Brevet FR2635377A3 — publié le 19900216

FR 2635377 A3 19900216 FR 8910295 A 19890731 "Dispositif pour le traitement. en phases gazeuses de pièces d'oeuvre en forme de plaques, notamment des réacteurs pour le dépôt chimique sous plasma." Domaine d'application de l'invention - L'invention concerne un dispositif pour le traitement en phases gazeuses de pièces d'oeuvre en forme de plaques. Elle sert notamment, à augmenter la durée de vie utile de sous-groupes de réacteurs lors du traitement de substrat de semi-conducteurs avec des milieux réactifs dans des espaces de réaction fermés. Caractéristique des solutions techniques connues - C'est un but essentiel de construire des ré- acteurs pour le traitement en phases gazeuses de sub- strat en forme de plaques, notamment des réacteurs pour le dépôt chimique à partir de la phase gazeuse (CVD) ou bien pour la corrosion chimique sous plasma, de façon que les conditions pour obtenir les effets du traitement (par exemple la température, la répartition du gaz de réaction, le contrôle des gaz perdus, la ré- partition de la densité du plasma) soient assurées au- tant que possible seulement sur la surface du substrat à traiter et que, par ailleurs, les parois internes de l'espace du réacteur soient épargnés par l'effet du traitement (dépôt de couches, corrosion) ou bien par les phénomènes secondaires de l'effet du traitement (par exemple dépôt de-sous-produits de la réaction). Ce but ne peut pas être atteint de façon op- timale avec les constructions usuelles des réacteurs. Des solutions connues telles -que l'échauffement du substrat par chauffage à rayonnement, de courts chemi- nements de gaz dans le réacteur, la production locale du plasma, sont des étapes partielles nécessaires pour la résolution de ce problème. Les gradients terminaux des fonctions de répartition des conditions de réac- tion dans le réacteur, se traduisent toujours par des effets parasites du traitement, en dehors de la zone du substrat. Le dépôt de sous-produit de la réaction est souvent précisément relié à des conditions qui diffè- rent de celles prévues pour obtenir l'effet de traite- ment souhaité. Ces conditions se présentent en géné- ral, contre les parois du réacteur. But de l'invention - Le but de l'invention est de traiter des substrats en forme de plaques à un niveau de qualité élevée et de réduire la dépense de nettoyage des réac- teurs nécessaires pour le traitement en phases gazeu- ses. Exposé de la nature de l'invention - Le problème posé à l'invention est de créer un dispositif pour le traitement en phases gazeuses de pièces d'oeuvre en forme de plaques, dispositif per- mettant une augmentation considérable du temps de fonctionnement des réacteurs entre deux étapes de net- toyage, la réduction de la génération des particules pendant le traitement en phases gazeuses ainsi qu'une minimalisation de l'action des sous-produits de la ré- action. Ce problème est résolu, conformément à l'in- vention, en ce que l'espace interne d'un réacteur pour le traitement en phases gazeuses de substrat en forme de plaques est garni d'un second système de parois perméables aux gaz qui est disposé & une distance dé- terminée des parois externes du réacteur. Ce garnissa- ge se trouve partout o les parties du réacteur doi- vent rester non garnies pour permettre de recevoir le substrat, pour permettre l'alimentation et l'évacua- tion du gaz de traitement, pour le chargement ou bien pour la production de plasma. La o des surfaces par- tielles du second système de parois perméables aux gaz se rencontrent sous un autre angle que 0' ou bien *, se trouve des canaux d'aspiration qui sont re- liés à une aspiration indépendante, ou bien réglable de façon indépendante, de l'aspiration du gaz de trai- tement. Des canalisations distinctes d'alimentation en gaz pour un gaz de rinçage, relient avec une alimenta- tion en gaz, les espaces entre la paroi externe du ré- acteur et la seconde paroi du réacteur perméable aux gaz. Selon une forme de réalisation de l'inven- tion, la seconde paroi perméable aux gaz du réacteur comporte une pluralité de perçages fins dont les ori- fices de sortie sont dirigés vers les canaux d'aspira- tion associés aux différentes surfaces partielles de la deuxième paroi perméable aux gaz du réacteur. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, la deuxième paroi perméable aux gaz du réacteur, est constituée d'un matériau fritté, poreux perméable aux gaz, à la façon d'une fritte. Si un gaz de rinçage inerte est admis par l'intermédiaire des canalisations d'alimentation en gaz dans les espaces entre la paroi externe du réacteur et la seconde paroi perméable aux gaz du réacteur, il s'écoule, dans le réacteur, précisément a travers cette paroi, de préfé- rence le long de la paroi en étant orienté vers les canaux d'aspiration correspondants, et il est évacué du réacteur par l'intermédiaire de ces canaux d'aspi- ration. Grâce au coussin de gaz de la paroi interne du réacteur obtenu de cette façon, les effets de pa- rois parasitaires, tels que des dépôts ou des attaques de corrosion sont empêchés, grace à quoi, la durée d'utilisation entre deux cycles de nettoyage est nota- blement prolongée. Le réacteur restant propre pendant une lon- gue période, assure un traitement de haute qualité du substrat, qui se manifeste par exemple, par une large absence de particules et par une réduction des dépôts de sous-produits de la réaction sur le substrat. Un autre avantage de l'invention réside en ce que, lors des travaux de nettoyage, seule la secon- de paroi perméable aux gaz du réacteur, qui est seule disposée au contact des fluides dans le réacteur ini- tial, doit être changée, et le réacteur lui-même qui est, en général un récipient sous vide, n'a pas besoin d'être démonté en ses parties individuelles pour per- mettre le nettoyage. En outre, la présence d'une seconde aspira- tion séparée spatialement et fonctionnellement de l'aspiration du gaz de traitement, est avantageuse. Par réglage du rapport des intensités d'aspiration de ces deux aspirations, le contrôle du gaz de traitement dans le réacteur peut être influencé de façon qu'une concentration et une homogénéisation spatiales de ce gaz dans la zone du substrat puissent être obtenues. Exemple de réalisation - L'invention va être exposée plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation et d'un dessin. Le dessin ci-joint est une coupe d'un dispo- sitif conforme à l'invention. Le dispositif pour le traitement en phases gazeuses de pièces d'oeuvre en forme de plaques, est constitué par un premier système i de parois externes refroidi par l'eau et qui, pour permettre le charge- ment, est divisé en une partie supérieure 1.1 et une partie inférieure 1. 2 et joue le rôle de limitation latérale de l'espace de réaction. La fermeture supé- rieure de cet espace est constituée par une électrode HF 2 qui est utilisée simultanément pour ltalimenta- tion en gaz et l'aspiration du gaz perdu. Elle est en- robée dans l'isolateur HF 3. La fermeture inférieure de l'espace de réaction est constituée par la fenêtre de rayonnement 4 qui sépare l'espace de réaction sous vide du chauffage par rayonnement 5. Le substrat en forme de plaques 6 se trouve sur le support de substrat 7, lequel constitue en même temps l'électrode de masse. Le second système de pa- rois perméables aux gaz 8, avec sa partie supérieure 8.1 et sa partie inférieure 8.2 est disposé à une cer- taine distance du premier système de parois extérieur 1 et recouvre complètement celui-ci. Les alimentations 9 en gaz de rinçage et l'aspiration 10 du gaz de rinçage qui est réalisée sous la forme d'une fente annulaire et qui est dispo- sée là o le second système de parois 8 étanches aux gaz forme un angle de 90', servent à établir un cous- sin de gaz sur la paroi interne du second système de parois perméables aux gaz 8. Ce coussin empêche des dépôts parasites ou bien des effets du traitement sur les parois du réacteur, il réduit l'attaque du substrat par les particules et augmente la durée d'u- tilisation du réacteur entre deux cycles de nettoyage. Liste des références 1 premier système de paroi 1.1 partie haute 1.2 partie basse 2 électrode HF 3 isolateur HF 4 fenêtre à rayonnement chauffage par rayonnement 6 substrat 7 support de substrat 8 deuxième système de paroi / paroi du réacteur 8.1 partie haute 8.2 partie basse 9 arrivée gaz de nettoyage aspiration gaz de nettoyage / canal d'aspiration 11 arrivée gaz process 12 aspiration gaz process REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour le traitement en phases gazeuses de pièces d'oeuvre en forme de plaques, dis- positif constitué par un réacteur à parois refroidies, caractérisé en ce que l'espace interne de ce réacteur est garni par un deuxième système de parois (8) per- méables aux gaz qui est disposé à une distance déter- miné du premier système de parois externes (1) refroi- di par l'eau, ce garnissage se trouvant partout o les parties du réacteur ne doivent pas rester non garnies pour permettre le chargement ou pour permettre la pro- duction de plasma, tandis que là o des surfaces par- tielles du second système de parois perméables aux gaz (8) se rencontre sous un autre angle que 0O ou 180, des canaux d'aspiration (10) sont disposés, qui sont reliés à une aspiration séparée ou bien susceptible d'être réglés séparément de l'aspiration du gaz de traitement, et des canalisations d'alimentation (9) pour un gaz de rinçage relient à une alimentation en gaz les espaces entre la première paroi externe (1) du réacteur et la seconde paroi perméable aux gaz (8) du réacteur. 2.- Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le second système de parois per- méables aux gaz (8) comporte une pluralité de fins perçages dont les orifices de sortie sont dirigés vers les canaux d'aspiration (10) associés aux différentes surfaces partielles du second système de parois per- méables aux gaz. 3.- Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le second système de parois per- méables aux gaz (8) est constitué d'un matériau frit- té, poreux, perméable aux gaz, à la manière d'une fritte.