Brevet FR2639171A1 — publié le 19900518

REACTEUR A PLASMA La présente invention concerne un réacteur à plasma destiné à traiter un objet tel qu'une tranche de semi-conducteur ou similaire par un traitement de gravure ou similaire. Il existe des appareils divers connus pour traiter des objets de différentes manières par réaction plasma tels que ceux décrits dans les publications de brevets japonais ne 50-9545, 53-34462; 53-44595, et 59-39508, par exemple. Dans ces appareils connus, un plasma est soumis à un champ électromagnétique pour engendrer un plasma de haute densité, de haute énergie, même dans une zone à faible pression de gaz. Un objet peut être gravé, par exemple, dans le plasma ainsi engendré en vue d'une gravure anisotrope avec une gravure latérale ou gravure sous- jacente plus faible. La vitesse de gravure est plus élevée et la gravure latérale ou gravure sous-jacente est plus faible avec l'appareil décrit qu'avec d'autres appareils classiques dans lesquels aucun champ électromagnétique n'est appliqué au plasma. Il existe pourtant une demande pour un appareil qui puisse traiter des objets à une vitesse de gravure plus élevée et avec une gravure latérale plus faible. C'est un but de la présente invention de réaliser un réacteur à plasma pour traiter de façon efficace un objet. Selon la présente invention, on réalise un réacteur à plasma comprenant une chambre, des moyens pour engendrer un plasma dans la chambre, des moyens pour engendrer un champ magnétique dans une chambre, et des moyens de support disposés dans la chambre pour supporter un spécimen à traiter, parallèle au champ magnétique engendré. 2 2639171 Les buts, détails et avantages précédents de la présente invention, ainsi que d'autres, apparaîtront de la description détaillée qui suit de modes de réalisation préférés de celle-ci, en relation avec les dessins annexes. La FIG.1 est une vue en coupe transversale d'un réacteur à plasma selon un mode de réalisation de la présente invention; - La FIG. 2 est une vue en perspective fragmentaire représentant la manière dont le réacteur à plasma représenté à la FIG. 1 fonctionne; Les FIG. 3 et 4 sont des vues en coupe transversales de réacteurs à plasma selon d'autres modes de réalisation de la présente invention. La FIG. 1 représente en coupe transversale un réacteur à plasma selon un mode de réalisation de la présente invention. Le réacteur à plasma comprend une chambre 3, en quartz synthétique ou similaire, et disposée dans un guide d'onde 1 associé à un oscillateur d'hyperfréquence 2 qui engendre une micro-onde possédant une fréquence de 2,45 GHz. Le guide d'onde 1 et la chambre 3 sont fermés sur un côté par une tête 4 dans laquelle sont montées une tubulure de sortie 5 reliée à une source de vide et une tubulure d'entrée de gaz 6 reliée à une source de gaz de réaction. La tête 4 comporte un trou de passage 7 à travers lequel est mobile horizontalement un support 8 susceptible d'entrer et de sortir de la chambre 3. Un spécimen P tel qu'une tranche de silicium est placé sur le support 8. Le support 8 est relié électriquement à une alimentation de puissance de haute fréquence 10 qui produit une énergie électrique comportant une fréquence de 13,56 MHz. Une bobine électromagnétique 9 est disposée autour du guide d'onde 1 en relation coaxiale avec le guide d'onde 1 et la chambre 3, de façon qu'un champ magnétique engendré dans la chambre 3 par la bobine 3 2639171 électromagnétique 9 s'étende en parallèle au spécimen P sur le support 8. En fonctionnement, la chambre 3 est évacuée par la source de vide à travers la tubulure de sortie 5 et un gaz de réaction tel qu'un gaz de gravure est introduit dans la chambre 3 à partir de la source de gaz de réaction par la tubulure d'entrée de gaz 6. L'oscillateur d'hyperfréquence 2 est excité pour appliquer une hyperfréquence à la chambre 3 et l'alimentation de puissance à haute fréquence 10 est excitée pour appliquer une puissance électrique de haute fréquence au support 8. En même temps, la bobine électromagnétique 9 est excitée pour engendrer un champ magnétique statique dans la chambre 3. Puis, un plasma de haute densité et de haute énergie est engendré dans la chambre 3, et des électrons tournent autour des lignes magnétiques de force comme représenté à la FIG. 2. Le mouvement tournant des électrons amène des électrons et des ions actifs du plasma à entrer en collision perpendiculairement à la surface du spécimen P pour graver de cette façon le spécimen P ou y déposer un film de façon très efficace. La FIG. 3 représente un réacteur à plasma selon un autre mode de réalisation de la présente invention. Le réacteur à plasma représenté à la FIG. 3 comprend trois. bobines électromagnétiques 9 disposées autour d'un guide d'onde 1 pour traiter uniformément un spécimen P placé sur un support 8 dans une chambre 3. Le nombre de bobines électromagnétiques 9 peut être choisi librement. La FIG. 4 représente un réacteur à plasma selon un autre mode de réalisation de la présente invention. Le réacteur à plasma représenté à la.FIG. 4 n'emploie pas de guide d'onde, mais possède une électrode supérieure 11 disposée dans une paroi supérieure de la chambre 3 et attachée à celle-ci, l'électrode 11 étant mise à la masse. Un support 8 disposé dans la chambre 3 sert d'électrode inférieure. Un plasma est engendré entre les 4 2639171 électrodes supérieure et inférieure 11, 8 dans la chambre 3. Les réacteurs à plasma représentés aux FIG. 3 et 4 fonctionnent sensiblement de la même manière que les réacteurs à plasma représentés aux FIG. 1 et 2. Le tableau 1 ci-dessous donne les résultats d'essais menés sur des réacteurs à plasma classiques et sur le réacteur à plasma représenté à la FIG. 1, et le tableau 2 ci-dessous indique les résultats d'essais menés sur des réacteurs à plasma classiques et sur le réacteur à plasma représenté à la FIG. 4. Bien que l'on ait décrit les modes de réalisation que l'on considère actuellement comme préférés de la présente invention, il faut comprendre que l'invention peut être réalisée sous d'autres formes spécifiques sans s'écarter de ses caractéristiques essentielles. Les modes de réalisation présents doivent donc à tous points de vue être considérés à titre d'exemple et non à titre restrictif. Le cadre de l'invention est indiqué par les revendications annexées et non par la description qui précède. Tableau 1 Sans champ Avec champ Avec champ magnétique magnétique magnétique (non parallèle) (parallèle: exemple de l'invention) Vitesse de gravure PolySi (A/min.) 197 707 924 Vitesse de gravure SiO2 (A/min.) 105 66 117 Condition gravée Forte gravure Faible gravure Sans gravure latérale latérale latérale Les essais sont menés dans les conditions suivantes: Gaz de gravure: SF4 (10 cm3 standard/min.) F114 (20 cm3 standard/min.) Puissance de micro-onde: 200 W Puissance électrique de haute fréquence: 100 W Pression: 8 m torr Champ magnétique: 800 gauss Tableau 2 Sans champ Avec champ Avec champ magnétique magnétique magnétique (non parallèle) (parallèle: exemple de l'invention) Vitesse de gravure PolySi (A/min.) 103 465 710 Vitesse de gravure SiO2 (A/min.) 93 115 253 Condition gravée Forte gravure Faible gravure Sans gravure latérale latérale latérale Les essais sont menés dans les conditions suivantes: Gaz de gravure: SF4 (10 cm3 standard/min.) F114 (20 cm3 standard/min.) Puissance électrique de haute fréquence: 75 W Pression: 8 m torr Champ magnétique: 800 gauss no 7 2639171 REVENDICATIONS 1. Réacteur à plasma comprenant: une chambre (3); des moyens (2) pour engender un plasma dans ladite chambre; des moyens (9) pour engendrer un champ magnétique dans ladite chambre; et des moyens de support (8) disposés dans ladite chambre (3) pour supporter un spécimen (P) à traiter parallèle au champ magnétique engendré. 2. Réacteur à plasma selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens (9) pour engendrer un champ magnétique comprennent au moins une bobine électromagnétique. 3. Réacteur à plasma selon la revendication 2, dans lequel ladite bobine électromagnétique (9) est disposée coaxialement autour de ladite chambre (3). 4.'Réacteur à plasma selon la revendication 1, comprenant de plus un guide d'onde (1) o est. logée ladite chambre, qui est associé à un oscillateur d'hyperfréquence, une source de vide et une source de gaz réactif qui sont reliées à ladite chambre (3), et une alimentation en puissance de haute fréquence (10) reliée aux dits moyens de support (8). 5. Réacteur à plasma selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens (2) pour engendrer un plasma comprennent une électrode (11) reliée à la masse et une électrode (8) reliée à une alimentation de puissance à haute fréquence (10), lesdites électrodes étant disposées dans ladite chambre (3).