ES2293442T3 - Catodo tubular para pulverizacion catodica. - Google Patents

Abstract

Un cátodo tubular para ser utilizado en un proceso de pulverización catódica (sputtering), con un portablancos y un blanco, encontrándose entre el portablancos y el blanco una capa con buena conductividad eléctrica y térmica, caracterizado por el hecho de que la capa con buena conductividad térmica está dividida, a lo largo del eje longitudinal del portablancos (18), en varias capas individuales (19 - 24) que guardan una determinada distancia entre sí.

Description

Cátodo tubular para pulverización catódica.

La presente invención se refiere a un cátodo tubular según el término general de la reivindicación 1.

Para el revestimiento de sustratos se emplean cada vez más, aparte de los llamados cátodos planares, los cátodos tubulares, porque éstos poseen un excelente grado de eficiencia. Tales cátodos tubulares presentan un portablancos, un blanco y un sistema magnético que se encuentra instalado de forma fija en el portablancos.

Una vez el blanco esté gastado debido al proceso de pulverización catódica (sputtering), se eliminan juntos el blanco y el portablancos y se monta un nuevo blanco con un nuevo portablancos en la correspondiente instalación de pulverización catódica.

Se conoce ya un procedimiento para la fabricación de blancos cilíndricos para pulverización catódica, en el que se forma un tubo de refrigeración que presenta aberturas de paso por los que fluye un líquido refrigerante (US 2001/0047936 A1). Además, se fabrican diversos anillos compuestos de un material con el que debe realizarse la pulverización catódica. A continuación, estos anillos fabricados se colocan encima del tubo de refrigeración, de manera que las partes salientes de estos anillos, al realizarse la pulverización catódica, forman una capa sobre un sustrato.

Asimismo, se conoce un blanco de pulverización catódica que presenta un tubo, así como un casquillo compuesto de material de pulverización catódica (sputtering), siendo el diámetro interior del casquillo mayor que el diámetro exterior del tubo, de manera que se forma un espacio anular entre el tubo y el casquillo (US 6 409 897 B1). El espacio anular queda ocupado, al menos parcialmente, por un material termoconductor que contiene un material, compuesto por partículas individuales, que fluye a temperatura ambiente.

Además, se conoce un blanco cilíndrico que presenta material cilíndrico de blanco que se encuentra en un portador (US 2003/0136662 A1). Entre el material de blanco y el blanco se encuentra un elemento de amortiguación. Este elemento de amortiguación puede ser un fieltro de carbono.

De manera similar, entre el portablancos y el blanco se encuentra insertada una estera conductora de forma eléctrica (US 6 787 011 B2).

Además, se conoce una configuración de blanco con un elemento portador cilíndrico y con al menos un blanco cilíndrico hueco dotado de un material de blanco, donde el blanco cilíndrico hueco rodea el elemento portador al menos en determinadas zonas (DE 10 2004 031 161 A1). Entre el elemento portador y el blanco están dispuestos un anillo de apriete o una o varias cuñas de apriete.

Finalmente, se conoce también una configuración de portablancos que presenta un soporte en el que se dispone una camisa de blanco (DE 102 31 203 A1). Esta camisa de blanco está formada por un casquillo colocado alrededor del soporte, disponiéndose eficazmente al menos un elemento de apriete entre el soporte y el casquillo del blanco.

La invención se basa en la solución del problema de facilitar la colocación de un blanco tubular, compuesto por una o varias piezas, sobre un tubo de soporte.

El problema se soluciona según las características de la reivindicación 1.

Por lo tanto, la invención se refiere a un cátodo tubular con un portablancos y un blanco. El blanco puede estar compuesto de una o varias piezas. Entre el portablancos y el blanco, a lo largo del eje longitudinal del portablancos, se colocan varios elementos anulares realizados en un material termoconductor. Los elementos anulares quedan separados entre sí por medio de unos anillos delgados. En al menos una cara frontal, el blanco presenta un biselado que permite deslizar el blanco fácilmente encima de los diferentes elementos anulares.

La ventaja que aporta esta invención consiste especialmente en el hecho de que incluso los blancos difíciles de manejar, como por ejemplo los de molibdeno o de ITO, pueden colocarse, mediante una ligera dilatación térmica, con mayor facilidad que antes, puesto que se suprime el aglomerante. Además, después de la pulverización catódica, pueden reutilizarse los fragmentos de blanco por no estar contaminados por un agente aglomerante. Al emplearse blancos de varias piezas, pueden compensarse las tensiones del material, que se producen por el calentamiento del material de blanco durante el proceso de pulverización catódica, dejando una junta mínima de dilatación entre los blancos anulares colindantes.

En los dibujos se representan algunos ejemplos de ejecución de la invención, que a continuación se describen con más detalle.

Mostrándose:

En la Fig. 1

Un cátodo tubular con un blanco monopieza.

En la Fig. 2

Un cátodo tubular con un blanco de varias piezas.

En la Fig. 3

Un tubo de soporte con una pieza de blanco.

En la Fig. 4

Un tubo de soporte con dos piezas de blanco.

En la Fig. 5

Un tubo de soporte que lleva colocados dos blancos anulares.

En la Fig. 1 se representa un vista lateral de un cátodo tubular 1. Se observa un tubo de soporte 2 y un blanco monopieza 3, así como dos anillos de seguridad 4 y 5.

En la Fig. 2 se muestra otro cátodo tubular 6. Aquí se observa nuevamente un tubo de soporte 7, así como dos anillos de seguridad 8 y 9. En este caso, sin embargo, el blanco se compone de varios blancos anulares de 10 a 17.

En la Fig. 3 se han quitado todos los blancos anulares menos uno, de manera que se aprecia la. superficie de un tubo de soporte 18. Este tubo de soporte 18 presenta varios segmentos que llevan tiras de lámina de grafito de 19 a 25. Estas tiras de lámina de grafito se componen de grafito natural transformado en un compuesto de intercalación de grafito. Tales láminas se comercializan, por ejemplo, con la denominación de marca SIGRAFLEX de la empresa SGL Technik GmbH con domicilio en 86405 Meitingen.

Los segmentos del tubo de soporte 18 están formados por anillos de 25 a 30 que se extienden de forma equidistante alrededor del perímetro cilíndrico del tubo de soporte 18, extendiéndose entre los anillos colindantes las tiras de lámina de grafito de 19 a 24.

Dentro de una tira de lámina de grafito de 19 a 24, en dirección al perímetro del tubo de soporte 18, se han previsto unas juntas de separación de 31 a 33 que están desplazadas de forma relativa entre sí, excluyéndose de esta manera la disposición lineal de varias juntas de separación.

Se coloca un blanco anular 36 en dirección de la flecha 37 sobre la tira de lámina de grafito 24. Esto produce una presión en dirección de la flecha 38, de manera que se comprime la tira elástica de lámina de grafito 24. Por eso, su diámetro exterior es menor que los diámetros exteriores de las demás tiras de lámina de grafito de 19 a 23, que todavía no están comprimidas. Además ha desaparecido su junta de separación. Al seguir empujándose el blanco anular 36, también se van comprimiendo las tiras de lámina de grafito de 19 a 23.

No es necesario cubrir completamente el tubo de soporte 18 con tiras de lámina de grafito de 19 a 24 para después colocar blancos anulares sobre toda la longitud libre del blanco. Más bien, incluso resulta menos dañino para el material si en los segmentos sólo se inserta la cantidad de tiras de lámina de grafito 19 a 24 que sea necesaria para forrar completamente la zona donde se vaya a colocar el blanco anular actual en cada momento. Los demás segmentos necesarios no se cubren con tiras de lámina de grafito hasta colocarse el siguiente blanco anular. De esta manera, los blancos anulares sólo se colocan sobre las tiras de lámina de grafito que se necesiten en cada momento. Sólo si se trata de un blanco tubular, éste debe colocarse sobre todos los segmentos cubiertos completamente de lámina de
grafito.

En la Fig. 4 se vuelve a mostrar la misma disposición que en la Fig. 3, pero con dos blancos tubulares 36 y 41 seccionados, y con las tiras de lámina de grafito de 19 a 24 seccionadas.

En este caso, no se aprecian las juntas de separación de 31 a 35.

Además del blanco tubular 36, representado en su estado colocado, se aprecia otro blanco tubular 41 que está siendo colocado. Ambos blancos anulares 36 y 41 presentan en sus extremos izquierdos unos biselados 42 y 43 que facilitan la colocación de las tiras de lámina de grafito de 19 a 24. En estado no comprimido, el diámetro exterior de las tiras de lámina de grafito de 19 a 24, colocadas y fijadas con pegamento rápido, es mayor que el diámetro interior del blanco anular 41.

En la Fig. 5 se vuelve a mostrar la configuración representada en la Fig. 4, pero con el blanco anular 41 desplazado más hacia la izquierda. Aquí se aprecia que, debido al biselado 43 en el blanco anular 41, que se desplaza en la dirección de la flecha 37, La tira de lámina de grafito 22 queda cogida por su borde superior. Al seguir empujándose el blanco anular 41 en la dirección de la flecha 37, se ejercen unas fuerzas en la dirección de las flechas 38 y 44 sobre la tira de lámina de grafito 22, de manera que ésta se comprime quedando al final con su borde superior a ras del borde superior de los anillos de 25 a 30 y 40.

A través de un precalentamiento del blanco anular 41 se facilita la colocación o compresión del blanco anular 41. Los puntos de separación entre los blancos anulares 36 y 41 pueden quedar situados encima de los anillos 25 a 30. De esta manera, se pueden utilizar, sin problema alguno, blancos de hasta 4 m de longitud.

Debido a que el tubo de soporte 18 está dividido en segmentos por medio de los anillos de 25 a 30, se reduce la fuerza de fricción ejercida sobre las tiras de lámina de grafito de 19 a 23 durante la colocación del blanco tubular, ya que las tiras de lámina de grafito de 19 a 23 pueden apoyarse en los anillos de 25 a 30, lo cual impide el corrimiento de las tiras de lámina de grafito de 19 a 23. De esta manera, las tiras de lámina de grafito de 19 a 23 pueden comprimirse con más fuerza entre el blanco anular 36 y el tubo de soporte 18, lo cual da como resultado una mejor conductividad eléctrica y térmica.

Para evitar que en las juntas de dilatación de aprox. 0,5 mm, dispuestas entre los blancos anulares 36 y 41 colindantes, se desgaste el grafito o el material de los anillos de 25 a 30 por el efecto de la pulverización catódica, lo que implicaría la contaminación de las capas para separar, los blancos anulares pueden dotarse en el diámetro interior de punciones radiales o de puentecillos que encajen entre sí a modo de ranura y lengüeta. Así, por ejemplo, el blanco anular 36 de la Fig. 4 podría tener un hueco encima de la tira de lámina 21, mientras que el blanco anular 41 podría presentar un saliente correspondiente que, al juntarse los blancos anulares 36, 41, se introduciría en el hueco.

De esta manera, los anillos de 25 a 30 y 40 no estarían expuestos al bombardeo de partículas de plasma, porque estas partículas sólo podrían impactar en los blancos anulares.

El coeficiente de dilatación térmica de las láminas de grafito empleadas es mayor en sentido vertical a la deposición que en sentido paralelo a la misma. La dilatación térmica paralela a la deposición queda compensada por las juntas de separación de 31 a 35. La mayor dilatación térmica en sentido vertical a la deposición tiene como consecuencia que, en caso de una refrigeración deficiente, la lámina tiende a quedarse atrapada entre el blanco anular 36 y el tubo de soporte 18, lo que, a su vez, aumenta el transporte de calor, de manera que se incrementa la refrigeración.

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Bibliografía mencionada en la descripción

Esta lista bibliográfica mencionada por el solicitante se ha incorporado exclusivamente para información del lector. Pero no forma parte integrante de la documentación de la patente europea.

Aún habiéndose recopilado esta bibliografía con sumo cuidado, no pueden excluirse errores u omisiones, por lo que la EPO declina toda responsabilidad a este respecto.

Documentación de la patente mencionada en la descripción

\bullet US 20010047936 A1

\bullet US 6409897 B1

\bullet US 20030136662 A1

\bullet US 6787011 B2

\bullet DE 102004031161 A1

\bullet DE 10231203 A1

Claims (13)

1. Un cátodo tubular para ser utilizado en un proceso de pulverización catódica (sputtering), con un portablancos y un blanco, encontrándose entre el portablancos y el blanco una capa con buena conductividad eléctrica y térmica, caracterizado por el hecho de que la capa con buena conductividad térmica está dividida, a lo largo del eje longitudinal del portablancos (18), en varias capas individuales (19 - 24) que guardan una determinada distancia entre sí.

2. Un cátodo tubular según la Reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la capa (19 - 24) se compone principalmente de grafito.

3. Un cátodo tubular según la Reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el portablancos (2, 7, 18) y el blanco (3, 10 - 17, 36, 41) están conformados de forma tubular o cilíndrica.

4. Un cátodo tubular según la Reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que en un portablancos (7, 18) se encuentran dispuestos varios blancos anulares (10 - 17, 36, 41).

5. Un cátodo tubular según la Reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que un blanco anular (36, 41) presenta, al menos en uno de sus extremos, un biselado de deslizamiento (42, 43).

6. Un cátodo tubular según la Reivindicación 1 o la Reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que cada capa individual (19 - 24) está conformada por una lámina.

7. Un cátodo tubular según la Reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que las capas individuales (19 - 24) están conformadas por anillos de grafito.

8. Un cátodo tubular según la Reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que cada anillo de grafito está dotado de una junta de separación (31 - 35) que se extiende en sentido transversal.

9. Un cátodo tubular según la Reivindicación 7 y la Reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que las juntas de separación (31 - 35) de los anillos de grafito (19 - 24) están dispuestas espacialmente desplazadas entre sí en el perímetro del portablancos (18).

10. Un cátodo tubular según la Reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que entre las capas individuales se encuentran unos anillos (25 - 30) que se extienden alrededor del perímetro del portablancos (2, 7, 18).

11. Un cátodo tubular según la Reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que los blancos anulares colindantes están conformados de manera que en sus caras frontales encajan entre sí a modo de ranura y lengüeta.

12. Un cátodo tubular según la Reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el blanco (3, 10 - 17) se compone de molibdeno.

13. Un cátodo tubular según la Reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el blanco (3, 10 - 17) se compone de ITO.