Brevet FR2787924A1 — publié le 20000630

La présente invention concerne un appareil et un procédé d'attaque et, plus précisément, un appareil et un procédé d'attaque utilisés pour la fabrication d'un dispo- sitif piézoélectrique, d'un dispositif à semi-conducteur, etc. Un dispositif piézoélectrique, tel qu'un filtre à ondes acoustiques de surface (SAW), parmi divers dispositifs élec- troniques, est utilisé dans des téléphones mobiles, etc. Etant donné l'expansion considérable des téléphones mobiles, la demande portant sur les dispositifs piézoélectriques a augmenté régulièrement si bien qu'une augmentation de productivité est recherchée. Lors de la fabrication d'un dispositif piézoélectrique, l'opération d'attaque est réalisée pour l'ajustement de l'épaisseur du film isolant, pour la formation du trou de contact et pour l'enlèvement du matériau de réserve. L'appa- reil d'attaque du type à avance en feuille a la configu- ration représentée sur la figure i par exemple. Dans l'appareil d'attaque représenté sur la figure 1, des orifices 3 d'introduction de gaz sont placés à la partie inférieure périphérique d'une cloche 2 de quartz placée sur une table 1 de chargement de tranche. Une alimentation 5 de polarisation de tranche est connectée à la table 1 par un condensateur 4. En outre, des orifices d'échappement 6 sont formés dans la table 1 au-dessous de la cloche 2. Dans un tel appareil d'attaque, un gaz est introduit par les orifices 3 puis se disperse dans la cloche 2, et il est transmis à une tranche w placée sur la table 1. Par exemple, lorsqu'un film d'oxyde de silicium est attaqué, un composé fluorocarboné est utilisé comme gaz réactif. Si le matériau de réserve est attaqué, le gaz utilisé est l'oxygène. Aucun problème ne se pose en particulier lorsqu'un tel appareil d'attaque est utilisé pour l'attaque du film formé sur la tranche de silicium utilisée comme dispositif semi- conducteur. Cependant, des fissures apparaissent facilement dans la tranche lorsque l'appareil d'attaque est utilisé pour l'attaque du film formé sur une tranche d'oxyde de tantale et de lithium (LiTaO3) qui est utilisée dans un dispositif piézoélectrique. En d'autres termes, la tranche de silicium présente difficilement des fissures à une température supérieure à 200 C, mais une tranche de LiTaO3 se fissure facilement à une température qui dépasse 80 C. En conséquence, si le film formé sur la tranche de LiTaO3 doit être attaquée, l'attaque du film est exécutée avec maintien de la température de la tranche à la tempé- rature ambiante. Cependant, lorsqu'un tel film est attaqué de façon continue pendant 1 min environ avec application d'une puissance élevée à la tranche w, une fissuration de la tranche se produit facilement puisque la température de la tranche augmente pendant l'attaque. En conséquence, si le film formé sur la tranche de LiTaO3 doit être attaqué, il ne convient pas d'utiliser un appareil d'attaque utilisant des microondes qui peuvent facilement élever la température de la tranche. Pour empêcher la fissuration de la tranche de LiTaO3, il existe deux moyens, un premier procédé dans lequel l'attaque est séparée en deux étapes, et un autre procédé dans lequel l'attaque est arrêtée, puis est reprise au moment o la température de la tranche a diminué. Cependant, si le film formé sur la tranche de LiTaO3 est attaqué par de tels procédés, du temps est perdu entre le début et la fin de l'attaque. En conséquence, le débit d'attaque est réduit et le facteur de disponibilité de l'appareil d'attaque est détériore. Au contraire, les inventeurs ont attaqué le film formé sur la tranche de LiTaO3 à l'aide d'un appareil d'attaque dans lequel une douche de gaz est formée au-dessus de la table 1 de chargement de tranche. Cependant, ni la suppres- sion de la fissuration de la tranche ni la réduction du temps perdu ne peut être obtenue. Dans ce cas, on peut utiliser, comme appareil d'attaque formant une douche de gaz, la configuration décrite dans la demande publiée de brevet japonais Kokai Sho n 61-163 640 par exemple. L'invention a pour objet la mise à disposition d'un appareil et d'un procédé d'attaque qui permettent une attaque d'un film à former sur une tranche avec un bon rendement. Cet objet peut être atteint par réalisation d'un appa- reil d'attaque qui comprend une cloche délimitant une cavité ayant une ouverture à sa partie inférieure, une table de chargement de tranche placée dans la cloche ou sous l'ouver- ture de celle-ci, un instrument de concentration de gaz, du type d'un dôme, placé entre la table et la cloche et ayant une ouverture à sa partie supérieure, et des orifices d'introduction de gaz formés dans une zone latérale de l'instrument de concentration de gaz, entre cet instrument et la cloche. Selon l'invention, l'instrument de concentration de gaz du type d'un dôme, ayant une ouverture dans sa région supé- rieure, est placé entre la table de chargement de tranche et la cloche, et les orifices d'introduction de gaz sont placés sur la partie latérale de l'instrument de concentration de gaz et entre cet instrument et la cloche. Dans cette configuration, le gaz réactif introduit par les orifices d'introduction de gaz peut passer entre l'instrument de concentration de gaz et la cloche et peut être transmis depuis l'ouverture supérieure de l'instrument de concentration de gaz vers la tranche et, en conséquence, un tel gaz réactif peut être transmis efficacement à la tranche. De cette manière, la vitesse d'attaque du film formé sur la tranche peut être accrue à une valeur supé- rieure à celle de la technique antérieure. En conséquence, même dans le cas o la température du substrat est accrue par application d'une puissance élevée à la tranche, il est possible d'attaquer le film en un temps court et il est ainsi possible de réduire la fissuration de la tranche due à la dilatation thermique. En conséquence, il n'est pas nécessaire que l'attaque soit interrompue tempo- rairement en cours de traitement ou que l'attaque soit séparée en plusieurs étapes d'attaque. En outre, le débit d'attaque peut être accru et le facteur de disponibilité de l'appareil d'attaque peut être accru. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe schématique représentant la configuration d'un exemple d'appareil d'attaque de la tech- nique antérieure; la figure 2 est une coupe schématique représentant la configuration d'un appareil d'attaque dans un mode de réali- sation de l'invention; la figure 3A est une coupe d'un instrument de concen- tration de gaz de l'appareil d'attaque représenté sur la figure 2; la figure 3B est une vue de dessous représentant la partie inférieure de l'instrument de concentration de gaz de la figure 3A; les figures 4A à 4D illustrent des étapes de fabri- cation d'un dispositif piézoélectrique comprenant des étapes d'attaque mettant en oeuvre l'appareil d'attaque représenté sur la figure 2; et la figure 5 est un graphique représentant les vitesses d'attaque dans diverses conditions d'attaque obtenues par mise en oeuvre de l'appareil d'attaque dans l'exemple de l'invention, ainsi que des vitesses d'attaque pour diverses conditions d'attaque lors de l'utilisation de l'appareil d'attaque de la technique antérieure. La figure 2 est une coupe schématique de la confi- guration d'un appareil d'attaque dans un mode de réalisation de l'invention. Dans l'appareil d'attaque de la figure 2, des orifices 12 d'introduction d'un gaz d'attaque sont formés dans la partie latérale d'une table 11 de chargement de tranche sur laquelle est chargée une tranche 21. En outre, une alimentation 13 à hautes fréquences ayant une fréquence de sortie comprise entre 100 kHz et 13,56 MHz est connectée à la table 11 par un condensateur 14 d'arrêt. De plus, une surface 15 de chargement de cloche est placée au-dessus des orifices 12 d'introduction de gaz et autour de la table 11. Une cloche 16 de quartz, de silice, etc. est montée sur la surface 15 de chargement de cloche. La cloche 16 est un réservoir délimitant une cavité qui a une ouverture à sa partie inférieure et un flasque 16a dépassant à sa surface périphérique inférieure. Le flasque 16a est mis en contact intime avec la surface 15 de chargement de la cloche. Dans ce cas, la cloche 16 n'est pas limitée à la chambre hémisphérique précitée, et le terme "cloche" peut désigner toute chambre par exemple formée par des corps tubulaires dont les parties supérieures sont fermées. En outre, un instrument 17 de concentration de gaz, formé d'un matériau tel que l'aluminium pur, le quartz, la silice, etc., qui n'est pas affecté par la contamination, est placé entre la cloche 16 et la table 11. L'instrument 17 de concentration de gaz a une forme de chapeau par exemple. Comme l'indique la figure 3A, l'instrument 17 de concentration de gaz a une forme de dôme creux à la partie supérieure centrale duquel est formée une ouverture 17a. La dimension de l'ouverture 17a est pratiquement égale ou infé- rieure à celle de la tranche 21. Un flasque 17b est formé à la périphérie inférieure externe afin qu'il dépasse. Par exemple, l'instrument 17 de concentration de gaz possède une visière annulaire 17d à la périphérie supérieure interne d'un cône 17c de section circulaire destiné à rétrécir une zone d'introduction de gaz, et un flasque 17b est formé à la périphérie inférieure externe du cône circulaire 17c. Comme l'indique la vue en plan de la figure 3B, les trous 17e de passage de vis destinés à fixer l'instrument 17 de concen- tration en gaz au corps principal de l'appareil d'attaque sont formés dans le flasque 17b de l'instrument 17 à plusieurs emplacements. L'ouverture 17a de l'instrument 17 a une forme identique à celle de la tranche 21 ou plus petite que la tranche 21. Par exemple, si la tranche 21 est pratiquement circulaire, l'ouverture 17a de l'instrument 17 a une forme circulaire. Lors de l'opération d'attaque, le cône circulaire 17c de l'instrument 17 est inséré à l'intérieur de la cloche 16, et l'ouverture 17a de l'instrument 17 est placée au-dessus de la table 11. Comme le flasque 17b de l'instrument est fixé sous les orifices 12 d'introduction de gaz, il peut limiter l'écoulement vers le bas du gaz introduit par les orifices 12. Des espaces 18 qui peuvent guider la descente du gaz par l'ouverture 17a de l'instrument 17 sont formés autour de la table 11. Les orifices 19 d'échappement, raccordés à une pompe à vide (non représentée) sont formés à la partie inférieure de la table 11. La référence 20 de la figure 2 désigne une alimentation en gaz qui transmet soit un gaz d'attaque (par exemple un gaz fluorocarboné tel que CF4) dans le cas d'un film isolant, soit un gaz d'attaque (par exemple 02) d'un film d'une résine, vers les orifices 12 d'introduction de gaz. On décrit maintenant les étapes de formation du dispositif piézoélectrique à l'aide de l'appareil précité d'attaque. D'abord, comme l'indique la figure 4, une plage 22 et des motifs 23 de câblage sont formés sur une tranche 21 constituée de LiTaO3. La plage 22 et les motifs 23 de câblage sont formés par dépôt d'un film métallique, par exemple de cuivre (Cu), d'aluminium (Al), d'alliage cuivre- aluminium (AlCu), etc. sur la tranche 21 avec une épaisseur de 100 nm, et le film métallique est mis sous forme de motifs par un procédé photolithographique. Comme l'attaque du film métal- lique qui a une épaisseur d'environ 100 nm peut être termi- née en 30 s, il est possible d'empêcher facilement la fissuration de la tranche 21. En conséquence, l'utilisation de l'appareil d'attaque représenté sur la figure 2 n'est pas particulièrement nécessaire pour la formation des motifs dans le film métallique. Ensuite, comme l'indique la figure 4B, un film 24 d'oxyde de silicium destiné à recouvrir la plage 22 et les motifs 23 de câblage est formé sur la tranche 21 par un procédé de pulvérisation cathodique avec une épaisseur de nm. Ensuite, dans l'appareil d'attaque représenté sur la figure 2, la tranche 21 est chargée sur la table 11, puis l'instrument 17 et la cloche 16 sont fixés à l'appareil d'attaque, et enfin CF4 gazeux est introduit par les orifices 12, à une pression à l'intérieur de la cloche 16 qui est réduite entre environ 13 et 120 Pa. La tranche 21 est placée dans la cloche 16 ou au-dessous de celle-ci. Le gaz introduit par les orifices 12 est conduit vers la région supérieure de la cloche 16 par les trajets de circulation de gaz formés entre la surface interne de la cloche 16 et la périphérie externe de l'instrument 17, puis passe par l'ouverture 17a de l'instrument 17 et parvient à la tranche 21 en descendant depuis l'ouverture 17a. Comme l'ouverture 17a a une dimension pratiquement identique à celle de la tranche 21 ou plus petite, le gaz transmis par l'ouverture 17a peut parvenir efficacement sur la tranche 21. Un film 24 d'oxyde de silicium peut être ajusté à une épaisseur optimale puisque chaque film 24 d'oxyde de sili- cium est attaqué par réaction entre CF4 gazeux et le film 24 d'oxyde de silicium. Dans ce cas, le débit de CF4 gazeux transmis par les orifices 12 est réglé à 100 cm3/min, le degré de vide de la cloche 16 est réglé à 33 Pa et la puis- sance de l'alimentation 13 à hautes fréquences est réglée à W. Ensuite, la tranche 21 est déchargée de l'appareil d'attaque représenté sur la figure 2, et une fenêtre 25a est formée sur la plage 22 par revêtement d'un matériau 25 de réserve formé d'une résine sur le film 24 d'oxyde de silicium, puis par exposition et développement du matériau de réserve 25. La tranche 21 est alors placée sous la cloche 16 et l'instrument 17 représenté sur la figure 2. Ensuite, comme l'indique la figure 4C, une partie 24a d'ouverture de plage est formée sur la plage 22 par attaque partielle du film 24 d'oxyde de silicium par l'intermédiaire de la fenêtre 25a. Dans ce cas, le débit de CF4 gazeux transmis par les orifices 12 est réglé à 80 cm3/min, le degré de vide dans la cloche 16 est réglé à 40 Pa et la puissance de l'alimentation 13 est réglée à 50 W. Ensuite, la tranche 21 est transférée dans l'appareil d'attaque qui a la même configuration que sur la figure 2. De l'oxygène gazeux 02 est introduit par les orifices 12 et est transmis au matériau 25 de réserve par l'ouverture de l'instrument 17. Ainsi, comme l'indique la figure 4B, le matériau 25 de réserve est retiré. Dans ce cas, le débit d'oxygène gazeux transmis par les orifices 12 est réglé à cm3/min, le degré de vide dans la cloche 16 est réglé à 26 Pa et la puissance de l'alimentation 13 est réglée à W. Cette attaque du matériau de réserve est aussi appelée "formation de cendres". Dans cette formation de cendres, le gaz utilisé est de l'oxygène gazeux ou un gaz contenant de l'oxygène. Dans l'attaque du film 24 d'oxyde de silicium ou du matériau de réserve 25 par l'appareil d'attaque représenté sur la figure 2, la température initiale de la tranche est réglée à moins de 80 C, c'est-à-dire à la température ambiante. Les étapes de fabrication du dispositif piézoélectrique ont été terminées par l'étape précédente. Comme représenté sur les figures 4B et 4C, si l'appareil d'attaque ayant l'instrument 17 représenté sur la figure 2 est utilisé pour l'attaque du film 24 d'oxyde de silicium, le temps d'attaque peut être réduit, et des fis- sures apparaissent difficilement dans la tranche 21. Lorsque des expériences d'attaque d'un film d'oxyde de silicium sont exécutées avec l'appareil d'attaque représenté sur la figure 2 dans diverses conditions d'attaque, on obtient les résultats indiqués sur la figure 5. Ces résul- tats de la figure 5 ont été obtenus par variation de trois conditions de débit de CF4 gazeux, de degré de vide dans la cloche 16 et de puissance de l'alimentation à hautes fré- quences 13. Comme l'indique la figure 5, les vitesses d'attaque obtenues avec l'appareil d'attaque représenté sur la figure 2 selon l'invention sont supérieures à celles qui sont obtenues avec l'appareil d'attaque représenté sur la figure 1 selon la technique antérieure. Suivant les conditions, l'invention donne une vitesse d'attaque double de celle de la technique antérieure. En conséquence, dans un mode de réalisation de l'inven- tion, comme le temps d'attaque du film d'oxyde de silicium qui est d'environ 60 s selon la technique antérieure peut être réduit à une valeur moitié d'environ 30 s, les contraintes thermiques appliquées à la tranche 21 peuvent être réduites si bien que la fissuration de la tranche 21 peut être évitée. On a décrit précédemment le cas de l'attaque d'un film d'oxyde de silicium ou de matériau de réserve formé sur une tranche de LiTaO3 dans laquelle une fissuration par contrainte thermique peut facilement apparaître. Cependant, l'appareil d'attaque représenté sur la figure 2 peut aussi être utilisé pour la réduction des contraintes thermiques dans la tranche dans le cas d'attaque d'autres films. Comme décrit précédemment, selon l'invention, l'instru- ment de concentration de gaz en forme de dôme, ayant une ouverture à sa partie supérieure, est placé entre la table de chargement de tranche et la cloche, et les orifices d'introduction de gaz sont formés dans la partie latérale de l'instrument de concentration de gaz et entre cet instrument et la cloche. En conséquence, comme le gaz réactif peut circuler entre l'instrument et la cloche et parvenir par l'ouverture supérieure de l'instrument à la tranche, le gaz réactif peut être transmis efficacement à la tranche. En conséquence, la vitesse d'attaque du film formé sur la tranche peut être accrue à une valeur supérieure à celle de la technique antérieure. En outre, même dans le cas o la température du sub- strat est accrue par application d'une puissance élevée à la tranche, le film peut être attaqué en un temps court et il est donc possible de supprimer la fissuration de la tranche due à la dilatation thermique. En conséquence, il n'est pas nécessaire d'interrompre temporairement l'attaque en cours de traitement ou de séparer l'attaque en plusieurs étapes. En conséquence, le débit d'attaque peut être accru et le facteur de disponibilité de l'appareil d'attaque peut être accru. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux appareils et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil d'attaque, caractérisé en ce qu'il comprend: une cloche (16) délimitant une cavité ayant une ouver- ture à sa partie inférieure, une table (11) de chargement de tranche placée dans la cloche (16) ou sous l'ouverture de la cloche (16), un instrument (17) de concentration de gaz en forme de dôme placé entre la table (11) de chargement de tranche et la cloche (16) et ayant une ouverture (17a) à sa partie supérieure, et un orifice (12) d'introduction de gaz formé dans une zone latérale de l'instrument (17) de concentration de gaz et entre cet instrument (17) de concentration de gaz et la cloche (16). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dimension de l'ouverture de l'instrument (17) de concentration de gaz est inférieure ou égale à celle d'une tranche (21) chargée sur la table (11) de chargement de tranche. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'instrument (17) de concentration de gaz est formé d'un matériau quelconque choisi parmi l'aluminium, le quartz et la silice. 4. Appareil d'attaque selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'une partie du trajet de circulation d'un gaz évacué par les orifices (12) d'introduction de gaz est réalisée par une surface interne de la cloche et une péri- phérie externe de l'instrument (17) de concentration de gaz. 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une alimentation à hautes fréquences (13) destinée à appliquer de l'énergie à hautes fréquences à la tranche (21). 6. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture de l'instrument (17) de concentration de gaz en forme de dôme à la forme d'un cercle. 7. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'instrument (17) de concentration de gaz en forme de dôme a une forme de chapeau. 8. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un orifice d'échappement formé dans une région latérale de la table (11) de chargement de tranche. 9. Procédé destiné à l'exécution d'une attaque, carac- térisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: le chargement d'une tranche (21), formée d'un matériau piézoélectrique et sur laquelle est réalisé un film (24) d'oxyde de silicium, sur une table (11) de chargement de tranche d'un appareil d'attaque, le recouvrement de la tranche (21) et de la table (12) de chargement de tranche par un instrument (17) de concentration de gaz en forme de dôme ayant une ouverture à sa partie supérieure, le recouvrement de l'instrument (17) de concentration de gaz en forme de dôme par une cloche (16) formant une cavité ayant une ouverture à sa partie inférieure, l'introduction d'un gaz d'attaque vers le film (24) d'oxyde de silicium par l'ouverture de l'instrument (17) de concentration de gaz et une région comprise entre l'instru- ment (17) de concentration de gaz et la cloche (16), et l'attaque du film (24) d'oxyde de silicium par une réaction entre le gaz d'attaque et le film (24) d'oxyde de silicium. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le matériau piézoélectrique est de l'oxyde de tantale et de lithium. 11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le gaz d'attaque est un gaz fluorocarboné. 12. Procédé d'exécution d'une attaque, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: le chargement d'une tranche (21), formée d'un matériau piézoélectrique et sur laquelle est formé un film (25) d'une résine, sur une table (11) de chargement de tranche d'un appareil d'attaque, le recouvrement de la tranche (21) et de la table (11) de chargement de tranche par un instrument (17) de concen- tration de gaz en forme de dôme ayant une ouverture à sa partie supérieure, le recouvrement de l'instrument (17) de concentration de gaz en forme de dôme par une cloche (16) délimitant une cavité ayant une ouverture à sa partie inférieure, l'introduction d'oxygène par des orifices d'introduc- tion de gaz vers le film (25) de résine par l'ouverture de l'instrument (17) de concentration de gaz et une région comprise entre l'instrument (17) de concentration de gaz et la cloche (16), et l'attaque du film (25) de résine par une réaction entre l'oxygène et le film (25) de résine. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le matériau piézoélectrique est l'oxyde de tantale et de lithium.