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PLASMAS FROIDS & ENERGIE – 9décembre 2010 1
Plate-forme IAP3
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Équipements actuels IAP3
Implantation ionique par immersion plasma (PBII)
Réacteur matriciel PACVD / Gravure
Réacteur multi-dipolaire PACVD / Gravure
Pulvérisation assistée par plasma PAS + PACVD
Réacteur à larges conditions opératoires
Banc de mesures micro-onde
Diagnostics plasma (sonde, OES)
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Dipolar plasma source
reactor
PACVD reactor
PBII reactor
PAPVD reactor Glow discharge tube
Matrix plasma reactor
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Implantation par immersion plasma (PBII)
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-10 0 10 20 30 40-80
-60
-40
-20
0
VOLTAGE (kV)
30 kV
50 kV
70 kV
20 kV
TIME (s)
-10 0 10 20 30 40-10
0
10
20
30
40
50
CURRENT (A)
20 kV
70 kV50 kV
30 kV
TIME (µs)
Pulse waveforms
Nitrogen plasma (300 cm2 stainless steel substrate)
Implantation par immersion plasma (PBII)
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Plasmas micro-onde distribués
Objectif : extension d’échelle des plasmas
• Distribution de sources élémentaires sur réseaux 2D ou 3D
Concept de distribution appliqué aux plasmas micro-onde
• Sources élémentaires : simples, compactes, efficaces, fiables, et de
faible coût
• Distribution des micro-ondes (alimentations indépendantes)
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Technologie plasma matricielle
x
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Puissance micro-onde élevée
Technologie plasma matricielle
Plasma plan 12 cm 20 cm (argon) 0.1 à 1.0 torr / 1012 à 1013 cm-3
- Dépôt PACVD
- Gravure
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PACVD en plasma matriciel
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Vitesse de dépôt en fonction de la puissance
micro-onde en plasma matriciel O2 (N2)/ TMS
0 400 800 1200 1600 20000
20
40
60
80
100
0.4
0.8
1.2
1.6
De
po
sitio
n r
ate
(m
/min
)
pN
2
= 10 Pa
pTMS
= 15 Pa
De
po
sitio
n r
ate
(m
/h)
Microwave power (W)
pO2 = 10 Pa
pTMS = 20 Pa
PMW = 1000 W
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Plasma cylindrique
0,1 à 10 mtorr
1011 à 1012 cm-3
Technologie plasma multi-dipolaire
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Applications des plasmas multi-dipolaires
PACVD
– SiO2 vitesse de dépôt jusqu’à 1,0 µm / min
– Si (amorphe ou micro-cristallin) jusqu’à 0,5 µm / min
PAPVD
– Pulvérisation assistée par plasma (PAS)
– Pulvérisation directe ou réactive
– Co-pulvérisation
PACVD + PAPVD
– Matériaux nanocomposites (Cu / DLC)
Gravure
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Gas
Pumping
Plasma sources
Substrate
Target DC, RF
pulsed DC
Ar, Ne, Kr N2, O2, H2
Uniform erosion Magnetic materials
Low / Medium pressure sources
Bias
DC, RF PBII
Bias
for PVD or PECVD
for PVD + PECVD
Procédés assistés par plasma
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Pulvérisation assistée par plasma multi-dipolaire
Avantages
Érosion uniforme des cibles
Rendement matière proche de 100 %
Cibles en matériaux magnétiques
Cibles avec architecture simplifiée
Nettoyage des cibles et substrats
Assistance ionique sur les substrats
Co-pulvérisation (alliages de 0 à 100 %)
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Ta
Er Ni
Contrôle de la stœchiométrie à partir
de la tension de polarisation
des différents types de cibles
Er Ni
Er0,5Ni0,5
Pulvérisation assistée par plasma multi-dipolaire
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Dépôt de matériaux nano-composites (métal - DLC)
Nano-cristaux de Cu
Taille des grains ~ 10 nm
Matrice DLC
PACVD + PAPVD / PAS
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Nouvelle génération de plasmas
micro-onde distribués
Microwave
feedthrough
a) b) c)
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0
20
40
60
80
100
120
140
0,01 0,1 1 10 100 1000
Argon pressure [mTorr]
Mic
row
av
e t
ran
sm
itte
d p
ow
er
[W]
Breakdown Sustain
Nouvelle génération de plasmas
micro-onde distribués
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Vocations IAP3
Recherche fondamentale
Coopération internationale (LITAP, Da Nang)
Formation Initiale et Continue
Transfert technologique
LABELS
Réseau Plasmas Froids CNRS
CNRS-MRCT (Mission Ressources et
Compétences Technologiques)
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Plate-forme IAP3
Adresse : LPSC, 53 rue des Martyrs
38 Grenoble
France
Tel. : 04 76 28 40 14
E-mail : [email protected]
Website : http://lpsc.in2p3.fr/crpmn/
