FR2778307A1 - Procede de densification d'un plasma - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de densification d'un plasma autour d'une cathode (C). De façon classique, le plasma est créé par ionisation des atomes d'un gaz basse pression présent au voisinage de la cathode. La présente invention se caractérisé en ce que :- on génère un champ magnétique (B) dont, au moins à l'intérieur d'un volume (30) contenant ladite cathode, les lignes de champs sont toutes parallèles entre elles et l'intensité est uniforme, en vue d'obtenir une usure totale de la cathode.

Description

La présente invention concerne un procédé de densification d'un plasma

autour d'une cathode.

La présente invention concerne également un magnétron et les utilisations d'un tel magnétron pour la pulvérisation cathodique et le décapage ou la décontamination. La pulvérisation cathodique est un procédé connu de traitement des surfaces, utilisé pour déposer en couches minces une substance provenant d'une cathode consommable. Le même principe peut également être utilisé pour décaper

une partie de la surface d'une pièce qui, dans ce cas, jouera le rôle de cathode.

Le principe de la méthode consiste à créer sous basse pression un plasma enveloppant la cathode. La cathode baigne dans une atmosphère de gaz rare basse pression. On porte la cathode à un certain potentiel ce qui provoque l'ionisation du gaz. Les atomes de gaz ionisés sont accélérés par le champ électrique E et

viennent heurter la surface de la cathode qui est, elle, portée à un potentiel négatif.

i15 Certains de ces atomes ionisés sont rétrodiffusés élastiquement mais, la plupart transmettent leur énergie à la cathode. On observe alors l'éjection d'atomes de la surface de la cathode. Les atomes éjectés viennent se déposer sur la pièce à recouvrir appelée substrat, située face à la surface d'éjection des atomes et à une

faible distance de celle-ci.

Selon ce procédé, on obtient des vitesses de dépôt de l'ordre de 0,01 gm/mn à 0,1 tm/mn. Ces vitesses sont néanmoins insuffisantes pour la production de revêtements ayant des épaisseurs de l'ordre de 1.tm à 10 gm utilisés

dans l'industrie.

Afin d'augmenter la vitesse de dépôt, on utilise un champ magnétique B destiné à densifier le plasma entre la cathode et le substrat. La présence d'un champ magnétique exerce sur les électrons libres existants dans le plasma et sur les atomes ionisés du plasma une force perpendiculaire à leur vitesse respective et perpendiculaire au champ magnétique B. Sous l'effet du champ magnétique B, les électrons se déplaçant de la cathode vers l'anode décrivent des trajectoires en spirale ce qui permet d'avoir plusieurs chocs d'ionisation successifs dans un espace

réduit et donc d'augmenter la densité du plasma.

Le plasma étant densifié dans un volume réduit à proximité de la cathode, la densité d'ions augmente dans ce volume, ce qui permet d'accroître le flux

bombardant la cathode et donc, l'éjection des atomes de la surface de la cathode.

En général, le champ magnétique B est créé par des moyens générateurs, placés sous une cathode plane. Ces moyens générateurs sont, par exemple, constitués d'aimants permanents qui créent, dans une zone limitée de l'espace, un champ magnétique dont les lignes de champ décrivent un tunnel en boucle fermée s'étendant dans un plan parallèle à la surface de la cathode. Ce champ réduit le temps nécessaire au dépôt mais les dépôts obtenus ont une épaisseur non uniforme, du fait de l'usure non uniforme de la cathode. De plus, un tel champ provoque une consommation localisée et donc une usure irrégulière de la surface

de la cathode.

En effet, la matière éjectée et pulvérisée sur le substrat, provient principalement de la zone de la surface de la cathode plane située sous les lignes de champ incurvées. Celle-ci présente donc, une usure en vallée, non uniformément répartie sur sa surface. La cathode doit donc être remplacée alors que, seulement 30% à 40% de sa matière a été consommée, ce qui est particulièrement pénalisant d'un point de vue économique, surtout quand le

matériau constitutif de la cathode est un matériau rare et coûteux.

Généralement, le reliquat de matériau résultant de l'érosion de la cathode est refondu, pour réaliser une nouvelle cathode. Néanmoins, cette étape de récupération du matériau constitutif de la cathode augmente le coût global du traitement. Lorsque la cathode n'est pas plane, il n'est pas toujours aisé d'y disposer des aimants susceptibles de créer à sa surface un champ magnétique B. De plus, un tel champ magnétique, créé par des aimants placés sous la cathode, ne peut pas être utilisé pour décaper toute sa surface. La surface susceptible d'être décapée étant elle-même déterminée par la forme du champ magnétique engendré à proximité de la cathode, elle est donc nécessairement limitée. Un déplacement progressif des aimants sous la cathode de façon à éroder progressivement toute sa surface ne garantit pas l'uniformité du décapage. En effet, dans le cas, par exemple, de la décontamination de pièces qui sont recouvertes entièrement ou partiellement d'une substance radioactive, le décapage doit permettre aussi d'éliminer tous les défauts de surface, c'est-à- dire, de faire disparaître les interstices superficiels susceptibles de contenir de la matière radioactive. Dans ce cas, la surface tout entière de la pièce doit être impérativement érodée sur une épaisseur d'environ 5 gtm à 10 gm, de façon à ce que la pièce puisse être stockée ou réutilisée sans risques de contamination pour l'environnement. La présente invention se propose de résoudre les problèmes techniques liés à l'art antérieur et notamment d'obtenir une usure uniforme et quasi totale de la cathode. Ce but est atteint gràce à un procédé de densification d'un plasma autour d'une cathode, le plasma étant créé par ionisation des atomes d'un gaz basse

pression présent au voisinage de la cathode.

Selon l'invention, on génère un champ magnétique dont, au moins à l'intérieur d'un volume contenant la cathode, les lignes de champs sont toutes parallèles entre elles et l'intensité est uniforme; le but du procédé selon la présente

invention étant d'obtenir une usure totale de la cathode.

On notera que l'expression "lignes de champ parallèles" englobe, à la fois, le cas o les lignes de champ sont rectilignes et le cas o les lignes de champ

forment des courbes quelconques.

La cathode étant, selon ce procédé, totalement enveloppée par les lignes de champ du champ magnétique B. toute la surface de la cathode est susceptible d'être érodée, contrairement aux procédés de l'art antérieur qui ne pouvaient éroder la surface de la cathode plane que dans une zone restreinte, délimitée par la

géométrie du champ magnétique B au voisinage de la cathode.

Les changements de cathode suite à son usure sont moins fréquents ce qui évite la pollution de l'enceinte contenant la cathode et qui, doit bien évidemment,

être ouverte à chaque changement de cathode.

Les impacts des atomes ionisés ayant lieu sur une surface de la cathode plus grande que dans l'art antérieur, on obtient des dépôts plus réguliers et plus uniformes. Les impacts des atomes ionisés sur la cathode provoquent l'échauffement de celle-ci. Dans le cas du procédé de l'art antérieur, la chaleur dégagée est surtout localisée au niveau de la zone la plus érodée. Le refroidissement traditionnel de la cathode, par fixation de la cathode sur un échangeur est donc relativement difficile. Dans le cas du présent procédé, la chaleur dégagée est répartie sur toute la surtface de la cathode ce qui permet un refroidissement plus efficace, en utilisant un simple échangeur qui peut être, par exemple, un échangeur plaque, dans le cas,

notamment, d'une cathode plane.

Avantageusement, on génère un champ magnétique dont les lignes de champ épousent les contours de la surface de ladite cathode, ce qui permet

d'obtenir une usure uniforme et presque totale de la cathode.

Avantageusement, on génère un champ magnétique B dont les lignes de champ sont rectilignes à l'intérieur du volume contenant la cathode. Les lignes de champ rectilignes sont particulièrement intéressantes dans le cas d'une cathode plane. Les lignes de champ étant alors toutes parallèles aux deux grandes surfaces planes de la cathode, l'usure de la cathode sera régulière et cette dernière pourra

ainsi être consommée quasi intégralement.

Dans le cas d'un décapage, celui-ci pourra être effectué très rapidement sur la totalité de la surface plane de la cathode et avec un contrôle précis de l'épaisseur de matière érodée. Ce type de décapage permet, par exemple, de préparer rapidement des pièces qui subiront ensuite un traitement ultérieur tel que par exemple un traitement du pulvérisation cathodique ou un traitement de dépôt PVD. Le champ magnétique peut ne présenter les caractéristiques requises qu'à l'intérieur d'un volume restreint adapté aux dimensions de la cathode. Ce volume

a, par exemple, une section de 100 cm2.

Néanmoins, comme cela sera expliqué par la suite, il est possible de générer un champ magnétique, présentant les caractéristiques désirées, dans un volume ayant au moins une section fermée, définissant la hauteur et la largeur du

volume, ce volume ayant une très grande longueur.

La largeur et la hauteur du volume dans lequel, selon l'invention, règne le champ magnétique possédant les caractéristiques requises, ne sont limitées que par les aspects pratiques du procédé. En imaginant de créer un champ magnétique sur une longueur très grande, on peut traiter des pièces très longues ou simultanément,

plusieurs pièces alignées à l'intérieur du volume o règne le champ magnétique.

Un autre objet de l'invention est un magnétron du type comprenant, de manière traditionnelle - une cathode baignée dans un gaz ionisé sous basse pression, formant un plasma et, - au moins un jeu de deux éléments magnétiques susceptibles de générer chacun un champ magnétique. De façon caractéristique, selon l'invention, les éléments magnétiques sont disposés de part et d'autre de la cathode, en opposition de polarité de telle sorte que les interactions mutuelles des champs magnétiques générés par les éléments magnétiques produisent, au moins dans un volume contenant ladite cathode, un champ magnétique résultant d'intensité uniforme et

présentant des lignes de champ parallèles entre elles.

Les éléments magnétiques peuvent être, par exemple, soit des bobines de type Helmholtz, des aimants permanents, des électro-aimants, ou une combinaison

d'un ou plusieurs de ces éléments magnétiques.

Le magnétron selon l'invention comporte une chambre à l'intérieur de laquelle est disposée la cathode à traiter. Les éléments magnétiques peuvent être disposés à l'intérieur ou à l'extérieur de cette chambre. Avantageusement, ils seront disposés à l'extérieur de ladite chambre, ce qui permet de les protéger d'éventuels dépôts parasites. De plus, les éléments magnétiques étant placés à l'extérieur de la chambre, la réalisation d'un magnétron selon la présente invention devient très facile il suffit en effet de disposer judicieusement des éléments

magnétiques appropriés autour d'une chambre quelconque.

De préférence, la paroi de la chambre constitue une anode.

De préférence, le magnétron selon l'invention, comporte une pluralité de jeux d'éléments magnétiques, disposés de façon à encadrer la cathode, en générant un champ magnétique résultant dont les lignes de champ épousent les contours de sa surface. En effet, en modifiant l'agencement des différents éléments magnétiques autour de la cathode et en faisant varier leur distance respective et/ou la distance les séparant de la cathode, il est possible de créer dans un espace limité, contenant la cathode, un champ magnétique d'intensité uniforme et dont les

lignes de champ épousent les contours de la cathode.

Selon une variante possible, les éléments magnétiques sont disposés de part et d'autre de la cathode, selon une configuration qui suit les contours de la cathode. Cette variante consiste donc à disposer lesdits éléments magnétiques de façon à ce qu'ils encadrent précisément les contours de la cathode. Les éléments magnétiques seront, par exemple, disposés selon deux lignes situées de part et d'autre de la cathode; chaque ligne épousant le profil de la face en regard de la

cathode.

Selon une variante possible, la surface des éléments magnétiques disposés en vis-à-vis d'au moins une partie de la surface de la cathode a la même que cette

partie de la surface de la cathode.

Selon la forme des contours de la cathode, la mise en place du dispositif selon l'invention peut être plus aisée lorsque l'on dispose d'éléments magnétiques possédant une face dont la surface est susceptible, lorsqu'elle est judicieusement

placée, d'épouser au moins partiellement les contours de la cathode.

Selon un mode de réalisation préféré, les éléments magnétiques comprennent au moins un jeu de deux aimants permanents ayant la forme de

barreaux.

Ce type d'aimants permanents permet en effet d'obtenir de façon simple et efficace, un champ magnétique ayant les caractéristiques requises selon la présente invention. Les aimants peuvent être disposés en vis à vis ou légèrement décalés l'un par rapport à l'autre. Leurs face en regard peuvent être également parallèles ou

décalées angulairement l'une par rapport à l'autre.

Selon une variante du mode de réalisation préféré de l'invention, les élément magnétiques comportent deux jeux de deux aimants permanents sous forme de barreaux, disposés selon les arêtes d'un parallélépipède rectangle et

s'étendant parallèlement entre eux, en vis-à-vis deux à deux.

Cette disposition particulière de deux jeux d'aimants permanents permet d'obtenir un champ magnétique qui présente localement les caractéristiques requises. Ce type de moyens générateurs de champ a l'avantage d'être peu coûteux, d'utiliser peu d'énergie et d'être relativement peu encombrant, par rapport à des

bobines ou des électroaimants traditionnels.

De préférence, la cathode comporte au moins une surface émissive plane.

Selon un perfectionnement du mode de réalisation préféré de la présente invention, le magnétron comporte en outre des moyens de régulation de la température de la cathode, comprenant un échangeur disposé sur une partie de la

surface de la cathode.

Un échangeur de type plaque, par exemple, permet d'évacuer de façon

efficace la chaleur dégagée par les impacts des ions sur la surface de la cathode.

De préférence, au moins une partie de la surface de la cathode et/ou de l'échangeur est revêtue d'un matériau à faible vitesse d'érosion. Le revêtement à faible vitesse d'érosion, c'est-à-dire à faible taux de pulvérisation, permet de protéger de l'usure, la partie de la surface de l'échangeur et/ou de la cathode sur

laquelle il est appliqué.

Par exemple, de façon avantageuse, le revêtement à faible vitesse d'érosion

contient principalement du carbone.

Le carbone est un matériau dont la vitesse d'érosion est assez faible, c'est-

à-dire qu'il sera difficilement érodé par les atomes de gaz ionisés percutant sa surface. Avantageusement, le magnétron de l'invention comporte, en outre, des moyens de protection de la cathode, comprenant une plaque isolée électriquement et disposée à une faible distance de cette dernière, de manière à diminuer le volume de plasma entre la cathode et la plaque, tout en permettant la circulation

des électrons.

La plaque a pour fonction de limiter l'espace situé à proximité de la partie à protéger tout en laissant passer les électrons. L'espace à proximité de la partie ainsi protégée étant restreint, les électrons ont un espace suffisant pour produire seulement un nombre restreint d'ionisations, ce qui limite la densité du plasma au voisinage de la plaque. En limitant l'érosion sur une partie seulement de la surface de la cathode, on limite évidemment le phénomène qui est responsable de l'érosion, c'est-à-dire

l'éjection des atomes à partir de cette surface.

La présence de tels moyens de protection peut se révéler très utile pour, par exemple, ne décaper qu'une partie de la cathode. Dans le cas d'une cathode non

protégée, l'éjection s'effectue donc dans un volume entourant toute la cathode.

Dans ces conditions, il n'est pas possible d'exercer le moindre contrôle sur la direction des atomes éjectés. Il est donc parfois avantageux de n'avoir qu'un flux d'éjection dans une région délimitée de l'espace. La pièce à revêtir étant, 1 5 avantageusement, placée à proximité de la cathode, dans la zone d'éjection des atomes, est ainsi plus efficacement traitée avec une consommation de matière moindre. Avantageusement, le magnétron de l'invention peut être utilisé pour la

pulvérisation cathodique des atomes de ladite cathode sur un substrat.

Les couches obtenues en utilisant le dispositif de la présente invention, ont, au moins, les mêmes qualités que celles obtenues par les procédés traditionnels de

l'art antérieur.

Le magnétron peut également être utilisé pour le décapage ou la

décontamination d'une pièce formant la cathode.

Dans les deux cas, pulvérisation cathodique ou décapage, on obtient un dépôt ou un décapage parfaitement reproductible. Le dépôt obtenu permet d'éviter

la plupart des reprises d'usinage.

L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront plus

clairement à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation

représenté à titre d'exemple non limitatif La description se réfère aux dessins

annexés sur lesquels: - la figure I représente un premier mode de réalisation de la présente invention; - la figure 2 représente un second mode de réalisation de la présente invention; - la figure 3 représente un troisième mode de réalisation de la présente invention; - la figure 4 représente un quatrième mode de réalisation de la présente invention; - la figure 5 représente la mise en oeuvre de l'invention selon le mode de

réalisation de la figure 4, avec une cathode plane.

Sur toutes les figures les éléments magnétiques sont représentés, ici, par des aimants permanents ayant la forme de barreaux. Néanmoins, il n'est pas exclu du contexte de la présente invention, d'utiliser des bobines de Helmholtz, des aimants électromagnétiques ou permanents, ou une combinaison de plusieurs de ces différents éléments magnétiques. Dans le cas des aimants permanents, leur forme n'est pas limitée à la forme de barreau ci-après représentée. Tous les aimants utilisés ne sont pas nécessairement identiques et, en particulier, les faces

en regard des aimants ne sont pas nécessairement planes et parallèles entre elles.

La figure 1 représente un mode de réalisation particulier de la présente

invention, mettant en oeuvre un seul jeu d'éléments magnétiques.

Sur la figure 1, les deux éléments magnétiques sont constitués par deux aimants permanents 10 et 20 placés en opposition et ayant chacun la forme d'un barreau. Chaque aimant 10, 20 est divisé selon sa longueur en deux zones représentant respectivement, un pole négatif et un pôle positif. Le champ magnétique créé entre les pôles de ces deux aimants 10 et 20 est tel que, dans une petite zone intercalaire 30, le champ magnétique présente des lignes de champ

rectilignes, parallèles entre elles et d'intensité uniforme.

La longueur des aimants n'étant pas limitée par des considérations techniques, il est possible, en utilisant des aimants de très grande longueur, de générer dans une zone 30 ayant elle-même une très grande longueur, un champ

magnétique tel que décrit précédemment.

La figure 2 représente un second mode de réalisation de la présente invention qui comporte une pluralité de jeux élémentaires de deux éléments magnétiques. Sur la figure 2, ces éléments magnétiques sont constitués par des aimants permanents 10, 20, 40, 50, 70, 80, 100 et 1 10, ayant chacun une forme de barreau. Ces aimants permanents sont placés, selon une première direction, en opposition deux à deux. C'est-à- dire que les aimants 10 et 20, formant un premier jeu, sont placés en opposition, de même les aimants 20 et 40, 40 et 50 sont tous placés en opposition deux à deux et disposés sur une même ligne L. Sur une ligne R, parallèle à la ligne L précédemment décrite, sont disposés les aimants 70, 80, 100 et 110, placés deux à deux, en opposition de polarité, et en regard des aimants disposés sur la ligne L. Chaque aimant de la ligne R a la même orientation polaire que l'aimant en regard disposé sur la ligne L. Entre deux jeux élémentaires placés en vis-à-vis s'établit un champ magnétique tel que dans une zone déterminée, située entre les aimants considérés, le champ magnétique B résultant des interactions des champs magnétiques générés par les différents aimants, a une intensité uniforme et présente des lignes de champ parallèles entre elles. Ainsi, entre les deux jeux élémentaires constitués par les aimants permanents 10, 20 et 70, 80, s'établit un champ magnétique B qui, dans la zone 30,

présente une intensité uniforme et des lignes de champ parallèles.

De même, un champ magnétique similaire est établi entre les deux jeux élémentaires constitués par les aimants 20, 40 et 80, 100. De la même façon, ce champ aura, dans une zone 60 une intensité uniforme et présentera des lignes de champ parallèles entre elles. La même configuration magnétique est installée entre les aimants permanents 40, 50, 100 et 110; dans une zone délimitée 90, le champ magnétique résultant des interactions des champs magnétiques générés par les aimants précédemment cités a une intensité uniforme et présente des lignes de champ parallèles. Ce mode de réalisation est plus particulièrement adapté au traitement simultané de plusieurs cathodes, placées entièrement dans chacune des

zones intercalaires 30, 60 et 90.

Sur la figure 2, les aimants sont disposés en vis-à-vis avec leurs faces en regard parallèles. Il serait néanmoins possible de décaler les aimants en regard, l'un par rapport à l'autre et/ ou de donner une orientation angulaire différente aux

faces en regard respectives de chaque aimant.

De même, la distance séparant les aimants 10, 20 et celle séparant les aimants 70, 80, ne sont pas nécessairement égales. Il en est de même pour la

distance séparant les aimants 10 et 70 et celle séparant les aimants 20 et 80.

Les aimants représentés sur la figure 2, sont susceptibles d'avoir une longueur quelconque, ce qui permet de traiter simultanément plusieurs cathodes de

très grande longueur, placées respectivement dans chaque zone 30, 60 et 90.

La figure 3 représente un troisième mode de réalisation de la présente

invention comportant une pluralité de jeux élémentaires.

Selon ce mode de réalisation, on parvient à créer un volume intercalaire , continu, à l'intérieur duquel le champ magnétique B résultant des interactions des champs magnétiques générés par chacun des aimants a une intensité uniforme et présente des lignes de champ rectilignes et parallèles entre elles. Le volume magnétique 30 est constitué d'une pluralité de petits volumes magnétiques 30a

créés entre chaque groupe de quatre aimants.

Selon ce mode de réalisation, les aimants 10 et 20, formant un premier jeu élémentaire, sont placés face à face et en opposition de polarité. Les aimants 40 et , formant un second jeu, sont disposés en opposition de polarité et de telle sorte que les aimants 10 et 40 et 20 et 50 aient la même orientation de polarité. Le dispositif constitué des quatre aimants 10, 20, 40 et 50 peut être reproduit à l'infini par couplage avec d'autres jeux élémentaires disposés de façon adéquate, ce qui permet d'obtenir un volume continu 30 dans lequel règne un champ magnétique

d'intensité uniforme et présentant des lignes de champ parallèles.

Ces jeux d'éléments magnétiques peuvent être couplés de sorte qu'ils soient alignés selon deux lignes L et R. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3, les jeux sont disposés selon deux lignes droites, parallèles, L et R. Néanmoins, il est possible de disposer lesdits jeux selon des lignes quelconques qui peuvent, par exemple, avantageusement épouser les contours de la cathode à traiter. Le couplage illimité des jeux d'éléments magnétiques permet de créer un volume adapté aux dimensions de la cathode à traiter. Les aimants constituant lesdits éléments magnétiques n'étant pas limités en longueur, il est donc possible, de créer un volume des dimensions extrêmement grandes, à la fois selon la

direction longitudinale des aimants et selon une direction transversale.

La figure 4 représente un quatrième mode de réalisation de la présente invention utilisant quatre aimants permanents 10, 20, 40, 50 ayant chacun encore une forme de barreau. Les quatre aimants 10, 20, 40 et 50 sont fixés deux à deux sur des armatures 60 et 70 de façon à ce que les aimants 10 et 20, formant un premier jeu, soient en opposition de polarité et que les aimants 40 et 50, formant le second jeu, soient également en opposition de polarité; les aimants 10 et 40, 20

et 50 ayant par ailleurs la même orientation polaire.

Une telle orientation des aimants 10, 20, 40 et 50 permet de délimiter dans l'espace, un volume 30 o le champ magnétique résultant possède des lignes de

champ rectilignes et parallèles entre elles.

La figure 5 représente un dispositif selon le mode de réalisation de la figure 4, équipé d'une cathode plane C. La cathode C se compose d'une plaque 120 constituée du matériau à éroder (décapage, décontamination) ou à projeter sur un substrat (pulvérisation) pour en

recouvrir la surface.

Sous la plaque 120 se trouve le système de refroidissement qui permet d'évacuer ou de dissiper la chaleur produite par les impacts des atomes de gaz ionisés à la surface de la plaque 120. De préférence, ce système utilise un circuit d'eau comprenant notamment un échangeur 122. Éventuellement, les parois latérales de l'échangeur 122 qui sont en contact avec le plasma sont recouvertes

d'un matériau protecteur.

Comme représenté sur la figure 5, la paroi inférieure de l'échangeur est munie d'un revêtement protecteur 124 qui peut être, par exemple, du carbone ou tout autre matériau ayant une faible vitesse d'érosion. A une distance d'environ quelques millimètres, par exemple, du revêtement 124 est disposée une plaque 126. Cette plaque 126 est électriquement isolée de la cathode C. La plaque 126 est destinée à diminuer la densité du plasma dans la zone qui la sépare de la cathode C. Le volume situé entre la plaque 126 et le revêtement 124 étant restreint, la densité de plasma est plus faible (la plaque 126 laisse néanmoins circuler les

électrons librement).

Le champ magnétique ayant en tout point du volume 30 une même intensité, et étant sensiblement parallèle à la surface de la plaque 120, l'usure de la

surface de la cathode sera uniforme sur toute cette surface.

Dans le cas d'une utilisation en pulvérisation cathodique, la cathode pourra

être ainsi utilisée jusqu'à usure quasi complète et totale.

Dans le cas du décapage ou de la décontamination, la surface plane pourra

être érodée rapidement et uniformément et sur une épaisseur suffisante.

Claims (19)

REVENDICATIONS

1. Procédé de densification d'un plasma autour d'une cathode (C), ledit plasma étant créé par ionisation des atomes d'un gaz basse pression présent au voisinage de ladite cathode, caractérisé en ce que: - on génère un champ magnétique (B) dont, au moins à l'intérieur d'un volume contenant ladite cathode, les lignes de champs sont toutes parallèles entre elles et l'intensité est uniforme;

en vue d'obtenir une usure totale de ladite cathode.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que - l'on génère un champ magnétique (B) dont les lignes de champ épousent les

contours de la surface de ladite cathode.

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce

que: - l'on génère un champ magnétique (B) dont les lignes de champs sont rectilignes.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce

que: - l'on génère le champ (B) dans un volume ayant au moins une section fermée, définissant la hauteur et la largeur dudit volume, ledit volume ayant une très grande longueur.

5. Magnétron du type comprenant: - une cathode (C) baignée dans un gaz ionisé sous basse pression, formant un plasma et, - au moins un jeu de deux éléments magnétiques (10, 20) susceptibles de générer chacun un champ magnétique, caractérisé en ce que lesdits éléments magnétiques sont disposés de part et d'autre de ladite cathode, en opposition de polarité de telle sorte que les interactions mutuelles des champs magnétiques générés par lesdits éléments magnétiques produisent, au moins dans un volume (30) contenant ladite cathode, un champ magnétique résultant (B) d'intensité uniforme et présentant des

lignes de champ parallèles entre elles.

6. Magnétron selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une chambre (130) à l'intérieur de laquelle est disposée ladite cathode (C) et en ce que lesdits éléments magnétiques sont disposés à l'extérieur de ladite chambre.

7. Magnétron selon la revendication 6, caractérisé en ce que la paroi de ladite

chambre (130) constitue une anode.

8. Magnétron selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en

ce qu'il comporte une pluralité de jeux d'éléments magnétiques (10, 20, 40, 50, 70, , 100, 110), lesdits jeux étant disposés de façon à encadrer ladite cathode (C), en générant un champ magnétique résultant (B), dont les lignes de champ épousent les

contours de la surface de ladite cathode (C).

9. Magnétron selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en

ce que lesdits éléments magnétiques (10, 20, 40, 50, 70, 80, 100, 110) sont disposés de part et d'autre de la cathode selon une configuration qui suit les

contours de ladite cathode.

10. Magnétron selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en

ce que la surface desdits éléments magnétiques (10, 20, 40, 50, 70, 80, 100, 110) faisant face à au moins une partie de la surface de ladite cathode (C) a la même

géométrie que ladite partie de la surface de ladite cathode (C).

11. Magnétron selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en

ce que lesdits éléments magnétiques (10, 20, 40, 50, 70, 80, 100, 110) comprennent au moins un jeu de deux aimants permanents, lesdits aimants

permanents ayant la forme de barreaux.

12. Magnétron selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé en

ce que lesdits élément magnétiques comportent deux jeux de deux aimants permanents (10, 20, 40, 50) sous forme de barreaux, disposés selon les arêtes d'un parallélépipède rectangle et s'étendant parallèlement entre eux, en vis-à-vis deux à

deux.

13. Magnétron selon l'une quelconque des revendications 5 à 12, caractérisé en

ce que la cathode (C) comporte au moins une surface émissive plane (120).

14. Magnétron selon l'une quelconque des revendications 5 à 13, caractérisé en

ce qu'il comporte en outre des moyens de régulation de la température de ladite cathode (C), comprenant un échangeur (122) disposé sur une partie de la surface

de ladite cathode.

15. Magnétron selon la revendication 14, caractérisé en ce que, au moins une partie de la surface de la cathode et/ou de l'échangeur est revêtue d'un matériau

(124) à faible vitesse d'érosion.

16. Magnétron selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit revêtement

(124) à faible vitesse d'érosion contient principalement du carbone.

17. Magnétron selon l'une quelconque des revendications 5 à 16, caractérisé en

ce qu'il comporte en outre des moyens de protection de ladite cathode comprenant une plaque (126) isolée électriquement et disposée à une faible distance de ladite cathode, de manière à diminuer le volume de plasma entre ladite cathode (C) et

ladite plaque (126), tout en permettant la circulation des électrons.

18. Utilisation d'un magnétron selon l'une quelconque des revendications 5 à 17

pour la pulvérisation cathodique d'atomes éjectées à partir de ladite cathode sur un substrat.

19. Utilisation d'un magnétron selon l'une quelconque des revendications 5 à 17

pour le décapage ou la décontamination de ladite cathode.