Brevet FR2661039A1 — publié le 19911018

PORTE-SUBSTRAT ELECTROSTATIQUE DESCRIPTION La présente invention a trait à un porte- substrat électrostatique. Les substrats en forme de disques ou de plaquettes doivent souvent être maintenus en place en vue de les soumettre à divers traitements dans l'industrie de l'électronique Les systèmes les plus intéressants connus à ce jour comprennent un porte- substrat en matériau isolant sur une surface supérieure duquel le substrat est posé et dans lequel sont incluses deux électrodes situées dans un même plan parallèle au substrat, qui sont portées à des poten- tiels différents et dont la surface totale correspond sensiblement à la surface du substrat, si on excepte les espaces isolants séparant les électrodes Le substrat est maintenu par les forces électrostatiques produites par les électrodes. Dans un système connu, un substrat circulaire est maintenu par deux électrodes en forme de demi-lunes dont les côtés plans sont séparés par un intervalle correspondant à un diamètre du substrat Dans un second système, les électrodes sont en forme de peignes dont les arêtes sont recourbées; chacune s'étend sensible- ment sur un demi-périmètre du substrat, tandis que les dents s'étendent, mutuellement imbriquées, selon des directions parallèles sous le substrat jusque près de l'arête de l'autre peigne. Dans ces deux systèmes, les électrodes sont à une profondeur de quelques millimètres de la surface supérieure du porte-substrat et ont une épaisseur de quelques centaines de micromètres. De telles électrodes présentent l'avantage d'éviter de maintenir le substrat par des pièces méca- niques telles que des griffes qui pourraient polluer le substrat ou le soumettre à des influences élec- triques indésirables, mais ne suppriment pas les incon- vénients liés à la faiblesse des forces électrostatiques et aux défauts d'homogénéité des forces de pression, qui sont responsables d'un maintien en place peu énergique et de défauts de planéité dans les substrats généralement très minces Le second inconvénient est moins net dans le second système, qui présente cependant l'inconvénient supplémentaire d'avoir une surface développée de grande longueur entre les électrodes, ce qui rend difficile le décolle- ment du substrat après que l'alimentation des élec- trodes a été coupée. D'autres problèmes des porte-substrats élec- trostatiques connus sont liés à la difficulté d'effec- tuer des traitements au plasma, surtout au plasma par radiofréquence pour des gravures ioniques réac- tives: les ondes utilisées sont perturbées par la présence des électrodes. L'invention a pour objet un porte-substrat électrostatique dans lequel une excellente planéité est obtenue pendant des réactions au plasma ainsi qu'un maintien en place ferme, mais dans lequel un maintien en place modéré, afin d'autoriser un décol- lement aisé après le traitement, s'exerce dans une atmosphère normale. On y parvient par une disposition o une des électrodes, filiforme, a une forme correspondant sensiblement au périmètre du substrat et entoure l'autre électrode, qui est pleine. Un avantage de l'invention est d'éviter de perturber les ondes utilisées dans certains traite- ments au plasma Pour cela, on réduit avant tout l'épaisseur des électrodes pour la rendre égale à une dizaine de microns au maximum et éventuellement la profondeur à laquelle les électrodes sont incluses pour la rendre égale à environ un dixième de millimètre au maximum. L'invention sera mieux comprise à l'aide des figures suivantes illustrant une réalisation non limitative de l'invention: la figure 1 représente une vue de dessus du porte-substrat avec une coupe partielle faisant mieux voir le système d'électrodes; et la figure 2 représente, en éclaté, une coupe verticale du porte-substrat. Sur les figures 1 et 2, un substrat 1 en forme de plaquette circulaire est représenté Un porte-substrat 3 est généralement en matériau isolant et comprend, à sa partie supérieure, une couche de polymère 4 de 5 micromètres d'épaisseur sur la surface supérieure 2, généralement plane, de laquelle repose le substrat 1 Le reste du porte-substrat 3 est en un matériau isolant (alumine ou oxyde de silicium); toutefois, deux électrodes sont incluses dans le porte-substrat 3 à une profondeur de 25 micromètres de la surface supérieure 2; ces électrodes sont en un matériau réfractaire (molybdène, tungstène, niobium) et ont une épaisseur d'un dixième de micromètre. Comme on le voit mieux sur la figure 1, une des électrodes est une électrode filiforme 5 et s'étend sensiblement sous le périmètre du substrat 1 et l'autre électrode est une électrode pleine 6 entourée par la précédente et dont la surface corres- pond donc sensiblement à la surface du substrat 1. Deux lignes électriques 7 et 8 relient respectivement l'électrode filiforme 5 à la terre et l'électrode pleine 6 à un potentiel positif Dans la réalisation représentée, le porte-substrat 3 est percé d'un trou axial 9 qui traverse en particulier l'électrode pleine 6 et la couche supérieure 4 et qui permet d'alimenter un réseau de canaux 10 entrecroisés et creusés sur la surface supérieure 2 en un gaz tel que l'hélium ou l'azote qui y circule. Le maintien en place du substrat 1 est réa- lisé, en préliminaire au traitement sous plasma, par le champ électrique joignant les électrodes 5 et 6. Les forces électrostatiques qui plaquent le substrat 1 sur la surface supérieure 2 ne sont pas homogènes mais sont prépondérantes à la périphérie du substrat 1, ce qui fait qu'une bonne planéité du substrat 1 ne peut être garantie à ce moment, mais cela est sans importance En revanche, la longueur développée relati- vement faible de la zone frontalière entre les élec- trodes 5 et 6 n'exerce qu'une force modérée de maintien en place du substrat 1, ce qui fait qu'il pourra être facilement décollé après le traitement. Au cours d'un traitement au plasma conduc- teur, le substrat 1 est porté au potentiel du plasma. Il forme alors avec l'électrode pleine 6 un condensa- teur plan Les forces électrostatiques de maintien en place sont à la fois importantes et presque uni- formes sur tout le substrat 1, ce qui garantit sa planéité De la chaleur peut donc lui être transmise uniformément car il n'existe pas de bâillement entre la surface supérieure 2 du porte-substrat 3 et la surface inférieure du substrat 1 Si nécessaire, du gaz circule dans les canaux 10 pour constituer un joint thermique. La périphérie du substrat 1 qui s'étend au-dessus de l'électrode filiforme 5 n'est pas forcé- ment maintenue plane mais cet inconvénient est sans importance car cette partie correspond normalement à une zone non utile. Des électrodes 5 et 6 minces ne perturbent ni les radiofréquences introduites vers le substrat 1 à travers le porte-substrat 3 ni le plasma La qua- lité du traitement est améliorée De plus, si les électrodes 5 et 6 sont à une profondeur relativement faible sous la surface supérieure 2, la différence de potentiel nécessaire pour réaliser une force de maintien déterminée est diminuée, ce qui renforce l'effet précédent. L'invention peut bien entendu être mise en oeuvre avec des portesubstrats 3 composés d'autres matériaux et de forme et d'épaisseur différentes. En particulier, les électrodes 5 et 6 ne sont pas forcément circulaires mais ont une forme adaptée aux substrats qui sont prévus pour les recouvrir. REVENDICATIONS 1 Porte-substrat ( 3) isolant électrique dans lequel sont incluses deux électrodes ( 5, 6) à des potentiels électriques différents au-dessous d'une surface supérieure ( 2) du porte-substrat sur laquelle un substrat ( 1) est posé, caractérisé en ce qu'une des électrodes ( 5) est filiforme, a une forme corres- pondant sensiblement au périmètre du substrat ( 1) et entoure l'autre électrode ( 6), qui est pleine. 2 Porte-substrat suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les électrodes ( 5, 6) ont une épaisseur au plus égale à une dizaine de micromètres. 3 Porte-substrat suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les électrodes ( 5, 6) sont incluses dans le porte-substrat ( 3) à une profondeur au plus égale à un dixième de millimètre de la surface supérieure ( 2) du porte-substrat. 4 Porte-substrat suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface supérieure ( 2) du porte-substrat ( 3) est striée de canaux ( 10) d'écoulement d'un gaz. Porte-substrat suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le porte-substrat ( 3) comprend une couche supérieure souple ( 4) à laquelle appartient la surface supérieure ( 2).