Design, study and optimisation of new plasma sources involving electron cyclotron resonance (ECR). Application : deposition by plasma enhanced chemical vapor deposition and sputtering.
Conception, étude et optimisation de nouvelles sources plasma à la résonance cyclotronique électronique. Application aux dépôts par voie chimique et par pulvérisation.
Résumé
HEF group, a French leading company in plasma enhanced surface engineering, has been using electron cyclotron resonance based multi-dipolar microwave plasma sources for industrial processes such as PACVD diamond-like carbon (DLC) coatings or ion assistance during deposition of CrN layers via magnetron reactive sputtering. The present thesis first introduces the use of such sources for DLC coatings and the necessary adjustments for their industrial deployment. Then, it focuses on the development of a new generation of microwave plasma sources designed to improve the uniformity of surface coatings in the reactor volume while improving the productivity of plasma chamber in terms of deposition rate and maintenance. Specific studies about plasma breakdown have also led to identify improvement strategies for full-fledge industrial applications of these sources. The process results obtained are highly promising as the development of a new generation of extended sources enables an increase in the deposition rate of DLC layers without any degradation of their mechanical properties, and with the same uniformity as obtained with twice the number of multi-dipolar plasma sources. This extended source has also been used for ion assistance during the deposition of CrN films by magnetron reactive sputtering. The obtained films exhibit a significant potential regarding the achieved mechanical properties.
Le groupe HEF (Hydromécanique Et Frottements), premier équipementier et façonnier français en traitements de surface par plasmas hors microélectronique, utilise dans ses procédés industriels des sources plasma micro-onde multi-dipolaires fonctionnant sur le principe de la résonance cyclotronique électronique pour la réalisation de dépôts de type DLC par PACVD, et pour l'assistance ionique à la croissance de couches CrN par pulvérisation magnétron réactive. Suite à la présentation de l'utilisation de ces sources pour des dépôts de DLC et des ajustements nécessaires pour leur mise en œuvre industrielle, les travaux de cette thèse portent sur le développement de nouvelles sources plasma micro-onde en vue d'améliorer l'uniformité des traitements de surface dans le volume du réacteur ainsi que la productivité des réacteurs plasma pour le dépôt de ces couches. Les résultats obtenus sont intéressants puisque le développement d'une source étendue a permis d'augmenter la vitesse de dépôt des couches DLC sans dégradation des propriétés mécaniques et d'obtenir une uniformité similaire à celle obtenue avec les sources multi-dipolaires en utilisant deux fois moins d'applicateurs micro-onde. Les réflexions portant sur l'amorçage du plasma ont permis d'identifier les voies d'amélioration de cette source pour valider son utilisation en milieu industriel. L'utilisation de cette source étendue pour l'assistance ionique à la croissance de couches telles que le nitrure de chrome CrN par pulvérisation magnétron réactive a démontré un potentiel intéressant en termes de propriétés mécaniques obtenues et a permis d'identifier des axes de développement de cette configuration.
Loading...