Dépôts sous vide par procédés plasma - Principes

Les techniques de dépôt sous vide par procédés plasma ont connu un essor important au cours des décennies passées, aussi bien sur le plan technologique, avec l’introduction de plusieurs nouvelles sources, que du point de vue des applications, où le chiffre d’affaires dans les secteurs de la mécanique est passé de 20 millions € en 1985 à 3 milliards aujourd’hui. Depuis les années 1970, les procédés plasma ont remplacé les dépôts sous vide sans plasma dans la plupart des applications, notamment la décoration et les revêtements destinés aux domaines de l’optique. Les revêtements pour les applications mécaniques et la fabrication d’outils en particulier ne sont devenus envisageables qu’avec les procédés plasmas qui assurent le respect de deux exigences incontournables de ces applications : l’adhérence sur le substrat et une absence de porosité qui diminuerait la ténacité.

On distingue deux familles de procédés de dépôt à partir de la phase vapeur : le dépôt par voie physique (ou PVD pour Physical Vapor Deposition) et le dépôt par voie chimique (ou CVD pour Chemical Vapor Deposition). Dans le cas du PVD, le matériau est mis en vapeur sous vide à partir d’une source, qui se trouve dans l’enceinte de dépôt ; dans le cas du CVD, des vapeurs sont admises dans l’enceinte et réagissent avec les surfaces des pièces à revêtir pour former un dépôt. Les méthodes décrites dans cet article sont les suivantes :

• le dépôt par voie chimique assisté par plasma (PECVD) ;

• les méthodes de PVD suivantes :

  • le plaquage ionique,

  • le dépôt par arc cathodique (CAD) dans sa version non filtrée, (FCAD) dans sa version filtrée, (LARC) guidée par laser,

  • la pulvérisation cathodique (sputtering) (MS) dans sa version magnétron, (HiPIMS) dans sa version magnétron déséquilibré et alimentation à impulsion de forte puissance,

  • l'évaporation à la cathode d'un arc (CAE).

Cet article traite des différentes configurations de procédés plasma (source, transport, méthodes de dépôt), des différentes techniques de mise en vapeur sous plasma, des options de conception pour les équipements, de l’impact des différentes configurations et du choix des sources sur les caractéristiques structurales des dépôts.