FR2743087A1

FR2743087A1 - Installation d'evaporation sur plaquette

Info

Publication number: FR2743087A1
Application number: FR9515829A
Authority: FR
Inventors: Frank Procureur
Original assignee: SGS Thomson Microelectronics SA
Current assignee: STMicroelectronics SA
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 1997-07-04
Anticipated expiration: 2015-12-27
Also published as: US6001184A; FR2743087B1

Abstract

L'invention concerne une installation d'évaporation du type comportant un bâti (3') suspendu à rotation autour d'un premier arbre vertical (4) et portant au moins trois potences (P1-P5) de réception d'au moins trois supports concaves (S1-S5) de plaquettes à traiter montés à rotation autour d'arbres secondaires (A1-A5) portés par les potences, les potences (P1-P5) s'inscrivant dans un cône coaxial au premier arbre (4) de sorte que les arbres secondaires (A1-A5) décrivent un mouvement circulaire dans un plan perpendiculaire à l'arbre vertical (4). Les supports (S1-S5) sont disposés de façon à se chevaucher.

Description

ENSTALLATICN D'EVAPORATION
La présente invention concerne une installation d'évaporation du type généralement utilisé pour l'évaporation de matériaux sur des substrats. Elle sera décrite dans une application à des dépôts de composés métalliques sur des circuits intégrés en cours de fabrication sur des tranches ou plaquettes de silicium mais il sera clair qu'elle s'applique à tout type de substrat.

La figure 1 représente schématiquement une installation d'évaporation classique. Une telle installation est constituée d'une enceinte sous vide 1 à l'intérieur de laquelle sont agencés trois supports S1, S2 et S3.

Chaque support, en forme de cloche, est formé d'une surface concave, à périphérie circulaire, dans laquelle sont ménagées des ouvertures 2 de réception de tranches de silicium, les surfaces à traiter des tranches étant dirigées vers l'intérieur (la concavité) des supports. A la figure 1, seules quelques ouvertures 2 du support S1 ont été représentées, mais tous les supports sont pourvus d'ouvertures sur toute leur surface.

Chaque support S1, S2 ou S3 est monté à rotation sur un arbre, respectivement Al, A2, A3, orthogonal à sa surface au niveau de son sommet. Les arbres Al, A2, A3 sont portés par un bâti de suspension commun 3, lui-même monté à rotation sur un arbre principal vertical 4 porté par une paroi supérieure 5 de l'enceinte 1. Le bâti 3 porte des potences P1, P2 et P3 aux extrémités libres desquelles sont situés les arbres Al, A2, et
A3. Le mouvement de rotation du bâti 3 imprime, généralement par des engrenages coniques (non représentés), un mouvement de rotation à des arbres de transmission (non représentés) contenus dans les potences P1, P2 et P3 qui transmettent le mouvement rotatif, par des moyens similaires, aux arbres Al, A2 et A3.Les supports S1, S2 et S3 sont généralement appelés des "planétaires" en raison de leurs mouvements excentriques respectifs. Les surfaces internes des supports sont tournées vers une source d'évaporation 6.

La figure 2 est une vue développée qui représente les trois supports S1, S2 et S3 dans un même plan, chaque support étant représenté dans un plan perpendiculaire à son axe de rotation. Comme le montre cette figure, les supports S1, S2 et S3 sont tous entraînés en rotation dans le même sens. Les mouvements de rotation sont indiqués aux figures 1 et 2 par une flèche F1 pour la rotation du bâti 3 et par des flèches F2 pour la rotation de chaque support S1, S2 ou S3 autour de son arbre Al, A2 ou A3.

Un cycle d'évaporation consiste à charger l'enceinte 1 avec des planétaires S1, S2 et S3 portant des plaquettes à traiter, à effectuer un pompage sous vide de l'intérieur de l'enceinte 1, à chauffer l'espace interne de l'enceinte 1, à exciter la source d'évaporation 6 pour provoquer un dépôt, puis à refroidir et ventiler l'enceinte, et à extraire les supports. Les mouvements de rotation, imprimés au bâti 3 et aux supports S1, S2 et S3, assurent un dépôt uniforme sur les surfaces à traiter. Le fonctionnement d'une telle installation est connu.

Un problème qui se pose dans une installation de ce type est lié à la durée d'un cycle d'évaporation. En pratique, pour une installation classique à trois supports d'un diamètre de l'ordre du mètre, la durée d'un cycle est de plusieurs heures depuis le chargement jusqu'au déchargement de l'enceinte 1. Le rendement d'une telle installation qui se définit comme la durée d'un cycle rapportée à une plaquette est donc généralement médiocre.

La présente invention vise à proposer une installation d'évaporation dont le rendement est amélioré.

L'invention vise également à s'adapter à une installation existante.

La présente invention se base sur l'observation du fait que, pour une installation donnée d'évaporation, la durée de l'étape d'évaporation en elle-même est courte devant la durée des étapes de chargement, de mise sous vide, de montée en température, de refroidissement et de ventilation.

Ainsi, l'invention prévoit un chevauchement des supports pour permettre de traiter en une seule étape d'évaporation un nombre de tranches plus important sans modifier, ni la taille de l'enceinte, ni les moyens de mise sous vide, de chauffage et de ventilation, ni la source d'évaporation et en prévoyant tout au plus une légère modification des supports et des potences.

Ceci conduit à une augmentation de la durée de l'étape d'évaporation elle-même sans modifier la durée des étapes préalables et ultérieures qui, comme on l'a indiqué, sont de loin les plus longues.

Plus particulièrement, la présente invention prévoit une installation d'évaporation du type comportant un bâti suspendu à rotation autour d'un premier arbre vertical portant au moins trois potences de réception d'au moins trois supports concaves de plaquettes à traiter montés à rotation autour d'arbres secondaires portés par les potences, dans laquelle les supports se chevauchent.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'axe de chaque support est incliné d'un angle déterminé par rapport aux rayons d'un cercle passant par le sommet de chaque support.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, les arbres secondaires sont régulièrement répartis, la périphérie de chaque support étant proches des sommets des supports voisins.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'arbre vertical est suspendu à une paroi supérieure d'une enceinte contenant une source d'évaporation.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'installation comporte cinq supports.

L'invention prévoit aussi un procédé d'augmentation de la capacité de traitement d'une installation d'évaporation du type comportant un bâti suspendu à rotation autour d'un premier arbre vertical lié à une première pluralité de potences portant des supports concaves de plaquettes à traiter montés à rotation autour d'arbres secondaires, les potences s'inscrivant dans un cône coaxial au premier arbre de sorte que les arbres secondaires décrivent un mouvement circulaire dans un plan perpendiculaire à l'arbre vertical, consistant à remplacer la première pluralité de potences par une deuxième pluralité de potences telle que les supports se chevauchent.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'axe de chaque support est incliné d'un angle déterminé par rapport aux rayons du cercle passant par les sommets des supports.

Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles
les figures 1 et 2 qui ont été décrites précédemment sont destinées à exposer l'état de la technique et le problème posé
la figure 3 représente un mode de réalisation d'une installation d'évaporation selon la présente invention
la figure 4 est une vue développée illustrant le mouvement de supports de plaquettes selon la présente invention ; et
la figure 5 représente une vue en coupe dans un plan passant par les sommets des supports.

Pour des raisons de clarté, les représentations schématiques des figures ne sont pas à l'échelle et les mêmes éléments ont été désignés par les mêmes références aux différentes figures.

Une installation mettant en oeuvre la présente invention est représentée aux figures 3 à 5. La figure 3 est une vue schématique de face. La figure 4 représente une vue développée des supports similaire à la figure 2. La figure 5 représente une vue en coupe schématique dans un plan passant par les sommets des supports.

L'installation est constituée d'une enceinte classique 1 pourvue d'une source d'évaporation 6 et de systèmes de mise sous vide, de chauffage, de refroidissement et de ventilation (non représentés).

Dans le mode de réalisation pris pour exemple, on considère une enceinte classique 1 prévue pour trois supports ou planétaires S1-S3 et l'on remplace le bâti 3 de l'enceinte 1 par un bâti 3' adapté à recevoir cinq planétaires S1-S5 dont chacun est identique à ceux utilisés dans l'enceinte classique.

Pour ce faire, les arbres, respectivement Al à A5 des supports S1 à S5 sont, selon l'invention, montés sur cinq potences P1 à P5 du bâti 3' et sont orientés de sorte que les supports se chevauchent. Comme le représente la figure 5, les projections des arbres Al à A5 sur un plan horizontal sont inclinées par rapport aux rayons du cercle défini par les sommets des supports d'un angle a. Cet angle est choisi en fonction de la dimension et de la concavité des supports pour qu'ils ne se touchent pas.

L'inclinaison des potences P1, P2, P3, P4 et P5 par rapport à l'arbre 4 de rotation du bâti 3' n'est pas modifiée par rapport à une installation classique, ce qui permet de ne pas modifier le cône d'évaporation de la source 6. De plus, cela permet d'utiliser des potences classiques sans modifier les moyens de couplage rotatifs entre les arbres de transmission (non représentés) contenus dans ces potences et, respectivement, l'arbre 4 et les arbres Al, A2, A3, A4 et A5.

Les mouvements de rotation du bâti 3' par rapport à l'enceinte 1 (flèche F1) et des supports S1, S2, S3, S4 et S5 sur eux-mêmes (flèches F2) ne sont donc, selon l'invention, pas modifiés par rapport à une installation classique.

Comme l'illustre mieux la figure 4, le chevauchement des supports est organisé, selon l'invention, pour que la périphérie d'un support soit le plus près possible du centre du support voisin. Ainsi, toutes les zones de chaque support se trouvent, pendant une séquence d'évaporation, atteintes pendant une même durée par le cône d'évaporation. On veillera cependant à ne pas dépasser le centre du support voisin, faute de quoi une zone de chaque support serait en permanence masquée et ne recevrait jamais le composé évaporé.

Ainsi, la mise en oeuvre de l'invention entraîne une légère augmentation de la durée d'évaporation mais cette augmentation est très largement compensée par la réduction du nombre d'étapes de chargement/déchargement, de mise sous vide, de chauffage, de ventilation et de refroidissement qui sont nécessaires pour traiter un lot de plaquettes. En effet, l'évaporation proprement dite ne représente que de l'ordre de 10 à 30 % de la durée d'un cycle total. On ne modifie donc pas, selon l'invention, les durées les plus longues d'un cycle. Dans l'exemple représenté aux figures, le gain en rendement est de tordre de 50% par rapport à une installation classique.

Bien qu'il ait été fait référence dans la description qui précède à un mode de réalisation comprenant cinq supports, l'invention s'applique, en particulier pour une adaptation d'une installation existante, à un nombre de support s supérieur ou inférieur. Par exemple, si le dimensionnement des supports est tel que deux supports se font face dans l'installation d'origine, trois de ces supports pourront être placés dans l'enceinte en mettant en oeuvre la présente invention. Si, dans un autre exemple, quatre supports sont présents dans une installation existante, six de ces supports pourront êtres placés dans l'enceinte en mettant en oeuvre la présente invention.

Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, le choix des moyens mis en oeuvre pour organiser le chevauchement dépend de la manière dont est organisée la transmission des mouvements de rotation.

Claims

REVENDICATIONS

1. Installation d'évaporation du type comportant un bâti (3') suspendu à rotation autour d'un premier arbre vertical (4) portant au moins trois potences (P1-P5) de réception d'au moins trois supports concaves (S1-S5) de plaquettes à traiter montés à rotation autour d'arbres secondaires (A1-AS) portés par les potences (Pl-P5), caractérisée en ce que lesdits supports (S1-S5) se chevauchent.

2. Installation d'évaporation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'axe de chaque support (S1-S5) est incliné d'un angle (a) par rapport aux rayons d'un cercle passant par le sommet de chaque support.

3. Installation d'évaporation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que lesdits arbres secondaires (A1-A5) sont régulièrement répartis, la périphérie de chaque support (S1

S5) étant à faible distance des sommets des supports voisins.

4. Installation d'évaporation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit arbre vertical (4) est suspendu à une paroi supérieure (5) d'une enceinte (1) contenant une source d'évaporation (6).

5. Installation d'évaporation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte cinq supports (S1-S5).

6. Procédé d'augmentation de la capacité de traitement d'une installation d'évaporation du type comportant un bâti (3') suspendu à rotation autour d'un premier arbre vertical (4) lié à une première pluralité de potences (P1-P3) portant des supports concaves (S1-S3) de plaquettes à traiter montés à rotation autour d'arbres secondaires (A1-A3), lesdites potences (P1-P3) s'inscrivant dans un cône coaxial audit premier arbre (4) de sorte que les arbres secondaires (A1-A3) décrivent un mouvement circulaire dans un plan perpendiculaire à l'arbre vertical (4), caractérisé en ce qu'il consiste à remplacer la première pluralité de potences par une deuxième pluralité de potences (P1

PS) telle que les supports (S1-S5) se chevauchent.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il consiste à incliner l'axe de chaque support (S1-S5) d'un angle (α) par rapport aux rayons du cercle passant par les sommets des supports.