Sistema de bobinas parciales para la simulación de bobinas circulares para dispositivos de vacío.

Cámara de tratamiento por vacío con disposición de bobinas para crear un campo magnético en la cámara en donde la disposición de bobinas comprende como mínimo una primera bobina parcial y una segunda bobina parcial,

en donde la primera bobina parcial y la segunda bobina parcial se encuentran en sección transversal una junto a otra, preferentemente en un plano, de tal manera que como mínimo cada una zona parcial de la primera bobina sigue esencialmente el trayecto de una zona parcial de la segunda bobina, en donde la distancia de la primera zona parcial a la segunda zona parcial es como mínimo un tamaño aproximado menor que la sección transversal de una bobina parcial y en su caso de la bobina parcial más pequeña, caracterizada porque en el caso de la cámara de tratamiento por vacío se trata de una cámara de tratamiento por vacío con puertas frontales y la primera bobina parcial está situada en las puertas frontales y puede ser desplegada de la cámara con las mismas.

DESCRIPCIÓN

Sistema de bobinas parciales para la simulación de bobinas circulares para dispositivos de vacío El presente invento se refiere a un sistema magnético para instalaciones por vacío de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. El invento se refiere especialmente a instalaciones de recubrimiento con sistema magnético para el control de las características del plasma. 5

Para el control de las características del plasma en instalaciones de recubrimiento se utilizan entre otros sistemas magnéticos para la generación de campos magnéticos. En la zona del recubrimiento o en el sustrato las líneas de campo magnético y las intensidades de campo magnético deben ser distribuidas lo más homogénea como económicamente posible. Un método importante para la generación de campos magnéticos es la colocación de bobinas, especialmente en una disposición Helmholz. 10

En el documento WO9515672 de Shohet, por ejemplo, se publica una disposición de bobinas para la generación de un plasma planar uniforme, que comprende dos bobinas planares de alta frecuencia para la generación de un campo de inducción. Alternativamente las bobinas de alta frecuencia pueden estar compuestas por devanados parciales separados para producir campos de inducción a medida, que pueden hacer posible determinadas distribuciones espaciales del plasma. 15

En el documento WO9702588 de Gates se publica, en general, una bobina con pequeña inductividad y gran superficie para una fuente de plasma acoplada inductivamente, que en especial puede ser adecuada para la generación de un plasma para el tratamiento de obleas de semiconductores en instalaciones de baja presión.

Especialmente en grandes instalaciones Batch con carga frontal es constructivamente muy difícil la colocación practicable de bobinas en por ejemplo, disposición Helmholz, puesto que al abrir la puerta aquellas sobresalen y 20 durante el proceso de carga y descarga se salen.

Estado de la técnica

Una posibilidad de soslayar esta dificultad es pasar de la carga frontal a la carga por arriba y/o por debajo. De acuerdo con ello, en el documento US 5250779 de Kaufmann et al. se expone una instalación de recubrimiento y en especial un proceso de calentamiento sobre un plasma, en donde el sustrato se conecta como ánodo de la fuente de 25 plasma. La distribución del plasma, y con ella la potencia de calentamiento es controlada por un par de bobinas Helmholz. Con ello la carga de la cámara con sustratos se produce mediante el concepto â??cargador de fondoâ?? es decir en paralelo al eje de las bobinas y a través de la bobina inferior. Por tanto no se llega a una colisión con las bobinas Helmholz. De la misma manera se pueden realizar los llamados cargadores superiores, en los cuales la carga se produce desde arriba. 30

Si a pesar de todo no se quiere prescindir del concepto de cargador frontal entonces hay que enfrentarse con las dificultades antes mencionadas, las cuales podrán ser algo más apreciadas con la figura 1. Se muestra la vista en perspectiva (figura 1a) así como la vista en planta superior (figura 1b) de una instalación de recubrimiento 1 con las puertas frontales 3 abiertas. Se trata entonces aquí de un cargador frontal. El par de bobinas Helmholz 5, 7 debería adoptar entonces aproximadamente el diámetro de la cámara de recubrimiento 9 para poder disponer en la cámara 35 del campo homogéneo necesario. Entonces, la bobina 5 está situada por encima de la propia cámara y la bobina 7 por debajo de la cámara. Como se desprende claramente de la figura 1, la bobina 7 forma un gran obstáculo para la carga y descarga puesto que no se puede acceder al borde de la cámara.

En la figura 1 está también expuesta una posible solución al problema, como está descrito en el documento US20060102077 de Esselbach et al. Como solución aquí se propone una bobina 11 inferior muy pequeña en 40 comparación con la disposición Helmholz óptima. Aquí, la bobina 11 ya no molesta durante el proceso de carga, pero ciertamente, la distribución del campo magnético que se puede obtener en el interior de la cámara está muy lejos del óptimo.

Según otra propuesta de solución, se propone para la bobina inferior una bobina cuyos devanados están construidos en lugares determinados como trenzas móviles. Con ello es posible, por ejemplo, plegar hacia abajo un segmento de 45 la bobina durante el proceso de carga. Pero la fabricación de estas bobinas y especialmente su mantenimiento está unida con un coste considerable. Así, debe garantizarse que sobre las partes que van a construirse móviles puede fluir un gran flujo de corriente totalmente sin impedimentos. Además, de nuevo durante el proceso de carga y descarga, debe preverse sitio para la parte que va a ser plegada hacia abajo, teniendo que tenerse en cuenta aquí que las bobinas que pueden ser utilizadas presentan un grosor considerable. 50

Por tanto, sigue existiendo la necesidad de una instalación de tratamiento por vacío con disposición de bobinas diseñada como cargador frontal la cual soslaye los problemas del estado de la técnica.

Por ello es misión del presente invento el presentar una instalación de tratamiento por vacío disposición de bobinas mejorada con respecto al estado de la técnica, diseñada como cargador frontal en la cual especialmente la carga y descarga del sustrato no está impedida por la disposición de bobinas.

De acuerdo con el invento la misión quedará resuelta por que como minimo una de las bobinas de un par de bobinas Helmholz esté realizada con como minimo dos bobinas parciales situadas una junto a otra. La como minimo una 5 bobina comprende, por tanto, una primera bobina parcial y una segunda bobina parcial en donde la primera y la segunda bobina parcial están, en sección transversal, en un plano. El concepto â??una junto a otraâ?? en este contexto hay que entenderlo en que como minimo cada una zona parcial de la primera bobina sigue esencialmente el trayecto de una zona parcial de la segunda bobina, en donde la distancia de la primera zona parcial a la segunda zona parcial es como minimo un tamaño aproximado menor que la sección transversal de la en su caso más pequeña 10 bobina parcial. Como bobina parcial más pequeña se denomina a aquella bobina parcial que en su caso tiene la menor sección transversal. Una configuración como esta de la bobina inferior abre la posibilidad de dejar fluir corriente a través de la primera y la segunda bobina parcial de tal manera que las direcciones de las corrientes en las zonas parciales que están una junto a la otra son opuestas y con ello se neutralizan por lo que respecta al campo magnético de la bobina total que se produce. En el caso de la cámara de tratamiento por vacío se trata, según el 15 invento, de una tal con puertas frontales de manera que la primera bobina parcial está situada en las puertas frontales y puede ser desplegada con las mismas fuera de la cámara.

La figura 2a muestra una configuración de bobinas como esta compuesta por una primera y una segunda bobina parcial. Las flechas señalan las direcciones de la corriente en servicio. Como resultado, esto da esencialmente el campo magnético de una bobina circular. La ventaja especial en esta configuración consiste en que la primera 20 bobina parcial está desacoplada eléctricamente de la segunda bobina parcial, es decir, no forma con ella ningún circuito de corriente común y por ello puede ser montada de manera sencilla mecánicamente móvil respecto de la segunda bobina parcial. En la figura 2b se muestra una forma constructiva según la cual la primera bobina parcial puede ser desplegada alrededor de un eje paralelo al eje del par de bobinas Helmholz. A menudo este eje es paralelo al eje de las puertas frontales, de manera que la primera bobina parcial puede ser montada por ejemplo 25 debajo de las puertas y puede ser desplegada con las mismas.

Bobinas eléctricas pueden ser fabricadas en general devanando un hilo eléctricamente conductor sobre un cuerpo carrete. Por lo general, como material para el hilo se utiliza cobre con aislamiento de laca por inmersión. Desventajas son el alto peso y el considerable coste para el hilo de cobre y el cuerpo carrete. Si se utiliza hilo redondo mucho más económico, la densidad de embalado del hilo es habitualmente menor del 60%. Esto resulta en 30 una mala derivación del calor de pérdidas que conjuntamente con la utilización de lacas de aislamiento significa una limitación de la potencia magnética de la bobina.

Como alternativa se ha destacado la fabricación de bobinas mediante el devanado de cintas de aluminio. Entonces sobre una bobina se devana cinta de aluminio anodizado. El aislamiento queda garantizado por la capa de óxido de aluminio Tales bobinas... [Seguir leyendo]

1. Cámara de tratamiento por vacío con disposición de bobinas para crear un campo magnético en la cámara en donde la disposición de bobinas comprende como mínimo una primera bobina parcial y una segunda bobina parcial, en donde la primera bobina parcial y la segunda bobina parcial se encuentran en sección transversal una junto a otra, preferentemente en un plano, de tal manera que como mínimo cada una zona parcial de la primera 5 bobina sigue esencialmente el trayecto de una zona parcial de la segunda bobina, en donde la distancia de la primera zona parcial a la segunda zona parcial es como mínimo un tamaño aproximado menor que la sección transversal de una bobina parcial y en su caso de la bobina parcial más pequeña, caracterizada porque en el caso de la cámara de tratamiento por vacío se trata de una cámara de tratamiento por vacío con puertas frontales y la primera bobina parcial está situada en las puertas frontales y puede ser desplegada de la cámara con las mismas. 10

2. Cámara de tratamiento por vacío según la reivindicación 1, caracterizada porque la disposición de bobinas comprende otra bobina y la disposición de bobinas forma una disposición de bobinas Helmholz que se corresponde esencialmente con el diámetro de la cámara.

3. Cámara de tratamiento por vacío según la reivindicación 1 o 2, caracterizada por que la primera bobina parcial no forma ningún circuito eléctrico conjunto con la segunda bobina parcial y preferentemente está 15 eléctricamente desacoplada.

4. Cámara de tratamiento por vacío según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la primera bobina parcial está situada en la instalación de tratamiento desacoplada mecánicamente de la segunda bobina parcial.

5. Instalación de tratamiento por vacío, especialmente instalación del recubrimiento la cual comprende una 20 cámara de tratamiento por vacío según una de las reivindicaciones anteriores.