Brevet FR2425479A1 — publié le 19791207

1a présente invention concerne un appareil pour le dépit par vaporisation du type à réaction d'activation utilisé principalement pour former un film de revêtement en un carbure ou un nitrure d'un métal tel que le chrome ou similaire sur un substrat. Comme appareil de ce type, la demanderesse a déjà proposé un appareil du type mentionné ci-après. A savoir, dans un appareil conventionnel du type dans lequel une chambre de traitement dont l'atmosphère est constituée par un gaz réactionnel sous une pression comparativement faible tel qu'un hydrocarbure gazeux, de 1' azote ou similaire, est munie d'une source d'évaporation constituée par un creuset contenant le métal à irradier par le faisceau d'électrons provenant d'un canon à électrons et d'un substrat lui faisant face , ceux-ci étant connectés au pôle positif et au pole négatif d'une source d'alimentation électrique, de manière que l'évaporation du métal, l'ionisation des particules de la vapeur métallique qui résulte de l'évaporation et l'ionisation du gaz reactionnel ci-dessus soient effectuees-Xr le faisceau d1élecccons, ce oar quoi les particules des vapeurs ionisées réagissent chimiquement avec le constituant carbone ou le constituant azote du gaz réactionnel ionisé, et, en même temps, les particules résultantes sont attirées sur et adhèrent au substrat, on a proposé d'utiliser comme canon à électrons un canon à électrons du type à cathode chaude creuse.Cependant, avec cet appareil, le canon à électrons du type à cathode chaude creuse est habituellement alimenté avec de l'argon gazeux pour entretenir la décharge Electrique, Undis que la chambre de traitement est alimentée avec le gaz réactionnel à travers une ouverture d'alimentation du gaz prévue séparément. En conséquence, cet appareil présente des inconvénients tels que la nécessité d'avoir des dispositifs indépendants de contrôle des débits pour les deux types de gaz, à savoir pour l'argon et le gaz réactionnel ce qui entraine des inconvénients dans le fonctionnement et celui que l'argon gazeux s'écoule ensuite dans la chambre de réaction et tend à diminuer le niveau du vide dans-la chambre. La présente invention a pour but de fournir un appareil qui ne.présente pas ces inconvénients. A savoir, dans l'appareil du type dans Iequelrne chambre de traitement dont l'atmosphère est constituée par un gaz réactionnel sous ure pression faible tel qu'un hydrocarbure gazeux, de l'azote ou similaire, est munie d'une source d'évaporation constituée par un creuset contenant le métal à irradier par le faisceau d'électrons provenant d'un canon à electrons du type à cathode chaude creuse, et d'un substrat lui faisant face - ceux-ci étant connectés au pôle positif et au pôle négatif d'une source d'alimentation électrique de manière que l'éva- portion du métal, ionisation des particules de la vapeur métallique qui résulte de l1évaporation et 1 ionisation du gaz réactionnel ci-desus soient effectuées par le faisceau d'électrons, ce par quoi les particules de vapeur réagissent chimiquement avec le composant carbone ou le composant azote du gaz réactionnel ionise et, en même temps, les particules résultantes sont attirées par et adhèrent au substrat, cet appareil est caractérisé en ce que le gaz réactionnel est introduit dans la chambre de traitement à travers le canon à électrons du type à cathode chaude creuse. Un mode de réalisation de la présente invention sera maintenant décrit avec référence au dessin ci-annexé dans lequel la figure unique représente une vue en perspective, avec arrachement partiel dun mode de réalisation de appareil conforme à la presente invention. En se référant au dessin, la référence 1 désigne une chambre de traitement, l'intérieur de la chambre de traitement 1 étant en communication au niveau de son ouverture d'évacuation (non représentée) avec un système externe de mise sous vide tel qu'une pompe à vide ou similaire et étant aussi rempli à partir d'une source de gaz externe 2 avec un gaz réactionnel tel que de l'azote ou un hydrocarbure gazeux tel que du méthane,de l'acétylene ou similaire, de la rEniare decriteci-aDres Ainsi, l'atmopshère de la chambre l peut être constituée par le gaz réactionnel sous une pression comparativement faible S par exemple, sous une atmosphère d'environ lO 3 à lO -4 torr En se référant au dessin, la référence 3 désigne une source d'évaporation positionnée dans la partie inférieure de la chambre I et la référence 4 désigne un substrat disposé dans la partie supérieure de celle-ci, la source d'évaporation 3 et le substrat 4 étant connectés au pôle positif et au pôle négatif d'une source d'alimentation electrique externe (non représentée) de sorte qu'un potentiel prédéterminé peut être appliqué entre- les deux éléments 3,4. De plus, la source d'évaporation 3 est disposée de manière qu'un métal quelconque 3b tel que du chrome ou similaire placé dans un creuset 3a soit irradié par le faisceau d'électrons en sortie d'un canon à électrons 3c situé sur un côté de ladite chambre.Le canon à électrons 3c est construit d'une manière presque semblable à celle qui a déjà été proposée pour le canon à électrons du type à cathode chaude creuse. Conformément à la présente invention, l'introduction du gaz réactionnel ci-dessus dans la chambre 1 s'effectue à travers ce canon à électrons du type à cathode chaude creuse 3c. A savoir, il était usuel jusqu'ici avec ce type de canon à électrons d'introduire de l'argon dans ledit canon pour entretenir au maximum la décharge électrique. Cependant, conformément à la présente invention, à la place de cela, le gaz réactionnel provenant de la source de gaz 2 ci-dessus est introduit à travers le canon et, en conséquence, le gaz réactionnel sert dans le canon à électrons 3c, de gaz permettant d'entretenir la décharge électrique et est introduit ensuite dans la chambre l à travers l'ouverture avant de manière à réaliser à I'intérieur de la chambre l une atmosphère du même gaz avec un degré de vide prédéterminé. Le gaz argon utilisé jusqu'ici comme gaz pour entretenir la décharge électrique dans ce type de canon à électrons sert pour la protection de la cathode interne. Cependant, suite aux expériences qui ont été effectuées, on ra trouvé que même Si du méthane ou de l'acétylène étaient introduits dans le canon à la place du gaz argon, la détérioration de la cathode est relativement faible et 1' introduction d'azote gazeux n'affecte pas de manière significative la détérioration de la cathode. On expliquera maintenant le fonctionnement de 11 appareil, L'introduction du gaz réactionnel dans la chambre de traitement l est . effectuée à travers le canon à électrons du type à cathode chaude creuse 3c comme mentionné ci-dessus et l'introduction de gaz argon comme dans l'appareil conventionnel est supprimée, les autres opérations ne différant pas particulièrement de cel -les effectuées dans l'appareil antérieurement proposé. Ainsi, il n'y a -aucune introduction de gaz argon dans la chambre de traitement l et il en résulte que seul du gaz réactionnel se trouve dans la chambre de sorte qu'une bonne réaction d'activation peut avoir lieuet qu'un film de revêtement présentant des caractéristiques excellentes peut être produit sur le substrat. Conformément aux expériences effectuées, il a été trouvé que le canon à électrons 3c présente une durée de vie sensiblement équivalente et, par exemple, dans le cas ou de l' acétylène est introduit à la place de l'argon, la durée de vie du canon est de 2500 ampères/heure De plus, il s'est avéré que le film de revêtement sur le substrat 4 présente une dureté de 1500 kg/mm2 dans le cas de Cr-C, par exemple, et de 2200kg/mm2 dans le cas de Cr-N, par exemple, ce qui est une caractéristique excellente. Ainsi, conformément à l'invention, l'introduction du gaz réactionnel dans la chambre de traitement s'effectue à travers le canon à électrons du type à cathode chaude creuse de sorte que, par comparaison avec l'appareil conventionnel dans lequel de l'argon est introduit en plus, le contrôle du débit ou autre devient simple, l'intérieur de la chambre de traitement contient uniquement le gaz réactionnel sans mélange avec du gaz argon et, en conséquence, la réaction d'activation peut être améliorée et ainsi un film de revêtement présentant des caractéristiques excellentes peut être obtenu de manière simple et facile. R E V E N D I C A T I O N Un appareil pour le dépôt par vaporisation du type a réaction d'activation dans lequel une chambre de traitement dont l'atmosphère est constituée par un gaz réactionnel sous une pression faible tel qu'un hydrocarbure gazeux, de l'azote ou similaire est munie d'une source d'évaporationconstituée par un creuset contenant le métal a irradier par le faisceau d'électrons provenant d'un canon à électrons du type à cathode chaude creuse et d'un substrat lui faisant face ceux-ci étant connectés au pôle positif et au pôle négatif d'une source d'alimentation électrique de manière que l'évaporation du métal, l'ionisation des particules de la vapeur métallique qui résulte de l'évaporation et 1 'ionisa- tion du gaz réactionnel ci-dessus soient effectuées par le faisceau d'électrons, ce par quoi les particules de vapeur ionisées réagis- sent chimiquement avec le constituant carbone ou le constituant azate du gaz réactionnel ionisé et, en même temps, les particules résultantes sont attires par et adhèrent au substrat caractérisé en ce que le gaz réactionnel est introduit dans la chambre de traitement a travers le canon à électrons du type a cathode chaude creuse.