Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les réacteurs de dépôt de couche minces par ALD (Atomic Layer Deposition) pour une variété d'applications de recherche, de développement et de fabrication sont présentés dans cet article. L'ensemble des conditions physiques et chimiques aux échelles nano- et micrométrique nécessaires pour obtenir un processus de croissance ALD sont passées en revue. Ensuite, les différentes approches qui ont été développées pour obtenir ces conditions dans un réacteur macroscopique sont discutées. La dernière partie de l’article est une discussion sur les différents types de réacteurs utilisés selon les applications.
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Atomic layer deposition (ALD) reactors for coating in a variety of research, development and manufacturing applications are discussed in this article. The set of fundamental physical and chemical process conditions at the nano- and microscale needed to obtain an ALD growth process can be achieved in a number of different macroscopic reactor configurations. This article reviews the different approaches that have been developed. To compare and evaluate the performance of these different tools, a range of metrics is needed. Hence the practical implementation of an ALD process for any particular application is found to be strongly dependent on the application.
Auteur(s)
-
Jacques Kools : Président - Encapsulix SAS, Simiane, France
INTRODUCTION
Cet article traite des sciences et technologies à la base des réacteurs de dépôt ALD. Un réacteur de dépôt est un objet macroscopique permettant de réaliser des processus de croissance atomique de façon reproductible et contrôlée. Le choix du réacteur et sa configuration sont souvent les étapes les plus importantes dans la mise en place d’un projet d’ALD, à l’échelle d’un laboratoire ou à celle d’une usine.
Le développement et la commercialisation d’équipements d’ALD se déroulent dans le cadre de l’industrie des équipements de dépôts de couches minces sous vide. À l’échelle mondiale, cette industrie dédiée au marché mondial est née et s’est développée pendant les 35 dernières années afin de produire et commercialiser des machines utilisant des techniques telles que la PVD (Physical Vapor Deposition), la CVD (Chemical Vapor Deposition)…
Il y a une tendance générale dans l’industrie des équipements à couches minces d’accroître le contenu technologique, et donc la valeur ajoutée, de son offre. Tous les équipementiers ont maintenant des laboratoires d’ingénierie et de démonstration de procédés où ils se développent et démontrent les nouveaux procédés de dépôts. La pratique courante est de démontrer le dépôt de couches dans le cadre d’un projet d’achat d’équipement et de fournir le savoir-faire nécessaire pour le bon fonctionnement et l’entretien de l’équipement, y compris les paramètres de fonctionnement et recettes standards, des fournisseurs recommandés de consommables comme des produits chimiques et des pièces de rechange. La plupart des utilisateurs concentreront ensuite leurs efforts de développement sur l’intégration du procédé de dépôt développé par l’équipementier dans la séquence de fabrication particulière de leur dispositif. Cette route vers la commercialisation des progrès en nanotechnologie s’est avérée extrêmement efficace, ainsi les coûts importants de recherche et développement chez le fournisseur d’équipement peuvent être répartis sur un grand nombre de fabricants de composants, sans limiter la capacité des utilisateurs de l’équipement à se de différencier de leur concurrents dans leur marché.
Le marché de l’équipement de l’ALD a augmenté régulièrement au cours des deux dernières décennies. Le taux moyen de croissance annuel de l’industrie a été au-delà de 20 %, et l’ensemble du marché dépasse désormais 1 milliard d’euros par an. Ce marché est desservi par une variété de fournisseurs, établis principalement en Amérique du Nord, Europe et de plus en plus en Asie.
Dans cet article, nous passerons en revue les conditions de base qui sont nécessaires pour la réalisation d’un procédé d’ALD.
Nous allons ensuite formuler des critères de performance qui permettent d’évaluer et de comparer comment un certain équipement est adaptée à un usage particulier. Quelques architectures de réacteurs ALD qui ont été élaborés à ce jour sont présentées. Finalement, quelques applications pratiques seront décrites.
Domaine : Nanotechnologie
Degré de diffusion de la technologie : Croissance
Technologies impliquées : Dépôt de couches minces, technique du vide, simulations numériques
Domaines d’application : Microélectronique, photovoltaïque, électronique souple, OLED, stockage d’électricité,
Principaux acteurs français :
-
Pôles de compétitivité : Minatec, SCS
-
Centres de compétence : CEA, CNRS
-
Industriels : Encapsulix, Kemstream, Annealsys
Autres acteurs dans le monde :
ASMI (Pays-Bas), Applied Materials (États-Unis), Beneq (Finlande), NCD (Corée du Sud), Picosun (Finlande), TES (Corée du Sud), Veeco (États-Unis),
Contact : [email protected]
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
KEYWORDS
purge | ALD reactors | thin films | ALD process
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Présentation
Chimie et physique à l’échelle nanoscopique et microscopique
En anglais
6. Conclusion
Le domaine technique des réacteurs ALD a considérablement évolué au cours des dernières décennies. Une variété de types d’équipements matures et fiables est maintenant disponible. Le choix le plus approprié de l’équipement dépend fortement de l’application particulière visée. Un grand nombre d’indicateurs de performance existent tels que la taille du substrat, le choix des précurseurs disponibles, le temps de cycle minimum, les propriétés physico- chimiques des couches déposés, l’uniformité et la stabilité du processus, la microcontamination, la fiabilité et le coût de l’équipement. L’importance relative donnée à ces métriques dans le choix d’un équipement dépend de l’application finale.
Il y a une tendance continue de l’innovation dans le domaine, tant au niveau des architectures des réacteurs, que des sous-systèmes et composants, qui est alimentée par le nombre croissant d’applications. Les principaux axes de développement sont :
-
la réduction du coût d’utilisation afin de permettre l’application économique de la technologie ALD dans un nombre croissant d’applications et produits finaux. Une variété de facteurs jouent un rôle, y compris la possibilité de traiter de plus grands substrats (jusqu’à plusieurs mètres), la capacité de diminuer les temps de cycle (à des valeurs bien inférieures à une seconde) et l’intégration des systèmes de transport de substrats appropriés tels que les systèmes à rouleau (roll-to-roll) ;
-
le développement des sous-systèmes tels que les systèmes de génération de vapeur de précurseur permettant l’utilisation d’un plus grand nombre de molécules précurseurs ;
-
la mise au point d’architectures de réacteurs permettant le dépôt sur un plus grand nombre de géométries de substrat non conventionnelles, telles que des microparticules et des nanoparticules, des tuyaux, des fibres, etc.
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - POODT (P.E.) et al - Spatial atomic layer deposition : A route towards further industrialization. - J. Vac Sci Technology, A30, 010802 (2012).
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(2) - ELAM (A.Y.-G.) - Analytic expressions for atomic layer deposition : Coverage, throughput, and materials utilization in cross-flow, particle coating, and spatial atomic layer deposition. - J. Vac Sci. Technol., A32, 031504 (2014).
-
(3) - ERNST GRANNEMAN (P.F.) - Batch ALD : Characteristics, comparison with single wafer ALD, and examples. - Surface & Coatings Technology, 201, p. 8899 (2007).
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(4) - GEORGE (S.) - Atomic Layer Deposition : An Overview. - Chem. Rev, 110, 111-131 (2010).
-
(5) - KOOLS (J.C.S.) - High Throughput Atomic Layer Deposition for Encapsulation of Large Area Electronics. - ECS Transactions 41, 195 (2011).
-
(6)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Atomic Layer Deposition (ALD). Principes généraux, matériaux et applications.
-
ALD en microélectronique. Applications, équipements et productivité.
-
ALD pour les piles à combustible à haute température.
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