FR2787122A1 - Appareil pour former un film mince - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un appareil pour former un film mince.Cet appareil comprend un boîtier définissant une chambre de réaction (101), deux électrodes (103, 104) fixées dans la chambre et séparées par une distance prédéterminée, et un support pour plasma (102) disposé de façon amovible entre les électrodes et auquel est fixé au moins un substrat (115), le support pour plasma (102) et le substrat (115) définissant un espace de décharge incandescente, le support pour plasma comprenant une pluralité de trous (108b) d'entrée de gaz et une pluralité de trous (108a) de sortie de gaz mettant en communication l'espace de décharge incandescente (120) et l'extérieur.Application notamment dans le domaine de la fabrication de dispositifs d'affichage à cristal liquide ou piles solaires.
Description
APPAREIL POUR FORMER UN FILM MINCE
La présente invention concerne un appareil pour former un film mince, et plus particulièrement un appareil pour former un film mince, qui appartient au type de dispositif de dépôt chimique plasmatique en phase vapeur, dans lequel un espace de décharge incandescente est délimité par un support pour plasma de manière à simplifier la procédure de nettoyage et améliorer la productivité, tout en fournissant les avantages d'un dispositif de dépôt chimique plasmatique en phase vapeur du type à support en
forme de boîte.
D'une manière générale, étant donné qu'un dispositif de dépôt chimique plasmatique en phase vapeur exécute presque tous ses traitements à une température relativement basse et peut produire un film mince uniforme sur une surface étendue, on l'utilise largement pour la fabrication et la formation d'un semiconducteur ou d'une couche isolante, qui est nécessaire pour fabriquer un circuit intégré à semiconducteurs, un dispositif d'affichage à cristal liquide à transistors à films minces (TFC LCD), une pile solaire, etc. Comme dispositif de dépôt chimique plasmatique en phase vapeur convenant pour une fabrication en grande série, on a développé plusieurs dispositifs de différents types incluant un type à support en forme de boîte, un type rouleau-sur-rouleau, un type en ligne et un type à boîte à plasma. Parmi ces dispositifs, le dispositif de dépôt chimique plasmatique en phase vapeur du type à support en forme de boîte est avantageux d'un point de vue économique par rapport aux autres en ce qu'il est bon marché, possède une haute productivité en raison de son traitement de pièces par une unité à fonctionnement discontinu, et le
rendement d'utilisation d'un gaz de plasma est élevé.
En référence à la figure 1, annexée à la présente demande, on a représenté une vue en coupe transversale d'un appareil servant à former un film mince, de l'art antérieur. Un support en forme de boîte 10 du dispositif servant à former un film mince, de l'art antérieur, possède un espace de décharge incandescente 14, délimité par une électrode à haute fréquence (HF) 11 et par des électrodes de mise à la masse 12 et 13, un espace 15 d'entrée du gaz de plasma pour envoyer un gaz de plasma dans l'espace de décharge incandescente 14, et un espace 16 d'évacuation du gaz de réaction pour éjecter un gaz de réaction de l'espace
de décharge incandescente 14.
Quatre substrats 17, sur chacun desquels il faut faire croître un film mince, sont placés respectivement contre les deux surfaces de l'électrode HF 11 et les surfaces intérieures des électrodes de masse 12 et 13, dans un état dans lequel les électrodes de masse 12 et 13 sont amenées dans une position ouverte. Une fois que les substrats 17 sont installés comme décrit précédemment, on déplace les électrodes de mise à la masse 12 et 13 en les amenant dans une position fermée et on repousse le support en forme de boîte 10 dans une chambre de réaction (non
représentée).
La chambre de réaction est maintenue à une température constante et sous une pression constante, et le gaz de plasma et la puissance HF sont envoyés au support en
forme de boîte 10.
Par exemple dans le cas d'une pile solaire, des couches p, i et n formées de silicium amorphe sont formées selon une croissance continue. On utilise le SiH4 principalement en tant que gaz de plasma pour un film mince formé de silicium amorphe, et on ajoute du B2H, et du PH3 en tant que gaz dopants lors de la formation respective de
la couche p et de la couche n.
En appliquant une puissance HF de 13,56 MHz à l'électrode HF 11 tout en introduisant le gaz de plasma dans le support en forme de boîte 10, une décharge incandescente se produit dans l'espace de décharge incandescente 14 et, ceci conduit à la croissance d'une film mince sur la surface intérieure du support en forme de boîte 10 en face de l'espace de décharge incandescente 14 et sur les surfaces intérieures des substrats 17. Une fois la réaction terminée, on retire le support en forme de boîte 10 de la chambre de réaction, on déplace à nouveau les électrodes de masse 12 et 13 pour les amener dans la
position ouverte et on retire les substrats 17.
A cet instant, le film mince déposé sur la surface intérieure du support en forme de boîte 10 se détache, flotte dans la chambre de réaction sous la forme de particules et adhère aux substrats 17, sur lesquels des films minces doivent être nouvellement formés, ce qui fait
apparaître des pailles ou défauts dans les substrats 17.
Pour cette raison, on démonte et on nettoie le support 10 en forme de boîte utilisé. On retire un film mince de a-Si déposé sur la surface intérieure du support en forme de boîte 10 en imprégnant ce support en forme de boîte 10 avec une solution alcaline telle que du KOH pendant un long intervalle de temps. On nettoie le support en forme de boîte 10 taché par la solution alcaline, en utilisant de l'eau désionisée. Apres élimination de l'eau désionisée de la surface intérieure du support en forme de boîte 10 moyennant l'utilisation d'air ou d'azote sec, on fait complètement sécher le support en forme de boîte 10 dans un
four de séchage.
Cependant, l'appareil servant à former un film mince de l'art antérieur, agencé comme mentionné précédemment, présente des inconvénients consistant en ce qu'il est nécessaire de passer beaucoup de temps et de dépenser beaucoup d'efforts pour démonter et nettoyer le support en forme de boite, et que la préparation de produits à utiliser tels que de l'eau désionisée, de l'azote, une énergie électrique, etc. et le traitement de la solution alcaline impliquent un coût élevé. De même, bien qu'il soit économique de rechercher une fabrication en grande série pour réduire le prix d'un produit final et qu'un moyen typique pour accroître la productivité d'une procédure de dépôt chimique plasmatique en phase vapeur est d'accroître une surface d'un substrat et d'automatiser différents processus, le support en forme de boite du dispositif de dépôt chimique plasmatique en phase vapeur de l'art antérieur intervient à un degré important pour le montage/le démontage des substrats, le chargement du support en forme de boîte et le démontage/le nettoyage/ l'assemblage du support en forme de boite, de sorte qu'il ne convient pas pour une fabrication en grande série. En outre, dans le cas d'un accroissement de la surface du substrat, les électrodes constituant la partie principale du support en forme de boîte doivent aisément conduire le courant électrique et ne doivent pas être corrodées lorsqu'on les nettoie avec une solution alcaline, raison pour laquelle les électrodes sont réalisées en acier inoxydable, une surface de l'électrode devant être supérieure à la surface du substrat pour l'obtention d'un fil mince uniforme sur l'ensemble du substrat, et une
distance entre lesélectrodes doit être maintenue constante.
Par conséquent, étant donné que la surface du substrat est accrue, étant donné que la surface de l'électrode est également accrue et que son épaisseur doit être également accrue pour empêcher une déformation due à une chaleur ou à un choc extérieur, plus la surface du substrat est accrue, plus la taille et le poids du support en forme de boite augmentent, ce qui rend difficile une manipulation correcte
du support en forme de boîte.
C'est pourquoi la présente invention a été mise au point en vue de résoudre les problèmes se présentant dans l'art antérieur, un but de la présente invention est de fournir un appareil pour former un film mince, qui possède une structure siple, requiert un faible coût de maintenance et de dépannage, peut être aisément automatisé pour une fabrication en grande série pour améliorer la productivité et réduire le prix d'un produit final et qui permette d'exécuter de façon uniforme un certain nombre de traitements quand la longueur et le poids augmentent
lorsqu'une surface du substrat est accrue.
Pour atteindre l'objectif indiqué précédemment, conformément à la présente invention il est prévu un appareil pour former un film mince, caractérisé en ce qu'il comporte: un boîtier définissant une chambre de réaction, un couple de moyens formant électrodes fixés fermement à la chambre de réaction du boîtier de telle sorte que ces moyens formant électrodes sont séparés l'un de l'autre d'une distance prédéterminée, et un support pour plasma fixé de façon amovible entre le couple de moyens formant électrodes et auquel est assemblé au moins un substrat, le support pour plasma et le ou les substrats coopérant entre eux pour définir un espace de décharge incandescente, le support pour plasma comportant une pluralité de trous d'entrée de gaz et d'une pluralité de trous de sortie de gaz pour mettre en communication l'espace de décharge
incandescente avec l'extérieur.
Selon une autre caractéristique de l'invention, une partie du support pour plasma est formée d'un matériau conducteur tel qu'un métal, constituant une partie conductrice, cette partie conductrice étant connectée électriquement à une électrode mise à la masse du couple de moyens formant électrodes et étant isolée électriquement vis-à-vis d'une électrode alimentée en énergie du couple de moyens formant électrodes lorsque le support pour plasma et au moins un substrat sont montés entre les moyens formant
électrodes du couple de moyens formant électrodes.
Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins un substrat est installé ou retiré, entre le couple de moyens formant électrodes dans un état dans lequel le ou
les substrats sont réunis au support pour plasma.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens formant électrodes du couple de moyens formant électrodes possèdent une configuration en forme de plaque et sont disposés de manière à être parallèles entre eux, et la pluralité de trous d'entrée de gaz et la pluralité de
trous de sortie de gaz sont situés respectivement en vis-à-
vis les uns des autres.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la section transversale et le nombre des trous d'entrée de gaz sont identiques à la section transversale et au nombre des
trous de sortie de gaz.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le support pour plasma possède une configuration en forme de cadre rectangulaire et comprend un élément conducteur et un couple d'éléments isolants, les premières extrémités du couple d'éléments isolants étant couplées à l'élément conducteur tandis que les autres extrémités des éléments isolants comportent chacune une partie saillante, contre
laquelle le substrat est monté.
Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque élément isolant est conformé à la manière d'une plaque et possède une extrémité couplée à l'élément conducteur, tandis que sur son autre extrémité est fixé un élément de support de substrat, l'élément de support de substrat comportant une partie saillante contre laquelle le
substrat est monté.
Selon une autre caractéristique de l'invention,
chaque élément isolant est une plaque de verre.
Selon une autre caractéristique de l'invention, une pièce en verre possédant une largeur et une longueur prédéterminées est fixée à une extrémité distale de la
plaque de verre.
Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins un élément de support est couplé de façon fixe à l'élément conducteur entre les éléments du couple d'éléments isolants du support pour plasma afin de
supporter le couple d'éléments isolants.
Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins un élément de support possède une configuration en forme d'hexaèdre, dans une surface duquel est formé un renfoncement en forme de V, l'hexaèdre ayant une largeur,
une longueur et une épaisseur prédéterminées.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément isolant du support pour plasma possède une section transversale trapézoïdale et est formé d'une céramique, d'une matière plastique résistante à la chaleur
ou de verre.
Selon une autre caractéristique de l'invention, deux substrats sont isolés électriquement l'un de l'autre par le support pour plasma de sorte qu'ils peuvent être utilisés dans un dispositif de dépôt chimique plasmatique
en phase vapeur HF d'un type à couplage capacitif.
Selon une autre caractéristique de l'invention, un gaz de plasma introduit par l'intermédiaire de la pluralité de trous d'entrée de gaz comprend au moins un composé de silicium et d'un halogène, comme par exemple SiH4, Si2H6,
SiF4 ou SiH2Cl2.
En outre, selon un autre aspect, l'invention concerne un appareil pour former un film mince, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier définissant une chambre de réaction et agissant en tant qu'électrode de masse, des moyens formant électrodes fixés d'une manière centrale et de façon sûre dans la chambre de réaction du boîtier de telle sorte qu'ils divisent la chambre de réaction en deux Ar T_ parties, et un support pour plasma disposé de façon amovible dans la chambre de réaction du boîtier et possédant une configuration en forme de cadre rectangulaire, le support pour plasma coopérant avec au moins un substrat qui est réuni à ce support pour délimiter un espace de décharge incandescente, le support pour plasma étant pourvu d'une pluralité de trous d'entrée de gaz et d'une pluralité de trous de sortie de gaz servant à mettre en communication l'espace de décharge incandescente avec
l'extérieur.
Selon une autre caractéristique de l'invention, une partie du support pour plasma est réalisée en un matériau conducteur tel qu'un métal constituant une partie conductrice, chacune des deux extrémités de la partie conductrice comporte un renfoncement, dans lequel une extrémité d'une plaque de verre possédant une largeur et une longueur prédéterminées est insérée pour y être fixée, et l'autre extrémité de la plaque de verre est supportée par un élément de support de substrat réalisé en un matériau isolant, la partie conductrice étant connectée électriquement au boîtier et étant isolée électriquement vis-à- vis des moyens formant électrodes, qui sont alimentés en énergie lorsqu'au moins un substrat est réuni à
l'élément de support de substrat.
Selon une autre caractéristique de l'invention, une pluralité de supports pour plasma, à chacun desquels est réuni au moins un substrat, sont montés de façon amovible
entre le boîtier et les moyens formant électrodes.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la pluralité de trous d'entrée de gaz et la pluralité de trous de sorte du gaz sont formés de telle sorte qu'ils sont situés respectivement en vis-à-vis, la section transversale et le nombre de la pluralité de trous d'entrée de gaz sont identiques à la section transversale et au nombre de la pluralité de trous de sortie de gaz, et une pluralité d'espaces d'entrée de gaz et une pluralité d'espaces de sortie de gaz sont définis à l'extérieur du support pour plasma. Selon un autre aspect de l'invention il est prévu un appareil pour former un film mince, caractérisé par une pluralité d'électrodes de masse et d'électrodes alimentées en énergie disposées d'une manière alternée de telle sorte que deux électrodes adjacentes sont séparées l'une de l'autre par une distance prédéterminée; etPar une pluralité de supports pour plasma montés chacun entre l'électrode de masse et l'électrode alimentée en énergie, au moins un substrat étant réuni à chaque support pour plasma. D'autres caractéristiques et avantages de la
présente invention ressortiront de la description donnée
ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1, dont il a déjà été fait mention, est une vue en coupe transversale représentant un appareil pour former un film mince, de l'art antérieur; la figure 2 représente une vue en perspective éclatée illustrant un support pour plasma, des substrats et des électrodes; - la figure 3 représente une vue en perspective du support pour plasma de la figure 2; la figure 4 représente une vue en coupe transversale du support pour plasma de la figure 3; - la figure 5 représente une vue en perspective à plus grande échelle et en coupe partielle prise suivant la ligne A-A sur la figure 3; - la figure 6a est une vue en perspective à plus grande échelle en coupe partielle pour un support pour plasma selon une autre forme de réalisation de la présente invention; - la figure 6b est une vue en coupe à plus grande éche 1 1 e du cercle B de la figure 6a; - la figure 6c est une vue en coupe à grande échelle représentant une pièce en verre fixée à une plaque de verre conformément à une autre forme de réalisation de la présente invention; - la figure 7 est une vue en coupe transversale représentant un état dans lequel fonctionne un appareil servant à former un film mince selon la présente invention; - la figure 8 est une vue en coupe transversale illustrant un support pour plasma selon une autre forme de réalisation de la présente invention; - la figure 9 est une vue en coupe transversale représentant un état dans lequel le support pour plasma de la figure 8 est monté dans une chambre de réaction de l'appareil selon la présente invention; - la figure 10 est un graphique représentant une relation entre des mesures d'épaisseur pour des films formés en utilisant un support en forme de boîte ou le support pour plasma, et la distance à partir d'un bord des films; et - la figure 11 est une vue en coupe transversale représentant un état dans lequel une pluralité de supports pour plasma sont montés dans une chambre de réaction conformément à une autre forme de réalisation de la
présente invention.
On va maintenant se référer de façon plus détaillée à une forme de réalisation préférée de l'invention, dont un exemple est représenté sur les dessins annexés. Chaque fois que cela est possible, on utilisera les mêmes chiffres de référence pour désigner sur l'ensemble des dessins les
mêmes éléments ou des éléments similaires.
En référence aux figures 2 à 7, on y voit représenté un appareil pour former un film mince conformément à une forme de réalisation de la présente
-E T -
invention. L'appareil 100 selon la présente invention comprend un boîtier définissant une chambre de réaction 101, un
support pour plasma 102 et un couple d'électrodes 103, 104.
Les deux électrodes 103 et 104 sont fixées fermement dans la chambre de réaction 101 du boîtier de sorte qu'elle sont séparées l'une de l'autre par une distance prédéterminée. Le boîtier comporte un passage d'entrée de gaz et un passage de sortie de gaz (non représentés), qui communiquent avec la chambre de réaction 101. Le support pour plasma 102 est fixé de façon amovible entre les deux électrodes 103 et 104 dans la chambre de réaction 101. Le support pour plasma 102 coopère avec des substrats 115 pour délimiter un espace de décharge incandescente 120. Le support de plasma 102 est formé d'une pluralité de trous d'entrée de gaz 108b et d'une pluralité de trous de sortie de gaz 108a, qui mettent en communication l'espace de décharge incandescente 120 avec l'extérieur. Il est préférable que la pluralité de trous d'entrée de gaz 108b et la pluralité de trous de sortie de gaz 108a soient situés réciproquement en vis-à-vis, et que la section transversale et le nombre de trous d'entrée de gaz 108b soient identiques à la section transversale et au nombre de trous de sortie de gaz 108a. Une partie du support pour plasma 102 est formée d'un matériau conducteur tel qu'un métal. De préférence le support pour plasma 102 possède une configuration en forme de cadre rectangulaire et comporte un élément conducteur 105 et un couple d'éléments isolants 106 et 107. L'élément conducteur 105 est connecté électriquement à une électrode de masse du couple d'électrodes 103 et 104 et est isolé électriquement vis-à-vis d'une électrode, qui est alimentée en énergie électrique, du couple d'électrodes 103 et 104 lorsque le support pour plasma 102 et les substrats 115 sont installés
entre les deux électrodes 103 et 104.
Les deux électrodes 103 et 104 possedent une configuration en forme de plaque et sont disposées de manière à être parallèles l'une à l'autre. Les deux électrodes comprennent une électrode HF 103 et une électrode de masse 104. Il est préférable que les éléments isolants 106 et 107 du support pour plasma 102 soient formés d'une céramique, d'une matière plastique résistante
à la chaleur ou de verre.
Les substrats 115 sont placés contre un élément 112 de support de substrat. De même les substrats 115 sont installés, ou démontés, entre les deux électrodes 103 et 104 dans un état tel qu'ils sont réunis au support pour plasma 102. Les deux substrats 115 sont isolés électriquement l'un de l'autre par le support pour plasma 102 de sorte qu'on peut les utiliser dans un dispositif de dépôt chimique plasmatique en phase vapeur HF du type à
couplage capacitif.
L'élément conducteur 105 est une plaque plane de largeur déterminée constituant une base du support pour plasma 102 et possède une pluralité de trous d'entrée de gaz 108b et une pluralité de trous de sortie de gaz 108a qui le traversent dans une direction longitudinale de sorte
que ces trous sont disposés réciproquement en vis-à-vis.
Les éléments isolants 106 et 107, qui ont tous deux une section transversale trapézoïdale, sont couplés de façon
fixe à une surface intérieure de l'élément conducteur 105.
La pluralité de trous d'entrée de gaz 108b et la pluralité de trous de sortie de gaz 108a sont formés de manière à respectivement introduire un gaz de plasma dans la chambre de réaction 101 et à éjecter un gaz de réaction hors de la chambre de réaction 101. Des ions positifs ayant
une énergie élevée sont présents dans une zone de plasma.
Etant donné que la surface intérieure du support pour plasma 102 est exposée à un contact avec des ions positifs, si de l'oxygène ou de l'azote subsiste dans la chambre de réaction 101 après qu'un vide ait été établi dans cette dernière, l'oxygène ou l'azote agissent en tant qu'impuretés et peuvent altérer les propriétés d'un film mince. C'est pourquoi, on ne peut pas utiliser un matériau poreux apte à absorber des molécules de gaz à un degré important, en tant que matériau pour le support pour plasma 102. De même, étant donné que la surface intérieure du support pour plasma 102 est exposée à une décharge incandescente, à savoir un plasma, le matériau pour le
support pour plasma 102 doit être stable dans le plasma.
Il est préférable que le gaz de plasma introduit par la pluralité de trous d'entrée de gaz 108b comprenne au moins un composé du silicium et d'un halogène, tel que
SiH4, Si2H6, SiF7 ou SiH2Cl2.
Les éléments isolants 106 et 107 possèdent une largeur et une longueur prédéterminées et sont couplés de façon fixe à la surface intérieure de l'élément conducteur de telle sorte qu'ils sont disposés perpendiculairement à la surface intérieure de l'élément conducteur 105 et sont situés réciproquement en vis-à-vis. Des parties saillantes 106a et 107a qui possèdent chacune une largeur prédéterminée, sont formées en saillie sur des extrémités distales des éléments isolants respectifs 106 et 107, dans une direction longitudinale de ces éléments. Bien qu'on puisse utiliser comme matériau avantageux, pour les éléments isolants 106 et 107, un produit connu sous l'appellation "Macor" fabriqué par la société dite Coning Glass Work et le matériau connu sous l'appellation "Vespel" fabriqué par la société dite Dupont, étant donné que ces matériaux sont coûteux et sont susceptibles de se rompre, on peut les remplacer par une plaque de verre 111 d'un faible prix, comme cela est illustré sur la figure 6a. En d'autres termes, une pluralité desegents de support 110, dans la surface de chacun desquels est formé un renfoncement 109 en forme de V, sont couplés de façon fixe à la surface intérieure de l'élément conducteur 105 dans une partie désirée, et des extrémités proximales des plaques de verre 111 possédant chacune une largeur et une longueur prédéterminées, sont couplées de façon fixe à l'élément conducteur 105 de telle sorte qu'elles sont disposées perpendiculairement à la surface intérieure de l'élément conducteur 105, l'une des surfaces des plaques de verre 111 étant placée en contact intime avec des surfaces
latérales des segments de support 110.
C'est-à-dire que les segments de support 110 sont disposés de façon fixe entre les plaques de verre 111 du support pour plasma 102 de telle sorte qu'ils sont séparés les uns des autres par une distance prédéterminée de manière à supporter les plaques de verre 111, tandis que chaque segment de support 110 possède la configuration d'un hexaèdre comportant le renfoncement 109 en forme de V. Comme cela est représenté sur les figures 6b et 6c, les éléments de support de substrat 112 formés d'un métal peuvent être montés sur des extrémités distales des plaques de verre 111, ou des pièces de verre 113, dont chacune possède une largeur et une longueur prédéterminées, et sont fixées fermement à des surfaces intérieures des extrémités distales des plaques de verre 111 pour former une structure
de support de substrats.
Chaque élément 112 de support d'un substrat possède une section transversale en forme de h, de manière à être
monté sur l'extrémité distale de la plaque de verre 111.
Des parties saillantes 212a, qui possèdent chacune une largeur prédéterminée, sont formées de manière à faire saillie, vers le haut, sur une surface supérieure des
éléments respectifs de support de substrat 112.
Les substrats 115 sont assemblés aux deux côtés du support pour plasma 102 agencé comme mentionné précédemment. C'est-à-dire que le substrat 115 est supporté par la structure de support de substrat, pour être assemblé -- a
à cette structure.
Etant donné que des surfaces extérieures des deux substrats 115 viennent respectivement en contact avec l'électrode HF 103 et l'électrode de masse 104, le support pour plasma 102 doit isoler électriquement les deux substrats 115 l'un par rapport à l'autre. De même, étant donné que les substrats 115 sont en général chauffés à une température non supérieure à 300 C lors d'une procédure de dépôt chimique plasmatique en phase vapeur, le support pour plasma 102 doit être stable à cette température, non supérieure à 300 C. En d'autres termes, la distance entre les substrats 115 ne doit pas varier même dans le cas d'une contraction ou d'une dilatation importante, et un phénomène de dégazage, sous l'effet duquel des impuretés sont produites, doit être empêché. C'est pourquoi la distance entre les substrats 115 doit être maintenue constante afin de former d'une manière répétée un film mince uniforme sur une surface étendue, et les impuretés produites par le phénomène de dégazage altèrent la caractéristique du film
mince.
En référence à la figure 8, on a représenté une vue en coupe transversale d'un support pour plasma conformément
à une autre forme de réalisation de la présente invention.
Cette forme de réalisation de la présente invention est conçue de manière à fournir une commodité lors de la fabrication et de la manipulation d'unsupport pour plasma 130. Un cadre 131 constituant le support pour plasma 130 est formé par extrusion d'aluminium. Chaque extrémité du cadre 131 comporte un renfoncement 131a, dans lequel une extrémité proximale d'une plaque de verre 132 est montée, et un élément de support de substrat 133 formé du matériau dit Téflon est monté sur une extrémité distale de la plaque de verre 132 de manière à définir ainsi le support pour
plasma 130.
Comme cela est représenté sur la figure 9, qui représente un état dans lequel le support pour plasma de la figure 8 est monté dans une chambre de réaction de l'appareil selon la présente forme de réalisation, un boîtier, qui est raccordé à la masse et définit une chambre de réaction 201 agit en tant qu'électrode de masse, et le support pour plasma 130 est connecté électriquement à la masse en étant placé en contact avec le boîtier définissant la chambre de réaction 201. Une électrode HF 119, à laquelle une alimentation HF est appliquée, est montée de façon fixe dans la chambre de réaction 201 dans un état, dans lequel elle est isolée du boîtier par un isolateur 118. Etant donné que des espaces 121b et 122b d'entrée du gaz et des espaces 121a et 122a de sortie du gaz, qui sont des espaces restants de la chambre de réaction 201 lorsqu'on exclut l'espace de décharge incandescente 120, sont entourés par le boîtier raccordé à la masse et par le support pour plasma 130, la décharge incandescente et un dépôt de film mince ne se produisent pas dans les espaces d'entrée de gaz 121b et 122b et dans les espaces de sortie
de gaz 121a et 122a.
On a comparé l'uniformité de l'épaisseur de films minces formésdesilicium amorphe aux films minces formés en utilisant un support pour plasma et un support en forme de boîte. Ici, les dimensions des substrats 115 étaient 305 mm x 915 mm x 3 mm (largeur x longeur x épaisseur), on a utilisé du verre à chaux sodée et les conditions de formation sont
indiquées dans le tableau 1.
TABLEAU 1
Conditions Spécifications Température dans la chambre 200 C de réaction Pression dans la chambre de 0, 3 torr réaction Débit du gaz SiH4 80 cm3 dans les conditions normales de réaction H2 40 cm3 dans les conditions normales Puissance HF 30 W Durée du dépôt 60 mn On a mesuré des distributions d'épaisseur pour un échantillon de 305 mm x 915 mm x 3 mm dans une direction tournée vers une partie de bord de courte longueur de l'échantillon. De même, on a mesuré une partie centrale et les deux parties d'extrémité dans une direction tournée vers le bord de grande longueur de l'échantillon. On a mesuré les deux parties d'extrémité dans une position distante de 20-30 mm par rapport à la partie de bord de grande longueur. En retirant un film mince formé de silicium amorphe moyennant l'utilisation d'un laser au Nd:YAG en un point o la mesure d'épaisseur doit être exécutée et en mesurant des hauteurs de section à l'aide d'un dispositif de profilage de surface, on a obtenu des mesures d'épaisseur. Les résultats de mesure sont indiqués
sur un graphique comparatif représenté sur la figure 10.
Sur le graphique de la figure 10, les premières lettres B et C désignent respectivement un support en forme de boîte et un support pour plasma, et les secondes lettres L, C et R désignent respectivement la partie d'extrémité gauche, la partie centrale et la partie d'extrémité droite
de l'échantillon.
L'uniformité d'épaisseur de l'échantillon préparé en utilisant le support pour plasma était de plus ou moins 13 % et celle de l'échantillon préparé en utilisant le support en forme de boîte était de plus ou moins 34 %. Par conséquent on comprendra aisément que le support pour plasma est un élément qui améliore remarquablement l'uniformité de l'épaisseur par rapport au support en forme de boîte. Ceci est dû au fait que, dans le cas du support pour plasma, étant donné que les électrodes sont fixées séparément et fermement dans la chambre de réaction, il est plus facile de maintenir uniforme et constante la distance entre les électrodes que dans le cas du support en forme de boîte. En référence à la figure 11, une pluralité d'électrodes de masse 302 et une pluralité d'électrodes HF 119 sont respectivement disposées alternativement dans une chambre de réaction 301 de manière à permettre le montage d'une pluralité de supports pour plasma 130 dans cette chambre, ce qui améliore la productivité. Il en résulte qu'en utilisant un appareil selon la présente invention, on obtient des avantages consistant en ce que, étant donné qu'un support pour plasma et des substrats séparent l'un de l'autre un espace de décharge incandescente et une chambre de réaction, des impuretés existant dans la chambre de réaction ne peuvent pas pénétrer dans l'espace de décharge incandescente et altérer les caractéristiques d'un film mince, que l'on doit former par croissance sur les substrats. De même, étant donné qu'il n'est pas nécessaire de nettoyer un boîtier qui définit la chambre de réaction dans un dispositif de dépôt chimique plasmatique en phase vapeur et qu'au lieu de cela, il suffit de nettoyer un mécanisme de support et de convoyage de substrat possédant une structure simple et compacte, on peut réduire fortement la durée, les produits utilitaires et l'effort humain nécessaires pour l'opération de nettoyage. Par conséquent, compte tenu du fait que le support pour plasma, sur lequel sont montés les substrats, se déplace, il est possible de fabriquer avec un coût réduit le dispositif de dépôt chimique plasmatique en phase vapeur, qui convient pour une
fabrication en grande série.
Sur les dessins et dans la description on a
représenté et décrit des formes de réalisation typiques préférées de l'invention et bien que l'on ait utilisé des termes spécifiques à cet effet, ces derniers sont utilisés uniquement dans un sens générique et descriptif, sans aucun
caractère limitatif.
Claims (19)
1. Appareil (100) pour former un film mince, caractérisé en ce qu'il comporte: un boîtier définissant une chambre de réaction
(101);
un couple de moyens formant électrodes (103, 104) fixés fermementdarSl1a chambre de réaction du boîtier de telle sorte que ces moyens formant électrodes sont séparés l'un de l'autre d'une distance prédéterminée; et un support pour plasma (102) fixé de façon amovible entre le couple de moyens formant électrodes et auquel est assemblé au moins un substrat (115), le support pour plasma et le ou les substrats coopérant entre eux pour définir un espace de décharge incandescente (120), le support pour plasma comportant une pluralité de trous d'entrée de gaz (108b) et une pluralité de trous de sortie de gaz (108a) pour mettre en communication l'espace de décharge
incandescente avec l'extérieur.
2. Appareil pour former un film mince selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie du support pour plasma (102) est formée d'un matériau conducteur tel qu'un métal, constituant une partie conductrice, cette partie conductrice étant connectée électriquement à une électrode mise à la masse (104) du couple de moyens formant électrodes et étant isolée électriquement vis-à-vis d'une électrode (103) alimentée en énergie du couple de moyens formant électrodes (103, 104) lorsque le support pour plasma (102) et au moins un substrat (115) sont montés entre les moyens formant électrodes du couple de moyens
formant électrodes.
3. Appareil pour former un film mince selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un substrat (115) est installé ou retiré, entre le couple de moyens formant électrodes (103, 104) dans un état dans lequel le
ou les substrats sont réunis au support pour plasma (102).
4. Appareil pour former un film mince selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens formant électrodes (103, 104) du couple de moyens formant électrodes possèdent une configuration en forme de plaque et sont disposés de manière à être parallèles entre eux, et la pluralité de trous d'introduction de gaz et la pluralité de trous de sortie de gaz sont situés
respectivement en vis-à-vis les uns des autres.
5. Appareil pour former un film mince selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section transversale et le nombre des trous d'entrée de gaz (108b) sont identiques à la section transversale et au nombre des
trous de sortie de gaz (108a).
6. Appareil pour former un film mince selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support pour plasma (102) possède une configuration en forme de cadre rectangulaire et comprend un élément conducteur (105) et un couple d'éléments isolants (106, 107), les premières extrémités du couple d'éléments isolants étant couplées à l'élément conducteur tandis que les autres extrémités des éléments isolants comportent chacune une partie saillante,
contre laquelle le substrat est monté.
7. Appareil pour former un film mince selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque élément isolant (106, 107) est conformé à la manière d'une plaque et possède une extrémité couplée à l'élément conducteur (105), tandis que sur son autre extrémité est fixé un élément (112) de support de substrat, l'élément de support de substrat comportant une partie saillante (112a) contre
laquelle le substrat est monté.
8. Appareil pour former un film mince selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque élément
isolant (106, 107) est une plaque de verre.
9. Appareil pour former un film mince selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une pièce de verre
-iTu 1T -
possédant une largeur et une longueur prédéterminées est
fixé à une extrémité distale de la plaque de verre.
10. Appareil pour former un film mince selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins un élément de support (112) est couplé de façon fixe à l'élément conducteur (105) entre les éléments du couple d'éléments isolants (106, 107) du support pour plasma (102) afin de
supporter le couple d'éléments isolants.
11. Appareil pour former un film mince selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'au moins un élément de support (112) possède une configuration en forme d'hexaèdre, dans une surface duquel est formé un renfoncement (109) en forme de V, l'hexaèdre ayant une
largeur, une longueur et une épaisseur prédéterminées.
12. Appareil pour former un film mince selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément isolant (106, 107) du support pour plasma (102) possède une section transversale trapézoïdale et est formé d'une céramique, d'une matière plastique résistante à la chaleur ou de
verre.
13. Appareil pour former un film mince selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux substrats (115) sont isolés électriquement l'un de l'autre par le support pour plasma (102) de sorte qu'ils peuvent être utilisés dans un dispositif de dépôt chimique plasmatique en phase
vapeur HF d'un type à couplage capacitif.
14. Appareil pour former un film mince selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un gaz de plasma introduit par l'intermédiaire de la pluralité de trous d'entrée de gaz (108a) comprend au moins un composé de silicium et d'un halogène, comme par exemple SiH4, Si2H6,
SiF4 ou SiH2Cl2.
15. Appareil pour former un film mince, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier définissant une chambre de réaction (201) agissant en tant qu'électrode de masse; des moyens formant électrodes (119) fixés d'une manière centrale et de façon sûre dans la chambre de réaction (201) du boîtier de telle sorte qu'ils divisent la chambre de réaction en deux parties; et un support pour plasma (130) disposé de façon
amovible dans la chambre de réaction du boitier et possé-
dant une configuration en forme de cadre rectangulaire, le support pour plasma coopérant avec au moins un substrat (115) qui est réuni à ce support pour délimiter un espace de décharge incandescente, le support pour plasma étant pourvu d'une pluralité de trous d'entrée de gaz et d'une pluralité de trous de sortie de gaz servant à mettre en communication l'espace de décharge incandescente (120) avec
l'extérieur.
16. Appareil pour former un film mince selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'une partie du support pour plasma (130) est réalisée en un matériau conducteur tel qu'un métal constituant une partie conductrice, que chacune des deux extrémités de la partie conductrice comporte un renfoncement (131a), dans lequel une extrémité d'une plaque de verre (132) possédant une largeur et une longueur prédéterminées est insérée pour y être fixée, et que l'autre extrémité de la plaque de verre est supportée par un élément de support de substrat réalisé en un matériau isolant, la partie conductrice étant connectée électriquement au boîtier et étant isolée électriquement vis-à-vis des moyens formant électrodes, qui sont alimentés en énergie lorsqu'au moins un substrat est
réuni à l'élément de support de substrat.
17. Appareil pour former un film mince selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'une pluralité de supports pour plasma (130), à chacun desquels est réuni au moins un substrat (115), sont montés de façon amovible
entre le boîtier et les moyens formant électrodes.
18. Appareil pour former un film mince selon la revendication 15, caractérisé en ce que la pluralité, de trous d'entrée de gaz et la pluralité de trous de sortie du gaz sont formés de telle sorte qu'ils sont situés respectivement en vis-à-vis, que la section transversale et le nombre de la pluralité de trous d'entrée de gaz sont identiques à la section transversale et au nombre de la pluralité de trous de sortie de gaz (121b, 122b), et qu'une pluralité d'espaces d'entrée de gaz et une pluralité d'espaces de sortie de gaz (121a, 122a) sont définis à
l'extérieur du support pour plasma.
19. Appareil pour former un film mince, caractérisé par: une pluralité d'électrodes de masse (302) et d'électrodes alimentées en énergie (119) disposées d'une manière alternée de telle sorte que deux électrodes adjacentes sont séparées l'une de l'autre par une distance prédéterminée; et une pluralité de supports pour plasma (130) montés chacun entre l'électrode de masse et l'électrode alimentée en énergie, au moins un substrat étant réuni à chaque
support pour plasma.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9815521A FR2787122A1 (fr) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | Appareil pour former un film mince |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9815521A FR2787122A1 (fr) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | Appareil pour former un film mince |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2787122A1 true FR2787122A1 (fr) | 2000-06-16 |
Family
ID=9533754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9815521A Withdrawn FR2787122A1 (fr) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | Appareil pour former un film mince |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2787122A1 (fr) |
-
1998
- 1998-12-09 FR FR9815521A patent/FR2787122A1/fr not_active Withdrawn
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