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UNIVEX Coating Process

Processus de revêtement UNIVEX

Processus de revêtement en couches minces UNIVEX

UNIVEX regroupe des systèmes de revêtement multi-usages destinés au dépôt physique en phase vapeur (VPD).

Les propriétés des couches minces dépendent de la technologie utilisée pour les créer. Différents paramètres du processus influencent le comportement d'une couche mince. Nos systèmes UNIVEX permettent une variété de méthodes de revêtement et de traitements de substrat. Nos systèmes de revêtement Leybold reposent sur une conception modulaire qui permet de répondre aux besoins spécifiques des clients.

Divers processus de dépôt UNIVEX

Evaporation thermique

Processus d'évaporation thermique

L'évaporation thermique ou résistive est la méthode la plus utilisée pour déposer des couches minces. Cette technique est réalisée dans une chambre à vide poussé telle que notre système UNIVEX. Un évaporateur thermique se compose de deux traversées de courant refroidies par eau et connectées par une source de type nacelle ou filament. Le matériau est placé dans la source et sous l'effet du courant appliqué, la température augmente jusqu'à ce que le matériau s'évapore. 

Processus d'évaporation thermique

Nos packs d'évaporation thermique standard se déclinent en plusieurs configurations : simple, double ou double indépendante, adaptées au dépôt simple ou simultané.

Une large gamme de matériaux peut être déposée grâce à la technologie d'évaporation thermique : l'or, l'argent, le cuivre, l'aluminium et bien d'autres.

Evaporation par faisceau d'électrons

L'évaporation par faisceau d'électrons est une autre technologie d'évaporation largement utilisée dans un environnement à vide poussé. Le matériau utilisé dans l'évaporation est situé à l'intérieur d'un creuset de cuivre. 

Evaporation par faisceau d'électrons

Un faisceau d'électrons activé est généré à partir d'un filament de tungstène et dévié par les champs magnétiques dans un réceptacle du creuset. L'énergie de ce faisceau d'électrons est appliquée au matériau, qui est ensuite évaporé ou sublimé.

Evaporation par faisceau d'électrons

Le canon à faisceau d'électrons peut présenter plusieurs configurations. Des creusets à un ou plusieurs réceptacles de différentes contenances sont disponibles. 

Diverses puissances permettent l'évaporation des matériaux avec des points de fusion élevés (par ex. le molybdène) ou même la mise en œuvre de procédés avec des taux de dépôt élevés.

Evaporation de matières organiques

L'évaporateur organique, également appelé cellule de Knudsen, est un évaporateur par effusion utilisé pour évaporer le matériau à basse pression partielle, ce qui nécessite un contrôle précis de la température afin de déposer des couches minces fonctionnelles.

Le matériau est placé dans un creuset fabriqué notamment en quartz ou en céramique. Le chauffage électrique est utilisé pour chauffer le matériau jusqu'à ce qu'il s'évapore. Pour le contrôle de la température, l'évaporateur est doté d'un thermocouple intégré. Ce type de source est parfaitement adapté à l'évaporation de matières organiques.

Process organics evaporation

Pulvérisation

La pulvérisation à magnétron est un moyen très utile et efficace pour déposer des matériaux difficiles à évaporer ou complexes sur divers substrats.

Les systèmes de dépôt par pulvérisation Leybold possèdent un corps en acier inoxydable de haute qualité, et des magnétrons cylindriques ou rectangulaires. Nous recommandons d'utiliser des vannes de contrôle de pression couplées à nos jauges à diaphragme en céramique haute précision pour réguler la pression de pulvérisation et garantir la reproductibilité des processus.

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Pulvérisation

Pulvérisation à courant continu

La pulvérisation à courant continu (CC) est souvent utilisée pour les matériaux métalliques ou conducteurs comme l'aluminium (Al), le titane (Ti) et l'oxyde d'étain et d'indium (ITO).

Pour ces matériaux conducteurs, la pulvérisation à courant continu offre un taux de dépôt relatif plus élevé par rapport à la pulvérisation radiofréquence (RF) et est généralement préférable.

Pulvérisation radiofréquence

La pulvérisation radiofréquence (RF) est particulièrement utile pour la pulvérisation de matériaux non conducteurs ou céramiques tels que les oxydes ou les sulfures. Elle peut également être utilisée pour les matériaux conducteurs, mais présente un taux de dépôt plus faible que la pulvérisation à courant continu.

Souvent, la pulvérisation RF est utilisée pour le dopage superficiel pendant la co-pulvérisation avec un procédé à courant continu à taux plus élevé.

Pulvérisation réactive

La pulvérisation réactive consiste à partir d'un matériau cible élémentaire et d'y ajouter un gaz pour créer un nouveau matériau sur le substrat.

Il peut être difficile d'obtenir des oxydes, des nitrures et des sulfures d'une pureté adaptée à l'application visée. Il est plus économique de commencer par une cible métallique et de la faire réagir dans la chambre.

Pulvérisation à courant continu pulsé

La pulvérisation à courant continu pulsé (PDC) est utilisée dans les procédés de pulvérisation réactifs visant à créer des couches isolantes. Une contamination de la cible métallique par le gaz réactif peut se produire, ce qui entraîne un arc électrique et une perte de stabilité du plasma.

Le courant continu pulsé utilise l'inversion de tension alternative avec des impulsions haute fréquence pour fournir et maintenir une puissance relative plus élevée au niveau de la cible. Le nettoyage de l'accumulation d'isolant sur la surface cible permet d'obtenir des taux de dépôt plus élevés et un processus plus régulier.

Les alimentations PDC offrent généralement une suppression « active » d'arcs qui peut ajouter des impulsions inverses supplémentaires en cas de détection d'arcs.

Source d'ions

La source d'ions est un dispositif qui crée des ions énergétiques dirigés vers un substrat. Les sources d'ions sont disponibles avec ou sans grille. Elles sont couramment utilisées pour le dépôt assisté par faisceau d'ions (IBAD), le pré-nettoyage, la modification et l'activation de la surface du substrat.

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Dépôt assisté par faisceau d'ions

Lors d'un processus de dépôt, le matériau arrive à la surface du substrat avec un flux, un potentiel d'ionisation et une température spécifique. Ces facteurs ont un impact considérable sur la densité, la pureté et la cristallinité de la couche déposée.

Grâce à une source ionique, il est possible d'appliquer une énergie supplémentaire au matériau en phase gazeuse et à la couche mince par le biais d'ions énergétiques. 

Cela influence les propriétés de la couche telles que l'adhérence, la composition, la contrainte et la cristallinité de la couche interne.

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Entrée de gaz du processus

Plusieurs processus de revêtement nécessitent une entrée de gaz, qui peut être de l'argon, de l'azote, de l'oxygène ou autre. Nous proposons des contrôleurs de débit massique et des traversées adaptés à ces applications.

Mesure de l'épaisseur de la couche

Divers instruments de mesure d'épaisseur de couche mince peuvent être installés sur les systèmes UNIVEX. Le choix dépendra des mesures nécessaires et du degré d'automatisation requis. En version standard, on utilise des systèmes à cristaux oscillants.

Ils comprennent un ou plusieurs capteurs avec ou sans obturateur. Le capteur est entraîné par un moniteur ou un contrôleur (mesure/contrôle du taux et de l'épaisseur).

Processus de dépôt UNIVEX supplémentaires

Traitement du substrat

Pour améliorer ou modifier les propriétés de la couche pendant son dépôt, différentes méthodes de traitement et de manipulation du substrat peuvent être appliquées.

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Rotation du substrat

La rotation est utilisée pour améliorer l'uniformité de la couche mince sur toute la surface du substrat. Nous proposons une large gamme de solutions possibles pour un ou plusieurs substrats, y compris des transmissions planétaires.

Combinaisons types possibles avec d'autres fonctions de manipulation de substrat :

  • Chauffage, refroidissement
  • Polarisation RF/CC
  • Réglage de la hauteur (de la source au substrat)
  • Inclinaison
  • Dépôt à incidence rasante (GLAD)
  • Volets orientables
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Chauffage du substrat

Le chauffage du substrat aide à préparer la surface du substrat avant le dépôt et favorise le processus de formation des couches déposées. Des solutions de chauffage jusqu'à 1 000 °C sont disponibles.

Traitement du substrat

Refroidissement du substrat

Les substrats ou les masques sensibles à la chaleur doivent être refroidis pendant le dépôt. Nous proposons des supports de substrat qui peuvent être refroidis par eau, LN2 ou utilisés avec des liquides de refroidissement spéciaux.

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Polarisation du substrat

Le dépôt avec polarisation RF ou CC améliore les propriétés d'adhésion et la stœchiométrie de la couche mince. Des supports de substrat et des alimentations adaptés sont disponibles à cet effet.

Traitement du substrat
Traitement par pulvérisation
Traitement du substrat

Transmissions planétaires

Nos systèmes de transmission planétaire sont conçus pour répondre aux besoins spécifiques des clients en matière de substrats et de processus. 

Le plan principal du substrat possède un axe de rotation central. Plusieurs planètes en rotation sont disposées autour de cet axe. La position déterminée d'une planète est toujours différente lors de la rotation sur l'axe central. Cette disposition planétaire améliore l'uniformité de la couche. 

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Traitement du substrat

Réglage de la hauteur (de la source au substrat)

La distance source-substrat est un facteur important pour différentes applications. Elle a un impact majeur sur la propriété de la couche mince. L'augmentation de la distance source-substrat influe sur l'angle d'incidence sur le substrat. Un angle droit entre le flux de matériau et la surface du substrat optimise la propriété de la couche mince. 

Selon l'application, différents composants modulaires sont disponibles.

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Inclinaison du substrat

L'inclinaison du substrat est utilisée pour différentes applications. Leybold peut fournir des supports de substrat inclinables manuellement ou automatiquement.

Traitement du substrat

Dépôt à incidence rasante

L'inclinaison du substrat pendant le dépôt permet de créer des structures/motifs intéressants (3D) sur le substrat. Cette technique est appelée « dépôt à incidence rasante » (GLAD).

La rotation, l'inclinaison, le chauffage et le refroidissement du substrat sont possibles. Cette technique peut être utilisée, par exemple, avec une source thermique, un évaporateur à faisceau d'électrons ou une source de pulvérisation.

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Volets orientables

Grâce à notre support à volets orientables, il est possible de créer plusieurs échantillons avec différentes épaisseurs et propriétés de matériau.

Piège froid

Un piège froid peut être placé dans la chambre de traitement pour condenser les gaz sur une surface froide appropriée. Cette méthode permet la réduction des molécules dans la chambre et raccourcit le temps nécessaire pour atteindre la pression de processus nécessaire. 

Sas de charge

La chambre de sas de charge est un système qui permet d'insérer rapidement des substrats dans des systèmes de vide poussé. Chaque chambre de sas de charge possède son propre système de pompe et est connectée à la chambre de traitement par un robinet-vanne.

La chambre de sas de charge peut contenir un ou plusieurs substrats qui seront transportés vers la chambre de traitement. Il suffit de ventiler la chambre de traitement pour la nettoyer ou pour ajouter un matériau. Le transport des substrats entre les différentes chambres à vide s'effectue généralement à l'aide de bras robotiques ou d'unités d'entraînement de transfert linéaire motorisés.

Une fois le processus terminé, le bras de transfert ramène le substrat à sa place dans la chambre de sas de charge. Il peut être extrait ou même stocké dans un environnement sous vide pendant qu'un nouveau substrat subit le processus de revêtement.

Le sas de charge présente l'avantage de réduire les temps de traitement tout en évitant la contamination atmosphérique du module de traitement. Une chambre de sas de charge peut être ajoutée à n'importe quel système UNIVEX, quels que soient son type et sa taille.

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