Qu'est-ce que la pulvérisation?
La pulvérisation cathodique est une méthode permettant de déposer des couches très minces d’un matériau sur une surface en bombardant un matériau source dans une chambre fermée avec des électrons ou d’autres particules énergétiques afin d’éjecter les atomes de la source sous forme d’aérosol qui se déposent ensuite sur toutes les surfaces de la chambre. . Le processus peut déposer des couches extrêmement fines de films jusqu’à l’échelle atomique, mais tend également à être lent et convient mieux à de petites surfaces. Les applications comprennent le revêtement d'échantillons biologiques pour l'imagerie dans des microscopes électroniques à balayage (MEB), le dépôt de couches minces dans l'industrie des semi-conducteurs et le dépôt de revêtements pour l'électronique miniaturisée. L'industrie des nanotechnologies dans les domaines de la médecine, de l'informatique et des matériaux s'appuie souvent sur des dépôts par pulvérisation pour concevoir de nouveaux composites et dispositifs à l'échelle du nanomètre, ou du milliardième de mètre.
Plusieurs types de méthodes de pulvérisation sont couramment utilisés, notamment la pulvérisation à flux de gaz, la pulvérisation réactive et la pulvérisation magnétron. La pulvérisation assistée par faisceau ionique et par faisceau ionique est également largement utilisée en raison de la diversité des produits chimiques pouvant exister à l'état ionique. La pulvérisation magnétron est en outre divisée en applications à courant continu (CC), à courant alternatif (CA) et à fréquence radio (RF).
La pulvérisation magnétron fonctionne en plaçant un champ magnétique autour du matériau source qui sera utilisé pour le dépôt de couches sur la cible. La chambre est ensuite remplie d'un gaz inerte, tel que l'argon. Lorsque le matériau source est chargé électriquement avec du courant alternatif ou continu, les électrons éjectés sont piégés dans le champ magnétique et interagissent éventuellement avec le gaz argon de la chambre pour créer des ions énergétiques composés d'argon et du matériau source. Ces ions échappent ensuite au champ magnétique et impactent le matériau cible en déposant lentement une fine couche de matériau source sur sa surface. La pulvérisation RF est utilisée dans ce cas pour déposer plusieurs variétés de films d’oxyde sur des cibles isolantes en faisant varier rapidement le biais électrique entre la cible et la source.
La pulvérisation par faisceau ionique fonctionne sans que la source ait besoin d'un champ magnétique. Les ions éjectés du matériau source interagissent avec les électrons d'une source secondaire, de sorte qu'ils bombardent la cible avec des atomes neutres. Cela rend un système de pulvérisation ionique capable de recouvrir à la fois le matériau cible conducteur et isolant, tel que les têtes à film mince pour les disques durs d'ordinateur.
Les machines à pulvérisation réactive s'appuient sur des réactions chimiques entre le matériau cible et les gaz pompés dans le vide de la chambre. Le contrôle direct des couches de dépôt se fait en modifiant la pression et les quantités de gaz dans la chambre. Les films utilisés dans les composants optiques et les cellules solaires sont souvent fabriqués en pulvérisation cathodique réactive, car la stœchiométrie ou la vitesse de réaction chimique peuvent être contrôlées avec précision.