ES2900321T3 - Fuente de plasma que utiliza un recubrimiento de reducción de macropartículas y procedimiento para usar una fuente de plasma que utiliza un recubrimiento de reducción de macropartículas para la deposición de recubrimientos de película delgada y modificación de superficies - Google Patents

Abstract

Una fuente de plasma que comprende: un primer electrodo (13, 13') y un segundo electrodo (13, 13') separados por un espacio que contiene gas (20), los electrodos comprenden superficies emisoras de electrones que tienen una longitud, en la que un recubrimiento de reducción de macropartículas (21) se deposita sobre al menos una porción de las superficies emisoras de electrones de cada uno del primer electrodo (13, 13') y el segundo electrodo (13, 13'); una fuente de energía a la que se conectan eléctricamente el primer y segundo electrodos (13, 13') configurada para suministrar un voltaje que alterna entre positivo y negativo para provocar que el voltaje suministrado al primer electrodo (13, 13') esté desfasado con el voltaje suministrado al segundo electrodo (13, 13') y crear una corriente que fluye entre los electrodos (13, 13'); en la que la corriente crea un plasma (15) entre los electrodos (13, 13') que es sustancialmente uniforme a lo largo de las superficies emisoras de electrones; en la que el primer y segundo electrodos (13, 13') están protegidos del contacto con el plasma (15) por el recubrimiento de reducción de macropartículas (21); y en la que el recubrimiento de reducción de macropartículas (21) es resistente a la formación de material particulado.

Description

DESCRIPCIÓN

Fuente de plasma que utiliza un recubrimiento de reducción de macropartículas y procedimiento para usar una fuente de plasma que utiliza un recubrimiento de reducción de macropartículas para la deposición de recubrimientos de película delgada y modificación de superficies

Antecedentes de la invención

Campo de la invención

La presente invención se refiere, en general, a una fuente de plasma que utiliza un recubrimiento de reducción de macropartículas y procedimientos para utilizar una fuente de plasma que utiliza un recubrimiento de reducción de macropartículas para la deposición de recubrimientos de película delgada y la modificación de superficies. Más particularmente, la presente invención se refiere a una fuente de plasma que comprende uno o más electrodos generadores de plasma, en los que se deposita un recubrimiento de reducción de macropartículas sobre al menos una porción de las superficies generadoras de plasma de uno o más electrodos para proteger las superficies generadoras de plasma de los electrodos de la erosión por el plasma producido y resistir la formación de material particulado, así mejorar el rendimiento y prolongar la vida útil de la fuente de plasma.

Discusión de los antecedentes

La deposición de películas delgadas se puede lograr mediante muchas técnicas, las más comunes incluyen la deposición química, la deposición física y mezclas de las dos. Para la deposición química, las técnicas bien conocidas son el enchapado, la deposición de solución química (CSD) y la deposición de vapor químico (CVD). El enchapado y la CSD generalmente utilizan precursores químicos líquidos, mientras que la CVD generalmente utiliza precursores químicos gaseosos. Estas técnicas se pueden realizar a presión atmosférica o en condiciones de vacío. Para la deposición física, las técnicas bien conocidas son la evaporación térmica, la pulverización catódica, la deposición por láser pulsado y la deposición por arco catódico. Estas técnicas de deposición física generalmente utilizan condiciones de vacío para depositar los materiales de película delgada deseados. Con respecto a la deposición química, la técnica más común es la CVD, mientras que, para la deposición física, la técnica más común es la pulverización catódica.

La CVD generalmente requiere que se incluya una fuente de energía para crear condiciones tales que un gas precursor se adhiera, o pegue, a la superficie del sustrato. De lo contrario, no se producirá la adhesión a una superficie. Por ejemplo, en un procedimiento CVD pirolítico en el que se desea un recubrimiento de película delgada sobre un sustrato de vidrio plano, es típico que el sustrato de vidrio se caliente. El sustrato de vidrio calentado puede ser vidrio recién formado en una línea de vidrio flotado, o vidrio preformado que se calienta específicamente para CVD. El sustrato de vidrio calentado actúa como fuente de energía CVD y cuando el gas precursor entra en contacto con el sustrato de vidrio calentado, el gas precursor se adhiere a la superficie del vidrio caliente. La superficie calentada también proporciona la energía necesaria para hacer que el gas precursor reaccione químicamente para formar la composición de recubrimiento de película delgada final.

La energía requerida para un procedimiento de tipo CVD también se puede aplicar a través de la formación de un plasma, y este procedimiento más específico se conoce como CVD mejorado con plasma, o PECVD. Un plasma está compuesto por un gas parcialmente ionizado y electrones libres, y cada componente tiene la capacidad de moverse de forma algo independiente. Este movimiento independiente hace que el plasma sea conductor de electricidad, de modo que pueda responder a campos electromagnéticos. Los procedimientos de PECVD pueden proporcionar una serie de ventajas sobre otras técnicas de deposición físicas y químicas conocidas, incluidas velocidades de deposición más altas y una mayor flexibilidad de las condiciones y materiales de deposición. En vista de estas ventajas, los procedimientos PECVD han ganado una amplia aceptación en la industria del recubrimiento de película delgada.

En un procedimiento PECVD, el material de depósito se deriva típicamente de un gas precursor. Un gas precursor no es adherente, es decir, no es propenso a adherirse a una superficie hasta que se energiza, se descompone parcialmente o se descompone completamente por una fuente de energía. Una vez que un gas precursor ha sido energizado, parcialmente descompuesto o completamente descompuesto, los fragmentos químicos del gas precursor que contienen los elementos químicos deseados para el recubrimiento se convierten en entidades moleculares condensables que son químicamente capaces de unirse o condensarse sobre una superficie en forma sólida. Los expertos en la técnica conocen bien ejemplos de tales gases precursores. Por ejemplo, si se va a depositar una película delgada a base de Si, un gas precursor común es el silano, SiH⁴. Cuando S iH está sujeto a una fuente de plasma, el plasma puede actuar para elevar el nivel de energía de la molécula de silano hasta el punto en que porciones se condensarán en una superficie y formarán una capa sólida. Más específicamente, el SiH⁴ se ioniza, con sus electrones moviéndose a un nivel de energía más alto. Esto va acompañado de la subsecuente eliminación de los átomos de hidrógeno. Las moléculas ionizadas tienen sitios reactivos abiertos disponibles y, si están en presencia de un gas reactivo como el oxígeno, pueden formar fácilmente una película delgada de SO². Si las moléculas ionizadas no están en presencia de un gas reactivo, se puede formar una película delgada de silicio.

La química precursora existe para una gran cantidad de elementos y, por lo tanto, existe una gran disponibilidad de elementos y materiales que pueden ser depositados por PECVD. Sin limitación, los tipos de películas delgadas que pueden ser depositadas por PECVD son recubrimientos de película delgada de óxido conductor transparente, control solar y recubrimientos de película delgada óptica y recubrimientos de película delgada semiconductora. Los expertos en la técnica reconocerán y apreciarán otros tipos de recubrimientos de película delgada que pueden depositarse mediante PECVD.

Pueden utilizarse fuentes de plasma similares sin la presencia de un gas precursor para la modificación de la superficie o el tratamiento de sustratos. Durante la modificación o el tratamiento de la superficie, la energía del plasma se imparte sobre la superficie del sustrato para necesidades específicas del procedimiento, como la eliminación de moléculas orgánicas mediante la exposición a un plasma de oxígeno.

Por lo tanto, crear un plasma cerca de una superficie es una práctica industrial común, particularmente en la industria de los recubrimientos. Se han desarrollado muchos dispositivos para crear y dar forma a plasmas, con numerosas aplicaciones prácticas para recubrimientos y tratamiento de superficies. Por ejemplo, las fuentes de plasma puntuales crean una columna de plasma que se puede utilizar para depositar recubrimientos o para el tratamiento de superficies de sustratos de áreas pequeñas. Sin embargo, los plasmas lineales pueden tener potencial para aplicaciones más prácticas que las fuentes de plasma puntuales. Se pueden hacer plasmas lineales para trabajar sobre grandes áreas de superficie de sustrato, lo que es útil para el recubrimiento de vidrio de área grande, recubrimiento de banda y recubrimiento por lotes de varias partes. Muchos aparatos PECVD conocidos son para pequeña escala (es decir, <1 m2) deposiciones ya que la mayoría de las fuentes de plasma son muy cortas y solo pueden cubrir áreas pequeñas.

Cuando se van a recubrir grandes sustratos, las fuentes de plasma usadas son típicamente fuentes iónicas lineales, como la divulgada por Madocks en la patente de los Estados Unidos. núm. 7,411,352. Esta fuente de plasma se basa en una descarga de magnetrón y produce un haz lineal de iones o, al combinar varias fuentes, múltiples haces de iones paralelos dirigidos hacia la superficie del sustrato. Madocks divulga que, para fines de recubrimiento, se puede proporcionar un precursor de recubrimiento fuera de la fuente de plasma. El gas precursor es activado por el plasma y los haces de iones. Se transporta un sustrato adyacente a la fuente y se deposita una película delgada sobre el sustrato a partir del gas activado.

En particular, Madocks divulga que, durante el funcionamiento de la fuente divulgada, los electrodos contenidos dentro de la fuente se pulverizan y que el material pulverizado se vuelve a depositar y permanece dentro de la fuente. La pulverización catódica del material del electrodo dentro de una fuente de plasma es un problema significativo que se encuentra durante el uso de muchas fuentes de plasma conocidas. La pulverización catódica de electrodos es un problema particularmente significativo en el campo del recubrimiento de vidrio, que requiere el funcionamiento continuo de las fuentes de plasma durante 100 a 600 horas, por encima de un sustrato sometido a un procedimiento que es muy sensible a la presencia de partículas extrañas. La pulverización catódica de los electrodos durante el funcionamiento prolongado de la fuente de plasma reduce la vida útil de los electrodos. Si el material pulverizado reacciona con el gas de plasma y se vuelve a depositar en los propios electrodos, se pueden formar nódulos no conductores en la superficie del electrodo. La redeposición del material pulverizado también puede conducir al bloqueo de las boquillas de la fuente de plasma, al hacer imposible un tratamiento o recubrimiento uniforme del sustrato. Además, en función del material del electrodo y del gas formador de plasma, la pulverización catódica del electrodo puede conducir a la formación de partículas en suspensión. Los desechos pueden bloquear aún más las boquillas de la fuente o caer sobre el sustrato creando defectos.

Por tanto, permanece una necesidad en la técnica de una fuente de PECVD mejorada que evite los problemas de las fuentes de PECVD desarrolladas anteriormente. Específicamente, existe una necesidad en la técnica de una fuente de plasma en la que se reduzca la erosión de los componentes de la fuente de plasma por el plasma producido y la formación subsiguiente de material particulado. Existe además una necesidad en la técnica de una fuente de plasma que proporcione un voltaje de funcionamiento estable, requiera un mantenimiento reducido y tenga una vida útil prolongada.

El documento US 2005/106094 A1 divulga un procedimiento para formar carbonos nanoestructurados que comprende las etapas de: generar un plasma mediante el suministro de al menos un gas de descarga entre electrodos opuestos y al aplicar un voltaje de alta frecuencia entre los electrodos bajo una presión aproximadamente atmosférica; al existir un gas material para formar los carbonos nanoestructurados con el plasma para generar un gas material activado; y exponer un sustrato al gas de material activado. Sin embargo,

El documento US 2005/106094 A1 al menos no divulga un recubrimiento de reducción de macropartículas, en el que el recubrimiento es resistente a la formación de material particulado.

El documento US 2010/028238 A1 divulga nuevas fuentes de plasma útiles en las técnicas de recubrimiento de película delgada y procedimientos para usar las mismas. Más específicamente, el documento US 2010/028238 A1 proporciona nuevas fuentes de plasma lineales y bidimensionales que producen plasmas lineales y bidimensionales, respectivamente, que son útiles para la deposición química de vapor mejorada con plasma. El documento US 2010/028238 A1 también proporciona procedimientos de producción de recubrimientos de película delgada y procedimientos para aumentar las eficiencias de recubrimiento de tales procedimientos. Sin embargo, el documento US 2010/028238 A1 al menos no divulga una fuente de plasma con un recubrimiento de reducción de macropartículas en al menos una porción del primer y segundo electrodos.

El documento US 2014/272459 A1 divulga componentes de cámaras de procesamiento de material semiconductor, que pueden incluir un sustrato y al menos un recubrimiento resistente a la corrosión formado en una superficie del mismo. El al menos un recubrimiento resistente a la corrosión es un recubrimiento de metal de alta pureza formado mediante una técnica de pulverización en frío. Se puede formar una capa anodizada sobre el recubrimiento metálico de alta pureza. La capa anodizada comprende una superficie del componente expuesta al procedimiento. También se divulgan aparatos de procesamiento de material semiconductor que incluyen uno o más de los componentes, se seleccionaron los componentes del grupo que consiste en un recubrimiento de la cámara, un mandril electrostático, un anillo de enfoque, una pared de la cámara, un anillo de borde, un anillo de confinamiento de plasma, un soporte de sustrato, un deflector, una placa de distribución de gas, un anillo de distribución de gas, una boquilla de gas, un elemento calefactor, una pantalla de plasma, un mecanismo de transporte, un sistema de suministro de gas, un mecanismo de elevación, un bloqueo de carga, un mecanismo de puerta, un brazo robótico y un sujetador. También se divulgan procedimientos de producción de los componentes y procedimientos de procesamiento de plasma mediante el uso de los componentes. Sin embargo, el documento US 2014/272459 A1 no divulga al menos una fuente de plasma con un recubrimiento de reducción de macropartículas depositado sobre al menos una porción de cada uno del primer electrodo y el segundo electrodo, en el que el recubrimiento es resistente a la formación de material particulado.

El documento EP 1035 561 A2 divulga una bobina de inducción y un procedimiento de fabricación para bobinas delgadas recubiertas con material refractario o dieléctrico para su uso en plasma de metal ionizado o deposición de película delgada de vapor física mejorada con plasma. Un sustrato de bobina hecho de un metal plástico que se forma fácilmente en forma de bobina se recubre, preferentemente mediante una técnica de pulverización térmica, con un material sustancialmente idéntico al material a depositar como película delgada para evitar la contaminación de la película. De manera similar, se proporciona un procedimiento de fabricación para cabezales de ducha recubiertos con material refractario o dieléctrico para su uso en la deposición de película delgada de vapor químico mejorada con plasma. Sin embargo,

El documento EP 1035 561 A2 no divulga al menos una fuente de plasma con un recubrimiento de reducción de macropartículas depositado sobre al menos una porción de cada uno del primer electrodo y el segundo electrodo, en el que el recubrimiento es resistente a la formación de material particulado.

Sumario de la invención

El ámbito de la presente invención se define en las reivindicaciones independientes anexas.

Las reivindicaciones dependientes están dirigidas a características opcionales y realizaciones preferentes.

En uno o más aspectos de la invención, se proporciona un recubrimiento de reducción de macropartículas sobre una superficie generadora de plasma de un electrodo que tiene la morfología y composición deseadas para la emisión de electrones, la generación de plasma y la estabilidad, y es capaz de lograr al menos uno o más de los siguientes: una baja velocidad de reacción química con plasma, una baja velocidad de pulverización catódica, una reducción en la formación de partículas de desechos y una producción reducida de productos de reacción que pueden contaminar la deposición de película delgada.

En uno o más de otros aspectos de la invención, se proporciona un electrodo posicionado en una fuente de plasma, en el que se deposita un recubrimiento de reducción de macropartículas sobre al menos una porción de una superficie generadora de plasma del electrodo.

En uno o más de otros aspectos de la invención, se proporciona una fuente de plasma, en el que la fuente de plasma comprende al menos un electrodo recubierto con un recubrimiento de reducción de macropartículas.

En uno o más de otros aspectos de la invención, se proporciona un procedimiento para depositar un recubrimiento de película delgada o realizar un tratamiento superficial de un sustrato mediante el uso de una fuente de plasma que incorpora uno o más electrodos que están recubiertos con un recubrimiento de reducción de macropartículas.

En uno o más de otros aspectos de la invención, se proporciona un procedimiento para estabilizar la salida de voltaje de una fuente de plasma.

En uno o más de otros aspectos de la invención, se proporciona un procedimiento para extender la vida útil de un electrodo y una fuente de plasma que incorpora el electrodo.

En uno o más de otros aspectos de la divulgación, se proporciona un recubrimiento depositado sobre un sustrato, en el que el recubrimiento se deposita mediante el uso de un electrodo recubierto con un recubrimiento de reducción de macropartículas.

Estos y otros aspectos se logran, de acuerdo con las realizaciones de la invención, al proporcionar un electrodo posicionado en un dispositivo de fuente de plasma, comprendiendo el electrodo una primera superficie generadora de plasma del electrodo y un recubrimiento de reducción de macropartículas depositado sobre al menos una porción de la primera superficie generadora de plasma del electrodo. La porción de la primera superficie generadora de plasma sobre la que se deposita el recubrimiento de reducción de macropartículas está protegida del contacto con el plasma mediante el recubrimiento de reducción de macropartículas. El electrodo está conectado eléctricamente a una fuente de energía para suministrar un voltaje que alterna entre positivo y negativo, y está configurado para generar un plasma próximo a la primera superficie generadora de plasma del electrodo.

Durante el funcionamiento de la fuente de plasma, el recubrimiento del electrodo contacta directamente con un gas formador de plasma y es sustancialmente resistente a la reacción química con el gas formador de plasma. El recubrimiento resiste la reacción química con el gas formador de plasma durante al menos 100 horas, o al menos 300 horas de funcionamiento continuo de la fuente de plasma. En realizaciones ejemplares, el recubrimiento resiste la reacción química con el gas formador de plasma durante el funcionamiento prolongado de la fuente de plasma a altas densidades de potencia, es decir, cuando la entrada de potencia por metro de longitud de plasma es superior a 20 kw o superior a 40 kw.

La invención proporciona una fuente de plasma de acuerdo con la reivindicación 1. En realizaciones, el plasma se crea en ausencia sustancial de deriva de electrones en circuito cerrado. En esta fuente, al menos una porción de cada uno del primer electrodo y el segundo electrodo están recubiertos con un recubrimiento de reducción de macropartículas. De este modo, los electrodos quedan protegidos del contacto con el plasma mediante el recubrimiento. El recubrimiento es resistente a la formación de material particulado.

La fuente de plasma, en algunas realizaciones de la invención, puede configurarse para depositar un recubrimiento mediante el uso de deposición química en fase de vapor mejorada con plasma (PECVD). Cuando se configura para PECVD, se incluyen una entrada de gas configurada para suministrar un gas precursor y una entrada de gas configurada para suministrar un gas de plasma. El gas precursor se activa por el plasma. Se transporta un sustrato adyacente a la fuente y se deposita una película delgada sobre el sustrato a partir del gas activado. Los inventores del tema en cuestión descrito en la presente memoria han descubierto que cuando se incorporan a una fuente de plasma, los electrodos recubiertos al menos parcialmente con los recubrimientos de reducción de macropartículas divulgados en la presente memoria sirven para mejorar la función y aumentar la vida útil de la fuente de plasma, mientras que también proporcionan numerosos beneficios adicionales. Estos beneficios incluyen: 1) erosión por pulverización catódica muy reducida de los electrodos; 2) extensión de la vida útil de la fuente; 3) rendimiento mejorado del procedimiento; 4) salida de voltaje estabilizada.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1 muestra una fuente de plasma de la técnica anterior, que contiene electrodos sin recubrimiento.

La Figura 2 muestra dos electrodos, colocados en un dispositivo de fuente de plasma, en el que los electrodos están recubiertos con un recubrimiento de reducción de macropartículas, de acuerdo con algunas realizaciones ejemplares de la invención.

La Figura 3 muestra una fuente de plasma que comprende un primer electrodo y un segundo electrodo separados por un espacio que contiene gas, en el que un recubrimiento de reducción de macropartículas se deposita sobre al menos una porción de cada uno del primer electrodo y el segundo electrodo, de acuerdo con algunas realizaciones ejemplares.

La Figura 4 muestra una fuente de plasma que comprende una pluralidad de pares de electrodos, en la que los electrodos están recubiertos con un recubrimiento de reducción de macropartículas, de acuerdo con algunas realizaciones ejemplares.

La Figura 5 es un gráfico que muestra la formación de desechos sobre un sustrato cuando el sustrato se coloca debajo de una fuente de plasma que comprende electrodos sin recubrimiento o una fuente de plasma que comprende electrodos recubiertos con recubrimientos de reducción de macropartículas de acuerdo con algunas realizaciones de la invención.

La Figura 6 es un gráfico que compara la formación de desechos en la cavidad interior de un cátodo hueco sin recubrimiento y la formación de desechos en un cátodo hueco recubierto con recubrimiento de reducción de macropartículas durante el funcionamiento prolongado de una fuente de plasma, de acuerdo con algunas realizaciones de la invención.

Las Figuras 7A, 7B, 7C y 7D son gráficos que muestran la salida de voltaje durante el funcionamiento prolongado de una fuente de plasma que comprende electrodos de acero inoxidable sin recubrimiento en comparación con una fuente de plasma que comprende electrodos recubiertos con recubrimientos de reducción de macropartículas de acuerdo con algunas realizaciones de la invención.

Descripción detallada de la invención

Si bien la presente invención puede realizarse de muchas formas diferentes, en la presente memoria se describen varias realizaciones ilustrativas con el entendimiento de que la presente divulgación debe considerarse como que proporciona ejemplos de los principios de la invención y que dichos ejemplos no pretenden limitar la invención a las realizaciones preferentes descritas y/o ilustradas en la presente memoria. Las diversas realizaciones se divulgan con suficiente detalle para permitir a los expertos en la técnica poner en práctica la invención. Debe entenderse que pueden emplearse otras realizaciones y pueden realizarse cambios estructurales o lógicos sin apartarse del ámbito de la presente invención que se define en las reivindicaciones.

Como se hace referencia en la presente memoria, "plasma" se refiere a un medio gaseoso eléctricamente conductor que comprende tanto electrones libres como iones positivos. Tradicionalmente, se ha usado plasma de alta intensidad de gas inerte (por ejemplo, argón, helio, criptón, neón, xenón) durante los procedimientos de recubrimiento de película delgada. Sin embargo, la creciente complejidad y variedad de recubrimientos de película delgada ha creado la necesidad de plasma de alta intensidad que comprenda uno o más gases formadores de plasma reactivo tales como oxígeno y nitrógeno. Alternativamente, los plasmas se pueden formar mediante el uso de hidrógeno o gas amoniaco.

Por "gas precursor" se entiende un gas en forma molecular que contiene un elemento o elementos químicos que se van a condensar en un recubrimiento sólido. Los elementos a condensar del gas precursor pueden incluir metales, metales de transición, boro, carbono, silicio, germanio y/o selenio. La elección del gas precursor generalmente se rige por varias consideraciones, incluida la estabilidad a temperatura ambiente, la capacidad de reaccionar limpiamente en la zona de reacción y la volatilidad suficiente a baja temperatura para que pueda transportarse fácilmente a la zona de reacción sin condensarse en las líneas. Las moléculas precursoras no se condensan a la presión y temperatura del procedimiento. De hecho, una molécula precursora no reacciona o no es propensa a adherirse a una superficie hasta que se energiza, se descompone parcialmente o se descompone completamente por una fuente de energía, después de lo cual un fragmento químico del gas precursor que contiene el elemento químico deseado para el recubrimiento se vuelve químicamente capaz de unirse o condensarse sobre una superficie en forma sólida. La porción condensada del compuesto precursor puede ser principalmente un elemento puro, una mezcla de elementos, un compuesto derivado de los constituyentes del compuesto precursor o una mezcla de compuestos.

A menudo es deseable depositar compuestos sobre una superficie que puede no estar disponible químicamente a partir del gas precursor solo. Por consiguiente, se pueden añadir "gases reactivos" tales como oxígeno y nitrógeno al procedimiento de CVD para formar óxidos o nitruros. Otros gases reactivos incluyen flúor, cloro, otros halógenos, óxido nitroso, amoníaco e hidrógeno. Un gas reactivo puede diferenciarse de un gas precursor por el hecho de que incluso cuando se activa o se descompone químicamente, no se forman entidades moleculares condensables. Generalmente, los gases reactivos o los fragmentos de gas reactivo no pueden desarrollar por sí mismos una deposición sólida, pero pueden reaccionar e incorporarse químicamente en una deposición sólida derivada de gases precursores u otras fuentes de deposición sólida. En muchos casos, el gas de plasma actúa como un gas reactivo y los fragmentos químicos de las moléculas de gas de plasma se incorporan químicamente a la película depositada. En otros casos, se puede proporcionar un gas reactivo por separado y además del gas de plasma.

Por "Deposición Química de Vapor" o "CVD" se entiende la deposición de una película sobre un sustrato a partir de una reacción química en fase de vapor. En la Deposición de Vapor Químico Mejorada por Plasma o PECVD, un gas formador de plasma se activa químicamente suministrando potencia eléctrica al gas formador de plasma, generalmente a presiones reducidas. La aplicación de voltaje suficientemente alto provoca la ruptura del gas formador de plasma y aparece un plasma, que consiste en electrones, iones y especies excitadas eléctricamente. Los electrones energéticos en el plasma ionizan el plasma formando gas, o pueden disociar las moléculas del gas en especies más pequeñas llamadas radicales. Los radicales son especies que, al chocar con una superficie, reaccionan para formar una película delgada. Las especies depositadas por CVD o PECVD pueden ser átomos o moléculas, o una combinación de estos.

Por "espacio oscuro" se entiende una zona o área estrecha alrededor de un electrodo en la que la corriente de plasma es muy baja. Generalmente, dos electrodos de plasma cargados de manera opuesta o un electrodo de plasma y un conductor de potencial de tierra separados por una distancia de espacio oscuro no exhibirán sustancialmente ningún flujo de corriente entre ellos.

Por "Cátodo Hueco" se entiende un electrodo que típicamente se compone de superficies emisoras de electrones que definen una cavidad. Las cavidades de cátodo huecas se pueden formar en muchas formas, incluyendo rectangular, rectangular redondeada (es decir, rectangular con esquinas o bordes redondeados), circular, oblonga, elíptica u ovalada. Los cátodos huecos comprenden típicamente una entrada para plasma y/o gas reactivo y una salida para plasma. Los cátodos huecos se pueden conectar a una fuente de corriente alterna, de modo que la polaridad del electrodo alterne entre positiva (ánodo) y negativa (cátodo). Cuando las superficies emisoras de electrones de un cátodo hueco tienen un potencial negativo, los electrones oscilan entre las superficies y, por lo tanto, quedan confinados en la cavidad.

Por "fuente de plasma de cátodo hueco" se entiende una fuente de iones o plasma que comprende uno o más electrodos configurados para producir descargas de cátodo hueco. Un ejemplo de una fuente de plasma de cátodo hueco se describe en propiedad común Patente de EE.UU. núm. 8,652,586 de Maschwitz ("Maschwitz '586). La Figura 1 muestra una fuente de plasma de cátodo hueco de la técnica anterior similar a la divulgada en Maschwitz '586. La fuente de plasma comprende al menos dos electrodos 13 de cátodo hueco, dispuestos en paralelo y conectados a través de una fuente de energía de CA. La fuente de energía de CA suministra un voltaje bipolar variable o alterno a los dos electrodos. La fuente de energía de CA impulsa inicialmente el primer electrodo a un voltaje negativo, lo que permite la formación de plasma, mientras que el segundo electrodo se impulsa a un voltaje positivo para que sirva como ánodo para el circuito de aplicación de voltaje. Esto luego impulsa el primer electrodo a un voltaje positivo e invierte las funciones de cátodo y ánodo. Cuando uno de los electrodos se acciona en negativo 13, se forma una descarga 16 dentro de la cavidad correspondiente. El otro electrodo luego forma un ánodo, lo que hace que los electrones escapen del plasma y viajen al lado anódico, completando así un circuito eléctrico. Se forma así un plasma 15 en la región entre el primer y el segundo electrodos. Este procedimiento de impulsar cátodos huecos con potencia CA contribuye a la formación de un plasma lineal uniforme.

Por "sustrato" se entiende un área pequeña o un artículo de área grande que se va a recubrir o que tiene su superficie modificada químicamente por la presente invención. Un sustrato, como se menciona en la presente memoria, puede estar compuesto de vidrio, plástico, metal, materiales inorgánicos, materiales orgánicos o cualquier otro material que tenga una superficie a recubrir o modificar.

Por "deriva de electrones en circuito cerrado" se entiende una corriente de electrones causada por campos eléctricos y magnéticos cruzados. En muchos dispositivos convencionales de formación de plasma, la deriva de los electrones en circuito cerrado forma una trayectoria de circulación cerrada o "pista de carreras" del flujo de electrones.

Por "potencia de CA" se entiende como energía eléctrica de una fuente alterna en la que el voltaje está cambiando a alguna frecuencia de una manera que es sinusoidal, de onda cuadrada, pulsada o de alguna otra forma de onda. Las variaciones de voltaje son a menudo de negativo a positivo, es decir, con respecto a tierra. Cuando está en forma bipolar, la salida de potencia entregada por dos cables está generalmente desfasada alrededor de 180°. Los "electrodos" proporcionan electrones libres durante la generación de un plasma, por ejemplo, mientras están conectados a una fuente de energía que proporciona un voltaje. Las superficies emisoras de electrones de un cátodo hueco se consideran, en combinación, como un electrodo. Los electrodos pueden estar hechos de materiales bien conocidos por los expertos en la técnica, tales como acero, acero inoxidable, cobre o aluminio. Sin embargo, estos materiales deben seleccionarse cuidadosamente para cada procedimiento mejorado con plasma, ya que diferentes gases pueden requerir diferentes materiales de electrodo para encender y mantener un plasma durante la operación.

"Película delgada" o "recubrimiento de película delgada" o "pila de película delgada" se refiere a una o más capas microscópicamente delgadas depositadas sobre un sustrato. Los recubrimientos de película delgada se incorporan en muchos dispositivos modernos, como ventanas de baja emisividad ("baja E"), chips semiconductores, dispositivos fotovoltaicos, máquinas herramienta y componentes automotrices para maximizar su rendimiento y vida útil.

Por "Modificación de la superficie" o "tratamiento de la superficie" se entiende como uno o más procedimientos realizados en un sustrato, incluido el tratamiento térmico, el recocido térmico de la capa recubierta, la limpieza de la superficie, la funcionalización química de la superficie, la modificación de la estructura cristalina de las capas recubiertas, el bombardeo iónico y la implantación de iones.

Las "macropartículas" o "desechos en partículas", como se hace referencia en la presente memoria, comprenden material de electrodo pulverizado que se ha desprendido de las superficies de los electrodos. Las macropartículas suelen ser lo suficientemente grandes como para verlas a simple vista, con dimensiones que van desde 0,1 mm a 5 mm. Durante el recubrimiento de vidrio de área grande, las fuentes de recubrimiento a menudo se colocan por encima de las superficies del sustrato que se está recubriendo. Por lo tanto, el desprendimiento de partículas de los componentes del aparato de recubrimiento (por ejemplo, de electrodos formadores de plasma) es una preocupación importante en el campo. La formación de partículas de desechos y su posterior desprendimiento sobre las superficies del sustrato es altamente indeseable, lo que da como resultado picaduras en el recubrimiento y otros problemas diversos en el sustrato recubierto.

Los recubrimientos de reducción de macropartículas de la presente invención están diseñados para tener numerosas propiedades ventajosas que mejoran la uniformidad del procedimiento y la vida útil de los electrodos y las fuentes de plasma.

Primero, en realizaciones ejemplares de la presente invención, los recubrimientos de reducción de macropartículas tienen un bajo rendimiento de pulverización catódica. Específicamente, el rendimiento de pulverización catódica de los recubrimientos es significativamente inferior al del acero inoxidable sin recubrimiento. Cuando se usa un gas inerte como el argón como gas formador de plasma, el rendimiento de la pulverización catódica es preferentemente inferior a 1,0 átomos por ion a energías iónicas de 100 eV, con mayor preferencia inferior a 0,5 átomos por ion a energías iónicas de 100 eV, e incluso con mayor preferencia entre 0,2 átomos por ion a energías iónicas de 100 eV.

Cuando un gas formador de plasma, como oxígeno o nitrógeno, entra en contacto con las superficies emisoras de electrones de los electrodos sin recubrimiento, el gas formador de plasma puede reaccionar químicamente con estas superficies para producir productos de reacción. La formación de tales productos de reacción puede interferir con la uniformidad del plasma y tener un impacto negativo en las películas depositadas. Por ejemplo, cuando se usan electrodos de acero inoxidable para formar un plasma de oxígeno, el oxígeno reacciona con la superficie de los electrodos de acero inoxidable, provocando la formación de una delgada capa de óxido en la superficie de los electrodos. Eventualmente, los productos de reacción pueden acumularse y formar nódulos no conductores. La formación de productos de reacción tales como capas de óxido y nódulos no conductores en las superficies del electrodo formador de plasma inhibe la formación de plasma en la superficie del electrodo en el que se forman. Para mantener una potencia constante, el voltaje suministrado a los electrodos debe aumentarse durante el funcionamiento prolongado de una fuente de plasma.

Por consiguiente, es ventajoso proporcionar un material de recubrimiento de electrodo que sea suficientemente resistente químicamente al plasma elegido en términos tanto de especies de gas como de nivel de entrada de potencia. Aunque un material de recubrimiento, como el carbono, puede ser suficientemente resistente a la pulverización catódica, si se combina con un gas de plasma incompatible, como el oxígeno, no se logrará un rendimiento suficiente. En este ejemplo, la reacción química entre el recubrimiento y el plasma erosionará rápidamente el recubrimiento. Además, en algunos casos, la reacción química entre el material de recubrimiento y el plasma producirá productos de reacción que son perjudiciales para el procedimiento de recubrimiento. Además, el aumento de la entrada de potencia al electrodo recubierto generará un aumento de la energía del plasma y el calentamiento de la superficie del electrodo, lo que puede facilitar las reacciones entre los materiales de recubrimiento del electrodo y los gases de plasma que de otro modo no se producirían. Por ejemplo, con oxígeno usado como gas de plasma en una fuente de plasma de tipo cátodo hueco a niveles de entrada de potencia relativamente altos (por ejemplo, mayor o igual a 20 o 40 kW por metro lineal de longitud de plasma), los recubrimientos de carbono erosionarán rápidamente, el recubrimientos de carburo de cromo formarán un desecho de partículas delgadas y en general, todas las piezas tendrán un tamaño inferior a 0,5 mm, mientras que los recubrimientos de carburo de tungsteno formarán un número mucho menor de partículas más grandes de varios tamaños de menos de alrededor de 4 mm. Los metales o las aleaciones de metales usados para aglutinantes o enchapados deben ser igualmente resistentes y también producir subproductos aceptables para el procedimiento a un nivel de entrada de potencia requerido.

En realizaciones ejemplares de la presente invención, los recubrimientos de reducción de macropartículas son conductores; es decir tener una resistividad menor que 107 ohm cm, preferentemente menos de 105 ohm cm, e incluso con mayor preferencia menos de 103 ohm cm.

Los inventores han descubierto sorprendentemente que los materiales seleccionados usados solos y/o en diversas combinaciones son capaces de producir un recubrimiento capaz de reducir la generación de macropartículas en comparación con el uso de electrodos sin recubrimiento. Los materiales de recubrimiento descritos en la presente memoria se seleccionaron como materiales de recubrimiento porque tienen una o más de las propiedades ventajosas enumeradas anteriormente, que incluyen alta dureza, alto punto de fusión, alta resistencia a la reacción/oxidación y/o bajo rendimiento de pulverización catódica.

En una primera realización, los recubrimientos de reducción de macropartículas son materiales conductores que comprenden metales seleccionados caracterizados por enlaces iónicos o covalentes. Los recubrimientos de acuerdo con esta realización pueden comprender elementos seleccionados del grupo que consiste en boro, carbono, nitrógeno, aluminio, silicio, metales de transición o combinaciones de los mismos. Por ejemplo, los recubrimientos pueden comprender carburo de boro, carburo de silicio o carburo de aluminio. Los recubrimientos de acuerdo con esta realización pueden comprender además un segundo material, seleccionado del grupo que consiste en tungsteno, cromo, titanio, molibdeno y circonio. Por ejemplo, los recubrimientos pueden comprender carburo de tungsteno (WC) o carburo de cromo (Cr³C²). Los recubrimientos de reducción de macropartículas de la primera realización pueden comprender uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en óxidos conductores y cerámicas. Pocos materiales cerámicos exhiben la conductividad requerida para proporcionar la generación de plasma cuando se aplican a la superficie de un electrodo. Sin embargo, los inventores han descubierto sorprendentemente que las cerámicas conductoras seleccionadas, que incluyen carburo de tungsteno, carburo de boro, carburo de silicio, carburo de aluminio y carburo de cromo, son suficientemente conductoras para permitir la formación de plasma cuando se depositan sobre la superficie de un electrodo formador de plasma, mientras que también sirviendo como recubrimientos de reducción de macropartículas efectivos. En otras realizaciones, los recubrimientos pueden lograr conductividad mediante la mezcla del material de recubrimiento con un dopante. Por ejemplo, se puede usar óxido de indio dopado con estaño para formar un recubrimiento conductor que consiste en una solución sólida de In²O³ y SnO².

En esta primera realización, la energía de enlace molecular, en gran medida, determina el grado de dureza, punto de fusión, resistencia a la oxidación y rendimiento de la pulverización catódica. La energía de enlace se puede cuantificar en unidades de electronvoltios (eV) por molécula. Los inventores han descubierto que, con el aumento de la energía de enlace de los recubrimientos, se reduce la generación de macropartículas y que los recubrimientos que tienen energías de enlace superiores a 12 eV por molécula son particularmente ventajosos. Ejemplos de tales recubrimientos que tienen altas energías de enlace (más de 12 eV por molécula) incluyen recubrimientos que comprenden compuestos de metal-carbono (carburos), tales como carburo de titanio, carburo de circonio, carburo de hafnio, carburo de cromo y carburo de tántalo.

Además, en otras realizaciones, los recubrimientos de reducción de macropartículas pueden comprender metales o aleaciones de metales seleccionados. Los recubrimientos de acuerdo con esta realización comprenden preferentemente más del 50 por ciento en peso de uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en cobalto, molibdeno, níquel, cromo y sus aleaciones. Opcionalmente, los recubrimientos pueden comprender además menos de o igual al 49 por ciento en peso de aluminio o silicio. Los recubrimientos de acuerdo con esta realización pueden contener enlaces iónicos o covalentes.

Las consideraciones principales para la selección del material de recubrimiento de reducción de macropartículas son una resistencia suficiente a la reacción química con el gas de plasma y un rendimiento de pulverización catódica suficientemente bajo cuando se expone al plasma. Los rendimientos de la pulverización generalmente deben ser inferiores a aproximadamente 1 átomo por ion cuando se exponen a iones de argón con energías de aproximadamente 500 eV. Con mayor preferencia, los rendimientos de la pulverización catódica deberían ser inferiores a aproximadamente 0,5 átomos por ion cuando se exponen a iones argón con energías de aproximadamente 500 eV. En los casos en que el rendimiento de la pulverización catódica está en el intervalo de aproximadamente 0,5 átomos por ion a 1 átomo por ion cuando se expone a iones de argón con energías de aproximadamente 500 eV, los inventores han descubierto sorprendentemente que la combinación de recubrimiento de electrodo, geometría de electrodo, gas de plasma, y la potencia de entrada de plasma se puede configurar de modo que la mayoría de los átomos pulverizados se vuelvan a depositar en superficies opuestas de los electrodos sin formar partículas en suspensión, al contribuir de forma efectiva al recubrimiento general del electrodo. Esto proporciona una erosión neta mínima del recubrimiento y una formación mínima de residuos, incluso mientras el recubrimiento sufre una pulverización catódica sustancial. Los materiales de recubrimiento que tienen este resultado sorprendente incluyen, por ejemplo, aleaciones de cobalto y nicromo.

En determinadas realizaciones alternativas, uno o más de los materiales enumerados anteriormente se pueden combinar para formar un recubrimiento.

Los recubrimientos de la presente invención pueden depositarse sobre superficies de electrodos emisores de electrodos mediante el uso de procedimientos que son bien conocidos en la técnica, incluyendo recubrimiento por pulverización, galvanoplastia, deposición química en fase vapor (CVD) y deposición física en fase vapor (PVD). Si una técnica de recubrimiento particular es apropiada para recubrir una superficie emisora de electrones para su uso en una aplicación particular, se requieren varias consideraciones. Primero, la técnica debe poder producir un recubrimiento con una densidad y porosidad deseables para la aplicación particular, pero con impurezas mínimas, tales como impurezas de óxido o nitruro. La técnica también debería poder producir un recubrimiento de un grosor apropiado que resista un desprendimiento o agrietamiento sustancial.

Los recubrimientos de la presente invención pueden depositarse sobre electrodos mediante recubrimiento por pulverización térmica de acuerdo con procedimientos estándares conocidos por los expertos en la técnica. El recubrimiento por pulverización térmica se puede usar para producir recubrimientos con la composición, estructura, morfología y espesor deseados. Existen varias técnicas de recubrimiento por pulverización térmica diferentes, que incluyen la pulverización de plasma, la pulverización por detonación, la pulverización por arco de alambre, la pulverización con llama, la pulverización de oxígeno-combustible a alta velocidad, la pulverización en caliente y la pulverización en frío. Los recubrimientos de la presente invención se depositan preferentemente mediante recubrimiento por pulverización térmica de plasma. Sin embargo, la elección de un procedimiento en particular dependerá del material exacto a depositar, el equipo preferido y las preocupaciones presupuestarias.

En algunas realizaciones de la presente invención, se añade un aglutinante a la composición de recubrimiento antes de la deposición para aumentar la adhesión y durabilidad del recubrimiento sobre la superficie del electrodo. El aglutinante puede comprender un solo material, como cobalto, molibdeno, níquel o cromo. Alternativamente, el aglutinante puede comprender una mezcla de materiales, como una mezcla de níquel y cromo o una mezcla de níquel y cobalto. En algunas realizaciones, el aglutinante comprende aproximadamente del 5-30 por ciento en peso del recubrimiento final. Con mayor preferencia, el aglutinante comprende del 10-15 por ciento en peso del recubrimiento final.

Los recubrimientos de reducción de macropartículas de la presente invención son lo suficientemente gruesos para proteger las superficies emisoras de electrones, pero no demasiado gruesos para despegarse o agrietarse del estrés térmico. Sin embargo, los recubrimientos de reducción de macropartículas pueden tener una amplia gama de espesores y aun así lograr los efectos beneficiosos descritos en la presente memoria. Preferentemente, los recubrimientos tienen un grosor en el intervalo de 100-500 pm. Sin embargo, los recubrimientos pueden tener un grosor comprendido entre 1 y 100 pm.

Los recubrimientos de reducción de macropartículas de la presente invención se pueden aplicar a una porción de un electrodo, es decir la porción del electrodo que genera e interactúa con el plasma, de manera que el electrodo está al menos parcialmente recubierto con el recubrimiento de reducción de macropartículas. Los recubrimientos de reducción de macropartículas de la presente invención se pueden aplicar alternativamente a todo el electrodo, de modo que el electrodo esté completamente recubierto con el recubrimiento de reducción de macropartículas. El recubrimiento de reducción de macropartículas también se puede aplicar al orificio de salida de plasma de un electrodo de cátodo hueco.

La Figura 2 muestra dos electrodos recubiertos con recubrimientos de reducción de macropartículas de acuerdo con diversas realizaciones de la invención. Los electrodos 13 pueden colocarse en una fuente de plasma y configurarse para producir un plasma. Cada uno de los electrodos primero y segundo encierra sustancialmente un volumen que contiene gas alargado, es decir, una cavidad de cátodo hueca. Los electrodos de cátodo hueco pueden extenderse sustancialmente en paralelo entre sí y estar orientados perpendicularmente a la dirección de movimiento del sustrato 11 a tratar. En algunas realizaciones menos comunes, los cátodos huecos pueden estar orientados en ángulo con la dirección de movimiento del sustrato. Los electrodos de cátodo hueco primero y segundo están rodeados esencialmente por material aislante (no mostrado). Tanto el primer como el segundo electrodo de cátodo hueco están provistos de una entrada de gas para el gas de formación de plasma y de una salida de plasma 32 para el gas de plasma ionizado.

Se aplica un recubrimiento 21 a toda la cavidad interior 12 de cada uno de los dos electrodos 13 de cátodo hueco, para proteger los electrodos 13 de la pulverización catódica provocada por el plasma 16 producido dentro de la cavidad 12. El recubrimiento 21 se aplica además al orificio 32 de salida de plasma de cada electrodo 13 de cátodo hueco. El recubrimiento 21 evita sustancialmente la formación de desechos particulados que pueden caer sobre el sustrato 11 durante la deposición de un recubrimiento de película delgada. El recubrimiento 21 también ayuda a estabilizar la tensión de funcionamiento del dispositivo de plasma durante el funcionamiento a largo plazo.

Los electrodos recubiertos de la presente invención pueden incorporarse en una amplia gama de dispositivos, que incluyen fuentes de plasma y fuentes de iones. A continuación, se describen varias realizaciones de ejemplo de fuentes de plasma que incorporan electrodos recubiertos con recubrimientos de reducción de macropartículas de acuerdo con varios aspectos de la presente invención.

En una realización, se proporciona una fuente de plasma, en la que la fuente de plasma comprende al menos dos electrodos conectados entre sí mediante una fuente de energía de CA. La fuente de energía de CA suministra un voltaje bipolar variable o alterno a los dos electrodos. Cada uno de los dos electrodos está recubierto con un recubrimiento de reducción de macropartículas. La fuente de energía bipolar impulsa inicialmente un primer electrodo a un voltaje negativo, lo que permite la formación de plasma, mientras que el segundo electrodo se impulsa a un voltaje positivo para que sirva como ánodo para el circuito de aplicación de voltaje. Esto luego impulsa el primer electrodo a un voltaje positivo e invierte las funciones de cátodo y ánodo. Cuando uno de los electrodos se vuelve negativo, se forma una descarga dentro de la cavidad correspondiente. El otro cátodo luego forma un ánodo, lo que hace que los electrones escapen del plasma y viajen al otro lado, completando así un circuito eléctrico. Generalmente, en las condiciones del procedimiento que son útiles para el recubrimiento o el tratamiento de superficies, los electrodos de la presente invención se enfrían mucho con agua. Las fuentes de plasma de acuerdo con la invención no requieren electrodos adicionales, rejillas de aceleración, campos magnéticos, derivaciones o neutralizadores. Por tanto, son menos complejos y, por tanto, menos costosos que otras fuentes de plasma. Sin embargo, cuando se desee por razones particulares, se pueden usar imanes y/o electrodos adicionales junto con la disposición de cátodos huecos de acuerdo con la presente invención.

La Figura 3 muestra una fuente de plasma de doble cátodo hueco de acuerdo con varios aspectos de la presente invención. El cátodo hueco 13 está dispuesto muy cerca y alineado sustancialmente en paralelo a un segundo cátodo hueco 13. Cada cátodo hueco 13 tiene un orificio de salida de plasma 32 que está configurado para enfrentarse al sustrato 11. Los cátodos huecos están configurados de modo que la distancia entre las boquillas de plasma esté en el intervalo de 50 a 400 mm. El material 14 eléctricamente aislante está dispuesto alrededor de los cátodos huecos y restringe la formación de emisiones de plasma extrañas en las superficies externas de los electrodos.

Cada uno de los cátodos huecos 13 está compuesto de materiales emisores de electrones, y la porción de cada cátodo hueco que genera e interactúa con el plasma está recubierta con un recubrimiento 21 de reducción de macropartículas. Este recubrimiento también se puede aplicar a los orificios de salida de plasma 32, si se desea. Durante el funcionamiento de la fuente de plasma, los recubrimientos 21 están en contacto directo con el gas formador de plasma y son sustancialmente resistentes a la reacción química con el gas formador de plasma. Cuando la fuente de plasma se hace funcionar de forma continua durante períodos de tiempo prolongados, los recubrimientos 21 son sustancialmente resistentes a la reacción química con el gas formador de plasma durante al menos 100 horas, o al menos 300 horas de funcionamiento prolongado. Además, en las realizaciones, el recubrimiento es resistente a la reacción química con el gas formador de plasma cuando la entrada de potencia por metro de longitud del plasma es superior a 20 kw o superior a 40 kw. Los recubrimientos 21 protegen así los electrodos, que de otro modo reaccionarían con el gas de plasma y prolongarían su vida útil.

Los dos cátodos huecos están separados por un espacio 20 que contiene gas. Los cátodos huecos están conectados eléctricamente entre sí de manera bipolar y desfasada a través de una fuente de energía de CA (no mostrada), como se describió anteriormente. Las áreas de oscilación electrónica 16, que tiene lugar dentro de la cavidad de los cátodos huecos, se muestran en la Figura 3. Esta fuente de plasma de cátodo hueco está dispuesta con un tubo de entrada de gas precursor y un colector 19 para el suministro de gases precursores destinados a ser depositados por PECVD. En la realización de la Figura 3, los colectores 19 de gas reactivo están hechos de material no conductor de electricidad. Sin embargo, estos colectores de gas pueden estar hechos de material eléctricamente conductor si, como entenderán los expertos en la técnica, se proporciona un aislamiento adecuado entre el colector y los electrodos. También se proporcionan tubos 18 para el suministro de gases reactivos.

Cuando se aplica una diferencia de voltaje a través de los cátodos huecos 13, se crea un plasma. El voltaje suministrado a la fuente de plasma puede estar en un intervalo de aproximadamente 100 voltios a aproximadamente 2000 voltios. Un intervalo típico es de aproximadamente 300 voltios a aproximadamente 1200 voltios; o, más específicamente, de 400 voltios a 700 voltios. Las fuentes de plasma de la presente invención pueden usarse a densidades de potencia extremadamente altas. En las realizaciones, la densidad de potencia es superior a 20 kw, o superior a 40 kw de entrada de potencia por metro de longitud de plasma.

Las polaridades de los dos electrodos en la fuente de plasma de cátodo hueco cambian de positivo a negativo a una frecuencia predeterminada, y el plasma se esparce y se vuelve uniforme. El espacio que existe entre las boquillas de plasma de los dos electrodos es por donde fluye la corriente eléctrica. Se puede hacer que este espacio varíe en distancia en función de los parámetros de recubrimiento que se usarán. Esta distancia puede estar entre aproximadamente 1 mm y aproximadamente 0,5 metros y está determinada, en parte, por el diseño del aparato de formación de plasma y la presión del gas de funcionamiento que rodea los electrodos.

Son posibles diferentes disposiciones y formas para una salida de plasma y una boquilla 32. Por lo general, son una serie de agujeros. También pueden comprender una ranura u orificio alargado. Existe una caída de presión de gas entre las cavidades del cátodo hueco y el exterior, es decir, la cámara de vacío. Se mantiene un nivel de presión suficientemente alto para mantener un plasma estable en la cavidad del cátodo 12 y se logra una salida del gas ionizado desde la cavidad hacia el exterior. Las boquillas 32 separan así los electrodos de la atmósfera del procedimiento de recubrimiento en la cámara de vacío y, por lo tanto, reducen la probabilidad de ensuciamiento del precursor de recubrimiento inyectado.

El plasma producido es un plasma lineal largo (por ejemplo, > 0,5 metros), estable y uniforme, beneficioso para los procedimientos PECVD, y se genera sin depender de la deriva de electrones de circuito cerrado (por ejemplo, el efecto Hall).

Las cavidades de cátodos huecos de polaridad opuesta deben estar eléctricamente aisladas entre sí. Por consiguiente, en el dispositivo PECVD de la Figura. 3, alrededor de cada uno de los cátodos huecos 12, se proporciona aislamiento 14. El aislamiento puede comprender un aislamiento dieléctrico sólido o un espacio oscuro. El ancho del espacio oscuro depende de la presión y puede ser de aproximadamente 0,3 mm a aproximadamente 3 mm en el intervalo de presión de aproximadamente 1 milibar a aproximadamente 10-3 milibar.

Para el recubrimiento o tratamiento de superficies de sustratos de gran superficie, los cátodos huecos pueden alargarse a longitudes de al menos 2 a 3 metros. En la Figura 3, el alargamiento se produciría en la dirección hacia arriba o saliendo del plano del papel.

Se muestra en la Figura 4 una realización de una fuente de plasma de cátodo hueco de acuerdo con varios aspectos de la presente invención. La Figura 4 es similar a la Figura 3 porque ambas realizaciones representan cátodos huecos dispuestos adyacentes. En la Figura 4, sin embargo, el número de cátodos huecos se ha incrementado de 2 a 4, para formar una serie de cátodos huecos dispuestos adyacentes. El número exacto de cátodos huecos no está particularmente limitado y puede ajustarse según se desee, como reconocerán los expertos en la técnica a la vista de la divulgación en la presente memoria. Normalmente, se pueden usar 4, 6 u 8 cátodos huecos, pero se pueden usar más de 8, si se desea.

Las regiones de los cátodos huecos 13, 13' que generan e interactúan con el plasma están cubiertas con un recubrimiento 21 de reducción de macropartículas. Además, los orificios 32 de salida de plasma de cada cátodo hueco pueden recubrirse con el recubrimiento 21 de reducción de macropartículas. En el dispositivo de la Figura 4, los cátodos huecos 13, 13' están conectados eléctricamente con voltajes que alternan en fase. Los cátodos huecos 13 pueden estar desfasados con los cátodos huecos 13', sin embargo, son posibles configuraciones de polaridad alternativas. Por tanto, cada cátodo hueco de la matriz puede tener a cada lado un cátodo hueco que está fuera de fase de voltaje. Cada uno de los cátodos huecos está rodeado por un aislamiento 14. El aislamiento puede comprender un aislante sólido o un espacio oscuro. El ancho del espacio oscuro depende de la presión y puede ser de aproximadamente 0,3 mm a aproximadamente 5 mm en el intervalo de presión de aproximadamente 1 milibar a aproximadamente 10-3 milibar. Las caras exteriores de los cátodos huecos en cada extremo de la matriz y en la parte posterior de la matriz también están cubiertas por material aislante para reducir la formación de plasma en la parte posterior o los lados del dispositivo PECVD de la Figura 4.

Puede suministrarse gas reactivo directamente en la región de oscilación de electrones a través de tubos 18. Como ejemplo no limitativo, si se desea una capa de tipo oxinitruro, el colector de gas reactante se puede suministrar con oxígeno y nitrógeno.

Los colectores 19 de gases precursores se pueden suministrar con diferentes gases precursores de modo que se forme una deposición de múltiples capas sobre el sustrato 11 a medida que pasa por la fuente de plasma de la Figura 4. Las realizaciones adicionales pueden incluir proporcionar un gas de plasma inerte y hacer que el gas reactante y el gas precursor se suministren a través de los colectores precursores, ya sea como una mezcla de gases o desde pares de colectores. Como ejemplo no limitativo, si un sistema de recubrimiento de vidrio de: vidrio/SiO²/ TiO²/SnO² si se desea, se pueden suministrar tres colectores consecutivos de gases precursores con los gases precursores apropiados que comprenden silicio, titanio y estaño, respectivamente. En los casos en los que se desee una tasa de deposición muy alta para un solo material, se puede inyectar el mismo gas precursor en más de un colector 19 de precursor. La velocidad de deposición de al menos aproximadamente 0,2 pm/segundo que se logra con esta configuración puede multiplicarse entonces por el número de pares de cátodos huecos. (por ejemplo, un par de cátodos huecos corresponde a una tasa de deposición de al menos aproximadamente 0,2 pm/segundo; dos pares de cátodos huecos corresponden a una tasa de deposición de al menos aproximadamente 0,4 pm/ segundo; tres pares de cátodos huecos corresponden a una velocidad de deposición de al menos aproximadamente 0,6 pm/segundo).

En la realización de la Figura 4, los colectores 19 de gas precursor están hechos de un material no conductor de electricidad. Sin embargo, estos colectores de gas pueden estar hechos de material eléctricamente conductor si, como entenderán los expertos en la técnica, se proporciona un aislamiento adecuado entre el colector y los electrodos.

Para el recubrimiento o tratamiento de superficies de sustratos de gran superficie, los cátodos huecos pueden alargarse a longitudes de al menos 2 a 3 metros. En la Figura 4, el alargamiento se produciría en la dirección hacia arriba o saliendo del plano del papel.

El tamaño de la cavidad interna del cátodo hueco en una fuente de plasma de cátodo hueco cambia con la presión. Como se menciona en la presente memoria, el tamaño de la cavidad del cátodo hueco es la distancia característica del cátodo hueco, una medida del tamaño de la región de oscilación electrónica. Las presiones típicas de la cavidad interna pueden ser de aproximadamente 1 milibar a aproximadamente 10-2 milibar. A una presión de la cavidad interna de aproximadamente 0,5 milibares a aproximadamente 1 milibar, la distancia óptima puede ser de aproximadamente 2 mm a aproximadamente 50 mm. Una distancia preferida es de aproximadamente 10 mm a aproximadamente 50 mm. A una presión de gas de funcionamiento de aproximadamente 10-2 milibares, la distancia óptima puede ser de aproximadamente 10 mm a aproximadamente 100 mm. Las distancias más grandes pueden permitir la formación de plasma en estos intervalos de presión más bajos, sin embargo, la limitación de tamaño comienza a plantear preocupaciones prácticas para la fabricación del dispositivo. Una distancia preferida en este caso es de aproximadamente 50 mm a aproximadamente 100 mm. La longitud del plasma de acuerdo con la presente invención se puede hacer tan larga o tan corta como sea necesario mediante la variación de la longitud de las superficies emisoras de electrones. Los plasmas de acuerdo con la presente invención se pueden fabricar para que sean muy largos, es decir, superiores a 0,5 metros.

Las ventajas mencionadas anteriormente de las fuentes de plasma de acuerdo con la presente invención tienen un impacto directo en el campo de los recubrimientos de gran superficie, tales como los recubrimientos de vidrio de gran superficie. Los sustratos de vidrio están recubiertos con películas delgadas que incluyen, entre otras: 1) películas delgadas dieléctricas; 2) películas delgadas conductoras transparentes; 3) películas delgadas semiconductoras; y 4) películas delgadas de control solar. Con respecto a los grupos de recubrimientos antes mencionados, las propiedades tales como cristalinidad, tensión de tracción y porosidad se pueden adaptar mediante el ajuste de ciertos parámetros de deposición de las fuentes de plasma de acuerdo con la presente invención.

Los diferentes materiales que pueden depositarse mediante los dispositivos y procedimientos de plasma de acuerdo con la presente invención no se limitan particularmente a materiales dieléctricos, materiales conductores transparentes y/o materiales semiconductores. Si se desea, se pueden depositar materiales orgánicos con los dispositivos y procedimientos de plasma de acuerdo con la presente invención. Por ejemplo, un monómero orgánico que se somete a un plasma de los dispositivos de plasma descritos en la presente memoria recibiría suficiente energía para someterse a la polimerización.

Las siguientes realizaciones de la presente invención no pretenden ser limitantes de ninguna manera. Los expertos en la técnica reconocerán y apreciarán cómo adaptar los dispositivos y procedimientos descritos en la presente memoria sin apartarse del ámbito de la presente invención.

Ejemplo 1

Los recubrimientos de reducción de macropartículas reducen la acumulación de macropartículas en un sustrato durante el funcionamiento prolongado de la fuente de plasma

Los inventores buscaron determinar la capacidad de los recubrimientos de reducción de macropartículas de la presente invención para reducir la formación de macropartículas sobre un sustrato durante el funcionamiento prolongado de la fuente de plasma. Se realizó una primera prueba mediante el uso de una fuente de plasma de cátodo hueco que comprendía dos electrodos de acero inoxidable sin recubrimiento ("SS simple de 2kw"). Estos electrodos se dispusieron sustancialmente paralelos entre sí, y la distancia entre los centros de cada cavidad de cátodo hueco fue de 116 mm. La longitud del plasma fue de 100 mm, medida a lo largo de la longitud de cada electrodo, es decir, entre los centros de las boquillas de plasma más alejadas de cada electrodo. La fuente de plasma se colocó sobre un sustrato cerámico y se usó para generar plasma durante un tiempo de ejecución de aproximadamente 160 horas. Esta prueba se repitió con un electrodo de acero inoxidable sin recubrimiento separado en las mismas condiciones ("SS simple de 2kw # 2").

Se realizó una segunda prueba mediante el uso de una fuente de plasma de cátodo hueco en la que un recubrimiento de reducción de macropartículas que comprende carburo de tungsteno (WC) y un aglutinante de cobalto al 12 % se recubrió por pulverización sobre las superficies generadoras de plasma de dos electrodos de cátodo hueco de acero inoxidable ("recubierto con WC de 2kW"). El recubrimiento se aplicó con un procedimiento de pulverización de plasma hasta un espesor de aproximadamente 100 pm. Estos electrodos se dispusieron sustancialmente paralelos entre sí, y la distancia entre el centro de cada cavidad de electrodo fue de 116 mm. Esta fuente de plasma se colocó sobre un sustrato cerámico y se usó para generar un plasma durante un tiempo de ejecución que duró aproximadamente 140 horas.

Durante las pruebas con los electrodos de acero inoxidable sin recubrimiento (SS simple de 2kwy SS simple de 2kw # 2), se acumularon macropartículas en el sustrato colocado debajo de los electrodos. Durante la prueba mediante el uso de la fuente de plasma que incorpora electrodos recubiertos con un recubrimiento de reducción de macropartículas (recubierto de WC de 2kW), se acumuló un número significativamente reducido de macropartículas en el sustrato. Estos datos se muestran en la Figura 5.

Las partículas que se acumularon durante cada prueba tenían una forma irregular. Por lo tanto, las partículas se midieron en su dimensión más larga. En las pruebas que usaron electrodos de acero inoxidable sin recubrimiento (SS simple de 2kw y SS simple de 2kw # 2), las macropartículas que tenían una longitud superior a 1 mm comenzaron a acumularse después de 20 horas de tiempo de ejecución del plasma. Las macropartículas continuaron acumulándose a lo largo de la duración del experimento. En las pruebas que usaron electrodos de acero inoxidable recubiertos (recubiertos con WC de 2 kW), no se registró la aparición en el sustrato de macropartículas que tenían una longitud superior a 1 mm hasta aproximadamente 120 horas de tiempo de ejecución del plasma. Aunque las macropartículas continuaron apareciendo durante la duración del experimento, el recuento de partículas acumuladas al final del experimento se redujo significativamente cuando se usaron electrodos recubiertos en comparación con el recuento de partículas acumuladas en el mismo punto de tiempo en cualquiera de las pruebas que usaron electrodos de acero inoxidable sin recubrimiento. Por consiguiente, los datos presentados en la Figura 5 demuestran que proporcionar un recubrimiento de reducción de macropartículas en electrodos generadores de plasma es efectivo para reducir la formación de material particulado y desechos en un sustrato colocado debajo de los electrodos durante el funcionamiento prolongado de la fuente de plasma. Además, el plasma no eliminó el recubrimiento en sí durante esta prueba. Los recubrimientos protegieron así eficazmente los electrodos de acero inoxidable de la fuente recubierta, redujeron la formación de macropartículas, y prolongaron la vida útil de los electrodos.

Ejemplo 2

Los recubrimientos de reducción de macropartículas reducen la formación de macropartículas en la cavidad interior de los electrodos de cátodo hueco durante el funcionamiento prolongado de la fuente de plasma

Los inventores buscaron determinar la capacidad de los recubrimientos de reducción de macropartículas de la presente invención para reducir la formación de macropartículas en la cavidad interior de los electrodos de cátodo hueco durante el funcionamiento prolongado de la fuente de plasma.

La Figura 6 muestra los resultados de un experimento en el que se proporcionaron y configuraron electrodos de cátodo hueco en una fuente de plasma. La cavidad interna de los cátodos huecos, donde se produce la formación de plasma, estaba sin recubrimiento (Plain SS) o estaba recubierto con un recubrimiento de carburo de tungsteno (recubierto con WC). El recubrimiento tenía aproximadamente 100 pm de grosor y comprendía un aglutinante de cobalto al 12 %. Las fuentes de plasma se usaron para generar plasma durante un período de tiempo predeterminado superior a 100 horas. Específicamente, el período de tiempo predeterminado fue de entre 100-200 horas. Después de completar este tiempo de ejecución, se retiraron los cátodos huecos y se pesaron los desechos internos sueltos que se habían acumulado en sus cavidades interiores. Se calcularon las velocidades medias de formación de desechos internos (gramos/hora) y se indican en la Figura 6. Cuando la potencia suministrada a los electrodos era de 2 kW, se formaban desechos en la cavidad interior de los electrodos sin recubrimiento. Sin embargo, la formación de desechos era casi indetectable cuando los electrodos recubiertos se usaban para generar plasma cuando la potencia proporcionada a los electrodos era de 2 kW. Cuando la potencia proporcionada a los electrodos se incrementó a 4 kW, la velocidad de formación de desechos aumentó significativamente en los electrodos sin recubrimiento. La velocidad de formación de desechos en los electrodos recubiertos se redujo significativamente en comparación con los cátodos huecos sin recubrimiento a 4 kW de potencia.

Por consiguiente, los datos presentados en la Figura 6 demuestran que proporcionar un recubrimiento de reducción de macropartículas en electrodos generadores de plasma es efectivo para reducir la formación de material particulado y desechos en las superficies de los electrodos, por ejemplo, en la cavidad interna de un cátodo hueco, durante el funcionamiento prolongado de la fuente de plasma.

Ejemplo 3

Los recubrimientos de reducción de macropartículas estabilizan la salida de voltaje durante el funcionamiento prolongado de la fuente de plasma

Los inventores buscaron determinar la capacidad de los recubrimientos de reducción de macropartículas de la presente invención para reducir la deriva de voltaje de una fuente de plasma durante el funcionamiento prolongado. Se comparó el voltaje de salida entre una fuente de plasma de cátodo hueco que incorpora electrodos de acero inoxidable sin recubrimiento y una fuente de plasma de cátodo hueco similar que incorpora electrodos recubiertos con un recubrimiento de reducción de macropartículas, durante el funcionamiento prolongado de las fuentes de plasma.

En la primera prueba, se usó una fuente de plasma de cátodo hueco que comprende dos electrodos de acero inoxidable sin recubrimiento para generar un plasma para una prueba de funcionamiento que duró al menos 144 horas, a una densidad de potencia de 20 kW/m. Como se muestra en la Figura 7A, la tensión de funcionamiento aumentó en aproximadamente 20 voltios durante el transcurso de la prueba de funcionamiento. Cuando se aumentó la potencia a 40 kw/m en una prueba similar, el voltaje aumentó en aproximadamente 40 voltios durante el transcurso de la prueba, como se muestra en la Figura 7C. Las caídas de voltaje de corta duración que se muestran en los gráficos se deben al cambio de presión durante la extracción y reinserción de los sustratos.

En una segunda prueba, se colocó una fuente de plasma de cátodo hueco que incorporaba superficies emisoras de electrones de acero inoxidable recubiertas con un recubrimiento de aproximadamente 100 pm de espesor sobre un sustrato y se usó para generar un plasma para una ejecución de prueba que duró al menos 144 horas a una densidad de potencia de 20 kW/m. El recubrimiento comprendía carburo de tungsteno (WC) con un aglutinante de cobalto al 12 %. Como se muestra en la Figura 7B, la tensión de funcionamiento se mantuvo más estable en comparación con la ejecución con electrodos sin recubrimiento. Durante esta prueba con electrodos recubiertas, el voltaje descendió menos de 10 voltios en el transcurso de la ejecución. Cuando se aumentó la potencia a 40 kw/m en una prueba similar, el voltaje fue aproximadamente constante durante el transcurso de la prueba, como se muestra en la Figura 7D. Como se indicó anteriormente, las caídas de voltaje de corta duración que se muestran en los gráficos se deben al cambio de presión durante la extracción y reinserción de los sustratos.

Puede verse comparando la salida de voltaje de los electrodos recubiertos de la Figura 7B (o Figura 7D) y los electrodos de acero inoxidable sin recubrimiento de la Figura 7A (o Figura 7C) que los electrodos recubiertos produjeron un voltaje de salida más estable durante el funcionamiento prolongado de la fuente de plasma en comparación con los electrodos sin recubrimiento. Más específicamente, los recubrimientos evitaron la deriva de voltaje durante el funcionamiento prolongado de las fuentes de plasma.

Si bien la presente invención ha sido descrita con respecto a realizaciones específicas, no se limita a los detalles específicos establecidos, sino que incluye varios cambios y modificaciones que pueden sugerir a los expertos en la técnica, todos cayendo dentro del ámbito de la invención como definido por las siguientes reivindicaciones.

Claims (21)

REIVINDICACIONES

1. Una fuente de plasma que comprende:

un primer electrodo (13, 13') y un segundo electrodo (13, 13') separados por un espacio que contiene gas (20), los electrodos comprenden superficies emisoras de electrones que tienen una longitud, en la que un recubrimiento de reducción de macropartículas (21) se deposita sobre al menos una porción de las superficies emisoras de electrones de cada uno del primer electrodo (13, 13') y el segundo electrodo (13, 13');

una fuente de energía a la que se conectan eléctricamente el primer y segundo electrodos (13, 13') configurada para suministrar un voltaje que alterna entre positivo y negativo para provocar que el voltaje suministrado al primer electrodo (13, 13') esté desfasado con el voltaje suministrado al segundo electrodo (13, 13') y crear una corriente que fluye entre los electrodos (13, 13');

en la que la corriente crea un plasma (15) entre los electrodos (13, 13') que es sustancialmente uniforme a lo largo de las superficies emisoras de electrones;

en la que el primer y segundo electrodos (13, 13') están protegidos del contacto con el plasma (15) por el recubrimiento de reducción de macropartículas (21); y

en la que el recubrimiento de reducción de macropartículas (21) es resistente a la formación de material particulado.

2. La fuente de plasma de la reivindicación 1, en la que el plasma (15) es sustancialmente uniforme a lo largo de las superficies emisoras de electrones en ausencia sustancial de deriva de electrones en circuito cerrado.

3. La fuente de plasma de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en la que la fuente de plasma está configurada para depositar un recubrimiento mediante el uso de deposición química en fase de vapor mejorada con plasma (PECVD).

4. La fuente de plasma de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la fuente de plasma se proporciona con una potencia de entrada superior a 20 kW, preferentemente superior a 40 kW, por metro lineal de la longitud de las superficies emisoras de electrones.

5. La fuente de plasma de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que el primer electrodo (13, 13') y el segundo electrodo (13, 13') están configurados para producir material particulado reducido en comparación con los electrodos sin recubrimiento.

6. La fuente de plasma de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el recubrimiento de reducción de macropartículas (21) comprende un material que tiene una baja tasa de pulverización catódica en comparación con el acero inoxidable sin recubrimiento cuando se expone al plasma (15).

7. La fuente de plasma de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el recubrimiento de reducción de macropartículas (21) es sustancialmente resistente a la reacción química con el plasma (15).

8. La fuente de plasma de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el material de recubrimiento de reducción de macropartículas (21) tiene una resistividad menor de 105 ohm cm, preferentemente menos de 103 ohm cm.

9. La fuente de plasma de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que el plasma (15) comprende gas argón y el recubrimiento de reducción de macropartículas comprende un material que tiene una tasa de pulverización catódica de menos de 0,5 átomos por ion, preferentemente menos de 0,2 átomos por ion, a energías de iones de 500 eV.

10. La fuente de plasma de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la que el recubrimiento de reducción de macropartículas (21) comprende un material seleccionado del grupo que consiste en boro, carbono, níquel, aluminio, silicio, metales de transición y sus combinaciones.

11. La fuente de plasma de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que el recubrimiento de reducción de macropartículas (21) comprende un material seleccionado del grupo que consiste en carburo de tungsteno, carburo de cromo, carburo de boro, carburo de silicio, carburo de aluminio y óxido de indio dopado con estaño.

12. La fuente de plasma de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en la que el recubrimiento de reducción de macropartículas (21) comprende un material seleccionado del grupo que consiste en tungsteno, cromo, titanio, molibdeno y circonio.

13. La fuente de plasma de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en la que el recubrimiento de reducción de macropartículas (21) comprende un material cerámico conductor y/o un carburo seleccionado del grupo que consiste en carburo de titanio, carburo de circonio, carburo de hafnio, carburo de cromo, y carburo de tántalo, y/o una aleación de metal, y/o más del 50 por ciento en peso de uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en cobalto, molibdeno, níquel, cromo y sus aleaciones, y/o una aleación de metal seleccionada entre níquel-cromo.

14. La fuente de plasma de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en la que el recubrimiento de reducción de macropartículas (21) tiene una tasa de pulverización catódica de menos de 1 átomo por ion, preferentemente menos de 0,5 átomos por ion, cuando se expone a iones de argón con energías de aproximadamente 500 eV, y/o una energía de enlace superior a 12 eV por molécula.

15. La fuente de plasma de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en la que el primer electrodo (13, 13') y el segundo electrodo (13, 13') forman un primer par de electrodos, y la fuente de plasma comprende además al menos un tercer electrodo (13, 13') y un cuarto electrodo (13, 13') que forman un segundo par de electrodos; en la que el primer par y el segundo par de electrodos están dispuestos de forma adyacente en una matriz.

16. La fuente de plasma de la reivindicación 15, en la que el primer electrodo (13, 13') y el segundo electrodo (13, 13') están configurados cada uno para producir una descarga de cátodo hueco, o en la que el primer, segundo, tercer y cuarto electrodos (13, 13') están configurados cada uno para producir una descarga de cátodo hueco.

17. La fuente de plasma de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en la que el recubrimiento de reducción de macropartículas (21) comprende más del 50 por ciento en peso de uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en cobalto, molibdeno, níquel, cromo y sus aleaciones, y además comprende menos de o igual al 49 por ciento en peso de aluminio o silicio.

18. La fuente de plasma de la reivindicación 12 o 17, en la que el recubrimiento de reducción de macropartículas (21) contiene enlaces iónicos o covalentes.

19. Un procedimiento para formar un recubrimiento de película delgada sobre un sustrato (11) que comprende usar la fuente de plasma de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18 para depositar el recubrimiento de película delgada sobre el sustrato (11) mediante el uso de deposición química en fase de vapor mejorada con plasma.

20. El procedimiento de la reivindicación 19, en el que el recubrimiento de reducción de macropartículas (21) está configurado para estabilizar el voltaje de la fuente de plasma al evitar la deriva del voltaje durante un período de tiempo predeterminado durante el funcionamiento de la fuente de plasma.

21. El procedimiento de la reivindicación 20, en el que el período de tiempo predeterminado es superior a 100 horas.