FR2614041A1 - Procede et appareil pour le traitement de substrats en faisant intervenir un faisceau d'ions acceleres pour l'erosion de ces substrats, ou pour le depot d'une ou plusieurs couches de revetement - Google Patents

Abstract

SELON CE PROCEDE ET AVEC L'APPAREIL CORRESPONDANT, ON REALISE LA PRODUCTION D'UN PLASMA D'IONS A L'INTERIEUR D'UNE ENCEINTE 1 DE FORME ANNULAIRE, EN DISPOSANT, CONTRE L'UNE AU MOINS DES PAROIS DE CETTE ENCEINTE, UNE PLURALITE DE GENERATEURS 21-22 D'ONDES HYPERFREQUENCES AFIN D'EXCITER AINSI LE MILIEU GAZEUX REGNANT DANS CETTE ENCEINTE. ON REALISE L'EXTRACTION DES IONS DE CE PLASMA A TRAVERS DEUX GRILLES ANNULAIRES 6-7 PLACEES DANS UNE OUVERTURE 5 DE MEME FORME FAISANT COMMUNIQUER L'ENCEINTE 1 DE PRODUCTION DE PLASMA AVEC UNE ENCEINTE DE TRAITEMENT, LA OU LES SURFACES A TRAITER ETANT DISPOSEES SUR UN SUPPORT ANNULAIRE 38 QUE L'ON PLACE EN REGARD DES GRILLES ANNULAIRES 6-7 D'EXTRACTION DES IONS. CE PROCEDE ET CET APPAREIL PEUVENT ETRE UTILISES SOIT POUR LA GRAVURE DE SUBSTRATS PAR EROSION, SOIT POUR LE DEPOT DE COUCHES MINCES SUR DES SUBSTRATS, AUQUEL CAS UN ELEMENT CONSTITUE PAR LA MATIERE A TRANSFERER EST DISPOSE SUR LE SUPPORT ANNULAIRE 38 ET LES SUBSTRATS SONT PLACES SUR UN AUTRE SUPPORT 48 CONCENTRIQUE A CELUI-CI. CE PROCEDE ET CET APPAREIL PEUVENT ETRE EMPLOYES POUR LA FABRICATION DE COMPOSANTS ELECTRONIQUES.

Description

Procédé et appareil pour le traitement de substrats
e faisant intervenir un faisceau d' ions accélérés
pour l'érosion de ces substrats1 ou pour le dépôt
d'une ou plusieurs couches de revêtement"
La présente invention est relative au traitement de substrats pour la gravure de ceux-ci par érosion ou pour le dépôt d'une ou plusieurs couches de revêtement sur ceux-ci. Plus précisément l'invention concerne les procédés et appareils qui font intervenir un faisceau d1 ions accélérés pour l'un ou l'autre de ces deux traitements.

Dans le cas d'une gravure par érosion, les substrats à traiter, qui affectent la forme de petites surfaces généralement circulaires, sont disposés en regard du faisceau de traitement et généralement sous un certain angle, ces substrats étant entraînés en rotation sur euxmêmes pendant le traitement. Dans le cas du dépôt d'une ou plusieurs couches à transférer, une cible constituée par la matière à déposer est placée en regard du faisceau de traitement et les substrats à revêtir sont disposés de manière à recevoir les particules arrachées par les ions frappant la cible. L'une et l'autre de ces deux applications sont utilisées pour la fabrication de composants électroniques.

I1 est connu de réaliser un tel faisceau de traitement à partir d'un plasma dense d'ions. Pour extraire les ions de ce plasma et les diriger sur la surface à traiter, sous forme d'un faisceau intense d'ions sensiblement homocinétiques, il suffit de placer, en lisière de ce plasma, deux plaques parallèles planes ou légèrement bombées, entre lesquelles on applique une tension électrique d'accélération, ces deux plaques étant percées d'une multitude de petits trous alignés entre plaques de façon à orienter les ions dans une même direction perpendiculaire à ces deux plaques.

Pour la production du plasma lui-même, il existe plusieurs façon d'opérer.

Selon l'une de celles-ci, on fait intervenir un filament thermoémissif et une anode, le tout étant plongé dans un champ magnétique. Ceci permet d'obtenir un plasma cylindrique de grand volume qui est homogène et dense.

Cependant cete méthode ne peut pas être utilisée dans un milieu réactif par rapport à un filament thermoémissif. De plus, l'évaporation du filament (généralement tungstène ou tantale), porté à haute température, est une source de contamination pour certaines applications envisagées. Par ailleurs, cette méthode ne permet pas de disposer de paramètres indépendants pour la génération du plasma et son utilisation.

Selon une autre méthode de production d'un plasma d'ions, on fait intervenir une décharge radiofréquence, généralement à la fréquence industrielle de 13,56 MHZ.

Toutefois cette méthode pose des problème de refroidissement pour les électrodes d'extraction des ions du plasma, car elles font partie de l'organe producteur du champ haute fréquence dans le plasma, d'où une limitation de la puissance applicable au plasma. Par ailleurs, cette méthode ne permet pas également de disposer de paramètres indépendants pour la génération du plasma et son utilisation.

Enfin on connait une méthode d'obtention d'un plasma au moyen d'ondes hyperfréquences, plus particulièrement à la fréquence industrielle de 2,45 GHZ et c'est cette méthode qui est appliquée dans la présente invention. Selon cette méthode, le plasma est obtenu par excitation d'un milieu gazeux par des ondes hyperfréquence à l'intérieur d'une enceinte étanche, le milieu gazeux étant alors maintenu sous basse pression.

Cette méthode est devenue particulièrement bon marché du fait que le faisceau d'ondes hyperfréquences, servant d'excitateur du plasma, peut être obtenu au moyen d'un magnétron et d'un guide d'ondes, du même type que ceux équipant les fours de cuisson à micro-ondes destinés à des utilisations domestiques. On fait alors pénétrer le faisceau d'ondes hyperfréquences dans l'enceinte où doit être généré le plasma et ce, à travers une fenêtre en matériau isolant résistant bien à la température, par exemple du quartz ou de l'alumine. Cette méthode présente, comme avantage important, une indépendance des paramètres pour la génération du plasma et son utilisation.

Cependant le plasma ainsi obtenu, bien que dense, n'est pas homogène ni de grand volume. Ceci est dû au fait que le faisceau d'ondes hyperfréquences perd progressivement son énergie en s'éloignant de la fenêtre d'entrée et ce, en raison de son couplage avec le plasma produit. De plus, la puissance hyperfréquence, pouvant pénétrer par la fenêtre d'entrée, est limitée en raison de l'échauffement de cette fenêtre au contact du plasma généré.

Pour ces diverses raisons, cette méthode ne peut être utilisée que pour le traitement de surfaces d'importance très limitée. Or, à moins d'utiliser un milieu gazeux à effet corrosif, le traitement est relativement lent. Cependant pour la fabrication de composants semi-conducteurs nécessitant une très grande fiabilité, il n'est pas possible d'envisager l'emploi de gaz corrosifs. En conséquence les techniques actuelles de mise en oeuvre de cette méthode limitent considérablement les possibilités d'application de celle-ci.

C'est pourquoi la présente invention a pour objet un procédé et un appareil qui sont destinés à augmenter les possibilités d'utilisation de cette méthode, notamment pour le traitement de surfaces très importantes d'une façon rapide et sans avoir à utiliser un gaz corrosif, la conception de ce procédé et de cet appareil étant telle que l'on obtienne un faisceau dense d'ions sensiblement homocinétiques s'étendant sur une surface aussi vaste que désirée,
Le procédé de traitement selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce que
- on réalise la production d'un plasma d'ions à l'intérieur d'une enceinte de forme annulaire,
- en disposant, contre l'une au moins des parois de cette enceinte, une pluralité de générateurs d'ondes hyperfréquences placés contre des fenêtres isolantes prévues sur cette ou ces parois,
- et on réalise l'extraction des ions de ce plasma à travers deux grilles annulaires placées dans une ouverture, de même forme faisant communiquer l'enceinte de production de plasma d'ions avec l'enceinte de traitement,
- cependant que l'on place la ou les surfaces à traiter sur un support annulaire disposé en regard du faisceau d'ions sortant des grilles annulaires d'extraction.

Du fait de la production du plasma d'ions à l'intérieur d'une enceinte étanche de forme annulaire pouvant avoir une grande surface et ce, au moyen d'une pluralité de générateurs d'ondes hyperfréquences répartis autour de celle-ci, on peut obtenir un faiseau étendu d'ions sensiblement homocinétiques à très forte densité et de bonne homogénéité, ce faisceau affectant également une forme annulaire. Ceci permet donc d'augmenter considérablement les effets attendus d'un tel faiseau d'ions et de pouvoir traiter des surfaces de grande étendue, donc des fournées importantes de substrats lors de chaque opération, ce qui ne peut absolument pas être le cas avec les procédés et appareils actuellement utilisés.

Dans une forme particulière de mise en oeuvre du présent procédé, on dispose l'enceinte annulaire de production du plasma d'une façon telle que le faisceau d'ions émis soit projeté à l'intérieur de l'enceinte de traitement parallèlement à l'axe de celle-ci.

Cependant dans une autre forme avantageuse de mise en oeuvre du présent procédé, on dispose l'enceinte annulaire de production du plasma d'une façon telle que le faisceau d'ions émis soit projeté à l'intérieur de l'enceinte de traitement perpendiculairement à l'axe de celle-ci.

Quant à l'appareil de traitement selon l'invention, il est essentiellement caractérisé en ce que:
- l'enceinte de production de plasma affecte une forme annulaire,
- une pluralité de générateurs d'ondes hyperfréquences sont disposés contre l'une au moins des parois de l'enceinte de production de plasma en étant placés contre des fenêtres isolantes prévues sur cette ou ces parois,
- l'enceinte de production de plasma communique avec l'enceinte de traitement par une ouverture de forme annulaire prévue dans l'une des parois de la première enceinte et les grilles d'extraction des ions consistent en deux grilles annulaires disposées à l'endroit de cette ouverture,
- l'enceinte de traitement renferme un support de forme annulaire destiné à recevoir la ou les surfaces à traiter et qui est placé en regard du faisceau d'ions sortant des grilles annulaires d'extraction.

Dans une forme de réalisation particulière, l'enceinte de production de plasma est placée contre l'une des extrémités de l'enceinte de traitement et les grilles d'extration des ions affectent la forme de deux anneaux plats disposés dans une ouverture de même forme prévue dans l'extrémité correspondante de l'enceinte de traitement.

Dans une autre forme de réalisation avantageuse du présent appareil, l'enceinte de production de plasma et l'enceinte de traitement sont disposées l'une autour de l'autre et les deux grilles d'extraction des ions constituent la paroi commune à ces deux enceintes, ces grilles affectant la forme d'anneaux circulaires ou polygonaux.

Cette forme de réalisation particulière peut correspondre à deux dispositions relatives inverses. En effet dans un cas l'enceinte de production de plasma peut être disposée autour de l'enceinte de traitement, cependant que dans l'autre l'enceinte de traitement affecte la forme d'un anneau placé autour de l'enceinte de production de plasma.

D'autres particularités et avantages du procédé et de l'appareil selon l'invention apparaitront au cours de la description suivante. Celle-ci est donnée en référence au dessin annexé à simple titre d'exemple et sur lequel
La figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'une première forme de réalisation de l'appareil de traitement selon l'invention.

La figure 2 en est une vue en coupe selon la ligne
II-II de la figure 1.

La figure 3 est une vue partielle en coupe d'un détail selon le même plan de coupe que la figure 1, mais à échelle différente.

La figure 4 est une autre vue partielle en coupe d'une variante de réalisation de l'appareil représentée à la figure 1.

Les figures 5 à 7 sont des vues partielles en coupe axiale de trois autres formes de réalisation de l'appareil selon l'invention.

L'appareil représenté aux figures 1 à 3 comprend en premier lieu une enceinte 1 de production de plasma d'ions. Cette enceinte a la particularité d'affecter la forme d'un anneau d'axe XX'. Cette enceinte 1 est accolée contre l'une des extrémités d'une enceinte de traitement 2 de forme cylindrique dont l'axe coïncide avec l'axe X-X'.

Du reste l'enceinte annulaire 1 est solidaire d'une plaque 3 qui constitue l'extrémité correspondante de l'enceinte de traitement. Ces deux enceintes sont de préférence réalisées en un matériau inoxydable et amagnêtique. Elles sont reliées ensemble d'une façon étanche par un anneau 4 électriquement isolant.

Ces deux enceintes communiquent l'une avec l'autre par une ouverture 5 de- forme annulaire qui est ménage à la périphérie de la plaque 3. Dans cette ouverture sont disposées deux grilles parallèles 6 et 7 qui sont destinées à assurer l'extraction des ions hors de l'enceinte 1 de production. La première de ces grilles affecte la forme d'un anneau plat disposé contre l'ouverture 5 de la plaque 3 de sorte qu'elle constitue en quelque sorte la paroi correspondante de l'enceinte annulaire 1 de production de plasma. Quant à la grille 7, elle est prévue à la périphérie d'une plaque 8 fixée contre la paroi d'extrémité 3 de l'enceinte 2 par l'intermédiaire d'un certain nombre de plots isolants 9.

Cette plaque est reliée par un conducteur 10 à une alimentation haute tension 11 à courant continu qui est raccordée par ailleurs à la masse. Dans leurs parties en regard les deux grilles 6 et 7 présentent une multitude de petits trous qui sont alignés d'une grille à l'autre de façon à orienter les ions extraits de l'enceinte 1 sous forme d'un faisceau annulaire 12 dont l'axe coincide avec l'axe XX' commun aux deux enceintes 1 et 2.

L'enceinte annulaire 1 comporte une ou plusieurs tubulures 13 sur chacune desquelles est branchée une conduite 14 d'alimentation en fluide gazeux approprié à partir d'un réservoir de stockage 15, une vanne 16 à ouverture réglable étant prévue sur cette conduite. Qu an t à l'enceinte de traitement 2 elle comporte, à extrémité opposée, une tubulure 17 sur laquelle est branchée une canalisation 18 aboutissant à un dispositif de pompage 19, une vanne 20 de réglage étant prévue sur cette conduite.

Pour pouvoir créer un plasma d'ions à l'intérieur de l'enceinte annulaire 1, le fluide gazeux y est entretenu à une pression absolue de l'ordre de 1,33 Pascal à 1,33 Pa x 10 5 (1 Torr à 10 5 Torr). A cet effet, le dispositif de pompage 19 est mis en fonctionnement pour créer un vide relatif et les vannes 16 et 20 sont réglées pour faire régner la pression absolue désirée à l'intérieur de l'enceinte 1 de production de plasma. Le passage du gaz à travers les grilles 6 et 7 a pour effet que la pression régnant à l'intérieur de l'enceinte de traitement 2 est inférieure à la pression existant dans l'enceinte annulaire 1. En effet, à l'intérieur de l'enceinte 2 la pression est de l'ordre de 1,33 Pascal x 10 à à 1,33 Pascal x 10 -7 (10 Torr à 10 -7 Torr).

Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, l'excitation du milieu gazeux, régnant à l'intérieur de l'enceinte 1, est assurée par une pluralité de générateurs 21, 22 d'ondes hyperfréquences répartis autour de cette enceinte. En pratique, chacun de ces générateurs consiste en un magnétron 23 calé sur la fréquence industrielle de 2,45 GHZ, du type de ceux équipant couramment des fours de cuisson à micro-ondes.

Chacun de ces magnétrons est raccordé par l'intermédiaire d'un guide d'ondes 24 à l'une des parois de l'enceinte annulaire 1, l'antenne 25 de ce magnétron étant disposée à l'intérieur du guide d'ondes correspondant. Ces guides d'ondes aboutissent chacun à une fenêtre isolante 26 prévue sur la paroi correspondante de l'enceinte 1.

Comme il ressort de la figure 2, il est ainsi prévu deux séries distinctes de tels générateurs 21 et 22 qui sont raccordés à des fenêtres isolantes 26 prévues respectivement sur la paroi latérale interne 27 ou la paroi latérale externe 28 de cette enceinte. En l'occurrence, dans l'exemple représenté il existe six générateurs 21 branchés contre la paroi interne 27 et six autres générateurs 22 branchés contre la paroi externe, donc un total de douze générateurs. Mais le nombre de ceux-ci dépend de l'importance des rayons internes et externes de l'enceinte annulaire 1 et en tout état de cause il est prévu un nombre maximum de tels générateurs en fonction des dimensions de l'enceinte annulaire correspondante.

Il convient de noter que les générateurs 21 prévus du côté interne sont angulairement décalés par rapport aux générateurs 22 situés du côté externe. Cette disposition permet que l'excitation du milieu gazeux soit aussi uniforme et aussi importante que possible.

Pour accroître encore le nombre de générateurs, il serait possible de prévoir des fenêtres isolantes sur la paroi supérieure 29 de l'enceinte 1 pour accoler également des générateurs supplémentaires contre ces fenêtres.

Il faut observer que le corps de chaque générateur 21 ou 22 et de son guide d'ondes est relié à la masse en 30 alors que l'enceinte annulaire 1 est polarisée par une alimentation haute tension 31 à courant continu, cette alimentation étant elle-même reliée à la masse.

De préférence l'enceinte annulaire 1 est également équipée d'une série de sources d'électrons 32 et 33 qui sont branchées respectivement sur des orifices de la paroi externe 28 et des orifices de la paroi interne 27. Ceci permet d'injecter des électrons dans le plasma généré à l'intérieur de cette enceinte. Ces sources d'électrons peuvent être disposées entre les générateurs d'ondes hyperfréquences 21 et 22 en étant décalées entre elles (voir figure 2).

Comme déjà indiqué, les deux grilles annulaires 6 et 7 ont pour fonction d'extraire les ions du plasma produit dans l'enceinte 1 et ce, pour les projeter à l'intérieur de l'enceinte de traitement 2 sous forme d'un faisceau annulaire 12 dont l'axe coïncide avec l'axe X-X' commun à ces deux enceintes. Cependant, la seconde grille 7 a également pour rôle d'accélérer ces ions, cette grille étant reliée à la source d'alimentation haute tension 11.

Quant au corps de l'enceinte de traitement 2, il est relie à la masse en 34, de même que le support de la cible du faisceau d'ions.

De préférence la paroi de l'enceinte de traitement 2 porte une série de sources d'électrons 35. Comme représenté sur la figure 1, celles-ci sont disposées à la périphérie du faisceau annulaire d'ions 12.

Le fond 36 de l'enceinte de traitement 2 est démontable, son assemblage étant assuré par des brides de raccordement 37 comportant un joint d'étanchéité.

Contre ce fond 36 est monté un anneau tronconique 38 dont l'axe coïncide avec l'axe X-X' et qui est destiné à servir de support à la surface devant servir de cible au faisceau d'ions 12. Comme il ressort de la figure 1, cet anneau tronconique est incliné par rapport à la trajectoire des ions du faisceau 12. Par ailleurs1 cet anneau est monté rotatif autour de l'axe X-X' par l'intermédiaire de galets de roulement 39 disposés au contact d'un rail annulaire 40. Son entraînement en rotation est assuré par un pignon 41 entrainé par un moteur 42 et qui engrène avec une crémaillère 43 solidaire du support de l'anneau 38.

Lorsque l'appareil est utilisé pour la gravure de substrats circulaires 44, il est en plus prévu des moyens aptes à assurer la rotation de ces substrats sur eux-mêmes pendant la rotation de l'anneau 38 qui leur sert de support. Comme représenté sur la figure 3, chacun des substrats 44 à traiter peut alors être porté par un axe rotatif 45 pourvu d'un pignon conique 46 engrenant avec une crémaillère annulaire fixe 47.

Cependant ainsi qu'il a déjà été indiqué, le présent appareil peut être utilisé non seulement pour la gravure de tels subtrats par érosion, mais également pour le dépôt d'une ou plusieurs couches minces sur des substrats de ce genre. Dans un tel cas, l'anneau 38 est utilisé comme support pour un élément-cible annulaire, constitué du ou des matériaux à transférer, et les substrats à traiter sont alors placés contre la surface externe d'un cylindre 48 disposé à l'intérieur de l'espace délimité par l'anneau 38. Ce cylindre est monté rotatif autour de l'axe X-X' par l'intermédiaire de galets 49 prenant appui sur un rail de guidage 40 de forme annulaire. Son entrainement en rotation est assuré par un moteur 53 dont l'arbre porte un pignon 54 engrènant avec une crémaillère 55 solidaire du support 48.Les substrats à traiter sont alors montés rotatifs sur eux-mêmes sur ces supports cylindriques 48 au moyen d'un système mécanique du même genre que celui représenté à la figure 3.

Du fait que la face de l'anneau 38, qui est placée en regard du faiseau d'ions 12, est inclinée vers l'intérieur, les ions reçus par la cible placée sur cet anneau arrachent les particules des matières de l'élément- cible placé sur celui-ci et les renvoient en direction de la face externe du cylindre 48, donc sur les substrats montés sur ce cylindre.

Cependant, comme représenté à la figure 4, la disposition de ces deux éléments peut être inversée. En effet, dans cette variante, il est prévu un cylindre 48a qui est disposé à l'extérieur de l'anneau 38a servant de cible au faisceau d'ions 12, cet anneau présentant alors une inclinaison inverse de manière que les particules arrachées par les ions soient renvoyées contre la paroi interne du cylindre 48a. Bien entendu, dans un tel cas les substrats à revêtir sont montés contre cette paroi.

Comme précédemment, l'anneau 38a et le cylindre 48a sont entrainés en rotation sur eux-mêmes. A cet effet l'anneau 38a peut être fixé sur un support 51 porté par un arbre 52 entrainé par un moteur non représenté. Quant au cylindre 48a, il est entrainé en rotation de la même façon que le cylindre 48 représenté à la figure 1, ses organes d'entraînement étant indiqués par les mêmes chiffres de référence affectés de l'indice a
La conception du présent appareil permet de traiter une surface de très grande importance par projection d'un faisceau annulaire d'ions 12 sur celle-ci.

Ceci résulte du fait que l'enceinte de production de plasma présente une forme annulaire et peut donc occuper une surface importante et que par ailleurs l'excitation du milieu gazeux régnant à l'intérieur de cette enceinte est assurée, non pas par un générateur unique d'ondes hyperfréquences, mais par un nombre maximum de tels générateurs qui sont régulièrement répartis contre cette enceinte. Ceci permet donc d'obtenir un faisceau dense d'ions sensiblement homo-cinétiques s'étendant sur une section annulaire dont les diamètres interne et externe peuvent être aussi grands que voulus.

De ce fait on peut effectuer le traitement simultané d'un nombre important de substrats destinés à la fabrication de composants susceptibles d'être employés en micro électronique. On peut donc traiter, en une même opération, une fournée importante de substrats. Cependant la durée de chaque opération est relativement courte grâce à la grande densité ionique obtenue.

Comme déjà indiqué, le procédé et l'appareil selon l'invention peuvent être utilisés pour la gravure de substrats par érosion, auquel cas ceux-ci sont montés directement sur le support annulaire 38 ou 38a pour servir de cibles au faisceau d'ions. Comme représenté sur la figure 3, il est avantageux que les substrats soient entraînés en rotation sur eux-mêmes en même temps que l'ensemble tourne autour de l'axe X-X', afin d' assurer une meilleure égalité du traitement sur toute la surface des substrats. Cependant il est bien évident que dans une forme moins évoluée de réalisation, les substrats pourraient être maintenus fixes et il pourrait en être de même pour le support 38 ou 38a de ceux-ci.

Cependant le procédé et l'appareil selon l'invention peuvent également être utilisés pour le dépôt d'une ou plusieurs couches minces sur des substrats à traiter. Dans ce cas, ceux-ci sont montés contre la paroi interne du support cylindrique 48 ou 48a et un élément destiné à servir de cible au faisceau d'ions est disposé sur le support annulaire 38 ou 38a, cet élément étant constitué de la ou des matières à transférer. Du fait de l'inclinaison du support annulaire 38 ou 38a, les ions frappant cet élément détachent des particules de matière qui se trouvent ainsi transférées et déposées sur les substrats à traiter placés sur le support 48 ou 48a.

Là encore les substrats sont avantageusement entraînés en rotation sur eux-mêms pendant la rotation de leur support autour de l'axe X-X', le support 38 ou 38a de l'élément servant de cible tournant lui-même autour du même axe. Cependant dans une forme de réalisation moins évoluée, ces divers éléments pourraient être maintenus fixes.

Le procédé et l'appareil selon l'invention peuvent être aisément utilisés pour le dépôt, sur des substrats, de plusieurs couches superposées de matière différentes.

Il suffit alors de placer successivement, sur le support annulaire 38 ou 38a, des éléments-cibles en matières différentes, dont la nature correspond à celle des différentes couches à déposer.

Cependant dans une forme particulière de mise en oeuvre, le procédé selon l'invention est utilisé pour le dépôt, sur des substrats, d'une couche unique constituée par un alliage de plusieurs matériaux. Dans ce cas, on place alors, sur le support annulaire 38 ou 38a, un élément-cible comportant des parties distinctes en des matériaux différents correspondant aux divers constituants de l'alliage à réaliser.

Sur la figure 2 du dessin annexé, l'enceinte annulaire 1 de production de plasma a été représentée comme étant délimitée par deux cercles concentriques.

Cependant cette enceinte pourrait tout aussi bien être délimitée par deux polygones concentriques. Il pourrait en être de même pour l'enceinte de traitement 2.

Du reste d'autres pièces de l'appareil précédemment décrit pourraient également faire l'objet de variantes. Ainsi, le support 48 ou 48a de substrats à traiter pourrait affecter une forme tronconique au lieu d'une forme cylindrique.

Les figures 5 et 6 représentent deux formes de réalisation particulières de l'appareil selon l'invention dans lesquelles l'enceinte de production de plasma et l'enceinte de traitement sont disposées de façon différente de celle prévue sur les figures 1 à 4. Comme précédemment, ces deux enceintes ont un axe commun Y-Y', mais au lieu que l'enceinte de production de plasma soit placée contre l'une des extrémités de l'enceinte de traitement, les deux enceintes considérées sont disposées l'une autour de l'autre. Cette disposition permet une mise en oeuvre particulière du procédé selon l'invention dans laquelle le faisceau des ions produits est dirigé perpendiculairement à l'axe commun Y-Y' des deux enceintes, et non plus parallèlement à l'axe X-X' de ces enceintes comme cela est le cas dans la forme de réalisation selon les figures 1 à 4.

Les deux formes de réalisation selon les figures 5 et 6 diffèrent entre elles par le fait que dans l'une c'est l'enceinte de production de plasma qui est placée autour de l'enceinte de traitement alors que dans l'autre c'est l'inverse. Mais abstraction faite des différences de dispositions relatives qui sont relevées ci-dessus, les appareils selon les figures 5 et 6 présentent une conception similaire à celle de 1 appareil des figures 1 et 2 et ils sont constitués par les mêmes organes et dispositifs. En conséquence, les organes similaires sont désignés par les mêmes chiffres de référence affectés de l'indice "b" dans le cas de la figure 5, et de l'indice "c" dans le cas de la figure 6.

Ainsi l'appareil de traitement selon la figure 5 comporte une enceinte annulaire lb de production de plasma qui est disposée autour d'une enceinte de traitement 2b.

Ces deux enceintes communiquent par une ouverture annulaire 5b à l'endroit de laquelle sont disposées deux grilles 6b et 7b d'extration des ions. Dans le cas présent, ces deux grilles affectent la forme de deux anneaux cylindriques concentriques et non pas celle de deux anneaux plats comme dans le cas des figures 1 et 2.

Dans ces conditions, ces deux grilles ont pour effet de produire un faisceau d'ions 12b qui est dirigé perpendiculairement à l'axe Y-Y' commun aux deux enceintes.

La production d'un plasma d'ions dans l'enceinte annulaire lb est réalisée comme précédemment par excitation du milieu gazeux, qui règne à l'intérieur de cette enceinte, par des ondes hyperfréquences produites par deux séries de magnétrons 21b et 22b répartis tout autour de cette enceinte. En l'occurrence les guides d'ondes 24b de ces deux séries de magnétrons sont placés contre des fenêtres isolantes 26b prévues sur les parois latérales de l'enceinte annulaire lb, c'est-à-dire les parois qui sont perpendiculaires à celle comportant l'ouverture 5b de communication avec l'enceinte de traitement.

De plus, des sources d'électrons, similaires aux sources 32 prévues dans la forme de réalisation précédente, peuvent être disposées tout autour de l'enceinte lb de production de plasma. D'autres sources d'électrons 35b peuvent également être disposées å l'intérieur de l'enceinte de traitement 2b en regard du faisceau d'ions 12b.

Le support de la ou des cibles du faisceau d'ions consiste comme précédemment en un anneau tronconique 38b dont l'axe coincide avec l'axe Y-Y' des deux enceintes.

Cet anneau est porté par un arbre rotatif 52b par l'intermédiaire duquel il est entraîné en rotation par un moteur 42b. En regard de cet anneau il est prévu un support rotatif 48b qui est destiné à recevoir une série de substrats dans le cas où il convient d'effectuer le dépôt d'une ou plusieurs couches minces sur ceux-ci. Du fait de la modification d'agencement prévue dans la présente forme de réalisation, ce support 48b affecte aussi la forme d'un anneau plat dont le centre coïncide avec l'axe Y-Y' des deux enceintes. Ceci a pour avantage que les substrats à traiter peuvent alors être disposés à plat contre leur support et non plus contre une paroi cylindrique comme cela est le cas sur les supports 48 et 48a des figures 1, 2 et 4.

Mais en plus de cet avantage particulier, l'appareil représenté à la figure 5 comporte les mêmes avantages que celui des figures 1 à 4 et il permet de réaliser de la même façon les différentes formes de mise en oeuvre du procédé selon l'invention.

Comme déjà indiqué, l'appareil selon la figure 6 diffère de celui représenté à la figure 5 uniquement par une inversion des dispositions relatives des deux enceintes concentriques de l'appareil. En effet dans ce cas c'est l'enceinte de traitement 2c qui est disposée autour de l'enceinte annulaire 1c de production de plasma d'ions. En conséquence, cette enceinte de traitement 2c affecte elle-même une forme annulaire, ces deux enceintes ayant un axe commun Y-Y'.Les différents dispositifs constituant l'appareil sont les mêmes que précédemment et sont donc indiqués sur la figure 6 par les mêmes chiffres de référence affectés de l'indice c
Il convient d'observer que dans le cas présent le support 38c de l'élément-cible est également constitué par un anneau tronconique 38c d'axe Y-Y' qui est entrainé en rotation autour de cet axe et ce, par un pignon 41c engrenant avec une crémaillère 43c. Quant au support rotatif 48c prévu en regard de cet anneau, il affecte la forme d'un anneau plat de même que dans l'appareil selon la figure 5. Cet anneau est entraîné en rotation par un pignon 54c engrénant avec une crémaillère 55c.Ainsi cet appareil présente le même avantage que celui selon la figure 5 en ce qui concerne le fait que dans le cas d'une opération de revêtement de substrats, ceux-ci peuvent être montés à plat sur leur support puisque ce dernier affecte la forme d'un anneau plat.

Mais encore une fois cet appareil comporte par ailleurs la même structure que les appareils précédemment décrits et il comprend les mêmes organes et dispositifs.

Du reste son fonctionnement est le même.

La figure 7 représente une forme particulière de réalisation qui est dérivée de celle représentée à la figure 5, mais qui est conçue de façon à éviter que dans le cas du dépôt de couches minces par arrachement de particules sur un élément-cible, une partie de celles-ci soit projetée en direction de la source d'ions elle-même.

En effet, ceci a pour grave inconvénient qu'au bout d'un certain temps il se produit des contaminations, non seulement sur les grilles d'extraction des ions, mais également à l'intérieur même de l'enceinte de production du plasma d'ions. Du reste, lorsque tel est le cas, il est nécessaire de nettoyer régulièrement ces divers éléments pour éviter que leurs caractéristiques électriques se modifient. Or ceci implique des opérations importantes de maintenance.

Pour éviter l'inconvénient exposé ci-dessus, l'appareil de traitement selon la figure 7 présente pour particularité que le support annulaire 38d de l'elément- cible est disposé à l'intérieur de l'enceinte de traitement correspondante 2d dans une position et une orientation telles que cet élément ne soit pas placé en regard des grilles correspondantes d'extraction 6d et 7d.

Il est alors prévu, de part et d'autre du faisceau d'ions 12d sortant de ces grilles, des électrodes polarisées 56d et 57d qui sont aptes à assurer la déflexion du faisceau d'ions sous l'effet d'un champ électrique afin de l'incurver pour que les ions viennent frapper l'élément- cible placé sur le support 38d bien que ce dernier ne soit pas disposé en regard des grilles d'extraction 6d, 7d. Ces deux électrodes affectent la forme de deux anneaux métalliques fixés sur des supports 58d et 59d qui sont reliés à deux sources électriques 60d et 61d en tension continue présentant une différence de potentiel.

Le support annulaire 48d des substrats à traiter est disposé en regard du support 38d afin que ces substrats reçoivent les particules arrachées sur ltélément-cible. De même que dans les formes de réalisation représentées aux figures 5 et 6, ce support 48d affecte la forme d'un anneau plat dont l'axe coincide avec l'axe Y-Y' de l'enceinte de traitement 2d, cet anneau étant entrainé en rotation par un moteur 53d. Ainsi les substrats à traiter peuvent être montés à plat contre ce support 48d.

Il convient de remarquer que la solution mise en oeuvre dans l'appareil selon la figure 7 et qui fait emploi de plaques déflectrices 56d-57d est incompatible avec la présence de source d'électrons pour la neutralisation du faisceau d'ions. En conséquence cette solution n'est applicable qu'a des éléments-cible électriquement conducteurs. Toutefois, il s'agit là d'une application extrêmement importante puisque celle-ci recouvre tous les cas de dépôt de couches minces métalliques sur des substrats.

Il faut également observer que si dans le cas présent les électrodes de dé flexion 56d-57d restent en partie exposées à des risques de contamination, ceci n'est pas particulièrement gênant. En effet, ces électrodes peuvent être très facilement nettoyées du fait même de leur position à l'intérieur de l'enceinte de traitement qui doit obligatoirement pouvoir s'ouvrir pour le remplacement des éléments-cible de traitement et des substrats à traiter.

Si l'on fait abstraction des modifications exposées ci-dessus, la conception générale de l'appareIl représenté à la figure 7 est la même que celle de l'appareil selon la figure 5. En conséquence, les organes correspondants sont indiqués par les mêmes chiffres de référence affectés de l'indice "d". Cependant la solution prévue à la figure 7 pourrait également être appliquée à un appareil du type de celui de la figure 6, ou même à un appareil du type de celui de la figure 1 et ce, toujours dans le but d'éviter des risques de contamination des grilles d'extraction des ions ainsi que de l'intérieur même de l'enceinte annulaire de production du plasma d' ions.

Bien entendu l'appareil selon l'invention peut faire l'objet de nombreuses autres formes de réalisation différentes de celles décrites précédemment. Ainsi, bien qu'une telle solution soit moins avantageuse que celle prévue dans ces formes de réalisation, il serait possible d'adopter un agencement tel que les générateurs d'ondes hyperfréquences soient isolés les uns des autres, des cloisons de séparation étant prévues à l'intérieur de l'enceinte de production de plasma.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   - cependant que l'on place la ou les surfaces à traiter sur un support annulaire (38, 38a, 38b, 38c, 38d) disposé en regard du faisceau d'ions traversant les grilles annulaires d'extraction (6-7 ou 6b-7b, 6c-7c, 6d7d).

   - et on réalise l'extraction des ions de ce plasma à travers deux grilles annulaires (6-7 ou 6b-7b, 6c-7c, ou 6d-7d) placées dans une ouverture (5, 5b, 5c, 5d) de même forme faisant communiquer l'enceinte (1, lb, lc, ld) de production de plasma avec une enceinte de traitement (2, 2b, 2c, 2d)

   - en disposant, contre l'une au moins des parois de cette enceinte, une pluralité de générateurs (21-22 ou 21b-22b ou 21c, 22c ou 21d, 22d) d'ondes hyperfréquences placés contre des fenêtres isolantes (26, 26b, 26c, 26d) prévues sur cette ou ces parois,

   - on réalise la production d'un plasma d'ions à l'intérieur d'une enceinte (1, lb, lc, ld) de forme annulaire,

   1'- Procédé de traitement de substrats pour leur érosion ou le dépôt de couches minces sous l'effet d'un faisceau d'ions provenant d'un plasma produit par excitation d'un milieu gazeux par des ondes hyperfréquences à l'intérieur d'une enceinte et dont les ions sont extraits à travers deux grilles parallèles présentant une multitude de trous alignés, caractérisé en ce que
2. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on dispose l'enceinte annulaire (1) de production de plasma d'une façon telle que le faisceau d'ions émis (12) soit projeté à l'intérieur de l'enceinte de traitement (2) parallèlement à l'axe (X-X') de celle-ci.
3. 3'- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on dispose l'enceinte annulaire (lb, lc) de production du plasma d'une façon telle que le faisceau d'ions émis (12b, 12c) soit projeté à l'intérieur de l'enceinte de traitement (2b, 2c) perpendiculairement à l'axe (Y-Y') de celle-ci.
4. 4'- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour l'érosion de substrats (44) on place ceux-ci sur le support annulaire (38, 38a, 38b, 38c) disposé en regard des grilles (6-7, 6b-7b ou 6c-7c) d'extraction des ions, en assurant leur rotation sur eux mêmes pendant la rotation de ce support autour de l'axe (X-X' ou Y-Y') de l'enceinte de traitement.
5. 5 - Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour le dépôt de couches minces sur des substrats, on place ceux-ci sur un support (48, 48a, 48b, 48c), cylindrique ou tronconique, disposé concentriquement au support annulaire (38, 38a, 38b, 38c) sur lequel on place alors un élément de même forme constitué par la ou les matières à transférer, l'orientation donnée à ce support annulaire (38, 38a, 38b, 38c) étant telle que les particules arrachées, par les ions, sur l'élément correspondant soient transférées sur les substrats à traiter.
6. 6'- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on place, sur le support annulaire (38, 38a, 38b, 38c) un élément-cible comportant des parties distinctes en des matériaux différents, afin de réaliser le dépôt, sur les substrats traités, d'une couche unique correspondant à un alliage de ces différents matériaux.
7. 7 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pour le dépôt de couches minces sur des substrats, on dispose le support annulaire (38d) de ltélément-cible, constitué par la ou les matières à transférer, dans une position et une orientation telles que cet élément ne soit pas placé en regard des grilles d'extraction (6d, 7d) et on défléchit alors le faisceau d'ions (12d) sortant de ces grilles au moyen d'un champ électrique, afin que ce faisceau vienne frapper l'élément cible, les substrats à traiter étant montés sur un autre support annulaire (48d) disposé de façon que les particules arrachées de l'élément cible viennent se déposer sur ceux-ci.
8. 8 - Appareil pour la mise en oeuvre du procédé de traitement selon la revendication 1, comportant une enceinte de production de plasma d'ions communiquant avec une enceinte de traitement par l'intermédiaire de grilles d'extraction des ions, le plasma étant produit par excitation, par des ondes hyperfréquences, du milieu gazeux régnant à l'intérieur de l'enceinte correspondante, caractérisé en ce que

   - l'enceinte (1, lb, lc) de production de plasma affecte une forme annulaire,

   - une pluralité de générateurs (21-22, 21b-22b, 21c-22c) d'ondes hyperfréquences sont disposés contre l'une au moins des parois de l'enceinte de production de plasma en étant placés contre des fenêtres isolantes (26, 26b, 26c) prévues sur cette ou ces parois,

   - l'enceinte de production de plasma (1, lb, lc) communique avec l'enceinte de traitement (2, 2b, 2c) par une ouverture de forme annulaire (5, 5b, 5c) prévue dans l'une des parois de la première enceinte et les grilles d'extraction des ions consistent en deux grilles annulaires (6-7, 6b, 7b, 6c-7c) disposées à l'endroit de cette ouverture,

   - l'enceinte de traitement (2, 2b, 2c) renferme un support de forme annulaire (38, 38a, 38b, 38c) destiné à recevoir la ou les surfaces à traiter et qui est plac en regard du faisceau d'ions traversant les grilles annulaires d'extraction
9. 9'- Appareil de traitement selon la revendication 7, caractérisé en ce que les générateurs (21-22, 21b-22b ou 21c-22c) d'ondes hyperfréquences sont régulièrement répartis contre deux parois opposées (27-28, 27b-28b ou 27c-28c) de l'enceinte (1, lb, lc) de production d'un plasma d'ions, en étant disposés en quinconce.
10. 10 - Appareil de traitement selon la revendication 7, caractérisé en ce que des générateurs d'ondes hyperfréquences sont également placés contre la paroi (29) de l'enceinte (1) de production de plasma qui est disposée en regard des grilles (6-7) d'extraction des ions.

    I1 - Appareil de traitement selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'enceinte (1) de production de plasma est placée contre l'une des extrémités (3) de l'enceinte de traitement (2) et les grilles (6,7) d'extraction des ions affectent la forme de deux anneaux plats disposés dans une ouverture (5) de même forme prévue dans l'extrémité correspondante de l'enceinte de traitement.

    12 - Appareil de traitement selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'enceinte (lb ou lc) de production de plasma et l'enceinte de traitement (2b ou 2c) sont disposées l'une autour de l'autre et les deux grilles (6b, 7b ou 6c-7c) d'extraction des ions constituent la paroi commune à ces deux enceintes, ces grilles affectant la forme d'anneaux circulaires ou polygonaux.

    Y-Y') de 1 ' enceinte de traitement.

    13 - Appareil de traitement selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que pour l'érosion de substrats (44), le support annulaire (38, 38a, 38b, 38c) prévu à l'intérieur de l'enceinte de traitement (2, 2b, 2c) comporte des moyens aptes à assurer la rotation de chacun de ces substrats sur lui même pendant la rotation de ce support autour de l'axe (X-X' ou

    14 - Appareil de traitement selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que pour le dépôt de couches minces sur des substrats , l'enceinte de traitement (2, 2b, 2c) renferme un support cylindrique ou tronconique (48, 48a, 48b, 48c), disposé concentriquement au support annulaire (38, 38a, 38b, 38c) qui est alors destiné à recevoir un élément-cible de même forme constitué par la ou les matières à transférer, l'orientation de ce support annulaire (38, 38a, 38b, 38c) étant telle que les particules arrachées, par les ions, sur l'élément correspondant soient transférées sur les substrats à traiter.

    15'- Appareil de traitement selon l'une des revendications 8 à 13, caractérisé en ce que pour le dépôt de couches minces sur des substrats, l'enceinte de traitement (2d) renferme un support annulaire (38d), destiné à recevoir l'élément-cible constitué par la ou les matières à transférer, et qui est disposé dans une position et une orientation telles que cet élément ne soit pas placé en regard des grilles d'extraction (6d, 7d), et il est prévu, de part et d'autre du faisceau d'ions (12d) sortant des grilles d'extraction (6d, 7d), des électrodes polarisées (56d, 57d) qui sont aptes à produire un champ électrique assurant la déflexion de ce faisceau de façon que les ions de celui-ci viennent frapper ltélément-cible, le support annulaire (48d) des substrats à traiter étant placé dans une postion telle que les particules arrachées de cet élément-cible viennent se déposer sur ceux-ci.