EP1157145A1 - Procede et installation pour former une couche sur un substrat - Google Patents

Procede et installation pour former une couche sur un substrat

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Publication number
EP1157145A1
EP1157145A1 EP00900545A EP00900545A EP1157145A1 EP 1157145 A1 EP1157145 A1 EP 1157145A1 EP 00900545 A EP00900545 A EP 00900545A EP 00900545 A EP00900545 A EP 00900545A EP 1157145 A1 EP1157145 A1 EP 1157145A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas mixture
treatment
gas
mixture
primary
Prior art date
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Ceased
Application number
EP00900545A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Serban Cantacuzene
Thierry Sindzingre
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
LAir Liquide SA a Directoire et Conseil de Surveillance pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Filing date
Publication date
Application filed by LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude, LAir Liquide SA a Directoire et Conseil de Surveillance pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Publication of EP1157145A1 publication Critical patent/EP1157145A1/fr
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/452—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species

Definitions

  • the invention relates to the field of surface treatments of substrates, whether metallic, or non-metallic such as polymer substrates, textiles, papers, glasses, or even wood, plasters, or tiles, whether these substrates are flat or qu '' they come in the form of a volume, used in extremely varied fields including metallurgy, shaping, flat glasses, plastic packaging, etc ...
  • a primary treatment gas mixture as obtained at the gas outlet of the device, which comprises excited or unstable gas species resulting from the transformation in the device of an initial gas mixture;
  • - And of an adjacent gaseous treatment mixture which comprises a gaseous precursor of silicon, and which has not passed through the device under consideration.
  • One of the objectives of the present invention is to propose a solution to the technical problems previously listed.
  • the invention relates to a method for forming a deposit on a substrate, according to which the following steps are carried out:
  • At least one device for forming excited or unstable gas species in which an initial treatment gas mixture is transformed, in order to obtain, at the gas outlet of the device, a primary treatment gas mixture which comprises excited or unstable gas species which is substantially free of electrically charged species;
  • the substrate is brought into contact, at a pressure close to atmospheric pressure, with a treatment gas atmosphere to carry out the deposition, this atmosphere being obtained from the primary gas mixture and from an adjacent treatment gas mixture which comprises at minus a gaseous precursor necessary for the formation of the desired deposit, and which has not passed through said device; the method being characterized in that the adjacent gas mixture is injected into the flow of primary gas mixture as obtained at the gas outlet of the device.
  • the method according to the invention can also adopt one or more of the following technical characteristics:
  • the adjacent gas mixture is injected into the primary gas mixture flow as follows: i) means are available for separating the flow of the primary treatment gas mixture, as obtained at the outlet of the device, in at least two separate streams; j) the injection of adjacent gas mixture between said at least two separate primary mixture streams is carried out.
  • the residual oxygen content of the treatment gas atmosphere is less than 500 ppm, and preferably between 5 and 100 ppm.
  • the dew point of the treatment gas atmosphere is less than -20 ° C, and more preferably less than -30 ° C.
  • the substrate is at a temperature between 50 and 350 ° C, and more preferably between 100 and 300 ° C (that the substrate undergoes heating during contact again for example that it reaches the already hot contact zone).
  • the treated substrate is brought opposite the gas outlet of said device, if necessary facing the gas outlets of several devices placed in parallel over the width of the substrate and / or successively opposite the gas outlets of several devices placed in series, by a conveyor system passing through an interior space delimited by a casing assembly, isolated from the surrounding atmosphere, the assembly being tightly connected to the apparatus or including the apparatus.
  • the nature of the deposit made on the substrate belongs to one of the following categories: a metal oxide, a metal oxynitride.
  • the deposit made is a deposit comprising silicon and the adjacent gas mixture for treatment then comprises at least one gaseous precursor of silicon.
  • At least one of said devices, in which the initial treatment gas mixture is transformed is the seat of an electrical discharge, created between a first electrode and a second electrode, which extend in an elongated main direction, the initial gas mixture crossing the discharge transversely to the electrodes and to this main direction.
  • a layer of dielectric material is disposed on the surface of at least one of the electrodes, facing the other electrode.
  • the invention also relates to an installation for forming a deposit on a substrate, suitable in particular for implementing the method described above, and which comprises:
  • At least one apparatus for forming excited or unstable gaseous species capable of transforming an initial treatment gas mixture, in order to obtain, at the gas outlet from the apparatus, a primary treatment gas mixture which comprises excited gas species or unstable and which is substantially free of electrically charged species;
  • an adjacent gaseous treatment mixture comprising at least one gaseous precursor necessary for the formation of the deposit, not passing through the apparatus, and capable of forming, with the primary gaseous treatment mixture such that 'obtained at the gas outlet of the apparatus, a gaseous treatment atmosphere to be brought into contact, at a pressure close to atmospheric pressure, with the substrate to carry out the deposition; the installation being characterized in that said means for the arrival of the adjacent gas mixture allow its injection into the flow of primary gas mixture as obtained at the gas outlet from the device.
  • the means of arrival of the adjacent gas mixture within the flow of primary gas mixture comprise: i) means making it possible to separate the flow of primary gas mixture such as obtained at the gas outlet from the device in at least two separate gas streams; j) means for injecting the adjacent gas mixture between said at least two separate primary gas mixture streams.
  • FIGS. 1A and 1B are schematic representations of an installation for forming a deposit on a substrate according to the prior art
  • - Figure 2 is a schematic representation of an embodiment according to the prior art, such as comprising a tunnel;
  • - Figure 3 is a partial schematic representation of an installation according to the invention;
  • FIG. 4 is a partial detail view of the means present in Figure 3 for separating the flow of primary gas mixture from the device into two separate flows, and injecting the adjacent gas mixture between these flows of primary gas mixture separated.
  • FIGS. 1A and 1B therefore provide partial schematic representations of installation of depots according to the prior art cited above (European documents).
  • FIG. 1 Schematically shown in FIG. 1 by reference 4 is an apparatus for forming excited or unstable gaseous species, fed at its gas inlet 5 with an initial treatment gas mixture 7. Is then obtained at the gas outlet 6 from the apparatus a primary treatment gas mixture 8.
  • FIG. 2 a particular embodiment of a deposit installation according to the prior art already cited, such as comprising a tunnel 3, delimiting an interior space 31, in which the substrate 1 is conveyed thanks to a conveying means 2 (for example a carpet).
  • the substrate is then brought opposite the gas outlet 6 of the device 4 previously mentioned in the context of FIGS. 1A and 1B, where it comes into contact with the primary treatment gas mixture 8 and with the adjacent treatment treatment mixture by the two gas inlets 9 and 10.
  • FIG. 2 provides a schematic and partial representation of a device for forming a deposit on a substrate suitable for implementing the method according to the present invention.
  • the installation is also equipped with means capable of separating the flow of primary gas mixture coming from the gas outlet of the device into two separate flows, the means here comprising a cylindrical part 40, provided with a slot 42 over all or part of the length of the part 40.
  • the flow of primary gas mixture from the gas outlet 6 of the device is then effectively divided into two separate flows 8a and 8b, while escaping from the slot 42 of the part 40 an adjacent gaseous treatment mixture comprising at least one of the gaseous precursors necessary for producing the deposit on the part 1, for example a gaseous precursor of silicon, for example also an organometallic compound.
  • the adjacent mixture was injected through a side slit about 10 mm wide, located about 30 mm from the jet 8 of primary gas mixture from the discharge.
  • the adjacent mixing flow used was close to 12 liters / hour. It was then possible to demonstrate by means of this injection that it was possible to deposit layers of silicon oxide at an average speed of approximately 1 A / s, the quantity of silane used relative to the deposition rate then being close to 3.3 10 "3 liters of SiH4 per ⁇ .
  • the adjacent injections were carried out through slots about 0.5 mm thick ensuring an ejection speed close to 3 m / s, the adjacent gas flow rate was close to 1 liter / h.
  • Such operating conditions made it possible to deposit layers of silicon oxide at an average speed of approximately 1.2 A / s, then corresponding to an amount of silane used relative to the deposition rate of 2.31 10 "4 liters of SiH4 per ⁇ .
  • the adjacent gas injection slot 42 has been reduced to approximately 0.25 mm, to allow the exit speed of the reactive gas to be increased to approximately 5 to 6 m / s.
  • the two outlet spaces of the primary treatment gas mixture around the part 40 had a width close to 0.5 mm, making it possible to maintain for the two corresponding gas jets speeds close to 10 m / s.
  • the adjacent gas flow rate was then close to 0.2 liters / h.
  • Such a configuration then made it possible to deposit layers of silicon oxide at a speed in the region of 2.5 ⁇ / s, corresponding to a quantity of silane consumed relative to the deposition speed in this case of 2.2 ⁇ 10 ⁇ 5 liters of S1H4 per ⁇ .

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un procédé et une installation pour former un dépôt sur un substrat (1), selon lequel on met en contact le substrat avec une atmosphère gazeuse de traitement pour réaliser le dépôt, cette atmosphère gazeuse de traitement étant obtenue à partir d'un mélange gazeux primaire (7) de traitement qui comprend des espèces gazeuses excitées ou instables et qui est obtenu en sortie de gaz d'un appareil de formation d'espèces gazeuses excitées ou instables (4), et d'un mélange gazeux adjacent de traitement qui comprend au moins un précurseur gazeux nécessaire à la formation du dépôt requis (41), le mélange adjacent ne transitant pas par ledit appareil, l'invention étant remarquable en ce que le mélange gazeux adjacent de traitement est injecté au sein du flux de mélange gazeux primaire obtenu en sortie de gaz de l'appareil.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION POUR FORMER UNE COUCHE SUR UN SUBSTRAT
L'invention concerne le domaine des traitements de surface de substrats, qu'ils soient métalliques, ou non métalliques tels que les substrats polymères, textiles, papiers, verres, ou encore bois, plâtres, ou tuile, que ces substrats soient plats ou qu'ils se présentent sous la forme d'un volume, utilisés dans des domaines extrêmement variés incluant la métallurgie, le façonnage, les verres plats, les emballages plastiques, etc...
On sait que ces traitements de surface sont le plus souvent pratiqués dans le but d'améliorer l'aptitude de ces substrats à l'adhésion et à la mouillabilité, ou encore pour introduire un coefficient de frottement, une résistance à la corrosion, une couleur, un indice optique, etc..
Parmi les très nombreuses méthodes disponibles dans la littérature pour réaliser ces traitements de surface, on trouve des traitements en phase liquide, des traitements plasmas à basse pression, des traitements par décharge couronne, ou encore du flammage.
La Demanderesse a récemment proposé dans les documents EP-A-734 461 et EP-A-734 462 un procédé de dépôt de couches à base de silicium sur un substrat, procédé selon lequel le substrat est placé en post-décharge d'un appareil de formation d'espèces gazeuses excitées ou instables, afin d'être mis en contact avec une atmosphère gazeuse de traitement nécessaire à la réalisation du dépôt, obtenu à partir des deux composantes suivantes :
- un mélange gazeux primaire de traitement, tel qu'obtenu à la sortie de gaz de l'appareil, qui comprend des espèces gazeuses excitées ou instables résultant de la transformation dans l'appareil d'un mélange gazeux initial ; - et d'un mélange gazeux adjacent de traitement, qui comprend un précurseur gazeux de silicium, et qui lui n'a pas transité par l'appareil considéré.
Ces documents Européens, ainsi que le document FR-A-2 692 730 également au nom de la Demanderesse, proposent un dispositif de formation d'espèces gazeuses excitées ou instables, fonctionnant sensiblement à la pression atmosphérique, et convenant pour la mise en œuvre du procédé décrit dans les documents Européens précédemment cités.
Si ces procédés constituent indiscutablement une avancée par rapport aux techniques existantes (phase liquide, flammage, plasma à basse pression,...), la demanderesse a mis en évidence par ses travaux le fait qu'ils peuvent être encore améliorés, notamment afin d'augmenter le rendement de transformation du gaz réactif
(par exemple le silane), et diminuer la production de particules (poudres) indésirables. En effet un rendement insuffisant de transformation de gaz réactifs limite d'autant la vitesse de croissance de la couche déposée, et donc la productivité et l'intérêt économique du procédé.
Un des objectifs de la présente invention est de proposer une solution aux problèmes techniques précédemment listés.
Pour ce faire, l'invention concerne un procédé pour former un dépôt sur un substrat, selon lequel on procède aux étapes suivantes :
- on dispose d'au moins un appareil de formation d'espèces gazeuses excitées ou instables, dans lequel on transforme un mélange gazeux initial de traitement, afin d'obtenir en sortie de gaz de l'appareil un mélange gazeux primaire de traitement qui comprend des espèces gazeuses excitées ou instables et qui est substantiellement dépourvu d'espèces électriquement chargées;
- on met en contact le substrat, à une pression voisine de la pression atmosphérique, avec une atmosphère gazeuse de traitement pour réaliser le dépôt, cette atmosphère étant obtenue à partir du mélange gazeux primaire et d'un mélange gazeux adjacent de traitement qui comprend au moins un précurseur gazeux nécessaire à la formation du dépôt recherché, et qui n'a pas transité par ledit appareil ; le procédé se caractérisant en ce que le mélange gazeux adjacent est injecté au sein du flux de mélange gazeux primaire tel qu'obtenu en sortie de gaz de l'appareil. Le procédé selon l'invention peut par ailleurs adopter l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes :
- on réalise l'injection du mélange gazeux adjacent au sein du flux de mélange gazeux primaire de la façon suivante : i) on dispose de moyens permettant de séparer le flux de mélange gazeux primaire de traitement, tel qu'obtenu en sortie de gaz de l'appareil, en au moins deux flux séparés ; j) on fait arriver l'injection de mélange gazeux adjacent entre lesdits au moins deux flux de mélange primaire séparés.
- la teneur résiduelle en oxygène de l'atmosphère gazeuse de traitement est inférieure à 500 ppm, et préférentiellement comprise entre 5 et 100 ppm .
- le point de rosée de l'atmosphère gazeuse de traitement est inférieur à -20 °C, et plus préférentiellement inférieur à -30 °C .
- durant tout ou partie du contact du substrat avec l'atmosphère gazeuse de traitement, le substrat est à une température comprise entre 50 et 350 °C, et plus préférentiellement entre 100 et 300°C (que le substrat subisse un chauffage durant le contact encore par exemple qu'il parvienne à la zone de contact déjà chaud). - le substrat traité est amené en regard de la sortie de gaz du dit appareil, le cas échéant en regard des sorties de gaz de plusieurs appareils placées en parallèle sur la largeur du substrat et/ou successivement en regard des sorties de gaz de plusieurs appareils placés en série, par un système de convoyage traversant un espace intérieur délimité par un ensemble de capotage, isolé de l'atmosphère environnante, l'ensemble étant raccordé de façon étanche à l'appareil ou incluant l'appareil .
- la nature du dépôt réalisé sur le substrat appartient à l'une des catégories suivantes : un oxyde métallique, un oxynitrure métallique .
- le dépôt réalisé est un dépôt comportant du silicium et le mélange gazeux adjacent de traitement comprend alors au moins un précurseur gazeux du silicium .
- au moins un desdits appareils, dans lequel est transformé le mélange gazeux initial de traitement est le siège d'une décharge électrique, créée entre une première électrode et une seconde électrode, qui s'étendent selon une direction principale allongée, le mélange gazeux initial traversant la décharge transversalement aux électrodes et à cette direction principale .
- une couche d'un matériau diélectrique est disposée sur la surface d'au moins une des électrodes, en regard de l'autre électrode.
L'invention concerne également une installation pour former un dépôt sur un substrat, convenant notamment pour la mise en œuvre du procédé précédemment décrit, et qui comporte :
- au moins un appareil de formation d'espèces gazeuses excitées ou instables, apte à transformer un mélange gazeux initial de traitement, afin d'obtenir en sortie de gaz de l'appareil un mélange gazeux primaire de traitement qui comprend des espèces gazeuses excitées ou instables et qui est substantiellement dépourvu d'espèces électriquement chargées;
- des moyens d'arrivée d'un mélange gazeux adjacent de traitement, comprenant au moins un précurseur gazeux nécessaire à la formation du dépôt, ne transitant pas par l'appareil, et apte à former, avec le mélange gazeux primaire de traitement tel qu'obtenu en sortie de gaz de l'appareil, une atmosphère gazeuse de traitement à mettre en contact, à une pression voisine de la pression atmosphérique, avec le substrat pour réaliser le dépôt ; l'installation se caractérisant en ce que lesdits moyens d'arrivée du mélange gazeux adjacent permettent son injection au sein du flux de mélange gazeux primaire tel qu'obtenu en sortie de gaz de l'appareil. Selon une des mises en œuvre de l'installation selon l'invention, les moyens d'arrivée du mélange gazeux adjacent au sein du flux de mélange gazeux primaire comportent : i) des moyens permettant de séparer le flux de mélange gazeux primaire tel qu'obtenu en sortie de gaz de l'appareil en au moins deux flux de gaz séparés ; j) des moyens d'injection du mélange gazeux adjacent entre lesdits au moins deux flux de mélange gazeux primaire séparés.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description suivante, donnée uniquement à titre illustratif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- les figures 1A et 1B sont des représentations schématiques d'une installation de formation d'un dépôt sur un substrat selon l'art antérieur ;
- la figure 2 est une représentation schématique d'un mode de réalisation selon l'art antérieur, tel que comprenant un tunnel ; - la figure 3 est une représentation schématique partielle d'une installation selon l'invention ;
- la figure 4 est une vue partielle de détail des moyens présents au niveau de la figure 3 pour séparer le flux de mélange gazeux primaire issu de l'appareil en deux flux séparés, et injecter le mélange gazeux adjacent entre ces flux de mélange gazeux primaire séparés.
Les figures 1A et 1B fournissent donc des représentations schématiques partielles d'installation de dépôts selon l'art antérieur cité plus haut (documents européens).
Est schématisé sur la figure 1 par la référence 4 un appareil de formation d'espèces gazeuses excitées ou instables, alimenté en son entrée de gaz 5 par un mélange gazeux initial de traitement 7. Est alors obtenu en sortie de gaz 6 de l'appareil un mélange gazeux primaire de traitement 8.
Un substrat 1 , placé en regard de cette sortie de gaz 6, voit par ailleurs un mélange gazeux adjacent de traitement qui arrive, sur les modes de réalisation représentés, par une seule ou deux entrées de gaz (10 dans le cas de la figure 1A, 9 et
10 dans le cas de la figure 1B), ce mélange adjacent de traitement ne transitant pas par l'appareil 4 de formation d'espèces gazeuses excitées ou instables.
On a symbolisé sur ces figures, par le rectangle en tirets 30, la zone où interagissent les mélanges de gaz primaire et adjacent de traitement, de façon à réaliser le dépôt requis sur le substrat 1. On retrouve alors au niveau de la figure 2 un mode de réalisation particulier d'une installation de dépôt selon l'art antérieur déjà cité, tel que comportant un tunnel 3, délimitant un espace intérieur 31, dans lequel est convoyé le substrat 1 grâce à un moyen de convoyage 2 (par exemple un tapis). Le substrat est alors amené en regard de la sortie de gaz 6 de l'appareil 4 précédemment évoqué dans le cadre des figures 1A et 1B, où il entre en contact avec le mélange gazeux primaire de traitement 8 et avec le mélange adjacent de traitement arrivant par les deux entrées de gaz 9 et 10.
On note que le mode de réalisation représenté sur la figure 2 permet de traiter le substrat 1 par plusieurs appareils de formation d'espèces gazeuses excitées ou instables placées en série, les appareils placés en 11 et 12 n'ayant pas été représentés pour ne pas charger inutilement la figure, alors que les références 13 et 29 illustrent pour leur part des exemples supplémentaires d'entrée de mélanges adjacents de traitement ne transitant pas par les appareils. La figure 3 fournit alors une représentation schématique et partielle d'un dispositif de formation d'un dépôt sur un substrat convenant pour la mise en œuvre du procédé selon la présente invention.
On reconnaît alors sur cette figure 3 la présence d'un appareil 4 de formation d'espèces excitées ou instables, muni de son entrée de gaz 5, apte à admettre le mélange gazeux initial 7 devant être transformé dans l'appareil, et d'une sortie de gaz
6, apte à produire le mélange gazeux primaire de traitement qui comprend les espèces gazeuses excitées ou instables.
Comme on le visualisera mieux ci-dessous dans le cadre de la figure 4, l'installation est aussi équipée de moyens aptes à séparer le flux de mélange gazeux primaire issu de la sortie de gaz de l'appareil en deux flux séparés, les moyens comprenant ici une pièce cylindrique 40, munie d'une fente 42 sur tout ou partie de la longueur de la pièce 40.
Comme on le visualise très clairement sur les figures 3 et 4, le flux de mélange gazeux primaire issu de la sortie de gaz 6 de l'appareil est alors de fait divisé en deux flux séparés 8a et 8b, alors que s'échappe de la fente 42 de la pièce 40 un mélange gazeux adjacent de traitement comprenant au moins l'un des précurseurs gazeux nécessaires à la réalisation du dépôt sur la pièce 1 , par exemple un précurseur gazeux du silicium, par exemple encore un composé organométallique.
Une telle configuration permet donc bien de faire arriver ce mélange gazeux adjacent au sein du flux de mélange gazeux primaire tel qu'obtenu en sortie de gaz de l'appareil 4. Comme il apparaîtra clairement à l'homme du métier, si le mode de réalisation représenté figure 4 illustre une injection du mélange adjacent utilisant une fente, bien d'autres modes d'injection peuvent être envisagés, sans sortir du cadre de la présente invention, tels que poreux, canalisation à orifices (trous), multiples systèmes de fentes etc..
On a alors pu comparer l'efficacité des dispositifs selon la figure 1A, la figure 1B, et la figure 3, pour réaliser des dépôts à base de silicium sur des échantillons constitués de lames de verre poli, de dimension voisine de 50 mm, le porte échantillon se déplaçant à une vitesse voisine de 10 cm/minute sous la décharge. Pour des raisons de sécurité et pour faciliter la mise en œuvre, le mélange gazeux adjacent utilisé était obtenu à partir d'une bouteille contenant un mélange N2 +
Les résultats comparatifs obtenus peuvent alors être résumés de la façon suivante : a) Première série d'essais : utilisant le dispositif de la figure 1A (injection latérale dissymétrique du mélange adjacent.
Le mélange adjacent était injecté à travers une fente latérale d'environ 10 mm de largeur, située à environ 30 mm du jet 8 de mélange gazeux primaire issu de la décharge. Le débit de mélange adjacent utilisé était voisin de 12 litres/heure. On a alors pu démontrer grâce à cette injection qu'il était possible de déposer des couches d'oxyde de silicium à une vitesse moyenne d'environ 1 A/s, la quantité de silane utilisé rapporté à la vitesse de dépôt étant alors voisine de 3,3 10"3 litres de SiH4 par Â.
On a pu par ailleurs constater qu'un tel arrangement génère une quantité non négligeable de poudre de silice, signe qu'une partie non négligeable du débit de silane n'arrivait pas dans la zone du jet de mélange gazeux primaire, du fait de l'éloignement de l'injection de mélange adjacent. b) pour une seconde série d'essais utilisant le dispositif de la figure 1B (injections de mélange adjacent latérales symétriques) nous avons alors injecté le mélange gazeux adjacent de part et d'autre de la décharge, à environ 5 mm du jet central de mélange gazeux primaire.
Les injections adjacentes ont été réalisées au travers de fentes d'environ 0,5 mm d'épaisseur assurant une vitesse d'éjection proche de 3 m/s, le débit de gaz adjacent était proche de 1 litre/h. De telles conditions d'opération ont permis de déposer des couches d'oxyde de silicium à une vitesse moyenne d'environ 1,2 A/s, correspondant alors à une quantité de silane utilisée rapportée à la vitesse de dépôt de 2,31 10"4 litres de SiH4 par Â.
On voit donc alors sans difficulté que le rendement de transformation du silane obtenu grâce à une telle injection symétrique, plus proche du jet de mélange gazeux primaire obtenu en post décharge, est environ 15 fois supérieur à celui obtenu précédemment dans le cadre de la configuration de la figure la. c)Troisième série d'essais utilisant le dispositif de la figure 3 (injection au sein du flux de mélange primaire). Comme clairement schématisé sur cette figure 3, cette troisième série d'essais a utilisé une séparation du jet de mélange gazeux primaire sortant de la tête de décharge en deux, et l'injection du mélange gazeux adjacent comportant le précurseur gazeux du silicium entre les deux jets séparés 8a et 8b.
Une telle configuration permet alors clairement d'emprisonner le flux de mélange adjacent dans le volume délimité par les deux jets de mélange gazeux primaire, pour faciliter le mélange et la réaction du gaz adjacent sur la surface du substrat.
Dans cette configuration, la fente d'injection 42 du gaz adjacent a été diminuée à environ 0,25 mm, pour permettre d'augmenter à environ 5 à 6 m/s la vitesse de sortie du gaz réactif. Les deux espaces de sortie du mélange gazeux primaire de traitement autour de la pièce 40 avaient une largeur voisine de 0,5 mm, permettant de conserver pour les deux jets de gaz correspondant des vitesses proche de 10 m/s. Le débit de gaz adjacent était alors proche de 0,2 litre/h.
Une telle configuration a alors permis de déposer des couches d'oxyde de silicium à une vitesse voisine de 2,5 Â/s, correspondant à une quantité de silane consommé rapportée à la vitesse de dépôt voisine cette fois de 2,2 10"5 litres de S1H4 par Â.
On en conclue alors très clairement le fait que le rendement de transformation du silane pour une telle configuration centrale du mélange gazeux adjacent au sein de la post décharge est environ 150 fois supérieur à celui obtenu dans le cadre de la première configuration selon figure 1A, et environ 10 fois supérieur aux résultats obtenus dans le cadre de la configuration selon figure 1B.
On conçoit alors combien une telle configuration améliore d'autant le bilan économique mais aussi qualitatif du procédé, la quantité de poudre de silice produite par une telle configuration étant nettement inférieure à celle produite par les configurations précédentes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour former un dépôt sur un substrat, selon lequel on procède aux étapes suivantes : - on dispose d'au moins un appareil (4, 11, 12) de formation d'espèces gazeuses excitées ou instables, dans lequel on transforme un mélange gazeux initial (7) de traitement, afin d'obtenir en sortie de gaz de l'appareil, un mélange gazeux primaire (8) de traitement, qui comprend des espèces gazeuses excitées ou instables et qui est substantiellement dépourvu d'espèces électriquement chargées ; - on met en contact le substrat, à une pression voisine de la pression atmosphérique, avec une atmosphère gazeuse de traitement pour réaliser le dépôt, cette atmosphère gazeuse de traitement étant obtenue à partir du dit mélange gazeux primaire de traitement, et d'un mélange gazeux adjacent (9, 10..) de traitement, qui comprend au moins un précurseur gazeux nécessaire à la formation du dépôt requis, et qui n'a pas transité par ledit appareil ; caractérisé en ce que le mélange gazeux adjacent de traitement est injecté au sein du flux de mélange gazeux primaire obtenu en sortie de gaz de l'appareil.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que on réalise ladite injection du mélange gazeux adjacent au sein du flux de mélange gazeux primaire, de la façon suivante :
- on dispose de moyens (40) permettant de séparer le flux de mélange gazeux primaire tel qu'obtenu en sortie de gaz de l'appareil en au moins deux flux de mélange primaire séparés (8a, 8b);
- on fait arriver (42) l'injection (41) de mélange gazeux adjacent entre lesdits au moins deux flux de mélange primaire séparés.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la teneur résiduelle en oxygène dans l'atmosphère gazeuse de traitement est inférieure à 500 ppm.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la teneur résiduelle en oxygène dans l'atmosphère gazeuse de traitement est comprise entre 5 et
100 ppm.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le point de rosée de l'atmosphère gazeuse de traitement est inférieur à -20°C.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le point de rosée de l'atmosphère gazeuse de traitement est inférieur à -30°C.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que durant tout ou partie du contact entre le substrat et l'atmosphère gazeuse de traitement, le substrat est à une température comprise entre 50 et 350°C.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la nature du dépôt réalisé entre dans une des catégories suivantes : un oxyde métallique, un oxyde nitrure métallique.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dépôt réalisé est un film comportant du silicium, et en ce que le mélange gazeux adjacent de traitement comprend au moins un précurseur gazeux du silicium.
10 . Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins un desdits appareils, dans lequel est transformé le mélange gazeux initial de traitement est le siège d'une décharge électrique, créée entre une première électrode et une seconde électrode, qui s'étendent selon une direction principale allongée, le mélange gazeux initial traversant la décharge transversalement aux électrodes et à cette direction principale.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que une couche d'un matériau diélectrique est disposée sur la surface d'au moins une des électrodes, en regard de l'autre électrode.
12. Installation pour former un dépôt sur un substrat, comportant : - au moins un appareil (4) de formation d'espèces gazeuses excitées ou instables, apte à transformer un mélange gazeux initial de traitement, afin d'obtenir en sortie de gaz de l'appareil un mélange gazeux primaire de traitement qui comprend des espèces gazeuses excitées ou instables et qui est substantiellement dépourvu d'espèces électriquement chargées; - des moyens d'arrivée d'un mélange gazeux adjacent de traitement, qui comprend au moins un précurseur gazeux nécessaire à la formation du dépôt, mélange gazeux adjacent ne transitant pas par ledit au moins un appareil, et formant avec le mélange gazeux primaire tel qu'obtenu à la sortie de gaz de l'appareil l'atmosphère gazeuse de traitement qui est mise en contact, à une pression voisine de la pression atmosphérique, avec le substrat pour réaliser le dépôt ; caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (40, 42) permettant de réaliser ladite arrivée de mélange gazeux adjacent au sein du flux de mélange gazeux primaire obtenu en sortie de gaz de l'appareil.
13. Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que lesdits moyens (40) permettant de réaliser l'arrivée de mélange gazeux adjacent au sein du flux
(8) de mélange gazeux primaire comportent : i) des moyens (40) permettant de séparer le flux de mélange gazeux primaire tel qu'obtenu en sortie de gaz de l'appareil en au moins deux flux de gaz séparés ; j) des moyens (42) d'injection du mélange gazeux adjacent entre lesdits au moins deux flux de mélange gazeux primaire séparés.
14. Installation selon la revendication 12 ou 13, caractérisée en ce que au moins un desdits appareils, apte à transformer un mélange gazeux initial de traitement, est le siège d'une décharge électrique, créée entre une première électrode et une seconde électrode, qui s'étendent selon une direction principale allongée, le mélange gazeux initial traversant la décharge transversalement aux électrodes et à cette direction principale.
15. Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que une couche d'un matériau diélectrique est disposée sur la surface d'au moins une des électrodes, en regard de l'autre électrode.
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