Plasma, PVD et PIII

[invite8f888d91]

Bonjour,

je viens de commencer dans un labo de recherche où je travaille sur deux machines : une PVD (Physical Vapour Deposition - Depôt Physique en phase Vapeur) et une PIII&D (Plasma Immersion Ion Implantation & Deposition - Implantation Ionique par Immersion Plasma, je ne sais pas trop où placer le "deposition" dans la traduction).

Ces deux technologies font appel à l'utilisation de plasma. Je pense avoir compris la notion de plasma sur d'autres posts, par contre j'aimerais comprendre l'influence des paramètres que je contrôle sur le plasma et sur le dépôt.

Concrètement, voici les paramètres sur lesquels je peux jouer sur la PIII :
- pression de l'enceinte, via une vanne papillon et le débit de gaz (non réactif : argon, et réactif : azote). Généralement on se place autour de 30 sccm (sur un max atteignable de 200 je crois) de débit de gaz et à une pression de travail de 0.5 Pa.
- puissance des 4 générateurs micro-onde. Généralement on les règle à 200 W chacun, je ne connais pas le max.
- paramètres du pulseur : tension (jusqu'à 25 kV), fréquence, largeur du pulse (quelques micro secondes)
- tension "bias" du substrat (généralement -100 V).
- puissance du générateur RF du magnetron sputtering. On se place à 300 W sur un max de 600 W, je crois.

Voilà, je ne suis pas exhaustif mais c'est déjà une question longue. Encore merci aux personnes qui apportent leur aide sur ce forum.

Eric
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[invite1c3dc18e]

salut,

difficile de définir les conditions d'utilisations optimales de ton enceinte pour la manip que tu veux faire sans même savoir sur quel projet tu bosses

Chaque paramètre influe sur les propriétés du plasma et la composition/structure du dépöt. A partir d'un résultat donné tu peux avoir une idée du paramètre à modifier mais dire de façon absolue quel est l'effet de chacun des paramètres n'est pas possible, cela dépend du cas considéré...

[invite8f888d91]

Merci pour ces éléments de réponse. Je cite : "dire de façon absolue quel est l'effet de chacun des paramètres n'est pas possible, cela dépend du cas considéré". Cela signifie qu'on ne peux pas faire de géneralités, du type "plus de puissance = vitesse de dépôt plus rapide (mais avec certaines limitations)" ou ce genre de chose ?

Voici un exemple. Je dois faire un dépôt de TiAlSiN sur un substrat en acier. La cible est en AlTiSi (je n'ai plus la stoechiométrie en tête), le gaz réactif est le N2. Après 6 heures de dépôt, j'ai une couche de 224 nanomètres mesurée par SIMS. Comme c'est faible, je me demandais l'influence des paramètres de la manip. Evidemment, je suis en train de faire d'autres manips, mais quelques éléments de réponses sur les généralités seraient le bienvenu.

Merci de votre aide.

[invite1c3dc18e]

Merci pour ces éléments de réponse. Je cite : "dire de façon absolue quel est l'effet de chacun des paramètres n'est pas possible, cela dépend du cas considéré". Cela signifie qu'on ne peux pas faire de géneralités, du type "plus de puissance = vitesse de dépôt plus rapide (mais avec certaines limitations)" ou ce genre de chose ?

en effet, car tu as des phénomènes qui peuvent empêcher une telle relation souvent valable mais pas toujours. Des phénomènes d'empoisonnement de la cible par exemple. Les plasmas magnétron ne sont pas trop mon domaine, c'est plutôt les RF et DBD. Cependant, une chose attire mon attention, tu utilises comme cible au départ un alliage tri-metallique... déjà quand tu as un métal seul c'est compliqué... mais alors avec trois...

il n'y a qu'une seule chose à faire, c'est de faire plein, plein de biblio... et étudier ton dépôt en fonction de tous les paramètres, chaque fois un pris séparémment...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8f888d91]

Merci encore. Je progresse doucement dans mes manips et effectivement, il est difficile d'avoir des relations simples, surtout a cause de la repulvérisation, d'autant plus que dans mon cas les éléments réagissent différemment (repulvérisation préférentielle).

Merci pour ton aide Anacarsis_47. Si j'ai d'autres questions je ferai un autre sujet.

[invite1c3dc18e]

il est difficile d'avoir des relations simples, surtout a cause de la repulvérisation, d'autant plus que dans mon cas les éléments réagissent différemment (repulvérisation préférentielle).

j'en étais sûr qu'il y en avait , pour la contrôler je te suggérerait de déjà voir s'il n'y a pas des effets chimiques avec l'azote atomique...

Cordialement,

Anacarsis

[invite8f888d91]

Que veux-tu dire exactement par "des effets chimiques avec l'azote atomique" ? Tu veux dire une nitruration plutôt qu'une déposition de couche mince ?

Autre question : j'ai constaté une forte contamination à l'oxygène de mes couches minces. Il est vrai que je n'ai pas de procédure de nettoyage définie. Une collègue m'a conseillé de procéder ainsi : etuvage toute une nuit pour désorber le carbone/oxygène des parois, puis plasma d'hydrogène pour éliminer l'oxygène résiduel. Cela paraît-il correct ? Y a-t-il d'autres méthodes ?

Cordialement

[invite1c3dc18e]

une nitruration d'un ou plusieurs de tes éléments en effet.

Oui ce que ton collègue t'as suggéré me semble correct, la seule chose possible à faire de toute façon, le plasma hydrogène est superflu si l'étuvage est bien fait. Mais question importante, quel est ton vide limite?

Cordialement,

Anacarsis

[invite8f888d91]

OK, merci pour l'aide concernant le nettoyage.
Mon vide limite se situe aux alentours de 5.10-7 Pa. Quelle est l'importance du vide limite ?

Merci
Eric