CH620314A5 - Method and apparatus for chemical treatment in a luminescent discharge - Google Patents

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CH620314A5
CH620314A5 CH264277A CH264277A CH620314A5 CH 620314 A5 CH620314 A5 CH 620314A5 CH 264277 A CH264277 A CH 264277A CH 264277 A CH264277 A CH 264277A CH 620314 A5 CH620314 A5 CH 620314A5
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plasma
ionization
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CH264277A
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James Francis Battey
Richard Lewis Bersin
Richard Francis Reichelderfer
Joseph Milton Welty
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Int Plasma Corp
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Description

La présente invention concerne un procédé et un appareil de réaction chimique dans la région de décharge luminescente d'un plasma. The present invention relates to a method and apparatus for chemical reaction in the glow discharge region of a plasma.

Dans les réacteurs à plasma du type que concerne l'invention, le réactif gazeux est excité par de l'énergie à haute fréquence, dans une chambre réactionnelle. Ces réacteurs sont utiles dans des applications très diverses, notamment pour l'attaque chimique de divers métaux tels que l'aluminium. In plasma reactors of the type that the invention relates to, the gaseous reagent is excited by high frequency energy in a reaction chamber. These reactors are useful in very diverse applications, in particular for the chemical attack of various metals such as aluminum.

On note que, dans les réacteurs à plasma de type connu, le courant d'ionisation a tendance à se concentrer vers les parois de la chambre, à la manière de l'effet électrique de peau, ou de la tendance des courants à haute fréquence à se propager près de la surface des conducteurs métalliques. Dans un réacteur à plasma, l'espèce ionisée et excitée qui forme le plasma est essentiellement formée dans la région de passage du courant. It is noted that, in plasma reactors of known type, the ionization current tends to concentrate towards the walls of the chamber, in the manner of the electrical effect of skin, or the tendency of high frequency currents to propagate near the surface of metallic conductors. In a plasma reactor, the ionized and excited species which forms the plasma is essentially formed in the current flow region.

Dans cette même région, la lumière visible provenant de la décharge luminescente est créée par disparition de diverses espèces à des états électroniquement excités. La durée de certaines espèces excitées électroniquement est apparemment si faible que ces espèces n'ont pas le temps de diffuser hors de la région de concentration du courant. On constate qu'on ne peut utiliser certaines réactions, par exemple l'attaque chimique de l'aluminium, que dans la région de décharge luminescente, et, lorsque cette décharge n'a lieu que près des parois du réacteur, seule une petite partie de la chambre peut être utilisée. In this same region, visible light from the glow discharge is created by the disappearance of various species in electronically excited states. The duration of certain electronically excited species is apparently so short that these species do not have time to diffuse outside the region of current concentration. It is noted that certain reactions, for example the chemical attack on aluminum, can only be used in the region of glow discharge, and, when this discharge takes place only near the walls of the reactor, only a small part of the room can be used.

Dans le procédé et l'appareil selon l'invention, le courant d'ionisation est pratiquement uniforme dans toute la région comprise entre les électrodes et les réactions peuvent être mises en œuvre à un emplacement quelconque de cette région. La répartition du courant est uniforme car la distance séparant les électrodes est faible et une impédance répartie est montée en série avec le plasma afin que l'impédance mesurée au centre du plasma soit pratiquement la même que dans la partie externe. Dans un mode de réalisation avantageux, les électrodes sont planes et l'impédance répartie est formée par une feuille d'une matière diélectrique adjacente à l'une des électrodes. In the method and the apparatus according to the invention, the ionization current is practically uniform throughout the region between the electrodes and the reactions can be carried out at any location in this region. The distribution of the current is uniform because the distance separating the electrodes is small and a distributed impedance is mounted in series with the plasma so that the impedance measured in the center of the plasma is practically the same as in the external part. In an advantageous embodiment, the electrodes are planar and the distributed impedance is formed by a sheet of dielectric material adjacent to one of the electrodes.

L'invention concerne donc un procédé et un appareil de réaction chimique dans un plasma formé par un gaz. The invention therefore relates to a method and an apparatus for chemical reaction in a plasma formed by a gas.

Elle concerne aussi un procédé et un appareil du type décrit dans lesquels le courant d'ionisation et la décharge luminescente du plasma sont répartis dans toute la région comprise entre les électrodes. It also relates to a method and an apparatus of the type described in which the ionization current and the luminescent discharge of the plasma are distributed throughout the region comprised between the electrodes.

Ce procédé et cet appareil conviennent particulièrement bien à l'attaque chimique de l'aluminium. This method and this device are particularly well suited to the chemical attack on aluminum.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor-tiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel: Other characteristics and advantages of the invention will emerge better from the description which follows, given with reference to the appended drawing in which:

— la figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation de l'appareil. Ce mode de réalisation convient particulièrement bien à l'attaque de l'aluminium; - Figure 1 is a diagram of an embodiment of the apparatus. This embodiment is particularly suitable for attacking aluminum;

— la figure 2 est un schéma d'un autre mode de réalisation d'appareil de traitement de plaquettes selon l'invention ; et - Figure 2 is a diagram of another embodiment of a platelet processing apparatus according to the invention; and

— la figure 3 est une coupe partielle agrandie d'une plaquette d'un type qui peut être traité dans l'appareil de la figure 2. FIG. 3 is an enlarged partial section of a plate of a type which can be treated in the apparatus of FIG. 2.

L'appareil représenté sur la figure 1 comprend deux électrodes sensiblement planes et distantes 11 et 12. Les électrodes sont formées d'une matière conductrice de l'électricité et elles sont maintenues parallèlement l'une à l'autre. Dans ce mode de réalisation, les électrodes forment les parois supérieure et inférieure d'une chambre 13 qui a aussi une paroi latérale cylindrique 14 en matière isolante convenable, par exemple en quartz. L'électrode 11 est montée de manière amovible à la partie supérieure de la paroi latérale 14 et permet l'accès à la chambre. The apparatus shown in FIG. 1 comprises two substantially flat and distant electrodes 11 and 12. The electrodes are formed from an electrically conductive material and they are held parallel to one another. In this embodiment, the electrodes form the upper and lower walls of a chamber 13 which also has a cylindrical side wall 14 of suitable insulating material, for example quartz. The electrode 11 is removably mounted at the upper part of the side wall 14 and allows access to the chamber.

Un dispositif permet la circulation d'un réactif gazeux dans la chambre 13. Il comprend une entrée 16 de gaz ayant une soupape 17 de réglage de débit et une pompe 18 à vide reliée à une sortie 19. Dans le mode de réalisation représenté, l'entrée et la sortie sont montées sur une paroi latérale 14 aux extrémités opposées de la chambre, mais il faut noter qu'elles peuvent être disposées à tout emplacement convenable de la chambre, par exemple sur l'électrode 11. Les gaz réactifs convenant à l'attaque chimique de matières telles que l'aluminium sont le chlore et les hydrocarbures contenant du chlore, et on obtient des résultats particulièrements bons avec le tétrachlorure de carbone CCI4. Lors de l'attaque de composés du silicium et d'autres matières, les gaz qui conviennent sont notamment CF4, CUF, et d'autres composés contenant du fluor. A device allows the circulation of a gaseous reagent in the chamber 13. It comprises a gas inlet 16 having a flow control valve 17 and a vacuum pump 18 connected to an outlet 19. In the embodiment shown, the the inlet and outlet are mounted on a side wall 14 at opposite ends of the chamber, but it should be noted that they can be arranged at any suitable location in the chamber, for example on the electrode 11. The reactive gases suitable for the chemical attack of materials such as aluminum are chlorine and hydrocarbons containing chlorine, and we obtain particularly good results with carbon tetrachloride CCI4. When attacking silicon compounds and other materials, suitable gases include CF4, CUF, and other fluorine-containing compounds.

Le débit du réactif gazeux est réglé afin que le gaz reste dans la chambre pendant un temps optimal afin que la création et la disparition de l'espèce active qui assure l'attaque chimique soient équilibrées, mais ce temps ne doit pas être tel que les The flow rate of the gaseous reagent is adjusted so that the gas remains in the chamber for an optimal time so that the creation and disappearance of the active species which ensures the chemical attack are balanced, but this time must not be such that the

* *

3 3

620 314 620,314

sous-produits de la réaction inhibent sérieurement celle-ci. reaction byproducts later inhibit the reaction.

Dans le cas où l'on applique le procédé à CC14, par exemple on constate qu'un temps de séjour de l'ordre de '/^ s donne des résultats particulièrement avantageux. Dans le mode de réalisation avantageux, CC14 pénètre dans une chambre de 300 cm3 s avec un débit de l'ordre de 40 à 70 cm-Vmin, à la pression atmosphérique, et une pompe 18 retire le gaz de la chambre avec un débit de l'ordre de 7500 cm3/s, si bien que le temps de séjour est égal à 300/7500 = '/:.< s, la pression dans la chambre étant de l'ordre de 0,1 torr. On constate que les pressions m comprises entre 0,05 et 0,5 torr donnent des résultats satisfaisants. In the case where the method is applied to CC14, for example it is found that a residence time of the order of '/ s gives particularly advantageous results. In the advantageous embodiment, CC14 enters a chamber of 300 cm3 s with a flow rate of the order of 40 to 70 cm-Vmin, at atmospheric pressure, and a pump 18 withdraws the gas from the chamber with a flow rate of about 7500 cm3 / s, so that the residence time is equal to 300/7500 = '/: <s, the pressure in the chamber being of the order of 0.1 torr. It can be seen that the pressures m of between 0.05 and 0.5 torr give satisfactory results.

Un dispositif est destiné à l'alimentation des électrodes 11 et 12 afin que celles-ci créent un champ électrique d'ionisation du gaz présent dans la chambre 13. Le dispositif utilisé comprend 15 un générateur 21 à haute fréquence relié aux électrodes 11 et 12 par des fils 22 et 23. Dans un mode de réalisation avantageux, le générateur fonctionne à une fréquence de l'ordre de 13,56 MHz et à une puissance de l'ordre de 50 W, bien que d'autres fréquences et d'autres puissances puissent être utilisées le cas :<> échéant. A device is intended for supplying the electrodes 11 and 12 so that these create an electric field for ionizing the gas present in the chamber 13. The device used comprises a high-frequency generator 21 connected to the electrodes 11 and 12 by wires 22 and 23. In an advantageous embodiment, the generator operates at a frequency of the order of 13.56 MHz and at a power of the order of 50 W, although other frequencies and other powers can be used if: <> necessary.

Comme indiqué précédemment, l'espacement des électrodes est faible et une impédance répartie est placée en série avec le plasma afin que la répartition du courant et l'ionisation du plasma soient pratiquement uniformes dans toute la région 2e. comprise entre les électrodes. Comme l'impédance répartie est relativement grande par rapport à l'impédance du plasma, le courant passant au centre du plasma est rendu pratiquement égal à celui qui passe dans la partie externe du plasma. Lorsque l'impédance d'un trajet passant par le centre du plasma est .w faible par rapport à celle d'un trajet allant du centre à la paroi externe de la chambre, la répartition du courant dans le plasma est aussi pratiquement uniforme. As indicated previously, the spacing of the electrodes is small and a distributed impedance is placed in series with the plasma so that the distribution of the current and the ionization of the plasma are practically uniform throughout the region 2e. between the electrodes. As the distributed impedance is relatively large compared to the plasma impedance, the current passing through the center of the plasma is made almost equal to that passing through the outer part of the plasma. When the impedance of a path passing through the center of the plasma is low compared to that of a path going from the center to the outer wall of the chamber, the distribution of the current in the plasma is also practically uniform.

Lorsque les électrodes sont circulaires et ont un diamètre de 203,2 mm (par exemple, lorsqu'elles sont utilisées pour l'atta- 35 que de l'aluminium) et lorsqu'elles reçoivent une puissance de 50 W, on peut obtenir des résultats satisfaisants avec un espacement d'électrodes de 2,54 mm ou moins, une valeur de 10,2 mm donnant des résultats particulièrement satisfaisants. En général, la distance comprise entre les électrodes doit être nettement 4» inférieure au diamètre de celles-ci, et le rapport du diamètre des électrodes à leur espacement est avantageusement d'au moins 3/1. When the electrodes are circular and have a diameter of 203.2 mm (for example, when they are used for attacking aluminum) and when they receive a power of 50 W, it is possible to obtain Satisfactory results with an electrode spacing of 2.54 mm or less, a value of 10.2 mm giving particularly satisfactory results. In general, the distance between the electrodes must be markedly less than the diameter of the latter, and the ratio of the diameter of the electrodes to their spacing is advantageously at least 3/1.

Dans le mode de réalisation de la figure 1, une plaque 26 de matière diélectrique est disposée sur l'électrode 12 et constitue 45 une impédance répartie. Des matières diélectriques qui conviennent sont le quartz, le verre «Pyrex» et d'autres verres et on obtient des résultats satisfaisants avec une plaque de verre «Pyrex» ayant une épaisseur de l'ordre de 1,6 mm. La présence de la matière diélectrique assure non seulement la répartition du s» courant d'ionisation dans le plasma, mais aussi le passage d'une partie du courant d'ionisation dans une plaquette ou une autre pièce disposée dans le plasma. In the embodiment of FIG. 1, a plate 26 of dielectric material is placed on the electrode 12 and constitutes a distributed impedance 45. Suitable dielectric materials are quartz, "Pyrex" glass and other glasses and satisfactory results are obtained with a "Pyrex" glass plate having a thickness of the order of 1.6 mm. The presence of the dielectric material ensures not only the distribution of the ionization current in the plasma, but also the passage of part of the ionization current in a wafer or another part placed in the plasma.

Dans le mode de réalisation représenté, une plaquette semi-conductrice 27 repose sur la plaque de matière diélectrique. ss Cependant, les positions relatives de la matière diélectrique et de la plaquette ne sont pas particulièrement délicates dans la mesure où leur disposition est en série entre les électrodes. In the embodiment shown, a semiconductor wafer 27 rests on the plate of dielectric material. ss However, the relative positions of the dielectric material and of the wafer are not particularly delicate insofar as their arrangement is in series between the electrodes.

Ainsi, la matière diélectrique peut être placée par exemple près de l'électrode supérieure et la plaquette peut être placée direc- ™ tement sur l'électrode inférieure. Thus, the dielectric material can be placed for example near the upper electrode and the wafer can be placed directly on the lower electrode.

A titre illustratif, on a représenté une plaquette 27 qui comprend un substrat 28 d'une matière semi-conductrice dans laquelle des régions d'impuretés convenables sont formées selon ,,s un procédé bien connu pour la formation des dispositifs à semiconducteur. Une couche 29 de silice Si02 recouvre le substrat et est elle-même recouverte d'une couche d'aluminium 31. Une couche de réserve photographique 32 est formée sur l'aluminium et des fenêtres 33 sont formées dans la couche de réserve afin que les régions de l'aluminium qui doivent être retirées soient exposées. By way of illustration, there is shown a wafer 27 which comprises a substrate 28 of a semiconductor material in which regions of suitable impurities are formed according to a well known method for the formation of semiconductor devices. A layer 29 of silica Si02 covers the substrate and is itself covered with an aluminum layer 31. A photographic resist layer 32 is formed on the aluminum and windows 33 are formed in the resist layer areas of aluminum that need to be removed are exposed.

Dans une autre application possible, un dispositif est aussi utilisé pour l'admission d'un gaz oxydant tel que l'oxygène ou l'air, ou d'un gaz réducteur tel que l'hydrogène dans la chambre 13 lors du cycle d'attaque d'aluminium. Ce dispositif comprend une entrée 38 de gaz ayant une soupape 39 de réglage de débit montée sur la paroi latérale 14. L'introduction du gaz oxydant permet la formation de composés de l'aluminium contenant de l'oxygène sur les surfaces exposées de l'aluminium, ces composés facilitant la lutte contre l'affouillement de l'aluminium. L'addition d'un gaz contenant de l'hydrogène permet la formation d'hydrures d'aluminium sur les faces exposées de l'aluminium et ces composés de l'aluminium facilitent aussi la lutte contre l'affouillement. On constate que l'air convient particulièrement bien à cet effet car il contient à la fois de l'oxygène et de l'hydrogène. In another possible application, a device is also used for the admission of an oxidizing gas such as oxygen or air, or a reducing gas such as hydrogen in the chamber 13 during the cycle of aluminum attack. This device comprises a gas inlet 38 having a flow control valve 39 mounted on the side wall 14. The introduction of the oxidizing gas allows the formation of aluminum compounds containing oxygen on the exposed surfaces of the aluminum, these compounds facilitating the fight against scouring of aluminum. The addition of a hydrogen-containing gas allows the formation of aluminum hydrides on the exposed faces of the aluminum and these aluminum compounds also facilitate scour control. It is found that air is particularly suitable for this purpose because it contains both oxygen and hydrogen.

Un dispositif convenable de chauffage (non représenté) est destiné à maintenir les électrodes à une température prédéterminée. Ce dispositif peut comprendre tout appareil convenable de chauffage. Dans l'application à l'attaque chimique d'aluminium par exemple, les électrodes 11,12 sont maintenues à des températures de l'ordre de 75 à 125° C et 75 à 135° C respectivement. A suitable heating device (not shown) is intended to maintain the electrodes at a predetermined temperature. This device can include any suitable heater. In the application to the etching of aluminum for example, the electrodes 11,12 are maintained at temperatures of the order of 75 to 125 ° C and 75 to 135 ° C respectively.

Dans l'application à l'attaque d'aluminium, celui-ci peut former une couche 31 sur une plaquette semi-conductrice 27. On suppose que la plaquette 27 et l'organe diélectrique 26 ont été placés dans la chambre 13 comme représenté et que les électrodes 11 et 12 sont à une température comprise entre 75 et 125° C pour l'une et 75-135° C pour l'autre respectivement. Les soupapes 17 et 39 sont fermées et la pompe 18 fonctionne afin qu'elle réduise la pression dans la chambre à une faible valeur nettement inférieure à 0,1 torr. La soupape 17 est alors ouverte et transmet le réactif gazeux dans la chambre avec un débit convenable tel que 49 à 70 cm3/min, si bien que la pression dans la chambre atteint la valeur de travail de l'ordre de 0,1 torr. Les électrodes sont alors alimentées afin que le gaz soit ionisé et forme un plasma qui assure l'attaque chimique. Comme indiqué précédemment, la décharge luminescente se répartit uniformément entre les électrodes et la plaquette peut être disposée à un emplacement quelconque dans cette région. In the application to aluminum etching, this can form a layer 31 on a semiconductor wafer 27. It is assumed that the wafer 27 and the dielectric member 26 have been placed in the chamber 13 as shown and that the electrodes 11 and 12 are at a temperature between 75 and 125 ° C for one and 75-135 ° C for the other respectively. The valves 17 and 39 are closed and the pump 18 operates so that it reduces the pressure in the chamber to a low value much less than 0.1 torr. The valve 17 is then opened and transmits the gaseous reagent into the chamber with a suitable flow rate such as 49 to 70 cm3 / min, so that the pressure in the chamber reaches the working value of the order of 0.1 torr. The electrodes are then supplied so that the gas is ionized and forms a plasma which ensures chemical attack. As indicated above, the glow discharge is distributed uniformly between the electrodes and the wafer can be placed at any location in this region.

On constate que le procédé d'attaque chimique peut être amélioré par utilisation cyclique. Dans cette application, on peut introduire en autre un gaz oxydant, l'oxygène ayant une concentration qui croît sur les surfaces exposées d'aluminium, entre les périodes d'attaque. Le nombre et la durée des cycles dépendent de l'épaisseur de l'aluminium à retirer et de la teneur de l'aluminium en autres matières. Cependant, on constate que 3 à 5 périodes d'attaque de 3 à 3,5 min chacune donnent satisfaction dans le cas de la plupart des plaquettes. It is noted that the chemical attack process can be improved by cyclic use. In this application, another oxidizing gas can be introduced, the oxygen having a concentration which increases on the exposed aluminum surfaces, between the attack periods. The number and duration of cycles depend on the thickness of the aluminum to be removed and the content of aluminum in other materials. However, it is found that 3 to 5 attack periods of 3 to 3.5 min each are satisfactory in the case of most platelets.

Lors du procédé cyclique, le courant d'ionisation peut être maintenu pendant une période de l'ordre de 3 à 3,5 min, et le courant est arrêté et la soupape 17 est fermée afin que le réactif gazeux ne puisse plus pénétrer dans la chambre. La pompe 18 continue à fonctionner jusqu'à ce que la pression dans la chambre revienne au niveau de base inférieur à 0,08 torr, et la pompe est alors arrêtée. La soupape 39 est alors ouverte et laisse pénétrer l'air ou un autre gaz oxydant convenable. L'air pénètre avec un débit convenable et pendant un temps convenable afin que le gaz contenant l'oxygène s'accumule sur les surfaces exposées de l'aluminium. Lorsque la chambre a un volume de l'ordre de 300 cm3, on obtient des résultats convenables par admission d'air à raison de 300 cm3/min pendant un temps de l'ordre de 45 s. Après l'admission d'air, on ferme la soupape 39 et la pompe 18 est commandée à nouveau afin During the cyclic process, the ionization current can be maintained for a period of the order of 3 to 3.5 min, and the current is stopped and the valve 17 is closed so that the gaseous reagent can no longer enter the bedroom. The pump 18 continues to operate until the pressure in the chamber returns to the base level below 0.08 torr, and the pump is then stopped. The valve 39 is then opened and allows air or another suitable oxidizing gas to enter. The air enters with a suitable flow and for a suitable time so that the oxygen-containing gas accumulates on the exposed surfaces of the aluminum. When the chamber has a volume of the order of 300 cm3, suitable results are obtained by admitting air at the rate of 300 cm3 / min for a time of the order of 45 s. After the air intake, the valve 39 is closed and the pump 18 is controlled again in order to

620 314 620,314

4 4

qu'elle réduise la valeur de la pression au niveau de base. La convenable, après formation de manière classique. Une couche soupape 17 est alors ouverte à nouveau et les électrodes sont 67 de matière isolante telle que Si02 recouvre le substrat et une alimentées à nouveau pour le cycle suivant. couche 68 d'aluminium est formée sur la silice. L'aluminium let it reduce the pressure value to the basic level. The suitable, after training in a conventional manner. A valve layer 17 is then opened again and the electrodes are 67 of insulating material such as SiO 2 covers the substrate and one supplied again for the next cycle. layer 68 of aluminum is formed on silica. Aluminum

On considère maintenant un exemple d'application du pro- passe par les fenêtres 69 de la couche de silice et forme des cédé de l'invention. On utilise les techniques décrites et une 5 contacts avec le substrat de silicium, et un cache 71 de réserve couche d'aluminium dont l'épaisseur est de l'ordre de 10 000 Â photographique est formé sur l'aluminium et délimite un dessin est retirée d'une plaquette semi-conductrice au cours de trois de connexions à former par attaque des parties exposées de cycles comprenant chacun une période d'attaque de 3,5 min et l'aluminium. We now consider an example of application of the process through the windows 69 of the silica layer and forms the cedes of the invention. The techniques described and a contact with the silicon substrate are used, and a cover 71 of reserve aluminum layer whose thickness is of the order of 10 000 photographic Å is formed on the aluminum and delimits a design is removed from a semiconductor wafer during three connections to be formed by attacking the exposed parts of cycles each comprising an attack period of 3.5 min and the aluminum.

une période d'oxydation de 45 s. Le volume de la chambre est _ , , an oxidation period of 45 s. The volume of the chamber is _,,

a iL 3 »1 - t-f 1 a *1 * a -• Des reactifs gazeux convenant a 1 attaque de 1 aluminium de 300 cm-, et le reactif gazeux est CCI4 dont le temps de seiour m , „ .. . , „ ' , ,, a iL 3 »1 - t-f 1 a * 1 * a - • Gaseous reactants suitable for 1 attack of 1 aluminum of 300 cm-, and the gaseous reagent is CCI4 whose time of seiour m,„ ... , „', ,,

„ j .1 - ■ , . „ . dans 1 application de 1 appareil de la figure 2 sont le chlore et les est del ordre de V25 s. Pendant lespenodesd oxydation, 1 air , , lt, ,, ? _ „J .1 - ■,. „. in 1 application of 1 device of figure 2 are chlorine and is of the order of V25 s. During the oxidation periods, 1 air,, lt, ,,? _

, .. , - , , , o, . , . hydrocarbures contenant du chlore tels que CCI.. Dans le cas de pénétré dans la chambre a raison de 300 cnr/min. La pression , , , , , , .., -,,, o,. ,. hydrocarbons containing chlorine such as CCI .. In the case of entering the room at the rate of 300 cnr / min. Pressure , , , , ,

j . , , , »jnrvo» . 1 , plaquettes du type represente sur la figure 3, dans lequel des de travail dans la chambre est de 0,08 torr, et les electrodes r n. r .. b j1 ... . j. ,,, "Jnrvo". 1, plates of the type represented in FIG. 3, in which working in the chamber is 0.08 torr, and the electrodes r n. r .. b j1 ....

. . c- • *_•<. a parties de 1 aluminium sont directement au contact du silicium, . . c- • * _ • <. a parts of 1 aluminum are directly in contact with silicon,

supérieure et Interieure sont maintenues a des temperatures de * , . , ... . , upper and inner are maintained at temperatures of *,. , .... ,

—. .„.o „ .. . t , - t ti c - on constate qu on peut obtenir de meilleurs résultats soit par -. . „. O„ ... t, - t ti c - we can see that we can get better results either by

75 et 125 C respectivement. Le generateur 21 fonctionne a une i5 . . „ , , , 75 and 125 C respectively. The generator 21 operates at an i5. . „,,,

c. , **ti • a en ai 7 .1 disposition d une plaque de quartz sous les plaquettes, sur fréquence de 13,56 MHz, avec une puissance de 50 W, et les . ,, . n ... 1. ,, . 1 vs. , ** ti • has 7 .1 arrangement of a quartz plate under the plates, on a frequency of 13.56 MHz, with a power of 50 W, and the. ,,. n ... 1. ,,. 1

-, , , .. ,n - ... a m n 1 electrode 54, soit par utilisation d un reactif gazeux qui con- -,,, .., n - ... a m n 1 electrode 54, either by using a gaseous reagent which

electrodes 11 et 12 sont separeespar une distance de 10,2 mm. . . , , , , , electrodes 11 and 12 are separated by a distance of 10.2 mm. . . ,,,,,

T, , , , tient de I hélium ou un autre gaz inerte conducteur de la chaleur. T,,,, is helium or some other heat conducting inert gas.

L appareil represente sur la figure 2 comprend une chambre T . , . ... ° , The device represented in FIG. 2 comprises a chamber T. ,. ... °,

c, ' , . co ,, , Les résultats sont particulièrement bons lors de 1 utilisation d un vs, ' , . co ,,, The results are particularly good when using a

51 ayant des parois 52 en une matière convenable, par exemple „ ,,n ■ 51 having walls 52 of a suitable material, for example „,, n ■

1 . • *T - „ melange contenant 110 parties de CCI. et 40 parties d hélium, 1. • * T - „mixture containing 110 parts of CCI. and 40 parts of helium,

en aluminium. Un couvercle amovible non represente permet la 20 vojyme disposition de plaquettes dans la chambre et leur retrait. En général, les électrodes parallèles et planes 53 et 54 sont montées On considère maintenant le fonctionnement et 1 utilisation dans la chambre et reliées à une source 56 d'énergie à haute de l'appareil de la figure 2 dans l'application à l'attaque d'alumi- in aluminium. A removable cover, not shown, allows the vojyme to arrange platelets in the chamber and their removal. In general, the parallel and flat electrodes 53 and 54 are mounted. We now consider the operation and 1 use in the chamber and connected to a high energy source 56 of the apparatus of FIG. 2 in the application to the aluminum attack

fréquence placée à l'extérieur de la chambre. Une plaque 50 de "'um, permettant la formation de dessins de connexion sur les verre isolant est placée entre l'électrode 53 et la paroi supé- 25 plaquettes du type représenté sur la figure 3. Lorsque les rieure 52, et des plaques supplémentaires de verre 55 sont plaquettes ont été placées sur l'électrode 54, la chambre est disposées le long des bords de la plaque 50 et de l'électrode 53. fermée et la pompe 58 fonctionne afin qu'elle réduise la pres- frequency placed outside the chamber. A plate 50 of "um, allowing the formation of connection patterns on the insulating glass is placed between the electrode 53 and the superplate wall of the type shown in FIG. 3. When the reins 52, and additional plates glass 55 are platelets were placed on the electrode 54, the chamber is arranged along the edges of the plate 50 and the electrode 53. closed and the pump 58 operates so that it reduces the pressure

L'électrode 54 est avantageusement munie de passages permet- s'on dans la chambre à un niveau initial de 1 ordre de 0,10 à 0,50 The electrode 54 is advantageously provided with passages allowing it to be in the chamber at an initial level of 1 order of 0.10 to 0.50

tant la circulation d'eau ou d'un autre fluide convenable de torr-Avant l'attaque chimique, un plasma d'oxygène est formé as long as the circulation of water or other suitable torr fluid- Before chemical attack, an oxygen plasma is formed

refroidissement maintenant l'électrode à une température rela- m dans la chambre afin qu il élimine toute I eau qui peut être tivement faible. présente. Ce plasma est par exemple maintenu pendant un temps de 30 s. Ensuite, les réactifs gazeux sont admis et le cooling the electrode to a cool temperature in the chamber so that it removes any water which may be weak. present. This plasma is for example maintained for a time of 30 s. Then the gaseous reagents are admitted and the

Une entrée 57 est disposée près d'une extrémité de la plasma d'attaque est formé. Ce plasma est maintenu pendant un chambre et permet l'introduction d'un gaz dans celle-ci, et une temps qui suffit à l'attaque de l'aluminium, par exemple 5 à 7 An inlet 57 is disposed near one end of the attack plasma is formed. This plasma is maintained during a chamber and allows the introduction of a gas therein, and a time which is sufficient for the attack of aluminum, for example 5 to 7

pompe 58 d'évacuation est reliée à la sortie 59 placée près de min par micron d'aluminium, avec un plasma qui contient un l'autre extrémité de la chambre. Avec cette disposition, le gaz mélange de CC14 introduit avec un débit de 110 cm3/min et pénètre dans la chambre du côté de la première extrémité, d'hélium introduit avec un débit de 40 cm'Vmin. Dans le cas circule entre les électrodes et sort par l'autre extrémité. On peut d'un réacteur ayant les dimensions indiquées précédemment, les utiliser d'autres circulations de gaz le cas échéant, le gaz pouvant électrodes sont par exemple alimentées avec une puissance de par exemple être introduit par l'électrode inférieure, directe- 40 1000 à 1100 W, et l'électrode inférieure 54 est maintenue à une ment dans la région comprise entre les électrodes. température inférieure à 30° C. La pression dans la chambre, pump 58 of evacuation is connected to the exit 59 placed near min by micron of aluminum, with a plasma which contains the other end of the room. With this arrangement, the gas mixture of CC14 introduced with a flow rate of 110 cm3 / min and enters the chamber on the side of the first end, of helium introduced with a flow rate of 40 cm'Vmin. In the case circulates between the electrodes and leaves by the other end. It is possible to use a reactor having the dimensions indicated above, other gas circulations if necessary, the gas capable of electrodes being for example supplied with a power of for example being introduced by the lower electrode, direct- 40 1000 at 1100 W, and the lower electrode 54 is held at a ment in the region between the electrodes. temperature below 30 ° C. The pressure in the chamber,

Un dispositif est destiné à répartir le courant d'ionisation lors de l'attaque, est par exemple de l'ordre de 0,29 torr. Après donc l'espèce active du plasma dans la région comprise entre les la fin de l'attaque, un second plasma d'oxygène est formé afin A device is intended to distribute the ionization current during the attack, for example of the order of 0.29 torr. So after the active species of plasma in the region between the end of the attack, a second oxygen plasma is formed to

électrodes. Ce dispositif comprend des plaques de verre 61 et 62 qu'il retire les restes de chlore. Ce plasma est par exemple adjacentes à l'électrode supérieure 53. Comme indiqué, la pia- 45 maintenu pendant une période de l'ordre de 2 min. Ensuite, electrodes. This device comprises glass plates 61 and 62 which it removes the chlorine remains. This plasma is for example adjacent to the upper electrode 53. As indicated, the pia- 45 maintained for a period of the order of 2 min. Then,

que 61 est une plaque pleine de verre dont la face supérieure est l'appareil est purgé par un gaz inerte sec tel que l'argon, et la adjacente à la face inférieure de l'électrode, et la plaque 62 est chambre est ouverte et permet le retrait des plaquettes atta- that 61 is a plate full of glass the upper face of which is the apparatus is purged by a dry inert gas such as argon, and the adjacent to the lower face of the electrode, and the plate 62 is chamber is open and allows the removal of the platelets

une plaque perforée de verre ayant une face supérieure adja- quées. Avant traitement d'un autre lot de plaquettes, la surface cente à la face inférieure de la plaque 61. Les perforations ou de l'électrode inférieure est avantageusement nettoyée à l'acé- a perforated glass plate having an adjoining upper face. Before processing another batch of platelets, the surface centered on the underside of the plate 61. The perforations or of the lower electrode is advantageously cleaned with acer

orifices 63 traversent verticalement la plaque 62 et concentrent 50 tone. orifices 63 pass vertically through the plate 62 and concentrate 50 tone.

le plasma dans les régions qui se trouvent au-dessous des Le procédé et l'appareil selon l'invention présentent un orifices. La dimension des orifices n'est pas primordiale et on certain nombre d'avantages et de caractéristiques importants, The plasma in the regions which are below the The method and the apparatus according to the invention have an orifices. The size of the orifices is not essential and there are a number of important advantages and characteristics,

obtient des résultats satisfaisants avec des orifices dont le dia- Le faible espacement des électrodes et l'impédance relativement mètre est de l'ordre de la moitié du diamètre des plaquettes. élevée montée en série avec le plasma ont tendance à répartir le obtains satisfactory results with orifices whose diameter The small spacing of the electrodes and the relatively meter impedance is of the order of half the diameter of the wafers. high mounted in series with the plasma tend to distribute the

Dans un mode de réalisation avantageux convenant à l'attaque 55 courant d'ionisation dans tout le plasma qui est alors très chimique de plaquettes de 76 mm, les plaques sont rectangulai- uniforme. Lors de l'attaque d'aluminium, l'utilisation d'un pro- In an advantageous embodiment suitable for etching 55 ionization current throughout the plasma which is then very chemical 76 mm platelets, the plates are rectangular-uniform. During the aluminum attack, the use of a pro-

res et ont une longueur d'environ 61 cm et une largeur d'envi- cessus cyclique permet une attaque importante sans affouille- res and have a length of approximately 61 cm and a width of cyclic envi- ronment allows a significant attack without scouring-

ron 30,5 cm, l'épaisseur de la plaque 61 étant d'environ 3,2 mm, ment, si bien que le retrait de l'aluminium est accéléré et est très celle de la plaque 62 d'environ 9,5 mm, les orifices ayant un propre. La décharge luminescente du plasma remplit pratique- 30.5 cm, the thickness of the plate 61 being approximately 3.2 mm, so that the withdrawal of the aluminum is accelerated and is very that of the plate 62 of approximately 9.5 mm , the holes having their own. The luminescent discharge of the plasma fills practical-

diamètre de l'ordre de 38 mm. Les plaquettes 64 reposent à la w) ment toute la région délimitée entre les électrodes et la réaction face supérieure de l'électrode 64 dans l'alignement des orifices, peut être réalisée à un emplacement quelconque de cette région, diameter of the order of 38 mm. The plates 64 rest at the w) ment the entire region delimited between the electrodes and the reaction of the upper face of the electrode 64 in alignment with the orifices, can be carried out at any location in this region,

et la distance séparant la face inférieure de l'électrode 53 de la Bien qu'on ait décrit l'application du procédé et de l'appa- and the distance separating the underside of the electrode 53 from the Although the application of the method and the apparatus has been described

face supérieure de l'électrode 54 est de l'ordre de 25,4 mm. reil de l'invention en référence à l'attaque d'aluminium porté upper face of the electrode 54 is of the order of 25.4 mm. reil of the invention with reference to the attack of carried aluminum

La figure 3 représente un exemple de structure de plaquette par des plaquettes semi-conductrices, il faut noter qu'ils con- Figure 3 shows an example of a wafer structure with semiconductor wafers, it should be noted that they

64, comprenant un substrat 66 de matière semi-conductrice telle viennent à toute réaction chimique mise en œuvre dans la région que le silicium, dont des régions contiennent une impureté de décharge luminescente d'un plasma. 64, comprising a substrate 66 of semiconductor material such come to any chemical reaction implemented in the region as silicon, whose regions contain a luminescent discharge impurity from a plasma.

C 1 feuille dessins C 1 sheet drawings

Claims (7)

620 314 620,314 2 2 REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement chimique d'une matière dans un plasma formé par ionisation d'un réactif gazeux dans une chambre réactionnelle comportant deux électrodes parallèles sous alimentation électrique, entre lesquelles est disposée la s matière à traiter, caractérisé en ce qu'il comprend le maintien entre les électrodes d'un espacement assez faible pour que l'impédance au courant ionisant directement entre les parties centrales des électrodes soit sensiblement inférieure à l'impédance d'un trajet allant des parties centrales vers l'extérieur le m long des électrodes et le long de la paroi de la chambre entre les bords des électrodes, la création d'une impédance supérieure à l'impédance du plasma entre les électrodes afin de répartir le courant ionisant et l'ionisation du gaz à travers toute la région située entre les électrodes et la disposition de la matière en i s contact direct avec le gaz ionisé dans la région de ionisation. 1. A method of chemical treatment of a material in a plasma formed by ionization of a gaseous reagent in a reaction chamber comprising two parallel electrodes under electrical supply, between which the material to be treated is disposed, characterized in that it comprises maintaining a sufficiently small spacing between the electrodes so that the impedance of the ionizing current directly between the central parts of the electrodes is substantially less than the impedance of a path going from the central parts to the outside along the m of the electrodes and along the wall of the chamber between the edges of the electrodes, creating an impedance greater than the plasma impedance between the electrodes in order to distribute the ionizing current and the ionization of the gas throughout the entire region between the electrodes and the arrangement of the material in direct contact with the ionized gas in the ionization region. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'impédance répartie est formé par disposition d'une matière diélectrique entre les électrodes. 2. Method according to claim 1, characterized in that the distributed impedance is formed by the provision of a dielectric material between the electrodes. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce 20 que les électrodes sont connectées à l'alimentation et déconnectées de celle-ci de façon cyclique. 3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the electrodes are connected to the power supply and disconnected from it cyclically. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'introduction d'un gaz dans la région comprise entre les électrodes, lorsque celles-ci ne sont pas alimen- 25 tées. 4. Method according to claim 3, characterized in that it further comprises the introduction of a gas into the region between the electrodes, when the latter are not supplied. 5. Appareil destiné à la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif délimitant une chambre réactionnelle, un dispositif d'introduction d'un réactif gazeux dans la chambre, deux électrodes parai- m lèles, un dispositif d'alimentation des électrodes afin que le gaz s'ionise et forme un plasma contenant au moins une espèce chimiquement active dans la chambre, l'espacement des électrodes étant assez faible pour que l'impédance au courant ionisant directement entre les parties centrales des électrodes soit sensi- 35 blement inférieure à l'impédance d'un trajet allant des parties centrales vers l'extérieur le long des électrodes et le long de la paroi de la chambre entre les bords des électrodes, une matière diélectrique ayant une impédance supérieure à celle du plasma placé entre les électrodes pour assurer la répartition du courant 40 d'ionisation et l'ionisation des électrodes, et un dispositif de support pour la matière à traiter directement dans la région d'ionisation, la surface principale de la matière étant parallèle aux électrodes. 5. Apparatus for implementing the method according to claim 1, characterized in that it comprises a device delimiting a reaction chamber, a device for introducing a gaseous reagent into the chamber, two parallel electrodes , a device for supplying the electrodes so that the gas ionizes and forms a plasma containing at least one chemically active species in the chamber, the spacing of the electrodes being small enough that the impedance to the ionizing current directly between the parts center of the electrodes is substantially less than the impedance of a path from the center to the outside along the electrodes and along the wall of the chamber between the edges of the electrodes, a dielectric material having an impedance greater than that of the plasma placed between the electrodes to ensure the distribution of the ionization current 40 and the ionization of the electrodes, and a support device for the material to be treated dir ectely in the ionization region, the main surface of the material being parallel to the electrodes. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la 45 matière diélectrique est du quartz ou du verre. 6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the dielectric material is quartz or glass. 7. Appareil selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la matière diélectrique est um corps plan ayant des orifices perpendiculaires aux électrodes, la matière à traiter étant alignée sur l'un des orifices. so 7. Apparatus according to one of claims 5 or 6, characterized in that the dielectric material is a flat body having orifices perpendicular to the electrodes, the material to be treated being aligned with one of the orifices. so
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