Brevet FR2717828A1 — publié le 19950929

La présente invention concerne un dispositif pour le montage et le démontage d'une cible sur une source de pulvérisation ou d'évaporation par arc, comportant pour la cible un dispositif de canaux de refroidissement qui est apte à être soumis à la pression d'un agent de refroidissement et qui est fermé dans le sens de pulvérisation ou d'évaporation à l'aide d'une membrane de séparation définissant sensiblement un plan, et des organes de fixation pour la cible. L'invention concerne aussi une cible destinée à être montée sur un dispositif de ce type, ainsi qu'une source pourvue d'un dispositif et d'une cible de ce type, et une chambre de traitement sous vide pourvue d'une source de ce type. En ce qui concerne le domaine technique et les dispositifs et cibles connus du type spécifié, il est fait référence globalement à EP-A 0 512 456 et US-A 5 269 894, tout spécialement pour l'état de la technique décrit dans ces publications et les problèmes posés avec ces dispositifs et ces cibles pour le montage et le démontage. Pour résumer, on peut dire qu'avec des sources de pulvérisation, la fixation de la cible à l'aide de vis prend énormément de temps, et le résultat est que dans ces cas, on change souvent des éléments de source entiers, par exemple le dispositif de refroidissement, dans le cas de sources de magnétron, voire toute la source, avec le dispositif de refroidissement et le dispositif magnétique, dans ce même cas. L'utilisation d'outils spéciaux est alors inévitable. Les fixations à baïonnette pour cibles telles qu'elles font l'objet particulier de EP-A 0 512 456, ou les fixations de cibles telles qu'elles sont connues d'après DE-A 20 659 ont besoin d'éléments déplacés supplémentaires comme des billes (DE-A), avec un risque de formation de particules due au contact par frottement, et/ou de soudage à froid d'éléments déplacés et serrés les uns par rapport aux autres, et ces fixations, comme le verrouillage à baïonnette serré par membrane de refroidissement selon la demande EP-A mentionnée, comportent le risque d'endommager, lors du mouvement de rotation nécessaire pour le verrouillage à baïonnette, la membrane conductrice de chaleur relativement mince prévue entre les canaux de refroidissement et la cible. La présente invention a pour but de créer un dispositif, une cible, une source et une chambre à vide du type spécifié en introduction, qui garantissent un changement de cible rapide, et ce sans outil. Le dispositif de l'invention est prévu avec des sources de pulvérisation ou d'évaporation par arc, mais en particulier avec des sources de pulvérisation, et avant tout avec des sources de magnétron qui peuvent fonctionner à des puissances élevées et qui imposent des exigences spéciales en ce qui concerne l'efficacité du dispositif de refroidissement. Pour la technique de l'évaporation par arc, on se référera à US-A 4 673 477 ou US-A 4 839 011, en particulier en ce qui concerne la structure de telles sources. A ce sujet, ces publications font partie intégrante de la présente description. De plus, les cibles mises en oeuvre et construites selon l'invention peuvent présenter des formes de corps quelconques, avec une préférence pour une forme de plaque, là encore d'une forme quelconque mais de préférence ronde. Les plaques cibles rondes sont particulièrement simples à fabriquer. Le but fixé est atteint avec un dispositif du type spécifié en introduction, grâce au fait qu'il comporte des parties formant parois qui définissent au moins partiellement un logement pour la cible, qui dépassent d'un plan et dans lesquelles sont montés des boulons d'encliquetage mobiles sensiblement parallèlement au plan de la membrane, si on considère le côté du logement prévu pour la cible. Les boulons d'encliquetage qui sont prévus mobiles sensiblement parallèlement au plan de la membrane et qui pourraient éventuellement être disposés au niveau de la cible en vue d'une inversion mécanique, permettent un positionnement exact de la cible pourvue d'une cavité appropriée, et grâce à la sollicitation par pression du système de refroidissement et à un serrage approprié de la membrane contre le côté arrière de la cible, celle-ci est maintenue en position de façon rigide, par serrage au niveau des boulons d'encliquetage introduits, de sorte que la membrane peut maintenir sur le côté arrière de la cible un contact thermique optimal. Bien qu'il soit tout à fait possible d'enfoncer les boulons d'encliquetage par force dans la cavité correspondante prévue sur la cible, dans un mode de réalisation préféré, les boulons sont tendus par ressorts, de préférence en direction du logement. D'une manière avantageuse, les parties des boulons aboutissant en direction du logement sont biseautées à l'opposé de la membrane, de telle sorte que lors de l'introduction de la cible, lesdits boulons d'encliquetage sont tout d'abord poussés automatiquement vers l'extérieur, et lorsque la cavité prévue sur la cible est dans leur alignement, ils s'enclenchent dans la cavité. Un mode de réalisation préféré prévoit des moyens de déverrouillage qui sont mobiles par rapport aux parties formant parois, qui sont montés sur ces dernières et qui, lorsqu'ils sont actionnés, sont en relation fonctionnelle avec les boulons d'encliquetage et les poussent vers l'extérieur. Ainsi, pour enlever la cible, après la détente du système de refroidissement, les boulons d'encliquetage sont rappelés à l'aide desdits moyens de déverrouillage, lesquels peuvent être réalisés de multiples façons. Selon un mode de réalisation nettement préféré, cependant, et pour permettre le montage et le démontage sans outils visés, les moyens de déverrouillage sont montés sur les parties formant parois situées côté source, et ils comprennent des organes qui sont montés mobiles sensiblement perpendiculairement au plan de la membrane, sur les parties formant parois, et qui agissent sur les boulons d'encliquetage de préférence par l'intermédiaire de surfaces biseautées. Habituellement, les cibles sont montées pour former sensiblement une surface plane avec les bords du logement situés côté installation ou côté source, de sorte que même après le déblocage de la fixation grâce à la détente du système de refroidissement et au rappel des boulons d'encliquetage prévus selon l'invention, on ne peut que difficilement saisir à la main la cible à changer. Pour faciliter cela, il est prévu des organes formant ressorts qui agissent sensiblement perpendiculairement au plan de la membrane et qui sont d'une part en appui côté canaux de refroidissement et d'autre part conçus pour s'appuyer contre la cible. Ainsi, lors du déverrouillage des boulons d'encliquetage, ce dispositif de ressort soulève brusquement la cible, qui peut être facilement saisie. En ce qui concerne les moyens de déverrouillage destinés à rappeler les boulons d'encliquetage, il faut noter ici qu'il est tout à fait possible de concevoir les boulons d'encliquetage à l'inverse de ce qui a été décrit plus haut, c ' est-à-dire de les tendre par ressort vers l'extérieur et de les enfoncer par complémentarité de forme dans la cavité de la cible, après encliquetage, c'est-à-dire de prévoir un moyen de verrouillage qui vienne en prise avec les boulons en vue du verrouillage, de sorte qu'une fois que le moyen de déverrouillage a été enlevé, les boulons d'encliquetage libèrent la cible par ressort et automatiquement, c'est-à- dire qu'ils sont poussés vers l'extérieur. Le but fixé est également atteint grâce à une cible destinée à être montée sur un dispositif décrit plus haut, qui se caractérise en ce qu'elle comporte, dans ses surfaces latérales, au moins une cavité pour les boulons d'encliquetage, de préférence sous la forme d'une rainure allongée ou de perçages. Le but de la présente invention est aussi atteint grâce à une source de pulvérisation ou d'évaporation par arc comportant un dispositif pour le montage et le démontage d'une cible tel qu'il a été décrit précédemment et une cible telle qu'elle a été présentée plus haut, qui se caractérise en ce que les boulons d'encliquetage pénètrent dans la cavité de la cible et celle-ci est serrée à l'aide des boulons d'encliquetage grâce à une sollicitation par pression du dispositif de canaux avec un agent de refroidissement par l'intermédiaire de la membrane. Selon une autre caractéristique, des organes formant ressorts agissant sensiblement perpendiculairement au plan de la membrane sont d'une part en appui côté dispositif de canaux de refroidissement et sont d'autre part serrés contre la cible. Le but de l'invention, enfin, est atteint grâce à une chambre de traitement sous vide pourvue d'une source telle qu'elle vient d'être décrite. L'invention va maintenant être expliquée à titre d'exemple en référence aux figures. La figure 1 est une coupe transversale schématique et simplifiée d'une combinaison d'un dispositif de l'invention et d'une cible de l'invention avec une source de magnétron de l'invention, la figure 2 montre un détail du dispositif de la figure 1, avec le porte-cible verrouillé et serré, et la figure 3 est une représentation analogue à la figure 2, avec la plaque cible déverrouillée et débloquée. Selon la figure 1, une cible 1 représentée sous la forme préférée d'une plaque de préférence ronde avec des tranchées d'érosion 13 déjà avancées, est placée dans un logement 3 (visible sur la figure 3) prévu côté installation ou côté source pour la plaque cible 1. Le logement 3 prévu pour une plaque cible 1 de n'importe quelle forme, ronde, ovale ou rectangulaire, mais de préférence ronde, comporte au moins deux parties formant parois 5 se faisant face. Comme il est indiqué schématiquement sur la figure 1, un dispositif de refroidissement est prévu à l'arrière de la plaque cible, au niveau de la source, lequel dispositif de refroidissement comprend fondamentalement un système de canaux d'agent de refroidissement fermé de façon étanche en direction du logement 3 à l'aide d'une membrane conductrice de chaleur 7, par exemple une membrane en cuivre. Un tel dispositif de refroidissement peut consister en une plaque de refroidissement séparée, et dans le mode de réalisation de la figure 1, il est défini par les espaces 9 o arrivent et d'o partent des conduites d'agent de refroidissement 11 représentées schématiquement. Un agent de refroidissement tel que de l'eau entre et sort, sous pression, par ces conduites. Le mode de réalisation préféré de la présente invention au niveau de sources de magnétron, comme il est représenté sur la figure 1, prévoit des aimants 10 qui sont séparés de la plaque cible 1 par la membrane 7. Comme on le sait, ces aimants peuvent être fixes ou mobiles afin d'influer sur la forme de la tranchée d'érosion 13. Dans les parties formant parois 5 se faisant face sont ménagés, sensiblement parallèlement au plan E de la membrane 7, des perçages de guidage 12, de préférence traversants, dans lesquels les boulons d'encliquetage 14 sont tendus à l'aide de ressorts 16 vers l'intérieur du logement 3, dans le mode de réalisation préféré. Cet agencement est visible de façon plus détaillée sur les figures 2 et 3. Dans le cas d'une plaque cible 1 posée et serrée comme il est représenté sur les figures 1 et 2, les boulons d'encliquetage 14 pénètrent dans au moins une cavité, côté plaque cible. Cette cavité peut être formée par des perçages, mais elle consiste de préférence en une rainure 18 allongée ou même circulaire. Les boulons 14 sont pourvus de surfaces biseautées 20, de telle sorte que quand la rainure 18 se trouve dans l'alignement des boulons 14, lors de l'introduction de la plaque cible 1, lesdits boulons 14 s'enclenchent automatiquement. La plaque cible 1 peut être posée perpendiculairement au plan de la membrane, mais elle peut aussi éventuellement être insérée latéralement ou au moins latéralement dans le logement 3, comme l'indique le sens y sur la figure 1. Suivant le mouvement de la plaque cible pour aligner la rainure 18 sur les boulons 14, les surfaces biseautées 20 sont également disposées de telle sorte que lors de ce mouvement, les boulons soient tout d'abord poussés automatiquement dans la position de déverrouillage représentée sur la figure 3, à l'encontre de la force du ressort 16, jusqu'à ce qu'ils s'enclenchent. A l'état serré, le dispositif de refroidissement est sollicité par une pression, comme il est indiqué sur les figures 1 et 2 par p, de sorte que, comme il ressort en particulier de la figure 2, la plaque cible 1 est pressée dans la zone 22 contre les boulons 14 enclenchés. Pour le démontage de la plaque cible 1, après la détente (p = 0), un coulisseau de déverrouillage 24 est poussé sur une surface biseautée 26 contre le boulon 14, comme l'indique la flèche A sur la figure 3, moyennant quoi le boulon 14 est poussé à l'encontre de la force des ressorts 16 et est désenclenché, dans le sens de la flèche B sur la figure 3. Pour permettre d'enlever plus facilement la plaque cible, on prévoit des ressorts de rebondissement 28 qui sont en appui d'une part côté source et qui agissent d'autre part sur des surfaces de butée 30 au niveau de la plaque cible 1. Ainsi, à l'état déverrouillé et après que le dispositif d'agent de refroidissement a été déchargé, comme il est représenté sur la figure 3 avec p = 0, la plaque cible est soulevée dans le sens C de sorte qu'elle peut être facilement saisie et enlevée. Il est bien évident que cela est surtout nécessaire lorsque la source comporte une surface à pulvériser dirigée sensiblement vers le haut, suivant 13. Comme il ressort en particulier des figures 2 et 3, le coulisseau de déverrouillage 24 est également précontraint à l'aide de ressorts 34 de manière à pouvoir être enfoncé dans le sens A pour le déverrouillage des boulons 14, à l'encontre de la force des ressorts 34, c'est-à-dire en étant rappelé automatiquement. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le montage et le démontage d'une cible sur une source de pulvérisation ou d'évaporation par arc, comportant pour la cible (1) un dispositif de canaux de refroidissement (9) qui est apte à être soumis à la pression d'un agent de refroidissement et qui est fermé dans le sens de pulvérisation ou d'évaporation à l'aide d'une membrane de séparation (7) définissant sensiblement un plan, et des organes de fixation pour la cible, caractérisé en ce qu'il est prévu des parties formant parois (5) qui définissent au moins partiellement un logement (3) pour la cible (1), qui dépassent d'un plan (E) et dans lesquelles sont montés des boulons d'encliquetage (14) mobiles sensiblement parallèlement au plan (E) de la membrane. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les boulons d'encliquetage (14) sont tendus par ressorts (16), de préférence en direction du logement (3). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les parties des boulons (14) aboutissant en direction du logement (3) sont biseautées (20) à l'opposé de la membrane (7). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens de déverrouillage (24) qui sont mobiles par rapport aux parties formant parois (5), qui sont montés sur ces dernières et qui, lorsqu'ils sont actionnés, sont en relation fonctionnelle avec les boulons d'encliquetage (14) et les poussent vers l'extérieur. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de déverrouillage (24) comprennent des organes qui sont montés mobiles sensiblement perpendiculairement au plan (E) de la membrane, sur les parties formant parois (5), et qui agissent sur les boulons d'encliquetage (14) de préférence par l'intermédiaire de surfaces biseautées (26). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu des organes formant ressorts (28) qui agissent sensiblement perpendiculairement au plan (E) de la membrane et qui sont d'une part en appui côté canaux de refroidissement (9) et d'autre part conçus pour s'appuyer contre la cible (1). 7. Cible destinée à être montée sur un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte, dans ses surfaces latérales, au moins une cavité (18) pour les boulons d'encliquetage, de préférence sous la forme d'une rainure allongée ou de perçages. 8. Source de pulvérisation ou d'évaporation par arc comportant un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 et une cible selon la revendication 7, caractérisée en ce que les boulons d'encliquetage (14) pénètrent dans la cavité (18) et la cible (1) est serrée à l'aide des boulons d'encliquetage (14) grâce à une sollicitation par pression du dispositif de canaux (9) avec un agent de refroidissement par l'intermédiaire de la membrane (7). 9. Source selon la revendication 8, caractérisée en ce que des organes formant ressorts (28) agissant sensiblement perpendiculairement au plan (E) de la membrane sont d'une part en appui côté dispositif de canaux de refroidissement (9) et sont d'autre part serrés contre la cible (1). 10. Chambre de traitement sous vide pourvue d'une source selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9.