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Center of MicroNanoTechnology CMi

EPFL - STI - CMI

Alcatel EVA600
Dépôt par évaporation

Responsables

Philippe.Langlet@epfl.ch

Guy.Clerc@epfl.ch

Table des matières

Introduction

Principe Physique

Capacité de l’équipement

Restriction d'accès et précautions

Caractéristiques techniques

Informations

Introduction

L'équipement EVA600 permet de déposer des couches métalliques ou isolantes sur des plaques de diamètre 100mm ou 150mm par une technique appelée évaporation.

Le dépôt de couche métallique est obtenue par évaporation d'un métal placé dans un creuset porté à haute température.

L'avantage de la technique de dépôt par évaporation sur la technique de dépôt par pulvérisation est une contamination limitée étant donné le niveau de vide obtenu dans cet équipement (5.10-7 mbar).

Le dépôt par évaporation d'alliages est complexe et la composition de la couche déposée est difficile à maîtriser.

L'épaisseur est mesurée durant le dépôt par la déviation de la fréquence d'un oscillateur à quartz.

Pour améliorer l'uniformité du dépôt en épaisseur, le porte substrat est constitué de 3 planétaires en rotation et tournant sur eux-mêmes.


Principe Physique

Il existe deux techniques différentes d'évaporation.

-          l'évaporation par effet Joule (resistance heated evaporation).

-          l'évaporation par faisceau d'électrons  (e-beam evaporation).

La technique de dépôt par évaporation par effet Joule est la plus simple. Cette technique consiste à déposer dans un premier temps des grains, de la grenaille ou des petits bouts de fil du matériau à évaporer dans une nacelle en tungstène, tantale, molybdène ou carbone. La nacelle est ensuite portée à haute température par effet Joule. Les grains fondent puis le métal s'évapore.

Les inconvénients liés à cette technique sont:

-          la contamination potentielle par la nacelle elle-même,

-          l'impossibilité d'évaporer des métaux à haute température de fusion,

-          la limite sur l'épaisseur de la couche déposée étant donnée la faible quantité de métal pouvant être déposée dans la nacelle.

La technique de dépôt par évaporation par faisceau d'électrons consiste à déposer dans un premier temps une pastille, des grains, de la grenaille ou des petits bouts de fil dans un creuset. Un faisceau d'électrons à haute énergie est dirigé sur le matériau. L'énergie cinétique des électrons est convertie en chaleur au point d'impact. Le faisceau d'électrons peut fondre et évaporer tout type de matériau dans la mesure ou l'apport calorifique est supérieur aux pertes. Le faisceau est concentré à la surface du matériau si bien que le matériau en fusion peut être contenu dans un récipient refroidi. En fait, seule la surface du matériau est en fusion. Le matériau en contact avec les parois du creuset est solide. Ceci élimine les problèmes de contamination par le creuset et permet de déposer des couches de très grande pureté.

L'avantage de cette technique est la pureté des couches déposées.

Les deux inconvénients principaux liés à cette technique sont :

-          l'émission de rayons X pouvant endommager les surfaces des substrats,

-          l'éjection de gouttelettes hors du creuset pouvant se déposer sur les substrats dans le cas où une trop forte puissance est utilisée.


Capacité de l’équipement

·         Capacité: 3 planétaires contenant chacun 5 plaques 100mm ou 1 plaque 150mm.

Restriction d'accès et précautions

·         Les substrats autorisés sont les plaques de silicium, quartz, verre (float glass, pyrex, ...). Pour les autres substrats, prière de contacter l'un des responsables de l'équipement.

·         Les plaques doivent être propres (nettoyage préliminaire à définir suivant le type de substrat et des couches déjà déposées.

Caractéristiques techniques

Pompage :

·          Une pompe primaire à palettes Alcatel;

·          Une pompe turbo moléculaire Alcatel 5900 CP.

Pression :

·          Jauge Pirani : contrôle du vide primaire.

·          Jauge à cathode froide type Penning (IKG 011) (5.10-3 à 10-10 mbar) : contrôle du vide limite.

·          Vide limite dans la chambre : 1.10-6mbar après 3h de pompage ; 5.10-7mbar après 12h de pompage.

Porte-substrats :

·          3 planétaires contenant chacun 5 plaques 100mm ou 1 plaque 150mm.

·          Température de dépôt : température ambiante.

Creusets :

·          Evaporation par canon à électrons : 4 creusets (n°1: Al , n°2: Cr , n°3: Ti , n°4: Cu ou Ni).

·          Evaporation par effet Joule (courant maximum: 400A) : 2 creusets (n°1: Cu, Ag , n°2: Au)

Balance à quartz :

·          Une balance pour l'évaporation à canon à électrons.

·          Une balance pour l'évaporation à effet Joule.

1.         Chambre.

2.         Obturateur (shutter).

3.         Sources Effet joule.

4.         Canon à électrons.

5.         Porte-substrats.

6.         Moteur pour la rotation des porte-substrats.

7.         Vanne d’isolation de la pompe turbomoléculaire et la chambre.

8.         Pompe turbomoléculaire.

9.         Vanne d’isolation de la pompe primaire et la pompe turbomoléculaire.

10.       Vanne d’isolation de la pompe primaire et la chambre.

11.       Pompe primaire à palettes.

12.       Evacuation.

13.       Jauge Pirani.

14.       Jauge cathode froide.

15.       Vanne d’isolation de la jauge à membrane.

16.       Jauge à membrane

17.       Vanne d’isolation débitmètre chambre.

18.       Débitmètre.

19.       Arrivée de O2.

20.       Balance de mesure d’épaisseur du canon à électrons.

21.       Balance de mesure d’épaisseur de l’effet joule.

Informations

Bibliographie :

·          "Silicon Processing for the VLSI era" , Volume 1 - Process Technology, S. Wolf and R.N. Tauber, Lattice Press, 1986.

·          "VLSI Technology", S. M. Sze, Mc Graw-Hill International Editions, 1988.

·          "Thin film Deposition - Principles & Practice", D. L. Smith, Mc Graw-Hill International Editions, 1995.