Brevet FR2616808A1 — publié le 19881223

DISPOSITIF POUR LE DEPOT PAR CHAUFFAGE SUR UN SUBSTRAT D'UN COMPOSE INTRODUIT PAR PLASMA DESCRIPTION La présente invention a pour objet un dispositif pour le dépôt par chauffage sur un substrat d'un composé introduit par plasma. Ce composé peut être amorphe ou polycristallin. D'après un dispositif décrit dans le brevet français FR-A-2 586 505, le gaz est introduit dans une enceinte dépressurisée munie de deux électrodes appliquant un champ électrique à haute fréquence. Le substrat est fixé entre les électrodes et à proximité de l'une d'elles, qui est munie d'un moyen de chauffage par effet Joule. La chaleur de L'électrode est communiquée au substrat, ce qui amène le composé à s'y déposer. Comme la vitesse de dépôt dépend fortement de la température, un chauffage aussi uniforme que possible est nécessaire. Pour déposer du silicium sur une plaque de verre, on considère que des différences de plus d'un demi-degré Celsius autour de 2500C sur la surface de la plaque conduisent à des produits pour lesquels l'épaisseur du dépôt sort toujours localement des tolérances et sont donc inadmissibles. Dans la pratique, on est amené a n'utiliser que des plaques de verre de surface réduite, de l'ordre de 128 mm de longueur et 100 mm de largeur, pour lesquelles les hétérogénéités d'échauffement peuvent être circonscrites dans ces limites. Le besoin d'obtenir des plaques de plus grandes dimensions amène à proposer un perfectionnement aux dispositifs de chauffage déjà connus, qui constitue L'objet de l'invention. Le chauffage par effet Joule est ici remplacé par un chauffage par induction qui autorise, par-un inducteur approprié, une uniformité des températures beaucoup plus grande. Un autre aspect de l'invention consiste à adapter le moyen de chauffage par induction, soumis à un courant électrique de haute fréquence, à un dispositif qui emploie déjà un générateur de champ électrique à une autre fréquence sans introduire de couplage. Selon l'invention, le dispositif comprend donc une enceinte dépressurisée, une première électrode et une électrode de chauffage planes, soumises à une différence de potentiel å haute fréquence créant le plasma, le substrat étant fixé entre Les éLectrodes et contre l' électrode de chauffage et se caractérise en ce que l'électrode de chauffage est à potentiel constant, divise l'intérieur de l'enceinte en deux parties, et en ce qu'il comprend, dans la partie de l'enceinte opposée au substrat, au moins un enroulement inducteur parcouru par un courant à haute fréquence ou à hyperfréquence muni de moyens pour le rapprocher et l'éloigner de L'électrode de chauffage. L'enroulement comprend avantageusement une spirale dont les spires sont à distance variable du substrat. On va maintenant procéder à une description plus complète de l'invention à l'aide des figures suivantes, annexées à titre illustratif et non limitatif - la figure 1 représente une vue générale en coupe centrale du dispositif, - la figure 2 représente une vue en perspective des moyens de chauffage utilisés, et - La figure 3 est un détail agrandi de la figure 1. Sur la figure 1, on a représenté une plaque 1 sur laquelle on veut réaliser le dépôt, et qui est fixée par des supports 2 à l'intérieur d'une enceinte 3 pourvue d'un orifice d'aspiration 4 qui permet d'y créer une dépression compatible avec l'existence d'un plasma, de l'ordre de quelques pascals. Des orifices d'introduction 5 existent du coté de l'enceinte 3 opposé à l'orifice d'aspiration 4 ; ils sont reliés à une source de gaz 6 par un réseau distributeur 7. L'ensemble permet d'introduire, par exemple, du silane SiH dans l'enceinte 4 3. Le gaz est transformé en plasma grâce à un champ électrique créé dans le volume délimité entre deux électrodes planes 8 et 9 par un premier générateur de courant haute fréquence 10. Une des électrodes 8, criblée de trous pour permettre au plasma de la traverser, est disposée près des orifices d'introduction 5, l'autre électrode 9, dite électrode de chauffage, est disposée contre la plaque 1 de telle sorte que la plaque 1 soit entre les deux électrodes 8 et 9. L'électrode de chauffage 9 est portée à potentiel constant en étant mise à la terre 11. Elle est en graphite revêtu d'une gaine de quartz scellée sous vide pour empêcher La contamination de la plaque 1 par le graphite. L'électrode de chauffage 9 divise l'intérieur de l'enceinte 3 en deux compartiments en rejoignant presque les parois de celle-ci. Dans le compartiment opposé à La plaque 1 et à l'autre électrode 8 est installé un dispositif de production de chaleur composé essentiellement d'un enroulement inductif en spirale 12 dont les extrémités sont reliées aux bornes d'un second générateur à haute fréquence 13. La spirale 12 n'est pas plane, mais ses spires sont à des distances continuellement variables de L'électrode de chauffage 9 et de la plaque 1, les spires externes étant les plus proches. Il est ainsi possible de chauffer davantage à la périphérie de l'électrode de chauffage 9, alors qu'avec un chauffage par effet Joule des dissipations plus importantes sont inévitables à cet- endroit, ce qui fait que la température est toujours plus élevée au centre. La spirale 12 est posée (voir également les figures 2 et 3) sur des vis de réglage 14 engagées dans un support unique 15 relié à L'enceinte 3 par l'intermédiaire d'une surface de supportage 16. La liaison de la spirale 12 et des vis 14 est maintenue par des fourchettes 17 ayant deux branches 18 enserrant la spirale 12 et un alésage 19 pénétré par l'extrémité de la tige filetée d'une vis 14. Les vis 14, les fourchettes 17 et le support 15 sont en matériau isolant et amagnétique. Il est ainsi possible de régler séparément les hauteurs des différentes parties de la spirale 12 pour ajuster au mieux la répartition des températures sur la plaque 1. La spirale 12 doit évidemment être prévue assez souple en flexion pour pouvoir se prêter à ces déformations. Dans une réalisation concrète, on parvient à obtenir une température uniforme à un demi-degré près sur une plaque de verre de 300 mm de longueur et 200 mm de largeur, alors qu'avec un chauffage par effet Joule, l'uniformité aurait été obtenue å quelques degrés près. Le premier générateur de courant 10 délivre une fréquence de 13,56 MHz pour une puissance variable de 1 à 2 kVA et une tension de 5000 V. Le second générateur de courant 13 délivre une fréquence de 0,5 à 1 MHz, les caractéristiques de tension et de puissance étant les mêmes. Comme les fréquences des générateurs sont différentes, il est nécessaire que l'électrode de chauffage 9 sépare efficacement la zone du champ électrique et la zone d'induction. C'est pour cette raison qu'elle est portée à un potentiel constant et qu'elle est de dimensions peu inférieures à celles de l'enceinte 3. Sans sortir du cadre de l'invention, d'autres modes de réalisation peuvent être envisagés pour améliorer l'uniformité de température dans l'électrode de chauffage ou les dimensions des plaques, tels que enroulement inducteur plus complexe que la spirale régulière schématisée sur La figure 2 ; sources de haute fréquence différentes des 13,56 MHz ou 1 MHz ou des puissances 1 à 2 kVA cités ; sources d'excitation du plasma ou de chauffage en hyper fréquence de l'ordre de 2 à 3 gigahertz ; automaticité des moyens de réglage des distances entre spirale et électrode de chauffage, et des puissances fournies par les générateurs. L'invention permet donc d'effectuer des dépôts sur des plaques de dimensions beaucoup plus importantes que selon l'art antérieur, ce qui évite de devoir procéder à un assemblage laborieux et toujours fragile de plaques plus petites. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le dép8t par chauffage sur un substrat (1) d'un composé introduit par plasma, comprenant une enceinte (3) dépressurisée, une première électrode (8) et une électrode de chauffage (9) planes, soumises à une différence de potentiel à haute fréquence créant le plasma, le substrat (1) étant fixé entre les électrodes (8, 9) et contre l'électrode de chauffage (9), caractérisé en ce que l'électrode de chauffage (9) est à potentiel constant, divise l'intérieur de l'enceinte en deux parties, et en ce qu'il comprend, dans la partie de l'enceinte (3) opposée au substrat (1), au moins un enroulement inducteur (12) parcouru par un courant à haute fréquence ou hyperfréquence muni de moyens (14) pour le rapprocher et L'éloigner de L'électrode de chauffage (9), et créer à la surface de celle-ci une température uniforme constante. 2. Dispositif pour le dépôt par chauffage sur un substrat (1) suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'enroulement inducteur se compose d'une spirale (12) ayant des spires à distance variable de l'électrode de chauffage (9). 3. Dispositif pour le dépot par chauffage sur un substrat suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la spirale (12) est déformable par actionnement indépendant des moyens (14) pour la rapprocher et l'éloigner de l'électrode de chauffage (9).