DIADEM 2D

Nom de l’équipement : DIADEM-2D – Plateforme de dépôt de couches minces en synthèse combinatoire par PVD HiPIMS assistée par IA

Localisation : CEA Saclay – INSTN

Contact : Paul Foulquier paul.foulquier@cea.fr

Résumé : DIADEM-2D est une plateforme de dépôt de couches minces en synthèse combinatoire par Dépôt Physique en phase Vapeur (PVD) installée à l’INSTN de Saclay. Des dépôts de type métallique, oxyde ou nitrure y sont réalisés par pulvérisation cathodique HiPIMS avec une épaisseur allant de la centaine de nanomètres à plusieurs micromètres. Diadem-2D dispose de 5 porte-échantillons de 10x10cm surmontés d’un chariot de cathodes mobile comportant 2 cathodes dédiées au mode HiPIMS et 2 cathodes fonctionnant en mode DC pulsé. Le mode HiPIMS est une configuration originale permettant d’augmenter significativement la densité des couches en atteignant un taux d’ionisation du plasma de l’ordre de 90%. Les 4 cathodes de Diadem-2D sont orientables permettant aussi bien de les faire travailler en mode confocal qu’en mode désaxé.

Diadem-2D est une plateforme unique puisqu’elle est dédiée au dépôt autonome de couches minces. En ce sens, elle intègre dès à présent un système de Spectroscopie d’Emission Optique (OES) permettant une caractérisation en temps réel de la composition du plasma. Dans un futur proche, elle sera équipée d’outils de caractérisations in-situ additionnels et intégrera un contrôle par intelligence artificielle afin de la rendre complètement autonome. L’idée étant d’ajuster en temps réel les paramètres de dépôt de façon autonome afin d’obtenir des couches de composition et microstructure désirées. Dans cette optique, un jumeau numérique de la machine sera créé dans le cadre d’une collaboration avec le CEA/LIST.

Caractéristiques techniques :

  • Chariot de 4 cathodes magnétron pour la synthèse combinatoire pouvant travailler en mode confocal ou désaxé
  • 2 cathodes HiPIMS, 2 cathodes DC pulsé
  • Taille des échantillons : 10x10cm
  • Dispositif in-situ de Spectroscopie d’Emission Optique (OES) permettant l’analyse de la composition du plasma
  • Dispositifs de caractérisation ex-situ : MEB/EDS, DRX
  • Développement en cours d’un jumeau numérique de la plateforme
a) Plateforme de dépôt de couches minces PVD HiPIMS DIADEM-2D de l’INSTN, b) porte-échantillons et chariot de cathodes, c) cathodes en mode confocal