Régulation de débit et de pression pour réacteurs à plasma

Parallèlement à la formation naturelle de plasma, ce phénomène physique fascinant intervient aussi dans de nombreux procédés de fabrication de produits du quotidien, tels que les téléphones portables, les ordinateurs, les panneaux solaires et même les vitres de nos fenêtres.

Ces procédés reposent sur l’utilisation d’un réacteur à plasma. Dans ces réacteurs, la régulation du débit gazeux, du débit de la vapeur et de la pression joue un rôle clé. La régulation du débit et de la pression des gaz ajoutés à ces réacteurs est assurée par des régulateurs de débit et régulateurs de pression. Les régulateurs de débit régulent le débit de gaz vers la chambre du réacteur, où ils passent alors à l’état plasma ; le régulateur de pression évacue pour sa part l’excédent de gaz de la chambre du réacteur, tout en maintenant une pression constante. 

En tant que responsable de produits chez Bronkhorst pour les instruments reposant sur la technologie MEMS, l’importance de ces outils m’apparait comme une évidence dans le cadre des applications à technologie plasma. Après avoir reçu de nombreuses questions sur l’utilisation du plasma, j’ai décidé de rédiger ce petit article sur le sujet.

Régulation de débit et de pression pour réacteurs à plasma

Le plasma permet l’application de revêtement sur les puces en silicium, sur le verre ou sur des objets en métal. Un fin revêtement peut ainsi être appliqué aux puces électroniques par le biais d’un procédé de gravure avec traitement au plasma. Le plasma peut aussi servir à nettoyer une surface pour améliorer l’adhérence entre deux pièces avant de les coller. 

Les gaz qui sont conduits dans un réacteur forment un plasma ionisé grâce à l’application d’un courant électrique. Un bon ajustement des différents flux gazeux, la pression du réacteur, la température et la puissance électrique, amènent une émission de lumière colorée qui se répand dans le réacteur. Les différents débits gazeux et la pression du réacteur sont paramétrés au moyen de régulateurs de débit et de régulateurs de pression électroniques.

Dans ce montage, un évaporateur – Controlled Evaporator Module (CEM) – est associée à un régulateur de débit liquide et à un régulateur de débit gazeux pour fournir de la vapeur à un réacteur à plasma. De plus , le régulateur de débit gazeux monté après le CEM, permet l’ajout d’un gaz supplémentaire. Ces instruments créent les conditions optimales pour la chambre du réacteur, où les gaz sont transformés en plasma.

Le régulateur de débit gazeux situé plus bas sert de gaz de purge (généralement de l’azote), utilisé pour évacuer les éventuels gaz indésirables de la chambre du réacteur, avant et après le process. Un régulateur de pression électronique évacue les gaz excédentaires de la chambre du réacteur, tout en maintenant une pression stable tout au long du process.