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Center of MicroNanoTechnology CMi

EPFL - STI - CMI

Alcatel EVA600
Dpt par vaporation

Responsables

Philippe.Langlet@epfl.ch

Guy.Clerc@epfl.ch

Table des matires

Introduction

Principe Physique

Capacit de lquipement

Restriction d'accs et prcautions

Caractristiques techniques

Informations

Introduction

L'quipement EVA600 permet de dposer des couches mtalliques ou isolantes sur des plaques de diamtre 100mm ou 150mm par une technique appele vaporation.

Le dpt de couche mtallique est obtenue par vaporation d'un mtal plac dans un creuset port haute temprature.

L'avantage de la technique de dpt par vaporation sur la technique de dpt par pulvrisation est une contamination limite tant donn le niveau de vide obtenu dans cet quipement (5.10-7 mbar).

Le dpt par vaporation d'alliages est complexe et la composition de la couche dpose est difficile matriser.

L'paisseur est mesure durant le dpt par la dviation de la frquence d'un oscillateur quartz.

Pour amliorer l'uniformit du dpt en paisseur, le porte substrat est constitu de 3 plantaires en rotation et tournant sur eux-mmes.


Principe Physique

Il existe deux techniques diffrentes d'vaporation.

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

-          l'vaporation par faisceau d'lectrons (e-beam evaporation).

La technique de dpt par vaporation par effet Joule est la plus simple. Cette technique consiste dposer dans un premier temps des grains, de la grenaille ou des petits bouts de fil du matriau vaporer dans une nacelle en tungstne, tantale, molybdne ou carbone. La nacelle est ensuite porte haute temprature par effet Joule. Les grains fondent puis le mtal s'vapore.

Les inconvnients lis cette technique sont:

-          la contamination potentielle par la nacelle elle-mme,

-          l'impossibilit d'vaporer des mtaux haute temprature de fusion,

-          la limite sur l'paisseur de la couche dpose tant donne la faible quantit de mtal pouvant tre dpose dans la nacelle.

La technique de dpt par vaporation par faisceau d'lectrons consiste dposer dans un premier temps une pastille, des grains, de la grenaille ou des petits bouts de fil dans un creuset. Un faisceau d'lectrons haute nergie est dirig sur le matriau. L'nergie cintique des lectrons est convertie en chaleur au point d'impact. Le faisceau d'lectrons peut fondre et vaporer tout type de matriau dans la mesure ou l'apport calorifique est suprieur aux pertes. Le faisceau est concentr la surface du matriau si bien que le matriau en fusion peut tre contenu dans un rcipient refroidi. En fait, seule la surface du matriau est en fusion. Le matriau en contact avec les parois du creuset est solide. Ceci limine les problmes de contamination par le creuset et permet de dposer des couches de trs grande puret.

L'avantage de cette technique est la puret des couches dposes.

Les deux inconvnients principaux lis cette technique sont :

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

-          l'jection de gouttelettes hors du creuset pouvant se dposer sur les substrats dans le cas o une trop forte puissance est utilise.


Capacit de lquipement

         Capacit: 3 plantaires contenant chacun 5 plaques 100mm ou 1 plaque 150mm.

Restriction d'accs et prcautions

         Les substrats autoriss sont les plaques de silicium, quartz, verre (float glass, pyrex, ...). Pour les autres substrats, prire de contacter l'un des responsables de l'quipement.

         Les plaques doivent tre propres (nettoyage prliminaire dfinir suivant le type de substrat et des couches dj dposes.

Caractristiques techniques

Pompage :

          Une pompe primaire palettes Alcatel;

          Une pompe turbo molculaire Alcatel 5900 CP.

Pression :

          Jauge Pirani : contrle du vide primaire.

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

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

Porte-substrats :

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

          Temprature de dpt : temprature ambiante.

Creusets :

          Evaporation par canon lectrons : 4 creusets (n1: Al , n2: Cr , n3: Ti , n4: Cu ou Ni).

          Evaporation par effet Joule (courant maximum: 400A) : 2 creusets (n1: Cu, Ag , n2: Au)

Balance quartz :

          Une balance pour l'vaporation canon lectrons.

          Une balance pour l'vaporation effet Joule.

1. Chambre.

2. Obturateur (shutter).

3. Sources Effet joule.

4. Canon lectrons.

5. Porte-substrats.

6. Moteur pour la rotation des porte-substrats.

7. Vanne disolation de la pompe turbomolculaire et la chambre.

8. Pompe turbomolculaire.

9. Vanne disolation de la pompe primaire et la pompe turbomolculaire.

10. Vanne disolation de la pompe primaire et la chambre.

11. Pompe primaire palettes.

12. Evacuation.

13. Jauge Pirani.

14. Jauge cathode froide.

15. Vanne disolation de la jauge membrane.

16. Jauge membrane

17. Vanne disolation dbitmtre chambre.

18. Dbitmtre.

19. Arrive de O2.

20. Balance de mesure dpaisseur du canon lectrons.

21. Balance de mesure dpaisseur de leffet 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.