Brevet FR2584741A1 — publié le 19870116

PLAQUE-CIBLE POUR PULVERISATION CATHODIQUE L'invention se rapporte aux plaques-cibles, notamment à une plaque-cible en plusieurs parties, pour pulvérisation cathodique, cette plaque-cible ayant une face avant qui est la surface à pulvériser et une face arrière qui, lors de l'utilisation, est appliquée contre un support. Les plaques-cibles pour pulvérisation cathodique sont faites en une matière qui doit être pulvérisée dans une installation de pulvérisation cathodique, afin de déposer sur des surfaces de substrat une couche de la matière concernée ou, si un gaz résiduel chimiquement actif est présent dans l'installation de pulvérisation, de déposer une combinaison chimique de la matière de la cible et du gaz actif. Dans les installations de grande puissance, les plaques cathodiques sont exposées à une très forte sollicitation thermique, due au bombardement ionique, et doivent être refroidies afin d'évacuer l'énergie thermique excédentaire. Toutefois, aux grandes puissances, un problème apparaît: lorsqu'elles sont bloquées par serrage de leur bord contre un support refroidi, les plaques-cibles se déforment sous l'effet des dilatations thermiques et se décollent alors du support, de sorte que le refroidissement devient insuffisant et que la matière de la cible prend une température excessive. Elle se ramollit alors et peut même éventuellement fondre. Pour éviter cela, on a déjà proposé que la plaquecible soit soudée ou brasée, par sa face arrière, au support refroidi. Toutefois, un tel assemblage doit être réalisé avec le plus grand soin, sinon la plaque-cible pourrait tout de même se détacher du support. De toute manière, ce soudage ou brasage est onéreux. Dans la plupart des cas, la plaque-cible a été S84?41 vissée, par son pourtour, sur le support refroidi, et l'on a également prévu une fixation par vis au milieu de la plaque, afin d'éviter un décollement. Par le brevet américain US 4 421 628, on connaît une plaquecible qui présente, le long d'une ligne médiane parallèle à la surface à pulvériser, plusieurs évidements pour une fixation. Ces évidements sont agencés dans le fond d'une rainure aménagée du côté de la surface à pulvériser, le long de la ligne médiane, et cette rainure est dotée d'une profondeur telle que ni une tringle insérée dans la rainure pour fixer la plaque-cible, ni les vis de fixation y afférentes ne dépassent au-delà du plan de pulvérisation. La faiblesse de l'épaisseur de la plaque-cible dans la région du fond de la rainure, au milieu de la plaque, là o la température atteignait le plus souvent son maximum pendant le processus de pulvérisation avec les agencements antérieurs, a permis d'obtenir à cet endroit un refroidissement amélioré et d'éviter ainsi la déformation ou l'écoulement de la matière dans la région de la fixation centrale. La nécessité d'une tringle de fixation sur la face avant de la plaque-cible, donc sur la surface à pulvériser, constitue néanmoins encore un inconvénient, notamment lorsqu'il suffit d'une très faible pulvéri- sation associée de la matière (acier} constituant la tringle de fixation centrale et les vis de fixation, pour apporter des impuretés inadmissibles dans les couches à réaliser. Pour éviter cela, la demanderesse a déjà proposé une plaque-cible qui présente, en son côté éloigné de la surface à pulvériser, au moins un évidement dans lequel, au moyen d'un assemblage élastique par liaison mécanique, un corps auxiliaire est inséré pour la fixation à un support. Cet évidement peut avoir, par exemple, une forme de cylindre creux, et un corps auxiliaire cylindrique est inséré dans l'évidement au moyen d'un anneau de retenue. Pour obtenir une stabilité mécanique suffisante, même à de fortes températures d'exploitation, le corps auxiliaire devait être en une matière ayant un point de ramollissement sensiblement plus élevé que celui de la matière à pulvériser. La présente invention a pour but de permettre de fixer, d'une manière encore améliorée, une plaque-cible par sa face postérieure. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que les parties de la plaque-cible sont munies d'évidements pour l'insertion d'au moins un corps auxiliaire servant à la fixation au support. Le fait que la plaque-cible soit en plusieurs parties conduit à l'avantage que les parties peuvent être remplacées ou échangées en fonction de leur usure, de sorte qu'elles peuvent toutes être érodées à peu près uniformément. Comme les matières pour cible sont souvent très onéreuses, cette possibilité présente un aspect économique particulièrement important. Il est certes connu, par la demande de brevet allemand DT09 836, que des cibles pour pulvérisation cathodique soient réalisées en plusieurs parties remplaçables comme décrit, afin d'améliorer le degré d'utilisation. Toutefois, il n'était pas connu, et rien ne permettait de prévoir, qu'une cathode en plusieurs parties pouvait, très simplement et avantageusement, être fixée en sa face arrière comme décrit dans la présente demande. Parmi les divers modes de réalisation possibles, l'invention prévoit notamment que: - les évidements ont une forme telle qu'ils recouvrent, en liaison mécanique, le corps auxiliaire utilisépour la fixation; - le corps auxiliaire est réalisé sous forme de plaques munies de trous filetés; l'auxiliaire est en une matière dont le point de ramollissement est sensiblement supérieur à celui de la matière à pulvériser. On décrira maintenant plus en détail une forme de réalisation particulière de l'invention qui en fera mieux comprendre les caractéristiques essentielles et les avantages, étant endendu toutefois que cette forme de réalisation est choisie à titre d'exemple et qu'elle n'est nullement limitative. Sa description est illustrée par les dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'une plaque-cible en plusieurs parties, et montre son agencement dans un dispositif de pulvérisation à magnétron; et - la figure 2 représente une vue en perspective d'une plaque-cible en plusieurs parties, de forme ovale dans cet exemple. Sur la figure 1, la plaque-cible 1 est constituée par deux parties la et lb qui sont en aboutement mutuel en formant un joint 2, de manière à constituer, du point de vue électrique, une cible unique dont la face avant 3 doit être pulvérisée. Par un anneau de serrage 4 appliqué sur son pourtour, la plaque 1 est serrée - par boulonnage - contre une plaque de refroidissement 5 (refroidie par des moyens de refroidissement non représentés, par exemple par des canaux parcourus par un fluide réfrigérant). La plaque de refroidissement 5 avec plaque-cible 1 est appliquée contre un électro-aimant 6 (représenté symboliquement) qui, lors du fonctionnement, maintient de manière connue un champ magnétique sur la face avant, à pulvériser de la plaque-cible. L'effet de ce champ consiste en ce que les porteurs de charge d'une décharge électrique en milieu gazeux produite simultanément sont concentrés devant la surface à pulvériser de la cible, ce qui, 258474! comme on le sait, permet d'accroître fortement le rendement de la pulvérisation. L'aimant 6 est porté par des supports 7 qui reposent sur le fond 8 de l'enceinte 9 qui, pour sa part, reçoit l'ensemble de l'agencement. La référence 10 désigne un anneau faisant office de diaphragme, à l'extrémité supérieure de l'enceinte. Cet anneau-diaphragme limite de manière appropriée l'angle d'ouverture du courant de particules pulvérisées et sert en même temps d'anode pour la décharge électrique en milieu gazeux qui doit être maintenue entre une anode et la plaque cathodique (plaque-cible). Ceci étant, pour que les deux parties la et lb de la plaque-cible puissent être maintenues sur le support refroidissant, non seulement en leur bord au moyen de l'anneau de serrage 4 mais aussi en leur milieu, chacune de ces parties présente, en son côté formant le joint, un évidement 11, 12. Ces évidements 11 et 12 forment ensemble une cavité dans laquelle on peut insérer un corps auxiliaire 13. Ce corps auxiliaire 13 possède pour sa part un trou fileté 14 pour la fixation de la plaque- cible contre le support réfrigéré. Cette fixation peut être réalisée très simplement au moyen d'une vis 15 traversant le trou 16 de la plaque de refroidissement et appuyant le corps auxiliaire 13, donc les deux parties la et lb de la plaque-cible, contre le support réfrigéré. L'agencement représenté autorise une manipulation particulièrement simple lors du remplacement de la plaque-cible ou du démontage du dispositif de pulvérisation aux fins de nettoyage ou de réparation. Après avoir enlevé de l'enceinte de l'aimant l'anneau de serrage 4 et le support refrigéré, il suffit de desserrer la vis 15 pour être en mesure d'enlever les composants et de les remplacer. La figure 2 représente un exemple de réalisation d'une plaque-cible ovale en trois parties, à savoir 16a, 16b et 16c. Sur la figure 2, les trois parties sont représentées séparées les unes des autres par un petit intervalle, afin de rendre visible les deux joints 17 et 18. Toutefois, lors de l'utilisation, les trois parties seront en contact mutuel étroit (comme le sont les parties la et lb sur la figure 1). Là encore, les surfaces en contact mutuel, formant les joints, sont munies d'évidements selon l'invention, de manière à former des cavités correspondantes pour recevoir les corps auxiliaires de fixation. Dans le cas du joint de gauche sur la figure 2, les deux parties 16a et 16b présentent des évidements ayant une forme telle qu'une plaque circulaire 19 puisse, en tant que corps auxiliaire, être placée dans la cavité formée par ces évidements. Quatre trous filetés 20 pour la fixation sont aménagés depuis le support de refroidissement. Le vissage des vis de fixation réalise en outre l'arrêt en rotation des corps auxiliaires. Par contre, les surfaces de délimitation du joint de droite sont munies d'évidements susceptibles de recevoir un corps auxiliaire ayant la forme d'une plaque rectangulaire. Là encore, quatre trous sont aménagés pour la fixation par le côté dessous. Il est évident pour l'homme de l'art que l'on peut, sans problème, donner diverses formes aux évidements, en tenant compte bien entendu de ce que le corps auxiliaire 13 ne doit pas pouvoir tourner dans la cavité formée par les évidements, afin d'autoriser un serrage des vis 15. A cette fin, les évidements et le corps auxiliaire sont avantageusement conçus et réalisés de façon que ce dernier prenne place, en établissant une liaison mécanique positive, dans la cavité formée par les évidements. Les corps auxiliaires sont avantageusement faits en une matière, par exemple le cuivre, ayant une bonne conductibilité thermique. 2.584741 Naturellement, l'invention n'est en rien limitée par les particularités qui ont été spécifiées dans ce qui précède ou par les détails du mode de réalisation particulier choisi pour illustrer l'invention. Toutes, sortes de variantes peuvent être apportées à la réalisation particulière qui a été décrite à titre d'exemple et à ses éléments constitutifs sans sortir pour autnant du cadre de l'invention. Cette dernière englobe ainsi tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons. REVENDICATIONS 1. Plaque-cible en plusieurs parties, pour pulvérisation cathodique, ladite plaque-cible comportant une face avant (3) à pulvériser et une face arrière qui, lors de l'utilisation, est appliquée contre un support (5), caractérisée en ce que les parties (la,lb) de cette plaque-cible sont munies d'évidements (11,12) pour l'in- sertion d'au moins un corps auxiliaire (13) servant à la fixation au support (5). 2. Plaque-cible selon la revendication 1, caractérisée en ce que les évidements (11,12) ont une forme telle qu'ils reçoivent,en liaison mécanique, le corps auxiliaire (13) utilisé pour la fixation. 3. Plaque-cible selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps auxiliaire (19) est réalisé sous forme de plaques munies de trous filetés (20). 4. Plaque-cible selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps auxiliaire (13,19) est en une matière dont le point de ramollissement est sensi- blement supérieur à celui de la matière à pulvériser.