BR112012012002B1

BR112012012002B1 - câmara de tratamento a vácuo com disposição de bobina para estabelecimento de um campo magnético e instalação de tratamento a vácuo

Info

Publication number: BR112012012002B1
Application number: BR112012012002-6A
Authority: BR
Inventors: Siegfried Krassnitzer
Original assignee: Oerlikon Surface Solutions Ag, Pfäffikon
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2010-10-05
Publication date: 2020-11-10
Also published as: JP5816187B2; IN2012DN04904A; KR101453174B1; WO2011060847A1; BR112012012002A2; EP2502255A1; PL2502255T3; EP2502255B1; KR20120117773A; MY159633A; CN102770936B; PT2502255E; JP2013511797A; US9208999B2; CN102770936A; US20120279450A1; ES2482593T3

Abstract

SISTEMA DE BOBINA PARCIAL PARA SIMULAÇÃO DE BOBINAS CIRCULARES PARA DISPOSITIVOS A VÁCUO. A presente invenção refere-se a uma câmara de tratamento a vácuo com disposição de bobina para estabelecimento de um campo magnético na câmara, compreendendo a disposição de bobina ao menos uma primeira bobina parcial e uma segunda bobina parcial, sendo que a primeira bobina parcial e a segunda bobina parcial ficam de tal maneira lado a lado em seção transversal, de preferência em um plano, que ao menos respectivamente um segmento parcial da primeira bobina acompanha essencialmente o curso de um segmento parcial da segunda bobina, sendo a distância do primeiro segmento parcial do segundo segmento parcial ao menos uma ordem de grandeza menor do que a seção transversal da eventualmente menor bobina parcial.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um sistema magnético para instalações a vácuo. A invenção refere-se especialmente a instalações de revestimento com sistema magnético para controle de propriedades de plasma.

[002] Para o controle das propriedades de plasma em instalações de revestimento são empregados, entre outros, sistemas magnéticos para a produção de campos magnéticos. As linhas de campo magnético e intensidade de campo magnético devem então estar distribuídas tão homogeneamente quanto possível no compartimento de revestimento ou no substrato. Um importante método para a produção de campos magnéticos é a disposição de bobinas, especialmente, em uma disposição de “Helmholtz”. Especialmente em grandes instalações descontínuas com carregamento frontal, uma disposição viável de bobinas p.ex. em disposição de “Helmholtz” é construtivamente muito difícil, pois quando da abertura das portas as mesmas de salientam e se interpõem no caminho quando da operação de carga e descarga.

Estado da técnica

[003] Uma possibilidade para superar essa dificuldade, é passar do carregamento frontal para o carregamento pelo fundo e/ou pelo topo. Assim, na US 5250779 de Kaufmann et al. são indicados uma instalação de alimentação e especialmente um processo de aquecimento por um plasma, sendo que os substratos são conectados como ânodo à fonte de plasma. A distribuição de plasma e, portanto, de potência de aquecimento é controlada por um par de bobinas de “Helmholtz”. O carregamento da câmara com substratos é feito então pelo conceito “carregador de fundo”, isto é, paralelamente aos eixos de bobinas e pela bobina inferior. Não ocorre, portanto, uma colisão com as bobinas de “Helmholtz”. De modo semelhante, podem ser viabilizados assim chamados carregadores de topo, em que se carrega por cima.

[004] Mas se não se requer renunciar ao conceito do carregador frontal, então há que se arcar com as dificuldades já mencionadas acima, que deverão ser ainda um pouco mais ilustradas com a figura 1. São mostradas a vista em perspectiva (figura 1a) bem como a vista do alto (figura 1b) de uma instalação de revestimento 1 com porta frontal 3 aberta. Trata-se então, portanto, de um carregador frontal. O par de bobinas de “Helmholtz” 5, 7 deve assumir aproximadamente o diâmetro da câmara de revestimento 9, para disponibilizar na câmara o requerido campo homogêneo. A bobina 5 fica então disposta acima da câmara propriamente dita e a bobina 7 abaixo da câmara. Como se depreende claramente da figura 1, a bobina 7 constitui um grande obstáculo para o carregamento e descarregamento, pois não pode se deslocar até à borda da câmara.

[005] Na figura 1 está igualmente indicada uma possível solução do problema, como descrita na US 200601020077 de Esselbach et al. Como solução se propõe aqui uma bobina 11 bem menor em comparação com a disposição de “Helmholtz” ótima. Aqui, a bobina de fato não mais é obstáculo quando da operação de carga, mas a distribuição de campo magnético alcançável dentro da câmara está bem distante do ótimo.

[006] Segundo outra proposta de solução, para a bobina inferior é proposta uma bobina, cujas espiras são executadas em determinados pontos como fios móveis. Assim é possível dobrar p.ex. para baixo um segmento da bobina quando da operação de carga da instalação. Mas a produção dessas bobinas e especialmente sua manutenção implicam em considerável dispêndio. Deve ser então garantido que pelas partes a serem executadas móveis possa fluir amplamente desimpedido um grande fluxo de corrente. Além disso, para a parte a ser dobrada para baixo deve, por sua vez, ser previsto espaço na região da carga e descarga, cabendo observar aqui que as bobinas então empregadas apresentam uma espessura considerável.

[007] Por isso, há a necessidade de uma instalação de tratamento a vácuo, projetada como carregador frontal, com disposição de bobina, que supere os problemas do estado atual da técnica.

[008] Constitui, portanto, objetivo da presente invenção indicar uma disposição de bobina aperfeiçoada em comparação com o estado atual da técnica, projetada como carregador frontal.

[009] Segundo a invenção, o objetivo é alcançado pelo fato de que ao menos uma das bobinas de um par de bobinas de Helmholtz é executada de duas bobinas parciais situadas lado a lado. A ao menos uma bobina compreende, portanto, ao menos uma primeira bobina parcial e uma segunda bobina parcial, sendo que a primeira e a segunda bobina parcial se situam em seção transversal lado a lado de preferência em um plano. O termo “lado a lado” deve ser entendido neste contexto de maneira que ao menos respectivamente um segmento parcial da primeira bobina segue essencialmente o curso de um segmento parcial da segunda bobina, sendo que a distância do primeiro segmento parcial do segundo segmento parcial é ao menos uma ordem de grandeza menor do que a seção transversal da bobina parcial eventualmente menor. Como bobina parcial menor é designada aquela bobina parcial, que tem eventualmente uma seção transversal menor. Essa configuração da bobina inferior oferece a possibilidade de um fluxo de corrente pela primeira e segunda bobina parcial de tal maneira que as direções de corrente nos segmentos parciais situados lado a lado são em sentido contrário e assim se suspendem com relação ao campo magnético resultante da bobina total. A figura 2a mostra esquematicamente uma configuração de bobina composta de primeira e segunda bobina parcial. As setas indicam as direções de corrente em operação. Isso resulta essencialmente no campo magnético de uma bobina circular redonda. A vantagem especial nessa configuração reside em que a primeira bobina parcial está eletricamente desacoplada da segunda bobina parcial, isto é, nenhum circuito de corrente comum pode ser formado com ela e, portanto, de maneira simples, não pode ser montada mecanicamente móvel relativamente à segunda bobina parcial. Na figura 2b está mostrada uma forma de execução, segundo a qual a primeira bobina parcial foi dobrada em um eixo paralelamente ao eixo do par de bobinas de Helmholtz. Frequentemente esse eixo é paralelo ao eixo da porta frontal, de modo que a primeira bobina parcial, por exemplo, pode ser montada sob a porta e dobrada com a mesma.

[0010] Bobinas elétricas podem em geral ser produzidas mediante bobinagem de arame eletricamente condutor sobre um corpo de bobinagem. Via de regra, como material de arame é empregado cobre com um isolamento de laca de imersão. As desvantagens são o alto peso e os elevados custos do arame de cobre e do corpo de bobinagem. Com emprego de arame redondo a custo mais baixo, a densidade do pacote de arame é usualmente 60 % menor. Resulta uma condução ruim do calor de perda, que juntamente com o emprego de lacas de isolamento significa uma limitação da potência magnética da bobina.

[0011] Como alternativa se comprovou a produção de bobinas mediante bobinagem de tiras de alumínio. Tiras de alumínio oxidadas são enroladas para uma bobina. O isolamento é garantido pela camada de óxido de alumínio. Essas bobinas são fundidas com resina epóxi, de modo que representam uma construção mecânica em si estável, podendo ser obtidas densidades de pacote do material condutor de até 98 %. Outro efeito favorável é a pequena massa dessas bobinas de tira de alumínio, que juntamente com a boa estabilidade mecânica podem ser facilmente montadas.

[0012] A invenção será então mais precisamente explicada em detalhe e com base em várias formas de execução com auxílio das figuras.

[0013] A figura 3 mostra em perspectiva a armação de uma instalação de tratamento a vácuo de uma porta com uma primeira forma de execução de uma configuração de bobina segundo a invenção. Na região inferior é nitidamente visível a primeira bobina parcial, que está montada abaixo na porta, bem como a segunda bobina parcial, que está montada sob o restante da instalação.

[0014] As figuras 4a e 4b mostram uma forma de execução, que apresenta recortes parciais de uma instalação de revestimento, que é conhecida sob o nome Oerlikon Balzers RS 90 e foi modificada segundo a invenção. Essa instalação tem duas portas: uma para o carregamento de substrato, a outra para a manutenção da máquina. Uma bobina circular, essencialmente correspondente à perigeria da câmara, é simulada nessa forma de execução por três bobinas individuais, cuja periferia comum resulta em um círculo. A figura 4a mostra a configuração de bobina parcial na instalação em vista lateral em perspectiva. A figura 4b mostra a configuração de bobina parcial na instalação em “vista do alto” por baixo. As figuras 5a e 5b mostram as três bobinas parciais individuais. Pode-se ver nitidamente o acoplamento tanto elétrico como mecânico das bobinas individuais. A figura 5a simula o estado com câmara fechada, a figura 5b simula o estado com câmara aberta.

[0015] Foi descrita câmara de tratamento a vácuo com disposição de bobina para montagem de um campo magnético na câmara, compreendendo a disposição de bobina ao menos uma primeira bobina parcial e uma segunda bobina parcial, sendo que a primeira bobina parcial e a segunda bobina parcial ficam de tal maneira lado a lado em seção transversal, de preferência em um plano, que ao menos respectivamente um segmento parcial da primeira bobina acompanha essencialmente o curso de um segmento parcial da segunda bobina, sendo a distância do primeiro segmento parcial do segundo segmento parcial ao menos uma ordem de grandeza menor do que a seção transversal de uma bobina parcial e eventualmente da menor bobina parcial.

[0016] A disposição de bobina pode compreender uma outra bobina e a disposição de bobina pode formar uma disposição de bobina de “Helmholtz” correspondendo essencialmente ao diâmetro da câmara.

[0017] A primeira bobina parcial não precisa formar com a segunda bobina parcial um circuito de corrente comum; de preferência, ela está eletricamente desacoplada.

[0018] A primeira bobina parcial pode estar disposta mecanicamente desacoplada da segunda bobina parcial na instalação de tratamento.

[0019] Quanto à câmara de tratamento a vácuo pode se tratar de uma com porta frontal, e a primeira bobina parcial pode estar disposta na porta frontal e ser dobrada com a mesma da câmara.

[0020] A câmara de tratamento a vácuo pode ser parte integrante de uma instalação de tratamento a vácuo e especialmente de uma instalação de revestimento.

Claims

1. Câmara de tratamento a vácuo com disposição de bobina para estabelecimento de um campo magnético na câmara, sendo que a disposição de bobina compreende ao menos uma primeira bobina parcial e uma segunda bobina parcial, sendo que a primeira bobina parcial e a segunda bobina parcial ficam de tal maneira na seção transversal lado a lado, de preferência em um plano, que ao menos respectivamente um segmento parcial da primeira bobina acompanha essencialmente o curso de um segmento parcial da segunda bobina, sendo a distância do primeiro segmento parcial do segundo segmento parcial ao menos uma ordem de grandeza menor do que a seção transversal de uma bobina parcial e eventualmente da menor bobina parcial, caracterizada pelo fato de que se trata de uma câmara de tratamento a vácuo com uma porta frontal e a primeira bobina parcial fica disposta na porta frontal e pode ser dobrada com a mesma para fora da câmara.

2. Câmara de tratamento a vácuo de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a disposição de bobina compreende uma outra bobina e a disposição de bobina pode formar uma disposição de bobina de “Helmholtz” correspondendo essencialmente ao diâmetro da câmara.

3. Câmara de tratamento a vácuo de acordo com reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a primeira bobina parcial deixa de formar com a segunda bobina parcial um circuito de corrente comum e, de preferência, ela está eletricamente desacoplada.

4. Câmara de tratamento a vácuo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a primeira bobina parcial está disposta mecanicamente desacoplada da segunda bobina parcial na instalação de tratamento.

5. Instalação de tratamento a vácuo, especialmente instalação de revestimento, caracterizada pelo fato de que compreende uma câmara de tratamento a vácuo como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 4.