Qu’est-ce qu’un équipement de pulvérisation ?
L’équipement de pulvérisation est utilisé pour pulvériser uniformément des films très fins sur la surface d’un objet.
La pulvérisation est une méthode de dépôt physique en phase vapeur (PVD), comme l’évaporation sous vide et le placage ionique. Elle est notamment utilisée dans le dépôt de semi-conducteurs et de cristaux liquides, ainsi que pour nettoyer la surface des objets.
Utilisations de l’équipement de pulvérisation
L’équipement de pulvérisation est utilisé pour produire des couches minces pour les semi-conducteurs, les cristaux liquides et les écrans plasma. Par rapport à d’autres systèmes d’évaporation PVD, l’équipement de pulvérisation se caractérise par un large éventail d’utilisations. Il est en effet capable de déposer des métaux et des alliages à point de fusion élevé.
Récemment, des métaux ont été déposés à la surface du plastique, du verre et des films pour les rendre conducteurs et les utiliser comme électrodes transparentes et comme câblage pour les panneaux tactiles. Cela élargit encore la gamme d’utilisations de l’équipement de pulvérisation.
D’autres produits sur le marché comprennent des dispositifs médicaux et des articles divers qui ont été recouverts de dioxyde de titane photocatalytique pour leur conférer des propriétés antibactériennes. Le dioxyde de titane est également utilisé dans des applications analytiques telles que la préparation d’échantillons pour la microscopie électronique à balayage (MEB).
Structure de l’équipement de pulvérisation
L’équipement de pulvérisation se compose principalement des éléments suivants :
- Chambre à vide.
- Table d’échantillonnage.
- Cible de pulvérisation.
- Système d’évacuation (par exemple, pompe rotative).
- Système d’alimentation en gaz.
- Alimentation électrique (par exemple, alimentation à haute fréquence et à haute tension).
La chambre à vide contient une table d’échantillonnage pour tenir le substrat et une cible de pulvérisation pour fournir le matériau de pulvérisation. La pompe à vide et le système d’alimentation en gaz sont connectés à la chambre.
Principe de l’équipement de pulvérisation
Le principe de l’équipement de pulvérisation consiste à appliquer une haute tension sous vide pour repousser les atomes du matériau du film et former un film sur la surface de l’objet. Tout d’abord, la chambre est suffisamment dépressurisée par une pompe, puis des gaz inertes tels que l’argon sont introduits dans l’équipement à une pression constante.
Lorsqu’une tension négative élevée est appliquée à la cible, qui est le matériau du film mince, et qu’une décharge lumineuse est générée, l’argon rempli à l’avance devient du plasma. Il entre en collision avec la cible sur la cathode, provoquant l’éjection des atomes et des molécules sur la cible. Les atomes de la cible sont alors déposés sur la surface de l’objet auquel la tension positive est appliquée, produisant un film mince.
Types d’équipements de pulvérisation
Il existe différents types de méthodes de pulvérisation.
1. Méthode DC
Cette méthode consiste à appliquer une tension continue entre les électrodes. Elle présente divers avantages tels qu’une structure simple, mais des inconvénients tels que la possibilité d’endommager l’échantillon par le plasma à haute température. Si la cible de pulvérisation est un isolant, la formation d’un film ne peut pas être effectuée correctement.
2. Méthode RF
Cette méthode applique une tension alternative à haute fréquence entre des électrodes et permet de former des films sur des matériaux tels que les céramiques, la silice et d’autres oxydes, les oxydes métalliques et les nitrures. Ils ne peuvent pas être formés par la méthode à courant continu.
3. Méthode du magnétron
Cette méthode utilise un aimant pour créer un champ magnétique du côté de la cible afin de maintenir le plasma près de la cible. Cela permet non seulement de réduire les dommages causés à l’échantillon par le plasma, mais aussi d’augmenter la vitesse de génération du plasma, ce qui se traduit par une formation plus rapide du film. Différents systèmes d’alimentation sont disponibles, notamment en courant continu, en courant alternatif et en courant alternatif à haute fréquence. En revanche, la cible est réduite de manière inégale et l’efficacité d’utilisation tend à être faible.
4. Méthode du faisceau d’ions
Cette méthode produit des ions à un endroit distinct de la cible ou de l’échantillon et les accélère vers la cible. Comme cette méthode ne décharge pas d’ions dans la chambre, elle minimise non seulement l’impact sur l’échantillon, mais élimine également la nécessité de tenir compte de l’adhésion des impuretés et de la conductivité de la cible.
En plus de ce qui précède, il existe d’autres types d’équipements de pulvérisation, tels que les cyclotrons à électrons (ECR), qui doivent être sélectionnés en fonction de l’application et du budget.
Autres informations sur l’équipement de pulvérisation
Caractéristiques de l’équipement de pulvérisation
Le dépôt de film par équipement de pulvérisation donne une épaisseur de film uniforme et, comme il utilise les propriétés électriques, peut augmenter la résistance du film. Il est possible de produire des films de métaux et d’alliages à point de fusion élevé. Ils seraient difficiles à produire à l’aide d’autres méthodes de dépôt en phase vapeur. Une autre méthode consiste à remplir le film d’oxygène au lieu de gaz inertes tels que l’argon pour déposer des films d’oxyde.
En revanche, cette méthode présente des inconvénients tels que le temps de dépôt plus long que les autres méthodes PVD et le risque d’endommager la cible de pulvérisation par le plasma généré.