ES2200117T3 - Dispositivo para la formacion de un revestimiento sobre un substrato por condensacion. - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO PARA LA FORMACION DE UN REVESTIMIENTO SOBRE UN SUSTRATO (8) POR CONDENSACION DE UN ELEMENTO, PARTICULARMENTE DE UN METAL, SOBRE ESTE SUSTRATO (8), QUE COMPRENDE (A) UN RECINTO (2) DONDE TIENE LUGAR UNA EVAPORACION Y/O LA PULVERIZACION CATODICA DE DICHO ELEMENTO Y EN EL QUE ESTA DISPUESTA UNA DIANA (2) QUE PRESENTA AL MENOS UNA CAPA SUPERFICIAL QUE CONTIENE DICHO ELEMENTO Y ORIENTADO HACIA EL SUSTRATO (8) QUE SE ENCUENTRA ENFRENTE Y POR ENCIMA DE LA DIANA (7), (B) MEDIOS (1) PARA EVAPORAR DICHO ELEMENTO Y/O (C) MEDIOS (1) PARA REALIZAR LA PULVERIZACION CATODICA DE DICHO ELEMENTO A PARTIR DE LA DIANA (7) HACIA EL SUSTRATO (8), CARACTERIZANDOSE ESTE DISPOSITIVO PORQUE COMPRENDE UNA PARED CONDUCTORA (9, 9A, 9B) QUE DELIMITA AL MENOS LATERALMENTE EL ESPACIO (2'') ENTRE LA DIANA (7) Y EL SUSTRATO (8), PREVIENDOSE MEDIOS PARA POLARIZAR NEGATIVA O POSITIVAMENTE ESTA PARED (9, 9A, 9B) RESPECTO AL SUSTRATO (8).

Description

Dispositivo para la formación de un revestimiento sobre un substrato por condensación.

La presente invención se refiere a un dispositivo para la formación de un revestimiento sobre un substrato por condensación de un elemento, en particular de un metal, sobre este substrato, que comprende (a) un recinto donde tiene lugar una evaporación y/o pulverización catódica de dicho elemento y en el cual se ha dispuesto un blanco que presenta por lo menos una capa superficial que contiene dicho elemento y que está orientada hacia el substrato que se encuentra enfrente y por encima del blanco, (b) unos medios para evaporar dicho elemento y/o (c) unos medios para realizar la pulverización catódica del elemento citado desde el blanco hacia el substrato.

Uno de los problemas que se plantea con los dispositivos conocidos del tipo citado es que las paredes del recinto donde tiene lugar la evaporación y/o la pulverización catódica, se contaminan por el elemento cuyo revestimiento debe formarse. Esto influye no solamente sobre el buen funcionamiento del dispositivo, que necesita limpiezas repetidas de estas paredes, sino que provoca igualmente una pérdida nada despreciable de la materia que se trata de depositar sobre el substrato. (Véase por ejemplo PATENTS ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 014, nº 576 (E-1016), 21 de diciembre de 1990, resumen de JP-A-02 250325, donde las paredes laterales del recinto polarizadas negativamente son limpiadas por erosión iónica).

Así pues, uno de los objetos esenciales de la presente invención es el de disminuir e incluso suprimir la contaminación de estas paredes.

A tal efecto, según la invención, el dispositivo comprende una pared eléctricamente conductora que delimita lateralmente el espacio entre el blanco y el substrato y unos medios para polarizar negativamente o positivamente esta pared con relación al substrato, presentando dicha pared conductora polarizada negativa o positivamente, que se calienta bajo el bombardeo de iones positivos o electrones, una temperatura a la cual no puede condensarse sobre ella un vapor del elemento citado procedente del blanco.

Ventajosamente, se ha previsto un aislamiento térmico del lado de la pared conductora citada opuesto al dirigido hacia el espacio situado entre el blanco y el substrato.

En una forma de realización particular de la invención, se ha previsto un circuito magnético del lado de la pared conductora mencionada opuesto al dirigido hacia el citado espacio.

Se desprenderán otros detalles y particularidades de la invención de la descripción que damos a continuación, a titulo de ejemplo no limitativo, de algunas formas de realización particulares de la invención, con referencia a los dibujos adjuntos.

La figura 1 es una vista esquemática parcial y en corte vertical de una primera forma de realización de un dispositivo para el revestimiento de substrato que se presenta bajo la forma de una banda continua.

La figura 2 es una vista esquemática análoga a la de la figura 1 destinada al tratamiento de substratos fijos montados en el interior del recinto.

La figura 3 es un corte siguiendo la línea III-III de la figura 2.

La figura 4 es una vista esquemática en alzado de una tercera forma de realización de un dispositivo según la invención con un cátodo giratorio sobre su eje.

La figura 5 es un corte siguiendo la línea V-V de la figura 4.

En las diferentes figuras, las mismas cifras de referencia se refieren a medidas tecnológicas análogas o idénticas.

En general, la presente invención se refiere a un dispositivo que puede utilizarse para la formación de un revestimiento sobre un substrato de cualquier forma por condensación de un elemento, en particular de un metal, sobre este substrato.

Este dispositivo comprende un recinto o cámara al vacío, donde tiene lugar una evaporación y/o una pulverización catódica de este elemento, y donde se ha dispuesto un blanco. Este último presenta una capa superficial orientada hacia el substrato y que contiene el citado elemento. Se han previsto unos medios para evaporar este elemento y/o para realizar la pulverización catódica del mismo desde el blanco hacia el substrato.

Según la invención este dispositivo se caracteriza por el hecho de comprender una pared conductora que rodea el espacio entre el blanco y el substrato y unos medios para polarizar negativamente o positivamente esta pared con relación a este último.

Así pues, la figura 1, que muestra una primera realización de un dispositivo según la invención, comprende, por una parte, un evaporador-pulverizador catódico 1 y, por otra parte, una cámara o recinto al vacío 2 donde puede generarse un plasma 3.

El evaporador-pulverizador catódico 1 está esencialmente constituido por un crisol 4, bajo el cual se ha dispuesto un circuito magnético 5 separado de este crisol por un aislamiento térmico 6.

El crisol 4 contiene el elemento, generalmente constituido por un metal destinado a ser pulverizado, evaporado o sublimado.

La cámara al vacío está delimitada por su parte superior, frente al crisol 4, por una banda continua de chapa que forma el substrato 8 y se desplaza siguiendo una dirección perpendicular al plano del dibujo. Este crisol 4 contiene una capa de metal 7 y que forma el blanco citado.

El espacio 2' de esta cámara 2 dispuesto entre el substrato 8 y el crisol 4 queda delimitado lateralmente por una pared conductora 9.

Esta pared 9 está polarizada eléctricamente, por ejemplo negativa o positivamente con relación al substrato.

Por otra parte, para permitir la pulverización catódica, el metal 7 contenido en el crisol 4 se mantiene a un potencial negativo con relación al substrato 1 y se crea el plasma 3 a proximidad de este metal eventualmente líquido 7 gracias a la presencia del circuito magnético 5.

Se introduce eventualmente un gas inerte, tal como argón en la cámara al vacío 2 por unos inyectores, no representados, dirigidos de preferencia oblicuamente hacia el plasma 3 y hacia el metal líquido 7.

De esta manera, se ioniza el gas inerte y los iones así formados bombardean la superficie del metal 7, expulsando partículas de este último hacia el substrato 8.

El documento EP-A-95870065.6 describe un procedimiento de pulverización catódica que es aplicable dentro del marco de la presente invención, mediante una regulación apropiada de la temperatura del crisol 4 para obtener la tensión de vapor requerida del metal citado por encima del crisol, como se ha descrito en el documento EP-A-962031211.6. En este caso, la inyección de argón no es siempre indispensable.

Así pues, se calienta la pared conductora 9 bajo el bombardeo de iones positivos o de electrones contenidos en el plasma 3.

Cuando la temperatura de la pared 9 se hace suficientemente elevada, el vapor metálico procedente del blanco 7 no puede ya condensarse, de modo que la contaminación de esta pared 9 se hace muy reducida y es prácticamente inexistente.

La elección de la materia de la pared 9 con un material de baja tensión de vapor y muy bajo rendimiento de pulverización catódica, en el caso de que se polarice negativamente, reduce o evita la contaminación del depósito en formación sobre el substrato.

Tal material puede, por ejemplo ser grafito, tántalo, tungsteno o una cerámica conductora de la electricidad.

Además, para evitar pérdidas térmicas en la cámara al vacío 2 y limitar así el consumo energético, la pared conductora 9 puede estar provista, en su lado exterior, de un aislamiento térmico 10.

Se dispone igualmente un circuito magnético 11 detrás de la pared conductora 9, el cual, sin embargo, no es indispensable.

En un caso particular, la pared conductora 9 puede mantenerse sensiblemente al mismo potencial que el blanco de metal líquido 7, mientras que el substrato 8 puede conectarse a la masa 12.

Finalmente, diremos que como ya se ha descrito en el documento EP-A-962031211.6, se han previsto ventajosamente unos medios de regulación térmica, no representados, para mantener la capa superficial del blanco 8 en estado líquido.

La forma de realización representada en las figuras 2 y 3 se diferencia de la que aparece en la figura 1 por el hecho de que se trata de un dispositivo para la formación de un revestimiento sobre la superficie exterior de un objeto 8 suspendido en la cámara al vacío 2. Este objeto corresponde pues al substrato al que nos referimos más arriba.

En esta forma de realización, la pared conductora 9 comprende una parte 9' que se extiende por el lado situado frente al crisol 4, alrededor del objeto que se trata de revestir por evaporación-pulverización catódica.

Esta parte 9' cumple la misma función que la pared 9 que se extiende lateralmente en torno al espacio situado por encima del crisol 4.

Las figuras 4 y 5 se refieren a una tercera forma de realización del dispositivo según la invención, que se distingue de las precedentes por el hecho de que se utilizan, por una parte, un crisol 4 giratorio sobre un eje vertical 15 y, por otra parte, dos paredes opuestas conductoras 9a y 9b móviles siguiendo la dirección de las flechas 16 y eventualmente siguiendo también una dirección paralela a su plano.

Esta forma de realización es particularmente adecuada para el revestimiento de substratos 5 formados por bandas continuas de diferentes anchuras que se desplacen en el sentido de las flechas 17.

En efecto, haciendo girar el crisol 4 sobre el eje 15 y desplazando al mismo tiempo las paredes conductoras 9a y 9b para que queden siempre lo más cerca posible de este crisol 4, se puede adaptar muy fácilmente la zona de evaporación-pulverización catódica a la anchura del substrato 8 que se trata de cubrir.

El dispositivo según la invención puede ventajosamente aplicarse para cubrir substratos por cinc, magnesio, estaño, manganeso, cromo o una aleación de estos metales.

Típicamente, se mantiene la pared conductora 9 a un potencial de - 500 voltios, mientras que la densidad de potencia puede generalmente variar de 1 vatio por cm^{2} a 100 vatios por cm^{2}.

Claims (9)

1. Dispositivo para la formación de un revestimiento sobre un substrato (8) por condensación de un elemento, en particular de un metal, sobre este substrato (8), que comprende un recinto (2) donde tiene lugar una pulverización catódica de dicho elemento así como eventualmente una evaporación simultánea del mismo y donde se ha dispuesto un blanco (7) que presenta por lo menos una capa superficial que contiene el elemento indicado y que está orientada hacia el substrato (8) que se encuentra enfrente y por encima del blanco (7), y unos medios para realizar la pulverización catódica del elemento mencionado desde el blanco (7) hacia el substrato (8), así como eventualmente unos medios para evaporar simultáneamente dicho elemento, caracterizándose este dispositivo porque comprende una pared eléctricamente conductora (9, 9a, 9b) que delimita por lo menos lateralmente el espacio (2') entre el blanco (7) y el substrato (8), y unos medios para polarizar negativamente o positivamente esta pared (9, 9a, 9b) con relación al substrato (8) y porque dicha pared conductora (9, 9a, 9b) polarizada negativa o positivamente, se calienta bajo el bombardeo de iones positivos o de electrones y presenta una temperatura a la cual un vapor del citado elemento procedente del blanco no puede condensarse sobre ella.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque se ha previsto un aislamiento térmico (6) del lado de la pared conductora (9) citada opuesto al lado dirigido hacia el espacio (2') entre el blanco (7) y el substrato (8).

3. Dispositivo según una u otra de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque se ha previsto un circuito magnético (11) del lado de la pared conductora (9, 9a, 9b) citada del lado opuesto al que está dirigido hacia el citado espacio (2').

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la pared (9, 9a, 9b) citada está constituido por un material conductor de bajo rendimiento de pulverización y de baja tensión de vapor, tal como grafito.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se han previsto unos medios para poner la pared (9, 9a, 9b) sensiblemente al mismo potencial que el blanco (7).

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se han previsto medios para conectar el substrato (8) a la masa.

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se han previsto unos medios de regulación térmica para mantener por lo menos la citada capa superficial del blanco (7) en estado líquido.

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque comprende un circuito magnético (5) enfriado del lado del blanco (7) opuesto al orientado hacia el substrato (8).

9. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el blanco (7) está a un potencial negativo con respecto al substrato y porque dichos medios para realizar la pulverización catódica crean entre el blanco y el substrato un plasma que contiene iones positivos o electrones que, por bombardeo de dicha pared conductora mantienen ésta a dicha temperatura a la cual no puede condensarse sobre la misma un vapor del elemento mencionado procedente del blanco.