Brevet FR2570085A1 — publié le 19860314

1. La présente invention concerne un dispositif pour la formation d'une pellicule fine de SnO2, In203, Ti02, SiO2, etc. sur une surface d'un substrat par pulvé- risation d'une solution atomisée du matériau sur la sur- face du substrat qui est chauffée. Un dispositif connu de formation d'une fine pel- licule du type décrit est représenté en figure 3 des des- sins d'accompagnement. Un substrat 2 devant être revêtu avec une pellicule fine sur une de ses surfaces est placé dans une chambre de réaction 1 avec la surface du substrat dirigée vers le bas. Le substrat 2 est chauffé par un élé- ment chauffant 3 situé à son arrière. Un atomiseur 4 et une soufflante d'air 5 couplée à celui-ci sont disposés au-dessous de la chambre de réaction 1. Un ajutage 6 bran- ché sur l'atomiseur 4 est supporté dans la chambre de réac- tion 1 et débouche vers le substrat 2. Une solutionaqueuse de chlorure telle que SnCl4 InC13, etc. est atomisée dans l'atomiseur 4, et la solu- tion atomisée est pulvérisée progressivement à partir de 1ajutage 6 sur la surface du substrat 2 par l'air fourni 2. par un ventilateur 9 dans la soufflante d'air 5. La sur- face du substrat 2 est chauffée à une température supérieu- re à la température de réaction du matériau dans la solu- tion. Par exemple, la surface du substrat 2 est chauffée à une température comprise entre 400 et 500 C lors de la formation d'une fine pellicule de SnO2 sur la surface du substrat. La solution atomisée pulvérisée dans la direc- tion de la surface du substrat 2 est partiellement chauf- fée dans le voisinage de la surface du substratet déshumidifiée et vaporisée. Le matériau vaporisé réagit alors avec l'oxygène et la vapeur d'eau dans l'air de ma- nière à former une fine pellicule d'un oxyde de Sn, In, etc. sur la surface du substrat 2. La majeure partie de la solutionatomisée qui a été éjectée par l'ajutage 6 et n'est pas responsable de la formation de la fine pellicule sur le substrat 2 est dé- chargée à l'état atomisé à partir d'un orifice de sortie 7 d'échappement. Lorsque les surfaces de la paroi inté- rieure de la chambre de réaction 1 sont chauffées par rayon- nement et convexion par l'élément chauffant 3, une partie de la solution atomisée circulant le long des surfaces de la paroi intérieure de la chambre de réaction 1 est égale- ment déshumidifiée et vaporisée. Ce matériau vaporisé réagit également avec l'oxygène et la vapeur d'eau et est déposé en tant que revêtement sur les surfaces de la paroi intérieure de la chambre de réaction 1. Le revêtement ainsi déposé sur la surface de la paroi intérieure de la chambre de réaction 1 se développe alors qu'il y a formation de fines pellicules sur les substrats successifs 2. Lorsque le revêtement déposé at- teint une épaisseur d'environ 4 micromètres, il est alors enclin à se fendiller par suite des contraintes internes, et à se briser en petits fragments qui quittent les sur- faces de la paroi intérieure et sont diffusés dans la chambre de réaction 1. Une partie des morceaux diffusés 3. est appliquée à la surface du substrat 2 et y produit des défauts fâcheux tels que des trous d'épingle qui se trouvent formés dans la fine pellicule obtenue sur la surface du substrat 2. Compte-tenu des problèmes soulevés par le dispo- sitif classique de formation de fines pellicules, un objet de la présente invention est un dispositif de formation de fines pellicules capable d'éviter que la surface de la paroi intérieure d'une chambre de réaction ne soit revê- tue d'une pellicule et d'empêcher également que des défauts tels que des trous d'épingle ne se produisent dans une fine pellicule formée sur la surface d'un substrat à revêtir. Selon la présente invention, on prévoit un dispo- sitif de formation d'une fine pellicule sur une surface d'un substratcomportant un châssis de support du subs- trat, une chambre de réaction ayant un espace entouré par le substrat supporté sur le châssis, des parois latéra- les montées sur les deux côtés du substrat et une paroi infé- rieure montée sur les parois latérales, un atomiseur pour délivrer une solution atomisée d'un matériau à revêtir sur la surface du substrat, un élément chauffant disposé à l'arrière du substrat pour porter le substrat à une tem- pérature supérieure à la température de réaction du maté- riau, un ajutage branché sur l'atomiseur et disposé dans la chambre de réaction en regard du substrat pour pulvé- riser la solution atomisée dans la direction de la surfa- ce du substrat et un moyen de refroidissement pour refroi- dir au moins une partie intérieure de la paroi inférieu- re en regard du substrat à une température inférieure à la température de réaction du matériau. Avec l'agencement de la présente invention, la surface de la paroi intérieure de la chambre de réac- tion ne peut être revêtue d'une pellicule, et par consé- quent aucun fragment qui sans cela proviendrait du revê- tement de la surface de la paroi intérieure de la chambre de réaction n'est appliqué à la surface du substrat. Par conséquent, des défauts fâcheux tels que des trous d'épin- gle ne peuvent se développer dans la fine pellicule recou- vrant le substrat. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les des- sins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe verticale d'un dispositif de formation de fines pellicules selon la pré- sente invention; La figure 2 est une vue en coupe à grande échel- le prise le long de la ligne II - II de la figure 1; et La figure 3 est une vue en coupe verticale d'un dispositif classique de formation de fines pellicules. Comme représenté dans les figures 1 et 2, une mul- titude de substrats 12 devant être revêtue de fines pelli- cules sont montés successivement dans un châssis de sup- port 11 et sont introduits tour à tour de la droite vers la gauche (figure 1). Un élément chauffant 14 est disposé à l'arrière des substrats 12 avec une plaque 13 de répar- tition de la chaleur en métal ou graphite ayant une bonne conductibilité thermique interposée entre les substrats 12 et l'élément chauffant 14. Une chambre de réaction 17 est entourée par une paroi inférieure 15 et des parois latérales 16 de manière à déboucher vesr les surfaces des substrats 12 qui doi- vent être revêtues. La paroi inférieure 15 est inclinée suivant un angle d'élévation d'environ 15 parallèlement au châssis de support 11. La paroi inférieure 15 en regard des substrats 12 comporte un moyen de refroidissement appro- prié 23. Si nécessaire, chacune des parois latérales 16 peut être munie d'un moyen de refroidissement similaire. Dans le mode de réalisation illustré, la paroi inférieure et chaque paroi latérale 16 comportent un panneau de refroidissement présentant un certain nombre de canaux pour un réfrigérant tel que l'eau. Le moyen de refroidissement 23 comprend par conséquent un tel panneau de refroidissement 5. et est donc traversé par le réfrigérant. La paroi infé- rieure 15 comprend une paire de mécanismes de réglage 18 dont la fonction est de permettre le réglage de la distan- ce séparant la paroi inférieure 15 des substrats 12 et de l'inclinaison de la paroi inférieure 15 par rapport aux substrats 12. Un ajutage 19 est prévu à l'extrémité gauche (fi- gure 1) de la paroi inférieure 15, cet ajutage étant branché sur un atomiseur 22 couplé à un ventilateur d'air 21. L'ajutage 19 débouche dans la chambre de réaction 17 dans la direction des substrats 12. Un orifice d'échappe- ment 20 est ménagé à l'extrémité droite de la paroi infé- rieure 15. En marche, les substrats 12, alors qu'ils sont en regard de la chambre de réaction 17 sont chauffés par l'in- termédiaire de la plaque de répartition de chaleur 13 par l'élément chauffant 14. Alors qu'il y a un refroidisse- ment simultané des surfaces de la paroi intérieure de la chambre de réaction 17, c'est-à-dire des surfaces intérieu- res de la paroi inférieure 15 et des parois latérales 16, par le moyen de refroidissement 23, une solution aqueuse atomisée d'un matériau désiré est fournie à partir de l'ato- miseur 22 par le ventilateur 21 et pulvérisée progressive- ment sur les surfaces des substrats 12 par l'ajutage 19. A ce moment là, les surfaces des substrats 12 sont main- tenues à une température supérieure à la température de réaction du matériau dans la solution atomisée qui est pulvérisée, et les surfaces intérieures de la paroi infé- rieure 15 et des parois latérales 16 sont maintenues à une température inférieure à la température de réaction du ma- tériau dans la solution atomisée qui est pulvérisée. La solution atomisée qui est pulvérisée sur les surfaces des substrats 12 est déshumidifiée et vaporisée par le chauffage, et le matériau vaporisé réagit avec l'oxygène et la vapeur d'eau pour former une fine pellicu- le sur les surfaces des substrats 12. La solution atomisée 6. ayant atteint les surfaces de la paroi intérieure de la chambre de réaction 17 est cependant non déshumidifiée et vaporisée, car la température des surfaces de la paroi intérieure de la chambre 17 est inférieure à la température de réaction du matériau. La solution atomisée sur les surfaces de la paroi intérieure de la chambre 17 n'est pas amenée a réagir avec l'oxygène et est déchargée à l'état atomisé par l'intermédiaire de l'orifice d'échap- pement 20 sans avoir été déposée sous forme de revêtement sur les surfaces de la paroi intérieure. Pour former une pellicule de SnO2 avec le dispositif de formation de fines pellicules illustré en figures 1 et 2, la température de surface des substrats 12 doit être maintenue dans la plage allant de 400 à 500 C et la température de surface de la paroi inférieure 15 dans la plage allant de 250 à 310 C afin d'obtenir les résultats les meilleurs. On décrira ci-dessous des exemples de réalisation de la présente invention. EXE4MPLE 1: On prépare une solutionaqueuse en dissolvant g de tétrachlorure d'étain, 1 g de trichlorure d'anti- moine et 4 ml d'acide chlorhydrique dans 150 cm3 d'eau pure. On place sur le châssis de support 11 incliné d'environ 15 des substrats 12 en verre, ayant chacun mm x 100 mm et une épaisseur de 1,0 mm. L'ajutage 19 comporte un orifice d'éjection ayant une largeur de 90 mm et une longueur de 20 mm et est revêtu d'une couche de porce- laine de cordiérite poreuse ayant une épaisseur de 20 mm et une porosité de 85 %. On installe l'ajutage 19 de façon que le centre de son orifice d'éjection soit espacé de 50 mm de la surface des substrats 12 disposés directement à son dessus. On chauffe les surfaces des substrats 12 à 400 C 7. alors qu'ils se déplacent de la droite vers la gauche (figure 1) à une vitesse de 1,5 cm par minute. En même temps, on pulvérise la solution atomisée à partir de l'ajutage 19 à une cadence de 1 cm par minute sur les surfaces des substrats 12. On refroidit simultanément à l'eau la paroi inférieure 15 de manière à maintenir sa tem- pérature de surface à 280 C. Il en résulte qu'on forme une pellicule de SnO2 ayant une épaisseur moyenne de 0,35 micromètre sur les sur- faces des substrats 12. Aucun revêtement n'est formé sur la surface intérieure de la paroi inférieure 15. EXEMPLE 2 Le chassis de support 11 est maintenu horizonta- lement, et les autres conditions sont identiques à celles de l'exemple 1. Il en résulte une pellicule de SnO2 ayant une épaisseur moyenne de 0,31 micromètre sur les surfaces des substrats 12. Aucun revêtement ne se trouve formé sur la surface intérieure de la paroi inférieure 15. Alors que dans chacun des exemples 1 et 2, on a formé une pellicule de SnO2, on peut former des pellicu- les d'autres matériaux tels que In203, TiO2, SiO2, etc. en obtenant sensiblement les mêmes résultats. Pendant la formation de la fine pellicule sur les substrats 12, ceux-ci sont introduits à la suite comme cela est illustré, ou peuvent être maintenus immobilisés. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de va- riantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 8. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de formation de fines pellicules sur la surface de substrats,caractérisé en ce qu'il comprend: (a) un chassis de support (11) permettant de supporter les substrats (12); (b) une chambre de réaction (17) comportant un espace entouré par les substrats qui sont supporté sur le châssis de support, des parois latérales (16) montées sous les deux côtés du substrat et une paroi inférieure (15) installée au-dessous des parois latérales; (c) un-atomiseur (22) pour délivrer une solution atomisée d'un matériau devant être appliqué à la surface du substrat; (d) un élément chauffant (14) disposé à l'arrière du substrat de manière à chauffer ce substrat à une tempéra- ture supérieure à la température de réaction du matériau; (e) un ajutage (19) branché sur l'atomiseur et disposé dans la chambre de réaction de manière à être en regard du substrat afin de pulvériser la solution atomisée dans la direction de la surface du substrat; (f) un moyen de refroidissement (23) pour re- froidir au moins une partie intérieure de la paroi infé- rieure en regard du substrat à une température inférieure à la température de réaction du matériau. 2 - Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le moyen de refroidissement (23) compor- te un panneau de refroidissement agissant en paroi inté- rieure et présentant un certain nombre de canaux, un réfrigérant traversant ces canaux. 3 - Dispositif selon la revendication l,carac- térisé en ce qu'il comprend un moyen (18) sur la paroi intérieure permettant de régler la distance séparant la paroi inférieure et les substrats et l'inclinaison de la paroi inférieure par rapport aux substrats. 9. 4 - Dispositif selon la revendication 1,carac- térisé en ce qu'il comporte un ventilateur d'air (21) relié à l'atomiseur pour fournir la solution atomisée à l'ajutage à partir de l'atomiseur. 5 - Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les substrats (12) sont déplacées petit à petit sur le chassis de support (11) alors que la solu- tion atomisée est pulvérisée sur leur surface. 6 - Dispositif selon la revendication l,carac- térisé en ce qu'il comporte une plaque de répartition de la chaleur (13) ayant une bonne conductibilité thermi- que qui est interposée entre le substrat (12) et l'élé- ment chauffant (14).