CH198728A - Procédé et appareil pour déposer une pellicule de matière sur un support par l'évaporation de cette matière dans le vide, à l'intérieur d'une chambre. - Google Patents

Description

  Procédé et appareil pour déposer une pellicule de matière sur un support par  l'évaporation de cette matière dans le vide, à l'intérieur d'une chambre.    La présente invention     concerne    un procédé  et un appareil pour déposer une pellicule de  matière, par exemple de métal, sur un     support     en évaporant cette matière dans un vide, à  l'intérieur d'une chambre.  



  Les procédés et appareils utilisés     jusqu'à     ce jour présentent certains inconvénients.  Dans un de ces procédés, du métal à évaporer  est     contenu    dans un récipient fait d'un métal  de point de fusion élevé. La capacité thermi  que du récipient provoque un retard sérieux  .dans le fonctionnement, et les gaz occlus dans  1 e métal du récipient ou absorbés par ce métal  sont mis en liberté et rendent difficile le main  tien du vide nécessaire. En outre, le métal  qu'il s'agit d'évaporer est sujet à se combiner  avec le métal du récipient pour donner nais  sance à un alliage.

   Dans un autre procédé, on  a évité l'utilisation d'un récipient en revêtant  du métal à évaporer un fil ou une bande de  tungstène ou de molybdène en forme d'hélice  ou de spirale et en     chauffant    ce fil ou bande    électriquement. Le revêtement de métal fond  d'abord, puis s'évapore. Par     ce    moyen, on       évite    la grande capacité     thermique    du réci  pient, mais le fil ou bande n'a qu'une courte  durée, en raison de la     formation    d'alliages, et  la nécessité de le revêtir     à,    chaque opération  occasionne     une    perte de temps.  



  L'un et l'autre de     ces    procédés ont l'incon  vénient sérieux d'exiger un vide élevé  (10-4 mm de mercure ou moins) si l'on veut.  obtenir une pellicule de bonne qualité. Dans  les procédés de ce genre, on constate que le  vide doit être tel que le libre parcours des  atomes de métal soit au moins de l'ordre de  la distance entre le point d'évaporation et le  support. Si le libre parcours est plus petit,  les atomes de métal entrent en collision entre  eux et avec les molécules froides du gaz rési  duel. Comme résultat de leur collision avec les  molécules de gaz froides, les atomes de métal  perdent de l'énergie cinétique et, en heurtant  alors d'autres atomes de métal, constituent des           particu'es    qui donnent naissance à une pelli  cule imparfaite.  



       Le        procédé    suivant l'invention se caracté  rise par le fait que la     matière    à évaporer est       amenée    à un organe de chauffage qui est  maintenu à une température qui est supérieure  à celle à laquelle la matière s'évapore sous le  vide appliqué, tandis que la quantité de ma  tière amenée à l'organe de chauffage par unité  de temps est suffisamment petite pour que  l'évaporation de cette matière s'effectue sen  siblement aussi vite qu'elle entre en contact  avec cet organe.  



  On peut utiliser la matière à évaporer sous  forme d'un fil ou bande, que l'on entraîne de  façon que son extrémité entre en contact, avec  l'organe de chauffage, la surface de contact  étant si faible, par rapport à la masse et aux  dimensions dudit organe, que la matière s'éva  pore sensiblement aussi vite qu'elle entre en  contact avec l'organe. Pour obtenir une éva  poration satisfaisante de la matière     è,    évaporer  dès le début de la mise en exécution du pro  cédé.     l'organe    de chauffage devrait être amené  à dépasser la température à laquelle la ma  tière s'évapore sous le vide appliqué., avant.  que la matière arrive au contact de cet organe.

    Le gaz résiduel que contient la chambre est  de préférence inerte à l'égard de la matière  à évaporer et est de     préférence    ionisé.  



  Le dessin annexé représente, schématique  ment et à     titre    d'exemple, plusieurs formes  d'exécution de l'appareil pour la mise en       oeuvre    du     procédé.     



       Fig.    1 est une     coupe    schématique d'un ap  pareil     servant    à évaporer du métal d'un fil ou  bande métallique.  



       Fig.    2 représente un dispositif permettant  d'évaporer du métal à l'état granulaire.  



       Fig.    3 représente un dispositif permettant  de déposer une pellicule sur une grande     sur-          face.     



       Fig.    4 et 5 sont respectivement une vue de       côté    et une vue en bout d'un organe de chauf  fage.  



  On se référera d'abord à la     fig.    1. La  chambre à vide, munie d'une partie supérieure    11 reposant hermétiquement sur la plaque de  base 13     grâce    à une garniture 12, est vidée  de l'air qu'elle contient par un tuyau 14. L'or  gane de chauffage 16, maintenu dans des sup  ports 15,     est        constitué    par une     bande    faite  d'un métal réfractaire tel que le tungstène ou  le molybdène, laquelle bande peut être chauf  fée par un courant     passant    par des conduc  teurs 17.

   Le métal      < à,    évaporer est sous forme  d'un fil ou bande 18 enroulé sur une bobine  19 et entraîné     vers    le bas par des rouleaux 20  jusqu'à l'organe de chauffage 16. Dans ce qui  suit, le terme "fil" s'entendra     aussi    bien pour       des    fils proprement dits que pour des bandes,  ces éléments pouvant d'ailleurs posséder toute  forme     appropriée    en     section    transversale.

   On  peut utiliser n'importe quel dispositif d'en  traînement convenable,     tel    qu'un mouvement  d'horlogerie, indiqué par la boîte 21, des  moyens     commandés    de l'extérieur de la cham  bre étant prévus pour mettre     ee    dispositif en  marche ou l'arrêter. Les supports sur lesquels  les pellicules doivent être     déposées    sont repré  sentes en 22 et 23,     ces    supports étant main  tenus dans des montures 25 et 24. respective  ment.

   Deux électrodes 26 et 2 7 sont reliées à  une source 30 de     courant    à haut potentiel et  ont pour rôle d'ioniser le gaz résiduel que  contient la chambre.     Ces    électrodes ne sont  pas essentielles, mais elles sont     avantageuses     lorsque le vide est faible. Le tuyau 32, muni  du robinet 31, permet d'introduire du gaz.  dans la chambre lorsqu'on désire que le gaz  résiduel soit autre que l'air.  



  L'organe de chauffage 16 est porté à une  température sensiblement supérieure au point  d'évaporation du     métal    18 sous le vide appli  qué. Par exemple, si le métal à évaporer est  l'aluminium et si le vide est de l0-3 mm de  mercure, on     porte    ledit organe à environ       11500'.    On met les rouleaux 20 en marche  pour entraîner le fil 18 vers et     contre    l'organe  16 et,     aussitôt    que le fil touche     cet    organe,  sa     pointe    se     vaporise    immédiatement et la va  peur se dépose sur les transports 22 et 23.

    Il     convient    que la     vitesse    d'entraînement soit  réglable de     façon    que, pour un métal quel  conque, ce métal soit     entraîné    aussi rapide-      ment qu'il     -est    possible de le faire sans     d6pas-          ser    la vitesse à laquelle -le métal peut être  évaporé par son contact avec     1-'organe    de chauf  fage.  



  Lorsqu'il s'agit de constituer un dépôt  pelliculaire sur de longs supports flexibles tels  que des bandes de :papier, ces bandes peuvent  être portées par des rouleaux ou bobines dis  posés de façon à fournir la bande pour l'expo  ser au métal évaporé.     Tour    les applications de  ce genre, ou lorsqu'il s'agit de     recouvrir    de  nombreux     supports,    le dispositif décrit, dans  lequel le métal à évaporer est porté par une  bobine, est commode, mais, lorsque la quan  tité de métal à évaporer est faible, on peut  placer un fil rectiligne dans le guide 33 de  façon qu'il repose sur l'organe de chauffage  <B>16.</B> Ce fil descend alors par son propre poids  à. mesure que sa pointe s'évapore.  



  Lorsque la matière à évaporer peut     être     obtenue d'une façon plus commode sous une  forme granulaire, comme par exemple dans le  cas du quartz, on peut utiliser le - dispositif  représenté sur la     fig.    2, clans laquelle on n'a  représenté que le dispositif d'entraînement de  la matière et l'organe de chauffage 38 monté  dans des supports 37. La matière granulaire       cst    transférée d'un récipient 34, par un trans  porteur 35,à une trémie 36 qui la     dirige    vers  l'organe de chauffage 38.

   Ce     dernier    a de pré  férence la forme d'un<B>U</B> de façon que les  grains qui rebondissent en entrant en contact  avec la     base,de    cet organe puissent venir heur  ter les branches de<B>PU.</B>  



  La     fig.    3 montre un dispositif     permettant     de déposer une mince pellicule sur une grande  surface pour     constituer,    par exemple, un mi  roir (la chambre à vide et d'autres accessoires  n'étant pas représentés).     LTne    série de fournis  seurs de fil métallique, avec organes de chauf  fage 39, sont montés sur une barre 40 assu  jettie à des douilles 41 qu'on peut faire mon  ter et descendre sur des guides 42 en regard  d'un support 43 de telle     sorte    que les points  d'évaporation passent près de tous les .points  dudit support.  



  Les     fig.    4 et 5     représentent    un autre type  d'organes de chauffage composé d'un cylindre    44     constitué    par un     .treillis    ou toile de fil -e     n     métal réfractaire et muni de bornes 45.

       Le'fil     47, fait du métal à évaporer et supporté= à     l'in-          térieur    d'un     guide    46, passe par -un     'trou    ou       fente    du -cylindre 44 et s'évapore dans     ce          cylindre.-Cette    forme d'organe de chauffage a  l'avantage que les     atomes    de métal se distri  buent sur une grande surface. sans se refroidir  parce qu'il s'échauffe en passant à l'extérieur  à travers les mailles du treillis.

   On peut uti  liser ,les équivalents d'un     treillis,    tel     qu'une          cage    en fil métallique ou un cylindre (le métal       perforé.     



  Parle procédé décrit plus haut, il ne s'éva  pore     qu'une    très faible quantité de métal à  tout instant et l'évaporation a lieu à une tem  pérature élevée, de     sorte    que la vapeur est  surchauffée et que sa densité est faible. En  outre, l'évaporation a lieu en un point (ou  suivant une ligne si une bande est utilisée)  et les atomes. se meuvent vers l'extérieur dans  toutes les directions en s'éloignant. de l'organe  de chauffage, de sorte qu'ils sont d'autant  plus éloignés les uns des autres et d'autant  moins sujets à entrer en collision .qu'ils sont  plus éloignés du point ou     ligne    d'évaporation.

    Dans     ces        conditions,    si un atome heurte une  molécule de gaz, il tend à conserver une éner  gie cinétique assez élevée en raison de la va  leur très élevée de son énergie cinétique ini  tiale, et le risque que deux atomes de faible  énergie cinétique se     heurtent        mutuellement    et  s'unissent est très faible. Pour cette raison, le  vide peut -être sensiblement plus faible que  celui qu'exigeaient les procédés appliqués jus  qu'à ce -jour pour produire une pellicule de  bonne qualité.  



  Dans le cas où l'on     utilise    une série de  points d'évaporation, il est important que la  distance qui sépare     ces    points soit telle que la  grosseur de. chaque point soit négligeable en  comparaison avec cette distance, afin d'assu  rer une très faible densité de vapeur.  



  Un autre avantage du procédé est que, si  le     métal    à évaporer n'est amené au contact  de l'organe de chauffage qu'après que cet or  gane a. été porté à une température supérieure  au point d'évaporation du métal, il ne se      forme pas d'alliage et, par conséquent, l'or  gane de chauffage a une longue durée.  



  Il est préférable de     remplacer    l'air     résiduel     que contient la chambre par un gaz inerte  tel que l'hydrogène. et l'on peut utiliser un  vide encore plus faible si le gaz est ionisé à  l'aide des     électrodes    26 et<B>27.</B>

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I Procédé pour déposer une pellicule de ma tière sur un support par l'évaporation de cette matière dans le vide. à l'intérieur d'une chambre, ce procédé étant caracté risé par le fait que la matière à évaporer est amenée à un organe de chauffage qui est maintenu à une température qui est supérieure à celle à laquelle la matière s'évapore sous le vide appliqué, tandis que la quantité de matière amenée à l'organe de chauffage par unité de temps est suffi samment petite pour que l'évaporation de cette matière s'effectue sensiblement aussi vite qu'elle entre en contact avec cet or gane.

   II Appareil pour mettre en pratique le pro cédé selon la revendication I, cet appareil étant caractérisé par le fait qu'il com prend. disposés à l'intérieur d'une cham bre è vide. un organe de chauffage et des moyens pour amener la matière à évaporer au contact de cet organe.

   SOL S-REVE-NDILATIONS 1 Procédé selon la revendication I, caracté risé par le fait qu'un fil fait de la matière à évaporer est entraîné vers l'organe de chauffage de façon que son extrémité entre en contact avec cet organe, la surface de contact étant si faible, eu égard à la masse et aux dimensions dudit organe, que la matière s'évapore sensiblement aussi ra pidement qu'elle entre en contact. avec ledit organe. L9 Procédé selon la revendication I, caracté risé par le fait que la matière est amenée sous une forme granulaire à l'organe de chauffage.

   3 Procédé selon la revendication I, applica ble à une matière oxydable, caractérisé par le fait que l'air résiduel que contient la chambre est remplacé par un gaz inerte à l'égard de la matière à évaporer. 4 Procédé selon la revendication I, caracté risé par le fait. que le gaz résiduel est ionisé. 5 Appareil selon la revendication II, carac térisé par un support disposé à l'intérieur de la chambre pour supporter la matière sous forme d'un fil et par des moyens pour entraîner le fil vers l'organe de chauf fage de façon que l'extrémité de ce fil entre en contact avec ledit organe.

   6 Appareil selon la revendication II, carac térisé par un récipient destiné à contenir une matière à l'état granulaire et par des moyens pour laisser tomber cette matière sur l'organe de chauffage à une vitesse prédéterminée. 7 Appareil selon la revendication II, carac térisé par un organe de chauffage présen tant une surface de chauffage sensible ment horizontale et par un guide sensible ment vertical destiné à guider un fil de la matière à évaporer, de façon que l'extré mité inférieure de ce fil repose constam ment sur ladite surface.

   8 Appareil selon la revendication II, carac térisé par le fait que l'organe de chauffage est une pièce creuse à paroi ajourée qui présente une ouverture laissant passer un fil métallique, des moyens étant prévus pour entraîner le fil et l'introduire dans l'organe de chauffage à travers ladite ou verture.

   9 Appareil selon la revendication II, carac térisé par une série de dispositifs d'éva poration composés chacun d'un organe de chauffage et d'un dispositif servant à amener la matière à évaporer vers l'organe de chauffage et par des moyens pour faire mouvoir l'un par rapport à l'autre, pen dant le fonctionnement, ladite série et le support sur lequel la pellicule doit être déposée.