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Analyse par spectrométrie de massede produits d'interaction plasma - surfaces
Christophe CardinaudInstitut des matériaux Jean Rouxel – Nantes
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 2/39
Plasma
Détecteur
Pompeturbomoléculaire
Intérêt du diagnostic
études fondamentales sur la compréhension des mécanismes dans le plasma, aux surfaces
Filtre enénergieFiltre en
masse
Ions positifs et négatifs du plasmaanalyse en énergieanalyse en masse
Produits de gravurede désorptionde pulvérisation…
échantillon
Espèces neutresmolécules, radicaux,atomes
(ions positifs ou négatifs)analyse en masse
Sourced'ionisation
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 3/39
l'ionisation dissociative des neutres complique l'interprétation"contrôle" de la fragmentation par l'énergie d'ionisation
Analyse des espèces neutres: ionisation dissociative
Thèse K. Aumaille, Nantes 2000
TEOS-gaz 2mTorr
C2H5+29
SiOH+45HSi(OH)2
+63Si(OH)3
+79HSi(OCH3)2
+107HSi(OC2H5)2
+119(OC2H5)2SiO+135(OC2H5)2SiOCH2
+149(OC2H5)3Si+163(OC2H5)3SiO+179(OC2H5)3SiOCH2
+193Si(OC2H5)4
+208ionmasse
masse (uma)
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 4/39
Information sur la chimie du plasma
Plasma CH4-H2, diode RF, 80W, 50mTorr
101
102
103
104
105
106
0 20 40 60 80 100
spectre des neutres
Inte
nsity
(cps
)
a.m.u.
C4H
m+
C2H
m+
C3H
m+
C5H
m+
C6H
m+
CHm
+10%CH
4-H
2
101
102
103
104
105
0 20 40 60 80 100 120 140 160
spectre des ions
Inte
nsity
(cps
)
a.m.u.
Y. Feurprier et al.Plasma Sources Sci. Technol. 6 (1997) 561
H2, CH3, CH2 C2H5+, C3H5
+, CH5+
mise en évidence de réactions dans le système
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 5/39
Une information riche…mais complexe
Produits d'interaction avec les paroisPlasma SF6-Arsource ICPdiélectrique quartz10mTorr1500W
0 20 40 60 80 100 120 1400.0
4.0x104
8.0x104
1.2x105In
tens
ité (c
ps)
SiO+
S2F+2
SO2F+2
SOF+2
SOF+3
SO+
S+2
SO+2
SOF+
SF+2SF+S+ SF+
3
masse/charge (uma)
Espèces neutres
SF+5SF+
4
Ar+
HF+
H2O+
SiF+3
Si+
SiF4, SO2, SOF2, SOF4, SO2F2 :produits directs ou dérivés de la gravure du quartz
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 6/39
Distribution en énergie des ions (diode rf)
Plasma CH4-H2, 80W (13.6MHz)50mTorr
Y. Feurprier et al.Plasma Sources Sci. Technol. 6 (1997) 561
(anode) modulation par la gaine (cathode)
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
0 5 10 15 20 25 30
H2
+ m/q = 2
CH5
+ m/q = 17
C2H
5+ m/q = 29
C5H
7+ m/q = 67
Inte
nsity
(cps
)
Ion energy (eV)
mE 1∝∆ P. Benoit-Cattin, L Bernard
J. Appl. Phys. 39 (1968) 5723
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 7/39
Distribution en énergie des ions (ICP)
Plasma inductif CH4-H2-N2-Ar, 4mTorr
distribution quasi-symétrique (SM à la masse)quantification intégrer la FDEI pour chaque masse
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200
20000
40000
60000
80000
100000M = 1 amu
Inte
nsity
(cps
)
Ion energy (eV)
1000W 700W 400W 100W
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200
200000
400000
600000
800000
1000000
1200000
M = 17 amu
Inte
nsity
(cps
)
Ion enregy (eV)
1000W 700W 400W 100W
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 8/39
identification des radicaux par ionisation près du seuilquantification…sous conditions
Identification des radicaux
H. Toyoda et al. Appl. Phys. Lett. 54 (1989) 1507
eVEseuilCHCH
eVEseuilCHCHe
e
3.14
8.9
34
33
=⎯→⎯
=⎯→⎯+
+
( ) ( ) ( ) [ ]4343
, CHEimMfEI CHCHCH ⋅⋅⋅= ++ →+ σ
(Plasma "off")
( ) ( ) ( ) [ ]3333
, CHEimmfEI CHCHCH ⋅⋅⋅= ++ →+ σ
(Plasma "on")
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 9/39
Spectrométrie de masse - quantification
Points clefs
( )M
kTP
PMK
R
SMπ2
∝=
Transmission de l'orifice
Neutres :
Ions : ( ) constanteMK =
[ ]MEmFmMEmMiMKI iem ⋅⋅⋅⋅⋅= ++++ ),(),(),,()( βσ
Extraction de la source d'ionisation : ( )+mM ,β
Transmission du spectromètre :
tube de dérive : transmission variable avec l'énergie des ions
filtre en énergie
filtre en masse : transmission variable avec la masse
( )iEmF ,+
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 10/39
Ionisation:
Intensité mesurée:
transmission de l’orifice détermination expérimentale
transmission du spectromètre (filtre en masse et en énergie) inconnue
coefficient d’extraction de la chambre d’ionisation inconnu
Quantification des radicaux (exemple CH3)
efragmentsmeM 2++→+ +
[ ]MmFmMEmMiMKI em ⋅⋅⋅⋅⋅= ++++ )(),(),,()( βσ
éacteurr
spectro
PP
MK =)(
)( +mF
),( +mMβ
( )( )
[ ][ ]4
3
34
33
34
33
4
3
43
33),(),(
),(),(
),(),(
CHCH
CHCHCHCH
CHCHCHCH
CHKCHK
CHCHICHCHI
OFF
ON ⋅⋅⋅= +
+
+
+
+
+
ββ
σσ
≠1( )( )
[ ][ ]MCH
MFCHF
MMCHCH
MMCHCH
MKCHK
MMICHCHI
OFF
ON 333333333)()(
),(),(
),(),(
),(),(
+
+
+
+
+
+
+
+⋅⋅⋅=
ββ
σσ
=1
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 11/39
Spectrométrie de masse / sonde de Langmuir
Plasma inductif CH4-H2-N2-Ar, 4mTorr, 1000W
0 200 400 600 800 1000 1200 14000.0
5.0x106
1.0x107
1.5x107
2.0x107
2.5x107
3.0x107
3.5x107
0.0
5.0x1015
1.0x1016
1.5x1016
Inte
nsité
mes
uré
[a.u
.]
Psource
Spectrométrie de masse
Flu
x de
Boh
m [c
m-2.s
-1] Sonde de Langmuir
quantification des ions : normalisation avec sonde électrostatique
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 12/39
Quelques exemples
Espèces passivantes en procédé gravure cryogénique SF6-O2nature de la passivation & mécanisme de désorption
Nature des ions et distribution en énergie en plasma DC pulsédopage Si plasma BF3influence des processus dans la gaine
Produits de gravure de InP en plasma CH4-H2mécanisme de gravure
Distribution en énergie d'atomes pulvérisés d'une cible(plasma magnétron DC et HiPIMS)
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 13/39
Espèces passivantes,procédé cryogénique, gravure de Si en plasma SF6-O2
Principe du procédé Travaux du GREMI 1999 – 2009Coll. STmicroelectronics-Tours
XPS après gravure
surface du flanc après gravure : Si
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 14/39
Espèces neutres désorbées
Espèces passivantes,procédé cryogénique, gravure de Si en plasma SF6-O2
X. Mellhaoui et al. J. Appl. Phys. 98 (2005) 104901
SiF4 est la principale espèce qui désorbe
Plasma SiF4-O2
SiF3+
SiF+
SiF4+
SiF2+
SiF3+
SiF+
SiF4+
SiF2+
Plasma SF6-O2
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 15/39
Passivation et analyse XPS in-situ *
Espèces passivantes,procédé cryogénique, gravure de Si en plasma SF6-O2
J. Pereira et al. Appl. Phys. Lett. 94 (2009) 071501
* Plate-forme Optimist du réseau des plasmas froids
-100°
-25°
-50°
30°
composition de la couche de passivation ~ SiOF3quand T : diffusion F formation de SiF4
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 16/39
Quelques exemples
Espèces passivantes en procédé gravure cryogénique SF6-O2nature de la passivation & mécanisme de désorption
Nature des ions et distribution en énergie en plasma DC pulsédopage Si plasma BF3influence des processus dans la gaine
Produits de gravure de InP en plasma CH4-H2mécanisme de gravure
Distribution en énergie d'atomes pulvérisés d'une cible(plasma magnétron DC et HiPIMS)
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 17/39
Nature des ions et distribution en énergieen plasma BF3 DC pulsé, dopage Si
P2LAD: pulsed plasma dopingConditions type:
30 à 100mTorr (BF3)100 à 1500V500Hz à 2.5kHz – 20 à 50µs "on"
Thèse L. Godet, Nantes 2006Coll. VSEA
ions BF2+
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 18/39
Nature des ions et distribution en énergiedopage Si en plasma BF3 DC pulsé
Population relative des ions (– 500V, 100mTorr, 50µs, 2.5kHz)
0 100 200 300 400 5000.1
1
10
100
BF3+
B+BF+
Nor
mal
ized
IED
(arb
.u.)
Energy (eV)
BF2+
500V 100mT
0 20 40 60 80 100 1200
1x107
2x107
3x107
4x107
5x107
Rel
ativ
e io
n flu
x (a
.u.)
Time (µs)
B+
BF+
BF2+
Total Flux
Pulse On
DEI collisions dans la gaine cathodique
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 19/39
Nature des ions et distribution en énergiedopage Si en plasma BF3 DC pulsé
Distribution en énergie énergie d'implantation
0 100 200 300 400 5000.1
1
10
100
BF3+
B+BF+
Nor
mal
ized
IED
(arb
.u.)
Energy (eV)
BF2+
500V 100mT
0 100 200 300 400 5001E-4
1E-3
0.01
0.1
1
BF3+
BF2+
BF+
Nor
mal
ized
IED
(%)
Boron Equivalent Energy (eV)
B+
l'énergie effective d'implantation diminue avec la masse de l'ion
+⋅= ++
xBF
Bxeq m
mBFEBE )()(
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 20/39
Nature des ions et distribution en énergiedopage Si en plasma BF3 DC pulsé
Distribution en énergie prédiction du profil de dopage
0 100 200 3001E17
1E18
1E19
1E20
1E21
1E22 B SIMS B SIMS PAI F SIMS B Predicted F Predicted
B, F
Con
cent
ratio
n (a
t/cm
3 )
Depth (Angstroms)
0 50 100 1501015
1016
1017
1018
1019
1020
1021
1022
B C
once
ntra
tion
(at/c
m3 )
Depth (Angstroms)
B+eq
B+
BF+
BF2+
BF3+
(a)
0 50 100 1501015
1016
1017
1018
1019
1020
1021
1022
B C
once
ntra
tion
(at/c
m3 )
Depth (Angstroms)
B Predicted 500eV < E < 400eV 400eV < E < 300eV 300eV < E < 200eV 200eV < E < 100eV 100eV < E < 000eV
(b)
le profil de dopant est contrôlé par la nature des ions
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 21/39
Caractérisation du plasma BF3dans difft conditions
MFBMBFBF 5232 +→++ ++
réactions en phase gaz pendant la fraction "off"
Population à l'anode fraction "on"…
…et fraction "off"
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 22/39
Caractérisation du plasma BF3fraction "on" du pulse, dans difft conditions
Présence de BxFy
les processus dans la gaine modifient la composition du flux ionique
Population à l'anode …
…et à la cathode
Pas de BxFy destructionpar collisionForte proportion de B+ et BF+
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 23/39
Distribution en énergie à la cathode (HC 1500V 30mTorr)
0 250 5000
2
4
6
0 250 500 7500.0
0.5
1.0
1.5
2.0
0 250 500 750 10000.0
0.5
1.0
1.5
0 10 20 30 40 500
20
40
60
80
0 25 50 75 1000
1020304050
100V
0 100 200 300
0
10
20
300V
500V
Energy (eV)
750V
Energy (eV)
1000V
Energy (eV)
(arb
.u.)
Energy (eV) Energy (eV) Energy (eV)
(arb
.u.) 50V
BF2+ IED
0 250 5000.0
0.1
0.2
0 250 500 7500.0
0.1
0.2
0.3
0 250 500 750 10000.0
0.1
0.2
0 10 20 30 40 500
5
10
0 25 50 75 1000
2
100V
0 100 200 3000.0
0.2
0.4
300V
500V
Energy (eV)
750V
Energy (eV)
1000V
Energy (eV)
(arb
.u.)
Energy (eV) Energy (eV) Energy (eV)
(arb
.u.) 50V
BF3+ IED
0 250 5000
5
10
0 250 500 7500
2
4
6
0 250 500 750 10000
1
2
3
0 10 20 30 40 500
5
10
0 25 50 75 1000
5
10
100V
0 100 200 3000
5
10
300V
500V
Energy (eV)
750V
Energy (eV)
1000V
Energy (eV)
(arb
.u.)
Energy (eV) Energy (eV) Energy (eV)
(arb
.u.) 50V
B+ IED
0 250 5000
5
10
0 250 500 7500
2
4
6
0 250 500 750 10000
1
2
3
0 10 20 30 40 500
5
10
15
0 25 50 75 1000
5
10
15
100V
0 100 200 3000
5
10
300V
500V
Energy (eV)
750V
Energy (eV)
1000V
Energy (eV)
(arb
.u.)
Energy (eV) Energy (eV) Energy (eV)
(arb
.u.) 50V
BF+ IED
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 24/39
Fraction des difft ions en fonctionde la probabilité de collision dans la gaine*
* s épaisseur de gaine, λ libre parcours moyen
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 25/39
Quelques exemples
Espèces passivantes en procédé gravure cryogénique SF6-O2nature de la passivation & mécanisme de désorption
Nature des ions et distribution en énergie en plasma DC pulsédopage Si plasma BF3influence des processus dans la gaine
Produits de gravure de InP en plasma CH4-H2mécanisme de gravure
Distribution en énergie d'atomes pulvérisés d'une cible(plasma magnétron DC et HiPIMS)
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 26/39
Identification de produits de gravure (InP)
Gravure de InP Plasma CH4-H2, diode RF, 80W, 50mTorr
PH3 et In(CH3)2 pdt de gravure supposés, H et CH3 agents supposésQuels mécanismes ?
Analyse des espèces neutres
0
500
1000
1500
2000
30 31 32 33 34 35 36
with InPwithout InP
Inte
nsity
(cps
)
m/q
PH3
+
PH2+
PH+
0
50
100
150
200
250
300
44 45 46 47 48 49 50
with InPwithout InP
Inte
nsity
(cps
)m/q
H2PCH
3+
PCH3
+
détection de PH3, H2PCH3pas de InCHx !!
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 27/39
Identification de produits de gravure (InP)
Analyse des ions
détection de In(CH3)2+ et In+
autres ions: PH4+ (dominant), H3P(CH3)+, H2P(CH3)2
+, CH2 P(CH3)2+
0
200
400
600
800
1000
1200
100 110 120 130 140 150 160
Inte
nsity
(cps
)
m/q
In+In(CH
3)2+
HIn(CH3)+
0
200
400
600
800
1000
42 43 44 45 46 47 48 49 50
Inte
nsity
(cps
)
m/q
HPCH3+
H2PCH
3+
H3PCH
3+
PCH3
+
PCH2+
PCH+
0
2000
4000
6000
8000
10000
30 31 32 33 34 35 36
with InPwithout InP
Inte
nsity
(cps
)
m/q
PH4
+
PH3
+
PH2
+
PH+
0
100
200
300
400
500
600
70 71 72 73 74 75 76 77 78
Inte
nsity
(cps
)
m/q
(CH2)P(CH
3)2+
0
100
200
300
400
500
56 58 60 62 64 66
Inte
nsity
(cps
)
m/q
P(CH2)2+
P(CH3)2
+
H2P(CH
3)2
+
HP(CH3)2+
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 28/39
0
200
400
600
800
1000
0
1
2
3
4
0 50 100 150 200 250 300
In* (OES)
PH3 n-MS
In(CH3)2
+ i-MS
etch rate (Å/min)
PH4
+ i-MS
Etch
rat
e (Å
/min
), PH
3, In(
CH
3) 2+ , and
In* (
au)
PH4 + (au)
rf power (W)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0
20
40
60
80
100
120
0 200 400 600 800 1000 1200
PH3Etched thickness
In*Integrated In* signal
Etch
ed th
ickn
ess
(nm
) and
PH
3 inte
nsity
(cps
)
In* intensity (cps) and integrated In* signal (au)
Etching time (s)
Relation entre agents de gravure et produits (InP)
la gravure est limitée par la cinétique d'élimination de l'indiumP & In: 2 mécanismes séparés
0
100
200
300
400
500
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0 20 40 60 80 100
etch rate
PH3
In*
P/In ratio
etch
rat
e (Å
/min
), PH
3, and
In* (
au)
mean P/In atom
ratio
% CH4 in CH
4 - H
2 mixture
amorphous carbon deposition region
Y. Feurprier et al.Plasma Sources Sci. Technol. 6 (1997) 334J. Vac. Sci. Technol. B 15 (1997) 1733J. Vac. Sci. Technol. B 16 (1998) 1823
0
1
2
3
4
5
0
200
400
600
800
1000
0 20 40 60 80 100
CH3
C2H
5+
Ar*
self bias
CH
3 den
sity
(1011
.cm
-3),
C2H
5+ , and
Ar*
(au)
self bias (V)% CH
4 in CH
4 - H
2 mixture
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 29/39
Modèle de gravure (InP)
modèle "classique" de gravure chimique assistée par les ions
Cinétique d'adsorption de Langmuir
Désorption stimulée des produits
( ) nnak Φ⋅−⋅ θ1
iind Ek Φ⋅⋅⋅θ
Vite
sse
de g
ravu
re
Φn
Flux d'ions
HPa
iiPd
iiPdPP
3CHIna
iiInd
iiIndInIn
kEk
EkSNV
kEk
EkSNV
Φ⋅⋅Φ⋅
+
⋅Φ⋅⋅⋅=
Φ⋅⋅Φ⋅
+
⋅Φ⋅⋅⋅=
,
,
,
,
,
,
1
1
T. Mayer, R. BarkerJ. Vac. Sci. Technol. 21 (1982) 757R. Gottscho et al.J. Vac.Sci. Technol. B 10 (1992) 2133
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 30/39
Estimation du flux d'ions
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
0 5 10 15 20 25 30
H2
+ m/q = 2
CH5
+ m/q = 17
C2H
5+ m/q = 29
C5H
7+ m/q = 67
Inte
nsity
(cps
)
Ion energy (eV)
i
s
s
sm
Vel
VeE ⋅⋅⋅
⋅⋅≈∆
28
Gaine non-collisionnelle :[ ]dcpip VVeEVV −⋅=→≈18
Relation de Child-Langmuir :
2
23294
0s
s
ii l
Vme
⋅⋅
⋅⋅=Φ ε
Critère de Bohm valide : *, Arnn eei ∝∝Φ
P. Benoit-Cattin, J. Appl. Phys. 39 (1968) 5723A. Kuypers, J. Appl. Phys. 67 (1990) 1229
0
1
2
3
4
5
0 20 40 60 80 100
2.5% CH4
50% CH4
shea
th m
ean
thic
knes
s (m
m)
ion mass (amu)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 20 40 60 80 100
Φi
Ar*
Φi (
1014
cm
-2.s
-1)
% CH4 in CH
4 - H
2 gas mixture
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 31/39
Conclusion du modèleY. Feurprier et al.J. Vac. Sci. Technol. A 16 (1998) 1552
3CHIna
iiInd
IndIn
ii
g
kEk
kSN
EV
Φ⋅⋅Φ⋅
+⋅⋅=
⋅Φ
,
,
,
1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 50 100 150 200 250 300
varying gas mixture
varying rf power at 10% CH4
varying rf power at 50% CH4
surf
ace
cove
rage
in C
H3
% CH4 in gas mixture or rf power (W)
amorphous carbondeposition limit ?
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
varying gas mixturevarying rf power at 10% CH
4varying rf power at 50% CH
4fit with equ.
V / (Φ
i.Ei)
(ato
m.io
n-1
.cm
2 .eV-1
)
ΦCH3
/ Φi.E
i (molecule.ion-1.eV-1)
0% CH4
low power data
In(CH3)2 produit de gravure probabletransition gravure / dépôt
4.0, ≈⋅ InaIn kN6.03 ≈CHθ
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 32/39
Quelques exemples
Espèces passivantes en procédé gravure cryogénique SF6-O2nature de la passivation & mécanisme de désorption
Nature des ions et distribution en énergie en plasma DC pulsédopage Si plasma BF3influence des processus dans la gaine
Produits de gravure de InP en plasma CH4-H2mécanisme de gravure
Distribution en énergie d'atomes pulvérisés d'une cible(plasma magnétron DC et HiPIMS)
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 33/39
Distribution en énergie d'atomes pulvérisés d'une cibledépôt AlN par PVD
configurationsmagnétron DCHiPIMS
dépôt de AlNnettoyage Ar, puis nitrurationpulvérisation Ar/N2 75/25
2mTorr
Al Target
30mm
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 34/39
Pulvérisation magnétron DC
Distribution en énergie d'atomes pulvérisés d'une cible
deux populations d'ions : 0-8 eV, ions provenant du plasma> 10eV, ionisation de neutres pulvérisés
Ar+ ion dominant, absence de N2+, Al2+
Pressureincreases
Thermalisation des espèces énergétiques qd la pression
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 35/39
Pulvérisation HiPIMS
Distribution en énergie d'atomes pulvérisés d'une cible
extension de la population énergétique: jusqu'à 70eV (Al+)
Time(µs)
0 28 625
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 36/39
Pulvérisation HiPIMS, évolution temporelle de la FDEA
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 37/39
Pulvérisation HiPIMS
Distribution en énergie d'atomes pulvérisés d'une cible
intégration des FDEA évolution temporelle de l’intensité de chaque espècevitesse de diffusion du faisceau de neutres ~ 0.6 µm/s
Time(µs)
0 28 625
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 38/39
Conclusion
Spectrométrie de masse
Information sur le plasmaEspèces neutres (molécules, radicaux, atomes)Espèces ioniséeDistribution en énergie des ionsDiagnostic résolu en temps
Identification potentielle des produits d'interaction plasma-surfacesProduits de gravureEspèces adsorbéesEspèces pulvérisés (cible, parois…)
Information riche… mais souvent complexeQuantification délicate
A. Granier"Pièges de la spectrométrie de masse"Plasmas froids: Génération, caractérisation et technologiesUniv. St-Etienne, coll. Intégration
7èmes Journées du réseau plasmas froids Bonascre 29 septembre – 2 octobre 2009 39/39
Remerciements:
Au collègues, post-doc et doctorants…GREMI: Rémi Dussart, Philippe Lefaucheux, Jérémy Pereira,
Laurianne Pichon, Pierre Ranson, IMN: Abdou Djouadi, Laurent Le Brizoual, Sylvain Tricot
Gilles Cartry, Yannick Feurprier, Ludovic Godet
…Aux partenaires…VSEA: Svetlana Radovanov, Jay Scheuer(feu le) CNET-Bagneux: Patrick Launay, André Scavennec
…Et à vous pour votre attention !