FR2659089A1 - Procede et appareil de depot chimique en phase vapeur, en continu, d'une couche superieure sur un substrat. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé et un appareil de dépôt chimique en phase vapeur, en continu, d'un revêtement sur un substrat. Un ou plusieurs gaz précurseurs (35) sont introduits dans une chambre 30 de réaction renfermant une atmosphère inerte afin d'être soumis à une dissociation pyrolytique, les gaz précurseurs parcourant la chambre (30) à contre-courant du mouvement d'un substrat (5) à revêtir. Le système (10) est de configuration ouverte permettant une introduction et une réception en continu du substrat pour réduire les conditions transitoires de mise en marche et d'arrêt affectant l'uniformité du revêtement formé sur ce substrat. Domaine d'application: formation de revêtements de carbone et de carbone dopé au bore sur des substrats réfractaires, etc.

Description

L'invention concerne un appareil et un procédé pour revêtir de carbone un

substrat, et elle a trait plus particulièrement à un procédé continu de dopage pour améliorer les propriétés semiconductrices du revêtement de carbone dans un système ouvert. Des procédés pour revêtir de carbone un substrat sont connus et décrits, par exemple, dans le brevet des EtatsUnis d'Amérique N' 3 428 519 Ce brevet

décrit un procédé pour la génération de fibres thermoplas-

tiques et leur revêtement de carbone sous pression

atmosphérique dans un système fermé, enrichi en oxygène.

Un deuxième exemple de revêtement de carbone dopé au bore est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N' 3 565 683 Ce brevet décrit un procédé continu pour déposer un revêtement de carbone au bore sur une surface chauffée électriquement d'une fibre en silice fondue revêtue de carbone pyrolytique, par passage de cette fibre à travers un composé de bore liquide, pouvant être

décomposé thermiquement.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 722 860 décrit un procédé pour former une étoffe souple, électriquement conductrice, revêtue de carbone Un composé organique est appliqué de façon pyrolytique sur une étoffe fibreuse réfractaire sous une atmosphère inerte, dans un système fermé L'utilisation d'une dépression est décrite en tant que moyen pour mobiliser les composés

précurseurs organiques.

L'art antérieur n'indique ni ne suggère un procédé à débit continu pour revêtir de carbone un substrat dans un système ouvert, à la pression atmosphérique En particulier, on n'a pas décrit jusqu'à présent un procédé en système ouvert de revêtement de carbone dopé par semiconducteur, sous une atmosphère inerte, dans lequel le

revêtement est réalisé par dépôt chimique en phase vapeur.

Selon une forme de réalisation de la présente invention, il est proposé un appareil et un procédé de revêtement de carbone en continu, à haute température, à la pression atmosphérique, dans un système ouvert Le procédé consiste à faire passer le substrat à revêtir en l'élevant à travers une chambre de réaction chauffée, sans air, purgée par un gaz inerte, qui est ouverte à l'atmosphère à sa partie inférieure; et à introduire un gaz précurseur contenant du carbone à la partie supérieure de la chambre de réaction, afin que le gaz s'écoule vers le bas, à contrecourant du substrat en mouvement; le gaz précurseur contenant du carbone se dissociant thermiquement et le carbone qui en provient se condensant alors sur le substrat en formant du graphite La matière revêtue peut être enroulée et emmagasinée à l'intérieur d'une chambre située juste audessus de la chambre de réaction En variante, un transport sans fin de la matière à travers la chambre de réaction est réalisé par ouverture de la partie supérieure de la chambre de réaction et mise en place d'une couverture de gaz inerte sous une pression positive légère Ainsi, le substrat revêtu peut être enlevé sans introduction d'air

dans la chambre de réaction.

Selon une autre forme de réalisation de la présente invention, une matière semiconductrice, telle que du trichlorure de bore, est introduite en tant que gaz à la partie supérieure de la chambre de réaction précitée La matière semiconductrice est ensuite dissociée thermiquement avec le gaz précurseur de carbone et se condense sur le substrat en mouvement On obtient comme résultat un substrat revêtu de carbone, dopé d'un semiconducteur, ayant des propriétés électriques, magnétiques et optiques particulières. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un procédé selon une forme de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une illustration schématique d'un procédé selon une variante de réalisation de l'invention; la figure 3 est une vue schématique d'une couche supérieure graphitique déposée sur un substrat par le procédé de l'invention; les figures 4 A et 4 B sont des vues schématiques en perspective d'un dispositif de commande à réaction utilisé dans une forme de réalisation de l'invention; et la figure 5 est un schéma d'une forme de

réalisation du système pour une production pilote.

Selon l'invention, un procédé et un appareil pour le dépôt chimique en phase vapeur, en continu, d'une couche supérieure sur un substrat, sont proposés En particulier, le procédé permet à un substrat d'être revêtu d'une matière graphitique, donnant ainsi un produit

électriquement conducteur, revêtu de carbone.

La figure 1 montre une forme de réalisation de l'invention La matière 5 d'un substrat à revêtir est introduite dans une entrée 19 d'une chambre inférieure 20 d'une installation 10 de traitement La caractéristique essentielle du substrat est qu'il est capable de supporter la température élevée de la chambre 30 de réaction, habituellement 700-9000 C Des substrats convenables comprennent des fibres réfractaires et des étoffes composées de ces fibres Le brevet N O 4 722 860 précité

décrit des matières réfractaires acceptables.

La matière à revêtir est introduite dans une chambre chauffée 30 de réaction, essentiellement sans oxygène, o un dépôt chimique en phase vapeur a lieu La chambre est chauffée par un four 32 Il est nécessaire d'éliminer par purge la totalité de l'oxygène de la chambre de réaction afin d'éviter une oxydation des gaz précurseurs 35 Ceci est effectué par purge ou rinçage de l'installation 10 de traitement avec un gaz inerte, tel que de l'argon ou de l'azote, avant le dépôt chimique en phase vapeur réel. Dans l'appareil particulier montré sur la figure 1, le processus de revêtement a lieu dans une installation de traitement "ouverte" 10 comprenant trois chambres une chambre inférieure 20, une chambre de

réaction chauffée 30 et une chambre supérieure 40.

L'intérieur des trois chambres, mais en particulier de la chambre de réaction et de la chambre inférieure, est de préférence réalisé en une matière robuste résistant à la corrosion Actuellement, un tube de quartz à paroi épaisse est utilisé en tant que chambre de réaction Des propriétés

anti-corrosives sont nécessaires car des espèces moléculai-

res, atomiques et ioniques hautement réactives sont générées durant le processus de revêtement Certaines des espèces peuvent interagir de façon destructrice avec des surfaces à découvert à l'intérieur de l'appareil, ce qui

peut avoir pour résultat une perte de l'intégrité struc-

turale Le substrat 5 est introduit dans la chambre in-

férieure 20 à travers une entrée 19 qui est ouverte vers l'atmosphère ambiante Le substrat est élevé à travers la chambre 30 de réaction qui contient une zone 31 de dépôt chimique en phase vapeur, dans laquelle le substrat est revêtu d'une couche supérieure Le substrat revêtu passe ensuite dans une chambre supérieure 40 o il est emmagasiné sur une bobine 45 ou sur d'autres moyens récepteurs

appropriés.

Une installation prototype de traitement a été conçue pour convenir à un substrat dont la largeur est d'environ 10 cm Ainsi, à la fois la largeur de l'entrée 19 de la chambre inférieure 20 et le diamètre du tube de

quartz constituant la chambre 30 de réaction sont légère-

ment supérieurs à 10 cm Un exemple d'un système plus grand pour une production discontinue préliminaire à plus grande échelle est décrit plus en détail ci-après L'homme de l'art appréciera les proportions du système décrit pour une application commerciale. Le substrat utilisé pour les opérations prototypes était une fibre de "Nextel 312 " comportant 62 % d'oxyde d'aluminium (A 1203), 14 % d'oxyde de bore (B 203), 24 % de dioxyde de silicium (Si O 2) en poids Les fibres ont été tissées en une étoffe de 333 décitex, armure satin 5

lisse, de 23,6 x 23,6 fils/cm.

Le four 32 entoure avantageusement l'ensemble de la chambre de réaction et établit donc un environnement thermiquement uniforme à l'intérieur de la zone de dépôt chimique en phase vapeur Le four préféré fonctionne par chauffage par effet Joule et un exemple en est donné par les fours à tubes à une seule zone, de la série 54 000, produits par la firme Lindberg, 304 Hart Street Watertown,

WI, un tel four étant utilisé pour le prototype.

Le dépôt chimique en phase vapeur est réalisé par l'introduction d'un gaz précurseur 35 dans la partie

supérieure de la chambre de réaction à travers une buse 36.

Comme indiqué sur les dessins, la chambre de réaction est orientée verticalement et le gradient de gravité travaille donc du haut vers le bas De plus, la pression dans la chambre supérieure 40 est élevée par rapport à celle de la chambre inférieure 20 du fait de l'introduction du gaz précurseur 35 Par conséquent, les molécules constituant le gaz précurseur se déplacent globalement vers le bas, à contre-courant du substrat en mouvement Tant qu'un gaz de traitement ou un gaz inerte est introduit à la partie supérieure de la chambre de réaction, aucune quantité d'air ne pénètre dans le système par l'entrée 19 de la chambre intérieure Le système est donc "ouvert" et est mis en

oeuvre sensiblement à la pression atmosphérique.

Pendant que le gaz précurseur descend le long de la chambre chauffée de réaction, il est dissocié thermiquement en diverses espèces telles que des atomes individuels et des fragments moléculaires Ces espèces entrent en collision avec le substrat 5 en mouvement ascendant et se condensent sur le substrat 5, formant un revêtement de couche supérieure, ce qui sera décrit plus

complètement ci-après.

Comme indiqué précédemment, l'oxygène est d'abord éliminé de l'installation de traitement par purge de cette installation avec un gaz inerte 42 tel que de l'argon ou de l'azote De plus, pendant le processus de revêtement, un débit constant de gaz inerte d'environ 1 1/min est avantageusement établi à la partie supérieure de la chambre supérieure Le gaz est introduit dans la chambre supérieure par une buse 43 Ceci facilite la répartition égale du gaz ou des gaz précurseurs dans toute la zone de dépôt chimique en phase vapeur Les débits d'écoulement du gaz précurseur et du gaz inerte peuvent

être maintenus par des moyens classiques de régulation.

Dans une variante de réalisation décrite ci-dessous, un dispositif de commande à réaction est utilisé pour contrôler et commander le processus de revêtement, et il comprend une commande électronique du débit d'écoulement du

gaz précurseur.

A l'intérieur de la chambre 30 de réaction, les molécules individuelles du gaz précurseur sont chauffées et dissociées par thermolyse en un certain nombre d'espèces moléculaires, atomiques et ioniques La nature des espèces réelles produites dépend d'un certain nombre de facteurs comprenant la température de la chambre de réaction et le

débit d'écoulement du gaz précurseur.

Lorsque les espèces dissociées entrent en collision avec le substrat en mouvement, elles perdent de l'énergie et se condensent sur la surface du substrat Il en résulte la formation d'un substrat revêtu d'une couche supérieure. Le processus convient particulièrement au revêtement du substrat avec du carbone pour produire une matière électriquement conductrice A cet effet, le

processus utilise un hydrocarbure en tant que gaz précur-

seur L'isobutylène est un hydrocarbure avantageux.

Lorsque de l'isobutylène est dissocié thermi-

quement, les espèces qui sont produites comprennent des atomes d'hydrogène et des radicaux hydrocarbonés Comme montré schématiquement sur la figure 3, on pense -que, lorsque les radicaux hydrocarbonés se condensent et

"collent" au substrat 5, des réseaux hexagonaux 6 "analo-

gues à du graphite" sont formés Il en résulte une couche supérieure électriquement conductrice, ou un revêtement de graphite Des analyses micrographiques de substrats revêtus à l'aide du procédé et de l'appareil de l'invention montrent un revêtement hautement uniforme, lié de façon tenace. On a découvert que la présente invention est également utile en tant que procédé pour revêtir de

carbone au bore un substrat En particulier, en intro-

duisant des gaz contenant à la fois des hydrocarbures et du bore dans la chambre de réaction, on forme sur le substrat une couche supérieure qui comprend des réseaux de carbone dopé au bore Les propriétés électriques du substrat revêtu peuvent être "accordées finement" par un ajustement du rapport hydrocarbure:bore des gaz précurseurs En particulier, on peut revêtir un substrat afin que le produit résultant possède une résistance carrée réglable sur sa longueur et une résistance carrée sensiblement uniforme dans sa largeur Le dispositif de commande à réaction décrit cidessous constitue le moyen permettant un

tel accord fin.

Actuellement, il est avantageux d'utiliser un mélange d'isobutylène et de trichlorure de bore en tant que gaz précurseur En raison des enthalpies de liaison similaires des liaisons B-Cl dans BC 13, et des liaisons C-C dans l'isobutylène, une température de la chambre de réaction d'environ 7000 C à environ 9000 C est suffisante pour produire une dissociation thermique efficace à la fois du trichlorure de bore et de l'isobutylène Un revêtement de carbone au bore produit de cette manière possède une résistance électrique notablement inférieure à celle d'un

revêtement qui n'est pas dopé au bore.

Il est évident à l'homme de l'art que la présente invention possède d'autres applications Par exemple, le procédé peut être utilisé pour revêtir un substrat avec d'autres matières Etant donné que le procédé implique un dépôt chimique en phase vapeur, une corrélation entre les résistances de liaison du gaz précurseur et la

température de la chambre de réaction est nécessaire.

Le procédé a été décrit sous la forme d'un système orienté verticalement qui est ouvert à sa partie inférieure Dans une variante de réalisation, le procédé de revêtement est mis en oeuvre dans une installation qui est ouverte à la fois au-dessus et au-dessous de la chambre de

réaction Cette forme de réalisation est montrée schémati-

quement sur la figure 2.

La chambre supérieure 40 comporte à présent une sortie 44 à travers laquelle le substrat revêtu passe en

quittant l'installation de traitement Les moyens ré-

cepteurs 45 et les moyens débiteurs 46 sont placés à l'extérieur dans cette forme de réalisation Une couverture supplémentaire de gaz inerte est produite dans la chambre supérieure à travers une entrée 47, un écoulement de gaz étant dirigé vers la sortie 44, afin que l'introduction

d'air dans la chambre supérieure soit empêchée.

Lorsque le procédé de revêtement est mis en oeuvre dans cette installation de traitement doublement ouverte, l'avantage d'une production sans fin ou en continu

de la matière est obtenu.

Le procédé tel que décrit ci-dessus peut être modifié de façon à comprendre des moyens d'évacuation destinés à éliminer des sous-produits des étapes de dissociation thermique et de revêtement L'installation de traitement illustrée sur les figures 1 et 2 comprend des

moyens d'évacuation 15 reliés à la chambre inférieure 20.

L'admission des gaz précurseur et inerte est équilibrée par rapport aux moyens d'évacuation afin que la chambre de réaction soit remplie de gaz, se déplaçant vers le bas, et que de l'air ne puisse pas entrer dans la chambre de réaction Les moyens d'évacuation sont donc réglés pour juste éliminer des sous-produits de réaction, et le procédé de revêtement fonctionne à une pression atmosphérique ou à

une pression légèrement supérieure.

Dans une modification de l'invention décrite ci-dessus, le procédé de revêtement est contrôlé et

commandé par un dispositif de commande à réaction.

Essentiellement, le dispositif travaille en mesurant périodiquement une propriété physique (ou des propriétés physiques) du substrat revêtu, et en utilisant les mesures obtenues pour commander le procédé de dépôt chimique en phase vapeur afin de produire un substrat revêtu ayant des

propriétés souhaitables et de préférence uniformes.

Les diagrammes schématiques sont montrés sur les figures 4 A et 4 B Après que le substrat en mouvement a été revêtu d'une couche supérieure dans la zone de dépôt chimique en phase vapeur, une propriété physique du substrat revêtu est mesurée à l'aide de moyens de mesure

comprenant des capteurs 50 et un instrument de mesure 55.

La propriété peut être électrique (par exemple la résis-

tivité, la conductivité, etc), magnétique (par exemple la susceptibilité magnétique) ou optique (par exemple la densité optique, l'indice de réfraction, etc) Une

combinaison de propriétés peut être mesurée.

Un transducteur 56 relié à l'instrument de mesure convertit la valeur mesurée en un signal électrique (ou optique) qui est appliqué en entrée dans un moyen électronique de commande 60 Le moyen électronique de commande est connecté pour modifier physiquement un paramètre tel que la vitesse de transport du substrat, le débit d'écoulement du gaz précurseur, la température du four ou des combinaisons de ces paramètres Dans la forme préférée de réalisation montrée sur la figure 4 B, les moyens destinés à modifier le paramètre comprennent un moteur 65 qui entraîne le mécanisme de transport du substrat à travers la chambre de réaction Lorsque le mécanisme de réaction travaille en régulant la vitesse de

transport du substrat, un réglage très rapide des proprié-

tés du substrat revêtu est obtenu.

En variante, les moyens destinés à modifier les paramètres peuvent comprendre une valve qui régule le débit d'écoulement du gaz précurseur comme montré sur la figure 4 A, ou un thermostat qui régule la température du four Une combinaison des moyens de modification des paramètres

décrits précédemment peut être utilisée.

La valeur d'une propriété donnée du substrat revêtu dépend de la constitution physico-chimique du revêtement de la couche supérieure Une modification des conditions à l'intérieur de la zone de dépôt chimique en phase vapeur par réglage d'un paramètre tel que la vitesse de transport du substrat, le débit d'écoulement ou la température du four a pour résultat une modification des propriétés du substrat revêtu Ainsi, le mécanisme de réaction décrit constitue un moyen pour maintenir dans des tolérances souhaitables la valeur des propriétés de la

couche supérieure.

il La figure 5 montre schématiquement une version de production pilote, à échelle agrandie, de l'invention, qui a été construite et essayée Les éléments fondamentaux du système, comprenant la chambre inférieure 20, la chambre de réaction 30, le four 32 et la chambre supérieure 40, restent tels que décrits précédemment Pour améliorer la nature "ouverte" du système de l'invention, un sas inférieur 70 et un sas supérieur 72 ont été ajoutés respectivement aux chambres inférieure et supérieure Une pression positive d'un gaz inerte est maintenue dans les

deux sas pour empêcher l'intrusion d'air dans le système.

Des racleurs 74 permettent à la bande du substrat d'entrer dans le sas et d'en sortir sans perte importante de pression dans le sas Les racleurs peuvent être réalisés en caoutchouc, en "Teflon" ou autre matière flexible qui n'est pas dégradé par les gaz de traitement Une chambre 76 de tranquillisation d'entrée du gaz de traitement a été ajoutée entre la chambre supérieure et la chambre de réaction pour répartir uniformément l'entrée de gaz de traitement dans la chambre de réaction Des perforations dans l'interface 78 entre la chambre de tranquillisation et la chambre de réaction permettent au gaz de migrer dans la chambre de réaction La chambre de tranquillisation produit une distribution égale du gaz sur les deux faces de la

bande pour favoriser un revêtement régulier du substrat.

La commande des débits d'écoulement de gaz dans le système est réalisée par l'utilisation d'un dispositif de commande du type "Dynamass" produit par la firme Vacuum General Corporation Le dispositif de commande "Dynamass" mesure le débit d'écoulement massique du gas mesuré et règle ce débit d'écoulement à une valeur souhaitée au moyen d'une valve de commande Dans la forme de réalisation montrée sur la figure 5, la couverture du gaz inerte pour le sas supérieur (avantageusement de l'argon ou de l'azote) entre dans le débitmètre "Dynamass" par la conduite 80 et est traité en passant dans le premier canal du système "Dynamass" 82 a et une valve de commande 84 a vers le sas supérieur Un débit d'écoulement de O à 10 000 millilitres par minute est établi comme décrit ci-après Similairement, la couverture inerte de la chambre supérieure est produite par une conduite 80 b en passant par le deuxième canal 82 b

du système "Dynamass" et une valve 84 b Un débit d'écoule-

ment de O à 10 000 millilitres par minute pour la couver-

ture inerte de la chambre supérieure est établi La couverture inerte du sas inférieur est produite à une entrée 80 c par le troisième canal 82 c du système "Dynamass" et une valve d'écoulement 84 c Un débit de O à 10 000 millilitres par minute d'écoulement de gaz inerte est établi Le gaz de traitement fondamental est fourni par une entrée 80 d en passant par un quatrième canal 82 d du système "Dynamass" et une valve 84 d de commande d'écoulement Une possibilité d'écoulement de O à 10 000 millilitres par minute est établie Le gaz dopant de traitement arrive à une entrée 80 e et passe par le cinquième canal 82 e du système "Dynamass" et une valve de commande d'écoulement 84 e Un débit d'écoulement de O à 1000 millilitres par minute du gaz dopant de traitement est établi Le gaz de traitement fondamental et le gaz dopant de traitement sont combinés en un noeud 86 pour être introduits dans la chambre de tranquillisation d'entrée de gaz de traitement par la conduite 88 Une purge inerte est fournie par une conduite 80 f en passant par le sixième canal 82 f du système "Dynamass" et une valve de commande d'écoulement 84 f Le gaz inerte de purge est établi à une valeur réglée de 4000 millilitres par minute lorsqu'il est mis en circuit comme décrit ci-après La purge inerte est amenée par des raccords 90 dans chacune des conduites de gaz de traitement et dans la conduite de refroidissement par air qui seront décrites ci-après afin de permettre une purge de ces conduites et l'établissement d'une atmosphère inerte dans celles-ci De l'air de refroidissement est fourni à une entrée 80 g par le septième canal 82 g du système "Dynamass" et une valve de commande d'écoulement 84 g Un débit d'écoulement d'air de refroidissement de O à 10 000 millilitres par minute est établi Enfin, un appoint de couverture inerte pour la chambre supérieure, de O à 10 000 millilitres par minute, est établi à une entrée 80 h par l'intermédiaire du huitième canal 82 h du système "Dynamass" et de la valve de commande d'écoulement 84 h vers la chambre supérieure L'homme de l'art reconnaîtra que la couverture inerte et l'appoint de couverture inerte de la chambre supérieure, fournis par les canaux 2 et 8, peuvent être combinés en un seul canal, avec une sensibilité de commande

appropriée pour établir des débits d'écoulement souhaités.

La commande de la vitesse de la bande de substrat à travers le système est établie par une commande à moteur comme décrit précédemment en regard de la figure 4 B.

Des indicateurs 92 a à 92 f de pression différen-

tielle sont prévus pour détecter la pression différentielle entre le sas supérieur et la pression atmosphérique ( 92 a), le sas supérieur et la chambre supérieure ( 92 b), la chambre supérieure et la chambre inférieure ( 92 c), la chambre inférieure et le sas inférieur ( 92 d), entre le sas inférieur et la pression atmosphérique ( 92 e) et entre la chambre inférieure et la sortie du ventilateur d'évacuation

( 92 f).

Le fonctionnement du système est réalisé suivant six séquences fondamentales Un cycle de démarrage initial pour mettre en marche les éléments chauffants du four et purger l'ensemble du système avec le gaz de purge inerte commence le processus Une séquence d'établissement de couverture pour stabiliser les pressions de couverture dans les sas et les chambres supérieure et inférieure est ensuite menée à bien On laisse le système se stabiliser pendant environ 60 minutes avant d'amorcer la séquence de

gaz de traitement qui introduit le gaz de base de traite-

ment et le gaz dopant de traitement dans la chambre de réaction On laisse de nouveau le système se stabiliser pendant environ 60 minutes et une séquence de démarrage est ensuite utilisée pour vérifier les températures dans la chambre de réaction et mettre en mouvement la bande en amenant le substrat à effectuer un mouvement de translation à travers la chambre de réaction On laisse de nouveau le système se stabiliser pendant environ 20 minutes au bout desquelles on déclenche un réglage de la vitesse de translation à travers la chambre de réaction suivant une

séquence de réglage de vitesse à polarisation de résis-

tance Le système fonctionne alors de façon à revêtir le substrat traversant la chambre de réaction Si l'un quelconque des paramètres de traitement sort des tolérances ou si l'opération de revêtement est achevée, un cycle d'arrêt est abordé pour mettre hors d'action le four, arrêter l'écoulement des gaz de traitement et amorcer une purge du système Une fois une purge d'environ 20 minutes achevée, de l'air de refroidissement est introduit pour

refroidir la chambre de réaction.

Des détails de la séquence de traitement

décrite précédemment sont donnés dans le tableau 1 ci-

dessous et peuvent être incorporés par l'intermédiaire d'un système de commande à ordinateur en interface appropriée avec les indicateurs de pression différentielle, le système de commande d'écoulement "Dynamass" et les valves de commande d'écoulement Les désignations des pressions dans

le tableau 1 suivant sont Pl pour la pression atmosphéri-

que, P 2 pour la pression dans le sas supérieur, P 3 pour la pression dans la chambre supérieure, P 4 pour la pression dans la chambre inférieure, P 5 pour la pression dans le

sas inférieur et P 6 pour la pression à la sortie du ven-

tilateur d'évacuation.

TABEAU 1

Cycle de démar Action/observation rage 1 Réglage/valeur Temps de démarrage (min) Durée

ETAPE 1 1

ETAPE 1 2

Mise en marche éléments chauffants Application gaz de purge ( 84 f)

600-900 C

NOMENATE

0-1200 C

limites 4000 ml/min nominale 0-10 000 ml/ min limites

SEOUENCE COVERIURES 1 3

E 2 APE 1 3 1

1.3 3 1.3 4 1.3 5 Application gaz de couverture

chambre supérieu-

re ( 84 b) Mise en marche ventilateur sous

comimande de pres-

sion différen-

tielle ( 92 c) BASE

P 3 >P 4

Application gaz couverture sas supérieur (V 1)

sous commande in-

dicateur PD ( 92 a)

P 2 >P 1, P 3 >P 2

Application gaz couverture ( 84 c) sas inférieur sous

conmmande indica-

teur PD ( 92 e)

P 5 >P 1, P 5 >P 4

Vérification PD relations

P 3 >P 4

P 2 >Pl P 5 >Pl

P 5 >P 4 9000 ml/min nominale 0-10 000 ml/ min

+ 5 NOMINALE

+ 2,5 à 10 Pa 0-10 000 ml/ min + 2,5 à 5 Pa 0-10 000 ml/ min + 2,5 à 5 Pa 1,0 1,5 1,5 2,0 + 5 Pa, BASE + 2,5-5 Pa + 2,5-5 Pa + 2,5-5 Pa o continue min 1.3 2 cont. cont. cont. cont. Si NON avec 84 h coupé, aller à 1 3 6 Si NON avec 84 h ouvert, aller à

1.3 7 Si OUI, aller à 1 4 à 60 minutes.

TAELEAU 1 (suite) Cycle de démar- rage 1 Action/observation Réglage/valeur Temps (min) de démarrage Durée

Si P 3 <P 4, appli-

quer gaz couver-

ture d'appoint de la chambre supérieure ( 84 h) aller à 1 3 5 0-10 000 ml/ Arrêter éléments chauffants Couper tous gaz Déclencher alarme sonore

SEQUENCE GAZ

1.4 1

DE TRIATEMEN 1 4

Eléments chauffants toujours en marche Couper gaz de purge ( 84 f) Appliquer gaz de traitement 1 ( 82 d)

ISO 3 UTYLENE

Appliquer gaz de traitement 2 ( 84 e) TR If 1 IDRURE DE BORE 0-10 000 ml/ min valeur de réglage 0-1000 ml/min

valeur de ré-

glage Résistance haute, polarisation de résistance coupée

(état de condi-

tion)

Arrêter entraîne-

ment bande (état de condition) 1.3 6 1.3 7 1.3 8 2,5 3,0 3,0 3,0 1.3 9 1. 4 2 1.4 3 1.4 4 1.4 5 1.4 6 T Al EAIU 1 (suitel Cycle de démar Action/observation rage 1 Réglage/valeur Temps de démarrage (min) Durée

SEQUENCE MISE EN EXPOITATION 1 5

1.5 1 Température au point de réglage ? Si OUI, aller à 1.5 2 Si NON, LO répéter 1 5 1 Mettre en marche entraînement bande à vitesse ncminale cm/min

VITESSE A POLARISATION DE RESISTANCE 1 6

1.6 1 Résistance de ban-

de entre limites 1.6 2

Appliquer polari-

sation de résis-

tance pour entraî-

nement de bande

+ 10 % de ré-

sistance en ohms/carré

1-10 KOHM/

CARRE

+ 0,0000 VCC à

+ 0,2000 Vo C inversement

prop à rés.

CYCIE D'ARRET 2.

Résistance de bande hors limites ? Si

OUI, aller à 2 7.

Couple moteur d'en-

tranement de bande trop élevé ou trop bas ? Si OUI, aller

à 2 7.

Relations gaz de couverture de 1 3 5 fausses ? Si OUI,

aller à 2 7.

1.5 2 min minimum cr 1 vr M 7 ANM D Er min 2.1 O minde cycle d'arrêt 2.2 2.3 o -=.s TALEAU 1 i (suite) Temps de démarrage Cycle de démar Action/observation Réglage/valeur (min) Durée rage 1 2 4 Débits gaz de traite o ment de 1 4 3 et 1.4 4 mauvais ? Si

OUI, aller à 2 7.

2 5 Températures de O point de réglage de 1.5 1 mauvaises ?

Si CUI, aller à 2 7.

2.6 CYCLE D'ARRET déclen O min de ché par opérateur ? CYCLE Si CUI, aller à 2 7 D'ARRET 2.7 Arrêter éléments O chauffants 2.8 Couper gaz de trai O tement 1 ( 82 d) 2.9 Couper gaz de trai O tement 2 ( 84 e) 2.10 Couper gaz de purge 4000 ml/min O ( 84 f) 2 11 Arrêter entraîne O ment bande, revenir à commande opérateur 2.12 Couper polarisation O de résistance 2 13 Appliquer air 0-10 000 20 120 min ( 84 g) ml/min 0-120 min Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et à l'appareil décrits

et représentés sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (30)

REVENDICATIONS

1 Procédé de dépôt chimique en phase vapeur, en continu, d'une couche supérieure sur un substrat pour produire un substrat revêtu, le procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à déplacer en continu le substrat ( 5), à travers un système ouvert ( 10) ayant une zone chauffée ( 31) de dépôt chimique en phase vapeur, sensiblement sans oxygène, qui est maintenue à une pression au moins aussi élevée que la pression atmosphérique, et à introduire un premier gaz précurseur ( 35) dans la zone de dépôt chimique en phase vapeur, vers le substrat, à un débit suffisant pour assurer qu'une dissociation pyrolytique du premier gaz précurseur en une ou plusieurs espèces se produit dans la zone de dépôt chimique en phase vapeur dans laquelle

lesdites espèces se condensent sur le substrat.

2 Procédé selon la revendication 1, carac-

térisé en ce qu'il consiste en outre à introduire un second gaz précurseur ( 35) dans la zone de dépôt chimique en phase vapeur, vers le substrat, à un débit suffisant pour assurer qu'une dissociation pyrolytique du second gaz précurseur en une ou plusieurs espèces se produit dans la zone de dépôt chimique en phase vapeur dans laquelle les espèces se

condensent sur le substrat.

3 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à introduire un gaz inerte ( 42) dans la zone de dépôt pour maintenir une

atmosphère inerte.

4 Procédé selon la revendication 3, carac-

térisé en ce que le gaz inerte comprend de l'azote.

5 Procédé selon la revendication 3, carac-

térisé en ce que le gaz inerte comprend de l'argon.

6 Procédé selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que le premier gaz précurseur est introduit

dans la zone de dépôt chimique en phase vapeur à ccrïtre-

courant du mouvement du substrat.

7 Procédé selon la revendication 2, carac-

térisé en ce que le second gaz précurseur est introduit

dans la zone de dépôt chimique en phase vapeur à contre-

courant du mouvement du substrat.

8 Procédé selon l'une des revendications 1 et

2, caractérisé en ce que le substrat est exposé à des conditions thermiquement uniformes dans la zone de dépôt

chimique en phase vapeur.

9 Procédé selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que le premier gaz précurseur comprend un hydrocarbure choisi dans le groupe constitué du méthane-, de l'éthane, du propane, du butane, de l'isobutylène et de

mélanges de ces gaz.

Procédé selon la revendication 2, carac-

térisé en ce que le second gaz précurseur est choisi dans le groupe constitué du trichlorure de bore, du tribromure

de bore et du diborane.

11 Procédé selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que le substrat comprend une matière réfrac-

taire.

12 Procédé selon l'une des revendications 1 et

2, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à régler l'écoulement du gaz précurseur afin que le substrat revêtu possède une résistance carrée réglée sur sa longueur et une

résistance carrée sensiblement uniforme sur sa largeur.

13 Procédé selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que les espèces condensées forment une couche

supérieure électriquement conductrice ( 6).

14 Procédé selon la revendication 2, carac-

térisé en ce que le premier gaz précurseur et le second gaz précurseur donnent tous deux des espèces condensées qui forment une couche supérieure électriquement conductrice ( 6). Procédé de dépôt chimique en phase vapeur, en continu, d'une couche supérieure sur un substrat pour produire un substrat revêtu, caractérisé en ce qu'il consiste à introduire en continu un substrat ( 5), dont l'extrémité avant est suivie par l'extrémité arrière, à travers une chambre inférieure ( 20), afin qu'il s'élève jusque dans une chambre supérieure ( 40) en passant à travers une chambre chauffée ( 30) de réaction, sensiblement sans oxygène, à introduire et faire descendre au moins un gaz précurseur ( 35) dans la chambre de réaction, à régler les débits d'écoulement de gaz et le mouvement du substrat afin de permettre une dissociation thermique du gaz précurseur en plusieurs espèces pendant que le gaz descend dans la chambre de réaction, les espèces étant déposées sur le substrat en mouvement vers le haut, à retirer en continu le substrat de la chambre supérieure sur un moyen de réception ( 45), et à introduire un gaz inerte ( 42) dans la partie supérieure de la chambre supérieure à un débit suffisant pour empêcher l'air d'entrer dans la chambre supérieure, afin que le processus de dépôt soit maintenu à

l'intérieur d'un système ouvert.

16 Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à retirer des sous-produits gazeux de réaction qui atteignent la chambre inférieure à l'aide de moyens d'évacuation ( 15), sans

introduire d'air dans la chambre inférieure.

17 Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le gaz précurseur est choisi dans le groupe constitué d'hydrocarbures et d'halogénures du groupe principal. 18 Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que les espèces déposées forment une

couche supérieure électriquement conductrice ( 6).

19 Appareil de dépôt en continu d'une couche supérieure ( 6) sur un substrat ( 5) pour produire un substrat revêtu par dépôt chimique en phase vapeur, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre inférieure ( 20) ayant une ouverture d'entrée ( 19) pour l'introduction d'un substrat ( 5), une chambre ( 30) de réaction orientée verticalement, s'élevant de la chambre inférieure, une chambre supérieure ( 40) montée à la partie supérieure de la chambre de réaction, des moyens ( 32) destinés à chauffer la chambre de réaction, des moyens ( 45, 46) destinés à introduire un substrat ( 5) dans la chambre inférieure, à le faire passer dans la chambre de réaction et à l'élever jusque dans la chambre supérieure, des moyens ( 36) destinés à introduire au moins un gaz précurseur ( 35) dans la chambre de réaction, et des moyens ( 43) destinés à introduire un gaz inerte ( 42) dans l'appareil, afin de

préserver dans ce dernier un environnement sans air.

Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce que la chambre de réaction comprend un

tube réfractaire globalement cylindrique.

21 Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce que le réfractaire est du verre de quartz. 22 Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce que les moyens de chauffage comprennent

un four ( 32).

23 Appareil selon la revendication 22, caractérisé en ce que le four entoure une partie importante

de la chambre de réaction.

24 Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce que les moyens de déplacement du substrat

comprennent un treuil.

Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce que les moyens introduisant un gaz précurseur comprennent au moins une buse ( 36) reliée à une

source de gaz précurseur.

26 Appareil selon la revendication 25, caractérisé en ce que la buse est orientée de façon à introduire le gaz précurseur dans une partie supérieure de la chambre de réaction, à contre-courant du substrat en mouvement. 27 Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce que les moyens d'introduction du gaz inerte comprennent au moins une buse ( 43) raccordée à une

source de gaz inerte.

28 Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen de

réception ( 45) destiné à emmagasiner le substrat revêtu.

29 Appareil selon la revendication 28, caractérisé en ce que le moyen de réception comprend une

bobine ( 45).

Appareil selon la revendication 28, caractérisé en ce que le moyen de réception est placé à

l'intérieur de la chambre supérieure.

31 Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce que la chambre supérieure comporte une

sortie pour le passage du substrat revêtu.

32 Appareil selon la revendication 31, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen ( 45) de réception à l'extérieur de la chambre supérieure pour

emmagasiner le substrat revêtu.

33 Appareil selon la revendication 32, caractérisé en ce que le moyen de réception comprend une

bobine ( 45).

34 Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen d'évacuation ( 15) destiné à éliminer des sous-produits

gazeux de la chambre de réaction.

35 Appareil selon la revendication 34, caractérisé en ce que le moyen d'évacuation comprend un

ventilateur ( 15).

36 Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un disposit 4 f de commande à réaction destiné à ajuster au moins -une

propriété du substrat revêtu.

37 Appareil selon la revendication 36, caractérisé en ce que la propriété est choisie parmi des

propriétés électriques, magnétiques et optiques.

38 Appareil selon la revendication 37, caractérisé en ce que le dispositif de commande à réaction comprend des moyens ( 50, 55) destinés à mesurer la propriété, un transducteur ( 56) destiné à convertir des valeurs mesurées en un signal de commande, un moyen électronique de commande ( 60) connecté au transducteur et recevant le signal de commande pour commander un paramètre choisi parmi la vitesse de transport du substrat, le débit d'écoulement du gaz précurseur, la température du four et des combinaisons de ces paramètres, et des moyens ( 65) reliés au moyen électronique de commande pour modifier le paramètre. 39 Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce que la chambre de réaction comprend un

tube réfractaire globalement rectangulaire.