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1 • Électrons, ions et plasmas
1.2.1 Réacteurs
Les réacteurs (à) plasma, parfois appelés générateurs (de) plasma ou sources plasma,
sont des dispositifs permettant la production de plasma afin d’utiliser :
• la population électronique pour amorcer et entretenir une réactivité chimique en
volume, généralement dans des conditions de non-équilibre thermodynamique,
• le flux d’ions en périphérie du plasma, dans la zone dite de gaines, afin de traiter
des matériaux.
Si l’on excepte les décharges d’arc, la température électronique est en général de
quelques eV et la température ionique beaucoup plus faible, mais, comme nous le
verrons dans le chapitre six, dans la zone dite de pré-gaine et dans la zone de gaine,
les électrons transfèrent, en régime non-linéaire, une fraction significative de leur
énergie aux ions qui acquièrent ainsi une énergie suffisante pour induire des phénomènes de dépôt de couches minces, de gravure micrométrique (à travers un masque
approprié) ou d’implantation ionique.
A
B
10 16
10 18
10 14
E [eV]
I m s
-2 -1
[
]
10 20
1
1 0
1 0 3
10 2
10 4
C
A : Dépôt
B : Gravure, pulvérisation
C : Implantation
Figure 1.5 Principales applications des populations ioniques énergétiques.
Ces trois opérations ne résultent pas simplement de l’action mécanique du flux d’ions
énergétiques sur le substrat, mais, de toute une physico-chimie, hors-équilibre thermodynamique, en volume et surface, qui constitue un sujet extrêmement actif de
recherches compte tenu des enjeux industriels ; en effet, ces trois processus, dépôt,
gravure et implantation, sont les opérations de base qui ont permis la mise au point
des procédés de fabrication dans le domaine des nano-technologies. Un quatrième
processus ionique, la pulvérisation ou sputtering, complète cette phénoménologie
ionique. En 1852 Grove découvrit le phénomène de dépôt de couche mince par pulvérisation dans les décharges basse pression ; W. Thomson appela ce phénomène
spluttering par analogie avec le phénomène de génération de gouttelette lors de l’impact d’une goutte sur un liquide, mais le mot sputtering fut imprimé à la suite d’une
erreur typographique et fut adopté par la communauté scientifique.
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
1 • Électrons, ions et plasmas
1.2.1 Réacteurs
Les réacteurs (à) plasma, parfois appelés générateurs (de) plasma ou sources plasma,
sont des dispositifs permettant la production de plasma afin d’utiliser :
• la population électronique pour amorcer et entretenir une réactivité chimique en
volume, généralement dans des conditions de non-équilibre thermodynamique,
• le flux d’ions en périphérie du plasma, dans la zone dite de gaines, afin de traiter
des matériaux.
Si l’on excepte les décharges d’arc, la température électronique est en général de
quelques eV et la température ionique beaucoup plus faible, mais, comme nous le
verrons dans le chapitre six, dans la zone dite de pré-gaine et dans la zone de gaine,
les électrons transfèrent, en régime non-linéaire, une fraction significative de leur
énergie aux ions qui acquièrent ainsi une énergie suffisante pour induire des phénomènes de dépôt de couches minces, de gravure micrométrique (à travers un masque
approprié) ou d’implantation ionique.
A
B
10 16
10 18
10 14
E [eV]
I m s
-2 -1
[
]
10 20
1
1 0
1 0 3
10 2
10 4
C
A : Dépôt
B : Gravure, pulvérisation
C : Implantation
Figure 1.5 Principales applications des populations ioniques énergétiques.
Ces trois opérations ne résultent pas simplement de l’action mécanique du flux d’ions
énergétiques sur le substrat, mais, de toute une physico-chimie, hors-équilibre thermodynamique, en volume et surface, qui constitue un sujet extrêmement actif de
recherches compte tenu des enjeux industriels ; en effet, ces trois processus, dépôt,
gravure et implantation, sont les opérations de base qui ont permis la mise au point
des procédés de fabrication dans le domaine des nano-technologies. Un quatrième
processus ionique, la pulvérisation ou sputtering, complète cette phénoménologie
ionique. En 1852 Grove découvrit le phénomène de dépôt de couche mince par pulvérisation dans les décharges basse pression ; W. Thomson appela ce phénomène
spluttering par analogie avec le phénomène de génération de gouttelette lors de l’impact d’une goutte sur un liquide, mais le mot sputtering fut imprimé à la suite d’une
erreur typographique et fut adopté par la communauté scientifique.
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit