Brevet FR2602798A1 — publié le 19880219

Procédé de dépôt par pulvérisation cathodique d'une couche de matériau sur des substrats et dispositif de mise en oeuvre d'un tel procédé. L'invention concerne un procédé de dépôt par pulvérisation cathodique d'une couche de matériau sur des substrats et un dispositif de mise en oeuvre d'un tel procédé : le dépôt peut être un dépôt de couches conductrices ou résistives sur différents supports appelés substrats. La pulvérisation cathodique est un procédé de dépôt sous vide fonctionnant à froid, en plasma luminescent dans un gaz à pression réduite aux environs de 10 3 torr. Le matériau à déposer, appelé cible, est fixé sur une électrode refroidie portée à une tension négative de plusieurs kilovolts (la cathode). La seconde électrode ou anode est disposée parallèlement à la première à quelques centimètres de celle-ci, et maintenue à la masse. Elle sert de porte-substrat. Lorsque la pression dans l'enceinte est comprise entre 10 2 et 1 torr le champ électrique créé entre les deux électrodes provoque l'ionisation du gaz résiduel. Le gaz résiduel devenu conducteur contient alors - des électrons attirés par l'anode. - des ions positifs attirés par la cible. Sous l'impact des ions positifs des atomes sont arrachés de la cible et se déposent notamment sur les substrats. Le principe même d'un tel dépôt conduit à obtenir, sur la surface déposée des dispersions dans l'épaisseur, et donc dans les caractéristiques physiques et électriques de la couche. Ainsi lors de l'étude des gradients de résistivité dans des bâtis utilisés pour déposer des résistances sur des substrats diélectriques, on constate une grande dispersion tant au point de vue des résistivités que des coefficients de températures, et une mauvaise stabilité dans le temps que ce soit avec une cible ronde ou une cible en delta. Ce phénomène est, en partie à l'origine des rebuts sur ces résistances. Les solutions connues pour réduire de telles inégalités de dépôt consistent - soit à placer un écran d'uniformité destiné à réduire la surface illuminée - soit à réduire le nombre des pièces - soit à optimiser les caractéristiques du milieu - soit à utiliser des bobines déflectrices qui modifient la répartition du bombardement de la cible et donc le dépôt ; - soit à déplacer les pièces sous la cible. Dans ce dernier cas, les procédés connus de déplacement consistent . soit à provoquer un déplacement latéral . soit à provoquer un mouvement de rotation sous la cible. Toutes ces solutions permettent d'obtenir une meilleure symétrie du dépôt par rapport au déplacement. Mais elles présentent différents inconvénients, surtout en ce qui concerne la mise en oeuvre qui est difficile : ainsi, l'étude de ltécran le mieux adapté est longue, et l'emploi de bobines nécessite une modification importante des bâtis. L'invention a pour objet de pallier ces différents inconvénients tout en permettant d'améliorer l'homogénéité des dépôts sur chaque lot de substrats. L'invention propose à cet effet un procédé de dépôt par pulvérisation cathodique d'une couche de matériau sur des substrats, dans lequel est réalisé un premier mouvement de défilement desdits substrats audessous d'une cible, caractérisé en ce qu'un second mouvement de défilement est associé au premier mouvement de manière à faire prendre aux substrats toutes les positions possibles sous la cible de façon à homogénéiser les dépôts sur lesdits substrats. L'invention permet donc d'obtenir, avec une surface utile beaucoup plus grande, pratiquement la même uniformité que dans le cas d'une surface réduite. Plus précisément, l'invention concerne un procédé dans lequel les mouvements de défilement sont des mouvements de rotation autour d'axes parallèles entre eux. Avantageusement, l'invention propose un dispositif dans lequel des substrats sont disposés sur des plateaux satellites mûs chacun successivement d'un mouvement de rotation par rapport à un plateau principal, lui-meme en rotation par rapport à un bâti fixe, chaque plateau satellite étant muni d'au moins un ergot vertical, le bâti comportant au moins un doigt horizontal sur lequel viennent buter les ergots verticaux de manière à ce que, à chaque tour du plateau principal au moins un ergot vertical vienne buter sur un doigt horizontal et reste immobile jusqutà ce qu'il puisse échapper, occasionnant ainsi une rotation partielle du plateau satellite concerne. Ce dispositif présente l'avantage d'être d'une grande simplicité de réalisation, en effet - Il est exempt de motorisation ce qui permet d'éviter toute vibration, et toute pollution. - Il ne comprend aucun entraînement par chaîne ou par courroie. - Il est réglable et amovible sans nécessiter de modification de la machine sur laquelle il est disposé. De plus, l'invention permet d'obtenir une grande homogénéité des fabrications tout en ayant un faible coût. Elle permet en outre d'obtenir d'excellentes performances. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées dans lesquelles - la figure 1 illustre le procédé selon l'invention, - la figure 2 illustre une vue de dessus partielle d'un dispositif de mise en oeuvre d'un tel procédé, - les figures 3 et 4 sont deux vues schématiques en élévation et de dessus, d'une partie du dispositif de mise en oeuvre d'un tel procédé. La figure 1 représente un dispositif de pulvérisation cathodique dans lequel un plateau principal 10 est mû d'un premier mouvement de rotation 11. Des plateaux satellites 13, disposés au dessus de ce plateau principal 10, sont mûs successivement de seconds mouvements de rotation 13 autour d'axes de rotations parallèles à celui du premier mouvement 11, l'ensemble de plateaux satellites défilant sous une cible 14. L'invention permet de faire prendre à des substrats disposés sur ces plateaux satellites 12 toutes les positions possibles, de façon à homogénéiser l'épaisseur et le dopage des dépôts. L'originalité de l'invention consiste donc à associer au premier mouvement 11 un second mouvement 13 continu ou discontinu, réglé pour corriger les dispersions d'une quantité connue. Dans la figure 2, le plateau principal 10, qui a la forme d'une couronne circulaire, porte six plateaux satellites 12. Le plateau principal a un premier mouvement de rotation 11, continu à vitesse constante, par rapport à un bâti fixe 27. Ce bâti a la forme d'une table munie d'un enfoncement circulaire dans lequel est disposé le plateau principal 10. Ce mouvement 11 est généré par des moyens de commande non représentés dans la figure. Chaque plateau satellite 12 est mobile en rotation 13 autour d'un axe 15 qui est disposé sur un cercle 16 de rayon R et de même centre 17 que la couronne formée par le plateau principal 10. Comme représenté dans la figure 3, la surface en contact 18 entre le plateau principal 10 et chaque plateau satellite 12 est la plus faible possible pour diminuer les frottements, tout en permettant une bonne assise de ces plateaux satellites 12. Comme représenté dans la figure 4, chaque plateau satellite 12 est maintenu en pression latérale à 11 aide de deux galets 20 en rotation autour d'un axe 21 et l'aide d'un troisième galet 22 mobile autour d'un axe 24 et maintenu contre la paroi latérale de ces plateaux satellites à l'aide d'un ressort 23. Chaque plateau secondaire 12 reste ainsi amovible. Les différents axes de rotation du plateau principal 10 des plateaux satellites 12, des galets 20 et 22 sont tous parallèles et perpendiculaires aux faces supérieures des plateaux 10 et 12. Grâce à ces différents galets 20 et 22, les plateaux satellites 12 sont maintenus en pression latérale ce qui permet d'absorber toute dilatation de ces plateaux due à la chaleur. Chaque plateau satellite comporte à sa périphérie un ou plusieurs ergots 25 verticaux ici au nombre de six, de hauteur suffisante pour venir buter sur un ou plusieurs doigts 26 horizontaux reliés au bâti 27 grâce à des moyens mécaniques 28. Dans les figures 3 et 4, un seul doigt 26 est représenté. En modifiant la longueur du doigt 26 et le nombre d'ergots 25 par plateau satellite 12, on peut faire varier la rapport entre le nombre de révolutions du plateau principal 10 correspondant à une rotation de chaque plateau satellite 12. Dans le cas représenté à la figure 2, chaque plateau satellite 12 tourne, ainsi, de 1/6e de tour, à chaque tour du plateau principal 10. En effet, en fonctionnement, à chaque tour du plateau principal 10 les ergots 25 de chaque plateau satellite 12 viennent buter sur le doigt 26 fixe et restent immobiles jusqu'à ce qu'ils échappent en extrémité du doigt horizontal 26. Dans la figure 2, quatre petits substrats 30 ont été représentés sur chaque plateau satellite 12, l'un d'entre-eux 31 étant hachuré, les pointillés 32 mettant en évidence la rotation d'un des plateaux satellites 12. Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et que l'on pourra remplacer ses éléments constitutifs par des éléments équivalents sans, pour autant, sortir du cadre de l'invention. Ainsi le doigt horizontal 26 rigide pourrait tout aussi bien être légèrement flexible pour faciliter une rotation sans à-coup des plateaux satellites 12. REVENDICATIONS 1/ Procédé de dépôt par pulvérisation cathodique d'une couche de matériau sur des substrats, dans lequel est réalisé un premier mouvement (11) de défilement desdits substrats (30) au-dessous d'une cible, caractérisé en ce qutun second mouvement (13) de défilement est associé au premier mouvement (11) de manière à faire prendre aux substrats toutes le positions possibles sous la cible de façon à homogénéiser les dépôts sur lesdits substrats. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier mouvement (11) de défilement est un mouvement de rotation autour d'un axe principal (17), et en ce que le second mouvement (13) de défilement est un mouvement de rotation autour-d'axes secondaire (15) parallèles à l'axe principal (17). 3/ Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les substrats (30) sont disposés sur des plateaux satellites (12) mûs chacun successivement d'un mouvement de rotation (13) par rapport à un plateau principal (10) lui-même en rotation (11) par rapport à un bâti 27 fixe, en ce que chaque plateau satellite (12) est muni d'au moins un ergot (25) vertical, en ce que le bâti (27) comporte au moins un doigt horizontal (26) sur lequel viennent buter ces ergots (25) verticaux, de manière à ce que, à chaque tour du plateau principal, au moins un ergot (25) vertical vienne buter sur un doigt horizontal (26) et reste immobile jusqu'à ce qu'il puisse échapper, occassionnant ainsi une rotation partielle du plateau satellite (12) concerné.