Objetivo de pulverización con capa adherente de diferente grosor bajo el material objetivo.

Un objetivo de pulverización (1) que comprende:

un tubo catódico giratorio

(2) que alberga al menos un imán (5) en su interior;

una capa de material objetivo (4) proporcionada sobre la superficie exterior del tubo catódico (2);

una capa adherente (3) proporcionada sobre la superficie exterior del tubo catódico (2) para situarse entre el tubo catódico (2) y la capa de material objetivo (4); donde

un grosor de la capa adherente (3) es mayor cuanto más próximo al menos a una parte de extremo del tubo catódico (2) que en la parte central del tubo catódico (2).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2006/034008.

Solicitante: GUARDIAN INDUSTRIES CORP..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 2300 HARMON ROAD AUBURN HILLS, MI 48326-1714 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: LU,Yiwei, MAYER,Raymond M.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > C23C14/00 (Revestimiento por evaporación en vacío, pulverización catódica o implantación de iones del material que constituye el revestimiento (tubos de descarga provistos de medios que permiten la introducción de objetos o de un material para ser expuestos a la descarga H01J 37/00))

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Fragmento de la descripción:

Objetivo de pulverización con capa adherente de diferente grosor bajo el material objetivo.

[1] Esta Invención hace referencia a un objetivo para usar en la pulverización catódica (p.ej., pulverización de magnetrón) y/o un método para elaborarlo. En ciertos modos de realización de ejemplo, el tubo catódico del objetivo se reviste con un material adherente antes de aplicar el material objetivo al tubo, donde el material adherente sirve para mejorar la adherencia del material objetivo al tubo catódico. El grosor del material adherente es de mayor grosor en la(s) parte(s) de extremo del tubo que en una parte central del tubo, para reducir o eliminar el riesgo de quemado del tubo durante el pulverizado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

[2] La pulverización catódica es conocida en la técnica como una técnica para depositar capas o revestimientos sobre sustratos. Por ejemplo, puede depositarse un revestimiento de baja emisividad (low-E) sobre un sustrato de vidrio depositando mediante pulverización de manera sucesiva una pluralidad de capas diferentes sobre el sustrato. Como ejemplo, un revestimiento de low-E puede incluir las siguientes capas en este orden: sustrato de vidrio/ Sn2/Zn/Ag/Zn, donde la capa Ag es una capa reflectante de rayos Infrarrojos (IR) y las capas de óxido de metal son capas dieléctricas. En este ejemplo, uno o más objetivos de estaño (Sn) pueden utilizarse para depositar la pulverización sobre la capa base de Sn2, uno o más objetivos Inclusivos de zinc (Zn) puede utilizarse para depositar la pulverización sobre la siguiente capa de ZnO, un objetivo de Ag puede utilizarse para depositar la pulverización sobre la siguiente capa de Ag y en adelante. La pulverización de cada objetivo se realiza en una cámara que contiene una atmósfera gaseosa (p.ej., una mezcla de gases Ar y O en la(s) atmósfera(s) del objetivo de Sn y/o Zn. En cada cámara de pulverización, la descarga de gas de pulverización se mantiene a una presión parcial menor a la atmosférica.

[3] Las referencias de ejemplo debatiendo la pulverización y los dispositivos utilizados aquí Incluyen los documentos de patente estadounidenses con número 5,427,665,5,725,746 y 24/163943.

[4] Un objetivo de pulverización (p.ej., un objetivo de pulverización de magnetrón cilindrico giratorio) suele Incluir un tubo catódico dentro del cual se encuentra el conjunto magnético. El tubo catódico suele hacerse de acero Inoxidable. El material objetivo se forma sobre el tubo pulverizando, fundiendo o presionándolo contra la superficie exterior del tubo catódico de acero inoxidable. A menudo, una capa adherente o adicional se proporciona entre el tubo y el objetivo para mejorar la adherencia del material objetivo al tubo. Cada cámara de pulverización incluye uno o más objetivos y por eso incluye uno o más de estos tubos catódicos. El/los tubo(s) pueden sostenerse con un potencial negativo (p.ej.- 2 a -15 V) y pueden pulverizarse al girar. Cuando un objetivo gira, los iones de la descarga de gas de pulverización se aceleran hacia el objetivo y expulsan o pulverizan átomos del material objetivo. Estos átomos, a su vez, junto con el gas forman el compuesto apropiado (p.ej., óxido de estaño) que se dirige al sustrato para formar una película o capa fina del mismo sobre el sustrato.

[5] Existen diferentes tipos de objetivos de pulverización como los objetivos de magnetrón plano y de magnetrón cilindrico giratorio. Los magnetrones planos pueden tener un conjunto de imanes organizados en forma de un circuito cerrado y montados en una posición fija detrás del objetivo. Un campo magnético en el circuito cerrado formado se forma entonces frente al objetivo. Este campo provoca que los electrones de la descarga queden atrapándose en el campo y viajen siguiendo el patrón que crea una ionización más intensa y una tasa de pulverización mayor. Ya que la pulverización se elabora principalmente en la zona definida por el campo magnético, una zona de erosión con forma de circuito se crea mientras ocurre la pulverización. En otras palabras, el material objetivo se pulveriza de manera desigual sobre el objetivo durante la pulverización en dichos objetivos de magnetrón plano.

[6] Los objetivos de magnetrón giratorio, incluyendo el tubo y el material objetivo, se desarrollaron para superar los problemas de erosión de los magnetrones planos. Un ejemplo de objetivo de magnetrón giratorio convencional 1 se muestra en la figura 5, en sección transversal (véase también la patente estadounidense núm. 6,797.3). El objetivo de magnetrón 1 mostrado en la figura 6 incluye un tubo catódico 2 que puede estar hecho con acero inoxidable o similar, el material objetivo 3 proporcionado sobre el tubo catódico y una capa adherente relativamente fina 4 proporcionada sobre el tubo catódico entre y contactando con el tubo catódico 2 y el material objetivo 3. La capa adherente 4 se aplica con un grosor uniforme a lo largo de la longitud del tubo 2 y ayuda a asegurar que el material objetivo 3 está adherido de manera segura al tubo catódico 2. La capa adherente 4 es típicamente conductora y puede tener un coeficiente de dilatación térmica entre el del tubo vacío 2 y el material objetivo 3. Un material de ejemplo para la capa adherente 4 es el níquel mezclado con aluminio. El material objetivo 3 y la capa adherente 4 se aplican comúnmente sobre el tubo 2 a través del pulverizado de plasma o similar.

[7] En el caso de los magnetrones giratorios como el mostrado en sección transversal en la figura 5, el tubo catódico 2, la capa adherente 4 y el material objetivo 3 sobre él giran sobre un conjunto magnético (que suele ser inmóvil) que define una zona de pulverización. Debido a la rotación, diferentes partes del objetivo siguen presentándose en la zona de pulverización que resulta en más pulverización uniforme del material objetivo fuera del

tubo. Mientras que los objetivos de pulverización de magnetrón giratorio representan una mejora con respecto a la erosión, pueden experimentar una erosión desigual o no uniforme del material de pulverización desde el tubo durante la pulverización, especialmente en las áreas con una tasa alta de pulverización próximas a los extremos del objetivo que suelen llamarse áreas/partes de giro.

[8] JP 1995-173622 A hace referencia a un objetivo cilindrico para la deposición física de vapor. Para reducir las grietas de construcción mediante diferentes coeficientes de expansión térmica de un cuerpo de base y un material de evaporación, JP 1995-173622 A describe la proporción de una parte saliente junto con la cara circunferencial externa del cuerpo base.

[9] US 6,916,47 B2 hace referencia a un objetivo que comprende un perfilado de grosor para un Magnetrón RF, donde el grosor objetivo varía sobre la superficie, para que el grosor objetivo se seleccione para ser mayor en las regiones de una disminución deseada de la tasa de pulverización que en las regiones restantes.

[1] Desgraciadamente, la pulverización desigual del material objetivo fuera del tubo catódico puede provocar un quemado indeseable. Un quemado a través del material objetivo hasta el tubo 2 resultaría en la pulverización del material que forma el tubo (p.ej., acero inoxidable) provocando así la contaminación de la película pulverizada sobre el sustrato. Si se permite que continúe, puede desarrollarse un orificio en la parte trasera del tubo 2 que podría permitir al agua de refrigeración del tubo interior entrar en la cámara de pulverización. Por lo tanto, se apreciará que el quemado en el tubo 2 durante la pulverización representa un problema significativo.

[11] En vista de lo anterior, se apreciará que existe una necesidad en la técnica de una pulverización de objetivo construida de manera diseñada para reducir la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un objetivo de pulverización (1) que comprende:

un tubo catódico giratorio (2) que alberga al menos un imán (5) en su interior;

una capa de material objetivo (4) proporcionada sobre la superficie exterior del tubo catódico (2);

una capa adherente (3) proporcionada sobre la superficie exterior del tubo catódico (2) para situarse entre el tubo catódico (2) y la capa de material objetivo (4); donde

un grosor de la capa adherente (3) es mayor cuanto más próximo al menos a una parte de extremo del tubo catódico (2) que en la parte central del tubo catódico (2).

2. El objetivo de pulverización de la reivindicación 1, donde la capa adherente (3) es una capa de pulverización lenta que tiene una tasa de pulverización menor a la de la capa del material objetivo (4).

3. El objetivo de pulverización de la reivindicación 1, donde tanto el tubo catódico (2) como la capa adherente (4) son conductores de electricidad.

4. El objetivo de pulverización de la reivindicación 1, en el que el tubo catódico (2) está hecho de acero inoxidable y en el que las áreas en las que la capa adherente (3) es más gruesa están presentes en áreas que no exceden el 2% aproximadamente de la longitud total del objetivo (1).

5. El objetivo de pulverización de la reivindicación 1, donde la capa de material objetivo (4) comprende uno o más Sn y Zn.

6. El objetivo de pulverización de la reivindicación 1, donde la capa adherente (3) comprende uno o más de Mo, Ni, Ti, W, NbyTa.

7. El objetivo de pulverización de la reivindicación 1, donde la capa adherente (3) contacta directamente tanto con el tubo catódico (2) como con la capa de material objetivo (4).

8. El objetivo de pulverización de la reivindicación 1, donde el grosor de la capa adherente (3) es mayor cuanto más próxima a ambas partes de extremo del tubo catódico (2) que en la parte central del tubo catódico (2).

9. El objetivo de pulverización de la reivindicación 1, donde la capa adherente (3) no se expone a iones de pulverización durante las operaciones de pulverización normales ya que está adaptada para cubrirse al menos por la capa de material objetivo (4).

1. El objetivo de pulverización (1) comprendiendo:

un tubo conductor giratorio (2) que alberga al menos un imán (5) en su interior;

una capa de material objetivo (4) proporcionada en la superficie exterior del tubo (2);

una capa adherente (3) proporcionada en la superficie exterior del tubo (2) para localizarse entre el tubo (2) y la capa de material objetivo (4); donde un grosor de la capa adherente (3) es mayor cuanto más próximo al menos a una parte de extremo de una zona de pulverización del objetivo (1) que en la parte central de la zona de pulverización.

11. El objetivo de pulverización de la reivindicación 1, donde la capa adherente (3) es una capa de pulverización lenta que tiene una tasa de pulverización menor que la de la capa de material objetivo (4).

12. El objetivo de pulverización de la reivindicación 1, donde tanto el tubo (2) como la capa adherente (3) son conductores de electricidad.

13. El objetivo de pulverización de la reivindicación 1, donde el tubo (2) está hecho de acero inoxidable.

14. El objetivo de pulverización de la reivindicación 1, donde la capa de material objetivo (4) comprende uno o más de Sn y Zn, y donde el tubo (2) es un tubo catódico (2).

15. El objetivo de pulverización de la reivindicación 1, donde la capa adherente (3) comprende uno o más de Mo, Ni, Ti, W, NbyTa.

16. El objetivo de pulverización de la reivindicación 1, donde la capa adherente (3) contacta directamente tanto con el tubo (2) como con la capa de material objetivo (4).

17. El objetivo de pulverización de la reivindicación 1, donde el grosor de la capa adherente (3) es mayor cuanto más próximo a ambas partes de extremo de la zona de pulverización que en la parte central de la zona de pulverización.

18. El objetivo de pulverización de la reivindicación 1, donde la capa de pulverización (3) no está expuesta a los iones de pulverización durante las operaciones de pulverización normales ya que está adaptada para estar cubierta por al menos la capa de material objetivo (4).