Brevet FR2818292A1 — publié le 20020621

Chambre de réaction métallique anti-corrosion de procédé CVD ou RTP. Domaine technique de l'invention L'invention est relative à un réacteur pour procédé de dépôt en phase vapeur CVD, ou de recuit thermique rapide RTP, comprenant : - un corps métallique renfermant une chambre de réaction à paroi interne polie, - des lampes à rayonnement électromagnétique à infrarouge IR, et/ou à ultraviolet UV, - des moyens d'introduction de gaz réactifs dans la chambre pour le traitement d'un substrat, - et des moyens pour maintenir le corps du réacteur à une température de thermalisation prédéterminée. Les chambres de réaction pour des procédés RTP ou CVD possèdent généralement des parois métalliques en aluminium ou en acier inoxydable. Un fluide de thermalisation circule dans des canaux de la chambre pour obtenir une température contrôlée. La chambre est équipée de lampes à rayonnement électromagnétique UV à ultraviolet et/ou IR à infrarouge, utilisé de manière classique dans l'industrie des semiconducteurs comme source d'énergie de réactions chimiques. Un gaz réactif est nécessaire à cet effet, soit pour modifier les propriétés d'un matériau (recuits d'implantation d'un dopant, d'oxydation, de nitruration,...), soit pour déposer par CVD un matériau sous forme de couche sur un substrat de silicium. La paroi métallique de la chambre de réaction est polie comme un miroir pour réfléchir un maximum de rayonnement électromagnétique sur le substrat. Dans certains cas, les gaz réactifs chauffés ou activés par le rayonnement électromagnétique des lampes IR ou UV, peuvent attaquer la surface interne polie de la chambre, et entraîner des phénomènes de corrosion ou d'oxydation, même si la chambre est refroidie à 25OC. Dans le cas où la chambre est chauffée, par exemple jusqu'à 300OC, le gaz peut corroder la paroi en étant chauffé à son contact. Les effets de corrosion ou d'oxydation modifient les propriétés de réflexion des parois, et diminuent les performances de l'équipement. Objet de l'invention L'objet de l'invention consiste à réaliser une chambre de réaction à paroi froide pour CVD ou RTP, utilisant des gaz réactifs ou oxydants activés par rayonnement électromagnétique, sans détériorer la surface interne polie de la chambre. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que la paroi interne polie de la chambre de réaction est recouverte d'une couche anti-corrosion en matériau réfractaire, apte à résister aux attaques chimiques des gaz réactifs pour conserver les propriétés réfléchissantes de ladite paroi. Selon un mode de réalisation préférentiel, la couche anti-corrosion est formée par un oxyde de silicium Si Oz dense et amorphe, lequel est déposé ex situ sur la paroi par un procédé PECVD de déposition chimique en phase vapeur assistée par plasma. D'autres oxydes peuvent être utilisés pour réaliser la couche anti-corrosion, notamment l'oxyde d'alumine Al203, ou l'oxyde de chrome. La paroi du corps peut être réalisée en acier inoxydable, ou en aluminium. Description sommaire des dessins. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une chambre de réaction anti-corrosion selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue en coupe d'une chambre avec suscepteur. Description d'un mode de réalisation préférentiel Sur la figure 1, un réacteur 10 de procédé pour le dépôt en phase vapeur CVD ou de recuit thermique rapide RTP, comporte un corps 12 métallique en acier inoxydable, délimitant une chambre 14 à paroi 16 interne polie. Des lampes 18 à infrarouge IR et/ou à ultraviolet UV sont logées dans un compartiment 20 muni d'un réflecteur 22, et transmettent un rayonnement électromagnétique vers la chambre 14 à travers un hublot 24 en quartz. Un substrat 26, notamment en silicium ou autre matériau, est placé à l'intérieur de la chambre 14 pour y subir divers traitements CVD ou RTP. Des gaz réactifs peuvent être introduits dans la chambre 14 par l'intermédiaire d'une première canalisation 28 raccordée à un circuit externe 30 d'alimentation par une vanne 32. L'évacuation de la chambre 14 s'opère par l'intermédiaire d'une deuxième canalisation 34 reliée par une pompe 36 à une installation de vidange38. Un fluide de thermalisation circule dans des canaux 40,42 du corps 12 métallique pour maintenir le réacteur 10 à une température prédéterminée. Selon l'invention, la paroi interne 16 de la chambre 14 est recouverte après polissage d'une couche anti-corrosion d'oxyde de silicium SiO2 dense et amorphe. Le dépôt de la couche anti-corrosion Si02 est effectué ex situ par un procédé PECVD de déposition chimique en phase vapeur assistée par plasma, pour obtenir une bonne adhérence sur l'acier inoxydable. La tenue en température de cette couche anti-corrosion peut atteindre 500OC, ce qui est suffisant, car le corps 12 du réacteur 10 est thermalisée à une température maximum de 300oC. Pour une épaisseur supérieure à 1,5 micron, la couche anti-corrosion Si02 est transparente, de manière à conserver les propriétés réfléchissantes de la paroi métallique 16 polie. La couche Si02 amorphe est dense et très inerte chimiquement pour protéger la paroi métallique 16 de toute attaque chimique issue des réactions dans la chambre 14. La présence de cette couche anti-corrosion SiO2 est avantageusement recommandée pour des procédés de recuits d'oxydation humide, dans lesquels on utilise soit un gaz oxydant (oxygène par exemple) chargé en vapeur d'eau, soit de la vapeur d'eau pure. Un autre exemple concerne des procédés de recuits d'oxydation sélectifs en atmosphère chlorée. En cas de dépôt parasite de produits de décomposition sur la paroi interne 24a du hublot 24 suite à un certain nombre de réactions RTP ou CVD dans la chambre 14, il convient de nettoyer ce dépôt parasite pour éviter l'opacité du hublot 24. Préférentiellement, le nettoyage du hublot 24 est opéré in situ, en envoyant dans la chambre 14 un gaz très réactif (corrosif et/ou oxydant). Ce gaz de nettoyage peut être activé ou non par le rayonnement électromagnétique des lampes 18, de manière à graver le dépôt parasite par réaction chimique. Les produits de la réaction chimique sont ensuite évacués au moyen de la pompe 36 vers l'installation de vidange38. Le nettoyage du hublot 24 intervient sans corroder ou oxyder la paroi interne 16 de la chambre 14 grâce à la présence de la couche anti-corrosion Si02. En référence à la figure 2 concernant un réacteur RTCVD, le substrat 26 à l'intérieur de la chambre 14 est placé sur un élément suscepteur 50, constitué à titre d'exemple par du graphite recouvert de carbure de silicium SiC. La position des lampes 18 est alors inversée, l'élément suscepteur 50 étant interposé entre le substrat 26 et le hublot 24. Dans ce cas, l'élément suscepteur 50 absorbe en premier le rayonnement IR des lampes 18, et le substrat 26 est chauffé indirectement via l'élément suscepteur 50. Il convient également de nettoyer l'élément suscepteur 50 du dépôt RTCVD après un certain nombre de réactions dans la chambre 14. Ce nettoyage peut comme pour le hublot 24, être opéré à l'aide de gaz réactifs sans corroder la paroi interne 16 de la chambre 14. Un tel réacteur à chambre métallique polie et thermalisée, et à couche de protection anti-corrosion peut être utilisé pour tout type de procédés CVD, RTCVD et RTP. Le corps du réacteur peut aussi être en aluminium, ou en alliage d'aluminium. La couche de protection Si02 peut être remplacée par tout autre revêtement réfractaire résistant à des températures supérieures à 300OC, notamment l'oxyde d'alumine Al203, ou l'oxyde de chrome. Revendications. 1. Réacteur pour procédé de dépôt en phase vapeur CVD, ou de recuit thermique rapide RTP, comprenant : - un corps (12) métallique renfermant une chambre de réaction (14) à paroi interne (16) polie, - des lampes (14) à rayonnement électromagnétique à infrarouge IR, et/ou à ultraviolet UV, - des moyens d'introduction de gaz réactifs dans la chambre (14) pour le traitement d'un substrat (26), - et des moyens pour maintenir le corps (12) du réacteur (10) à une température de thermalisation prédéterminée, caractérisé en ce que la paroi interne (16) polie de la chambre de réaction (14) est recouverte d'une couche anti-corrosion en matériau réfractaire, apte à résister aux attaques chimiques des gaz réactifs pour conserver les propriétés réfléchissantes de ladite paroi. 2. Réacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche anticorrosion est formée par un oxyde de silicium Si02 dense et amorphe. 3. Réacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche anticorrosion est formée par un oxyde d'alumine Also3 4. Réacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche anticorrosion est formée par un oxyde de chrome. 5. Réacteur selon la revendication 2, 3 ou 4 caractérisé en ce que la couche anti-corrosion est déposée ex situ sur la paroi (16) par un procédé PECVD de déposition chimique en phase vapeur assistée par plasma. 6. Réacteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la paroi (16) du corps (12) est en acier inoxydable. 7. Réacteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la paroi (16) du corps (12) est en aluminium ou en alliage d'aluminium.