CH626191A5 - - Google Patents

Description

La présente invention a trait, d'une façon générale, à la pulvérisation et, plus particulièrement, à un procédé et à un appareil pour appliquer un revêtement pulvérisé uniforme simultanémant sur la surface d'une pluralité d'éléments sans joint, le revêtement étant uniforme à tous égards.

Un appareil pour pulvériser des métaux et des isolants sur des éléments de substrat de relativement petite dimension est connu. La technique a été étendue à la pulvérisation de matériaux photoconducteurs et un appareil a été développé pour permettre la pulvérisation de grandes quantités de matériau dans un but de productivité. Des exemples de procédés de pulvérisation et d'appareils sont décrits dans les brevets USA Nos 3.829.373,3.884.787,3.905.887,4.013.539 et 4.026.787.

La présente invention s'applique au dépôt d'un matériau photoconducteur du type cristallin tel que décrit dans le brevet USA No 4.025.339 sur des substrats cylindriques.

En pulvérisant de tels matériaux photoconducteurs on a trouvé que la nature du gaz de fond et la manière d'introduire celui-ci par rapport aux cibles sont importants. En outre, le voltage de l'anode doit être différent de celui de la masse. Lorsque cette différence de voltage existe, il se produit un second espace sombre adjacent à l'anode qui réalise les résultats désirés.

Une polarisation de courant alternatif ou continu peut être fournie directement ou indirectement. Dans les appareils connus, des grands rouleaux de substrat, habituellement en polyester, sont revêtus en les faisant passer sur un tambour rotatif qui constitue l'anode. Ce tambour doit être isolé de l'écran dans la chambre, doit être lui-même muni d'un écran et doit être monté convenablement pour pouvoir tourner sur le bâti de l'appareil.

Des moyens sont décrits dans le brevet USA No 4.014.779 pour amener la surface du tambour constituant l'anode à un potentiel différent de celui de l'écran et des parois de la chambre qui sont à la masse.

Des cylindres sont connus qui comprennent des cylindres métalliques à paroi mince en nickel ou en cuivre plaqué de nickel ou d'autres métaux stables du type décrit dans les brevets USA Nos 2.287.122 et 3.354.519. De tels substrats cylindriques ne sont pas perforés et sont réalisés par électroplacage ou par électroformage avec une épaisseur de paroi qui est une petite fraction d'un millimètre, d'une longueur d'environ deux mètres et d'un diamètre d'environ Va de mètre. Ces cylindres ou manchons sont très flexibles et peuvent se déformer aisément. Afin de pouvoir être utilisés pour une impression de haute qualité, ils doivent être munis d'un revêtement uniforme photoconducteur. En conséquence, ils doivent être entièrement supportés ou tendus pendant la pulvérisation pour éviter que se produise un dépôt non uniforme.

Une des difficultés rencontrées avec le revêtement pulvérisé de manchons sans joint réside par le fait que la configuration de la cible est destinée à se conformer à la forme du manchon, la disposition de la cible et de l'anode devant être nécessairement sur une base de 1 à 1, de sorte qu'une simple rangée de s

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cibles disposées dans une configuration cylindrique ne peut revêtir seulement qu'un seul manchon cylindrique. Ainsi, pour chaque manchon, revêtu, on a besoin d'une installation et d'une évacuation. La pulvérisation implique un système complexe et nécessite une préparation préliminaire considérable. Par s exemple, la chambre doit être évacuée avant d'être utilisée et tous les paramètres réglés pour un état constant avant que la pulvérisation puisse commencer. Tout cela prend du temps.

Si l'on doit ouvrir et fermer la chambre et effectuer tous les réglages chaque fois qu'un seul cylindre doit être pulvérisé, 10 le temps et l'argent dépensés ont pour effet que la production d'un grand nombre de tels cylindres n'est pas économique.

Un avantage substantiel est obtenu là où une pluralité de tels cylindres sont revêtus simultanément par pulvérisation de telle manière que, à chaque fois que la chambre est ouverte et « fermée, une pluralité de cylindres revêtus peuvent être réalisés. Cela a pour conséquence une économie évidente.

En conséquence, l'invention fournit un procédé de pulvérisation défini par la revendication 1.

L'invention fournit en outre un appareil de pulvérisation 20 défini par la revendication 2.

Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention et une variante.

La fig. 1 est une vue latérale en élévation, plus ou moins 25 schématique, avec des parties arrachées, illustrent une forme d'exécution d'un appareil de pulvérisation, celui-ci étant représenté à l'état fermé pendant l'opération de pulvérisation.

La fig. 2 est une vue similaire mais illustrant le récipient de l'appareil à l'état ouvert pour montrer les cylindres montés. 30

La fig. 3 ist une vue partielle en perspective, schématique, montrent l'arrangement du cylindre de cible et les cylindres qui doivent être revêtus.

La fig. 4 ist une coupe partielle suivant la ligne IV-IV de la fig. 1, vue vers le bas. 35

La fig. 5 est une coupe partielle suivant la ligne V-V de la fig. 1, vue vers le haut, et

La fig. 6 est une vue en perspective partielle d'une variante de la cible.

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L'invention concerne spécialement le revêtement d'un type spécial de cylindre mais n'est pas limitée à celui-ci.

Pour une compréhension complète de l'invention, ledit cylindre est décrit ci-après.

En se référant au dessin, on voit que la fig. 1 représente un 4S appareil de pulvérisation 10 qui est relié à des sources de puissance convenable et qui a les différentes alimentations requises nécessaires pour que fonctionne un appareil de pulvérisation. Par exemple, les blocs symboliques 78,38,80 et 34 représentent, respectivement, la source de puissance à fréquence so radio, le gaz de fond, les pompes à vide et les pompes du fluide de refroidissement. Différents instruments de mesure, de commande et autres sont également associés à l'appareil 10. Un bâti fixe 12 a été représenté comportant une coulisse 14, un support de base 16 et un chariot 18 qui se déplace verticale- ss ment sur la coulisse 14. On trouve également un assemblage de cables flexibles et de conduits 20 qui relient le chariot au standard 12 de telle manière que tous les systèmes requis de l'appareil puissent être utilisés dans la chambre de pulvéri-stion. Le déplacement du chariot amène la flexion de 60

l'ensemble 20.

Une chambre de pulvérisation 22 est ménagée à l'intérieur d'un récipient cylindrique 24, qui est de préférence en acier,

et est mise à la masse et dépend de la face inférieure du chariot 18. Une cible 26 ayant la forme d'un cylindre est montée co- 65 axialement au récipient 24. Elle est formée du matériau qui doit être pulvérisé, par exemple du sulfure de cadmium pur,

dopé ou non. La cible est montée sur une base convenable telle que, par exemple, la base 28, de forme cylindrique (fig. 4), en acier inoxydable, qui peut être refroidie par un liquide échangeur de chaleur amené par des conduits ou des pipes ménagés à l'intérieur de la forme 28. Cela est indiqué par les lignes interrompues 30 de la fig. 1 conduisant à une pompe convenable 32, ou autre, qui est reliée aux pompes 34. En fonctionnement, la surface de la cible 26 est baignée par le gaz de fond qui peut être admis dans la chambre 22 de toute manière convenable telle que, par exemple, par un plongeur 36 en forme de collier comportant des buses dirigées vers le bas et qui est relié à la source de gaz de fond 38.

Du fait que le chariot 18 se déplace verticalement, par exemple au moyen d'un moteur d'entraînement et d'un rouage de liaison indiqués d'une façon générale par 40, la cible 26 se déplace avec le chariot 18 lorsque celui-ci est en mouvement La fig. 2 montre que le chariot 18 est représenté en position supérieure, amenant le récipient 24 et la cible 26 avec lui vers le haut. La base du récipient 24 présente un rebord annulaire 42 qui coopère avec une garniture d'étanchéité 44 montée sur la base 16 pour fermer de façon étanche le récipient 24 lorsque celui-ci est appliqué contre ladite base.

Comme le montrent les figs. 3 à 5, un ensemble de mandrins, désigné d'une façon générale par 46, comportant chacun un arbre 48-1 à 48-6, sont reliés respectivement à des mandris 50-1 à 50-6. Chaque mandrin peut être réalisé d'une façon convenable pour permettre d'être fixé aisément ou éloigné du support 53 monté sur la base 16 sur un arbre 54 qui est coaxial à la cible 26. Les mandrins 50-1 à 50-6 sont espacés circonféren-tiellement autour du support 53 de telle manière qu'ils définissent un arrangement de forme générale cylindrique coaxial à la cible 26 et entourant celle-ci lorsque la chambre 22 est fermée.

Chaque mandrin doit recevoir un substrat cylindrique sur lequel le matériau de la cible 26 doit être pulvérisé. Dans la présente description, le résultat recherché est un cylindre très mince de métal ayant un revêtement de sulfure de cadmium microcristallin, conformément aux brevets mentionnés précédemment. Ainsi, on an un manchon très mince de métal monté sur chacun des mandrins, ces manchons étant désignés par 52-1 à 52-6. L'épaisseur au dessin a été exagérée du fait que les parois des manchons sont très minces comparées à l'épaisseur des parois du mandrin de support, par exemple. Il est à remarquer que, si le mandrin ne présente que des disques terminaux et des axes d'interconnexion et que les extrémités des cylindres à paroi mince sont sérrées ou fixées autrement à ces disques, on n'a pas besoin d'un support pour le substrat. Les coupes représentées en 50-1 à 50-6 à la fig. 4 représenteraient en plan les extrémités intérieures des disques.

En se référant maintenant au support 53, on voit que son bord extérieur est muni d'une denture qui fait saillie vers l'extérieur, comme indiqué par la ligne circulaire en traits mixtes 58. Cette denture 58 est reliée à un pignon 60 qui est entraîné par un train d'engrenages convenable comportant, par exemple, des engrenages 62 et 64 et un moteur 66 (fig. 1). Si le pignon 60 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre (fig. 5), tout le support 53 tourne en sens inverse, comme représenté par les flèches de la fig. 5, entraînant avec lui tous les axes 48-1 à 48-6. Chaque axe 48-1 à 48-6 porte un pignon fixé sur lui au-dessus du support 53 et espacé axialement de l'emplacement de la denture 58, ces pignons étant désignés par 68-1 à 68-6 respectivement. Comme dans le cas des engrenages 60, 62 et 64 et de la denture 58, la denture des pignons 68-1 à 68-6 est représentée par des cercles en traits mixtes. Une grande couronne dentée 70, présentant une denture intérieure, est indiquée par le cercle en traits mixtes 72, cette couronne dentée 70 étant fixée sur la base 16 comme indiqué symboliquement par les tirants 74 et 76. La denture 72 est en prise avec les dents des pignons 68-1 à 68-6.

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Il est clair que, lorsque le support 53 tourne en sens contraire à celui des aiguilles de la montre, comme indiqué par les flèches de la fig. 5, les mandrins individuels 50-1 à 50-6 et leurs substrats respectifs en forme de manchons 52-1 à 52-6 tournent dans le sens des aiguilles de la montre, comme indiqué par les flèches de la fig. 5. Du fait que la coupe de la fig. 4 est prise en direction du bas au lieu d'être en direction du haut, pour la même direction de rotation du pignon 60 les cylindres comportant les mandrins et les manchons de substrat tournent en sens contraire à celui des aiguilles de la montre.

Lorsque la chambre 22 est fermée et que le récipient 24 est fermé de façon étanche dans sa position inférieure, comme représenté à la fig. 1, l'opération de pulvérisation peut être exécutée. La source de puissance de fréquence radio 78 fournit la puissance électrique à l'appareil, la cathode ou targette 26 étant à une tension négative très élevée, de l'ordre de 2500 volts, de courant continu. Les manchons ou cylindres du substrat 52-1 à 52-6 constituent des anodes et, suivant les techniques des brevets susmentionnés, doivent être reliés au circuit de telle manière qu'il se crée un second espace sombre adjacent à leurs surfaces. Cela peut être obtenu en les reliant à la source de puissance fréquence radio par un diviseur de tension convenable donnant une faible tension de courant continu, de l'ordre de 20 volts, aux anodes, ou en utilisant un circuit de polarisation à courant continu pour obtenir la même tension, ou en les reliant de telle manière qu'ils puissent flotter électriquement. En tous les cas, ces cylindres ou anodes doivent être isolés de la masse et les détails de construction nécessaires à cette fin sont décrits dans les brevets mentionnés précédemment et dans la demande de brevet également mentionnée précédemment.

Lorsque le système est mis en marche, la chambre 22 est évacuée par les pompes 80 et le gaz est admis. Le plasma qui résulte de la technique de pulvérisation apparaît comme entourant la cathode 26 et comme étant disposé entre celle-ci et les manchons, à une distance d'environ 1 à 3 cm. Ce plasma est représenté en 83 à la fig. 4 par des hachures. Une partie substantielle de chaque cylindre 52-1 à 52-6 passe à travers le plasma lorsque l'appareil fonctionne et les cylindres tournent épicycliquement autour de la cible. Il se produit un dépôt uniforme et lisse du matériau de la cathode 26 simultanément sur chacun des cylindres. Lorsque le processus est achevé, tous les cylindres sont ôtés et de nouveaux sont installés, et le processus se répète.

Divers éléments intéresesants peuvent être relevés: dans le cas où la surface de cible peut présenter des zones non uniformes, ce qui aurait pour effet de produire un dépôt non lisse ou non uniforme, il est possible de soumettre la cible 26 à un mouvement axial de va-et-vient alors que l'ensemble 46 tourne autour d'elle ou alors tout l'ensemble 46 pourrait se déplacer axialement en un mouvement de va-et-vient. De même la surface de la cible pourrait être changée plus souvent, par exemple entre chaque processus. Un moteur de va-et-vient 88 est représenté à la fig. 2.

La cible 26 pourrait être formée de plaques ou disques qui seraient cimentés sur la base 28, ceux-ci étant disposés en mosaïques, petites ou grandes, en arc de cercle ou plates. Un procédé très commode et économique de réaliser la cible 26 consiste à former celle-ci d'anneaux de matériau photoconducteur qui sont empilés sur une base cylindrique. Ceux-ci sont relativement aisés à réaliser, à monter et à replacer. Des cibles de sulfure de cadmium ont parfois tendance à se fissurer et à se gonfler en des emplacements miniscules qui surchauffent. Si elle est formée d'anneaux, la cible est alors facile à réparer.

Une telle cible, désignée par 26' est représentée à la fig. 6, réalisée par des anneaux 90 de matériau photoconducteur fritté.

On protège soit la cible ou les cylindres ou les anodes de façon simple du fait qu'il n'y a pas de métal exposé qui ne soit pas couvert par le matériau de la cible ou par le matériau du substrat, à l'exception des extrémités de la cible et des cylindres. L'espace entre les anodes est très petit et ne laisse passer que peu ou pas de plasma et, même dans ce cas, la plus grande partie du plasma est évacuée au moment où la paroi intérieure du récipient 24 est atteinte par des molécules volantes du matériau pulvérisé. Tout sera pratiquement déposé sur les surfaces des anodes. Si une protection est nécessaire, elle pourra être réalisée très simplement.

Des variantes de l'appareil sont faciles à prévoir:

Au lieu que l'appareil soit agencé de telle manière que le mouvement du chariot soit vertical, il pourrait être horizontal. La disposition axiale des éléments décrits sous 84 serait alors horizontale au lieu d'être verticale. La disposition verticale est cependant préférée du fait que les déchets de la cible ne tombent pas sur les anodes.

Au lieu que la cible 26 se déplace avec le chariot 18 elle pourrait être reliée à la base 16 et avoir son système fonctionnant par des conduits convenables dans la base. Le récipient 24 serait alors alors seul à se déplacer vers le haut.

Les anodes/mandrins pourraient être montés sur le chariot 18 avec ou sans le récipient et la cible 26 montée sur la base 16. Ainsi les moyens pour entraîner les mandrins épicycliquement seraient sur le chariot.

Au lieu que ce soit la cible 26 et le chariot 24 qui se déplacent vers le haut, l'ensemble 46 pourrait être éloigné du récipient 24 laissent aussi la cible 26 reliée à la base 16. Ainsi les cylindres seraient déplacés vers le haut et dégagés et pourraient être facilement ôtés et remplacés.

Bien que six cylindres 52-1 à 52-6 aient été représentés pour former l'ensemble 46, leur nombre pourrait être supérieur ou inférieur.

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2 feuilles dessins

Claims (2)

626191 2 REVENDICATIONS

1. Procédé de pulvérisation comportant le fait d'établir un plasma de pulvérisation à fréquence radio entre une cible fixe et une pluralité d'anodes dans une chambre de pulvérisation et de réaliser des conditions dans ladite chambre pour effectuer la pulvérisation du matériau de la cible sur les anodes, caractérisé par le fait qu'on dispose la pluralité d'anodes dans un cercle entourant la cible, établit une ceinture de plasma entre la cible et les anodes et déplace les anodes en un mouvement épicyclique autour de ladite cible alors que le plasma est établi, pour déposer le matériau de la cible sur tous les côtés des anodes.

2. Appareil pour la mise en œuvre du procédé suivant la revendication 1 pour revêtir une pluralité de manchons du matériau de substrat simultanément comportant un récipient de pulvérisation (24) ayant une chambre de pulvérisation (22) et des moyens pour établir une ceinture de plasma à fréquence radio dans la chambre, comportant une cible (26) d'un matériau photoconducteur correspondant au revêtement désiré et définissant une surface cylindrique et un ensemble (46) d'une pluralité d'anodes (50) dans ladite chambre, chacune desdites anodes étant placée à distance de la cible et la distance étant telle que la ceinture de plasma atteint chacune des anodes à la surface de celles-ci, caractérisé par le fait que chaque anode (50) est de forme générale cylindrique, l'axe de chacune d'elles étant parallèle à l'axe de la cible (26), tous les axes des anodes étant disposés sur un cercle et définissant ensemble un cylindre dont le diamètre est supérieur à celui de la cible et qui est co-axial avec celle-ci, des moyens (53,66,60,62) assurant le montage et l'entraînement des anodes (50) en un mouvement épicyclique autour de l'axe de la cible de manière que les surfaces des anodes tournent à travers la ceinture de plasma (82) pour déposer un manchon continu sans joint et sensiblement uniforme dudit matériau photoconducteur sur toutes lesdites anodes simultanément, chaque anode comportant un mandrin (48), chaque mandrin comportant des moyens pour monter un manchon (52) de substrat sur lui afin de définir l'anode et recevoir sur lui le revêtement.

3. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour déplacer ledit récipient par rapport aux anodes pour exposer toutes les anodes et permettre leur enlèvement.

4. Appareil suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que des moyens (40) sont prévus pour assurer un mouvement de va-et-vient axial de la cible pendant que les anodes sont entraînées.

5. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 2, 3 ou 4, caractérisé par le fait qu'il comprend un chariot mobile (18), un siège d'étanchéité (44) ménagé sur un élément non mobile de l'appareil, un récipient normalement ouvert à une de ses extrémités (24) présentant des moyens (42), à ladite extrémité ouverte, coopérant avec ledit siège, le chariot portant le récipient et la cible, les anodes étant montées sur la partie non mobile à l'intérieur dudit siège d'étanchéité, la cible et les anodes étant agencées les unes en face des autres pour la pulvérisation lorsque le chariot est situé dans une position dans laquelle le récipient est engagé de façon étanche sur ledit siège, et les anodes étant entièrement exposées lorsque le chariot est situé dans une seconde position mettant le récipient à distance dudit siège et éloignant le récipient et la cible de ladite partie non mobile.

6. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour monter et entraîner les anodes comprenant un support monté de façon rotative coaxialement à ladite cible, chaque anode étant montée sur son axe rotativement sur ledit support et ayant un pignon d'entraînement, une couronne dentée fixe, engrenant avec tous les pignons, et des moyens pour entraîner le support sans entraîner ladite couronne dentée.

7. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que ledit récipient est mobile verticalement.

8. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que le chariot est mobile verticalement.

9. Appareil suivant l'une quelconque des revendications

2 à 8, caractérisé par le fait que la cible est disposée au centre dudit récipient.