FR2872173A1 - Dispositif et procede pour deposer un systeme de couches minces par pulverisation - Google Patents

Abstract

Dispositif pour appliquer par pulvérisation par magnétron pulsé à fréquence moyenne, un système de couches minces à fonctions physiques complexes, de conception prédéfinie, composé de couches partielles de matières différentes, sur un substrat dont la position de revêtement est la même pour toutes les couches partielles. Une chambre à vide (103) loge une installation de pulvérisation à magnétron (105) ayant au moins une cible (108). Une installation (102) introduit et extrait le substrat de la chambre à vide (103). Une première introduction de gaz (110) amène un gaz vecteur. Une seconde introduction de gaz (109) fait entrer d'une manière commandée séparément au moins deux gaz réactifs différents dont une installation règle en fonction du temps le rapport de mélange dans la chambre à vide, en fonction de la conception prédéfinie du système. Une installation de mesure (116) saisit une valeur d'au moins une grandeur caractéristique de la pulvérisation et une installation de régulation (117, 118) compare la valeur saisie à une première valeur de consigne pour en déduire un premier signal de réglage de la quantité des gaz réactifs alimentant la chambre à vide (103), sans pouvoir modifier le rapport de mélange des gaz réactifs dans la chambre à vide (103).

Description

Domaine de l'invention

La présente invention concerne un dispositif pour appliquer un système de couches minces à fonctions physiques complexes correspondant à une conception prédéfinie sur au moins un substrat, par pulvérisation par magnétron pulsé à fréquence moyenne, le système de couches minces se composant de couches partielles de matières différentes et la position de revêtement du substrat étant la même pour la pulvérisation de toutes les couches partielles.

L'invention concerne également un procédé d'application lo d'un système de couches minces avec une fonction physique complexe correspondant à une conception prévue, sur au moins un substrat à l'aide d'une installation de pulvérisation à magnétron pulsé à fréquence moyenne ayant au moins une cible, le système de couches minces se composant de couches partielles de différentes matières, sans modifier la position de revêtement du substrat lors de la pulvérisation de toutes les couches partielles dans la chambre à vide.

Etat de la technique Des exemples de telles fonctions physiques sont en optique le traitement réfléchissant ou antiréfléchissant de composants opti- ques et de façon générale la modification de la transmission et de la réflexion de la surface d'un substrat en fonction de la longueur d'onde. De tels revêtements sont nécessaires pour les composants optiques les plus divers par exemple pour fabriquer des lentilles, des prismes et des filtres. Dans ces conditions il faut très souvent respecter les précisions très strictes concernant le dépôt. La fonction optique proprement dite d'un système de couches minces est définie par la conception du système de couches minces c'est-à-dire par le choix intentionnel de l'épaisseur et de l'indice de réfraction de plusieurs couches distinctes allant jusqu'à plusieurs centaines de couches de matières différentes et superposées.

Les systèmes de couches du type décrit ci-dessus sont déposés principalement par un procédé de dépôt à la vapeur sous vide généralement avec un procédé de revêtement ou de dépôt assisté par des ions ou du plasma. Depuis un certain temps, c'est-à-dire depuis l'introduction de la pulvérisation par magnétron impulsionnel en fré- quence moyenne, il est toutefois possible d'utiliser cette variante de procédé de dépôt, avantageusement pour déposer des couches transparentes ayant d'excellentes caractéristiques de couches. Les raisons pour utiliser les procédés de pulvérisation sont le seuil de destruction très élevé des couches déposées par pulvérisation par exemple pour des faisceaux laser à forte densité d'énergie, une excellente reproductibilité et la régularité des couches ainsi qu'une bonne possibilité de conduite du procédé de pulvérisation et ainsi une précision élevée, une bonne tenue en température et aux influences climatiques ainsi que des avantages de logistique en évitant les installations travaillant par lots caractéristiques d'installations de vaporisation. On examinera à cet effet le document [vgl. z.B. H. Frey, G. Kienel, Ed. Dünnschichttechnologie, VDI-Verlag Düsseldorf 1987 Figure 968 (page 500)].

Malgré leurs nombreux avantages, les installations de pulvérisation ne se sont imposées que très lentement pour appliquer des systèmes en couches minces pour les fonctions optiques complexes. L'une des exceptions est le revêtement en grande surface de verre utilisé en architecture (voir même document figure 9-93, page 531) ou encore des films en matière plastique avec des systèmes de couches ou des systèmes réfléchissant le rayonnement thermique, pour lesquels les techniques de dépôt à la vapeur ne constituent pas des solutions acceptables. Une raison essentielle se trouve dans les investissements relativement importants que représentent de telles installations de pulvérisation qui ne sont envisageables que pour des productions en grandes séries ou pour revêtir des surfaces de substrat de dimensions très importantes. Ces coûts d'investissement élevés résultent de ce qu'il s'agit en général d'installations de pulvérisation à passage, dans les-quelles les substrats se déplacent successivement par rapport à différentes installations de pulvérisation par magnétron, dont au moins l'une des installations de pulvérisation forme une couche à fort indice de réfraction et une autre installation de pulvérisation forme une couche à faible indice de réfraction. Souvent le nombre d'installations de pulvérisation est beaucoup plus élevé ; l'installation de revêtement se compose de plusieurs chambres à vide successives équipées d'installations de pulvérisation. Pour des systèmes optiques à couches multiples de grande précision, il faut une installation à deux unités de pulvérisation, deux postes de mesure pour les mesures intermédiaires et mesures finales de chaque couche séparée ainsi qu'une installation de transport extrêmement précise (document DE 101 43 145 C 1). Etant donné les moyens techniques mis en oeuvre une telle installation de revêtement n'est justifiée que pour répondre à des conditions de précisions extrêmes.

On connaît en outre des installations de pulvérisation dans lesquelles on déplace périodiquement des groupes importants de substrat, sur un panier tournant ou un plateau tournant, de manière séquentielle par rapport à au moins deux unités de pulvérisation à magnétron et en général plusieurs sources de plasma pour déposer des systèmes de couches à effet optique. La précision et la reproductibilité des systèmes de couches ainsi déposées sont limitées par la contami- nation réciproque des unités de pulvérisation. Dans la mesure où de telles installations ne sont pas équipées de sas à vide compliqué pour les supports de substrat, il faut en outre effectuer chaque fois un cycle de pompage de vide, soigneux. Ces deux inconvénients limitent le domaine d'application des installations connues pour le dépôt de couches.

On connaît en outre des conceptions Cluster pour déposer des systèmes de couches minces. Selon ces procédés on introduit un substrat à l'aide d'un sas à vide dans une chambre de transfert ou de manutention et à partir de là, le substrat peut être transféré selon un programme librement choisi, successivement dans différentes chambres de procédé équipées chacune d'une unité de pulvérisation à magnétron pour déposer une certaine matière de couche ou d'une unité générant un plasma. Suivant la conception du système à couches à effet optique, le substrat à revêtir est soumis à une succession alternée d'étapes de transport et de dépôt et au moins pour le dépôt de matières différentes il est placé dans des chambres de procédé différentes. Cette conception cloisonnée crée de bonnes conditions pour réaliser des paramètres de procédé optimisés pour le dépôt de chaque couche mais il faut un grand nombre d'étapes de transport au cours desquelles il n'y a pas de dépôt. L'installation de dépôt de systèmes à couches minces complexes par pulvérisation à magnétron selon ce concept nécessiterait plusieurs chambres à vide reliées, dans lesquelles on fait séparément le vide et au moins deux unités de pulvérisation à magnétron. Les nombreuses manipulations de transport créent en outre un risque de développement de défauts de couches par suite de la génération de particules.

But de l'invention La présente invention se propose de résoudre le problème technique consistant à développer un dispositif techniquement simple, petit et économique pour appliquer un système de couches minces composé d'au moins deux matières différentes, par pulvérisation et ayant une fonction physique notamment optique, complexe, sur un substrat. De telles fonctions complexes peuvent également concerner par exemple des caractéristiques de couches, mécaniques, catalytiques, optiques, tribologiques ou autres, séparément ou en combinaison. Le dispositif selon l'invention doit pouvoir s'appliquer à la pulvérisation par magnétron pulsé à fréquence moyenne et le cas échéant permettre d'obtenir une précision et une reproductibilité très élevée pour la con-version technique d'une conception prédéfinie pour le système de couches et nécessiter aussi peu que possible de mouvements du substrat pour déposer le système de couches minces. On veut minimiser de cette manière le développement des particules produisant des défauts dans les couches.

Exposé de l'invention A cet effet l'invention concerne un dispositif du type défi- ni ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend: a) une chambre à vide logeant une installation de pulvérisation à magnétron ayant au moins une cible, b) une installation pour introduire et extraire le substrat de la chambre à vide, c) une première installation d'introduction de gaz pour un gaz vecteur, d) une seconde installation d'introduction de gaz pour introduire d'une manière commandée séparément au moins deux gaz réactifs différents, e) une installation pour régler en fonction du temps le rapport de mélange des gaz réactifs dans la chambre à vide en fonction de la conception prédéfinie du système de couches minces, f) une installation de mesure pour saisir une valeur d'au moins une grandeur caractéristique de la pulvérisation par magnétron impulsionnel à fréquence moyenne, g) une installation de régulation qui compare la valeur saisie à une première valeur de consigne pour en déduire un premier signal de réglage de la quantité des gaz réactifs alimentant la chambre à vide, le rapport de mélange des gaz réactifs dans la chambre à vide ne pouvant être modifié par l'installation de régulation.

L'invention concerne également un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé par les étapes suivantes: a) on introduit un gaz vecteur par une installation d'introduction de gaz, b) on commande séparément l'introduction d'au moins deux gaz réac-tifs différents à l'aide d'une seconde installation d'introduction de gaz, c) on règle le rapport de mélange des gaz réactifs dans la chambre à vide en fonction du temps et selon la conception prévue du système à couches minces à l'aide d'une installation, d) on saisit une valeur d'au moins une grandeur caractéristique de la pulvérisation par magnétron pulsé à fréquence moyenne à l'aide d'une installation de mesure, e) on compare la valeur saisie à une première valeur de consigne dans une installation d'exploitation et on en déduit un premier signal de réglage des quantités de gaz réactifs qui passent par la chambre à vide, le rapport de mélange des gaz réactifs ne changeant pas dans la chambre de travail sous vide.

Le dispositif et le procédé selon l'invention assurent que le substrat à revêtir est introduit dans l'installation sous vide avant l'opération de revêtement ou de dépôt et, après l'application du système de couches, extrait de nouveau de l'installation sous vide sans avoir à rompre le vide de l'unité de pulvérisation à magnétron. Une autre ca- ractéristique est de ne nécessiter qu'une seule unité de pulvérisation même si le système de couches se compose de combinaisons chimiques différentes. L'unité de pulvérisation peut comporter une ou plusieurs cibles par exemple une source de pulvérisation à double anneau.

Un substrat ou un support de substrat avec un ou plu- sieurs substrats se trouve en outre dans une position définie, non modifiée par rapport à l'unité de pulvérisation aussi longtemps que se déroule le procédé de dépôt pour chaque couche partielle. A l'exception d'éventuels mouvements de rotation que le substrat effectue pendant une opération de dépôt pour répondre à des conditions extrêmement strictes d'homogénéité de la couche.

Une fonction de couche complexe qui résulte d'une conception prédéfinie de couches s'obtient par l'utilisation d'ensembles selon l'invention permettant une entrée commandée d'au moins deux gaz réactifs différents en plus du gaz vecteur. En variante on peut égale- ment avoir des installations pour introduire un mélange de gaz avec une composition de gaz, commandée, variable dans le temps.

Le réglage du rapport de mélange des gaz réactifs dans la chambre à vide peut se faire selon une fonction prédéterminée dans le temps. Pour cela on définit par exemple pour les différentes couches partielles, de manière expérimentale un rapport de mélange des gaz réactifs avec lesquels on réalise par exemple une couche partielle ayant un certain indice de réfraction si la fonction physique du système de couches minces est une fonction optique. En outre, on détermine une durée correspondante dans laquelle il faut maintenir un certain rapport de mélange des gaz réactifs pendant la pulvérisation pour arriver à une couche partielle d'épaisseur définie pour une puissance de pulvérisation donnée. Selon la conception prédéfinie de la couche, on utilise alors pour chaque couche partielle à déposer, le rapport de mélange obtenu par voie expérimentale et la durée correspondante d'une fonction de temps pour l'opération de dépôt de l'ensemble du système de couches minces.

En variante, on peut régler le rapport de mélange des gaz réactifs dans la chambre à vide à l'aide d'un chemin de régulation. Pour cela, une installation de mesure saisit au moins une valeur qui corres- pond à la fonction physique d'une couche partielle ou/et du système de couches minces que l'on développe. La fonction physique peut être optique et utiliser comme valeur par exemple l'indice de réfraction d'une couche partielle ou/et du système à couches minces que l'on développe. La valeur saisie est comparée à une valeur de consigne pour en déduire un signal de réglage du rapport de mélange des gaz réactifs dans la chambre à vide.

Un dispositif selon l'invention comprend en outre une installation pour mesurer une grandeur caractéristique du procédé de pulvérisation à magnétron. Comme grandeur caractéristique de ce pro- cédé, on peut utiliser par exemple l'intensité d'une ou plusieurs lignes d'émission du plasma de décharge. On peut également utiliser une grandeur électrique de la décharge de gaz comme par exemple la tension de décharge ou l'impédance de décharge ou encore une grandeur mesurant la couche qui convienne suivant la composition chimique des couches à déposer pour caractériser le procédé de pulvérisation à magnétron. La solution selon l'invention utilise en outre une voie de régulation qui compare une valeur réelle saisie instantanément de la grandeur caractéristique à une valeur de consigne et déduit ainsi un signal de réglage des quantités de gaz traversant le second dispositif d'entrée de gaz sans modifier alors le rapport de mélange des gaz réac-tifs dans la chambre à vide. Cette voie ou bouche de régulation permet de maintenir de manière stable à long terme le point de fonctionnement du procédé de pulvérisation à magnétron.

Le procédé selon l'invention permet également un pas- sage discontinu d'une couche partielle du système de couches à la couche partielle superposée, ou un passage continu c'est-à-dire selon un gradient. La condition est que les systèmes d'introduction de gaz et de distribution soient conçus pour avoir un volume de gaz de seulement quelques millilitres c'est-à-dire un faible volume mort . Il est avanta- geux de traiter la mesure directe d'au moins une propriété optique de couche et la composition variable du mélange de gaz réactifs ou au moins deux flux de gaz réactifs dans un circuit de régulation pour contrôler le procédé. Le dispositif selon l'invention pour appliquer le système de couches minces comprend en outre des moyens connus en eux- mêmes pour assurer l'alimentation en énergie de la source de pulvéri- sation à magnétron, pour générer le vide et mesurer le vide ou commander d'autres grandeurs du procédé et traiter les résultats de la me-sure optique directe concernant les caractéristiques des couches.

Il est en outre particulièrement avantageux selon l'invention, qu'une unité de pulvérisation comporte au moins une cible en silicium avantageusement dopée pour augmenter la conductivité électrique et d'introduire de l'azote et de l'oxygène comme gaz réactifs, le gaz vecteur étant l'argon. Cela permet de réaliser des systèmes de couches optiques extrêmement puissantes en des matières telles que le nitrure, le silicium et l'oxyde de silicium ou de l'oxynitrure de silicium avec des compositions différentes. Il peut également être intéressant d'utiliser une cible ou plusieurs cibles en aluminium dans l'installation de revêtement pour générer des oxydes et des nitrures d'aluminium. Plusieurs cibles sont par exemple intéressantes si l'on utilise une source à magnétron à double anneau pour déposer des couches épais-ses homogènes de grandes surfaces sur le substrat.

Un mode de réalisation préférentiel consiste à faire tourner le substrat ou un support de substrat au moins dans une position de dépôt autour d'un axe perpendiculaire à la surface du substrat. L'axe de rotation peut alors être situé de manière centrée ou excentrée par rapport au centre de la cible. Cette dernière forme de rotation est un développement préférentiel surtout pour des substrats de grandes dimensions avec pour objectif une très grande régularité des couches.

Selon un autre mode de réalisation préférentiel, la source de pulvérisation à magnétron y compris la cible comporte un orifice de passage pour un faisceau optique servant à des mesures optiques. Il est particulièrement avantageux que l'orifice de passage du faisceau pour mesurer directement la transmission et/ou la réflexion soit central c'està-dire se situe au centre de la source de pulvérisation à magnétron dans la direction de la normale au substrat.

Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation préférentiels représentés dans les dessins dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif permettant d'introduire deux gaz réactifs sous la forme d'un gaz mélangé dans une chambre sous vide, - la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif permettant d'introduire séparément deux gaz réactifs dans une chambre à vide. Description de modes de réalisation de l'invention Par pulvérisation par un magnétron on veut appliquer un système de couches minces sur des substrats de verre de petites dimensions. Même si en pratique il n'y a pas de limitation pour une installation selon l'invention, pour la nature de la fonction de couches complexe d'un système en couches minces, pour la conception des couches, la nature du substrat ou le nombre de couches, les exemples de réalisation choisis concernent la fabrication de filtres à bande étroite présentant une réflexion très élevée pour une longueur d'onde prédéf - nie par exemple une certaine longueur d'onde de laser et une transmission élevée pour la plage restante des longueurs d'onde. Pour cela on a conçu un système de couches avec 120 alternances périodiques de l'indice de réfraction et transition sinusoïdale entre l'indice de réfraction 1,60 et l'indice de réfraction 1,85. De tels filtres à bande étroite sont également appelés filtre Rugate.

La figure 1 montre schématiquement un dispositif 100 servant à déposer le système de couche mince souhaité sur des substrats de verre et qui se caractérise par une structure technique simple et un coût d'investissement réduit.

Les substrats de verre non représentés sont placés sur un support de substrat rotatif 101. Une installation de transport 102 placée dans un sas à vide pour introduire le support de substrat 101 garni dans une chambre à vide 103 avant d'être revêtue ou pour sortir celle-ci après avoir réalisé le revêtement convient pour la mise en oeuvre de ces étapes de procédé sans couper le vide dans la chambre à vide 103. La chambre à vide 103 est reliée par un branchement 104 à une installation de vide non représentée. La chambre à vide 103 loge en outre une installation de pulvérisation à magnétron 105 composée ici principalement d'une source de pulvérisation à magnétron 106 et d'un écran de limitation de plasma 107.

La source de pulvérisation à magnétron 106 comprend une cible 108 en silicium dopé par du Bore. Un dispositif d'introduction de gaz 109 qui comprend des conduites séparées 109a et 109b ainsi qu'une conduite commune 109c permet d'introduire séparément de manière commandée deux gaz réactifs; dans le présent exemple de réalisation il s'agit d'oxygène pur et d'azote pur que l'on introduit dans la chambre de réaction 103. Le dispositif d'introduction de gaz 110 permet également d'introduire de manière commandée un gaz vecteur constitué par de l'argon. La source de pulvérisation à magnétron 106 est équipée d'un orifice de passage de faisceau 111. Cet orifice traverse la source de pulvérisation à magnétron et la cible 108 en leur centre en direction du support de substrat 101; il permet à l'aide d'une installation 112 de mesurer directement la réflexion optique du système de couche en croissance. Une installation d'exploitation 113 compare la valeur de mesure respectivement saisie à une valeur de consigne et transmet le résultat comme signal d'actionnement à une installation de réglage 114. Cette installation commande les quantités de gaz réactif fournies par les conduites 109a, 109b et la conduite 109c commune reliée à celles-ci jusqu'à la chambre à vide 103. Ainsi, à l'aide de ce circuit de régulation, on assure la régulation du rapport de mélange des gaz réactifs dans la chambre à vide 103 selon les exigences concernant la couche partielle qui est en cours de dépôt du système de couches et que l'on règle en fonction de la valeur de consigne prédéfinie.

Une installation 115 pour injecter de l'énergie électrique pulsée assure l'alimentation électrique de la source de pulvérisation à magnétron 106.

Un autre circuit de régulation maintient de manière stable à long terme le points de fonctionnement du procédé de pulvérisation par magnétron. Pour cela, une installation de mesure 116 saisit une valeur de la tension de décharge. Une installation d'exploitation 117 compare cette valeur à une valeur de consigne et en déduit un signal de réglage de la quantité totale des gaz réactifs, alimentant la chambre à vide 103. Une installation de réglage 118 permet de réguler la quantité totale de gaz réactifs sans modifier le rapport de mélange des gaz réactifs dans la chambre de travail 103.

La précision que l'on peut obtenir par les mesures faites sur place permet de juger si ce mode de régulation permet une plus grande précision des caractéristiques du système stratifié. Le système de couches minces déposé est composé de nitrure-oxyde de silicium avec des teneurs en oxygène et en azote variant de manière périodique dans la direction de croissance. Les zones partielles riches en oxyde de la couche ont l'indice de réfraction le plus faible.

Le dispositif 100 selon l'invention représenté schématiquement à la figure 1 répond à l'exigence d'un dispositif très simple, io petit et économique pour déposer un système de couches minces composé de différentes couches de matière par pulvérisation. Le dispositif selon la figure 1 permet de déposer l'ensemble du système de couche composé de couches partielles de matières différentes à l'aide d'une source de magnétron pour éviter toute étape de transport entre les opé- rations de revêtement de couches partielles. La structure de couches et la composition de la matière d'une couche partielle est commandée par des flux de gaz réactifs passant par l'installation d'alimentation en gaz 109 (cordon 109a et 109b) en fonction des résultats de mesure déterminés par l'installation 112. Les deux conduites séparées 109a et 109b ainsi que la conduite d'alimentation 109c ont un faible volume mort et présentent ainsi en général une réponse de réaction rapide vis-à-vis de la déviation de régulation. Les systèmes de couches minces, complexes fabriqués à l'aide d'un tel dispositif par pulvérisation de magnétron pulsé, ont des tolérances très réduites et des valeurs très élevées concer- nant leur tenue au climat et à la densité autorisée de lumière pour un faisceau laser.

La figure 2 montre une variante de réalisation du dispositif 100. Cette variante de réalisation 200 est représentée schématiquement. Elle résout également le problème de l'invention tel qu'il a été exposé à propos de la figure 1. Pour introduire avec commande séparée deux gaz réactifs dans une chambre à vide 203, chaque dispositif 200 comporte une installation d'entrée de gaz 209 par laquelle chaque gaz réactif est fourni par une conduite séparée 209a ou 209b jusque dans la chambre à vide 203. Des installations d'exploitation et des installations d'actionnement des deux circuits de régulation représentés à la figure 1 figure 1 ont été reprises ici comme un ensemble sous la forme de l'installation d'exploitation 213 et l'installation de réglage 214. Les mécanismes d'intervention des deux circuits de régulation sont toutefois les mêmes que les moyens représentés à la figure 1.

Une installation 212 permet la mesure directe de la ré-flexion optique du système de couches en croissance. L'installation d'exploitation 213 compare une valeur de mesure respectivement saisie à une valeur de consigne et transmet le résultat de la mesure comme signal de réglage à une installation de réglage 214; cette installation commande les quantités des gaz réactifs alimentant la chambre à vide 203 par les conduites 209a et 209b. Ainsi, à l'aide de ce circuit de régulation on régule le rapport de mélange des gaz réactifs dans la chambre de travail sous vide 203 selon des exigences relatives à la couche partielle à déposer instantanément du système de couches et la régula- tion se fait selon la valeur de consigne prédéfinie.

A l'aide d'un autre circuit de régulation, on maintient de manière stable à long terme le point de fonctionnement du procédé de pulvérisation par magnétron. Pour cela une installation de mesure 216 saisit une valeur pour la tension de décharge. L'installation d'exploitation 213 compare cette valeur à une valeur de consigne et en déduit un signal de réglage de la quantité globale de réactifs passant dans la chambre à vide 203. Par ce circuit de régulation, l'installation de réglage 214 régule la quantité totale de gaz réactifs sans modifier le rapport de mélange des gaz réactifs dans la chambre à vide 203.

L'installation de réglage du rapport de mélange des gaz réactifs en fonction du temps comprend une chaîne de régulation 112, 113, 114 à l'aide de laquelle on saisit au moins une fonction physique d'une couche partielle ou/et une valeur équivalente du système de couches minces en croissance et on compare à une seconde valeur de con- signe, puis, on déduit un second signal de réglage du rapport de mélange des gaz réactifs dans la chambre à vide.

La fonction physique de la couche mince est une fonction optique notamment la variation de a transmission et/ ou de la réflexion du système de couches minces en fonction des longueurs d'onde.

Suivant une autre caractéristique, au moins une couche partielle du système de couches minces est réalisée par une structure de couche homogène.

Suivant une autre caractéristique, au moins une couche partielle du système de couches minces est une couche à gradient.

Le procédé selon l'invention est également caractérisé en ce que le réglage du rapport de mélange des gaz réactifs en fonction du temps se fait à l'aide d'un chemin de régulation 112, 113, 114 et on saisit une valeur équivalente d'au moins l'une des fonctions physiques de la couche partielle ou/ et du système de couches minces en croissance et on compareà une seconde valeur de consigne, et on déduit un second signal de réglage du rapport de mélange des gaz réactifs dans la chambre sous vide.

Selon le procédé de l'invention, on réalise au moins une 15 couche partielle avec le système de couches minces ayant une structure homogène.

Suivant une autre caractéristique du procédé, on réalise au moins une couche partielle du système de couches minces sous la forme d'une couche à gradient.

Claims (2)

REVENDICATIONS

1 ) Dispositif pour appliquer un système de couches minces à fonctions physiques complexes correspondant à une conception prédéfinie sur au moins un substrat, par pulvérisation par magnétron pulsé à fréquence moyenne, le système de couches minces se composant de couches partielles de matières différentes et la position de revêtement du substrat étant la même pour la pulvérisation de toutes les couches partielles, caractérisé en ce qu' il comprend: a) une chambre à vide (103) logeant une installation de pulvérisation à magnétron (105) ayant au moins une cible (108), b) une installation (102) pour introduire et extraire le substrat de la chambre à vide (103), c) une première installation d'introduction de gaz (110) pour un gaz vecteur, d) une seconde installation d'introduction de gaz (109) pour introduire d'une manière commandée séparément au moins deux gaz réactifs différents, e) une installation pour régler en fonction du temps le rapport de mélange des gaz réactifs dans la chambre à vide en fonction de la conception prédéfinie du système de couches minces, f) une installation de mesure (116) pour saisir une valeur d'au moins une grandeur caractéristique de la pulvérisation par magnétron im-25 pulsionnel à fréquence moyenne, g) une installation de régulation (117, 118) qui compare la valeur saisie à une première valeur de consigne pour en déduire un premier signal de réglage de la quantité des gaz réactifs alimentant la chambre à vide (103), le rapport de mélange des gaz réactifs dans la chambre à vide (103) ne pouvant être modifié par l'installation de régulation (117, 118).

2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation pour régler le rapport de mélange des gaz réactifs en fonction du temps possède une fonction de temps prédéfinie.

3 ) Dispositif selon la revendication 2, 5 caractérisé en ce que la fonction de temps prédéfinie se détermine de manière expérimentale.

4 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation de réglage du rapport de mélange des gaz réactifs en fonction du temps comprend une chaîne de régulation (112, 113, 114) à l'aide de laquelle on saisit au moins une fonction physique d'une couche partielle ou/et une valeur équivalente du système de couches min-ces en croissance et on compare à une seconde valeur de consigne, puis, on déduit un second signal de réglage du rapport de mélange des gaz réactifs dans la chambre à vide.

5 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fonction physique est une fonction optique notamment la variation de la transmission et/ou de la réflexion du système de couches minces en fonction des longueurs d'onde.

6 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' à l'aide de la seconde installation d'introduction de gaz (209) on introduit séparément deux gaz réactifs dans la chambre à vide.

7 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' à l'aide de la seconde installation d'introduction de gaz (109) on introduit les deux gaz réactifs sous la forme d'un mélange de gaz dans la chambre à vide.

8 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde installation d'introduction de gaz (109, 209) a un faible volume mort.

9 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cible (108) est une cible en silicium avec des éléments de dopage de préférence du bore.

10 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gaz réactifs sont l'azote et l'oxygène.

11 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz vecteur est l'argon.

12 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat ou un support de substrat (101) tourne en position de revêtement autour d'un axe perpendiculaire à la surface du substrat.

13 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation de pulvérisation à magnétron (105) comporte un orifice de passage de faisceau (111) de préférence positionné au milieu pour mesurer directement la transmission et/ou la réflexion d'une couche partielle et/ou du système de couches minces en croissance.

14 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' au moins une couche partielle du système de couches minces est réalisée par une structure de couche homogène.

15 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' au moins une couche partielle du système de couches minces est une couche à gradient.

16 ) Procédé d'application d'un système de couches minces avec une fonction physique complexe correspondant à une conception prévue, sur au moins un substrat à l'aide d'une installation de pulvérisation à magnétron pulsé à fréquence moyenne ayant au moins une cible (108), le système de couches minces se composant de couches partielles de différentes matières, sans modifier la position de revêtement du substrat lors de la pulvérisation de toutes les couches partielles dans la chambre à vide (103), caractérisé par les étapes de procédé suivantes: a) on introduit un gaz vecteur par une installation d'introduction de gaz (110), b) on commande séparément l'introduction d'au moins deux gaz réac-tifs différents à l'aide d'une seconde installation d'introduction de gaz (1 09), c) on règle le rapport de mélange des gaz réactifs dans la chambre à vide en fonction du temps et selon la conception prévue du système à couches minces à l'aide d'une installation, d) on saisit une valeur d'au moins une grandeur caractéristique de la pulvérisation par magnétron pulsé à fréquence moyenne à l'aide 25 d'une installation de mesure (116), e) on compare la valeur saisie à une première valeur de consigne dans une installation d'exploitation (117) et on en déduit un premier signal de réglage des quantités de gaz réactifs qui passent par la chambre à vide (103), le rapport de mélange des gaz réactifs ne changeant pas dans la chambre de travail sous vide (103).

17 ) Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que le réglage du rapport de mélange des gaz réactifs en fonction du temps 35 se fait suivant une fonction de temps prédéfinie.

18 ) Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que la fonction de temps prédéfinie se détermine de manière expérimentale.

s 19 ) Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que le réglage du rapport de mélange des gaz réactifs en fonction du temps se fait à l'aide d'un chemin de régulation (112, 113, 114) et on saisit une valeur équivalente d'au moins l'une des fonctions physiques de la couche partielle ou/et du système de couches minces en croissance et on compare à une seconde valeur de consigne, et on déduit un second signal de réglage du rapport de mélange des gaz réactifs dans la chambre sous vide.

20 ) Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu' à l'aide de la seconde installation d'introduction de gaz (209) on introduit séparément les deux gaz réactifs dans la chambre sous vide.

21 ) Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu' à l'aide de la seconde installation d'introduction de gaz (109) on introduit les deux gaz réactifs sous la forme d'un gaz mélangé dans la chambre sous vide.

22 ) Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la seconde installation d'introduction de gaz (109, 209) est une installation à faible volume mort.

23 ) Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la cible (108) est une cible de silicium avec des éléments de dopage de préférence du bore.

24 ) Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que les gaz réactifs sont l'azote et l'oxygène.

25 ) Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que le gaz vecteur est de l'argon.

26 ) Procédé selon la revendication 16, 1 o caractérisé en ce que le substrat ou un support de substrat (101) tourne au moins dans la position de revêtement autour d'un axe perpendiculaire à la surface du substrat.

27 ) Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu' on réalise au moins une couche partielle avec le système de couches minces ayant une structure homogène.

28 ) Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu' on réalise au moins une couche partielle du système de couches minces sous la forme d'une couche à gradient.