La pulvérisation cathodique est un processus de dépôt de film mince dans lequel un matériau cible solide est éjecté sur la surface d’un substrat pour former un revêtement mince. Un système de pulvérisation cathodique est une machine dans laquelle un processus de pulvérisation cathodique se produit. Il contient l’ensemble du processus et permet à un utilisateur d’ajuster la température, la puissance, la pression, la cible et les matériaux du substrat.
La pulvérisation cathodique est connue sous le nom de dépôt physique en phase vapeur, car le film mince est formé par des moyens physiques plutôt que par des réactions chimiques. Dans un système de pulvérisation cathodique, une chambre à vide contient le matériau cible, une source d’alimentation et un plasma gazeux. Le gaz, qui est généralement un gaz noble tel que l’argon, est introduit dans la chambre à très basse pression pour démarrer le processus.
La source d’alimentation génère des électrons qui bombardent le plasma gazeux, et ces électrons chassent d’autres électrons présents dans le gaz. Cela provoque l’ionisation du gaz et la formation d’ions positifs appelés cations. Ces cations bombardent à leur tour le matériau cible, en faisant tomber de petits morceaux qui traversent la chambre et se déposent sur le substrat. Le processus se perpétue facilement dans la chambre du système de pulvérisation, car des électrons supplémentaires sont libérés lors de l’ionisation du plasma gazeux.
Les systèmes de pulvérisation varient en termes de structure, de source d’alimentation, de taille et de prix. L’orientation du matériau cible et du substrat sont spécifiques à chaque machine. Certains systèmes feront face au matériau cible parallèlement à la surface du substrat, tandis que d’autres inclineront l’une ou l’autre surface pour former un motif de dépôt différent. La pulvérisation confocale, par exemple, oriente plusieurs unités de matériau cible dans un cercle pointant vers un point focal. Le substrat dans ce type de système peut ensuite être tourné pour un dépôt plus uniforme.
La source d’alimentation varie également, car certains systèmes utilisent une alimentation en courant continu (CC), tandis que d’autres utilisent une alimentation en radiofréquence (RF). Un type de système de pulvérisation, connu sous le nom de pulvérisation magnétron, comprend également des aimants pour stabiliser les électrons libres et égaliser le dépôt de couche mince. Ces méthodes confèrent au système de pulvérisation des qualités différentes en ce qui concerne la température et la vitesse de dépôt.
Les systèmes de pulvérisation cathodique varient en taille, des systèmes de bureau aux grandes machines plus grandes qu’un réfrigérateur. La chambre intérieure varie également en taille, mais est généralement beaucoup plus petite que la machine elle-même ; la plupart des chambres ont des diamètres inférieurs à 1 mètre (environ 1 mètre). Le coût d’un système de pulvérisation va de moins de 20,000 650,000 $ US (USD) utilisé, à plus de XNUMX XNUMX $ US pour un système nouveau ou conçu sur mesure.