Brevet FR2671810A1 — publié le 19920724

Porte-substrat chauffant pour enceinte de dépôt de films sous vide La présente invention concerne un porte-substrat chauffant pour une enceinte où sont réalisés des dépôts de films minces sur un substrat, par exemple des films en oxydes supraconducteurs, à des pressions inférieures à 10 Torr. La croissance d'un film mince sur un substrat chauffé par contact avec le porte-substrat chauffant pose le problème du contact thermique entre ce dernier et le substrat lui-même. Ce contact thermique est assuré de trois manières - par des contacts mécaniques ponctuels entre ces deux éléments généralement rigides - par la conduction de la fine couche de gaz existant entre eux - par rayonnement. Lorsque la pression dans l'enceinte est très faible, la conduction devient négligeable vis-à-vis du rayonnement. Mais la résistance thermique globale entre le substrat et le porte-substrat chauffant peut varier dans de larges proportions en fonction de la nature de leurs contacts mécaniques ; il en résulte des écarts de température importants et aléatoires entre le substrat et le porte-substrat chauffant d'une part et différents points du substrat d'autre part. A titre d'exemple, les écarts de température entre le substrat et le porte-substrat chauffant peuvent aller de 500C à 1500C lors de la croissance de films en YBaCuO à 7500C. De tels écarts sont catastrophiques pour la maîtrise des propriétés des films dans la mesure où la température du substrat détermine la décomposition des espèces chimiques en surface, -l'accrochage des espèces sur la surface, les mécanismes de nucléation et la cinétique de croissance. Pour s'affranchir de cette difficulté, il est courant d'assurer le contact thermique au moyen d'une pâte liquide, par exemple, une pâte à l'argent, ou un alliage métallique liquide du type gallium-indium. Ces pâtes ou alliages permettent de réduire à quelques degrés seulement l'écart de température entre le substrat et le porte-substrat chauffant, mais ils présentent plusieurs inconvénients. Ils peuvent contaminer le bâti de dépôt, et par conséquent le film, en atmosphère réactive. Ils peuvent réagir chimiquement à température élevée avec le substrat ou le porte-substrat chauffant. Ils peuvent également contaminer le substrat et le film par effet de mouillage. La présente invention a pour but de mettre en oeuvre un porte-substrat chauffant équipé de moyens assurant un excellent contact thermique sans risque de contamination. La présente invention a pour objet un porte-substrat chauffant pour enceinte de dépôt de films sous vide, caractérisé par le fait qu'il est muni, sur sa face destinée à porter le substrat desdits films, d'une feuille mince, souple et molle de graphite destinée à être comprimée contre ledit substrat. Ladite feuille présente une densité comprise entre 0,7 et l,lg/cm3 et une épaisseur comprise entre 200 et 50ohm. Les avantages d'une telle disposition sont multiples. - La présence de la feuille de graphite ne complique pas le montage et le démontage du substrat ; la mise en place de cette feuille est extrêmement aisée et, à chaque changement de feuille et de substrat, le contact est reproductible. - Le graphite ne réagit pas avec la plupart des substrats usuels et tous les porte-substrats chauffants usuels, jusqu'à des températures très élevées. - Le graphite ne réagit pas avec l'atmosphère ambiante, y compris avec les atmosphères réactives. La réaction avec l'oxygène est elle aussi très faible aux pressions usuelles de dépôt sous vide, par exemple sous 10.1 Torr pour les films supraconducteurs de type YBaCuO, jusqu'à des températures de 7500C. - Le graphite ne contamine en aucune manière le substrat et le porte-substrat chauffant. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante d'un mode de réalisation donné à titre illustratif mais nullement limitatif. Dans le dessin annexé, on a représenté très schématiquement en coupe partielle un porte-substrat chauffant 1 selon l'invention. Il est constitué d'une plaque chaude 2 associée à une contre-plaque 3 pour immobiliser à l'aide de vis 5 un substrat 4 dont la face 6 est destinée à recevoir un film. Selon l'invention la face 8 de la plaque chaude 2 est munie d'une mince feuille de graphite 10 qui se trouve comprimée et écrasée entre la plaque 2 et le substrat 4. Cette feuille souple et molle présente une densité de 0,7 à l,lg/cm3 et son épaisseur est de préférence choisie entre 20OiLm et 5OOpm. Sa conductibilité thermique anisotrope est de O,05W/0C.cm dans la direction normale au plan du ruban et de 1,2W/OC.cm dans ce plan. Cette valeur de conductibilité thermique est suffisante pour assurer un excellent contact thermique entre le substrat et le porte-substrat. Ainsi pour une feuille de 200m à 7500C, la chute de température dans la feuille 10 est dans tous les cas inférieure à 50C. On peut utiliser du graphite sous forme de ruban commercialisé par Le Carbone Lorraine sous la dénomination Papyex. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. On pourra, sans sortir du cadre de l'invention, remplacer tout moyen par un moyen équivalent. REVENDICATIONS 1/ Porte-substrat chauffant pour enceinte de dépôt de films sous vide, caractérisé par le fait qu'il est muni, sur sa face destinée à porter le substrat desdits films, d'une feuille mince, souple et molle de graphite destinée à être comprimée contre ledit substrat. 2/ Porte-substrat chauffant selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite feuille présente une densité comprise entre 0,7 et l,lg/cin3 et une épaisseur comprise entre 200 et 500gm.