FR3146696A1 - Installation for chemical vapor deposition assisted by a microwave plasma stabilized in a resonant cavity - Google Patents
Installation for chemical vapor deposition assisted by a microwave plasma stabilized in a resonant cavity Download PDFInfo
- Publication number
- FR3146696A1 FR3146696A1 FR2302414A FR2302414A FR3146696A1 FR 3146696 A1 FR3146696 A1 FR 3146696A1 FR 2302414 A FR2302414 A FR 2302414A FR 2302414 A FR2302414 A FR 2302414A FR 3146696 A1 FR3146696 A1 FR 3146696A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- frequency
- plasma
- control unit
- physical parameter
- growth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 89
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims abstract description 49
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 48
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 34
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 claims description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 31
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 26
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 26
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 26
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 18
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 11
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 7
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 4
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 33
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 232
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 22
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 21
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 20
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 20
- 238000013461 design Methods 0.000 description 19
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 238000000259 microwave plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 7
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 6
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 5
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009191 jumping Effects 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32192—Microwave generated discharge
- H01J37/32266—Means for controlling power transmitted to the plasma
- H01J37/32284—Means for controlling or selecting resonance mode
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
- C23C16/27—Diamond only
- C23C16/274—Diamond only using microwave discharges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/511—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using microwave discharges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32192—Microwave generated discharge
- H01J37/32311—Circuits specially adapted for controlling the microwave discharge
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32917—Plasma diagnostics
- H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32917—Plasma diagnostics
- H01J37/3299—Feedback systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32192—Microwave generated discharge
- H01J37/32201—Generating means
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
L’invention se rapporte à une installation pour un dépôt chimique en phase vapeur assisté par un plasma (2) micro-ondes, à une fréquence source (F) donnée, de couches de matières sur des substrats (81) disposés à l’intérieur d’une chambre à plasma (7). L’installation comprend au moins un générateur micro-ondes (3) qui génère des ondes électromagnétiques à cette fréquence source, lesquelles sont dirigées à l’intérieur de la chambre à plasma pour permettre l’allumage du plasma. L’installation est remarquable en ce qu’elle comprend au moins un dispositif de surveillance (10) pour surveiller une position du plasma à l’intérieur de la chambre à plasma, en ce que le générateur micro-ondes est un générateur à état solide et à fréquence variable, et en ce qu’elle comprend une unité de contrôle (11) raccordée à l’au moins un dispositif de surveillance et audit générateur micro-ondes pour faire varier la fréquence source pour contrôler la position du plasma. Figure de l’abrégé : Figure 1 The invention relates to an installation for a chemical vapor deposition assisted by a microwave plasma (2), at a given source frequency (F), of layers of materials on substrates (81) arranged inside a plasma chamber (7). The installation comprises at least one microwave generator (3) which generates electromagnetic waves at this source frequency, which are directed inside the plasma chamber to allow the ignition of the plasma. The installation is remarkable in that it comprises at least one monitoring device (10) for monitoring a position of the plasma inside the plasma chamber, in that the microwave generator is a solid-state and variable-frequency generator, and in that it comprises a control unit (11) connected to the at least one monitoring device and to said microwave generator to vary the source frequency to control the position of the plasma. Abstract figure: Figure 1
Description
L’invention se rapporte à une installation pour un dépôt chimique en phase vapeur assisté par un plasma micro-ondes, ainsi qu’à un procédé de dépôt chimique associé.The invention relates to an installation for chemical vapor deposition assisted by microwave plasma, as well as to an associated chemical deposition method.
L’invention se rapporte ainsi au domaine du dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma micro-ondes, aussi appelé MPACVD pour « Microwave Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition » en anglais.The invention thus relates to the field of microwave plasma-assisted chemical vapor deposition, also called MPACVD for “Microwave Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition” in English.
L’invention trouve une application favorite dans le domaine de la synthèse de diamant, et peut aussi s’appliquer plus largement dans la synthèse de matériaux carbonés comme des nanotubes de carbone et du graphène, ou d’autres matériaux, en particulier dans le secteur des semi-conducteurs pour le dépôt de films minces / couches de matière.The invention finds a preferred application in the field of diamond synthesis, and can also be applied more widely in the synthesis of carbon materials such as carbon nanotubes and graphene, or other materials, in particular in the semiconductor sector for the deposition of thin films/layers of material.
De manière connue, le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma micro-ondes est mis en œuvre au sein d’un réacteur plasma, comprenant une cavité résonante qui contient un substrat sur lequel doit être synthétisé une couche de matière (comme par exemple une couche de diamant) dont les éléments chimiques sont présents à l’état gazeux dans un gaz de réaction, à l’intérieur de la cavité résonante.As is known, microwave plasma-assisted chemical vapor deposition is implemented within a plasma reactor, comprising a resonant cavity which contains a substrate on which a layer of material (such as a diamond layer) whose chemical elements are present in the gaseous state in a reaction gas, inside the resonant cavity, must be synthesized.
Les éléments chimiques sont déposés sur le substrat à partir d’un plasma généré dans ce gaz de réaction par application d’une décharge électrique produite dans la cavité résonante par une source micro-ondes.The chemical elements are deposited on the substrate from a plasma generated in this reaction gas by applying an electrical discharge produced in the resonant cavity by a microwave source.
Généralement, les cavités de ces réacteurs plasma sont conçues de manière à maintenir un volume de plasma, ayant souvent la forme d’une demi-sphère, à une distance donnée (souvent de l’ordre du millimètre) au-dessus du substrat. Ainsi, les dimensions de la cavité résonante sont en relation avec la fréquence (généralement 915 MHz ou 2450 MHz) à laquelle sont générées les micro-ondes provoquant la décharge dans le gaz de réaction, permettent d’obtenir un champ électrique micro-onde très localisé et de créer par ce biais un plasma au-dessus et suffisamment proche du substrat. Le plasma permet ainsi un transfert optimal des éléments (radicaux, ions, etc.) qui sont produits à l’intérieur de celui-ci et qui sont nécessaires à la croissance de la couche de matière, sans pour autant que le plasma soit en contact avec cette cavité pour éviter sa surchauffe.Generally, the cavities of these plasma reactors are designed to maintain a volume of plasma, often in the shape of a half-sphere, at a given distance (often of the order of a millimeter) above the substrate. Thus, the dimensions of the resonant cavity are related to the frequency (generally 915 MHz or 2450 MHz) at which the microwaves causing the discharge in the reaction gas are generated, making it possible to obtain a very localized microwave electric field and thereby create a plasma above and sufficiently close to the substrate. The plasma thus allows an optimal transfer of the elements (radicals, ions, etc.) which are produced inside it and which are necessary for the growth of the layer of material, without the plasma being in contact with this cavity to avoid its overheating.
Cependant, des perturbations peuvent survenir dans la cavité résonante et causer le changement de la résonance des micro-ondes, provoquant ainsi une variation de la position du plasma, assimilable à un saut du plasma. Dans certains cas, le plasma, suite au saut, peut se retrouver en contact avec des parties non métalliques du réacteur plasma, par exemple une fenêtre transparente aux micro-ondes (généralement en quartz) séparant la cavité résonante d’un système de couplage utilisée pour l’établissement des ondes électromagnétiques après leur génération par la source micro-ondes. La couche de matière déposée sur le substrat peut alors potentiellement être contaminée par des éléments provenant de ces parties non métalliques, comme par exemple des atomes de silicium. Par ailleurs, un changement de position du plasma peut aussi éventuellement entrainer son extinction, et donc un arrêt du procédé de dépôt chimique.However, disturbances can occur in the resonant cavity and cause the microwave resonance to change, thus causing a variation in the position of the plasma, similar to a plasma jump. In some cases, the plasma, following the jump, may come into contact with non-metallic parts of the plasma reactor, for example a microwave-transparent window (usually made of quartz) separating the resonant cavity from a coupling system used to establish electromagnetic waves after their generation by the microwave source. The layer of material deposited on the substrate can then potentially be contaminated by elements from these non-metallic parts, such as silicon atoms. Furthermore, a change in the position of the plasma can also possibly lead to its extinction, and therefore a stoppage of the chemical deposition process.
Ces inconvénients peuvent donc impacter significativement le rendement du réacteur plasma et l’efficience du procédé, entraîner des coûts supplémentaires du fait d’un arrêt brusque et/ou d’une contamination du dépôt.These drawbacks can therefore significantly impact the performance of the plasma reactor and the efficiency of the process, leading to additional costs due to a sudden shutdown and/or contamination of the deposit.
Également, la faible distance séparant le plasma du substrat peut s’avérer problématique dans le cas d’un dépôt d’une couche mince de longue durée. En effet, dans ce contexte applicatif, l’épaississement et l’augmentation de l’épaisseur de la couche conduit après une longue période de croissance à l’entrée de la couche dans le plasma, augmentant subitement la température dans cette couche, et de fait modifiant les conditions de croissance.Also, the short distance between the plasma and the substrate can be problematic in the case of a long-term thin layer deposition. Indeed, in this application context, the thickening and increase in the thickness of the layer leads after a long growth period to the entry of the layer into the plasma, suddenly increasing the temperature in this layer, and thereby modifying the growth conditions.
Une solution existante est de munir la cavité résonante d’un porte-substrats mobile en translation verticalement, afin de pouvoir baisser le porte-substrats au fur et à mesure que l’épaisseur de la couche de matière croît afin que cette couche soit toujours située sous le plasma à la distance désirée. Cette solution présente néanmoins deux inconvénients : la distance de translation est généralement limitée, et une translation du porte-substrats s’accompagne d’un changement dans la résonance de la cavité qui peut dans le pire cas conduire à l’extinction du plasma. Par ailleurs, ces portes-substrats sont généralement onéreux en raison de leur précision mécanique, car devant réaliser des mouvements de translation verticales sur des distances de l’ordre du millimètre, voire moins.An existing solution is to equip the resonant cavity with a substrate holder that can move vertically in translation, in order to be able to lower the substrate holder as the thickness of the material layer increases so that this layer is always located under the plasma at the desired distance. However, this solution has two drawbacks: the translation distance is generally limited, and a translation of the substrate holder is accompanied by a change in the resonance of the cavity which can in the worst case lead to the extinction of the plasma. Furthermore, these substrate holders are generally expensive due to their mechanical precision, since they must perform vertical translation movements over distances of the order of a millimeter or even less.
L’invention vise, pour les réacteurs plasma comprenant un système de couplage et une cavité résonante, à résoudre les inconvénients précités, en proposant une installation qui permet de contrôler la position du plasma au sein de la cavité résonante, et en particulier de ramener le plasma à sa position initiale en cas de saut du plasma.The invention aims, for plasma reactors comprising a coupling system and a resonant cavity, to resolve the aforementioned drawbacks, by proposing an installation which makes it possible to control the position of the plasma within the resonant cavity, and in particular to return the plasma to its initial position in the event of a plasma jump.
A cette fin, l’invention propose une installation pour un dépôt chimique en phase vapeur assisté par un plasma micro-ondes, l’installation comprenant :
- un générateur micro-ondes générant des ondes électromagnétiques à une fréquence source donnée comprise dans au moins un intervalle de fréquences d’une plage de fréquences des micro-ondes,
- un système de couplage des ondes électromagnétiques raccordé au générateur micro-ondes, et qui est conformé pour transférer les ondes électromagnétiques du guide micro-ondes à une cavité résonante,
laquelle cavité résonnante comprenant au moins :
- une chambre à plasma dans laquelle est disposé un porte-substrats sur lequel peut être posé au moins un substrat, ladite chambre à plasma étant munie d’une entrée d’un gaz de réaction, et d’un système de pompage pour établir une pression réduite à l’intérieur de la chambre à plasma,
- au moins un diélectrique, transparent aux micro-ondes, séparant la chambre à plasma du système de couplage des ondes électromagnétiques pour une propagation des ondes électromagnétiques à l’intérieur de la chambre à plasma et au travers dudit diélectrique,To this end, the invention provides an installation for microwave plasma-assisted chemical vapor deposition, the installation comprising:
- a microwave generator generating electromagnetic waves at a given source frequency within at least one frequency interval of a microwave frequency range,
- an electromagnetic wave coupling system connected to the microwave generator, and which is configured to transfer the electromagnetic waves from the microwave guide to a resonant cavity,
which resonant cavity comprising at least:
- a plasma chamber in which is arranged a substrate holder on which at least one substrate can be placed, said plasma chamber being provided with an inlet for a reaction gas, and a pumping system for establishing a reduced pressure inside the plasma chamber,
- at least one dielectric, transparent to microwaves, separating the plasma chamber from the electromagnetic wave coupling system for propagation of the electromagnetic waves inside the plasma chamber and through said dielectric,
l’installation étant remarquable : en ce qu’elle comprend au moins un dispositif de surveillance pour mesurer un paramètre physique dépendant d’une position du plasma à l’intérieur de la chambre à plasma, en ce que le générateur micro-ondes est un générateur à état solide et à fréquence variable, et en ce qu’elle comprend une unité de contrôle raccordée à l’au moins un dispositif de surveillance et audit générateur micro-ondes pour faire varier la fréquence source en fonction d’une mesure du paramètre physique pour contrôler la position du plasma.the installation being remarkable: in that it comprises at least one monitoring device for measuring a physical parameter dependent on a position of the plasma inside the plasma chamber, in that the microwave generator is a solid-state and variable-frequency generator, and in that it comprises a control unit connected to the at least one monitoring device and to said microwave generator for varying the source frequency as a function of a measurement of the physical parameter for controlling the position of the plasma.
Autrement dit, l’installation propose avantageusement de résoudre la problématique de saut du plasma, plus précisément d’un volume de plasma, par un contrôle et un repositionnement automatique de la position du plasma à l’intérieur de la chambre à plasma (appelée aussi chambre de process ou chambre de dépôt) d’une cavité résonante.In other words, the installation advantageously proposes to resolve the problem of plasma jump, more precisely of a plasma volume, by controlling and automatically repositioning the position of the plasma inside the plasma chamber (also called process chamber or deposition chamber) of a resonant cavity.
Pour cela, la position du plasma est contrôlée par une unité de contrôle qui communique avec au moins un dispositif de surveillance, et un générateur micro-ondes à état solide et à fréquence variable générant des ondes électromagnétiques à une fréquence source pour la formation du plasma à l’intérieur de la cavité résonante, laquelle fréquence source est comprise dans au moins un intervalle de fréquences contenu dans une plage de fréquence des micro-ondes, avec par exemple la plage de fréquences des micro-ondes comprise entre 300 MHz et 10 GHz.For this, the position of the plasma is controlled by a control unit which communicates with at least one monitoring device, and a solid-state, variable-frequency microwave generator generating electromagnetic waves at a source frequency for the formation of the plasma inside the resonant cavity, which source frequency is included in at least one frequency interval contained in a microwave frequency range, with for example the microwave frequency range between 300 MHz and 10 GHz.
L’au moins un dispositif de surveillance est conformé pour mesurer un paramètre physique représentatif et dépendant de la position du plasma, signifiant qu’un changement de position du plasma se traduit par une variation du paramètre physique mesuré.The at least one monitoring device is configured to measure a physical parameter representative of and dependent on the position of the plasma, meaning that a change in the position of the plasma results in a variation in the measured physical parameter.
L’unité de contrôle est conformée pour détecter la fréquence source à laquelle est générée le plasma, à partir des mesures qu’elle reçoit de l’au moins un dispositif de surveillance, si le paramètre physique varie ou non.The control unit is configured to detect the source frequency at which the plasma is generated, from the measurements it receives from the at least one monitoring device, whether the physical parameter varies or not.
Si oui, l’unité de contrôle commande alors le générateur micro-ondes afin qu’il fasse varier la fréquence source dans l’au moins un intervalle de fréquences jusqu’à ce que la distribution du champ électromagnétique dans la chambre à plasma permette de réajuster le plasma dans une position plus adaptée, par exemple la position qu’il occupait initialement.If so, the control unit then commands the microwave generator to vary the source frequency in the at least one frequency interval until the distribution of the electromagnetic field in the plasma chamber allows the plasma to be readjusted to a more suitable position, for example the position it initially occupied.
L’au moins un dispositif de surveillance est conformé pour mesurer et communiquer la valeur du paramètre physique mesurée en continu durant toute la durée du dépôt chimique.The at least one monitoring device is configured to measure and communicate the value of the physical parameter measured continuously throughout the duration of the chemical deposition.
Selon une caractéristique de l’invention, la fréquence source est initialement à une fréquence initiale, et l’unité de contrôle est conformée pour déterminer un changement de position du plasma généré à cette fréquence initiale depuis une première position vers une seconde position distincte de la première position, à partir d’une variation du paramètre physique mesurée par l’au moins un dispositif de surveillance, et pour faire varier la fréquence source depuis la fréquence initiale jusqu’à atteindre une fréquence de correction ramenant le plasma depuis la seconde position vers sensiblement la première position.According to a characteristic of the invention, the source frequency is initially at an initial frequency, and the control unit is configured to determine a change in position of the plasma generated at this initial frequency from a first position to a second position distinct from the first position, from a variation in the physical parameter measured by the at least one monitoring device, and to vary the source frequency from the initial frequency until reaching a correction frequency bringing the plasma from the second position to substantially the first position.
Selon une caractéristique de l’invention, l’unité de contrôle est conformée pour déterminer le changement de position du plasma lorsque le paramètre physique varie depuis une première valeur vers une seconde valeur, et pour faire varier la fréquence source depuis la fréquence initiale jusqu’à la fréquence de correction jusqu’à ce que le paramètre physique varie inversement depuis la seconde valeur vers sensiblement la première valeur.According to a characteristic of the invention, the control unit is configured to determine the change in position of the plasma when the physical parameter varies from a first value to a second value, and to vary the source frequency from the initial frequency to the correction frequency until the physical parameter varies inversely from the second value to substantially the first value.
Autrement dit, et en lien avec le point précédent, à une fréquence source dite fréquence initiale, le plasma est localisé dans une première position dans la cavité résonante, avec le paramètre physique ayant une première valeur représentative de cette première position. L’unité de contrôle est conformée pour détecter à cette fréquence initiale une variation du paramètre physique de la première valeur à une seconde valeur, soit un changement de position du plasma de la première position à une seconde position.In other words, and in connection with the previous point, at a source frequency called the initial frequency, the plasma is located in a first position in the resonant cavity, with the physical parameter having a first value representative of this first position. The control unit is configured to detect at this initial frequency a variation of the physical parameter from the first value to a second value, i.e. a change in position of the plasma from the first position to a second position.
La seconde position peut se trouver n’importe où dans la chambre à plasma. Elle peut se situer en-dessous ou au-dessus de la première position, et être par exemple au plus près de ses parois ou bien encore proche du diélectrique.The second position can be anywhere in the plasma chamber. It can be below or above the first position, and for example it can be as close as possible to its walls or even close to the dielectric.
Si l’unité de contrôle détecte une variation du paramètre physique, elle pilote alors le générateur micro-ondes afin qu’il fasse varier la fréquence source jusqu’à atteindre une fréquence de correction pour laquelle le plasma est ramené soit dans sa position d’origine, c’est-à-dire la première position ou une position sensiblement proche de la première position (avec le paramètre physique ayant varié de la seconde valeur pour être alors égal à la première valeur ou une valeur sensiblement égale à la première valeur).If the control unit detects a variation in the physical parameter, it then controls the microwave generator so that it varies the source frequency until it reaches a correction frequency for which the plasma is returned either to its original position, i.e. the first position or a position substantially close to the first position (with the physical parameter having varied from the second value to then be equal to the first value or a value substantially equal to the first value).
Etant donné que la fréquence source peut prendre différentes valeurs de fréquence avant que soit identifiée et atteinte la fréquence de correction, le plasma peut éventuellement occuper entre la seconde position et son retour à la première position ou une position sensiblement proche différentes positions intermédiaires dans la chambre à plasma, dites positions parasites.Since the source frequency can take on different frequency values before the correction frequency is identified and reached, the plasma can possibly occupy between the second position and its return to the first position or a substantially close position different intermediate positions in the plasma chamber, called parasitic positions.
En pratique, la première position correspond à une position permettant un dépôt optimal de la couche de matière sur l’au moins un substrat, laquelle première position est généralement située entre 0,5 et 3 mm, et généralement environ 1 mm, au-dessus de l’au moins un substrat.In practice, the first position corresponds to a position allowing optimal deposition of the layer of material on the at least one substrate, which first position is generally located between 0.5 and 3 mm, and generally approximately 1 mm, above the at least one substrate.
Avantageusement, l’installation permet de maintenir/repositionner le plasma dans la première position, ou dans une position sensiblement proche, pour un rendement de la chambre résonante/une croissance du dépôt chimique qui soit le/la meilleur(e) possible.Advantageously, the installation makes it possible to maintain/reposition the plasma in the first position, or in a substantially close position, for the best possible resonant chamber efficiency/chemical deposition growth.
Selon une caractéristique de l’invention, l’unité de contrôle :According to a characteristic of the invention, the control unit:
- suite à une détection du changement de position du plasma, est conformée pour envoyer un signal de commande au générateur micro-ondes lequel, à réception dudit signal de commande, fait varier la fréquence source dans l’au moins un intervalle de fréquences ;
- suite à un retour du plasma dans la première position, est conformée pour envoyer un signal d’arrêt au générateur micro-ondes lequel, à réception dudit signal d’arrêt, cesse de faire varier en fréquence la fréquence source dans l’au moins un intervalle de fréquences, la fréquence source étant alors égale à la fréquence de correction.- following detection of the change in position of the plasma, is configured to send a control signal to the microwave generator which, upon receipt of said control signal, varies the source frequency in the at least one frequency interval;
- following a return of the plasma to the first position, is shaped to send a stop signal to the microwave generator which, upon receipt of said stop signal, ceases to vary the source frequency in the at least one frequency interval, the source frequency then being equal to the correction frequency.
Autrement dit, lorsque l’unité de contrôle détecte une variation du paramètre physique de la première valeur à une seconde valeur, elle pilote le générateur micro-ondes en lui transmettant un signal de commande pour qu’il fasse varier la fréquence source depuis la fréquence initiale dans l’au moins un intervalle de fréquences. Au moment où elle détecte que le paramètre physique varie de la seconde valeur vers la première valeur ou une valeur sensiblement proche de la première valeur, elle envoie un signal d’arrêt au générateur micro-ondes qu’il stoppe la variation en fréquence ; la fréquence à laquelle le générateur s’est arrêté étant considérée comme la fréquence de correction.In other words, when the control unit detects a variation of the physical parameter from the first value to a second value, it controls the microwave generator by transmitting a control signal to it so that it varies the source frequency from the initial frequency in the at least one frequency interval. When it detects that the physical parameter varies from the second value to the first value or a value substantially close to the first value, it sends a stop signal to the microwave generator so that it stops the variation in frequency; the frequency at which the generator stopped being considered as the correction frequency.
Avantageusement, selon ce principe de fonctionnement, et comme indiqué plus haut, l’unité de contrôle gère de manière autonome et automatique le positionnement du plasma dans la cavité résonante, notamment son maintien/sa stabilisation à la première position.Advantageously, according to this operating principle, and as indicated above, the control unit autonomously and automatically manages the positioning of the plasma in the resonant cavity, in particular its maintenance/stabilization in the first position.
Selon un mode de réalisation de l’invention, une fois le plasma repositionné dans la première position suite à la variation de la fréquence source, l’unité de contrôle est conformée pour faire varier la fréquence source du générateur micro-ondes depuis la fréquence de correction jusqu’à revenir à la fréquence initiale.According to one embodiment of the invention, once the plasma has been repositioned in the first position following the variation of the source frequency, the control unit is configured to vary the source frequency of the microwave generator from the correction frequency until returning to the initial frequency.
Autrement dit, une fois que le plasma est positionné dans la première position ou une position proche de celle-ci à la fréquence de correction, l’unité de contrôle est conformée pour piloter le générateur micro-ondes de sorte à ramener la fréquence source depuis la fréquence de correction à la fréquence initiale. Ce retour à la fréquence initiale peut optionnellement être mis en œuvre dans le cas où, comparativement à la fréquence initiale, le plasma serait moins stable à la première position pour la fréquence de correction.In other words, once the plasma is positioned in the first position or a position close to it at the correction frequency, the control unit is configured to drive the microwave generator so as to return the source frequency from the correction frequency to the initial frequency. This return to the initial frequency can optionally be implemented in the case where, compared to the initial frequency, the plasma would be less stable at the first position for the correction frequency.
Dans le cas où un nouveau changement de position du plasma serait détecté par l’unité de contrôle suite au retour de la fréquence source à la fréquence initiale, l’unité de contrôle est conformée pour piloter à nouveau le générateur micro-ondes depuis la fréquence initiale jusqu’à une nouvelle fréquence de correction identique ou sensiblement proche de la précédente fréquence de correction pour laquelle le plasma est à nouveau ramené dans la première position ou une position suffisamment proche de celle-ci.In the event that a new change in the position of the plasma is detected by the control unit following the return of the source frequency to the initial frequency, the control unit is configured to control the microwave generator again from the initial frequency to a new correction frequency identical to or substantially close to the previous correction frequency for which the plasma is again brought back to the first position or a position sufficiently close to it.
Dans une variante de réalisation de l’invention, l’unité de contrôle peut à nouveau procéder à un réajustement de la fréquence source depuis la nouvelle fréquence de correction jusqu’à la fréquence initiale.In an alternative embodiment of the invention, the control unit can again carry out a readjustment of the source frequency from the new correction frequency to the initial frequency.
Dans une autre variante de réalisation de l’invention, l’unité de contrôle ne procède qu’à un seul réajustement. En effet, si suite au premier réajustement un nouveau changement de plasma est détecté à la fréquence initiale, il peut être considéré que la probabilité d’occurrence d’un nouveau changement de position du plasma à la fréquence initiale est suffisamment importante pour ne pas mettre en œuvre un nouveau réajustement.In another embodiment of the invention, the control unit only performs one readjustment. Indeed, if following the first readjustment a new change in plasma is detected at the initial frequency, it can be considered that the probability of occurrence of a new change in position of the plasma at the initial frequency is sufficiently high not to implement a new readjustment.
Selon une caractéristique de l’invention, quand la fréquence source est initialement à la fréquence initiale, l’unité de contrôle est conformée pour faire varier la fréquence source du générateur micro-ondes depuis la fréquence initiale jusqu’à atteindre une fréquence de croissance comprise dans l’au moins un intervalle de fréquence, en réponse à une variation du paramètre physique mesuré par l’au moins un dispositif de surveillance telle que ledit paramètre physique n’est plus conforme à une valeur de seuil de croissance donnée, ladite fréquence de croissance étant établie par ladite unité de contrôle de sorte que ledit paramètre physique est à nouveau conforme à la valeur de seuil de croissance pour cette fréquence de croissance.According to a feature of the invention, when the source frequency is initially at the initial frequency, the control unit is configured to vary the source frequency of the microwave generator from the initial frequency until reaching a growth frequency included in the at least one frequency interval, in response to a variation of the physical parameter measured by the at least one monitoring device such that said physical parameter no longer complies with a given growth threshold value, said growth frequency being established by said control unit so that said physical parameter again complies with the growth threshold value for this growth frequency.
Comme expliqué antérieurement, au fur et à mesure du dépôt chimique, l’épaisseur de la couche de matière croît. Le plasma étant positionné à une faible distance au-dessus de l’au moins un substrat ou du porte-substrats pour un dépôt efficient, il est possible, pour un dépôt chimique de longue durée, que l’épaisseur de couche de matière entre en contact avec le plasma ou pénètre partiellement à l’intérieur, modifiant les conditions du dépôt chimique et, par répercussion, altérant les propriétés de la couche de matière.As explained above, as the chemical deposition progresses, the thickness of the material layer increases. Since the plasma is positioned at a short distance above the at least one substrate or substrate holder for efficient deposition, it is possible, for long-term chemical deposition, for the thickness of the material layer to come into contact with the plasma or partially penetrate inside, modifying the conditions of the chemical deposition and, as a result, altering the properties of the material layer.
Ainsi, l’unité de contrôle est également conformée pour détecter si, à la fréquence initiale, la valeur du paramètre physique relevée par l’au moins un dispositif de surveillance est également en conformité avec une valeur de seuil de croissance représentative d’une condition favorable de dépôt, et qui est prédéterminée.Thus, the control unit is also configured to detect whether, at the initial frequency, the value of the physical parameter recorded by the at least one monitoring device is also in compliance with a growth threshold value representative of a favorable deposition condition, and which is predetermined.
Dans le cas où la valeur du paramètre physique n’est plus en conformité avec la valeur de seuil de croissance, c’est-à-dire que la condition favorable de dépôt n’est plus rencontrée (avec l’épaisseur de couche de matière en interaction avec le plasma), l’unité de contrôle est conformée pour piloter le générateur micro-ondes pour faire varier la fréquence source depuis la fréquence initiale jusqu’à atteindre une fréquence de croissance pour laquelle la valeur du paramètre physique redevient conforme à la valeur de seuil de croissance.In the case where the value of the physical parameter is no longer in conformity with the growth threshold value, that is to say that the favorable deposition condition is no longer encountered (with the thickness of the material layer in interaction with the plasma), the control unit is configured to control the microwave generator to vary the source frequency from the initial frequency until reaching a growth frequency for which the value of the physical parameter becomes again in conformity with the growth threshold value.
En pratique, le changement de fréquence a pour but de repositionner le plasma d’une position où la croissance n’était plus efficace vers une nouvelle position où elle le redevient.In practice, the frequency change aims to reposition the plasma from a position where growth was no longer effective to a new position where it becomes so again.
Selon une caractéristique de l’invention, la position de croissance devient la première position, et la fréquence de croissance devient la fréquence initiale.According to a feature of the invention, the growth position becomes the first position, and the growth frequency becomes the initial frequency.
Ainsi, l’invention répond avantageusement à la problématique relative à la croissance des couches de matière de longue durée sur l’au moins un substrat, en ajustant automatiquement la fréquence à laquelle sont générées les ondes électromagnétiques au cours du dépôt chimique afin de décaler la résonance et éloigner le plasma de la couche de matière quand elle commence à entrer en interaction avec lui ; le plasma étant décalé à une distance suffisante de l’au moins un substrat pour que le dépôt chimique se poursuive.Thus, the invention advantageously addresses the problem relating to the growth of long-term layers of material on the at least one substrate, by automatically adjusting the frequency at which the electromagnetic waves are generated during chemical deposition in order to shift the resonance and move the plasma away from the layer of material when it begins to interact with it; the plasma being shifted a sufficient distance from the at least one substrate for the chemical deposition to continue.
De plus, grâce à l’invention, le porte-substrats de la cavité résonante n’a pas besoin d’être amovible, permettant de s’affranchir des inconvénients d’un tel porte-substrats (par exemple, la translation verticale limitée du porte-substrats, laquelle peut éventuellement induire un changement dans la résonance de la cavité et produire un saut du plasma non désiré).Furthermore, thanks to the invention, the substrate holder of the resonant cavity does not need to be removable, making it possible to overcome the drawbacks of such a substrate holder (for example, the limited vertical translation of the substrate holder, which can possibly induce a change in the resonance of the cavity and produce an unwanted plasma jump).
Selon une caractéristique de l’invention, l’unité de contrôle est conformée pour :
- en réponse à la variation du paramètre physique telle que ledit paramètre physique n’est plus conforme à la valeur de seuil de croissance, envoyer un signal de début au générateur micro-ondes lequel, à réception dudit signal de début, fait varier la fréquence source depuis la fréquence initiale dans l’au moins un intervalle de fréquences ; et
- en réponse à la mesure du paramètre physique telle que ledit paramètre physique redevient conforme à la valeur de seuil de croissance, envoyer un signal de fin au générateur micro-ondes lequel, à réception dudit signal de fin, cesse de faire varier la fréquence source qui a atteint la fréquence de croissance.According to a characteristic of the invention, the control unit is configured to:
- in response to the variation of the physical parameter such that said physical parameter no longer conforms to the growth threshold value, sending a start signal to the microwave generator which, upon receipt of said start signal, varies the source frequency from the initial frequency in the at least one frequency interval; and
- in response to the measurement of the physical parameter such that said physical parameter becomes compliant with the growth threshold value again, sending an end signal to the microwave generator which, upon receipt of said end signal, ceases to vary the source frequency which has reached the growth frequency.
Autrement dit, lorsque l’unité de contrôle détecte que la valeur du paramètre physique n’est plus en conformité à la fréquence initiale avec la valeur de seuil de croissance, elle transmet au générateur micro-ondes un signal de début pour qu’il fasse varier la fréquence source depuis la fréquence initiale dans l’au moins un intervalle de fréquences. Au moment où elle détecte que la valeur du paramètre physique redevient conforme à la valeur de seuil de croissance, elle envoie un signal de fin au générateur micro-ondes pour qu’il stoppe la variation en fréquence ; la fréquence à laquelle le générateur s’est arrêté étant considérée comme la fréquence de croissance.In other words, when the control unit detects that the value of the physical parameter is no longer in conformity with the initial frequency with the growth threshold value, it transmits to the microwave generator a start signal so that it varies the source frequency from the initial frequency in the at least one frequency interval. At the moment when it detects that the value of the physical parameter becomes conformable again with the growth threshold value, it sends an end signal to the microwave generator so that it stops the variation in frequency; the frequency at which the generator stopped being considered as the growth frequency.
Avantageusement, selon ce principe de fonctionnement, et comme indiqué plus haut, l’unité de contrôle gère de manière autonome et automatique le positionnement du plasma dans la cavité de résonnance pour un dépôt chimique de couche de matière efficient voire optimal.Advantageously, according to this operating principle, and as indicated above, the control unit autonomously and automatically manages the positioning of the plasma in the resonance cavity for efficient or even optimal chemical deposition of a layer of material.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’au moins un dispositif de surveillance comprend un détecteur de luminosité comprenant une fibre optique orientée en direction d’un point dans la chambre à plasma où elle capte une intensité lumineuse du plasma qui constitue ainsi le paramètre physique associé audit détecteur de luminosité, de telle sorte que ledit détecteur de luminosité détecte une variation de l’intensité lumineuse en ce dit point dans le cas où le plasma se déplace.According to one embodiment of the invention, the at least one monitoring device comprises a brightness detector comprising an optical fiber oriented towards a point in the plasma chamber where it captures a light intensity of the plasma which thus constitutes the physical parameter associated with said brightness detector, such that said brightness detector detects a variation in the light intensity at said point in the case where the plasma moves.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la fibre optique est orientée en direction de la première position, le changement de position du plasma à la fréquence initiale étant détecté par l’unité de contrôle suite à la variation de l’intensité lumineuse détectée par le détecteur de luminosité.According to one embodiment of the invention, the optical fiber is oriented towards the first position, the change in position of the plasma at the initial frequency being detected by the control unit following the variation in light intensity detected by the brightness detector.
Autrement dit, dans une première variante de réalisation de l’invention, l’au moins un dispositif de surveillance comprend un détecteur de luminosité comprenant une fibre optique en direction d’un point dans la chambre à plasma, plus précisément en direction de la première position. L’au moins un dispositif de surveillance transmet comme paramètre physique à l’unité de contrôle une intensité lumineuse représentative de la luminosité à la première position. Selon que le plasma soit positionné ou non dans la première position, l’intensité de luminosité mesurée est différente. Ainsi, suivant les valeurs/variations d’intensité de luminosité relevées, l’unité de contrôle parvient à déterminer : si à la fréquence initiale, le plasma a sauté depuis la première position jusqu’à atteindre une seconde position ; et si lors du pilotage du générateur micro-ondes pour la variation de la fréquence source suite au saut du plasma, le plasma a sauté de la seconde position pour revenir dans la première position ou atteindre une position suffisamment proche de celle-ci.In other words, in a first variant embodiment of the invention, the at least one monitoring device comprises a brightness detector comprising an optical fiber in the direction of a point in the plasma chamber, more precisely in the direction of the first position. The at least one monitoring device transmits as a physical parameter to the control unit a light intensity representative of the brightness at the first position. Depending on whether or not the plasma is positioned in the first position, the measured brightness intensity is different. Thus, depending on the values/variations in brightness intensity recorded, the control unit is able to determine: whether at the initial frequency, the plasma has jumped from the first position to reach a second position; and whether, when controlling the microwave generator for the variation of the source frequency following the plasma jump, the plasma has jumped from the second position to return to the first position or reach a position sufficiently close to it.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’au moins un dispositif de surveillance comprend un dispositif de mesure de puissance micro-ondes conformé pour mesurer une puissance réfléchie par la cavité résonante, laquelle puissance réfléchie constituant ainsi le paramètre physique associé audit dispositif de mesure de puissance micro-ondes.According to one embodiment of the invention, the at least one monitoring device comprises a microwave power measuring device configured to measure a power reflected by the resonant cavity, which reflected power thus constituting the physical parameter associated with said microwave power measuring device.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’unité de contrôle détecte à la fréquence initiale le changement de position du plasma lorsque le dispositif de mesure de puissance micro-ondes mesure une augmentation de la puissance réfléchie.According to one embodiment of the invention, the control unit detects at the initial frequency the change in position of the plasma when the microwave power measuring device measures an increase in the reflected power.
Autrement dit, dans une seconde variante de réalisation de l’invention, l’au moins un dispositif de surveillance comprend un dispositif de mesure de puissance micro-ondes. L’au moins un dispositif de surveillance transmet comme paramètre physique à l’unité de contrôle une puissance réfléchie par la cavité résonante. Le saut du plasma de la première position à une seconde position se traduit par une augmentation plus ou moins significative de la puissance réfléchie, la cavité résonante étant, avant le saut du plasma, adaptée. Le retour du plasma à la première position à la fréquence de correction se traduit dans la grande majorité des cas par une diminution de la puissance réfléchie, la cavité résonante étant à nouveau adaptée.In other words, in a second variant embodiment of the invention, the at least one monitoring device comprises a microwave power measuring device. The at least one monitoring device transmits as a physical parameter to the control unit a power reflected by the resonant cavity. The jump of the plasma from the first position to a second position results in a more or less significant increase in the reflected power, the resonant cavity being, before the jump of the plasma, adapted. The return of the plasma to the first position at the correction frequency results in the vast majority of cases in a decrease in the reflected power, the resonant cavity being adapted again.
Ainsi, l’unité de contrôle commande le générateur micro-onde et lui fait démarrer ou stopper la variation de la fréquence source suivant qu’elle détecte cette augmentation ou cette diminution de la puissance réfléchie par la cavité résonante.Thus, the control unit commands the microwave generator and makes it start or stop the variation of the source frequency depending on whether it detects this increase or decrease in the power reflected by the resonant cavity.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’au moins un dispositif de surveillance comprend un dispositif de mesure de température conformé pour mesurer une température cible à l’intérieur de la chambre à plasma, au niveau du dépôt chimique sur l’au moins un substrat, laquelle température cible constituant ainsi le paramètre physique associé audit dispositif de mesure de température.According to one embodiment of the invention, the at least one monitoring device comprises a temperature measuring device configured to measure a target temperature inside the plasma chamber, at the level of the chemical deposition on the at least one substrate, which target temperature thus constituting the physical parameter associated with said temperature measuring device.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’unité de contrôle détecte à la fréquence initiale le changement de position du plasma lorsque le dispositif de mesure de température mesure une diminution de la température cible.According to one embodiment of the invention, the control unit detects at the initial frequency the change in position of the plasma when the temperature measuring device measures a decrease in the target temperature.
Autrement dit, dans une troisième variante de réalisation de l’invention, l’au moins un dispositif de surveillance comprend un dispositif conformé pour mesurer une température pouvant correspondre à la température de la couche de matière/du dépôt chimique, ou de l’au moins un substrat, ou du porte-substrats. Cette température correspond donc au paramètre physique qui est transmis à l’unité de contrôle. Lorsque le plasma est proche du dépôt chimique (par exemple, à 1 mm au-dessus de lui) en vue de le faire croitre, le dépôt chimique est à une certaine température. Lorsque le plasma saute pour se positionner dans la seconde position, la température du dépôt chimique diminue. Il est également envisageable qu’une diminution de la température puisse être mesurée au niveau de l’au moins un substrat ou du porte-substrats s’ils ne sont pas fabriqué avec un matériau sensible à la température. L’unité de contrôle envoie ainsi le signal de commande au générateur micro-ondes pour une variation de la fréquence source lorsqu’elle détecte cette diminution de température à partir des mesures transmises par l’au moins un dispositif de surveillance. Inversement, elle envoie le signal d’arrêt au générateur micro-ondes qu’il stoppe le balayage en fréquence lorsqu’elle détecte une élévation de la température au niveau du dépôt chimique, ou de l’au moins un substrat, ou du porte-substrats, signifiant que le plasma a sauté depuis la seconde position pour atteindre la première position ou une position suffisamment proche de celle-ci.In other words, in a third embodiment of the invention, the at least one monitoring device comprises a device shaped to measure a temperature that can correspond to the temperature of the layer of material/chemical deposit, or of the at least one substrate, or of the substrate holder. This temperature therefore corresponds to the physical parameter that is transmitted to the control unit. When the plasma is close to the chemical deposit (for example, 1 mm above it) in order to grow it, the chemical deposit is at a certain temperature. When the plasma jumps to position itself in the second position, the temperature of the chemical deposit decreases. It is also conceivable that a decrease in temperature can be measured at the level of the at least one substrate or of the substrate holder if they are not manufactured with a temperature-sensitive material. The control unit thus sends the control signal to the microwave generator for a variation of the source frequency when it detects this decrease in temperature from the measurements transmitted by the at least one monitoring device. Conversely, it sends the stop signal to the microwave generator that stops the frequency sweep when it detects a rise in temperature at the chemical deposition, or at least one substrate, or the substrate holder, meaning that the plasma has jumped from the second position to reach the first position or a position sufficiently close to it.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la valeur de seuil de croissance correspond à une température critique de croissance de la température cible mesurée par le dispositif de mesure de température, de sorte que le paramètre physique n’est plus conforme à la valeur de seuil de croissance lorsque la température cible est supérieur ou égal à ladite température critique de croissance, et le paramètre physique est à nouveau conforme à la valeur de seuil de croissance lorsque la température cible redevient inférieur à la température critique de croissance.According to one embodiment of the invention, the growth threshold value corresponds to a critical growth temperature of the target temperature measured by the temperature measuring device, such that the physical parameter no longer conforms to the growth threshold value when the target temperature is greater than or equal to said critical growth temperature, and the physical parameter again conforms to the growth threshold value when the target temperature becomes lower than the critical growth temperature.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la température critique de croissance est égale à 1000°C, à plus ou moins 100°C.According to one embodiment of the invention, the critical growth temperature is equal to 1000°C, plus or minus 100°C.
Autrement dit, lorsque l’au moins un dispositif de surveillance comprend un dispositif de mesure de température, la valeur de seuil de croissance correspond à une température critique de croissance du dépôt chimique, ou de l’au moins un substrat ou du porte-substrats s’ils sont fabriqués à partir d’un matériau sensible à la température, au-dessus de laquelle la température va altérer les bonnes conditions de croissance, voire aussi détériorer le dépôt chimique. Généralement, cette température critique est égale à 1000°C, à plus ou moins 100°C. Dans le cas où la croissance est de longue durée, si le plasma, l’au moins un substrat et le porte-substrats sont maintenus dans leur position, il y a un risque que le dépôt chimique soit en contact avec le plasma ou entre dedans, se traduisant alors par une augmentation drastique de sa température. Par transfert de chaleur en provenance du dépôt chimique, l‘au moins un substrat et le porte-substrats vont également augmenter en température. Ainsi, l’unité de contrôle est conformée pour détecter à partir des mesures transmises par l’au moins un dispositif de surveillance si l’élévation abrupte de température dépasse ou non la température critique de croissance. Si oui, elle envoie le signal de début au générateur micro-ondes afin qu’il fasse varier la fréquence source. Elle lui transmet ensuite le signal de fin pour stopper le balayage en fréquence dès lors qu’elle détecte que la température dépôt chimique, ou de l’au moins un substrat ou du porte-substrats, redescend en-dessous de la température critique de croissance, signifiant que le dépôt chimique n’est plus en contact ou à l’intérieur du plasma.In other words, when the at least one monitoring device comprises a temperature measuring device, the growth threshold value corresponds to a critical growth temperature of the chemical deposit, or of the at least one substrate or of the substrate holder if they are manufactured from a temperature-sensitive material, above which the temperature will alter the good growth conditions, or even deteriorate the chemical deposit. Generally, this critical temperature is equal to 1000°C, plus or minus 100°C. In the case where the growth is of long duration, if the plasma, the at least one substrate and the substrate holder are maintained in their position, there is a risk that the chemical deposit will be in contact with the plasma or enter it, resulting in a drastic increase in its temperature. By heat transfer from the chemical deposit, the at least one substrate and the substrate holder will also increase in temperature. Thus, the control unit is configured to detect from the measurements transmitted by the at least one monitoring device whether or not the abrupt temperature rise exceeds the critical growth temperature. If so, it sends the start signal to the microwave generator so that it varies the source frequency. It then transmits the end signal to it to stop the frequency sweep as soon as it detects that the temperature of the chemical deposition, or of the at least one substrate or of the substrate holder, falls below the critical growth temperature, meaning that the chemical deposition is no longer in contact with or inside the plasma.
L’unité de contrôle est également conformée pour contrôler si cette diminution de température ne descend pas en-dessous d’une température minimale de croissance pour laquelle toute température qui lui est inférieure ne permet pas le dépôt chimique. Ainsi, l’unité de contrôle parvient à déterminer si la diminution en température se traduit par un saut du plasma dans une position suffisamment proche du dépôt chimique pour que sa croissance se poursuive, ou au contraire dans une seconde position empêchant de continuer le dépôt. Dans le second cas, l’unité de contrôle est conformée pour envoyer au générateur micro-ondes un signal de commande afin qu’il fasse varier la fréquence source puis un signal d’arrêt lorsqu’elle détecte que la température du dépôt chimique, de l’au moins un substrat ou du porte- substrats est comprise entre la température minimale de croissance et la température critique de croissance, signifiant alors que le plasma est alors positionné à une hauteur adaptée du dépôt chimique pour sa croissance.The control unit is also configured to check whether this temperature decrease does not fall below a minimum growth temperature for which any temperature lower than it does not allow chemical deposition. Thus, the control unit is able to determine whether the temperature decrease results in a jump of the plasma to a position sufficiently close to the chemical deposition for its growth to continue, or on the contrary to a second position preventing the deposition from continuing. In the second case, the control unit is configured to send a control signal to the microwave generator so that it varies the source frequency and then a stop signal when it detects that the temperature of the chemical deposition, of the at least one substrate or of the substrate holder is between the minimum growth temperature and the critical growth temperature, meaning that the plasma is then positioned at a height suitable for the chemical deposition for its growth.
Selon une caractéristique de l’invention, la plage de fréquences des micro-ondes est comprise entre 300 MHz et 10 GHz.According to a characteristic of the invention, the frequency range of the microwaves is between 300 MHz and 10 GHz.
Selon une caractéristique de l’invention, l’au moins un intervalle de fréquences est compris entre 902 MHz et 928 MHz, ou bien entre 2400 MHz et 2500 MHz.According to a characteristic of the invention, the at least one frequency interval is between 902 MHz and 928 MHz, or between 2400 MHz and 2500 MHz.
Généralement, les dépôts chimiques en phase vapeur assisté par un plasma micro-ondes sont réalisés pour une fréquence d’excitation égale à 915 MHz ou bien 2,45 GHz, avec les dimensions géométriques de la cavité résonante adaptée pour produire l’amorçage du plasma à cette fréquence. Avantageusement, l’installation proposée permet de procéder à des dépôts chimiques pour ces deux fréquences. Ainsi, la fréquence initiale pour laquelle le plasma se trouve dans la première position est substantiellement égale à une de ces deux fréquences. Lorsque le plasma s’est déplacé dans la seconde position, l’unité de contrôlé, par l’intermédiaire du générateur micro-ondes, fait varier la fréquence source jusqu’à déterminer la fréquence de correction dans l’au moins un intervalle de fréquences, qui correspond à un intervalle de fréquences autorisées pour l’émission des ondes. Dans le cas où la fréquence initiale est substantiellement égale à 915 MHz, l’au moins un intervalle de fréquence est compris entre 902 MHz et 928 MHz. Si elle est substantiellement égale à 2,45 GHz, alors l’au moins un intervalle de fréquence est compris entre 2,4 GHz et 2,5 GHz.Generally, microwave plasma-assisted chemical vapor depositions are performed for an excitation frequency equal to 915 MHz or 2.45 GHz, with the geometric dimensions of the resonant cavity adapted to produce the plasma initiation at this frequency. Advantageously, the proposed installation makes it possible to perform chemical depositions for these two frequencies. Thus, the initial frequency for which the plasma is in the first position is substantially equal to one of these two frequencies. When the plasma has moved to the second position, the control unit, via the microwave generator, varies the source frequency until determining the correction frequency in the at least one frequency interval, which corresponds to an interval of frequencies authorized for the emission of the waves. In the case where the initial frequency is substantially equal to 915 MHz, the at least one frequency interval is between 902 MHz and 928 MHz. If it is substantially equal to 2.45 GHz, then the at least one frequency interval is between 2.4 GHz and 2.5 GHz.
A noter que la variation de la fréquence, qu’il s’agisse d’une diminution ou d’une augmentation de fréquence, est réalisée progressivement et non abruptement autour de la fréquence initiale dans la mesure où une trop forte variation pourrait ne pas permettre de détecter la fréquence de correction ou entraîner d’autres sauts du plasma, ou bien alors son extinction.Note that the variation of the frequency, whether it is a decrease or an increase in frequency, is carried out progressively and not abruptly around the initial frequency since too strong a variation could not allow the correction frequency to be detected or cause other jumps in the plasma, or even its extinction.
Selon une caractéristique de l’invention, le système de couplage des ondes électromagnétiques comprend une antenne.According to a characteristic of the invention, the electromagnetic wave coupling system comprises an antenna.
Ainsi, l’antenne est utilisée pour propager les ondes électromagnétiques à l’intérieur de la cavité résonante.Thus, the antenna is used to propagate the electromagnetic waves inside the resonant cavity.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la cavité résonante comprend une précavité, ayant une pression supérieure à celle de la chambre à plasma, et interfacée à la chambre à plasma au moyen de l’au moins un diélectrique.According to one embodiment of the invention, the resonant cavity comprises a precavity, having a pressure higher than that of the plasma chamber, and interfaced with the plasma chamber by means of the at least one dielectric.
Avantageusement, la précavité permet l’établissement des ondes électromagnétiques avant qu’elles ne se propagent dans la chambre à plasma.Advantageously, the precavity allows the establishment of electromagnetic waves before they propagate in the plasma chamber.
L’invention se rapporte également à un procédé pour un dépôt chimique en phase vapeur assisté par un plasma micro-ondes, le procédé étant mis en œuvre par une installation conforme à l’installation décrite auparavant, et comprenant au moins : - une étape de surveillance durant laquelle l’au moins un dispositif de surveillance effectue une mesure du paramètre physique dépendant de la position du plasma à l’intérieur de la chambre à plasma ;
- une étape de transmission durant laquelle l’au moins un dispositif de surveillance transmet la mesure du paramètre physique à l’unité de contrôle ;
- une étape de contrôle durant laquelle l’unité de contrôle fait varier la fréquence source en fonction de la mesure du paramètre physique pour contrôler la position du plasma.The invention also relates to a method for microwave plasma-assisted chemical vapor deposition, the method being implemented by an installation conforming to the installation described above, and comprising at least: - a monitoring step during which the at least one monitoring device measures the physical parameter dependent on the position of the plasma inside the plasma chamber;
- a transmission step during which the at least one monitoring device transmits the measurement of the physical parameter to the control unit;
- a control step during which the control unit varies the source frequency according to the measurement of the physical parameter to control the position of the plasma.
Avantageusement, le procédé pour un contrôle de la position du plasma est un procédé automatique, avec l’unité de contrôle qui pilote le générateur micro-ondes pour qu’il fasse varier ou non la fréquence source afin de contrôler la position du plasma dans la cavité résonante en fonction de l’analyse des mesures du paramètre physique qu’elle reçoit de l’au moins un dispositif de surveillance.Advantageously, the method for controlling the position of the plasma is an automatic method, with the control unit which controls the microwave generator so that it varies or not the source frequency in order to control the position of the plasma in the resonant cavity according to the analysis of the measurements of the physical parameter which it receives from the at least one monitoring device.
L’étape de surveillance et l’étape de transmission sont réalisées en continu durant toute la durée du dépôt chimique.The monitoring step and the transmission step are carried out continuously throughout the duration of the chemical deposition.
Selon une caractéristique de l’invention, l’étape de contrôle comprend les étapes suivantes :
- une étape de détection durant laquelle l’unité de contrôle détermine, à la fréquence initiale, un changement de position du plasma depuis une première position vers une seconde position, à partir d’une variation du paramètre physique mesurée par l’au moins un dispositif de surveillance ;
- une étape de balayage se déroulant après l’étape de détection, durant laquelle l’unité de contrôle envoie au générateur micro-ondes un signal de commande afin qu’il fasse varier la fréquence source depuis la fréquence initiale dans l’au moins un intervalle de fréquences;
- une étape de détermination de la fréquence de correction durant laquelle l’unité de contrôle détermine le retour du plasma depuis la seconde position vers sensiblement la première position, puis envoie au générateur micro-ondes un signal d’arrêt afin qu’il cesse de faire varier la fréquence source, la fréquence de correction étant alors désormais considérée comme la fréquence source.According to a characteristic of the invention, the control step comprises the following steps:
- a detection step during which the control unit determines, at the initial frequency, a change in position of the plasma from a first position to a second position, from a variation in the physical parameter measured by the at least one monitoring device;
- a scanning step taking place after the detection step, during which the control unit sends a control signal to the microwave generator so that it varies the source frequency from the initial frequency in the at least one frequency interval;
- a step of determining the correction frequency during which the control unit determines the return of the plasma from the second position to substantially the first position, then sends a stop signal to the microwave generator so that it stops varying the source frequency, the correction frequency then now being considered as the source frequency.
Selon une caractéristique de l’invention, durant l’étape de détection, l’unité de contrôle est conformée pour déterminer le changement de position du plasma lorsque le paramètre physique varie depuis une première valeur vers une seconde valeur.According to a characteristic of the invention, during the detection step, the control unit is configured to determine the change in position of the plasma when the physical parameter varies from a first value to a second value.
Selon une caractéristique de l’invention, durant l’étape de détermination de la fréquence de correction, l’unité de contrôle est conformée pour déterminer le retour du plasma depuis la seconde position vers sensiblement la première position lorsque le paramètre physique varie de la seconde valeur vers sensiblement la première valeur.According to a characteristic of the invention, during the step of determining the correction frequency, the control unit is configured to determine the return of the plasma from the second position to substantially the first position when the physical parameter varies from the second value to substantially the first value.
Selon une caractéristique de l’invention, le procédé comprend une étape de retour à la fréquence initiale qui se déroule après l’étape de détermination de la fréquence de correction, et durant laquelle l’unité de contrôle, après avoir déterminé le retour du plasma à la première position, est conformée pour envoyer un signal de retour au générateur micro-ondes afin qu’il fasse varier la fréquence source depuis la fréquence de correction jusqu’à la fréquence initiale.According to a characteristic of the invention, the method comprises a step of returning to the initial frequency which takes place after the step of determining the correction frequency, and during which the control unit, after having determined the return of the plasma to the first position, is configured to send a return signal to the microwave generator so that it varies the source frequency from the correction frequency to the initial frequency.
Selon une caractéristique de l’invention, le procédé comprend une étape de vérification de stabilité qui se déroule après l’étape de retour à la fréquence initiale, durant laquelle l’unité de contrôle détermine, lorsque la fréquence source est à nouveau égale à la fréquence initiale, si le plasma effectue à nouveau un changement de position depuis la première position vers la seconde position ; le procédé mettant alors à nouveau en œuvre, si le changement de position est déterminé, l’étape de balayage et l’étape de détermination de la fréquence de correction.According to a characteristic of the invention, the method comprises a stability verification step which takes place after the step of returning to the initial frequency, during which the control unit determines, when the source frequency is again equal to the initial frequency, whether the plasma again makes a change of position from the first position to the second position; the method then implementing again, if the change of position is determined, the scanning step and the step of determining the correction frequency.
Selon une caractéristique de l’invention, le procédé comprend :
- une étape de détermination de limite de croissance, durant laquelle l’unité de contrôle est conformée pour déterminer si le paramètre physique mesuré par l’au moins un dispositif de surveillance n’est plus conforme à une valeur de seuil de croissance donnée ;
- une seconde étape de balayage se déroulant après l’étape de détermination de limite de croissance, durant laquelle l’unité de contrôle envoie au générateur micro-ondes un signal de début afin qu’il fasse varier la fréquence source depuis la fréquence initiale dans l’au moins un intervalle de fréquence ;
- une étape de détermination d’une fréquence de croissance, durant laquelle l’unité de contrôle détermine que le paramètre physique redevient conforme à la valeur de seuil de croissance et que le plasma est localisé dans une position de croissance telle que celle-ci soit distante d’une distance de croissance donnée au-dessus de la première position, puis envoie un signal de fin au générateur micro-ondes afin qu’il cesse de faire varier la fréquence source qui est alors égale à la fréquence de croissance établie par ladite unité de contrôle de sorte que ledit paramètre physique est à nouveau conforme à la valeur de seuil de croissance pour cette fréquence de croissance.According to a characteristic of the invention, the method comprises:
- a growth limit determination step, during which the control unit is configured to determine whether the physical parameter measured by the at least one monitoring device no longer complies with a given growth threshold value;
- a second scanning step occurring after the growth limit determination step, during which the control unit sends a start signal to the microwave generator so that it varies the source frequency from the initial frequency in the at least one frequency interval;
- a step of determining a growth frequency, during which the control unit determines that the physical parameter becomes compliant with the growth threshold value again and that the plasma is located in a growth position such that the latter is a given growth distance above the first position, then sends an end signal to the microwave generator so that it stops varying the source frequency which is then equal to the growth frequency established by said control unit so that said physical parameter is again compliant with the growth threshold value for this growth frequency.
Avantageusement, le procédé pour un contrôle /une maîtrise de la croissance du dépôt chimique est un procédé automatique, avec l’unité de contrôle mettant en œuvre successivement et automatiquement l’étape de détermination de limite de croissance, la seconde étape de balayage, et l’étape de détermination d’une nouvelle fréquence de croissance en fonction de la comparaison entre la valeur du paramètre physique qu’elle reçoit de l’au moins un dispositif de surveillance et la valeur de seuil de croissance.Advantageously, the method for controlling/managing the growth of the chemical deposit is an automatic method, with the control unit successively and automatically implementing the step of determining the growth limit, the second scanning step, and the step of determining a new growth frequency as a function of the comparison between the value of the physical parameter that it receives from the at least one monitoring device and the growth threshold value.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, d’un exemple de mise en œuvre non limitatif, faite en référence aux figures annexées dans lesquelles :Other characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description below, of a non-limiting example of implementation, made with reference to the appended figures in which:
[Description détaillée d’un ou plusieurs modes de réalisation de l’invention][Detailed description of one or more embodiments of the invention]
L’invention est mise en œuvre au moyen d’une installation 1 pouvant être conçue selon différents modes de conception. Non limitativement, cinq conceptions différentes de l’installation 1 sont présentées en référence aux
Chacune des cinq installations 1 présentées comprend un générateur micro-ondes 3 à état solide et à fréquence variable conformé pour générer des ondes électromagnétiques à une fréquence source F dans la plage de fréquence des micro-ondes, cela dans un intervalle de fréquence compris, selon deux modes de réalisation de l’invention, entre 902 MHz et 928 MHz, ou bien alors entre 2,4 GHz et 2,5 GHz ; les deux intervalles de fréquence correspondant à un intervalle de fréquences autorisées pour l’émission des ondes électromagnétiques par les normes en Radiofréquence. Ces deux intervalles de fréquences comprennent les deux fréquences d’excitation pour lesquelles sont générés les plasmas 2 et réalisés les dépôts chimiques en phase vapeur assisté par un plasma 2 micro-ondes ; et qui sont respectivement égales à 915 Mhz et 2,45 GHz.Each of the five installations 1 presented comprises a solid-state, variable-frequency microwave generator 3 shaped to generate electromagnetic waves at a source frequency F in the microwave frequency range, this in a frequency interval comprised, according to two embodiments of the invention, between 902 MHz and 928 MHz, or between 2.4 GHz and 2.5 GHz; the two frequency intervals corresponding to an interval of frequencies authorized for the emission of electromagnetic waves by the Radiofrequency standards. These two frequency intervals comprise the two excitation frequencies for which the plasmas 2 are generated and the chemical vapor depositions assisted by a microwave plasma 2 are carried out; and which are respectively equal to 915 MHz and 2.45 GHz.
Un guide micro-ondes 4 est raccordé en sortie du générateur micro-ondes 3 pour guider les ondes électromagnétiques vers l’entrée d’un système de couplage des ondes électromagnétiques 5. Dans un autre mode de conception, le guide micro-ondes 4 est remplacé par un câble coaxial pour guider les ondes électromagnétiques depuis le générateur micro-ondes 3 jusqu’au système de couplage des ondes électromagnétiques 5.A microwave guide 4 is connected at the output of the microwave generator 3 to guide the electromagnetic waves to the input of an electromagnetic wave coupling system 5. In another design mode, the microwave guide 4 is replaced by a coaxial cable to guide the electromagnetic waves from the microwave generator 3 to the electromagnetic wave coupling system 5.
Ce système de couplage des ondes électromagnétiques 5 est conformé pour transférer les ondes électromagnétiques depuis le guide micro-ondes 4 vers une cavité résonante 6 qui intègre une chambre à plasma 7 à l’intérieur de laquelle va être généré un plasma 2 micro-ondes.This electromagnetic wave coupling system 5 is designed to transfer the electromagnetic waves from the microwave guide 4 to a resonant cavity 6 which integrates a plasma chamber 7 inside which a microwave plasma 2 will be generated.
Selon une possibilité, le système de couplage des ondes électromagnétiques 5 comprend :
- une antenne 12 (aussi appelée sonde) propageant/distribuant les ondes électromagnétiques à l’intérieur de la cavité résonante, et/ou
- un court-circuit (non illustré) coulissant dans le plan normal au plan du guide micro-ondes 4 et/ou un autre court-circuit coulissant dans le même plan que le plan du guide micro-ondes mais dans le côté opposé au côté où est connecté le générateur micro-ondes 3 et par où arrivent les ondes électromagnétiques.According to one possibility, the electromagnetic wave coupling system 5 comprises:
- an antenna 12 (also called a probe) propagating/distributing the electromagnetic waves inside the resonant cavity, and/or
- a short circuit (not shown) sliding in the plane normal to the plane of the microwave guide 4 and/or another short circuit sliding in the same plane as the plane of the microwave guide but on the side opposite to the side where the microwave generator 3 is connected and where the electromagnetic waves arrive.
Le système de couplage des ondes électromagnétiques 5 peut former un applicateur coaxial, avec l’antenne 12 qui forme une âme centrale conductrice, entourée d’un blindage externe conducteur présentant une paroi périphérique entourant ladite antenne 12, et avec un milieu de propagation de l’énergie micro-onde situé entre l’antenne 12 et le blindage.The electromagnetic wave coupling system 5 can form a coaxial applicator, with the antenna 12 which forms a central conductive core, surrounded by an external conductive shield having a peripheral wall surrounding said antenna 12, and with a medium for propagating microwave energy located between the antenna 12 and the shield.
En références aux installations 1 des modes de conception présentés des Figures 1 à 5, la cavité résonante 6 connectée à la sortie du système de couplage des ondes électromagnétiques 5 comprend :
- la chambre à plasma 7, à pression réduite (ou dépression) par rapport à la pression atmosphérique, dans laquelle est disposé un porte-substrats 8 sur lequel peut être posé au moins un substrat 81. La chambre à plasma 7 est munie d’une entrée d’un gaz de réaction 70, et d’un système de pompage 71 pour obtenir la pression réduite à l’intérieur de la chambre à plasma 7 (l’entrée du gaz de réaction 70 et le système de pompage 71 sont représentés schématiquement uniquement sur la
- the plasma chamber 7, at reduced pressure (or depression) relative to atmospheric pressure, in which a substrate holder 8 is arranged on which at least one substrate 81 can be placed. The plasma chamber 7 is provided with an inlet for a reaction gas 70, and a pumping system 71 for obtaining the reduced pressure inside the plasma chamber 7 (the inlet for the reaction gas 70 and the pumping system 71 are shown schematically only on the
- au moins un diélectrique 9, transparent aux micro-ondes, séparant la chambre à plasma 7 du système de couplage des ondes électromagnétiques 5 pour une propagation des ondes électromagnétiques à l’intérieur de la chambre à plasma 7 et au travers de l’au moins un diélectrique 9.- at least one dielectric 9, transparent to microwaves, separating the plasma chamber 7 from the electromagnetic wave coupling system 5 for propagation of the electromagnetic waves inside the plasma chamber 7 and through the at least one dielectric 9.
Dans un mode de réalisation de l’invention, l’au moins un diélectrique 9 est une fenêtre en quartz ou dans un autre matériau diélectrique, qui peut être montée ou fixée sur une extrémité libre de l’antenne 12.In one embodiment of the invention, the at least one dielectric 9 is a window made of quartz or another dielectric material, which can be mounted or fixed on a free end of the antenna 12.
Dans les
Dans la
Dans le mode de conception de la
Dans le mode de conception de la
Dans le mode de conception de la
Dans le mode de conception présenté
Dans la suite de la description, les éléments fournis concernent l’installation 1 quel que soit son mode de conception.In the following description, the elements provided concern installation 1 regardless of its design method.
Selon le contexte applicatif, et comme indiqué plus haut, le plasma 2 est généré soit à la fréquence d’excitation (autrement, la fréquence source F) de 915 Mhz, ou à la fréquence d’excitation de 2,45 GHz.Depending on the application context, and as indicated above, plasma 2 is generated either at the excitation frequency (otherwise, the source frequency F) of 915 MHz, or at the excitation frequency of 2.45 GHz.
En référence à la
Dans la suite de la description, la fréquence source F telle que le plasma est dans la position P1 est appelée fréquence initiale Fi. Le plasma 2, s’il effectue un saut, peut se positionner dans une seconde position P2 dans tout le volume de la cavité résonante 6. Dans l’exemple illustratif donnée, la position P2 peut se trouver au plus près du diélectrique 9, ou alors sous le porte-substrat 8, ou bien au niveau des parois latérales internes de la cavité résonante 6, etc.In the remainder of the description, the source frequency F such that the plasma is in position P1 is called the initial frequency Fi. The plasma 2, if it performs a jump, can position itself in a second position P2 throughout the volume of the resonant cavity 6. In the illustrative example given, the position P2 can be located as close as possible to the dielectric 9, or under the substrate holder 8, or at the level of the internal side walls of the resonant cavity 6, etc.
L’invention est ensuite remarquable en ce qu’elle met en œuvre un procédé 100, illustré
Dans le contexte applicatif où la fréquence initiale Fi est égale à 915 Mhz (respectivement 2,45 GHz), la fréquence de correction Fc est recherchée dans l’intervalle de fréquence compris entre 902 MHz et 928 MHz (respectivement entre 2,4 GHz et 2,5 GHz).In the application context where the initial frequency Fi is equal to 915 MHz (respectively 2.45 GHz), the correction frequency Fc is sought in the frequency interval between 902 MHz and 928 MHz (respectively between 2.4 GHz and 2.5 GHz).
A noter que la fréquence source F pouvant prendre différentes valeurs de fréquence avant que soit identifiée et atteinte la fréquence de correction Fc depuis la fréquence initiale Fi, le plasma 2 peut éventuellement occuper, entre la seconde position P2 et son retour à la première position P1 ou à la troisième position P3, différentes positions intermédiaires dans la chambre à plasma 7, dites positions parasites.Note that since the source frequency F can take different frequency values before the correction frequency Fc is identified and reached from the initial frequency Fi, the plasma 2 can possibly occupy, between the second position P2 and its return to the first position P1 or to the third position P3, different intermediate positions in the plasma chamber 7, called parasitic positions.
Le pilotage du générateur micro-ondes 3 pour la variation de la fréquence source F en cas de changement de position du plasma 2 est assuré par une unité de contrôle 11 raccordée physiquement et/ou en communication avec le générateur micro-ondes 3 ; cette unité de contrôle 11 pouvant comprendre un processeur et/ou un contrôleur et/ou une carte électronique, ainsi qu’au moins une mémoire dans laquelle est chargée un programme permettant la mise en œuvre du procédé.The control of the microwave generator 3 for the variation of the source frequency F in the event of a change in the position of the plasma 2 is ensured by a control unit 11 physically connected and/or in communication with the microwave generator 3; this control unit 11 may comprise a processor and/or a controller and/or an electronic card, as well as at least one memory in which a program is loaded allowing the implementation of the method.
L’unité de contrôle 11 détermine durant une étape de détection Q1 si le plasma 2 change ou non de position dans la chambre à plasma 7 en fonction de la variation de la valeur d’un paramètre physique Phy représentatif de la position du plasma 2.The control unit 11 determines during a detection step Q1 whether or not the plasma 2 changes position in the plasma chamber 7 as a function of the variation in the value of a physical parameter Phy representative of the position of the plasma 2.
Autrement dit, en référence à la
Si l’unité de contrôle 11 détermine un saut du plasma 2 à la fréquence initiale Fi, alors est mise en œuvre l’étape de contrôle S3 qui comprend :
- une étape de balayage S4 durant laquelle l’unité de contrôle 11 pilote le générateur micro-ondes 3 en lui envoyant un signal de commande afin qu’il fasse varier la fréquence source F la fréquence initiale Fi dans l’intervalle de fréquence considéré pour le fonctionnement de l’invention (c’est-à-dire, entre 902 MHz et 928 MHz, ou entre 2,4 GHz et 2,5 GHz), et
- une étape de détermination S5 de la fréquence de correction Fc, au cours de laquelle l’unité de contrôle 11 détermine que le plasma 2 est revenu dans sa première position P1 ou dans une troisième position P3 sensiblement proche de la première position P1 lorsqu’elle détecte que la valeur du paramètre physique Phy redevient sensiblement égale à val1. Suite à cette détection, elle envoie un signal d’arrêt au générateur micro-onde 3 pour qu’il stoppe le balayage en fréquence ; la fréquence source sur laquelle le générateur micro-ondes s’étant arrêté correspondant à la fréquence de correction Fc.If the control unit 11 determines a jump of the plasma 2 to the initial frequency Fi, then the control step S3 is implemented which comprises:
- a scanning step S4 during which the control unit 11 controls the microwave generator 3 by sending it a control signal so that it varies the source frequency F and the initial frequency Fi in the frequency interval considered for the operation of the invention (i.e., between 902 MHz and 928 MHz, or between 2.4 GHz and 2.5 GHz), and
- a step S5 of determining the correction frequency Fc, during which the control unit 11 determines that the plasma 2 has returned to its first position P1 or to a third position P3 substantially close to the first position P1 when it detects that the value of the physical parameter Phy becomes substantially equal to val1 again. Following this detection, it sends a stop signal to the microwave generator 3 so that it stops the frequency sweep; the source frequency on which the microwave generator having stopped corresponds to the correction frequency Fc.
A noter que la variation de la fréquence source F, qu’il s’agisse d’une diminution ou d’une augmentation de fréquence, est réalisée progressivement et non abruptement autour de la fréquence initiale Fi dans la mesure où une trop forte variation pourrait ne pas permettre de détecter la fréquence de correction Fc ; ou bien provoquer d’autres sauts du plasma 2, voire son extinction.Note that the variation of the source frequency F, whether it is a decrease or an increase in frequency, is carried out progressively and not abruptly around the initial frequency Fi since too strong a variation could not allow the correction frequency Fc to be detected; or cause other jumps of the plasma 2, or even its extinction.
Les valeurs que prend le paramètre physique Phy sont mesurées, durant une étape de surveillance S1, et transmises, durant une étape de transmission S2, en continu à l’unité de contrôle 11 par un dispositif de surveillance 10, qui est donc raccordé physiquement et/ou en communication avec celle-ci, et qui peut être en partie contenu à l’intérieur de la cavité résonante 6 et/ou de la chambre à plasma 7 pour procéder aux mesures.The values taken by the physical parameter Phy are measured, during a monitoring step S1, and transmitted, during a transmission step S2, continuously to the control unit 11 by a monitoring device 10, which is therefore physically connected and/or in communication with the latter, and which can be partly contained inside the resonant cavity 6 and/or the plasma chamber 7 to carry out the measurements.
Dans une première variante de réalisation de l’invention, le dispositif de surveillance 10 comprend un détecteur de luminosité comprenant une fibre optique en direction d’un point dans la chambre à plasma 7, plus précisément en direction de la première position P1 située à une distance prédéterminée au-dessus du porte-substrat 8. Le dispositif de surveillance 10 transmet comme paramètre physique Phy à l’unité de contrôle 11 une intensité lumineuse représentative de la luminosité à la première position P1. Selon que le plasma 2 soit positionné ou non dans la première position P1, l’intensité de luminosité mesurée est différente. Ainsi, suivant les valeurs/variations d’intensité de luminosité relevées, l’unité de contrôle 11 parvient à déterminer : si à la fréquence initiale Fi, le plasma 2 a sauté depuis la première position P1 jusqu’à atteindre une seconde position P2 ; et si lors du pilotage du générateur micro-ondes 3 pour la variation de la fréquence source F suite au saut du plasma 2, le plasma a sauté de la seconde position P2 pour revenir dans la première position P1 ou atteindre une troisième position P3 sensiblement proche de la première position P1.In a first embodiment of the invention, the monitoring device 10 comprises a brightness detector comprising an optical fiber in the direction of a point in the plasma chamber 7, more precisely in the direction of the first position P1 located at a predetermined distance above the substrate holder 8. The monitoring device 10 transmits as a physical parameter Phy to the control unit 11 a light intensity representative of the brightness at the first position P1. Depending on whether or not the plasma 2 is positioned in the first position P1, the measured brightness intensity is different. Thus, depending on the values/variations in brightness intensity recorded, the control unit 11 is able to determine: whether at the initial frequency Fi, the plasma 2 has jumped from the first position P1 to reach a second position P2; and if when controlling the microwave generator 3 for the variation of the source frequency F following the jump of the plasma 2, the plasma has jumped from the second position P2 to return to the first position P1 or reach a third position P3 substantially close to the first position P1.
Dans une seconde variante de réalisation de l’invention, le dispositif de surveillance 10 comprend un dispositif de mesure de puissance micro-ondes, et transmet comme paramètre physique Phy à l’unité de contrôle 11 une puissance réfléchie Pr par la cavité résonante 6. Le saut du plasma 2 de la première position P1 à une seconde position P2 se traduit par une augmentation plus ou moins significative de la puissance réfléchie Pr, la cavité résonante 6 étant, avant le saut du plasma 2, adaptée. Le retour du plasma 2 à la première position P1, ou dans une troisième position P3 sensiblement proche de la première position P1, à la fréquence de correction Fc se traduit dans la grande majorité des cas par une diminution de la puissance réfléchie Pr, la cavité résonante 6 étant à nouveau adaptée. Ainsi, l’unité de contrôle 11 commande le générateur micro-onde 3 et lui fait initier ou stopper le balayage en fréquence selon qu’elle détecte une augmentation ou une diminution de la puissance réfléchie Pr par la cavité résonante 6.In a second embodiment of the invention, the monitoring device 10 comprises a microwave power measuring device, and transmits as a physical parameter Phy to the control unit 11 a power reflected Pr by the resonant cavity 6. The jump of the plasma 2 from the first position P1 to a second position P2 results in a more or less significant increase in the reflected power Pr, the resonant cavity 6 being, before the jump of the plasma 2, adapted. The return of the plasma 2 to the first position P1, or to a third position P3 substantially close to the first position P1, at the correction frequency Fc results in the vast majority of cases in a decrease in the reflected power Pr, the resonant cavity 6 being adapted again. Thus, the control unit 11 controls the microwave generator 3 and causes it to initiate or stop the frequency sweep depending on whether it detects an increase or a decrease in the reflected power Pr by the resonant cavity 6.
Dans une troisième variante de réalisation, le dispositif de surveillance 10 comprend un dispositif conformé pour mesurer une température pouvant correspondre à la température cible Tm de la couche de matière/du dépôt chimique, ou d’un substrat 81, ou du porte-substrats 8, qu’il transmet comme paramètre physique Phy à l’unité de contrôle 11. Lorsque le plasma 2 est, dans sa première position P1, proche du dépôt chimique (par exemple, à 1 mm au-dessus de lui) en vue de le faire croitre, le dépôt chimique est à une certaine température cible Tm. Lorsque le plasma 2 saute pour se positionner dans la seconde position P2, la température cible Tm du dépôt chimique diminue. Il est également envisageable qu’une diminution de la température cible Tm puisse être mesurée au niveau du substrat 81 ou du porte-substrats 8 s’ils ne sont pas fabriqués avec un matériau sensible à la température. L’unité de contrôle 11 envoie ainsi le signal de commande au générateur micro-ondes 3 pour une variation de la fréquence source F lorsqu’elle détecte une diminution de température cible Tm à partir des mesures transmises par le dispositif de surveillance 10. Inversement, elle envoie le signal d’arrêt au générateur micro-ondes 3 qu’il stoppe le balayage en fréquence lorsqu’elle détecte une élévation de la température cible Tm au niveau du dépôt chimique, ou de l’au moins un substrat 81, ou du porte-substrats 8, signifiant que le plasma 2 a sauté depuis la seconde position P2 pour atteindre la première position P1 ou une troisième position P3 suffisamment proche.In a third embodiment, the monitoring device 10 comprises a device shaped to measure a temperature that can correspond to the target temperature Tm of the material layer/chemical deposit, or of a substrate 81, or of the substrate holder 8, which it transmits as a physical parameter Phy to the control unit 11. When the plasma 2 is, in its first position P1, close to the chemical deposit (for example, 1 mm above it) with a view to growing it, the chemical deposit is at a certain target temperature Tm. When the plasma 2 jumps to position itself in the second position P2, the target temperature Tm of the chemical deposit decreases. It is also conceivable that a decrease in the target temperature Tm can be measured at the substrate 81 or the substrate holder 8 if they are not manufactured with a temperature-sensitive material. The control unit 11 thus sends the control signal to the microwave generator 3 for a variation of the source frequency F when it detects a decrease in the target temperature Tm from the measurements transmitted by the monitoring device 10. Conversely, it sends the stop signal to the microwave generator 3 that it stops the frequency sweep when it detects an increase in the target temperature Tm at the chemical deposition, or at least one substrate 81, or the substrate holder 8, signifying that the plasma 2 has jumped from the second position P2 to reach the first position P1 or a third position P3 sufficiently close.
En référence aux Figures 7 à 18, le phénomène de saut de plasma 2 dans une cavité résonante 6 est illustré aux moyens de simulations réalisées sous un logiciel de conception/simulation, à partir d’une modélisation tridimensionnelle d’une cavité résonante 6 d’un réacteur plasma. L’effet de la variation de la fréquence source F sur la résonance dans la cavité résonante 6 est également illustré.With reference to Figures 7 to 18, the plasma jump phenomenon 2 in a resonant cavity 6 is illustrated by means of simulations carried out under design/simulation software, from a three-dimensional modeling of a resonant cavity 6 of a plasma reactor. The effect of the variation of the source frequency F on the resonance in the resonant cavity 6 is also illustrated.
En référence à la
- une chambre à plasma 7 maintenue sous vide pour la génération du plasma 2 et maintenir un volume réactionnel étanche aux impuretés ;
- un porte-substrat 8 ;
- une précavité 13 à une pression supérieure à la chambre à plasma 7 pour l’établissement des ondes électromagnétiques avant leur arrivée dans la chambre à plasma 7 ;
- un diélectrique 9 (une fenêtre en quartz) séparant la précavité 13 de la chambre à plasma 7 ;
- un système de couplage des ondes électromagnétiques 5 comprenant une antenne 12 pour acheminer les ondes électromagnétiques dans la précavité 13.In reference to the
- a plasma chamber 7 maintained under vacuum for the generation of plasma 2 and maintaining a reaction volume sealed against impurities;
- a substrate holder 8;
- a precavity 13 at a pressure higher than the plasma chamber 7 for establishing the electromagnetic waves before their arrival in the plasma chamber 7;
- a dielectric 9 (a quartz window) separating the precavity 13 from the plasma chamber 7;
- an electromagnetic wave coupling system 5 comprising an antenna 12 for routing the electromagnetic waves into the precavity 13.
Le plasma 2 est considéré comme étant une charge fictive possédant des propriétés diélectriques (permittivité, pertes) modélisées.Plasma 2 is considered to be a fictitious charge with modeled dielectric properties (permittivity, losses).
Trois configurations sont considérées :
- la première configuration, illustrée dans les Figures 8 à 10, correspond au démarrage de l’installation 1 avant qu’un plasma 2 ne soit généré dans la chambre à plasma 7 ;
- la seconde configuration, illustrée dans les Figures 11 à 14, correspond au contexte applicatif pour lequel le plasma 2 est situé dans la première position P1, à 1 mm au-dessus du porte-substrat 8 ; et
- la troisième configuration, illustrée dans les Figures 15 à 18, correspond au contexte applicatif dans lequel le plasma 2 a effectué un saut pour se positionner dans la seconde position P2 qui est ici une position dans laquelle le plasma 2 est quasiment collé ou plaqué sous le diélectrique 9 ; avec le diélectrique 9 positionné à une distance de 120 mm au-dessus du porte-substrat 8, et le plasma 2 ayant environ une épaisseur de 10 mm.Three configurations are considered:
- the first configuration, illustrated in Figures 8 to 10, corresponds to the start-up of the installation 1 before a plasma 2 is generated in the plasma chamber 7;
- the second configuration, illustrated in Figures 11 to 14, corresponds to the application context for which the plasma 2 is located in the first position P1, 1 mm above the substrate holder 8; and
- the third configuration, illustrated in Figures 15 to 18, corresponds to the application context in which the plasma 2 has made a jump to position itself in the second position P2 which is here a position in which the plasma 2 is almost stuck or pressed under the dielectric 9; with the dielectric 9 positioned at a distance of 120 mm above the substrate holder 8, and the plasma 2 having a thickness of approximately 10 mm.
Pour chacune des configurations (
- est tracé, respectivement dans les
- est illustré, respectivement dans les
- is traced, respectively in the
- is illustrated, respectively in the
Pour la seconde et la troisième configuration est également illustrée, respectivement dans les Figures 13 et 17, l’évolution de la puissance réfléchie Pr dans la cavité résonante 6 pour différentes valeurs de fréquence source F comprise entre 2,4 GHz et 2,5 GHz.For the second and third configuration, the evolution of the reflected power Pr in the resonant cavity 6 for different values of source frequency F between 2.4 GHz and 2.5 GHz is also illustrated, respectively in Figures 13 and 17.
Dans la première configuration, avant l’allumage du plasma 2, la variation de la fréquence source F entraine un déplacement des maximums de champ dans la cavité (
Dans la seconde configuration, la répartition du champ électrique dans la cavité résonante 6 varie peu en fonction de la fréquence (
En référence à la
Dans la troisième configuration, lorsque le plasma 2 est situé sous le diélectrique 9, la variation de fréquence source F, comme illustré sur la
A noter que le rapport R des intensités E1 et E2 des champs électriques à la fréquence source F de 2,45 GHz passe d’environ 2,15 à 17 lorsque le plasma passe de sa position initiale / de la première position P1 (illustrée par la seconde configuration) à sa seconde position P2 ; signifiant qu’il est possible que le plasma 2 puisse se repositionner dans une autre position. D’une manière générale, la probabilité que le plasma 2 saute de la première position P1 vers la seconde position P2 est plus élevée que la probabilité de saut de la seconde position P2 vers la première position P1, notamment lorsque le plasma se positionne comme ici au plus près de l’arrivée des ondes électromagnétiques. Cependant, dans l’exemple illustré, la différence entre les rapports R des champs électriques est telle (le rapport R à F = 2,473 GHz est 50 fois supérieur à celui pour la fréquence F = 2,45 GHz) que la probabilité de saut de seconde position P2 à la première position P1 est élevée.Note that the ratio R of the intensities E1 and E2 of the electric fields at the source frequency F of 2.45 GHz increases from approximately 2.15 to 17 when the plasma moves from its initial position / first position P1 (illustrated by the second configuration) to its second position P2; meaning that it is possible that plasma 2 can reposition itself in another position. Generally speaking, the probability that plasma 2 jumps from the first position P1 to the second position P2 is higher than the probability of jumping from the second position P2 to the first position P1, especially when the plasma positions itself as here as close as possible to the arrival of the electromagnetic waves. However, in the example illustrated, the difference between the ratios R of the electric fields is such (the ratio R at F = 2.473 GHz is 50 times higher than that for the frequency F = 2.45 GHz) that the probability of jumping from the second position P2 to the first position P1 is high.
La modélisation tridimensionnelle de la cavité résonante 6 montre ainsi que le champ électrique est particulièrement sensible à la fréquence source F lorsque le plasma 2 est dans une seconde position P2, et qu’une variation de fréquence peut conduire, suite aux forts changements du rapport R du champ électrique au niveau du porte-substrat 8 sur le champ électrique dans le plasma 2 dans sa deuxième position P2, à un repositionnement du plasma au niveau du porte-substrat 8 (soit dans sa première position P1).The three-dimensional modeling of the resonant cavity 6 thus shows that the electric field is particularly sensitive to the source frequency F when the plasma 2 is in a second position P2, and that a frequency variation can lead, following the strong changes in the ratio R of the electric field at the substrate holder 8 to the electric field in the plasma 2 in its second position P2, to a repositioning of the plasma at the substrate holder 8 (i.e. in its first position P1).
En référence à la
Optionnellement, en référence à la
Ce retour à la fréquence initiale Fi peut être mis en œuvre dans le cas où, comparativement à la fréquence initiale Fi, le plasma 2 serait moins stable à la fréquence de correction Fc à la première position P1 ou dans la troisième position P3 proche.This return to the initial frequency Fi can be implemented in the case where, compared to the initial frequency Fi, the plasma 2 would be less stable at the correction frequency Fc at the first position P1 or in the third position P3 nearby.
Suite à l’étape de retour S6 à la fréquence initiale Fi, l’unité de contrôle commande est conformée, durant une étape de vérification de stabilité Q3, pour vérifier si le plasma 2, suite à ce retour à la fréquence initiale Fi, effectue à nouveau un saut ou non depuis la première position P1 (ou la troisième position P3 proche) vers une seconde position P2 (qui peut correspondre à la même seconde position P2 que précédemment, ou à une autre position dans la cavité résonante 6 ou la chambre à plasma 7).Following the return step S6 to the initial frequency Fi, the control unit is configured, during a stability verification step Q3, to check whether the plasma 2, following this return to the initial frequency Fi, again makes a jump or not from the first position P1 (or the third position P3 close by) to a second position P2 (which may correspond to the same second position P2 as previously, or to another position in the resonant cavity 6 or the plasma chamber 7).
Si aucun saut est détecté, alors la fréquence F reste à la fréquence initiale Fi. Si au contraire un nouveau saut est détecté par l’unité de contrôle 11, l’étape de balayage S4 et l’étape de détermination S5 de la fréquence de correction Fc sont à nouveau mises en œuvre.If no jump is detected, then the frequency F remains at the initial frequency Fi. If, on the contrary, a new jump is detected by the control unit 11, the scanning step S4 and the step S5 of determining the correction frequency Fc are implemented again.
En revanche, une fois l’étape de détermination S5 de la fréquence de correction réalisée, la fréquence source F reste à la fréquence de correction Fc, étant donné qu’un retour à la fréquence initiale Fi a précédemment provoqué un saut du plasma 2.On the other hand, once the step S5 of determining the correction frequency has been carried out, the source frequency F remains at the correction frequency Fc, given that a return to the initial frequency Fi has previously caused a jump in plasma 2.
C’est pourquoi le procédé met en œuvre, dans le mode de réalisation présenté, suite à l’étape de détermination S5 de la fréquence de correction Fc, une étape de vérification d’ajustement Q2 durant laquelle l’unité de contrôle vérifie si elle a ou non déjà piloté le générateur micro-ondes pour un retour ou non à la fréquence initiale Fi. Si c’est le cas, la fréquence source F reste à la valeur de la fréquence de correction Fc. Si non, l’étape de retour S6 à la fréquence initiale Fi est réalisée.This is why the method implements, in the embodiment presented, following the step S5 of determining the correction frequency Fc, an adjustment verification step Q2 during which the control unit checks whether or not it has already controlled the microwave generator for a return or not to the initial frequency Fi. If this is the case, the source frequency F remains at the value of the correction frequency Fc. If not, the step S6 of returning to the initial frequency Fi is carried out.
Une seconde application de l’installation 1 est de permettre de contrôler la position du plasma 2 pour un dépôt chimique de couche de matière efficient sur les substrats 81. Comme précédemment indiqué, le plasma 2 est positionné initialement dans une première position P1 suffisamment proche des substrats et/ou du porte substrat 8. Toutefois, au fur et à mesure du dépôt chimique, l’épaisseur de la couche de matière croît. Aussi, pour un dépôt chimique de longue durée, il est possible que l’épaisseur de couche de matière entre en contact avec le plasma 2 ou pénètre partiellement à l’intérieur, modifiant les conditions du dépôt chimique et, par répercussion, altérant les propriétés de la couche de matière.A second application of the installation 1 is to allow the position of the plasma 2 to be controlled for efficient chemical deposition of a material layer on the substrates 81. As previously indicated, the plasma 2 is initially positioned in a first position P1 sufficiently close to the substrates and/or the substrate holder 8. However, as the chemical deposition progresses, the thickness of the material layer increases. Also, for long-term chemical deposition, it is possible for the thickness of the material layer to come into contact with the plasma 2 or partially penetrate inside, modifying the conditions of the chemical deposition and, as a result, altering the properties of the material layer.
Ainsi, durant une étape de détermination de limite de croissance Q4, l’unité de contrôle 11 détecte si à la fréquence initiale Fi, la valeur du paramètre physique Phy relevée par le dispositif de surveillance 10 est également en conformité avec une valeur de seuil de croissance représentative d’une condition favorable de dépôt, et qui est prédéterminée.Thus, during a growth limit determination step Q4, the control unit 11 detects whether at the initial frequency Fi, the value of the physical parameter Phy recorded by the monitoring device 10 is also in conformity with a growth threshold value representative of a favorable deposition condition, and which is predetermined.
Dans le cas où la valeur du paramètre physique Phy n’est plus en conformité avec la valeur de seuil de croissance, c’est-à-dire que la condition favorable de dépôt n’est plus rencontrée (avec l’épaisseur de couche de matière en interaction avec le plasma 2), l’unité de contrôle 11 initie une seconde étape de balayage durant laquelle elle envoie un signal de début au générateur micro-ondes 3 afin qu’il procède à un balayage en fréquence depuis la fréquence initiale Fi. Pour rappel, si la fréquence initiale Fi est égale à 915 Mhz (respectivement 2,45 GHz), le balayage en fréquence est opéré entre 902 MHz et 928 MHz (respectivement entre 2,4 GHz et 2,5 GHz).In the case where the value of the physical parameter Phy is no longer in conformity with the growth threshold value, that is to say that the favorable deposition condition is no longer encountered (with the thickness of the material layer in interaction with the plasma 2), the control unit 11 initiates a second scanning step during which it sends a start signal to the microwave generator 3 so that it carries out a frequency scan from the initial frequency Fi. As a reminder, if the initial frequency Fi is equal to 915 MHz (respectively 2.45 GHz), the frequency scan is carried out between 902 MHz and 928 MHz (respectively between 2.4 GHz and 2.5 GHz).
Le balayage en fréquence a ici pour but d’identifier une fréquence source F telle que le plasma 2 effectue un saut et se repositionne dans une position suffisant distante des substrats 81 et/ou du porte-substrats 8 pour que le dépôt de la couche de matière soit à nouveau efficient. Comme expliqué antérieurement, l’avantage d’un tel principe de fonctionnement est de ne plus devoir employer pour le dépôt de la couche de matière un porte-substrat 8 amovible, et de s’affranchir de ses inconvénients ; par exemple : une translation verticale limitée du porte-substrats 8 pouvant éventuellement induire un changement dans la résonance de la cavité résonante 6 et produire un saut du plasma 2 non souhaité).The frequency sweep here aims to identify a source frequency F such that the plasma 2 performs a jump and repositions itself in a position sufficiently distant from the substrates 81 and/or the substrate holder 8 so that the deposition of the material layer is efficient again. As explained previously, the advantage of such an operating principle is to no longer have to use a removable substrate holder 8 for the deposition of the material layer, and to overcome its drawbacks; for example: a limited vertical translation of the substrate holder 8 may possibly induce a change in the resonance of the resonant cavity 6 and produce an undesired jump of the plasma 2).
Suite à la seconde étape de balayage S7, l’unité de contrôle 11, au cours d’une étape de détermination S8 d’une fréquence de croissance Fg, détecte la valeur du paramètre physique Phy redevient conforme à la valeur de seuil de croissance. Elle envoie alors un signal de fin au générateur micro-ondes 3 pour qu’il stoppe la variation en fréquence. La fréquence source F est alors égale à une fréquence de croissance Fg pour laquelle le dépôt de couche de matière sure les substrats 81 se poursuit.Following the second scanning step S7, the control unit 11, during a step S8 of determining a growth frequency Fg, detects the value of the physical parameter Phy becomes consistent with the growth threshold value again. It then sends an end signal to the microwave generator 3 so that it stops the frequency variation. The source frequency F is then equal to a growth frequency Fg for which the deposition of the layer of material on the substrates 81 continues.
En lien avec la description de l’ensemble des étapes permettant le contrôle de la position du plasma 2 lorsqu’il effectue un saut non souhaité, la fréquence de croissance Fg peut être vue comme une nouvelle fréquence initiale Fi, alors que la position dans laquelle se trouve le plasma 2 à cette fréquence comme une nouvelle première position P1.In connection with the description of the set of steps allowing the control of the position of plasma 2 when it makes an unwanted jump, the growth frequency Fg can be seen as a new initial frequency Fi, while the position in which plasma 2 is located at this frequency as a new first position P1.
Lorsque la croissance est de longue durée, le contact entre le dépôt chimique et le plasma 2 se traduit par une élévation drastique de la température cible Tm. Par transfert de chaleur en provenance du dépôt chimique, les substrats 81 et le porte-substrats 8 vont également augmenter en température s’ils sont sensibles à celle-ci.When the growth is of long duration, the contact between the chemical deposit and the plasma 2 results in a drastic increase in the target temperature Tm. By heat transfer from the chemical deposit, the substrates 81 and the substrate holder 8 will also increase in temperature if they are sensitive to it.
Lorsque la température cible Tm dépasse une température critique Tcrit de croissance, qui est généralement de l’ordre de 1000°C, les conditions de croissance du dépôt de couche de matière sont altérées. Dans le pire cas, une dégradation/détérioration des propriétés du dépôt chimique sont observées.When the target temperature Tm exceeds a critical growth temperature Tcrit, which is generally of the order of 1000°C, the growth conditions of the material layer deposition are altered. In the worst case, a degradation/deterioration of the properties of the chemical deposit is observed.
Ainsi, lorsque le paramètre physique Phy mesuré par le dispositif de surveillance correspond à la température cible Tm de la couche de matière, ou d’un substrat 81, ou du porte-substrats 8, l’unité de contrôle 11 est conformée pour détecter durant l’étape de détermination de limite de croissance Q4, à partir des mesures en température transmises par le dispositif de surveillance 10 lors de l’étape de transmission S2, si la température cible Tm mesurée dépasse ou non la température critique de croissance Tcrit (qui correspond donc dans ce mode de réalisation à la valeur de seuil de croissance). Si c’est le cas, la seconde étape de balayage S7 et l’étape de détermination S8 de la fréquence de croissance Fg sont mises en œuvre. Durant l‘étape de détermination S8, l’unité de contrôle détermine que la fréquence source F correspond à la fréquence de croissance Fg lorsque :
- la température cible Tm mesurée par le dispositif de surveillance 10 redescend en dessous de la température critique de croissance Tcrit, mais également
- que la température cible Tm mesurée ne descend pas en-dessous d’une température minimale de croissance (Tmin) pour laquelle toute température cible Tm qui lui est inférieure ne permet pas le dépôt chimique.Thus, when the physical parameter Phy measured by the monitoring device corresponds to the target temperature Tm of the material layer, or of a substrate 81, or of the substrate holder 8, the control unit 11 is configured to detect during the growth limit determination step Q4, from the temperature measurements transmitted by the monitoring device 10 during the transmission step S2, whether or not the measured target temperature Tm exceeds the critical growth temperature Tcrit (which therefore corresponds in this embodiment to the growth threshold value). If this is the case, the second scanning step S7 and the step S8 of determining the growth frequency Fg are implemented. During the determination step S8, the control unit determines that the source frequency F corresponds to the growth frequency Fg when:
- the target temperature Tm measured by the monitoring device 10 falls below the critical growth temperature Tcrit, but also
- that the measured target temperature Tm does not fall below a minimum growth temperature (Tmin) for which any target temperature Tm below it does not allow chemical deposition.
En d’autres termes, l’unité de contrôle 11 détecte que la fréquence de croissance Fg est atteinte lorsque la température cible Tm mesurée est comprise entre la température critique de croissance Tcrit et la température minimale de croissance (Tmin). Elle parvient aussi à déterminer si la diminution en température cible Tm se traduit par un saut du plasma 2 :
- dans une position suffisamment proche du dépôt chimique pour que le dépôt chimique se poursuive efficacement (soit une température cible Tm mesurée au-dessus de la température minimale de croissance Tmin), ou au contraire
- dans une seconde position empêchant la poursuite du dépôt (soit une température cible Tm mesurée en-dessous de la température minimale de croissance Tmin).In other words, the control unit 11 detects that the growth frequency Fg is reached when the measured target temperature Tm is between the critical growth temperature Tcrit and the minimum growth temperature (Tmin). It also manages to determine whether the decrease in target temperature Tm results in a jump in plasma 2:
- in a position sufficiently close to the chemical deposition for the chemical deposition to continue efficiently (i.e. a target temperature Tm measured above the minimum growth temperature Tmin), or on the contrary
- in a second position preventing further deposition (i.e. a target temperature Tm measured below the minimum growth temperature Tmin).
Dans le second cas, l’unité de contrôle 11 est conformée pour piloter le générateur micro-ondes 3 afin qu’il fasse varier la fréquence source F, qui correspond alors à une fréquence intermédiaire Fx, jusqu’à atteindre une nouvelle fréquence pour laquelle la température cible Tm mesurée redevient supérieure à la température minimale de croissance Tmin tout en demeurant inférieure à la température critique de croissance Tcrit, signifiant alors que le plasma 2 est positionné à une hauteur adaptée du dépôt chimique pour sa croissance. Cette nouvelle fréquence est alors considérée comme étant la fréquence de croissance Fg.In the second case, the control unit 11 is configured to control the microwave generator 3 so that it varies the source frequency F, which then corresponds to an intermediate frequency Fx, until reaching a new frequency for which the measured target temperature Tm becomes higher than the minimum growth temperature Tmin while remaining lower than the critical growth temperature Tcrit, meaning that the plasma 2 is positioned at a suitable height of the chemical deposition for its growth. This new frequency is then considered to be the growth frequency Fg.
Claims (26)
- un générateur micro-ondes (3) générant des ondes électromagnétiques à une fréquence source (F) donnée comprise dans au moins un intervalle de fréquences d’une plage de fréquences des micro-ondes,
- un système de couplage des ondes électromagnétiques (5) raccordé au générateur micro-ondes (3), et qui est conformé pour transférer les ondes électromagnétiques à une cavité résonante (6),
laquelle cavité résonnante (6) comprenant au moins :
- une chambre à plasma (7) dans laquelle est disposé un porte-substrats (8) sur lequel peut être posé au moins un substrat (81), ladite chambre à plasma (7) étant munie d’une entrée d’un gaz de réaction, et d’un système de pompage (71) pour établir une pression réduite à l’intérieur de la chambre à plasma (7),
- au moins un diélectrique (9), transparent aux micro-ondes, séparant la chambre à plasma (7) du système de couplage des ondes électromagnétiques (5) pour une propagation des ondes électromagnétiques à l’intérieur de la chambre à plasma (7) et au travers dudit diélectrique (9),
l’installation (1) étant caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un dispositif de surveillance (10) pour mesurer un paramètre physique (Phy) dépendant d’une position du plasma (2) à l’intérieur de la chambre à plasma (7), en ce que le générateur micro-ondes (3) est un générateur à état solide et à fréquence variable, et en ce qu’elle comprend une unité de contrôle (11) raccordée à l’au moins un dispositif de surveillance (10) et audit générateur micro-ondes (3) pour faire varier la fréquence source (F) en fonction d’une mesure du paramètre physique (Phy) pour contrôler la position du plasma (2).Installation (1) for chemical vapor deposition assisted by a microwave plasma (2), the installation (1) comprising:
- a microwave generator (3) generating electromagnetic waves at a given source frequency (F) included in at least one frequency interval of a microwave frequency range,
- an electromagnetic wave coupling system (5) connected to the microwave generator (3), and which is configured to transfer the electromagnetic waves to a resonant cavity (6),
which resonant cavity (6) comprises at least:
- a plasma chamber (7) in which is arranged a substrate holder (8) on which at least one substrate (81) can be placed, said plasma chamber (7) being provided with an inlet for a reaction gas, and with a pumping system (71) for establishing a reduced pressure inside the plasma chamber (7),
- at least one dielectric (9), transparent to microwaves, separating the plasma chamber (7) from the electromagnetic wave coupling system (5) for propagation of the electromagnetic waves inside the plasma chamber (7) and through said dielectric (9),
the installation (1) being characterized in that it comprises at least one monitoring device (10) for measuring a physical parameter (Phy) dependent on a position of the plasma (2) inside the plasma chamber (7), in that the microwave generator (3) is a solid-state and variable-frequency generator, and in that it comprises a control unit (11) connected to the at least one monitoring device (10) and to said microwave generator (3) for varying the source frequency (F) as a function of a measurement of the physical parameter (Phy) for controlling the position of the plasma (2).
- suite à une détection du changement de position du plasma (2), est conformée pour envoyer un signal de commande au générateur micro-ondes (3) lequel, à réception dudit signal de commande, fait varier la fréquence source (F) dans l’au moins un intervalle de fréquences ;
- suite à un retour du plasma (2) dans la première position (P1), est conformée pour envoyer un signal d’arrêt au générateur micro-ondes (3) lequel, à réception dudit signal d’arrêt, cesse de faire varier en fréquence la fréquence source (F) dans l’au moins un intervalle de fréquences, la fréquence source (F) étant alors égale à la fréquence de correction (Fc).Installation (1) according to claim 2 or 3, in which the control unit (11):
- following detection of the change in position of the plasma (2), is configured to send a control signal to the microwave generator (3) which, upon receipt of said control signal, varies the source frequency (F) in the at least one frequency interval;
- following a return of the plasma (2) to the first position (P1), is shaped to send a stop signal to the microwave generator (3) which, upon receipt of said stop signal, ceases to vary the source frequency (F) in the at least one frequency interval, the source frequency (F) then being equal to the correction frequency (Fc).
- en réponse à la variation du paramètre physique (Phy) telle que ledit paramètre physique (Phy) n’est plus conforme à la valeur de seuil de croissance, envoyer un signal de début au générateur micro-ondes (3) lequel, à réception dudit signal de début, fait varier la fréquence source (F) depuis la fréquence initiale (Fi) dans l’au moins un intervalle de fréquences ; et
- en réponse à la mesure du paramètre physique (Phy) telle que ledit paramètre physique (Phy) redevient conforme à la valeur de seuil de croissance, envoyer un signal de fin au générateur micro-ondes (3) lequel, à réception dudit signal de fin, cesse de faire varier la fréquence source (F) qui a atteint la fréquence de croissance (Fg).Installation (1) according to claim 6, in which the control unit (11) is configured to:
- in response to the variation of the physical parameter (Phy) such that said physical parameter (Phy) is no longer in conformity with the growth threshold value, sending a start signal to the microwave generator (3) which, upon receipt of said start signal, varies the source frequency (F) from the initial frequency (Fi) in the at least one frequency interval; and
- in response to the measurement of the physical parameter (Phy) such that said physical parameter (Phy) becomes compliant with the growth threshold value, send an end signal to the microwave generator (3) which, upon receipt of said end signal, stops varying the source frequency (F) which has reached the growth frequency (Fg).
- une étape de surveillance (S1) durant laquelle l’au moins un dispositif de surveillance (10) effectue une mesure du paramètre physique (Phy) dépendant de la position du plasma (2) à l’intérieur de la chambre à plasma (7) ;
- une étape de transmission (S2) durant laquelle l’au moins un dispositif de surveillance (10) transmet la mesure du paramètre physique (Phy) à l’unité de contrôle (11) ;
- une étape de contrôle (S3) durant laquelle l’unité de contrôle (11) fait varier la fréquence source (F) en fonction de la mesure du paramètre physique (Phy) pour contrôler la position du plasma (2).Method (100) for chemical vapor deposition assisted by a microwave plasma (2), the method (100) being implemented by an installation (1) according to any one of the preceding claims, and comprising at least:
- a monitoring step (S1) during which the at least one monitoring device (10) performs a measurement of the physical parameter (Phy) dependent on the position of the plasma (2) inside the plasma chamber (7);
- a transmission step (S2) during which the at least one monitoring device (10) transmits the measurement of the physical parameter (Phy) to the control unit (11);
- a control step (S3) during which the control unit (11) varies the source frequency (F) as a function of the measurement of the physical parameter (Phy) to control the position of the plasma (2).
- une étape de détection (Q1) durant laquelle l’unité de contrôle (11) détermine, à la fréquence initiale (Fi), un changement de position du plasma (2) depuis une première position (P1) vers une seconde position (P2), à partir d’une variation du paramètre physique (Phy) mesurée par l’au moins un dispositif de surveillance (10) ;
- une étape de balayage (S4) se déroulant après l’étape de détection (Q1), durant laquelle l’unité de contrôle (11) envoie au générateur micro-ondes (3) un signal de commande afin qu’il fasse varier la fréquence source (F) depuis la fréquence initiale (Fi) dans l’au moins un intervalle de fréquences;
- une étape de détermination (S5) de la fréquence de correction (Fc) durant laquelle l’unité de contrôle (11) détermine le retour du plasma (2) depuis la seconde position (P2) vers sensiblement la première position (P1), puis envoie au générateur micro-ondes (3) un signal d’arrêt afin qu’il cesse de faire varier la fréquence source (F), la fréquence de correction (Fc) étant alors désormais considérée comme la fréquence source (F).Method (100) according to claim 20, wherein the controlling step (S3) comprises the following steps:
- a detection step (Q1) during which the control unit (11) determines, at the initial frequency (Fi), a change in position of the plasma (2) from a first position (P1) to a second position (P2), from a variation in the physical parameter (Phy) measured by the at least one monitoring device (10);
- a scanning step (S4) taking place after the detection step (Q1), during which the control unit (11) sends to the microwave generator (3) a control signal so that it varies the source frequency (F) from the initial frequency (Fi) in the at least one frequency interval;
- a step of determining (S5) the correction frequency (Fc) during which the control unit (11) determines the return of the plasma (2) from the second position (P2) to substantially the first position (P1), then sends a stop signal to the microwave generator (3) so that it stops varying the source frequency (F), the correction frequency (Fc) then now being considered as the source frequency (F).
- une étape de détermination de limite de croissance (Q4), durant laquelle l’unité de contrôle (11) est conformée pour déterminer si le paramètre physique (Phy) mesuré par l’au moins un dispositif de surveillance (10) n’est plus conforme à une valeur de seuil de croissance donnée ;
- une seconde étape de balayage (S7) se déroulant après l’étape de détermination de limite de croissance (Q4), durant laquelle l’unité de contrôle (11) envoie au générateur micro-ondes (3) un signal de début afin qu’il fasse varier la fréquence source (F) depuis la fréquence initiale (Fi) dans l’au moins un intervalle de fréquence ;
- une étape de détermination (S8) d’une fréquence de croissance (Fg), durant laquelle l’unité de contrôle (11) détermine que le paramètre physique (Phy) redevient conforme à la valeur de seuil de croissance et que le plasma (2) est localisé dans une position de croissance telle que celle-ci soit distante d’une distance de croissance donnée au-dessus de la première position (P1), puis envoie un signal de fin au générateur micro-ondes (3) afin qu’il cesse de faire varier la fréquence source (F) qui est alors égale à la fréquence de croissance (Fg) établie par ladite unité de contrôle (11) de sorte que ledit paramètre physique (Phy) est à nouveau conforme à la valeur de seuil de croissance pour cette fréquence de croissance (Fg).The method (100) of any one of claims 20 to 25, wherein said method (100) comprises:
- a growth limit determination step (Q4), during which the control unit (11) is configured to determine whether the physical parameter (Phy) measured by the at least one monitoring device (10) no longer complies with a given growth threshold value;
- a second scanning step (S7) taking place after the growth limit determination step (Q4), during which the control unit (11) sends to the microwave generator (3) a start signal so that it varies the source frequency (F) from the initial frequency (Fi) in the at least one frequency interval;
- a step (S8) of determining a growth frequency (Fg), during which the control unit (11) determines that the physical parameter (Phy) becomes again compliant with the growth threshold value and that the plasma (2) is located in a growth position such that the latter is distant from a given growth distance above the first position (P1), then sends an end signal to the microwave generator (3) so that it stops varying the source frequency (F) which is then equal to the growth frequency (Fg) established by said control unit (11) so that said physical parameter (Phy) is again compliant with the growth threshold value for this growth frequency (Fg).
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR2302414A FR3146696A1 (en) | 2023-03-15 | 2023-03-15 | Installation for chemical vapor deposition assisted by a microwave plasma stabilized in a resonant cavity |
PCT/FR2024/050300 WO2024189290A1 (en) | 2023-03-15 | 2024-03-13 | Facility for chemical vapor deposition assisted by a microwave plasma stabilised in a resonant cavity |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR2302414 | 2023-03-15 | ||
FR2302414A FR3146696A1 (en) | 2023-03-15 | 2023-03-15 | Installation for chemical vapor deposition assisted by a microwave plasma stabilized in a resonant cavity |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR3146696A1 true FR3146696A1 (en) | 2024-09-20 |
Family
ID=87136744
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR2302414A Pending FR3146696A1 (en) | 2023-03-15 | 2023-03-15 | Installation for chemical vapor deposition assisted by a microwave plasma stabilized in a resonant cavity |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR3146696A1 (en) |
WO (1) | WO2024189290A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4940015A (en) * | 1988-07-30 | 1990-07-10 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Plasma reactor for diamond synthesis |
US20180053634A1 (en) * | 2016-08-16 | 2018-02-22 | Applied Materials, Inc. | Modular microwave plasma source |
US20180218883A1 (en) * | 2017-02-01 | 2018-08-02 | Tokyo Electron Limited | Microwave Plasma Source, Microwave Plasma Processing Apparatus and Plasma Processing Method |
US20200286715A1 (en) * | 2019-03-06 | 2020-09-10 | Hitachi High-Technologies Corporation | Plasma processing apparatus, plasma processing method, and ecr height monitor |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11469077B2 (en) * | 2018-04-24 | 2022-10-11 | FD3M, Inc. | Microwave plasma chemical vapor deposition device and application thereof |
-
2023
- 2023-03-15 FR FR2302414A patent/FR3146696A1/en active Pending
-
2024
- 2024-03-13 WO PCT/FR2024/050300 patent/WO2024189290A1/en unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4940015A (en) * | 1988-07-30 | 1990-07-10 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Plasma reactor for diamond synthesis |
US20180053634A1 (en) * | 2016-08-16 | 2018-02-22 | Applied Materials, Inc. | Modular microwave plasma source |
US20180218883A1 (en) * | 2017-02-01 | 2018-08-02 | Tokyo Electron Limited | Microwave Plasma Source, Microwave Plasma Processing Apparatus and Plasma Processing Method |
US20200286715A1 (en) * | 2019-03-06 | 2020-09-10 | Hitachi High-Technologies Corporation | Plasma processing apparatus, plasma processing method, and ecr height monitor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2024189290A1 (en) | 2024-09-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3292229B1 (en) | Facility for treating containers by microwave plasma, comprising a solid-state generator and adjustment method | |
US6184623B1 (en) | Method for controlling plasma-generating high frequency power, and plasma generating apparatus | |
EP0564359B1 (en) | Microwave applicator and plasma reactor using the same | |
FR2875304A1 (en) | PROBE OF MEASUREMENT OF CHARACTERISTICS OF A PLASMA EXCITATION CURRENT, AND ASSOCIATED PLASMA REACTOR | |
US11854775B2 (en) | Methods and apparatus for microwave plasma assisted chemical vapor deposition reactors | |
FR3066616A1 (en) | GUIDED LIGHT SOURCE, MANUFACTURING METHOD AND USE THEREOF FOR SINGLE PHOTON TRANSMISSION | |
EP1982202A1 (en) | Electrically-modulatable extended light source and a measurement device for characterising a semiconductor including one such source | |
WO2009068632A1 (en) | Electomagnetic signal power limiter and method of designing the power limiter | |
EP1518256A1 (en) | Device for production of a plasma sheet | |
Petrak et al. | Feedback-controlled laser fabrication of micromirror substrates | |
FR3146696A1 (en) | Installation for chemical vapor deposition assisted by a microwave plasma stabilized in a resonant cavity | |
EP0346168B1 (en) | Plasma reactor | |
FR2928785A1 (en) | MICRODISTIC SYSTEM WITH GALLERY MODES FOR ELECTRICALLY PUMPED OPTICAL SOURCES | |
EP2871457B1 (en) | Pressure sensor with electromagnetic resonator | |
FR3052562B1 (en) | OPTICAL DEVICE | |
WO2018077735A1 (en) | Method for thermal treatment of a ceramic part by microwaves | |
EP0499514B1 (en) | Mode converter and power-dividing device for a microwave tube, and microwave tube with such a device | |
CN111564678A (en) | Terahertz switch and method based on symmetry breaking microdisk array | |
EP2525200A1 (en) | Thermoelectric component with plasmon waveguide, including a device for measuring power coupled into the guide mode | |
EP1902154B1 (en) | Apparatus for the pecvd deposition of an inner barrier layer on a container, comprising an optical plasma analysis device | |
EP4155717A1 (en) | Device and method for detecting chemical or biological species | |
EP0401065A1 (en) | Method of construction of a helical delay line | |
WO2006037704A1 (en) | Device and method for characterizing plasma | |
FR2906410A1 (en) | BIP MATERIAL ANTENNA (BAND PHOTONIC PROHIBITED), SYSTEM AND METHOD USING THE ANTENNA | |
EP0064000A1 (en) | Adjustable dielectric resonator, especially for a microwave oscillator, and process for adjusting such a resonator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20240920 |