Una estructura de blanco de magnetrón cilíndrico (10) para su uso en un aparato,

fijando dicha estructura deblanco de magnetrón cilíndrico a un husillo, estando adaptada dicha estructura de blanco de magnetrón para serrotada y utilizada para el depósito de capas pulverizadas en una diversidad de grandes sustratos, comprendiendodicho aparato:

dicho miembro de husillo (20) que incluye un eje hueco que termina en una porción de brida (22) que tiene unasuperficie terminal, incluyendo dicha superficie terminal una junta tórica (40) en una ranura para junta tóricacircular (50), teniendo dicha porción de brida un diámetro;

dicha estructura de blanco cilíndrico (10); y

una abrazadera (30) que tiene una superficie circunferencial interna roscada, estando dicha abrazadera (30)adaptada para ajustarse sobre dicha porción de brida del miembro de husillo (22) para engranar dichaestructura de blanco cilíndrico (10) y asegurar en forma tal que se pueda liberar dicha estructura de blancocilíndrico a dicha superficie del extremo del miembro de husillo adyacente a dicha junta tórica (40);caracterizado por que dicha estructura de blanco cilíndrico (10) tiene una superficie circunferencial exteriorroscada y una superficie terminal (12), teniendo dicha estructura de blanco un diámetro generalmente igual aldiámetro de dicha porción de brida del miembro de husillo (22), por la que dicha abrazadera (30) está adaptadapara engranar dicha superficie circunferencial exterior roscada de la estructura de blanco cilíndrico;

dicha superficie circunferencial exterior roscada de la estructura de blanco cilíndrico comprende una ranura enespiral (80) que tiene un paso longitudinal igual y correspondiente al de la ranura en espiral continua (90)proporcionada en dicha abrazadera, y haciendo dicha ranura en espiral de la superficie circunferencial exteriorroscada de la estructura de blanco cilíndrico (80) al menos una vuelta completa alrededor de dicha superficiecircunferencial exterior del blanco; y

dicha ranura en espiral de la superficie circunferencial exterior roscada de la estructura de blanco cilíndrico (80)incluye un miembro de muelle (70) que se introduce, pero no de forma que esté permanentemente fijado,dentro de dicha ranura en espiral de la estructura de blanco.

Estructura de blanco de magnetrón cilíndrico y aparato para fijar dicha estructura de blanco a un husillo rotatorio

5 Campo técnico

Esta invención se refiere de forma general a un aparato magnetrón cilíndrico rotatorio y, más específicamente, a un procedimiento y aparato mejorados para fijar el blanco de dicho aparato a su husillo de soporte.

Antecedentes técnicos

Esta invención se refiere directamente a un aparato utilizado para la pulverización catódica por magnetrón, utilizando blancos de forma cilíndrica rotatorios. Los blancos cilíndricos se utilizan para depositar diversos materiales sobre una diversidad de sustratos, típicamente, aunque sin limitación, sustratos de vidrio. Los materiales se depositan en una cámara de vacío utilizando una técnica de pulverización catódica por magnetrón con gas reactivo. Los principios y el funcionamiento de dicho aparato se describen en detalle en la Patente de Estados Unidos 5.096.562 de Boozenny et al., que describe un aparato de pulverización catódica cilíndrico a gran escala utilizado para pulverización catódica de revestimientos en paneles arquitectónicos de fibra, parabrisas de automóvil y similares.

Hay diversas ventajas en el uso de un aparato catódico rotatorio en oposición a un sistema de magnetrón plano. Algunas de estas ventajas incluyen un mayor índice de deposición, un mayor inventario (utilización) de material de blanco por cátodo, menor frecuencia de mantenimiento y mayor rentabilidad; en comparación con un magnetrón plano.

Otra ventaja importante para el uso de un blanco cilíndrico, en oposición a un blanco plano es que el blanco cilíndrico rotatorio puede pulverizar, con éxito, compuestos de silicio, por ejemplo Si3N4 y SiO2. Estos compuestos son extremadamente difíciles de producir utilizando un blanco plano, como muestran Wolfe et al. en la Patente de Estados Unidos 5.047.131.

Las precedentes son ventajas en principio, pero no están probadas como ventajas de hecho. En tanto se ha realizado una cantidad considerable de esfuerzo en el desarrollo del aparato utilizado para blancos cilíndricos rotatorios, las ventajas no se han demostrado en la práctica. El aparato, que se ha utilizado para la pulverización con cátodos cilíndricos sobre sustratos a gran escala, ha fallado en la demostración de la mayoría de las ventajas mencionadas anteriormente, con la excepción de su capacidad para pulverizar Si mediante gases reactivos utilizados para formar compuestos de Si. Sin embargo, aunque ha sido posible pulverizar compuestos de Si reactivos, los aspectos de fiabilidad referidos al aparato de blanco cilíndrico hacen sombra a las ventajas.

El aparato de blanco cilíndrico, como se describe en Boozenny et aI., impide la materialización de las posibles ventajas, debido a la frecuencia de averías mecánicas, que dan como resultado una pérdida significativa de tiempo de producción. Una fuente común de fallos mecánicos del cátodo orientable son las fugas de agua que se dan en la interfaz del husillo de soporte y el blanco cilíndrico. Para hacer eficaz el cátodo orientable y acomodar el conjunto de refrigeración y el conjunto de imanes, es necesario el uso de un husillo de soporte cilíndrico desmontable en el diseño para soportar la estructura del blanco en al menos uno de los extremos del blanco. La razón para el empleo de un husillo de soporte desmontable es permitir el acceso a, y la extracción del conjunto de refrigeración y del 45 conjunto de imanes durante la sustitución del blanco. Además, la inclusión de un mecanismo de husillo desmontable proporciona un método más eficaz para la fabricación de blancos cilíndricos.

Una consideración importante en el diseño de un husillo de soporte desmontable es que su interfaz representa una de las áreas de sellado más esenciales del sistema de cátodo. Esto se debe a que cualquier sello en la interfaz usillo-blanco está sometido a un alto grado de vacío en una de las caras de la superficie del sello y a una alta presión de agua en la cara opuesta de la superficie del sello, representando unas condiciones extremas para un sello.

Otro elemento en consideración para un husillo de soporte desmontable es el número de sellos que se utilizan en el 55 diseño. Así pues, se hace más deseable minimizar la superficie de sellado a un solo sello, minimizando de este modo las posibles localizaciones para fugas de agua-vacío dentro de la cámara de vacío a una sola localización, en contraposición a múltiples localizaciones.

Otra consideración más para la interfaz husillo-blanco es dónde y cómo se va a colocar el sello con respecto al husillo de soporte desmontable y la (s) superficie (s) de sellado de los blancos. Para minimizar la posibilidad de fugas agua-vacío dentro de la cámara de vacío, se recomienda colocar el sello en un área de esta interfaz en la que las superficies de sellado tengan menos posibilidades de sufrir daños durante la manipulación, limpieza y sustitución de la estructura del blanco. Así pues, la colocación del sello en el extremo del blanco, en una superficie plana, perpendicular a la superficie del blanco, debiera evitarse. También se debe evitar que el propio sello sufra cualquier 65 movimiento durante el proceso de fijación del husillo al blanco y que durante este proceso el sello se comprima de manera uniforme o que se ejerza una fuerza igual y continua durante la compresión del sello.

Otro elemento más a considerar para el husillo de soporte desmontable es proporcionar una metodología rápida y fácil para quitar el husillo de soporte desmontable del blanco durante el proceso de mantenimiento, reparación y sustitución del blanco. Sin embargo, la interfaz husillo-blanco puede estar sometida a fuerzas axiales y radiales extremadamente altas. Estas fuerzas extremadamente altas pueden surgir por una combinación de factores. La longitud, peso, rigidez y concentricidad del blanco cilíndrico son algunos de los factores que pueden contribuir a la aparición de las fuerzas extremadamente altas. Otro factor que contribuye es la elevada temperatura que se aplica al blanco durante el proceso de pulverización, lo que causa una expansión térmica del blanco, tanto longitudinal como radialmente. Así pues, no se recomienda la incorporación de cualquier tipo de estructura de sujeción a la circunferencia interior del blanco cilíndrico con el fin de fijar la estructura del husillo de soporte a la estructura del blanco y/o con el fin de comprimir el sello en la interfaz husillo-blanco.

Otro factor importante a considerar es que el husillo de soporte debe acomodar la rotación del blanco ya sea en dirección de las agujas del reloj o en la dirección contraria a las agujas del reloj, durante el proceso de pulverización. La metodología empleada para un sistema de extracción rápido y fácil debería cumplir con todas las consideraciones mencionadas anteriormente. Otro elemento a tener en consideración para un husillo de soporte desmontable es que la metodología de fijación debe facilitar los medios para un reciclaje eficaz y sin complicación de los cilindros de soporte, que se utilizan a menudo para cargar los materiales blanco utilizados para la pulverización. Por ejemplo, en algunos casos debe utilizarse una estructura de soporte cilíndrico para la pulverización de los materiales que no tengan suficiente fuerza mecánica para soportarse por sí mismos (por ejemplo, silicio u otros materiales que sean demasiado blandos o quebradizos) . Desde la perspectiva de la eficiencia, las estructuras de soporte deben poder reciclarse. Así pues, es importante tener en consideración el método de fijación del husillo de soporte a dicho cilindro.

El documento WO 95/18458 desvela un aparato con cátodo de magnetrón rotatorio en el que el cátodo rotatorio está 25 fijado al husillo mediante una brida de soporte.

Por lo tanto, es objeto de la presente invención el proporcionar diversos elementos para la protección frente a fugas agua-vacío en la interfaz husillo-blanco de un blanco cilíndrico rotatorio.

También es objeto de la presente invención el mejorar la velocidad y simplicidad de la extracción y reinstalación del husillo de soporte para un blanco cilíndrico rotatorio.

Además, es objeto de la presente invención proporcionar una estructura de fijación con fuerza suficiente para sobreponerse a las fuerzas mecánicas extremas que se generan en la interfaz husillo-blanco.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un método eficaz para permitir el reciclaje de la estructura... [Seguir leyendo]

1. Una estructura de blanco de magnetrón cilíndrico (10) para su uso en un aparato, fijando dicha estructura de blanco de magnetrón cilíndrico a un husillo, estando adaptada dicha estructura de blanco de magnetrón para ser rotada y utilizada para el depósito de capas pulverizadas en una diversidad de grandes sustratos, comprendiendo dicho aparato:

dicho miembro de husillo (20) que incluye un eje hueco que termina en una porción de brida (22) que tiene una superficie terminal, incluyendo dicha superficie terminal una junta tórica (40) en una ranura para junta tórica circular (50) , teniendo dicha porción de brida un diámetro; dicha estructura de blanco cilíndrico (10) ; y una abrazadera (30) que tiene una superficie circunferencial interna roscada, estando dicha abrazadera (30) adaptada para ajustarse sobre dicha porción de brida del miembro de husillo (22) para engranar dicha estructura de blanco cilíndrico (10) y asegurar en forma tal que se pueda liberar dicha estructura de blanco cilíndrico a dicha superficie del extremo del miembro de husillo adyacente a dicha junta tórica (40) ; caracterizado por que dicha estructura de blanco cilíndrico (10) tiene una superficie circunferencial exterior roscada y una superficie terminal (12) , teniendo dicha estructura de blanco un diámetro generalmente igual al diámetro de dicha porción de brida del miembro de husillo (22) , por la que dicha abrazadera (30) está adaptada para engranar dicha superficie circunferencial exterior roscada de la estructura de blanco cilíndrico;

dicha superficie circunferencial exterior roscada de la estructura de blanco cilíndrico comprende una ranura en espiral (80) que tiene un paso longitudinal igual y correspondiente al de la ranura en espiral continua (90) proporcionada en dicha abrazadera, y haciendo dicha ranura en espiral de la superficie circunferencial exterior roscada de la estructura de blanco cilíndrico (80) al menos una vuelta completa alrededor de dicha superficie circunferencial exterior del blanco; y dicha ranura en espiral de la superficie circunferencial exterior roscada de la estructura de blanco cilíndrico (80) incluye un miembro de muelle (70) que se introduce, pero no de forma que esté permanentemente fijado, dentro de dicha ranura en espiral de la estructura de blanco.

2. Una estructura de blanco cilíndrico de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicha superficie terminal de 30 estructura de blanco cilíndrico incluye una superficie biselada (60) .

3. Una estructura de blanco cilíndrico de acuerdo con la reivindicación 2, en la que dicha superficie terminal biselada de estructura de blanco (60) comprende un ángulo opuesto e inverso a dicha superficie biselada de la ranura para junta tórica de la porción de brida del miembro de husillo (56) .

4. Una estructura de blanco cilíndrico de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicho miembro de muelle (70) incluye una superficie radial conforme a dicha ranura en espiral de la estructura de blanco (80) .

5. Aparato que fija la estructura de blanco de magnetrón cilíndrico de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 a un 40 husillo, comprendiendo dicho aparato:

dicho miembro de husillo (20) que incluye un eje hueco que termina en una porción de brida (22) que tiene una superficie terminal, incluyendo dicha superficie terminal una junta tórica (40) en una ranura para junta tórica circular (50) , teniendo dicha porción de brida un diámetro normalmente igual al diámetro de dicha estructura de 45 blanco cilíndrico (10) ; dicha estructura de blanco cilíndrico (10) ; y una abrazadera (30) que tiene una superficie circunferencial interna roscada con una ranura en espiral continua (90) que tiene un paso longitudinal igual y correspondiente al de dicha ranura en espiral de la superficie circunferencial exterior roscada de la estructura de blanco cilíndrico (80) , 50 estando dicha abrazadera (30) adaptada para ajustarse sobre dicha porción de brida del miembro de husillo (22) para engranar dicha superficie circunferencial exterior roscada de la estructura de blanco cilíndrico y asegurar en forma tal que se pueda liberar dicha estructura de blanco cilíndrico a dicha superficie del extremo del miembro de husillo adyacente a la junta tórica (40) .

55 6. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 5 en la que dicha ranura para junta tórica circular de la porción de brida del miembro de husillo (50) proporciona al menos tres superficies de contacto (52, 54, 56) para dicha junta tórica.

7. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 6, en la que dicha ranura para junta tórica circular de la porción de 60 brida del miembro de husillo (50) proporciona al menos una superficie de contacto biselada (56) .