Le processus de pulvérisation magnétron des films TiN

Le processus de pulvérisation magnétron de films TiN comporte plusieurs étapes, chacune nécessitant un contrôle et un fonctionnement précis. Vous trouverez ci-dessous un flux de processus détaillé :

1. Préparation du substrat

Nettoyage:

• Nettoyage par ultrasons : Le substrat est généralement soumis à un nettoyage par ultrasons pour éliminer les contaminants de surface tels que l'huile, la poussière et d'autres impuretés. Des solvants de nettoyage comme l'éthanol, l'acétone ou d'autres solvants appropriés peuvent être utilisés.

• Rinçage à l'eau désionisée : Après nettoyage, le substrat est rincé à l'eau déminéralisée pour éliminer toute solution de nettoyage résiduelle.

• Séchage: Le substrat est séché, soit par cuisson, soit à l'aide d'azote gazeux, pour garantir qu'il ne reste aucune humidité sur la surface.

Traitement de surface :

• Polissage: Pour les substrats nécessitant un haut niveau de lissé, un polissage mécanique ou chimique peut être effectué.

• Traitement d'activation : Si nécessaire, un nettoyage au plasma peut être utilisé pour activer la surface du substrat.

2. Chargement du substrat

Chargement du substrat :

• Le substrat nettoyé est chargé sur le support de substrat de l'équipement de revêtement. Il est crucial de s’assurer que le substrat est solidement fixé et uniformément réparti pour garantir un revêtement uniforme.

3. Évacuation de la chambre à vide

Vide primaire :

• La pompe à vide (telle qu'une pompe mécanique) est démarrée pour évacuer la chambre à vide vers un état de vide primaire (généralement autour de 10^-2 Torr).

Vide poussé :

• La pompe à vide poussé (telle qu'une pompe moléculaire ou une pompe turbomoléculaire) est ensuite activée pour évacuer davantage la chambre jusqu'à un état de vide poussé (généralement compris entre 10^-5 et 10^-7 Torr).

4. Introduction de gaz et nettoyage par pulvérisation

Introduction du gaz de pulvérisation :

• Un gaz inerte (tel que l'argon, Ar) est introduit dans la chambre à vide, avec une pression de service généralement comprise entre 1 et 10 mTorr.

Nettoyage par pulvérisation du substrat :

• Une polarisation négative est appliquée au substrat, provoquant un nettoyage par pulvérisation cathodique de la surface du substrat afin d'éliminer toutes les couches d'oxyde et les contaminants résiduels.

5. pulvérisation magnétron de film TiN

Introduction du gaz réactif :

• Sur la base de l'argon gazeux, de l'azote gazeux (N2) est introduit comme gaz réactif. Le rapport de débit des gaz est contrôlé pour atteindre la stœchiométrie souhaitée.

Démarrer la puissance de pulvérisation :

• L'alimentation électrique de pulvérisation magnétron est activée, appliquant une alimentation CC ou RF à la cible Ti pour générer du plasma.

Dépôt par pulvérisation cathodique de TiN :

• Les atomes de titane sont pulvérisés depuis la surface cible par les ions argon et réagissent avec l'azote gazeux, formant un film TiN sur la surface du substrat. La puissance de pulvérisation, le débit de gaz et la température du substrat sont ajustés pour contrôler la vitesse de dépôt et la qualité du film.

6. Traitement post-dépôt

Refroidissement:

• Une fois le dépôt terminé, la puissance de pulvérisation et le flux de gaz sont coupés, permettant au substrat de refroidir à température ambiante sous vide.

7. Déchargement du substrat

Retour à la pression atmosphérique :

• Un gaz inerte (comme l'azote) est introduit lentement pour ramener la chambre à la pression atmosphérique.

Déchargement du substrat :

• La chambre est ouverte et le substrat revêtu est retiré.

8. Contrôle de qualité

Mesure de l'épaisseur du film :

• L'épaisseur du film est mesurée à l'aide d'une jauge d'épaisseur ou d'un autre équipement de mesure.

Test d'adhérence :

• L'adhérence du film est testée à l'aide de méthodes telles que le test de rayure.

Analyse de la morphologie et de la composition de la surface :

• La morphologie et la composition de la surface du film sont analysées par microscopie, spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) ou tout autre équipement analytique.

En suivant ces étapes, un film TiN de haute qualité peut être déposé avec succès sur la surface du substrat. Un contrôle précis et une optimisation de chaque étape sont essentiels pour garantir la qualité et les performances du film.