WO2022253904A1 - Tête de dépôt pour les revêtements tubulaires/non planaires - Google Patents

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WO2022253904A1
WO2022253904A1 PCT/EP2022/064931 EP2022064931W WO2022253904A1 WO 2022253904 A1 WO2022253904 A1 WO 2022253904A1 EP 2022064931 W EP2022064931 W EP 2022064931W WO 2022253904 A1 WO2022253904 A1 WO 2022253904A1
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deposition
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David Munoz Rojas
Fidel TOLDRA REIG
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Centre National De La Recherche Scientifique
Universite Grenoble Alpes
Institut Polytechnique De Grenoble
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    • C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
    • C23C16/545—Apparatus specially adapted for continuous coating for coating elongated substrates

Definitions

  • the invention relates to a vapor phase thin film deposition head, and more particularly to a deposition head adapted to the implementation of the SALD technique - spatial atomic layer deposition (from the English " Spatial Atomic Layer Deposition”).
  • the invention also relates to a thin film deposition system comprising such a head.
  • Atomic Layer Deposition is a chemical vapor deposition (CVD) technique developed in the 1960s. -70 which offers the unique possibility of depositing high quality thin layers at low temperatures, with precise thickness control, exceptional uniformity and excellent coverage even in the presence of steps having a large aspect ratio. This is due to the spontaneously self-limiting nature of growth by ALD, which takes place directly and selectively on the sample surface upon sequential exposure of different precursors carried by inert gas streams (typically N 2 or Ar).
  • the precursors are injected at the same time react on the substrate by thermal or plasma activation
  • the precursors are injected by consecutive pulses, separated in the time by purges with inert gas or "vacuum”, thus allowing for the surface selective and self-limiting nature of the technique.
  • SALD Spatial ALD
  • SALD at ambient pressure AP-SALD
  • the invention aims to overcome all or part of the problems mentioned above by proposing a new deposition head for tubular and non-planar coatings which can be used for deposition in the processes of vapor deposition (CVD) and ALD atomic layer deposition including spatial ALD.
  • This deposition head has the particular advantage of being able to operate in the open air and without requiring a vacuum around the substrate.
  • the invention makes it possible to deposit conformal thin layers on tubular substrates with perfect control of thickness and homogeneity.
  • the invention thus proposes a simple and inexpensive device providing high quality films to meet industrial requirements.
  • the subject of the invention is a head for the chemical deposition of a tubular substrate in the vapor phase comprising: a first opening for receiving a first gaseous flow at the inlet carrying a first precursor, a second opening for receiving a second inlet gas stream carrying a second precursor, a third opening for receiving a third inert inlet gas stream, a first network of distribution ducts connecting the first opening of the first gas stream to a first group of orifices extending over a internal section of the deposition head, a second network of distribution ducts connecting the second opening of the second gas stream to a second group of orifices extending over the internal section of the deposition head, a third network of distribution ducts connecting the third opening of the third gas stream inert to a third group of orifices extending over the internal section of the deposition head, an orifice of the first or of the second group of orifices being adjacent on either side to an orifice of the third group of orifices
  • the at least one first, second and third expansion prechamber extend successively in a direction of the axis of revolution R of the deposition head.
  • the at least one first expansion prechamber of the first network of distribution ducts is connected to the first group of orifices via a first channel, the internal volume of the first channel being less than the volume of the at least one first expansion prechamber of the first network of distribution ducts, the at least one second expansion prechamber of the second network of distribution ducts is connected to the second group of orifices by the intermediate a second channel, the internal volume of the second channel being less than the volume of the at least one second expansion prechamber of the second network of distribution ducts, in which the at least one expansion prechamber of the third network of ducts distribution is connected to the third group of orifices via a third channel, the internal volume of the third channel being less than the volume of the at least one third expansion prechamber of the third network of distribution ducts.
  • the first, second and third distribution ducts do not intersect with each other.
  • the deposition head comprises a fourth distribution duct connected to a fourth group of orifices extending over the section internal of the deposition head, the fourth duct allowing the evacuation of the third inert gas flow towards a fourth evacuation opening of the deposition head.
  • the orifices of the first, second and third groups of orifices are rectilinear slots parallel to each other.
  • a deposition distance between the orifices of the first, second and third groups of orifices and the tubular substrate, inserted into the deposition head is less than two hundred micrometers.
  • a deposition distance between the orifices of the first, second and third groups of orifices and the tubular substrate, inserted in the deposition head is greater than fifty micrometers.
  • the deposition head comprises a first flux receiving face comprising the first, second and third openings and a second flux receiving face comprising a first, second and third secondary openings flow, respective mirrors of the first, second and third opening of the first receiving face along a plane P perpendicularly crossing the axis of revolution R of the deposition head.
  • the first gas stream is an oxidizing precursor.
  • the first gas stream is a metal precursor.
  • the invention also relates to a system for the chemical deposition of a tubular substrate in the vapor phase comprising at least two deposition heads.
  • the invention also relates to a computer program product comprising computer-executable instructions which, when executed by a processor, cause the processor to control an additive manufacturing apparatus to manufacture the deposition head.
  • the invention also relates to a method for manufacturing the deposition head by additive manufacturing, the method comprising the following steps: obtaining an electronic file representing a geometry of a product in which the product is the deposition head and controlling an additive manufacturing apparatus to manufacture, on one or more additive manufacturing steps, the product according to the geometry specified in the electronic file.
  • Figure 1 shows a schematic view of a deposition head according to the invention
  • Figure 2 shows a schematic sectional view of the deposition head according to the invention
  • Figure 3 shows a schematic side view of the deposition head according to the invention
  • Figure 4 shows a schematic view of the deposition head according to a variant of the invention
  • Figure 5 shows a method of manufacturing the deposition head according to the invention.
  • Figure 1 shows a schematic view of a chemical deposition head 1 capable of depositing, in the vapor phase, a coating layer on a tubular substrate 2 according to the invention.
  • the deposition head 1 takes the form of a cylinder of radius R1 extending along an axis of revolution R and one section of which is between an internal surface 15 (as shown in FIG. 2) and an external surface 13 (as shown in FIG. 4) allowing the insertion of the tubular substrate 2.
  • the deposition head 1 comprises: a first opening 10 to receive a first gas flow at the inlet transporting a first precursor, preferably a gas charged with a first precursor, for example a precursor oxidant such as water vapor (H 2 0), a second opening 12 for receiving a second gaseous flow at the inlet carrying a second precursor, preferably a gas charged with a second precursor, for example a metallic precursor or an organometallic compound such as AI(CH 3 ) 3 , a third opening 14 to receive a third inert gas flow or an inert gas as input, such as nitrogen N 2 or argon Ar.
  • a first precursor preferably a gas charged with a first precursor, for example a precursor oxidant such as water vapor (H 2 0)
  • a second opening 12 for receiving a second gaseous flow at the inlet carrying a second precursor, preferably a gas charged with a second precursor, for example a metallic precursor or an organometallic compound such as AI(CH 3 ) 3
  • the deposition head 1 may also include a fourth opening 18 for discharging a fourth gas flow. More precisely, the fourth opening 18 allows the evacuation of the inert gas introduced into the third opening 14.
  • the first 10, second 12, third 14 and fourth 18 openings are included on a first reception face 16, of circular shape.
  • the first receiving face 16 is perpendicular to the axis of revolution R.
  • the first opening 10, the second opening 12 and the third opening 14 each respectively precede a first entry volume 101, a second volume input volume 121 and a third input volume 141.
  • the first input volume 101, the second input volume 121 and the third input volume 141 take the form of a hollow cylinder starting against the first face of reception 16 respectively at the level of the first opening 10, the second opening 12 and the third opening 14 and extending parallel to the axis of revolution R.
  • the deposition head 1 can include a fifth or a sixth opening (not shown) in the case of deposition of more complex materials with different metals, so that different precursors can be injected.
  • the deposition head 1 comprises an insertion hole 20 of the tubular substrate 2 positioned in the center of the first receiving face 16 and coincides with the axis of revolution R.
  • This insertion hole 20 is therefore continues in the deposition head 1 so as to take the form of an "empty cylinder" allowing the complete insertion of the tubular substrate 2.
  • the insertion orifice 20 takes a shape similar to the tubular substrate 2
  • the insertion orifice 20 can have a circular shape so as to obtain the hollow cylinder mentioned above.
  • the deposition head comprises, as shown in Figure 2, also a first network of distribution ducts 100 connecting the first opening 10 of the first gas stream to a first group of orifices 102, a second network of distribution ducts 120 connecting the second opening 12 of the second gas stream to a second group of orifices 122 and a third network of distribution ducts 140 connecting the third opening 14 of the third inert gas stream to a third group of orifices 142.
  • Each orifice of the first 102, second 122 and third 142 groups of orifices extends over an internal section 15 of the deposition head 1 and is aligned along the axis of revolution R.
  • the first inlet volume 101, the second input volume 121 and the third input volume 141 are respectively included in the first network of ducts 100 for distribution, the second network of ducts 120 for distribution and the third network of ducts 140 for distribution.
  • the first 100, second 120 and third 140 distribution ducts do not intersect with each other.
  • an orifice of the first 102 or of the second 122 group of orifices is only adjacent, on either side along the axis of revolution R, to an orifice of the third group 142 of orifices.
  • each orifice of the first group 102 of orifices is adjacent along the axis of revolution R to two orifices, on either side, of the third group 142 of orifices.
  • each orifice of the second group 122 of orifices is adjacent along the axis of revolution R to two orifices, on either side, of the third group 142 of orifices.
  • this arrangement of the orifices makes it possible to ensure the separation between the first precursor and the second precursor by the action of the inert gas.
  • the first precursor is affixed against the tubular substrate 2 via the first group of orifices 102
  • the first precursor is limited on each side by the inert gas, which becomes a spatial limiter, itself affixed against the tubular substrate 2 through the third group of orifices 142.
  • the second precursor is affixed against the tubular substrate 2 through the second group of orifices 122
  • the second precursor is limited by each side by the inert gas itself affixed against the tubular substrate 2 via the third group of orifices 142.
  • the first precursor and the second precursor are never brought into contact when the latter are affixed to the substrate tubular 2.
  • the first 100, second 120 and third 140 distribution duct networks respectively have at least a first 104, second 124 and third 144 expansion prechamber included in the deposition head 1.
  • the first expansion prechamber 104, the second expansion prechamber 124 and the third expansion prechamber 144 take the form of a hollow ring arranged inside the deposition head 1 and having a radius R2 smaller than the radius R1 of the hollow cylinder formed by the deposition head 1.
  • the at least one first expansion prechamber 104 is directly connected to the first opening 10 via the first inlet volume 101 so as to be able to expand the first precursor which has previously been introduced through the first opening 10 and which has passed through the first inlet volume 101.
  • At least one second expansion prechamber 124 is directly connected to the second opening 12 via the second inlet volume 121 of so as to be able to expand the second precursor which has previously been introduced through the second opening 12 and which has passed through the second inlet volume 121 and the at least one third expansion prechamber 144 is directly connected to the third opening 14 via the second inlet volume 141 so as to be able to expand the inert gas which has previously been introduced through the third opening 14 and which has passed through the third inlet volume 121.
  • the at least one first expansion prechamber 104, the at least one second expansion prechamber 124 and third expansion prechamber 144 extend successively in the direction of the axis of revolution R of the deposition head 1 and thus form a succession of hollow rings of the same radius R2 along the axis of revolution R.
  • the at least one first expansion prechamber 104 of the first network of distribution ducts 100 is connected to the first group of orifices 102 via at least one first channel 106.
  • the at least one second expansion prechamber 124 of the second network of distribution ducts 120 is connected to the second group of orifices 122 via at least one second channel 126 and the at least one third expansion prechamber 144 of the third network of distribution ducts 140 is connected to the third group of orifices 142 via at least one third channel 146.
  • the concentric prechambers namely the first expansion prechamber 104, the second expansion prechamber 124 and the third expansion prechamber 144, are necessary to ensure good homogenization of the pressure of the gas and its correct distribution in each channel, namely the first channel 106, the second channel 126 and the third channel 146.
  • the internal volume of the at least one first channel 106 is less than the volume of the at least one first expansion prechamber 104 of the first network of distribution ducts 100
  • the internal volume of the at least one at least one second channel 126 is less than the volume of the at least one second expansion prechamber 124 of the second network of distribution ducts 120
  • the internal volume of the at least one third channel 146 is less than the volume of the at least one least a third expansion prechamber 144 of the third network of ducts 140 for distribution.
  • first, second and third ratios can thus be identical or different depending on the configuration of the deposition head 1 , knowing that an equality between the first and the second ratio does not mean an equality of the volumes of the first 106 and second 126 channels and first 104 and second 124 expansion prechamber.
  • first expansion prechambers 104 for a constant flow rate applied in the first expansion prechambers 104, second expansion prechambers 124 and third expansion prechambers 144.
  • a small prechamber volume produces a very inhomogeneous gas distribution along the first channels 106, second channels 126 and third channels 146 and particularly at the level of the first groups of orifices 102, second groups of orifices 122 and third groups of orifices 142.
  • the calculations show that the homogeneity of the gas flow distribution can be considerably improved by increasing the volume of the first expansion prechambers 104, second expansion prechambers 124 and third expansion prechambers 144 and that a very good homogeneity can be obtained for the large volumes of first expansion prechambers 104, second expansion prechambers 124 and third expansion prechambers 144 with, by way of indicative example, radii of 1.4 and 2 mm. Consequently a volume ratio or ratio between the volume of the first expansion prechambers 104, second expansion prechambers 124 and third expansion prechambers 144 and volume of the first channels 106, second channels 126 and third channels 146 of at least 0.7 must be respected.
  • the first, second and third ratio must be greater than or equal to 0.71 and can be comprised, in a preferred configuration, between 1.36 and 41.89.
  • a homogeneous distribution of the pressure makes it possible to ensure a homogeneous distribution of the first and second precursors and of the inert gas in the first 100, second 120 and third 140 distribution ducts so that all the first 106, second 126 and third 146 canals are all irrigated.
  • the dimensions of this configuration are indicative. Indeed, this distribution is also a function of the number of ducts and the size of the deposition head 1
  • the first group of orifices 102, the second group of orifices 122 and the third group of orifices 142 can take the form of rectilinear slots parallel to each other.
  • the first group of orifices 102, the second group of orifices 122 and the third group of orifices 142 thus face the tubular substrate 2 when the tubular substrate 2 is inserted into the insertion orifice 20 of the deposition head 1.
  • the first precursor can be affixed, via the first group of orifices 102, against the tubular substrate 2.
  • the second precursor which can be affixed against the tubular substrate 2 via of the second group of orifices 122 and inert gas which can be affixed against the tubular substrate 2 via the third group of orifices 142.
  • the orifices of the first 102, second 122 and third 142 groups of orifices and the substrate tube 2, inserted in the deposition head 1 are separated by a deposition distance less than two hundred micrometers and greater than fifty micrometers in order to allow the first and/or second precursor to be affixed.
  • this deposition distance is also a function of the flow rate of precursor or of inert gas, of the dimensioning of the tubular substrate 2 or else of the deposition technique such as for example in CVD or in ALD.
  • the deposition head 1 can be adapted.
  • the deposition distance of the precursors and of the inert gas and the dimensioning of the first 100, second 120 and third 140 distribution ducts are adjusted to control the type of deposition desired on the tubular substrate 2, namely to make ALD deposition or CVD deposit.
  • the deposition head 1 also comprises a fourth distribution duct 180 connected to the fourth discharge opening 18. More specifically, the fourth distribution duct 180 is formed of at least a fourth channel 186 allowing the excess gas inert material located at the level of the tubular substrate 2 to be evacuated via a fourth group of orifices 182 connected to the at least one fourth channel 186 and extending over the internal section 15 of the deposition head 1. At the other end of the at least a fourth channel 186 is a tank 184 for venting the inert gas which is itself connected to the fourth opening 18 for venting the inert gas. Like an expansion prechamber, the reservoir 184 comprises a hollow volume capable of containing the excess inert gas before it is discharged through the fourth discharge opening 18 as shown in FIG. 3.
  • an orifice of the fourth group of orifices 182 is placed between a orifice of the first 102 or the second 122 group of orifices and a orifice 142 of the third group of orifices. In this way, there is always an evacuation of the excess inert gas and/or precursors.
  • the tubular substrate 2, installed in the deposition head 1 via the insertion orifice 20, must perform a relative movement back and forth along the axis of revolution. R of the deposition head relative to the head of deposit 1.
  • This back and forth movement results in a transverse oscillation along the axis of revolution R and more precisely, and successively, a first translation T1 in a direction of the axis of revolution R and of a second translation T2 in a direction opposite to the direction of the axis of revolution R.
  • this back and forth movement relative to the deposition head 1 is necessary in order to allow optimal covering of the tubular substrate 2 inserted into the deposition head 1 by the first and the second precursor separated by the inert gas.
  • the tubular substrate 2 can undergo this "back and forth” movement while the deposition head 1 is fixed or else, according to another covering configuration, the deposition head 1 can undergo this "back and forth” movement. back and forth” in order to cover the tubular substrate 2 which is then fixed. It can also be envisaged that the deposition head 1 and the tubular substrate 2 undergo this “to and fro” movement out of phase. In a certain case of covering, a single “back and forth” movement may be necessary to deposit the coating on the tubular substrate 2 as for example in the case of adding a thin coating against the tubular substrate 2.
  • the deposition head 1 comprises the first receiving face 16 of flow comprising the first 10, second 12, third 14 and fourth 18 openings and a second receiving face 160 flow of identical shape to the first receiving face 16, perpendicular to the axis of revolution R and parallel to the first receiving face 16.
  • the second receiving face 160 can comprise, like the first reception face 16, a first secondary opening, a second secondary opening and third secondary opening of the flow, respective mirrors of the first 10, second 12 and third 14 openings of the first reception face 16 according to a plane P crossing perpendicularly the axis of revolution R of deposition head 1.
  • the first secondary opening allows the introduction of the first precursor
  • the second secondary opening allows the introduction of the second precursor
  • the third secondary opening allows the introduction of the inert gas.
  • the orifices of the first group of orifices 102, of the second group of orifices 122 and of the third group of orifices 142 are positioned on an external face 13, extending over the section of the cylinder represented by the deposition head 1, so as to always face the hollow tubular substrate 4 when the deposition head 1 is inserted therein. Therefore, the back and forth movement necessary for depositing the first and the second precursor being relative between the deposition head 1 and the hollow tubular substrate 4, the person skilled in the art can choose between carrying out a back and forth movement -comes on the hollow tubular substrate 4 by keeping the deposition head 1 stationary or on the deposition head 1 by keeping the hollow tubular substrate 4 stationary.
  • the deposition head 1 therefore comprises a surface, namely the internal surface 15 or the external surface 13, configured to allow the deposition of the first gas stream, the second gas stream and the third inert gas stream against the tubular substrate 2.
  • the inner surface 13 and the outer surface 15 both have a cylindrical shape or similar to the associated tubular substrate.
  • a tubular substrate 2 octagonal or oval.
  • the tubular substrate 2 is inserted into the deposition head 1 via the entry orifice 20.
  • the deposition head 1 which is inserted into the tubular substrate 2, which is advantageously hollow.
  • the deposition head 1 according to the invention also has the advantage of being able to be stacked with another deposition head 1 along the axis of revolution R in such a way to form a chemical deposition system for a tubular substrate 2 in the vapor phase comprising at least two deposition heads 1.
  • it can be envisaged to align along the axis of revolution R and to stack several deposition heads 1 in order to adjust the chemical vapor deposition system to tubular substrates 2 having different lengths.
  • a deposition head 1 into the internal part 40 and to use another deposition head 1 allowing, as shown in FIG. hollow tubular substrate 4 is introduced in order to perform a covering along two faces, namely an internal face in the internal part 40 and an external face of the hollow tubular substrate 4.
  • the deposition head 1, according to the invention can be made in one piece by additive manufacturing.
  • additive manufacturing allows in particular greater freedom in the shape of the distribution ducts, namely the first and second precursors and the inert gas, and of the evacuation of the flows, which are simple hollows made in the deposition head. 1. It also makes it possible to avoid assembly and welding tasks, which are time-consuming and sources of defects, and to obtain further miniaturization of the deposition head 1.
  • An object of the invention is also a manufacturing process 500 of the deposition head 1 by additive manufacturing represented in FIG. 5.
  • the manufacturing process 500 comprises the following steps: obtaining (step 501) an electronic file representing a geometry of a product in which the product is the deposition head, controlling (step 502) an additive manufacturing apparatus to manufacture, on one or more additive manufacturing steps, the product according to the geometry specified in the electronic file.
  • the deposition head 1 can be adapted via additive manufacturing of the product.
  • Examples according to the disclosure can be formed using an additive manufacturing process.
  • additive manufacturing generally refers to manufacturing processes in which successive layers of material(s) are laid on top of each other to "build” layer by layer or “additively manufacture", a three-dimensional component. This is compared to some subtractive manufacturing processes (such as milling or drilling), in which material is successively removed to make the part. Successive layers usually fuse together to form a monolithic component which may have a variety of sub-components integrated.
  • the manufacturing process may allow an example of the disclosure to be integrally formed and include a variety of features that are not possible when using prior manufacturing processes.
  • the additive manufacturing processes described herein allow manufacturing to any suitable size and shape with various features that may not have been possible using prior manufacturing processes. Additive manufacturing can create complex geometries without using any type of tools, molds or fixtures, and with little or no waste. Instead of machining components from solid billets of plastic or metal, much of which is cut out and discarded, the only material used in additive manufacturing is what is needed to shape the part, namely the head of deposit 1.
  • Suitable additive manufacturing techniques include, for example, Fused Deposition Modeling (FDM), Selective Laser Sintering (SLS), 3D printing such as by inkjet and laserjet, stereolithography (Sterolithography or SLA), direct selective laser sintering (Sterolithography or DSLS), electron beam sintering (Electron Beam Sintering or EBS), electron beam sintering (Electron Beam Sintering or EBM), laser net shaping (Laser Engineered Net Shaping or LENS), electron beam additive manufacturing (Electron Beam Additive Manufacturing or EBAM), laser net shape manufacturing (Laser Net Shape Manufacturing or LNSM ), direct metal deposition (Direct Metal Deposition or DMD), digital light processing (DLP), continuous digital light processing (Continuous Digital Light Processing or CDLP), direct selective laser fusion (Direct Selective Laser Melting or DSLM), selective laser melting (Selective Laser Melting or SLM), direct metal laser melting (Direct Metal Laser Melting or DMLM), direct metal laser
  • the additive manufacturing processes described here can be used to form components using any suitable material.
  • the material can be plastic, composite, polymer, epoxy, photopolymer resin, metal or any other suitable material which can be in solid, liquid, powder, sheet, wire or any other suitable form or combinations thereof.
  • the additively fabricated components described herein may be formed in part, in whole, or in some combination of materials. These materials are examples of materials suitable for use in additive manufacturing processes that may be suitable for the manufacture of the examples described herein.
  • the additive manufacturing process described here allows a single component to be formed from multiple materials.
  • the examples described herein can be formed from any suitable mixture of the above materials.
  • a component may include multiple layers, segments, or parts that are formed using different materials, processes, and/or on different additive manufacturing machines.
  • components can be constructed that have different materials and material properties to meet the requirements of any particular application.
  • the components described herein are constructed entirely by additive manufacturing processes, it should be appreciated that in alternate embodiments, some or all of these components may be formed by casting, machining and/or any other process. of appropriate manufacture. Indeed, any suitable combination of materials and manufacturing processes can be used to form these components.
  • Additive manufacturing processes typically manufacture components based on three-dimensional (3D) information, such as a three-dimensional computer model (or design file), making up. Accordingly, the examples described herein include not only products or components as described herein, but also methods of manufacturing such products or components via additive manufacturing and computer software, firmware or hardware for controlling the manufacture of such products via additive manufacturing.
  • the structure of the product namely of the deposition head 1 can be represented digitally in the form of a design file.
  • a design file or computer-aided design (CAD) file, is a configuration file that encodes one or more surface or volumetric configurations of the product shape. Simply put, a design file represents the geometric layout or shape of the product. Design files can take any file format now known or later developed.
  • CAD computer-aided design
  • design files can be in Stereolithography or “Standard Tessellation Language” (.stl) format which was created for 3D Systems CAD stereolithography programs, or in Additive Manufacturing File (.amf) format, which is a American Society of Mechanical Engineers Standard (ASME) which is an Extensible Markup Language (XML) based format designed to allow any CAD software to describe the shape and composition of any three-dimensional object to be manufactured on any additive manufacturing printer.
  • .stl Stereolithography or “Standard Tessellation Language”
  • .amf Additive Manufacturing File
  • ASME American Society of Mechanical Engineers Standard
  • XML Extensible Markup Language
  • Design file formats include AutoCAD files (.dwg), Blender files (.blend), Parasolid files (.x_t), 3D Manufacturing Format files (.3mf), Autodesk files (3ds ), Collada files (.dae), and Wavefront files (.obj), although many other file formats exist.
  • Design files can be produced using modeling software (e.g. CAD modeling) and/or by scanning the surface of a product to measure the surface configuration of the product.
  • a design file can be converted into a set of computer-executable instructions which, when executed by a processor, cause the processor to control an additive manufacturing apparatus to produce the deposition head 1 according to the geometric layout specified in the design file.
  • the conversion can convert the design file into slices or layers that need to be formed sequentially by the additive manufacturing device.
  • Instructions also known as geometric code or “G-code” can be calibrated to the specific additive manufacturing device and can specify the precise location and amount of material to be formed at each stage of the manufacturing process. As discussed above, forming can be by deposition, sintering, or any other form of additive manufacturing process.
  • Code or instructions can be translated between different formats, converted into a set of data signals and transmitted, received as a set of data signals and converted into code, stored, etc., if necessary. Instructions can be an input to the additive manufacturing system and can come from a part designer, intellectual property (IP) provider, design company, operator or owner of the manufacturing system additive, or other sources.
  • IP intellectual property
  • An additive manufacturing system can execute instructions to manufacture the product using any of the technologies or processes described herein.
  • Design files or computer-executable instructions may be stored in any computer-readable storage medium (transient or not) (e.g., memory, storage system, etc.) storing code, or computer-readable instructions, representative of the product to be manufactured.
  • the computer readable code or instructions defining the product which can be used to physically generate the deposition head 1, upon execution of the code or instructions by an additive manufacturing system.
  • the instructions can include a precisely defined 3D model of the product and can be generated from one of many well-known computer-aided design (CAD) software systems such as AutoCAD®, TurboCAD®, DesignCAD 3D Max, etc.
  • CAD computer-aided design
  • a model or prototype of the component can be scanned to determine the component's three-dimensional information.
  • Another object of the invention is a computer program product, the computer program comprising computer-executable instructions which, when executed by a processor, cause the processor to control an additive manufacturing apparatus to make the deposition head 1.
  • the additive manufacturing apparatus can be instructed to print one or more parts of the deposition head 1. These can be printed as assembled or unassembled form.
  • the deposition head 1 is printed in assembled form or in a single piece.
  • different sections of the product can be printed separately (as a kit of unassembled parts) and then assembled.
  • the different parts can be printed in assembled form.
  • embodiments include additive manufacturing manufacturing methods. This includes the steps of obtaining a design file representing the product and instructing an additive manufacturing device to manufacture the product in an assembled or unassembled form according to the design file.
  • the additive manufacturing apparatus may include a processor that is configured to automatically convert the design file into computer-executable instructions for controlling manufacturing of the product.
  • the design file itself may automatically cause the product to be produced once entered into the additive manufacturing device.
  • the design file itself can be viewed as computer-executable instructions that cause the additive manufacturing apparatus to manufacture the product.
  • the design file may be converted into instructions by an external computer system, with the resulting computer executable instructions being provided to the additive manufacturing device.
  • the design and manufacture of subject implementations and the operations described in this specification may be performed using digital electronic circuits, or in computer software, firmware, or hardware, including structures described in this specification and their structural equivalents, or combinations of one or more of them.
  • the hardware may include processors, microprocessors, electronic circuits, electronic components, integrated circuits, etc. Implementations of the subject matter described in this specification may be made using one or more computer programs, i.e., one or more modules of computer program instructions, coded onto a computer storage medium for execution by or to control the operation of a data processing device.
  • the program instructions may be encoded onto an artificially generated propagated signal, for example, a machine-generated electrical, optical or electromagnetic signal to encode information for transmission to a suitable receiving apparatus for execution by a data processing device.
  • a computer storage medium may be, or be included in, a computer-readable storage device, a computer-readable storage substrate, an array or random or serial access memory device, or a combination of one or more of them.
  • a computer storage medium is not a propagated signal
  • a computer storage medium may be a source or destination of computer program instructions encoded in an artificially generated propagated signal.
  • the computer storage medium may also be, or be included in, one or more separate physical components or media (eg, multiple CDs, discs or other storage devices).
  • additive manufacturing technology is described here as enabling the manufacture of complex objects by building objects point by point, layer by layer, typically in a vertical direction, other manufacturing processes are possible and within the scope of this topic.
  • the description herein refers to the addition of material to form successive layers, those skilled in the art will appreciate that the methods and structures described herein can be practiced with any additive manufacturing technique or other manufacturing technology. Mention may also be made of injection molding or manufacture by casting low-pressure elastomer.

Abstract

L'invention concerne une tête de dépôt chimique d'un substrat tubulaire en phase vapeur comprenant : - une première ouverture pour recevoir un premier précurseur, - une deuxième ouverture pour recevoir un deuxième précurseur, - une troisième ouverture pour recevoir un flux gazeux inerte, - un premier réseau de conduits de distribution reliant la première ouverture à un premier groupe d'orifices s'étendant sur une section interne de la tête, - un deuxième réseau de conduits de distribution reliant la deuxième ouverture à un deuxième groupe d'orifices s'étendant sur la section interne de la tête, - un troisième réseau de conduits de distribution reliant la troisième ouverture à un troisième groupe d'orifices s'étendant sur la section interne de la, un orifice du premier ou du deuxième groupe d'orifices étant adjacent de part et d'autre à un orifice du troisième groupe d'orifices, le premier, deuxième et troisième réseaux de conduits de distribution ayant respectivement au moins une première, deuxième et troisième préchambre de détente, le substrat tubulaire exécutant un mouvement relatif de va-et-vient.

Description

DESCRIPTION
Titre de l’invention : Tête de dépôt pour les revêtements tubulaires/non planaires.
[0001] L'invention porte sur une tête de dépôt de couches minces en phase vapeur, et plus particulièrement d’une tête de dépôt adaptée à la mise en oeuvre de la technique SALD - dépôt de couches atomiques spatial (de l’anglais « Spatial Atomic Layer Déposition »). L’invention porte également sur un système de dépôt de couches minces comprenant une telle tête.
[0002] Le dépôt de couches atomiques (ALD, de l’anglais « Atomic Layer Déposition ») est une technique de dépôt chimique en phase vapeur (CVD, de l’anglais « Chemical Vapor Déposition ») mise au point dans les années 1960-70 qui offre la possibilité unique de dépôt de couches minces de haute qualité à basse température, avec contrôle d’épaisseur précise, une uniformité exceptionnelle et une excellente couverture même en présence de marches ayant un rapport d’aspect important. Cela est dû à la nature spontanément auto-limitée de la croissance par ALD, qui s’effectue directement et de façon sélective sur la surface de l’échantillon lors de l’exposition séquentielle de différents précurseurs transportés par des flux de gaz inerte (typiquement N2 ou Ar). Ainsi, tandis que dans les techniques traditionnelles de dépôt chimique en phase vapeur les précurseurs sont injectés en même temps réagissent sur le substrat par activation thermique ou plasma, dans le cas de l’ALD les précurseurs sont injectés par des impulsions consécutives, séparées dans le temps par des purges avec du gaz inerte ou du « vide », permettant ainsi la surface nature sélective et spontanément résolutive de la technique.
[0003] Depuis les années 1990, l’ALD est devenue la technique de choix dans les industries des semi-conducteurs et des écrans de grandes dimensions. Plus tard, l’avènement des nanosciences et des nanotechnologies a élargi l’utilisation de l’ALD aux laboratoires de recherche.
[0004] Malgré ses atouts uniques, l’ALD présente deux inconvénients majeurs qui ont limité son application industrielle: la lenteur du dépôt et la nécessité d’opérer sous vide. En conséquence, l’ALD est aujourd'hui uniquement utilisé dans les industries où aucune autre technique n’est disponible. [0005] L’ALD spatial (SALD) apporte une solution au problème de la lenteur de l’ALD « conventionnel ». Cette technique, initialement proposée par T. S. Suntola et al. dans le brevet US 4, 389, 973, consiste à séparer les précurseurs dans l’espace plutôt que dans le temps. Ainsi, dans le SALD, les précurseurs sont délivrés en permanence en correspondance de portions différentes de la surface du substrat, séparées par une zone de gaz inerte, tandis que l’échantillon se déplace de l’emplacement d’un précurseur à l’autre en passant par la zone de gaz inerte. Cela permet d’augmenter le taux de dépôt jusqu’à deux ordres de grandeur. Par ailleurs, il a été démontré qu’en agençant la tête de dépôt SALD à proximité immédiate (100 pm ou moins) de la surface de dépôt et en l’équipant d’ouvertures d’aspiration des gaz, il est possible d’opérer à pression ambiante, et donc en dehors d’une enceinte à vide. On parle alors de SALD à pression ambiante (AP-SALD).
[0006] Néanmoins, aujourd’hui l’ALD spatial présente une limitation puisque cette technique de dépôt est principalement adaptée à une application sur surface plane ou partiellement plane, c’est-à-dire une surface flexible pouvant être aplanie et pour le dépôt poudré. Or, déposer des couches minces sur des substrats de forme non planaire et, plus particulièrement de forme tubulaire est très avantageux puisque les substrats tubulaires présentent plusieurs avantages par rapport aux substrats planaires. En effet, le rapport surface/volume est plus élevé, traduisant une meilleure application du revêtement, et ces types de substrats peuvent facilement être utilisés dans une configuration modulaire, favorisant l’applicabilité industrielle de ces derniers. Cependant, le dépôt de couches minces sur des substrats tubulaires par les techniques traditionnelles, à savoir l’ALD traditionnel et l’ALD spatiale, de dépôt de couches minces est complexe et coûteux. En outre, le fait d’utiliser une conception SALD ou ADL spatiale adaptée à la conception tubulaire permettrait d’utiliser les avantages de ce type de technologie pour ces types de substrat non planaires. Or, aujourd’hui, aucune technologie basée sur de l’ALD spatiale n’est adaptée au revêtement des tubes.
[0007] Dans le cas de la pulvérisation et du dépôt laser pulsé, une configuration spéciale doit être ajoutée au système pour assurer le dépôt total de la surface. Cela implique un élément rotatif et une source de chauffage qui maintient la température du substrat constante à incorporer. De plus, ces techniques impliquent l’utilisation du « vide » pour le dépôt. Dans le cas de l’ALD, si un tube est utilisé, des étapes supplémentaires doivent être effectuées car la chambre entière est exposée aux précurseurs. Les tubes doivent alors être scellés pour éviter le dépôt à l’extérieur et à l’intérieur.
[0008] A l’inverse, d’autres techniques permettent de remplacer l’ALD et l’ALD spatial pour des substrats tubulaires. Les techniques telles que l’enduction par immersion, l’enduction par pulvérisation ou l’électrodéposition offrent une procédure moins coûteuse pour le dépôt de films à l’échelle macroscopique sur des tubes, mais elles nécessitent des traitements post-thermiques pour le frittage des films et les films ne sont pas complètement homogènes, conformes et denses. Enfin, ces technologies sont limitées en termes d’épaisseur minimale réalisable du revêtement. De plus, comme énoncé précédemment, ces techniques ne sont applicables que pour du dépôt de films à l’échelle macroscopique sur des tubes.
[0009] L’invention vise à pallier tout ou partie des problèmes cités plus haut en proposant une nouvelle tête de dépôt pour les revêtements tubulaires et non planaires qui peut être utilisé pour le dépôt dans les processus de dépôt de vapeur (CVD) et de dépôt de couche atomique ALD y compris ALD spatial. Cette tête de dépôt présente notamment l’avantage de pouvoir fonctionner en plein air et sans obligation d’un vide autour du substrat. L’invention permet de déposer des couches minces conformes sur des substrats tubulaires avec un contrôle parfait de l’épaisseur et de l’homogénéité. L’invention propose ainsi un dispositif simple et peu coûteux fournissant des films de haute qualité pour répondre aux exigences industrielles.
[0010] A cet effet, l’invention a pour objet une tête de dépôt chimique d’un substrat tubulaire en phase vapeur comprenant : une première ouverture pour recevoir un premier flux gazeux en entrée transportant un premier précurseur, une deuxième ouverture pour recevoir un deuxième flux gazeux en entrée transportant un deuxième précurseur, une troisième ouverture pour recevoir un troisième flux gazeux inerte en entrée, un premier réseau de conduits de distribution reliant la première ouverture du premier flux gazeux à un premier groupe d’orifices s’étendant sur une section interne de la tête de dépôt, un deuxième réseau de conduits de distribution reliant la deuxième ouverture du deuxième flux gazeux à un deuxième groupe d’orifices s’étendant sur la section interne de la tête de dépôt, un troisième réseau de conduits de distribution reliant la troisième ouverture du troisième flux gazeux inerte à un troisième groupe d’orifices s’étendant sur la section interne de la tête de dépôt, un orifice du premier ou du deuxième groupe d’orifices étant adjacent de part et d’autre à un orifice du troisième groupe d’orifices selon un axe de révolution R de la tête de dépôt, le premier, deuxième et troisième réseaux de conduits de distribution ayant respectivement au moins une première, deuxième et troisième préchambre de détente comprises dans la tête de dépôt, le substrat tubulaire exécutant un mouvement relatif de va-et-vient selon l’axe de révolution R de la tête de dépôt.
[0011] Selon un aspect de l’invention, l’au moins une première, deuxième et troisième préchambre de détente s’étendent successivement dans une direction de l’axe de révolution R de la tête de dépôt.
[0012] Selon un aspect de l’invention, l’au moins une première préchambre de détente du premier réseau de conduits de distribution est reliée au premier groupe d’orifices par l’intermédiaire d’un premier canal, le volume interne du premier canal étant inférieur au volume de l’au moins une première préchambre de détente du premier réseau de conduits de distribution, l’au moins une deuxième préchambre de détente du deuxième réseau de conduits de distribution est reliée au deuxième groupe d’orifices par l’intermédiaire d’un deuxième canal, le volume interne du deuxième canal étant inférieur au volume de l’au moins une deuxième préchambre de détente du deuxième réseau de conduits de distribution, dans laquelle l’au moins une préchambre de détente du troisième réseau de conduits de distribution est reliée au troisième groupe d’orifices par l’intermédiaire d’un troisième canal, le volume interne du troisième canal étant inférieur au volume de l’au moins une troisième préchambre de détente du troisième réseau de conduits de distribution.
[0013] Selon un aspect de l’invention, les premier, deuxième et troisième conduits de distribution sont non sécants entre eux.
[0014] Selon un aspect de l’invention, la tête de dépôt comprend un quatrième conduit de distribution relié à un quatrième groupe d’orifices s’étendant sur la section interne de la tête de dépôt, le quatrième conduit permettant l’évacuation du troisième flux gazeux inerte vers une quatrième ouverture d’évacuation de la tête de dépôt.
[0015] Selon un aspect de l’invention, les orifices des premier, deuxième et troisième groupes d’orifices sont des fentes rectilignes et parallèles entre elles.
[0016] Selon un aspect de l’invention, une distance de dépôt entre les orifices des premier, deuxième et troisième groupes d’orifices et le substrat tubulaire, inséré dans la tête de dépôt, est inférieure à deux cents micromètres.
[0017] Selon un aspect de l’invention, une distance de dépôt entre les orifices des premier, deuxième et troisième groupes d’orifices et le substrat tubulaire, inséré dans la tête de dépôt, est supérieure à cinquante micromètres.
[0018] Selon un aspect de l’invention, la tête de dépôt comprend une première face d’accueil de flux comprenant la première, deuxième et troisième ouvertures et une deuxième face d’accueil du flux comprenant une première, deuxième et troisième ouvertures secondaires du flux, miroirs respectives de la première, deuxième et troisième ouverture de la première face d’accueil selon un plan P traversant perpendiculairement l’axe de révolution R de la tête de dépôt.
[0019] Selon un aspect de l’invention, le premier flux gazeux est un précurseur oxydant.
[0020] Selon un aspect de l’invention, le premier flux gazeux est un précurseur métallique.
[0021] L’invention a également trait à un système de dépôt chimique d’un substrat tubulaire en phase vapeur comprenant au moins deux têtes de dépôt.
[0022] L’invention a également trait à un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions exécutables par ordinateur qui, lorsqu'elles sont exécutées par un processeur, amènent le processeur à commander un appareil de fabrication additive pour fabriquer la tête de dépôt.
[0023] L’invention a également trait à un procédé de fabrication de la tête de dépôt par fabrication additive, le procédé comprenant les étapes suivantes: obtenir un fichier électronique représentant une géométrie d'un produit dans lequel le produit est la tête de dépôt et commander un appareil de fabrication additive pour fabriquer, sur une ou plusieurs étapes de fabrication additive, le produit selon la géométrie spécifiée dans le fichier électronique.
[0024] L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d’un mode de réalisation donné à titre d’exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel :
[0025] [Fig.1] la figure 1 représente une vue schématique d’une tête de dépôt selon l’invention ;
[0026] [Fig.2] la figure 2 représente une vue schématique de coupe de la tête de dépôt selon l’invention ;
[0027] [Fig.3] la figure 3 représente une vue schématique de côté de la tête de dépôt selon l’invention ;
[0028] [Fig.4] la figure 4 représente une vue schématique de la tête de dépôt selon une variante de l’invention ;
[0029] [Fig.5] la figure 5 représente un procédé de fabrication de la tête de dépôt selon l’invention.
[0030] Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures.
[0031] La figure 1 représente une vue schématique d’une tête de dépôt 1 chimique apte à déposer, en phase vapeur, une couche de revêtement sur un substrat 2 tubulaire selon l’invention. La tête de dépôt 1 prend la forme d’un cylindre de rayon R1 s’étendant selon un axe de révolution R et dont une section est comprise entre une surface interne 15 (comme représenté en figure 2) et une surface externe 13 (comme représenté en figure 4) permettant l’insertion du substrat tubulaire 2. La tête de dépôt 1 comprend : une première ouverture 10 pour recevoir un premier flux gazeux en entrée transportant un premier précurseur, préférentiellement un gaz chargé en un premier précurseur, par exemple un précurseur oxydant tel de la vapeur d’eau (H20), une deuxième ouverture 12 pour recevoir un deuxième flux gazeux en entrée transportant un deuxième précurseur, préférentiellement un gaz chargé un deuxième précurseur, par exemple un précurseur métallique ou un composé organométallique tel que AI(CH3)3, une troisième ouverture 14 pour recevoir un troisième flux gazeux inerte ou un gaz inerte en entrée, tel de l’azote N2 ou de l’argon Ar.
[0032] La tête de dépôt 1 peut comprendre également une quatrième ouverture 18 d’évacuation d’un quatrième flux gazeux. Plus précisément, la quatrième ouverture 18 permet l’évacuation du gaz inerte introduit dans la troisième ouverture 14.
[0033] Les première 10, deuxième 12, troisième 14 et quatrième 18 ouvertures sont comprises sur une première face d’accueil 16, de forme circulaire. Dans une configuration préférentielle, la première face d’accueil 16 est perpendiculaire à l’axe de révolution R. La première ouverture 10, la deuxième ouverture 12 et la troisième ouverture 14 précèdent respectivement chacune un premier volume d’entrée 101 , un deuxième volume d’entrée 121 et un troisième volume d’entrée 141. Le premier volume d’entrée 101 , le deuxième volume d’entrée 121 et le troisième volume d’entrée 141 prennent la forme d’un cylindre creux débutant contre la première face d’accueil 16 respectivement au niveau de la première ouverture 10, de la deuxième ouverture 12 et de la troisième ouverture 14 et s’étendant parallèlement à l’axe de révolution R.
[0034] En outre, la tête de dépôt 1 peut comprendre une cinquième ou une sixième ouverture (non représentées) dans le cas de dépôt de matériaux plus complexes avec différents métaux, de sorte que différents précurseurs puissent être injectés.
[0035] De plus, la tête de dépôt 1 comprend un orifice d’insertion 20 du substrat tubulaire 2 positionné au centre de la première face d’accueil 16 et coïncide avec l’axe de révolution R. Cet orifice d’insertion 20 se poursuit donc dans la tête de dépôt 1 de sorte à prendre la forme d’un « cylindre vide» permettant l’insertion complète du substrat tubulaire 2. A titre indicatif, l’orifice d’insertion 20 prend une forme similaire au substrat tubulaire 2. Ainsi, pour un substrat tubulaire 2 de forme cylindrique, l’orifice d’insertion 20 peut avoir une forme circulaire de sorte à obtenir le cylindre creux énoncé précédemment. Néanmoins, il peut être envisagé d’avoir un orifice d’insertion 20 de forme octogonale ou ovale afin d’avoir une forme complémentaire avec un substrat tubulaire 2 de forme potentiellement octogonale ou ovale.
[0036] La tête de dépôt comprend, comme représenté en figure 2, également un premier réseau de conduits 100 de distribution reliant la première ouverture 10 du premier flux gazeux à un premier groupe d’orifices 102, un deuxième réseau de conduits 120 de distribution reliant la deuxième ouverture 12 du deuxième flux gazeux à un deuxième groupe d’orifices 122 et un troisième réseau de conduits 140 de distribution reliant la troisième ouverture 14 du troisième flux gazeux inerte à un troisième groupe d’orifices 142. Chaque orifice du premier 102, deuxième 122 et troisième 142 groupes d’orifices s’étend sur une section interne 15de la tête de dépôt 1 et est aligné selon l’axe de révolution R. A titre indicatif, le premier volume d’entrée 101 , le deuxième volume d’entrée 121 et le troisième volume d’entrée 141 sont respectivement compris dans le premier réseau de conduits 100 de distribution, le deuxième réseau de conduits 120 de distribution et le troisième réseau de conduits 140 de distribution. Les premier 100, deuxième 120 et troisième 140 conduits de distribution sont non sécants entre eux.
[0037] De plus, un orifice du premier 102 ou du deuxième 122 groupe d’orifices est uniquement adjacent, de part et d’autre selon l’axe de révolution R, à un orifice du troisième groupe 142 d’orifices. Ainsi, chaque orifice du premier groupe 102 d’orifices est adjacent selon l’axe de révolution R à deux orifices, de part et d’autre, du troisième groupe 142 d’orifices. Et de manière similaire, chaque orifice du deuxième groupe 122 d’orifices est adjacent selon l’axe de révolution R à deux orifices, de part et d’autre, du troisième groupe 142 d’orifices.
[0038] En effet, cette disposition des orifices permet d’assurer la séparation entre le premier précurseur et le deuxième précurseur par l’action du gaz inerte. Ainsi, lorsque le premier précurseur est apposé contre le substrat tubulaire 2 par l’intermédiaire du premier groupe d’orifices 102, le premier précurseur est limité de chaque côté par le gaz inerte, qui devient un limiteur spatial, lui-même apposé contre le substrat tubulaire 2 par l’intermédiaire du troisième groupe d’orifices 142. Et, de façon similaire, lorsque le deuxième précurseur est apposé contre le substrat tubulaire 2 par l’intermédiaire du deuxième groupe d’orifices 122, le deuxième précurseur est limité de chaque côté par le gaz inerte lui-même apposé contre le substrat tubulaire 2 par l’intermédiaire du troisième groupe d’orifices 142. Ainsi, le premier précurseur et le deuxième précurseur ne sont jamais mis en contact lorsque ces derniers sont apposés sur le substrat tubulaire 2.
[0039] Le premier 100, deuxième 120 et troisième 140 réseaux de conduits de distribution ont respectivement au moins une première 104, deuxième 124 et troisième 144 préchambre de détente comprise dans la tête de dépôt 1. La première préchambre de détente 104, la deuxième préchambre de détente 124 et la troisième préchambre de détente 144 prennent la forme d’un anneau creux disposé à l’intérieur de la tête de dépôt 1 et ayant un rayon R2 inférieur au rayon R1 du cylindre creux formé par la tête de dépôt 1. Ainsi, l’au moins une première préchambre de détente 104 est directement connectée à la première ouverture 10 par l’intermédiaire du premier volume d’entrée 101 de manière à pouvoir détendre le premier précurseur qui a précédemment été introduit par la première ouverture 10 et qui a traversé le premier volume d’entrée 101. De manière similaire, au moins une deuxième préchambre de détente 124 est directement connectée à la deuxième ouverture 12 par l’intermédiaire du deuxième volume d’entrée 121 de manière à pouvoir détendre le deuxième précurseur qui a précédemment été introduit par la deuxième ouverture 12 et qui a traversé le deuxième volume d’entrée 121 et l’au moins une troisième préchambre de détente 144 est directement connectée à la troisième ouverture 14 par l’intermédiaire du deuxième volume d’entrée 141 de manière à pouvoir détendre le gaz inerte qui a précédemment été introduit par la troisième ouverture 14 et qui a traversé le troisième volume d’entrée 121.
[0040] A titre indicatif, l’au moins une première préchambre de détente 104, l’au moins une deuxième préchambre de détente 124 et troisième préchambre de détente 144 s’étendent successivement dans la direction de l’axe de révolution R de la tête de dépôt 1 et forment ainsi une succession d’anneaux creux de même rayon R2 selon l’axe de révolution R.
[0041] En outre, l’au moins une première préchambre de détente 104 du premier réseau de conduits 100 de distribution est reliée au premier groupe d’orifices 102 par l’intermédiaire d’au moins un premier canal 106. De manière similaire, l’au moins une deuxième préchambre de détente 124 du deuxième réseau de conduits 120 de distribution est reliée au deuxième groupe d’orifices 122 par l’intermédiaire d’au moins un deuxième canal 126 et l’au moins une troisième préchambre de détente 144 du troisième réseau de conduits 140 de distribution est reliée au troisième groupe d’orifices 142 par l’intermédiaire d’au moins un troisième canal 146.
[0042] Les préchambres concentriques, à savoir la première préchambre de détente 104, la deuxième préchambre de détente 124 et la troisième préchambre de détente 144, sont nécessaires pour assurer une bonne homogénéisation de la pression du gaz et sa distribution correcte dans chaque canal, à savoir le premier canal 106, le deuxième canal 126 et le troisième canal 146.
[0043] En outre, il peut être envisagé de déterminer des rapports adéquats entre les volumes des premières préchambres de détente 104, deuxièmes préchambres de détente 124 et troisièmes préchambres de détente 144 et les volumes de sortie des premiers canaux106, deuxièmes canaux 126 et troisièmes canaux 146 afin d’offrir des distributions de pression de gaz optimales.
[0044] A cet effet, le volume interne de l’au moins un premier canal 106 est inférieur au volume de l’au moins une première préchambre de détente 104 du premier réseau de conduits 100 de distribution, le volume interne de l’au moins un deuxième canal 126 est inférieur au volume de l’au moins une deuxième préchambre de détente 124 du deuxième réseau de conduits 120 de distribution, et le volume interne de l’au moins un troisième canal 146 est inférieur au volume de l’au moins une troisième préchambre de détente 144 du troisième réseau de conduits 140 de distribution. Il est alors possible, pour un homme du métier, de pouvoir définir un premier ratio entre le volume de l’au moins un premier canal 106 et le volume de l’au moins une première préchambre de détente 104, un deuxième ratio entre le volume de l’au moins un deuxième canal 126 et le volume de l’au moins une deuxième préchambre de détente 124 et un troisième ratio entre le volume de l’au moins un troisième canal 146 et l’au moins une troisième préchambre de détente 144. Les premier, deuxième et troisième ratios peuvent ainsi être identiques ou différents selon la configuration de la tête de dépôt 1 , en sachant qu’une égalité entre le premier et le deuxième ratio ne signifie pas une égalité des volumes des premier 106 et deuxième 126 canaux et des première 104 et deuxième 124 préchambre de détente.
[0045] De plus, pour un débit constant appliqué dans les premières préchambres de détente 104, deuxièmes préchambres de détente 124 et troisième préchambres de détente 144. L’expérience révèle qu’un petit volume de préchambre produit une distribution de gaz très peu homogène le long des premiers canaux 106, deuxième canaux 126 et troisième canaux 146 et particulièrement au niveau des premiers groupes d’orifices 102, deuxièmes groupes d’orifices 122 et troisièmes groupes d’orifices 142. A titre indicatif, il peut être envisagé d’avoir un débit constant dans les premières préchambres de détente 104, deuxièmes préchambres de détente 124 et troisième préchambres de détente 144 d’environ 100 mL/min.
[0046] Cependant, les calculs montrent également que l’homogénéité de la distribution du débit de gaz peut être considérablement améliorée en augmentant le volume des premières préchambres de détente 104, deuxièmes préchambres de détente 124 et troisième préchambres de détente 144 et qu’une très bonne homogénéité peut être obtenue pour les grands volumes de premières préchambres de détente 104, deuxièmes préchambres de détente 124 et troisième préchambres de détente 144 avec, à titre d’exemple indicatif, des rayons de 1 ,4 et 2 mm. Par conséquent un rapport de volume ou ratio entre le volume des premières préchambres de détente 104, deuxièmes préchambres de détente 124 et troisième préchambres de détente 144 et volume des premiers canaux 106, deuxième canaux 126 et troisième canaux 146 d’au moins 0,7 doit être respecté.
[0047] A titre indicatif, afin d’avoir une distribution homogène de la pression dans les premier 100, deuxième 120 et troisième 140 conduits de distribution, le premier, deuxième et troisième ratio doivent être supérieurs ou égaux à 0,71 et peuvent être compris, dans une configuration préférentielle, entre 1 ,36 et 41 ,89. De cette manière, une distribution homogène de la pression permet d’assurer une distribution homogène des premier et deuxième précurseurs et du gaz inerte dans les premier 100, deuxième 120 et troisième 140 conduits de distribution de sorte à ce que tous les premier 106, deuxième 126 et troisième 146 canaux soient tous irrigués. Néanmoins, les dimensions de cette configuration sont à titre indicatif. En effet, cette distribution est aussi fonction du nombre de conduits et de la taille de la tête de dépôt 1
[0048] Le premier groupe d’orifices 102, le deuxième groupe d’orifices 122 et le troisième groupe d’orifices 142 peuvent prendre la forme de fentes rectilignes et parallèles entre elles. Le premier groupe d’orifices 102, le deuxième groupe d’orifices 122 et le troisième groupe d’orifices 142 font ainsi face au substrat tubulaire 2 lorsque le substrat tubulaire 2 est inséré dans l’orifice d’insertion 20 de la tête de dépôt 1. De cette manière, le premier précurseur peut être apposé, par l’intermédiaire du premier groupe d’orifices 102, contre le substrat tubulaire 2. Tout comme le deuxième précurseur, qui peut être apposé contre le substrat tubulaire 2 par l’intermédiaire du deuxième groupe d’orifices 122 et du gaz inerte qui peut être apposé contre le substrat tubulaire 2 par l’intermédiaire du troisième groupe d’orifices 142.
[0049] En outre, afin d’optimiser le revêtement du substrat tubulaire 2 par le premier et/ou le deuxième précurseur, limités par le gaz inerte, les orifices des premier 102, deuxième 122 et troisième 142 groupes d’orifices et le substrat tubulaire 2, inséré dans la tête de dépôt 1 , sont distants d’une distance de dépôt inférieure à deux cents micromètres et supérieure à cinquante micromètres afin de permettre d’apposer le premier et/ou deuxième précurseur. En outre, cette distance de dépôt est aussi fonction du débit de précurseur ou de gaz inerte, du dimensionnement du substrat tubulaire 2 ou encore de la technique de dépôt comme par exemple en CVD ou en ALD. En fonction de la configuration souhaitée, la tête de dépôt 1 peut être adaptée. Ainsi, la distance de dépôt des précurseurs et du gaz inerte et le dimensionnement des premier 100, deuxième 120 et troisième 140 conduits de distribution sont ajustés pour contrôler le type de dépôt souhaité sur le substrat tubulaire 2, à savoir faire du dépôt ALD ou du dépôt CVD.
[0050] La tête de dépôt 1 comprend également un quatrième conduit 180 de distribution relié à la quatrième ouverture d’évacuation 18. Plus précisément, le quatrième conduit 180 de distribution est formé d’au moins un quatrième canal 186 permettant au surplus de gaz inerte se trouvant au niveau du substrat tubulaire 2 d’être évacué par l’intermédiaire d’un quatrième groupe d’orifices 182 connectés à l’au moins un quatrième canal 186 et s’étendant sur la section interne 15 de la tête de dépôt 1. A l’autre extrémité de l’au moins un quatrième canal 186 se trouve un réservoir 184 d’évacuation du gaz inerte qui est lui-même relié à la quatrième ouverture 18 d’évacuation du gaz inerte. A l’image d’une préchambre de détente, le réservoir 184 comprend un volume creux susceptible de contenir le surplus de gaz inerte avant son évacuation par la quatrième ouverture 18 d’évacuation comme représenté sur la figure 3. De manière générale, un orifice du quatrième groupe d’orifices 182 est placé entre un orifice du premier 102 ou du deuxième 122 groupe d’orifice et un orifice 142 du troisième groupe d’orifice. De cette manière, il y a toujours une évacuation du surplus de gaz inerte et/ou des précurseurs.
[0051] En outre, le substrat tubulaire 2, installé dans la tête de dépôt 1 par l’intermédiaire de l’orifice d’insertion 20, doit exécuter un mouvement relatif de « va- et-vient » selon l’axe de révolution R de la tête de dépôt par rapport à la tête de dépôt 1. Ce mouvement de va-et-vient se traduit par une oscillation transversale selon l’axe de révolution R et plus précisément, et de manière successive, d’une première translation T1 dans une direction de l’axe de révolution R et d’une deuxième translation T2 dans une direction opposée à la direction de l’axe de révolution R. En effet, ce mouvement de va-et-vient relatif par rapport à la tête de dépôt 1 est nécessaire afin de permettre un recouvrement optimal du substrat tubulaire 2 inséré dans la tête de dépôt 1 par le premier et le deuxième précurseur séparés par le gaz inerte. Ainsi, le substrat tubulaire 2 peut subir ce mouvement de « va-et-vient » alors que la tête de dépôt 1 est fixe ou alors, selon une autre configuration de recouvrement, la tête de dépôt 1 peut subir ce mouvement de « va- et-vient » afin de recouvrir le substrat tubulaire 2 qui est alors fixe. Il peut aussi être envisagé que la tête de dépôt 1 et le substrat tubulaire 2 subissent ce mouvement de « va-et-vient » de manière déphasée. Dans un certain cas de recouvrement, un seul mouvement de « va-et-vient » peut être nécessaire pour effectuer le dépôt du revêtement sur le substrat tubulaire 2 comme par exemple dans le cas d’un ajout d’un revêtement peu épais contre le substrat tubulaire 2.
[0052] Selon une configuration de la tête de dépôt 1 , la tête de dépôt 1 comprend la première face d’accueil 16 de flux comprenant la première 10, deuxième 12, troisième 14 et quatrième 18 ouvertures et une deuxième face d’accueil 160 du flux de forme identique à la première face d’accueil 16, perpendiculaire à l’axe de révolution R et parallèle à la première face d’accueil 16. La seconde face d’accueil 160 peut comprendre, à l’image de la première face d’accueil 16, une première ouverture secondaire, une deuxième ouverture secondaire et troisième ouverture secondaire du flux, miroirs respectives de la première 10, deuxième 12 et troisième 14 ouvertures de la première face d’accueil 16 selon un plan P traversant perpendiculairement l’axe de révolution R de la tête de dépôt 1.
[0053] Ainsi, la première ouverture secondaire permet l’introduction du premier précurseur, la deuxième ouverture secondaire permet l’introduction du deuxième précurseur et la troisième ouverture secondaire permet l’introduction du gaz inerte. Cette configuration permet ainsi de limiter la pression nécessaire pour introduire les différents flux dans la tête de dépôt puisque chaque flux est introduit selon les deux extrémités, à savoir la première face d’accueil 16 et la deuxième face d’accueil 160, de la tête de dépôt 1 et non plus une seule extrémité. [0054] Selon une autre configuration de la tête de dépôt 1 représentée en figure 4, nécessitant un revêtement d’une partie interne 40 d’un substrat tubulaire creux 4, il peut être envisagé que la tête de dépôt 1 soit insérée dans le substrat tubulaire creux 4. Dans ce cas, les orifices du premier groupe d’orifices 102, du deuxième groupe d’orifices 122 et du troisième groupe d’orifices 142 sont positionnés sur une face externe 13, s’étendant sur la section du cylindre représenté par la tête de dépôt 1 , de manière à toujours faire face au substrat tubulaire creux 4 lorsque la tête de dépôt 1 y est insérée. Dès lors, le mouvement de va-et-vient nécessaire au dépôt du premier et du deuxième précurseur étant relatif entre la tête de dépôt 1 et le substrat tubulaire creux 4, l’homme du métier peut choisir entre effectuer un mouvement de va-et-vient sur le substrat tubulaire creux 4 en maintenant la tête de dépôt 1 immobile ou sur la tête de dépôt 1 en maintenant le substrat tubulaire creux 4 immobile.
[0055] La tête de dépôt 1 selon l’invention comprend donc une surface, à savoir la surface interne 15 ou la surface externe 13, configurée pour permettre le dépôt du premier flux gazeux, du deuxième flux gazeux et du troisième flux gazeux inerte contre le substrat tubulaire 2. La surface interne 13 et la surface externe 15 présentent toutes deux une forme cylindrique ou analogue au substrat tubulaire associé. Ainsi, il peut être envisagé, comme indiqué précédemment, d’utiliser un substrat tubulaire 2 octogonale ou ovale.
[0056] Ainsi, lorsque le dépôt se fait par l’intermédiaire de la surface interne 15 contre le substrat tubulaire 2, par l’intermédiaire des orifices du premier groupe d’orifices 102, du deuxième groupe d’orifices 122 et du troisième groupe d’orifices 142 positionnés sur la surface interne 15, le substrat tubulaire 2 est inséré dans la tête de dépôt 1 par l’intermédiaire de l’orifice d’entrée 20.
[0057] Et, lorsque le dépôt se fait par l’intermédiaire de la surface externe 13 contre le substrat tubulaire 2, par l’intermédiaire des orifices du premier groupe d’orifices 102, du deuxième groupe d’orifices 122 et du troisième groupe d’orifices 142 positionnés sur la surface externe 13, c’est la tête de dépôt 1 qui est insérée dans le substrat tubulaire 2, qui est avantageusement creux.
[0058] En outre, la tête de dépôt 1 selon l’invention présente aussi l’avantage de pouvoir être empilée à une autre tête de dépôt 1 selon l’axe de révolution R de façon à former un système de dépôt chimique pour un substrat tubulaire 2 en phase vapeur comprenant au moins deux têtes de dépôt 1. Ainsi, il peut être envisagé d’aligner selon l’axe de révolution R et d’empiler plusieurs têtes de dépôt 1 afin d’ajuster le système de dépôt chimique en phase vapeur à des substrats tubulaires 2 ayant différentes longueurs.
[0059] Ainsi, pour un substrat tubulaire creux 4, il peut être envisagé d’introduire une tête de dépôt 1 dans la partie interne 40 et d’utiliser une autre tête de dépôt 1 permettant, comme présenté en figure 1 , dans laquelle le substrat tubulaire creux 4 est introduit afin d’effectuer un recouvrement selon deux faces, à savoir une face interne dans la partie interne 40 et une face externe du substrat tubulaire creux 4.
[0060] De plus, la tête de dépôt 1 , selon l’invention, peut être réalisée d’une seule pièce par fabrication additive. Le recours à la fabrication additive permet notamment une plus grande liberté dans la forme des conduits de distribution, à savoir les premier et deuxième précurseurs et le gaz inerte, et d’évacuation des flux, qui sont des simples creux ménagés dans la tête de dépôt 1. Il permet également d’éviter les tâches d’assemblage et soudure, consommatrices de temps et sources de défauts, et d’obtenir une miniaturisation plus poussée de la tête de dépôt 1.
[0061] Un objet de l’invention est également un procédé de fabrication 500 de la tête de dépôt 1 par fabrication additive représenté en figure 5. Le procédé de fabrication 500 comprend les étapes suivantes : obtenir (étape 501) un fichier électronique représentant une géométrie d'un produit dans lequel le produit est la tête de dépôt, commander (étape 502) un appareil de fabrication additive pour fabriquer, sur une ou plusieurs étapes de fabrication additive, le produit selon la géométrie spécifiée dans le fichier électronique.
[0062] Ainsi, comme énoncé précédemment, en fonction de la configuration souhaitée, c’est-à-dire un fonctionnement ALD ou CVD, la tête de dépôt 1 peut être adaptée par l’intermédiaire d’une fabrication additive du produit.
[0063] Des exemples selon la divulgation peuvent être formés en utilisant un procédé de fabrication additive. Un exemple courant de fabrication additive est l'impression 3D. Cependant, d'autres méthodes de fabrication additive sont disponibles. Le prototypage rapide ou la fabrication rapide sont également des termes qui peuvent être utilisés pour décrire des procédés de fabrication additive. Tel qu'utilisé ici, «fabrication additive» se réfère généralement à des procédés de fabrication dans lesquels des couches successives de matériau(x) sont disposées les unes sur les autres pour «construire» couche par couche ou «fabriquer de manière additive», un composant tridimensionnel. Ceci est comparé à certains procédés de fabrication soustractifs (tels que le fraisage ou le perçage), dans lesquels le matériau est successivement retiré pour fabriquer la pièce. Les couches successives fusionnent généralement ensemble pour former un composant monolithique qui peut avoir une variété de sous-composants intégrés. En particulier, le procédé de fabrication peut permettre à un exemple de la divulgation d'être formé intégralement et inclure une variété de caractéristiques qui ne sont pas possibles lors de l'utilisation de procédés de fabrication antérieurs. Les procédés de fabrication additive décrits ici permettent la fabrication à n'importe quelle taille et forme appropriées avec diverses caractéristiques qui peuvent ne pas avoir été possibles en utilisant des procédés de fabrication antérieurs. La fabrication additive peut créer des géométries complexes sans utiliser aucun type d'outils, de moules ou de montages, et avec peu ou pas de déchets. Au lieu d'usiner des composants à partir de billettes solides de plastique ou de métal, dont une grande partie est découpée et jetée, le seul matériau utilisé dans la fabrication additive est ce qui est nécessaire pour façonner la pièce, à savoir la tête de dépôt 1.
[0064] Les techniques de fabrication additive appropriées selon la présente divulgation comprennent, par exemple, la modélisation par dépôt fondu (Fused Déposition Modeling ou FDM), le frittage laser sélectif (Sélective Laser Sintering ou SLS), l'impression 3D telle que par jet d'encre et laserjet, la stéréolithographie (Sterolithography ou SLA), le frittage laser sélectif direct (Sterolithography ou DSLS) , frittage par faisceau d'électrons (Electron Beam Sintering ou EBS), fusion par faisceau d'électrons (Electron Beam Sintering ou EBM), mise en forme de filet par laser (Laser Engineered Net Shaping ou LENS), fabrication additive de faisceau d'électrons (Electron Beam Additive Manufacturing ou EBAM), fabrication de forme de filet au laser (Laser Net Shape Manufacturing ou LNSM), dépôt direct de métal (Direct Métal Déposition ou DMD), traitement numérique de la lumière (Digital Light Processing ou DLP), traitement numérique continu de la lumière (Continuous Digital Light Processing ou CDLP), fusion laser sélective directe (Direct Sélective Laser Melting ou DSLM), fusion laser sélective (Sélective Laser Melting ou SLM), fusion laser directe des métaux (Direct Métal Laser Melting ou DMLM), frittage laser direct des métaux (Direct Métal Laser Sintering ou DMLS), projection de matière (Material Jetting ou MJ), projection de nanoparticules (NanoParticle Jetting ou NPJ), dépôt à la demande (Drop On Demand ou DOD), jet de liant (Binder Jetting ou BJ), Multi Jet Fusion (MJF), fabrication d’objets stratifiés (Laminated Object Manufacturing ou LOM) et autres procédés connus. Les procédés de fabrication additive décrits ici peuvent être utilisés pour former des composants en utilisant n'importe quel matériau approprié. Par exemple, le matériau peut être plastique, composite, polymère, époxy, résine photopolymère, métal ou tout autre matériau approprié qui peut être sous forme solide, liquide, poudre, feuille, fil ou toute autre forme appropriée ou combinaisons de ceux-ci. Plus spécifiquement, selon des modes de réalisation exemplaires du présent objet, les composants fabriqués de manière additive décrits ici peuvent être formés en partie, en totalité ou dans une certaine combinaison de matériaux. Ces matériaux sont des exemples de matériaux appropriés pour une utilisation dans des procédés de fabrication additive qui peuvent être appropriés pour la fabrication d'exemples décrits ici.
[0065] Comme indiqué ci-dessus, le procédé de fabrication additive décrit ici permet à un seul composant d'être formé à partir de plusieurs matériaux. Ainsi, les exemples décrits ici peuvent être formés à partir de tout mélange approprié des matériaux ci- dessus. Par exemple, un composant peut comprendre plusieurs couches, segments ou pièces qui sont formés en utilisant différents matériaux, procédés et/ou sur différentes machines de fabrication additive. De cette manière, des composants peuvent être construits qui ont des matériaux et des propriétés de matériaux différents pour répondre aux exigences de toute application particulière. De plus, bien que les composants décrits ici soient entièrement construits par des procédés de fabrication additive, il doit être apprécié que dans des modes de réalisation alternatifs, tout ou partie de ces composants peuvent être formés par moulage, usinage et/ou tout autre procédé de fabrication approprié. En effet, toute combinaison appropriée de matériaux et de procédés de fabrication peut être utilisée pour former ces composants. Les procédés de fabrication additive fabriquent généralement des composants sur la base d'informations tridimensionnelles (3D), par exemple un modèle informatique tridimensionnel (ou fichier de conception), du composant. En conséquence, les exemples décrits ici comprennent non seulement des produits ou composants tels que décrits ici, mais également des procédés de fabrication de tels produits ou composants via la fabrication additive et des logiciels, micrologiciels ou matériels informatiques pour contrôler la fabrication de tels produits via la fabrication additive.
[0066] La structure du produit, à savoir de la tête de dépôt 1 , peut être représentée numériquement sous la forme d'un fichier de conception. Un fichier de conception, ou fichier de conception assistée par ordinateur (CAO), est un fichier de configuration qui code une ou plusieurs configurations de surface ou volumétrique de la forme du produit. Autrement dit, un fichier de conception représente la disposition géométrique ou la forme du produit. Les fichiers de conception peuvent prendre n'importe quel format de fichier maintenant connu ou développé ultérieurement. Par exemple, les fichiers de conception peuvent être au format Stereolithography ou «Standard Tessellation Language» (.stl) qui a été créé pour les programmes de stéréolithographie CAO de 3D Systems, ou au format Additive Manufacturing File (.amf), qui est une société américaine de mécanique Norme des ingénieurs (ASME) qui est un format basé sur un langage de balisage extensible (XML) conçu pour permettre à tout logiciel de CAO de décrire la forme et la composition de tout objet tridimensionnel à fabriquer sur n'importe quelle imprimante de fabrication additive. D'autres exemples de formats de fichiers de conception incluent les fichiers AutoCAD (.dwg), les fichiers Blender (.blend), les fichiers Parasolid (.x_t), les fichiers 3D Manufacturing Format (.3mf), les fichiers Autodesk (3ds), les fichiers Collada (.dae) et Fichiers Wavefront (.obj), bien que de nombreux autres formats de fichiers existent. Les fichiers de conception peuvent être produits à l'aide d'un logiciel de modélisation (par exemple, la modélisation CAO) et/ou en scannant la surface d'un produit pour mesurer la configuration de la surface du produit.
[0067] Une fois obtenu, un fichier de conception peut être converti en un ensemble d'instructions exécutables par ordinateur qui, une fois exécutées par un processeur, amènent le processeur à contrôler un appareil de fabrication additive pour produire la tête de dépôt 1 selon la disposition géométrique spécifiée dans le fichier de conception. La conversion peut convertir le fichier de conception en tranches ou couches qui doivent être formées séquentiellement par l'appareil de fabrication additive. Les instructions (également connues sous le nom de code géométrique ou «code G») peuvent être calibrées en fonction de l'appareil de fabrication additive spécifique et peuvent spécifier l'emplacement précis et la quantité de matériau à former à chaque étape du processus de fabrication. Comme discuté ci-dessus, la formation peut se faire par dépôt, par frittage ou par toute autre forme de procédé de fabrication additive. Le code ou les instructions peuvent être traduits entre différents formats, convertis en un ensemble de signaux de données et transmis, reçus sous la forme d'un ensemble de signaux de données et convertis en code, stockés, etc., si nécessaire. Les instructions peuvent être une entrée du système de fabrication additive et peuvent provenir d'un concepteur de pièces, d'un fournisseur de propriété intellectuelle (PI), d'une société de conception, de l'opérateur ou du propriétaire du système de fabrication additive, ou d'autres sources. Un système de fabrication additive peut exécuter les instructions pour fabriquer le produit en utilisant l'une quelconque des technologies ou procédés décrits ici. Les fichiers de conception ou les instructions exécutables par ordinateur peuvent être stockés dans un support de stockage lisible par ordinateur (transitoire ou non) (par exemple, mémoire, système de stockage, etc.) stockant un code, ou des instructions lisibles par ordinateur, représentatives du produit à fabriquer. Comme noté, le code ou les instructions lisibles par ordinateur définissant le produit qui peut être utilisé pour générer physiquement la tête de dépôt 1 , lors de l'exécution du code ou des instructions par un système de fabrication additive. Par exemple, les instructions peuvent inclure un modèle 3D défini avec précision du produit et peuvent être générées à partir de l'un des nombreux systèmes logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO) bien connus tels qu'AutoCAD®, TurboCAD®, DesignCAD 3D Max, etc. En variante, un modèle ou prototype du composant peut être scanné pour déterminer les informations tridimensionnelles du composant.
[0068] Un autre objet de l’invention est un produit programme d’ordinateur, le programme d’ordinateur comprenant des instructions exécutables par ordinateur qui, lorsqu'elles sont exécutées par un processeur, amènent le processeur à commander un appareil de fabrication additive pour fabriquer la tête de dépôt 1.
[0069] En conséquence, en commandant un appareil de fabrication additive selon les instructions exécutables par ordinateur, l'appareil de fabrication additive peut être chargé d'imprimer une ou plusieurs parties de la tête de dépôt 1. Ceux-ci peuvent être imprimés sous forme assemblée ou non assemblée. De manière préférentielle, la tête de dépôt 1 est imprimée sous forme assemblée soit en une seule pièce. Par exemple, différentes sections du produit peuvent être imprimées séparément (sous forme de kit de pièces non assemblées), puis assemblées. En variante, et de manière préférentielle, les différentes pièces peuvent être imprimées sous forme assemblée. À la lumière de ce qui précède, les modes de réalisation comprennent des procédés de fabrication par fabrication additive. Cela comprend les étapes d'obtention d'un fichier de conception représentant le produit et l'instruction d'un appareil de fabrication additive de fabriquer le produit sous une forme assemblée ou non assemblée selon le fichier de conception. L'appareil de fabrication additive peut comprendre un processeur qui est configuré pour convertir automatiquement le fichier de conception en instructions exécutables par ordinateur pour contrôler la fabrication du produit. Dans ces modes de réalisation, le fichier de conception lui- même peut provoquer automatiquement la production du produit une fois entré dans le dispositif de fabrication additive. En conséquence, dans ce mode de réalisation, le fichier de conception lui-même peut être considéré comme des instructions exécutables par ordinateur qui amènent l'appareil de fabrication additive à fabriquer le produit. En variante, le fichier de conception peut être converti en instructions par un système informatique externe, les instructions exécutables par ordinateur résultantes étant fournies au dispositif de fabrication additive. Compte tenu de ce qui précède, la conception et la fabrication des implémentations du sujet et les opérations décrites dans cette spécification peuvent être réalisées à l'aide de circuits électroniques numériques, ou dans un logiciel, un micrologiciel ou du matériel informatique, y compris les structures décrites dans cette spécification et leurs équivalents structurels, ou en combinaisons d'un ou plusieurs d'entre eux. Par exemple, le matériel peut inclure des processeurs, des microprocesseurs, des circuits électroniques, des composants électroniques, des circuits intégrés, etc. Les implémentations du sujet décrit dans cette spécification peuvent être réalisées en utilisant un ou plusieurs programmes informatiques, c'est-à-dire un ou plusieurs modules d'instructions de programmes informatiques, codés sur un support de stockage informatique pour exécution par ou pour commander le fonctionnement d'un appareil de traitement de données. En variante ou en plus, les instructions de programme peuvent être codées sur un signal propagé généré artificiellement, par exemple, un signal électrique, optique ou électromagnétique généré par machine pour coder des informations à transmettre à un appareil récepteur approprié pour exécution par un appareil de traitement de données. Un support de stockage informatique peut être, ou être inclus dans, un dispositif de stockage lisible par ordinateur, un substrat de stockage lisible par ordinateur, une matrice ou un dispositif de mémoire à accès aléatoire ou série, ou une combinaison d'un ou plusieurs d'entre eux. De plus, alors qu'un support de stockage informatique n'est pas un signal propagé, un support de stockage informatique peut être une source ou une destination d'instructions de programme informatique codées dans un signal propagé artificiellement généré. Le support de stockage informatique peut également être, ou être inclus dans, un ou plusieurs composants ou supports physiques séparés (par exemple, plusieurs CD, disques ou autres dispositifs de stockage). Bien que la technologie de fabrication additive soit décrite ici comme permettant la fabrication d'objets complexes en construisant des objets point par point, couche par couche, typiquement dans une direction verticale, d'autres procédés de fabrication sont possibles et dans le cadre du présent sujet. Par exemple, bien que la description ici se réfère à l'addition de matériau pour former des couches successives, l'homme du métier appréciera que les procédés et structures décrits ici peuvent être mis en pratique avec n'importe quelle technique de fabrication additive ou autre technologie de fabrication. On peut également citer le moulage par injection ou la fabrication par coulée d’élastomère basse pression.

Claims

REVENDICATIONS
1. Tête de dépôt (1) chimique d’un substrat tubulaire (2) en phase vapeur comprenant : une première ouverture (10) pour recevoir un premier flux gazeux en entrée transportant un premier précurseur, une deuxième ouverture (12) pour recevoir un deuxième flux gazeux en entrée transportant un deuxième précurseur, une troisième ouverture (14) pour recevoir un troisième flux gazeux inerte en entrée, une surface (13, 15) configurée pour permettre le dépôt du premier flux gazeux, du deuxième flux gazeux et du troisième flux gazeux inerte contre le substrat tubulaire (2), la surface (13, 15) ayant une forme cylindrique de sorte à permettre l’insertion du substrat tubulaire (2) dans la tête de dépôt (1) ou de la tête de dépôt (1) dans le substrat tubulaire (2), un premier réseau de conduits (100) de distribution reliant la première ouverture (10) du premier flux gazeux à un premier groupe d’orifices (102) s’étendant sur la surface (13, 15) de la tête de dépôt (1 ), un deuxième réseau de conduits (120) de distribution reliant la deuxième ouverture (12) du deuxième flux gazeux à un deuxième groupe d’orifices (122) s’étendant sur la surface (13, 15) de la tête de dépôt (1), un troisième réseau de conduits (140) de distribution reliant la troisième ouverture (14) du troisième flux gazeux inerte à un troisième groupe d’orifices (142) s’étendant sur surface (13, 15) de la tête de dépôt (1), un orifice du premier ou du deuxième groupe d’orifices (102 ; 122) étant adjacent de part et d’autre à un orifice du troisième groupe d’orifices (142) selon un axe de révolution R de la tête de dépôt (1 ), le premier, deuxième et troisième réseaux de conduits (100, 120, 140) de distribution ayant respectivement au moins une première, deuxième et troisième préchambre de détente (104, 124, 144) comprises dans la tête de dépôt (1 ), le substrat tubulaire (2) exécutant un mouvement relatif de va-et-vient selon l’axe de révolution R de la tête de dépôt (1 ).
2. Tête de dépôt (1) selon la revendication 1 , dans laquelle l’au moins une première, deuxième et troisième préchambre de détente (104, 124, 144) s’étendent successivement dans une direction de l’axe de révolution R de la tête de dépôt (1).
3. Tête de dépôt (1) selon la revendication 1 , dans laquelle l’au moins une première préchambre de détente (104) du premier réseau de conduits (100) de distribution est reliée au premier groupe d’orifices (102) par l’intermédiaire d’un premier canal (106), le volume interne du premier canal (106) étant inférieur au volume de l’au moins une première préchambre de détente (104) du premier réseau de conduits (100) de distribution, dans laquelle l’au moins une deuxième préchambre de détente (124) du deuxième réseau de conduits de distribution (120) est reliée au deuxième groupe d’orifices (122) par l’intermédiaire d’un deuxième canal (126), le volume interne du deuxième canal (126) étant inférieur au volume de l’au moins une deuxième préchambre de détente (124) du deuxième réseau de conduits de distribution (120), dans laquelle l’au moins une préchambre de détente (144) du troisième réseau de conduits de distribution (140) est reliée au troisième groupe d’orifices (142) par l’intermédiaire d’un troisième canal (146), le volume interne du troisième canal (146) étant inférieur au volume de l’au moins une troisième préchambre de détente (144) du troisième réseau de conduits de distribution (140).
4. Tête de dépôt (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle les premier, deuxième et troisième conduits de distribution (100, 120, 140) sont non sécants entre eux.
5. Tête de dépôt (1) selon l’une des revendications 1 à 4, comprenant un quatrième conduit (180) de distribution relié à un quatrième groupe d’orifices (182) s’étendant sur la section interne (15) de la tête de dépôt (1), le quatrième conduit (180) permettant l’évacuation du troisième flux gazeux inerte vers une quatrième ouverture d’évacuation (18) de la tête de dépôt (1).
6. Tête de dépôt (1) selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle les orifices des premier, deuxième et troisième groupes d’orifices (102, 122, 142) sont des fentes rectilignes et parallèles entre elles.
7. Tête de dépôt (1) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle une distance de dépôt entre les orifices des premier, deuxième et troisième groupes d’orifices (102, 122, 142) et le substrat tubulaire (2), inséré dans la tête de dépôt (1), est inférieure à deux cents micromètres.
8. Tête de dépôt (1) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle une distance de dépôt entre les orifices des premier, deuxième et troisième groupes d’orifices (102, 122, 142) et le substrat tubulaire (2), inséré dans la tête de dépôt (1), est supérieure à cinquante micromètres.
9. Tête de dépôt (1) selon l’une des revendications précédentes, comprenant une première face d’accueil (16) de flux comprenant la première, deuxième et troisième ouvertures (10, 12, 14) et une deuxième face d’accueil (160) du flux comprenant une première, deuxième et troisième ouvertures secondaires du flux, miroirs respectives de la première, deuxième et troisième ouverture (10, 12, 14) de la première face d’accueil (16) selon un plan P traversant perpendiculairement l’axe de révolution R de la tête de dépôt (1).
10. Tête de dépôt (1) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le premier flux gazeux est un précurseur oxydant.
11. Tête de dépôt (1 ) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le deuxième flux gazeux est un précurseur métallique.
12. Système de dépôt chimique d’un substrat tubulaire (2) en phase vapeur comprenant au moins deux têtes de dépôt (1) selon l’une des revendications précédentes.
13. Produit programme d’ordinateur, ledit programme d’ordinateur comprenant des instructions exécutables par ordinateur qui, lorsqu'elles sont exécutées par un processeur, amènent le processeur à commander un appareil de fabrication additive pour fabriquer la tête de dépôt selon l’une quelconque des revendications 1 à 11.
14. Procédé de fabrication de la tête de dépôt selon l’une quelconque des revendications 1 à 11 par fabrication additive, le procédé comprenant les étapes suivantes: obtenir (étape 501) un fichier électronique représentant une géométrie d’un produit dans lequel le produit est la tête de dépôt et commander (étape 502) un appareil de fabrication additive pour fabriquer, sur une ou plusieurs étapes de fabrication additive, le produit selon la géométrie spécifiée dans le fichier électronique.
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