Etude électrostatique

Pour cette étude électrostatique, nous avons appliqué une excitation du V=10kv entre l’anode et la cathode, par la suit on a modifié la distance de l’anode (la porte cible) pour distance D pour voir le comportement du champ électrique en fonction de la distance entre la cathode et l’anode.

Figure 73: l'allure du champ électrique

Page 116 Figure 74: l'allure du champ électrique pour chaque valeur donne à la distance D

On remarque pour chaque fois on réduit la distance (D) entre l’anode et la cathode on note une intensification du champ électrique (figure 74), ce qui influence pas sur le comportement du champ magnétique mais faut bien attention au arc électrique.

L’ajustement de la distance du port substrat D est généralement utilisé pour l’optimisation de l’homogénéité des couche en épaisseur et en composition, cependant cela se fait souvent ou détriment de la vitesse de dépôt. [3] [15]

Conclusion

Dans cette partie de notre travail, nous avons changé les matériaux des pièces (P3, P4, P2) comme il est illustré dans le tableau pour cinq cas différents, pour voir le comportement des lignes de champs et l’induction nous avons prélevé pour chaque variation l’allure des lignes du champ, et aussi la distribution de l’induction le long de la cible, sur les deux autres emplacements qu’on a cité auparavant.

Comme il est présenté sur le tableau (03), nous avons procédé à plusieurs combines de matériaux, ce qui nous a donné différentes allure de lignes de champ et de l’induction, cela et dû aux propriétés des matériaux utilisés pour chaqu’une des pièces.

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00

Distance [mm]

Page 117 Nous avons étudié l’effet du matériau des aimants permanents de la cathode magnétron sur la distribution des lignes de champs (pièces P3, P4 dans le mon-tage), l’induction rémanente, le champ correctif et les énergies spécifiques de chaque aimant a été déterminé dans chaqu’une des figures.

L’effet de la pièce P2 du montage, constitué d’un matériau ferromagnétique (leur forte susceptibilité magnétique), 63qui est utilisé pour piéger et acheminer les lignes de champs dans la face arrière de la cathode, influence sur la variation des lignes de champs.

En résumé, les résultats d’investigation de cette étude montrent que le désigne des deux cathodes magnétrons du système de pulvérisation bi-cathodes est admissible. Les lignes de champs sont confinées autour des deux cathodes et démontre que ces dernières sont équilibrées. L’effet des matériaux adjacents ne s’est pas manifesté.

Le modèle obtenu par Maxwell-Ansys peut servir à approfondir davantage l’étude et d’arriver à une conception plus meilleure. La validation de ce modèle peut se faire par des mesures expérimentales sur le bâti dans le futur.

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Conclusion générale et perspectives

Ce travail consiste à développer un modèle électromagnétique sans charge d’une cathode magnétron en utilisant le logiciel Ansys Maxwell. Ce logiciel utilise la méthode des éléments finis pour la résolution de l’équation de l’électromagnétisme, il est utilisé dans différents domaines de recherche scientifiques et industriels.

Notre travail s’est focalisé dans l’étude et l’optimisation de la conception d’une cathode magnétron, composant principal dans un système de pulvérisation cathodique. Il est à noter que les systèmes de pulvérisation cathodique sont utilisés pour le dépôt de couches minces pour différentes applications. La bonne conception de la cathode mène à un bon confinement des lignes de champ et par conséquent une meilleure qualité des couches minces déposées.

Un modèle à deux dimensions du système de pulvérisation cathodique a été élaboré en utilisant le logiciel Ansys-Maxwell et une étude magnétostatique a été réalisée. Dans cette étude, nous avons procédé au changement des différents paramètres de conception de la cathode magnétron à savoir le type des matériaux des aimants permanents et les autres matériaux (cible, enveloppe, support,…), la géométrie et les dimensions des pièces composant la cathode, leurs dispositions.

Deux cas de figure ont été étudiés, une cathode avec une cible en Titane (amagnétique) et une cathode avec une cible en Nickel (ferromagnétique).

Les résultats d’investigation de cette étude montrent que le design des deux cathodes magnétrons du système de pulvérisation bi-cathodes est admissible. Les lignes de champs sont confinés autour des deux cathodes, le cas de la cathode avec la cible de titane est bien apparent et accentué par rapport au cas de la cathode avec la cible en nickel, et prouve que ces derniers sont équilibrés. L’effet des matériaux adjacents n’a pas manifesté.

Le modèle obtenu par Maxwell-Ansys peut être servir à approfondir davantage l’étude et d’arriver à une conception plus meilleure. La validation de ce modèle peut se faire par des mesures expérimentales sur le bâti dans le futur.

Page 119 Comme perspective, il est très opportun de continuer cette étude en développant un modèle 3D en utilisant le logiciel CST studio pour pouvoir simuler le système en charge.

Ce projet de fin d’étude a eu un impact positif d’une part vue les connaissances acquis dans les différents domaines touchés (conception des composants magnétiques, étude et simulation par logiciel, le logiciel Ansys Mawxell utilisé,…) et d’autre part les résultats de l’étude obtenu qui seront utilisé dans le système de pulvérisation qui est fonctionnel.

BIBLIOGRAPHIE

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