BLANCO DE PULVERIZACIÓN POR BOMBARDEO IÓNICO TUBULAR CON RIGIDEZ MEJORADA.

Un blanco (100) tubular que comprende una estructura (110) de soporte tubular que tiene un diámetro interior y material (120) de blanco dispuesto de forma radial hacia fuera en dicha estructura (110) de soporte caracterizado porque dicha estructura (110) de soporte tiene una o más aberturas (112) en su superficie de revestimiento teniendo cada una de dichas aberturas una dimensión más pequeña que es menor que dicho diámetro interior.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E07101310.

Solicitante: Materion Advanced Materials Technologies and Services Inc.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 2978 Main Street Buffalo, NY 14214 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: DE BOSSCHER, WILMERT, Van de Putte,Ivan.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 29 de Enero de 2007.

Clasificación PCT:

  • C23C14/34 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C23 REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO QUIMICO DE LA SUPERFICIE; TRATAMIENTO DE DIFUSION DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL; MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS, LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL.C23C REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO DE MATERIALES METALICOS POR DIFUSION EN LA SUPERFICIE, POR CONVERSION QUIMICA O SUSTITUCION; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL (aplicación de líquidos o de otros materiales fluidos sobre las superficies, en general B05; fabricación de productos revestidos de metal por extrusión B21C 23/22; revestimiento metálico por unión de objetos con capas preexistentes, ver las clases apropiadas, p. ej. B21D 39/00, B23K; mecanizado del metal por acción de una fuerte concentración de corriente eléctrica sobre un objeto por medio de un electrodo B23H; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; pinturas, barnices, lacas C09D; esmaltado o vidriado de metales C23D; medios para impedir la corrosión de materiales metálicos, las incrustaciones, en general C23F; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D, C25F; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04; detalles de aparatos de sonda de barrido, en general G01Q; fabricación de dispositivos semiconductores H01L; fabricación de circuitos impresos H05K). › C23C 14/00 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). › Pulverización catódica.
  • H01J37/34 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01J TUBOS DE DESCARGA ELECTRICA O LAMPARAS DE DESCARGA ELECTRICA (espinterómetros H01T; lámparas de arco, con electrodos consumibles H05B; aceleradores de partículas H05H). › H01J 37/00 Tubos de descarga provistos de medios o de un material para ser expuestos a la descarga, p. ej. con el propósito de sufrir un examen o tratamiento (H01J 33/00, H01J 40/00, H01J 41/00, H01J 47/00, H01J 49/00 tienen prioridad). › que funcionan por pulverización catódica (H01J 37/36 tiene prioridad).

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2366547_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Campo de la invención

La invención se refiere al campo de los blancos de pulverización por bombardeo iónico que pueden girar tal como el usado en dispositivos de revestimiento de área amplia, dispositivos de revestimiento de pantallas, dispositivos de revestimiento de disco de almacenamiento magnético, dispositivos de revestimiento discos ópticos de almacenamiento, y equipo similar, y los procedimientos para fabricar tales blancos.

Antecedentes de la invención

En un proceso de pulverización por bombardeo iónico a baja presión, el material se transfiere de un blanco a un sustrato. Tal transferencia se lleva a efecto desalojando especies – preferentemente átomos individuales – del blanco bombardeándolo con iones que tienen una alta energía cinética. Los iones se aceleran al exterior de un plasma de descarga luminiscente polarizando el blanco negativamente con respecto al plasma. El plasma puede mantenerse en la proximidad del blanco manteniendo a un campo magnético inmediatamente por encima de la superficie del blanco, un proceso conocido como pulverización por bombardeo iónico por magnetrón. Cuando está configurado adecuadamente, el campo magnético evitará que los electrones escapen del plasma de modo que pueden mantener el grado de ionización del plasma. El blanco puede tomar muchas formas dependiendo de la aplicación específica. Para los fines de esta aplicación sólo se consideran blancos que tienen una forma tubular o más preferentemente cilíndrica. Tales blancos tubulares se hacen con un diámetro exterior de típicamente entre 135 y 155 mm para tubos de 12,7 cm y entre 205 y 235 mm para tubos de 20,32 cm y pueden tener una longitud de hasta 4.000 mm. Tales blancos comprenden al menos el ‘material de blanco' que se quiere transferir del blanco al sustrato. El material de blanco se dispone en la superficie exterior de forma radial del blanco a lo largo de sustancialmente toda su longitud. Además del material de blanco, un ‘tubo de apoyo' puede o puede no estar presente dependiendo de las propiedades y la forma en que el material de blanco esté disponible. En el interior del blanco tubular un fluido de refrigeración – normalmente agua – se hace circular durante la operación con el fin de evitar que el blanco se caliente excesivamente.

Véanse el documento US 2003/0141183 y el documento US 6 488 824.

Están disponibles diversas tecnologías para la fabricación de blancos de pulverización por bombardeo iónico tubulares tal como la pulverización térmica del material de blanco sobre un tubo de apoyo, colada o extrusión del material de blanco, co–extrusión del tubo de apoyo junto con el material de blanco, formación de flujo dinámico, “hipping”, sinterizado,... Cada tecnología tiene sus ventajas y sus limitaciones y la elección para una tecnología específica se determina con frecuencia mediante las propiedades inherentes o requeridas del material.

No obstante, un importante punto de atención es la resistencia intrínseca del material, que se ve reflejada en el módulo de elasticidad E. De forma más concreta, es importante el valor de E a la elevada temperatura operativa del blanco. La capa superior del material de blanco se consume en el proceso y el blanco tubular por lo tanto se hace más y más delgado y en consecuencia pierde rigidez. Si E es demasiado bajo, los blancos cilíndricos soportados en un extremo (sin refuerzo) largo mantenidos en una posición horizontal sufrirán un pandeo. En una configuración de pulverización por bombardeo de iones hacia abajo, esto conducirá a una distancia de blanco a sustrato más corta cerca del centro del blanco en comparación con la distancia a los extremos del blanco. Si se usa una barra de imán rígida con una curvatura limitada en el interior del tubo de blanco cilíndrico, esto podría dar como resultado una fricción mecánica de la superficie interior en rotación del blanco contra la barra de imán, lo que conlleva un daño. Ambas efectos producirán importantes desviaciones con respecto a un proceso de pulverización por bombardeo de iones estable, robusto y controlado con un buen control de la uniformidad de anchura transversal que se busca conseguir. Un problema similar se producirá en un blanco colocado sustancialmente en horizontal que se soporta a partir de un único extremo en una configuración en voladizo. Además de la curvatura debida a la disminución, que será incluso más pronunciada en el extremo libre en comparación con el blanco soportado en ambos extremos, hay un riesgo similar de interferencia entre la barra de imán y el interior del tubo de blanco.

En la práctica, este ‘problema de falta de rigidez' es de segundo orden para blancos cilíndricos pulverizados térmicamente debido a que de cualquier forma está presente un tubo de apoyo de alta resistencia (típicamente de acero inoxidable). Para un material de blanco que puede someterse a colada, se intenta la colada sobre un tubo de apoyo para garantizar la resistencia mecánica de toda la estructura. Si una estructura extrudida no tuviera la resistencia mecánica deseada y la curvatura fuera demasiada como resultado de la gravedad, puede evaluarse la co–extrusión más compleja del tubo portador y del material de blanco. Ninguna de estas soluciones es siempre sencilla, y depende del comportamiento térmico del material del tubo de apoyo y del blanco. A veces se intenta pegar el material de blanco formado en un tubo de apoyo usando un material adhesivo (por ejemplo una aleación de metal de bajo punto de fusión). También esta metodología presenta importantes desafíos (por ejemplo un calentamiento simultáneo de la camisa de blanco y tubo de apoyo) con el fin de hacer fluir el material adhesivo entre el blanco y el tubo de apoyo.

Los blancos hechos deslizando simplemente (o incluso por ajuste por contracción térmicamente, con o sin una pasta disipadora de calor) materiales de camisa de blanco formados previamente a lo largo de un tubo de apoyo y fijando esas camisas de forma mecánica – tal como por ejemplo se da a conocer en el documento WO 2004/005574 – también entraña problemas. Durante un proceso de pulverización por bombardeo de iones, se transfiere una importante carga térmica a la superficie exterior de el/los material(es) de camisa de blanco. El tubo de apoyo interior no se calienta de la misma forma y con casi total probabilidad se refrigera por agua. La dilatación térmica puede producir que las camisas se dilaten de forma radial y de forma axial. La dilatación radial producirá una pérdida de contacto con el tubo de apoyo y como resultado con la fuente de refrigeración, mientras que la dilatación axial puede manifestar grandes fuerzas e incluso una deformación mecánica de los anillos de fijación que se usan para mantener las camisas de forma axial en su sitio. Una vez que una pasta disipadora de calor o un material adhesivo comienza a perder contacto entre la parte exterior del tubo de apoyo interior y en el interior de la(s) camisa(s) de blanco exterior, la temperatura de la(s) camisa(s) aumentará rápidamente y se obtiene un destructivo efecto avalancha. Por lo tanto es indispensable en todo momento una refrigeración adecuada del material de blanco.

Resumen de la invención.

El objeto de la invención es, por tanto, proporcionar blancos tubulares que mantengan su rigidez durante su uso cuando el material de blanco se desgasta por rozamiento. Otro objeto de la invención es proporcionar un blanco con refrigeración mejorada del material de blanco con el fin de reducir la carga calorífica sobre la totalidad del blanco como un todo.

El blanco tubular de acuerdo con la invención comprende una estructura de soporte tubular y material de blanco dispuesto de forma radial hacia fuera en dicha estructura de soporte. La estructura de soporte tiene unas aberturas en su superficie de revestimiento de modo que el líquido de refrigeración se pone en contacto directo con el material de blanco. Las aberturas tienen una dimensión más pequeña o una dimensión. La dimensión más pequeña de la abertura es – en el contexto de la presente solicitud – el diámetro de la esfera más grande que aún puede pasar por la abertura en la superficie de revestimiento. Con el fin de asegurar una mínima rigidez de la estructura de soporte, las aberturas pueden no ser demasiado grandes y por lo tanto la dimensión más pequeña de las aberturas no debería ser demasiado extensa. Una limitación conveniente es que la dimensión más pequeña de cada una de estas aberturas deba ser al menos menor que el diámetro interior de la estructura de soporte. El diámetro interior de la estructura de soporte... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un blanco (100) tubular que comprende una estructura (110) de soporte tubular que tiene un diámetro interior y material (120) de blanco dispuesto de forma radial hacia fuera en dicha estructura (110) de soporte caracterizado porque dicha estructura (110) de soporte tiene una o más aberturas (112) en su superficie de revestimiento teniendo cada una de dichas aberturas una dimensión más pequeña que es menor que dicho diámetro interior.

2. El blanco tubular de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha estructura (110) de soporte tiene una sección transversal poligonal o circular.

3. El blanco tubular de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que una de dichas aberturas

(112) es una ranura a lo largo de toda la longitud de dicha estructura (110) de soporte, siendo la dimensión más pequeña de dicha abertura la anchura de dicha ranura.

4. El blanco tubular de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que una o más de dichas aberturas (112) son separaciones a lo largo de la circunferencia de dicha estructura (110) de soporte, siendo la dimensión más pequeña de dicha abertura la anchura de dicha separación.

5. El blanco tubular de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dichas aberturas (112) tienen una forma sustancialmente alargada.

6. El blanco tubular de acuerdo con la reivindicación 5, en el que dichas aberturas (112) tienen la forma de una elipse o un círculo.

7. El blanco tubular de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 6, en el que la dimensión más larga de dichas aberturas (112) está orientada sustancialmente paralela al eje de dicha estructura (110) de soporte.

8. El blanco tubular de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 6, en el que la dimensión más larga de dichas aberturas (112) está orientada sustancialmente oblicua al eje de dicha estructura (110) de soporte.

9. El blanco tubular de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que dicho material (120) del blanco se prevé en la forma de una o más camisas (120, 120') que pueden montarse de forma axial en dicha estructura (110) de soporte.

10. El blanco tubular de acuerdo con la reivindicación 9, en el que se prevén medios (130, 130') de sellado para sellar la separación entre dicha estructura (110) de soporte y dichas camisas (120,120').

11. El blanco tubular de acuerdo con la reivindicación 10, en el que se prevén medios de sellado para sellar la separación entre las camisas (120, 120').

12. El blanco tubular de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en el que dicha estructura (110) de soporte se extiende al exterior de dichas camisas (120, 120'), previéndose el extremo (140) que se extiende de dicha estructura de soporte con un sistema de fijación del blanco.

13. El blanco tubular (200) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en el que una (220) o ambas de las camisas exteriores se extienden a lo largo de dicha estructura de soporte, previéndose al menos uno o ambos de los extremos exteriores (240) de dichas camisas que se extienden con un sistema de fijación del blanco.

14. El blanco tubular (300) de acuerdo con la reivindicación 13, que además comprende una o dos extensiones (350) tubulares, comprendiendo dicha extensión (350) en un extremo un sistema de fijación del blanco (360) y en el otro extremo un sistema (390) de enganche para enganchar dicha extensión (350) a dicho extremo extendidor (322) de la camisa.

15. El blanco tubular de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, que además comprende una membrana, ubicándose dicha membrana entre dicha estructura de soporte y dichas camisas.

 

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