Brevet FR2898136A1 — publié le 20070907

DISPOSITIF ET PROCEDE POUR INSTALLER ET/OU DESINSTALLER UNE CIBLE MAGNETIQUE SUR UNE CATHODE MAGNETRON POUR PULVERISATION CATHODIQUE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un dispositif et un procédé pour installer et/ou désinstaller une cible magnétique sur une cathode magnétron pour pulvérisation cathodique. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Comme décrit dans le document référencé [1] en fin de description, les cathodes magnétron pour dépôt par pulvérisation cathodique comprennent des aimants permanents. Lorsque le matériau à déposer est magnétique, ces aimants exercent une force importante sur la cible. Une telle force rend la mise en place de la cible sur la cathode, ainsi que son enlèvement après utilisation, d'autant plus délicats que la cible est épaisse et magnétique. Une telle force représente un risque pour l'opérateur de se blesser et un risque pour la cible de se briser. Les forces d'attraction de la cible magnétique dues au champ magnétique créé par le magnétron de la cathode, sont relativement élevées, et dépendent de la composition de la cible magnétique utilisée et de la force des aimants permanents du magnétron. Ces forces ne permettent pas à un opérateur non outillé d'installer ou de désinstaller simplement et rapidement une cible magnétique sur une cathode magnétron pour pulvérisation cathodique. Une technique classique pour désinstaller une telle cible consiste à faire levier sous celle-ci à l'aide d'outils spécifiques pour l'éloigner suffisamment de la cathode et ainsi l'arracher à l'attraction magnétique du magnétron. Il est également connu d'utiliser un système mécanique intégré au sein même de la cathode exerçant une pression verticale sous la cible. La cathode doit donc être fabriquée en incluant ce système spécifique. Il est également connu de remplacer les aimants permanents du magnétron par un électro-aimant. Il suffit alors de couper le courant dans l'électro-aimant pour supprimer le champ magnétique du magnétron et donc pour supprimer l'attraction de la cible. Mais une telle solution nécessite, également, une cathode spécifique. Une autre solution proposée dans le document référencé [2] consiste à chauffer par induction une cible ferromagnétique pour la rendre amagnétique, ou pour réduire fortement son aimantation. L'attraction de la cible vers le magnétron de la cathode est alors supprimée. Mais cette solution présente plusieurs inconvénients : • Le temps d'installation ou de désinstallation de la cible est relativement long. • Le chauffage de la cible crée des contraintes mécaniques dans tout le système, ce qui réduit sa longévité. • Le chauffage de la cible peut altérer les propriétés magnétiques des aimants permanents du magnétron si ceux-ci sont soumis à des températures élevées. L'invention a pour objet un dispositif et un procédé pour installer et/ou désinstaller une cible magnétique sur une cathode magnétron pour pulvérisation cathodique permettant de pallier ces inconvénients. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention concerne un procédé pour installer et/ou désinstaller une cible magnétique sur une cathode magnétron pour pulvérisation cathodique, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de génération d'un champ magnétique additionnel, adapté à la cathode, au dessus de la cible permettant de contrer le champ magnétique du magnétron. L'invention concerne également un dispositif pour installer et/ou désinstaller une cible magnétique sur une cathode magnétron pour pulvérisation cathodique, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de génération d'un champ magnétique additionnel adapté à la cathode, par exemple au moins un aimant permanent, un électro-aimant ou un solénoïde, au dessus de la cible permettant de contrer le champ magnétique du magnétron. La cible magnétique peut être évidée ou pleine. Dans un exemple de réalisation, le dispositif de l'invention comprend : - un bloc d'aimants, - une caissette, - un tiroir, - un support. Le procédé de l'invention présente de nombreux avantages, et notamment : -La génération du champ magnétique additionnel au-dessus de la cible peut être indifféremment créé par un aimant, un électro-aimant, voire un simple solénoïde. - Plusieurs configurations ou géométries pour créer ce champ magnétique additionnel (orientation des aimants, nombre d'aimants variables, etc ...) sont 15 possibles. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 illustre la direction des forces sur une cible dans un dispositif de l'art connu. La figure 2 illustre la direction des forces sur une cible en utilisant le dispositif de l'invention. Les figures 3 à 12 illustrent un exemple de réalisation du dispositif de l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Le procédé selon l'invention pour installer et/ou désinstaller une cible magnétique sur une cathode magnétron pour pulvérisation cathodique comprend une 30 étape de génération d'un champ magnétique additionnel 20 25 au dessus de la cible magnétique permettant de contrer le champ magnétique du magnétron. Ce procédé permet d'installer et de désinstaller facilement une cible magnétique sur une cathode magnétron sans risque de la briser en modifiant la géométrie des lignes de champ du magnétron de façon à désolidariser la cible du magnétron. Dans l'invention une telle modification des lignes de champ du magnétron est obtenue par le déplacement de moyens de génération du champ magnétique additionnel, par exemple des aimants permanents, au-dessus de la cible. La configuration de ces moyens est adaptée aux aimants du magnétron. La distance entre ces moyens et la cible est contrôlable à l'aide de moyens de positionnement. En position haute de ces moyens de positionnement, les champs magnétiques sont suffisamment faibles pour pouvoir placer les moyens de génération du champ magnétique additionnel au contact de la cible sans attraction de sa part. En position basse de ces moyens de positionnement, la cible est attirée par les moyens de génération du champ magnétique additionnel et peut ainsi être désolidarisée de la cathode. Le procédé de l'invention est utilisable 25 pour différentes géométries de cibles magnétiques évidées ou pleines. La figure 1 représente un magnétron 10 composé de trois aimants permanents 11, 12 et 13 et une cible 14 reposant sur la surface de la cathode ainsi 30 formée. Pour plus de simplicité, le corps de la cathode amagnétique qui englobe le magnétron 10 n'est pas représenté, sa forme n'influençant pas le procédé. Les flèches 15 et 16, qui illustrent des directions de forces, indiquent que la cible 14 subit une forte attraction vers les aimants 11, 12 et 13. La simulation des lignes de champ magnétique est représentée en traits fins. Dans cet exemple, la force subie par la cible est de - 6322 N/m. Conformément au procédé de l'invention en appliquant deux aimants 20 et 21 sur le dessus de la cible, comme illustré sur la figure 2, avec des dimensions et orientations magnétiques optimisées par la simulation, on obtient une force verticale de 74 N/m illustrée par la flèche 23 sur la cible. Cette force tend à ce que la cible 14 soit légèrement repoussée par la cathode. La cible 14 est désormais attirée plus par les aimants 20 et 21 placés à quelques millimètres au dessus d'elle que par les aimants 11, 12 et 13 du magnétron 10 de la cathode. Elle peut donc être retirée de la cathode. Dans la pratique, les deux aimants 20 et 21 sont fortement repoussés par les aimants du magnétron. Le procédé de l'invention utilise des moyens de positionnement permettant d'approcher les deux aimants 20 et 21 de la surface de la cible. Exemple de réalisation Dans un exemple de réalisation, le dispositif de l'invention comprend quatre éléments principaux . • un bloc d'aimants 30, • une caissette 31, • un tiroir 32, • un support 33. La figure 3 illustre le bloc d'aimants 30 mobile à l'intérieur de la caissette 31, en position haute. Le bloc d'aimants 30 comprend un matériau support 35 et deux aimants permanents 30 dont la configuration est adaptée à chaque cathode magnétron. La caissette 31 est une boite fermée contenant le bloc d'aimants interchangeable. Elle possède deux positions pour ce bloc d'aimants 30, une position haute et une position basse, réglables par un système de levage. Le système de levage, qui permet de monter ou d'abaisser le bloc d'aimants, n'est pas représenté. Ce peut être un système de vérin ou de vis sans fin. Le tiroir 32, illustré sur la figure 4, guide la caissette 31 et la cible 34 afin qu'elles ne puissent pas bouger dans le plan horizontal. Ce tiroir est équipé d'un système de levage, qui permet également d'abaisser la caissette pour l'amener au contact de la cible, puis pour lever l'ensemble caissette + cible. Le support 33, illustré sur la figure 5, sert à placer la cible à bonne hauteur pour ensuite la centrer parfaitement dans le tiroir 32 et sur la caissette 31. Etapes d'installation de la cible On a les différentes étapes suivantes : - Comme illustré sur la figure 6, la cible 34 est installée dans le tiroir 32. Elle repose sur le support 33 pour la surélever. Le tiroir 32 guide l'ensemble. - Comme illustré sur la figure 7, la caissette 31, contenant le bloc d'aimants 30 en position haute, est mise au contact de la cible 34. - Comme illustré sur la figure 8, le bloc d'aimants 30 est descendu. La cible est maintenant attirée par les aimants 30 et devient solidaire de la caissette 31. Comme illustré sur la figure 9, l'ensemble caissette + cible est levé par le système de traction du tiroir. Cet ensemble est ensuite placé au-dessus de la cathode magnétron. Le système de levage non représenté, peut être un système de vérin ou de mis sans fin. - Comme illustré sur la figure 10, l'ensemble caissette + cible est lentement descendu le long du tiroir jusqu'à arriver au contact de la cathode. Une fois dans cette position, du fait d'un dessin déterminé des aimants 30, la cible est toujours attirée par le bloc d'aimants dans la caissette et non par les aimants du magnétron de la cathode. La cible reste solidaire de l'ensemble caissette + bloc d'aimants par le biais de l'attraction magnétique générée par le bloc d'aimants qui engendre sur la cible une force verticale vers le haut supérieure à l'attraction exercée vers le bas sur la cible par le magnétron de la cathode. - Comme illustré sur la figure 11, le bloc d'aimants est remis en position haute dans la caissette. La cible, bloquée par la caissette, reste sur la cathode magnétron. Le bloc d'aimants est maintenant suffisamment éloigné de la cible pour que celle-ci soit désormais attirée par le magnétron de la cathode. - Comme illustré sur la figure 12, on enlève le dispositif de l'invention. La cible est maintenant en place sur la cathode. Etapes de désinstallation de la cible La désinstallation de la cible s'effectue en suivant les étapes décrites précédemment dans l'ordre inverse. REFERENCES [1] Design of magnetrons for de sputtering de J.B. Almeida (Vacuum, volume 39, numéros 7/8, pages 717 à 5 721, 1989) [2] JP 409 9272 ( Ferromagnetic target exchanging JIG for magnétron sputtering device ) REVENDICATIONS 1. Procédé pour installer et/ou désinstaller une cible magnétique sur une cathode magnétron pour pulvérisation cathodique, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de génération d'un champ magnétique additionnel, adapté à la cathode, au dessus de la cible permettant de contrer le champ magnétique du magnétron. 2. Dispositif pour installer et/ou désinstaller une cible magnétique sur une cathode magnétron pour pulvérisation cathodique, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de génération d'un champ magnétique additionnel, adapté à la cathode, au dessus de la cible permettant de contrer le champ magnétique du magnétron. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les moyens de génération d'un champ magnétique additionnel comprennent au moins un aimant permanent. 4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les moyens de génération d'un champ magnétique additionnel comprennent au moins un électro-aimant. 5. Dispositif selon la revendication 2, 30 dans lequel les moyens de génération d'un champmagnétique additionnel comprennent au moins un solénoïde. 6. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la cible magnétique est évidée ou pleine. 7. Dispositif selon la revendication 2, qui comprend : - un bloc d'aimants (30), - une caissette (31), - un tiroir (32), - un support (33).