Brevet FR2648156A1 — publié le 19901214

La présente invention concerne un appareil et une methode pour déposer par pulverisation cathodique un revêtement sur un substrat, et pour réaliser en particulier des revêtements graduels, c'est-a-dire des revetements a épaisseur variable au travers d'une surface d'un substrat. Un exemple de domaine d'application ou cette possibilité s'avere utile est celui des revêtements electroconducteurs transparents déposes sur des zlaces cu vitres pour servir de moyens de chauffage a resistance. dcmalne dans lecuel il peut etre souhaitable d'avoir une resistance plus impcrtante dans certaines zones de la vitre ou glace cue dans d'autres. Le brevet US-4 744 880 une gamma limitée de dessins graduels serait possible. Le brevet US- 4 600 490 (Gillery et al.)décrit une anode profilée en treillis ou en mailles dans un système pour déposer un revêtement par pulvérisation cathodique, et il est precise dans ce brevet que l'anode en mailles peut être profilée de manière à donner naissance ou produire ade gràaione dàne le film dépose. Du fait que sap uVXv sauoz sep @mio; e auzaDuoo Tnb ao ua uemallen:.on ses;leus xneo anb assaidnos apuuS snid aun GE oe.& enbipotq.vo uo is;taeAnd avd sesodep sluama saa sap =anbTlddu' aToAnod ap aIqv;Tvwnos z4ess II - uo;2,gpu apouv eun e5,uo (qmid) 'Z -g t-Sç zenAeaq a- uo;Vs;TaAlnd ap uoTzvdao,1 ap snoo SZ nw aiznv,l;zoddvi avd unt iusovIdep es zg.;sqns tl za epo q to vlanbsiolueTTnoT;za u3 'slanpeas susmanesaa sap JesTIvej inod ?iieqnos;;vzes elao em=oo elqvzdepv no alqvsodsuv= sed 2sa,u aqooaddv a2?aD sa;lT;oad sapoue sep si= @I suep aem=oD '=.x$sqns un, p C0 saguuoT,4sa-,s sauoz sep ans uoT.siaeAnld aun aizzamed I.,iaAp apoq?o aun,p a0ve 1! iueiAnoo sainzanno sanaTsnld no aun oaAe uçta un 'atoIe zao uolas *5-b ú úT-tsseBd xnuaLe6T 'EzoA a nASJ el suep nia ' T ia lassTe aS, ,p 'o, o oaI li uUtq 5I io 3ooqpu'H", al,-,el suvp sTpnosip zucs ^uma=a.pA np inessTsda,l ans aDotqwD ap sueoa,p szs;;s se- Àassoadp aqDsnoo vl ap nassTedi,.sup suo;,zpva! sep jesTvai anod %lqw:Tnunos %I=ze- QTo anb n adnos.;ssnv uoT;s'IT;n o01 aun,p sçd %4uos su sanbsu sao 'saadnooap saen-nsaAno sap oaAe autald anbTeIQm. aSlT;na; aun,p;Tzed v s;Tnn:.suoo Iue=altauae zuos sanbsim seO '('IV z qouqmlTH) 609 g8Z b-tSn znaAsq sl suvp a;ijop anb allai uo;$9sTaeAlnd ap enb;Tuqzai vl suep anuuo.se suTssap y 9 Zuemazsena un asTIa; i nod sanbswm ap uoT;ts; $;$ n,j lusmzepeoeud anosTp zaSaaq np xnao anb szue;TuaAuoouT samam sel gang I 'apouv,l ap amao; ua asTm el ans aseq zsa aniesAs eD 9SL89 épaisseurs de revêtement différentes, la variation d'épaisseur dans des zones différentes du substrat, ainsi que le degre de gradation entre des zones ayant des épaisseurs differentes. Aussi, l'invention propose un appareil pour deposer par pulverisation cathodique un revêtement sur un substrat. comprenant une électrode cible, des moyens de support du subtrat a revêtir disposes face à la cible, et un masque perforé placé entre l'électrode cible et au moins une zone du substrat de manière a empêcher Partiellement le deo6t du matériau pulverise a partir de l'electrode sur ladite zone du substrat. Les revêtements deposes par pulverisation cathodique avec une épaisseur graduelle sont donc réalises, selon l'invenzior.. au moyen d'un massue perfore interpose entre la cathode et le substrat sur leauel on realise le dep.t d'un revêteeenrt au cours de l'operation de pulverisation cathodique. Le masque perforé empêche en oartie le depôt du matéeriau pulverise sur la zone du 22 substrat située derrière le masque, en créant ainsi une *surtace de revêtement à epDaisseur réduite. Pour les zones dans lesquelles il est souha:te encore moins de démpt, une plaque étanche et configurée, ou analogue, peu- être placee sur le masque dans la région correspondante. Des ouvertures peuvent être prevues dans le masque perforé, ou des zones du substrat pe? ent ne pas être recouvertes par le masque dans des reégions o une épaisseur totale de revêtement est souhaitée. Des niveaux intermédiaires de masquages partiels peuvent être obtenus dans des zones sélectionnées au moyen d'une couche double d'un matériau perfore avec des ouvertures non alignées pour obtenir moins de dépôt ou au moyen d'ouvertures plus larges découpées dans le masque perfore pour obtenir plus de dep6t. Ainsi, le masque perforé constitue un element de base souple pour obtenir une large gamme de réglages sur le taux de dépôt local, 26 4 8 1 5 6 de sorte que des gradations continues dans l'épaisseur de revêtement de toute dimension ou forme peuvent tre obtenues en pratique. En outre, ces reglages peuvent être faits rapidement et sont peu coûteux. Le masque perfore selon l'invention peut inclure tout élément sensiblement plat ayant un grand nombre d'ouvertures, tel un écran ou tamis, un treillis déployé ou une plaque perforee. Des ouvertures de diamètre variable ou des espaces peuvent être faits dans une ébauche, mais il est plus pratique et plus souple d'utiliser un matériau de serie qui est uniformement ajoure et d'ajouter des couches ou des ouvertures cotenues par decoupe ocur faire sur commande ou définir le dess-n graduel. L' nveention rcDocse egaiement une méthode pour déDoser par pulverlsation cathodiQue un revetement sur un substrat, dans lacuelle un revêtement est pulvérise sur le substrat a partir d'une électrode cible, et les doDôts du revêtement sur le substrat sont partiellement masques au moyen d'un mascue perfore interpose en l'électrode et le substrat. D'autres caractéristIQues, avantages et détails de l'invention ressortiront de la description explicative Cui va suivre faite en reférence aux dessins annexés donnes uniquement à titre d'exemple et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un appareil de pulverisation cathodique incorporant un masque perfore selon une caractéristique de l'invention, - les figures' 2 a 4 sont des représentations agrandies d'exemples de matériaux perforés. à partir desquels est fabrique le masque. selon la présente invention, la figure 2 montrant un treillis déployé, la figure 3 un tamis ou écran en toile métallique et la figure 4 une plaque perforee, et 26 4 8 1 5 6 - la figure 5 est une vue de dessus d'un exemple de massue composite en treillis ou à mailles en place sur un substrat selon la presente invention. En se referant a la figure 1, un substrat 10 est représente reposant sur un support Il qui peut être forme par une feuille metallique dont la découpe centrale est approximativement ou correspond au contour du substrat 10, mais avec des dimensions legèrement inferieures de manière a supporter le substrat a la periphérie de celui-ci. Si le substrat est incurvé, le support il peut etre prevu avec une courbure correspondante. Bien que les elements ou pièces de azzareil Ce la figure 1 pour deDcser un revêtement sclent representes dans un plan horizontal, rien n'ereche de les disposer suivant un plan incline. Le suppzort 1i est destine a permettre l'exposi.tion du sucstrat a ces eléments de chauffage 12 places sous le supcort 11. Ces elements de chauffage 12 peuvent être Ces eléments de chauffage a resistance electrique et 2D servent à maintenir le substrat 10 a la temperature aumromriee pour l'operation de depôt d'un revêtement par vulverlsation. Du coté du substrat opposé à celui situe en regard des elémnts de chauffage 12, il est prévu un ensemble 13 formant cathode monté suivant un mouvement de va-et- vient au-dessus- du substrat 10 au.moyen de roues 14 et de rails associés 15. Le mouvement relatif entre l'ensemble formant cathode 13 et le substrat 10 permet un dépôt sur une plus grande surface qu'avec un ensemble fixe. Bien que cela ne corresponde pas à un mode de réalisation préférentiel, la cathode peut être fixe et le substrat déplaçable. L'ensemble formant cathode 13 porte une cathode cible du métal qui doit être pulvérisé, ainsi qu'une anode. La présente invention peut être utilisee avec ou sans le recours à un magnétron pour améliorer l'operation de pulvérisation. L'ensemble de l'appareil représenté à la figure 1 est enferme dans une chambre a vide (non représentée) pendant l'opération de pulverisation. Sur la figure 1, un masque 20 selon une caractéristique de l'invention est montré monté sur le support 11 au moyen de cornieres 21 par exemple. Le masque 20 peut être fait de tout matériau qui peut résister en température et aux conditions chimiques dans lesquelles s'effectuent l'operation de pulverisation, et est de préférence en metal pour sa tenue aux temperatures utilisees et sa facilite à être travaillée. I0 Des matériaux appropries pour former le masque sont l'acier, le cuivre et le titane, ainsi que d'autres meétaux. Le mascue 20 est espace ou distant du substrat 10. cette distance variant suivant la finesse de l'image du mascue oui est a reoroduire sur le revetement dépose sur le substrat. Dans certains cas, il est souhaitable ce creer ur.e iig.e defn. ie ou reglée tres finement entre des zones de revetement fines et épaisses, auquel cas le mascue est espacé du substrat d'une très faible 2C distance. Dans les autres cas, lorsqu'une gradation moins precise est souhaitée, le masque est situe relativement éloigne du substrat. L'invention n'est pas limitée a une gamme particulière de distances entre le masque et le substrat, cependant, une gamme comprise entre 1,90 et 5, 08 cm donne des résultats très satifaisants. D'autres exemples de matériaux pour la fabrication du masque 20 sont décrits aux figures 2 à 4. - Le masque 20 de la figure 2 est.constitue par un treillis métallique déployé, matériau qui est avantageusement rigide mais peut être facilement déformé pour se conformer a la forme de substrat incurve ou courbe. Un treillis metallique déployé est utilisable avec des ouvertures de dimensions tres différentes. Le choix des dimensions des ouvertures est influencé par l'espace compris entre le masque et le substrat, ainsi que par la configuration du dessin souhaite. L'invention 2648 156 n'est pas limitee a une ouverture ayant des dimensions particulières, mais des exemples d'ouvertures utilisees correspondent approximativement à une gamme allant de 0,03 - 1,57 & 2,54 - 5,08 cm. La quantité d'espace libre ou ouvert dépend de l'effet désire, mais en général il est souhaitable que le matériau de base constituant le massue est au moins 40% de sa surface ouverte. Un treillis metallique deploye qui s'est avéré convenable a une épaisseur de 1,29 mm ("16 gauge"), mais d'autres epaisseurs peuvent être egalement envisagees. Le masque 20' de la figure 3 a la forme d'un ecran ou d'un tamis en toile metallioue. Sur la figure 4, le massue 20' est une feuille perforee. Les considérations eu egard l'espace et les ouvertures, comme cela a éte discute precéde=ment en liaison avec le =ode de reaisation avec un treillis metallzque déployé, s'aplicuer.nt egalement aux differents matériaux ccnstituant le masaue. Les ouvertures dans la feuille perforee de la figure 4 ont une forme circulaire, mais 2D elles pourraient être de forme carrée, ou avoir une autre forme. En se reportant a la figure 5, il est représente un exemple de masque composite en place au-dessus du substrat 10 dans lequel la base du masque 20 est en un matériau ayant un dessin d'ouvertures régulier, mais qui a été modifié pour augmenter ou accroitre l'ouverture dans certaines zones et diminuer cette ouverture dans d'autres zones. Certaines zones du substrat ne sont pas masquées du tout. D'autres zones ont des ouvertures agrandies 22 obtenues par découpage de petites parties du maillage. Pour diminuer la dimension des ouvertures, une autre couche & mailles 23 est placée sur le masque avec les ouvertures non alignées. Ce desalignement peut varier et la couche 23 peut avoir des ouvertures ayant les mêmes dimensions que celles de la couche de base 20. Par conséquent, une grande variété d'obturations peut être obtenue au moyen d'une couche à mailles comnlémentaire. Pour des zones o un masquage maximum est nécessaire, une feuille pleine 24 peut être placée sur le masque de base 20. En manipulant ces variables du masque a mailles, on obtient une grande souplesse d'utilisation pour commander le dépôt de revâtement graduel sur un substrat. Le revêtement peut être fait a partir d'un métal ou d'oxydes de metal. Un exemple de méthode et d'appareil appropries utilisables en liaison avec l'invention sont notamment décrits dans le brevet US-3 907 660 (Gillery) cite ici a titre de reférence. La description aui a ete faite se rapporte en particulier a des revetements depcsés sur des vitres ou des glaces. mais il et bien evident que l'invention n'est mas aimitee a un quelconque type de revêtement ou de oroduit. mais trcuve son application pour tout dépôt realise par pulverisation cathodique. Les glaces ou vltres revêtues selon l'invention peuvent inclure des feuilles de verre et/ou de plastique plates ou courbes. uOZ1OZ'Oz aio;tad anbsn3 sl.ains sipovId euTeld ellTne; aun pueadamoo eaao;aed uou aTex d ml enb ao ue as TaouDwo 'g uo;evDTpueAe a I uoles ISJeaddy -'9 SG À eao;ted uou esavI d eun suTom ne puead=oo c(,,oz',ozoz) Oo;zed enbsum el enb ao ua es;J o oe 'I UOuouoTpueAea VI uoles Ite.ddv 'S -enbsum ael suep sainjaAno seinv,p sall5e enb sapuu.i2 snid suorsua=Tp sep oAz (...ozvoZIOZ) aro;.ed OZ anbsnz.al suvp ennaJd.se eJn:zsano eun euTom nu anb ao ue es;.zuJoD z Uo;;oDpuAse e. uoles ttes V_ -' ssa;^.d ssuwXzs3 suTOM ne suep a1o:01ad nvutxe.m unp ssqonoD xnap suTo nv pueaduoo (O'OE'O acad enbs= el enb ao 51 us es;aezçeovo Iz uo;zvoTpuaAaa V uo ts ITaavddy - e *sauoz saaInQ,p suep uoçsuaurTp apuooas un,p ae auoz aun suvp uorsuem;p aeiatmasud aun,p sasniazAno sap esuasead ('.,C'.OZ'OZ> eao;ed enbsem ae anb ao ue easiaiuezo o I uoC;lV puaAsu eT ucTes TaeddEy - Z *(CT> z-zsqns nrp aUoZ al;p7 ns (et) apiaoszjil ap.i;zud e asTaaA-nd ne-.sauem np zodap BT zuemeTTas-çIa a paqzaeda F asa.ru= ap (o) va zsqns np auoz aun su;om nu ze (ET.> lqo epoJ,I azua çould ) aso;iad anrbsm un ze (el) elqTzo 5l i sou; sesoasTp jT;eaAaa e (t>) zeizsqns np (1>);zcddns ep suafoM ssp (zT> alq;o eposeDla sun zuvuesa.moo (COT) =g. zsqns un ans iuamse;Ase un enbTpoqiuo uo;lves;aAnd avd jasodep Inod ttaseddy -' S0OI iVDIGa&Aa 8t9g ?.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le masque perfore comprend un matériau en treillis déploye ou à mailles. 8.- Appareil selon la revendication 1, caractérise en ce que le masque perfore (20,20',20") comprend un matériau écran ou tamis. 9.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le masque perforé (20,20',20") comprend une feuille perforee. 10.- Méthode pour déposer par pulvérisation cathodique un revêtement sur un substrat, selon laquelle le revêtement est pulvérise sur le substrat (10) à partir d'une électrode cible (13), et le dépôt du revêtement sur le substrat (10) est partiellement masqué au moven d'un massue perfore (20.20',20") interposé entre l'électrode (13) et le substrat (10). !l.- Méthode selon la revendication 10, selon laquelle le substrat est une feuille transparente. 12.- Méthode selon la revendication 11, selon laquelle le revêtement est un revêtement transparent électroconducteur. 13.- Methode selon la revendication 10, selon laquelle le masquage partiel est plus complet dans certaines parties du masque perfore (20,20',20") que dans d'autres 'en fonction de la distribution d'ouvertures dans le masque perfore de' maniere à obtenir un revêtement graduel.