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Évaporation des métaux
Les méthodes les plus courantes pour la préparation des films métalliques minces sont les procédés de dépôt par évaporation, par exemple thermique ou par faisceau d’électrons. Ces deux méthodes sont utilisées sous vide, le dépôt du film consistant en trois étapes physiques :
- transformation du métal source à déposer par évaporation ou sublimation à l’état gazeux par la chaleur ou un faisceau énergétique d’électrons, de photons ou d’ions positifs;
- déplacement des atomes de la source au substrat;
- dépôt des atomes sur le substrat.
Dans un système où le vide est presque parfait, les molécules voyagent de la source au substrat en ligne droite et l’uniformité est contrôlée en majeure partie par la configuration géométrique du système et le taux de dépôt. L’étape du dépôt est déterminée par les caractéristiques de la source et du déplacement, ainsi que les conditions à la surface de l’échantillon tels que la rugosité, la température et le coefficient d’adhésion. Ainsi, pour la formation de films ayant des propriétés reproductibles, ces paramètres doivent être constants et mesurables et l’analyse des films déposés donne une idée du procédé de dépôt, ce qui sert souvent à évaluer le procédé et ajuster les paramètres de dépôt.
Quatre différents systèmes d’évaporation des métaux sont disponibles au centre de nanofabrication de l’ISM et voici leurs caractéristiques.
Le Edwards AUTO 306 Thermal Evaporation System utilise une source thermique pour évaporer le métal source et fonctionne à une pression aussi faible que 10-7 Torr obtenue par une pompe à diffusion. Un carrousel de quatre sources permet l’évaporation successive de matériaux in situ.
Deux systèmes d’évaporation par faisceau d’électrons ont été construits au CNRC. Les chambres à vide dépendent des pompes cryogéniques pour obtenir des pressions opérationnelles nominales d’environ 10-8 Torr et des sas assurent une opération rapide et fiable. Les sources consistent de canons à électrons à balayage Temescal qui produisent un faisceau électronique de 10 keV dirigé sur un carrousel pouvant accommoder jusqu’à six matériaux cibles (métaux). Les métaux sont séparés entre les deux systèmes en fonction de leur application. Quelques métaux typiques sont l’or, le titane, le platine, le germanium, le nickel et l’aluminium. Ces systèmes peuvent recevoir des pièces et des plaquettes aussi grandes que 50 mm (2 pouces).
Un troisième système d’évaporation par faisceau d’électrons construit au CNRC utilise une pompe à diffusion pour obtenir des pressions opérationnelles d’environ 10-8 Torr. Ce système est presque identique aux systèmes précédents mais sans la sas et avec un carrousel n’acceptant que quatre matériaux. Il peut cependant accommoder des pièces et des plaquettes aussi grandes que 100 mm (4 pouces).
