente que define la cámara de ionización. El eje de pivote que se extiende fuera de la cámara de ionización se puede utilizar para girar el blindaje.

La banda de acero se calentará en función de la limpieza por erosión de la tira y dado que la fila de imanes está cerca de la banda de acero, los imanes también se calentarán. Para mantener las propiedades de los imanes, la temperatura de los imanes no debe aumentar demasiado.

Para evitar un aumento de temperatura demasiado grande, se prevé además que el blindaje sea un cuerpo cerrado en donde los ejes de pivote en extremos opuestos sean respectivamente una entrada y una salida para un medio refrigerante. Con tal enfriamiento, por ejemplo usando agua como medio de enfriamiento, la temperatura de los imanes se puede mantener por debajo de cierta temperatura en la que los imanes mantendrán sus propiedades magnéticas. Con los imanes dentro de la cámara de ionización, que está bajo una alta tensión positiva (la banda de acero está conectada a tierra), el sistema de enfriamiento debe estar aislado eléctricamente de la cámara de ionización. Al tomar los ejes de pivote como entrada y salida del medio de refrigeración, que ya están aislados de la cámara de ionización, no se necesita un aislamiento separado para el sistema de refrigeración.

Otra realización prevé que dentro del blindaje se proporcione un tubo de refrigeración para un medio de refrigeración y en donde el eje de pivote del blindaje se conecte al tubo de refrigeración y sirva como entrada y salida para el medio de refrigeración. Al usar un tubo de enfriamiento dentro del blindaje en lugar de tener un cuerpo cerrado para el blindaje y usar toda el blindaje para el medio de enfriamiento, se puede controlar mejor el enfriamiento de la fila de imanes.

Usar el eje de pivote como entrada y salida, lo que implica que el eje de pivote es hueco, significa que tanto el blindaje como el tubo de refrigeración giran cuando gira el blindaje.

Otra realización prevé que se proporcione un tubo de refrigeración para un medio de refrigeración dentro del blindaje, en donde los ejes de pivote del blindaje son huecos, en donde una línea de entrada y una línea de salida para un medio de refrigeración están dispuestas coaxialmente dentro del eje de pivote del blindaje, en donde la línea de entrada y la línea de salida y el eje de pivote pueden girar entre sí, y en donde la línea de entrada y la línea de salida se conectan al tubo de refrigeración. Con esta realización, el blindaje se puede girar mientras que el tubo de refrigeración se puede mantener en una posición fija o en donde tanto el blindaje como el tubo de refrigeración se pueden girar independientemente uno del otro.

De acuerdo con otro aspecto, se prevé que la fila de imanes en el blindaje se proporcione dentro del tubo de refrigeración para el medio de refrigeración. En esta configuración la refrigeración de los imanes es directa y eficiente, aunque la fijación de los imanes en posición y el mantenimiento pueden ser más complicados.

De acuerdo con otro aspecto más, se prevé que la fila de imanes en el blindaje esté dispuesta contra el tubo de refrigeración para el medio de refrigeración, es decir, contra el exterior del tubo de refrigeración. En esta configuración, el reemplazo de los imanes por cualquier motivo es más fácil que con los imanes dentro del tubo de refrigeración.

Según otro aspecto, los imanes junto con el tubo de refrigeración se mantienen en un tubo de retención. Con una construcción de este tipo, los imanes se pueden mantener fácilmente en posición y contra el tubo de refrigeración. El tubo de retención encaja dentro del blindaje.

Según la configuración de los imanes dentro de una fila de imanes y/o la configuración de los imanes en múltiples filas de imanes, puede ser necesario mantener los imanes en una posición fija. Con el eje Norte-Sur de los imanes en ángulo recto con el sustrato que se va a limpiar, los imanes deben mantenerse en una posición fija. Con el eje Norte-Sur de los imanes paralelo al sustrato que se va a limpiar, los imanes se pueden girar, sin embargo, la línea central de los imanes debe coincidir preferiblemente con el eje de rotación para no cambiar la posición del campo magnético con respecto al sustrato.

Con el tratamiento de limpieza de superficie con plasma, se suministra gas Ar o un gas a base de Ar a la cámara de ionización donde se ioniza hasta un plasma debido a una diferencia de tensión (por ejemplo, del orden de la unidad interna 300-3000 V) entre el recipiente que define la cámara de ionización (ánodo) y el sustrato de acero puesto a tierra y en donde los iones de Ar bombardean posteriormente la superficie de acero (puesto a tierra) debido a la diferencia de tensión. Para realizar una operación de limpieza eficiente, es un requisito previo que el gas Ar y, posteriormente, los iones Ar se distribuyan uniformemente sobre el área de la superficie a limpiar.

Según otro aspecto de la invención, se prevé que el suministro de gas esté conectado a un tubo de gas dentro de la cámara de ionización y que el tubo de gas esté provisto de una pluralidad de boquillas.

Típicamente, también se prevé que las boquillas se dirijan a la abertura de la cámara de ionización, lo que en funcionamiento significa que las boquillas se dirigen al área superficial de un sustrato a limpiar.

Además, se prevé que el tubo de gas se coloque paralelo a la al menos una fila de imanes. En una configuración típica, el tubo de gas con las boquillas está a una distancia de al menos una fila de imanes con la fila de imanes entre el tubo de gas y el sustrato a limpiar. Con esa parte del gas que fluye sobre y a lo largo del blindaje de la(s) fila(s) de imanes se evita así que al menos parte de los restos se depositen en el blindaje de la(s) fila(s) de imanes y se eliminen del blindaje por el flujo de gases

Como realización alternativa, se prevé que el tubo de gas se coloque entre una fila de imanes y la abertura definida por el soporte para un sustrato. En esta configuración, el tubo de gas se encuentra entre la fila de imanes y el área superficial del sustrato que se limpia.

Alternativamente, se proporcionan tubos de gas a ambos lados de una fila de imanes vistos en una dirección en ángulo recto con respecto a la abertura de la cámara de ionización. Con varias filas de imanes, los tubos de gas podrían colocarse a ambos lados de dicho conjunto de filas de imanes o a ambos lados de cada fila de imanes. Con los tubos de gas colocados como se indica, se prevé además que los tubos de gas se coloquen paralelos a las filas de imanes.

Normalmente, el aparato de limpieza con plasma funciona en un entorno de vacío, lo que da como resultado que al menos una parte del flujo de alimentación de gas Ar abandone el aparato de limpieza con plasma y entre en el entorno de vacío. La invención pretende utilizar el flujo de alimentación de gas Ar para evitar en la medida de lo posible la deposición de restos resultantes de la limpieza del sustrato de acero en la cámara de ionización y/o en la fila de imanes blindados. Una primera característica es el posicionamiento del tubo de gas o los tubos de gas con respecto a las filas de imanes blindados como se ha descrito anteriormente.

Otra característica comprende que el aparato de limpieza con plasma está provisto de al menos una abertura de salida para el gas suministrado en una posición entre los imanes en la cámara de ionización y la ubicación o trayecto del sustrato a limpiar con el aparato en funcionamiento.

De acuerdo con otra característica, el recipiente que define la cámara de ionización está contenido en un recipiente de blindaje exterior provisto de una abertura, en donde la abertura de la cámara de ionización y la abertura del recipiente exterior están alineados y en donde la cámara de ionización y el recipiente exterior están aislados eléctricamente entre sí.

De acuerdo con otro aspecto, el recipiente de blindaje está alrededor de la mayor parte o de la totalidad de la cámara de ionización y está separado de la cámara de ionización por medio de espaciadores no conductores.

Se prevé además que la al menos una abertura de salida se proporcione en el recipiente exterior y comprenda al menos una abertura en forma de hendidura. El recipiente de blindaje exterior está conectado a tierra y al proporcionar la abertura de salida en el recipiente de blindaje exterior también está conectado a tierra el material que define la abertura de salida, si está hecho de un material eléctricamente conductor. Dado que la abertura o aberturas de salida están cerca del sustrato que se va a limpiar, que está conectado a tierra para que funcione el proceso de limpieza con plasma, se prefiere tener la(s) abertura(s) de salida en el recipiente de blindaje exterior.

Se encontró que al proporcionar que la abertura de salida comprenda al menos una abertura en forma de hendidura, el flujo de la alimentación de gas Ar podría regularse de tal manera que parte de los desechos resultantes de la operación de limpieza pudieran arrastrarse al exterior de la cámara de ionización sin que la ionización del gas Ar esté demasiado influenciada.

Según otro aspecto, se prevé que las aberturas de salida estén en más de un lado del recipiente de blindaje, por ejemplo, en posiciones opuestas en el recipiente de blindaje cerca de los extremos opuestos de la(s) fila(s) de imanes en la cámara de ionización. Según otro aspecto, las aberturas de salida se proporcionan en tres o más lados del soporte. Con estas configuraciones de aberturas de salida, el flujo de gas Ar es a lo largo de la fila de imanes blindados hacia las aberturas de salida con lo que se evita que una parte de los desechos se deposite en el blindaje de las filas de imanes.

Breve Descripción de las figuras

La invención se explicará adicionalmente con referencia a los ejemplos mostrados en el dibujo, en el que:

La figura 1 muestra una sección transversal esquemática de un aparato de limpieza con plasma.

La figura 2 muestra esquemáticamente una sección transversal parcial de una fila de imanes, tubo de enfriamiento, blindaje y tubo de gas, y

La figura 3 muestra una sección transversal esquemática de un primer y un segundo aparato de limpieza con plasma colocados en lados opuestos de un sustrato a limpiar, con el sustrato en posición vertical.

Descripción detallada de los dibujos

En la figura 1 se muestra una unidad de pulverización catódica magnetrónica o un aparato de limpieza con plasma 1 que comprende una cámara de ionización 2 en la que se ioniza un gas de Ar hasta obtener un plasma. La cámara de ionización 2 comprende un recipiente 3 con una abertura 4 en el lado donde se guía una banda de acero 5 sobre la cámara de ionización 2. La lámina de acero 5 está sostenida por rodillos 6 que también pueden servir como rodillos de transporte para transportar la banda de acero sobre el dispositivo de limpieza con plasma 1.

El recipiente 3 de la cámara de ionización 2 se coloca en un recipiente de blindaje 7 que está a una distancia del recipiente 3 y no está en contacto con él, por ejemplo mediante espaciadores no conductores de electricidad que no se muestran en el dibujo. El recipiente de blindaje 7 está conectado a tierra, mientras que el recipiente 3 de la cámara de ionización 2 se mantiene a una tensión con respecto a la banda de acero 5 para la ionización y la formación de plasma en la cámara de ionización 2. La tensión se aplica al recipiente 3 por medio de la conexión eléctrica 9, que se conduce aislada a través del recipiente blindado 7 y se conecta al recipiente 3.

Dentro de la cámara de ionización 2 se proporcionan una serie de imanes permanentes 10 en una o más filas. En el ejemplo de la figura 1, los imanes 10 están dentro de un blindaje hueco 11 de un material no magnético, en donde el blindaje está provisto de un eje de pivote hueco 12 que se extiende hasta el exterior del recipiente 7 y está aislado del recipiente 3 de la cámara de ionización 2. El eje de pivote 12 prevé que el blindaje hueco 11 pueda girar desde el exterior de los recipientes 3, 7.

Los imanes 10 están montados dentro de un tubo separado 13 en donde el tubo 13 está provisto de una línea de entrada y salida 14, 15 que son coaxiales con el eje de pivote 12 y se extienden hasta el eje de pivote exterior para conectarlos a un sistema de medio de refrigeración. Con esta configuración, los imanes 10 se pueden mantener en posición mientras que el blindaje 11 se puede girar dependiendo de la cantidad de restos en el blindaje 11 entre los imanes 10 y el sustrato a limpiar.

Dependiendo de la orientación de los imanes 10 en el blindaje 11, es decir, si la rotación del blindaje 11 hace o no una diferencia en la orientación del campo magnético, el blindaje 11 se puede usar para mantener los imanes permanentes 10 en posición y usarse como tubo de refrigeración en donde el eje de pivote hueco 12 está conectado a un sistema de suministro de líquido refrigerante para enfriar imanes permanentes 10.

El recipiente de blindaje 7 tiene una abertura 19 que coincide con la abertura 4 del recipiente 3 de la cámara de ionización 2.

Se proporciona una línea de suministro 16 para gas argón o gas a base de argón que se conecta a un tubo de gas 22 dentro de la cámara de ionización 2 que se extiende sobre al menos parte de la cámara de ionización 2 y está provista de varias boquillas 23 para distribuir el gas Ar sobre la cámara de ionización 2. La línea de suministro 16 está aislada del recipiente de blindaje 7 y del recipiente 3. El tubo de gas 22 se coloca paralelo o casi paralelo al blindaje 11 y, como resultado, el gas fluye alrededor del blindaje 11 en la dirección del sustrato 5 a limpiar. En el recipiente de blindaje exterior 7 se proporcionan aberturas de salida 17 para el gas Ar que sale de la cámara de ionización 2 llevándose consigo los restos eliminados de la lámina de acero 5 mediante la limpieza con plasma. Las aberturas de salida 17 tienen forma de hendidura o rejilla y se proporcionan cerca y/o adyacentes al sustrato 5 que se va a limpiar a lo largo de al menos parte de la circunferencia del recipiente 7 y típicamente a lo largo de la mayoría o incluso de todos los lados del recipiente 7.

Las aberturas de salida 17 que se muestran en el dibujo tienen forma de hendidura, las hendiduras se disponen formando un ángulo con los lados del recipiente de blindaje 7 y paralelas o casi paralelas al sustrato 5 a limpiar. Las ranuras están definidas por tiras paralelas de material 18, por ejemplo, tiras de acero, que están soportadas por el recipiente de blindaje 7. El recipiente de blindaje está conectado a tierra y también lo están las tiras paralelas 18 si están hechas de material eléctricamente conductor. En la realización que se muestra en el dibujo, el sustrato 5 está muy cerca de la última tira 18 más hacia el exterior y con eso también se define una abertura de salida en forma de hendidura entre la última tira 18 y el sustrato 5.

La última tira también podría funcionar como soporte para un sustrato 5 tal como una lámina de acero 5, ya que las tiras 18 están conectadas a tierra como el sustrato 5 o no son eléctricamente conductoras. Sin embargo, con la banda de acero 5, la opción preferida sería usar rollos 6 y mantener cierta distancia entre la banda de acero 5 y la última banda 18 de las aberturas de salida 17. Con ese fin, la unidad de pulverización catódica de magnetrón 1 está provista de un sistema de control de distancia 20 para mover la unidad 1 hacia y desde la banda de acero 5 para mantener la unidad a cierta distancia de la banda de acero 5.

Durante el funcionamiento, los iones positivos son acelerados hacia el sustrato de acero 5 a limpiar por una diferencia de tensión entre el recipiente 3 y el sustrato que está conectado a tierra. Para aumentar la densidad del plasma 21 cerca de la superficie del acero, los imanes 10 se utilizan para capturar electrones y, por lo tanto, aumentar su eficiencia de ionización. La fila de imanes 10 se encuentra en el lado frontal de la banda de acero, es decir, el lado de la banda de acero 5 que se va a limpiar, dentro de la cámara de ionización 2. Esto tiene la gran ventaja de que el espesor de la lámina de acero 5 no afecta al proceso de pulverización. Por el contrario, al colocar los imanes 10 en el otro lado de la lámina de acero 5, el acero ferromagnético cortocircuitará parte del campo magnético, reduciendo así su eficacia, especialmente para sustratos más gruesos. Sin embargo, en el lado frontal de la lámina de acero 5, los imanes 10 se contaminarán con el material de la superficie retirado del lado frontal de la lámina de acero 5.

El problema de la contaminación se resuelve o disminuye proporcionando dos características que se pueden usar individualmente o combinadas para mejorar el tiempo de operación de la unidad de pulverización con plasma 1. Con el pretratamiento con plasma de la superficie de la banda de acero 5 previo a la deposición del recubrimiento, se elimina material superficial que posteriormente se volverá a depositar dentro de la cámara de ionización 2. Esto provoca efectos de cortocircuito, problemas de contaminación y una reducción de la eficacia del tratamiento superficial de la banda de acero 5 al disminuir el campo magnético. Mediante el uso y la optimización del flujo de alimentación de Ar para el plasma, el material de la superficie eliminado se puede guiar en gran medida hacia el exterior de la unidad de pulverización catódica 1. Esto evita la acumulación de restos en gran medida.

Se utilizan una o más filas de imanes 10 para densificar el plasma 21 cerca de la superficie de la lámina de acero 5. El material superficial retirado y vuelto a depositar (Fe) llegaría al menos en parte a la parte superior de los imanes 10 provocando una reducción del campo magnético, lo que reduciría la eficacia de la pulverización con plasma. Proporcionando un blindaje giratorio 11 de material no magnético alrededor de los imanes 10, por ejemplo de aluminio o cobre, se reduce fuertemente el efecto de blindaje del campo magnético por los restos de hierro.

Al combinar un flujo de gas de Ar optimizado con un blindaje 11, la contaminación de la unidad de pulverización con plasma 1 se reducirá considerablemente con el resultado de un mayor tiempo de funcionamiento.

Una tercera característica es el sistema de enfriamiento proporcionado para enfriar los imanes 10. Dado que los imanes 10 están cerca de la banda de acero 5, que se calienta en función de la pulverización, los imanes 10 necesitan enfriarse para mantener sus propiedades magnéticas. Dado que los imanes 10 están dentro de la cámara de ionización 2 y dentro del recipiente 3, que está bajo una alta tensión positiva (la banda de acero está conectada a tierra), el sistema de enfriamiento está eléctricamente aislado del recipiente 3.

El pretratamiento de la superficie del plasma consiste en un gas a base de Ar que se suministra a través de la línea de suministro 16 y el tubo de gas 22 al interior de la cámara de ionización 2. Una diferencia de tensión (unidad interna de 300-3000 V) entre el recipiente 3 de la cámara de ionización 2 y la banda de acero 5 crea iones Ar que posteriormente bombardean la superficie de acero (puesta a tierra) debido a la diferencia de tensión. La fuente de alimentación es CC o CC pulsada con una frecuencia típica entre 30 y 250 kHz. El flujo de gas Ar y la potencia utilizada se ajustan en función de la tasa de pulverización requerida de la superficie de acero. Con este fin, se prevé además que la posición del tubo de gas 22 dentro de la cámara de ionización 2 sea ajustable, es decir, la línea de suministro 16 y con ella el tubo de gas 22 se puedan mover para cambiar la distancia entre el tubo de gas 22, las boquillas 23 con respecto a los imanes 10 y el blindaje 11.

Todas estas medidas se encargan de eliminar el material de la superficie y activar la superficie de acero antes de la deposición del revestimiento, por ejemplo mediante PVD, mientras se mantiene el aparato de limpieza con plasma 1 suficientemente limpio de restos durante mucho tiempo. Este es un paso clave para obtener buenas propiedades de adhesión del recubrimiento. Al tener un flujo de Ar bien definido en la unidad de bombardeo iónico, el material de la superficie eliminado puede serforzado/guiado fuera de las posiciones críticas de la unidad de bombardeo iónico.

El aparato de limpieza con plasma 1 con la(s) fila(s) de imanes 10 dentro de la cámara de ionización 2 permite tener un segundo aparato de limpieza 1 en el otro lado del sustrato 5 y opuesto al primer aparato de limpieza 1. Con esa configuración, ambos lados del sustrato 5 pueden limpiarse con plasma al mismo tiempo. Además, con esta configuración para limpiar con plasma ambos lados del sustrato 5 al mismo tiempo, se puede realizar una construcción relativamente compacta de la instalación de limpieza con plasma.

En la figura 2 se muestra esquemáticamente una sección transversal de una fila de imanes 10, tubo de refrigeración 13, blindaje 11 y tubo de gas 22. En esta realización, el tubo de enfriamiento 13 y los imanes 10 están retenidos en un tubo de retención 24. El tubo de retención 24 está provisto coaxialmente de blindaje 11 y el blindaje 11 puede girar independientemente con respecto al tubo de retención 24.

La figura 3 muestra una sección transversal esquemática de un primer y un segundo aparato de limpieza 1 con plasma colocados en lados opuestos de un sustrato 5 a limpiar, con el sustrato en posición vertical. Con los imanes 10 dentro de la cámara de ionización 2 del aparato de limpieza con plasma 1 tiene la ventaja de que el sustrato 5 puede limpiarse con plasma en lados directamente opuestos al mismo tiempo. El recipiente 3 y el recipiente de blindaje 7 están adaptados para formar un receptáculo 26 para recibir la caída de restos de los blindajes 11 de las filas de imanes 10. La configuración de las filas de imanes 10, con el tubo de refrigeración 13, el tubo de retención 24 y el blindaje 11 es como en la figura 2 y el conjunto como un todo se indica con 25. Todas las demás partes de los aparatos de limpieza con plasma 1 tienen los mismos números de referencia que en la figura 1 en la medida que corresponda.

El diseño de los recipientes 3, 7 y la ubicación del suministro de gas 16 y el tubo de gas 22 es tal que el gas fluye a lo largo de los lados de las filas de imanes 25, lo que ayuda a mantener los blindajes 11 libres de desechos tanto como sea posible, parte del cual es arrastrado con la corriente de gas a través de las aberturas de salida hacia el exterior del aparato de limpieza con plasma 1 y parte del cual termina en el receptáculo 26.

No se indica más en el dibujo, pero el receptáculo 26 se puede montar de forma desmontable para facilitar la limpieza del receptáculo 26. Como característica adicional, se pueden proporcionar depuradores dentro del aparato de limpieza con plasma para limpiar los blindajes 11 de vez en cuando. Esto se puede hacer, por ejemplo, en el lado del blindaje que se aleja del sustrato que se va a limpiar y en la dirección longitudinal del blindaje 11.

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Aparato de limpieza con plasma que comprende una cámara de ionización (2) provista de una abertura (4), en donde con el aparato en funcionamiento la abertura está orientada hacia un sustrato a limpiar, un suministro de gas (16), una fuente de alimentación para la ionización de el gas, una pluralidad de imanes (10) provistos en al menos una fila paralela a un plano definido por la abertura (4) de la cámara de ionización (2), en donde la pluralidad de imanes (34) están colocados dentro de la cámara de ionización (2) y caracterizado porque la al menos una fila de imanes (34) está contenida en un blindaje (11) de material no magnético.

2. Aparato de limpieza con plasma de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pluralidad de imanes (34) se proporcionan en tres filas dispuestas paralelas entre sí

3. Aparato de limpieza con plasma de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde el blindaje (11) de la fila de imanes (34) está montado de forma giratoria en la cámara de ionización

4. Aparato de limpieza con plasma de acuerdo con la reivindicación 1 o 3, en donde el blindaje (11) está provisto de ejes de pivote (12) en extremos opuestos que están alineados entre sí y en donde al menos uno de los ejes de pivote (12) sobresale hacia fuera de la cámara de ionización.

5. Aparato de limpieza con plasma de acuerdo con la reivindicación 4, en donde el blindaje (11) es un cuerpo cerrado y en donde los ejes de pivote (12) en extremos opuestos proporcionan respectivamente una entrada y una salida (14, 15) para un medio refrigerante

6. Aparato de limpieza con plasma de acuerdo con la reivindicación 4, en donde se proporciona un tubo de refrigeración (13) para un medio de refrigeración dentro del blindaje (11) y en donde los ejes de pivote (12) del blindaje se conectan al tubo de refrigeración y sirven como entrada y salida (14, 15) para el medio refrigerante.

7. Aparato de limpieza con plasma de acuerdo con la reivindicación 4, en donde dentro del blindaje (11) se proporciona un tubo de refrigeración (13) para un medio refrigerante, en donde los ejes de pivote (12) del blindaje (11) son huecos, en donde una línea de entrada y una línea de salida para un medio de enfriamiento se proporcionan coaxialmente dentro del eje de pivote (12), en donde la línea de entrada y una línea de salida y el eje de pivote pueden girar entre sí, y en donde la línea de entrada y la línea de salida se conectan al tubo de enfriamiento (13).

8. Aparato de limpieza con plasma de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, en donde la fila de imanes (34) en el blindaje (11) se proporciona dentro del tubo de enfriamiento (13) para el medio de enfriamiento.

9. Aparato de limpieza con plasma de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, en donde la fila de imanes (34) en el blindaje (11) se proporciona contra el tubo de refrigeración para el medio de refrigeración.

10. Aparato de limpieza con plasma de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en donde el suministro de gas está conectado a un tubo de gas (22) dentro de la cámara de ionización y en donde el tubo de gas (22) está provisto de una pluralidad de boquillas (23).

11. Aparato de limpieza con plasma de acuerdo con la reivindicación 10, en donde las boquillas (23) están dirigidas hacia la abertura (4) de la cámara de ionización (2).

12. Aparato de limpieza con plasma de acuerdo con la reivindicación 10, en donde el tubo de gas (22) se dispone paralelo a la al menos una fila de imanes (34).

13. Aparato de limpieza con plasma de acuerdo con la reivindicación 10, en donde se proporcionan tubos de gas (22) a ambos lados de una fila de imanes (34) vistos en una dirección en ángulo recto con respecto a la abertura (4) de la cámara de ionización (2).

14. Aparato de limpieza con plasma de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en donde el aparato está provisto de al menos una abertura de salida (17) para el gas suministrado en una posición entre los imanes (34) en la cámara de ionización (2) y la ubicación o trayectoria del sustrato a limpiar con el aparato en funcionamiento.

15. Aparato de limpieza con plasma de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la cámara de ionización (2) está contenida en un recipiente de blindaje exterior (7) provisto de una abertura, en donde la abertura (4) de la cámara de ionización (2) y las aberturas del recipiente exterior están alineadas y en donde la cámara de ionización (2) y el recipiente exterior están aislados eléctricamente entre sí.

16. Aparato de limpieza con plasma de acuerdo con la reivindicación 14, en donde al menos una abertura de salida (17) se proporciona en el recipiente exterior (7) y comprende al menos una abertura en forma de hendidura.

17. Aparato de limpieza con plasma de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la cámara de ionización (2) está provista de un rebaje para recibir los restos de la operación de limpieza con plasma.