Abstract FR:

Un canon à ions a été conçu et optimisé, en vue de la production de faisceaux larges et réactifs pour le traitement de surfaces. Le problème à surmonter vis-à-vis de canons disponibles sur le marché concerne la durée de vie limitée à quelques heures par suite soit de la corrosion des filaments réfractaires en atmosphère réactive, soit de la formation de dépôts d’isolants entraînant l’extinction de la décharge en présence de gaz fluorocarbonés. Ces inconvénients doivent être surmontés par le choix d’une structure adéquate tant pour la décharge principale que pour celle servant à la compensation en charge et en courant du faisceau d’ions (neutralisation à pont à plasma). Les structures originales expérimentées sont du type reflex électrostatique (SIRE) ; les électrons sont piégés dans la chambre par un confinement géométrique et électrostatique. La chambre principale (SIRE-MAXI) est cylindrique de diamètre 250 mm et permet l’extraction d’un faisceau d’ions jusqu’à un diamètre de 150 mm à l’émergence avec une bonne uniformité ; les électrons sont émis par un filament réfractaire pour des atmosphères non corrosives ou bien une cathode plasma (duoplasmatron) selon le principe du « triplasmatron » pour des atmosphères corrosives. Pour les électrons de neutralisation, le plasma est créé dans une chambre de diamètre 50mm (SIRE-MEDIUM) opérant en argon avec une cathode chaude. Le comportement de ces structures de décharges et du faisceau d’ions a été étudié pour l’opération avec des gaz inertes (Ar, He, Ne) et des gaz réactifs (H₂ O₂, N₂, CF₄, SF₆), un accent étant mis sur les cas de l’argon – comme référence pour la comparaison à d’autres structures (confinement multipolaire) – et de CF₄ et SF₆, en vue de l’exploitation du canon pour la gravure de Si et Si O₂. Les résultats relatifs à l’opération avec les gaz inertes nous ont permis de tester la validité d’un modèle théorique, décrivant le comportement de ce type de décharge, qui peut être exploité pour la conception de canons à ions de dimensions différentes. Les performances du canon à ions SIRE-MAXI équipé de son neutraliseur à plasma (SIRE-MEDIUM) le situent au niveau des meilleurs actuellement disponibles sur le marché en ce qui concerne le rendement d’ionisation, l’uniformité transverse du faisceau d’ions, la densité de courant et l’énergie du faisceau, et ce pour des durées d’opération dépassant la centaine d’heures en atmosphère réactive. Les premiers résultats concernent la gravure de Si et Si O₂ sous faisceaux d’ions fluorés issus de CF₄ (cinétique et dommages causés au substrat) sont présentés.