Brevet FR2183978A1 — publié le 19731221

La présente invention concerne un dispositif servant à pul vériser des substances sur des supports (objets) au moyen d'une décharge électrique & basse tension entre une cathode et une anode, ce dispositif comportant des organes pour produire un champ magnétique de guidage afin de concentrer la décharge. Des dispositifs de ce genre qui ont donné de bons résultats ont déjà été décrits par exemple dans le brevet français nO 72 35267 du 4.10.72. La présente invention a principalement pour but d'améliorer la capacité et le rendement thermique de ces dispositifs triodes déjà connus de pulvérisation cathodique. Vautres avantages ressortiront de la description suivante d'un exemple de réalisation. Le dispositif de la présente invention est caractérisé en ce que la substance qui doit être pulvérisée constitue une cible ayant la forme d'une tige dont lraxe lo;gitudinal est disposé sui vant l'axe longitudinal de la décharge entre l'anode et la cathode, et que les organes de production du champ magnétique sont réa- lisés de façon qu'en cours de fonctionnement, la décharge est guidée le long de la surface latérale de la cible. En réalisant la cible sous la forme d'une tige dont la aurface latérale est pulvérisée, on obtient tout d'abord une augmentation importante taux de pulvérisation, comparativement aux disques-cibles employés couramment Jusqu'ici dans des dispositifs de ce genre. On décrira maintenant plus complètement un premier exemple de réalisation de la présente invention à l'aide des figures jointes, la fig. 1 représente schématiquement la chambre de pulvérisation 1, qui contient sur des supports 2 les objets 3 qui doivent être recouverts par la substance pulvérisée. La tension de cible qui est nécessaire est transmise à la substance à pulvériser 6 (cible) par la ligne d'alimentation 5 qui traverse un isolateur 4. De plus, on prévoit une anode annulaire 7 qui peut entre mise à la terre. On peut faire le vide dans la chambre de pulvérisation par le raccord de pompage 8. A travres une ouverture, aménagée dans une cloison commune 9, cette chambre communique avec une deuxième chambre 11 d'une façon permettant le passage des gaz. La cloison, conformée comme un diaphragme ou écran 9, est isolée électrique- ment des deux chambres précitées par des isolateurs 10. La chambre 1i forme une chambre d'ionisation, dans laquelle le gaz à ioniser est envoyé suivant un débit dosé, à travers une soupape-aiguille 12. Pour ioniser le gaz, on prévoit la cathode chaude 13 qui est alimentée en courant de chauffage par les conducteurs électriques traversant la bride isolante 14. La bobine 15 qui entoure la chambre de pulvérisation 1, peut servir à produire un champ magnétique axial concentrant la décharge. La cathode chaude 13 de la chambre de ionisation est connectée au pSle négatif d'une source d'électricité 16 qui a son p8le positif mis à la terre et qui fournit le courant nécessaire à la décharge à basse tension (arc électrique). Pour faire fonctionner l'installation décrite, on envoie à la cible 6 une tension continue, débitée par l'appareil 19, d'environ 1000 volts si lton désire une pulvérisation en tension continue, tandis quton envoie la tension alternative débitée par l'appareil 20 (de préférence une tension à haute fréquence) si l'on désire une pulvérisation en tension alternative. Liard électrique stéta- blit entre la cathode chaude de la chambre 11 et l'anode 7 de la chambre de pulvérisation. La cible en forme de tige, qui est ainsi tallée suivant l'axe de l > arc électrique, est alors pulvérisée sur sa surface latérale avec un rendement élevé. I1 est particulièrement avantageux de dimensionner le champ magnétique de guidage de façon que le plasma de la décharge à basse tension soit limité-à la zone qui entoure la tige-cible. On obtient ainsi que les objets traités ne soient pas exposés directement au plasma et par suite ne soient pas échauffés de façon nuisible, et de plus que les électrons secondaires dégagés par la surface de la cible sous l'action des ions de bombardement ntatteignent pas les objets. Mais dans certains cas particuliers, où l'on désire un échauffement ou bombardement des objets par des électrons, par exemple pour obtenir ainsi une plus forte adhérence des couches déposées ou bien pour effectuer un nettoyage préalable des objets, on peut également obtenir cet effet, qui est alors désirable, au moyen d'un champ magnétique relativement faible. En remplacement ou en supplément de la bobine 15, on peut prévoir les bobines de champ 16 et 17 pour produire un champ magnétique qui guide la décharge le long de la surface latérale de la tige-cible. Sur la fig. 1, la bobine 16 est installée en dehors de la chambre à vide, à hauteur de l'cran 9, parce que c'est en cet endroit que l'on doit obtenir l'étranglement maximal du plasma de la décharge. La bobine de champ 17 se trouve au contraire dans la chambre à vide, sous l'anode 7. On peut la fabriquer avec des conducteurs d'luminium anodisé (rubans ou fils), pour obtenir un très faible dégagement de gaz.Les deux bobines de champ 16 et 17 permettent d'obtenir la forme du champ magnétique de guidage qui est indiquée par les lignes de force pointillées, et qui écarte la décharge des faces transversales de la tige-cible et guide cette décharge le long de la surface latérale. L'installation d'une cible en forme de tige suivant l'axe d'une décharge à basse tension procure l'avantage d'une utilisation particulièrement bonne de ltespace, parce que la totalité de la paroi intérieure de la chambre à vide qui est opposée à la surface latérale de la tige est utilisable pour le placement d'objets à traiter et que, comme l'expérience l'a montré, on peut obtenir des couches d'épaisseur uniforme sur la totalité de la surface des objets 3 qui entourent la tige-cible 6. La tige-cible n'a pas nécessairement une section cylindrique circulaire et peut également avoir une autre section (par exemple quadrangulaire). Cela est possible en tout cas lorsque les objets tournent autour de l'axe de la cible au cours du dépit, ce qu'on peut obtenir en employant comme support des objets des corbeilles rotatives qui sont déjà connues. Dans certains cas, il est avantageux de pouvoir influer d'une façon désirable sur la distribution du départ sur les objets, en adoptant une section de la tige-cible qui est variable dans le sens longitudinal de cette tige. Par exemple, avec une diminution de la section de la tige-cible dans le sens ascendant, ce qui est indiqué en petits traits sur la fig. 1 et donne une surface latérale conique, on peut obtenir que les particules partant de la cible suivent une direction préférentielle ascendante. Comme on le voit sur la figure, on peut employer une tige-cible courte et obtenir néanmoins des couches uniformes sur toute la surface des objets. Le dispositif de pulvérisation par une décharge à basse tension qui est prévu par la présente invention convient également pour les installations dites installations continues, dans lesquelles les objets à recouvrir, par exemple un ruban ou bien de nombreux objets particuliers sont entratnés continuellement de fa çon à passer à côté de la cible de pulvérisation. Ces installations continues ont l'avantage de permettre une production continue, si elles possèdent des sas d'entrée et de sortie pour les objets à recouvrir. La fig. 2 représente le schéma de principe d'une installation continue utilisant la présente invention. Dans cette figure, on aperçoit le compartiment cylindrique 21 de l'installation continue, les objets 22 qui sont entrarnés par un transporteur 23 à travers cette installation, la chambre dtionisation 24, une bobine de champ 25 entourant cette chambre, et une deuxième bobine de champ 26 située à l'extrémité inférieure de l'intervalle de décharge, pour concentrer une première décharge à basse tension qui se produit entre la cathode chaude 31 installée dans la chambre d'ionisation 24 et une anode 32 opposée à cette cathode, décharge qui a pour effet de pulvériser une tige-cible 30 placée sur son axe 33. On peut prévoir dans cette chambre à vide 21 d'autres dispositifs analogues de pulvérisation, comme l'indique la fig. 2a qui montre une chambre d'ionisation supplémentaire 27, des bobines de champ 28 et 29 et la cible correspondante 30. Ces dispositifs supplémentaires de pulvérisation permettent une plus grande vitesse de passage des objets, ou une meilleure uniformité de revêtement, Pour ce dernier objectif, il est avantageux de prévoir sur le deuxième intervalle de décharge une direction de décharge opposée à la première, comme on le voit sur la fig. 2a. On peut prévoir dans une installation continue plusieurs dispositifs de pulvérisation qui se suivent, pour pouvoir déposer plusieurs couches sur les objets dans une mdme passe. Comme on le voit sur la fig. 2b, llinstallation continue décrite ci-dessus permet d'installer des transporteurs des objets sur les deux côtes de la cible, si bien qu'unie telle installation peut cotre utilise deux fois plus. REVENDICATIONS 1) Installation de pulvérisation de substances sur des supports (objets) au moyen d'une décharge électrique à basse tension produite entre une cathode et une anode, cette installation comprenant un dispositif pour produire un champ magnétique de guidage destiné à concentrer la décharge, et étant caractérisée en ce que la substance à pulvériser forme une tige-cible rectiligne dont l'axe longitudinal coincide avec l'axe longitudinal de la décharge entre l'anode et la cathode, et que le dispositif de production du champ magnétique est conformé de façon qu1en cours de fonctionnement la décharge est guidée le long de la surface latérale de la tige-cible. 2) Installation conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de production du champ magnétique de guidage est formé de façon à limiter le plasma de la décharge dans l'espace qui entoure la tige-cible. 3) Installation conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que, pour produire le champ magnétique de guidage, des bpbines sont installées aux extrémités de l'intervalle de décharge et coaxialement à cet intervalle. 4) Installation conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que anode de l'intervalle de décharge est annulaire, et que la tige-cible se trouve sur ltaxe de cet anneau. 5) Installation conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que la tige-cible a une section variable.