Brevet FR3016640A1 — publié le 20150724

Chambre à vide pourvue d'une cloison inclinée La présente invention concerne une chambre à vide pourvue d'une cloison inclinée. Le domaine de l'invention est celui des réacteurs. Les réacteurs sont 5 prévus pour les traitements les plus divers, par exemple pour le dépôt de couches minces, notamment pour le dépôt chimique en phase vapeur connu sous le nom de CVD (pour « Chemical Vapor Deposition » en anglais). On pense naturellement aux réacteurs pyrolytiques destinés à la croissance de couches sur un substrat à partir d'un composé volatile. Une 10 application typique d'un tel réacteur est la croissance des nanotubes de carbone par dépôt catalytique en phase vapeur connu sous le nom de CCVD (pour « Catalytic Chemical Vapor Deposition » en anglais). Avec cette technique de synthèse, la qualité d'écoulement des fluides a un impact important sur les propriétés des couches obtenues. 15 En effet le réacteur comporte un orifice d'entrée de gaz (ou composé volatile) qui est sensiblement ponctuel ou linéaire. Or l'écoulement de gaz n'est pas uniforme au niveau du substrat. Ce phénomène est d'autant plus marqué que la surface du substrat est importante. La plupart des réacteurs sont soit de forme cylindrique, soit de forme 20 cubique. L'écoulement du gaz n'est pas homogène et il est parfois même turbulent dans certaines zones de la chambre. Pour améliorer cette situation, on a souvent recours à des grilles qui uniformisent le flux gazeux mais cette solution s'avère relativement coûteuse, ceci notamment du fait du matériau utilisé pour la grille. 25 La présente invention a ainsi pour objet d'améliorer l'uniformité de l'écoulement gazeux au niveau du substrat. Selon l'invention, une chambre à vide comporte un porte-substrat qui présente un plan d'appui et comporte aussi un orifice d'entrée de gaz ; de plus, cet orifice débouchant dans une cloison disposée face au porte-substrat, toute 30 droite joignant cet orifice à la périphérie de cette cloison présente un angle d'inclinaison par référence au plan d'appui. Le fait que la cloison soit inclinée par rapport au substrat conduit à une meilleure homogénéité de croissance des nanotubes à la surface du substrat. De plus, de façon surprenante, cet agencement géométrique améliore le rendement 35 de croissance de la couche. De préférence, l'angle d'inclinaison est compris entre 5° et 45°. Avantageusement, l'orifice figure à l'aplomb du centre du porte-substrat. Suivant un premier mode de réalisation, la cloison prend la forme d'un cône. Suivant un second mode de réalisation, la cloison prend la forme d'une 5 pyramide. Suivant un troisième mode de réalisation, la cloison prend la forme d'un plan incliné. A titre de variante, la cloison prend la forme d'un toit à deux pentes. Selon une première option, la cloison est fixée dans cette chambre. 10 Selon une seconde option, la cloison est la paroi supérieure de cette chambre. La présente invention apparaîtra maintenant avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en se référant aux figures annexées qui représentent : 15 la figure 1, un schéma en coupe d'un premier mode de réalisation d'une chambre à vide selon l'invention, la figure 2, un schéma en coupe d'un troisième mode de réalisation selon l'invention, - la figure 3, un schéma en coupe d'une variante de ce troisième 20 mode de réalisation, et - la figure 4, un agencement spécifique de l'invention selon lequel la cloison fait partie intégrante de la chambre à vide. Les éléments identiques présents dans plusieurs figures sont affectés d'une seule et même référence. 25 En référence à la figure 1, la chambre à vide est remarquablement simplifiée pour laisser apparaître uniquement les composants nécessaires à la compréhension de l'invention. Elle comporte essentiellement une enceinte 10 et un porte-substrat 11 sur lequel est agencé un substrat 12. Le porte-substrat 11 repose sur la base de l'enceinte 10. Les moyens de pompage destinés à mettre 30 l'enceinte en dépression ne sont pas représentés. Face au porte-substrat 11 figure une cloison 13 en forme de cloche. Cette cloche prend par exemple la forme d'un cône ou d'une pyramide. Elle est fixée à l'enceinte 10 par un quelconque moyen à la portée de l'homme du métier. Elle est agencée de manière sensiblement symétrique par rapport au porte- 35 substrat de sorte que leurs centres respectifs figurent sur une même verticale. La concavité de la cloche fait donc face au substrat 12. Au sommet et donc au centre de la cloche figure l'orifice 15 d'entrée de gaz qui fait suite au conduit 16 d'alimentation de gaz. L'angle a d'inclinaison de la cloison est généralement compris entre 5° et 45°, ceci en fonction des débits de gaz. Il vaut typiquement 15°. Cet angle est mesuré par référence au plan d'appui du porte-substrat qui est horizontal dans le cas présent. L'invention s'applique quelle que soit la forme de la cloison pour peu que celle-ci soit inclinée par rapport au substrat. De manière plus générale, elle s'applique dès lors que toute droite joignant l'orifice d'entrée de gaz à la périphérie de la cloison présente un angle d'inclinaison par référence au plan d'appui du substrat. En référence à la figure 2, on remarque toujours le porte-substrat 11 surmonté du substrat 12. Maintenant, face au porte-substrat 11, la cloison prend la forme d'un plan incliné 20, autrement dit d'un toit à une seule pente. Cette cloison fait un angle a avec l'horizontale, autrement dit avec le plan d'appui du porte-substrat 11. L'orifice 21 d'entrée de gaz, orifice qui peut consister en une rampe, est agencé à proximité du sommet du plan incliné. En référence à la figure 3, on remarque encore le porte-substrat 11 surmonté du substrat 12. Maintenant, face au porte-substrat 11, la cloison prend la forme d'un toit à deux pentes, une pente gauche 31 et une pente droite 32. Le toit peut être symétrique, auquel cas les deux pentes sont identiques et chaque pente fait un angle a avec l'horizontale. Le toit peut également être dissymétrique, autrement dit avec deux pentes différentes. L'orifice 33 d'entrée de gaz, orifice qui peut consister en une rampe, est agencé au faîte du toit. Jusqu'à présent, la cloison dans laquelle figure l'entrée de gaz a été 25 présentée en tant qu'élément rapporté fixé à l'enceinte. L'invention s'applique également si cette cloison fait partie intégrante de l'enceinte. Ainsi, en référence à la figure 4, l'enceinte 40 comporte encore une base horizontale sur laquelle sont agencées des parois verticales. Ici, la paroi qui constitue le sommet ou le plafond de l'enceinte n'est plus horizontale. Il s'agit 30 d'une cloison au sens de l'invention, c'est-à-dire d'une cloison inclinée. Tout comme en référence à la figure 1, le sommet de l'enceinte est en forme de cloche épousant par exemple le profil d'un cône ou d'une pyramide dont la base est en regard du porte-substrat 11. L'orifice 41 d'entrée de gaz figure au sommet de la cloche, sensiblement en son centre. Cet orifice 41 est approximativement 35 situé à la verticale du centre du porte-substrat 11. L'invention s'applique lorsque la base de l'enceinte est cylindrique, auquel cas l'orifice d'entrée de gaz est pratiquement ponctuel et l'orifice de pompage est annulaire entourant le porte-substrat. Elle s'applique aussi lorsque la base de l'enceinte est carrée, auquel cas l'orifice d'entrée de gaz peut être une rampe linéaire et les orifices de pompage sont symétriques par rapport à cette rampe. Les exemples de réalisation de l'invention présentés ci-dessus ont été choisis eu égard à leur caractère concret. Il ne serait cependant pas possible de répertorier de manière exhaustive tous les modes de réalisation que recouvre cette invention. En particulier, tout moyen décrit peut être remplacé par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS1) Chambre à vide (10, 30) comportant un porte-substrat (11) qui présente un plan d'appui et comportant aussi un orifice (15, 21, 31) d'entrée de gaz caractérisé en ce que, ledit orifice (15, 21, 31) débouchant dans une cloison (13) disposée face audit porte-substrat (11), toute droite joignant cet orifice à la périphérie de cette cloison présente un angle d'inclinaison (a) par référence audit plan d'appui. 2) Chambre à vide selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit angle d'inclinaison (a) est compris entre 5° et 45°. 3) Chambre à vide selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit orifice (15, 31) figure à l'aplomb du centre dudit porte-substrat (11). 4) Chambre à vide selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite cloison (13) prend la forme d'un cône. 5) Chambre à vide selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite cloison (13) prend la forme d'une pyramide. 6) Chambre à vide selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ladite cloison (20) prend la forme d'un plan incliné. 7) Chambre à vide selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ladite cloison prend la forme d'un toit à deux pentes (31, 32).30 8) Chambre à vide selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite cloison (13, 20) est fixée dans cette chambre. 9) Chambre à vide selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ladite cloison est la paroi supérieure de cette chambre.