Pulvérisation cathodique
La pulvĂ©risation cathodique (ou sputtering) est un phĂ©nomĂšne dans lequel des particules sont arrachĂ©es Ă une cathode dans une atmosphĂšre rarĂ©fiĂ©e. Elle est une des causes du vieillissement des anciens tubes Ă©lectroniques, mais est Ă©galement mise Ă profit comme mĂ©thode de dĂ©pĂŽt de couche mince. Il s'agit dans ce cas d'une technique qui autorise la synthĂšse de plusieurs matĂ©riaux Ă partir de la condensation dâune vapeur mĂ©tallique issue dâune source solide (cible) sur un substrat.
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Principe
Lâapplication dâune diffĂ©rence de potentiel entre la cible et les parois du rĂ©acteur au sein dâune atmosphĂšre rarĂ©fiĂ©e permet la crĂ©ation dâun plasma froid, composĂ© dâĂ©lectrons, dâions, de photons et de neutrons dans un Ă©tat fondamental ou excitĂ©. Sous lâeffet du champ Ă©lectrique, les espĂšces positives du plasma se trouvent attirĂ©es par la cathode (cible) et entrent en collision avec cette derniĂšre. Elles communiquent alors leur quantitĂ© de mouvement, provoquant ainsi la pulvĂ©risation des atomes sous forme de particules neutres qui se condensent sur le substrat. La formation du film sâeffectue selon plusieurs mĂ©canismes qui dĂ©pendent des forces d'interactions entre le substrat et le film.
La dĂ©charge est autoentretenue par les Ă©lectrons secondaires Ă©mis de la cible. En effet, ceux-ci, lors de collisions inĂ©lastiques, transfĂšrent une partie de leur Ă©nergie cinĂ©tique en Ă©nergie potentielle aux atomes du gaz prĂ©sent dans l'enceinte qui peuvent sâioniser.
SynthÚse de films céramiques
Afin de rĂ©aliser des films cĂ©ramiques (oxydes, nitrures, etc.), une espĂšce rĂ©active, lâoxygĂšne pour les oxydes, lâazote pour les nitrures, est ajoutĂ©e au gaz porteur, gĂ©nĂ©ralement de lâargon. La stĆchiomĂ©trie des couches est en relation directe avec la pression partielle de gaz rĂ©actif introduit. La synthĂšse dâun revĂȘtement stĆchiomĂ©trique nĂ©cessite, souvent, la formation du composĂ© Ă la surface de la cible. Le gaz rĂ©actif rĂ©agit avec les diffĂ©rentes surfaces prĂ©sentes dans lâenceinte (cible, substrat, parois) et participe Ă la pulvĂ©risation en modifiant les caractĂ©ristiques Ă©lectriques de la dĂ©charge. Ceci peut se traduire par des phĂ©nomĂšnes dâinstabilitĂ© Ă©lectrique et du rĂ©gime de pulvĂ©risation.
Instabilité électrique
Le gaz rĂ©actif recouvre partiellement la surface de la cible pour former une couche isolante. Les ions argons qui viennent la frapper ne peuvent plus sâĂ©vacuer, engendrant une accumulation de charges positives dans les zones oĂč le processus de pulvĂ©risation est le plus faible. Ces charges sâĂ©liminent par claquage du diĂ©lectrique provoquant lâĂ©jection de microgouttelettes qui endommagent la qualitĂ© du revĂȘtement.
Instabilité de régime de pulvérisation
La prĂ©sence dâune instabilitĂ© du rĂ©gime de pulvĂ©risation est reprĂ©sentĂ©e par une hystĂ©rĂ©sis sur la courbe de suivi de la pression de gaz rĂ©actif en fonction de la quantitĂ© de gaz rĂ©actif introduit. Pour les faibles dĂ©bits de gaz rĂ©actif, lâĂ©volution de la pression partielle dâoxygĂšne reste faible et la cible est essentiellement mĂ©tallique. Le systĂšme se trouve en rĂ©gime de pulvĂ©risation Ă©lĂ©mentaire (RPE). La vitesse de dĂ©pĂŽt est importante mais ne conduit pas Ă la formation de composĂ©s stĆchiomĂ©triques. Le phĂ©nomĂšne d'instabilitĂ© correspond Ă une transition entre le rĂ©gime RPE et le rĂ©gime pour lequel la cible est totalement recouverte d'un couche de composĂ© (RPC : RĂ©gime de PulvĂ©risation du ComposĂ©). Cette transition est provoquĂ©e par un emballement du systĂšme : la rĂ©duction de la quantitĂ© de vapeur mĂ©tallique pulvĂ©risĂ©e de la cible, rĂ©sultant de la formation du composĂ© Ă sa surface, induit une diminution de la quantitĂ© de gaz rĂ©actif consommĂ© par la vapeur mĂ©tallique sur l'ensemble des parois de l'enceinte. Il en dĂ©coule une augmentation de la pression partielle de gaz rĂ©actif qui, en retour, conduit Ă un accroissement du taux de recouvrement de la cible. On rappelle que la formation du composĂ© sur la cible s'accompagne d'une diminution du taux de pulvĂ©risation, on parle aussi d'empoissonnement ou de contamination de la cible.
La diffĂ©rence entre les courbes avec et sans dĂ©charge reprĂ©sente la quantitĂ© de gaz consommĂ©e par les parois. Lâinverse de la pente de la droite sans dĂ©charge correspond Ă la vitesse de pompage.
Comparaison avec dâautres mĂ©thodes de dĂ©pĂŽt
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Un important avantage de la pulvĂ©risation comme technique de dĂ©pĂŽt est que les films dĂ©posĂ©s ont la mĂȘme composition que le matĂ©riau source. LâidentitĂ© stĆchiomĂ©trique entre le film et la cible pourrait surprendre du fait que le rendement de pulvĂ©risation dĂ©pend de la masse atomique des atomes dans la cible. On pourrait donc s'attendre Ă ce qu'un composant d'un alliage ou d'un mĂ©lange pulvĂ©rise plus rapidement que les autres composants, menant Ă un enrichissement de ce composant dans le dĂ©pĂŽt. Cependant, comme seuls les atomes Ă la surface de la cible peuvent ĂȘtre pulvĂ©risĂ©s, lâĂ©jection plus rapide dâun Ă©lĂ©ment laisse la surface enrichie avec les autres, ce qui compense efficacement la diffĂ©rence dans les vitesses de pulvĂ©risation. Ceci contraste avec les techniques thermiques dâĂ©vaporation, oĂč un composant de la source peut avoir une pression vapeur plus Ă©levĂ©e, il en rĂ©sulte un film dĂ©posĂ© avec une composition diffĂ©rente de la source.
Le dĂ©pĂŽt par pulvĂ©risation prĂ©sente aussi un avantage sur lâĂ©pitaxie par jet molĂ©culaire [molecular beam epitaxy (MBE)] Ă cause de sa vitesse. La vitesse plus Ă©levĂ©e a pour consĂ©quence l'incorporation infĂ©rieure d'impuretĂ©s parce que moins dâimpuretĂ©s peuvent atteindre la surface du substrat dans une mĂȘme quantitĂ© de temps. Les mĂ©thodes de pulvĂ©risation peuvent en consĂ©quence utiliser des gaz de processus avec des concentrations en dâimpuretĂ©s bien plus Ă©levĂ©es que la pression de vide pouvant ĂȘtre tolĂ©rĂ©e par les mĂ©thodes de MBE. Durant le dĂ©pĂŽt par pulvĂ©risation le substrat peut ĂȘtre bombardĂ© par des ions Ă grande Ă©nergie et des atomes neutres. Les ions peuvent ĂȘtre dĂ©viĂ©s avec une polarisation du substrat et le bombardement peut ĂȘtre minimisĂ© en pulvĂ©risant loin de lâaxe mais aux dĂ©pens de la vitesse de dĂ©pĂŽt. Les substrats en plastique ne peuvent pas tolĂ©rer le bombardement et sont gĂ©nĂ©ralement traitĂ©s par Ă©vaporation.
Types de dépÎt par pulvérisation
La pulvérisation cathodique magnétron
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Les sources de pulvĂ©risation sont habituellement des magnĂ©trons qui utilisent des champs forts Ă©lectriques et magnĂ©tiques pour emprisonner des Ă©lectrons prĂšs de la surface du magnĂ©tron, qui est connu comme la cible. Les Ă©lectrons suivent des trajectoires hĂ©licoĂŻdales autour des lignes de champ magnĂ©tique subissant plus de collisions ionisantes avec les Ă©lĂ©ments neutres gazeux prĂšs de la surface de cible, que cela ne se produirait autrement. Le gaz de pulvĂ©risation est inerte, typiquement lâargon. Le supplĂ©ment dâions argon crĂ©Ă©s par suite de ces collisions conduit Ă une vitesse de dĂ©pĂŽt plus Ă©levĂ©e. Il signifie aussi que le plasma peut ĂȘtre maintenu Ă une plus basse pression. Les atomes pulvĂ©risĂ©s sont Ă©lectriquement neutres et donc insensibles au piĂšge magnĂ©tique. Lâaccumulation de charges sur des cibles isolantes peut ĂȘtre Ă©vitĂ©e par lâutilisation de la pulvĂ©risation RF (RF Sputtering) dans laquelle le signe de la polarisation anode-cathode est changĂ© Ă haute vitesse. La pulvĂ©risation RF fonctionne bien pour produire des films dâun oxyde trĂšs isolant mais seulement avec la dĂ©pense supplĂ©mentaire des alimentations pour la pulvĂ©risation RF et des rĂ©seaux sâadaptant Ă lâimpĂ©dance.
Des champs magnĂ©tiques parasites fuyant des cibles ferromagnĂ©tiques perturbent aussi le processus de pulvĂ©risation. Des canons de pulvĂ©risation spĂ©cialement conçus avec de trĂšs puissants aimants permanents doivent souvent ĂȘtre utilisĂ©s en compensation.
Dans le monde industriel, les revĂȘtements par pulvĂ©risation cathodique peuvent ĂȘtre utilisĂ©s pour leur esthĂ©tique et leurs applications dĂ©coratives.
Les couleurs interfĂ©rentielles sont constituĂ©es par une sous-couche possĂ©dant une rĂ©flectivitĂ© importante sur laquelle une couche transparente diĂ©lectrique est dĂ©posĂ©e. D'une part, la lumiĂšre incidente est partiellement rĂ©flĂ©chie et, d'autre part, elle traverse partiellement la couche transparente. Cette derniĂšre a un indice de rĂ©fraction diffĂ©rent de celui de l'air. En interfĂ©rant les unes avec les autres, les ondes rĂ©flĂ©chies et rĂ©fractĂ©es provoquent une diminution ou une augmentation de la rĂ©flectivitĂ©. Par consĂ©quent, un dĂ©phasage des diffĂ©rentes longueurs d'onde se produit. Selon l'Ă©paisseur de la couche transparente diĂ©lectrique, le dĂ©phasage de longueurs d'onde peut ĂȘtre contrĂŽlĂ© et, de ce fait, la couleur du dĂ©pĂŽt[1].
Des couleurs indĂ©pendantes de lâĂ©paisseur du dĂ©pĂŽt peuvent Ă©galement ĂȘtre obtenues en variant la composition chimique du dĂ©pĂŽt. On parle alors de revĂȘtement de couleurs intrinsĂšques. Ils peuvent ĂȘtre dĂ©posĂ©s Ă partir dâune source composĂ©e dâun alliage ou alors Ă partir dâune source dâun mĂ©tal simple en prĂ©sence dâun gaz rĂ©actif qui synthĂ©tise une cĂ©ramique. LâĂ©paisseur des couches est dâenviron un micromĂštre et la diffusion du plasma permet un recouvrement uniforme de la pĂ©riphĂ©rie des piĂšces de gĂ©omĂ©trie complexe. La croissance des revĂȘtements est rigoureusement conforme Ă la topographie initiale de la surface de la piĂšce et reproduit ainsi les dĂ©cors mĂ©caniques. GrĂące Ă une tempĂ©rature de procĂ©dĂ© basse (80 °C), il est possible de dĂ©poser sĂ©lectivement ces traitements[2].
Dans certains cas, les films PVD dĂ©coratifs sont soumis Ă des contraintes dâusure, de friction ou de corrosion. Cette catĂ©gorie fait appel Ă certaines caractĂ©ristiques fonctionnelles des matĂ©riaux telles que la duretĂ©, la densitĂ© et lâadhĂ©rence. Dans la majoritĂ© des cas, ces couches sont dĂ©posĂ©es Ă des tempĂ©ratures supĂ©rieures Ă 200 °C. Afin de rĂ©sister aux tests dâusure accĂ©lĂ©rĂ©s, lâĂ©paisseur des dĂ©pĂŽts est comprise entre 1,5 Ă 2,5 ”m. Ils rĂ©sistent Ă©galement aux contraintes chimiques du portĂ©. Les domaines dâapplications sont : Horlogerie, bijouterie-joaillerie, maroquinerie, instruments dâĂ©criture, lunetterie. La variation de la composition chimique permet dâobtenir diffĂ©rentes couleurs (noire, jaune, grise, bleue, brune)[3].
Chaque mĂ©tal dĂ©posĂ© par pulvĂ©risation cathodique sous la forme dâune couche extrĂȘmement fine de quelques nanomĂštres reste semi-transparent. AppliquĂ©s sur un substrat transparent, ces dĂ©pĂŽts permettent de colorer la surface en conservant un degrĂ© dâopacitĂ© variable selon lâĂ©paisseur du film semi-transparent. En combinant la pulvĂ©risation cathodique avec dâautres technologies telles que la photolithographie, lâablation laser, lift off ou lâattaque chimique, il est possible de revĂȘtir sĂ©lectivement des surfaces[4].
Le domaine du luxe utilise parfois des piĂšces serties de pierres prĂ©cieuses. Des Ă©pargnes sĂ©lectives permettent de traiter ces piĂšces avec une excellente rĂ©solution entre les parties mĂ©talliques revĂȘtues et les pierres non-revĂȘtues[5].
La pulvérisation cathodique triode [(PCT)][6]
Pour faciliter lâalimentation du plasma en Ă©lectrons additionnels, on peut ajouter un filament chaud jouant le rĂŽle dâune cathode (3e Ă©lectrode pour le plasma). En appliquant une polarisation nĂ©gative au fil par rapport au plasma, on Ă©jecte les Ă©lectrons Ă©mis thermiquement par celuiâci. Il faut maintenir cette tension aussi faible que possible pour limiter la pulvĂ©risation du filament (ce qui correspond environ Ă 10 Ă 50 V). Cette technique appelĂ©e pulvĂ©risation cathodique triode ou PCT permet dâobtenir des vitesses de dĂ©pĂŽt Ă©levĂ©es donc des revĂȘtements minces mais aussi avec des Ă©paisseurs relativement grandes. LâintĂ©rĂȘt de cette technique par rapport aux autres techniques PVD est que le potentiel de la cible, c'est-Ă -dire le matĂ©riau Ă dĂ©poser n'ayant aucune influence sur le maintien de la dĂ©charge, de faibles tensions peuvent ĂȘtre utilisĂ©es. Ainsi, les risques de claquage sont rĂ©duits et le bombardement engendrĂ© Ă©tant Ă des Ă©nergies plus faibles, le refroidissement nĂ©cessaire de la cible est moindre. Cette indĂ©pendance de la cible par rapport au plasma fait que la cible peut avoir n'importe quelle forme (ce qui n'est pas le cas avec des procĂ©dĂ©s diodes). Le substrat lui aussi peut ĂȘtre sous n'importe quelle forme, lâhomogĂ©nĂ©itĂ© du dĂ©pĂŽt dĂ©pend ensuite de son mouvement et le procĂ©dĂ© Ă©tant directif, de ses ombrages Ă©ventuels. Enfin, dans le systĂšme triode, la dĂ©charge peut ĂȘtre entretenue Ă une pression plus faible que dans le montage DC diode : de l'ordre de 10â3 Ă 10â4 Torr, ce qui est un avantage du point de vue de la contamination des couches par le gaz utilisĂ© pour former le plasma.
La pulvérisation cathodique magnétron pulsé à haute puissance [High Power Impulse Magnetron Sputtering (HIPIMS)][7]
Une limitation de la pulvĂ©risation cathodique conventionnelle est liĂ©e au refroidissement de la cible puisque la plupart de la puissance Ă©lectrique apportĂ©e se transforme en Ă©nergie thermique. Par HIPIMS, des courants instantanĂ©s trĂšs Ă©levĂ©s peuvent ĂȘtre rĂ©alisĂ©s tout en maintenant un Ă©chauffement rĂ©duit de la cible du fait de lâutilisation dâimpulsions de courtes durĂ©es, de quelques dizaines de microsecondes selon une frĂ©quence infĂ©rieure au kHz. La densitĂ© de puissance peut atteindre des niveaux de 2 800 W/cm2 comparĂ©s Ă 4 W/cm2 pour des systĂšmes magnĂ©trons conventionnels. Ainsi, la technique HIPIMS prĂ©sente un certain nombre d'avantages. Par exemple, lâutilisation dâune haute puissance produit des ions avec des Ă©nergies dans la gamme de 50 eV Ă 100 eV. Cela engendre souvent des dĂ©pĂŽts plus denses que ceux rĂ©alisĂ©s par les techniques conventionnelles, oĂč l'Ă©nergie des ions se situe entre 2 eV et 10 eV. Ces ions hautement Ă©nergĂ©tiques permettent de compacter la couche au fur et Ă mesure de sa croissance. De plus, les couches obtenues ont de meilleures propriĂ©tĂ©s d'adhĂ©rence du fait que les ions crĂ©Ă©s ont une Ă©nergie suffisante pour sâimplanter lĂ©gĂšrement dans la surface du substrat, produisant un lien tenace. Cependant, ce type de technique systĂšme peut engendrer des contraintes compressives au sein du revĂȘtement. Leur niveau est toutefois contrĂŽlable en adaptant la densitĂ© de puissance. LâHIPIMS permet aussi dâobtenir des vitesses de dĂ©pĂŽt plus Ă©levĂ©es que celles obtenues conventionnellement puisque la puissance peut ĂȘtre augmentĂ©e sans que la tempĂ©rature de fusion de la cible soit atteinte.
La pulvérisation par cathode creuse [Glow Flow Sputtering (GFS)]
La pulvĂ©risation par cathode creuse, publiĂ©e la premiĂšre fois par Ishii et co[8], est une technique basĂ©e sur lâutilisation dâune cathode creuse et le transport des espĂšces ainsi pulvĂ©risĂ©es par un flux gazeux. Par rapport Ă la pulvĂ©risation magnĂ©tron, la cible est creuse et placĂ©e perpendiculairement au substrat. Sa forme peut ĂȘtre soit un tube, soit deux plaques parallĂšles rectangulaires placĂ©es en vis-Ă -vis. Dans une gamme de pression appropriĂ©e qui dĂ©pend de la largeur de la cavitĂ© de la cathode creuse, le courant de dĂ©charge peut atteindre des valeurs trois fois plus Ă©levĂ©es, liĂ©es principalement au confinement du plasma gĂ©nĂ©rĂ©. La largeur de la cavitĂ© et la pression habituellement utilisĂ©es sont respectivement quelques centimĂštres et de 0,1 Ă 1,0 mbar. Du fait de lâeffet cathode creuse et du niveau de la pression de travail, une forte densitĂ© de puissance peut ĂȘtre obtenue, engendrant un plasma dense, donc une importante Ă©rosion de la cible et une vitesse de dĂ©pĂŽt Ă©levĂ©e. Le transport des espĂšces pulvĂ©risĂ©es est rĂ©alisĂ© par la convection du gaz de travail, l'argon habituellement, qui est injectĂ© au niveau de la cathode creuse Ă lâopposĂ© du substrat. Leur Ă©nergie cinĂ©tique Ă©tant faible, les dĂ©fauts des revĂȘtements obtenus par ce procĂ©dĂ© sont moindres. Dans le cas de dĂ©pĂŽt en atmosphĂšre rĂ©active, de revĂȘtements d'oxydes par exemple, le gaz rĂ©actif est introduit Ă la sortie de la cathode creuse, ce qui permet de limiter les rĂ©actions au niveau de la cible, et donc la formation dâune couche isolante, par exemple.
La pulvĂ©risation par faisceau dâions [Ion-beam Sputtering (IBS)]
Une mĂ©thode dans laquelle la cible est extĂ©rieure Ă la source ionique. Une source peut fonctionner sans aucun champ magnĂ©tique comme dans le cas dâune mesure chaude dâionisation de filament (cathode chaude). Dans une source Kaufman des ions sont gĂ©nĂ©rĂ©s par la collision avec des Ă©lectrons qui sont confinĂ©s dans un champ magnĂ©tique comme dans un magnĂ©tron. Ils sont alors accĂ©lĂ©rĂ©s par le champ Ă©lectrique Ă©manant dâune grille, vers une cible. Lorsque les ions quittent la source ils sont neutralisĂ©s par les Ă©lectrons provenant dâun second filament. IBS prĂ©sente un avantage car lâĂ©nergie et le flux dâions peuvent ĂȘtre contrĂŽlĂ©s indĂ©pendamment. Comme le flux qui frappe la cible se compose dâatomes neutres, des cibles conductrices ou isolantes peuvent ĂȘtre pulvĂ©risĂ©es. IBS a trouvĂ© une application dans la fabrication des tĂȘtes en couche mince pour des unitĂ©s de disques. Le principal inconvĂ©nient de IBS est lâimportance de la maintenance nĂ©cessaire pour garder la source dâions en Ă©tat de fonctionnement.
Le dépÎt assisté par canon à ion [ion beam assisted deposition (IBAD)]
Dans cette technique le substrat est exposĂ© Ă un faisceau dâions secondaires opĂ©rant Ă une pression infĂ©rieure Ă celle du canon Ă pulvĂ©risation. Habituellement une source de Kaufman comme celle utilisĂ©e en IBS fournit le faisceau secondaire. La technique IBAD peut ĂȘtre utilisĂ©e pour dĂ©poser du carbone sous sa forme diamant sur un substrat. Tous les atomes de carbone qui atterrissent sur le substrat sans se lier correctement Ă la structure cristalline du diamant seront chassĂ©s par le faisceau secondaire. La NASA l'a utilisĂ©e pour faire une expĂ©rience en dĂ©posant des films de diamant sur des pales de turbines dans les annĂ©es 1980. LâIBAD est utilisĂ©e dans dâautres importantes applications industrielles telles que le traitement de surface avec du carbone amorphe tĂ©traĂ©drique sur les plateaux des disques durs et les transitions dures de revĂȘtement nitrure mĂ©tal sur les implants mĂ©dicaux.
HiTUS (High Target Utilisation Sputtering Haute utilisation des cibles de pulvérisation)
Cette technologie est une Ă©volution majeure de la traditionnelle technologie magnĂ©tron de dĂ©position de couches minces largement utilisĂ©e dans les domaines de lâindustrie et de la recherche. Un processus fondĂ© sur la gĂ©nĂ©ration Ă distance dâun plasma Ă haute densitĂ©. Le plasma est gĂ©nĂ©rĂ© dans une chambre latĂ©rale ouvrant sur la chambre principale contenant la cible et le substrat Ă revĂȘtir. Pour augmenter lâadhĂ©rence et prĂ©parer le substrat, des contaminants volatils sur la surface du substrat sont enlevĂ©s, en dirigeant le jet faisceau de plasma sur le substrat. Avant le dĂ©pĂŽt, la cible est nettoyĂ©e par pulvĂ©risation dans un plasma pur d'argon pour Ă©liminer des oxydes/contamination. Comme le plasma est gĂ©nĂ©rĂ© Ă distance, et non Ă partir de la cible elle-mĂȘme (comme dans la pulvĂ©risation conventionnelle utilisant le magnĂ©tron), le courant dâions Ă la cible est indĂ©pendant de la tension appliquĂ©e Ă la cible.
Le processus offre une multitude dâavantages, comparĂ© aux techniques traditionnelles de pulvĂ©risation, tels que :
- utilisation de la cible à 95 %, de façon homogÚne sur toute sa surface (pas de sillon creusé dans la cible (racetrack)) ;
- augmentation de la vitesse de dépÎt, en particulier pour des diélectriques déposés par pulvérisation réactive ;
- processus de pulvérisation réactive contrÎlé trÚs simplement - absence de systÚme de régénération (le courant ionique de la cible est indépendant de la tension appliquée sur le cible) ;
- meilleure précision des dépÎts ;
- meilleur contrÎle des caractéristiques du film, avec des propriétés proches de celles du matériau déposé dans la masse ;
- meilleur contrĂŽle de lâĂ©tat de surface : lissage ;
- niveaux élevés de reproductibilité et de répétabilité ;
- plus haute vitesse de production ;
- possibilité de production en ligne ou roll-to-roll, avec la possibilité de multicouches ;
- contrainte dans le dépÎt aisément contrÎlable, de la compression à la tension, ou nulle entre ces deux possibilités ;
- processus à basse température, autorisant un dépÎt sur des substrats organiques ;
- le processus peut aisĂ©ment ĂȘtre intĂ©grĂ© dans beaucoup dâinstallations existantes de pulvĂ©risation.
DépÎt trÚs précis de la couche mince sur des substrats de grande dimension
Un des problĂšmes majeurs rencontrĂ© lors du dĂ©pĂŽt de la couche mince est son aptitude Ă recouvrir des substrats de grande dimension tout en obtenant les rĂ©sultats trĂšs prĂ©cis des dĂ©pĂŽts mono- ou multicouches. La technologie plasma pulvĂ©risation cathodique/(sputtering) HiTUS (High Target Utilisation Sputtering/Haute utilisation des cibles de Sputtering) associĂ©e Ă celle de la cible linĂ©aire a dĂ©montrĂ© une amĂ©lioration majeure dans les rĂ©sultats escomptĂ©s tels que la prĂ©cision, lâuniformitĂ©, le contrĂŽle de la contrainte tant en compression quâen tension en passant par la contrainte nulle, et la rugositĂ© sur des substrats mesurant jusquâĂ et mĂȘme au-delĂ de 50 Ă 60 cm. La cible linĂ©aire permet le dĂ©veloppement dâun processus linĂ©aire sur une large surface avec les mĂȘmes avantages que la technologie HiTUS pour les processus roll-to-roll ou en ligne.
Autres utilisations
Dans la nature, on retrouve un processus analogue: le vent solaire projette, sur des surfaces telles que celles de Mercure ou de la Lune, un plasma capable de former une atmosphÚre ténue.
Si la technique de pulvĂ©risation cathodique est utilisĂ©e pour dĂ©poser des matĂ©riaux sur un substrat, elle peut aussi ĂȘtre utilisĂ©e pour d'autres motifs.
Gravure
Le plasma généré peut servir à graver un substrat. Il s'agit d'une technique de gravure dite « sÚche » ou « physique », qui présente l'avantage d'une forte anisotropie, contrairement aux gravures humides.
Analyse
La spectromĂ©trie de masse Ă ionisation secondaire (SIMS) fonctionne sur le mĂȘme principe que la pulvĂ©risation cathodique.
Notes et références
- Traitement PVD sur des surfaces métalliques et céramiques planes.
- Traitement PVD sur des surfaces métalliques et céramiques de géométries complexes.
- Traitement PVD avec une propriété de dureté et ténacité élevées.
- Traitement PVD allié à d'autres techniques.
- Traitement PVD bicolores.
- G.Golan, A. Axelevitch Novel method of low vacuum plasma triode sputtering, Microelectronics Journal 33 (2002) 651-657.
- Ulf Helmersson, Martina Lattemann, Johan Bohlmark, Arutiun P. Ehiasarian, et Jon Tomas Gudmundsson, Ionized physical vapor deposition (IPVD): A review of technology and applications, Thin Solid Films 513 (2006), 1-24.
- K. Ishii, S. Handa, H. Terauchi, Sputtering of Cu in a high pressure atmosphere,Appl. Surf. Sci. 33â34 (1988) 1107â1113.
Aucune référence, ni comparaison avec le traitement DLC (Diamond Like Coating, ou Diamond Like Carbon), qui par ailleurs, avec le traitement PVD sont trÚs développés depuis une dizaine d'années dans l'industrie horlogÚre de luxe (notamment sur les boites de montres), dans un premier temps pour l'aspect esthétique que l'on en retire, puis la résistance du boitier à la corrosion, et au vieillissement.
Voir aussi
Liens externes
- Notice dans un dictionnaire ou une encyclopédie généraliste :
- Techniques de l'ingénieur, « traitement des métaux », M1654
- (en) HiTUS - High Target Utilisation Sputtering
- (en) Linear Target Technology
- (en) PulvĂ©risation de base â film dÂŽanimation sur le procĂ©dĂ© de pulvĂ©rization