FR2772185A1

FR2772185A1 - Cathode de pulverisation cathodique ou d'evaporation par arc et appareil la comportant

Info

Publication number: FR2772185A1
Application number: FR9814895A
Authority: FR
Inventors: Richard P Welty
Original assignee: Vapor Technologies Inc
Current assignee: Vapor Technologies Inc
Priority date: 1997-11-26
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 1999-06-11
Anticipated expiration: 2018-11-26
Also published as: ITRM980725A1; CA2254677C; PL329905A1; TW404986B; BR9816084B1; US6350356B1; CA2254677A1; GB9825775D0; JP2000026966A; BR9816084A; IL127236A0; JP4253385B2; IT1302881B1; FR2772185B1; GB2331768B; GB2331768A; RU2168233C2; DE19853943A1; DE19853943B4; AU9410498A

Abstract

Cathode de magnétron linéaire, qui peut être utilisée en tant que source de vapeur ou de plasma pour le dépôt d'un revêtement ou le traitement ionique. La cathode a la forme d'une barre (1) rectangulaire allongée, la vaporisation de matériau se produisant à partir d'une surface évaporable (2) s'enroulant autour de la périphérie de la barre, le long de deux côtés opposés et autour des deux extrémités. Un champ magnétique est établi sur la totalité de la surface évaporable et a une composante parallèle à la surface et perpendiculaire à la direction de la longueur de la cathode, formant un tunnel magnétique en boucle fermée autour de la périphérie.

Description

CATHODE DE PULVÉRISATION CATHODIQUE OU D'ÉVAPORATION PAR

ARC ET APPAREIL LA COMPORTANT

Domaine de l'Invention La présente invention concerne un dépôt de revêtement et un traitement par plasma (implantation ionique, gravure ionique, etc), et, en particulier, des cathodes de magnétron. Arrière-Plan de l'Invention Les cathodes de magnétron, dans lesquelles un champ magnétique en boucle fermée est établi sur au moins une partie de la surface évaporable de la cathode, sont devenues largement utilisées ces 20 dernières années environ dans la technique de la pulvérisation et de l'évaporation par arc. Dans le cas d'une cathode de pulvérisation, le champ magnétique sert à intensifier une décharge de plasma de gaz inerte et à guider le plasma dans un trajet en boucle fermée le long de la surface évaporable. Dans le cas d'une cathode à arc, le champ magnétique sert à guider la direction d'un ou plusieurs points d'arc dans un trajet en boucle fermée le long de la surface évaporable. Une cathode et des géométries de champ magnétique similaires ont été utilisées tant pour la pulvérisation cathodique que pour l'évaporation par arc, les différences principales étant la force de champ magnétique requise et les moyens de confinement latéral de la décharge. Les cathodes de pulvérisation ont une force de champ qui est, de façon caractéristique, de plusieurs centaines de Gauss, tandis que les cathodes à arc ont, de façon caractéristique, un champ magnétique qui n'est que de quelques dizaines de Gauss. Les cathodes de magnétron actuellement utilisées les plus conventionnelles peuvent être décrites comme ayant une

géométrie fondamentalement planaire ou cylindrique.

Les magnétrons planaires comprennent généralement une plaque rectangulaire ou circulaire plate du matériau devant être vaporisé. Un champ magnétique est projeté au travers de la plaque ou sur celle-ci pour former un tunnel magnétique en boucle fermée, ou "piste de course", sur la surface évaporable, comme le décrivent par exemple les brevets US 5 407 551 (Sieck et al.), 4 162 954 (Morrison), 4 673 477 (Ramalingam et al.) et 4 724 058 (Morrison). Le tunnel magnétique guide et contient la pulvérisation cathodique ou la décharge par arc, formant, de façon typique, une rainure d'érosion circulaire ou ovale sur la surface évaporable (la surface de cathode à partir de laquelle le matériau est vaporisé). Le matériau vaporisé par l'un ou l'autre procédé est émis dans des directions pratiquement perpendiculaires à la surface évaporable. Pour les propos de cette invention, on comprend que des directions pratiquement perpendiculaires se réfèrent à une distribution d'émission centrée autour de la perpendiculaire à une surface, dans laquelle la quantité de matériau émis depuis un point particulier sur la cathode dans une direction particulière décroît en fonction de l'angle par rapport à la perpendiculaire en ce point. De façon typique, les substrats devant être revêtus font face à la surface de cathode et peuvent être mis en rotation et/ou en translation pour étendre la zone de couverture uniforme. Des parties de la surface de cathode peuvent être inclinées par rapport à une surface planaire, comme le décrivent les brevets US 4 428 259 (Class et al.) et 4 457 825 (Lamont) afin d'influencer la distribution du matériau émis ou le profil d'érosion de

la cathode.

Un dispositif de pulvérisation cathodique à triode planaire rectangulaire est décrit dans le brevet US 4 404 077 (Fournier), dans lequel une composante de champ parallèle s'étend sur un trajet non fermé sur la surface évaporable, avec un émetteur d'électrons à une extrémité du trajet et un collecteur à l'autre extrémité. Une cathode à arc planaire rectangulaire est décrite dans le brevet US 5 480 527 (Welty), dans lequel la polarité d'une composante de champ parallèle est inversée pour réaliser un balayage d'arc en va-et-vient le long de la longueur de la surface évaporable. Une cathode d'évaporation par arc rectangulaire est décrite dans le brevet US 5 380 421 (Gorokhovsky), dans lequel la surface évaporable est un côté d'une plaque rectangulaire ayant des bords biseautés, et dans lequel il est enseigné que des moyens magnétiques statiques et dynamiques combinés commandent le mouvement d'arc le long de la longueur. Une cathode de pulvérisation de magnétron est décrite dans le brevet US 5 277 779 (Henshaw), et comprend un bâti rectangulaire, dans lequel le trajet d'érosion s'enroule autour de la périphérie intérieure du bâti, le matériau vaporisé est dirigé vers l'intérieur en direction du centre de l'ouverture de bâti, et les substrats devant être revêtus passent au travers de l'ouverture. Une cathode de pulvérisation de magnétron planaire à deux côtés est décrite dans le brevet US 4 116 806 (Love) et a un tunnel magnétique en boucle fermée séparé sur chacune de deux cibles planaires disposées sur chaque côté d'un bâti central comprenant des moyens magnétiques. Une cathode de magnétron planaire pour évaporation par arc ou pulvérisation cathodique est décrite dans le brevet US S 160 585 (Hauzer et al.), dans lequel une partie des moyens magnétiques peut être déplacée par rapport à la surface cible afin d'ajuster la force de champ en

fonction du procédé de vaporisation à employer.

Les magnétrons cylindriques comprennent généralement une barre ou un tube cylindrique du matériau devant être vaporisé. La surface évaporable est généralement la totalité de la surface cylindrique extérieure ou intérieure, tandis que la distribution d'émission dépend de la configuration magnétique particulière. Une cathode de pulvérisation cylindrique ayant un champ magnétique solénoldal parallèle au grand axe du cylindre est décrite dans le brevet US 4 031 424 (Penfold et al.) et a une distribution d'émission perpendiculaire à la surface extérieure et (idéalement) uniforme autour de la circonférence et le long de la longueur. Les cathodes de pulvérisation et à arc utilisant des moyens magnétiques à l'intérieur d'une cible cylindrique pour générer un tunnel magnétique en boucle fermée et une piste d'érosion sur la partie de la surface extérieure sont décrites, par exemple, dans les brevets US 4 717 968 (McKelvey), 364 518 (Hartig et al.) et 4 849 088 (Veltrop et al.), et elles emploient un mouvement relatif entre les moyens formant aimant et le cylindre cible pour réaliser une érosion uniforme de la cible. Les moyens magnétiques peuvent rester fixes alors que le cylindre tourne, ou vice versa. La distribution d'émission est pratiquement perpendiculaire aux points sur la surface cylindrique comprenant l'emplacement instantané de la piste d'érosion. Des cathodes d'évaporation par arc cylindriques courtes avec des champs magnétiques solénoïdaux sont décrites dans les brevets US 4 492 845 (Kuljuchko et al. ) et 5 518 597 (Storer et al.). Les cathodes d'évaporation par arc cylindriques longues nécessitent généralement des moyens dynamiques pour assurer un mouvement d'arc uniforme sur la longueur de cathode, comme le décrivent par exemple les documents 5 269 898 (Welty) et 5 451 308 (Sablev et al.). Une cathode à arc cylindrique dans laquelle une bobine externe applique un champ magnétique perpendiculaire à l'axe long de la cathode est décrite dans le certificat d'inventeur soviétique 711787. Dans ce cas, il est décrit que les points d'arc sont confinés dans la zone dans laquelle les lignes de champ magnétique sont presque perpendiculaires à la surface de cathode, et il est spécifié que le mouvement d'arc autour de la circonférence est atteint par la rotation de la bobine autour de la cathode. Dans ce cas, le champ magnétique ne comprend pas de tunnel ou trajet en boucle fermée sur la

surface de cathode.

Des moyens isolants pour empêcher les points de décharge d'arc de s'éloigner d'une surface évaporable sont décrits dans le brevet US 4 430 184 (Mularie). Des moyens annulaires magnétiquement perméables pour empêcher les points d'arc de s'éloigner d'une surface évaporable sont présentés dans les brevets US 4 448 659 (Morrison), 4 559 121 (Mularie), et 4 600 489 (Lefkow). Des moyens d'écrans et d'écartement pour l'extinction de points d'arc, qui s'éloignent de surfaces évaporables spécifiées sont décrits dans les brevets US 3 793 179 et 3 783 231 (Sablev et al.). Des moyens formant anneau conducteur employant des courants de Foucault pour contenir une décharge d'arc sont décrits dans le brevet US 5 387 326 (Buhl et al.). Des moyens formant paroi latérale saillante pour contenir une décharge de pulvérisation FI cathodique sont proposés dans les brevets US 4 515 675 (Kieser et al. ), 4 933 064 (Geisler et al.), 5 133 850 (Kukla et al.), 5 266 178 (Sichmann et al.) et 5 597 459 (Altshuler), dans lesquels des saillies vers l'extérieur de la cible, des pôles magnétiques, ou un écran au niveau des côtés de la surface évaporable servent à réaliser un

confinement latéral du plasma.

Le brevet US 4 581 118 (Class et al.) décrit une électrode de support de substrat de magnétron ayant un corps rectangulaire en forme de livre, et un noyau aimant avec des pièces polaires en forme de flasques pour réaliser un champ magnétique longitudinal enroulé autour du corps d'électrode. Il est indiqué que le dispositif permet un traitement par plasma uniforme d'un substrat monté sur l'électrode, et enseigne son utilisation en relation avec une cathode de pulvérisation séparée faisant face à l'électrode de support et au substrat. Il est revendiqué que l'électrode de substrat est raccordée à une alimentation en énergie ayant une tension appropriée à l'ionisation du gaz réactif au voisinage de la surface de substrat sans provoquer de pulvérisation cathodique significative depuis le substrat. Le dispositif n'a par conséquent ni surface évaporable ni

distribution d'émission de vapeur.

On sait utiliser des cathodes de pulvérisation et d'évaporation par arc dans des sources d'ions ou de plasma pour des procédés d'implantation ou de gravure, comme le décrivent les brevets US 4 994 164 (Bernardet et al. ), 5 404 017 (Inuishi et al.), 5 482 611 (Helmer et al.). On sait utiliser des ions provenant d'une cathode d'évaporation par arc pour pulvériser un matériau provenant d'une cathode secondaire polarisée afin de réaliser un dépôt sur un substrat. On sait utiliser des cathodes d'évaporation par arc en relation avec des procédés "CVD", comme le décrivent les brevets US 4 749 587 (Bergmann) et 5 587 207 (Gorokhovsky). On peut

trouver des descriptions générales de procédés et

d'équipements d'évaporation par pulvérisation cathodique et par arc dans "Thin Film Processes" de J. Vossen et al. (Academic Press, 1991), "Handbook of Vacuum Arc Science and Technology", de R. Boxman et al. (Noyes, 1995), "Glow Discharge Processes" de B. Chapman (Wiley, 1980) et "Thin Film Deposition - Principles and Practice", de D. Smith

(McGraw-Hill, 1995).

Résumé de l'Invention On décrit dans la présente demande une cathode de magnétron qui a une forme, une géométrie de champ magnétique, et une distribution d'émission différentes de celles des cathodes de magnétron conventionnelles et actuellement disponibles. Selon la présente invention, la cathode a la forme d'une barre rectangulaire (parallélépipède), comme le montre la Figure 1. L'érosion du matériau de cathode se produit à partir d'une surface évaporable s'enroulant autour de la périphérie de la barre, le long de deux côtés opposés et autour des deux extrémités. Le matériau vaporisé émis depuis la surface évaporable est, par conséquent, distribué principalement dans deux directions opposées perpendiculaires à l'axe long de la cathode. Le matériau vaporisé est aussi émis perpendiculairement aux extrémités de la cathode; cependant, pour des cathodes suffisamment longues, la quantité de matériau émise dans ces directions représente une petite fraction du total. L'invention permet une émission uniforme sur des cathodes longues, facilitant le revêtement ou l'implantation de substrats de grande taille. L'érosion uniforme sur de longues cathodes d'évaporation par arc est accomplie sans que soient nécessaires des schémas compliqués de commutation ou de commande dynamique. Comme de la vapeur est émise dans deux directions perpendiculaires à la longueur de cathode plutôt que dans une seule, la présente invention permet aussi une couverture de zone plus grande qu'avec un magnétron planaire rectangulaire conventionnel de même longueur. Des dimensions en coupe transversale de cathode allant jusqu'à au moins 10 cm et des longueurs allant jusqu'à au moins 3 mètres sont utilisables en pratique selon la présente invention, permettant une longue durée de fonctionnement de cathode et une grande couverture de zone de revêtement avec les standards industriels courants. Un champ magnétique est établi autour de toute la périphérie de la cathode par utilisation d'aimants permanents ou d'électro-aimants. Le champ a, sur toute la surface évaporable, une composante qui est parallèle à la

surface et perpendiculaire à l'axe long de la cathode.

Dans les cas de décharges tant par pulvérisation cathodique que par arc, les électrons secondaires émis ou les points d'arc (respectivement) sont forcés à se déplacer le long de la surface évaporable dans une direction perpendiculaire à cette composante de champ magnétique parallèle. Comme la composante de champ magnétique parallèle est continue autour de la périphérie d'une cathode de la présente invention, les électrons ou points d'arc se déplacent autour de la surface évaporable selon un trajet continu en boucle fermée. Le matériau de cathode est vaporisé depuis ce trajet d'érosion par pulvérisation cathodique ou évaporation par arc, et émis dans des directions pratiquement perpendiculaires à la surface. Une force de champ (densité de flux) pour la composante de champ magnétique parallèle située dans la plage allant de 5 à 50 Gauss convient généralement pour des cathodes d'évaporation par arc, tandis qu'une densité de flux de 200 à 400 Gauss convient généralement pour des cathodes de pulvérisation. Des forces de champ supérieures peuvent être souhaitables dans certains cas utilisant l'une ou l'autre technologie, par exemple avec des matériaux (tels que le carbone ou le cuivre) ayant des vitesses d'arc faibles, ou quand il est souhaitable de réaliser la pulvérisation cathodique sous de faibles

pressions de gaz.

La force motrice autour du trajet d'érosion en boucle fermée, comme discuté ci-dessus, est due à la composante de champ magnétique parallèle à la surface

évaporable et perpendiculaire à la longueur de cathode.

Des forces latérales sur la décharge de plasma, c'est-à-

dire dans les directions traversant la largeur du trajet d'érosion, sont aussi généralement nécessaires pour réaliser une évaporation commandée de (seulement) la surface évaporable visée. Dans le cas d'une décharge de pulvérisation cathodique, il est souhaitable d'empêcher le plasma de diffuser loin de la surface évaporable le long des lignes de champ magnétique, ce qui réduit la vitesse de pulvérisation cathodique. Dans le cas d'une décharge d'évaporation par arc, il est souhaitable d'empêcher les points d'arc de s'éloigner latéralement de la surface d'évaporation visée et de se déplacer sur d'autres surfaces de cathode ou de connecteur. Divers moyens de commande latérale peuvent être employés dans le cadre de la présente invention, selon que la cathode doit être utilisée pour une pulvérisation ou une évaporation par arc. Les moyens de commande latérale pour points de décharge d'arc peuvent comprendre, par exemple, des moyens magnétiques, des moyens isolants, des moyens formant anneau perméable, des moyens formant anneau conducteur, des moyens d'écran, ou des moyens formant paroi latérale saillante. Les moyens de commande latérale pour décharges de pulvérisation cathodique peuvent comprendre, par exemple, des moyens magnétiques ou des

moyens formant paroi latérale saillante. Sont décrits ci-

dessous des modes de réalisation préférés dans lesquels des moyens de commande latérale sont choisis pour réaliser une érosion de cathode uniforme et un rendement

d'utilisation élevé du matériau.

De façon caractéristique, la cathode est montée dans une chambre à vide conjointement avec les substrats devant être revêtus ou implantés, et fonctionne sous des pressions inférieures à 50 mTorr dans des configurations soit d'évaporation par arc soit de pulvérisation cathodique. Des gaz inertes et/ou réactifs tels que l'argon, l'azote, l'oxygène, le méthane, etc, peuvent être introduits dans la chambre au cours du fonctionnement. Durant le fonctionnement, la cathode est, typiquement, raccordée à la sortie négative d'une alimentation en énergie à courant continu, et la sortie positive de l'alimentation en énergie est raccordée à une anode. L'anode peut être une structure électriquement isolée à l'intérieur de la chambre à vide, ou peut être la chambre à vide elle- même et/ou un écran ou blindage intérieur quelconque, etc. Dans le cas d'une cathode de pulvérisation, l'alimentation en énergie peut être susceptible de fournir une sortie ayant une tension relativement élevée et une intensité relativement basse (par exemple 500 volts et 20 ampères), alors que, pour une cathode à arc, l'alimentation en énergie peut être susceptible de fournir une intensité relativement élevée et une tension relativement basse (par exemple 500 ampères et 20 volts). Dans le cas d'une cathode d'évaporation par arc, la décharge est, de façon caractéristique, amorcée par un déclencheur mécanique, une étincelle électrique, ou une impulsion de laser, tandis que dans le cas d'une pulvérisation cathodique, une simple application d'une tension élevée à la cathode est suffisante pour amorcer la décharge. En variante ou en plus d'une alimentation en énergie à courant continu, la cathode peut fonctionner avec des alimentations en énergie pulsée ou en courant alternatif. Les substrats devant être revêtus ou implantés peuvent être électriquement isolés de la cathode, de l'anode et de la chambre, et raccordés à la sortie négative d'une autre alimentation en énergie dans le but d'augmenter l'énergie du bombardement ionique durant le dépôt ou l'implantation. D'une autre façon, les substrats peuvent rester au potentiel de masse ou à proximité de celui-ci alors que la cathode est polarisée

à un potentiel positif.

Dans une décharge d'évaporation par arc, il y a également, en plus du plasma émis, des gouttelettes fondues de matériau de cathode éjectées par l'arc. Ces gouttelettes, appelées macroparticules, sont éjectées principalement sous de petits angles par rapport à la surface de cathode. Un autre avantage de la présente invention, par comparaison aux cathodes à arc planaires et cylindriques de la technique antérieure, est qu'une partie importante de ces macroparticules peut être bloquée de façon à ne pas atteindre le substrat par une structure d'anode ou d'écrans s'étendant vers l'extérieur depuis les côtés de la surface d'évaporation. Pour une cathode étroite, un écran latéral relativement court permet une réduction importante des macroparticules avec un blocage minimal de matériau vaporisé. Par exemple, dans un système de revêtement ayant des substrats agencés

selon un cercle autour de la cathode, comme décrit ci-

dessous, une cathode d'évaporation par arc selon la présente invention s'est avérée expérimentalement réduire le nombre de macroparticules noyées dans un revêtement de nitrure de zirconium au moins d'un facteur de 3 comparativement à une cathode d'évaporation par arc

cylindrique standard du commerce de taille similaire.

Les substrats devant être revêtus ou implantés peuvent, par exemple, être montés en un agencement circulaire rotatif autour de la cathode et le long de sa longueur, ou sur un agencement de broches avec rotation "planétaire" du composé. L'émission de matériau depuis les deux côtés de la cathode réalise, autour de l'agencement de substrats, une couverture plus uniforme que celle pouvant être obtenue par utilisation d'un magnétron planaire unique de l'état de la technique. Ceci peut être avantageux, par exemple, dans le cas d'un dépôt de revêtement réactif, dans lequel il est souhaitable que les conditions réactionnelles soient aussi uniformes que possible autour de l'agencement de substrats afin d'obtenir des propriétés uniformes (telles que la couleur). Diverses autres dispositions de substrats apparaîtront de façon évidente à l'homme du métier. Par exemple, dans un système ayant un mouvement de substrats linéaire, la distribution d'émission sur deux côtés de la présente invention permet de revêtir simultanément deux rangées parallèles de substrats, une sur chaque côté de

la cathode.

FPar conséquent, un objectif de la présente invention est de proposer une érosion et une émission de vapeur uniformes dans deux directions opposées sur des cathodes allongées, permettant un dépôt ou une implantation ionique uniformes sur de larges zones pour une grande variété de configurations de substrats. D'autres objectifs sont de permettre un fonctionnement en cathode soit de pulvérisation soit d'évaporation par arc par un choix approprié de la force du champ magnétique et des moyens de confinement latéral, d'éliminer toute nécessité d'une commande dynamique de point d'arc, de réduire le nombre de macroparticules émises par une cathode d'évaporation par arc, et d'obtenir une utilisation élevée du matériau de cathode dans une configuration soit

d'évaporation par arc soit de pulvérisation cathodique.

Brève Description des Dessins

La Figure 1 est une vue en perspective d'une cathode de magnétron selon la présente invention utilisant deux bobines d'électro-aimant, montrant les orientations relatives de la surface évaporable, de la composante de champ magnétique parallèle, et de la distribution d'émission de vapeur; la Figure 2 est une vue de dessus en coupe transversale des lignes de champ magnétique produites par les bobines d'électro-aimant; la Figure 3 est une vue en coupe transversale d'un mode de réalisation de la présente invention, dans lequel le champ magnétique est généré par des aimants permanents ayant une direction d'aimantation parallèle à la surface évaporable; la Figure 4 est une vue en perspective des moyens de génération de champ magnétique du mode de réalisation de la Figure 3; la Figure 5 est une vue en coupe transversale d'un autre mode de réalisation de la présente invention, dans lequel le champ magnétique est généré par des aimants permanents ayant une direction d'aimantation perpendiculaire à la surface évaporable; la Figure 6 est un croquis en perspective des moyens de génération de champ magnétique du mode de réalisation de la Figure 5; la Figure 7 est un tracé représentant les lignes de champ magnétique produites par la configuration d'aimants et de pôles de la Figure 3; la Figure 8 est un tracé représentant les lignes de champ magnétique produites par la configuration d'aimants et de pôles de la Figure 5; la Figure 9 est une disposition pour revêtement ou implantation ionique dans laquelle un agencement de substrats tourne autour d'une cathode centrale de la présente invention; et la Figure 10 est une disposition pour revêtement ou implantation ionique dans laquelle deux rangées de substrats se déplacent linéairement sur les deux côtés

d'une cathode de la présente invention.

Description des Modes de Réalisation Préférés

La Figure 1 montre une vue simplifiée d'une cathode de magnétron selon la présente invention, comprenant une barre pratiquement rectangulaire 1 avec une surface évaporable 2 s'enroulant autour de la périphérie (y compris les surfaces opposées correspondantes, non visibles sur la vue en perspective). Des bobines d'électro-aimant 3 et 4 sont disposées coaxialement sur chaque côté de la barre de cathode 1, leur axe commun étant parallèle à tous les segments de la surface

évaporable 2 et perpendiculaire à l'axe long de la barre.

Les petites flèches 5 indiquent la direction du champ magnétique le long de l'axe de bobines commun dû au courant dans la direction indiquée dans les bobines 3 et 4. Le champ magnétique le long de l'axe est parallèle à la totalité de la surface évaporable 2 et perpendiculaire à l'axe long de la barre de cathode 1. Les grandes flèches 6 indiquent les directions de principe d'émission de vapeur, qui sont pratiquement perpendiculaires à la surface évaporable 2, en divers points autour de la cathode. Pour les cathodes longues, la majeure partie de la vapeur est émise dans deux directions opposées perpendiculaires à l'axe long de la cathode. Des éléments latéraux 7 sont disposés au voisinage des côtés non évaporables de la barre de cathode 1, qui sont les deux côtés parallèles de la barre 1 qui ne font pas partie de la surface évaporable 2. Les éléments latéraux 7 réalisent un confinement latéral de la décharge de plasma au niveau des bords de la surface évaporable, et peuvent comprendre des plaques isolantes ou métalliques, comme décrit ci- dessous. On peut utiliser des moyens conventionnels de montage, refroidissement par eau, écran, et isolation électrique, mais ils ne sont pas représentés. La cathode 1 est raccordée à la sortie négative d'une alimentation en énergie de décharge de plasma 8, qui peut avoir des caractéristiques appropriées pour des décharges soit par arc soit par pulvérisation cathodique, comme décrit ci-dessus. La borne positive de l'alimentation de décharge 8 est raccordée à une anode 22, qui peut être une chambre à vide métallique mise à la masse ou une structure séparée qui peut ou non être mise à la masse. Le courant dans les bobines 3 et 4 peut être délivré par une alimentation en énergie de bobines 15 raccordée aux bornes 9 et 10 des bobines, les bornes de bobine 11 et 12 étant raccordées ensemble. D'une autre façon (raccordements non représentés), le courant de bobines peut être délivré par raccordement de la borne de bobine 9 à la masse (ou à une anode), et de la borne 10 à la sortie positive d'une alimentation de décharge 8 (ou réciproquement), de telle sorte que le courant de décharge venant de l'alimentation de décharge 8 circule aussi dans les bobines 3 et 4. Les bobines 3 et 4 peuvent être blindées contre le plasma de décharge à l'intérieur ou à l'extérieur de la chambre à vide, ou bien peuvent être exposées au plasma à l'intérieur de la chambre à

vide et donc former une partie de l'anode de la décharge.

Dans un autre mode de réalisation (raccordements non représentés), les bobines 3 et 4 sont situées à l'intérieur de la chambre à vide, exposées au plasma, et

fonctionnent comme une anode unique pour la décharge.

Dans ce mode de réalisation, les bornes de bobine 10 et 11 sont raccordées ensemble, tout comme les bornes de bobine 9 et 12, qui sont aussi raccordées à la sortie positive de l'alimentation de décharge 8. Le courant d'électrons collecté par l'anode circule par conséquent dans les deux enroulements 3 et 4 jusqu'à la borne positive de l'alimentation de décharge 8, générant un

champ magnétique comme indiqué par les petites flèches 5.

Dans cette configuration, il peut être souhaitable de mettre temporairement à la masse les bobines 3 et 4 afin

de faciliter le démarrage de la décharge de plasma.

La Figure 2 montre un tracé des lignes de flux magnétique dans une coupe transversale (vue de dessus) de l'agencement de cathode et de bobines de la Figure 1. La direction de circulation du courant est vers l'intérieurde la page dans les conducteurs 3a et 4a et vers l'extérieur de la page dans les conducteurs 3b et 4b. Une cathode peut généralement fonctionner avec un courant de bobine circulant dans l'une ou l'autre direction. Les petites flèches 5 montrent la direction des lignes de flux aux emplacements indiqués, correspondant aux petites flèches de la Figure 1. Les lignes de flux dans les régions 13 au- dessus de la surface évaporable 2 sont pratiquement parallèles à la surface 2, mais sont légèrement arquées de façon convexe du fait de la présence additionnelles de composantes de champ magnétique perpendiculaires à la surface 2, comme décrit ci-dessous. Le degré de cintrage, et, par conséquent, le degré de confinement latéral magnétique de la décharge de plasma, peuvent être commandés par la taille et l'emplacement des bobines, des bobines plus grandes et plus éloignées engendrant un moindre cintrage, et des bobines plus petites et moins éloignées engendrant davantage de cintrage. Le courant de bobine et le nombre de spires de bobine peuvent être choisis de façon à réaliser la force de champ souhaitée, en fonction des moyens procurant le courant de bobine. Par exemple, un courant de 250 A dans les bobines à 4 spires 3 et 4 de la Figure 2 va réaliser une composante de champ parallèle d'environ 40 Gauss à la surface de cathode, tandis qu'un courant de 20 A dans des bobines 3 et 4 ayant 500 spires chacune devrait réaliser une composante de champ

parallèle d'environ 400 Gauss.

Les éléments latéraux 7 peuvent faire saillie d'une distance d de zéro ou plus au-dessus de (à l'extérieur à partir de) la surface, et peuvent avoir, en regard de la surface évaporable 2, des parois latérales 14, qui s'éloignent en étant inclinées d'un angle a de zéro ou

plus par rapport à la perpendiculaire à la surface.

Divers modes de réalisation d'éléments latéraux 7 peuvent

être employés dans le cadre de la présente invention.

Dans un mode de réalisation préféré d'une cathode d'évaporation par arc, des plaques isolantes (par exemple en nitrure de bore) sont placées en contact avec les deux extrémités de la surface évaporable 2 pour empêcher l'éloignement d'un point d'arc par rapport à la surface évaporable 2. Les plaques isolantes peuvent être affleurantes à la surface évaporable (c'est-à-dire d = 0) ou peuvent s'étendre sur une distance de plusieurs millimètres ou plus hors de la surface évaporable. Dans un autre mode de réalisation préféré d'une cathode à arc, les éléments latéraux 7 comprennent des plaques métalliques en contact avec les deux bords de la surface évaporable 2. Les plaques peuvent comprendre, par exemple, le matériau de cathode lui- même, un autre métal tel que de l'acier inoxydable, un matériau magnétiquement perméable ou, de préférence, un matériau ayant une tension de décharge d'arc supérieure à celle de la surface évaporable, et elles peuvent, de préférence, faire saillie d'une distance d de plusieurs millimètres ou plus au-dessus de la surface évaporable autour de toute sa périphérie. Des matériaux ayant des tensions élevées de décharge d'arc comprennent des métaux

réfractaires tels que le molybdène et le tantale.

L'élément saillant 7 peut aussi avoir, de préférence, un angle de paroi a de 20 degrés ou plus, formant ainsi des angles aigus entre les lignes de champ magnétique et les parois latérales saillantes des éléments 7. Un point d'arc, qui se déplace sur la paroi latérale angulée, va par conséquent avoir tendance à être repoussé sur la surface évaporable par interaction avec le champ magnétique. Dans un autre mode de réalisation d'une cathode à arc, des plaques métalliques électriquement mises à la masse ou isolées sont disposées au voisinage des deux bords à une distance d'environ 1 mm ou plus, afin d'éteindre les arcs s'éloignant de la surface évaporable 2 ou de repousser le point d'arc au moyen de courants de Foucault. Un mode de réalisation préféré d'une cathode de pulvérisation emploie des éléments latéraux métalliques 7 qui font saillie d'une distance d de plusieurs millimètres ou plus au-dessus de la surface évaporable, ayant des parois qui peuvent être inclinées d'un angle a de zéro à environ 70 degrés. Les éléments latéraux peuvent être composés du matériau de cathode ou d'un autre matériau électriquement conducteur. Les parois latérales saillantes servent dans ce cas à empêcher la diffusion du plasma de pulvérisation cathodique le long des lignes de champ magnétique hors de la surface évaporable 2. Dans un autre mode de réalisation préféré d'une cathode de pulvérisation, les éléments latéraux 7 peuvent comprendre des plaques métalliques disposées au voisinage des deux bords à une distance d'environ 1 mm ou plus et faisant saillie d'une distance d de plusieurs

millimètres ou plus au-dessus de la surface évaporable.

Les plaques peuvent être électriquement flottantes ou polarisées sous une tension intermédiaire entre la cathode et l'anode, et peuvent constituer une partie de l'enceinte de cathode ou des structures de pôles magnétiques. Les parois latérales saillantes servent aussi, dans ce cas, à empêcher la diffusion du plasma de pulvérisation cathodique le long des lignes de champ

magnétique hors de la surface évaporable 2.

En plus ou à la place des moyens de confinement latéral employant des éléments latéraux 7, le confinement latéral d'une pulvérisation cathodique ou d'une décharge par arc peut être réalisé au moyen d'un tunnel magnétique en arc convexe et en boucle fermée s'enroulant autour de la périphérie de la barre rectangulaire au-dessus de la surface évaporable. La forme arquée du tunnel magnétique peut être décrite comme étant due à l'addition de composantes de champ magnétique perpendiculaires à la composante parallèle précédemment décrite, produisant une courbure convexe nette du champ dans la région au-dessus de la surface évaporable. Les composantes de champ perpendiculaires produisent des forces latérales sur le plasma de pulvérisation cathodique ou le point d'arc, en le poussant vers le centre de la piste d'érosion à partir des deux côtés. Des composantes perpendiculaires plus fortes conduisent à davantage de courbure de champ et à des forces de confinement latéral plus fortes. La formation d'une rainure d'érosion étroite dans la cathode peut être empêchée par l'utilisation d'un champ

magnétique, qui change la courbure de l'état convexe au-

dessus de la surface de cathode à un état concave sous la surface (à l'intérieur du matériau de cathode), comme le décrit le brevet US 4 892 633 (Welty) et comme le montrent les Figures 7 et 8 de la présente demande. Les composantes de champ magnétique perpendiculaires peuvent être générées par une configuration et une disposition appropriées des mêmes moyens de génération de champ magnétique que ceux qui produisent la composante de champ magnétique parallèle à la surface évaporable. Des programmes du commerce pour la modélisation magnétique par éléments finis, tels que "Maxwell" de la société "Ansoft Corporation" (Pittsburgh, PA) présentent une aptitude convenable pour la conception d'un dessin de cathode. La Figure 3 montre une vue en coupe transversale d'un mode de réalisation préféré de la présente invention, dans lequel des éléments de cathode remplaçables 1 ayant des surfaces évaporables 2 sont montés autour de la périphérie d'un bloc de montage 15, comprenant une barre rectangulaire avec des canaux de refroidissement par eau 16 et des joints toriques 17. Les éléments latéraux 7 ayant des parois latérales 14 sont disposés autour des deux bords de la surface évaporable 2, et font saillie d'une distance d'au moins environ 2 mm et mieux encore d'environ 5 à 10 mm au- dessus de la surface évaporable autour de toute sa périphérie. Les éléments 7 peuvent aussi, de préférence, avoir un angle de paroi (a sur la Figure 2) de 20 degrés ou plus par rapport à la perpendiculaire. Dans le cas d'une cathode à arc, le matériau des éléments latéraux 7 peut comprendre, par exemple, le matériau de cathode lui-même, un autre métal, un matériau isolant, un matériau magnétiquement perméable, ou, de préférence, un métal ayant une tension de décharge d'arc supérieure à celle du matériau de surface évaporable. Dans le cas d'une cathode de pulvérisation, les éléments latéraux 7 peuvent être constitués du même matériau que la cathode ou d'un autre matériau électriquement conducteur. Les éléments de cathode 1 sont maintenus sur le bloc de montage 15 par des pinces 23 utilisant des vis non représentés. Les moyens de génération de champ magnétique comprennent des aimants latéraux 18 et un aimant central 19, des pièces polaires magnétiquement perméables latérales 20 et des

pièces polaires magnétiquement perméables centrales 21.

Les aimants 18 et 19 ont une aimantation orientée parallèlement aux surfaces évaporables 2 dans les directions indiquées par les flèches à l'intérieur des blocs d'aimant. Une anode 22 est disposée au voisinage des bords de la surface évaporable 2. On peut utiliser des moyens conventionnels de montage, raccordement,

blindage et isolation mais ils ne sont pas représentés.

La Figure 4 montre une vue en perspective des aimants et pièces polaires du mode de réalisation de la Figure 3. Des aimants latéraux 18 sont montés autour des bords de pièces polaires perméables latérales 20. Des aimants centraux 19 sont montés entre des segments de pièces polaires perméables centrales 21, qui sont disposées entre les pièces polaires latérales 20. Les aimants 18 et 19 et les pièces polaires 20 et 21 forment ensemble un circuit magnétique ayant un espace interpolaire entre les aimants 18 sur les côtés opposes

de la surface évaporable 2 représentée sur la Figure 3.

Un flux magnétique est généré de part et d'autre de l'espace interpolaire entre les faces opposées des aimants 18, comme le montre la Figure 7. Des éléments de cathode 1 sont disposés à l'intérieur de l'espace interpolaire de telle sorte que le flux généré dans l'espace interpolaire passe sur la totalité des surfaces évaporables 2, y compris les extrémités, réalisant une composante de champ magnétique parallèle aux surfaces évaporables 2 autour de toute la périphérie de la cathode. Les pièces polaires centrales 21 traversent le centre du bloc de montage 15 (Figure 3) et raccordent magnétiquement les deux pièces polaires latérales 20 afin de terminer le circuit magnétique et de réaliser un "trajet de retour" pour le flux magnétique. Les aimants 18 fournissent la majorité du champ magnétique à l'intérieur de l'espace interpolaire, tandis que les aimants 19 servent principalement à influencer la forme du champ à l'intérieur de l'espace. Les pièces polaires centrales 21 peuvent être fabriquées en sections séparées multiples le long de la longueur de la cathode, comme le montre la Figure 4, afin de préserver l'intégrité

mécanique du bloc de montage 15.

La Figure 5 montre une vue en coupe transversale d'un autre mode de réalisation préféré de la présente invention, dans lequel la cathode comprend une barre rectangulaire 1 ayant une surface évaporable 2. Les blocs de montage 15 ayant des canaux à eau 16 et des joints toriques 17 sont disposés sur les côtés non évaporables de la barre 1 et sont pincés en contact étanche par des moyens conventionnels non représentés pour assurer le refroidissement de la cathode. Des éléments latéraux 7 sont disposés autour des bords de la surface évaporable 2, et peuvent comprendre des matériaux isolants ou métalliques, comme ceci est mentionné quant aux Figures 2 et 3. Des moyens de génération de champ magnétique comprennent des aimants latéraux 18 et des pièces polaires magnétiquement perméables centrales 21. Les aimants 18 ont une aimantation orientée perpendiculairement aux surfaces évaporables 2, comme indiqué par les flèches. Les pièces polaires centrales 21 peuvent être fabriquées en sections séparées multiples le long de la longueur de la cathode, comme le montre la Figure 6, afin de préserver l'intégrité mécanique de la barre de cathode 1. Une anode 22 est disposée le long des bords en s'étendant vers l'extérieur à partir de la surface évaporable 2. On peut utiliser des moyens conventionnels de montage, raccordement, blindage et

isolation, mais ceux-ci ne sont pas représentés.

La Figure 6 montre une vue en perspective des aimants et pièces polaires du mode de réalisation de la Figure 5. Les aimants 18 sont montés autour de la périphérie de la pièce polaire centrale 21 sur les côtés opposés de la barre de cathode 1. Les aimants 28, ayant une aimantation perpendiculaire à la surface évaporable sur l'extrémité de la barre de cathode, sont disposés sur les pièces polaires 21 aux extrémités de la cathode, afin de générer une composante de champ parallèle sur la surface évaporable au niveau des extrémités. Les aimants 18 et les pièces polaires 21 forment ensemble un circuit magnétique ayant un espace interpolaire entre les aimants 18 sur les côtés opposés de la surface évaporable 2. Un flux magnétique est généré de part et d'autre de l'espace interpolaire entre les faces opposées des aimants 18, comme le montre la Figure 8. La barre de cathode 1 est située à l'intérieur de l'espace interpolaire de sorte que le flux généré dans l'espace interpolaire passe sur la totalité de la surface évaporable 2, y compris les extrémités, réalisant une composante de champ magnétique parallèle aux surfaces évaporables 2 autour de toute la périphérie de la cathode. Les pièces polaires centrales 21 traversent le centre de la barre de cathode 1 et raccordent magnétiquement les aimants 18 sur les côtés opposés de la cathode, afin de terminer le circuit magnétique et de réaliser un "trajet de retour" pour le

flux magnétique.

Les Figures 7 et 8 montrent des tracés représentant les coupes transversales du champ magnétique généré par la structure d'aimants et de pôles des Figures 3 et 5, respectivement. En référence maintenant aux deux Figures 7 et 8, les lignes de flux magnétique dans la région 30 proche de la surface évaporable 2 sont, de façon prédominante, parallèles à la surface évaporable 2 et perpendiculaires à l'axe long de la cathode. Le champ magnétique est arqué de façon convexe dans la région 31 au-dessus de la surface évaporable et arqué de façon concave dans la région 32 sous la surface évaporable à l'intérieur du volume de cathode, afin de réaliser un confinement latéral magnétique de la décharge de plasma au-dessus de la surface évaporable tout en empêchant la formation d'une rainure d'érosion étroite quand le matériau de cathode est vaporisé. La force du champ magnétique peut être commandée par la sélection du matériau d'aimant et de l'épaisseur "t" de l'aimant (dans le sens de l'aimantation). Par exemple, dans les configurations des deux Figures 7 et 8, des aimants céramiques de qualité 8 ayant une épaisseur de 3 mm vont réaliser une composante de champ parallèle d'environ 50 Gauss sur une largeur de 7,5 cm de la surface évaporable, alors que des aimants en néodyme de qualité 35 ayant une épaisseur de 10 mm vont réaliser une composante de champ parallèle d'environ 500 Gauss. Des aimants de ce type peuvent être obtenus, par exemple, auprès de la société

"Magnet Sales, Inc." (Los Angeles, CA).

La Figure 9 montre une configuration pour dépôt de revêtement ou implantation ionique, dans laquelle on a disposé une multiplicité de broches de montage de substrat 36 autour d'une cathode centrale 35 selon la présente invention. Les broches de montage 36 peuvent comprendre des moyens pour soutenir un certain nombre de

substrats plus petits devant être revêtus ou implantés.

Les flèches 6 indiquent les directions d'émission de vapeur depuis la cathode 35. La totalité de l'agencement de substrats peut tourner autour de la cathode 35 pour permettre une couverture uniforme. Les substrats individuels 36 peuvent aussi tourner autour de leurs propres axes pour améliorer l'uniformité ou augmenter la zone de montage de substrat. Diverses autres configurations sont possibles dans le cadre de la présente invention. Par exemple, la Figure 10 montre une configuration pour dépôt de revêtement ou implantation ionique dans laquelle deux flux d'alimentation de substrats 36 se déplacent linéairement et passent en regard d'une cathode centrale 35 de la présente invention. Les substrats peuvent se déplacer de façon continue ou intermittente et peuvent aussi tourner sur leurs propres axes pour améliorer l'uniformité ou augmenter la zone de montage de substrat. Dans un autre mode de réalisation, un assemblage de cathode et d'anode tel que celui représenté sur la Figure 3 peut être utilisé pour revêtir l'intérieur d'un tuyau ou tube, avec une rotation relative entre la cathode et le tuyau pour obtenir une couverture uniforme. On peut ainsi obtenir une teneur en macroparticules dans les revêtements internes de tuyau déposés par arc plus faible que celle pouvant être obtenue par l'utilisation d'une cathode à

arc cylindrique.

De multiples cathodes en des matériaux évaporables identiques ou différents peuvent être placées à l'intérieur de l'agencement de substrats afin d'augmenter le taux de vaporisation total ou de déposer ou implanter des alliages mixtes ou des structures en couches multiples. La cathode de la présente invention convient bien à des agencements côte à côte puisque la surface évaporable peut être rendue bien plus étroite que ce qui est possible pour une cathode de magnétron planaire, réalisant, par conséquent, un assemblage de cathodes plus compact et davantage de chevauchement des distributions d'émission. Il peut être avantageux d'utiliser des cathodes tant de pulvérisation qu'à arc dans un système à cathodes multiples. Par exemple, un revêtement pulvérisé peut être déposé en premier, suivi d'un revêtement évaporé par arc, ou vice-versa. Dans le cas o on réalise un alliage de certains matériaux, il peut être souhaitable de faire fonctionner une cathode (par exemple en aluminium) à titre de cathode de pulvérisation pour éviter une génération excessive de macroparticules, tout en faisant fonctionner l'autre cathode (par exemple en titane) à titre de cathode d'évaporation par arc pour obtenir les avantages d'une ionisation et d'une réactivité renforcées. Le montage côte à côte de multiples cathodes peut nécessiter un ajustement de l'orientation ou des forces des pôles magnétiques pour

compenser l'interaction magnétique entre cathodes.

Dans le cas d'une évaporation par arc, la façon d'attacher les câbles d'énergie à la cathode peut avoir un effet sur l'uniformité d'érosion de la cathode. Des courants d'arc de plusieurs centaines d'ampères à l'intérieur des câbles et de la cathode elle-même génèrent des champs magnétiques qui peuvent affecter le mouvement des points d'arc sur la surface évaporable. Pour des cathodes d'évaporation par arc de la présente invention, il est généralement souhaitable de réaliser des raccordements d'énergie de façon symétrique sur les deux côtés non évaporables de la cathode. Les câbles d'énergie peuvent être acheminés symétriquement le long des côtés de la cathode afin d'obtenir une annulation

maximale des champs magnétiques auto-produits.

Bien que des modes de réalisation particuliers de la présente invention aient été présentés et décrits, diverses modifications de ceux-ci apparaîtront de façon évidente à l'homme du métier. Par conséquent, il n'est pas envisagé que l'invention soit limitée aux modes de réalisation décrits. L'expression "pratiquement rectangulaire", par référence à la forme d'une section transversale d'une cathode de la présente invention, doit être comprise comme englobant des variantes de la forme globale dues aux moyens de montage, aux isolateurs, etc, et des variantes du profil de la surface évaporable qui peuvent être souhaitables pour améliorer le confinement latéral de la décharge de plasma ou influencer l'érosion

ou la distribution d'émission.

Claims

REVENDICATIONS

1. Cathode de pulvérisation ou d'évaporation par arc ayant la forme d'une barre (1) de section transversale pratiquement rectangulaire, la longueur de ladite barre étant supérieure à une dimension quelconque de ladite section transversale rectangulaire; la surface extérieure de ladite cathode ayant quatre côtés et deux extrémités; lesdits quatre côtés comprenant une première paire de côtés parallèles et une deuxième paire de côtés parallèles; ladite cathode comprenant: une surface évaporable (2) comprenant au moins un matériau devant être vaporisé, ladite surface évaporable étant définie par les deux éléments de ladite première paire de côtés parallèles et les deux dites extrémités de ladite cathode, ladite surface évaporable ayant deux bords, chaque bord étant défini par l'intersection de ladite surface évaporable avec l'un des côtés de ladite deuxième paire de côtés parallèles; des moyens de génération de champ magnétique pour établir un champ magnétique au voisinage de ladite surface évaporable (2), ledit champ magnétique étant représenté par des lignes de flux magnétique, ledit champ magnétique ayant, sur toute ladite surface évaporable, une composante qui est parallèle à ladite surface évaporable et perpendiculaire à ladite deuxième paire de côtés parallèles de ladite cathode; ledit champ magnétique fonctionnant de manière à diriger un plasma de pulvérisation cathodique ou au moins un point de décharge d'arc sur ladite surface évaporable dans un trajet en boucle fermée autour de la périphérie de ladite cathode, de telle sorte que ledit matériau devant être vaporisé J 0 soit vaporisé à partir de ladite surface évaporable; des moyens de confinement latéral fonctionnant de façon à confiner un plasma de pulvérisation cathodique ou au moins un point de décharge d'arc latéralement entre lesdits bords de ladite surface évaporable; ladite cathode fonctionnant de manière à émettre des vapeurs dudit matériau devant être vaporisé, lesdites vapeurs étant émises dans des directions pratiquement

perpendiculaires à ladite surface évaporable.

2. Cathode selon la revendication 1, dans laquelle ladite longueur de ladite cathode est au moins quadruple

d'une dimension quelconque de ladite section transversale.

3. Cathode selon la revendication 1, dans laquelle ladite longueur de ladite cathode est au moins décuple

d'une dimension quelconque de ladite section transversale.

4. Cathode selon la revendication 1, dans laquelle la densité de flux de ladite composante de champ

magnétique parallèle est de 1 à 100 Gauss.

5. Cathode selon la revendication 1, dans laquelle la densité de flux de ladite composante de champ

magnétique parallèle est de 100 à 1000 Gauss.

6. Cathode selon la revendication 1, dans laquelle la densité de flux de ladite composante de champ

magnétique parallèle est de 400 à 2000 Gauss.

7. Cathode selon la revendication 1, dans laquelle lesdits moyens de génération de champ magnétique comprennent au moins une bobine d'électro-aimant ayant un axe central, ladite bobine fonctionnant de façon à générer un champ magnétique ayant des lignes de flux pratiquement parallèles audit axe central dans au moins une région centrale de ladite bobine, ladite bobine étant disposée de telle sorte que ledit axe central soit I perpendiculaire à ladite deuxième paire de côtés parallèles de ladite cathode et de telle sorte que la totalité de ladite surface évaporable soit située à

l'intérieur de ladite région centrale.

8. Cathode selon la revendication 1, dans laquelle lesdits moyens de génération de champ magnétique comprennent au moins deux bobines (3, 4) d'électro-aimant ayant chacune un axe central; lesdites bobines étant disposées coaxialement sur deux côtés de ladite cathode de telle sorte que lesdits axes centraux soient perpendiculaires à ladite deuxième paire de côtés parallèles de ladite cathode, lesdites bobines fonctionnant de façon à générer un champ magnétique ayant une composante parallèle à ladite surface évaporable sur

la totalité de ladite surface évaporable.

9. Cathode selon la revendication 1, dans laquelle lesdits moyens de génération de champ magnétique comprennent une multiplicité d'aimants permanents montés sur des pièces polaires magnétiquement perméables, lesdites pièces polaires comprenant au moins deux pièces polaires latérales et au moins une pièce polaire centrale, lesdites pièces polaires latérales étant disposées pratiquement parallèlement à ladite deuxième paire de côtés parallèles de ladite cathode et sur chaque côté de ladite surface évaporable, lesdites pièces polaires centrales étant disposées entre lesdites pièces polaires latérales et traversant au moins un trou ménagé au travers de ladite cathode, ledit trou étant pratiquement perpendiculaire à ladite deuxième paire de côtés parallèles et n'étant en intersection avec aucune partie de ladite surface évaporable; lesdits aimants permanents comprenant au moins deux jeux d'aimants, au moins l'un desdits jeux d'aimants étant monté de manière adjacente à ladite surface évaporable sur chacune desdites pièces polaires latérales, la direction d'aimantation desdits aimants étant perpendiculaire auxdites pièces polaires latérales et parallèle à ladite surface évaporable; lesdits aimants de chacun desdits jeux étant disposés sur ladite pièce polaire latérale selon un agencement entourant la périphérie de ladite surface évaporable; lesdits aimants et pièces polaires formant un circuit magnétique ayant un espace interpolaire pratiquement parallèle à ladite surface évaporable et s'étendant sur la totalité de celle-ci, ladite pièce polaire centrale offrant au flux magnétique généré dans ledit espace interpolaire, un trajet de retour entre lesdites pièces polaires latérales, ledit circuit magnétique fonctionnant de facon à générer un champ magnétique à l'intérieur dudit espace interpolaire, ledit champ magnétique ayant une composante parallèle à ladite surface évaporable en chaque point sur ladite surface évaporable.

10. Cathode selon la revendication 1, dans laquelle lesdits moyens de génération de champ magnétique comprennent une multiplicité d'aimants permanents montés sur au moins une pièce polaire centrale magnétiquement perméable, ladite pièce polaire étant disposée pratiquement parallèlement à ladite surface évaporable et passant par au moins un trou traversant ladite cathode, ledit trou étant pratiquement perpendiculaire à ladite deuxième paire de côtés parallèles et n'étant en intersection avec aucune partie de ladite surface évaporable; lesdits aimants permanents comprenant au moins deux jeux d'aimants, au moins l'un desdits jeux d'aimants étant monté autour de la périphérie de ladite pièce polaire centrale sur les côtés opposés de ladite cathode et adjacent à chacun des côtés de ladite deuxième paire de côtés parallèles, la direction d'aimantation desdits aimants étant parallèle à ladite deuxième paire de côtés parallèles et mutuellement opposée entre les jeux d'aimants sur les côtés opposés de ladite cathode; lesdits aimants et pièces polaires formant un circuit magnétique ayant un espace interpolaire entre lesdits jeux d'aimants sur les côtés opposés de ladite cathode, ladite pièce polaire centrale réalisant un trajet de retour entre lesdits aimants pour le flux généré dans ledit espace interpolaire, ledit circuit magnétique fonctionnant de façon à générer à l'intérieur dudit espace interpolaire un champ magnétique ayant une composante parallèle à ladite surface évaporable sur la

totalité de ladite surface évaporable.

11. Cathode de pulvérisation ou d'évaporation par arc selon la revendication 1, dans laquelle lesdits moyens de confinement latéral comprennent des moyens magnétiques pour générer des composantes de champ magnétique perpendiculaires sur ladite surface évaporable, lesdites composantes perpendiculaires s'ajoutant à ladite composante parallèle pour produire une courbure nette dudit champ magnétique au voisinage de ladite surface évaporable, ladite courbure comprenant un tunnel arqué de façon convexe de lignes de flux magnétique dans la région située sur la totalité de ladite surface évaporable; ledit tunnel magnétique fonctionnant de façon à diriger un plasma de pulvérisation cathodique ou au moins un point de décharge d'arc sur ladite surface évaporable dans un trajet en boucle fermée autour de la périphérie de ladite cathode et à empêcher ledit plasma de pulvérisation cathodique ou ledit point d'arc de s'éloigner latéralement de ladite surface évaporable.

12. Cathode de pulvérisation selon la revendication 1, dans laquelle lesdits moyens de confinement latéral comprennent des saillies aux deux dits bords de ladite surface évaporable, lesdites saillies ayant des parois s'étendant vers l'extérieur depuis ladite surface évaporable et étant électriquement raccordées à ladite cathode; lesdites parois s'étendant sur une distance d'au moins environ 2 mm au-dessus de ladite surface évaporable; au moins une partie desdites lignes de flux magnétique au-dessus de ladite surface évaporable traversant lesdites parois; lesdites saillies fonctionnant de façon à empêcher un plasma de pulvérisation cathodique de diffuser latéralement en s'éloignant de ladite surface

évaporable le long desdites lignes de flux magnétique.

13. Cathode de pulvérisation selon la revendication 1, dans laquelle lesdits moyens de confinement latéral comprennent au moins deux électrodes latérales disposées adjacentes auxdits bords de ladite surface évaporable; lesdites électrodes ayant des parois s'étendant vers l'extérieur depuis ladite surface évaporable et étant électriquement isolées de ladite cathode; lesdites parois s'étendant sur une distance d'au moins environ 2 mm au-dessus de ladite surface évaporable; lesdites électrodes latérales étant électriquement flottantes ou électriquement polarisées sous une tension supérieure au potentiel de cathode; au moins une partie desdites lignes de flux magnétique au-dessus de ladite surface évaporable traversant lesdites parois; lesdites électrodes latérales fonctionnant de façon à empêcher un plasma de pulvérisation cathodique de diffuser latéralement en s'éloignant de ladite surface évaporable le long desdites lignes de flux magnétique.

14. Cathode d'évaporation par arc selon la revendication 1, dans laquelle lesdits moyens de confinement latéral comprennent des moyens isolants disposés de façon adjacente aux deux dits bords de ladite surface évaporable, lesdits moyens isolants fonctionnant de façon à empêcher les points de décharge d'arc de s'éloigner de ladite

surface évaporable.

15. Cathode d'évaporation par arc selon la revendication 1, dans laquelle lesdits moyens de confinement latéral comprennent des saillies aux deux dits bords de ladite surface évaporable, lesdites saillies ayant des parois s'étendant vers l'extérieur depuis ladite surface évaporable et étant électriquement raccordées à ladite cathode; lesdites parois s'étendant sur une distance d'au moins environ 2 numm au-dessus de ladite surface évaporable; au moins une partie desdites lignes de flux magnétique au- dessus de ladite surface évaporable traversant lesdites parois; lesdites saillies fonctionnant de façon à empêcher l'éloignement latéral

des points d'arc par rapport à ladite surface évaporable.

16. Cathode selon la revendication 1, comprenant un agencement bout à bout d'au moins deux barres rectangulaires d'au moins deux matériaux devant être vaporisés.

17. Cathode selon la revendication 1, comprenant des moyens de montage et des moyens formant élément évaporable, lesdits moyens formant élément évaporable comprenant une multiplicité d'éléments remplaçables montés autour de toute la périphérie desdits moyens de montage, lesdits éléments remplaçables comprenant au moins un matériau devant être vaporisé, ladite surface évaporable comprenant lesdits éléments remplaçables.

18. Cathode selon la revendication 17, dans laquelle lesdits éléments remplaçables comprennent au moins deux

matériaux différents devant être vaporisés.

19. Appareil de revêtement ou d'implantation ionique de substrats, comprenant une chambre à vide et des moyens de pompage, au moins une cathode selon la revendication 1, des moyens formant anode, des moyens d'alimentation en

énergie, et des moyens de montage de substrat.

20. Appareil selon la revendication 19, dans lequel lesdits moyens de montage de substrat comprennent une multiplicité de broches de montage, lesdites broches étant disposées selon un agencement circulaire autour de ladite cathode; ledit agencement circulaire de broches ayant des moyens pour tourner autour du centre de l'agencement; chacune desdites broches comportant des

moyens pour tourner autour de son propre axe.

21. Appareil selon la revendication 19, dans lequel lesdits moyens de montage de substrat comprennent une multiplicité de broches de montage, chaque dite broche comprenant des moyens pour monter une multiplicité de substrats devant être revêtus ou implantés; lesdites broches étant disposées selon au moins deux agencements linéaires, au moins l'un desdits agencements linéaires étant disposé en face de chaque côté de ladite première paire de côtés parallèles de ladite cathode; lesdits agencements linéaires ayant des moyens pour se déplacer dans une direction parallèle à ladite première paire de côtés parallèles et perpendiculaire à ladite longueur de ladite cathode; chacune desdites broches comportant des

moyens pour tourner autour de son propre axe.

22. Cathode de pulvérisation ou d'évaporation par arc ayant une section transversale pratiquement rectangulaire, la longueur de ladite cathode étant supérieure à une dimension quelconque de ladite section transversale rectangulaire, ladite cathode ayant quatre côtés et deux extrémités, lesdits quatre côtés comprenant une première paire de côtés parallèles et une deuxième

paire de côtés parallèles.

23. Cathode selon la revendication 22, dans laquelle ladite cathode comprend une surface évaporable comprenant au moins un matériau à vaporiser, ladite surface évaporable comprenant ladite première paire de côtés

parallèles et lesdites deux extrémités.

24. Cathode selon la revendication 23, dans laquelle ladite surface évaporable a deux bords, chaque bord étant défini par l'intersection de ladite surface évaporable avec l'un des côtés de ladite deuxième paire de côtés parallèles.

25. Cathode selon la revendication 24, qui comprend des moyens de confinement latéral pour confiner un plasma de pulvérisation cathodique ou au moins un point de décharge d'arc latéralement entre lesdits bords de ladite

surface évaporable.

26. Cathode selon la revendication 25, qui comprend des moyens de génération de champ magnétique pour établir un champ magnétique au voisinage de ladite surface évaporable, ledit champ magnétique étant représenté par des lignes de flux magnétique, ledit champ magnétique ayant une composante sur la totalité de ladite surface évaporable, qui est parallèle à ladite surface évaporable et perpendiculaire à ladite deuxième paire de côtés parallèles de ladite cathode, ledit champ magnétique fonctionnant de façon à diriger un plasma de pulvérisation cathodique ou au moins un point de décharge d'arc sur ladite surface évaporable dans un trajet en boucle fermée autour de la périphérie de ladite cathode, de telle sorte que ledit matériau devant être vaporisé

soit vaporisé à partir de ladite surface évaporable.