ETUDE ET DEVELOPPEMENT D'UNE SOURCE DE PLASMA MICRO-ONDE POUR DEPOSER DES REVETEMENTS PAR PULVERISATION SUR DES GRANDES SURFACES PDF Download
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Author: EMMANUELLE.. TOUCHAIS
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Languages : fr
Pages : 170
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Book Description
LES CARACTERISTIQUES D'UNE NOUVELLE SOURCE DE PLASMA POUR LE DEPOT DE REVETEMENTS PAR PULVERISATION SUR DES GRANDES SURFACES ONT ETE ETUDIEES. CETTE SOURCE UTILISE UNE ONDE ELECTROMAGNETIQUE DE FREQUENCE 2.45 GHZ POUR ACCELERER LES ELECTRONS QUI IONISENT LES ATOMES D'ARGON PAR IMPACT ELECTRONIQUE. UN CHAMP MAGNETIQUE PERMET DE CONFINER LES ELECTRONS POUR D'UNE PART OPTIMISER LE COUPLAGE AVEC L'ONDE EN TOUT LIEU OU IL EST EGAL A 875 GAUSS ET D'AUTRE PART TRANSPORTER LE PLASMA VERS UNE CIBLE DE PULVERISATION POLARISEE NEGATIVEMENT. UNE SOURCE PRODUISANT UNE NAPPE DE PLASMA DE SECTION RECTANGULAIRE DE 75 CM2 A ETE REALISEE. LA CARACTERISATION DU PLASMA A ETE EFFECTUEE EN TERMES DE DENSITE ELECTRONIQUE PAR INTERFOREMETRIE, DE TEMPERATURE ELECTRONIQUE PAR MESURE DE SONDE ET DE COURANT D'IONS RECUEILLIS SUR LA CIBLE EN FONCTION DES PARAMETRES PUISSANCE MICRO-ONDE, PRESSION D'ARGON, CHAMP MAGNETIQUE. LES VALEURS OBTENUES ONT MONTRE QUE CE PLASMA EST DENSE, AVEC UNE INDEPENDANCE ENTRE LES PARAMETRES DE CREATION DU PLASMA ET CEUX DE LA PULVERISATION. L'USURE DES CIBLES DE PULVERISATION EST UNIFORME ET CORRESPOND A L'INTERSECTION ENTRE LES LIGNES DE CHAMP MAGNETIQUE ET LA SURFACE DE LA CIBLE. L'ETUDE DES COUCHES DE CHROME DEPOSEES PAR CE PROCEDE A MONTRE QUE LA DIMINUTION DE LA PRESSION PERMET D'OBTENIR DES COUCHES DE DENSITE PROCHE DE CELLE DU CHROME MASSIQUE, AVEC DES VITESSES DE DEPOT ELEVEES, ET DES CONTRAINTES RESIDUELLES FAIBLES. SOUS PRESSION REDUITE CONSTANTE, L'INCORPORATION DE CARBONE DANS LES COUCHES DE CHROME PAR PULVERISATION REACTIVE A PERMIS D'AUGMENTER LA DURETE DE CES COUCHES. LA MORPHOLOGIE DEVIENT PLUS DENSE, AVEC DES CONTRAINTES RESIDUELLES FAIBLES ET UNE RESISTIVITE ELECTRIQUE FAIBLE. D'AUTRES REVETEMENTS (FER, OXYDE DE CHROME, OXYDE D'ALUMINIUM) ONT ETE REALISES POUR DEMONTRER LA POTENTIALITE DE CE NOUVEAU DISPOSITIF A DEPOSER EN TENSION DE POLARISATION NEGATIVE CONTINUE DE LA CIBLE DES MATERIAUX MAGNETIQUES ET DES OXYDES
Author: EMMANUELLE.. TOUCHAIS
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Languages : fr
Pages : 170
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LES CARACTERISTIQUES D'UNE NOUVELLE SOURCE DE PLASMA POUR LE DEPOT DE REVETEMENTS PAR PULVERISATION SUR DES GRANDES SURFACES ONT ETE ETUDIEES. CETTE SOURCE UTILISE UNE ONDE ELECTROMAGNETIQUE DE FREQUENCE 2.45 GHZ POUR ACCELERER LES ELECTRONS QUI IONISENT LES ATOMES D'ARGON PAR IMPACT ELECTRONIQUE. UN CHAMP MAGNETIQUE PERMET DE CONFINER LES ELECTRONS POUR D'UNE PART OPTIMISER LE COUPLAGE AVEC L'ONDE EN TOUT LIEU OU IL EST EGAL A 875 GAUSS ET D'AUTRE PART TRANSPORTER LE PLASMA VERS UNE CIBLE DE PULVERISATION POLARISEE NEGATIVEMENT. UNE SOURCE PRODUISANT UNE NAPPE DE PLASMA DE SECTION RECTANGULAIRE DE 75 CM2 A ETE REALISEE. LA CARACTERISATION DU PLASMA A ETE EFFECTUEE EN TERMES DE DENSITE ELECTRONIQUE PAR INTERFOREMETRIE, DE TEMPERATURE ELECTRONIQUE PAR MESURE DE SONDE ET DE COURANT D'IONS RECUEILLIS SUR LA CIBLE EN FONCTION DES PARAMETRES PUISSANCE MICRO-ONDE, PRESSION D'ARGON, CHAMP MAGNETIQUE. LES VALEURS OBTENUES ONT MONTRE QUE CE PLASMA EST DENSE, AVEC UNE INDEPENDANCE ENTRE LES PARAMETRES DE CREATION DU PLASMA ET CEUX DE LA PULVERISATION. L'USURE DES CIBLES DE PULVERISATION EST UNIFORME ET CORRESPOND A L'INTERSECTION ENTRE LES LIGNES DE CHAMP MAGNETIQUE ET LA SURFACE DE LA CIBLE. L'ETUDE DES COUCHES DE CHROME DEPOSEES PAR CE PROCEDE A MONTRE QUE LA DIMINUTION DE LA PRESSION PERMET D'OBTENIR DES COUCHES DE DENSITE PROCHE DE CELLE DU CHROME MASSIQUE, AVEC DES VITESSES DE DEPOT ELEVEES, ET DES CONTRAINTES RESIDUELLES FAIBLES. SOUS PRESSION REDUITE CONSTANTE, L'INCORPORATION DE CARBONE DANS LES COUCHES DE CHROME PAR PULVERISATION REACTIVE A PERMIS D'AUGMENTER LA DURETE DE CES COUCHES. LA MORPHOLOGIE DEVIENT PLUS DENSE, AVEC DES CONTRAINTES RESIDUELLES FAIBLES ET UNE RESISTIVITE ELECTRIQUE FAIBLE. D'AUTRES REVETEMENTS (FER, OXYDE DE CHROME, OXYDE D'ALUMINIUM) ONT ETE REALISES POUR DEMONTRER LA POTENTIALITE DE CE NOUVEAU DISPOSITIF A DEPOSER EN TENSION DE POLARISATION NEGATIVE CONTINUE DE LA CIBLE DES MATERIAUX MAGNETIQUES ET DES OXYDES
Author: Mathieu Diers
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Languages : fr
Pages : 320
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Book Description
Le groupe HEF (Hydromécanique Et Frottements), premier équipementier et façonnier français en traitements de surface par plasmas hors microélectronique, utilise dans ses procédés industriels des sources plasma micro-onde multi-dipolaires fonctionnant sur le principe de la résonance cyclotronique électronique pour la réalisation de dépôts de type DLC par PACVD, et pour l'assistance ionique à la croissance de couches CrN par pulvérisation magnétron réactive. Suite à la présentation de l'utilisation de ces sources pour des dépôts de DLC et des ajustements nécessaires pour leur mise en œuvre industrielle, les travaux de cette thèse portent sur le développement de nouvelles sources plasma micro-onde en vue d'améliorer l'uniformité des traitements de surface dans le volume du réacteur ainsi que la productivité des réacteurs plasma pour le dépôt de ces couches. Les résultats obtenus sont intéressants puisque le développement d'une source étendue a permis d'augmenter la vitesse de dépôt des couches DLC sans dégradation des propriétés mécaniques et d'obtenir une uniformité similaire à celle obtenue avec les sources multi-dipolaires en utilisant deux fois moins d'applicateurs micro-onde. Les réflexions portant sur l'amorçage du plasma ont permis d'identifier les voies d'amélioration de cette source pour valider son utilisation en milieu industriel. L'utilisation de cette source étendue pour l'assistance ionique à la croissance de couches telles que le nitrure de chrome CrN par pulvérisation magnétron réactive a démontré un potentiel intéressant en termes de propriétés mécaniques obtenues et a permis d'identifier des axes de développement de cette configuration.
Author: Tan Vinh Tran
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Languages : fr
Pages : 192
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L'extension d'échelle des procédés plasma fonctionnant à très faibles pressions est l'une des problématiques à résoudre pour leur essor au niveau industriel. Une solution consiste à distribuer uniformément des sources de plasma élémentaires dans lesquelles le plasma est produit par couplage à la résonance cyclotronique électronique (RCE). Ces sources élémentaires sont constituées d'un aimant permanent cylindrique (dipôle magnétique) disposé à l'extrémité d'une structure coaxiale d'amenée des micro-ondes. Bien que conceptuellement simple, l'optimisation de ces sources de plasma dipolaires est complexe. Elle requiert la connaissance, d'une part, des configurations de champ magnétique statique et électrique micro-onde, et, d'autre part, des mécanismes de production du plasma, dans les zones de champ magnétique fort (condition RCE), et des mécanismes de diffusion. Ainsi, une caractérisation expérimentale des domaines de fonctionnement et des paramètres plasma par sonde de Langmuir et par spectroscopie d'émission optique a été menée sur différentes configurations de sources dipolaires. Parallèlement, une première modélisation analytique a permis de calculer des champs magnétiques de configurations simples, le mouvement et la trajectoire des électrons dans ces champs magnétiques, l'accélération des électrons par couplage RCE. Ces résultats ont permis ensuite de valider la modélisation numérique des trajectoires électroniques par une méthode hybride Particle In Cell / Monte-Carlo. L'étude expérimentale a mis en évidence des domaines de fonctionnement pression/puissance très larges, entre 15 et 200 W de puissance micro-onde et depuis 0,5 jusqu'à 15 mTorr dans l'argon. L'étude des paramètres plasma a permis de localiser la zone de couplage RCE près du plan équatorial de l'aimant et de confirmer l'influence de la géométrie de l'aimant sur cette dernière. Ces caractérisations appliquées à un réacteur cylindrique utilisant 48 sources ont montré la possibilité d'atteindre au centre de l'enceinte des densités entre 1011 et 1012 cm-3 pour des pressions d'argon de quelques mTorr. La modélisation des trajectoires électroniques au voisinage des aimants indique un meilleur confinement radial pour des aimants présentant un rapport longueur/diamètre élevé. De plus, cette étude numérique confirme les résultats de l'étude expérimentale, à savoir une zone de couplage RCE près du plan équatorial et non au voisinage de l'extrémité du guide coaxial micro-onde. Enfin, ces résultats ont été appliqués avec succés à la pulvérisation assistée par plasma multi-dipolaire de cibles, permettant en particulier une usure uniforme de ces dernières.
Author: Tan Vinh Tran
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Languages : fr
Pages : 0
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L'extension d'échelle des procédés plasma fonctionnant à très faibles pressions est l'une des problématiques à résoudre pour leur essor au niveau industriel. Une solution consiste à distribuer uniformément des sources de plasma élémentaires dans lesquelles le plasma est produit par couplage à la résonance cyclotronique électronique (RCE). Ces sources élémentaires sont constituées d'un aimant permanent cylindrique (dipôle magnétique) disposé à l'extrémité d'une structure coaxiale d'amenée des micro-ondes. Bien que conceptuellement simple, l'optimisation de ces sources de plasma dipolaires est complexe. Elle requiert la connaissance, d'une part, des configurations de champ magnétique statique et électrique micro-onde, et, d'autre part, des mécanismes de production du plasma, dans les zones de champ magnétique fort (condition RCE), et des mécanismes de diffusion. Ainsi, une caractérisation expérimentale des domaines de fonctionnement et des paramètres plasma par sonde de Langmuir et par spectroscopie d'émission optique a été menée sur différentes configurations de sources dipolaires. Parallèlement, une première modélisation analytique a permis de calculer des champs magnétiques de configurations simples, le mouvement et la trajectoire des électrons dans ces champs magnétiques, l'accélération des électrons par couplage RCE. Ces résultats ont permis ensuite de valider la modélisation numérique des trajectoires électroniques par une méthode hybride Particle In Cell / Monte-Carlo. L'étude expérimentale a mis en évidence des domaines de fonctionnement pression/puissance très larges, entre 15 et 200 W de puissance micro-onde et depuis 0,5 jusqu'à 15 mTorr dans l'argon. L'étude des paramètres plasma a permis de localiser la zone de couplage RCE près du plan équatorial de l'aimant et de confirmer l'influence de la géométrie de l'aimant sur cette dernière. Ces caractérisations appliquées à un réacteur cylindrique utilisant 48 sources ont montré la possibilité d'atteindre au centre de l'enceinte des densités entre 1011 et 1012 cm-3 pour des pressions d'argon de quelques mTorr. La modélisation des trajectoires électroniques au voisinage des aimants indique un meilleur confinement radial pour des aimants présentant un rapport longueur/diamètre élevé. De plus, cette étude numérique confirme les résultats de l'étude expérimentale, à savoir une zone de couplage RCE près du plan équatorial et non au voisinage de l'extrémité du guide coaxial micro-onde. Enfin, ces résultats ont été appliqués avec succés à la pulvérisation assistée par plasma multi-dipolaire de cibles, permettant en particulier une usure uniforme de ces dernières.
Author: Pierre Baële
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Languages : fr
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Le travail effectué dans le cadre de cette thèse porte sur l'étude des plasmas magnétisés et nonmagnétisés produits par des structures coaxiales qui font office à la fois de propagateur d'onde et de coupleur à impédance adaptée au plasma, mais aussi de sonde d'investigation et de caractérisation de la décharge. Une attention particulière est accordée à l'efficacité de couplage entre l'onde électromagnétique et la décharge et de production d'espèces, et ce pour différentes conditions opératoires : fréquence d'excitation (352 et 2450 MHz),configuration magnétique, géométrie de l'applicateur. L'analyse quantitative et comparative présentée dans ce travail s'appuie aussi bien sur une approche expérimentale que théorique. Les modèles analytiques développés etla simulation électromagnétique réalisée permettent d'extraire à partir des mesures expérimentales, d'une partl 'impédance du plasma décorrélée de celle de la structure de propagation de l'onde, et d'autre part, l'absorption globale et locale de l'onde. Du point de vue expérimental, des techniques et méthodes appropriées ont donc été développées et mises en oeuvre comme, par exemple la méthode de changement de plan d'impédance, ou encore l'auto-interférométrie. L'étude paramétrique, menée sur un domaine de pression étendu sur plusieurs décades(10-4 - 10 Torr) et pour une gamme de puissances allant de un à plusieurs centaines de watts, a permis une investigation minutieuse du type de couplage (capacitif, inductif, résistif) qui est fortement dépendant des caractéristiques de la décharge et donc des paramètres opératoires. Leur mise en corrélation, associée à l'analyse des modes de propagation dans un plasma magnétisé, a permis de localiser avec plus de précision les zones de couplage et d'identifier les principaux mécanismes d'absorption de l'onde mis en jeu. Les principaux résultats obtenus confirment une meilleure efficacité de production d'espèces chargées à une fréquence plus élevée (2450MHz), et la présence d'une population d'électrons chauds plus conséquente ainsi qu'une extension spatiale du plasma lorsque la fréquence est plus faible (352 MHz). Comme la technologie 352 MHz à état solide est plus avantageuse du point de vue du coût des composants, comparée à 2450 MHz, elle pourrait s'avérer intéressante pour des procédés visant la production d'espèces chimiquement actives. Toutefois, le couplage, peu efficace, de type capacitif induit par la diminution de la fréquence, requiert une attention accrue au niveau de la configuration du coupleur. Pour le développement en amont des coupleurs, les résultats issus de ce travail de thèse et les modèles analytiques développés devraient constituer un outil déterminant dans la conception de sources plasma micro-onde performantes.
Author: ALAIN.. FARCHI
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Languages : fr
Pages : 202
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L'OBJET DE CETTE THESE EST LA CONCEPTION D'UNE SOURCE D'IONS ORIGINALE QUI POSSEDE UNE DUREE DE VIE DE PLUS DE 100 HEURES POUR LA PRODUCTION D'IONS REACTIFS. CETTE SOURCE EST EQUIPEE D'UNE CATHODE PLASMA MICRO-ONDE QUI REMPLACE LA CATHODE CHAUDE DES SOURCES CLASSIQUES. ELLE EST COMPOSEE DE DEUX PARTIES: UNE CHAMBRE CATHODIQUE OU EST INJECTE LE GAZ POUR CREER UN PLASMA PAR EXCITATION MICRO-ONDE ACCOMPAGNE DE L'EFFET ELECTRON CYCLOTRON RESONANCE; UNE CHAMBRE ANODIQUE OU EST CREE UN SECOND PLASMA DE PLUS GRAND VOLUME. L'ANODE DE LA CHAMBRE ANODIQUE EST DISPOSEE SELON DEUX CONFIGURATIONS: ERIS (ELECTROSTATIC REFLEX ION SOURCE) OU UNE TIGE CONDUCTRICE EST PLACEE AU CENTRE DU PLASMA; MERIS (MULTIPOLAR ELECTROSTATIC REFLEX ION SOURCE) OU LA PAROI DE LA CHAMBRE ANODIQUE EST POLARISEE POSITIVEMENT. LA CARACTERISATION EXPERIMENTALE DES PLASMAS A ETE REALISEE EN FONCTION DES PARAMETRES DE LA DECHARGE. DANS LA CHAMBRE ANODIQUE, L'INTENSITE DE LA DECHARGE EN CONFIGURATION MERIS EST PLUS IMPORTANTE QUE DANS LA CONFIGURATION ERIS, CAR ELLE BENEFICIE D'UN MEILLEUR CONFINEMENT DES ELECTRONS PRIMAIRES. LA LARGEUR RADIALE DES FAISCEAUX EST DE 60 MM EN CONFIGURATION MERIS ET DE 40 MM EN CONFIGURATION ERIS. NOTRE CANON A IONS PERMET D'OBTENIR UN FAISCEAU OXYGENE AVEC UNE DENSITE IONIQUE DE 2 MA/CM#2. L'INCONVENIENT EST UNE FORTE POLLUTION DUE A LA PULVERISATION DES PAROIS METALLIQUES DE LA SOURCE. ENFIN, UNE APPLICATION ORIGINALE DE CETTE SOURCE EST LA SELECTION DE FAISCEAUX COMPOSES A 95% D'IONS ATOMIQUES O#+ ET N#+
Author: Véronique Roy
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Languages : fr
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CETTE THESE PRESENTE L'ETUDE ET LA REALISATION D'UN CANON A IONS MODULAIRE A RESONANCE CYCLOTRON ELECTRONIQUE (RCE) DESTINE AUX TRAITEMENTS DE SURFACES AU DEFILE. LA PUISSANCE MICRO-ONDE (A 2,45 GHZ) EST INJECTEE DANS UN GUIDE D'ONDE APLATI (80X15 MM) A TRAVERS UNE FENETRE D'ETANCHEITE EN QUARTZ D'EPAISSEUR QUART D'ONDE. DES AIMANTS PERMANENTS EN SMCO#5 SONT PLACES A L'INTERIEUR ET A L'EXTERIEUR DU GUIDE DANS LE BUT : 1) D'ETABLIR UN GRADIENT LONGITUDINAL ELEVE DE CHAMP MAGNETIQUE EN AVAL DE LA FENETRE, FAVORABLE A LA PROPAGATION DE L'ONDE 2) DE REDUIRE LE GRADIENT TRANSVERSAL DE CHAMP DONC LA DERIVE LATERALE DU PLASMA 3) DE CREER DES ZONES RCE DANS LA CHAMBRE D'IONISATION. LES DIMENSIONS DE CELLE-CI ET LA CONFIGURATION DU CHAMP MAGNETIQUE ONT ETE OPTIMISEES A L'AIDE D'UN CODE DE CALCUL CALMAG 3D. POUR PROTEGER LA FENETRE D'ETANCHEITE PLACEE AU CONTACT DU PLASMA, NOUS AVONS TESTE UNE FENTE RESONANTE. LES GRANDEURS CARACTERISTIQUES AUSSI BIEN DU PLASMA QUE DU FAISCEAU D'IONS ONT ETE MESUREES POUR DIFFERENTS GAZ : AR, O#2, N#2 ET H#2. DES DENSITES DE PLASMA SURCRITIQUES DE L'ORDRE DE 10#1#2CM#-#3 ONT ETE MESUREES AU MOYEN D'UNE SONDE CYLINDRIQUE DE LANGMUIR. LA DISPERSION EN ENERGIE DES IONS DU FAISCEAU EXTRAIT ATTEINT 10 EV DANS LES CONDITIONS NOMINALES DE FONCTIONNEMENT (QAR=5 SCCM ET PI=500 WATTS). UNE DENSITE DE COURANT DE 5 MA/CM#2 EST ATTEINTE A 500 W POUR DES IONS AYANT UNE ENERGIE DE 2000 EV, AVEC UNE HOMOGENEITE DE +/- 5% SUR 60 MM. DEUX TYPES D'OPTIQUE D'EXTRACTION ONT ETE ETUDIES : 1) DES GRILLES INCLINEES (30 OU 60) DANS LE BUT D'ACCROITRE LE TAUX DE PULVERISATION SUR LA CIBLE 2) DES GRILLES CONVEXES (DEFOCALISATRICES) AFIN D'IRRADIER UNE PLUS GRANDE SURFACE. LA COMPOSITION EN MASSE DU FAISCEAU A PERMI DE DETERMINER LES RAPPORTS IONS ATOMIQUES/IONS MOLECULAIRES DANS DIVERSES CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT. LA CONTAMINATION DU FAISCEAU A ETE ETUDIEE PAR RBS SUR UN ECHANTILLON DE SILICIUM IRRADIE PAR UN FAISCEAU AR#+
![Développement d'une source à plasma d'onde de surface pour l'analyse chimique par spectrométrie d'émission atomique [microforme] PDF](https://books.google.com/books/content/images/frontcover/NzG_nQEACAAJ?fife=w80-h100)
Author: André Besner
Publisher: Montréal : Service des archives, Université de Montréal, Section Microfilm
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Languages : fr
Pages : 614
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Author: André Besner
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Pages : 614
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Author: Nadira Derkaoui
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Cette thèse porte sur l’étude de plasmas micro-ondes à haute densité de puissance en mélanges H2/CH4 et H2/CH4/B2H6, utilisés pour le dépôt de diamant intrinsèque et de diamant dopé au bore. L’objectif est la compréhension des phénomènes se déroulant dans le plasma et à l’interface plasma/surface dans des conditions de haute puissance et haute pression (haute densité de puissance) afin de dépasser les limites des réacteurs actuels en terme de vitesse de croissance, à qualité (notamment pureté) et surface de dépôt constantes. L’étude repose sur une approche expérimentale et théorique qui permet, d’une part la description physico-chimique de la phase plasma, et d’autre part la validation d’un modèle 1D développé précédemment au LSPM et adapté à la géométrie du réacteur métallique utilisé ici pour ces conditions très énergétiques. Les évolutions de la densité des électrons, de l’hydrogène atomique et du radical méthyle ainsi que les températures du gaz et des électrons sont ainsi analysées en fonction des paramètres du procédé (débit, puissance, pression, % CH4...). Les mesures expérimentales sont réalisées principalement par actinométrie, OES et interférométrie micro-onde et complétées par des mesures de TALIF. Les comparaisons modèle/expérience sont globalement satisfaisantes mais mettent cependant en évidence les limites du modèle, notamment en termes de processus d’ionisation. De plus, une relation quasi-linéaire entre la vitesse de croissance du diamant monocristallin très pur et la densité d’hydrogène atomique au sein du plasma a été établie. Enfin, un schéma cinétique simulant les décharges H2-CH4-B2H6et prenant en compte 21 réactions en volume et 7 espèces contenant du bore, est intégré au modèle 1D.
