ES2200203T3 - Procedimiento y dispositivo para la formacion de un revestimiento sobre un substrato por pulverizacion catodica. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para la formacion de un revestimiento sobre un substrato por pulverizacion catodica.Info
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Abstract
SE EXPONE UN PROCEDIMIENTO PARA LA FORMACION DE UN REVESTIMIENTO SOBRE UN SUBSTRATO (2, 2''), POR PULVERIZACION CATODICA, QUE COMPRENDE UN REVESTIMIENTO DE SUPERFICIES DE SUBSTRATOS (2, 2''), TRANSFERIDOS A UN RECINTO DE PULVERIZACION CATODICA (1), QUE PRESENTAN UNA ANCHURA VARIABLE, CON UNA ANCHURA MAXIMA PREDETERMINADA, CON AYUDA DE UN BLANCO (3), CUYA SUPERFICIE (4) ES DE LONGITUD INVARIABLE, Y QUE CORRESPONDE APROXIMADAMENTE A LA CITADA ANCHURA MAXIMA DEL SUBSTRATO Y, EN FUNCION DE LA ANCHURA DEL SUBSTRATO EN CURSO DE REVESTIMIENTO, UN DESPLAZAMIENTO ENTRE LA SUPERFICIE (4) DEL BLANCO Y LA SUPERFICIE QUE DEBE REVESTIRSE CON EL SUBSTRATO DE FORMA QUE PRACTICAMENTE LA TOTALIDAD DE LA SUPERFICIE DEL BLANCO SE ENCUENTRE CONSTANTEMENTE FRENTE A LA SUPERFICIE QUE SE DEBE REVESTIR, DURANTE LA PULVERIZACION CATODICA.
Description
Procedimiento y dispositivo para la formación de
un revestimiento sobre un substrato por pulverización catódica.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la formación de un revestimiento sobre un
substrato, por pulverización catódica, que comprende
- una transferencia del substrato entre una
entrada y una salida de un recinto de pulverización catódica,
- un paso de por lo menos una superficie que se
trata de revestir con el substrato paralelamente a una superficie de
un blanco, orientado hacia esta superficie y que contiene uno o
varios elementos para depositar sobre el substrato, y
- en el curso de este paso, una pulverización
catódica del elemento o de los elementos que se trata de depositar
sobre la totalidad de la superficie que debe revestirse, desde dicha
superficie del blanco.
Se conocen desde ya hace largo tiempo tales
procedimientos y dispositivos de pulverización catódica (véase por
ejemplo el documento
EP-A-0685571).
Un problema que aparece en los dispositivos
actualmente conocidos es el de que los substratos que se trata de
revestir, por ejemplo en forma de bandas, presentan anchuras
variables. Esto significa que, si delante de un blanco de una
longitud determinada de un recinto de pulverización catódica, se
hace desplazar un substrato de anchura inferior al blanco, se
producen pérdidas de materia que se pulverizan fuera del substrato y
que contaminan el recinto.
Para evitar estos problemas, se prevé actualmente
la utilización de blancos de longitudes variables que se cambian en
función de la longitud del substrato en tratamiento. Esto exige
mucho espacio, tiempos de montaje y de desmontaje, así como un
almacenamiento de blancos diferentes.
Según otra solución, se hace uso de un blanco
único y de elementos de ocultación que pueden cubrir por lo menos
uno de los extremos del blanco, si el substrato en tratamiento
presenta una anchura inferior a la longitud del blanco. Estos
elementos deben sin embargo reemplazarse o limpiarse regularmente y
no proporcionan una solución real a la pérdida de materia
pulverizada.
La presente invención tiene como fin poner a
punto un procedimiento y un dispositivo relativamente simples y poco
costosos, que permiten eliminar los problemas arriba
mencionados.
Para ello, la invención prevé un procedimiento
tal como se indica al principio, que comprende
- un revestimiento de superficies de substratos
transferidos al recinto, que presentan una anchura variable, con un
máximo predeterminado, mediante un blanco cuya superficie indicada
tiene una longitud invariable correspondiente aproximadamente a
dicha anchura máxima del substrato, y
- en función de la anchura del substrato en curso
de revestimiento, un desplazamiento relativo entre la superficie del
blanco y la superficie del substrato, de modo que sensiblemente la
totalidad de la superficie del blanco quede constantemente frente a
la superficie que se trata de revestir, durante la pulverización
catódica.
Se obtiene así un rendimiento máximo de un
blanco, único para todos los substratos, que queda siempre situado
en su totalidad frente a la superficie del substrato que se trata de
revestir, al tiempo que permite una pulverización catódica sobre la
totalidad de la superficie que debe revestirse, durante el paso del
substrato por el recinto de pulverización.
Según una forma de realización de la invención,
los substratos son bandas de materia que se desplazan en una
dirección lineal por delante del blanco y, en función de la anchura
de la banda, el procedimiento comprende un desplazamiento del blanco
entre una posición longitudinal perpendicular a la dirección de
desplazamiento de la banda, cuando la anchura de banda es máxima, y
una posición longitudinal en oblicuo respecto a esta dirección de
desplazamiento, cuando la anchura de banda es inferior a la anchura
máxima. Por un desplazamiento simple y que necesita poco espacio,
puede así adaptarse rápidamente el blanco para bandas de anchuras
variables que deban tratarse sucesivamente en el recinto de
pulverización.
Según una forma de realización ventajosa de la
invención, este desplazamiento relativo comprende un giro del blanco
dentro del recinto. Este giro puede tener lugar de preferencia sobre
un eje central del blanco o sobre un eje excéntrico, por ejemplo
dispuesto en uno de sus extremos. Se puede también prever un
movimiento de traslación del blanco, simultáneamente o ulteriormente
al movimiento de giro.
Es evidente que el procedimiento es aplicable a
cualquier substrato en el que pueda revestirse una superficie por
una pulverización catódica. Se puede pues utilizar por ejemplo para
revestir bandas o placas de metal, de vidrio, de papel, de materias
plásticas, entre otras cosas. Sin embargo, no se limita su
aplicación a los productos bidimensionales como bandas, sino que
puede preverse también para el revestimiento de superficies de
objetos tridimensionales, por ejemplo barras, carriles, etc...
El procedimiento de pulverización no se limita a
una pulverización catódica clásica con blanco sólido. Se pueden
también prever blancos con capa superficial líquida (véase por
ejemplo el documento EP-A-0685571).
Se puede también considerar la conveniencia de efectuar
simultáneamente una evaporación por pulverización de la capa líquida
de tal blanco, con condensación ulterior sobre la superficie que se
trata de revestir.
Se indican en las reivindicaciones 1 a 9 formas
de realización particulares del procedimiento según la
invención.
La invención prevé igualmente un dispositivo para
la formación de un revestimiento sobre un substrato, por
pulverización catódica, que comprende:
- un recinto de pulverización catódica provisto
de una entrada y una salida para el substrato,
- unos medios de transferencia para desplazar el
substrato entre la entrada y la salida,
- un blanco que presenta una superficie para
revestir del substrato y dispuesta paralelamente al mismo y que
contiene uno o varios elementos que deben depositarse sobre el
substrato, y
- unos medios para realizar la pulverización
catódica del elemento o de los elementos citados para depositar
desde la superficie mencionada del blanco hacia el substrato,
estando previsto este dispositivo para el revestimiento de
superficies de substratos de anchura variable, con una anchura
máxima predeterminada, comprendiendo un blanco cuya superficie es de
longitud invariable correspondiente aproximadamente a la anchura
máxima del substrato, así como unos medios de desplazamiento
relativo entre la superficie del blanco y la superficie que se trata
de revestir del substrato, de modo que sensiblemente la totalidad de
la superficie del blanco quede constantemente frente a la superficie
para revestir, durante la pulverización catódica.
En las reivindicaciones 10 a 14 se indican formas
de realización particulares del dispositivo según la invención.
Se desprenderán otros detalles y particularidades
de la invención de la descripción que damos a continuación, a titulo
no limitativo y con referencia a los dibujos adjuntos.
La figura 1 representa una vista en corte
esquemático de un recinto de pulverización catódica según la
invención, siguiendo la línea I-I de la figura
2.
La figura 2 representa una vista en corte
esquemático de este recinto de pulverización catódica, siguiendo la
línea II-II de la figura 1.
La figura 3 representa una vista análoga a la
figura 2 de una variante de realización según la invención.
La figura 4 representa una vista análoga a la
figura 2 de otra variante más de realización según la invención.
En los diferentes dibujos, las referencias
idénticas o análogas se han designado con las mismas.
En las figuras 1 y 2, se puede observar un
dispositivo según la invención para la formación de un revestimiento
sobre un substrato, por pulverización catódica. Este dispositivo
comprende un recinto de pulverización catódica 1 provisto de una
entrada y de una salida no representadas para el substrato 2. En el
ejemplo de realización, este substrato 2 es una banda de materia que
presente una anchura máxima más allá de la cual el presente
dispositivo no podría ser ya adecuado para aplicar un
revestimiento.
En el interior del recinto se ha dispuesto un
blanco, designado en general con la referencia 3. Este blanco
presenta una superficie 4, orientada hacia una superficie para
revestir 5 del substrato 2 y dispuesta paralelamente a ésta. El
blanco 3 contiene uno o más elementos para depositar sobre el
substrato por pulverización catódica, pudiendo ser este elemento o
estos elementos por ejemplo metales. El dispositivo comprende
igualmente, de manera conocida en sí misma, unos medios de
transferencia no representados y destinados al desplazamiento del
substrato entre la entrada y la salida del recinto. En el caso de un
substrato 2 en forma de banda, se puede prever que ésta esté
arrollada sobre una bobina de alimentación al exterior del recinto,
pasando por dicho recinto y arrollándose nuevamente después sobre
una bobina de almacenamiento igualmente prevista al exterior del
recinto. Esta última bobina podría por ejemplo ser arrastrada en
rotación por un motor eléctrico.
Finalmente diremos que el recinto 1 comprende
igualmente unos medios conocidos para realizar una pulverización
catódica de por lo menos un elemento para depositar desde la
superficie citada del blanco hacia el substrato. El recinto contiene
a tal efecto una ducha de gas 14, en forma de conducto perforado que
forma un marco por encima del blanco. A partir de este conducto se
introduce un gas inerte para ionizar, tal como argón, o
eventualmente una mezcla gaseosa a base de argón en la cual se
encontrará igualmente un gas reactivo, tal como C_{2}, H_{2},
O_{2}, etc... Esta ducha de gas 14 está, en el ejemplo de
realización ilustrado, sustentado de manera fija por una pantalla de
blindaje 6 que rodea parcialmente el blanco 3.
Como medios para realizar una pulverización
catódica, el recinto comprende además un conducto de vacío 7,
comunicado con una bomba de vacío no representada, para realizar una
depresión en el interior del recinto, y un circuito magnético 8
conocido en sí mismo de un magnetrón ordinario. Éste es solidario
del blanco 3 y permite la realización de un plasma a proximidad de
la superficie 4 del blanco 3. En este bloque formado por el blanco 3
y el circuito magnético, se pueden además prever de manera conocida
en sí misma, unos sistemas de calentamiento y/o de enfriamiento para
regular la temperatura, así como unos conductores de electricidad
conectados al blanco.
En el ejemplo de realización según la invención,
ilustrado en las figuras 1 y 2, el dispositivo se ha previsto para
el revestimiento de superficies de substratos de anchura variable.
Además del substrato 2 de anchura máxima, se ha representado también
en la figura 2 un substrato 2', cuya anchura es acusadamente
inferior.
Para tratar estos dos substratos, se ha previsto,
en el dispositivo según la invención, utilizar el mismo blanco 3,
cuya longitud corresponde aproximadamente a la anchura máxima del
substrato 2 (véase figura 2), en la posición del blanco
perpendicularmente a la dirección de desplazamiento F del
substrato.
Para tratar el substrato 2', el dispositivo
comprende unos medios que permiten efectuar un desplazamiento
relativo entre la superficie 4 del blanco 3 y la superficie que se
trata de revestir 5 del substrato 2.
En el ejemplo de realización ilustrado en las
figuras 1 y 2, en la posición representada en trazos continuos del
blanco 3 en la figura 2, éste presenta una posición longitudinal
oblicua con relación a la dirección F de desplazamiento del
substrato. En esta posición, la totalidad de la superficie 4 queda
frente al substrato 2 y la totalidad de la superficie para revestir
5 del substrato pasa por delante del blanco 3 durante la
pulverización catódica, lo cual reduce al mínimo las pérdidas de
materia.
Como medios de desplazamiento relativo antes
citados, se ha previsto en el ejemplo de realización ilustrado en
las figuras 1 y 2, un eje de giro hueco 9 que atraviesa la pared del
recinto 1 de manera estanca y que sustenta de modo fijo la pantalla
de blindaje 6, para permitir una rotación de la misma conjuntamente
con este eje. El eje 9 es accionado en rotación por un mecanismo
corriente situado en el exterior del recinto y no representado. Por
el interior de este eje de giro hueco, pasa un tubo hueco 10 que
sustenta, en su centro, el blanco 3 y el circuito magnético 8 y que
es solidario en rotación del eje de giro 9. En este tubo 10 pueden
por ejemplo introducirse las alimentaciones de corriente, gas,
agentes de calentamiento y/o de enfriamiento, entre otras. Esta
disposición permite pues una rotación solidaria de la pantalla 6, de
la ducha de gas 5, del blanco 3 y del magnetrón 8 así como del eje 9
siguiendo la dirección de la flecha P, mientras que el recinto 1
permanece estacionario.
En el ejemplo de realización según la figura 3,
los medios de desplazamiento relativo entre la superficie 4 del
blanco 3 y la superficie que se trata de revestir 5 del substrato 2
comprenden una corredera 11 sobre la cual quedan sustentados el
blanco 3 y el circuito magnético 8, para poder deslizarse siguiendo
la dirección de la doble flecha T. Esta corredera está sustentada
dentro del recinto sobre un eje de rotación 12 dispuesto
lateralmente respecto al recorrido de los substratos que se trata de
revestir, y permitiendo un giro del blanco según la doble flecha
P.
El deslizamiento del blanco 3 sobre la corredera
11 se puede obtener por cualquier medio apropiado, por ejemplo
utilizando un gato hidráulico no representado. La rotación del eje
12 se obtiene como la del eje 9, por unos medios exteriores al
recinto.
Como se produce sucesivamente o conjuntamente a
la rotación del blanco una traslación de éste, se pueden prever, en
este caso, unos flexibles no representados que queden conectados al
blanco para permitir su alimentación como agentes de enfriamiento
y/o de calentamiento, de electricidad, etc...
Como se desprende de la figura 4, el blanco
presenta en este caso unos extremos semicirculares y está sustentado
en uno de sus extremos por un eje de rotación 12. El blanco gira
siguiendo la dirección de la doble flecha P sobre el eje excéntrico
12 cuando se trata de revestir el substrato 2' más estrecho. En este
último caso, el substrato no se desplaza ya centralmente dentro del
recinto, como en los ejemplos de realización antes descritos, sino
de manera desviada hacia uno de los lados del recinto, adyacente al
eje 12. Por esta configuración del blanco, éste no puede mantenerse
siempre tangente a los bordes del substrato, lo cual favorece más
todavía la ausencia de pérdida de materia.
Debe quedar entendido que la presente invención
no quede en modo alguno limitada a las formas de realización arriba
descritas, sino que pueden aportarse muchas modificaciones, sin
salir del marco de las reivindicaciones que siguen.
Así por ejemplo, si los blancos están de
preferencia en posición horizontal y si su superficie a partir de la
cual se efectúa una pulverización catódica se dirige de preferencia
hacia arriba, es posible prever unos blancos dispuestos
verticalmente o en oblicuo. Es necesario orientar entonces
paralelamente el substrato que se trata de revestir.
Una orientación diferente no es posible sin
embargo para los blancos que presentan una superficie líquida y
donde se puede prever, además de una pulverización catódica, una
evaporación del líquido y su ulterior condensación sobre el
substrato.
El sistema de arrastre de los blancos en rotación
y/o en traslación puede ser interno en el recinto o externo al
mismo.
Claims (14)
1. Procedimiento para la formación de un
revestimiento sobre un substrato, por pulverización catódica, que
comprende
- una transferencia del substrato entre una
entrada y una salida de un recinto de pulverización catódica,
- un paso de por lo menos una superficie para
revestir del substrato paralelamente a una superficie de un blanco,
orientada hacia esta superficie y que contiene uno o varios
elementos para depositar sobre el substrato, y
- en el curso de este paso, una pulverización
catódica del elemento o de los elementos para depositar citados
sobre la totalidad de la superficie que se trata de revestir, desde
dicha superficie del blanco,
caracterizado porque comprende
- un revestimiento de superficies de substratos
transferidos en el recinto, que presentan una anchura variable, con
una anchura máxima predeterminada, utilizando un blanco cuya
superficie citada tiene una longitud invariable correspondiente
aproximadamente a dicha anchura máxima del substrato, y
- en función de la anchura del substrato en curso
de revestimiento, un desplazamiento relativo entre la superficie del
blanco y la superficie para revestir del substrato, para que
sensiblemente la totalidad de la superficie del blanco quede
constantemente frente a la superficie que se trata de revestir,
durante la pulverización catódica.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque los substratos que se trata de revestir
son bandas de materia que se desplazan siguiendo una dirección
lineal delante del blanco y porque, en función de la anchura de la
banda, el procedimiento comprende un desplazamiento del blanco entre
una posición longitudinal perpendicular a la dirección de
desplazamiento de la banda, cuando la anchura de banda es máxima, y
una posición longitudinal en oblicuo respecto a esta dirección de
desplazamiento, cuando la anchura de banda es inferior a la anchura
máxima.
3. Procedimiento según una u otra de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el
desplazamiento relativo entre la superficie del blanco y la
superficie para revestir del substrato comprende un giro del blanco
dentro del recinto, en el curso del cual dicha superficie queda
paralela a la citada superficie que se trata de revestir, y a una
distancia de ésta no alterada.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque comprende dicho giro sobre un eje
central del blanco.
5. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque comprende dicho giro sobre un eje
excéntrico del blanco, en particular sobre uno de los extremos
longitudinales del mismo.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque comprende un movimiento de traslación
del blanco, simultáneamente o ulteriormente al movimiento de
giro.
7. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los substratos
de materia que se trata de revestir están constituidos por metal,
vidrio, papel, materias plásticas o materias análogas.
8. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la superficie
citada del blanco está formada por una capa superficial sólida o
líquida.
9. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la superficie
citada del blanco es líquida y porque comprende, simultáneamente a
dicha pulverización catódica, una evaporación del elemento o de los
elementos que sirven para el revestimiento, seguida de su
condensación sobre el substrato que se trata de revestir.
10. Dispositivo para la formación de un
revestimiento sobre un substrato (2), por pulverización catódica,
que comprende
- un recinto de pulverización catódica (1)
provisto de una entrada y de una salida para el substrato,
- unos medios de transferencia para desplazar el
substrato (2) entre la entrada y la salida,
- un blanco (3) que presenta una superficie (4)
orientada hacia una superficie (5) que se trata de revestir del
substrato (2) y dispuesta paralelamente a ésta, y que contiene uno o
más elementos para depositar sobre el substrato y
- unos medios (3, 7, 8, 14) para realizar la
pulverización catódica del elemento o de los elementos que se trata
de depositar citados desde la superficie (4) mencionada del blanco
hacia el substrato,
caracterizado porque el dispositivo se ha
previsto para el revestimiento de superficies de substratos de
anchura variable, con una anchura máxima predeterminada, y porque
comprende un blanco (3) cuya superficie (4) tiene una longitud
invariable correspondiente aproximadamente a la anchura máxima del
substrato (2), así como unos medios (9-13) de
desplazamiento relativo entre la superficie (4) del blanco (3) y la
superficie que se trata de revestir (5) del substrato (1) de modo
que sensiblemente la totalidad de la superficie del blanco queda
constantemente frente a la superficie que se trata de revestir,
durante la pulverización catódica.
11. Dispositivo según la reivindicación 10,
caracterizado porque los medios de desplazamiento relativo
comprenden un eje de giro (9) que sustenta el blanco (3) en su
centro para permitir una rotación del mismo sobre este último,
paralelamente a la superficie que se trata de revestir (5).
12. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado porque el eje (9) es hueco y atraviesa el
recinto (1) de manera estanca, permitiendo la introducción en el
recinto de conductos utilitarios, en particular para la alimentación
de agua, gas y/o electricidad.
13. Dispositivo según la reivindicación 10,
caracterizado porque los medios de desplazamiento relativo
comprenden una corredera (11) sobre la cual puede deslizarse el
blanco (3) siguiendo un movimiento de traslación, y un eje de
rotación (12) sobre el cual queda sustentada la corredera (20) para
poder girar paralelamente a la superficie que se trata de revestir
(5).
14. Dispositivo según la reivindicación 10,
caracterizado porque los medios de desplazamiento relativo
comprenden un eje de giro (13) que sustenta el blanco (3)
excéntricamente, para permitir una rotación del mismo paralelamente
a la superficie que se trata de revestir (5).
Applications Claiming Priority (2)
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| BE9601030 | 1996-12-10 | ||
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