Brevet FR2219243A1 — publié le 19740920

La présente invention concerne l'évaporation a très grande vitesse de matériaux dans des o?erations de dépô#s sous vide selon la méthode connue qui consiste à approvisionner de faon repétée en petites cuantités de matériau à évaporer un petit récipient porté à une température nettement supérieure au point de fusion du matériau. Chaque échantillon de ce matériau est ainsi instantanément porte à ébullition et s'évapore très rapidement pour se déposer sur un substrat maintenu à une température inférieure dans l'enceinte à vide où s'opère le dépôt. Pour exploiter cette méthode, souvent dite "flash", on a recours à un recipient en un métal réfractaire tel que tantale, molybdène ou tungstène auquel on applique un courant électrique de haute intensité, de 500 à 1000 ampères pour fixer les idées Afin d'éviter la détérioration de tels récipients lorsque les matériaux à évaporer présentent, à l'état fondu tout au moins, une affinité avec leur métal, on a proposé de les recouvrir par frittage ou par pulvérisation à haute température d'une couche d'un matériau protecteur:- oxyde de béryllium, alumine, graphite, nitrure de bore ou céramique à haut point de fusion.Un tel traitement conduit à des dépôts d'épaisseur relativement importante, de l'ordre de 100 microns & 500 microns et plus, présentant un mauvais état de surface et sensibles aux chocs thermiques D'une part, le matériau à évaporer ne mouille plus, son ébullition n'est plus instantanée et l'évaporation ralentie, d'autre part des chocs thermiques se produisent qui abrègent la vie utile de telles sources, Même avec des matériaux à évaporer qui n'ont pas d'affinité chimique propre avec le métal réfractaire du récipient, on a pu constater une détériotation allant jllsqutà la perforation du fond du récipient car, dans la plupart des cas pratiques, les matériaux ne sont pas purs et des impuretés de fer, d'alu@inium, de nichez, par exemple et notamment, attaquent le tantale, le molybdène et le tungstène, le tantale étant de plus aisément attaqué par le manga nèse, Cette attaque est d'autant plus rapide que les opérations d'évaporation "flash" sont répétées ce qui est, par exemple, le cas pour le dépit de couches de cuivre, pouvant nécessiter une épaisseur totale de plusieurs dizaines de microns, à former dans la réalisation de co@@osants électroniques de type général dit "intégré", le cuivre du comerce incorporant de telles impuretés alors que son utilisation est avantageuse au ooil7t de vue écono- musique. Le but de l'invention est de prevoir une structure ce -eci- pient pour source d'évaporation thermique sous vide qui soit par ticu@ierekent efficace et qui présente une vie utile au moins triple de celle des récIpients en métal réfractaire nu. le e prévoit a ces fins de revêtir au moins la paroi interne du récipient en métal réfractaire d'une couche mince et homogène, pellicule de quelques microns d'épaisseur seulement, d'un oxyde réfractaire qui, sous sa forme déposée, prcsente un état de surface vitrifié et une @dhérence intime au métal du réci@ient sans toutefois y diffuser. IJn tel oxyde peut être avantageusement choisi dans le groupe constitué par l'alumine, la silice et l'oxyde de titane qui, tous trois, accrochent bien sur le tantale, le molybdène et le tungstène sans présenter d'affinité chi@ique avec eux et qui sont connus pour leur très bonne conductibilité tller- ique.De plus ces oxydes sous la forme pelliculaire de cet ordre d'épaisseur, déposée par une technologie classique telle qu'éva- poration réactive ou bombardement électronique, donnent des revêtements d'une grande homogénéité et de très bon état de surface, quasi-vitrifié, ce qui assure, a l'exploitation de la méthode susrappelée, une excellents mouillabilité des matériaux à évaporer, qui sont donc immédiatement portés à ébullition et s'évaporent instantanément. Malgré leur état de surface vitrifié, de plus, ces couches très minces ont une grande élasticité, même aux températures opératoires.Elles résistent donc mécaniquement très bien aux chocs des échantillons qui, normalement et de façon usuelle, sont projetés dans le récipient à toute cadence de répétition utile pour l'exploitation correcte et économique d@ a méthode. La figure unique jointe montre un exemple de récipient selon l'invention. I1 comporte une s@ire plate du métal réfractaire qui a été façonnée pour constituer U1 récipient 1 @ourvu de plaques 3 pour son al-nientation en courant électrique. Par application normale d'une des tec@nique classiques sus-rappelées, qu'il est donc inutile de d tailler ici, la paroi interne du réci@ient 1 a été revetue d d'une pellicule 2 d 'un tes oxydes du grouse pr@eité d'une épaisseur de l'ordre de 3 microns par exemple On a in@iqué en 5 la direction selon laquelle les constit@@nts de la couche oxyde sont dirigés sur la R@cipient LOIS @e la ormation de cette @ellicule 2. R E V E N D I C A T I O N S . ---------------------------- 1. - Récipient de petites dimensions en un métal réfractaire du groupe constitué par le tantale, le tungstène et le molybdène pour source d'évaporation thermique sous vide de matériaux selon la méthode consistant à approvisionner cé récipient en échantilons de ces matériaux tout en le maintenant à une température qui assure l'ébullition immédiate et l'évaporation de ces matériaux, caractérisé en ce qu'au moins sa paroi intérieure est revêtue d'une pellicule de quelques microns d'épaisseur, y adhérant intimement et d'état de surface quasi-vitrifié, d'un oxyde réfractaire sans affinité chimique avec le metal du corps de ce récipient. Zv - Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que cet oxyde est choisi dans le groupe constitué par l'alumine, la silice et oxyde de titane 3. - Procédé de protection d'un récipient de petites dimensuions en un métal réfractaire du groupe constitué par le tantale, le tungstène et le molybdène pour source d'évaporation thermique sous vide de matériaux selon la méthode consistant à approvisionner le récipient en échantillons de-ces matériaux en le maintenant à une température qui assure l'ébullition immédiate et l'évapora- tion de ces matériaux, caractérisé par le dépôt sur au moins la paroi interne de ce récipient par évaporation réactive ou bombardement électronique d'un oxyde réfractaire- choisi dans le groupe constitué par la silice, l'alumine et l'oxyde de titane jusqu'à une épaisseur de quelques microns,