La pulvérisation magnétron est un procédé utilisé pour créer des films minces en éjectant des atomes d'un matériau cible. Ce processus implique la génération d'un plasma, qui est un état de la matière dans lequel un gaz devient électriquement chargé. Voici une description simplifiée de la manière dont le plasma est généré lors de la pulvérisation magnétron.
Les 6 étapes de la génération de plasma par pulvérisation magnétron
1. Mise en place de la chambre à vide et introduction du gaz
Le processus commence par la création d'un vide poussé à l'intérieur d'une chambre à vide. Cela permet d'éviter les contaminants et de réduire la pression des gaz de fond. Une fois la pression de base atteinte, un gaz de pulvérisation, généralement de l'argon, est introduit dans la chambre. La pression est maintenue dans la plage des milli Torr à l'aide d'un système de contrôle de la pression.
2. Initiation de la génération de plasma
Une haute tension est appliquée entre la cathode (matériau cible) et l'anode. Cette tension déclenche la génération du plasma. La tension nécessaire dépend du gaz utilisé et de sa pression. Pour l'argon, le potentiel d'ionisation est d'environ 15,8 électronvolts (eV).
3. Amélioration de l'efficacité du plasma grâce à un champ magnétique
Dans la pulvérisation magnétron, un champ magnétique fermé est ajouté à la surface de la cible. Ce champ magnétique augmente l'efficacité de la génération du plasma en renforçant les collisions entre les électrons et les atomes d'argon près de la surface de la cible. Les électrons du plasma tournent en spirale autour de la cible en raison du champ magnétique produit par les aimants placés derrière la cible. Ces électrons en spirale entrent en collision avec les atomes proches, les ionisant et augmentant la production et la densité du plasma.
4. Bombardement ionique et pulvérisation cathodique
Le plasma généré provoque la collision d'atomes de gaz ionisés (ions) avec la surface de la cible. Ces collisions délogent les atomes de la surface de la cible, un processus appelé pulvérisation. Les atomes éjectés se déposent ensuite sur le substrat, formant un film mince.
5. Variations dans la pulvérisation magnétron
La méthode classique de pulvérisation magnétron concentre le plasma au-dessus de la cible, ce qui peut entraîner un bombardement ionique important et endommager le film sur le substrat. Pour pallier ce problème, on utilise la méthode de pulvérisation magnétron non équilibrée. Dans ce cas, le champ magnétique est disposé de manière à répartir le plasma, ce qui réduit la concentration d'ions à proximité du substrat et améliore la qualité du film.
6. Types de magnétrons
Les magnétrons utilisés dans les systèmes de pulvérisation peuvent être à courant continu (DC) ou à radiofréquence (RF). Le choix dépend de la vitesse de dépôt souhaitée, de la qualité du film et de la compatibilité des matériaux. Les magnétrons DC utilisent une alimentation en courant continu, tandis que les magnétrons RF utilisent une alimentation en radiofréquence à haute fréquence.
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