L'évaporation par faisceau d'électrons est une technique de dépôt physique en phase vapeur (PVD) qui utilise un faisceau d'électrons focalisé pour chauffer et vaporiser le matériau source dans un environnement sous vide. Ce procédé permet de déposer un film mince sur un substrat.
Qu'est-ce que le processus d'évaporation par faisceau d'électrons ? 5 étapes clés expliquées
1. Principe de fonctionnement
Génération d'un faisceau d'électrons : Le processus commence par la génération d'un faisceau d'électrons à partir d'un filament de tungstène chauffé. Ce filament est soumis à un courant électrique de haute tension, généralement compris entre 5 et 10 kV. Cette haute tension provoque l'émission thermionique d'électrons en raison des températures élevées atteintes.
Focalisation et orientation du faisceau : Les électrons émis sont ensuite focalisés et dirigés vers le matériau cible à l'aide d'aimants permanents ou de champs électromagnétiques. Cela permet de s'assurer que le faisceau est dirigé avec précision vers l'endroit souhaité pour un chauffage efficace.
2. Vaporisation du matériau
Chauffage du matériau source : Le faisceau d'électrons focalisé frappe le matériau source, par exemple des pastilles de métal comme l'or, placées dans un creuset refroidi à l'eau. L'énergie du faisceau est transférée au matériau, le chauffant à des températures très élevées.
Évaporation : Lorsque le matériau atteint sa température d'évaporation, ses atomes de surface acquièrent suffisamment d'énergie pour surmonter les forces de liaison et quitter la surface, se transformant en vapeur. Cette vapeur traverse ensuite la chambre à vide.
3. Dépôt sur le substrat
Transport de la vapeur : Les particules évaporées traversent le vide et se déposent sur un substrat placé au-dessus du matériau source. La distance entre la source et le substrat est généralement comprise entre 300 mm et 1 mètre.
Formation d'un film mince : Le matériau déposé forme un film mince sur le substrat, dont l'épaisseur varie entre 5 et 250 nanomètres. Ce film mince peut modifier de manière significative les propriétés du substrat sans affecter sa précision dimensionnelle.
4. Avantages et contrôle
Températures élevées et taux de dépôt rapides : L'évaporation par faisceau d'électrons permet d'atteindre des températures très élevées, ce qui permet des taux de dépôt rapides et l'évaporation d'une large gamme de matériaux.
Contrôlabilité et répétabilité : Le procédé est hautement contrôlable et reproductible, ce qui garantit des propriétés de film constantes. En outre, il peut être associé à une source d'ions pour améliorer les caractéristiques de performance de la couche mince.
5. Préparation et sécurité
Utilisation de l'obturateur : Avant le dépôt proprement dit, un obturateur est placé au-dessus du creuset pour éviter tout dépôt prématuré. Ainsi, le substrat n'est exposé à la vapeur que lorsque le processus de dépôt est prêt à commencer.
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